KR101553219B1 - 엘이디 구동 장치 - Google Patents

Abstract

본 발명은 엘이디 구동 장치에 관한 것으로서, 위상 제어된 입력 전원을 입력받아 정류하는 정류부; 상기 입력 전원의 크기를 모니터링하기 위해 입력 전원의 정보를 제공하는 전원 모니터링부; 상기 정류한 입력 전원을 변압하여 출력하는 변압부; 상기 변압부의 출력 전원을 이용하여 LED 어레이에 공급되는 구동 전압을 모니터링하기 위해 상기 구동 전압을 감지하여 구동 전압 정보를 제공하는 전압 궤환부; 상기 변압부의 출력 전원을 감지하여 상기 전압 궤환부에 제공하는 전원 전달부; 상기 변압부의 스위칭을 PWM 방식으로 제어하고, 상기 입력 전원의 정보, 상기 변압부의 출력 전원 정보 또는 상기 구동 전압 정보를 이용하여 상기 LED 어레이에 정전류가 공급되도록 하며, 상기 입력 전원의 정보를 이용한 역률 보상 제어를 통해 고역률을 갖는 상기 LED 어레이의 구동 전압이 생성되도록 하는 제어기; 상기 변압부를 통해 출력되는 출력 전원을 정류하여 상기 LED 어레이의 구동 전압으로 공급하는 출력단 필터부; 및 상기 입력 전원, 입력 과전압 또는 출력 과전압을 감시하여 서지 전류를 제한하는 전류 제한부를 포함한다. 따라서, 본 발명은 별도의 디밍 제어 신호 라인을 사용하지 않고 위상 제어된 입력 전원을 공급받아 입력 전원의 온인 위상 구간에서 LED 어레이에 공급되는 출력 전압을 제어하고, 오프인 위상 구간에서 출력단 필터부에서 LED 어레이에 공급되는 출력 전압을 제공함으로써 외부로부터 별도의 디밍 신호를 받아 휘도를 조절할 필요가 없어 디밍 신호용 회로가 사용되지 않아 생산 비용이 저렴해질 수 있고, 위상 제어된 입력 전원에 의해 직접 다수의 LED를 그룹으로 연결하여 안정적인 그룹 디밍 제어가 가능하도록 하며, 전력 반도체 소자인 SCR를 사용한 전류 제한부를 통해 입력단 회로 소자들의 전류 충격을 제거하여 입력단 소자들의 수명을 높일 수 있고, 정상 도통시 SCR을 통해 전류를 공급하여 전력 손실을 최소하며, 위상 제어된 입력 전원이 공급되어도 전류 제한부의 수명에 영향을 미치지 않으며, 전체 효율을 높일 수 있다.

Description

엘이디 구동 장치{APPARATUS OF DRIVING LED}

본 발명은 엘이디 구동 장치에 관한 것으로, 보다 상세하게는 별도의 디밍 제어 신호 라인을 사용하지 않고 위상 제어된 입력 전원을 이용하여 LED 어레이의 휘도를 조절할 수 있는 엘이디 구동 장치에 관한 것이다.

LED(Light Emitting Diode)는 빛을 발산하는 반도체 소자인 발광 다이오드를 말하는 것으로, 적색, 녹색, 청색, 황색 등의 다양한 색상의 광을 발산하여 각종 전자 제품류, 계기판 등의 전자 표시판으로 활용되고 있다. 다수의 LED를 바둑판식으로 배열한 후에 전부 또는 일부의 LED를 점등하는 방식으로 LED 전광판(LED Display Unit)이 구현될 수 있다.

도 1은 종래 기술에 따른 엘이디 구동 회로를 설명하는 회로도이다.

도 1을 참고하면, 엘이디 구동 장치는 고역률을 유지하기 위해 PFC(Power Factor Control) 제어기(1)를 사용하여 구동 전원을 생성하고, AC 입력을 정류하고 커패시터를 포함하는 정류부(2)를 포함한다.

이러한 엘이디 구동 회로는 온/오프(On/Off) 동작시 정류부(2)의 커패시터의 과도한 충전 전류를 제한하기 위해 NTC 써미스터(3)를 적용한다. NTC 써미스터(3)를 사용하고 위상 제어된 입력 전원을 공급받아 디밍을 수행하는 LED 구동 회로의 경우, NTC 써미스터(3)로 인한 전력손실 증가와 NTC 써미스터(3)의 수명을 고려하여 정격 용량을 크게 키워야 하는 문제점이 있다.

