KR20160009281A - 저항타입 led 구동모듈의 과전압 방지 장치 - Google Patents

저항타입 led 구동모듈의 과전압 방지 장치 Download PDF

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Abstract

본 발명은 전원으로부터 인가되는 전압에 따라 제어전압을 출력하는 전압 입력부, LED 구동모듈의 출력단에 설치되어 LED 구동모듈을 턴오프시키는 제1스위칭부 및 전압 입력부로부터 입력된 제어전압에 따라 상기 제1스위칭부를 턴오프시키는 제2스위칭부를 포함하는 것을 특징으로 한다.

Description

저항타입 LED 구동모듈의 과전압 방지 장치{APPARATUS FOR PREVENTING OVER VOLTAGE OF RESISTOR TYPE LED MODULE}
본 발명은 저항타입 LED 구동모듈의 과전압 방지 장치에 관한 것으로서, 보다 상세하게는 LED 구동모듈로 과전압이 인가되면 LED 구동모듈을 턴오프시키는 저항타입 LED 구동모듈의 과전압 방지 장치에 관한 것이다.
일반적으로 차량에는 여러 종류의 다양한 기능을 하는 등화장치가 설치된다. 차량의 등화장치 중에서 헤드램프는 야간에 주행할 때에 운전 시야를 확보하기 위해 설치된다.
헤드램프는 광원과, 광원에서 방출되는 광을 전방으로 반사시키는 반사판 및 반사판에 의해 반사된 광을 전방으로 굴절시키는 렌즈 등을 구비한다.
광원은 초기에 각종 형태의 벌브를 사용해 왔지만, 최근에는 LED(Light Emitting Diode)를 광원으로 많이 사용하고 있다. LED는 전기로부터의 빛의 변환 효율이 우수하고, 방열량이 적으며, 소형 및 경량이 가능하며, 수명이 상대적으로 긴 장점이 있다. 최근에는 헤드램프로 LED를 적용하는 적용률이 높아짐에 따라 LED 구동모듈에 대한 원감절감과 신뢰성 향상에 대한 목소리가 높아지고 있다.
한편, LED 구동모듈에 대한 연구가 증가함에 따라, LED 구동모듈의 디자인 및 성능은 향상되었으나, LED의 수량과 전류사양이 증가하게 되었다. 특히, 저항타입 LED 구동모듈의 경우, LED 구동용 전류 제어 저항의 소비전력을 조절하기 위해, 더 많은 수량의 저항이 필요하게 되었고, 이로 인해 가격이 점점 더 상승하게 되는 문제점이 있었다.
본 발명의 배경기술은 대한민국 공개특허공보 제10-2011-0052876호(2011.05.19)에 개시되어 있다.
본 발명은 전술한 문제점을 해결하기 위해 창안된 것으로써, 본 발명의 목적은 LED 구동모듈로 인가되는 과전압을 차단하는 LED 구동모듈 저항타입 LED 구동모듈의 과전압 방지 장치를 제공하는 것이다.
본 발명의 다른 목적은 저항타입 LED 구동모듈로 인가되는 과전압을 차단할 수 있도록 하여 전류제어를 위한 저항수를 절감하고 저항타입 LED 구동모듈의 신뢰성을 향상시키는 저항타입 LED 구동모듈의 과전압 방지 장치를 제공하는 것이다.
본 발명의 일 측면에 따른 저항타입 LED 구동모듈의 과전압 방지 장치는 전원으로부터 인가되는 전압에 따라 제어전압을 출력하는 전압 입력부; LED 구동모듈의 출력단에 설치되어 상기 LED 구동모듈을 턴오프시키는 제1스위칭부; 및 상기 전압 입력부로부터 입력된 제어전압에 따라 상기 제1스위칭부를 턴오프시키는 제2스위칭부를 포함하는 것을 특징으로 한다.
본 발명에서, 상기 전압 입력부는 상기 전원으로부터 인가되는 전압을 분배하는 전압 분배부; 및 상기 전압 분배부에 의해 분배된 전압이 기준전압 이상이면 상기 제2스위칭부를 턴온시키는 스위칭 전압 공급부를 포함하는 것을 특징으로 한다.
본 발명에서, 상기 전압 분배부는 직렬로 연결되는 제1저항 및 제2저항을 포함하고, 상기 제1저항은 일단이 상기 전원과 연결되고 타단은 상기 제2저항에 연결되며, 상기 제2저항은 일단이 상기 제1저항에 연결되고 타단은 접지와 연결되는 것을 특징으로 한다.
본 발명에서, 상기 스위칭 전압 공급부는 캐소드단이 상기 제1 저항과 상기 제2 저항 사이에 연결되고 애노드단이 상기 제2스위칭부에 연결되는 제너다이오드인 것을 특징으로 한다.
본 발명에서, 상기 제2스위칭부는 베이스단이 상기 전압 입력부에 연결되고 에미터단이 접지에 연결되며, 콜렉터단이 상기 제1스위칭부에 각각 연결됨과 동시에 제3저항을 통해 상기 LED 구동모듈의 입력단에 연결되며, 베이스단의 전압에 따라 턴온되어 상기 제1스위칭부를 턴오프시키는 것을 특징으로 한다.
