WO2018074717A1 - Ad led lighting system - Google Patents
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Definitions
- the present invention relates to the driving of a light emitting diode (LED).
- LED light emitting diode
- LED lighting has a DC driving method and an AC driving method depending on the driving method for driving the LED.
- the DC driving method the AC rectified AC voltage is first converted into a DC voltage through an AC / DC converter, and the LED driving current is supplied using the converted DC voltage as a power supply voltage of the LED driving system.
- AC driving method is to supply the LED driving current by using the AC voltage rectified without rectifying DC voltage as the power supply voltage of the LED driving system.
- the AC driving method does not use a high voltage capacitor, inductor, transformer, etc., compared to the DC driving method, which takes up less space in the driving circuit and has good reliability and design convenience.
- AC LED lighting systems are typically implemented with semiconductor ICs and peripheral passive components, which typically include a plurality of current sources and a plurality of switches. While the input full-wave rectified voltage exceeds the forward on voltage of the LED string, the excess voltage drops in the semiconductor IC in which the current source is implemented, and power corresponding to this excess voltage is consumed as thermal energy in the semiconductor IC. To increase the IC's reliability, the temperature of the IC chip must be managed within an appropriate range.
- the present invention aims to provide an AC LED lighting system in which the temperature of the IC chip does not locally rise excessively, thereby increasing the IC reliability.
- An object of the present invention is to provide an AC LED driving circuit which controls a driving voltage supplied to at least one driving current source so that only an optimum constant driving voltage for operating the driving current source is supplied to lower power consumption of the driving current source.
- a driving circuit including a plurality of driving current sources, and a plurality of power distribution controllers connected to positive ends of the common node and the preceding LED group.
- a device for driving an LED Each LED group has a positive end and a negative end, and a pulse current input voltage is input to the positive end of the preceding LED group among the plurality of LED groups.
- Each drive current source included in the drive circuit has a first end connected to the negative end of the corresponding LED group and a second end connected to the common node.
- the power distribution controller outputs a power distribution control voltage corresponding to the excess to the common node.
- the power distribution controller operates in a first mode, and (b) if the pulse current input voltage does not exceed the threshold voltage, the power distribution controller operates in a second mode that outputs a zero voltage to the common node.
- Embodiments of the drive device may further include one or more of the following features.
- the driving circuit and the power distribution controller may be implemented in different integrated circuit chips. In another embodiment, the driving circuit and the power distribution controller may be implemented as one integrated circuit chip.
- the threshold voltage is set to a value greater than the sum of the forward on voltages of the plurality of LED groups.
- the power distribution control voltage is the voltage minus the threshold voltage.
- the voltage between the positive end of the preceding LED group and the common node of the plurality of LED groups has a constant voltage in the first mode, regardless of the variation of the pulse current input voltage. .
- the power distribution controller comprises: a reference voltage generation circuit for outputting a reference voltage proportional to the threshold voltage from the pulse current input voltage; A first voltage dividing circuit for dividing the pulse current input voltage to output a first voltage dividing voltage; A feedback circuit including a pair of resistors connected in series between the reference voltage generation circuit and the common node and outputting a feedback voltage; An operational amplifier outputting a control signal according to a difference between the feedback voltage and the first divided voltage; And a transistor that operates according to the control signal.
- the operational amplifier includes a first input terminal for receiving the feedback voltage, a second input terminal for receiving the first divided voltage, and an output terminal for outputting the control signal.
- the transistor has a first terminal connected to the common node, a second terminal connected to ground, and a control terminal connected to an output terminal of the operational amplifier.
- the reference voltage generation circuit may include a regulator connected to a positive end of the preceding LED group to receive the pulse current input voltage and output a constant voltage; A second voltage dividing circuit for dividing the constant voltage to output a second voltage dividing voltage; And an analog buffer receiving the second divided voltage and outputting the reference voltage having a magnitude substantially the same as the second divided voltage.
- the second voltage divider circuit includes two voltage divider resistors, and the two voltage divider resistors are located outside the integrated circuit chip in which the regulator and the analog buffer are implemented.
- a plurality of LED groups a drive circuit including a plurality of driving current sources connected in series, and a plurality of power distribution controllers connected to positive ends of the common node and the preceding LED group Provides a device for driving an LED.
- Each LED group has a positive end and a negative end, and a pulse current input voltage is input to the positive end of the preceding LED group among the plurality of LED groups.
- Each drive current source included in the drive circuit has a first end connected to the negative end of the corresponding LED group and a second end connected to the common node.
- the power distribution controller is configured to (a) if the pulse current input voltage exceeds a predetermined threshold voltage, among the plurality of LED groups. A first outputting a power distribution control voltage to the common node in accordance with the change in the pulse current input voltage such that the voltage between the positive terminal of the preceding LED group and the common node has a constant voltage regardless of the change in the pulse current input voltage. Mode and (b) the second mode outputs a zero voltage to the common node if the pulse current input voltage does not exceed the threshold voltage.
- the power distribution controller when the pulse current input voltage is sufficient to turn on the k-th LED group from the first LED group of the plurality of LEDs, where j ⁇ k ⁇ M-1 and 1 ⁇ j ⁇ M-1
- the power distribution controller operates in k-1 mode for outputting a zero voltage to the common node when (c) the pulse current input voltage is less than a predetermined kth threshold voltage, for each k.
- a driving circuit including a plurality of driving current sources, and a plurality of power distribution controllers connected to positive ends of the common node and the preceding LED group.
- a device for driving LEDs Each LED group has a positive end and a negative end, and a pulse current input voltage is input to the positive end of the preceding LED group among the plurality of LED groups.
- Each drive current source included in the drive circuit has a first end connected to the negative end of the corresponding LED group and a second end connected to the common node.
- the power distribution controller (a) if the pulse current input voltage exceeds a first predetermined threshold voltage, the power corresponding to the excess exceeding the first threshold voltage; Operating in a first mode for outputting one power distribution control voltage to the common node; and (b) if the pulse current input voltage does not exceed the first threshold voltage but exceeds the sum of the forward on voltages of the plurality of LED groups. And operating in a second mode of outputting a zero voltage to the common node, and (c) does not exceed a sum of forward on voltages of the plurality of LED groups but exceeds a predetermined second threshold voltage lower than the first threshold voltage.
- the third mode outputs a second power distribution control voltage proportional to an excess exceeding the second threshold voltage to the common node, and (d) the pulse current input voltage is high.
- the second does not exceed the threshold voltage, and operates in the fourth mode for outputting a zero voltage to the common node.
- the power distribution controller controls the driving voltage supplied to the driving current source to supply only the optimum constant driving voltage at which the driving current source can operate, thereby lowering the power consumption of the driving current source, and thus It reduces IC chip heat, increasing the reliability of AC LED lighting systems.
- the power consumption saved in the drive current source is consumed in the power distribution controller.
- the power distribution controller based on the multi-stage power distribution setting voltage, the drive voltages of the other end drive current sources supplied with a lower drive voltage as well as the drive current source supplied with the maximum drive voltage are constant. By controlling the voltage, the chip heat can be further lowered.
- the present invention since power consumed by at least one driving current source can be reduced as compared with the prior art, there is a margin to further supply driving power of the driving unit. Therefore, in the high output AC LED lighting system, compared to the prior art, it is possible to implement a driving unit with a smaller number of ICs, thereby enabling a high output AC LED lighting system at a lower cost.
- the driving unit and the output of the power distribution controller PSCon may be connected in series to improve resistance to surge occurring in the AC power line.
- Figure 1a is a diagram showing a simplified configuration of a conventional AC LED lighting system.
- FIG. 1B illustrates an ideal operating waveform of the conventional AC LED lighting system shown in FIG. 1A.
- FIG. 2A is a simplified schematic diagram of an AC LED lighting system according to an embodiment of the present invention.
- FIG. 2B-2D show operating waveforms of the AC LED lighting system illustrated in FIG. 2A.
- FIG. 3 is a diagram illustrating a configuration of a power distribution controller according to an embodiment of the present invention.
- FIG. 4 is a diagram showing a preferred output waveform of the power distribution controller of the present invention when two power distribution setting voltages are placed.
- FIG. 5 is a diagram illustrating a configuration of a power distribution controller according to an embodiment of the present invention when two power distribution setting voltages are provided.
- FIGS. 1A and 1B are schematic diagrams and operational waveforms of a conventional AC LED lighting system.
- the AC LED lighting system 100 of Figure 1a which emits light by receiving the full-wave rectifier 110, a pulsating input voltage V IN to be converted to a pulsating input voltage V IN of the full-wave rectification of the AC input voltage V AC light-emitting unit 120
- the light emitting unit 120 and the light emitting unit 120 includes a driving unit 130 for supplying a light emission driving current.
- the light emitting unit 120 is configured from one stage light emitting stage LED1 to four stage light emitting stage LED4, and each single emitting stage is actually composed of a plurality of LEDs connected in series or mixed in series and parallel connection. It can be a configuration.
- the driving unit 130 includes a first stage driving current source CS 1 to a fourth stage driving current source CS 4. When the driving current source of each light emitting stage is turned on, the driving unit 130 generates the driving current I 1 to I 4 of the corresponding current source. ) To the corresponding luminophore.
- the driving current sources CS 1 to CS 4 operate in an ON state, an OFF state, or a transition state according to the pulse current input voltage V IN . This will be described in detail as follows.
- the operating waveform diagram of FIG. 1B illustrates an ideal operating waveform without a transition section in the operation of the driver 130. That is, FIG. 1B assumes a transition from the (n-1) stage driving current source to the (n) stage driving current source or the (n) stage driving current source to the (n-1) stage driving current source without a transition section. . From the first stage light emitting end (LED1), a forward diode turn-on voltage of the four-stage emission stage (LED4) respectively named in V LED1 to V LED4, and with reference to the ideal operating waveforms shown in Figure 1b to AC LED lighting system (100) The operation method of the drive unit 130 will be described briefly. In the operating waveform diagram of FIG.
- V DT1 to V DT4 represent input voltages required for each light emitting terminal 120 to be turned on and emit light.
- V DT1 V LED1
- V DT2 V LED1 + V LED2
- V DT3 V LED1 + V LED2 + V LED3
- V DT4 V LED1 + V LED2 + V LED3 + V LED4 .
- the driving current source CS 1 is turned on in the section where V IN is larger than V DT1 but smaller than V DT2 (t 1 ⁇ t ⁇ t 2 section), so that the driving current I 1 is one stage light emitting stage. Supplied only with (LED1).
- the integral value of the instantaneous power is expressed as AREA 1 to AREA 7 in each operation section of each stage driving current source CS 1 to CS 4 , and each stage driving current source CS 1 to CS.
- the light emitting unit 120 is not always turned off at any of the light emitting units of the light emitting unit 120 in response to a change in the AC input voltage, for example, a change in the AC input voltage of about 20%. Is designed not to. For example, in the case of 220V AC input power, when the AC input voltage is 20% lower, the maximum voltage of the AC input becomes 249V. Therefore, the total V DT4 of the LED forward-on voltages of the light emitting unit 120 is set to be lower than 249V so that the AC input is reduced. Even when the voltage is extremely low, the light emitting unit 120 is configured such that the four-stage light emitting stage LED4 is not always turned off.
- a large driving voltage is applied in a section in which the four-stage light emitting diode LED4 is turned on (t 4 ⁇ t ⁇ t 5 section) at a rated AC input voltage.
- Four stage drive current source CS 4 is supplied.
- the maximum voltage is 311V for the 220V AC input power
- the total V DT4 of the LEDs 120 onwards of the light emitting unit 120 is 240V
- a maximum driving voltage of 71V is supplied to the fourth driving current source CS 4 .
- the preset driving currents I 1 to I 4 are applied to the light emitting unit 120.
- four-speed drive current source CS 4 is pre-set driving is further supplied to a four-stage drive current source CS 4 drive voltage to a voltage above that can supply a current I 4 normally
- the power consumption will be larger than necessary.
- the chip temperature of the part where the four-stage current source CS 4 is located in the IC increases significantly, which may damage the IC package reliability.
- the present invention is to provide an AC LED lighting system that can solve the above problems, and in more detail by controlling the driving voltage supplied to the driving current source so that only a constant driving voltage of a suitable size to operate the driving current source is supplied. It provides an AC LED lighting system that lowers the power consumption of the drive current source. Accordingly, the AC LED lighting system of the present invention provides an AC LED lighting system that controls the IC chip temperature so as not to rise very locally, thereby increasing IC reliability.
- Figure 2a is a diagram showing the configuration of the AC LED lighting system according to an embodiment of the present invention.
- the AC LED lighting system 200 illustrated in FIG. 2A receives a full-wave rectifier 210 and a pulse current input voltage V IN for full-wave rectifying the AC input voltage V AC to convert the pulse current input voltage V IN of the light emitting unit 220.
- the power distribution control voltage V PS to the common node of the light emitting unit 220 to emit light, the driving unit 230 to supply the light emission driving current to the light emitting unit 220, and the driving current sources CS 1 to CS 4 of the driving unit 230. It includes a power distribution controller (PSCon) 240 for supplying.
- PSCon power distribution controller
- the light emitting unit 220 is configured from the first stage light emitting stage LED1 to the four stage light emitting stage LED4, and each single emitting stage is actually composed of a plurality of LEDs connected in series, or a series and parallel connection are mixed. It can be a configuration.
- the driving unit 230 is composed of four driving current sources CS 1 to CS 4 , and when each stage driving current source is turned on, the predetermined driving current I 1 to I 4 of the corresponding current source is supplied to the corresponding light emitting stage of the light emitting unit 220. do.
- the power distribution controller 240 receives the pulse current input voltage V IN , and the power distribution control voltage V for controlling the driving voltage supplied to the driving current source of the driving unit 230 so that only the proper driving voltage in which the driving current source operates normally is supplied.
- Output PS Pulse current input voltage V IN This power distribution setting voltage V SHARE If smaller, the power distribution control voltage V PS becomes zero, and the electromotive force distribution setting voltage V SHARE If larger, the remaining voltage minus the electromotive force distribution setting voltage V SHARE from the pulse current input voltage V IN is output as the power distribution control voltage V PS .
- FIG. 2B is a view showing an operating waveform diagram when the power distribution controller 240 is configured to control only the driving voltage of the fourth stage driving current source CS 4 of the driving unit to a constant driving voltage. The operation of the power distribution controller 240 will be described in more detail with reference to FIG. 2B.
- V AC, max is the maximum value of the pulse current input voltage V IN
- V DT4 is the sum of the forward-on voltages of the LEDs of the light emitting units 220
- V DT4 V LED1 + V LED2 + V LED3 + V LED4 .
- V SHARE is a power budget set voltage
- V DROP is a four-stage driving a drive voltage of an appropriate value that can be supplied to the four-stage emission stage (LED4) of the current source CS 4 a preset drive current I 4 to the light-emitting part 220.
- V IN 220Vrms
- V DT4 240V
- the fourth stage driving current source CS 4 is turned on to emit light 120.
- the large driving voltage is supplied, and accordingly , as shown in the waveforms of the instantaneous power consumption and the instantaneous power consumption , the waveforms of P D4, old and AREA 4, old, the power consumption is large. Will be higher.
- the driving voltage is not supplied to the four-stage driving current source CS 4 more than the required voltage at which the driving current source can operate, and the appropriate voltage at which the driving current source can operate. Only V DROP is controlled to be supplied. Accordingly, the power consumed by the four-stage current source can be significantly lowered, and as a result, the heat generated locally high in the four-stage current source can be reduced.
- the driver 230 and the power distribution controller 240 may be implemented as one IC chip or may be implemented as separate IC chips.
- the driver 230 IC and the power distribution controller 240 IC are implemented in one chip and packaged, the power consumption of the four-stage driving current source of the driver 230 IC in which maximum power consumption occurs is generated.
- the heat generation of the chip surface is controlled to be evenly generated without being concentrated in one place, thereby increasing chip reliability.
- an appropriate power distribution setting voltage is set so that the power consumption is reduced so that the chip temperature due to the power consumed by the two chips becomes an appropriate value. Can be distributed.
- the power distribution setting voltage may be set to allow a margin in each chip temperature to set a larger output power of the driver 230 IC. Accordingly, the number of ICs used in the high output AC LED lighting system may be reduced, thereby making it simpler. AC LED lighting systems can be implemented.
- FIG. 2C and 2D show the operation of the power distribution controller 240 when the AC power supply voltage in the AC LED lighting system 200 of FIG. 2A is lowered or raised by varying in the rated voltage.
- the voltage supplied to the four-stage drive current source of the driver 230 IC is the same as when the AC power supply voltage is the rated voltage.
- the power consumed by the four-stage driving current source of the driver increases, whereas according to the present invention illustrated in FIG. 2A, the AC power supply voltage Even if it increases above this rated voltage, the power consumed by the 4th stage drive current source of a drive part does not increase.
