KR101116188B1 - Ｌｅｄ 구동 회로 및 ｌｅｄ 조도 제어 방법 - Google Patents

Abstract

본 발명은 무대 조명에 적합한 LED 구동 회로 및 LED 조도 제어 방법에 관한 것으로, 저 레벨 조도에서는 PWM 조도 제어 방법을 이용하고 고 레벨 조도에서는 아날로그 조도 제어 방법을 이용하는 혼합 제어 방법을 이용하는 것에 관한 것으로, 본 발명에 따른 LED 구동회로는,
상기 LED 구동 회로는 교류 전원을 직류 전원으로 전환하기 위한 정류기;
상기 LED에 정전류를 공급하기 위한 정전류 구동회로; 및
상기 정전류 구동회로의 동작을 제어하기 위한 제어회로를 포함하고,
상기 정전류 구동회로는 상기 LED로 공급되는 전류를 센싱하기 위한 전류 센싱부를 포함하고,
상기 제어회로는 상기 전류 센싱부로부터 검출된 전류의 세기에 기반하여 상기 정전류 구동 회로를 PWM(Pulse Width Modulation) 조도 제어 방식 또는 아날로그 조도 제어 방식으로 동작시키는 것을 특징으로 한다.

Description

ＬＥＤ 구동 회로 및 ＬＥＤ 조도 제어 방법{A LED DRIVE UNIT AND A METHOD FOR CONTROLLING THE LED}

본 발명은 무대 조명에 적합한 LED 구동 회로 및 LED 조도 제어 방법에 관한 것으로, 보다 구체적으로는 저 레벨 조도에서는 PWM 조도 제어 방법을 이용하고 그 이외의 고 레벨 조도에서는 아날로그 조도 제어 방법을 이용하는 혼합 제어 방법을 이용함으로써 선형적인 조도 특성을 갖고 보다 넓은 범위에서 조도 제어 구현이 가능한 LED 구동 회로 및 LED 조도 제어 방법에 관한 것이다.

최근 사회적으로 친환경에 대한 관심이 높아지면서 LED는 차세대 조명으로 각광받고 있으며, 할로겐이나 메탈 헬라이드 램프와 다르게 수은을 함유하고 있지 않고 기존 광원인 형광등의 70%, 백열등의 20% 정도의 전력만 사용하는 초절전 조명기구이며 5만 시간 이상의 긴 수명을 가지고 있어 매우 친환경적이다.

또한, LED는 DC 전압만으로도 제어가 가능하기 때문에 할로겐이나 메탈 헬라이드 램프와는 다르게 제어가 용이하고, 기존의 백열전구, 할로겐전구, 형광등 등의 백색 조명기기를 대체할 수 있는 White LED 칩과 Red, Green, Blue LED 칩을 이용하여 총 천연색 표현이 가능하다는 점 등 많은 장점이 있다.

하지만, 이러한 LED 칩은 주변 온도에 따라 각 칩의 출력이 변하기 때문에 조도와 색이 달라지고 수명이 줄어드는 문제점이 있다. 또한 각각의 칩마다 동작 전압의 불균일성을 갖는다. 따라서, 일정 온도를 유지시키기 위한 방열 대책이 필요하고, 색 혼합시의 정확한 색을 표현하기 위해서는 조도 제어 시 전류에 따른 조도제어가 선형적으로 이루어져야 한다.

일반적으로, LED의 밝기는 순 방향 전류에 비례하며, 순 방향 전류를 제어하는 LED 조도 제어 방법은 아날로그 제어 방법 및 PWM(Pulse Width Modulation) 제어 방법으로 분류될 수 있으며 각 방식은 다음과 같은 특성이 있다.

첫째, 아날로그 조도 제어 방법은 LED에 흐르는 DC 전류 값의 레벨을 가변하여 조도를 조절하는 방식으로 전류에 따라 조도가 변하는 특성을 이용하여 빛의 밝기를 제어하기 때문에 도 13에 도시한 바와 같이 LED의 조도 중 10%~100%에 해당하는 제어에서는 선형적인 조도 제어가 가능하다, 하지만 저 조도(10% 이하)에서는 LED의 특성을 보장하지 못하기 때문에 LED의 색 좌표의 변화가 나타나고 같은 전류에서 동일한 조도를 표현하지 못하기 때문에 색을 적절히 표현하지 못하는 단점이 있다.

