KR102248072B1 - Method and apparatus for driving light emitting diode using average current control - Google Patents

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Abstract

본 발명은 발광 다이오드 조명에 관한 것으로 특히, 평균 전류 제어를 이용한 발광 다이오드 구동 장치 및 그 방법에 관한 것이다. 이러한 본 발명은, 평균 전류 제어 발광 다이오드 구동 장치에 있어서, 적어도 하나의 발광 다이오드를 포함하는 광원; 전원을 광원에 공급하는 전원부; 상기 전원부와 연결되며, 상기 광원을 PWM 구동하기 위한 스위치 소자 및 감지 저항을 포함하는 전류 제어부; 상기 전류 제어부에 연결되어, 상기 광원에 평균 전류가 일정한 전류값을 인가하도록 상기 PWM 구동의 듀티 값을 제어하는 제어부를 포함하여 구성될 수 있다.The present invention relates to light-emitting diode lighting, and more particularly, to a light-emitting diode driving apparatus and method using average current control. The present invention provides an average current-controlled light-emitting diode driving apparatus, comprising: a light source including at least one light-emitting diode; A power supply for supplying power to the light source; A current control unit connected to the power supply unit and including a switch element and a sensing resistor for driving the light source PWM; It may be configured to include a control unit connected to the current control unit to control the duty value of the PWM driving so that a current value having a constant average current is applied to the light source.

Description

평균 전류 제어를 이용한 발광 다이오드 구동 장치 및 그 방법 {Method and apparatus for driving light emitting diode using average current control}TECHNICAL FIELD [Method and apparatus for driving light emitting diode using average current control]

본 발명은 발광 다이오드 조명에 관한 것으로 특히, 평균 전류 제어를 이용한 발광 다이오드 구동 장치 및 그 방법에 관한 것이다.The present invention relates to light-emitting diode lighting, and more particularly, to a light-emitting diode driving apparatus and method using average current control.

조명 기기에 대한 광원, 발광 방식, 구동 방식 등에 대한 연구들이 진행되고 있으며, 최근에는 효율, 색 다양성, 디자인의 자율성 등에 장점이 있는 발광 다이오드(light emitting diode; LED)가 조명의 광원으로 주목받고 있다. Research on a light source, light emission method, driving method, etc. for lighting equipment is being conducted, and recently, a light emitting diode (LED), which has advantages such as efficiency, color diversity, and design autonomy, has been attracting attention as a light source for lighting. .

이러한 LED는 순 방향으로 전압을 가했을 때 발광하는 반도체 소자로서, 수명이 길고, 소비 전력이 낮으며, 대량 생산에 적합한 전기적, 광학적, 물리적 특성을 가지고 있다.These LEDs are semiconductor devices that emit light when a voltage is applied in the forward direction, and have a long lifespan, low power consumption, and have electrical, optical, and physical properties suitable for mass production.

이와 같은 LED를 조명에 이용하기 위하여, LED를 안정적으로 구동할 수 있는 구동 회로가 요구된다.In order to use such an LED for lighting, a driving circuit capable of stably driving the LED is required.

LED 조명을 구현할 수 있는 전원특성은 전체성능을 결정하는 주요 요인 중의 하나이다. LED의 광출력은 전원의 변동에 따라 가변되므로, 광출력을 일정하게 하기 위해서는 전원 안전성이 매우 중요하다. 또한, 그 밝기를 안정적으로, 일정하게 제어하여야 하는 LED 조명의 특성상, LED 조명의 구동회로에서 정전류(constant current) 제어 방식이 선호되고 있다.The power characteristic that can implement LED lighting is one of the main factors that determine the overall performance. Since the light output of the LED varies according to the fluctuation of the power supply, power safety is very important to keep the light output constant. In addition, due to the characteristics of LED lighting that must stably and constantly control its brightness, a constant current control method is preferred in the driving circuit of the LED lighting.

그러나 입력 전압 및 LED의 온도 등의 변동에 따라 LED에 인가되는 전류가 함께 변동하는 상황이 발생할 수 있으며, 이를 효율적으로 제어할 수 있는 방안이 요구된다.However, a situation in which the current applied to the LED fluctuates together with fluctuations in the input voltage and the temperature of the LED, and there is a need for a way to efficiently control this.

1. 특허공개공보 10-2014-0053651호 (2014.05.08)1. Patent Publication No. 10-2014-0053651 (2014.05.08)

본 발명이 이루고자 하는 기술적 과제는, 광원이 일정한 광속으로 구동될 수 있도록 하는 평균 전류 제어를 이용한 발광 다이오드 구동 장치 및 그 방법을 제공하고자 한다.The technical problem to be achieved by the present invention is to provide a light emitting diode driving apparatus and method using average current control that enables a light source to be driven at a constant luminous flux.

