KR20060100222A

KR20060100222A - 조명 장비용 구동 소자

Info

Publication number: KR20060100222A
Application number: KR1020060023553A
Authority: KR
Inventors: 키요시 오키시마
Original assignee: 산요 테크니카 가부시키가이샤
Priority date: 2005-03-15
Filing date: 2006-03-14
Publication date: 2006-09-20
Also published as: CN1833943A; JP2006260809A; TW200644726A; US20060208659A1

Abstract

본 발명의 조명 장비용 구동 소자는 교류 발전기의 출력 전류를 정류하기 위한 정류기 회로, 정류기 회로의 DC 전압을 미리 결정된 전압으로 스텝-업 또는 스텝-다운하기 위한 전압 컨버터 회로 및 전압 컨버터 회로의 출력 전압에 의하여 구동되는 반도체 발광 소자를 포함한다.

정류기 회로, 전압 컨버터 회로, 반도체 발광 소자.

Description

조명 장비용 구동 소자{Drive device for lighting equipment}

도 1은 본 발명에 따른 조명 장비용 구동 소자의 구성을 나타낸 회로도,

도 2는 발전기의 생성 전압과 자전거 속도 간의 관계도,

도 3은 발광 다이오드 구동 전압과 자전거 속도 간의 관계도,

도 4는 각각의 발광 다이오드 구동 전압, 발전기의 정류전압 및 발생 전압과 자전거 속도 간의 관계도.

본 발명은 반도체 발광 소자(light-emitting device, LED)를 사용하고, 예를 들어 자전거에 부착되는 조명 장치용 구동 소자에 관한 것이다. 특히, 본 발명은 발전기를 공급 에너지원으로 사용하는 자전거의 조명용으로 적합한 조명 장치용 구동 소자에 관한 것이다.

통상적으로 필라멘트 전기램프는 자전거의 헤드 라이트에 사용된다. 한편, 반도체 발광 소자의 실제 응용은 필라멘트 전기 램프와 같은 밝기를 제공하면서도 전력 소비가 약 1/3이하로 저감되는 정도까지 진척되었다. 자전거 발전기는 바퀴와 같은 회전 구동을 에너지원으로 사용한다. 평범한 전기적 램프 시스템은 발전기가 조명 전기 램프에 직접적으로 연결되어 있으며, 에너지가 발전기로부터 조명 전기 램프에 공급된다.

따라서, 전기 조명 램프에 공급되는 에너지는 바퀴의 회전운동에 의존한다. 회전수가 작은 경우, 예를 들어 자전거가 낮은 속도로 달릴 경우, 전기 램프는 고휘도의 광을 방사할 수 없다.

이러한 문제를 극복하기 위하여, 배터리의 동력을 가지는 조명 장비가 또한 이용가능하다.

반면, 배터리 동력을 가지는 조명 장비는 배터리의 교환이나 충전이 필요하여 사용이 불편하다는 결점을 야기한다. 부가적으로 전기 램프는 3W 내지 6W의 전력 소비를 필요로 하며 대체될 필요가 있는 소모성 품목이라는 결점이 있다.

자전거가 낮은 속도로 달릴 때(저속 주행 시), 부족한 조도의 문제점을 해결하기 위한 해결책으로 일본공개특허공보(KOKAI) 공개 번호 2000-062523(1 페이지, 요약 참조)에 개시된 바와 같은 공지기술이 있다.

상기의 언급한 일본공개특허공보에 개시된 자전거 전기 램프용 조명 제어 소자에서 발전기의 출력은 정류되고, 정전압 회로에 의하여 일정한 DC전압으로 변환되며, DC 전압은 조명 전기 램프에 공급되고, 전기 램프가 광을 방사하도록 한다. 그런데, 상기 언급된 특허공개공보에서 커패시터가 제공되어 자전거가 고속으로 달릴때 충전한다. 자전거가 저속으로 달릴 때에는 커패시터에 충전된 전하가 방전되 면서 전기램프가 광을 방사하게 한다.

그러나, 상기에 나타낸 소자는 전기 램프의 전력 소비가 커, 상기 전기 램프는 긴 시간 동안 발광을 할 수 없는 문제점을 가진다.

