KR101130291B1 - LED driving device for improving stability - Google Patents

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Abstract

정류된 전압의 전력효율을 조절하는 전력효율 교정부, 상기 전력효율 교정부의 출력을 트랜스포머로 스위칭하는 스위칭부 및 상기 트랜스포머의 양단 출력을 정류한후 합성하여 구형파 형태의 신호로 출력하되 이를 밸런스 회로부를 추가하여 LED 채널에 공급되는 전류의 밸런스를 맞추는 LED 구동 장치가 개시된다. A power efficiency correction unit for adjusting the power efficiency of the rectified voltage, a switching unit for switching the output of the power efficiency correction unit to a transformer and the output of the both ends of the transformer is rectified and synthesized and output as a square wave signal, but the balance circuit unit Disclosed is an LED driving device for balancing the current supplied to the LED channel.

Description

안정성을 향상한 LED 구동 장치{LED driving device for improving stability} LED driving device for improving stability

본 발명은 LED에 관한 것으로 특히, 안정성을 향상한 LED(Light Emitting Diode) 구동 장치에 관한 것이다. The present invention relates to LED, and more particularly, to an LED (Light Emitting Diode) driving device with improved stability.

일반적으로 현재 널리 사용하고 있는 LED(Light Emitting Diode)는 가전, TV, 모니터 등 전자제품에서 여러 가지 신호 전달용 또는 발광용으로 많이 사용하고 있다.In general, currently widely used light emitting diodes (LEDs) are widely used for transmitting various signals or emitting light in electronic products such as home appliances, TVs, and monitors.

이러한 LED는 LED에 인가되는 전압이 문턱 전압(Threshold Voltage) 이상이면 LED에 전류가 흐르기 시작하여 빛이 발생한다. 이러한 LED를 구동하기 위해서 건전지, 배터리 또는 전원 공급 장치(Power Supply) 등을 이용하여 저전압 직류전원을 공급하게 된다.When the voltage applied to the LED is greater than or equal to the threshold voltage, a current starts to flow in the LED to generate light. In order to drive the LED, a low voltage DC power is supplied using a battery, a battery, or a power supply.

상술한 저전압 직류 전원을 공급하는 장치로는 전원 공급 장치가 주로 사용되는데, 전원 공급 장치는 상용 교류 전원을 공급받아 사전에 설정된 직류 전원으로 변환하고, 이를 다시 LED 구동용 전원으로 변환하여 LED에 공급한다.As a device for supplying the low voltage DC power supply described above, a power supply device is mainly used. The power supply device receives commercial AC power and converts it into a predetermined DC power supply, and converts it into a LED driving power and supplies it to the LED. do.

이때, LED 구동용 전원은 외부로부터의 디밍(Dimming) 신호에 따라 공급 및 차단이 제어되며 이에 따라 LED의 휘도가 조절될 수 있다.At this time, the power supply for driving the LED is controlled according to the dimming (Dimming) signal from the outside and the brightness of the LED can be adjusted accordingly.

한편, 상술한 종래의 전원 공급 장치를 사용 다수의 채널을 구동하기 위하여, 트랜지스터를 이용한 정전류 회로, 부스트 회로 등을 사용하고 있으나, 채널 간의 편차가 발생 시 이를 개선하기 위해 효율의 문제가 발생하거나 회로가 복잡해 지는 문제가 있다.Meanwhile, in order to drive a plurality of channels using the above-described conventional power supply device, a constant current circuit using a transistor, a boost circuit, and the like are used, but when a deviation between channels occurs, a problem of efficiency may occur or a circuit may be improved. There is a problem that becomes complicated.

또한, 종래에는 다수의 LED가 직렬로 연결되어 있는 채널에서 1개 이상의 LED 불량이 발생할 경우 이를 극복하기 위해 효율의 감소된다.In addition, conventionally, when one or more LED failures occur in a channel in which a plurality of LEDs are connected in series, efficiency is reduced to overcome this.

도 1, 도 2는 종래 기술에 의한 LED 구동 방식을 나타낸다.1 and 2 show a LED driving method according to the prior art.

도 1은 종래 기술에 의한 다수의 채널(다수의 LED 직렬 연결 모듈 이하 채널)을 가지는 구동 방식의 예시 도로, 직류 출력 또는 부스트(BOOST) 회로의 출력에 다수의 채널을 연결하여 병렬 구동하는 방식이다. 이는 각 채널 후단에 트랜지스터와 저항을 연결한 정전류 방식을 갖는다. 그러나 각 채널의 편차가 발생 시 트랜지스터의 저항의 변화로 전류를 맞추게 된다. 그러나 이러한 방식은 결국 저항 부하를 쓰는 것과 같기 때문에 효율에 있어 문제를 내포한다.1 is a diagram of a driving method having a plurality of channels (multiple LED series connection modules or less channels) according to the prior art, and a method of driving a plurality of channels in parallel by connecting a plurality of channels to an output of a DC circuit or a BOOST circuit. . It has a constant current method in which a transistor and a resistor are connected to the rear of each channel. However, when the deviation of each channel occurs, the current is adjusted by changing the resistance of the transistor. However, this poses a problem for efficiency because it is, after all, like a resistive load.