둘째, PWM(Pulse Width Modulation) 조도 제어 방법은 LED의 ON/OFF를 반복하여 LED에 흐르는 구형파 형태의 전류의 듀티(duty)를 가변하여 조도를 제어하는 방식이다. 통상적으로 듀티 0에서 1까지의 제어는 조도의 0에서 100%를 의미한다. 그러나 이와 같은 PWM 제어에서는 듀티가 0.1 이상인 구간, 즉 조도의 10% 내지 100% 이하의 구간에서는 최대치 전류 파장만을 출력함으로 듀티가 변화하여도 일정한 파장을 출력하기 때문에 색 파장의 변화가 적다는 장점이 있다.

그러나 듀티가 0.1 미만(조도의 10% 이하)에서는 전류 전압 파형의 듀티가 짧기 때문에 전압전류가 설정한 값까지 도달하지 못한체 OFF되어 버리는 과도응답특성으로 PWM 제어가 어렵다는 문제점이 있다.

또한 종래의 LED 조명을 사용한 무대 조명의 대부분은 PWM 조도 제어 방법을 사용하여 LED 조명을 제어하고 있지만 PWM 조도 제어를 사용하는 경우, 도 13에 도시한 바와 같이 듀티 저 레벨의 조도 제어가 어렵기 때문에 OFF 된 LED가 화면에 나타나거나 떨려 보이는 문제점(플리커링 현상)이 발생되는데, 이는 방송 장비의 센싱 속도(60프레임, 120프레임)가 LED의 OFF 구간을 센싱함에 따라 나타나게 된다.

본 발명은 상기와 같은 문제를 해결하기 위하여 안출된 것으로, 본 발명의 목적은 아날로그 조도 제어 방법과 PWM 조도 제어 방법을 혼합하여 넓은 조도 범위에 걸쳐 LED의 선형적인 제어를 제공하고, 또한 방송 장비에 나타나는 플리커링 현상을 제거할 수 있는 LED 구동 회로 및 LED 조도 제어 방법을 제공하는 것을 목적으로 한다.

전술한 목적을 달성하기 위해 본 발명의 제1 양태에 따르면 LED 광원을 구동하기 위한 LED 구동 회로가 제공되고,

상기 LED 구동 회로는,

상기 LED 구동 회로는 교류 전원을 직류 전원으로 전환하기 위한 정류기;

상기 LED에 정전류를 공급하기 위한 정전류 구동회로; 및

상기 정전류 구동회로의 동작을 제어하기 위한 제어회로를 포함하고,

상기 정전류 구동회로는 상기 LED로 공급되는 전류를 센싱하기 위한 전류 센싱부를 포함하고,

상기 제어회로는 상기 전류 센싱부로부터 검출된 전류의 세기에 기반하여 상기 정전류 구동 회로를 PWM(Pulse Width Modulation) 조도 제어 방식 또는 아날로그 조도 제어 방식으로 동작시키는 것을 구성적인 특징으로 한다.

여기서, 상기 정전류 구동 회로는 상기 검출된 전류의 세기를 미리 설정된 기준 전류와 비교하고, 상기 정전류 구동 회로는 상기 검출된 전류의 세기가 기준 전류보다 작다면 상기 제어 회로부터 출력되는 PWM 제어 신호에 의해 구동되고, 상기 검출된 전류의 세기가 기준 전류보다 크거나 같다면 상기 제어 회로로부터 출력되는 아날로그 제어 신호에 의해 구동되도록 구성될 수 있다.

또한 본 발명에 따르면, 정전류 구동 회로는, 상기 제어회로로부터 제어 신호을 수신하고, 수신된 제어 신호에 따라 정전류 구동 회로를 동작시키기 위한 정전류 구동회로 컨트롤로; 및 상기 LED에 정전류를 공급하기 위해, 스위치가 플로우팅 되어 있지 않은 변경된 벅-컨버터 회로부를 더 포함하여 구성된다.

