KR100980848B1

KR100980848B1 - Lighting apparatus using LED

Info

Publication number: KR100980848B1
Application number: KR1020080019356A
Authority: KR
Inventors: 서윤석
Original assignee: 에이피엘시스템(주)
Priority date: 2008-02-29
Filing date: 2008-02-29
Publication date: 2010-09-10
Also published as: KR20090093682A

Abstract

본 발명은 다수의 LED를 구동하기 위한 것으로, 보다 자세하게는 다수의 LED를 사용자 조작에 따라 점등시켜 조명으로 사용 가능하도록 하는 LED 등명기에 관한 것이다.The present invention relates to driving a plurality of LEDs, and more particularly, to a LED light emitter that can be used as lighting by lighting a plurality of LEDs according to a user operation.

본 발명의 LED 등명기는, 다수의 LED가 직렬 연결된 제1 및 제2LED단; 외부의 PWM 입력정보에 따라 상기 제1 및 제2LED단에 입력되는 전압을 일정 수준까지 배가시키도록 하기 위한 스위칭 명령신호를 생성하며, 상기 제1 및 제2LED단을 거쳐 입력되는 피드백 전류를 감지하여 상기 제1 및 제2LED단에 인가되는 전류가 정전류가 되도록 제어하는 제어단; 및 상기 스위칭 명령에 따라 전압원에서 입력된 전압을 일정 수준까지 배가시켜 상기 제1 및 제2LED단에 공급하기 위한 제1 및 제2전압배가단을 포함한다.LED light emitter of the present invention, a plurality of LED is connected in series first and second LED stage; Generates a switching command signal for doubling the voltage input to the first and second LED stages to a predetermined level according to external PWM input information, and detects a feedback current input through the first and second LED stages. A control stage for controlling the current applied to the first and second LED stages to be a constant current; And first and second voltage multiplication stages for supplying the first and second LED stages by doubling the voltage input from the voltage source to a predetermined level according to the switching command.

LED, 조명, 전력 효율, 발열, 직렬 LED, lighting, power efficiency, heat generation, serial

Description

LED apparatus {Lighting apparatus using LED}

본 발명은 다수의 LED를 구동하기 위한 것으로, 보다 자세하게는 다수의 LED를 사용자 조작에 따라 점등시켜 항공등과 같은 분야의 조명시설에서 사용 가능하도록 하는 LED 등명기에 관한 것이다.The present invention relates to driving a plurality of LEDs, and more particularly, to a plurality of LEDs according to the user's operation relates to an LED illuminator that can be used in lighting installations, such as airplanes.

LED(light emitting diode)란, '발광 다이오드'라고도 일컬어지며, 반도체의 p-n 접합구조를 이용하여 주입된 소수캐리어(전자 또는 정공)를 만들어내고, 이들의 재결합(再結合)에 의하여 발광시키는 것을 의미한다.The light emitting diode (LED), also called a light emitting diode, refers to a small number of carriers (electrons or holes) injected using a pn junction structure of a semiconductor, and emits light by recombination thereof. do.

이러한 LED는 종래의 광원(光源)에 비해 소형이고, 수명이 길며, 이와 더불어 전기에너지가 빛에너지로 직접 변환하기 때문에 전력을 적게 소비하는 등의 장점이 있어 차세대의 광원으로 각광받고 있다.Such LEDs are smaller than conventional light sources, have a long lifespan, and consume less power because electrical energy is directly converted into light energy.

그러나, 단일의 LED를 통해 출력되는 광량은 미미한 수준이기 때문에 현재 이용되고 있는 백열등이나 형광등과 같은 광원을 대체할 정도의 광량을 확보하기 위해서는 다수의 LED를 이용하여야 한다.However, since the amount of light output through a single LED is insignificant, it is necessary to use a plurality of LEDs to secure a light amount sufficient to replace a light source such as an incandescent lamp or a fluorescent lamp currently used.

도 1에는 이와 같이 다수의 LED를 이용하여 구성된 등명기의 회로도가 도시되어 있다.1 shows a circuit diagram of an equalizer constructed using a plurality of LEDs as described above.