도 2 역시 종래 기술에 의한 다수의 채널을 가지는 구동 방식의 예시 도로, 채널 별로 부스트 회로를 추가하는 방식이다. 이 방식을 이용 각 채널 별로 부스트 회로를 사용하여 트랜지스터 등을 이용 정전류 회로를 구성하지 않아도 전류를 맞출 수 있다. 그러나 이러한 도2의 LED 구동 방식은 직류를 다시 부스트 회로 로 승압하는 과정에서 손실이 있으며, 채널수와 같은 부스트 회로를 사용해야하므로 회로가 많이 복잡해지는 문제가 있다.2 is also an exemplary road driving method having a plurality of channels according to the prior art, a method of adding a boost circuit for each channel. Using this method, a boost circuit is used for each channel, and current can be matched without a constant current circuit using a transistor or the like. However, the LED driving method of FIG. 2 has a loss in the process of boosting the direct current back to the boost circuit, and there is a problem in that the circuit is complicated because a boost circuit such as the number of channels is used.

이와 같이. 도 1 또는 도 2에서와 같이 종래에는 높은 전압 또는 다수의 채널을 구동 시, 지금까지의 방식에서는 회로의 복잡성과 안정성의 문제가 발생하게 된다.like this. As shown in FIG. 1 or FIG. 2, when driving a high voltage or a plurality of channels, a problem of the complexity and stability of the circuit occurs in the conventional methods.

본 발명이 이루고자 하는 기술적 과제는 종래의 문제점을 해결하고자 하는 것으로 1차 전원을 이용하여 2차 전원단의 LED를 직접 구동하며, 언정성을 좋게 하는 LED 구동 장치를 제공함으로써, 회로를 간소화하고 효율을 증대시키는 것이다.The technical problem to be achieved by the present invention is to solve the conventional problems by directly driving the LED of the secondary power stage using the primary power source, by providing an LED driving device to improve the stability, simplifying the circuit and efficiency To increase.

이러한 과제를 해결하기 위한 본 발명의 특징에 따른 LED 구동 장치는,LED driving device according to a feature of the present invention for solving this problem,

복수의 LED 채널을 포함하는 LED부;An LED unit including a plurality of LED channels;

교류 전원을 입력받아 정류하는 정류부;Rectifying unit for receiving rectified AC power;

상기 정류된 전원을 외부의 제어신호에 따라 스위칭하는 스위칭부;A switching unit for switching the rectified power according to an external control signal;

상기 스위칭부의 스위칭에 따라 인가되는 전원을 소정의 권선비에 따라 변환하여 양단으로 출력하는 트랜스포머;A transformer for converting the power applied according to the switching of the switching unit according to a predetermined turns ratio and outputting the power to both ends;

상기 트랜스포머에서 출력되는 양단의 전류를 정류하고 합성하여 출력하는 합성부;A synthesizer for rectifying, synthesizing and outputting currents at both ends output from the transformer;

상기 합성부의 출력을 입력받아 상기 LED부에 전류를 일정하게 공급하는 밸런스 회로부;A balance circuit unit which receives the output of the synthesis unit and supplies a constant current to the LED unit;

상기 LED부의 전류를 피드백받고 상기 LED부에 공급되는 전류가 일정해지도록 상기 스위칭부를 제어하는 제어부를 포함하며,A control unit for controlling the switching unit so that the current supplied to the LED unit is fed back and the current supplied to the LED unit is constant;

상기 밸런스 회로부는,The balance circuit unit,

상기 LED 채널마다 입력단에 직렬로 연결되는 1차 코일과, 상기 1차 코일과 전자기적으로 연결된 2차 코일을 갖으며, 상기 2차 코일은 서로 다른 채널에 연결된 2차 코일과 연결되어 페루프를 형성하는 것을 특징으로 한다.Each LED channel has a primary coil connected in series to an input terminal, and a secondary coil electromagnetically connected to the primary coil, and the secondary coil is connected to a secondary coil connected to different channels to provide a closed loop. It is characterized by forming.

이러한 과제를 해결하기 위한 본 발명의 다른 특징에 따른 LED 구동 장치는,LED driving device according to another feature of the present invention for solving this problem,

적어도 하나의 발광소자를 포함하는 LED부;An LED unit including at least one light emitting element;

교류 전원을 입력받아 정류하는 정류부;Rectifying unit for receiving rectified AC power;

상기 정류된 전원을 외부의 제어신호에 따라 스위칭하는 스위칭부;A switching unit for switching the rectified power according to an external control signal;

상기 스위칭부의 스위칭에 따라 인가되는 전원을 소정의 권선비에 따라 변환하여 양단으로 출력하는 트랜스포머;A transformer for converting the power applied according to the switching of the switching unit according to a predetermined turns ratio and outputting the power to both ends;

상기 트랜스포머에서 출력되는 양단의 전류를 정류하고 합성하여 상기 LED를 구동하는 합성부;A synthesizing unit configured to drive the LED by rectifying and synthesizing the currents at both ends output from the transformer;

상기 LED부의 후단에 연결되고, 상기 LED부에 전류가 일정하게 공급되도록 하는 밸런스 회로부;A balance circuit unit connected to a rear end of the LED unit and configured to supply a constant current to the LED unit;

상기 LED부의 전류를 피드백받고 상기 LED부에 공급되는 전류가 일정해지도록 상기 스위칭부를 제어하는 제어부를 포함하고,A control unit for controlling the switching unit so that the current supplied to the LED unit is fed back and the current supplied to the LED unit is constant;

상기 밸런스 회로부는 상기 LED 채널의 출력 단에 직렬로 연결되는 1차 코일과, 상기 1차 코일과 전자기적으로 연결된 2차 코일을 갖으며, 상기 2차 코일은 서로 다른 채널에 연결된 2차 코일과 서로 연결되어 페루프를 형성하는 것을 특징으로 한다.The balance circuit unit has a primary coil connected in series to an output terminal of the LED channel, a secondary coil electromagnetically connected to the primary coil, and the secondary coil is connected to a secondary coil connected to different channels. It is characterized by connecting to each other to form a Peruvian.

