KR100968979B1

KR100968979B1 - 입력 전원에 따라 휘도를 조절하는 발광 다이오드 구동 장치

Info

Publication number: KR100968979B1
Application number: KR1020090093276A
Authority: KR
Inventors: 김현정; 이상훈; 오동성; 홍영근
Original assignee: 삼성전기주식회사; 삼성엘이디 주식회사
Priority date: 2009-09-30
Filing date: 2009-09-30
Publication date: 2010-07-14
Anticipated expiration: 2027-11-30
Also published as: KR20090113232A

Abstract

본 발명은 입력되는 입력 직류 전원의 변화에 따라 발광다이오드의 휘도를 조절하는 발광 다이오드 구동 장치에 관한 것이다.

본 발명은 구동용 전원의 전압 레벨에 설정되는 전압 레벨을 갖는 제1 디밍 신호를 생성하는 디밍 신호 생성부와, 상기 디밍 신호 생성부로부터의 상기 제1 디밍 신호의 전압 레벨과 발광 다이오드에 유입된 전류를 검출한 검출 전압의 전압 레벨을 비교하고, 비교 결과에 따라 사전에 설정된 주파수를 갖는 발진 신호의 온/오프를 조정하여 스위칭을 제어하는 스위칭 제어부와, 상기 스위칭 제어부의 제어에 따라 상기 구동용 전원을 스위칭하여 상기 발광 다이오드를 구동하고, 상기 검출 전압을 상기 스위칭 제어부에 전달하는 스위칭부를 포함한다.

발광 다이오드(Light Emitting Diode; LED), 디밍 신호(Dimming Signal), 위도 조절(Brightness Control)

Description

입력 전원에 따라 휘도를 조절하는 발광 다이오드 구동 장치{LIGHT EMITTING DIODE DRIVER CONTROLLING BRIGHTNESS WITH INPUT POWER}

본 발명은 발광 다이오드 구동 장치에 관한 것으로 보다 상세하게는 입력되는 입력 직류 전원의 변화에 따라 발광다이오에 흐르는 전류를 제어하여 휘도를 조절하는 발광 다이오드 구동 장치에 관한 것이다.

일반적으로, 반도체 발광 다이오드(Light Emitting Diode; LED)는 공해를 유발하지 않는 친환경성 광원으로 다양한 분야에서 주목받고 있다. 최근에, LED 소자는 파장 변환형 형광체와 결합하여 다른 발광 파장을 제공하는 형태로 응용되고 있다, 대표적으로, 단파장 계열의 광을 생성하는 LED 소자는 특정 형광체 또는 형광체 조합과 결합하여, 백색광을 제공하는 조명용 발광장치에 활발히 응용되고 있다.

이러한, 조명용 발광 장치는 원하는 광원의 휘도를 조절하기 위해 구동 장치가 채용된다.

도 1은 종래의 발광 다이오드 구동 장치의 구성도이다.

도 1을 참조하면, 종래의 발광 다이오드 구동 장치(10)는 휘도를 조절하기 위해 외부로부터의 디밍 신호(Dimming Signal)를 입력받으며, 상기 디밍 신호는 신호 처리부(11)를 통해 신호 처리되고, 스위칭부(12)는 기준 레벨의 전류 크기로 스위칭하며 신호 처리부(11)로부터의 디밍 신호에 따라 LED에 흐르는 전류를 단속하여 LED(13)를 구동하고 디밍을 제어한다.

상술한 디밍 신호에는 아날로그 디밍 신호 또는 PWM(Pulse Width Modulation) 디밍 신호가 사용된다. 이러한 디밍 신호가 외부로부터 입력되어 구동 장치의 츨력을 디밍 제어하면 부가적인 회로가 필요하고 노이즈가 발생할 수 있다. 즉, 디밍 신호를 생성하는 부가적인 회로가 구동 장치 외부에 추가되므로 전체적인 제품의 원가 상승의 원인이 되는 문제점이 있다.

