The Transactions of the Korean Institute of Power Electronics
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v.19
no.6
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pp.564-571
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2014
A single-stage current-balancing multi-channel light-emitting diode (LED) driver is proposed in this study. The conventional LED driver system consists of two cascaded power conversion stages, i.e., an isolation DC/DC converter and LED driver. LED driver is usually implemented with the same number of expensive boost converters as those of LED channels to tightly control the current through each LED channel. Therefore, its overall system size is not only bulky, but the cost is rather high. By contrast, the proposed LED driver system is composed of a single power stage with the DC/DC converter and LED driver merged. Although the current balancing circuit of the proposed LED driver requires only passive devices instead of expensive boost converters, all currents through multi-channel LEDs can be well balanced. Therefore, the proposed LED driver features a small system size, improved efficiency, and low cost. To confirm the validity of the proposed driver, its operation and performance are verified on a prototype for a 46" LED TV.
This study proposes a single-stage light-emitting diode (LED) tube lamp driver with input-current shaping for T8/T10-type fluorescent lamp replacements. The proposed AC-DC LED driver integrates a dual-boost converter with coupled inductors and a half-bridge series-resonant converter with a bridge rectifier into a single-stage power conversion topology. This paper presents the operational principles and design considerations for one T8-type 18 W-rated LED tube lamp with line input voltages ranging from 100 V rms to 120 V rms. Experimental results for the prototype driver show that the highest power factor (PF = 0.988), lowest input current total harmonic distortion (THD = 7.22%), and highest circuit efficiency (η = 92.42%) are obtained at an input voltage of 120 V. Hence, the proposed driver is feasible for use in energy-efficient indoor lighting applications.
Many industrial regions has used and extended the application of LED driver because of many advantage. Specially, due to the simplicity, miniaturization and power density, the flyback converter is selected by a lot of power engineer. Also, the electrolytic capacitor in this converter is used for the constant DC voltage of the converter because of the sufficient capacitance and the economic price. However, because of the characteristics of the electrolytic capacitor and ripple currents on the converter. the expected lifetime of the LED driver is more and more shorted. In this paper, a single-stage CCM PFC flyback converter with the film capacitor is suggested to extended the lifetime of the LED driver. In addition, the proposed converter with the LC filter is decreased the ripple current of the converter output.
This paper describes analysis and calculation of line frequency ripple current according to output capacitor value and effects of LED connection in the single stage flyback converter with high power factor. The low frequency output ripple current delivered from single stage converter has been analyzed in detail and the method evaluating parasitic resistance included in LED has been provided. In order to verify the equation derived in this paper, the single stage flyback converter has been designed with constant output current regulation with DCM operation. Experiments were conducted with different LED load structures to analyze the effect of LED parasitic resistance on output ripple current. As test results, the calculation can provide guide line to select capacitor values depending on output ripple current and LED characteristics.
The Transactions of The Korean Institute of Electrical Engineers
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v.62
no.11
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pp.1550-1559
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2013
Light emitting diode(LED) lighting has been applied various industry fields because of its high efficiency, low power consumption, long life time, and environment friendly characteristics. Generally, LED lighting needs a driver to maintain constant current. Most popular driver is the switching converter. In the converter, there are several electrolytic capacitors. However the lifespan of the electrolytic capacitor is much shorter than LED. Therefore the lifespan of LED lighting with electrolytic capacitor is decreased. Also, LED lighting needs dimming control because of various needs and energy saving. This paper presents the dimmable single-stage PFC DCM flyback converter without electrolytic capacitor and parallel LC resonant filter for reducing 120[Hz] ripple on the output. The type 2 controller is used to maintain constant current and the analog dimming control is used. The proposed converter is verified through simulation and experimental works.
Kim, Seong-Ju;Kim, Young-Seok;Kim, Choon-Taek;Lee, Joon-Min;La, Jae-Du
Journal of Electrical Engineering and Technology
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v.10
no.5
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pp.2031-2039
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2015
In the LED lighting industry, the dimming function in the LED lamp is required by demands of many consumers. To drive this LED lighting, various types of power converters have been applied. Among them, an LLC resonant converter could be applied for high power LED lighting because of its high efficiency and high power density, etc. The function of power factor correction (PFC) might be added to it. In this paper, a dimmable single-stage asymmetrical LLC resonant converter is proposed. The proposed converter performs both input-current harmonics reduction and PFC using the discontinuous conduction mode (DCM). Also, the lower voltage stress across switching devices as well as the zero voltage switching (ZVS) in switching devices is realized by the proposed topology. It can reduce cost and has high efficiency of the driver. In addition, the regulation of the output power by variable switching frequency can vary the brightness of a light. In the proposed converter, one of the attractive advantages doesn’t need any extra control circuits for the dimming function. To verify the performance of the proposed converter, simulation and experimental results from a 300W prototype are provided.
