KR101531635B1 - 직류 전원 공급 조명 시스템에 대한 저손실 입력 채널 검출 디바이스 - Google Patents
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Abstract
디바이스는 램프에 에너지를 인가하기 위한 직류 전류 전력원에 사용된다. 상기 디바이스는 전류를 램프에 제공하기 위한 전력원에 선택적으로 접속되는 다수의 입력 채널들을 포함한다. 각각의 입력 채널에 대해, 상기 디바이스는 입력 채널에 접속된 대응하는 전류 감지 컴포넌트, 및 상기 전류 감지 컴포넌트와 병렬로 접속된 대응하는 바이패스 스위치를 포함한다. 각각의 전류 감지 컴포넌트는 대응하는 입력 채널에 의해 제공된 전류의 함수로써 측정 신호를 형성한다. 상기 디바이스는 전류 감지 컴포넌트들 및 바이패스 스위치들에 접속된 제어기를 포함한다. 제어기는 측정 가능 신호들의 함수로써 램프에 전류를 제공하는 입력 채널을 식별하고 상기 식별된 입력 채널을 기초로 바이패스 스위치들을 제어한다. 특히, 제어기는 대응하는 입력 채널이 식별된 채널일 때 대응하는 식별된 입력 채널에 의해 제공된 전류가 전류 감지 컴포넌트를 바이패스하도록 폐쇄 모드에서 각각의 바이패스 스위치를 동작시킨다.
Description
본 발명은 일반적으로 조명 시스템에 사용하기 위한 입력 채널 검출 디바이스에 관한 것이다. 보다 특히, 본 발명은 차량의 헤드램프(headlamp) 시스템에 사용하기 위한 검출 디바이스에 관한 것이다.
현재 헤드램프 시스템들은 배터리(넓게, 전력원), 사용자가 하이(high) 빔과 로우(low) 빔 동작 모드들 사이에서 선택하게 하기 위한 입력 선택 스위치, 하이 빔 입력 채널, 로우 빔 입력 채널, 및 하나 또는 그 이상의 헤드램프들(예를 들어, 운전차측 헤드램프 및 승객측 헤드램프)을 포함한다. 각각의 헤드램프는 로우 빔 램프 엘리먼트 및 하이 빔 램프 엘리먼트를 가진다. 사용자가 입력 선택 스위치를 통하여 하이 빔 동작 모드를 선택할 때, 하이 빔 입력 채널은 하이 빔 램프 엘리먼트에 에너지를 인가하기 위하여 전류를 헤드램프들에 제공하도록 배터리에 접속된다. 유사하게, 사용자가 입력 선택 스위치를 통하여 로우 빔 동작 모드를 선택할 때, 로우 빔 입력 채널은 로우 빔 램프 엘리먼트에 에너지를 인가하기 위하여 전류를 헤드램프들에 제공하도록 배터리에 접속된다.
전자 전력 조절 모듈이 현재 헤드램프 시스템에 사용될 때, 검출 디바이스는 헤드램프들이 적당한 하이 빔 또는 로우 빔 모드에서 동작될 수 있도록 어느 입력 채널이 전력을 공급하는지를 검출하기 위해 사용된다. 예를 들어, OR'ing 다이오드 또는 저항기는 각각의 입력 채널 내에 삽입될 수 있다. 각각의 다이오드 또는 저항기의 전원측 상 전압은 어느 라인이 전력을 공급하는지를 결정하기 위하여 모니터링될 수 있다. 그러나, 검출 컴포넌트의 부가는 상당한 전력 손실을 유발한다.
본 발명의 실시예들은 광원에 에너지를 인가하기 위해 선택된 입력 전원 채널을 검출하는 것과 연관되었던 전압 강하 및 전력 손실을 최소화함으로써 다중-입력 조명 시스템들의 효율성을 개선한다. 부가적으로, 본 발명의 실시예는 검출 디바이스의 컴포넌트들에 대한 역방향 극성 보호 및 과전압 보호를 가진 검출 디바이스를 제공한다.
다른 목적들 및 특징들은 이후 일부 자명하고 일부 지적될 것이다.
도 1-3은 본 발명의 실시예들에 따라 램프에 에너지를 인가하기 위하여 조명 시스템에 사용된 검출 디바이스들을 도시하는 블록도들이다.
도 4는 본 발명의 실시예에 따라 헤드램프에 에너지를 인가하기 위하여 헤드램프 시스템에 사용하기 위한 검출 디바이스를 도시하는 회로도이다.
도 5는 본 발명의 실시예에 따라 발광 다이오드(LED) 헤드램프에 에너지를 인가하기 위하여 헤드램프 시스템과 관련한 검출 디바이스를 도시하는 회로도 및 블록도이다.
도 4는 본 발명의 실시예에 따라 헤드램프에 에너지를 인가하기 위하여 헤드램프 시스템에 사용하기 위한 검출 디바이스를 도시하는 회로도이다.
도 5는 본 발명의 실시예에 따라 발광 다이오드(LED) 헤드램프에 에너지를 인가하기 위하여 헤드램프 시스템과 관련한 검출 디바이스를 도시하는 회로도 및 블록도이다.
대응하는 참조 문자들은 도면들을 통하여 대응하는 파트(part)들을 가리킨다.
본 발명의 실시예들은 광원(이후 "램프"라 지칭됨)에 에너지를 인가하기 위하여 선택된 전원 채널(넓게, "입력 채널")을 검출하기 위하여 차량의 헤드램프 시스템 같은 조명 시스템에 사용하기 위한 디바이스(이후 "검출 디바이스"라 지칭됨)를 포함한다. 검출 디바이스는 전원 채널을 검출함으로써 발생할 수 있는 전압 강하 및 전력 손실을 최소화하도록 구성된다. 부가적으로, 검출 디바이스의 실시예는 검출 디바이스의 컴포넌트들에 대한 역방향 극성 보호 및 과전압 보호를 제공한다.
도 1, 2 및 3을 참조하여, 검출 디바이스들은 직류(DC) 전력원, 입력 선택 스위치, 다수의 입력 채널들(채널 1...채널 N) 및 램프를 가진 조명 시스템에 사용된다. 입력 선택 스위치는 사용자가 입력 채널을 선택하게 하기 위해 사용자 인터페이스를 가질 수 있다. 입력 선택 스위치는 다수의 입력 채널들 중 선택된 하나에 전력원을 접속시킨다. 선택된 입력 채널은 램프에 에너지를 인가하기 위하여 전력을 램프에 제공한다. 조명 시스템은 또한 선택된 입력 채널을 통하여 램프에 제공된 전력을 조절하기 위하여 입력 채널과 램프 사이에 접속된 드라이버(driver)를 포함할 수 있다.
예를 들어, 조명 시스템은 하이 빔 모드 또는 로우 빔 모드에서 동작될 수 있는 차량의 헤드램프 시스템일 수 있다. 헤드램프 시스템은 배터리(넓게, 전력원), 사용자가 하이 빔 및 로우 빔 동작 모드들 사이에서 선택하게 하기 위한 입력 선택 스위치, 하이 빔 입력 채널, 로우 빔 입력 채널, 및 하나 또는 그 이상의 헤드램프들(예를 들어, 운전자측 헤드램프 및 승객측 헤드램프)을 포함한다. 각각의 헤드램프는 하나 또는 그 이상의 로우 빔 램프 엘리먼트들("로우 빔 램프 엘리먼트") 및 하나 또는 그 이상의 하이 빔 램프 엘리먼트들("하이 빔 램프 엘리먼트")을 가진다. 예를 들어, 헤드램프들 각각은 하나 또는 그 이상의 발광 다이오드들(LED) 또는 고-휘도 방전 램프들일 수 있다. 사용자가 입력 선택 스위치를 통하여 하이 빔 동작 모드를 선택할 때, 하이 빔 입력 채널은 하이 빔 램프 엘리먼트에 에너지를 인가하기 위하여 전류를 헤드램프들에 제공하도록 배터리에 접속된다. 유사하게, 사용자가 입력 선택 스위치를 통하여 로우 빔 동작 모드를 선택할 때, 로우 빔 입력 채널은 로우 빔 램프 엘리먼트에 에너지를 인가하기 위하여 전류를 헤드램프들에 제공하도록 배터리에 접속된다.
