KR20110005550A - 발광 다이오드 구동 장치 및 조명 - Google Patents

발광 다이오드 구동 장치 및 조명 Download PDF

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KR20110005550A
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임용택
최용성
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(주) 이지닉스
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Abstract

발광 다이오드 구동 장치가 개시된다. 본 발명의 일 측면에 따르면, 발광 다이오드를 구동하는 장치에 있어서, 전압을 공급하는 전원 공급부 및 전원 공급부의 전류를 이용하여, 발광 다이오드부에 흐르는 전류의 크기가 소정의 기준 전류의 크기보다 큰 경우 발광 다이오드부에 정전류를 출력하며, 발광 다이오드부에 흐르는 전류의 크기가 기준 전류의 크기보다 작은 경우 발광 다이오드부에 기준 전류의 크기를 가지는 PWM 신호를 출력하는 출력부를 포함하는 발광 다이오드 구동 장치는 발광 다이오드에 흐르는 전류의 크기에 따라 발광 다이오드에 출력되는 전류의 형태를 변형할 수 있으며, 발광 다이오드의 에너지 절감 효과가 뛰어나고, 신뢰성 확보가 가능하며, 전류의 크기에 관계없이 정밀한 제어가 가능하고, 밝기가 균일한 효과가 있다.
발광 다이오드, 정전류, PWM, 피드백.

Description

발광 다이오드 구동 장치 및 조명{LED driver and illumination device}
본 발명은 발광 다이오드 구동 장치에 관한 것이다.
현재 전자 및 통신 기술이 발전함에 따라 발광 다이오드(LED)를 이용하는 전자 기기가 많이 사용되고 있다. 발광 다이오드는 전술한 조명 및 다른 표시장치의 광원에 비해 에너지 절감 효과가 뛰어나고 반영구적으로 사용할 수 있어 차세대 광원으로 인식되고 있다. 또한, 최근에는 발광 다이오드의 휘도가 낮은 문제점이 크게 개선되고 있어서, 발광 다이오드를 응용한 응용 시장이 산업 전반으로 확산하여 본격적인 LED 시대를 예고하고 있다.
도 1은 종래 기술에 따른 발광 다이오드 구동 장치를 도시한 도면이다. 도 1을 참조하면, 전원 공급부(110), 트랜지스터(120), 발광 다이오드부(130), 감지 저항(140) 및 비교기(150)가 도시된다.
전원 공급부(110)는 발광 다이오드 구동 장치의 동작 전원을 직류 전압으로 공급한다. 트랜지스터(120)는 전원 공급부(110)와 연결되고, 비교기(150)와 베이 스(Base)로 연결되며, 발광 다이오드부(130)와 연결되어, 작은 베이스 전류를 이용하여 큰 콜렉터 전류를 제어하는 소자로서, 베이스로부터 입력되는 전류에 따라 에미터로 출력되는 전류 즉, 발광 다이오드부(130)를 통해 흐르는 전류인 순전류(If)를 제어한다.
발광 다이오드부(130)는 다수의 발광 다이오드가 직렬 또는 직병렬로 연결된 발광 다이오드의 집합으로서, 트랜지스터(120)와 직렬로 연결된다. 감지 저항(140)은 발광 다이오드부(130)에 순전류(If)가 흐름에 따라 발생하는 감지 전압(Vs)을 생성하기 위한 미소한 저항값을 갖는 저항이다.
비교기(150)는 감지 저항(140)에 의해 감지 전압(Vs)의 형태로 바뀐 발광 다이오드부(130)에 흐르는 순전류(If)의 크기를 기준 전압(Vref)과 비교한 후 그 차이를 증폭하여 트랜지스터(120)의 베이스에 흐르는 전류의 양을 조절함으로써 발광 다이오드부(130)에 흐르는 순전류(If)의 양을 일정하게 하는 역할을 한다.
발광 다이오드부(130)에 흐르는 전류가 정전류(full DC)인 경우 전류가 20% 정도 작아질 때마다 5% 정도의 에너지 절감 효과가 발생하고, 발광 다이오드의 신뢰성이 확보되는 반면에 순전류가 최대 크기의 3% 정도 이하인 경우에는 제어가 어렵고, 밝기가 전류의 크기에 따라 균일하지 않게 된다. 또한, 발광 다이오드부(130)에 흐르는 전류가 PWM 신호인 경우 전류의 크기에 상관없이 정밀한 제어가 가능하며 발기의 균일성이 확보되는 반면에 상술한 에너지 절감의 효과가 없으며, 순전류에 의해 발생하는 전압이 커질수록 발광 다이오드의 신뢰성이 작아지는 문제점이 있다.
