KR20110066664A - Ｌｅｄ 구동 장치 - Google Patents

Abstract

다양한 크기의 LED 구동 전류를 제공할 수 있는 LED 구동장치가 개시된다. 상기 LED 구동장치는, LED에 흐르는 전류의 크기에 대응되는 전압값을 출력하는 가변저항부; 상기 가변 저항에 의해 출력된 전압값에 따라 상기 LED에 흐르는 전류가 일정하게 유지되도록 상기 LED에 제공되는 전류의 크기를 조정하는 정전류 공급부; 상기 LED 광원부에 의해 방출되는 광량을 검출하는 조도 센서; 및 상기 조도 센서에 의해 검출된 광량에 따라 상기 가변 저항의 저항값을 제어하는 제어부를 포함하며, 상기 제어부는, 상기 가변 저항의 저항값을 제어하여 상기 가변 저항에서 출력되는 전압의 크기를 조정함으로써 상기 정전류 공급부에서 제공되는 전류의 크기를 제어할 수 있다.

LED, 구동, 검출, 전류, 전압, 조도 센서, 룩업테이블(LUT)

Description

ＬＥＤ 구동 장치{LED DRIVING APPARATUS}

본 발명은 LED 구동 장치에 관한 것으로, 더욱 상세하게는 다양한 크기의 LED 구동 전류를 제공할 수 있는 LED 구동장치에 관한 것이다.

최근 반도체 기술의 발전에 따라 반도체로 제조되는 광원인 발광 다이오드(LED)의 고출력화가 이루어져 왔다. 이에 따라 기존의 백열등 또는 형광등과 같은 조명용 램프를 LED를 광원으로 적용한 램프로 대체시키고자 하는 연구가 활발하게 이루어지고 있으며 일부 기술분야에서는 이미 기존 램프를 대체하는 새로운 광원으로 이용되고 있다.

이러한 LED를 이용한 램프를 구동하기 위해서는 LED를 구동하기 위한 구동회로가 필요하다. LED를 구동하기 위한 구동회로는, 상용의 교류(AC) 전원으로부터 LED에 직접 제공되는 직류 전류를 생성하는데 필요한 정류 회로, 역률 개선(PFC) 회로, 전압 변환 회로등이 필요하다. 특히, LED는 발광되는 광량이 그에 흐르는 구동 전류의 크기에 따라 변화하므로 일정한 밝기의 발광을 유지하기 위해서는 구동에 제공되는 전류의 크기를 일정하게 유지하는 정전류 구동이 이루어져야 한다.

현재 LED의 정전류 구동을 위해 다양한 LED 구동 장치들이 알려져 있으나, LED가 적용되는 애플리케이션에 따라 LED의 갯수와 연결 구조가 다양하게 변경될 수 있으므로 애플리케이션 마다 다른 종류, 다른 형식의 LED 구동 장치가 요구된다. 이에 따라, LED의 종류나 개수 또는 그 연결 구조에 따라 새로운 LED 구동장치를 새롭게 개발하여야 하는 필요성이 존재하다.

이러한 LED 구동장치의 개발으로 인해 LED를 적용한 애플리케이션에 대한 개발 기간이나 개발 비용이 증가하게 되고, LED 구동 장치에 대한 안전규격도 새로이 인허가 받아야 하는 등의 개발 자원의 추가적인 부담이 발생하게 된다.

본 발명은 LED 애플리케이션의 개발에 소요되는 개발 자원의 부담을 경감하기 위해 다양한 LED 애플리케이션의 LED 구동에 적용할 수 있는 LED 구동 장치를 제공하는 것을 해결하고자하는 기술적 과제로 한다.

상기 기술적 과제를 해결하기 위한 수단으로서 본 발명은,

적어도 하나의 LED를 포함하는 LED 광원부를 구동하기 위한 LED 구동장치에 있어서,

상기 LED에 흐르는 전류의 크기에 대응되는 전압값을 출력하는 가변저항부;

상기 가변 저항에 의해 출력된 전압값에 따라 상기 LED에 흐르는 전류가 일정하게 유지되도록 상기 LED에 제공되는 전류의 크기를 조정하는 정전류 공급부;

상기 LED 광원부에 의해 방출되는 광량을 검출하는 조도 센서; 및

상기 조도 센서에 의해 검출된 광량에 따라 상기 가변 저항의 저항값을 제어하는 제어부를 포함하며,

상기 제어부는, 상기 가변 저항의 저항값을 제어하여 상기 가변 저항에서 출력되는 전압의 크기를 조정함으로써 상기 정전류 공급부에서 제공되는 전류의 크기를 제어하는 것을 특징으로 하는 LED 구동 장치를 제공한다.

