KR20160046650A

KR20160046650A - Ｌｅｄ 구동 회로 및 ｌｅｄ 구동 시스템

Info

Publication number: KR20160046650A
Application number: KR1020140142853A
Authority: KR
Inventors: 이진표
Original assignee: (주) 가인테크
Priority date: 2014-10-21
Filing date: 2014-10-21
Publication date: 2016-04-29

Abstract

본 발명에서는 LED 구동 회로 및 LED 구동 시스템을 개시한다. 특히, 본 발명의 일 실시예에 따른 LED 구동 회로는, 제 1 LED 유닛 내 복수의 LED 그룹과 각각 연결되어 제 1 LED 유닛을 구동시키는 제 1 구동드라이버, 제 1 LED 유닛과 연결된 제 2 LED 유닛 내 복수의 LED 그룹과 각각 연결되어 제 2 LED 유닛을 구동시키는 제 2 구동드라이버, 및 제 1 구동드라이버의 일단과 연결되어 정류기로부터 출력된 직류 전원을 제 1 구동드라이버의 일단에 인가하고, 제 2 구동드라이버의 일단과 연결되어 직류 전원과 상이한 레벨의 전원을 제 2 구동드라이버의 일단에 인가하는 전원 인가부를 포함하고, 각각의 LED 그룹은 적어도 하나의 LED 소자로 이루어지고, 제1 구동드라이버와 제 2 구동드라이버는 서로 독립적으로 분리된 상태로 구성된다.

Description

ＬＥＤ 구동 회로 및 ＬＥＤ 구동 시스템{LED DRIVING CIRCUIT AND LED DRIVING SYSTEM}

본 발명은 LED 구동 회로 및 LED 구동 시스템에 관한 것이다.

필라멘트를 사용하는 전구 및 형광 램프에 비해 LED 소자는 긴 수명을 가지고 소비 전력이 낮다. 또한, LED 소자는 플리커 현상에 대해 빠른 응답 특성들을 갖기 때문에, 조명 디바이스, TV 세트 등의 백라이트 디바이스, 인디케이터 램프 및 미터기와 같은 여러 디스플레이 설비 등에서 다양한 형태로 활용되고 있다.

이러한 LED 소자를 제어하는 구동회로에 대한 연구도 지속적으로 이루어지고 있는 실정이다.

도 1은 종래의 4 스텝 LED 구동을 위한 회로도 및 그에 따른 동작 파형이다.

도 1의 (a)에 하나의 칩 형태로 구현된 전형적인 4 스텝 LED 구동드라이버와, 그와 연결된 기타 회로 구성이 도시되어 있다. LED 구동드라이버는 LED 소자들과 연결되어 일정 타이밍에 따라 턴-온 또는 턴-오프 제어를 수행하여 도 1의 (b)에 도시된 파형과 같은 출력을 나타낸다.

최근에 사용되는 일반적인 LED 구동드라이버는 하나의 칩 형태로 구현되어 3 내지 5 스텝 LED 구동을 지원한다. 다만, 칩 형태의 단일 LED 구동드라이버는 20 와트(W) 이상의 고출력을 내기 어렵다.

따라서, 고출력이 요구되는 환경에서는 이러한 LED 구동드라이버를 병렬 또는 직렬로 연결하여 사용한다. 전체적인 효율, 전고조파 왜곡율(Total Harmonic Distortion) 및 역률(Power Factor) 등을 고려할 때, 병렬 연결하여 회로를 구성하는 것보다 직렬 연결하여 회로를 구성하는 것이 유리하다. 즉, 직렬 연결하여 구성된 회로는 사인(Sine) 파형을 좀더 유사하게 출력할 수 있고, 각각의 특성 값을 개선시킬 수 있다.

도 2는 종래의 7 스텝 LED 구동을 위한 회로도 및 그에 따른 동작 파형이다.

도 2에 도시된 회로는 도 1에 도시된 LED 구동드라이버를 직렬 연결하여 확장시킨 것이다.

구체적으로, 도 2의 (a)에서 ① 부분을 참고하면 상단의 LED 구동드라이버는 Vin 단자를 통해 정류된 전원을 입력 받고, 도 2의 (a)에서 ② 부분을 참고하면 하단의 LED 구동드라이버는 Vin 단자를 통해 상단의 LED 구동드라이버의 일 단자(LED 4)의 출력을 입력 받는다.

