KR20130041952A - 조명 모듈의 작동 - Google Patents

Abstract

본 발명은 조명 모듈을 작동시키기 위한 회로 및 방법에 관한 것으로, 상기 조명 모듈은 제1 동작 모드에서 직렬로 연결되는 적어도 두 개의 반도체 엘리먼트들(D1, D2)을 포함한다. 동작 전압(101)의 미리결정된 임계값 아래로 떨어질 때, 제2 동작 모드가 검출되고(102), 그리고 적어도 두 개의 반도체 광 엘리먼트들(D1, D2)이 제2 동작 모드에서 교번적으로 작동된다(102, S1, S2).

Description

조명 모듈의 작동{ACTUATION OF A LIGHTING MODULE}

본 발명은 조명 모듈을 작동시키기 위한 회로 및 방법에 관한 것이다.

예컨대 차량 내에서 사용되는 바와 같은, 광원들은 특정 동작 전압 범위를 요구한다. 따라서, 예컨대, 8V 내지 16V의 범위 내의 전압은 광원을 최대 밝기로 동작하게 한다. 또한, 그러나, 6V 내지 8V의 전압 범위 내에서 감소된 밝기로의 광원의 동작이 또한 요구될 수 있다.

복수의 발광 다이오드(LED)들의 직렬 회로의 경우, 순방향 전압은 통상적으로 6V 내지 8V 사이에 있다. 이러한 순방향 전압을 조정하기 위하여, 스텝-다운 컨버터가 사용될 수 있고, 상기 스텝-다운 컨버터는 8V 내지 16V의 범위 내의 예로서 상기된 동작 전압으로부터 시동된다.

그러나, LED들의 이러한 직렬 회로가 예컨대 6V의 동작 전압에서 불충분한 밝기로 이미 비춘다는 것에 문제가 있다. 이에 대한 이유는, 상기된 스텝-다운 컨버터와 함께 지수 다이오드 특징 때문에 발광 다이오드의 광속이 6V의 동작 전압에서 이미 너무 낮은 것에 있다. 이러한 경우, 즉 6V의 미리결정된 동작 전압에서 감소된 밝기를 갖는 발광 다이오드의 동작 동안, 동작 전압을 다시 상승시켜, 발광 다이오드가 충분한 밝기로 비추도록 하기 위하여, 스텝-업 컨버터가 제공될 수 있다. 그러므로, 상기된 스텝-다운 컨버터 대신에, 스텝-업 컨버터가 사용될 수 있다.

이러한 경우, 이러한 조치(measure)가 부가적으로 요구되는 컴포넌트 파트들 때문에 광원의 동작 디바이스의 비용을 증가시키고 그리고 광원의 동작 디바이스의 크기를 또한 증가시키는 것은 불리하다.

본 발명의 목적은, 상기된 단점들을 방지하고, 그리고 특히, 심지어 낮은 동작 전압들에서 감소된 밝기를 갖는 복수의 LED들을 갖는 광원을 동작시킬 수 있는 효율적인 솔루션을 제공한다는데 있다.

이러한 목적은 독립 청구항들의 특징들에 따라 달성된다. 또한, 본 발명의 개선들은 종속항들로부터 도출된다.

상기 목적을 달성하기 위하여, 본 발명은 조명 모듈을 작동시키기 위한 회로를 제안하며,

- 상기 회로는, 제1 동작 모드에서 직렬로 연결되는 적어도 두 개의 반도체 발광 엘리먼트들을 포함하고;

- 여기서, 동작 전압에 대한 미리결정된 임계값에 언더슈트(undershot)되는 경우, 제2 동작 모드가 검출가능하고;

- 여기서, 제2 동작 모드에서, 상기 적어도 두 개의 반도체 발광 엘리먼트들은 교번적으로 작동가능하다.

특히, 반도체 발광 모듈은 발광 다이오드(LED)일 수 있다.

