KR20110090019A

KR20110090019A - Ｌｅｄ 구동회로

Info

Publication number: KR20110090019A
Application number: KR1020100009572A
Authority: KR
Inventors: 이동석
Original assignee: 주식회사 미광엔비텍
Priority date: 2010-02-02
Filing date: 2010-02-02
Publication date: 2011-08-10

Abstract

본 발명은 LED 구동회로에 관한 것이다. 본 발명의 LED 구동회로는 LED램프에 일정한 전류를 공급하기 위해 기준전압을 발생시키는 기준전압 발생부; 상기 LED램프에 공급되는 전류를 검출하는 전류검출부; 및 상기 전류검출부를 통해 검출된 전류에 따른 전압이 상기 기준전압보다 높은 경우, 내부저항을 높게 하여 상기 LED램프에 공급되는 전류를 감소시키고, 상기 기준전압보다 낮은 경우, 상기 내부저항을 낮게 하여 상기 LED램프에 공급되는 전류를 증가시키는 전류제어부를 포함하는 것을 특징으로 한다. 본 발명의 LED 구동회로에 의하면, PWM제어 방식에 비해 LED램프에 흐르는 최대 전류를 낮게하므로서 LED램프의 수명을 길게 할 수 있으며, PWM제어시 발생하는 노이즈를 감소시킬 수 있다.

Description

ＬＥＤ 구동회로{Light Emitting Diode Driving Circuit}

본 발명은 구체적으로는 차량용 발광 다이오드 전조등에 관한 것으로, 차동증폭기와 전자저항 역할을 하는 FET소자로 구성된 LED 구동회로에 관한 것이다.

현재 차량용 전조등에서 사용하는 램프로는 할로겐 램프나 HID(High Intensity Discharge) 램프가 있다. 할로겐 램프는 그 단가가 저렴하여 현재 널리 사용되고 있지만, 필라먼트의 점등온도가 높게 설계되어 있어서 과전압 점등을 하게 되면 할로겐 사이클의 평행상태를 잃게 되어 수명이 현저하게 떨어지는 문제가 발생한다. 이에 반하여 HID 램프의 경우에는 가스 발광을 이용한 방전램프의 특성상 열 부하가 낮아 그 수명이 길지만, 안정기와 램프 상호간의 결합 조건이 부합하지 않을 경우에는 그 수명이 현저하게 떨어지는 문제와, 초기 발광시 과도한 전압(20,000V이상)이 발생되기 때문에 이를 사용하기 위해서는 램프 휴즈를 20A급으로 교환해야 하는 불편함과, 그 단가가 할로겐 램프에 비하여 수 내지 수십배에 달하는 문제가 있다.

이러한 문제를 해결하기 위해 LED(Light Emitting Diode) 램프를 이용한 차량용 전조등에 관한 연구가 현재 활발히 수행중이다. 특히, LED의 경우 반도체라는 특성으로 인해 처리속도, 전력소모, 수명 등의 제반사항에서 큰 장점을 보여 각종 전자제품의 전자 표시부품으로 널리 사용되고 있으며, 최근 높은 휘도의 제품들이 개발되면서 미래의 첨단조명용 광원으로 각광받고 있다. LED는 세 가지 색상인 적색(red), 녹색(green) 및 청색(blue) 각각에 대하여 복수개의 어레이(Array)를 마련하여 액정표시장치(LCD: liquid crystal display)의 백라이트(back light)로서 이용된다.

이러한 LED를 구동하는 종래의 구동장치는, 소정의 듀티사이클(duty cycle)을 가진 펄스폭변조(Pulse Width Modulation: 이하, "PWM"이라 칭함)신호를 이용하여 LED에 전류가 흐르도록 한다. 그리고 LED에 흐르는 전류가 소정의 피크치에 도달하면 LED에 흐르는 전류가 차단되도록 제어한다. 이를 통해, LED에 흐르는 전류량을 조정하여 LED가 방출하는 광의 휘도를 조정한다.

그런데 이러한 PWM 제어방식에서는 고주파 노이즈가 발생하고 신호지연 등으로 과전류가 발생할 경우 LED 램프의 수명을 단축시키며 화재의 위험이 따르는 문제점이 있다. 따라서 보다 안정적으로 전류를 공급하면서 LED 램프의 수명단축을 최소화할 수 있는 구동회로가 요구되고 있다.

따라서 본 발명은 상술한 문제점을 해결하기 위한 것으로, 그 목적은 PWM제어 방식에 비해 LED 램프에 흐르는 최대 전류를 감소시켜 LED 램프의 수명을 길게 할 수 있으며, PWM 제어시 발생하는 노이즈를 감소시킬 수 있는 LED 구동회로를 제공하는데 있다.

