KR20130045056A - 엘이디 구동회로와 그 구동방법 및 이를 이용한 엘이디 조명 장치 - Google Patents

엘이디 구동회로와 그 구동방법 및 이를 이용한 엘이디 조명 장치 Download PDF

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Abstract

실시 예는 LED 구동회로와 그 구동방법 및 이를 이용한 LED 조명 장치에 관한 것으로, PWM 제어시 LED의 턴 오프 전압이 턴 온 전압 이하로 떨어지지 않도록 제어함으로써, 전력 손실(loss) 없이 PWM제어가 가능하다. 또한, LED를 턴 온 상태에서 PWM 제어를 함으로써 라인 플리커(line flicker)를 개선할 수 있다.
실시 예에 의한 LED 구동회로는, 직렬, 병렬 또는 직렬과 병렬로 연결된 복수 개의 발광 소자 및, 상기 발광 소자의 구동에 필요한 구동 전압과 비구동에 필요한 비구동 전압을 전압 가변 신호와 PWM 제어신호에 따라 상기 발광 소자로 공급하여 PWM 제어하는 전압 가변 드라이버를 포함하고 있다.

Description

엘이디 구동회로와 그 구동방법 및 이를 이용한 엘이디 조명 장치{LED DRIVING CIRCUIT AND DRIVING METHOD THE SAME, AND LED LIGHTING DEVICE USING THE SAME}
실시 예는 소비전력을 줄일 수 있는 LED 구동회로와 그 구동방법 및 이를 이용한 LED 조명 장치, 백라이트유닛(Back Light Unit: BLU) 구동 장치에 관한 것이다.
일반적으로, 발광 다이오드(Light Emitting Diode: 이하, 'LED'라 함)는 친환경적이며, 응답속도가 수 나노 초로 고속 응답이 가능하여 비디오 신호 스트림에 효과적이고, 임펄시브(Impulsive) 구동이 가능하며, 색 재현성이 100% 이상이다. 또한, 적색, 녹색, 청색 LED의 광량을 조정하여 휘도, 색온도 등을 임의로 변경할 수 있을 뿐만 아니라, LCD 패널의 경박단소화에 적합한 장점들을 가지므로, 최근 LCD 패널 등의 백라이트용 광원으로 적극적으로 채용되고 있는 실정이다.
이와 같이, 일반 조명이나 LCD 백라이트 등의 애플리케이션에서 LED를 복수 개로 연결하여 사용하는 경우, 상기 LED에 일정한 정전류를 제공할 수 있는 정전류 제어가 가능한 구동회로가 필요하다. 이러한 상기 구동회로는 사용자가 휘도와 색온도 등을 임의로 조정하거나 온도 보상 등을 위해 LED의 휘도를 조정하는 디밍(dimming) 제어 기능도 포함하고 있다.
상기 정전류 제어 및 디밍 제어를 위한 LED 구동회로는 직류-직류 변환기 내에서 PWM(pulse width modulation) 제어 펄스의 듀티(duty)를 제어하는 방식으로 구현되었다.
이와 같은 종래의 LED 구동회로는 LED를 PWM 제어할 경우 턴 온(Turn ON)과 턴 오프(Turn OFF) 동작을 반복하게 되는데, 턴 온(Turn ON) 및 턴 오프(Turn OFF) 구간에서 에너지 손실이 발생하는 문제가 있다. 즉, 상기 LED는 턴 온(Turn ON) 전압 이하에서 턴 오프(Turn OFF) 되지만, 상기 턴 온(Turn ON) 전압 이하에서도 영(zero) 전위가 될 때까지 전류가 계속 흐르기 때문에 전력 소비를 초래한다. 또한, 턴 온(Turn ON) 동작에서도 턴 온(Turn ON) 전압이 될 때까지 전력이 소비되는 문제가 있다(도 3 참조).
국내 공개특허 제2011-095460호(공개일: 2011.08.25)
전술한 문제점을 해결하기 위하여, 실시 예가 이루고자 하는 기술적 과제는, 전력 손실(loss) 없이 PWM제어가 가능한 LED 구동회로와 그 구동방법을 제시하는 데 있다.
또한, 실시 예가 이루고자 하는 다른 기술적 과제는, PWM 제어시 LED의 턴 오프(Turn OFF) 전압이 턴 온(Turn ON) 전압 이하로 떨어지지 않도록 제어하여 전력소비를 줄일 수 있는 LED 구동회로와 그 구동방법을 제시하는 데 있다.
