KR20130113169A - 발광 다이오드 구동 장치 - Google Patents

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Abstract

본 발명은 발광 다이오드 구동 장치에 관한 것으로 특히, 발광 다이오드의 연속적인 구동이 가능한 발광 다이오드 구동 장치에 관한 것이다. 이러한 본 발명은, 교류 전원을 정류하여 맥류 전압을 공급하는 정류부; 상기 정류부에 연결되며, 직렬 접속되는 복수의 발광 다이오드를 포함하고, 두 개 이상의 그룹을 포함하는 발광부; 상기 발광부의 적어도 두 개의 그룹과 병렬로 연결되는 축전기; 및 상기 맥류 전압의 크기에 따라 상기 발광부의 그룹 중 적어도 하나 이상의 그룹을 선택적으로 구동하고, 상기 맥류 전압이 상기 발광부의 동작 전압보다 낮은 경우에, 상기 발광부의 적어도 어느 하나의 그룹과 연결되는 축전기의 방전 전류를 이용하여 상기 축전기와 병렬로 연결된 발광부의 그룹 중 적어도 어느 하나 이상의 그룹을 구동하는 구동 제어부를 포함하여 구성된다.

Description

발광 다이오드 구동 장치 {Apparatus for driving light emitting diode}
본 발명은 발광 다이오드 구동 장치에 관한 것으로 특히, 발광 다이오드의 연속적인 구동이 가능한 발광 다이오드 구동 장치에 관한 것이다.
조명 기기에 대한 광원, 발광 방식, 구동 방식 등에 대한 연구들이 진행되고 있으며, 최근에는 효율, 색 다양성, 디자인의 자율성 등에 장점이 있는 발광 다이오드(light emitting diode; LED)가 조명의 광원으로 주목받고 있다.
발광 다이오드는 순 방향으로 전압을 가했을 때 발광하는 반도체 소자로서, 수명이 길고, 소비 전력이 낮으며, 대량 생산에 적합한 전기적, 광학적, 물리적 특성을 가지고 있다.
이러한 발광 다이오드를 조명의 광원으로 효과적으로 이용하기 위하여 상용 교류 전원으로 구동할 수 있는 구동 시스템이 요구된다.
본 발명이 이루고자 하는 기술적 과제는, 발광 다이오드의 연속적인 구동이 가능하도록 하는 발광 다이오드 구동 장치를 제공하고자 한다.
상기 기술적 과제를 이루기 위하여, 본 발명은, 교류 전원을 정류하여 맥류 전압을 공급하는 정류부; 상기 정류부에 연결되며, 직렬 접속되는 복수의 발광 다이오드를 포함하고, 두 개 이상의 그룹을 포함하는 발광부; 상기 발광부의 적어도 두 개의 그룹과 병렬로 연결되는 축전기; 및 상기 맥류 전압의 크기에 따라 상기 발광부의 그룹 중 적어도 하나 이상의 그룹을 선택적으로 구동하고, 상기 맥류 전압이 상기 발광부의 동작 전압보다 낮은 경우에, 상기 발광부의 적어도 어느 하나의 그룹과 연결되는 축전기의 방전 전류를 이용하여 상기 축전기와 병렬로 연결된 발광부의 그룹 중 적어도 어느 하나 이상의 그룹을 구동하는 구동 제어부를 포함하여 구성된다.
여기서, 구동 제어부는, 상기 맥류 전압의 피크 부분을 포함하는 위상 상태에서 상기 축전기를 충전하도록 제어할 수 있다.
발광부는, 축전기와 병렬로 연결되는 제 1그룹 및 제 2그룹; 및 제 2그룹에 연결되는 제 3그룹을 포함할 수 있고, 경우에 따라, 제 3그룹과 연결되는 제 4그룹을 더 포함할 수도 있다.
구동 제어부는, 축전기의 방전 전류에 의하여, 제 1그룹에 속한 발광 다이오드가 구동되도록 할 수 있다.
또한, 구동 제어부는, 맥류 전압의 피크 부분을 포함하는 위상 상태에서 제 1그룹, 제 2그룹, 및 제 3그룹이 모두 발광하도록 제어할 수 있다.
이때, 축전기의 충전 전압은, 제 1그룹의 동작 전압보다 크게 될 수 있다.
여기서, 구동 제어부는, 제 1그룹, 제 2그룹, 및 제 3그룹 중 적어도 하나 이상의 그룹을 선택적으로 구동하도록 전류의 흐름을 제어하는 적어도 하나 이상의 스위치; 및 이 스위치를 제어하는 제어 회로를 포함할 수 있다.
이러한 스위치는, 제 1그룹과 축전기를 통하여 전류가 흐르도록 하는 제 1스위치; 및 제 1그룹, 제 2그룹, 및 제 3그룹을 통하여 전류가 흐르도록 하는 제 2스위치를 포함할 수 있다.
