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KR20090120225A - 발광 다이오드 조명 구동장치 - Google Patents

발광 다이오드 조명 구동장치 Download PDF

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KR20090120225A
KR20090120225A KR1020080046156A KR20080046156A KR20090120225A KR 20090120225 A KR20090120225 A KR 20090120225A KR 1020080046156 A KR1020080046156 A KR 1020080046156A KR 20080046156 A KR20080046156 A KR 20080046156A KR 20090120225 A KR20090120225 A KR 20090120225A
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constant voltage
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이인귀
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코스텍알 주식회사
이인귀
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    • H05B45/30—Driver circuits
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    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
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    • F21—LIGHTING
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Abstract

본 발명은 발광 다이오드 조명 구동 장치에 관한 것으로서, 더욱 상세하게는 직류 전압을 입력받아 일정한 전압으로 레귤레이팅하여 출력하는 정전압 레귤레이터와 정전압 레귤레이터의 출력단에 직렬로 연결되는 다수의 발광 다이오드로 구성되는 발광 다이오드 그룹을 포함하는 발광부; 및 발광부에 직렬로 연결되며 발광부의 출력단에 일정한 전류가 흐르게 하는 정전류부를 포함하는 발광 다이오드 조명 구동 장치를 제공하는 것을 특징으로 한다.
본 발명에 의하면, 전원공급장치 및 발광 다이오드에 연결되는 저항이 필요하지 않으므로 에너지 효율 및 공간 효율을 높일 수 있으며, 정전압 제공부 및 정전류부에 의하여 발광부가 정전압 및 정전류로 구동되어 발광부의 발광 다이오드가 보호될 수 있다.
발광 다이오드, 정전압 레귤레이터, 정류부, 정전류부, 발광 다이오드 그룹