상술한 문제점을 해결하기 위해, 본 발명의 목적은 별도의 부가회로를 외부에 설치하지 않고 입력되는 입력 직류 전원의 변화에 따라 발광다이오드의 휘도를 조절하는 발광 다이오드 구동 장치를 제공하는 것이다.

상술한 목적을 달성하기 위해, 본 발명의 발광 다이오드 구동 장치는 구동용 전원의 전압 레벨에 설정되는 전압 레벨을 갖는 제1 디밍 신호를 생성하는 디밍 신호 생성부와, 상기 디밍 신호 생성부로부터의 상기 제1 디밍 신호의 전압 레벨과 발광 다이오드에 유입된 전류를 검출한 검출 전압의 전압 레벨을 비교하여 스위칭을 제어하는 스위칭 제어부와, 상기 스위칭 제어부의 제어에 따라 상기 구동용 전원을 스위칭하여 상기 발광 다이오드를 구동하고, 상기 검출 전압을 상기 스위칭 제어부에 전달하는 스위칭부를 포함하는 것을 특징으로 한다.

본 발명의 일 실시형태에 따르면, 상기 스위칭 제어부는 상기 제1 디밍 신호의 전압 레벨과 상기 검출 전압의 전압 레벨을 비교하는 제1 비교기와, 상기 검출 전압의 전압 레벨과 사전에 설정된 기준 전압의 전압 레벨을 비교하는 제2 비교기와, 상기 제1 및 제2 비교기로부터의 비교 결과를 논리합하는 제1 논리 소자와, 발진 신호를 생성하는 오실레이터와, 상기 제1 논리 소자로부터의 논리 연산 결과를 입력받는 리셋단자와 상기 오실레이터로부터의 발진 신호를 입력받는 셋단자를 갖 는 플립 플롭을 포함할 수 있다.

본 발명의 일 실시형태에 따르면, 상기 제1 디밍 신호는 상기 구동용 전원의 전압 레벨에 따라 설정되는 전압 레벨을 갖는 아날로그 디밍 신호이며, 상기 디밍 신호 생성부는 사전에 설정된 하이(High) 신호 레벨을 갖는 제2 디밍 신호를 더 생성할 수 있다.

본 발명의 다른 실시형태에 따르면, 상기 제1 디밍 신호는 상기 구동용 전원의 전압 레벨에 따라 설정되는 전압 레벨 및 사전에 설정된 주파수를 갖는 PWM(Pulse Width Modulation) 디밍 신호이며, 상기 디밍 신호 생성부는 사전에 설정된 하이(High) 신호 레벨을 갖는 제2 디밍 신호를 더 생성할 수 있다.

본 발명의 일 실시형태에 따르면, 상기 스위칭 제어부는 상기 제1 디밍 신호를 버퍼링하는 버퍼와, 상기 플립 플롭으로부터의 논리 연산 결과와 상기 버퍼로부터의 신호 레벨을 논리곱하는 제2 논리 소자를 더 포함할 수 있다.

본 발명의 일 실시형태에 따르면, 상기 스위칭부는 상기 구동용 전원을 상기 발광다이오드에 유기하는 인덕터와, 상기 스위칭 제어부로부터의 스위칭 제어에 따라 상기 발광다이오드로부터 접지에 전달되는 전류의 전달 경로를 개폐하는 스위치와, 상기 스위치가 오픈되면 상기 발광다이오드로부터의 전류의 순환 경로를 제공 하는 다이오드와, 상기 스위치가 연결되면 상기 스위치로부터 상기 접지에 전달되는 전류를 상기 검출전압으로 검출하는 검출저항을 포함할 수 있다.

본 발명에 따르면, 외부로부터의 디밍 신호에 따라 휘도를 조절하지 않고, 입력되는 입력 직류 전원의 변화에 따라 발광다이오드의 휘도를 직접 조절하여 발광 다이오드의 휘도를 안정적으로 조절할 수 있으며, 디밍 신호 생성을 위한 별도의 부가회로가 필요 없어 제품 생산 원가를 감소시키는 효과가 있다.

이하, 도면을 참조하여 본 발명을 상세히 설명하도록 한다.