상기 기술적 과제를 이루기 위한 제1관점으로서, 본 발명은, 평균 전류 제어 발광 다이오드 구동 장치에 있어서, 적어도 하나의 발광 다이오드를 포함하는 광원; 전원을 광원에 공급하는 전원부; 상기 전원부와 연결되며, 상기 광원을 PWM 구동하기 위한 스위치 소자 및 감지 저항을 포함하는 전류 제어부; 상기 전류 제어부에 연결되어, 상기 광원에 평균 전류가 일정한 전류값을 인가하도록 상기 PWM 구동의 듀티 값을 제어하는 제어부를 포함하여 구성될 수 있다.As a first aspect of achieving the above technical problem, the present invention provides an average current control light emitting diode driving apparatus, comprising: a light source including at least one light emitting diode; A power supply for supplying power to the light source; A current control unit connected to the power supply unit and including a switch element and a sensing resistor for driving the light source PWM; It may be configured to include a control unit connected to the current control unit to control the duty value of the PWM driving so that a current value having a constant average current is applied to the light source.

여기서, 상기 제어부는, ADC 단자를 포함하는 MCU를 이용할 수 있다.Here, the control unit may use an MCU including an ADC terminal.

이때, 상기 평균 전류가 일정한 전류값을 인가하는 것은, 상기 감지 저항을 통하여 상기 광원에 흐르는 피크 전류를 검출하고 평균전류함수를 적용하여 수행될 수 있다.In this case, applying a current value having a constant average current may be performed by detecting a peak current flowing through the light source through the sensing resistor and applying an average current function.

이때, 상기 피크 전류는 상기 감지 저항에 걸리는 전압 값이 상기 MCU의 ADC 단자로 인가되어 감지될 수 있다.In this case, the peak current may be sensed by applying a voltage value applied to the sensing resistor to the ADC terminal of the MCU.

또한, 상기 평균전류함수는, 상기 피크 전류와 듀티의 곱이 일정하도록 적용될 수 있다.In addition, the average current function may be applied such that the product of the peak current and the duty is constant.

여기서, 상기 스위치 소자와 감지 저항 사이에는 상기 제어부와 연결되는 전류 감지단이 더 포함될 수 있다.Here, a current sensing terminal connected to the control unit may be further included between the switch element and the sensing resistor.

여기서, 상기 전원부는, 1차 측에 주 권선 및 보조 권선을 가지고, 2차 측에 출력 권선을 가지는 트랜스포머; 상기 트랜스포머의 1차 측의 주 권선에 연결되고, 교류 전원을 정류하는 정류부; 상기 트랜스포머의 2차 측 출력 권선에 연결되는 2차 정류부; 및 상기 2차 정류부를 통하여 정류된 전압을 상기 광원 측으로 전달하는 캐패시터를 포함하여 구성될 수 있다.Here, the power supply unit includes a transformer having a primary winding and an auxiliary winding on a primary side and an output winding on the secondary side; A rectifier connected to the primary winding of the transformer and rectifying AC power; A secondary rectifier connected to the secondary output winding of the transformer; And a capacitor that transfers the voltage rectified through the secondary rectifier to the light source.

이때, 상기 캐패시터와 제어부 사이에 연결되어, 상기 트랜스포머의 1차 측에서 2차 측으로 전달되는 에너지 양을 조절하기 위한 포토 커플러를 더 포함할 수 있다.In this case, it may further include a photo coupler connected between the capacitor and the control unit to adjust the amount of energy transferred from the primary side to the secondary side of the transformer.

상기 기술적 과제를 이루기 위한 제2관점으로서, 본 발명은, 평균 전류 제어를 이용한 발광 다이오드 구동 방법에 있어서, 광원에 흐르는 전압 값을 인가받아 디지털 신호로 변환하는 단계; 상기 전압 값을 이용하여 광원에 흐르는 피크 전류를 검출하는 단계; 상기 광원에 평균 전류가 일정한 전류값을 인가하도록 평균전류함수를 적용하는 단계; 상기 평균전류함수를 적용하여 듀티 값을 조절하여 상기 광원을 PWM 구동하는 단계를 포함하여 구성될 수 있다.As a second aspect of achieving the above technical problem, the present invention provides a method of driving a light emitting diode using average current control, the method comprising: receiving a voltage value flowing through a light source and converting it into a digital signal; Detecting a peak current flowing through a light source using the voltage value; Applying an average current function to the light source such that an average current is applied to a constant current value; It may be configured to include the step of PWM driving the light source by adjusting the duty value by applying the average current function.

여기서, 상기 평균전류함수는, 상기 피크 전류와 듀티의 곱이 일정하도록 적용될 수 있다.Here, the average current function may be applied so that the product of the peak current and the duty is constant.

