KR20150070793A - 발광 다이오드 구동 장치 - Google Patents

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KR20150070793A
KR20150070793A KR1020130157399A KR20130157399A KR20150070793A KR 20150070793 A KR20150070793 A KR 20150070793A KR 1020130157399 A KR1020130157399 A KR 1020130157399A KR 20130157399 A KR20130157399 A KR 20130157399A KR 20150070793 A KR20150070793 A KR 20150070793A
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이근욱
이연중
유병우
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삼성전기주식회사
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    • H05B47/105—Controlling the light source in response to determined parameters

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Abstract

본 발명은 플릭커 현상을 개선할 수 있는 발광 다이오드 구동 장치에 관한 것으로, 적어도 하나의 발광 다이오드를 구비하고, 입력된 전원의 전압 레벨에 따라 상기 적어도 하나의 발광 다이오드가 턴 온하여 광을 방출하는 발광부; 정류된 전원의 전압 레벨에 따라 스위칭 온하여 상기 적어도 하나의 발광 다이오드의 턴 온 경로를 제공하는 스위치부; 및 상기 발광부에 전달된 정류된 전원을 충전하고 정류된 전원의 전압 레벨이 상기 적어도 하나의 발광 다이오드의 턴 온 전압 이하인 경우 방전하여 상기 발광부에 전달하는 충방전부를 포함하는 발광 다이오드 구동 장치를 제안한다.

