KR20100138533A - Led driver - Google Patents
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Abstract
Description
본 발명은 LED(Light Emitting Diode)들에 구동 전력을 공급하는 LED 드라이버에 관한 것이다.The present invention relates to an LED driver for supplying driving power to LEDs (Light Emitting Diodes).
다수개의 LED(Light Emitting Diode) 스트링들로 이루어진 LED 광원 장치는 조명 응용기기나 LDC 패널의 백라이트 등을 위한 폭넓은 용도로 빠르게 보급되고 있다. LED light source devices consisting of a plurality of strings of light emitting diodes (LEDs) are rapidly spreading for a wide range of applications for lighting applications or backlights of LDC panels.
전체적으로 고 광도를 가지는 LED는 모니터 및 텔레비전(이하에서 집합적으로 모니터라 함)에 기반한 액정 디스플레이(LCD)의 백라이트를 포함한 많은 응용기기에서 사용될 수 있다. 대형 LCD 모니터에서, LED는 일반적으로 직렬로 연결된 LED로 이루어진 하나 이상의 스트링으로 이루어진다.LEDs with high brightness as a whole can be used in many applications, including backlights of liquid crystal displays (LCDs) based on monitors and televisions (collectively referred to as monitors hereinafter). In large LCD monitors, LEDs typically consist of one or more strings of LEDs connected in series.
LCD 모니터에 대한 백라이트를 공급하기 위해, 두 가지 기본 기술 중 하나가 일반적으로 사용된다. 제 1 기술은 백색 LED로 구성된 하나 이상의 스트링을 사용하고, 백색 LED는 일반적으로 형광체(물질)를 가지는 청색 LED를 포함한다. 이 형 광체는 LED에 의해 발생된 청색 광을 흡수하며, 백색 광을 방출한다. 제 2 기술에서는, 유색 LED로 구성된 하나 이상의 개별적인 스트링이 인접하게 배치되어, 서로 조합된 광이 백색 광처럼 보이도록 한다.To provide backlight for LCD monitors, one of two basic techniques is commonly used. The first technique uses one or more strings of white LEDs, which typically include blue LEDs with phosphors (materials). This phosphor absorbs the blue light generated by the LED and emits white light. In the second technique, one or more individual strings of colored LEDs are placed adjacent to each other so that the light combined with each other looks like white light.
그런데, LED 스트링을 이루는 각 LED 소자들간의 특성(예: 순방향 전압강하) 편차로 인하여, 동종의 LED들로 이루어진 LED 스트링들도 서로 다른 전기적 특성(예: 전압 강하)을 나타낸다. 그 때문에, LED 스트링 각각을 통해 동일한 전류가 흐르도록 하기 위해, 서로 다른 전압 강하를 보상할 각각의 LED 스트링에 직렬로 연결된 제어 가능한 정전류원 등을 추가로 필요로 한다.However, due to the deviation of characteristics (eg, forward voltage drop) between each LED element constituting the LED string, LED strings of the same type of LEDs also exhibit different electrical characteristics (eg, voltage drop). Thus, in order to allow the same current to flow through each of the LED strings, a controllable constant current source, etc., connected in series to each of the LED strings to compensate for different voltage drops is additionally required.
즉, 상기 LED 스트링들의 서로 다른 전압 강하를 보상하도록 동작하는 손실 능동 소자(dissipative active element)를 적용할 수 있다. 그러나, 상기 손실 능동 소자는 현저한 열원으로서, 전체 LED 드라이버에 대한 방열 비용이 증가하고 전력 전달 효율이 낮아져서 전원 공급 장치의 용량이 크게 요구하는 문제를 야기한다.That is, a dissipative active element that operates to compensate for different voltage drops of the LED strings may be applied. However, the lossy active element is a significant heat source, which increases the heat dissipation cost for the entire LED driver and lowers the power transfer efficiency, causing a problem that the capacity of the power supply is large.
본 발명은 발열 손실을 억제할 수 있으며, LED 스트링의 개별 제어가 가능한 LED 드라이버를 제공하고자 한다.The present invention can suppress the heat loss, and to provide an LED driver capable of individually controlling the LED string.
또는, 본 발명은 전력 낭비를 억제할 수 있는 LED 드라이버를 제공하고자 한다.Another object of the present invention is to provide an LED driver that can suppress power waste.
또는, 본 발명은 저렴한 구조로 LED 스트링들 간의 전류 밸런싱을 제공할 수 있는 LED 드라이버를 제공하고자 한다.Another object of the present invention is to provide an LED driver capable of providing current balancing between LED strings in an inexpensive structure.
본 발명의 일 실시예에 따른 LED 드라이버는, 적어도 2개의 LED 스트링들; 교류 전압을 정류하여 상기 LED 스트링들에 공급하는 정류부; 상기 LED 스트링들의 전류 밸런싱을 맞추기 위해, 상기 각 LED 스트링의 전류 경로에 위치하는 적어도 2개의 밸런싱 커패시터들; 상기 각 LED 스트링의 전류 경로를 제어하기 위한 적어도 2개의 경로 제어 소자들; 및 상기 경로 제어 소자들을 제어하는 제어부를 포함한다.LED driver according to an embodiment of the present invention, at least two LED strings; A rectifier for rectifying an AC voltage and supplying the LED strings; At least two balancing capacitors positioned in the current path of each LED string to match current balancing of the LED strings; At least two path control elements for controlling the current path of each LED string; And a controller for controlling the path control elements.
본 발명의 다른 실시예에 따른 LED 드라이버는, 입력 포트로 교류 전압을 공급받는 트랜스포머부; 상기 트랜스포머부의 출력 포트로부터 제1 방향의 전류를 공급받는 적어도 1개의 제1 LED 스트링들; 상기 트랜스포머부의 출력 포트로부터 제2 방향의 전류를 공급받는 적어도 1개의 제2 LED 스트링들; 상기 트랜스포머부의 출력 포트와 상기 제1 LED 스트링들 사이에 위치하는 적어도 1개의 제1 밸런싱 커패시터들; 상기 트랜스포머부의 출력 포트와 상기 제2 LED 스트링들 사이에 위치하는 적어도 1개의 제2 밸런싱 커패시터들; 상기 제2 스트링들과 상기 제1 밸런싱 커패시터들간에 정류를 위한 단방향 전류 경로를 형성하기 위한 적어도 1개의 제1 정류 다이오드들; 상기 제1 스트링들과 상기 제2 밸런싱 커패시터들간에 정류를 위한 단방향 전류 경로를 형성하기 위한 적어도 1개의 제2 정류 다이오드들; 상기 각 제1 LED 스트링의 전류 경로를 제어하기 위한 제1 경로 제어 소자들; 및 상기 각 제2 LED 스트링의 전류 경로를 제어하기 위한 제2 경로 제어 소자들을 포함한다.LED driver according to another embodiment of the present invention, the transformer unit for receiving an AC voltage to the input port; At least one first LED string receiving current in a first direction from an output port of the transformer unit; At least one second LED string receiving current in a second direction from an output port of the transformer unit; At least one first balancing capacitors positioned between the output port of the transformer portion and the first LED strings; At least one second balancing capacitor positioned between the output port of the transformer portion and the second LED strings; At least one first rectifying diodes for forming a unidirectional current path for rectification between the second strings and the first balancing capacitors; At least one second rectifying diodes for forming a unidirectional current path for rectification between the first strings and the second balancing capacitors; First path control elements for controlling a current path of each of the first LED strings; And second path control elements for controlling a current path of each of the second LED strings.
본 발명의 또 다른 실시예에 따른 LED 드라이버는, 입력 포트로 교류 전압을 공급받는 트랜스포머부; 상기 트랜스포머부의 출력 포트로부터 제1 방향의 전류를 공급받는 적어도 1개의 제1 LED 스트링들; 상기 트랜스포머부의 출력 포트로부터 제2 방향의 전류를 공급받는 적어도 1개의 제2 LED 스트링들; 상기 트랜스포머부의 출력 포트와 상기 제2 LED 스트링들 사이에 위치하는 적어도 1개의 제1 밸런싱 커패시터들; 상기 트랜스포머부의 출력 포트와 상기 제1 LED 스트링들 사이에 위치하는 적어도 1개의 제2 밸런싱 커패시터들; 상기 제1 LED 스트링들과 상기 제1 밸런싱 커패시터 사이에 단방향 전류 경로를 형성하기 위한 적어도 1개의 제1 정류 다이오드들; 상기 제2 LED 스트링들과 상기 제2 밸런싱 커패시터 사이에 단 방향 전류 경로를 형성하기 위한 적어도 1개의 제2 정류 다이오드들; 상기 각 제1 LED 스트링의 전류 경로를 제어하기 위한 제1 경로 제어 소자들; 및 상기 각 제2 LED 스트링의 전류 경로를 제어하기 위한 제2 경로 제어 소자들을 포함한다.LED driver according to another embodiment of the present invention, the transformer unit for receiving an AC voltage to the input port; At least one first LED string receiving current in a first direction from an output port of the transformer unit; At least one second LED string receiving current in a second direction from an output port of the transformer unit; At least one first balancing capacitor positioned between the output port of the transformer portion and the second LED strings; At least one second balancing capacitor positioned between the output port of the transformer portion and the first LED strings; At least one first rectifying diodes for forming a unidirectional current path between the first LED strings and the first balancing capacitor; At least one second rectifying diodes for forming a unidirectional current path between the second LED strings and the second balancing capacitor; First path control elements for controlling a current path of each of the first LED strings; And second path control elements for controlling a current path of each of the second LED strings.
