KR101834721B1 - 전자식 안정기 호환형 발광 다이오드 구동 장치 및 그 구동 방법 - Google Patents

전자식 안정기 호환형 발광 다이오드 구동 장치 및 그 구동 방법 Download PDF

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Abstract

발광 다이오드 구동 장치는, 안정기의 출력을 정류하여 출력하도록 구성된 정류기; 및 상기 정류기의 출력과 병렬로 연결되어, 상기 정류기의 출력을 개방하거나 단락하도록 구성된 스위칭 소자;를 포함하되, 상기 스위칭 소자는, 제 1 구간에서는 상기 정류기의 출력을 개방 또는 단락하는 스위칭 동작을 하고, 제 2 구간에서는 상기 정류기의 출력을 계속적으로 개방하도록 동작한다.

Description

전자식 안정기 호환형 발광 다이오드 구동 장치 및 그 구동 방법{ELECTRONIC BALLAST-COMPATIBLE LED DRIVING DEVICE AND DRIVING METHOD THEREFOR}
전자식 안정기 호환형 발광 다이오드 구동 장치 및 그 구동 방법에 관한 것이다.
종래의 형광등용의 안정기를 교체하지 않고 발광 다이오드(Light Emitting Diode) 튜브를 연결하여 사용하는 안정기 호환형 발광 다이오드 제어 시장이 확대됨에 따라서 다양한 제품들이 시장에 쏟아지고 있다. 하지만, 모든 안정기에 대하여 호환성은 확보하기 어려운 현실이다.
도 1은 종래의 전자식 안정기 호환형 발광 다이오드 구동 장치(100)의 구성도를 나타낸다. 아울러, 도 2는 종래의 전자식 안정기 호환형 발광 다이오드 구동 장치(100)의 주요 부분의 전류 파형도를 나타낸다.
종래의 전자식 안정기 호환형 발광 다이오드 구동 장치(100)는, 정류기(110), 스위칭 소자(220), 제 1 전류 검출기(130), 제 2 전류 검출기(140), 전원 공급 회로(150), 구동 회로(160) 및 제어기(170)를 포함하여 구성된다.
도 1 및 도 2로부터 알 수 있는 바와 같이, 종래의 전자식 안정기 호환형 발광 다이오드 구동 장치(100)는, 스위칭 소자(120)의 동작을 제어하여, 발광 다이오드(L)에 흐르는 전류를 스위칭하여 레귤레이션(Regulation) 한다. 즉, 종래의 전자식 안정기 호환형 발광 다이오드 구동 장치(100)는, 호환성을 높이기 위해 발광 다이오드(L)에서 필요로 하는 전류만을 발광 다이오드(L)로 전달하고, 나머지는 션트(Shunt) 스위칭 소자(120)를 이용하여 궤환(Feedback) 시킨다.
종래의 전자식 안정기 호환형 발광 다이오드 구동 장치(100)에서 발광 다이오드(L)의 출력 전압은 온도에 따라서 약간 변할 수 있지만 거의 일정하다고 가정할 때, 발광 다이오드(L)에 흐르는 전류를 일정하게 하면 출력 파워를 일정하게 제어할 수 있다. 즉, 발광 다이오드(L)에 흐르는 전류를 제어할 수 있으면, 출력 파워를 제어할 수 있다.
도 2는 도 1에서 언급한 출력 파워를 레귤레이션 할 때의 한 예를 나타낸 파형도이다. 일정한 출력 파워를 유지하기 위해서 스위칭 소자(120)를 제어해야 하며, 이를 위해서 발광 다이오드(L)에 흐르는 전류 및 궤환 전류를 검출하여 처리하는 기능이 필요하다.
다만, 전자식 안정기 호환형 발광 다이오드 구동 장치(100)의 기본 목적은, 발광 다이오드로 대체시 형광등 사용 시의 광량과 동일하도록 하면서, 전력 소비를 최소화할 수 있어야 하며, 교류 입력 전압의 변동에 따라서 광량의 변화가 없어야 할 뿐만 아니라, 동시에 소음 및 플리커가 없어야 한다.
공개특허공보 제10-2012-0067360호(2012.06.25.) : 조명 장치
본 발명은 전술한 바와 같은 기술적 과제를 해결하는 데 목적이 있는 발명으로서, 교류 입력 전압의 변동에 따른 광량의 변화를 초래하지 않을 뿐만 아니라, 소음 및 플리커도 제거된 전자식 안정기 호환형 발광 다이오드 구동 장치 및 그 구동 방법을 제공하는 것에 그 목적이 있다.