본 발명의 일실시형태에서, 상기 LED 광원부는 직렬 연결된 복수의 LED를 포함하는 복수의 LED 어레이를 포함하고, 상기 LED 어레이는 상호 병렬 연결되며, 상기 가변저항부는 상기 LED 어레이에 각각 직렬 연결된 복수의 가변저항을 포함할 수 있다.

본 발명의 일실시형태에서, 상기 제어부는, 상기 가변 저항값과 상기 LED 광원부에서 방출되는 광량 사이의 관계를 사전 저장하는 룩업 테이블을 포함할 수 있다.

본 발명에 따르면, LED에 흐르는 전류를 검출하는 검출저항으로 저항값을 변동할 수 있는 가변저항을 사용함으로써 LED 광원부 내에 포함된 LED의 개수나 연결구조가 변경되더라도 해당 LED 광원부에 적절한 크기의 전류를 제공할 수 있는 효과가 있다.

또한, 본 발명에 따르면, LED에 흐르는 전류의 크기를 제어하여 LED 광원에 의해 방출되는 광량을 일정하게 유지할 수 있는 효과가 있다.

이하, 첨부된 도면을 참조하여 본 발명의 다양한 실시형태를 보다 상세하게 설명한다. 그러나, 본 발명의 실시형태는 여러 가지 다른 형태로 변형될 수 있으며, 본 발명의 범위가 이하 설명되는 실시형태로 한정되는 것은 아니다. 본 발명의 실시형태는 본 발명이 속하는 기술분야에서 통상의 지식을 가진 자에게 본 발명을 보다 완전하게 설명하기 위해서 제공되는 것이다. 따라서, 도면에 도시된 구성요소들의 형상 및 크기 등은 보다 명확한 설명을 위해 과장될 수 있다는 점을 유념해야 할 것이다.

도 1은 본 발명의 일실시형태에 따른 LED 구동 장치의 일례를 도시한 블록 구성도이다.

도 1에 도시한 바와 같이, 본 발명의 일실시형태는 적어도 하나의 LED(L)를 포함하는 LED 광원부(10)를 구동하기 위한 LED 구동장치에 관한 것이다. 본 발명의 일실시형태에 따른 LED 구동 장치는, LED 광원(10)의 LED(L)에 흐르는 전류의 크기를 검출하기 위한 가변저항부(20)와, 상기 가변저항부(20)에 의해 검출된 전류의 크기를 입력받고 검출된 전류의 크기를 이용하여 LED 광원(10)의 LED(L)에 흐르는 전류의 크기가 일정하도록 조정하는 정전류 공급부(30)와, 상기 LED 광원(10)에서 방출되는 광량을 검출하는 조도 센서(40)와, 상기 조도 센서(40)에서 검출된 광량에 따라 가변저항부(20)의 저항값을 제어하는 제어부(50)를 포함하여 구성될 수 있다.

상기 LED 광원부(10)는 적어도 하나의 LED(L)를 포함하는 광원으로서, 다양한 개수와 다양한 전기적 연결관계를 갖는 LED(L)를 포함할 수 있다. 상기 LED 광원부(10)는 LED를 적용하는 애플리케이션에 따라, 직렬 연결 또는 병렬 연결 또는 직렬과 병렬 연결이 혼용된 형태의 전기적 연결구조로 연결된 복수의 LED를 포함할 수 있다. 도 1에 도시된 예와 같이, 상기 LED 광원부(10)는 직렬 연결된 복수의 LED를 포함하는 LED 어레이(11, 12, 13)가 복수개 포함되며, 상기 LED 어레이(11, 12, 13)는 상호 병렬 연결될 수 있다.

