KR20140081127A - 발광 다이오드 구동 장치 - Google Patents

Abstract

본 발명은 구동 제어 신호의 유무에 따라 형성되는 다른 경로에 선택적으로 캐패시터를 연결하여 전원을 안정화시키는 발광 다이오드 구동 장치에 관한 것으로, 사전에 설정된 발광 다이오드 구동 전원을 공급하는 전원 공급부; 및 사전에 설정된 디밍 제어 신호가 입력되면 상기 전원 공급부로부터의 상기 발광 다이오드 구동 전원를 안정화시켜 출력하는 전원 전달 경로를 제공하고, 구동 제어 신호가 로우 레벨이면 상기 전원 전달 경로와 다른 경로인 프리 휠링 루프를 통해 전원을 안정화시키는 안정화부를 포함하는 발광 다이오드 구동 장치를 제안한다.

Description

발광 다이오드 구동 장치{LIGHT EMITTING DIODE DRIVING APPARATUS}

본 발명은 전압 평활 기능을 갖는 발광 다이오드 구동 장치에 관한 것이다.

최근 들어, 발광 다이오드(Light Emitting Diode; LED)에 관한 관심과 수요가 증가하고 있다.

이러한 발광 다이오드를 사용한 기기는 컴팩트한 제작이 가능해 기존 전자 제품으로는 설치가 어려운 장소에도 사용할 수 있고, 조명으로 사용되는 경우 다양한 색상 구현 및 조도 조절이 용이하여 영화 감상, 독서, 회의 등 상황에 적합한 시스템 조명으로써 사용이 가능하다.

또한, 전력소모가 백열등의 1/8 수준으로 수명은 5~10배인 5~10만시간이고, 무수은 광원으로 친환경적이며 다양한 디자인이 가능하다.

이러한 특징으로 인해, 한국을 비롯하여 미국, 일본, 호주 등 많은 국가에서 발광 다이오드 조명 사업을 국책 사업으로 추진하고 있다.

더하여, 최근 들어, 평판 디스플레이 기술이 발전함에 따라 스마트폰, 게임기, 디지털 카메라 이외에 자동차 계기판에도 평판 디스플레이가 사용되고 있고 앞으로는 초박형 텔레비젼, 투명 네비게이션 등 우리 생활에 디스플레이의 활용 폭이 넓어지고 있다.

또한, 현재 디스플레이 산업은 고해상도와 대화면 등의 멀티미디어 시대 요구를 반영한 신기술의 FPD(Flat Panel Display)시장이 주를 이루고 있고, 특히 대형 디스플레이 시장의 경우 LCD(Liquid Crystal Display) TV가 급진적 성장세를 보이고 있어 향후 가격과 시장성 측면에서 주도적 역할을 할 것으로 기대하고 있다.

이러한 평판 디스플레이는 주로 TFT-LCD(Thin Film Transistor Liquid Crystal Display)가 주를 이룬다.

이러한 TFT-LCD는 광을 방출하는 백라이트 유닛을 구비하며 백라이트 광원으로 CCFL(Cold Cathode Fluorescent Lamp)이 주로 사용되었지만, 최근에는 전력소모 및 수명, 친환경성 등과 같은 다양한 장점으로 인해 점차적으로 LED(Light Emitting Diode)를 사용되고 있는 추세이다.

따라서, LED를 이용한 백라이트 유닛 전력 모듈의 저가 전력 전자시스템의 구성과 그에 따른 적절한 제어 요소가 절실히 요구되고 있다.

특히, 발광 다이오드가 대량으로 연결되는 경우 이를 구동시키기 위해 전력 레벨이 높은 전원이 필요할 수 있으며, 하기의 선행 기술 문헌에 기재된 바와 같이 발광 다이오드 구동시 돌입 전류에 의해 발광 다이오드 구동이 원활하지 못한 문제가 발생할 수 있다.

일본공개특허공보 제2010-182883호

본 발명의 과제는 상기한 문제점을 해결하기 위한 것으로, 본 발명은 구동 제어 신호의 유무에 따라 형성되는 다른 경로에 선택적으로 캐패시터를 연결하여 전원을 안정화시키는 발광 다이오드 구동 장치를 제안한다.

상술한 본 발명의 과제를 해결하기 위해, 본 발명의 하나의 기술적인 측면으로는 사전에 설정된 발광 다이오드 구동 전원을 공급하는 전원 공급부; 및 사전에 설정된 디밍 제어 신호가 입력되면 상기 전원 공급부로부터의 상기 발광 다이오드 구동 전원를 안정화시켜 출력하는 전원 전달 경로를 제공하고, 구동 제어 신호가 로우 레벨이면 상기 전원 전달 경로와 다른 경로인 프리 휠링 루프를 통해 전원을 안정화시키는 안정화부를 포함하는 발광 다이오드 구동 장치를 제안하는 것이다.

