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KR101504279B1 - 발광 다이오드 구동 회로 - Google Patents

발광 다이오드 구동 회로 Download PDF

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KR101504279B1
KR101504279B1 KR1020130067092A KR20130067092A KR101504279B1 KR 101504279 B1 KR101504279 B1 KR 101504279B1 KR 1020130067092 A KR1020130067092 A KR 1020130067092A KR 20130067092 A KR20130067092 A KR 20130067092A KR 101504279 B1 KR101504279 B1 KR 101504279B1
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Abstract

본 발명의 일실시 예에 따른 발광 다이오드 구동 회로는 외부로부터 교류전압을 입력받는 입력부, 입력부로부터 교류전압을 제공받아 정류하는 정류부, 정류부로부터 정류된 교류전압을 제공받아 평활시키는 평활부, 평활부와 직렬로 배치되고 교류전압을 제공받아 턴 온 또는 턴 오프하면서 동작하는 제1 램프부, 평활부와 병렬로 배치되고 평활부로부터 평활된 교류전압을 제공받아 턴 온 또는 턴 오프하면서 동작하는 제2 램프부, 평활부와 병렬로 배치되어 제2 램프부가 턴 오프시 평활부에 충전된 교류전압을 방전시킬 수 있는 방전패스를 형성하는 방전부, 입력부에 입력되는 입력전압을 검출하여 설정된 특정전압 검출되거나 제1 램프부 또는 제2 램프부에 흐르는 전류를 검출하여 설정된 특정전류 이상이 검출되면 제1 램프부 또는 제2 램프부에 흐르는 전류를 조정하는 구동회로부를 포함한다.

Description

발광 다이오드 구동 회로{Drive circuit of Light-Emitting Diode}
본 발명은 발광 다이오드 구동 회로에 관한 것으로, 보다 상세하게는 교류전압으로 엘이디를 구동 시 Flicker 현상을 해결, 완화하면서 고효율을 유지하며 동시에 광 효율, 역률, 고조파 특성을 개선시킬 수 있는 발광 다이오드 구동회로에 관한 것이다.
종래의 엘이디를 정전류로 구동시키는 기술은 선형 레귤레이터와 보다 나은 전력 효율을 위한 SMPS, 엘이디를 다단으로 구성하여 교류 전압을 직접 인가하는 AC 직결형 방식이 있다. 하지만 각 구동 방식은 하기와 같은 문제를 가진다.
선형 레귤레이터는 전력 효율의 저하로 인한 발열, 이로 인한 방열판 크기의 증가와 광효율 저하의 문제를 야기하였다.
SMPS(Switching mode power supply)는 고속 스위칭에 의한 노이즈, 고조파 문제, 회로구성의 복잡성 증가로 인한 부품이 증가되었다.
저가형의 경우는 노이즈, 역률, 고조파 특성이 문제되었다.
AC 직결형은 Flicker 문제(% Flicker 100%), 엘이디단 전류 편차에 따른 빛 편차가 발생하거나 순간적인 전압 하강에 따른 밝기 편차가 발생할 뿐만 아니라 동일 전력 효율에서 광효율이 저하되는 문제가 있었다.
따라서 본 발명은 종래 기술의 문제점을 해결하기 위하여 안출된 것으로, 본 발명이 이루고자 하는 기술적 과제는, 엘이디 교류 구동에 있어서 발생하는 Flicker 문제를 해결하면서 효율 및 역율을 개선하는 동시에 부품 수를 줄일 수 있을 뿐만 아니라 EMI, EMC 문제가 없는 발광 다이오드 구동회로를 제공하는데 그 목적이 있다.
본 발명의 일실시 예에 따른 발광 다이오드 구동 회로는 외부로부터 교류전압을 입력받는 입력부, 입력부로부터 교류전압을 제공받아 정류하는 정류부, 정류부로부터 정류된 교류전압을 제공받아 평활시키는 평활부, 평활부와 직렬로 배치되고 교류전압을 제공받아 턴 온 또는 턴 오프하면서 동작하는 제1 램프부, 평활부와 병렬로 배치되고 입력되는 교류전압 및 평활부로부터 평활된 교류전압을 제공받아 턴 온 또는 턴 오프하면서 동작하는 제2 램프부, 평활부와 병렬로 배치되어 제2 램프부가 턴 오프시 평활부에 충전된 교류전압을 방전시킬 수 있는 방전패스를 형성하는 방전부, 입력부에 입력되는 입력전압을 검출하여 설정된 특정전압 검출되거나 제1 램프부 또는 제2 램프부에 흐르는 전류를 검출하여 설정된 특정전류 이상이 검출되면 제1 램프부 또는 제2 램프부에 흐르는 전류를 조정하는 구동회로부를 포함한다.
또한, 구동회로부는 제1 램프부 또는 제2 램프부와 전기적으로 연결되어 턴 온 또는 턴 오프하면서 제1 램프부와 제2 램프부에 흐르는 전류를 제어하거나 차단하는 전류조정스위칭부, 전류조정스위칭부에 흐르는 전류를 검출하여 설정된 특정전류 이상이 검출되면 전류조정스위칭부에 흐르는 전류를 조정하거나 전류조정스위칭부를 턴 오프시키는 전류검출구동제어부 및 입력부를 통해 입력되는 교류전압을 변환하여 전류조정스위칭부와 전류검출구동제어부에 공급하고, 입력되는 교류전압을 검출하여 설정된 특정전압이 검출되면 전류조정스위칭부를 제어할 수 있는 제어신호를 전류검출구동제어부에 제공하는 전압검출전원공급부를 포함할 수 있다.
또한, 제1 램프부와 제2 램프부에 사이에 배치되어 충전된 교류전압이 제1 램프부로 흐르는 것을 방지하는 역전압 방지부를 포함할 수 있다.