본 발명에서, 상기 제1스위칭부는 드레인단이 상기 LED 구동모듈의 출력단에 연결되고 게이트단이 상기 제2스위칭부에 연결되며 소스단이 접지와 연결되어, 상기 제2스위칭부가 턴온되면 게이트단이 상기 제2스위칭부를 통해 접지되어 상기 LED 구동모듈을 턴오프시키는 것을 특징으로 한다.
본 발명은 LED 구동모듈로 인가되는 과전압을 차단하고, 이를 토대로 저항타입 LED 구동모듈의 전류제어를 위한 저항수를 절감하고 저항타입 LED 구동모듈의 신뢰성을 향상시킨다.
도 1 은 본 발명의 일 실시예에 따른 저항타입 LED 구동모듈의 과전압 방지 장치의 회로도이다.
도 2 는 본 발명의 일 실시예에 따른 저항타입 엘이디 구동모듈의 시뮬레이션 결과를 나타낸 도면이다.
이하에서는 본 발명의 일 실시예에 따른 저항타입 LED 구동모듈의 과전압 방지 장치를 첨부된 도면들을 참조하여 상세하게 설명한다. 이러한 과정에서 도면에 도시된 선들의 두께나 구성요소의 크기 등은 설명의 명료성과 편의상 과장되게 도시되어 있을 수 있다. 또한 후술되는 용어들은 본 발명에서의 기능을 고려하여 정의된 용어들로써, 이는 이용자, 운용자의 의도 또는 관례에 따라 달라질 수 있다. 그러므로 이러한 용어들에 대한 정의는 본 명세서 전반에 걸친 내용을 토대로 내려져야할 것이다.
도 1 은 본 발명의 일 실시예에 따른 저항타입 LED 구동모듈의 과전압 방지 장치의 회로도이고, 도 2 는 본 발명의 일 실시예에 따른 저항타입 엘이디 구동모듈의 시뮬레이션 결과를 나타낸 도면이다.
도 1 을 참조하면, 본 발명의 일 실시예에 따른 저항타입 LED 구동모듈의 과전압 방지 장치는 제1스위칭부(Q1), 제2스위칭부(Q2) 및 전압 입력부(30)를 포함한다.
전압 입력부(30)는 전원으로부터 인가되는 전압에 따라 제1스위칭부(Q1)를 스위칭시키는 것으로써, 전원으로부터 LED(Light Emitting Diode) 구동모듈(20)에 인가되는 전원의 전압(Vin)을 입력받고, 이 전압에 따라 제1스위칭부(Q1)를 선택적적으로 턴오프시키는 제어전압을 출력한다.
이를 위해 전압 입력부(30)는 전압 분배부(31) 및 스위칭 전압 공급부(32)를 포함한다.
전압 분배부(31)는 상기한 전원으로부터 공급된 전압을 분배하여 스위칭 전압 공급부(32)에 입력한다. 전압 분배부(31)는 직렬로 연결되는 제1저항(R1)과 제2저항(R2)을 포함한다.
제1저항(R1)은 일단이 전원과 연결되어 전원으로부터 공급되는 전압을 입력받고 타단은 제2저항(R2)에 연결되며, 제2저항(R2)은 일단이 제1저항(R1)에 연결되고 타단은 접지와 연결된다. 이에, 제1저항(R1)과 제2저항(R2)은 전원으로부터 입력된 전압을 분배하여 스위칭 전압 공급부(32)에 입력한다.
스위칭 전압 공급부(32)는 전압 분배부(31)에 의해 분배된 전압이 변동되어 기준전압 이상이 되면 제2스위칭부(Q2)를 턴온시킨다. 스위칭 전압 공급부(32)는 캐소드단이 제1저항(R1)과 제2저항(R2) 사이에 연결되어 제1저항(R1)과 제2저항(R2)에 의해 분배된 전압을 입력받고, 애노드단이 제2스위칭부(Q2)에 연결되는 제너다이오드(D1)가 채용될 수 있다. 따라서, 제1저항(R1)과 제2저항(R2)에 의해 분배된 전압이 제너다이오드(D1)의 항복전압, 즉 기준전압 이상이 되면, 스위칭 전압 공급부(32)가 상기한 제2스위칭부(Q2)의 베이스단에 그 동작 전압을 인가하고, 이에 제2스위칭부(Q2)는 턴온된다.
여기서, 기준전압은 제2스위칭부(Q2)를 턴온시키는 전압으로써, 제너다이오드의 항복전압에 해당하며, 사용자에 의해 다양하게 설정될 수 있다. 제2스위칭부(Q2)의 베이스단에 기준전압이 인가되면, 현재 전원으로부터 LED 구동모듈(20)로 과전압이 인가되는 상태이다.
추가적으로 스위칭 전압 공급부(32)와 제2스위칭부(Q2) 사이에는 제4저항(R4)이 부가될 수 있다.
따라서, 전압 분배부(31)는 전원으로부터 인가된 전압을 분배하여 스위칭 전압 공급부(32)에 인가하고, 스위칭 전압 분배부(32)는 전압 분배부(31)로부터 인가된 전압이 기준 전압 이상이면 제2스위칭부(Q2)를 턴온시킨다.
