KR20130132113A - 정전류 회로 및 이를 이용한 조명 시스템 - Google Patents

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Abstract

본 발명은 전압 레귤레이터를 이용하여 발광 다이오드에 정전류를 공급하는 것으로서 발광 다이오드와, 궤환단자로 입력되는 전압에 따라 구동전압을 발생하여 상기 발광 다이오드로 정전류가 흐르게 하는 전압 레귤레이터와, 상기 발광 다이오드로 흐르는 전류를 제한하는 전류 제한용 저항과, 상기 전류 제한용 저항의 전압을 상기 궤환단자로 입력시키는 궤환용 저항과, 상기 전류 제한용 저항의 오차 값에 따른 보상전압을 발생하여 상기 궤환단자로 입력시키는 보상전압 출력부를 포함하여 상기 전류 제한용 저항의 오차 값에 관계없이 발광 다이오드로 정전류가 흐르게 하는 정전류 회로 및 이를 이용한 조명 시스템에 관한 것이다.

Description

정전류 회로 및 이를 이용한 조명 시스템{CONSTANT CURRENT CIRCUIT AND ILLUMINATION SYSTEM USING THE SAME}
본 발명은 전압 레귤레이터를 이용하여 발광 다이오드에 정전류가 흐르도록 하는 정전류 회로와, 정전류 회로를 이용한 조명 시스템에 관한 것이다.
일반적으로 발광 다이오드에 정전류가 흘러 점등시키고자 할 경우에 통상적으로 전압 레귤레이터를 사용하고 있다.
그리고 상기 발광 다이오드는 과전류가 흐를 경우에 쉽게 손상된다.
그러므로 상기 발광 다이오드에는 전류 제한용 저항이 직렬 연결되어 상기 발광 다이오드로 흐르는 전류를 제한하고 있다.
상기 전류 제한용 저항의 값이 높을 경우에 상기 전류 제한용 저항으로 흐르는 전류에 의해 열손실이 발생할 수 있으므로 통상적으로 1Ω 이하의 매우 낮은 값의 저항을 사용하여 발광 다이오드로 흐르는 전류를 제한하고 있다.
상기 발광 다이오드로 정전류가 흐르도록 하기 위해서는 전류 제한용 저항으로 오차 값이 거의 없는 정밀한 저항을 사용해야 된다.
그러나 오차 값이 거의 없는 정밀한 저항은 일반 저항에 비하여 약 10배 이상의 고가이다. 특히 1Ω 이하의 매우 낮은 정밀 저항의 가격은 매우 고가이며, 다양한 종류의 저항도 생산하지 않아 상기 발광 다이오드로 정전류가 흐르도록 하는 것이 매우 어렵다.
예를 들면, 상기 전압 레귤레이터가 1V의 전압을 출력하고, 상기 발광 다이오드로 1A의 전류가 흐르도록 할 경우에 상기 전류 제한용 저항은 1Ω으로 설정해야 된다.
그러나 상기 전류 제한용 저항의 오차 값이 1％라고 가정할 경우에 발광 다이오드로 흐르는 전류는 990∼1010㎃로서 ±10㎃의 오차가 발생하게 된다.
또한 상기 전류 제한용 저항의 오차 값이 5％라고 가정할 경우에 발광 다이오드로 흐르는 전류는 950∼1050㎃로서 ±50㎃의 오차가 발생하게 된다.
상기 발광 다이오드로 흐르는 전류의 오차는 상기 전압 레귤레이터가 출력하는 전압의 오차 및 인쇄회로기판의 패턴 변화 등에 의해 더욱 커지게 된다.
상기 발광 다이오드로 흐르는 전류에 오차가 발생하게 되면, 복수 개의 발광 다이오드를 사용할 경우에 복수 개의 발광 다이오드가 출력하는 광의 밝기가 각기 상이하게 되어 제품에 대한 신뢰성을 저하시키는 요인이 된다.
그러므로 오차 값이 높은 저렴한 저항을 전류 제한용 저항으로 사용하더라고 발광 다이오드에는 정확한 레벨의 전류가 흐를 수 있도록 하는 것이 바람직하다.
