KR20140024138A - 전류원의 시간지연 기능을 갖는 엘이디 구동회로 - Google Patents

전류원의 시간지연 기능을 갖는 엘이디 구동회로 Download PDF

Info

Publication number
KR20140024138A
KR20140024138A KR1020120090668A KR20120090668A KR20140024138A KR 20140024138 A KR20140024138 A KR 20140024138A KR 1020120090668 A KR1020120090668 A KR 1020120090668A KR 20120090668 A KR20120090668 A KR 20120090668A KR 20140024138 A KR20140024138 A KR 20140024138A
Authority
KR
South Korea
Prior art keywords
led
voltage
unit
power
reference voltage
Prior art date
Application number
KR1020120090668A
Other languages
English (en)
Other versions
KR101400475B1 (ko
Inventor
신소봉
권옥환
Original Assignee
메를로랩 주식회사
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by 메를로랩 주식회사 filed Critical 메를로랩 주식회사
Priority to KR1020120090668A priority Critical patent/KR101400475B1/ko
Priority to PCT/KR2013/007435 priority patent/WO2014030895A1/ko
Publication of KR20140024138A publication Critical patent/KR20140024138A/ko
Application granted granted Critical
Publication of KR101400475B1 publication Critical patent/KR101400475B1/ko

Links

Images

Classifications

    • H—ELECTRICITY
    • H05—ELECTRIC TECHNIQUES NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
    • H05B—ELECTRIC HEATING; ELECTRIC LIGHT SOURCES NOT OTHERWISE PROVIDED FOR; CIRCUIT ARRANGEMENTS FOR ELECTRIC LIGHT SOURCES, IN GENERAL
    • H05B45/00—Circuit arrangements for operating light-emitting diodes [LED]
    • H05B45/50—Circuit arrangements for operating light-emitting diodes [LED] responsive to malfunctions or undesirable behaviour of LEDs; responsive to LED life; Protective circuits
    • H—ELECTRICITY
    • H05—ELECTRIC TECHNIQUES NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
    • H05B—ELECTRIC HEATING; ELECTRIC LIGHT SOURCES NOT OTHERWISE PROVIDED FOR; CIRCUIT ARRANGEMENTS FOR ELECTRIC LIGHT SOURCES, IN GENERAL
    • H05B45/00—Circuit arrangements for operating light-emitting diodes [LED]
    • H05B45/40—Details of LED load circuits
    • H05B45/44—Details of LED load circuits with an active control inside an LED matrix
    • H—ELECTRICITY
    • H05—ELECTRIC TECHNIQUES NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
    • H05B—ELECTRIC HEATING; ELECTRIC LIGHT SOURCES NOT OTHERWISE PROVIDED FOR; CIRCUIT ARRANGEMENTS FOR ELECTRIC LIGHT SOURCES, IN GENERAL
    • H05B45/00—Circuit arrangements for operating light-emitting diodes [LED]
    • H05B45/10—Controlling the intensity of the light
    • H—ELECTRICITY
    • H05—ELECTRIC TECHNIQUES NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
    • H05B—ELECTRIC HEATING; ELECTRIC LIGHT SOURCES NOT OTHERWISE PROVIDED FOR; CIRCUIT ARRANGEMENTS FOR ELECTRIC LIGHT SOURCES, IN GENERAL
    • H05B45/00—Circuit arrangements for operating light-emitting diodes [LED]
    • H05B45/30—Driver circuits
    • H05B45/37—Converter circuits
    • H—ELECTRICITY
    • H05—ELECTRIC TECHNIQUES NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
    • H05B—ELECTRIC HEATING; ELECTRIC LIGHT SOURCES NOT OTHERWISE PROVIDED FOR; CIRCUIT ARRANGEMENTS FOR ELECTRIC LIGHT SOURCES, IN GENERAL
    • H05B45/00—Circuit arrangements for operating light-emitting diodes [LED]
    • H05B45/30—Driver circuits
    • H05B45/395—Linear regulators
    • H05B45/397—Current mirror circuits
    • H—ELECTRICITY
    • H05—ELECTRIC TECHNIQUES NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
    • H05B—ELECTRIC HEATING; ELECTRIC LIGHT SOURCES NOT OTHERWISE PROVIDED FOR; CIRCUIT ARRANGEMENTS FOR ELECTRIC LIGHT SOURCES, IN GENERAL
    • H05B45/00—Circuit arrangements for operating light-emitting diodes [LED]
    • H05B45/40—Details of LED load circuits
    • H05B45/44—Details of LED load circuits with an active control inside an LED matrix
    • H05B45/48—Details of LED load circuits with an active control inside an LED matrix having LEDs organised in strings and incorporating parallel shunting devices
    • Y—GENERAL TAGGING OF NEW TECHNOLOGICAL DEVELOPMENTS; GENERAL TAGGING OF CROSS-SECTIONAL TECHNOLOGIES SPANNING OVER SEVERAL SECTIONS OF THE IPC; TECHNICAL SUBJECTS COVERED BY FORMER USPC CROSS-REFERENCE ART COLLECTIONS [XRACs] AND DIGESTS
    • Y02—TECHNOLOGIES OR APPLICATIONS FOR MITIGATION OR ADAPTATION AGAINST CLIMATE CHANGE
    • Y02B—CLIMATE CHANGE MITIGATION TECHNOLOGIES RELATED TO BUILDINGS, e.g. HOUSING, HOUSE APPLIANCES OR RELATED END-USER APPLICATIONS
    • Y02B20/00—Energy efficient lighting technologies, e.g. halogen lamps or gas discharge lamps
    • Y02B20/30—Semiconductor lamps, e.g. solid state lamps [SSL] light emitting diodes [LED] or organic LED [OLED]