- Outdoor lighting systems such as street lamps and tunnels usually require high power lighting systems of 100W or more, which are implemented using multiple drive ICs to lower the IC chip temperature.
- the AC LED lighting system according to the present invention may be set to further increase the output power of the driving IC when the IC LED temperature is sufficiently controlled to be within a temperature capable of managing the IC chip.
- the required AC LED lighting system can be implemented with fewer ICs.
- FIG. 3 is a diagram illustrating an implementation of a power distribution controller 240 of the AC LED lighting system 200 illustrated in FIG. 2A.
- FIG. 3 illustrates a configuration that can be most efficiently implemented when the power distribution controller 240 is implemented with an IC.
- the power distribution controller 240 of FIG. 3 includes a bias and regulator 310, a buffer 320, a differential amplifier 330, a MOSFET 340 and resistors R 11 , R 21 , R 12 , R 22 , R SREF1 , R SREF2 ).
- the bias and regulator 310 receives a pulse current input voltage V IN as an input and outputs a bias required for the power distribution controller 240 circuit, and also outputs a constant voltage V REG .
- the reference voltage V SREF is a voltage for setting the power distribution setting voltage V SHARE , and is obtained by dividing the voltage through R SREF1 and R SREF2 from the output V REG of the bias and regulator 310.
- the buffer 320 is configured as an amplifier having a unity gain and is an analog buffer for eliminating a loading effect caused by the resistances of R SREF1 and R SREF2 .
- the differential amplifier 330 and the MOSFET 340 together constitute an amplifier circuit for outputting the power distribution control voltage V PS , and the gain of the amplifier circuit is determined by the resistors R 11 , R 21 , R 12 , and R 22 .
- the constant voltage output V REG of the bias and regulator 310 is connected to one end of R SREF1 .
- the other end of R is connected to one end of SREF1 and SREF2
- R V is a reference voltage SREF, the other end of R SREF2 is connected to ground (G ND).
- the voltage V SREF is input to the positive input of the buffer 320, so that the voltage at the output node 351 of the buffer 320 also becomes V SREF .
- the reference voltage V SREF divided by the resistors R SREF1 and R SREF2 is expressed by Equation 1 below.
- one end of the resistor R 21 is connected to the pulse current input voltage V IN , the other end of the R 21 is connected to one end of the resistor R 11 , and the other end of the R 11 is connected to the ground G ND .
- Common node 353 of resistors R 11 and R 21 is connected to the negative input of differential amplifier 330.
- Output node 351 is connected to one end of resistor R 12 and the other end of R 12 is connected to one end of the resistor R 22 common node of R 12 and R 22 352 of the buffer 320 to the positive input terminal of the differential amplifier 330 Connected.
- the other end of the resistor R 22 is connected to the drain of the MOSFET 340 to output the power distribution control voltage V PS .
- the output node 354 of the differential amplifier 330 is connected to the gate of the MOSFET 340 and the source of the MOSFET 340 is connected to the ground G ND .
- the power distribution control voltage V PS becomes as follows.
- Equation 2 becomes as follows.
- V PS of Equation 5 becomes negative. Since the lowest voltage in the actual power distribution controller 240 circuit is ground (G ND ), , V PS is ground, that is, a zero voltage is output. On the other hand, when the input pulsating flow voltage V IN power distribution set voltage V is greater than the SHARE is to output a voltage obtained by subtracting the remaining electric power distribution setting voltage V from the SHARE pulsating input voltage V IN as shown in equation (5) by voltage V PS.
- V SHARE 250V.
- V REG 5V
- the MOSFET 340 In the power distribution controller 240 of FIG. 3, the MOSFET 340 must withstand the withstand voltage above the maximum voltage of V IN -V SHARE , and thus a MOSFET having a high breakdown voltage should be used. Instead of the MOSFET 340 of FIG. 3, similar high voltage devices, such as high voltage Bipolar Junction Transistors (BJTs), may also be used.
- BJTs Bipolar Junction Transistors
- the power distribution controller 240 of FIG. 3 may implement the entire circuit of FIG. 3 in one chip (eg, using a 700V high voltage process), or alternatively, may be implemented in one chip with only the power distribution control IC 300. This allows the user to change the R SREF1 and R SREF2 located outside the chip to set the power distribution set voltage V SHARE to the desired value.
- the MOSFET 340 is implemented using a MOSFET device having a maximum withstand voltage, for example, a 700V MOSFET device, the power connected in series with the driver 230 in the AC LED lighting system 200 according to the present invention.
- the higher withstand voltage of the MOSFET 340 of the distribution controller 240 makes it possible to significantly increase the resistance to surge voltages occurring in the AC power lines of the entire AC LED lighting system 200. Accordingly, the AC breakdown voltage, such as metal oxide varistor (MOV) and transient voltage suppression (TVS) diodes, required to absorb the surge voltage generated on the AC power line in the AC LED lighting system 200, may be used with a lower rated voltage. This allows for lower volume and cost of the overall AC LED lighting system.
- MOV metal oxide varistor
- TVS transient voltage suppression
- the driving voltage supplied to the fourth stage driving current source CS 4 (that is, the last driving current source) included in the driving unit 230 by the power distribution controller 240 in the AC LED lighting system 200 of FIG. 2A is a constant voltage.
- the power distribution setting voltage of multiple stages may be set, and the power distribution controller 240 may be configured to control each driving voltage supplied to the plurality of driving current sources to a constant voltage.
- V DT4 is a driving voltage supplied to the third stage driving current source CS 3 and the fourth stage driving current source CS 4 of the driving unit 230 by setting two power distribution setting voltages V SHARE1 and V SHARE2 in the AC LED lighting system 200 of the present invention.
- V PS the power distribution control voltage
- the driving voltage supplied to the third stage driving current source CS 3 is V SHARE1 -V DT3
- the driving voltage supplied to the fourth stage driving current source CS4 is V SHARE2 ⁇ .
- V DT4 is set to each constant drive voltage.
- the power distribution controller controls the driving voltage of the three-stage driving current source as well as the four-stage driving current source to a constant voltage, thereby lowering the chip temperature of the driving unit 230.
- the power distribution controller may be designed such that even the driving voltages of the two-stage driving current source and the first-stage driving current source are controlled by a constant driving voltage.
- the power distribution controller when the power distribution controller is implemented as a chip, the circuit implementation becomes complicated and the power consumption of the power distribution controller increases, thereby increasing the chip temperature of the power distribution controller. Therefore, an appropriate power distribution controller suitable for the requirements and operating conditions of the AC LED lighting system is required. Must be configured.
- FIG. 5 is a diagram illustrating an example of an implementation of a multi-stage power distribution controller 400 that constantly controls driving voltages of a three-stage driving current source CS 3 and a four-stage driving current source CS 4 of the driving unit 230 as shown in the operation waveform diagram of FIG. 4. .
- the differential amplifiers 430 and 530 operate on or off depending on the states of the bias control transistors 630 and 640. For example, when the gate voltage 552 of the bias control transistor 630 is high, the differential amplifier 430 is turned on and is turned off when it is low. In addition, it buffers 420 and 520 is any one of an output of the pass (Pass) transistors 610 and 620 is turned on or in accordance with which the off-state buffers 420 and 520, outputs 451 and 551 of the connection to the node 452 to produce a power distribution control voltage V PS Contribute.
- Pass pass
- the output 451 of the buffer 420 is connected to the node 452 when the gate of the pass transistor 610 is high, and the output 551 of the buffer 520 is connected to the node 452 when the gate of the pass transistor 620 is high. Connected.
- the buffers 420 and 520 and the differential amplifiers 430 and 530 plays a role in determining the power distribution control voltage V PS value.
- the transistors 620 and 640 are turned on to operate the buffer 520 and the differential amplifier 530, and the transistor 610 when the output 553 of the comparator 660 is low.
- And 630 are turned on to operate buffer 420 and differential amplifier 430.
- the buffer 420 and the differential amplifier 430 control the drive voltage of the three-stage drive current source CS 3 together with the associated element
- the buffer 520 and the differential amplifier 530 control the drive voltage of the four-stage drive current source CS 4 together with the associated element.
- V IN Pulsating input voltage
- V IN is V is smaller than DT4 voltage is a three-stage driving current source CS when the circuit for controlling the driving voltage of the third operation, and conversely V IN is greater than V DT4 voltage, the four-stage drive current source CS 4 drive voltage It can be seen that when the circuit is configured to operate the circuit for controlling the operation, the operation is performed as shown in the operation waveform diagram of FIG. 4.
- the operation control of the three-stage driving current source and the four-stage driving current source is determined by the operation of the comparator 660, so that the values of the resistors R X1 and R X2 may be expressed by Equation 7 below. You can set it.
- the buffer 420 and the differential amplifier 430 operate to control the driving voltage of the three-stage driving current source CS 3 , which corresponds to the section of t ⁇ t 4 and the section of t ⁇ t 5 of FIG. 4. Since the operation of the three circuits is exactly the same, the following equations can be obtained.
- R SREF11 and R SREF12 resistance values may be set to be a desired first power distribution setting voltage V SHARE1 for V REG , R 1 , and R 2 given from Equations 8 and 10 above.
- R SREF21 and R SREF22 resistance values may be set to be a desired second power distribution setting voltage V SHARE2 for V REG , R 1 , and R 2 given from Equations 11 and 13 above.
- FIG. 2 illustrates that the driving unit is configured in four stages, the driving unit may be configured in more or less stages.
- the power distribution controller of FIG. 2 is also not limited to the exemplary configurations of FIGS. 3 and 5, and may be implemented in various configurations that perform substantially the same functions.
- power distribution controller 400 multi-stage power distribution controller
- LED1 ⁇ LED4 Single Stage Luminosity ⁇ Four Stage Luminosity
- VLED1 ⁇ VLED4 1 stage light emitting part forward on voltage ⁇ 4 stage light emitting group forward on voltage
- V AC AC input voltage
- V IN Pulse current input voltage
- I IN light emitting unit input current
- V PS power distribution control voltage
- V SHARE , V SHARE1 , V SHARE2 Power Distribution Setting Voltage
- V SREF , V SREF1 , V SREF2 Reference Voltage
Landscapes
- Engineering & Computer Science (AREA)
- General Engineering & Computer Science (AREA)
- Microelectronics & Electronic Packaging (AREA)
- Led Devices (AREA)
- Circuit Arrangement For Electric Light Sources In General (AREA)
Abstract
An AC LED lighting system is disclosed. The present invention provides an AC LED driving apparatus which can reduce power consumption of at least one driving current source by controlling a driving voltage supplied to the driving current source such that only a predetermined voltage at which the driving current source can be optimally operated is supplied thereto. Therefore, the AC LED driving apparatus according to the present invention can prevent an IC chip, in which a driving current source is implemented, from locally having an excessively increased surface temperature.
Description
본 발명은 발광 다이오드(Lighting Emitting Diode: LED)의 구동에 관한 것이다.The present invention relates to the driving of a light emitting diode (LED).
이 부분에 기술된 내용은 단순히 본 발명에 대한 배경 정보를 제공할 뿐 종래기술을 구성하는 것은 아니다.The contents described in this section merely provide background information on the present invention and do not constitute a prior art.
환경 친화적이고 에너지 효율이 높은 LED가 여러 산업 분야에 사용되고 있으며, 그 중 한 분야인 LED 조명은 실내 조명 및 야외 조명 분야에 더욱 확대 적용되고 있다. LED 조명은 LED를 구동하는 구동 방식에 따라 DC 구동 방식과 AC 구동 방식이 있다. DC 구동 방식은 전파 정류된 AC 전압을 AC/DC 컨버터를 통해 DC 전압으로 먼저 변환하고, 변환된 DC 전압을 LED 구동 시스템의 전원 전압으로 사용하여 LED 구동 전류를 공급하는 방식이다. AC 구동 방식은 DC 전압 변환 과정 없이 전파 정류한 교류 전압을 그대로 LED 구동 시스템의 전원 전압으로 사용하여 LED 구동 전류를 공급하는 방식이다. AC 구동 방식은 DC 구동 방식에 비해 고압 커패시터(Capacitor), 인덕터(Inductor), 트랜스포머(Transformer) 등을 사용하지 않아 구동 회로의 공간을 적게 차지하며 신뢰성과 설계 편의성이 좋은 장점을 가진다.Environmentally friendly and energy-efficient LEDs are used in many industries, and one of them is LED lighting, which is being extended to indoor lighting and outdoor lighting. LED lighting has a DC driving method and an AC driving method depending on the driving method for driving the LED. In the DC driving method, the AC rectified AC voltage is first converted into a DC voltage through an AC / DC converter, and the LED driving current is supplied using the converted DC voltage as a power supply voltage of the LED driving system. AC driving method is to supply the LED driving current by using the AC voltage rectified without rectifying DC voltage as the power supply voltage of the LED driving system. The AC driving method does not use a high voltage capacitor, inductor, transformer, etc., compared to the DC driving method, which takes up less space in the driving circuit and has good reliability and design convenience.
AC LED 조명 시스템은 일반적으로 반도체 IC와 주변 수동소자로 구현되며, 반도체 IC는 보통 복수의 전류원과 복수의 스위치를 포함한다. 입력되는 전파정류 전압이 LED 스트링의 순방향 온 전압을 초과하는 동안에는, 초과 전압은 전류원이 구현된 반도체 IC에서 강하되는데, 이러한 초과 전압에 상응하는 전력이 반도체 IC에서 열 에너지로 소모된다. IC의 신뢰도를 높이기 위해서는 IC 칩의 온도가 적절한 범위 내에서 관리되어야 한다.AC LED lighting systems are typically implemented with semiconductor ICs and peripheral passive components, which typically include a plurality of current sources and a plurality of switches. While the input full-wave rectified voltage exceeds the forward on voltage of the LED string, the excess voltage drops in the semiconductor IC in which the current source is implemented, and power corresponding to this excess voltage is consumed as thermal energy in the semiconductor IC. To increase the IC's reliability, the temperature of the IC chip must be managed within an appropriate range.
본 발명은 IC 칩의 온도가 국부적으로 과도하게 상승하지 않아 IC 신뢰성을 높이는 AC LED 조명 시스템을 제공하는 데 주된 목적이 있다. 본 발명은 적어도 하나의 구동 전류원에 공급되는 구동 전압을 구동 전류원이 동작할 수 있는 최적의 일정한 구동 전압만 공급되도록 제어하여 구동 전류원의 전력 소모를 낮추는 AC LED 구동 회로를 제공하는 데 목적이 있다.SUMMARY OF THE INVENTION The present invention aims to provide an AC LED lighting system in which the temperature of the IC chip does not locally rise excessively, thereby increasing the IC reliability. SUMMARY OF THE INVENTION An object of the present invention is to provide an AC LED driving circuit which controls a driving voltage supplied to at least one driving current source so that only an optimum constant driving voltage for operating the driving current source is supplied to lower power consumption of the driving current source.
본 발명의 일 측면에 의하면, 직렬 연결된 복수의 LED 그룹과, 복수의 구동 전류원을 포함하는 구동회로와, 상기 공통 노드와 상기 선행하는 LED그룹의 양의 말단에 연결된 전력 배분 제어기를 포함하는 복수의 LED를 구동하는 장치를 제공한다. 각 LED 그룹은 양의 말단(positive end)과 음의 말단(negative end)을 가지며, 상기 복수의 LED 그룹 중 선행하는 LED 그룹의 양의 말단에는 맥류 입력 전압이 입력된다. 구동회로에 포함된 각 구동 전류원은 대응되는 LED 그룹의 음의 말단에 연결된 제1단과 공통 노드에 연결된 제2단을 가진다. 여기서, 상기 맥류 입력 전압의 상승 기간 또는 하강 기간 동안에, (a) 상기 맥류 입력 전압이 기설정된 임계 전압을 초과하면, 상기 전력 배분 제어기는 초과분에 상응하는 전력 배분 제어 전압을 상기 공통 노드에 출력하는 제1모드로 동작하고, (b) 상기 맥류 입력 전압이 상기 임계 전압을 초과하지 않으면, 상기 전력 배분 제어기는 상기 공통 노드에 영(zero) 전압을 출력하는 제2모드로 동작한다.According to an aspect of the present invention, there is provided a plurality of LED groups, a driving circuit including a plurality of driving current sources, and a plurality of power distribution controllers connected to positive ends of the common node and the preceding LED group. Provides a device for driving an LED. Each LED group has a positive end and a negative end, and a pulse current input voltage is input to the positive end of the preceding LED group among the plurality of LED groups. Each drive current source included in the drive circuit has a first end connected to the negative end of the corresponding LED group and a second end connected to the common node. Here, during the rising or falling period of the pulse current input voltage, (a) if the pulse current input voltage exceeds a predetermined threshold voltage, the power distribution controller outputs a power distribution control voltage corresponding to the excess to the common node. Operating in a first mode, and (b) if the pulse current input voltage does not exceed the threshold voltage, the power distribution controller operates in a second mode that outputs a zero voltage to the common node.
