KR20110091263A - 발광다이오드 구동 장치 - Google Patents

발광다이오드 구동 장치 Download PDF

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Abstract

발광 다이오드 구동 장치가 개시된다. 본 발명의 일 실시예에 따른 발광 다이오드 구동 장치는 가변 저항을 통해 LED(Light Emitting Diode) 구동부에 인가되는 제어 전압을 변경함으로써, LED 구동부에서 출력되어 LED 소자를 구동시키는 정전류 크기를 조절한다. 이 경우, LED 소자에 따라 LED 구동부의 정전류 크기를 조절함으로써, 하나의 구동 장치를 이용하여 다양한 규격의 LED 소자를 구동시킬 수 있게 된다.

Description

발광다이오드 구동 장치{APPARATUS FOR DRIVING LIGHT EMITTING DIODE}
본 발명의 실시예는 발광다이오드의 구동을 위한 기술에 관한 것이다.
발광 다이오드(Light Emitting Diode : LED)는 백열등 및 형광등과 같은 종래의 광원에 비해 소형이고, 수명이 길다(약 5만 ~ 10만 시간)는 장점을 갖는다. 또한, 발광 다이오드는 전기 에너지가 빛 에너지로 직접 변환되기 때문에 에너지 효율이 우수하며, 그로 인해 소비 전력이 적게 드는 장점을 갖는다. 이런 특성으로 인해, 발광 다이오드는 각종 디스플레이 장치의 광원으로 사용될 뿐만 아니라, 실내외 조명, 간판 조명 및 일반 주거 조명 등 조명 장치로도 각광받고 있다.
발광 다이오드를 조명 장치로 사용하기 위해서는 다수 개의 발광 다이오드로 구성되는 LED 모듈이 요구된다. 여기서, 상기 LED 모듈은 일정한 전류(즉, 정전류)를 공급해야 제대로 동작하며 장시간 사용할 수 있게 된다.
종래에는 정전압 IC에서 출력된 일정한 전압에 LED 소자를 연결하고, 일정한 전류를 흐르게 하여 구동시키는 방식을 사용하였다. 이 경우, LED 소자를 구동시키는 구동 장치가 상기 LED 소자의 규격 및 특성에 따라 고정적으로 설계 및 제조되어, 다른 규격을 갖는 LED 소자에는 사용할 수 없는 문제점이 있었다.
즉, 각 LED 소자 별로 해당 LED 소자의 정격 전류를 공급하여 구동시키는 구동 장치가 맞춤 설계 및 제작되었으므로, 상기 구동 장치를 다른 규격의 LED 소자에는 사용할 수 없었다.
따라서, 다양한 규격을 갖는 LED 소자가 개발되는 최근 상황에 비추어 볼 때, 다양한 규격의 LED 소자에 통합적으로 사용할 수 있는 LED 구동 장치가 요구된다.
본 발명의 실시에들은 LED 구동부에서 출력되는 정전류를 조절함으로써, 다양한 규격의 LED 소자에 통합적으로 적용될 수 있는 발광 다이오드 구동장치를 제공하고자 한다.
본 발명의 실시예들에 의한 다른 기술적 해결 과제는 하기의 설명에 의해 이해될 수 있으며, 이는 특허청구범위에 나타낸 수단 및 그 조합에 의해 실현될 수 있다.
본 발명의 일 실시예에 따른 발광 다이오드 구동 장치는, 하나 이상의 LED 소자로 이루어지는 LED 모듈; 소정 크기의 정전류를 출력하여 상기 LED 모듈을 구동시키는 LED 구동부; 상기 LED 구동부에 전원을 공급하는 전원 공급부; 및 상기 LED 구동부에 제어 전압을 인가하여, 상기 LED 구동부에서 출력하는 정전류의 크기를 조절하는 출력 전류 제어부를 포함한다.
상기 출력 전류 제어부는, 소정 크기의 직류 전압(VDC)을 출력하는 전압 단자; 상기 전압 단자와 직렬로 연결되는 저항(R1); 및 일단이 상기 저항(R1)과 직렬로 연결되고, 타단이 접지되는 가변 저항(Rvar)을 포함하며, 상기 제어 전압은 상기 저항(R1)과 상기 가변 저항(Rvar) 사이를 연결하는 지점의 전압인 것을 특징으로 한다.
상기 출력 전류 제어부는, 하기의 수학식에 의해 결정되는 제어 전압을 상기 LED 구동부에 인가하는 것을 특징으로 한다.