하지만, 도 2의 (b)에 도시된 것처럼 하단의 LED 구동드라이버는 상단의 LED 구동드라이버의 일 단자(LED 4)에 종속되어 전원을 공급받게 되므로, 하단의 LED 구동드라이버와 관련된 각 노드(f, g, h)에서 측정되는 출력이 불안정할 수 있다(③ 참고).

상단의 LED 구동드라이버의 일 단자(LED 4)는 스위칭 동작에 따라 소정의 신호를 출력할 수 있는데, 스위칭 동작시 오동작이나 비선형 동작이 발생할 수 있다. 이는 불규칙한 출력을 야기하고, 전체 시스템의 성능 및 동작에도 악영향을 미칠 수 있다.

본 발명은 전술한 종래 기술의 문제점을 해결하기 위한 것으로서, 본 발명의 일부 실시예는 직렬 연결하여 확장시킨 LED 구동드라이버 간의 종속성을 제거하여 안정적인 출력을 확보하고 효율적으로 LED 소자를 제어할 수 있는 LED 구동 회로 및 LED 구동 시스템을 제공하는 데에 그 목적이 있다.

다만, 본 실시예가 이루고자 하는 기술적 과제는 상기된 바와 같은 기술적 과제로 한정되지 않으며, 또 다른 기술적 과제들이 존재할 수 있다.

상술한 기술적 과제를 달성하기 위한 기술적 수단으로서, 본 발명의 일 실시예에 따른 LED 구동 회로는, 제 1 LED 유닛 내 복수의 LED 그룹과 각각 연결되어 상기 제 1 LED 유닛을 구동시키는 제 1 구동드라이버, 상기 제 1 LED 유닛과 연결된 제 2 LED 유닛 내 복수의 LED 그룹과 각각 연결되어 상기 제 2 LED 유닛을 구동시키는 제 2 구동드라이버, 및 상기 제 1 구동드라이버의 일단과 연결되어 정류기로부터 출력된 직류 전원을 상기 제 1 구동드라이버의 일단에 인가하고, 상기 제 2 구동드라이버의 일단과 연결되어 상기 직류 전원과 상이한 레벨의 전원을 상기 제 2 구동드라이버의 일단에 인가하는 전원 인가부를 포함한다.

이때, 각각의 LED 그룹은 적어도 하나의 LED 소자로 이루어지고, 제1 구동드라이버와 제 2 구동드라이버는 서로 독립적으로 분리된 상태로 구성된다.

또한, 본 발명의 일 실시예에 따른 LED 구동 시스템은, 교류 전원을 직류 전원으로 정류하는 정류부, 적어도 하나의 LED 소자로 이루어진 복수의 LED 그룹을 각각 포함하고, 서로 연결된 제 1 LED 유닛 및 제 2 LED 유닛, 상기 제 1 LED 유닛의 LED 그룹과 각각 연결되어 상기 제 1 LED 유닛을 구동시키는 제 1 구동드라이버, 상기 제 2 LED 유닛의 LED 그룹과 각각 연결되어 상기 제 2 LED 유닛을 구동시키는 제 2 구동드라이버, 및 상기 제 1 구동드라이버의 일단과 연결되어 상기 정류된 직류 전원을 상기 제 1 구동드라이버의 일단에 인가하고, 상기 제 2 구동드라이버의 일단과 연결되어 상기 정류된 직류 전원과 상이한 레벨의 전원을 상기 제 2 구동드라이버의 일단에 인가하는 전원 인가부를 포함한다.

전술한 본 발명의 과제 해결 수단인 LED 구동 회로 및 LED 구동 시스템은 제 1 LED 구동드라이버와 제 2 LED 구동드라이버에 대해 각각 상이한 레벨의 전원을 독립적으로 인가하는 전원 인가부를 포함함으로써, 안정적인 출력과 함께 LED 유닛 내 다수의 LED 그룹을 효율적으로 제어할 수 있다.

또한, 본 발명의 경우 전원 인가부를 다양하게 형태로 구현할 수 있어, 사용자는 해당 회로의 사용 용도나 목적에 따라 적절하게 수정 및 변경할 수 있다.

도 1은 종래의 4 스텝 LED 구동을 위한 회로도 및 그에 따른 동작 파형이다.
도 2는 종래의 7 스텝 LED 구동을 위한 회로도 및 그에 따른 동작 파형이다.
도 3은 본 발명의 일 실시예에 따른 LED 구동 회로를 설명하기 위한 블록도이다.
도 4는 본 발명의 일 실시예에 따른 LED 구동 시스템을 설명하기 위한 블록도이다.
도 5는 본 발명의 일 실시예에 따른 LED 구동 시스템을 설명하기 위한 회로도이다.
도 6은 도 5에 도시된 회로도에 따른 동작 파형이다.
도 7은 전압 인가부에 대한 다양한 변형 예를 나타낸 회로도 및 그에 따른 동작 파형이다.

