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정전압.정전류 동시제어 LED 컨버터
A CV.CC Concurrent-Controled LED Converter 원문보기

Journal of the Institute of Electronics Engineers of Korea = 전자공학회논문지, v.49 no.11, 2012년, pp.193 - 198  

맹충용 (동양미래대학 정보전자공학과) ,  이원석 (동양미래대학 전기전자통신공학부)

초록
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LED를 고효율 및 고수명으로 동작시키기 위해 장착되는 LED 컨버터는 정전압 및 정전류 구동을 함으로서 LED에 제공되는 전력을 일정한 전압과 전류 값으로 유지하여 LED를 동작시키게 한다. 하지만 이러한 LED 컨버터는 LED의 과열로 인해 전압이 떨어지거나 전력 선로의 손상으로 인한 과전압 혹은 회로 이상에 따른 과전압 발생 시에도 여전히 일정 전압 및 전류를 계속 LED에 공급하게 된다. 결국 LED에 과도한 전압이나 전류가 유입되어도 LED는 계속적으로 발광하기에 결국 파손되는 문제가 발생하게 된다. 본 논문에서는 LED의 과열이나 전압강하 등의 이유로 과전류가 발생하면 PWM 회로를 정지시키고 일정 전류 이하에서만 PWM 회로가 동작하도록 하며 PWM 회로에서 과전압이 발생되는 경우 회로의 구동을 일시 정지시켜 LED가 과전류와 과전압에 의해 파손되는 것을 방지하는 피드백 회로를 제안한다.

Abstract AI-Helper 아이콘AI-Helper

An LED converter used to operate an LED with high efficiency and long lifespan, activates an LED by keeping voltage and current constant. In spite of voltage drop by LED's overheating and over-voltage by damage of a power line and by circuit problem, most existing LED converters supply unchanged con...

주제어

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문제 정의

  • 본 논문에서는 LED 모듈의 상태를 피드백 받아 CV와 CC를 동시에 구현하는 LED 컨버터를 제안한다. CV모드에서 출력전압이 LED장치에 사용될 때 순방향 전압강하와 LED 소자의 동작 중에 발생하는 접합부의 평균 온도상승에 대하여 전류상한치 값을 CC와 CV가 보상해줌으로써 LED소자가 손상될 수 있는 것을 방지하며 안정적인 정상치전류 값을 CC와 CV 모드가 동시에 제어하는 방식이다.
  • 본 논문에서는 그림 3에 제시된 것처럼 LED 모듈의 상태를 피드백 받아 정전압 및 정전류가 동시에 구현되는 회로를 제안한다. 제안한 LED 컨버터 회로는 CV·CC 전원 공급 피드백 회로로서 CV 모드에서 출력전압이 LED 장치에 사용될 때 LED 순방향 전압강하와 LED 소자의 동작 중 발생하는 접합부의 평균 온도상승에 대하여 전류상한치 값을 CC와 CV가 보상해줌으로써 LED 소자가 손상될 수 있는 것을 방지하며 최고 사
  • 제안한 LED 플라이백 컨버터 설계 시 고려해야할 사항에 대해 살펴본다. 트랜스포머의 입력임피던스는 그림 5에서 트랜스포머의 1차 인덕턴스를 정의하기 위하여 가장 긴 모드 T로 정의하고 최소 스위칭 주기일 때 입력전류 Iin(max)_pk의 시점에서 최소 입력전압이 발생한다.
  • 실제 전류제한 회로를 적용한 LED 컨버터를 사용하게 되면 LED에 과전류가 흐르게 되어 부품 특성이 변하게 된다[7]. 진정한 CC 제어 모듈은 절대 최대전류 값 위반과 신뢰성 하락을 피하기 위함도 있지만 LED 특성을 알고 예측 가능한 전류를 공급함으로써 최적의 광도와 색도를 얻고 낮은 발열과 외부로부터 과전류를 차단하는데 그 목적이 있다[8].
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질의응답

핵심어 질문 논문에서 추출한 답변
CC 방식 컨버터의 문제점은 무엇인가? CC 방식 컨버터로 시판 중인 제품의 경우에는 기존 CV 방식에 단순히 CC 방식을 추가한 형태이다. 즉 CV와 CC 모듈이 따로 떨어져 있는 형태이기 때문에 추가회로가 들어가야 되므로 부피와 비용이 상승되며 따로 구현되고 있기에 전기적 손실에서 큰 문제점을 갖고 있다.
LED 컨버터는 크게 어떻게 나뉘는가? 외부 요인에 대처를 못했기 때문이다[2]. 현재 시판 중인 LED 컨버터는 크게 CV 방식과 CC 방식의 컨버터로 나눌 수 있다. 주로 저가형 컨버터에 사용되는 CV 방식은 LED 소자에 전류가 흐르면 열이 발생하고 이로인해 전류가 증가하여 구동전압을 감소시키는 문제와 주변 온도에 따라 밝기가 변하는 문제에 대해 상당한 약점을 가지고 있다.
CV 방식의 단점은 무엇인가? 현재 시판 중인 LED 컨버터는 크게 CV 방식과 CC 방식의 컨버터로 나눌 수 있다. 주로 저가형 컨버터에 사용되는 CV 방식은 LED 소자에 전류가 흐르면 열이 발생하고 이로인해 전류가 증가하여 구동전압을 감소시키는 문제와 주변 온도에 따라 밝기가 변하는 문제에 대해 상당한 약점을 가지고 있다. 즉 외부 조건에 따라 전류가 급격히 변화할 수 있기에 전압 제어만으로는 LED 소자에 적용하는데 많은 단점을 가지고 있다[3].
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참고문헌 (9)

  1. 한수빈, "최근의 LED 드라이버(컨버터)의 규격 동 향," 조명전기설비학회 논문지, 제23권, 제6호, 39-45쪽, 2009년 12월 

  2. 장학신, 이원석, 강창수, 최영선, 이형기, "현대 전자회로," 광문각, 145-150쪽, 2009년 

  3. 이종용, "LED 전용 컨버터(IC Converter) 개발," LED 보급협회 LED 저널, 제11권, 24-28쪽, 2011 년 1월 

  4. 최진봉, 김관우, 정영국, 임영철, "플라이백 컨버터 를 이용한 조명용 LED Driver의 모듈화 연구," 전력전자학회 논문지, 제14권, 제6호, 504-513쪽, 2009년 12월 

  5. 임성무, 권영석, 송상빈, 여인선, "고출력 발광다이 오드 구동 전압 유형에 따른 특성," 한국조명전기 설비학회 추계학술대회 논문집, 169-173쪽, 2003년 11월 

  6. 이상훈, "LED조명 시스템을 위한 LED 및 직류전 원 기술," 전력전자학회지, 제14권, 제3호, 29-35쪽, 2009년 6월 

  7. "Why Drive White LEDs with Constant Current?," MAXIM AN 3256, Aug. 2004. 

  8. "Troubleshooting and Design Tips for Fairchild Power Switch Flyback Applications," Fairchild semiconductor, AN4141, Mar. 2006. 

  9. 신형원, "Thermal Via에 따른 LED패키지의 열특성 규명에 관한 연구," 성균관대학교 신소재공학과 석사학위논문, 2010년 2월 

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