종래 기술은 사용자 조작 또는 환경에 변화에 따라서 발광 다이오드부(130)에 흐르는 순전류의 크기를 조절함으로써, 발광 다이오드부(130)가 발광하는 빛의 크기를 제어할 수는 있으나, 순전류의 크기에 따라서 발광 다이오드부(130)에 흐르는 전류의 형태를 변경하지는 못하는 문제점이 있다.
전술한 배경기술은 발명자가 본 발명의 도출을 위해 보유하고 있었거나, 본 발명의 도출 과정에서 습득한 기술 정보로서, 반드시 본 발명의 출원 전에 일반 공중에게 공개된 공지기술이라 할 수는 없다.
본 발명은 발광 다이오드의 에너지 절감 효과가 뛰어나고, 신뢰성 확보가 가능하며, 전류의 크기에 관계없이 정밀한 제어가 가능하고, 밝기가 균일하도록 하는 발광 다이오드 구동 장치를 제공하기 위한 것이다.
또한, 본 발명은 발광 다이오드에 흐르는 전류의 크기에 따라 발광 다이오드에 출력되는 전류의 형태를 변형할 수 있는 발광 다이오드 구동 장치를 제공하기 위한 것이다.
본 발명이 제시하는 이외의 기술적 과제들은 하기의 설명을 통해 쉽게 이해될 수 있을 것이다.
본 발명의 일 측면에 따르면, 발광 다이오드를 구동하는 장치에 있어서, 전압을 공급하는 전원 공급부 및 전원 공급부의 전류를 이용하여, 발광 다이오드부에 흐르는 전류의 크기가 소정의 기준 전류의 크기보다 큰 경우 발광 다이오드부에 정전류를 출력하며, 발광 다이오드부에 흐르는 전류의 크기가 기준 전류의 크기보다 작은 경우 발광 다이오드부에 기준 전류의 크기를 가지는 PWM 신호를 출력하는 출력부를 포함하는 발광 다이오드 구동 장치가 제공된다.
본 실시예는 정전류 또는 PWM 신호를 입력 받아 발광하는 복수의 발광 다이오드가 직렬 또는 병렬 방식으로 연결된 발광 다이오드부를 더 포함할 수 있다.
또한, 출력부는, 전원 공급부로부터 공급된 전류의 크기를 조절하는 전류 크기 조절부와, 크기가 조절된 전류의 듀티비를 조절하는 PWM 제어부를 포함할 수 있다.
여기서, 발광 다이오드부에 흐르는 전류는 발광 다이오드부에 입력되는 전류이거나 또는 발광 다이오드부에서 출력되는 전류가 될 수 있다.
또한, 출력부는, 발광 다이오드부에 흐르는 전류의 크기를 입력받는 전류 입력부와, 전류 입력부에 입력되는 전류의 크기를 기준 전류의 크기와 비교하는 전류 비교부와, 비교 후 산출된 전류 비교값과 미리 설정된 기준 전류 비율을 비교하여 정전류 또는 PWM 신호 중 발광 다이오드부에 출력되는 전류의 종류를 결정하는 전류 설정부를 포함할 수 있다.
여기서, 전류 비교값은 기준 전류의 크기에 대한 전류 입력부에 입력되는 전류의 크기의 비율이 될 수 있으며, 기준 전류 비율은 20% 내지 100% 중 어느 하나 의 수치로 설정될 수 있다.
또한, 기준 전류는 발광 다이오드부가 최대의 밝기를 가질 때 발광 다이오드부에 흐르는 전류가 될 수 있고, 기준 전류 비율은 사용자의 조작에 의해 설정될 수 있다.
이 경우 본 실시예는 기준 전류 비율을 사용자로부터 입력받는 비율 입력부와, 입력된 기준 전류 비율을 저장하는 저장부를 더 포함할 수 있다.
본 발명의 다른 측면에 따르면, 상술한 발광 다이오드 구동 장치와, 발광 다이오드 구동 장치에 연결되어 발생하는 열을 외부로 방출하는 방열부와, 발광 다이오드 구동 장치 및 방열부를 수용하는 케이스를 포함하는 발광 다이오드 조명이 제공된다.
전술한 것 외의 다른 측면, 특징, 잇점이 이하의 도면, 특허청구범위 및 발명의 상세한 설명으로부터 명확해질 것이다.
본 발명에 따른 발광 다이오드 구동 장치는 발광 다이오드에 흐르는 전류의 크기에 따라 발광 다이오드에 출력되는 전류의 형태를 변형할 수 있으며, 발광 다이오드의 에너지 절감 효과가 뛰어나고, 신뢰성 확보가 가능하며, 전류의 크기에 관계없이 정밀한 제어가 가능하고, 밝기가 균일한 효과가 있다.
본 발명은 다양한 변경을 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 변경, 균등물 내지 대체물을 포함하는 것으로 이해되어야 한다.
