KR100943966B1 - Apparatus for controlling LED lamp to prevent overheat, and method for the same - Google Patents
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Abstract
발광다이오드(LED) 조명등을 정전류 방식으로 제어함으로써, 정전류 LED 구동부의 소비전력을 줄일 수 있고, LED 조명등의 발열 온도가 상승할 경우, 자동으로 구동 전류를 제한함으로써, LED 조명등의 과열을 방지할 수 있는 정전류 방식의 발광다이오드 조명등 제어 장치 및 그 방법이 제공된다. 과열 방지를 위한 정전류 방식의 LED 조명등 제어 방법은, a) 상기 LED 조명등을 점등(On)시키기 위한 제어신호에 따라 제1펄스폭변조(PWM) 신호를 발생시키는 단계; b) 상기 제1PWM 신호에 따라 상기 LED 조명등을 정전류 방식으로 구동시켜 조명 광을 출력하는 단계; c) 상기 LED 조명등의 온도를 측정하고 기준 온도와 비교하는 단계; d) 상기 정전류 구동된 LED 조명등의 온도가 기준 온도보다 큰 경우, 상기 듀티비(Duty Ratio)가 조절된 제2PWM 신호를 발생시키는 단계; 및 e) 상기 제2PWM 신호에 따라 상기 LED 조명등을 정전류 방식으로 구동시켜 상기 조명 광을 출력하는 단계를 포함한다.
LED, 조명등, 온도 센서, 정전류 구동, 과열, 펄스폭변조
By controlling the LED lamps in a constant current method, power consumption of the constant current LED driver can be reduced, and when the heat generation temperature of the LED lamps increases, the drive current is automatically limited to prevent overheating of the LED lamps. A constant current type light emitting diode lighting control device and method are provided. A constant current type LED lamp control method for preventing overheating includes: a) generating a first pulse width modulation (PWM) signal according to a control signal for turning on the LED lamp; b) driving the LED lamp in a constant current manner according to the first PWM signal and outputting illumination light; c) measuring the temperature of said LED lamp and comparing it with a reference temperature; d) generating a second PWM signal whose duty ratio is adjusted when a temperature of the constant current driven LED lamp is greater than a reference temperature; And e) driving the LED lamp in a constant current manner according to the second PWM signal to output the illumination light.
LED, lighting, temperature sensor, constant current drive, overheating, pulse width modulation
Description
도 1a 내지 도 1c는 각각 일반적인 정전압 방식 및 정전류 방식의 발광다이오드 구동 장치를 나타내는 도면들이다.1A to 1C are diagrams illustrating a light emitting diode driving apparatus of a general constant voltage method and a constant current method, respectively.
도 2는 본 발명의 실시예에 따른 과열 방지를 위한 정전류 방식의 발광다이오드 조명등 제어 장치의 구성도이다.2 is a block diagram of a light emitting diode lamp control apparatus of the constant current type for preventing overheating according to an embodiment of the present invention.
도 3은 도 2의 정전류 LED 구동부의 구성도이다.3 is a configuration diagram of the constant current LED driver of FIG. 2.
도 4는 도 2의 정전류 LED 구동부의 회로도이다.4 is a circuit diagram of the constant current LED driver of FIG. 2.
도 5a 및 도 5b는 각각 본 발명의 실시예에 따른 발광다이오드가 기준 온도 이하일 때와 이상일 때의 PWM 신호 발생을 예시하는 도면이다.5A and 5B are diagrams illustrating PWM signal generation when light emitting diodes according to an exemplary embodiment of the present invention are below and above a reference temperature, respectively.
도 6은 본 발명의 실시예에 따른 정전류 LED 구동부의 동작 파형을 예시하는 도면이다.6 is a view illustrating an operation waveform of the constant current LED driver according to an embodiment of the present invention.
도 7은 본 발명의 실시예에 따른 과열 방지를 위한 정전류 방식의 발광다이오드 조명등 제어 방법의 동작 흐름도이다.7 is a flowchart illustrating a method of controlling a LED lamp of a constant current type to prevent overheating according to an exemplary embodiment of the present invention.
* 도면부호의 간단한 설명 *BRIEF DESCRIPTION OF THE DRAWINGS
100: 신호 처리부 200: LED 및 온도 감지부100: signal processor 200: LED and temperature sensor
110: 마이크로 컨트롤러 120: PWM 신호 발생부110: microcontroller 120: PWM signal generator
130: 아날로그/디지털 변환부 210: 정전류 LED 구동부130: analog / digital converter 210: constant current LED driver
220: 발광다이오드(LED) 230: 온도 센서220: light emitting diode (LED) 230: temperature sensor
본 발명은 발광다이오드 조명등 제어 장치 및 그 방법에 관한 것으로, 보다 구체적으로, 발광다이오드(LED) 조명등에 있어서, 과열 방지를 위한 정전류 방식의 LED 조명등 제어 장치 및 그 방법에 관한 것이다.The present invention relates to a light emitting diode lighting control device and a method thereof, and more particularly, to a light emitting diode (LED) lighting device, a constant current type LED lighting control device for preventing overheating and a method thereof.
