KR20160096248A - Led 구동 장치 및 led 조명 장치 - Google Patents

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이승우
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Abstract

본 발명의 실시 형태에 따른 LED 구동 장치는, 복수의 LED 소자를 갖는 광원부에 구동 전원을 공급하는 전원 공급 모듈, 상기 전원 공급부의 동작 데이터 및 상기 복수의 LED 소자의 특성 데이터를 획득하는 정보 수집 모듈, 및 상기 동작 데이터 및 상기 특성 데이터 중 적어도 일부에 기초하여 상기 전원 공급부의 동작을 제어하는 제어 모듈을 포함하며, 상기 정보 수집 모듈과 상기 제어 모듈은 프로그래밍 가능한 하나의 마이크로 컨트롤러 유닛(Micro Controller Unit, MCU)으로 제공된다.

Description

LED 구동 장치 및 LED 조명 장치{LED DRIVING DEVICE AND LED LIGHTING DEVICE}
본 발명은 LED 구동 장치 및 LED 조명 장치에 관한 것이다.
발광 다이오드(Light Emitting Diode: LED)는 낮은 소비전력, 높은 휘도, 긴 수명 등의 여러 장점을 가지고 있어 광원으로 그 사용 영역을 점점 넓혀가고 있다. 발광 다이오드는 다양한 조명 기기, 자동차용 헤드 램프, 및 디스플레이 장치의 백라이트 유닛 등의 분야에서 그 점유율을 점점 넓혀가고 있으며, 그에 따라 발광 다이오드를 효율적으로 구동하기 위한 구동 장치에 대한 연구 역시 활발히 진행되고 있다.
자동차용 헤드 램프는 그 목적에 따라 서로 독립적으로 동작할 수 있는 복수의 광원, 예를 들어 로우 빔(low beam), 하이 빔(high beam), 주간 주행등(DRL), 턴 시그널(turn signal) 등의 광원을 포함할 수 있다. 따라서, 발광 다이오드로 자동차용 헤드 램프를 구현하고자 하는 경우, 서로 다른 목적을 위한 복수의 광원 각각이 하나 이상의 발광 다이오드를 포함할 수 있으며, 복수의 광원을 서로 독립적으로 구동하기 위한 구동 장치가 필요하다. 결국, 복수의 광원 각각에 구동 전원을 공급하는 회로 및 이를 제어하기 위한 회로를 구비하게 되어 회로의 복잡도가 증가하고 가격이 상승할 수 있으며, 각 나라별 규격에 맞추기 위해 개별적으로 구동 장치의 하드웨어 설계를 변경해야 하는 문제가 발생할 수 있다.
본 발명의 기술적 사상이 이루고자 하는 기술적 과제 중 하나는, 입출력 전원, 부하 조건, 주변 온도 등의 조건 변동에 따라 발광 다이오드에 공급되는 전원을 능동적으로 제어하고, 동작하는 발광 다이오드의 개수 및 특성 등에 따라 발광 다이오드를 능동적으로 보호할 수 있는 LED 구동 장치 및 LED 조명 장치를 제공하는 데에 있다.
본 발명의 일 실시 형태에 따른 LED 구동 장치는, 복수의 LED 소자를 갖는 광원부에 구동 전원을 공급하는 전원 공급 모듈; 상기 전원 공급부의 동작 데이터 및 상기 복수의 LED 소자의 특성 데이터를 획득하는 정보 수집 모듈; 및 상기 동작 데이터 및 상기 특성 데이터 중 적어도 일부에 기초하여 상기 전원 공급부의 동작을 제어하는 제어 모듈; 을 포함하며, 상기 정보 수집 모듈과 상기 제어 모듈은 프로그래밍 가능한 하나의 마이크로 컨트롤러 유닛(Micro Controller Unit, MCU)으로 제공된다.
본 발명의 일부 실시 형태에서, 상기 정보 수집 모듈은, 상기 전원 공급부의 입력 전압, 입력 전류, 출력 전압, 및 출력 전류 중 적어도 일부를 검출하는 모니터링부; 상기 복수의 LED 소자의 빈(Bin) 데이터를 검출하는 빈 정보 검출부; 상기 복수의 LED 소자의 온도를 검출하는 온도 검출부; 및 상기 복수의 LED 소자의 특성 데이터를 저장하는 메모리부; 를 포함할 수 있다.
본 발명의 일부 실시 형태에서, 상기 메모리부는, 상기 복수의 LED 소자의 전류-전압 특성 데이터, 전류-출력 특성 데이터, 및 접합 온도(Junction Temperature)-출력 특성 데이터 중 적어도 하나를 저장하는 룩-업 테이블(Look-Up Table)을 포함할 수 있다.
본 발명의 일부 실시 형태에서, 상기 제어 모듈은, 상기 빈 정보 검출부가 검출한 빈 데이터에 기초하여 상기 룩-업 테이블에 저장된 특성 데이터 중 적어도 하나를 선택하고, 상기 모니터링부 및 상기 온도 검출부가 검출한 데이터를 상기 선택한 특성 데이터에 적용하여 상기 전원 공급부의 동작을 제어할 수 있다.
본 발명의 일부 실시 형태에서, 상기 제어 모듈은, 상기 동작 데이터에 기초하여 상기 전원 공급부에 공급되는 입력 전원의 차단 여부를 결정하는 보호 모듈; 및 상기 동작 데이터 및 상기 특성 데이터 중 적어도 일부에 기초하여 상기 전원 공급부가 출력하는 전압 및 전류를 조절하는 출력 제어 모듈; 을 포함할 수 있다.
본 발명의 일부 실시 형태에서, 상기 출력 제어 모듈은, 상기 전원 공급 모듈에 포함되는 스위치 소자의 듀티 비를 제어하는 DC/DC 컨트롤러 및 상기 전원 공급부의 출력을 선형적으로 제어하는 선형 컨트롤러를 포함할 수 있다.
본 발명의 일부 실시 형태에서, 상기 복수의 LED 소자는 상기 광원부 내에서 서로 독립적으로 동작할 수 있는 복수의 LED 어레이를 제공하며, 상기 복수의 LED 어레이 중 적어도 일부는 서로 다른 구동 전압 및 구동 전류에 의해 동작할 수 있다.
본 발명의 일부 실시 형태에서, 상기 제어 모듈은, 상기 복수의 LED 어레이 중 적어도 일부가 선택되면, 상기 선택된 LED 어레이의 동작에 필요한 구동 전압 및 구동 전류에 기초하여 상기 전원 공급 모듈의 동작을 제어할 수 있다.
본 발명의 일부 실시 형태에서, 상기 전원 공급 모듈은, 상기 정보 수집 모듈 및 상기 제어 모듈과 함께 상기 하나의 마이크로 컨트롤러 유닛으로 제공될 수 있다.
본 발명의 일 실시 형태에 따른 LED 조명 장치는, 복수의 LED 어레이를 포함하는 광원부; 상기 복수의 LED 어레이의 동작에 필요한 구동 전원을 생성하는 전원 공급 모듈; 및 상기 복수의 LED 어레이가 서로 독립적으로 동작하도록 상기 전원 공급 모듈의 동작을 제어하는 제어 모듈; 를 포함하고, 상기 제어 모듈은 상기 복수의 LED 어레이에 포함되는 복수의 LED 소자의 특성 데이터, 및 상기 전원 공급부의 동작 데이터에 기초하여 상기 전원 공급 모듈의 동작을 제어하는 마이크로 컨트롤러 유닛을 포함한다.
본 발명의 다양한 실시예에 따르면, 복수의 LED 소자에 구동 전원을 공급하는 전원 공급 모듈의 동작 데이터와, 복수의 LED 소자의 특성 데이터에 기초하여 전원 공급 모듈의 동작을 제어한다. 특히, 전원 공급 모듈의 동작을 제어하기 위한 제어 모듈이 프로그래밍 가능한 마이크로 컨트롤러 유닛(MCU)으로 제공되므로, 부하 조건, 동작 조건, 및 환경 조건에 적합한 소프트웨어 프로그램을 마이크로 컨트롤러 유닛에서 실행하여 제어 모듈의 동작을 변경함으로써, 능동적으로 LED를 구동 및 보호할 수 있으며 회로 구성을 단순화할 수 있다.
본 발명의 다양하면서도 유익한 장점과 효과는 상술한 내용에 한정되지 않으며, 본 발명의 구체적인 실시형태를 설명하는 과정에서 보다 쉽게 이해될 수 있을 것이다.
도 1은 본 발명의 일 실시예에 따른 LED 구동 장치를 나타낸 블록도이다.
도 2는 본 발명의 일 실시예에 따른 LED 구동 장치에 의해 동작할 수 있는 자동차용 헤드 램프를 나타낸 사시도이다.
도 3은 본 발명의 일 실시예에 따른 LED 조명 장치를 나타낸 블록도이다.
도 4는 도 3에 도시한 LED 조명 장치를 간략하게 도시한 회로도이다.
도 5는 본 발명의 일 실시예에 따른 LED 조명 장치를 나타낸 블록도이다.
도 6은 도 5에 도시한 LED 조명 장치를 간략하게 도시한 회로도이다.
도 7은 본 발명의 일 실시예에 따른 LED 구동 장치에 적용될 수 있는 마이크로 컨트롤러 유닛을 나타낸 도이다.
도 8 및 도 9는 본 발명의 일 실시예에 따른 LED 구동 장치의 능동 보호 기능을 설명하기 위해 제공되는 도이다.
도 10 및 도 11은 본 발명의 일 실시예에 따른 LED 구동 장치의 능동 제어 기능을 설명하기 위해 제공되는 도이다.
도 12는 본 발명의 일 실시예에 따른 LED 구동 장치가 적용된 자동차의 구성을 설명하기 위해 제공되는 도이다.
도 13은 본 발명의 일 실시예에 따른 LED 구동 장치가 적용될 수 있는 평판 조명 장치를 간략하게 나타내는 사시도이다.
도 14는 본 발명의 일 실시예에 따른 LED 구동 장치가 적용될 수 있는 조명 장치로서 벌브형 램프를 간략하게 나타내는 분해 사시도이다.
도 15는 본 발명의 일 실시예에 따른 LED 구동 장치가 적용될 수 있는 조명 장치로서 바(bar) 타입의 램프를 개략적으로 나타내는 분해 사시도이다.
도 16은 본 발명의 일 실시예에 따른 LED 구동 장치가 적용될 수 있는 조명 장치로서 통신 모듈을 포함하는 램프를 개략적으로 나타내는 분해 사시도이다.
도 17 내지 19는 본 발명의 일 실시예에 따른 LED 구동 장치가 적용될 수 있는 조명 제어 네트워크 시스템을 설명하기 위한 개략도이다.
이하, 첨부된 도면을 참조하여 본 발명의 바람직한 실시 형태들을 다음과 같이 설명한다.
본 발명의 실시 형태는 여러 가지 다른 형태로 변형되거나 여러 가지 실시 형태가 조합될 수 있으며, 본 발명의 범위가 이하 설명하는 실시 형태로 한정되는 것은 아니다. 또한, 본 발명의 실시 형태는 당해 기술분야에서 평균적인 지식을 가진 자에게 본 발명을 더욱 완전하게 설명하기 위해서 제공되는 것이다. 따라서, 도면에서의 요소들의 형상 및 크기 등은 보다 명확한 설명을 위해 과장될 수 있으며, 도면 상의 동일한 부호로 표시되는 요소는 동일한 요소이다.
도 1은 본 발명의 일 실시예에 따른 LED 구동 장치를 나타낸 블록도이다.
도 1을 참조하면, 본 발명의 일 실시예에 따른 LED 구동 장치(10)는, 전원 공급 모듈(11), 정보 수집 모듈(12), 및 제어 모듈(13) 등을 포함할 수 있다. 전원 공급 모듈(11)은 입력 단자 A, B를 통해 입력 전원을 인가받을 수 있으며, 출력 단자 C, D를 통해 출력 전원을 내보낼 수 있다. 입력 전원은 입력 전압 Vin과 입력 전류 Iin에 의해 정의될 수 있으며, 출력 전원은 출력 전압 Vout과 출력 전류 Iout에 의해 정의될 수 있다. 출력 단자 C, D에는, 적어도 하나의 발광 다이오드(Light Emitting Diode, LED) 소자를 갖는 광원부(20)가 연결될 수 있다. 일 실시예에서, 광원부(20)는 조명 기기를 위한 램프 또는 자동차용 헤드 램프 등일 수 있으며, 특히 광원부(20)가 자동차용 헤드 램프인 경우 광원부(20)는 서로 독립적으로 동작할 수 있는 복수의 LED 어레이를 포함할 수 있다.
전원 공급 모듈(11)은 입력 단자 A, B를 통해 전달되는 입력 전원으로부터 출력 전원을 생성할 수 있다. 출력 전원은 광원부(20)에 포함되는 복수의 LED를 구동하기에 적합한 전원일 수 있으며, 예를 들어 전원 공급 모듈(11)은 출력 단자 C, D를 통해 광원부(20)로 일정한 출력 전류 Iout을 공급할 수 있다.