도 2는 본 발명의 발광 다이오드 구동 장치의 구성도이다.

도 2를 참조하면, 본 발명의 발광 다이오드 구동 장치(100)는 디밍 신호 생성부(110), 스위칭 제어부(120) 및 스위칭부(130)을 포함한다.

디밍 신호 생성부(110)는 사전에 설정된 전압 레벨을 갖는 구동용 전원의 전압 레벨에 따라 디밍 신호를 생성한다. 상기 디밍 신호는 사전에 설정된 주파수를 갖는 PWM(Pulse Width Modulation) 디밍 신호 및/또는 가변 전압 레벨을 갖는 아날로그 디밍 신호일 수 있다. 디밍 신호 생성부(110)는 마이크로 콘크롤러(Micro Controller Unit), 증폭기(op amp), 비교기, 아날로그-디지털 컨버터, 및 디지털- 아날로그 컨버터 등으로 구성될 수 있다.

스위칭 제어부(120)는 디밍 신호 생성부(110)로부터의 디밍 신호에 따라 스위칭 제어 신호를 스위칭부(130)에 전달한다.

스위칭 제어부(120)는 디밍 신호 생성부(110)로부터의 PWM 디밍 신호를 입력받는 버퍼(b)와 아날로그 디밍 신호를 입력받는 제1 비교기(U1)를 포함한다.

제1 비교기(U1)는 검출 전압의 전압 레벨과 상기 아날로그 디밍 신호의 전압 레벨을 비교한다.

더하여, 스위칭 제어부(120)는 사전에 설정된 전압 레벨을 갖는 기준 전압과 상기 검출 전압을 비교하는 제2 비교기(U2), 제1 비교기(U1)와 제2 비교기(U2)의 비교 결과를 논리합하는 제1 논리 소자(Lo1), 사전에 설정된 주파수를 갖는 발진신호를 생성하는 오실레이터(os), 오실레이터(os)로부터의 발진 신호와 제1 논리 소자(Lo1)의 논리 결과를 입력받는 플립 플롭(Flip-Flop)(U3) 및 플립 플롭(U3)의 논리 결과와 버퍼(b)로부터의 PWM 디밍 신호를 논리 곱하는 제2 논리 소자(Lo2)를 포함한다.

디밍 신호 생성부(110)는 상기 구동용 전원의 전압 레벨에 따라 상기 PWM 디밍 신호의 전압 레벨 또는 아날로그 디밍 신호의 전압 레벨을 설정할 수 있다.

예를 들어, 상기 구동용 전원의 전압 레벨에 따라 상기 PWM 디밍 신호의 전압 레벨 및 주파수를 설정하면 상기 아날로그 디밍 신호의 전압 레벨을 하이(High) 레벨을 갖는 신호로 설정하고, 상기 구동용 전원의 전압 레벨에 따라 상기 아날로그 디밍 신호의 전압 레벨을 설정하면 상기 PWM 디밍 신호는 주파수 설정 없이 전압 레벨을 하이(High) 레벨을 갖는 신호로 설정할 수 있다.

이에 따른 스위칭 제어부(120)의 동작을 살펴보면, 먼저 상기 구동용 전원의 전압 레벨에 따라 상기 아날로그 디밍 신호의 전압 레벨을 설정하고 상기 PWM 디밍 신호의 전압 레벨을 주파수 설정없이 하이(High) 레벨을 갖는 신호로 설정하는 경우, 스위칭부(130)로부터의 검출 전압은 각각 제1 및 제2 비교기(U1, U2)에 전달되어, 각각 상기 기준 전압의 전압 레벨과 상기 아날로그 디밍 신호의 전압 레벨과 비교된다.

상기 검출 전압의 전압 레벨이 상기 기준 전압 또는 상기 아날로그 디밍 신호의 전압 레벨보다 크면 제1 논리 소자(Lo1)의 논리 연산 결과는 하이(High)가 되고 상기 논리 연산 결과는 플립 플롭(U3)의 리셋(reset) 단자에 입력되어 플립 플롭(U3)은 로우(Low) 레벨의 신호를 출력한다.

