KR20170099700A - Led 디밍 제어 시스템 및 방법 - Google Patents

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KR20170099700A
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정일환
오승권
김용운
신용희
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한국알프스 주식회사
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Abstract

본 발명은 LED 디밍 제어 시스템 및 방법에 관한 것으로서,복수의 LED(Light Emitting Diode) 소자를 포함하는 LED 모듈, 상기 LED 모듈의 부하 특성에 따라 LED 모듈에 걸리는 전압이 변경되는 경우, MCU(Micro Control Unit)의 제어에 따라 전류 편차를 제어하는 LED 모듈 제어부, 상기 LED 모듈과 LED 모듈 제어부에 흐르는 전류를 모니터링하고, 상기 MCU에서 설정된 기준 전류값에 해당하는 전류가 흐르도록 전류를 제어하는 전류 제어부, 외부 신호, 상기 전류 제어부에 걸리는 제1 센싱전압, 상기 LED 모듈 제어부 에 걸리는 제2 센싱전압을 이용하여 상기 LED 모듈에 인가되는 피드백 제어 전압을 제어하고, 상기 LED 모듈 제어부의 전류 편차를 제어하며, 상기 전류 제어부의 전류를 제어하는 MCU, 상기 MCU의 피드백 제어 전압 제어에 따라 상기 LED 모듈의 디밍을 제어하는 피드백 제어부를 포함하고, 상기 LED 모듈, LED 모듈 제어부 및 전류 제어부가 직렬 연결된 채널이 복수이고, 상기 복수의 채널들이 병렬 연결된다.

Description

LED 디밍 제어 시스템 및 방법{SYSTEM AND METHOD FOR CONTROLLING LED DIMMING}
본 발명은 LED(Light Emitting Diode) 디밍 제어 시스템 및 방법에 관한 것으로서, 더욱 상세하게는 LED의 순방향 전압 변화를 실시간으로 모니터링하여 LED 모듈별로 최적화된 디밍 기능을 제공하는 LED 디밍 제어 시스템 및 방법에 관한 것이다.
최근 주택이나 빌딩의 실내 조명으로서 기존의 백열등이나 형광등 외에 조명용 LED 모듈이 사용되는 경우가 많은데, 기존의 백열등이나 형광등과 비교하여 LED는 고휘도, 저전력소비, 소형, 경량, 및 장수명 등의 장점을 가지고 있기 때문에 최근 LED를 조명장치로 이용하려는 노력과 개발이 많아지고 있고, 이에 대한 수요도 증가하고 있다. 또한 백열등이나 형광등에 대한 경우와 마찬가지로, LED 조명을 단순히 온/오프하는 것뿐만 아니라 디밍(dimming) 조절을 할 수 있는 LED 조명장치도 널리 사용되고 있다.
현재 LED 조명 시장이 다양화되면서 LED의 디밍 기능을 구현할 수 있도록 구성된 제품이 많이 출시되고 있다. 그에 따라 LED 조명을 제어하는 외부 인터페이스 방식도 디지털 신호, PWM (Pulse Width Modulation) 신호, DC 레벨 등 여러 종류의 방법이 개발되어 적용되고 있으며, 표준화된 프로토콜을 요구하기도 한다.
하지만 LED 소자의 특성상 흐르는 전류 변화에 민감하므로 디밍 제어시 해결해야 할 문제들이 발생한다. 그중 LED 소자의 순방향 전압(Forward voltage, Vf) 편차로 인해 다수의 LED가 직병렬로 연결된 조명에서는 스티링별 Vf편차로 인해 많은 손실이 발생한다.
LED 소자의 Vf는 LED를 제어하기 위한 가장 중요한 인자로 전류, 에이징, 온도에 의해 지속적으로 변동하기 때문에, 안정적인 LED를 제어하기 위해서는 Vf 전압에 따른 출력전압 변경, 스트링간 편차 전압을 모니터링하여 스트링별로 개별 제어하는 최적화된 동작이 요구된다.
그러나, LED 드라이버, 아날로그 제어는 실시간으로 가변되는 LED의 Vf를 대응하기에는 디버깅 시간이 오래 걸리고, 회로 소자의 추가를 필요로 한다.