제1 동작 모드는 예컨대 최대 밝기에서 조명 모듈의 동작에 대응하고, 그리고 제2 동작 모드는 감소된 밝기에서 조명 모듈의 동작에 대응할 수 있다.

상기 적어도 두 개의 반도체 발광 엘리먼트들의 교번적인 작동 때문에, 반도체 발광 엘리먼트들 중 몇몇이 스위칭 오프 되는 각각의 경우에, 예컨대 스텝-다운 컨버터에 의하여, 현재 활성 반도체 발광 엘리먼트들의 동작을 위해 동작 전압이 매칭된다. 그 결과, 제2 동작 모드에서, 활성 반도체 발광 엘리먼트들이 각자의 에너지-효율적 작업점에서 동작되고 그리고 동시에 전체적으로 조명 모듈이 감소된 밝기로 비추는 상황을 달성하는 것이 유리하게 가능한데, 그 이유는 반도체 발광 엘리먼트들 중 몇몇이 비활성이기 때문이다. 스위칭 상태들 사이에서의 충분히 신속한 변경 때문에, 인간의 눈이 균일한 감소된 밝기를 감지하는 상황을 달성하는 것이 가능하다.

따라서, 조명 모듈은 유리하게 단 한 개의 스텝-다운 컨버터에 의해 두 개의 동작 모드들에서 동작되고, 여기서 반도체 발광 엘리먼트들의 효율적인 작동이 주어진다면 제2 동작 모드는 조명 모듈의 감소된 밝기를 가능케 한다.

개선은, 동작 전압의 레벨에 따라, 제1 동작 모드 또는 제2 동작 모드가 셋팅될 수 있다는데 있다.

특히, 임계값에 오버슈트되는 것이 검출될 수 있고 그리고 그러므로 제1 동작 모드가 (재)활성화될 수 있다.

다른 개선은, 적어도 두 개의 반도체 발광 엘리먼트들이 교번적으로 작동가능하거나 또는 그룹들로 교번적으로 작동가능하다는데 있다.

특히, 복수의 반도체 발광 엘리먼트들은 직렬 회로들 내에서 그룹핑될 수 있고, 이때 이들 그룹들은 교번적으로 작동된다. 그룹마다 적어도 하나의 반도체 발광 엘리먼트가 제공될 수 있다.

특히, 개선은, 적어도 두 개의 반도체 발광 엘리먼트들이

- 쌍안정 멀티바이브레이터(bistable multivibrator);

- 카운터;

- 시프트 레지스터;

- 마이크로제어기 또는 마이크로프로세서

에 의하여 교번적으로 작동가능하다는데 있다.

다른 개선은, 인간의 눈에 의해 깜박거림이 감지될 수 없을 만큼 높은 주파수에서, 적어도 두 개의 반도체 발광 엘리먼트들이 교번적으로 작동가능하다는데 있다.

예컨대, 적어도 65 ㎐의 클록 주파수 또는 스위칭이 스위치오버를 위해 셋팅될 수 있다.

부가하여, 개선은, 회로가 스텝-다운 컨버터를 갖고 상기 스텝-다운 컨버터의 도움으로,

- 제1 동작 모드에서, 적어도 두 개의 반도체 발광 엘리먼트들을 포함하는 직렬 회로에 대해 공급 전압이 셋팅될 수 있다는 것;

- 제2 동작 모드에서, 적어도 두 개의 반도체 발광 엘리먼트들 중 몇몇에 대해 공급 전압이 셋팅될 수 있다는 것에 있다.

이는, 유리하게, 반도체 발광 엘리먼트들의 직렬 회로의 일부분에 대해 대응하게 요구되는 공급 전압을 스텝-다운 컨버터가 제공함을 의미한다. 따라서, 교번적으로 활성인 반도체 발광 엘리먼트들은 스텝-다운 컨버터를 통해 각자의 에너지-효율적 작업점에서 동작될 수 있다.