Landscapes

  • Circuit Arrangement For Electric Light Sources In General (AREA)

Abstract

본 발명은 디머(dimmer) 등에 의하여 전원부에 급격히 증가하는 전압 파형이 인가되더라도, 전류원은 시간 차를 두거나 점진적으로 증가하는 동작을 하여 피킹 전압/전류에 의한 LED의 오작동이나 기타 정상 구동을 방해하는 요소들을 근본적으로 배제시킬 수 있는 전류원의 시간지연 기능을 갖는 LED 구동회로에 관한 것으로서, 본 발명에 따른 전류원의 시간지연 기능을 갖는 LED 구동회로는, 외부의 교류전원이 인가되는 전원입력단자 및 상기 전원입력단자와 접속되어 교류전압을 인가받는 디머 그리고 상기 디머의 출력전압에 대한 정류회로를 포함하는 전원부와, 상기 전원부와의 접속점으로부터 최단 거리에 위치한 제1 LED를 시작으로 전원부에서 최장 거리에 위치한 제n LED를 포함하여 상기 제1 LED가 상기 전원부에 접속되는 동시에 각각의 LED가 직렬 연결되는 LED 조명부와, 상기 LED 조명부를 형성하는 각 LED의 출력단에 개별 접속되어 해당 LED에 대한 전류공급채널을 형성하는 복수의 스위칭 회로부와, 상기 스위칭 회로부 각각에 대해 기준 전압값을 형성하는 기준전압 생성부와, 상기 전원부 및 상기 제1 LED의 전원입력단 간 접속라인에 병렬 접속되어 상기 전원부의 상기 스위칭 회로부에 대한 전원전압을 상기 기준전압 생성부의 전압값을 기준으로 점진적으로 올리는 시간지연 회로부를 포함하여 구성된다.