정보 수집 모듈(12)은 전원 공급 모듈(11)로부터 다양한 데이터를 수집할 수 있다. 일 실시예에서, 정보 수집 모듈(12)은 전원 공급 모듈(11)의 동작 데이터 및 광원부(20)에 포함되는 복수의 LED 소자의 특성 데이터를 획득할 수 있다. 전원 공급 모듈(11)의 동작 데이터는, 전원 공급 모듈(11)에 입력되는 입력 전압 Vin, 입력 전류 Iin, 출력 전압 Vout, 출력 전류 Iout 중 적어도 일부를 포함할 수 있다. 한편, 복수의 LED 소자의 특성 데이터는 복수의 LED 소자의 빈(Bin) 데이터 또는 복수의 LED 소자의 온도 등을 포함할 수 있다. LED 소자의 빈 데이터는 고정된 값일 수 있으며, LED 소자의 접합 온도(Junction Temperature), 포워드 전압 기준 값 등을 계산하는 데에 이용될 수 있다.
또한, 일부 실시예에서, 정보 수집 모듈(12)은 메모리부를 포함할 수 있다. 정보 수집 모듈(12)에 포함되는 메모리부는 복수의 LED 소자의 전류-전압 특성 데이터, 전류-출력 특성 데이터, 및 접합 온도-출력 특성 데이터 중 적어도 하나를 저장하는 룩-업 테이블을 포함할 수 있다. 복수의 LED 소자는 디자인, 공정 조건 등에 따라 전류-전압 특성, 전류-출력 특성, 및 접합 온도-출력 특성 등이 서로 다르게 나타날 수 있다. 룩-업 테이블에는 각 LED 소자 별로 전류-전압 특성, 전류-출력 특성, 및 접합 온도-출력 특성 등이 저장될 수 있다. 예를 들어, LED 소자의 빈 데이터와 그에 따른 광속 값은 아래 표 1의 예시와 같은 룩-업 테이블로 메모리부에 저장될 수 있다.
Bin # 광속 최소 값 광속 최대 값 광속 Typ.
KY 82 97 89.5
KZ 97 112 104.5
LX 112 130 121
각 LED 소자의 전류-전압 특성, 전류-출력 특성, 및 접합 온도-출력 특성은 소정의 곡선으로 표현될 수 있다. 예를 들어, 각 LED 소자의 전류-전압 특성은, LED 소자에 흐르는 전류와, LED 소자에서 측정되는 포워드 전압의 관계를 나타내는 특성일 수 있다. LED 소자에서 전류-전압 특성은 x축을 전압 크기, y축을 전류 크기로 정의할 때 2차 함수에 유사한 형태로 표현될 수 있으며, 룩-업 테이블은 LED 소자의 전류-전압 특성을 표현한 2차 함수 데이터를 저장할 수 있다.
제어 모듈(13)은 정보 수집 모듈(12)이 획득한 동작 데이터 및 특성 데이터에 기초하여 전원 공급 모듈(11)의 동작을 제어할 수 있다. 제어 모듈(13)는 전원 공급 모듈(11)의 출력 전압 Vout 및 출력 전류 Iout을 조절하기 위한 출력 제어 모듈, 및 전원 공급 모듈(11)에 공급되는 입력 전원을 차단할 수 있는 보호 모듈 등을 포함할 수 있다.
출력 제어 모듈은 DC/DC 컨트롤러 또는 선형 컨트롤러 등을 포함할 수 있으며, 정보 수집 모듈(12)에서 제공하는 동작 데이터 및 특성 데이터 등에 기초하여 전원 공급 모듈(11)의 동작을 제어할 수 있다. 이를 위해, 출력 제어 모듈은 연산 로직을 포함할 수 있다. 전원 공급 모듈(11)이 벅 컨버터 또는 부스트 컨버터 등의 DC/DC 컨버터를 포함하는 경우, 출력 제어 모듈은 DC/DC 컨버터에 포함되는 스위치 소자의 듀티 비(Duty Ratio)를 조절하여 DC/DC 컨버터의 출력 전압, 출력 전류 등을 조절할 수 있다. 선형 컨트롤러는 광원부(20)와 접지단 사이에 연결되는 전류 레귤레이터와 연결될 수 있으며, 전류 레귤레이터에 포함되는 스위치 소자의 동작을 조절할 수 있다. 보호 모듈은 전원 공급 모듈(11) 또는 광원부(20)의 동작 상태에 따라 전원 공급 모듈(11)에 입력되는 입력 전원을 선택적으로 차단할 수 있다.
정보 수집 모듈(12)과 제어 모듈(13)은 하나의 마이크로 컨트롤러 유닛(Micro Controller Unit, MCU, 14)으로 제공될 수 있다. 정보 수집 모듈(12)과 제어 모듈(13)은 프로그래밍 가능한 마이크로 컨트롤러 유닛(14)에 포함될 수 있으며, 마이크로 컨트롤러 유닛(14)에서 실행되는 프로그램에 의해 다양한 기능을 제공할 수 있다. 예를 들어, 광원부(20)가 자동차용 헤드 램프인 경우, 해당 헤드 램프가 장착된 자동차가 판매되는 국가별로 법규 등에서 요구하는 헤드 램프의 동작 특성이 서로 다를 수 있다. 이때, 헤드 램프를 구동하기 위한 하드웨어를 새롭게 설계하지 않고, 마이크로 컨트롤러 유닛(14)에 새로운 프로그램을 입력하거나 동일한 프로그램에 대한 새로운 파라미터 값을 입력함으로써 원하는 조건의 빛이 헤드 램프로부터 출력되도록 할 수 있다.
또한, 마이크로 컨트롤러 유닛(14)은 연산 기능을 갖기 때문에, 광원부(20)의 동작 조건에 따라 능동적으로 전류, 전압의 한계 값을 설정함으로써 광원부(20)에 포함되는 LED 소자를 효율적으로 보호하고, 전력 효율을 높일 수 있다. 한편, 다른 실시예에 따르면 전원 공급 모듈(11)도 정보 수집 모듈(12) 및 제어 모듈(13)과 함께 마이크로 컨트롤러 유닛(14)에 포함될 수 있다. 이 경우, 마이크로 컨트롤러 유닛(14)에서 실행되는 프로그램에 따라 다양한 토폴로지의 전원 공급 모듈(11), 예를 들어 벅 컨버터, 부스트 컨버터, 벅-부스트 컨버터, 플라이백 컨버터 등을 하드웨어 변경없이 구현할 수 있다.
도 2는 본 발명의 일 실시예에 따른 LED 구동 장치에 의해 동작할 수 있는 자동차용 헤드 램프를 나타낸 사시도이다. 본 발명의 다양한 실시예에 따른 LED 구동 장치가, 도 2에 도시한 자동차용 헤드 램프 외에 하나 이상의 LED 소자를 포함하는 광원부를 동작할 수 있음은 물론이다. 도 2에 도시한 자동차용 헤드 램프(30)는, 도 1에 도시한 LED 구동 장치(10)에 의해 동작하는 광원부(20)를 포함할 수 있다.
도 2를 참조하면, 본 실시예에 따른 자동차용 헤드 램프(30)는 서로 다른 목적에 의해 발광하는 복수의 광원부를 가질 수 있다. 자동차용 헤드 램프(30)는 로우 빔(low beam, 31, 32), 하이 빔(high beam, 33), 코너링 라이트(34), 주간 주행등(DRL, 35), 턴 시그널(turn signal, 36) 등을 포함할 수 있다. 각 광원부들(31-36)은 서로 다른 목적에 의해 자동차용 헤드 램프(30)에 구비된 것으로, 서로 다른 색상의 LED 소자를 포함하거나, 서로 다른 개수의 LED 소자를 포함할 수 있다. 따라서, 각 광원부들(31-36)의 동작에 필요한 전압과 전류 역시 서로 다를 수 있다.
하드웨어 만으로 각 광원부들(31-36)을 구동하는 경우, 각 광원부(31-36) 마다 적어도 하나씩의 전원 공급 회로 및 이를 제어하기 위한 제어 회로, 그리고 자동차용 배터리 또는 제너레이터로부터 공급되는 전원을 필터링하기 위한 필터 회로 등이 필요할 수 있다. 따라서, 전체적인 회로의 복잡도가 크게 증가하고 제조 비용이 늘어나며 유지, 보수가 곤란할 수 있다. 또한, 자동차 수출 등에 의해 운행 국가가 바뀔 경우, 해당 국가의 관련 법령에 따라서 광축, 밝기 등을 조절하기가 곤란할 수 있다.
본 발명의 실시예에서는, 자동차용 헤드 램프(30)에 포함되는 복수의 광원부(31-36) 각각의 동작을 하나의 마이크로 컨트롤러 유닛에서 제어할 수 있다. 특히, 마이크로 컨트롤러 유닛에서 실행되는 프로그램에 의해 각 광원부(31-36)의 동작 특성, 예를 들어 밝기 또는 광축 등을 변경할 수 있으므로, 하드웨어 설계 변경없이 광원부(31-36)에서 출력하는 빛을 원하는 조건에 맞출 수 있다. 또한, 턴-온되는 광원부(31-36)에 따라 능동적으로 전압 또는 전류 한계값을 다르게 설정함으로써, 턴-온되는 광원부(31-36)에 최적화된 구동 전원을 공급할 수 있다.
도 3은 본 발명의 일 실시예에 따른 LED 조명 장치를 나타낸 블록도이다.
도 3을 참조하면, 본 발명의 일 실시예에 따른 LED 조명 장치(100)는, 광원부(110), 광원부(110)에 구동 전원을 공급하는 전원 공급 모듈(120), 전원 공급 모듈(120)의 동작을 제어하는 마이크로 컨트롤러 유닛(130) 등을 포함할 수 있다. 도 3에 도시한 실시예에 따른 LED 조명 장치(100)는 자동차용 헤드 램프인 것을 가정하였으나, 이외에 다양한 산업용, 가정용 조명 장치일 수도 있다.
광원부(110)는 복수의 LED 모듈을 가질 수 있다. 복수의 LED 모듈 각각은 적어도 하나의 LED 어레이(112-118)를 포함할 수 있으며, 각 LED 어레이(112-118)는 서로 다른 동작 특성을 가질 수 있다. 예를 들어, 제1 내지 제4 LED 어레이(112-118)는 서로 다른 색상이나 휘도의 빛을 출력할 수 있다. 제1 내지 제4 LED 어레이(112-118)는 서로 다른 개수의 LED 소자를 포함할 수 있다. 제1 내지 제4 LED 어레이(112-118)가 서로 다른 특성의 빛을 출력하기 때문에, 제1 내지 제4 LED 어레이(112-118)는 서로 다른 목적의 광원, 즉 로우 빔, 하이 빔, 턴 시그널, 주간 주행등, 안개등 등의 광원으로 각각 적용될 수 있다.
전원 공급 모듈(120)는 제1 내지 제4 LED 어레이(112-118)에 구동 전원을 공급할 수 있다. 도 3의 실시예에서 구동 전원을 생성하기 위한 입력 전원은, 자동차에 장착된 배터리 또는 제너레이터로부터 생성되며, 따라서 전원 공급 모듈(120)은 DC/DC 컨버터를 포함할 수 있다. 전원 공급 모듈(120)는 제1 내지 제4 LED 어레이(112-118)에 구동 전원을 공급하기 위한 제1 내지 제4 전원 공급 모듈(122-128)을 포함할 수 있다. 제1 내지 제4 전원 공급 모듈(122-128)은 모두 같은 토폴로지의 DC/DC 컨버터로 구현되거나, 또는 서로 다른 토폴로지의 DC/DC 컨버터로 구현될 수도 있다.
마이크로 컨트롤러 유닛(130, MCU)은, 정보 수집 모듈(140) 및 제어 모듈(150) 등을 포함할 수 있다. 정보 수집 모듈(140)는 제1 내지 제4 LED 어레이(112-118)에 포함되는 LED 소자의 빈(Bin) 데이터, LED 소자의 온도, 제1 내지 제4 전원 공급 모듈(122-128)의 입출력 전압 및 입출력 전류 등을 검출하기 위한 회로를 포함할 수 있다.
제어 모듈(150)은 제1 내지 제4 출력 제어 모듈(152-158)을 포함할 수 있다. 제어 모듈(150)에 포함되는 제1 내지 제4 출력 제어 모듈(152-158)는 제1 내지 제4 전원 공급 모듈(122-128)에 각각 대응할 수 있다. 제1 내지 제4 출력 제어 모듈(152-158)은 각각 제1 내지 제4 전원 공급 모듈(122-128)에 포함되는 DC/DC 컨버터의 출력 전류, 출력 전압을 조절하기 위해 DC/DC 컨버터에 포함되는 스위치 소자의 듀티 비 등을 조절할 수 있다.
