(19) 대한민국특허청(KR)
(12) 등록특허공보(B1)
(45) 공고일자 2010년07월13일
(11) 등록번호 10-0969876
(24) 등록일자 2010년07월06일
(51) Int. Cl.

G09G 3/32 (2006.01) G09G 3/34 (2006.01)
(21) 출원번호 10-2008-0112937
(22) 출원일자 2008년11월13일
심사청구일자 2008년11월13일
(65) 공개번호 10-2010-0054020
(43) 공개일자 2010년05월24일
(56) 선행기술조사문헌
KR1020070049735 A
JP2008227325 A
KR1019980073546 A
(73) 특허권자
(주)한국엘에스아이
경기도 용인시 기흥구 영덕동 975-7 흥덕노블레스
804호
(72) 발명자
한수정
서울특별시 관악구 봉천동 관악 드림타운 144동
906호
(74) 대리인
이정익
전체 청구항 수 : 총 3 항 심사관 : 조기덕
(54) 듀얼모드 엘이디 구동장치
(57) 요 약
본 발명은 듀얼모드 LED 구동장치에 관한 것으로서, 특히 다수의 LED로 이루어진 LED램프를 구동시키기 위하여
입력전압(Vin)을 선택적으로 통과시키는 트랜지스터와, 상기 트랜지스터의 온동작시 에너지를 충전하고 트랜지스
터가 오프될때 축적된 에너지를 프리휠링 다이오드의 프리휠링 동작에 따라 LED램프로 공급하는 인덕터로 구성된
구동부를 포함하는 듀얼모드 LED 구동장치에 있어서, 상기 구동부의 입력측(Vin)과 출력측(Vout) 전압을 감지하
여 그 입출력측 전압 차이에 따라 구동부를 구성하는 트랜지스터를 스위칭방식 또는 리니어방식으로 제어하는 듀
얼모드 제어수단을 더 포함하는 것을 특징으로 한다.
본 발명에 의하면, LED램프로 구동전원을 공급하는 구동부의 입력측전압(Vin)과 출력측전압(Vout)의 전압차가 미
리 설정된 설정전압 보다 작을때에는 구동부의 트랜지스터가 리니어방식으로 제어되도록 하여 입력전원이 낮아지
면서 듀티비(Duty Ratio)가 증가하여 트랜지스터의 온타임이 증가되어 트랜지스터에 과도한 스트레스가 인가되면
서 트랜지스터가 파손되는 현상을 방지할 수 있으며, 또한 입력측전압(Vin)과 출력측전압(Vout)의 전압차가 미리
설정된 설정전압 보다 클 때에는 구동부의 트랜지스터가 스위칭방식으로 제어되도록 하여 입출력측 전압차에 의
한 트랜지스터의 손실이 작아져 과도한 발열현상이 발생하지 않도록 하여 전체적으로 LED 구동장치의 동작에 대
한 신뢰도를 한층 더 향상시킬 수 있도록 하는 효과를 기대할 수 있다.
대 표 도 - 도3
등록특허 10-0969876
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특허청구의 범위
청구항 1
다수의 LED로 이루어진 LED램프(LED10)를 구동시키기 위하여 입력전압(Vin)을 선택적으로 통과시키는 트랜지스
터(Q10)와, 상기 트랜지스터(Q10)의 온동작시 에너지를 충전하고 트랜지스터(Q10)가 오프될때 축적된 에너지를
프리휠링 다이오드(DF)의 프리휠링 동작에 따라 LED램프(LED10)로 공급하는 인덕터(L10)로 구성된 구동부를 포
함하는 듀얼모드 LED 구동장치에 있어서,
상기 구동부의 입력측(Vin)과 출력측(Vout) 전압을 감지하여 그 입출력측 전압 차이에 따라 구동부를 구성하는
트랜지스터(Q10)를 스위칭(Switching)방식 또는 리니어(Linear)방식으로 제어하는 듀얼모드 제어수단(10)을 더
포함하는 것을 특징으로 하는 듀얼모드 LED 구동장치.