The Transactions of the Korean Institute of Power Electronics
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v.23
no.1
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pp.59-65
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2018
A new single-stage flyback power converter with PFC for electrolytic capacitor-less LED driver is proposed in this study. This method minimizes the peak-to-average ratio of the LED driving pulsating current by adding the LED driving current near the LED current valley area, as well as the third harmonic component injection into the input current. The reduced peak current value of the LED drive current minimizes the thermal stress of the LED itself, thereby increasing the reliability of the LED, as well as achieving a long lifetime. Simulation and experimental results show the usefulness of the proposed topology.
Journal of the Korean Institute of Illuminating and Electrical Installation Engineers
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v.27
no.2
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pp.84-94
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2013
In case when the existing TRIAC phase controlled dimmer is drove for the LED lighting equipments, there are many problems such as the LED flicker in low phase-angles, the acoustic noise and elements damage by increase of the peak voltage in the input filter capacitor, mulfunction by insufficiency of the TRIAC holding current, and the abnormal oscillation by LC resonant. In this paper, we proposes the single-stage quasi-resonant PSR(Primary Side Regulation) PWM converter, and the design, the simulation and experiment are performed. As a result, it could confirm that the proposed PWM converter is the lighting equipments for LED drive which can alternate the existing 60W class incandescent bulbs and it has the high drive performance of the efficiency 80% and over, the power factor 0.95 and over under the normal voltage 220V. Finally, total harmonic distortion(THD) is gratified with a standard[1] of the lighting equipments and the durability is evaluated as the high reliablilty of 150,000 hours and over.
Kim, In-Bum;Park, Kyu-Min;Han, Sang-Kyoo;Hong, Sung-Soo;Kim, Hyun-Jung;Lee, Sang-Hoon;Lee, Hyo-Bum;Lee, Kwang-Il;Roh, Chung-Wook
Proceedings of the KIPE Conference
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2008.06a
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pp.541-543
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2008
현재 폭넓은 시장을 형성하고 있는 LED는 전 세계적으로 이슈화 되고 있는 친환경 조명기기로 각광받고 있으며, 향후 조명 산업의 50% 이상 시장 점유율을 차지할 것으로 예상된다. 본 논문에서는 Analog Dimming을 이용하여 Single-stage LED 구동 회로를 제안한다. 제안된 회로는 기존 방식과 달리 DC/DC단이 없으므로 가격 경쟁력 및 높은 전력 변환 효율을 확보할 수 있고, 고조파 규제 만족을 위한 역률 보정 기능이 있으며 휘도를 선형적으로 제어할 수 있는 Analog Dimming 기능을 가지고 있다. 최종적으로 제안된 Single-stage LED 구동 회로의 동작 및 Analog Dimming 제어 기법을 소개하고, 시뮬레이션 및 40W급 시작품을 제작, 동작 실험을 통하여 그 타당성을 검증한다.
This paper presents a secondary-side, dual-mode feedback LLC resonant controller IC with dynamic PWM dimming for LED backlight units. In order to reduce the cost, master and slave outputs can be generated simultaneously with a single LLC resonant core based on dual-mode feedback topologies. Pulse Frequency Modulation (PFM) and Pulse Width Modulation (PWM) schemes are used for the master stage and slave stage, respectively. In order to guarantee the correct dual feedback operation, Phased-Locked Loop (PLL)-based automatic duty control circuit is proposed in this paper. The chip is fabricated using $0.35{\mu}m$ Bipolar-CMOS-DMOS (BCD) technology, and the die size is $2.5mm{\times}2.5mm$. The frequency of the gate driver (GDA/GDB) in the clock generator ranges from 50 to 425 kHz. The current consumption of the LLC resonant controller IC is 40 mA for a 100 kHz operation frequency using a 15 V supply. The duty ratio of the slave stage can be controlled from 40% to 60% independent of the frequency of the master stage.
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[게시일 2004년 10월 1일]
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