KR20100090205A

KR20100090205A - 반도체 소자 및 조명 장치

Info

Publication number: KR20100090205A
Application number: KR1020100010331A
Authority: KR
Inventors: 스타흐코프 안드레아스
Original assignee: 이큐 컨트롤 게엠베하
Priority date: 2009-02-05
Filing date: 2010-02-04
Publication date: 2010-08-13
Also published as: CN101902852B; TW201108857A; DE102009007505B4; DE102009007505A1; CN101902852A; TWI595805B

Abstract

반도체 소자(2)의 적어도 일 실시예에서, 반도체 소자는 적어도 하나의 반도체 광원(5)의 전류 공급을 위해 설계된다. 반도체 소자(2)는 적어도 40 mA의 평균 전류를 방출하도록 설계된 적어도 하나의 정전류원(6)을 포함한다. 또한, 반도체 소자(2)는 직렬 데이터 입력 인터페이스(1) 및 전류 출력부(4)를 포함한다. 전류 출력부(4)는 반도체 광원(5)과 직접적으로 전기적 연결되도록 설계되며, 이 때 반도체 광원(5)은 반도체 소자(2)의 구성 요소가 아니다. 또한, 반도체 소자(2)는 집적 회로로 형성된다.

Description

반도체 소자 및 조명 장치{SEMICONDUCTOR DEVICE AND LIGHTING APPARATUS}

반도체 소자가 제공된다. 그러한 반도체 소자를 포함한 조명 장치도 제공된다.

반도체 소자와, 반도체 소자를 포함하는 조명 장치에 대한 기술이다.

본 발명의 과제는 반도체 광원에 전류를 공급할 수 있는 반도체 소자를 제공하는 것이다. 본 발명의 다른 과제는 그러한 반도체 소자를 포함한 조명 장치를 제공하는 것이기도 하다.

반도체 소자의 적어도 일 실시예에 따르면, 반도체 소자는 적어도 하나의 반도체 광원에 전류를 공급하도록 설계된다. 반도체 광원은 예컨대 발광 다이오드를 가리킨다.

반도체 소자의 적어도 일 실시예에 따르면, 반도체 소자는 적어도 하나의 정전류원(constant-current source)을 포함한다. 정전류원은 적어도 40 mA, 특히 적어도 100 mA, 바람직하게는 적어도 250 mA의 평균 전류를 방출하도록 설계된다. 바람직하게는, 정전류원은 발광 다이오드와 같은 반도체 광원에 전류를 공급하는 것과 관련하여 최적화된다.

반도체 소자의 적어도 일 실시예에 따르면, 반도체 소자는 직렬 데이터 입력 인터페이스를 포함한다. 데이터 입력 인터페이스에 의해 반도체 소자에 송출된 신호는 상기 반도체 소자에 의해 처리될 수 있다. 또한, 반도체 소자는 전류 출력부를 포함한다. 정전류원으로부터 방출될, 상기 전류 출력부에서의 전류 세기는 신호에 따라 정해진다.

반도체 소자의 적어도 일 실시예에 따르면, 전류 출력부는 반도체 광원과 전기적으로 직접 연결되도록 설계된다. 직접적인 전기적 연결이란, 전류 출력부와 반도체 광원 사이에서 신호를 처리하는 전기 소자나 전자 소자가 위치하지 않음을 의미할 수 있다. 바꾸어 말하면, 전류 출력부와 반도체 광원 사이에는, 특히, 변압기, 전기 필터 또는 전류원이 위치하지 않는다. 바람직하게는, 전류 출력부 및 반도체 광원은 전선에 의해 상호간에 직접 연결되며, 이 때 상기 전선의 저항은 예컨대 최대 2.0 Ω, 특히 최대 0.76 Ω이다.

또한, 직접적인 전기적 연결이란, 반도체 소자가 반도체광원과 직접적으로 물리적 접촉하여, 가령 반도체 소자 및 반도체 광원이 잇닿아 접착되거나 납땜된 것을 의미할 수 있다. 마찬가지로, 반도체 소자가 반도체 광원 또는 반도체 광원의 하우징에 부속하거나, 하우징에 집적될 수 있다.

반도체 소자의 적어도 일 실시예에 따르면, 반도체 소자는 집적 회로, 영문으로 Integrated Circuit 또는 약어로 IC로서 형성된다. 바꾸어 말하면, 바람직하게는 정전류원뿐만 아니라 데이터 입력 인터페이스도, 그리고 전류 출력부 및 데이터 입력 신호를 전류 세기로 변환하기 위한 장치도 단일의 집적 회로, 즉 예컨대 단일의 반도체칩에 집적된다. 단일의 반도체칩을 통해 모든 명시한 기능들을 확인할 수 있다.

