KR20220109968A - 차량의 램프 구동 장치 - Google Patents

차량의 램프 구동 장치 Download PDF

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Abstract

본 발명의 일 실시 예에 따른 차량의 램프 구동 장치는 단일 광원을 차량용 하이빔(High Beam) 램프 또는 DRL(Daytime Running Light) 램프로 선택적으로 구동하기 위하여 상기 하이빔 램프 신호에 대응하는 스위칭제어신호를 출력하거나 또는 상기 DRL 램프 신호에 대응하는 스위칭제어신호를 출력하는 스위칭부 및 상기 스위칭제어신호에 따라 전원의 디밍(Dimming)을 실시하여 상기 광원에 출력하는 디밍제어부를 포함할 수 있다.

Description

차량의 램프 구동 장치{APPARATUS FOR DRIVING LAMP OF A VEHICLE}
본 발명은 차량의 램프 구동 장치에 관한 것이다.
헤드램프는 일반적으로 대상물을 보기 위한 목적으로 하는 조명 기능을 하는 하이빔(High Beam)과 로우빔(Low Beam)의 기능을 수행하는 램프와, 다른 차량이나 기타 도로 이용자에게 자기 차량의 주행 상태를 알리는 것을 목적으로 하는 DRL 기능을 수행하는 램프(예: DRL 램프) 등을 포함할 수 있다.
이러한 헤드램프의 광원으로는 벌브(Bulb)를 사용하고 있으나, 벌브는 사용 수명이 짧고 내충격성이 떨어지므로 근래에 들어 고휘도의 엘이디(LED: Light Emitting Diode)의 사용이 증가하고 있는 추세이다.
한편, DRL(Daytime Running Light) 램프는 차량의 안전운전에 도움을 주는 램프로서 보통 하이빔 주변에 설치될 수 있다.
이러한 차량용 램프는 법규적인 배광 범위가 상이하여 별도의 램프 구조로 이루어지며, 밝기 및 빔 방향 등이 제한된다.
따라서 기존에는 헤드램프 구동 모듈과 DRL 램프 구동 모듈을 별도로 구비해야 했으나, 최근에는 경제성 향상과 무게 절감 등을 위해서 이 램프들을 통합하기 위한 연구가 진행되고 있다.
하지만 기존의 방식은 단지 외형적으로만 하나의 램프 모듈일 뿐, 내부적으로는 별도의 램프(예: 하이빔 램프, DRL 램프)를 포함하는 것이어서, 제조 비용이 상승하고, 설치 공간 부족으로 인한 방열 성능이 저하되는 문제점이 있다.
본 발명의 일 목적은 하이빔 램프의 출력을 선형 타입으로 기본 구성하고, DRL 램프의 출력은 PWM 제어를 통하여, 동일 발광면으로 하이빔과 DRL 기능을 구현함으로써, 구동 드라이버 및 LED 수량 감소로 인한 원가 절감을 할 수 있고, LED 부하 감소로 인한 히트 싱크 무게 절감으로 경량화를 할 수 있는 차량의 램프 구동 장치를 제공하는데 있다.
본 발명의 기술적 과제들은 이상에서 언급한 기술적 과제들로 제한되지 않으며, 언급되지 않은 또 다른 기술적 과제들은 아래의 기재들로부터 해당 분야의 기술자에게 명확하게 이해될 수 있을 것이다.
본 발명의 일 실시 예에 따른 차량의 램프 구동 장치는 단일 광원을 차량용 하이빔(High Beam) 램프 또는 DRL(Daytime Running Light) 램프로 선택적으로 구동하기 위하여 상기 하이빔 램프 신호에 대응하는 제1 제어신호를 출력하거나 또는 상기 DRL 램프 신호에 대응하는 제2 제어신호를 출력하는 스위칭부 및 상기 제1 제어신호 또는 제2 제어신호에 따라 전원의 디밍(Dimming)을 제어하여 상기 광원에 출력하는 디밍제어부를 포함할 수 있다.