또한, 실시 예가 이루고자 하는 또 다른 기술적 과제는, LED를 턴 온(Turn ON) 상태에서 PWM 제어를 함으로써 라인 플리커(line flicker)를 개선할 수 있는 LED 구동회로와 그 구동방법을 제시하는 데 있다.
또한, 실시 예가 이루고자 하는 또 다른 기술적 과제는, 상기 LED 구동회로와 그 구동방법을 이용한 LED 조명 장치를 제시하는 데 있다.
본 발명의 해결과제는 이상에서 언급된 것들에 한정되지 않으며, 언급되지 아니한 다른 해결과제들은 아래의 기재로부터 당업자에게 명확하게 이해되어 질 수 있을 것이다.
전술한 기술적 과제를 해결하기 위한 수단으로서, 실시 예의 LED 구동 회로는, 직렬, 병렬 또는 직렬과 병렬로 연결된 복수 개의 발광 소자 및, 상기 발광 소자의 구동에 필요한 구동 전압과 비구동에 필요한 비구동 전압을 전압 가변 신호와 PWM 제어신호에 따라 상기 발광 소자로 공급하여 PWM 제어하는 전압 가변 드라이버를 포함하고 있다.
상기 전압 가변 드라이버는, 상기 PWM 제어신호의 온(ON) 구간에서 상기 전압 가변 신호에 의해 상기 발광 소자로 상기 구동 전압을 출력하여 상기 발광 소자를 턴 온 시키고, 상기 PWM 제어신호의 오프(OFF) 구간에서 상기 전압 가변 신호에 의해 상기 발광 소자로 상기 비구동 전압을 출력하여 상기 발광 소자를 턴 오프 시키도록 구성될 수 있다.
상기 전압 가변 드라이버는, 상기 발광 소자의 입력단에 연결된 저항(R) 및, 상기 저항(R)의 양단에 병렬로 접속되며 상기 PWM 제어신호에 의해 스위칭되는 스위치 소자(SW)를 포함하여 구성될 수 있다.
또한, 상기 전압 가변 드라이버는, 상기 발광 소자의 출력단에 연결된 저항(R) 및, 상기 저항(R)의 양단에 병렬로 접속되며 상기 PWM 제어신호에 의해 스위칭되는 스위치 소자(SW)를 포함하여 구성될 수 있다.
여기서, 상기 스위치 소자(SW)는 NMOS형 트랜지스터로 구성될 수 있다.
그리고, 상기 전압 가변 드라이버는, 상기 PWM 제어신호에 의해 상기 발광 소자의 입력단으로 상기 구동 전압을 스위칭하는 제 1 스위치 소자 및, 상기 PWM 제어신호의 반대 신호에 의해 상기 발광 소자의 입력단으로 상기 비구동 전압을 스위칭하는 제 2 스위치 소자를 포함하여 구성될 수 있다.
또한, 전술한 기술적 과제를 해결하기 위한 수단으로서, 실시 예의 LED 구동 방법은, (a) 직렬, 병렬 또는 직렬과 병렬로 연결된 복수 개의 발광 소자를 제공하는 단계, (b) 상기 발광 소자를 PWM 제어하기 위한 전압 가변 신호와 PWM 제어 신호를 전압 가변 드라이버로 입력하는 단계, (c) 상기 전압 가변 드라이버에서 상기 PWM 제어신호의 온(ON) 구간에서 상기 전압 가변 신호에 의해 상기 발광 소자로 구동 전압을 출력하여 상기 발광 소자를 턴 온 시키는 단계, (d) 상기 전압 가변 드라이버에서 상기 PWM 제어신호의 오프(OFF) 구간에서 상기 전압 가변 신호에 의해 상기 발광 소자로 비구동 전압을 출력하여 상기 발광 소자를 턴 오프 시키는 단계 및, (e) 상기 전압 가변 신호와 PWM 제어 신호에 따라 상기 전압 가변 드라이버에서 상기 (c) 및 (d)단계를 반복 수행하는 단계를 포함하고 있다.
여기서, 상기 전압 가변 신호는 상기 PWM 제어신호의 온(ON), 오프(OFF) 구간에서 상기 발광 소자의 구동 전압과 비구동 전압의 크기를 조절하는 신호로 사용될 수 있다.
또한, 전술한 기술적 과제를 해결하기 위한 수단으로서, 실시 예의 조명 장치는 상기 LED 구동 회로를 포함하여 구성될 수 있다.