반도체 소자의 적어도 일 실시예에 따르면, 반도체 소자는 전자적으로 질의 및/또는 판독이 가능한 식별 레이블(identification label)을 포함한다. 예컨대 조명 시스템내의 반도체 소자는 상기 레이블에 따라 식별, 어드레싱(addressing) 및/또는 제어 가능하다.

반도체 소자의 적어도 일 실시예에서, 반도체 소자는 적어도 하나의 반도체 광원에 전류를 공급하도록 설계된다. 반도체 소자는 적어도 40 mA의 평균 전류를 방출하도록 설계된 적어도 하나의 정전류원을 포함한다. 또한, 반도체 소자는 직렬 데이터 입력 인터페이스 및 전류 출력부를 포함한다. 전류 출력부는 반도체 광원과 직접적으로 전기적 연결되도록 설계되고, 이 때 반도체 광원은 반도체 소자의 구성 요소가 아니다. 또한, 반도체 소자는 집적 회로로 형성된다.

그러한 반도체 소자는 예컨대 발광 다이오드 또는 레이저 다이오드와 같은 반도체 광원에 전류를 공급하기에 적합하다. 특히 반도체 광원들은 시효가 있고, 온도에 따라 서로 다른 저항을 가지므로, 정전압원을 이용한 동작 시, 반도체 광원을 통과하는 전류는 상당한 편차를 보일 수 있다. 이러한 편차는 반도체 광원의 부하를 증가시키고, 유효 수명을 단축시킬 수 있다. 반도체 광원에 전류를 공급하기 위해 집적된 정전류원을 이용함으로써, 전류 편차에 따른 부하가 감소하고, 연결된 반도체 광원의 유효 수명이 증가할 수 있다. 또한, 제조 중의 반도체칩들은 전류 세기가 일정할 때 밝기에 따라 분류될 수 있다. 그러한 반도체칩의 동작을 위해 정전류원을 이용하면 색 재현력 및/또는 색 균일도가 개선될 수 있다.

반도체 소자의 적어도 일 실시예에 따르면, 정전류원은 펄스 폭 변조를 위해 설계된다. 예컨대, 정전류원은 특정한 턴온 시간 간격내에서만 소정의 전기 전류를 방출한다. 정전류원이 전류를 방출하는 턴온 시간 간격동안, 상기 전류의 세기는 거의 일정하다. 바꾸어 말하면, 정전류원은 항상 동일한 세기의 전류를 방출하고, 이 때 정전류원이 전류를 방출하는 시간 비율은 조절될 수 있다. 즉, 정전류원은 상기 시간동안의 평균 전류 세기를 조정하기 위해 설계된다.

반도체 소자의 적어도 일 실시예에 따르면, 정전류원은, 상기 정전류원이 전류를 방출하지 않거나 매우 적은 전류를 방출하는 턴오프 시간 간격동안 반도체 소자에 역방향으로 전압을 인가하도록 설계된다. 전압은 반도체 소자의 항복 전압보다 현저히 낮다.

반도체 소자의 적어도 일 실시예에 따르면, 정전류원은 적어도 200 Hz의 주파수로 펄스 폭 변조하도록 설계된다. 그러한 높은 주파수의 경우, 반도체 소자에 연결되어 전류를 공급받으며 펄스 동작하는 반도체 광원의 밝기 변화를 육안은 인지할 수 없다.

반도체 소자의 적어도 일 실시예에 따르면, 반도체 소자는 정확히 하나의 데이터 입력 인터페이스를 포함한다. 바람직하게는, 데이터 입력 인터페이스는 직렬 인터페이스이다. 특히, 데이터 입력 인터페이스는 2개이상 5개 이하의, 특히 정확히 3개 또는 정확히 5개의 입력부들을 포함한다. 바꾸어 말하면, 데이터 입력 인터페이스는 특히 3극 또는 5극이다.

반도체 소자의 적어도 일 실시예에 따르면, 반도체 소자는 정확히 하나의 데이터 출력 인터페이스를 포함한다. 데이터 출력 인터페이스 역시 직렬 인터페이스인 것이 바람직하다. 특히, 데이터 입력 인터페이스 및 데이터 출력 인터페이스는 동일한 종류의 신호 또는 단자를 위해 설계될 수 있다.