청구항 2
제 1 항에 있어서, 상기 듀얼모드 제어수단(10)은
트랜지스터(Q10)를 스위칭방식으로 제어하기 위해 펄스폭변조된 PWM제어신호를 생성하여 출력하는 PWM콘트롤러
(13)와;
트랜지스터(Q10)를 리니어방식으로 제어하기 위해 LED램프(LED10)에 흐르는 전류량에 따라 트랜지스터(Q10)를
능동영역에서 동작시켜 LED램프(LED10)에 정전류가 공급되도록 하는 피드백콘트롤러(14)와;
상기 PWM콘트롤러(13) 또는 피드백콘트롤러(14)의 출력신호를 선택적으로 트랜지스터(Q10)에 공급하는 스위칭부
(12)와;
상기 구동부의 입력전압(Vin)과 출력전압(Vout)의 전압차에 따라 상기 스위칭부(12)를 PWM콘트롤러(13) 또는 피
드백콘트롤러(14) 측으로 스위칭시키는 전압비교부(11); 로 구성한 것을 특징으로 하는 듀얼모드 LED
구동장치.
청구항 3
제 2 항에 있어서, 상기 전압비교부(11)는 구동부의 입력전압(Vin)과 출력전압(Vout)의 전압차가 미리 설정되어
있는 설정전압 보다 작을 경우 스위칭부(12)를 피드백콘트롤러(14) 측으로 절환시켜 구동부의 트랜지스터(Q10)
가 리니어방식으로 제어되도록 하고,
전압차가 미리 설정되어 있는 설정전압 보다 높을 경우 스위칭부(12)를 PWM콘트롤러(13) 측으로 절환시켜 구동
부의 트랜지스터(Q10)가 스위칭방식으로 제어되도록 동작하는 것을 특징으로 하는 듀얼모드 LED 구동장치.
명 세 서
발명의 상세한 설명
기 술 분 야
본 발명은 듀얼모드 엘이디 구동장치에 관한 것으로서, 특히 LED램프로 구동전압을 공급하는 구동부의 입력측[0001]
과 출력측 전압을 감지하여 그 입출력측 전압 차이에 따라 구동부를 구성하는 트랜지스터를 스위칭(Switchin
g)방식 또는 리니어(Linear)방식으로 제어하여 스위칭소자인 트랜지스터에 가해지는 스트레스를 줄여주면서 발
열량을 줄여주어 트랜지스터의 파손을 방지하고, 큰 정격의 스위칭소자를 사용하지 않아도 되므로 제품의 생산
단가를 현저히 낮춰줄 수 있도록 한 듀얼모드 엘이디 구동장치에 관한 것이다.
배 경 기 술
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도 1 과 도 2 는 종래의 LED 구동장치를 도시한 것이다.[0002]
LED 구동장치는 그 방식에 따라 스위칭(Switching)방식과 리니어(Linear)방식으로 구별된다.[0003]
도 1 은 종래의 스위칭 방식 LED 구동장치를 도시한 것으로서, [0004]
다수의 LED로 이루어진 LED램프(LED)를 구동시키기 위하여 입력전압(Vin)을 선택적으로 통과시키는[0005]
트랜지스터(Q1)와, 상기 트랜지스터(Q1)의 온동작시 에너지를 충전하고 트랜지스터(Q1)가 오프될때 축적된 에
너지를 프리휠링 다이오드(DF)의 프리휠링(Free-Wheeling) 동작에 따라 LED램프(LED)로 공급하는 인덕터(L)로
구성된 구동부를 포함하고,
LED램프(LED)에 흐르는 전류를 감지하여 기준전압(Vref)과 비교하고, 그 비교결과를 출력하는 비교기(1)와,[0006]
상기 비교기(1)의 비교결과에 따라 트랜지스터(Q1)의 온타임 듀티(Duty)를 조절하기 위한 펄스폭변조된 제어신[0007]
호(PWM제어신호)를 트랜지스터(Q1)로 공급하는 PWM콘트롤러(2)로 구성된다.
이와같이 구성되는 종래의 스위칭 방식 LED 구동장치는 PWM콘트롤러(2)에서 출력되는 PWM제어신호에 의해 트랜[0008]
지스터(Q1)가 온/오프 동작하게되고, 상기 트랜지스터(Q1)가 온동작할때 인덕터(L)에 에너지가 축적되고, 상
기 트랜지스터(Q1)가 오프되면 인덕터(L)에 축적된 에너지가 프리휠링 다이오드(DF)의 프리휠링 동작에 의해
LED램프(LED)로 공급된다.
상기 트랜지스터(Q1)는 전체주기를 T라 할때, 온타임(On Time) 주기 D는 '출력전압(Vout)/입력전압(Vin)'에 의[0009]
해 결정된다.
