KR20110091292A - Ｌｅｄ 조명 제어회로 - Google Patents

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KR20110091292A
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삼성전기주식회사
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    • H05B45/30—Driver circuits
    • H05B45/37—Converter circuits

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  • Circuit Arrangement For Electric Light Sources In General (AREA)

Abstract

본 발명은 LED 조명 제어회로에 관한 것으로, AC 전압을 DC 전압으로 변환하고, PWM 신호를 생성하는 전원부; 상기 LED 조명의 조도를 검출하는 조도 검출부; 상기 DC 전압을 이용하여 상기 LED 조명의 구동에 필요한 구동전압을 생성하고, 상기 구동전압의 크기를 조절하는 구동전압 생성부; 및 상기 구동전압에 따른 전류를 상기 LED 조명에 공급하고, PWM 신호에 따라 상기 LED 조명의 점멸을 제어하는 LED 드라이버를 포함하며, 상기 LED 조명의 특성 열화에 관계없이 일정한 밝기를 제공할 수 있고, LED 조명에 최적화된 광량 특성을 제공할 수 있으며, 비표준화된 LED 조명 제품에도 공용의 LED 드라이버 설계가 가능하도록 한다.

Description

ＬＥＤ 조명 제어회로{Control Circuit for LED Lighting}
본 발명은 LED 조명 제어회로에 관한 것이다.
일반적으로, LED(Light Emitting Diode)는 빛을 발산하는 반도체 소자인 발광다이오드를 말하는 것으로, 적색, 녹색, 청색 등의 다양한 색상으로 각종 전자제품류, 조명등, 디스플레이 용도 등에 사용되고 있다.
한편, 조명등으로 사용되는 LED는 다른 조명등의 광원에 비해 에너지 절감 효과가 뛰어나고 반영구적으로 사용할 수 있어 차세대 광원으로 인식되고 있다.
또한, 최근에는 LED 조명등에 사용되는 LED의 휘도가 낮은 문제점이 크게 개선되고 있어 LED를 응용한 응용 시장이 산업 전반으로 확산하여 본격적인 LED 시대를 예고하고 있다.
이러한, LED는 전류 제어나 전압 제어 방식으로 구동된다
도 1은 종래기술에 따른 LED 조명 제어회로를 나타내는 도면이다.
종래기술에 따른 LED 조명 제어회로는 도 1에 도시된 바와 같이, 전원부(110), LED 드라이버(130), 구동전압 생성부(120) 및 LED 조명(140)으로 구성된다.
전원부(110)는 외부로부터 전송되는 AC 전압(예를 들면, 100V 또는 220V의 AC 전압)을 DC 전압(예를 들면, 24V 또는 5V의 DC 전압)으로 변환한다.
또한, 전원부(110)는 상기 LED 조명(140)의 점멸을 제어하기 위한 PWM(Pulse Width Modulation) 신호를 생성하여 상기 LED 드라이버(130)에 전송한다.
구동전압 생성부(120)는 상기 전원부(110)로부터 공급되는 DC 전압(VDC)을 이용하여 LED 조명(140)의 구동에 필요한 구동전압(V1)을 설정한 후 설정된 구동전압(V1)을 상기 LED 드라이버(130)에 제공한다.
이때, 상기 구동전압 생성부(120)가 상기 LED 드라이버(130)에 전달하는 구동전압(V1)은 수식 1과 같다.
수식 1
V1 = R2/(R1+R2)×VDC
여기서, R1과 R2는 LED 조명의 구동에 필요한 구동전압을 설정하기 위해 사용되는 전압 분배용 저항이고, 고정된 값을 갖는다.
LED 드라이버(130)는 상기 전원부(110)로부터 공급되는 DC 전압에 따라 구동되고, 상기 전원부(110)로부터 전송되는 PWM 신호에 따라 상기 LED 조명(140)의 점멸을 제어한다.
이러한, LED 드라이버(130)는 상기 구동전압 생성부(120)로부터 전송되는 구동전압에 따른 전류를 상기 LED 조명(140)에 공급하여 상기 LED 조명(140)을 점등시킨다.
그러나, 이와 같은 종래 기술에 따른 LED 조명 제어회로는 고정 값을 갖는 저항들(R1과 R2)을 이용하여 구동전압을 생성하고, 상기 구동전압에 따른 정전류로 LED 조명(140)의 점멸을 제어하기 때문에 해당 LED 조명 제품의 특성이 열화 되더라도 LED 조명(140)의 조도를 조절할 수 없어 일정한 밝기의 조명을 제공할 수 없는 문제가 있다.
상기와 같은 문제점을 해결하기 위해 고안된 본 발명은 LED 조명의 특성에 따라 LED 조명에 공급되는 전류를 조절하여 LED 조명의 특성 열화에 관계없이 일정한 밝기를 제공할 수 있는 LED 조명 제어회로를 제공하는 것을 목적으로 한다.