Description

전류원의 시간지연 기능을 갖는 엘이디 구동회로{LED driving circuit comprising delay time circuit to a current source}
본 발명은 전류원의 시간지연 기능을 갖는 LED 구동회로에 관한 것으로서, 특히 디머(dimmer) 등에 의하여 전원부에 급격히 증가하는 전압 파형이 인가되더라도, 전류원은 시간 차를 두거나 점진적으로 증가하는 동작을 하여 피킹 전압/전류에 의한 LED의 오작동이나 기타 정상 구동을 방해하는 요소들을 근본적으로 배제시킬 수 있는 전류원의 시간지연 기능을 갖는 LED 구동회로에 관한 것이다.
LED(Light Emitting Diode)는 전류 구동 소자로써, 정전류가 안정적으로 공급되어야 정상적으로 동작할 수 있다. 특히 고전력을 요구하는 LED는 구동 전류가 크기 때문에(보통 350㎃ 이상) LED 자체에서 많은 열이 발생되고, 따라서 휘도의 열화율이 저전력에서의 LED보다 크다. 이는 LED의 수명과 직접적으로 연결되며 조명 시장에서 매우 중요한 요소로 작용하게 된다.
상기와 같은 이유로 고전력에서의 LED는 통상 정전류로 구동하며, 여기서 정전류의 전원으로 사용되는 SMPS의 전력을 보다 효율적으로 사용하기 위해 PWM(Pulse Width Modulation) 방식이 이용된다.
그러나 이러한 방식은 정전류에 의해 구동하는 LED의 특성으로 인해 추가적인 회로 및 해당 회로를 구성하는 여러 전자부품을 필요로 하고, 이는 LED를 포함하는 조명 장치의 제조비용 증가로 이어진다.
상기와 같은 이유로 교류전원을 정류하여 직렬 연결된 LED 모듈에 인가하는 방식이 사용되며, 이러한 방식이 이용되는 LED 조명장치를 통상 교류 다이렉트 방식(AC DIRECT TYPE)의 LED 조명장치라 한다. 따라서 이와 같은 LED 조명 방식 및 그를 이용한 LED 조명 장치에 대해 이하의 설명에서 “교류 다이렉트 방식 LED 조명장치”라는 용어를 사용키로 한다.
도 1은 기존의 교류 다이렉트 방식 LED 조명장치의 일 예를 보인 도면으로서, 도시된 바와 같이 VAC 전압은 디머를 통과하여 페이즈 컷된 형태의 전압 VDIM으로 출력된다. 그리고 이러한 전압 VDIM은 정류기를 통과하여 그 차동전압(differential voltage)이 공통 접지 전압(single ended) VRECT로 변환된다.
그리고 이렇게 공통 접지 전압으로 변환된 AC전압의 크기에 따라, LED1과 CH1, LED1+LED2와 CH2, LED1+LED2+LED3와 CH3의 동작 구간으로 나뉘어 동작된다. 이때 LED 전류 제어부가 별도로 구비되어 있지 않은 형태의 구동 회로인 경우도 입력 AC전압의 크기에 따라 LED의 개수 및 해당 채널 전류원이 조합되어 구동하는 원리는 동일하다.
그러나 상기와 같은 종래의 교류 다이렉트 방식 LED 조명장치는 전원에서 발생하는 초기 피크(peak) 전압에 의해 전류 역시 그 파형에 관계없이 피킹(peaking)이 발생한다.
도 2는 종래 교류 다이렉트 방식 LED 조명장치에서 전원 전압의 피킹 현상 및 그에 따른 전류의 피킹 상태를 예시한 것이다.
여기서 전류 피킹에 따른 피크 전류는 아래에서 설명되는 여러 문제들을 발생시킨다.
먼저, 큰 값의 피킹 전압/전류는 디머(dimmer)가 켜진 직후 디머와 구동부 사이에 존재하는 기생 인덕턴스(inductance)와 커패시턴스(capacitance) 사이에서 링잉(ringing)을 발생시킬 수 있다. 그리고 이는 순간적으로 디머의 전류 흐름이 끊기는 현상 및 조명기구가 깜빡임 동작(flicker)을 하는 현상의 원인이 될 수 있다. 다시 말해, 조명기구의 오동작 원인이 된다.
또한, 피킹 전압/전류에 의해 발생한 LED의 광은 조명 설계 시 의도하지 않은 발광에 해당하며, 이는 LED의 광량이 예상과 다르게 동작하는 원인이 될 수 있다. 다시 말해 조명장치의 부정확한 광량의 원인이 된다.
또한, 피킹 전압/전류는 기본적으로 의도하지 않은 매우 높은 크기의 전압/전류에 해당하고, 이는 언제든지 주변 부품에 전자기적 충격으로 작용하면서 해당 부품의 수명 감소에 큰 영향을 줄 수 있다.
또한, 피킹 전압/전류는 EMI 형태로 나타날 수 있으며, 이는 조명 완제품 모듈에서 규격을 만족하기 위해 반드시 해결해야 할 문제로 작용할 수 있다.
한국등록특허 제10-1029181호 “전류구동회로 및 그를 이용한 LED구동회로” 한국공개특허 제10-2009-0048100호 “엘이디의 디밍제어 전원장치”
따라서 본 발명은 상기와 같은 문제점을 해결하기 위해 제안된 것으로서, 디머(dimmer) 등에 의하여 전원부에 급격히 증가하는 전압 파형이 인가되더라도, 전류원은 시간 차를 두거나 점진적으로 증가하는 동작을 하여 피킹 전압/전류에 의한 LED의 오작동이나 기타 정상 구동을 방해하는 요소들을 근본적으로 배제시킬 수 있는 전류원의 시간지연 기능을 갖는 LED 구동회로를 제공하는데 목적이 있다.
