KR20120004852U

KR20120004852U - 어레이 정전류 다중 구동 회로

Info

Publication number: KR20120004852U
Application number: KR2020110010853U
Authority: KR
Inventors: 리 웬 마오
Original assignee: 리 웬 마오
Priority date: 2010-12-24
Filing date: 2011-12-07
Publication date: 2012-07-04

Abstract

어레이 정전류 다중 구동 회로는 병렬로 연결되는 복수의 발광 장치들을 구동한다. 각각의 발광 장치는 직렬로 연결되는 복수의 발광 다이오드들(LED)을 포함한다. 상기 정전류 다중 구동 회로는 바이어스 전압을 발생시키기 위한 바이어스 회로, 바이어스 전압에 의해 제어되고 미리 정해진 기준 전압 값에 출력 전압을 고정시킬 수 있는 키너 다이오드, 및 기준 전압 값에 의해 제어되고 발광 장치들을 구동하기 위해 구동 전류를 출력하기 위한 증폭 회로를 포함한다. 미리 정해진 기준 전압 및 각각의 발광 장치에서 제2 트랜지스터에 연결되는 제2 저항기를 통해, 발광 장치들이 정전류 하에서 작동할 수 있게 되는데, 그렇게 함으로써 단일 키너 다이오드를 이용하여 정전류 하에서 복수의 발광 장치들을 구동하는 목표가 달성된다.

Description

어레이 정전류 다중 구동 회로{ARRAY CONSTANT-CURRENT MULTI-DRIVING CIRCUIT}

본 발명은 발광 다이오드(light-emitting diode; LED) 구동 회로에 관한 것으로, 특히, 정전류를 통해 복수의 발광 장치들을 구동하는 것이 가능한 어레이 정전류 다중 구동 회로에 관한 것이다.

발광 다이오드(LED)는 전력 절약에 뛰어날 뿐만 아니라 긴 수명 및 낮은 전력 소모라는 이점에 기여한다. 그러므로, 광원으로 LED를 이용하는 조명기구들은 일상 상 생활에서 번영하여 왔고 널리 퍼지게 되었다.

일반적으로 LED 튜브는 선광원(line light source)이 LED들의 점광원들을 따라 집합적으로 제공되는 그러한, 복수의 직렬로 연결되는 LED 스트링들(strings)을 각각 포함하는 복수의 발광 장치들을 포함한다. 각각의 LED의 밝기가 LED를 통한 전류 흐름에 직접적으로 비례하기 때문에, 안정적인 광원을 제공하기 위해서는 안정적인 정전류원(constant current source)이 필요하다.

도 1은 종래의 LED 튜브의 회로에 대한 도식적인 도해를 도시한다. LED 튜브는 구동 회로(110) 및 복수의 직렬로 연결되는 LED 스트링들(120)을 각각 포함하는 복수의 발광 장치들(100)을 포함한다. 균일한 밝기를 달성하기 위해서, 각각의 구동 회로(110)는 이어서 연결되는 LED 스트링(120)에 동일한 전류를 제공할 필요가 있다. 그러나, 구동 회로(110)는 많은 전자 소자들을 포함할 수도 있다. 그러므로, 전자 소자들의 품질은 정확한 작동 특성을 지닌 각각의 구동 회로(110)를 생산해 내기 위해 엄격히 선정되어야 하고, 상이한 기준에 기초한 전자 소자들에 대한 그러한 엄격한 선정은 효율성을 감소시키면서 또한 제조 비용을 증가시킬 수도 있다.

정전류를 통해 복수의 발광 장치들을 구동할 수 있는 어레이 정전류 다중 구동 회로를 제공하는 것은 본 발명의 목적이다.

전자 소자들에 대한 품질 선정의 프로세스를 간소화하기 위한 방법을 제공하는 것은 본 발명의 또 다른 목적이다.

간단한 회로 구조로 전압-전류 변환을 달성하기 위한 어레이 정전류 다중 구동 회로를 제공하고 어레이 정전류 다중 구동 회로의 전류 구동 가능성을 최적화하는 것은 본 발명의 또 다른 목적이다.

