KR20100121816A - Led driving circuit and method for operating the same - Google Patents
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Abstract
Description
본 발명은 발광 다이오드(Light Emitting Diode, 이하 LED)를 가지고 있는 구동회로 및 그 구동방법에 관한 것이다.The present invention relates to a driving circuit having a light emitting diode (LED) and a driving method thereof.
LED 소자는 반도체 제조공정을 이용하여 제조된 PN 접합 구조를 가진 다이오드로서, PN 접합에서 전자와 홀이 결합할 때 여분의 에너지가 빛으로 방출되는 나오는 소자이다. LED 소자를 구성하는 물질의 종류와 제조공정에서 첨가된 불순물에 따라 LED 소자에서 출력되는 빛의 파장이 달라진다.The LED device is a diode having a PN junction structure manufactured by using a semiconductor manufacturing process, and the device emits extra energy as light when electrons and holes combine in the PN junction. The wavelength of light output from the LED device varies depending on the type of material constituting the LED device and impurities added in the manufacturing process.
LED 소자는 기존의 광원에 비하여 소형이고, 수명이 길고, 효율이 좋으며 고속 응답 특성이 있다. LED 소자는 전술한 장점으로 인해 최근에 액정표시소자를 구비한 평판디스플레이 장치의 백라이트 광원으로 이용되고 있다. LED 소자를 백라이트 광원으로 사용하는 평판디스플레이 장치는 이전의 형광램프를 백라이트 광원으로 사용하는 경우보다 색재현성, 수명등에서 보다 유리한 장점을 가지고 있다.LED devices are smaller than conventional light sources, have a long life, have good efficiency, and have fast response characteristics. The LED device has recently been used as a backlight light source of a flat panel display device having a liquid crystal display device due to the aforementioned advantages. A flat panel display device using an LED element as a backlight light source has more advantages in color reproducibility and lifespan than in the case of using a fluorescent lamp as a backlight light source.
최근에는 LED 소자가 가지고 있는 고휘도, 낮은 소비전력 및 긴 수명의 장점을 이용하여 조명장치에 LED 소자를 이용하고 있다. 하나의 LED 소자를 이용하여 LED 조명장치를 만들 수도 있고, 다수의 LED 소자를 직렬 또는 병렬로 연결하여 LED 조명장치를 만들 수도 있다.Recently, LED devices have been used in lighting devices by taking advantage of high brightness, low power consumption, and long lifespan of LED devices. One LED device can be used to make an LED lighting device, or a plurality of LED devices can be connected in series or in parallel to make an LED lighting device.
하나 또는 상대적으로 적은 개수의 LED 소자를 이용하여 조명장치를 구성하게 되면, 교류회로에서 유효전력과 피상전력의 비를 나타내는 역률 특성이 좋아지게 되나, 공급된 전기에너지에 대해 얼마나 빛으로 출력될 수 있나를 나타내는 효율 특성은 나빠지게 된다. 반면에, 상대적으로 많은 개수의 LED 소자를 직렬로 연결한 스트링을 이용하여 조명을 구성하게 되면, 역률 특성은 상대적으로 나빠지게 되며, 효율 특성은 좋아지게 된다. When the lighting device is configured using one or a relatively small number of LED elements, the power factor characteristic representing the ratio of the active power and the apparent power in the AC circuit is improved, but how much light can be output to the supplied electric energy. The efficiency characteristic indicating whether there is any worsens. On the other hand, when the lighting is configured using a string in which a relatively large number of LED elements are connected in series, the power factor characteristic becomes relatively poor and the efficiency characteristic becomes better.
본 발명은 효율 및 역률을 모두 향상시킬 수 있는 LED 구동회로 및 그 구동방법을 제공한다.The present invention provides an LED driving circuit and a driving method thereof capable of improving both efficiency and power factor.
본 발명은 적어도 2개 이상의 LED 소자를 구비하며, 구동전압의 제1 전압구간에서 메인 구동전류에 의해 구동되는 스트링; 및 상기 스트링의 LED 소자중에서 선택된 LED 소자가 상기 구동전압의 제2 전압구간에서 보조 구동전류에 의해 구동되도록 하기 위한 전류 제어부를 구비하는 LED 구동회로를 제공한다.The present invention includes at least two LED elements, the string driven by the main drive current in the first voltage section of the drive voltage; And a current controller for allowing the LED element selected from the LED elements of the string to be driven by the auxiliary drive current in the second voltage section of the drive voltage.
또한, 본 발명은 다수의 LED 소자가 연결된 스트링을 구동하는 LED 구동회로의 구동방법에 있어서, 구동전압의 제1 전압구간에서 상기 스트링 중 선택된 LED 소자를 보조 구동전류로 구동시키는 단계; 및 상기 구동전압의 제2 전압구간에서 상기 스트링을 메인 구동전류로 구동시키는 단계를 포함하는 LED 구동회로의 구동방법을 제공한다.In addition, the present invention provides a method of driving a LED drive circuit for driving a string connected to a plurality of LED elements, the method comprising the steps of: driving a selected LED element of the string in the first voltage section of the drive voltage as an auxiliary drive current; And driving the string with a main driving current in a second voltage section of the driving voltage.
본 발명에 의해서 LED 소자를 구비하는 장치의 역률과 효율 특성을 모두 향상시킬 수 있다. 특히, LED 소자를 다수 구비하고 있는 조명장치의 역률과 효율 특성을 모두 향상시킬 수 있다.According to the present invention, both the power factor and the efficiency characteristics of the device including the LED element can be improved. In particular, it is possible to improve both the power factor and the efficiency characteristics of the lighting apparatus having a large number of LED elements.