여기서 LED 구동 회로는 AC 전원으로부터 발생되는 전자기 노이즈를 제거하기 위한 전자기 노이즈 필터부를 더 포함할 수도 있으며,

상기 LED 구동 회로는 상기 정류기로부터 발생되는 손실을 보상하기 위한 역률 보상 회로부를 더 포함할 수도 있고, 역률 보상 회로부는 플라이-백 타입(Fly-Back Type)의 PFC(Power Facotr Correction)로 구성되는 것이 바람직하다.

또한 본 발명의 다른 양태에 따르면, LED의 조도 제어 방법이 제공되는데,

본 발명의 LED 조도 제어 방법은,

LED로 공급되는 전류 레벨을 조절하는 단계;

상기 조절된 전류 레벨을 검출하는 단계;

상기 검출된 전류 레벨에 따라 상기 LED의 조도를 PWM 방식 또는 아날로그 방식으로 제어하는 것을 구성적 특징으로서 포함한다.

여기서, 조절된 전류 레벨을 검출하는 단계는,

상기 검출된 전류 레벨을 기준 전류 레벨과 비교하는 단계;

조절된 전류 레벨이 기준 전류 레벨 이상인 경우 상기 LED를 아날로그 제어 신호에 의해 제어하는 단계,

상기 조절된 전류 레벨이 상기 전류 기준 레벨보다 작은 경우 상기 LED를 PWM 제어 신호에 의해 제어하는 단계를 더 포함한다.

본 발명에 따르면, 저조도 구간에서 PWM 조도 제어 방식을 사용하고 고조도 구간에서 아날로그 조도 제어 방식을 사용함으로써 종래 PWM 조도 제어 방식만을 사용하는 경우에 비해서 조명의 조도 제어 범위가 넓어지고, 또한 아날로그 조도 제어 방식만을 사용하는 경우에 비해서 저조도에서 색 파장의 변화가 발생되지 않는다는 이점이 얻어질 수 있다.

또한 본 발명에 따르면 종래 PWM 제어 방식만을 사용한 경우에 비해 저조도 구간에서의 선형적 제어가 가능해짐에 따라 방송 장비의 화면 센싱 속도가 LED의 OFF 구간을 센싱하게 되면서 나타나는 문제점을 해결할 수 있다.

도 1은 본 발명에 따른 LED 구동 회로를 도시한 도면.
도 2는 본 발명에 따른 LED 구동 회로의 일부분, 전자기 노이즈 필터부, 정류기, 능동 역률 보상부의 회로도를 도시한 도면.
도 3은 본 발명에 따른 정전류 구동 회로를 개략적으로 도시한 도면.
도 4는 본 발명에 따른 LED 조도 제어 방법의 흐름을 개략적으로 도시한 도면.
도 5는 도 3에 도시한 정전류 구동 회로를 상세하게 도시한 회로도.
도 6a 내지 도 6d는 본 발명에 따른 LED 구동 회로에서 측정된 파형을 도시한 도면.
도 7은 본 발명에 따른 조도 제어 방법에 따른 Red, Blue, Green, White LED의 조도의 변화를 측정한 그래프.
도 8은 PWM 조도 제어와 아날로그 조도제어에 따른 조도의 변화를 나타낸 그래프.
도 9는 본 발명에 따른 조도 제어에 따른 파장의 변화를 측정한 도면.
도 10은 본 발명에 따른 조도 변화에 따른 피크 파장의 변화를 도시한 도면.
도 11은 본 발명에 따른 조도제어에 따른 색 좌표(Delta uv)의 변화를 도시한 도면
도 12는 본 발명의 조도 제어 방법에 따른 저조도 상태의 LED를 촬영한 도면.
도 13의 (a)는 화이트 LED의 전압 전류 특성을 도시한 도면, 도 13의 (b)는 화이트 LED의 전류 조도 특성을 도시한 도면.
도 14은 종래 무대 조명들을 방송 장비로 촬영하였을 때의 문제점을 나타내는 도면.