이때, 디밍 신호 생성부(110)는 PWM 디밍 신호의 전압 레벨을 하이(High) 레벨로 설정하여 출력하며, 이는 버퍼(b)를 거쳐 플립 플롭(U3)의 출력과 함께 제2 논리 소자(Lo2)에 입력되고 논리곱되어 제2 논리 소자(Lo2)는 로우 레벨의 스위칭 제어 신호를 출력한다.

이에 따라, 스위칭부(130)는 발광 다이오드(LED)에 공급되는 구동용 전원의 스위칭을 오프한다. 이후, 오실레이터(os)로부터의 발진 신호는 플립 플롭(U3)의 셋(set)단자에 입력되어 플립 플롭(U3)은 하이(High) 레벨의 신호를 출력하고 제2 논리 소자(Lo2)는 버퍼(b)로부터의 하이 레벨인 PWM 디밍 신호와 논리곱하여 하이 레벨의 스위칭 제어 신호를 출력하며, 이에 따라 스위칭부(130)는 발광 다이오드(LED)에 공급되는 구동용 전원의 스위칭을 재개한다.

상술한 바와 같이, 상기 검출 전압과 구동용 전원의 전압 레벨에 따라 전압 레벨이 설정된 아날로그 디밍 신호의 비교 결과에 따라 발광 다이오드의 휘도를 직접 조정할 수 있다.

다음으로, 상기 구동용 전원의 전압 레벨에 따라 상기 PWM 디밍 신호의 전압 레벨 및 주파수를 설정하고 상기 아날로그 디밍 신호의 전압 레벨을 하이(High) 레벨을 갖는 신호로 설정하는 경우, 상기 검출 전압의 전압 레벨이 상기 기준 전압 레벨보다 크면 제1 논리 소자(Lo1)의 논리 연산 결과는 하이(High)가 되고, 상기 논리 연산 결과는 플립 플롭(U3)의 리셋(reset) 단자에 입력되어 플립 플롭(U3)은 로우(Low) 레벨의 신호를 출력한다. 오실레이터(os)로부터의 발진 신호는 플립 플롭(U3)의 셋(set)단자에 입력되어 플립 플롭(U3)은 하이(High) 레벨의 신호를 출력한다.

이때, 플립 플롭(U3)의 출력신호와 제2 논리 소자(Lo2)는 버퍼(b)로부터 특정 주파수를 갖는 로우 레벨의 전압 레벨인 PWM 디밍 신호와 논리곱하여 로우 레벨의 스위칭 제어 신호를 출력하며, 이에 따라 스위칭부(130)는 발광 다이오드(LED)에 공급되는 구동용 전원의 스위칭을 멈춘다. 이후 제2 논리 소자(Lo2)는 버퍼(b)로부터 특정 주파수를 갖는 하이 레벨의 전압 레벨인 PWM 디밍 신호와 플립 플롭(U3)의 출력 신호를 논리곱하여 플립 플롭(U3)의 출력신호와 동일한 형태의 스위칭 제어 신호를 출력하며, 이에 따라 스위칭부(130)는 발광 다이오드(LED)에 공급되는 구동용 전원의 스위칭을 재개한다.

이에 따라, 스위칭부는 PWM 디밍 신호의 하이 레벨과 로우 레벨에 따라서 디 밍을 제어한다.

스위칭부(130)는 스위칭 제어부(120)의 제어에 따라 발광 다이오드(LED)에 공급되는 상기 구동용 전원을 스위칭하여 발광 다이오드(LED)의 휘도를 조절한다.

이에 따라, 스위칭부(130)는 다이오드(D), 인덕터(L), 스위치(S) 및 검출 저항(R)을 포함할 수 있다.

상기 구동용 전원은 인덕터(L)에 전달되고, 인덕터(L)는 상기 구동용 전원을 유기하여 발광 다이오드(LED)에 전달한다. 발광 다이오드(LED)에 흐르는 전류는 발광 다이오드(LED)와 접지 사이에 직렬 연결된 스위치(S)에 전달되고, 스위치(S)는 스위칭 제어부(120)의 스위칭 제어 신호에 따라 발광 다이오드(LED)로부터 접지에 전달되는 전류의 경로를 개폐한다.