(수학식)
Figure pat00001
(여기서, Vvar은 상기 LED 구동부에 인가되는 제어 전압)
상기 하나 이상의 LED 소자는, 각각 직렬로 연결되는 것을 특징으로 한다.
상기 출력 전류 제어부는, 상기 LED 구동부가 상기 하나 이상의 LED 소자 중 최대의 구동 전류에 해당하는 정전류를 출력하도록 상기 가변 저항(Rvar)의 저항 값을 조절한다.
본 발명의 실시예들에 의하면, 가변 저항(Rvar)을 통해 LED 구동부에서 출력되는 전류의 크기를 조절할 수 있으며, 이 경우 다양한 규격의 LED 소자에 대해 LED 구동 장치를 통합적으로 적용하여 사용할 수 있게 된다.
또한, LED 구동부의 정전류 출력을 튜닝함으로써, LED 소자에 최적화된 광량 특성을 제공할 수 있게 된다. 이 경우, LED 소자의 열화를 방지할 수 있으며, LED 소자의 수명을 오래 유지할 수 있게 된다.
도 1은 본 발명의 일 실시예에 따른 발광 다이오드 구동 장치의 구성을 나타낸 도면.
도 2는 본 발명의 다른 실시예에 따른 발광 다이오드 구동 장치의 구성을 나타낸 도면.
이하, 도 1 및 도 2를 참조하여 본 발명의 발광 다이오드 구동 장치의 구체적인 실시예를 설명하기로 한다. 그러나 이는 예시적 실시예에 불과하며 본 발명은 이에 제한되지 않는다.
본 발명을 설명함에 있어서, 본 발명과 관련된 공지기술에 대한 구체적인 설명이 본 발명의 요지를 불필요하게 흐릴 수 있다고 판단되는 경우에는 그 상세한 설명을 생략하기로 한다. 그리고, 후술되는 용어들은 본 발명에서의 기능을 고려하여 정의된 용어들로서 이는 사용자, 운용자의 의도 또는 관례 등에 따라 달라질 수 있다. 그러므로 그 정의는 본 명세서 전반에 걸친 내용을 토대로 내려져야 할 것이다.
또한, 이하 실시되는 본 발명의 실시예는 본 발명을 이루는 기술적 구성요소를 효율적으로 설명하기 위해 각각의 장치 기능구성에 기 구비되어 있거나, 또는 본 발명이 속하는 기술분야에서 통상적으로 구비되는 장치 기능 구성은 가능한 생략하고, 본 발명을 위해 추가적으로 구비되어야 하는 기능 구성을 위주로 설명한다. 만약 본 발명이 속하는 기술분야에서 통상의 지식을 가진 자라면, 하기에 도시하지 않고 생략된 기능 구성 중에서 종래에 기 사용되고 있는 구성요소의 기능을 용이하게 이해할 수 있을 것이며, 또한 상기와 같이 생략된 구성 요소와 본 발명을 위해 추가된 구성 요소 사이의 관계도 명백하게 이해할 수 있을 것이다.
결과적으로, 본 발명의 기술적 사상은 청구범위에 의해 결정되며, 이하 실시예는 진보적인 본 발명의 기술적 사상을 본 발명이 속하는 기술분야에서 통상의 지식을 가진자에게 효율적으로 설명하기 위한 일 수단일 뿐이다.
도 1은 본 발명의 일 실시예에 따른 발광 다이오드 구동 장치의 구성을 나타낸 도면이다.
도 1을 참조하면, 발광 다이오드 구동 장치(100)는 전원 공급부(110), LED 구동부(120), 출력 전류 제어부(130), 및 LED 모듈(140)을 포함한다.
상기 전원 공급부(110)는 상기 LED 구동부(120)에 전원을 공급한다. 구체적으로, 상기 전원 공급부(110)는 외부로부터 입력되는 교류 전원을 직류 전원으로 변환하여 상기 LED 구동부(120)에 공급한다.
상기 전원 공급부(110)로는 예를 들어, 스위칭 모드 파워 서플라이(Switching Mode Power Supply : SMPS)를 이용할 수 있으며, 이 경우 SMPS는 외부로부터 220V의 교류 전원을 입력받은 후, 이를 12V 또는 24V의 직류 전원으로 변환시켜 상기 LED 구동부(120)에 공급한다.
이때, 상기 전원 공급부(110)는 상기 SMPS에 한정되는 것은 아니며, 외부로부터 입력되는 교류 전원을 직류 전원으로 변환하여 상기 LED 구동부(120)에 공급할 수 있는 장치면 어느 것이나 사용할 수 있다.