본 발명의 바람직한 일실시예에 따른 발광 다이오드 구동 장치는, 안정기의 출력을 정류하여 출력하도록 구성된 정류기; 및 상기 정류기의 출력과 병렬로 연결되어, 상기 정류기의 출력을 개방하거나 단락하도록 구성된 스위칭 소자;를 포함하되, 상기 스위칭 소자는, 제 1 구간에서는 상기 정류기의 출력을 개방 또는 단락하는 스위칭 동작을 하고, 제 2 구간에서는 상기 정류기의 출력을 계속적으로 개방하도록 동작하는 것을 특징으로 한다.
구체적으로, 상기 스위칭 소자는, 상기 제 1 구간과 상기 제 2 구간을 합친 구간이 다수 반복되는 형태로 동작하고, 상기 제 1 구간과 상기 제 2 구간을 합친 구간이 반복되는 주파수는 20㎑ 이상인 것이 바람직하다.
아울러, 상기 제 1 구간은 상기 정류기의 출력을 개방 및 단락하는 적어도 하나의 제 1 단위로 이루어지고, 상기 제 1 단위의 폭은 상기 안정기의 출력의 스위칭 펄스 폭과 동일한 것을 특징으로 한다. 또한, 상기 제 2 구간의 폭은, 상기 안정기의 출력의 스위칭 펄스 폭의 정수배인 것이 바람직하다.
바람직하게는, 상기 스위칭 소자에 의한 상기 정류기의 출력의 개방 또는 단락은, 상기 발광 다이오드 구동 장치의 출력과 연결되는 적어도 하나의 발광 다이오드에 흐르는 전류값, 상기 스위칭 소자에 흐르는 전류값 또는 상기 안정기 출력의 스위칭 펄스 폭 중 적어도 하나를 이용하여 설정될 수 있다. 예를 들면, 상기 스위칭 소자는, 상기 안정기의 출력의 스위칭 펄스 폭이 일정값 이하일 경우에는, 상기 정류기의 출력을 연속적으로 개방하도록 동작하는 것을 특징으로 한다. 또한, 상기 스위칭 소자의 제 1 구간에서의 상기 정류기의 출력의 단락 시간은, 상기 발광 다이오드 구동 장치의 출력과 연결되는 적어도 하나의 발광 다이오드에 흐르는 전류값을 이용하여 설정될 수 있다.
아울러, 상기 제 1 구간의 폭 및 상기 제 2 구간의 폭은 각각, 상기 안정기의 출력의 스위칭 펄스 폭의 2배와 동일한 것을 특징으로 한다.
본 발명의 바람직한 일실시예에 따른 발광 다이오드 구동 장치를 이용한 발광 다이오드 구동 방법은, (a) 정류기를 이용하여 안정기의 출력을 정류하여 출력하는 단계; 및 (b) 상기 정류기의 출력과 병렬로 연결된 스위칭 소자를 이용하여, 상기 정류기의 출력을 개방하거나 단락하는 단계;를 포함하되, 상기 스위칭 소자는, 제 1 구간에서는 상기 정류기의 출력을 개방 또는 단락하는 스위칭 동작을 하고, 제 2 구간에서는 상기 정류기의 출력을 계속적으로 개방하도록 동작하는 것을 특징으로 한다.
구체적으로, 상기 스위칭 소자는, 상기 제 1 구간과 상기 제 2 구간을 합친 구간이 다수 반복되는 형태로 동작하고, 상기 제 1 구간과 상기 제 2 구간을 합친 구간이 반복되는 주파수는 20㎑ 이상인 것이 바람직하다. 아울러, 상기 제 1 구간은 상기 정류기의 출력을 개방 및 단락하는 적어도 하나의 제 1 단위로 이루어지고, 상기 제 1 단위의 폭은 상기 안정기의 출력의 스위칭 펄스 폭과 동일한 것을 특징으로 한다. 또한, 상기 제 2 구간의 폭은, 상기 안정기의 출력의 스위칭 펄스 폭의 정수배인 것이 바람직하다.
아울러, 상기 스위칭 소자에 의한 상기 정류기의 출력의 개방 또는 단락은, 상기 발광 다이오드 구동 장치의 출력과 연결되는 적어도 하나의 발광 다이오드에 흐르는 전류값, 상기 스위칭 소자에 흐르는 전류값 또는 상기 안정기의 출력의 스위칭 펄스 폭 중 적어도 하나를 이용하여 설정되는 것을 특징으로 한다. 예를 들면, 상기 스위칭 소자는, 상기 안정기의 출력의 스위칭 펄스 폭이 일정값 이하일 경우에는, 상기 정류기의 출력을 연속적으로 개방하도록 동작하는 것이 바람직하다.
