KR20190060675A - 마이크로 led를 이용한 차량용 조명장치 - Google Patents

마이크로 led를 이용한 차량용 조명장치 Download PDF

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Abstract

본 발명은 마이크로 LED를 이용한 차량용 조명장치에 관한 것으로서, 더욱 상세하게는 차량 외부의 램프에 마이크로 LED를 장착하여 직접, 간접 조명을 구현하는 마이크로 LED를 이용한 차량용 조명장치에 관한 것이다.
본 발명의 마이크로 LED를 이용한 차량용 조명장치는 주행 중 또는 정차 시운전자 뿐만 아니라 보행자에게 차량의 운전정보를 다양한 색상이나 형상을 통해 제공하므로 안전사고 예방 효율을 높일 수 있는 이점이 있다.

Description

마이크로 LED를 이용한 차량용 조명장치{Lighting device for vehicle using micro led}
본 발명은 마이크로 LED를 이용한 차량용 조명장치에 관한 것으로서, 더욱 상세하게는 차량 외부의 램프에 마이크로 LED를 장착하여 직접, 간접 조명을 구현하는 마이크로 LED를 이용한 차량용 조명장치에 관한 것이다.
일반적으로 차량의 등화장치는 주로 야간 주행 시에 운전자에게 조명되는 대상물이 잘 보이도록 하는 조명 기능과, 주행 중에 후방에서 뒤따라오는 차량에게 앞 차량의 주행상태를 알리는 신호기능을 갖도록 구성되어 있다.
즉, 이러한 차량의 등화장치는 차량의 전방과 후방에 각각 설치되는 다수의 램프로서 전조등과, 안개등과, 방향지시등과, 제동등, 및 비상점멸 표시등이 설치 구성되고 있다.
상기와 같이 종래의 차량에는 전조등과, 안개등과, 방향지시등과, 제동등, 및 비상점멸 표시등이 차량의 전방과 후방에 각각 설치되어 차량 운행의 목적에 맞게 조명이 사용되고 있으나, 야간 및 폭이 좁은 위험한 도로에서 차량의 좌회전 또는 우회전시에는 운전자에게 안전운행을 위한 충분한 조명 시야를 제공하지 못하며, 운전자의 차량조작에 따른 차량의 운행 정보를 보행자나 움직이는 물체에게 전달하기에는 한계가 있었다.
대한민국 등록특허공보 제10-1745189호에는 차량용 경고알림장치가 개시되어 있으나, 이는 운전자에게 외부정보를 전달할 뿐, 차량 주변을 지나는 보행자나 움직이는 물체에게는 운전자의 차량 조작에 대한 정보가 전달되지 않는 단점이 있다.
한편, 일반적으로 가로와 세로의 길이가 1~100㎛ 내외의 크기를 가지는 LED를 마이크로 LED 또는 미니 LED라 한다. 마이크로 LED 또는 미니 LED를 개별 구동하기 위해서는 외부에 LED 구동회로가 요구되며, 구동회로의 숫자를 줄여 비용을 줄이기 위해 매트릭스 방식으로 LED 어레이를 구성하고 있다. 이때, 매트릭스 방식으로 배열된 LED 어레이의 구동은 통상적으로 수동 매트릭스(Passive Matrix) 방식과, 능동 매트릭스(Active Matrix) 방식이 있으며, 수동 매트릭스 방식의 경우에는 능동 매트릭스 방식에 비해 개별 LED의 점등 시간에 제한이 있어 자동차용 헤드램프 모듈에 적용하기에는 적합하지 않은 문제가 있다.
또한, 최근 어댑티브 드라이빙 빔(Adaptive Driving Beam) 또는 자동 배광가변형 전조등 시스템(Adaptive Front Lighting System)과 같이 개별 LED를 구동하는 기술에서 수십 개가 아닌 수천 개 이상의 마이크로 LED를 개별 구동하기 위해서는 기존의 방식으로 개별 제어하기 어렵고, 제어회로의 크기 증가로 인해 자동차헤드램프에 적용하는데 문제가 있다.