본 발명의 이점 및 특징, 그리고 그것들을 달성하는 방법은 첨부되는 도면과 함께 상세하게 후술되는 실시예를 참조하면 명확해질 것이다. 그러나, 본 발명은 이하에서 개시되는 실시예에 한정되는 것이 아니라 서로 다른 다양한 형태로 구현될 것이다.

본 명세서에서 본 실시예는 본 발명의 개시가 완전하도록 하며, 본 발명이 속하는 기술 분야에서 통상의 지식을 가진 자에게 발명의 범주를 완전하게 알려주기 위해 제공되는 것이다. 그리고 본 발명은 청구항의 범주에 의해 정의될 뿐이다. 따라서, 몇몇 실시예들에서, 잘 알려진 구성 요소, 잘 알려진 동작 및 잘 알려진 기술들은 본 발명이 모호하게 해석되는 것을 피하기 위하여 구체적으로 설명되지 않는다.

명세서 전체에 걸쳐 동일 참조 부호는 동일 구성 요소를 지칭한다. 그리고, 본 명세서에서 사용된(언급된) 용어들은 실시예들을 설명하기 위한 것이며 본 발명을 제한하고자 하는 것은 아니다. 본 명세서에서, 단수형은 문구에서 특별히 언급하지 않는 한 복수형도 포함한다. 또한, '포함(또는, 구비)한다'로 언급된 구성 요소 및 동작은 하나 이상의 다른 구성요소 및 동작의 존재 또는 추가를 배제하지 않는다.

다른 정의가 없다면, 본 명세서에서 사용되는 모든 용어(기술 및 과학적 용어를 포함)는 본 발명이 속하는 기술분야에서 통상의 지식을 가진 자에게 공통적으로 이해될 수 있는 의미로 사용될 수 있을 것이다. 또 일반적으로 사용되는 사전에 정의되어 있는 용어들은 정의되어 있지 않은 한 이상적으로 또는 과도하게 해석되지 않는다.

이하, 첨부된 도면들을 참조하여 본 발명의 기술적 특징을 구체적으로 설명하기로 한다.

도 1은 본 발명에 따른 아날로그 조도 제어와 PWM 조도제어가 가능하도록 설계된 LED 구동 회로(100)를 도시한 도면이다. 도 1에 도시한 바와 같이 본 발명에 따른 LED 구동 회로(100)은, 전자기 노이즈 필터부(EMI filter)(101), 정류부(Full Rectifier)(102), 능동 역률보상부(Active PFC)(103), 변경된 벅 컨버터부(modified Buck Converter)(103), 각 드라이버 및 제어회로에 전력을 공급하기 위한 소형전력변환부(SMPS)(104), 정전류 구동 회로를 제어하기 위한 제어회로부(105), 제어회로부(105)의 제어하에서 후단의 LED부(107)를 구동하기 위한 정전류 구동 회로부(106) 및 적색, 녹색, 청색 LED 및 White LED로 이루어진 LED 광원부(107)로 이루어져 있다.

도 2는 본 발명에 따른 LED 구동 회로(100) 중 전자기 노이즈 필터부(EMI filter)(101), 정류부(Full Rectifier)(102), 능동 역률보상부(Active PFC)(103)의 회로를 도시한 도면이다.

도 2에 도시한 바와 같이 전자기 노이즈 필터부(101)는 상용의 교류 전원으로부터 입력되는 교류 전원에 포함되는 노이즈를 제거하여 출력하도록 동작한다. 도시하지는 않았지만, 전자기 노이즈 필터부(101)는 과전류가 입력된 경우 이를 차단하기 위한 퓨즈소자를 더 포함할 수도 있으며, 교류 노이즈를 제거하기 위한 다수의 인덕터와 커패시터를 포함하여 구성될 수도 있다.

본 발명에 사용된 전자기 노이즈 필터부(101)는 본 출원 이전에 이미 공개되어 있는 모든 전자기 노이즈 필터를 포함할 수 있으며, 본 발명이 이에 한정되지 않다는 것은 당업자에게 자명한 것이다.