제2 동작 모드에서, 적어도 두 개의 반도체 발광 엘리먼트들 중 단지 몇몇이 임의의 시점에 활성이란 사실의 결과로서, 단지, 반도체 발광 엘리먼트들의 이러한 활성 일부분에 대한 감소된 공급 전압만이 또한 요구된다. 그러므로, 스텝-업 컨버터가 생략될 수 있고, 그리고 스텝-다운 컨버터를 이용하여 공급 전압의 조절이 동작 모드들 둘 다에 대해 가능하다.

다른 개선은, 회로가 광원, 특히 차량을 위한 광원을 동작시키기 위해 사용되는데 있다.

상기된 목적은 또한 조명 모듈을 작동시키기 위한 방법에 의해 달성되고,

- 여기서, 조명 모듈은 적어도 두 개의 반도체 발광 엘리먼트들을 포함하고,

- 여기서, 상기 적어도 두 개의 반도체 발광 엘리먼트들은 제1 동작 모드에서 직렬로 연결되고,

여기서, 동작 전압에 대한 미리결정된 임계값에 언더슈트인 경우, 제2 동작 모드가 검출되고, 그리고 제2 동작 모드에서, 상기 적어도 두 개의 반도체 발광 엘리먼트들이 교번적으로 작동된다.

이미 상기된 바와 같이, 적어도 두 개의 반도체 발광 엘리먼트들은 개별적으로 또는 그룹들로 교번적으로 작동될 수 있다. 바람직하게, 이러한 경우, 각각의 그룹은 반도체 발광 엘리먼트들의 직렬 회로를 갖는다.

위의 서술들은 조명 모듈을 작동시키기 위한 방법에 대응하게 또한 적용된다.

또한, 상기된 목적은 여기에 서술되는 회로를 포함하는 광원에 의하여 달성된다. 특히, 광원은 차량을 위한 광원(예컨대, 헤드램프, 안개등, 후진등 등)일 수 있다.

본 발명의 예시적 실시예들은 도면들을 참조하여 아래에서 예시되고 설명될 것이다.

도 1a는 제1 동작 모드에서의 개략적인 블록 회로도를 도시하고, 여기서 동작 전압은 미리결정된 임계값보다 더 크고 그리고 제1 및 제2 발광 다이오드의 직렬 회로는 동작 전압에 연결된다.
도 1b는, 도 1a에 도시된 예시에 기초하여, 제2 동작 모드의 스위칭 상태를 도시하고, 여기서 제2 발광 다이오드만이 활성이다.
도 1c는, 도 1a에 도시된 예시에 기초하여, 제2 동작 모드의 스위칭 상태를 도시하고, 여기서 제1 발광 다이오드만이 활성이다.

바람직하게, 조명 모듈은 특히 적어도 부분적으로 직렬 회로로서 동작될 수 있는 복수의 반도체 발광 엘리먼트들을 갖는다. 반도체 발광 엘리먼트는 발광 다이오드일 수 있다. 또한, 발광 다이오드가 반도체 발광 엘리먼트 또는 복수의 반도체 발광 엘리먼트들을 갖는 것이 가능하다.

제1 동작 모드에서, 조명 모듈에는 최대 동작 전압(fully operating voltage)이 공급되고, 그리고 반도체 발광 엘리먼트들은 직렬로 연결된다. 특히, 조명 모듈을 동작시키기 위한 동작 디바이스 또는 드라이버의 효율성이 제1 동작 모드에 대해 최적화될 수 있다.

제2 동작 모드에서, 조명 모듈은 감소된 밝기로 비추도록 의도된다. 이러한 동작 모드는 동작 전압이 미리결정된 임계값 아래로 떨어질 때 식별된다. 이러한 경우, 직렬 회로의 일부분들에는 (감소된) 동작 전압이 교번적으로 공급된다, 즉 (감소된) 동작 전압이 각각의 경우 반도체 발광 엘리먼트들 중 단지 몇몇에 특정 시간 기간 동안 공급된다.

