KR20160082192A

KR20160082192A - Led 구동회로

Info

Publication number: KR20160082192A
Application number: KR1020140195843A
Authority: KR
Inventors: 홍영근
Original assignee: 엘지전자 주식회사
Priority date: 2014-12-31
Filing date: 2014-12-31
Publication date: 2016-07-08
Also published as: KR101694160B1

Abstract

실시 예는, LED 부하, ac 전원을 dc 전원으로 정류하는 정류부, 상기 LED 부하로 상기 dc 전원이 입력되게 제1 전류패스를 형성하고, 상기 LED 부하에서 출력된 제1 전류를 충전하는 구동부 및 상기 제1 전류패스 형성시, 상기 구동부의 출력단에서 궤환된 제2 전류 및 상기 제1 전류를 기반으로 과전류 및 과전압을 보호하고, 상기 제1 전류패스가 형성되게 상기 구동부를 제어하는 제어 회로부를 포함하는 LED 구동회로를 제공한다.

Description

LED 구동회로{LED driving circuit}

실시 예는 LED 구동회로에 관한 것이다.

발광 다이오드(Light Emitting Diode, 이하 'LED'로 칭함)는 반도체 제조 공정을 이용하여 제작되는 발광 소자로써 1920년대 반도체 소자에 전압을 가하면 발광 현상이 일어나는 현상이 관측된 이후로 1960년대 말경부터 실용화되기 시작했으며, 발광 다이오드와 관련한 연구와 개발이 꾸준히 이루어져 왔다.

근래 들어 LED의 여러 장점으로 인해 기존의 백열등을 대체할 정도의 광 특성을 가진 조명용 LED에 대한 관심이 커지고 있으며, 기존 조명 시스템에 사용되는 형광등이나 백열등에서 LED로 대체한 제품들이 속속 출시되고 있다.

최근에는 기존 조명 장치에 필적할 정도의 휘도(Brightness) 특성을 가진 LED 조명 시스템이 발표되고 있다. 그러나, 아직 LED 구동회로 분야에서 많은 연구가 필요한 상황이다.

한편, LED는 전류로 구동되는 소자이므로 LED가 동일한 밝기를 유지하도록 하기 위해서는 반드시 일정한 전류를 공급해야 한다.

이를 위하여 일반적으로 정전류 구동 집적회로(IC)나 마이크로 프로세서 등을 이용하여 정전류 구동 회로를 구성하고 있으나, 최근들어 정전류 구동 집적회로나 마이크로 프로세서와 같은 고가의 부품을 사용하지 않으며 생산 비용을 낮추기 위한 연구가 진행 중에 있다.

실시 예의 목적은, 정전류 구동 집적회로(IC) 및 마이크로 프로세서 등과 같은 고가의 부품을 사용하지 않으며 LED를 구동시킬 수 있는 LED 구동회로를 제공함에 있다.

실시 예에 따른 LED 구동회로는, LED 부하, ac 전원을 dc 전원으로 정류하는 정류부, 상기 LED 부하로 상기 dc 전원이 입력되게 제1 전류패스를 형성하고, 상기 LED 부하에서 출력된 제1 전류를 충전하는 구동부 및 상기 제1 전류패스 형성시, 상기 구동부의 출력단에서 궤환된 제2 전류 및 상기 제1 전류를 기반으로 과전류 및 과전압을 보호하고, 상기 제1 전류패스가 형성되게 상기 구동부를 제어하는 제어 회로부를 포함할 수 있다.

또한, 실시 예에 따른 LED 구동회로는, LED 부하, ac 전원을 dc 전원으로 정류하는 정류부, 상기 LED 부하로 상기 dc 전원이 입력되게 제1 전류패스를 형성하고, 상기 LED 부하에서 출력된 제1 전류를 충전하는 구동부 및 상기 제1 전류패스가 형성되게 상기 구동부를 제어하여, 상기 구동부의 출력단에서 궤환된 제2 전류를 기반으로 상기 LED 부하에서 출력된 상기 제1 전류가 차단되게 상기 구동부를 제어하는 제어 회로부를 포함하고, 상기 제어 회로부는, 상기 LED 부하의 초기 기동을 위해, 상기 구동부로부터 충전된 상기 제1 전류를 기반으로 상기 LED 부하로 상기 dc 전원이 입력되게 상기 구동부를 제어하여 상기 제1 전류패스를 형성할 수 있다.

실시 예에 따른 LED 구동회로는, 정전류 구동 집적회로 또는 마이크로 프로세서 등과 같은 고가의 부품 대신에 LED 부하로 정전류를 공급할 수 있는 이점이 있다.

