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LED 드라이버

LED 드라이버란?

LED 드라이버는 LED를 안정적으로 구동하고 안전하게 제어하기 위한 집적회로(IC)를 말합니다.

LED 드라이버인 제어 IC 내에는 다양한 기능을 내장할 수 있지만, 기본이 되는 기능은 LED 전용 스위칭 전원이며, LED는 전류 값에 따라 발광량이 변동하고, 색상에 따라 전류 값이 달라지기 때문에 안정적인 구동을 위해서는 높은 정밀도의 전류 제어가 필요합니다.

이를 위해서는 정전류 회로에 의한 제어가 매우 중요하며, 이것이 LED 드라이버의 주요 기능입니다. LED 드라이버는 광원용, 조명용 등 용도에 따라 적절한 제어를 할 수 있는 전용 제품이 각 제조사에서 다양하게 출시되고 있습니다.

LED 드라이버의 사용 용도

LED 드라이버의 사용 용도는 이름에서 알 수 있듯이 LED의 구동 제어용으로 사용되지만, 최근에는 조명기구에 형광등이 아닌 저소비전력과 수명이 긴 LED를 채용하는 것이 주류가 되면서 LED 드라이버도 조명용이 많이 판매되고 있습니다.

조명기구는 밝기 조절이 요구되는 경우가 많으며, 특히 LED 드라이버의 경우 엄격한 전류 제어가 중요합니다. 최근에는 SDGs로 대표되는 에너지 절약 추진의 관점에서 LED를 조명으로 전환하는 요구도 많아 고효율의 조명이 요구되고 있습니다.

이외에도 가전제품이나 자동차 등에 탑재되는 표시등으로도 LED를 채택하는 것이 대세이며, 이러한 용도로 전용 LED 드라이버가 개발되고 있는 실정입니다.

LED 드라이버의 원리

LED는 ‘Light Emitting Diode(발광 다이오드)’의 약자로, PN 접합의 순방향 바이어스 인가 시 발광하는 반도체 소자를 말하며, LED 드라이버의 원리는 이 반도체 소자의 다이오드 부분에 순방향 전류를 적절히 바이어스 공급하기 위한 회로를 내장하고 있다는 점에 있습니다. LED 드라이버는 IC에 집적된 정전류 발생 회로와 제품에 따라 PWM 제어 회로, SPI 및 I2C 인터페이스를 함께 내장하고 있습니다.

일반적으로 LED의 발광량은 흐르는 전류의 크기에 따라 변동하는데, LED는 전류 값에 따라 발광색(발광 파장)도 동시에 변화합니다. 또한, 전류를 너무 많이 흘리면 소자 수명에 큰 영향을 미칩니다. 따라서 LED의 발광 특성에 따라 광량, 색조, 발광 효율 등을 고려하여 사용하는 LED에 최적의 전류 값을 정밀하게 제어하면서 흘려보내야 하는데, 이를 위해 LED 드라이버가 사용되고 있습니다.

LED 드라이버는 단일 기능의 경우 디스크리트 제너다이오드나 MOSFET 등을 조합하여 구성할 수 있지만, 여러 개의 LED를 직렬 또는 병렬로 연결하여 최적 전류값이 다른 다양한 발광 색상의 LED를 조합하여 동작시키고자 하는 경우, 요구 사양을 만족시키기 위한 IC가 사용되고 있습니다. 사용되고 있습니다.

LED 드라이버의 기타 정보

1. LED 드라이버의 드라이버 형식

LED 드라이버에 사용되는 드라이버 형식은 선형형, 승압형 등 다양한 형식이 있습니다.

선형형
DCDC 컨버터를 내장하지 않고 MOSFET과 저항 등으로 정전류 제어를 하는 회로 형태입니다. 단일 기능이기 때문에 소형화 및 비용 절감은 가능하지만, 입력 전압이 높을 때 MOSFET의 손실이 크다는 단점이 있습니다.

승강압형
LED의 단수 증가에도 대응할 수 있는 승압 기능과 강압 시 손실 증가를 억제하여 고효율 동작이 가능한 회로 형태입니다. 그러나 회로가 복잡하고 비용도 높기 때문에 용도에 따라 승압이나 강압만 대응 가능한 LED 드라이버 형식도 널리 보급되고 있습니다.

2. PWM 제어

LED 드라이버에는 조광을 위해 PWM 제어가 널리 사용되고 있습니다. 드라이버의 DC 전류값을 조정하는 방식에서는 효율 저하로 인한 발열 영향의 문제와 전류 변화에 따른 파장 변화(발광색 변화)의 문제가 있기 때문입니다.

PWM 제어 드라이버의 경우, 직사각형 펄스의 폭(듀티비)을 조정하여 겉보기 전압을 가변하면 되기 때문에 조광에 따른 전력 손실이 발생하지 않습니다. 이러한 드라이버에서 LED의 디밍은 반고정 저항으로 하는 경우가 많으며, 반고정 저항을 제거하고 볼륨으로 교체하면 볼륨으로 조절 가능한 LED 드라이버가 됩니다.

LED의 밝기는 펄스의 듀티 사이클에 비례하는데, ON/OFF 사이클이 너무 느리면 사람의 눈으로 식별할 수 있어 조명이 깜빡이는 현상이 발생합니다. 따라서 PWM 제어의 설정 주파수에 주의를 기울여야 합니다.

3. 시리얼 인터페이스

가전제품이나 자동차 계기판에는 여러 가지 색상의 LED가 사용되는 경우가 많습니다. 제어하는 LED의 종류와 수량에 따라 ON/OFF나 바이어스 값의 아날로그 신호 교환만으로는 IC 연결이 어려울 수 있습니다. 이러한 경우에는 SPI나 I2C와 같은 몇 개의 선으로 디지털 제어가 가능한 시리얼 인터페이스가 사용됩니다.

시리얼 인터페이스 기능을 가진 LED 드라이버에는 수백 개의 LED를 동시에 제어할 수 있는 대규모 제품이나 채널별 밝기 제어 및 진단이 가능한 제품도 있습니다.

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