KR101197934B1

KR101197934B1 - 발광 다이오드 구동용 전원 공급 장치

Info

Publication number: KR101197934B1
Application number: KR1020100067093A
Authority: KR
Inventors: 김태식; 최흥균; 강윤기; 강태형; 박상갑
Original assignee: 삼성전기주식회사
Priority date: 2010-07-12
Filing date: 2010-07-12
Publication date: 2012-11-05
Also published as: US8508157B2; US20120007512A1; KR20120006392A

Abstract

본 발명은 출력되는 다중 전원 중 하나의 출력 전원의 주파수에 동기되어 다중 출력 전원의 스위칭을 제어하고, 발광 다이오드 구동용 전원 공급에 있어서, 전원 변환 단계를 간략화한 발광 다이오드 구동용 전원 공급 장치에 관한 것으로, 입력 전원을 사전에 설정된 제1 변환 방식에 따라 복수의 제1 전원으로 변환하고, 제2 변환 방식에 따라 제2 전원으로 변환하는 전원 변환부와, 상기 복수의 제1 전원의 전류 평형을 유지하는 전류 평형부와, 전류 평형이 유지된 복수의 제1 전원을 각각 복수의 LED 부에 공급하고, 상기 LED부에 공급되는 전원 및 전류를 검출하는 LED 구동부와, 상기 제2 전원을 공급받아 사전에 설정된 동작을 수행하는 동작부와, 상기 LED 구동부로부터의 검출 신호를 피드백하고, 상기 제2 전원의 전압을 검출하는 검출 신호를 피드백하는 제2 피드백 유닛을 갖는 피드백부와, 검출 신호에 따라 상기 전원 변환부의 전원 변환 스위칭 주파수를 제어하고, 상기 전원 변환 스위칭 주파수에 동기되어 상기 변환부의 듀티를 제어하는 전원 변환 제어부를 포함하는 것을 특징으로 하는 발광 다이오드 구동용 전원 공급 장치를 제공하는 것이다.

Description

발광 다이오드 구동용 전원 공급 장치{POWER SUPPLY FOR DRIVING LIGHT EMITTING DIODE}

본 발명은 전원 공급 장치에 관한 것으로, 보다 상세하게는 출력되는 다중 전원 중 하나의 출력 전원의 주파수에 동기되어 다중 출력 전원의 스위칭을 제어하고, 발광 다이오드 구동용 전원 공급에 있어서, 전원 변환 단계를 간략화한 발광 다이오드 구동용 전원 공급 장치에 관한 것이다.

전원 공급 장치는 종래로부터 퍼스널 컴퓨터 등의 정보 기기, 에어컨, 오디오 및 비주얼 기기 등의 가정 전자제품 등에 많이 사용되고 있다.

이러한 전원 공급 장치는 적용되는 전자제품에 따라 복수의 출력 전원을 제공할 수도 있다.

일반적인 다중 전원 공급 장치는 입력 직류 전원을 단일 트랜스포머를 통해 각각 교류 전원으로 변환하고, 이를 다시 정류하여 복수의 직류 전원을 출력한다. 그러나, 일반적인 다중 전원 공급 장치는 단일 트랜스포머에 의해 복수의 직류 전원 중 하나의 직류 전원의 전압 레벨이 변동하는 경우 다른 직류 전원에 영향을 미쳐 크로스-레귤레이션(Cross-Regulation)이 유지되지 않는 문제점이 있다. 이를 위해 출력단에 강압 쵸퍼 회로가 채용되나, 1차적인 전원 변환 이후에 상술한 강압 쵸퍼 회로에 의해 다시 전원을 재변환하여 전력 변환 효율이 떨어지는 문제점이 있으며, 상술한 강압 쵸퍼 회로에 의해 부품 개수가 증가하여 제조 비용이 상승하는 문제점이 있다.

더하여, 발광 다이오드를 구동하기 위해 전원 공급 장치를 채용하는 경우 1차적인 전원 변환 이후에 발광 다이오드 간의 전압 편차 보상을 위해 승압 회로 또는 강압 회로가 채용되며, 이에 의해 전력 변환 효율이 떨어지는 문제점이 있으며, 상술한 승압 회로 또는 강압 회로에 의해 부품 개수가 증가하여 제조 비용이 상승하는 문제점이 있다.

본 발명의 목적은 출력되는 다중 전원 중 하나의 출력 전원의 주파수에 동기되어 다중 출력 전원의 스위칭을 제어하고, 발광 다이오드 구동용 전원 공급에 있어서, 전원 변환 단계를 간략화한 발광 다이오드 구동용 전원 공급 장치를 제공하는 것이다.

상술한 목적을 달성하기 위해, 본 발명의 하나의 기술적인 측면은 입력 전원을 사전에 설정된 제1 변환 방식에 따라 복수의 제1 전원으로 변환하고, 상기 입력 전원을 상기 제1 변환 방식과 상이하게 설정된 제2 변환 방식에 따라 제2 전원으로 변환하는 전원 변환부와, 상기 전원 변환부로부터의 상기 복수의 제1 전원의 전류 평형을 유지하여 분배하는 전류 평형부와, 상기 전류 평형부에 의해 전류 평형이 유지된 복수의 제1 전원을 각각 복수의 LED 부에 공급하고, 상기 LED부에 공급되는 전원 및 전류를 검출하는 LED 구동부와, 상기 전원 변환부로부터의 상기 제2 전원을 공급받아 사전에 설정된 동작을 수행하는 동작부와, 상기 LED 구동부로부터의 검출 신호를 피드백하는 제1 피드백 유닛과 상기 동작부에 공급되는 상기 제2 전원의 전압을 검출하는 검출 신호를 피드백하는 제2 피드백 유닛을 갖는 피드백부와, 상기 피드백부로부터의 검출 신호에 따라 상기 전원 변환부의 상기 복수의 제1 전원의 전원 변환 스위칭 주파수를 제어하고, 상기 전원 변환 스위칭 주파수에 동기되어 상기 전원 변환부의 상기 제2 전원의 듀티를 제어하는 전원 변환 제어부를 포함하는 것을 특징으로 하는 발광 다이오드 구동용 전원 공급 장치를 제공하는 것이다.

본 발명의 하나의 기술적인 측면에 따르면, 상기 제1 피드백 유닛은 상기 LED 구동부로부터 상기 발광 다이오드에 흐르는 전류 레벨과 상기 LED 구동부에 공급되는 상기 제1 전원의 전압 레벨을 검출한 제2 검출 신호를 상기 전원 변환 제어부에 전달하는 제1 포토 커플러이고, 상기 제2 피드백 유닛은 상기 동작부에 공급되는 상기 제2 전원의 전압 레벨을 검출한 제2 검출 신호를 상기 전원 변환 제어부에 전달하는 제2 포토 커플러일 수 있다.

본 발명의 하나의 기술적인 측면에 따르면, 상기 전원 변환 제어부는 상기 제1 전원을 정전류 제어하고 상기 제2 전원을 정전압 제어할 수 있다.

본 발명의 하나의 기술적인 측면에 따르면, 상기 전원 변환 제어부는 상기 제1 검출 신호의 전압 레벨과 사전에 설정된 제1 기준 전압의 전압 레벨 간의 비교 결과에 따라 상기 전원 변환 스위칭 주파수를 제어하는 주파수 제어부와, 상기 주파수 제어부로부터의 상기 전원 변환 스위칭 주파수에 따라 삼각파를 발생하는 삼각파 발생부와, 상기 제2 검출 신호의 전압 레벨 및 사전에 설정된 제2 기준 전압의 전압 레벨 간의 오차와 상기 삼각파 발생부로부터의 삼각파를 비교하여 상기 전원 변환 회로의 스위칭 듀티를 제어하는 듀티 제어부와, 상기 듀티 제어부의 스위칭 듀티 제어에 따라 상기 전원 변환 회로의 교번 스위칭을 제어하는 제1 및 제2 스위칭 신호를 제공하는 스위칭 제어부를 포함할 수 있다.

본 발명의 하나의 기술적인 측면에 따르면, 상기 주파수 제어부는 상기 제1 검출 신호의 전압 레벨과 사전에 설정된 제1 기준 전압의 전압 레벨을 비교하여 사전에 설정된 증폭율에 따라 비교 결과를 증폭하는 제1 오차 증폭기와, 사전에 설정된 저항값에 따라 상기 제1 오차 증폭기의 증폭율을 설정하는 제1 저항기와, 상기 제1 오차 증폭기에 의해 증폭된 비교 결과에 따라 상기 전원 변환 스위칭 주파수를 설정하는 주파수 설정기를 포함할 수 있다.

본 발명의 하나의 기술적인 측면에 따르면, 상기 듀티 제어부는 상기 제2 검출 신호의 전압 레벨과 사전에 설정된 제2 기준 전압의 전압 레벨을 비교하여 사전에 설정된 증폭율에 따라 비교 결과를 증폭하는 제2 오차 증폭기와, 사전에 설정된 저항값에 따라 상기 제2 오차 증폭기의 증폭률을 설정하는 제2 저항기와, 상기 제2 오차 증폭기에 의해 증폭된 비교 결과와 상기 삼각파 발생부로부터의 삼각파의 전압 레벨을 비교하는 비교기와, 상기 비교기로부터의 비교 결과에 따라 상기 전원 변환부의 스위칭 듀티를 설정하는 듀티 설정기를 포함할 수 있다.

본 발명의 하나의 기술적인 측면에 따르면, 상기 전원 변환부는 상기 전원 변환 제어부의 제어에 따라 교번 스위칭하는 제1 및 제2 스위치를 갖는 스위칭부와, 상기 스위칭부로부터 스위칭된 전원을 각각 사전에 설정된 권선비에 따라 결정되는 전압 레벨을 갖는 전원으로 변환하는 변환부와, 상기 변환부로부터의 변환된 전원을 각각 정류하여 상기 제2 전원을 출력하는 정류부를 포함할 수 있다.

본 발명의 하나의 기술적인 측면에 따르면, 상기 변환부는 상기 제1 스위치 및 제2 스위치의 전원 입력단에 직렬 연결된 공진용 캐패시터 및 공진용 인덕터와 상기 제1 스위치 및 제2 스위치에 병렬 연결된 자화 인덕터를 갖는 LLC 공진형 변환부일 수 있다.

본 발명의 하나의 기술적인 측면에 따르면, 상기 변환부는 상기 스위칭부로부터 스위칭된 전원을 입력받는 일차 권선과, 상기 일차 권선과 전자기 결합하여 형성된 권선비에 따라 입력받은 전원의 전압 레벨을 변환하여 각각 상기 제1 전원을 출력하는 복수의 제1 이차 권선을 갖는 제1 이차 권선 그룹과, 상기 일차 권선과 전자기 결합하여 형성된 권선비에 따라 입력받은 전원의 전압 레벨을 변환하여 상기 제2 전원을 출력하는 제2 이차 권선을 포함할 수 있다.

본 발명의 하나의 기술적인 측면에 따르면, 상기 변환부는 상기 스위칭부의 제1 스위치와 병렬 연결되는 제1 일차 권선과, 상기 스위칭부의 제2 스위치와 병렬 연결되는 제2 일차 권선과, 상기 제1 일차 권선과 전자기 결합하여 형성된 권선비에 따라 입력받은 전원의 전압 레벨을 변환하여 각각 상기 제1 전원을 출력하는 복수의 제1 이차 권선을 갖는 제1 이차 권선 그룹과, 상기 제2 일차 권선과 전자기 결합하여 형성된 권선비에 따라 입력받은 전원의 전압 레벨을 변환하여 상기 제2 전원을 출력하는 제2 이차 권선을 포함할 수 있다.

본 발명의 하나의 기술적인 측면에 따르면, 상기 전류 평형부는 상기 전원 변환부로부터의 구동 전원 각각을 정류하고, 전하 평형 원리에 따라 상기 복수의 이차 권선 각각의 구동 전원 간의 전류 평형을 유지할 수 있다.