여기서, 상기 피크 전류를 검출하는 단계는, 상기 광원에 연결된 감지 저항에 걸리는 전압 값을 디지털로 변환하여 감지할 수 있다.Here, in the detecting of the peak current, a voltage value applied to a sensing resistor connected to the light source may be digitally converted and sensed.

본 발명은 다음과 같은 효과가 있는 것이다.The present invention has the following effects.

입력 전압 및 LED 온도 등의 변동에 상관없이 평균전류가 일정한 전류 값으로 LED를 구동할 수 있으므로, 항상 일정한 전류를 LED에 공급할 수 있다.Regardless of fluctuations in the input voltage and LED temperature, the LED can be driven with a constant current value with an average current, so a constant current can be supplied to the LED at all times.

또한, 추가되는 부품이 없기 때문에 회로가 간단하고 저가격의 소형화된 회로구현이 가능하다.In addition, since there are no additional parts, the circuit is simple and it is possible to implement a miniaturized circuit at a low cost.

한편, 특정 함수를 적용하여 LED 전류를 제어할 수 있어 원하는 설계된 전류 값이 적용된 조명을 구현할 수 있다.On the other hand, it is possible to control the LED current by applying a specific function, so it is possible to implement the lighting applied with the desired designed current value.

도 1은 발광 다이오드 구동 장치의 전류 제어 회로의 제1예를 나타내는 회로도이다.
도 2는 도 1의 회로에 의한 LED 구동 시의 전류 파형을 나타내는 개략도이다.
도 3은 발광 다이오드 구동 장치의 전류 제어 회로의 제2예를 나타내는 회로도이다.
도 4는 발광 다이오드 구동 장치의 전류 제어 회로의 제3예를 나타내는 회로도이다.
도 5는 발광 다이오드 구동 장치의 전류 제어 회로의 제4예를 나타내는 회로도이다.
도 6은 발광 다이오드 구동 장치의 전류 제어 회로의 제5예를 나타내는 회로도이다.
도 7은 도 6의 회로에 의한 LED 구동 시의 전류 파형을 나타내는 개략도이다.
도 8은 평균 전류 제어를 이용한 발광 다이오드 구동 방법을 나타내는 순서도이다.
1 is a circuit diagram showing a first example of a current control circuit of a light emitting diode driving device.
Fig. 2 is a schematic diagram showing a current waveform when driving an LED by the circuit of Fig. 1;
3 is a circuit diagram showing a second example of the current control circuit of the light emitting diode driving device.
4 is a circuit diagram showing a third example of the current control circuit of the light emitting diode driving device.
5 is a circuit diagram showing a fourth example of a current control circuit of a light emitting diode driving device.
6 is a circuit diagram showing a fifth example of the current control circuit of the light emitting diode driving device.
7 is a schematic diagram showing a current waveform when driving an LED by the circuit of FIG. 6.
8 is a flowchart illustrating a method of driving a light emitting diode using average current control.

이하, 첨부된 도면을 참고하여 본 발명에 의한 실시예를 상세히 설명하면 다음과 같다.Hereinafter, exemplary embodiments of the present invention will be described in detail with reference to the accompanying drawings.

본 발명이 여러 가지 수정 및 변형을 허용하면서도, 그 특정 실시예들이 도면들로 예시되어 나타내어지며, 이하에서 상세히 설명될 것이다. 그러나 본 발명을 개시된 특별한 형태로 한정하려는 의도는 아니며, 오히려 본 발명은 청구항들에 의해 정의된 본 발명의 사상과 합치되는 모든 수정, 균등 및 대용을 포함한다. While the present invention allows various modifications and variations, specific embodiments thereof are illustrated and shown in the drawings, and will be described in detail below. However, it is not intended to limit the present invention to the particular form disclosed, but rather the present invention includes all modifications, equivalents, and substitutions consistent with the spirit of the present invention as defined by the claims.

층, 영역 또는 기판과 같은 요소가 다른 구성요소 "상(on)"에 존재하는 것으로 언급될 때, 이것은 직접적으로 다른 요소 상에 존재하거나 또는 그 사이에 중간 요소가 존재할 수도 있다는 것을 이해할 수 있을 것이다. When an element such as a layer, region or substrate is referred to as being “on” another component, it will be understood that it may exist directly on the other element or there may be intermediate elements between them. .

비록 제1, 제2 등의 용어가 여러 가지 요소들, 성분들, 영역들, 층들 및/또는 지역들을 설명하기 위해 사용될 수 있지만, 이러한 요소들, 성분들, 영역들, 층들 및/또는 지역들은 이러한 용어에 의해 한정되어서는 안 된다는 것을 이해할 것이다.
Although terms such as first, second, etc. may be used to describe various elements, components, regions, layers and/or regions, these elements, components, regions, layers and/or regions It will be understood that it should not be limited by these terms.

