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KR101007034B1 - 발광 다이오드용 전원 공급 장치 - Google Patents

발광 다이오드용 전원 공급 장치 Download PDF

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KR101007034B1
KR101007034B1 KR1020080134665A KR20080134665A KR101007034B1 KR 101007034 B1 KR101007034 B1 KR 101007034B1 KR 1020080134665 A KR1020080134665 A KR 1020080134665A KR 20080134665 A KR20080134665 A KR 20080134665A KR 101007034 B1 KR101007034 B1 KR 101007034B1
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Abstract

본 발명의 실시 예는 발광 다이오드용 전원 공급 장치에 관한 것이다.
본 발명의 실시 예에 따른 발광 다이오드용 전원 공급 장치는 입력되는 교류 전압을 직류 전압으로 정류하는 전압 정류부, 정류된 전압을 소정의 전압으로 변환하는 전압 변환부, 전압 변환부에 의해서 제공되는 전압에 의해서 턴 온되는 적어도 하나의 발광 다이오드 및 적어도 하나의 발광 다이오드에 공급되는 전압을 기준 전압과 비교하여 전압이 기준 전압보다 높으면 전압을 차단하고, 전압이 기준 전압보다 낮으면 전압을 공급하는 발광 다이오드 보호부를 포함한다.
Figure R1020080134665
발광 다이오드, 액정 표시, 전원

Description

발광 다이오드용 전원 공급 장치{Apparatus for supplying Power of Light Emitting Diode}
실시 예는 발광 다이오드용 전원 공급 장치에 관한 것이다.
일반적으로, 액정 표시 장치는 전계 인가 전극이 구비된 두 표시 평판과 그사이에 배치되어 있는 유전율 이방성을 갖는 액정층을 구비한다. 전계 인가 전극에 전압을 인가하여 액정층에 전기장을 생성하고, 전압을 변화시켜 이 전기장의 세기를 조절함으로써 액정층을 통과하는 빛의 투과율을 조정하여 원하는 화상을 표시한다.
이러한 액정 표시 장치는 자체 발광을 하지 못하므로, 백라이트라고 불리는 별도의 광원이 필요하며, 이러한 백라이트에는 발광 다이오드(Light Emitting Diode; LED), 냉음극 형광 램프(Cold Cathod Fluorescent Lamp; CCFL), 외부 전극 형광 램프(External Electrode Fluorescent Lamp; EEFL) 등이 이용되고 있다.
상술한 냉음극 형광 램프나 외부 전극 형광 램프는 전력 소모가 크며, 발열로 인해서 액정 표시 장치의 특성이 나빠질 수 있다. 또한, 상술한 냉음극 형광 램프나 외부 전극 형광 램프는 대개 막대형으로 제조되므로 충격에 약하고, 파손의 위험이 크며, 램프 위치에 따라 온도가 일정하지 않아 램프 위치 별로 휘도가 달라지므로, 액정 표시 장치의 색재현성을 악화시킬 수 있다.
이러한, 발광 다이오드는 반도체 소자이므로 수명이 길고, 점등 속도가 빠르며, 소비 전력이 적고, 색재현성이 뛰어나다. 또한, 충격에 강하며, 소형화 및 박형화에 유리하다.
따라서 휴대 전화기 등의 소형 액정 표시 장치뿐만 아니라 컴퓨터 모니터나 TV와 같은 중대형 액정 표시 장치에도 발광 다이오드를 이용한 백라이트가 장착되고 있는 추세이다.
한편, 종래에는 발광 다이오드에 일정 전압 이상이 공급되면 발광 다이오드에 수명이 짧아질 뿐만 아니라 발광 다이오드가 파손되는 문제점이 있었다.
실시 예에 따라 발광 다이오드에 공급되는 전압을 컨트롤하여 발광 다이오드를 보호할 수 있는 발광 다이오드용 전원 공급 장치를 제공하는데 그 목적이 있다.