반도체 소자의 적어도 일 실시예에 따르면, 반도체 소자는 데이터 입력 인터페이스에서의 직렬 입력 신호를 처리하도록 설계된다. 입력 신호는 제어 신호를 포함한다. 제어 신호는 반도체 광원을 제어하도록 설계된다. 예컨대, 입력 신호는 디지털 비트값 또는 바이트값을 가지며, 반도체 소자로부터의 상기 값은 반도체 광원에 방출될 전류 세기로 변환될 수 있다. 반도체 소자는, 입력 신호에 의해 소정의 전류 세기를 연결되어 있는 반도체 광원에 방출하도록 설계된다.

반도체 소자의 적어도 일 실시예에 따르면, 반도체 소자는 데이터 출력 인터페이스에 직렬 출력 신호를 내보낸다. 출력 신호는 입력 신호와 동일할 수 있다. 그러나 바람직하게는, 출력 신호는 제어 신호만큼 단축된 입력 신호이다. 입력 신호가 예컨대 64 바이트의 길이를 포함하고, 이 때 예컨대 일 바이트가 전류 공급될 반도체 광원의 제어 신호를 나타내는 경우, 출력 신호는 상기 제어 신호만큼 감소함에 따라 63 바이트의 길이만 가진다. 입력 신호의 길이가 1 바이트 또는 3 바이트뿐이라면, 출력 신호가 방출되지 않을 수 있다.

바람직하게는, 입력 신호에 포함된 제어 신호는 입력 신호를 형성하는 신호 서열(signal sequence)의 시작단 또는 끝단에 위치한다. 그러므로, 입력 신호가 매우 효율적으로 단축되고, 반도체 소자에 의한 출력 신호가 간단히 생성될 수 있다.

반도체 소자의 적어도 일 실시예에 따르면, 반도체 소자는 감마 보정 유닛을 포함한다. 감마 보정 유닛은 제어 신호를 시감도 곡선으로 처리하도록 설계된다.

반도체 소자의 적어도 일 실시예에 따르면, 반도체 소자는 주문형 집적 회로, 영문으로는 Application-Specific Integrated Circuit 또는 약어로 ASIC로 형성된다.

반도체 소자의 적어도 일 실시예에 따르면, 제어 신호는 최대 10 비트, 특히 최대 8 비트나 정확히 8 비트를 가진다.

반도체 소자의 적어도 일 실시예에 따르면, 감마 보정 유닛은 제어 신호를 적어도 12 비트, 특히 적어도 14 비트나 정확히 14 비트, 또는 적어도 16비트나 정확히 16 비트로 확장하도록 설계된다. 이를 통해, 특히, 반도체 광원에 방출될 전류 세기가 적고, 그로 인해, 연결된 반도체 광원의 밝기값이 작은 경우에, 낮은 밝기에 대한 육안의 비교적 높은 시감도에 충분히 맞춰질 수 있다.

반도체 소자의 적어도 일 실시예에 따르면, 반도체 소자는 소위 DMX 신호 또는 DMX- 유사 신호를 처리하도록 설계된다. 바꾸어 말하면, 입력 신호 및 바람직하게는 출력 신호도 DMX 신호 또는 DMX-유사 신호이다.

이 때, DMX 신호는 250 kbit/s의 전송률로 데이터를 전달하는 직렬 신호이다. DMX 신호는 513 바이트를 포함하며, 이 때, 제1바이트는 시작 코드이고, 상기 시작 코드는 전달될 데이터의 종류를 수신기에 고지한다. DMX 신호는 3극 또는 5극 데이터 라인에 의해 전달된다. DMX 신호를 위한 신호 라인(signal line)은 표준 EIA-485에 따른다. 이 때, 데이터 신호는 라인쌍을 이용하여 전달되며, 상기 라인쌍의 하나는 반전된 데이터 신호를, 라인쌍의 다른 하나는 반전되지 않은 데이터 신호를 반송한다. 신호를 반송하는(signal-carrying) 라인쌍의 입력 전압은 -7 V 및 + 12 V이다. 수신기, 즉 예컨대 반도체 소자의 입력 저항은 약 12 ㏀이다.

DMX 유사 신호의 경우 전송률이 증가할 수 있다. 예컨대, 전송률은 1 Mbit/s로 증가한다. DMX 유사 신호는 양방향성 데이터 전송을 포함하고, 예컨대 RDM을 이용한다. RDM은 원격 장치 관리(remote device management)를 가리킨다. RDM에 의해, 특히 DMX 데이터 결합에 의한 소자들 상호간의 양방향 통신이 가능하다.