도 1은 발광 다이오드 구동 장치의 전류 제어 회로의 제1예를 나타내는 회로도이다.1 is a circuit diagram showing a first example of a current control circuit of a light emitting diode driving device.

도 1은 발광 다이오드(LED)를 구동하기 위한 전류 제어 회로의 일례로서, 전원부로부터 인가되는 전원은 MCU(10)에 의하여 제어되는 스위치 소자(Q1)에 의하여 제어될 수 있다. 스위치 소자(Q1)에는 감지 저항(R1)이 연결될 수 있다.FIG. 1 is an example of a current control circuit for driving a light emitting diode (LED), and power applied from a power supply unit may be controlled by a switch element Q1 controlled by the MCU 10. A sensing resistor R1 may be connected to the switch element Q1.

이와 같이, MCU(10)에서 출력되는 PWM(pulse width modulation) 신호에 의하여 스위치 소자(Q1)의 온/오프(on/off)를 제어함으로써 LED에 흐르는 전류(LED 전류; ILED)를 제어할 수 있다.In this way, by controlling the on/off of the switch element Q1 by the PWM (pulse width modulation) signal output from the MCU 10, the current flowing through the LED (LED current; I LED ) can be controlled. I can.

이때, 스위치 소자(Q1)의 온/오프(on/off)를 제어함으로써 LED를 디밍(Dimming) 할 수 있으며, 스위치 소자(Q1)의 오프 시 LED에 흐르는 전류(ILED)가 차단되고, 스위치 소자(Q1)의 온 시에 아래의 수학식 1과 같이 입력전압(VIN), 스위치 소자 전압(VMOSFET) 및 저항(R1) 전압(VR)에 의하여 전압 분배된 LED 전압(VLED)과 LED온도에 의하여 LED 전류(ILED)가 제어된다.At this time, by controlling the on/off of the switch element (Q1), the LED can be dimmed, and when the switch element (Q1) is turned off, the current flowing through the LED (I LED) is blocked, and the switch When the device (Q1) is turned on, the LED voltage (V LED ) divided by the input voltage (V IN ), the switch device voltage (V MOSFET ), and the resistance (R1) voltage (V R) as shown in Equation 1 below. The LED current (I LED ) is controlled by the and LED temperature.

Figure 112014107529979-pat00001
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그런데, 이러한 경우에는, 따라서, 입력 전압 및 LED 온도 등의 변동에 따라 LED 전류도 함께 변동할 수 있다.However, in this case, accordingly, the LED current may also fluctuate according to fluctuations in the input voltage and the LED temperature.

도 2는 도 1의 회로에 의한 LED 구동 시의 전류 파형을 나타내는 개략도이다.Fig. 2 is a schematic diagram showing a current waveform when driving an LED by the circuit of Fig. 1;

위에서 언급한 바와 같이, 입력 전압 및 LED 온도 등의 변동에 따라 LED 전류도 함께 변동할 수 있으므로, 도 2에서와 같이, LED의 평균 전류 역시 일정한 값을 유지하지 못할 수 있다. 도 2에서 P는 LED 피크 전류(Peak Current)이고, D는 PWM 구동시의 듀티(Duty)를 나타낸다.As mentioned above, since the LED current may also fluctuate according to fluctuations in the input voltage and the LED temperature, etc., as shown in FIG. 2, the average current of the LED may not maintain a constant value. In FIG. 2, P is an LED peak current, and D is a duty during PWM driving.

따라서, 입력 전압 및 LED 온도 등의 변동에 따라 LED 조명 장치의 광속이 변동할 수 있다.Therefore, the luminous flux of the LED lighting device may fluctuate according to fluctuations in the input voltage and the LED temperature.

도 3은 발광 다이오드 구동 장치의 전류 제어 회로의 제2예를 나타내는 회로도이다.3 is a circuit diagram showing a second example of the current control circuit of the light emitting diode driving device.

도 3은 선형(Linear) 방식 LED 전류 제어 회로를 나타내고 있으며, 오피 앰프(OP AMP; OP1)의 의하여 저항(R2)에 일정한 전류가 흐르도록 제어함으로써 LED 전류(ILED)를 정전류 제어할 수 있다.3 shows a linear LED current control circuit, and by controlling a constant current to flow through the resistor R2 by an operational amplifier (OP AMP; OP1), the LED current I LED can be controlled at a constant current. .

이와 같은 제어에 의하여 LED에 흐르는 전류(ILED)를 일정하게 제어할 수 있다. 즉, 평균 전류와 광속을 일정하게 유지할 수 있다.By such control, the current flowing through the LED (I LED ) can be constantly controlled. That is, the average current and the light flux can be kept constant.