일 실시 예에 있어서, 상기 제1 제어신호는 선형성을 갖는 제어신호이고, 상기 제2 제어신호는 펄스 형태의 제어신호일 수 있다.
일 실시 예에 있어서, 상기 디밍제어부는 구동 전압이 인가되는 제1 노드와 연결되는 제1 저항, 일단이 상기 제1 저항과 연결되어 제2 노드를 형성하는 제2 저항, 상기 제2 저항의 타단과 연결되는 제1 스위치 및 제1 단자는 상기 제1 노드와 연결되고, 제2 단자는 상기 제2 노드와 연결되고, 제3 단자는 상기 광원과 연결되는 제2 스위치를 포함할 수 있다.
일 실시 예에 있어서, 상기 제1 스위치 및 제2 스위치는 상기 제1 제어신호 또는 제2 제어신호에 의해 각각 스위칭 되어 상기 광원에 인가되는 전류 인가 시간에 따라 각각 온 또는 오프될 수 있다.
일 실시 예에 있어서, 상기 제1 스위치에 상기 제1 제어신호가 입력되는 경우 상기 제1 스위치 및 제2 스위치는 온 상태가 되어 상기 광원에 선형의 정전류가 인가될 수 있다.
일 실시 예에 있어서, 상기 제1 스위치에 상기 제2 제어신호가 입력되는 경우 상기 제1 스위치 및 제2 스위치는 온 상태가 되어 상기 광원에 펄스 형태의 전류가 인가될 수 있다.
일 실시 예에 있어서, 상기 디밍제어부는 상기 제1 제어신호에 의해 출력되는 전류를 기준으로 상기 제2 제어신호에 의해 출력되는 전류의 듀티 비를 조절하여, 상기 제1 제어신호에 의해 출력되는 전류량 보다 상기 제2 제어신호에 의해 출력되는 전류량이 상대적으로 적어지게 제어할 수 있다.
본 기술은 하이빔 램프의 출력을 Linear 타입으로 기본 구성하고, DRL 램프의 출력은 PWM 제어를 통하여, 동일 발광면으로 하이빔과 DRL 기능을 구현함으로써, 구동 드라이버 및 LED 수량 감소로 인한 원가 절감을 할 수 있고, LED 부하 감소로 인한 히트 싱크 무게 절감으로 경량화를 할 수 있다.
이 외에, 본 문서를 통하여 직접적 또는 간접적으로 파악되는 다양한 효과들이 제공될 수 있다.
도 1은 본 발명의 일 실시 예에 따른 차량의 램프 구동 장치를 나타내는 블록도이며,
도 2는 발명의 일 실시 예에 따른 차량의 램프 구동 장치를 구성하는 디밍제어부를 나타낸 도면이며,
도 3은 발명의 일 실시 예에 따른 차량의 램프 구동 장치를 통하여 전원이 LED 램프에 인가되는 전류 레벨의 파형을 나타낸 도면이다.
이하, 본 발명의 일부 실시 예들을 예시적인 도면을 통하여 상세하게 설명한다. 각 도면의 구성요소들에 참고 부호를 부가함에 있어서, 동일한 구성요소들에 대해서는 비록 다른 도면 상에 표시되더라도 가능한 한 동일한 부호를 가지도록 하고 있음에 유의해야 한다. 또한, 본 발명의 실시 예를 설명함에 있어, 관련된 공지 구성 또는 기능에 대한 구체적인 설명이 본 발명의 실시 예에 대한 이해를 방해한다고 판단되는 경우에는 그 상세한 설명은 생략한다.