상기한 기술적 과제를 달성하기 위한 본 발명의 일면은 LED램프에 일정한 전류를 공급하기 위해 기준전압을 발생시키는 기준전압 발생부; 상기 LED램프에 공급되는 전류를 검출하는 전류검출부; 및 상기 전류검출부를 통해 검출된 전류에 따른 전압이 상기 기준전압보다 높은 경우, 내부저항을 높게 하여 상기 LED램프에 공급되는 전류를 감소시키고, 상기 기준전압보다 낮은 경우, 상기 내부저항을 낮게 하여 상기 LED램프에 공급되는 전류를 증가시키는 전류제어부를 포함하는 것을 특징으로 한다.

일 실시예에 있어서, 상기 기준전압 발생부는, 전원전압의 크기를 상기 기준전압으로 일정하게 유지시키는 정전압 다이오드와, 전원전압을 평활하여 안정된 기준전압을 유지하기 위한 제1 차동증폭기를 포함할 수 있다.

일 실시예에 있어서, 상기 전류제어부는, 상기 전류검출부를 통해 검출된 전류와 상기 기준전압을 비교하기 위한 제2 차동증폭기와, 상기 제2 차동증폭기의 출력전압에 따라 상기 LED램프에 공급되는 전류를 제어하는 FET를 포함할 수 있다.

일 실시예에 있어서, 상기 LED의 온도가 미리 설정된 한계온도까지 오르지 않게 하기 위한 온도감시부를 포함할 수 있다.

일 실시예에 있어서, 상기 온도감시부는 방열판과, 상기 방열판에 부착되어 상기 방열판의 온도가 상기 한계온도에 도달하면 개방되어 있던 스위치가 단락되는 온도스위치를 포함할 수 있다.

일 실시예에 있어서, 외부로부터의 고주파 영향을 차단하기 위한 고주파차단용 콘덴서를 포함할 수 있다.

일 실시예에 있어서, 역전류에 의해 부품의 파손을 방지하기 위한 역류방지용 다이오드를 포함할 수 있다.

일 실시예에 있어서, 과전류 발생시 전류를 차단하는 과전류방지용 저항을 포함할 수 있다.

본 발명의 LED 구동회로에 의하면, PWM제어 방식에 비해 LED 램프에 흐르는 최대 전류를 감소시켜 LED 램프의 수명을 길게 할 수 있으며, PWM 제어시 발생하는 노이즈를 감소시킬 수 있다.

도 1은 본 발명의 바람직한 실시예에 따른 LED 구동회로의 개략적인 구성을 보여주는 블록도이다.
도 2는 본 발명의 바람직한 실시예에 따른 LED 구동회로의 회로도이다.

본 발명을 충분히 이해하기 위해서 본 발명의 바람직한 실시예를 첨부 도면을 참조하여 설명한다. 본 발명의 실시예는 여러 가지 형태로 변형될 수 있으며, 본 발명의 범위가 아래에서 상세히 설명하는 실시예로 한정되는 것으로 해석되어서는 안 된다. 본 실시예는 당업계에서 평균적인 지식을 가진 자에게 본 발명을 보다 완전하게 설명하기 위해서 제공 되어지는 것이다. 따라서 도면에서의 요소의 형상 등은 보다 명확한 설명을 강조하기 위해서 과장되어 표현될 수 있다. 각 도면에서 동일한 부재는 동일한 참조부호로 도시한 경우가 있음을 유의하여야 한다. 본 발명의 요지를 불필요하게 흐릴 수 있다고 판단되는 공지 기능 및 구성에 대한 상세한 기술은 생략된다.

도 1은 본 발명의 바람직한 실시예에 따른 LED 구동회로의 개략적인 구성을 보여주는 블록도이다.

도 1에 도시된 바와 같이, 본 발명의 LED 구동회로(100)는 LED 램프(110), 전원공급부(120), 기준전압 발생부(130), 전류검출부(140), 전류제어부(150), 온도감시부(160)로 구성된다.

LED 램프(110)는 복수개의 발광 다이오드를 포함할 수 있으며, 기판과 기판 상에 실장된 다수의 LED 칩 및 LED 칩에 전원을 인가하기 위한 내부 전극을 포함할 수 있다.

전원공급부(120)는 배터리(미도시)를 포함할 수 있으며, 배터리로부터의 전원전압을 LED 구동회로(100)에 공급한다.

기준전압 발생부(130)는 LED 램프(110)에 일정한 전류를 공급하기 위해 기준전압을 발생시킨다.