또한, 상기 스위칭 소자의 제 1 구간에서의 상기 정류기의 출력의 단락 시간은, 상기 발광 다이오드 구동 장치의 출력과 연결되는 적어도 하나의 발광 다이오드에 흐르는 전류값을 이용하여 설정될 수 있다.
아울러, 상기 제 1 구간의 폭 및 상기 제 2 구간의 폭은 각각, 상기 안정기의 출력의 스위칭 펄스 폭의 2배와 동일한 것을 특징으로 한다.
본 발명의 전자식 안정기 호환형 발광 다이오드 구동 장치 및 그 구동 방법에 따르면, 교류 입력 전압의 변동에 따른 광량의 변화를 초래하지 않을 뿐만 아니라, 소음 및 플리커도 효율적으로 제거될 수 있다.
도 1은 종래의 전자식 안정기 호환형 발광 다이오드 구동 장치의 구성도.
도 2는 종래의 전자식 안정기 호환형 발광 다이오드 구동 장치의 주요 부분의 전류 파형도.
도 3은 본 발명의 바람직한 일실시예에 따른 전자식 안정기 호환형 발광 다이오드 구동 장치의 구성도.
도 4의 (a) 및 (b) 는 각각, 정류기의 출력 전류의 파형 설명도 및 실제 측정 파형도.
도 5는 안정기의 출력 전류의 제 1 예시도.
도 6은 안정기의 출력 전류의 제 2 예시도.
도 7은 본 발명의 제어기에 의해 생성된 제어 신호를 이용한 스위칭 소자의 전류 파형의 제 1 예시도.
도 8은 본 발명의 제어기에 의해 생성된 제어 신호를 이용한 스위칭 소자의 전류 파형의 제 2 예시도.
이하, 첨부된 도면을 참조하면서 본 발명의 실시예에 따른 전자식 안정기 환형 발광 다이오드 구동 장치 및 그 구동 방법에 대해 상세히 설명하기로 한다.
본 발명의 하기의 실시예는 본 발명을 구체화하기 위한 것일 뿐 본 발명의 권리 범위를 제한하거나 한정하는 것이 아님은 물론이다. 본 발명의 상세한 설명 및 실시예로부터 본 발명이 속하는 기술 분야의 전문가가 용이하게 유추할 수 있는 것은 본 발명의 권리 범위에 속하는 것으로 해석된다.
도 3은 본 발명의 바람직한 일실시예에 따른 전자식 안정기 호환형 발광 다이오드 구동 장치(200)의 구성도를 나타낸다. 도 1에 나타낸 종래의 전자식 안정기 호환형 발광 다이오드 구동 장치(100)와 도 3의 본 발명의 바람직한 일실시예에 따른 전자식 안정기 호환형 발광 다이오드 구동 장치(200)의 차이점은, 제어기(170, 270)에 의한 스위칭 소자(120, 220)의 제어 방법에 있다.
도 3으로부터 알 수 있는 바와 같이, 본 발명의 바람직한 일실시예에 따른 전자식 안정기 호환형 발광 다이오드 구동 장치(200)는, 정류기(210), 스위칭 소자(220), 제 1 전류 검출기(230), 제 2 전류 검출기(240), 전원 공급 회로(250), 구동 회로(260) 및 제어기(270)를 포함하여 구성된다.
정류기(210)는 반파 정류기 또는 전파 정류기를 이용하여 안정기(BA)의 출력을 정류하는 역할을 한다. 다만, 전력의 효율성을 고려할 때 전파 정류기를 사용하는 것이 바람직할 것이다.
스위칭 소자(220)는, 정류기(210)의 출력과 병렬로 연결되어, 오프 또는 온 동작에 의해 정류기(210)의 출력을 개방하거나 단락하도록 구성된다. 스위칭 소자(220)로는 트랜지스터를 이용할 수 있다.
제 1 전류 검출기(230)는, 스위칭 소자(220)에 흐르는 전류값, 즉, 본 발명의 발광 다이오드 구동 장치(200)의 출력에 연결되는 적어도 하나의 발광 다이오드(L)로부터 궤환(Feedback)되는 전류값을 검출하는 역할을 한다. 아울러, 제 2 전류 검출기(240)는, 발광 다이오드 구동 장치(200)에 연결되는 적어도 하나의 발광 다이오드(L)에 흐르는 전류값을 검출하는 역할을 한다.