또한, 평활부는 커패시터로 형성되거나 방전부는 저항으로 형성되는 것을 포함할 수 있다.
또한, 전류검출구동제어부는 제1 램프부와 제2 램프부가 교류전압 및 평활된 전압을 제공받아 특정 전류의 크기 및 순서로 동작하도록 제어하고, 평활부와 병렬로 배치되는 제2 램프부가 교류 전압 및 평활부로부터 평활된 교류전압을 제공받아 동작하도록 제어하는 것을 포함할 수 있다.
또한, 방전부는 MOSFET, IGBT, BJT 중 어느 하나의 전기적 소자로 형성되고, 역전압 방지부는 Diode, Bridge diode, MOSFET, IGBT, BJT 중 어느 하나의 전기적 소자로 형성되는 것을 포함할 수 있다.
또한, 평활부와 직렬로 배치되는 제1 램프부와 평활부와 병렬로 배치되는 제2 램프부가 적어도 하나 이상이 배치되되, 제1 램프부와 제2 램프부가 직렬 또는 병렬로 혼합되어 배치되는 것을 포함할 수 있다.
또한, 입력부에 입력되는 교류전압을 검출하는 전압검출전원공급부는 제1 램프부 또는 제2 램프부를 통과한 이후에 전기적으로 연결되는 것을 포함할 수 있다.
본 발명의 실시 예에 따른 발광 다이오드 구동 회로는 다음과 같은 효과가 있다.
첫째, 교류 구동에서의 플리커 현상을 해결, 완화하면서 역률과 고조파 특성을 개선하는 효과가 있다.
둘째, 고효율율 유지하며 같은 효율의 교류 구동에 비해 광효율을 개선하는 효과가 있다.
셋째, SMPS 구동에 비해 적용 부품수가 적으며 EMI, EMC문제가 없는 효과가 있다.
넷째, 전류 편차로 인한 일부 엘이디의 빛 밝기 편차 문제와 순간적인 입력 전압 저하에 의해 발생하는 빛 밝기 편차 문제를 해결하는 효과가 있다.
다섯째, 고 전압에 대한 내압 특성을 높이는 효과가 있다.
도 1은 본 발명의 제1 실시 예에 따른 발광 다이오드 구동 회로의 회로도이다.
도 2는 본 발명의 제2 실시 예에 따른 발광 다이오드 구동 회로의 회로도이다.
도 3은 본 발명의 제3 실시 예에 따른 발광 다이오드 구동 회로의 회로도이다.
도 4는 본 발명의 제4 실시 예에 따른 발광 다이오드 구동 회로의 회로도이다.
도 5는 본 발명의 제5 실시 예에 따른 발광 다이오드 구동 회로의 회로도이다.
도 6은 본 발명의 다양한 실시 예에 따른 발광 다이오드 구동 회로를 적용하는 동안 교류 입력 전압에 대한 LED 광출력 파형을 도시한 것이다.
도 7은 본 발명의 다양한 실시 예에 따른 발광 다이오드 구동 회로를 적용하여 실제 광출력을 측정한 실사도이다.
이하, 본 발명의 바람직한 실시 예를 첨부한 도면을 참조하여 설명하기로 한다.
도 1은 본 발명의 제1 실시 예에 따른 발광 다이오드 구동 회로의 회로도이다.
도 1을 살펴보면, 본 발명의 제1 실시 예에 따른 발광 다이오드 구동 회로는 입력부(110), 정류부(120), 평활부(150), 제1 램프부(130a), 제2 램프부(130b), 방전부(160) 및 구동회로부(170)를 포함하여 구성된다.
입력부(110)는 외부로부터 교류전압을 입력받는다. 이러한 입력부(110)는 정류부(120)와 전기적으로 연결되어 외부로부터 상용교류전압을 입력받아 정류부(120)에 제공한다.
정류부(120)는 입력부(110)로부터 교류전압을 제공받아 정류한다. 이러한 정류부(120)는 적어도 하나 이상의 다이오드로 형성되어 입력되는 교류전압을 제공받아 정류할 수 있다. 이에 따라, 정류부(120)는 교류전압을 제공받아 적어도 하나 이상의 다이오드를 통해 정류한 후 정류된 교류전압을 제공할 수 있다.
평활부(150)는 정류부(120)로부터 정류된 교류전압을 제공받아 평활시킨다. 이러한 평활부(150)는 정류부(120)와 전기적으로 연결되면서 커패시터로 형성될 수 있다. 즉, 평활부(150)는 정류부(120)로부터 정류된 교류전압을 커패시터로 평활시켜 출력할 수 있다. 이때 평활된 교류전압은 실질적으로 직류에 가까운 전압이 될 수 있다.
제1 램프부(130a)는 평활부(150)와 직렬로 배치되고 교류전압을 제공받아 턴 온(turn on) 또는 턴 오프(turn off)하면서 동작한다. 이러한 제1 램프부(130a)는 적어도 하나 이상의 LED가 서로 전기적으로 연결되어 형성될 수 있다. 이때 제1 램프부(130a)는 제11 램프부(130a1)와 제12 램프부(130a2)로 표현될 수 있다.
제2 램프부(130b)는 교류전압 및 평활부(150)로부터 평활된 교류전압을 제공받아 턴 온(turn on) 또는 턴 오프(turn off)하면서 동작한다. 이러한 제2 램프부(130b)는 적어도 하나 이상의 LED가 서로 전기적으로 연결되어 형성된다. 여기서 제2 램프부(130b)는 도시되지 않았지만 제21 램프부와 제22 램프부로 표현될 수 있다.