LED 조명등은 다른 조명등의 광원에 비해 에너지 절감 효과가 뛰어나고 반영구적으로 사용할 수 있어 차세대 광원으로 인식되고 있다. 또한, 최근에는 LED 조명등에 사용되는 LED의 휘도가 낮은 문제점이 크게 개선되고 있어서, LED를 응용한 응용 시장이 산업 전반으로 확산하여 본격적인 LED 시대를 예고하고 있다.LED lighting is recognized as a next-generation light source because it is excellent in energy saving effect and can be used semi-permanently compared to other light sources. In addition, recently, the problem of low luminance of LEDs used in LED lightings has been greatly improved, and the application market using LEDs has spread to the entire industry, thus foreseen a full-scale LED era.
이러한 LED는 전류 제어나 전압 제어 방식으로 구동된다.These LEDs are driven by current control or voltage control.
도 1a 내지 도 1c는 각각 일반적인 정전압 방식 및 정전류 방식의 발광다이오드 구동 장치를 나타내는 도면들이다.1A to 1C are diagrams illustrating a light emitting diode driving apparatus of a general constant voltage method and a constant current method, respectively.
도 1a는 정전압 전원(11)의 출력에 LED(12)와 저항(13)을 직렬로 접속함에 의해 전류를 제한하는 것을 도시하고 있다.FIG. 1A illustrates current limiting by connecting
도 1b는 정전압 방식의 발광다이오드 구동 장치를 나타내는데, LED(12)와 직렬로 스위치 소자(14)를 삽입하고, 어떤 결정된 타이밍으로 온/오프하는 것을 나타낸다. 즉, 넓은 다이내믹 레인지에서 안정하게 휘도를 조정하기 위해, LED에 흐르 는 전류를 일정한 타이밍으로 온/오프하여, 그 온/오프 기간의 비율에 의해 휘도를 조정한다.Fig. 1B shows a constant voltage type LED driving device, in which the
그런데, 정전압 방식의 발광다이오드 구동 장치는 전압의 변동이 생기면 LED의 밝기가 변하며, 과부하 발생시 회로 파손이 우려된다. 또한, 24V 정전압 회로에 있어서, 21.6W 정도의 전력을 소비하는데, LED에서 8.1W를 소모하는데 비해 구동부에서 13.5W를 소비하게 된다. 이러한 구동 회로에서의 전력 소모는 모두 열로서 전환되어 대략 소비 전력의 63%가 회로에서 열로서 소모되는 문제점이 있다.However, in the LED driving apparatus of the constant voltage type, the brightness of the LED changes when the voltage is changed, and there is a concern that the circuit may be damaged when an overload occurs. In addition, in the 24V constant voltage circuit, it consumes about 21.6W, which consumes 13.5W in the driver, compared to 8.1W in the LED. The power consumption in these driving circuits is all converted to heat, so that approximately 63% of power consumption is consumed as heat in the circuit.
도 1c는 정전류 방식의 발광다이오드 구동 장치로서 정전류 전원(15)을 이용하는 방법이 있다. 이러한 구동 장치에서는, LED(12)의 휘도의 조정은 전류값을 작게 함으로써 가능하다. 전류값의 가변은, LED(12)에 직렬로 저항(16)을 삽입하고, 그 양단의 전위차로 전류치를 검출하고 피드백 제어를 걸어 전류치를 목적값으로 제어하는 것을 나타낸다.1C illustrates a method of using a constant
한편, 전술한 바와 같이 정전압 구동 회로의 경우에는 실질적으로 LED 조명등은 LED의 전력 소모량보다 훨씬 큰 전력을 소모하고 있다.On the other hand, as described above, in the case of the constant voltage driving circuit, the LED lamps consume substantially more power than the power consumption of the LEDs.
종래의 기술에 따르면, LED 조명등은 LED 정격 이외에 구동을 위하여 소모되는 전력이 대부분 열로 전환되며, 이러한 열이 LED로 하여금 정격의 밝기를 내지 못하게 하고, 계속되는 온도의 증가로 인해서 LED의 밝기는 물론 LED 수명을 감소시키고 있다는 문제점이 있다.According to the prior art, the LED lamp is converted to heat, the power consumed for driving in addition to the LED rating, most of the heat, which causes the LED to not give the brightness of the rating, due to the continuous increase in temperature, as well as the brightness of the LED There is a problem that the life is reduced.
또한, LED에서 발생하는 열을 감지하려고 하는 경우에도 구동 회로에서 발생하는 열과 함께 감지되어, LED 열화의 원인이 되는 정확한 LED 발열 감지와 전원 제어를 수행하기 어려운 문제점이 존재한다.In addition, even when trying to detect the heat generated from the LED is detected along with the heat generated from the driving circuit, there is a problem that it is difficult to perform accurate LED heat detection and power control that causes the LED degradation.
전술한 문제점을 해결하기 위한 본 발명의 일부 실시예는, LED의 과열을 방지하면서도, LED 조명등의 정확한 발열량을 감지하여 전원을 제어함으로써, LED 수명을 연장하고 전원 제어의 오동작을 방지하는 장치 및 방법을 제공한다.Some embodiments of the present invention for solving the above problems, while preventing overheating of the LED, by controlling the power supply by detecting the correct amount of heat of the LED lamp, the device and method for extending the LED life and prevent the malfunction of the power control To provide.
