KR20150036980A - 발광 다이오드 구동 장치 - Google Patents

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오성훈
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Abstract

본 발명은, 정류 전원을 공급하는 전원 공급부; 상기 정류 전원에 기초하여 발광하는 복수의 발광 다이오드 스트링; 상기 복수의 발광 다이오드 스트링에 흐르는 전류를 균일화하는 전류 밸런스부; 상기 복수의 발광 다이오드부에 흐르는 전류를 제어하는 스위치부;를 포함하는 발광 다이오드 구동 장치에 관한 것이다.

Description

발광 다이오드 구동 장치{LIGHT EMITTING DIODE DRIVING DEVICE}
본 발명은 발광 다이오드 구동 장치에 관한 것이다.
발광 다이오드(Light Emitting Diode, LED)는 p-n 접합 구조로 형성되고 전자와 홀의 재결합에 의해 빛을 방출하는 반도체 소자로서, 최근 반도체 기술의 발전에 따라 많은 분야에서 응용되고 있다. 특히 LED는 기존의 발광 장치에 비해 효율이 높고 수명이 길며 친환경적이므로 그 적용분야를 계속 넓혀가는 추세이다.
한편, FPD(Flat Display Panel) TV 수요가 정점에 도달하면서, LED TV의 가격이 급격히 떨어지고 있다. 따라서 소비 전력을 줄이고 발광 다이오드 구동 장치를 최소화하는 다양한 방법들이 제안되고 있다.
이 중, 복수의 LED 스트링을 하나의 LLC 출력으로 제어하는 방식이 있으나, 이는 방열판의 사이즈를 증가시켜야 하는 단점이 있다.
일본공개특허 제2010-225568호 한국공개특허 제2011-0137176호
본 발명은 복수의 발광 다이오드 스트링의 전류를 균일화할 수 있는 발광 다이오드 구동 장치를 제공하고자 한다.
또, 본 발명은 멀티 채널 발광 다이오드 구동 장치에 있어서 특정 스위칭 소자에 전압이 크게 인가되는 경우의 발열 문제를 개선할 수 있는 발광 다이오드 구동 장치를 제공하고자 한다.
본 발명의 일 양상에 따른 발광 다이오드 구동 장치는, 정류 전원을 공급하는 전원 공급부; 상기 정류 전원에 기초하여 발광하는 복수의 발광 다이오드 스트링; 상기 복수의 발광 다이오드 스트링에 흐르는 전류를 균일화하는 전류 밸런스부; 상기 복수의 발광 다이오드부에 흐르는 전류를 제어하는 스위치부;를 포함할 수 있다.
상기 복수의 발광 다이오드 스트링은 제1 발광 다이오드 스트링 및 제2 발광 다이오드 스트링을 포함하고, 상기 전류 밸런스부는 상기 제1 발광 다이오드 스트링에 흐르는 전류와 상기 제2 발광 다이오드 스트링에 흐르는 전류를 동일하게 제어할 수 있다.
상기 전류 밸러스부는, 상기 제1 발광 다이오드 스트링의 일 단과 스위치부 사이에 연결된 제1 코일; 상기 제2 발광 다이오드 스트링의 일 단과 스위치부 사이에 연결된 제2 코일;을 포함할 수 있다.
상기 제1 코일과 상기 제2 코일은 유도 결합될 수 있다.
상기 제1 발광 다이오드 스트링 및 상기 제1 코일에 의한 전압 강하값은 상기 제2 발광 다이오드 스트링 및 상기 제2 코일에 의한 전압 강하값과 동일할 수 있다.
상기 스위치부는, 상기 복수의 발광 다이오드 스트링에 흐르는 전류를 단속(斷續)할 수 있다.
본 발명의 일 실시예에 의하면, 복수의 발광 다이오드 스트링의 전류를 균일하게 제어할 수 있다.