제1, 제2 등과 같이 서수를 포함하는 용어는 다양한 구성요소들을 설명하는데 사용될 수 있지만, 상기 구성요소들은 상기 용어들에 의해 한정되지는 않는다. 상기 용어들은 하나의 구성요소를 다른 구성요소로부터 구별하는 목적으로만 사용된다.
본 명세서에서 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 명세서에서, "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.
또한, 첨부 도면을 참조하여 설명함에 있어, 도면 부호에 관계없이 동일한 구성 요소는 동일한 참조부호를 부여하고 이에 대한 중복되는 설명은 생략하기로 한다. 본 발명을 설명함에 있어서 관련된 공지 기술에 대한 구체적인 설명이 본 발명의 요지를 불필요하게 흐릴 수 있다고 판단되는 경우 그 상세한 설명을 생략한 다.
도 2a는 본 발명의 실시예에 따른 발광 다이오드 구동 장치의 블록 구성도이다. 도 2a를 참조하면, 전원 공급부(210), 출력부(220), 발광 다이오드부(230), 피드백 회로부(240)가 도시되며, 출력부(220)는 전류 크기 조절부(221), PWM 제어부(222), 전류 입력부(223), 전류 비교부(224), 전류 설정부(225)를 포함할 수 있다.
본 실시예는 발광 다이오드부(230)에 흐르는 전류의 크기에 따라 정전류 또는 PWM 신호가 발광 다이오드부(230)에 출력되도록 제어함으로써, 전류를 보다 정밀하게 제어할 수 있는 특징이 있다. 즉, 본 실시예는 발광 다이오드부(230)에 흐르는 전류의 크기가 소정의 기준 전류의 크기보다 큰 경우 발광 다이오드부(230)에 정전류를 출력하며, 발광 다이오드부(230)에 흐르는 전류의 크기가 기준 전류의 크기보다 작은 경우 발광 다이오드부(230)에 소정의 크기를 가지는 PWM 신호를 출력함으로써 에너지 절감, 전류 정밀 제어 및 높은 해상도를 얻을 수 있는 특징이 있다.
전원 공급부(210)는 외부 전원과 연결되어, 본 실시예에 따른 발광 다이오드 구동 장치에 필요한 전압을 공급하며, 공급되는 전압은 통상적으로 직류 전압이 될 수 있다. 다만, 전원 공급부(210)에 교류 전압이 인가되는 경우에는 본 실시예에 따른 구동 회로는 AC-DC 컨버터를 별도로 구비하거나 전원 공급부(210)에서 발생하는 전류의 방향에 관계없이 발광할 수 있도록 전원 공급부(210)에서 출력되는 교류 전류의 흐르는 방향에 상응하여 서로 반대방향으로 배열된 복수의 발광 다이오드부(230)를 구비할 수도 있다. 이러한 구조들에 의해 본 실시예의 전원 공급부(210)에서 공급되는 전압은 직류 전압에 한정되지 않음은 물론이다.
출력부(220)는 전원 공급부(210)와 연결되며, 발광 다이오드부(230)에 흐르는 전류의 크기에 따라 정전류 또는 PWM 신호가 발광 다이오드부(230)에 출력되도록 한다. 여기서, PWM 신호 제어는 전압을 일정하게 놓고 전류를 펄스 방식으로 공급하며, 펄스의 폭의 비율(듀티비)을 제어하는 방식이다. 출력부(220)는 전원 공급부(210)와 직렬로 연결될 수 있다.
여기서 정전류는 일정한 크기의 전류, 즉, 오프되는 구간없이 일정한 크기를 가지는 전류이다. 전류 설정부(225)는 소정의 해상도를 가지는 마이컴으로 구현될 수 있으며, 정전류의 크기 또는 PWM 신호의 듀티비는 이러한 마이컴의 해상도에 상응하여 세분화되어 조절될 수 있다.
이러한 구성에 의해 본 실시예는 전류를 제어하는 해상도가 높아지는 장점이 있다. 예를 들면, 출력부(220)의 제어 해상도(resolution)가 N이라면, 본 실시예에 따른 전류 제어 해상도는 2N이 될 수 있다. 즉, 전류의 크기에 따라 정전류의 크기를 N단위로 제어하고, PWM 신호를 N단위로 제어하면, 이를 더하여 제어 해상도는 2N이 될 수 있다. 구체적으로, 출력부(220)의 제어 해상도가 256이라면, 기준 전류 비율 이상에서 정전류는 256개의 단위로 그 크기가 조절되고, 기준 전류 비율 이하에서 PWM 신호는 256개의 단위로 듀티비가 조절됨으로써 본 실시예에 따른 전류 제어 해상도는 높아질 수 있는 장점이 있다.
