LED 가격이 하락함에 따라 다양한 조명 애플리케이션이 더욱 활기를 띠고 있다. 이 글에서는 LED 조명 애플리케이션의 개발 동향과 온세미컨덕터의 LED 파워 컨트롤러 솔루션에 대해 중점적으로 다루고자 한다.

안정적인 제품 품질을 위한 강력한 파워 솔루션 

LED 기술이 계속 발전함에 따라 다양한 색과 고휘도 기능을 갖춘 LED들이 속속 출시되어 여러 분야에 확대 적용되는 추세이다. 과거에는 주로 지시등으로만 사용되던 LED 는 그 가격이 계속 하락하면서 이제는 백열등이나 형광등과 같은 전통적인 광원을 대체해 자동차 조명뿐 아니라 각종 가전 제품으로까지 다양하게 적용되고 있다.

이러한 결과로 이제는 LED가 적용된 스마트폰, LCD TV, 빌딩 그리고 일반 조명 등이 우리 생활 여기저기에서 쉽게 볼 수 있게 됐다. 향후 수 년 내에 LED는 LED 조명 솔루션으로 적용될 것이다. 즉, 조명 애플리케이션의 프로그램 가능한 기능 및 유용성으로 인해 더욱 다양한 애플리케이션의 등장이 기대된다.

저전압 부품으로서의 LED가 갖는 순방향 전압 범위는 필요한 색상이나 전류에 따라 2V 에서 4.5V 사이다. LED는 밝기와 원하는 색상을 보장하기 위해 일정한 전류로 구동되어야 한다. 따라서 LED가 AC 입력, 태양열 패널, 12V 자동차 배터리, 직류식 파워 서플라이 혹은 저전압 교류 시스템을 비롯해 알카라인, 니켈 기반 및 충전식 리튬 배터리 등 서로 다른 파워 서플라이를 통합해 사용되려면 전력 변환이 필요하다. 

온세미컨덕터는 저전압과 고전압 기술, 파워 매니지먼트 솔루션에서 수년간 축적해 온 전문성을 바탕으로 반도체 조명이 현재 직면하고 있는 다양한 문제를 해결하기 위해 전문적 기술을 적용하고 있다. 온세미컨덕터는 휴대용 디스플레이, 자동차 내부 조명, LED 지시등용 정류기를 비롯해 빌딩, 산업, 자동차 및 휴대용 애플리케이션 분야와 관련된 반도체 조명 솔루션을 다양하게 제공한다.

온세미컨덕터의 LED 조명용 역률 보정, 유사 공진, 1차측 전류 모드 컨트롤러인 NCL30288은 절연 및 비절연 벅-부스트/SEPIC 정전류 LED 드라이버를 위해 설계된 역률 보정 플라이백 컨트롤러이다. 이 컨트롤러는 유사 공진으로 작동하면서 최적화된 효율성을 제공하는데 LED 전류를 1차측으로부터 단단히 조절할 수 있는 독점적 컨트롤 기능을 제공한다. 따라서 2차측 피드백 회로, 오프셋 및 옵토커플러의 필요성을 없애준다.

최소한의 외부 부품만을 필요로 하는 이 소자는 설계를 단순화하기 위해 강력한 안전 보호 제품군과 집적되어 출시된다. 이 소자는 특히 매우 컴팩트한 공간 효율적 설계를 위한 제품이다. 

NCL30288은 또한 1차측 피드팩이 있는 정전류 제어, 엄격한 전류 레귤레이션, 저조도 왜곡을 이용한 역률 보정, 넓은 V_CC 점위, 강화된 레귤레이션 정확성을 위한 라인 피드포워드, 넓은 온도 범위 (-40~125℃), 낮은 스타트업 전류 (13 μA typ.) 및 밸리 락 아웃, 자동 복구, 2차 다이오드 단락, LED 오픈 및 숏 회로 보호와 같은 기능들을 포함하고 있다.

타사의 제품들과 비교했을 때, NCL30288은 옵토커플러와 2차 제어 회로를 필요로 하지 않는다는 특징도 제공한다. 그뿐 아니라 더 나은 정확도를 위해 LED를 분류하거나 생산 중에 변경해야 할 필요도 없애준다. 이 제품의 사양은 조명용 산업 요구 조건들보다 뛰어나며 범용 파워 애플리케이션(90V~305V)을 지원하며 특히 LED 순방향 전압 범위 지원을 단순화해 열악한 환경에서 LED 드라이버의 과열을 방지한다.

일반 LED 시스템 장애에 대한 문제 해결 및 문제 해결을 위한 강력한 민첩성을 갖춘 이 제품은 야외 및 고온 환경에서의 애플리케이션도 지원한다. NCL30288은 필수 LED를 내장한 전자기기를 비롯해 LED 전구, LED 파워 드라이버, LED 조명 엔진, LED 튜브 및 LED 시스템 전자 제어 소자와 같은 최종 제품에 다양하게 적용된다. 

온세미컨덕터는 2016년 9월 페어차일드를 인수하면서 LED 조명으로 제품군을 확대했다. 역률 보정을 위한 정전압 1차측 레귤레이션 PWM 컨트롤러인 FL7740은 넓은 범용 입력 범위 (90V_AC에서 305V_AC 사이), 안정된 상태에서의 정밀 CV 레귤레이션(<±3%), 과부하 상태에서의 CV 레귤레이션(<±10%) 기능 등을 갖췄다. 차별화된 동적 기능은 라인 및 과부하 상태에서 출력 전압의 오버 슛 및 언더 슛을 최소화한다.

FL77400은 스마트 조명에 적용되었을 경우 100 Mw 부하 조건에서 0.3W 미만의 대기 전력을 구현한다. 이 파워 팩터는 넓은 출력 전력 확장성을 위해 PF 최적화가 가능할 때 반 부하 조건에서도 0.9보다 더 높다. 스타트업 시 루프 게인 전환 기술을 사용해 내장된 고전압 스타트업 회로와 목표 CV 레벨까지 도달하는 출력 전압을 제공하므로 스타트업 시간이 0.2초 미만이다. 이 소자는 과부하, 출력 다이오드 단락, 센싱 저항 단락 및 오픈, 출력 단락 및 과전압과 같은 다양한 보호 기능을 통해 시스템의 높은 신뢰도를 보장한다.