상기 구동 장치의 실시예들은 다음의 특징들을 하나 이상 더 포함할 수 있다.Embodiments of the drive device may further include one or more of the following features.
일부 실시예에서, 상기 구동회로와 상기 전력 배분 제어기는 각기 다른 집적회로 칩으로 구현될 수 있다. 다른 실시예에서, 상기 구동회로와 상기 전력 배분 제어기는 하나의 집적회로 칩으로 구현될 수 있다.In some embodiments, the driving circuit and the power distribution controller may be implemented in different integrated circuit chips. In another embodiment, the driving circuit and the power distribution controller may be implemented as one integrated circuit chip.
일부 실시예에서, 상기 임계 전압은 상기 복수의 LED 그룹의 순방향 온 전압의 총합보다 큰 값으로 설정된다.In some embodiments, the threshold voltage is set to a value greater than the sum of the forward on voltages of the plurality of LED groups.
일부 실시예에서, 상기 전력 배분 제어 전압은 상기 맥류 입력 전압에서 상기 임계 전압을 뺀 전압이다.In some embodiments, the power distribution control voltage is the voltage minus the threshold voltage.
일부 실시예에서, 상기 복수의 LED 그룹 중 선행하는 LED 그룹의 양의 말단과 상기 공통 노드 간의 전압은, 상기 제1모드에서, 상기 맥류 입력 전압의 변동에 무관하게 일정한 전압(constant voltage)을 갖는다.In some embodiments, the voltage between the positive end of the preceding LED group and the common node of the plurality of LED groups has a constant voltage in the first mode, regardless of the variation of the pulse current input voltage. .
일부 실시예에서, 상기 전력 배분 제어기는 상기 맥류 입력 전압으로부터 상기 임계 전압에 비례하는 기준 전압을 출력하는 기준 전압 생성 회로; 상기 맥류 입력 전압을 분압하여 제1분압전압을 출력하는 제1분압회로; 상기 기준 전압 생성 회로와 상기 공통 노드 사이에 직렬 연결된 한 쌍의 저항을 포함하고, 피드백 전압을 출력하는 피드백 회로; 상기 피드백 전압과 상기 제1분압전압 간의 차이에 따라 제어신호를 출력하는 연산 증폭기; 상기 제어신호에 따라 동작하는 트랜지스터를 포함한다. 상기 연산 증폭기는 상기 피드백 전압을 입력받는 제1입력단과, 상기 제1분압전압을 입력받는 제2입력단과, 상기 제어신호를 출력하는 출력단을 구비한다. 상기 트랜지스터는 상기 공통 노드에 연결된 제1단과, 접지에 연결된 제2단과, 상기 연산 증폭기의 출력단에 연결된 제어단을 구비한다.In some embodiments, the power distribution controller comprises: a reference voltage generation circuit for outputting a reference voltage proportional to the threshold voltage from the pulse current input voltage; A first voltage dividing circuit for dividing the pulse current input voltage to output a first voltage dividing voltage; A feedback circuit including a pair of resistors connected in series between the reference voltage generation circuit and the common node and outputting a feedback voltage; An operational amplifier outputting a control signal according to a difference between the feedback voltage and the first divided voltage; And a transistor that operates according to the control signal. The operational amplifier includes a first input terminal for receiving the feedback voltage, a second input terminal for receiving the first divided voltage, and an output terminal for outputting the control signal. The transistor has a first terminal connected to the common node, a second terminal connected to ground, and a control terminal connected to an output terminal of the operational amplifier.
일부 실시예에서, 상기 기준 전압 생성 회로는 상기 선행하는 LED그룹의 양의 말단에 연결되어 상기 맥류 입력 전압을 입력받아 정전압을 출력하는 레귤레이터(regulator); 상기 정전압을 분압하여 제2분압전압을 출력하는 제2분압회로; 및 상기 제2분압전압을 입력받아 상기 제2분압전압과 실질적으로 동일한 크기를 갖는 상기 기준 전압을 출력하는 아날로그 버퍼를 포함한다.In some embodiments, the reference voltage generation circuit may include a regulator connected to a positive end of the preceding LED group to receive the pulse current input voltage and output a constant voltage; A second voltage dividing circuit for dividing the constant voltage to output a second voltage dividing voltage; And an analog buffer receiving the second divided voltage and outputting the reference voltage having a magnitude substantially the same as the second divided voltage.
일부 실시예에서, 상기 제2분압회로는 2개의 분압저항을 포함하고, 상기 2개의 분압저항은 상기 레귤레이터 및 상기 아날로그 버퍼가 구현된 집적회로 칩의 외부에 위치한다.In some embodiments, the second voltage divider circuit includes two voltage divider resistors, and the two voltage divider resistors are located outside the integrated circuit chip in which the regulator and the analog buffer are implemented.
본 발명의 다른 측면에 의하면, 직렬 연결된 복수의 LED 그룹과, 복수의 구동 전류원을 포함하는 구동회로와, 상기 공통 노드와 상기 선행하는 LED그룹의 양의 말단에 연결된 전력 배분 제어기를 포함하는 복수의 LED를 구동하는 장치를 제공한다. 각 LED 그룹은 양의 말단(positive end)과 음의 말단(negative end)을 가지며, 상기 복수의 LED 그룹 중 선행하는 LED 그룹의 양의 말단에는 맥류 입력 전압이 입력된다. 구동회로에 포함된 각 구동 전류원은 대응되는 LED 그룹의 음의 말단에 연결된 제1단과 공통 노드에 연결된 제2단을 가진다. 여기서, 상기 맥류 입력 전압이 상기 복수(M)의 LED들 그룹을 켜기에 충분할 때, 상기 전력 배분 제어기는, (a) 상기 맥류 입력 전압이 기설정된 임계 전압을 초과하면, 상기 복수의 LED 그룹 중 선행하는 LED 그룹의 양의 말단과 상기 공통 노드 간의 전압이 상기 맥류 입력 전압의 변동에 무관하게 일정한 전압을 갖도록, 상기 맥류 입력 전압의 변동에 따라 전력 배분 제어 전압을 상기 공통 노드에 출력하는 제1모드로 동작하고, (b) 상기 맥류 입력 전압이 상기 임계 전압을 초과하지 않으면, 상기 공통 노드에 영 전압을 출력하는 제2모드로 동작한다.According to another aspect of the invention, a plurality of LED groups, a drive circuit including a plurality of driving current sources connected in series, and a plurality of power distribution controllers connected to positive ends of the common node and the preceding LED group Provides a device for driving an LED. Each LED group has a positive end and a negative end, and a pulse current input voltage is input to the positive end of the preceding LED group among the plurality of LED groups. Each drive current source included in the drive circuit has a first end connected to the negative end of the corresponding LED group and a second end connected to the common node. Here, when the pulse current input voltage is sufficient to turn on the group of the plurality of LEDs, the power distribution controller is configured to (a) if the pulse current input voltage exceeds a predetermined threshold voltage, among the plurality of LED groups. A first outputting a power distribution control voltage to the common node in accordance with the change in the pulse current input voltage such that the voltage between the positive terminal of the preceding LED group and the common node has a constant voltage regardless of the change in the pulse current input voltage. Mode and (b) the second mode outputs a zero voltage to the common node if the pulse current input voltage does not exceed the threshold voltage.
일부 실시예에서, 상기 맥류 입력 전압이 상기 복수의 LED들의 제1 LED 그룹부터 제k LED 그룹을 켜기에 충분할 때(여기서, j≤k≤M-1이고, 1≤j≤M-1임), 상기 전력 배분 제어기는, 각 k에 대해, (c) 상기 맥류 입력 전압이 기설정된 제k 임계 전압보다 작으면 상기 공통 노드에 영(zero) 전압을 출력하는 제k-1모드로 동작하고, (d) 상기 맥류 입력 전압이 상기 제k 임계 전압보다 크고 상기 제1 LED 그룹부터 제k+1 LED 그룹까지의 순방향 온 전압의 총합보다 작으면, 상기 제1 LED 그룹의 양의 말단과 상기 공통 노드 간의 전압이 상기 맥류 입력 전압의 변동에 무관하게 일정한 전압을 갖도록, 상기 제k 임계 전압을 초과하는 초과분에 상응하는 제 k전력 배분 제어 전압을 상기 공통 노드에 출력하는 제k-2모드로 동작한다.In some embodiments, when the pulse current input voltage is sufficient to turn on the k-th LED group from the first LED group of the plurality of LEDs, where j ≦ k ≦ M-1 and 1 ≦ j ≦ M-1 The power distribution controller operates in k-1 mode for outputting a zero voltage to the common node when (c) the pulse current input voltage is less than a predetermined kth threshold voltage, for each k. (d) if the pulse current input voltage is greater than the k th threshold voltage and less than the sum of the forward on voltages from the first LED group to the k + 1 LED group, the positive terminal of the first LED group and the common Operating in a k-2 mode of outputting a k-th power distribution control voltage corresponding to an excess exceeding the k th threshold voltage to the common node such that the voltage between nodes has a constant voltage regardless of the fluctuation of the pulse current input voltage. do.
본 발명의 또 다른 측면에 의하면, 직렬 연결된 복수의 LED 그룹과, 복수의 구동 전류원을 포함하는 구동회로와, 상기 공통 노드와 상기 선행하는 LED그룹의 양의 말단에 연결된 전력 배분 제어기를 포함하는 복수의 LED를 구동하는 장치를 제공한다. 각 LED 그룹은 양의 말단(positive end)과 음의 말단(negative end)을 가지며, 상기 복수의 LED 그룹 중 선행하는 LED 그룹의 양의 말단에는 맥류 입력 전압이 입력된다. 구동회로에 포함된 각 구동 전류원은 대응되는 LED 그룹의 음의 말단에 연결된 제1단과 공통 노드에 연결된 제2단을 가진다. 여기서, 상기 맥류 입력 전압의 상승 기간 또는 하강 기간 동안에, 상기 전력 배분 제어기는 (a) 상기 맥류 입력 전압이 기설정된 제1임계 전압을 초과하면, 상기 제1임계 전압을 초과하는 초과분에 상응하는 제1전력 배분 제어 전압을 상기 공통 노드에 출력하는 제1모드로 동작하고, (b) 상기 맥류 입력 전압이 상기 제1임계 전압을 초과하지 않으나 상기 복수의 LED 그룹의 순방향 온 전압의 총합을 초과하면, 상기 공통 노드에 영 전압을 출력하는 제2모드로 동작하고, (c) 상기 복수의 LED 그룹의 순방향 온 전압의 총합을 초과하지 않으나 상기 제1임계 전압보다 낮은 기설정된 제2임계 전압을 초과하면, 상기 제2임계 전압을 초과하는 초과분에 비례하는 제2전력 배분 제어 전압을 상기 공통 노드에 출력하는 제3모드로 동작하고, (d) 상기 맥류 입력 전압이 상기 제2임계 전압을 초과하지 않으면, 상기 공통 노드에 영 전압을 출력하는 제4모드로 동작한다.According to still another aspect of the present invention, there is provided a plurality of LED groups, a driving circuit including a plurality of driving current sources, and a plurality of power distribution controllers connected to positive ends of the common node and the preceding LED group. Provides a device for driving LEDs. Each LED group has a positive end and a negative end, and a pulse current input voltage is input to the positive end of the preceding LED group among the plurality of LED groups. Each drive current source included in the drive circuit has a first end connected to the negative end of the corresponding LED group and a second end connected to the common node. Here, during the rising period or the falling period of the pulse current input voltage, the power distribution controller (a) if the pulse current input voltage exceeds a first predetermined threshold voltage, the power corresponding to the excess exceeding the first threshold voltage; Operating in a first mode for outputting one power distribution control voltage to the common node; and (b) if the pulse current input voltage does not exceed the first threshold voltage but exceeds the sum of the forward on voltages of the plurality of LED groups. And operating in a second mode of outputting a zero voltage to the common node, and (c) does not exceed a sum of forward on voltages of the plurality of LED groups but exceeds a predetermined second threshold voltage lower than the first threshold voltage. The third mode outputs a second power distribution control voltage proportional to an excess exceeding the second threshold voltage to the common node, and (d) the pulse current input voltage is high. The second does not exceed the threshold voltage, and operates in the fourth mode for outputting a zero voltage to the common node.
본 발명의 일 측면에 따르면, 전력 배분 제어기가 구동 전류원에 공급되는 구동 전압을 구동 전류원이 동작할 수 있는 최적의 일정한 구동 전압만 공급되도록 제어함으로써, 구동 전류원의 전력 소모를 낮춰주고, 이에 따라 국부적인 IC 칩 발열을 줄여주어 AC LED 조명 시스템의 신뢰성을 높일 수 있다. 구동 전류원에서 절감된 전력 소모는 전력 배분 제어기에서 소모된다.According to an aspect of the present invention, the power distribution controller controls the driving voltage supplied to the driving current source to supply only the optimum constant driving voltage at which the driving current source can operate, thereby lowering the power consumption of the driving current source, and thus It reduces IC chip heat, increasing the reliability of AC LED lighting systems. The power consumption saved in the drive current source is consumed in the power distribution controller.
본 발명의 다른 측면에 따르면, 전력 배분 제어기가 다단계의 전력 배분 설정 전압을 기초로, 최대 구동 전압이 공급되는 구동 전류원 뿐만 아니라, 이보다 낮은 구동 전압이 공급되는 타 단 구동 전류원들의 구동 전압들도 일정한 전압으로 제어함으로써 칩 발열을 더욱 낮출 수 있다.According to another aspect of the invention, the power distribution controller, based on the multi-stage power distribution setting voltage, the drive voltages of the other end drive current sources supplied with a lower drive voltage as well as the drive current source supplied with the maximum drive voltage are constant. By controlling the voltage, the chip heat can be further lowered.
더욱이, 본 발명에 따르면, 종래기술에 비해 적어도 하나의 구동 전류원에서 소모되는 전력을 절감할 수 있으므로, 구동부의 구동 전력을 추가로 더 공급할 수 있는 여유가 생긴다. 따라서, 고출력 AC LED 조명 시스템에서, 종래기술에 비해, 좀더 적은 개수의 IC로 구동부를 구현할 수 있으며, 이에 따라 좀더 낮은 가격으로 고출력 AC LED 조명 시스템을 구현할 수 있게 된다.Furthermore, according to the present invention, since power consumed by at least one driving current source can be reduced as compared with the prior art, there is a margin to further supply driving power of the driving unit. Therefore, in the high output AC LED lighting system, compared to the prior art, it is possible to implement a driving unit with a smaller number of ICs, thereby enabling a high output AC LED lighting system at a lower cost.
나아가, 구동부와 전력 배분 제어기(PSCon)의 출력을 직렬 연결하여 AC 전원 라인에 발생하는 서지에 대한 내성을 향상시킬 수 있다.In addition, the driving unit and the output of the power distribution controller PSCon may be connected in series to improve resistance to surge occurring in the AC power line.
도 1a는 종래의 AC LED 조명 시스템의 간략한 구성도를 도시한 도면이다.Figure 1a is a diagram showing a simplified configuration of a conventional AC LED lighting system.
도 1b는 도 1a에 도시된 종래의 AC LED 조명 시스템의 이상적인 동작 파형을 도시한 도면이다.FIG. 1B illustrates an ideal operating waveform of the conventional AC LED lighting system shown in FIG. 1A.
도 2a는 본 발명의 일 실시예에 따른 AC LED 조명 시스템의 간략한 구성도이다. 2A is a simplified schematic diagram of an AC LED lighting system according to an embodiment of the present invention.
도 2b 내지 도 2d는 도 2a에 예시된 AC LED 조명 시스템의 동작 파형을 도시한 도면이다.2B-2D show operating waveforms of the AC LED lighting system illustrated in FIG. 2A.
도 3은 본 발명의 일 실시예에 따른 전력 배분 제어기의 구성을 도시한 도면이다.3 is a diagram illustrating a configuration of a power distribution controller according to an embodiment of the present invention.
도 4는 두 개의 전력 배분 설정 전압을 두는 경우, 본 발명의 전력 배분 제어기의 바람직한 출력 파형을 도시한 도면이다.4 is a diagram showing a preferred output waveform of the power distribution controller of the present invention when two power distribution setting voltages are placed.
도 5는 두 개의 전력 배분 설정 전압을 두는 경우, 본 발명의 일 실시예에 따른 전력 배분 제어기의 구성을 도시한 도면이다.FIG. 5 is a diagram illustrating a configuration of a power distribution controller according to an embodiment of the present invention when two power distribution setting voltages are provided.
