JP2013135231A - 発光ダイオード駆動装置 - Google Patents

Abstract

【課題】トランス及び平滑キャパシタなしても、発光ダイオードを駆動すると共に電力損失及び発熱問題を改善することができる、発光ダイオード駆動装置を提供する。
【解決手段】発光ダイオード駆動装置１００は、少なくとも一つのダイオードが含む複数の発光ダイオードグループ１１０と、複数の発光ダイオードグループ１１０の各々に接続され、該当制御信号が活性化されると、接続された発光ダイオードグループ１１０を駆動させるスイッチを複数個含むスイッチ部グループ１２０と、複数の発光ダイオードグループ１１０に入力される入力電圧と複数の発光ダイオードグループ１１０から出力される出力電圧とを比較して比較値を算出し、該比較値を用いて制御信号を生成するスイッチ制御部１４０とを含む。
【選択図】図１

Description

本発明は、発光ダイオード駆動装置に関し、特に、電力損失による発熱問題を改善するための発光ダイオード駆動装置に関する。

発光ダイオード（Ｌｉｇｈｔ Ｅｍｉｔｔｉｎｇ Ｄｉｏｄｅ：ＬＥＤ）は、体積が小さく、電力消耗を減らすことができ、発光駆動が早く、寿命が長いという長所がある。そのため、発光ダイオードは、殆どの照明装置において既存の照明光源の代わりに用いられている。

一般に、発光ダイオードの駆動装置は、入力される交流（ＡＣ）信号をトランス及び平滑キャパシタを含むコンバータを用いて直流（ＤＣ）信号に変換して、発光ダイオードを駆動する。

トランスは、１次側と２次側とを電気的に分離させる長所があるが、体積が大きくコストが高いという短所がある。

平滑キャパシタは、大容量の電解コンデンサを用いるのが一般的であるが、体積が大きくコストが高く、その寿命は発光ダイオードの寿命より短いため、全体システムの寿命を短縮させる影響を与える。

そのため、トランス及び平滑キャパシタを含むコンバータを用いるＬＥＤ駆動装置の代わりに、定電流源を用いるＬＥＤ駆動装置が示されている。

しかし、この定電流源を備えるＬＥＤ駆動装置の場合、入力電圧で駆動されたダイオードの電圧を引いた分の電圧が該定電流源のドレインにかかるため、該定電流源の出力抵抗が大きくなる。

韓国公開特許第２０１１-００１３１６７号公報

このような出力抵抗の増加は、ＬＥＤ駆動装置内に発熱や電力損失（Ｐｏｗｅｒ ｌｏｓｓ）の増加をもたらし、ＬＥＤ駆動装置の信頼性を低下させるという不都合がある。

本発明は上記の問題に鑑みて成されたものであって、 トランス及び平滑キャパシタなしても、発光ダイオードを駆動すると共に電力損失及び発熱問題を改善することができる、発光ダイオード駆動装置を提供することに、その目的がある。

上記目的を解決するために、本発明による発光ダイオード駆動装置は、少なくとも一つのダイオードを含む複数の発光ダイオードグループと、この複数の発光ダイオードグループの各々に接続され、該当制御信号が活性化されると、接続された発光ダイオードグループを駆動させるスイッチを複数個含むスイッチ部グループと、前記複数の発光ダイオードグループに入力される入力電圧と前記複数の発光ダイオードグループから出力される出力電圧とを比較して比較値を算出し、該比較値を用いて前記制御信号を生成するスイッチ制御部とを含む。

前記発光ダイオード駆動装置は、交流電源及び整流回路で構成される電源部をさらに含む。

前記スイッチ制御部は、前記入力電圧と前記出力電圧とを比較し、該比較結果に基づいて比較信号を生成する電圧比較部と、この電圧比較部から出力される前記比較信号とランプ信号との間の差を用いてパルス信号を生成し、該生成されたパルス信号のデューティーを決めるデューティー決定部と、このデューティー決定部から出力される出力信号に応じて前記制御信号を生成して出力する制御信号出力部とを含む。

前記電圧比較部は、前記入力信号のレベルを感知してディジタル信号に変換するアナログ−ディジタルコンバータと、このアナログ−ディジタルコンバータの出力を入力されて前記入力信号のレベルに対応する基準電圧を生成するディジタル-アナログコンバータと、複数の発光ダイオードグループの前記出力電圧を感知し、該感知された出力電圧値を平均化する平均化部と、前記ディジタル-アナログコンバータで生成された基準電圧と前記平均化部で生成された出力電圧との間の差に基づいて電流エラー値を算出し、該算出されたエラー値を増幅した比較信号を前記デューティー決定部に供給する比較部とを含む。