Description

발광 다이오드 조명 구동장치{LED driviving apparatus for lighting}
본 발명은 발광 다이오드 조명 구동장치에 관한 것으로서, 정전압 제공부 및 정전류부를 이용하여 발광부의 발광 다이오드 그룹을 정전압 및 정전류로 구동시키는 발광 다이오드 조명 구동장치를 제공하는 데 있다.
발광 다이오드(light emitting diode: LED)는 종래의 광원에 비해 소형이고, 수명이 길며, 전기에너지가 빛에너지로 직접 변환되기 때문에 전력이 적게 들고 효율이 좋다. 이런 특성으로 인하여 각종 전자기기의 표시장치뿐만 아니라 실내외 조명, 간판 조명 및 일반 주거 조명 등 종래의 백열등이나 형광등을 대체하는 조명 장치용으로 각광받고 있다.
조명 장치에 발광 다이오드를 이용하기 위해서는 다수 개의 발광 다이오드로 구성되는 LED 모듈이 이용된다. 이러한 LED 모듈은 일정한 전류를 흘려줘야 제대로 빛을 낼 수 있고 수명도 유지된다. 그러기 위해서는 정밀한 전원공급장치(power supply)가 필요하다.
도 1은 종래기술에 따른 발광 다이오드 조명장치를 나타낸 도면이다.
종래에는 발광 다이오드를 조명에 이용하기 위해서, 교류 전원을 SMPS(switched mode power supply)를 이용하여 직류 전원으로 변환하고, 변환된 직류 전원과 병렬로 발광 다이오드(D1~Dn)를 연결하였다. 이때, 각 발광 다이오드(D1~Dn)의 정합과 보호를 위해서 저항(R1~Rn)이 각 발광 다이오드(D1~Dn)와 직렬로 연결되었다. 각 경로에 발광 다이오드와 저항이 각각 하나씩 연결되도록 도시되었지만, 도 1과 달리 복수 개의 발광 다이오드가 저항과 직렬로 연결되어 이용되기도 한다.
종래기술에서 이용되는 발광 다이오드 조명장치에는 다음의 문제점들이 있다.
첫째, 실내외 조명 및 간판 조명에 LED 모듈을 이용하는 경우, SMPS 또는 직류 전원공급장치 때문에 설치가 불편해지며 SMPS 또는 직류 전원공급장치를 어디에 위치시켜야 할지 난감해지는 문제가 있다. 고층건물이나 아파트에서는 SMPS를 설치할 곳이 마땅치 않으며, 일반매장에서는 SMPS를 숨기기 위해 프레임을 추가로 만들거나 구조물을 설치해야 하는 등, SMPS 또는 직류 전원공급장치의 설치가 불편하고 비용이 추가로 발생한다.
둘째, 실외 조명이나 간판 조명에 SMPS를 이용하는 경우 SMPS가 자주 고장이 나며 유지보수가 힘든 문제가 있다. SMPS를 실외 조명이나 간판 조명에 이용하는 경우, 비나 눈에 대비한 방수가 필요하다. 그러나 SMPS 자체에서 열이 나므로 방수 케이스에 넣는다 해도 그 방수 케이스에 구멍을 뚫어야 하는 등 방열문제를 해결해야 한다. 장마철 및 습도가 높은 환경에서는 상기 구멍으로 습기가 새어 들어가 SMPS의 잦은 고장을 유발한다. 대형/고층 건물일수록 SMPS의 유지보수가 어려울 뿐만 아니라 비용이 많이 드는 문제가 있다.
셋째, SMPS를 이용하지 않고 교류 전원에 직접 연결하는 경우 직류 전원을 필요로 하는 LED 소자에 교류가 인가되어 보호회로 등을 이용해야 했다. 그러나 보보호회로를 이용할 경우 효율이 60% 정도로 저하되었으며, 또한 교류 220V 전원에 포함된 노이즈 등 과전압으로 인하여 LED 소자가 파괴되는 문제가 있다.
본 발명이 해결하고자 하는 과제는, 간단한 정류회로를 거친 직류 전원을 이용하여 발광부의 발광 다이오드 그룹을 정전압 및 정전류로 구동시키는 발광 다이오드 조명 구동장치를 제공하는 데 있다.
본 발명의 바람직한 실시예에 따른 발광 다이오드 조명 구동장치는 직류 전압을 입력받아 일정한 전압으로 레귤레이팅하여 출력하는 정전압 레귤레이터와 정전압 레귤레이터의 출력단에 직렬로 연결되는 다수의 발광 다이오드로 구성되는 발광 다이오드 그룹을 포함하는 발광부; 및 발광부에 직렬로 연결되며 발광부의 출력단에 일정한 전류가 흐르게 하는 정전류부를 포함하는 것을 특징으로 한다.
바람직하게는, 상기 발광 다이오드 조명 구동장치는 상용의 교류 전압을 정류하여 직류 전압을 생성하고, 직류 전압을 정전압 레귤레이터의 입력단에 제공하는 정류부를 더 포함할 수 있다.
바람직하게는, 상기 발광부는 복수 개이며 서로 직렬로 연결될 수 있다.
바람직하게는, 상기 발광부는 복수 개이며 직렬 및 병렬이 혼합되어 연결될 수 있다.
본 발명에 의하면, SMPS 및 발광 다이오드에 연결되는 저항이 필요하지 않으므로 에너지 효율 및 공간 효율을 높일 수 있으며, 정전압 제공부 및 정전류부에 의하여 발광부가 정전압 및 정전류로 구동되어 발광부의 발광 다이오드가 보호된다.
또한 본 발명에 의하면, 각각의 발광부마다 독립적인 정전압 제공부가 제공되어 각각의 발광부가 다양한 색상으로 구현될 수 있고, 각각 동작전압이 상이한 다양한 발광 다이오드를 구동할 수 있으며, 간단한 정류회로에 의해 상용의 교류 전원을 이용함으로써 제작이 간편하다.
이하에서 첨부된 도면을 참조하여, 본 발명의 바람직한 실시예를 상세히 설명한다.
도 2는 본 발명의 실시예에 따른 발광 다이오드 조명 구동장치를 나타내는 도면이다.
본 발명의 바람직한 실시예에 따른 발광 다이오드 조명 구동장치는 발광부(200_1~200_n) 및 정전류부(300)를 포함하며, 추가로 정류부(100)를 더 포함할 수 있다.
정류부(100)는 상용의 교류 전원, 예를 들어 AC 220V의 전원을 정류하여 직류 전압을 가지는 직류 전원을 생성한다. 정류부(100)는 정전류 서미스터(thermistor), 배리스터(varistor), 및 퓨즈(fuse)를 포함하는 보호회로와, 다이오드를 이용하여 교류를 전파정류하는 브리지 정류회로와, 출력 전원의 평활을 위한 커패시터(capacitor)를 포함한다.
여기서, 정류부에서 출력되는 전압 값은 교류 입력 전압 값 및 후술할 발광 부(200_1~200_n)의 개수에 따라 적절하게 결정될 수 있다. 한편, 정류부(100)에서 출력되는 직류 전원은 직류 성분과 교류 성분이 함께 포함된 맥류 전원이다.
