This paper describes a control method to minimize the filter capacitor of a AC/DC converter for LED driver. The rectified secondary voltage of the transformer has 120Hz ripple unlike the conventional converter for the LED drive. Therefore, the filter capacitor can be minimized and this provides reduced cost, low switching loss, and long life of the converter.
본 연구에서는 철도 및 공항 등 대형 교통수단의 표시등으로 사용하기 위한 LED 신호등 구동회로를 설계하고 제작된 SMPS의 전기적 특성을 측정하였다. 입력전압 8~12VAC 및 8~16VDC에 대하여 출력전압, 출력전류 및 전력효율은 각각 6VDC, 1.85ADC 및 >70%이었다. 또한 규정한 AC 입력전압에 대하여 측정한 역률은 모두 0.75 이상의 값을 얻었다.
옥외 LED 조명은 수 많은 응용 분야가 있고, 출력 전력 크기에 따라 전력단이 single-stage 와 two-stage 구조로 나뉜다. Single-stage 구조는 낮은 전력 LED 조명에 적합하지만, 60~70W 이상에서는 효율이 떨어지고 변압기의 크기가 커져서 적용하기가 힘들다. 반면에 two-stage 구조는 보통 큰 전력이 필요한 응용분야에 사용되지만, 낮은 부하에서 낮은 역율을 나타내므로 넓은 출력전력 범위를 갖는 분야에 사용되기 어렵다. 이 문제를 해결하기 위하여 본 논문은 pulse duty cycle, pulse frequency modulation 제어 방법을 갖는 interleaved single-stage flyback AC-DC converter 를 제안한다. 제안된 컨버터는 입력 전압이 낮고 부하가 큰 경우 높은 효율을 보이고, 입력 전압이 높고 부하가 아주 작은 경우에도 높은 역율과 낮은 전류 왜곡을 보인다. 그 결과 하나의 AC-DC 컨버터를 넓은 출력전력 범위를 갖는 LED 조명분야 적용시킬 수 있다. 제안된 컨버터의 타당성을 검증하기 위하여 81W prototype을 가지고 실험하였다.
LED는 환경 친화적인 광원으로 에너지 절약을 위해 기존 조명등을 빠른 속도로 대체하고 있다. 최근에는 에너지 소비가 많은 빌딩의 설계와 옥 내외 광고를 제작함에 있어서 LED를 적극 채택하여 그린 빌딩 및 고효율 저비용 백라이트 도입에 박차를 가하고 있다. 특히 기존의 형광등을 이용했던 실내등과 광고판용 백라이트 분야는 전력소비가 많을 뿐 아니라 SMPS(switched mode power supply)에 의한 부피, 무게 및 수명제한의 제약이 있었다. 그러므로 본 논문에서는 SMPS가 필요 없는 $12{\times}12$ FLB(flexible LED board)와 실내등용 LED 면조명을 위한 AC 직결형 구동기를 개발하였다. 제안 시스템은 고역율의 LID-PC-R101B 칩셋을 포함하고 고효율을 위한 LED 스위치 회로들로 구성되어 있다. 정교한 시스템 디자인을 통해 고효율, 높은 안정성 및 낮은 에너지 소비의 장점을 가지게 한다. 제안된 FLB는 크기 $450{\times}450$ mm, 두께 4 mm 그리고 무게 280 g의 초슬림 구조를 가진다. 최종적으로 제안시스템의 성능검증을 위해 교류 직결형 구동 회로를 채택한 FLB와 면조명의 시제품을 제작하여 실험하였다.
A New Direct AC LED Driver has been proposed for wide output power range and precise constant current regulation using an advanced auto commutation topology. The conventional shunt regulation method provides a stepped input current shape by fixed regulation references in the linear regulator of the each channel, which results in poor current regulation and high THD. The conventional method needs to assign a linear regulator in each LED channel so that the number of linear regulator increases when extending the number of channels especially at high power application. The proposed regulation method can drive multiple switches to regulate each LED channel current by a single amplifier with sinusoidal reference so that large number of LED channel can be simply extended with less BOM cost and low THD is obtained with the accurate current regulation thanks to the sinusoidal input current control in the closed loop control. To confirm the validity of the proposed circuit, theoretical analysis and experimental results from a 20-W LED driver prototype are presented.