실시 예에 따르면, PWM 제어시 LED의 턴 오프(Turn OFF) 전압이 턴 온(Turn ON) 전압 이하로 떨어지지 않도록 제어함으로써, 전력 손실(loss) 없이 PWM제어가 가능한 효과가 있다.
또한, LED를 턴 온(Turn ON) 상태에서 PWM 제어를 함으로써 라인 플리커(line flicker)를 개선할 수 있다.
본 발명의 효과는 이상에서 언급된 것들에 한정되지 않으며, 언급되지 아니한 다른 효과들은 아래의 기재로부터 당업자에게 명확하게 이해되어 질 수 있을 것이다.
도 1은 일반적인 LED의 입력 전압 대비 전류의 량을 나타낸 그래프
도 2는 일반적인 LED의 전류 대비 광량을 나타낸 그래프
도 3은 종래 기술에 따른 LED의 PWM 펄스 파형도
도 4는 실시 예에 의한 LED의 PWM 펄스 파형도
도 5는 실시 예에 의한 LED 구동 회로도
도 6은 실시 예에 의한 LED 구동 회로의 제 1 적용 예를 나타낸 회로도
도 7은 실시 예에 의한 LED 구동 회로의 제 2 적용 예를 나타낸 회로도
도 8은 실시 예에 의한 LED 구동 회로의 제 3 적용 예를 나타낸 회로도
도면에서 각층의 두께나 크기는 설명의 편의 및 명확성을 위하여 과장되거나 생략되거나 또는 개략적으로 도시되었다. 또한 각 구성요소의 크기는 실제크기를 전적으로 반영하는 것은 아니다.
본 발명에 따른 실시 예의 설명에 있어서, 각 element의 " 상(위) 또는 하(아래)(on or under)"에 형성되는 것으로 기재되는 경우에 있어, 상(위) 또는 하(아래)(on or under)는 두 개의 element가 서로 직접(directly)접촉되거나 하나 이상의 다른 element가 상기 두 element 사이에 배치되어(indirectly) 형성되는 것을 모두 포함한다. 또한 "상(위) 또는 하(아래)(on or under)"으로 표현되는 경우 하나의 element를 기준으로 위쪽 방향뿐만 아니라 아래쪽 방향의 의미도 포함할 수 있다.
먼저, 일반 조명이나 LCD 백라이트 등에 설치된 LED는 LED 구동 회로의 PWM 제어에 의해 턴 온(Turn ON)과 턴 오프(Turn OFF) 동작을 반복한다. 상기 LED 구동 회로는 앞에서 설명한 바와 같이, 직류-직류 변환기 내에서 PWM 제어 펄스의 듀티(duty)를 제어하는 방식으로 구현되어 있다.
상기 LED는 특성상 턴 온(Turn ON) 전압을 가지고 있으며, 턴 온(Turn ON) 전압 이하에서는 턴 오프(Turn OFF) 된다.
도 1의 그래프는 LED의 입력 전압(또는, 순방향 구동 전압) 대비 전류의 량을 나타낸 것으로, 입력 전압이 3.0V 이하일 때는 LED가 턴 오프(Turn OFF) 상태에 있다가 3.0V 이상에서 턴 온(Turn ON) 됨을 나타내고 있다.
그리고, 도 2의 그래프는 LED의 전류 대비 광량을 나타낸 것으로, LED의 순방향 전류가 증가함에 따라 광량도 비례하여 증가하고 있음을 알 수 있다.
결론적으로, 상기 LED는 3.0V 이상의 전압에서는 턴 온(Turn ON) 되지만, 3.0V 이하의 전압에서는 턴 온(Turn ON) 되지 않고 전류만 소비하고 있음을 알 수 있다. 이러한 현상은 도 3에 나타낸 종래의 LED의 PWM 펄스 파형에서도 알 수 있다.
즉, 종래의 LED는 도 3과 같은 PWM 펄스 파형에 의해 온(ON), 오프(OFF) 동작을 반복하여 LED 디밍(Dimming) 제어를 수행한다. 도 3에서, 3.5V는 LED의 순방향 구동 전압, 3.0V는 LED의 최소 구동 전압, a는 손실(loss) 에너지를 각각 나타낸다.
