KR20190107979A - 지능형 범용 led 드라이버 회로 - Google Patents

Abstract

본 발명의 일 실시예에 의한 범용 LED 드라이버 회로는, 제1 입력 단자로 DC 전원을 입력받고, 상기 제1 입력 단자로 입력받은 DC 전원을 제1 출력 단자로 출력하여 LED에 전원을 공급하는 DC 전원 처리부, 제2 입력단자로 AC 전원을 입력받고, 상기 제2 입력 단자로 입력받은 AC 전원을 정류하여 DC 전원으로 변환하고, 상기 변환된 DC 전원을 제2 출력 단자로 출력하여 상기 LED에 전원을 공급하는 AC 전원 처리부, 및 제3 입력 단자로 AC 전원 또는 DC 전원을 입력받고, 상기 제3 입력 단자로 입력받은 전원의 특성에 기초하여 상기 제3 입력 단자로 입력받은 전원을 상기 제1 입력 단자 또는 상기 제2 입력 단자로 출력하는 스위칭부를 포함한다.

Description

지능형 범용 LED 드라이버 회로 {Intelligent universal driver circuit for LED Lights}

본 발명은 범용 LED 드라이버 회로에 관한 것이다.

최근 백열전구와 형광등과 같은 조명이 반도체 LED 조명으로 교체되는 인프라를 이용하여 가시광 파장에 통신기능을 부가하여 무선 통신을 가능하게 하는 기술인 가시광 통신(Visible Light Communication; VLC) 기술이 활발히 연구되어 IEEE 802.15.7 국제표준규격도 완료되어 상용화를 위한 비즈니스 모델 발굴을 추진하고 있으며, 광검출기보다는 주로 스마트폰의 카메라와 같은 이미지 센서를 이용하고, 가시광선뿐만 아니라 적외선 및 자외선 파장까지 포함하는 광학 무선 통신(Optical Wirelesss Communications; OWC)의 국제표준화가 IEEE 802.15.7m OWC TG(Task Group)에서 진행되고 있다. 본 발명은 이러한 OWC 통신의 송신기로 사용될 수 있는 LED의 드라이버 회로에 관한 것이다.

본 발명은 AC 전원 및 DC 전원을 모두 사용할 수 있는 범용 LED 드라이버 회로를 제공한다.

본 발명의 일 실시예에 의한 범용 LED 드라이버 회로는, 제1 입력 단자로 DC 전원을 입력받고, 상기 제1 입력 단자로 입력받은 DC 전원을 제1 출력 단자로 출력하여 LED에 전원을 공급하는 DC 전원 처리부, 제2 입력단자로 AC 전원을 입력받고, 상기 제2 입력 단자로 입력받은 AC 전원을 정류하여 DC 전원으로 변환하고, 상기 변환된 DC 전원을 제2 출력 단자로 출력하여 상기 LED에 전원을 공급하는 AC 전원 처리부, 및 제3 입력 단자로 AC 전원 또는 DC 전원을 입력받고, 상기 제3 입력 단자로 입력받은 전원의 특성에 기초하여 상기 제3 입력 단자로 입력받은 전원을 상기 제1 입력 단자 또는 상기 제2 입력 단자로 출력하는 스위칭부를 포함하는 것을 특징으로 한다.

일 실시예에서, 상기 제1 출력 단자 및 상기 제2 출력 단자는 제1 노드에 연결되고, 상기 제1 노드에 상기 LED에 정전류를 공급하는 정전류 회로, 및 상기 정전류 회로에 정전압이 입력되도록 하는 제너 다이오드가 연결되는 것을 특징으로 한다.

일 실시예에서, 상기 스위칭부는, 상기 제3 입력 단자로 입력받은 전원의 전압이 소정의 값 이상이면 상기 제3 입력 단자로 입력받은 전원을 상기 제2 입력 단자로 출력하는 것을 특징으로 한다.

일 실시예에서, 상기 스위칭부는, 상기 제3 입력 단자로 입력받은 전원이 DC 전원이면 상기 제3 입력 단자로 입력받은 전원을 상기 제1 입력 단자로 출력하는 것을 특징으로 한다.