본 발명의 하나의 기술적인 측면에 따르면, 상기 안정화부는 상기 구동 제어 신호가 로우 레벨이면 상기 프리 휠링 루프를 통해 전달되는 프리 휠링 전원을 충방전하여 안정화시키는 제1 안정화부; 및 상기 디밍 제어 신호가 입력되면 상기 전원 전달 경로로 전달되는 상기 발광 다이오드 구동 전원을 충방전하여 안정화시키는 제2 안정화부를 포함할 수 있다.

본 발명의 하나의 기술적인 측면에 따르면, 상기 전원 공급부는 사전에 설정된 직류 전원을 더 출력할 수 있다.

본 발명의 하나의 기술적인 측면에 따르면, 상기 제1 안정화부는 상기 구동 제어 신호가 로우 레벨이면 상기 직류 전원을 공급받아 스위칭 온되어 상기 프리 휠링 루프를 제공하는 제1 스위치; 상기 제1 스위치의 스위칭 온에 의해 형성된 상기 프리 휠링 루프를 통해 상기 프리 휠링 전원을 충방전하는 제1 캐패시터; 및 상기 구동 제어 신호가 로우 레벨이면 스위칭 오프되고, 상기 구동 제어 신호가 하이 레벨이면, 스위칭 온되어 상기 제1 스위치에 전달되는 상기 직류 전원의 공급을 차단하는 제2 스위치를 포함할 수 있다.

본 발명의 하나의 기술적인 측면에 따르면, 상기 제2 안정화부는 상기 디밍 제어 신호가 입력되면 스위칭 온되어 상기 전원 전달 경로를 형성하는 제3 스위치; 및 상기 제3 스위치의 스위칭 온에 의해 형성된 상기 전원 전달 경로를 통해 상기 발광 다이오드 구동 전원을 충방전하는 제2 캐패시터를 포함할 수 있다.

본 발명의 하나의 기술적인 측면에 따르면, 상기 안정화부 후단에 위치하여 상기 발광 다이오드 구동 전원의 전원 상태를 검출하는 검출부를 더 포함할 수 있다.

본 발명의 하나의 기술적인 측면에 따르면, 상기 안정화부 후단에 위치하여 상기 구동 제어 신호에 따라 발광 다이오드의 밝기를 조절하는 디밍 조정부를 더 포함할 수 있다.

본 발명에 따르면, 구동 제어 신호의 유무에 따라 형성되는 다른 경로에 선택적으로 캐패시터를 연결하여 전원을 안정화시킬 수 있는 효과가 있다.

도 1은 본 발명의 발광 다이오드 구동 장치의 개략적인 구성도.
도 2 및 도 3은 본 발명의 발광 다이오드 구동 장치의 전류 흐름을 나타내는 개략적인 회로도.

이하, 첨부된 도면을 참조하여 본 발명이 속하는 기술분야에서 통상의 지식을 가진 자가 본 발명을 용이하게 실시할 수 있도록 바람직한 실시예를 상세히 설명한다.

다만, 본 발명의 바람직한 실시예를 상세하게 설명함에 있어, 관련된 공지 기능 또는 구성에 대한 구체적인 설명이 본 발명의 요지를 불필요하게 흐릴 수 있다라고 판단되는 경우에는 그 상세한 설명을 생략한다.

또한, 유사한 기능 및 작용을 하는 부분에 대해서는 도면 전체에 걸쳐 동일한 또는 유사한 부호를 사용한다.

덧붙여, 명세서 전체에서, 어떤 부분이 다른 부분과 '연결'되어 있다고 할 때는 이는 '직접적으로 연결'되어 있는 경우뿐만 아니라, 그 중간에 다른 소자를 사이에 두고 '간접적으로 연결'되어 있는 경우도 포함한다.

또한, 어떤 구성요소를 포함'한다는 것은, 특별히 반대되는 기재가 없는 한 다른 구성요소를 제외하는 것이 아니라 다른 구성요소를 더 포함할 수 있다는 것을 의미한다.

이하, 도면을 참조하여 본 발명을 상세히 설명하도록 한다.

도 1은 본 발명의 발광 다이오드 구동 장치의 개략적인 구성도이다.