상기 구성에 따른 본 발명의 LED 드라이버를 실시함에 의해, LED 드라이버의 발열 손실을 억제하며, LED 스트링을 개별 제어할 수 있는 이점이 있다.By implementing the LED driver of the present invention according to the above configuration, there is an advantage to suppress the heat loss of the LED driver, and to individually control the LED string.
또는, 본 발명의 LED 드라이버는, LED 드라이버의 구동 전력 손실을 억제할 수 있는 이점이 있다.Alternatively, the LED driver of the present invention has an advantage of suppressing driving power loss of the LED driver.
또는, 본 발명의 LED 드라이버는, 그 제작 비용을 절감할 수 있는 이점이 있다.Or the LED driver of this invention has the advantage that the manufacturing cost can be reduced.
또는, 본 발명의 LED 드라이버는, 간단한 구조로 LED 스트링들 간의 전류 밸런싱을 제공할 수 있는 이점이 있다.Alternatively, the LED driver of the present invention has the advantage of providing a current balancing between the LED strings in a simple structure.
도 1은 리니어 구동 방식으로 LED 스트링들의 구동 전력을 평활화하는 LED 드라이버의 구조를 도시한다.1 illustrates a structure of an LED driver for smoothing driving power of LED strings in a linear driving scheme.
도시한 바와 같이, 각 LED 스트링들은 공통의 전력 공급부(11)로부터 구동 전력을 공급받으며, 각 LED 스트링들(14)이 형성하는 전류 경로에는 바이폴라 트랜지스터(13)와 OP앰프(12)로 이루어진 고정 전류원들(19)이 연결된다. 도시한 회로 에서는 상기 고정 전류원들(19)에 의해 각 LED 스트링에 동일한 전류가 공급되므로, 상기 LED 스트링들간에 다소 특성 편차가 존재하여도, 각 LED 스트링(14)의 휘도를 균일하게 유지시킬 수 있다.As shown, each LED string is supplied with driving power from a
도시한 방식의 LED 드라이버는, 정확한 전류 제어가 가능하며, 디밍(dimming) 등 부가 기능(function)의 구현이 용이한 장점이 있는 반면, 서로 다른 순방향 전압 강하값들을 가지는 LED 스트링들을 일방적으로 동일한 크기의 전류가 흐르도록 강제함에 의해, 상기 전류 경로상의 저항 성분(16)에 의한 발열 손실이 발생하는 단점이 있다.While the illustrated LED driver has the advantage of accurate current control and easy implementation of additional functions such as dimming, LED strings having different forward voltage drop values are unilaterally the same size. By forcing a current to flow, there is a disadvantage in that heat generation loss caused by the
도 2는 스위칭 방식으로 LED 스트링들의 구동 전력을 평활화하는 LED 드라이버의 구조를 도시한다.2 shows the structure of an LED driver that smoothes the driving power of the LED strings in a switching manner.
도시한 LED 드라이버의 각 LED 스트링들(24)은 스위칭 구동용 DC-DC 컨버터들(21)을 각각 구비한다. 도시한 바와 같이, 각 LED 스트링의 출력 전류를 감지한 스위칭 제어 IC(31)가 감지한 전류에 따라 각 DC-DC 컨버터(21)의 스위칭 트랜지스터(32)를 시분할 제어하여, 해당 LED 스트링(24)으로 흐르는 평균 전류를 조정한다. Each
도시한 방식의 LED 드라이버는, 저항 성분으로 인한 발열 손실을 억제할 수 있는 장점이 있는 반면, 정확한 전류 제어 과정이 비교적 복잡하며, 비용이 증대하며, 부가 기능 구현이 어려운 단점이 있다.While the illustrated LED driver has an advantage of suppressing heat dissipation due to a resistive component, an accurate current control process is relatively complicated, costs are increased, and additional functions are difficult to implement.
도 3은 본 발명의 사상에 따른 LED 드라이버의 개념을 도시한 블록도이다.3 is a block diagram illustrating the concept of an LED driver according to the spirit of the present invention.
도시한 LED 드라이버는, 적어도 2개의 LED 스트링들(103); 교류 전압을 정류하여 상기 LED 스트링들에 공급하는 정류부(107); 상기 LED 스트링들의 전류 밸런싱을 맞추기 위해, 상기 각 LED 스트링들의 전류 경로에 위치하는 적어도 2개의 전류 벨런싱 커패시터들(105); 상기 각 LED 스트링(103)의 전류 공급을 개별적으로 제어하는 경로 제어 소자(108); 및 상기 경로 제어 소자(108)를 제어하는 제어부(104)를 포함하며, 전원 공급측에, 직류 전원 공급부(11)와 함께, 직류 전압을 교류 전압으로 변환하는 DC-AC 컨버터(101); 및 상기 변환된 교류 전압을 상기 정류부(107)로 전달하는 트랜스포머부(102)를 더 포함할 수 있다. The illustrated LED driver includes at least two
도 4는 분할 교류 구동 방식으로 LED 스트링들의 구동 전력을 평활화하는 LED 드라이버의 일 실시예의 구조를 도시한다. 4 shows the structure of one embodiment of an LED driver that smoothes the drive power of LED strings in a split AC drive scheme.
도 4의 DC-AC 컨버터(110)가 도 3의 DC-AC 컨버터(11)의 역할을 하며, 도 4의 제1/제2 정류 다이오드(170, 180)와 제1/제2 보조 정류 다이오드(210, 220)(또는 제1/제2 LED 스트링들(130, 140))이 도 3의 정류부(107) 역할을 수행한다. The DC-AC
도 4의 제1/제2 밸런싱 커패시터(150, 160)가 도 3의 전류 밸런싱 커패시터(105)의 역할을 수행하며, 도 4의 제1/제2 LED 스트링들(130, 140)이 도 3의 LED 스트링들(103)의 역할을 수행한다.The first and
도 4의 바이폴라 트랜지스터들(510)이 도 3의 경로 제어 소자(108)의 역할을 수행한다. The
도 4에 도시한 LED 드라이버는, LED 드라이버로 교류 전압을 인가하는 교류 전원으로서 DC-AC 컨버터(110); 입력 포트로 상기 DC-AC 컨버터(110)의 교류 전압을 공급받는 트랜스포머부(120); 상기 트랜스포머부(120)의 출력 포트로부터 제1 방향(A)의 전류를 공급받는 적어도 1개의 제1 LED 스트링들(130); 상기 트랜스포머부(120)의 출력 포트로부터 제2 방향(B)의 전류를 공급받는 적어도 1개의 제2 LED 스트링들(140); 상기 트랜스포머부(120)의 출력 포트와 상기 제1 LED 스트링들(130) 사이에 위치한 적어도 1개의 제1 밸런싱 커패시터들(150); 상기 트랜스포머부(120)의 출력 포트와 상기 제2 LED 스트링들(140) 사이에 위치한 적어도 1개의 제2 밸런싱 커패시터들(160); 상기 제2 LED 스트링들(140)을 경유한 전류를 상기 제1 밸런싱 커패시터 (150)들을 통해 상기 트랜스포머부(120)로 보내기 위한 적어도 1개의 제1 정류 다이오드들(170); 상기 제1 LED 스트링들(130)을 경유한 전류를 상기 제2 밸런싱 커패시터들(160)을 통해 상기 트랜스포머부(120)로 보내기 위한 적어도 1개의 제2 정류 다이오드들(180); 상기 각 제1 LED 스트링(130)의 전류 경로를 조절하기 위한 적어도 2개의 제1 바이폴라 트랜지스터들(510); 및 상기 각 제2 LED 스트링(140)의 전류 경로를 조절하기 위한 적어도 2개의 제2 바이폴라 트랜지스터들(520)을 포함할 수 있다.The LED driver shown in FIG. 4 includes a DC-
여기서, 상기 제1 LED 스트링들(130)은, 상기 제1 밸런싱 커패시터들(150)부터 상기 제1 LED 스트링들(130)로의 방향으로 전류가 흐르도록 배치되며, 상기 제2 LED 스트링들(140)은, 제2 밸런싱 커패시터들(160)부터 상기 제2 LED 스트링들(140)로의 방향으로 전류가 흐르도록 배치되었다. 따라서, 제1/제2 LED 스트링들(130, 140) 자체의 역방향 전류 차단 기능으로 인하여, 상기 제1/제2 정류 다이오드들(170, 180)과 제1/제2 LED 스트링들(130, 140)은 일종의 정류기 회로를 형성할 수 있다. 이는 상기 제1/제2 LED 스트링들(130, 140)은 기본적으로 다이오드로서의 특성을 가지고 있기 때문이다.Here, the
그러나, 제1/제2 리플 제거 커패시터들(250, 260)을 배치하기 위해 또는, 순간적으로 고압의 역방향 전류로 인한 LED의 파손을 방지하기 위해, 상기 제1 밸런싱 커패시터들(150) 및 상기 제1 LED 스트링들(130) 사이에 상기 제1 LED 스트링들(130)과 동일한 방향으로 연결된 적어도 1개의 제1 보조 정류 다이오드들(210)을 배치하고, 상기 제2 밸런싱 커패시터들(160) 및 상기 제2 LED 스트링들(140) 사이에 상기 제2 LED 스트링들(140)과 동일한 방향으로 연결된 적어도 1개의 제2 보조 정류 다이오드들(220)을 배치할 수 있다.However, in order to place the first / second
또한, 상기 트랜스포머부(120) 및 제1/제2 밸런싱 커패시터 (150, 160)를 경유하여 유입되는 전류 중 리플 성분을 바이패스시키기 위하여, 상기 제1 LED 스트링들(130)과 병렬로 연결된 적어도 1개의 제1 리플 제거 커패시터들(250); 및 상기 제2 LED 스트링들(140)과 병렬로 연결된 적어도 1개의 제2 리플 제거 커패시터들(260)을 배치할 수 있다.In addition, in order to bypass the ripple component of the current flowing through the
도시한 바와 같이, 상기 제1 정류 다이오드들(210)은 애소드가 상기 각 제1 밸런싱 커패시터들(150)에 연결되고, 상기 제2 정류 다이오드들(220)은 애소드가 상기 각 제2 밸런싱 커패시터들(160)에 연결된다. 상기 제1 정류 다이오드(210)의 캐노드는 상기 제1 바이폴라 트랜지스터들(510)의 콜렉터 단자에 연결되며, 상기 제2 정류 다이오드(220)의 캐노드는 상기 제2 바이폴라 트랜지스터들(520)의 콜렉터 단자에 연결된다. 상기 제1/제2 바이폴라 트랜지스터들(510, 520)의 에미터들은 공통 연결된다.As illustrated, the first rectifying