본 발명의 하나의 기술적인 측면에 따르면, 상기 전류 평형부는 적어도 둘의 정류기를 갖는 적어도 하나의 정류기 그룹을 구비하고, 상기 적어도 둘의 정류기 각각은 복수의 LED부에 전원을 공급하며, 상기 적어도 둘의 정류기 각각은 하나의 캐패시터를 포함하여 전하 평형 원리에 따라 해당하는 복수의 LED부에 공급되는 전원의 전류 평형을 유지할 수 있다.

본 발명의 하나의 기술적인 측면에 따르면, 상기 복수의 LED부는 제1 발광 다이오드 램프,제2 발광 다이오드 램프, 제3 발광 다이오드 램프 및 제4 발광 다이오드 램프를 구비하고, 상기 전원 변환부는 스위칭된 전원을 공급받는 적어도 하나의 일차 권선과, 상기 적어도 하나의 일차 권선과 권선비를 형성하여 상기 복수의 제1 전원을 각각 출력하는 복수의 제1 이차 권선을 갖는 제1 이차 권선 그룹을 구비하고, 상기 적어도 하나의 정류기 그룹은 상기 제1 이차 권선 그룹의 첫번째 제1 이차 권선으로부터의 구동 전원을 정류하고 상기 제1 및 제2 발광 다이오드 램프에 상기 구동 전원의 전류 평형을 유지하여 공급하는 제1 정류기와, 상기 제1 이차 권선 그룹의 두번째 제1 이차 권선으로부터의 구동 전원을 정류하고 상기 제3 및 제4 발광 다이오드 램프에 상기 구동 전원의 전류 평형을 유지하여 공급하는 제2 정류기를 포함할 수 있다.

본 발명의 하나의 기술적인 측면에 따르면, 상기 제1 정류기는 상기 첫번째 제1 이차 권선의 일단에 직렬 연결되어 전하 평형 원리에 따라 상기 첫번째 제1 이차 권선으로부터의 네거티브 구동 전원과 파지티브 구동 전원 간의 전류 평형을 유지하는 제1 캐패시터와, 상기 제1 캐패시터로부터의 구동 전원을 정류하는 제1 정류 다이오드 그룹과, 상기 제1 및 제2 발광 다이오드 램프 중 해당하는 발광 다이오드 램프에 각각 병렬 연결되어 공급되는 구동 전원을 안정화시키는 제1 및 제2 안정화 캐패시터를 포함하고, 상기 제2 정류기는 상기 두번째 제1 이차 권선의 일단에 직렬 연결되어 전하 평형 원리에 따라 상기 제2 이차 권선으로부터의 네거티브 구동 전원과 파지티브 구동 전원 간의 전류 평형을 유지하는 제2 캐패시터와, 상기 제2 캐패시터로부터의 구동 전원을 정류하는 제2 정류 다이오드 그룹과, 상기 제3 및 제4 발광 다이오드 램프 중 해당하는 발광 다이오드 램프에 각각 병렬 연결되어 공급되는 구동 전원을 안정화시키는 제3 및 제4 안정화 캐패시터를 포함할 수 있다.

본 발명의 하나의 기술적인 측면에 따르면, 상기 제1 및 제2 정류 다이오드 그룹 각각은 제1 정류 다이오드, 제2 정류 다이오드, 제3 정류 다이오드 및 제4 정류 다이오드를 구비하고, 상기 제1 또는 제2 캐패시터는 상기 첫번째 또는 두번째 제1 이차 권선의 일단과 상기 제1 정류 다이오드의 애노드 사이에 전기적으로 직렬 연결되며, 상기 제1 정류 다이오드의 애노드는 상기 제1 또는 제2 캐패시터와 제3 정류 다이오드의 캐소드와 전기적으로 연결되고, 상기 제1 정류 다이오드의 캐소드는 상기 제2 또는 제4 안정화 캐패시터의 일단과 제2 또는 제4 발광 다이오드 램프의 일단에 전기적으로 연결되며, 상기 제2 정류 다이오드의 캐소드와 상기 제4 정류 다이오드의 애노드는 상기 첫번째 또는 두번째 제1 이차 권선의 타단과 함께 전기적으로 연결되고, 상기 제4 정류 다이오드의 캐소드는 상기 제1 또는 제3 안정화 캐패시터의 일단과 제1 또는 제3 발광 다이오드 램프의 일단에 전기적으로 연결되며, 상기 제1 내지 제4 안정화 캐패시터의 타단과, 상기 제1 내지 제4 발광 다이오드 램프의 타단과, 상기 제2 및 제3 정류 다이오드의 애노드는 접지될 수 있다.

본 발명의 하나의 기술적인 측면에 따르면, 상기 제1 및 제2 정류 다이오드 그룹 각각은 제1 정류 다이오드 및 제2 정류 다이오드를 구비하고, 상기 제1 또는 제2 캐패시터는 상기 첫번째 또는 두번째 제1 이차 권선의 일단과 상기 제2 정류 다이오드의 애노드 사이에 전기적으로 직렬 연결되며, 상기 제1 정류 다이오드의 애노드는 상기 제1 또는 제2 이차 권선의 타단과 전기적으로 연결되고, 상기 제1 정류 다이오드의 캐소드는 상기 제1 또는 제3 안정화 캐패시터의 일단과 상기 제1 및 제3 발광 다이오드 램프의 일단에 전기적으로 연결되며, 상기 제2 정류 다이오드의 애노드는 상기 제1 또는 제2 캐패시터와 함께 상기 제1 또는 제3 안정화 캐패시터의 타단과 상기 제1 및 제3 발광 다이오드 램프의 타단에 전기적으로 연결되고, 상기 제2 정류 다이오드의 캐소드는 상기 제2 또는 제4 안정화 캐패시터의 일단과 상기 제2 및 제4 발광 다이오드 램프의 일단에 전기적으로 연결되며, 상기 제2 또는 제4 안정화 캐패시터의 타단과 상기 제2 및 제4 발광 다이오드 램프의 타단은 상기 첫번째 또는 두번째 제1 이차 권선의 타단과 전기적으로 연결될 수 있다.

본 발명의 하나의 기술적인 측면에 따르면, 상기 제1 정류기는 상기 제1 이차 권선 그룹 중 첫번째 제1 이차 권선의 센터 탭에 직렬 연결되어 전하 평형 원리에 따라 상기 첫번째 제1 이차 권선으로부터의 네거티브 구동 전원과 파지티브 구동 전원 간의 전류 평형을 유지하는 제1 캐패시터와, 상기 제1 캐패시터로부터의 구동 전원을 정류하는 제1 정류 다이오드 그룹과, 상기 제1 및 제2 발광 다이오드 램프 중 해당하는 발광 다이오드 램프에 각각 병렬 연결되어 공급되는 구동 전원을 안정화시키는 제1 및 제2 안정화 캐패시터를 포함하고, 상기 제2 정류기는 상기 제1 이차 권선 그룹 중 두번째 제1 이차 권선의 센터 탭에 직렬 연결되어 전하 평형 원리에 따라 상기 두번째 제1 이차 권선으로부터의 네거티브 구동 전원과 파지티브 구동 전원 간의 전류 평형을 유지하는 제2 캐패시터와, 상기 제2 캐패시터로부터의 구동 전원을 정류하는 제2 정류 다이오드 그룹과, 상기 제3 및 제4 발광 다이오드 램프 중 해당하는 발광 다이오드 램프에 각각 병렬 연결되어 공급되는 구동 전원을 안정화시키는 제3 및 제4 안정화 캐패시터를 포함하며, 상기 제1 및 제2 정류 다이오드 그룹 각각은 제1 정류 다이오드 및 제2 정류 다이오드를 구비하고, 상기 제1 또는 제2 캐패시터는 상기 제1 또는 제2 이차 권선의 센터 탭과 접지 사이에 전기적으로 직렬 연결되며, 상기 제1 정류 다이오드의 애노드는 상기 제1 또는 제2 이차 권선의 일단과 전기적으로 연결되고, 상기 제1 정류 다이오드의 캐소드는 상기 제1 또는 제3 안정화 캐패시터의 일단과 상기 제1 및 제3 발광 다이오드 램프의 일단에 전기적으로 연결되며, 상기 제2 정류 다이오드의 애노드는 상기 첫번째 또는 두번째 제1 이차 권선의 타단과 전기적으로 연결되고, 상기 제2 정류 다이오드의 캐소드는 상기 제2 또는 제4 안정화 캐패시터의 일단과 상기 제2 및 제4 발광 다이오드 램프의 일단에 전기적으로 연결되며, 상기 제1 내지 제4 안정화 캐패시터의 타단과 상기 제1 내지 제4 발광 다이오드 램프의 타단은 접지될 수 있다.

본 발명의 하나의 기술적인 측면에 따르면, 상기 제1 이차 권선 그룹의 각 제1 이차 권선의 권선수는 동일할 수 있다.

본 발명의 하나의 기술적인 측면에 따르면, 상기 복수의 LED부 각각은 적어도 하나의 발광 다이오드를 포함하거나, 또는 복수의 발광 다이오드가 직렬 연결된 적어도 하나의 발광 다이오드 열를 포함하거나, 또는 서로 병렬 연결된 복수의 발광 다이오드 열을 포함할 수 있다.

본 발명의 하나의 기술적인 측면에 따르면, 상기 정류부는 상기 정류기 그룹을 복수개 포함할 수 있다.

본 발명의 하나의 기술적인 측면에 따르면, 상기 전류 평형부는 상기 전원 변환부로부터의 복수의 제1 전원을 상기 LED부에 각각 전달하되, 상기 전원 변환부의 스위칭 주기에 따라 상기 복수의 제1 전원의 반주기의 전원을 상기 복수의 LED 부의 홀수번째 LED부에 전달하고, 상기 복수의 제1 전원의 나머지 반주기의 전원을 상기 복수의 LED부의 짝수번째 LED부에 전달하며, 상기 복수의 제1 전원의 반주기의 전원과 나머지 반주기의 전원 간에 전하 평형 원리에 의해 전류 평형을 유지할 수 있다.

본 발명의 하나의 기술적인 측면에 따르면, 상기 전원 변환부는 스위칭된 전원을 입력받는 적어도 하나의 일차 권선과, 상기 적어도 하나의 일차 권선과 전자기 결합하여 사전에 설정된 권선비에 따라 상기 복수의 제1 전원을 출력하는 복수의 제1 이차 권선을 갖는 제1 이차 권선 그룹을 구비하고, 상기 전류 평형부는 상기 복수의 제1 이차 권선 각각에 각각 전기적으로 연결되어 전하 평형 원리에 따라 전류 평형을 유지하는 복수의 캐패시터와, 상기 전원 변환부로부터의 상기 복수의 제1 전원의 각 반주기에 따라 상기 전류 평형부로부터 상기 복수의 LED부에 각각 전달되는 전원의 도통 경로를 제공하는 경로 제공부를 포함할 수 있다.

본 발명의 하나의 기술적인 측면에 따르면, 상기 경로 제공부는 상기 복수의 LED부의 일단에 각각 연결된 캐소드를 갖는 복수의 다이오드를 구비한 제1 다이오드 그룹과, 상기 제1 다이오드 그룹의 복수의 다이오드에 일대일 대응되어 상기 제1 다이오드 그룹의 복수의 다이오드의 애노드에 각각 연결된 캐소드를 갖는 복수의 다이오드를 구비한 제2 다이오드 그룹과, 상기 제2 다이오드 그룹의 복수의 다이오드에 일대일 대응되어 상기 제2 다이오드 그룹의 복수의 다이오드의 애노드에 각각 연결된 캐소드와 접지에 연결된 애노드를 갖는 복수의 다이오드를 구비한 제3 다이오드 그룹을 포함할 수 있다.

