KR20130065483A

KR20130065483A - Ｌｅｄ 회로

Info

Publication number: KR20130065483A
Application number: KR1020110132362A
Authority: KR
Inventors: 이세규; 구은혜
Original assignee: 엘지이노텍 주식회사
Priority date: 2011-12-09
Filing date: 2011-12-09
Publication date: 2013-06-19

Abstract

발명의 실시예에 따른 LED 회로는 전원이 인가되는 전원단자부; 상기 전원단자부에 일단이 연결되고, 복수의 LED가 직렬연결되는 LED 스트링; 및, 상기 복수의 LED 각각에 병렬 연결되는 종속 저항;을 포함한다.

Description

ＬＥＤ 회로{LED CIRCUIT}

본 발명은 다수의 엘이디(light emitting diode : 이하 "LED"라 칭함)가 직렬접속된 LED 스트링(string)을 구동하는 LED 회로에 관한 것으로, 보다 상세하게는 LED 스트링에 직렬연결된 LED가 동일한 휘도를 갖도록 제어하는 LED 회로에 관한 것이다.

LED 조명의 기하급수적인 성장과 함께 조절된 전력을 LED에 공급하는 다양한 집적 회로 장치가 속속 등장하고 있다. 전력 소비가 큰 직류형 전류 공급원이 오랫동안 표준으로 사용되어 왔지만, 에너지 문제가 심각한 이슈로 대두된 최근에는 스위칭 모드 LED 드라이버로 자연스럽게 대체되고 있다.

현재 손전등에서부터 경기장의 전광판에 이르기까지 광범위한 분야에서 정전류의 정밀한 제어기능을 요구하고 있다. 대부분의 경우 LED 출력 세기를 시시각각 조절하는 것이 필요하다. 이러한 기능을 흔히 디밍 제어(dimming control)라고 한다.

일반적인 BLU(back light unit) 시스템에서는 다수의 LED가 병렬로 구성되어 있거나, 직렬 및 병렬 조합으로 구성되어 있는데, 이러한 복수의 LED는 정전류(constant current) 구동이 소자의 신뢰성에 있어서 필수적이다.

그러나 대부분의 경우, 각 LED의 저항이 다르기 때문에 각 LED의 광 출력이 다르다는 문제점이 존재한다.

상기 문제점을 해결하기 위하여 발명의 실시예에서는 하나의 스트링에 직렬연결되는 복수의 LED 각각의 저항을 동일하게 설정하여 휘도를 균일하게 제어하는 것을 목적으로 한다.

발명의 실시예에 의하여, 하나의 스트링에 상호 직렬 연결되는 복수의 LED 각각의 저항을 동일하게 설정하여 휘도가 균일하게 제어될 수 있다.

도 1은 종래의 승압식(boost type) 직류-직류 컨버터가 채용된 LED 구동회로의 일례를 도시한 회로도이다.
도 2는 도 1의 LED 스트링에 직렬로 연결된 다이오드 각각의 휘도를 나타낸 그래프이다.
도 3은 발명의 실시예에 따른 LED 회로를 도시한 회로도이다.
도 4는 도 3의 LED 스트링에 직렬로 연결된 다이오드 각각의 휘도를 나타낸 그래프이다.

이하, 본 발명의 바람직한 실시 예에 대하여 첨부도면을 참조하여 상세히 설명하기로 한다. 기타 실시 예들의 구체적인 사항들은 상세한 설명 및 도면들에 포함되어 있다. 본 발명의 이점 및 특징, 그리고 그것들을 달성하는 방법은 첨부되는 도면과 함께 상세하게 후술되어 있는 실시예를 참조하면 명확해질 것이다. 명세서 전체에 걸쳐 동일 참조 부호는 동일 구성 요소를 지칭한다.