반도체 소자의 적어도 일 실시예에 따르면, 반도체 소자는 적어도 하나의 전압 측정 유닛을 포함한다. 전압 측정 유닛은, 전류 출력부에서의 전압을 결정하도록 설계된다. 특히, 전압 측정 유닛은, 반도체 소자의 전류 출력부에서 단락의 유무 또는 반도체 광원의 전류 공급을 위해 구비된 전압의 인가 여부를 산출하도록 설계된다. 전압 유닛은 2진수의 측정값만을 산출할 수 있고, 즉 예컨대 단락의 유무만을 산출할 수 있다.

반도체 소자의 적어도 일 실시예에 따르면, 전압 결정 결과는 데이터 입력 인터페이스를 경유하여 귀선(return-line)될 수 있다. 바꾸어 말하면, 데이터 입력 인터페이스를 경유하여, 반도체 소자로부터 가령 외부 제어 유닛으로, 예컨대 전류 출력부에 단락이 있는가에 대한 피드백이 제공된다.

반도체 소자의 적어도 일 실시예에 따르면, 반도체 소자는 온도 센서 또는 온도 센서를 위한 인터페이스를 포함한다. 온도 센서는 반도체 소자에 모놀리식으로 집적될 수 있고, 예컨대 소위 NTC 저항(negative temperature coefficient 저항)으로 형성될 수 있다.

반도체 소자의 적어도 일 실시예에 따르면, 반도체 소자는 변압기를 포함하고, 바람직하게는, 상기 변압기는 반도체 소자를 형성하는 회로에 모놀리식으로 집적된다. 변압기는, 입력 전압을 그와 다른 전압으로 변환하도록 설계된다. 입력 전압은 예컨대 전류 공급될 반도체 광원을 위한 공급 전압을 의미할 수 있다.

특히, 반도체 소자의 동작을 위한 공급 전압은 입력 전압과 다를 수 있다. 변압기에 의해, 예컨대 반도체 광원을 위한 동작 전압은 반도체 소자를 위한 공급 전압으로 변환될 수 있다. 그러므로, 반도체 소자의 효율적 배선이 이루어진다.

반도체 소자의 적어도 일 실시예에 따르면, 반도체 소자는 클럭 발생기(clock generator)로 설계된 내부 오실레이터를 포함한다. 그러한 내부 오실레이터는 주파수와 관련하여 데이터 입력 신호에 맞춰질 수 있다. 예컨대, 그러한 내부 오실레이터는 예컨대 복잡한 조명 시스템내에서 다수의 반도체 소자들의 동기적 동작(synchronous operation)을 효율적으로 구현한다.

또한, 조명 장치가 제공된다. 조명 장치는 상기 기술된 하나 이상의 실시예들과 관련하여 제공된 바와 같은 적어도 하나의 반도체 소자를 포함한다. 조명 장치는 적어도 하나의 반도체 광원을 더 포함한다.

조명 장치의 적어도 일 실시예에 따르면, 반도체 광원은 반도체 소자에 전기적으로 직접 연결된다. 바람직하게는, 반도체 소자의 전류 출력부 및 반도체 광원 사이에 신호를 변경하는 전기 소자 또는 전자 소자가 위치하지 않는다. 반도체 광원 및 반도체 소자의 전류 출력부 사이의 저항은 2 Ω보다 작은 것이 바람직하며, 특히 0. 75 Ω보다 작다.

조명 장치의 적어도 일 실시예에 따르면, 반도체 광원은 적어도 2개의 색 채널들을 포함한다. 예컨대, 반도체 광원에서 적색, 녹색 및 청색 광의 방출이 각각 개별적으로 제어될 수 있어서, 반도체 광원은 3개의 색 채널들을 포함한다. 즉, 방출될 광에 있어서 개별적으로 제어될 수 있는 색은 각각 하나의 색 채널을 형성한다. 하나의 색 채널내에는, 특히 허용오차 내에서 동일한 색의 복사가 생성된다. 바람직하게는, 반도체 광원은 정확히 3개의 색 채널들을 포함한다.

조명 장치의 적어도 일 실시예에 따르면, 반도체 소자는 색 채널수에 상응하는 수의 정전류원을 포함한다. 바람직하게는, 반도체 소자의 정전류원 각각은 정확히 하나의 색 채널에 전류를 공급하도록 설계된다. 예컨대, 청색의 색 채널을 위한 적어도 하나의 정전류원, 녹색의 색 채널을 위한 적어도 하나의 다른 정전류원 및 적색의 색 채널을 위한 적어도 하나의 제3전류원이 구비된다. 이를 통해, 반도체 광원으로부터 방출된 복사의 색도 좌표가 원하는 대로 조절될 수 있다.