본 발명의 하나의 기술적인 측면에 따르면, 상기 복수의 제1 이차 권선 중 첫번째 제1 이차 권선은 상기 제1 다이오드 그룹의 복수의 다이오드 중 제1 다이오드와 제2 다이오드의 각 애노드 사이에 전기적으로 연결되고, 상기 복수의 제1 이차 권선 중 두번째 제1 이차 권선은 상기 제2 다이오드 그룹의 복수의 다이오드 중 제2 다이오드와 제3 다이오드의 각 애노드 사이에 전기적으로 연결될 수 있다.

본 발명의 하나의 기술적인 측면에 따르면, 상기 복수의 제1 이차 권선 중 세번째 제1 이차 권선은 상기 제1 다이오드 그룹의 복수의 다이오드 중 제3 다이오드와 제4 다이오드의 각 애노드 사이에 전기적으로 연결되고, 상기 복수의 제1 이차 권선 중 네번째 제1 이차 권선은 상기 제2 다이오드 그룹의 복수의 다이오드 중 제4 다이오드와 제5 다이오드의 각 애노드 사이에 전기적으로 연결되고, 상기 복수의 제1 이차 권선은 상기한 상기 제1 다이오드 그룹의 복수의 다이오드 또는 상기 제2 다이오드 그룹의 복수의 다이오드와의 연결 관계가 반복되며, 상기 복수의 제1 이차 권선 중 마지막 제1 이차 권선은 상기 제2 다이오드 그룹의 복수의 다이오드 중 마지막 다이오드와 제1 다이오드의 각 애노드 사이에 전기적으로 연결될 수 있다.

본 발명의 하나의 기술적인 측면에 따르면, 상기 복수의 캐패시터 중 제1 캐패시터는 상기 첫번째 제1 이차 권선의 일단과 상기 제1 다이오드 그룹의 제2 다이오드의 애노드 사이에 전기적으로 연결되고, 상기 복수의 캐패시터 중 제2 캐패시터는 상기 두번째 제1 이차 권선의 일단과 상기 제2 다이오드 그룹의 제3 다이오드의 애노드 사이에 전기적으로 연결될 수 있다.

본 발명의 하나의 기술적인 측면에 따르면, 상기 복수의 캐패시터 중 제3 캐패시터는 상기 세번째 제1 이차 권선의 일단과 상기 제1 다이오드 그룹의 제4 다이오드의 애노드 사이에 전기적으로 연결되고, 상기 복수의 캐패시터 중 제2 캐패시터는 상기 두번째 제1 이차 권선의 일단과 상기 제2 다이오드 그룹의 제5 다이오드의 애노드 사이에 전기적으로 연결되며, 상기 복수의 캐패시터 각각은 상술한 이차 권선의 일단과 제1 또는 제2 다이오드 그룹의 다이오드의 애노드 사이의 연결 관계를 반복하고, 상기 복수의 캐패시터 중 마지막 캐패시터는 상기 마지막 이차 권선의 일단과 제2 다이오드 그룹의 제1 다이오드의 애노드 사이에 전기적으로 연결될 수 있다.

본 발명의 하나의 기술적인 측면에 따르면, 상기 일차 권선과 복수의 제1 이차 권선은 서로 권선의 시작점이 동일할 수 있다.

본 발명의 하나의 기술적인 측면에 따르면, 상기 LED 구동부는 상기 복수의 LED부 각각에 흐르는 전류를 검출하는 검출부를 더 포함할 수 있다.

본 발명의 하나의 기술적인 측면에 따르면, 상기 검출부는 상기 복수의 LED부 각각의 상기 적어도 하나의 발광 다이오드 또는 상기 적어도 하나의 발광 다이오드 열에 전기적으로 직렬 연결되는 적어도 하나의 스위치와, 상기 적어도 하나의 스위치에 전기적으로 직렬 연결되는 적어도 하나의 저항과, 검출된 전류 검출값과 사전에 설정된 기준 값을 비교하는 비교기를 포함할 수 있다.

본 발명의 하나의 기술적인 측면에 따르면, 상기 검출부는 복수의 LED부에 흐르는 전류 중 가장 레벨이 낮은 검출 값을 상기 피드백부에 전달할 수 있다.

본 발명의 하나의 기술적인 측면에 따르면, 상용 교류 전원의 전자기 간섭을 제거하는 필터부와, 상기 필터부로부터의 필터링된 전원을 정류하는 정류부와, 상기 정류부로부터의 정류된 전원의 역률을 보정하여 상기 입력 전원으로 상기 전원 변환부에 전달하는 역률 보정부를 더 포함할 수 있다.

본 발명에 따르면, 출력되는 다중 전원 중 하나의 출력 전원의 주파수에 동기되어 다중 출력 전원의 스위칭을 제어하고, 발광 다이오드 구동용 전원 공급에 있어서, 전원 변환 단계를 간략화하여 전력 변환 효율을 증가시키고 부품 개수 증가에 의한 제조 비용 상승을 억제하는 효과가 있다.

더하여, 발광 다이오드 그룹과 디스플레이 동작 회로에 각각 전원을 공급하는 경우 발광 다이오드 그룹으로부터 피드백 신호가 없어도, 동작 회로에는 계속 전원을 공급할 수 있는 효과가 있다.

도 1은 본 발명의 전원 공급 장치의 일 실시형태의 개략적인 구성도.
도 2는 본 발명의 전원 공급 장치에 채용된 전원 변환 제어부의 개략적인 내부 구성도.
도 3은 본 발명의 전원 공급 장치의 다른 일 실시형태의 개략적인 구성도.
도 4는 본 발명의 전원 공급 장치의 주요 부분의 동작 파형을 나타내는 그래프.
도 5는 본 발명의 전원 공급 장치에 채용된 전류 평형부의 일 실시형태의 개략적인 내부 구성도.
도 6의 (a) 및 (b)는 본 발명의 전류 평형부에 채용된 정류기의 각 실시형태를 나타내는 도면.
도 7a 및 도 7b는 도 5에 도시된 전류 평형부의 동작을 나타내는 도면.
도 8은 본 발명의 전원 공급 장치에 채용된 전류 평형부의 다른 일 실시형태의 개략적인 내부 구성도.
도 9a 및 도 9b는 도 9에 도시된 전류 평형부의 동작을 나타내는 도면.

이하, 도면을 참조하여 본 발명을 상세히 설명하도록 한다.

도 1은 본 발명의 전원 공급 장치의 일 실시형태의 개략적인 구성도이다.

도 1을 참조하면 본 발명의 발광 다이오드 구동용 전원 공급 장치의 일 실시형태(100)는 상용 교류 전원에 포함되는 전자기 간섭(Electro Magnetic Interference;EMI)을 제거하는 필터부(110)와, 필터부(110)로부터된 필터링 전원을 정류하는 정류부(120)와, 정류부(120)로부터의 정류된 전원의 전류 및 전압 간의 위상차를 보정하여 역률을 보정하는 역률 보정부(130)와, 전원 변환부(140), LED 구동부(150), 동작부(160), 전원 변환 제어부(170), 피드백부(180) 및 전류 평형부(190)를 포함할 수 있다.

전원 변환부(140)는 스위칭부(141), 변환부(142), 정류부(143)를 포함할 수 있다.

스위칭부(141)는 서로 전기적으로 직렬 연결되고 입력 직류 전원단에 병렬 연결되어 전원 변환 제어부(170)로부터의 스위칭 신호(sw1,sw2)에 따라 교번 스위칭하는 제1 및 제2 스위치(M1,M2)를 포함할 수 있다. 스위칭부(141)로부터 스위칭된 교류 전원은 각각 변환부(142)에 전달된다.

변환부(142)는 직렬 연결된 공진형 캐패시터(Cr) 및 공진형 인덕터(Lr)와 제1 및 제2 스위치(M1,M2)에 각각 병렬 연결된 자화 인덕터(Lm)를 포함한 LLC 공진형 변환부일 수 있다. 더하여, 변환부(142)는 사전에 설정된 권선비를 갖는 일차 권선(L1), 복수의 제1 이차 권선을 구비하는 제1 이차 권선 그룹(L2) 및 제2 이차 권선(L3)를 갖는 하나의 트랜스포머를 포함할 수 있다. 상술한 자화 인덕터(Lm)는 상술한 트랜스포머의 누설 인덕턴스만으로 구성될 수 있다. 여기서 변환부(142)의 제1 이차 권선 그룹(L2) 및 제2 이차 권선(L3)는 각각 독립적인 전원을 출력할 수 있다.

스위칭부(141)로부터의 스위칭된 교류 전원은 변환부(142)의 사전에 설정된 권선비에 따른 전압 레벨을 갖는 교류 전원으로 변환되어 정류부(143)에 전달된다.

정류부(143)는 변환부(142)로부터의 교류 전원을 정류하여 제2 전원(Vo2)를 출력한다. 이때 정류부(143)의 정류 소자는 적어도 하나의 다이오드로 구성되어 상기 교류 전원을 반파정류할 수 있고, 복수의 다이오드로 이루어진 브릿지 다이오드로 구성되어 상기 교류 전원을 전파정류할 수도 있다. 정류부(143)로부터의 제2 전원(Vo2)은 사전에 설정된 동작을 수행하는 동작부(160)로 전달될 수 있다.

동작부(160)는 제2 전원(Vo2)을 공급받아 사전에 설정된 동작을 수행하는데, 예를 들어 본 발명의 발광 다이오드 구동용 전원 공급 장치가 디스플레이 장치에 채용되는 경우 상기 디스플레이 장치에 필요한 영상, 소리 등을 제공하기 위한 동작을 수행할 수 있다.

스위칭부(141)로부터의 스위칭된 교류 전원은 변환부(142)의 제1 이차 권선 그룹(L2)를 통해 사전에 설정된 권선비에 따른 전압 레벨을 갖는 복수의 교류 전원으로 변환되어 전류 평형부(190)에도 전달된다.

전류 평형부(190)는 상기 복수의 교류 전원을 정류하고, 전류 평형을 유지하여 LED 구동부(150)의 복수의 LED부(151)에 각각 공급할 수 있다. 전류 평형부(190)에 관한 설명은 이후에 상세히 설명하도록 한다.

LED 구동부(150)는 복수의 LED부(151)와 검출부(152)를 포함할 수 있다.

복수의 LED부(151)는 각각 전류 평형부(190)로부터의 복수의 제1 전원(Vo1)을 각각 공급받아 광을 방출할 수 있으며, 이때, 복수의 제1 전원(Vo1)은 별도의 승압 회로 또는 강압 회로없이 복수의 LED부(151)에 직접 전달된다. 복수의 LED부(151) 각각은 적어도 하나의 발광 다이오드 또는 복수의 발광 다이오드가 직렬 연결된 발광 다이오드 어레이를 구비할 수 있다.

검출부(152)는 스위치(S), 저항(R) 및 비교기(OP)를 포함할 수 있다.

북수의 LED부(151) 각각은 스위치(S)에 직렬 연결되고, 스위치(S)는 복수의 LED부(151)에 전류가 공급되거나 또는 차단되도록 스위칭할 수 있다. 이에 따라, 스위치(S)는 복수의 LED 부(151)에 흐르는 전류의 공급을 조정하여 디밍 제어를 수행할 수 있다. 스위치(S)와 접지간에는 적어도 하나의 저항(R)이 연결되어 복수의 LED부(151)에 흐르는 전류를 전압값으로 검출할 수 있다. 비교기(OP)는 검출된 전압값과 사전에 설정된 기준값을 비교하여 그 비교 결과를 피드백부(180)에 전달할 수 있다.

피드백부(180)는 제1 포토 커플러(181)와 제2 포토 커플러(182)를 구비할 수 있으며, 제1 포토 커플러(181)에는 LED 구동부(150)로부터의 검출 결과가 전달될 수 있다. 이때, 제1 포토 커플러(181)에는 LED 구동부(150)에 공급되는 제1 전원(Vo1)의 전압 레벨과 복수의 LED부(151)에 흐르는 전류 레벨이 검출되어 전달될 수 있다.