상기의 목적 및 다른 목적들을 달성하기 위해, 본 발명의 일 양상에 따라 어레이 정전류 다중 구동 회로가 제공된다. 어레이 정전류 다중 구동 회로는 병렬로 연결되는 복수의 발광 장치들을 구동하기 위한 것인데, 여기서 각각의 발광 장치는 직렬로 연결되는 복수의 LED들을 포함한다. 어레이 정전류 다중 구동 회로는 바이어스 회로(bias circuit), 키너 다이오드(Keener diode) 및 증폭 회로를 포함한다. 전원에 연결되는 바이어스 회로는 바이어스 전압을 발생시킨다. 바이어스 회로에 연결되는 키너 다이오드는 미리 정해진 기준 전압 값을 포함하고, 바이어스 전압이 미리 정해진 기준 전압 값보다 더 큰 경우에 도전된다. 바이어스 회로 및 키너 다이오드에 연결되는 증폭 회로는 수신된 전류를 증폭하고 각각의 발광 장치를 구동한다. 증폭 회로 및 발광 장치들은 공통으로 접지된다.

본 발명에 따른 일 실시예에서, 증폭 회로는 제1 트랜지스터(transistor)를 포함한다. 제1 트랜지스터는 전원에 연결되는 그것의 집전기(collector), 바이어스 회로와 키너 다이오드 사이에 연결되는 그것의 베이스(base), 및 각각의 발광 장치에서 제2 트랜지스터의 베이스에 연결되는 에미터(emitter)를 갖는다.

본 발명에 따른 일 실시예에서, 각각의 발광 장치는: 전원에 연결되고 LED들로 직렬로 연결되는 그것의 일 말단(end)을 갖는 직렬로 연결되는 발광 유닛; 직렬로 연결되는 발광 유닛의 다른 말단에 연결되는 그것의 집전기를 갖는 제2 트랜지스터; 및 제2 트랜지스터의 에미터에 연결되는 그것의 일 말단 및 증폭 회로와 함께 공통으로 접지되는 그것의 말단을 갖는 제 2 저항기(resistor);를 포함한다.

본 발명에 따른 일 실시예에서, 제1 및 제2 트랜지스터들은 바이폴라 접합 트랜지스터들일 수도 있다. 바이어스 회로는 키너 다이오드에 인가되는 바이어스 전압을 제어하기 위한 제1 저항기를 포함할 수도 있고, 바이폴라 접합 트랜지스터들은 NPN 바이폴라 접합 트랜지스터들일 수도 있다.

그러므로, 어레이에서 복수의 발광 장치들을 구동하기 위해 한 셋트의 회로를 이용함으로써, 하나의 적격의 키너 다이오드는 각각의 발광 다이오드에 대해 적격의 키너 다이오드를 각각 제공해야 하는 대신에 복수의 발광 장치들을 구동할 수 있는데, 그렇게 함으로써 제조 효율성을 최적화하면서 조제 비용을 줄인다.

본 발명은 다음의 상세한 설명 및 첨부되는 도면들에 대한 검토 후에 당업자들에게 좀더 손쉽게 명백해질 것인데:
도 1은 종래의 LED 튜브의 회로에 대한 도식도이고;
도 2는 본 발명의 일 실시예에 따른 어레이 정전류 다중 구동 회로에 대한 도식도이다.

도 2는 본 발명의 일 실시예에 따른 어레이 정전류 다중 구동 회로에 대한 도식도를 도시한다. 어레이 정전류 다중 구동 회로는 병렬로 연결되는 복수의 발광 장치들(200)을 구동하기 위한 것이고, 각각의 발광 장치(200)는 복수의 직렬로 연결되는 LED들(201)을 포함한다. 예를 들어, 발광 장치들(200)은 다양한 전자 장치들의 광 튜브들(light tubes) 또는 백라이트 유닛들(backlight units)일 수도 있다.

도 2에 관하여, 본 발명의 일 실시예에 따른 어레이 정전류 다중 구동 회로는 바이어스 회로(211), 키너 다이오드(213) 및 증폭 회로(215)를 포함한다. 발광 장치들(200)는 직렬로 연결되는 발광 유닛들(L1 내지 Ln), 제2 트랜지스터들(Q1 내지 Qn), 및 제2 저항기들(R1 내지 Rn)을 포함한다. 전원(Vs)은 안정적인 전압원을 제공한다.