상기 가변저항부(20)는 LED 광원부(10)의 LED(L)에 흐르는 전류를 검출하여 정전류 공급부(30)로 피드백하기 위해 제공되는 요소로서 적어도 하나의 가변 저항(21, 22, 23)을 포함할 수 있다. 상기 가변저항부(20)는 LED 광원부(10)의 LED 연결 구조 등에 따라 다양한 방법으로 구현될 수 있다. 도 1에 도시한 예에서와 같이, 상기 LED 광원부(10)가 복수의 LED 어레이(11, 12, 13)를 포함하는 구조로 구현되는 경우, 상기 가변저항부(20)는 복수의 LED 어레이(11, 12, 13) 각각에 흐르는 전류를 검출할 수 있도록 복수의 LED 어레이(11, 12, 13)에 각각 직렬 연결되는 복수의 가변저항(21, 22, 23)을 포함할 수 있다.

상기 가변저항부(20)는 LED 광원부(10)의 LED에 흐르는 전류의 크기를 전압값의 형태로 출력한다. 도 1에 도시된 바와 같이, LED 어레이(11, 12, 13)에 직렬 연결된 가변저항(21, 22, 23)에는 LED 어레이(11, 12, 13)에 흐르는 전류와 자신의 저항값에 의해 결정되는 전압이 양단에 인가되게 된다. 이 가변저항(21, 22, 23)에 인가되는 전압값은 저항값이 일정하게 유지되는 경우 전류값에 따라 변동될 수 있으므로, 가변저항(21, 22, 23)에 인가되는 전압값은 LED 어레이(11, 12, 13)에 흐르는 전류의 크기를 반영하는 값이 될 수 있다. 이 가변저항부(20)에 의해 검출된 LED에 흐르는 전류의 크기에 대응되는 전압값은 정전류 공급부(30)로 제공되어 LED 광원부(10)로 제공되는 전류(If)의 크기를 일정하게 조정하는데 이용될 수 있다.

상기 정전류 공급부(30)는, 상기 가변저항부(20)에서 검출된 전류의 크기에 대응되는 전압값을 입력받고, 그에 따라 LED에 흐르는 전류가 일정하게 유지되도록 LED에 제공하는 전류의 크기를 조정한다. 상기 정전류 공급부(30)은 당 기술분야에서 잘 알려진 PWM 방식 또는 선형(linear) 방식 등의 정전류 공급 회로가 사용될 수 있으며, 상용의 LED 구동 IC 등이 사용될 수 있다.

상기 조도 센서(40)는 상기 LED 광원부(10)에 의해 방출되는 광량을 검출한다. 상기 조도 센서(40)는 LED 광원부(10)에 인접하게 설치되어 LED 광원부(10)로부터 직접 방출되는 광량을 검출할 수 있다. 다른 실시형태에서, 상기 조도 센서(40)는 상기 LED 광원부(10)에 의해 조명이 이루어지는 환경 내 임의의 위치에 설치되어 LED 광원부(10)에서 방출되는 광에 의한 조명 환경의 조도를 검출할 수도 있다.

상기 제어부(50)는, 상기 조도 센서(40)에 의해 검출된 광량에 따라 상기 가변 저항의 저항값을 제어할 수 있다. 특히 상기 제어부(50)는, 상기 가변 저항부(20)의 저항값을 제어하여 상기 가변 저항(20)이 전류의 크기를 검출하여 출력하는 전압의 크기를 조정할 수 있다.

예를 들어, 상기 제어부(50)는 LED 광원부(10)의 발광에 의한 조도가 감소되는 경우, 상기 가변 저항부(20)의 저항값을 감소시킨다. 상기 정전류 공급부(30)에서 제공되는 구동 전류(If)의 크기가 일정하게 유지되는 상태에서 상기 가변 저항부(20)의 저항값이 감소하게 되면, 구동 전류에 의해 상기 가변 저항부(20)에 인가되는 전압은 감소하게 된다. 감소된 상기 가변 저항부(20)의 전압을 제공받은 상기 정전류 공급부(30)는 LED에 흐르는 전류가 감소된 것으로 판단하고 LED에 제공하는 전류를 증가시킬 수 있다. 이러한 일련의 과정을 통해 LED에 제공되는 전류가 증가됨으로써 LED 광원부(10)의 발광량이 증가하여 저하된 조도를 보상할 수 있다.