이하, 본 발명이 속하는 기술 분야에서 통상의 지식을 가진 자가 본 발명의 기술적 사상을 용이하게 실시할 수 있을 정도로 상세히 설명하기 위하여, 본 발명의 가장 바람직한 실시예를 첨부된 도면을 참조하여 설명하기로 한다.DETAILED DESCRIPTION OF THE PREFERRED EMBODIMENTS Hereinafter, preferred embodiments of the present invention will be described in detail with reference to the accompanying drawings, in order to facilitate a person skilled in the art to easily carry out the technical idea of the present invention. do.
도1은 본 발명을 설명하기 위한 LED 구동회로를 나타내는 회로도이다.1 is a circuit diagram showing an LED driving circuit for explaining the present invention.
도1을 참조하여 살펴보면, LED 구동회로는 브릿지 회로부(20), 전류제한소자(30), 및 다수의 LED 소자가 직렬 연결된 스트링(40)을 구비한다. 브릿지 회로부(20)는 4개의 다이오드(D1~D4)를 구비하여, 전원공급부(10)로부터 제공되는 AC 전압을 입력받아 스트링(40)에 정류된 전압을 제공하기 위한 것이다. 전류제한소자(30)는 스트링(40)에 일정한 양의 전류가 제공되도록 하기 위한 것이다. 전류제한소자(30)는 도1의 아래에 도시된 바와 같이, 저항, 캐패시터, 바이폴라 트랜지스터, 또는 모스 트랜지스터로 구현할 수 있다. 스트링(40)은 다수의 LED 소자가 직렬 연결되어 있다. LED 구동회로가 출력해야 되는 빛의 양 또는 색에 따라 스트링(40)에 구비되는 LED 소자의 종류와 개수가 정해진다.Referring to FIG. 1, the LED driving circuit includes a
도2는 도1에 도시된 LED 구동회로의 동작을 나타내는 파형도이다. 특히, 전원공급부(10)로부터 제공되는 AC 전압이 양의 값을 나타내는 구간을 도시한 것이다. 도3은 도1에 도시된 LED 구동회로의 특성을 나타내는 도표이다.FIG. 2 is a waveform diagram showing the operation of the LED driving circuit shown in FIG. In particular, it shows a section in which the AC voltage provided from the
브릿지 회로부(20)에 의해 출력되는 입력전압(VIN)이 변화할 때에 스트링(40)에 흐르는 구동전류는 제1 케이스(C1)와, 제2 케이스(C2)가 있을 수 있다. 제1 케이스(C1)는 스트링(40)에 구비되는 LED 소자의 수가 상대적으로 많은 경우이고, 제2 케이스(C2)는 스트링(40)에 구비되는 LED 소자의 수가 상대적으로 적은 경우이다. 제1 케이스(C1)의 경우에 스트링(40)에 포함되는 LED 소자가 많기 때문에 상대적으로 큰 전압(Vb) 이상인 제1 구간(X)에서 스트링(40)에 구동전류가 흐르게 되고, 그로 인해 제1 구간(X)에서 스트링(40)으로부터 빛이 방출된다. 제2 케이스(C2)의 경우에는 스트링(40)에 포함되는 LED 소자가 적기 때문에 상대적으로 작은 전압(Va) 이상인 제2 구간(Y)에서 스트링(40)에 구동전류가 흐르게 되고, 그로 인해 제2 구간(Y)에서 스트링(40)으로부터 빛이 방출된다. When the input voltage VIN output by the
조명장치의 성능을 판단할 때 사용하는 요소로 역률과 효율이 있다. 역률은 공급된 피상전력에 대비한 유효전력을 말하는 것이다. 효율은 공급된 전기에너지에 대해 얼마나 빛으로 출력될 수 있나를 나타내는 것이다. 스트링에 구비된 LED 소자의 수가 많은 경우에, 즉 제1 케이스에서는 역률은 나쁘고 효율은 좋은 특성을 가지게 된다. 도3에 도시된 바와 같이, 제1 케이스(C1)처럼 스트링(40)에 LED 소자를 많이 사용하는 경우 전류제한소자(30)가 스트링(40)에 비해 상대적으로 전압이 작게 걸리고 스트링(40)에 전압이 크게 인가되기 때문에 효율특성이 좋다. 그러나, 스트링(40)에 LED 소자가 많은 경우에 입력전압(VIN)과 스트링(40)에 흐르는 구동전류 사이에 위상차가 많아 역률 특성이 나빠지게 된다. Factors used in determining the performance of lighting devices are power factor and efficiency. Power factor refers to the active power against the supplied apparent power. Efficiency represents how much light can be output for the supplied electrical energy. When the number of LED elements included in the string is large, that is, in the first case, the power factor is bad and the efficiency is good. As shown in FIG. 3, when the LED element is used in the
도3에 도시된 바와 같이, 제2 케이스처럼 스트링(40)에 LED 소자를 적게 사용하는 경우 스트링(40)에 비해 전류제한소자(30)에 상대적으로 전압이 크게 걸리고, 스트링(40)에 전압이 작게 인가되기 때문에 효율 특성이 좋지 않으나, 입력전 압(VIN)과 스트링(40)에 흐르는 구동전류 사이에 위상차가 상대적으로 작아 역률 특성은 좋은 편이다.As shown in FIG. 3, when fewer LED elements are used in the
지금까지 살펴본 바와 같이, 도1과 같이 LED 구동장치를 꾸미게 되면, 효율특성을 높이려고 하면 역률특성이 나빠지고, 역률 특성을 높이려고 하면 효율특성이 나빠지는 문제가 발생한다. 이를 해결하기 위해서 본 발명은 역률 및 효율 특성을 동시에 향상시킬 수 있는 LED 구동회로 및 그 구동방법을 제안한다. As described above, when the LED driving device is decorated as shown in FIG. 1, when the power characteristic is increased, the power factor characteristic deteriorates, and when the power factor characteristic is increased, the efficiency characteristic deteriorates. In order to solve this problem, the present invention proposes an LED driving circuit and a driving method thereof capable of simultaneously improving power factor and efficiency characteristics.