또한, 실시 예에 따른 LED 구동회로는, 인덕터를 이용하여 스위치의 스위칭 오프 동작시에도 LED 부하로 정전류를 공급할 수 있는 이점이 있다.

도 1는 실시 예에 따른 LED 구동회로의 제어구성을 나타낸 제어블록도이다.
도 2는 실시 예에 따른 LED 구동회로를 나타낸 회로도이다.
도 3은 실시 예에 따른 LED 구동회로의 제1 전류패스를 나타낸 전류패스도이다.
도 4는 실시 예에 따른 LED 구동회로의 제2 전류패스를 나타낸 전류패스도이다.

이하에서는 도면을 참조하여 실시예를 보다 상세하게 설명한다.

도 1는 실시 예에 따른 LED 구동회로의 제어구성을 나타낸 제어블록도 및 도 2는 실시 예에 따른 LED 구동회로를 나타낸 회로도이다.

도 1 및 도 2를 참조하면, LED 구동회로(100)는, LED 부하(110), 정류부(120), 필터부(130), 구동부(140) 및 제어회로부(150)를 포함할 수 있다.

LED 부하(110)는 발광 다이오드 등을 포함하는 발광 소자일 수 있으며, 이에 한정을 두지 않는다.

또한, LED 부하(110)는 복수의 발광 다이오드가 직렬 및 병렬 연결될 수 있으며, 이에 한정을 두지 않는다.

정류부(120)는 입력된 ac 전원(Vac)의 서로 다른 위상을 동위상의 dc 전원(Vdc)로 정류할 수 있다.

이때, 정류부(120)는 브리지 다이오드(d1, d2, d3, d4)를 포함할 수 있으며, 이에 한정을 두지 않은다.

실시 예에서 정류부(120)는 4개의 다이오드를 포함하는 것으로 나타내고 설명하지만, 4개의 FET를 이용할 수 있으며, FET를 사용하는 경우 게이트 신호를 출력하는 드라이브 IC를 포함할 수 있으며, 이에 한정을 두지 않는다.

필터부(130)는 정류부(120)에서 정류된 dc 전원(Vdc)에 포함된 노이즈 성분을 필터링하기 위해 LC 필터를 포함할 수 있으며, LED 부하(110)의 입력단으로 필터링된 dc 전원(Vdc)를 공급할 수 있다.

구동부(140)는 LED 부하(110)로 dc 전원(Vdc)이 입력되게 제1 전류패스를 형성할 수 있다.

여기서, 구동부(140)는 LED 부하(110)의 출력단으로 출력된 제1 전류(I1)를 충전하는 인덕터(L), 인덕터(L)의 출력단 및 LED 부하(110)의 입력단 사이에 연결된 다이오드(D), 인덕터(L) 및 다이오드(D)와 병렬 연결되며, 제어 회로부(150)의 제어에 따라 스위칭 동작하여 상기 제1 전류패스를 형성하는 스위치(Q) 및 스위치(Q)의 출력단 및 그라운드에 연결된 션트저항(R)을 포함할 수 있다.

인덕터(L)는 스위치(Q)가 스위칭 온 동작시, 상기 제1 전류패스가 형성되어 LED 부하(110)로부터 출력된 제1 전류(I1)를 충전하며, 스위치(Q)가 스위칭 오프 동작시, 저장된 제1 전류(I1)를 다이오드(D)를 통하여 LED 부하(110)로 공급할 수 있다.

이때, 인덕터(L)는 상기 제1 전류패스가 형성되도록, 제어 회로부(150)로 충전된 제1 전류(I1)를 공급할 수 있다.

다이오드(D)는 인덕터(L)의 출력단에 애노드가 연결되고, LED 부하(110)에 캐소드가 연결될 수 있다.

즉, 다이오드(D)는 인덕터(L)로부터 공급되는 제1 전류(I1)를 LED 부하(110)로 공급하는 제2 전류패스를 형성할 수 있다.

스위치(Q)는 FET 및 BJT 중 적어도 하나를 포함할 수 있으며, 실시 예에서는 FET로 나타내고 설명하며 이에 한정을 두지 않는다.

즉, 스위치(Q)는 인덕터(L)의 출력단에 드레인이 연결되고, 제어 회로부(150)의 출력단에 게이트가 연결되고, 드레인이 션트저항(R)에 연결될 수 있다.

스위치(Q)는 제어 회로부(150)로부터 상기 게이트로 스위칭 온 또는 오프 신호를 입력받아 스위칭 온 또는 오프 동작을 수행할 수 있다.

스위치(Q)는 스위칭 온 동작 시, LED 부하(110), 인덕터(L) 및 션트 저항(R)으로 제1 전류(I1)가 흐르는 상기 제1 전류패스를 형성할 수 있다.