대한민국 등록특허공보 제10-1745189호 : 차량용 경고알림장치
본 발명은 상기와 같은 문제점을 해결하기 위하여 운전자 뿐만 아니라 보행자 또는 움직이는 물체가 차량의 인식이 용이하고 차량의 주행 정보에 따라 발광색상을 달리하거나 글자나 도형을 구현하여 보행자나 움직이는 물체가 차량의 움직임을 예상할 수 있도록 유도하는 마이크로 LED를 이용한 차량용 조명장치를 제공하고자 한다.
상기와 같은 목적을 달성하기 위한 마이크로 LED를 이용한 차량용 조명장치는 보행자에게 차량의 운행정보를 제공하기 위한 것으로서, 차량의 램프나 차량의 외측에 장착되는 마이크로 LED 모듈과, 보행자나 움직이는 물체를 감지하는 감지센서와, 상기 감지센서의 신호를 전달받아 점등 중인 상기 램프를 소등하고 마이크로 LED 모듈의 점등을 제어하는 메인제어부와, 상기 메인제어부의 제어에 따라 상기 마이크로 LED 점등 시 보행자 또는 운전자에게 경보신호를 출력하는 알림부를 구비하고, 상기 마이크로 LED모듈은 상기 램프의 곡면 또는 상기 차량의 곡면부를 따라 장착 가능한 드라이버 IC와, 각각 마이크로미터 사이즈를 가져 상기 드라이버 IC에 실장되어 상기 운전정보에 따라 상호 다른 색을 발광하거나 보행자의 인식이 용이하도록 도형이나 글자를 구현하는 다수의 마이크로 LED 소자를 포함하는 광원부를 구비하는 것을 특징으로 한다.
상기 드라이버 IC는 상기 광원부를 능동매트릭스 구동 방식으로 제어할 수 있도록 스캔 라인, 데이터 라인, 스위칭 트랜지스터, 구동 트랜지스터, 저장 캐패시터를 포함하는 구동회로부 및 상기 스캔 라인에 스캔신호를 출력하는 스캔 드라이버와, 상기 데이터 라인에 데이터신호를 출력하는 데이터 드라이버와, 자동차에 구비된 상기 메인제어부로부터 출력되는 발광제어신호를 수신하는 통신모듈과, 상기 통신모듈에 수신되는 발광제어신호를 전달받아 상기 스캔 드라이버 및 상기 데이터 드라이버의 동작을 각각 제어하는 제어모듈이 내장되며, 상기 마이크로 LED모듈은 상기 드라이버 IC의 배면에 장착되는 방열부와; 상기 광원부를 설정된 동작모드로 동작시키도록 각 동작모드에 대응되는 제어정보가 저장된 외부메모리;를 구비한다.
상기 방열부는 상면에 상기 드라이버 IC의 저면이 밀착되게 설치되며, 상기 드라이버 IC에 전원을 공급하기 위한 전원공급라인은 상기 방열부와 상기 드라이버 IC에 와이어 본딩되어 접속된 것이 바람직하다.
본 발명의 마이크로 LED를 이용한 차량용 조명장치는 주행 중 또는 정차 시운전자 뿐만 아니라 보행자에게 차량의 운전정보를 다양한 색상이나 형상을 통해 제공하므로 안전사고 예방 효율을 높일 수 있는 이점이 있다.
본 발명에 따른 마이크로 LED를 이용한 차량용 조명장치는 기존 PM 방식의 LED의 구동회로에 비해 구조가 간단한 AM 방식의 LED 구동회로를 적용하여 최소 크기의 구동회로를 제작 및 자동차용 헤드램프용으로 적용 가능하며, 기존의 PM 방식에비해 충분한 광량을 제공함으로써 세밀한 야간 조명 및 어댑티브 드라이빙 빔(ADB) 또는 가변형 전조등 시스템(AFLS)의 구현이 가능한 장점이 있다.