이와 같이, 형성되는 제1 램프부(130a)와 제2 램프부(130b)는 평활부(150)와 병렬로 배치되어 연결되거나 직렬로 배치되어 연결되거나 병렬과 직렬이 혼합되어 다양하게 배치될 수 있다.
방전부(160)는 평활부(150)와 병렬로 배치되어 제2 램프부(130b)가 턴 오프(turn off)시 평활부(150)에 충전된 교류전압을 방전시킬 수 있는 방전패스를 형성한다. 이러한 방전부(160)는 저항으로 형성되며, 평활부(150)와 병렬로 배치된다. 방전부(160)는 제2 램프부(130b)가 턴 오프(turn off)되면, 커패시터에 충전된 교류전압을 빠르게 방전시켜 엘이디에 잠시 남아있는 잔광을 사라지도록 할 수 있다. 즉, 방전부(160)는 제2 램프부(130b)가 턴 오프(turn off)되면서 발생하는 잔광을 빠르게 제거하기 위해서 커패시터와 병렬로 저항을 배치하여 방전패스를 형성할 수 있다. 즉, 방전부(160)는 저항으로 형성되고, 평활부(150)는 커패시터로 형성됨으로써 RC 시정수에 의해 방전 시간을 짧게 할 수 있다.
이때 방전부(160)는 저항에 한정되는 것은 아니며, MOSFET, IGBT, BJT 등 다양한 전기적 소자로 형성될 수 있다. 이와 같이, 방전부(160)가 MOSFET, IGBT, BJT 등으로 형성되면, 제2 램프부(130b)와 반대로 동작할 수 있다. 즉, 제2 램프부(130b)가 턴 오프(turn off)되면, 방전부(160)는 턴 온(turn on)되어 잔광을 빠르게 제거하는 방전패스를 형성할 수 있다. 다시 말해, 제2 램프부(130b)가 턴 오프(turn off)되면 후술할 전류검출구동제어부(171)가 이를 감지하여 방전부(160)를 턴 온(turn on)시킬 수 있는 감지신호를 제공할 수 있다. 이에 따라, 방전부(160)가 턴 온(turn on)되면서 방전패스가 형성될 수 있다.
구동회로부(170)는 입력부(110)에 입력되는 입력전압을 검출하여 설정된 특정전압이 검출되거나 제1 램프부(130a) 또는 제2 램프부(130b)에 흐르는 전류를 검출하여 설정된 특정전류 이상이 검출되면 제1 램프부(130a) 또는 제2 램프부(130b)에 흐르는 전류를 조정한다. 이러한 구동회로부(170)는 전류조정스위칭부(173), 전류검출구동제어부(171) 및 전압검출전원공급부(172)를 포함할 수 있다.
전류조정스위칭부(173)는 제1 램프부(130a) 또는 제2 램프부(130b)와 전기적으로 연결되어 턴 온(turn on) 또는 턴 오프(turn off)하면서 제1 램프부(130a)와 제2 램프부(130b)에 흐르는 전류를 제어하거나 차단한다. 이러한 전류조정스위칭부(173)는 전류검출구동제어부(171)에 의해 제어되고, 전압검출전원공급부(172)로부터 변환된 교류전압을 제공받아 동작한다. 도 1에 도시된 바와 같이, 전류조정스위칭부(173)는 적어도 하나 이상의 전류조정스위칭부(173C1,173C2,...,173Cn)으로 형성될 수 있다.
전류검출구동제어부(171)는 전류조정스위칭부(173)에 흐르는 전류를 검출하여 설정된 특정전류 이상이 검출되면 전류조정스위칭부(173)에 흐르는 전류를 조정하거나 전류조정스위칭부(173)를 턴 오프(turn off)시킨다. 이러한 전류검출구동제어부(171)는 제1 램프부(130a) 또는 제2 램프부(130b)와 전기적으로 연결되는 전류조정스위칭부(173)에 흐르는 전류를 검출하여 설정된 특정전류 이상이 검출되면 전류조정스위칭부(173)를 제어하여 제1 램프부(130a) 또는 제2 램프부(130b)에 흐르는 전류를 조정한다. 이때 전류검출구동제어부(171)는 전류조정스위칭부(173)에 흐르는 전류를 실시간으로 검출하여 미리 설정된 특정전류와 비교할 수 있다. 이와 같이, 설정된 특정전류를 기준으로 검출된 전류를 비교하여 검출된 전류가 설정된 특정전류보다 낮게 검출되면 제1 램프부(130a) 또는 제2 램프부(130b)에 높은 전류가 흐르도록 전류조정스위칭부(173)를 제어하고, 검출된 전류가 설정된 특정전류보다 높게 검출되면 제1 램프부(130a) 또는 제2 램프부(130b)에 낮은 전류가 흐르도록 전류조정스위칭부(173)를 제어함으로써 일정하게 빛이 발광할 수 있도록 전류를 제어할 수 있다.
또한, 전류검출구동제어부(171)는 평활부(150)와 직렬로 배치되는 제1 램프부(130a)가 후술할 전압검출전원공급부(172)로부터 교류전압을 제공받아 동작하도록 제어하고, 평활부(150)와 병렬로 배치되는 제2 램프부(130b)가 평활부(150)로부터 평활된 교류전압을 제공받아 동작하도록 제어할 수 있다.
또한, 전류검출구동제어부(171)는 제2 램프부(130b)와 전기적으로 연결되는 전류조정스위칭부(173)에 흐르는 전류를 검출하여 설정된 특정전류이상이 흐르게 되면 제2 램프부(130b)에 흐르는 전류를 제한하도록 전류조정스위칭부(173)를 제어하거나 제2 램프부(130b)와 직렬로 배치되는 이전 제1 램프부(130a)와 전기적으로 연결되는 전류조정스위칭부(173)를 제어하여 제2 램프부(130b)에 흐르는 전류를 조정할 수 있다.