또한, 구동 제어부에는, 발광부의 밝기를 조절할 수 있는 디밍 제어부를 더 포함할 수 있다.
한편, 축전기에는 회로 보호부가 연결되어, 과전류 또는 과전압으로부터 발광부 및 회로를 보호할 수 있다. 이러한 회로 보호부는, 제너 다이오드 또는 TVS 칩을 포함할 수 있다.
회로의 구동에 따라, 맥류 전압의 크기에 따라, 축전기와 병렬로 연결된 두 그룹이 발광되는 전류 루프가 형성될 수 있다.
또한, 구동 제어부는, 축전기의 충전 전압이 축전기의 최대 충전 전압보다 낮은 전압 범위에서 제어할 수 있다.
이러한 구동 제어부는, 발광부와 연결되는 정전류 회로를 더 포함할 수 있다.
본 발명은 다음과 같은 효과가 있는 것이다.
먼저, 교류 전원에 의하여 직접 구동되는 발광 다이오드 구동 장치에 있어서, 발광 다이오드 광의 불연속 구간이 없이, 연속적으로 구동이 가능하여, 깜빡임 현상을 개선할 수 있다.
이러한 연속적인 구동은 축전기를 구비하고, 입력 전압에 따라 디밍 제어부의 제어 전압을 조절함으로써 일정한 출력이 제어될 수 있다.
이때, 축전기의 충전 및 방전 전압 또는 전하량은 축전기의 최대 용량보다 상대적으로 낮은 상태로 일정하게 제어할 수 있으므로, 축전기의 수명은 제한받지 않을 수 있다.
더욱이, 디밍 제어부가 공통 기준 전위에서 구현되므로, 회로 구성이 간단하게 구성될 수 있는 효과가 있는 것이다.
도 1은 발광 다이오드 구동 장치의 일례를 나타내는 회로도이다.
도 2a 및 도 2b, 도 3a 및 도 3b, 도 4a 및 도 4b, 도 5a 및 도 5b, 도 6a 및 도 6b, 도 7a 및 도 7b, 및 도 8a 및 도 8b는 맥류 전압의 크기 및 위상에 따른 도 1의 회로의 동작 및 파형을 나타내는 도이다.
도 9는 발광 다이오드 구동 장치의 다른 예를 나타내는 회로도이다.
도 10a 및 도 10b, 도 11a 및 도 11b, 도 12a 및 도 12b, 도 13a 및 도 13b, 및 도 14a 및 도 14b는 맥류 전압의 크기 및 위상에 따른 도 9의 회로의 동작 및 파형을 나타내는 도이다.
이하, 첨부된 도면을 참고하여 본 발명에 의한 실시예를 상세히 설명하면 다음과 같다.
본 발명이 여러 가지 수정 및 변형을 허용하면서도, 그 특정 실시예들이 도면들로 예시되어 나타내어지며, 이하에서 상세히 설명될 것이다. 그러나 본 발명을 개시된 특별한 형태로 한정하려는 의도는 아니며, 오히려 본 발명은 청구항들에 의해 정의된 본 발명의 사상과 합치되는 모든 수정, 균등 및 대용을 포함한다.
층, 영역 또는 기판과 같은 요소가 다른 구성요소 "상(on)"에 존재하는 것으로 언급될 때, 이것은 직접적으로 다른 요소 상에 존재하거나 또는 그 사이에 중간 요소가 존재할 수도 있다는 것을 이해할 수 있을 것이다.
비록 제1, 제2 등의 용어가 여러 가지 요소들, 성분들, 영역들, 층들 및/또는 지역들을 설명하기 위해 사용될 수 있지만, 이러한 요소들, 성분들, 영역들, 층들 및/또는 지역들은 이러한 용어에 의해 한정되어서는 안 된다는 것을 이해할 것이다.
도 1에서 도시하는 바와 같이, 발광 다이오드 구동 장치는, 교류 전원(10)을 정류하여 맥류 전압이 출력되는 정류부(20)를 포함한다. 이러한 정류부(20)는 교류 전원(10)을 전파 정류하는 브리지 다이오드를 포함할 수 있다.
또한, 이 맥류 전압에 의하여 구동되며, 직렬 접속되는 복수의 발광 다이오드를 포함하고, 적어도 두 개 이상의 그룹(31, 32, 33, 34)으로 나누어지는 발광부(30)를 포함한다.
그리고, 이 발광부(30)의 그룹 중 적어도 두 개의 그룹과 축전기(C1)가 병렬로 연결된다. 축전기(C1)에는 전류 흐름을 구성하도록 다이오드(D1)가 연결될 수 있다.
