KR20100123268A

KR20100123268A - Ｌｅｄ 구동회로

Info

Publication number: KR20100123268A
Application number: KR1020090042408A
Authority: KR
Inventors: 박상현
Original assignee: 엘지전자 주식회사
Priority date: 2009-05-15
Filing date: 2009-05-15
Publication date: 2010-11-24

Abstract

본 발명은 입력되는 전압레벨이 변동하더라도, 안정적으로 LED 소자를 구동할 수 있는 LED 구동회로를 제공한다. 본 발명은 구동전압을 입력받아 일정한 전류량을 유지하는 구동전류를 제공하기 위한 정전류 레귤레이팅부; 및 적어도 하나의 LED 소자를 구비하고, 상기 구동전류를 입력받는 스트링을 구비하는 LED 구동회로를 제공한다.

LED, 드라이빙, 정전류, 저항.

Description

ＬＥＤ 구동회로{LED DRIVING CIRCUIT}

본 발명은 발광 다이오드(Light Emitting Diode, 이하 LED)를 가지고 있는 구동회로에 관한 것이다.

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. 예를 들어, 아연 및 산소 원자에 의해서는 파장이 700 nm 인 적색빛이 LED 소자로부터 나오게 되며, 질소 원자에 의해서는 파장 550 nm 인 녹색빛이 LED 소자로부터 나오게 된다.

LED 소자는 기존의 광원에 비하여 소형이고, 수명이 길고, 효율이 좋으며 고속 응답 특성을 가지고 있다. 이러한 장점 때문에, LED 소자는 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.

최근에는 LED 소자가 가지고 있는 고휘도, 낮은 소비전력 및 긴 수명의 장점을 이용하여 조명장치에 LED 소자를 이용하고 있다. 그러나, LED 소자는 반도체 공정으로 제조되는 다이오드이기 때문에, 반도체 공정의 특성상 생겨날 수 밖에 없는 제조공정상 오차를 가지고 있다. 같은 반도체 공정으로 제조되더라도, 반도체 공정의 특성상, 예를 들어 웨이퍼 상의 위치에 따라 특성이 달라질 수 있으며, 반도체 공정 장비의 특성에 따라서도 완성된 LED 소자의 특성이 달라질 수 있다. LED 소자의 특성이 균일하지 않다는 것은 하나의 제조공정서 제조된 LED 소자들에서 출력되는 빛의 파장이 조금씩 다르다는 것을 의미한다.

LED 소자를 이용하는 조명장치의 경우 입력되는 전압의 레벨이 조금만 변화하더라도, LED 소자의 특징상 조명장치에서 출력되는 빛이 크게 변화할 수 있으며, 이 변화는 전술한 제조공정상 특징으로 인해 더 커질 수 있다.

본 발명은 입력되는 전압레벨이 변동하더라도, 안정적으로 LED 소자를 구동할 수 있는 LED 구동회로를 제공한다.

본 발명은 구동전압을 입력받아 일정한 전류량을 유지하는 구동전류를 제공하기 위한 정전류 레귤레이팅부; 및 적어도 하나의 LED 소자를 구비하고, 상기 구동전류를 입력받는 스트링을 구비하는 LED 구동회로를 제공한다.

본 발명에 의해서 LED 소자를 이용하는 장치에서 LED 소자를 안정적인 구동전류로 구동할 수 있다. 그러므로, LED 소자를 포함한 장치의 동작상 신뢰성을 향상시킬 수 있다. 특히 LED 소자를 사용하는 조명장치인 경우 입력전압이 변화하더라도 LED 조명장치에서 일정한 빛이 방출되어, 조명으로써 안정적인 동작을 기대할 수 있다.

이하, 본 발명이 속하는 기술 분야에서 통상의 지식을 가진 자가 본 발명의 기술적 사상을 용이하게 실시할 수 있을 정도로 상세히 설명하기 위하여, 본 발명 의 가장 바람직한 실시예를 첨부된 도면을 참조하여 설명하기로 한다.

도1은 본 발명을 설명하기 위한 LED 구동회로를 나타내는 회로도이다.