전압검출전원공급부(172)는 입력부(110)를 통해 입력되는 교류전압을 변환하여 전류조정스위칭부(173)와 전류검출구동제어부(171)에 공급하고, 입력되는 교류전압을 검출하여 설정된 특정전압이 검출되면 전류조정스위칭부(173)를 제어할 수 있는 제어신호를 전류검출구동제어부(171)에 제공한다.
또한, 역전압 방지부(140)는 제1 램프부(130a)와 제2 램프부(130b) 사이에 배치되어 충전된 교류전압이 제1 램프부(130a)로 흐르는 것을 방지한다. 이러한 역전압 방지부(140)는 다이오드로 형성되어 충전된 전압이 이전에 배치되는 제1 램프부(130a)로 흐르는 것을 방지할 수 있다. 즉, 역전압 방지부(140)는 평활부(150)에 충전이 되어 있는 교류전압이 입력되는 교류전압보다 클 경우 이전에 배치되는 제1 램프부(130a)를 향하여 역으로 흐르는 역전압을 방지할 수 있다.
이때, 역전압 방지부(140)는 Diode, Bridge diode, MOSFET, IGBT, BJT 등 다양한 전기적 소자로 형성될 수 있다. 이와 같이 역전압 방지부(140)가 Diode, Bridge diode, MOSFET, IGBT, BJT 등 다양한 전기적 소자로 형성되면, 전류검출구동제어부(171)는 평활부(150)와 입력부(110)에 검출되는 교류전압을 비교하여 평활부(150)에서 검출되는 평활된 교류전압이 제2 램프부(130b)와 직렬로 배치되되 제2 램프부(130b) 이전에 배치되는 제1 램프부(130a)에서 검출되는 교류전압보다 낮을 경우만 턴 온(turn on)시키도록 제어할 수 있다.
또한, 역전압 방지부(140)의 경우 정류부(120)를 지난 초단에 배치되면 그 역할을 정류부 (Bridge diode)로 대체 가능함을 포함할 수 있다.
지금까지 설명한 본 발명의 제1 실시 예에 따른 발광 다이오드 구동 회로에 대한 동작은 다음과 같다. 이때 도면의 설명을 용이하게 하기 위해 제1 램프부가 복수 개일 경우에는 제1 램프부(130a)를 제11 램프부(130a1)와 제12 램프부(130a2)로 나누어 설명하기로 한다. 제11 램프부(130a1)와 제12 램프부(130a2)는 실질적으로 동일한 구성과 기능을 가질 수 있다. 이와 더블어 제2 램프부(130b)가 복수 개일 경우에는 도시되지 않았지만 제2 램프부(130b)를 제21 램프부와 제22 램프부로 나누어 설명하기로 한다. 제21 램프부와 제22 램프부는 실질적으로 동일한 구성과 기능을 가질 수 있다.
도 1에 도시된 바와 같이, 본 발명의 제1 실시 예에 따른 발광 다이오드 구동 회로는 입력부(110)에서 입력되는 교류입력에서부터 정류부(120)에 형성되는 다이오드를 거쳐 평활부(150)에 형성되는 캐패시터로 평활된 교류전압으로 정류부(120)로 구동되는 제2 램프부(130b)와 교류전압으로 정전류 구동되는 제11 램프부(130a1)와 제12 램프부(130a2)로 구성될 수 있다.
먼저, 입력부(110)로부터 교류전압이 제공되면, 정류부(120)에서 정류된 교류전압에 의해 제11 램프부(130a1)가 턴 온(turn on)된다.
이와 같이, 제11 램프부(130a1)가 턴 온(turn on)된 후 정류된 교류전압이 증가하여 설정된 특정전류가 되거나 제11 램프부(130a1) 다음에 배치되는 제2 램프부(130b)와 전기적으로 연결되는 전류조정스위칭부(173)에 흐르는 전류가 설정된 특정전류 이상이 흐를 경우 전류검출구동제어부(171)는 제11 램프부(130a1)가 턴 오프(turn off)되도록 제11 램프부(130a1)와 전기적으로 연결되는 전류조정스위칭부(173)를 제어할 수 있다.
이후 평활부(150)에 정류된 교류전압이 충전되고 동시에 교류전압을 제공받아 제2 램프부(130b)가 턴 온(turn on)된다. 이와 같이, 제2 램프부(130b)가 턴 온(turn on)된 후 교류전압이 증가하여 설정된 특정전류가 되거나 제2 램프부(130b) 다음에 배치되는 제12 램프부(130a2)와 전기적으로 연결되는 전류조정스위칭부(173)에 흐르는 전류가 설정된 특정전류 이상이 흐를 경우 전류검출구동제어부(171)는 제2 램프부(130b)가 턴 오프(turn off)되도록 제2 램프부(130b)와 전기적으로 연결되는 전류조정스위칭부(173)를 제어할 수 있다. 이러한 동작을 반복하면서 동작할 수 있다.
이때, 입력부(110)에서 제공되는 교류전압이 설정된 특정교류전압보다 감소하여 특정한 교류전압이 되거나 제2 램프부(130b)와 전기적으로 연결되는 전류조정스위칭부(173)에서 검출되는 전류가 설정된 특정전류 이하로 흐를 경우 제11 램프부(130a1)가 턴 온(turn on)되도록 제11 램프부(130a1)와 전기적으로 연결되는 전류조정스위칭부(173)를 제어할 수 있다.
또한, 평활부(150)와 병렬로 배치되는 제2 램프부(130b)일 경우 입력되는 교류전압이 평활부(150)에 충전되는 평활된 교류전압보다 낮아지면 제11 램프부(130a1)와 제2 램프부(130b) 사이에 배치되는 역전압 방지부(140)에 의해 제2 램프부(130b)에서 제11 램프부(130a1)로 충전된 교류전압인 역전압이 흐르는 것을 차단하며 평활부(150)와 연결된 제2 램프부(130b)로 평활된 교류전압이 인가되어 전류가 흐를 수 있다.
