KR101462735B1 - 발광 다이오드 구동 장치 - Google Patents

Abstract

본 발명은 정전압 방식으로 PWM 디밍 제어를 수행할 수 있는 발광 다이오드 구동 장치에 관한 것으로, 사전에 설정된 정전압 레벨을 갖는 직류 전원을 공급하는 전원 공급부; 및 외부로부터의 아날로그 디밍 신호에 따라 상기 직류 전원을 스위칭하여 발광 다이오드에 공급하는 디밍 조정부를 포함하는 발광 다이오드 구동 장치를 제안한다.

Description

발광 다이오드 구동 장치{LIGHT EMITTING DIODE DRIVING APPARATUS}

본 발명은 PWM 디밍 제어가 가능한 발광 다이오드 구동 장치에 관한 것이다.

최근 들어, 발광 다이오드(Light Emitting Diode; LED)에 관한 관심과 수요가 증가하고 있다.

이러한 발광 다이오드를 사용한 기기는 컴팩트한 제작이 가능해 기존 전자 제품으로는 설치가 어려운 장소에도 사용할 수 있고, 조명으로 사용되는 경우 다양한 색상 구현 및 조도 조절이 용이하여 영화 감상, 독서, 회의 등 상황에 적합한 시스템 조명으로써 사용이 가능하다.

또한, 전력소모가 백열등의 1/8 수준으로 수명은 5~10배인 5~10만시간이고, 무수은 광원으로 친환경적이며 다양한 디자인이 가능하다.

이러한 특징으로 인해, 한국을 비롯하여 미국, 일본, 호주 등 많은 국가에서 발광 다이오드 조명 사업을 국책 사업으로 추진하고 있다.

더하여, 최근 들어, 평판 디스플레이 기술이 발전함에 따라 스마트폰, 게임기, 디지털 카메라 이외에 자동차 계기판에도 평판 디스플레이가 사용되고 있고 앞으로는 초박형 텔레비젼, 투명 네비게이션 등 우리 생활에 디스플레이의 활용 폭이 넓어지고 있다.

또한, 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.

이러한 평판 디스플레이는 주로 TFT-LCD(Thin Film Transistor Liquid Crystal Display)가 주를 이룬다.

이러한 TFT-LCD는 광을 방출하는 백라이트 유닛을 구비하며 백라이트 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.

이러한 발광 다이오드 구동 장치는 하기의 선행 기술 문헌과 같이, 발광 다이오드 어레의 종단에 각각 스위치를 구비하여 정전류 방식으로 디밍을 제어하지만, 이는 출력을 제어하여 소비자를 보호하는 측면에서는 보면 안정성이 떨어지는 문제점이 있다.

한국공개특허공보 제10-2012-0095656호

본 발명의 과제는 상기한 문제점을 해결하기 위한 것으로, 본 발명은 정전압 방식으로 PWM 디밍 제어를 수행할 수 있는 발광 다이오드 구동 장치를 제안한다.

상술한 본 발명의 과제를 해결하기 위해, 본 발명의 하나의 기술적인 측면으로는 사전에 설정된 정전압 레벨을 갖는 직류 전원을 공급하는 전원 공급부; 및 외부로부터의 아날로그 디밍 신호에 따라 상기 직류 전원을 스위칭하여 발광 다이오드에 공급하는 디밍 조정부를 포함하는 발광 다이오드 구동 장치를 제안하는 것이다.

본 발명의 하나의 기술적인 측면에 따르면, 상기 디밍 조정부는 상기 아날로그 디밍 신호에 따라 PWM(Pulse Width Modulation) 신호를 생성하는 신호 생성부; 및 상기 신호 생성부의 상기 PWM 신호에 따라 상기 직류 전원을 스위칭하는 스위치를 포함할 수 있다.

본 발명의 하나의 기술적인 측면에 따르면, 상기 신호 생성부는 상기 아날로그 디밍 신호의 전압 레벨에 따라 상기 PWM 신호의 듀티를 결정할 수 있다.

본 발명의 하나의 기술적인 측면에 따르면, 상기 스위치는 상기 직류 전원은 마이너스 전원 라인 간에 위치할 수 있다.

본 발명의 하나의 기술적인 측면에 따르면, 상기 전원 공급부는 입력 전원을 스위칭하는 스위칭부; 및 상기 스위칭부에 의해 스위칭된 전원을 사전에 설정된 권선비에 따라 변압하여 상기 직류 전원을 출력하는 트랜스포머를 포함할 수 있다.

본 발명의 하나의 기술적인 측면에 따르면, 상기 트랜스포머는 일차측에 위치하여 상기 스위칭된 전원을 입력받는 일차 권선과, 상기 일차 권선과 전기적으로 절연되어 이차측에 위치하고 상기 일차 권선과 상기 권선비를 형성하여 상기 직류 전원을 출력하는 이차 권선을 포함할 수 있다.