또한, 출력부(220)는 사용자의 조작에 상응하여 전원 공급부(210)에서 출력되는 전류의 크기를 작거나 또는 크게 할 수 있다. 즉, 본 실시예에 따른 구동 장치는 사용자가 발광 다이오드부(230)에 흐르는 전류의 크기를 조절할 수 있도록 한다. 예를 들면, 출력부(220)는 사용자로부터 수신하는 디밍 신호를 수신하여 전원 공급부(210)에서 출력되는 전류의 크기 및 듀티비를 조절할 수 있다.
구체적으로, 전류 크기 조절부(221)는 전원 공급부(210)로부터 공급된 전류의 크기를 조절한다. 예를 들면, 전류 크기 조절부(221)는 전원 공급부(210)에서 출력되는 전류를 발광 다이오드부(230)가 발광하는데 필요한 전류로 승압하는 증폭기가 될 수 있다.
PWM 제어부(222)는 크기가 조절된 전류의 듀티비를 조절한다. 일반적으로 정전류는 디밍(dimming) 시 에너지 효율이 높고 따라서 에너지 절감 효과가 뛰어나지만, 작은 전류가 흐르는 경우 로드 저항이 변화하기 때문에 제어가 어려운 특징이 있다. 반면, PWM 신호는 에너지 절감 효과는 상대적으로 낮지만 로드 저항이 일정하여 디밍 제어가 정밀한 특징이 있다. 따라서 본 발명은 이러한 두 가지 형태의 장점을 취합하여 전류를 제어함으로써 에너지가 절감되고, 효율적으로 디밍을 제어하며, 후술할 바와 같이 제어 해상도를 높일 수 있는 장점이 있다.
PWM 제어부(222)는 전류 설정부(225)의 제어에 상응하여 발광 다이오드부(230)에 소정의 듀티비를 가지는 PWM 신호를 출력한다. 즉, PWM 제어부(222)는 전류 설정부(225)의 제어에 상응하여 미리 설정된 듀티비 또는 변동가능한 듀티비를 가지는 PWM 신호를 출력한다.
전류 입력부(223)는 발광 다이오드부(230)에 흐르는 전류의 크기를 입력받는다. 전류 비교부(224)는 전류 입력부(223)에 입력되는 전류의 크기를 소정의 기준 전류의 크기와 비교한다. 기준 전류는 발광 다이오드부(230)에 흐르는 전류와 크기를 비교하기 위한 전류이다. 기준 전류는 전류 크기 조절부(221)의 출력 전류 중 발광 다이오드부(230)가 최대의 밝기를 가질 때 흐르는 전류가 될 수 있다.
전류 비교부(224)는 발광 다이오드부(230)에 흐르는 최대 전류와 현재 전류를 비교하여 현재 전류가 최대 전류에 비해 소정의 범위 이하인 경우 발광 다이오드부(230)에 흐르는 전류의 형태를 PWM 신호로 변경하기 위한 구성요소이다.
전류 설정부(225)는 전류 비교부(224)에서 비교 후 산출한 전류 비교값과 미리 설정된 기준 전류 비율을 비교하여 정전류 또는 PWM 신호 중 발광 다이오드부(230)에 출력되는 전류의 종류를 결정한다.
여기서, 전류 비교값은 기준 전류에 대한 전류 입력부(223)에 입력되는 전류의 비율이다. 이러한 전류 비교값은 기준 전류 비율과 비교되어 전류의 형태 변경에 대한 정보를 제공한다. 기준 전류 비율은 20% 내지 100% 중 어느 하나의 수치로 미리 설정되어 저장될 수 있다.
특히, 기준 전류 비율은 20% 내지 60%로 설정될 수 있으며, 예를 들면, 기준 전류 비율이 이 범위 내의 특정 수치인 50%인 경우, 발광 다이오드부(230)에 흐르는 전류가 기준 전류의 50% 미만인 경우 전류 설정부(225)는 PWM 신호가 발광 다이오드부(230)에 출력되도록 하며, 발광 다이오드부(230)에 흐르는 전류가 기준 전류의 50% 미만인 경우 전류 설정부(225)는 PWM 신호가 발광 다이오드부(230)에 출력 되도록 설정한다.
따라서 전류 설정부(225)는 전류 비교값이 기준 전류 비율보다 큰 경우 정전류를 발광 다이오드부(230)에 출력하고, 전류 비교값이 기준 전류 비율보다 작은 경우 PWM 신호를 발광 다이오드부(230)에 출력하도록 제어하며, 이러한 제어 결과에 따른 신호는 전류 크기 조절부(221)와 PWM 제어부(222)에 전달되어 상술한 바와 같이 전류의 크기 또는 듀티비가 결정될 수 있다.