선행기술1: 한국등록특허 제912,133호(공고일: 2009.08.13)
본 발명의 목적은 LED의 Vf 변화를 실시간으로 모니터링하여 LED 스트링별로 최적화된 디밍 기능을 구현할 수 있는 LED 디밍 제어 시스템 및 방법을 제공하는 것이다.
본 발명의 다른 목적은 출력 전류 리플(ripple)을 줄여서 출력전류의 안정화 및 손실을 최소화할 수 있도록 하는 LED 디밍 제어 시스템 및 방법을 제공하는 것이다.
본 발명의 일 측면에 따르면, 복수의 LED(Light Emitting Diode) 소자를 포함하는 LED 모듈, 상기 LED 모듈의 부하 특성에 따라 LED 모듈에 걸리는 전압이 변경되는 경우, MCU(Micro Control Unit)의 제어에 따라 전류 편차를 제어하는 LED 모듈 제어부, 상기 LED 모듈과 LED 모듈 제어부에 흐르는 전류를 모니터링하고, 상기 MCU에서 설정된 기준 전류값에 해당하는 전류가 흐르도록 전류를 제어하는 전류 제어부, 외부 신호, 상기 전류 제어부에 걸리는 제1 센싱전압, 상기 LED 모듈 제어부 에 걸리는 제2 센싱전압을 이용하여 상기 LED 모듈에 인가되는 구동전압 제어를 위한 피드백 제어 전압을 제어하고, 상기 LED 모듈 제어부의 전류 편차를 제어하며, 상기 전류 제어부의 전류를 제어하는 MCU, 상기 MCU의 피드백 제어 전압에 따라 상기 LED 모듈의 디밍을 제어하는 피드백 제어부를 포함하고, 상기 LED 모듈, LED 모듈 제어부 및 전류 제어부가 직렬 연결된 채널이 복수이고, 상기 복수의 채널들이 병렬 연결된 것을 특징으로 하는 LED 디밍 제어 시스템이 제공된다.
상기 MCU는 외부 신호에 따라 기 설정된 기준 전류값을 변경하며, 각 전류 제어부에 상기 변경된 기준 전류값이 흐르도록 제어할 수 있다.
또한, 상기 MCU는, 상기 제1 센싱전압에 의한 제1 센싱전류를 기준 전류값과 비교하여 기 설정된 일정 값 이상 차이 나는 경우, 피드백 제어 전압을 변경하여, 상기 피드백 제어부로 전송할 수 있다.
또한, 상기 MCU는, 제2 센싱전압이 기준값 허용범위 이내인 채널의 경우, 해당 LED 모듈의 기준값을 변경하고, 상기 변경된 기준값이 기준값 허용범위 이상인 경우 LED 모듈 편차 에러 신호를 발생하여, 해당 LED 모듈의 동작을 정지시킬 수 있다.
또한, 상기 MCU는, 제2 센싱전압이 기준값 허용범위 이내가 아닌 채널의 경우, 해당 LED 모듈 제어부를 제어하는 전류편차신호의 온 듀티에 따라 주파수 연산 제어를 수행할 수 있다.
본 발명의 다른 측면에 따르면, LED 모듈, LED 모듈 제어부 및 전류 제어부가 직렬 연결된 채널이 복수이고, 상기 복수의 채널들이 병렬 연결된 LED 디밍 제어 시스템이 LED 디밍을 제어하기 위한 방법에 있어서, (a) 상기 전류 제어부에서 발생된 제1 센싱전압에 의한 전류를 기 설정된 기준 전류값과 비교하여 기 설정된 일정 값 이상 차이가 나는지를 판단하는 단계, (b) 상기 판단결과 기 설정된 일정값 이상 차이 나는 경우, 상기 LED 모듈에 인가되는 피드백 제어 전압을 변경하는 단계, (c) 상기 LED 모듈 제어부에서 발생된 제2 센싱전압이 기준값 허용범위 이내인 채널의 경우, 해당 LED 모듈의 기준값을 변경하고, 상기 변경된 기준값이 기준값 허용범위 이상인 경우 LED 모듈 편차 에러 신호를 발생하여, 해당 LED 모듈의 동작을 정지시키는 단계를 포함하는 LED 디밍 제어 방법이 제공된다.