상기 제1/제2 바이폴라 트랜지스터들(510, 520)의 에미터측 공통 노드(C)에 모인 전류는, 상기 제1 정류 다이오드들(170) 및 제2 정류 다이오드들(180)의 애노드측 공통 노드(D)로 흐르게 된다.The current gathered at the emitter side common node C of the first / second
상기 제1 바이폴라 트랜지스터들(510)의 방향은 동일한 전류 경로를 형성하는 상기 제1 LED 스트링들(130)의 순방향으로 콜렉터 - 에미터가 배열되도록 연결되고, 상기 제2 바이폴라 트랜지스터들(520)의 방향은 동일한 전류 경로를 형성하는 상기 제2 LED 스트링들(140)의 순방향으로 콜렉터 - 에미터가 배열되도록 연결된다. 상기 제1 바이폴라 트랜지스터들(510) 및 제2 바이폴라 트랜지스터들(520)의 에미터들의 공통 접속 노드(C)는 접지될 수 있다.Directions of the first
또한, 도시하지는 않았지만, 상기 LED 드라이버는, 상기 제1 바이폴라 트랜지스터들(510) 및 제2 바이폴라 트랜지스터들(520)의 각 베이스 단자 전류를 개별적으로 조정하는 제어부를 구비할 수 있다.In addition, although not shown, the LED driver may include a controller for individually adjusting the base terminal currents of the first
상기 제어부는, 상기 각 제1 바이폴라 트랜지스터(510) 및 제2 바이폴라 트 랜지스터(520)가 일종의 스위치로서 동작하도록, on/off 전류를 각 베이스 단자에 인가할 수 있다. 또는 상기 제어부는, 상기 각 제1 바이폴라 트랜지스터(510) 및 제2 바이폴라 트랜지스터(520)가 전류 경로의 폭을 선형적으로 조정할 수 있도록, 선형적인 값을 가지는 전류를 각 베이스 단자에 인가할 수 있다. The controller may apply an on / off current to each base terminal so that each of the first
또한, 상기 제1 바이폴라 트랜지스터들(510) 및 제2 바이폴라 트랜지스터들(520)의 에미터들의 공통 접속 노드(C)와 상기 제1 정류 다이오드들(170) 및 제2 정류 다이오드들(180)의 애노드측 공통 노드(D) 사이에 측정 저항(미도시)이 배치될 수 있다.In addition, the common connection node C of the emitters of the first
상기 측정 저항은, LED 드라이버 내에서 LED 구동을 위한 기능을 수행하지는 않으나, LED 드라이버의 전체 전류를 용이하게 감지하기 위하여 사용된다. 즉, 상기 측정 저항 양단에 걸리는 전압로부터 측정 저항을 흐르는 전류를 산정할 수 있다. 이는 전류 측정하는 소자는 크기 및 비용면에서 부담이 되나, 전압을 측정하는 소자는 크기 및 비용면에서 부담이 작기 때문이다. The measurement resistor does not perform a function for driving the LED in the LED driver, but is used to easily sense the total current of the LED driver. That is, the current flowing through the measurement resistor can be calculated from the voltage across the measurement resistor. This is because current measuring devices are burdened in size and cost, while voltage measuring devices are small in size and cost.
상기 DC-AC 컨버터(110)는, 4개의 스위칭 트랜지스터를 이용하여, 상기 트랜스포머부(120)의 입력측 코일에 인가하는 직류 전류의 방향을 바꿔주는 방식으로, 직류 전압을 교류 전압으로 변환할 수 있다.The DC-
한편, 상기 제1/제2 바이폴라 트랜지스터들(510, 520)을 제어하는 제어부는, 상기 DC-AC 컨버터(110)의 4개의 스위칭 트랜지스터를 제어하는 제어 신호들(C1, C2)을 상기 4개의 스위칭 트랜지스터에 인가할 수 있다. 이때, 상기 제어부는 상기 측정용 저항에 흐르는 전류를 입력받아, 상기 전류가 일정하도록 피드백 제어하는데, 상기 제어 신호들(C1, C2)을 이용할 수 있다.On the other hand, the control unit for controlling the first / second bipolar transistors (510, 520), the control signals (C1, C2) for controlling the four switching transistors of the DC-
다른 구현의 LED 드라이버는, 상기 C 노드에 옵셋 전압을 부여하기 위한 제1 옵셋 인가부, 및 상기 D 노드에 옵셋 전압을 부여하기 위한 제2 옵셋 인가부를 더 포함할 수 있다.The LED driver of another implementation may further include a first offset applying unit for applying an offset voltage to the C node, and a second offset applying unit for applying an offset voltage to the D node.
도시한 LED 드라이버의 동작을 살펴보면 다음과 같다.The operation of the illustrated LED driver is as follows.
상기 트랜스포머부의 출력단측 코일에는 교류 패턴(예: 사인파)의 전류가 흐르게 되며, 상기 교류 전류는 제1 밸런싱 커패시터 및 제2 밸런싱 커패시터 를 경유하여 제1/제2 LED 스트링들로 인가된다.A current of an alternating current pattern (for example, a sine wave) flows through the coil of the output end side of the transformer unit, and the alternating current is applied to the first / second LED strings via a first balancing capacitor and a second balancing capacitor.
사인파 중 플러스 방향 패턴에 따라, 상기 트랜스포머부의 출력단측 코일에 A 방향으로 전류가 흐르면, 상기 A 방향 전류는 순방향 바이어스가 걸리는 제1 LED 스트링들(130) 및 제1 보조 정류 다이오드(210)를 통과하나, 역방향 바이어스가 걸리는 제2 LED 스트링들(140) 및 제2 보조 정류 다이오드(220)는 통과하지 못한다.According to the positive direction pattern of the sine wave, when a current flows in the A direction of the output side coil of the transformer unit, the A direction current passes through the
상기 제1 LED 스트링들(130)을 통과한 전류는 C 노드에 모이고, 측정 저항(190)을 경유하여 D 노드로 유출된다. 그런데, 전류가 흐르는 상기 제1 LED 스트링들(130) 및 제1 보조 정류 다이오드(210)에 의한 전압 강하 때문에, 제1 정류 다이오드들(170)에는 역방향 바이어스가 걸려서 전류 경로가 차단되나, A 방향 전류를 흐르게 하기 위한 상기 트랜스포머부의 출력단측 코일의 기전력에 의해 상기 제2 다이오드들(180)에는 순방향 바이어스가 걸려서 전류 경로가 개방된다. 그 결과, 상기 D노드에 유입된 전류는 제2 밸런싱 커패시터들(160)을 경유하여 상기 트랜스포머부(120)로 순환하게 된다.Current passing through the first LED strings 130 is collected at the node C and flows out to the node D via the
그 결과, 상기 A 방향으로 전류가 흐르는 구간에서는, 제1 LED 스트링들(130)이 구동되고, 제2 LED 스트링들(140)은 구동되지 않는다. 마찬가지의 과정으로 B 방향으로 전류가 흐르는 구간에서는, 제2 LED 스트링들(140)이 구동되고, 제1 LED 스트링들(130)은 구동되지 않는다. As a result, the
즉, 상기 제1 정류 다이오드(170)와 제1 보조 정류 다이오드(210)(또는, 제1 LED 스트링들(130))는, 일종의 반파 정류 회로를 형성한다. 또한, 상기 제2 정류 다이오드(180)와 제1 보조 정류 다이오드(220)(또는, 제1 LED 스트링들(140))는, 일종의 반파 정류 회로를 형성한다. 2 경우 모두 반파 정류 회로 구조이지만, A 방향의 전류 구간에서는, 제1 LED 스트링들(180)이 구동되고, B 방향의 전류 구간에서는 제2 LED 스트링들(180)이 구동되므로, 일반적인 반파 정류 회로와 같은 전력 손실이 발생하지 않는다.That is, the
도시한 LED 드라이버는, 각 제1 LED 스트링들의 특성 편차로 인하여 순방향 전압 강하에 편차가 존재하는 경우, 상기 A 방향으로 전류가 흐르는 구간에서는, 상기 편차에 의해 상기 각 제1 밸런싱 커패시터들(150)에 서로 다른 전하가 축적될 뿐이다. 상기 각 제1 밸런싱 커패시터들(150)에 서로 다른 양으로 축적된 전하는, 상기 B 방향으로 전류가 흐르는 구간에서 소거된다. 결국, 도시한 LED 드라이버의 경우, 각 제1 LED 스트링들(130)의 순방향 전압 강하에 편차가 존재하여도, 상기 제1 LED 스트링들(130)에 전류 편차(또는 이로 인한 휘도 편차)가 발생하지 않는다. 마찬가지 원리로, 각 제2 LED 스트링들(140)의 순방향 전압 강하에 편차가 존재하여도, 상기 제2 LED 스트링들(140)에 전류 편차(또는 이로 인한 휘도 편차)가 발생하지 않는다. In the illustrated LED driver, when there is a deviation in the forward voltage drop due to the characteristic variation of each of the first LED strings, the respective
한편, 상기 A 방향 전류 경로 및 B 방향 전류 경로를 살펴보면, 2 전류 경로상에는 저항 성분이 존재하지 않는다. 따라서, 도시한 LED 드라이버는 저항 성분으로 인한 발열 손실을 크게 억제할 수 있음을 알 수 있다.On the other hand, looking at the A direction current path and the B direction current path, there is no resistance component on the two current path. Therefore, it can be seen that the illustrated LED driver can greatly suppress the heat loss due to the resistive component.