다양한 조명들이 있으며 각각의 조명에는 그 특성에 적합한 구동 회로가 필요하다. 구동 회로에서 조광 범위 조정은 최근 생활수준의 향상으로 인해 일반 가정 및 사무실에 각 구성원 간의 시력보호, 능률향상, 실내분위기 조성을 위하여 반드시 필요한 기능으로 부각되고 있다. 또한 에너지 절약을 위해 절전 기능을 강조함에 따라 필요한 곳에 필요한 밝기만 유지하여 주는 역할이 더욱 중요해 지고 있다. 최근에는 회로 구성이 쉽고 보호 기능 구현 및 제어가 간편한 MCU를 이용한 조명 제어가 도입되고 있다. 본 논문에서는 이러한 추세에 맞추어 기존의 형광등과 최근의 AC LED 구동용 제어 보드를 MCU를 이용하여 조광 범위 조정이 가능하게 각각 구현 하였다.
본 논문은 AC 직구동 LED를 위한 MOSFET 기반의 위상 제어 조광기에 관한 것이다. 기존의 트라이악을 기반으로 하는 조광기는 트라이악 소자 특성에 많은 영향을 받는다. 트라이악은 래칭 전류와 유지 전류의 특성을 가지고 있다. 특히 래칭 전류는 조광기의 최소 조광 범위를 제한하는 요소로 작용한다. 또한 최대 조광 범위는 트라이악을 구동하기 위한 에너지에 의해 제한된다. 이러한 단점들을 극복하기 위해 본 논문에서는 트라이악이 아닌 MOSFET을 기반으로 하는 조광기를 제안한다. MOSFET은 래칭 전류, 유지 전류의 특성이 없으며 전압 구동 소자이기 때문에 기존의 조광기에 비해서 훨씬 넓은 조광 범위를 가진다. 또한, 제안하는 모델은 기존의 트라이악 기반의 조광기와 핀투핀 호환이 가능하다. 마지막으로 실제 실험을 통해 제안하는 조광기의 성능을 검증하였다.
본 논문에서는 LED드라이버의 지속적인 과제인 고역률, 효율개선 및 장수명화를 위한 연구를 진행하였다. 전체적인 토폴로지는 역률개선 및 출력전류제어의 성능을 자세히 관찰하기 위하여 투 스테이지 토폴로지를 선정하였으며, 1차측은 고 효율을 위하여 Bridgeless타입의 Totem-Pole bridgeless rectifier를 선정하였으며, 2차측은 LED드라이버의 수명을 좌우하는 DC 커패시턴스를 줄이기 위한 전류제어를 하기 위하여 Flyback DC-DC컨버터 토폴로지를 적용하였다. 일반적인 투 스테이지 토폴로지와 본 논문에서 제안한 토폴로지의 시뮬레이션 및 실험을 통하여 성능적인 분석을 통하여 LED드라이버의 효율증대 및 수명증가에 대한 내용을 다루었다.
JSTS:Journal of Semiconductor Technology and Science
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제15권3호
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pp.390-396
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2015
This paper proposes a method to reduce flicker when running an AC-power direct-drive type multiple string LED driver IC. The proposed method greatly decreases flicker using one capacitor and P-type MOSFET transistor (PMOS). The flicker index (FI) was reduced by over 40% through experiments, and less than half of the conventional external components are used in the passive valley fill circuit, which gives an advantage in the cost and utilization in the design of LED lighting modules. The 0.35 um 700 V BCD process was used to manufacture this LED driver.
In this paper, we experimented and analyzed about electric fire risk assessment methods of LED lightings for outdoor. LED lighting is composed of AC power lines, AC/DC converter, DC power lines and LED lamps. There are some risk factors of electric fire in LED lighting such as short circuit between power lines or power line and ground, dielectric breakdown, leakage current, abnormal voltage inflow, poor contacts(connections), etc. As a result of this study, insulation coverings of wire was ignited due to dielectric breakdown between power lines and molten marks were formed in copper conductor. LED lighting was blown out while short circuit, beside that, electrical disorder did not occur. When abnormal voltage was inflowed, electronic components such as varistor, condenser were damaged. Partial heating was produced and insulation was melted and carbonized by arc and heating while poor contacts were happened. We expect that the results of this study would be helpful for electrical safety of LED lightings for outdoor.
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[게시일 2004년 10월 1일]
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