KR101349576B1 - CIRCUITS FOR CONTROLLING OF A light emitting diode - Google Patents

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Abstract

발명의 실시예에 따른 엘이디 모듈의 제어 회로는 전원전압을 공급하는 교류전원; 상기 전원전압을 직류로 정류하는 정류기; 상기 정류기의 출력전압을 교류로 변환하는 인버터; 및, 상기 인버터의 출력전압을 수신하여 LED에 공급하는 AC direct 드라이버;를 포함한다.The control circuit of the LED module according to an embodiment of the present invention includes an AC power supply for supplying a power supply voltage; A rectifier for rectifying the power supply voltage with a direct current; An inverter converting the output voltage of the rectifier into an alternating current; And an AC direct driver that receives the output voltage of the inverter and supplies the LED to the LED.

Description

엘이디 모듈의 제어 회로{CIRCUITS FOR CONTROLLING OF A light emitting diode}Control module of LED module {CIRCUITS FOR CONTROLLING OF A light emitting diode}

본 발명은 발광 다이오드(light-emitting diodes,LEDs)의 입력단을 제어하기 위한 장치 및 방법에 대한 것이다.The present invention relates to an apparatus and method for controlling the input of light-emitting diodes (LEDs).

최근 들어, 적은 소비전력으로 구동하면서도 백열등과 같은 조명 장치에 필적할 정도의 휘도를 가진 LED 조명에 대한 관심이 높아지고 있다. LED 조명에 일정한 전류가 흐르도록 전류를 제어하여 LED 조명을 구동시키기 위한 LED 조명 구동 장치에 대한 연구, 개발이 활발하게 진행되고 있다. 이러한, LED 조명 구동 장치는 다양한 조명연출 기능을 보유하고 있는데, 특히 직병렬 접속으로 배열 설치된 LED 소자들의 디밍을 변경함으로써, 다양한 조명 연출이 가능하다.Recently, there is a growing interest in LED lighting, which has low luminance and comparable brightness to lighting devices such as incandescent lamps. Research and development of the LED lighting driving device for driving the LED lighting by controlling the current so that a constant current flows in the LED lighting is actively progressing. The LED lighting driving device has various lighting output functions, and in particular, by changing the dimming of the LED elements arranged in parallel and parallel connection, various lighting can be produced.

일반적인 AC-Direct의 경우 스위칭모드 파워 서플라이 보다 그 부품수가 적어 구성비용이 저렴하고, 트랜스포머 및 인덕터 등의 마그네틱 부품이 없고, 스위칭 방식이 아니기 때문에 EMI와 PFC(Power Factor Correction)에서 유리하다. In general, AC-Direct has less component cost than switching mode power supply, so it is cheaper in configuration cost, has no magnetic parts such as transformer and inductor, and is not switching method, which is advantageous in EMI and PFC (Power Factor Correction).

하지만 종래의 AC-Direct의 경우 출력 전압이 입력전압 수준으로 높아야 하기 때문에 다수의 LED의 개수가 소요되어 간단한 구조의 동작에 비해 다수의 LED에 의한 발열이 심한 현상을 초래하게 된다. 또한 Vf(LED의 전압)를 맞추기 위해 다수의 LED를 실장 시켜야 하기 때문에 LED 부하자체의 크기도 증가하고 구성비용이 상승하게 되며, 작은 용량 및 소수의 LED만을 요구하는 MR, PAR, Bulb type 등에 적용하기 어려운 단점이 있다. 또한, 국가별로 상용전원의 레벨이 다름에 따라 국가별로 LED부하의 단일화가 어려운 단점이 있다.However, in the conventional AC-Direct, since the output voltage must be high to the input voltage level, the number of LEDs is required, resulting in a severe heat generation by multiple LEDs compared to the operation of a simple structure. In addition, since a large number of LEDs must be mounted to match Vf (LED voltage), the size of the LED load itself increases and configuration cost increases, and it is applied to MR, PAR, and bulb types that require only a small capacity and few LEDs. It is difficult to do. In addition, as the level of commercial power varies by country, it is difficult to unify LED loads by country.

본 발명은 기존 AC-Direct의 장점을 유지하면서 AC-Direct의 Vf(LED의 전압)의 이용 범위를 자유롭게 조정하기 위하여 하프 브리지 타입, 풀 브리지 타입 등의 인버터를 추가 구성하여 Vf(LED의 전압)를 직접 제어함으로써 해결하고자 한다.The present invention additionally configures an inverter such as a half bridge type or a full bridge type to freely adjust the use range of the AC-Direct's Vf (LED voltage) while maintaining the advantages of the existing AC-Direct. This is solved by controlling directly.