선행 기술 자료로서, 한국공개특허 제2013-0024732호는 LED 구동장치에 관한 것으로서, LED 어레이에 구동 전압을 제공하는 DC-DC 컨버터, LED 어레이의 구동을 위한 디밍 신호를 입력받는 입력부, 디밍 신호에 따라 LED 어레이를 구동하는 복수의 LED 구동부를 포함하고, LED 구동부 각각은 상호 병렬 연결되어 LED 어레이에 정전류를 제공한다.

한편, 한국공개특허 제2013-0013222호는 조명용 발광다이오드 구동회로에 관한 것으로서, 엘이디 조명 시스템에서 특정 패턴의 구동데이터를 구동전원의 한 주기 또는 반주 내에서 여러 구간별로 분할된 구동파형 데이터를 소프트웨어적으로 생성하여 발광다이오드를 구동하도록 한다.

종래의 조명용 발광 다이오드 구동 회로는 미리 저장되어 있는 구동파형의 특성 파라메터, 입력전원 파형의 타이밍, 입력전원의 전압을 종합적으로 고려하여 LED 배열부의 발광다이오드들을 고효율, 고역율로 구동하고 전고조파가 낮게 나타나도록 구동하기 위한 패턴의 구동파형데이터를 소프트웨어적으로 생성하는 엠씨유를 포함한다.

이와 같은 LED 구동 장치는 LED의 점등을 위해 상용전원을 입력받아 점등에 필요한 정격전원으로 변환하여 공급하는 전원공급장치로서 컨버터를 사용하고 있다. LED용 컨버터는 일반적으로 상용전원을 정격전원으로 변환하기 위해 트랜스와, 트랜스를 PWM 방식으로 스위칭하는 PWM부를 포함하고 있는데, 에너지 효율이 강조되면서 상용전원의 역률을 개선하여 고역률을 갖도록 요구되고 있다.

또한, 종래의 엘이디 구동 회로는 휘도를 조절하기 위한 디밍 신호를 입력 받아 스위칭 신호의 PWM 듀티(duty)를 제어하는 PWM부를 사용하며, 이렇게 제어된 PWM 스위칭 신호가 전력 트랜지스터를 온/오프(On/Off)하여 출력 부하 전류를 제어하고 있다. 이 경우에, 입력 전원선 외에 디밍 신호선이 별도로 필요하게 되며, 여러 LED 구동 장치를 동시에 제어하기 어렵다는 문제점이 있다.

한국공개특허 제2013-0024732호 " LED 구동장치 " 한국공개특허 제2013-0013222호 " 조명용 발광다이오드 구동회로 "

본 발명은 별도의 디밍 제어 신호 라인을 사용하지 않고 위상 제어된 입력 전원을 공급받아 입력 전원의 온인 위상 구간에서 LED 어레이에 공급되는 출력 전류를 제어하고, 오프인 위상 구간에서 출력단 필터부에서 LED 어레이에 공급되는 출력 전류를 제공함으로써 위상 제어된 입력 전원에 다수의 LED를 그룹으로 연결하여 그룹 디밍이 가능하도록 하는 엘이디 구동 장치를 제공한다.

실시예들 중에서, 엘이디 구동 장치는, 위상 제어된 입력 전원을 입력받아 정류하는 정류부; 상기 입력 전원의 크기를 모니터링하기 위해 입력 전원의 정보를 제공하는 전원 모니터링부; 상기 정류한 입력 전원을 변압하여 출력하는 변압부; 상기 변압부의 출력 전원을 이용하여 LED 어레이에 공급되는 구동 전압을 모니터링하기 위해 상기 구동 전압을 감지하여 구동 전압 정보를 제공하는 전압 궤환부; 상기 변압부의 출력 전원을 감지하여 상기 전압 궤환부에 제공하는 전원 전달부; 상기 변압부의 스위칭을 PWM 방식으로 제어하고, 상기 입력 전원의 정보, 상기 변압부의 출력 전원 정보 또는 상기 구동 전압 정보를 이용하여 상기 LED 어레이에 정전류가 공급되도록 하며, 상기 입력 전원의 정보를 이용한 역률 보상 제어를 통해 고역률을 갖는 상기 LED 어레이의 구동 전압이 생성되도록 하는 제어기; 상기 변압부를 통해 출력되는 출력 전원을 정류하여 상기 LED 어레이의 구동 전압으로 공급하는 출력단 필터부; 및 상기 입력 전원, 입력 과전압 또는 출력 과전압을 감시하여 서지 전류를 제한하는 전류 제한부를 포함하는 것을 특징으로 한다.