도1을 참조하여 살펴보면, LED 구동회로는 브릿지 회로부(10), 저항(R1), 및 스트링(20)을 구비한다. 브릿지 회로부(10)는 4개의 다이오드(D1~D4)를 구비하여, 단상 입력전원(AC)으로부터 제공되는 AC 전압을 입력받아 스트링(20)에 정류된 전압을 제공하기 위한 것이다. 저항(R1)는 스트링(20)에 일정한 양의 전류가 제공되도록 하기 위한 소자이다. 스트링(20)은 다수의 LED 소자가 직렬 연결되어 있으며, 여기서는 2개가 직렬 연결되어 있는 것으로 도시하였다. 브릿지 회로부(10)에 의해 정류된 전압에 의해 저항(R1)을 통과하여 구동전류가 흐르게 되고, 구동전류가 스트링(20)을 관통하면서, 스트링(20)에 구비되는 LED 소자에서 빛이 출력된다.

도2는 본 발명을 설명하기 위한 LED 구동회로를 나타내는 회로도이다.

도2를 참조하여 살펴보면, LED 구동회로는 브릿지 회로부(10), 캐패시터(C), 및 스트링(20)을 구비한다. 브릿지 회로부(10)는 4개의 다이오드를 구비하여, 단상 입력전원(AC)으로부터 제공되는 AC 전압을 입력받아 스트링(20)에 정류된 전압을 제공하기 위한 것이다. 캐패시터(C)는 스트링(20)에 일정한 양의 전류가 제공되도록 하기 위한 소자이다. 스트링(20)은 다수의 LED 소자가 직렬 연결되어 있다. 브릿지 회로부(10)에 의해 정류된 전압에 의해 캐패시터(R)와 스트링(20)에 구동전류가 흐르게 되고, 스트링(20)에 구비되는 LED 소자에서 빛이 출력된다.

도3은 도1 또는 도3에 도시된 LED 구동회로의 동작을 설명하는 파형도이다.

도3에 도시된 바와 같이, 단상 입력전원에서 제공되는 AC 전압이 입력되면, 브릿지 회로부(10)에 의해 정류되고, 정류된 전압에 의해 생성된 구동전류가 스트링(20)에 있는 LED 소자에서 빛이 출력되도록 한다.

전술한 LED 조명장치는 저항 또는 캐패시터를 이용하여 스트링에 있는 LED 소자에 제공되는 구동전류의 전류량을 조절하고 있다. 이와 같이 경우에는 입력되는 AC 전압의 전압레벨이 변동된다면, 저항 또는 캐패시터는 수동소자이기 때문에 스트링에 공급되는 구동전류의 전류량도 변동이 생긴다.

도3에 도시된 바와 같이, 단상 입력전원에서 제공되는 AC 전압의 레벨이 변하게 되면(W 참고), 그에 따라 LED 구동전류의 전류량도 변하게 된다. LED 구동전류의 전류량이 변화하게 된다는 말은 LED 구동회로에서 출력되는 빛이 일정하지 못하고, 변화한다는 것을 의미한다. 입력되는 AC 전압의 변동에 따라 출력되는 빛이 원하지 않았는데도 변하게 되면, LED 구동회로를 신뢰성 있게 사용할 수 없게 된다. 특히, 전술한 바와 같이, LED 구동회로에 구비되는 LED 소자는 반도체 제조공정 특성상 일정한 특성을 유지하기가 어렵다. 따라서 입력되는 AC 전압의 변동에 따라 출력되는 빛이 원하지 않았는데도 변하게 되면, LED 구동회로에서 출력되는 빛의 변동이 더 심할 수 밖에 없다.

이에 본 발명에서는 입력되는 AC 전압의 전압레벨이 변화하더라도, LED 소자에 제공되는 구동전류의 전류량은 일정할 수 있는 LED 구동회로를 제안한다.

도4는 본 발명의 바람직한 실시예에 따른 LED 구동회로를 나타내는 회로도이다.

