KR100753665B1

KR100753665B1 - Ｌｅｄ 정전류 구동회로

Info

Publication number: KR100753665B1
Application number: KR1020060100804A
Authority: KR
Inventors: 박제명
Original assignee: 삼성전기주식회사
Priority date: 2006-10-17
Filing date: 2006-10-17
Publication date: 2007-08-31

Abstract

본 발명은 LED 정전류 구동회로에 관한 것으로, 상기 LED 정전류 구동회로는, PWM 방식으로 구동되어 LED에 일정한 전류를 공급하는 정전류 IC; 상기 정전류 IC와 연결되고, 외부로부터 인가된 SMPS 전원이 일정 크기에 도달한 경우 도통되어 상기 정전류 IC를 구동시키는 제너 다이오드; 상기 제너 다이오드 및 상기 정전류 IC와 연결되어 SMPS 전원전압의 상승시간을 지연시키는 전압상승 딜레이부; 및 상기 정전류 IC와 연결되고 상기 LED에 안정적인 전류를 흐르게 하는 전류 안정부;를 포함한다. 이러한 본 발명은, 제너 다이오드를 포함시킴에 따라 래치 현상을 방지하고 SMPS의 용량을 최소화할 수 있는 효과가 있다.

LED 정전류 구동회로, 제너 다이오드, 정전류 IC, 래치, SMPS

Description

ＬＥＤ 정전류 구동회로{CONSTANT CURRENT DRIVING CIRCUIT FOR LUMINESCENT DIODE}

도 1은 종래 기술에 의한 LED 정전류 구동회로의 회로도,

도 2는 SMPS 전압에 따른 LED 전류 및 SMPS 전류를 나타낸 그래프,

도 3은 본 발명에 따른 LED 정전류 구동회로의 회로도.

*도면의 주요 부호에 대한 설명*

41 : 정전류 IC 42 : 제너 다이오드

43 : 전압상승 딜레이부 44 : 전류 안정부

본 발명은 LED 정전류 구동회로에 관한 것으로, 보다 상세하게는 제너 다이오드를 포함시킴에 따라 래치 현상을 방지하고 SMPS의 용량을 최소화할 수 있는 LED 정전류 구동회로에 관한 것이다.

LED(Luminescent Diode)는 전류 구동 소자로 정전류가 안정적으로 공급되어야 동작할 수 있다. 특히 고전력을 요구하는 LED는 구동 전류가 크기 때문에(보통 350mA 이상) LED 자체에서 많은 열이 발생하며, 이로 인해 휘도의 열화율이 저전력에서의 LED보다 크다. 이는 LED의 수명과 직접적으로 연결되며 조명 시장에서 매우 중요한 요소로 작용하게 된다.

이에 따라, 고전력에서의 LED는 모두 정전류로 구동하고 있으며, 정전류의 전원으로 사용되는 SMPS의 전력을 보다 효율적으로 사용하기 위해 PWM(Pulse Width Modulation) 방식으로 구동하고 있다.

도 1은 종래 기술에 의한 LED 정전류 구동회로의 회로도로서, 도 1에서 도시한 바와 같이, 종래 기술에 의한 LED 정전류 구동회로(20)는 정전류 IC(21), 전압상승 딜레이부(22), 전류 안정부(23)를 포함하고 있다.

이때, 정전류 IC(21)는 SMPS 입력단(10)을 통해 외부로부터 인가된 SMPS 전원전압(Vs)을 이용하여 LED에 일정 크기의 정전류를 공급하는데, 보다 효율적인 구동을 위해 PWM 방식으로 구동된다.

또한, 전압상승 딜레이부(22)는, 저항(R1) 및 캐패시터(C1)을 포함하며 SMPS 전원전압(Vs)의 상승시간을 지연시킨다.

또한, 전류 안정부(23)는 안정적인 정전류를 공급하기 위해 저항(R2)과 코일(L1) 및 다이오드(D2)를 이용하여 구성되며, SMPS 전원전압(Vs)의 변동(21V~28V)에도 항상 일정한 정전류를 공급하는 역할을 한다.

한편, 종래 기술에 의한 LED 정전류 구동회로(20)는 전원 효율을 높이기 위해 PWM 방식을 사용하므로, PWM 방식의 특성상 LED 구동 초기에 일정 크기의 SMPS 전류가 필요하며, 이는 도 2에 잘 나타나 있다.

도 2는 SMPS 전압에 따른 LED 전류 및 SMPS 전류를 나타낸 그래프로서, LED에 280mA의 정전류를 공급하는 경우의 그래프를 나타낸 것이다.