제1 내지 제4 출력 제어 모듈(152-158)이 조절하는 상기 듀티 비 값은, 정보 수집 모듈(140)에 의해 검출되는 LED 소자의 온도, 빈 데이터, 및 제1 내지 제4 전원 공급 모듈(122-128)의 입출력 전압과 입출력 전류 등에 의해 결정될 수 있다. 예를 들어, 제2 LED 어레이(114)에 포함된 LED 소자의 온도가 상승하여 출력 전류가 감소하는 경우, 제2 LED 어레이(114)의 출력 저하를 감소하기 위해, 제2 출력 제어 모듈(154)는 제2 전원 공급 모듈(124)에 공급되는 듀티 비 값을 증가시킬 수 있다. 즉, 광원부(110)에 포함되는 LED 소자의 동작 조건, 환경 조건 변화에 따라, 마이크로 컨트롤러 유닛(130)이 LED 소자에 공급되는 구동 전원을 능동적으로 제어할 수 있으며, 그로부터 동작 효율을 높이고 LED 소자의 수명 단축을 방지할 수 있다.
전원 공급 모듈(120)이 광원부(110)에 구동 전원을 공급하는 데에 필요한 입력 전원은, 자동차 측의 배터리(180) 등으로부터 전달될 수 있다. 배터리(180)에서 출력되는 전원은 차체 제어 모듈(170)에 의해 마이크로 컨트롤러 유닛(130)의 동작에 적절한 전압으로 변환된 후, 필터(160)를 통해 마이크로 컨트롤러 유닛(130)으로 전달될 수 있다. 마이크로 컨트롤러 유닛(130)과 차체 제어 모듈(170)은 특정한 통신 인터페이스, 예를 들어 CAN(Controller Area Network) 프로토콜 등의 방식에 의해 통신 가능하도록 연결될 수 있다. CAN 이외에 LIN(Local Interconnect Network), Flex Ray 프로토콜 등의 방식이 마이크로 컨트롤러 유닛(130)과 차체 제어 모듈(170) 사이의 통신에 적용될 수 있다.
도 4는 도 3에 도시한 LED 조명 장치를 간략하게 도시한 회로도이다.
도 4를 참조하면, 본 실시예에 따른 LED 조명 장치(100)는, 직류 전원을 공급하는 배터리(180), 배터리(180)가 출력하는 직류 전원으로부터 노이즈 성분을 제거하기 위한 필터(160), 제1 내지 제4 LED 어레이(112-118), 각 LED 어레이(112-118)에 구동 전원을 공급하는 제1 내지 제4 전원 공급 모듈(122-128), 각 전원 공급 모듈(122-128)의 동작을 제어하기 위한 마이크로 컨트롤러 유닛(130) 등을 포함할 수 있다. 마이크로 컨트롤러 유닛(130)의 동작에 필요한 전원은, 필터(160)를 통과한 직류 전원을 이용하여 레귤레이터(190)에 의해 공급될 수 있다.
우선, 마이크로 컨트롤러 유닛(130)은 통신 모듈(135)을 통해 차체 제어 모듈(170)과 통신 가능하도록 연결될 수 있다. 앞서 설명한 바와 같이, 마이크로 컨트롤러 유닛(130)과 차체 제어 모듈(170)은 CAN, LIN, Flex Ray 등의 통신 프로토콜에 의해 서로 연결될 수 있다. 차체 제어 모듈(170)은 통신 모듈(135)을 통해 차량 운행 데이터 등을 마이크로 컨트롤러 유닛(130)에 전달할 수 있으며, 정보 수집 모듈(140)은 차체 제어 모듈(170)로부터 전달되는 차량 운행 데이터 등을 수집할 수 있다. 상기 차량 운행 데이터는, 차량이 운행되는 환경 조건, 즉, 일조량, 강수량, 차량의 운행 속도, 스티어링 휠의 조작 상태 등을 포함할 수 있다.
정보 수집 모듈(140)은 빈 정보 검출부(142), 온도 검출부(144), 모니터링부(146), 및 메모리부(148) 등을 포함할 수 있다. 빈 정보 검출부(142)는 제1 내지 제4 LED 어레이(112-118)에 포함되는 LED 소자의 빈(Bin) 데이터를 검출할 수 있으며, 온도 검출부(144)는 LED 소자의 온도를 측정할 수 있다. 따라서, 빈 정보 검출부(142)는 LED 소자의 빈 저항과 연결될 수 있으며, 온도 검출부(144)는 LED 소자에 연결된 서미스터와 연결될 수 있다.
모니터링부(146)는 제1 내지 제4 전원 공급 모듈(122-128)의 입출력 전압과 입출력 전류 등을 검출할 수 있다. 메모리부(148)는 LED 소자의 특성 데이터, 예를 들어 LED 소자의 전류-전압 특성 데이터, 전류-출력 특성 데이터, 및 접합 온도-출력 특성 데이터 중 적어도 하나를 저장할 수 있다. 상기 특성 데이터는, 메모리부(148) 내에 룩-업 테이블 형태로 저장될 수 있다.
정보 수집 모듈(140)이 획득한 데이터는, 출력 제어 모듈(150)에 전달될 수 있다. 출력 제어 모듈(150)은 제1 내지 제4 출력 제어 모듈(152-158)를 포함할 수 있으며, 제1 내지 제4 출력 제어 모듈(152-158)는, 제1 내지 제4 전원 공급 모듈(122-128) 각각에 포함되는 DC/DC 컨버터의 출력을 조절할 수 있다. 일 실시예에서, 제1 내지 제4 출력 제어 모듈(152-158)는 DC/DC 컨트롤러를 각각 포함할 수 있다.
한편, 제1 내지 제4 전원 공급 모듈(122-128)은 DC/DC 컨버터를 포함할 수 있다. 도 4를 참조하면, 제1 및 제2 전원 공급 모듈(122, 124)는 부스트 컨버터(Boost Converter)를 포함할 수 있고, 제3 전원 공급 모듈(126)는 벅 컨버터(Buck Converter)를 포함할 수 있으며, 제4 전원 공급 모듈(128)은 풀 브리지 컨버터(Full Bridge Converter)를 포함할 수 있다. 제1 내지 제4 전원 공급 모듈(122-128)이 상기와 같은 토폴로지의 DC/DC 컨버터를 포함할 때, 제1 내지 제4 LED 어레이(112-118)는 순서대로 로우 빔, 하이 빔, 주간 주행등, 및 턴-시그널 광원으로 적용될 수 있다. 제1 내지 제4 출력 제어 모듈(152-158)은 각각 PWM 신호 생성 회로, ADC 회로, DAC 회로, 및 비교 회로 등을 포함할 수 있다.
도 4에 도시한 실시예에서, 제1 내지 제4 LED 어레이(112-118)는 각각 제1 내지 제4 전원 공급 모듈(122-128)에 의해 동작할 수 있다. 따라서, 제1 내지 제4 LED 어레이(112-118)가 서로 다른 구동 전원을 인가받아 동작할 수 있으므로, 각 LED 어레이(112-118)가 높은 효율로 동작할 수 있다. 또한, 마이크로 컨트롤러 유닛(130)에서 실행되는 프로그램에 의해, 외부 환경 조건 및 동작 조건 등이 검출되고 그에 따라 능동적으로 각 LED 어레이(112-118)에 공급되는 구동 전원이 제외될 수 있다. 한편, 제1 내지 제4 전원 공급 모듈(122-128)은 마이크로 컨트롤러 유닛(130)과 함께 모듈화되어 제공될 수도 있다.
도 5는 본 발명의 일 실시예에 따른 LED 조명 장치를 나타낸 블록도이다.
도 5를 참조하면, 본 실시예에 따른 LED 조명 장치(200)는, 광원부(210), 전원 공급 모듈(220), 및 마이크로 컨트롤러 유닛(230, MCU) 등을 포함할 수 있다. 도 3에 도시한 실시예와 유사하게, 광원부(210) 및 마이크로 컨트롤러 유닛(230)의 동작에 필요한 전원은 자동차 측의 배터리(280)로부터 전달될 수 있다. 배터리(280)의 출력 전압 VBAT은 차체 제어 모듈(270)에 의해 적절한 전압으로 변환된 후 필터(260)를 거쳐서 마이크로 컨트롤러 유닛(230) 및 전원 공급 모듈(220) 등에 전달될 수 있다.
광원부(210)는 복수의 LED 어레이(212-218)를 포함할 수 있다. 본 실시예에서는 광원부(210)가 제1 내지 제4 LED 어레이(212-218)를 포함하는 것으로 가정하였으나, 반드시 이와 같은 형태로 한정되는 것은 아님에 유의해야 할 것이다. 제1 내지 제4 LED 어레이(212-218)는 서로 다른 목적을 위한 광원으로 제공될 수 있으며, 서로 다른 색상, 휘도 등을 갖는 빛을 출력할 수 있다. 예를 들어, 제1 LED 어레이(212)가 자동차용 헤드 램프의 로우 빔에 쓰이고, 제2 LED 어레이(214)가 하이 빔에 적용되는 경우, 제2 LED 어레이(214)는 제1 LED 어레이(212)보다 높은 휘도의 빛을 높은 광축으로 출력할 수 있다.
한편, 도 5에 도시한 LED 조명 장치(200)는 광원부(210)에 포함되는 LED 어레이(212-218)의 개수보다 적은 개수의 전원 공급 모듈(220)을 가질 수 있다. 도 5를 참조하면, 하나의 전원 공급 모듈(220)이 복수의 LED 어레이(212-218)에 구동 전원을 공급하며, 전원 공급 모듈(220)의 동작은 마이크로 컨트롤러 유닛(230)에 의해 제어될 수 있다.
마이크로 컨트롤러 유닛(230)은 정보 수집 모듈(240), 및 제어 모듈(250) 등을 포함할 수 있다. 정보 수집 모듈(240)과 제어 모듈(250)은 하나의 마이크로 컨트롤러 유닛(230)으로 제공될 수 있으며, 실시예에 따라 전원 공급 모듈(220)도 정보 수집 모듈(240) 및 제어 모듈(250)과 함께 하나의 마이크로 컨트롤러 유닛(230)으로 제공될 수 있다.
정보 수집 모듈(240)은 복수의 LED 어레이(212-218)에 포함되는 LED 소자의 빈(Bin) 데이터, LED 소자의 온도, 전원 공급 모듈(220)의 입출력 전압과 입출력 전류 등을 획득할 수 있다. 제어 모듈(250)은 정보 수집 모듈(240)이 획득한 데이터에 기초하여 전원 공급 모듈(220)의 동작을 제어함으로써, 복수의 LED 어레이(212-218)의 동작을 조절할 수 있다.
제어 모듈(250)은 DC/DC 컨트롤러(252) 및 선형 컨트롤러(254)를 포함할 수 있다. DC/DC 컨트롤러(252)는 전원 공급 모듈(220)에 포함되는 DC/DC 컨버터의 동작을 제어하기 위한 회로로서, 일 실시예로 DC/DC 컨버터에 포함되는 스위치 소자의 듀티 비를 제어함으로써 전원 공급 모듈(220)의 출력 전원을 변경할 수 있다. 선형 컨트롤러(254)는 전원 공급 모듈(220)의 출력을 선형적으로 제어하기 위한 회로이다. 일 실시예로, 선형 컨트롤러(254)는 각 LED 어레이(212-218)와 접지단 사이에 마련되는 전류 레귤레이터의 동작을 제어할 수 있다. 즉, 도 5에 도시한 회로도에서 전원 공급 모듈(220)은 DC/DC 컨버터와 함께 전류 레귤레이터를 포함할 수 있다.
마이크로 컨트롤러 유닛(230)은 CAN, LIN, Flex Ray 등의 통신 프로토콜에 의해 차체 제어 모듈(270)과 통신 가능하도록 연결될 수 있다. 마이크로 컨트롤러 유닛(230)은 차체 제어 모듈(270)로부터 수신하는 자동차 운행 데이터 등에 기초하여 LED 어레이(212-218)의 광축을 변경하거나 광량을 증가 또는 감소 시키는 등의 능동적인 제어를 실행할 수 있다.
도 6은 도 5에 도시한 LED 조명 장치를 간략하게 도시한 회로도이다.
도 6을 참조하면, LED 조명 장치(200)의 동작에 필요한 입력 전원이 자동차의 배터리(280)로부터 출력되어 필터(260)로 전달될 수 있다. 필터(260)에 의해 노이즈 성분이 제거된 입력 전원은, 레귤레이터(290)에서 마이크로 컨트롤러 유닛(230)을 동작시키는 데에 적합한 전원으로 변환되어 마이크로 컨트롤러 유닛(230)에 입력될 수 있다. 한편, 필터(260)를 통과한 입력 전원은 DC/DC 컨버터(222)로 전달될 수 있다.
도 5에서 DC/DC 컨버터(222)는 벅 컨버터로 도시되었으나, 이와 다른 부스트 컨버터, 벅-부스트 컨버터 등을 포함할 수도 있다. DC/DC 컨버터(222)의 동작은 마이크로 컨트롤러 유닛(230)에 포함된 DC/DC 컨트롤러(252)에 의해 제어될 수 있다. DC/DC 컨트롤러(252)는 DC/DC 컨버터(222)에 포함된 스위치 소자의 제어 단자에 PWM 신호를 공급할 수 있으며, 상기 PWM 신호의 듀티 비에 의해 DC/DC 컨버터(222)의 출력이 증가 또는 감소할 수 있다. DC/DC 컨버터(222)가 출력하는 구동 전원은 서로 병렬로 연결된 복수의 LED 어레이(212-218)로 공급될 수 있다.