본 발명이 해결하고자 하는 과제는 오차 값이 높은 저항을 전류 제한용 저항으로 사용하더라도 발광 다이오드에는 정전류를 공급하여 발광 다이오드에서 출력되는 광의 밝기가 일정하도록 하는 정전류 회로 및 이를 이용한 조명 시스템을 제공한다.
본 발명이 해결하고자 하는 과제들은 상기에서 언급한 기술적 과제들로 제한되지 않고, 언급되지 않은 또 다른 기술적 과제들은 아래의 기재로부터 본 발명이 속하는 기술 분야에서 통상의 지식을 가진 자가 명확하게 이해될 수 있을 것이다.
본 발명의 정전류 회로는 발광 다이오드와, 궤환단자로 입력되는 전압에 따라 구동전압을 발생하여 상기 발광 다이오드로 정전류가 흐르게 하는 전압 레귤레이터와, 상기 발광 다이오드로 흐르는 전류를 제한하는 전류 제한용 저항과, 상기 전류 제한용 저항의 전압을 상기 궤환단자로 입력시키는 궤환용 저항과, 상기 전류 제한용 저항의 오차 값에 따른 보상전압을 발생하여 상기 궤환단자로 입력시키는 보상전압 출력부를 포함할 수 있다.
상기 전압 레귤레이터와 상기 발광 다이오드의 사이에, 상기 전압 레귤레이터의 구동전압을 필터링하기 위한 인덕터를 더 포함할 수 있다.
상기 전압 레귤레이터의 출력단자에, 상기 전압 레귤레이터의 구동전압을 필터링하기 위한 커패시터와, 상기 구동전압을 안정화하기 위한 정전압 다이오드를 더 포함할 수 있다.
상기 보상전압 출력부는, 보상전압이 저장되는 보상전압 저장부와, 상기 보상전압 저장부에 저장된 보상전압을 아날로그 보상전압으로 변환하여 상기 궤환단자로 입력시키는 디지털/아날로그 변환기를 포함할 수 있다.
상기 보상전압 저장부는, 내장된 메모리에 미리 저장되어 있는 보상전압을 상기 디지털/아날로그 변환기로 출력하는 중앙처리장치일 수 있다.
상기 디지털/아날로그 변환기와 상기 궤환단자의 사이에, 상기 아날로그 보상전압을 전달하기 위한 보상전압 전달용 저항을 더 포함할 수 있다.
또한 본 발명의 정전류 회로를 이용한 조명 시스템은 정전류로 구동되는 발광 다이오드와, 궤환단자로 입력되는 전압에 따라 구동전압을 발생하여 상기 발광 다이오드로 정전류가 흐르게 하는 전압 레귤레이터와, 상기 발광 다이오드로 흐르는 전류를 제한하는 전류 제한용 저항과, 상기 전류 제한용 저항의 전압을 상기 궤환단자로 입력시키는 궤환용 저항과, 상기 전류 제한용 저항의 오차 값에 따른 보상전압을 발생하여 상기 궤환단자로 입력시키는 보상전압 출력부를 포함하할 수 있다.
상기 전압 레귤레이터와 상기 발광 다이오드의 사이에, 상기 전압 레귤레이터의 구동전압을 필터링하기 위한 인덕터를 더 포함할 수 있다.
상기 전압 레귤레이터의 출력단자에, 상기 전압 레귤레이터의 구동전압을 필터링하기 위한 커패시터와, 상기 구동전압을 안정화하기 위한 정전압 다이오드를 더 포함할 수 있다.
상기 보상전압 출력부는, 보상전압이 저장되는 보상전압 저장부와, 상기 보상전압 저장부에 저장된 보상전압을 아날로그 보상전압으로 변환하여 상기 궤환단자로 입력시키는 디지털/아날로그 변환기를 포함할 수 있다.
상기 보상전압 저장부는, 내장된 메모리에 미리 저장되어 있는 보상전압을 상기 디지털/아날로그 변환기로 출력하는 중앙처리장치일 수 있다.
상기 디지털/아날로그 변환기와 상기 궤환단자의 사이에, 상기 아날로그 보상전압을 전달하기 위한 보상전압 전달용 저항을 더 포함할 수 있다.