제 1 전류 검출기(230) 및 제 2 전류 검출기(240)에서 전류를 검출하는 방법은, 저항 양단의 전압을 검출하는 것에 의해 구현될 수도 있고, 전류 센서를 이용할 수도 있다.
전원 공급 회로(250)는, 제어기(270)의 전원 전압을 공급하기 위해 직류-직류 변환기를 이용하여 구현될 수 있다.
구동 회로(260)는, 부하로 연결된 발광 다이오드(L)를 구동하는 역할을 한다.
제어기(270)는 MCU, MPU, CPU, DSP와 같은 프로세서, 회로, 프로세서를 포함하는 회로를 이용하여 구현될 수 있으며, 제 1 전류 검출기(230) 및 제 2 전류 검출기(240)로부터 검출된 전류값을 입력받아, 제어 신호를 생성하여 스위칭 소자(220)를 제어하는 역할을 한다.
일반적으로 안정기(BA)의 출력 교류 전원의 주파수는 50㎐ 또는 60㎐이며, 이 신호가 정류기(210)를 거쳐 전파 정류되면 100㎐ 또는 120㎐의 주파수 성분을 갖게 된다. 발광 다이오드(L)에 흐르는 전류를 제어하기 위해서, 본 발명에서는 전파 정류된 교류 입력 주파수(100㎐ 또는 120㎐) 기준으로 일정 시간(1주기 또는 그 이상) 동안 발광 다이오드(L) 전류를 검출하여 평균값을 저장한다. 저장된 평균값을 제어기(270)에서 레귤레이션(Regulation)에 필요한 타겟(Target) 전류와 비교하여, 스위칭 소자(220)의 단락 시간 및 개방 시간, 즉, 온 시간(On-time) 및 오프 시간(Off-time)을 결정한다. 여기에서 전파 정류된 교류 입력 주파수에 따른 1주기는, 교류 입력 주파수가 50㎐ 경우 10ms이며, 60㎐ 경우에 약 8.33ms이다.
도 4의 (a)는 정류기(210)의 출력 전류의 파형 설명도를 나타내며, 도 4의 (b)는 정류기(210)의 출력 전류의 실제 측정 파형도를 나타낸다. 즉, 정류기(210)의 출력 전류는, 교류 입력 주파수에 안정기(BA) 스위칭 주파수가 포락(Envelope) 된 형태를 나타낸다. 만약, 스위칭 소자(220)의 온/오프 시간이 결정되면, 스위칭 소자(220)의 온/오프 시간을 전파 정류된 교류 입력 주파수 기준으로 일정 시간(1주기 또는 그 이상) 적용하여, 스위칭 소자(220)의 스위칭 동작을 유지한다. 예를 들어서 1주기 동안 스위칭 소자(220)의 온/오프 시간을 적용할 경우에 그 1주기 동안에 다시 발광 다이오드(L) 전류의 평균값을 검출하여, 다음 주기에 적용할 스위칭 소자(220)의 온/오프 시간을 결정한다. 결론적으로 출력 파워가 높으면, 스위칭 소자(220)의 온 시간을 늘리고 출력 파워가 낮으면, 스위칭 소자(220)의 온 시간 줄여서 일정한 출력 파워를 유지하도록 한다. 이와 같이 스위칭 소자(220)의 동작 제어로 출력 파워를 일정하게 유지하는 방법에서, 도 1에 나타낸 종래의 발광 다이오드 구동 장치(100)에서 스위칭 소자(220)의 스위칭 동작이 계속 될 경우에 스위칭 소자(220)의 발열 및 일부 안정기(BA)에서 플리커(Flicker) 문제가 발생한다.
도 5 및 도 6은 각각, 안정기(BA)의 출력 전류의 제 1 예시도 및 제 2 예시도를 나타낸다.