Description

발광 다이오드 구동 장치{LIGHT EMITTING DIODE DRIVING APPARATUS}
본 발명은 별도의 교류-직류(AC-DC) 컨버터 없이 교류 전원을 직접 인가하여 발광 다이오드를 구동하는 발광 다이오드 구동 장치에 관한 것이다.
발광 다이오드(Light Emitting Diode, LED)는 p-n 접합 구조로 형성되고 전자와 홀의 재결합에 의해 빛을 방출하는 반도체 소자로서, 최근 반도체 기술의 발전에 따라 많은 분야에서 응용되고 있다. 특히 LED는 기존의 발광 장치에 비해 효율이 높고 수명이 길며 친환경적이므로 그 적용분야를 계속 넓혀가는 추세이다.
일반적으로 LED는 그 구조상 수 볼트(volt) 정도의 직류(DC) 전원을 인가하여 구동할 수 있으며, 따라서 일반적으로 가정 또는 회사 등에서 사용하는 상용 교류(AC) 전원으로 LED를 구동하기 위해서는 별도의 수단이 필요하다. 상용 교류 전원으로 LED를 구동하기 위해, LED 구동 장치는 통상 정류 회로, 교류-직류 변환기(AC-DC Converter) 등을 포함한다.
그러나, 일반적인 교류-직류 변환기는 그 부피가 크고 전력 소모가 심하기 때문에 LED 구동 장치에 일반적인 교류-직류 변환기를 적용하게 되면 고효율, 작은 패키징 사이즈, 및 긴 수명 등과 같은 LED의 장점이 많이 상쇄된다. 따라서 최근에는 교류-직류 변환기 없이 교류 전원으로 직접 LED를 구동할 수 있는 장치에 대한 연구가 많이 연구되고 있다.
교류-직류 변환기 없이 교류 전원으로 직접 LED를 구동하는 경우, 복수의 LED에 복수의 스위치를 각각 연결하고, 교류 전원의 레벨에 따라서 복수의 스위치의 온/오프를 제어하여 전류를 일정하게 흐르게 하는 방법이 일반적으로 적용될 수 있다.
인용발명1은 LED 구동 장치에 관한 것으로, LED 어레이의 중간과 마지막 노드에 연결된 스위치의 동작을 제어하여 교류 전원으로 직접 LED를 발광한다. 인용발명2 역시 LED 구동 장치에 관한 것으로, LED 어레이가 연결된 순서대로 스위치의 온/오프를 제어하는 구성을 개시하고 있다.
그러나, 인용발명1, 2 모두 교류 전원의 레벨에 따라서 발생되는 플릭서(flicker) 문제를 해결하고자 하는 기술 내용은 개시하고 있지 않다.
1. 한국등록특허공보 KR 10-0997050-000 2. 한국등록특허공보 KR 10-0995793-0000
본 발명의 과제는 상기한 문제점을 해결하기 위한 것으로, 본 발명은 플릭커 현상을 개선할 수 있는 발광 다이오드 구동 장치를 제안한다.
상술한 본 발명의 과제를 해결하기 위해, 본 발명의 하나의 기술적인 측면으로, 적어도 하나의 발광 다이오드를 구비하고, 입력된 전원의 전압 레벨에 따라 상기 적어도 하나의 발광 다이오드가 턴 온하여 광을 방출하는 발광부;
정류된 전원의 전압 레벨에 따라 스위칭 온하여 상기 적어도 하나의 발광 다이오드의 턴 온 경로를 제공하는 스위치부; 및
상기 발광부에 전달된 정류된 전원을 충전하고 정류된 전원의 전압 레벨이 상기 적어도 하나의 발광 다이오드의 턴 온 전압 이하인 경우 방전하여 상기 발광부에 전달하는 충방전부를 포함하는 발광 다이오드 구동 장치를 제안한다.
본 발명의 하나의 기술적인 측면에 따르면, 교류 전원을 정류하여 상기 발광부에 정류된 전원을 전달하는 정류부를 더 포함할 수 있다.
본 발명의 하나의 기술적인 측면에 따르면, 정류된 전원의 전압 레벨에 따라 상기 스위치부의 스위칭을 제어하는 제어부를 더 포함할 수 있다.
본 발명의 하나의 기술적인 측면에 따르면, 상기 발광부는 서로 직렬 연결되는 복수의 발광 다이오드를 포함할 수 있다.
본 발명의 하나의 기술적인 측면에 따르면, 상기 충방전부는 상기 복수의 발광 다이오드 중 적어도 하나의 발광 다이오드의 양단에 병렬 연결되는 적어도 하나의 캐패시터를 포함할 수 있다.
본 발명의 하나의 기술적인 측면에 따르면, 상기 충방전부는 상기 복수의 발광 다이오드의 각 발광 다이오드의 양단에 각각 병렬 연결되는 복수의 캐패시터를 포함할 수 있다.
본 발명에 따르면, 정류된 전압의 레벨에 따라 전원을 충방전하여 발광 다이오드에 공급되는 전원을 일정 레벨 이상 유지하여 플리커 현상 발생을 억제하는 효과가 있다.
도 1은 본 발명의 발광 다이오드 구동 장치의 개략적인 블럭도.
도 2는 본 발명의 발광 다이오드 구동 장치의 일 실시예를 나타내는 개략적인 회로도.
도 3은 본 발명의 발광 다이오드 구동 장치의 다른 일 실시예를 나타내는 개략적인 회로도.
도 4는 본 발명의 발광 다이오드 구동 장치의 스위칭 도통 그래프.
도 5a 및 도 5b는 각각 도 2 및 도 3에 도시된 본 발명의 발광 다이오드 구동 장치의 실시예의 발광 다이오드 도통 그래프.
도 6은 본 발명의 발광 다이오드 구동 장치의 발광 다이오드에 인가되는 전압 그래프.
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 포함한다는 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 블럭도이다.
도 1을 참조하면, 본 발명의 발광 다이오드 구동 장치(100)는 발광부(130), 스위치부(140) 및 충방전부(160)를 포함할 수 있고, 교류 전원(110)을 정류하는 정류부(120), 스위치부(140)의 스위칭을 제어하는 제어부(150)를 더 포함할 수 있다.
발광부(130)는 정류부(120)로부터 전원을 입력받아 턴 온하여 광을 방출하는 적어도 하나의 발광 다이오드를 구비할 수 있고, 스위치부(140)는 적어도 하나의 스위치를 구비하고 정류된 전원의 전압 레벨에 따라 스위칭 온하여 해당 발광 다이오드가 턴 온되는 경로를 제공할 수 있다. 제어부(150)는 정류된 전원의 전압 레벨에 따라 해당하는 스위치를 제어하는 스위칭 제어 신호를 제공할 수 있다.