션트저항(R)은 제어 회로부(150)로 제2 전류(I2)가 궤환되도록 할 수 있다.

제어 회로부(150)는 션트저항(R)와 스위치(Q)의 출력단, 즉 소오스에 사이에 연결되어, 제2 전류(I2)에 대한 분배전압 및 제1 전류(I1)에 따라 과전류 여부를 확인하여 스위칭 온 또는 오프 동작하는 과전류 보호부(152) 및 과전류 보호부(152)과 스위치(Q)의 게이트 사이에 병렬 연결되며, LED 부하(110)로 과전압 공급시 스위치(Q)의 파손을 방지하기 위한 과전압 보호부(154)를 포함할 수 있다.

즉, 과전류 보호부(152)는 제2 전류(I2)의 과전류를 검출하기 위한 분배저항(R1, R2), 분배저항(R1, R2) 사이에 연결되며, 분배저항(R1, R2)에 인가된 분배전압(V1)에 따라 스위칭 온 또는 오프 동작하는 과전류 차단부(Q1) 및 과전류 차단부(Q1)의 스위칭 오프 시 인덕터(L)의 출력단으로 공급된 제1 전류(I1)를 이용하여 스위치(Q)가 스위칭 온 동작되도록 제어할 수 있다.

이때, 과전압 보호부(154)는 인덕터(L)의 출력단으로 출력된 dc 전원(Vdc)이 과전압인 경우, dc 전원(Vdc)이 흐르도록 하는 제너다이오드(ZD), 제너다이오드(ZD)를 통해 입력된 dc 전원(Vdc)에 의해 스위칭 동작하여, 과전류 보호부(152)로부터 스위치(Q)가 스위칭 온 동작되도록 공급되는 전원을 그라운드로 인가하는 전압 차단부(Q2)를 포함할 수 있다.

실시 예에서, 과전류 차단부(Q1) 및 과전압 차단부(Q2)는 스위치(Q)와 동일하게, FET 및 BJT 중 적어도 하나일 수 있으며, 이에 한정을 두지 않는다.

상술한 바와 같이, LED 구동회로(100)는 인덕터(L)에 충전된 제1 전류(I1)를 이용하여, 초기에 제1 전류패스를 형성하기 위하여 스위치(Q)가 스위칭 온 동작되도록 제어하며, 제1 전류패스 형성 후 스위치(Q)에서 출력 궤한된 제2 전류(I2)에 따라 스위치(Q)를 스위칭 오프 동작시켜 인덕터(L)에 충전된 제1 전류(I1)가 LED 부하(110)로 공급되게 제2 전류패스를 형성함으로써, LED 부하(110)에 안정적인 제1 전류(I1), 즉 정전류가 공급되도록 제어할 수 있는 이점이 있다.

도 3은 실시 예에 따른 LED 구동회로의 제1 전류패스를 나타낸 전류패스도 및 도 4는 실시 예에 따른 LED 구동회로의 제2 전류패스를 나타낸 전류패스도이다.

도 3을 참조하면, LED 구동회로(100)는 정류부(120)에 ac 전원(Vac) 공급시점에, 인덕터(L)에 이전 충전된 제1 전류(I1)가 과전류 제어부(152)로 공급된다.

이때, 과전류 보호부(152)는 제1 전류(I1)가 임의의 저항 소자를 통하여, 스위치(Q)가 스위칭 온 동작되도록 하는 스위치 온 신호를 공급한다.

스위치(Q4)는 과전류 보호부(152)를 통해 입력된 스위치 온 신호에 따라 스위칭 온 동작하여, 정류부(120)에 정류된 dc 전원(Vdc)이 LED 부하(110), 인덕터(L), 스위치(Q4) 및 션트 저항(R)을 통해 그라운드로 제1 전류패스(ps1)를 형성한다.

이때, 과전류 보호부(152)는 스위치(Q4)와 션트 저항(R) 사이에 흐르는 제2 전류(I2)를 궤환받아 과전류 여부를 확인한다.

이후, 과전류 보호부(152)는 과전류가 아닌 경우, 스위치(Q4)로 제1 전류(I1) 및 상기 임의의 저항 소자에 의한 스위치 온 신호를 공급할 수 있다.

이와 더불어, 과전압 보호부(154)는 인덕터(L)에 흐르는 전압이 과전압이 아닌 경우 상기 스위치 온 신호를 차단하지 않도록 한다.

도 4를 참조하면, LED 구동회로(100)는 스위치(Q)가 스위칭 오프 동작시, 인덕터(L1)에 충전된 제1 전류(I1)가 다이오드(D)를 통하여 LED 부하(110)로 공급되는 폐 루프, 즉 제2 전류패스(ps2)를 형성할 수 있다.