도 1에 도시된 것과 같이 종래 기술에 따른 등명기는 다수의 LED(2)가 하나의 제어단(4)에 병렬 연결되며, 제어단은 LED를 거쳐 입력되는 전류를 감지하여 각 LED에 정전류가 입력될 수 있도록 제어한다.As shown in FIG. 1, the light register according to the related art has a plurality of LEDs 2 connected in parallel to one control stage 4, and the control stage senses a current input through the LEDs so that a constant current is input to each LED. To be controlled.

이러한 종래의 등명기는 병렬 연결된 LED의 라인 갯수만큼 제어단측에 전류 감지 수단(미도시)가 구비되어야 하므로, 제어단의 부피가 비대해지는 문제점이 있었다.Such conventional light emitters have a current sensing means (not shown) on the side of the control terminal as many as the number of lines of LEDs connected in parallel.

또한, 제어단(4)의 전력 소비가 클 뿐만 아니라, 발열이 심해져서 전체 장치(10)의 안정성이 저해되는 문제점이 있었다.In addition, not only the power consumption of the control stage 4 is large, but also heat generation is severe, there is a problem that the stability of the entire apparatus 10 is impaired.

나아가, 위와 같이 저항체라 할 수 있는 다수의 LED가 병렬로 연결될 경우 소비전력은 P=V²/R 식에 의해 구해질 수 있는데, 소비전력(P)가 저항에 반비례하므로, 결국 전력소비가 커져 비효율적인 문제점이 있었다.Furthermore, when a plurality of LEDs, which can be referred to as resistors, are connected in parallel, power consumption can be obtained by the formula P = V ² / R. There was an inefficient problem.

본 발명은 위와 같은 종래 등명기의 문제점을 해결하기 위한 것으로, 부피를 줄일 수 있으면서도 전력소비가 작고 발열이 적은 LED 등명기를 제공하는데 그 목적이 있다.The present invention is to solve the problems of the conventional illuminator as described above, it is an object of the present invention to provide an LED illuminator with a small power consumption and low heat generation while reducing the volume.

상기의 과제를 해결하기 위한 바람직한 일 실시예에 따른 본 발명의 LED 등명기는, 다수의 LED가 소정 개수로 그룹화되며, 그룹화된 LED끼리 일방향으로 직렬 연결된 LED단; 외부의 PWM 입력정보에 따라 그룹별로 상기 LED단에 입력되는 전압을 일정 수준까지 배전압시키도록 하기 위한 스위칭 명령신호를 발생시키며, 상기 LED단을 거쳐 입력되는 피드백 전류를 감지하여 상기 LED단에 인가되는 전류가 정전류가 되도록 제어하는 제어단; 및 상기 스위칭 명령에 따라 전압원에서 입력된 전압을 배전압으로 승압시켜 상기 LED단에 공급하기 위한 배전압단을 포함하다.LED lamp of the present invention according to a preferred embodiment for solving the above problems, a plurality of LEDs are grouped in a predetermined number, LED group connected to the grouped LEDs in one direction in series; Generates a switching command signal for doubling the voltage input to the LED stage by a group according to external PWM input information to a predetermined level, senses the feedback current input through the LED stage and applies it to the LED stage A control stage for controlling the current to be a constant current; And a double voltage stage for boosting the voltage input from the voltage source according to the switching command to a double voltage and supplying the voltage to the LED terminal.

이때, 상기 LED단은, 적어도 둘 이상의 그룹으로 이루어지며, 각 그룹에 따라 서로 엇갈리는 방향으로 배치되는 것일 수 있다.At this time, the LED stage, it is made of at least two groups, it may be arranged in a direction staggered with each other according to each group.

또한, 상기 제어단은, 적어도 둘 이상 구비되며, 각 제어단은 상기 LED단의 복수 그룹을 분할하여 제어하는 것이 바람직하다.In addition, at least two control stages are provided, and each control stage preferably controls by dividing a plurality of groups of the LED stages.

나아가, 상기 제어단은, 상기 PWM 입력에 따라 상기 입력전압을 차등적으로 승압할 수 있도록 상기 스위칭 명령신호를 발생시키는 것이 더욱 바람직하다.Further, it is more preferable that the control stage generates the switching command signal to differentially boost the input voltage according to the PWM input.