또한, 본 발명은 LED 과열을 방지하면서도 불필요한 전력 소모와 회로에서 발열을 최대한 줄일 수 있는 장치 및 방법을 제공한다.In addition, the present invention provides a device and method that can prevent the LED overheating while reducing unnecessary power consumption and heat generation in the circuit as much as possible.
전술한 본 발명의 기술적 과제를 달성하기 위한, 본 발명의 제1측면에 따른 LED 조명등 제어 장치는, PWM 신호의 입력에 응답하여 LED 조명등을 정전류 방식으로 구동시키는 정전류 LED 구동부; 상기 정전류 LED 구동부에 의해 구동되어 조명 광을 출력하는 LED 조명등; 상기 LED 조명등의 온도를 측정하는 온도 센서; 및 상기 온도 센서에서 측정된 아날로그 값을 디지털 값으로 변환하는 아날로그/디지털 변환부; 상기 측정된 디지털 값에 응답하여 상기 LED 조명등의 정전류 구동을 제어하는 상기 PWM 신호를 발생시키는 펄스폭변조 신호 발생부; 및 상기 LED 조명등을 점등(On)시키기 위한 제어신호에 따라 펄스폭변조(Pulse Width Modulation: PWM) 신호의 듀티비(Duty Ratio)를 제어하며, 상기 LED 조명등으로부터 측정된 온도에 대응하여 상기 PWM 신호의 듀티비를 제어하는 마이크로 컨트롤러를 포함한다. 여기서, 상기 온도 센서는 상기 정전류 LED 구동부와 연동하여 LED 조명등의 온도만을 정확하게 측정하게 된다.In order to achieve the above technical problem of the present invention, the LED lamp control apparatus according to the first aspect of the present invention, the constant current LED driver for driving the LED lamp in a constant current method in response to the input of the PWM signal; An LED lamp driven by the constant current LED driver to output illumination light; A temperature sensor measuring a temperature of the LED lamp; An analog / digital converting unit converting the analog value measured by the temperature sensor into a digital value; A pulse width modulation signal generator for generating the PWM signal for controlling the constant current driving of the LED lamp in response to the measured digital value; And controlling a duty ratio of a pulse width modulation (PWM) signal according to a control signal for turning on the LED lamp, and corresponding to the temperature measured by the LED lamp. It includes a microcontroller to control the duty ratio of. Here, the temperature sensor accurately measures only the temperature of the LED lamp in conjunction with the constant current LED driver.
또한, 상기 정전류 LED 구동부는, 상기 LED 조명등의 온도가 상승할 경우, 상기 듀티비가 조절된 PWM 신호에 대응하여 상기 LED 조명등에 흐르는 전류를 감소시켜 구동한다.In addition, when the temperature of the LED lamp increases, the constant current LED driver reduces and drives the current flowing through the LED lamp in response to the PWM signal with the duty ratio adjusted.
또한, 본 발명의 제2측면에 따른 LED 조명등 제어 방법은, a) 상기 LED 조명등을 점등(On)시키기 위한 제어신호에 따라 제1펄스폭변조(PWM) 신호를 발생시키는 단계; b) 상기 제1PWM 신호에 따라 상기 LED 조명등을 정전류 방식으로 구동시켜 조명 광을 출력하는 단계; c) 상기 LED 조명등의 온도를 측정하고 기준 온도와 비교하는 단계; d) 상기 정전류 구동된 LED 조명등의 온도가 기준 온도보다 큰 경우, 상기 듀티비(Duty Ratio)가 조절된 제2PWM 신호를 발생시키는 단계; 및 e) 상기 제2PWM 신호에 따라 상기 LED 조명등을 정전류 방식으로 구동시켜 상기 조명 광을 출력하는 단계를 포함한다.In addition, the LED lamp control method according to the second aspect of the present invention, a) generating a first pulse width modulation (PWM) signal in accordance with a control signal for turning on (LED) the LED lamp; b) driving the LED lamp in a constant current manner according to the first PWM signal and outputting illumination light; c) measuring the temperature of said LED lamp and comparing it with a reference temperature; d) generating a second PWM signal whose duty ratio is adjusted when a temperature of the constant current driven LED lamp is greater than a reference temperature; And e) driving the LED lamp in a constant current manner according to the second PWM signal to output the illumination light.
여기서, 상기 d) 단계는, d-1) 상기 측정된 온도를 디지털 값으로 변환하는 단계; d-2) 상기 디지털 값으로 변환된 측정 온도를 기준 온도와 비교하는 단계; 및 d-3) 상기 비교 결과에 따라, 상기 제1PWM 신호의 듀티비를 조절하는 단계를 포함할 수 있다.Here, step d) may include d-1) converting the measured temperature into a digital value; d-2) comparing the measured temperature converted into the digital value with a reference temperature; And d-3) adjusting the duty ratio of the first PWM signal according to the comparison result.
또한, 상기 기준 온도는 복수개 존재하며, 상기 기준 온도의 초과 여부에 따라 상이한 듀티비의 제2PWM 신호를 발생시킬 수도 있다.In addition, a plurality of reference temperatures exist, and the second PWM signal having a different duty ratio may be generated depending on whether the reference temperature is exceeded.
