KR20140084750A - 발광 다이오드 구동 장치 - Google Patents

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KR20140084750A
KR20140084750A KR1020120154553A KR20120154553A KR20140084750A KR 20140084750 A KR20140084750 A KR 20140084750A KR 1020120154553 A KR1020120154553 A KR 1020120154553A KR 20120154553 A KR20120154553 A KR 20120154553A KR 20140084750 A KR20140084750 A KR 20140084750A
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light emitting
emitting diode
power supply
unit
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KR1020120154553A
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서규태
유병우
이근욱
최흥균
김민진
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삼성전기주식회사
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    • H05B45/37—Converter circuits

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Abstract

본 발명은 발광 다이오드에 공급되는 전원의 상태에 따라 전원 공급 회로에서 1차적으로 전압 레벨을 가변하고, 직류/직류 변환 회로에서 2차적으로 전압 또는 전류 레벨을 가변하는 발광 다이오드 구동 장치에 관한 것으로, 입력 전원을 전달받은 기준 전압에 따라 전압 레벨을 갖는 직류 전원으로 변환하는 전원 공급부; 제어에 따라 상기 전원 공급부로부터의 직류 전원의 전압 레벨 또는 전류 레벨을 가변하여 발광 다이오드 구동 전원을 발광 다이오드에 공급하는 직류/직류 변환부; 및 상기 발광 다이오드에 공급되는 전원의 상태에 따라 상기 전원 공급부에 상기 기준 전압을 전달하고, 상기 직류/직류 변환부의 전원 변환 동작을 제어하는 제어부를 포함하는 발광 다이오드 구동 장치를 제안한다.