이러한 전류 제어 회로는, LED 전압과 일정한 저항(R1) 전압을 제외한 나머지 전압이 모두 스위치 소자(Q2)에 인가되므로 고출력용 MOSFET과 같은 스위치 소자(Q2)를 사용하는 것이 유리하다.In this current control circuit, since all voltages other than the LED voltage and the constant resistance R1 voltage are applied to the switch element Q2, it is advantageous to use the switch element Q2 such as a high-power MOSFET.

그러나, 고출력용 MOSFET의 경우 가격이 고가이고 크기가 커서 작고 저렴한 회로 설계에는 한계를 보일 수 있다.However, in the case of a high-power MOSFET, the price is high and the size is large, so there may be limitations in designing a small and inexpensive circuit.

도 4는 발광 다이오드 구동 장치의 전류 제어 회로의 제3예를 나타내는 회로도이고, 도 5는 발광 다이오드 구동 장치의 전류 제어 회로의 제4예를 나타내는 회로도이다.Fig. 4 is a circuit diagram showing a third example of the current control circuit of the light emitting diode driving device, and Fig. 5 is a circuit diagram showing the fourth example of the current control circuit of the light emitting diode driving device.

여기서, 도 4는 강압 컨버터(buck converter)형 LED 전류 제어 회로를 나타내고 있으며, 도 5는 하이 사이드 강압 컨버터(high-side buck converter)형 LED 전류 제어 회로를 나타내고 있다.Here, FIG. 4 shows a buck converter type LED current control circuit, and FIG. 5 shows a high-side buck converter type LED current control circuit.

이러한 도 4 및 도 5와 같은 강압 컨버터형 회로는 LED 드라이버(Driver) IC(30)를 활용하여 LED 전류(ILED)를 정전류로 제어하는 방식을 나타내고 있다.The step-down converter-type circuit as shown in FIGS. 4 and 5 shows a method of controlling the LED current I LED with a constant current using the LED driver IC 30.

도 4 및 도 5와 같은 강압 컨버터형 회로는 LED 드라이버(30)를 이용하여 스위치 소자(Q3, Q4)를 제어하며, 전원 측에서 전달되는 전력은 인덕터(L1, L2)에 저장되었다가 다이오드(D1, D2)에 의하여 출력(LED) 측으로 유기되어 전달된다.The step-down converter-type circuit as shown in FIGS. 4 and 5 controls the switch elements Q3 and Q4 using the LED driver 30, and the power delivered from the power source is stored in the inductors L1 and L2, and then the diode ( It is induced and transmitted to the output (LED) side by D1, D2).

이와 같이, 강압 컨버터와 같은 DC-DC 컨버터형 제어 회로나 선형 제어 회로는 효율이 높고 평균 전류와 광속을 안정적으로 일정하게 유지할 수 있다.As described above, a DC-DC converter type control circuit or a linear control circuit such as a step-down converter has high efficiency and can stably maintain an average current and a light flux stably.

그러나 이와 같은 회로는 LED 드라이버 IC(30), 인덕터(L1, L2), 캐패시터 등의 부품이 필수적으로 사용되므로 소형 저비용 회로를 설계하는데 한계가 있을 수 있다.However, such a circuit may have limitations in designing a small low-cost circuit because components such as the LED driver IC 30, inductors L1 and L2, and capacitors are essentially used.

도 6은 발광 다이오드 구동 장치의 전류 제어 회로의 제5예를 나타내는 회로도이다.6 is a circuit diagram showing a fifth example of the current control circuit of the light emitting diode driving device.

도 6을 참조하면, 전류 제어 회로는 적어도 하나의 발광 다이오드(LED)를 포함하는 광원, 이 광원을 PWM 구동하기 위한 스위치 소자(Q5) 및 감지 저항(R4)을 포함하는 전류 제어부, 및 LED에 평균 전류가 일정한 전류값을 인가하도록 PWM 구동의 듀티 값을 제어하는 제어부(100)를 포함하여 구성될 수 있다.Referring to FIG. 6, the current control circuit includes a light source including at least one light emitting diode (LED), a current controller including a switch element Q5 and a sensing resistor R4 for PWM driving the light source, and the LED. It may be configured to include a control unit 100 for controlling the duty value of the PWM driving so that the average current applies a constant current value.

여기서, 스위치 소자(Q5)와 감지 저항(R4) 사이에는 제어부(100)와 연결되는 전류 감지단(110)이 연결될 수 있다.Here, a current sensing terminal 110 connected to the controller 100 may be connected between the switch element Q5 and the sensing resistor R4.

여기서, LED에 공급되는 전원은 LED를 구동할 수 있는 DC 전원을 공급할 수 있는 다양한 전원부가 이용될 수 있다.Here, as the power supplied to the LED, various power units capable of supplying DC power capable of driving the LED may be used.