본 발명의 하나의 기술적인 측면에 따르면, 상기 디밍 조정부는 상기 이차측에 위치할 수 있다.

본 발명의 하나의 기술적인 측면에 따르면, 상기 스위칭된 직류 전원을 상기 발광 다이오드를 구동시키는 구동 전원으로 변환하여 상기 발광 다이오드를 구동시키는 구동부를 더 포함할 수 있다.

본 발명에 따르면, 정전압 방식으로 PWM 디밍 제어를 수행할 수 있어 별도의 복잡한 디밍 제어 회로가 필요없어 제조 비용이 저렴한 효과가 있다.

도 1은 본 발명의 발광 다이오드 구동 장치의 개략적인 구성도이다.
도 2는 본 발명의 발광 다이오드 구동 장치의 주요 부분의 신호 파형을 나타내는 그래프이다.

이하, 첨부된 도면을 참조하여 본 발명이 속하는 기술분야에서 통상의 지식을 가진 자가 본 발명을 용이하게 실시할 수 있도록 바람직한 실시예를 상세히 설명한다.

다만, 본 발명의 바람직한 실시예를 상세하게 설명함에 있어, 관련된 공지 기능 또는 구성에 대한 구체적인 설명이 본 발명의 요지를 불필요하게 흐릴 수 있다라고 판단되는 경우에는 그 상세한 설명을 생략한다.

또한, 유사한 기능 및 작용을 하는 부분에 대해서는 도면 전체에 걸쳐 동일한 또는 유사한 부호를 사용한다.

덧붙여, 명세서 전체에서, 어떤 부분이 다른 부분과 '연결'되어 있다고 할 때는 이는 '직접적으로 연결'되어 있는 경우뿐만 아니라, 그 중간에 다른 소자를 사이에 두고 '간접적으로 연결'되어 있는 경우도 포함한다.

또한, 어떤 구성요소를 포함'한다는 것은, 특별히 반대되는 기재가 없는 한 다른 구성요소를 제외하는 것이 아니라 다른 구성요소를 더 포함할 수 있다는 것을 의미한다.

이하, 도면을 참조하여 본 발명을 상세히 설명하도록 한다.

도 1은 본 발명의 발광 다이오드 구동 장치의 개략적인 구성도이다.

도 1을 참조하면, 본 발명의 발광 다이오드 구동 장치(100)는 전원 공급부(110) 및 디밍 조정부(120)를 포함할 수 있으며, 더하여 구동부(130)를 더 포함할 수 있다.

전원 공급부(110)는 입력 전원(Vin)을 사전에 설정된 직류 전원으로 변환할 수 있다. 이를 위해, 전원 공급부(110)는 스위칭부(111) 및 트랜스포머(112)를 포함할 수 있다. 도시되지 않았지만 입력 전원(Vin)이 교류 전원일 경우 전원 공급부(110)는 정류/평활 회로 및/또는 전자기 간섭 필터를 포함할 수 있음이 당연할 것이다.

스위칭부(111)는 입력 전원(Vin)을 스위칭하고, 트랜스포머(112)는 스위칭된 전원을 사전에 설정된 권선비에 따라 변압하여 직류 전원을 출력할 수 있다.

트랜스포머(112)은 스위칭부(111)에 의해 스위칭된 전원을 입력받는 일차 권선과, 상기 일차 권선과 전기적으로 분리되고, 자기적으로 결합하여 사전에 설정된 권선비를 형성하는 이차 권선을 포함할 수 있다. 상기 일차 권선은 그라운드 성질이 다른 일차측에 형성될 수 있고, 상기 이차 권선은 상기 일차 권선과 그라운드 성질이 다른 이차측에 형성될 수 있다. 당연히 스위칭부(111)는 일차 권선에 스위칭된 전원을 전달하므로 상기 일차측에 형성될 수 있다.

마찬가지로, 디밍 조정부(120) 및 구동부(130)는 상기 이차측에 형성될 수 있다.

한편, 전원 공급부(110)는 사전에 설정된 전압 레벨을 갖는 정전압 직류 전원(Cv)을 출력할 수 있으며, 구동부(130)는 상기 정전압 직류 전원(Cv)을 공급받아 발광 다이오드(LED)에 적합한 구동 전원으로 변환하여 발광 다이오드(LED)를 구동시킬 수 있다.

디밍 조정부(120)는 외부로부터의 아날로그 디밍 신호(ADim)를 입력받아 상기 정전압 직류 전원(Cv)을 스위칭할 수 있다. 이를 위해, 디밍 조정부(120)는 신호 생성부(121) 및 스위치(S)를 포함할 수 있다.