도 1을 참조하면, 본 발명의 발광 다이오드 구동 장치(100)는 전원 공급부(110) 및 안정화부(120)를 포함할 수 있으며, 더하여 검출부(130) 및 디밍 조정부(140)를 더 포함할 수 있다.

전원 공급부(110)는 입력 전원(Vin)을 사전에 설정된 직류 전원으로 변환할 수 있다. 이를 위해, 전원 공급부(110)는 스위칭부(111) 및 트랜스포머(112)를 포함할 수 있다. 도시되지 않았지만 입력 전원(Vin)이 교류 전원일 경우 전원 공급부(110)는 정류/평활 회로 및/또는 전자기 간섭 필터를 포함할 수 있음이 당연할 것이다.

스위칭부(111)는 입력 전원(Vin)을 스위칭하고, 트랜스포머(112)는 스위칭된 전원을 사전에 설정된 권선비에 따라 변압하여 직류 전원을 출력할 수 있다.

트랜스포머(112)로부터의 직류 전원은 발광 다이오드를 구동시키기 위한 발광 다이오드 구동 전원(VLED)일 수 있으며, 더하여, 내부의 다른 회로에 공급하기 위한 직류 전원인 동작 전원을 추가적으로 출력할 수 있다.

안정화부(120)는 전원 공급부(110)로부터의 발광 다이오드 구동 전원을 안정화시킬 수 있으며, 더하여 구동 제어 신호의 유무에 따라 프리 휠링(free wheeling) 전원이 전달되는 프리 휠링 루프를 제공하여 상기 프리 휠링 전원을 안정화시킬 수 있다.

이를 위해, 안정화부(120)는 제1 안정화부(121) 및 제2 안정화부(122)를 포함할 수 있다.

제1 안정화부(121)는 상기 구동 제어 신호의 신호 레벨이 로우 레벨이면 상기 프리 휠링 전원을 충방전시켜 전원을 안정화시킬 수 있으며, 제2 안정화부(122)는 상기 구동 제어 신호의 신호 레벨이 하이 레벨이고, 디밍 제어 신호가 입력되면 발광 다이오드 구동 전원(VLED)의 전원 전달 경로를 제공하여, 상기 발광 다이오드 구동 전원을 충방전시켜 전원을 안정화시킬 수 있다.

제1 안정화부(121)는 트랜스포머(112)의 동작 전원을 공급받아 안정화 동작을 수행할 수 있다.

검출부(130)는 안정화부(120)의 후단에 위치하여, 발광 다이오드 구동 전원(VLED)의 전원 상태를 검출할 수 있으며, 이를 위해 도 2 및 도 3에 도시된 바와 같이 분압 저항을 포함할 수 있다.

디밍 조정부(140)는 디밍 제어 신호(PWM)에 따라 발광 다이오드(LED)에 흐르는 전류를 제어하여 발광 다이오드(LED)의 밝기를 제어할 수 있다. 이를 위해, 도 2 및 도 3에 도시된 바와 같이, 디밍 조정부(140)는 디밍 제어 신호(PWM)에 따라 스위칭하는 스위치를 구비할 수 있다.

도 2 및 도 3은 본 발명의 발광 다이오드 구동 장치의 전류 흐름을 나타내는 개략적인 회로도이다.

먼저, 도 2를 참조하면, 제1 안정화부(121)는 제1 캐패시터(C1), 제1 스위치(Q1) 및 제2 스위치(Q2)를 포함할 수 있다.

제1 캐패시터(C1)은 화살표와 같이 형성된 프리 휠링 루프에 따라 상기 프리 휠링 전원을 충방전하여 전원을 안정화시킬 수 있다. 이를 위해, 제1 스위치(Q1)은 상기 동작 전원의 공급에 따라 턴 온되어 상기 프리 휠링 루프를 형성할 수 있다. 상기 동작 전원은 트랜스포머(112)에 공급되는 상시 전원이므로, 외부에서 발광 다이오드의 동작을 요구하는 구동 제어 신호(BLON)이 입력되어 구동 제어 신호(BLON)의 신호 레벨이 하이 레벨이면 제2 스위치(Q2)가 턴 온되어 상기 동작 전원의 공급이 차단될 수 있고, 반대로 구동 제어 신호(BLON)의 신호 레벨이 로우 레벨이면 제2 스위치(Q2)가 턴 오프되어 상기 동작 전원이 제1 스위치(Q1)에 공급되어 제1 스위치(Q1)이 턴 온될 수 있다.