또, 본 발명의 일 실시예에 의하면, 멀티 채널 발광 다이오드 구동 장치에 있어서 특정 스위칭 소자에 전압이 크게 인가되는 경우의 발열 문제가 개선될 수 있다.
도 1은 일반적인 멀티 채널 발광 다이오드 구동 장치의 구성도이다.
도 2는 본 발명의 일 실시예에 의한 발광 다이오드 구동 장치의 구성도이다.
도 3은 본 발명의 일 실시예에 의한 발광 다이오드 구동 장치의 전류 파형을 나타낸 도면이다.
이하, 첨부된 도면을 참조하여 본 명세서에 개시된 실시 예를 상세히 설명하되, 도면 부호에 관계없이 동일하거나 유사한 구성요소는 동일한 참조 번호를 부여하고 이에 대한 중복되는 설명은 생략하기로 한다. 이하의 설명에서 사용되는 구성요소에 대한 접미사 "모듈" 및 "부"는 명세서 작성의 용이함만이 고려되어 부여되거나 혼용되는 것으로서, 그 자체로 서로 구별되는 의미 또는 역할을 갖는 것은 아니다. 또한, 본 명세서에 개시된 실시 예를 설명함에 있어서 관련된 공지 기술에 대한 구체적인 설명이 본 명세서에 개시된 실시 예의 요지를 흐릴 수 있다고 판단되는 경우 그 상세한 설명을 생략한다. 또한, 첨부된 도면은 본 명세서에 개시된 실시 예를 쉽게 이해할 수 있도록 하기 위한 것일 뿐, 첨부된 도면에 의해 본 명세서에 개시된 기술적 사상이 제한되는 것으로 해석되어서는 아니 됨을 유의해야 한다.
이하, 도면을 참조하여 본 발명을 상세히 설명하도록 한다.
도 1은 일반적인 멀티 채널 발광 다이오드 구동 장치의 구성도이다.
도 1을 참조하면, 상기 멀티 채널 발광 다이오드 구동 장치는 전원 공급부(10), 발광 다이오드부(30), 구동 제어부(20)를 포함할 수 있다.
상기 전원 공급부(10)는 발광 다이오드 스트링(STRING A, STRING B)에 직류 전원을 제공할 수 있다.
상기 발광 다이오드부(30)는 복수의 발광 다이오드 스트링(STRING A, STRING B)를 포함할 수 있다.
구동 제어부(20)는 스위치부(22), 제어부(24), 검출부(26)를 포함할 수 있다.
스위치부(22)는 적어도 하나의 스위치를 구비할 수 있으며, 상기 적어도 하나의 스위치는 적어도 하나의 발광 다이오드 스트링에 연결될 수 있다.
상기 발광 다이오드 스트링은 상기 직류 전원이 입력되는 입력단과 접지 사이에 형성되어 상기 직류 전원을 입력받을 수 있다.
상기 적어도 하나의 스위치는 상기 적어도 하나의 발광 다이오드 스트링과 접지 사이에 연결되고 제어에 따라 턴온 또는 턴오프되어 상기 적어도 하나의 발광 다이오드에 전류가 흐를 수 있게 할 수 있다.
복수의 발광 다이오드 스트링(STRING A, STRING B)은 서로 병렬 연결될 수 있다.
복수의 발광 다이오드 스트링(STRING A, STRING B)은 적어도 하나의 발광 다이오드를 구비할 수 있고, 직렬 연결된 복수의 발광 다이오드 즉, 발광 다이오드 어레이를 각각 구비할 수도 있다.
이에 따라, 구동 제어부(20)의 스위치부(22)는 복수의 스위치를 구비할 수 있으며, 상기 복수의 스위치 각각은 복수의 발광 다이오드 스트링(STRING A, STRING B)과 접지 사이에 연결되어 복수의 발광 다이오드 스트링(STRING A, STRING B) 각각에 흐르는 전류를 제어할 수 있다.