한편, DC/DC 컨트롤러(252)는 DC/DC 컨버터(222)의 스위칭 주파수를 소프트웨어 프로그램으로 조절할 수 있다. 본 실시예에 따른 LED 조명 장치(200)가 자동차용 헤드 램프에 적용되는 경우, 각 자동차 모델별로 요구하는 전자기파 조건이 다를 수 있다. 일 실시예로, DC/DC 컨트롤러(252)는 스프레드 스펙트럼 방식에 따라 DC/DC 컨버터(222)의 스위칭 주파수를 소프트웨어로 조절할 수 있다. 이때, 스프레드 스펙트럼 범위는 고정된 값으로 주어지지 않으며, 소프트웨어에서의 설정에 따라 변경될 수 있다.
서로 병렬로 연결된 복수의 LED 어레이(212-218)와 접지단 사이에는 전류 레귤레이터(224)가 배치될 수 있다. 전류 레귤레이터(224)는 복수의 LED 어레이(212-218)에 정전류를 공급하기 위한 회로로서 스위치 소자 및 저항을 포함할 수 있으며, 마이크로 컨트롤러 유닛(230)에 포함되는 선형 컨트롤러(254)에 의해 그 동작이 제어될 수 있다.
마이크로 컨트롤러 유닛(230)은 차체 제어 모듈(270)과 통신 가능하도록 연결되는 통신부(235), 정보 수집 모듈(240) 및 제어 모듈(250)을 포함할 수 있다. 제어 모듈(250)은 앞서 설명한 바와 같이, DC/DC 컨버터(222)와 전류 레귤레이터(224)의 동작을 제어하는 DC/DC 컨트롤러(252) 및 선형 컨트롤러(254)를 포함할 수 있다.
정보 수집 모듈(240)은 LED 어레이(212-218)에 포함되는 LED 소자의 빈(Bin) 데이터를 수집하는 빈 정보 검출부, LED 소자의 온도를 측정하는 온도 검출부, DC/DC 컨버터(222)와 전류 레귤레이터의 입출력 전압 및 입출력 전류 정보 등을 검출하는 모니터링부(246), 및 메모리부(248) 등을 포함할 수 있다. 메모리부(248)는 LED 소자의 전류-전압 특성 데이터, 전류-출력 특성 데이터, 접합 온도-출력 특성 데이터 중 적어도 하나가 기록된 룩-업 테이블을 저장할 수 있다.
도 7은 본 발명의 일 실시예에 따른 LED 구동 장치에 적용될 수 있는 마이크로 컨트롤러 유닛을 나타낸 도이다.
도 7을 참조하면, 마이크로 컨트롤러 유닛(300)은 모니터링부(310), 빈 정보 검출부(320), 온도 검출부(330), 메모리부(340), 보호 모듈(350), 출력 제어 모듈(360), 및 통신 모듈(370) 등을 포함할 수 있다. 출력 제어 모듈(360)은 DC/DC 컨트롤러(362)와 선형 컨트롤러(364) 등을 포함할 수 있으며, 출력 제어 모듈(360)에 의해 LED 어레이(380)에 공급되는 출력 전압 VOUT 및 전류 IOUT 의 크기가 제어될 수 있다.
LED 어레이(380)에 출력 전압 VOUT 및 전류 IOUT 를 공급하는 전원 공급 모듈(390)은 DC/DC 컨버터(392)와 전류 레귤레이터(394) 등을 포함할 수 있다. 도 7을 참조하면, 인덕터 L1, 스위치 소자 Q2, 다이오드 D1, 및 커패시터 C1에 의해 부스트 컨버터 토폴로지로 구현된 DC/DC 컨버터(392)가 도시되어 있다. DC/DC 컨버터(392)는 부스트 컨버터가 아닌 벅 컨버터, 벅-부스트 컨버터, SEPIC 컨버터 등의 다양한 토폴로지로 구현될 수도 있다. DC/DC 컨버터(392) 내에 포함되는 저항 R1-R3은 모니터링부(310)가 DC/DC 컨버터(392)의 동작 상태를 모니터링 하기 위한 저항으로 제공될 수 있다. LED 어레이(380)와 접지단 사이에는 스위치 소자 Q4와 저항 R4를 갖는 전류 레귤레이터(394)가 배치될 수 있다.
빈 정보 검출부(320)는 빈(Bin) 저항과 전기적으로 연결되어 LED 어레이(380)에 포함되는 LED 소자의 빈 데이터를 검출할 수 있으며, 온도 검출부(330)는 서미스터와 연결되어 LED 어레이(380)의 온도를 검출할 수 있다. LED 소자의 빈 데이터 및 온도는 출력 제어 모듈(360)로 전달되어 LED 어레이(380)로 전달되는 출력 전압 VOUT 및 전류 IOUT 를 제어하거나, LED 소자의 파손을 방지하고 보호하는 데에 이용될 수 있다.
메모리부(340)는 LED 소자의 전류-전압 특성 데이터, 접합 온도-전류 특성 데이터, 및 전류-출력 특성 데이터 등을 저장할 수 있다. 메모리부(340)는 LED 소자의 상기 특성 데이터들을 룩-업 테이블 형태로 저장할 수 있다. 출력 제어 모듈(360)은 메모리부(340)에 저장된 상기 특성 데이터들을 참조하여 출력 전압 VOUT 및 전류 IOUT 를 제어할 수 있다.
보호 모듈(350)은 LED 어레이(380) 및 DC/DC 컨버터 등의 파손을 방지하기 위해 구비되는 모듈로서, 전원 공급 모듈(390)에 포함되는 스위치 소자 Q1의 제어 단자와 연결될 수 있다. 예를 들어, 온도 검출부(330)가 검출한 온도가 LED 소자의 한계 온도에 가깝거나 한계 온도를 초과한 경우, 보호 모듈(350)은 LED 어레이(380)를 보호하기 위해 스위치 소자 Q1을 턴-오프시켜 DC/DC 컨버터(392)로 입력 전압 VBAT가 전달되는 것을 차단할 수 있다. 온도 이외에 다양한 조건에서 보호 모듈(350)을 동작시켜 LED 어레이(380) 및 DC/DC 컨버터(392)를 보호할 수 있다.
출력 제어 모듈(360)은 DC/DC 컨트롤러(362) 및 선형 컨트롤러(364)를 포함할 수 있다. DC/DC 컨트롤러(362)는 DC/DC 컨버터의 출력을 결정하는 스위치 소자 Q2의 듀티 비 및 스위칭 주파수를 제어할 수 있으며, 선형 컨트롤러는 전류 레귤레이터에 포함되는 스위치 소자 Q3의 동작을 제어할 수 있다. 출력 제어 모듈(360)은 메모리부(340)로부터 읽어온 특성 데이터 및 모니터링부(310)가 검출한 전원 공급 모듈(390)의 동작 데이터 등에 기초하여 스위치 소자 Q2와 Q3의 동작을 제어하기 위한 연산 로직(366)을 포함할 수 있다.
스위치 소자 Q2와 Q3의 동작은, 출력 제어 모듈(360)에 포함되는 연산 로직(366)에 의해 제어될 수 있으며, 특히 연산 로직(366)에 프로그래밍된 소프트웨어 프로그램에 의해 제어될 수 있다. 즉, 연산 로직(366)에서 실행되는 소프트웨어 프로그램에 따라 LED 어레이(380)의 출력이 변경될 수 있으므로, 연산 로직(366)에서 실행되는 소프트웨어만을 수정함으로써 LED 어레이(380)의 동작을 바꿀 수 있다. 따라서, 고객의 다양한 요구 조건 및 다양한 법규에 맞는 LED 조명 장치를 하드웨어 변경 또는 재설계 없이 소프트웨어 프로그램 변경만으로 제공할 수 있다.
출력 제어 모듈(360)에 포함되는 연산 로직(366)은, 보호 모듈(350)의 동작을 제어할 수 있다. 출력 제어 모듈(360)의 연산 로직(366)은, 메모리부(340)로부터 읽어온 특성 데이터, 모니터링부(310)가 검출한 전원 공급 모듈(390)의 동작 데이터, 및 빈 정보 검출부(320)와 온도 검출부(330)가 검출하는 온도 및 빈 데이터에 기초하여 복수의 파라미터에 대한 한계 값을 설정할 수 있다. 보호 모듈(350)은, 각 파라미터에 대해 실제로 측정된 값을, 상기 연산 로직(366)에 의해 설정된 한계 값과 비교하여 스위치 소자 Q1의 동작을 조절할 수 있다. 따라서, LED 소자의 동작 조건 및 환경 조건에 따라서 능동적으로 LED 소자를 보호할 수 있다.
통신 모듈(370)은 마이크로 컨트롤러 유닛(300)와 별개로 마련되는 외부 컨트롤러와 통신하기 위한 모듈로 제공될 수 있다. 예를 들어, LED 어레이(380)가 자동차용 헤드 램프의 일부 광원으로 제공되는 경우, 통신 모듈(370)은 마이크로 컨트롤러 유닛(300)과 차량의 차체 제어 모듈 사이의 통신을 중개하기 위한 모듈로 제공될 수 있다. 통신 모듈(370)은 I2C, SPI, CAN, LIN, FLEX RAY, MOST 등의 다양한 통신 프로토콜에 따라 동작할 수 있다.
도 8 및 도 9는 본 발명의 일 실시예에 따른 LED 구동 장치의 능동 보호 기능을 설명하기 위해 제공되는 도이다.
우선 도 8을 참조하면, 본 실시예에 따른 LED 구동 장치(400)는, 복수의 LED 어레이(442-448)를 갖는 광원부(440)에 구동 전압을 인가하는 DC/DC 컨버터(410), DC/DC 컨버터에 기준 신호(ref)을 제공하는 연산 증폭기(420) 및 연산 증폭기(420)의 입력단에 인가되는 신호를 선택하는 먹스(MUX) 회로(430)를 포함할 수 있다. DC/DC 컨버터는 앞서 설명한 바와 같이 벅 컨버터, 부스트 컨버터, 벅-부스트 컨버터, SEPIC 컨버터, ZETA 컨버터 등의 다양한 토폴로지로 구현될 수 있다. 먹스 회로(430)는 앞서 설명한 마이크로 프로세서 유닛(MCU)에서 제공하는 제어 신호(MCU_CH)에 의해 그 동작이 제어될 수 있다.
광원부(440)는 서로 병렬로 연결되는 제1 내지 제4 LED 어레이(442-448)를 포함할 수 있으며, 제1 내지 제4 LED 어레이(442-448)와 접지단 사이에는 전류 레귤레이터가 연결될 수 있다. 광원부(440)에 포함되는 LED 어레이(442-448)의 개수는 도 8과 다른 다양한 개수로 변형될 수 있다. 일 실시예로, 광원부(440)가 자동차용 헤드 램프로 제공되는 경우, 제1 내지 제4 LED 어레이(442-448)는 로우 빔, 하이 빔, 턴 시그널, 주간 주행등, 포지셔닝 램프, 안개등 등과 같이 서로 다른 목적으로 제공되는 광원이 될 수 있다. 광원부(440)가 가정용 조명으로 제공되는 경우, 제1 내지 제4 LED 어레이(442-448)는 거실 조명, 욕실 조명, 주방 조명, 안방 조명, 현관 조명과 같이 서로 다른 위치에 배치되는 광원이 될 수 있다.
즉, 제1 내지 제4 LED 어레이(442-448)는 서로 다른 기능 및 목적을 위해 제공되는 광원일 수 있으며, 서로 다른 색상 또는 서로 다른 밝기의 빛을 방출할 수 있다. 따라서, 도 8에 도시한 실시예에서와 같이, 제1 내지 제4 LED 어레이(442-448)는 서로 다른 개수의 LED 소자를 포함할 수 있다. 도 8에서는 제1 LED 어레이(442)가 가장 많은 개수의 LED 소자를 포함하고, 제4 LED 어레이(448)가 가장 적은 개수의 LED 소자를 포함하는 것으로 도시하였으나, 반드시 이와 같은 형태로 한정되는 것은 아니다.
제1 내지 제4 LED 어레이(442-448)가 서로 다른 개수의 LED 소자를 갖기 때문에, 전력 소모 효율을 높이고 LED 소자에 가해지는 스트레스를 줄이기 위해 DC/DC 컨버터(410)의 출력 전압 VOUT은 실제로 턴-온되는 LED 어레이(442-448)에 적합한 레벨로 출력될 수 있다. 예를 들어, 제1 LED 어레이(442)가 턴-온되면 DC/DC 컨버터(410)는 제1 LED 어레이(442)를 구동하기에 충분한 레벨의 출력 전압 VOUT1을 출력할 수 있다. 제1 LED 어레이(442)는 턴-온되지 않고 제2 LED 어레이(444)가 턴-온되면, DC/DC 컨버터(410)는 VOUT1보다 작은 레벨을 갖는 출력 전압 VOUT2를 출력할 수 있다.