도 1은 본 발명의 실시예에 따라 램프에 에너지를 인가하기 위하여 조명 시스템에 사용된 예시적인 검출 디바이스(100)를 도시한다. 편리성을 위해, 검출 디바이스(100)는 제 1 입력 채널(채널 1로서 도시됨) 및 제 2 입력 채널(채널 N으로서 도시됨)을 포함하는 것으로 여기에 도시 및 기술된다. 그러나, 검출 디바이스(100)는 둘 이상의 입력 채널들을 포함할 수 있고 특정 수의 입력 채널들을 가지는 것으로 제한되지 않는다. 제 1 및 제 2 입력 채널들은 램프(108)에 에너지를 인가하도록 전류를 램프(108)에 제공하기 위해 라인 선택 스위치(104)에 의해 전력원(102)에 상호 배타적으로 접속된다. 특히, 제 1 입력 채널은 제 1 동작 모드에서 램프(108)를 동작시키도록 전류를 램프(108)에 제공하기 위해 전력원(102)에 선택적으로 접속되거나 또는 제 2 입력 채널은 제 2 동작 모드에서 램프(108)를 동작시키기 위해 전류를 램프(108)에 제공하기 위해 전력원(102)에 선택적으로 접속된다. 일 실시예에서, 조명 시스템의 입력 선택 스위치(104)는 전류가 램프(108)에 제공되지 않고 램프(108)가 "오프(off)" 모드에서 동작하도록 전력원(102)으로부터 양쪽 입력 채널들을 선택적으로 분리시키기 위해 부가적으로 구성될 수 있다.
전류 감지 컴포넌트(110)는 제 2 입력 채널에 의해 램프 드라이버(106)에 제공된 전류 (즉, 상기 전류의 함수)를 가리키는 측정 가능 신호를 형성하기 위하여 전력원(102) 및 램프(108) 사이에 제 2 입력 채널 같은 입력 채널들 중 적어도 하나에 접속된다. 일 실시예에서, 전류 감지 컴포넌트(110)는 다이오드이고 상기 측정 가능 신호는 다이오드의 전력원(102) 상에서 측정된 전압 신호이다. 하기에 상세히 설명된 바와 같이, 측정 가능 신호는 입력 채널들(예를 들어, 제 1 입력 채널, 제 2 입력 채널) 중 어느 것이 램프(108)에 전류를 제공하여 램프(108)가 적당한(예를 들어, 선택된) 동작 모드에서 동작될 수 있는지를 결정(예를 들어, 식별, 검출)하기 위해 사용된다. 부가적인 또는 대안적인 전류 감지 컴포넌트들(예를 들어, 저항기, 트랜스포머) 및 대응하는 측정 가능 신호들은 입력 채널을 검출하기 위해 사용될 수 있다는 것이 이해될 것이다.
도시된 실시예에서, 바이패스 스위치(112)는 전류 감지 컴포넌트(110)와 병렬로 제 2 입력 채널에 접속된다. 일 실시예에서, 바이패스 스위치(112)는 p-타입 금속-산화물-반도체 전계-효과 트랜지스터(MOSFET)이다. 전류 감지 컴포넌트(110)는 MOSFET의 진성 바디 다이오드일 수 있다. 다른 실시예에서, 종래에 알려진 다른 타입들의 트랜지스터들 또는 스위치들은 사용될 수 있다. 바이패스 스위치(112)는 폐쇄 회로이고 전도하는 폐쇄 모드, 및 개방 회로이고 전도하지 않는 개방 모드를 가진다. 바이패스 스위치(112)는 제 2 입력 채널이 램프(108)에 전류가 제공되지 않도록 결정되지 않을 때 개방 모드에서 동작한다. 바이패스 스위치(112)는 제 2 입력 채널이 램프(108)에 전류가 제공되도록 결정될 때 폐쇄 모드에서 동작한다. 폐쇄 모드에서, 바이패스 스위치(112)는 제 2 입력 채널에 의해 제공된 전류를 전도시켜 전류가 전류 감지 컴포넌트(110)를 바이패스하고 램프(108)에 전달된다. 폐쇄 모드에서 전류 감지 컴포넌트(110)를 바이패싱함으로써, 바이패스 스위치(112)는 전력원(102)으로부터 제 2 입력 채널을 통하여 램프(108)로 전력을 전달하는데 소비되는 전압 강하 및 전력을 감소시킨다. 개방 모드에서, 바이패스 스위치(112)는 제 2 입력 채널에 의해 제공된 전류를 전도시키지 않아서, 전류는 전류 감지 컴포넌트(110)를 통하여 드라이버 및 램프(108)에 전달되지 않는다.
제어기(114)(예를 들어, 마이크로제어기(114), 마이크로프로세서, 프로그램 가능 논리 제어기(114))는 제어기(114) 입력부를 통하여, 제 2 입력 채널 및 전류 감지 컴포넌트(110)에 의해 제공되는 전류의 함수로써 형성된 측정 가능 신호를 모니터링/수신하기 위한 전류 감지 컴포넌트(110)의 전력원(102) 측에 접속된다. 예를 들어, 측정된 0 볼트(또는 전력원으로부터 공급된 전압보다 낮은 다른 미리-결정된 전압)에서 또는 그 근처의 값을 가진 측정 가능 신호는 전류가 제 2 입력 채널 내에서 흐르지 않고 따라서 제 2 입력 채널이 램프(108)에 전류를 제공하지 않는 것을 가리킨다. 따라서, 측정 가능 신호가 0 볼트들의 값을 가질 때, 제어기(114)는 제 1 입력 채널이 램프(108)에 전류를 제공하는 것일 수 있다는 것을 식별한다. 영보다 큰 미리-결정된 값을 가진 측정 가능 신호는 전류가 제 2 입력 채널 내에서 흐르고 따라서 제 2 입력 채널이 램프(108)에 전류를 제공하는 것을 가리킨다. 따라서, 측정 가능 신호가 미리-결정된 값의 특정 범위 내 값을 가질 때, 제어기(114)는 제 2 입력 채널이 램프(108)에 전류를 제공하는 것을 식별한다.
제어기(114)는 식별된 입력 채널을 기초로 바이패스 스위치(112)의 모드를 제어하기 위하여 제어기 출력을 통하여 바이패스 스위치(112)에 접속된다. 특히, 제어기(114)는 바이패스 스위치(112)의 모드를 제어하는 제어기(114) 출력부를 통하여 바이패스 스위치(112)에 스위치 제어 신호를 제공한다. 일 실시예에서, 제어기(114)는 제 2 입력 채널이 램프(108)에 전류를 제공하는 것을 제어기(114)가 결정하지 않으면 개방 모드에서 바이패스 스위치(112)를 유지하도록 구성된다. 따라서, 제어기(114)는 측정 가능 신호를 모니터링하고 제 2 입력 채널이 램프(108)에 전류를 제공하는 것 ― 제어기(114)가 폐쇄 모드에서 바이패스 스위치(112)를 동작시키도록 스위치 제어 신호를 바이패스 스위치(112)에 제공함 ― 을 측정 가능 신호가 가리킬 때까지(예를 들어, 측정 가능 신호의 값이 0 V로부터 미리 결정된 값으로 변화함) 개방 모드에서 바이패스 스위치(112)를 유지하기 위하여 스위치 제어 신호를 바이패스 스위치(112)에 제공한다.
일 실시예에서, 제어기는 식별된 입력 채널을 주기적으로 재평가하도록 구성된다. 특히, 바이패스 스위치(112)가 정의된 시간 기간 동안 폐쇄 모드에서 동작한 후, 제어기는 제 2 채널이 여전히 램프(108)에 전류를 제공하는지를 결정하기 위하여 바이패스 스위치(112)를 일시적으로 개방한다(즉, 개방 모드에서 바이패스 스위치를 동작시킴). 측정 가능 신호는 일시적 개방 모드 동작 동안 모니터링된다. 측정 가능 신호의 값이 0 V로 강하할 때, 제어기(114)는 제 2 입력 채널이 더 이상 램프(108)에 전류를 제공하지 않는다는 것을 결정하고 개방 모드에서 바이패스 스위치(112)를 동작시키기 위하여 신호를 제공한다.