도4는 본 발명의 바람직한 제1 실시예에 따른 LED 구동회로를 나타내는 회로도이다.4 is a circuit diagram showing an LED driving circuit according to a first preferred embodiment of the present invention.
도4를 참조하여 살펴보면, 본 실시예에 따른 LED 구동회로는 브릿지 회로부(200), 전류 제어부(300), 스트링(400) 및 메인 전류제한소자(500)를 구비한다. 브릿지 회로부(200)는 4개의 다이오드(D5~D8)를 구비하여, 전원공급부(100)로부터 제공되는 AC 전압을 입력받아 스트링(400)에 정류된 구동전압(VIN)을 제공하기 위한 것이다. 전류 제어부(300)는 다수의 단위 전류 제어부(300_1 ~ 300_n)를 포함한다. 스트링(400)은 구동전압(VIN)을 인가받는 다수의 LED 소자가 직렬 연결되어 있다. 메인 전류제한소자(500)는 스트링(400)이 메인전류(I2)에 의해 구동되도록 스트링(400)과 접지전압 공급단(VSS) 사이에 배치되어 있다. 메인 전류제한소자(500)는 일정한 양을 가지는 메인 구동전류(I2)가 스트링(400)에서 접지전압 공급단(VSS)으로 흐르게 한다. 메인 전류제한소자(500)는 저항, 캐패시터, 바이폴라 트랜지스터, 또는 모스 트랜지스터로 구현할 수 있다. Referring to FIG. 4, the LED driving circuit according to the present exemplary embodiment includes a
다수의 단위 전류 제어부(300_1 ~ 300_n)는 스트링(400)에 구비된 LED 소자 에 각각 대응하여 연결되어 있으며, 각 단위 전류 제어부(300_1 ~ 300_n)는 대응하는 LED 소자가 예정된 구간에 예정된 구동전류로 구동될 수 있도록 한다. 여기서는 다수의 단위 전류 제어부(300_1~300_n)는 스트링(400)에 구비되는 다수의 LED 소자에 1:1 대응하도록 구성되었다. 그러나, 경우에 따라서는 스트링(400)에 구비되는 다수의 LED 소자를 그룹화하고, 각 그룹에 1:1 대응하도록 단위 전류 제어부(300_1 ~ 300_n)를 구성할 수 있다.The plurality of unit current controllers 300_1 to 300_n are connected to the LED elements provided in the
도5는 도4에 도시된 LED 구동회로의 동작을 나타내는 파형도이다.FIG. 5 is a waveform diagram showing the operation of the LED driving circuit shown in FIG.
도5에 도시된 바와 같이, LED 구동회로는 구동전압(VIN)이 변화할 때에 단위 전류 제어부(300_1 ~ 300_n)에 의해 다수의 보조 구동전류(I_1~I_n)가 발생되고, 메인 전류제한소자(500)에 의해 메인 구동전류(I2)가 발생된다. 효율은 유지되고, 역률은 향상될 수 있도록 메인 구동전류(I2)은 보조 구동전류(I_1~I_n)보다 큰 전류량을 가진다. 스트링(400)은 구동전압(VIN)의 제1 전압구간(T1)에서 메인 구동전류(I2)에 의해 구동되며, 전류 제어부(300)는 제1 전압구간(T1)보다 낮은 전압레벨을 가지는 구동전압(VIN)의 제2 전압구간(T2)에서 대응하는 LED 소자가 보조 구동전류(I_1~I_n)에 의해 구동되도록 한다. As shown in FIG. 5, in the LED driving circuit, a plurality of auxiliary driving currents I_1 to I_n are generated by the unit current controllers 300_1 to 300_n when the driving voltage VIN changes, and the main current limiting element ( The main driving current I2 is generated by 500. In order to maintain the efficiency and improve the power factor, the main driving current I2 has a larger amount of current than the auxiliary driving currents I_1 to I_n. The
다수의 단위 전류 제어부(300_1 ~ 300_n)는 제2 전압구간(T2) 중에서 서로 다른 전압레벨을 가지는 각 구간(a,b,c)에서 예정된 전류(예를 들면 I_1)가 대응하는 LED 소자에서 접지전압 공급단(VSS)으로 각각 흐를 수 있도록 한다. 이때 각 구간(a,b,c)에서 흐르는 전류의 양은 서로 다른 값을 가지게 되고, 특히, 스트링(400)에서 첫번째 연결된 LED 소자에서 마지막에 연결된 LED 소자로 갈수록 대응 하는 단위 전류 제어부에 의해 흐르게 되는 전류량은 더 증가한다. The plurality of unit current controllers 300_1 to 300_n may be grounded in an LED device corresponding to a predetermined current (for example, I_1) in each of the sections a, b, and c having different voltage levels among the second voltage sections T2. It can flow to the voltage supply terminal (VSS) respectively. At this time, the amount of current flowing in each section (a, b, c) has a different value, in particular, the current flows from the first connected LED device from the