도 2에서 도시한 바와 같이, 280mA의 정전류로 LED를 구동하기 위해서는 구동 초기에 약 500㎃의 SMPS 전류가 필요하며, SMPS 전압이 약 24V인 정상상태에서는 약 130㎃ 크기의 SMPS 전류가 공급되고 있음을 알 수 있는데, 이에 대해 간단히 설명하면, 다음과 같다.

SMPS 전원전압(Vs)이 12.9V(이때의 SMPS 전류 500mA)에 도달하기 전까지는 정전류 IC(21) 내부의 FET(미도시)는 턴 온 상태를 유지하며, 이에 따라 SMPS 전원(Vs)으로부터 공급되는 전류는 모두 LED -> 전류 안정부(23)의 코일(L1) -> 정전기 IC(21) 내부의 FET -> Rsense의 경로로 흐르게 되며, 이때 LED에는 500㎃의 전류가 흐르게 된다.

그 다음, SMPS 전압(Vs)이 12.9V 이상 상승하게 되면, 정전기 IC(21) 내부의 FET는 펄스로 스위칭하는 정상적인 PWM 모드로 동작하게 되며, 이에 따라 SMPS 전압(Vs)이 계속 증가할 경우(도 2에서는 20V 이상), 정전류 IC(21)는 펄스의 온/오프 듀티를 조정함으로써 280㎃ 크기의 정전류를 LED에 공급하게 되며, 이때의 SMPS 전류는 130mA 크기를 유지하게 된다.

그러나, 만약 SMPS의 전류용량이 구동 초기에 필요한 전류량보다 적게 설정되는 경우, 예를 들어 도 2에서 SMPS의 전류용량이 500㎃ 미만으로 설정되는 경우 에는 래치(latch) 현상이 발생하게 되며, 이에 따라 LED 및 정전기 IC에 과전류가 흐르게 되어 LED 및 정전류 IC가 열화되는 문제점이 있었다.

즉, SMPS 전원이 온 상태에 있을 때, SMPS 전원전압(Vs)과 정전류 IC(21)의 CNTR단(Pin 8) 전압은 서로 다른 딜레이 시간(Td smps > Td ic)을 가지고 상승하므로, SMPS 전원전압이 구동 초기에 필요한 전압(도 2에서는 12.9V)에 도달한다 하더라도 정전류 IC(21)는 PWM 구동에 필요한 전압에 도달하지 못하게 되며, 이로 인해 래치 현상이 발생하게 되어 정전류 IC(21) 및 LED에 과전류가 흐르게 됨으로써 LED 및 정전류 IC(21)가 열화되는 문제점이 발생하게 되는 것이다.

또한, SMPS의 용량을 24V/500㎃로 설정한다면 앞서 언급한 래치 현상은 발생되지 않으나, 도 1과 같이 약 3W(280mA×3.4V×3개)의 전력이 요구되는 LED 3개를 구동시키기 위해서는 12W(500mA×24V)의 대용량을 가진 SMPS가 필요하므로 SMPS 전력의 효율이 저하되고 많은 비용이 소요되는 문제점이 있었다.

본 발명은 상기 문제점을 해결하기 위하여 제안된 것으로, 래치 현상을 방지하여 이로 인해 발생되는 LED 및 정전기 IC의 열화를 방지할 수 있는 LED 정전류 구동회로를 제공하는데 그 목적이 있다.

또한, LED 구동에 필요한 SMPS의 용량을 최소화하여 SMPS의 전력을 보다 효 율적으로 사용할 수 있을 뿐 아니라 비용 또한 절감할 수 있는 LED 정전류 구동회로를 제공하는데 다른 목적이 있다.

본 발명의 목적 및 장점들은 하기의 설명에 의해서 이해될 수 있으며, 본 발명의 실시예에 의해 보다 분명하게 알게 될 것이다. 또한, 본 발명의 목적 및 장점들은 특허청구범위에 나타낸 수단 및 그 조합에 의해 실현될 수 있음을 쉽게 알 수 있을 것이다.

상기 목적을 달성하기 위한 본 발명에 따른 LED 정전류 구동회로는, PWM 방식으로 구동되어 LED에 일정한 전류를 공급하는 정전류 IC; 정전류 IC와 연결되고, 외부로부터 인가된 SMPS 전원이 일정 크기에 도달한 경우 도통되어 정전류 IC를 구동시키는 제너 다이오드; 제너 다이오드 및 정전류 IC와 연결되어 SMPS 전원전압의 상승시간을 지연시키는 전압상승 딜레이부; 및 정전류 IC와 연결되고 LED에 안정적인 전류를 흐르게 하는 전류 안정부;를 포함한다.