예를 들어서, 도 5에서와 같은 전류 형태를 띠는 안정기(BA) 경우에 타겟 출력 전류가 'B'라 가정할 경우에 스위칭 소자(220)는 계속 스위칭 동작을 하게 되며, 타겟 출력 전류를 'A'라 가정하면 스위칭 소자(220)는 동작을 하지 않는다. 도 6과 같은 전류 형태를 띠는 안정기(BA) 경우에 타겟 출력 전류를 'D'라 가정할 경우에 스위칭 소자(220)는 계속 스위칭 동작을 하게 되며, 타겟 출력 전류를 'C'라 가정할 경우에 스위칭 소자(220)는 밸리(Valley) 영역에서는 스위칭 동작을 쉬게 된다. 형광등을 발광 다이오드(L)로 대체할 경우에 일반적으로 안정기(BA)의 정격의 절반을 출력 파워로 설정한다. 발광 다이오드(L) 소자의 특성이 점차 개선되면서 출력 파워를 낮추는 추세이다. 예를 들어서, 32W 형광등을 발광 다이오드(L)로 바꿀 경우에 16W의 출력 파워로 레귤레이션(Regulation) 해야 한다는 점이다. 32W 정격의 안정기(BA) 출력의 절반을 궤환 시킬 때, 안정기(BA) 특성에 따라서 일부 안정기(BA)에서 스위칭 소자(220)가 계속 스위칭 동작을 하기 때문에 발열의 위험이 존재한다.
상술한 플리커 및 발열 등의 문제를 해결하기 위해, 본 발명의 제어기(270)는 스위칭 소자(220)를 하기와 같이 특별한 방법에 의해 제어한다.
도 7은 본 발명의 제어기(270)에 의해 생성된 제어 신호를 이용한 스위칭 소자(220)의 전류 파형의 제 1 예시도이다.
도 7로부터 알 수 있는 바와 같이, 스위칭 소자(220)는, 제 1 구간에서는 정류기(210)의 출력을 개방 또는 단락하는 스위칭 동작을 하고, 제 2 구간에서는 정류기(210)의 출력을 계속적으로 개방하도록 동작한다.
아울러, 스위칭 소자(220)는, 제 1 구간과 제 2 구간을 합친 구간이 다수 반복되는 형태로 동작하게 된다. 제 1 구간과 제 2 구간을 합친 구간이 반복되는 주파수는 20㎑ 이상인 것이 바람직하다. 즉, 제 1 구간과 제 2 구간을 합친 구간이 반복되는 주파수가 인간의 가청 주파수 대역 이상이 되도록 설정하는 것에 의해 소음을 최대한 억제할 수 있다.
또한, 안정기(BA) 출력을 정류기(210)에 의해 전파 정류하므로, 제 1 구간은 정류기(210)의 출력을 개방 및 단락하는 적어도 하나의 제 1 단위로 이루어지고, 제 1 단위의 폭은 안정기(BA)의 출력의 스위칭 펄스 폭과 동일하게 된다. 여기서, 안정기(BA) 출력의 스위칭 펄스 폭은, 도 2로부터 알 수 있는 바와 같이, 교류인 안정기(BA) 출력의 양의 반파 또는 음의 반파 구간의 폭에 해당한다. 안정기(BA) 출력의 스위칭 펄스 폭은 제로 크로싱 회로 등을 이용하여 검출할 수 있다.
마찬가지로, 안정기(BA) 출력을 정류기(210)에 의해 전파 정류하므로, 제 2 구간의 폭은, 안정기(BA)의 출력의 스위칭 펄스 폭의 정수배가 된다. 즉, 제 2 구간을 이루는 제 2 단위의 폭은, 제 1 구간에서와 마찬가지로 안정기(BA)의 출력의 스위칭 펄스 폭과 동일하게 된다.
스위칭 소자(220)에 의한 정류기(210)의 출력의 개방 또는 단락은, 발광 다이오드 구동 장치(200)의 출력과 병렬로 연결되는 적어도 하나의 발광 다이오드(L)에 흐르는 전류값, 스위칭 소자(220)에 흐르는 전류값 또는 안정기(BA) 출력의 스위칭 펄스 폭 중 적어도 하나를 이용하여 설정되게 된다.
구체적으로 스위칭 소자(220)는, 안정기(BA) 출력의 스위칭 펄스 폭이 일정값 이하일 경우에는, 정류기(210)의 출력을 연속적으로 개방하도록 동작한다. 예를 들면, 안정기(BA)에 따라서는 밸리(Valley) 구간에서는 안정기(BA) 출력의 스위칭 펄스 폭이 일정값 이하가 되어 스위칭 소자(220)가 스위칭 동작을 쉬게 되어, 스위칭 소자(220)는 정류기(210)의 출력을 연속적으로 개방하도록 동작하게 된다. 즉, 연속적으로 정류기(210)의 출력이 발광 다이오드(L)로 공급되게 된다.
또한, 스위칭 소자(220)의 제 1 구간에서의 정류기(210)의 출력의 단락 시간은, 발광 다이오드 구동 장치(200)의 출력과 병렬로 연결되는 적어도 하나의 발광 다이오드(L)에 흐르는 전류값을 이용하여 설정할 수 있다. 아울러, 스위칭 소자(220)의 제 1 구간에서의 정류기(210)의 출력의 개방 시간은, 스위칭 소자(220)에 흐르는 전류값을 이용하여 설정할 수 있다.