도 1에서는 네 개의 그룹을 포함하는 발광부(30)를 도시하고 있다. 즉, 제 1그룹(31; Group 1), 제 2그룹(32: Group 2), 제 3그룹(33: Group 3), 및 제 4그룹(34; Group 4)으로 이루어지는 발광부(30)를 도시하고 있으나, 경우에 따라 두 개의 그룹 또는 네 개 이상의 그룹을 포함할 수도 있다.
그리고, 구동 제어부(40)에서는 정류부(20)를 통과한 맥류 전압의 크기에 따라 발광부(30)의 그룹 중 적어도 하나 이상의 그룹을 선택적으로 구동할 수 있다.
이러한 구동 제어부(40)는 맥류 전압이 발광부(30)의 동작 전압보다 낮은 경우에, 발광부(30)의 적어도 어느 하나의 그룹과 연결되는 축전기(C1)의 방전 전류를 이용하여 발광부(30)의 그룹 중 적어도 어느 하나 이상의 그룹을 구동할 수 있다.
즉, 맥류 전압이 발광부(30)의 동작 전압보다 낮은 경우에, 축전기(C1)와 병렬로 연결된 발광부(30)의 그룹 중 어느 하나 이상의 그룹이 발광될 수 있다.
예를 들어, 도 1과 같은 회로의 구성에서는, 맥류 전압이 발광부(30)의 동작 전압보다 낮은 경우에, 축전기(C1)와 병렬로 연결된 제 1그룹(31) 및 제 2그룹(32) 중에서, 제 1그룹(31)에 속한 발광 다이오드가 구동될 수 있다. 즉, 축전기(C1)의 방전 경로에 발광부(30)의 제 1그룹(31)을 포함할 수 있다.
따라서, 이러한 다수의 그룹(31, 32, 33, 34)을 포함하는 발광부(30)를 구동함에 있어서, 맥류 전압이 발광부(30)의 어느 하나의 그룹의 동작 전압보다 낮은 경우에도 축전기(C1)의 방전 전류에 의하여 어느 하나의 그룹이 구동될 수 있으므로, 발광부(30)에 의한 광의 불연속 구간이 없이, 연속적으로 발광부(30)가 구동될 수 있는 것이다.
이때, 구동 제어부(40)는, 맥류 전압의 피크 부분을 포함하는 위상 상태에서 축전기(C1)를 충전하도록 제어할 수 있다. 축전기(C1)는 전해 축전기를 사용할 수 있다.
구동 제어부(40)는 맥류 전압의 피크 부분을 포함하는 위상 상태에서, 발광부(30)의 각 그룹(31, 32, 33, 34)이 모두 발광할 수 있도록 함과 동시에 축전기(C1)가 충전되도록 할 수 있다.
또한, 맥류 전압이 피크 부분보다 낮은 위상 상태에서도, 발광부(30)의 제 1그룹(31) 내지 제 3그룹(33)이 발광되는 상태에서 동시에 축전기(C1)의 충전이 이루어질 수도 있다.
이때, 축전기(C1)의 충전 전압은, 제 1그룹(31)의 동작 전압보다 크게 설정될 수 있다. 즉, 축전기(C1)와 발광부(30)의 제 1그룹(31) 및 제 2그룹(32)이 병렬로 연결되므로, 축전기(C1)에는 제 1그룹(31) 및 제 2그룹(32)을 동시에 구동할 수 있는 크기의 전압이 충전될 수 있다.
이와 같이, 축전기(C1)의 충전 및 방전 전압 또는 전하량은 축전기(C1)의 최대 용량보다 상대적으로 낮은 상태로 일정하게 제어할 수 있으므로, 축전기(C1)의 수명은 제한받지 않을 수 있다.
즉, 평활 축전기와 같이, 축전기가 허용하는 최대 충전 및 방전 전압이 주기적으로 충전 및 방전되는 축전기는 그 수명이 짧을 수 있으나, 도 1에서 도시하는 본 실시예에서 사용되는 축전기는 그 충전 및 방전 전압 값이 축전기가 허용하는 최대 충전 및 방전 전압보다 크게 낮은 범위에서 제어될 수 있으므로, 축전기의 수명이 크게 향상될 수 있는 것이다. 사실상, 도 1에서 도시하는 구동 회로의 수명은 축전기의 수명에 크게 제한받지 않게 되는 것이다.
한편, 구동 제어부(40)는 발광부(30)의 제 1그룹(31), 제 2그룹(32), 제 3그룹(33), 및 제 4그룹(34) 중 적어도 하나 이상의 그룹을 선택적으로 구동할 수 있도록 전류의 흐름을 제어하는 적어도 하나 이상의 스위치(SW1, SW2)를 포함할 수 있다.
