KR20160076198A - 공통 애노드 결선 타입의 발광 소자 구동 회로 및 이를 적용하는 구동 장치 - Google Patents

공통 애노드 결선 타입의 발광 소자 구동 회로 및 이를 적용하는 구동 장치 Download PDF

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Abstract

본 발명은 공통 애노드 결선 타입의 발광 소자 구동 회로 및 이를 적용하는 구동 장치를 개시한다. 본 발명에 따른 공통 애노드 결선 타입의 발광 소자 구동 회로는, 입력 전원에 접속된 전원 단자와 병렬로 배치되어 공통 애노드 단을 형성하는 복수의 발광 소자 및 상기 복수의 발광 소자 각각의 캐소드 단과 상기 공통 애너드 단을 연결해서 상기 캐소드 단의 개수와 대응하는 채널별로 상기 복수의 발광 소자를 각각 구동하는 복수의 직류-직류 컨버터부를 포함한다.

Description

공통 애노드 결선 타입의 발광 소자 구동 회로 및 이를 적용하는 구동 장치 {Light emitting element driving circuit of common anode type, and driving apparatus applied to the same}
본 발명은 공통 애노드 결선 타입의 발광 소자 구동 회로 및 이를 적용하는 구동 장치에 관한 것으로, 더욱 상세하게는 복수의 발광 소자를 구동하는 공통 애노드 결선 타입의 발광 소자 구동 회로 및 이를 적용하는 구동 장치에 관한 것이다.
차량에 구비된 복수의 발광 소자를 구동하기 위한 발광 소자 구동 회로가 있다. 여기서, 위 언급된 복수의 발광 소자는 복수 개의 LED 어레이 블럭으로 구비되는 LED 모듈로서 구비될 수 있으며, 이러한 LED 모듈을 스위칭 방식의 구동회로를 사용하여 구동시킬 수 있다.
또한, 상기 구동회로는 복수 개의 LED 어레이 블럭 각각에 대한 애노드(anode) 단 및 캐소드(cathode) 단이 서로 분리된 LED 모듈을 구동하는 것이기 때문에, 구동회로와 LED 모듈을 연결하는 와이어 수를 증가시켜 재료비를 상승시킬 뿐만 아니라 회선이 복잡해지는 단점이 있다.
일본 공개특허공보 제2010-272763 (2010.12.02)
따라서, 본 발명은 상기의 문제점을 해결하기 위해 창출된 것으로, 본 발명의 과제는 복수의 발광 소자에 대한 회로 상 배치를 공통 애노드 결선 타입으로 구비하고, 각 발광 소자의 캐소드 단에 직류-직류 컨버터형으로 연결되는 구동회로를 통해 각 발광 소자의 캐소드 단과 대응하는 채널별로 상기 복수의 발광 소자를 각각 구동하는 공통 애노드 결선 타입의 발광 소자 구동 회로 및 이를 적용하는 구동 장치를 제공하는 데 있다.
본 발명의 목적은 이상에서 언급한 과제로 제한되지 않으며, 언급되지 않은 또 다른 목적들은 아래의 기재로부터 당업자에게 명확하게 이해될 수 있을 것이다.
상기 과제를 달성하기 위한 본 발명의 제1 관점에 따른 공통 애노드 결선 타입의 발광 소자 구동 회로는 입력 전원에 접속된 전원 단자와 병렬로 배치되어 공통 애노드 단을 형성하는 복수의 발광 소자 및 상기 복수의 발광 소자 각각의 캐소드 단과 상기 공통 애너드 단을 연결해서 상기 캐소드 단의 개수와 대응하는 채널별로 상기 복수의 발광 소자를 각각 구동하는 복수의 직류-직류 컨버터부를 포함한다.
상기 복수의 직류-직류 컨버터부 중 각 직류-직류 컨버터는 해당 채널의 발광 소자와 대응되며, 상기 발광 소자의 캐소드 단에 직렬 연결되는 인덕터, 상기 인덕터에서 발생하는 역기전력을 상기 발광 소자에 공급하는 정류 다이오드, 상기 발광 소자로의 전류 공급 여부를 결정하는 스위칭 서브 회로 및 상기 발광 소자의 양 단자 사이에 병렬로 접속하는 메인 커패시터를 포함한다.