본 실시예는 디밍(dimming) 신호에 의해 발광 다이오드부(230)에 작은 전류가 입력되는 경우 PWM 신호를 입력하여 제어를 용이하게 한다. 도 2b와 도 2c는 일반적으로 사용되는 LED(3.5mm * 2.8mm)에 대한 특성을 설명하기 위한 그래프이다. 도 2b의 (A)를 참조하면, 발광 다이오드부(230)에 인가되는 전압의 크기가 커지면서 특정 지점(전압이 대략 2.6V인 지점)을 중심으로 광도 및 전류의 기울기(저항)가 달라지는 특성이 나타난다. 도 2b의 (B)를 참조하면, 전류와 광도는 거의 선형의 비례 관계를 가진다.
또한, 도 2c를 참조하면, 정전류(Linear)의 크기를 조절하여 발광 다이오드부(230)에 출력하는 경우 굵은 점선으로 도시된 바와 같이 그 발광효율은 소비전력이 커질수록 작아지는 경향이 있다. 이는 전류에 대한 광도의 비율(lm/I)이 도 2b의 (B)에 보이는 바와 같이 거의 일정한 반면 소비전력이 커질수록 전압이 증가하므로, 상대적으로 발광효율은 작아지게 되기 때문이다.
본 실시예는 발광 다이오드부(230)에 흐르는 전류가 작을 때 도 2b의 그래프에서 보이는 바와 같이 전압과 전류간 기울기가 일정치 않기 때문에 광도 제어에 어려움이 있을 수 있음을 감안하여, 발광 다이오드부(230)에 흐르는 전류가 작을 때에는 전압과 전류간 그래프에서 일정한 기울기를 가지며, 듀티비가 다른 PWM 신호를 사용함으로써 전체 전류의 크기를 제어할 수 있기 때문에, 안정적으로 전류를 제어할 수 있는 장점이 있다.
도 2c를 참조하면, 정전류(Linear)의 크기를 조절하여 발광 다이오드부(230)에 출력하는 경우 발광 효율이 변하지만, PWM 신호를 발광 다이오드부(230)에 출력하는 경우 발광 효율은 일정하게 유지될 수 있다. 예를 들면, 소비 전력이 60mW 이하에서 PWM 제어만을 수행하는 경우 상술한 바와 같이 저항이 일정하여 디밍 제어가 수월한 반면, 발광 효율은 다소 낮다. 또한, 소비 전력이 60mW 이하에서도 정전류 제어만을 수행하는 경우 발광 효율은 높아지는 반면, 저항값이 달라져서, 디밍 제어가 어려운 문제점이 있다. 따라서, 본 실시예는, 도 2c를 참조하면, 소비 전력이 20mW 이하에서는 PWM 제어를 수행하며, 그 이상에서는 정전류 제어를 수행함으로써 발광 효율도 높이고, 디밍 제어도 수월하게 할 수 있는 특징이 있다.
이러한 특징을 도 3a와 도 3b를 참조하여 설명하면 다음과 같다. 도 3a는 본 발명의 실시예에 따른 발광 다이오드 구동 장치의 정전류 출력을 도시한 도면이며, 도 3b는 본 발명의 실시예에 따른 발광 다이오드 구동 장치의 PWM 신호 출력을 도시한 도면이다.
도 3a를 참조하면, 출력되는 전류는 정전류이며, 구간별로 그 크기가 달라질 수 있다. 구간별로 살펴보면, 상술한 전류 비교값은 0부터 T1까지의 구간에서 기준 전류 대비 100%이며, T1부터 T2까지의 구간에서는 60%이고, T2부터 T3까지의 구간 에서는 K%이다. K는 상술한 기준 전류 비율이다.
도 3b를 참조하면, 전류 비교값이 K% 이하인 경우에는 PWM 제어를 통해 전류량을 조절한다. 즉, T3부터 T4까지의 구간에서 기준 전류의 크기를 가지는 전류에 대해서 듀티비 80%의 PWM 신호를 출력하면, 출력되는 전체 전류량은 기준 전류 대비 0.8*K%가 된다. 또한, T4 이후 구간에서 듀티비 40%의 PWM 신호를 출력하면, 전체 전류량은 기준 전류 대비 0.4*K%가 된다. 따라서, 본 실시예에 따르면, 기준 전류 비율 이하에서는 PWM 제어를 통해 전류량을 제어함으로써 상술한 바와 같이 에너지 절감, 전류 정밀 제어 및 높은 해상도를 얻을 수 있는 장점이 있다.
발광 다이오드부(230)는 정전류 또는 PWM 신호를 입력 받아 발광하는 복수의 발광 다이오드가 직렬 또는 병렬 방식으로 연결된다. 예를 들면, 발광 다이오드부(230)는 복수의 발광 다이오드가 직렬로 연결된 형태를 가지거나 또는 이러한 직렬로 연결된 발광 다이오도를 포함하는 복수의 어레이가 서로 병렬로 연결된 형태를 가질 수 있다.