상기와 같은 목적을 달성하기 위해 본 발명에 따른 전류원의 시간지연 기능을 갖는 LED 구동회로는, 외부의 교류전원이 인가되는 전원입력단자 및 상기 전원입력단자와 접속되어 교류전압을 인가받는 디머 그리고 상기 디머의 출력전압에 대한 정류회로를 포함하는 전원부와, 상기 전원부와의 접속점으로부터 최단 거리에 위치한 제1 LED를 시작으로 전원부에서 최장 거리에 위치한 제n LED를 포함하여 상기 제1 LED가 상기 전원부에 접속되는 동시에 각각의 LED가 직렬 연결되는 LED 조명부와, 상기 LED 조명부를 형성하는 각 LED의 출력단에 개별 접속되어 해당 LED에 대한 전류공급채널을 형성하는 복수의 스위칭 회로부와, 상기 스위칭 회로부 각각에 대해 기준 전압값을 형성하는 기준전압 생성부와, 상기 전원부 및 상기 제1 LED의 전원입력단 간 접속라인에 병렬 접속되어 상기 전원부의 상기 스위칭 회로부에 대한 전원전압을 상기 기준전압 생성부의 전압값을 기준으로 점진적으로 올리는 시간지연 회로부를 포함하여 구성된다.
또한, 상기 시간지연 회로부는 직렬 연결되는 제1 저항(R1) 및 제2 저항(R2) 상기 제1 저항(R1) 및 제2 저항(R2) 사이에 접속되어 전원전압(VRECT)×
Figure pat00001
의 전압값 및 전압 VTH의 전압값이 각각 입력되는 비교기 상기 비교기의 출력단에 접속되는 나트 게이트를 포함하는 지연셀과, 상기 나트 게이트의 출력신호에 따라 온/오프되는 스위치 상기 스위치의 온/오프 동작에 따라 상기 나트 게이트와 접속 또는 접속 해제되는 커패시터 상기 커패시터와 병렬 연결되는 제3 저항을 포함하는 기울기 제어셀 중 어느 하나 또는 둘 모두를 포함하며, 상기 지연셀 또는 기울기 제어셀의 단독 사용 시 지연셀 또는 기울기 제어셀은 상기 기준전압 생성부에 접속되고, 상기 지연셀과 기울기 제어셀 모두 사용시 상기 기울기 제어셀이 상기 기준전압 생성부에 접속되는 것을 특징으로 한다.
또한, 상기 시간지연 회로부는 상기 전원전압(VRECT)의 값이 상기 전압 VTH보다 커지면 사전 설정된 시간 tDLY 이후에 상기 스위치가 단락되면서 상기 커패시터에 충전이 시작되고, 상기 커패시터 최종의 충전 전압값은 회로 전체의 기준전압 Vdc인 것을 특징으로 한다.
또한, 상기 커패시터가 최종의 충전 전압값까지 충전되는데 걸리는 시간 tR은
Figure pat00002
의 식을 통해 계산되며, 상기 CR의 값 조절을 통해 충전시간 상기 tR을 제어하는 것을 특징으로 한다.
또한, 상기 시간지연 회로부는 상기 전원전압(VRECT)이 감소하여 VRECT×
Figure pat00003
＜VTH의 상태가 되면 상기 스위치가 온 동작되어 상기 스위칭 회로부 각각의 기준전압은 0 상태가 되는 것을 특징으로 한다.
또한, 상기 복수의 스위칭 회로가 공통적으로 접지되는 공통 접지 저항을 더 포함하며, 상기 스위칭 회로부는 상기 LED의 출력단에 접속되는 동시에 상기 공통 접지 저항에 접속되는 스위칭 소자 및 상기 기준전압 생성부의 기준전압 및 상기 공통 접지 저항의 공통 전압을 비교하는 비교기를 포함하고 상기 스위칭 소자는 상기 비교기의 출력에 따라 상기 LED에 접속되는 제1 전류경로 및 상기 공통 접지 저항에 접속되는 제2 전류경로 중 어느 한 쪽으로 스위칭 동작하여 상기 공통 접지 저항의 공통전압을 가변하는 것을 특징으로 한다.
또한, 상기 스위칭 회로부는 상기 비교기와 스위칭소자 및 공통 접지 저항이 부귀환을 형성하는 구성인 것을 특징으로 한다.
또한, 상기 스위칭 소자는 상기 LED의 출력단에 드레인이 접속되고 상기 공통 접지 저항에 소스가 접속되며 상기 비교기에 게이트가 접속되는 전계효과 트랜지스터(MOS FET)인 것을 특징으로 한다.
또한, 상기 제1 LED 출력단의 스위칭 회로부에 포함된 비교기의 기준 전압값을 Vref1, 상기 제n LED 출력단의 스위칭 회로부에 포함된 비교기의 기준 전압값을 Vrefn으로 정할 때, 상기 기준전압 생성부의 기준전압은 Vref1〈Vref2…〈Vrefn의 기준에 따라 설정되는 것을 특징으로 한다.
본 발명에 따르면, 디머(dimmer) 등에 의하여 전원부에 급격히 증가하는 전압 파형이 인가되더라도, 전류원은 시간 차를 두거나 점진적으로 증가하는 동작을 하여 피킹 전압/전류에 의한 LED의 오작동이나 기타 정상 구동을 방해하는 요소들을 근본적으로 배제시킬 수 있고, 특히 LED의 깜박임(flicker) 동작 방지, LED 동작 시의 정확한 광량 보장, LED 구동회로 전체 소자들의 전자기적 충격 방지 등을 구현할 수 있게 된다.
도 1은 종래 교류 다이렉트 방식 LED 조명장치의 일 예를 보인 도면
도 2는 종래 교류 다이렉트 방식 LED 조명장치에서 전원 전압의 피킹 현상 및 그에 따른 전류의 피킹 상태를 예시한 도면
도 3은 본 발명의 일 실시예에 따른 전류원의 시간지연 기능을 갖는 LED 구동회로를 예시한 도면
도 4 내지 도 6은 본 발명의 일 실시예에 따른 전류원의 시간지연 기능을 갖는 LED 구동회로의 전류 파형을 예시한 도면
도 7 및 도 9는 종래 교류 다이렉트 방식 LED 조명장치의 피킹 전류를 시뮬레이션을 통해 확인한 상태를 보인 도면
도 8 및 도 10은 본 발명의 일 실시예에 따른 전류원의 시간지연 기능을 갖는 LED 구동회로의 피킹전류를 시뮬레이션을 통해 확인한 상태를 보인 도면
이하에서는, 첨부된 도면을 참조하여 본 발명의 일 실시예에 따른 전류원의 시간지연 기능을 갖는 LED 구동회로를 상세하게 설명한다.
도 3은 본 발명의 일 실시예에 따른 전류원의 시간지연 기능을 갖는 LED 구동회로를 예시한 도면이다.