상기 스위칭 서브 회로는 상기 직류-직류 컨버터를 벅 타입의 컨버터로 구비하는 경우, 상기 인덕터의 출력단과 접지단 사이를 선형 타입으로 전압 제어하는 전압제어소자를 포함할 수 있다.
상기 인덕터와 상기 전압제어소자를 연결한 회로 구성의 양단에 병렬로 접속하는 보조 커패시터를 더 포함할 수 있다.
상기 입력 전원은 교류 전원 또는 직류 전원이다.
그리고, 상기 과제를 달성하기 위한 본 발명의 제2 관점에 따른 공통 애노드 결선 타입의 발광 소자 구동 장치는 입력 전원에 접속된 전원 단자와 병렬로 배치되어 공통 애노드 단을 형성하는 복수의 발광 소자, 상기 복수의 발광 소자 각각의 캐소드 단과 상기 공통 애너드 단을 연결해서 상기 캐소드 단의 개수와 대응하는 채널별로 상기 복수의 발광 소자를 각각 구동하는 복수의 직류-직류 컨버터부 및 상기 복수의 발광 소자를 각각의 채널별로 독립적 제어하는 제어부를 포함한다.
따라서, 본 발명에서는 복수의 발광 소자에 대한 회로 상 배치를 공통 애노드 결선 타입으로 구비하고, 각 발광 소자의 캐소드 단과 직류-직류 컨버터형으로 연결되는 구동회로를 통해 각 발광 소자의 캐소드 단과 대응하는 채널별로 상기 복수의 발광 소자를 각각 구동함으로써, 복수의 발광 소자를 구동하기 위한 회로 구성에서 회선을 감소시킬 수 있으며, 복수의 발광 소자를 채널별로 구동하기 위한 효율도 향상시킬 수 있는 이점이 있다.
본 발명의 효과들은 이상에서 언급한 효과들로 제한되지 않으며, 언급되지 않은 또 다른 효과들은 청구범위의 기재로부터 당업자에게 명확하게 이해될 수 있을 것이다.
도 1은 본 발명의 일 실시 예에 따른 발광 소자 구동 회로를 나타내는 회로도이다.
도 2는 도 1의 'A' 채널에 대한 회로 구성을 더 구체적으로 나타내는 상세 회로도이다.
도 3은 본 발명의 일 실시 예에 따른 발광 소자 구동 장치를 나타내는 회로도이다.
그리고, 도 4는 도 3에 도시된 'A' 채널에 대한 회로 구성을 더 구체적으로 나타내는 상세 회로도이다.
본 발명의 이점 및 특징, 그리고 그것들을 달성하는 방법은 첨부되는 도면과 함께 상세하게 후술되어 있는 실시예들을 참조하면 명확해질 것이다. 그러나 본 발명은 이하에서 개시되는 실시예들에 한정되는 것이 아니라 서로 다른 다양한 형태로 구현될 수 있으며, 단지 본 실시예들은 본 발명의 개시가 완전하도록 하고, 본 발명이 속하는 기술분야에서 통상의 지식을 가진 자에게 발명의 범주를 완전하게 알려주기 위해 제공되는 것이며, 본 발명은 청구항의 범주에 의해 정의될 뿐이다. 명세서 전체에 걸쳐 동일 참조 부호는 동일 구성 요소를 지칭한다.
또한, 본 명세서에서 기술하는 실시예들은 본 발명의 이상적인 예시도인 단면도 및/또는 개략도들을 참고하여 설명될 것이다. 따라서, 제조 기술 및/또는 허용 오차 등에 의해 예시도의 형태가 변형될 수 있다. 또한 본 발명에 도시된 각 도면에 있어서 각 구성 요소들은 설명의 편의를 고려하여 다소 확대 또는 축소되어 도시된 것일 수 있다.
이하, 첨부도면을 참조하여 본 발명의 바람직한 실시 예에 대하여 다음과 같이 상세히 설명한다.
도 1은 본 발명의 일 실시 예에 따른 발광 소자 구동 회로를 나타내는 회로도이다.
도 1을 참조하면, 발광 소자 구동 회로(100)는 공통 애노드 결선 타입으로 구비되는 복수의 발광 소자(110)를 구동하기 위한 구성을 갖춘다.