바람직하게는, 제 1 구간의 폭 및 제 2 구간의 폭은 각각, 안정기(BA) 출력의 스위칭 펄스 폭의 2배와 동일한 것을 특징으로 한다. 즉, 스위칭 소자(220)는, 안정기(BA) 출력의 2번의 스위칭 구간에서 2번의 온/오프를 수행하고, 안정기(BA) 출력의 2번의 스위칭 구간에서 스위칭 동작을 건너뛰게(Skip) 된다. 이렇게 2번의 온/오프 후의 2번의 스킵 동작에 의해 제 1 구간과 제 2 구간을 합친 구간이 반복되는 주파수를 적절히 설정할 수 있어, 플리커 현상을 최대한 억제할 수 있을 뿐만 아니라, 인간의 가청 주파수 이상의 주파수를 구현할 수 있어 소음 문제도 해결할 수 있다.
도 8은 본 발명의 제어기(270)에 의해 생성된 제어 신호를 이용한 스위칭 소자(220)의 전류 파형의 제 2 예시도를 나타낸다. 도 8로부터 알 수 있는 바와 같이, 제 1 구간의 스위칭 동작의 횟수와 제 2 구간의 스킵 횟수는 일정값을 유지하지 않고, 안정기(BA) 출력의 스위칭 펄스 폭 및/또는 발광 다이오드(L)의 전류값에 따라 불규칙적으로 설정될 수도 있다.
상술한 바와 같은, 본 발명의 바람직한 일실시예에 따른 전자식 안정기 호환형 발광 다이오드 구동 장치(200)의 동작의 특징을 정리하면 다음과 같다.
밸리(Valley) 영역에서 스위칭 소자(220)가 스위칭 동작을 하지 않아도 출력 파워를 레귤레이션 할 수 있다는 점에 착안하여, 밸리 영역이 아닌 구간에서 스위칭 동작을 간혹 쉬도록 하였다. 이러한 스위칭 방식의 도입으로 출력 파워 레귤레이션 및 소음 특성에 문제가 없는 범위 내에서 스위칭 소자(220)의 발열 및 플리커 문제를 해결하였다. 또한, 궤환을 할 때 스위칭 손실에 의한 효율 문제를 개선할 수 있다. 도 7 및 도 8과 같이 스위칭 소자(220)의 동작은 궤환 및 생략을 반복하는데, 여기에서 규칙적인 반복 또는 불규칙 반복이 될 수 있으며, 전파정류 된 AC 입력 주파수 기준으로 1주기 또는 그 이상에 적용될 수 있다. 스위칭 소자(220)의 온 시점 및 오프 시점은 제 1 전류 검출기(230) 및/또는 제 2 전류 검출기(240)에서 정보를 검출하여 제어기(270)에서 결정한다. 제 2 전류 검출기(240)는 발광 다이오드의 전류를 제어기(270)의 비교기에서 기준 전압과 비교하여 기준 전압보다 클 때, 스위칭 소자(220)가 온이 되기 위한 조건이 성립하게 되며, 전파 정류된 교류입력 주파수(100㎐ 또는 120㎐) 기준으로 일정 시간(1주기 또는 그 이상) 동안 발광 다이오드(L)의 전류를 검출하여 평균값을 저장한다. 저장된 평균값을 제어기(270)에서 레귤레이션에 필요한 타겟 전류와 비교하여, 스위칭 소자(220)의 온 타임을 결정한다. 스위칭 소자(220)가 온이 되면, 제 1 전류 검출기(230)에서 스위칭 소자(220)의 오프 시점을 결정하게 되고, 온/오프 동작을 하게 된다.
하기에 본 발명의 바람직한 일실시예에 따른 전자식 안정기 호환형 발광 다이오드 구동 방법에 대해 설명하기로 한다. 본 발명의 전자식 안정기 호환형 발광 다이오드 구동 방법은, 상술한 본 발명의 발광 다이오드 구동 장치(200)를 이용하는 까닭에, 별도의 설명이 없더라고 본 발명의 발광 다이오드 구동 장치(200)의 특징을 모두 포함하고 있음은 물론이다.
본 발명의 안정기 호환형 발광 다이오드 구동 방법은, 정류기(210)를 이용하여 안정기(BA)의 출력을 정류하여 출력하는 단계 및 정류기(210)의 출력과 병렬로 연결된 스위칭 소자(220)를 이용하여, 정류기(210)의 출력을 개방하거나 단락하는 단계를 포함한다.
