KR101101588B1 - Light emitting diode driver - Google Patents

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Abstract

본 발명은 발광 다이오드 열간의 전류 평형을 유지하여 발광 다이오드를 구동할 수 있는 발광 다이오드 구동 장치에 관한 것으로, 사전에 설정된 구동 전원을 적어도 둘의 발광 다이오드 열에 공급하는 전원 공급부와, 상기 적어도 둘의 발광 다이오드 열 간에 흐르는 전류를 스위칭하여 전류 평형을 유지하는 전류 평형부를 포함하는 것을 특징으로 하는 발광 다이오드 구동 장치를 제공하여, 발광 다이오드 열간의 전류 평형을 유지하여 발광 다이오드를 구동함으로써, 발광 다이오드의 전압 편차에도 전류를 일정하게 유지하고 스위치 소자의 발열을 개선할 수 있다.

Figure R1020090123835

발광 다이오드(Light Emitting Diode;LED), 드라이버(Driver), 전류 평형(Current Balancing)

BACKGROUND OF THE INVENTION 1. Field of the Invention The present invention relates to a light emitting diode driving apparatus capable of driving a light emitting diode by maintaining a current balance between light emitting diode rows, comprising: a power supply unit supplying a predetermined driving power to at least two light emitting diode rows; The present invention provides a light emitting diode driving apparatus comprising: a current balancing unit for switching current flowing between diode columns to maintain current balance, and driving the light emitting diode by maintaining current balance between the light emitting diode rows. The current can be kept constant and the heat generation of the switch element can be improved.

Figure R1020090123835

Light Emitting Diodes (LEDs), Drivers, Current Balancing

Description

발광 다이오드 구동 장치{LIGHT EMITTING DIODE DRIVER}Light Emitting Diode Drive Device {LIGHT EMITTING DIODE DRIVER}

본 발명은 발광 다이오드 구동 장치에 관한 것으로 보다 상세하게는 발광 다이오드 열간의 전류 평형을 유지하여 발광 다이오드를 구동할 수 있는 발광 다이오드 구동 장치에 관한 것이다.The present invention relates to a light emitting diode driving apparatus, and more particularly, to a light emitting diode driving apparatus capable of driving a light emitting diode by maintaining a current balance between light emitting diode columns.

최근 들어, 현재 디스플레이 산업은 고해상도와 대화면 등의 멀티미디어 시대 요구를 반영한 신기술의 FPD(Flat Panel Display)시장이 주를 이루고 있고, 특히 대형 디스플레이 시장의 경우 LCD(Liquid Crystal Display) TV가 급진적 성장세를 보이고 있어 향후 가격과 시장성 측면에서 주도적 역할을 할 것으로 기대하고 있다. Recently, the display industry is dominated by the new technology of the Flat Panel Display (FPD) market, which reflects the demands of the multimedia era, such as high resolution and large screens.In particular, the liquid crystal TV (LCD) TV is showing rapid growth in the large display market. It is expected to play a leading role in terms of price and marketability in the future.

기존 LCD TV의 경우 백라이트로 광원으로 CCFL(Cold Cathode Fluorescent Lamp)이 주로 사용되었지만, 최근에는 전력소모 및 수명, 친환경성 등과 같은 다양한 장점으로 인해 점차적으로 LED(Light Emitting Diode)를 사용되고 있는 추세이다. 따라서 LED를 이용한 백라이트 유닛 전력 모듈의 저가 전력 전자시스템의 구성과 그에 따른 적절한 제어 요소가 절실히 요구되고 있다. In the case of conventional LCD TVs, Cold Cathode Fluorescent Lamps (CCFLs) are mainly used as light sources as backlights, but recently, LEDs (Light Emitting Diodes) are gradually being used due to various advantages such as power consumption, lifespan, and environmental friendliness. Therefore, there is an urgent need for the construction of a low cost power electronic system of a backlight unit power module using LEDs and appropriate control elements.