전류검출부(140)는 LED 램프(110)에 공급되는 전류를 검출한다.

전류제어부(150)는 전류검출부(140)를 통해 검출된 전류에 따른 전압이 기준전압보다 높은 경우, 내부저항을 높게 하여 LED 램프(110)에 공급되는 전류를 감소시키고, 기준전압보다 낮은 경우, 내부저항을 낮게 하여 LED 램프(110)에 공급되는 전류를 증가시킨다.

온도감시부(160)는 LED의 온도가 미리 설정된 한계온도까지 오르지 않게 하기 위한 장치이다.

도 2는 본 발명의 바람직한 실시예에 따른 LED 구동회로의 회로도이다.

이하, 도 2를 참조하여 본 발명에 따른 LED 구동회로의 각 블록을 좀 더 상세히 설명하기로 한다.

기준전압 발생부(130)는 전원전압의 크기를 기준전압으로 일정하게 유지시키는 정전압 다이오드(131)와, 전원전압을 평활하여 안정된 기준전압을 유지하기 위한 제1 차동증폭기(133)를 포함할 수 있다. 또한 분압저항 R3, R8을 더 포함할 수 있다.

기준전압 발생부(130)는 입력전압이 변화해도 LED에 공급되는 전류제어에 필요한 기준전압을 만드는 부분으로 저소비 전류를 구현하기 위해 정전압 IC및 OP앰프로 구동한다. 예컨대, 정전압 다이오드(131)를 이용하여 배터리로부터의 전원전압이 불안정하여도 일정한 전압(2.5V)을 유지한다. 이를 제1 차동증폭기(133)로 평활하여 안정된 기준전압을 유지시킨다. 기준전압인 2.5V를 저항 R3, R8로 분압하여 1.25V로 만든다. 이는 제2 차동증폭기(151)의 동작범위에 준하기 위함이며, 온도에 따른 전류를 제어하기 위함이다.

전류검출부(140)는 회로기판에 구비되어 전류를 검출하는 션트저항 R9로 구성될 수 있는데, 흐르는 전류량을 알 수 있는 방법은 션트(전류에 따라 전압이 얻어지는 부품)에 생기는 전위차를 취하면 된다. 이때 전류를 검출하는 저항값은 낮게 설정되어 자체적으로 소비하는 전력을 최소화하며, 온도에 변화가 적은 재료를 이용하는 것이 바람직하다. 이에 의하여, 회로 내부 온도가 변화해도 LED에 흐르는 전류를 일정하게 흐르게 할 수 있다.

전류제어부(150)는 전류검출부(140)를 통해 검출된 전류와 기준전압을 비교하기 위한 제2 차동증폭기(151)와, 제2 차동증폭기(151)의 출력전압에 따라 LED 램프에 공급되는 전류를 제어하는 FET(153)를 포함할 수 있다. 여기서 FET(153)는 LED 램프에 흐르는 전류를 제어하며 내부저항이 낮은 것을 선택하여 자체적으로 소비하는 전력을 최소화 하는 것이 바람직하다.

보다 구체적으로, 제2 차동증폭기(151)는 입력5와 입력6의 전위차를 비교하여 높고 낮음에 따라 출력을 낸다. A점에 연결된 입력5의 기준전압이 전류검출부(140)로부터의 입력6의 전압보다 높으면 제2 차동증폭기(151)의 출력은 +전원전압까지의 전압을 출력으로 보낸다. 반대로 입력5의 기준전압이 전류검출부(140)로부터의 입력6의 전압보다 낮으면 제2 차동증폭기(151)의 출력은 -전원전압을 출력으로 보낸다. 이 출력을 받아서 전류를 제어하는 FET(153) 게이트에 공급하여 LED에 흐르는 전류를 가감한다. 위와 같은 동작을 수 nsec에 반복하므로 LED 램프에는 일정한 전류가 공급된다.

온도감시부(160)는 방열판(미도시)의 온도를 감시하며 온도가 LED의 한계까지 오르지 않게 하여 LED의 파손을 억제하고, 전조등이 꺼지지 않게 하는데 목적을 두고 있다. 또한 과열에 의한 전조등의 화재를 방지한다.

구체적으로, 온도감시부(160)는 방열판과, 방열판에 부착되어 방열판의 온도가 한계온도에 도달하면 개방되어 있던 스위치가 단락되는 온도스위치(161)를 포함할 수 있다. 방열판에 부착된 온도스위치(161)는 설정온도에 도달하면 개방되어 있던 스위치가 연결되는 소자로 구성된다. 온도스위치(161)는 LED의 과열로 소손되기 전의 온도에 동작하므로 LED가 고온에 파손되는 것을 방지할 수 있다.