본 발명의 정전류 회로 및 이를 이용한 조명 시스템은 전류 제한용 저항의 오차 값에 따른 보상전압을 실험적으로 미리 검출하여 저장하고, 발광 다이오드를 점등시킬 경우에 상기 보상전압으로 발광 다이오드의 밝기를 보상한다.
그러므로 복수 개의 발광 다이오드를 점등시킬 경우에 복수 개의 발광 다이오드에서 출력되는 광의 밝기가 모두 일정하게 되고, 이로 인하여 제품에 대한 신뢰성을 향상시킬 수 있다.
이하에서는 첨부된 도면들을 참조하여 본 발명을 한정하지 않는 실시 예를 통해 본 발명을 보다 상세히 설명하며, 일부 도면에서 동일한 요소에 대해서는 동일한 부호를 부여한다.
도 1은 본 발명의 회로도이다.
이하의 상세한 설명은 예시에 지나지 않으며, 본 발명의 실시 예를 도시한 것에 불과하다. 또한 본 발명의 원리와 개념은 가장 유용하고, 쉽게 설명할 목적으로 제공된다.
따라서, 본 발명의 기본 이해를 위한 필요 이상의 자세한 구조를 제공하고자 하지 않았음은 물론 통상의 지식을 가진 자가 본 발명의 실체에서 실시될 수 있는 여러 가지의 형태들을 도면을 통해 예시한다.
도 1은 본 발명의 회로도이다. 여기서, 부호 100은 발광 다이오드(LED)로 정전류가 흐르도록 정전압을 공급하는 정전압 공급부이다. 상기 정전압 공급부(100)는 전압 레귤레이터(110)를 포함한다. 상기 전압 레귤레이터(110)의 전원 입력단자(VIN)에는 전원단자(Vcc) 및 접지 커패시터(C1)가 접속된다. 상기 전압 레귤레이터(110)의 단자(SS)에는 접지 저항(R1)이 접속된다. 상기 전압 레귤레이터(110)의 공통단자(COM)에는 접지 커패시터(C2)가 접속됨과 아울러 커패시터(C3) 및 접지 저항(R2)이 직렬 접속된다. 이러한 전압 레귤레이터(110)는 궤환단자(FB)로 입력되는 전압에 따라 발광 다이오드(LED)로 정전류가 흐르도록 하기 위한 정전압을 출력단자(SW)로 출력한다.
상기 전압 레귤레이터(110)의 출력단자(SW)와 단자(BS)의 사이에 커패시터(C4)가 접속된다. 또한 상기 전압 레귤레이터(110)의 출력단자(SW)에 정전압 다이오드(ZD)의 캐소드가 접속됨과 아울러 인덕터(L)를 통해 발광 다이오드(LED)의 애노드에 접속된다. 상기 발광 다이오드(LED)의 캐소드에는 전류 제한용 저항(R3)이 접속되고, 상기 발광 다이오드(LED)의 캐소드와 상기 접지 저항(R3)의 접속점이 궤환용 저항(R4)을 통해 상기 전압 레귤레이터(110)의 궤환단자(FB)에 접속된다.
부호 200은 보상전압 출력부이다. 상기 보상전압 출력부(200)는 보상전압 저장부(210), 디지털/아날로그 변환기(220) 및 보상전압 전달용 저항(R5)을 포함할 수 있다.
상기 보상전압 저장부(210)는 상기 전류 제한용 저항(R3)의 오차 값에 따른 보상전압이 미리 저장되고, 저장된 보상전압을 출력한다. 예를 들면, 상기 보상전압 저장부(210)는 중앙처리장치로서 내부의 메모리에 미리 보상전압이 저장되고, 상기 메모리에 저장된 보상전압을 출력한다.
상기 디지털/아날로그 변환기(220)는 상기 보상전압 저장부(210)가 출력하는 디지털 보상전압을 아날로그 보상전압으로 변환한다.
상기 디지털/아날로그 변환기(220)가 변환한 아날로그 보상전압은 상기 보상전압 전달용 저항(R5)을 통해 상기 전압 레귤레이터(110)의 궤환단자(FB)로 궤환된다.