본 발명의 어레이 정전류 다중 구동 회로에서, 바이어스 회로(211)는 키너 다이오드(213)에 제공되는 바이어스 전압을 발생시키기 위해 전원(Vs)에 연결되는데; 즉, 키너 다이오드(213)는 바이어스 회로(211)에 연결된다. 키너 다이오드는 역 브레레이크다운(reverse breakdown) 중에 그것의 변함없는 전압 특성으로 인해 정전압 소자의 역할을 하고, 그래서 역전압(reverse voltage)이 키너 다이오드에 인가된다. 전원(Vs)에 의해 제공되는 전류가 고유의(appropriate) 미리 정해진 전류에 이르는 경우에, 고유의 전류는 바이어스 회로(211)가 키너 다이오드(213)에 바이어스 전압을 제공하는 것을 가능하게 하는 것을 의미하고, 바이어스 전압이 키너 다이오드(213)의 미리 정해진 브레이크다운 전압과 동일하거나 더 큰 경우에 바이어스 회로(211)는 안정적인 기준 전압을 출력한다. 그러므로, 키너 다이오드(213)와 병렬로 연결되는 회로들에 안정적인 기준 전압이 주어진다. 일 실시예에서, 키너 다이오드(213)의 작동 특성에 기초하여, 바이어스 회로(211)는 바람직하게는 고유 전류 하에서 키너 다이오드에 미리 정해진 바이어스 전압을 제공하기 위한 제1 저항기(R')를 포함한다. 또한, 키너 다이오드(213)에 제공되는 전류가 발광 장치들(200)에서 제2 트랜지스터들(Q1 내지 Qn)을 구동하기에는 제한적이고 불충분하기 때문에, 전류의 구동 가능성을 증가시키기 위해 바람직하게는 1차 버퍼가 추가된다. 그러므로, 바이어스 회로(211) 및 키너 다이오드(213)에 연결되는 증폭 회로(215)를 이용함으로써, 수신된 전류는 각각의 발광 장치(200)를 구동하기 위해 증폭될 수 있다. 증폭 회로(215)는, 트랜지스터에 의해 실현될 수도 있는, 전류 버퍼의 역할을 하고, 트랜지스터의 전류 이득은 전류의 구동 가능성을 강화하기 위해 이용될 수도 있다. 전류 이득은 알려진 종래의 전자 기술이며 간결하게 하기 위해 설명이 되지 않을 것이다.

버퍼의 역할을 하는 증폭 회로(215)는 복수의 트랜지스터들을 이용함으로써 원하는 전류 이득을 달성할 수도 있다. 도 2에 관하여, 트랜지스터, 즉, 일례로 제1 트랜지스터(Q')는, 구동 전류를 승압(boost, 昇壓)하기 위해 복수의 트랜지스터들에 연결된다. 제1 트랜지스터(Q')는 전원(Vs)에 연결되는 그것의 집전기, 바이어스 회로(211)와 키너 다이오드(213) 사이에 연결되는 그것의 베이스, 및 발광 장치들(200)에서 제2 트랜지스터들(Q1 내지 Qn)의 베이스들(B1 내지 Bn)에 연결되는 그것의 에미터를 갖는다. 제 1 트랜지스터(Q')는 미리 정해진 기준 전압 값 및 발광 장치들(200)에서 제2 트랜지스터들(Q1 내지 Qn)의 에미터들에 연결되는 제2 저항기들(R1 내지 Rn)을 통해 발광 장치들(200)에 정전류를 제공하기 위해 추가로 작동된다. 일 실시예에서, 제1 트랜지스터(Q') 및 제2 트랜지스터들(Q1 내지 Qn)은 바이폴라 접합 트랜지스터들일 수도 있고 바람직하게는 NPN 바이폴라 접합 트랜지스터들일 수도 있다. 또한, 제2 저항기들(R1 내지 Rn)의 다른 말단은 증폭 회로(215)와 함께 공통으로 접지될 수도 있다.

어레이 정전류 다중 구동 회로에 대한 작동 세부사항들이 아래에서 설명될 것이다. 발광 유닛들(L1 내지 Ln)에 상응하는 제2 트랜지스터들(Q1 내지 Qn)의 베이스들(B1 내지 Bn)은 제1 트랜지스터(Q')의 에미터에 연결되고, 그래서 제2 트랜지스터들(Q1 내지 Qn)의 베이스들(B1 내지 Bn)은 동일한 전위를 갖는다. 정상적인 상황 하에서, 키너 다이오드(213)는 우선 브레이크다운 전압에 이르고 그리고 나서 미리 정해진 기준 전압 값에 고정된다. 기준 전압 값 하에서, 발광 장치들(200)에서 제2 트랜지스터들(Q1 내지 Qn)이 또한 도전되면서 증폭 회로(215)에서 제1 트랜지스터(Q')의 베이스는 그러면 턴온(turn on)되고 도전된다. 제2 트랜지스터들(Q1 내지 Qn)가 도전되는 경우에, 제2 트랜지스터들(Q1 내지 Qn)의 에미터들은 또한 동일한 전위를 갖는다. 따라서, 제 2 저항기들(R1 내지 Rn)의 배치를 이용하여, LED(201)에 대해 고유의 작동 전류가 제공된다. 즉, 제2 트랜지스터들(Q1 내지 Qn)의 에미터들에서 전류는 또한 동일하다. 그러므로, 바이폴라 접합 트랜지스터들의 특성 때문에, 직렬로 연결되는 발광 장치들(200)에 대한 정전류 및 균일 전류라는 목표를 달성하기 위해 직렬로 연결되는 상응하는 발광 유닛을 통해 동일한 전류가 또한 흐르는 그런, 제2 트랜지스터들(Q1 내지 Qn)의 에미터 전류는 집전기 전류와 동일하다. 결론은, 상술한 단일 키너 다이오드 및 관련된 소자들을 이용하여, 어레이 발광 장치들에서 직렬로 연결되는 발광 유닛들(L1 내지 Ln)에 대해 정전류의 작동 모드를 제공하도록, 본 발명은 정전류원을 발생시킬 수 있는 회로를 제공하고 키너 다이오드에 의해 발생되는 기준 전압을 전압-전류 변환에 대한 기준으로 여기는데, 그렇게 함으로써 효율성을 최적화하는 것뿐만 아니라 제조 비용을 줄일 수 있는 구동 회로가 실현된다.