한편, 상기 각 제1 바이폴라 트랜지스터(510) 또는 각 제2 바이폴라 트랜지스터(520)의 베이스 전류를 적절하게 조절하여, 각 제1 LED 스트링(130) 또는 각 제2 LED 스트링(140)을 개별적으로 밝기 조절할 수 있다. 예컨대, 상기 베이스 전류로서 on/off 전류를 인가하여 PWM 제어 방식으로 밝기를 개별 조절할 수 있다. On the other hand, by adjusting the base current of each of the first
도 5의 LED 드라이버는, 제1 LED 스트링들(130) 및 제1 리플 제거 커패시터(250)의 접속 노드와 상기 제1 보조 정류 다이오드들(210) 사이에 연결된 제1 안정화 저항들(530)을 더 포함하고, 제2 LED 스트링들(140) 및 제2 리플 제거 커패시터(260)의 접속 노드와 상기 제2 보조 정류 다이오드들(220) 사이에 연결된 제1 안정화 저항들(540)을 더 포함한다. 이 점에 도 4의 LED 드라이버와 차이가 있다.The LED driver of FIG. 5 provides
에미터 단자가 접지된 상기 제1 바이폴라 트랜지스터들(510) 및 제2 바이폴라 트랜지스터들(520)을 이용하여 스위칭하는 경우, 접지 특성이 악화될 수 있는데, 상기 제1 안정화 저항들(530) 및 제2 안정화 저항들(240)은 이를 방지하기 위한 것이다.When the emitter terminal is switched using the first
상기 제1 안정화 저항들(530) 및 제2 안정화 저항들(240)을 제외한 도 5의 나머지 구성요소들은 도 4의 경우와 동일하므로, 중복되는 설명을 생략하겠다.Since the remaining components of FIG. 5 except for the
도 6의 LED 드라이버는, 도 4의 제1 바이폴라 트랜지스터들(510) 대신 제1 모스 트랜지스터들(511)을 적용하고, 도 4의 제2 바이폴라 트랜지스터들(520) 대신 제2 모스 트랜지스터들(521)을 적용하였다. 또한, 도 4에서 미도시된 측정용 저항(190)을 명시하였다.The LED driver of FIG. 6 applies
모스 트랜지스터는 선형적으로 전류 경로를 제어하지 못하고, on/off 제어만 가능한 점에서 바이폴라 트랜지스터와 차이가 있다. 또한, 전류가 아닌 전압에 의해 제어됨에도 차이가 있다. 그러나, 일종의 스위치로서 on/off 동작은 바이폴라 트랜지스터의 경우와 동일하므로, 중복되는 기능 설명을 생략하겠다.Morse transistors differ from bipolar transistors in that they do not control the current path linearly, but only on / off control is possible. In addition, there is a difference even if it is controlled by a voltage rather than a current. However, as a kind of switch, the on / off operation is the same as in the case of the bipolar transistor, and thus redundant description of the function will be omitted.
상기 제1 모스 트랜지스터들(511) 및 제2 모스 트랜지스터들(521), 측정용 저항(190)을 제외한 도6의 나머지 구성요소들은 도 4의 경우와 동일하므로, 중복되는 설명을 생략하겠다.Since the remaining components of FIG. 6 except for the
도 7은 분할 교류 구동 방식으로 LED 스트링들의 구동 전력을 평활화하는 LED 드라이버의 다른 실시예의 구조를 도시한다.7 shows the structure of another embodiment of an LED driver that smoothes the drive power of LED strings in a split AC drive scheme.
도시한 LED 드라이버는, LED 드라이버로 교류 전압을 인가하는 교류 전원으 로서 DC-AC 컨버터(310); 입력 포트로 상기 DC-AC 컨버터(310)의 교류 전압을 공급받는 트랜스포머부(320); 상기 트랜스포머부(320)의 출력 포트로부터 제1 방향(B)의 전류를 공급받는 적어도 1개의 제1 LED 스트링들(330); 상기 트랜스포머부(320)의 출력 포트로부터 제2 방향(A)의 전류를 공급받는 적어도 1개의 제2 LED 스트링들(340); 상기 트랜스포머부(320)의 출력 포트와 상기 제1 LED 스트링들(330)을 커플링시키는 적어도 1개의 제1 밸런싱 커패시터들(350); 상기 트랜스포머부(320)의 출력 포트와 상기 제2 LED 스트링들(340)을 커플링시키는 적어도 1개의 제2 밸런싱 커패시터들(360); 상기 제1 밸런싱 커패시터 (350)들을 경유하여 상기 트랜스포머부(320)로부터 공급되는 전류를 제2 LED 스트링들(340)로 보내기 위한 적어도 1개의 제1 정류 다이오드들(370); 상기 제2 밸런싱 커패시터 (360)들을 경유하여 상기 트랜스포머부(320)로부터 공급되는 전류를 제1 LED 스트링들(330)로 보내기 위한 적어도 1개의 제2 정류 다이오드들(380); 및 상기 각 제1 LED 스트링(130)의 전류 경로를 조절하기 위한 적어도 2개의 제1 바이폴라 트랜지스터들(610); 및 상기 각 제2 LED 스트링(140)의 전류 경로를 조절하기 위한 적어도 2개의 제2 바이폴라 트랜지스터들(620)을 포함할 수 있다.The illustrated LED driver includes a DC-AC converter 310 as an AC power source for applying an AC voltage to the LED driver; A transformer unit 320 receiving an AC voltage of the DC-AC converter 310 to an input port; At least one
여기서, 상기 제1 LED 스트링들(330)은, 상기 제1 LED 스트링들(330)부터 상기 제1 밸런싱 커패시터들(350)로의 방향으로 전류가 흐르도록 배치되며, 상기 제2 LED 스트링들(340)은, 상기 제2 LED 스트링들(340)부터 제2 밸런싱 커패시터들(360)로의 방향으로 전류가 흐르도록 배치되었다. Here, the
또한, 순간적으로 고압의 역방향 전류로 인한 LED의 파손을 방지하기 위해, 상기 제1 밸런싱 커패시터들(350) 및 상기 제1 LED 스트링들(330) 사이에 상기 제1 LED 스트링들(330)과 동일한 방향으로 연결된 적어도 1개의 제1 보조 정류 다이오드들(410)을 배치하고, 상기 제2 밸런싱 커패시터들(360) 및 상기 제2 LED 스트링들(340) 사이에 상기 제2 LED 스트링들(340)과 동일한 방향으로 연결된 적어도 1개의 제2 보조 정류 다이오드들(420)을 배치할 수 있다.In addition, in order to prevent breakage of the LED due to a high voltage reverse current momentarily, the same as the
또한, 상기 제1 LED 스트링들(330)과 병렬로 연결된 적어도 1개의 제1 리플 제거 커패시터들(450); 및 상기 제2 LED 스트링들(340)과 병렬로 연결된 적어도 1개의 제2 리플 제거 커패시터들(460)을 배치할 수 있다.In addition, at least one first
도시한 바와 같이, 상기 제1 정류 다이오드들(410)은 캐소드가 상기 각 제1 밸런싱 커패시터들(350)에 연결되고, 상기 제2 정류 다이오드들(420)은, 캐소드가 상기 각 제2 밸런싱 커패시터들(360)에 연결된다. 상기 제1 LED 스트링(330)의 애노드는 상기 제1 바이폴라 트랜지스터들(610)의 에미터 단자에 연결되며, 상기 제2 LED 스트링들(340)의 애노드는 상기 제2 바이폴라 트랜지스터들(620)의 에미터 단자에 연결된다. 상기 제1/제2 바이폴라 트랜지스터들(610, 620)의 콜렉터들은 공통 연결된다.As shown, the
상기 제1/제2 바이폴라 트랜지스터들(610, 620)의 콜렉터측 공통 노드(C)에 모인 전류는, 상기 제1 정류 다이오드들(370) 및 제2 정류 다이오드들(380)의 캐소드측 공통 노드(D)로 흐르게 된다.The current gathered at the collector side common node C of the first and second
상기 제1 바이폴라 트랜지스터들(610)의 방향은 동일한 전류 경로를 형성하는 상기 제1 LED 스트링들(330)의 순방향으로 콜렉터 - 에미터가 배열되도록 연결되고, 상기 제2 바이폴라 트랜지스터들(620)의 방향은 동일한 전류 경로를 형성하는 상기 제2 LED 스트링들(340)의 순방향으로 콜렉터 - 에미터가 배열되도록 연결된다. 상기 제1 바이폴라 트랜지스터들(610) 및 제2 바이폴라 트랜지스터들(620)의 콜렉터들의 공통 접속 노드(C)는 접지될 수 있다.Directions of the first
또한, 도시하지는 않았지만, 상기 LED 드라이버는, 상기 제1 바이폴라 트랜지스터들(610) 및 제2 바이폴라 트랜지스터들(620)의 각 베이스 단자 전류를 개별적으로 조정하는 제어부를 구비할 수 있다.In addition, although not shown, the LED driver may include a controller for individually adjusting the base terminal currents of the first
상기 제어부는, 상기 각 제1 바이폴라 트랜지스터(610) 및 제2 바이폴라 트랜지스터(620)가 일종의 스위치로서 동작하도록, on/off 전류를 각 베이스 단자에 인가할 수 있다. 또는 상기 제어부는, 상기 각 제1 바이폴라 트랜지스터(610) 및 제2 바이폴라 트랜지스터(620)가 전류 경로의 폭을 선형적으로 조정할 수 있도록, 선형적인 값을 가지는 전류를 각 베이스 단자에 인가할 수 있다. The controller may apply an on / off current to each base terminal so that each of the first
