KR101542673B1 - 발광 다이오드 구동 장치 및 방법 - Google Patents

Abstract

본 발명은 발광 다이오드 구동 장치에 관한 것으로서, 상기 발광 다이오드 구동 장치는 발광 다이오드의 점등 여부에 다라 해당 상태의 신호를 출력하는 발광 다이오드 점등 제어부, 상기 발광 다이오드 점등 제어부에서 출력되는 신호의 상태에 따라 해당 상태의 제어 신호를 출력하는 제어부, 교류 전원이 인가되고 상기 제어부에서 출력되는 상기 제어 신호의 상태에 따라 입력 단자의 연결 상태를 제1 출력단자 또는 제2 출력단자로 전환하는 스위칭부, 상기 스위칭부의 상기 제1 출력단자에 연결되어 상기 스위칭부를 통해 인가되는 교류 전원을 상기 제어부의 동작에 필요한 직류 전원으로 변환하여 상기 제어부의 구동 전원으로 상기 제어부에 인가하는 교류-직류 변환부, 상기 스위칭부의 제2 출력단자에 연결되어 상기 스위칭부를 통해 인가되는 교류 전원을 직류로 변환하여 출력하는 전원 공급 장치, 그리고 상기 전원 공급장치에 연결되어, 상기 전원 공급장치에서 출력되는 교류 전원을 이용하여 상기 발광 다이오드의 점등 동작을 제어하는 신호를 출력하는 디밍 구동부를 포함한다.

Description

발광 다이오드 구동 장치 및 방법{APPARATUS AND METHOD FOR DRIVING LIGHT EMITTING DIODE}

본 발명은 발광 다이오드 구동 장치 및 방법에 관한 것이다.

발광 다이오드(light emitting diode, LED)를 이용한 조명기구의 기하급수적인 성장과 함께 조절된 전력을 발광 다이오드에 공급하는 다양한 회로가 등장하고 있다.

현재 손전등에서부터 경기장의 전광판에 이르기까지 광범위한 분야에서 사용되고 있는 발광 다이오드에 대해서 정전류를 위한 정밀 제어가 요구되고 있고, 대부분의 경우 발광 다이오드의 출력 세기를 피드백하여 발광 다이오드의 구동 상태를 실시간으로 피드백 제어하는 디밍 제어(dimming control)가 행해지고 있다.

이러한 발광 다이오드를 구동하기 위해, 교류(AC) 전원을 입력받아 직류 (DC) 전원으로 변환하여 출력하는 SPMS(switching mode power supply)와 같은 전원 공급장치와 이 전원 공급 장치로부터 공급되는 직류 전원을 이용하여 발광 다이오드의 동작 상태를 이용하여 펄스폭 변조(PWM, pulse width modulation)하여 펄스폭 변조 신호를 발광 다이오드로 출력하여 발광 다이오드를 디밍 제어하는 디밍 구동부로 이루어진다.

하지만, 종래의 경우, 발광 다이오드의 동작이 행해지지 않을 경우에도 항상 전원 공급장치는 동작하여 입력된 교류 전원을 직류 전원으로 변환하여 디밍 구동부로 출력하게 된다.

이로 인해, 디밍 구동부뿐만 아니라 전원 공급장치에서 대기 전력이 소비되어, 소비되는 대기 전력의 양이 증가하는 문제가 발생한다.

따라서 본 발명이 이루고자 하는 기술적 과제는 발광 다이오드 구동 장치에서 발생하는 소비 전력의 양을 감소시키기 위한 것이다.