이하, 본 발명의 일부 실시예들을 예시적인 도면을 통해 상세하게 설명한다. 각 도면의 구성요소들에 참조부호를 부가함에 있어서, 동일한 구성요소들에 대해서는 비록 다른 도면상에 표시되더라도 가능한 한 동일한 부호를 가지도록 하고 있음에 유의해야 한다. 또한, 본 발명을 설명함에 있어, 관련된 공지 구성 또는 기능에 대한 구체적인 설명이 본 발명의 요지를 흐릴 수 있다고 판단되는 경우에는 그 상세한 설명은 생략한다.Hereinafter, some embodiments of the present invention will be described in detail through exemplary drawings. In adding reference numerals to the components of each drawing, it should be noted that the same reference numerals are assigned to the same components as much as possible even though they are shown in different drawings. In addition, in describing the present invention, when it is determined that the detailed description of the related well-known configuration or function may obscure the gist of the present invention, the detailed description thereof will be omitted.
또한, 본 발명의 구성 요소를 설명하는 데 있어서, 제 1, 제 2, A, B, (a), (b) 등의 용어를 사용할 수 있다. 이러한 용어는 그 구성 요소를 다른 구성 요소와 구별하기 위한 것일 뿐, 그 용어에 의해 해당 구성 요소의 본질이나 차례 또는 순서 등이 한정되지 않는다. 어떤 구성 요소가 다른 구성요소에 "연결", "결합" 또는 "접속"된다고 기재된 경우, 그 구성 요소는 그 다른 구성요소에 직접적으로 연결되거나 또는 접속될 수 있지만, 각 구성 요소 사이에 또 다른 구성 요소가 "연결", "결합" 또는 "접속"될 수도 있다고 이해되어야 할 것이다.In addition, in describing the component of this invention, terms, such as 1st, 2nd, A, B, (a), (b), can be used. These terms are only for distinguishing the components from other components, and the nature, order or order of the components are not limited by the terms. If a component is described as being "connected", "coupled" or "connected" to another component, that component may be directly connected to or connected to that other component, but there may be another configuration between each component. It is to be understood that the elements may be "connected", "coupled" or "connected".
도 1a 및 도 1b는 종래의 AC LED 조명 시스템의 간략한 구성도와 그 동작 파형을 도시한 도면이다.1A and 1B are schematic diagrams and operational waveforms of a conventional AC LED lighting system.
도 1a의 AC LED 조명 시스템(100)은 AC 입력 전압 VAC을 전파 정류하여 발광부(120)의 맥류 입력 전압 VIN으로 변환하는 전파 정류기(110), 맥류 입력 전압 VIN을 입력받아 발광하는 발광부(120), 발광부(120)에 발광 구동 전류를 공급하는 구동부(130)로 구성된다. AC LED lighting system 100 of Figure 1a, which emits light by receiving the full-wave rectifier 110, a pulsating input voltage V IN to be converted to a pulsating input voltage V IN of the full-wave rectification of the AC input voltage V AC light-emitting unit 120 The light emitting unit 120 and the light emitting unit 120 includes a driving unit 130 for supplying a light emission driving current.
발광부(120)는 1단 발광단(LED1)에서 4단 발광단(LED4)까지 구성되며, 각 단 발광단은 실제적으로는 다수의 LED가 직렬 연결된 구성이거나, 혹은 직렬과 병렬 연결이 혼합된 구성일 수 있다. 구동부(130)는 1단 구동 전류원 CS1에서 4단 구동 전류원 CS4까지로 구성되며, 각 발광단의 구동 전류원이 온(ON) 되면 해당 전류원의 구동 전류 I1에서 I4를 발광부(120)의 해당 발광단에 공급한다. 구동 전류원 CS1 내지 CS4는 맥류 입력 전압 VIN에 따라 온(ON), 오프(OFF), 혹은 천이 상태로 동작을 한다. 이를 상세히 설명하면 다음과 같다. The light emitting unit 120 is configured from one stage light emitting stage LED1 to four stage light emitting stage LED4, and each single emitting stage is actually composed of a plurality of LEDs connected in series or mixed in series and parallel connection. It can be a configuration. The driving unit 130 includes a first stage driving current source CS 1 to a fourth stage driving current source CS 4. When the driving current source of each light emitting stage is turned on, the driving unit 130 generates the driving current I 1 to I 4 of the corresponding current source. ) To the corresponding luminophore. The driving current sources CS 1 to CS 4 operate in an ON state, an OFF state, or a transition state according to the pulse current input voltage V IN . This will be described in detail as follows.
천이 상태를 제외하면, 맥류 입력 전압 VIN의 일 시점에서 각 단 구동 전류원 중 어느 하나의 구동 전류원만 온 되어 있고 나머지 구동 전류원은 모두 오프(혹은 아주 작은 전류가 흐르는) 상태로 동작한다. 천이 상태에서 맥류 입력 전압 VIN이 점점 증가하는 경우에는, (n-1)단 (n≥2인 자연수) 구동 전류원의 구동 전류 In-1는 점점 감소하고 (n)단 구동 전류원의 구동 전류 In는 점점 증가한다. 천이 상태에서 맥류 입력 전압 VIN이 점점 감소하는 경우에는, (n)단 구동 전류원의 구동 전류 In는 점점 감소하고 (n-1)단 구동 전류원의 구동 전류 In-
1는 점점 증가한다. 도 1a의 구동부(130)가 위와 같은 동작을 하기 위한 회로 구성은 다양한 방법으로 구현할 수 있으나, 설명의 편의를 위해 명시적으로 도시하지는 않았다. Except for the transition state, only one driving current source of each stage driving current source is turned on at one time of the pulse current input voltage V IN , and all other driving current sources operate in an off state (or a small current flows). When the pulse current input voltage V IN gradually increases in the transition state, the driving current I n-1 of the (n-1) stage (a natural number of n≥2) driving current source gradually decreases, and the (n) driving current of the driving current source. I n gradually increases. When the input pulsating flow voltage V IN decreases gradually in a transition state, (n) drive current I n of the single driving source it is gradually decreased, and (n-1) of the short driving current source drive current I 1 n- is increasing. The circuit configuration for the operation of the driving unit 130 of FIG. 1A may be implemented in various ways, but is not explicitly illustrated for convenience of description.
도 1b의 동작 파형도는 이러한 구동부(130)의 동작에서 천이 구간이 없는 이상적인 동작 파형을 도시한 것이다. 즉, 도 1b는 (n-1)단 구동 전류원에서 (n)단 구동 전류원으로 혹은 (n)단 구동 전류원에서 (n-1)단 구동 전류원으로의 천이가 천이 구간 없이 이루어지는 경우를 가정하고 있다. 1단 발광단(LED1)으로부터 4단 발광단(LED4)의 순방향 다이오드 온 전압을 각각 VLED1에서 VLED4까지로 명명하고, 도 1b에 도시된 이상적인 동작 파형을 참조하여 AC LED 조명 시스템(100)에서 구동부(130)의 동작 방법을 간단히 설명하기로 한다. 도 1b의 동작 파형도에서 전압 VDT1 ~ VDT4은 발광부(120)의 각 발광단이 온 되어 발광하기 위해 필요한 입력 전압을 나타낸 것으로, 이를 순방향 다이오드 온 전압의 함수로 표시하면, VDT1=VLED1, VDT2=VLED1+VLED2, VDT3=VLED1+VLED2+VLED3, VDT4=VLED1+VLED2+VLED3+VLED4 이다. The operating waveform diagram of FIG. 1B illustrates an ideal operating waveform without a transition section in the operation of the driver 130. That is, FIG. 1B assumes a transition from the (n-1) stage driving current source to the (n) stage driving current source or the (n) stage driving current source to the (n-1) stage driving current source without a transition section. . From the first stage light emitting end (LED1), a forward diode turn-on voltage of the four-stage emission stage (LED4) respectively named in V LED1 to V LED4, and with reference to the ideal operating waveforms shown in Figure 1b to AC LED lighting system (100) The operation method of the drive unit 130 will be described briefly. In the operating waveform diagram of FIG. 1B, the voltages V DT1 to V DT4 represent input voltages required for each light emitting terminal 120 to be turned on and emit light. When this is expressed as a function of the forward diode on voltage, V DT1 = V LED1 , V DT2 = V LED1 + V LED2 , V DT3 = V LED1 + V LED2 + V LED3 , V DT4 = V LED1 + V LED2 + V LED3 + V LED4 .
*(1) AC 입력 전압이 점점 증가하고 있지만 발광부(120)의 맥류 입력 전압 VIN이 VDT1 보다는 작은 구간(0≤t≤t1 구간)에는 구동부(130)의 구동 전류원 CS1에서 CS4는 모두 오프 상태에 있고 구동 전류는 모두 영이 된다. (2) AC 입력 전압이 점점 증가하여 VIN이 VDT1 보다는 크지만 VDT2 보다는 작은 구간(t1≤t≤t2 구간)에는 구동 전류원 CS1만 온 되어 구동 전류 I1이 1단 발광단(LED1)으로만 공급된다. (3) VIN이 VDT2 보다는 크지만 VDT3 보다는 작은 구간(t2≤t≤t3 구간)에는 구동 전류원 CS2만 온 되어 구동 전류 I2가 1단 발광단(LED1)과 2단 발광단(LED2)으로 공급된다. (4) VIN이 VDT3 보다는 크지만 VDT4 보다는 작은 구간(t3≤t≤t4 구간)에는 구동 전류원 CS3만 온 되어 구동 전류 I3가 1단 발광단(LED1)에서 3단 발광단(LED3)까지 공급된다. (5) VIN이 VDT4 보다 큰 구간(t4≤t≤t5 구간)에는 구동 전류원 CS4만 온 되어 구동 전류 I4가 1단 발광단(LED1)에서 4단 발광단(LED4)까지 공급된다. (6) AC 입력 전압이 최대값까지 증가하였다가 다시 점점 감소하여, VIN이 VDT4 보다는 작지만 VDT3 보다는 큰 구간(t5≤t≤t6 구간)에는 구동 전류원 CS3만 온 되어 구동 전류 I3가 1단 발광단(LED1)에서 3단 발광단(LED3)까지 공급된다. (7) VIN이 VDT3 보다는 작지만 VDT2 보다는 큰 구간(t6≤t≤t7 구간)에는 구동 전류원 CS2만 온 되어 구동 전류 I2가 1단 발광단(LED1)에서 2단 발광단(LED2)까지 공급된다. (8) VIN이 VDT2 보다는 작지만 VDT1 보다는 큰 구간(t7≤t≤t8 구간)에는 구동 전류원 CS1만 온 되어 구동 전류 I1가 1단 발광단(LED1)으로 공급된다. (9) VIN이 VDT1보다 작은 구간(t≥t8 구간)에는 구동 전류원 CS1에서 CS4가 모두 오프 되어 구동 전류는 모두 영이 된다.* (1) Although the AC input voltage is gradually increasing, the driving current source CS 1 of the driving unit 130 of the driving unit 130 in the section where the pulse current input voltage V IN of the light emitting unit 120 is smaller than V DT1 (0 ≤ t ≤ t 1 section). 4 are all off and the drive currents are all zero. (2) As the AC input voltage increases gradually, only the driving current source CS 1 is turned on in the section where V IN is larger than V DT1 but smaller than V DT2 (t 1 ≤ t ≤ t 2 section), so that the driving current I 1 is one stage light emitting stage. Supplied only with (LED1). (3) In the section where V IN is greater than V DT2 but smaller than V DT3 (t 2 ≤ t ≤ t 3 ), only the driving current source CS 2 is turned on so that the driving current I 2 is emitted from the first stage light emitting stage (LED1) and the second stage light emitting. It is supplied to the stage LED2. (4) In the section where V IN is larger than V DT3 but smaller than V DT4 (t 3 ≤ t ≤ t 4 section), only the driving current source CS 3 is turned on, so that the driving current I 3 is emitted in three stages from the first stage light emitting stage (LED1). It is supplied up to the stage (LED3). (5) In the section where V IN is greater than V DT4 (t 4 ≤ t ≤ t 5 section), only the driving current source CS 4 is turned on so that the driving current I 4 is from the first stage light emitting stage (LED1) to the four stage light emitting stage (LED4). Supplied. (6) The AC input voltage increases to the maximum value and then gradually decreases. Only in the section where V IN is smaller than V DT4 but larger than V DT3 (t 5 ≤ t ≤ t 6 section), only the driving current source CS 3 is turned on and the driving current is I 3 is supplied from the first stage light emitting stage LED1 to the three stage light emitting stage LED3. (7) In the section where V IN is smaller than V DT3 but larger than V DT2 (t 6 ≤ t ≤ t 7 ), only the driving current source CS 2 is turned on so that the driving current I 2 is the first stage light emitting stage (LED1). It is supplied up to (LED2). (8) In a section where V IN is smaller than V DT2 but larger than V DT1 (t 7 ≤ t ≤ t 8 section), only the driving current source CS 1 is turned on and the driving current I 1 is supplied to the first stage light emitting diode LED1. (9) In the section where V IN is smaller than V DT1 (t≥t 8 section), all of the driving current sources CS 1 to CS 4 are turned off so that the driving currents are all zero.
도 1b의 동작 파형도에서 각 단 구동 전류원 CS1 ~ CS4에 공급되는 구동 전압 V1 ~ V4은, V1=VIN-VLDE1, V2=VIN-VLDE1-VLDE2, V3=VIN-VLDE1-VLDE2-VLDE3, V4=VIN-VLDE1-VLDE2-VLDE3-VLDE4 이다. 따라서 각 단 구동 전류원 CS1 ~ CS4에서 소모되는 순시전력 PD1 ~ PD4는 PD1=V1×I1, PD2=V2×I2, PD3=V3×I3, PD4=V4×I4 이다. 평균 전력은 순시전력을 한 주기 동안 적분하여 주기로 나눈 값이다. In the operation waveform diagram of FIG. 1B, the driving voltages V 1 to V 4 supplied to the respective stage driving current sources CS 1 to CS 4 are V 1 = V IN -V LDE1 , V 2 = V IN -V LDE1 -V LDE2 , V 3 = V IN- V LDE1- V LDE2- V LDE3 , V 4 = V IN- V LDE1- V LDE2- V LDE3- V LDE4 . Therefore, instantaneous power P D1 ~ P D4 consumed by each stage driving current source CS 1 ~ CS 4 is P D1 = V 1 × I 1 , P D2 = V 2 × I 2 , P D3 = V 3 × I 3 , P D4 = V 4 × I 4 . The average power is the instant power divided by the period divided by one period.
도 1b의 동작 파형도에서 각 단 구동 전류원 CS1 내지 CS4의 각 동작 구간에서 순시전력의 적분 값, 즉 순시전력의 면적을 AREA1에서 AREA7로 표기하고, 각 단 구동 전류원 CS1 내지 CS4에서 소모되는 평균 전력을 PAV1 내지 PAV4로 표기하면 PAV1=(AREA1+AREA7)/T, PAV2=(AREA2+AREA6)/T, PAV3=(AREA3+AREA5)/T, PAV4=AREA4/T 이다. 여기서, T는 맥류 입력 전압 VIN의 주기로서, 60Hz AC 입력 전원에 대해 T=1/120이고, 50Hz AC 입력 전원에 대해 T=1/100이다.In the operation waveform diagram of FIG. 1B, the integral value of the instantaneous power, that is, the area of the instantaneous power, is expressed as AREA 1 to AREA 7 in each operation section of each stage driving current source CS 1 to CS 4 , and each stage driving current source CS 1 to CS. If the average power consumed by 4 is expressed as P AV1 to P AV4 , then P AV1 = (AREA 1 + AREA 7 ) / T, P AV2 = (AREA 2 + AREA 6 ) / T, P AV3 = (AREA 3 + AREA 5 ) / T, P AV4 = AREA 4 / T Here, T is a period of the pulse current input voltage V IN , T = 1/120 for a 60 Hz AC input power supply, and T = 1/100 for a 50 Hz AC input power supply.