상기 엘이디 구동 장치는, 상기 제어기의 PWM 제어에 의해 출력단의 출력 전류가 상기 입력 전원으로 흐르는 것을 방지하도록 커패시터를 포함하는 입력단 필터부를 더 포함하고, 상기 전류 제한부는 상기 입력단 필터부의 커패시터로 흐르는 충전 전류를 제한하고, 상기 위상 제어된 입력전원에 의한 과도 돌입 전류를 제한하는 것을 특징으로 한다.

상기 변압부는 권선비가 N:1이고, 상기 제어기의 PWM 스위칭 제어를 통해 상기 입력 전원을 충전한 후 PWM 전력 형태의 출력 전원을 출력하는 것을 특징으로 한다.

상기 정류부의 전단에 설치되어 상기 위상 제어된 입력 전원의 노이즈를 제거하는 EMI 필터를 더 포함하는 것을 특징으로 한다.

상기 위상 제어된 입력 전원은 트라이액(TRIAC) 디밍 제어 장치 또는 트라이액 디밍 기능이 내장된 콘센트를 통해 상기 정류부로 입력되는 것을 특징으로 한다.

상기 제어기는 상기 위상 제어된 입력 전압의 온(ON)인 위상 구간에서 상기 LED 어레이에 공급되는 구동 전압의 출력을 제어하고, 상기 위상 제어된 입력 전압의 오프(OFF)인 위상 구간에서 상기 구동 전압이 상기 LED 어레이에 공급되도록 하는 것을 특징으로 한다.

상기 전원 모니터링부는 다이오드와 커패시터가 직렬 연결되고, 다이오드와 커패시터 사이에 저항이 병렬 연결되며, 상기 저항을 통해 과전압 수준이 세팅되고, 상기 제어기는 상기 저항을 통해 입력되는 상기 입력 전원의 정보를 통해 상기 입력 전원의 크기를 감시하여 과전압을 검출하는 것을 특징으로 한다.

상기 제어기는 상기 변압부의 1차 전류 정보를 통해 과부하 및 출력 쇼트 회로를 검출하는 것을 특징으로 한다.

상기 전압 궤환부는 궤환 저항(Rf)과 궤환 커패시터(Cf)가 병렬 연결되는 회로 또는 궤환 저항(Rf)과 궤환 커패시터(Cf)가 병렬 연결되고, 상기 궤환 커패시터(Cf)와 제너 다이오드가 직렬 연결되는 회로 중 어느 하나의 회로로 형성되는 것을 특징으로 한다.

상기 제어기는, 상기 입력 전원의 정보, 상기 구동 전압 정보, 상기 변압부의 출력 전원 정보를 비교하여 PWM 폭을 제한하여 상기 출력단 필터부에 정전류를 공급하도록 하는 것을 특징으로 한다.

상기 전류 제한부는 전력 스위칭 소자(D1), 전류 제한 저항(R1, R2), 및 커패시터(C1)를 포함하는 것을 특징으로 한다.

상기 전류 제한부는, 상용 입력 전원이 공급될 경우에 상기 입력단 필터부의 커패시터로 흐르는 충전 전류를 R2 저항으로 제한하고, 상기 제어기가 정상 상태로 동작하면 상기 전력 스위칭 소자(D1)가 도통되고, 상기 위상 제어된 입력 전원이 공급될 경우에 상기 입력단 필터부의 커패시터로 흐르는 충전 전류를 최소 전류 제한 시간 동안 R2 저항으로 제한하고, 상기 최소 전류 제한 시간이 경과된 후 상기 제어기가 정상 상태로 동작하면 상기 전력 스위칭 소자(D1)가 도통되는 것을 특징으로 한다.

상기 최소 전류 제한 시간은 R1 저항과 커패시터(C1)로 결정하는 것을 특징으로 한다.