제2 포토 커플러(182)는 동작부(160)에 공급되는 제2 전원(Vo2)의 상태값을 전달받을 수도 있다.

전원 변환 제어부(170)는 피드백부(180)로부터의 검출 신호에 기초하여 전원 변환부(140)의 전원 변환 동작을 제어할 수 있다.

전원 변환 제어부(170)는 피드백 신호의 검출 신호에 따라 제1 및 제2 전원(Vo1,Vo2)이 정전류 제어 되도록 전원 변환부(140)의 전원 변환 동작을 제어할 수 있다.

피드백부(180)의 제1 포토 커플러(181)로부터의 제1 검출 신호를 입력받는 주파수 제어부(171), 삼각파 발생부(172), 피드백부(180)의 제2 포토 커플러(182)로부터의 제1 검출 신호를 입력받는 듀티 제어부(173) 및 스위칭 제어부(174)를 포함한다. 상술한 전원 변환 제어부(170)의 세부 구성은 도 2를 참조하여 설명하도록 한다.

도 2는 본 발명의 발광 다이오드 구동용 전원 공급 장치에 채용된 전원 변환 제어부의 개략적인 내부 구성도이다.

전원 변환 제어부(170)의 주파수 제어부(171)는 제1 포토 커플러(181)로부터의 제1 검출 신호의 전압 레벨과 사전에 설정된 제1 기준 전압(Vref1)의 전압 레벨 간의 오차를 증폭하는 제1 오차 증폭기(171a)와, 사전에 설정된 저항값에 따라 제1 오차 증폭기(171a)의 오차 증폭율을 설정하는 제1 저항기(171b)와, 제1 오차 증폭기(171a)의 비교 결과에 따라 주파수를 설정하는 주파수 설정기(171c)를 포함한다. 주파수 설정기(171c)로부터의 주파수 신호는 삼각파 발생부(172)에 전달된다.

삼각파 발생부(172)는 주파수 설정기(171c)로부터의 주파수 신호에 동기된 삼각파를 발생한다. 상기 삼각파는 듀티 제어부(173)에 전달된다.

듀티 제어부(173)는 제2 포토 커플러(182)로부터의 제2 검출 신호의 전압 레벨의 전압 레벨과 사전에 설정된 제2 기준 전압(Vref2)의 전압 레벨 간의 오차를 증폭하는 제2 오차 증폭기(173a)와, 사전에 설정된 저항값에 따라 제2 오차 증폭기(173a)의 오차 증폭율을 설정하는 제2 저항기(173b)와, 제2 오차 증폭기(173a)의 비교 결과의 전압 레벨과 삼각파 발생부(172)로부터의 삼각파의 전압 레벨을 비교하는 비교기(173c)와, 비교기(223)의 비교 결과에 따라 스위칭 듀티를 설정하는 듀티 설정기(173d)를 포함한다. 듀티 설정기(173d)로부터의 듀티 신호는 스위칭 제어부(174)에 전달된다.

스위칭 제어부(174)는 듀티 설정기(173d)로부터의 듀티 신호에 따라 제1 및 제2 스위치(M1,M2)의 스위칭을 제어하는 제1 및 제2 스위칭 신호(sw1,sw2)를 스위칭부(110)에 전달한다.

도 3은 본 발명의 발광 다이오드 구동용 전원 공급 장치의 다른 일 실시형태의 개략적인 구성도이다.

도 3의 본 발명의 발광 다이오드 구동용 전원 공급 장치의 다른 일 실시형태(200)는 도 1에 도시된 본 발명의 발광 다이오드 구동용 전원 공급 장치의 일 실시형태(100)와 전원 변환부(240)의 구성만 상이하므로, 이외의 필터부(210), 정류부(220), 역률 보정부(230), 제1 및 제2 LED 구동부(250,260), 전원 변환 제어부(270) 및 피드백부(280)의 개략적인 내부 구성 및 상세한 설명은 생략하도록 한다.

전원 변환부(240)의 스위칭부(241)는 제1 및 제2 스위치(M1,M2)의 교번 스위칭에 따라 스위칭된 전원을 제1 및 제2 변환부(242,243)에 각각 전달한다. 제1 및 제2 변환부(242,243)는 각각 서로 직렬 연결된 공진형 캐패시터(Cr1, Cr2) 및 공진형 인덕터(Lr1, Lr2)와 제1 및 제2 스위치(M1,M2)에 각각 병렬 연결된 자화 인덕터(Lm1,Lm2)를 포함한 LLC 공진형 변환부일 수 있다. 더하여, 제1 및 제2 변환부(242,243)는 사전에 설정된 권선비를 갖는 일차 권선(L1,L3) 및 이차 권선(L2,L4)를 갖는 둘의 트랜스포머를 포함할 수 있다. 상술한 자화 인덕터(Lm1,Lm2)는 상술한 트랜스포머의 누설 인덕턴스만으로 구성될 수 있다.

스위칭부(241)로부터의 스위칭된 교류 전원은 각각 제1 및 제2 변환부(242,243)의 사전에 설정된 권선비에 따른 전압 레벨을 갖는 교류 전원으로 변환되어 정류부(244) 및 전류 평형부(290)에 전달된다.

정류부(244)는 제2 변환부(243)로부터의 교류 전원을 정류하여 제2 전원(Vo2)를 출력한다. 이때 정류부(244)의 정류 소자는 적어도 하나의 다이오드로 구성되어 상기 교류 전원을 반파정류할 수 있고, 복수의 다이오드로 이루어진 브릿지 다이오드로 구성되어 상기 교류 전원을 전파정류할 수도 있다. 정류부(244)로부터의 제2 전원(Vo2)는 동작부(260)에 전달된다.

도 4는 본 발명의 발광 다이오드 구동용 전원 공급 장치의 주요 부분의 신호 파형도이다.

도 2 내지 도 4를 참조하여, 본 발명의 발광 다이오드 구동용 전원 공급 장치의 공작에 관하여 상세히 설명하도록 한다. 여기서, 도 3의 본 발명의 발광 다이오드 구동용 전원 공급 장치의 다른 일 실시형태에 기초하여 설명하였으나, 전원 변환부가 하나의 트랜스포머 또는 둘의 트랜스포머로 구성되는 실시형태의 차이이므로 즉, 제2 변환부(243)의 일차 권선(L3)에 유입되는 전류(Ipri2)를 제외하면 도 4와 동일하므로 도 3의 다른 일 실시형태에 기초하여 설명하도록 한다.

먼저, 제1 및 제2 스위치(M1,M2)는 전원 변환 제어부(270)의 스위칭에 따라 교번 스위칭하여 이에 따라 각각 D, 1-D의 듀티로 동작한다. 이에 따라, 제1 및 제2 스위치(M1,M2)에는 스위칭 오프시에 각각 전압(Vds1,Vds2)이 인가된다.

상술한 제1 및 제2 스위치(M1, M2)의 교번 온/오프 스위칭을 통해 제1 공진용 캐패시터(Cr1)의 충전 전압을 조정하여, 제1 변환부(242)의 일차 권선(L1)에 인가되는 전압을 제어함으로써, 제1 변환부(242)의 제1 이차 권선 그룹(L2) 및 전류 평형부(290)를 통하여 복수의 제1 전원(Vo1)이 형성된다.

이때, 제1 직류 전원(Vo1)은 스위칭 주파수를 변조하는 주파수 제어부(271)를 통해 정밀하게 형성된다.

또한, 제1 및 제2 스위치(M1, M2)의 교번 온/오프 스위칭을 통해 제2 공진용 캐패시터(Cr2)의 충전 전압을 조정하여, 제2 변환부(243)의 일차 권선(L3)에 인가되는 전압을 제어함으로써, 제2 변환부(243)의 제2 이차 권선(L4) 및 정류부(244)의 다이오드를 통하여 제2 전원(Vo2)이 형성된다.

본 발명의 다중출력 직류/직류 컨버터는 상기 제1 검출 신호에 기초하여 출력 전압을 제어하게 되는 주파수 제어부(271)를 가지며, 제2 검출 신호에 기초하여 출력 전압을 제어하게 되는 듀티 제어부(273)을 갖는다.

여기서 펄스폭 변조를 하게 되는 듀티 제어부(273)은 제1 전원(Vo1)에 기초하여 변화되는 주파수 제어부(271)의 스위칭 주파수에 동기 되어 최종적으로 스위칭 주파수와 펄스폭 변조가 동시에 일어나게 된다.

다음으로, 전원 변환 제어부(270)의 주파수 제어부(271)는 제1 오차 증폭기(171a)을 통해 제1 포토 커플러(281)의 상기 제1 검출 신호의 전압 레벨과 사전에 설정된 제1 기준 전압(Vref1)의 전압 레벨을 비교하고, 주파수 설정기(171c)를 통해 그 비교 결과에 따라 가변되는 주파수를 갖는 주파수 신호를 삼각파 발생부(272)에 전달한다.

삼각파 발생부(272)는 상기 주파수 신호의 가변되는 주파수에 동기된 삼각파(saw-tooth wave)를 형성하게 된다. 듀티 제어부(273)는 제2 오차 증폭기(173a)를 통해 제2 포토 커플러(282)의 상기 제2 검출 신호의 전압 레벨과 사전에 설정된 제2 기준 전압(Vref2)의 전압 레벨을 비교하고, 비교기(173c)를 통해 제2 오차 증폭기(173a)로부터의 오차 결과와 삼각파 발생부(272)로부터의 삼각파를 비교하여, 듀티 설정기(173d)를 통해 듀티 신호를 형성한 후 스위칭 제어부(274)에 전달한다. 스위칭 제어부(274)는 상기 듀티 신호에 따라 제1 및 제2 스위칭 신호(sw1,sw2)를 스위칭부(241)에 전달하여 제1 및 제2 스위치(M1,M2)의 스위칭을 제어한다.

보다 상세하게는, 스위칭부(241)의 제1 및 제2 스위치(M1, M2)의 교번 온/오프 스위칭에 의해 제1 공진형 캐패시터(Cr1)의 충전전압을 조정하여 제1 변환부(242)의 일차 권선(L1)에 인가되는 전압을 제어함으로써, 제1 변환부(242)의 제1 이차 권선 그룹(L2)의 권선 및 전류 평형부(290)를 통하여 복수의 제1 전원(Vo1)이 형성된다.

이때, 제1 전원(Vo1)의 전압 레벨이 상승시키고자 경우 스위칭 주파수를 변조하는 주파수 제어부(271)를 통해 스위칭 주파수를 하향 조정하고, LLC 공진 방식의 특성상 스위칭 주파수가 저감되면 전압 이득이 상승하게 되므로, 제1 전원(Vo1)의 전압 레벨이 상승하게 된다.

여기서, 복수의 제1 이차 권선(L2-1~L2-n) 각각은 전류 평형부(290)의 캐패시터(미도시)에 연결되어, 제2 전원(Vo2)에 기초하여 발생하는 듀티의 비대칭이 발생하는 경우 제1 변환부(242)에서 발생한 공진 전류가 전류 평형부(290)의 다이오만의 경로로 통과하게 되는 현상을 없애기 위해 삽입된다. 즉, 듀티의 비대칭 동작에 의해 반파 정류 동작하는 것을 제한한다.

한편, 제2 전원(Vo2)의 부하가 변동하여 제2 전원(Vo2)의 전압 레벨에 변동이 발생할 경우, 제2 전원(Vo2)과 직접적인 연관을 갖는 스위치의 듀티 온 기간을 제어하게 된다. 여기서 제2 전원(Vo2)과 직접적인 연관을 갖는 동작 듀티 D는 제1 스위치(M1)에 적용시킨다. 제2 전원(Vo2)의 전압 레벨이 상승한 경우 펄스폭 변조 제어로 인하여 동작 듀티(D)가 줄어들게 되나, 이로 인하여 스위칭 주파수가 변동되지 않으므로, 제2 전원(Vo2)의 전압 레벨을 조정하기 위하여 동작 듀티(D)를 조정하여도 제1 전원(Vo1)의 전압 레벨을 변동되지 않는다. 즉, 제1 전원(Vo1)과 제2 전원(Vo2)는 독립적으로 제어된다.