이러한 구성은 가지는 본 발명은 전원단자(Vcc)에 동작전력이 인가될 경우에 인가된 동작전력은 커패시터(C1)에 의해 안정화된 후 전압 레귤레이터(110)의 전원 입력단자(VIN)로 입력되어 전압 레귤레이터(110)가 정상 동작하게 된다.
이와 같은 상태에서 상기 전압 레귤레이터(110)는 궤환단자(FB)로 궤환되는 전압 레벨에 따른 소정 레벨의 구동전압을 출력단자(SW)로 출력한다.
상기 전압 레귤레이터(110)가 출력하는 구동전압은 커패시터(C4)에 의해 필터링되고, 정전압 다이오드(ZD)에 의해 안정화된다.
상기 정전압 다이오드(ZD)에 의해 안정화된 정전압은 인덕터(L)를 통해 필터링된 후 발광 다이오드(LED)에 인가된다.
그러면, 상기 발광 다이오드(LED) 및 전류 제한용 저항(R3)을 통해 정전류가 흐르면서 상기 발광 다이오드(LED)가 점등된다.
이 때, 상기 전류 제한용 저항(R3)은 상기 발광 다이오드(LED)로 흐르는 전류를 제한하여 상기 발광 다이오드(LED)가 과전류로 손상되지 않도록 한다.
이와 같은 상태에서 보상전압 출력부(200)의 보상전압 저장부(210)는 저장되어 있는 보상전압을 출력한다.
예를 들면, 상기 보상전압 저장부(210)는 중앙처리장치로서 중앙처리장치의 내부 메모리에 미리 보상전압을 저장하고, 내부 메모리에 저장한 보상전압을 중앙처리장치가 출력한다.
여기서, 상기 보상전압은 전압 레귤레이터를 이용한 정전류 회로를 제조할 경우에 상기 발광 다이오드(LED)로 정확한 레벨의 정전류가 흐를 수 있도록 하기 위한 보상전압을 실험적으로 검출하고, 검출한 보상전압을 보상전압 저장부(210)에 미리 저장하여 둔다.
보상전압 저장부(210)가 출력하는 보상전압은 디지털 보상전압으로서 이를 디지털/아날로그 변환기(220)가 아날로그 보상전압으로 변환하고, 변환한 아날로그 보상전압은 보상전압 전달용 저항(R5)을 통해 전압 레귤레이터(110)의 궤환단자(FB)로 입력된다.
그러므로 상기 전압 레귤레이터(110)는 전류 제한용 저항(R3)의 오차 값에 관계없이 상기 발광 다이오드(LED)로 정전류가 흐를 수 있도록 하는 구동전압을 발생하고, 발생한 구동전압은 상술한 바와 같이 커패시터(C4)에 의해 필터링되고, 정전압 다이오드(ZD)에 의해 안정화되며, 인덕터(L)를 통해 필터링된 후 발광 다이오드(LED)에 인가되어 상기 발광 다이오드(LED)는 요구되는 밝기의 광을 출력한다.
이상에서는 대표적인 실시 예를 통하여 본 발명에 대하여 상세하게 설명하였으나, 본 발명이 속하는 기술분야에서 통상의 지식을 가진 자는 상술한 실시 예에 대하여 본 발명의 범주에서 벗어나지 않는 한도 내에서 다양한 변형이 가능함을 이해할 것이다.
그러므로 본 발명의 권리범위는 설명된 실시 예에 국한되어 정해져서는 안 되며, 후술하는 특허청구범위뿐만 아니라 이 특허청구범위와 균등한 것들에 의해 정해져야 한다.