덧붙여, 상기 배전압단은, 적어도 둘 이상 구비되며, 각 배전압단은 각각 상 기 적어도 둘 이상의 그룹에 입력되는 전압을 개별적으로 승압시키는 것일 수 있다.In addition, the at least two voltage distribution stages may be provided, and each of the voltage distribution terminals may respectively boost voltages input to the at least two groups.

한편, 상기 배전압단은,
상기 스위칭 명령신호에 따라 인덕터를 통해 출력되는 전압을 충방전하는 제1 및 제2 커패시터; 상기 제2커패시터를 통해 방전되는 전압을 정류하여 출력하는 제2정류다이오드와; 상기 제1커패시터와 상기 제2정류다이오드에서 각각 출력된 전압을 합하여 승압된 전압을 정류하여 출력하는 제1정류다이오드와; 상기 제1정류다이오드에서 출력된 전압을 충방전하여 상기 LED단에 공급해주는 제3커패시터를 포함할 수 있다.On the other hand, the double voltage terminal,
First and second capacitors configured to charge and discharge a voltage output through the inductor according to the switching command signal; A second rectifying diode rectifying and outputting a voltage discharged through the second capacitor; A first rectifying diode for rectifying and outputting a boosted voltage by summing voltages output from the first capacitor and the second rectifying diode; And a third capacitor that charges and discharges the voltage output from the first rectifier diode and supplies the voltage to the LED terminal.

본 발명에 따르면, 기존과 동일한 개수의 LED를 점등시키면서도 기존보다 점등기 제어단의 부피를 줄일 수 있고, 이와 더불어 균일한 밝기에서 소비되는 전력이 감소하는 장점이 있다.According to the present invention, while lighting the same number of LEDs as before, it is possible to reduce the volume of the lighter control stage than before, and in addition, there is an advantage in that power consumed at uniform brightness is reduced.

나아가, LED의 방향을 엇갈리게 배치하여 일방향으로 치우치지 않은 균일한 광(光)을 출력할 수 있다.Furthermore, the LEDs may be alternately arranged to output uniform light that is not biased in one direction.

이하 첨부된 도면을 참조로 본 발명의 바람직한 실시예를 상세히 설명하기로 한다. 이에 앞서, 본 명세서 및 청구범위에 사용된 용어나 단어는 통상적이거나 사전적인 의미로 한정해서 해석되어서는 아니 되며, 발명자는 그 자신의 발명을 가장 최선의 방법으로 설명하기 위해 용어의 개념을 적절하게 정의할 수 있다는 원칙에 입각하여 본 발명의 기술적 사상에 부합하는 의미와 개념으로 해석되어야만 한다.Hereinafter, preferred embodiments of the present invention will be described in detail with reference to the accompanying drawings. Prior to this, terms or words used in the specification and claims should not be construed as having a conventional or dictionary meaning, and the inventors should properly interpret the concept of terms in order to best explain their invention in the best way possible. Based on the principle that can be defined, it should be interpreted as meaning and concept corresponding to the technical idea of the present invention.

따라서, 본 명세서에 기재된 실시예와 도면에 도시된 구성은 본 발명의 가장 바람직한 일 실시예에 불과할 뿐이고 본 발명의 기술적 사상을 모두 대변하는 것은 아니므로, 본 출원시점에 있어서 이들을 대체할 수 있는 다양한 균등물과 변형예들이 있을 수 있음을 이해하여야 한다.Therefore, the embodiments described in the specification and the drawings shown in the drawings are only the most preferred embodiment of the present invention and do not represent all of the technical idea of the present invention, various modifications that can be replaced at the time of the present application It should be understood that there may be equivalents and variations.

이하에서는 도 2를 참조하여 본 발명의 바람직한 일 실시예에 따른 LED 등명기의 구성을 살펴 보도록 한다.Hereinafter, with reference to Figure 2 looks at the configuration of the LED brightener according to an embodiment of the present invention.