도 5는 본 발명의 전원 공급 장치에 채용된 전류 평형부의 일 실시형태의 개략적인 내부 구성도이다.

도 5를 참조하여, 전류 평형부(190)에 관하여 상세히 설명하도록 한다.

전류 평형부(190)는 복수의 정류기(121~12N)를 포함할 수 있고(여기서, N은 자연수), 일 예로 상술한 복수의 정류기는 적어도 둘의 정류기(191,192)일 수 있으며, 이에 한정되지 않고 상술한 복수의 이차 권선의 이차 권선수에 일대일 대응되어 넷 혹은 여섯 이상의 정류기일 수 있다. 복수의 정류기(191~19N)의 구성은 서로 동일하므로, 둘의 정류기(191,192)를 포함한 경우의 정류기 구성에 관하여 설명하도록 한다.

제1 정류기(191) 및 제2 정류기(192)는 각각 복수의 제1 이차 권선 그룹(L2)의 첫번째 제1 이차 권선(L2-1) 및 두번째 제1 이차 권선(L2-2)에 전기적으로 연결될 수 있다.

제1 및 제2 정류기(191,192) 각각은 캐패시터(C1,C2), 정류 다이오드 그룹(D1~D8), 안정화 캐패시터(Co1~Co4)를 포함할 수 있다.

즉, 제1 정류기(191)는 첫번째 제1 이차 권선(L2-1)의 일단과 정류 다이오드 그룹(D1~D4) 간에 전기적으로 직렬 연결된 제1 캐패시터(C1)와, 제1 내지 제4 정류 다이오드(D1~D4)를 갖는 제1 정류 다이오드 그룹과, 정류된 전원을 각 LED부(LED1,LED2)에 공급하는 제1 및 제2 안정화 캐패시터(Co1,Co2)를 포함할 수 있다.

마찬가지로, 제2 정류기(192)는 두번째 제1 이차 권선(L2-2)의 일단과 정류 다이오드 그룹(D5~D8) 간에 전기적으로 직렬 연결된 제2 캐패시터(C2)와, 제1 내지 제4 정류 다이오드(D5~D8)를 갖는 제2 정류 다이오드 그룹과, 정류된 전원을 각 발광 다이오드 램프(LED3,LED4)에 공급하는 제3 및 제4 안정화 캐패시터(Co1,Co2)를 포함할 수 있다.

보다 상세하게는, 제1 캐패시터(C1)는 첫번째 제1 이차 권선(L2-1)의 일단과 제1 정류 다이오드(D1)의 애노드 사이에 전기적으로 직렬 연결되고, 제1 정류 다이오드(D4)의 애노드는 제1 캐패시터(C1) 및 제3 정류 다이오드(D3)의 캐소드와 전기적으로 연결되며, 제1 정류 다이오드(D1)의 캐소드는 제2 안정화 캐패시터(Co2)의 일단과 제2 발광 다이오드 램프(LED2)의 일단에 전기적으로 연결되고, 제2 정류 다이오드(D2)의 캐소드와 제4 정류 다이오드(D4)의 애노드는 첫번째 제1 이차 권선(L2-1)의 타단과 함께 전기적으로 연결되며, 제4 정류 다이오드(D4)의 캐소드는 제1 안정화 캐패시터(Co1)의 일단과 제1 발광 다이오드 램프(LED1)의 일단에 전기적으로 연결되고, 제1 및 제2 안정화 캐패시터(Co1,Co2)의 타단과, 제1 및 제2 발광 다이오드 램프(LED1,LED2)의 타단과, 제2 및 제3 정류 다이오드(D2,D3)의 애노드는 접지된다.

마찬가지로, 제2 캐패시터(C2)는 두번째 제1 이차 권선(L2-2)의 일단과 제1 정류 다이오드(D5)의 애노드 사이에 전기적으로 직렬 연결되고, 제1 정류 다이오드(D5)의 애노드는 제2 캐패시터(C2) 및 제3 정류 다이오드(D7)의 캐소드와 전기적으로 연결되며, 제1 정류 다이오드(D5)의 캐소드는 제4 안정화 캐패시터(Co4)의 일단과 제4 발광 다이오드 램프(LED4)의 일단에 전기적으로 연결되고, 제2 정류 다이오드(D6)의 캐소드와 제4 정류 다이오드(D8)의 애노드는 두번째 제1 이차 권선(L2-2)의 타단과 함께 전기적으로 연결되며, 제4 정류 다이오드(D8)의 캐소드는 제3 안정화 캐패시터(Co3)의 일단과 제3 발광 다이오드 램프(LED3)의 일단에 전기적으로 연결되고, 제3 및 제4 안정화 캐패시터(Co3,Co4)의 타단과, 제3 및 제4 발광 다이오드 램프(LED3,LED4)의 타단과, 제2 및 제3 정류 다이오드(D6,D7)의 애노드는 접지된다.

한편, 정류부(120)에 포함된 정류기(191~19N)는 그 구성이 다양하게 실시될 수 있다.

도 6의 (a) 및 (b)는 본 발명의 전류 평형부에 채용된 정류기의 각 실시형태를 나타내는 도면이다.

상술한 바와 같이, 복수의 정류기(191~19N)의 구성은 서로 동일하므로 하나의 정류기의 실시형태에 관하여 설명하도록 한다.

도 6a를 참조하면, 정류기의 정류 다이오드 그룹은 제1 정류 다이오드(D1) 및 제2 정류 다이오드(D2)를 구비하고, 제1 캐패시터(C1)는 제1 이차 권선(N_S1)의 일단과 제2 정류 다이오드(D2)의 애노드 사이에 전기적으로 직렬 연결되며, 제1 정류 다이오드(D1)의 애노드는 첫번째 제1 이차 권선(L2-1)의 타단과 전기적으로 연결되고, 제1 정류 다이오드(D1)의 캐소드는 제1 안정화 캐패시터(Co1)의 일단과 제1 LED부(LED1)의 일단에 전기적으로 연결되며, 제2 정류 다이오드(D2)의 애노드는 제1 캐패시터(C1)와 함께 제1 안정화 캐패시터(Co1)의 타단과 제1 LED부(LED1)의 타단에 전기적으로 연결되고, 제2 정류 다이오드(D2)의 캐소드는 제2 안정화 캐패시터(Co2)의 일단과 제2 발광 다이오드 램프(LED2)의 일단에 전기적으로 연결되며, 제2 안정화 캐패시터(Co2)의 타단과 제2 LED부(LED2)의 타단은 첫번째 제1 이차 권선(L2-1)의 타단과 전기적으로 연결될 수 있다.

도 6b를 참조하면, 첫번째 제1 이차 권선(L2-1)은 분할 권선되어 센터 탭을 구비하고, 제1 캐패시터(C1)는 첫번째 제1 이차 권선(L2-1)의 센터 탭과 접지 사이에 직렬 연결되며, 상기 제1 정류 다이오드 그룹은 제1 정류 다이오드(D1) 및 제2 정류 다이오드(D2)를 구비하고, 제1 정류 다이오드(D1)의 애노드는 첫번째 제1 이차 권선(L2-1)의 일단과 전기적으로 연결되며, 제1 정류 다이오드(D1)의 캐소드는 제1 안정화 캐패시터(Co1)의 일단과 제1 LED부(LED1)의 일단에 전기적으로 연결되고, 제2 정류 다이오드(D2)의 애노드는 첫번째 제1 이차 권선(L2-1)의 타단과 전기적으로 연결되며, 제2 정류 다이오드(D2)의 캐소드는 제2 안정화 캐패시터(Co2)의 일단과 제2 LED부(LED2)의 일단에 전기적으로 연결되고, 제1 및 제2 안정화 캐패시터(Co1,Co2)의 타단과 상기 제1 및 제2 LED부(LED1,LED2)의 타단은 접지될 수 있다.

복수의 제1 이차 권선(L)은 적어도 둘의 이차 권선을 포함할 수 있으며, 넷, 여섯 또는 여덟의 이차 권선과 같이 2의 배수로 이차 권선을 포함할 수 있다. 더하여, 각 이차 권선의 권선 수는 동일할 수 있다. 이에 따라, 복수의 제1 이차 권선(L2-1~L2-n)의 각 제1 이차 권선은 일차 권선(L1)과 균등하게 전자기 결합되어 각 제1 이차 권선으로부터 출력되는 전원은 전류 평형이 이루어질 수 있다.

도면을 참조하여 보다 상세히 설명하도록 한다.

도 7a 및 도 7b는 도 5에 도시된 전류 평형부의 동작을 나타내는 도면이다.

도 7a 및 도 7b에 도시된 바와 같이, 스위칭부(141)의 스위칭에 따라 일차 권선(L1)에 흐르는 전류는 순방향(도 7a) 및 역방향(도 7b)으로 교번하여 진행한다. 이때, 첫번째 및 두번째 제1 이차 권선(L2-1,L2-2)의 권선수가 서로 동일하면, 순방향의 경우 첫번째 및 두번째 제1 이차 권선(L2-1,L2-2)의 파지티브(positive) 전원의 전류(Isec1_P,Isec2_P)는 다음의 수식1과 같이 서로 근사하게 동일할 수 있다.

(수식1)

마찬가지로, 역방향의 경우 첫번째 및 두번째 제1 이차 권선(L2-1,L2-2)의 네거티브(negative) 전원의 전류(Isec1_N,Isec2_N)는 다음의 수식2와 같이 서로 근사하게 동일할 수 있다.

(수식2)

이때, 각 정류기는 하나의 캐패시터(C1,C2)를 구비할 수 있으며, 도 7a 및 도 7b에 도시된 바와 같이, 순방향과 역방향의 전류 도통 경로가 형성되고, 캐패시터(C1,C2)의 전하 평형 원리(Charge Balance Law)에 따라 제1 및 제3 발광 다이오드 램프(LED1,LED3)와, 제2 및 제4 발광 다이오드 램프(LED2,LED4)에 공급되는 전원은 다음의 수식3 및 수식4와 같이 서로 근사하게 동일할 수 있다(전하 평형 원리는 주지 관용 기술임으로 상세한 설명은 생략하도록 한다.).

(수식3)

(수식4)

즉, 제1 내지 제4 LED부(LED1~LED4)에 공급되는 제1 전원(Vo1)의 전류는 일정하게 유지될 수 있다.

상술한 구성의 다양한 실시 형태로써 하나의 트랜스포머가 권선수가 동일한 N개의 이차 권선을 구비하는 경우 각 이차 권선에 대응되어 구비되는 N개의 캐패시터의 전하 평형 원리에 따라 적어도 2N개의 LED부에 공급되는 구동 전원의 전류 평형이 유지되어 각 발광 다이오드 램프에 일정한 전류가 흐를 수 있다(여기서 N은 양의 짝수).

상술한 바와 같이, 권선수가 동일한 2배수의 이차 권선을 구비하여 각 이차 권선으로부터 출력되는 구동 전원간의 전류 평형을 유지하고, 하나의 캐패시터에 의해 적어도 둘의 발광 다이오드 램프에 공급되는 구동 전원의 전류 평형을 유지함으로써, 발광 다이오드 램프의 정전류 제어를 위해 필수적으로 채용되었던 직류/직류 컨버터와 제어단을 채용하지 않고 하나의 트랜스포머로 다중 채널의 발광 다이오드 램프에 구동 전원을 공급하여 전력 변환 효율이 증가하고 제조 비용 및 제품의 부피가 감소하며, 하나의 트랜스포머로 다중 채널의 발광 다이오드 램프에 구동 전원을 공급하여 각 램프에 공급되는 구동 전원의 전류 평형을 유지함으로써 각 발광 다이오드 램프에 흐르는 전류를 정전류 제어할 수 있다.