상기 스위칭부는 각종(Half OR Full Bridge, Push-pull 등) 토폴로지를 사용하여 1차 전원을 스위칭하고, 스위칭된 전원을 LED 구동을 위한 트랜스포머의 1차 코일에 전달한다. The switching unit switches primary power using various (Half OR Full Bridge, Push-pull, etc.) topologies, and transfers the switched power to the primary coil of the transformer for driving the LED.

상기 트랜스포머의 출력은 스위칭부의 출력인 1차 코일측의 전원 공급 파형에 따라 2차 코일에서 출력을 내며, 이를 LED를 구동하기 위해 정류 회로에서 +전원으로 정류하고, 1차 코일에 공급되는 상기 스위칭부의 스위칭 파형에 따라 출력이 변화되는 것을 특징으로 한다.The output of the transformer is output from the secondary coil in accordance with the power supply waveform of the primary coil side, which is the output of the switching unit, rectified to the + power in the rectifier circuit to drive the LED, and the switching supplied to the primary coil The output is changed according to a negative switching waveform.

또한 상기 트랜스포머의 출력은 LED와의 사이에 Vpeak 감소 회로나, 전류 밸런스 회로 등은 부가될 수 있으나, 기존의 전기캡, 부스트 회로 등 DC 평활 회로를 생략한 것을 특징으로 한다.In addition, the output of the transformer may be added to the Vpeak reduction circuit, the current balance circuit and the like between the LED, it is characterized in that the DC smoothing circuit, such as the existing electric cap, the boost circuit is omitted.

상기 제어부는 LED부의 출력 전류를 피드백 받아 트랜스포머 1차측의 스위칭부를 제어함으로써 LED를 직접구동하는 트랜스포머의 2차 출력을 제어하는 것을 특징으로 한다. The control unit controls the secondary output of the transformer for directly driving the LED by controlling the switching unit on the transformer primary side by receiving the output current of the LED unit feedback.

이러한 과제를 해결하기 위한 본 발명의 다른 특징에 따른 LED 구동 장치는,LED driving device according to another feature of the present invention for solving this problem,

복수의 LED 채널, 복수의 LED 채널을 구동하기 위한 LED 전원 공급 장치를 구비하는 LED 구동 장치로서,An LED driving device having a plurality of LED channels, LED power supply for driving a plurality of LED channels,

상기 복수의 LED CHANNEL에 전류를 일정하게 공급하게 하기 위한 밸런스 회로부를 포함하며, It includes a balance circuit for allowing a constant supply of current to the plurality of LED CHANNEL,

상기 복수의 LED 채널 각각은, Each of the plurality of LED channels,

적어도 하나의 LED가 직렬로 연결되어 하나의 LED 채널을 만들며, 전류 구동을 하고,At least one LED is connected in series to make one LED channel, drive current,

상기 LED 밸런스 회로부는, The LED balance circuit unit,

상기 LED 채널의 입력단 또는 출력 단에 직렬로 연결되는 1차 코일과, 상기 1차 코일과 전자기적으로 연결된 2차 코일을 갖으며, 상기 2차 코일은 서로 다른 채널에 연결된 2차 코일과 서로 연결되어 적어도 하나의 폐루프를 형성하되,And a primary coil connected in series to an input terminal or an output terminal of the LED channel, and a secondary coil electromagnetically connected to the primary coil, wherein the secondary coil is connected to a secondary coil connected to different channels. To form at least one closed loop,

상기 폐루프는 서로간에 1:1 밸런스 코일을 이용하여 각 루프간의 전류 밸런스를 맞추는 것을 특징으로 한다.The closed loop is characterized by matching the current balance between each loop by using a 1: 1 balance coil between each other.

본 발명의 실시예에서는, 다수의 LED 채널을 밸런스 회로를 이용하여 구동함으로써 병렬 구동의 전류 밸런스 등 안정성을 확보하는 LED 구동 장치를 제공 할 수 있게 된다. According to the embodiment of the present invention, by driving a plurality of LED channels using a balance circuit, it is possible to provide an LED driving device that ensures stability such as parallel driving current balance.

또한 전류 밸런스 회로를 이용함으로써, LED 각각의 편차에 의한 전류 보상에 의한 전류 밸런스는 물론 LED 불량으로 인하여 야기되는 문제에 있어 소수의 LED가 쇼트로 데드(DEAD)시 까지 밸런스 회로의 보상 능력에 따라 전류 편차를 보상해 줌으로써, 다른 부가적인 회로의 추가 구성 없이 과전류 방지는 물론 과전류에 의한 LED 보호 및 LED의 지속적인 동작을 가능케 한다.In addition, by using the current balance circuit, in the problem caused by the LED failure as well as the current balance caused by the current compensation by the deviation of each LED, depending on the compensating ability of the balance circuit until a few LEDs are dead dead. By compensating for the current deviation, overcurrent protection as well as protection of the LED by overcurrent and continuous operation of the LED are possible without additional configuration of additional circuitry.