따라서, 트랜지스터(Q1)의 온타임은 DT이고, 오프타임은 (1-D)T 이다.[0010]
상기 트랜지스터(Q1)가 온동작중일때(온타임구간) 인덕터(L)에 에너지가 축적됨과 동시에 LED램프(LED)에 전류[0011]
가 흐르게되고, 상기 트랜지스터(Q1)가 오프동작중일때(오프타임구간)에는 인덕터(L)에 축적된 에너지가 프리
휠링 다이오드(DF)에 의해 LED램프(LED)로 공급되어 LED램프(LED)가 점등 제어되는 것이다.
한편, 상기 도 2 는 종래 리니어방식 LED 구동장치를 도시한 것으로서,[0012]
다수의 LED로 이루어진 LED램프(LED)를 구동시키기 위하여 능동영역에서 동작하여 LED램프(LED)의 구동에 필요[0013]
한 정전류를 공급하는 트랜지스터(Q2)로 구성된 구동부를 포함하고,
LED램프(LED)에 흐르는 전류를 감지하여 기준전압(Vref)과 비교하고, 그 비교결과에 따라 상기 트랜지스터(Q[0014]
2)를 능동영역에서 구동시키는 비교기(3)를 더 포함하여 구성된다.
이와같이 구성된 리니어방식 LED구동장치는 비교기(3)에서 비교된 LED램프(LED)에 흐르는 전류량에 따라 트랜[0015]
지스터(Q2)가 리니어하게 능동영역에서 제어되어 LED램프(LED)로 공급되는 전류량이 일정하게 제어되는
것이다.
그러나, 종래의 스위칭 방식 LED 구동장치와 리니어방식 LED 구동장치는 다음과 같은 문제점이 발생하고 있었[0016]
다.
스위칭 방식 LED 구동장치의 경우 트랜지스터(Q1), 인덕터(L)로 이루어진 구동부의 입력전압이 낮을경우, 예를[0017]
들면, 시스템 오프시 과도구간이나 순시정전과 같이 구동부로 입력되는 입력전원이 순간적으로 낮아질 경우 이
를보상하기 위해 이루어지는 PWM콘트롤러(2)의 보상동작에 의해 트랜지스터(Q1)의 온타임이 길어지게되고, 이
에 의해 스위칭소자인 트랜지스터(Q1)에 매우 큰 스트레스가 인가되면서 과도할 경우 트랜지스터가 파손되는
문제점이 발생하고 있었다.
이러한 문제점을 해결하기 위해서는 큰 정격의 스위칭 소자(트랜지스터)를 사용하여야만 하는데 이럴경우 비용[0018]
이 과도하게 상승하여 제품의 생산단가가 높아지게되는 문제점이 발생하였다.
또한, 리니어방식 구동장치의 경우 LED의 온도상승이나 전류량이 변화할 경우 LED의 순방향 전압이 감소하게되[0019]
어 구동부를 이루는 트랜지스터(Q2)의 출력전압이 낮아지게되고, 이러한 출력전압 하강에 의해 구동부의 입출
력 전압차이 만큼 트랜지스터(Q2)에 손실이 급격히 상승하여 트랜지스터가 과도하게 발열하는 문제점이 발생하
고 있었다.
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발명의 내용
해결 하고자하는 과제
따라서, 상기 문제점을 해결하기 위한 발명은 LED램프로 구동전압을 공급하는 구동부의 입력측과 출력측 전압[0020]
을 감지하여 그 입출력측 전압 차이에 따라 구동부를 구성하는 트랜지스터를 스위칭(Switching)방식 또는 리니
어(Linear)방식으로 제어하여 스위칭소자인 트랜지스터에 가해지는 스트레스를 줄여주면서 발열량을 줄여주어
트랜지스터의 파손을 방지하고, 큰 정격의 스위칭소자를 사용하지 않아도 되므로 제품의 생산단가를 현저히 낮
춰줄 수 있으며, 고효율 저스트레스의 LED 구동을 구현할 수 있도록 한 듀얼모드 엘이디 구동장치를 제공함을
목적으로 한다.