Description

발광 다이오드 구동 장치{LIGHT EMITTING DIODE DRIVING APPARATUS}
본 발명은 전력 변환 효율이 증가된 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 있으나, 하기의 선행 기술 문헌에 기재된 바와 같이 발광 다이오드에 공급되는 전원의 상태에 따라 DC/DC 변환 회로의 듀티를 가변하는 전력 변환 효율이 저감되는 문제가 발생할 수 있다.
일본공개특허공보 제2010-182883호
본 발명의 과제는 상기한 문제점을 해결하기 위한 것으로, 본 발명은 발광 다이오드에 공급되는 전원의 상태에 따라 전원 공급 회로에서 1차적으로 전압 레벨을 가변하고, 직류/직류 변환 회로에서 2차적으로 전압 또는 전류 레벨을 가변하는 발광 다이오드 구동 장치를 제안한다.
상술한 본 발명의 과제를 해결하기 위해, 본 발명의 하나의 기술적인 측면으로는 입력 전원을 전달받은 기준 전압에 따라 전압 레벨을 갖는 직류 전원으로 변환하는 전원 공급부; 제어에 따라 상기 전원 공급부로부터의 직류 전원의 전압 레벨을 가변하여 발광 다이오드 구동 전원을 발광 다이오드에 공급하는 직류/직류 변환부; 및 상기 발광 다이오드에 공급되는 전원의 상태에 따라 상기 전원 공급부에 상기 기준 전압을 전달하고, 상기 직류/직류 변환부의 전원 변환 동작을 제어하는 제어부를 포함하는 발광 다이오드 구동 장치를 제안하는 것이다.
본 발명의 하나의 기술적인 측면에 따르면, 상기 전원 공급부는 교류 전원을 입력받아 이를 상기 직류 전원으로 변환할 수 있다.
본 발명의 하나의 기술적인 측면에 따르면, 상기 전원 공급부는 상기 교류 전원을 정류 및 평활시키는 정류부; 상기 정류부로부터의 정류된 전원의 전압 및 전류 간의 위상차를 조정하여 역률을 보정하는 역률 보정부; 및 상기 역률 보정부로부터의 역률 보정된 전원을 상기 제어부의 기준 전압에 따른 전압 레벨을 갖는 상기 직류 전원으로 변환하는 직류 변환부를 포함할 수 있다.
본 발명의 하나의 기술적인 측면에 따르면, 상기 제어부는 상기 발광 다이오드에 흐르는 전류 및 전압 레벨을 피드백받아서 상기 전원 공급부의 상기 직류 전원의 전압 레벨을 결정하는 상기 기준 전압 및 상기 직류/직류 변환부의 전원 변환 동작을 제어하는 제어 신호를 제공하는 발광 다이오드 구동 장치.
상술한 본 발명의 과제를 해결하기 위해, 본 발명의 하나의 기술적인 측면으로는 입력 전원을 전달받은 기준 전압에 따라 전압 레벨을 갖는 직류 전원으로 변환하는 전원 공급부; 제어에 따라 상기 전원 공급부로부터의 직류 전원의 전류 레벨을 가변하여 발광 다이오드 구동 전원을 발광 다이오드에 공급하는 직류/직류 변환부; 및 상기 발광 다이오드에 공급되는 전원의 상태에 따라 상기 전원 공급부에 상기 기준 전압을 전달하고, 상기 직류/직류 변환부의 전원 변환 동작을 제어하는 제어부를 포함하는 발광 다이오드 구동 장치를 제안하는 것이다.
본 발명에 따르면, 발광 다이오드에 공급되는 전원의 상태에 따라 전원 공급 회로에서 1차적으로 전압 레벨을 가변하고, 직류/직류 변환 회로에서 2차적으로 전압 또는 전류 레벨을 가변하여 전력 변환 효율이 저감되는 것을 억제할 수 있는 효과가 있다.
도 1은 본 발명의 발광 다이오드 구동 장치의 일 실시형태의 개략적인 구성도.
도 2는 본 발명의 발광 다이오드 구동 장치의 다른 일 실시형태의 개략적인 구성도.
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 일 실시형태의 개략적인 구성도이고, 도 2는 도 2는 본 발명의 발광 다이오드 구동 장치의 다른 일 실시형태의 개략적인 구성도이다.
먼저, 도 1을 참조하면, 발광 다이오드 구동 장치(100)는 전원 공급부(110), 직류/직류 변환부(120) 및 제어부(130)를 포함할 수 있다.
전원 공급부(110)는 정류부(111), 역률 보정부(112) 및 직류 변환부(113)를 포함할 수 있다.
정류부(111)는 교류 전원(Vin)을 정류 및 평활시킬 수 있다.
역률 보정부(112)는 정류부(111)로부터의 정류된 전원의 전압 및 전류 간의 위상차를 조정하여 역률(power factor)을 보정할 수 있으며, 더하여, 정류된 전원의 전류 파형이 전압 파형을 추종하도록 조정하여 역률을 보정할 수도 있다.
직류 변환부(113)는 역률 보정부(112)로부터의 역률 보정된 전원을 제어부(130)로부터 제공받은 기준 전압에 따른 전압 레벨을 갖는 직류 전원으로 변환하여 출력할 수 있다.
직류/직류 변환부(120)는 제어부(130)의 제어에 따라 전원 공급부(110)로부터의 직류 전원(Vout)을 발광 다이오드 구동 전원(VLED)으로 변환할 수 있다. 이때, 직류/직류 변환부(120)는 전력 변환용 스위칭 소자(미도시)를 구비하여 제어부(130)의 제어에 따라 스위칭 듀티를 조절해서 발광 다이오드 구동 전원(VLED)의 전압 레벨 또는 전류 레벨(도 2 참조)를 조절할 수 있다.
제어부(130)는 발광 다이오드(LED)에 흐르는 전류 및 전압을 검출한 피드백 신호(VFB,IFB)에 기초하여 직류/직류 변환부(120)의 전력 변환용 스위칭 소자의 게이트에 공급되어 스위칭 듀티를 조절하는 스위칭 제어 신호(GC)를 제공할 수 있으며, 더하여 발광 다이오드(LED)에 흐르는 전류 및 전압을 검출한 피드백 신호(VFB,IFB)에 기초하여 전원 공급부(110)의 직류 전원(Vout)의 전압 레벨을 결정하는 기준 전압(VREF)을 직류 변환부(113)에 제공할 수 있다.
직류/직류 변환부(120)의 전력 변환용 스위칭 소자의 듀티 제어에 의한 전압 레벨 또는 전류 레벨의 가변은 한계가 있으며, 전력 변환 효율을 높게 유지하며 전압 레벨 또는 전류 레벨을 가변하기에는 그 범위가 좁아질 수 밖에 없으며, 이는 발광 다이오드(LED)를 구동시킬 수 있는 충분한 전원이 공급되지 못하는 문제점이 발생할 수 있다.
이에 따라, 제어부(130)는 전원 공급부(110)의 직류 전원(Vout)의 전압 레벨을 가변하여 발광 다이오드(LED)의 구동에 높은 전압 레벨이 필요한 경우 1차적으로 전원 공급부(110)의 직류 전원(Vout)의 전압 레벨을 승압시키고, 이후 직류/직류 변환부(120)에서 보다 높은 전압 레벨이 필요한 경우 전압 레벨을 2차적으로 다시 승압시키거나 또는 전류 레벨을 가변시켜 발광 다이오드(LED)에 필요한 구동 전원(VLED)을 공급할 수 있다.
상술한 바와 같이, 본 발명에 따르면, 발광 다이오드에 공급되는 전원의 상태에 따라 전원 공급 회로에서 1차적으로 전압 레벨을 가변하고, 직류/직류 변환 회로에서 2차적으로 전압 또는 전류 레벨을 가변하여 전력 변환 효율이 저감되는 것을 억제할 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: 정류부
112: 역률 보정부
113: 직류 변환부
120: 직류/직류 변환부
130: 제어부