도 1은 본 발명의 일 실시 예에 따른 마이크로 LED를 이용한 차량용 조명장치에 대한 개념도이고,
도 2는 도 1의 마이크로 LED를 이용한 차량용 조명장치의 구동순서를 도시한 블록도이고,
도 3은 도 1의 마이크로 LED 모듈에 대한 블록도이고,
도 4는 도 1의 마이크로 LED 모듈에 대한 블록도이고,
도 5는 도 1의 마이크로 LED 모듈을 통해 보행자 측에 운전정보를 문자로 출력한 일 예를 나타낸 도면이고,
도 6은 도 1의 마이크로 LED 모듈에 대한 단면도이고,
도 7은 본 발명의 다른 실시 예에 따른 마이크로 LED 모듈에 대한 단면도이다.
이하, 첨부된 도면을 참고하여 본 발명의 일 실시 예에 따른 마이크로 LED를 이용한 차량용 조명장치를 설명한다.
도 1 내지 도 4에는 본 발명의 일 실시 예에 따른 마이크로 LED를 이용한 차량용 조명장치가 도시되어 있다.
마이크로 LED를 이용한 차량용 조명장치는 보행자에게 차량의 다양한 운행정보를 제공하기 위해 차량(5)에 장착되는 차량용 조명장치(1)에 관한 것으로서, 마이크로 LED모듈(100)과, 감지센서(210)와, 메인제어부(220)와, 알림부(230)를 구비한다.
마이크로 LED 모듈(100)은 도시된 차량의 턴시그날 램프 외에 테일램프, 헤드램프 또는 포그램프에 장착되거나 차량(5)의 바디 외측에 장착될 수 있다.
마이크로 LED 모듈(100)은 드라이버 IC(110)와, 다수의 마이크로 LED 소자(130)를 포함하는 광원부(120)와, 드라이버 IC(110)의 배면에 장착되는 방열부(310)와, 외부메모리(180)를 구비한다. 마이크로 LED 모듈(100)은 드라이버 IC(110)가 초소형으로 형성되므로 램프의 곡면이나 차량의 곡면부를 따라 장착될 수 있으므로 램프나 차량의 형상에 제약 없이 다양한 위치에 장착될 수 있다.
다수의 마이크로 LED 소자(130)는 마이크로미터 사이즈를 갖고, 서로 이격되게 배열되게 드라이버 IC(110)의 전면에 실장된다. 다수의 마이크로 LED 소자(130)는 차량의 운전정보에 따라 메인제어부에 의해 다양한 색상을 발광할 수 있도록 UV LED, 청색 LED, 녹색 LED, 적색 LED, 황색LED 중 어느 한 종류의 소자로 이루어질 수 있다. 청색 LED는 다양한 색상의 형광체를 통해 다양한 색상으로 구현될 수 있다. 본 발명에 사용될 수 있는 마이크로 LED 소자는 일반적으로 조명에 사용되는 초소형 LED 소자이면 제한 없이 사용될 수 있으나, 바람직하게는 마이크로 LED 소자 1개는 3lm/11mA급으로 제작된 것이 적용될 수 있다.
헤드램프에 적용되는 마이크로 LED 모듈은 드라이버 IC에 32x32 배열 1,024ea의 마이크로LED 소자로 구성되어 약 4mm X 4 mm 정도 크기의 광원을 갖도록 적용되는 것이 바람직하다. 이러한 마이크로 LED 모듈을 이용하면, 차량 외부에 색상 외에 글자나 도형으로도 표기가 가능하기 때문에 보행자에게 효율적으로 차량의 주행정보를 알려줄 수 있다.
또한, 드라이버 IC(110)에는 광원부(120)를 능동 매트릭스(AM) 구동방식으로 제어할 수 있도록 스캔 신호를 출력하는 스캔 드라이버(140)와, 데이터신호를 출력하는 데이터 드라이버(150)와, 자동차에 구비된 메인제어부(220)로부터 출력되는 램프제어신호를 수신하는 통신모듈(160)과, 통신모듈(160)에 수신되는 램프제어신호를 전달받아 스캔 드라이버(140) 및 데이터 드라이버(150)의 동작을 각각 제어하는 제어모듈(170)이 내장된다.