과제 해결수단
상기 목적달성을 위한 본 발명은 [0021]
다수의 LED로 이루어진 LED램프를 구동시키기 위하여 입력전압(Vin)을 선택적으로 통과시키는 트랜지스터와,[0022]
상기 트랜지스터의 온동작시 에너지를 충전하고 트랜지스터가 오프될때 축적된 에너지를 프리휠링 다이오드의
프리휠링 동작에 따라 LED램프로 공급하는 인덕터로 구성된 구동부를 포함하는 듀얼모드 LED 구동장치에 있어
서,
상기 구동부의 입력측(Vin)과 출력측(Vout) 전압을 감지하여 그 입출력측 전압 차이에 따라 구동부를 구성하는[0023]
트랜지스터를 스위칭방식 또는 리니어방식으로 제어하는 듀얼모드 제어수단을 더 포함하는 것을 특징으로
한다.
효 과
본 발명에 의하면, LED램프로 구동전원을 공급하는 구동부의 입력측전압(Vin)과 출력측전압(Vout)의 전압차가[0024]
미리 설정된 설정전압 보다 작을때에는 구동부의 트랜지스터가 리니어방식으로 제어되도록 하여 입력전원이 낮
아지면서 듀티비(Duty Ratio)가 증가하여 트랜지스터의 온타임이 증가되어 트랜지스터에 과도한 스트레스가 인
가되면서 트랜지스터가 파손되는 현상을 방지할 수 있으며, 또한 입력측전압(Vin)과 출력측전압(Vout)의 전압
차가 미리 설정된 설정전압 보다 클 때에는 구동부의 트랜지스터가 스위칭방식으로 제어되도록 하여 입출력측
전압차에 의한 트랜지스터의 손실이 작아져 과도한 발열현상이 발생하지 않도록 하여 전체적으로 LED 구동장치
의 동작에 대한 신뢰도를 한층 더 향상시킬 수 있도록 하는 효과를 기대할 수 있다.
발명의 실시를 위한 구체적인 내용
이하, 첨부된 도면 도 3 을 참조하여 본 발명의 바람직한 실시예를 설명하면 다음과 같다.[0025]
본 발명을 설명함에 있어서 정의되는 용어들은 본 발명에서의 기능을 고려하여 정의 내려진 것으로, 본 발명의[0026]
기술적 구성요소를 한정하는 의미로 이해되어서는 아니 될 것이다.
도 3 에 의하면, 본 발명은 [0027]
다수의 LED로 이루어진 LED램프(LED10)를 구동시키기 위하여 입력전압(Vin)을 선택적으로 통과시키는 트랜지스[0028]
터(Q10)와, 상기 트랜지스터(Q10)의 온동작시 에너지를 충전하고 트랜지스터(Q10)가 오프될때 축적된 에너지를
프리휠링 다이오드(DF)의 프리휠링 동작에 따라 LED램프(LED10)로 공급하는 인덕터(L10)로 구성된 구동부를 포
함하는 듀얼모드 LED 구동장치에 있어서,
상기 구동부의 입력측(Vin)과 출력측(Vout) 전압을 감지하여 그 입출력측 전압 차이에 따라 구동부를 구성하는[0029]
트랜지스터(Q10)를 스위칭(Switching)방식 또는 리니어(Linear)방식으로 제어하는 듀얼모드 제어수단(10)을 더
포함하는 것을 특징으로 한다.
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또한, 상기 듀얼모드 제어수단(10)은 [0030]
트랜지스터(Q10)를 스위칭방식으로 제어하기 위해 펄스폭변조된 PWM제어신호를 생성하여 출력하는 PWM콘트롤러[0031]
(13)와;
트랜지스터(Q10)를 리니어방식으로 제어하기 위해 LED램프(LED10)에 흐르는 전류량에 따라 트랜지스터(Q10)를[0032]
능동영역에서 동작시켜 LED램프(LED10)에 정전류가 공급되도록 하는 피드백콘트롤러(14)와;
상기 PWM콘트롤러(13) 또는 피드백콘트롤러(14)의 출력신호를 선택적으로 트랜지스터(Q10)에 공급하는 스위칭부[0033]
(12)와;
상기 구동부의 입력전압(Vin)과 출력전압(Vout)의 전압차에 따라 상기 스위칭부(12)를 PWM콘트롤러(13) 또는 피[0034]
드백콘트롤러(14) 측으로 스위칭시키는 전압비교부(11); 로 구성한다.
