KR20090026564A - Led driving circuit - Google Patents
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Abstract
Description
본 발명은 LED 구동회로에 관한 것으로, 보다 상세하게는 수동 소자만으로 구성된 AD/DC 변환회로, 전압 및 전류 제어회로, 및 온도 보상회로를 포함하는 LED 구동회로에 관한 것이다. The present invention relates to an LED driver circuit, and more particularly, to an LED driver circuit including an AD / DC conversion circuit, a voltage and current control circuit, and a temperature compensation circuit which are constituted only by passive elements.
LED 등 발광 소자로 구성되는 모듈에는 이를 구동하고 제어하기 위한 회로가 필수적이며, LED 등의 발광 소자를 구동할 때에는, 주변의 환경 등에 영향을 받지 않고 일정한 광출력을 낼 수 있도록 제어하는 것이 매우 중요하다.A circuit for driving and controlling the light emitting device such as an LED is indispensable for a module composed of a light emitting device. When driving a light emitting device such as an LED, it is very important to control the light emitting device to generate a constant light output without being affected by the surrounding environment Do.
따라서, LED 모듈에 공급되는 전원, 전압 또는 전류를 제어하기 위한 노력이 계속되고 있다.Therefore, efforts are continuously being made to control the power, voltage or current supplied to the LED module.
종래에는 이러한 LED 구동 제어회로를 집적 회로(IC) 등을 통해 구성하였다. 이를 통해 LED 모듈을 구동시키는 전원을 변환하였으며, LED 모듈에 공급되는 전압 또는 전류를 적절한 값으로 조절하였다.Conventionally, such an LED drive control circuit is configured through an integrated circuit (IC) or the like. Through this, the power source for driving the LED module was converted, and the voltage or current supplied to the LED module was adjusted to an appropriate value.
한편, LED 모듈은 온도 변화에 관계없이 일정한 광출력을 유지해야 하지만 온도에 따라 밝기가 변화하는 특성도 갖고 있음에 따라, 이를 제어하기 위한 기술도 계속적으로 개발되었다. 개발된 기술 중의 하나가 광센서를 이용하여 주위 온도나 LED의 광출력을 감지한 뒤 LED의 구동전류나 전압을 제어하는 것이다.On the other hand, since the LED module must maintain a constant light output regardless of the temperature change, the brightness of the LED module changes depending on the temperature. Therefore, a technique for controlling the LED module has been continuously developed. One of the developed technologies is to use the optical sensor to detect the ambient temperature or the light output of the LED and control the driving current or voltage of the LED.
그러나, 이러한 기술에 따라 제어회로를 구성하기 위해서는 따로 입력 교류를 직류로 변환시켜야 하는데 이에 따른 구동회로 손실률이 커지는 문제가 있다. 또한, 광센서의 사용으로 인해 구동 회로의 제조 단가가 매우 비싸지며, 이러한 기술에 의하더라도 주위 온도의 변화에 따른 어느정도의 광출력 변화는 감수할 수 밖에 없었다. However, in order to configure the control circuit according to this technique, there is a problem that the input AC must be converted into DC separately, which leads to an increase in the loss factor of the drive circuit. In addition, due to the use of the optical sensor, the manufacturing cost of the drive circuit becomes very high, and even with this technique, a certain amount of change in optical output due to the change in the ambient temperature can not be avoided.
한편, 온도 변화에 따른 LED 모듈의 광출력 변화를 최소화하기 위해 집적 회로를 이용하여 온도보상회로를 구현하는 기술들이 공지되어 있으나, 집적 회로 구현에 많은 비용이 소요된다는 문제가 있다.On the other hand, techniques for implementing a temperature compensation circuit using an integrated circuit in order to minimize a change in light output of the LED module due to a temperature change are known, but there is a problem that a large cost is required for implementing an integrated circuit.