이는 설정된 PROTECTION 회로의 동작 전까지 발열, 전류 밸런스, 지속적 구동 등을 할 수 있는 안정적 회로를 제공하는 것으로, 밸런스 회로의 특성에 더하여 제품의 신뢰성 향상에 커다란 향상을 가져온다.This provides a stable circuit that can generate heat, current balance, continuous driving, etc. before the operation of the PROTECTION circuit, and in addition to the characteristics of the balance circuit, it greatly improves the reliability of the product.

또한, 기존의 방식에 비하여, 고전압, 고전류, 다수의 채널 구동에 있어 회로의 간소화 및 효율의 증대를 가져오는 효과를 얻을 수 있게 된다.In addition, compared to the conventional method, it is possible to obtain an effect of simplifying a circuit and increasing efficiency in driving a high voltage, a high current, and a plurality of channels.

또한, 절연 트랜스포머를 이용하여 LED를 직접 구동하는 구동 장치를 제공함으로써, 직류(DC) 변환을 하지 않으므로 효율의 증대를 가져올 수 있다. In addition, by providing a driving device for directly driving the LED by using an insulation transformer, since no direct current (DC) conversion is performed, efficiency can be increased.

또한, 제어부의 제공으로 인해 효율 개선 및 회로의 간소화를 위해 각종 스위칭 토팔로지(SWITCHING TOPOLOGY, Half OR Full Bridge, Push-pull, Flyback, Forward 등)로 구동하는 절연 트랜스포머를 이용한 LED의 직접 구동이 가능하게 된다. 또한, 출력을 제어부 주파수, 듀티, PFC 전압 변화 등을 이용하여 다양하게 설계 할 수 있음으로 설계가 용이해지는 이점이 있다. In addition, due to the provision of the control unit, the direct drive of the LED using an isolation transformer driven by various switching topologies (SWITCHING TOPOLOGY, Half OR Full Bridge, Push-pull, Flyback, Forward, etc.) is possible to improve efficiency and simplify the circuit. It becomes possible. In addition, since the output can be variously designed using a control unit frequency, duty, PFC voltage change, etc., there is an advantage that the design becomes easy.

도 1 또는 도 2는 종래의 LED 구동 방식을 나타낸 예시도이다.
도 3은 본 발명의 제1 실시예에 따른 안정성을 향상한 LED 구동 장치를 나타낸 구성도이다.
도 4는 본 발명의 제2 실시예에 따른 안정성을 향상한 LED 구동 장치를 나타낸 구성도이다.
1 or 2 is an exemplary view showing a conventional LED driving method.
3 is a configuration diagram showing an LED driving device with improved stability according to the first embodiment of the present invention.
4 is a configuration diagram illustrating an LED driving device having improved stability according to a second exemplary embodiment of the present invention.

아래에서는 첨부한 도면을 참고로 하여 본 발명의 실시예에 대하여 본 발명이 속하는 기술 분야에서 통상의 지식을 가진 자가 용이하게 실시할 수 있도록 상세히 설명한다. 그러나 본 발명은 여러 가지 상이한 형태로 구현될 수 있으며 여기에서 설명하는 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. The present invention may, however, be embodied in many different forms and should not be construed as limited to the embodiments set forth herein. 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 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 said to "include" a certain component, it means that it can further include other components, without excluding other components unless specifically stated otherwise.

도 3은 본 발명의 제1 실시예에 따른 LED 구동 장치의 구성도이다.3 is a configuration diagram of the LED driving apparatus according to the first embodiment of the present invention.

도 3을 참조하면, 본 발명의 제1 실시예에서는 AC 입력 부(100), AC 정류부(200, DC 포함), 전력효율 교정부(300), 스위칭부(400), 트랜스포머(500), 제어부(600), 합성부(700), LED부(800), 밸런스 회로부(900)를 포함한다.Referring to FIG. 3, in the first embodiment of the present invention, the AC input unit 100, the AC rectifier 200 (including DC), the power efficiency correcting unit 300, the switching unit 400, the transformer 500, and the controller 600, a synthesis unit 700, an LED unit 800, and a balance circuit unit 900.

도 3의 블록도에서 내부 회로구성요소들은 설명을 위한 개략적인 도시일뿐 실제 연결관계는 아니며, 다른 구성요소들이 추가로 연결되며, 해당 블록의 내부 구성은 이 분야에서 잘 알려져 있으므로 상세 구성은 도시하지 않았다. In the block diagram of FIG. 3, the internal circuit components are only schematic illustrations for explanation, not actual connection relationships, and other components are additionally connected, and the detailed configuration is not shown because the internal configuration of the block is well known in the art. Did.

LED부(800)는 내부에 복수의 LED(810~840)를 포함하고 전류의 공급에 따라 발광을 한다. 그리고 LED에 공급되는 전류는 트랜지스터, 저항 등(도면 미도시)의 소자를 통해 제어부(600)로 피드백된다. The LED unit 800 includes a plurality of LEDs 810 to 840 therein and emits light according to the supply of current. The current supplied to the LED is fed back to the controller 600 through elements such as transistors and resistors (not shown).

제어부(600)는 상기 LED부(800)의 전류를 피드백받고 상기 LED부(800)에 공급되는 전류가 일정해지도록 제어한다.The controller 600 receives the current from the LED unit 800 and controls the current supplied to the LED unit 800 to be constant.