즉, 상기 프리 휠링 루프는 발광 다이오드가 동작되지 않는 동안에 발생되는 프리 휠링 전원을 안정화시키기 위한 루프이며 이를 위해 제1 캐패시터(C1)은 구동 제어 신호(BLON)의 유무에 따라 선택적으로 상기 프리 휠링 루프에 연결되어 상기 프리 휠링 전원을 안정화시킬 수 있다.

다음으로, 도 3을 참조하면, 제2 안정화(122)는 제2 캐패시터(C2) 및 제3 스위치(Q3)를 포함할 수 있다.

제2 캐패시터(C2)는 제3 스위치(Q3)에 의해 형성된 전원 전달 경로에 따라 발광 다이오드 구동 전원(VLED)를 충방전하여 전원을 안정화시킬 수 있다.

이를 위해, 제2 캐패시터(C2)는 상기 전원 전달 경로상에 연결될 수 있으며, 제2 캐패시터(C2)와 접지 간에는 제3 스위치(Q3)가 연결될 수 있고, 제3 스위치(Q3)는 디밍 제어 신호(PWM) 신호의 유무에 따라 스위칭 온/오프되어 상기 전원 전달 경로를 형성할 수 있다.

더하여, 제2 캐패시터(C2)는 상기 전원 전달 경로상에 선택적으로 연결되어 돌입 전류에 의한 전원 불안정을 해소할 수 있다.

상술한 바와 같이, 본 발명에 따르면, 구동 제어 신호의 유무에 따라 형성되는 다른 경로에 선택적으로 캐패시터를 연결하여 전원을 안정화시킬 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: 전원 공급부
111: 스위칭부
112: 트랜스포머
120: 안정화부
121: 제1 안정화부
122: 제2 안정화부
130: 검출부
140: 디밍 제어부

Claims (7)

1. 사전에 설정된 발광 다이오드 구동 전원을 공급하는 전원 공급부; 및
   사전에 설정된 디밍 제어 신호가 입력되면 상기 전원 공급부로부터의 상기 발광 다이오드 구동 전원를 안정화시켜 출력하는 전원 전달 경로를 제공하고, 구동 제어 신호가 로우 레벨이면 상기 전원 전달 경로와 다른 경로인 프리 휠링 루프를 통해 전원을 안정화시키는 안정화부
   를 포함하는 발광 다이오드 구동 장치.
   
2. 제1항에 있어서,
   상기 안정화부는
   상기 구동 제어 신호가 로우 레벨이면 상기 프리 휠링 루프를 통해 전달되는 프리 휠링 전원을 충방전하여 안정화시키는 제1 안정화부; 및
   상기 디밍 제어 신호가 입력되면 상기 전원 전달 경로로 전달되는 상기 발광 다이오드 구동 전원을 충방전하여 안정화시키는 제2 안정화부
   를 포함하는 발광 다이오드 구동 장치.
   
3. 제2항에 있어서,
   상기 전원 공급부는 사전에 설정된 직류 전원을 더 출력하는 발광 다이오드 구동 장치.
   
4. 제2항에 있어서,
   상기 제1 안정화부는
   상기 구동 제어 신호가 로우 레벨이면 상기 직류 전원을 공급받아 스위칭 온되어 상기 프리 휠링 루프를 제공하는 제1 스위치;
   상기 제1 스위치의 스위칭 온에 의해 형성된 상기 프리 휠링 루프를 통해 상기 프리 휠링 전원을 충방전하는 제1 캐패시터; 및
   상기 구동 제어 신호가 로우 레벨이면 스위칭 오프되고, 상기 구동 제어 신호가 하이 레벨이면, 스위칭 온되어 상기 제1 스위치에 전달되는 상기 직류 전원의 공급을 차단하는 제2 스위치
   를 포함하는 발광 다이오드 구동 장치.
   
5. 제4항에 있어서,
   상기 제2 안정화부는
   상기 디밍 제어 신호가 입력되면 스위칭 온되어 상기 전원 전달 경로를 형성하는 제3 스위치; 및
   상기 제3 스위치의 스위칭 온에 의해 형성된 상기 전원 전달 경로를 통해 상기 발광 다이오드 구동 전원을 충방전하는 제2 캐패시터
   를 포함하는 발광 다이오드 구동 장치.
   
6. 제1항에 있어서,
   상기 안정화부 후단에 위치하여 상기 발광 다이오드 구동 전원의 전원 상태를 검출하는 검출부를 더 포함하는 발광 다이오드 구동 장치.
   
7. 제1항에 있어서,
   상기 안정화부 후단에 위치하여 상기 디밍 제어 신호에 따라 발광 다이오드의 밝기를 조절하는 디밍 조정부를 더 포함하는 발광 다이오드 구동 장치.

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