따라서, 저비용으로 LED 구동회로를 구현함과 동시에, 구동 전압 또는 전류를 제어하고, 온도 변화에 따른 광출력 변화를 최소화시키는 회로에 대한 개발이 요구된다. Therefore, it is required to develop a circuit that realizes an LED driver circuit at a low cost, controls a driving voltage or a current, and minimizes a change in light output according to a temperature change.
본 발명은 상술한 문제를 해결하기 위해 안출한 것으로, 수동소자만을 이용하여 AD/DC 변환회로, 전압 및 전류 제어회로, 온도 보상회로를 구현함으로써, 제조비용이 절감되는 LED 구동회로를 제공하는 데에 그 목적이 있다. DISCLOSURE OF THE INVENTION The present invention has been devised to solve the problems described above, and it is an object of the present invention to provide an LED driver circuit in which manufacturing cost is reduced by implementing an AD / DC conversion circuit, a voltage and current control circuit, and a temperature compensation circuit using only passive elements It has its purpose.
또한, 본 발명의 다른 목적은, 별도의 집적 회로 없이 수동소자만으로 LED 특성에 맞게 전압과 전류를 동시에 제어하고, 온도에 따른 구동 전압을 조절할 수 있는 LED 구동회로를 제공하는 것이다. It is another object of the present invention to provide an LED driver circuit capable of simultaneously controlling a voltage and a current in accordance with LED characteristics using only passive elements without a separate integrated circuit, and adjusting a driving voltage according to temperature.
상술한 목적을 달성하기 위한 본 발명의 일 실시형태에 따르면, LED 구동 전원을 변환시키는 AD/DC 변환회로의 동작 여부를 결정하는 제1스위칭 소자, 상기 제1스위칭 소자를 온(on) 또는 오프(off) 시키는 트랜지스터로 이루어지는 제2스위칭 소자, 및 상기 제2스위칭 소자의 컬렉터(collector)단과 베이스(base)단 사이에 연결되며 온도에 따라 그 저항값이 현격하게 변동하는 서미스터를 포함하는, LED 구동회로가 제공된다. According to an aspect of the present invention, there is provided a method of driving an LED driving power supply, the method comprising: providing a first switching device for determining whether an AD / and a thermistor connected between a collector terminal and a base terminal of the second switching element, the resistance of which is significantly changed according to the temperature of the second switching element, A driving circuit is provided.
상기 LED 구동회로는, 상기 제2스위칭 소자의 컬렉터단과 베이스단 사이에 연결되는 제1저항, 및 상기 제2스위칭 소자의 베이스단과 이미터단 사이에 연결되는 제2저항을 더 포함하는 것이 바람직하다. The LED driving circuit may further include a first resistor connected between the collector terminal and the base terminal of the second switching element and a second resistor connected between the base terminal and the emitter terminal of the second switching element.
상기 제2스위칭 소자는, 상기 제1저항 및 상기 서미스터의 합성 저항과 상기 제2저항 간의 전압 비에 따라 상기 제1스위칭 소자를 온(on) 또는 오프(off)시키는 것이 바람직하다. Preferably, the second switching element turns on or off the first switching element in accordance with a ratio of the first resistor and the second resistor to the combined resistance of the thermistor and the second resistor.
상기 LED 구동회로는, 상기 LED 구동회로에 흐르는 전류를 전압으로 변환시키는 제3저항, 및 상기 제3저항에 의해 변환된 전압을 입력받아 이를 기준전압과 비교하여 그 차이에 비례하는 값을 출력해내는 비교기를 더 포함하는 것이 바람직하다. The LED driving circuit includes a third resistor for converting a current flowing through the LED driving circuit into a voltage and a voltage converted by the third resistor and comparing the voltage with a reference voltage to output a value proportional to the difference It is preferable to further include a comparator for outputting the output signal.
상기 비교기의 출력단은 상기 제2스위칭 소자의 이미터단과 연결되는 것이 바람직하다. And the output terminal of the comparator is connected to the emitter terminal of the second switching element.
상기1스위칭 소자는 전계효과트랜지스터(FET)인 것이 바람직하다. The one switching element is preferably a field effect transistor (FET).