일 실시예에서, 상기 스위칭부는, 코일 입력 단자와 COM 단자가 상기 제3 입력 단자에 연결되고, NC 단자가 상기 제1 입력 단자에 연결되고, NO 단자가 상기 제2 입력 단자에 연결되는 제1 릴레이를 포함하는 것을 특징으로 한다.

일 실시예에서, 상기 DC 전원 처리부는, 상기 제1 입력 단자로 고주파 전원이 입력되는 경우, 상기 제1 입력 단자로 입력된 고주파 전원이 상기 제1 출력 단자로 출력되지 않도록 하는 고주파 전원 차단 회로를 포함하는 것을 특징으로 한다.

일 실시예에서, 상기 제1 입력 단자와 상기 제1 출력 단자는 스위치에 의해 연결되고, 상기 스위치는 상기 제1 입력 단자로 DC 전원이 입력될 때 닫히는 것을 특징으로 한다.

일 실시예에서, 상기 DC 전원 처리부는 인덕터 및 제2 릴레이를 포함하며, 상기 인덕터와 상기 제2 릴레이의 코일은 상기 제1 입력 단자와 접지 사이에서 직렬로 연결되고, 상기 제2 릴레이는, COM 단자가 상기 제1 입력 단자에 연결되고, NO 단자가 상기 제1 출력 단자에 연결되는 것을 특징으로 한다.

일 실시예에서, 상기 DC 전원 처리부는, 상기 인덕터 및 상기 제2 릴레이와 직렬 연결되는 다이오드를 포함하는 것을 특징으로 한다.

일 실시예에서, 상기 DC 전원 처리부는 트랜지스터를 포함하며, 상기 인턱터의 한 단자는 상기 제1 입력 단자에 연결되고, 상기 트랜지스터의 베이스 단자는 상기 제2 릴레이의 코일 단자 중 상기 인덕터 측 단자에 연결되고, 상기 트랜지스터의 제1 단자는 상기 제2 릴레이의 코일 단자 중 상기 접지 측 단자에 연결되고, 상기 트랜지스터의 제2 단자는 상기 접지에 연결되는 것을 특징으로 한다.

일 실시예에서, 상기 DC 전원 처리부는, 상기 인덕터와 상기 제2 릴레이 사이에 직렬 연결되는 다이오드를 포함하는 것을 특징으로 한다.

본 발명의 일 실시예에 의한 범용 LED 드라이버 회로는 어떠한 종류의 전원도 이용할 수 있으며, 서로 다른 전력 도메인에 대한 별도의 설계를 불필요하게 하고, 적은 수의 장치를 이용할 수 있도록 한다.

도 1은 본 발명의 일 실시예에 의한 범용 LED 드라이버 회로의 구성을 개략적으로 도시한 도면이다.
도 2는 본 발명의 일 실시예에 의한 정전류 회로를 포함하는 범용 LED 드라이버 회로의 구성을 개략적으로 도시한 도면이다.
도 3은 본 발명의 일 실시예에 의한 범용 LED 드라이버 회로의 스위칭부의 구성을 도시한 도면이다.
도 4 내지 6는 본 발명의 일 실시예에 의한 범용 LED 드라이버 회로의 고주파 전원 차단 회로의 구성을 개략적으로 도시한 도면이다.
도 7은 본 발명의 일 실시예에 의한 범용 LED 드라이버 회로 구성의 예를 도시한 도면이다.

이하에서 본 발명의 기술적 사상을 명확화하기 위하여 첨부된 도면을 참조하여 본 발명의 바람직한 실시예를 상세하게 설명하도록 한다. 본 발명을 설명함에 있어서, 관련된 공지 기능 또는 구성요소에 대한 구체적인 설명이 본 발명의 요지를 불필요하게 흐릴 수 있다고 판단되는 경우 그 상세한 설명을 생략할 것이다. 도면들 중 실질적으로 동일한 기능구성을 갖는 구성요소들에 대하여는 비록 다른 도면상에 표시되더라도 가능한 한 동일한 참조번호들 및 부호들을 부여하였다.

특별히 다른 언급이 없으면 각 단자 또는 노드의 전압은 공통 접지에 대한 전압을 말하며, 특정 단자에서 전원이 입력되거나 출력된다는 것은 해당 단자와 접지 사이에서 전원이 입력되거나 출력된다는 의미이다.