전자기 노이즈 필터부(101)로부터 노이즈가 제거된 교류 전원은 정류부(102)를 통해 직류 전원으로서 정류 평활된다. 본 명세서에서 정류부(102)로서 브릿지 다이오드로 이루어진 것이 도시되었지만, 본 발명에서는 입력된 교류 전원을 전파정류하는 브릿지 다이오드 이외에도 전파 정류된 전원을 평활하기 위한 커패시터 소자들이 더 사용될 수도 있다는 것에 유의해야 한다.

정파 정류된 전원은 그 후단에 연결된 능동형 역률 보상부(또는 보상 회로부)(130)으로 입력된다. 본 발명에서 사용된 능동형 역률 보상회로부(130)로서 플라이-백 타입(Fly-Back Type)의 PFC(Power Facotr Correction)가 사용되었으며, 능동형 역률 보상부(130)는 정류부(120)를 이루는 브릿지 다이오드에서 발생되는 손실을 보상하도록 설치되었다. 플라이-백 타입의 PFC는 공지된 기술이므로 이에 대한 구체적인 설명은 본 명세서에서 생략하도록 한다. 또한 본 발명의 역률 보상부(120)로서 플라이-백 타입의 PFC 회로가 사용되었지만 본 발명은 이에 한정되지 않고 포워드 타입의 PFC 회로가 사용되어 구성될 수도 있다.

도 2에 도시한 바와 같이, 능동형 역률 보상부(130)는 변압기(T)를 포함하고, 변압기의 일차 권선부는 스위칭 소자(SW1)에 연결되어 스위칭 소자(SW1)에 의해 스위칭된 출력을 입력받아 이를 권선비에 따라 강압하여 출력하도록 이루어져 있다. 능동형 역률 보상부(130)의 출력단은 변압기(T)를 통해 강압된 출력 전원을 정류 및 평활화하여 정전화(정전압 또는 정전류)된 전원을 공급하도록, 다이오드와 커패시터로 형성된 출력단 정류부를 더 포함한다. 출력단 정류부를 통해 정전화된 전원은 후술하는 바와 같이 정전류 구동 회로부(106)으로 공급된다.

도 3은 본 발명에 따른 정전류 구동 회로부(106)를 개략적으로 도시한 블럭도이고, 도 5는 본 발명에 따른 정전류 구동 회로부(106)를 구현한 회로도이다.

도 3 또는 도 5에 도시한 바와 같이, 본 발명에 따른 정전류 구동 회로부(106)는 정전류 구동 회로를 제어하기 위한 정전류 구동 회로 컨트롤러(106c)와, LED 광원(107)에 정전류를 공급하기 위한 변형된 벅-컨버터 회로로 형성된 정전류 공급부(106c)와, LED로 출력되는 전류를 검지하기 위한 전류 센싱부(106b)로 이루어진다.

또한 도 3에 도시한 바와 같이, 본 발명에 사용된 벅-컨버터 회로는 일반적인 벅 컨버터와 달리 스위치(도 3의 S1, 또는 도 5의 M5)가 플로팅되어 있지 않기 때문에 스위치의 오동작을 줄일 수 있다.

제어회로(105)는 정전류 구동 회로부(106)의 정전류 구동회로 컨트롤러(106c)에 접속되어 있고 전류센싱부(106b)로부터의 검지된 전류값에 따라 정전류 구동회로 컨트롤러(106c)를 제어하기 위한 제어신호를 제공하도록 구성되어 있다.

본 실시예에서 제어회로(105)는 3단자 출력을 갖는 것으로 설계되었지만 추가의 출력 단자를 갖도록 구성될 수도 있다. 도 3에서 제어 회로(105)의 출력 단자중 하나는 PWM 제어를 수행하는 PWM 펄스 신호를 정전류 구동회로 컨트롤러(108)에 제공하도록 구성되고, 도 5에 있어서 BJ3의 제1번 핀에 해당한다. 또한 도 3에서 제어 회로(105)의 출력 단자 중 하나는 아날로그 제어를 위한 전류 레벨 신호를 정전류 구동회로 컨트롤러(108)에 제공하도록 구성되고, 도 5에 있어서 BJ3의 3번 핀에 해당한다. 또한 본 실시예가 무대 조명에 이용되는 경우, 무대 조명에 사용되는 스토로브 발광을 위해 별도의 출력단자 중 하나에 이를 제공할 수 있다. 따라서 도 3에서의 제어 회로(105)의 출력 단자 중 하나는 스트로브 발광 제어를 위한 신호를 전류 구동회로 컨트롤러(108)에 제공하도록 구성되고, 도 5에 있어서 BJ3의 2번 핀에 해당한다.