도시된 바와 같이, 본 발명의 일 실시예에 따른 전류원의 시간지연 기능을 갖는 LED 구동회로(이하 “LED 구동회로”라 함)는 전원부(110), LED 조명부(120), 스위칭 회로부(130), 기준전압 생성부(150), 시간지연 회로부(160)를 포함하여 구성된다. 또한, 본 발명의 일 실시예에 따른 LED 구동회로는 복수의 스위칭 회로부(130)가 공통적으로 접지되는 공통 접지 저항(140)을 더 포함하여 구성될 수 있다.
전원부(110)는 외부의 교류전원(AC전원, 이하 ‘교류전원’이라 함)이 인가되는 전원입력단자(도면부호 미표시) 및 이러한 전원입력단자와 접속되어 교류전원을 인가받는 디머(111) 그리고 디머(111)의 출력전압을 정류하는 정류회로(112)를 포함하여 형성된다.
LED 조명부(120)는 복수의 LED(121~123)를 포함하여 형성되는 것으로서, 즉 전원부(110)와의 접속점으로부터 최단 거리에 위치한 제1 LED(121) 및 이러한 제1 LED(121)를 시작으로 전원부(110)로부터 최장 거리에 위치한 제n LED(123)를 포함하여 구성된다. 그리고 제1 LED(121)는 전원부(110)에 전기적으로 접속되며, 이러한 제1 LED(121) 및 조명부(120)에 포함되는 모든 LED(121~123)는 서로 직렬 연결된다.
스위칭 회로부(130)는 LED 조명부(120)를 형성하는 각 LED(121~123)의 출력단에 개별 접속되며, 이러한 스위칭 회로부(130) 각각은 해당 LED(121~123)에 대한 전류공급채널을 형성한다.
그리고 스위칭 회로부(130)는 스위칭 소자(131)와 비교기(132)를 포함하여 구성될 수 있다.
스위칭 소자(131)는 LED 조명부(120)를 형성하는 각 LED(121~123)의 출력단에 개별 접속되는 동시에 공통 접지 저항(140)에 접속된다. 본 실시예에서는 스위칭 소자(131)가 전계효과 트랜지스터(MOS FET)인 것을 예로 하였으며, 이러한 전계효과 트랜지스터는 드레인이 LED(121~123 중 어느 하나)의 출력단에 접속되고 소스가 공통 접지 저항(140)에 접속되며 게이트가 비교기(132)에 접속되는 것을 예로 하였다.
비교기(132)는 기준전압 생성부(150)의 기준전압 및 공통 접지 저항(140)의 공통 전압을 비교한다.
그리고 스위칭 소자(131)는 비교기(132)의 출력에 따라 LED 조명부(120)의 LED(121~123)에 접속되는 제1 전류경로 및 공통 접지 저항(140)에 접속되는 제2 전류경로 중 어느 한 쪽으로 스위칭 동작하여 공통 접지 저항(140)의 공통전압을 가변한다.
또한 비교기(132)와 스위칭 소자(131) 및 공통 접지 저항(140)은 부귀환을 형성한다.
기준전압 생성부(150)는 스위칭 회로부(130) 각각에 대한 기준 전압값을 형성한다. 여기서 제1 LED(121) 출력단의 스위칭 회로부(130)에 포함된 비교기(132)의 기준 전압값을 Vref1, 제n LED 출력단(123)의 스위칭 회로부(130)에 포함된 비교기(132)의 기준 전압값을 Vrefn으로 정할 때, 기준전압 생성부(150)의 기준전압은 Vref1〈Vref2…Vrefn의 기준에 따라 설정된다.
시간지연 회로부(160)는 전원부(110) 및 제1 LED(121)의 전원입력단 간 접속라인에 병렬 접속되며, 이러한 시간지연 회로부(160)는 전원부(110)의 스위칭 회로부(130)에 대한 전원전압을 기준전압 생성부(150)의 전압값을 기준으로 점진적으로 상승시킨다.
그리고 시간지연 회로부(160)는 지연셀(161) 및 기울기 제어셀(162) 중 어느 하나 또는 둘 모두를 포함하여 구성될 수 있으며, 지연셀(161) 또는 기울기 제어셀(162)이 단독 사용 시 지연셀(161) 또는 기울기 제어셀(162)은 기준전압 생성부(150)에 접속되고, 지연셀(161)과 기울기 제어셀(162)이 모두 사용 시 기울기 제어셀(162)이 기준전압 생성부(150)에 접속된다.
지연셀(161)과 기울기 제어셀(162)의 구성에 대해 설명하면 아래와 같다.
지연셀(161)은 제1 저항(161a)과 제2 저항(161b) 및 비교기(161c)와 나트 게이트(161d)를 포함하여 구성된다. 제1 저항(161a)과 제2 저항(161b)은 서로 직렬 연결되며, 비교기(161c)는 제1 저항(161a) 및 제2 저항(161b) 간 접속라인에 접속되어 전원전압(VRECT)×
Figure pat00004
및 전압 VTH가 각각 입력된다. 그리고 나트 게이트(161d)는 비교기(161c)의 출력단에 접속된다.
기울기 제어셀(162)은 스위치(162a), 커패시터(162b), 제3 저항(162c)을 포함하여 구성된다. 스위치(162a)는 나트 게이트(161d)의 출력신호에 따라 온/오프되고, 커패시터(162b)는 스위치(162a)의 온/오프 동작에 따라 나트 게이트(161d)와 접속되거나 접속 해제되며, 제3 저항(162c)은 커패시터(162b)와 병렬 접속된다.
이와 같은 시간지연 회로부(160)의 작용에 대해 설명하면, 시간지연 회로부(160)는 전원전압(VRECT)의 값이 전압 VTH보다 커지면 사전 설정된 시간 tDLY 이후에 스위치(162a)가 단락되면서 커패시터(162b)에 충전이 시작되고, 커패시터(162b)의 최종 충전되는 전압값은 회로 전체의 기준전압 Vdc이다.