구체적으로 스위칭 소자(220)는, 제 1 구간에서는 정류기(210)의 출력을 개방 또는 단락하는 스위칭 동작을 하고, 제 2 구간에서는 정류기(210)의 출력을 계속적으로 개방하도록 동작한다. 아울러, 스위칭 소자(220)는 제 1 구간과 제 2 구간을 합친 구간이 다수 반복되는 형태로 동작하고, 제 1 구간과 제 2 구간을 합친 구간이 반복되는 주파수는 20㎑ 이상인 것을 특징으로 한다. 또한, 제 1 구간은 정류기(210)의 출력을 개방 및 단락하는 적어도 하나의 제 1 단위로 이루어지고, 제 1 단위의 폭은 안정기(BA)의 출력의 스위칭 펄스 폭과 동일한 것이 바람직하다. 그리고, 제 2 구간의 폭은, 안정기(BA)의 출력의 스위칭 펄스 폭의 정수배이다.
아울러, 스위칭 소자(220)에 의한 정류기(210)의 출력의 개방 또는 단락은, 발광 다이오드 구동 장치(200)의 출력과 병렬로 연결되는 적어도 하나의 발광 다이오드(L)에 흐르는 전류값, 스위칭 소자(220)에 흐르는 전류값 또는 안정기(BA) 출력의 스위칭 펄스 폭 중 적어도 하나를 이용하여 설정된다. 또한, 스위칭 소자(220)는, 안정기(BA) 출력의 스위칭 펄스 폭이 일정값 이하일 경우에는, 정류기(210)의 출력을 연속적으로 개방하도록 동작한다.
바람직하게는 스위칭 소자(220)의 제 1 구간에서의 정류기(210)의 출력의 단락 시간은, 발광 다이오드 구동 장치(200)의 출력과 병렬로 연결되는 적어도 하나의 발광 다이오드(L)에 흐르는 전류값을 이용하여 설정될 수 있다, 아울러, 제 1 구간의 폭 및 제 2 구간의 폭은 각각, 안정기(BA) 출력의 스위칭 펄스 폭의 2배와 동일한 것을 특징으로 한다.
상술한 바와 같이, 본 발명의 전자식 안정기 호환형 발광 다이오드 구동 장치(200) 및 그 구동 방법에 따르면, 교류 입력 전압의 변동에 따른 광량의 변화를 초래하지 않을 뿐만 아니라, 소음 및 플리커도 효율적으로 제거될 수 있음을 알 수 있다.
100 : 종래의 전자식 안정기 호환형 발광 다이오드 구동 장치
200 : 본 발명의 전자식 안정기 호환형 발광 다이오드 구동 장치
110, 210 : 정류기 120, 220 : 스위칭 소자
130, 230 : 제 1 전류 검출기 140, 240 : 제 2 전류 검출기
150, 250 : 전원 공급 회로 160, 260 : 구동 회로
170, 270 : 제어기
BA : 안정기 L : 발광 다이오드

Claims (16)

  1. 발광 다이오드 구동 장치에 있어서,
    안정기의 출력을 정류하여 출력하도록 구성된 정류기; 및
    상기 정류기의 출력과 병렬로 연결되어, 상기 정류기의 출력을 개방하거나 단락하도록 구성된 스위칭 소자;를 포함하되,
    상기 스위칭 소자는, 제 1 구간에서는 상기 정류기의 출력을 개방 또는 단락하는 스위칭 동작을 하고, 제 2 구간에서는 상기 정류기의 출력을 계속적으로 개방하도록 동작하고,
    상기 스위칭 소자는, 상기 제 1 구간과 상기 제 2 구간을 합친 구간이 다수 반복되는 형태로 동작하고, 상기 제 1 구간과 상기 제 2 구간을 합친 구간이 반복되는 주파수는 20㎑ 이상이고,
    상기 스위칭 소자의 상기 제 1 구간과 상기 제 2 구간을 합친 구간이 다수 반복되는 형태의 동작에 의해, 상기 발광 다이오드 구동 장치의 출력과 연결되는 적어도 하나의 발광 다이오드에 흐르는 전류값도 반복되는 주파수가 20㎑ 이상이고,
    상기 제 1 구간은 상기 정류기의 출력을 개방 및 단락하는 적어도 하나의 제 1 단위로 이루어지고, 상기 제 1 단위의 폭은 상기 안정기의 출력의 스위칭 펄스 폭과 동일하고,
    상기 제 2 구간의 폭은, 상기 안정기의 출력의 스위칭 펄스 폭의 정수배이고,
    상기 스위칭 소자는, 상기 안정기의 출력의 스위칭 펄스 폭이 일정값 이하일 경우에는, 상기 정류기의 출력을 연속적으로 개방하도록 동작하고,
    상기 스위칭 소자에 의한 상기 정류기의 출력의 개방 또는 단락은, 상기 발광 다이오드 구동 장치의 출력과 연결되는 적어도 하나의 발광 다이오드에 흐르는 전류값, 상기 스위칭 소자에 흐르는 전류값 또는 상기 안정기 출력의 스위칭 펄스 폭 중 적어도 하나를 이용하여 설정되고,
    상기 스위칭 소자의 제 1 구간에서의 상기 정류기의 출력의 단락 시간은, 상기 발광 다이오드 구동 장치의 출력과 연결되는 적어도 하나의 발광 다이오드에 흐르는 전류값을 이용하여 설정될 수 있는 것을 특징으로 하는 발광 다이오드 구동 장치.