이러한 요구를 만족시키기 위해서, 종래에는 각각의 LED 채널을 정전류로 제 어하기 위해 스위치 소자를 사용하였으나, LED 채널이 복수의 LED로 구성되어 LED 간의 전압 편차가 발생하므로, LED 채널에 전류 불균형이 발생하는 문제가 있다.In order to satisfy this requirement, a switch element is conventionally used to control each LED channel with a constant current. However, since the LED channel is composed of a plurality of LEDs and voltage deviation occurs between the LEDs, current imbalance occurs in the LED channels. There is a problem.

상술한 문제점을 해결하기 위해, 본 발명의 목적은 발광 다이오드 열간의 전류 평형을 유지하여 발광 다이오드를 구동할 수 있는 발광 다이오드 구동 장치를 제공하는 것이다.In order to solve the above problems, it is an object of the present invention to provide a light emitting diode driving apparatus capable of driving a light emitting diode by maintaining a current balance between the light emitting diode columns.

상술한 목적을 달성하기 위해, 본 발명의 하나의 기술적인 측면은 사전에 설정된 구동 전원을 적어도 둘의 발광 다이오드 열에 공급하는 전원 공급부와, 상기 적어도 둘의 발광 다이오드 열 간에 흐르는 전류를 스위칭하여 전류 평형을 유지하는 전류 평형부를 포함하는 것을 특징으로 하는 발광 다이오드 구동 장치를 제공하는 것이다.In order to achieve the above object, one technical aspect of the present invention is a power supply for supplying a predetermined drive power to at least two light emitting diode rows, and switching the current flowing between the at least two light emitting diode rows to balance the current. It is to provide a light emitting diode drive device comprising a current balance to maintain the.

본 발명의 하나의 기술적인 측면에 따르면, 사전에 설정된 주기에 따라 상기 전류 평형부의 스위칭 온 및 오프를 제어하는 스위치 제어부를 더 포함할 수 있다.According to one technical aspect of the present invention, it may further include a switch controller for controlling the switching on and off of the current balance unit in accordance with a predetermined period.

본 발명의 하나의 기술적인 측면에 따르면, 상기 전류 평형부는 해당하는 발광 다이오드 열에 일대일 대응되어 전기적으로 연결된 제1 코일 및 제2 코일을 가지며, 상기 제1 코일 및 제2 코일은 전자기 결합되는 적어도 하나의 트랜스포머와, 상기 적어도 하나의 트랜스포머의 제1 및 제2 코일에 흐르는 전류를 스위칭하는 스위치부를 포함할 수 있다.According to one technical aspect of the present invention, the current balancer has a first coil and a second coil electrically connected in a one-to-one correspondence to a corresponding light emitting diode column, and the first coil and the second coil are at least one electromagnetically coupled. It may include a transformer and a switch unit for switching the current flowing in the first and second coils of the at least one transformer.

본 발명의 하나의 기술적인 측면에 따르면, 상기 제1 코일과 상기 제2 코일은 권선의 시작점이 상반되어 서로 전류를 유기받을 수 있다.According to one technical aspect of the present invention, the first coil and the second coil may be opposite the starting point of the winding to receive current from each other.

본 발명의 하나의 기술적인 측면에 따르면, 상기 스위치부는 상기 제1 및 제2 코일에 각각 일대일 대응되어 전기적으로 연결된 제1 및 제2 스위치를 갖는 적어도 하나의 스위치 쌍을 포함할 수 있다.According to one technical aspect of the present invention, the switch unit may include at least one switch pair having first and second switches electrically connected to each other in a one-to-one correspondence with the first and second coils.

본 발명의 하나의 기술적인 측면에 따르면, 상기 제1 및 제2 스위치는 상기 스위치 제어부의 제어에 따라 상기 주기로 스위칭 온 및 오프할 수 있다.According to one technical aspect of the present invention, the first and second switches may be switched on and off in the period under the control of the switch controller.

본 발명의 하나의 기술적인 측면에 따르면, 상기 발광 다이오드 열은 복수개 구비될 수 있다.According to one technical aspect of the present invention, a plurality of light emitting diode columns may be provided.