통신모듈(160)은 메인제어부(220)로부터 출력되는 램프제어신호를 수신하여 제어모듈(170)에 전송한다.
제어모듈(170)은 통신모듈(160)에 수신되는 램프제어신호 즉, 주, 야간 주행중 차량 운전자의 조작에 따른 외부 환경 조건에 따라 메인제어부(220)에서 송출되는 제어신호를 전달받아 운전자의 조작에 대응되게 광원부(10)를 동작시키도록 스캔 드라이버(140) 및 데이터 드라이버(150)의 동작을 각각 제어한다.
한편, 외부메모리(180)는 광원부(120)를 설정된 동작모드로 동작시키도록 각 동작모드에 대응되는 제어정보가 저장된다.
제어모듈(170)은 도 4를 참고하면, 마이크로 LED 어레이의 각 LED 점멸 타이밍을 제어하는 타이밍제어기(171)와, 외부메모리(180)에 저장된 데이터를 로딩하거나 외부메모리(180)에 각종 데이터를 저장되게 처리하는 메모리제어기(173), 마이크로 LED 어레이 전체의 디밍을 설정하기 위한 조도제어기(175)를 포함한다.
한편, 제어모듈(170)은 광원부(120)를 설정된 동작모드로 동작시킬 수 있도록 각 동작모드에 대응되는 제어정보가 저장된 외부메모리(180)로부터 제어정보를 로딩하여 광원부(120)의 동작을 제어할 수 있다.
드라이버 IC(110)의 후면에는 열전도 향상을 위한 메탈 재질의 박막이 형성되며, 드라이버 IC(110)와 방열부(310) 사이에는 열전도 향상을 위해 열전도가 높은 서멀페이스트와 같은 열전달 재질이 사용되는 것이 바람직하다.
방열부(310)는 광원부(120) 및 광원부(120)의 구동을 위한 구동회로를 동시에 방열하는 것으로서, 광원부(120)가 실장된 드라이버 IC(110)의 배면에 장착되며, 드라이버 IC(110)보다 큰 면적을 갖도록 형성되는 것이 바람직하다.
방열부(310)는 외부의 공기보다 열 전도성이 큰 재료인 한 특별히 제한할 것은 아니다. 예를 들면, 열 전도도가 높은 금속재 또는 카본(Carbon)재 등 폭 넓게 사용할 수 있다. 여기서 방열판의 적층방법으로는 일반적인 화학기상증착법, 물리기상증착법과 같은 증착법이외에도 금속재기판에 폴리이미드 전구체(precursor)를 코팅할 수 있다. 또한, 방열부(310)에 금속성 도전체(210)를 형성할 때와 같은 라미네이션(Lamination), 캐스팅(casting) 또는 무전해 도금 같은 방법으로 형성할 수 있다. 또한 상기 카본재의 경우에는 카본 테이프를 이용할 수 있다.
또는, 방열부(310)는 도 6에 도시된 바와 같이 상면에 드라이버 IC(110)의 저면이 부착되게 설치되는 FR-4피시비 또는 메탈피시비(320)를 포함하여 구성될 수 있다. 이 경우, 드라이버 IC(110)에 전원을 공급하기 위한 전원공급라인(a)은 양 측면 또는 사면이 FR-4피시비 또는 메탈피시비(320)와 드라이버 IC(110)에 와이어 본딩된다.
또는, 도 7에 도시된 바와 같이, 방열부(310)는 본 발병의 다른 실시 예로서, 구리 피시비 또는 구리 플레이트로 형성된 방열판(311)과, 방열판(311) 상에 적층되고 내측에 드라이버 IC(110)를 방열판(310)에 밀착되게 설치할 수 있도록 상하를 관통하는 관통홀(321)이 형성된 FR-4 피시비 또는 메탈 피시비(320)를 포함하며, 알루미늄이나 구리 재질의 플레이트에 직접 서멀 본딩제를 이용하여 직접 부착될 수 있다. 이 경우, 드라이버 IC(110)에 전원을 공급하기 위한 전원공급라인(a)은 양단이 각각 FR-4 피시비 또는 메탈 피시비(320)와 드라이버 IC(110)에 와이어 본딩된다.