도 1에서는 발광부(30)의 네 개의 그룹(31, 32, 33, 34)으로 흐르는 전류의 흐름을 제어하는 두 개의 스위치(SW1, SW2)가 구성된 상태를 도시하고 있다.
즉, 이들 스위치는, 제 1그룹(31)과 축전기(C1)를 통하여 전류가 흐르도록 하는 제 1스위치(SW1), 제 1그룹(31), 제 2그룹(32), 및 제 3그룹(33)을 통하여 전류가 흐르도록 하는 제 2스위치(SW2)를 포함할 수 있다.
이때, 두 스위치가 모두 열린 경우에는 발광부(30)의 네 개의 그룹(31, 32, 33, 34) 모두를 통하여 전류가 흐를 수 있게 되고, 이 경우에는 축전기(C1)의 충전이 함께 이루어질 수 있다.
또한, 이 스위치(SW1, SW2)를 각각 제어하는 제어 회로(41, 42)가 구성될 수 있다. 이러한 제 1 및 제 2제어 회로(41, 42), 제 1 및 제 2스위치(SW1, SW2), 및 제 4그룹(34)에는 정전류 회로(43)가 더 포함될 수 있다.
또한, 이러한 정전류 회로(43)는 제 1 및 제 2스위치(SW1, SW2)와 제 4그룹(34)에 별도로 연결되어, 역률을 개선할 수 있다.
제 1스위치(SW1)는 제 1그룹(31)과 제 2그룹(32) 사이에 연결되어, 축전기(C1)의 방전이 일어날 경우에, 이 축전기(C1) 및 제 1그룹(31)을 통하여 전류가 흘러서, 제 1그룹(31)에 속한 발광 다이오드가 점등될 수 있도록 한다.
이상에서 설명한 바와 같이, 교류 전원에 의하여 직접 구동되는 발광 다이오드 구동 장치에 있어서, 발광 다이오드 광의 불연속 구간이 없이, 연속적으로 구동이 가능하여, 깜빡임 현상을 개선할 수 있다.
이러한 연속적인 구동은 축전기(C1)를 구비하고, 이 축전기(C1)에 발광부(30)의 제 1그룹(31)의 구동 전압보다 높게 충전시킴으로써 가능하다.
이때, 축전기(C1)의 충전 및 방전 전압 또는 전하량은 축전기(C1)의 최대 용량보다 상대적으로 낮은 상태로 일정하게 제어할 수 있으므로, 축전기(C1)의 수명은 제한받지 않을 수 있다.
이하, 도 1의 회로에 의한 동작을 시간의 진행에 따라 상세히 설명하면 다음과 같다.
먼저, 회로는 초기 구동에 의해 축전기(C1)에는 제 1그룹(31)을 구동시킬 정도로 충전이 되어 있는 상태를 전제로 설명한다. 축전기(C1)는 제 1그룹(31) 및 제 2그룹(32)과 병렬 연결되어 있는 상태이므로, 제 1그룹(31)의 구동 전압보다 큰 값으로 충전될 수 있다.
맥류 전압(V1)의 크기가 작은 경우를 도 2a 및 도 2b를 참조하여 설명하면, 제 1제어 회로(41)의 작동에 의하여 제 1스위치(SW1)가 켜진 상태에서, 전류의 흐름은 D1을 통하여 축전기(C1)에 충전된 전류가 제 1그룹(31; Group 1)을 구동하는 상태가 된다.
따라서, 맥류 전압(V1)의 크기가 발광부(30)에 속한 그룹 중 어느 한 그룹을 발광시킬 정도의 구동 전압보다 낮은 경우에 축전기(C1)의 전하에 의하여 제 1그룹(31)이 발광하는 상태가 된다.
다음에, 맥류 전압(V1)의 크기가 커지게 되면, 도 3a 및 도 3b와 같이, 제 1제어 회로(41)의 작동에 의하여 제 1스위치(SW1)가 켜진 상태에서, 맥류 전압(V1)에 의하여 제 1그룹(31)이 발광하는 상태가 된다.
이후, 맥류 전압(V1)의 크기가 더 커지게 되면, 도 4a 및 도 4b와 같이, 제 2제어 회로(42)의 작동에 의하여 제 2스위치(SW2)가 켜진 상태에서 제 1그룹(31), 제 2그룹(32) 및 제 3그룹(33)에 속한 발광 다이오드가 점등되는 상태가 된다.
이때, 제 1그룹(31) 및 제 2그룹(32)과 병렬 연결된 축전기(C1) 측으로도 전류가 흐를 수 있으며, 이 전류에 의하여 축전기(C1)가 충전될 수 있다.
다음에, 다시 맥류 전압(V1)이 더 커져서 피크 부분을 포함하는 위상 상태에서는, 도 5a 및 도 5b와 같이, 스위치(SW1, SW2)가 모두 꺼진 상태에서, 제 1그룹(31), 제 2그룹(32), 제 3그룹(33) 및 제 4그룹(34)이 모두 발광하는 상태가 된다.