여기서, 도 2a는 일반적으로 사용되는 발광 다이오드 구동 장치, 예를 들면, 차지 펌프 DC-DC 컨버터 방식(스위치드 커패시터) 또는 코일형 승압 DC-DC 컨버터 방식(스위칭 레귤레이터) 등과 같은 회로로 구현될 수 있다.
또한, 본 실시예에 따른 발광 다이오드 구동 장치는 발광 다이오드 조명에 사용될 수 있다. 즉, 발광 다이오드 조명은 소정의 광을 발광하는 발광부, 발광부에 연결되어 발광부에서 발생하는 열을 외부로 방출하는 방열부 및 발광부 및 방열부를 수용하는 케이스를 구비하며, 실내외 또는 경관 조명이 될 수 있다. 여기서, 발광부는 상술한 바와 같은 발광 다이오드 구동 장치를 포함할 수 있다.
도 4는 본 발명의 다른 실시예에 따른 발광 다이오드 구동 장치의 블록 구성도이다. 도 4를 참조하면, 전원 공급부(210), 출력부(220), 발광 다이오드부(230), 피드백 회로부(240), 비율 입력부(410), 저장부(420)가 도시된다. 상술한 바와의 차이점을 위주로 설명한다.
본 실시예는 상술한 기준 전류 비율을 사용자가 입력할 수 있는 인터페이스를 구비한다. 즉, 본 실시예에 따른 구동 회로가 적용된 조명 장치는 환경 설정 인터페이스가 사용자에게 제공되어 사용자는 본 조명 장치를 사용하는 경우 자신의 취향, 시간에 따른 동작 변경 등에 상응하여 기준 전류 비율을 설정할 수 있다.
예를 들면, 사용자가 발광 다이오드의 신뢰성을 최대한 확보하기를 원하는 경우 기준 전류 비율을 최대한 작게 함으로써 발광 다이오드부(230)에 대부분 정전류를 흐르게 할 수 있다. 또한, 사용자가 밝기의 균일성 또는 디밍 제어의 정밀성을 확보하려고 하는 경우 기준 전류 비율을 최대한 크게 함으로써 발광 다이오드부(230)에 대부분 PWM 신호를 흐르게 할 수 있다.
비율 입력부(410)는 사용자가 기준 전류 비율을 입력하기 위한 구성요소이다. 비율 입력부(410)는 사용자가 수치를 직접 입력하기 위한 수치 조절 수단, 예를 들면, 누름 버튼, 회전 수단, 텍스트 박스 등 다양한 형태의 사용자 인터페이스가 될 수 있다. 또한, 이러한 비율 입력부(410)는 본 실시예의 조명 장치의 외부에 구비되어 사용자가 직접 원하는 기준 전류 비율을 입력하도록 하거나 또는 본 실시예의 조명 장치를 제어하는 리모콘(remote controller)에 구비되어 사용자가 원격 으로 기준 전류 비율을 입력할 수 있다.
저장부(420)는 비율 입력부(410)에서 입력된 기준 전류 비율을 저장하며, 상술한 출력부(220)는 저장부(420)에 저장된 기준 전류 비율을 추출하고 이를 전류 비교값과 비교함으로써 발광 다이오드부(230)에 출력되는 전류의 종류를 결정한다.
이상에서 본 실시예의 발광 다이오드 구동 장치를 일반적으로 도시한 블록 구성도를 설명하였으며, 이하에서는 첨부 도면을 참조하여, 본 발명에 따른 발광 다이오드 구동 장치를 구체적인 실시예를 기준으로 설명하기로 한다. 본 발명이 이러한 실시예에 한정되지 않음은 당연하다.
도 5는 본 발명의 실시예에 따른 발광 다이오드 구동 장치를 도시한 도면이다. 도 5를 참조하면, 전류 크기 조절부(221), PWM 제어부(222), 전원 공급부(510), 제1 커패시터(514), 제2 커패시터(518), 발광 다이오드부(530), 제1 저항(540), 제어 IC(550), 스위칭 소자(556)가 도시된다.
전류 크기 조절부(221)와 PWM 제어부(222)는 전원 공급부(210)와 발광 다이오드부(230) 사이에 연결되어 상술한 바와 같이 전류를 제어한다.
제어 IC(550)는 상술한 출력부(220)의 일 구성 요소로서, 피드백 전류의 크기에 상응하여 전류 입력부(223), 전류 비교부(224) 및 전류 설정부(225)의 역할을 수행함으로써 전원 공급부(510)의 전류를 제어하도록 한다. 전류 크기 조절부(221) 및 PWM 제어부(222)와 접지 사이에는 스위칭 소자(556)가 연결된다.