상기 LED는 상기 PWM 펄스 파형에 의해 3.0V 이상 3.5V 이하의 전압에서 턴 온(Turn ON) 되었다가 3.0V 이하의 전압에서 턴 오프(Turn OFF) 되는 동작을 반복 수행한다. 이때, 상기 LED는 3.0V 이하의 전압에서 턴 오프(Turn OFF) 되는데, 영(zero) 전위가 될 때까지 전류가 LED로 계속 공급되어 필요없는 전류가 소모되고 있다(도 3의 하강 곡선). 또한, 상기 LED의 턴 온(Turn ON) 동작에서도 상기 LED의 최소 구동 전압인 3.0V가 될 때까지 LED로 필요없는 전류가 소모되고 있음을 알 수 있다(도 3의 상승 곡선).
따라서, 실시 예에서는 상기 LED의 턴 오프(Turn OFF) 전압이 상기 LED의 최소 구동 전압(3.0V) 이하로 떨어지지 않도록 하여 소비 전력을 줄이고 조명의 효율을 높이고자 한다.
이하, 본 발명에서 실시하고자 하는 구체적인 기술내용에 대해 첨부도면을 참조하여 상세하게 설명하기로 한다.
실시 예
도 4는 실시 예에 의한 LED의 PWM 펄스 파형도이다.
실시 예에서는, 상기 LED가 턴 온(Turn ON) 및 턴 오프(Turn OFF) 전압이 상기 LED의 구동에 필요한 구동 전압(3.5V)과 비구동에 필요한 비구동 전압(3.0V) 사이에서 동작하도록 구현하였다. 이때, 손실 에너지(a)는 도 4와 같이, 최초 LED의 턴 온(Turn ON) 구간과 최후 LED의 턴 오프(Turn OFF) 구간에서만 발생하고, 상기 LED의 동작 구간에서는 발생하지 않음을 알 수 있다.
도 5는 실시 예에 의한 LED 구동 회로도이다.
실시 예의 LED 구동 회로는 도 5에 도시된 바와 같이, 직렬 연결된 복수 개의 LED(LED_n)와, 상기 LED(LED_1)의 입력단에 구성된 전압 가변 드라이버(100)를 포함하고 있다.
여기서, 상기 복수 개의 LED(LED_n)는 조명 장치나 LCD 백라이트 등에 설치될 수 있다. 상기 복수 개의 LED(LED_n)는 도 5와 같이 직렬로 구성될 수 있으나, 병렬로 구성되거나 직렬과 병렬로 함께 구성될 수도 있다.
상기 전압 가변 드라이버(100)는 전압 가변 신호(Va)와 PWM 제어신호(PWM)에 따라 입력 전압(Vin)을 상기 LED의 구동 전압(Vf)과 비구동 전압(Vf_min)으로 가변한다. 그리고, 가변한 상기 LED의 구동 전압(Vf)과 비구동 전압(Vf_min)을 공급하여 상기 복수 개의 LED(LED_n)를 턴 온(Turn ON) 및 턴 오프(Turn OFF) 시킴으로써, PWM 제어를 한다.
여기서, 상기 전압 가변 신호(Va)는 상기 PWM 제어신호(PWM)의 턴 온(Turn ON) 구간에서 상기 LED 구동 전압을 상기 구동 전압(Vf)으로 조절하고, 반대로 상기 PWM 제어신호(PWM)의 턴 오프(Turn OFF) 구간에서 상기 LED 구동 전압을 상기 비구동 전압(Vf_min)으로 조절하는 신호이다. 그리고, 상기 PWM 제어신호(PWM)는 상기 LED의 턴 온(Turn ON) 및 턴 오프(Turn OFF) 구간을 제어하는 신호이다.
상기 전압 가변 드라이버(100)는 상기 LED(LED_n)의 온(ON) 구간에서 상기 전압 가변 신호(Va)와 상기 PWM 제어신호(PWM)에 의해 상기 LED(LED_n)로 구동 전압(Vf)을 발생하여 상기 LED(LED_n)를 턴 온 시키고, 상기 LED(LED_n)의 오프(OFF) 구간에서 상기 전압 가변 신호(Va)와 상기 PWM 제어신호(PWM)에 의해 상기 LED(LED_n)로 비구동 전압(Vf_min)을 발생하여 상기 LED(LED_n)를 턴 오프 시키게 된다.
즉, 상기 LED 구동 회로는 상기 전압 가변 드라이버(100)에 의해 상기 복수 개의 LED(LED_n)를 구동 전압(Vf)으로 턴 온 시키고, 비구동 전압(Vf_min)으로 턴 오프 시키게 된다.