정류부(200)는 AC 교류 전원(100)을 입력받아 정류한다.The rectifier 200 receives the AC AC power supply 100 and rectifies the rectifier 200.

전력효율 교정부(300)는 상기 정류부(200)에서 정류된 전원을 상기 제어부(600)의 제어신호에 따라 전력효율을 조절하는데, 필요에 따라 생략될 수 있다.The power efficiency corrector 300 adjusts the power efficiency of the power rectified by the rectifier 200 according to the control signal of the controller 600, and may be omitted as necessary.

스위칭부(400)는 상기 전력효율 교정부(300)의 출력 전원을 상기 제어부(600)의 제어신호에 따라 스위칭하는데, 전력효율 교정부(300)가 없는 경우에는 정류부(200)의 출력신호를 스위칭한다.The switching unit 400 switches the output power of the power efficiency correcting unit 300 according to the control signal of the control unit 600. When there is no power efficiency correcting unit 300, the switching unit 400 outputs the output signal of the rectifying unit 200. Switch.

트랜스포머(500)는 상기 스위칭부(400)의 스위칭에 따라 인가되는 전원을 소정의 권선비에 따라 변환하여 양단으로 출력하는데, 도 3에 개략적인 일부 출력 파형이 도시되어 있다.The transformer 500 converts the power applied according to the switching of the switching unit 400 according to a predetermined turns ratio and outputs the outputs at both ends. A partial output waveform is schematically illustrated in FIG. 3.

합성부(700)는 상기 트랜스포머에서 출력되는 양단의 전류를 다이오드(710, 720)를 이용하여 각각 정류하고, 합성하여 출력한다.The synthesizer 700 rectifies, synthesizes, and outputs currents at both ends output from the transformer using diodes 710 and 720, respectively.

밸런스 회로부(900)는 LED 채널의 입력단에 직렬로 연결되는 1차 코일을 갖으며, 이 1차 코일과 전자기적으로 연결된 2차 코일을 갖으며, 밸런스 코일의 2차 코일은 서로 다른 채널에 연결된 밸런스 코일의 2차 코일과 연결되어 페루프를 형성하여 전류 편차를 보상함으로써, 전류 밸런스를 맞추게 된다.The balance circuit unit 900 has a primary coil connected in series to an input terminal of the LED channel, and has a secondary coil electrically connected to the primary coil, and the secondary coil of the balance coil is connected to different channels. It is connected to the secondary coil of the balance coil to form a loop to compensate for the current deviation, thereby balancing the current.

상기 밸런스 회로부(900)는 1차 코일과 2차 코일을 갖으나, 필요에 따라 1차 코일의 권선부는 N개의 권선을 갖을 수 있으며, 이 각각의 N개의 1차 코일 권선은 각각 LED 채널에 직렬로 연결되어 페루프를 이루는 2차 코일로 밸런스 전류를 보낼 수 있다.The balance circuit unit 900 has a primary coil and a secondary coil, but if necessary, the winding portion of the primary coil may have N windings, and each of the N primary coil windings is in series with the LED channel. The balanced current can be sent to the secondary coil which is connected to form a bellows.

상기 밸런스를 위한 페루프는 필요에 따라 여러 루프로 분리가 가능하며, 1:1 밸런스 코일을 이용 특정 루프 간 또는 전 루프를 연결하여 각 루프간의 전류 밸런스를 맞출 수도 있다.The balance for the balance can be separated into several loops as necessary, and the current balance between each loop can be adjusted by connecting a specific loop or all loops using a 1: 1 balance coil.

도 3에 그려진 예시 도는 대표적인 예시 도로서, 밸런스 코일의 형상에 따라 1차 코일, 2차 코일~N차 코일 등을 이용하여 다수의 LED 채널을 구동하는데 있어 회로를 변형하거나 간소화할 수 있다.3 is a representative example diagram, and according to the shape of the balance coil, a circuit may be modified or simplified in driving a plurality of LED channels using a primary coil, a secondary coil to an N-order coil, and the like.

본 발명의 실시예에서는 부스터 회로나 각종 부가회로 등이 생략되어 회로가 간소화되고 제조비용을 상당히 절약할 수 있다.In the embodiment of the present invention, the booster circuit, various additional circuits, and the like are omitted, thereby simplifying the circuit and significantly reducing the manufacturing cost.

상기 스위칭부(400)는 필요에 따라 각종(Half OR Full Bridge, Push-pull 등) 토폴로지를 사용하여 1차 전원을 스위칭하고, 스위칭된 전원을 LED 구동을 위한 트랜스포머의 1차 코일에 전달한다. The switching unit 400 switches primary power using various (Half OR Full Bridge, Push-pull, etc.) topologies as necessary, and transfers the switched power to the primary coil of the transformer for driving the LED.

상기 트랜스포머(500)의 출력은 스위칭부(400)의 출력인 1차 코일측의 전원 공급 파형에 따라 2차 코일에서 출력을 내며, 이를 LED를 구동하기 위해 정류 회로에서 +전원으로 정류하고, 1차 코일에 공급되는 상기 스위칭부(400)의 스위칭 파형에 따라 출력이 변화되는 것을 특징으로 한다.The output of the transformer 500 outputs from the secondary coil according to the power supply waveform of the primary coil side, which is the output of the switching unit 400, and rectifies it to + power in the rectifier circuit to drive the LED, 1 The output is changed according to the switching waveform of the switching unit 400 supplied to the difference coil.