상기 AD/DC 변환회로는, 펄스폭 변조(Pulse Width Modulation; PWM) 제어 회로를 더 포함하는 것이 바람직하다.The AD / DC conversion circuit preferably further includes a pulse width modulation (PWM) control circuit.
본 발명의 LED 구동회로에 따르면, 수동소자만을 이용하여 AD/DC 변환회로, 전압 및 전류 제어회로, 온도 보상회로를 구현함으로써, 제조비용이 현저히 절감된다. According to the LED driver circuit of the present invention, since the AD / DC conversion circuit, the voltage and current control circuit, and the temperature compensation circuit are implemented using only the passive element, the manufacturing cost is remarkably reduced.
또한, 별도의 집적 회로 없이 수동소자만으로 LED 특성에 맞게 전압과 전류를 동시에 제어하고, 온도에 따른 구동 전압을 조절할 수 있다. In addition, it is possible to control the voltage and the current simultaneously according to the LED characteristics and adjust the driving voltage according to the temperature by using passive elements without a separate integrated circuit.
이하, 첨부되는 도면을 참조하여 본 발명의 다양한 실시형태들을 상세히 설명한다.Hereinafter, various embodiments of the present invention will be described in detail with reference to the accompanying drawings.
도 1은 본 발명의 일 실시형태에 따른 LED 구동회로의 구성을 나타내는 회로도이다.1 is a circuit diagram showing a configuration of an LED driver circuit according to an embodiment of the present invention.
도 1에 도시되는 바와 같이, 본 발명의 LED 구동회로는 크게 세부분, 즉, AD/DC 변환회로(100), 온도 보상회로(200), 및 전류제어회로(300)를 포함한다.1, the LED driving circuit of the present invention mainly includes three parts, namely, the AD /
AD/DC 변환회로(100)는 교류 전원을 직류 전원으로 변환하거나, 직류 전원을 모듈을 동작시키는 데 적절한 전력을 갖는 직류 전원으로 변환시키는 회로이다. 도 1에는 예시적으로 DC 변환회로를 나타내었으나, AD 변환회로로 대체해도 무방하다.The AD /
도 1에 도시되는 AD/DC 변환회로(100)를 동작시키기 위해서는 스위칭 소자가 필요한데, Q1으로 표시되는 트랜지스터가 그 역할을 수행한다. 스위칭 소자(Q1)를 적절히 조절하여 모듈을 구동시키는 데에 적당한 전압을 얻을 수 있다. 스위칭 소자(Q1)는 전계효과트랜지스터(FET) 등으로 구현할 수 있으며, STP6N60ZFP 모델을 사용하는 것이 바람직하다. In order to operate the AD /
스위칭 소자(Q2)는 스위칭 소자(Q1)를 온(on) 또는 오프(off)시켜 AD/DC 변환회로(100)의 동작 여부가 결정될 수 있도록 한다. 저항(R2) 과 서미스터(Thermistor; RT1)의 합성 저항과 저항(R7) 사이의 전압 비에 따라 스위칭 소자(Q2) 가 스위칭 소자(Q1)를 온 또는 오프(off)시킨다. 이러한 스위칭 소자(Q2) 또한 전계효과트랜지스터(FET) 등으로 구현할 수 있으며, 2N2221A 모델을 사용하는 것이 바람직하다.The switching element Q2 turns the switching element Q1 on or off so that the operation of the AD /
온도보상회로(200)는 AD/DC 변환회로(100)에 포함되는 스위칭 소자(Q2)를 온(on) 또는 오프(off) 시키는 저항(R2, R7) 및 서미스터(RT1)을 포함한다. 저항(R2)과 서미스터(RT1)는 트랜지스터로 구성되는 스위칭 소자(Q2)의 컬렉터(collectoer)단과 베이스(base)단 사이에 연결되고, 저항(R7)은 스위칭 소자(Q2)의 베이스(base)단과 이미터(emitter)단 사이에 연결된다. The