상기와 같은 목적을 달성하기 위해, 본 발명의 실시 예에 따른 LED 조명 제어회로는 외부로부터 입력되는 AC 전압을 DC 전압으로 변환하고, LED 조명의 점멸을 제어하기 위한 PWM 신호를 생성하는 전원부; 상기 LED 조명의 조도를 검출하는 조도 검출부; 상기 DC 전압을 이용하여 상기 LED 조명의 구동에 필요한 구동전압을 생성하고, 상기 조도 검출부로부터 전송된 조도 검출신호에 따라 상기 구동전압의 크기를 조절하는 구동전압 생성부; 및 상기 구동전압 생성부로부터 전송되는 구동전압에 따른 전류를 상기 LED 조명에 공급하고, 상기 전원부로부터 전송되는 PWM 신호에 따라 상기 LED 조명의 점멸을 제어하는 LED 드라이버를 포함한다.
또한, 본 발명에서 상기 구동전압 생성부는, 상기 전원부의 DC 전압원과 접지 사이에 직렬로 연결된 제 1 고정저항 및 가변 저항부를 포함하는 것을 특징으로 한다.
또한, 본 발명에서 상기 가변 저항부는 하나의 가변 저항으로 이루어진 것을 특징으로 한다.
또한, 본 발명에서 상기 가변 저항부는, 상기 제 1 고정저항과 접지 사이에 병렬로 연결된 N개의 스위치; 및 상기 N개의 스위치와 접지 사이에 각각 연결된 N개의 제 2 고정저항을 포함하는 것을 특징으로 한다.
또한, 본 발명에서 상기 N개의 제 2 고정저항은 동일한 저항값을 갖는 것을 특징으로 한다.
또한, 본 발명에서 상기 N개의 제 2 고정저항은 서로 다른 저항값을 갖는 것을 특징으로 한다.
또한, 본 발명에서 상기 가변 저항부는 상기 N개의 스위치의 온/오프에 의해 저항값이 가변 되는 것을 특징으로 한다.
이에 앞서, 본 명세서 및 청구범위에 사용된 용어나 단어는 통상적이고, 사전적인 의미로 해석되어서는 아니 되며, 발명자가 그 자신의 발명을 가장 최선의 방법으로 설명하기 위해 용어의 개념을 적절하게 정의할 수 있다는 원칙에 입각하여 본 발명의 기술적 사상에 부합되는 의미와 개념으로 해석되어야만 한다.
본 발명에 의하면, LED 조명에서 검출되는 조도에 따라 LED 조명을 구동하기 위한 전압을 조절하고, 상기 전압의 조절로 인해 상기 LED 조명에 전달하는 전류가 조절되므로 상기 LED 조명의 특성 열화에 관계없이 일정한 밝기를 제공할 수 있는 효과가 있다.
또한, 본 발명은 LED 조명의 특성에 따라 LED 조명에 제공되는 전류를 조절하기 때문에 LED 조명에 최적화된 광량 특성을 제공할 수 있고, 비표준화된 LED 조명 제품에도 공용의 LED 드라이버 설계가 가능하다.
도 1은 종래 기술에 따른 LED 조명 제어회로를 나타내는 도면이다.
도 2는 본 발명의 실시 예에 따른 LED 조명 제어회로를 나타내는 도면이다.
도 3은 도 2에 도시된 가변 저항부를 나타내는 도면이다.
본 발명의 목적, 특정한 장점들 및 신규한 특징들은 첨부된 도면들과 연관되는 이하의 상세한 설명과 바람직한 실시 예들로부터 더욱 명백해질 것이다. 본 명세서에서 각 도면의 구성요소들에 참조번호를 부가함에 있어서, 동일한 구성 요소들에 한해서는 비록 다른 도면상에 표시되더라도 가능한 한 동일한 번호를 가지도록 하고 있음에 유의하여야 한다. 또한, 본 발명을 설명함에 있어서, 관련된 공지 기술에 대한 구체적인 설명이 본 발명의 요지를 불필요하게 흐릴 수 있다고 판단되는 경우 그 상세한 설명은 생략한다.
이하, 첨부된 도면을 참조하여 본 발명의 바람직한 실시 예를 상세히 설명하기로 한다.
도 2는 본 발명의 실시 예에 따른 LED 조명 제어회로를 나타내는 도면이고, 도 3은 도 2에 도시된 가변 저항부를 나타내는 도면이다.
본 발명의 실시 예에 따른 LED 조명 제어회로는 도 2에 도시된 바와 같이, 전원부(10), 구동전압 생성부(20), LED 드라이버(30), LED 조명(40), 및 조도 검출부(50)를 포함하도록 구성된다.
상기 전원부(10)는 외부로부터 입력되는 AC 전압(예를 들면, 110V 또는 220V)을 LED 조명(40)의 구동에 필요한 DC 전압(예를 들면, 24V 또는 5V)으로 변환하고, LED 조명(40)의 점멸을 제어하기 위한 PWM 신호를 생성한다.
상기 구동전압 생성부(20)는 전원부(10)의 DC 전압원(VDC)과 접지(GND) 사이에 직렬로 연결된 제 1 고정저항(R)과 가변 저항부(22)로 구성되고, 상기 제 1 고정저항(R)과 가변 저항부(22)의 저항값(VR)을 이용하여 상기 LED 조명(40)의 구동에 필요한 구동전압(Vvar)을 생성하고, 생성된 구동전압(Vvar)을 상기 LED 드라이버(30)에 전송한다.