도 8은 본 발명의 전원 공급 장치에 채용된 전류 평형부의 다른 일 실시형태의 개략적인 내부 구성도.

전류 평형부(190)는 하나의 일차 권선(L1)와 복수의 제1 이차 권선(L2-1~L2-n) 및 복수의 캐패시터(C1~CN)로 구성될 수 있다.

하나의 일차 권선(L1)은 스위칭부(141)로부터의 스위칭된 전원을 전달받을 수 있다. 스위칭부(141)로부터 스위칭된 전원은 교류 전원이므로 한주기가 양의 반주기와 음의 반주기로 이루어질 수 있다.

복수의 제1 이차 권선(L2-1~L2-n)은 일차 권선(L1)과 사전에 설정된 권선비를 이루어 일차 권선(L1)으로부터 권선비에 따라 전원을 전달받아 복수의 LED부(151)에 전달할 수 있다. 복수의 제1 이차 권선(L2-1~L2-n)의 권선의 시작점은 일차 권선(L1)의 권선의 시작점과 동일할 수 있다.

이때, 복수의 제1 이차 권선(L2-1~L2-n)은 양의 반주기와 음의 반주기에 복수의 LED부(151) 각각의 다른 LED부에 전원을 전달할 수 있다. 즉, 양의 반주기에는 복수의 LED부(151)의 홀수번째 LED부에 전원을 전달할 수 있고, 음의 반주기에는 복수의 LED부(151)의 짝수번째 LED부에 전원을 전달할 수 있다. 이에 따라, 복수의 LED부(151)의 LED부는 짝수개로 구비되는 것이 바람직하다.

복수의 제1 이차 권선(L2-1~L2-n)에 의해 전달되는 양의 반주기와 음의 반주기 간의 전류 평형은 복수의 캐패시터(C1~CN)의 전하 평형 원리(Charge Balance Law)에 의해 이루어질 수 있다. 이에 따라, 복수의 제1 이차 권선(L2-1~L2-n)에 일대일 대응되어 복수의 캐패시터(C1~CN)이 전기적으로 연결될 수 있다.

경로 제공부는 상술한 복수의 제1 이차 권선(L2-1~L2-n))의 전원 전달 경로를 제공할 수 있다. 이를 위해, 상기 경로 제공부는 제1 내지 제3 다이오드 그룹(191,192,193)을 포함할 수 있다. 제1 내지 제3 다이오드 그룹(191~193)는 각각 복수의 다이오드를 구비할 수 있다.

제1 다이오드 그룹(191)의 복수의 다이오드는 복수의 LED부(151)의 각 LED부에 일대일 대응되어 전기적으로 연결될 수 있다. 즉, 제1 다이오드 그룹(191)의 복수의 다이오드의 캐소드는 각각 복수의 LED부(151)의 각 LED부의 일단에 전기적으로 연결될 수 있다.

제2 다이오드 그룹(192)의 복수의 다이오드는 제1 다이오드 그룹(191)의 복수의 다이오드에 일대일 대응되어 직렬 연결될 수 있고. 제3 다이오드 그룹(193)의 복수의 다이오드는 제2 다이오드 그룹(192)의 복수의 다이오드에 일대일 대응되어 직렬 연결될 수 있다.

즉, 제2 다이오드 그룹(192)의 복수의 다이오드의 캐소드는 제1 다이오드 그룹(191)의 복수의 다이오드 중 해당하는 다이오드의 애노드에 각각 전기적으로 연결될 수 있고, 제3 다이오드 그룹(193)의 복수의 다이오드의 캐소드는 제2 다이오드 그룹(192)의 복수의 다이오드 중 해당하는 다이오드의 애노드에 각각 전기적으로 연결될 수 있으며, 제3 다이오드 그룹(193)의 복수의 다이오드의 애노드는 접지될 수 있다.

상기 경로 제공부의 제1 내지 제3 다이오드 그룹(191~193)은 전류 평형부(190)의 전원 전달 경로를 제공하기 위해, 복수의 제1 이차 권선(L2-1~L2-n) 및 복수의 캐패시터(C1~CN)과 전기적으로 연결될 수 있다.

이에 따라, 복수의 제1 이차 권선(L2-1~L2-n) 중 홀수번째 제1 이차 권선(L2-1,L2-3,..,L2-n-1)은 제1 다이오드 그룹(191)의 복수의 다이오드 중 인접한 둘의 다이오드의 애노드 사이에 전기적으로 연결될 수 있고, 복수의 제1 이차 권선(L2-1~L2-n) 중 짝수번째 제1 이차 권선(L2-2,L2-4,..,L2-n)은 제2 다이오드 그룹(192)의 복수의 다이오드 중 인접한 둘의 다이오드의 애노드 사이에 전기적으로 연결될 수 있다.

보다 상세하게는, 복수의 제1 이차 권선(L2-1~L2-n) 중 첫번째 제1 이차 권선(L2-1)은 제1 다이오드 그룹(191)의 복수의 다이오드 중 제1 다이오드(191-1)와 제2 다이오드(191-2)의 애노드 사이에 전기적으로 연결되고, 이때, 복수의 캐패시터(C1~CN) 중 제1 캐패시터(C1)는 첫번째 제1 이차 권선(L2-1)과 제2 다이오드(191-2)의 애노드 사이에 전기적으로 연결된다.

복수의 제1 이차 권선(L2-1~L2-n) 중 두번째 제1 이차 권선(L2-2)은 제2 다이오드 그룹(192)의 복수의 다이오드 중 제2 다이오드(192-2)와 제3 다이오드(192-3)의 애노드 사이에 전기적으로 연결되고, 복수의 캐패시터(C1~CN) 중 제2 캐패시터(C2)는 두번째 제1 이차 권선(L2-2)과 제3 다이오드(192-3) 사이에 전기적으로 연결된다. 이후의, 나머지 복수의 제1 이차 권선(L2-1~L2-n)과 나머지 복수의 캐패시터(C3~CN-1)은 상술한 연결 관계가 반복되어 제1 다이오드 그룹(191) 또는 제2 다이오드 그룹(192)의 복수의 다이오드와 연결될 수 있다.

이때, N번째 제1 이차 권선(L2-n)은 제2 다이오드 그룹(192)의 복수의 다이오드 중 제N 다이오드(192-N)와 제1 다이오드(192-1)의 애노드 사이에 전기적으로 연결되고, 제N 캐패시터(CN)는 N번째 제1 이차 권선(L2-n)과 제1 다이오드(192-1) 사이에 전기적으로 연결된다.

도 9a 및 도 9b는 도 8에 도시된 전류 평형부의 동작을 나타내는 도면이다. 본 발명의 복수의 LED부(151)는 설명이 용이하도록 총 4개의 LED부(LED1~LED4)를 포함하도록 하고, 이에 따라, 첫번째 내지 네번째 제1 이차 권선(L2-1~L2-4)과 제1 내지 제4 캐패시터(C1~C4)이 채용되고 또한 제1 내지 제3 다이오드 그룹(191~193)는 각각 제1 내지 제4 다이오드(191-1~191-4,192-1~193-4,193-1~194-4)를 포함하도록 실시예를 구성하였으나, 본 발명의 발광 다이오드용 구동 전원 공급 장치의 구성은 이에 한정되지 않는다.

도 9a참조하면, 스위칭된 전원의 양의 반주기 동안 일차 권선(L1)에 전류(i_pri)가 화살표와 같이 흐르면, 첫번째 내지 네번째 제1 이차 권선(L2-1~L2-4)의 권선의 시작점은 일차 권선(L1)의 권선의 시작점과 동일하므로, 제1 다이오드 그룹(191)의 제1 다이오드(191-1) 및 제3 다이오드(191-3), 제2 다이오드 그룹(192)의 제2 다이오드(192-2) 및 제4 다이오드(192-4), 제3 다이오드 그룹(193)의 제1 다이오드(193-1) 및 제3 다이오드(193-3)이 도통하여 제1 및 제3 LED부(LED1,LED3)에 전원이 공급된다.

이때의 전류는 다음의 수식1과 같이 성립될 수 있다.

<수식1>

반면에, 도 9b에 도시된 바와 같이, 스위칭된 전원의 음의 반주기 동안 일차 권선(L1)에 전류(i_pri)가 도 9a에 도시된 바와 반대로 화살표와 같이 흐르면, 첫번째 내지 네번째 제1 이차 권선(L2-1~L2-4)의 권선의 시작점은 일차 권선(L1)의 권선의 시작점과 동일하므로, 제1 다이오드 그룹(191)의 제2 다이오드(191-2) 및 제4 다이오드(191-4), 제2 다이오드 그룹(192)의 제1 다이오드(192-1) 및 제3 다이오드(192-3), 제3 다이오드 그룹(193)의 제2 다이오드(193-2) 및 제4 다이오드(193-4)이 도통하여 제2 및 제4 LED부(LED2,LED4)에 전원이 공급된다.

이때의 전류는 다음의 수식2과 같이 성립될 수 있다.

<수식2>

이때, 각 첫번째 내지 네번째 제1 이차 권선(L2-1~L2-4)에는 캐패시터(C1~C4)가 전기적으로 연결되어 있으므로, 전하 평형 원리에 따라 전체 전류의 직류 오프셋(DC offset) 평균값이 '0'이 되므로, 다음의 수식3이 성립될 수 있다.

<수식3>

따라서, 수신1 내지 수식3으로부터 제1 내지 제4 램프에 공급되는 전류는 다음의 수식4와 같이 동일하게 제어될 수 있다.

<수식4>

이를 도 1에 도시된 제1 내지 제N LED부(LED1~LEDN)를 갖는 구성에 대입하면, 수식5와 같이 전체 램프에 공급되는 전류는 동일하게 제어될 수 있다.

<수식5>

상술한 바와 같이, 본 발명에 따르면, 종래와 달리 램프 특히 발광 다이오드에 공급되는 정전류 제어 및 전류 발런싱을 위해 복잡한 구동 회로 및 DC/DC 컨버터가 필요없으므로, 제조 비용이 저감되고 회로의 부피 감소에 의한 전력 밀도가 상승하여 소형화에 유리하며, 수동 소자로 구성되어 제품의 신뢰성을 향상시킬 수 있다.

이상에서 설명한 본 발명은 전술한 실시예 및 첨부된 도면에 의해 한정되는 것이 아니고 후술하는 특허청구범위에 의해 한정되`며, 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.

