KR20130034853A - 발광 다이오드 구동 장치 - Google Patents

발광 다이오드 구동 장치 Download PDF

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Abstract

본 발명은 DC/DC 컨버터단을 채용하지 않고 입력 전압의 전압 레벨을 검출하여 이에 따라 발광 다이오드에 입력되는 전류를 제어하는 발광 다이오드 구동 장치에 관한 것으로, 교류 전원을 사전에 설정된 직류 전원으로 변환하여 적어도 하나의 발광 다이오드를 갖는 발광 다이오드부에 전달하는 AC/DC 변환부; 및 상기 직류 전원의 전압 레벨을 검출해서 상기 적어도 하나의 발광 다이오드에 흐르는 전류를 제어하여 상기 발광 다이오드부를 구동시키는 구동 제어부를 포함하는 발광 다이오드 구동 장치를 제공한다.

Description

발광 다이오드 구동 장치{LIGHT EMITTING DIODES DRIVER}
본 발명은 전원 변환 효율이 증가된 발광 다이오드 구동 장치에 관한 것이다.
최근 들어, 평판 TV의 백라이트 광원으로서 냉음극 형광 램프에서 발광 다이오로의 변환이 빠르게 이루어지고 있다.
이러한 발광 다이오드를 구동시키기 위한 구동 전압은 발광 다이오드의 조합에 따라 각각 다를 수 있지만, 주로 입력 전압보다 낮은 구동 전압이 요구되는 경우 벅(buck) 컨버터를 사용하고, 입력 전압보다 높은 구동 전압이 요구되는 경우 부스트(boost) 컨버터를 사용하여 발광 다이오드를 점등시킨다.
상술한 바와 같이 발광 다이오드를 구동시키기 위해서는 벅 또는 부스트 컨버터를 사용하게 되는데, 예를 들어, 벅 컨버터의 경우 구동 전압이 입력 전압보다 낮게 유지되도록 하기 위하여 스위칭 소자의 듀티(duty)를 조절하여 출력 전압이 일정하도록 유지한다.
즉, 출력 전압이 낮아지면 메인 스위치의 온 타임을 증가시키고 오프 타임동안 코일에 저장된 에너지를 다이오드를 통해 프리휠링(freewheeling) 시키며, 출력 전압이 높아지면 메인 스위치의 온 타임을 줄이고 마찬가지로 오프 타임동안 코일에 저장된 에너지를 다이오드를 통해 프리휠링시켜 구동 전압을 제어한다.
여기서, 발광 다이오드의 출력 전류는 각각의 전류를 제어할 수 있는 제어 회로가 추가되며, 추가된 제어 회로에 의해 병렬로 연결된 다수의 발광 다이오드의 전류가 밸런싱(balancing)되도록 한다.
상술한 바와 같이, 입력 전압을 전달받아 구동 전압으로 변환하는 과정에서 이상적으로 컨버터의 효율이 100%에 도달하지 못하게 되며, 이로 인해 전력 변환 효율이 감소하는 문제점이 있다. 이에 따라, 전체 시스템에서 전력 변환 효율이 떨어지는 문제점과 컨버터의 스위칭 소자에 의한 발열에 의한 문제점이 발생할 수 있다.
본 발명의 과제는 상기한 문제점을 해결하기 위한 것으로, 본 발명은 DC/DC 컨버터단을 채용하지 않고 입력 전압의 전압 레벨을 검출하여 이에 따라 발광 다이오드에 입력되는 전류를 제어하는 발광 다이오드 구동 장치를 제공한다.
상술한 본 발명의 과제를 해결하기 위해, 본 발명의 하나의 기술적인 측면은 교류 전원을 사전에 설정된 직류 전원으로 변환하여 적어도 하나의 발광 다이오드를 갖는 발광 다이오드부에 전달하는 AC/DC 변환부; 및
상기 직류 전원의 전압 레벨을 검출해서 상기 적어도 하나의 발광 다이오드에 흐르는 전류를 제어하여 상기 발광 다이오드부를 구동시키는 구동 제어부를 포함하는 발광 다이오드 구동 장치를 제공하는 것이다.