따라서, 본 발명은 전술한 문제점의 관점에서 안출된 것이다. 본 발명의 목적은 사람이 걷는 정상 속도와 같이 낮은 속도로 자전거가 달릴 때에도 장시간 동안 고휘도로 발광할 수 있는 조명 장비용 새로운 구동 소자를 제공하는 데 있다.

이상의 목적을 달성하기 위하여, 본 발명은 아래와 같은 기술적 구성을 사용한다.

본 발명의 제1측면은, 교류 발전기의 출력 전류를 정류하기 위한 정류기 회로, 미리 결정된 전압으로 정류기 회로의 DC 전압을 스텝-업(step-up) 또는 스텝-다운(step-down) 하기 위한 전압 변환기 회로 및 전압 컨버터 회로의 출력 전압에 의하여 구동되는 반도체 발광소자를 포함하는 조명 장비용 구동 소자이다.

본 발명의 제2측면은 교류(AC)를 직류(DC)로 변환하기 위한 정류기 회로, 정류기 회로의 DC 전압을 미리 결정된 전압으로 스텝-업 또는 스텝-다운하기 위한 전압 컨버터 회로 및 상기 전압 컨버터 회로의 출력 전압에 의하여 구동되는 반도체 발광 소자를 포함하는 조명 장비용 구동 소자이다.

본 발명의 실시예를 도면을 참고하여 설명하도록 한다.

도 1은 본 발명의 실시예에 따른 조명 장비용 구동 소자의 구성을 나타낸 회로도이다.

본 발명의 조명 장비용 구동 소자는 발전기(1)의 출력전압이 DC 전압으로 정류회로(2)에 의하여 정류되며, DC 전압은 스텝-업 회로(3)에 의하여 스텝-업되고, 반도체 발광 소자(51)는 증가된 전압을 사용하여 발광하게 된다.

이하, 본 발명의 조명 장비용 구동 소자를 상세히 설명한다.

도 1에서, 도면 부호 1은 자전거에 장착된 발전기를 나타낸 것이다. 발전기(1)는 자전거 바퀴의 회전을 에너지원으로 사용한다. 발전기(1)는 여러 가지 방법들을 채택할 수 있다. 예를 들어 한가지 방법은 롤러가 타이어와 접촉되어 자석이 회전되도록 하여 기전력을 유기시키며; 또 한가지는 "허브 다이나모(hub dynamo)" 방법으로 자석이 바퀴의 허브에 장착되어 기전력이 획득되어진다. 어느 방법이든, 자전거 바퀴의 회전 운동 에너지는 교류 전기적 에너지로 변환된다. 많은 경우에, 발전기(1)는 3 내지 9V의 교류 출력 전압을 출력하고, 3 내지 6(W)의 전력을 가진다.

상기 기전력은 도 2에 나타난 바와 같이, 자전거의 달리는 속도에 대체적으 로 비례한다.

도 2를 예를 들면, 교류 출력 전압은 3 km/h의 속도에서 3V, 10 km/h의 속도에서 7V, 15 km/h의 속도에서 9V이다.

이는 도 1의 101과 102의 라인 사이에 전압을 나타낸 것이다.

이러한 교류 전압은 정류 회로(2)내의 정류기 다이오드(21, 22, 23, 24)로 구성된 브릿지 회로에 의하여 정류되며, 평활 콘덴서(smoothing capacitor, 25)의 평활 효과에 의하여 4V 내지 11V의 DC 전압으로 변환된다.

도 4의 그래프 내에 "정류기의 출력"은 상기 상태를 나타낸다.

부호 3은 DC-DC 컨버터 회로를 나타낸 것이다.

DC-DC 컨버터 회로(3)는 정류기 회로(2)의 출력인 4 내지 11V의 DC 전압을 12V의 DC 전압으로 상승시키며, 비록 입력 전압에 변동이 있을지라도 일정한 전압을 출력한다.

상기 DC-DC 컨버터 회로(3)는 적어도 인덕턴스(36)의 일단을 단락시키고 오픈시켜, 즉, 스위칭하여 캐패시터(39)내에 전하를 저장하고 전압은 미리 결정된 전압으로 스텝-업 되는 시스템을 채용한다.

안전한 스텝-업 전압을 위한 제어방법은 펄스 폭을 스위칭으로 변화시킴으로써, 인덕턴스(36)에 제공되는 전하량을 제어하는 것이다.