이와 같이 동작함으로써, 평활부(150)와 병렬로 배치되는 제2 램프부(130b)에 입력되는 전류가 순간적인 교류전류를 사용하지만 광출력은 Flicker가 해결된 거의 DC에 가까운 파형을 만들어 낼 수 있다.
이때, 입력부(110)에 전기적으로 연결되어 교류전압을 검출하거나 교류전압을 변환하여 제공하는 전압검출전원공급부(172)가 제11 램프부(130a1,N개의 엘이디)를 거친 후에 연결될 수 있다. 여기서 전압검출전원공급부(172)는 입력전압에서 고전압을 제공받아 저전압으로 변환하여 전류검출구동제어부(171) 또는 제11 램프부(130a1)와 전기적으로 연결되는 전류조정스위치(173)에 제공할 수 있다. 이와 같이, 제11 램프부(130a1)를 통과한 후 전압검출전원공급부(172)가 연결됨으로써 Vf만큼 내전압 특성을 확보할 수 있다.
다시 말해, 입력부(110)를 통해 고전압(예를 들면 300V)이 인가될 경우 종래의 전압검출전원공급부에는 고전압(300V)이 직접 인가되지만 제11 램프부(130a1)를 지난 후에 연결되면 제11 램프부(130a1, N개의 엘이디)의 Vf(예를 들면 80V)만큼 떨어진 전압(220V)이 인가될 수 있다. 이에 따라, 내전압특성(고전압에도 파괴되지 않고 버티는 특성)이 개선될 수 있다.
또한, 직접 교류전압으로 정전류 구동되는 제11 램프부(130a1)와 제12 램프부(130a2)는 광출력의 파형에 대한 변동이 다소 심하게 만들어질 수 있지만 역률 및 고조파 전력효율을 개선할 수 있다.
또한, 입력되는 교류 주파수에서 복수 개의 제11 램프부(130a1)와 제12 램프부(130a2) 및 제2 램프부(130b)의 수만큼 스위칭할 수 있기 때문에 EMI, EMC에 대한 문제를 용이하게 해결할 수 있다.
도 2는 본 발명의 제2 실시 예에 따른 발광 다이오드 구동 회로의 회로도이다.
도 2를 살펴보면, 본 발명의 제2 실시 예에 따른 발광 다이오드 구동 회로는 입력부(210), 정류부(220), 평활부(250), 제1 램프부(230a), 제2 램프부(230b), 방전부(260) 및, 구동회로부(270)를 포함하여 구성된다.
이러한 본 발명의 제2 실시 예에 따른 발광 다이오드 구동 회로에 해당하는 각각의 구성요소들에 대한 기능 및 그것들 간의 유기적인 관계는 제1 실시 예에 따른 발광 다이오드 구동 회로에 해당하는 각각의 구성요소들에 대한 기능 및 그것들 간의 유기적인 관계와 실질적으로 동일하므로, 이것에 대한 각각의 부연설명들은 이하 생략하기로 한다.
도 2에 도시된 바와 같이, 평활부(250)와 병렬로 배치되는 제2 램프부(230b)와 제1 램프부(230a)이 직렬로 배치되는 구성이다.
먼저 입력부(210)로부터 교류전압이 제공되면, 정류부(220)에서 정류된 교류전압이 제공되어 평활부(250)에 정류된 교류전압이 충전되고 동시에 교류전압에 의해 제2 램프부(230b)가 턴 온(turn on)된다.
이와 같이, 제2 램프부(230b)가 턴 온(turn on)된 후 교류전압이 증가하여 설정된 특정교류전압이 되거나 제2 램프부(230b) 다음에 배치되는 제1 램프부(230a)와 전기적으로 연결되는 전류조정스위칭부(273)에 흐르는 전류가 설정된 특정전류 이상이 흐를 경우 구동회로부(270)에 배치되는 전류검출구동제어부(미도시)는 제2 램프부(230b)가 턴 오프(turn off)되도록 제2 램프부(230b)와 전기적으로 연결되는 전류조정스위칭부(273)를 제어할 수 있다.
이때, 평활부(250)와 병렬로 배치되는 제2 램프부(230b)일 경우 입력되는 교류전압이 평활부(250)에 충전되는 평활된 교류전압보다 낮아지면 정류부(220)과 제2 램프부(230b) 사이에 배치되는 역전압 방지부(240)에 의해 제2 램프부(230b)에서 정류부(220)로 역전압이 흐르는 것을 차단하며 평활부(250)와 연결된 제2 램프부(230b)로 평활된 교류전압이 인가되어 전류가 흐를 수 있다.
이후, 정류된 교류전압이 증가하면 제1 램프부(230a)가 턴 온(turn on)된다. 이러한 동작을 반복하면서 동작할 수 있다.
도 3은 본 발명의 제3 실시 예에 따른 발광 다이오드 구동 회로의 회로도이다.
도 3을 살펴보면, 본 발명의 제3 실시 예에 따른 발광 다이오드 구동 회로는 입력부(310), 정류부(320), 평활부(350), 제11 램프부(330a1), 제12 램프부(330a2), 제2 램프부(330b), 방전부(360) 및 구동회로부(370)를 포함하여 구성된다.
이러한 본 발명의 제3 실시 예에 따른 발광 다이오드 구동 회로에 해당하는 각각의 구성요소들에 대한 기능 및 그것들 간의 유기적인 관계는 제1 실시 예에 따른 발광 다이오드 구동 회로에 해당하는 각각의 구성요소들에 대한 기능 및 그것들 간의 유기적인 관계와 실질적으로 동일하므로, 이것에 대한 각각의 부연설명들은 이하 생략하기로 한다.
