KR20100134944A

KR20100134944A - 조명용 발광 소자 구동 장치

Info

Publication number: KR20100134944A
Application number: KR1020090053317A
Authority: KR
Inventors: 김준형; 오동성; 이상훈; 홍영근; 원성한
Original assignee: 삼성전기주식회사
Priority date: 2009-06-16
Filing date: 2009-06-16
Publication date: 2010-12-24
Also published as: KR101067053B1

Abstract

본 발명에 따른 조명용 발광 소자 구동 장치는, 입력 교류 전압을 정류시키는 입력 정류부; 상기 입력 정류부에 연결되어 고조파 규제를 만족시키는 PFC부; 상기 PFC부로부터 인가된 직류 전압에 기초하여 구동 전원을 생성하기 위해 일차측의 일차 권선과 이차측의 이차 권선이 절연된 트랜스포머를 포함하는 절연형 DC/DC 컨버터부; 상기 절연형 DC/DC 컨버터부에 연결되어 서로 병렬 연결된 복수의 발광 채널을 포함하고, 상기 복수의 발광 채널 각각은 직렬 연결된 복수의 발광 소자를 가지는 멀티 채널 발광부; 상기 멀티 채널 발광부에 연결되어 상기 복수의 발광 채널 각각에 흐르는 전류를 일정하게 유지시키는 복수의 전류원을 포함하는 전류 조절부; 각각의 발광 채널의 캐소드에서의 전압을 검출하고, 이 검출된 복수의 검출 전압 중 최소 검출 전압을 선택하는 최소 전압 선택부; 상기 절연형 DC/DC 컨버터부의 트랜스포머의 이차측에 위치하며, 최소 전압 선택부의 최소 검출 전압과 미리 정해진 기준 전압을 비교하여 오차 전압을 출력하는 오차 검출부; 상기 절연형 DC/DC 컨버터부의 트랜스포머의 일차측에 위치하며, 상기 오차 검출부에서 검출된 상기 오차 전압에 따라 상기 트랜스포머의 이차 권선에 유기된 출력 전압을 조절하도록 절연형 DC/DC 컨버터부를 제어하는 DC/DC 제어부; 상기 오차 검출부와 DC/DC 제어부 사이에 연결되어 상기 오차 검출부에서 검출된 오차 신호를 절연시켜 상기 DC/DC 제어부에 전달하는 신호 절연부; 를 포함할 수 있다.

조명, 발광 다이오드, 포토 커플러, 트랜스포머, 오차 검출부

Description

조명용 발광 소자 구동 장치{Emitting element driving device for lighting}

본 발명은 조명용 발광 소자 구동 장치에 관한 것으로, 보다 상세하게는 멀티 채널의 발광 소자를 이용하는 시스템에서 멀티 채널 각각에 대한 피드백 전압값 중 최소값을 선택할 수 있도록 함으로써 하나의 트랜스포머를 사용할 수 있고, 신호 절연부를 추가하여 트랜스포머의 2차측에서 검출된 오차신호를 절연시켜 1차측에 위치하는 DC/DC 제어부에 전달하는 조명용 발광 소자 구동 장치에 관한 것이다.

최근 기후 변화 협약이나 고유가 가능성의 현실속에서 장기적으로 조명용 발광 다이오드(light emitting diode; LED, 이하 LED라 함) 제품의 수요가 증대될 것으로 기대되고 있으며, 신재생 에너지 및 친환경 상품의 개발이 기대되고 있다.

현재 조명용 소자는 형광등이 주류를 이루고 있으나 기후 변화 협약이 발효되는 2010년경부터는 백열등 및 형광등의 저효율 광원이나 환경 유해 물질인 수은 등의 성분이 함유된 제품보다는 친환경 제품인 LED 조명이 주류를 이루게 될 것으로 예상된다.

또한, 이미 건축용과 비상용 조명의 경우에는 LED 조명 제품이 50% 이상을 차지하고 있다.

이렇게 LED 조명에 대한 관심이 높아지면서 조명용 LED 제어를 위한 조명용 LED 구동 장치에 대한 관심도 높아지고 있다.

본 발명은 멀티 채널의 발광 소자를 이용하는 시스템에서 멀티 채널 각각에 대한 피드백 전압값 중 최소값을 선택할 수 있도록 함으로써 하나의 트랜스포머를 사용할 수 있고, 신호 절연부를 추가하여 트랜스포머의 2차측에서 검출된 오차신호를 절연시켜 1차측에 위치하는 DC/DC 제어부에 전달하는 조명용 발광 소자 구동 장치를 제공하는 것을 그 목적으로 한다.