본 발명의 엘이디 구동 장치는 별도의 디밍 제어 신호 라인을 사용하지 않고 위상 제어된 입력 전원을 공급받아 입력 전원의 온인 위상 구간에서 LED 어레이에 공급되는 출력 전압을 제어하고, 오프인 위상 구간에서 출력단 필터부에서 LED 어레이에 공급되는 출력 전압을 제공함으로써 외부로부터 별도의 디밍 신호를 받아 휘도를 조절할 필요가 없어 디밍 신호용 회로가 사용되지 않아 생산 비용이 저렴해질 수 있고, 위상 제어된 입력 전원에 의해 직접 다수의 LED를 그룹으로 연결하여 안정적인 그룹 디밍 제어가 가능하도록 하는 효과가 있다.

또한, 본 발명은 전력 반도체 소자인 SCR를 사용한 전류 제한부를 통해 입력단 회로 소자들의 전류 충격을 제거하여 입력단 소자들의 수명을 높일 수 있고, 정상 도통시 SCR을 통해 전류를 공급하여 전력 손실을 최소하며, 위상 제어된 입력 전원이 공급되어도 전류 제한부의 수명에 영향을 미치지 않으며, 전체 효율을 높일 수 있는 효과가 있다.

도 1은 종래 기술에 따른 엘이디 구동 회로를 설명하는 회로도이다.
도 2는 본 발명의 일 실시예에 따른 엘이디 구동 장치의 구성을 설명하는 도면이다.
도 3은 도 2에 적용되는 위상 제어된 입력 전원의 AC 파형을 설명하는 파형도이다.
도 4는 도 2의 전압 궤환부의 구성을 상세히 설명하는 회로도이다.
도 5는 본 발명의 다른 일 실시예에 따른 엘이디 구동 장치의 구성을 설명하는 도면이다.

본 발명에 관한 설명은 구조적 내지 기능적 설명을 위한 실시예에 불과하므로, 본 발명의 권리범위는 본문에 설명된 실시예에 의하여 제한되는 것으로 해석되어서는 아니 된다. 즉, 실시예는 다양한 변경이 가능하고 여러 가지 형태를 가질 수 있으므로 본 발명의 권리범위는 기술적 사상을 실현할 수 있는 균등물들을 포함하는 것으로 이해되어야 한다. 또한, 본 발명에서 제시된 목적 또는 효과는 특정 실시예가 이를 전부 포함하여야 한다거나 그러한 효과만을 포함하여야 한다는 의미는 아니므로, 본 발명의 권리범위는 이에 의하여 제한되는 것으로 이해되어서는 아니 될 것이다.

한편, 본 발명에서 서술되는 용어의 의미는 다음과 같이 이해되어야 할 것이다.

"제1", "제2" 등의 용어는 하나의 구성요소를 다른 구성요소로부터 구별하기 위한 것으로, 이들 용어들에 의해 권리범위가 한정되어서는 아니 된다. 예를 들어, 제1 구성요소는 제2 구성요소로 명명될 수 있고, 유사하게 제2 구성요소도 제1 구성요소로 명명될 수 있다.

어떤 구성요소가 다른 구성요소에 "연결되어"있다고 언급된 때에는, 그 다른 구성요소에 직접적으로 연결될 수도 있지만, 중간에 다른 구성요소가 존재할 수도 있다고 이해되어야 할 것이다. 반면에, 어떤 구성요소가 다른 구성요소에 "직접 연결되어"있다고 언급된 때에는 중간에 다른 구성요소가 존재하지 않는 것으로 이해되어야 할 것이다. 한편, 구성요소들 간의 관계를 설명하는 다른 표현들, 즉 "~사이에"와 "바로 ~사이에" 또는 "~에 이웃하는"과 "~에 직접 이웃하는" 등도 마찬가지로 해석되어야 한다.

단수의 표현은 문맥상 명백하게 다르게 뜻하지 않는 한 복수의 표현을 포함하는 것으로 이해되어야 하고, "포함하다"또는 "가지다" 등의 용어는 설시된 특징, 숫자, 단계, 동작, 구성요소, 부분품 또는 이들을 조합한 것이 존재함을 지정하려는 것이며, 하나 또는 그 이상의 다른 특징이나 숫자, 단계, 동작, 구성요소, 부분품 또는 이들을 조합한 것들의 존재 또는 부가 가능성을 미리 배제하지 않는 것으로 이해되어야 한다.