이때 전압상승 딜레이부는, 그 일단이 상기 제너 다이오드에 연결되고, 그 타단이 상기 정전류 IC와 연결되는 제 1 저항; 및 그 일단이 상기 제 1 저항의 타단 및 상기 정전류 IC의 접점에 연결되고, 그 타단이 접지된 캐패시터;를 포함한다.

또한, 이때 전류 안정부는, 상기 정전류 IC 및 상기 LED에 연결되어, SMPS 전원이 온 상태에 있을 경우 상기 LED에 흐르는 전류를 충전시키고 오프 상태에 있 을 경우 상기 충전된 전류를 방전시키는 코일; SMPS 전원이 오프 상태에 있을 경우 상기 코일에서 방전되는 전류를 도통시키는 다이오드; 상기 LED에 흐르는 전류의 크기를 결정하는 제 2 저항;을 포함한다.

상술한 목적, 특징 및 장점은 첨부된 도면과 관련된 다음의 상세한 설명을 통하여 보다 분명해 질 것이며, 그에 따라 본 발명이 속하는 기술분야에서 통상의 지식을 가진 자가 본 발명의 기술적 사상을 용이하게 실시할 수 있을 것이다.

또한, 본 발명을 설명함에 있어서 본 발명과 관련된 공지 기술에 대한 구체적인 설명이 본 발명의 요지를 불필요하게 흐릴 수 있다고 판단되는 경우에는 그 상세한 설명을 생략하기로 한다.

이하, 첨부된 도면을 참조하여 본 발명에 따른 바람직한 일실시예를 상세히 설명하기로 한다.

도 3은 본 발명에 따른 LED 정전류 구동회로의 회로도로서, 도 3에서 도시한 바와 같이, 본 발명에 따는 LED 정전류 구동회로(40)는, 정전류 IC(41), 제너 다이오드(42), 전압상승 딜레이부(43), 전류 안정부(44)를 포함하고 있다.

이때, 정전류 IC(41)는 다이오드(D1)가 포함된 SMPS 입력단(30)을 통해 외부로부터 인가된 SMPS 전원전압(Vs)을 이용하여 LED에 일정 크기의 정전류를 공급하는데, 보다 효율적인 구동을 위해 PWM 방식으로 구동된다.

또한, 제너 다이오드(42)는 정전류 IC(41)와 연결되고, 외부로부터 인가된 SMPS 전원이 일정 크기에 도달한 경우 도통되어 일정 크기 이상의 SMPS 전원이 정전류 IC(41)에 인가되도록 하며, 이를 통해 정전류 IC(41)는 구동하게 된다.

따라서, 본 발명은 제너 다이오드(42)로 인해 일정 크기 이상의 SMPS 전압(Vs)이 정전류 IC(41)에 인가되므로, 정전류 IC(41)는 PWM 구동에 필요한 전압을 확보할 수 있게 되어 LED에 일정 크기의 정전류를 공급할 수 있게 된다.

예를 들어 도 2와 같이 LED에 280mA의 정전류를 공급하고자 한다면, SMPS 전원전압(Vs)이 일정 크기 이상(도 2에서는 16V 이상 내지 16.5V 이상) 되는 경우, 제너 다이오드(42)는 도통하게 되며, 이에 따라 정전류 IC(42)는 PWM 구동에 필요한 전압(도 2에서는 13V 이상)을 확보할 수 있게 되어 LED에 280㎃ 크기의 정전류를 공급할 수 있게 되며, 이때의 SMPS 전류는 130mA 크기를 유지하게 된다.

따라서 SMPS 전류용량을 24V/200mA 정도로 설정하여도 래치 현상은 발생되지 않으며, 이에 따라 약 3W의 전력이 요구되는 LED 3개를 구동하기 위해서는 4.8W(200mA×24V)의 용량을 가진 SMPS만 있으면 되므로, 약 12W의 용량의 SMPS를 필요로 했던 종래의 LED 정전류 구동회로보다 좀더 효율적으로 LED를 구동할 수 있을 뿐 아니라 비용 또한 절감할 수 있는 이점을 가지게 된다.