또한, 상기 제1 바이폴라 트랜지스터들(610) 및 제2 바이폴라 트랜지스터들(620)의 콜렉터들의 공통 접속 노드(C)와 상기 제1 정류 다이오드들(370) 및 제2 정류 다이오드들(380)의 캐노드측 공통 노드(D) 사이에 측정 저항(미도시)이 배치될 수 있다.In addition, the common connection node C of the collectors of the first
상기 DC-AC 컨버터(110)는, 4개의 스위칭 트랜지스터를 이용하여, 상기 트랜스포머부(120)의 입력측 코일에 인가하는 직류 전류의 방향을 바꿔주는 방식으로, 직류 전압을 교류 전압으로 변환할 수 있다.The DC-
한편, 상기 제1/제2 바이폴라 트랜지스터들(610, 620)을 제어하는 제어부는, 상기 DC-AC 컨버터(110)의 4개의 스위칭 트랜지스터를 제어하는 제어 신호들(C1, C2)을 상기 4개의 스위칭 트랜지스터에 인가할 수 있다. 이때, 상기 제어부는 상기 측정용 저항에 흐르는 전류를 입력받아, 상기 전류가 일정하도록 피드백 제어하는데, 상기 제어 신호들(C1, C2)을 이용할 수 있다.On the other hand, the control unit for controlling the first / second bipolar transistors (610, 620), the control signals (C1, C2) for controlling the four switching transistors of the DC-
도시한 LED 드라이버의 동작 및 원리에 대한 설명은 도 4의 설명에서 용이하게 유추할 수 있으므로 중복되는 기재를 생략하겠다.Description of the operation and principle of the illustrated LED driver can be easily inferred from the description of FIG.
도 8의 LED 드라이버는, 제1 LED 스트링들(330) 및 제1 리플 제거 커패시터(450)의 접속 노드와 상기 제1 보조 정류 다이오드들(410) 사이에 연결된 제1 안정화 저항들(630)을 더 포함하고, 제2 LED 스트링들(340) 및 제2 리플 제거 커패시터(460)의 접속 노드와 상기 제2 보조 정류 다이오드들(420) 사이에 연결된 제1 안정화 저항들(640)을 더 포함한다. 이 점에 도 7의 LED 드라이버와 차이가 있다.The LED driver of FIG. 8 may include
상기 제1 안정화 저항들(630) 및 제2 안정화 저항들(640)을 제외한 도 8의 나머지 구성요소들은 도 7의 경우와 동일하므로, 중복되는 설명을 생략하겠다.Since the remaining components of FIG. 8 except for the
도 9의 LED 드라이버는, 도 7의 제1 바이폴라 트랜지스터들(610) 대신 제1 모스 트랜지스터들(611)을 적용하고, 도 7의 제2 바이폴라 트랜지스터들(620) 대신 제2 모스 트랜지스터들(621)을 적용하였다. 또한, 도 7에서 미도시된 측정용 저항(190)을 명시하였다.The LED driver of FIG. 9 applies
모스 트랜지스터는 선형적으로 전류 경로를 제어하지 못하고, on/off 제어만 가능한 점에서 바이폴라 트랜지스터와 차이가 있다. 또한, 전류가 아닌 전압에 의해 제어됨에도 차이가 있다. 그러나, 일종의 스위치로서 on/off 동작은 바이폴라 트랜지스터의 경우와 동일하므로, 중복되는 기능 설명을 생략하겠다.Morse transistors differ from bipolar transistors in that they do not control the current path linearly, but only on / off control is possible. In addition, there is a difference even if it is controlled by a voltage rather than a current. However, as a kind of switch, the on / off operation is the same as in the case of the bipolar transistor, and thus redundant description of the function will be omitted.
상기 제1 모스 트랜지스터들(611) 및 제2 모스 트랜지스터들(621), 측정용 저항(190)을 제외한 도 9의 나머지 구성요소들은 도 7의 경우와 동일하므로, 중복되는 설명을 생략하겠다.Since the remaining components of FIG. 9 except for the
도 10은 분할 교류 구동 방식으로 LED 스트링들의 구동 전력을 평활화하는 LED 드라이버의 또 다른 실시예의 구조를 도시한다. 10 shows the structure of another embodiment of an LED driver that smoothes the drive power of LED strings in a split AC drive scheme.
도 10의 DC-AC 컨버터(110)가 도 3의 DC-AC 컨버터(11)의 역할을 하며, 도 10의 제1/제2 정류 다이오드(172, 182)와 제1/제2 보조 정류 다이오드(212, 222)(또는 제1/제2 LED 스트링들(132, 142))이 도 3의 정류부(107) 역할을 수행한다. The DC-
도 10의 제1/제2 밸런싱 커패시터(152, 162)가 도 3의 전류 밸런싱 커패시터(105)의 역할을 수행하며, 도 10의 제1/제2 LED 스트링들(132, 142)이 도 3의 LED 스트링들(103)의 역할을 수행한다.The first /
도 10의 바이폴라 트랜지스터들(512)이 도 3의 경로 제어 소자(108)의 역할을 수행한다. The
도 10에 도시한 LED 드라이버는, LED 드라이버로 교류 전압을 인가하는 교류 전원으로서 DC-AC 컨버터(110); 입력 포트로 상기 DC-AC 컨버터(110)의 교류 전압을 공급받는 트랜스포머부(120); 상기 트랜스포머부(120)의 출력 포트로부터 제1 방향(A)의 전류를 공급받는 적어도 1개의 제1 LED 스트링들(142); 상기 트랜스포머부(120)의 출력 포트로부터 제2 방향(B)의 전류를 공급받는 적어도 1개의 제2 LED 스트링들(132); 상기 트랜스포머부(120)의 출력 포트와 상기 제2 LED 스트링들(132) 사이에 위치한 적어도 1개의 제1 밸런싱 커패시터들(152); 상기 트랜스포머부(120)의 출력 포트와 상기 제1 LED 스트링들(142) 사이에 위치한 적어도 1개의 제2 밸런싱 커패시터들(162); 상기 제1 스트링들(142)에 대한, 상기 제1 밸런싱 커패시터(152)를 경유하는 정류용 단방향 전류 경로를 형성하기 위한 적어도 1개의 제1 정류 다이오드들(172); 상기 제2 스트링들(132)에 대한, 상기 제2 밸런싱 커패시터(162)를 경유하는 정류용 단방향 전류 경로를 형성하기 위한 적어도 1개의 제2 정류 다이오드들(182); 상기 각 제1 LED 스트링(142)의 전류 경로를 조절하기 위한 적어도 2개의 제1 바이폴라 트랜지스터들(512); 상기 각 제2 LED 스트링(132)의 전류 경로를 조절하기 위한 적어도 2개의 제2 바이폴라 트랜지스터들(522); 상기 제1 바이폴라 트랜지스터들(512)이 차단되었을 때 우회 경로를 형성하는 제1 우회 다이오드들(532); 및 상기 제2 바이폴라 트랜지스터들(522)이 차 단되었을 때 우회 경로를 형성하는 제2 우회 다이오드들(542)을 포함할 수 있다.The LED driver shown in FIG. 10 includes a DC-AC converter 110 as an AC power source for applying an AC voltage to the LED driver; A transformer unit 120 for receiving an AC voltage of the DC-AC converter 110 to an input port; At least one first LED string 142 that receives a current in a first direction A from an output port of the transformer unit 120; At least one second LED string 132 receiving current in a second direction B from an output port of the transformer unit 120; At least one first balancing capacitor 152 positioned between the output port of the transformer unit 120 and the second LED strings 132; At least one second balancing capacitor 162 positioned between the output port of the transformer unit 120 and the first LED strings 142; At least one first rectifying diodes (172) for forming a rectifying unidirectional current path through the first balancing capacitor (152) to the first strings (142); At least one second rectifying diodes (182) for forming a rectifying unidirectional current path through the second balancing capacitor (162) to the second strings (132); At least two first bipolar transistors 512 for adjusting a current path of each first LED string 142; At least two second bipolar transistors 522 for regulating a current path of each second LED string 132; First bypass diodes 532 forming a bypass path when the first bipolar transistors 512 are blocked; And second bypass diodes 542 forming a bypass path when the second bipolar transistors 522 are blocked.