또한 상기 트랜스포머(500)의 출력은 LED와의 사이에 Vpeak 감소 회로 등은 부가될 수 있으나, 기존의 전기캡, 부스트 회로 등 DC 평활 회로를 생략한 것을 특징으로 한다.In addition, the output of the transformer 500 may be added to the Vpeak reduction circuit and the like between the LED, it is characterized in that the DC smoothing circuit, such as the existing electric cap, the boost circuit is omitted.

상기 제어부(600)는 LED부의 출력 전류를 피드백 받아 트랜스포머 1차측의 스위칭부를 제어함으로써 LED를 직접구동하는 트랜스포머의 2차 출력을 제어하는 것을 특징으로 한다.The control unit 600 controls the secondary output of the transformer for directly driving the LED by controlling the switching unit of the transformer primary side by receiving the feedback of the output current of the LED unit.

이러한 제1 실시예에 따른 LED 구동 장치의 동작을 설명하면 다음과 같다.The operation of the LED driving apparatus according to the first embodiment is as follows.

도 3을 참조하면, AC 전원은 AC 입력부(100)에서 입력되고, AC 정류부(200)를 통해 직류로 변환된다.Referring to FIG. 3, the AC power is input from the AC input unit 100 and converted into DC through the AC rectifying unit 200.

그리고 나서, 전력효율 교정부(300)에서 소정의 전압으로 출력된다.Then, the power efficiency correction unit 300 is output at a predetermined voltage.

스위칭부(400)는 하프(HALF) or 풀브릿지(FULL BRIDGE)를 이용한 스위칭방식으로 스위칭을 하며, 제어부(600)의 제어로 1차 PFC 출력 전압을 스위칭한다.The switching unit 400 switches in a switching method using a half or a full bridge, and switches the primary PFC output voltage under the control of the controller 600.

그리고 필요에 따라 제어부(600)는 스위칭부(400) 또는 전력효율 교정부(300)를 제어하여 원하는 출력전압을 얻을 수 있다. If necessary, the controller 600 may control the switching unit 400 or the power efficiency calibration unit 300 to obtain a desired output voltage.

그리고 나서, 스위칭부(400)의 출력전압은 LED 구동하기 위한 절연 트랜스포머(500)를 통해 소정의 권선비에 따라 유도전류를 생성하게 된다. 여기서, 스위칭부(400)의 출력신호에 따라 절연 트랜스포머(500)의 양단으로 스위칭 신호가 출력되고, 2개의 출력은 각각 합성부(700)의 다이오드(710, 720)에 의해 정류된후 하나의 +전원의 신호로 합성되어 출력된다.Then, the output voltage of the switching unit 400 generates an induced current according to a predetermined turns ratio through the insulating transformer 500 for driving the LED. Here, the switching signal is output to both ends of the insulating transformer 500 according to the output signal of the switching unit 400, the two outputs are respectively rectified by the diodes (710, 720) of the synthesis unit 700 and then one + Synthesized by + Power signal.

그러면, 밸런스 회로부(900)는 출력신호를 병렬로 LED부(800)의 각 채널(810~840)로 공급하되, 1차코일과 2차 코일의 유도 작용에 의해 밸런스를 맞추게 된다. 여기서, LED 채널(810~840)에 흐르는 전류를 1차 코일과 전자기 결합된 2차 코일로 유도, 이 유도된 전류를 주변 밸런스 코일의 2차측에 연결하여 페루프에 흐르게 함으로서, 각 LED 채널의 전류 편차를 보상하여 전류 밸런스를 맞추게 된다.Then, the balance circuit 900 supplies the output signal to each channel 810 ˜ 840 of the LED unit 800 in parallel, and is balanced by the induction action of the primary coil and the secondary coil. Here, the current flowing in the LED channels 810 to 840 is induced to the secondary coil electromagnetically coupled with the primary coil, and the induced current is connected to the secondary side of the peripheral balance coil so as to flow through the Peruf. The current balance is compensated for by the current deviation.

본 발명의 제1 실시예에서는 트랜스포머(500)의 출력 전압으로 직접 LED부(800)를 구동하게 되며, 종래와 같이 전기캡이나 부스트 회로 등을 거치지 않고 직접 LED를 구동하게 된다. 따라서 회로가 간소화 될 수 있다.In the first embodiment of the present invention, the LED unit 800 is directly driven by the output voltage of the transformer 500, and the LED is directly driven without going through an electric cap or a boost circuit as in the prior art. Therefore, the circuit can be simplified.

그리고 도 3을 참조하면, 제어부(600)는 LED부(800)로부터 구동 전류를 피드백받아 스위칭 신호(SWICHING SIGNAL) 및 제어신호(PFC CONTROL)를 생성하여 트랜스포머(500)의 입력신호를 제어하며, 이렇게 함으로써 LED를 직접 구동하는 트랜스포머(500)의 출력을 제어할 수 있게 된다.3, the control unit 600 receives a driving current from the LED unit 800 and generates a switching signal and a control signal PFC CONTROL to control an input signal of the transformer 500. This makes it possible to control the output of the transformer 500 that directly drives the LED.