이때, 상기 전압비교부(11)는 구동부의 입력전압(Vin)과 출력전압(Vout)의 전압차가 미리 설정되어 있는 설정전[0035]
압 보다 작을 경우 스위칭부(12)를 피드백콘트롤러(14) 측으로 절환시켜 구동부의 트랜지스터(Q10)가 리니어방
식으로 제어되도록 하고,
전압차가 미리 설정되어 있는 설정전압 보다 높을 경우 스위칭부(12)를 PWM콘트롤러(13) 측으로 절환시켜 구동[0036]
부의 트랜지스터(Q10)가 스위칭방식으로 제어되도록 동작하는 것을 특징으로 한다.
이와같이 구성된 본 발명의 동작을 설명하면 다음과 같다.[0037]
본 발명에 적용된 듀얼모드 제어수단(10)의 스위칭부(12)는 초기 동작시 PWM콘트롤러(13) 측으로 절환되어 있[0038]
어서 구동부를 이루는 트랜지스터(Q10)는 초기 동작시 스위칭방식으로 제어된다.
따라서, 초기동작시 PWM콘트롤러(13)에서 출력되는 PWM제어신호에 따른 트랜지스터(Q10)의 온/오프 스위칭 동[0039]
작에 의해 인덕터(L10)에 축적된 에너지가 프리휠링 다이오드(DF)의 프리휠링 동작으로 LED램프(LED10)로 공급
되어 LED램프(LED10)가 점등된다.
이때, 듀얼모드 제어수단(10)의 전압비교부(11)는 구동부로 입력되는 입력전압(Vin)과 구동부에서 출력되는 출[0040]
력전압(Vout)을 감지하여 그 전압차가 발생하면, 발생된 전압차가 미리설정된 설정전압 보다 큰지 아니면 작은
지를 판단한다.
상기 설정전압은 시스템 오프시 과도구간이나 순시정전과 같이 입력전원이 순간적으로 낮아지는 현상 및 LED의[0041]
온도상승이나 전류량 변화에 의해 구동부의 출력전압이 낮아지는 것을 반영할 수 있는 정도, 예를들면 3~4 로
설정한다.
따라서, 상기 전압비교부(11)에서 감지된 전압차가 설정전압 보다 작은 경우, 예를들어, 입력전압(Vin)이 출력[0042]
전압(Vout) 보다 2V 정도 높은 경우에는 큰 듀티비(Duty ratio)에 의해 트랜지스터(Q10)에 가해지는 스트레스
를 해소할 수 있도록 하기위해 전압비교부(11)는 스위칭부(12)를 피드백콘트롤러(14) 측으로 강제 절환시키고,
이에따라 트랜지스터(Q10)가 피드백콘트롤러(14)의 제어에 따라 능동영역에서 리니어하게 동작하게 되어 과도
한 온타임 튜티에 의해 트랜지스터(Q10)에 제공되는 스트레스를 방지할 수 있게된다.
한편, 상기 전압비교부(11)에서 감지된 전압차가 설정전압 보다 큰 경우, 예를들어 입력전압(Vin)이[0043]
출력전압(Vout) 보다 5V 이상 높은 경우에는 리니어방식에 의한 트랜지스터(Q10)의 손실 증가에 기인하여 발생
하는 발열을 방지할 수 있도록 하기위해 전압비교부(11)는 스위칭부(12)를 PWM콘트롤러(13) 측으로 절환시켜
PWM콘트롤러(13)에서 출력되는 PWM제어신호에 의해 트랜지스터(Q10)가 온오프 스위칭되도록 하는 것이다.
이상에서 설명한 바와같이 본 발명은 구동부를 이루는 트랜지스터(Q10)와 인덕터(L10)의 입출력전압 차이에 따[0044]
라서 트랜지스터(Q10)를 스위칭방식 또는 리니어방식으로 적절하게 제어하여 고효율/저스트레스 상태로 LED램
프(LED10)를 구동시킬 수 있게되는 효과를 기대할 수 있다.
도면의 간단한 설명
도 1 은 종래 스위칭 방식 LED 구동장치를 보인 회로도.[0045]
등록특허 10-0969876
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도 2 는 종래 리니어 방식 LED 구동장치를 보인 회로도.[0046]
도 3 은 본 발명의 듀얼모드 LED 구동장치를 보인 회로도.[0047]
도면의 주요부분에 대한 부호의 설명[0048]
10: 듀얼모드 제어수단, 11: 전압비교부,[0049]
12: 스위칭부, 13: PWM콘트롤러,[0050]
14: 피드백콘트롤러, Q10: 트랜지스터,[0051]
LED10: LED램프,[0052]
도면
도면1
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도면2
도면3
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