여기서 사용되는 모든 용어들은 다르게 정의되지 않는 한, 본 발명이 속하는 분야에서 통상의 지식을 가진 자에 의해 일반적으로 이해되는 것과 동일한 의미를 가진다. 일반적으로 사용되는 사전에 정의되어 있는 용어들은 관련 기술의 문맥상 가지는 의미와 일치하는 것으로 해석되어야 하며, 본 발명에서 명백하게 정의하지 않는 한 이상적이거나 과도하게 형식적인 의미를 지니는 것으로 해석될 수 없다.

도 2는 본 발명의 일 실시예에 따른 엘이디 구동 장치의 구성을 설명하는 도면이고, 도 3은 도 2에 적용되는 위상 제어된 입력 전원의 AC 파형을 설명하는 파형도이다.

도 2를 참고하면, 정류부(10), 입력단 필터부(20), 전원 전원 모니터링부(40), 변압부(50), 전원 전달부(70), 전압 궤환부(65), 제어기(60), 출력단 필터부(80), 전류 제한부(30) 및 LED 어레이(90)를 포함한다.

정류부(10)는 위상 제어된 입력 전원을 입력받아 정류하고, 브릿지 다이오드로 구성될 수 있다. 위상 제어된 입력 전원은 트라이액(TRIAC) 디밍 제어 장치 또는 트라이액 디밍 기능이 내장된 콘센트를 통해 정류부(10)로 입력된다. 이러한 위상 제어된 입력 전원은 별도의 디밍 신호를 사용하지 않더라도 LED 어레이(90)의 디밍 제어가 가능하도록 한다.

입력단 필터부(20)는 출력단의 구동 전류가 입력 전원으로 흐르는 것을 방지하도록 2개의 리액턴스(L1, L2)와 2개의 커패시터(C2, Cbus)를 포함한다.

전류 제한부(30)는 입력 전원 또는 과전압을 감시하여 서지 전류를 제한하는 것으로서, 입력단 필터부(20)의 커패시터(C2, Cbus)로 흐르는 충전 전류를 제한하고, 위상 제어된 입력전원에 의한 과도 돌입 전류를 제한한다. 이러한 전류 제한부(30)는 전력 스위칭 소자인 SCR(D1), 커패시터(C1), 전류 제한 저항(R1, R2)로 구성된다.

따라서, 전류 제한부(30)는 상용 입력 전원이 공급될 경우에 입력단 필터부(20)의 커패시터(C2, Cbus)로 흐르는 충전 전류를 최소 전류 제한 시간 동안 R2 저항으로 제한하고, 최소 전류 제한 시간이 경과된 후 제어기(60)가 정상 상태로 동작하면 SCR(D1)이 도통된다. 이때, 최소 전류 제한 시간은 SCR을 턴온(Turn-on)시키기 전까지의 시간으로 R1 저항과 커패시터(C1)로 결정되는데, 1msec 정도로 설계될 수 있다.

따라서, 전류 제한부(30)는 R2 저항에서의 전류 제한 시간을 최소화함으로서 전력 손실이 최소화될 수 있고, 그로 인해 엘이디 구동 장치의 전체 효율을 향상시킬 수 있다.

즉, 전류 제한부(30)는 도 3의 (a)와 같은 상용 입력 전원이 공급될 경우에 입력단 필터부(20)의 커패시터(C2, Cbus)로 흐르는 충전 전류를 R2의 저항으로 제한하고, 제어기(60)가 정상 상태로 동작하면 SCR(D1)이 도통된다.

그러나, 도 3의 (b)와 같은 위상 제어된 입력 전원이 공급될 경우에 입력단 필터부(20)의 커패시터(C2, Cbus)로 흐르는 충전 전류를 최소 전류 제한 시간 동안 R2의 저항으로 제한하고, 최소 전류 제한 시간이 경과된 후 제어기(60)가 정상 상태로 동작하면 SCR(D1)이 도통된다.

전원 전원 모니터링부(40)는 입력 전원의 크기를 모니터링하기 위해 입력 전원의 정보를 제공하고, 다이오드(D2), 안정용 커패시터(C3) 및 저항(R3)으로 이루어진다. 이러한 전원 전원 모니터링부(40)는 다이오드(D2)와 커패시터(C3)에 의해 평활된 전압이 저항(R3)을 통해 모니터링 전류로 제어기(60)에 공급된다. 전원 전원 모니터링부(40)는 저항(R3)의 값을 변경하여 제어기(60)에 공급되는 모니터링 전류의 값을 조정할 수 있으므로, 저항(R3)을 통해 과전압 수준을 세팅할 수 있다.