본 발명의 한 특징에 따른 발광 다이오드 구동 장치는 발광 다이오드의 점등 여부에 다라 해당 상태의 신호를 출력하는 발광 다이오드 점등 제어부, 상기 발광 다이오드 점등 제어부에서 출력되는 신호의 상태에 따라 해당 상태의 제어 신호를 출력하는 제어부, 교류 전원이 인가되고 상기 제어부에서 출력되는 상기 제어 신호의 상태에 따라 입력 단자의 연결 상태를 제1 출력단자 또는 제2 출력단자로 전환하는 스위칭부, 상기 스위칭부의 상기 제1 출력단자에 연결되어 상기 스위칭부를 통해 인가되는 교류 전원을 상기 제어부의 동작에 필요한 직류 전원으로 변환하여 상기 제어부의 구동 전원으로 상기 제어부에 인가하는 교류-직류 변환부, 상기 스위칭부의 제2 출력단자에 연결되어 상기 스위칭부를 통해 인가되는 교류 전원을 직류로 변환하여 출력하는 전원 공급 장치, 그리고 상기 전원 공급장치에 연결되어, 상기 전원 공급장치에서 출력되는 교류 전원을 이용하여 상기 발광 다이오드의 점등 동작을 제어하는 신호를 출력하는 디밍 구동부를 포함한다.

상기 스위칭부는 릴레이나 스위칭 소자일 수 있다.

상기 발광 다이오드 점등 제어부는 온오프 스위치, 조도 감지부, 움직임 감지부 및 리모콘 스위치 중 하나일 수 있다.

상기 제어부는 상기 발광 다이오드 점등 제어부의 상태가 상기 발광 다이오드를 점등시키기 위한 상태일 때, 상기 스위칭부로 초기 상태와 다른 상태의 제어 신호를 출력하여, 상기 스위칭부의 입력 단자의 연결 상태를 제1 출력단자에서 제2 출력단자로 변경시키는 것이 좋다.

본 발명의 다른 특징에 따른 발광 다이오드 구동 방법은 발광 다이오드 점등 제어부에서 출력되는 신호를 판독하는 단계, 상기 발광 다이오드 점등 제어부에서 출력되는 신호의 상태가 발광 다이오드를 점등시키기 위한 상태인지를 판단하는 단계, 그리고 상기 발광 다이오드 점등 제어부에서 출력되는 신호의 상태가 상기 발광 다이오드를 점등시키기 위한 상태일 경우, 스위칭부의 제어 단자로 초기 상태와 다른 상태의 제어 신호를 출력하여, 발광 다이오드를 구동시키는 디밍 구동부로 구동 전원을 공급하는 전원 공급장치를 동작시키는 단계를 포함한다.

이러한 특징에 따르면, 발광 다이오드 점등 제어부의 동작 상태에 따라 발광 다이오드의 동작이 행해지지 않은 대기 상태일 경우, 발광 다이오드의 점등 동작에 필요한 구동 전원을 공급하는 전원 공급장치로 인가되는 전원을 차단하므로, 대기 상태일 때, 전원 공급장치에서 소비되는 전력이 방지된다. 이로 인해, 대기 전력의 낭비가 감소하여, 사용자의 만족도가 향상된다.

도 1은 본 발명의 한 실시예에 따른 발광 다이오드 구동 장치의 블럭도이다.
도 2는 본 발명의 한 실시예에 따른 발광 다이오드 구동 방법의 동작 순서도이다.

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.

그러면 첨부한 도면을 참고로 하여 본 발명의 한 실시예에 따른 발광 다이오드 구동 장치 및 방법에 대하여 설명한다.

먼저, 도 1을 참고로 하여 본 발명의 한 실시예에 따른 발광 다이오드 구동장치에 대하여 상세하게 설명한다.

도 1에 도시한 본 발명의 한 실시예에 따른 발광 다이오드 구동 장치는 교류 전원(AC)에 입력 단자가 연결되어 있는 스위칭부(10), 스위칭부(10)의 일측 출력 단자(예, 제1 출력단자)에 연결되어 교류 신호를 직류 신호로 변환하는 교류-직류 변환부(AC-DC 변환부)(20), 스위칭부(10)의 타측 출력 단자(예, 제2 출력단자)에 연결되어 있는 전원 공급장치(30), AC-DC 변환부(20)와 전원 공급장치(30)의 출력 단자와 스위칭부(10)의 제어 단자에 연결되어 있는 제어부(40), 제어부(40)의 출력 단자에 연결되어 있는 디밍 구동부(50), 디밍 구동부(50)에 연결되어 있는 발광 다이오드(LED1) 그리고 제어부(40)에 연결되어 있는 구동 스위치(SW1)를 구비한다.