다수의 단위 전류 제어부(300_1 ~ 300_n)는 구동전압(VIN)이 변화하는 범위 내에서 다수의 보조 구동전류(I_1~I_n)가 가장 최적의 전류량을 가질 수 있도록 하는 것이 바람직하다. 이를 위해 도5에 도시된 바와 같이, 구동전압(VIN)이 반원형태의 모양으로 값이 변화할 때에는 다수의 보조 구동전류(I_1~I_n)의 값을 구동전압(VIN)이 증가함에 따라 점진적으로 증가시켜, 최대한 다수의 보조 구동전류(I_1~I_n) 및 메인 구동전류(I2)에 의한 형태가 구동전압(VIN)의 형태와 맞도록 한다. 다수의 보조 구동전류(I_1~I_n) 및 메인 구동전류(I2)에 의한 형태가 구동전압(VIN)의 형태와 최대한 맞아야 역률 특성이 좋아지는 것이다. 그러나, 다수의 보조 구동전류(I_1~I_n)는 필요에 의해서 구동전압(VIN)이 증가하면서 다수의 보조 구동전류(I_1~I_n)가 일정한 값을 가지거나, 아니면 줄어들게 구성할 수도 있다.The plurality of unit current controllers 300_1 to 300_n may preferably allow the plurality of auxiliary driving currents I_1 to I_n to have the most optimal amount of current within a range in which the driving voltage VIN changes. To this end, as shown in FIG. 5, when the driving voltage VIN changes in a semicircular shape, the values of the plurality of auxiliary driving currents I_1 to I_n gradually increase as the driving voltage VIN increases. Increasingly, the shapes of the plurality of auxiliary driving currents I_1 to I_n and the main driving current I2 are matched with the shape of the driving voltage VIN as much as possible. The power factor characteristics are improved when the shapes of the plurality of auxiliary driving currents I_1 to I_n and the main driving current I2 match the shape of the driving voltage VIN as much as possible. However, the plurality of auxiliary driving currents I_1 to I_n may be configured such that the plurality of auxiliary driving currents I_1 to I_n have a constant value or decrease as the driving voltage VIN increases as necessary.
도6은 도4에 도시된 LED 구동회로의 동작 특징을 나타내는 파형도이다.FIG. 6 is a waveform diagram showing operating characteristics of the LED driving circuit shown in FIG.
도6에 도시된 바와 같이, 본 실시예에 따른 LED 구동회로는 구동전압(VIN)이 변화하는 과정에서 도1의 LED 구동회로에 의한 전류생성 패턴(P1)을 따르지 않고, 역률 특성이 향상된 전류생성 패턴(P2)을 따라 동작한다. 이는 본 실시예에 따른 LED 구동회로가 구동전압(VIN)이 변화하는 구간내에서 스트링(400)의 모든 LED 소자가 동작하는 구간(도5의 T1 구간 참고) 이외의 구간(도5의 T2 구간 참고)에서도 각 LED 소자별로 동작하도록 다수의 전류 제어부(300_1 ~ 300_n)를 구비하고 있기 때문이다. 참고로, 전류생성 패턴(P3)은 역률이 100%인 경우를 나타내고 있다. As shown in FIG. 6, the LED driving circuit according to the present embodiment does not follow the current generation pattern P1 of the LED driving circuit of FIG. 1 while the driving voltage VIN is changed, and the current has improved power factor. It operates along the generation pattern P2. This is because the LED driving circuit according to the present embodiment is a section other than the section in which all the LED elements of the
본 발명의 LED 구동회로는 전류 제어부(300_1 ~ 300_n)를 적절히 구성하여, 실질적으로 역률이 100%가 될 수 있도록 구성할 수 있다. 또한, LED 구동회로가 적용되는 상황에 맞게 요구되는 역률을 만족할 수 있도록 단위 전류 제어부(300_1 ~ 300_n)를 구성할 수도 있다. The LED driving circuit of the present invention can be configured such that the power factor can be substantially 100% by properly configuring the current controllers 300_1 to 300_n. In addition, the unit current controllers 300_1 to 300_n may be configured to satisfy the required power factor according to the situation in which the LED driving circuit is applied.
도7은 도4에 도시된 단위 전류 제어부의 일실시예를 나타내는 블럭도이다.FIG. 7 is a block diagram illustrating an exemplary embodiment of the unit current controller illustrated in FIG. 4.
도7을 참고하여 살펴보면, 제1 단위 전류 제어부(300_1)는 보조 전류제한소자(310), 제1 스위치부(320), 및 제2 스위치부(330)를 구비한다. 보조 전류제한소자(310)는 보조 구동전류(I_1)를 흐르게 하기 위한 것이다. 제1 스위치부(320)는 구동전압(VIN)의 제1 전압레벨(V1)에서 대응하는 LED 소자로부터 보조 전류제한소자(310)로 보조 구동전류(I-1)가 흐르게 하도록 한다. 제2 스위치부(330)는 구동전압(VIN)의 제2 전압레벨(V2)에서 보조 구동전류(I_1)가 흐르지 하도록 하기 위해 제1 스위치부(310)를 제어한다. 도7에서는 단위 전류 제어부가 제1 스위치부(320), 제2 스위치부(330) 및 보조 전류제한소자(310)를 포함하는 것으로 도시하였으나, 실제 적용되는 경우에 제1 스위치부(320)에 의해 흐르는 전류량을 적절히 조절한다면, 보조 전류제한소자(310)를 없이 구성하는 것도 가능하다. Referring to FIG. 7, the first unit current controller 300_1 includes an auxiliary current limiting
도8은 도7에 도시된 전류 제어부의 동작을 설명하는 파형도이다.FIG. 8 is a waveform diagram illustrating the operation of the current control unit shown in FIG. 7.