따라서, 실시 예는 PWM 제어시 LED의 턴 오프(Turn OFF) 전압이 턴 온(Turn ON) 전압 이하로 떨어지지 않도록 제어하여 전력소비를 줄일 수 있다. 그리고, LED를 턴 온(Turn ON) 상태에서 PWM 제어를 함으로써 라인 플리커(line flicker)를 개선할 수 있다.
제 1 적용 예
도 6은 실시 예에 의한 LED 구동 회로의 제 1 적용 예를 나타낸 회로도이다.
상기 LED 구동 회로의 제 1 적용 예는 도 6에 도시된 바와 같이, 입력 전압(Vin)을 입력하는 입력단(Nd1)에 직렬 접속된 복수 개의 LED(LED_n)와, 상기 LED(LED_n)의 출력단(Nd2)과 접지단(GND) 사이에 접속된 전압 가변 드라이버(100)를 포함하고 있다.
상기 전압 가변 드라이버(100)는 상기 LED(LED_n)의 출력단(Nd2)과 상기 접지단(GND) 사이에 연결된 저항(R)과, 상기 저항(R)의 양단에 병렬로 접속되며 상기 PWM 제어신호(PWM)에 의해 스위칭 되는 스위치 소자(SW)로 구성되어 있다. 이때, 상기 스위치 소자(SW)는 NMOS형 트랜지스터로 구성되어 있지만, 필요에 따라 PMOS형 트랜지스터로 구성될 수도 있다.
상기 입력 전압(Vin)은 상기 LED(LED_n)의 구동 전압(Vf)이 될 수 있다. 예를 들어, 상기 LED(LED_n)가 모두 10개로 구성되어 있으면 하나의 LED의 순방향 구동 전압(Vf)이 3.5V이므로, 상기 입력 전압(Vin)은 35V가 된다.
상기 전압 가변 드라이버(100)는 상기 PWM 제어신호(PWM)에 의해 온(ON), 오프(OFF) 되어 상기 LED(LED_n)를 구동 전압(Vf)으로 온(ON) 시키고, 상기 LED(LED_n)를 비구동 전압(Vf_min)으로 턴 오프(Turn OFF) 시킨다.
구체적으로 설명하면, 상기 PWM 제어신호(PWM)의 온(ON) 구간{하이(High) 전압레벨}에서는 상기 스위치 소자(SW)가 턴 온 되어 상기 LED(LED_n)의 출력단(Nd2)의 전압을 접지단(GND)으로 바이패스(bypass) 시키게 된다. 따라서 상기 복수 개의 LED(LED_n)는 입력단(Nd1)으로 공급되는 상기 입력 전압(Vin), 즉 구동 전압(Vf)으로 턴 온(Turn ON) 되게 된다.
반대로, 상기 PWM 제어신호(PWM)의 오프(OFF) 구간{로우(Low) 전압레벨}에서는 상기 스위치 소자(SW)가 턴 오프 되고 상기 LED(LED_n)를 통해 흐르는 구동 전압(Vf)이 상기 저항(R)의 부하에 의해 비구동 전압(Vf_min)으로 떨어지게 된다. 따라서, 상기 복수 개의 LED(LED_n)는 비구동 전압(Vf_min)으로 턴 오프(Turn OFF) 된다.
여기서, 상기 저항(R)은 LED의 구동 전압(Vf)에서 비구동 전압(Vf_min)을 뺀 값만큼 부하가 걸리도록 설계될 수 있다.
따라서, 상기 LED 구동 회로는 상기 전압 가변 드라이버(100)의 동작에 의해 상기 복수 개의 LED(LED_n)를 구동 전압(Vf)과 비구동 전압(Vf_min)으로 턴 온(Turn ON) 및 턴 오프(Turn OFF) 시키게 된다.
이와 같이, 상기 LED 구동 회로의 제 1 적용 예는 LED의 출력단에 상기 전압 가변 드라이버(100)를 구성하여 LED의 턴 오프(Turn OFF) 전압이 턴 온(Turn ON) 전압 이하로 떨어지지 않도록 제어함으로써, 전력소비를 줄일 수 있다. 그리고, LED를 턴 온(Turn ON) 상태에서 PWM 제어를 함으로써 라인 플리커(line flicker)를 개선할 수 있다.
제 2 적용 예
도 7은 실시 예에 의한 LED 구동 회로의 제 2 적용 예를 나타낸 회로도이다.