아래에서는 첨부한 도면을 참조하여 본 발명이 속하는 기술 분야에서 통상의 지식을 가진 자가 용이하게 실시할 수 있도록 본 발명의 실시예를 상세히 설명한다. 그러나 본 발명은 여러 가지 상이한 형태로 구현될 수 있으며 여기에서 설명하는 실시예에 한정되지 않는다. 그리고 도면에서 본 발명을 명확하게 설명하기 위해서 설명과 관계없는 부분은 생략하였으며, 명세서 전체를 통하여 유사한 부분에 대해서는 유사한 도면 부호를 붙였다.

명세서 전체에서, 어떤 부분이 다른 부분과 "연결"되어 있다고 할 때, 이는 "직접적으로 연결"되어 있는 경우뿐 아니라, 그 중간에 다른 소자를 사이에 두고 "전기적으로 연결"되어 있는 경우도 포함한다. 또한, 어떤 부분이 어떤 구성요소를 "포함"한다고 할 때, 이는 특별히 반대되는 기재가 없는 한 다른 구성요소를 제외하는 것이 아니라 다른 구성요소를 더 포함할 수 있는 것을 의미한다.

도 3은 본 발명의 일 실시예에 따른 LED 구동 회로를 설명하기 위한 블록도이다.

본 발명의 일 실시예에 따른 LED 구동 회로(100)는 전압 인가부(110), 제 1 구동드라이버(120) 및 제 2 구동드라이버(130)를 포함한다.

전원 인가부(110)는 제 1 구동드라이버(120)의 일단과 연결되어 정류기(Rectifier)로부터 출력된 직류 전원을 제 1 구동드라이버(120)의 일단에 인가한다.

또한, 전원 인가부(110)는 제 2 구동드라이버(130)의 일단과 연결되어 정류기로부터 출력된 직류 전원과 상이한 레벨의 전원을 제 2 구동드라이버(130)의 일단에 인가한다.

즉, 제 2 구동드라이버(130)의 일단에 인가되는 전원은 제 1 구동드라이버(120)의 일단에 인가되는 전원보다 낮은 레벨이고, 전원 인가부(110)는 각각의 구동드라이버(120, 130)에 서로 상이한 레벨의 전원을 인가한다.

제1 구동드라이버(120)와 제 2 구동드라이버(130)는 서로 독립적으로 분리된 상태로 구성된다.

제 1 구동드라이버(120)는 제 1 LED 유닛 내 복수의 LED 그룹과 각각 연결되어 제 1 LED 유닛을 구동시킨다. 즉, 제 1 구동드라이버(120)는 제 1 LED 유닛 또는 적어도 하나의 LED 소자로 이루어진 제 2 LED 유닛 내 각각의 LED 그룹을 구동시킨다.

제 2 구동드라이버(130)는 제 2 LED 유닛 내 복수의 LED 그룹과 각각 연결되어 제 2 LED 유닛을 구동시킨다. 즉, 제 2 구동드라이버(130)는 제 2 LED 유닛 또는 적어도 하나의 LED 소자로 이루어진 제 2 LED 유닛 내 각각의 LED 그룹을 구동시킨다.

이때, 제 1 LED 유닛과 제 2 LED 유닛은 서로 연결된다. 또한, 제 2 구동드라이버(130)는 제 1 구동드라이버(120)에 대하여 직렬로 확장 연결된 구성일 수 있고, 각각의 구동 드라이버(120, 130)의 세부 회로 구성은 특별히 제한되지 않는다.

본 발명의 일 실시예에 따른 LED 구동 회로(100)에 대한 구체적인 설명 및 동작 과정은 후술하기로 한다.

도 4는 본 발명의 일 실시예에 따른 LED 구동 시스템을 설명하기 위한 블록도이다.

본 발명의 일 실시예에 따른 LED 구동 시스템(200)은 정류부(210), 제 1 LED 유닛(220), 제 2 LED 유닛(230), 제 1 구동드라이버(240), 제 2 구동드라이버(250) 및 전압 인가부(260)를 포함한다.