일 실시예에서, 제어기(114)는 또한 램프(108)가 입력 채널을 통하여 전류를 수신할 때 램프(108)의 동작 모드를 제어하기 위하여 다른 제어기(114) 출력부를 통하여 램프(108)에 접속된다. 일 예에서, 제 1 및 제 2 채널들은 각각 제 1 또는 제 2 동작 모드에서 램프(108)를 동작시키기 위하여 필요한 전류를 제공하기 위하여 드라이버를 통하여 램프(108)의 애노드에 접속된다. 제어기(114)는 전류를 제공하는 것으로서 제어기(114)에 의해 식별된 입력 채널을 기초로 램프(108)의 동작 모드를 가리키기 위해(즉, 제어, 선택하기 위해) 램프(108)에 램프(108) 제어 신호를 제공한다. 예를 들어, 램프(108)는 제 1 동작 모드에서 동작하기 위하여 작동되는 하나 또는 그 이상의 컴포넌트들의 제 1 세트(예를 들어, 램프(108)의 램프(108) 엘리먼트(들), 하나 또는 그 이상의 램프들(108), 전류 제한기) 및 제 2 모드에서 동작하기 위하여 작동되는 컴포넌트들의 제 2 세트(컴포넌트들의 제 1 세트로부터의 하나 또는 그 이상의 엘리먼트들을 포함할 수 있음)를 포함할 수 있다. 제어기(114)는 전류를 제공하는 것으로 식별된 입력 채널을 기초로 컴포넌트들의 어느 세트가 전류를 수신할지를 제어하기 위하여 램프(108)에 램프(108) 제어 신호를 제공한다. 만약 어떤 입력 채널도 실제로 램프(108)에 전류를 제공하지 않으면(예를 들어, "오프" 동작 모드), 램프(108) 제어 신호가 램프(108)에 에너지를 인가하기 위한 전력을 제공하지 않기 때문에, 램프(108)에는 램프(108) 제어 신호에 무관하게 에너지가 인가되지 않을 것이다. 예를 들어, 측정 가능 신호 값이 0 V이기 때문에 제어기(114)가 램프(108)에 전류를 제공하는 것으로서 제 1 입력 채널을 식별하고 그리고 동작 모드가 제어 신호를 통해 제 1 동작 모드인 것을 가리키면, 램프(108)가 램프(108)에 에너지를 인가하기 위한 전류를 수신하지 않기 때문에, 램프(108)는 여전히 적당한 동작 모드("오프 동작 모드)에서 동작한다.
일 실시예에서, 검출 디바이스(100)는 바이패스 스위치(112)를 동작시키기 위한 제어 신호를 조절하기 위하여 제어기(114) 출력부 및 바이패스 스위치(112) 사이에 접속된 트랜지스터 같은 제어 스위치(도시되지 않음)를 포함할 수 있다. 예를 들어, 제어기(114)는 바이패스 스위치(112)가 개방 모드에서 동작되어야 하는 것을 제어기(114)가 결정할 때 저전류 또는 저전압 값을 가진 제어 신호를 생성하고 그리고 바이패스 스위치(112)가 폐쇄 모드에서 동작되어야 하는 것을 제어기(114)가 결정할 때 고전류 또는 고전압 값을 가진 제어 신호를 생성하도록 구성될 수 있다. 제어 스위치는 로우 값을 가진 제어 신호를 수신할 때 개방 모드에서 동작하고 하이 값을 가진 제어 신호를 수신할 때 폐쇄 모드에서 동작한다. 따라서, 제어 스위치는 제어 스위치가 제어 신호를 전도하지 않기 때문에 바이패스 스위치(112)가 개방 모드에서 동작되어야 하는 것을 제어기(114)가 결정할 때 영의 값을 가지도록 제어 신호를 변경한다.
일 실시예에서, 검출 디바이스(100)는 바이패스 스위치(112)에 의해 수신된 것으로부터 하이 전압 신호들(넓게 "전기 신호들")을 조절하기 위하여 과전압 성분(도시되지 않음)을 포함할 수 있다. 예를 들어, 검출 디바이스(100)는 바이패스 스위치(112)의 제어기(114) 측으로부터 바이패스 스위치(112)의 드라이버(106) 측으로 바이패스 스위치(112) 양단에 접속된 다이오드(예를 들어, 제너 다이오드)를 포함할 수 있다. 다이오드는 제어기(114) 및 스위치 사이에 생성될 수 있는 잠재성 손상 하이 전압 신호들을 수신하는 것으로부터 바이패스 스위치(112)를 보호한다.
일 실시예에서, 제 1 입력 라인은 다수의 동작 모드들에서 램프에 에너지를 인가하기 위하여 램프에 전력을 제공하기 위해 사용될 수 있다. 제 2 입력 라인은 램프의 다수의 동작 모드들 중 하나에 따라 동작하도록 램프를 제어하기 위해 사용될 수 있다.
도 2는 본 발명의 다른 실시예에 따라 램프(108)에 에너지를 인가하기 위하여 조명 시스템에 사용된 예시적인 검출 디바이스(200)를 도시한다. 제 1 및 제 2 입력 채널들은 입력 선택 스위치(104)에 의해 램프(108)에 에너지를 인가하기 위하여 램프(108)에 전류를 제공하기 위한 전력원(102)에 선택적으로 접속된다. 특히, 제 1 입력 채널은 제 1 동작 모드에서 램프(108)를 동작시키기 위하여 램프(108)에 전류를 제공하기 위해 전력원(102)에 접속되고 제 2 입력 채널은 제 2 동작 모드에서 램프(108)를 동작시키기 위하여 램프(108)에 전류를 제공하기 위해 전력원(102)에 접속된다.
제 1 전류 감지 컴포넌트(202)는 제 1 입력 채널에 의해 제공된 전류의 함수로써 제 1 측정 가능 신호를 형성하기 위하여 전력원(102) 및 램프(108) 사이의 제 1 입력 채널에 접속된다. 제 2 전류 감지 컴포넌트(204)는 제 2 입력 채널에 의해 제공된 전류의 함수로써 제 2 측정 가능 신호를 형성하기 위하여 전력원(102) 및 램프(108) 사이의 제 2 입력 채널에 접속된다. 일 실시예에서, 전류 감지 컴포넌트(110)는 다이오드이고 측정 가능 신호는 다이오드의 전력원(102) 측 상에서 측정된 전압 신호이다. 하기에 상세히 설명된 바와 같이, 측정 가능 신호는 램프(108)가 적당한(예를 들어, 선택된) 동작 모드에서 동작될 수 있도록 입력 채널들 중 어느 것(예를 들어, 제 1 입력 채널, 제 2 입력 채널)이 램프(108)에 전류를 제공하는지를 결정(예를 들어, 식별, 검출)하기 위해 사용된다. 부가적인 또는 대안적인 전류 감지 컴포넌트들(예를 들어, 저항기, 트랜스포머) 및 대응하는 측정 가능 신호들이 입력 채널을 검출하기 위해 사용될 수 있다는 것이 이해될 것이다.
도시된 실시예에서, 제 1 바이패스 스위치(206)는 제 1 전류 감지 컴포넌트(202)와 병렬로 제 1 입력 채널에 접속된다. 유사하게, 제 2 바이패스 스위치(208)는 제 2 전류 감지 컴포넌트(204)와 병렬로 제 2 입력 채널에 접속된다. 일 실시예에서, 제 1 및 제 2 바이패스 스위치들(206, 208)은 p-타입 금속-산화물-반도체 전계-효과 트랜지스터들(MOSFET)이다. 제 1 및 제 2 전류 감지 컴포넌트들은 각각 대응하는 MOSFET의 진성 바디 다이오드일 수 있다. 다른 실시예에서, 제 1 및/또는 제 2 바이패스 스위치는 종래에 알려진 다른 타입의 트랜지스터 또는 스위치를 포함할 수 있다. 바이패스 스위치들(206, 208) 각각은 개방 모드 및 폐쇄 모드를 가진다. 제 1 바이패스 스위치(206)는 제 1 입력 채널이 램프(108)에 전류를 제공하고 있는 것으로 결정되지 않을 때 개방 모드에서 동작한다. 마찬가지로, 제 2 바이패스 스위치(208)는 제 2 입력 채널이 램프(108)에 전류를 제공하고 있는 것으로 결정되지 않을 때 개방 모드에서 동작한다. 제 1 바이패스 스위치(206)는 제 1 입력 채널이 램프(108)에 전류를 제공하고 있는 것으로 결정될 때 폐쇄 모드에서 동작한다. 마찬가지로, 제 2 바이패스 스위치(208)는 제 2 입력 채널이 램프(108)에 전류를 제공하고 있는 것으로 결정될 때 폐쇄 모드에서 동작한다. 폐쇄 모드에서, 제 1 및 제 2 바이패스 스위치들(206 및 208)은 전류가 각각의 전류 감지 컴포넌트(202, 204)를 바이패스하고 램프(108)에 전달되도록 각각 제 1 또는 제 2 입력 채널에 의해 제공되는 전류를 전도시킨다. 전류 감지 컴포넌트들(202, 204)을 바이패싱함으로써, 바이패스 스위치들은 전력원(102)으로부터 입력 채널들을 통하여 램프(108)로 전력을 전달하는데 소비되는 전압 강하 및 전력을 감소시킨다.