변압부(50)는 권선비가 N:1이고, 제어기(60)의 PWM 스위칭에 따라 전력을 저장한 후 출력단으로 PWM 전력을 전달한다.

전원 전달부(70)는 출력 전원인 PWM 전력을 제어기(60)에 제공하고, 다이오드(D3)와 커패시터(C4)로 이루어진다.

전압 궤환부(65)는 변압부(50)의 출력 전원을 이용하여 LED 어레이(90)에 공급되는 구동 전압을 간접 모니터링하기 위해 상기 구동 전압을 감지하여 구동 전압 정보를 제어기(60)에 제공한다.

제어기(60)는 변압부(50)를 PWM 방식으로 스위칭 제어하고, 입력 전원의 정보, 변압부의 출력 전원 정보 또는 구동 전압 정보를 이용하여 LED 어레이(90)에 정전류가 공급되도록 하며, 입력 전원의 정보를 이용한 역률 보상 제어(PFC, Power Factor Control)를 통해 고역률을 갖는 LED 어레이(90)의 구동 전압이 생성되도록 한다.

제어기(60)는 정전류형 PFC 제어기로서, 도 3에 도시된 바와 같이 위상 제어된 입력 전압의 온(ON) 구간에서 구동 전압의 공급을 제한하고, 위상 제어된 입력 전압의 오프(OFF) 구간에서 구동 전압이 LED 어레이(90)에 공급되도록 한다.

출력단 필터부(80)는 변압부(50)를 통해 출력되는 출력 전원을 정류하여 LED 어레이(90)의 구동 전압으로 공급한다. 이러한 출력단 필터부(80)는 출력 커패시터(Co)와 다이오드(D4)로 이루어진다.

도 4는 도 2의 전압 궤환부의 구성을 상세히 설명하는 회로도이고, 도 5는 본 발명의 다른 일 실시예에 따른 엘이디 구동 장치의 구성을 설명하는 도면이다.

도 4에 도시된 바와 같이, 전압 궤환부(65)는 궤환 저항(Rf)과 궤환 커패시터(Cf)가 병렬 연결된다. 전압 궤환부(65)는 제어기(60)가 구동 전압을 간접적으로 모니터링 할 수 있도록 구동 전압 정보를 제공한다.

제어기(60)는 4개의 증폭기(D5, D6, D7, D8)와 한 개의 비교기(D9), 트랜지스터(T1) 및 2개의 저항(R4, R5)로 이루어진다. 따라서, 제어기(60)는 D5의 증폭기를 통해 입력 전원의 정보(Vin)를 제공받고, R5의 저항을 통해 변압부(50)의 1차 전류를 감시하여 LED 어레이(90)의 구동 전류에 대한 출력 전류(If)의 정보를 확인할 수 있다.

따라서, 제어기(60)는 입력 전원의 정보(Vin), 출력 전류의 정보(If), 간접적 구동 전압의 정보(Vf)를 비교하여 PWM 폭을 제한하여 출력단에 정전류가 공급되도록 한다.

또한, 제어기(60)는 입력 전원의 정보(Vin)를 통해 입력 전원의 크기를 감시하여 과전압을 검출하고, 변압부(50)의 1차 전류 정보를 통해 과부하 및 출력 쇼트 회로를 검출할 수 있다.

한편, 본 발명의 다른 일 실시예에 따른 엘이디 구동 장치는 도 2에 도시된 엘이디 구동 장치와 거의 동일하게 구성되지만, 도 5에 도시된 바와 같이, 정류부(10)의 전단에 설치되어 위상 제어된 입력 전원의 노이즈를 제거하는 EMI 필터()를 포함하고, 전합 궤환부(65)는 궤환 저항(Rf)과 궤환 커패시터(Cf)가 병렬 연결되고, 궤환 커패시터(Cf)에 제너 다이오드가 직렬 연결될 수 있다.