조명 장치의 적어도 일 실시예에 따르면, 반도체 광원은 적어도 하나의 발광 다이오드, 약어로 LED, 및/또는 적어도 하나의 레이저 다이오드를 포함한다. 마찬가지로, 반도체 광원은 발광 다이오드로만, 레이저 다이오드로만 또는 발광 다이오드 및 레이저 다이오드로 구성될 수 있다. 또한, 예컨대 상기 발광 다이오드는 유기 발광 다이오드를 의미할 수 있다.

조명 장치의 적어도 일 실시예에 따르면, 반도체 광원은 적어도 하나의 직렬 회로를 포함한다. 직렬 회로는 예컨대 적어도 2개의 발광 다이오드들을 포함한다. 바람직하게는, 직렬 회로는 전기적 연결선을 제외하고, 발광 다이오드 및/또는 레이저다이오드로만 구성된다. 발광 다이오드 및/또는 레이저 다이오드의 직렬 회로, 즉 반도체 광원은 반도체 소자의 전류 출력부에 직접 연결되는 것이 바람직하다.

조명 장치의 적어도 일 실시예에 따르면, 직렬 회로는 제조 허용 오차내에서 동일한 색을 방출하는 적어도 2개의 발광 다이오드 및/또는 레이저 다이오드를 포함한다. 바람직하게는, 직렬 회로는 동작 시 동일한 색의 복사를 방출하는 발광 다이오드 및/또는 레이저 다이오드만 포함한다. 직렬 회로 각각은 하나의 색 채널을 나타내는 것이 바람직하다.

본 명세서에 기재된 반도체 소자 및 조명 장치가 사용될 수 있는 일부 응용 분야는 예컨대 건축 조명 및 건물 조명이 있다. 본 명세서에 기재된 조명 장치 및 반도체 소자는 건물의 외부 및 내부 공간에서 사용될 수 있다. 특히, 본 명세서에 기재된 다수의 조명 장치들 및 반도체 소자들은 하나의 조명 시스템으로 통합될 수 있다.

이하, 본 명세서에 기재된 반도체 소자 및 본 명세서에 기재된 조명 장치는 실시예들에 의거한 도면과 관련하여 상세히 설명된다. 개별 도면들에서 동일한 참조 번호는 동일한 부재를 나타낸다. 그러나, 축척에 맞는 것으로 참조할 수 없으며, 오히려 개별 부재들은 더 나은 이해를 위해 과장되어 확대 도시될 수 있다.

도 1 내지 도 4는 본 명세서에 기재된 반도체 소자 및 본 명세서에 기재된 조명 장치의 실시예들에 대한 개략도이다.

반도체 소자(2) 및 조명 장치(100)의 일 실시예는 도 1에 개략적으로 도시되어 있다. 반도체 소자(2)는 데이터 입력 인터페이스(1) 및 데이터 출력 인터페이스(3)를 포함한다. 입력 신호는 데이터 입력 인터페이스(1)에 의해 반도체 소자(2)에 도달하며, 상기 입력 신호는 화살표로 표시되어 있다. 데이터 출력 인터페이스(3)에 의해 입력 신호가 전달되며, 마찬가지로 화살표로 표시되어 있다.

입력 신호는 반도체 소자(2)에 의해 처리되는 제어 신호를 포함한다. 제어 신호에 의해, 반도체 소자(2)의 정전류원(6)이 작동하고, 그에 상응하는 전류 세기가 반도체 소자(2)의 전류 출력부(4)에서 방출된다. 특히, 정전류원(6)은 펄스 폭 변조에 의해 전류 세기를 조절할 수 있다.

모든 명시된 반도체 소자(2)의 기능은 단일의 집적 회로에 통합된다. 바꾸어 말하면, 반도체 소자(2)는 단일 반도체칩으로 형성된다.

반도체 광원(5)은 전류 출력부(4)와 낮은 오믹(ohmic)으로 직접적으로 전기적 연결된다. 전류 출력부(4)에 의해 반도체 광원(5)에 전류가 공급되며, 이는 이중 화살표로 표시되어 있다. 반도체 광원(5)은 예컨대 적어도 하나의 발광 다이오드칩을 포함한다. 반도체 광원(5)은 3개의 발광 다이오드칩을 포함할 수 있으며, 상기 발광 다이오드칩들 중 하나는 적색, 하나는 녹색, 그리고 하나는 청색 스펙트럼 영역에서 방출한다. 즉, 반도체 광원(5)은 RGB 광원일 수 있다.