  2. 삭제
  3. 삭제
  4. 삭제
  5. 삭제
  6. 삭제
  7. 삭제
  8. 제1항에 있어서,
    상기 제 1 구간의 폭 및 상기 제 2 구간의 폭은 각각, 상기 안정기의 출력의 스위칭 펄스 폭의 2배와 동일한 것을 특징으로 하는 발광 다이오드 구동 장치.
  9. 발광 다이오드 구동 장치를 이용한 발광 다이오드 구동 방법에 있어서,
    (a) 정류기를 이용하여 안정기의 출력을 정류하여 출력하는 단계; 및
    (b) 상기 정류기의 출력과 병렬로 연결된 스위칭 소자를 이용하여, 상기 정류기의 출력을 개방하거나 단락하는 단계;를 포함하되,
    상기 스위칭 소자는, 제 1 구간에서는 상기 정류기의 출력을 개방 또는 단락하는 스위칭 동작을 하고, 제 2 구간에서는 상기 정류기의 출력을 계속적으로 개방하도록 동작하고,
    상기 스위칭 소자는, 상기 제 1 구간과 상기 제 2 구간을 합친 구간이 다수 반복되는 형태로 동작하고, 상기 제 1 구간과 상기 제 2 구간을 합친 구간이 반복되는 주파수는 20㎑ 이상이고,
    상기 스위칭 소자의 상기 제 1 구간과 상기 제 2 구간을 합친 구간이 다수 반복되는 형태의 동작에 의해, 상기 발광 다이오드 구동 장치의 출력과 연결되는 적어도 하나의 발광 다이오드에 흐르는 전류값도 반복되는 주파수가 20㎑ 이상이고,
    상기 제 1 구간은 상기 정류기의 출력을 개방 및 단락하는 적어도 하나의 제 1 단위로 이루어지고, 상기 제 1 단위의 폭은 상기 안정기의 출력의 스위칭 펄스 폭과 동일하고,
    상기 제 2 구간의 폭은, 상기 안정기의 출력의 스위칭 펄스 폭의 정수배이고,
    상기 스위칭 소자에 의한 상기 정류기의 출력의 개방 또는 단락은, 상기 발광 다이오드 구동 장치의 출력과 연결되는 적어도 하나의 발광 다이오드에 흐르는 전류값, 상기 스위칭 소자에 흐르는 전류값 또는 상기 안정기의 출력의 스위칭 펄스 폭 중 적어도 하나를 이용하여 설정되고,
    상기 스위칭 소자는, 상기 안정기의 출력의 스위칭 펄스 폭이 일정값 이하일 경우에는, 상기 정류기의 출력을 연속적으로 개방하도록 동작하고,
    상기 스위칭 소자의 제 1 구간에서의 상기 정류기의 출력의 단락 시간은, 상기 발광 다이오드 구동 장치의 출력과 연결되는 적어도 하나의 발광 다이오드에 흐르는 전류값을 이용하여 설정될 수 있는 것을 특징으로 하는 발광 다이오드 구동 방법.
  10. 삭제
  11. 삭제
  12. 삭제
  13. 삭제
  14. 삭제
  15. 삭제
  16. 제9항에 있어서,
    상기 제 1 구간의 폭 및 상기 제 2 구간의 폭은 각각, 상기 안정기의 출력의 스위칭 펄스 폭의 2배와 동일한 것을 특징으로 하는 발광 다이오드 구동 방법.
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