제1/제2 LED 스트링들(132, 142) 자체의 역방향 전류 차단 기능으로 인하여, 상기 제1/제2 정류 다이오드들(172, 182)과 제1/제2 LED 스트링들(132, 142)은 일종의 정류기 회로를 형성할 수 있다. 이는 상기 제1/제2 LED 스트링들(132, 142)은 기본적으로 다이오드로서의 특성을 가지고 있기 때문이다.Due to the reverse current blocking function of the first / second LED strings 132, 142 itself, the first /
그러나, 제1/제2 리플 제거 커패시터들(252, 262)을 배치하기 위해 또는, 순간적으로 고압의 역방향 전류로 인한 LED의 파손을 방지하기 위해, 상기 제2 바이폴라 트랜지스터(522) 및 상기 제1 LED 스트링들(142) 사이에 상기 제1 LED 스트링들(142)과 동일한 방향으로 연결된 적어도 1개의 제1 보조 정류 다이오드들(222)을 배치하고, 상기 제1 바이폴라 트랜지스터(512) 및 상기 제2 LED 스트링들(132) 사이에 상기 제2 LED 스트링들(132)과 동일한 방향으로 연결된 적어도 1개의 제2 보조 정류 다이오드들(212)을 배치할 수 있다.However, in order to place the first / second
또한, 상기 트랜스포머부(120) 및 제1/제2 밸런싱 커패시터 (152, 162)를 경유하여 유입되는 전류 중 리플 성분을 억제하기 위하여, 상기 제1 LED 스트링들(142)과 병렬로 연결된 적어도 1개의 제1 리플 제거 커패시터들(262); 및 상기 제2 LED 스트링들(132)과 병렬로 연결된 적어도 1개의 제2 리플 제거 커패시터들(252)을 배치할 수 있다.In addition, at least one connected in parallel with the
또한, 상기 트랜스포머부(120)의 출력 포트 또는 상기 제1 밸런싱 커패시터의 공통 노드에 전류 측정 장치를 위치시킬 수 있다. 상기 전류 측정 장치로서는 전류 측정용 트랜스포머를 구비할 수 있다. In addition, the current measuring device may be located at an output port of the
상기 DC-AC 컨버터(110)는, 4개의 스위칭 트랜지스터를 이용하여, 상기 트랜스포머부(120)의 입력측 코일에 인가하는 전류의 방향을 바꿔주는 방식으로, 직류 전압을 교류 전압으로 변환할 수 있다.The DC-
상기 각 제1 바이폴라 트랜지스터(512) 및 각 제2 바이폴라 트랜지스터(522)의 에미터 단자와 컬렉터 단자에는 제1 우회 다이오드(532) 및 제2 우회 다이오드(542)가 연결되었다. 각 바이폴라 트랜지스터 및 우회 다이오드 쌍은, 일종의 일방향 전류에 대한 스위치로서 기능한다. 이는 A 방향 구간에서만 특정 LED 스트링에 대하여 개별 제어를 수행하는 것이, B 방향 구간에서 영향을 끼치는 것을 방지하기 위한 것이다. A
또한, 도시하지는 않았지만, 상기 LED 드라이버는, 상기 제1 바이폴라 트랜지스터들(512) 및 제2 바이폴라 트랜지스터들(522)의 각 베이스 단자 전류를 개별적으로 조정하는 제어부를 구비할 수 있다.In addition, although not shown, the LED driver may include a controller for individually adjusting the base terminal currents of the first
상기 제어부는, 상기 각 제1 바이폴라 트랜지스터(512) 및 제2 바이폴라 트랜지스터(522)가 일종의 스위치로서 동작하도록, on/off 전류를 각 베이스 단자에 인가할 수 있다. 또는 상기 제어부는, 상기 각 제1 바이폴라 트랜지스터(512) 및 제2 바이폴라 트랜지스터(522)가 전류 경로의 폭을 선형적으로 조정할 수 있도록, 선형적인 값을 가지는 전류를 각 베이스 단자에 인가할 수 있다. The controller may apply an on / off current to each base terminal so that each of the first
상기 제어부는, 상기 DC-AC 컨버터(110)의 4개의 스위칭 트랜지스터를 제어하는 제어 신호들(C1, C2)을 상기 4개의 스위칭 트랜지스터에 인가할 수 있다. 이 때, 상기 제어부는 상기 측정용 저항에 흐르는 전류를 입력받아, 상기 전류가 일정하도록 피드백 제어하는데, 상기 제어 신호들(C1, C2)을 이용할 수 있다.The controller may apply control signals C1 and C2 to control the four switching transistors of the DC-
도시한 LED 드라이버의 동작을 살펴보면 다음과 같다.The operation of the illustrated LED driver is as follows.
상기 트랜스포머부의 출력단측 코일에는 교류 패턴(예: 사인파)의 전류가 흐르게 되며, 상기 교류 전류는 상기 제1/제2 밸런싱 커패시터들(152, 162)을 경유하여 상기 제1/제2 LED 스트링들(132, 142)로 인가된다.A current of an alternating current pattern (for example, a sine wave) flows in the coil of the output end of the transformer unit, and the alternating current flows through the first /
사인파 중 플러스 방향 패턴에 따라, 상기 트랜스포머부의 출력단측 코일에 A 방향으로 전류가 흐르면, 상기 A 방향 전류는 순방향 바이어스가 걸리는 제1 LED 스트링들(142) 및 제1 보조 정류 다이오드(222)를 통과하나, 역방향 바이어스가 걸리는 제2 LED 스트링들(132) 및 제2 보조 정류 다이오드(212)는 통과하지 못한다.According to the positive direction pattern of the sine wave, when a current flows in the direction A of the transformer, the current in the A direction passes through the
상기 제1 LED 스트링들(142)을 위한 전류는, 제1 밸런싱 커패시터들(152), 제1 정류 다이오드들(172) 및 상기 제1 바이폴라 트랜지스터들(512)을 경유하여 C 노드로 흐르게 된다. 이와 같은 전류 경로를 통해 상기 A 방향 전류가 순환된다. Current for the
그 결과, 상기 A 방향으로 전류가 흐르는 구간에서는, 제1 LED 스트링들(142)이 구동되고, 제2 LED 스트링들(132)은 구동되지 않는다. 마찬가지의 과정으로 B 방향으로 전류가 흐르는 구간에서는, 제2 LED 스트링들(132)이 구동되고, 제1 LED 스트링들(142)은 구동되지 않는다. As a result, in the period in which current flows in the A direction, the
즉, 상기 제1 정류 다이오드들(172)과 제1 보조 정류 다이오드들(222)(또는, 제1 LED 스트링들(142))는, 일종의 반파 정류 회로를 형성한다. 또한, 상기 제2 정 류 다이오드들(182)과 제2 보조 정류 다이오드들(212)(또는, 제2 LED 스트링들(132))는, 일종의 반파 정류 회로를 형성한다. 2 경우 모두 반파 정류 회로 구조이지만, A 방향의 전류 구간에서는, 제1 LED 스트링들(142)이 구동되고, B 방향의 전류 구간에서는 제2 LED 스트링들(132)이 구동되므로, 일반적인 반파 정류 회로와 같은 전력 손실이 발생하지 않는다.That is, the
도시한 LED 드라이버는, 각 제1 LED 스트링들(142)의 특성 편차로 인하여 순방향 전압 강하에 편차가 존재하는 경우, 상기 A 방향으로 전류가 흐르는 구간에서는, 상기 편차에 의해 상기 각 제1 밸런싱 커패시터들(152) 및 제2 밸런싱 커패시터들(162)에 서로 다른 전하가 축적될 뿐이다. 상기 서로 다른 량으로 축적된 전하는, 각 커패시터들(152, 162) 상호 간에 상쇄되거나 상기 B 방향으로 전류가 흐르는 구간에서 소거된다. In the illustrated LED driver, when there is a deviation in the forward voltage drop due to the characteristic deviation of each of the first LED strings 142, in the current flow in the A direction, each of the first balancing capacitors is caused by the deviation. Different charges only accumulate in the
결국, 도시한 LED 드라이버의 경우, 각 제1 LED 스트링들(142)의 순방향 전압 강하에 편차가 존재하여도, 상기 제1 LED 스트링들(142)에 전류 편차(또는 이로 인한 휘도 편차)가 발생하지 않는다. 마찬가지 원리로, 각 제2 LED 스트링들(132)의 순방향 전압 강하에 편차가 존재하여도, 상기 제2 LED 스트링들(132)에 전류 편차(또는 이로 인한 휘도 편차)가 발생하지 않는다. As a result, in the case of the illustrated LED driver, even if there is a deviation in the forward voltage drop of each of the first LED strings 142, a current deviation (or a resulting luminance deviation) occurs in the first LED strings 142. I never do that. Similarly, even if there is a deviation in the forward voltage drop of each of the second LED strings 132, no current deviation (or a resulting luminance deviation) occurs in the second LED strings 132.
한편, 상기 A 방향 전류 경로 및 B 방향 전류 경로를 살펴보면, 2 전류 경로상에는 저항 성분이 존재하지 않는다. 따라서, 도시한 LED 드라이버는 저항 성분으로 인한 발열 손실을 크게 억제할 수 있음을 알 수 있다.On the other hand, looking at the A direction current path and the B direction current path, there is no resistance component on the two current path. Therefore, it can be seen that the illustrated LED driver can greatly suppress the heat loss due to the resistive component.