본 발명의 하나의 기술적인 측면에 따르면, 상기 직류 전원의 전압 레벨은 상기 적어도 하나의 발광 다이오드에 필요한 전압 레벨보다 높을 수 있다.
본 발명의 하나의 기술적인 측면에 따르면, 상기 구동 제어부는
상기 발광 다이오드부의 적어도 하나의 발광 다이오드와 접지 사이에 연결되는 적어도 하나의 스위치를 갖는 스위치부;
상기 직류 전원의 전압 레벨을 검출하여 상기 적어도 하나의 스위치의 스위칭을 제어하는 제어부; 및
상기 적어도 하나의 발광 다이오드에 흐르는 전류를 검출하는 적어도 하나의 가변 저항을 갖는 검출부를 포함할 수 있다.
본 발명의 하나의 기술적인 측면에 따르면, 상기 발광 다이오드부는 적어도 하나의 발광 다이오드를 각각 갖는 복수의 LED 유닛을 구비하고, 상기 복수의 LED 유닛은 서로 병렬 연결될 수 있다.
본 발명의 하나의 기술적인 측면에 따르면, 상기 스위치부는 복수의 스위치를 가지며,
상기 복수의 스위치는 상기 복수의 LED 유닛에 각각 연결될 수 있다.
본 발명의 하나의 기술적인 측면에 따르면, 상기 LED 유닛은 복수의 발광 다이오드가 직렬 연결된 발광 다이오드 어레이를 포함할 수 있다.
본 발명의 하나의 기술적인 측면에 따르면, 상기 제어부는 상기 직류 전원의 전압 레벨을 입력받아 상기 검출부의 가변 저항의 저항값을 가변하여 상기 적어도 하나의 스위치의 스위칭 온 듀티를 제어할 수 있다.
본 발명의 하나의 기술적인 측면에 따르면, 상기 제어부는 상기 직류 전원의 전압 레벨이 사전에 설정된 기준 전압의 전압 레벨을 비교하여, 상기 직류 전원의 전압 레벨이 상기 기준 전압의 전압 레벨보다 높으면 상기 가변 저항의 저항값을 작게하여 상기 스위칭 온 듀티를 증가시키고, 상기 직류 전원의 전압 레벨이 상기 기준 전압의 전압 레벨보다 낮으면 상기 가변 저항의 저항값을 크게하여 상기 스위칭 온 듀티를 감소시킬 수 있다.
본 발명에 따르면, DC/DC 컨버터단을 채용하지 않고 입력 전압의 전압 레벨을 검출하여 이에 따라 발광 다이오드에 입력되는 전류를 제어하여 DC/DC 컨버터 사용에 의한 전력 변환 효율 감소 및 제조 비용 증가를 방지할 수 있는 효과가 있다.
도 1은 본 발명의 발광 다이오드 구동 장치의 구성도.
이하, 도면을 참조하여 본 발명을 상세히 설명하도록 한다.
도 1은 본 발명의 발광 다이오드 구동 장치의 구성도이다.
도 1을 참조하면, 본 발명의 발광 다이오드 구동 장치(100)는 AC/DC 변환부(110) 및 구동 제어부(130)를 포함할 수 있다.
AC/DC 변환부(110)는 교류 전원을 입력받아 이를 사전에 설정된 전압 레벨을 갖는 직류 전원으로 변환하여 발광 다이오드부(120)에 제공할 수 있다.
이를 위해, AC/DC 변환부(110)는 상기 교류 전원을 정류할 수 있고, 더하여 역률 보정할 수 있다. 또한, 역류 보정된 전원을 스위칭한 후 사전에 설정된 권선비를 갖는 절연 트래스포머를 통해 상기 직류 전원으로 변환하여 발광 다이오드부(120)에 제공할 수 있다.
이때, AC/DC 변환부(110)는 벅(buck) 컨버터 또는 부스트(boost) 컨버터와 같은 DC/DC 컨버터를 채용하지 않는다.
구동 제어부(130)는 스위치부(131), 제어부(132) 및 검출부(133)를 포함할 수 있다.