도 1은 종래의 승압식(boost type) 직류-직류 컨버터가 채용된 LED 구동회로의 일례를 도시한 회로도이다. 도 1에 도시된 바와 같이, 종래의 승압식 직류-직류 컨버터가 채용된 LED 구동회로는, 직류전원(Vin)의 (+)단에 인덕터(L)와 다이오드(D)가 직렬연결되며, 상기 다이오드와 직류전원(Vin)의 (-)단 사이에 캐패터터(C)와 LED 어레이(11)가 서로 병렬연결된다. 상기 인덕터(L)와 다이오드(D)의 접속노드와 직류전원(Vin)의 (-)단 사이에 스위치(12)와 전압검출 리지스터(Rs)가 직렬로 연결된다. 상기 전압검출 리지스터(Rs)에서 검출되는 전압값은 PWM구동부(13)에 입력되고, 상기 PWM 구동부(13)는 검출된 전압값에 따라 상기 스위치(12)의 온-오프의 듀티비를 조정한다. 상기 스위치(12)는 도 1에 도시된 바와 같이 MOSFET이 사용될 수 있으며 상기 MOSFET의 게이트 전압을 조정하여 스위치로서 사용할 수 있다.

상기 스위치(12)가 온인 경우에, 상기 직류전원(Vin)에서 공급되는 전류는 인덕터(L) 및 스위치(S)를 통해 흐르게 되고 상기 인덕터(L)에는 에너지가 저장된다. 상기 스위치(12)가 오프인 경우에, 상기 직류전원(Vin)과 상기 인덕터(L)에 축적된 에너지의 합이 다이오드(D)를 통과하여 LED 어레이(11)에 전달된다. 이때, LED 어레이(11)로 전달되는 전압은 평활 캐패시터(C)에 의해 평활되어 전달되며, 그 값은 입력전압(Vin)보다 크거나 같게 된다.

이와 같은 종래의 승압식 직류-직류 컨버터를 채용한 LED 구동회로(10)에서, LED(11)의 휘도 조절은 전압검출 리지스터(Rs)의 저항값을 조정함으로써 상기 전압검출 리지스터(Rs)로부터 검출되는 전압값을 조정하여 이루어졌다. 이러한 종래의 휘도 조정은, 전압검출 저항(Rs)으로 가변저항을 사용함으로써 가능하였으나, 높은 LED 저항으로 인해 상기 전압검출 리지스터(Rs)는 와티지(wattage) 리지스터를 사용하여야 하므로 가변이 쉽지 않은 문제점이 있다. 또한, 다양한 색을 발광하는 다수의 LED를 사용하는 경우 LED의 색상마다 서로 다른 구동회로를 사용하게 되는데, 구동회로 마다 상기 전압검출 리지스터(Rs)값이 편차가 발생하게 되어 휘도의 조정, 색좌표 제어 및 균일도 등에 악영향을 미치는 문제점이 있다.

도 2는 이를 나타낸 것으로, 하나의 스트링에 연결된 복수의 LED에 동일한 전류가 인가되어도 저항이 다르기 때문에 밝기는 각각 다른 값을 갖게 되는 문제점이 존재한다.

도 3은 발명의 실시예에 따른 LED 회로를 도시한 회로도이다. 도 4는 도 3의 LED 스트링에 직렬로 연결된 다이오드 각각의 휘도를 나타낸 그래프이다.

도 3을 참조하면, 직렬로 연결된 LED 각각에 종속저항(S₁, S₂, ... Sn)을 병렬로 연결하여, 각 LED(R₁, R₂, ...Rn)와의 합성저항 값이 동일하도록 조절된다.

상기 종속저항(S₁, S₂, ... Sn)은 가변저항으로 형성될 수 있다.

그리고 LED 스트링에 각각 제어부(100)를 연결하여 상기 종속저항 값을 조절할 수 있다. 상기 종속저항의 저항값 조절수단으로 사용되는 제어부(100)는 PWM(Phase Width Modulation) 혹은 데이터 신호와 클럭 신호로 이루어지는 IIC(Inter-Integrated Circuit) 또는 SPI(Serial Peripheral Interface) 통신프로토콜을 이용할 수 있다.