본 발명의 실시 예의 구성 요소를 설명하는 데 있어서, 제 1, 제 2, A, B, (a), (b) 등의 용어를 사용할 수 있다. 이러한 용어는 그 구성 요소를 다른 구성 요소와 구별하기 위한 것일 뿐, 그 용어에 의해 해당 구성 요소의 본질이나 차례 또는 순서 등이 한정되지 않는다. 또한, 다르게 정의되지 않는 한, 기술적이거나 과학적인 용어를 포함해서 여기서 사용되는 모든 용어들은 본 발명이 속하는 기술 분야에서 통상의 지식을 가진 자에 의해 일반적으로 이해되는 것과 동일한 의미를 가진다. 일반적으로 사용되는 사전에 정의되어 있는 것과 같은 용어들은 관련 기술의 문맥상 가지는 의미와 일치하는 의미를 가진 것으로 해석되어야 하며, 본 출원에서 명백하게 정의하지 않는 한, 이상적이거나 과도하게 형식적인 의미로 해석되지 않는다.
이하, 도 1 내지 도 3을 참고하여, 본 발명의 실시 예들을 구체적으로 설명하기로 한다.
도 1은 본 발명의 일 실시 예에 따른 차량의 램프 구동 장치를 나타내는 블록도이며, 도 2는 발명의 일 실시 예에 따른 차량의 램프 구동 장치를 구성하는 디밍제어부를 나타낸 도면이며, 도 3은 발명의 일 실시 예에 따른 차량의 램프 구동 장치를 통하여 전원이 LED 램프에 인가되는 전류 레벨의 파형을 나타낸 도면이다.
도 1을 참고하면, 본 발명의 일 실시 예에 따른 차량의 램프 구동 장치(100)는, 입력커넥터(105), 입력노이즈필터(110), DC-DC 컨버터(120), 스위칭부(130), 디밍제어부(140), 출력노이즈필터(150), 출력커넥터(160)를 포함할 수 있다.
입력노이즈필터(110)는 입력커넥터(105)를 통해 배터리(미도시)에서 전달되는 전원의 전압 레벨에서 노이즈를 제거하여 출력할 수 있다.
DC-DC 컨버터(120)는 입력노이즈필터(110)를 통해 노이즈가 제거된 전원의 전압 레벨을 LED 램프(즉, 차량용 램프 광원)(300) 구동에 적합한 전압 레벨로 변환하여 출력할 수 있다.
스위칭부(130)는 입력노이즈필터(110)를 통해 입력되는 전원의 전압 레벨을 센싱할 수 있다.
스위칭부(130)는 출력노이즈필터(150)를 통해 출력되는 전원의 전압과 전류 및 LED 램프(300)의 LED Bin과 온도(Temperature) 정보를 검출하고, 이 정보들(예: 입력 전압레벨, 출력 전압 및 전류 레벨, LED Bin, 온도 등)을 바탕으로 DC-DC 컨버터(120)의 전압을 제어할 수 있다.
스위칭부(130)는 검출된 정보들(예: 입력 전압레벨, 출력 전압 및 전류 레벨, LED Bin, 온도 등)을 바탕으로 LED 램프(300)에 이상이 있을 경우, 텔테일(telltale) 신호(즉, 경고등 신호)를 별도의 통신라인을 통하여 계기판(미도시)이나 제어부(미도시)에 출력하여 검출된 이상과 관련된 경고등을 점등시킬 수 있도록 한다.
아울러, 스위칭부(130)는 입력커넥터(105)를 통해 입력되는 램프 스위칭 신호인 HIGH Beam 신호 또는 DRL 신호에 따라 미리 설정된 램프(예: HIGH Beam 램프, DRL 램프)별 밝기에 대응하여 프로그램된 디밍 제어신호를 디밍제어부(140)에 출력할 수 있다.
예를 들어, 스위칭부(130)는 HIGH Beam 신호로써 선형(Linear)의 제어신호를 출력할 수 있고, DRL(Daytime Running Light) 신호로써 PWM(Pulse Width Modulation) 형태의 제어신호를 출력할 수 있다.
스위칭부(130)는 HIGH Beam 신호와 DRL 신호 중 하나의 신호를 선택적으로 출력할 수 있다.
디밍제어부(140)는 DC-DC 변환된 전원(즉, LED 램프 구동 전원)을 스위칭부(130)에서 전달되는 제1 제어신호인 HIGH Beam 신호 또는 제2 제어신호인 DRL 신호에 의해 디밍(Dimming)을 실시할 수 있다.