정류부(210)는 교류 전원을 직류 전원으로 정류한다.

정류부(210)는 주기적으로 양과 음의 두 가지 방향으로 변화하는 교류 전원(교류 전압 또는 교류 전류)을 한 가지 방향만 갖는 직류 전원(직류 전압 또는 직류 전류)로 변환시키는 소자나 장치(예를 들어, 정류기(Rectifier))일 수 있다. 정류부(210)는 다이오드 혹은 브리지(Bridge) 회로로 구성되어 전파 정류를 수행할 수 있고, 세부 회로 구성은 특별히 제한되지 않는다.

제 1 LED 유닛(220) 및 제 2 LED 유닛(230)은 서로 연결된다.

제 1 LED 유닛(220)은 적어도 하나의 LED 소자로 이루어진 복수의 LED 그룹(22x)을 포함하고, 제 2 LED 유닛(230)은 적어도 하나의 LED 소자로 이루어진 복수의 LED 그룹(23x)을 포함한다. 제 1 LED 유닛(220) 내 LED 그룹(22x)의 개수와 제 2 LED 유닛(230) 내 LED 그룹(23x)의 개수는 서로 상이할 수 있고, 사용 목적 또는 용도에 따라 동일하게 구성될 수도 있다.

제 1 구동드라이버(240)는 제 1 LED 유닛(220)의 복수의 LED 그룹(22x)과 각각 연결되어 제 1 LED 유닛(220)을 구동시키고, 제 2 구동드라이버(250)는 제 2 LED 유닛(230)의 복수의 LED 그룹(23x)과 각각 연결되어 제 2 LED 유닛(230)을 구동시킨다. 제1 구동드라이버(240)와 제 2 구동드라이버(250)는 서로 독립적으로 분리된 상태로 구성된다. 제 2 구동드라이버(250)는 제 1 구동드라이버(240)에 대하여 직렬로 확장 연결된 구성일 수 있고, 각각의 구동 드라이버(240, 250)의 세부 회로 구성은 특별히 제한되지 않는다.

전원 인가부(260)는 제 1 구동드라이버(240)의 일단과 연결되어 정류부(210)에서 정류된 직류 전원을 제 1 구동드라이버(240)의 일단에 인가한다. 또한, 전원 인가부(260)는 제 2 구동드라이버(250)의 일단과 연결되어 정류부(210)에서 정류된 직류 전원과 상이한 레벨의 전원을 제 2 구동드라이버(250)의 일단에 인가한다.

이때, 전원 인가부(260)는 각각의 구동드라이버(240, 250)에 서로 상이한 레벨의 전원을 인가하기 위해 다양하게 변형 가능한 분배회로를 포함할 수 있다. 또한, 제 1 구동드라이버(240)의 일단과 제 2 구동드라이버(250)의 일단은 IC 칩에 구비된 소정의 단자로 구현될 수 있으나, 특별히 제한되는 것은 아니다.

한편, 도 3 및 도 4에서 도시된 각각의 구성요소, LED 구동 회로(100) 혹은 LED 구동 시스템은 일종의 '모듈'로 구성될 수 있다. 상기 '모듈'은 소프트웨어 또는 Field Programmable Gate Array(FPGA) 또는 주문형 반도체(ASIC, Application Specific Integrated Circuit)과 같은 하드웨어 구성요소를 의미하며, 모듈은 어떤 역할들을 수행한다. 그렇지만 모듈은 소프트웨어 또는 하드웨어에 한정되는 의미는 아니다. 모듈은 어드레싱할 수 있는 저장 매체에 있도록 구성될 수도 있고 하나 또는 그 이상의 프로세서들을 실행시키도록 구성될 수도 있다. 구성요소들과 모듈들에서 제공되는 기능은 더 작은 수의 구성요소들 및 모듈들로 결합되거나 추가적인 구성요소들과 모듈들로 더 분리될 수 있다.

지금까지 설명한 LED 구동 회로(100), LED 구동 시스템(200)에 대한 구체적인 설명 및 동작 과정을 도 5 와 도 6을 참고하여 설명하기로 한다.

도 5는 본 발명의 일 실시예에 따른 LED 구동 시스템을 설명하기 위한 회로도이고, 도 6은 도 5에 도시된 회로도에 따른 동작 파형이다.

여기서, 도 5의 도면부호 중 일부는 설명의 편의를 위해 도 4에서 사용된 도면부호와 동일하게 사용되었다.