실시 예에 따른 발광 다이오드용 전원 공급 장치는 입력되는 교류 전압을 직류 전압으로 정류하는 전압 정류부, 정류된 전압을 소정의 전압으로 변환하는 전압 변환부, 전압 변환부에 의해서 제공되는 전압에 의해서 턴 온되는 적어도 하나의 발광 다이오드 및 적어도 하나의 발광 다이오드에 공급되는 전압을 기준 전압과 비교하여 전압이 기준 전압보다 높으면 전압을 차단하고, 전압이 기준 전압보다 낮으면 전압을 공급하는 발광 다이오드 보호부를 포함한다.
실시 예들에 따른 발광 다이오드용 전원 공급 장치는 발광 다이오드에 일정전압 이상이 공급되는 것을 방지할 수 있어 발광 다이오드를 안정적으로 보호할 수 있는 효과가 있다.
또한, 실시 예들에 따른 발광 다이오드용 전원 공급 장치는 발광 다이오드에 일정전압 이상이 공급되는 것을 방지함에 따라, 발광 다이오드의 수명을 연장할 수 있는 효과가 있다.
이하에서는 첨부된 도면을 참조로 하여 본 발명의 바람직한 실시 예를 보다 상세히 설명하기로 한다.
도 1은 본 발명의 일실시 예에 따른 발광 다이오드용 전원 공급 장치의 회로도를 설명하기 위한 것이다.
도 1을 살펴보면, 본 발명의 일실시 예에 따른 발광 다이오드용 전원 공급 장치는 전압 정류부(100), 전압 변환부(200), 발광 다이오드 보호부(300) 및 발광 다이오드(400)를 포함하여 구성될 수 있다.
전압 정류부(100)는 4 개의 다이오드 즉, 제1 다이오드 내지 제4 다이오드(D1 내지D4)를 배열하여 입력되는 교류 전압(AC)을 직류 전압으로 정류할 수 있다.
전압 변환부(200)는 전압 정류부(100)에 의해서 정류된 전압을 소정의 전압으로 변환할 수 있다. 이러한 전압 변환부(200)는 인덕터(L1), 모스 트랜지스터(Metal Oxide Semiconductor Field Effect Transistor; MOSFET, Q1), 다이오드(D5) 및 기준 저항(R1) 등을 포함하여 구성될 수 있다. 구체적으로, 전압 변환부(200)는 모스 트랜지스터(MOSFET, Q1)에 인가되는 제어 펄스 신호(P1)의 듀티비(duty ratio)에 비례해서 전압 정류부(100)에 의해서 정류된 전압을 변환하여 적어도 하나의 발광 다이오드(LED, 400)에 공급할 수 있다.
발광 다이오드 보호부(300)는 적어도 하나의 발광 다이오드(LED, 400)에 공급되는 전압을 기준 전압과 비교하여 전압이 기준 전압보다 높으면 전압을 차단하고, 전압이 기준 전압보다 낮으면 전압을 공급할 수 있다. 즉, 발광 다이오드 보호부(300)는 복수 개의 발광 다이오드(LED, 400)에 공급되는 전압을 체크하고 이러한 전압을 기준 전압과 비교한 후 기준 전압 이상의 전압이 발광 다이오드(LED, 400)에 공급되는 것을 방지할 수 있다.
이러한 발광 다이오드 보호부(300)는 제1 전압 분배부(310), 전압 비교부(320), 제1 스위칭부(330), 과전압 보호부(340), 제2 스위칭부(350), 및 전류 제한부(360)를 포함하여 구성될 수 있다.
제1 전압 분배부(310)는 발광 다이오드(LED, 400)에 공급되는 전압을 분배할 수 있다. 제1 전압 분배부(310)는 복수 개의 저항(R3, R4)을 포함하여 구성될 수 있다. 즉, 복수 개의 저항(R3, R4)을 통해 발광 다이오드(LED, 400)에 공급되는 전압이 분배될 수 있다. 여기서, 복수 개의 저항(R3, R4)의 저항 값은 기준 전압(Vref)에 따라 달라질 수 있다.
전압 비교부(320)는 제1 전압 분배부(310)를 통해 분배된 전압과 기준 전압(Vref)을 비교할 수 있다. 전압 비교부(320)의 플러스(+)단은 기준 전압원과 전기적으로 연결되어 기준 전압(Vref)을 공급받고, 전압 비교부(320)의 마이너스(-)단은 전압 비교부(320)과 전기적으로 연결되어 분배된 전압을 공급받는다.