스위칭부(10)는 제어부(40)에서 제어 단자로 출력되는 신호의 상태(즉, 고레벨 상태 또는 저레벨 상태)에 따라 입력 단자와 출력단자와의 접속 상태가 변경된다.

한 예로, 제어부(40)에서 저레벨 상태(예, 제1 상태)의 제어 신호가 스위칭부(10)의 제어 단자로 인가될 경우, 스위칭부(10)의 입력단자는 AC-DC 변환부(20)에 연결되어 있는 제1 출력단자와 연결되어, 입력되는 교류 전원(AC)은 AC-DC 변환부(20)로 인가한다.

반면, 제어부(20)가 고레벨 상태(예, 제2 상태)의 제어 신호를 스위칭부(10)의 제어 단자로 인가하면, 스위칭부(10)의 입력단자는 전원 공급장치(30)와 연결되어 있는 제2 출력단자와 연결되어 입력되는 교류 전원(AC)은 전원 공급장치(30)로 인가된다.

이러한 스위칭부(10)는 릴레이(relay)나 트랜지스터(transistor)와 같은 스위칭 소자 등으로 이루어질 수 있다.

AC-DC 변환부(20)는 입력되는 교류 전원(AC)을 직류 전원으로 변환한 후, 제어부(40)의 동작에 필요한 레벨의 직류 전원으로 변환하여 제어부(40)로 인가하여, 제어부(40)에 구동 전원을 공급한다.

전원 공급장치(30)는 발광 다이오드(LED1)의 점등 동작을 제어하는 디밍 구동부(50)의 구동 동작에 필요한 구동 전원을 공급한다. 또한, 전원 공급장치(30)는 제어부(40)의 동작에 필요한 직류 전원을 생성해 제어부(40)로 출력한다.

이러한 전원 공급장치(30)는 스위칭 모드 전원 공급장치(SMPS)일 수 있다.

따라서, 디밍 구동부(50)는 전원 공급장치(30)에서 인가되는 전원을 이용하여 발광 다이오드(LED1)를 디밍 제어한다.

제어부(40)는 구동 스위치(SW1)의 동작 상태에 따라 스위칭부(10)의 스위칭 상태를 제어하여, 디밍 구동부(50)로 인가되는 구동 전원의 공급 상태를 제어한다.

디밍 제어부(50)는 제어부(40)로부터 인가되는 제어 신호에 따라 구동 시작 신호가 인가되면, 전원 공급장치(30)로부터 인가되는 구동 전원에 의해 발광 다이오드(LED1)의 동작을 제어한다.

구동 스위치(SW1)는 발광 다이오드(LED1)의 점등 여부에 따라 온(on) 또는 오프(off) 상태를 유지하여 해당 상태의 신호를 제어부(40)로 출력한다.

따라서, 제어부(40)는 구동 스위치(SW1)에서 출력되는 구동 신호의 상태를 이용하여 구동 스위치(SW1)가 온 상태로 판정되면 스위칭부(10)로 해당 상태(예, 고레벨 상태)의 구동 신호를 출력하고 디밍 구동부(50)로 구동 시작 신호를 출력하여 전원 공급장치(30)에서 출력되는 구동 신호를 이용하여 발광 다이오드(LED1)의 점등 제어가 행해질 수 있도록 한다.

따라서, 구동 스위치(SW1)는 발광 다이오드(LED1)를 구동시키기 위한 구동 신호를 출력하는 발광 다이오드 점등 제어부로서, 본 실시예에서, 발광 다이오드 점등 제어부의 한 예로 온오프 스위치를 이용하여 발광 다이오드(LED1)의 점등 여부를 제어한다.