제어기(210)(예를 들어, 마이크로제어기, 마이크로프로세서, 프로그램 가능 논리 제어기(210))는 제 1 제어기(210) 입력부를 통하여 제 1 입력 채널 및 제 1 전류 감지 컴포넌트(202)에 의해 제공되는 전류의 함수로써 형성된 제 1 측정 가능 신호를 모니터링/수신하기 위하여 제 1 전류 감지 컴포넌트(202)의 전력원(102) 측에 접속된다. 제어기(210)는 또한 제 2 제어기(210) 입력부를 통하여 제 2 입력 채널 및 제 2 전류 감지 컴포넌트(204)에 의해 제공되는 전류의 함수로써 형성된 제 2 측정 가능 신호를 모니터링/수신하기 위하여 제 2 전류 감지 컴포넌트(204)의 전력원(102) 측에 접속된다. 예를 들어, 0 볼트(또는 전력원으로부터 공급되는 전압보다 작은 다른 미리-결정된 전압)의 값을 가진 제 1 또는 제 2 측정 가능 신호는 전류가 각각의 제 1 또는 제 2 입력 채널 내에서 흐르지 않는 것을 가리킨다. 따라서, 제 1 측정 가능 신호가 0 볼트의 값을 가질 때, 제어기(210)는 제 1 입력 채널이 램프(108)에 전류를 제공하지 않는 것을 결정하도록 구성할 수 있다. 마찬가지로, 제 2 측정 가능 신호가 0 볼트의 값을 가질 때, 제어기(210)는 제 2 입력 채널이 램프(108)에 전류를 제공하지 않는 것을 결정하도록 구성할 수 있다. 영보다 큰 미리-결정된 값을 가진 제 1 또는 제 2 측정 가능 신호는 전류가 각각의 제 1 또는 제 2 입력 채널 내에서 흐르는 것을 가리킨다. 따라서, 제 1 측정 가능 신호가 제 1 미리-결정된 특정 범위 내의 값을 가질 때, 제어기(210)는 제 1 입력 채널이 램프(108)에 전류를 제공하는 것을 식별한다. 마찬가지로, 제 2 측정 가능 신호가 제 2 미리-결정된 값의 특정 범위 내 값을 가질 때, 제어기(210)는 제 2 입력 채널이 램프(108)에 전류를 제공하는 것을 식별한다.
제어기(210)는 식별된 입력 채널을 기초로 바이패스 스위치들의 모드들을 제어하기 위하여 제어기(210) 출력부를 통하여 바이패스 스위치들에 접속된다. 도시된 검출 디바이스(200)에 따라, 제어기(210)는 제 1 및 제 2 제어기(210)를 통하여 각각 제 1 및 제 2 바이패스 스위치들(206, 208)에 접속된다. 제어기(210)는 제 1 바이패스 스위치(206)의 모드를 제어하기 위하여 제 1 제어기(210) 출력부를 통하여 제 1 바이패스 스위치(206)로 제 1 스위치 제어 신호를 제공한다. 마찬가지로, 제어기(210)는 제 2 바이패스 스위치(208)의 모드를 제어하기 위하여 제 2 제어기(210) 출력부를 통하여 제 2 바이패스 스위치(208)로 제 2 스위치 제어 신호를 제공한다. 일 실시예에서, 제어기(210)는 바이패스 스위치에 접속된 입력 채널이 램프(108)에 전류를 제공하는 것을 제어기(210)가 결정하지 않으면 개방 모드에서 각각의 바이패스 스위치들을 유지하도록 구성된다.
일 실시예에서, 제 1 및 제 2 입력 채널들은 상호 배타적으로 전력원에 접속된다. 따라서, 제어기(210)는 제 1 및 제 2 측정 가능 신호들을 모니터링하고 제 1 입력 채널이 램프(108)에 전류를 제공하는 것을 제 1 측정 가능 신호가 가리키지 않으면(예를 들어, 제 1 측정 가능 신호의 값은 0 볼트로부터 제 1 미리 결정된 값으로 변화함) 또는 제 2 입력 채널이 램프(108)에 전류를 제공하는 것을 제 2 측정 가능 신호가 가리키지 않으면(예를 들어, 제 2 측정 가능 신호의 값이 0 V로부터 제 1 미리 결정된 값으로 변화함) 개방 모드에서 바이패스 스위치들(206, 208)을 유지하기 위하여 제 1 및 제 2 스위치 제어 신호들을 각각 제 1 및 제 2 바이패스 스위치들(206, 208)에 제공한다. 제 1 측정 가능 신호에 의한 그러한 표시에 응답하여, 제어기(210)는 폐쇄 모드에서 제 1 바이패스 스위치(206)를 동작시키기 위하여 제 1 스위치 제어 신호를 제 1 바이패스 스위치(206)에 제공한다. 부가적으로, 제어기(210)는 개방 모드에서 제 2 바이패스 스위치(208)를 동작시키기 위하여 제 2 스위치 제어 신호를 제 2 바이패스 스위치(208)에 제공한다. 제 1 바이패스 스위치(206) 및 제 2 바이패스 스위치(208)는, 제 2 입력 채널이 램프(108)에 전류를 제공하는 것을 제 2 측정 가능 신호가 가리키지 않으면 각각 폐쇄 모드 및 개방 모드에서 유지된다. 그러한 표시에 응답하여, 제어기(210)는 개방 모드에서 제 1 바이패스 스위치를 동작시키기 위하여 제 1 스위치 제어 신호를 제공하고 폐쇄 모드에서 제 2 바이패스 스위치를 동작시키기 위하여 제 2 스위치 제어 신호를 제공한다. 제어기(210)는 제 1 입력 채널 및 제 1 입력 채널 컴포넌트들에 대해 이 절에서 기술된 동작들에 각각 대응하는 제 2 입력 채널 및 상기 제 2 입력 채널에 접속된 컴포넌트들에 대한 동작들을 수행하기 위해 구성된다.
다른 실시예에서, 제 1 및 제 2 입력 채널들은 동시에 전력원에 접속될 수 있다. 따라서, 제어기(210)는 제 1 측정 가능 신호들을 모니터링하고 제 1 입력 채널이 램프(108)에 전류를 제공하는 것을 제 1 측정 가능 신호가 가리키지 않으면(예를 들어, 제 1 측정 가능 신호의 값이 0V로부터 제 1 미리 결정된 값으로 변화함) 개방 모드에서 제 1 바이패스 스위치들(206)을 유지하기 위하여 제 1 스위치 제어 신호를 제 1 바이패스 스위치(206)에 제공한다. 그러한 표시에 응답하여, 제어기(210)는 폐쇄 모드에서 제 1 바이패스 스위치(206)를 동작시킨다. 제어기는 식별된 입력 채널을 주기적으로 재평가하도록 구성된다. 따라서, 제 1 바이패스 스위치(206)가 정의된 시간 기간 동안 폐쇄 루프에서 동작한 후, 제어기는 제 1 채널이 여전히 램프(108)에 전류를 제공하는지를 결정하기 위하여 일시적으로 바이패스 스위치(206)를 개방한다(즉, 개방 모드에서 바이패스 스위치를 동작시킨다). 제 1 측정 가능 신호는 일시적 개방 모드 동작 동안 모니터링된다. 측정 가능 신호의 값이 0V로 강하할 때, 제어기(114)는 제 2 입력 채널이 램프(108)에 전류를 더 이상 제공하지 않고 개방 모드에서 제 1 바이패스 스위치(206)를 동작시키도록 신호를 제공하는 것을 결정한다. 제어기(210)는 제 1 입력 채널 및 제 1 입력 채널 컴포넌트들에 대한 이 절에서 기술된 동작들에 각각 대응하는 제 2 입력 채널 및 상기 제 2 입력 채널에 접속된 컴포넌트들에 대한 동작들을 수행하기 위하여 구성된다.