도 3의 제어부(600)는 대표적인 LED 직접 구동을 위한 예시일뿐 스위칭부(400)의 토폴로지(Half OR Full Bridge, Push-pull, Flyback, Forward 등)나, 제어부(600)의 제어 방식은 필요에 따라 변형이 가능하다. 그리고, 전력효율 교정부(300)는 필요에 따라 생략될 수도 있고, 경우에 따라서는 전류 밸런스 또는 Vpeak 감소를 위한 부가 회로가 추가 될 수도 있다. 또한, 토폴로지, 부가 회로 등에 따라 제어부의 기능 추가 또는 감소가 이루어 질 수 있다.The control unit 600 of FIG. 3 is merely an example for direct LED driving, and the topology of the switching unit 400 (Half OR Full Bridge, Push-pull, Flyback, Forward, etc.) or a control method of the control unit 600 may be necessary. It is possible to modify accordingly. In addition, the power efficiency calibration unit 300 may be omitted if necessary, and in some cases, an additional circuit for reducing current balance or Vpeak may be added. In addition, the function of the controller may be added or reduced depending on the topology, additional circuits, and the like.

제어부(600)는 트랜스포머(500)의 2차측에 있는 LED부(800)의 구동신호를 피드백 받아 1차측의 스위칭부(400)를 제어함으로써 LED를 직접 구동하는 절연 트랜스포머(500)의 출력을 제어하게 된다.The control unit 600 controls the output of the insulation transformer 500 for directly driving the LED by controlling the switching unit 400 of the primary side by receiving the driving signal of the LED unit 800 on the secondary side of the transformer 500. Done.

집적회로의 피드백 입력(FEEDBACK)은 LED 구동 전류로서 제어부(600)는 LED 구동 전류의 Peak 및 RMS를 입력받는다.The feedback input FEEDBACK of the integrated circuit is an LED driving current, and the controller 600 receives peak and RMS of the LED driving current.

이러한 본 발명의 실시예에 따른 제어부는 필요에 따라 다양하게 출력 제어 기능을 추가 할 수 있으며, 제어 방식을 주파수 제어, 듀티 제어, PFC 제어중 하나의 기능을 선택적으로 사용하거나 모든 기능을 추가하여 사용할 수도 있다.The control unit according to the embodiment of the present invention may add an output control function in various ways as needed, and the control method may selectively use one function of frequency control, duty control, PFC control, or add all functions. It may be.

이러한 제1 실시예의 구성은 다양하게 변형할 수 있다.The configuration of this first embodiment can be variously modified.

이러한 변형예중에서 하나의 예를 도 4를 참조하여 설명하기로 한다.One example of such a modification will be described with reference to FIG. 4.

도 4는 본 발명의 제2 실시예에 따른 안정성을 향상한 LED 구동 장치를 나타낸 구성도이다.4 is a configuration diagram illustrating an LED driving device having improved stability according to a second exemplary embodiment of the present invention.

도 4를 참조하면 제2 실시예는 제1 실시예에서 밸런스 회로부(910)의 위치가 LED부(800)의 후단으로 변형되었으며, 나머지 부분은 동일하고 동작에서도 동일하므로 상세설명은 생략한다.Referring to FIG. 4, in the second embodiment, the position of the balance circuit unit 910 is modified to the rear end of the LED unit 800 in the first embodiment, and the detailed description is omitted since the remaining parts are the same and the same in operation.

이러한 LED 구동장치의 제공으로 인해 LED 각각의 편차에 의한 전류 보상에 의한 전류 밸런스는 물론 LED 불량으로 인하여 야기되는 문제에 있어 소수의 LED가 쇼트로 데드(DEAD)시 까지 밸런스 회로의 보상 능력에 따라 전류 편차를 보상해 줌으로써, 다른 부가적인 회로의 추가 구성 없이 과전류 방지는 물론 과전류에 의한 LED 보호 및 LED의 지속적인 동작을 가능케 한다.Due to the provision of such an LED drive device, in the problem caused by LED failure as well as the current balance caused by current compensation due to the deviation of each LED, according to the compensating ability of the balance circuit until a few LEDs are dead dead. By compensating for the current deviation, overcurrent protection as well as protection of the LED by overcurrent and continuous operation of the LED are possible without additional configuration of additional circuitry.

이는 설정된 PROTECTION 회로의 동작 전까지 발열, 전류 밸런스, 지속적 구동 등을 할 수 있는 안정적 회로를 제공하는 것으로, 밸런스 회로의 특성에 더하여 제품의 신뢰성 향상에 커다란 향상을 가져온다.This provides a stable circuit that can generate heat, current balance, continuous driving, etc. before the operation of the PROTECTION circuit, and in addition to the characteristics of the balance circuit, it greatly improves the reliability of the product.

또한, 기존의 방식에 비하여, 고전압, 고전류, 다수의 채널 구동에 있어 회로의 간소화 및 효율의 증대를 가져오는 효과를 얻을 수 있게 된다.In addition, compared to the conventional method, it is possible to obtain an effect of simplifying a circuit and increasing efficiency in driving a high voltage, a high current, and a plurality of channels.

또한, 본 발명의 실시예에서는 1차 전력효율 교정부 출력 전압을 제어함으로써 절연 트랜스포머를 이용하여 LED를 직접 구동하는 집적 회로를 제공함으로써, 직류(DC) 변환을 하지 않으므로 효율의 증대를 가져올 수 있다.In addition, in the embodiment of the present invention, by providing the integrated circuit for directly driving the LED by using the isolation transformer by controlling the output voltage of the first power efficiency correction unit, since the direct current (DC) conversion is not performed, the efficiency can be increased. .