AC LED 조명 시스템(100)에서 발광부(120)는 보통 AC 입력 전압의 변화, 예를 들어 ±20% 정도의 AC 입력 전압의 변동에 대해서도 발광부(120)의 어느 발광단이라도 항상 오프 되어 있지 않도록 설계된다. 예를 들어 220V AC 입력 전원인 경우, AC 입력 전압이 20% 낮아지면 AC 입력의 최대 전압은 249V가 되므로 발광부(120)의 LED 순방향 온 전압의 총합 VDT4는 249V보다는 낮도록 설정하여 AC 입력 전압이 극단적으로 낮아지는 경우라도 4단 발광단(LED4)이 항상 오프 되어 있지 않도록 발광부(120)를 구성한다. 이러한 시스템 구성에 따른 결과로, 도 1b의 동작 파형도에서 볼 수 있듯이 정격 AC 입력 전압에서 4단 발광단(LED4)이 온 되어 있는 구간(t4≤t≤t5 구간)에는 큰 구동 전압이 4단 구동 전류원 CS4에 공급된다. 예를 들어 220V AC 입력 전원일 때 최대 전압은 311V이므로 발광부(120) LED 순방향 온 전압의 총합 VDT4가 240V인 경우라면 4단 구동 전류원 CS4에는 최대 71V의 구동 전압이 공급되게 된다. 일반적으로 반도체 집적회로(Integrated Circuit, IC)로 구성되는 구동부(130)에서 구동 전류원 CS1 내지 CS4에 대개 10V 정도 이상의 구동 전압이 공급되면 기 설정된 구동 전류 I1 내지 I4를 발광부(120)의 해당 발광단 LED1 내지 LED4로 공급할 수 있다. In the AC LED lighting system 100, the light emitting unit 120 is not always turned off at any of the light emitting units of the light emitting unit 120 in response to a change in the AC input voltage, for example, a change in the AC input voltage of about 20%. Is designed not to. For example, in the case of 220V AC input power, when the AC input voltage is 20% lower, the maximum voltage of the AC input becomes 249V. Therefore, the total V DT4 of the LED forward-on voltages of the light emitting unit 120 is set to be lower than 249V so that the AC input is reduced. Even when the voltage is extremely low, the light emitting unit 120 is configured such that the four-stage light emitting stage LED4 is not always turned off. As a result of the system configuration, as shown in the operation waveform diagram of FIG. 1B, a large driving voltage is applied in a section in which the four-stage light emitting diode LED4 is turned on (t 4 ≤ t ≤ t 5 section) at a rated AC input voltage. Four stage drive current source CS 4 is supplied. For example, when the maximum voltage is 311V for the 220V AC input power, when the total V DT4 of the LEDs 120 onwards of the light emitting unit 120 is 240V, a maximum driving voltage of 71V is supplied to the fourth driving current source CS 4 . In general, when a driving voltage of about 10V or more is supplied to the driving current sources CS 1 to CS 4 from the driving unit 130 configured as a semiconductor integrated circuit (IC), the preset driving currents I 1 to I 4 are applied to the light emitting unit 120. Can be supplied to the corresponding luminophore LED1 to LED4.
전력 소모의 관점에서 보면, 도 1b의 동작 파형도에서 보듯이, 4단 구동 전류원 CS4이 기 설정된 구동 전류 I4를 정상적으로 공급할 수 있는 전압 이상으로 구동 전압이 4단 구동 전류원 CS4에 더 공급되면 전력 소모가 필요 이상으로 커지게 된다. 이에 따라 IC 내의 4단 전류원 CS4가 위치한 부분의 칩 온도가 크게 올라가게 되어 IC 패키지(Package) 신뢰성에 손상을 입힐 수 있다.From the point of view of power consumption, as shown in an operational waveform chart of Figure 1b, four-speed drive current source CS 4 is pre-set driving is further supplied to a four-stage drive current source CS 4 drive voltage to a voltage above that can supply a current I 4 normally The power consumption will be larger than necessary. As a result, the chip temperature of the part where the four-stage current source CS 4 is located in the IC increases significantly, which may damage the IC package reliability.
본 발명은 위에서 상술한 문제를 해결할 수 있는 AC LED 조명 시스템을 제공하기 위한 것으로, 보다 상세하게 구동 전류원에 공급되는 구동 전압을 구동 전류원이 동작할 수 있는 적절한 크기의 일정한 구동 전압만 공급되도록 제어하여 해당 구동 전류원의 전력 소모를 낮추는 AC LED 조명 시스템을 제공한다. 이에 따라 본 발명의 AC LED 조명 시스템은 IC 칩 온도가 국부적으로 매우 크게 상승하지 않도록 제어하여 IC 신뢰성을 높이는 AC LED 조명 시스템을 제공한다.The present invention is to provide an AC LED lighting system that can solve the above problems, and in more detail by controlling the driving voltage supplied to the driving current source so that only a constant driving voltage of a suitable size to operate the driving current source is supplied. It provides an AC LED lighting system that lowers the power consumption of the drive current source. Accordingly, the AC LED lighting system of the present invention provides an AC LED lighting system that controls the IC chip temperature so as not to rise very locally, thereby increasing IC reliability.
이하, 도 2a 내지 도 2d를 참조하여, 본 발명의 일 실시예에 따른 AC LED 조명 시스템(200)을 설명하기로 한다.Hereinafter, an AC LED lighting system 200 according to an embodiment of the present invention will be described with reference to FIGS. 2A to 2D.
도 2a는 본 발명의 일 실시예에 따른 AC LED 조명 시스템의 구성도를 도시한 도면이다.Figure 2a is a diagram showing the configuration of the AC LED lighting system according to an embodiment of the present invention.
도 2a에 도시된 AC LED 조명 시스템(200)은 AC 입력 전압 VAC을 전파 정류하여 발광부(220)의 맥류 입력 전압 VIN으로 변환하는 전파 정류기(210), 맥류 입력 전압 VIN을 입력 받아 발광하는 발광부(220), 발광부(220)에 발광 구동 전류를 공급하는 구동부(230), 및 구동부(230)의 각 단 구동 전류원 CS1내지 CS4의 공통 노드에 전력 배분 제어 전압 VPS를 공급하는 전력 배분 제어기(PSCon, 240)를 포함한다.The AC LED lighting system 200 illustrated in FIG. 2A receives a full-wave rectifier 210 and a pulse current input voltage V IN for full-wave rectifying the AC input voltage V AC to convert the pulse current input voltage V IN of the light emitting unit 220. The power distribution control voltage V PS to the common node of the light emitting unit 220 to emit light, the driving unit 230 to supply the light emission driving current to the light emitting unit 220, and the driving current sources CS 1 to CS 4 of the driving unit 230. It includes a power distribution controller (PSCon) 240 for supplying.
발광부(220)는 1단 발광단(LED1)에서 4단 발광단(LED4)까지 구성되며, 각 단 발광단은 실제적으로는 다수의 LED가 직렬 연결된 구성이거나, 혹은 직렬과 병렬 연결이 혼합된 구성일 수 있다. The light emitting unit 220 is configured from the first stage light emitting stage LED1 to the four stage light emitting stage LED4, and each single emitting stage is actually composed of a plurality of LEDs connected in series, or a series and parallel connection are mixed. It can be a configuration.
*구동부(230)는 4개의 구동 전류원 CS1 ~ CS4로 구성되며, 각 단 구동 전류원이 온 되면 해당 전류원의 기 설정 구동 전류 I1 ~ I4를 발광부(220)의 해당 발광단에 공급한다.* The driving unit 230 is composed of four driving current sources CS 1 to CS 4 , and when each stage driving current source is turned on, the predetermined driving current I 1 to I 4 of the corresponding current source is supplied to the corresponding light emitting stage of the light emitting unit 220. do.
전력 배분 제어기(240)는 맥류 입력 전압 VIN을 입력받으며, 구동 전류원이 정상적으로 동작하는 적절한 구동 전압만 공급되도록, 구동부(230)의 구동 전류원에 공급되는 구동 전압을 제어하기 위한 전력 배분 제어 전압 VPS를 출력한다. 맥류 입력 전압 VIN이 기 전력 배분 설정 전압 VSHARE
보다 작은 경우에는 전력 배분 제어 전압 VPS는 영(zero)이 되고, 기 전력 배분 설정 전압 VSHARE
보다 큰 경우에는 맥류 입력 전압 VIN에서 기 전력 배분 설정 전압 VSHARE를 뺀 나머지 전압을 전력 배분 제어 전압 VPS로 출력한다. The power distribution controller 240 receives the pulse current input voltage V IN , and the power distribution control voltage V for controlling the driving voltage supplied to the driving current source of the driving unit 230 so that only the proper driving voltage in which the driving current source operates normally is supplied. Output PS Pulse current input voltage V IN This power distribution setting voltage V SHARE If smaller, the power distribution control voltage V PS becomes zero, and the electromotive force distribution setting voltage V SHARE If larger, the remaining voltage minus the electromotive force distribution setting voltage V SHARE from the pulse current input voltage V IN is output as the power distribution control voltage V PS .
도 2b는 구동부의 4단 구동 전류원 CS4의 구동 전압만을 일정한 구동 전압으로 제어하도록 전력 배분 제어기(240)가 구성된 경우의 동작 파형도를 보이는 도면이다. 도 2b를 참조하여 전력 배분 제어기(240)의 동작을 보다 상세히 설명하도록 한다.2B is a view showing an operating waveform diagram when the power distribution controller 240 is configured to control only the driving voltage of the fourth stage driving current source CS 4 of the driving unit to a constant driving voltage. The operation of the power distribution controller 240 will be described in more detail with reference to FIG. 2B.
도 2b에서, VAC,max는 맥류 입력 전압 VIN의 최대값이고, VDT4는 발광부(220) LED들의 순방향 온 전압의 총합으로 VDT4=VLED1+VLED2+VLED3+VLED4 이다. VSHARE는 전력 배분 설정 전압이고, VDROP은 4단 구동 전류원 CS4가 기 설정 구동 전류 I4를 발광부(220)의 4단 발광단(LED4)에 공급할 수 있는 적절한 값의 구동 전압이다. 도 1a에 도시된 종래기술의 AC LED 조명 시스템(100)과 도 2a에 도시된 본 발명의 일 실시예에 따른 AC LED 조명 시스템(200)에서, 4단 구동 전류원 CS4에 공급되는 구동 전압 V4와 순시 전력 소모 PD4, 그리고 순시 전력 소모의 적분 값 AREA4를 구별하여 표현하기 위해 각각 V4,old, V4,new, PD4,old, PD4,new, AREA4,old 그리고 AREA4,new 라고 도시 하였다. 설명의 이해를 돕기 위해 VIN=220Vrms, VDT4=240V, VSHARE=255V 라고 하면 VAC,max=311V이다.In FIG. 2B, V AC, max is the maximum value of the pulse current input voltage V IN , and V DT4 is the sum of the forward-on voltages of the LEDs of the light emitting units 220, V DT4 = V LED1 + V LED2 + V LED3 + V LED4 . . V SHARE is a power budget set voltage, V DROP is a four-stage driving a drive voltage of an appropriate value that can be supplied to the four-stage emission stage (LED4) of the current source CS 4 a preset drive current I 4 to the light-emitting part 220. In the AC LED lighting system 100 of the prior art shown in FIG. 1A and the AC LED lighting system 200 according to the embodiment of the present invention shown in FIG. 2A, the driving voltage V supplied to the fourth stage driving current source CS 4 . To distinguish between 4 and instantaneous power consumption P D4 and the integral value of instantaneous power consumption AREA 4 , V 4, old , V 4, new , P D4, old , P D4, new , AREA 4, old and AREA 4, new is shown. To better understand the explanation, say V IN = 220Vrms, V DT4 = 240V, and V SHARE = 255V, V AC, max = 311V.
종래기술의 AC LED 조명 시스템(100)의 경우, 맥류 입력 전압 VIN이 VDT4 보다 큰 구간(t4≤t≤t5 구간)에서, 4단 구동 전류원 CS4는 온 되어 발광부(120)에 구동 전류 I4를 공급한다. 이때 4단 구동 전류원에 공급되는 구동 전압 파형은 V4,old와 같으며 최대 전압은 VAC,max-VDT4=71V이며, 대부분의 동작 구간에서 4단 구동 전류원이 동작할 수 있는 적정 구동 전압 이상의 큰 구동 전압이 공급되고, 이에 따라 순시 전력 소모와 순시 전력 소모의 적분 값, PD4,old와 AREA4,old의 파형에서 볼 수 있듯이 전력 소모가 크게 되어, 4단 구동 전류원의 발열이 크게 높아지게 된다.In the AC LED lighting system 100 of the related art, in a section in which the pulse current input voltage V IN is greater than V DT4 (t 4 ≤ t ≤ t 5 section), the fourth stage driving current source CS 4 is turned on to emit light 120. Supply drive current I 4 to. At this time, the driving voltage waveform supplied to the four-stage driving current source is the same as V 4, old and the maximum voltage is V AC, max -V DT4 = 71V, and the most suitable driving voltage for operating the four-stage driving current source in most operating sections. The large driving voltage is supplied, and accordingly , as shown in the waveforms of the instantaneous power consumption and the instantaneous power consumption , the waveforms of P D4, old and AREA 4, old, the power consumption is large. Will be higher.
한편, 본 발명의 AC LED 조명 시스템(200)에서는 전력 배분 제어기(240)가 맥류 입력 전압 VIN의 크기에 따라 전력 배분 제어 전압 VPS를 출력하는데, VIN이 전력 배분 설정 전압 VSHARE 보다 작은 구간에는 VPS는 영(zero)으로 출력하고, VIN이 전력 배분 설정 전압 VSHARE 보다 큰 구간(ts1≤t≤ts2 구간)에는 VIN에서 VSHARE를 뺀 나머지 전압인 (VIN-VSHARE)을 출력한다. 전력 배분 제어 전압 VPS는 구동부(230) 구동 전류원들의 공통 노드와 연결되어 공통 노드 전압을 제어하고 있으므로, 결국 VIN이 전력 배분 설정 전압 VSHARE 보다 큰 구간(ts1≤t≤ts2 구간)에서 4단 구동 전류원에 공급되는 구동 전압은 일정한 전압 VDROP=VSHARE-VDT4=15V로 제어된다. 따라서 종래기술의 AC LED 구동 시스템(100)과는 달리, 4단 구동 전류원 CS4에 구동 전류원이 동작할 수 있는 필요 전압 이상으로 구동 전압이 더 공급되지 않고, 구동 전류원이 동작할 수 있는 적절한 전압 VDROP만 공급되도록 제어된다. 이에 따라, 4단 전류원에서 소모되는 전력을 크게 낮출 수 있고, 결과적으로 4단 전류원에서 국부적으로 높게 발생하는 발열을 낮출 수 있게 된다. 본 발명의 AC LED 조명 시스템(200)에서 4단 구동 전류원에서 소모되는 순시 전력과 순시 전력의 적분 값 PD4,new와 AREA4,new의 파형도에서 보듯이 종래 기술의 AC LED 조명 시스템(100)과 비교하여 4단 구동 전류원의 전력 소모가 많이 낮추어 진 것을 알 수 있다.Meanwhile, in the AC LED lighting system 200 of the present invention, the power distribution controller 240 outputs the power distribution control voltage V PS according to the magnitude of the pulse current input voltage V IN , where V IN is smaller than the power distribution setting voltage V SHARE. period, the remainder obtained by subtracting the voltage V in, the SHARE V iN output V PS is zero (zero), and, V iN is greater than the power budget period setting voltage V SHARE (t s1 s2 ≤t≤t interval) (V iN - V SHARE ) Since the power distribution control voltage V PS is connected to the common nodes of the driving current sources of the driving unit 230 to control the common node voltage, a period in which V IN is greater than the power distribution setting voltage V SHARE (t s1 ≤ t≤ t s2 interval) The driving voltage supplied to the four-stage driving current source is controlled by the constant voltage V DROP = V SHARE -V DT4 = 15V. Therefore, unlike the AC LED driving system 100 of the related art, the driving voltage is not supplied to the four-stage driving current source CS 4 more than the required voltage at which the driving current source can operate, and the appropriate voltage at which the driving current source can operate. Only V DROP is controlled to be supplied. Accordingly, the power consumed by the four-stage current source can be significantly lowered, and as a result, the heat generated locally high in the four-stage current source can be reduced. In the AC LED lighting system 200 of the present invention, as shown in the waveform diagram of the instantaneous power and the instantaneous power integral value P D4, new and AREA 4, new consumed in the four-stage drive current source (AC LED lighting system 100) It can be seen that the power consumption of the four-stage driving current source is much lower than that of.
도 2b에서 전력 배분 제어기(240)의 순시 전력 소모와 순시 전력 소모의 적분 값은 각각 PSHARE와 AREASHARE 인데, 도 2b의 동작 파형도에서 볼 수 있듯이 AREA4,old=AREA4,new+AREASHARE가 됨을 알 수 있으며, 이는 종래 기술의 AC LED 시스템(100)의 4단 구동 전류원 CS4에서 절감된 전력소모를 본 발명의 전력 배분 제어기(240)에 배분되어 소모되고 있는 것을 의미한다. The instantaneous power consumption, the integrated value of the instantaneous power consumption of the power distribution controller 240 in Figure 2b is inde each P SHARE and AREA SHARE, as can be seen from the operation waveform of Figure 2b also AREA 4, old = AREA 4, new + AREA It can be seen that the SHARE , which means that the power consumption saved in the four-stage drive current source CS 4 of the AC LED system 100 of the prior art is distributed to the power distribution controller 240 of the present invention and consumed.
본 발명의 AC LED 조명 시스템(200)에서, 구동부(230)와 전력 배분 제어기(240)는 하나의 IC 칩으로 구현되거나 각각 별개의 IC 칩으로 구현될 수 있다.In the AC LED lighting system 200 of the present invention, the driver 230 and the power distribution controller 240 may be implemented as one IC chip or may be implemented as separate IC chips.