제1스위칭부(Q1)는 LED 구동모듈(20)의 출력단에 설치되어 LED 구동모듈(20)을 턴오프시킨다. 제1스위칭부(Q1)는 드레인단이 LED 구동모듈(20)의 출력단에 연결되고 게이트단이 제2스위칭부(Q2)의 콜렉터단에 연결되며 소스단이 접지와 연결된다. 이 경우, 제1스위칭부(Q1)는 제2스위칭부(Q2)가 턴온되면 게이트단이 제2스위칭부(Q2)를 통해 접지되므로, LED 구동모듈(20)을 턴오프시키게 된다.
제2스위칭부(Q2)는 전압 입력부(30)로부터 기준전압 이상의 전압이 인가되는지 여부에 따라 제1스위칭부(Q1)를 턴오프시킨다. 이에 따라, LED 구동모듈(20)도 턴오프된다.
제2스위칭부(Q2)는 베이스단이 스위칭 전압 공급부(32)의 애노드단에 연결되고, 에미터단이 접지와 연결되며, 콜렉터단이 제3저항(R3)을 통해 LED 구동모듈(20)의 입력단과 연결됨과 동시에 제1스위칭부(Q1)의 게이트단에 연결된다.
제3저항(R3)은 일단이 상기한 LED 구동모듈(20)의 입력단, 즉 전류제어 저항부(10)와 LED 구동모듈(20) 사이에 연결되고 타단이 제2스위칭부(Q2)의 콜렉터단에 연결된다. 따라서, 제1스위칭부(Q1)가 턴오프되면, 전원으로부터 공급되는 전류를 접지로 인가한다.
이러한 제2스위칭부(Q2)는 스위칭 전압 공급부(32)로부터 인가된 베이스단의 전압에 따라 턴온된다. 그 결과 제1스위칭부(Q1)는 게이트단이 접지되어 턴오프되고, LED 구동모듈(20)은 턴오프된다. 아울러, LED 구동모듈(20)을 통해 공급되던 전원은 제3저항(R3)을 통해 접지되므로, LED 구동모듈(20)로 전류가 공급되지 않게 되어 LED 구동모듈(20)을 보호할 수 있게 된다.
참고로, 다이오드(D1)는 전원(+)으로부터 공급된 전압의 역전압을 방지한다.
본 발명의 일 실시예에 따른 저항타입 LED 구동모듈의 과전압 방지 장치의 동작 과정을 설명한다.
먼저, 전원으로부터 LED 구동모듈(20)의 정상동작전압 범위 이내로 전압이 인가되면, 전류제어 저항부(10)에 의해 조절된 전류가 LED 구동모듈(20)에 인가된다. 이때, 전압 분배부(31)에 의해 분배된 전압도 기준전압 미만으로 유지되어 제2스위칭부(Q2)가 턴오프 상태를 유지하므로, 제1스위칭부(Q1)는 턴온 상태가 된다. 이에, LED 구동모듈(20)은 턴온된다.
그러나, 정상동작전압의 최대값을 초과하는 전압이 인가되면, 전압 분배부(31)에 의해 분배된 전압도 변동되어 기준전압을 초과하게 되므로, 스위칭 전압 공급부(32)를 통해 제2스위칭부(Q2)의 베이스단에 동작 전압이 인가된다.
이에 따라, 제2스위칭부(Q2)가 턴온되고, 제2스위칭부(Q2)가 턴온됨에 따라 제1스위칭부(Q1)의 게이트단이 접지되므로, 제2스위칭부(Q1)는 턴오프되고 그 결과 LED 구동모듈(20)도 턴오프된다. 이때, 전류제어 저항부(10)를 통해 인가되는 전류는 제3저항(R3)를 통해 접지로 흐른다.
한편, 본 발명의 일 실시예에 따른 저항타입 LED 구동모듈의 과전압 방지 장치는 과전압 시험 전압보다 상대적으로 낮은 18V~24V 사이의 전압 범위에서 LED 구동모듈(20)의 동작을 오프시킬 수 있도록 조정될 수 있다.
도 2 는 차단 전압을 21V로 설정할 경우, 측정 포인트1(M1)과 측정 포인트2(M2) 각각에서 측정된 전압 변화를 나타내었다.
도 2 를 참조하면, 차단 전압을 21V로 설정할 경우 각 측정 포인트1(M1)과 측정 포인트2(M2)에서 각각 측정된 전압은 21V를 초과하지 않음을 알 수 있다.
즉, 본 발명의 일 실시예에 따른 저항타입 LED 구동모듈의 과전압 방지 장치는, 전원으로부터 공급되는 전압이 변동되어 LED 구동모듈(20)에 과전압이 인가되면 LED 구동모듈(20)의 동작을 오프시키고, 이러한 과전압 차단 기능을 통해 종래 대비 전류제어 저항의 개수를 크게 절감할 수 있어 저항타입 LED 구동모듈(20)의 생산 비용을 크게 감소시킬 수 있다.
본 발명은 도면에 도시된 실시예를 참고로 하여 설명되었으나, 이는 예시적인 것에 불과하며 당해 기술이 속하는 기술분야에서 통상의 지식을 가진 자라면 이로부터 다양한 변형 및 균등한 타 실시예가 가능하다는 점을 이해할 것이다. 따라서, 본 발명의 진정한 기술적 보호범위는 아래의 특허청구범위에 의하여 정해져야할 것이다.
10: 전류제어 저항부 20: LED 구동모듈
30: 전압 입력부 31: 전압 분배부
32: 스위칭 전압 공급부 Q1: 제1스위칭부
Q2: 제2스위칭부