예를 들어, 전원부로서 선행기술문헌에서 게재하는 바와 같은 전원부(20)가 이용될 수 있으며, 이러한 전원부(20)는 LED와 연결되어 LED 구동 전류(ILED)를 공급할 수 있다. 이하, 전원부(20)의 도면 부호는 선행기술문헌의 도 2를 참조한다.For example, the power supply unit 20 as published in the prior art document may be used as the power supply unit, and this power supply unit 20 may be connected to an LED to supply an LED driving current (I LED). Hereinafter, reference numerals of the power supply unit 20 refer to FIG. 2 of the prior art document.

이러한 전원부(20)의 구체적인 일례는 트랜스포머(T1)를 이용하는 절연형을 이용할 수 있다.As a specific example of such a power supply unit 20, an insulation type using a transformer T1 may be used.

입력 전원(21)으로 교류 전원 100 V 또는 220 V 등이 접속되고, 이 전원(21)에는 정류부(23)가 연결된다. 이러한 정류부(23)는 브리지 다이오드를 이용한 전파 정류 회로를 이용할 수 있다.An AC power supply of 100 V or 220 V is connected to the input power supply 21, and a rectifying unit 23 is connected to the power supply 21. The rectifying unit 23 may use a full-wave rectifying circuit using a bridge diode.

이러한 전원(21)과 정류부(23) 사이에는 전자기 간섭(electro-magnetic interference; EMI)을 줄여주기 위한 EMI 필터(22)가 구비될 수 있다.An EMI filter 22 for reducing electromagnetic interference (EMI) may be provided between the power source 21 and the rectifier 23.

정류부(23)에는 트랜스포머(T1)가 연결되는데, 이 트랜스포머(T1)는 플라이 백(Fly-back) 트랜스포머가 이용될 수 있다. A transformer T1 is connected to the rectifying part 23, and a fly-back transformer may be used as the transformer T1.

이와 같은 트랜스포머(T1)는 1차 측(Primary)에는 주권선(P1) 및 보조 권선(P2)을 가지고, 2차 측(Secondary)에 출력 권선(S1)을 가진다.Such a transformer T1 has a main winding P1 and an auxiliary winding P2 on a primary side, and an output winding S1 on a secondary side.

트랜스포머(T1)의 주권선(P1) 및 보조 권선(P2)에는 DCM(discontinuous current mode) 제어를 위한 전력 제어부(24)가 연결된다.A power controller 24 for controlling a discontinuous current mode (DCM) is connected to the main winding P1 and the auxiliary winding P2 of the transformer T1.

트랜스포머(T1)의 2차 측 출력 권선(S1)에는 2차 정류부(25)와, 이 2차 정류부(25)를 통하여 정류된 전압을 부하 측으로 전달하는 캐패시터(26)가 연결된다.The secondary output winding S1 of the transformer T1 is connected to a secondary rectifying unit 25 and a capacitor 26 for transferring the rectified voltage to the load side through the secondary rectifying unit 25.

이러한 2차 정류부(25)와 캐패시터(26)에는 포토 커플러(27)를 통하여 제어부(24)와 연결되는 피드백 회로(28)가 결선된다.A feedback circuit 28 connected to the control unit 24 through a photo coupler 27 is connected to the secondary rectifying unit 25 and the capacitor 26.

피드백 회로(28)는 레퍼런스 전압을 설정하여 포토 다이오드 및 포토 트랜지스터로 이루어지는 포토 커플러에 전류를 발생시켜 1차 측에서 2차 측으로 전달되는 에너지의 양을 조절하게 된다.The feedback circuit 28 adjusts the amount of energy transferred from the primary side to the secondary side by setting a reference voltage to generate a current in a photo coupler composed of a photodiode and a phototransistor.

여기서 전력 제어부(24)는 위에서 설명한, 즉, LED에 평균 전류가 일정한 전류값을 인가하도록 PWM 구동의 듀티 값을 제어하는 제어부(100)가 동일하게 이용될 수도 있다.Here, the power control unit 24 may be the same as described above, that is, the control unit 100 that controls the duty value of PWM driving so that the average current applies a constant current value to the LED.

한편, 전원부로서, 이러한 전원부(20) 이외에 보다 간단한 형태의 전원부가 이용될 수도 있음은 물론이다. 즉, LED를 구동할 수 있는 DC 전원을 공급할 수 있는 전원이라면 어느 것이든 이용될 수 있다. 또한, 다수의 LED가 적절하게 배치된다면 AC 전원이 직접 연결되어 이용될 수도 있다.On the other hand, as the power supply unit, a simpler type of power supply unit other than the power supply unit 20 may be used. That is, any power source capable of supplying DC power capable of driving LEDs may be used. In addition, if a plurality of LEDs are properly arranged, AC power may be directly connected and used.