본 발명에 있어서, 상기 멀티 채널 발광부의 복수의 발광 소자 각각은 발광 다이오드(light emitting diode; LED)일 수 있다.

본 발명에 있어서, 상기 절연형 DC/DC 컨버터부는, 상기 PFC부로부터 인가된 직류 전압을 스위칭 시키는 스위칭 수단; 상기 스위칭 수단에 연결되고, 일차측의 일차 권선과 이차측의 이차 권선이 절연되도록 일차 권선과 상기 일차 권선에 전자기적으로 결합된 이차 권선을 가지는 트랜스포머; 상기 트랜스포머의 이차 권선에 유기된 출력 전압을 정류시키는 출력 정류부; 를 포함할 수 있다.

본 발명에 있어서, 상기 스위칭 수단은 트랜지스터일 수 있다.

본 발명에 있어서, 상기 출력 정류부는 정류 다이오드와 평활 커패시터를 포함할 수 있다.

본 발명에 있어서, 상기 오차 검출부는, 상기 최소 전압 선택부에 선택된 최소 검출 전압을 인가받는 비반전 입력단과, 상기 기준 전압을 인가받는 반전 입력단과, 상기 최소 검출 전압과 상기 기준 전압간의 차이 전압에 해당하는 상기 오차 전압을 출력하는 출력단을 갖는 비교기를 포함할 수 있다.

본 발명에 있어서, 상기 신호 절연부는 포토 커플러(photo coupler)를 포함 할 수 있다.

본 발명에 따르면, 멀티 채널의 발광 소자를 이용하는 시스템에서 멀티 채널 각각에 대한 피드백 전압값 중 최소값을 선택할 수 있도록 함으로써 하나의 트랜스포머를 사용할 수 있어 원가 절감의 효과가 있다.

본 발명은 다양한 변환을 가할 수 있고 여러 가지 실시예를 가질 수 있는 바, 특정 실시예들을 도면에 예시하고 상세한 설명에 상세하게 설명하고자 한다. 그러나, 이는 본 발명을 특정한 실시 형태에 대해 한정하려는 것이 아니며, 본 발명의 사상 및 기술 범위에 포함되는 모든 변환, 균등물 내지 대체물을 포함하는 것으로 이해되어야 한다. 본 발명을 설명함에 있어서 관련된 공지 기술에 대한 구체적인 설명이 본 발명의 요지를 흐릴 수 있다고 판단되는 경우 그 상세한 설명을 생략한다.

제1, 제2 등의 용어는 다양한 구성요소들을 설명하는데 사용될 수 있지만, 구성요소들은 용어들에 의해 한정되어서는 안 된다. 용어들은 하나의 구성요소를 다른 구성요소로부터 구별하는 목적으로만 사용된다.

본 출원에서 사용한 용어는 단지 특정한 실시예를 설명하기 위해 사용된 것으로, 본 발명을 한정하려는 의도가 아니다. 단수의 표현은 문맥상 명백하게 다르게 뜻하지 않는 한, 복수의 표현을 포함한다. 본 출원에서, "포함하다" 또는 "가지다" 등의 용어는 명세서상에 기재된 특징, 숫자, 단계, 동작, 구성요소, 부품 또는 이들을 조합한 것이 존재함을 지정하려는 것이지, 하나 또는 그 이상의 다른 특징들이나 숫자, 단계, 동작, 구성요소, 부품 또는 이들을 조합한 것들의 존재 또는 부가 가능성을 미리 배제하지 않는 것으로 이해되어야 한다.

이하, 본 발명에 따른 조명용 발광 소자 구동 장치의 실시예를 첨부도면을 참조하여 상세히 설명하기로 하며, 첨부 도면을 참조하여 설명함에 있어, 동일하거나 대응하는 구성 요소는 동일한 도면번호를 부여하고 이에 대한 중복되는 설명은 생략하기로 한다.

도 1은 본 발명의 일 실시예에 따른 조명용 발광 소자 구동 장치의 회로도이다.

이하, 도 1을 참조하여 설명한다.

본 발명의 일 실시예에 따른 조명용 발광 소자 구동 장치는 입력 정류부(11), PFC부(12), 절연형 DC/DC 컨버터부(13), 멀티 채널 발광부(14), 전류 조절부(15), 최소 전압 선택부(16), 오차 검출부(17), 신호 절연부(18), DC/DC 제어부(19)를 포함할 수 있다.