여기서, 제2 전류패스(ps2)는 도 3에서 제1 전류패스(ps1)에 의해 과전류 보호부(152)로 궤환된 제2 전류(I2)가 분배 저항(R1, R2)에 의한 분배전압(V1)에 따라 과전류 차단부(Q1)이 온 동작되어, 스위치(Q)로 공급되는 스위치 온 신호가 그라운드로 공급될 때 형성된다.

실시 예에 따른 LED 구동회로(100)는 인덕터(L)에 충전된 제1 전류를 기반으로, LED 부하(100)로 정류부(120)에 정류된 dc 전원 또는 상기 제1 전류를 공급하도록 함으로써, 정전류 구동 집적회로 또는 마이크로 프로세서 등과 같은 고가의 부품 대신하여 LED 부하(110)로 정전류를 공급할 수 있는 이점이 있다.

본 발명에 개시된 실시예들은 본 발명의 기술 사상을 한정하기 위한 것이 아니라 설명하기 위한 것이고, 이러한 실시예에 의하여 본 발명의 기술 사상의 범위가 한정되는 것은 아니다. 본 발명의 보호 범위는 아래의 청구범위에 의하여 해석되어야 하며, 그와 동등한 범위 내에 있는 모든 기술 사상은 본 발명의 권리범위에 포함되는 것으로 해석되어야 할 것이다.

Claims

LED 부하;
ac 전원을 dc 전원으로 정류하는 정류부;
상기 LED 부하로 상기 dc 전원이 입력되게 제1 전류패스를 형성하고, 상기 LED 부하에서 출력된 제1 전류를 충전하는 구동부; 및
상기 제1 전류패스 형성시, 상기 구동부의 출력단에서 궤환된 제2 전류 및 상기 제1 전류를 기반으로 과전류 및 과전압을 보호하고, 상기 제1 전류패스가 형성되게 상기 구동부를 제어하는 제어 회로부;를 포함하는 LED 구동회로.
제 1 항에 있어서,
상기 정류부와 상기 LED 부하 사이에 배치되며, 상기 dc 전원을 필터링하는 필터부;를 포함하는 LED 구동회로,
제 2 항에 있어서,
상기 필터부는,
LC 필터인 LED 구동회로.
제 1 항에 있어서,
상기 정류부는,
상기 ac 전원의 위상을 동위상으로 반전시킨 상기 dc 전원으로 정류하는 브리지 다이오드를 포함하는 LED 구동회로.
제 1 항에 있어서,
상기 구동부는,
상기 LED 부하의 출력단으로 출력된 상기 제1 전류를 충전하는 인덕터;
상기 인덕터의 출력단 및 상기 LED 부하의 입력단 사이에 연결된 다이오드; 및
상기 인덕터 및 상기 다이오드와 병렬연결되며, 상기 제어 회로부의 제어에 따라 스위칭 동작하는 스위치;를 포함하는 LED 구동회로.
제 5 항에 있어서,
상기 제1 전류패스는,
상기 스위치가 스위칭 온 동작시, 상기 LED 부하, 상기 인덕터 및 상기 스위치를 통하여 상기 제2 전류가 출력되는 전류패스인 LED 구동회로.
제 5 항에 있어서,
상기 인덕터는,
상기 제어 회로부의 제어에 따라 스위칭 오프 동작시, 상기 제1 전류를 상기 다이오드를 통하여 상기 LED 부하로 공급하는 제2 전류패스를 형성하는 LED 구동회로.
제 5 항에 있어서,
상기 스위치는,
FET 및 BJT 중 적어도 하나를 포함하는 LED 구동회로.
제 5 항에 있어서,
상기 구동부는,
상기 스위치의 출력단과 그라운드 사이에 연결되며, 상기 제2 전류를 궤환하기 위한 션트저항을 포함하는 LED 구동회로.
LED 부하:
ac 전원을 dc 전원으로 정류하는 정류부;
상기 LED 부하로 상기 dc 전원이 입력되게 제1 전류패스를 형성하고, 상기 LED 부하에서 출력된 제1 전류를 충전하는 구동부; 및
상기 제1 전류패스가 형성되게 상기 구동부를 제어하여, 상기 구동부의 출력단에서 궤환된 제2 전류를 기반으로 상기 LED 부하에서 출력된 상기 제1 전류가 차단되게 상기 구동부를 제어하는 제어 회로부;를 포함하고,
상기 제어 회로부는,
상기 LED 부하의 초기 기동을 위해, 상기 구동부로부터 충전된 상기 제1 전류를 기반으로 상기 LED 부하로 상기 dc 전원이 입력되게 상기 구동부를 제어하여 상기 제1 전류패스를 형성하는 LED 구동회로.