정류부(210)는 교류 전원을 직류 전원으로 정류한다. 예를 들어, 정류부(210)는 도 5에 도시된 것처럼 4개의 다이오드로 이루어진 브리지 회로로 구현될 수 있고, 도 6에 도시된 것처럼 입력된 교류 전원(A)을 정류하여 직류 전원(B)을 출력할 수 있다.

제 1 LED 유닛(220) 및 제 2 LED 유닛(230)은 서로 연결된다.

제 1 LED 유닛(220)은 적어도 하나의 LED 소자로 이루어진 복수의 LED 그룹(22x)을 포함하고, 제 2 LED 유닛(230)은 적어도 하나의 LED 소자로 이루어진 복수의 LED 그룹(23x)을 포함한다.

예를 들어, 제 1 LED 유닛(220)과 제 2 LED 유닛(230)은 총 7개의 LED 그룹을 포함할 수 있고, 이들 7개의 LED 그룹은 연속적으로 연결될 수 있다. 도 5에 도시된 것처럼 제 1 LED 유닛(220)은 4개의 LED 그룹(221, 222, 223, 224)을 포함하고, 제 2 LED 유닛(230)은 3개의 LED 그룹(231, 232, 233)을 포함할 수 있다. 또한, 각각의 LED 그룹(22x, 23x)은 직렬로 연결된 적어도 하나의 LED 소자로 이루어질 수 있다.

제 1 구동드라이버(240)는 제 1 LED 유닛(220)의 복수의 LED 그룹(22x)과 각각 연결되어 제 1 LED 유닛(220)을 구동시키고, 제 2 구동드라이버(250)는 제 2 LED 유닛(230)의 복수의 LED 그룹(23x)과 각각 연결되어 제 2 LED 유닛(230)을 구동시킨다.

제 1 구동드라이버(240) 및 제 2 구동드라이버(250)는 복수의 제어신호 출력부(LEDx)를 각각 포함할 수 있다. 복수의 제어신호 출력부(LEDx) 이외에 Vin 단자, Vdd 단자, GND 단자, I Sense 단자 등을 각각 더 포함할 수 있다.

도 5를 참고한 각 구성들의 구체적인 연결관계는 다음과 같다.

제 1 LED 그룹(221)의 일단은 정류부(210) 및 후술할 전원 인가부(260)와 연결되고(노드 a´, 제 1 LED 그룹(221)의 타단은 제 2 LED 그룹(222)의 일단 및 제 1 구동드라이버(240)의 제 1 제어신호 출력부(LED1)와 연결된다(노드 b´). 제 2 LED 그룹(222)의 타단은 제 3 LED 그룹(223)의 일단 및 제 1 구동드라이버(240)의 제 2 제어신호 출력부(LED2)와 연결되고(노드 c´, 제 3 LED 그룹(223)의 타단은 제 4 LED 그룹(224)의 일단 및 제 1 구동드라이버(240)의 제 3 제어신호 출력부(LED3)와 연결된다(노드 d´. 제 4 LED 그룹(224)의 타단은 제 5 LED 그룹(231)의 일단 및 제 1 구동드라이버(240)의 제 4 제어신호 출력부(LED4)와 연결되고(노드 e´, 제 5 LED 그룹(231)의 타단은 제 6 LED 그룹(232)의 일단 및 제 2 구동드라이버(250)의 제 2 제어신호 출력부(LED2)와 연결된다(노드 f´. 제 6 LED 그룹(232)의 타단은 제 7 LED 그룹(233)의 일단 및 제 2 구동드라이버(250)의 제 3 제어신호 출력부(LED3)와 연결되고(노드 g´), 제 7 그룹(233)의 타단은 제 2 구동드라이버(250)의 제 4 제어신호 출력부(LED4)와 연결된다(노드 h´).

복수의 제어신호 출력부(LEDx)에서 출력되는 각각의 제어신호는 7 스텝 LED 구동을 위한 것일 수 있다. 즉, 복수의 제어신호 출력부(LEDx)는 제 1 LED 유닛(220)의 LED 그룹(22x)과 제 2 LED 유닛(230)의 LED 그룹(23x)이 LED 그룹 단위로 온/오프 제어되도록 제어신호를 각각 출력할 수 있다. 이로 인해, 복수의 LED 그룹(22x, 23x)은 연결된 순서에 따라 순차적으로 온/오프 제어될 수 있다.