도8에 도시된 바와 같이, 구동전압(VIN)이 입력되어 증가하는 구간내의 제1 전압레벨(V1)에서 제1 스위치부(320)는 활성화되고, 대응하는 LED 소자로부터 보조 전류제한소자(310)로 보조 구동전류(I-1)가 흐르게 된다. 제2 스위치부(330)는 제2 전압레벨(V2)에서 제1 스위치부(320)가 비활성화되도록 하여 보조 구동전류(I_1)가 더 이상 흐르지 않도록 한다. 또한, 구동전압(VIN)이 입력되어 감소하는 구간내의 제2 전압레벨(V2)에서 제2 스위치부(330)는 제1 스위치부(320)를 활성화시켜 보조 구동전류(I_1)가 흐르도록 한다. 제1 스위치부(320)는 제1 전압레벨(V1)에서 비활성화되어 보조 구동전류(I-1)가 더 이상 흐르지 않도록 한다.As shown in FIG. 8, the
도9는 도4의 단위 전류 제어부의 일실시예에 따른 회로도이다.9 is a circuit diagram of an example of the unit current controller of FIG. 4.
도9를 참조하여 살펴보면, 제1 스위치부(320)는 구동전압(VIN)을 기준노드(O)를 기준으로 분배하기 위한 제1 전압 분배부(321)와, 기준노드(O)의 전압레벨에 따라 턴온되어 보조 전류제한소자(310)에서 접지전압 공급단(VSS)으로 전류를 흐르게 하기 위한 제1 트랜지스터(T1)를 구비한다. 제1 전압 분배부(321)는 저항(R1,R2)을 구비한다. 또한, 제1 트랜지스터(T1)는 바이폴라 트랜지스터로 구현하였으나, 경우에 따라서는 모스트랜지스터로 구현할 수도 있다. 제1 스위치부(320)는 제1 트랜지스터(T1)의 베이스단에 인가되는 전압의 안정화를 위해 제1 트랜지스터(T1)의 베이스단과 접지전압 공급단(VSS) 사이에 제너 다이오드(Z1)를 구비한다. Referring to FIG. 9, the
제2 스위치부(330)는 구동전압(VIN)을 분배하기 위한 제2 전압 분배부(331)와, 제2 전압 분배부(331)에 의해 분배된 전압에 응답하여 기준노드(O)와 접지전압 공급단(VSS)을 선택적으로 연결하기 위한 제2 트랜지스터(T2)를 구비한다. 또한, 제2 트랜지스터(T2)는 바이폴라 트랜지스터로 구현하였으나, 경우에 따라서는 모스트랜지스터로 구현할 수도 있다. 제2 스위치부(330)는 제2 트랜지스터(T2)의 베이스단에 인가되는 전압의 안정화를 위해 제2 트랜지스터(T2)의 베이스와 접지전압 공급단(VSS) 사이에 제너 다이오드(Z2)를 구비한다. The
도9에서는 단위 전류 제어부가 제1 스위치부(320), 제2 스위치부(330) 및 보 조 전류제한소자(310)를 포함하는 것으로 도시하였으나, 실제 적용되는 경우에 따라 제1 트랜지스터(T1)에 의해 흐르는 전류량을 적절히 조절한다면, 보조 전류제한소자(310) 없이 구성하는 것도 가능하다. 이 경우에는 제1 스위치부(320)에 구비되는 트랜지스터(T1)을 관통하여 흐르는 전류량을 적절하게 제어하여 원하는 전류를 원하는 타이밍에 흐르게 할 수 있다. In FIG. 9, the unit current controller includes the
계속해서 도9를 참조하여 살펴보면, 구동전압(VIN)이 증가하게 되면, 제1 스위치부(320)의 제1 전압분배부(321)에 의해 기준노드(O)에 전압이 인가되고, 일정한 레벨이상이 되면, 제1 트랜지스터(T1)가 턴온상태가 된다. 제1 트랜지스터(T1)가 턴온되면, 보조 전류제한소자(130)에서 접지전압 공급단(VSS)으로 보조 구동전류(I-1)가 흐르게 된다. 이 전류로 인해 보조 전류제한소자(130)에 대응하는 LED 소자는 동작을 하게 된다. 구동전압(VIN)이 계속해서 증가하게 되면, 제2 전압분배부(331)에 의해 분배된 전압에 의해 제2 트랜지스터(T2)가 턴온 상태가 된다. 제2 트랜지스터(T2)가 턴온 상태가 되면, 제1 트랜지스터(T1)는 턴오프 상태가 된다. 따라서 보조 구동전류(I-1)는 더 이상 흐르지 않게 된다.9, when the driving voltage VIN is increased, a voltage is applied to the reference node O by the
그 상태에서 구동전압(VIN)이 더 증가하게 되면, 스트링(400)에 구비된 모든 LED 소자가 턴온 상태가 되고, 그로 인해 메인 구동전류(I2)가 스트링(400)을 관통하여 흐르게 된다. 이때에는 스트링(400)에 구비된 모든 LED 소자가 동작하게 된다. 구동전압(VIN)이 하강하게 되어, 제2 전압분배부(331)에 의해 분배된 전압이 일정한 레벨 이하로 떨어지게 되면, 제2 트랜지스터(T2)가 턴오프 상태가 된다. 이로 인해 제1 트랜지스터(T1)는 턴온 상태가 되어 다시 보조 구동전류(I-1)가 흐르 게 된다. 구동전압(VIN)이 더 감소하게 되면, 제1 전압분배부(321)에 의해 분배된 전압의 레벨이 일정한 레벨 이하로 떨어져 제1 트랜지스터(T1)가 턴오프 상태가 되어 보조 구동전류(I-1)는 더 이상 흐르게 않는다.When the driving voltage VIN increases further in this state, all the LED elements of the