이와는 반대로, 상기 제어부(50)는 LED 광원부(10)의 발광에 의한 조도가 증가하는 경우, 상기 가변 저항부(20)의 저항값(20)을 증가시킨다. 상기 정전류 공급부(30)에서 제공되는 구동 전류(If)의 크기가 일정하게 유지되는 상태에서 상기 가변 저항부(20)의 저항값이 증가하게 되면, 구동 전류에 의해 상기 가변 저항부(20)에 인가되는 전압은 증가하게 된다. 증가된 상기 가변 저항부(20)의 전압을 제공받은 상기 정전류 공급부(30)는 LED에 흐르는 전류가 증가된 것으로 판단하고 LED에 제공하는 전류를 감소 시킬 수 있다. 이러한 일련의 과정을 통해 LED에 제공되는 전류가 증가됨으로써 LED 광원부(10)의 발광량이 감소하여 상승된 조도를 보상할 수 있다.

한편 제어부(51)는 상기 조도 센서(40)에서 검출되는 광량과 가변 저항부(20)의 저항값 사이의 관계를 사전에 저장하는 룩업 테이블(LTU)(50)을 포함할 수 있다. 상기 제어부(50)는 상기 조도 센서(40)로부터 입력되는 광량을 참고하여 광량변화를 연산하고 상기 광량변화를 보상하기 위해 변화시켜야 하는 저항값을 룩업 테이블(51)로부터 찾아 가변 저항부(20)의 저항값을 결정할 수 있다.

또한, 상기 제어부(50)가 상기 가변 저항부(20)의 저항값을 결정하는 구성으로 이해, 본 발명은 다양한 종류의 LED 광원부(10)를 구동하기 위한 애플리케이션에 적용될 수 있다. 즉, 본 발명에 따르면, 다양한 개수와 종류의 LED가 다양한 상호 연결구조로 연결되는 LED 광원부(10)를 적용하더라도, 적용되는 LED 광원부(10)가 원하는 휘도를 유지하기 위한 전류를 검출할 수 있도록 적절하게 가변 저항부(20)의 저항값을 결정할 수 있다. 이와 같이, 본 발명은, 다양한 LED 광원부(10)를 구동하기 위해 별도의 구동회로 변경 또는 새로운 구동 회로를 설계하는 추가적인 비용 및 시간 소비를 제거할 수 있다.

본 발명의 상세한 설명에서는 구체적인 실시예에 관하여 설명하였으나 본 발명의 범위에서 벗어나지 않는 한도 내에서 여러 가지 변형이 가능함은 물론이다. 그러므로 본 발명의 범위는 설명된 실시예에 국한되지 않으며, 후술되는 특허청구의 범위 및 이 특허청구의 범위와 균등한 것들에 의해 정해져야 한다.

도 1은 본 발명의 일실시형태에 따른 LED 구동 장치의 일례를 도시한 블록 구성도이다.

*도면의 주요부분에 대한 부호의 설명*

10:LED 광원부 11-13: LED 어레이

20: 가변 저항부 21-23: 가변저항

30: 정전류 공급부 40: 조도 센서

50: 제어부(MCU) 51: 룩업 테이블(LUT)

Claims (3)

1. 적어도 하나의 LED를 포함하는 LED 광원부를 구동하기 위한 LED 구동장치에 있어서,

   상기 LED에 흐르는 전류의 크기에 대응되는 전압값을 출력하는 가변저항부;

   상기 가변 저항에 의해 출력된 전압값에 따라 상기 LED에 흐르는 전류가 일정하게 유지되도록 상기 LED에 제공되는 전류의 크기를 조정하는 정전류 공급부;

   상기 LED 광원부에 의해 방출되는 광량을 검출하는 조도 센서; 및

   상기 조도 센서에 의해 검출된 광량에 따라 상기 가변 저항의 저항값을 제어하는 제어부를 포함하며,

   상기 제어부는, 상기 가변 저항의 저항값을 제어하여 상기 가변 저항에서 출력되는 전압의 크기를 조정함으로써 상기 정전류 공급부에서 제공되는 전류의 크기를 제어하는 것을 특징으로 하는 LED 구동 장치.
2. 제1항에 있어서,

   상기 LED 광원부는 직렬 연결된 복수의 LED를 포함하는 복수의 LED 어레이를 포함하고, 상기 LED 어레이는 상호 병렬 연결되며,

   상기 가변저항부는 상기 LED 어레이에 각각 직렬 연결된 복수의 가변저항을 포함하는 것을 특징으로 하는 LED 구동 장치.
3. 제1항에 있어서,

   상기 제어부는, 상기 가변 저항값과 상기 LED 광원부에서 방출되는 광량 사이의 관계를 사전 저장하는 룩업 테이블을 포함하는 것을 특징으로 하는 LED 구동 장치.

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