이때, 상기 구동전압 생성부(20)의 가변 저항부(22)는 하나의 가변저항으로 구성되거나 도 3에 도시된 바와 같이, 제 1 고정저항(R)과 접지(GND) 사이에 병렬로 연결된 N개의 스위치(S1, S2, ... , Sn-1, Sn) 및 상기 N개의 스위치(S1, S2, ... , Sn-1, Sn)와 접지(GND) 사이에 각각 연결된 N개의 제 2 고정저항(R1, R2, ... , Rn-1, Rn)으로 구성될 수 있다.
한편, 구동전압 생성부(20)가 상기 LED 드라이버(30)에 전송하는 구동전압(Vvar)은 수식 2와 같다.
수식 2
Vvar = VDC×VR/(R+VR)
여기서, VDC는 전원부에서 생성된 DC 전압이고, VR은 가변 저항부의 저항값이며, R은 제 1 고정저항의 저항값이다.
이러한, 구동전압 생성부(20)는 상기 조도 검출부(50)로부터 전송되는 조도 검출신호에 따라 구동전압(Vvar)의 크기를 조절하고, 이렇게 조절된 구동전압(Vvar)을 상기 LED 드라이버(30)에 전송한다.
즉, 상기 구동전압 생성부(20)는 상기 조도 검출부(50)로부터 조도 검출신호가 전송되면, 상기 조도 검출신호에 부합되는 스위칭 신호를 생성하고, 상기 스위칭 신호로 상기 N개의 스위치(S1, S2, ... , Sn-1, Sn)들을 스위칭하여 온/오프시킨다.
이에 따라, 상기 가변 저항부(22)의 저항값이 조도 검출부(50)에서 검출된 조도 값에 따라 변하게 되고, 상기 가변 저항부(22)의 저항값 변화로 인해 상기 구동전압(Vvar) 또한 변하게 된다.
여기서는, 상기 구동전압 생성부(20)에서 스위칭 신호를 생성하는 것으로 설명하였으나, 상기 구동전압 생성부(20) 외부에 상기 조도 검출부(50)에서 전달되는 조도 검출신호에 따라 상기 N개의 스위치(S1, S2, ... , Sn-1, Sn)들의 스위칭 신호를 생성하는 제어부나 스위치 신호 생성부(도시하지 않음)를 별도로 구비할 수도 있다.
이와 같은 구동전압 생성부(20)의 가변 저항부(22)에서 상기 N개의 제 2 고정저항(R1, R2, ... , Rn-1, Rn)은 동일한 저항값을 갖거나 서로 다른 저항값을 갖도록 형성될 수 있다.
상기 LED 드라이버(30)는 상기 구동전압 생성부(20)로부터 전송되는 구동전압(Vvar)에 따라 상기 LED 조명(40)의 구동에 필요한 전류(ILED)를 생성하여 상기 LED 조명(40)에 공급하고, 상기 전원부(10)로부터 전송되는 PWM 신호에 따라 상기 LED 조명(40)의 점멸을 제어한다.
즉, 상기 LED 드라이버(30)는 상기 구동전압 생성부(20)로부터 전송되는 구동전압(Vvar)에 따른 전류(ILED)를 생성한 후 상기 전원부(10)로부터 PWM 신호가 전송되면, 상기 PWM 신호에 따라 생성된 전류(ILED)를 상기 LED 조명(40)에 전달하거나 상기 LED 조명(40)으로의 전류 공급을 차단하여 상기 LED 조명(40)의 점멸을 제어하게 된다.
조도 검출부(50)는 상기 LED 조명(40)의 조도를 검출한 후 검출된 조도 값에 따른 조도 검출신호를 생성하여 상기 구동전압 생성부(20)로 전달한다.
이와 같이 본 발명의 실시 예에 따른 LED 조명 제어회로는 상기 구동전압 생성부(20)가 상기 조도 검출신호에 따라 가변 저항부(22)의 저항값을 가변하여 구동전압(Vvar)을 조절하고, 상기 LED 드라이버(30)가 상기 구동전압(Vvar)에 따라 가변되는 전류를 상기 LED 조명(40)에 전달하여 상기 LED 조명(40)을 구동시키기 때문에 LED 조명(40)의 특성 열화에 관계없이 일정한 밝기를 제공할 수 있게 된다.
즉, 본 발명의 실시 예에 따른 LED 조명 제어회로는 LED의 특성이 열화 되면, 구동전압 생성부(20)가 가변 저항부(22)의 저항값을 높여 구동전압(Vvar)의 전압 값을 높이고, 상기 LED 드라이버(30)가 상기 구동전압(Vvar)에 따라 전류를 높여 상기 LED 조명(40)에 전달하기 때문에 LED 조명(40)의 특성 열화에 관계없이 일정한 밝기를 제공할 수 있게 된다.
또한, 본 발명의 실시 예에 따른 LED 조명 제어회로는 LED 조명의 특성에 따라 LED 조명에 제공되는 전류를 조절하기 때문에 LED 조명에 최적화된 광량 특성을 제공할 수 있고, 비표준화된 LED 조명 제품에도 공용의 LED 드라이버 설계가 가능하게 된다.
상기에서는 본 발명의 바람직한 실시 예를 참조하여 설명하였지만, 해당 기술 분야에서 통상의 지식을 가진 자라면 하기의 특허 청구범위에 기재된 본 발명의 사상 및 영역으로부터 벗어나지 않는 범위 내에서 본 발명을 다양하게 수정 및 변경시킬 수 있음을 이해할 수 있을 것이다.
10, 110 : 전원부 20, 120 : 구동전압 생성부
22 : 가변 저항부 30, 130 : LED 드라이버
40, 140 : LED 조명 50 : 조도 검출부