이상에서 본 발명의 실시예에 대하여 상세하게 설명하였지만 본 발명의 권리범위는 이에 한정되는 것은 아니고 다음의 청구범위에서 정의하고 있는 본 발명의 기본 개념을 이용한 당업자의 여러 변형 및 개량 형태 또한 본 발명의 권리범위에 속하는 것이다.Although the embodiments of the present invention have been described in detail above, the scope of the present invention is not limited thereto, and various modifications and improvements of those skilled in the art using the basic concepts of the present invention defined in the following claims are also provided. It belongs to the scope of rights.

Claims (6)

복수의 LED 채널을 포함하는 LED부;
교류 전원을 입력받아 정류하는 정류부;
상기 정류된 전원을 외부의 제어신호에 따라 스위칭하는 스위칭부;
상기 스위칭부의 스위칭에 따라 인가되는 전원을 소정의 권선비에 따라 변환하여 양단으로 출력하는 트랜스포머;
상기 트랜스포머에서 출력되는 양단의 전류를 정류하고 합성하여 출력하는 합성부;
상기 합성부의 출력을 입력받아 상기 LED부에 전류를 일정하게 공급하는 밸런스 회로부;
상기 LED부의 전류를 피드백받고 상기 LED부에 공급되는 전류가 일정해지도록 상기 스위칭부를 제어하는 제어부를 포함하며,
상기 밸런스 회로부는,
상기 LED 채널마다 입력단에 직렬로 연결되는 1차 코일과, 상기 1차 코일과 전자기적으로 연결된 2차 코일을 갖으며, 상기 2차 코일은 서로 다른 채널에 연결된 2차 코일과 연결되어 페루프를 형성하고,
상기 합성부는 상기 트랜스포머에서 출력되는 양단의 전력을 각각 정류하는 제1, 제2 다이오드를 구비하고, 상기 제1, 제2 다이오드의 출력을 합성하여 상기 LED부를 구동하는 것을 특징으로 하는 LED 구동장치.
An LED unit including a plurality of LED channels;
Rectifying unit for receiving rectified AC power;
A switching unit for switching the rectified power according to an external control signal;
A transformer for converting the power applied according to the switching of the switching unit according to a predetermined turns ratio and outputting the power to both ends;
A synthesizer for rectifying, synthesizing and outputting currents at both ends output from the transformer;
A balance circuit unit which receives the output of the synthesis unit and supplies a constant current to the LED unit;
A control unit for controlling the switching unit so that the current supplied to the LED unit is fed back and the current supplied to the LED unit is constant;
The balance circuit unit,
Each LED channel has a primary coil connected in series to an input terminal, and a secondary coil electromagnetically connected to the primary coil, and the secondary coil is connected to a secondary coil connected to different channels to provide a closed loop. Forming,
The synthesizing unit includes a first and a second diode for rectifying the power of both ends output from the transformer, and the LED driving device, characterized in that for synthesizing the output of the first and second diodes.
적어도 하나의 발광소자를 포함하는 LED부;
교류 전원을 입력받아 정류하는 정류부;
상기 정류된 전원을 외부의 제어신호에 따라 스위칭하는 스위칭부;
상기 스위칭부의 스위칭에 따라 인가되는 전원을 소정의 권선비에 따라 변환하여 양단으로 출력하는 트랜스포머;
상기 트랜스포머에서 출력되는 양단의 전류를 정류하고 합성하여 상기 LED를 구동하는 합성부;
상기 LED부의 후단에 연결되고, 상기 LED부에 전류가 일정하게 공급되도록 하는 밸런스 회로부;
상기 LED부의 전류를 피드백받고 상기 LED부에 공급되는 전류가 일정해지도록 상기 스위칭부를 제어하는 제어부를 포함하고,
상기 밸런스 회로부는 상기 LED 채널의 출력 단에 직렬로 연결되는 1차 코일과, 상기 1차 코일과 전자기적으로 연결된 2차 코일을 갖으며, 상기 2차 코일은 서로 다른 채널에 연결된 2차 코일과 서로 연결되어 페루프를 형성하고,
상기 합성부는 상기 트랜스포머에서 출력되는 양단의 전력을 각각 정류하는 제1, 제2 다이오드를 구비하고, 상기 제1, 제2 다이오드의 출력을 합성하여 상기 LED부를 구동하는 것을 특징으로 하는 LED 구동장치.

An LED unit including at least one light emitting element;
Rectifying unit for receiving rectified AC power;
A switching unit for switching the rectified power according to an external control signal;
A transformer for converting the power applied according to the switching of the switching unit according to a predetermined turns ratio and outputting the power to both ends;
A synthesizing unit configured to drive the LED by rectifying and synthesizing the currents at both ends output from the transformer;
A balance circuit unit connected to a rear end of the LED unit and configured to supply a constant current to the LED unit;
A control unit for controlling the switching unit so that the current supplied to the LED unit is fed back and the current supplied to the LED unit is constant;
The balance circuit unit has a primary coil connected in series to an output terminal of the LED channel, a secondary coil electromagnetically connected to the primary coil, and the secondary coil is connected to a secondary coil connected to different channels. Connected to each other to form a Peruvian,
The synthesizing unit includes a first and a second diode for rectifying the power of both ends output from the transformer, and the LED driving device, characterized in that for synthesizing the output of the first and second diodes.

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