입력 정류부(11)는 입력 교류 전압을 인가받아 이를 직류 전압으로 정류시킬 수 있다. 입력 정류부(11)는 브릿지 다이오드를 포함할 수 있다.

PFC부(12)는 입력 정류부(11)에 연결되어 고조파 규제를 만족시키는 역할을 수행할 수 있다. 또한, PFC부(12)는 항상 출력 전압이 입력 전압보다 높은 부스트 컨버터가 주로 사용될 수 있다.

절연형 DC/DC 컨버터부(13)는 PFC부(12)로부터 인가된 직류 전압에 기초하여 구동 전원을 생성하기 위해 일차측의 일차 권선과 이차측의 이차 권선이 절연된 트랜스포머(131)를 포함할 수 있다.

또한, 절연형 DC/DC 컨버터부(13)는 스위칭 수단(M), 출력 정류부(132)를 더 포함할 수 있다.

스위칭 수단(M)은 PFC부(12)로부터 인가된 직류 전압을 스위칭 시켜 트랜스포머(131)의 이차측에 전력을 전달할 수 있다.

또한, 스위칭 수단(M)은 트랜지스터일 수 있다.

트랜스포머(131)는 스위칭 수단(M)에 연결된 일차 권선과 이 일차 권선에 전자기적으로 결합된 이차 권선을 포함할 수 있다. 또한, 트랜스포머(131)는 일차측과 이차측이 절연될 수 있다. 트랜스포머(131)는 스위칭 수단(M)을 통해 스위칭 된 전압을 일차 권선으로부터 이차 권선으로 유기시킬 수 있다.

출력 정류부(132)는 트랜스포머(131)에서 출력된 교류 전압을 멀티 채널 발광부(15)에 공급하기 위한 직류 전압으로 정류시킬 수 있다.

이러한 출력 정류부(132)는 정류 다이오드(Do)와 평활 커패시터(Co)를 포함할 수 있다. 구체적으로 정류 다이오드(Do)는 캐소드가 트랜스포머(131)의 이차 권선의 일단에 연결될 수 있다. 평활 커패시터(Co)의 일단은 정류 다이오드(Do)의 애노드에 연결될 수 있고 타단은 트랜스포머(131)의 이차 권선의 타단에 연결될 수 있다.

멀티 채널 발광부(14)는 출력 정류부(132)에 연결되어 서로 병렬 연결된 복 수의 발광 채널(CH1~CHn)을 포함하고, 이 복수의 발광 채널(CH1~CHn) 각각은 직렬 연결된 복수의 발광 소자(LED1~LEDn)를 포함할 수 있다.

멀티 채널 발광부(14)는 출력 정류부(132)를 통과한 출력 전압을 인가받아 각 발광 채널의 복수의 발광 소자(LED1~LEDn)를 동작시킬 수 있다. 이때, 출력 전압은 제 1 발광 소자(LED1)의 애노드에 인가될 수 있고, 제 1 발광 소자(LED1)의 캐소드는 제 2 발광 소자(LED2)의 애노드에 연결될 수 있다.

또한, 멀티 채널 발광부(14)의 복수의 발광 소자(LED1~LEDn)는 발광 다이오드(LED)일 수 있다.

전류 조절부(15)는 멀티 채널 발광부(14)에 연결되어 복수의 발광 채널(CH1~CHn) 각각에 흐르는 전류를 일정하게 유지시키는 복수의 전류원(Is1~Isn)을 포함할 수 있다.

최소 전압 선택부(16)는 각각의 발광 채널(CH1)의 캐소드에서의 전압을 검출하고, 이 검출된 복수의 검출 전압(Vd1~Vdn) 중 최소 검출 전압을 선택할 수 있다.

최소 전압 선택부(16)는 멀티 채널 발광부(14)의 복수의 발광 채널(CH1~CHn) 각각의 캐소드에서 검출되는 전압을 취합하여, 이 취합된 복수의 검출 전압(Vd1~Vdn) 중 최소 검출 전압(Vmin)을 선택할 수 있다.

도 2는 최소 전압 선택부의 일 실시예를 나타낸 도면이다.

최소 전압 선택부(16)는 복수의 검출 전압(Vd1~Vdn)을 모두 한번에 입력 받을 수 있는 경우에는 하나의 최소 전압 선택기를 포함할 수 있다.