도9는 도4에 도시된 단위 전류 제어부(예를 들어 300_1)의 하나를 나타낸 것으로, 전류 제어부(300)에 있는 다수의 단위 전류 제어부가 동작하는 타이밍은 결국 각각 구비된 트랜지스터(예를 들어 T1,T2)의 턴온 및 턴오프 타이밍에 의해 정해진다. 여기서는 트랜지스터(T1,T2)의 턴온 및 턴오프 타이밍은 저항(R1~R4)의 저항값에 의해 정해진다. 도5에 도시된 전류 파형을 얻기 위한 일실시예로서, 전류 제어부(300)의 단위 전류 제어부에 포함되는 저항(R1~R4)의 저항값을 노드(LED_1 ~ LED _n)의 숫자가 증가할수록 증가시키는 방법을 사용할 수 있다.FIG. 9 illustrates one of the unit current controllers (for example, 300_1) shown in FIG. 4. The timing at which the plurality of unit current controllers in the
지금까지 살펴본 바와 같이, 본 실시예에 따른 LED 구동회로는 스트링(400)에 상대적으로 많은 LED 소자를 직렬 연결하고, 각 LED 소자에 대응하는 단위 전류 제어부(300_1 ~ 300_n)가 대응하는 LED 소자에 보조 구동전류가 흐를 수 있도록 한다. 스트링(400)에 구비된 모든 LED 소자는 메인 전류제한소자(500)에 의해 흐르게 되는 메인 구동전류(I2)로 구동이 되며, 또한 각 LED 소자는 대응하는 단위 전류 제어부에 의해 흐르게 되는 보조 구동전류(I_1~I_n)에 의해 구동이 된다. 이때 보조 구동전류는 메인 구동전류보다 전류량이 상대적으로 작기 때문에, 효율 특성에는 영향이 실질적으로 없으며, 구동전압(VIN)이 변화하는 과정에서 메인 구동전류 이외에도 보조 구동전류가 흐르게 됨으로서 LED 구동회로의 역률 특성은 향상된다. 또한, 본 실시예에 따른 LED 구동회로는 스트링(400)에 상대적으로 많은 LED 소자 가 구비되어 있기 때문에, 그 스트링(400)을 구비하는 LED 구동회로는 좋은 효율 특성을 기대할 수 있다. 결론적으로, 본 실시예에 따른 LED 구동회로는 상대적으로 많은 LED 소자와 각 LED 소자에 연결된 단위 전류 제어부로 인해 좋은 효율 특성과 좋은 역률 특성을 기대할 수 있는 것이다.As described above, the LED driving circuit according to the present embodiment connects a relatively large number of LED elements to the
도10은 본 발명의 바람직한 제2 실시예에 따른 LED 구동회로를 나타내는 회로도이다.10 is a circuit diagram showing an LED driving circuit according to a second preferred embodiment of the present invention.
도10에 도시된 바와 같이, 제2 실시예에 따른 LED 구동회로는 브릿지 회로부를 이루는 4개의 다이오드를 구비하고 있는 브릿지 회로부(200A)와, 다수의 LED 소자를 구비하고 있는 스트링(400A)과, 스트링(400)에 구비된 다수의 LED 소자에 각각 대응하는 보조 전류제한소자(IS1~ISn)와, 메인 전류제한소자(500A)와, 보조 전류제한소자(IS1~ISn)를 제어하기 위한 제어부(300A)를 구비한다. 제어부(300A)는 구동전압(VIN)의 전압레벨에 따라 각 전류제한소자(IS1~ISn)에서 접지전압 공급단(VSS)로 각 보조구동전류가 흐를 수 있도록 각 전류제한소자(IS1~ISn)를 제어한다. As shown in Fig. 10, the LED driving circuit according to the second embodiment includes a
제2 실시예에 따른 LED 구동회로도 기본적으로 도5에 도시된 파형과 같은 형태의 구동전류가 흐를 수 있도록 동작한다. 전류제한소자(IS1~ISn)는 스트링(400A)에 구비된 다수의 LED 소자에 1:1 대응할 수도 있고, 경우에 따라서는 스트링(400A)에 구비된 다수의 LED 소자가 그룹화되고, 각 그룹에 1:1 대응할 수도 있다. 보조 전류제한소자(IS1~ISn)는 도1에 도시된 전류제한소자중 어떤 것이나 사용 할 수 있다. 제어부(300A)가 구동전압(VIN)의 어떤 전압레벨에서 각 보조 전류제한소자(IS1~ISn)를 활성화시킬 지는 LED 구동회로가 적용되는 경우에 따라서, 즉 어떤 전류 파형이 필요한 지에 따라 다양하게 정할 수 있다.The LED driving circuit according to the second embodiment also basically operates to allow a driving current of the form as shown in FIG. 5 to flow. The current limiting elements IS1 to ISn may correspond 1: 1 to the plurality of LED elements provided in the
도11는 본 발명의 바람직한 제3 실시예에 따른 LED 구동회로를 나타내는 회로도이다.Fig. 11 is a circuit diagram showing an LED driving circuit according to a third preferred embodiment of the present invention.