한편, 감지센서(210)는 차량의 일측에 설치되어 차량 주변의 보행자나 움직이는 물체를 감지하는 것으로서, 초음파센서나 적외선 센서와 같은 움직임 감지센서가 적용될수 있다.
메인제어부(220)는 감지센서(210)의 신호를 전달받아 헤드램프나 테일램프 등의 조명이 소등되고 마이크로 LED 모듈(100)이 점등되게 제어할 수 있도록, 차량의 칠측에 설치되어 램프와 마이크로 LED모듈(100)과 감지센서(210)와 각각 연결된다.
알림부(230)는 메인제어부와 연결되어 감지센서(210)에 의해 움직이는 물체가 설정된 거리 내로 들어오면 보행자나 운전자가 인식할 수 있도록 소리를 발생하는 것으로서, 차량의 전자혼이 적용될 수 있으나 별도의 음향장치가 설치될 수도 있다.
도 2를 참고하여, 상술한 바와 같은 구조를 갖는 마이크로 LED를 이용한 차량용 조명장치의 작용을 설명한다.
감지센서(210)를 통해 보행자나 움직이는 물체가 감지되면, 감지신호가 메인제어부(220)에 전달된다. 메인제어부(220)는 보행자나 움직이는 물제가 설정된 거리 내로 접근될 때까지 감지센서(210)의 감지가 지속적으로 이루어질 수 있도록 제어한다. 보행자나 움직이는 물제가 설정된 거리 내로 접근하면, 메인제어부(220)에 의해 알림부(230)에서 소리가 출력되며, 헤드램프, 테일램프, 또는 포그램프 등의 차량 램프(50) 점멸되면서 마이크로 LED 모듈(100)이 점등된다. 이때 마이크로 LED 모듈(100)은 전진, 후진, 출발, 정지, 진행방향 등의 운전정보에 따라 발광 색상을 달리하거나, 도 5에 도시된 바와 같이 도형이나 형상을 구현할 수 있도록 메인제어부(220)에 의해 제어된다.
마이크로LED모듈(100)이 점등 중에도 감지센서(210)는 주변을 감지하는데, 움직이는 물체가 설정된 거리를 벗어나면, 메인제어부(220)에 의해 점멸되었던 헤드램프, 테일램프, 또는 포그램프 등이 다시 점등되고 알림부(230)의 알림이 정지되며 마이크로LED 모듈(100)도 점등된다.
본 발명의 마이크로 LED를 이용한 차량용 조명장치(1)는 주행 중 또는 정차 시운전자 뿐만 아니라 보행자에게 차량의 운전정보를 다양한 색상이나 형상을 통해 제공하므로 안전사고 예방 효율을 높일 수 있는 이점이 있다.
본 발명에 따른 마이크로 LED를 이용한 차량용 조명장치(1)는 기존 PM 방식의 LED의 구동회로에 비해 구조가 간단한 AM 방식의 LED 구동회로를 적용하여 최소 크기의 구동회로를 제작 및 자동차용 헤드램프용으로 적용 가능하며, 기존의 PM 방식에비해 충분한 광량을 제공함으로써 세밀한 야간 조명 및 어댑티브 드라이빙 빔(ADB) 또는 가변형 전조등 시스템(AFLS)의 구현이 가능한 장점이 있다.
또한, 본 발명은 마이크로 LED 및 마이크로 LED의 구동을 위한 구동회로를 동시에 방열할 수 있도록 하여 자동차용 헤드램프의 방열 특성이 우수한 장점이 있다.
이상에서 본 발명에 따른 마이크로 LED를 이용한 차량용 조명장치는 도면에 도시된 일 예를 참조로 설명하였으나 이는 예시적인 것에 불과하며, 당해 기술분야에서 통상의 지식을 가진자라면 이로부터 다양한 변형 및 균등한 타 실시 예가 가능하다는 점을 이해할 것이다. 따라서, 본 발명의 진정한 기술적 보호의 범위는 첨부된 청구범위의 기술적 사상에 의해서 정해져야 할 것이다.