하지만, 이와는 달리, 대안적인 실시예에서, 발광 다이오드 점등 제어부는 조도 감지부, 움직임 감지부, 리모콘 스위치(remote control switch)를 이용하여 발광 다이오드(LED1)의 점등 여부를 제어할 수 있다. 이러한 감지부나 리모콘 스위치를 이용할 경우, 제어부(40)는 이들 감지부나 리모콘 스위치에서 출력되는 신호를 유선 통신뿐만 아니라 무선 통신을 통해 수신할 수 있고, 이럴 경우, 제어부(40)는 유선 통신이나 무선 통신을 위한 별도의 통신 모듈을 구비할 수 있다.

다음, 도 2를 참고로 하여, 이러한 구조를 갖는 발광 다이오드 구동 장치의 동작을 설명한다.

스위칭부(10)의 초기 상태는 입력단자가 제1 출력 단자와 연결되어 있는 상태이다.

따라서, 발광 다이오드 구동 장치의 동작이 시작되어 제어부(40) 역시 동작이 시작되면(S10), 스위칭부(10)를 통해 교류 전원(AC)은 AC-DC 변환부(20)로 인가된다.

따라서, AC-DC 변환부(20)에서 변환된 직류 전원이 제어부(40)로 인가되어 제어부(40)의 동작에 필요한 전원을 공급한다.

이런 상태에서, 제어부(40)는 구동 스위치(SW1)에서 출력되는 신호를 판독하여(S11), 발광 다이오드(LED1)를 점등시키기 위해 구동 스위치(SW1)가 초기 오프 상태에서 온 상태, 즉, 발광 다이오드(LED1)를 점등시키기 위한 상태로 전환되는지를 판단한다(S12).

구동 스위치(SW1)가 온 상태로 판정되면, 제어부(40)는 스위칭부(10)의 제어단자로 고레벨 상태의 제어 신호를 출력한다(S13).

이러한 고레벨 상태의 제어 신호가 스위칭부(10)의 제어 단자로 인가되면, 스위칭부(10)의 입력 단자는 제2 출력단자와 연결되어, 입력 단자로 인가되는 교류 전원(AC)은 전원 공급장치(30)로 인가된다.

따라서, 전원 공급장치(30)의 동작에 의해 입력되는 교류 전원(AC)은 직류 전원(DC)으로 변환되어 제어부(40)와 다밍 구동부(50)의 동작에 필요한 구동 전원을 출력한다.

이처럼, 스위칭부(10)의 동작에 의해 전원 공급장치(30)가 동작되면 제어부(40)는 전원 공급장치(30)로부터 인가되는 전원에 의해 동작된다.

그런 다음, 제어부(40)는 디밍 구동부(50)로 구동 시작 신호를 출력하여(S14).

제어부(40)로 구동 시작 신호가 입력되면, 디밍 구동부(50)는 전원 공급장치(30)에서 출력되는 구동 전원을 발광 다이오드(LED1)의 동작 상태에 맞게 펄스폭 변조하여 발광 다이오드(LED1)의 동작을 디밍 제어한다.

하지만, 단계(S12)에서 구동 스위치(SW1)가 온 상태가 아닐 경우, 제어부(40)는 스위칭부(10)의 제어 단자로 고레벨의 제어 신호가 출력되고 있는 상태인지를 판단한다(S15).

따라서, 스위칭부(10)의 제어 단자로 고레벨의 제어 신호가 출력되고 있는 경우, 제어부(40)는 고레벨의 상태를 초기 상태인 저레벨 상태로 변경하여 제어 신호를 스위칭부(10)로 출력한다.

이로 인해, 스위칭부(10)의 전환 상태는 초기 상태로 복귀되어, 전원 공급장치(30)로 인가되는 교류 전원(AC)의 공급이 차단되어 전원 공급장치(30)의 동작은 중지되고, 이로 인해, 발광 다이오드(LED1)는 소등 상태를 유지한다.