또한 상기 실시예에서 제어회로(105)는 정전류 구동 회로부(106)의 정전류 구동회로 컨트롤러(106c)에 접속되어 있고 전류센싱부(106b)로부터의 검지된 전류값에 따라 정전류 구동회로 컨트롤러(106c)를 제어하기 위한 제어신호를 제공하도록 구성된 것으로 설명하였지만, 이와 달리 제어회로(105)는 정전류 구동회로 컨트롤러(106c)에 PWM 신호와 아날로그 제어 신호를 동시에 제공하고 상기 정전류 구동회로 컨트롤러(106c)에서 검지된 전류 레벨에 따라 필요한 신호를 선택하여 사용하도록 변경되어 구성될 수도 있다.

도 4는 본 발명에 따른 조도 제어의 흐름을 개략적으로 도시한 플로우챠트이다. 도 4에 도시한 바와 같이 본 발명에 따른 LED 조도 제어 방법은, 단계 S200에서 먼저 사용자 또는 오퍼레이터 측에서 LED 조명의 디밍 레벨 값 또는 밝기값이 제어회로(105)를 통해 입력되고 정전류 구동회로 컨트롤러(106c)를 통해 벅 컨버터 회로부(106a)로 공급되는 한편, 단계 S300에서 전류센싱부(106b)에서는 벅 컨버터 회로부(106a)로 입력된 디밍 레벨 값이 미리 설정된 값 이상인지인지를 판단하게 된다. 본 실시예에서는 이 기준값으로서 사용하는 LED의 최대 조도 레벨의 10%인 것으로 하였다.

전류 센싱부(106b)에서 검출된 전류의 디밍 레벨이 최대 조도 레벨의 10%보다 크다고 판단된 경우, 단계 S400에서 제어 회로(105)는 아날로그 방식의 조도 제어를 수행하기 위해 아날로그 제어 신호를 출력한다. 이 때 스위치 S1은 쇼트 상태로 되고 정전류 구동 회로 컨트롤러(106)는 벅-컨버터 회로에 필요한 전류레벨을 가진 정전류를 공급함으로써 LED 전원에 대한 아날로그 방식의 조도 제어가 가능하게 된다.

만일 전류 센싱부(106b)에서 검출된 전류의 디밍 레벨이 최대 조도 레벨의 10%보다 작다고 판단된 경우, 단계 S500에서 제어 회로(105)는 PWM 방식의 조도 제어를 수행하기 위해 PWM 제어 신호를 출력한다. 이때 스위치 S1은 제어 회로(105)로부터 출력되는 PWM 제어 신호에 따라 온/오프를 반복하여 공급되는 전류의 듀티 레벨을 조정함으로써 LED 전원에 대한 PWM 방식의 조도 제어를 가능하게 한다.

그리고 전술한 바와 같이 아날로그 조도 제어 또는 PWM 조도 제어 이후 단계는 다시 S200으로 복귀하여 입력된 디밍 레벨을 검출하고 그에 대응하는 LED 조도 제어를 반복하게 된다.

도 6a 내지 도 6d는 본 발명에 따른 LED 조명용의 구동 회로를 사용하여 측정한 파형이다. 도 6a 및 도 6b에 도시된 바와 같이 높은 조도 구간에서는 아날로그 조도 제어가 사용되었고, 도 6c 및 도 6d에 도시한 바와 같이 낮은 조도 구간에서는 PWM 조도 제어를 사용하였다.