상기 LED 디밍 제어 방법은 상기 (a) 단계 이전에, 입력된 외부 신호에 따라 기 설정된 기준 전류값을 변경하고, 각 전류 제어부에 상기 변경된 기준 전류값이 흐르도록 제어하는 단계를 더 포함할 수 있다.
상기 (a) 단계의 판단결과, 기 설정된 일정값 이상 차이가 나지 않은 경우, 상기 (c) 단계를 수행할 수 있다.
상기 (c)단계에서, 상기 LED 모듈 제어부에서 발생된 제2 센싱전압이 기준값 허용범위 이내가 아닌 채널의 경우, 해당 LED 모듈 제어부를 제어하는 전류편차신호의 온 듀티에 따라 주파수 연산 제어를 수행할 수 있다.
본 발명에 따르면, LED의 Vf 변화를 실시간으로 모니터링하여 LED 스티링별로 최적화된 디밍 기능을 구현할 수 있다.
또한, 출력 부하의 크기에 따라 게이트를 제어하는 온 듀티의 주파수를 연산 제어하는 기능을 추가하여, 출력 전류 리플 감소로 인한 동작 안정화 및 FET에서 소비되는 손실을 최소화할 수 있다.
또한, MCU를 이용하여 기본적인 LED 디밍 제어와 최적화된 알고리즘을 추가함으로써, 전체 시스템의 효율과 수명을 증대시킬 수 있다.
또한, LED의 Vf 편차를 제어하고, 외부 신호 및 에이징된 LED에서 발생하는 Vf변화에 의한 스티링간 전류 편차를 최소화하여 효율을 극대화하면, 초기 설치 시 LED 램프와 PSU의 정합성을 검사하여 오동작을 방지할 수 있다.
도 1은 본 발명의 실시예에 따른 LED 디밍 제어 시스템을 나타낸 도면이다.
도 2는 본 발명의 실시예에 따른 MCU의 입출력 신호를 나타낸 도면이다.
도 3은 본 발명의 실시예에 따른 LED Vf 변화량을 설명하기 위한 예시도이다.
도 4는 본 발명의 실시예에 따른 듀티에 따른 주파수 연산 제어를 설명하기 위한 예시도이다.
도 5는 본 발명의 실시예에 따른 LED 디밍 제어 방법을 나타낸 흐름도이다.
본 발명의 전술한 목적과 기술적 구성 및 그에 따른 작용 효과에 관한 자세한 사항은 본 발명의 명세서에 첨부된 도면에 의거한 이하 상세한 설명에 의해 보다 명확하게 이해될 것이다.
이하, 첨부된 도면들을 참조하여 본 발명에 따른 'LED 디밍 제어 시스템 및 방법'을 상세하게 설명한다. 설명하는 실시 예들은 본 발명의 기술 사상을 당업자가 용이하게 이해할 수 있도록 제공되는 것으로 이에 의해 본 발명이 한정되지 않는다. 또한, 첨부된 도면에 표현된 사항들은 본 발명의 실시 예들을 쉽게 설명하기 위해 도식화된 도면으로 실제로 구현되는 형태와 상이할 수 있다.
도 1은 본 발명의 실시예에 따른 LED 디밍 제어 시스템을 나타낸 도면, 도 2는 본 발명의 실시예에 따른 MCU의 입출력 신호를 나타낸 도면, 도 3은 본 발명의 실시예에 따른 LED Vf 변화량을 설명하기 위한 예시도, 도 4는 본 발명의 실시예에 따른 듀티에 따른 주파수 연산 제어를 설명하기 위한 예시도이다.
도 1을 참조하면, LED 디밍 제어 시스템은 LED 모듈(130a, 130b, ... 130n, 이하 130이라 칭함), LED 모듈 제어부(140a, 140b, ... 140n, 이하 140이라 칭함), 전류 제어부(150a, 150b, ... 150n, 이하 150이라 칭함), MCU(Micro Control Unit, 160), 피드백 제어부(170)를 포함한다.
LED 모듈(130)은 공급 전압에서 소정의 구동전압을 취하여 구동한다. LED 모듈(130)은 복수의 LED들을 포함할 수 있다. 복수의 LED들은 직렬로 연결되어 입력되는 소정의 구동전압에 의해 발광한다.