자세하게, 상기 제어부(100)에 의한 종속저항(S₁, S₂, ... Sn)의 조절은 다음과 같다. 우선 상기 종속저항(S₁, S₂, ... Sn)의 값을 동일하게 설정한 후, 각 LED와 병렬연결시킨다. 이후, 각 LED와 병렬 연결된 종속저항의 병렬저항값을 구한다. 상기 과정에 의해 각 LED(R₁, R₂, ...Rn)의 저항값을 구할 수 있다. 다음으로, 상기 LED(R₁, R₂, ...Rn)의 저항값의 저항값을 반영하여 상기 종속저항(S₁, S₂, ... Sn)의 값을 변경한다. 이때, 변경된 상기 종속저항(S₁, S₂, ... Sn)과, 각 LED(R₁, R₂, ...Rn)의 병렬 저항값이 동일하도록 설정된다. 상기 종속저항(S₁, S₂, ... Sn)의 저항값은 제어부(100)에 의해 변경될 수 있고, 상기 제어부(100)와 종속저항(S₁, S₂, ... Sn)의 통신은 데이터 신호와 클럭 신호로 이루어지는 IIC 또는 SPI 통신프로토콜을 이용할 수 있다.

도 3의 실시예에서는 LED 스트링이 단일로 형성된 경우를 예로 들어 설명하였으나, LED 스트링이 복수개로 병렬 연결된 경우에도 동일하게 적용될 수 있다.

도 4는 발명의 실시예에 따라 직렬 연결된 LED 각각의 밝기를 나타낸 그래프이다. 가로축은 각 LED를 나타낸 것이고, 세로축은 각 LED의 휘도를 나타낸 것이다. 도 4에 도시된 바와 같이, 각 LED의 휘도가 균일하게 제어되는 것을 알 수 있다.

이상에서 실시예들에 설명된 특징, 구조, 효과 등은 본 발명의 적어도 하나의 실시예에 포함되며, 반드시 하나의 실시예에만 한정되는 것은 아니다. 나아가, 각 실시예에서 예시된 특징, 구조, 효과 등은 실시예들이 속하는 분야의 통상의 지식을 가지는 자에 의해 다른 실시예들에 대해서도 조합 또는 변형되어 실시 가능하다. 따라서 이러한 조합과 변형에 관계된 내용들은 본 발명의 범위에 포함되는 것으로 해석되어야 할 것이다.

이상에서 실시예를 중심으로 설명하였으나 이는 단지 예시일 뿐 본 발명을 한정하는 것이 아니며, 본 발명이 속하는 분야의 통상의 지식을 가진 자라면 본 실시예의 본질적인 특성을 벗어나지 않는 범위에서 이상에 예시되지 않은 여러 가지의 변형과 응용이 가능함을 알 수 있을 것이다. 예를 들어, 실시예에 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.

Claims

전원이 인가되는 전원단자부;
상기 전원단자부에 일단이 연결되고, 복수의 LED가 직렬연결되는 LED 스트링; 및,
상기 복수의 LED 각각에 병렬 연결되는 종속 저항;을 포함하는 LED 회로.
제1항에 있어서,
상기 종속저항은 가변저항으로 형성되는 LED 회로.
제1항에 있어서,
상기 종속저항과 연결되는 제어부;를 포함하는 LED 회로.
제3항에 있어서,
상기 제어부는 상기 종속저항과 통신 프로토콜을 통해 연결되며, 상기 통신 프로토콜은 IIC 또는 SPI 통신 프로토콜인 LED 회로.
제3항에 있어서,
상기 제어부는 상기 종속저항과 PWM(Phase Width Modulation) 혹은 직렬 통신 프로토콜을 통해 연결되며, 상기 통신 프로토콜은 IIC 또는 SPI 통신 프로토콜인 LED 회로.
제1항에 있어서,
상기 LED 스트링은 복수개가 병렬로 연결되는 LED 회로.
제5항에 있어서,
상기 복수의 LED 스트링의 각각에 병렬 연결되는 종속 저항을 포함하는 LED 회로.