In order to reduce the cost, improve the efficiency and simplify the complicated control of existing isolated LED drivers, an improved boundary conduction mode (BCM) Buck ac-dc light emitting diode (LED) driver with extended output voltage and low total harmonic distortion is proposed. With a coupled inductor winding and a stacked output, its output voltage can be elevated to a much higher value when compared to that of the conventional Buck ac-dc converter, without sacrificing the input harmonics and power factor. Therefore, the proposed Buck LED driver can meet the IEC61000-3-2 (Class C) limitation and has a low THD. The operating principle of the topology and the design methodology of the ac-dc LED driver are presented. A 150 W ac-dc prototype was built in the laboratory and it shows that the input current harmonics meet the lighting standard. In addition, the THD is less than 16% at a typical ac input. The peak efficiency is higher than 96.5% at a full load and a normal input.
본 논문에서는 가변안내표지판(VMS)용 멀티-채널 LED Driver IC를 설계 연구 하였다. 설계한 LED Driver IC의 채널 수는 96 채널을 기본으로 하여 여분의 64채널을 추가로 구성하였다. VDD는 동작 환경에 따라 사용할 수 있게 12V, 6V, 3.3V로 구성하였다. 각 채널당 전류는 20mA로 일정한 전류가 흐를 수 있도록 하였다. 온도 변화에 따른 전류 변화로 인한 LED 휘도특성 변화를 줄이기 위해 트랜지스터를 여러단으로 쌓아 회로를 구성하였으며 내부 회로에 PTAT과 Bandgap Reference를 이용하여 트랜지스터에 안정적인 전원이 공급될 수 있게 구성하였다. 본 논문에 사용된 공정은 동부 0.13um 공정으로 최대 3.3V까지 사용할 수 있지만 12V및 6V에도 사용할 수 있게 트랜스지터를 쌓는 회로를 구성하였다.
This paper shows the method of modeling and simulation of LED driver circuit. Simplified LED modeling is introduced and a driver IC, HV9910, is modeled by implementing the major function blocks. Circuit of buck type converter is constructed for simulation. Simulation includes the internal function of IC and various performances such as LED array current control and dimming. This results show that simulation approach is valid for circuit optimization and reduction of development time.
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.
최근 LED 디스플레이 시스템의 대형화에 따라서 시스템의 효과적인 전력 제어 방법에 대한 연구가 진행 중이다. 그 중에서 본 논문에서는 BLU(Backlight unit)시스템의 채널 별 LED 특성차에 기인한 전력 손실을 최소화하기 위한 전력 제어 방법을 제안하였다. 제안된 전력 제어 기능을 갖는 LED 드라이버 IC는 전 채널의 정전류 동작이 가능한 최소 headroom 전압을 검출 후 DC-DC 컨버터 출력을 선형적으로 제어하여, 불필요한 추가 전압에 따른 전력 소모를 최소화 할 수 있도록 하였다. 또한 채널 별 전압 감지 비교기와 기준 전압 생성 회로가 필요하지 않아서 집적 회로 구현시 칩사이즈 감소 및 안정화 측면에서 큰 장점을 갖는다. 제안된 전력 제어 기능 동작을 검증하기 위해서, DC-DC 내장형 전력제어 LED driver IC를 Cadence 및 Synopsys사의 Design Tool을 사용하여 설계하였으며, Magnachip 0.35um 5V/40V CMOS 공정을 사용하여 제작하였다. 제작된 IC실험을 통해서 제안된 전력 제어 방법이 BLU시스템의 최소 필요 전압을 정상적으로 제어함을 확인하였다.
본 논문은 Zigbee를 이용한 LED 조명 제어 모듈을 구성 하고자 하였다. LED 조명 제어 모듈은 주변 밝기의 변화에 따라 LED 조명의 밝기를 제어하도록 하였으며, 논문에서 구성된 제어 모듈은 8bit 마이크로 컨트롤러를 사용하여 LED 디밍 및 무선 조도 측정이 가능하도록 구성하였다. 제안된 방법을 적용시 소비전력량 3.4~0.4W의 변화로 평균 48%까지 개선될 수 있다. 측정된 주변 조도값을 ADC 변환하여 설정된 PWM 파형으로 출력하게된다. 이렇게 출력된 파형에 따라 LED Driver에서 출력되는 전류값 변화에 따라 LED 조명의 밝기를 제어하게 된다. 또한 근거리 무선통신이 가능한 Zigbee를 이용하여 무선을 이용한 조도 측정값을 전송가능 하도록 구성하였다.
Recently, LED is being used as various applications such as home lightings, work lightings and so on. EMI noise generated from LED driver have become a problem according to increase the use of LED. In this paper, Active EMI filter composed active and passive components is discribed as a method of solving a problem of EMI. The proposed filter is applied to the 160W LED load to verify performance experimentally. To compare the performance, We did an experiment using the proposed filter and the passive filter on the same 160W LED load and Driver System. As a result, The proposed Active EMI filter attenuated Conduction EMI noise better than any existing passive filter.
Most LED drivers uses current control method to adjust LED current. Using AC power grid such as off-line converter, Buck topology is popular because input voltage of LED driver is much higher than LED output voltage. Normally DCM current control is more popular than CCM current mode control in the range of below 50W, But DCM characteristics are dependent on the input voltage variation. This paper deals with what should be considered in DCM for LED driver with valley fill circuit.
JSTS:Journal of Semiconductor Technology and Science
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제15권4호
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pp.484-492
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2015
This paper proposes a PWM phase-shift circuit to make that the LED lighting system distributes the channel currents evenly for any number of LED strings by generating evenly phase-shifted PWM signals for multiple LED driver ICs. The evenly distributed channel currents reduce the peak current, the decoupling capacitor size, and EMI noise. The PWM phase-shift circuit makes an arbitrary degree of PWM phase-shift by using a resistor and a capacitor. It measures the RC delay once. It reduces the number of external resistors and capacitors by providing zero and 180 degree phase-shift modes requiring no resistor and capacitor. An LED driver IC with the PWM phase-shift circuit was fabricated with a $0.35{\mu}m$ BCDMOS process. The PWM phase-shift circuit receives a PWM signal of 50 Hz~20 kHz at $f_{CLK}=450kHz$ and it generates a $0{\sim}360^{\circ}$ phase-shifted PWM signal with $R=0{\sim}1.1M{\Omega}$ at C=1 nF and $f_{PWM}=1kHz$. The measured phase errors are 1.74~3.94% due to parasitic capacitances.
Journal of information and communication convergence engineering
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제11권4호
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pp.247-252
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2013
An intelligent light emitting diode (LED) dimming system is designed and implemented for energy-saving lighting systems. An LED light bulb is powered by an LED driver controlled by a microcontroller using pulse width modulation (PWM) signals. By changing the duty cycle of the PWM signals, the LED driver generates a driving current of up to 1,000 mA. The current consumption by the LED light bulb exhibits a very linear characteristic that indicates that the level of LED dimming can be finely tuned. Multiple sensors-lighting intensity and ultrasonic range sensors-are combined with the LED dimming system to realize an automatically controllable LED lighting system. The light intensity sensor is capable of sensing ambient light. The ultrasonic range sensor can detect objects from 0.15 to 5.6 m at a resolution of 0.0254 m. The collected information by the light intensity and ultrasonic range sensors is processed by the microcontroller that in turn automatically controls the brightness of the LED light bulb. The algorithm of the software for the LED dimming system is also described.
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[게시일 2004년 10월 1일]
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