100 : 정전압 공급부 110 : 전압 레귤레이터
200 : 보상전압 출력부 210 : 보상전압 저장부
220 : 디지털/아날로그 변환기 C1∼C4 : 커패시터
R1∼R5 : 저항 L : 인덕터
LED : 발광 다이오드 ZD : 정전압 다이오드

Claims (12)

  1. 궤환단자로 입력되는 전압에 따라 구동전압을 발생하여 발광 다이오드로 정전류가 흐르게 하는 전압 레귤레이터;
    상기 발광 다이오드로 흐르는 전류를 제한하는 전류 제한용 저항;
    상기 전류 제한용 저항의 전압을 상기 궤환단자로 입력시키는 궤환용 저항; 및
    상기 전류 제한용 저항의 오차 값에 따른 보상전압을 발생하여 상기 궤환단자로 입력시키는 보상전압 출력부;를 포함하는 정전류 회로.
  2. 제 1 항에 있어서,
    상기 전압 레귤레이터와 상기 발광 다이오드의 사이에,
    상기 전압 레귤레이터의 구동전압을 필터링하기 위한 인덕터;를 더 포함하는 정전류 회로.
  3. 제 2 항에 있어서,
    상기 전압 레귤레이터의 출력단자에,
    상기 전압 레귤레이터의 구동전압을 필터링하기 위한 커패시터; 및
    상기 구동전압을 안정화하기 위한 정전압 다이오드;를 더 포함하는 정전류 회로.
  4. 제 1 항에 있어서,
    상기 보상전압 출력부는,
    보상전압이 저장되는 보상전압 저장부; 및
    상기 보상전압 저장부에 저장된 보상전압을 아날로그 보상전압으로 변환하여 상기 궤환단자로 입력시키는 디지털/아날로그 변환기;를 포함하는 정전류 회로.
  5. 제 4 항에 있어서,
    상기 보상전압 저장부는,
    내장된 메모리에 미리 저장되어 있는 보상전압을 상기 디지털/아날로그 변환기로 출력하는 중앙처리장치인, 정전류 회로.
  6. 제 4 항에 있어서,
    상기 디지털/아날로그 변환기와 상기 궤환단자의 사이에,
    상기 아날로그 보상전압을 전달하기 위한 보상전압 전달용 저항;을 더 포함하는 정전류 회로.
  7. 정전류로 구동되는 발광 다이오드;
    궤환단자로 입력되는 전압에 따라 구동전압을 발생하여 상기 발광 다이오드로 정전류가 흐르게 하는 전압 레귤레이터;
    상기 발광 다이오드로 흐르는 전류를 제한하는 전류 제한용 저항;
    상기 전류 제한용 저항의 전압을 상기 궤환단자로 입력시키는 궤환용 저항; 및
    상기 전류 제한용 저항의 오차 값에 따른 보상전압을 발생하여 상기 궤환단자로 입력시키는 보상전압 출력부;를 포함하는 정전류 회로를 이용한 조명 시스템.
  8. 제 7 항에 있어서,
    상기 전압 레귤레이터와 상기 발광 다이오드의 사이에,
    상기 전압 레귤레이터의 구동전압을 필터링하기 위한 인덕터;를 더 포함하는 정전류 회로를 이용한 조명 시스템.
  9. 제 8 항에 있어서,
    상기 전압 레귤레이터의 출력단자에,
    상기 전압 레귤레이터의 구동전압을 필터링하기 위한 커패시터; 및
    상기 구동전압을 안정화하기 위한 정전압 다이오드;를 더 포함하는 정전류 회로를 이용한 조명 시스템.
  10. 제 7 항에 있어서,
    상기 보상전압 출력부는,
    보상전압이 저장되는 보상전압 저장부; 및
    상기 보상전압 저장부에 저장된 보상전압을 아날로그 보상전압으로 변환하여 상기 궤환단자로 입력시키는 디지털/아날로그 변환기;를 포함하는 정전류 회로를 이용한 조명 시스템.
  11. 제 10 항에 있어서,
    상기 보상전압 저장부는,
    내장된 메모리에 미리 저장되어 있는 보상전압을 상기 디지털/아날로그 변환기로 출력하는 중앙처리장치인, 정전류 회로를 이용한 조명 시스템.
  12. 제 10 항에 있어서,
    상기 디지털/아날로그 변환기와 상기 궤환단자의 사이에,
    상기 아날로그 보상전압을 전달하기 위한 보상전압 전달용 저항;을 더 포함하는 정전류 회로를 이용한 조명 시스템.
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