이때, 전류는 제 4그룹(34)과 정전류 회로(43)가 직접 연결된 경로를 통하여 흐르게 된다. 또한, 전류는 제 1그룹(31) 및 제 2그룹(32)과 병렬 연결된 축전기(C1) 측으로도 전류가 흐르게 되어, 이 전류에 의하여 축전기(C1)가 충전된다.
다음에, 다시 맥류 전압(V1)이 작아지면, 도 6a 및 도 6b와 같이, 제 2스위치(SW2)가 켜진 상태에서, 맥류 전압(V1)에 의하여 제 1그룹(31), 제 2그룹(32) 및 제 3그룹(33)이 발광하는 상태가 된다.
도 4a 및 도 4b에서 도시하는 상태와 마찬가지로, 제 1그룹(31) 및 제 2그룹(32)과 병렬 연결된 축전기(C1) 측으로도 전류가 흐를 수 있으며, 이 전류에 의하여 축전기(C1)가 충전될 수 있다.
이후, 맥류 전압(V1)이 더 작아지면, 도 7a 및 도 7b와 같이, 제 1스위치(SW1)가 켜진 상태에서, 맥류 전압(V1)에 의하여 제 1그룹(31)이 발광하는 상태가 된다.
그리고, 이후, 맥류 전압(V1)의 크기가 제 1그룹(31)의 구동 전압보다 낮아지면 전류는 축전기(C1)에서 공급되어 이 축전기(C1)의 방전 전류에 의하여 제 1그룹(31)이 발광하는 상태가 된다.
따라서, 맥류 전압(V1)의 크기가 발광부(30)를 발광시킬 수 있는 전압보다 작은 경우에도 적어도 제 1그룹(31)에 속한 발광 다이오드가 점등될 수 있으므로, 광의 불연속 구간이 사라지고, 연속적인 구동이 가능한 것이다.
또한, 축전기(C1)에 충전되는 전압을 최적화하여 입력 전압에 따른 구동 손실을 최소화할 수 있다.
도 9에서는 발광 다이오드 구동 장치의 다른 예를 도시하고 있다. 이러한 구동 장치는, 교류 전원(10)을 정류하여 맥류 전압이 출력되는 정류부(20)를 포함하고, 이 맥류 전압에 의하여 구동되며, 직렬 접속되는 복수의 발광 다이오드를 포함하고, 적어도 세 개의 그룹(31, 32, 33)으로 나누어지는 발광부(30)를 포함한다.
그리고, 이 발광부(30)의 그룹 중 적어도 두 개의 그룹과 축전기(C1)가 병렬로 연결된다. 축전기(C1)에는 전류 흐름을 구성하도록 제너 다이오드(Dz)가 연결될 수 있다.
도 9에서는 세 개의 그룹을 포함하는 발광부(30)를 도시하고 있다. 즉, 제 1그룹(31; Group 1), 제 2그룹(32: Group 2), 제 3그룹(33: Group 3)를 도시하고 있다.
그리고, 구동 제어부(40)에서는 정류부(20)를 통과한 맥류 전압의 크기에 따라 발광부(30)의 그룹 중 적어도 하나 이상의 그룹을 선택적으로 구동할 수 있다.
이러한 구동 제어부(40)는 맥류 전압이 발광부(30)의 동작 전압보다 낮은 경우에, 발광부(30)의 적어도 어느 하나의 그룹과 연결되는 축전기(C1)의 방전 전류를 이용하여 발광부(30)의 제 1그룹(31)이 구동되도록 제어할 수 있다.
이때, 제 1그룹(31)과 제 2그룹(32) 사이와, 축전기(C1)와 제너 다이오드(Dz) 사이에는 각각 저항(R4, R5)이 연결될 수 있다.
도 9와 같은 회로의 구성에서는, 맥류 전압이 발광부(30)의 동작 전압보다 낮은 경우에, 축전기(C1)와 병렬로 연결된 제 1그룹(31) 및 제 2그룹(32) 중에서, 제 1그룹(31)에 속한 발광 다이오드가 구동될 수 있다. 즉, 축전기(C1)의 방전 경로에 발광부(30)의 제 1그룹(31)을 포함할 수 있다.
따라서, 이러한 다수의 그룹(31, 32, 33, 34)을 포함하는 발광부(30)를 구동함에 있어서, 맥류 전압이 발광부(30)의 어느 하나의 그룹의 동작 전압보다 낮은 경우에도 축전기(C1)의 방전 전류에 의하여 어느 하나의 그룹이 구동될 수 있으므로, 발광부(30)에 의한 광의 불연속 구간이 없이, 연속적으로 발광부(30)가 구동될 수 있는 것이다.