즉, 발광 소자 구동 회로(100)는 복수의 발광 소자(110)에 대한 회로 상 배치를 공통 애노드 결선 타입으로 구비하는 경우, 각 발광 소자의 캐소트 단에 직류-직류 컨버터형으로 연결되는 구동회로를 통해 각 발광 소자의 캐소드 단과 대응하는 채널별로 복수의 발광 소자(110)를 각각 구동하는 회로이다.
구체적으로, 발광 소자 구동 회로(100)는 입력 전원에 접속된 전원 단자와 병렬로 배치되어 공통 애노드 단을 형성하는 복수의 발광 소자(110), 및 복수의 발광 소자(110) 각각의 캐소드 단과 공통 애노드 단을 연결해서 캐소드 단의 개수와 대응하는 채널별로 복수의 발광 소자(110)를 각각 구동하는 복수의 직류-직류 컨버터부(120)를 포함한다.
예컨대, 복수의 발광 소자(110) 중 각 발광 소자는 LED와 같은 발광 다이오드로 구비될 수 있다.
이러한 발광 다이오드의 접속단은 애노드 및 캐소드로 구분된다. 즉, 발광 다이오드의 접속단에서 진행되는 반응(즉, 산화 및 환원)에 따라 발광 다이오드의 각 접속단을 애노드 및 캐소드로 구분하며, 발광 다이오드의 접속단 중 환원반응이 진행되는 접속단을 캐소드라 하고, 발광 다이오드의 접속단 중 산화반응이 진행되는 접속단을 애노드라 한다.
또한, 공통 애노드 결선 타입이라 함은 회로 상에서 발광 다이오드의 애노드 측이 공통되는 것을 일컫는 것으로서, 복수의 발광 다이오드가 회로 상에 구비되는 경우 복수의 발광 다이오드가 구비됨에 따른 복수의 애노드가 회로 상에 구비되고, 이러한 복수의 애노드를 단일 결선으로 공통화하는 타입이다.
복수의 발광 소자(110)를 공통 애노드 결선 타입으로 구비하는 경우, 공통 애노드 결선 타입으로 묶여 진 공통 애노드 단을 단일 회선으로 구성해서 입력 전원과 접속하기 위한 전원 단자를 하나로 구비할 수 있는 이점이 있다.
한편, 복수의 발광 소자(110)를 이루는 각 발광 소자의 다른 접속단인 캐소드 측은 애노드 측과 같이 공통화되지 않고, 각각 독립적인 접속단으로 구비된다.
즉, 복수의 발광 소자(110)를 동시에 온 상태로 전환하거나, 오드 상태로 전환하는 것뿐만 아니라, 복수의 발광 소자(110) 각각을 독립적으로 구동시켜 구동 효율을 관리할 수 있는 방식이 필요한 경우가 있다.
이에, 복수의 발광 소자(110)를 이루는 각 발광 소자의 캐소드 측을 공통화하지 않고 각각 독립적인 접속단으로 구비하는 것이며, 이러한 각 캐소드 단에는 대응되는 발광 소자의 온 또는 오프 구동을 위한 구동 회로가 연결된다.
따라서, 복수의 발광 소자(110)를 구동시키기 위한 회로에는 복수의 발광 소자(110)와 동일한 개수의 복수의 구동회로가 구비되며, 구비된 복수의 구동회로 각각은 각 발광 소자의 캐소드 단에 연결되는 구조를 갖춘다.
이러한 구조의 발광 소자 구동 회로(100)는 복수의 발광 소자(110)를 구동하는 회로로서, 각 발광 소자별로 온 또는 오프로 구동될 수 있다. 즉, 광원을 발생시키는 경로를 '채널'이라 정의하면, 본 발명의 발광 소자 구동 회로(100)는 복수의 발광 소자(110) 각각을 구동 제어하는 구조인 바 복수의 발광 소자(110)와 대응하는 개수의 채널을 갖출 수 있다.
도 1에 도시된 바와 같이, 제1 채널(A)은 제1 발광 소자(111) 및 제1 구동회로(121)를 통해 형성되고, 제2 채널(B)은 제2 발광 소자(112) 및 제2 구동회로(122)를 통해 형성되며, 제N 채널(C)은 제N 발광 소자(113) 및 제N 구동회로(123)를 통해 형성된다.