발명의 실시예에 따른 엘이디 모듈의 제어 회로는 전원전압을 공급하는 교류전원; 상기 전원전압을 직류로 정류하는 정류기; 상기 정류기의 출력전압을 교류로 변환하는 인버터; 및, 상기 인버터의 출력전압을 수신하여 LED에 공급하는 AC direct 드라이버;를 포함한다.The control circuit of the LED module according to an embodiment of the present invention includes an AC power supply for supplying a power supply voltage; A rectifier for rectifying the power supply voltage with a direct current; An inverter converting the output voltage of the rectifier into an alternating current; And an AC direct driver that receives the output voltage of the inverter and supplies the LED to the LED.

발명의 실시예에 따르면 상대적으로 소수의 LED를 사용함에 따라 발열문제를 감소시킬 수 있고, LED에 인가되는 전압확보를 위해 투자되는 비용이 감소되어, 생산성이 향상될 수 있다.According to an embodiment of the present invention, a relatively small number of LEDs may be used to reduce the heat generation problem, and the cost of securing the voltage applied to the LEDs may be reduced, thereby improving productivity.

그리고 AC Direct의 특징상 AC Direct 드라이버의 입력이 LED 전압에 반영되는데 이를 직접 제어하므로 신뢰성이 향상될 수 있다.In addition, AC Direct driver's input is reflected in the LED voltage.

도 1은 발명의 실시예에 따른 AC direct 드라이버의 LED 그룹을 나타내는 도면이다.
도 2는 발명의 실시예에 따른 AC direct 드라이버 구조를 설명하기 위한 도면이다.
도 3은 발명의 실시예에 따른 AC direct 드라이버의 LED 그룹 구동을 나타내는 회로도이다.
도 4는 발명의 실시예에 따른 AC direct 드라이버의 시간의 경과에 따른 인가전압의 변화를 나타내는 그래프이다.1 is a view showing an LED group of the AC direct driver according to an embodiment of the present invention.
2 is a view for explaining the structure of the AC direct driver according to an embodiment of the present invention.
3 is a circuit diagram illustrating LED group driving of an AC direct driver according to an exemplary embodiment of the present invention.
4 is a graph showing a change in the applied voltage over time of the AC direct driver according to an embodiment of the present invention.

이하, 본 발명의 바람직한 실시 예에 대하여 첨부도면을 참조하여 상세히 설명하기로 한다. 기타 실시 예들의 구체적인 사항들은 상세한 설명 및 도면들에 포함되어 있다. 본 발명의 이점 및 특징, 그리고 그것들을 달성하는 방법은 첨부되는 도면과 함께 상세하게 후술되어 있는 실시예를 참조하면 명확해질 것이다. 명세서 전체에 걸쳐 동일 참조 부호는 동일 구성 요소를 지칭한다.
Hereinafter, preferred embodiments of the present invention will be described in detail with reference to the accompanying drawings. The details of other embodiments are included in the detailed description and drawings. BRIEF DESCRIPTION OF THE DRAWINGS The advantages and features of the present invention, and how to accomplish them, will become apparent by reference to the embodiments described in detail below with reference to the accompanying drawings. Like reference numerals refer to like elements throughout the specification.

도 1은 발명의 실시예에 따른 AC direct 드라이버의 LED 그룹을 나타내는 도면이다.1 is a view showing an LED group of the AC direct driver according to an embodiment of the present invention.

도시된 바와 같이, LED(500)는 적어도 하나의 그룹으로 나뉜다. 즉, 다수의 LED 그룹을 포함한다. 그리고 스위칭 소자가 LED 그룹 각각의 애노드와 캐소드에 병렬로 접할 수 있다. 상기 LED 그룹은 직렬로 연결되었으나, 추가적으로 병렬로 연결되어 매트릭스 형태로 접속될 수 있다. As shown, the LEDs 500 are divided into at least one group. That is, it includes a plurality of LED groups. The switching element can then be in parallel with the anode and cathode of each LED group. The LED groups are connected in series, but may be additionally connected in parallel to form a matrix.

또한 정류 전압의 레벨에 따라 스위칭 소자들의 온/오프 제어 신호를 출력하는 제어부가 포함될 수 있고, 스위칭 소자들은 각각의 LED 그룹과 병렬로 연결된 트랜지스터로 구성될 수 있다.In addition, a control unit for outputting the on / off control signal of the switching elements according to the level of the rectified voltage may be included, the switching elements may be composed of a transistor connected in parallel with each LED group.