도 6a 및 도 6b에 도시한 바와 같이, 아날로그 전류 조도 제어 방식에서는 Vgs의 off 시간은 고정이며 정전류에 의해 LED가 선형적으로 제어됨이 확인되었다. 또한 도 6c 및 도 6d에 도시한 것 처럼, PWM의 5%에서도 LED가 정상적으로 동작됨을 알 수 있었다. 이때 출력 전류는 100mA로 고정하였으며 듀티만을 변화하여 LED만을 제어하였다.

도 7은 본 발명에 따른 조도 제어 방법에 따른 Red, Blue, Green, White LED의 조도의 변화를 측정한 그래프이다. 도 7에 도시한 바와 같이, 모든 LED에 흐르는 전류의 평균값에 따른 조도의 변화로 R,G,B,W LED 모두 선형적으로 변하는 것을 확인하였다. Red LED는 다른 색의 LED와 다르게 정격 전류가 600mA이므로 600mA까지의 조도를 측정하였다. 만약 정격 전류 이상의 전류가 흐르게 되면 조도의 크기는 포화되어 더 이상 증가하지 않을 것이다.

상기 도 7에서 도시된 바와 같이, 본 발명의 조도 제어 방법에 따른 LED는 통상의 LED 데이터시트와 다르게 100mA 이하에서의 조도량을 측정할 수 있음을 알 수 있는데, 이는 본 발명에서 100mA 이하에서는 PWM 조도제어로서 LED에 흐르는 전류의 평균값에 대한 조도를 측정하였기 때문이다.

도 8은 PWM 조도 제어와 아날로그 조도제어에 따른 조도의 변화를 나타낸다. 측정결과 PWM 조도제어, 정 전류 조도제어 구간 모두 선형적으로 변하는 것을 확인하였다. LED의 조도를 정확히 선형적으로 표현하기 위해서는 조도제어의 변화량에 따라서 제어량을 조절해야 한다.

도 9는 조도제어에 따른 파장의 변화를 측정한 도면이다. 위에서 언급했듯이 아날로그 전류 조도제어에 따른 파장과 색 좌표의 변화는 주로 저조도 구간인 100mA 이하에서 크게 발생한다. 본 발명에서는 100mA 이하에서는 PWM 조도제어를 사용하였기 때문에 파장의 변화가 거의 일어나지 않음을 알 수 있다.

도 10은 조도 변화에 따른 피크 파장의 변화를 도시한 도면이고, 도 11은 조도제어에 따른 색 좌표(Delta uv)의 변화를 도시한 도면이다. 피크 파장의 변화 역시 아날로그 조도 제어만 사용하였을 경우보다 작게 발생하였으며, 색 좌표의 변화도 아날로그 조도 제어만을 사용한 경우보다 작게 나타났다. 색 좌표의 변화는 RGBW 모두 Delta uv의 변화량이 0.05 이하로서 색의 변화는 거의 없음을 알 수 있다.

본 발명은 무대조명에 사용되는 시스템으로서 조도 제어 따라서 방송장비 화면에 플리커링 현상이 없어야 한다. 따라서 조도제어 따른 플리커링 현상 여부를 확인하였다. 도 12에 도시한 바와 같이, 고조도 구간에서의 아날로그 조도 제어시에는 항상 전류가 흐르고 있는 상태이기 때문에 플리커링이 발생하지 않고, 저조도구간에서의 PWM 조도 제어시에도 PWM 조도 제어 방식만을 사용하는 종래의 조도 제어 방식에서 짧은 듀티 구간(0.1 미만)을 가지는 구간이 큰 듀티를 가지게 됨에 따라 저조도 구간에서 LED의 꺼짐에 의해 발생되던 플리커링 현상이 나타나지 않음을 알 수 있었다.

이상 설명한 바와 같이 본 발명에 따른 LED 조명용의 구동 회로 및 그 제어 방법에 따르면,

저조도 구간에서 PWM 조도 제어 방식을 사용하고 고조도 구간에서 아날로그 조도 제어 방식을 사용함으로써 종래 PWM 조도 제어 방식만을 사용하는 경우에 비해서 조명의 조도 제어 범위가 넓어지고, 또한 아날로그 조도 제어 방식만을 사용하는 경우에 비해서 저조도에서 색 파장의 변화가 발생되지 않는다는 이점이 얻어질 수 있다.