아래에서는 첨부한 도면을 참조하여 본 발명이 속하는 기술 분야에서 통상의 지식을 가진 자가 용이하게 실시할 수 있도록 본 발명의 실시예를 상세히 설명한다. 그러나 본 발명은 여러 가지 상이한 형태로 구현될 수 있으며 여기에서 설명하 는 실시예에 한정되지 않는다. 그리고 도면에서 본 발명을 명확하게 설명하기 위해서 설명과 관계없는 부분은 생략하였으며, 명세서 전체를 통하여 유사한 부분에 대해서는 유사한 도면 부호를 붙였다. DETAILED DESCRIPTION Hereinafter, exemplary embodiments of the present invention will be described in detail with reference to the accompanying drawings so that those skilled in the art may easily implement the present invention. As those skilled in the art would realize, the described embodiments may be modified in various different ways, all without departing from the spirit or scope of the present invention. In the drawings, parts irrelevant to the description are omitted in order to clearly describe the present invention, and like reference numerals designate like parts throughout the specification.
명세서 전체에서, 어떤 부분이 다른 부분과 "연결"되어 있다고 할 때, 이는 "직접적으로 연결"되어 있는 경우뿐 아니라, 그 중간에 다른 소자를 사이에 두고 "전기적으로 연결"되어 있는 경우도 포함한다. 또한 어떤 부분이 어떤 구성요소를 "포함"한다고 할 때, 이는 특별히 반대되는 기재가 없는 한 다른 구성요소를 제외하는 것이 아니라 다른 구성요소를 더 포함할 수 있는 것을 의미한다. Throughout the specification, when a part is "connected" to another part, this includes not only "directly connected" but also "electrically connected" with another element in between. . In addition, when a part is said to "include" a certain component, which means that it may further include other components, except to exclude other components unless otherwise stated.
본 발명의 실시예로서, 조명용 LED를 효과적으로 구동하기 위하여 전력 소모가 적은 정전류 회로를 사용하고, 이상 과열로 인한 LED의 파손을 막기 위하여 온도 센서를 채택하여, LED 온도가 일정 온도 이상 올라가지 않게 전류량을 제어할 수 있는 과열 방지를 위한 정전류 방식의 LED 조명등 제어 장치 및 그 방법이 제공된다.As an embodiment of the present invention, a constant current circuit with low power consumption is used to effectively drive a lighting LED, and a temperature sensor is adopted to prevent the LED from being damaged due to abnormal overheating, so that the LED temperature does not rise above a certain temperature. Provided are a constant current type LED lighting control device for controlling overheating and a method thereof.
본 발명의 실시예에 따른 과열 방지를 위한 정전류 방식의 발광다이오드 조명등 제어 장치는, 입력 전압의 변동에 따라 회로에 공급되는 전류를 자동으로 조절할 수 있으며, 예를 들면, 입력 전압이 12~30V에서 동작하는 정전류 회로에 있어서, LED에서 8.1W의 전력을 소비하고, LED 구동부에서 1.5W 정도만을 소비함으로써, LED 자체 발열 이외 구동부에서의 발열이 거의 없다.Light emitting diode lamp control device of the constant current method for preventing overheating according to an embodiment of the present invention, it is possible to automatically adjust the current supplied to the circuit in accordance with the change in the input voltage, for example, at an input voltage of 12 ~ 30V In the constant current circuit in operation, power consumption of 8.1 W is consumed in the LED and only 1.5 W is consumed in the LED driver, so that there is almost no heat generation in the driver other than the LED self-heating.
먼저, 도 2는 본 발명의 실시예에 따른 과열 방지를 위한 정전류 방식의 발광다이오드 조명등 제어 장치의 구성도이다.First, Figure 2 is a block diagram of a light emitting diode lamp control device of the constant current method for preventing overheating according to an embodiment of the present invention.
도 2를 참조하면, 본 발명의 실시예에 따른 과열 방지를 위한 정전류 방식의 발광다이오드 조명등 제어 장치는, 크게 신호 처리부(100)와 LED 및 온도 감지부(200)로 구성되며, 신호 처리부(100)는 마이크로 컨트롤러(MCU: 110), PWM 신호 발생부(120) 및 아날로그/디지털(A/D) 변환부(130)를 포함하며, LED와 온도 감지부(200)는 정전류 LED 구동부(210), LED 조명등(220) 및 온도 센서(230)를 포함할 수 있다.Referring to FIG. 2, the LED controller for controlling a constant current type for preventing overheating according to an exemplary embodiment of the present invention includes a