또한 정류전압의 레벨에 따라 구동 스위치를 온/오프 하기 위한 복수의 비교기(연산증폭기)를 포함할 수 있다. 이 경우 연산 증폭기의 비반전 단자에 기준전압이 입력되고, 연산 증폭기의 반전 단자에 정류전압이 입력될 수 있다.It may also include a plurality of comparators (operation amplifiers) for turning on / off the driving switch according to the level of the rectified voltage. In this case, the reference voltage may be input to the non-inverting terminal of the operational amplifier, and the rectified voltage may be input to the inverting terminal of the operational amplifier.

상기 구성에 의해 전압 변동에 따른 LED의 온/오프의 개수가 변동함으로서, 역률과 효율이 개선되는 효과를 기대할 수 있다. According to the above configuration, the number of on / off LEDs is changed according to voltage fluctuations, and thus an effect of improving power factor and efficiency can be expected.

도 2는 발명의 실시예에 따른 AC direct 드라이버 구조를 설명하기 위한 도면이다.2 is a view for explaining the structure of the AC direct driver according to an embodiment of the present invention.

도시된 바와 같이, 전원전압을 공급하는 교류전원(100)과, 상기 전원전압을 직류로 정류하는 정류기(200), 상기 정류기(200)의 출력전압을 교류로 변환하는 인버터(300) 및, 상기 인버터(300)의 출력전압을 수신하여 LED(500)에 공급하는 AC direct 드라이버(400)를 포함할 수 있다.As shown, AC power supply 100 for supplying a power supply voltage, rectifier 200 for rectifying the power supply voltage to DC, inverter 300 for converting the output voltage of the rectifier 200 to AC, and the It may include an AC direct driver 400 for receiving the output voltage of the inverter 300 to supply to the LED (500).

상기 교류전원(100)은 단상, 삼상전원이 사용될 수 있다. 상기 교류전원(100)으로부터 직류전압을 발생시키는 정류기(200) 및 이의 직류전압을 교류전압으로 변환하는 직류/교류 인버터(300)가 나타나 있다. 상기 LED(500) 측으로는 교류전압이 인가되는데, 상기 직류/교류 인버터(300)는 복수의 FET(Field-Effect Transistor)로 이루어진 풀 브릿지(full bridge), LLC 하프 브릿지 방식을 나타낼 수 있고, 이를 통해 교류전압을 제어할 수 있다.The AC power source 100 may be a single-phase, three-phase power source. Rectifier 200 for generating a DC voltage from the AC power source 100 and a DC / AC inverter 300 for converting the DC voltage thereof into an AC voltage are shown. An AC voltage is applied to the LED 500, and the DC / AC inverter 300 may represent a full bridge or LLC half bridge method including a plurality of field-effect transistors (FETs). AC voltage can be controlled.

구체적으로 제1 스위치(310)와 제4 스위치(340)가 턴온되고, 제2 스위치(320)와 제3 스위치(330)가 턴오프되어 양의 전압이 인가될 수 있고, 제1 스위치(310)와 제4 스위치(340)가 턴오프되고, 제2 스위치(320)와 제3 스위치(330)가 턴온되어 음의 전압이 인가될 수 있다. 상기 과정에 의해 직류전압이 교류전압으로 변환될 수 있다.In detail, the first switch 310 and the fourth switch 340 may be turned on, the second switch 320 and the third switch 330 may be turned off, and a positive voltage may be applied to the first switch 310. ) And the fourth switch 340 may be turned off, and the second switch 320 and the third switch 330 may be turned on to apply a negative voltage. By the above process, the DC voltage can be converted into an AC voltage.

상기 AC direct 드라이버(400)는 LED(500)에 전원을 공급하게 되는데, 이에 대해서는 도 3 및 도 4를 예로 들어 설명한다.The AC direct driver 400 supplies power to the LED 500, which will be described with reference to FIGS. 3 and 4.

도 3은 발명의 실시예에 따른 AC direct 드라이버의 LED 그룹 구동을 나타내는 회로도이다. 도 4는 발명의 실시예에 따른 AC direct 드라이버의 시간의 경과에 따른 인가전압의 변화를 나타내는 그래프이다. 이하에서는 그룹이 1,2,3 까지만 있는 경우를 예로 들어 설명한다.3 is a circuit diagram illustrating LED group driving of an AC direct driver according to an exemplary embodiment of the present invention. 4 is a graph showing a change in the applied voltage over time of the AC direct driver according to an embodiment of the present invention. Hereinafter, a case where there are only groups 1, 2 and 3 will be described.