도 1은 본 발명의 일 실시예에 의한 범용 LED 드라이버 회로의 구성을 개략적으로 도시한 도면이다. 도 1을 참조하면, 본 발명의 일 실시예에 의한 범용 LED 드라이버 회로(100)는 DC 전원 처리부(110), AC 전원 처리부(120), 및 스위칭부(130)를 포함하여 LED(200)에 전원을 공급한다. 여기서 LED(200)는 LED 외의 광원을 포함하는 것으로 해석될 수 있다. DC 전원 처리부(110)는 제1 입력 단자(n1)로 DC 전원을 입력받고, 입력받은 DC 전원을 제1 출력 단자(n2)로 출력하여 LED(200)에 전원을 공급하며, AC 전원 처리부(120)는 제2 입력 단자(n3)로 AC 전원을 입력받고, 입력받은 AC 전원을 정류하여 DC 전원으로 변환하고, 변환된 DC 전원을 제2 출력 단자(n4)로 출력하여 LED(200)에 전원을 공급하며, 스위칭부(130)는 제3 입력 단자(n5)로 AC 전원 또는 DC 전원을 입력받고, 입력받은 전원의 특성에 기초하여 입력받은 전원을 제1 입력 단자(n1) 또는 제2 입력 단자(n3)로 출력한다. AC 전원 처리부는 브릿지 정류기 및 평활 커패시터를 포함할 수 있다.

이와 같은 범용 LED 드라이버 회로(100)는 AC 전원과 DC 전원 중 어느 것이라도 입력받아 LED를 구동시킬 수 있다. 범용 LED 드라이버 회로의 입력 전원의 사양의 일 예는 다음과 같다.

도 2는 본 발명의 일 실시예에 의한 정전류 회로를 포함하는 범용 LED 드라이버 회로의 구성을 개략적으로 도시한 도면이다. 도 2를 참조하면, 제1 출력 단자(n2) 및 제2 출력 단자(n4)는 제1 노드(n6)에 연결되고, 제1 노드에 LED에 정전류를 공급하는 정전류 회로(140) 및 정전류 회로에 정전압이 입력되도록 하는 제너 다이오드(145)가 연결될 수 있다.

도 3은 본 발명의 일 실시예에 의한 스위칭부(130)의 구성을 도시한 도면이다. 스위칭부는 제3 입력 단자로 입력받은 전원을 제1 릴레이(131)에 의해 제1 입력 단자 또는 제2 입력 단자로 출력할 수 있다. 제1 릴레이는 SPDT 릴레이일 수 있다. 제1 릴레이의 코일 입력 단자는 제3 입력 단자에 연결되어 제3 입력 단자에 입력되는 전원의 특성에 따라 제1 릴레이가 동작할 수 있다.

제1 실시예에서, 스위칭부는 입력받은 전원의 전압이 소정의 값 이상이면 입력받은 전원을 제2 입력 단자로 출력할 수 있다. 스위칭부는 입력받은 전원의 전압이 소정의 값 미만이면 입력받은 전원을 제1 입력 단자로 출력할 수 있다. 이때 제1 릴레이의 COM 단자가 제3 입력 단자에 연결되고, NC 단자가 제1 입력 단자에 연결되고, NO 단자가 제2 입력 단자에 연결되어 릴레이의 동작에 따라 제3 입력 단자로 입력된 전원이 제1 입력 단자 또는 제2 입력 단자로 연결되도록 할 수 있다. 상기한 예와 같이 범용 LED 드라이버 회로의 사양에 따른 AC 전원의 전압이 DC 전원의 전압보다 훨씬 높은 경우, AC 전원이 입력되면 높은 전압에 의해 릴레이가 트립되어 제3 입력 단자로 입력된 전원이 제2 입력 단자로 출력되어 AC 전원 처리부(120)에 입력되고, DC 전원이 입력되면 전압 낮으므로 릴레이가 트립되지 않아 제3 입력 단자로 입력된 전원이 제1 입력 단자로 출력되어 DC 전원 처리부(110)에 입력되게 된다.