본 발명의 하나의 기술적인 측면에 따르면, 상기 전류 평형부는 상기 복수개 구비된 발광 다이오드 열 중 인접한 둘의 발광 다이오드 열 간의 전류 평형을 유지하는 트랜스포머를 복수개 구비할 수 있다. According to one technical aspect of the present invention, the current balance unit may include a plurality of transformers for maintaining a current balance between two adjacent light emitting diode rows of the plurality of light emitting diode rows.

본 발명의 하나의 기술적인 측면에 따르면, 상기 스위치부는 상기 복수개 구비된 트랜스포머의 각 1차 코일 및 2차 코일에 흐르는 전류를 각각 스위칭하는 제1 및 제2 스위치를 갖는 스위치 쌍을 복수개 구비할 수 있다.According to one technical aspect of the present invention, the switch unit may include a plurality of switch pairs having a first and a second switch for switching the current flowing through each of the primary coil and the secondary coil of the plurality of transformers, respectively. have.

본 발명에 따르면, 발광 다이오드 열간의 전류 평형을 유지하여 발광 다이오드를 구동함으로써, 발광 다이오드의 전압 편차에도 전류를 일정하게 유지하고 스위치 소자의 발열을 개선할 수 있는 효과가 있다.According to the present invention, by driving the light emitting diode by maintaining the current balance between the light emitting diode columns, there is an effect that can maintain a constant current even in the voltage deviation of the light emitting diode and improve the heat generation of the switch element.

이하, 도면을 참조하여 본 발명을 상세히 설명하도록 한다.Hereinafter, the present invention will be described in detail with reference to the accompanying drawings.

도 1은 본 발명의 개략적인 구성도이다.1 is a schematic configuration diagram of the present invention.

도 1을 참조하면, 본 발명의 발광 다이오드 구동 장치(100)는 전원 공급부(110), 전류 평형부(120) 및 스위칭 제어부(130)를 포함할 수 있다.Referring to FIG. 1, the LED driving apparatus 100 of the present invention may include a power supply unit 110, a current balancer 120, and a switching controller 130.

전원 공급부(110)는 적어도 둘의 발광 다이오드 열(L)에 사전에 설정된 구동 전원을 공급할 수 있다. 발광 다이오드 열(L)에 구동 전원이 공급되는 점을 고려하면, 상기 구동 전원은 직류 전원인 것이 바람직하다. 발광 다이오드 열(L)은 복수의 발광 다이오드가 직렬로 연결될 수 있으며, 이러한 발광 다이오드 열(L)은 복수개(L1,L2,L3,L4)가 병렬로 연결되어 상기 구동 전원을 공급받을 수 있다.The power supply unit 110 may supply a predetermined driving power to at least two LED columns L. FIG. In consideration of the fact that the driving power is supplied to the LED row L, the driving power is preferably a DC power. A plurality of light emitting diodes (L) may be connected in series, and a plurality of light emitting diodes (L) may be connected in parallel to receive the driving power.

전류 평형부(120)는 적어도 하나의 트랜스포머(T1,T2)와 스위치부(SW)를 포함할 수 있다.The current balance unit 120 may include at least one transformer T1 and T2 and the switch unit SW.

발광 다이오드 열(L)이 복수개 구비됨에 따라 트랜스포머(T1,T2)는 복수개 구비될 수 있다.As a plurality of light emitting diode rows L are provided, a plurality of transformers T1 and T2 may be provided.

각 트랜스포머(T1,T2)는 제1 및 제2 코일(Co1,Co2)를 각각 포함할 수 있다.Each transformer T1 and T2 may include first and second coils Co1 and Co2, respectively.

제1 및 제2 코일(Co1,Co2)는 복수의 발광 다이오드 열(L) 중 인접한 둘의 발광 다이오드 열에 일대일 대응되어 전기적으로 연결될 수 있다.The first and second coils Co1 and Co2 may be electrically connected in a one-to-one correspondence to two adjacent light emitting diode rows among the plurality of light emitting diode rows L. FIG.