도 3에 도시된 검출 디바이스(300)를 참조하여, 다른 실시예에서, 제어기(302)는 식별된 입력 채널을 기초하여 바이패스 스위치들(206, 208)의 모드들을 제어하기 위하여 단일 제어기(302) 출력부를 통하여 제 1 및 제 2 바이패스 스위치들(206, 208)에 접속된다. 특히, 제어기(302)는 바이패스 스위치들(206, 208) 둘 다를 제어하기 위하여 제어기(302) 출력부를 통하여 단일 스위치 제어 신호를 제공한다. 인버팅 컴포넌트(304)는 스위치 제어 신호를 수신하고, 상기 스위치 제어 신호를 인버팅하고, 그리고 상기 인버팅된 스위치 제어 신호를 제 1 바이패스 스위치(206)에 제공하기 위하여 제어기(302) 및 제 1 바이패스 스위치(206) 사이에 접속된다. 예를 들어, 바이패스 스위치들은 그들이 제어기(302)로부터 로우 제어 신호를 수신할 때 개방 모드에서 동작하고 그들이 하이 제어 신호를 수신할 때 폐쇄 모드에서 동작하도록 구성될 수 있다. 따라서, 제어기(302)는 제 1 입력 채널이 전류를 제공하는 것을 식별할 때, 제어기(302)는 제 1 값(예를 들어, 로우 전류/전압 값)을 가지는 스위치 제어 신호를 생성한다. 인버팅 컴포넌트(304)는 제 1 바이패스 스위치(206)에 제공된 스위치 제어 신호를 인버팅한다. 이와 같이, 제 1 바이패스 스위치(206)는 하이 값을 가진 스위치 제어 신호를 수신하고 이에 따라 폐쇄 모드에서 동작한다. 제 2 바이패스 스위치(208)는 제 1 값(예를 들어, 로우 값)을 가진 스위치 제어 신호를 수신하고 이에 따라 개방 모드에서 동작한다. 마찬가지로, 제 2 입력 채널이 전류를 제공하는 것을 제어기(302)가 식별할 때, 제어기(302)는 제 2 값(예를 들어, 하이 전류/전압 값)을 가진 스위치 제어 신호를 생성한다. 인버팅 컴포넌트(304)는 제 1 바이패스 스위치(206)에 제공된 스위치 제어 신호를 인버팅한다. 이와 같이, 제 1 바이패스 스위치(206)는 로우 값을 가진 스위치 제어 신호를 수신하여 개방 모드에서 동작한다. 제 2 바이패스 스위치(208)는 제 2 값(예를 들어, 하이 값)을 가진 스위치 제어 신호를 수신하고 이에 따라 폐쇄 루프에서 동작한다.
도 2 및 도 3을 참조하여, 일 실시예에서, 제어기(210, 302)는 또한 램프(108)가 입력 채널을 통하여 전류를 수신할 때 램프(108)의 동작 모드를 제어하기 위하여 다른 제어기 출력부(들)를 통하여 램프(108)에 접속된다. 일 예에서, 제 1 및 제 2 채널들은 각각 제 1 또는 제 2 동작 모드에서 램프(108)를 동작시키기 위하여 필요한 전류를 제공하기 위해 드라이버(106)를 통하여 램프(108)의 애노드에 접속된다. 제어기(210, 302)는 전류를 제공하는 것으로서 제어기(210, 320)에 의해 식별된 입력 채널을 기초로 램프(108)의 동작 모드를 가리키기(즉, 제어, 선택) 위하여 램프(108)에 램프(108) 제어 신호를 제공한다. 예를 들어, 램프(108)는 제 1 동작 모드에서 동작하기 위하여 작동되는 하나 또는 그 이상의 컴포넌트들의 제 1 세트(예를 들어, 램프의 램프(108) 엘리먼트(들), 하나 또는 그 이상의 램프들, 전류 제한기) 및 제 2 모드에서 동작하기 위하여 작동되는 컴포넌트들의 제 2 세트(컴포넌트들의 제 1 세트로부터의 하나 또는 그 이상의 엘리먼트들을 포함할 수 있음)를 포함할 수 있다. 제어기(210, 302)는 전류를 제공하는 것으로 식별된 입력 채널을 기초로 컴포넌트들의 어느 세트가 전류를 수신할지를 제어하기 위하여 램프(108)에 램프(108) 제어 신호를 제공한다. 입력 채널이 실제로 램프(108)에 전류를 제공하지 않으면(예를 들어, "오프" 동작 모드), 램프(108)는 램프(108) 제어 신호가 램프(108)에 에너지를 인가하기 위한 전력을 제공하지 않기 때문에 램프(108) 제어 신호에 무관하게 에너지가 인가되지 않을 것이다. 일 실시예에서, 제어기(210, 302)는 제 1 및 제 2 측정 가능 신호들을 기초로 입력 채널들 중 어느 것도 전류를 제공하지 않는 것을 제어기(210, 302)가 결정할 때 램프(108)가 "오프 모드"에서 동작되는 것을 부가적으로 가리킬 수 있다.
일 실시예에서, 검출 디바이스(200, 300)는 바이패스 스위치를 동작시키기 위한 제어 신호를 조절하기 위하여 각각의 제 1 및/또는 제 2 바이패스 스위치(208)에 대해 제공된 제어기 출력부에 접속된 트랜지스터 같은 제 1 및/또는 제 2 제어 스위치(도 4 및 도 5에 도시됨)를 포함할 수 있다. 예를 들어, 스위치 제어 신호는 바이패스 스위치가 개방 모드에서 동작되어야 하는 것을 제어기(210, 302)가 결정할 때 로우 전류 또는 전압 값을 가질 수 있고 스위치 제어 신호는 바이패스 스위치가 폐쇄 모드에서 동작되어야 하는 것을 제어기(210, 302)가 결정할 때 하이 전류 또는 전압 값을 가질 수 있다. 제어 스위치는 로우 값을 가진 제어 신호를 수신할 때 개방 모드에서 동작하고 하이 값을 가진 제어 신호를 수신할 때 폐쇄 모드에서 동작한다. 따라서, 제어 스위치는 제어 스위치가 제어 신호를 전도시키지 않기 때문에 개방 모드에서 바이패스 스위치를 동작시키기 위해 영의 값을 가지도록 스위치 제어 신호를 변경한다.
일 실시예에서, 검출 디바이스(200, 300)는 각각의 제 1 및/또는 제 2 바이패스 스위치(206, 208)에 의해 수신된 하이 전압 신호들(넓게 "전기 신호들")을 조절하기 위하여 제 1 및/또는 제 2 과전압 컴포넌트(도 4 및 도 5에 도시됨)를 포함할 수 있다. 예를 들어, 검출 디바이스(200)는 바이패스 스위치의 제어기측으로부터 바이패스 스위치의 드라이버(106)측으로 바이패스 스위치 양단에 접속된 다이오드(예를 들어 제너 다이오드)를 포함할 수 있다. 다이오드는 제어기(210, 302) 및 스위치(206, 208) 사이에 생성될 수 있는 잠재적으로 손상 하이 전압 신호들을 수신하는 것으로부터 바이패스 스위치를 보호한다.
비록 검출 디바이스들(200, 300)이 두 개의 입력 채널들로서 기술되었지만, 검출 디바이스들(200, 300)이 두 개 초과의 입력 채널들을 가질 수 있고 임의의 특정 수의 입력 채널들을 가지도록 제한되지 않는 것이 이해될 것이다. 각각의 부가적인 채널(이후 "제 3 채널"이라 지칭됨)은 램프(108) 또는 다른 출력 디바이스에 전류를 제공하기 위하여 전력원(102)에 선택적으로 접속된다. 예를 들어, 제 1 및 제 2 입력 채널들은 차량의 헤드램프에 에너지를 인가하기 위하여 사용될 수 있고 제 3 입력 채널은 차량 액세서리(accessory)에 대한 램프에 에너지를 인가하기 위하여 사용될 수 있다. 다른 예에서, 제 3 입력 채널은 전력을 차량 속도 제어 디바이스, 전면유리 와이퍼 제어 디바이스, 전면유리 와셔(washer) 디바이스, 방향 지시등, 또는 차량과 연관된 다른 출력 디바이스에 제공하기 위하여 사용될 수 있다.
제 3 전류 감지 컴포넌트는 전력원(102) 및 램프(108) 또는 출력 디바이스 사이의 제 3 입력 채널에 접속된다. 제 3 전류 감지 컴포넌트는 제 3 입력 채널에 의해 제공된 전류의 함수로써 제 3 측정 가능 신호를 형성한다. 제 3 바이패스 스위치는 제 3 전류 감지 컴포넌트와 병렬로 제 3 입력 채널에 접속된다. 제 3 바이패스 스위치는 개방 모드 및 폐쇄 모드를 가진다. 제 3 바이패스 스위치는 제 3 전류 감지 컴포넌트를 전도시키고 램프 또는 출력 디바이스에 에너지를 인가하기 위하여 제 3 입력 채널에 의해 제공된 전류를 전도시키기 위한 폐쇄 모드를 가진다.
제어기(210, 302)는 제 1, 제 2, 및 제 3(즉, 부가적) 전류 감지 컴포넌트들 및 제 1, 제 2, 및 제 3(즉, 부가적) 바이패스 스위치들에 접속된다. 제어기(210, 302)는 측정 가능 신호들(예를 들어, 제 1, 제 2, 제 3)의 함수로써 전류를 제공하고 있는 입력 채널을 식별하고 식별된 입력 채널을 기초로 바이패스 스위치들의 모드를 제어한다. 특히, 제어기(210, 302)는 바이패스 스위치에 접속된 입력 채널이 식별된 채널일 때 폐쇄 모드에서 동작하도록 각각의 바이패스 스위치를 제어한다. 제어기(210, 302)는 바이패스 스위치에 접속된 입력 채널이 식별된 채널이 아닐 때 개방 모드를 유지하도록 각각의 바이패스 스위치를 제어한다.