서미스터(RT1)는 온도에 따라 그 저항값이 현격하게 변동한다. LED 모듈을 구동시키는 전압은 저항(R2) 및 서미스터(RT1)의 합성저항과 저항(R7)의 저항값 비에 따라서 달라지는데, 온도가 변화하면 서미스터(RT1)의 저항값이 민감하게 변동되어 LED 모듈을 구동시키는 전압이 달라지게 된다. 이러한 서미스터(RT1)에 의해 온도변화에 따라서 LED 모듈 구동 전압도 달라지게 되며, 이에 의해 온도 변화에 따른 LED 모듈에 포함되는 LED 광속의 변화가 최소화될 수 있다.The resistance value of the thermistor RT1 varies greatly depending on the temperature. The voltage for driving the LED module varies depending on the combined resistance of the resistor R2 and the thermistor RT1 and the resistance ratio of the resistor R7. When the temperature changes, the resistance value of the thermistor RT1 sensitively fluctuates, The voltage for driving the semiconductor memory device is changed. The LED module driving voltage varies with the temperature change by the thermistor RT1, so that the change of the LED light flux included in the LED module according to the temperature change can be minimized.
전류제어회로(300)는 LED 모듈을 구동하는데 필요한 전류의 양을 적절하게 제어한다. 저항(R8)은 회로에 흐르는 전류를 전압으로 변환시켜, 연산증폭기(U1)에 공급한다. 연산증폭기(U1)는 비교기로서 동작하여, 상기 공급된 전압을 기초로 기준 전류량과 비교한다. 연산증폭기(U1)는 회로에 흐르는 전류의 양이 많고 적음에 따라 다른 전압 값을 출력해내고, 연산증폭기(U1)의 출력 전압에 따라 스위칭 소자(Q2)의 스위칭 상태는 달라지게 되며, 이에 따라 LED 모듈 구동에 사용되는 전류의 양이 일정하게 유지될 수 있다.The
도 2a 및 2b는 도 1의 LED 모듈 구동회로가 교류(AC) 전원을 공급받을 때와 직류(DC) 전원을 공급받을 때의 동작을 설명하는 블록도이다. FIGS. 2A and 2B are block diagrams illustrating an operation when the LED module driving circuit of FIG. 1 is supplied with AC power and when receiving DC power.
도 2a에 도시되는 바와 같이, AD/DC 변환회로(100)에 의해 교류 전원이 직류전원으로 변환된다. 이 경우, AD/DC 변환회로(100)에 포함되는 부품의 기생 요소들에 의해 부하가 변동되어 출력 전압이 저하될 수 있다. 따라서, 출력 전압을 안정화시켜주는 과정이 필요하며, 펄스폭 변조(Pulse Width Modulation; PWM) 제어 회로 등의 부궤환 제어 회로를 통해 출력 전압을 안정화시켜줄 수 있다.As shown in FIG. 2A, the AC power is converted into a DC power by the AD /
LED 모듈을 구동할 수 있는 DC 전원으로 변환된 후에는 AD/DC 변환회로(100)에 포함되는 소자들에 의해 전압이 제어되거나, 전류제어회로(300)에 의해 전류가 제어되어, LED 모듈을 구동시키기에 적절한 전압 또는 전류가 얻어진다. LED 모듈의 구동이 정전압 방식으로 이루어지는 경우에는 전압이 제어되고, 정전류 방식으로 이루어지는 경우에는 전류가 제어될 수 있다.After being converted into a DC power source capable of driving the LED module, the voltage is controlled by the elements included in the AD /
한편, 직류 전원이 공급되는 경우에는, 도 2b에 도시되는 바와 같이, AD/DC 변환회로(100)에 의해 LED 모듈을 구동하기에 적절한 동작 전압을 갖는 전원으로 변환되고, 전압 또는 전류가 제어되어 LED 모듈을 구동하는데 적절한 전압 또는 전류로 최종적으로 변환된다. 이 경우 또한, 출력 전압을 안정화시키기 위해 펄스폭 변조 제어와 같은 과정이 포함될 수 있다. 한편, LED 모듈부를 펄스폭 변조 조도제어 (PWM Dimming) 하여 LED 모듈의 발열을 최소화시키고, LED 모듈의 발광을 조절할 수도 있다.On the other hand, when DC power is supplied, as shown in Fig. 2B, the power is converted into a power source having an operating voltage suitable for driving the LED module by the AD /
본 발명의 LED 구동 회로는 별도의 집적회로 없이 수동 소자만을 이용하여 AD/DC 변환회로, 온도보상회로, 및 전류제어회로를 구성함으로써 제조에 소요되는 재료비가 절감된다.In the LED driving circuit of the present invention, the AD / DC conversion circuit, the temperature compensation circuit, and the current control circuit are formed by using only the passive element without a separate integrated circuit, thereby reducing the material cost required for manufacturing.