LED 모듈 제어부(140)의 양단 전압(이하에서는 제2 센싱전압이라 칭함)은 LED 모듈(130)의 부하 특성에 따라 LED 모듈(130)에 걸리는 전압이 변경되면, 변경된 전압이 추가되거나 차감된다. LED 모듈 제어부(140)는 MCU(160)의 제어에 따라 전류 편차를 제어한다. 이러한 LED 모듈 제어부(140)는 예컨대, FET 등으로 구현될 수 있다.
전류 제어부(150)는 LED 모듈(150)과 LED 모듈 제어부(140)에 흐르는 전류를 모니터링하고, MCU(160)에서 설정된 기준 전류값에 해당하는 전류가 흐르도록 전류를 제어한다. 이러한 전류 제어부(150)는 예컨대, 저항(R) 등으로 구현될 수 있다.
이하, LED 모듈 제어부(140)는 FET(Field Effect Transistor)로 구현되고, 전류 제어부(150)는 저항으로 구현된 경우에 대해 설명하기로 한다.
LED 모듈 제어부(140)의 기능을 갖는 FET의 드레인 단자는 LED 모듈(130)의 출력단자와 연결되고, 소스 단자는 전류 제어부(150) 저항의 일단과 연결되며, 게이트 단자로는 PWM(Pulse Width Modulation) 신호가 인가된다. 여기서, PWM 신호는 전류 편차 제어 신호일 수 있다.
전류 제어부(150)의 기능을 갖는 저항(R)의 일단은 FET의 소스 단자와 연결되고 타단은 접지된다. 전류 제어부(150)에는 MCU(160)에서 설정된 기준 전류값이 흐른다. 발생된 기준 전류값은 LED 모듈(130)과 LED 모듈 제어부(140)에 흐른다.
LED 모듈 제어부(140)의 드레인과 소스 사이의 전압은 DC 전압에서 LED 모듈(130)의 양단 전압과 저항(R)의 양단 전압을 차감한 나머지 전압을 갖는다. 저항(R)의 양단 전압은, 일정한 전압 값으로 고정되므로, 결국 LED 모듈(130)의 부하 특성에 따라 MOS 트랜지스터(M)의 드레인과 소스 사이의 전압은 결정된다.
직렬 연결된 제1 LED 모듈(130a), 제1 LED 모듈 제어부(140a) 및 제1 전류 제어부(150a)는 채널 1(CH 1)을 형성하고, 직렬 연결된 제2 LED 모듈(130b), 제2 LED 모듈 제어부(140b) 및 제2 전류 제어부(150b)는 채널2(CH 2)를 형성한다. 이처럼 직렬 연결된 LED 모듈(130), LED 모듈 제어부(140) 및 전류 제어부(150)는 채널을 형성한다.
LED 모듈들(130) 각각의 전체 순방향 전압은 동일한 것이 바람직하나, 현재 LED 공정의 한계로 인해, LED 모듈들(130) 각각의 전체 순방향 전압을 동일하게 생산하기는 어렵다. 따라서, LED 모듈들(130) 각각의 전체 순방향 전압이 모두 다르고, LED 모듈(130)의 부하 특성이 발생한 경우에, 각 채널들(CH1, CH2, CH3, CH4)로 입력되는 하나의 DC 전압의 전압이 바람직하게 선택되어야 한다.
MCU(160)는 도 2와 같이 외부신호, 제1 센싱전압, 제2 센싱전압을 입력받고, 입력된 외부신호, 제1 센싱전압, 제2 센싱전압을 이용하여 피드백 제어 전압을 제어하며, LED 모듈 제어부(140)의 전류 편차를 제어하고, 전류 제어부(150)의 전류를 제어한다. 여기서, 외부 신호는 SIP(Serial Peripheral Interface) 신호, PWM신호, DC전압 레벨 등을 포함할 수 있고, 제1 센싱전압은 전류 제어부(150)에 걸리는 전압일 수 있으며, 제2 센싱전압은 LED 모듈 제어부(160) 양단에 걸리는 전압일 수 있다.