마이크로 컨트롤러(110)는 LED 조명등(220)을 점등(On)시키기 위한 제어신호가 입력되며, 이 제어신호에 따라 펄스폭변조(PWM) 신호의 듀티비(Duty Ratio)가 제어된다. 또한, 상기 LED 조명등(220)으로부터 측정된 온도에 대응하여 상기 PWM 신호의 듀티비가 제어 된다.The
펄스폭변조 신호 발생부(120)는 상기 마이크로 컨트롤러(110)의 제어 하에 상기 LED 조명등(220)의 정전류 구동 제어를 위한 상기 PWM 신호를 발생시킨다.The pulse width
정전류 LED 구동부(210)는 상기 PWM 신호에 대응하여 상기 LED 조명등(220)을 정전류 방식으로 구동시킨다. 본 발명의 실시예에 따른 정전류 LED 구동부(210)는 상기 LED 조명등(220)의 온도가 상승할 경우, 상기 듀티비가 조절된 PWM 신호에 대응하여 상기 LED 조명등(220)에 흐르는 전류를 감소시켜 구동하게 된다.The constant
LED 조명등(220)은 상기 정전류 LED 구동부(210)에 의해 구동되어 조명 광을 출력한다.The
온도 센서(230)는 상기 LED 조명등(220)의 온도를 측정한다. 도체에 있어서 전기저항이 온도의 변화에 따라 변화하는데, 이러한 특성을 이용하여, 단위온도 변 화에 대한 저항 변동률을 안다면 변동되는 저항값만으로 해당 온도를 측정할 수 있으며, 이를 온도 센서라고 한다. 여기서, 단위온도에 대한 저항 변동률은 온도계수라 하며, 온도 증가 시에 저항값이 증가하면 정의 온도계수 저항값이 감소하면 부의 온도계수라고 한다. 본 발명의 실시예에 따른 온도 센서는 집적회로(IC) 온도센서일 수 있으며, IC 센서는 온도에 따라 P-N 접합부의 전류전압 특성이 변하는 것을 이용한 것으로 전압 출력형과 전류 출력형이 있으며, 상기 정전류 LED 구동부(210) 내에 내장될 수 있다.The
아날로그/디지털 변환부(130)는 상기 온도 센서(230)에서 측정된 아날로그 값을 디지털 값으로 변환한다. 본 발명의 실시예에 따른 아날로그/디지털 변환부(130)는 상기 마이크로 컨트롤러(110) 내에 내장될 수 있다. 상기 변환된 디지털 값은 아날로그 온도값일 수 있다. 또한, 상기 변환된 디지털 값은 온도 센서에 기준 온도와 LED 발열 온도의 비교가 이뤄진다면, 그 비교 결과에 대한 디지털 값이 될 수 있다. 만약, 기준 온도가 복수개 설정되어 있다면, 상기 디지털 값 역시 복수개가 될 수 있다. 또는 상기 변환된 디지털 값은 기준 온도와 LED 온도와의 차분이 될 수 있으면, 상기 복수의 차분 값에 PWM 신호의 듀티비가 조정될 수도 있다.The analog /
본 발명의 실시예에서, 마이크로 컨트롤러(110)는 상기 아날로그/디지털 변환부(130)에서 디지털 값으로 변환된 측정 온도와 기설정된 기준 온도를 비교하고, 그 비교 결과에 따라 상기 PWM 신호의 듀티비를 제어하게 된다. 결국, 상기 마이크로 컨트롤러(110)는 상기 측정 온도가 상기 기준 온도보다 큰 경우, 상기 PWM 신 호의 듀티비를 1보다 작은 값으로 감소시키며, 상기 측정 온도가 상기 기준 온도보다 작은 경우, 상기 PWM 신호의 듀티비를 1로 유지하게 된다.In an embodiment of the present invention, the
결국, 본 발명의 실시예에 따른 정전류 LED 구동회로(210)는 듀티비가 1일 때, 미리 정해진 일정한 전류(예를 들어, LED 정격 전류)가 흐르게 설계되어 있으며, 듀티비에 따라서 설정된 값과 비례적으로 정전류가 흐르게 된다. 따라서 마이크로 컨트롤러(110)에서 측정 온도를 기준 온도와 비교하여 기준 값보다 큰 경우, PWM 신호의 듀티비를 줄임으로써 LED 조명등에서 과열을 방지할 수 있다.As a result, the constant current
전술한 본 발명의 실시예에서 주목할 점은, 정전류 LED 구동 회로와 온도 센서가 상호 결합함으로써, 더욱 정확한 LED의 발열량에 따른 제어를 수행한다는 점이다. 즉, 정전류 회로는 정전압 회로에서 매우 낮은 전력을 회로에서 소모한다. Note that in the above-described embodiment of the present invention, the constant current LED driving circuit and the temperature sensor are mutually coupled to perform more accurate control according to the heat generation amount of the LED. That is, the constant current circuit consumes very low power in the circuit in the constant voltage circuit.
예를 들어, 24V 입력 전압에서 정전압 회로는 8.1W를 LED를 소모한다면, 13.5W가 회로에서 소모되고, 이는 열로서 방출된다. 그러나, 12~30V 입력전압에서 정전류 회로는 8.1W를 LED 소모한다면, 회로에서 소모되는 전력은 1.5W 정도에 불과하다. 따라서, 본 발명의 실시예에서 정전류 회로와 온도 센서를 함께 채택함으로써, 불필요한 전력 소모를 낮출 뿐 아니라, 더 정확한 LED의 발열량을 감지할 수 있다. 만약, 종래 기술과 정전압 회로를 채택하는 경우에는 구동 회로에서 방출되는 열을 LED 의 발열로 잘못 인식하여 불필요하게 LED 휘도를 낮추게 된다.For example, if a constant voltage circuit consumes 8.1 W of LED at a 24 V input voltage, 13.5 W is consumed in the circuit, which is released as heat. However, if the constant current circuit consumes 8.1W of LED at 12 ~ 30V input voltage, the power consumed by the circuit is only 1.5W. Therefore, by adopting a constant current circuit and a temperature sensor together in the embodiment of the present invention, not only unnecessary power consumption can be lowered, but also more accurate heat generation of the LED can be sensed. If the conventional technology and the constant voltage circuit are adopted, the heat emitted from the driving circuit is misrecognized as heat generation of the LED, thereby unnecessarily lowering the LED brightness.