상기 LED 구동부(120)는 상기 전원 공급부(110)로부터 전원을 공급받아 상기 LED 모듈(140)을 구동시킨다. 이때, 상기 LED 구동부(120)는 상기 전원 공급부(110)로부터 전원을 공급받아 정전류로 상기 LED 모듈(140)을 구동시킨다.
이때, 상기 LED 구동부(120)는 상기 LED 모듈(140)을 안정적인 정전류로 구동시키기 위해, 상기 전원 공급부(110)의 전원 전압의 변동에도 일정한 정전류를 유지하도록 하는 전류 안정부(미도시)를 구비할 수 있다.
한편, 상기 LED 구동부(120)에서 출력되는 전류는 상기 출력 전류 제어부(130)에서 인가되는 전압에 따라 달라지게 된다. 상기 LED 구동부(120)는 이미 공지된 구성이므로 이에 대한 자세한 설명은 생략하기로 한다.
상기 출력 전류 제어부(130)는 상기 LED 구동부(120)에서 출력되는 전류의 크기를 조절한다. 상기 출력 전류 제어부(130)는 상기 LED 구동부(120)로 제어 전압(Vvar)을 인가하는데, 상기 제어 전압의 크기를 통해 상기 LED 구동부(120)에서 출력되는 전류의 크기를 조절한다.
상기 출력 전류 제어부(130)는 소정 크기의 직류 전압(VDC)을 출력하는 전압 단자와 상기 직류 전압(VDC)을 분배하여 상기 제어 전압(Vvar)을 발생시키는 저항(R1) 및 가변 저항(Rvar)을 포함한다.
상기 저항(R1) 및 가변 저항(Rvar)은 상기 전압 단자와 직렬로 연결된다. 구체적으로, 상기 저항(R1)은 일단이 상기 전압 단자와 연결되고, 타단이 상기 가변 저항(Rvar)과 연결된다. 상기 가변 저항(Rvar)의 일단은 상기 저항(R1)의 타단과 연결되고, 상기 가변 저항(Rvar)의 타단은 접지된다.
여기서, 상기 LED 구동부(120)로 인가되는 제어 전압(Vvar)은 상기 저항(R1)과 상기 가변 저항(Rvar) 사이를 연결하는 지점의 전압으로서, 상기 제어 전압(Vvar)은 상기 가변 저항(Rvar)의 저항 값에 따라 그 크기가 변경된다. 상기 제어 전압(Vvar)의 크기는 다음 수학식 1과 같다.
Figure pat00002
상기 수학식 1에서, 상기 저항(R1)과 상기 직류 전압(VDC)은 고정된 크기를 가진다. 따라서, 상기 제어 전압(Vvar)은 상기 가변 저항(Rvar)에 따라 그 값이 달라지게 된다. 이때, 상기 제어 전압(Vvar)의 값이 달라짐에 따라 상기 LED 구동부(120)에서 출력되는 전류의 크기도 달라지게 된다.
이 경우, 상기 LED 모듈(140)의 규격에 따라, 상기 가변 저항(Rvar)의 크기를 변경하여 상기 LED 구동부(120)에서 출력되는 전류의 크기를 조절하면 되므로, 여러 다양한 규격을 갖는 LED 소자에 통합적으로 적용할 수 있게 된다. 따라서, 각 LED 소자 별로 그에 맞는 구동 회로를 별도로 설계해야 하는 불편 및 비용을 줄일 수 있으며, LED 구동 장치를 공용화하여 사용할 수 있게 된다.
상기 LED 모듈(140)은 하나 이상의 LED 소자를 포함하며, 상기 LED 구동부(130)에 의해 구동된다. 상기 LED 모듈(140)의 LED 소자들은 직렬로 연결되며, 이때 직렬로 연결되는 LED 소자의 개수는 상기 LED 소자의 문턱 전압 및 상기 LED 구동부(130)의 출력 전압에 의해 결정된다.
상기 LED 모듈(140)은 동일한 종류의 LED 소자들로 이루어질 수 있고, 서로 다른 종류의 LED 소자들로 이루어질 수도 있다. 예를 들어, 상기 LED 모듈(140)은 백색 다이오드들로 이루어질 수 있으며, 이 경우 고 휘도의 조명 장치로 사용될 수 있다. 또한, 상기 LED 모듈(140)은 청색 다이오드, 적색 다이오드, 황색 다이오드 등으로 이루어질 수 있으며, 이 경우 발광 다이오드의 조합에 따라 다양한 색상을 구현할 수 있게 된다.