도 2는 본 발명의 바람직한 일 실시예에 따른 LED 등명기의 회로도이다. 도 2에 도시된 바와 같이 본 발명의 바람직한 일 실시예에 따른 LED 등명기(100)는 LED단(110)과, 제어단(120), 배전압단(130)을 포함한다.2 is a circuit diagram of an LED illuminator according to a preferred embodiment of the present invention. As shown in FIG. 2, the LED illuminator 100 according to the preferred embodiment of the present invention includes an LED stage 110, a control stage 120, and a voltage distribution stage 130.

LED단(110)은 도 2에 도시된 것과 같이 다수의 LED가 소정 개수로 그룹화되고, 그룹화된 LED끼리 일방향으로 직렬 연결되어 구성된다.As shown in FIG. 2, the LED stage 110 includes a plurality of LEDs grouped in a predetermined number, and the grouped LEDs are connected in series in one direction.

본 발명에서는 광원으로 이용되는 다수의 LED를 이와 같이 직렬로 연결하므로, 전력소비를 줄여 보다 효율적인 구동이 가능해진다.In the present invention, since a plurality of LEDs used as a light source are connected in series, power consumption can be reduced and more efficient driving is possible.

이렇게 직렬 연결된 다수의 LED를 점등하기 위해서는 종래의 등명기(10)에서 이용되는 전압보다 높은 전압을 필요로 하는데, 이에 관해서는 전압배가단(130)을 설명하는 부분에서 좀 더 자세히 살펴보도록 한다.In order to turn on a plurality of LEDs connected in series like this requires a voltage higher than the voltage used in the conventional light 10 (10) will be described in more detail in the section describing the voltage multiplier (130).

한편, LED단(110)의 각 그룹(111,112,113,114)은 도 2에 도시된 것과 같이 서로 엇갈리는 방향으로 배치되는 것이 바람직한데, LED는 특성상 방향성을 갖는 광(光)을 출력하므로 하나의 특정 방향으로 배치할 경우 특정 방향만 밝아질 수 있 는 문제점이 발생하여, 본 발명에서는 LED단(110)의 각 그룹(111,112,113,114)을 서로 엇갈리는 방향으로 배치함으로써 이를 해결한다.On the other hand, each group (111, 112, 113, 114) of the LED stage 110 is preferably arranged in a cross direction as shown in Figure 2, the LED outputs light having directional characteristics in nature, so arranged in one specific direction In this case, there is a problem that only a specific direction may be brightened. In the present invention, the groups 111, 112, 113, and 114 of the LED stage 110 are solved by arranging them in a staggered direction.

제어단(120)은 외부의 PWM 입력정보에 따라 LED단(110)에 입력되는 전압을 일정 수준까지 배전압시키도록 하기 위한 스위칭 명령신호를 발생시키며, LED단(110)을 거쳐 입력되는 피드백 전류를 감지하여 LED단(110)에 인가되는 전류가 정전류가 되도록 제어한다.The control terminal 120 generates a switching command signal to double the voltage input to the LED terminal 110 to a predetermined level according to external PWM input information, and feedback current input through the LED terminal 110. Sensing and controlling the current applied to the LED stage 110 to be a constant current.

이때, 제어단(120)은 둘 이상 구비되어, LED단(110)의 복수 그룹을 분할하여 제어하는 것이 바람직한데, 도 2에 도시된 것과 같이 4개의 그룹으로부터 제어단으로 입력되는 피드백 전류를 분할하여 측정하므로 본 발명의 제어단에서는 기존과 같이 많은 수의 전류 측정수단(미도시)이 구비될 필요가 없다.At this time, the control terminal 120 is provided with two or more, it is preferable to control by dividing a plurality of groups of the LED stage 110, as shown in Figure 2 divides the feedback current input to the control terminal from the four groups In the control stage of the present invention, a large number of current measuring means (not shown) need not be provided.

따라서, 동일한 수의 LED를 점등하더라도 종래의 등명기(10)보다 훨씬 작은 크기의 제어단(120)을 구성할 수 있음은 물론, 제어단(120)에서 발생되는 열을 감소시킬 수 있다.Accordingly, even when the same number of LEDs are turned on, the control stage 120 having a size much smaller than that of the conventional lamp 10 can be configured, and the heat generated by the control stage 120 can be reduced.