그러나, 본 발명의 실시예에 따르면, LED 자체 발열 외 회로에서의 발열이 상당히 낮은 수준이므로, 더 정확한 발열량의 감지가 가능하며, 상기 발열량 감지 를 기초로 하여 LED의 수명을 연장시킬 수 있다.However, according to the embodiment of the present invention, since the heat generation in the circuit other than the LED self-heating is considerably low, more accurate heat generation can be detected, and the life of the LED can be extended based on the heat generation detection.
한편, 도 3은 도 2의 정전류 LED 구동부의 구성도이다.3 is a configuration diagram of the constant current LED driver of FIG. 2.
도 3을 참조하면, 본 발명의 실시예에 따른 정전류 LED 구동부는, 집적회로 형태로 구현될 수 있고, 정전류 LED 구동 IC(210)는, 입력 전압단(Vin), 감지 전류단(Isense), 스위칭 트랜지스터의 드레인 출력단(LX), 온/오프 단자(ADJ) 및 접지전압단(GND)을 포함할 수 있다. 본 발명의 실시예에 따른 정전류 LED 구동부는 LED(220)를 제외한 부분을 나타내지만, 편의상 정전류 LED 구동 IC와 동일한 도면부호 210을 사용하기로 한다.Referring to FIG. 3, the constant current LED driver according to an embodiment of the present invention may be implemented in an integrated circuit form, and the constant current
예를 들어, 상기 정전류 LED 구동 IC(210)의 입력 전압(Vin)은 12~30V이고, 전류 감지 저항(Rs)이 상기 입력 전압(Vin)과 코일(L1)의 일측 단자 사이에 연결되고, LED(220)는 상기 코일(L1)의 타측 단자와 상기 정전류 LED 구동 IC(210)의 드레인 출력단(LX) 사이에 연결될 수 있다.For example, the input voltage Vin of the constant current
또한, 쇼트키 다이오드(D1)가 상기 입력 전압(Vin)과 LED(220)의 애노드 사이에 연결되며, 커패시터(C1)가 상기 입력 전압(Vin)과 상기 접지 전압단(GND) 사이에 연결될 수 있다. 이러한 연결은 단지 예를 위한 것이며, 이에 국한되지 않는다.In addition, a Schottky diode D1 may be connected between the input voltage Vin and the anode of the
전술한 구성을 갖는 본 발명의 실시예에 따른 정전류 LED 구동부는 온/오프 단자(ADJ)를 통해 입력되는 PWM 신호에 따라 LED(220)를 정전류 방식으로 구동하게 된다.The constant current LED driver according to the embodiment of the present invention having the above-described configuration drives the
도 4는 도 2의 정전류 LED 구동부의 회로도이다. 4 is a circuit diagram of the constant current LED driver of FIG. 2.
도 4를 참조하면, 본 발명의 실시예에 따른 정전류 LED 구동 IC(210)는, 전압 레귤레이터(211), Shutdown 회로(212), 전류 감지회로, 비교기, 로우패스 필터(213) 및 스위칭 트랜지스터(Q3) 등을 포함하여 구성될 수 있다.4, a constant current
입력 직류 전원(Vin)은 LED 구동 IC(210)의 동작 전원을 직류 전압으로 공급한다. The input DC power supply Vin supplies the operating power of the
전압 레귤레이터(211)는 12~30V 입력 전압을 상기 정전류 LED 구동 IC(210) 내부에 공급되는 전압을 DC 5V로 바꾸어 공급하는 역할을 하며, 로우패스 필터(213)는 4KHz의 차단 주파수를 가지고, 온/오프 단자(ADJ)를 통해 입력되는 PWM 신호를 필터링한다. 여기서, 온/오프 단자(ADJ)는 DC 전압 또는 PWM 신호를 입력으로 제공받으며, 상기 PWM 신호는 상기 차단 주파수에 따라 상기 로우패스 필터(213)를 통해 필터링된다. The
상기 로우패스 필터(213)의 출력은 Shutdown 회로(212)를 구동하게 된다. 정전류 LED 구동 IC(210)에 입력되는 전압이, 예를 들면, 0.2V 이하로 떨어지면, 전압 레귤레이터(211)와 출력 스위치는 턴오프된다. 이때, 기준전압(Vref)은 Shutdown 회로(212)를 위해 바이어스 전류를 공급하기 위해서 Shutdown 동안에 전원을 유지하게 된다.The output of the
여기서, 도면부호 A로 도시된 바와 같이, 온/오프 단자(ADJ)를 통해 PWM 신호가 입력되면, 비교기(Amp2)를 통해 검출 전류와 비교된 후, 출력 트랜지스터(Q3)의 드레인 단자(LX)를 통해 LED(220)의 애노드로 공급하게 된다.Here, as shown by reference numeral A, when a PWM signal is input through the on / off terminal ADJ, it is compared with the detection current through the comparator Amp2, and then the drain terminal LX of the output transistor Q3. Through the supply to the anode of the LED (220).