제 1그룹(31)과 저항(R4) 사이에는 제 1스위치(SW1)가 연결되고, 제 3그룹(33)에는 제 2스위치(SW1)가 연결된다. 또한, 이 스위치(SW1, SW2)를 각각 제어하는 제어 회로(41, 42)가 구성될 수 있다.
한편, 구동 제어부(40)에는 발광부(30)의 밝기를 조절할 수 있는 디밍 제어부(44)를 더 포함할 수 있다.
그리고, 축전기(C1)의 방전 경로를 형성하는 제너 다이오드(Dz)는 회로에 과전류가 흐르지 않도록 하는 회로 보호부로서 작용할 수 있다. 경우에 따라, 제너 다이오드(Dz) 대신에 TVS(Transient Voltage Suppressor) 칩이 이용될 수도 있다.
이러한 제너 다이오드(Dz) 또는 TVS 칩은 회로에 과전압이 걸리는 경우에 이 과전압 또는 과전류가 발광부(30) 측으로 걸리지 않도록 클램핑할 수 있다.
한편, 도 9와 같은 회로는 맥류 전압의 크기에 따라, 축전기(C1)와 병렬로 연결된 두 그룹(31, 32)이 발광되는 전류 루프가 형성될 수 있다.
도 9의 상태에서, 축전기(C1)의 충전 전압은, 제 1그룹(31)의 동작 전압보다 크게 설정될 수 있다. 즉, 축전기(C1)와 발광부(30)의 제 1그룹(31) 및 제 2그룹(32)이 저항(R4, R5)가 연결된 상태에서 병렬로 연결되므로, 축전기(C1)에는 제 1그룹(31)의 구동 전압보다 큰 전압이 충전될 수 있다.
이와 같이, 축전기(C1)의 충전 및 방전 전압 또는 전하량은 축전기(C1)의 최대 용량보다 상대적으로 낮은 상태로 일정하게 제어할 수 있으므로, 축전기(C1)의 수명은 제한받지 않을 수 있으며, 이상에서 설명되지 않은 부분은 도 1의 예에서 설명한 사항이 동일하게 적용될 수 있다.
이하, 도 9의 회로에 의한 동작을 시간의 진행에 따라 상세히 설명하면 다음과 같다.
먼저, 회로는 초기 구동에 의해 축전기(C1)에는 제 1그룹(31)을 구동시킬 정도로 충전이 되어 있는 상태를 전제로 설명한다. 축전기(C1)는 제 1그룹(31) 및 제 2그룹(32)과 병렬 연결되어 있는 상태이므로, 제 1그룹(31)의 구동 전압보다 큰 값으로 충전될 수 있다.
맥류 전압(V1)의 크기가 작은 경우를 도 10a 및 도 10b를 참조하여 설명하면, 제 1제어 회로(41)의 작동에 의하여 제 1스위치(SW1)가 켜진 상태에서, 전류의 흐름은 제너 다이오드(Dz)를 통하여 축전기(C1)에 충전된 전류가 제 1그룹(31; Group 1) 및 제 2그룹(32; Group 2)을 구동하는 상태가 된다.
이와 같이, 제 2그룹(32)을 구동시킨 전류는 저항(R5) 및 축전기(C1)를 통하여 루프가 이루어질 수 있다. 또한, 전류의 경로는 축전기(C1)의 방전 전류가 제 1그룹(31)을 통하여 흐르고, 제 1스위치(SW1), 저항(R1)과 다이오드(D2) 측으로 이루어질 수 있다.
따라서, 맥류 전압(V1)의 크기가 발광부(30)에 속한 그룹 중 어느 한 그룹을 발광시킬 정도의 구동 전압보다 낮은 경우에 축전기(C1)의 전하에 의하여 제 1그룹(31) 및 제 2그룹(32)이 발광하는 상태가 된다.
이때, 구동 전압 값의 예를 들면, 제 1그룹(31)은 135V, 제 2그룹(32)은 5V의 전압 값으로 구동될 수 있다.
다음에, 맥류 전압(V1)의 크기가 커지게 되면, 도 11a 및 도 11b와 같이, 제 1제어 회로(41)의 작동에 의하여 제 1스위치(SW1)가 켜진 상태에서, 맥류 전압(V1)에 의하여 제 1그룹(31) 및 제 2그룹(32)이 발광하는 상태가 된다.
이때, 제 1그룹(31), 제 2그룹(32) 및 축전기(C1)가 연결되는 경로에는 전류 루프가 형성될 수 있고, 또한, 제 1스위치(SW1), 저항(R1)과 다이오드(D2) 측으로 흐를 수 있다.