디밍제어부(140)는 HIGH Beam 신호와 DRL 신호 중 하나의 신호만 선택적으로 출력할 수도 있다.
따라서, HIGH Beam 신호에서는 LED 램프(300)가 HIGH Beam 램프로 구동될 수 있는 밝기가 되도록 선형적인 형태로 전류를 출력하도록 전류 값을 조절하고, DRL 신호에서는 LED 램프(300)가 DRL 램프로 구동될 수 있는 밝기가 되도록 펄스 형태로 전류를 출력하도록 전류 값을 조절할 수 있다.
출력노이즈필터(150)는 디밍제어부(140)를 통해 디밍된 전원(즉, LED 램프 구동 전원)에서 노이즈를 제거하고, 노이즈가 제거되어 최종 출력되는 전원(즉, LED 램프 구동 전원)을 출력커넥터(160)를 통해 LED 램프(300)에 인가할 수 있다.
LED 램프(300)는 LAM(LED Array Module)에 포함되어 구성되는 것으로, LAM(LED Array Module)은 광원인 LED 램프(300) 외에 빈(BIN) 저항(미도시) 및 열저항기(미도시)를 더 포함할 수 있다.
참고로, LED 램프(300)의 양단에 인가되는 Forward 전압(Vf)와 색도, 휘도 등은 대표적인 편차를 가지는 인자로서, 그 특성 범위에 따라 그룹핑 해 놓은 것을 Bin이라 한다. 특히, 휘도 Bin은 광량을 결정짓는 매우 중요한 특성이다.
즉, 휘도 Bin은 LED의 광량, 즉 광 출력이 허용 범위에서 유사한 특성을 갖는 LED들끼리 분류할 수 있는 기준을 제시한 것이다.
예를 들어, 소정의 전류에서 20 내지 30 루멘(lumen) 플럭스를 출력하는 LED들에 대하여 소정 기준의 Bin이 설정될 수 있고, 동일한 전류에서 30 내지 40 루멘 플럭스를 출력하는 LED들에 대하여 다른 기준의 Bin이 설정될 수 있다.
열저항기는 주변 온도에 따라 저항 값이 가변하는 소자인 것으로, 예를 들어, LED 램프(300)의 온도가 상승하면 저항이 감소하는 NTC Themister가 될 수 있다.
이에 따라 디밍제어부(140)는 HIGH Beam 신호 또는 DRL 신호에 따라 DC-DC 변환된 전원(즉, LED 램프 구동 전원)의 디밍(Dimming)을 실시할 수 있다.
도 2를 참조하면, 디밍제어부(140)는 제1 저항(R1), 제2 저항(R2), 제1 스위치(Q1) 및 제2 스위치(Q2)를 포함할 수 있다.
제1 저항(R1)은 구동 전압이 인가되는 제1 노드(N1)와 연결될 수 있고, 제2 저항(R2)은 일단이 제1 저항(R1)과 연결되어 제2 노드(N2)를 형성할 수 있다.
제1 스위치(Q1)는 제2 저항(R2)의 타단과 접지 사이에 연결될 수 있고, 제2 스위치(Q2)의 제1 단자는 제1 노드(N1)와 연결되고, 제2 단자는 제2 노드(N2)와 연결되고, 제3 단자는 LED 램프(300)와 연결될 수 있다.
제1 스위치(Q1)는 Transistor가 될 수 있고, 제2 스위치(Q2)는 MOSFET이 될 수 있으며, HIGH Beam 신호 또는 DRL 신호에 의해 스위칭 되어 LED 램프(300)에 인가되는 전류에 따라 각각 온(ON) 또는 오프(OFF)될 수 있다.
이때 제2 스위치(Q2)의 게이트에 인가되는 전압은 제1 스위치(Q1)의 컬렉터 측에 직렬 연결된 두 저항(R1, R2)의 분압 전압일 수 있다.