그러나, 복수의 검출 전압(Vd1~Vdn)을 모두 한번에 입력받을 수 없는 경우에 는 복수의 최소 전압 선택기(161~162)를 포함할 수 있다.

도 2를 참고하여 이를 보다 구체적으로 설명하면, 한번에 입력받을 수 있는 검출 전압이 8개이고, 복수의 검출 전압(Vd1~Vd16)이 모두 16개인 경우 최소 전압 선택부(16)는 제 1 최소 전압 선택기(161)와 제 2 최소 전압 선택기(162)를 포함할 수 있다.

제 1 최소 전압 선택기(161)는 일부 검출 전압(Vd1~Vd8) 중 제 1 최소 전압(Vs1)을 선택할 수 있다. 그리고, 제 2 최소 전압 선택기(162)는 다른 일부 검출 전압(Vd9~Vd16)과 제 1 최소 전압 선택기(161)로부터 선택된 제 1 최소 전압(Vs1) 중 최소 검출 전압(Vmin)을 선택할 수 있다.

또한, 한번에 입력받을 수 있는 검출 전압이 제한된 상태에서, 복수의 검출 전압(Vd1~Vdn)이 더 늘어날수록 최소 전압 선택기의 개수도 증가할 수 있고, 이 경우에도 복수의 최소 전압 선택기를 사용하여 최소 전압을 선택할 수 있다.

오차 검출부(17)는 절연형 DC/DC 컨버터부(13)의 트랜스포머(131)의 이차측에 위치하고, 최소 전압 선택부(16)에서 선택된 최소 검출 전압(Vmin)과 미리 정해진 기준 전압(Vref)을 비교하여 오차 전압을 출력할 수 있다.

오차 검출부(17)는 비교기를 포함할 수 있는데, 이 비교기는 최소 전압 선택부(16)에서 선택된 최소 검출 전압(Vmin)이 입력되는 비반전 입력단, 미리 정해진 기준 전압(Vref)이 입력되는 반전 입력단, 비반전 입력단을 통해 입력되는 최소 검출 전압(Vmin)과 반전 입력단을 통해 입력되는 미리 정해진 기준 전압(Vref)간의 차이 전압에 해당하는 오차 신호를 출력하는 출력단을 포함할 수 있다.

신호 절연부(18)는 트랜스포머(131)의 이차측에 위치하는 오차 검출부(17)와 트랜스포머(131)의 일차측에 위치하는 후술하는 DC/DC 제어부(19) 사이에 연결되어, 오차 검출부(17)에서 검출된 오차 신호를 절연시켜 DC/DC 제어부(19)에 전달할 수 있다.

트랜스포머(131)의 일차측과 이차측이 절연되어 있으므로, 신호 절연부(18)가 없는 경우 오차 검출부(17)에서 검출된 오차 신호가 DC/DC 제어부(19)에 정상적으로 전달되지 못하고 왜곡되는 현상이 발생하는 문제점이 발생할 수 있다. 그러므로, 오차 검출부(17)에서 검출된 오차 신호를 절연시켜 DC/DC 제어부(19)에 전달하는 신호 절연부(18)가 필요할 수 있다.

또한, 신호 절연부(18)는 전기 신호를 빛으로 결합시키며, 발광부와 수광부가 서로 전기적으로 절연되어 있는 포토 커플러(photo coupler)를 포함할 수 있다.

DC/DC 제어부(19)는 신호 절연부(18)를 통해 오차 검출부(17)에서 검출된 오차 신호를 인가받아 복수의 발광 채널(CH1~CHn) 중 최소 검출 전압을 갖는 발광 채널에서 요구되는 출력 전압만큼 가변한 값을 트랜스포머(131)의 이차 권선에 출력하도록 절연형 DC/DC 컨버터부(13)의 스위칭 수단(M)을 제어할 수 있다.

본 발명의 일 실시예에 따른 조명용 발광 소자 구동 장치는 복수의 발광 채널(CH1~CHn) 중 최소 검출 전압을 갖는 발광 채널에서 요구되는 출력 전압만큼 가변한 값을 트랜스포머(131)의 이차 권선에 출력하도록 스위칭 수단(M)을 제어함으로써 하나의 트랜스포머로 복수의 발광 채널(CH1~CHn)을 구동할 수 있는 장점이 있다.