예를 들어, 제 1 LED 그룹(221)이 턴-온 될 수 있는 제 1 임계 전압이 인가되면, 제 1 제어신호 출력부(LED1)는 제 1 LED 그룹(221)을 턴-온 시키기 위한 제어신호를 출력할 수 있다. 제 1 LED 그룹(221)과 제 2 LED 그룹(222)이 턴-온 될 수 있는 제 2 임계 전압이 인가되면, 제 2 제어신호 출력부(LED2)는 제 2 LED 그룹(222)을 턴-온 시키기 위한 제어신호를 출력하고 제 1 제어신호 출력부(LED1)는 제 1 LED 그룹(221)을 턴-오프 시키기 위한 제어신호를 출력할 수 있다. 제 1 LED 그룹(221) 내지 제 3 LED 그룹(223)이 턴-온 될 수 있는 제 3 임계 전압이 인가되면, 제 3 제어신호 출력부(LED3)는 제 3 LED 그룹(223)을 턴-온 시키기 위한 제어신호를 출력하고 제 2 제어신호 출력부(LED2)는 제 2 LED 그룹(222)을 턴-오프 시키기 위한 제어신호를 출력할 수 있다.

이런 식으로 제 1 구동드라이버(240) 및 제 2 구동드라이버(250)는 인가된 전원을 모니터링하여 각각의 제어신호를 순차적으로 출력하고, 구동드라이버 내부에서 각기 상이한 레벨에서 동작하는 스위칭 소자를 각각 포함할 수 있다. 복수의 LED 그룹(22x, 23x)은 출력된 제어신호에 의해 순차적으로 턴-온 혹은 턴-오프 제어될 수 있다.

전원 인가부(260)는 제 1 구동드라이버(240)의 일단(예를 들어, Vin 단자)과 연결되어 정류부(210)에서 정류된 직류 전원을 제 1 구동드라이버(240)의 일단에 인가한다. 또한, 전원 인가부(260)는 제 2 구동드라이버(250)의 일단(예를 들어, Vin 단자)과 연결되어 정류부(210)에서 정류된 직류 전원과 상이한 레벨의 전원을 제 2 구동드라이버(250)의 일단에 인가한다.

본 발명의 일 실시예에 따를 때, 전원 인가부(260)는 직류 전원을 소정의 비율로 분배하는 저항 디바이더를 포함할 수 있고, 분배된 직류 전원을 제 2 구동드라이버(250)의 일단에 인가할 수 있다. 여기서, 저항 디바이더는 도 5에 도시된 것처럼 R1 저항과 R2 저항에 의해 구성될 수 있다.

또한, 본 발명의 일 실시예에 따를 때, 전원 인가부(260)는 저항 디바이더 및 저항 디바이더와 연결된 파워 트랜지스터(Tr)를 포함할 수 있고, 저항 디바이더에 의해 분배된 전류 전원은 파워 트랜지스터(Tr)를 통해 제 2 구동드라이버(250)의 일단에 일정하게 인가될 수 있다.

이러한 경우, R1 저항의 일단은 정류부(210), 파워 트랜지스터(Tr)의 콜렉터 단자, 제 1 LED 그룹(221)의 일단, 및 제 1 구동드라이버(240)의 Vin 단자와 연결되는 R0 저항의 일단과 연결된다. R1 저항의 타단은 파워 트랜지스터(Tr)의 베이스 단자 및 R2 저항의 일단과 연결되고(노드 i´), R2 저항의 타단은 접지와 연결되며, 파워 트랜지스터(Tr)의 에미터 단자는 제 2 구동드라이버(250)의 Vin 단자와 연결된다.

덧붙여, 제 1 구동드라이버(240)의 Vdd 단자와 GND 단자는 커패시터 C0의 일단과 타단에 각각 연결되고, 제 1 구동드라이버(240)의 I Sense 단자는 R4 저항의 일단과 연결되며, 커패시터 C0의 타단은 R3 저항의 일단과 연결된다. R3 저항의 타단 및 R4 저항의 타단은 접지와 연결된다. 다만, 사용 용도나 환경에 따라 제 1 구동드라이버(240)의 GND 단자와 I Sense 단자는 R3 저항 또는 R4 저항과의 연결 없이 단락되어 직접 접지와 연결될 수도 있다.