도11에 도시된 바와 같이, 제3 실시예에 따른 LED 구동회로는 브릿지 회로부(200B), 전류 제어부(300B), 스트링(400B), 및 메인 전류제한소자(500B)를 구비한다. 도12에 도시된 LED 구동회로의 각 구성요소는 도4에 도시된 구성요소와 실질적으로 같은 동작을 수행하지만, 스트링(400B)에 도시된 LED 소자는 그룹화(G1,G2,G3)되어 있고, 각 그룹별로 대응하는 단위 전류 제어부가 연결되어 있다. 여기서는 2개의 LED 소자를 하나의 그룹별로 하였지만, 경우에 따라서 다양한 개수의 LED 소자를 하나의 그룹으로 할 수 있다. 또한, 모든 그룹에 포함되는 LED 소자의 수를 똑같이 할 수도 있고, 서로 다르게 할 수도 있다. 예를 들어 스트링에 있는 첫번째 LED 소자부터 마지막 LED 소자로 갈수록 그룹에 포함되는 LED 소자의 수를 더 많게 할 수 있다. 또한, 전류 제어부(300B)는 도4에 도시된 것과 같은 구성을 할 수도 있고, 도10에 도시된 것과 같은 방법을 이용할 수도 있다.As shown in Fig. 11, the LED driving circuit according to the third embodiment includes a
도12는 본 발명의 바람직한 제4 실시예에 따른 LED 구동회로를 나타내는 회로도이다.12 is a circuit diagram showing an LED driving circuit according to a fourth preferred embodiment of the present invention.
도12에 도시된 바와 같이, 제4 실시예에 따른 LED 구동회로는 브릿지 회로부(200C), 제1 전류 제어부(300C), 제1 스트링(400C), 및 제1 메인 전류제한소자(500C), 제2 전류 제어부(300D), 제2 스트링(400D), 및 제2 메인 전류제한소자(500D)를 포함한다. 제4 실시예에 따른 LED 구동회로는 기본적으로 도4에 도시된 LED 구동회로와 같은 동작을 수행하며, 2개의 스트링이 병렬로 연결된 경우를 나타내고 있다. 여기서는 2개의 스트링이 병렬로 연결된 경우를 나타냈지만, 경우에 따라서는 더 많은 스트링이 병렬로 연결될 수 있다. 또한, 2개의 스트링에 구비된 모든 LED 소자를 개별적으로 구동하는 것으로 나타내고 있으나, 선택된 일부의 LED 소자만 보조 구동전류가 흐르도록 제어할 수 있다. 또한, 전류 제어부(300C,300D)는 도4에 도시된 것과 같은 구성을 할 수도 있고, 도10에 도시된 것과 같은 구성을 할 수도 있다. 또한, 전류 제어부(300C,300D)는 도11에 도시된 방법과 같은 방법으로 LED 소자를 제어할 수 있다.As shown in FIG. 12, the LED driving circuit according to the fourth embodiment includes a
도13은 본 발명의 바람직한 제5 실시예에 따른 LED 구동회로를 나타내는 회로도이다.Fig. 13 is a circuit diagram showing an LED driving circuit according to a fifth preferred embodiment of the present invention.
도13에 도시된 바와 같이, 제5 실시예에 따른 LED 구동회로는 제1 스트링(400E), 제2 스트링(400F), 제1 전류 제어부(300E), 제2 전류 제어부(300F), 제1 메인 전류제한소자(500E), 및 제2 메인 전류제한소자(500F)를 구비한다. 제5 실시예에 따른 LED 구동회로는 전원공급부(100)로부터 제공되는 AC 전압이 양의 값인 경우 동작하는 제1 스트링(400E), 제1 전류 제어부(300E), 및 제1 메인 전류제한소 자(500E)와, 전원공급부(100)로부터 제공되는 AC 전압이 음의 값인 경우 동작하는 제2 스트링(400F), 제2 전류 제어부(300F), 및 제2 메인 전류제한소자(500F)를 구비하고 있다. As shown in FIG. 13, the LED driving circuit according to the fifth embodiment includes the
제5 실시예에 따른 LED 구동회로는 AC 전압이 양의 값을 가질 경우 동작하는 영역과 음의 값을 가질 경우 동작하는 영역을 모두 가지고 있기 때문에, AC 전압을 정류하는 역할을 하는 브릿지 회로부(도4의 200 참고)를 가지고 있지 않다. 제1 스트링(400E), 제1 전류 제어부(300E), 및 제1 메인 전류제한소자(500E)가 동작하는 방법은 도4에 있는 LED 구동회로와 실질적으로 같으며, 제2 스트링(400F), 제2 전류 제어부(300F), 및 제2 메인 전류제한소자(500F)에 의해 생성되는 구동전류의 파형은 도5에 있는 전류 파형을 음의 값으로 대칭시켜 놓은 것과 같다.Since the LED driving circuit according to the fifth embodiment has both a region that operates when the AC voltage has a positive value and a region that operates when the AC voltage has a negative value, a bridge circuit unit that serves to rectify the AC voltage (FIG. Does not have 200). The method of operating the
제1 전류 제어부(300E)와 제2 전류 제어부(300F)는 각각 다수의 단위 전류 제어부를 구비하여 대응하는 LED 소자에 보조 구동전류를 각각 흐르게 한다. 제1 전류 제어부(300E)와 제2 전류 제어부(300F)는 스트링에 구비된 모든 LED 소자에 대응하여 단위 전류 제어부를 구비할 수도 있고, 스트링에 구비된 모든 LED 소자를 그룹화하고, 그룹별로 대응하는 단위 전류 제어부를 구비할 수도 있다. 또한, 제1 전류 제어부(300E)와 제2 전류 제어부(300F)는 도10 내지 도12에 도시된 방법과 같이 스트링에 있는 LED 소자를 제어할 수도 있다. Each of the first
지금까지 살펴본 바와 같이, 본 발명에 따른 LED 구동회로는 스트링에 구비되는 LED 소자의 제어를 통해 역률과 효율 특성을 모두 향상시킬 수 있다. 앞에 설명한 다양한 LED 구동회로는 스트링에 구비되는 LED 소자를 이용한 독립된 조명장 치로 구현될 수도 있고, LED 소자가 사용되는 다른 장치에 적용될 수도 있다. 또한 본 실시예에 따른 LED 구동회로는 LED 소자가 아닌 일반 다이오드를 구동하는 경우에도 적용 가능하다. 