한편, 상기 각 제1 바이폴라 트랜지스터(512) 또는 각 제2 바이폴라 트랜지스터(522)의 베이스 전류를 적절하게 조절하여, 각 제1 LED 스트링(142) 또는 각 제2 LED 스트링(132)을 개별적으로 밝기 조절할 수 있다. 예컨대, 상기 베이스 전류로서 on/off 전류를 인가하여 PWM 제어 방식으로 밝기를 개별 조절할 수 있다. On the other hand, by adjusting the base current of each of the first
도 11의 LED 드라이버는, 제1 LED 스트링들(142)과, 제1 리플 제거 커패시터(262) 및 제1 보조 정류 다이오드들(222)의 접속 노드들 사이에 연결된 제1 안정화 저항들(562)을 더 포함한다. 또한, 제2 LED 스트링들(132)과, 제2 리플 제거 커패시터(252) 및 제2 보조 정류 다이오드들(212)의 접속 노드들 사이에 연결된 제1 안정화 저항들(552)을 더 포함한다. 이 점에 도 10의 LED 드라이버와 차이가 있다.The LED driver of FIG. 11 includes
에미터 단자가 접지된 상기 제1 바이폴라 트랜지스터들(512) 및 제2 바이폴라 트랜지스터들(522)을 이용하여 스위칭하는 경우, 접지 특성이 악화될 수 있는데, 상기 제1 안정화 저항들(562) 및 제2 안정화 저항들(552)은 이를 방지하기 위한 것이다.When the emitter terminal is switched using the first
상기 제1 안정화 저항들(562) 및 제2 안정화 저항들(552)을 제외한 도 11의 나머지 구성요소들은 도 10의 경우와 동일하므로, 중복되는 설명을 생략하겠다.Since the remaining components of FIG. 11 except for the
도 12의 LED 드라이버는, 도 10의 제1 바이폴라 트랜지스터들(512) 대신 제1 모스 트랜지스터들(513)을 적용하고, 도 10의 제2 바이폴라 트랜지스터들(522) 대 신 제2 모스 트랜지스터들(523)을 적용하였다. 일반적인 모스 트랜지스터 스위치들은 기판 다이오드가 형성되므로, 도 10의 제1 우회 다이오드(532) 및 제2 우회 다이오드(542)는 제거되었다. 그러나, 모스 트랜지스터가 아닌 다른 종류의 FET(Field Effect Transistor)로 구현한다면, 경우에 따라 제1 우회 다이오드(532) 및 제2 우회 다이오드(542)를 구비할 수 있다.The LED driver of FIG. 12 applies
모스 트랜지스터는 선형적으로 전류 경로를 제어하지 못하고, on/off 제어만 가능한 점에서 바이폴라 트랜지스터와 차이가 있다. 또한, 전류가 아닌 전압에 의해 제어됨에도 차이가 있다. 그러나, 일종의 스위치로서 on/off 동작은 바이폴라 트랜지스터의 경우와 동일하므로, 중복되는 기능 설명을 생략하겠다.Morse transistors differ from bipolar transistors in that they do not control the current path linearly, but only on / off control is possible. In addition, there is a difference even if it is controlled by a voltage rather than a current. However, as a kind of switch, the on / off operation is the same as in the case of the bipolar transistor, and thus redundant description of the function will be omitted.
상기 제1 모스 트랜지스터들(513) 및 제2 모스 트랜지스터들(523)을 제외한 도 12의 나머지 구성요소들은 도 10의 경우와 동일하므로, 중복되는 설명을 생략하겠다.Since the remaining components of FIG. 12 except for the
도 13은 분할 교류 구동 방식으로 LED 스트링들의 구동 전력을 평활화하는 LED 드라이버의 또 다른 실시예의 구조를 도시한다.FIG. 13 shows a structure of another embodiment of an LED driver that smoothes the driving power of LED strings in a split AC drive scheme.
도 13에 도시한 LED 드라이버는, LED 드라이버로 교류 전압을 인가하는 교류 전원으로서 DC-AC 컨버터(110); 입력 포트로 상기 DC-AC 컨버터(110)의 교류 전압을 공급받는 트랜스포머부(120); 상기 트랜스포머부(120)의 출력 포트로부터 제1 방향(A)의 전류를 공급받는 적어도 1개의 제1 LED 스트링들(332); 상기 트랜스포머부(120)의 출력 포트로부터 제2 방향(B)의 전류를 공급받는 적어도 1개의 제2 LED 스트링들(342); 상기 트랜스포머부(120)의 출력 포트와 상기 제1 LED 스트링들(332) 사이에 위치한 적어도 1개의 제1 밸런싱 커패시터들(352); 상기 트랜스포머부(120)의 출력 포트와 상기 제2 LED 스트링들(342) 사이에 위치한 적어도 1개의 제2 밸런싱 커패시터들(362); 상기 제1 스트링들(332)에 대한, 상기 제1 밸런싱 커패시터(352)를 경유하는 정류용 단방향 전류 경로를 형성하기 위한 적어도 1개의 제1 정류 다이오드들(382); 상기 제2 스트링들(342)에 대한, 상기 제2 밸런싱 커패시터(362)를 경유하는 정류용 단방향 전류 경로를 형성하기 위한 적어도 1개의 제2 정류 다이오드들(372); 상기 각 제1 LED 스트링(332)의 전류 경로를 조절하기 위한 적어도 2개의 제1 바이폴라 트랜지스터들(612); 상기 각 제2 LED 스트링(342)의 전류 경로를 조절하기 위한 적어도 2개의 제2 바이폴라 트랜지스터들(622); 상기 제1 바이폴라 트랜지스터들(612)이 차단되었을 때 우회 경로를 형성하는 제1 우회 다이오드들(632); 및 상기 제2 바이폴라 트랜지스터들(622)이 차단되었을 때 우회 경로를 형성하는 제2 우회 다이오드들(642)을 포함할 수 있다.The LED driver shown in FIG. 13 includes a DC-AC converter 110 as an AC power source for applying an AC voltage to the LED driver; A transformer unit 120 for receiving an AC voltage of the DC-AC converter 110 to an input port; At least one first LED string 332 which receives a current in a first direction A from an output port of the transformer unit 120; At least one second LED string 342 that receives a current in a second direction B from an output port of the transformer unit 120; At least one first balancing capacitors 352 positioned between the output port of the transformer unit 120 and the first LED strings 332; At least one second balancing capacitor (362) located between the output port of the transformer section (120) and the second LED strings (342); At least one first rectifying diodes 382 for forming a rectifying unidirectional current path through the first balancing capacitor 352 to the first strings 332; At least one second rectifying diodes (372) for forming a rectifying unidirectional current path to the second strings (342) via the second balancing capacitor (362); At least two first bipolar transistors 612 for adjusting a current path of each first LED string 332; At least two second bipolar transistors 622 for regulating a current path of each second LED string 342; First bypass diodes 632 forming a bypass path when the first bipolar transistors 612 are blocked; And second bypass diodes 642 forming a bypass path when the second bipolar transistors 622 are blocked.
제1/제2 LED 스트링들(332, 342) 자체의 역방향 전류 차단 기능으로 인하여, 상기 제1/제2 정류 다이오드들(372, 382)과 제1/제2 LED 스트링들(332, 342)은 일종의 정류기 회로를 형성할 수 있다. 이는 상기 제1/제2 LED 스트링들(332, 342)은 기본적으로 다이오드로서의 특성을 가지고 있기 때문이다.Due to the reverse current blocking function of the first / second LED strings 332, 342 itself, the first /
그러나, 제1/제2 리플 제거 커패시터들(452, 462)을 배치하기 위해 또는, 순간적으로 고압의 역방향 전류로 인한 LED의 파손을 방지하기 위해, 상기 제1 바이폴라 트랜지스터(612) 및 상기 제1 LED 스트링들(332) 사이에 상기 제1 LED 스트링 들(332)과 동일한 방향으로 연결된 적어도 1개의 제1 보조 정류 다이오드들(412)을 배치하고, 상기 제2 바이폴라 트랜지스터(622) 및 상기 제2 LED 스트링들(342) 사이에 상기 제2 LED 스트링들(342)과 동일한 방향으로 연결된 적어도 1개의 제2 보조 정류 다이오드들(422)을 배치할 수 있다.However, to place the first / second
또한, 상기 트랜스포머부(120) 및 제1/제2 밸런싱 커패시터(352, 362)를 경유하여 유입되는 전류 중 리플 성분을 억제하기 위하여, 상기 제1 LED 스트링들(332)과 병렬로 연결된 적어도 1개의 제1 리플 제거 커패시터들(452); 및 상기 제2 LED 스트링들(342)과 병렬로 연결된 적어도 1개의 제2 리플 제거 커패시터들(462)을 배치할 수 있다.In addition, at least one connected in parallel with the
또한, 상기 트랜스포머부(120)의 출력 포트에 전류 측정 장치를 위치시킬 수 있다. 상기 전류 측정 장치로서는 전류 측정용 트랜스포머를 구비할 수 있다. In addition, the current measuring device may be located at the output port of the
상기 DC-AC 컨버터(110)는, 4개의 스위칭 트랜지스터를 이용하여, 상기 트랜스포머부(120)의 입력측 코일에 인가하는 전류의 방향을 바꿔주는 방식으로, 직류 전압을 교류 전압으로 변환할 수 있다.The DC-
상기 각 제1 바이폴라 트랜지스터(612) 및 각 제2 바이폴라 트랜지스터(622)의 에미터 단자와 컬렉터 단자에는 제1 우회 다이오드(632) 및 제2 우회 다이오드(642)가 연결되었다. 각 바이폴라 트랜지스터 및 우회 다이오드 쌍은, 일종의 일방향 전류에 대한 스위치로서 기능한다. 이는 A 방향 구간에서만 특정 LED 스트링에 대하여 개별 제어를 수행하는 것이, B 방향 구간에서 영향을 끼치는 것을 방지하기 위한 것이다. The
또한, 도시하지는 않았지만, 상기 LED 드라이버는, 상기 제1 바이폴라 트랜지스터들(612) 및 제2 바이폴라 트랜지스터들(622)의 각 베이스 단자 전류를 개별적으로 조정하는 제어부를 구비할 수 있다.In addition, although not shown, the LED driver may include a controller for individually adjusting the base terminal currents of the first
상기 제어부는, 상기 각 제1 바이폴라 트랜지스터(612) 및 제2 바이폴라 트랜지스터(622)가 일종의 스위치로서 동작하도록, on/off 전류를 각 베이스 단자에 인가할 수 있다. 또는 상기 제어부는, 상기 각 제1 바이폴라 트랜지스터(612) 및 제2 바이폴라 트랜지스터(622)가 전류 경로의 폭을 선형적으로 조정할 수 있도록, 선형적인 값을 가지는 전류를 각 베이스 단자에 인가할 수 있다. The controller may apply an on / off current to each base terminal so that each of the first
상기 제어부는, 상기 DC-AC 컨버터(110)의 4개의 스위칭 트랜지스터를 제어하는 제어 신호들(C1, C2)을 상기 4개의 스위칭 트랜지스터에 인가할 수 있다. 이때, 상기 제어부는 상기 측정용 저항에 흐르는 전류를 입력받아, 상기 전류가 일정하도록 피드백 제어하는데, 상기 제어 신호들(C1, C2)을 이용할 수 있다.The controller may apply control signals C1 and C2 to control the four switching transistors of the DC-
도시한 LED 드라이버의 동작 및 원리에 대한 설명은 도 10의 설명에서 용이하게 유추할 수 있으므로 중복되는 기재를 생략하겠다.Description of the operation and principle of the illustrated LED driver can be easily inferred from the description of FIG.