또한, LED 모듈의 특성에 맞게 구동 전압, 구동 전류를 제어할 수 있으며, 온도 변화에 따른 구동 전압의 제어도 가능하여, 온도 변화에 따른 LED 모듈의 성능 저하를 방지할 수 있다.In addition, the driving voltage and the driving current can be controlled according to the characteristics of the LED module, and the driving voltage can be controlled according to the temperature change, so that the performance degradation of the LED module due to the temperature change can be prevented.
이상 본 발명의 구체적 실시형태와 관련하여 본 발명을 설명하였으나 이는 예시에 불과하며 본 발명은 이에 제한되지 않는다. 당업자는 본 발명의 범위를 벗어나지 않고 설명된 실시형태를 변경 또는 변형할 수 있으며, 이러한 변경 또는 변형도 본 발명의 범위에 속한다. 또한, 본 명세서에서 설명한 각 구성요소는 당업자가 공지된 다양한 구성요소로부터 용이하게 선택하여 대체할 수 있다. 예를 들면, 본 명세서에 첨부되는 도면에서의 소자들은 이와 실질적으로 동일한 특성을 가진 다른 소자로 대체할 수 있다. 또한 당업자는 본 명세서에서 설명된 구성요소 중 일부를 성능의 열화 없이 생략하거나 성능을 개선하기 위해 구성요소를 추가할 수 있다. 따라서 본 발명의 범위는 설명된 실시형태가 아니라 특허청구범위 및 그 균등물에 의해 결정되어야 한다.Although the present invention has been described in connection with the specific embodiments of the present invention, it is to be understood that the present invention is not limited thereto. It will be understood by those skilled in the art that various changes in form and details may be made therein without departing from the spirit and scope of the invention as defined by the appended claims. In addition, each of the elements described herein can be readily selected and substituted for various components known to those skilled in the art. For example, elements in the figures attached herewith can be replaced by other elements having substantially the same characteristics. Those skilled in the art will also appreciate that some of the components described herein can be omitted without degrading performance or adding components to improve performance. Therefore, the scope of the present invention should be determined by the appended claims and equivalents thereof, not by the embodiments described.
도 1은 본 발명의 일 실시형태에 따른 LED 구동회로의 구성을 나타내는 회로도이다.1 is a circuit diagram showing a configuration of an LED driver circuit according to an embodiment of the present invention.
도 2a 및 도 2b는 도 1의 LED 모듈 구동회로의 동작을 설명하는 블록도이다.2A and 2B are block diagrams for explaining the operation of the LED module driving circuit of FIG.
<도면의 주요부분에 대한 부호의 설명>Description of the Related Art
100: AD/DC 변환회로 200: 온도 보상회로100: AD / DC conversion circuit 200: Temperature compensation circuit
300: 전류제어회로 Q1, Q2: 스위칭 소자300: current control circuit Q1, Q2: switching element
R2, R7, R8: 저항 RT1: 서미스터R2, R7, R8: Resistor RT1: Thermistor
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