턴-온되는 LED 어레이(442-448)의 특성에 따라 DC/DC 컨버터(410)가 출력 전압 VOUT의 레벨을 능동적으로 조절하기 위해, 연산 증폭기(420) 및 먹스 회로(430)는 턴-온되는 LED 어레이(442-448)의 특성에 따라 결정되는 기준 신호(ref)를 DC/DC 컨버터(410)에 제공할 수 있다. 제1 내지 제4 LED 어레이(442-448) 각각을 구동하는 데에는, 각 LED 어레이(442-448)에 포함되는 LED 소자의 개수에 따라 결정되는 포워드 전압과, 정전류 구동을 위해 필요한 헤드룸 전압이 필요할 수 있다. 따라서, 각 LED 어레이(442-448)에 포함되는 개별 LED 소자이 포워드 전압이 서로 동일할 때, 제1 내지 제4 LED 어레이(442-448) 각각을 구동하는 데에 필요한 출력 전압 VOUT1-VOUT4는 아래의 수학식 1과 같이 결정될 수 있다.
Figure pat00001
Figure pat00002
Figure pat00003
Figure pat00004
즉, 제1 LED 어레이(442)를 구동하기 위해 필요한 출력 전압 VOUT1이 가장 크며, 제4 LED 어레이(448)를 구동하기 위해 필요한 출력 전압 VOUT4이 가장 작을 수 있다.
광원부(440)에서 제1 LED 어레이(442)가 턴-온되면, 먹스의 HR1 입력 단자로 하이(high) 신호가 전달될 수 있다. 마찬가지로, 광원부(440)에서 제2 내지 제4 LED 어레이(444-448)가 각각 턴-온되면 먹스의 HR2-HR4 입력 단자로 하이(high) 신호가 전달될 수 있다. 먹스 회로(430)는 HR1-HR4 입력 단자 각각으로 전달되는 입력 신호를 연산 증폭기(420)에 전달하며, 연산 증폭기(420)는 해당 입력을 기준 전압 VREF와 비교하여 DC/DC 컨버터(410)에 전달할 수 있다. DC/DC 컨버터(410)는 현재의 출력 전압 VOUT과 연산 증폭기(420)의 출력을 저항 R1-R3를 통해 입력 받아 기준 신호(ref)로 이용할 수 있다. 이하, LED 구동 장치(400)의 자세한 능동 보호 기능을 도 9를 함께 참조하여 설명하기로 한다.
도 9를 참조하면, 비교예와 실시예에 따른 출력 전압 VOUT의 크기가 그래프로 도시되어 있다. 도 9의 그래프는 제1 내지 제4 LED 어레이(442-448)가 모두 턴-온된 상태에서, 시간이 경과됨에 따라 제1 LED 어레이(442), 제2 LED 어레이(444), 제3 LED 어레이(446)가 순차적으로 턴-오프되는 실시예에 해당할 수 있다. 또는, 시간이 경과됨에 따라 제1 내지 제4 LED 어레이(442-448) 각각이 순차적으로 턴-온되는 실시예에 해당할 수도 있다.
우선 비교예를 살펴보면 시간 경과에 관계 없이, 즉 턴-온된 LED 어레이(442-448)에 관계없이 DC/DC 컨버터(410)의 출력 전압 VOUT이 일정하게 유지될 수 있다. 따라서, DC/DC 컨버터(410)의 출력 전압 VOUT은 가장 높은 구동 전압 5*Vf+Vhr을 필요로 하는 제1 LED 어레이(442)를 구동할 수 있는 레벨을 가져야 하고, 결국 제1 LED 어레이(442)가 턴-온된 경우에는 전력 효율이 현저히 감소할 수 있다.
반면, 본 발명의 실시예에서는, 턴-온된 LED 어레이(442-448)에 따라 DC/DC 컨버터(410)의 출력 전압 VOUT이 능동적으로 제어될 수 있다. 도 9에 도시된 바와 같이, 제1 LED 어레이(442)가 턴-온된 구간에서는 제1 LED 어레이(442)를 구동하는 데에 필요한 레벨인 5*Vf+Vhr에 대응하는 출력 전압 VOUT이 생성될 수 있다. 제1 내지 제4 LED 어레이(442-448)는 서로 병렬로 연결되어 출력 전압 VOUT을 인가받으므로, 5*Vf+Vhr에 대응하는 출력 전압 VOUT이 인가되는 동안, 제2 내지 제4 LED 어레이(444-448)도 함께 턴-온될 수 있다. 이때, 제2 내지 제4 LED 어레이(444-448)에 포함되는 LED 소자에 가해지는 스트레스를 줄이기 위해, 제2 내지 제4 LED 어레이(444-448)에는 적어도 하나의 더미 다이오드가 연결될 수 있다.
한편, 제1 LED 어레이(442)는 턴-온하지 않고 제2 LED 어레이(444)는 턴-온하고자 하는 경우, 도 9의 두번째 구간에 나타난 바와 같이 4*Vf+Vhr에 대응하는 레벨의 출력 전압 VOUT이 출력될 수 있다. 따라서, 제1 LED 어레이(442)는 턴-온되지 않으며, 제2 내지 제4 LED 어레이(444-448)는 턴-온될 수 있다. 앞선 케이스와 마찬가지로, 제3 및 제4 LED 어레이(446, 448)에는 LED 소자를 보호하기 위한 더미 다이오드가 선택적으로 연결될 수 있다.
즉, 본 발명의 실시예에서는 턴-온하고자 하는 LED 어레이(442-448) 중에서 턴-온에 필요한 구동 전압이 가장 높은 LED 어레이(442-448)의 구동 전압에 대응하는 레벨을 갖도록, DC/DC 컨버터(410)가 출력 전압 VOUT의 레벨을 능동적으로 제어할 수 있다. 따라서, 전력 소모 효율을 높이고 LED 소자에 가해지는 스트레스를 낮출 수 있다.
도 10 및 도 11은 본 발명의 일 실시예에 따른 LED 구동 장치의 능동 제어 기능을 설명하기 위해 제공되는 도이다.
도 10을 참조하면, 본 발명의 실시예에 따른 LED 구동 장치(500)는, 복수의 LED 어레이(512-518)를 갖는 광원부(510)에 구동 전원을 공급하는 전원 공급 모듈(522, 524), 전원 공급 모듈(522, 524)의 동작을 제어하는 제어 모듈(530), 제어 모듈(530)이 전원 공급 모듈(522, 524)의 동작을 제어하는 데에 필요한 데이터를 수집 및 제공하는 정보 수집 모듈(540-560) 등을 포함할 수 있다.
우선, LED 구동 장치(500)의 동작에 필요한 전원은, 전원부(580)로부터 공급될 수 있다. 광원부(510)가 자동차용 헤드 램프로 제공되는 경우, 전원부(580)의 출력 전압 VBAT는 약 9-16V 범위의 직류 전압일 수 있다. 광원부(510)가 가정용 조명 시스템으로 제공되는 경우, 전원부(580)는 교류 전원을 출력할 수 있다. 필터부(570)는 전원부(580)가 출력하는 전원에 포함된 노이즈 성분 등을 제거할 수 있다.
필터부(570)에 의해 노이즈 성분이 제거된 전원은, 입력 전원 검출부(550) 및 DC/DC 컨버터(522)에 입력될 수 있다. 입력 전원 검출부(550)는 DC/DC 컨버터(522)에 전달되는 입력 전압 및 입력 전류를 검출하여 제어 모듈(530)에 포함되는 먹스 회로(531)의 입력 채널 1, 2(CH1, CH2)로 각각 전달할 수 있다. DC/DC 컨버터(522)는 입력 전원을 이용하여 광원부(510)에 포함되는 LED 어레이(512-518)의 동작에 필요한 구동 전원을 생성할 수 있다. DC/DC 컨버터(522)는 도 10에서 부스트 컨버터로 도시되어 있으나, 이외에 벅 컨버터, 벅-부스트 컨버터, SEPIC 컨버터, ZETA 컨버터 등의 다양한 토폴로지로 구현될 수도 있다.
DC/DC 컨버터(522)가 출력하는 구동 전원의 크기는, DC/DC 컨버터(522)에 포함되는 스위치 소자 Q2의 제어단자에 인가되는 PWM 신호의 듀티 비에 의해 결정될 수 있다. 한편, DC/DC 컨버터(522)에 포함되는 스위치 소자의 출력단자에서는 피크 전류가 검출될 수 있으며, 검출된 피크 전류는 먹스 회로(531)의 입력 채널 3(CH3)에 전달될 수 있다. DC/DC 컨버터(522)가 생성하는 출력 전압 VOUT은 전압 분배기에 의해 검출되어 먹스 회로(531)의 입력 채널 4(CH4)에 전달될 수 있다.
DC/DC 컨버터(522)의 출력단과 광원부(510) 사이에는 출력 전원 검출부(540)가 마련될 수 있다. 출력 전원 검출부(540)는 입력 전원 검출부(550)와 마찬가지로 전류 검출 회로를 포함할 수 있다. 출력 전원 검출부(540)에 포함되는 연산 증폭기의 출력단자를 통해 DC/DC 컨버터(522)의 출력 전류가 검출되며, 검출한 출력 전류는 먹스 회로(531)의 입력 채널 5(CH5)에 전달될 수 있다.
광원부(510)에 포함되는 각 LED 어레이(512-518)와 접지단 사이에는 전류 레귤레이터(524)가 연결될 수 있다. 전류 레귤레이터(524)와 각 LED 어레이(512-518) 사이 노드(node)에서 측정되는 전압은, 각 LED 어레이(512-518)를 정전류 구동하는 데에 필요한 헤드룸 전압에 대응할 수 있다. 각 LED 어레이(512-518)의 헤드룸 전압은 먹스 회로(531)의 입력 채널 6 내지 9(CH6-9)로 입력될 수 있다. 한편, 각 전류 레귤레이터(524)에 포함되는 스위치 소자의 동작은 차단 회로(535)에 의해 제어될 수 있다. 먹스 회로(531)의 입력 채널 10 내지 13(CH10-13)에는 온도 검출부(560)에 포함되는 서미스터(NTC)로부터 측정되는 각 LED 어레이(512-518)의 온도 데이터가 전달될 수 있다.
즉, 먹스 회로(531)의 복수의 입력 채널(CH1-13)에는 DC/DC 컨버터(522)의 입출력 전압과 입출력 전류 및 피크 전류, 전류 레귤레이터(524)에서 측정되는 각 LED 어레이(512-518)의 헤드룸 전압, 및 각 LED 어레이(512-518)의 온도 데이터 등이 전달될 수 있다. 이외에도, 각 LED 어레이(512-518)에 포함되는 LED 소자로부터 획득되는 빈(Bin) 데이터가 먹스 회로(531)에 입력될 수 있다.
먹스 회로(531)에 입력된 데이터는 아날로그-디지털 컨버터(ADC, 533)에 의해 디지털 데이터로 변환되어 연산 로직(537)에 전달될 수 있다. 연산 로직(537)은 아날로그-디지털 컨버터(533)로부터 전달받은 데이터에 기초하여 광원부(510)에 포함되는 LED 어레이(512-518)가 정상적으로 동작하고 있는지 여부를 판단할 수 있다. LED 어레이(512-518)가 정상적으로 동작하고 있지 않다고 판단되는 경우, 연산 로직(537)은 차단 회로(535)를 통해 DC/DC 컨버터(522) 및 전류 레귤레이터(524)의 동작을 조절할 수 있다.
예를 들어, 입력 전원 검출부(550)가 검출하는 입력 전압이 지나치게 크다고 판단되는 경우, 연산 로직(537)은 차단 회로(535)를 통해 입력 전원 검출부(550)에 포함되는 스위치 소자 Q1을 턴-오프시켜 DC/DC 컨버터(522)로 공급되는 전원을 차단할 수 있다. 한편, DC/DC 컨버터(522)가 출력하는 전압 VOUT이 지나치게 작다고 판단되는 경우, 연산 로직(537)은 스위치 소자 Q2에 입력되는 PWM 신호의 듀티 비를 증가시킬 수 있다.
도 11은 본 발명의 일 실시예에 따른 LED 구동 장치의 능동 제어 기능을 설명하기 위해 제공되는 그래프이다. 도 11을 참조하면, 다섯 가지 케이스에 대한 출력 전류, 출력 전압, 입력 전류, 피크 전류의 한계 값을 설정하는 방법이 도시되어 있다. 도 11에서 가정한 다섯 가지 케이스는 아래의 표 2와 같을 수 있다. 광원부(510)는 자동차용 헤드 램프로 제공되며, 각 LED 어레이(512-518)는 로우 빔, 하이 빔, 주간 주행등, 및 턴 시그널용 조명으로 제공되는 것을 가정한다.