이에 따라, 전압 비교부(320)는 플러스(+)단을 통해 공급되는 기준 전압(Vref)과 마이너스(-)단을 통해 공급되는 분배된 전압을 비교하여, 분배된 전압이 기준 전압(Vref)보다 낮은 경우에는 하이(High) 출력전압을 출력할 수 있고, 분배된 전압이 기준 전압(Vref)보다 높은 경우에는 로우(Low) 출력전압을 출력할 수 있다.
제1 스위칭부(330,Q3)는 전압 비교부(320)를 통해 공급되는 출력전압을 제어 할 수 있다. 즉, 제1 스위칭부(330,Q3)는 전압 비교부(320)를 통해 하이(High) 출력전압이 공급되면 턴 온(Turn on)을 할 수 있고, 로우(Low) 출력전압이 공급되면 턴 오프(Turn off)를 할 수 있다. 이때, 제1 스위칭부(330,Q3)는 바이폴라 정션 트랜지스터(Bipolar Junction Transistor; BJT) 또는 모스 트랜지스터(Metal Oxide Semiconductor Field Effect Transistor; MOSFET)로 구성될 수 있다. 이와 같이, 바이폴라 정션 트랜지스터(BJT) 또는 모스 트랜지스터(MOSFET)로 이용함으로써, 제1 스위칭부(330,Q3)를 용이하게 구성할 수 있다.
제2 스위칭부(350,Q2)는 제1 스위칭부(330,Q3)에 따라 동작할 수 있다. 즉, 제1 스위칭부(330,Q3)이 턴 온(Turn on)되면 제2 스위칭부(330,Q3)의 게이트(Gate) 단에 과전압 보호부(340)의 전압만큼 전압 드랍(Voltage Drop)이 걸리고 제2 스위칭부(330,Q3)가 턴 온(Turn on)되고, 제1 스위칭부(330,Q3)이 턴 오프(Turn off)되면 제2 스위칭부(330,Q3)의 게이트(Gate) 단에 전압이 공급되지 않아 턴 오프(Turn off)될 수 있다. 이와 같이, 제1 스위칭부(330,Q3)를 통해 제2 스위칭부(330,Q3)가 턴 온(Turn on) 또는 턴 오프(Turn off)됨으로써, 발광 다이오드(LED, 400)에 공급되는 전류를 제어할 수 있다. 이때, 제2 스위칭부(350,Q2)는 바이폴라 정션 트랜지스터(Bipolar Junction Transistor; BJT) 또는 모스 트랜지스터(Metal Oxide Semiconductor Field Effect Transistor; MOSFET)로 용이하게 구성될 수 있다.
또한, 과전압 보호부(340)는 제1 스위칭부(330,Q3), 제2 스위칭부(350,Q2) 또는 발광 다이오드(LED, 400)에 공급되는 과전압을 방지할 수 있다. 이러한 과전압 보호부(340)는 제너 다이오드(D6)를 이용함으로써, 용이하게 구성할 수 있다.
전류 제한부(360)는 발광 다이오드(LED, 400)에 공급되는 전류를 제한할 수 있다. 전류 제한부(360)는 복수 개의 저항(R2, R5)을 포함하여 구성될 수 있다. 즉, 복수 개의 저항(R2, R5)을 통해 발광 다이오드(LED, 400)에 공급되는 전류를 제어할 수 있다.
적어도 하나의 발광 다이오드(LED, 400)는 전압 변환부(200)에 의해서 공급되는 전압에 의해서 턴 온(Turn on)될 수 있다. 여기에서, 적어도 하나의 발광 다이오드(LED, 400)는 직렬 연결하여 구성할 수 있으며, 필요에 따라서 발광 다이오드(LED, 400)의 개수를 조절할 수 있다.
도 2는 본 발명의 일실시 예에 따라 전압 비교부를 통해 하이 출력전압이 공급되는 것을 설명하기 위한 것이고, 도 3은 본 발명의 일실시 예에 따라 전압 비교부를 통해 로우 출력전압이 공급되는 것을 설명하기 위한 것이다.