제어 IC(550)는 전원 공급부(510)의 전원이 인가되는 단자, 전원 공급 부(510)의 전원을 이용하여 내부에서 레귤레이팅된 전압을 출력하는 단자, 레귤레이팅된 전압을 내부 증폭기에 공급하기 위한 단자, PWM 전압을 인가하기 위한 단자, 제1 저항(540)의 피드백 전압이 인가되는 단자, 스위칭 소자(556)의 게이트에 스위칭 전압을 인가하는 단자 및 접지에 연결하기 위한 단자를 포함할 수 있다. 이러한 제어 IC(550)의 구성은 발광 다이오드 구동에 사용되는 기술이므로, 해당 내용에 대한 자세한 설명은 생략한다.
제1 저항(540)은 상술한 바와 같이 발광 다이오드부(530)에 흐르는 피드백 전류를 감지하기 위한 저항이 될 수 있다. 여기서, 제어 IC(550)는 제1 저항(540)의 피드백 전압에 의해 발광 다이오드부(530)에 흐르는 전류의 크기를 감지하여 이를 상술한 기준 전류와 비교함으로써 출력 전류의 형태를 결정할 수 있다.
제1 저항(540)은 도시된 바와 같이 발광 다이오드부(530)의 일단과 제어 IC(550)의 일단 사이에 연결되거나 또는 전류 크기 조절부(221) 또는 PWM 제어부(222)의 일단과 발광 다이오드부(530)의 일단 사이에 연결됨으로써 발광 다이오드부(530)에 흐르는 전류를 제어 IC(550)에 피드백할 수 있다. 후자의 경우 제1 저항(540) 양단 및 제어 IC(550)에 회선을 연결하여 제1 저항(540)의 전압을 측정함으로써 전류를 감지할 수 있다. 따라서 전자의 경우 발광 다이오드부(530)에 흐른 이후의 전류를 측정하며, 후자의 경우 발광 다이오드부(530)에 입력되는 전류를 측정한다.
또한, 다른 실시예에 따르면, 제어 IC(550)는 사용자의 디밍 신호에 상응하여 발광 다이오드부(530)에 출력되는 전류의 크기를 조절하는 증폭기를 더 포함할 수 있다. 증폭기는 감지 저항인 제1 저항(540)에 의해 감지 전압(Vs)의 형태로 바뀐 발광 다이오드부(530)에 흐르는 순전류(If)의 크기를 기준 전압(Vref)과 비교한 후 그 차이를 증폭하여 트랜지스터(미도시)의 베이스에 흐르는 전류의 양을 조절함으로써 발광 다이오드부(530)에 흐르는 순전류(If)의 양을 일정하게 하는 역할을 할 수 있다.
여기서, 트랜지스터는 증폭기의 일단과 전류 크기 조절부(221) 또는 PWM 제어부(222)의 일단 사이에 연결되어 전류의 크기를 조절하는 역할을 수행할 수 있다.
이러한 회로 구성에 의해서 제어 IC(550), 전류 크기 조절부(221) 및 PWM 제어부(222)는 발광 다이오드부(530)에 흐르는 전류의 크기에 따라 정전류 또는 PWM 신호가 발광 다이오드부(530)에 출력되도록 제어할 수 있다.
그 외 본 발명의 실시예에 따른 발광 다이오드 구동 장치에 대한 구체적인 다른 회로 구성도, 임베디드 시스템, O/S 등의 공통 플랫폼 기술 등에 대한 구체적인 설명은 본 발명이 속하는 기술 분야의 통상의 지식을 가진자에게 자명한 사항이므로 생략하기로 한다.
상기한 바에서, 본 발명의 실시예에 따른 발광 다이오드 구동 장치는 이를 구현하기 위해 특정된 구성 요소를 일 실시예에 따라 기술하였으나, 반드시 이에 한정될 필요는 없고, 전류 크기 조절부, PWM 신호 제어부, 발광 다이오드부의 배열 등에서 다른 구성요소, 형태를 사용하더라도 전체적인 작용 및 효과에는 차이가 없 다면 이러한 다른 구성은 본 발명의 권리범위에 포함될 수 있으며, 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.
도 1은 종래 기술에 따른 발광 다이오드 구동 장치를 도시한 도면.
도 2a는 본 발명의 실시예에 따른 발광 다이오드 구동 장치의 블록 구성도.
도 2b는 발광 다이오드 구동 장치의 전류, 전압 및 광도의 관계를 도시한 그래프.
도 2c는 발광 다이오드 구동 장치의 발광 효율 및 소비 전력의 관계를 도시한 도면.
도 3a는 본 발명의 실시예에 따른 발광 다이오드 구동 장치의 정전류 출력을 도시한 도면.
도 3b는 본 발명의 실시예에 따른 발광 다이오드 구동 장치의 PWM 신호 출력을 도시한 도면.