충방전부(160)는 발광부(130)에 입력되는 입력 전원을 충전하고, 입력 전원의 전압 레벨이 발광부(130)의 상기 적어도 하나의 발광 다이오드의 턴 온 전압 레벨 이하이면 전원을 방전하여 발광부(130)에 제공할 수 있다.
도 2는 본 발명의 발광 다이오드 구동 장치의 일 실시예를 나타내는 개략적인 회로도이다.
도 1과 함께, 도 2를 참조하면, 정류부(120)는 브리지 다이오드로 구성되어 교류 전원(AC,110)을 전파 정류할 수 있다.
정류된 전원은 발광부(130)에 전달될 수 있으며, 발광부(130)는 적어도 하나의 발광 다이오드를 포함할 수 있으며, 더하여 직렬 연결된 복수의 발광 다이오드(LED1,LED2,LED3,LED4)를 포함할 수 있다. 복수의 발광 다이오드(LED1,LED2,LED3,LED4)는 제1 내지 제4 발광 다이오드(LED1,LED2,LED3,LED4)를 도시하였으나, 이에 한정되지는 않는다.
스위치부(140)는 발광부(130)의 발광 다이오드에 대응되는 스위치(S1,S2,S3,S4)를 구비할 수 있으며, 해당 발광 다이오드의 캐소드와 검출 저항(R1,R2,R3,R4) 사이에 전기적으로 연결될 수 있고, 제어부(150)로부터의 스위칭 제어 신호에 따라 해당 스위치가 스위칭 온 또는 스위칭 오프되어 해당 발광 다이오드가 턴 온되는 경로를 제공할 수 있다. 제어부(150)는 정류된 전원의 전압 레벨에 따라 해당 스위치를 스위칭 온시키는 스위칭 제어 신호를 제공할 수 있다.
도 4는 본 발명의 발광 다이오드 구동 장치의 스위칭 도통 그래프이다.
도 1 및 도 2와 함께, 도 4를 참조하면, 제어부(150)는 정류된 전원의 전압 레벨에 따라 해당 스위치를 스위칭 온 또는 오프시키는 스위칭 제어 신호(Q1,Q2,Q3,Q4)를 제공할 수 있으며, 스위치부(140)의 제1 내지 제4 스위치(S1,S2,S3,S4)는 순차적으로 스위칭 온 또는 오프되어 해당하는 발광 다이오드인 제1 내지 제4 발광 다이오드(LED1,LED2,LED3,LED4)를 순차적으로 턴 온시킬 수 있으며, 반대의 순서대로 턴 오프시킬 수 있다.
스위치부(140)의 제1 내지 제4 스위치(S1,S2,S3,S4)는 순차적으로 스위칭 온 시 이전의 스위치가 스위칭 오프될 수 있으나, 제1 내지 제4 발광 다이오드(LED1,LED2,LED3,LED4)는 이전 발광 다이오가 턴 온되어 있는 상태에서 다음 발광 다이오드가 턴 온될 수 있다.
제1 스위치(S1)가 스위칭 온시키는 스위칭 제어 신호(Q1)에 따라 스위칭 온되면 제1 발광 다이오드(LED1)가 턴 온되고, 전압 레벨이 높아지면 제2 스위치(S2)를 스위칭 온 시키는 스위칭 제어 신호(Q2)가 제공되어 제2 발광 다이오드(LED2)가 턴 온되는데, 이때 제1 스위치(S1)는 스위칭 오프되나, 제2 스위치(S2)의 스위칭 온에 의해 제1 및 제2 발광 다이오드(LED1,LED2)가 턴 온되어 발광될 수 있다.
상술한 방법으로 제3 및 제4 발광 다이오드(LED3,LED4)가 턴 온될 수 있으며, 반대의 순서대로 제4, 제3, 제2, 제1 발광 다이오드(LED1)가 순차적으로 턴 오프될 수 있다.
그러나, 60Hz의 교류 전원이 정류된 전원의 주파수는 120Hz로 전제 발광 다이오드가 턴 오프되고 다시 순차적으로 발광 다이오드가 턴 온되면 사람의 눈에 조명이 깜빡거리게 느껴지거나 눈으로 인식되지 않더라도 눈이 피로해지는 플리커 현상이 발생될 수 있다.
충방전부(160)는 적어도 하나의 캐패시터를 포함할 수 있고, 적어도 하나의 캐패시터는 해당하는 발광 다이오드의 양단에 병렬 연결되어 도 2에 도시된 화살표와 같이 해당 발광 다이오드에 입력되는 전원의 전압 레벨이 턴 온 전압 레벨 이상이면 전원을 충전하고, 해당 발광 다이오드에 입력되는 전원의 전압 레벨이 턴 온 전압 레벨 이상이면 충전된 전원을 방전하여 해당 발광 다이오드에 공급하여 발광 다이오드가 턴 온을 유지하도록 할 수 있다. 도 5a를 참조하면, 도 2에 도시된 실시예와 같이 제1 발광 다이오드(LED1)에 캐패시터가 병렬 연결되는 경우 정류된 전원의 전압 레벨이 발광 다이오드의 턴 온 전압 레벨 이하여도 상기 캐패시터에 충전된 전원이 방전되어 제1 발광 다이오드(LED1)에 공급되어 제1 발광 다이오드(LED1)는 턴 온을 유지하여 전체 발광 다이오드가 턴 오프되는 경우가 발생되지 않아 플리커 현상이 제거될 수 있다.
도 3은 본 발명의 발광 다이오드 구동 장치의 다른 일 실시예를 나타내는 개략적인 회로도이다.
도 3을 참조하면, 충방전부(160)는 복수의 캐패시터(161,162,163,164)를 포함할 수 있으며, 복수의 캐패시터(161,162,163,164)는 발광 다이오드(LED1,LED2,LED3,LED4)에 각각 병렬 연결되어 도 5b에 도시된 바와 같이 정류된 전원의 전압 레벨이 해당 발광 다이오드의 턴 온 전압 레벨 이하로 떨어져도 해당 발광 다이오드가 턴 온을 유지할 수 있다. 이를 위해, 복수의 캐패시터(161,162,163,164)의 캐패시턴스는 각각 다를 수 있으며, 제4 캐패시터(164)>제3 캐패시터(163)>제2 캐패시터(162)>제1 캐패시터(161) 순으로 캐패시턴스가 작을 수 있다.
정류부(120), 발광부(130), 스위치부(140), 제어부(150)는 도 2에 도시된 발광 다이오드 구동 장치와 동일하므로 상세한 설명은 생략하도록 한다.
상술한 바와 같이, 본 발명에 따르면, 정류된 전압의 레벨에 따라 전원을 충방전하여 발광 다이오드에 공급되는 전원을 일정 레벨 이상 유지하여 플리커 현상 발생을 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: 교류 전원
120: 정류부
130: 발광부
140: 스위치부
150: 제어부
160: 충방전부