이후, 맥류 전압(V1)이 더 커져서 피크 부분을 포함하는 위상 상태에서는, 도 12a 및 도 12b와 같이, 제 2스위치(SW2)가 켜진 상태에서, 제 1그룹(31), 제 2그룹(32) 및 제 3그룹(33)이 모두 발광하는 상태가 된다.
이때, 전류는 제 1그룹(31), 제 2그룹(32) 및 제 3그룹(33)과 제 2스위치(SW2)를 통하여 저항(R2) 측으로 흐르게 된다. 또한, 전류는 축전기(C1) 측으로도 전류가 흐르게 되어, 이 전류에 의하여 축전기(C1)가 충전된다.
이때, 구동 전압 값의 예를 들면, 제 1그룹(31)은 135V, 제 2그룹(32)은 5V, 그리고 제 3그룹(33)은 115V의 전압 값으로 구동될 수 있다.
다음에, 다시 맥류 전압(V1)이 작아지면, 도 13a 및 도 13b와 같이, 제 1스위치(SW2)가 켜진 상태에서, 맥류 전압(V1)에 의하여 제 1그룹(31) 및 제 2그룹(32)이 발광하는 상태가 된다.
이 경우, 도 11a 및 도 11b에서 도시하는 상태와 마찬가지로, 제 1그룹(31), 제 2그룹(32) 및 축전기(C1)가 연결되는 경로에는 전류 루프가 형성될 수 있고, 또한, 제 1스위치(SW1), 저항(R1)과 다이오드(D2) 측으로 흐를 수 있다.
이후, 맥류 전압(V1)이 더 작아지면, 도 14a 및 도 14b와 같이, 제 1스위치(SW1)가 켜진 상태에서, 전류의 흐름은 제너 다이오드(Dz)를 통하여 축전기(C1)에 충전된 전류가 제 1그룹(31; Group 1) 및 제 2그룹(32; Group 2)을 구동하는 상태가 된다.
이와 같이, 제 2그룹(32)을 구동시킨 전류는 저항(R5) 및 축전기(C1)를 통하여 루프가 이루어질 수 있다. 또한, 전류의 경로는 축전기(C1)의 방전 전류가 제 1그룹(31)을 통하여 흐르고, 제 1스위치(SW1), 저항(R1)과 다이오드(D2) 측으로 이루어질 수 있다. 이러한 사항은 도 10a 및 도 10b의 경우와 동일할 수 있다.
따라서, 맥류 전압(V1)의 크기가 발광부(30)에 속한 그룹 중 어느 한 그룹을 발광시킬 정도의 구동 전압보다 낮은 경우에 축전기(C1)의 전하에 의하여 제 1그룹(31) 및 제 2그룹(32)이 발광하는 상태가 된다.
경우에 따라서는, 전류 루프가 이루어지지 않고 제 1그룹(31)에 속한 발광 다이오드만 발광될 수도 있다. 이는 도 10a 및 도 10b의 경우에도 적용될 수 있다.
이와 같이, 맥류 전압(V1)의 크기가 발광부(30)를 발광시킬 수 있는 전압보다 작은 경우에도 적어도 제 1그룹(31)에 속한 발광 다이오드가 점등될 수 있으므로, 광의 불연속 구간이 사라지고, 연속적인 구동이 가능한 것이다.
이상에서 설명한 발광 다이오드 구동장치는, 교류 전원(10)에 의하여 직접 구동되는 발광 다이오드 구동 장치에 있어서, 발광 다이오드 광의 불연속 구간이 없이, 연속적으로 구동이 가능하여, 깜빡임 현상을 개선할 수 있다.
이러한 연속적인 구동은 축전기(C1)를 구비하고, 입력 전압에 따라 디밍 제어부(44)의 제어 전압을 조절함으로써 일정한 출력이 제어될 수 있다.
이때, 축전기(C1)의 충전 및 방전 전압 또는 전하량은 축전기(C1)의 최대 용량보다 상대적으로 낮은 상태로 일정하게 제어할 수 있으므로, 축전기(C1)의 수명은 제한받지 않을 수 있다.
더욱이, 디밍 제어부(44)가 공통 기준 전위에서 구현되므로, 회로 구성이 간단하게 구성될 수 있는 것이다.
한편, 본 명세서와 도면에 개시된 본 발명의 실시 예들은 이해를 돕기 위해 특정 예를 제시한 것에 지나지 않으며, 본 발명의 범위를 한정하고자 하는 것은 아니다. 여기에 개시된 실시 예들 이외에도 본 발명의 기술적 사상에 바탕을 둔 다른 변형 예들이 실시 가능하다는 것은, 본 발명이 속하는 기술 분야에서 통상의 지식을 가진 자에게 자명한 것이다.