前記デューティー決定部は、パルス幅変調動作が可能になるように前記ランプ信号を生成するオシレータ部と、このオシレータ部から供給される前記ランプ信号と前記電圧比較部から供給される比較信号とを入力信号の差に基づいて前記パルス信号として生成するパルス信号生成部と、基準クロックに応じて前記パルス信号生成部から供給されるパルス信号をラッチするラッチ部とを含む。

前記基準クロックは、前記オシレータ部で生成される信号であってもよい。

前記基準クロックは、前記ランプ信号であってもよい。

前記制御信号出力部は、前記デューティー決定部から出力される信号のレベルをバッファリングするバッファ部と、前記電圧比較部のアナログ−ディジタルコンバータの出力に応じて、前記デューティー決定部から出力される信号を前記複数の制御信号として生成して前記スイッチ部グループに出力させるデマックス（ＤＥＭＵＸ）部とを含む。

前記スイッチ制御部は、前記入力電圧を用いて前記デューティー決定部に供給される内部電源電圧を発生する電圧生成部をさらに含む。

また、上記目的を解決するために、本発明の実施形態による発光ダイオード駆動装置は、直列接続される複数の発光ダイオードグループと、この複数の発光ダイオードグループの各々とグラウンド電圧端との間に接続され、該当制御信号が活性化されると、接続された発光ダイオードグループを駆動させるスイッチを複数個含むスイッチ部グループと、前記複数の発光ダイオードグループに入力される入力電圧とセンシング抵抗を通じて感知された複数の発光ダイオードグループの出力電圧とを比較して比較値を算出し、該比較値を用いて前記制御信号を生成するスイッチ制御部とを含む。

前記センシング抵抗は、前記スイッチ部グループの一端と前記接地電圧端との間に設けられる。

前記発光ダイオード駆動装置は、交流電源及び整流回路で構成される電源部をさらに含む。

前記スイッチ制御部は、前記入力電圧と前記出力電圧とを比較し、該比較結果に基づいて算出された比較値を増幅させる電圧比較部と、この電圧比較部から出力される比較信号とランプ信号との間の差を用いてパルス信号を生成し、該生成されたパルス信号のノイズをとり除くデューティー決定部と、このデューティー決定部から出力される出力信号に応じて、前記制御信号を生成して出力する制御信号出力部とを含む。

前記電圧比較部は、前記入力信号のレベルを感知してディジタル信号に変換するアナログ−ディジタルコンバータと、このアナログ−ディジタルコンバータの出力を入力されて前記入力信号のレベルに対応する基準電圧を生成するディジタル-アナログコンバータと、前記センシング抵抗から前記出力電圧を感知し、該感知された出力電圧値を平均化する平均化部と、前記ディジタル-アナログコンバータで生成された基準電圧と前記平均化部で生成された出力電圧との間の差に基づいて電流エラー値を算出し、該算出されたエラー値を増幅した比較信号を前記デューティー決定部に供給する比較部とを含む。

前記デューティー決定部は、パルス幅変調動作が可能になるようにランプ信号を生成するオシレータ部と、このオシレータ部から供給される前記ランプ信号と前記電圧比較部から供給される比較信号とを入力信号の差に基づいて前記パルス信号として生成するパルス信号生成部と、基準クロックに応じて前記パルス信号生成部から供給されるパルス信号をラッチしてパルス信号のノイズを防止するラッチ部とを含む。

前記基準クロックは、前記オシレータ部で生成される信号であってもよい。

前記基準クロックは、前記ランプ信号であってもよい。

前記制御信号出力部は、前記デューティー決定部から出力される信号のレベルをバッファリングするバッファ部と、前記電圧比較部のアナログ−ディジタルコンバータの出力に応じて、前記デューティー決定部から出力される信号を前記制御信号として生成して前記スイッチ部グループに出力させるＤＥＭＵＸ部とを含む。

前記スイッチ制御部は、前記入力電圧を用いて前記デューティー決定部に供給される内部電源電圧を発生する電圧生成部をさらに含む。

本発明によれば、トランス及び平滑キャパシタなしでも発光ダイオードを駆動することができるという効果を奏する。

また、本発明によれば、発光ダイオードの入力電圧の変化に応じてターンオンされる発光ダイオードグループの数を調節することができ、不要な電力損失や発熱問題を解決することができるという効果を奏する。

本発明の一実施形態による発光ダイオード駆動装置を示すブロック図である。 図１のスイッチ制御部を示す詳細ブロック図である。 本発明の一実施形態による発光ダイオード駆動装置の出力波形を示す図面である。

以下、本発明の好適な実施の形態は図面を参考にして詳細に説明する。次に示される各実施の形態は当業者にとって本発明の思想が十分に伝達されることができるようにするために例として挙げられるものである。従って、本発明は以下示している各実施の形態に限定されることなく他の形態で具体化されることができる。そして、図面において、装置の大きさ及び厚さなどは便宜上誇張して表現されることができる。明細書全体に渡って同一の参照符号は同一の構成要素を示している。