신호 생성부(121)는 아날로그 디밍 신호(ADim)를 입력받아 이에 기초하여 스위치(S)를 스위칭 온/오프시키는 PWM(Pulse Width Modulation) 신호(PWM)를 제공할 수 있으며, 스위치(S)는 PWM 신호(PWM)에 따라 스위칭 온/오프할 수 있다.

보다 상세하게는, 신호 생성부(121)는 아날로그 디밍 신호(ADim)의 전압 레벨에 따라 PWM 신호의 듀티를 결정할 수 있다.

도 2는 본 발명의 발광 다이오드 구동 장치의 주요 부분의 신호 파형을 나타내는 그래프이다.

도 2의 (a)를 참조하면, 아날로그 디밍 신호(ADim)은 발광 다이오드(LED)의 밝기를 조절하기 위해, 전압 정보를 가질 수 있으며, 예를 들어, 0V는 발광 동작 오프, 10V는 최대 밝기 동작을 의미할 수 있다. 도시된 바와 같이, 아날로그 디밍 신호(ADim)은 2V에서 8V로 밝기 조정을 제어할 수 있다.

도 2의 (b)를 참조하면, PWM 신호(PWM)에 의한 스위칭된 정전압 직류 전원은 스위치(S)의 스위칭 온/오프에 의해 동일한 전압 레벨의 전원의 출력이 온/오프될 수 있으며, PWM 신호(PWM)의 듀티에 따라 스위칭된 정전압 직류 전원이 출력되는 시간이 결정될 수 있다. 스위칭된 정전압 직류 전원의 듀티(A)는 평균적으로 아날로그 디밍 신호(ADim)의 전압 레벨(B)과 동일할 수 있다.

구동부(130)는 스위칭된 정전압 직류 전원을 발광 다이오드(LED)의 구동에 적합한 구동 전원으로 변환하여 발광 다이오드(LED)에 공급하며, 이에 따라 아날로그 디밍 신호(ADim)에 의한 디밍 제어가 구동부(130)에 반영될 수 있다.

상술한 바와 같이, 본 발명에 따르면, 정전압 방식으로 PWM 디밍 제어를 수행할 수 있어 별도의 복잡한 디밍 제어 회로가 필요없어 제조 비용이 저렴할 수 있다.

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.

100: 발광 다이오드 구동 장치
110: 전원 공급부
111: 스위칭부
112: 트랜스포머
120: 디밍 조정부
121: 신호 생성부
130: 구동부

Claims (8)

1. 사전에 설정된 정전압 레벨을 갖는 직류 전원을 공급하는 전원 공급부;
   상기 직류 전원이 공급되는 라인상에 배치된 스위치를 포함하고, 외부로부터의 아날로그 디밍 신호에 따라 상기 스위치를 스위칭하는 디밍 조정부; 및
   상기 스위칭된 직류 전원을 발광 다이오드를 구동시키는 구동 전원으로 변환하여 상기 발광 다이오드를 구동시키는 구동부
   를 포함하는 발광 다이오드 구동 장치.
   
2. 제1항에 있어서,
   상기 디밍 조정부는
   상기 아날로그 디밍 신호에 따라 PWM(Pulse Width Modulation) 신호를 생성하는 신호 생성부를 더 포함하고,
   상기 스위치는 상기 신호 생성부의 상기 PWM 신호에 따라 상기 직류 전원을 스위칭하는 발광 다이오드 구동 장치.
   
3. 제2항에 있어서,
   상기 신호 생성부는 상기 아날로그 디밍 신호의 전압 레벨에 따라 상기 PWM 신호의 듀티를 결정하는 발광 다이오드 구동 장치.
   
4. 제2항에 있어서,
   상기 스위치는 상기 직류 전원은 마이너스 전원 라인 간에 위치하는 발광 다이오드 구동 장치.
   
5. 제1항에 있어서,
   상기 전원 공급부는
   입력 전원을 스위칭하는 스위칭부; 및
   상기 스위칭부에 의해 스위칭된 전원을 사전에 설정된 권선비에 따라 변압하여 상기 직류 전원을 출력하는 트랜스포머
   를 포함하는 발광 다이오드 구동 장치.
   
6. 제5항에 있어서,
   상기 트랜스포머는 일차측에 위치하여 상기 스위칭된 전원을 입력받는 일차 권선과, 상기 일차 권선과 전기적으로 절연되어 이차측에 위치하고 상기 일차 권선과 상기 권선비를 형성하여 상기 직류 전원을 출력하는 이차 권선을 포함하는 발광 다이오드 구동 장치.
   
7. 제6항에 있어서,
   상기 디밍 조정부는 상기 이차측에 위치하는 발광 다이오드 구동 장치.
   
8. 삭제

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