구동부(230) IC와 전력 배분 제어기(240) IC를 하나의 패키지(Package)에 담아 칩(Chip) 하나로 구현하는 경우, 최대 전력 소모가 발생하는 구동부(230) IC의 4단 구동 전류원의 전력 소모를 전력 배분 제어기(240)와 나누어 소모함으로써 칩 표면의 발열을 한곳에 집중되지 않고 골고루 발열하게 제어됨으로 인해 칩 신뢰성을 높일 수 있다.When the driver 230 IC and the power distribution controller 240 IC are implemented in one chip and packaged, the power consumption of the four-stage driving current source of the driver 230 IC in which maximum power consumption occurs is generated. By dividing the power with the power distribution controller 240, the heat generation of the chip surface is controlled to be evenly generated without being concentrated in one place, thereby increasing chip reliability.
구동부(230) IC와 전력 배분 제어기(240) IC를 각각 두개의 칩으로 구현하는 경우에는, 적절한 전력 배분 설정 전압을 설정하여 두 칩에서 소모되는 전력에 의한 칩 온도가 적절한 값이 되도록 전력 소모를 배분할 수 있다. 또한 각각의 칩 온도에 여유가 있도록 전력 배분 설정 전압을 설정하여 구동부(230) IC의 출력 전력을 더 크게 설정할 수도 있으며, 이에 따라 고출력 AC LED 조명 시스템에서 사용되는 IC 개수를 줄일 수 있어서, 좀더 간단한 AC LED 조명 시스템을 구현할 수 있다.In the case where the driver 230 IC and the power distribution controller 240 IC are each implemented with two chips, an appropriate power distribution setting voltage is set so that the power consumption is reduced so that the chip temperature due to the power consumed by the two chips becomes an appropriate value. Can be distributed. In addition, the power distribution setting voltage may be set to allow a margin in each chip temperature to set a larger output power of the driver 230 IC. Accordingly, the number of ICs used in the high output AC LED lighting system may be reduced, thereby making it simpler. AC LED lighting systems can be implemented.
도 2c와 도 2d는, 도 2a의 AC LED 조명 시스템(200)에서, AC 전원 전압이 정격 전압에서 변동하여 낮아지거나 높아질 경우에, 전력 배분 제어기(240)의 동작을 보이는 도면이다.2C and 2D show the operation of the power distribution controller 240 when the AC power supply voltage in the AC LED lighting system 200 of FIG. 2A is lowered or raised by varying in the rated voltage.
도 2c와 같이, AC 전원 전압의 최대값 VAC,max가 전력 배분 설정 전압 VSHARE 보다 작은 경우에, 전력 배분 제어기(240)의 전력 배분 제어 전압 VPS는 항상 영(zero)으로 출력된다. 한편, 도 2d와 같이, AC 전원 전압이 정격 전압보다 상당히 높아지는 경우, 맥류 입력 전압 VIN이 전력 배분 설정 전압 VSHARE 보다 작은 경우에는 전력 배분 제어기(240)의 전력 배분 제어 전압 VPS는 영으로 출력되고, VIN이 VSHARE 보다 큰 경우에는 VPS=VIN-VSHARE
로 출력된다. 따라서, AC 전원 전압이 정격 전압보다 상당히 높아지더라도, 구동부(230) IC의 4단 구동 전류원에 공급되는 전압은, AC 전원 전압이 정격 전압인 경우와 같다. 도 1a에 예시된 종래기술에 따르면, AC 전원 전압이 정격 전압보다 증가할수록, 구동부의 4단 구동 전류원에서 소모되는 전력이 증가하는 데에 반해, 도 2a에 예시된 본 발명에 따르면, AC 전원 전압이 정격 전압보다 증가하더라도, 구동부의 4단 구동 전류원에서 소모되는 전력은 증가하지 않는다.As shown in FIG. 2C, when the maximum value V AC, max of the AC power supply voltage is smaller than the power distribution setting voltage V SHARE , the power distribution control voltage V PS of the power distribution controller 240 is always output as zero. On the other hand, as shown in FIG. 2D, when the AC power supply voltage is significantly higher than the rated voltage, when the pulse current input voltage V IN is smaller than the power distribution setting voltage V SHARE , the power distribution control voltage V PS of the power distribution controller 240 is zero. Output, if V IN is greater than V SHARE , then V PS = V IN -V SHARE Is output. Therefore, even if the AC power supply voltage is considerably higher than the rated voltage, the voltage supplied to the four-stage drive current source of the driver 230 IC is the same as when the AC power supply voltage is the rated voltage. According to the prior art illustrated in FIG. 1A, as the AC power supply voltage is higher than the rated voltage, the power consumed by the four-stage driving current source of the driver increases, whereas according to the present invention illustrated in FIG. 2A, the AC power supply voltage Even if it increases above this rated voltage, the power consumed by the 4th stage drive current source of a drive part does not increase.
가로등, 터널등과 같은 아웃도어(Outdoor) 조명 시스템은 보통 100W 이상의 고출력 조명 시스템이 요구되는데, IC 칩 온도를 낮추기 위해 여러 개의 구동 IC를 사용하여 구현하게 된다. 본 발명에 따른 AC LED 조명 시스템은 IC 칩 온도를 관리할 수 있는 온도 이내로 충분히 들어오게 제어하는 경우, 추가적으로 구동 IC의 출력 전력을 더 높일 수 있도록 설정할 수도 있으며, 이에 따라 아웃도어 조명과 같이 고출력이 요구되는 AC LED 조명 시스템을 좀더 적은 개수의 IC를 사용하여 구현할 수 있다.Outdoor lighting systems such as street lamps and tunnels usually require high power lighting systems of 100W or more, which are implemented using multiple drive ICs to lower the IC chip temperature. The AC LED lighting system according to the present invention may be set to further increase the output power of the driving IC when the IC LED temperature is sufficiently controlled to be within a temperature capable of managing the IC chip. The required AC LED lighting system can be implemented with fewer ICs.
도 3은 도 2a에 예시된 AC LED 조명 시스템(200)의 전력 배분 제어기(240)의 구현예를 도시한 도면이다. 특히, 도 3은, 전력 배분 제어기(240)가 IC로 구현되는 경우에, 가장 효율적으로 구현될 수 있는 구성을 예시하고 있다.FIG. 3 is a diagram illustrating an implementation of a power distribution controller 240 of the AC LED lighting system 200 illustrated in FIG. 2A. In particular, FIG. 3 illustrates a configuration that can be most efficiently implemented when the power distribution controller 240 is implemented with an IC.
도 3의 전력 배분 제어기(240)는 바이어스 및 레귤레이터(310), 버퍼(Buffer, 320), 차동 증폭기(330), MOSFET(340) 그리고 저항들(R11, R21, R12, R22, RSREF1, RSREF2)를 포함한다.The power distribution controller 240 of FIG. 3 includes a bias and regulator 310, a buffer 320, a differential amplifier 330, a MOSFET 340 and resistors R 11 , R 21 , R 12 , R 22 , R SREF1 , R SREF2 ).
바이어스 및 레귤레이터(310)는 맥류 입력 전압 VIN을 입력으로 받아 전력 배분 제어기(240) 회로에 필요한 바이어스를 출력하고, 또한 정전압 VREG를 출력한다. 기준 전압 VSREF는 전력 배분 설정 전압 VSHARE를 설정하기 위한 전압으로 바이어스 및 레귤레이터(310)의 출력 VREG로부터 RSREF1과 RSREF2를 통해 분압하여 얻는다. 버퍼(320)는 단위 이득의 증폭기로 구성되어 있으며, RSREF1과 RSREF2의 저항에 의한 로딩 효과(Loading Effect)를 없애기 위한 아날로그 버퍼이다. 차동 증폭기(330)과 MOSFET(340)은 함께 전력 배분 제어 전압 VPS를 출력하는 증폭회로를 구성하며, 그 증폭회로의 이득은 저항 R11, R21, R12, R22에 의해 결정된다. The bias and regulator 310 receives a pulse current input voltage V IN as an input and outputs a bias required for the power distribution controller 240 circuit, and also outputs a constant voltage V REG . The reference voltage V SREF is a voltage for setting the power distribution setting voltage V SHARE , and is obtained by dividing the voltage through R SREF1 and R SREF2 from the output V REG of the bias and regulator 310. The buffer 320 is configured as an amplifier having a unity gain and is an analog buffer for eliminating a loading effect caused by the resistances of R SREF1 and R SREF2 . The differential amplifier 330 and the MOSFET 340 together constitute an amplifier circuit for outputting the power distribution control voltage V PS , and the gain of the amplifier circuit is determined by the resistors R 11 , R 21 , R 12 , and R 22 .
도 3에서 보인 전력 배분 제어기(240)의 구성을 좀더 상세히 설명해보면, 바이어스 및 레귤레이터(310)의 정전압 출력 VREG는 RSREF1의 일단에 연결된다. RSREF1의 타단은 RSREF2의 일단에 연결되어 기준 전압 VSREF가 되고, RSREF2의 타단은 그라운드(GND)에 연결된다. VSREF 전압은 버퍼(320)의 양의 입력단에 입력되고, 따라서 버퍼(320)의 출력 노드 351의 전압도 VSREF가 된다. 저항 RSREF1과 RSREF2에 의해 분압된 기준 전압 VSREF는 다음의 수학식 1과 같이 된다.Referring to the configuration of the power distribution controller 240 shown in FIG. 3 in more detail, the constant voltage output V REG of the bias and regulator 310 is connected to one end of R SREF1 . The other end of R is connected to one end of SREF1 and SREF2 R V is a reference voltage SREF, the other end of R SREF2 is connected to ground (G ND). The voltage V SREF is input to the positive input of the buffer 320, so that the voltage at the output node 351 of the buffer 320 also becomes V SREF . The reference voltage V SREF divided by the resistors R SREF1 and R SREF2 is expressed by Equation 1 below.
한편, 맥류 입력 전압 VIN에 저항 R21의 일단이 연결되고, R21의 타단은 저항 R11의 일단에 연결되며, R11의 타단은 그라운드(GND)에 연결된다. 저항 R11과 R21의 공통 노드 353은 차동 증폭기(330)의 음의 입력단에 연결된다. 버퍼(320)의 출력 노드 351은 저항 R12의 일단에 연결되고 R12의 타단은 저항 R22의 일단에 연결되고 R12와 R22의 공통 노드 352는 차동 증폭기(330)의 양의 입력단에 연결된다. 저항 R22의 타단은 MOSFET(340)의 드레인(Drain)에 연결되어 전력 배분 제어 전압 VPS를 출력한다. 차동 증폭기(330)의 출력 노드 354는 MOSFET(340)의 게이트(Gate)로 연결되고 MOSFET(340)의 소오스(Source)는 그라운드(GND)에 연결된다. Meanwhile, one end of the resistor R 21 is connected to the pulse current input voltage V IN , the other end of the R 21 is connected to one end of the resistor R 11 , and the other end of the R 11 is connected to the ground G ND . Common node 353 of resistors R 11 and R 21 is connected to the negative input of differential amplifier 330. Output node 351 is connected to one end of resistor R 12 and the other end of R 12 is connected to one end of the resistor R 22 common node of R 12 and R 22 352 of the buffer 320 to the positive input terminal of the differential amplifier 330 Connected. The other end of the resistor R 22 is connected to the drain of the MOSFET 340 to output the power distribution control voltage V PS . The output node 354 of the differential amplifier 330 is connected to the gate of the MOSFET 340 and the source of the MOSFET 340 is connected to the ground G ND .
도 3의 회로에서 전력 배분 제어 전압 VPS는 다음의 수학식과 같이 된다.In the circuit of FIG. 3, the power distribution control voltage V PS becomes as follows.
R11=R12=R1이고 R21=R22=R2이면, 수학식 2는 다음의 수학식 3과 같이 된다.When R 11 = R 12 = R 1 and R 21 = R 22 = R 2 , Equation 2 becomes as follows.
여기서, 다음의 수학식 4와 같이, 마지막 항을 전력 배분 설정 전압 VSHARE이라고 보면, 전력 배분 제어 전압 VPS는 수학식 5와 같이 된다. Here, as in the following Equation 4, when the last term is the power distribution setting voltage V SHARE , the power distribution control voltage V PS becomes as in Equation 5.
맥류 입력 전압 VIN이 전력 배분 설정 전압 VSHARE 보다 작은 경우에는, 수학식 5의 VPS는 음의 값이 되는데, 실제의 전력 배분 제어기(240) 회로에서 제일 낮은 전압은 그라운드(GND)이므로, VPS는 그라운드, 즉 영(zero) 전압이 출력된다. 한편, 맥류 입력 전압 VIN이 전력 배분 설정 전압 VSHARE 보다 큰 경우에는 수학식 5와 같이 맥류 입력 전압 VIN에서 전력 배분 설정 전압 VSHARE을 뺀 나머지 전압을 VPS 전압으로 출력한다.When the pulse current input voltage V IN is smaller than the power distribution setting voltage V SHARE , V PS of Equation 5 becomes negative. Since the lowest voltage in the actual power distribution controller 240 circuit is ground (G ND ), , V PS is ground, that is, a zero voltage is output. On the other hand, when the input pulsating flow voltage V IN power distribution set voltage V is greater than the SHARE is to output a voltage obtained by subtracting the remaining electric power distribution setting voltage V from the SHARE pulsating input voltage V IN as shown in equation (5) by voltage V PS.
수학식 1과 수학식 4로부터 알 수 있듯이, RSREF1과 RSREF2 저항값을 조절하여, 원하는 전력 배분 설정 전압 VSHARE을 설정할 수 있다. 예를 들어 VREG=5V이고 R2=100·R1=100kΩ 일 때 VSHARE=250V가 되도록 설계한다고 하면, 수학식 4로부터 VSREF=2.5V이 되어야 한다. 따라서 수학식 1로부터 RSREF1=RSREF2의 식을 얻을 수 있고, 임의의 값(예를 들어 RSREF1=RSREF2=50kΩ)으로 설정하면 VSHARE=250V인 전력 배분 제어기(240)를 설계할 수 있다. As can be seen from the equations (1) and (4), by adjusting the resistance values of R SREF1 and R SREF2 , a desired power distribution setting voltage V SHARE can be set. For example, if V REG = 5V and R 2 = 100 · R 1 = 100kΩ, the design is such that V SHARE = 250V. From Equation 4, V SREF = 2.5V. Therefore, the equation of R SREF1 = R SREF2 can be obtained from Equation 1, and if it is set to an arbitrary value (for example, R SREF1 = R SREF2 = 50kΩ), the power distribution controller 240 having V SHARE = 250V can be designed. have.
도 3의 전력 배분 제어기(240)에서 MOSFET(340)은 VIN-VSHARE의 최대 전압 이상의 내압을 견뎌야 하므로 고 내압의 MOSFET을 사용해야 한다. 도 3의 MOSFET(340) 대신에, 유사한 고압 소자, 예를 들어 고압 BJT(Bipolar Junction Transistor) 등의 소자도 사용될 수 있다.In the power distribution controller 240 of FIG. 3, the MOSFET 340 must withstand the withstand voltage above the maximum voltage of V IN -V SHARE , and thus a MOSFET having a high breakdown voltage should be used. Instead of the MOSFET 340 of FIG. 3, similar high voltage devices, such as high voltage Bipolar Junction Transistors (BJTs), may also be used.
도 3의 전력 배분 제어기(240)는 (예컨대, 700V 고압 공정을 이용하여) 도 3의 전체 회로를 한 칩으로 구현할 수 있으며, 대안적으로, 전력 배분 제어 IC(300)만으로 하나의 칩으로 구현함으로써 사용자가 해당 칩 외부에 위치한 RSREF1 및 RSREF2를 변경하여 전력 배분 설정 전압 VSHARE를 원하는 값으로 설정할 수 있도록 할 수도 있다. 이때, MOSFET(340)을 공정이 허용하는 최대 내압의 MOSFET 소자, 예를 들어 700V MOSFET 소자를 사용하여 구현하는 경우, 본 발명의 AC LED 조명 시스템(200)에서 구동부(230)와 직렬 연결되는 전력 배분 제어기(240)의 MOSFET(340) 내압이 높아짐으로 인해, 전체 AC LED 조명 시스템(200)의 AC 전원 라인에서 발생하는 서지(Surge) 전압에 대한 내성을 크게 높일 수 있게 해준다. 이에 따라 AC LED 조명 시스템(200)에서 AC 전원 라인에 발생하는 서지 전압을 흡수하기 위해 필요한 MOV(Metal Oxide Varistor), TVS(Transient Voltage Suppression) 다이오드 등의 서지 보호용 소자에서 정격 내압을 조금 더 낮추어 사용할 수 있게 해주어, 전체적인 AC LED 조명 시스템의 부피와 가격을 좀더 낮출 수 있게 해준다.The power distribution controller 240 of FIG. 3 may implement the entire circuit of FIG. 3 in one chip (eg, using a 700V high voltage process), or alternatively, may be implemented in one chip with only the power distribution control IC 300. This allows the user to change the R SREF1 and R SREF2 located outside the chip to set the power distribution set voltage V SHARE to the desired value. In this case, when the MOSFET 340 is implemented using a MOSFET device having a maximum withstand voltage, for example, a 700V MOSFET device, the power connected in series with the driver 230 in the AC LED lighting system 200 according to the present invention. The higher withstand voltage of the MOSFET 340 of the distribution controller 240 makes it possible to significantly increase the resistance to surge voltages occurring in the AC power lines of the entire AC LED lighting system 200. Accordingly, the AC breakdown voltage, such as metal oxide varistor (MOV) and transient voltage suppression (TVS) diodes, required to absorb the surge voltage generated on the AC power line in the AC LED lighting system 200, may be used with a lower rated voltage. This allows for lower volume and cost of the overall AC LED lighting system.