도 1과 달리, 반도체 소자(2) 및 반도체 광원(5)이 모두 공통의 하우징에 통합되거나, 일체형으로 형성될 수 있다. 하우징은 미도시되었다.

도 2에 반도체 소자(2) 및 조명 장치(100)의 다른 실시예가 도시되어 있다. 반도체 소자(2)는 3개의 정전류원(6a, 6b, 6c)을 포함한다. 반도체 광원(5)은 반도체 소자(2)에 직접 연결된다. 반도체 광원(5)은 3개의 발광 다이오드들(13a, 13b, 13c)을 포함한다. 예컨대, 동작 시, 발광 다이오드(13a)는 적색광을, 발광 다이오드(13b)는 녹색광을, 그리고 발광 다이오드(13c)는 청색광을 방출한다.

따라서, 각각의 발광 다이오드(13a, 13b, 13c)에 의해 반도체 광원(5)의 색 채널(50a, 50b, 50c)이 구현된다. 색 채널(50a, 50b, 50c) 각각은 3개의 전류 출력부들(4a, 4b, 4c) 중 하나를 경유하여 정전류원들(6a, 6b, 6c) 중 하나에 연결된다. 그러므로, 색 채널(50a, 50b, 50c) 각각은 반도체 소자(2)에 의해 개별적으로 전류 공급 및 제어될 수 있어서, 반도체 광원(5)으로부터 방출될 복사의 색도 좌표가 조절될 수 있다.

바람직하게는, 데이터 입력 인터페이스(1)에서의 입력 신호는 DMX 신호이다. 반도체 광원(5)의 색 채널(50a, 50b, 50c) 각각을 위해, 데이터 입력 신호의 1 바이트가 제어 신호로 사용된다. 데이터 출력 인터페이스(3)에서 DMX 출력 신호가 방출되고, 상기 DMX 출력 신호는 제어 신호만큼 단축된 입력 신호에 상응한다. 바꾸어 말하면, 입력 신호로부터 3 바이트는 반도체 광원(5)의 제어용으로 소거된다. 즉, 바람직하게는, 출력 신호는 입력 신호보다 짧다.

또한, 반도체 소자(2)는 선택적으로 감마 보정 유닛(7)을 포함한다. 특히, 반도체 광원(5)으로부터 방출될 복사의 밝기가 낮은 경우, 예컨대 제어 신호의 8 비트는 색 채널(50a, 50b, 50c) 각각을 위해 충분하지 않는데, 밝기가 낮은 경우 육안은 비교적 민감하기 때문이다. 감마 보정 유닛(7)에 의해, 8 비트 제어 신호는 더 많은 비트값의 신호, 예컨대 14 비트의 신호로 보간(interpolation)된다. 상기 제어 신호는, 반도체 광원(5)에 방출될 전류 세기와 관련하여 비선형 신호를 의미할 수 있다.

또한, 반도체 소자(2)는 선택적으로 변압기를 포함한다. 변압기에 의해, 예컨대 반도체 광원(5)을 위한 공급 전압은 반도체 소자(2)의 동작을 위해서도 사용될 수 있다. 예컨대, 반도체 광원은 24 V로 동작하고, 변압기는 상기 전압을 약 3 V로 변환하며, 이를 이용하여 반도체 소자(2)가 동작한다.

마찬가지로, 반도체 소자(2)는 선택적으로 온도 센서(9)를 포함할 수 있고, 온도 센서는 예컨대 반도체 소자(2)의 집적 회로에 통합된 NTC 저항의 형태이다. 바람직하게는, 반도체 소자(2)는 예컨대 RDM 프로토콜에 의해 온도 센서(9)의 측정값을 데이터 입력 인터페이스(1)를 경유하여, 조명 장치(100)에 속하지 않는 외부 제어 장치에 전달하도록 설계된다.

정전류원(6a, 6b, 6c)뿐만 아니라, 감마 보정 유닛(7), 온도 센서(9) 및 변압기(10)는 단일의 집적 회로 및 특히 단일의 반도체칩에 모놀리식으로 부속될 수 있다.