예를 들어, LED 소자가 구비된 평판 디스플레이인 경우에도, 본 발명에서 제공하는 방법과 같이 다수의 LED 소자를 구동하게 되면, 역률과 효율 특성이 모두 좋은 장치를 구현할 수 있다. As described above, the LED driving circuit according to the present invention can improve both power factor and efficiency characteristics by controlling the LED elements provided in the string. The various LED driving circuits described above may be implemented as an independent lighting device using the LED elements provided in the string, or may be applied to other devices in which the LED elements are used. In addition, the LED driving circuit according to the present embodiment is applicable to the case of driving a general diode instead of the LED element. For example, even in the case of a flat panel display equipped with an LED device, when driving a plurality of LED devices as in the method provided by the present invention, a device having both good power factor and efficiency characteristics can be implemented.
이상에서 대표적인 실시예를 통하여 본 발명에 대하여 상세하게 설명하였으나, 본 발명이 속하는 기술분야에서 통상의 지식을 가진 자는 상술한 실시예에 대하여 본 발명의 범주에서 벗어나지 않는 한도 내에서 다양한 변형이 가능함을 이해할 것이다. 그러므로 본 발명의 권리범위는 설명된 실시예에 국한되어 정해져서는 안되며, 후술하는 특허청구범위뿐만 아니라 이 특허청구범위와 균등한 것들에 의해 정해져야 한다.Although the present invention has been described in detail with reference to exemplary embodiments above, those skilled in the art to which the present invention pertains can make various modifications to the above-described embodiments without departing from the scope of the present invention. Will understand. Therefore, the scope of the present invention should not be limited to the described embodiments, but should be determined by the scope of the appended claims, as well as the appended claims.
도1은 본 발명을 설명하기 위한 LED 구동회로를 나타내는 회로도.1 is a circuit diagram showing an LED drive circuit for explaining the present invention.
도2는 도1에 도시된 LED 구동회로의 동작을 나타내는 파형도.FIG. 2 is a waveform diagram showing the operation of the LED driving circuit shown in FIG.
도3은 도1에 도시된 LED 구동회로의 특성을 나타내는 도표.3 is a diagram showing the characteristics of the LED driving circuit shown in FIG.
도4는 본 발명의 바람직한 제1 실시예에 따른 LED 구동회로를 나타내는 회로도.4 is a circuit diagram showing an LED driving circuit according to a first preferred embodiment of the present invention.
도5는 도4에 도시된 LED 구동회로의 동작을 나타내는 파형도.Fig. 5 is a waveform diagram showing the operation of the LED driving circuit shown in Fig. 4;
도6은 도4에 도시된 LED 구동회로의 동작 특징을 나타내는 파형도.Fig. 6 is a waveform diagram showing the operating characteristics of the LED driving circuit shown in Fig. 4;
도7은 도4에 도시된 단위 전류 제어부의 일실시예를 나타내는 블럭도.FIG. 7 is a block diagram showing an embodiment of a unit current controller shown in FIG. 4; FIG.
도8은 도7에 도시된 단위 전류 제어부의 동작을 설명하는 파형도.FIG. 8 is a waveform diagram illustrating the operation of the unit current controller shown in FIG. 7; FIG.
도9는 도4에 도시된 단위 전류 제어부의 일실시예에 따른 회로도.FIG. 9 is a circuit diagram of an example of a unit current controller shown in FIG. 4; FIG.
도10은 본 발명의 바람직한 제2 실시예에 따른 LED 구동회로를 나타내는 회로도.10 is a circuit diagram showing an LED driving circuit according to a second preferred embodiment of the present invention.
도11은 본 발명의 바람직한 제3 실시예에 따른 LED 구동회로를 나타내는 회로도.Fig. 11 is a circuit diagram showing an LED driving circuit according to a third preferred embodiment of the present invention.
도12는 본 발명의 바람직한 제4 실시예에 따른 LED 구동회로를 나타내는 회로도.Fig. 12 is a circuit diagram showing an LED driving circuit according to a fourth preferred embodiment of the present invention.
도13은 본 발명의 바람직한 제5 실시예에 따른 LED 구동회로를 나타내는 회로도.Fig. 13 is a circuit diagram showing an LED driving circuit according to a fifth preferred embodiment of the present invention.
* 도면의 주요부분에 대한 부호의 설명 *Explanation of symbols on the main parts of the drawings
100: AC 전원 공급부 200: 브릿지 회로부100: AC power supply 200: bridge circuit
300: 전류 제어부 400: 스트링300: current controller 400: string
500: 메인 전류제한소자500: main current limiting element
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