또한, 제어단(120) 자체의 소비 전력도 줄어듦으로 본 발명은 더욱 효율적으로 구동된다.In addition, since the power consumption of the control stage 120 itself is reduced, the present invention is driven more efficiently.

한편, 상기 스위칭 명령신호는 제1 및 제2전압배가단(132, 134)의 동작을 제어하기 위한 것으로, 배가되는 전압의 크기에 대한 정보를 포함할 수 있다.On the other hand, the switching command signal is for controlling the operation of the first and second voltage multiplication stages 132 and 134, and may include information on the magnitude of the voltage multiplied.

또한, 제어단(120)은 외부로부터 입력되는 상기 PWM 신호에 따라 배전압단(130)이 차등적으로 전압의 크기를 배가시킬 수 있도록 스위칭 명령신호를 생성할 수 있다.In addition, the control terminal 120 may generate a switching command signal so that the double voltage terminal 130 may multiply the magnitude of the voltage differentially according to the PWM signal input from the outside.

본 발명은 이러한 구성을 통해 LED단(110)으로 인가되는 전압의 크기를 제어함으로써 LED의 밝기를 조절하는 디밍(diming)기능을 수행할 수 있다.The present invention can perform a dimming function of controlling the brightness of the LED by controlling the magnitude of the voltage applied to the LED stage 110 through such a configuration.

여기서, 상기 스위칭 신호는 배전압단(130)에 동일하게 입력될 수도 있으나, 개별적인 신호가 배전압단(130)에 각각 독립적으로 입력될 수도 있다.Here, the switching signal may be input to the double voltage terminal 130 in the same manner, but individual signals may be input to the double voltage terminal 130 independently.

배전압단(130)은 제어단(120)을 통해 생성된 상기 스위칭 명령에 따라 전압원(Vcc)에서 입력된 전압을 일정 수준까지 승압시켜 LED단(110)에 공급하기 위한 것으로, 배전압단(130)은 도 2에 도시된 것과 같이 둘 이상의 다수개가 구비되어 LED단(110)의 각 그룹에 입력되는 전압을 개별적으로 배가시키는 것이 바람직하다.The double voltage terminal 130 is for supplying the LED terminal 110 by boosting the voltage input from the voltage source Vcc to a predetermined level according to the switching command generated through the control terminal 120. 130 is preferably provided with a plurality of two or more as shown in Figure 2 to individually double the voltage input to each group of LED stage (110).

이러한 구성을 통해 배전압단(130)의 일부에 고장이 발생하더라도 전체 LED단(110)이 소등되는 것을 방지할 수 있다.Through such a configuration, even if a failure occurs in a part of the voltage distribution terminal 130, it is possible to prevent the entire LED terminal 110 from being turned off.

이러한 배전압단(130)의 구동원리는 다음과 같다.The driving principle of the double voltage terminal 130 is as follows.

먼저, 제어단(120)의 스위칭 명령신호에 따라 인덕터(L2)가 전압원(Vcc)으로부터 입력되는 전압을 저장하였다가 출력하게 되고, 제1 및 제2 커패시터(C1)(C2)는 상기 인덕터(L2)로부터 출력되는 전압을 충전하였다가 방전을 하게 된다.First, the inductor L2 stores the voltage input from the voltage source Vcc according to the switching command signal of the control terminal 120 and outputs the first and second capacitors C1 and C2. The voltage output from L2) is charged and then discharged.

다음으로, 제2정류다이오드(DD2)는 상기 제2커패시터(C2)에서 방전되는 전압을 정류하게 되고, 제4커패시터(C7)는 상기 제2정류다이오드(DD2)에서 출력되는 전압을 충전하였다가 방전을 하게 된다.Next, the second rectifier diode DD2 rectifies the voltage discharged from the second capacitor C2, and the fourth capacitor C7 charges the voltage output from the second rectifier diode DD2. Discharge.