상기 LED 구동 회로의 제 2 적용 예는 도 7에 도시된 바와 같이, 입력 전압(Vin)을 입력하는 입력단(Nd1)에 접속된 전압 가변 드라이버(100)와, 상기 전압 가변 드라이버(100)의 출력단(Nd2)과 접지단(GND) 사이에 접속된 복수 개의 LED(LED_n)를 포함하고 있다.
상기 전압 가변 드라이버(100)는 상기 입력 전압(Vin)의 입력단(Nd1)과 상기 출력단(Nd2) 사이에 접속된 저항(R)과, 상기 저항(R)의 양단에 병렬로 접속되며 상기 PWM 제어신호(PWM)에 의해 스위칭 되는 스위치 소자(SW)로 구성되어 있다. 이때, 상기 스위치 소자(SW)는 NMOS형 트랜지스터로 구성되어 있지만, 필요에 따라 PMOS형 트랜지스터로 구성될 수도 있다.
상기 입력 전압(Vin)은 상기 LED(LED_n)의 순방향 구동 전압(Vf)이 될 수 있다. 예를 들어, 상기 LED(LED_n)가 모두 10개로 구성되어 있으면 하나의 LED의 순방향 구동 전압(Vf)이 3.5V이므로, 상기 입력 전압(Vin)은 35V가 된다.
상기 전압 가변 드라이버(100)는 상기 PWM 제어신호(PWM)에 의해 온(ON), 오프(OFF) 되어 상기 LED(LED_n)를 구동 전압(Vf)으로 온(ON) 시키고, 상기 LED(LED_n)를 비구동 전압(Vf_min)으로 턴 오프(Turn OFF) 시킨다.
구체적으로 설명하면, 상기 PWM 제어신호(PWM)의 온(ON) 구간{하이(High) 전압레벨}에서는 상기 스위치 소자(SW)가 턴 온 되어 상기 입력단(Nd1)의 입력 전압(Vin)을 상기 LED(LED_n)로 바이패스(bypass) 시키게 된다. 따라서 상기 복수 개의 LED(LED_n)는 입력단(Nd1)으로 공급되는 상기 입력 전압(Vin), 즉 순방향 구동 전압(Vf)으로 턴 온(Turn ON) 되게 된다.
반대로, 상기 PWM 제어신호(PWM)의 오프(OFF) 구간{로우(Low) 전압레벨}에서는 상기 스위치 소자(SW)가 턴 오프 되어 상기 입력단(Nd1)의 입력 전압(Vin)이 상기 저항(R)의 부하에 걸리게 된다. 따라서, 상기 입력 전압(Vin)은 상기 저항(R)의 부하에 의해 순방향 구동 전압(Vf)에서 비구동 전압(Vf_min)으로 떨어지게 된다. 그러므로, 상기 복수 개의 LED(LED_n)는 비구동 전압(Vf_min)으로 턴 오프(Turn OFF) 된다.
여기서, 상기 저항(R)은 LED의 순방향 구동 전압(Vf)에서 비구동 전압(Vf_min)을 뺀 값만큼 부하가 걸리도록 설계될 수 있다.
따라서, 상기 LED 구동 회로는 상기 전압 가변 드라이버(100)의 동작에 의해 상기 복수 개의 LED(LED_n)를 순방향 구동 전압(Vf)과 비구동 전압(Vf_min)으로 턴 온(Turn ON) 및 턴 오프(Turn OFF) 시키게 된다.
이와 같이, 상기 LED 구동 회로의 제 2 적용 예는 LED의 입력단에 상기 전압 가변 드라이버(100)를 구성하여 LED의 턴 오프(Turn OFF) 전압이 턴 온(Turn ON) 전압 이하로 떨어지지 않도록 제어함으로써, 전력소비를 줄일 수 있다. 그리고, LED를 턴 온(Turn ON) 상태에서 PWM 제어를 함으로써 라인 플리커(line flicker)를 개선할 수 있다.
제 3 적용 예
도 8은 실시 예에 의한 LED 구동 회로의 제 3 적용 예를 나타낸 회로도이다.
상기 LED 구동 회로의 제 3 적용 예는 도 8에 도시된 바와 같이, 서로 다른 두 개의 입력 전압(Vin_1, Vin_2)을 입력하는 전압 가변 드라이버(100)와, 상기 전압 가변 드라이버(100)의 출력단(Nd3)과 접지단(GND) 사이에 직렬 연결된 복수 개의 LED(LED_n)로 구성되어 있다.