본 발명이 현재 고려되는 가장 현실성 있고 바람직한 실시예가 되는 것에 대하여 설명되었으나, 본 말명은 단지 예시적인 것이고 상기 실시예들에 국한될 필요가 없음이 이해되어야 한다. 그와는 반대로, 모든 그러한 변경들 및 유사한 구조들을 아우르도록 가장 넓은 해석에 부합되는 첨부된 청구항들의 사상 및 범위 내에 포함되는 다양한 변경들 및 유사한 배치들을 포함시키려고 한다.

Claims

각각의 발광 장치는 직렬로 연결되는 복수의 발광 다이오드들(light-emitting diodes; LED)를 포함하며, 병렬로 연결되는 복수의 발광 장치들을 구동하기 위한 어레이 정전류 다중 구동 회로(array constant-current multi-driving circuit)에 있어서,
바이어스 전압(bias voltage)을 발생시키기 위해 전원(power source)에 연결되는 바이어스 회로(bias circuit);
상기 바이어스 전압이 미리 정해진 기준 전압 값(reference voltage value)보다 더 큰 경우에 도전되며, 미리 정해진 기준 전압 값을 포함하는, 상기 바이어스 회로에 연결되는 키너 다이오드(Keener diode); 및
수신된 전류를 증폭시키고 상기 발광 장치들을 구동하기 위해 상기 바이어스 회로 및 상기 키너 다이오드에 연결되는 증폭 회로(amplifying circuit);를 포함하되,
여기서, 상기 증폭 회로 및 발광 장치들은 공통으로 접지되는 것을 특징으로 하는 어레이 정전류 다중 구동 회로.
청구항 1에 있어서,
상기 증폭 회로는 제1 트랜지스터(transistor)를 포함하고, 상기 제1 트랜지스터는 상기 전원에 연결되는 집전기(collector), 상기 바이어스 회로와 상기 키너 다이오드 사이에 연결되는 베이스(base), 및 각각의 발광 장치에서 제2 트랜지스터의 베이스에 연결되는 에미터(emitter)를 갖는 것을 특징으로 하는 어레이 정전류 다중 구동 회로.
청구항 1에 있어서,
각각의 발광 장치는:
상기 전원에 연결되는 일 말단(end)을 가지고, LED들에 직렬로 연결되는 직렬 발광 유닛;
상기 직렬 발광 유닛의 다른 말단에 연결되는 집전기를 갖는 제2 트랜지스터; 및
상기 제2 트랜지스터의 에미터에 연결되는 일 말단과 증폭 회로와 함께 공통으로 접지되는 다른 말단을 갖는 제2 저항기(resistor);를 포함하는 것을 특징으로 하는 어레이 정전류 다중 구동 회로.
청구항 1 또는 3에 있어서,
상기 제1 및 제2 트랜지스터들은 바이폴라 접합(bipolar junction) 트랜지스터들인 것을 특징으로 하는 어레이 정전류 다중 구동 회로.
청구항 4에 있어서,
상기 바이어스 회로는 키너 다이오드에 인가되는 바이어스 전압을 제어하기 위한 제1 트랜지스터를 포함하는 것을 특징으로 하는 어레이 정전류 다중 구동 회로.
청구항 5에 있어서,
상기 바이폴라 접합 트랜지스터들은 NPN 바이폴라 접합 트랜지스터들인 것을 특징으로 하는 어레이 정전류 다중 구동 회로.
청구항 4에 있어서,
상기 바이폴라 접합 트랜지스터들은 NPN 바이폴라 접합 트랜지스터들인 것을 특징으로 하는 어레이 정전류 다중 구동 회로.