발광 다이오드부(120)의 발광 다이오드 스트링 각각의 필요한 구동 전압 레벨은 상기 직류 전원의 전압 레벨보다 작을 수 있다.
제어부(24)는 발광 다이오드 스트링 각각에 흐르는 전류를 검출하여 스위치부(22)의 턴온 및 턴 오프를 제어할 수 있다.
이때, 검출부(26)는 저항 소자(R)를 구비할 수 있으며, 상기 저항 소자(R)는 접지와 스위치부(22) 사이에 각각 연결될 수 있다.
제어부(132)는 상기 검출부가 검출한 전압 레벨을 입력받고, 상기 전압 레벨에 기초하여 스위치부(22)의 스위칭 온 듀티를 제어할 수 있다.
즉, 제어부는 상기 검출부가 검출한 전압 레벨과 사전에 설정된 기준 전압의 전압 레벨을 비교하여, 상기 검출부가 검출한 전압 레벨이 상기 기준 전압의 전압 레벨보다 높으면 스위치부(22)의 스위칭 온 듀티를 증가시키고, 상기 검출부가 검출한 전압 레벨이 상기 기준 전압의 전압 레벨보다 낮으면 스위치부(22)의 스위칭 온 듀티를 감소시킬 수 있다.
한편, 발광 다이오드 스트링(STRING A, STRING B) 간의 소비 전압(VF) 편차가 발생할 수 있다.
예컨대, 제1 발광 다이오드 스트링(STRING A)의 VF가 12V이고, 제2 발광 다이오드 스트링(STRING B)의 VF는 15V일 수 있다.
이 때, 상기 전원 공급부(10)는 제2 발광 다이오드 스트링(STRING B)이 점등할 수 있도록 15V 이상의 전압을 인가하여야 한다.
이 경우, 제1 발광 다이오드 스트링(STRING A)과 관련된 스위치부(22)와 검출부(26)에는 제1 발광 다이오드 스트링(STRING A)을 점등시키는데 필요한 12V를 제외한 3V가 걸린다. 또, 상기 스위치부(22)에는 상기 3V 중 검출부(26)에서 걸리는 전압을 제외한 전압이 걸린다.
상기 전원 공급부(10)가 높은 레벨의 전압을 공급하는 경우, 상기 스위치부(22)에는 상당히 높은 전압이 걸릴 수 있다. 상기 스위치부(22)에는 스위치부에 흐르는 전류와 스위치부에 걸리는 전압에 의하여 손실이 발생하며, 상기 손실은 발열 현상을 일으킨다.
상기 발열을 낮추기 위하여, 방열 히트싱크(HEATSINK), 방열 패턴, 소자 패키지의 대형화 등의 발열 대책이 필요하다.
이는 발광 다이오드 구동 장치의 비용 및 부피 증가를 발생시킨다.
도 2는 본 발명의 일 실시예에 의한 발광 다이오드 구동 장치의 구성도이다.
도 2를 참조하면, 본 발명의 일 실시예에 의한 발광 다이오드 구동 장치는 전원 공급부(110), 구동 제어부(120), 전류 밸러스부(130), 발광 다이오드부(140)를 포함할 수 있다.
본 발명의 발광 다이오드 구동 장치는 복수의 발광 다이오드 스트링에 적용 가능하다. 다만, 설명의 편의를 위하여, 본 명세에서는 2Ch 발광 다이오드 스트링에 기초하여 설명하기로 한다.
상기 전원 공급부(110)는 발광 다이오드부(140)에 정류 전원을 제공할 수 있다.
예컨대, 상기 전원 공급부(110)는 절연 트랜스포머, 정류부를 구비할 수 있다.
상기 절연 트래스포머는 사전에 설정된 권선비에 의하여, 직류 전원을 제공할 수 있다. 상기 정류부는 상기 절연 트랜스포머로부터 제공된 직류 전원을 정류할 수 있다.
상기 발광 다이오드부(140)는 복수의 발광 다이오드 스트링(LED10, LED20)를 포함할 수 있다.