예컨대, 두 개의 LED들을 포함하는 직렬 회로의 경우, 제2 동작 모드에서, 교번적으로 각각의 경우에 하나의 LED가 동작 전압에 연결된다. 제1 동작 모드 동안 조명 모듈로의 적절한 전압의 공급을 또한 보장하는 스텝-다운 컨버터는, 이 경우 단 한 개의 발광 다이오드만이 동작되도록 공급 전압을 조절한다. 발광 다이오드들 사이에서의 교번적인 스위칭 때문에, 단 한 개의 발광 다이오드만이 활성이고, 그리고 다른 발광 다이오드는 무-전압이다. 바람직하게, 발광 다이오드들 사이의 스위칭은 깜박거림이 인간의 눈에 의해 감지될 수 있도록 크기가 정해진 주파수에서 이루어진다.

이러한 경우, 발광 다이오드들 사이의 충분히 신속한 교번적인 스위칭 때문에, 인간의 눈에는, (제1 동작 모드와 비교할 때) 감소된 밝기로 전체 구역에 걸쳐 비추는 광원의 인상이 생성되는 것은 유리하다.

대응하게, 개별적으로(순차적으로) 구동되는 복수의 반도체 발광 엘리먼트들이 제공될 수 있다. 또한, 복수의 반도체 발광 엘리먼트들이 그룹핑된 방식으로, 즉 함께 제2 동작 모드에서 작동되는 것이 가능하다.

제2 동작 모드를 구현하기 위하여, 낮은 동작 전압을 검출하고 그리고 그러므로 제2 동작 모드를 식별하는 제어 전자장치들이 바람직하게 제공된다. 그 결과, 최대 동작 전류를 이용한 반도체 발광 엘리먼트들의 교번적 작동(개별적으로 또는 그룹들로)이 이루어진다. 대응하게, 제어 전자장치들은 최대 동작 전압을 식별할 수 있고 그리고 대응하게 제1 동작 모드를 활성화시킬 수 있으며, 상기 제1 동작 모드에서, 조명 모듈의 반도체 발광 엘리먼트들의 직렬 회로는 동작 전압에 연결된다.

여기서, 더 복잡한 스텝-업 컨버터가 필요없으며, 우호적으로 구현되는 스텝-다운 컨버터가 충분하고, 그리고 그럼에도 불구하고 상이한 사용 조건들 하에서 광 분산이 변하지 않은 상태로 유지된다는 것이 유리하다. 조명 모듈의 밝기는 효율적인 방식으로 상당히 감소된다.

도 1a는 제1 동작 모드에서의 개략적인 블록 회로도를 도시하고, 여기서 동작 전압(101)은 미리결정된 임계값보다 더 크다. 조명 모듈은 두 개의 발광 다이오드들(D1, D2)을 포함한다. 부가하여, 두 개의 스위치들(S1, S2), 예컨대 두 개의 전자적으로 작동가능한 스위치들(트랜지스터들, MOSFET들 등등)이 제공된다. 그러므로, 동작 전압(101)이 미리결정된 임계값보다 더 크면, 발광 다이오드들(D1, D2)을 포함하는 직렬 회로는 스위치들(S1, S2)을 통해 동작 전압(101)에 연결된다.

예컨대, 비교기 회로를 갖는 제어 유닛(102)이 제공될 수 있고, 제어 유닛(102)의 도움으로, 동작 전압(101)이 평가될 수 있다. 이러한 평가에 따라, 전자 스위치들(S1, S2)이 제어 유닛(102)에 의해 대응하게 작동된다.