도 3에 따른 조명 장치(100)의 실시예에서, 반도체 광원(5)은 2개의 직렬 회로(12a, 12b)를 포함한다. 직렬 회로(12a, 12b)는 예컨대 3개의 발광 다이오드들(13)을 포함한다. 각각의 직렬 회로(12a, 12b)에 의해, 색 채널(50a, 50b)이 구현된다. 도 2의 경우와 같이, 색 채널(50a, 50b) 및 직렬 회로(12a, 12b)를 위해 각각 하나의 정전류원(6a, 6b)이 정해진다.

선택적으로, 반도체 소자(2)는 전압 측정 유닛(8)을 포함한다. 전압 측정 유닛(8)에 의해, 예컨대 전류 출력부(4a, 4b)에서 단락의 유무, 즉 저항이 약 0인지의 여부를 확정할 수 있다. 또한, 거의 무한값의 저항이 발생하는 지의 여부 및/또는 전류 출력부(4a, 4b)에 인가된 전압이 증가하거나 감소하는 지가 산출될 수 있다. 전압 측정 유닛(8)에 의해, 예컨대 반도체 광원(5)의 상태가 결정될 수 있으며, 특히 하나 이상의 발광 다이오드(13)의 불량이 검출될 수 있다.

전압 유닛(8)의 측정 결과는 데이터 입력 인터페이스(1)를 경유하여 외부 제어 유닛으로 귀선될 수 있으며, 예컨대 RDM을 이용한다. 가령 발광 다이오드들(13) 중 하나가 불량일 때, 개별 색 채널들(50a, 50b)의 전류 공급은 반도체 소자(2) 또는 외부 제어 장치에 의해 맞춰질 수 있어서, 반도체 광원(5)으로부터 방출된 복사의 색도 좌표가 상기 발광 다이오드들(13) 중 하나의 불량에도 불구하고 허용 오차내에서 동일하게 유지된다.

또한, 반도체 소자(2)는 선택적으로 인터페이스(90)를 포함할 수 있고, 상기 인터페이스에 온도 센서(9)가 연결될 수 있다. 온도 센서(9)에 의해, 예컨대 발광 다이오드(13)의 온도가 확정될 수 있다. 바람직하게는, 온도 센서(9)의 측정값은 데이터 입력 인터페이스(1)를 경유하여 귀선될 수 있다.

온도 센서(9)에 의해, 가령 열에 매우 취약한 부분, 소위 핫 스폿(hot spot)에서 온도가 결정될 수 있다. 산출된 온도에 의해, 반도체 광원(5)이 조절될 수 있다. 예컨대, 조명 시스템에서 핫 스폿 주변에 위치하며 복수 개의 반도체 광원들(5)을 포함한 전체 영역은 감소된 전류로 동작할 수 있다. 이를 통해, 밝기와 관련하여, 정규 전류 세기로 동작하는 다른 조명 시스템 영역들로 매끄럽게 이어질 수 있다.

도 4에 따른 실시예에서, 2 개의 조명 장치들(100a, 100b)이 직렬로 접속된다. 데이터 출력 인터페이스(3a)는 그 이후에 배치된 조명 장치(100b)의 데이터 입력 인터페이스(1b)와 연결된다.

반도체 소자들(2a, 2b)은 각각 내부 오실레이터(11)를 포함한다. 특히, 예컨대 복잡한 조명 시스템내에 위치한 다수의 조명 장치(100a, 100b)의 회로가 내부 오실레이터에 의해 동기화될 수 있다. 그러므로, 특히, 움직이는 이미지를 재현할 때, 개별 반도체 소자들(2) 및/또는 반도체 광원들(5) 사이의 시간적 상관 관계가 크게 필요한 경우, 조명 장치(100a, 100b)가 사용될 수 있다. 바람직하게는, 내부 오실레이터(11)는 반도체 소자들(2a, 2b)이 형성될 때 집적 회로에 모놀리식으로 집적된다.

본 명세서에 기재된 발명은 실시예들에 의거한 기재에 한정되지 않는다. 오히려, 본 발명은 각각의 새로운 특징 및 특징들의 각 조합을 포함하며, 이는 특히 특허 청구 범위에서 특징들의 각 조합을 포함하고, 비록 이러한 특징 또는 이러한 조합이 그 자체로 명백하게 특허 청구 범위 또는 실시예들에 제공되지 않더라도 그러하다.

본 특허 출원은 독일 특허 출원 10 2009 007 505.4의 우선권을 주장하며, 이의 개시 내용은 참조로 포함된다.