제1 코일(Co1)와 제2 코일(Co2)는 서로 전자기 결합될 수 있으며, 제1 코일(Co1)과 제2 코일(Co2)는 도시된 바와 같이 권선의 시작점이 상반되어 극성이 서로 다를 수 있다. 이에 따라, 서로 간의 전압 편차를 유기받을 수 있다.The first coil Co1 and the second coil Co2 may be electromagnetically coupled to each other, and the first coil Co1 and the second coil Co2 may have different polarities due to opposite starting points of the windings as shown. have. As a result, voltage deviations from each other can be induced.

즉, 복수의 발광 다이오드가 직렬로 연결된 복수의 발광 다이오드 열(L)은 발광 다이오드의 전압 편차에 의해 발광 다이오드 열 간에 전압 편차가 발생할 수 있다. 이러한 전압 편차는 직렬로 연결된 복수의 발광 다이오드의 수에 비례하여 커질 수 있다.That is, in the plurality of light emitting diode columns L in which the plurality of light emitting diodes are connected in series, voltage deviation may occur between the light emitting diode columns due to the voltage deviation of the light emitting diodes. This voltage deviation may increase in proportion to the number of light emitting diodes connected in series.

이에 따라, 제1 코일(Co1)과 제2 코일(Co2)은 대응되는 발광 다이오드 열 간의 전압 편차가 발생하면 제1 코일(Co1)과 제2 코일(Co2) 간에 전압이 발생할 수 있다. 이때, 제1 코일(Co1)과 제2 코일(Co2)는 도시된 바와 같이 권선의 시작점이 상반되어 서로 극성이 반대이므로 예를 들어, 제1 코일(Co1)에 플러스 전압이 발생되고 제2 코일(Co2)에는 마이너스 전압이 발생되어 제1 코일(Co1)과 제2 코일(Co2)에 각각 흐르는 전류는 같아진다. 이에 따라, 제1 코일(Co1)과 제2 코일(Co2)에 해당하는 둘의 발광 다이오드 열에 동일한 전류가 흐르게 되어 둘의 발광 다이오드 열 간에 전류의 평형이 유지될 수 있다. Accordingly, when a voltage deviation occurs between the corresponding columns of light emitting diodes, the first coil Co1 and the second coil Co2 may generate a voltage between the first coil Co1 and the second coil Co2. At this time, since the first coil Co1 and the second coil Co2 are opposite in polarity from opposite starting points of the windings as shown in the drawing, for example, a positive voltage is generated in the first coil Co1 and the second coil is wound. A negative voltage is generated at Co2 so that the currents flowing through the first coil Co1 and the second coil Co2 are equal to each other. Accordingly, the same current flows in the two rows of LEDs corresponding to the first coil Co1 and the second coil Co2, so that the current balance between the two rows of LEDs can be maintained.

한편, 이러한 제1 코일(Co1)과 제2 코일(Co2)을 갖는 트랜스포머가 상술한 동작을 수행하기 위해서는 교류 전원이 필요하다. 그러나, 발광 다이오드는 직류 전원에서 동작하므로, 시각적으로 발광 다이오드의 깜빡임을 인지하지 못할 정도의 주기로 직류 전원을 스위칭할 필요가 있다.Meanwhile, an AC power source is required for the transformer having the first coil Co1 and the second coil Co2 to perform the above-described operation. However, since the light emitting diode operates in a direct current power source, it is necessary to switch the direct current power source at such a period that the flicker of the light emitting diode is not recognized visually.

스위치부(SW)는 적어도 하나의 스위치 쌍(SS1,SS2)를 포함할 수 있다. The switch unit SW may include at least one switch pair SS1 and SS2.

트랜스포머(T1,T2)가 복수개 구비됨에 따라 스위치 쌍(SS1,SS2)은 트랜스포머(T1,T2)에 일대일 대응되어 복수개 구비될 수 있다.As a plurality of transformers T1 and T2 are provided, a plurality of switch pairs SS1 and SS2 may be provided in a one-to-one correspondence with the transformers T1 and T2.

각 스위치 쌍(SS1,SS2)는 제1 및 제2 스위치(S1,S2)를 각각 포함할 수 있다.Each switch pair SS1 and SS2 may include first and second switches S1 and S2, respectively.