도4에 도시된 바와 같이, 본 실시예에 따른 LED 구동회로는 브릿지 회로 부(100), 저항(R), 정전류 레귤레이팅부(CCR), 및 스트링(200)을 구비한다. 브릿지 회로부(100)는 4개의 다이오드를 구비하여, 단상 입력전원(AC)으로부터 제공되는 AC 전압을 입력받아 스트링(200)에 정류된 전압을 제공하기 위한 것이다. 저항(R)은 역률이 개선되는 특성을 위해 구비된 것으로, 제거하여도 무방하다. 스트링(200)은 다수의 LED 소자가 직렬 연결되어 있는데, 여기서는 2개의 LED 소자가 있는 것으로 도시하였다.

도5는 도4의 정전류 레귤레이터의 일예를 나타내는 회로도이다.

정전류 레귤레이터는 액티브 소자를 이용하여 구성한다. 특히 전계효과 트랜지스터(FET)의 특성을 이용하여 구성할 수 있다. 또한, 도5에 도시된 모스트랜지스터 또는 바이폴라 트랜지스터등을 이용하여 정전류 레귤레이터를 구성할 수 있다.

도6은 도4에 도시된 정전류 레귤레이터의 동작을 나타내는 파형도이고, 도7은 도5에 도시된 LED 구동회로의 동작을 나타내는 파형도이다.

도4 내지 도7을 참조하여 살펴보면, 브릿지 회로부(100)에 의해 정류된 전압으로 인해 생성된 구동전류가 정전류 레귤레이팅부(CCR)로 흐르게 되면, 정전류 레귤레이팅부(CCR)는 일정한 크기의 구동전류를 스트링(200)으로 제공한다. 도6에 도시된 바와 같이, 정전류 레귤레이팅부(CCR)은 일정한 전압레벨의 문턱전압(Vt)보다 더 높은 전압이 인가되는 경우에는 전압의 변동에 관계없이 일정한 전류량을 유지하는 구동전류를 스트링(200)으로 제공한다. 그러므로, 도7에 도시된 바와 같이, 단상 입력 전원으로부터 제공되는 AC 전압이 변동되더라도, 정전류 레귤레이팅부(CCR)에 의해 일정한 전류량을 유지하는 구동전류가 스트링(200)으로 제공될 수 있는 것이다. 결국, 스트링(200)에 구비되는 LED 소자로부터 방출되는 빛은 일정한 상태를 유지될 수 있다.

본 실시예에 의한 LED 구동회로는 저항과 캐패시터와 같은 수동소자를 이용하지 않고, 일정한 구동전류를 안정적으로 LED 소자에 제공할 수 있기 때문에, 본 실시예에 따른 LED 구동회로를 조명장치로 적용하는 경우, 조명장치의 수명이 연장될 수 있다.

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.

도1은 본 발명을 설명하기 위한 LED 구동회로를 나타내는 회로도.

도2는 본 발명을 설명하기 위한 LED 구동회로를 나타내는 회로도.

도3은 도1 또는 도3에 도시된 LED 구동회로의 동작을 설명하는 파형도.

도4는 본 발명의 바람직한 실시예에 따른 LED 구동회로를 나타내는 회로도.

도6은 도4에 도시된 정전류 레귤레이터의 동작을 나타내는 파형도.

도7은 도5에 도시된 LED 구동회로의 동작을 나타내는 파형도.

* 도면의 주요부분에 대한 부호의 설명 *

100: 브릿지 회로부 200: 스트링

Claims

구동전압을 입력받아 일정한 전류량을 유지하는 구동전류를 제공하기 위한 정전류 레귤레이팅부; 및

적어도 하나의 LED 소자를 구비하고, 상기 구동전류를 입력받는 스트링

을 구비하는 LED 구동회로.
제 1 항에 있어서,

입력되는 AC 전압을 정류하여 상기 구동전압으로 제공하기 위한 브릿지 회로부를 더 구비하는 LED 구동회로.
제 1 항에 있어서,

상기 정전류 레귤레이팅부는

액티브 소자를 구비하는 것을 특징으로 하는 LED 구동회로.
제 1 항에 있어서,

상기 정전류 레귤레이팅부는

모스 트랜지스터 또는 바이폴라 트랜지스터를 구비하는 것을 특징으로 하는 LED 구동회로.
제 2 항에 있어서,

상기 브릿지 회로부와 상기 정전류 레귤레이팅부 사이에 배치된 저항을 더 구비하는 것을 특징으로 하는 LED 구동회로.