이상의 설명에서는 도 2a의 AC LED 조명 시스템(200)에서 전력 배분 제어기(240)가 구동부(230)에 포함된 4단 구동 전류원 CS4(즉, 마지막 구동 전류원)에 공급되는 구동 전압만을 일정한 전압으로 제어하도록 구성된 실시예를 설명하였으나, 다단계의 전력 배분 설정 전압을 설정하여, 전력 배분 제어기(240)가 복수의 구동 전류원에 공급되는 각 구동 전압을 일정한 전압으로 제어할 수 있도록 구성할 수도 있다.In the above description, only the driving voltage supplied to the fourth stage driving current source CS 4 (that is, the last driving current source) included in the driving unit 230 by the power distribution controller 240 in the AC LED lighting system 200 of FIG. 2A is a constant voltage. Although the embodiment configured to control has been described, the power distribution setting voltage of multiple stages may be set, and the power distribution controller 240 may be configured to control each driving voltage supplied to the plurality of driving current sources to a constant voltage.
도 4는 본 발명의 AC LED 조명 시스템(200)에서 두 개의 전력 배분 설정 전압 VSHARE1과 VSHARE2를 두어 구동부(230)의 3단 구동 전류원 CS3과 4단 구동 전류원 CS4에 공급되는 구동 전압을 각각의 일정한 구동 전압으로 제어하는 경우, 전력 배분 제어기(240)의 전력 배분 제어 전압 VPS의 바람직한 출력 파형의 한 예를 보이는 도이다. 이때 전력 배분 제어 전압 VPS는 다음의 수학식 6으로 표현되며 3단 구동 전류원 CS3에 공급되는 구동 전압은 VSHARE1-VDT3가 되고, 4단 구동 전류원 CS4에 공급되는 구동 전압은 VSHARE2-VDT4로 각각의 일정한 구동 전압으로 된다.4 is a driving voltage supplied to the third stage driving current source CS 3 and the fourth stage driving current source CS 4 of the driving unit 230 by setting two power distribution setting voltages V SHARE1 and V SHARE2 in the AC LED lighting system 200 of the present invention. Is a diagram showing an example of a preferable output waveform of the power distribution control voltage V PS of the power distribution controller 240 when controlling to each constant driving voltage. At this time, the power distribution control voltage V PS is represented by Equation 6 below, and the driving voltage supplied to the third stage driving current source CS 3 is V SHARE1 -V DT3 , and the driving voltage supplied to the fourth stage driving current source CS4 is V SHARE2 −. V DT4 is set to each constant drive voltage.
도 4와 같이 전력 배분 제어기가 4단 구동 전류원뿐만 아니라 3단 구동 전류원의 구동 전압도 일정한 전압으로 제어함으로 인해 구동부(230)의 칩 온도를 더욱 낮출 수 있다. As shown in FIG. 4, the power distribution controller controls the driving voltage of the three-stage driving current source as well as the four-stage driving current source to a constant voltage, thereby lowering the chip temperature of the driving unit 230.
개념적으로는 2단 구동 전류원 및 1단 구동 전류원의 구동 전압까지도 일정한 구동 전압으로 제어되도록 전력 배분 제어기를 설계할 수도 있다. 이 경우, 전력 배분 제어기를 칩으로 구현할 때 회로 구현이 복잡해지고 전력 배분 제어기의 전력 소모가 커져 전력 배분 제어기의 칩 온도가 상승하게 되므로 AC LED 조명 시스템의 요구 조건과 동작 조건에 맞는 적절한 전력 배분 제어기를 구성해야 한다.Conceptually, the power distribution controller may be designed such that even the driving voltages of the two-stage driving current source and the first-stage driving current source are controlled by a constant driving voltage. In this case, when the power distribution controller is implemented as a chip, the circuit implementation becomes complicated and the power consumption of the power distribution controller increases, thereby increasing the chip temperature of the power distribution controller. Therefore, an appropriate power distribution controller suitable for the requirements and operating conditions of the AC LED lighting system is required. Must be configured.
도 5는 도 4의 동작 파형도와 같이 구동부(230)의 3단 구동 전류원 CS3와 4단 구동 전류원 CS4의 구동 전압을 일정하게 제어하는 다단 전력 배분 제어기(400) 구현의 일례를 보이는 도면이다.5 is a diagram illustrating an example of an implementation of a multi-stage power distribution controller 400 that constantly controls driving voltages of a three-stage driving current source CS 3 and a four-stage driving current source CS 4 of the driving unit 230 as shown in the operation waveform diagram of FIG. 4. .
차동 증폭기 430과 530은 바이어스 제어 트랜지스터 630과 640의 상태에 따라 온 혹은 오프 동작을 한다. 예를 들어 바이어스 제어 트랜지스터 630의 게이트 전압 552이 하이(High)이면 차동 증폭기 430은 온 되어 동작하고 반대로 로우(Low)이면 오프 된다. 또한 버퍼 420과 520은 패스(Pass) 트랜지스터 610과 620가 온 혹은 오프 되는 상태에 따라 버퍼 420과 520의 출력 451과 551의 어느 한 출력이 노드 452로 연결되어 전력 배분 제어 전압 VPS를 생성하는데 기여한다. 예를 들어 버퍼 420의 출력 451은 패스 트랜지스터 610의 게이트가 하이(High)인 경우에 노드 452로 연결되고, 버퍼 520의 출력 551은 패스 트랜지스터 620의 게이트가 하이(High)인 경우에 노드 452로 연결된다.The differential amplifiers 430 and 530 operate on or off depending on the states of the bias control transistors 630 and 640. For example, when the gate voltage 552 of the bias control transistor 630 is high, the differential amplifier 430 is turned on and is turned off when it is low. In addition, it buffers 420 and 520 is any one of an output of the pass (Pass) transistors 610 and 620 is turned on or in accordance with which the off- state buffers 420 and 520, outputs 451 and 551 of the connection to the node 452 to produce a power distribution control voltage V PS Contribute. For example, the output 451 of the buffer 420 is connected to the node 452 when the gate of the pass transistor 610 is high, and the output 551 of the buffer 520 is connected to the node 452 when the gate of the pass transistor 620 is high. Connected.
비교기(660)의 출력 553의 상태에 따라 버퍼 420과 520, 그리고 차동 증폭기 430과 530 중 하나 만이 전력 배분 제어 전압 VPS 값을 결정하는데 역할을 한다. 예를 들어 비교기(660)의 출력 553이 하이(High)인 경우 트랜지스터 620과 640이 온 되어 버퍼 520과 차동 증폭기 530이 동작하고, 비교기(660)의 출력 553이 로우(Low)인 경우 트랜지스터 610과 630이 온 되어 버퍼 420과 차동 증폭기 430이 동작한다. 버퍼 420과 차동 증폭기 430은 연관 소자와 더불어 3단 구동 전류원 CS3의 구동 전압을 제어하고 버퍼 520과 차동 증폭기 530은 연관 소자와 더불어 4단 구동 전류원 CS4의 구동 전압을 제어한다. According to the state of the output 553 of the comparator 660, only one of the buffers 420 and 520 and the differential amplifiers 430 and 530 plays a role in determining the power distribution control voltage V PS value. For example, when the output 553 of the comparator 660 is high, the transistors 620 and 640 are turned on to operate the buffer 520 and the differential amplifier 530, and the transistor 610 when the output 553 of the comparator 660 is low. And 630 are turned on to operate buffer 420 and differential amplifier 430. The buffer 420 and the differential amplifier 430 control the drive voltage of the three-stage drive current source CS 3 together with the associated element, and the buffer 520 and the differential amplifier 530 control the drive voltage of the four-stage drive current source CS 4 together with the associated element.
맥류 입력 전압 VIN이 VDT4 전압 보다 작은 경우에는 3단 구동 전류원 CS3의 구동 전압을 제어하는 회로가 동작하고, 반대로 VIN이 VDT4 전압 보다 큰 경우에는 4단 구동 전류원 CS4의 구동 전압을 제어하는 회로가 동작하도록 회로 구성을 하면 도 4의 동작 파형도와 같은 동작을 함을 알 수 있다. Pulsating input voltage V IN is V is smaller than DT4 voltage is a three-stage driving current source CS when the circuit for controlling the driving voltage of the third operation, and conversely V IN is greater than V DT4 voltage, the four-stage drive current source CS 4 drive voltage It can be seen that when the circuit is configured to operate the circuit for controlling the operation, the operation is performed as shown in the operation waveform diagram of FIG. 4.
도 5의 다단 전력 배분 제어기(400) 회로 예에서 3단 구동 전류원과 4단 구동 전류원의 동작 제어는 비교기 660의 동작에 의해 결정되므로 다음의 수학식 7과 같이 되도록 저항 RX1과 RX2 값들을 설정하면 된다. In the multi-stage power distribution controller 400 circuit of FIG. 5, the operation control of the three-stage driving current source and the four-stage driving current source is determined by the operation of the comparator 660, so that the values of the resistors R X1 and R X2 may be expressed by Equation 7 below. You can set it.
VIN이 VDT4 전압 보다 작아 비교기 660의 출력 553이 로우(Low)가 되면 인버터 650의 출력 552가 하이(High)가 되어 트랜지스터 610과 630이 온 된다. 따라서 버퍼 420과 차동 증폭기 430이 동작하여 3단 구동 전류원 CS3의 구동 전압을 제어하게 되는데, 이 경우는 도 4의 t≤t4인 구간과 t≥t5인 구간에 해당하고 그 동작은 도 3 회로의 동작과 완전히 동일하므로 다음의 수학식들을 얻을 수 있다.When V IN is smaller than the V DT4 voltage and the output 553 of the comparator 660 becomes low, the output 552 of the inverter 650 becomes high and the transistors 610 and 630 are turned on. Therefore, the buffer 420 and the differential amplifier 430 operate to control the driving voltage of the three-stage driving current source CS 3 , which corresponds to the section of t≤t 4 and the section of t≥t 5 of FIG. 4. Since the operation of the three circuits is exactly the same, the following equations can be obtained.
위의 수학식 8과 10으로부터 주어진 VREG, R1, R2에 대하여 원하는 제1 전력 배분 설정 전압 VSHARE1이 되도록 RSREF11과 RSREF12 저항 값을 설정할 수 있다.R SREF11 and R SREF12 resistance values may be set to be a desired first power distribution setting voltage V SHARE1 for V REG , R 1 , and R 2 given from Equations 8 and 10 above.
VIN이 VDT4 전압보다 커서 비교기 660의 출력 553이 하이(High)가 되어 트랜지스터 620과 640이 온 되면, 버퍼 520과 차동 증폭기 530이 동작하여 4단 구동 전류원 CS4의 구동 전압을 제어하게 된다. 이 경우는 도 4의 t4≤t≤t5인 구간에 해당하고 그 동작 역시 도 3에 도시된 회로의 경우와 완전히 동일하므로 다음의 수학식들을 얻을 수 있다.When V IN is greater than V DT4, the output 553 of the comparator 660 becomes high and the transistors 620 and 640 are turned on. The buffer 520 and the differential amplifier 530 operate to control the driving voltage of the four-stage driving current source CS 4 . . This case corresponds to a section in which t 4 ≤ t ≤ t 5 of FIG. 4 and the operation thereof are also the same as in the circuit of FIG. 3, and thus the following equations may be obtained.
위의 수학식 11과 13으로부터 주어진 VREG, R1, R2에 대하여 원하는 제2 전력 배분 설정 전압 VSHARE2이 되도록 RSREF21과 RSREF22 저항 값을 설정할 수 있다.R SREF21 and R SREF22 resistance values may be set to be a desired second power distribution setting voltage V SHARE2 for V REG , R 1 , and R 2 given from Equations 11 and 13 above.
이상의 설명은 본 발명의 기술 사상을 예시적으로 설명한 것에 불과한 것으로서, 본 발명이 속하는 기술 분야에서 통상의 지식을 가진 자라면 본 발명의 본질적인 특성에서 벗어나지 않는 범위에서 구성 요소의 다양한 수정 및 변형이 가능할 것이다. 예를 들어, 도 2에서는 구동부가 4단으로 구성된 것을 예시하였지만, 그 이상 혹은 그 이하의 단으로 구성하는 것도 가능하다. 또한, 도 2의 전력 배분 제어기도, 도 3과 도 5의 예시적인 구성에 한정되지 않으며, 실질적으로 동일한 기능을 수행하는 다양한 구성으로 구현될 수 있다.The above description is merely illustrative of the technical idea of the present invention, and those skilled in the art to which the present invention pertains may various modifications and variations of the component without departing from the essential characteristics of the present invention. will be. For example, although FIG. 2 illustrates that the driving unit is configured in four stages, the driving unit may be configured in more or less stages. In addition, the power distribution controller of FIG. 2 is also not limited to the exemplary configurations of FIGS. 3 and 5, and may be implemented in various configurations that perform substantially the same functions.
따라서, 본 실시예들은 본 실시예의 기술 사상을 한정하기 위한 것이 아니라 설명하기 위한 것이고, 이러한 실시예에 의하여 본 실시예의 기술 사상의 범위가 한정되는 것은 아니다. 본 실시예의 보호 범위는 아래의 청구범위에 의하여 해석되어야 하며, 그와 동등한 범위 내에 있는 모든 기술 사상은 본 실시예의 권리범위에 포함되는 것으로 해석되어야 할 것이다.Therefore, the present embodiments are not intended to limit the technical idea of the present embodiment but to describe the present invention, and the scope of the technical idea of the present embodiment is not limited by these embodiments. The scope of protection of the present embodiment should be interpreted by the following claims, and all technical ideas within the scope equivalent thereto should be construed as being included in the scope of the present embodiment.
<부호의 설명><Description of the code>
100, 200: AC LED 조명 시스템 110, 210: 전파 정류기100, 200: AC LED lighting system 110, 210: full wave rectifier
120, 220: 발광부 130, 230: 구동부120, 220: light emitting unit 130, 230: driving unit
240: 전력 배분 제어기 400: 다단 전력 배분 제어기240: power distribution controller 400: multi-stage power distribution controller
300: 전력 배분 제어 IC300: power distribution control IC
310, 410: 바이어스 및 레귤레이터 320, 420, 520: 버퍼310, 410: bias and regulator 320, 420, 520: buffer
330, 430, 530: 차동 증폭기 340, 440: MOSFET330, 430, 530: Differential Amplifiers 340, 440: MOSFET
610, 620: 패스 트랜지스터 630, 640: 바이어스 제어 트랜지스터610, 620: pass transistor 630, 640: bias control transistor
650: 인버터 660: 비교기650: inverter 660: comparator
LED1 ~ LED4: 1단 발광단 ~ 4단 발광단LED1 ~ LED4: Single Stage Luminosity ~ Four Stage Luminosity
VLED1 ~ VLED4: 1단 발광부 순방향 온 전압 ~ 4단 발광단 순방향 온 전압VLED1 ~ VLED4: 1 stage light emitting part forward on voltage ~ 4 stage light emitting group forward on voltage
CS1 ~ CS4: 1단 구동 전류원 ~ 4단 구동 전류원CS 1 ~ CS 4 : 1st stage driving current source ~ 4th stage driving current source
VAC: AC 입력 전압 VIN: 맥류 입력 전압V AC : AC input voltage V IN : Pulse current input voltage
IIN: 발광부 입력 전류 VPS: 전력 배분 제어 전압I IN : light emitting unit input current V PS : power distribution control voltage
VSHARE, VSHARE1, VSHARE2: 전력 배분 설정 전압V SHARE , V SHARE1 , V SHARE2 : Power Distribution Setting Voltage
VSREF, VSREF1, VSREF2: 기준 전압V SREF , V SREF1 , V SREF2 : Reference Voltage
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본 특허출원은 2016년 10월 21일 한국에 출원한 특허출원번호 제10-2016-0137433 호에 대해 미국 특허법 119(a)조(35 U.S.C § 119(a))에 따라 우선권을 주장하며, 그 모든 내용은 참고문헌으로 본 특허출원에 병합된다. 아울러, 본 특허출원은 미국 이외에 국가에 대해서도 위와 동일한 이유로 우선권을 주장하며 그 모든 내용은 참고문헌으로 본 특허출원에 병합된다.This patent application claims priority pursuant to United States Patent Act section 119 (a) (35 USC § 119 (a)) for patent application No. 10-2016-0137433, filed in Korea on October 21, 2016. All content is incorporated by reference in this patent application. In addition, this patent application claims priority to countries other than the United States for the same reasons, all of which are incorporated herein by reference.