상기 기재된 바와 같이, 검출 디바이스들(100, 200, 300)은 헤드램프에 전류를 제공하는 입력 채널을 식별하고 대응하는 동작 모드에서 헤드램프를 동작시키기 위하여 차량의 헤드램프 시스템에 사용될 수 있다. 도 4는 검출 디바이스가 헤드램프의 하이 빔 엘리먼트 또는 로우 빔 엘리먼트에 에너지를 인가하기 위하여 차량의 헤드램프 시스템에 사용되는 실시예에서 도 3에 도시된 바와 같은 검출 디바이스(400)의 회로도이다. 특히, 하이 빔 입력 채널(HB) 및 로우 빔 입력 채널(LB)은 헤드램프에 전류를 제공하기 위하여 라인 선택 스위치를 통하여 전력원에 선택적으로 접속된다. 검출 디바이스는 하이 빔 입력 채널(HB)이 전류를 공급하는지 로우 빔 채널(LB)이 전류를 공급하는지를 식별하고 이에 따라 헤드램프의 하이 빔 엘리먼트 또는 헤드램프의 로우 빔 엘리먼트에 에너지를 인가한다.
하이 빔 전류 감지 컴포넌트(즉, 다이오드)는 하이 빔 입력 채널(HB)에 접속되고 로우 빔 전류 감지 컴포넌트(즉, 다이오드)는 로우 빔 입력 채널(LB)에 접속된다. 마이크로제어기는 하이 빔 및 로우 빔 전류 감지 컴포넌트들의 전력원측에 접속된다. 마이크로제어기는 어느 라인이 헤드램프에 전력원을 공급하는지를 결정하기 위하여 전류 감지 컴포넌트들의 각각의 전력원측에서의 전압을 분압기 컴포넌트들(V1 및 V2)을 통하여 모니터링한다. 컴포넌트들(R15 및 R16)은 하이 빔 전류 감지 컴포넌트의 전력원측에서의 전압을 분할하기 위하여 5:1 전압 분할기(V1)를 형성한다. 컴포넌트들(R25 및 R26)은 유사하게 로우 빔 전류 감지 컴포넌트의 전력원측에서의 전압을 분할하기 위하여 5:1 전압 분할기(V2)를 형성한다.
하이 빔 바이패스 스위치는 하이 빔 전류 감지 컴포넌트(통칭하여 Q1으로 표현됨)와 병렬로 접속되고 로우 빔 바이패스 스위치는 로우 빔 전류 감지 컴포넌트(통칭하여 Q2로서 표현됨)와 병렬로 접속된다. 도시된 검출 디바이스에 따라, Q1 및 Q2는 각각 바디 다이오드(넓게 "전류 감지 컴포넌트")를 가진 p-타입 금속-산화물-반도체 전계-효과 트랜지스터들(넓게 "바이패스 스위치")이다. 예를 들어, Q1 및 Q2는 Fairchild Semiconductor Corporation로부터 판매되는 FDD6637 35V P-채널 전력 트렌치 MOSFET들일 수 있다.
마이크로제어기가 전류를 제공하는 입력 채널(즉, 하이 빔 입력 채널 또는 로우 빔 입력 채널)을 식별할 때, 마이크로제어기는 하이 빔 및 로우 빔 바이패스 스위치들의 동작 모드들을 제어하기 위하여 마이크로제어기 출력부를 통하여 스위치 제어 신호를 제공한다. 특히, 각각의 바이패스 스위치는 상기 바이패스 스위치에 접속된 입력 채널이 식별된 채널일 때 폐쇄 모드에서 동작되고, 각각의 바이패스 스위치는 상기 바이패스 스위치에 접속된 입력 채널이 식별된 채널이 아닐 때 개방 모드에서 유지된다. 따라서, 하이 빔 입력 채널이 헤드램프에 전류를 제공할 때 하이 빔 바이패스 스위치는 폐쇄되어 전류가 하이 빔 전류 감지 컴포넌트를 바이패스하도록 전류를 전도시킨다. 마찬가지로, 로우 빔 입력 채널이 헤드램프에 전류를 제공할 때 로우 빔 바이패스 스위치는 폐쇄되어 전류가 로우 빔 전류 감지 컴포넌트를 바이패스하도록 전류를 전도시킨다. 이와 같이, 바이패스 스위치들은 전류 감지 컴포넌트들을 통하여 전류를 통과시킬 때 발생하는 전압 강하 및 전력 손실을 감소시킨다.
회로 컴포넌트들(D3, R2, D6, Q5)(통칭하여 인버터 컴포넌트(I1)라 지칭됨)은 로우 빔 바이패스 스위치에 의해 수신되기 전 스위치 제어 신호를 인버팅하기 위하여 마이크로제어기 및 로우 빔 바이패스 스위치 사이에 접속된다. 회로 컴포넌트들(R12, R13, R14 및 Q3)(넓게 "하이 빔 제어 스위치")은 마이크로제어기 스위치 출력부 및 하이 빔 바이패스 스위치 사이에 접속되고 하이 빔 MOSFET(즉, 바이패스 스위치)의 게이트를 구동한다. 컴포넌트들(R12, R13, R14 및 Q3)은 결정된 동작 모드에 따라 하이 빔 바이패스 스위치를 동작시키기 위하여 스위치 제어 신호의 전압 레벨을 시프팅한다. 회로 컴포넌트들(R22, R23, R24 및 Q4)(넓게 "로우 빔 제어 스위치")은 인버터 컴포넌트(I1) 사이에 접속되고 로우 빔 MOSFET(즉, 바이패스 스위치)의 게이트를 구동한다. 컴포넌트들(R22, R23, R24 및 Q4)은 결정된 동작 모드에 따라 로우 빔 바이패스 스위치를 동작시키기 위한 인버팅된 스위치 제어 신호의 전압 레벨을 시프팅한다. 따라서, 인버터 컴포넌트(I1) 및 하이 빔 및 로우 빔 MOSFET들에 대한 게이트 드라이브 회로는 단일 마이크로제어기 출력부(스위치 제어 신호를 통해)가 반대 모드들(예를 들어, 개방 모드 및 폐쇄 모드)에서 하이 빔 및 로우 빔 바이패스 스위치들 둘 다를 동시에 동작시키게 한다.
하이 빔 및 로우 빔 MOSFET들에 대한 게이트 드라이브 회로는 또한 하이 빔 및 로우 빔 MOSFET들을 개방하게 함으로써 입력 인버스 극성 보호를 제공한다. 하이 빔 및 로우 빔 제어 스위치들(Q3 및 Q4)은 각각 바이폴라 정션(junction) 트랜지스터(BJT)이다. 예를 들어, 제어 스위치들은 각각 Fairchild Semiconductor Corporation에서 판매되는 2N3904 NPN 범용 증폭기 및 스위치일 수 있다.
부가적인 전압 보호는 전류 감지 다이오드들 및 다이오드들(D4 및 D5)에 의해 달성된다. 전류 감지 다이오드들은 각각의 입력 채널에서 전력원 쪽으로 흐르는 것을 방지함으로써 역방향 극성 보호를 제공한다. 다이오드들(D4(예를 들어, 넓게 "하이 빔 과전압 보호 컴포넌트") 및 D5(넓게 "로우 빔 과전압 보호 컴포넌트"))은 각각 하이 빔 및 로우 빔 MOSFET들의 게이트 및 드레인 사이에 접속된다. 특히, 다이오드들(D4 및 D5)은 각각 대응하는 MOSFET의 게이트에서의 전압이 14V를 초과하는 것을 방지함으로써 과전압 보호를 제공하는 제너 다이오드들이다.