도 3은 본 발명의 바람직한 실시예에 따른 발광 다이오드 조명 구동장치에서 발광부(200)를 상세히 나타낸 도면이다.
발광부(200)는 정전압 제공부(210)와 발광 다이오드 그룹(Lg)을 포함한다.
정전압 제공부(210)는 정류부(100)에서 출력되는 직류 전압을 입력받아 일정한 전압으로 레귤레이팅하여 출력한다. 정전압 제공부(210)는 정류부(100)에서 출력되는 전압의 일부를 분할하여 일정한 전압 값으로 안정시켜 출력시킴으로써, 발광 다이오드 그룹(Lg)에 안정한 전압을 제공한다. 여기서, 정전압 제공부(210)는 3단자 레귤레이터 또는 OP-AMP 등을 이용하여 다양한 형태의 회로로 구현될 수 있다.
발광 다이오드 그룹(Lg)은 정전압 제공부(210)의 출력단에 직렬로 연결되는 다수의 발광 다이오드(L1~Ln)를 포함한다. 발광 다이오드 그룹(Lg)은 정전압 제공부(210)의 출력단에 직렬로 연결되는 발광 다이오드들(L1~Ln)의 집합으로서, 동일하거나 상이한 색상의 발광 다이오드(L1~Ln)로 구성된다.
도 3을 참조하면 정전압 제공부(210)의 입력단자(Vin)에는 직류 전원이 입력되도록 하고, 출력단자(Vout)에는 발광 다이오드 그룹(Lg)이 직렬로 연결되도록 하며, 발광 다이오드 그룹의 출력단(VL)은 정전압 제공부의 단위 그라운드 단자(단위 GND)로 피드백된다. 발광 다이오드 그룹(Lg)에서의 발광 다이오드(L1~Ln)의 개수는 발광 다이오드(L1~Ln)의 색상과 종류 및 정전압 제공부(210)가 제공하는 전압 값에 따라 적절히 결정될 수 있으며, 약 3 ~ 15 개의 발광 다이오드(LED)가 직렬로 연결되는 것이 바람직하다.
발광 다이오드 그룹(Lg) 내의 각 발광 다이오드에서 예측가능하고 일치되는 광도와 색도, 및 높은 신뢰성을 얻기 위해서는, 직렬로 연결된 발광 다이오드 그룹(Lg)은 정전압 및 정전류로 구동되어야 한다. 또한, 상기 정류부(100)를 통해 공급되는 전원은 완전한 직류 전원이 아닌 맥류 전원이므로, 더더욱 정전압 및 정전류 구동이 필요하다. 도 3처럼 정전압 제공부(210)와 발광 다이오드 그룹(Lg)이 직렬로 연결되고, 후술할 정전류뷰(300)가 발광부(200_1~200_n)에 직렬로 연결됨으로써, 발광 다이오드 그룹(Lg) 내의 각각의 발광 다이오드(L1~Ln)들은 정전압 및 정전류로 구동된다.
다시 도 2로 되돌아가 설명하도록 한다.
본 발명의 바람직한 실시예에 따른 발광 다이오드 조명 구동장치에서 발광부(200_1~200_n)는 복수 개일 수 있으며, 발광부(200_1~200_n)들은 각각 직렬로 연결된다. 예를 들어, 제1 발광부(200_1)의 출력단은 제2 발광부(200_2)의 입력단으로 연결된다.
발광부(200_1~200_n)는 발광 다이오드 그룹을 각각 포함하며, 각 발광 다이 오드 그룹 내에 속하는 발광 다이오드들은 다양한 색상을 가질 수 있다. 즉, 하나의 발광 다이오드 그룹 내의 발광 다이오드는 그 색상에 있어서 동일할 수도 상이할 수도 있다.
한편, 적색 발광 다이오드의 순방향 전압 강하는 약 1.8V~2.2V이며, 백색 발광 다이오드의 순방향 전압 강하는 약 3.1V~3.3V로서 서로 상이하다. 발광부(200_1~200_n) 내의 발광 다이오드 그룹은 개별적인 정전압 제공부에 의해 정전압으로 각각 구동되기 때문에, 각각의 발광 다이오드 그룹은 다양한 색상으로도 구현될 수 있다.
즉, 제1 발광부(200_1)의 발광 다이오드 그룹은 백색의 발광 다이오드만으로 구성되고, 제2 발광부(200_1)의 발광 다이오드 그룹은 적색의 발광 다이오드만으로 구성되며, 제n 발광부(200_n)의 발광 다이오드 그룹은 청색의 발광 다이오드만으로 구성될 수 있다. 또한, 제1 발광부 내지 제n 발광부(200_1~200_n)의 발광 다이오드 그룹은 모두 동일한 백색의 발광 다이오드만으로 구성될 수도 있다. 결론적으로, 본 발명에서는 동일한 색상뿐만 아니라 다양한 색상의 발광부가 하나의 장치에 구현될 수 있는 효과가 있다.
정전류부(300)는 발광부(200_1~200_n)에 직렬로 연결되며, 각 발광부(200_1~200_n)에 일정한 전류가 흐르도록 한다. 각각의 발광부(200_1~200_n)는 정전압 제공부에 의해 정전압으로 구동되며, 정전류부(300)에 의해 각각의 발광부(200_1~200_n)에 흐르는 전류가 일정하게 되도록 제어된다. 그럼으로써, 상용 교류 전원을 정류한 맥류 전원에 대하여 회로가 더욱 안정하게 되고, 혹시 모를 노이 즈, 과전류 및 전류의 급격한 변화가 방지되어 각각의 발광부(200_1~200_n)에 속하는 발광 다이오드가 보호된다.
도 4는 본 발명의 다른 실시예에 따른 발광 다이오드 조명 구동장치를 나타낸 도면이다. 여기서, 도 4는 발광부(200_1~200_n)의 연결방법을 제외하고 도 2와 기본적으로 동일하므로 각 구성요소에 대한 설명은 생략하도록 한다.
도 4를 참조하면, 발광부(200_1~200_n)는 복수 개이며 직렬 및 병렬이 혼합되어 연결될 수 있다. 한편, 도 4에는 도시되지 않았지만, 발광부가 모두 병렬로 연결되는 구성도 또한 가능하다.
즉, 발광부(200_1~200_n)는 직렬 또는 병렬, 혹은 직렬과 병렬을 혼합하여 연결될 수 있는 등 다양한 방식으로 연결될 수 있다.
이상에서 바람직한 실시예를 통해 설명한 본 발명의 기술적 범위는 상기 기재된 실시예에 한정되는 것은 아니고 본 발명의 사상 및 범위를 벗어나지 않는 범위에서 다양하게 수정 및 변형될 수 있음은 본 발명이 속한 기술 분야에서 통상의 지식을 가진 자에게 명백하다. 따라서 그러한 변형예 또는 수정예들은 본 발명의 특허청구범위에 기재된 발명의 범위에 속한다 해야 할 것이다.
도 1은 종래기술에 따른 발광 다이오드 조명장치를 나타낸 도면이다.
도 2는 본 발명의 바람직한 실시예에 따른 발광 다이오드 조명 구동장치를 나타낸 도면이다.
도 3은 본 발명의 바람직한 실시예에 따른 발광 다이오드 조명 구동장치에서 발광부를 상세히 나타낸 도면이다.
도 4는 본 발명의 다른 실시예에 따른 발광 다이오드 조명 구동장치를 나타낸 도면이다.

