KR20070001038A - 과전류 제어회로를 겸비한 차량용 엘이디 실내등 - Google Patents

Abstract

본 발명은 엘이디(LED)를 적용한 차량용 실내등에 관한 것으로, 엘이디의 고유 정격 전류에 비해 30%이상 높은 과전류로 구동하여 밝기를 향상시키고, 정전류회로를 추가하여 안정적인 동작 특성을 가지도록 구성한 차량용 엘이디 실내등이다.

자동차, 실내등, 엘이디(LED), 정전류, 과전류구동(Over Driving)

Description

과전류 제어회로를 겸비한 차량용 엘이디 실내등 {Car indoor LED Lamp Using Constant Current Overdriving Circuit}

도 1은 트렌지스터를 이용한 정전류 구동회로를 적용한 차량용 엘이디 실내등

본 발명은 차량용 엘이디 실내등에 관한 것으로, 엘이디의 정격전류 이상에서 동작 시키며, 과전류 동작시 발생하는 엘이디 수명 단축 및 파손의 문제점을 개선하기 위해 정전류 제어 회로를 사용하는 것에 관한 것이다.

차량용 실내등은 백열 전구를 많이 사용하고 있으나, 광원의 색 및 장수명 장점을 가지고 있어 일부 엘이디가 적용되고 있다. 엘이디를 적용한 실내등은 백열전구에 비해 고가라 아직은 보편화가 이루어지고 있지 않다.

엘이디의 수명은 백열등 및 방전램프에 비해 매우 긴 수명을 가지고 있다. 엘이디의 수명은 구동전류 및 온도에 따라 결정되며, 과전류 구동과 이에 따른 열발생에 따라 수명은 지수적으로 감소하며 또한 소손의 가능성이 높다.

엘이디의 과전류 구동 특성은 정격전류의 100% 과전류구동시 50% 이상의 광출력 향상을 기대할 수 있다. 즉, 전류 대 출력 광량은 선형이 아니지만 비례적으로 증가하며, 전류를 증가할수록 점점 비례계수가 감소하는 특성을 가지고 있다.

엘이디 제조사는 엘이디의 종류에 따라 사양서를 제공하고 있으며, 이에 따라 엘이디 제어회로의 출력 전류를 설계하게 된다.

차량용 실내등 사용 시간과 엘이디의 수명의 차이는 매우 크다. 예로 차량 수명 종료시까지의 총 실내등 점등시간이 1000시간으로 가정하고, 엘이디 수명을 100,000시간으로 하면 100배의 차이를 가지게 된다. 따라서 차량용 엘이디 실내등을 과전류로 구동하여 사용하여 수명이 단축되어도 실내등 사용 목적에 부합되며, 사용상 문제가 발생하지 않는다.

엘이디의 전압 대 전류 동작 특성 곡선은 다이오드와 유사한 특성을 가지고 있으며, 가변되는 입력 전압원을 사용하는 경우 전류제어를 통하여 제어되는 것이 바람직하다. 엘이디구동회로를 엘이디와 직렬저항만으로 구성하면, 입력전압에 따라 동작전류과 변화하게 되어 일정한 전류로 동작하는 것이 어렵다.

12V 배터리를 사용하는 차량의 시동전 후의 전압변동은 약 12.4~14.4V로 2V 정도의 변화를 가지고 있다. 따라서 직렬 저항 만을 이용하여 회로를 구성하면 전류 변동이 큰 단점을 가지고 있다.

예로 순방향 전압강하 3.4V의 엘이디를 3개 및 100옴을 직렬하여 사용하면, 22~42mA의 전류 변동을 가지며, 최대 출력 전류를 기준으로 저항을 사용하는 경우 차량의 시동 정지시 출력 광량이 감소하는 문제점이 있다. 엘이디 2개 및 200옴 직렬 사용시 28~38mA의 전류변동을 가지게 된다. 엘이디 직렬 수량을 감소시키고 저항값을 증가시키면 보다 안정적인 전류구동이 가능하나 저항에 의한 손실이 커지게 되는 단점을 가진다.

차량용 엘이디 실내등에 직렬 저항만으로 전류 제어회로를 구성한 경우 정 전류를 공급할 수 없다.

과전류 구동으로 설계된 제품의 경우 수명 단축 및 소손의 가능성이 증가하게 된다. 정전류 구동회로를 사용하는 경우 안정적인 출력을 유지할 수 있어 소손을 방지할 수 있다.

정전류 회로(200)는 선형 전류 레귤레이터, PWM 방식의 전류제어 IC, 엘이디 전용 구동 IC 등이 이용될 수 있다. 하지만 정전류 회로 구성에 따른 비용 증가가 수반되게 된다.

차량용 엘이디 실내등 제품에서 엘이디의 정격전류는 연속 전류구동방식으로 구동시 정격전류 30% 이상으로 인위적으로 구동하는 제품이 소개된 바 없다.