Claims (6)

  1. 전원으로부터 인가되는 전압에 따라 제어전압을 출력하는 전압 입력부;
    LED 구동모듈의 출력단에 설치되어 상기 LED 구동모듈을 턴오프시키는 제1스위칭부; 및
    상기 전압 입력부로부터 입력된 제어전압에 따라 상기 제1스위칭부를 턴오프시키는 제2스위칭부를 포함하는 저항타입 LED 구동모듈의 과전압 방지 장치.
  2. 제 1 항에 있어서, 상기 전압 입력부는
    상기 전원으로부터 인가되는 전압을 분배하는 전압 분배부; 및
    상기 전압 분배부에 의해 분배된 전압이 상기 기준전압 이상이면 상기 제2스위칭부를 턴온시키는 스위칭 전압 공급부를 포함하는 것을 특징으로 하는 저항타입 LED 구동모듈의 과전압 방지 장치.
  3. 제 2 항에 있어서, 상기 전압 분배부는
    직렬로 연결되는 제1저항 및 제2저항을 포함하고,
    상기 제1저항은 일단이 상기 전원과 연결되고 타단은 상기 제2저항에 연결되며,
    상기 제2저항은 일단이 상기 제1저항에 연결되고 타단은 접지와 연결되는 것을 특징으로 하는 저항타입 LED 구동모듈의 과전압 방지 장치.
  4. 제 3 항에 있어서, 상기 스위칭 전압 공급부는
    캐소드단이 상기 제1 저항과 상기 제2 저항 사이에 연결되고 애노드단이 상기 제2스위칭부에 연결되는 제너다이오드인 것을 특징으로 하는 저항타입 LED 구동모듈의 과전압 방지 장치.
  5. 제 2 항에 있어서, 상기 제2스위칭부는
    베이스단이 상기 전압 입력부에 연결되고 에미터단이 접지에 연결되며, 콜렉터단이 상기 제1스위칭부에 각각 연결됨과 동시에 제3저항을 통해 상기 LED 구동모듈의 입력단에 연결되며, 베이스단의 전압에 따라 턴온되어 상기 제1스위칭부를 턴오프시키는 것을 특징으로 하는 저항타입 LED 구동모듈의 과전압 방지 장치.
  6. 제 2 항에 있어서, 상기 제1스위칭부는
    드레인단이 상기 LED 구동모듈의 출력단에 연결되고 게이트단이 상기 제2스위칭부에 연결되며 소스단이 접지와 연결되어, 상기 제2스위칭부가 턴온되면 게이트단이 상기 제2스위칭부를 통해 접지되어 상기 LED 구동모듈을 턴오프시키는 것을 특징으로 하는 저항타입 LED 구동모듈의 과전압 방지 장치.
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KR102221031B1 (ko) * 2020-02-28 2021-02-26 주식회사 바이더엠 자동복귀형 380v 과전압 보호기능이 구비된 led 조명기구

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