디밍제어부(140)는 LED 램프(300)를 HIGH Beam 램프로써 구동할 경우, 스위칭부(130)로부터 HIGH Beam 신호에 따른 하이(High) 신호를 입력받을 수 있다.
이어서, 제1 스위치(Q1)가 온(On) 상태, 제2 스위치(Q2)가 온(On) 상태가 되어 LED 램프(300)에 선형(Linear)의 정전류를 인가하여 HIGH Beam에 필요한 전류를 인가할 수 있다.
디밍제어부(140)는 LED 램프(300)를 DRL 램프로써 구동할 경우, 스위칭부(130)로부터 DRL 신호에 따른 PWM 신호를 입력받을 수 있다.
이어서, PWM의 펄스 신호가 하이(High) 상태일 때만, 제1 스위치(Q1)가 온(On) 상태, 제2 스위치(Q2)가 온(On) 상태가 되어 LED 램프(300)에 PWM 형태로 전류를 인가하여 DRL에 필요한 전류를 인가할 수 있다.
상술한 바와 같이 제1 스위치(Q1) 및 제2 스위치(Q2)의 온 또는 오프 타이밍이 제어됨으로써, LED 램프(300)를 HIGH Beam 램프로써 구동할 경우와 LED 램프(300)를 DRL 램프로써 구동할 경우의 최종 출력되는 전류는 도 3에 도시된 파형과 같이 출력될 수 있다.
참고로, LED 램프(300)를 DRL 램프로써 구동할 경우, LED 램프(300)를 HIGH Beam 램프로 사용할 때의 광량보다 상대적으로 적은 전류를 필요로 할 수 있다.
이 경우, PWM 제어에서 펄스 폭(t)을 조절하여 Duty 비를 제어함으로써, LED 램프(300)가 DRL 램프로써 구동에 필요한 전류로 구동되도록 제어할 수 있다.
예를 들어, LED 램프(300)를 HIGH Beam 램프로써 구동할 경우 필요한 전류는 1000mA이고, DRL 램프로써 구동할 경우 필요한 전류는 400mA 라면, 한 주기에서 Duty를 40%가 되도록 제어함으로써, DRL 램프로써 구동할 경우 필요한 전류로 조절할 수 있다.
예를 들어, 1000mA로 출력되는 선형의 구동 신호는 Duty 비가 100%라고 할 수 있으며, 1000mA로 출력되는 선형의 구동 신호의 펄스 폭을 조절하여 Duty 비를 40%가 되도록 제어함으로써 400mA로 출력되는 구동 신호가 되도록 조절할 수 있다.
참고로, LED의 특성상 최소 동작 전류가 존재하며, 최소 동작 전류 이하로 LED가 동작 시, 사용자가 원하는 광량을 얻어 낼 수 없다.
예를 들어, HIGH Beam 램프에 사용하는 LED는 500mA 이하로 동작 할 수 없도록 최소 동작 전류가 설정되어 있다면, DRL 램프로써 구동하는데 필요한 400mA의 전류로는 사용자가 원하는 DRL 램프의 광량을 얻어 낼 수 없다.
하지만, PWM 제어를 통해 Duty 비를 제어함으로써, DRL 램프로써 구동할 경우 LED가 최소 동작 전류 이하에서도 정상적인 구동이 가능할 수 있다.
즉, LED의 최소 동작 전류를 충족하는 1000mA 전류를 그대로 사용하면서, Duty 비가 40%가 되도록 제어하여, 최소 동작 전류 미만인 400mA의 전류로 DRL 램프로써 구동하는 LED 램프(300)를 구동시킬 수 있다.
이상에서 설명한 바와 같이 본 발명에 따르면, 하이빔 램프의 출력을 선형의 타입으로 기본 구성하고, DRL 램프의 출력은 PWM 제어를 통하여, 동일 LED 램프로 하이빔과 DRL 기능을 구현함으로써, 구동 드라이버 및 LED 수량 감소로 인한 원가 절감을 할 수 있고, LED 부하 감소로 인한 히트 싱크 무게 절감으로 경량화를 할 수 있다.