제1 및 제2 스위치(S1,S2)는 각 스위치 쌍에 대응되는 트랜스포머의 제1 및 제2 코일(Co1,Co2)에 각각 일대일 대응되어 전기적으로 연결될 수 있다. The first and second switches S1 and S2 may be electrically connected to the first and second coils Co1 and Co2 of the transformer corresponding to each switch pair in a one-to-one correspondence.

제1 및 제2 스위치(S1,S2)는 사전에 설정된 주기로 스위칭 온 및 오프하여 제1 및 제2 코일(Co1,Co2)에 흐르는 전류의 공급 및 차단을 제어할 수 있다. The first and second switches S1 and S2 may switch on and off at predetermined intervals to control supply and interruption of current flowing through the first and second coils Co1 and Co2.

제1 및 제2 스위치(S1,S2)의 종단은 저항을 통해 접지에 연결되고, 상기 저항에 의해 검출된 신호(FB)는 전원 공급부(110)로 전달되어 전원 공급부(110)는 발광 다이오드 열(L)에 공급되는 구동 전원을 제어할 수 있다.Terminations of the first and second switches S1 and S2 are connected to ground through a resistor, and the signal FB detected by the resistor is transferred to the power supply 110 so that the power supply 110 is connected to the LED array. It is possible to control the driving power supplied to (L).

스위칭 제어부(130)는 각 스위치 쌍(SS1,SS2)의 제1 및 제2 스위치(S1,S2)의 스위칭 온 및 오프를 제어할 수 있다. 상기 스위칭 온 및 오프는 사전에 설정된 주기로 제어될 수 있다. 이에 따라, 트랜스포머(T1,T2)의 제1 및 제2 코일(Co1,Co2) 에는 일정 주기를 가지고 대략 0V와 사전에 설정된 전압 간에 상승 하강을 반복하는 전원이 공급될 수 있다. The switching controller 130 may control switching on and off of the first and second switches S1 and S2 of each switch pair SS1 and SS2. The switching on and off may be controlled at a predetermined period. Accordingly, the first and second coils Co1 and Co2 of the transformers T1 and T2 may be supplied with a power that repeats rising and falling between approximately 0 V and a predetermined voltage with a predetermined period.

도 2a 및 2b는 본 발명의 전기적 특성을 나타내는 그래프이다.2A and 2B are graphs showing the electrical properties of the present invention.

도 1과 함께 도 2a 및 2b를 참조하면, 본 발명의 발광 다이오드 구동 장치(100)에 있어서, 복수의 발광 다이오드 열(L) 중 인접한 둘의 발광 다이오드 열(L1,L2)에 입력되는 전류(a,b)를 측정한 것을 볼 수 있다.Referring to FIGS. 2A and 2B together with FIG. 1, in the LED driving apparatus 100 of the present invention, a current input to two adjacent LED columns L1 and L2 among a plurality of LED columns L It can be seen that a, b) is measured.

도 2a 및 2b에 도시된 바와 같이, 인접한 둘의 발광 다이오드 열(L1,L2)의 복수의 발광 다이오드에 의해 전압 편차가 발생하여도 전류 평형부(120)에 의해 전류 평형이 유지되는 것을 볼 수 있다.As shown in FIGS. 2A and 2B, it can be seen that current balance is maintained by the current balance unit 120 even when voltage deviation occurs due to a plurality of light emitting diodes of two adjacent light emitting diode rows L1 and L2. have.

상술한 바와 같이, 본 발명에 따르면 발광 다이오드 열간의 전류 평형을 유지하여 발광 다이오드를 구동함으로써, 발광 다이오드의 전압 편차에도 전류를 일정하게 유지하고 스위치 소자의 발열을 개선할 수 있다As described above, according to the present invention, by driving the light emitting diode by maintaining the current balance between the light emitting diode columns, it is possible to maintain a constant current even in the voltage deviation of the light emitting diode and to improve the heat generation of the switch element.

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.It is to be understood that both the foregoing general description and the following detailed description are exemplary and explanatory and are not intended to limit the invention to the particular forms disclosed. It will be understood by those skilled in the art that various changes in form and details may be made therein without departing from the spirit and scope of the invention as defined by the appended claims.