도 3에 도시된 바와 같이, 제11 램프부(330a1)와 제12 램프부(330a2)가 직렬로 배치되고, 평활부(350)와 병렬로 배치되는 제2 램프부(330b)가 맨 마지막에 위치한 구성이다.
먼저 입력부(310)로부터 교류전압이 제공되면, 정류부(320)에서 정류된 교류전압에 의해 제11 램프부(330a1)가 턴 온(turn on)된다.
이와 같이, 제11 램프부(330a1)가 턴 온(turn on)된 후 정류된 교류전압이 증가하여 설정된 특정교류전압이 되거나 제11 램프부(330a1) 다음에 배치되는 제12 램프부(330a2)와 전기적으로 연결되는 전류조정스위칭부(373)에 흐르는 전류가 설정된 특정전류 이상이 흐를 경우 구동회로부(370)에 배치되는 전류검출구동제어부(미도시)는 제11 램프부(330a1)가 턴 오프(turn off)되도록 전류조정스위칭부(373)를 제어할 수 있다.
이후 정류된 교류전압이 증가하면 제12 램프부(330a2)가 턴 온(turn on)된다.
이와 같이, 제12 램프부(330a2)가 턴 온(turn on)된 후 정류된 교류전압이 증가하여 설정된 특정교류전압이 되거나 제12 램프부(330a2) 다음에 배치되는 제2 램프부(330b)와 전기적으로 연결되는 전류조정스위칭부(373)에 흐르는 전류가 설정된 특정전류 이상이 흐를 경우 전류검출구동제어부(미도시)는 제12 램프부(330a2)가 턴 오프(turn off)되도록 전류조정스위칭부(373)를 제어할 수 있다.
이후 평활부(350)에 입력되는 교류전압이 증가되면 제2 램프부(330b)가 턴 온(turn on)된다. 이러한 동작을 반복하면서 동작할 수 있다.
또한, 평활부(350)와 병렬로 배치되는 제2 램프부(330b)일 경우 입력되는 교류전압이 평활부(350)에 충전되는 평활된 교류전압보다 낮아지면 제12 램프부(330a2)와 제2 램프부(330b) 사이에 배치되는 역전압 방지부(340)에 의해 제2 램프부(330b)에서 제12 램프부(330a2)로 역전압이 흐르는 것을 차단하며 평활부(350)와 연결된 제2 램프부(330b)으로 평활된 교류전압이 인가되어 전류가 흐를 수 있다.
이와 같이 동작함으로써, 맨 마지막에 배치되는 제2 램프부(330b)의 전류가 적게 흘러 발생하는 제11 램프부(330a1), 제12 램프부(330a2), 제2 램프부(330b)에 형성되는 엘이디의 빛 편차 문제를 완화할 수 있다.
도 4는 본 발명의 제4 실시 예에 따른 발광 다이오드 구동 회로의 회로도이다.
도 4를 살펴보면, 본 발명의 제4 실시 예에 따른 발광 다이오드 구동 회로는 입력부(410), 정류부(420), 평활부(450a,450b), 제11 램프부(430a1), 제12 램프부(430a2), 제21 램프부(430b1), 제22 램프부(430b2), 방전부(460a,460b) 및 구동회로부를 포함하여 구성된다.
이러한 본 발명의 제4 실시 예에 따른 발광 다이오드 구동 회로에 해당하는 각각의 구성요소들에 대한 기능 및 그것들 간의 유기적인 관계는 제1,2 실시 예에 따른 발광 다이오드 구동 회로에 해당하는 각각의 구성요소들에 대한 기능 및 그것들 간의 유기적인 관계와 실질적으로 동일하므로, 이것에 대한 각각의 부연설명들은 이하 생략하기로 한다.
도 4에 도시된 바와 같이, 평활부(450a)와 병렬로 배치되는 제21 램프부(430b1), 제11 램프부(430a1), 제12 램프부(430a2)가 직렬로 배치되고, 평활부(450b)와 병렬로 배치되는 제22 램프부(430b2)가 맨 마지막에 위치한 구성이다.
먼저 입력부(410)로부터 교류전압이 제공되면, 정류부(420)에서 정류된 교류전압이 제공되어 평활부(450a)에 입력되는 교류전압이 증가되면 정류된 교류전압에 의해 제21 램프부(430b1)가 턴 온(turn on)된다.
이와 같이, 제21 램프부(430b1)가 턴 온(turn on)된 후 평활된 교류전압이 증가하여 설정된 특정교류전압이 되거나 제21 램프부(430b1) 다음에 배치되는 제11 램프부(430a1)와 전기적으로 연결되는 전류조정스위칭부(473)에 흐르는 전류가 설정된 특정전류 이상이 흐를 경우 구동회로부(470)에 배치되는 전류검출구동제어부(미도시)는 제21 램프부(430b1)가 턴 오프(turn off)되도록 전류조정스위칭부(373)를 제어할 수 있다.
이때, 평활부(450a)와 병렬로 배치되는 제21 램프부(430b1)일 경우 입력되는 교류전압이 평활부(450)에 충전되는 평활된 교류전압보다 낮아지면 정류부(420)와 제21 램프부(430b1) 사이에 배치되는 역전압 방지부(440a)에 의해 제21 램프부(430b1)에서 정류부(420)로 역전압이 흐르는 것을 차단하며 평활부(450a)와 연결된 제21 램프부(430b1)로 평활된 교류전압이 인가되어 전류가 흐를 수 있다.
이후 정류된 교류전압이 증가하면 제11 램프부(430a1)가 턴 온(turn on)된다.