Claims (7)

  1. 외부로부터 입력되는 AC 전압을 DC 전압으로 변환하고, LED 조명의 점멸을 제어하기 위한 PWM 신호를 생성하는 전원부;
    상기 LED 조명의 조도를 검출하는 조도 검출부;
    상기 DC 전압을 이용하여 상기 LED 조명의 구동에 필요한 구동전압을 생성하고, 상기 조도 검출부로부터 전송된 조도 검출신호에 따라 상기 구동전압의 크기를 조절하는 구동전압 생성부; 및
    상기 구동전압 생성부로부터 전송되는 구동전압에 따른 전류를 상기 LED 조명에 공급하고, 상기 전원부로부터 전송되는 PWM 신호에 따라 상기 LED 조명의 점멸을 제어하는 LED 드라이버를 포함하는 LED 조명 제어회로.
  2. 청구항 1에 있어서,
    상기 구동전압 생성부는,
    상기 전원부의 DC 전압원과 접지 사이에 직렬로 연결된 제 1 고정저항 및 가변 저항부를 포함하는 것을 특징으로 하는 LED 조명 제어회로.
  3. 청구항 2에 있어서,
    상기 가변 저항부는 하나의 가변 저항으로 이루어진 것을 특징으로 하는 LED 조명 제어회로.
  4. 청구항 2에 있어서,
    상기 가변 저항부는,
    상기 제 1 고정저항과 접지 사이에 병렬로 연결된 N개의 스위치; 및
    상기 N개의 스위치와 접지 사이에 각각 연결된 N개의 제 2 고정저항을 포함하는 것을 특징으로 하는 LED 조명 제어회로.
  5. 청구항 4에 있어서,
    상기 N개의 제 2 고정저항은 동일한 저항값을 갖는 것을 특징으로 하는 LED 조명 제어회로.
  6. 청구항 4에 있어서,
    상기 N개의 제 2 고정저항은 서로 다른 저항값을 갖는 것을 특징으로 하는 LED 조명 제어회로.
  7. 청구항 4에 있어서,
    상기 가변 저항부는 상기 N개의 스위치의 온/오프에 의해 저항값이 가변 되는 것을 특징으로 하는 LED 조명 제어회로.
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