100...발광 다이오드 구동용 전원 공급 장치.
110...필터부
120...정류부
130...역률보정부
140...전원 변환부
150...제1 LED 구동부
160...동작부
170...전원 변환 제어부
180...피드백부
190...전류 평형부

Claims

입력 전원을 사전에 설정된 제1 변환 방식에 따라 복수의 제1 전원으로 변환하고, 상기 입력 전원을 상기 제1 변환 방식과 상이하게 설정된 제2 변환 방식에 따라 제2 전원으로 변환하는 전원 변환부;
상기 전원 변환부로부터의 상기 복수의 제1 전원의 전류 평형을 유지하는 전류 평형부;
상기 전류 평형부에 의해 전류 평형이 유지된 복수의 제1 전원을 각각 복수의 LED(Light Emitting Diode;발광 다이오드)부에 공급하고, 상기 LED부에 공급되는 전원 및 전류를 검출하는 LED 구동부;
상기 전원 변환부로부터의 상기 제2 전원을 공급받아 사전에 설정된 동작을 수행하는 동작부;
상기 LED 구동부로부터의 검출 신호를 피드백하는 제1 피드백 유닛과 상기 동작부에 공급되는 상기 제2 전원의 전압을 검출하는 검출 신호를 피드백하는 제2 피드백 유닛을 갖는 피드백부; 및
상기 피드백부로부터의 검출 신호에 따라 상기 전원 변환부의 상기 복수의 제1 전원의 전원 변환 스위칭 주파수를 제어하고, 상기 전원 변환 스위칭 주파수에 동기되어 상기 전원 변환부의 상기 제2 전원의 듀티를 제어하는 전원 변환 제어부를 포함하는 것을 특징으로 하는 발광 다이오드 구동용 전원 공급 장치.
제1항에 있어서,
상기 제1 피드백 유닛은 상기 LED 구동부로부터 상기 발광 다이오드에 흐르는 전류 레벨과 상기 LED 구동부에 공급되는 상기 제1 전원의 전압 레벨을 검출한 제2 검출 신호를 상기 전원 변환 제어부에 전달하는 제1 포토 커플러이고,
상기 제2 피드백 유닛은 상기 동작부에 공급되는 상기 제2 전원의 전압 레벨을 검출한 제2 검출 신호를 상기 전원 변환 제어부에 전달하는 제2 포토 커플러인 것을 특징으로 하는 발광 다이오드 구동용 전원 공급 장치.
제1항에 있어서,
상기 전원 변환 제어부는 상기 제1 전원을 정전류 제어하고 상기 제2 전원을 정전압 제어하는 것을 특징으로 하는 발광 다이오드 구동용 전원 공급 장치.
제2항에 있어서,
상기 전원 변환 제어부는
상기 제1 검출 신호의 전압 레벨과 사전에 설정된 제1 기준 전압의 전압 레벨 간의 비교 결과에 따라 상기 전원 변환 스위칭 주파수를 제어하는 주파수 제어부;
상기 주파수 제어부로부터의 상기 전원 변환 스위칭 주파수에 따라 삼각파를 발생하는 삼각파 발생부;
상기 제2 검출 신호의 전압 레벨 및 사전에 설정된 제2 기준 전압의 전압 레벨 간의 오차와 상기 삼각파 발생부로부터의 삼각파를 비교하여 상기 전원 변환 회로의 스위칭 듀티를 제어하는 듀티 제어부; 및
상기 듀티 제어부의 스위칭 듀티 제어에 따라 상기 전원 변환 회로의 교번 스위칭을 제어하는 제1 및 제2 스위칭 신호를 제공하는 스위칭 제어부
를 포함하는 것을 특징으로 하는 발광 다이오드 구동용 전원 공급 장치.
제4항에 있어서, 상기 주파수 제어부는
상기 제1 검출 신호의 전압 레벨과 사전에 설정된 제1 기준 전압의 전압 레벨을 비교하여 사전에 설정된 증폭율에 따라 비교 결과를 증폭하는 제1 오차 증폭기;
사전에 설정된 저항값에 따라 상기 제1 오차 증폭기의 증폭율을 설정하는 제1 저항기; 및
상기 제1 오차 증폭기에 의해 증폭된 비교 결과에 따라 상기 전원 변환 스위칭 주파수를 설정하는 주파수 설정기
를 포함하는 것을 특징으로 하는 발광 다이오드 구동용 전원 공급 장치.
제4항에 있어서, 상기 듀티 제어부는
상기 제2 검출 신호의 전압 레벨과 사전에 설정된 제2 기준 전압의 전압 레벨을 비교하여 사전에 설정된 증폭율에 따라 비교 결과를 증폭하는 제2 오차 증폭기;
사전에 설정된 저항값에 따라 상기 제2 오차 증폭기의 증폭률을 설정하는 제2 저항기;
상기 제2 오차 증폭기에 의해 증폭된 비교 결과와 상기 삼각파 발생부로부터의 삼각파의 전압 레벨을 비교하는 비교기; 및
상기 비교기로부터의 비교 결과에 따라 상기 전원 변환부의 스위칭 듀티를 설정하는 듀티 설정기
를 포함하는 것을 특징으로 하는 발광 다이오드 구동용 전원 공급 장치.
제4항에 있어서, 상기 전원 변환부는
상기 전원 변환 제어부의 제어에 따라 교번 스위칭하는 제1 및 제2 스위치를 갖는 스위칭부;
상기 스위칭부로부터 스위칭된 전원을 각각 사전에 설정된 권선비에 따라 결정되는 전압 레벨을 갖는 전원으로 변환하는 변환부; 및
상기 변환부로부터의 변환된 전원을 각각 정류하여 상기 제2 전원을 출력하는 정류부
를 포함하는 것을 특징으로 하는 발광 다이오드 구동용 전원 공급 장치.
제7항에 있어서,
상기 변환부는 상기 제1 스위치 및 제2 스위치의 전원 입력단에 직렬 연결된 공진용 캐패시터 및 공진용 인덕터와 상기 제1 스위치 및 제2 스위치에 병렬 연결된 자화 인덕터를 갖는 LLC 공진형 변환부인 것을 특징으로 하는 발광 다이오드 구동용 전원 공급 장치.
제7항에 있어서, 상기 변환부는
상기 스위칭부로부터 스위칭된 전원을 입력받는 일차 권선;
상기 일차 권선과 전자기 결합하여 형성된 권선비에 따라 입력받은 전원의 전압 레벨을 변환하여 각각 상기 제1 전원을 출력하는 복수의 제1 이차 권선을 갖는 제1 이차 권선 그룹; 및
상기 일차 권선과 전자기 결합하여 형성된 권선비에 따라 입력받은 전원의 전압 레벨을 변환하여 상기 제2 전원을 출력하는 제2 이차 권선
를 포함하는 것을 특징으로 하는 발광 다이오드 구동용 전원 공급 장치.
제7항에 있어서, 상기 변환부는
상기 스위칭부의 제1 스위치와 병렬 연결되는 제1 일차 권선;
상기 스위칭부의 제2 스위치와 병렬 연결되는 제2 일차 권선;
상기 제1 일차 권선과 전자기 결합하여 형성된 권선비에 따라 입력받은 전원의 전압 레벨을 변환하여 각각 상기 제1 전원을 출력하는 복수의 제1 이차 권선을 갖는 제1 이차 권선 그룹; 및
상기 제2 일차 권선과 전자기 결합하여 형성된 권선비에 따라 입력받은 전원의 전압 레벨을 변환하여 상기 제2 전원을 출력하는 제2 이차 권선
를 포함하는 것을 특징으로 하는 발광 다이오드 구동용 전원 공급 장치.
제1항에 있어서,
상기 전류 평형부는 상기 전원 변환부로부터의 구동 전원 각각을 정류하고, 전하 평형 원리에 따라 상기 복수의 이차 권선 각각의 구동 전원 간의 전류 평형을 유지하는 것을 특징으로 하는 발광 다이오드 구동용 전원 공급 장치.
제7항에 있어서,
상기 전류 평형부는 적어도 둘의 정류기를 갖는 적어도 하나의 정류기 그룹을 구비하고,
상기 적어도 둘의 정류기 각각은 복수의 LED부에 전원을 공급하며,
상기 적어도 둘의 정류기 각각은 하나의 캐패시터를 포함하여 전하 평형 원리에 따라 해당하는 복수의 LED부에 공급되는 전원의 전류 평형을 유지하는 것을 특징으로 하는 발광 다이오드 구동용 전원 공급 장치.
제12항에 있어서,
상기 복수의 LED부는 제1 발광 다이오드 램프,제2 발광 다이오드 램프, 제3 발광 다이오드 램프 및 제4 발광 다이오드 램프를 구비하고,
상기 전원 변환부는 스위칭된 전원을 공급받는 적어도 하나의 일차 권선과, 상기 적어도 하나의 일차 권선과 권선비를 형성하여 상기 복수의 제1 전원을 각각 출력하는 복수의 제1 이차 권선을 갖는 제1 이차 권선 그룹을 구비하고,
상기 적어도 하나의 정류기 그룹은
상기 제1 이차 권선 그룹의 첫번째 제1 이차 권선으로부터의 구동 전원을 정류하고 상기 제1 및 제2 발광 다이오드 램프에 상기 구동 전원의 전류 평형을 유지하여 공급하는 제1 정류기; 및
상기 제1 이차 권선 그룹의 두번째 제1 이차 권선으로부터의 구동 전원을 정류하고 상기 제3 및 제4 발광 다이오드 램프에 상기 구동 전원의 전류 평형을 유지하여 공급하는 제2 정류기
를 포함하는 것을 특징으로 하는 발광 다이오드 구동용 전원 공급 장치.
제13항에 있어서,
상기 제1 정류기는
상기 첫번째 제1 이차 권선의 일단에 직렬 연결되어 전하 평형 원리에 따라 상기 첫번째 제1 이차 권선으로부터의 네거티브 구동 전원과 파지티브 구동 전원 간의 전류 평형을 유지하는 제1 캐패시터;
상기 제1 캐패시터로부터의 구동 전원을 정류하는 제1 정류 다이오드 그룹;
상기 제1 및 제2 발광 다이오드 램프 중 해당하는 발광 다이오드 램프에 각각 병렬 연결되어 공급되는 구동 전원을 안정화시키는 제1 및 제2 안정화 캐패시터를 포함하고,
상기 제2 정류기는
상기 두번째 제1 이차 권선의 일단에 직렬 연결되어 전하 평형 원리에 따라 상기 제2 이차 권선으로부터의 네거티브 구동 전원과 파지티브 구동 전원 간의 전류 평형을 유지하는 제2 캐패시터;
상기 제2 캐패시터로부터의 구동 전원을 정류하는 제2 정류 다이오드 그룹;
상기 제3 및 제4 발광 다이오드 램프 중 해당하는 발광 다이오드 램프에 각각 병렬 연결되어 공급되는 구동 전원을 안정화시키는 제3 및 제4 안정화 캐패시터를
포함하는 것을 특징으로 하는 발광 다이오드 구동용 전원 공급 장치.
제14항에 있어서,
상기 제1 및 제2 정류 다이오드 그룹 각각은 제1 정류 다이오드, 제2 정류 다이오드, 제3 정류 다이오드 및 제4 정류 다이오드를 구비하고,
상기 제1 또는 제2 캐패시터는 상기 첫번째 또는 두번째 제1 이차 권선의 일단과 상기 제1 정류 다이오드의 애노드 사이에 전기적으로 직렬 연결되며,
상기 제1 정류 다이오드의 애노드는 상기 제1 또는 제2 캐패시터와 제3 정류 다이오드의 캐소드와 전기적으로 연결되고,
상기 제1 정류 다이오드의 캐소드는 상기 제2 또는 제4 안정화 캐패시터의 일단과 제2 또는 제4 발광 다이오드 램프의 일단에 전기적으로 연결되며,
상기 제2 정류 다이오드의 캐소드와 상기 제4 정류 다이오드의 애노드는 상기 첫번째 또는 두번째 제1 이차 권선의 타단과 함께 전기적으로 연결되고,
상기 제4 정류 다이오드의 캐소드는 상기 제1 또는 제3 안정화 캐패시터의 일단과 제1 또는 제3 발광 다이오드 램프의 일단에 전기적으로 연결되며
상기 제1 내지 제4 안정화 캐패시터의 타단과, 상기 제1 내지 제4 발광 다이오드 램프의 타단과, 상기 제2 및 제3 정류 다이오드의 애노드는 접지되는 것을 특징으로 하는 발광 다이오드 구동용 전원 공급 장치.
제15항에 있어서,