먼저, 전압 비교부(320)의 플러스(+)단을 통해 공급되는 기준 전압(Vref)과 마이너스(-)단을 통해 공급되는 분배된 전압을 비교하여, 분배된 전압이 기준 전압(Vref)보다 낮은 경우에는 하이(High) 출력전압을 출력할 수 있다. 이와 같이, 하이(High) 출력전압이 제1 스위칭부(330,Q3)에 공급됨으로써, 제1 스위칭부(330,Q3)가 턴 온(Turn on)된다. 제1 스위칭부(330,Q3)이 턴 온(Turn on)되면 제2 스위칭부(330,Q3)의 게이트 단에 과전압 보호부(340)의 전압만큼 전압 드랍(Voltage Drop)이 걸리고 제2 스위칭부(330,Q3)가 턴 온(Turn on)된다.
이에 따라, 기준 전압(Vref)보다 낮은 전압이 공급되면, 발광 다이오드(LED, 400)를 구동할 수 있는 전류가 안정적으로 공급될 수 있다. 이때, 전류 제한 부(360)는 발광 다이오드(LED, 400)에 공급되는 전류를 제한할 수 있다.
다음은, 전압 비교부(320)의 플러스(+)단을 통해 공급되는 기준 전압(Vref)과 마이너스(-)단을 통해 공급되는 분배된 전압을 비교하여, 분배된 전압이 기준 전압(Vref)보다 높은 경우에는 로우(Low) 출력전압을 출력할 수 있다. 이와 같이, 로우(Low) 출력전압이 제1 스위칭부(330,Q3)에 공급됨으로써, 제1 스위칭부(330,Q3)가 턴 오프(Turn off)된다. 제1 스위칭부(330,Q3)이 턴 오프(Turn off)되면, 제2 스위칭부(330,Q3)도 턴 오프(Turn off)된다.
이에 따라, 기준 전압(Vref)보다 높은 전압이 공급되면, 발광 다이오드(LED, 400)에 공급되는 전류를 차단함으로써, 발광 다이오드(LED, 400)를 보호할 수 있다.
지금까지 설명한 바와 같이, 본 발명의 일실시 예에 따른 발광 다이오드용 전원 공급 장치는 발광 다이오드 보호부(300)를 통해 발광 다이오드에 공급되는 전류 상하한치를 효율적으로 컨트롤할 수 있다. 이에 따라, 발광 다이오드(LED)를 안정적으로 동작시킬 수 있다.
본 발명의 다른 실시 예에 따른 발광 다이오드용 전원 공급 장치에 대해서는 도 2를 참조하여 설명하며, 본 발명의 일실시 예에 따른 발광 다이오드용 전원 공급 장치와 동일한 점에 대해서는 설명을 생략하고, 다른 점에 대해서만 설명한다.
본 발명의 다른 실시 예에 따른 발광 다이오드용 전원 공급 장치의 발광 다이오드 보호부(400)는 적어도 하나의 스위칭 소자(Q2, Q3)와 적어도 하나의 저항(R2, R3)을 포함하여 구성될 수 있다. 도 2 도시된 것처럼, 두 개의 스위칭 소 자(Q2, Q3)와 두 개의 저항(R2, R3)를 전기적으로 연결할 수 있으며 필요에 따라 더 많은 스위칭 소자와 저항을 전기적으로 연결하는 것도 가능하다.
본 발명의 다른 실시 예에 따른 발광 다이오드용 전원 공급 장치는 다수 개의 스위칭 소자(Q2, Q3)와 다수 개의 저항(R2, R3)를 기준 저항(R1)과 병렬 연결함으로써, 용이하게 구성할 수 있으면서도, 전류의 크기를 단계적으로 발광 다이오드(LED)에 공급하거나 전류의 크기를 선형적으로 조절하여 발광 다이오드(LED)에 공급할 수 있다.
이에 따라, 발광 다이오드에 공급되는 전류를 효율적으로 컨트롤할 수 있어 다양한 크기의 엘시디에 효과적으로 적용할 수 있다. 따라서, 발광 다이오드(LED)를 안정적으로 동작시킬 수 있다.
이상, 본 발명을 본 발명의 원리를 예시하기 위한 바람직한 실시 예와 관련하여 설명하고 도시하였지만, 본 발명은 그와 같이 도시되고 설명된 그대로의 구성 및 작용으로 한정되는 것이 아니다.