이와 같이, 제11 램프부(430a1)가 턴 온(turn on)된 후 정류된 교류전압이 증가하여 설정된 특정교류전압이 되거나 제11 램프부(430a1) 다음에 배치되는 제12 램프부(430a2)와 전기적으로 연결되는 전류조정스위칭부(473)에 흐르는 전류가 설정된 특정전류 이상이 흐를 경우 전류검출구동제어부(미도시)는 제11 램프부(430a1)가 턴 오프(turn off)되도록 제어할 수 있다.
이후 교류전압이 증가하면 제12 램프부(430a2)가 턴 온(turn on)된다.
이와 같이, 제12 램프부(430a2)가 턴 온(turn on)된 후 교류전압이 증가하여 설정된 특정교류전압이 되거나 제12 램프부(430a2) 다음에 배치되는 제22 램프부(430b2 )와 전기적으로 연결되는 전류조정스위칭부(473)에 흐르는 전류가 설정된 특정전류 이상이 흐를 경우 전류검출구동제어부(미도시)는 제12 램프부(430a2)가 턴 오프(turn off)되도록 제어할 수 있다.
이후 평활부(450b)에 입력되는 교류전압이 증가되면 제22 램프부(430b2)가 턴 온(turn on)된다. 이러한 동작을 반복하면서 동작할 수 있다.
또한, 평활부(450b)와 병렬로 배치되는 제22 램프부(430b2)의 경우 입력되는 교류전압이 평활부(450b)에 충전되는 평활된 교류전압보다 낮아지면 제12 램프부(430a2)와 제22 램프부(430b2) 사이에 배치되는 역전압 방지부(440b)에 의해 제22 램프부(430b2)에서 제12 램프부(430a2)로 역전압이 흐르는 것을 차단하며 평활부(450b)와 연결된 제22 램프부(430b2)로 평활된 교류전압이 인가되어 전류가 흐를 수 있다.
도 5는 본 발명의 제5 실시 예에 따른 발광 다이오드 구동 회로의 회로도이다.
도 5를 살펴보면, 본 발명의 제5 실시 예에 따른 발광 다이오드 구동 회로는 입력부(510), 정류부(520), 평활부(550a,550b), 제11 램프부(530a1), 제12 램프부(530a2), 제21 램프부(530b1), 제22 램프부(530b2), 방전부(560a,560b) 및 구동회로부를 포함하여 구성된다.
이러한 본 발명의 제5 실시 예에 따른 발광 다이오드 구동 회로에 해당하는 각각의 구성요소들에 대한 기능 및 그것들 간의 유기적인 관계는 제1,4 실시 예에 따른 발광 다이오드 구동 회로에 해당하는 각각의 구성요소들에 대한 기능 및 그것들 간의 유기적인 관계와 실질적으로 동일하므로, 이것에 대한 각각의 부연설명들은 이하 생략하기로 한다.
도 5에 도시된 바와 같이, 평활부(550a)와 병렬로 배치되는 제21 램프부(530b1)와 제11 램프부(530a1)가 직렬로 배치되고, 제21 램프부(530b1), 제12 램프부(530a2) 및 평활부(550b)와 병렬로 배치되는 제22 램프부(530b2)가 병렬로 배치되는 구성이다.
먼저 입력부(510)로부터 교류전압이 제공되면, 정류부(520)에서 정류된 교류전압이 제공되어 평활부(550a)에 정류된 교류전압이 충전되고 동시에 제21 램프부(530b1)가 턴 온(turn on)된다.
이와 같이, 제21 램프부(530b1)가 턴 온(turn on)된 후 입력되는 교류전압이 증가되면 설정된 특정교류전압이 되거나 제21 램프부(530b1) 다음에 배치되는 제11 램프부(530a1)와 전기적으로 연결되는 전류조정스위칭부(573)에 흐르는 전류가 설정된 특정전류 이상이 흐를 경우 구동회로부(570)에 배치되는 전류검출구동제어부(미도시)는 제21 램프부(530b1)가 턴 오프(turn off)되도록 제어할 수 있다.
이때, 평활부(550a)와 병렬로 배치되는 제21 램프부(530b1)일 경우 입력되는 교류전압이 평활부(550a)에 충전되는 평활된 교류전압보다 낮아지면 정류부(520)과 제21 램프부(530b1) 사이에 배치되는 역전압 방지부(540a)에 의해 제21 램프부(530b1)에서 정류부(520)로 역전압이 흐르는 것을 차단하며 평활부(550a)와 연결된 제21 램프부(530b1)로 평활된 교류전압이 인가되어 전류가 흐를 수 있다.
이후 교류전압이 증가하면 제11 램프부(530a1)가 턴 온(turn on)된다.
또한, 제21 램프부(530b1)와 병렬로 배치되는 제12 램프부(530a2)에 정류된 교류전압이 증가하면 제12 램프부(530a2)가 턴 온(turn on)되고, 제21 램프부(530b1)와 병렬로 배치되는 제22 램프부(530b2)에서 정류된 교류전압이 평활부(550b)에 충전되고 동시에 제22 램프부(530b2)가 턴 온(turn on)된다.
이때 평활부(550b)와 병렬로 배치되는 제22 램프부(530b2)일 경우 입력되는 교류전압이 평활부(550b)에 충전되는 평활된 교류전압보다 낮아지면 정류부(520)와 제22 램프부(530b2) 사이에 배치되는 역전압 방지부(540b)에 의해 제22 램프부(530b2)에서 정류부(520), 제21 램프부(530b1) 및 제12 램프부(530a2)로 역전압이 흐르는 것을 차단하며 평활부(550)와 연결된 제22 램프부(530b2)로 평활된 교류전압이 인가되어 전류가 흐를 수 있다.