1 : 마이크로 LED를 이용한 차량용 조명장치
100 : 마이크로 LED모듈 110 : 드라이버 IC
120 : 광원부 130 : 마이크로 LED 소자
140 : 스캔드라이버 150 : 데이터드라이버
160 : 통신모듈 170 : 제어모듈
180 : 외부메모리 210 : 감지센서
220 : 메인제어부 230 : 알림부
310 : 방열부

Claims (5)

  1. 보행자에게 차량의 운행정보를 제공하기 위해 상기 차량에 장착되는 차량용 조명장치에 관한 것으로서,
    상기 차량의 램프나 상기 차량의 외측에 장착되는 마이크로 LED 모듈과,
    보행자나 움직이는 물체를 감지하는 감지센서와,
    상기 감지센서의 신호를 전달받아 점등 중인 상기 램프를 소등하고 마이크로 LED 모듈의 점등을 제어하는 메인제어부와,
    상기 메인제어부의 제어에 따라 상기 마이크로 LED 점등 시 보행자 또는 운전자에게 경보신호를 출력하는 알림부를 구비하고,
    상기 마이크로 LED모듈은
    상기 램프의 곡면이나 상기 차량의 곡면부를 따라 장착되는 드라이버 IC와,
    각각 마이크로미터 사이즈를 가져 상기 드라이버 IC에 실장되어 상기 운전정보에 따라 상호 다른 색을 발광하거나 보행자의 인식이 용이하도록 도형이나 글자를 구현하는 다수의 마이크로 LED 소자를 포함하는 광원부를 구비하는 것을 특징으로 하는 마이크로 LED모듈을 이용한 차량용 조명장치.
  2. 제 1항에 있어서, 상기 드라이버 IC는
    상기 광원부를 제어하기 위해 스캔신호를 출력하는 스캔 드라이버와, 데이터신호를 출력하는 데이터 드라이버와, 자동차에 구비된 상기 메인제어부로부터 출력되는 발광제어신호를 수신하는 통신모듈과, 상기 통신모듈에 수신되는 발광제어신호를 전달받아 상기 스캔 드라이버 및 상기 데이터 드라이버의 동작을 각각 제어하는 제어모듈이 내장되며,
    상기 마이크로 LED모듈은
    상기 드라이버 IC의 배면에 장착되는 방열부와;
    상기 광원부를 설정된 동작모드로 동작시키도록 각 동작모드에 대응되는 제어정보가 저장된 외부메모리;를 구비하는 것을 특징으로 하는 마이크로 LED모듈을 이용한 차량용 조명장치.
  3. 제2항에 있어서, 상기 방열부는
    상면에 상기 드라이버 IC의 저면에 밀착되게 설치되며,
    상기 드라이버 IC에 전원을 공급하기 위한 전원공급라인은
    상기 방열부와 상기 드라이버 IC에 와이어 본딩되어 접속된 것을 특징으로 하는 마이크로 LED모듈을 이용한 차량용 조명장치.
  4. 제2항에 있어서, 상기 방열부는
    구리 PCB 또는 구리 플레이트로 형성된 방열판과,
    상기 방열판 상에 적층되고 내측에는 상기 드라이버 IC를 상기 방열판에 밀착되게 설치할 수 있도록 상하를 관통하는 관통홀이 형성된 FR-4 피시비 또는 메탈 피시비를 포함하고,
    상기 드라이버 IC에 전원을 공급하기 위한 전원공급라인은
    상기 FR-4 피시비 또는 메탈 피시비와 상기 드라이버 IC에 와이어 본딩되어 접속된 것을 특징으로 하는 마이크로 LED모듈을 이용한 차량용 조명장치.
  5. 제 1항에 있어서, 상기 메인제어부는
    설정된 거리 내에 보행자나 움직이는 물체 감지시, 상기 알림부를 통해 소리가 출력되면서 자동차의 램프를 소등된 후 상기 마이크로 LED소자가 발광되게 제어하는 것을 특징으로 하는 마이크로 LED 모듈을 이용한 차량용 조명장치
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