여기서, 제어부(100)는, ADC(analog to digital convertor) 단자를 포함하는 MCU(micro controller unit)를 이용할 수 있다. 이하, 제어부(100)는 MCU인 예로 설명한다.Here, the controller 100 may use a micro controller unit (MCU) including an analog to digital convertor (ADC) terminal. Hereinafter, the control unit 100 will be described as an example of an MCU.

이때, 평균 전류가 일정한 전류값을 인가하는 것은, 감지 저항(R4)을 통하여 LED에 흐르는 피크 전류(Peak Current)를 검출하고 평균전류함수를 적용하여 수행될 수 있다.In this case, applying a current value having a constant average current may be performed by detecting a peak current flowing through the LED through the sensing resistor R4 and applying an average current function.

이러한 피크 전류는 감지 저항(R4)에 걸리는 전압 값이 MCU(100)의 ADC 단자로 인가되어 감지될 수 있다.This peak current can be sensed by applying a voltage value applied to the sensing resistor R4 to the ADC terminal of the MCU 100.

이와 같은 평균전류함수의 적용은 피크 전류와 듀티(duty)의 곱이 일정하도록 적용될 수 있다.The application of the average current function can be applied so that the product of the peak current and the duty is constant.

이상에서 설명한 바와 같이, 도 6과 같은 회로의 구성에서, 감지 저항(R4)의 전압을 MCU(100)의 ADC 단자를 통하여 입력받아 LED의 피크 전류 검출함수 및 평균전류함수를 적용하여 PWM 듀티 값을 변경함으로써 LED의 평균 전류를 일정한 값 또는 특정 함수가 적용된 값으로 제어할 수 있다. 따라서, LED의 광속을 일정한 광속으로 유지할 수 있다.As described above, in the configuration of the circuit as shown in FIG. 6, the voltage of the sensing resistor R4 is input through the ADC terminal of the MCU 100, and the peak current detection function and the average current function of the LED are applied to the PWM duty value. By changing, the average current of the LED can be controlled to a constant value or a value to which a specific function is applied. Therefore, it is possible to maintain the light flux of the LED at a constant light flux.

도 7은 도 6의 회로에 의한 LED 구동 시의 전류 파형을 나타내는 개략도이다.7 is a schematic diagram showing a current waveform when driving an LED by the circuit of FIG. 6.

도 7에서 도시하는 바와 같이, 피크 전류(P)가 변경(P')됨에 따라 듀티가 D에서 D'으로 변경되는 것을 알 수 있다.As shown in FIG. 7, it can be seen that the duty is changed from D to D'as the peak current P is changed (P').

이와 같이, 평균전류함수를 적용하면 피크 전류(P)와 듀티(D)의 곱이 항상 일정한 값이 되도록 제어할 수 있다.In this way, when the average current function is applied, the product of the peak current (P) and the duty (D) can be controlled to always be a constant value.

위에서 언급한 바와 같이, 입력 전압 및 LED 온도 등의 변동에 상관없이 평균전류가 일정한 전류 값으로 LED를 구동할 수 있으므로, 항상 일정한 전류를 LED에 공급할 수 있다.As mentioned above, since the average current can drive the LED with a constant current value regardless of fluctuations in the input voltage and LED temperature, it is possible to always supply a constant current to the LED.

또한, 추가되는 부품이 없기 때문에 회로가 간단하고 저가격의 소형화된 회로구현이 가능하다.In addition, since there are no additional parts, the circuit is simple and it is possible to implement a miniaturized circuit at a low cost.

한편, 특정 함수를 적용하여 LED 전류를 제어할 수 있어 원하는 설계된 전류 값이 적용된 조명을 구현할 수 있다.On the other hand, it is possible to control the LED current by applying a specific function, so it is possible to implement the lighting applied with the desired designed current value.

도 8은 평균 전류 제어를 이용한 발광 다이오드 구동 방법을 나타내는 순서도이다.8 is a flowchart illustrating a method of driving a light emitting diode using average current control.

도 8에서 도시하는 바와 같이, LED를 포함하는 광원의 구동 방법은 아래와 같은 단계들을 포함할 수 있다.As shown in FIG. 8, a method of driving a light source including an LED may include the following steps.

먼저, 광원에 흐르는 전압 값을 인가받아 디지털 신호로 변환하는 단계(S10)와, 전압 값을 이용하여 광원에 흐르는 피크 전류를 검출하는 단계(S20)를 포함할 수 있다.First, a step of receiving a voltage value flowing through the light source and converting it into a digital signal (S10), and detecting a peak current flowing through the light source using the voltage value (S20).