케이스 Case 1 Case 2 Case 3 Case 4 Case 5
동작 조건 Low Beam ON ON OFF OFF OFF
High Beam ON ON ON OFF OFF
DRL OFF OFF ON OFF ON
Turn Signal ON OFF OFF ON OFF
출력 전류(A) 1.05 0.72 0.62 0.34 0.29
출력 전압(V) 35.8 35.8 35.8 21.8 18.9
입력 전류(A) 5.25 2.68 2.78 0.61 0.63
피크 전류(A) 4.20 2.14 2.22 0.49 0.50
입력 전압(V) 9 12 10 15 11
듀티 비(%) 75 67 72 31 42
동작 효율(%) 80 80 80 80 80
표 2에서 Case 2와 Case 4를 비교하면 출력 전류, 출력 전압, 입력 전류, 피크 전류, 출력 전압, 듀티 비 모두 Case 2가 큰 것을 알 수 있다. Case 2는 로우 빔과 하이 빔이 모두 턴-온된 조건이므로, 상대적으로 많은 수의 LED 소자가 턴-온되어 높은 휘도의 빛을 출력해야 하기 때문에 높은 출력 전압과 출력 전류가 필요할 수 있다. 반면, Case 4는 로우 빔, 하이 빔, 및 주간 주행등(DRL)이 모두 턴-오프되고 턴-시그널만 턴-온된 조건이므로, 상대적으로 낮은 출력 전류 및 출력 전압 만으로도 광원부(510)의 구동이 가능할 수 있다.
도 11의 그래프를 참조하면, 로우 빔, 하이 빔, 주간 주행등, 턴-시그널 각각의 온/오프 여부에 따라 구분되는 Case 1-5에 대해, 출력 전류, 출력 전압, 입력 전류, 피크 전류의 한계 값이 서로 다르게 설정될 수 있다. 따라서, 개별적인 동작 조건마다 DC/DC 컨버터(522) 및 전류 레귤레이터(524) 등의 전압, 전류를 서로 다르게 설정하여 LED 어레이(512-518)에 포함되는 LED 소자를 효율적으로 보호하는 한편, LED 어레이(512-518)의 동작 효율을 높일 수 있다. 표 2를 참조하면, 다양한 동작 조건에서 동작 효율이 80%로 일정하게 유지될 수 있다.
한편, 입출력 전류, 입출력 전압, 피크 전류 등의 다양한 파라미터의 실제 값을 측정하고 그에 기초하여 제어 모듈(530)이 LED 구동 장치(500)를 제어함으로써, 과전류 보호(Over Current Protection), 과전압 보호(Over Voltage Protection), 저전압 차단(Under Voltage Lock Out), 과전압 차단(Over Voltage Lock Out) 등의 기능을 구현할 수 있다. 특히, 제어 모듈(530)에서 실행되는 소프트웨어를 이용하여 과전류 보호, 과전압 보호, 저전압 차단, 과전압 차단 등의 기능을 간편하게 구현할 수 있다.
제어 모듈(530)에서 하드웨어를 이용하여 과전류 보호 기능을 구현하는 경우, 입력 전원(580)의 전압 VBAT가 9~16V 범위에서 변할 때, 최소 전압인 9V를 기준으로 과전류 한계 값이 설정될 수 있다. 따라서, 입력 전원(580)의 전압 VBAT이 16V로 증가할 때도 같은 과전류 한계 값이 적용될 수 밖에 없다. 반면 본 발명의 실시예에 따르면, 과전류 보호에 적용될 한계 전류 값을 입력 전원(580)의 VBAT에 따라 능동적으로 설정할 수 있다. 과전류 보호에 적용될 한계 전류 값은, 제어 모듈(530)에서 실행되는 소프트웨어에 의해 결정될 수 있다.
과전압 보호 기능을 하드웨어로 구현하는 경우, 각 LED 소자의 포워드 전압의 최소 및 최대 값에 따라 과전압 보호를 위한 한계 전압 값이 설정될 수 있다. 예를 들어, 각 LED 소자의 포워드 전압이 최소 2.75V, 최대 3.75V로 설정되고 LED 어레이가 직렬 연결된 15개의 LED 소자를 포함하는 경우, 과전압 보호를 위한 한계 전압 값은 최대 포워드 전압인 56.25V로 설정될 수 있다. 따라서, 일부 LED 소자가 쇼트(short)되는 경우, LED 어레이의 전체 포워드 전압이 여전히 56.25V 이하로 측정되어 LED 소자의 쇼트 여부는 판단할 수 없으며, 서로 다른 빈 데이터를 갖는 LED 소자의 특성을 충분히 반영할 수 없다.
반면, 본 발명의 실시예에 따르면 LED 소자의 빈 데이터를 측정하여 각 LED 소자의 특성이 반영된 전압 값을 과전압 보호를 위한 한계 전압 값으로 설정할 수 있다. 직렬 연결되는 15개의 LED 소자를 갖는 LED 어레이에서, 각 LED 소자의 포워드 전압 최소 값이 3.5V이고 최대값이 3.75V인 경우, 과전압 보호를 위한 한계 전압 값은 특정 값이 아닌 52.5-56.25V의 범위로 설정될 수 있다. 따라서, 일부 LED가 쇼트되는 경우, 전체 LED 어레이의 포워드 전압이 상기 범위의 하한 값인 52.5V 이하로 감소하기 때문에, LED 소자의 쇼트 여부를 판별할 수 있다.
도 12는 본 발명의 일 실시예에 따른 LED 구동 장치가 적용된 자동차의 구성을 설명하기 위해 제공되는 도이다.
도 12를 참조하면, 본 발명의 실시예에 따른 LED 구동 장치(610-640)는 자동차용 헤드 램프 및 테일 램프에 각각 적용될 수 있다. LED 구동 장치(610-640)는 차체 제어 모듈(650)과 CAN 등의 통신 프로토콜을 통해 통신 가능하도록 연결될 수 있다. 한편, LED 구동 장치(610-640)와 차체 제어 모듈(650) 사이에는 반도체 소자 스위치(Intelligent Power Switch, IPS)가 마련될 수 있다. 반도체 소자 스위치(IPS)는 LED 구동 장치(610-640)의 단선, 단락, 과전류 등을 검출하는 데에 이용될 수 있다.
도 12에는 LED 구동 장치(610-640)가 자동차(600)의 좌우 헤드 램프와 좌우 테일 램프에 각각 마련되는 것으로 도시되었으나, 이와 다른 구성도 가능함은 물론이다. 예를 들어, 하나의 LED 구동 장치로 자동차(600)의 좌우 헤드 램프의 동작을 제어하고, 다른 하나의 LED 구동 장치로 자동차(600)의 좌우 테일 램프의 동작을 제어할 수도 있다. 또한, 하나의 LED 구동 장치로 자동차(600)의 좌우 헤드 램프 및 좌우 테일 램프를 모두 제어할 수도 있다.
본 발명의 다양한 실시예에 따른 LED 구동 장치 및 LED 조명 장치는, 다양한 어플리케이션에 적용될 수 있다. 이하, 본 발명의 다양한 실시예에 따른 LED 구동 장치 및 LED 조명 장치가 적용될 수 있는 다양한 어플리케이션에 대해 설명한다.
도 13은 본 발명의 일 실시예에 따른 LED 구동 장치가 적용될 수 있는 평판 조명 장치를 간략하게 나타내는 사시도이다.
도 13을 참조하면, 평판 조명 장치(1000)는 광원모듈(1010), 전원공급장치(1020) 및 하우징(1030)을 포함할 수 있다. 본 발명의 예시적 실시예에 따라, 광원모듈(1010)은 발광소자 어레이를 광원으로 포함할 수 있고, 전원공급장치(1020)는 발광소자 구동부를 포함할 수 있다.
광원모듈(1010)은 발광소자 어레이를 포함할 수 있고, 전체적으로 평면 현상을 이루도록 형성될 수 있다. 본 발명의 예시적 실시예에 따라, 발광소자 어레이는 발광소자 및 발광소자의 구동정보를 저장하는 컨트롤러를 포함할 수 있다.
전원공급장치(1020)는 광원모듈(1010)에 전원을 공급하도록 구성될 수 있다. 하우징(1030)은 광원모듈(1010) 및 전원공급장치(1020)가 내부에 수용되도록 수용 공간이 형성될 수 있고, 일측면에 개방된 육면체 형상으로 형성되나 이에 한정되는 것은 아니다. 광원모듈(1010)은 하우징(1030)의 개방된 일측면으로 빛을 발광하도록 배치될 수 있다.
본 발명에 따른 LED 구동 장치는 전원공급장치(1020)에 적용될 수 있다. 특히, 복수의 광원모듈(1010)이 서로 다른 특성을 갖는 LED 어레이를 포함할 때, 본 발명에 따른 LED 구동 장치를 전원공급장치(1020)에 적용하여 복수의 광원모듈(1010)을 능동적으로 통합 제어 및 보호하고, 전력 효율을 높일 수 있다.
도 14는 본 발명의 일 실시 형태에 따른 조명 장치로서 벌브형 램프를 간략하게 나타내는 분해 사시도이다.
구체적으로, 조명 장치(1100)는 소켓(1110), 전원부(1120), 방열부(1130), 광원모듈(1140) 및 광학부(1150)를 포함할 수 있다. 본 발명의 예시적 실시예에 따라, 광원모듈(1140)은 발광소자 어레이를 포함할 수 있고, 전원부(1120)는 발광소자 구동부를 포함할 수 있다.
소켓(1110)은 기존의 조명 장치와 대체 가능하도록 구성될 수 있다. 조명 장치(1100)에 공급되는 전력은 소켓(1110)을 통해서 인가될 수 있다. 도시된 바와 같이, 전원부(1120)는 제1 전원부(1121) 및 제2 전원부(1122)로 분리되어 조립될 수 있다. 방열부(1130)는 내부 방열부(1131) 및 외부 방열부(1132)를 포함할 수 있고, 내부 방열부(1131)는 광원모듈(1140) 및/또는 전원부(1120)와 직접 연결될 수 있고, 이를 통해 외부 방열부(1132)로 열이 전달되게 할 수 있다. 광학부(1150)는 내부 광학부(미도시) 및 외부 광학부(미도시)를 포함할 수 있고, 광원모듈(1140)이 방출하는 빛을 고르게 분산시키도록 구성될 수 있다.
광원모듈(1140)은 전원부(1120)로부터 전력을 공급받아 광학부(1150)로 빛을 방출할 수 있다. 광원모듈(1140)은 하나 이상의 발광소자(1141), 회로기판(1142) 및 컨트롤러(1143)를 포함할 수 있고, 컨트롤러(1143)는 발광소자(1141)들의 구동 정보를 저장할 수 있다.
본 발명에 따른 LED 구동 장치는 컨트롤러(1143) 및 전원부(1120)로 제공될 수 있다. 즉, 발광소자(1141)에 구동 전원을 공급하기 위한 전원부(1120) 내에 본 발명의 실시예에 따른 DC/DC 컨버터 또는 전류 레귤레이터 등이 포함될 수 있으며, 컨트롤러(1143)가 본 발명의 실시예에 따른 마이크로 컨트롤러 유닛으로 제공될 수 있다. 광원모듈(1140)에 포함되는 복수의 발광소자(1141) 중 적어도 일부가 서로 직렬로 연결되어 둘 이상의 LED 어레이를 구성하는 경우, 본 발명의 실시예에 따른 LED 구동 장치를 적용하여 조명 장치(1100)를 효율적으로 제어할 수 있다.
도 15는 본 발명의 일 실시 형태에 따른 조명 장치로서 바(bar) 타입의 램프를 개략적으로 나타내는 분해 사시도이다.
구체적으로, 조명 장치(1200)는 방열 부재(1210), 커버(1220), 광원 모듈(1230), 제1 소켓(1240) 및 제2 소켓(1250)을 포함한다. 방열 부재(1210)의 내부 또는/및 외부 표면에 다수개의 방열 핀(1211, 1212)이 요철 형태로 형성될 수 있으며, 방열 핀(1211, 1212)은 다양한 형상 및 간격을 갖도록 설계될 수 있다. 방열 부재(1210)의 내측에는 돌출 형태의 지지대(1213)가 형성되어 있다. 지지대(1213)에는 광원 모듈(1230)이 고정될 수 있다. 방열 부재(1210)의 양 끝단에는 걸림 턱(1214)이 형성될 수 있다.
커버(1220)에는 걸림 홈(1221)이 형성되어 있으며, 걸림 홈(1221)에는 방열 부재(1210)의 걸림 턱(1214)이 후크 결합 구조로 결합될 수 있다. 걸림 홈(1221)과 걸림 턱(1214)이 형성되는 위치는 서로 바뀔 수도 있다.
광원 모듈(1230)은 발광소자 어레이를 포함할 수 있다. 광원 모듈(1230)은 인쇄회로기판(1231), 광원(1232) 및 컨트롤러(1233)를 포함할 수 있다. 전술한 바와 같이, 컨트롤러(1233)는 광원(1232)의 구동 정보를 저장할 수 있다. 인쇄회로기판(1231)에는 광원(1232)을 동작시키기 위한 회로 배선들이 형성되어 있다. 또한, 광원(1232)을 동작시키기 위한 구성 요소들이 포함될 수도 있다.