MCU(160)는 각 LED 모듈(130)의 기준 전류값을 설정하고, 외부 인터페이스부(미도시)를 통해 수신한 외부 신호에 따라 기준 전류값을 변경하여, LED 모듈(130)에 인가되는 구동전압 제어를 위한 피드백 제어 전압을 제어하여, 전체 전류를 조절한다. 여기서, 외부 인터페이스부는 외부 장치와 유선 또는 무선 통신으로 연결되어, 외부 신호를 수신한다.
또한, MCU(160)는 각 LED 모듈(130)의 Vf편차에 따라 다르게 인가되는 LED 모듈 제어부(140)의 제2 센싱전압을 감지하여 Vf편차가 많은 LED 모듈을 확인하고, 그 LED 모듈(130)의 전류를 변화시켜 Vf편차로 발생되는 전압 차이를 보완한다. 흐르는 전류에 따른 LED Vf 편차는 도 3과 같으므로, MCU(160)는 LED 모듈(130)의 Vf 변화를 실시간으로 모니터링하여 LED 스티링별로 최적화된 디밍 기능을 구현할 수 있다.
또한, MCU(160)는 LED 모듈(130)간 1V미만의 편차를 전류편차제어 신호의 온 듀티를 증감하여 보완하고, 온 듀티가 50%미만일 경우 주파수를 비율적으로 높여서 조절한다. 이때, MCU(160)는 도 4와 같이 온 듀티에 따라 주파수 연산 제어를 수행한다. 주파수를 변경함으로써, 출력 전류 리플을 줄여서 출력 전류를 안정화시킬 수 있다. 이처럼 MCU(160)는 출력 부하의 크기에 따라 LED 모듈 제어부(140)를 제어하는 온 듀티의 주파수를 연산제어하는 기능을 추가하여 출력 전류 리플 감소로 인한 동작 안정화 및 LED 모듈 제어부(140)에서 소비되는 손실을 최소화할 수 있다.
이러한, MCU(160)는 연산 제어부(162)와 디밍 제어부(164)를 포함한다.
연산 제어부(162)는 입력된 외부신호, 제1 센싱전압, 제2 센싱전압을 분석하여, LED 모듈(130)에 인가되는 구동전압 제어를 위한 신호, LED 모듈 제어부(140)의 전류 편차 제어를 위한 신호, 전류 제어부(150)의 전류 제어를 위한 신호 등을 디밍 제어부(164)로 전송한다.
연산 제어부(162)는 각 LED 모듈(130)의 기준 전류값을 설정하고, 외부 신호가 입력되면, 그 외부 신호에 따라 기준 전류값을 변경하고, 변경된 기준 전류값을 디밍 제어부(164)로 전송한다. 즉, 연산 제어부(162)는 외부 신호를 분석하여 외부 신호값의 변화 여부를 판단하고, 외부 신호값의 변화가 있으면, 각 LED 모듈(130)의 기준 전류값을 변경하고, 변경된 기준 전류값을 디밍 제어부(164)로 전송한다. 이때, 연산 제어부(162)는 기 저장된 룩업 테이블로부터 외부 신호값에 대응하는 기준 전류값을 획득하고, 획득된 기준 전류값으로 각 LED 모듈(130)의 기준 전류값을 변경한다.
연산 제어부(162)는 전류 제어부(150)에서 발생된 제1 센싱전압에 의한 제1 센싱전류를 기준 전류값과 비교하여 기 설정된 일정 값 이상 차이가 나면, 피드백 제어 전압을 변경하여, 피드백 제어부(170)로 전송한다. 이때, 연산 제어부(162)는 피드백 제어 전압을 펄스 신호로 생성할 수 있다. 즉, 연산 제어부(162)는 제1 센싱전압에서 초기 전압을 차감하여 가변전압을 아날로그 데이터로 산출하고, 산출된 아날로그 데이터 값에 대응하는 펄스신호를 생성하며, 생성된 펄스신호를 디밍 제어부(164)로 출력한다.