또한, 제 2 구동드라이버(250)의 Vdd 단자와 GND 단자는 커패시터 C1의 일단과 타단에 각각 연결되고, 제 2 구동드라이버(250)의 I Sense 단자는 R6 저항의 일단과 연결되며, 커패시터 C1의 타단은 R5 저항의 일단과 연결된다. R5 저항의 타단 및 R6 저항의 타단은 커패시터 C0의 타단과 연결된다. 다만, 사용 용도나 환경에 따라 제 2 구동드라이버(240)의 GND 단자와 I Sense 단자는 R5 저항 또는 R6 저항과의 연결 없이 단락되어 직접 커패시터 C0의 타단과 연결될 수도 있다.

한편, 도 5 에 도시된 LED 구동 시스템(200)의 각 지점에서의 전압 및 전류 그래프가 도 6에 도시되어 있다.

도 2의 (b)에 도시된 출력과 다르게, 본 발명의 경우 제 1 LED 구동드라이버(240)와 제 2 LED 구동드라이버(250)에 대해 각각 상이한 레벨의 전원을 독립적으로 인가하는 전원 인가부(260)를 제공함으로써, f´ 노드, g´ 노드 및 h´노드에서 측정되는 출력은 매우 안정적일 수 있다.

또한, 각각의 LED 그룹에서 측정되는 전압의 최대값은 C에서 I로 갈수록 점차적으로 감소하고, 전류의 최대값은 C에서 I로 갈수록 점차적으로 증가하는 것을 확인할 수 있다. 이를 통해 계단형 정현 파형을 안정적으로 출력 가능하다는 것을 알 수 있다.

덧붙여, LED 그룹(22x, 23x)에서 제어신호 출력부(LEDx)로 흐르는 각각의 전류(C 내지 I)는 제 1 구동드라이버(240)의 I Sense 단자와 GND 단자 사이에 연결된 R3 저항 또는 R4 저항에 의해 조절될 수 있고, 제 2 구동드라이버(250)의 I Sense 단자와 GND 단자 사이에 연결된 R5 저항 또는 R6 저항에 의해 조절될 수 있다.

한편, 도 7은 전압 인가부에 대한 다양한 변형 예를 나타낸 회로도 및 그에 따른 동작 파형이다.

본 발명의 일 실시예에 따르면, 전압 인가부에 해당하는 도 7의 ① 부분은 ② 부분에 도시된 회로 또는 ③ 부분에 도시된 회로로 대체될 수 있다.

전원 인가부는 제 2 구동드라이버의 일단(예를 들어, Vin 단자)과 연결되어 직류 전원과 상이한 레벨의 전원을 제 2 구동드라이버의 일단에 인가할 수 있다.

도 7의 ② 부분에 도시된 회로를 참고하면, 전원 인가부는 직류 전원을 소정의 비율로 분배하는 저항 디바이더를 포함할 수 있고, 저항 디바이더는 R1 저항과 R2 저항에 의해 구성될 수 있다. 또한, 전원 인가부는 저항 디바이더 및 저항 디바이더에 의해 분배된 직류 전원을 제 2 구동드라이버의 일단에 일정하게 인가하는 파워 트랜지스터(Tr)를 포함할 수 있다. 여기서, R1 저항은 파워 트랜지스터(Tr)의 베이스 단자와 콜렉터 단자 사이에 연결될 수 있고, R2 저항은 파워 트랜지스터(Tr)의 베이스 단자와 연결될 수 있다.

저항 디바이더를 사용하는 경우 구동 전류 공급을 위해 큰 저항 값의 저항을 사용하기 어려울 수 있고, 낮은 저항 값의 저항은 전체 효율을 떨어뜨릴 수 있다. 파워 트랜지스터(Tr)를 저항 디바이더와 함께 사용하는 경우 높은 저항 값의 저항의 사용이 가능하여 높은 효율을 유지할 수 있고, 전원의 안정적인 공급도 가능하다.

파형을 살펴보면, 제 1 구동드라이버에 인가되는 전원의 레벨(Va)과 제 2 구동드라이버에 인가되는 전원의 레벨(Vb)이 상이하다는 것을 알 수 있다.

도 7의 ③ 부분에 도시된 회로를 참고하면, 전원 인가부는 정류된 직류 전원을 강하시키는 제너 다이오드(ZD) 또는 그에 상응하는 정전압원을 포함할 수 있고, 강하된 직류 전원을 제 2 구동드라이버의 일단에 인가할 수 있다. 또한, 전원 인가부는 제너 다이오드(ZD) 및 제너 다이오드(ZD)와 연결된 파워 트랜지스터(Tr)를 포함할 수 있고, 제너 다이오드(ZD)에 의해 강하된 직류 전원은 파워 트랜지스터(Tr)를 통해 제 2 구동드라이버의 일단에 인가될 수 있다. 여기서, 제너 다이오드(ZD)는 파워 트랜지스터(Tr)의 베이스 단자와 콜렉터 단자 사이에 연결될 수 있고, R3 저항은 파워 트랜지스터(Tr)의 베이스 단자와 연결될 수 있다.