제2 실시예에서, 스위칭부는 입력받은 전원이 DC 전원이면 입력받은 전원을 제1 입력 단자로 출력할 수 있다. 스위칭부는 입력받은 전원이 AC 전원이면 입력받은 전원을 제2 입력 단자로 출력할 수 있다. 이때 교류 임피던스가 높은 릴레이를 제1 릴레이로 사용하고, 제1 릴레이의 COM 단자가 제3 입력 단자에 연결되고, NO 단자가 제1 입력 단자에 연결되고, NC 단자가 제2 입력 단자에 연결되도록 할 수 있다. 사양 내의 AC 전원이 입력되는 경우 제1 릴레이의 코일의 교류 임피던스가 충분히 높아 제1 릴레이가 트립되지 않고, DC 전원이 입력되는 경우에만 제1 릴레이가 트립되게 된다.

이하 제1 실시예를 기준으로 설명한다.

제3 입력 단자로 고전압 AC 전원이 입력되는 경우 제1 릴레이가 트립되어 입력 전원이 AC 전원 처리부(120)로 출력되지만, 릴레이의 스위칭 시간(예: 5ms에서 15ms) 등에 의해 매우 짧은 시간(예: 1us에서 1ms) 동안 고전압 스파크가 DC 전원 처리부(110)로 출력될 수 있다. 이러한 고전압 스파크는 회로에 손상을 입힐 수 있으므로, 이를 방지하기 위해 DC 전원 처리부(110)는 제1 입력 단자로 스파크, 즉 고주파 전원이 입력되는 경우 입력된 고주파 전원이 제1 출력 단자로 출력되지 않도록 하는 고주파 전원 차단 회로를 포함할 수 있다.

DC 전원 처리부(110)는 제1 입력 단자와 제1 출력 단자를 스위치로 연결하고, 제1 입력 단자로 DC 전원이 입력될 때 스위치가 닫히도록 할 수 있다. 제1 입력 단자로 고주파 전원이 입력되면 스위치가 닫히지 않으므로 제1 입력 단자로 입력된 고주파 전원이 제1 출력 단자로 출력되지 않게 된다.

도 4는 본 발명의 일 실시예에 의한 고주파 전원 차단 회로의 구성을 개략적으로 도시한 도면이다. 고주파 전원 차단 회로는 인덕터(111) 및 제2 릴레이(112)를 포함하며, 인덕터와 제2 릴레이의 코일은 제1 입력 단자와 접지 사이에서 직렬로 연결되고, 제2 릴레이의 COM 단자가 제1 입력 단자에 연결되고, 제2 릴레이의 NO 단자가 제1 출력 단자에 연결될 수 있다. 제2 릴레이는 SPST 릴레이일 수 있다.

전원이 공급되지 않을 때는 제1 입력 단자와 제1 출력 단자가 연결되어 있지 않다가, 제1 입력 단자로 소정의 DC 전원이 공급되면 제2 릴레이가 트립되어 제1 입력 단자와 제1 출력 단자가 연결되어 제1 입력 단자로 입력된 DC 전원이 제1 출력 단자로 출력된다.

제1 입력 단자로 스파크가 입력되는 경우, 스파크의 고주파 전압은 인덕터에 걸려 강하되므로 제2 릴레이의 코일에는 낮은 전압이 걸리게 된다. 따라서 제2 릴레이는 트립되지 않고 제1 입력 단자로 입력된 스파크는 제1 출력 단자로 출력되지 않는다.

고주파 전원 차단 회로는 인덕터 및 제2 릴레이와 직렬 연결되는 다이오드를 포함할 수 있다. 다이오드는 음전압의 스파크를 차단하고 양전압의 스파크에 추가적인 전압 강하를 일으킨다.

도 5는 본 발명의 일 실시예에 의한 고주파 전원 차단 회로의 구성을 개략적으로 도시한 도면이다. 도 5에 도시된 고주파 전원 차단 회로는 인덕터(111) 및 제2 릴레이(112) 외에 트랜지스터(113)를 포함하며, 인턱터의 한 단자는 제1 입력 단자에 연결되고, 트랜지스터의 베이스 단자는 제2 릴레이의 코일 단자 중 인덕터 측 단자(n7)에 연결되고, 트랜지스터의 제1 단자는 제2 릴레이의 코일 단자 중 접지 측 단자(n8)에 연결되고, 트랜지스터의 제2 단자는 접지에 연결될 수 있다. 트랜지스터는 NPN형 BJT일 수 있고, 제1 단자 및 제2 단자는 각각 컬렉터와 이미터일 수 있다. PNP형 BJT나 FET를 이용하여 균등하게 구현할 수도 있음은 물론이다.