도 14의 LED 드라이버는, 제1 LED 스트링들(332)과, 제1 리플 제거 커패시터(452) 및 제1 보조 정류 다이오드들(412)의 접속 노드들 사이에 연결된 제1 안정화 저항들(652)을 더 포함한다. 또한, 제2 LED 스트링들(342)과, 제2 리플 제거 커패시터(462) 및 제2 보조 정류 다이오드들(422)의 접속 노드들 사이에 연결 된 제1 안정화 저항들(662)을 더 포함한다. 이 점에 도 13의 LED 드라이버와 차이가 있다.The LED driver of FIG. 14 includes
에미터 단자가 접지된 상기 제1 바이폴라 트랜지스터들(612) 및 제2 바이폴라 트랜지스터들(622)을 이용하여 스위칭하는 경우, 접지 특성이 악화될 수 있는데, 상기 제1 안정화 저항들(652) 및 제2 안정화 저항들(662)은 이를 방지하기 위한 것이다.When the emitter terminal is switched using the first
상기 제1 안정화 저항들(652) 및 제2 안정화 저항들(662)을 제외한 도 14의 나머지 구성요소들은 도 13의 경우와 동일하므로, 중복되는 설명을 생략하겠다.Since the remaining components of FIG. 14 except for the
도 15의 LED 드라이버는, 도 13의 제1 바이폴라 트랜지스터들(612) 대신 제1 모스 트랜지스터들(613)을 적용하고, 도 10의 제2 바이폴라 트랜지스터들(622) 대신 제2 모스 트랜지스터들(623)을 적용하였다. 또한, 제1/제2 우회 다이오드들(632, 546)의 방향이 도 12와 대칭되는 것에도 차이가 있다. The LED driver of FIG. 15 applies
상기 제1 모스 트랜지스터들(613) 및 제2 모스 트랜지스터들(623), 제1/제2 우회 다이오드들(632, 546)의 방향을 제외한 도 15의 나머지 구성요소들은 도 13의 경우와 동일하므로, 중복되는 설명을 생략하겠다.The remaining components of FIG. 15 except for the directions of the
본 발명의 기술사상은 상기 실시예에 따라 구체적으로 기술되었으나, 상기한 실시예는 그 설명을 위한 것이며, 그 제한을 위한 것이 아님을 주의하여야 한다. 또한, 본 발명의 기술분야의 통상의 전문가라면 본 발명의 기술사상의 범위에서 다 양한 실시예가 가능함을 이해할 수 있을 것이다.Although the technical spirit of the present invention has been described in detail according to the above embodiment, it should be noted that the above embodiment is for the purpose of description and not of limitation. In addition, those skilled in the art will understand that various embodiments are possible within the scope of the technical idea of the present invention.
도 1은 리니어 구동 방식으로 LED 스트링들의 구동 전력을 평활화하는 LED 드라이버의 구조를 도시한 회로도.1 is a circuit diagram showing a structure of an LED driver for smoothing the driving power of LED strings in a linear driving method.
도 2는 스위칭 방식으로 LED 스트링들의 구동 전력을 평활화하는 LED 드라이버의 구조를 도시한 회로도.2 is a circuit diagram showing the structure of an LED driver for smoothing the driving power of the LED strings in a switching manner.
도 3은 본 발명의 사상에 따른 LED 드라이버의 개념을 도시한 블록도.3 is a block diagram illustrating the concept of an LED driver according to the spirit of the present invention.
도 4는 분할 교류 구동 방식으로 LED 스트링들의 구동 전력을 평활화하는 LED 드라이버의 일 실시예의 구조를 도시한 회로도.4 is a circuit diagram showing an embodiment of an LED driver for smoothing the driving power of LED strings in a split AC drive scheme.
도 5는 분할 교류 구동 방식으로 LED 스트링들의 구동 전력을 평활화하는 LED 드라이버의 다른 실시예의 구조를 도시한 회로도.Fig. 5 is a circuit diagram showing the structure of another embodiment of an LED driver for smoothing the driving power of LED strings in a split AC drive scheme.
도 6은 분할 교류 구동 방식으로 LED 스트링들의 구동 전력을 평활화하는 LED 드라이버의 또 다른 실시예의 구조를 도시한 회로도.Fig. 6 is a circuit diagram showing the structure of another embodiment of an LED driver for smoothing the driving power of LED strings in a split AC drive scheme.
도 7은 분할 교류 구동 방식으로 LED 스트링들의 구동 전력을 평활화하는 LED 드라이버의 또 다른 실시예의 구조를 도시한 회로도.Fig. 7 is a circuit diagram showing the structure of another embodiment of an LED driver for smoothing the driving power of LED strings in a split AC drive scheme.
도 8은 분할 교류 구동 방식으로 LED 스트링들의 구동 전력을 평활화하는 LED 드라이버의 또 다른 실시예의 구조를 도시한 회로도.Fig. 8 is a circuit diagram showing the structure of another embodiment of an LED driver for smoothing the driving power of LED strings in a split AC drive scheme.
도 9는 분할 교류 구동 방식으로 LED 스트링들의 구동 전력을 평활화하는 LED 드라이버의 또 다른 실시예의 구조를 도시한 회로도.Fig. 9 is a circuit diagram showing the structure of another embodiment of an LED driver for smoothing the driving power of LED strings in a split AC drive scheme.
도 10은 분할 교류 구동 방식으로 LED 스트링들의 구동 전력을 평활화하는 LED 드라이버의 또 다른 실시예의 구조를 도시한 회로도.Fig. 10 is a circuit diagram showing the structure of another embodiment of an LED driver for smoothing the driving power of LED strings in a split AC drive scheme.
도 11은 분할 교류 구동 방식으로 LED 스트링들의 구동 전력을 평활화하는 LED 드라이버의 또 다른 실시예의 구조를 도시한 회로도.Fig. 11 is a circuit diagram showing the structure of another embodiment of an LED driver for smoothing the driving power of LED strings in a split AC drive scheme.
도 12는 분할 교류 구동 방식으로 LED 스트링들의 구동 전력을 평활화하는 LED 드라이버의 또 다른 실시예의 구조를 도시한 회로도.Fig. 12 is a circuit diagram showing the structure of another embodiment of an LED driver for smoothing the driving power of LED strings in a split AC drive scheme.
도 13은 분할 교류 구동 방식으로 LED 스트링들의 구동 전력을 평활화하는 LED 드라이버의 또 다른 실시예의 구조를 도시한 회로도.Fig. 13 is a circuit diagram showing the structure of another embodiment of an LED driver for smoothing the driving power of LED strings in a split AC drive scheme.
도 14는 분할 교류 구동 방식으로 LED 스트링들의 구동 전력을 평활화하는 LED 드라이버의 또 다른 실시예의 구조를 도시한 회로도.Fig. 14 is a circuit diagram showing the structure of another embodiment of an LED driver for smoothing the driving power of LED strings in a split AC drive scheme.
도 15는 분할 교류 구동 방식으로 LED 스트링들의 구동 전력을 평활화하는 LED 드라이버의 또 다른 실시예의 구조를 도시한 회로도.Fig. 15 is a circuit diagram showing the structure of another embodiment of an LED driver for smoothing the driving power of LED strings in a split AC drive scheme.
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