제1, 2 소켓(1240, 1250)은 한 쌍의 소켓으로서 방열 부재(1210) 및 커버(1220)로 구성된 원통형 커버 유닛의 양단에 결합되는 구조를 갖는다. 예를 들어, 제1 소켓(1240)은 전극 단자(1241) 및 전원 장치(1242)를 포함할 수 있고, 제2 소켓(1250)에는 더미 단자(1251)가 배치될 수 있다. 또한, 제1 소켓(1240) 또는 제2 소켓(1250) 중의 어느 하나의 소켓에 광센서 및/또는 통신 모듈이 내장될 수 있다. 예를 들어, 더미 단자(1251)가 배치된 제2 소켓(1250)에 광센서 및/또는 통신 모듈이 내장될 수 있다. 다른 예로서, 전극 단자(1241)가 배치된 제1 소켓(1240)에 광센서 및/또는 통신 모듈이 내장될 수도 있다.
본 발명의 실시예에 따른 LED 구동 장치는 전원 장치(1242) 및 컨트롤러(1233)로 제공될 수 있다. 즉, 도 14의 실시예와 유사하게, DC/DC 컨버터 및 전류 레귤레이터가 전원 장치(1242)에 포함되고, 컨트롤러(1233)가 본 발명의 실시예에 따른 마이크로 컨트롤러 유닛을 포함할 수 있다.광원 모듈(1230) 내에 서로 병렬로 연결되는 복수의 발광소자 어레이가 포함되는 경우, 본 발명의 실시예에 따른 LED 구동 장치를 이용하여 각 발광소자 어레이를 능동적으로 제어할 수 있다.
도 16은 본 발명의 일 실시 형태에 따른 조명 장치로서 통신 모듈을 포함하는 램프를 개략적으로 나타내는 분해 사시도이다.
구체적으로, 본 실시예에 따른 조명 장치(1300)와 도 14에서 개시하는 조명 장치(1100)와의 차이점은 광원 모듈(1340)의 상부에 반사판(1310)이 포함되어 있으며, 반사판(1310)은 광원으로부터의 빛을 측면 및 후방으로 고르게 퍼지게 하여 눈부심을 줄일 수 있다.
반사판(1310)의 상부에는 통신 모듈(1320)이 장착될 수 있으며 상기 통신 모듈(1320)을 통하여 홈-네트워크(home-network) 통신을 구현할 수 있다. 예를 들어, 상기 통신 모듈(1320)은 지그비(Zigbee), 와이파이(WiFi) 또는 라이파이(LiFi)를 이용한 무선 통신 모듈일 수 있으며, 스마트폰 또는 무선 컨트롤러를 통하여 조명 장치의 온(on)/오프(off), 밝기 조절 등과 같은 가정 내외에 설치되어 있는 조명을 컨트롤 할 수 있다. 또한 상기 가정 내외에 설치되어 있는 조명 장치의 가시광 파장을 이용한 라이파이 통신 모듈을 이용하여 TV, 냉장고, 에어컨, 도어락, 자동차 등 가정 내외에 있는 전자 제품 및 자동차 시스템의 컨트롤을 할 수 있다.
상기 반사판(1310)과 통신 모듈(1320)은 커버부(1330)에 의해 커버될 수 있다. 소켓(1370)은 기존의 조명 장치와 대체 가능하도록 구성될 수 있다. 조명 장치(1300)에 공급되는 전력은 소켓(1370)을 통해서 인가될 수 있다. 도시된 바와 같이, 전원부(1360)는 제1 전원부(1361) 및 제2 전원부(1362)로 분리되어 조립될 수 있다. 방열부(1350)는 내부 방열부(1351) 및 외부 방열부(1352)를 포함할 수 있고, 내부 방열부(1351)는 광원모듈(1340) 및/또는 전원부(1360)와 직접 연결될 수 있고, 이를 통해 외부 방열부(1352)로 열이 전달되게 할 수 있다. 한편, 도 14의 실시예와 유사하게, 도 16의 조명 장치(1300)에도 본 발명의 실시예에 따른 LED 구동 장치가 적용될 수 있다.
<Indoor: 조명 제어 네트워크 시스템>
도 17은 실내용 조명 제어 네트워크 시스템을 설명하기 위한 개략도이다.
본 실시예에 따른 네트워크 시스템(2000)은 LED 등의 발광소자를 이용하는 조명 기술과 사물인터넷(IoT) 기술, 무선 통신 기술 등이 융합된 복합적인 스마트 조명-네트워크 시스템일 수 있다. 네트워크 시스템(2000)은, 다양한 조명 장치 및 유무선 통신 장치를 이용하여 구현될 수 있으며, 센서, 컨트롤러, 통신수단, 네트워크 제어 및 유지 관리 등을 위한 소프트웨어 등에 의해 구현될 수 있다.
네트워크 시스템(2000)은 가정이나 사무실 같이 건물 내에 정의되는 폐쇄적인 공간은 물론, 공원, 거리 등과 같이 개방된 공간 등에도 적용될 수 있다. 네트워크 시스템(2000)은, 다양한 정보를 수집/가공하여 사용자에게 제공할 수 있도록, 사물인터넷 환경에 기초하여 구현될 수 있다. 이때, 네트워크 시스템(2000)에 포함되는 LED 램프(2200)는, 주변 환경에 대한 정보를 게이트웨이(2100)로부터 수신하여 LED 램프(2200) 자체의 조명을 제어하는 것은 물론, LED 램프(2200)의 가시광 통신 등의 기능에 기초하여 사물인터넷 환경에 포함되는 다른 장치들(2300-2800)의 동작 상태 확인 및 제어 등과 같은 역할을 수행할 수도 있다.
도 17을 참조하면, 네트워크 시스템(2000)은, 서로 다른 통신 프로토콜에 따라 송수신되는 데이터를 처리하기 위한 게이트웨이(2100), 게이트웨이(2100)와 통신 가능하도록 연결되며 LED 발광소자를 포함하는 LED 램프(2200), 및 다양한 무선 통신 방식에 따라 게이트웨이(2100)와 통신 가능하도록 연결되는 복수의 장치(2300-2800)를 포함할 수 있다. 사물인터넷 환경에 기초하여 네트워크 시스템(2000)을 구현하기 위해, LED 램프(2200)를 비롯한 각 장치(2300-2800)들은 적어도 하나의 통신 모듈을 포함할 수 있다. 일 실시예로, LED 램프(2200)는 WiFi, 지그비(Zigbee), LiFi 등의 무선 통신 프로토콜에 의해 게이트웨이(2100)와 통신 가능하도록 연결될 수 있으며, 이를 위해 적어도 하나의 램프용 통신 모듈(2210)을 가질 수 있다.
앞서 설명한 바와 같이, 네트워크 시스템(2000)은 가정이나 사무실 같이 폐쇄적인 공간은 물론 거리나 공원 같은 개방적인 공간에도 적용될 수 있다. 네트워크 시스템(2000)이 가정에 적용되는 경우, 네트워크 시스템(2000)에 포함되며 사물인터넷 기술에 기초하여 게이트웨이(2100)와 통신 가능하도록 연결되는 복수의 장치(2300-2800)는 가전 제품(2300), 디지털 도어록(2400), 차고 도어록(2500), 벽 등에 설치되는 조명용 스위치(2600), 무선 통신망 중계를 위한 라우터(2700) 및 스마트폰, 태블릿, 랩톱 컴퓨터 등의 모바일 기기(2800) 등을 포함할 수 있다.
네트워크 시스템(2000)에서, LED 램프(2200)는 가정 내에 설치된 무선 통신 네트워크(Zigbee, WiFi, LiFi 등)를 이용하여 다양한 장치(2300-2800)의 동작 상태를 확인하거나, 주위 환경/상황에 따라 LED 램프(2200) 자체의 조도를 자동으로 조절할 수 있다. 또한 LED 램프(2200)에서 방출되는 가시광선을 이용한 LiFi 통신을 이용하여 네트워크 시스템(2000)에 포함되는 장치들(2300-2800)을 컨트롤 할 수도 있다.
우선, LED 램프(2200)는 램프용 통신 모듈(2210)을 통해 게이트웨이(2100)로부터 전달되는 주변 환경, 또는 LED 램프(2200)에 장착된 센서로부터 수집되는 주변 환경 정보에 기초하여 LED 램프(2200)의 조도를 자동으로 조절할 수 있다. 예를 들면, 텔레비젼(2310)에서 방송되고 있는 프로그램의 종류 또는 화면의 밝기에 따라 LED 램프(2200)의 조명 밝기가 자동으로 조절될 수 있다. 이를 위해, LED 램프(2200)는 게이트웨이(2100)와 연결된 램프용 통신 모듈(2210)로부터 텔레비전(2310)의 동작 정보를 수신할 수 있다. 램프용 통신 모듈(2210)은 LED 램프(2200)에 포함되는 센서 및/또는 컨트롤러와 일체형으로 모듈화될 수 있다.
예를 들어, TV프로그램에서 방영되는 프로그램 값이 휴먼드라마일 경우, 미리 셋팅된 설정 값에 따라 조명도 거기에 맞게 12000K 이하의 색 온도, 예를 들면 5000K로 낮아지고 색감이 조절되어 아늑한 분위기를 연출할 수 있다. 반대로 프로그램 값이 개그프로그램인 경우, 조명도 셋팅 값에 따라 색 온도가 5000K 이상으로 높아지고 푸른색 계열의 백색조명으로 조절되도록 네트워크 시스템(2000)이 구성될 수 있다.
또한, 가정 내에 사람이 없는 상태에서 디지털 도어록(2400)이 잠긴 후 일정 시간이 경과하면, 턴-온된 LED 램프(2200)를 모두 턴-오프시켜 전기 낭비를 방지할 수 있다. 또는, 모바일 기기(2800) 등을 통해 보안 모드가 설정된 경우, 가정 내에 사람이 없는 상태에서 디지털 도어록(2400)이 잠기면, LED 램프(2200)를 턴-온 상태로 유지시킬 수도 있다.
LED 램프(2200)의 동작은, 네트워크 시스템(2000)과 연결되는 다양한 센서를 통해 수집되는 주변 환경에 따라서 제어될 수도 있다. 예를 들어 네트워크 시스템(2000)이 건물 내에 구현되는 경우, 빌딩 내에서 조명과 위치센서와 통신모듈을 결합, 건물 내 사람들의 위치정보를 수집하여 조명을 턴-온 또는 턴-오프하거나 수집한 정보를 실시간으로 제공하여 시설관리나 유휴공간의 효율적 활용을 가능케 한다. 일반적으로 LED 램프(2200)와 같은 조명 장치는, 건물 내 각 층의 거의 모든 공간에 배치되므로, LED 램프(2200)와 일체로 제공되는 센서를 통해 건물 내의 각종 정보를 수집하고 이를 시설관리, 유휴공간의 활용 등에 이용할 수 있다.
한편, LED 램프(2200)와 이미지센서, 저장장치, 램프용 통신 모듈(2210) 등을 결합함으로써, 건물 보안을 유지하거나 긴급상황을 감지하고 대응할 수 있는 장치로 활용할 수 있다. 예를 들어 LED 램프(2200)에 연기 또는 온도 감지 센서 등이 부착된 경우, 화재 발생 여부 등을 신속하게 감지함으로써 피해를 최소화할 수 있다. 또한 외부의 날씨나 일조량 등을 고려하여 조명의 밝기를 조절, 에너지를 절약하고 쾌적한 조명환경을 제공할 수도 있다.
본 발명의 실시예에 따른 LED 구동 장치는, LED 램프(2200)에 적용될 수 있다. 특히, 네트워크 시스템(2000)에 복수의 LED 램프(2200)가 포함되는 경우, 각 LED 램프(2200)를 하나의 LED 구동 장치로 통합 제어할 수 있다. 서로 다른 발광 특성을 갖는 LED 램프(2200)를 능동적으로 통합 제어할 수 있으며, 각 LED 램프(2200)의 특성에 맞는 보호 파라미터를 설정하여 적용함으로써, 전력 효율을 최적화할 수 있다.
앞서 설명한 바와 같이, 네트워크 시스템(2000)은 가정, 오피스 또는 건물 등과 같이 폐쇄적인 공간은 물론, 거리나 공원 등의 개방적인 공간에도 적용될 수 있다. 물리적 한계가 없는 개방적인 공간에 네트워크 시스템(2000)을 적용하고자 하는 경우, 무선 통신의 거리 한계 및 각종 장애물에 따른 통신 간섭 등에 따라 네트워크 시스템(2000)을 구현하기가 상대적으로 어려울 수 있다. 각 조명 기구에 센서와 통신 모듈 등을 장착하고, 각 조명 기구를 정보 수집 수단 및 통신 중개 수단으로 사용함으로써, 상기와 같은 개방적인 환경에서 네트워크 시스템(2000)을 좀 더 효율적으로 구현할 수 있다. 이하, 도 18을 참조하여 설명한다.
도 18은 개방적인 공간에 적용된 네트워크 시스템(3000)의 일 실시예를 나타낸다. 도 18을 참조하면, 본 실시예에 따른 네트워크 시스템(3000)은 통신 연결 장치(3100), 소정의 간격마다 설치되어 통신 연결 장치(3100)와 통신 가능하도록 연결되는 복수의 조명 기구(3200, 3300), 서버(3400), 서버(3400)를 관리하기 위한 컴퓨터(3500), 통신 기지국(3600), 통신 가능한 상기 장비들을 연결하는 통신망(3700), 및 모바일 기기(3800) 등을 포함할 수 있다.