위에서 설명한 바와 같이, 이러한 단계(S10, S20)는 감지 저항(R4)에 걸리는 전압 값이 MCU(100)의 ADC 단자로 인가되어 디지털 신호로 변환되어 감지될 수 있다.As described above, in these steps S10 and S20, a voltage value applied to the sensing resistor R4 is applied to the ADC terminal of the MCU 100 and converted into a digital signal to be sensed.

이후, 평균 전류가 일정한 전류 값을 인가하도록 평균전류함수를 적용하는 단계(S30)가 수행될 수 있다.Thereafter, a step S30 of applying the average current function may be performed so that the average current applies a constant current value.

이와 같은 평균전류함수의 적용은 피크 전류와 듀티(duty)의 곱이 일정하도록 적용될 수 있다.The application of the average current function can be applied so that the product of the peak current and the duty is constant.

다음에, 평균전류함수를 적용하여 듀티 값을 조절하여 LED를 PWM 구동하는 단계(S40)가 수행될 수 있다.
Next, the step (S40) of PWM driving the LED by adjusting the duty value by applying the average current function may be performed.

한편, 본 명세서와 도면에 개시된 본 발명의 실시 예들은 이해를 돕기 위해 특정 예를 제시한 것에 지나지 않으며, 본 발명의 범위를 한정하고자 하는 것은 아니다. 여기에 개시된 실시 예들 이외에도 본 발명의 기술적 사상에 바탕을 둔 다른 변형 예들이 실시 가능하다는 것은, 본 발명이 속하는 기술 분야에서 통상의 지식을 가진 자에게 자명한 것이다.On the other hand, the embodiments of the present invention disclosed in the specification and drawings are merely presented specific examples to aid understanding, and are not intended to limit the scope of the present invention. In addition to the embodiments disclosed herein, it is obvious to those of ordinary skill in the art that other modified examples based on the technical idea of the present invention may be implemented.

10, 100: MCU, 제어부 20: 전원부
30: LED 드라이버 110: 전류 감지단
10, 100: MCU, control unit 20: power supply
30: LED driver 110: current sensing stage

Claims (10)

평균 전류 제어 발광 다이오드 구동 장치에 있어서,
적어도 하나의 발광 다이오드를 포함하는 광원;
전원을 광원에 공급하는 전원부;
상기 전원부와 연결되며, 상기 광원을 PWM 구동하기 위하여 상기 광원과 직렬로 연결되는 스위치 소자 및 감지 저항을 포함하는 전류 제어부;
상기 스위치 소자와 상기 감지 저항 사이에 구비되는 전류 감지단;
상기 전류 감지단을 통하여 상기 전류 제어부에 연결되어, 상기 광원에 평균 전류가 일정한 전류값을 인가하도록 상기 PWM 구동의 듀티 값을 제어하는 제어부를 포함하여 구성되고,
상기 평균 전류가 일정한 전류값을 인가하는 것은,
상기 감지 저항을 통하여 상기 광원에 흐르는 피크 전류를 검출하고 평균전류함수를 적용하여 수행되고,
상기 평균전류함수는, 상기 피크 전류와 듀티의 곱이 일정하도록 적용하는 것을 특징으로 하는 평균 전류 제어를 이용한 발광 다이오드 구동 장치.
In the average current control light emitting diode driving device,
A light source including at least one light emitting diode;
A power supply for supplying power to the light source;
A current control unit connected to the power supply unit and including a switch element and a sensing resistor connected in series with the light source for PWM driving the light source;
A current sensing terminal provided between the switch element and the sensing resistor;
And a control unit connected to the current control unit through the current sensing terminal to control a duty value of the PWM driving so that a current value having a constant average current is applied to the light source,
Applying a current value of which the average current is constant,
It is performed by detecting a peak current flowing through the light source through the sensing resistor and applying an average current function,
The average current function is applied so that the product of the peak current and the duty is constant.
제1항에 있어서, 상기 제어부는, ADC 단자를 포함하는 MCU를 이용하는 것을 특징으로 하는 평균 전류 제어를 이용한 발광 다이오드 구동 장치.The light emitting diode driving apparatus according to claim 1, wherein the control unit uses an MCU including an ADC terminal. 삭제delete 제2항에 있어서, 상기 피크 전류는 상기 감지 저항에 걸리는 전압 값이 상기 MCU의 ADC 단자로 인가되어 감지되는 것을 특징으로 하는 평균 전류 제어를 이용한 발광 다이오드 구동 장치.The light emitting diode driving apparatus according to claim 2, wherein the peak current is sensed by applying a voltage value applied to the sensing resistor to an ADC terminal of the MCU. 삭제delete 삭제delete 삭제delete 삭제delete 삭제delete 삭제delete
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