여기서 커패시터(162b)가 최종의 충전 전압값까지 충전되는데 걸리는 시간 tR은
Figure pat00005
의 식을 통해 계산되며, 상기 CR의 값 조절을 통해 충전시간 상기 tR을 제어할 수 있다.
그리고 커패시터(162b)에 최종의 충전 전압값이 충전되면, 모든 스위칭 회로부(130)의 기준전압 Vref1, Vref2, Vref3은 정상값이 되는 동시에 각 전류원도 정상값이 된다.
또한 전원전압(VRECT)이 감소하여 VRECT×
Figure pat00006
〈VTH의 상태가 되면 스위치(612a)가 온 동작되어 스위칭 회로부(130) 각각의 기준전압은 0의 상태가 된다.
즉, LED 조명부(120)의 모든 LED(121~123)를 구동하는 각각의 스위칭 회로부(130) 및 그 전류원은 전원전압(VRECT)이 인가되는 상태에서 사전 설정된 시간 tDLY 만큼 지난 후 전류가 발생하고, 이러한 전류 및 그 전압은 충전시간 tR 에 해당하는 시간 동안 상승하여 LED(121~123)의 안정적인 동작을 위한 정상값에 도달하게 된다. 그리고 전원전압(VRECT)의 인가가 중지되면 모든 스위칭 회로부(130)의 스위칭 동작이 중지되고 이어서 다음 주기의 전원전압 인가 시 상기한 일련의 동작을 진행한다.
도 4 내지 도 6은 본 발명의 일 실시예에 따른 LED 구동회로의 전류파형을 예시한 것으로서, 이를 참조하면, 먼저 도 4는 본 실시예의 LED 구동회로를 커패시터(162b)의 충전 전압이 연속적으로 증가하는 방식을 적용한 경우의 전류파형을 보인 것이다. 도시된 바와 같이, 디머(111)에 의한 전원전압의 피킹(peaking)이 존재하더라도, 스위칭 회로부(130)의 동작을 시작할 때 까지의 지연시간(tDLY)과 전류가 목표 값까지 점진적으로 증가하여 도달하는데 걸리는 상승시간(tR)으로 인해서, 스위칭 회로부(130) 및 그 전류원은 전원전압이 충분히 안정된 이후에 정상 동작을 하게 되면, 결과적으로 전류 피킹 현상이 사라진다.
도 5는 본 실시예의 LED 구동회로를 커패시터(162b)의 충전 전압이 단계적으로 증가하는 방식을 적용한 경우의 전류 파형을 보인 것이며, 이러한 도 5의 방식이 본 발명에 따른 LED 구동회로의 실제 적용에 가장 적합한 형태이다.
마지막으로 도 6은 본 실시예의 LED 구동회로를 커패시터(162b)의 충전 전압이 연속적으로 증가하는 동시에 단계적으로 증가하는 방식을 적용하였을 때 전류 파형을 보인 것이다.
그리고 도 7 내지 도 10은 본 발명의 일 실시예에 따른 LED 구동회로의 시뮬레이션 결과와 종래 교류 다이렉트 방식 LED 조명장치의 피킹 전류의 위상을 서로 비교한 도면이다.
먼저, 도 7은 종래 교류 다이렉트 방식 LED 조명장치의 시뮬레이션을 통해 확인된 피킹 전류 상태를 보인 것으로서, 이때 디머의 페이즈컷 위상이 45°인 것을 예로 한 것이다. 도시된 바와 같이, 전체전류 및 각 LED의 전류에서 전류 피킹이 존재함이 확인된다.
이에 비하여, 도 8은 본 발명의 일 실시예에 따른 LED 구동회로의 시뮬레이션 결과를 보인 것으로서, 즉 기준전압에 지연시간과 기울기 제어 기능을 추가한 후 측정한 LED 조명부(120) 전체 전류 및 각 스위칭 회로부(130)를 기준으로 한 각 채널 별 전류를 얻은 결과이며, 이때 디머의 페이즈컷 위상은 도 7과 마찬가지로 45°이다. 도시된 바와 같이, LED 조명부(120)의 전체 전류 및 각 채널 별 전류에서 전류 피킹 현상이 완전하게 사라진 것을 확인할 수 있다.
그리고, 도 9와 도 10은 도 7 및 도 8과 동일한 조건에서 디머의 페이즈컷 위상이 20°인 것을 예로 한 것이며, 그 시뮬레이션 결과는 도 7 및 도 8의 경우와 동일하므로 이에 대한 설명은 생략한다.
상술한 도 3 내지 도 10을 통하여 알 수 있는 바와 같이, 본 발명에 따른 LED 구동회로는 디머(dimmer) 등에 의하여 전원부에 급격히 증가하는 전압 파형이 인가되더라도, 전류원은 시간 차를 두거나 점진적으로 증가하는 동작을 하여 피킹 전압/전류에 의한 LED의 오작동이나 기타 정상 구동을 방해하는 요소들을 근본적으로 배제시킬 수 있고, 특히 LED의 깜박임(flicker) 동작 방지, LED 동작 시의 정확한 광량 보장, LED 구동회로 전체 소자들의 전자기적 충격 방지 등을 구현한다.
이상에서 설명한 것은 본 발명에 따른 전류원의 시간지연 기능을 갖는 LED 구동회로를 실시하기 위한 하나의 실시예에 불과한 것으로서, 본 발명은 상기한 실시 예에 한정되지 않고, 이하의 특허청구범위에서 청구하는 바와 같이 본 발명의 요지를 벗어남이 없이 당해 발명이 속하는 분야에서 통상의 지식을 가진 자라면 누구든지 다양한 변경 실시가 가능한 범위까지 본 발명의 기술적 정신이 있다고 할 것이다.
110 : 전원부 111 : 디머
112 : 정류회로 120 : LED 조명부
121 : 제1 LED 122 : 제2 LED
123 : 제n LED 130 : 스위칭 회로부
131 : 스위칭 소자 132 : 비교기
140 : 공통 접지 저항 150 : 기준전압 생성부
160 : 시간지연 회로부 161 : 지연셀
161a : 제1 저항 161b : 제2 저항
161c : 비교기 161d : 나트 게이트
162 : 기울기 제어셀 162a : 스위치
162b : 커패시터 162c : 제3 저항