이상의 설명은 본 발명의 기술 사상을 예시적으로 설명한 것에 불과한 것으로서, 본 발명이 속하는 기술 분야에서 통상의 지식을 가진 자라면 본 발명의 본질적인 특성에서 벗어나지 않는 범위에서 다양한 수정 및 변형이 가능할 것이다.
따라서, 본 발명에 개시된 실시 예들은 본 발명의 기술 사상을 한정하기 위한 것이 아니라 설명하기 위한 것이고, 이러한 실시 예에 의하여 본 발명의 기술 사상의 범위가 한정되는 것은 아니다. 본 발명의 보호 범위는 아래의 청구 범위에 의하여 해석되어야 하며, 그와 동등한 범위 내에 있는 모든 기술 사상은 본 발명의 권리범위에 포함되는 것으로 해석되어야 할 것이다.

Claims (7)

  1. 단일 광원을 차량용 하이빔(High Beam) 램프 또는 DRL(Daytime Running Light) 램프로 선택적으로 구동하기 위하여 상기 하이빔 램프 신호에 대응하는 제1 제어신호를 출력하거나 또는 상기 DRL 램프 신호에 대응하는 제2 제어신호를 출력하는 스위칭부; 및
    상기 제1 제어신호 또는 제2 제어신호에 따라 전원의 디밍(Dimming)을 제어하여 상기 광원에 출력하는 디밍제어부
    를 포함하는 것을 특징으로 하는 차량용 램프 구동 장치.
  2. 청구항 1에 있어서,
    상기 제1 제어신호는 선형성을 갖는 제어신호이고,
    상기 제2 제어신호는 펄스 형태의 제어신호인 것을 특징으로 하는 차량용 램프 구동 장치.
  3. 청구항 1에 있어서,
    상기 디밍제어부는,
    구동 전압이 인가되는 제1 노드와 연결되는 제1 저항;
    일단이 상기 제1 저항과 연결되어 제2 노드를 형성하는 제2 저항;
    상기 제2 저항의 타단과 연결되는 제1 스위치; 및
    제1 단자는 상기 제1 노드와 연결되고, 제2 단자는 상기 제2 노드와 연결되고, 제3 단자는 상기 광원과 연결되는 제2 스위치를 포함하는 것을 특징으로 하는 차량용 램프 구동 장치.
  4. 청구항 3에 있어서,
    상기 제1 스위치 및 제2 스위치는,
    상기 제1 제어신호 또는 제2 제어신호에 의해 각각 스위칭 되어 상기 광원에 인가되는 전류 인가 시간에 따라 각각 온 또는 오프되는 것을 특징으로 하는 차량용 램프 구동 장치.
  5. 청구항 4에 있어서,
    상기 제1 스위치에 상기 제1 제어신호가 입력되는 경우 상기 제1 스위치 및 제2 스위치는 온 상태가 되어 상기 광원에 선형의 정전류가 인가되는 것을 특징으로 하는 차량용 램프 구동 장치.
  6. 청구항 4에 있어서,
    상기 제1 스위치에 상기 제2 제어신호가 입력되는 경우 상기 제1 스위치 및 제2 스위치는 온 상태가 되어 상기 광원에 펄스 형태의 전류가 인가되는 것을 특징으로 하는 차량용 램프 구동 장치.
  7. 청구항 1에 있어서,
    상기 디밍제어부는,
    상기 제1 제어신호에 의해 출력되는 전류를 기준으로 상기 제2 제어신호에 의해 출력되는 전류의 듀티 비를 조절하여,
    상기 제1 제어신호에 의해 출력되는 전류량 보다 상기 제2 제어신호에 의해 출력되는 전류량이 상대적으로 적어지게 제어하는 것을 특징으로 하는 차량용 램프 구동 장치.
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KR1020210013618A KR20220109968A (ko) 2021-01-29 2021-01-29 차량의 램프 구동 장치

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