도 5는 본 발명의 실시예에 따라 함께 사용하기 위한 차량 헤드램프 시스템 및 도 4와 관련하여 기술된 바와 같은 검출 디바이스(500)의 부분 블록도 및 회로도이다. 헤드램프 시스템은 배터리(예를 들어, 12 볼트) 및 입력 라인 선택 스위치(도시되지 않음)를 포함한다. 입력 라인 스위치는 전류를 헤드램프(508)에 제공하기 위하여 배터리에 하이 빔 입력 채널 또는 로우 빔 입력 채널을 접속시킨다. 도시된 실시예에서, 헤드램프(508)는 발광 다이오드들(LED)의 두 개의 세트들로 이루어진다. LED들의 제 1 세트는 제 1 일련의 LED들(510)이고 LED들의 제 2 세트는 제 2 일련의 LED들(512)이다. LED들의 제 1 및 제 2 세트들은 도시되지 않은 부가적인 일련의 LED들을 포함하는 LED들의 다른 조합들을 포함할 수 있다. 예를 들어, LED들의 제 1 세트는 일련의 LED들(510)을 포함할 수 있고 LED들의 제 2 세트는 제 1 및 제 2 일련의 LED들(510, 512)을 포함할 수 있다. 부가적으로, 제 1 및 제 2 세트들의 LED들이 하나 또는 그 이상의 열들로 배열되는 LED들로 제한되지 않는 것이 이해될 것이다. 예를 들어, LED들은 칩, 패키지에 패키지된 칩들의 세트, 패키지된 칩들의 그룹, 칩들 또는 패키지들의 어레이, 및/또는 다른 구성들로서 배열될 수 있다.
배터리로부터의 전류는 하이 빔 또는 로우 빔 입력 채널에 각각 접속된 필터링 컴포넌트(F1 또는 F2)를 통해 필터링된다(예를 들어, 잡음, 전자기 간섭 제거). 그 다음 전류는 입력 채널을 통해 검출 디바이스(500) 및 부가적인 필터링 컴포넌트들(L1, C15 및 C41)을 지나 드라이버(506)로 전달된다. 드라이버(506)는 LED들(510, 512)에 제공되는 전류를 조절하고, 특히 정전류를 LED들(510, 512)에 제공한다. 예를 들어, 드라이버는 오스람 실바니아 회사에서 판매되는 정전류 LED 드라이버(예를 들어, A54201B)일 수 있다. 드라이버(506)로부터의 정전류는 헤드램프(508)의 애노드에 제공된다.
도 4와 관련하여 논의된 바와 같이, 검출 디바이스(500)는 하이 빔 입력 채널이 헤드램프(508)에 전류를 제공하는지 로우 빔 입력 채널이 헤드램프(508)에 전류를 제공하는지를 식별하고 이에 따라 LED들(510, 512)을 제어한다. 특히, 마이크로제어기는 제 1 일련의 LED들(510)을 제어하기 위하여 하나의 출력을 가지며 제 1 일련의 LED들(512)을 제어하기 위하여 다른 출력을 가진다. 로우 빔 입력 채널이 헤드램프(508)에 전류를 제공하는 것을 마이크로제어기가 식별할 때, 마이크로제어기는 LED들(510)의 제 1 세트에 에너지를 인가하여 로우 빔 동작 모드에서 헤드램프(508)를 동작시키기 위하여 제 1 일련의 LED들(510)에 접속된 스위치를 폐쇄하고 제 2 일련의 LED들(512)에 접속된 스위치를 개방하여 유지한다. 하이 빔 입력 채널이 헤드램프(508)에 전류를 제공하는 것을 마이크로제어기가 식별할 때, 마이크로제어기는 LED들(512)의 제 2 세트에 에너지를 인가하여 하이 빔 동작 모드에서 헤드램프를 동작시키기 위하여 제 1 일련의 LED들(510)에 접속된 스위치를 개방하여 유지하고 제 2 일련의 LED들(512)에 접속된 스위치를 폐쇄한다.
본 발명이 상세히 기술되었는데, 변형들 및 변화들이 첨부된 청구항들에 정의된 본 발명의 범위에서 벗어나지 않고 가능하다는 것이 명백할 것이다.
본 발명의 엘리먼트들 또는 이들의 바람직한 실시예(들)을 도입할 때, 관사들 "a", "an", "the" 및 "said"은 하나 또는 그 이상의 엘리먼트들이 존재하는 것을 의미하기 위해 의도된다. 용어들 포함("comprising", "including" 및 "having")은 포함이 의도되고 열거된 엘리먼트들과 상이한 부가적인 엘리먼트들이 있을 수 있다는 것을 의미한다.
상기 측면에서, 본 발명의 몇몇 목적들이 달성되고 다른 유리한 결과들이 얻어지는 것을 알 수 있다.
다양한 변화들이 본 발명의 범위에서 벗어나지 않고 구성들, 물건들, 및 방법들에서 이루어질 수 있기 때문에, 상기 상세한 설명에 포함되고 첨부 도면들에 도시된 모든 자료가 제한 측면이 아닌 예시 측면으로서 해석되는 것이 의도된다.
Claims (10)
- 램프에 에너지를 인가하기 위하여 직류 전력원과 함께 사용되는 디바이스로서,
제 1 및 제 2 입력 채널 ― 각각의 입력 채널은 상기 램프에 에너지를 인가하도록 상기 램프에 전류를 제공하기 위하여 상기 전력원에 선택적으로 접속됨 ―;
상기 전력원과 상기 램프 사이의 상기 제 2 입력 채널에 접속된 제 1 전류 감지 컴포넌트 ― 상기 제 1 전류 감지 컴포넌트는 상기 제 2 입력 채널에 의해 제공된 전류의 함수로써 제 1 측정 가능 신호를 형성함 ―;
상기 제 1 전류 감지 컴포넌트와 병렬로 상기 제 2 입력 채널에 접속된 제 1 바이패스 스위치 ― 상기 제 1 바이패스 스위치는 개방 모드를 가지며, 상기 제 1 바이패스 스위치는 상기 제 1 전류 감지 컴포넌트를 바이패싱하고 상기 램프에 에너지를 인가하기 위하여 상기 제 2 입력 채널에 의해 제공된 전류를 전도시키기 위한 폐쇄 모드를 가짐 ―; 및
상기 제 1 전류 감지 컴포넌트 및 상기 제 1 바이패스 스위치에 접속된 제어기 ― 상기 제어기는 상기 제 1 측정 가능 신호의 함수로써 상기 램프에 전류를 제공하고 있는 입력 채널을 식별하고 그리고 상기 식별된 입력 채널을 기초로 상기 제 1 바이패스 스위치의 모드를 제어하고, 상기 제어기는 상기 제 2 입력 채널이 상기 식별된 입력 채널일 때 상기 폐쇄 모드에서 상기 제 1 바이패스 스위치를 동작시키고, 그리고 상기 제어기는 상기 제 1 입력 채널이 상기 식별된 입력 채널일 때 상기 개방 모드에서 상기 제 1 바이패스 스위치를 동작시킴 ―
를 포함하는,
램프에 에너지를 인가하기 위하여 직류 전력원과 함께 사용되는 디바이스. - 제 1 항에 있어서,
상기 램프에 에너지를 인가하도록 상기 램프에 전류를 제공하기 위하여 상기 전력원에 선택적으로 접속되는 제 3 입력 채널;
상기 전력원과 상기 램프 사이의 상기 제 3 입력 채널에 접속된 제 2 전류 감지 컴포넌트 ― 상기 제 2 전류 감지 컴포넌트는 상기 제 3 입력 채널에 의해 제공된 전류의 함수로써 제 2 측정 가능 신호를 형성함 ―; 및
상기 제 2 전류 감지 컴포넌트와 병렬로 상기 제 3 입력 채널에 접속된 제 2 바이패스 스위치 ― 상기 제 2 바이패스 스위치는 개방 모드를 가지며, 상기 제 2 바이패스 스위치는 상기 제 2 전류 감지 컴포넌트를 바이패싱하고 그리고 상기 램프에 에너지를 인가하기 위해 상기 제 3 입력 채널에 의해 제공된 전류를 전도시키기 위한 폐쇄 모드를 가짐 ―
을 더 포함하고,
상기 제어기는 상기 제 1 전류 감지 컴포넌트 및 상기 제 1 바이패스 스위치에 그리고 상기 제 2 전류 감지 컴포넌트 및 상기 제 2 바이패스 스위치에 접속되고, 상기 제어기는 상기 제 1 측정 가능 신호 및 상기 제 2 측정 가능 신호의 함수로써 상기 램프에 전류를 제공하고 있는 입력 채널을 식별하고 상기 식별된 입력 채널을 기초로 각각의 바이패스 스위치의 모드를 제어하고, 상기 제어기는 각각의 바이패스 스위치에 접속된 입력 채널이 상기 식별된 입력 채널일 때 상기 폐쇄 모드에서 상기 각각의 바이패스 스위치를 동작시키고 그리고 상기 제어기는 바이패스 채널에 접속된 입력 채널이 상기 식별된 입력 채널이 아닐 때 상기 개방 모드에서 상기 각각의 바이패스 스위치를 동작시키는,