구동 제어부(120)는 스위치부(122), 제어부(124), 검출부(126)를 포함할 수 있다.
스위치부(22)는 스위치 소자를 구비할 수 있으며, 상기 스위칭 소자는 복수의 발광 다이오드 스트링에 연결될 수 있다.
상기 발광 다이오드 스트링은 상기 직류 전원이 입력되는 입력단과 접지 사이에 형성되어 상기 직류 전원을 입력받을 수 있다.
상기 스위치부(22)는 복수의 발광 다이오드 스트링과 접지 사이에 연결되고 제어에 따라 턴온 또는 턴오프되어 상기 복수의 발광 다이오드 스트링에 전류가 흐를 수 있게 할 수 있다.
복수의 발광 다이오드 스트링(LED10, LED20)은 서로 병렬 연결될 수 있다.
복수의 발광 다이오드 스트링(LED10, LED20)은 적어도 하나의 발광 다이오드를 구비할 수 있고, 직렬 연결된 복수의 발광 다이오드 즉, 발광 다이오드 어레이를 각각 구비할 수도 있다.
이에 따라, 구동 제어부(120)의 스위치부(122)는 발광 다이오드부(140)와 접지 사이에 연결되어 발광 다이오드부(140)에 흐르는 전류를 제어할 수 있다.
제어부(124)는 발광 다이오드부(140)에 흐르는 전류를 검출하여 스위치부(122)의 턴온 및 턴 오프를 제어할 수 있다.
이때, 검출부(126)는 저항 소자(R)를 구비할 수 있으며, 상기 저항 소자(R)는 접지와 스위치부(122) 사이에 각각 연결될 수 있다.
제어부(124)는 상기 검출부가 검출한 전압 레벨을 입력받고, 상기 전압 레벨에 기초하여 스위치부(122)의 스위칭 온 듀티를 제어할 수 있다.
즉, 제어부는 상기 검출부가 검출한 전압 레벨과 사전에 설정된 기준 전압의 전압 레벨을 비교하여, 상기 검출부가 검출한 전압 레벨이 상기 기준 전압의 전압 레벨보다 높으면 스위치부(122)의 스위칭 온 듀티를 증가시키고, 상기 검출부가 검출한 전압 레벨이 상기 기준 전압의 전압 레벨보다 낮으면 스위치부(122)의 스위칭 온 듀티를 감소시킬 수 있다.
상기 전류 밸런스부(130)는 상기 제1 발광 다이오드 스트링(LED10)에 흐르는 전류(i10)와 상기 제2 발광 다이오드 스트링(LED20)에 흐르는 전류를 동일하게 제어할 수 있다.
상기 전류 밸러스부(130)는 유도 결합된 복수의 코일(132, 134)을 구비할 수 있다.
제1 코일(132)은 제1 발광 다이오드 스트링(LED10)의 일 단과 스위치부(122) 사이에 연결될 수 있다.
제2 코일(134)은 제2 발광 다이오드 스트링(LED20)의 일 단과 스위치부(122) 사이에 연결될 수 있다.
상기 제1 코일(132)과 상기 제2 코일(134)은 유도 결합될 수 있다.
본 발명의 일 실시예에 의하면, 발광 다이오드부(140)에 흐르는 전류는 구동 제어부(120)에 의하여 단속(斷續)된다. 따라서 상기 제1 발광 다이오드 스트링(LED10) 및 상기 제1 코일(132)에 의한 전압 강하값은 상기 제2 발광 다이오드 스트링(LED20) 및 상기 제2 코일(134)에 의한 전압 강하값과 동일해질 수 있다.
예컨대, 제1 발광 다이오드 스트링(LED10)의 VF보다 제2 발광 다이오드 스트링(LED20)의 VF가 높은 경우, 제1 코일(132)에는 양의 전압이 발생하고 제2 코일(134)에는 음의 전압이 발생하여 상기 제1 발광 다이오드 스트링(LED10) 및 상기 제1 코일(132)에 의한 전압 강하값은 상기 제2 발광 다이오드 스트링(LED20) 및 상기 제2 코일(134)에 의한 전압 강하값과 동일해질 수 있다.