동작 전압(101)이 미리결정된 임계값에 언더슈트된다면, 이러한 경우는 제어 유닛(102)에 의해 식별되고, 그리고 각각의 경우 발광 다이오드들(D2(도 1b를 보라) 및 D1(도 1c를 보라)) 중 하나가 동작 전압에 교번적으로 연결된다. 대응하게, 제어 유닛(102)은 도 1b 및 도 1c에 도시된 전자 스위치들(S1 및 S2)의 포지션들 사이에서 스위칭할 가능성을 갖는다. 이는, 예컨대, 멀티바이브레이터(예컨대, 비안정 멀티바이브레이터)에 의하여 달성될 수 있다. 스위치오버 주파수는 바람직하게, 인간의 눈에 의해 깜박거림으로서 감지될 수 있는 주파수 위의 주파수이다. 예컨대, 이러한 주파수는 65 ㎐ 내지 100 ㎑ 사이의 범위 내에 있다. 제어 유닛은 소수의 컴포넌트 파트들에 의해 이산적으로 그리고/또는 집적 회로(예컨대, TLC555)와 조합하여 구현될 수 있다. 또한, 마이크로제어기 또는 마이크로프로세서가 공급 전압(101)의 식별 및/또는 스위치들(S1, S2)의 작동 기능을 수행하는 것이 가능하다.

부가하여, 도면들에 도시된 유닛(101)이 상징적으로 "공급 전압"으로서 표시되고 그리고 특히 제어 유닛(102)의 공급 전압에 대해 값을 제공한다는 사실이 참조된다. 부가하여, 유닛(101)은 상기된 스텝-다운 컨버터를 포함할 수 있고, 스텝-다운 컨버터는 감소된 공급 전압을 개별 발광 다이오드의 동작을 위해 요구되는 전압 레벨에 대응하게 매칭시킨다. 또한, 스텝-다운 컨버터는 별개로, 예컨대 제어 유닛(102)의 일부분으로서 구현될 수 있다.

특히, 조명 모듈이 복수의 반도체 발광 엘리먼트들, 특히 복수의 발광 다이오드들을 포함할 수 있음이 주의된다. 또한, 여기서 예로서 설명되는 직렬 회로는 예컨대 제2 동작 모드에서의 이용가능한 공급 전압의 레벨에 따라 각각의 경우에 하나보다 많은 발광 다이오드(즉, 직렬로 연결된 상기 발광 다이오드들 중 몇몇)를 구동시킬 수 있다. 예컨대, 도 1a에 도시된 예와 유사하게, 조명 모듈은 6개의 발광 다이오드들을 포함한 직렬 회로를 포함할 수 있고, 그리고 도 1b에 도시된 제2 동작 모드에서, 제1의 두 개의 발광 다이오드들(직렬로 연결됨)이 작동되고 그리고 도 1c에 도시된 제2 동작 모드에서 제2의 두 개의 발광 다이오드들(직렬로 연결됨)이 작동되고, 그리고 또한, 심지어 제2 동작 모드에 따라, 제3 서브사이클이 존재하며, 상기 제3 서브사이클에서, 최종 두 개의 발광 다이오드들(직렬로 연결됨)이 작동된다.

이러한 경우, 제어 유닛(102)은 세 개의 스위칭 상태들 사이에 교번적 사이클을 생성하고, 이때 각각의 경우 6개의 발광 다이오드들 중 두 개가 동작 전압에 연결된다. 바람직하게, 이러한 경우, 스위치들(S1, S2)에 추가의 스위칭 플레인(plane)이 제공되고, 그 결과로, 각각의 경우 6개의 발광 다이오드들 중 단 두 개만이 제2 동작 모드의 각각의 사이클에서 동작 전압에 연결될 수 있다.

스위칭 상태들 사이의 스위치오버는 예컨대 타이머 모듈 또는 시프트 레지스터에 의하여 이루어질 수 있고, 여기서 세 개의 상태들 사이의 스위치는 반복적이고 그리고 전자 스위치들의 하나의 스위치 포지션이 상태마다 구현된다. 특히, 이러한 기능은 집적 회로, 예컨대 마이크로제어기 내에 프로그래밍될 수 있다.

여기에 제안된 회로는 예컨대 차량의 광원, 예컨대 깜박등, 안개등 등등을 동작시키기 위해 사용될 수 있다.