본 발명의 실시예에 따른 정전류 LED 구동 IC(210)에서, 감지 저항(Rs)은 LED(220)에 순전류가 흐름으로써 발생하게 되는 감지 전압을 생성하기 위한 미소한 저항값을 갖는 저항이다.In the constant current
비교기(Amp2)는 감지 저항(Rs)에 의해 감지 전압의 형태로 바뀐 LED (220)에 흐르는 순전류(If)의 양을 기준 전압(Vref)과 비교한 후, 그 차이를 증폭하여 트랜지스터(Q3)의 베이스에 흐르는 전류의 양을 조절함으로써, LED(220)에 흐르는 순전류(If)의 양을 일정하게 하는 역할을 한다.The comparator Amp2 compares the amount of forward current If flowing through the
한편, 도 5a 및 도 5b는 각각 본 발명의 실시예에 따른 발광다이오드가 기준 온도 이하일 때와 이상일 때의 PWM 신호 발생을 예시하는 도면이다.5A and 5B are diagrams illustrating PWM signal generation when the light emitting diodes according to the exemplary embodiment of the present invention are lower than or equal to a reference temperature, respectively.
도 5a는 LED 조명등의 측정 온도가 기준 온도 이하일 때, 듀티비를 그대로 유지한 PWM 신호를 나타난다.5A illustrates a PWM signal in which the duty ratio is maintained when the measurement temperature of the LED lamp is lower than the reference temperature.
도 5b는 LED 조명등의 측정 온도가 기준 온도 이상일 때, 듀티비를 낮춘 PWM 신호를 나타내며, 이와 같이 PWM 신호의 듀티비를 낮춤으로써 LED 조명등의 온도를 낮출 수 있게 된다.5B illustrates a PWM signal having a reduced duty ratio when the measured temperature of the LED lamp is greater than or equal to the reference temperature. Thus, the temperature of the LED lamp can be lowered by lowering the duty ratio of the PWM signal.
한편, 도 6은 본 발명의 실시예에 따른 정전류 LED 구동부의 동작 파형을 예시하는 도면이다.6 is a diagram illustrating an operation waveform of the constant current LED driver according to an exemplary embodiment of the present invention.
도 6을 참조하면, 본 발명의 실시예에 따른 정전류 LED 구동부(210)는, 도 4에서 설명된 바와 같이, 드레인 출력단(LX)의 전압, 감지 전압, 코일 전류, 비교기 입력 전압 및 비교기 출력을 각각 나타내는 도면이다.Referring to FIG. 6, the constant
즉, 온/오프 단자(ADJ)를 통해 PWM 신호가 입력되면, 비교기(Amp2)를 통해 감지 전압에 대응되는 검출 전류와 비교된 후, 출력 트랜지스터(Q3)의 드레인 단 자(LX)를 통해 LED(220)의 애노드로 PWM 신호가 공급되는 것을 나타낸다.That is, when a PWM signal is input through the on / off terminal ADJ, it is compared with the detection current corresponding to the sensed voltage through the comparator Amp2, and then the LED is connected through the drain terminal LX of the output transistor Q3. A PWM signal is supplied to the anode of 220.
한편, 도 7은 본 발명의 실시예에 따른 과열 방지를 위한 정전류 방식의 발광다이오드 조명등 제어 방법의 동작 흐름도이다.On the other hand, Figure 7 is a flowchart illustrating a method of controlling a LED lamp of a constant current type to prevent overheating according to an embodiment of the present invention.
도 7을 참조하면, 본 발명의 실시예에 따른 과열 방지를 위한 정전류 방식의 발광다이오드 조명등 제어 방법은, 먼저, LED 조명등을 점등시키기 위한 제어신호가 입력되면(S710), 마이크로 컨트롤러의 제어 하에 펄스폭변조(PWM) 신호를 발생시키게 된다(S720). 만약, LED가 과열 상태에 있지 않다면 마이크로 컨트롤러는 상기 제어신호에 따라 상기 펄스폭변조(PWM)의 듀티비를 1로 유지하게 된다.Referring to FIG. 7, in the method of controlling a constant current light emitting diode lamp for overheating according to an embodiment of the present invention, first, when a control signal for turning on an LED lamp is input (S710), a pulse is controlled under the control of a microcontroller. A width modulation (PWM) signal is generated (S720). If the LED is not in the overheat state, the microcontroller maintains the duty ratio of the pulse width modulation PWM in accordance with the control signal.
다음으로, 상기 PWM 신호에 따라 상기 LED 조명등을 정전류 방식으로 구동시켜 조명 광을 출력하게 된다(S730). 전술한 바와 같이, 정전류 방식으로 LED를 구동하는 경우에는 회로에서 전력 소모 및 발열은 거의 발생하지 않게 된다.Next, the LED light is driven in a constant current manner according to the PWM signal to output illumination light (S730). As described above, when the LED is driven in the constant current method, power consumption and heat generation are hardly generated in the circuit.
다음으로, 상기 LED 조명등의 아날로그 온도를 측정하고(S740), 상기 아날로그 온도를 디지털 값으로 변환한다(S750).Next, the analog temperature of the LED lamp is measured (S740), and the analog temperature is converted into a digital value (S750).