또, 이 경우, 상기 제1 발광 다이오드 스트링(LED10)에 흐르는 전류(i10)와 상기 제2 발광 다이오드 스트링(LED20)에 흐르는 전류는 동일해질 수 있다.
도 3은 본 발명의 일 실시예에 의한 발광 다이오드 구동 장치의 전류 파형을 나타낸 도면이다.
도 3은 도 2의 제1 발광 다이오드 스트링의 VF가 12V이고 제2 발광 다이오드 스트링의 VF가 15V 인 경우, 각 발광 다이오드 스트링에 흐르는 전류를 나타낸 도면이다.
도 3에 도시되어 있는 바와 같이, 발광 다이오드 스트링 간에 VF 편차가 있더라도 각 발광 다이오드 스트링에 흐르는 전류는 동일해질 수 있다.
본 발명의 일 실시예에 의하면, 복수의 발광 다이오드 스트링의 전류를 균일하게 제어할 수 있다.
또, 본 발명의 일 실시예에 의하면, 멀티 채널 발광 다이오드 구동 장치에 있어서 특정 스위칭 소자에 전압이 크게 인가되는 경우의 발열 문제가 개선될 수 있다.
이상에서 설명한 본 발명은 전술한 실시예 및 첨부된 도면에 의해 한정되는 것이 아니고 후술하는 특허청구범위에 의해 한정되며, 본 발명의 구성은 본 발명의 기술적 사상을 벗어나지 않는 범위 내에서 그 구성을 다양하게 변경 및 개조할 수 있다는 것을 본 발명이 속하는 기술 분야에서 통상의 지식을 가진 자는 쉽게 알 수 있다.
110 : 전원 공급부
120 : 구동 제어부
130 : 전류 밸러스부
140 : 발광 다이오드부

Claims (6)

  1. 정류 전원을 공급하는 전원 공급부;
    상기 정류 전원에 기초하여 발광하는 복수의 발광 다이오드 스트링;
    상기 복수의 발광 다이오드 스트링에 흐르는 전류를 균일화하는 전류 밸런스부; 및
    상기 복수의 발광 다이오드부에 흐르는 전류를 제어하는 스위치부;
    를 포함하는 발광 다이오드 구동 장치.
  2. 제1 항에 있어서,
    상기 복수의 발광 다이오드 스트링은 제1 발광 다이오드 스트링 및 제2 발광 다이오드 스트링을 포함하고,
    상기 전류 밸런스부는 상기 제1 발광 다이오드 스트링에 흐르는 전류와 상기 제2 발광 다이오드 스트링에 흐르는 전류를 동일하게 제어하는 발광 다이오드 구동 장치.
  3. 제2 항에 있어서, 상기 전류 밸러스부는,
    상기 제1 발광 다이오드 스트링의 일 단과 스위치부 사이에 연결된 제1 코일; 및
    상기 제2 발광 다이오드 스트링의 일 단과 스위치부 사이에 연결된 제2 코일;
    을 포함하는 발광 다이오드 구동 장치.
  4. 제3 항에 있어서,
    상기 제1 코일과 상기 제2 코일은 유도 결합된 발광 다이오드 구동 장치.
  5. 제4 항에 있어서,
    상기 제1 발광 다이오드 스트링 및 상기 제1 코일에 의한 전압 강하값은 상기 제2 발광 다이오드 스트링 및 상기 제2 코일에 의한 전압 강하값과 동일한 발광 다이오드 구동 장치.
  6. 제1 항에 있어서, 상기 스위치부는,
    상기 복수의 발광 다이오드 스트링에 흐르는 전류를 단속(斷續) 하는 발광 다이오드 구동 장치.


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