도 2는 도 1의 'A' 채널에 대한 회로 구성을 더 구체적으로 나타내는 상세 회로도이다.
도 2를 참조하면, 복수의 직류-직류 컨버터부(120)는 제1 구동회로(121), 제2 구동회로(122) 및 제N 구동회로(123)를 포함한다. 즉, 각 구동회로는 직류-직류 컨버터를 포함하는 회로 구성이다.
각 구동 회로의 직류-직류 컨버터는 해당 채널의 발광 소자와 대응되며, 대응되는 발광 소자의 캐소드 단에 직렬 연결되는 인덕터(L1), 인덕터(L1)에서 발생하는 역기전력을 발광 소자에 공급하는 정류 다이오드(D1), 발광 소자로의 전류 공급 여부를 결정하는 스위칭 서브 회로, 및 발광 소자의 양 단자 사이에 병렬로 접속하는 메인 커패시터(C2)를 포함할 수 있다.
또한, 각 구동 회로의 직류-직류 컨버터는 벅(Buck) 타입의 컨버터로 구비 가능하다.
각 구동 회로의 직류-직류 컨버터를 벅(Buck) 타입의 컨버터로 구비하는 경우, 스위칭 서브 회로는 인덕터(L1)의 출력단과 접지단 사이를 선형 타입으로 전압 제어하는 전압제어소자를 포함할 수 있다.
예컨대, 전술된 전압제어소자는 FET(Q1, Field Effcet Transistor)로 구비 가능하다.
각 구동 회로의 직류-직류 컨버터를 벅(Buck) 타입의 컨버터로 구비하는 경우, FET(Q1, Field Effcet Transistor)와 같은 스위칭 서브 회로를 통해 회로 상의 스위치를 닫았을 때에 발광 소자 구동 회로(100)의 전원 단자로 인가되는 입력 전원이 인덕터(L1)로 전달된다. 인덕터(L1)는 전류의 흐름을 방해하는 속성으로 인해 초기에 전류가 흐르기 시작할 때에는 전원 극성과 반대방향의 기전력을 일으켜서 전원 전압에 대항한다.
즉, 스위칭 서브 회로를 통해 회로 상의 스위치를 닫은 경우, 발광 소자 구동 회로(100)의 전원 단자로 인가되는 입력 전원이 해당 채널의 발광 소자를 거쳐 인덕터(L1)에까지 전류가 전달되면서 인덕터(L1)에 에너지가 축적된다.
한편, 상기 스위칭 서브 회로를 통해 회로 상의 스위치를 개방했을 때에 발광 소자 구동 회로(100)의 전원 단자로 인가되는 입력 전원에 따른 전류 흐름은 차단되지만 인덕터(L1)에 저장되어 있던 1/2LI2의 에너지로 인해서 역기전력이 발생한다.
이러한 인덕터(L1)의 역기전력에 따른 전류는 정류 다이오드(D1) 및 인덕터(L1)를 통해서 부하인 해당 채널의 발광 소자에 전달된다. 또한, 인덕터(L1)의 역기전력에 따른 전류는 축적된 에너지가 모두 소모될 때까지 해당 채널의 발광 소자에 전달된다.
메인 커패시터(C2)는 회로 상의 리플 전압을 줄이기 위한 것으로서 역할할 수 있다.
더 나아가, 각 구동 회로의 직류-직류 컨버터는 인덕터(L1)와 전압제어소자를 연결한 회로 구성의 양단에 병렬로 접속하는 보조 커패시터(C1)를 더 포함할 수 있다. 이러한 보조 커패시터(C1)는 FET(Q1, Field Effcet Transistor)와 같은 스위칭 서브 회로를 통한 스위칭 시에 발생할 수 있는 스위칭 스파크를 줄이고, 특정 주파수에 공진, 그 주파수의 노이즈 성분을 접지로 흘리거나 특정 주파수 성분만을 전달되도록 하기 위한 바이패스 커패시터로서 역할할 수 있다.
본 발명의 발광 소자 구동 회로(100)가 차량에 구비되는 경우, 발광 소자 구동 회로(100)의 전원 단자로 공급되는 입력 전원은 차량의 배터리로부터 공급되는 직류 전원이거나, 발전기로부터 공급되는 교류 전원일 수 있다.