대신, 교류 전원(AC)은 AC-DC 변환부(20)로 인가되므로, 제어부(40)의 동작에 필요한 전원은 AC-DC 변환부(20)로부터 공급받으므로, 제어부(40)의 동작은 정상적으로 행해져 단계(S11)로 넘어가 구동 스위치(SW1)의 상태를 판정한다.

이러한 동작에 의해, 실질적으로 발광 다이오드(LED1)의 동작이 이루어지지 않을 경우, 전원 공급장치(30)로 교류 전원(AC)이 인가되지 않아 전원 공급장치(30)의 동작은 이루어지지 않고 제어부(40)의 동작만 행해진다.

이처럼, 발광 다이오드(LED1)의 동작이 행해지지 않은 대기 상태일 경우에는 전원 공급장치(30)에서 소비되는 전력이 방지되므로, 발광 다이오드 구동 장치에서 발생하는 전력 소비가 크게 감소한다.

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.

10: 스위칭부 20: 교류-직류 변환부
30: 전원 공급장치 40: 제어부
50: 디밍 구동부 SW1: 발광 다이오드 점등 제어부
LED1: 발광 다이오드

Claims (5)

1. 발광 다이오드의 점등 여부에 따라 해당 상태의 신호를 출력하는 발광 다이오드 점등 제어부,
   상기 발광 다이오드 점등 제어부에서 출력되는 신호의 상태에 따라 해당 상태의 제어 신호를 출력하는 제어부,
   교류 전원이 인가되고 상기 제어부에서 출력되는 상기 제어 신호의 상태에 따라 입력 단자의 연결 상태를 제1 출력단자 또는 제2 출력단자로 전환하는 스위칭부,
   상기 스위칭부의 상기 제1 출력단자에 연결되어 상기 스위칭부를 통해 인가되는 교류 전원을 상기 제어부의 동작에 필요한 직류 전원으로 변환하여 상기 제어부의 구동 전원으로 상기 제어부에 인가하는 교류-직류 변환부,
   상기 스위칭부의 제2 출력단자에 연결되어 상기 스위칭부를 통해 인가되는 교류 전원을 직류로 변환하여 출력하는 전원 공급 장치, 그리고
   상기 전원 공급장치에 연결되어, 상기 전원 공급장치에서 출력되는 교류 전원을 이용하여 상기 발광 다이오드의 점등 동작을 제어하는 신호를 출력하는 디밍 구동부
   를 포함하는 발광 다이오드 구동 장치.
2. 제1항에서,
   상기 스위칭부는 릴레이나 스위칭 소자인 발광 다이오드 구동 장치.
3. 제1항에서,
   상기 발광 다이오드 점등 제어부는 온오프 스위치, 조도 감지부, 움직임 감지부 및 리모콘 스위치 중 하나인 발광 다이오드 구동 장치.
4. 제1항에서,
   상기 제어부는 상기 발광 다이오드 점등 제어부의 상태가 상기 발광 다이오드를 점등시키기 위한 상태일 때, 상기 스위칭부로 초기 상태와 다른 상태의 제어 신호를 출력하여, 상기 스위칭부의 입력 단자의 연결 상태를 제1 출력단자에서 제2 출력단자로 변경시키는 발광 다이오드 구동 장치.
5. 발광 다이오드 점등 제어부에서 출력되는 신호를 판독하는 단계,
   상기 발광 다이오드 점등 제어부에서 출력되는 신호의 상태가 발광 다이오드를 점등시키기 위한 상태인지를 판단하는 단계, 그리고
   상기 발광 다이오드 점등 제어부에서 출력되는 신호의 상태가 상기 발광 다이오드를 점등시키기 위한 상태일 경우, 스위칭부의 제어 단자로 초기 상태와 다른 상태의 제어 신호를 출력하여, 발광 다이오드를 구동시키는 디밍 구동부로 구동 전원을 공급하는 전원 공급장치를 동작시키는 단계
   를 포함하는 발광 다이오드 구동 방법.

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