연산 제어부(162)는 각 LED 모듈 제어부(140) 양단 전압을 분석하여 LED 스트링의 편차로 발생되는 전압차이를 보완한다. 즉, 연산 제어부(162)는 각 LED 모듈 제어부(140) 양단의 제2 센싱전압을 분석하여, 제2 센싱전압이 기준값 허용범위 이내인 채널이 존재하는지를 판단하고, 제2 센싱전압이 기준값 허용범위 이내인 채널이 존재하면, 해당 LED 모듈의 기준값을 변경하고, 변경된 기준값이 기준값 허용범위 이상인지를 판단한다. 변경된 기준값이 기준값 허용범위 이상이면, 연산 제어부(162)는 LED 모듈 편차 에러 신호를 디밍 제어부(164)로 전송한다.
만약, 제2 센싱전압이 기준값 허용범위 이내인 채널이 존재하지 않으면, 연산 제어부(162)는 각 채널의 제1 센싱전압을 분석하여, 전류편차신호의 온 듀티에 따라 주파수 연산 제어를 수행한다. 즉, 연산 제어부(162)는 LED 모듈간 1V미만의 편차를 전류편차제어 신호의 온 듀티를 증감하여 보완하고, 온 듀티가 50%미만일 경우 주파수를 비율적으로 높여서 조절한다. 주파수를 변경함으로써, 출력 전류 리플을 줄여서 출력 전류를 안정화시킬 수 있다.
디밍 제어부(164)는 연산 제어부(162)로 전송된 신호에 따라 피드백 제어 전압을 제어하고, LED 모듈 제어부(140)의 전류 편차를 제어하며, 전류 제어부(150)의 전류를 제어한다.
즉, 디밍 제어부(164)는 연산 제어부(162)로부터 변경된 기준 전류값이 수신되면, 각 전류 제어부(150)에 기준 전류값이 흐르도록 전류 제어신호를 전송한다. 그러면, 각 전류 제어부(150)에는 전류 제어 신호에 따라 기준 전류값이 흐른다.
디밍 제어부(164)는 연산 제어부(162)에서 출력되는 펄스신호를 피드백 제어부(170)로 전송한다. 또한, 디밍 제어부(164)는 연산 제어부(162)로부터 LED 모듈 편차 에러 신호가 수신되면, 해당 LED 모듈의 동작을 정지시킨다.
피드백 제어부(170)는 MCU(160)로부터 입력받은 피드백 제어 전압에 따라 LED 모듈(130)의 디밍을 제어한다.
즉, 피드백 제어부(170)는 MCU(160)로부터 입력받은 펄스신호를 적분하여 DC 제어 신호로 변환하고, DC 제어 신호를 이용하여 입력된 DC 전압의 온/오프 시간을 조절할 수 있다. 여기서, DC 제어 신호의 전압값은 펄스신호의 듀티비에 따라 다르다. 즉, 입력되는 펄스신호의 듀티비가 크면 DC 제어 신호의 전압값은 펄스신호의 듀티비가 작은 경우의 DC 제어 신호의 전압값보다 크다. 또한, DC 제어 신호는 소정의 듀티비를 갖고, 공급 전압의 온/오프 시간을 조절할 수 있다. 온되는 시간이 길면 DC 전압의 크기는 커지고, 온되는 시간이 짧으면 DC전압의 크기는 작아진다.
이처럼, 피드백 제어부(170)는 DC 제어 신호에 따라 입력된 DC 전압의 온/오프 시간을 조절하여, LED 모듈(130)을 구동하기 위한 구동 전압을 생성한다. 생성된 구동전압은 직렬 연결된 LED 모듈(130), LED 모듈 제어부(140) 및 전류 제어부(150)에 인가된다. 따라서 LED 모듈(130), LED 모듈 제어부(140) 및 전류 제어부(150)에 걸리는 전체 전압은 구동전압과 같다.
도 5는 본 발명의 실시예에 따른 LED 디밍 제어 방법을 나타낸 흐름도이다.
도 5를 참조하면, 시스템은 전원이 인가되면(S602), 각각의 LED 모듈 기준 전류값을 설정한다(S604).
시스템은 외부 신호가 입력되면(S606), 외부 신호를 분석하여 외부 신호값의 변화가 있는지의 여부를 판단한다(S608).