도 4는 본 발명의 다른 실시예에 따른 발광 다이오드 구동 장치의 블록 구성도.
도 5는 본 발명의 실시예에 따른 발광 다이오드 구동 장치를 도시한 도면.
<도면의 주요부분에 대한 부호의 설명>
210 : 전원 공급부 220 : 출력부
221 : 전류 크기 조절부 222 : PWM 제어부
223 : 전류 입력부 224 : 전류 비교부
225 : 전류 설정부 230 : 발광 다이오드부
240 : 피드백 회로부 410 : 비율 입력부
420 : 저장부 510 : 전원 공급부
514 : 제1 커패시터 518 : 제2 커패시터
530 : 발광 다이오드부 540 : 제1 저항
550 : 제어 IC 556 : 스위칭 소자

Claims (12)

  1. 발광 다이오드를 구동하는 장치에 있어서,
    전압을 공급하는 전원 공급부; 및
    상기 전원 공급부의 전류를 이용하여, 상기 발광 다이오드부에 흐르는 전류의 크기가 소정의 기준 전류의 크기보다 큰 경우 상기 발광 다이오드부에 정전류를 출력하며, 상기 발광 다이오드부에 흐르는 전류의 크기가 상기 기준 전류의 크기보다 작은 경우 상기 발광 다이오드부에 상기 기준 전류의 크기를 가지는 PWM 신호를 출력하는 출력부를 포함하는 발광 다이오드 구동 장치.
  2. 제1항에 있어서,
    상기 정전류 또는 PWM 신호를 입력 받아 발광하는 복수의 발광 다이오드가 직렬 또는 병렬 방식으로 연결된 발광 다이오드부를 더 포함하는 발광 다이오드 구동 장치.
  3. 제1항에 있어서,
    상기 출력부는,
    상기 전원 공급부로부터 공급된 전류의 크기를 조절하는 전류 크기 조절부; 및
    상기 크기가 조절된 전류의 듀티비를 조절하는 PWM 제어부를 포함하는 발광 다이오드 구동 장치.
  4. 제1항에 있어서,
    상기 발광 다이오드부에 흐르는 전류는 상기 발광 다이오드부에 입력되는 전류인 것을 특징으로 하는 발광 다이오드 구동 장치.
  5. 제1항에 있어서,
    상기 발광 다이오드부에 흐르는 전류는 상기 발광 다이오드부에서 출력되는 전류인 것을 특징으로 하는 발광 다이오드 구동 장치.
  6. 제1항에 있어서,
    상기 출력부는,
    상기 발광 다이오드부에 흐르는 전류의 크기를 입력받는 전류 입력부;
    상기 전류 입력부에 입력되는 전류의 크기를 상기 기준 전류의 크기와 비교하는 전류 비교부; 및
    상기 비교 후 산출된 전류 비교값과 미리 설정된 기준 전류 비율을 비교하여 상기 정전류 또는 PWM 신호 중 상기 발광 다이오드부에 출력되는 전류의 종류를 결정하는 전류 설정부를 포함하는 발광 다이오드 구동 장치.
  7. 제6항에 있어서,
    상기 전류 비교값은 상기 기준 전류의 크기에 대한 상기 전류 입력부에 입력되는 전류의 크기의 비율인 것을 특징으로 하는 발광 다이오드 구동 장치.
  8. 제6항에 있어서,
    상기 기준 전류 비율은 20% 내지 100% 중 어느 하나의 수치로 설정되는 것을 특징으로 하는 발광 다이오드 구동 장치.
  9. 제6항에 있어서,
    상기 기준 전류는 상기 발광 다이오드부가 최대의 밝기를 가질 때 상기 발광 다이오드부에 흐르는 전류인 것을 특징으로 하는 발광 다이오드 구동 장치.
  10. 제6항에 있어서,
    상기 기준 전류 비율은 사용자의 조작에 의해 설정되는 것을 특징으로 하는 발광 다이오드 구동 장치.
  11. 제10항에 있어서,
    상기 기준 전류 비율을 사용자로부터 입력받는 비율 입력부; 및
    상기 입력된 기준 전류 비율을 저장하는 저장부를 더 포함하는 발광 다이오드 구동 장치.
  12. 제1항 내지 제11항 중 어느 한 항의 발광 다이오드 구동 장치;
    상기 발광 다이오드 구동 장치에 연결되어 발생하는 열을 외부로 방출하는 방열부; 및
    상기 발광 다이오드 구동 장치 및 상기 방열부를 수용하는 케이스를 포함하는 발광 다이오드 조명.
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Cited By (4)

* Cited by examiner, † Cited by third party
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KR101116188B1 (ko) * 2011-05-20 2012-03-06 주식회사 서울스테이지라이팅 Ｌｅｄ 구동 회로 및 ｌｅｄ 조도 제어 방법
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