스위치(S)와 접지 사이에는 검출 저항(R)이 직렬 연결된다. 이에 따라, 검출 저항(R)은 스위치(S)가 스위칭 온된 경우 스위치(S)에 유입된 전류를 전압으로 검출하여 상기 검출 전압을 스위칭 제어부(120)에 전달한다.

스위치(S)가 스위칭 오프된 경우 다이오드(D)는 인덕터(L)와 전기적으로 연결되어 발광 다이오드(LED)로부터의 전류의 순환 경로를 제공한다.

이상에서 설명한 본 발명은 전술한 실시예 및 첨부된 도면에 의해 한정되는 것이 아니고 후술하는 특허청구범위에 의해 한정되며, 본 발명의 구성은 본 발명의 기술적 사상을 벗어나지 않는 범위 내에서 그 구성을 다양하게 변경 및 개조할 수 있다는 것을 본 발명이 속하는 기술 분야에서 통상의 지식을 가진 자는 쉽게 알 수 있다.

도 1은 종래의 발광 다이오드 구동 장치의 구성도.

도 2는 본 발명의 발광 다이오드 구동 장치의 구성도.

<도면의 주요 부호에 대한 상세한 설명>

100...구동 장치 110...디밍 신호 생성부

120...스위칭 제어부 130...스위칭부

b...버퍼 U1...제1 비교기

U2...제2 비교기 os...오실레이터

U3...플립플롭 Lo1...제1 논리 소자

Lo2...제2 논리 소자 D...다이오드

S...스위치 R...검출 저항

L...인덕터 LED...발광 다이오드

Claims

삭제
직류 구동용 전원의 전압 레벨에 따라 설정되는 전압 레벨을 갖는 제1 디밍 신호를 생성하는 디밍 신호 생성부;

상기 디밍 신호 생성부로부터의 상기 제1 디밍 신호의 전압 레벨과 발광 다이오드에 유입된 전류를 검출한 검출 전압의 전압 레벨을 비교하여 스위칭을 제어하는 스위칭 제어부; 및

상기 스위칭 제어부의 제어에 따라 상기 직류 구동용 전원을 스위칭하여 상기 발광 다이오드를 구동하고, 상기 검출 전압을 상기 스위칭 제어부에 전달하는 스위칭부를 포함하되,

상기 디밍신호 생성부의 제1디밍신호는 상기 직류 구동용 전원의 서로 다른 전압레벨에 따라 각각 설정된 전압레벨을 갖는 아날로그 디밍신호이며,

상기 스위칭 제어부는

상기 제1 디밍 신호의 전압 레벨과 상기 검출 전압의 전압 레벨을 비교하는 제1 비교기;

상기 검출 전압의 전압 레벨과 사전에 설정된 기준 전압의 전압 레벨을 비교하는 제2 비교기;

상기 제1 및 제2 비교기로부터의 비교 결과를 논리합하는 제1 논리 소자;

발진 신호를 생성하는 오실레이터; 및

상기 제1 논리 소자로부터의 논리 연산 결과를 입력받는 리셋단자와 상기 오실레이터로부터의 발진 신호를 입력받는 셋단자를 갖는 플립플롭

을 포함하는 것을 특징으로 하는 입력 전원에 따라 휘도를 조절하는 발광 다이오드 구동 장치.
제2항에 있어서,

상기 디밍 신호 생성부는 사전에 설정된 하이(High) 신호 레벨을 갖는 제2 디밍 신호를 더 생성하는 것을 특징으로 하는 입력 전원에 따라 휘도를 조절하는 발광 다이오드 구동 장치.
제3항에 있어서, 상기 스위칭 제어부는