S608의 판단결과, 외부 신호값의 변화가 있으면, 시스템은 각 LED 모듈의 기준 전류값을 변경한다(S610). 즉, 시스템은 기 저장된 룩업 테이블로부터 외부 신호값에 대응하는 기준 전류값을 획득하고, 획득된 기준 전류값으로 각 LED 모듈의 기준 전류값을 변경한다.
그런 후, 시스템은 전류 제어부에서 발생된 제1 센싱전압에 의한 전류를 기준 전류값과 비교하여 기 설정된 일정 값 이상 차이가 나는지를 판단한다(S612).
S612의 판단결과 기 설정된 일정값 이상 차이가 나면, 시스템은 피드백 제어 전압을 변경한다(S614).
S614가 수행되면, 시스템은 각 LED 모듈 제어부 양단의 제2 센싱전압을 각각 분석하여(S616), 제2센싱전압이 기준값 허용범위 이내인 채널이 존재하는지를 판단한다(S618).
S618의 판단결과, 제2 센싱전압이 기준값 허용범위 이내인 채널이 존재하면, 시스템은 해당 LED 모듈의 기준 전류값을 변경하고(S620), 변경된 기준 전류값이 기준값 허용범위 이상인지를 판단한다(S622).
S622의 판단결과, 변경된 기준 전류값이 기준값 허용범위 이상이면, 시스템은 LED 모듈 편차 에러 신호를 발생하고(S614), 해당 LED 모듈의 동작을 정지시킨다(S626).
만약, S622의 판단결과, 변경된 기준 전류값이 기준값 허용범위 이상이 아니면, 시스템은 S616을 수행한다.
이처럼 시스템은 각 LED 모듈의 Vf편차에 따라 다르게 인가되는 LED 모듈 제어부 양단의 제2 센싱전압을 감지하여 Vf편차가 많은 LED 모듈을 확인하고, 그 LED 모듈의 전류를 변화시켜 Vf편차로 발생되는 전압 차이를 보완한다.
S618의 판단결과, 제2 센싱전압이 기준값 허용범위 이내인 채널이 존재하지 않으면, 시스템은 각 채널의 제1 센싱전압을 분석하여(S628), 전류편차신호의 온 듀티에 따라 주파수 연산 제어를 수행한다(S630). 시스템은 출력 부하의 크기에 따라 LED 모듈 제어부를 제어하는 온 듀티의 주파수를 연산제어하는 기능을 추가하여 출력 전류 리플 감소로 인한 동작 안정화 및 LED 모듈 제어부에서 소비되는 손실을 최소화할 수 있다.
이와 같이, 본 발명이 속하는 기술분야의 당업자는 본 발명이 그 기술적 사상이나 필수적 특징을 변경하지 않고서 다른 구체적인 형태로 실시될 수 있다는 것을 이해할 수 있을 것이다. 그러므로 이상에서 기술한 실시예들은 모든 면에서 예시적인 것이며 한정적인 것이 아닌 것으로서 이해해야만 한다. 본 발명의 범위는 상기 상세한 설명보다는 후술하는 특허청구범위에 의하여 나타내어지며, 특허청구범위의 의미 및 범위 그리고 그 등가개념으로부터 도출되는 모든 변경 또는 변형된 형태가 본 발명의 범위에 포함되는 것으로 해석되어야 한다.
130 : LED 모듈 140 : LED 모듈 제어부
150 : 전류 제어부 160 : MCU
162 : 연산 제어부 164 : 디밍 제어부
170 : 피드백 제어부

Claims (9)

  1. 복수의 LED(Light Emitting Diode) 소자를 포함하는 LED 모듈;
    상기 LED 모듈의 부하 특성에 따라 LED 모듈에 걸리는 전압이 변경되는 경우, MCU(Micro Control Unit)의 제어에 따라 전류 편차를 제어하는 LED 모듈 제어부;
    상기 LED 모듈과 LED 모듈 제어부에 흐르는 전류를 모니터링하고, 상기 MCU에서 설정된 기준 전류값에 해당하는 전류가 흐르도록 전류를 제어하는 전류 제어부;
    외부 신호, 상기 전류 제어부에 걸리는 제1 센싱전압, 상기 LED 모듈 제어부 에 걸리는 제2 센싱전압을 이용하여 상기 LED 모듈에 인가되는 구동전압 제어를 위한 피드백 제어 전압을 제어하고, 상기 LED 모듈 제어부의 전류 편차를 제어하며, 상기 전류 제어부의 전류를 제어하는 MCU; 및
    상기 MCU의 피드백 제어 전압에 따라 상기 LED 모듈의 디밍을 제어하는 피드백 제어부;를 포함하고,
    상기 LED 모듈, LED 모듈 제어부 및 전류 제어부가 직렬 연결된 채널이 복수이고, 상기 복수의 채널들이 병렬 연결된 것을 특징으로 하는 LED 디밍 제어 시스템.