또한 온도감시부(160)는 써미스터 등으로 구성될 수 있으며, LED 램프에 근접 설치되어 램프의 복사 온도를 감지하여 전류제어부(150)가 온도에 따라 LED 램프의 전류량을 제어하도록 할 수도 있다. 이와 같이, 온도에 따라 LED 램프로 인가되는 전류량을 제어하면, 이상고온으로 인한 구성요소의 파손이나 납 융해로 인한 단선 등을 방지할 수 있다.

한편, LED 구동회로는 외부로부터의 고주파 영향을 차단하기 위한 고주파차단용 콘덴서(C1~C6)를 복수개 포함할 수 있다. 각각의 콘덴서는 본 장치가 자동차에 부착되는 관계로 외부로터의 영향을 차단하는 목적으로 설치된다.

그리고 LED 구동회로는 역전류에 의해 부품의 파손을 방지하기 위한 역류방지용 다이오드(170)와 과전류 발생시 전류를 차단하는 과전류방지용 저항(R2)을 더 포함할 수 있다.

이상에서 설명된 본 발명의 LED 구동회로의 실시예는 예시적인 것에 불과하며, 본 발명이 속한 기술분야의 통상의 지식을 가진 자라면 이로부터 다양한 변형 및 균등한 타 실시예가 가능하다는 점을 잘 알 수 있을 것이다. 그럼으로 본 발명은 상기의 상세한 설명에서 언급되는 형태로만 한정되는 것은 아님을 잘 이해할 수 있을 것이다. 따라서 본 발명의 진정한 기술적 보호 범위는 첨부된 특허청구범위의 기술적 사상에 의해 정해져야 할 것이다. 또한, 본 발명은 첨부된 청구범위에 의해 정의되는 본 발명의 정신과 그 범위 내에 있는 모든 변형물과 균등물 및 대체물을 포함하는 것으로 이해되어야 한다.

100 : LED 구동회로 110 : LED램프
120 : 전원부 130 : 기준전압 발생부
140 : 전류검출부 150 : 전류제어부
160 : 온도감시부

Claims

LED램프에 일정한 전류를 공급하기 위해 기준전압을 발생시키는 기준전압 발생부;
상기 LED램프에 공급되는 전류를 검출하는 전류검출부; 및
상기 전류검출부를 통해 검출된 전류에 따른 전압이 상기 기준전압보다 높은 경우, 내부저항을 높게 하여 상기 LED램프에 공급되는 전류를 감소시키고, 상기 기준전압보다 낮은 경우, 상기 내부저항을 낮게 하여 상기 LED램프에 공급되는 전류를 증가시키는 전류제어부를 포함하는 것을 특징으로 하는 LED 구동회로.
제1항에 있어서,
상기 기준전압 발생부는
전원전압의 크기를 상기 기준전압으로 일정하게 유지시키는 정전압 다이오드와,
전원전압을 평활하여 안정된 기준전압을 유지하기 위한 제1 차동증폭기를 포함하는 것을 특징으로 하는 LED 구동회로.
제1항에 있어서,
상기 전류제어부는
상기 전류검출부를 통해 검출된 전류와 상기 기준전압을 비교하기 위한 제2 차동증폭기와,
상기 제2 차동증폭기의 출력전압에 따라 상기 LED램프에 공급되는 전류를 제어하는 FET를 포함하는 것을 특징으로 하는 LED 구동회로.
제1항에 있어서,
상기 LED의 온도가 미리 설정된 한계온도까지 오르지 않게 하기 위한 온도감시부를 더 포함하는 것을 특징으로 하는 LED 구동회로.
제4항에 있어서,
상기 온도감시부는
방열판과, 상기 방열판에 부착되어 상기 방열판의 온도가 상기 한계온도에 도달하면 개방되어 있던 스위치가 단락되는 온도스위치를 포함하는 것을 특징으로 하는 LED 구동회로.
제1항에 있어서,
외부로부터의 고주파 영향을 차단하기 위한 고주파차단용 콘덴서를 더 포함하는 것을 특징으로 하는 LED 구동회로.
제1항에 있어서,
역전류에 의해 부품의 파손을 방지하기 위한 역류방지용 다이오드를 더 포함하는 것을 특징으로 하는 LED 구동회로.
제1항에 있어서,
과전류 발생시 전류를 차단하는 과전류방지용 저항을 더 포함하는 것을 특징으로 하는 LED 구동회로.