이처럼 본 발명에서 제안하는 LED 구동 회로 및 LED 구동 시스템은 전원 인가부를 다양하게 형태로 구현할 수 있어, 사용자는 해당 회로의 사용 용도나 목적에 따라 적절하게 수정 및 변경할 수 있다.

전술한 본 발명의 설명은 예시를 위한 것이며, 본 발명이 속하는 기술분야의 통상의 지식을 가진 자는 본 발명의 기술적 사상이나 필수적인 특징을 변경하지 않고서 다른 구체적인 형태로 쉽게 변형이 가능하다는 것을 이해할 수 있을 것이다. 그러므로 이상에서 기술한 실시예들은 모든 면에서 예시적인 것이며 한정적이 아닌 것으로 이해해야만 한다. 예를 들어, 단일형으로 설명되어 있는 각 구성 요소는 분산되어 실시될 수도 있으며, 마찬가지로 분산된 것으로 설명되어 있는 구성 요소들도 결합된 형태로 실시될 수 있다.

본 발명의 범위는 상기 상세한 설명보다는 후술하는 특허청구범위에 의하여 나타내어지며, 특허청구범위의 의미 및 범위 그리고 그 균등 개념으로부터 도출되는 모든 변경 또는 변형된 형태가 본 발명의 범위에 포함되는 것으로 해석되어야 한다.

100: LED 구동 회로 110: 전압 인가부
120: 제 1 구동드라이버 130: 제 2 구동드라이버

Claims

LED 구동 회로에 있어서,
제 1 LED 유닛 내 복수의 LED 그룹과 각각 연결되어 상기 제 1 LED 유닛을 구동시키는 제 1 구동드라이버;
상기 제 1 LED 유닛과 연결된 제 2 LED 유닛 내 복수의 LED 그룹과 각각 연결되어 상기 제 2 LED 유닛을 구동시키는 제 2 구동드라이버; 및
상기 제 1 구동드라이버의 일단과 연결되어 정류기로부터 출력된 직류 전원을 상기 제 1 구동드라이버의 일단에 인가하고, 상기 제 2 구동드라이버의 일단과 연결되어 상기 직류 전원과 상이한 레벨의 전원을 상기 제 2 구동드라이버의 일단에 인가하는 전원 인가부를 포함하고,
각각의 LED 그룹은 적어도 하나의 LED 소자로 이루어지고,
상기 제1 구동드라이버와 상기 제 2 구동드라이버는 서로 독립적으로 분리된 상태로 구성되는 LED 구동 회로.
제 1 항에 있어서,
상기 전원 인가부는 상기 직류 전원을 소정의 비율로 분배하는 저항 디바이더를 포함하고,
상기 분배된 직류 전원을 상기 제 2 구동드라이버의 일단에 인가하는 LED 구동 회로.
제 2 항에 있어서,
상기 전원 인가부는 상기 저항 디바이더와 연결되는 파워 트랜지스터를 더 포함하고,
상기 분배된 전류 전원은 상기 파워 트랜지스터를 통해 상기 제 2 구동드라이버의 일단에 인가되는 LED 구동 회로.
제 1 항에 있어서,
상기 전원 인가부는 상기 정류된 직류 전원을 강하시키는 제너 다이오드를 포함하고,
상기 강하된 직류 전원을 상기 제 2 구동드라이버의 일단에 인가하는 LED 구동 회로.
제 4 항에 있어서,
상기 전원 인가부는 상기 제너 다이오드와 연결되는 파워 트랜지스터를 더 포함하고,
상기 강하된 직류 전원은 상기 파워 트랜지스터를 통해 상기 제 2 구동드라이버의 일단에 인가되는 LED 구동 회로.
제 1 항에 있어서,
상기 제 1 구동드라이버 및 상기 제 2 구동드라이버는 복수의 제어신호 출력부를 각각 포함하고,
상기 제어신호 출력부는 상기 제 1 LED 유닛의 LED 그룹과 상기 제 2 LED 유닛의 LED 그룹이 LED 그룹 단위로 온/오프 제어되도록 제어신호를 각각 출력하는 LED 구동 회로.