도 3에 도시된 바와 같이 AC direct 드라이버(400)에 인가되는 전압이 LED(500)에서 그룹1의 구동전압만을 초과하는 경우, 그룹1은 점등하게 되나, 스위치 1 및 스위치 2가 온(on)되어 그룹2 및 그룹 3의 LED는 점등하지 않는다. As shown in FIG. 3, when the voltage applied to the AC direct driver 400 exceeds only the driving voltage of the group 1 in the LED 500, the group 1 is turned on, but the switch 1 and the switch 2 are on. Therefore, the LEDs of Group 2 and Group 3 do not light up.

다음으로, LED에 인가되는 전압이 LED(500)에서 그룹1, 2의 구동전압만을 초과하는 경우, 그룹1, 2는 점등하게 되나, 스위치 1은 오프(off)되고 스위치 2가 온(on)되어 그룹 3의 LED는 점등하지 않는다. Next, when the voltage applied to the LED exceeds only the driving voltages of the groups 1 and 2 in the LED 500, the groups 1 and 2 are turned on, but the switch 1 is turned off and the switch 2 is turned on. LED of group 3 does not light up.

다음으로, LED에 인가되는 전압이 LED(500)에서 그룹1, 2, 3의 구동전압 이상이 인가되는 경우, 스위치 1, 2는 오프(off)되어 그룹1, 2, 3이 전부 점등하게 된다.Next, when the voltage applied to the LED is greater than the driving voltages of the groups 1, 2 and 3 in the LED 500, the switches 1 and 2 are turned off so that the groups 1, 2 and 3 all light up. .

이상의 과정에서 시간의 경과에 따라 LED(500)에 인가되는 전압은 정현파의 상승곡선을 그리게 된다.In the above process, as the time passes, the voltage applied to the LED 500 draws a rising curve of the sine wave.

다음으로, LED에 인가되는 전압이 LED(500)에서 그룹1, 2의 구동전압만을 초과하도록 감소하는 경우, 그룹1, 2는 점등하게 되나, 스위치 1은 오프(off)되고 스위치 2가 온(on)되어 그룹 3의 LED는 점등하지 않는다. Next, when the voltage applied to the LED decreases to exceed only the driving voltages of the groups 1 and 2 in the LED 500, the groups 1 and 2 are turned on, but the switch 1 is turned off and the switch 2 is turned on ( on), the LED of group 3 does not light.

다음으로, AC direct 드라이버(400)에 인가되는 전압이 LED(500)에서 그룹1의 구동전압만을 초과하도록 감소하는 경우, 그룹1은 점등하게 되나, 스위치 1 및 스위치 2가 온(on)되어 그룹2 및 그룹 3의 LED는 점등하지 않는다. Next, when the voltage applied to the AC direct driver 400 decreases to exceed only the driving voltage of the group 1 in the LED 500, the group 1 is turned on, but the switch 1 and the switch 2 are turned on and the group is turned on. The LEDs of 2 and 3 do not light up.

이상의 과정에서 시간의 경과에 따라 LED(500)에 인가되는 전압은 정현파의 하강곡선을 그리게 된다.In the above process, the voltage applied to the LED 500 as time passes draws a falling curve of the sine wave.

상기에서 검토한 바와 같이, 입력전압의 변동에 대해 LED의 그룹을 턴온/턴 오프시켜 최대 전압일 때, 그룹 1,2,3을 전부 온, 최소 전압일 때 그룹 1만 온 시킴으로써 입력전압변동에 따른 LED 그룹의 턴온 개수를 조정할 수 있다. 상기와 같이 전압 변동에 따른 LED의 온/오프의 개수가 변동하므로 역률과 효율이 개선되는 효과를 기대할 수 있다. As discussed above, the group of LEDs is turned on / off for changes in the input voltage so that all of the groups 1,2,3 are turned on at the maximum voltage, and only the group 1 is turned on at the minimum voltage. The number of turn-on of the LED group can be adjusted. As described above, since the number of on / off of the LED is changed according to the voltage variation, an effect of improving the power factor and efficiency can be expected.