Claims (6)

  1. 적어도 하나의 발광 다이오드를 구비하고, 입력된 전원의 전압 레벨에 따라 상기 적어도 하나의 발광 다이오드가 턴 온하여 광을 방출하는 발광부;
    정류된 전원의 전압 레벨에 따라 스위칭 온하여 상기 적어도 하나의 발광 다이오드의 턴 온 경로를 제공하는 스위치부; 및
    상기 발광부에 전달된 정류된 전원을 충전하고 정류된 전원의 전압 레벨이 상기 적어도 하나의 발광 다이오드의 턴 온 전압 이하인 경우 방전하여 상기 발광부에 전달하는 충방전부
    를 포함하는 발광 다이오드 구동 장치.
  2. 제1항에 있어서,
    교류 전원을 정류하여 상기 발광부에 정류된 전원을 전달하는 정류부를 더 포함하는 발광 다이오드 구동 장치.
  3. 제1항에 있어서,
    정류된 전원의 전압 레벨에 따라 상기 스위치부의 스위칭을 제어하는 제어부를 더 포함하는 발광 다이오드 구동 장치.
  4. 제1항에 있어서,
    상기 발광부는 서로 직렬 연결되는 복수의 발광 다이오드를 포함하는 발광 다이오드 구동 장치.
  5. 제4항에 있어서,
    상기 충방전부는 상기 복수의 발광 다이오드 중 적어도 하나의 발광 다이오드의 양단에 병렬 연결되는 적어도 하나의 캐패시터를 포함하는 발광 다이오드 구동 장치.
  6. 제4항에 있어서,
    상기 충방전부는 상기 복수의 발광 다이오드의 각 발광 다이오드의 양단에 각각 병렬 연결되는 복수의 캐패시터를 포함하는 발광 다이오드 구동 장치.
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KR102253999B1 (ko) * 2021-01-19 2021-05-18 이석현 위상 제어용 디밍 제어 기능을 구비한 led 조광기

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