상기에서는 본 발명의 바람직한 실시예를 참조하여 설명하였지만, 해당 기술 분야에서 통상의 지식을 가진 자라면 하기의 특허 청구의 범위에 기재된 본 발명의 사상 및 영역으로부터 벗어나지 않는 범위 내에서 본 발명을 다양하게 수정 및 변경시킬 수 있음을 이해할 수 있을 것이다.

전술한 실시예 외의 많은 실시예들이 본 발명의 특허청구범위 내에 존재한다.

도 2는 최소 전압 선택부의 일 실시예를 나타낸 도면이다.

<도면의 주요부분에 대한 부호의 설명>

11: 입력 정류부

12: PFC부

13: 절연형 DC/DC 컨버터부

14: 멀티 채널 발광부

15: 전류 조절부

16: 최소 전압 선택부

17: 오차 검출부

18: 신호 절연부

19: DC/DC 제어부

Claims

입력 교류 전압을 정류시키는 입력 정류부;

상기 입력 정류부에 연결되어 고조파 규제를 만족시키는 PFC부;

상기 PFC부로부터 인가된 직류 전압에 기초하여 구동 전원을 생성하기 위해 일차측의 일차 권선과 이차측의 이차 권선이 절연된 트랜스포머를 포함하는 절연형 DC/DC 컨버터부;

상기 절연형 DC/DC 컨버터부에 연결되어 서로 병렬 연결된 복수의 발광 채널을 포함하고, 상기 복수의 발광 채널 각각은 직렬 연결된 복수의 발광 소자를 가지는 멀티 채널 발광부;

상기 멀티 채널 발광부에 연결되어 상기 복수의 발광 채널 각각에 흐르는 전류를 일정하게 유지시키는 복수의 전류원을 포함하는 전류 조절부;

각각의 발광 채널의 캐소드에서의 전압을 검출하고, 이 검출된 복수의 검출 전압 중 최소 검출 전압을 선택하는 최소 전압 선택부;

상기 절연형 DC/DC 컨버터부의 트랜스포머의 이차측에 위치하며, 최소 전압 선택부의 최소 검출 전압과 미리 정해진 기준 전압을 비교하여 오차 전압을 출력하는 오차 검출부;

상기 절연형 DC/DC 컨버터부의 트랜스포머의 일차측에 위치하며, 상기 오차 검출부에서 검출된 상기 오차 전압에 따라 상기 트랜스포머의 이차 권선에 유기된 출력 전압을 조절하도록 절연형 DC/DC 컨버터부를 제어하는 DC/DC 제어부;

상기 오차 검출부와 DC/DC 제어부 사이에 연결되어 상기 오차 검출부에서 검출된 오차 신호를 절연시켜 상기 DC/DC 제어부에 전달하는 신호 절연부;

를 포함하는 조명용 발광 소자 구동 장치.
제 1 항에 있어서,

상기 멀티 채널 발광부의 복수의 발광 소자 각각은 발광 다이오드(light emitting diode; LED)인 조명용 발광 소자 구동 장치.
제 1 항 또는 제 2 항에 있어서,

상기 절연형 DC/DC 컨버터부는,

상기 PFC부로부터 인가된 직류 전압을 스위칭 시키는 스위칭 수단;

상기 스위칭 수단에 연결되고, 일차측의 일차 권선과 이차측의 이차 권선이 절연되도록 일차 권선과 상기 일차 권선에 전자기적으로 결합된 이차 권선을 가지는 트랜스포머;

상기 트랜스포머의 이차 권선에 유기된 출력 전압을 정류시키는 출력 정류부;

를 포함하는 조명용 발광 소자 구동 장치.
제 3 항에 있어서,

상기 스위칭 수단은 트랜지스터인 조명용 발광 소자 구동 장치.
제 3 항에 있어서,

상기 출력 정류부는 정류 다이오드와 평활 커패시터를 포함하는 조명용 발광 소자 구동 장치.
제 1 항 또는 제 2 항에 있어서,

상기 오차 검출부는,

상기 최소 전압 선택부에 선택된 최소 검출 전압을 인가받는 비반전 입력단과, 상기 기준 전압을 인가받는 반전 입력단과, 상기 최소 검출 전압과 상기 기준 전압간의 차이 전압에 해당하는 상기 오차 전압을 출력하는 출력단을 갖는 비교기를 포함하는 조명용 발광 소자 구동 장치.
제 1 항 또는 제 2 항에 있어서,

상기 신호 절연부는 포토 커플러(photo coupler)를 포함하는 조명용 발광 소 자 구동 장치.