도 1은 본 발명의 개략적인 구성도.1 is a schematic configuration diagram of the present invention.

도 2a 및 2b는 본 발명의 전기적 특성을 나타내는 그래프.2A and 2B are graphs showing the electrical properties of the present invention.

<도면의 주요 부호에 대한 상세한 설명><Detailed Description of Major Symbols in Drawing>

100...발광 다이오드 구동 장치 110...전원 공급부100 ... LED drive unit 110 ... Power supply

120...전류 평형부 130...스위칭 제어부120 ... Current balance 130 ... Switching control

Claims (9)

사전에 설정된 구동 전원을 적어도 둘의 발광 다이오드 열에 공급하는 전원 공급부; A power supply unit supplying predetermined driving power to at least two light emitting diode columns; 상기 적어도 둘의 발광 다이오드 열 간에 흐르는 전류를 스위칭하여 전류 평형을 유지하는 전류 평형부; 및A current balancer configured to maintain current balance by switching a current flowing between the at least two light emitting diode columns; And 사전에 설정된 주기에 따라 상기 전류 평형부의 스위칭 온 및 오프를 제어하는 스위치 제어부를 포함하고,And a switch controller for controlling switching on and off of the current balancer according to a preset period. 상기 전류 평형부는The current balance unit 해당하는 발광 다이오드 열에 일대일 대응되어 전기적으로 연결된 제1 코일 및 제2 코일을 가지며, 상기 제1 코일 및 제2 코일은 전자기 결합되는 적어도 하나의 트랜스포머; 및At least one transformer having a first coil and a second coil electrically connected to the corresponding LED row in a one-to-one correspondence, wherein the first coil and the second coil are electromagnetically coupled; And 상기 적어도 하나의 트랜스포머의 제1 및 제2 코일에 흐르는 전류를 스위칭하는 스위치부를 포함하며,A switch unit for switching the current flowing in the first and second coils of the at least one transformer, 상기 제1 코일과 상기 제2 코일은 권선의 시작점이 상반되어 서로 전류를 유기받고,The first coil and the second coil are opposite to the starting point of the winding to induce a current from each other, 상기 스위치부는The switch unit 상기 제1 및 제2 코일에 각각 일대일 대응되어 전기적으로 연결된 제1 및 제2 스위치를 갖는 적어도 하나의 스위치 쌍을 포함하며,At least one switch pair having first and second switches electrically connected to each other in a one-to-one correspondence with the first and second coils, 상기 제1 및 제2 스위치는 상기 스위치 제어부의 제어에 따라 상기 주기로 스위칭 온 및 오프하는 것을 특징으로 하는 발광 다이오드 구동 장치. And the first and second switches are switched on and off at regular intervals under the control of the switch controller. 삭제delete 삭제delete 삭제delete 삭제delete 삭제delete 제1항에 있어서,The method of claim 1, 상기 발광 다이오드 열은 복수개 구비되는 것을 특징으로 하는 발광 다이오드 구동 장치.The light emitting diode driving device, characterized in that provided with a plurality of columns. 제7항에 있어서,The method of claim 7, wherein 상기 전류 평형부는 상기 복수개 구비된 발광 다이오드 열 중 인접한 둘의 발광 다이오드 열 간의 전류 평형을 유지하는 트랜스포머를 복수개 구비하는 것을 특징으로 하는 발광 다이오드 구동 장치. And the current balancer includes a plurality of transformers for maintaining a current balance between two adjacent rows of light emitting diodes among the plurality of light emitting diode rows. 제8항에 있어서,The method of claim 8, 상기 스위치부는 상기 복수개 구비된 트랜스포머의 각 1차 코일 및 2차 코일에 흐르는 전류를 각각 스위칭하는 제1 및 제2 스위치를 갖는 스위치 쌍을 복수개 구비하는 것을 특징으로 하는 발광 다이오드 구동 장치. And the switch unit includes a plurality of switch pairs having first and second switches for switching currents flowing in each of the primary coils and the secondary coils of the plurality of transformers, respectively.
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