Claims

적어도 하나의 반도체 광원(5)에 전류를 공급하기 위한 반도체 소자(2)에 있어서,
- 적어도 40 mA의 평균 전류를 방출하도록 설계된 적어도 하나의 정전류원(6);
- 직렬 데이터 입력 인터페이스(1); 및
- 반도체 광원(5)에 직접적으로 전기적 연결되도록 설계된 전류 출력부(4)를 포함하고, 상기 반도체 소자(2)는 집적 회로로 형성되는 것을 특징으로 하는 반도체 소자(2).
제1항에 있어서,
상기 정전류원(6)은 적어도 200 Hz의 주파수로 펄스 폭 변조하도록 설계된 것을 특징으로 하는 반도체 소자(2).
제1항 또는 제2항에 있어서,
상기 반도체 소자는 정확히 하나의 데이터 입력 인터페이스(3) 및 정확히 하나의 직렬 데이터 출력 인터페이스(3)를 포함하는 것을 특징으로 하는 반도체 소자(2).
제1항 내지 제3항 중 어느 한 항에 있어서,
상기 반도체 소자는 상기 데이터 입력 인터페이스(1)에서 직렬 입력 신호를 처리하도록 설계되고, 상기 입력 신호는 반도체 광원(5)의 제어를 위해 설계된 제어 신호를 포함하는 것을 특징으로 하는 반도체 소자(2).
제3항 및 제4항에 있어서,
상기 데이터 출력 인터페이스(3)에서의 직렬 출력 신호는 상기 제어 신호만큼 단축된 입력 신호인 것을 특징으로 하는 반도체 소자(2).
제4항 또는 제5항에 있어서,
상기 반도체 소자는 감마 보정 유닛(7)을 포함하고, 상기 제어 신호는 최대 10 비트를 포함하며, 상기 감마 보정 유닛(7)은 상기 제어 신호를 적어도 12 비트로 확장하도록 설계된 것을 특징으로 하는 반도체 소자(2).
제4항 내지 제6항 중 어느 한 항에 있어서,
적어도 상기 입력 신호는 DMX 신호 또는 DMX 유사 신호인 것을 특징으로 하는 반도체 소자(2).
제1항 내지 제7항 중 어느 한 항에 있어서,
상기 반도체 소자는 전압 측정 유닛(8)을 포함하고, 상기 전압 측정 유닛은 상기 전류 출력부(4)에서의 전압을 결정하도록 설계되며, 상기 전압 결정 결과는 데이터 입력 인터페이스(1)를 경유하여 귀선될 수 있는 것을 특징으로 하는 반도체 소자(2).
제1항 내지 제8항 중 어느 한 항에 있어서,
상기 반도체 소자는 온도 센서(9) 또는 온도 센서(9)를 위한 인터페이스(90)를 포함하는 것을 특징으로 하는 반도체 소자(2).
제1항 내지 제9항 중 어느 한 항에 있어서,
상기 반도체 소자는 입력 전압을 그와 다른 전압으로 변환하도록 설계된 변압기(10)를 포함하는 것을 특징으로 하는 반도체 소자(2).
제1항 내지 제10항 중 어느 한 항에 있어서,
상기 반도체 소자는 클럭 발생기로 설계된 내부 오실레이터(11)를 포함하는 것을 특징으로 하는 반도체 소자(2).
제1항 내지 제11항에 중 어느 한 항에 따른 반도체 소자(2); 및
반도체 광원(5)을 포함하며, 상기 반도체 광원(5)은 상기 반도체 소자(2)에 전기적으로 직접 연결되는 것을 특징으로 하는 조명 장치(100).
제12항에 있어서,
상기 반도체 광원(5)은 적어도 2개의 색 채널들(50)을 포함하고, 상기 반도체 소자(2)는 상기 색 채널들(50)에 상응하는 수의 정전류원들(6)을 포함하며, 상기 정전류원들(6) 각각은 상기 색 채널들(50) 중 정확히 하나에 전류 공급하도록 설계되는 것을 특징으로 하는 조명 장치(100).
제12항 또는 제13항에 있어서,
상기 반도체 광원(5)은 적어도 하나의 발광 다이오드 및/또는 적어도 하나의 레이저 다이오드를 포함하거나, 적어도 하나의 발광 다이오드 및/또는 적어도 하나의 레이저 다이오드로 구성되는 것을 특징으로 하는 조명 장치(100).
제12항 내지 제14항 중 어느 한 항에 있어서,
상기 반도체 광원(5)은 동일한 색을 방출하는 적어도 2개의 발광 다이오드들로 이루어진 적어도 하나의 직렬 회로(12)를 포함하는 것을 특징으로 하는 조명 장치(100).