제어기(60)는 변압부(50)의 출력 전원(Vsec), 궤환 전압(Vf) 및 궤환 저항(Rf)을 이용하여 수학식 1을 통해 궤한 전류(If)를 구하고, 궤환 전류를 이용하여 구동 전압(Vout)을 감시하여 출력을 제어할 수 있다.

제어기(60)는 제너 다이오드의 양단에 걸리는 제너 전압(Vz)을 조정하여 출력의 과전압과 무부하 회로시 SCR(T1)를 차단할 수 있다.

이와 같이, 본 발명의 실시예에 따른 엘이디 구동 장치는 출력 정전류 제어 기능, 입력 역률 제어 기능, 입력 과전압 보호 기능, 출력 과전압 보호 기능, 출력 과부하 보호 기능, 디밍 제어 기능, 및 과도 돌입 전류 제한 기능을 수행할 수 있다.

먼저, 출력 정전류 제어 기능은 입력 전압 정보, 변압부(50)의 1차 전류 정보, 구동 전압 정보를 이용하여 출력단의 출력 전류가 일정하게 흐르도록 제어한다.

입력 역률 제어 기능은 입력 전압 정보를 이용하여 PFC 제어가 이루어지고, 입력 과전압 보호 기능은 입력 전압 정보를 이용하여 일정 시간 동안 SCR(T1)의 스위칭을 중단한 후 재기동을 실시하여 입력 과전압 보호를 수행한다.

출력 과전압 보호 기능은 구동 전압 정보를 이용하여 간접적으로 출력단의 PWM 전력을 모니터링하며 설정된 과전압 발생시 피드백 신호를 제한하여 SCR(T1)의 스위칭을 일정 시간 차단후 재기동을 실시한다.

출력 과부하 보호 기능은 변압부(50)의 1차 전류 정보를 통해 동작되어 일정시간 동안 SCR의 스위칭을 중단한 후 재기동을 실시한다.

디밍 제어 기능은 위상 제어된 디밍 제어 장치 또는 트라이액 디밍 기능이 내장된 콘센트를 사용하면 디밍 제어가 가능하며, 디밍 제어 영역은 0%에서 100%까지 제어가능하지만 트라이액 소자의 온/오프 전류 특성의 차이로 인해 5%에서 100% 범위 내를 디밍 제어 영역으로 사용한다.

과도 돌입전류 제한 기능은 위상 제어된 입력 전원을 이용하여 디밍 제어 기능을 수행할 경우에 입력단 필터부(20)의 커패시터들로 인한 과도 돌입전류 제한한다.

상기에서는 본 발명의 바람직한 실시예를 참조하여 설명하였지만, 해당 기술 분야의 숙련된 당업자는 하기의 특허 청구의 범위에 기재된 본 발명의 사상 및 영역으로부터 벗어나지 않는 범위 내에서 본 발명을 다양하게 수정 및 변경시킬 수 있음을 이해할 수 있을 것이다.

10 : 정류부 20 : 입력단 필터부
30 : 전류 제한부 40 : 전원 전원 모니터링부
50 : 변압부 60 : 제어기
70 : 전원 전달부 65 : 전압 궤환부
80 : 출력단 필터부 90 : LED 어레이

Claims (13)