상기 전압 가변 드라이버(100)는 PWM 제어신호(PWM)에 의해 상기 LED(LED_n)의 입력단(Nd3)으로 제 1 전압(Vin_1)을 스위칭하는 제 1 스위치 소자(SW1)와, 상기 PWM 제어신호의 반대 신호(/PWM)에 의해 상기 LED(LED_n)의 입력단(Nd3)으로 제 2 전압(Vin_2)을 스위칭하는 제 2 스위치 소자(SW2)로 구성되어 있다.
여기서, 상기 제 1 전압(Vin_1)은 상기 복수 개의 LED(LED_n)의 순방향 구동 전압(Vf)이 될 수 있고, 상기 제 2 전압(Vin_2)은 상기 LED(LED_n)의 비구동 전압(Vf_min)이 될 수 있다. 반대로, 상기 제 1 전압(Vin_1)은 상기 복수 개의 LED(LED_n)의 비구동 전압(Vf_min)이 될 수도 있고, 상기 제 2 전압(Vin_2)은 상기 복수 개의 LED(LED_n)의 순방향 구동 전압(Vf)이 될 수도 있다.
상기 제 1 및 제 2 스위치 소자(SW1,SW2)는 NMOS형 트랜지스터로 구성될 수 있으며, 또한 PMOS형 트랜지스터로 구성될 수도 있다.
상기 제 1 및 제 2 스위치 소자(SW1,SW2)는 상기 PWM 제어신호(PWM)와 상기 PWM 제어신호(PWM)의 반대 신호(/PWM)에 의해 각각 스위칭 되어 상기 LED(LED_n)의 입력단(Nd3)으로 제 1 전압(Vin_1) 또는 제 2 전압(Vin_2)을 공급한다. 구체적으로 설명하면, 상기 PWM 제어신호(PWM)가 온(ON) 구간, 즉 하이(High) 전압레벨을 가질 때에는 상기 제 1 스위치 소자(SW1)가 턴 온 됨으로써 상기 LED(LED_n)를 순방향 구동 전압(Vf)으로 턴 온(Turn ON) 시킨다. 이때, 상기 제 2 스위치 소자(SW2)는 상기 PWM 제어신호(PWM)의 반대 신호(/PWM)가 오프(OFF) 구간, 즉 로우(Low) 전압레벨을 가지기 때문에 턴 오프 상태가 된다.
반대로, 상기 PWM 제어신호(PWM)가 오프(OFF) 구간, 즉 로우(Low) 전압레벨을 가질 때에는 상기 제 1 스위치 소자(SW1)가 턴 오프 되고, 상기 제 2 스위치 소자(SW2)가 상기 PWM 제어신호(PWM)의 반대 신호(/PWM)에 의해 턴 온 되어 상기 복수 개의 LED(LED_n)를 비구동 전압(Vf_min)으로 턴 오프(Turn OFF) 시킨다.
따라서, 상기 LED 구동 회로는 상기 전압 가변 드라이버(100)의 동작에 의해 상기 복수 개의 LED(LED_n)를 순방향 구동 전압(Vf)과 비구동 전압(Vf_min)으로 턴 온(Turn ON) 및 턴 오프(Turn OFF) 시키게 된다.
이와 같이, 상기 LED 구동 회로의 제 3 적용 예는 LED의 입력단에 상기 전압 가변 드라이버(100)를 구성하여 LED의 턴 오프(Turn OFF) 전압이 턴 온(Turn ON) 전압 이하로 떨어지지 않도록 제어함으로써, 전력소비를 줄일 수 있다. 그리고, LED를 턴 온(Turn ON) 상태에서 PWM 제어를 함으로써 라인 플리커(line flicker)를 개선할 수 있다.
이와 같이 구성된 실시 예에 따른 LED 구동회로와 그 구동방법 및 이를 이용한 LED 조명 장치는, PWM 제어시 LED의 턴 오프(Turn OFF) 전압이 턴 온(Turn ON) 전압 이하로 떨어지지 않도록 제어함으로써, 본 발명의 기술적 과제를 해결할 수가 있다.
이상에서 실시 예를 중심으로 설명하였으나 이는 단지 예시일 뿐 본 발명을 한정하는 것이 아니며, 본 발명이 속하는 분야의 통상의 지식을 가진 자라면 본 실시 예의 본질적인 특성을 벗어나지 않는 범위에서 이상에 예시되지 않은 여러 가지의 변형과 응용이 가능함을 알 수 있을 것이다. 예를 들어, 실시 예에 구체적으로 나타난 각 구성 요소는 변형하여 실시할 수 있는 것이다. 그리고 이러한 변형과 응용에 관계된 차이점들은 첨부된 청구 범위에서 규정하는 본 발명의 범위에 포함되는 것으로 해석되어야 할 것이다.