스위치부(131)는 적어도 하나의 스위치를 구비할 수 있으며, 상기 적어도 하나의 스위치는 발광 다이오드부(120)의 적어도 하나의 발광 다이오드에 연결될 수 있다. 상기 적어도 하나의 발광 다이오드는 상기 직류 전원이 입력되는 입력단과 접지 사이에 형성되어 상기 직류 전원을 입력받을 수 있으며, 상기 적어도 하나의 스위치는 상기 적어도 하나의 발광 다이오드와 접지 사이에 연결되고 제어에 따라 턴온 또는 턴오프되어 상기 적어도 하나의 발광 다이오드에 전류가 흐를 수 있게 할 수 있다.
발광 다이오드부(120)는 적어도 하나의 발광 다이오드(LED) 유닛 또는 복수의 LED 유닛(LED1,LED2)을 포함할 수 있다. 복수의 LED 유닛(LED1,LED2)은 서로 병렬 연결될 수 있다.
복수의 LED 유닛(LED1,LED2)는 각각 상술한 적어도 하나의 발광 다이오드를 구비할 수 있고, 도시되지는 않았지만, 직렬 연결된 복수의 발광 다이오드 즉, 발광 다이오드 어레이를 각각 구비할 수도 있다.
이에 따라, 구동 제어부(130)의 스위치부(131)는 복수의 스위치를 구비할 수 있으며, 상기 복수의 스위치 각각은 복수의 LED 유닛(LED1,LED2)와 접지 사이에 연결되어 복수의 LED 유닛(LED1,LED2) 각각에 흐르는 전류를 제어할 수 있다.
한편, 발광 다이오드부(120)의 LED 유닛 각각의 필요한 구동 전압 레벨은 상기 직류 전원의 전압 레벨보다 작을 수 있다.
제어부(132)는 상기 직류 전원의 전압 레벨을 검출하여 스위치부(131)의 턴온 및 턴 오프를 제어할 수 있다.
이때, 검출부(133)는 가변 저항(R1,R2)를 구비할 수 있으며, 복수의 가변 저항(R1,R2)는 접지와 복수의 스위치(SW1,SW2) 사이에 각각 연결될 수 있다.
제어부(132)는 상기 직류 전원의 전압 레벨을 입력받아 상기 검출부의 가변 저항의 저항값을 가변하여 복수의 스위치(SW1,SW2)의 스위칭 온 듀티를 제어할 수 있다.
즉, 제어부는 상기 직류 전원의 전압 레벨이 사전에 설정된 기준 전압의 전압 레벨을 비교하여, 상기 직류 전원의 전압 레벨이 상기 기준 전압의 전압 레벨보다 높으면 가변 저항(R1,R2)의 저항값을 작게하여 가변 저항(R1,R2)로부터 검출된 검출값을 전달받아 복수의 스위치(SW1,SW2)의 스위칭 온 듀티를 증가시키고, 상기 직류 전원의 전압 레벨이 상기 기준 전압의 전압 레벨보다 낮으면 상기 가변 저항의 저항값을 크게하여 가변 저항(R1,R2)로부터 검출된 검출값을 전달받아 복수의 스위치(SW1,SW2)의 스위칭 온 듀티를 감소시킬 수 있다.
이에 따라, LED 유닛(LED1,LED2)에 흐르는 각 전류의 평형이 유지될 수 있으며, LED 유닛(LED1,LED2)이 필요한 구동 전압이 각각 차이가 있어도 최소 디밍에서 LED 유닛(LED1,LED2)이 미점등되는 것을 방지할 수 있다.
상술한 바와 같이, 본 발명에 따르면, DC/DC 컨버터단을 채용하지 않고 입력 전압의 전압 레벨을 검출하여 이에 따라 발광 다이오드에 입력되는 전류를 제어하여 DC/DC 컨버터 사용에 의한 전력 변환 효율 감소 및 제조 비용 증가를 방지할 수 있다.
이상에서 설명한 본 발명은 전술한 실시예 및 첨부된 도면에 의해 한정되는 것이 아니고 후술하는 특허청구범위에 의해 한정되며, 본 발명의 구성은 본 발명의 기술적 사상을 벗어나지 않는 범위 내에서 그 구성을 다양하게 변경 및 개조할 수 있다는 것을 본 발명이 속하는 기술 분야에서 통상의 지식을 가진 자는 쉽게 알 수 있다.
100...발광 다이오드 구동 장치
110...AC/DC 변환부
120...발광 다이오드부
130...구동 제어부
131...스위치부
132...제어부
133...검출부