상기 LED 모듈(140)이 서로 다른 LED 소자로 이루어지는 경우, 상기 LED 구동부(130)가 상기 LED 소자 중 구동 전류가 가장 높은 LED 소자의 구동 전류에 해당하는 전류를 출력하도록 상기 가변 저항(Rvar) 값을 조절한다.
본 발명의 실시예에 의하면, 상기 가변 저항(Rvar)을 통해 상기 LED 구동부(130)에서 출력되는 전류의 크기를 조절할 수 있으며, 이 경우 다양한 규격의 LED 소자에 대해 LED 구동 장치를 통합적으로 적용하여 사용할 수 있게 된다.
예를 들어, 적색 LED의 경우 구동 전류가 350mA이므로, 상기 LED 구동부(130)에서 350mA의 전류가 출력되도록 상기 가변 저항(Rvar)을 조절하면 된다. 여기서, 다른 규격의 LED 소자를 사용하는 경우(예를 들어, 청색 LED를 사용하는 경우), LED 소자만 청색 LED 소자로 교체하면 되고, 상기 LED 구동부(130)에서 상기 청색 LED의 구동 전류에 해당하는 700mA의 전류가 출력되도록 상기 가변 저항(Rvar)을 조절하면 된다.
따라서, 각 LED 소자 별로 구동 회로를 별도로 설계 및 제조할 필요가 없으며, 하나의 구동 장치로 다양한 규격의 LED 소자를 구동시킬 수 있게 된다.
또한, 상기 LED 구동부(130)의 정전류 출력을 튜닝함으로써, LED 소자에 최적화된 광량 특성을 제공할 수 있게 된다. 이 경우, LED 소자의 열화를 방지할 수 있으며, LED 소자의 수명을 오래 유지할 수 있게 된다.
도 2는 본 발명의 다른 실시예에 따른 발광 다이오드 구동 장치를 나타낸 구성도이다. 여기서는 출력 전류 제어부의 구성을 다르게 변경한 실시예를 나타내었으며, 나머지 구성 요소는 도 1의 경우와 동일하다.
도 2를 참조하면, 출력 전류 제어부(130)는 소정 크기의 직류 전압(VDC)을 출력하는 전압 단자, 가변 저항(Rvar), 및 저항(R2)를 포함한다. 여기서, 상기 가변 저항(Rvar) 및 저항(R2)은 상기 전압 단자와 직렬로 연결된다.
구체적으로, 상기 가변 저항(Rvar)은 일단이 상기 전압 단자와 연결되고, 타단이 상기 저항(R2)과 연결된다. 그리고, 상기 저항(R2)의 일단은 상기 가변 저항(Rvar)의 타단과 연결되고, 상기 저항(R2)의 타단은 접지된다.
여기서, 상기 LED 구동부(120)로 인가되는 제어 전압(Vvar)은 상기 가변 저항(Rvar)과 상기 저항(R2) 사이를 연결하는 지점의 전압으로서, 상기 제어 전압(Vvar)은 상기 가변 저항(Rvar)의 저항 값에 따라 그 크기가 변경된다. 상기 제어 전압(Vvar)의 크기는 다음 수학식 2와 같다.
Figure pat00003
상기 수학식 2에서, 상기 저항(R2)와 상기 직류 전압(VDC)은 고정된 크기를 가지며, 상기 제어 전압(Vvar)은 상기 가변 저항(Rvar)에 따라 그 값이 달라지게 된다. 이때, 상기 제어 전압(Vvar)의 값이 달라짐에 따라 상기 LED 구동부(120)에서 출력되는 전류의 크기도 달라지게 된다.
한편, 상기 저항(R2)도 고정 저항이 아닌 가변 저항으로 구성할 수 있다. 이 경우, 두 개의 가변 저항 값의 변경을 통해 상기 LED 구동부(130)의 출력 전류를 조절할 수 있다.
이상에서 대표적인 실시예를 통하여 본 발명에 대하여 상세하게 설명하였으나, 본 발명이 속하는 기술분야에서 통상의 지식을 가진 자는 상술한 실시예에 대하여 본 발명의 범주에서 벗어나지 않는 한도 내에서 다양한 변형이 가능함을 이해할 것이다.
그러므로 본 발명의 권리범위는 설명된 실시예에 국한되어 정해져서는 안 되며, 후술하는 특허청구범위뿐만 아니라 이 특허청구범위와 균등한 것들에 의해 정해져야 한다.
110 : 전원 공급부 120 : LED 구동부
130 : 출력 전류 제어부 140 : LED 모듈