제1 입력 단자로 소정의 DC 전원이 공급되면 트랜지스터의 베이스 단자로 충분한 전류가 공급되어 트랜지스터가 켜지고, 제2 릴레이는 트립된다. 제1 입력 단자로 스파크가 입력되는 경우, 스파크의 고주파 전압은 인덕터에 걸려 강하되고 트랜지스터의 베이스 단자로 충분한 전류가 공급되지 않아 트랜지스터가 꺼지고, 제2 릴레이 코일에 전류가 거의 흐르지 않게 되어 제2 릴레이는 트립되지 않는다.

도 6은 본 발명의 일 실시예에 의한 고주파 전원 차단 회로의 구성을 개략적으로 도시한 도면이다. 도 6에 도시된 고주파 전원 차단 회로는 인덕터와 제2 릴레이 사이에 직렬 연결되는 다이오드(114)를 포함한다. 다이오드(114)는 양전압의 스파크만 통과하도록 하며, 추가적인 전압 강하를 일으킨다. 디이오드(114)는 릴레이가 꺼질 때 릴레이 코일의 순간 전류가 흐를 패쓰를 제공함으로써 릴레이 코일의 순간 전류로부터 트랜지스터를 보호할 수 있다. 다이오드(114)는 트랜지스터에 역전압이 크게 걸려 항복 영역에 진입하면서 특성이 파괴되는 것을 막아준다.

도 7은 본 발명의 일 실시예에 의한 범용 LED 드라이버 회로 구성의 예를 도시한 도면이다. 범용 LED 드라이버 회로의 사양의 일 예는 다음과 같다. 본 회로는 AC 입력 전압 180~240V, 50~60Hz, DC 입력 전압 12~15V에 대하여 테스트되었다.

본 발명의 일 실시예에 의한 범용 LED 드라이버 회로는 적은 부품으로 간단하게 구현할 수 있으며, 설계 조건도 간단하여 비용을 절감할 수 있다. 본 발명의 일 실시예에 의한 범용 LED 드라이버 회로는 인덕터를 적게 사용하여 긴 수명을 얻을 수 있다.

지금까지 본 발명에 대하여 도면에 도시된 바람직한 실시예들을 중심으로 상세히 살펴보았다. 이러한 실시예들은 이 발명을 한정하려는 것이 아니라 예시적인 것에 불과하며, 한정적인 관점이 아니라 설명적인 관점에서 고려되어야 한다. 본 발명의 진정한 기술적 보호범위는 전술한 설명이 아니라 첨부된 특허청구범위의 기술적 사상에 의해서 정해져야 할 것이다. 비록 본 명세서에 특정한 용어들이 사용되었으나 이는 단지 본 발명의 개념을 설명하기 위한 목적에서 사용된 것이지 의미한정이나 특허청구범위에 기재된 본 발명의 범위를 제한하기 위하여 사용된 것은 아니다. 본 발명이 속하는 기술 분야에서 통상의 지식을 가진 자는 특허청구범위에서 청구하는 본 발명의 본질적인 기술사상에서 벗어나지 않는 범위에서 다양한 변형 형태 및 균등한 타 실시예가 가능하다는 점을 이해할 것이다. 균등물은 현재 공지된 균등물뿐만 아니라 장래에 개발될 균등물 즉 구조와 무관하게 동일한 기능을 수행하도록 발명된 모든 구성요소를 포함하는 것으로 이해되어야 한다.