한편, 전압상승 딜레이부(43)는, 제 1 저항(R1) 및 캐패시터(C1)을 포함하며, 제너 다이오드(42) 및 정전류 IC(41)와 연결되어 SMPS 전원전압(Vs)의 상승시간을 지연시킨다.

이때 제 1 저항(R1)은 그 일단이 제너 다이오드(42)에 연결되고 그 타단이 정전류 IC(41)의 CNTR단(PIN 8)에 연결되며, 캐패시터(C1)는 그 일단이 제 1 저 항(R1)의 타단 및 CNTR단(PIN 8)의 접점에 연결된다.

이를 통해 본 발명은 SMPS의 전류용량이 PWM 구동에 필요한 전류(본 실시예에서는 200mA)보다 작게 설정되는 경우, SMPS 전원전압(Vs)과 정전류 IC(41)의 CNTR단(Pin 8) 전압의 서로 다른 딜레이 시간(Td smps > Td ic)으로 인해 발생되는 래치 현상도 방지할 수 있어 래치로 인한 LED 및 정전류 IC(41)의 열화를 미연에 방지할 수 있는 이점도 가지게 된다.

한편, 전류 안정부(44)는 정전류 IC(41)와 연결되고 SMPS 전원전압(Vs)의 변동(21V~28V)에도 항상 일정한 정전류를 공급하며, 코일(L1), 다이오드(D2), 제 2 저항(R2)을 포함하고 있다.

이때, 코일(L1)은 정전류 IC(41) 및 LED에 연결되어, SMPS 전원이 온 상태에 있을 경우 LED에 흐르는 전류를 충전시키고 오프 상태에 있을 경우 충전된 전류를 방전시켜 항상 LED에 일정 크기의 전류가 안정적으로 흐를 수 있도록 한다.

또한, 다이오드(D1)는 SMPS 전원이 오프 상태에 있을 경우 코일(L1)에서 방전되는 전류를 도통시키며, 제 2 저항(R2)는 그 저항값을 통해 LED에 흐르는 정전류의 크기를 결정한다.

이상에서 설명한 본 발명의 바람직한 일실시예는 예시의 목적을 위해 개시된 것이며, 본 발명이 속하는 기술분야에서 통상의 지식을 가진 자에 있어 본 발명의 기술적 사상을 벗어나지 않는 범위 내에서 여러가지 치환, 변형 및 변경이 가능할 것이며, 이러한 치환, 변경 등은 이하의 특허청구범위에 속하는 것으로 보아야 할 것이다.

상술한 바와 같이, 본 발명에 의한 LED 정전류 구동회로는, 래치 현상을 방지하여 이로 인해 발생되는 LED 및 정전기 IC의 열화를 방지할 수 있는 효과가 있다.

또한, LED 구동에 필요한 SMPS의 용량을 최소화하여 SMPS의 전력을 보다 효율적으로 사용할 수 있을 뿐 아니라 비용 또한 절감할 수 있는 효과가 있다.

Claims

PWM 방식으로 구동되어 LED에 일정한 전류를 공급하는 정전류 IC;

상기 정전류 IC와 연결되고, 외부로부터 인가된 SMPS 전원이 일정 크기에 도달한 경우 도통되어 상기 정전류 IC를 구동시키는 제너 다이오드;

상기 제너 다이오드 및 상기 정전류 IC와 연결되어 SMPS 전원전압의 상승시간을 지연시키는 전압상승 딜레이부; 및

상기 정전류 IC와 연결되고 상기 LED에 안정적인 전류를 흐르게 하는 전류 안정부;를 포함하는 LED 정전류 구동회로.
제 1항에 있어서, 상기 전압상승 딜레이부는,

그 일단이 상기 제너 다이오드에 연결되고, 그 타단이 상기 정전류 IC와 연결되는 제 1 저항; 및

그 일단이 상기 제 1 저항의 타단 및 상기 정전류 IC의 접점에 연결되고, 그 타단이 접지된 캐패시터;를 포함하는 LED 정전류 구동회로.
제 1항에 있어서, 상기 전류 안정부는,

상기 정전류 IC 및 상기 LED에 연결되어, SMPS 전원이 온 상태에 있을 경우 상기 LED에 흐르는 전류를 충전시키고 오프 상태에 있을 경우 상기 충전된 전류를 방전시키는 코일;

SMPS 전원이 오프 상태에 있을 경우 상기 코일에서 방전되는 전류를 도통시키는 다이오드;

상기 LED에 흐르는 전류의 크기를 결정하는 제 2 저항;을 포함하는 LED 정전류 구동회로.