실시 예에 의한 LED 구동회로와 그 구동방법은 조명 장치, 백라이트 유니트(BLU) 등에 적용할 수 있다.
100 : 전압 가변 드라이버

Claims (9)

  1. 직렬, 병렬 또는 직렬과 병렬로 연결된 복수 개의 발광 소자; 및
    상기 발광 소자의 구동에 필요한 구동 전압과 비구동에 필요한 비구동 전압을 전압 가변 신호와 PWM 제어신호에 따라 상기 발광 소자로 공급하여 PWM 제어하는 전압 가변 드라이버;
    를 포함하는 LED 구동 회로.
  2. 제 1 항에 있어서, 상기 전압 가변 드라이버는:
    상기 PWM 제어신호의 온(ON) 구간에서 상기 전압 가변 신호에 의해 상기 발광 소자로 상기 구동 전압을 출력하여 상기 발광 소자를 턴 온 시키고,
    상기 PWM 제어신호의 오프(OFF) 구간에서 상기 전압 가변 신호에 의해 상기 발광 소자로 상기 비구동 전압을 출력하여 상기 발광 소자를 턴 오프 시키는 LED 구동 회로.
  3. 제 1 항에 있어서, 상기 전압 가변 드라이버는:
    상기 발광 소자의 입력단에 연결된 저항(R); 및
    상기 저항(R)의 양단에 병렬로 접속되며 상기 PWM 제어신호에 의해 스위칭되는 스위치 소자(SW);
    를 포함하는 LED 구동 회로.
  4. 제 1 항에 있어서, 상기 전압 가변 드라이버는:
    상기 발광 소자의 출력단에 연결된 저항(R); 및
    상기 저항(R)의 양단에 병렬로 접속되며 상기 PWM 제어신호에 의해 스위칭되는 스위치 소자(SW);
    를 포함하는 LED 구동 회로.
  5. 제 3 항 또는 제 4 항에 있어서,
    상기 스위치 소자(SW)는 NMOS형 트랜지스터로 구성된 LED 구동 회로.
  6. 제 1 항에 있어서, 상기 전압 가변 드라이버는:
    상기 PWM 제어신호에 의해 상기 발광 소자의 입력단으로 상기 구동 전압을 스위칭하는 제 1 스위치 소자; 및
    상기 PWM 제어신호의 반대 신호에 의해 상기 발광 소자의 입력단으로 상기 비구동 전압을 스위칭하는 제 2 스위치 소자;
    를 포함하는 LED 구동 회로.
  7. (a) 직렬, 병렬 또는 직렬과 병렬로 연결된 복수 개의 발광 소자를 제공하는 단계;
    (b) 상기 발광 소자를 PWM 제어하기 위한 전압 가변 신호와 PWM 제어 신호를 전압 가변 드라이버로 입력하는 단계;
    (c) 상기 전압 가변 드라이버에서 상기 PWM 제어신호의 온(ON) 구간에서 상기 전압 가변 신호에 의해 상기 발광 소자로 구동 전압을 출력하여 상기 발광 소자를 턴 온 시키는 단계;
    (d) 상기 전압 가변 드라이버에서 상기 PWM 제어신호의 오프(OFF) 구간에서 상기 전압 가변 신호에 의해 상기 발광 소자로 비구동 전압을 출력하여 상기 발광 소자를 턴 오프 시키는 단계; 및
    (e) 상기 전압 가변 신호와 PWM 제어 신호에 따라 상기 전압 가변 드라이버에서 상기 (c) 및 (d)단계를 반복 수행하는 단계;
    를 포함하는 LED 구동 방법.
  8. 제 7 항에 있어서,
    상기 전압 가변 신호는 상기 PWM 제어신호의 온(ON), 오프(OFF) 구간에서 상기 발광 소자의 구동 전압과 비구동 전압의 크기를 조절하는 LED 구동 방법.
  9. 제 1 항 내지 제 4 항 및 제 6 항 중 어느 한 항에 기재된 LED 구동 회로를 포함하는 조명 장치.
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* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
KR20140136206A (ko) * 2013-05-20 2014-11-28 주식회사 루멘스 디밍제어 엘이디 조명장치
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