Claims (8)

  1. 입력 전원을 전달받은 기준 전압에 따라 전압 레벨을 갖는 직류 전원으로 변환하는 전원 공급부;
    제어에 따라 상기 전원 공급부로부터의 직류 전원의 전압 레벨을 가변하여 발광 다이오드 구동 전원을 발광 다이오드에 공급하는 직류/직류 변환부; 및
    상기 발광 다이오드에 공급되는 전원의 상태에 따라 상기 전원 공급부에 상기 기준 전압을 전달하고, 상기 직류/직류 변환부의 전원 변환 동작을 제어하는 제어부
    를 포함하는 발광 다이오드 구동 장치.
  2. 제1항에 있어서,
    상기 전원 공급부는 교류 전원을 입력받아 이를 상기 직류 전원으로 변환하는 발광 다이오드 구동 장치.
  3. 제2항에 있어서,
    상기 전원 공급부는
    상기 교류 전원을 정류 및 평활시키는 정류부;
    상기 정류부로부터의 정류된 전원의 전압 및 전류 간의 위상차를 조정하여 역률을 보정하는 역률 보정부; 및
    상기 역률 보정부로부터의 역률 보정된 전원을 상기 제어부의 기준 전압에 따른 전압 레벨을 갖는 상기 직류 전원으로 변환하는 직류 변환부
    를 포함하는 발광 다이오드 구동 장치.
  4. 제1항에 있어서,
    상기 제어부는 상기 발광 다이오드에 흐르는 전류 및 전압 레벨을 피드백받아서 상기 전원 공급부의 상기 직류 전원의 전압 레벨을 결정하는 상기 기준 전압 및 상기 직류/직류 변환부의 전원 변환 동작을 제어하는 제어 신호를 제공하는 발광 다이오드 구동 장치.
  5. 입력 전원을 전달받은 기준 전압에 따라 전압 레벨을 갖는 직류 전원으로 변환하는 전원 공급부;
    제어에 따라 상기 전원 공급부로부터의 직류 전원의 전류 레벨을 가변하여 발광 다이오드 구동 전원을 발광 다이오드에 공급하는 직류/직류 변환부; 및
    상기 발광 다이오드에 공급되는 전원의 상태에 따라 상기 전원 공급부에 상기 기준 전압을 전달하고, 상기 직류/직류 변환부의 전원 변환 동작을 제어하는 제어부
    를 포함하는 발광 다이오드 구동 장치.
  6. 제5항에 있어서,
    상기 전원 공급부는 교류 전원을 입력받아 이를 상기 직류 전원으로 변환하는 발광 다이오드 구동 장치.
  7. 제6항에 있어서,
    상기 전원 공급부는
    상기 교류 전원을 정류 및 평활시키는 정류부;
    상기 정류부로부터의 정류된 전원의 전압 및 전류 간의 위상차를 조정하여 역률을 보정하는 역률 보정부; 및
    상기 역률 보정부로부터의 역률 보정된 전원을 상기 제어부의 기준 전압에 따른 전압 레벨을 갖는 상기 직류 전원으로 변환하는 직류 변환부
    를 포함하는 발광 다이오드 구동 장치.
  8. 제5항에 있어서,
    상기 제어부는 상기 발광 다이오드에 흐르는 전류 및 전압 레벨을 피드백받아서 상기 전원 공급부의 상기 직류 전원의 전압 레벨을 결정하는 상기 기준 전압 및 상기 직류/직류 변환부의 전원 변환 동작을 제어하는 제어 신호를 제공하는 발광 다이오드 구동 장치.
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