Claims (11)

1. 제1 입력 단자로 DC 전원을 입력받고, 상기 제1 입력 단자로 입력받은 DC 전원을 제1 출력 단자로 출력하여 LED에 전원을 공급하는 DC 전원 처리부;
   제2 입력단자로 AC 전원을 입력받고, 상기 제2 입력 단자로 입력받은 AC 전원을 정류하여 DC 전원으로 변환하고, 상기 변환된 DC 전원을 제2 출력 단자로 출력하여 상기 LED에 전원을 공급하는 AC 전원 처리부; 및
   제3 입력 단자로 AC 전원 또는 DC 전원을 입력받고, 상기 제3 입력 단자로 입력받은 전원의 특성에 기초하여 상기 제3 입력 단자로 입력받은 전원을 상기 제1 입력 단자 또는 상기 제2 입력 단자로 출력하는 스위칭부를 포함하는 것을 특징으로 하는 범용 LED 드라이버 회로.
2. 제1항에 있어서,
   상기 제1 출력 단자 및 상기 제2 출력 단자는 제1 노드에 연결되고,
   상기 제1 노드에 상기 LED에 정전류를 공급하는 정전류 회로, 및
   상기 정전류 회로에 정전압이 입력되도록 하는 제너 다이오드가 연결되는 것을 특징으로 하는 범용 LED 드라이버 회로.
3. 제1항에 있어서,
   상기 스위칭부는,
   상기 제3 입력 단자로 입력받은 전원의 전압이 소정의 값 이상이면 상기 제3 입력 단자로 입력받은 전원을 상기 제2 입력 단자로 출력하는 것을 특징으로 하는 범용 LED 드라이버 회로.
4. 제1항에 있어서,
   상기 스위칭부는,
   상기 제3 입력 단자로 입력받은 전원이 DC 전원이면 상기 제3 입력 단자로 입력받은 전원을 상기 제1 입력 단자로 출력하는 것을 특징으로 하는 범용 LED 드라이버 회로.
5. 제1항에 있어서,
   상기 스위칭부는,
   코일 입력 단자와 COM 단자가 상기 제3 입력 단자에 연결되고, NC 단자가 상기 제1 입력 단자에 연결되고, NO 단자가 상기 제2 입력 단자에 연결되는 제1 릴레이를 포함하는 것을 특징으로 하는 범용 LED 드라이버 회로.
6. 제1항에 있어서,
   상기 DC 전원 처리부는,
   상기 제1 입력 단자로 고주파 전원이 입력되는 경우, 상기 제1 입력 단자로 입력된 고주파 전원이 상기 제1 출력 단자로 출력되지 않도록 하는 고주파 전원 차단 회로를 포함하는 것을 특징으로 하는 범용 LED 드라이버 회로.
7. 제6항에 있어서,
   상기 제1 입력 단자와 상기 제1 출력 단자는 스위치에 의해 연결되고,
   상기 스위치는 상기 제1 입력 단자로 DC 전원이 입력될 때 닫히는 것을 특징으로 하는 범용 LED 드라이버 회로.
8. 제1항에 있어서,
   상기 DC 전원 처리부는 인덕터 및 제2 릴레이를 포함하며,
   상기 인덕터와 상기 제2 릴레이의 코일은 상기 제1 입력 단자와 접지 사이에서 직렬로 연결되고,
   상기 제2 릴레이는, COM 단자가 상기 제1 입력 단자에 연결되고, NO 단자가 상기 제1 출력 단자에 연결되는 것을 특징으로 하는 범용 LED 드라이버 회로.
9. 제8항에 있어서,
   상기 DC 전원 처리부는,
   상기 인덕터 및 상기 제2 릴레이와 직렬 연결되는 다이오드를 포함하는 것을 특징으로 하는 범용 LED 드라이버 회로.
10. 제8항에 있어서,
    상기 DC 전원 처리부는 트랜지스터를 포함하며,
    상기 인턱터의 한 단자는 상기 제1 입력 단자에 연결되고,
    상기 트랜지스터의 베이스 단자는 상기 제2 릴레이의 코일 단자 중 상기 인덕터 측 단자에 연결되고,
    상기 트랜지스터의 제1 단자는 상기 제2 릴레이의 코일 단자 중 상기 접지 측 단자에 연결되고,
    상기 트랜지스터의 제2 단자는 상기 접지에 연결되는 것을 특징으로 하는 범용 LED 드라이버 회로.
11. 제10항에 있어서,
    상기 DC 전원 처리부는, 상기 인덕터와 상기 제2 릴레이 사이에 직렬 연결되는 다이오드를 포함하는 것을 특징으로 하는 범용 LED 드라이버 회로.
    

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