오히려, 첨부된 청구범위의 사상 및 범주를 일탈함이 없이 본 발명에 대한 다수의 변경 및 수정이 가능함을 당업자들은 잘 이해할 수 있을 것이다.
따라서, 그러한 모든 적절한 변경 및 수정과 균등물들도 본 발명의 범위에 속하는 것으로 간주되어야 할 것이다.
도 1은 본 발명의 일실시 예에 따른 발광 다이오드용 전원 공급 장치의 회로를 설명하기 위한 것이다.
도 2는 본 발명의 일실시 예에 따라 전압 비교부를 통해 하이 출력전압이 공급되는 것을 설명하기 위한 것이다.
도 3은 본 발명의 일실시 예에 따라 전압 비교부를 통해 로우 출력전압이 공급되는 것을 설명하기 위한 것이다.
<도면의 주요부분에 대한 부호 설명>
100: 전압 정류부 200: 전압 변환부
300: 발광다이오드 보호부 400: 발광 다이오드
310: 제1 전압 분배부 320: 전압 비교부
330: 제1 스위칭부 340: 과전압 보호부
350: 제2 스위칭부 360: 전류 제한부

Claims (8)

  1. 입력되는 교류 전압을 직류 전압으로 정류하는 전압 정류부;
    상기 정류된 전압을 소정의 전압으로 변환하는 전압 변환부;
    상기 전압 변환부에 의해서 제공되는 전압에 의해서 턴 온되는 적어도 하나의 발광 다이오드; 및
    상기 적어도 하나의 발광 다이오드에 공급되는 전압을 기준 전압과 비교하여 상기 전압이 상기 기준 전압보다 높으면 상기 전압을 차단하고, 상기 전압이 상기 기준 전압보다 낮으면 상기 전압을 공급하는 발광 다이오드 보호부;를 포함하고,
    상기 발광 다이오드 보호부는
    상기 발광 다이오드에 공급되는 전압을 분배하는 제1 전압 분배부;
    상기 제1 전압 분배부를 통해 분배된 상기 전압과 상기 기준 전압을 비교하는 전압 비교부;
    상기 전압 비교부를 통해 공급되는 출력전압을 제어하는 제1 스위칭부;
    상기 제1 스위칭부에 따라 상기 발광 다이오드에 공급되는 전류를 제어하는 제2 스위칭부; 및
    상기 발광 다이오드에 공급되는 전류를 제한하는 전류 제한부;를 포함하고,
    상기 전압 비교부는 상기 분배된 상기 전압이 상기 기준 전압보다 낮으면 하이(High) 출력전압을 출력하고, 상기 분배된 상기 전압이 상기 기준 전압보다 높으면 로우(Low) 출력전압을 출력하는 발광 다이오드용 전원 공급 장치.
  2. 삭제
  3. 제1 항에 있어서,
    제1 스위칭부 또는 제2 스위칭부는 바이폴라 정션 트랜지스터(Bipolar Junction Transistor; BJT)를 포함하는 발광 다이오드용 전원 공급 장치.
  4. 제1 항에 있어서,
    제1 스위칭부 또는 제2 스위칭부는 모스 트랜지스터(Metal Oxide Semiconductor Field Effect Transistor; MOSFET)를 포함하는 발광 다이오드용 전원 공급 장치.
  5. 삭제
  6. 제1 항에 있어서,
    상기 하이(High) 출력전압이 상기 제1 스위칭부에 공급되면, 상기 제1 스위칭부가 턴 온하고, 상기 로우(Low) 출력전압이 턴 오프하면 상기 제1 스위칭부가 턴 오프하는 발광 다이오드용 전원 공급 장치.
  7. 제1 항에 있어서,
    상기 발광 다이오드 보호부는 상기 제1 스위칭부, 상기 제2 스위칭부 또는 상기 발광다이오드에 공급되는 과전압을 방지하는 상기 과전압 보호부를 포함하는 발광 다이오드용 전원 공급 장치.
  8. 제7 항에 있어서,
    상기 과전압 보호부는 제너 다이오드를 포함하는 발광 다이오드용 전원 공급 장치.
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