Claims (9)

  1. 외부의 교류전원이 인가되는 전원입력단자 및 상기 전원입력단자와 접속되어 교류전압을 인가받는 디머 그리고 상기 디머의 출력전압에 대한 정류회로를 포함하는 전원부;
    상기 전원부와의 접속점으로부터 최단 거리에 위치한 제1 LED를 시작으로 전원부에서 최장 거리에 위치한 제n LED를 포함하여 상기 제1 LED가 상기 전원부에 접속되는 동시에 각각의 LED가 직렬 연결되는 LED 조명부;
    상기 LED 조명부를 형성하는 각 LED의 출력단에 개별 접속되어 해당 LED에 대한 전류공급채널을 형성하는 복수의 스위칭 회로부;
    상기 스위칭 회로부 각각에 대해 기준 전압값을 형성하는 기준전압 생성부;
    상기 전원부 및 상기 제1 LED의 전원입력단 간 접속라인에 병렬 접속되어 상기 전원부의 상기 스위칭 회로부에 대한 전원전압을 상기 기준전압 생성부의 전압값을 기준으로 점진적으로 올리는 시간지연 회로부를 포함하는 전류원의 시간지연 기능을 갖는 LED 구동회로.
  2. 제 1 항에 있어서,
    상기 시간지연 회로부는 직렬 연결되는 제1 저항(R1) 및 제2 저항(R2) 상기 제1 저항(R1) 및 제2 저항(R2) 사이에 접속되어 전원전압(VRECT)×
    Figure pat00007
    의 전압값 및 전압 VTH의 전압값이 각각 입력되는 비교기 상기 비교기의 출력단에 접속되는 나트 게이트를 포함하는 지연셀과, 상기 나트 게이트의 출력신호에 따라 온/오프되는 스위치 상기 스위치의 온/오프 동작에 따라 상기 나트 게이트와 접속 또는 접속 해제되는 커패시터 상기 커패시터와 병렬 연결되는 제3 저항을 포함하는 기울기 제어셀 중 어느 하나 또는 둘 모두를 포함하며, 상기 지연셀 또는 기울기 제어셀의 단독 사용 시 지연셀 또는 기울기 제어셀은 상기 기준전압 생성부에 접속되고, 상기 지연셀과 기울기 제어셀 모두 사용시 상기 기울기 제어셀이 상기 기준전압 생성부에 접속되는 것을 특징으로 하는 전류원의 시간지연 기능을 갖는 LED 구동회로.
  3. 제 2 항에 있어서,
    상기 시간지연 회로부는 상기 전원전압(VRECT)의 값이 상기 전압 VTH보다 커지면 사전 설정된 시간 tDLY 이후에 상기 스위치가 단락되면서 상기 커패시터에 충전이 시작되고, 상기 커패시터 최종의 충전 전압값은 회로 전체의 기준전압 Vdc인 것을 특징으로 하는 전류원의 시간지연 기능을 갖는 LED 구동회로.
  4. 제 3 항에 있어서,
    상기 커패시터가 최종의 충전 전압값까지 충전되는데 걸리는 시간 tR은
    Figure pat00008
    의 식을 통해 계산되며, 상기 CR의 값 조절을 통해 충전시간 상기 tR을 제어하는 것을 특징으로 하는 전류원의 시간지연 기능을 갖는 LED 구동회로.
  5. 제 3 항에 있어서,
    상기 시간지연 회로부는 상기 전원전압(VRECT)이 감소하여 VRECT×
    Figure pat00009
    ＜VTH의 상태가 되면 상기 스위치가 온 동작되어 상기 스위칭 회로부 각각의 기준전압은 0 상태가 되는 것을 특징으로 하는 전류원의 시간지연 기능을 갖는 LED 구동회로.
  6. 제 1 항에 있어서,
    상기 복수의 스위칭 회로가 공통적으로 접지되는 공통 접지 저항을 더 포함하며, 상기 스위칭 회로부는 상기 LED의 출력단에 접속되는 동시에 상기 공통 접지 저항에 접속되는 스위칭 소자 및 상기 기준전압 생성부의 기준전압 및 상기 공통 접지 저항의 공통 전압을 비교하는 비교기를 포함하고 상기 스위칭 소자는 상기 비교기의 출력에 따라 상기 LED에 접속되는 제1 전류경로 및 상기 공통 접지 저항에 접속되는 제2 전류경로 중 어느 한 쪽으로 스위칭 동작하여 상기 공통 접지 저항의 공통전압을 가변하는 것을 특징으로 하는 전류원의 시간지연 기능을 갖는 LED 구동회로.
  7. 제 6 항에 있어서,
    상기 스위칭 회로부는 상기 비교기와 스위칭소자 및 공통 접지 저항이 부귀환을 형성하는 구성인 것을 특징으로 하는 전류원의 시간지연 기능을 갖는 LED 구동회로.
  8. 제 6 항에 있어서,
    상기 스위칭 소자는 상기 LED의 출력단에 드레인이 접속되고 상기 공통 접지 저항에 소스가 접속되며 상기 비교기에 게이트가 접속되는 전계효과 트랜지스터(MOS FET)인 것을 특징으로 하는 전류원의 시간지연 기능을 갖는 LED 구동회로.
  9. 제 6 항에 있어서,
    상기 제1 LED 출력단의 스위칭 회로부에 포함된 비교기의 기준 전압값을 Vref1, 상기 제n LED 출력단의 스위칭 회로부에 포함된 비교기의 기준 전압값을 Vrefn으로 정할 때, 상기 기준전압 생성부의 기준전압은 Vref1〈Vref2…〈Vrefn의 기준에 따라 설정되는 것을 특징으로 하는 전류원의 시간지연 기능을 갖는 LED 구동회로.
KR1020120090668A 2012-08-20 2012-08-20 전류원의 시간지연 기능을 갖는 엘이디 구동회로 KR101400475B1 (ko)