또한 본 발명에 따르면 종래 PWM 제어 방식을 사용한 경우 방송 장비의 화면 센싱 속도가 LED의 OFF 구간을 센싱하게 되면서 나타나는 문제점을 해결할 수 있다.

이상의 설명은 본 발명의 기술 사상을 예시적으로 설명한 것에 불과한 것으로, 본 발명이 속하는 기술분야에서 통상의 지식을 갖는 자라면 본 발명의 본질적인 특성에서 벗어나지 않는 범위에서 다양한 수정 및 변형이 가능할 것이다. 따라서, 본 발명에 게시된 실시예는 본 발명의 기술 사상을 한정하기 위한 것이 아닌 설명을 위한 것이고, 이런 실시예에 의하여 본 발명의 기술 사상의 범위가 한정되는 것은 아니다.

따라서 본 발명의 보호 범위는 전술한 실시예에 의해 제한되기 보다는 아래의 청구범위에 의하여 해석되어야하며, 그와 동등한 범위 내에 있는 모든 기술 사상은 본 발명의 권리범위에 포함되는 것으로 해석되어야 할 것이다.

100: LED 구동 회로
101: 전자기 노이즈 필터
102: 정류기
103: 능동 역률 보상 장치
104: 소형 전력 변환 장치
105: 제어회로
106: 정전류 구동 회로
106a: 벅-컨버터 회로
106b: 전류 센싱부
106c: 정전류 구동 컨트롤러
107: LED 광원

Claims (7)

1. LED 광원을 구동하기 위한 LED 구동 회로에 있어서,
   상기 LED 구동 회로는, 상기 LED 구동 회로는 교류 전원을 직류 전원으로 전환하기 위한 정류기; 상기 LED에 정전류를 공급하기 위한 정전류 구동회로; 및 상기 정전류 구동회로의 동작을 제어하기 위한 제어회로를 포함하고,
   상기 정전류 구동회로는 상기 LED로 공급되는 전류를 센싱하기 위한 전류 센싱부를 포함하고,
   상기 제어회로는 상기 전류 센싱부로부터 검출된 전류의 세기에 기반하여 상기 정전류 구동 회로를 PWM(Pulse Width Modulation) 조도 제어 방식 또는 아날로그 조도 제어 방식으로 동작시키고,
   상기 정전류 구동 회로는, 상기 제어회로로부터 제어 신호을 수신하고, 수신된 제어 신호에 따라 정전류 구동 회로를 동작시키기 위한 정전류 구동회로 컨트롤로; 및 상기 LED에 정전류를 공급하기 위해, 스위치가 플로우팅 되어 있지 않은 변경된 벅-컨버터 회로부를 더 포함하고,
   상기 정전류 구동 회로는, 상기 검출된 전류의 세기를 미리 설정된 기준 전류와 비교하고, 상기 정전류 구동 회로는 상기 검출된 전류의 세기가 기준 전류보다 작다면 상기 제어 회로부터 출력되는 PWM 제어 신호에 의해 구동되고, 상기 검출된 전류의 세기가 기준 전류보다 크거나 같다면 상기 제어 회로로부터 출력되는 아날로그 제어 신호에 의해 구동되며, 상기 제어회로로부터 스트로보 발광 신호가 입력되면 스트로보 발광하도록 구동되는 것을 특징으로 하는 LED 구동 회로.
   
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4. 제1항에 있어서,
   상기 LED 구동 회로는 AC 전원으로부터 발생되는 전자기 노이즈를 제거하기 위한 전자기 노이즈 필터부를 더 포함하는 것을 특징으로 하는 LED 구동회로.
   
5. 제1항에 있어서,
   상기 LED 구동 회로는, 상기 정류기로부터 발생되는 손실을 보상하기 위한 역률 보상 회로부를 더 포함하고, 상기 역률 보상 회로부는 플라이-백 타입(Fly-Back Type)의 PFC(Power Facotr Correction)인 것을 특징으로 하는 LED 구동 회로.
   
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