  2. 제1항에 있어서,
    상기 MCU는 외부 신호에 따라 기 설정된 기준 전류값을 변경하며, 각 전류 제어부에 상기 변경된 기준 전류값이 흐르도록 제어하는 것을 특징으로 하는 LED 디밍 제어 시스템.
  3. 제1항에 있어서,
    상기 MCU는, 상기 제1 센싱전압에 의한 제1 센싱전류를 기준 전류값과 비교하여 기 설정된 일정 값 이상 차이 나는 경우, 피드백 제어 전압을 변경하여, 상기 피드백 제어부로 전송하는 것을 특징으로 하는 LED 디밍 제어 시스템.
  4. 제1항에 있어서,
    상기 MCU는, 제2 센싱전압이 기준값 허용범위 이내인 채널의 경우, 해당 LED 모듈의 기준값을 변경하고, 상기 변경된 기준값이 기준값 허용범위 이상인 경우 LED 모듈 편차 에러 신호를 발생하여, 해당 LED 모듈의 동작을 정지시키는 것을 특징으로 하는 LED 디밍 제어 시스템.
  5. 제4항에 있어서,
    상기 MCU는, 제2 센싱전압이 기준값 허용범위 이내가 아닌 채널의 경우, 해당 LED 모듈 제어부를 제어하는 전류편차신호의 온 듀티(on duty)에 따라 주파수 연산 제어를 수행하는 것을 특징으로 하는 LED 디밍 제어 시스템.
  6. LED 모듈, LED 모듈 제어부 및 전류 제어부가 직렬 연결된 채널이 복수이고, 상기 복수의 채널들이 병렬 연결된 LED 디밍 제어 시스템이 LED 디밍을 제어하기 위한 방법에 있어서,
    (a) 상기 전류 제어부에서 발생된 제1 센싱전압에 의한 전류를 기 설정된 기준 전류값과 비교하여 기 설정된 일정 값 이상 차이가 나는지를 판단하는 단계;
    (b) 상기 판단결과 기 설정된 일정값 이상 차이 나는 경우, 상기 LED 모듈에 인가되는 피드백 제어 전압을 변경하는 단계; 및
    (c) 상기 LED 모듈 제어부에서 발생된 제2 센싱전압이 기준값 허용범위 이내인 채널의 경우, 해당 LED 모듈의 기준값을 변경하고, 상기 변경된 기준값이 기준값 허용범위 이상인 경우 LED 모듈 편차 에러 신호를 발생하여, 해당 LED 모듈의 동작을 정지시키는 단계;
    를 포함하는 LED 디밍 제어 방법.
  7. 제6항에 있어서,
    상기 (a) 단계 이전에,
    입력된 외부 신호에 따라 기 설정된 기준 전류값을 변경하고, 각 전류 제어부에 상기 변경된 기준 전류값이 흐르도록 제어하는 단계를 더 포함하는 LED 디밍 제어 방법.
  8. 제6항에 있어서,
    상기 (a) 단계의 판단결과, 기 설정된 일정값 이상 차이가 나지 않은 경우, 상기 (c) 단계를 수행하는 것을 특징으로 하는 LED 디밍 제어 방법.
  9. 제6항에 있어서,
    상기 (c)단계에서,
    상기 LED 모듈 제어부에서 발생된 제2 센싱전압이 기준값 허용범위 이내가 아닌 채널의 경우, 해당 LED 모듈 제어부를 제어하는 전류편차신호의 온 듀티에 따라 주파수 연산 제어를 수행하는 것을 특징으로 하는 LED 디밍 제어 방법.
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