램프에 에너지를 인가하기 위하여 직류 전력원과 함께 사용되는 디바이스. - 제 2 항에 있어서, 상기 제 1 및 제 2 입력 채널들은 상기 램프에 에너지를 인가하도록 상기 램프에 전류를 제공하기 위하여 상기 전력원에 상호 배타적으로 접속되거나 상기 제 1 및 제 2 입력 채널들은 상기 램프에 에너지를 인가하도록 상기 램프에 전류를 제공하기 위하여 상기 전력원에 동시에 접속되는,
램프에 에너지를 인가하기 위하여 직류 전력원과 함께 사용되는 디바이스. - 제 2 항 또는 제 3 항에 있어서, 상기 램프는 복수의 램프 엘리먼트들을 포함하고, 상기 제 1 입력 채널은 상기 복수의 램프 엘리먼트들 중 제 1 세트에 에너지를 인가하도록 상기 램프에 전류를 제공하기 위하여 상기 전력원에 선택적으로 접속되고, 상기 제 2 입력 채널은 상기 복수의 램프 엘리먼트들 중 제 2 세트에 에너지를 인가하도록 상기 램프에 전류를 제공하기 위하여 상기 전력원에 선택적으로 접속되는,
램프에 에너지를 인가하기 위하여 직류 전력원과 함께 사용되는 디바이스. - 제 2 항 또는 제 3 항에 있어서,
상기 제 3 입력 채널은 출력 디바이스를 동작시키도록 상기 출력 디바이스에 전류를 제공하기 위해 상기 전력원에 선택적으로 접속되고;
상기 램프에 에너지를 인가하기 위하여 직류 전력원과 함께 사용되는 디바이스는:
상기 전력원과 상기 램프 사이에서, 또는 상기 전력원과 상기 출력 디바이스 사이에서 상기 제 3 입력 채널에 접속된 제 3 전류 감지 컴포넌트 ― 상기 제 3 전류 감지 컴포넌트는 상기 제 3 입력 채널에 의해 제공된 전류의 함수로써 제 3 측정 가능 신호를 형성함 ―; 및
상기 제 3 전류 감지 컴포넌트와 병렬로 상기 제 3 입력 채널에 접속된 제 3 바이패스 스위치 ― 상기 제 3 바이패스 스위치는 개방 모드를 가지며, 상기 제 3 바이패스 스위치는 상기 제 3 전류 감지 컴포넌트를 바이패싱하고 상기 램프에 에너지를 인가하거나 상기 출력 디바이스를 동작시키기 위하여 상기 제 3 입력 채널에 의해 제공된 전류를 전도시키기 위한 폐쇄 모드를 가짐 ―
을 더 포함하고,
상기 제어기는 상기 제 1, 제 2, 및 제 3 전류 감지 컴포넌트들 및 상기 제 1, 제 2, 및 제 3 바이패스 스위치들에 접속되고, 상기 제어기는 상기 제 1, 제 2, 및 제 3 측정 가능 신호들의 함수로써 전류를 제공하고 있는 입력 채널을 식별하고 그리고 상기 식별된 입력 채널을 기초로 상기 제 1, 제 2 및 제 3 바이패스 스위치들의 모드를 제어하고, 상기 제어기는 각각의 바이패스 스위치에 접속된 입력 채널이 상기 식별된 채널일 때 상기 폐쇄 모드에서 동작하도록 상기 각각의 바이패스 스위치를 제어하고, 그리고 상기 제어기는 각각의 바이패스 스위치에 접속된 입력 채널이 상기 식별된 채널이 아닐 때 상기 개방 모드를 유지하도록 상기 각각의 바이패스 스위치를 제어하는,
램프에 에너지를 인가하기 위하여 직류 전력원과 함께 사용되는 디바이스. - 제 5 항에 있어서, 상기 출력 디바이스는 전면유리(windshield) 와이퍼 제어 디바이스, 전면유리 와셔(washer) 디바이스, 및 방향 지시등 디바이스 중 적어도 하나를 포함하고, 상기 램프는 적어도 하나 또는 그 초과의 차량 헤드램프들을 포함하고 상기 출력 디바이스는 차량 액세서리(accessory)를 위한 하나 또는 그 초과의 램프들인,
램프에 에너지를 인가하기 위하여 직류 전력원과 함께 사용되는 디바이스. - 제 2 항 또는 제 3 항에 있어서,
상기 제 1 전류 감지 컴포넌트가 전류 감지 컴포넌트들의 타입들인 저항기, 다이오드 및 트랜스포머 중 적어도 하나를 포함한다는 특징;
상기 제 2 전류 감지 컴포넌트가 전류 감지 컴포넌트들의 타입들인 저항기, 다이오드 및 트랜스포머 중 적어도 하나를 포함한다는 특징;
상기 제 1 및 제 2 전류 감지 컴포넌트들 각각이 다이오드의 캐소드측으로부터 상기 전력원 쪽으로 흐르는 전류로부터 역방향 극성 보호를 제공하기 위한 상기 다이오드를 포함한다는 특징;
상기 제 1 바이패스 스위치가 p-타입 금속-산화물-반도체 전계-효과 트랜지스터(MOSFET)이고 상기 제 2 바이패스 스위치가 p-타입 금속-산화물-반도체 전계-효과 트랜지스터(MOSFET)라는 특징;
상기 램프가 차량 헤드램프 시스템 내 하나 또는 그 초과의 고-휘도 방전(HID) 램프들이라는 특징;
상기 램프가 차량 헤드램프 시스템 내 하나 또는 그 초과의 발광 다이오드들(LED)이라는 특징; 및
상기 제 1 전류 감지 컴포넌트가 상기 제 1 바이패스 스위치와 연관된 진성 바디 다이오드이고 상기 제 2 전류 감지 컴포넌트는 상기 제 2 바이패스 스위치와 연관된 진성 바디 다이오드라는 특징;
중 적어도 하나를 포함하는,
램프에 에너지를 인가하기 위하여 직류 전력원과 함께 사용되는 디바이스. - 제 2 항 또는 제 3 항에 있어서, 상기 제 1 입력 채널은 로우(low) 빔 입력 채널이고, 상기 제 2 입력 채널은 하이(high) 빔 입력 채널이고, 상기 제 1 전류 감지 컴포넌트는 로우 빔 전류 감지 컴포넌트이고, 상기 제 2 전류 감지 컴포넌트는 하이 빔 전류 감지 컴포넌트이고, 상기 제 1 바이패스 스위치는 로우 빔 전류 감지 컴포넌트이고, 그리고 상기 제 2 바이패스 스위치는 하이 빔 전류 감지 컴포넌트인,
램프에 에너지를 인가하기 위하여 직류 전력원과 함께 사용되는 디바이스. - 제 8 항에 있어서, 상기 제어기는 제 1 제어기 입력부, 제 2 제어기 입력부, 및 제어기 출력부를 포함하고, 상기 제 1 제어기 입력부는 로우 빔 측정 가능 신호를 수신하기 위하여 상기 로우 빔 전류 감지 컴포넌트에 접속되고, 상기 제 2 제어기 입력부는 하이 빔 측정 가능 신호를 수신하기 위하여 상기 하이 빔 전류 감지 컴포넌트에 접속되고, 상기 제어기 출력부는 바이패스 스위치들의 모드를 제어하기 위하여 단일 모드 제어 신호를 제공하기 위한 로우 빔 및 하이 빔 바이패스 스위치들에 접속되고, 그리고 상기 램프에 에너지를 인가하기 위하여 직류 전력원과 함께 사용되는 디바이스는 상기 제어기와 상기 로우 빔 바이패스 스위치 사이에 접속된 인버팅(inverting) 컴포넌트를 더 포함하고, 상기 인버팅 컴포넌트는 상기 로우 빔 바이패스 스위치에 제공된 모드 제어 신호를 인버팅하는,
램프에 에너지를 인가하기 위하여 직류 전력원과 함께 사용되는 디바이스. - 제 9 항에 있어서,
상기 제어기를 통하여 상기 로우 빔 바이패스 스위치에 제공하기 위한 상기 인버팅된 모드 제어 신호를 조절하기 위하여 상기 인버팅 컴포넌트와 상기 로우 빔 바이패스 스위치 사이에 접속된 로우 빔 과전압 보호 컴포넌트; 및
상기 제어기를 통하여 상기 로우 빔 바이패스 스위치에 제공하기 위한 상기 모드 제어 신호를 조절하기 위하여 상기 제어기와 상기 하이 빔 바이패스 스위치 사이에 접속된 하이 빔 과전압 보호 컴포넌트
를 더 포함하는,
램프에 에너지를 인가하기 위하여 직류 전력원과 함께 사용되는 디바이스.
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