10: 교류 전원 20: 정류부
30: 발광부 31: 제 1그룹
32: 제 2그룹 33: 제 3그룹
34: 제 4그룹 40: 구동 제어부
41: 제 1제어 회로 42: 제 2제어 회로
43: 정전류 회로 44: 디밍 제어부

Claims (15)

  1. 교류 전원을 정류하여 맥류 전압을 공급하는 정류부;
    상기 정류부에 연결되며, 직렬 접속되는 복수의 발광 다이오드를 포함하고, 두 개 이상의 그룹을 포함하는 발광부;
    상기 발광부의 적어도 두 개의 그룹과 병렬로 연결되는 축전기; 및
    상기 맥류 전압의 크기에 따라 상기 발광부의 그룹 중 적어도 하나 이상의 그룹을 선택적으로 구동하고, 상기 맥류 전압이 상기 발광부의 동작 전압보다 낮은 경우에, 상기 발광부의 적어도 어느 하나의 그룹과 연결되는 축전기의 방전 전류를 이용하여 상기 축전기와 병렬로 연결된 발광부의 그룹 중 적어도 어느 하나 이상의 그룹을 구동하는 구동 제어부를 포함하여 구성되는 것을 특징으로 하는 발광 다이오드 구동 장치.
  2. 제 1항에 있어서, 상기 구동 제어부는, 상기 맥류 전압의 피크 부분을 포함하는 위상 상태에서 상기 축전기를 충전하도록 제어하는 것을 특징으로 하는 발광 다이오드 구동 장치.
  3. 제 1항에 있어서, 상기 발광부는,
    상기 축전기와 병렬로 연결되는 제 1그룹 및 제 2그룹; 및
    상기 제 2그룹에 연결되는 제 3그룹을 포함하는 것을 특징으로 하는 발광 다이오드 구동 장치.
  4. 제 3항에 있어서, 상기 발광부는, 상기 제 3그룹과 연결되는 제 4그룹을 더 포함하는 것을 특징으로 하는 발광 다이오드 구동 장치.
  5. 제 3항에 있어서, 상기 구동 제어부는, 상기 축전기의 방전 전류에 의하여, 상기 제 1그룹에 속한 발광 다이오드가 구동되도록 하는 것을 특징으로 하는 발광 다이오드 구동 장치.
  6. 제 3항에 있어서, 상기 구동 제어부는, 상기 맥류 전압의 피크 부분을 포함하는 위상 상태에서 상기 제 1그룹, 제 2그룹, 및 제 3그룹이 모두 발광하도록 제어하는 것을 특징으로 하는 발광 다이오드 구동 장치.
  7. 제 3항에 있어서, 상기 축전기의 충전 전압은, 제 1그룹의 동작 전압보다 큰 것을 특징으로 하는 발광 다이오드 구동 장치.
  8. 제 3항에 있어서, 구동 제어부는,
    상기 제 1그룹, 제 2그룹, 및 제 3그룹 중 적어도 하나 이상의 그룹을 선택적으로 구동하도록 전류의 흐름을 제어하는 적어도 하나 이상의 스위치; 및
    상기 스위치를 제어하는 제어 회로를 포함하는 것을 특징으로 하는 발광 다이오드 구동 장치.
  9. 제 8항에 있어서, 상기 스위치는, 상기 제 1그룹과 축전기를 통하여 전류가 흐르도록 하는 제 1스위치; 및
    상기 제 1그룹, 제 2그룹, 및 제 3그룹을 통하여 전류가 흐르도록 하는 제 2스위치를 포함하는 것을 특징으로 하는 발광 다이오드 구동 장치.
  10. 제 1항에 있어서, 상기 발광부의 밝기를 조절할 수 있는 디밍 제어부를 더 포함하는 것을 특징으로 하는 발광 다이오드 구동 장치.
  11. 제 1항에 있어서, 상기 축전기에는 회로 보호부가 연결되는 것을 특징으로 하는 발광 다이오드 구동 장치.
  12. 제 11항에 있어서, 상기 회로 보호부는, 제너 다이오드 또는 TVS 칩을 포함하는 것을 특징으로 하는 발광 다이오드 구동 장치.
  13. 제 1항에 있어서, 상기 맥류 전압의 크기에 따라, 상기 축전기와 병렬로 연결된 두 그룹이 발광되는 전류 루프가 형성되는 것을 특징으로 하는 발광 다이오드 구동 장치.
  14. 제 1항에 있어서, 상기 구동 제어부는, 상기 축전기의 충전 전압이 상기 축전기의 최대 충전 전압보다 낮은 전압 범위에서 제어하는 것을 특징으로 하는 발광 다이오드 구동 장치.
  15. 제 1항에 있어서, 상기 구동 제어부는, 상기 발광부와 연결되는 정전류 회로를 더 포함하는 것을 특징으로 하는 발광 다이오드 구동 장치.
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