도 3은 본 발명의 일 실시 예에 따른 발광 소자 구동 장치를 나타내는 회로도이다.
도 3을 참조하면, 발광 소자 구동 장치는 공통 애노드 결선 타입으로 구비되는 복수의 발광 소자(110)를 각 채널별로 구분하여 제어할 수 있는 구성을 갖춘다.
구체적으로 발광 소자 구동 장치는 입력 전원에 접속된 전원 단자와 병렬로 배치되어 공통 애노드 단을 형성하는 복수의 발광 소자(110), 복수의 발광 소자(110) 각각의 캐소드 단과 공통 애노드 단을 연결해서 캐소드 단의 개수와 대응하는 채널별로 복수의 발광 소자(110)를 각각 구동하는 복수의 직류-직류 컨버터부(120), 및 복수의 발광 소자(110)를 각각의 채널별로 독립적 제어하는 제어부(200)를 포함한다.
상기 복수의 발광 소자(110)가 차량에 구비되는 경우, 제어부(200)는 차량의 전반적인 제어를 담당하는 ECU(Electronic Control Unit)이거나, 이러한 ECU(Electronic Control Unit)와 전기적으로 연결되기 위한 인터페이스 또는 ECU(Electronic Control Unit)와 통신하는 제어 모듈로서 구비 가능하다.
그리고, 도 4는 도 3에 도시된 'A' 채널에 대한 회로 구성을 더 구체적으로 나타내는 상세 회로도이다.
도 4를 참조하면, 'A' 채널에 대한 회로 구성은 제1 발광 소자(111) 및 제1 구동회로(121)를 포함하는 것으로서, 제1 구동회로(121)의 동작을 스위칭 제어하는 제1 채널 제어모듈(210)이 더 포함된다.
여기서, 제1 채널 제어모듈(210)은 ECU(Electronic Control Unit)에서 'A' 채널의 구동 제어를 실시하는 프로그램 집합을 일컫는 것이거나, 이러한 ECU(Electronic Control Unit)의 프로그램 집합에 의해 제어되기 위해 ECU(Electronic Control Unit)와 전기적으로 연결되는 인터페이스 또는 상기 ECU(Electronic Control Unit)의 프로그램 집합과 통신하는 제어 모듈이 될 수 있다.
복수의 직류-직류 컨버터부(120) 중 각 구동 회로의 직류-직류 컨버터가 벅(Buck) 타입의 컨버터로 구비되는 경우, 제1 채널 제어모듈(210)은 전압제어소자 중 하나인 FET(Q1, Field Effcet Transistor)와 회로 연결되는 구조를 통해 발광 소자를 구동 제어하는 것이 가능해진다.
제1 채널 제어모듈(210)에서 스위칭 온 제어하여, FET(Q1, Field Effcet Transistor)이 스위치 닫힘으로 동작하는 경우 발광 소자 구동 회로(100)의 전원 단자로 인가되는 입력 전원이 인덕터(L1)로 전달된다.
즉, 제1 채널 제어모듈(210)을 통해 스위칭 온 제어되는 경우, 발광 소자 구동 회로(100)의 전원 단자로 인가되는 입력 전원이 해당 채널의 발광 소자를 거쳐 인던터까지 전류가 전달되면서 인덕터(L1)에 에너지가 축적된다.
반면에, 제1 채널 제어모듈(210)에서 스위칭 오프 제어하여, FET(Q1, Field Effcet Transistor)이 스위치 개방으로 동작하는 경우 발광 소자 구동 회로(100)의 전원 단자로 인가되는 입력 전원에 따른 전류 흐름은 차단되지만 인덕터(L1)에 저장되어 있던 1/2LI2의 에너지로 인해서 역기전력이 발생한다.
이러한 인덕터(L1)의 역기전력에 따른 전류는 정류 다이오드(D1) 및 인덕터(L1)를 통해서 부하인 해당 채널의 발광 소자에 전달된다. 또한, 인덕터(L1)의 역기전력에 따른 전류는 축적된 에너지가 모두 소진될 때까지 해당 채널의 발광 소자에 전달된다.