1. 위상 제어된 입력 전원을 입력받아 정류하는 정류부;
   상기 입력 전원의 크기를 모니터링하기 위해 입력 전원의 정보를 제공하는 전원 모니터링부;
   상기 정류한 입력 전원을 변압하여 출력하는 변압부;
   상기 변압부의 출력 전원을 이용하여 LED 어레이에 공급되는 구동 전압을 모니터링하기 위해 상기 구동 전압을 감지하여 구동 전압 정보를 제공하며, 궤환 저항(Rf)과 궤환 커패시터(Cf)가 병렬 연결되는 회로 또는 궤환 저항(Rf)과 궤환 커패시터(Cf)가 병렬 연결되고, 상기 궤환 커패시터(Cf)와 제너 다이오드가 직렬 연결되는 회로 중 어느 하나의 회로로 형성되는 전압 궤환부;
   상기 변압부의 출력 전원을 감지하여 상기 전압 궤환부에 제공하는 전원 전달부;
   상기 변압부의 스위칭을 PWM 방식으로 제어하고, 상기 입력 전원의 정보, 상기 변압부의 출력 전원 정보 또는 상기 구동 전압 정보를 이용하여 상기 LED 어레이에 정전류가 공급되도록 하며, 상기 입력 전원의 정보를 이용한 역률 보상 제어를 통해 고역률을 갖는 상기 LED 어레이의 구동 전압이 생성되도록 하되, 제어기의 PWM 제어에 의해 출력단의 출력 전류가 상기 입력 전원으로 흐르는 것을 방지하도록 커패시터를 포함하는 입력단 필터부를 더 포함하고,
   상기 전류 제한부는 상기 입력단 필터부의 커패시터로 흐르는 충전 전류를 제한하고, 상기 위상 제어된 입력전원에 의한 과도 돌입 전류를 제한하는 제어기;
   상기 변압부를 통해 출력되는 출력 전원을 정류하여 상기 LED 어레이의 구동 전압으로 공급하는 출력단 필터부; 및
   상기 입력 전원, 입력 과전압 또는 출력 과전압을 감시하여 서지 전류를 제한하기 위해 전력 스위칭 소자(D1), 전류 제한 저항(R1, R2) 및 커패시터(Cf)를 포함하되 상용 입력 전원이 공급될 경우에 상기 입력단 필터부의 커패시터로 흐르는 충전 전류를 R2 저항으로 제한하고, 상기 제어기가 정상 상태로 동작하면 상기 전력 스위칭 소자(D1)가 도통되고, 상기 위상 제어된 입력 전원이 공급될 경우에 상기 입력단 필터부의 커패시터로 흐르는 충전 전류를 최소 전류 제한 시간 동안 R2 저항으로 제한하고, 상기 최소 전류 제한 시간이 경과된 후 상기 제어기가 정상 상태로 동작하면 상기 전력 스위칭 소자(D1)가 도통되도록 하는 전류 제한부를 포함하는 것을 특징으로 하는 LED 구동 장치.
   
2. 삭제
3. 제1항에 있어서,
   상기 변압부는 권선비가 N:1이고, 상기 제어기의 PWM 스위칭 제어를 통해 상기 입력 전원을 충전한 후 PWM 전력 형태의 출력 전원을 출력하는 것을 특징으로 하는 LED 구동 장치.
   
4. 제1항에 있어서,
   상기 정류부의 전단에 설치되어 상기 위상 제어된 입력 전원의 노이즈를 제거하는 EMI 필터를 더 포함하는 것을 특징으로 하는 LED 구동 장치.
   
5. 제1항에 있어서,
   상기 위상 제어된 입력 전원은 트라이액(TRIAC) 디밍 제어 장치 또는 트라이액 디밍 기능이 내장된 콘센트를 통해 상기 정류부로 입력되는 것을 특징으로 하는 LED 구동 장치.
   
6. 제1항에 있어서,
   상기 제어기는 상기 위상 제어된 입력 전압의 온(ON)인 위상 구간에서 상기 LED 어레이에 공급되는 구동 전압의 출력을 제어하고, 상기 위상 제어된 입력 전압의 오프(OFF)인 위상 구간에서 상기 구동 전압이 상기 LED 어레이에 공급되도록 하는 것을 특징으로 하는 LED 구동 장치.
   
7. 제1항에 있어서,
   상기 전원 모니터링부는 다이오드와 커패시터가 직렬 연결되고, 다이오드와 커패시터 사이에 저항이 병렬 연결되며, 상기 저항을 통해 과전압 수준이 세팅되고,
   상기 제어기는 상기 저항을 통해 입력되는 상기 입력 전원의 정보를 통해 상기 입력 전원의 크기를 감시하여 과전압을 검출하는 것을 특징으로 하는 LED 구동 장치.
   
8. 제1항에 있어서,
   상기 제어기는 상기 변압부의 1차 전류 정보를 통해 과부하 및 출력 쇼트 회로를 검출하는 것을 특징으로 하는 LED 구동 장치.
   
9. 삭제
10. 제1항에 있어서,
    상기 제어기는, 상기 입력 전원의 정보, 상기 구동 전압 정보, 상기 변압부의 출력 전원 정보를 비교하여 PWM 폭을 제한하여 상기 출력단 필터부에 정전류를 공급하도록 하는 것을 특징으로 하는 LED 구동 장치.
    
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12. 삭제
13. 제1항에 있어서,
    상기 최소 전류 제한 시간은 R1 저항과 커패시터(C1)로 결정하는 것을 특징으로 하는 엘이디 구동 장치.

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