다음으로, 상기 측정된 온도가 기설정된 기준 온도, 예를 들면, 80 보다 큰지 비교하여(S760), 상기 비교 결과에 따라, 상기 PWM 신호의 듀티비를 조절하게 된다(S770). 여기서, 상기 측정 온도가 기준 온도보다 큰 경우, 상기 PWM 신호의 듀티비를 1보다 작은 값으로 감소시키고, 만일, 상기 측정 온도가 기준 온도보다 작은 경우, 상기 PWM 신호의 듀티비를 1로 유지시킬 수 있다.Next, the measured temperature is compared with a predetermined reference temperature, for example, greater than 80 (S760), and according to the comparison result, the duty ratio of the PWM signal is adjusted (S770). Here, if the measured temperature is greater than the reference temperature, the duty ratio of the PWM signal is reduced to a value less than 1, and if the measured temperature is less than the reference temperature, the duty ratio of the PWM signal is maintained at 1 Can be.
다음으로, 상기 듀티비가 조절된 PWM 신호에 따라 상기 LED 조명등을 정전류 방식으로 구동시켜 상기 조명 광을 출력하게 된다(S780).Next, the LED light is driven in a constant current manner according to the PWM signal whose duty ratio is adjusted to output the illumination light (S780).
결국, 본 발명의 실시예에 따르면, 정전류 방식으로 LED 조명등을 제어하고, LED 조명등 구동회로에 인가되는 PWM 신호의 듀티비를 조절함에 따라 LED 조명등의 온도 상승 시에 자동으로 구동 전류를 제한할 수 있게 된다.As a result, according to an embodiment of the present invention, by controlling the LED lamp in a constant current method, and by adjusting the duty ratio of the PWM signal applied to the LED lamp driving circuit can limit the drive current automatically when the temperature rise of the LED lamp Will be.
도 7에 도시된 실시예에서는 아날로그 LED 온도를 디지털 LED 온도로 변환시킨 후 기준 온도와 비교하는 것으로 기재되어 있으나, 아날로그 온도 자체를 기준 온도와 비교하는 구성 역시 본 발명의 취지에 속하는 것은 당업자는 자명하게 이해할 것이다.In the embodiment shown in Figure 7 is described as converting the analog LED temperature to the digital LED temperature and then compared with the reference temperature, the configuration that compares the analog temperature itself with the reference temperature is also within the spirit of the present invention will be apparent to those skilled in the art. Will understand.
또한, LED 온도와 비교되는 기준 온도는 복수개 일 수 있으며, 각각의 기준 온도에 따라 PWM의 듀티 비가 조정되는 구성 역시 본 발명의 취지에 포함된다고 할 것이다.In addition, the reference temperature compared with the LED temperature may be plural, and the configuration in which the duty ratio of PWM is adjusted according to each reference temperature will also be included in the spirit of the present invention.
전술한 본 발명의 설명은 예시를 위한 것이며, 본 발명이 속하는 기술분야의 통상의 지식을 가진 자는 본 발명의 기술적 사상이나 필수적인 특징을 변경하지 않고서 다른 구체적인 형태로 쉽게 변형이 가능하다는 것을 이해할 수 있을 것이다. 그러므로 이상에서 기술한 실시예들은 모든 면에서 예시적인 것이며 한정적이 아닌 것으로 이해해야만 한다. 예를 들어, 단일형으로 설명되어 있는 각 구성 요소는 분산되어 실시될 수도 있으며, 마찬가지로 분산된 것으로 설명되어 있는 구성 요소들도 결합된 형태로 실시될 수 있다.The foregoing description of the present invention is intended for illustration, and it will be understood by those skilled in the art that the present invention may be easily modified in other specific forms without changing the technical spirit or essential features of the present invention. will be. It is therefore to be understood that the above-described embodiments are illustrative in all aspects and not restrictive. For example, each component described as a single type may be implemented in a distributed manner, and similarly, components described as distributed may be implemented in a combined form.
이상에서 설명한 본 발명은 상술한 실시예 및 첨부된 도면에 한정되는 것이 아니고, 본 발명의 기술적 사상을 벗어나지 않는 범위 내에서 여러 가지 치환, 변형 및 변경이 가능하다는 것이 본 발명이 속하는 기술분야에서 통상의 지식을 가진 자에게 있어 명백할 것이다.The present invention described above is not limited to the above-described embodiments and the accompanying drawings, and it is common in the art that various substitutions, modifications, and changes can be made without departing from the technical spirit of the present invention. It will be evident to those who have knowledge of.
본 발명에 따르면, 발광다이오드(LED) 조명등을 정전류 방식으로 제어함으로써, 정전류 LED 구동부의 소비전력을 줄일 수 있고, LED 조명등의 발열 온도가 상승할 경우, 자동으로 구동 전류를 제한함으로써, LED 조명등의 과열을 방지할 수 있다.According to the present invention, by controlling the light emitting diode (LED) lamp in a constant current method, it is possible to reduce the power consumption of the constant current LED driver, and when the heating temperature of the LED lamp rises, by automatically limiting the driving current, Overheating can be prevented.
더불어, 구동 회로에서 발생되는 열을 최소화하고, LED 조명등의 발열 온도만을 정확하게 감지함으로써, 불 필요한 휘도 변경 없이 LED 조명등의 열화를 방지하기 위한 최적을 제어를 수행할 수 있다.In addition, by minimizing heat generated in the driving circuit and accurately detecting only the heating temperature of the LED lamp, it is possible to perform optimal control to prevent deterioration of the LED lamp without unnecessary brightness change.
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