거리 또는 공원 등의 개방적인 외부 공간에 설치되는 복수의 조명 기구(3200, 3300) 각각은 스마트 엔진(3210, 3310)을 포함할 수 있다. 스마트 엔진(3210, 3310)은 빛을 내기 위한 발광소자, 발광소자를 구동하기 위한 구동 드라이버 외에 주변 환경의 정보를 수집하는 센서, 및 통신 모듈 등을 포함할 수 있다. 상기 통신 모듈에 의해 스마트 엔진(3210, 3310)은 WiFi, Zigbee, LiFi 등의 통신 프로토콜에 따라 주변의 다른 장비들과 통신할 수 있다.
일례로, 하나의 스마트 엔진(3210)은 다른 스마트 엔진(3310)과 통신 가능하도록 연결될 수 있다. 이때, 스마트 엔진(3210, 3310) 상호 간의 통신에는 WiFi 확장 기술(WiFi Mesh)이 적용될 수 있다. 적어도 하나의 스마트 엔진(3210)은 통신망(3700)에 연결되는 통신 연결 장치(3100)와 유/무선 통신에 의해 연결될 수 있다. 통신의 효율을 높이기 위해, 몇 개의 스마트 엔진(3210, 3310)을 하나의 그룹으로 묶어 하나의 통신 연결 장치(3100)와 연결할 수 있다.
통신 연결 장치(3100)는 유/무선 통신이 가능한 액세스 포인트(access point, AP)로서, 통신망(3700)과 다른 장비 사이의 통신을 중개할 수 있다. 통신 연결 장치(3100)는 유/무선 방식 중 적어도 하나에 의해 통신망(3700)과 연결될 수 있으며, 일례로 조명 기구(3200, 3300) 중 어느 하나의 내부에 기구적으로 수납될 수 있다.
통신 연결 장치(3100)는 WiFi 등의 통신 프로토콜을 통해 모바일 기기(3800)와 연결될 수 있다. 모바일 기기(3800)의 사용자는 인접한 주변의 조명 기구(3200)의 스마트 엔진(3210)과 연결된 통신 연결 장치(3100)를 통해, 복수의 스마트 엔진(3210, 3310)이 수집한 주변 환경 정보를 수신할 수 있다. 상기 주변 환경 정보는 주변 교통 정보, 날씨 정보 등을 포함할 수 있다. 모바일 기기(3800)는 통신 기지국(3600)을 통해 3G 또는 4G 등의 무선 셀룰러 통신 방식으로 통신망(3700)에 연결될 수도 있다.
한편, 통신망(3700)에 연결되는 서버(3400)는, 각 조명 기구(3200, 3300)에 장착된 스마트 엔진(3210, 3310)이 수집하는 정보를 수신함과 동시에, 각 조명 기구(3200, 3300)의 동작 상태 등을 모니터링할 수 있다. 각 조명 기구(3200, 3300)의 동작 상태의 모니터링 결과에 기초하여 각 조명 기구(3200, 3300)를 관리하기 위해, 서버(3400)는 관리 시스템을 제공하는 컴퓨터(3500)와 연결될 수 있다. 컴퓨터(3500)는 각 조명 기구(3200, 3300), 특히 스마트 엔진(3210, 3310)의 동작 상태를 모니터링하고 관리할 수 있는 소프트웨어 등을 실행할 수 있다.
스마트 엔진(3210, 3310)이 수집한 정보를 사용자의 모바일 기기(3800)로 전달하기 위해 다양한 통신 방식이 적용될 수 있다. 도 19를 참조하면, 스마트 엔진(3210, 3310)과 연결된 통신 연결 장치(3100)를 통해, 스마트 엔진(3210, 3310)이 수집한 정보가 모바일 기기(3800)로 전송되거나, 또는 스마트 엔진(3210, 3310)과 모바일 기기(3800)가 직접 통신 가능하도록 연결될 수 있다. 스마트 엔진(3210, 3310)과 모바일 기기(3800)는 가시광 무선통신(LiFi)에 의해 서로 직접 통신할 수 있다. 이하, 도 19를 참조하여 설명한다.
도 19는 가시광 무선통신에 의한 조명 기구(3200)의 스마트 엔진(3210)과 모바일 기기(3800)의 통신 동작을 설명하기 위한 블록도이다. 도 28을 참조하면, 스마트 엔진(3210)은 신호 처리부(3211), 제어부(3212), LED 드라이버(3213), 광원부(3214), 센서(3215) 등을 포함할 수 있다. 스마트 엔진(3210)과 가시광 무선통신에 의해 연결되는 모바일 기기(3800)는, 제어부(3801), 수광부(3802), 신호처리부(3803), 메모리(3804), 입출력부(3805) 등을 포함할 수 있다.
가시광 무선통신(LiFi) 기술은 인간이 눈으로 인지할 수 있는 가시광 파장 대역의 빛을 이용하여 무선으로 정보를 전달하는 무선통신 기술이다. 이러한 가시광 무선통신 기술은 가시광 파장 대역의 빛, 즉 상기 실시예에서 설명한 발광 패키지로부터의 특정 가시광 주파수를 이용한다는 측면에서 기존의 유선 광통신기술 및 적외선 무선통신과 구별되며, 통신 환경이 무선이라는 측면에서 유선 광통신 기술과 구별된다. 또한, 가시광 무선통신 기술은 RF 무선통신과 달리 주파수 이용 측면에서 규제 또는 허가를 받지 않고 자유롭게 이용할 수 있다는 편리성과 물리적 보안성이 우수하고 통신 링크를 사용자가 눈으로 확인할 수 있다는 차별성을 가지고 있으며, 무엇보다도 광원의 고유 목적과 통신기능을 동시에 얻을 수 있다는 융합 기술로서의 특징을 가지고 있다.
도 19를 참조하면, 스마트 엔진(3210)의 신호 처리부(3211)는, 가시광 무선통신에 의해 송수신하고자 하는 데이터를 처리할 수 있다. 일 실시예로, 신호 처리부(3211)는 센서(3215)에 의해 수집된 정보를 데이터로 가공하여 제어부(3212)에 전송할 수 있다. 제어부(3212)는 신호 처리부(3211)와 LED 드라이버(3213) 등의 동작을 제어할 수 있으며, 특히 신호 처리부(3211)가 전송하는 데이터에 기초하여 LED 드라이버(3213)의 동작을 제어할 수 있다. LED 드라이버(3213)는 제어부(3212)가 전달하는 제어 신호에 따라 광원부(3214)를 발광시킴으로써, 데이터를 모바일 기기(3800)로 전달할 수 있다.
모바일 기기(3800)는 제어부(3801), 데이터를 저장하는 메모리(3804), 디스플레이와 터치스크린, 오디오 출력부 등을 포함하는 입출력부(3805), 신호 처리부(3803) 외에 데이터가 포함된 가시광을 인식하기 위한 수광부(3802)를 포함할 수 있다. 수광부(3802)는 가시광을 감지하여 이를 전기 신호로 변환할 수 있으며, 신호 처리부(3803)는 수광부에 의해 변환된 전기 신호에 포함된 데이터를 디코딩할 수 있다. 제어부(3801)는 신호 처리부(3803)가 디코딩한 데이터를 메모리(3804)에 저장하거나 입출력부(3805) 등을 통해 사용자가 인식할 수 있도록 출력할 수 있다.
한편, 도 18 및 도 19의 실시예에서 스마트 엔진(3210)은 본 발명의 실시예에 따른 LED 구동 장치를 포함할 수 있다. 도 19를 참조하면, 제어부(3212)가 본원의 실시예에 따른 LED 구동 장치에서 마이크로 컨트롤러 유닛에 해당할 수 있으며, LED 드라이버(3213)이 전원 공급 모듈에 해당할 수 있다. 즉, 하나의 마이크로 컨트롤러 유닛으로 광원부(3214)를 능동적으로 제어, 보호함은 물론, 가시광 통신 기능을 함께 제공할 수 있다.
본 발명은 상술한 실시형태 및 첨부된 도면에 의해 한정되는 것이 아니며 첨부된 청구범위에 의해 한정하고자 한다. 따라서, 청구범위에 기재된 본 발명의 기술적 사상을 벗어나지 않는 범위 내에서 당 기술분야의 통상의 지식을 가진 자에 의해 다양한 형태의 치환, 변형 및 변경이 가능할 것이며, 이 또한 본 발명의 범위에 속한다고 할 것이다.
10, 400, 500 : LED 구동 장치
11 : 전원 공급 모듈
12 : 정보 수집 모듈
13 : 제어 모듈
14 : 마이크로 컨트롤러 유닛
100, 200 : LED 조명 장치

Claims (10)

  1. 복수의 LED 소자를 갖는 광원부에 구동 전원을 공급하는 전원 공급 모듈;
    상기 전원 공급부의 동작 데이터 및 상기 복수의 LED 소자의 특성 데이터를 획득하는 정보 수집 모듈; 및
    상기 동작 데이터 및 상기 특성 데이터 중 적어도 일부에 기초하여 상기 전원 공급부의 동작을 제어하는 제어 모듈; 을 포함하며,
    상기 정보 수집 모듈과 상기 제어 모듈은 프로그래밍 가능한 하나의 마이크로 컨트롤러 유닛(Micro Controller Unit, MCU)으로 제공되고, 상기 제어 모듈은 상기 마이크로 컨트롤러 유닛에서 실행되는 프로그램에 의해 상기 전원 공급 모듈의 동작을 제어하는 LED 구동 장치.
  2. 제1항에 있어서, 상기 정보 수집 모듈은,
    상기 전원 공급부의 입력 전압, 입력 전류, 출력 전압, 및 출력 전류 중 적어도 일부를 검출하는 모니터링부;
    상기 복수의 LED 소자의 빈(Bin) 데이터를 검출하는 빈 정보 검출부;
    상기 복수의 LED 소자의 온도를 검출하는 온도 검출부; 및
    상기 복수의 LED 소자의 특성 데이터를 저장하는 메모리부; 를 포함하는 LED 구동 장치.
  3. 제2항에 있어서, 상기 메모리부는,
    상기 복수의 LED 소자의 전류-전압 특성 데이터, 전류-출력 특성 데이터, 및 접합 온도(Junction Temperature)-출력 특성 데이터 중 적어도 하나를 저장하는 룩-업 테이블(Look-Up Table)을 포함하는 LED 구동 장치.
  4. 제3항에 있어서, 상기 제어 모듈은,
    상기 빈 정보 검출부가 검출한 빈 데이터에 기초하여 상기 룩-업 테이블에 저장된 특성 데이터 중 적어도 하나를 선택하고,
    상기 모니터링부 및 상기 온도 검출부가 검출한 데이터를 상기 선택한 특성 데이터에 적용하여 상기 전원 공급부의 동작을 제어하는 LED 구동 장치.
  5. 제1항에 있어서, 상기 제어 모듈은,
    상기 동작 데이터에 기초하여 상기 전원 공급부에 공급되는 입력 전원의 차단 여부를 결정하는 보호 모듈; 및
    상기 동작 데이터 및 상기 특성 데이터 중 적어도 일부에 기초하여 상기 전원 공급부가 출력하는 전압 및 전류를 조절하는 출력 제어 모듈; 을 포함하는 LED 구동 장치.
  6. 제5항에 있어서,
    상기 출력 제어 모듈은, 상기 전원 공급 모듈에 포함되는 스위치 소자의 듀티 비를 제어하는 DC/DC 컨트롤러 및 상기 전원 공급부의 출력을 선형적으로 제어하는 선형 컨트롤러를 포함하는 LED 구동 장치.
  7. 제1항에 있어서,
    상기 복수의 LED 소자는 상기 광원부 내에서 서로 독립적으로 동작할 수 있는 복수의 LED 어레이를 제공하며, 상기 복수의 LED 어레이 중 적어도 일부는 서로 다른 구동 전압 및 구동 전류에 의해 동작하는 LED 구동 장치.
  8. 제7항에 있어서, 상기 제어 모듈은,
    상기 복수의 LED 어레이 중 적어도 일부가 선택되면, 상기 선택된 LED 어레이의 동작에 필요한 구동 전압 및 구동 전류에 기초하여 상기 전원 공급 모듈의 동작을 제어하는 LED 구동 장치.
  9. 제1항에 있어서,
    상기 전원 공급 모듈은, 상기 정보 수집 모듈 및 상기 제어 모듈과 함께 상기 하나의 마이크로 컨트롤러 유닛으로 제공되는 LED 구동 장치.
  10. 복수의 LED 어레이를 포함하는 광원부;
    상기 복수의 LED 어레이의 동작에 필요한 구동 전원을 생성하는 전원 공급 모듈; 및
    마이크로 컨트롤러 유닛(MCU)으로 제공되며, 상기 마이크로 컨트롤러 유닛에서 실행되는 프로그램에 의해 상기 전원 공급 모듈의 동작을 제어하는 제어 모듈; 를 포함하고,
    상기 제어 모듈은, 상기 복수의 LED 어레이에 포함되는 복수의 LED 소자의 특성 데이터, 및 상기 전원 공급부의 동작 데이터에 기초하여 상기 전원 공급 모듈의 동작을 제어하는 LED 조명 장치.

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