또한, 정전압 레귤레이터를 이용한 방법을 이용한 차량용 실내등 구동회로(출원번호 : 20-2006-0020483)은 있으나, 정전류 제어회로를 이용한 방법은 소개된 바 없다.

본 발명은 제조사에서 제공하는 엘이디 정격 전류 사양에 비해 정격전류에 30% 이상 전류로 구동하고, 저가격 정전류 구동회로를 제공하는 것을 목적으로 한다.

상기와 같은 목적을 달성하기 위하여 본 발명에서 제시하는 전류제어 회로는 2가지로 도 2와 도 3으로 본 발명의 구성 및 작용에 대하여 구체적으로 설명한다.

도 1은 본 발명에 의한 차량용 엘이디 실내등 구성도이다. 엘이디 램프 모듈(100)은 2~3개를 직렬로 사용하고, 이를 다시 병렬회로로 구성한다. 차량 배터리(300)로 부터 전력을 공급받으며, 전압 변동을 12.2~ 14.6V의 범위로 가정하고, 전압변동에도 정전류를 공급하기 위해 정전류 회로(200)을 사용한다.

정전류 회로(200)은 선형 전류 레귤레이터, PWM 방식의 전류제어 IC, LED 전용 구동 IC 등이 이용될 수 있다.

본 발명에서는 저가의 정전류 회로의 구성을 목적으로 도 2와 도 3으로 2가지 실시 예를 제시하고 설명한다.

도 2는 트렌지스터(211), 제너다이오드(212), 전류 저항(213), 제너 저항(214), LED 램프모듈(100)으로 구성되며, LED 램프의 전류를 고려하여 설계되며, 동작원리는 제너다이오드(212) 전압이 트렌지스터(211) 베이스 이미터 전압과 전류 저항(213)의 전압의 합이 같도록 트렌지스터(211) 이미터 전류가 결정되는 것을 이용한다. 도 2에서 제너다이오드(212)는 일반 다이오드로 대체될 수 있다.

실시의 예는 다음과 같다.

차량 배터리(300) 전압이 12.2~14.6V 이고 엘이디 램프 모듈(100)의 정격 전류가 0.3A라고 하면, 30% 이상 증가된 전류를 0.4A로 설정한다.

제너다이오드(212)의 전압 2.7V이면 트렌지스터(211)의 베이스 이미터 전압강하를 0.7V로 하고, 전류 저항(213)의 전압 값은 2V가 되며, 전류 저항(213)은 5Ω을 사용하게 된다. 따라서 차량 배터리(300) 전압 변동에도 정전류 0.4A를 유지하게 된다.

도 3은 3단자 레귤레이터 집적소자 (221), 전류 궤환 저항(222)구성된다.

3단자 레귤레이터 집적소자(221)는 입력단자(IN), 출력단자(OUT), 제어단자(ADJ)로 구성되며, 출력단자(OUT)와 제어단자(ADJ)의 제어전압이 1.25V로 고정되어 있는 3단자 레귤레이터 집적소자이다.

도 3의 실시의 예는 다음과 같다. 도 2의 실시 예의 조건으로 한다.

레귤레이터 집적소자(221)의 출력단자(OUT)와 제어단자(ADJ)의 제어 전압은 1.25V이다. 따라서 설정전류 0.4에 대해 전류 궤환 저항(222) 값은 3.125Ω을 사용하게 된다. 따라서 정전류 0.4A를 유지하게 된다.

도 2와 도 3에서 제시한 회로는 역방향 전압의 인가시에도 단방향 전류소자를 이용한 회로이기 때문에 파손될 우려가 없다.

본 발명은 정격 전류보다 30% 증가된 과전류를 인가하고, 정전류 회로를 구성하여 차량용 엘이디 실내등을 구성함으로써 동일한 용량의 엘이디 렘프를 사용한 제품에 비하여 높은 출력 광량 및 안정적인 광량을 제공한다.

사용자의 부주의에 의한 역전압 인가시 엘이디 렘프 및 회로가 파손되지 않는 특징을 가진다.

Claims (2)

1. 엘이디 소자의 정격전류 30% 이상을 전류로 구동하고, 정전류를 공급하는 회로를 포함하는 차량용 엘이디 실내등에서;

   도 2에서 트렌지스터(211), 제너다이오드(212), 전류 저항(213), 제너 저항(214)으로 구성된 전류 제어회로를 포함한 차량용 엘이디 실내등.
2. 엘이디 소자의 정격전류 30% 이상을 전류로 구동하고, 정전류를 공급하는 회로를 포함하는 차량용 엘이디 실내등에서;

   도 3에서 3단자 레귤레이터 집적소자(221), 전류 궤환 저항(222)으로 구성된 전류제어회로를 포함한 차량용 엘이디 실내등.

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