실시예에서는 하나의 AC direct 드라이버(400)에 LED(500)가 병렬로 연결되었으나, 이에 대해 한정하지는 않는다. 예를 들어, 상기 AC direct 드라이버(400)가 다중으로 병렬 연결될 수 있고, 각각의 AC direct 드라이버(400)에 LED(500)가 병렬로 연결될 수 있다.In an embodiment, the LED 500 is connected to one AC direct driver 400 in parallel, but is not limited thereto. For example, the AC direct driver 400 may be connected in parallel in multiple, and the LED 500 may be connected in parallel to each AC direct driver 400.

이상에서 실시예들에 설명된 특징, 구조, 효과 등은 본 발명의 적어도 하나의 실시예에 포함되며, 반드시 하나의 실시예에만 한정되는 것은 아니다. 나아가, 각 실시예에서 예시된 특징, 구조, 효과 등은 실시예들이 속하는 분야의 통상의 지식을 가지는 자에 의해 다른 실시예들에 대해서도 조합 또는 변형되어 실시 가능하다. 따라서 이러한 조합과 변형에 관계된 내용들은 본 발명의 범위에 포함되는 것으로 해석되어야 할 것이다.The features, structures, effects and the like described in the embodiments are included in at least one embodiment of the present invention and are not necessarily limited to only one embodiment. Furthermore, the features, structures, effects, and the like illustrated in the embodiments may be combined or modified with respect to other embodiments by those skilled in the art to which the embodiments belong. Therefore, it should be understood that the present invention is not limited to these combinations and modifications.

Claims (9)

전원전압을 공급하는 교류전원;
상기 전원전압을 직류로 정류하는 정류기;
상기 정류기의 출력전압을 교류로 변환하는 인버터; 및,
상기 인버터의 출력전압을 수신하여 LED에 공급하는 AC direct 드라이버;를 포함하고,
상기 LED는 다수의 LED 그룹을 포함하고, 개별적으로 온오프되는 스위칭 소자가 LED 그룹 각각의 애노드와 캐소드에 병렬로 연결되고,
상기 LED 그룹은 상호 직렬로 연결되는 엘이디 모듈의 제어 회로.AC power supply for supplying a power supply voltage;
A rectifier for rectifying the power supply voltage with a direct current;
An inverter converting the output voltage of the rectifier into an alternating current; And
And an AC direct driver for receiving the output voltage of the inverter and supplying the LED to the LED.
The LED comprises a plurality of LED groups, individually switching switching elements are connected in parallel to the anode and cathode of each of the LED groups,
The LED group is a control circuit of the LED module is connected in series with each other. 제1항에 있어서,
상기 인버터는 복수의 FET(Field-Effect Transistor)로 이루어진 풀 브릿지(full bridge) 방식의 엘이디 모듈의 제어 회로.The method of claim 1,
The inverter is a control circuit of the LED module of the full bridge (full bridge) method consisting of a plurality of field-effect transistor (FET). 삭제delete 삭제delete 제1항에 있어서,
상기 LED 그룹은 정류 전압의 레벨에 따라 스위칭 소자들의 온/오프 제어 신호를 출력하는 제어부가 연결되는 엘이디 모듈의 제어 회로.The method of claim 1,
The LED group is a control circuit of the LED module is connected to a control unit for outputting the on / off control signals of the switching elements in accordance with the level of the rectified voltage. 제1항에 있어서,
상기 LED 그룹은 상기 AC direct 드라이버의 전압 레벨에 따라 구동 스위치를 온/오프 하기 위한 복수의 연산 증폭기를 포함하는 엘이디 모듈의 제어 회로.The method of claim 1,
And the LED group includes a plurality of operational amplifiers for turning on / off a driving switch according to the voltage level of the AC direct driver. 제6항에 있어서,
상기 연산 증폭기의 비반전 단자에 기준전압이 입력되고, 연산 증폭기의 반전 단자에 정류전압이 입력되는 엘이디 모듈의 제어 회로.The method according to claim 6,
And a reference voltage is input to a non-inverting terminal of the operational amplifier, and a rectified voltage is input to an inverting terminal of the operational amplifier. 제1항에 있어서,
상기 인버터는 하프 브릿지(half bridge) 방식의 엘이디 모듈의 제어 회로.The method of claim 1,
The inverter is a control circuit of the LED module of the half bridge (half bridge) method. 제1항에 있어서,
상기 AC direct 드라이버는 복수개가 상호 병렬로 연결되는 엘이디 모듈의 제어 회로.The method of claim 1,
The AC direct driver is a control circuit of the LED module is a plurality of connected in parallel with each other.
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