다음으로, 제1정류다이오드(DD1)는 상기 제1커패시터(C1)에서 방전된 전압과 상기 제4커패시터(C7)를 통해 방전된 전압 즉, 제2정류다이오드(DD2)를 통해 정류된 전압을 합산하여 승압을 하게 되고, 이렇게 승압된 전압을 정류하여 출력하게 된다.
상기 제1정류다이오드(DD1)를 통해 출력되는 승압 전압은 제3커패시터(C3)를 통해 충전되었다가 방전되어 LED단(110)의 단자(L1)로 공급된다.
여기서 배전압단(130)은 상기 LED단(110)의 각 그룹(111, 112, 113, 114)의 개수와 대응하게 구성되는 것이 바람직하며, 각각의 배전압단(130)의 구동 원리는 모두 동일하게 동작한다.Next, the first rectifying diode DD1 stores the voltage discharged through the first capacitor C1 and the voltage discharged through the fourth capacitor C7, that is, the voltage rectified through the second rectifying diode DD2. The voltage is boosted by summing, and the voltage boosted is rectified and output.
The boosted voltage output through the first rectifying diode DD1 is charged and discharged through the third capacitor C3 and is supplied to the terminal L1 of the LED terminal 110.
Here, the voltage distribution terminal 130 is preferably configured to correspond to the number of each group (111, 112, 113, 114) of the LED terminal 110, the driving principle of each voltage distribution terminal 130 are all It works the same.

본 발명은 이와 같이 전압원(Vcc) 측에서 바로 공급되는 전압과 제어단(120) 을 거쳐 공급되는 전압을 합산시킴으로써 배전압을 이루며 이렇게 승압된 전압을 이용하여 직렬연결된 다수의 LED를 점등할 수 있다.The present invention achieves a double voltage by summing the voltage supplied directly from the voltage source (Vcc) side and the voltage supplied through the control terminal 120, and can turn on a plurality of LEDs connected in series using the boosted voltage. .

위의 설명은 배전압단 중 일부의 회로만을 예로 들어 설명하였으나, 본 발명의 구성이 반드시 이에 한정되는 것은 아니다.The above description has been given by taking only some circuits of the double voltage terminal as an example, but the configuration of the present invention is not necessarily limited thereto.

이상과 같이, 본 발명은 비록 한정된 실시예와 도면에 의해 설명되었으나, 본 발명은 이것에 의해 한정되지 않으며 본 발명이 속하는 기술 분야에서 통상의 지식을 가진 자에 의해 본 발명의 기술 사상과 아래에 기재될 특허 청구범위의 균등 범위 내에서 다양한 수정 및 변형이 가능함은 물론이다.As mentioned above, although this invention was demonstrated by the limited embodiment and drawing, this invention is not limited by this, The person of ordinary skill in the art to which this invention belongs, Of course, various modifications and variations are possible within the scope of equivalent claims.

도 1은 종래 기술에 따른 LED 등명기의 회로도,1 is a circuit diagram of an LED illuminator according to the prior art,

도 2는 본 발명의 바람직한 일 실시예에 따른 LED 등명기의 회로도이다.2 is a circuit diagram of an LED illuminator according to a preferred embodiment of the present invention.

<도면 주요 부분에 대한 부호의 설명><Explanation of symbols for the main parts of the drawings>

110 : LED단 120 : 제어단110: LED stage 120: control stage

130 : 배전압단130: double voltage terminal

Claims

delete

A plurality of LEDs are grouped in a predetermined number, LED group 110 connected to the grouped LEDs in one direction in series;

Generates a switching command signal for doubling the voltage input to the LED stage by a group according to external PWM input information to a predetermined level, senses the feedback current input through the LED stage and applies it to the LED stage A control stage 120 for controlling the current to be a constant current; And

And a double voltage stage 130 for boosting the voltage input from the voltage source according to the switching command to a double voltage and supplying the voltage to the LED stage.

The double voltage terminal 130,

At least two are provided, each of the double voltage stage to step up the voltage input to the LED stage individually,

First and second capacitors C1 and C2 for charging and discharging a voltage output through the inductor L2 according to the switching command signal;

A second rectifying diode (DD2) for rectifying and outputting a voltage discharged through the second capacitor (C2);

A first rectifying diode (DD1) for rectifying and outputting a boosted voltage by summing the voltages output from the first capacitor (C1) and the second rectifying diode (DD2);

And a third capacitor (C3) for charging and discharging the voltage output from the first rectifier diode (DD1) to the LED terminal (L1).