Claims (10)

  1. 하나 이상의 LED 소자로 이루어지는 LED 모듈;
    소정 크기의 정전류를 출력하여 상기 LED 모듈을 구동시키는 LED 구동부;
    상기 LED 구동부에 전원을 공급하는 전원 공급부; 및
    상기 LED 구동부에 제어 전압을 인가하여, 상기 LED 구동부에서 출력하는 정전류의 크기를 조절하는 출력 전류 제어부를 포함하는, 발광 다이오드 구동 장치.
  2. 제1항에 있어서,
    상기 출력 전류 제어부는,
    소정 크기의 직류 전압(VDC)을 출력하는 전압 단자;
    상기 전압 단자와 직렬로 연결되는 저항(R1); 및
    일단이 상기 저항(R1)과 직렬로 연결되고, 타단이 접지되는 가변 저항(Rvar)을 포함하며,
    상기 제어 전압은 상기 저항(R1)과 상기 가변 저항(Rvar) 사이를 연결하는 지점의 전압인, 발광 다이오드 구동 장치.
  3. 제2항에 있어서,
    상기 출력 전류 제어부는,
    하기의 수학식에 의해 결정되는 제어 전압을 상기 LED 구동부에 인가하는, 발광 다이오드 구동 장치.
    (수학식)
    Figure pat00004

    (여기서, Vvar은 상기 LED 구동부에 인가되는 제어 전압)
  4. 제3항에 있어서,
    상기 하나 이상의 LED 소자는,
    각각 직렬로 연결되는, 발광 다이오드 구동 장치.
  5. 제4항에 있어서,
    상기 출력 전류 제어부는,
    상기 LED 구동부가 상기 하나 이상의 LED 소자 중 최대의 구동 전류에 해당하는 정전류를 출력하도록 상기 가변 저항(Rvar)의 저항 값을 조절하는, 발광 다이오드 구동 장치.
  6. 제1항에 있어서,
    상기 전원 공급부는,
    외부로부터 입력되는 교류 전원을 직류 전원으로 변환한 후, 상기 직류 전원을 상기 LED 구동부에 공급하는, 발광 다이오드 구동 장치.
  7. 제1항에 있어서,
    상기 출력 전류 제어부는,
    소정 크기의 직류 전압(VDC)을 출력하는 전압 단자;
    상기 전압 단자와 직렬로 연결되는 가변 저항(Rvar); 및
    일단이 상기 가변 저항(Rvar)과 직렬로 연결되고, 타단이 접지되는 저항(R2)을 포함하며,
    상기 제어 전압은 상기 가변 저항(Rvar)과 상기 저항(R2) 사이를 연결하는 지점의 전압인, 발광 다이오드 구동 장치.
  8. 제7항에 있어서,
    상기 출력 전류 제어부는,
    하기의 수학식에 의해 결정되는 제어 전압을 상기 LED 구동부에 인가하는, 발광 다이오드 구동 장치.
    (수학식)
    Figure pat00005

    (여기서, Vvar은 상기 LED 구동부에 인가되는 제어 전압)
  9. 제1항에 있어서,
    상기 출력 전류 제어부는,
    소정 크기의 직류 전압(VDC)을 출력하는 전압 단자;
    상기 전압 단자와 직렬로 연결되는 제1 가변 저항(Rvar1); 및
    일단이 상기 제1 가변 저항(Rvar1)과 직렬로 연결되고, 타단이 접지되는 제2 가변 저항(Rvar2)을 포함하며,
    상기 제어 전압은 상기 제1 가변 저항(Rvar1)과 상기 제2 가변 저항(Rvar2) 사이를 연결하는 지점의 전압인, 발광 다이오드 구동 장치.
  10. 제9항에 있어서,
    상기 출력 전류 제어부는,
    하기의 수학식에 의해 결정되는 제어 전압을 상기 LED 구동부에 인가하는, 발광 다이오드 구동 장치.
    (수학식)
    Figure pat00006

    (여기서, Vvar은 상기 LED 구동부에 인가되는 제어 전압)
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* Cited by examiner, † Cited by third party
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KR101439899B1 (ko) * 2012-12-24 2014-09-12 기민전자주식회사 엘이디 조명 구동제어회로
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