상기 제1 및 제2 정류 다이오드 그룹 각각은 제1 정류 다이오드 및 제2 정류 다이오드를 구비하고,
상기 제1 또는 제2 캐패시터는 상기 첫번째 또는 두번째 제1 이차 권선의 일단과 상기 제2 정류 다이오드의 애노드 사이에 전기적으로 직렬 연결되며,
상기 제1 정류 다이오드의 애노드는 상기 제1 또는 제2 이차 권선의 타단과 전기적으로 연결되고,
상기 제1 정류 다이오드의 캐소드는 상기 제1 또는 제3 안정화 캐패시터의 일단과 상기 제1 및 제3 발광 다이오드 램프의 일단에 전기적으로 연결되며,
상기 제2 정류 다이오드의 애노드는 상기 제1 또는 제2 캐패시터와 함께 상기 제1 또는 제3 안정화 캐패시터의 타단과 상기 제1 및 제3 발광 다이오드 램프의 타단에 전기적으로 연결되고,
상기 제2 정류 다이오드의 캐소드는 상기 제2 또는 제4 안정화 캐패시터의 일단과 상기 제2 및 제4 발광 다이오드 램프의 일단에 전기적으로 연결되며,
상기 제2 또는 제4 안정화 캐패시터의 타단과 상기 제2 및 제4 발광 다이오드 램프의 타단은 상기 첫번째 또는 두번째 제1 이차 권선의 타단과 전기적으로 연결되는 것을 특징으로 하는 발광 다이오드 구동용 전원 공급 장치.
제13항에 있어서,
상기 제1 정류기는
상기 제1 이차 권선 그룹 중 첫번째 제1 이차 권선의 센터 탭에 직렬 연결되어 전하 평형 원리에 따라 상기 첫번째 제1 이차 권선으로부터의 네거티브 구동 전원과 파지티브 구동 전원 간의 전류 평형을 유지하는 제1 캐패시터;
상기 제1 캐패시터로부터의 구동 전원을 정류하는 제1 정류 다이오드 그룹;
상기 제1 및 제2 발광 다이오드 램프 중 해당하는 발광 다이오드 램프에 각각 병렬 연결되어 공급되는 구동 전원을 안정화시키는 제1 및 제2 안정화 캐패시터를 포함하고,
상기 제2 정류기는
상기 제1 이차 권선 그룹 중 두번째 제1 이차 권선의 센터 탭에 직렬 연결되어 전하 평형 원리에 따라 상기 두번째 제1 이차 권선으로부터의 네거티브 구동 전원과 파지티브 구동 전원 간의 전류 평형을 유지하는 제2 캐패시터;
상기 제2 캐패시터로부터의 구동 전원을 정류하는 제2 정류 다이오드 그룹;
상기 제3 및 제4 발광 다이오드 램프 중 해당하는 발광 다이오드 램프에 각각 병렬 연결되어 공급되는 구동 전원을 안정화시키는 제3 및 제4 안정화 캐패시터를 포함하며,
상기 제1 및 제2 정류 다이오드 그룹 각각은 제1 정류 다이오드 및 제2 정류 다이오드를 구비하고,
상기 제1 또는 제2 캐패시터는 상기 제1 또는 제2 이차 권선의 센터 탭과 접지 사이에 전기적으로 직렬 연결되며,
상기 제1 정류 다이오드의 애노드는 상기 제1 또는 제2 이차 권선의 일단과 전기적으로 연결되고,
상기 제1 정류 다이오드의 캐소드는 상기 제1 또는 제3 안정화 캐패시터의 일단과 상기 제1 및 제3 발광 다이오드 램프의 일단에 전기적으로 연결되며,
상기 제2 정류 다이오드의 애노드는 상기 첫번째 또는 두번째 제1 이차 권선의 타단과 전기적으로 연결되고,
상기 제2 정류 다이오드의 캐소드는 상기 제2 또는 제4 안정화 캐패시터의 일단과 상기 제2 및 제4 발광 다이오드 램프의 일단에 전기적으로 연결되며,
상기 제1 내지 제4 안정화 캐패시터의 타단과 상기 제1 내지 제4 발광 다이오드 램프의 타단은 접지되는 것을 특징으로 하는 발광 다이오드 구동용 전원 공급 장치.
제13항에 있어서, 상기 제1 이차 권선 그룹의 각 제1 이차 권선의 권선수는 동일한 것을 특징으로 하는 발광 다이오드 구동용 전원 공급 장치.
제13항에 있어서, 상기 복수의 LED부 각각은 적어도 하나의 발광 다이오드를 포함하거나, 또는 복수의 발광 다이오드가 직렬 연결된 적어도 하나의 발광 다이오드 열를 포함하거나, 또는 서로 병렬 연결된 복수의 발광 다이오드 열을 포함하는 것을 특징으로 하는 발광 다이오드 구동용 전원 공급 장치.
제12항에 있어서,
상기 정류부는 상기 정류기 그룹을 복수개 포함하는 것을 특징으로 하는 발광 다이오드 구동용 전원 공급 장치.
제1항에 있어서,
상기 전류 평형부는 상기 전원 변환부로부터의 복수의 제1 전원을 상기 LED부에 각각 전달하되, 상기 전원 변환부의 스위칭 주기에 따라 상기 복수의 제1 전원의 반주기의 전원을 상기 복수의 LED 부의 홀수번째 LED부에 전달하고, 상기 복수의 제1 전원의 나머지 반주기의 전원을 상기 복수의 LED부의 짝수번째 LED부에 전달하며, 상기 복수의 제1 전원의 반주기의 전원과 나머지 반주기의 전원 간에 전하 평형 원리에 의해 전류 평형을 유지하는 것을 특징으로 하는 발광 다이오드 구동용 전원 공급 장치.
제1항에 있어서,
상기 전원 변환부는 스위칭된 전원을 입력받는 적어도 하나의 일차 권선과, 상기 적어도 하나의 일차 권선과 전자기 결합하여 사전에 설정된 권선비에 따라 상기 복수의 제1 전원을 출력하는 복수의 제1 이차 권선을 갖는 제1 이차 권선 그룹을 구비하고,
상기 전류 평형부는
상기 복수의 제1 이차 권선 각각에 각각 전기적으로 연결되어 전하 평형 원리에 따라 전류 평형을 유지하는 복수의 캐패시터; 및
상기 전원 변환부로부터의 상기 복수의 제1 전원의 각 반주기에 따라 상기 전류 평형부로부터 상기 복수의 LED부에 각각 전달되는 전원의 도통 경로를 제공하는 경로 제공부
를 포함하는 것을 특징으로 하는 발광 다이오드 구동용 전원 공급 장치.
제22항에 있어서, 상기 경로 제공부는
상기 복수의 LED부의 일단에 각각 연결된 캐소드를 갖는 복수의 다이오드를 구비한 제1 다이오드 그룹;
상기 제1 다이오드 그룹의 복수의 다이오드에 일대일 대응되어 상기 제1 다이오드 그룹의 복수의 다이오드의 애노드에 각각 연결된 캐소드를 갖는 복수의 다이오드를 구비한 제2 다이오드 그룹; 및
상기 제2 다이오드 그룹의 복수의 다이오드에 일대일 대응되어 상기 제2 다이오드 그룹의 복수의 다이오드의 애노드에 각각 연결된 캐소드와 접지에 연결된 애노드를 갖는 복수의 다이오드를 구비한 제3 다이오드 그룹
을 포함하는 것을 특징으로 하는 발광 다이오드 구동용 전원 공급 장치.
제23항에 있어서,
상기 복수의 제1 이차 권선 중 첫번째 제1 이차 권선은 상기 제1 다이오드 그룹의 복수의 다이오드 중 제1 다이오드와 제2 다이오드의 각 애노드 사이에 전기적으로 연결되고,
상기 복수의 제1 이차 권선 중 두번째 제1 이차 권선은 상기 제2 다이오드 그룹의 복수의 다이오드 중 제2 다이오드와 제3 다이오드의 각 애노드 사이에 전기적으로 연결되는 것을 특징으로 하는 발광 다이오드 구동용 전원 공급 장치.
제24항에 있어서,
상기 복수의 제1 이차 권선 중 세번째 제1 이차 권선은 상기 제1 다이오드 그룹의 복수의 다이오드 중 제3 다이오드와 제4 다이오드의 각 애노드 사이에 전기적으로 연결되고,
상기 복수의 제1 이차 권선 중 네번째 제1 이차 권선은 상기 제2 다이오드 그룹의 복수의 다이오드 중 제4 다이오드와 제5 다이오드의 각 애노드 사이에 전기적으로 연결되고,
상기 복수의 제1 이차 권선은 상기한 상기 제1 다이오드 그룹의 복수의 다이오드 또는 상기 제2 다이오드 그룹의 복수의 다이오드와의 연결 관계가 반복되며, 상기 복수의 제1 이차 권선 중 마지막 제1 이차 권선은 상기 제2 다이오드 그룹의 복수의 다이오드 중 마지막 다이오드와 제1 다이오드의 각 애노드 사이에 전기적으로 연결되는 것을 특징으로 하는 발광 다이오드 구동용 전원 공급 장치.
제25항에 있어서,
상기 복수의 캐패시터 중 제1 캐패시터는 상기 첫번째 제1 이차 권선의 일단과 상기 제1 다이오드 그룹의 제2 다이오드의 애노드 사이에 전기적으로 연결되고,
상기 복수의 캐패시터 중 제2 캐패시터는 상기 두번째 제1 이차 권선의 일단과 상기 제2 다이오드 그룹의 제3 다이오드의 애노드 사이에 전기적으로 연결되는 것을 특징으로 하는 발광 다이오드 구동용 전원 공급 장치.
제26항에 있어서,
상기 복수의 캐패시터 중 제3 캐패시터는 상기 세번째 제1 이차 권선의 일단과 상기 제1 다이오드 그룹의 제4 다이오드의 애노드 사이에 전기적으로 연결되고,
상기 복수의 캐패시터 중 제2 캐패시터는 상기 두번째 제1 이차 권선의 일단과 상기 제2 다이오드 그룹의 제5 다이오드의 애노드 사이에 전기적으로 연결되며,
상기 복수의 캐패시터 각각은 상술한 이차 권선의 일단과 제1 또는 제2 다이오드 그룹의 다이오드의 애노드 사이의 연결 관계를 반복하고,
상기 복수의 캐패시터 중 마지막 캐패시터는 상기 마지막 이차 권선의 일단과 제2 다이오드 그룹의 제1 다이오드의 애노드 사이에 전기적으로 연결되는 것을 특징으로 하는 발광 다이오드 구동용 전원 공급 장치.
제22항에 있어서,
상기 일차 권선과 복수의 제1 이차 권선은 서로 권선의 시작점이 동일한 것을 특징으로 하는 발광 다이오드 구동용 전원 공급 장치.
제21항에 있어서,
상기 복수의 LED부 각각은 적어도 하나의 발광 다이오드를 포함하거나, 또는 복수의 발광 다이오드가 직렬 연결된 적어도 하나의 발광 다이오드 열를 포함하거나, 또는 서로 병렬 연결된 복수의 발광 다이오드 열을 포함하는 것을 특징으로 하는 발광 다이오드 구동용 전원 공급 장치.
제1항에 있어서,
상기 LED 구동부는 상기 복수의 LED부 각각에 흐르는 전류를 검출하는 검출부를 더 포함하는 것을 특징으로 하는 발광 다이오드 구동용 전원 공급 장치.
제30항에 있어서,
상기 검출부는
상기 복수의 LED부 각각의 상기 적어도 하나의 발광 다이오드 또는 상기 적어도 하나의 발광 다이오드 열에 전기적으로 직렬 연결되는 적어도 하나의 스위치;
상기 적어도 하나의 스위치에 전기적으로 직렬 연결되는 적어도 하나의 저항; 및
검출된 전류 검출값과 사전에 설정된 기준 값을 비교하는 비교기
를 포함하는 것을 특징으로 하는 발광 다이오드 구동용 전원 공급 장치.
제31항에 있어서,
상기 검출부는 복수의 LED부에 흐르는 전류 중 가장 레벨이 낮은 검출 값을 상기 피드백부에 전달하는 것을 특징으로 하는 발광 다이오드 구동용 전원 공급 장치.
제1항에 있어서,
상용 교류 전원의 전자기 간섭을 제거하는 필터부;
상기 필터부로부터의 필터링된 전원을 정류하는 정류부; 및
상기 정류부로부터의 정류된 전원의 역률을 보정하여 상기 입력 전원으로 상기 전원 변환부에 전달하는 역률 보정부
를 더 포함하는 것을 특징으로 하는 발광 다이오드 구동용 전원 공급 장치.