Priority Applications (2)

Application Number Priority Date Filing Date Title
KR1020120090668A KR101400475B1 (ko) 2012-08-20 2012-08-20 전류원의 시간지연 기능을 갖는 엘이디 구동회로
PCT/KR2013/007435 WO2014030895A1 (ko) 2012-08-20 2013-08-19 전류원의 시간지연 기능을 갖는 엘이디 구동회로

Applications Claiming Priority (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
KR1020120090668A KR101400475B1 (ko) 2012-08-20 2012-08-20 전류원의 시간지연 기능을 갖는 엘이디 구동회로

Publications (2)

Publication Number Publication Date
KR20140024138A true KR20140024138A (ko) 2014-02-28
KR101400475B1 KR101400475B1 (ko) 2014-06-27

Family

ID=50150148

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
KR1020120090668A KR101400475B1 (ko) 2012-08-20 2012-08-20 전류원의 시간지연 기능을 갖는 엘이디 구동회로

Country Status (2)

Country Link
KR (1) KR101400475B1 (ko)
WO (1) WO2014030895A1 (ko)

Cited By (3)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
WO2016047964A1 (ko) * 2014-09-24 2016-03-31 메를로랩 주식회사 교류 led 구동회로
US9370063B2 (en) 2014-06-24 2016-06-14 Samsung Electronics Co., Ltd. LED driving device and lighting device
WO2018072486A1 (zh) * 2016-10-19 2018-04-26 漳洲立达信光电子科技有限公司 发光二极体装置

Families Citing this family (3)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN105764196B (zh) * 2016-04-06 2018-02-06 上海联矽智能科技有限公司 一种降低纹波的线性驱动方法
CN110036694B (zh) 2016-12-29 2021-09-28 德州仪器公司 用于led控制器的自适应性关断延迟时间补偿
CN112788812B (zh) * 2019-11-07 2023-07-18 华润微集成电路(无锡)有限公司 线性led驱动系统及驱动方法

Family Cites Families (8)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US7081722B1 (en) * 2005-02-04 2006-07-25 Kimlong Huynh Light emitting diode multiphase driver circuit and method
KR100952499B1 (ko) * 2007-12-10 2010-04-13 주식회사 그린씨앤씨텍 병렬 발광다이오드 정전류 구동 회로
KR100942234B1 (ko) * 2009-07-23 2010-02-12 (주)로그인디지탈 발광다이오드 조명장치
KR101064906B1 (ko) * 2010-02-03 2011-09-16 (주)로그인디지탈 발광 다이오드 조명 구동 장치
JP5031865B2 (ja) * 2010-03-23 2012-09-26 シャープ株式会社 Ｌｅｄ駆動回路、ｌｅｄ照明灯具、ｌｅｄ照明機器、及びｌｅｄ照明システム
KR100995793B1 (ko) * 2010-08-20 2010-11-22 김남규 발광 다이오드 어레이 구동회로
JP5214694B2 (ja) * 2010-09-22 2013-06-19 シャープ株式会社 Ｌｅｄ駆動回路、ｌｅｄ照明灯具、ｌｅｄ照明機器並びにｌｅｄ照明システム
KR101083785B1 (ko) * 2010-10-06 2011-11-18 (주) 이노비전 조명용 발광다이오드 구동회로

Cited By (4)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US9370063B2 (en) 2014-06-24 2016-06-14 Samsung Electronics Co., Ltd. LED driving device and lighting device
WO2016047964A1 (ko) * 2014-09-24 2016-03-31 메를로랩 주식회사 교류 led 구동회로
KR20160035780A (ko) * 2014-09-24 2016-04-01 메를로랩 주식회사 교류 led 구동회로
WO2018072486A1 (zh) * 2016-10-19 2018-04-26 漳洲立达信光电子科技有限公司 发光二极体装置

Also Published As

Publication number Publication date
KR101400475B1 (ko) 2014-06-27
WO2014030895A1 (ko) 2014-02-27

Similar Documents

Publication Publication Date Title
JP6133279B2 (ja) Ｌｅｄ光源
JP5830610B2 (ja) 発光素子を用いた照明装置のディミングシステム
KR101400475B1 (ko) 전류원의 시간지연 기능을 갖는 엘이디 구동회로
EP1964447B1 (en) Circuit-arrangement for modulating an led and method for operating same
KR101305687B1 (ko) Ｌｅｄ 보호 회로
US9301366B2 (en) Apparatus for driving light-emitting diodes
KR20130030189A (ko) 반도체 발광 소자를 적용한 조명 장치
CN104661400A (zh) 驱动多个输出的系统及方法
TW201415745A (zh) 具有箝位裝置之發光二極體照明系統
US8232740B2 (en) Capacitive current-sharing control circuit for LED lamp string
CN111048045B (zh) 发光二极管驱动装置以及发光二极管背光模块
JP2017010919A (ja) 低フリッカーの発光ダイオード照明機器
US10616985B2 (en) Solid state lighting assembly
KR101400606B1 (ko) 엘이디 조명 구동회로
KR101518554B1 (ko) 다수의 ｌｅｄ 모듈을 구동하는 전원 공급 장치와 이를 구비하는 led 조명 장치
KR20130044747A (ko) Ｌｅｄ 과전압 보호회로
US10076008B2 (en) Optoelectronic circuit comprising light-emitting diodes
JP7282609B2 (ja) 点灯制御装置、点灯制御方法、車両用灯具
US20110260642A1 (en) Inductive current-sharing control circuit for led lamp string
JP6396793B2 (ja) スイッチング電源回路
KR101058714B1 (ko) Ｌｅｄ 구동 회로
US20220312559A1 (en) Light source driving module and method
US10064250B2 (en) Optoelectronic circuit comprising light-emitting diodes
KR101557920B1 (ko) 발광모듈의 잔류광을 제거하는 발광소자 조명장치
NL2015922B1 (en) Control circuit for an LED fixture.

Legal Events

Date Code Title Description
A201 Request for examination
E902 Notification of reason for refusal
E701 Decision to grant or registration of patent right
GRNT Written decision to grant
FPAY Annual fee payment

Payment date: 20170511

Year of fee payment: 4

FPAY Annual fee payment

Payment date: 20190520

Year of fee payment: 6