도 6은 본 발명의 다양한 실시 예에 따른 발광 다이오드 구동 회로를 적용하는 동안 교류 입력 전압에 대한 LED 광출력 파형을 도시한 것이다.
도 6에 도시된 바와 같이, 본 발명의 실시 예에 따라 상용 교류전압을 입력받아 정류부의 정류를 통해 제1 램프부 또는 제2 램프부를 구동하는 경우, Vf를 넘어야만 전류가 흐르기 시작하는 엘이디의 특성상 엘이디가 켜지지 않는 dead zone이 발생하여 Flicker 현상이 심해질 수 있다. 이때 평활부를 램프부와 병렬로 배치하여 교류전압을 평활하여 충전하는 동시에 공급함으로써 LED의 광출력을 시간축에 대해 일정하게 만들 수 있다.
이에 따라 dead zone을 용이하게 제거할 수 있어 Flicker 현상을 해결하거나 완화시킬 수 있다.
따라서, 도 6에 도시된 바와 같이, 광출력이 기존 교류 구동 대비 시간에 따라 거의 일정하게 나올 수 있다.
도 7은 본 발명의 다양한 실시 예에 따른 발광 다이오드 구동 회로를 적용하여 실제 광출력을 측정한 실사도이다.
도 7에 도시된 바와 같이, 본 발명의 다양한 실시 예에 따른 발광 다이오드 구동 회로를 적용한 결과이다.
즉, 종래의 기존 교류 전원을 직접 사용하여 LED 구동을 구동할 경우 Flicker 기준 중에 하나인 percent flicker 기준으로 100%가 나온다고 가정했을 때 본 발명에서 제시한 다양한 실시 예를 적용한 경우 12.5%까지 개선됨을 확인할 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.
110: 입력부 120: 정류부
130a: 제1 램프부 130b: 제2 램프부
140: 역전압 방지부 150: 평활부
160: 방전부 170: 구동회로부
171: 전류검출구동제어부 172: 전압검출전원공급부

Claims (8)

  1. 외부로부터 교류전압을 입력받는 입력부;
    입력부로부터 교류전압을 제공받아 정류하는 정류부;
    정류부로부터 정류된 교류전압을 제공받아 평활시키는 평활부;
    평활부와 직렬로 배치되고 교류전압을 제공받아 턴 온 또는 턴 오프하면서 동작하는 제1 램프부;
    평활부와 병렬로 배치되고 입력되는 교류전압 및 평활부로부터 평활된 교류전압을 제공받아 턴 온 또는 턴 오프하면서 동작하는 제2 램프부;
    평활부와 병렬로 배치되어 제2 램프부가 턴 오프시 평활부에 충전된 교류전압을 방전시킬 수 있는 방전패스를 형성하는 방전부;
    입력부에 입력되는 입력전압을 검출하여 설정된 특정전압이 검출되거나 제1 램프부 또는 제2 램프부에 흐르는 전류를 검출하여 설정된 특정전류 이상이 검출되면 제1 램프부 또는 제2 램프부에 흐르는 전류를 조정하는 구동회로부;를 포함하는 발광 다이오드 구동 회로.
  2. 청구항 1에 있어서,
    구동회로부는
    제1 램프부 또는 제2 램프부와 전기적으로 연결되어 턴 온 또는 턴 오프하면서 제1 램프부와 제2 램프부에 흐르는 전류를 제어하거나 차단하는 전류조정스위칭부;
    전류조정스위칭부에 흐르는 전류를 검출하여 설정된 특정전류 이상이 검출되면 전류조정스위칭부에 흐르는 전류를 조정하거나 전류조정스위칭부를 턴 오프시키는 전류검출구동제어부; 및
    입력부를 통해 입력되는 교류전압을 변환하여 전류조정스위칭부와 전류검출구동제어부에 공급하고, 입력되는 교류전압을 검출하여 설정된 특정전압이 검출되면 전류조정스위칭부를 제어할 수 있는 제어신호를 전류검출구동제어부에 제공하는 전압검출전원공급부;를 포함하는 발광 다이오드 구동 회로.
  3. 청구항 2에 있어서,
    제1 램프부와 제2 램프부에 사이에 배치되어 충전된 교류전압이 제1 램프부로 흐르는 것을 방지하는 역전압 방지부;를 포함하는 발광 다이오드 구동 회로.
  4. 청구항 3에 있어서,
    평활부는 커패시터로 형성되거나 방전부는 저항으로 형성되는 발광 다이오드 구동 회로.
  5. 청구항 2에 있어서,
    전류검출구동제어부는 제1 램프부와 제2 램프부가 교류전압 및 평활된 전압을 제공받아 특정 전류의 크기 및 순서로 동작하도록 제어하고, 평활부와 병렬로 배치되는 제2 램프부가 교류 전압 및 평활부로부터 평활된 교류전압을 제공받아 동작하도록 제어하는 발광 다이오드 구동 회로.
  6. 청구항 3에 있어서,
    방전부는 MOSFET, IGBT, BJT 중 어느 하나의 전기적 소자로 형성되고, 역전압 방지부는 Diode, Bridge diode, MOSFET, IGBT, BJT 중 어느 하나의 전기적 소자로 형성되는 발광 다이오드 구동 회로.
  7. 청구항 1에 있어서,
    평활부와 직렬로 배치되는 제1 램프부와 평활부와 병렬로 배치되는 제2 램프부가 적어도 하나 이상이 배치되되, 제1 램프부와 제2 램프부가 직렬 또는 병렬로 혼합되어 배치되는 발광 다이오드 구동 회로.
  8. 청구항 2에 있어서,
    입력부에 입력되는 교류전압을 검출하는 전압검출전원공급부는 제1 램프부 또는 제2 램프부를 통과한 이후에 전기적으로 연결되는 발광 다이오드 구동 회로.
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