101 동작 전압(또는 동작 전압을 또한 제공하는 유닛, 예컨대 드라이버 또는 전류 whwjf 시스템)
102 제어 유닛
S1 (전자) 스위치
S2 (전자) 스위치
D1 발광 다이오드(또는 반도체 발광 엘리먼트)
D2 발광 다이오드(또는 반도체 발광 엘리먼트)

Claims (10)

1. 조명 모듈을 작동시키기 위한 회로로서,
   상기 조명 모듈은 제1 동작 모드에서 직렬로 연결되는 적어도 두 개의 반도체 발광 엘리먼트들(D1, D2)을 포함하고;
   여기서, 동작 전압(101)에 대한 미리결정된 임계값에 언더슈트(undershot)되는 경우, 제2 동작 모드가 검출가능하고(102);
   여기서, 상기 제2 동작 모드에서, 상기 적어도 두 개의 반도체 발광 엘리먼트들(D1, D2)은 교번적으로 작동가능한(102, S1, S2),
   조명 모듈을 작동시키기 위한 회로.
2. 제 1 항에 있어서,
   상기 동작 전압의 레벨에 따라, 상기 제1 동작 모드 또는 상기 제2 동작 모드가 셋팅될 수 있는,
   조명 모듈을 작동시키기 위한 회로.
3. 제 1 항 또는 제 2 항에 있어서,
   상기 적어도 두 개의 반도체 발광 엘리먼트들은 교번적으로 또는 그룹들로 교번적으로 작동가능한,
   조명 모듈을 작동시키기 위한 회로.
4. 제 1 항 내지 제 3 항 중 어느 한 항에 있어서,
   상기 적어도 두 개의 반도체 발광 엘리먼트들은,
   쌍안정 멀티바이브레이터(bistable multivibrator);
   카운터;
   시프트 레지스터;
   마이크로제어기 또는 마이크로프로세서
   에 의하여 교번적으로 작동가능한,
   조명 모듈을 작동시키기 위한 회로.
5. 제 1 항 내지 제 4 항 중 어느 한 항에 있어서,
   인간의 눈에 의해 깜박거림이 감지될 수 없을 만큼 높은 주파수에서, 상기 적어도 두 개의 반도체 발광 엘리먼트들은 교번적으로 작동가능한,
   조명 모듈을 작동시키기 위한 회로.
6. 제 1 항 내지 제 5 항 중 어느 한 항에 있어서,
   상기 회로는 스텝-다운 컨버터를 가지며, 상기 스텝-다운 컨버터의 도움으로,
   상기 제1 동작 모드에서, 상기 적어도 두 개의 반도체 발광 엘리먼트들을 포함하는 직렬 회로에 대해 공급 전압이 셋팅될 수 있고;
   상기 제2 동작 모드에서, 상기 적어도 두 개의 반도체 발광 엘리먼트들 중 몇몇에 대해 상기 공급 전압이 셋팅될 수 있는,
   조명 모듈을 작동시키기 위한 회로.
7. 제 1 항 내지 제 6 항 중 어느 한 항에 있어서,
   광원, 특히 차량을 위한 광원을 동작시키기 위한,
   조명 모듈을 작동시키기 위한 회로.
8. 조명 모듈을 작동시키기 위한 방법으로서,
   여기서, 상기 조명 모듈은 적어도 두 개의 반도체 발광 엘리먼트들을 포함하고,
   여기서, 상기 적어도 두 개의 반도체 발광 엘리먼트들은 제1 동작 모드에서 직렬로 연결되고,
   여기서, 동작 전압에 대한 미리결정된 임계값에 언더슈트인 경우, 제2 동작 모드가 검출되고, 그리고 상기 제2 동작 모드에서, 상기 적어도 두 개의 반도체 발광 엘리먼트들은 교번적으로 작동되는,
   조명 모듈을 작동시키기 위한 방법.
9. 제 1 항 내지 제 7 항 중 어느 한 항에 따른 회로를 포함하는 광원.
10. 제 9 항에 있어서,
    상기 광원은 차량을 위한 광원인,
    광원.
    

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