상기 제1 디밍 신호를 버퍼링하는 버퍼; 및

상기 플립플롭으로부터의 논리 연산 결과와 상기 버퍼로부터의 신호 레벨을 논리곱하는 제2 논리 소자

를 더 포함하는 것을 특징으로 하는 입력 전원에 따라 휘도를 조절하는 발광 다이오드 구동 장치.
제2항에 있어서, 상기 스위칭부는

상기 구동용 전원을 상기 발광다이오드에 유기하는 인덕터;

상기 스위칭 제어부로부터의 스위칭 제어에 따라 상기 발광다이오드로부터 접지에 전달되는 전류의 전달 경로를 개폐하는 스위치;

상기 스위치가 오픈되면 상기 발광다이오드로부터의 전류의 순환 경로를 제공하는 다이오드; 및

상기 스위치가 연결되면 상기 스위치로부터 상기 접지에 전달되는 전류를 상기 검출전압으로 검출하는 검출저항

을 포함하는 것을 특징으로 하는 입력 전원에 따라 휘도를 조절하는 발광 다이오드 구동 장치.
삭제
직류 구동용 전원의 전압 레벨에 따라 설정되는 전압 레벨을 갖는 제1 디밍 신호를 생성하는 디밍 신호 생성부;

상기 디밍 신호 생성부로부터의 상기 제1 디밍 신호의 전압 레벨과 발광 다이오드에 유입된 전류를 검출한 검출 전압의 전압 레벨을 비교하여 스위칭을 제어하는 스위칭 제어부; 및

상기 스위칭 제어부의 제어에 따라 상기 직류 구동용 전원을 스위칭하여 상기 발광 다이오드를 구동하고, 상기 검출 전압을 상기 스위칭 제어부에 전달하는 스위칭부를 포함하되,

상기 디밍신호 생성부의 제1디밍신호는 상기 구동용 전원의 서로 다른 전압 레벨에 따라 각각 설정된 전압 레벨 및 주파수를 갖는 PWM(Pulse Width Modulation) 디밍신호이며,

상기 스위칭 제어부는

상기 제1 디밍 신호의 전압 레벨과 상기 검출 전압의 전압 레벨을 비교하는 제1 비교기;

상기 검출 전압의 전압 레벨과 사전에 설정된 기준 전압의 전압 레벨을 비교하는 제2 비교기;

상기 제1 및 제2 비교기로부터의 비교 결과를 논리합하는 제1 논리 소자;

발진 신호를 생성하는 오실레이터; 및

상기 제1 논리 소자로부터의 논리 연산 결과를 입력받는 리셋단자와 상기 오실레이터로부터의 발진 신호를 입력받는 셋단자를 갖는 플립플롭

을 포함하는 것을 특징으로 하는 입력 전원에 따라 휘도를 조절하는 발광 다이오드 구동 장치.
제7항에 있어서,

상기 디밍 신호 생성부는 사전에 설정된 하이(High) 신호 레벨을 갖는 제2 디밍 신호를 더 생성하는 것을 특징으로 하는 입력 전원에 따라 휘도를 조절하는 발광 다이오드 구동 장치.
제8항에 있어서, 상기 스위칭 제어부는

상기 제1 디밍 신호를 버퍼링하는 버퍼; 및

상기 플립플롭으로부터의 논리 연산 결과와 상기 버퍼로부터의 신호 레벨을 논리곱하는 제2 논리 소자

를 더 포함하는 것을 특징으로 하는 입력 전원에 따라 휘도를 조절하는 발광 다이오드 구동 장치.
제7항에 있어서, 상기 스위칭부는

상기 구동용 전원을 상기 발광다이오드에 유기하는 인덕터;

상기 스위칭 제어부로부터의 스위칭 제어에 따라 상기 발광다이오드로부터 접지에 전달되는 전류의 전달 경로를 개폐하는 스위치;

상기 스위치가 오픈되면 상기 발광다이오드로부터의 전류의 순환 경로를 제공하는 다이오드; 및

상기 스위치가 연결되면 상기 스위치로부터 상기 접지에 전달되는 전류를 상기 검출전압으로 검출하는 검출저항

을 포함하는 것을 특징으로 하는 입력 전원에 따라 휘도를 조절하는 발광 다이오드 구동 장치.