도면에서 도면부호 31은 수백 킬로헤르츠(㎑)의 펄스 신호를 생성하는 오실레이션 회로를 표시한다. 도면부호 34는 펄스 수를 제어하는 RS 플립-플롭(flip-flop) 회로를 나타낸다.

RS 플립-플롭 회로(34)는 비교기(32)로부터의 지시를 기반으로 진동 펄스 수를 간헐적으로 제어한다.

간헐적 타이밍은 기준 신호 발생 회로(33)의 출력 전압인 기준 전압과 301 라인에서 생성되는 최종 출력 전압이 비교되고, 제어가 수행되는 것에 의해 생성된다.

301 라인의 출력 전압은 저항(37)과 저항(38)의 비에 의하여 결정된다.

도 3은 자전거의 속도와 저항(37)과 저항(38)의 비율이 변화하는 경우의 발광 소자 구동 전압 간의 관계를 나타낸 도면이다.

본 발명의 도 3에 나타난 바와 같이 일정한 출력 전압은 대략 3 내지 15 ㎞/h의 넓은 자전거 속력 범위 내에서 얻어진다.

도면부호 5는 발광 다이오드(LED, 51)가 301라인의 구동 전압에 의해 발광되는 발광부분이다.

이상의 기술된 바에 따르면, 낮은 속력으로 자전거가 달릴지라도 발광 다이오드(51)는 항상 미리 결정된 전압으로 구동되므로 발광 다이오드(51)는 고휘도의 발광을 지속적으로 제공할 수 있다.

이상의 기술은 DC-DC 컨버터 회로(3)는 정류기 회로(2)의 출력 전압이 스텝 업되는 경우를 나타낸 것이며, 이와 반대로 발전기(1)가 고 전압을 출력하는 경우, DC-DC 컨버터 회로(3)에 의해 정류기 회로(2)의 출력 전압이 스테핑 다운되어 획득되는 전압은 301라인에 출력된다.

상기는 하나의 발광 다이오드를 사용한 예시들을 나타낸 것이나, 복수의 발 광 다이오드가 사용될 경우에도 동일한 기능성이 실현될 수 있다.

본 발명에 따르면, 충분한 밝기의 빛이 약 3 내지 16 km/h의 넓은 속력 범위에서 방출되므로, 우수한 유용성을 얻을 수 있다. 특히, 사람이 걷는 정상 속도인 3 내지 4 km/h의 속도에서 오직 발전기만으로 충분한 밝기를 얻을 수 있다.

통상적인 전기 램프의 전력 소비는 3W 또는 6W인 한편, 반도체 발광 소자는 10 V의 정격 전압과 60mA의 전류를 가진다.

본 발명의 경우 두 개의 반도체 발광 소자가 사용되었으며, 상기 전력 소비는 1.2W로, 실질적으로 일반적인 전기 램프의 약 20% 내지 40%가 줄어든 것으로, 전력을 절약할 수 있다.

전력의 절약과 함께 발전기의 전기의 발전 가능 출력을 줄일 수 있으며, 이는 소형화함으로써 가능하게 만들어질 수 있다.

이 경우, 페달을 누르는 힘이 가벼워 진다는 유리한 효과를 제공한다.

게다가, 배터리와 같은 소모적인 부품이 사용되지 않으므로, 소자를 반 영구적으로 사용할 수 있어 결과적으로 친환경 소자를 제공할 수 있다.

Claims

교류 발전기의 출력 전류를 정류하기 위한 정류기 회로;

미리 결정된 전압으로 상기 정류기 회로의 DC 전압을 스텝 업 또는 다운하기 위한 전압 컨버터 회로; 및

상기 전압 컨버터 회로의 출력 전압에 의하여 구동되는 반도체 발광 소자

를 포함하는 조명 장비용 구동 소자.
교류를 직류로 변환하기 위한 정류기 회로;

상기 정류기 회로의 DC 전압을 미리 결정된 전압으로 스텝-업 또는 스텝-다운하기 위한 전압 컨버터 회로; 및

상기 전압 컨버터 회로의 출력 전압에 의하여 구동되는 반도체 발광 소자

를 포함하는 조명 장비용 구동 소자.