Claims (8)

  1. 교류 전원을 사전에 설정된 직류 전원으로 변환하여 적어도 하나의 발광 다이오드를 갖는 발광 다이오드부에 전달하는 AC/DC 변환부; 및
    상기 직류 전원의 전압 레벨을 검출해서 상기 적어도 하나의 발광 다이오드에 흐르는 전류를 제어하여 상기 발광 다이오드부를 구동시키는 구동 제어부
    를 포함하는 발광 다이오드 구동 장치.
  2. 제1항에 있어서,
    상기 직류 전원의 전압 레벨은 상기 적어도 하나의 발광 다이오드에 필요한 전압 레벨보다 높은 발광 다이오드 구동 장치.
  3. 제1항에 있어서, 상기 구동 제어부는
    상기 발광 다이오드부의 적어도 하나의 발광 다이오드와 접지 사이에 연결되는 적어도 하나의 스위치를 갖는 스위치부;
    상기 직류 전원의 전압 레벨을 검출하여 상기 적어도 하나의 스위치의 스위칭을 제어하는 제어부; 및
    상기 적어도 하나의 발광 다이오드에 흐르는 전류를 검출하는 적어도 하나의 가변 저항을 갖는 검출부
    를 포함하는 발광 다이오드 구동 장치.
  4. 제3항에 있어서,
    상기 발광 다이오드부는 적어도 하나의 발광 다이오드를 각각 갖는 복수의 LED 유닛을 구비하고,
    상기 복수의 LED 유닛은 서로 병렬 연결되는 발광 다이오드 구동 장치.
  5. 제4항에 있어서,
    상기 스위치부는 복수의 스위치를 가지며,
    상기 복수의 스위치는 상기 복수의 LED 유닛에 각각 연결되는 발광 다이오드 구동 장치.
  6. 제5항에 있어서,
    상기 LED 유닛은 복수의 발광 다이오드가 직렬 연결된 발광 다이오드 어레이를 포함하는 발광 다이오드 구동 장치.
  7. 제3항에 있어서,
    상기 제어부는 상기 직류 전원의 전압 레벨을 입력받아 상기 검출부의 가변 저항의 저항값을 가변하여 상기 적어도 하나의 스위치의 스위칭 온 듀티를 제어하는 발광 다이오드 구동 장치.
  8. 제7항에 있어서,
    상기 제어부는 상기 직류 전원의 전압 레벨이 사전에 설정된 기준 전압의 전압 레벨을 비교하여, 상기 직류 전원의 전압 레벨이 상기 기준 전압의 전압 레벨보다 높으면 상기 가변 저항의 저항값을 작게하여 상기 스위칭 온 듀티를 증가시키고, 상기 직류 전원의 전압 레벨이 상기 기준 전압의 전압 레벨보다 낮으면 상기 가변 저항의 저항값을 크게하여 상기 스위칭 온 듀티를 감소시키는 발광 다이오드 구동 장치.
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