Claims (15)
- 복수의 LED를 구동하는 장치에 있어서,In a device for driving a plurality of LEDs,직렬 연결된 복수의 LED 그룹으로 구분되는 복수의 LED, 각 LED 그룹은 양의 말단(positive end)과 음의 말단(negative end)을 가짐, 상기 복수의 LED 그룹 중 선행하는 LED 그룹의 양의 말단에는 맥류 입력 전압이 입력됨;A plurality of LEDs divided into a plurality of LED groups connected in series, each LED group has a positive end (negative end) and a negative end (negative end), the positive end of the preceding LED group of the plurality of LED groups Pulse current input voltage is input;복수의 구동 전류원을 포함하는 구동회로, 각 구동 전류원은 대응되는 LED 그룹의 음의 말단에 연결된 제1단과 공통 노드에 연결된 제2단을 가짐; A drive circuit comprising a plurality of drive current sources, each drive current source having a first end connected to a negative end of a corresponding LED group and a second end connected to a common node;상기 공통 노드와 상기 선행하는 LED그룹의 양의 말단에 연결된 전력 배분 제어기를 포함하고,A power distribution controller connected to both ends of the common node and the preceding LED group;상기 맥류 입력 전압의 상승 기간 또는 하강 기간 동안에,During the rising or falling period of the pulse current input voltage,(a) 상기 맥류 입력 전압이 기설정된 임계 전압을 초과하면, 상기 전력 배분 제어기는 초과분에 상응하는 전력 배분 제어 전압을 상기 공통 노드에 출력하는 제1모드로 동작하고,(a) when the pulse current input voltage exceeds a preset threshold voltage, the power distribution controller operates in a first mode to output a power distribution control voltage corresponding to the excess to the common node,(b) 상기 맥류 입력 전압이 상기 임계 전압을 초과하지 않으면, 상기 전력 배분 제어기는 상기 공통 노드에 영(zero) 전압을 출력하는 제2모드로 동작하는 것(b) the power distribution controller operates in a second mode outputting a zero voltage to the common node if the pulse current input voltage does not exceed the threshold voltage.을 특징으로 하는, 복수의 LED를 구동하는 장치.Apparatus for driving a plurality of LEDs, characterized in that.
- 제1항에 있어서,The method of claim 1,상기 구동회로와 상기 전력 배분 제어기는, The driving circuit and the power distribution controller,각기 다른 집적회로 칩으로 구현된 것을 특징으로 하는, 복수의 LED를 구동하는 장치.Apparatus for driving a plurality of LEDs, characterized in that implemented in different integrated circuit chips.
- 제1항에 있어서,The method of claim 1,상기 구동회로와 상기 전력 배분 제어기는, The driving circuit and the power distribution controller,하나의 집적회로 칩으로 구현된 것을 특징으로 하는, 복수의 LED를 구동하는 장치.Apparatus for driving a plurality of LEDs, characterized in that implemented in one integrated circuit chip.
- 제1항에 있어서,The method of claim 1,상기 임계 전압은,The threshold voltage is상기 복수의 LED 그룹의 순방향 온 전압의 총합보다 큰 것을 특징으로 하는, 복수의 LED를 구동하는 장치.And a greater than the sum of the forward on voltages of the plurality of LED groups.
- 제1항에 있어서,The method of claim 1,상기 전력 배분 제어 전압은,The power distribution control voltage is,상기 맥류 입력 전압에서 상기 임계 전압을 뺀 전압인 것을 특징으로 하는, 복수의 LED를 구동하는 장치.And a voltage obtained by subtracting the threshold voltage from the pulse current input voltage.
- 제1항에 있어서,The method of claim 1,상기 복수의 LED 그룹 중 선행하는 LED 그룹의 양의 말단과 상기 공통 노드 간의 전압은, The voltage between the positive terminal and the common node of the preceding LED group of the plurality of LED groups,상기 제1모드에서, 상기 맥류 입력 전압의 변동에 무관하게 일정한 전압(constant voltage)을 갖는 것을 특징으로 하는, 복수의 LED를 구동하는 장치.And in the first mode, has a constant voltage regardless of the variation of the pulse current input voltage.
- 제1항에 있어서,The method of claim 1,상기 전력 배분 제어기는,The power distribution controller,상기 맥류 입력 전압으로부터 상기 임계 전압에 비례하는 기준 전압을 출력하는 기준 전압 생성 회로;A reference voltage generation circuit for outputting a reference voltage proportional to the threshold voltage from the pulse current input voltage;상기 맥류 입력 전압을 분압하여 제1분압전압을 출력하는 제1분압회로;A first voltage dividing circuit for dividing the pulse current input voltage to output a first voltage dividing voltage;상기 기준 전압 생성 회로와 상기 공통 노드 사이에 직렬 연결된 한 쌍의 저항을 포함하고, 피드백 전압을 출력하는 피드백 회로;A feedback circuit including a pair of resistors connected in series between the reference voltage generation circuit and the common node and outputting a feedback voltage;상기 피드백 전압과 상기 제1분압전압 간의 차이에 따라 제어신호를 출력하는 연산 증폭기, 상기 연산 증폭기는 상기 피드백 전압을 입력받는 제1입력단과, 상기 제1분압전압을 입력받는 제2입력단과, 상기 제어신호를 출력하는 출력단을 구비함; 및An operational amplifier for outputting a control signal according to a difference between the feedback voltage and the first divided voltage, the operational amplifier includes a first input terminal for receiving the feedback voltage, a second input terminal for receiving the first divided voltage, and An output stage for outputting a control signal; And상기 제어신호에 따라 동작하는 트랜지스터, 상기 트랜지스터는 상기 공통 노드에 연결된 제1단과, 접지에 연결된 제2단과, 상기 연산 증폭기의 출력단에 연결된 제어단을 구비함;A transistor operating according to the control signal, the transistor having a first end connected to the common node, a second end connected to ground, and a control end connected to an output terminal of the operational amplifier;를 포함하는 것을 특징으로 하는, 복수의 LED를 구동하는 장치.Apparatus for driving a plurality of LEDs, comprising a.
- 제7항에 있어서, The method of claim 7, wherein상기 기준 전압 생성 회로는,The reference voltage generation circuit,상기 선행하는 LED그룹의 양의 말단에 연결되어 상기 맥류 입력 전압을 입력받아 정전압을 출력하는 레귤레이터(regulator);A regulator connected to the positive terminal of the preceding LED group to receive the pulse current input voltage and output a constant voltage;상기 정전압을 분압하여 제2분압전압을 출력하는 제2분압회로; 및A second voltage dividing circuit for dividing the constant voltage to output a second voltage dividing voltage; And상기 제2분압전압을 입력받아 상기 제2분압전압과 실질적으로 동일한 크기를 갖는 상기 기준 전압을 출력하는 아날로그 버퍼An analog buffer receiving the second divided voltage and outputting the reference voltage having substantially the same magnitude as the second divided voltage를 포함하는 것을 특징으로 하는, 복수의 LED를 구동하는 장치.Apparatus for driving a plurality of LEDs, comprising a.
- 제8항에 있어서,The method of claim 8,상기 제2분압회로는,The second voltage divider circuit,2개의 분압저항을 포함하고, 상기 2개의 분압저항은 상기 레귤레이터 및 상기 아날로그 버퍼가 구현된 집적회로 칩의 외부에 위치하는 것을 특징으로 하는, 복수의 LED를 구동하는 장치.And two divider resistors, wherein the two divider resistors are located outside of the integrated circuit chip in which the regulator and the analog buffer are implemented.
- 복수의 LED를 구동하는 장치에 있어서,In a device for driving a plurality of LEDs,직렬 연결된 복수(M)의 LED 그룹으로 구분되는 복수의 LED, 각 LED 그룹은 양의 말단과 음의 말단을 가짐, 상기 복수의 LED 그룹 중 선행하는 LED 그룹의 양의 말단에는 맥류 입력 전압이 입력됨;A plurality of LEDs divided into a plurality of LED groups connected in series (M), each LED group has a positive end and a negative end, a pulse current input voltage is input to the positive end of the preceding LED group of the plurality of LED groups being;복수의 구동 전류원을 포함하는 구동회로, 각 구동 전류원은 대응되는 LED 그룹의 음의 말단에 연결된 제1단과 공통 노드에 연결된 제2단을 가짐; A drive circuit comprising a plurality of drive current sources, each drive current source having a first end connected to a negative end of a corresponding LED group and a second end connected to a common node;상기 공통 노드와 상기 선행하는 LED그룹의 양의 말단에 연결된 전력 배분 제어기를 포함하고,A power distribution controller connected to both ends of the common node and the preceding LED group;상기 맥류 입력 전압이 상기 복수(M)의 LED들 그룹을 켜기에 충분할 때, 상기 전력 배분 제어기는,When the pulse current input voltage is sufficient to turn on the plurality of M LEDs, the power distribution controller(a) 상기 맥류 입력 전압이 기설정된 임계 전압을 초과하면, 상기 복수의 LED 그룹 중 선행하는 LED 그룹의 양의 말단과 상기 공통 노드 간의 전압이 상기 맥류 입력 전압의 변동에 무관하게 일정한 전압을 갖도록, 상기 맥류 입력 전압의 변동에 따라 전력 배분 제어 전압을 상기 공통 노드에 출력하는 제1모드로 동작하고,(a) when the pulse current input voltage exceeds a predetermined threshold voltage, the voltage between the positive terminal of the preceding LED group and the common node of the plurality of LED groups has a constant voltage regardless of the fluctuation of the pulse current input voltage. And operating in a first mode of outputting a power distribution control voltage to the common node in response to a change in the pulse current input voltage.(b) 상기 맥류 입력 전압이 상기 임계 전압을 초과하지 않으면, 상기 공통 노드에 영 전압을 출력하는 제2모드로 동작하는 것 (b) operating in a second mode outputting zero voltage to the common node if the pulse current input voltage does not exceed the threshold voltage;을 특징으로 하는, 복수의 LED를 구동하는 장치.Apparatus for driving a plurality of LEDs, characterized in that.
- 제10항에 있어서,The method of claim 10,상기 맥류 입력 전압이 상기 복수의 LED들의 제1 LED 그룹부터 제k LED 그룹을 켜기에 충분할 때, 여기서 j≤k≤M-1이고, 1≤j≤M-1임, When the pulse current input voltage is sufficient to turn on the k-th LED group from the first LED group of the plurality of LEDs, where j ≦ k ≦ M-1 and 1 ≦ j ≦ M-1,상기 전력 배분 제어기는, 각 k에 대해,The power distribution controller, for each k,(c) 상기 맥류 입력 전압이 기설정된 제k 임계 전압보다 작으면 상기 공통 노드에 영(zero) 전압을 출력하는 제k-1모드로 동작하고, (c) when the pulse current input voltage is less than a predetermined kth threshold voltage, the controller operates in a k-1 mode outputting a zero voltage to the common node,(d) 상기 맥류 입력 전압이 상기 제k 임계 전압보다 크고 상기 제1 LED 그룹부터 제k+1 LED 그룹까지의 순방향 온 전압의 총합보다 작으면, 상기 제1 LED 그룹의 양의 말단과 상기 공통 노드 간의 전압이 상기 맥류 입력 전압의 변동에 무관하게 일정한 전압을 갖도록, 상기 제k 임계 전압을 초과하는 초과분에 상응하는 제 k전력 배분 제어 전압을 상기 공통 노드에 출력하는 제k-2모드로 동작하는 것(d) if the pulse current input voltage is greater than the k th threshold voltage and less than the sum of the forward on voltages from the first LED group to the k + 1 LED group, the positive terminal of the first LED group and the common Operating in a k-2 mode of outputting a k-th power distribution control voltage corresponding to an excess exceeding the k th threshold voltage to the common node such that the voltage between nodes has a constant voltage regardless of the fluctuation of the pulse current input voltage. To do을 특징으로 하는, 복수의 LED를 구동하는 장치.Apparatus for driving a plurality of LEDs, characterized in that.
- 제10항에 있어서,The method of claim 10,상기 구동회로와 상기 전력 배분 제어기는, The driving circuit and the power distribution controller,각기 다른 집적회로 칩으로 구현된 것을 특징으로 하는, 복수의 LED를 구동하는 장치.Apparatus for driving a plurality of LEDs, characterized in that implemented in different integrated circuit chips.
- 제10항에 있어서,The method of claim 10,상기 구동회로와 상기 전력 배분 제어기는, The driving circuit and the power distribution controller,하나의 집적회로 칩으로 구현된 것을 특징으로 하는, 복수의 LED를 구동하는 장치.Apparatus for driving a plurality of LEDs, characterized in that implemented in one integrated circuit chip.
- 제10항에 있어서,The method of claim 10,상기 전력 배분 제어 전압은,The power distribution control voltage is,상기 맥류 입력 전압에서 상기 임계 전압을 뺀 전압인 것을 특징으로 하는, 복수의 LED를 구동하는 장치.And a voltage obtained by subtracting the threshold voltage from the pulse current input voltage.
- 복수의 LED를 구동하는 장치에 있어서,In a device for driving a plurality of LEDs,직렬 연결된 복수의 LED 그룹으로 구분되는 복수의 LED, 각 LED 그룹은 양의 말단과 음의 말단을 가짐, 상기 복수의 LED 그룹 중 선행하는 LED 그룹의 양의 말단에는 맥류 입력 전압이 입력됨;A plurality of LEDs divided into a plurality of LED groups connected in series, each LED group having a positive end and a negative end, and a pulse current input voltage is input to a positive end of the preceding LED group among the plurality of LED groups;복수의 구동 전류원을 포함하는 구동회로, 각 구동 전류원은 대응되는 LED 그룹의 음의 말단에 연결된 제1단과 공통 노드에 연결된 제2단을 가짐; A drive circuit comprising a plurality of drive current sources, each drive current source having a first end connected to a negative end of a corresponding LED group and a second end connected to a common node;상기 공통 노드와 상기 선행하는 LED그룹의 양의 말단에 연결된 전력 배분 제어기를 포함하고,A power distribution controller connected to both ends of the common node and the preceding LED group;상기 맥류 입력 전압의 상승 기간 또는 하강 기간 동안에, 상기 전력 배분 제어기는, During the rising or falling period of the pulse current input voltage, the power distribution controller,(a) 상기 맥류 입력 전압이 기설정된 제1임계 전압을 초과하면, 상기 제1임계 전압을 초과하는 초과분에 상응하는 제1전력 배분 제어 전압을 상기 공통 노드에 출력하는 제1모드로 동작하고, (a) when the pulse current input voltage exceeds a predetermined first threshold voltage, operating in a first mode of outputting a first power distribution control voltage corresponding to an excess exceeding the first threshold voltage to the common node,(b) 상기 맥류 입력 전압이 상기 제1임계 전압을 초과하지 않으나 상기 복수의 LED 그룹의 순방향 온 전압의 총합을 초과하면, 상기 공통 노드에 영 전압을 출력하는 제2모드로 동작하고, (b) when the pulse current input voltage does not exceed the first threshold voltage but exceeds the sum of the forward on voltages of the plurality of LED groups, the second mode outputs a zero voltage to the common node,(c) 상기 복수의 LED 그룹의 순방향 온 전압의 총합을 초과하지 않으나 상기 제1임계 전압보다 낮은 기설정된 제2임계 전압을 초과하면, 상기 제2임계 전압을 초과하는 초과분에 비례하는 제2전력 배분 제어 전압을 상기 공통 노드에 출력하는 제3모드로 동작하고,(c) a second power that is proportional to an excess exceeding the second threshold voltage if the sum of the forward on voltages of the plurality of LED groups does not exceed the predetermined second threshold voltage lower than the first threshold voltage; Operate in a third mode of outputting a distribution control voltage to the common node,(d) 상기 맥류 입력 전압이 상기 제2임계 전압을 초과하지 않으면, 상기 공통 노드에 영 전압을 출력하는 제4모드로 동작하는 것(d) operating in a fourth mode for outputting zero voltage to the common node if the pulse current input voltage does not exceed the second threshold voltage;을 특징을 하는, 복수의 LED를 구동하는 장치.Apparatus for driving a plurality of LEDs, characterized in that.
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