Claims (4)

  1. 직류 전압을 입력받아 일정한 전압을 출력하는 정전압 레귤레이터와 상기 정전압 레귤레이터의 출력단에 직렬로 연결되는 다수의 발광 다이오드로 구성되는 발광 다이오드 그룹을 포함하는 발광부; 및
    상기 발광부에 직렬로 연결되며 상기 발광부의 출력단에 일정한 전류가 흐르게 하는 정전류부를 포함하는 것을 특징으로 하는 발광 다이오드 조명 구동장치.
  2. 제1항에 있어서, 상용의 교류 전원을 정류하여 상기 직류 전압을 생성하고, 상기 직류 전압을 상기 정전압 레귤레이터의 입력단에 제공하는 정류부를 더 포함하는 것을 특징으로 하는 발광 다이오드 조명 구동 장치.
  3. 제1항에 있어서, 상기 발광부는 복수 개이며 서로 직렬로 연결되어 있는 것을 특징으로 하는 발광 다이오드 조명 구동장치.
  4. 제1항에 있어서, 상기 발광부는 복수 개이며 직렬 및 병렬이 혼합되어 연결되어 있는 것을 특징으로 하는 발광 다이오드 조명 구동장치.
KR1020080046156A 2008-05-19 2008-05-19 발광 다이오드 조명 구동장치 Ceased KR20090120225A (ko)

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