이상과 첨부된 도면을 참조하여 본 발명의 실시 예를 설명하였지만, 본 발명이 속하는 기술분야에서 통상의 지식을 가진 자는 본 발명이 그 기술적 사상이나 필수적인 특징을 변경하지 않고서 다른 구체적인 형태로 실시될 수 있다는 것을 이해할 수 있을 것이다. 그러므로 이상에서 기술한 실시 예들은 모든 면에서 예시적인 것이며 한정적이 아닌 것으로 이해해야만 한다.
또한, 본 발명은 복수의 발광 소자에 대한 회로 상 배치를 공통 애노드 결선 타입으로 구비하고, 각 발광 소자의 캐소드 단에 직류-직류 컨버터형으로 연결되는 구동회로를 통해 각 발광 소자의 캐소드 단과 대응하는 채널별로 상기 복수의 발광 소자를 각각 구동하는 공통 애노드 결선 타입의 발광 소자 구동 회로 및 이를 적용하는 구동 장치를 제공하기 위한 것임에 따라, 시판 또는 영업의 가능성이 충분할 뿐만 아니라 현실적으로 명백하게 실시할 수 있는 정도이므로 산업상 이용가능성이 있는 발명이다.
100: 발광 소자 구동 회로 110: 복수의 발광 소자
111: 제1 발광 소자 112: 제2 발광 소자
113: 제N 발광 소자 120: 복수의 직류-직류 컨버터부
121: 제1 구동회로 122: 제2 구동회로
123: 제N 구동회로 200: 제어부
210: 제1 채널 제어모듈

Claims (6)

  1. 입력 전원에 접속된 전원 단자와 병렬로 배치되어 공통 애노드 단을 형성하는 복수의 발광 소자; 및
    상기 복수의 발광 소자 각각의 캐소드 단과 상기 공통 애너드 단을 연결해서 상기 캐소드 단의 개수와 대응하는 채널별로 상기 복수의 발광 소자를 각각 구동하는 복수의 직류-직류 컨버터부를 포함하는 공통 애노드 결선 타입의 발광 소자 구동 회로.
  2. 제1 항에 있어서,
    상기 복수의 직류-직류 컨버터부 중 각 직류-직류 컨버터는,
    해당 채널의 발광 소자와 대응되며, 상기 발광 소자의 캐소드 단에 직렬 연결되는 인덕터;
    상기 인덕터에서 발생하는 역기전력을 상기 발광 소자에 공급하는 정류 다이오드;
    상기 발광 소자로의 전류 공급 여부를 결정하는 스위칭 서브 회로; 및
    상기 발광 소자의 양 단자 사이에 병렬로 접속하는 메인 커패시터를 포함하는 공통 애노드 결선 타입의 발광 소자 구동 회로.
  3. 제2 항에 있어서,
    상기 스위칭 서브 회로는,
    상기 직류-직류 컨버터를 벅 타입의 컨버터로 구비하는 경우, 상기 인덕터의 출력단과 접지단 사이를 선형 타입으로 전압 제어하는 전압제어소자를 포함하는 공통 애노드 결선 타입의 발광 소자 구동 회로.
  4. 제3 항에 있어서,
    상기 인덕터와 상기 전압제어소자를 연결한 회로 구성의 양단에 병렬로 접속하는 보조 커패시터를 더 포함하는 공통 애노드 결선 타입의 발광 소자 구동 회로.
  5. 제1 항에 있어서,
    상기 입력 전원은 교류 전원 또는 직류 전원인 공통 애노드 결선 타입의 발광 소자 구동 회로.
  6. 입력 전원에 접속된 전원 단자와 병렬로 배치되어 공통 애노드 단을 형성하는 복수의 발광 소자;
    상기 복수의 발광 소자 각각의 캐소드 단과 상기 공통 애너드 단을 연결해서 상기 캐소드 단의 개수와 대응하는 채널별로 상기 복수의 발광 소자를 각각 구동하는 복수의 직류-직류 컨버터부; 및
    상기 복수의 발광 소자를 각각의 채널별로 독립적 제어하는 제어부를 포함하는 공통 애노드 결선 타입의 발광 소자 구동 장치.
KR1020140186089A 2014-12-22 2014-12-22 공통 애노드 결선 타입의 발광 소자 구동 회로 및 이를 적용하는 구동 장치 KR20160076198A (ko)

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