本明細書で使われた用語は、実施形態を説明するためのものであって、本発明を制限しようとするものではない。本明細書において、単数形は文句で特別に言及しない限り複数形も含む。明細書で使われる「含む」とは、言及された構成要素、ステップ、動作及び/又は素子は、一つ以上の他の構成要素、ステップ、動作及び／又は素子の存在または追加を排除しないことに理解されたい。

以下、添付の図面を参照して、本発明の実施形態による発光ダイオード駆動装置について詳記する。

図１は、本発明の一実施形態による発光ダイオード駆動装置を示す図面である。

図１に示すように、本発明の一実施形態による発光ダイオード駆動装置１００は、発光ダイオードグループ１１０、スイッチ部グループ１２０、電源部１３０及びスイッチ制御部１４０を含む。

発光ダイオードグループ１１０は、直列接続される第１〜第３の発光ダイオードグループＧ１、Ｇ２、Ｇ３を含む。

第１〜第３の発光ダイオードグループＧ１、Ｇ２、Ｇ３の各々には、少なくとも一つのダイオードが直列接続され、各ダイオードは一つの陰極（ｃａｔｈｏｄｅ）及び一つの陽極（ａｎｏｄｅ）を有する。

スイッチ部グループ１２０は、第１〜第３の発光ダイオードグループＧ１、Ｇ２、Ｇ３各々に対応して接続される第１〜第３のスイッチ部ＳＷ１、ＳＷ２、ＳＷ３を含む。

第１のスイッチ部ＳＷ１は、第１の制御信号Ａに応じて、第１の発光ダイオードグループＧ１を動作させる。

第１のスイッチ部ＳＷ１は、一例として、ＮＭＯＳトランジスタで形成され、これに限定するものではない。例えば、スイッチング素子なら全て可能である。

第１のスイッチ部ＳＷ１の一端は、第１及び第２の発光ダイオードグループＧ１、Ｇ２間に形成されたノードＮ１に接続され、第１のスイッチ部ＳＷ１の他端は接地電圧端Ｖｓｓに接続され、第１のスイッチ部ＳＷ１のゲートはスイッチ制御部１４０から供給される第１の制御信号Ａをゲート信号として受け取る。

第２のスイッチ部ＳＷ２は、第２の制御信号Ｂに応じて、第１及び第２の発光ダイオードグループＧ１、Ｇ２を同時に動作させる。

第２のスイッチ部ＳＷ２は、一例として、ＮＭＯＳトランジスタで形成されるが、これに限定するものではない。例えば、スイッチング素子なら全て可能である。

第２のスイッチ部ＳＷ２の一端は、第２及び第３の発光ダイオードグループＧ２、Ｇ３間に形成されたノードＮ２に接続され、第２のスイッチ部ＳＷ２の他端は接地電圧端Ｖｓｓに接続され、第２のスイッチ部ＳＷ２のゲートはスイッチ制御部１４０から供給される第２の制御信号Ｂをゲート信号として受け取る。

第３のスイッチ部ＳＷ３は、第３の制御信号Ｃに応じて、第１〜第３の発光ダイオードグループＧ１、Ｇ２、Ｇ３を同時に動作させる。

第３のスイッチ部ＳＷ３は、一例として、ＮＭＯＳトランジスタで形成されるが、これに限定するものではない。例えば、スイッチング素子なら全て可能である。

第３のスイッチ部ＳＷ３の一端は、第３の発光ダイオードグループＧ３に接続され、第３のスイッチ部ＳＷ３の他端は接地電圧端Ｖｓｓに接続され、第３のスイッチ部ＳＷ３のゲートはスイッチ制御部１４０から供給される第３の制御信号Ｃをゲート信号として受け取る。

このように、本発明によるスイッチ部グループ１２０のスイッチＳＷ１、ＳＷ２、ＳＷ３は各々、該当制御信号Ａ、Ｂ、Ｃに応じて、接続されたダイオードグループＧ１、Ｇ２、Ｇ３を駆動させることができる。

電源部１３０は、一つの交流電源（図示せず）と一つの整流回路（図示せず）とを含む。

整流回路は、交流電源に接続され、該交流電源を整流して発光ダイオードグループ１１０及びスイッチ制御部１４０に供給する。入力される整流信号は、一例として、６０Ｈｚ周期で入力されて発光ダイオードはオン状態を持続して維持するようにする。

スイッチ制御部１４０は、発光ダイオードグループ１１０に入力される入力電圧Ｖｉｎと発光ダイオードグループ１１０から出力される出力電圧Ｖｏｕｔとを比較し、該比較値に基づいて発光ダイオードグループ１１０を駆動させる複数の制御信号Ａ、Ｂ、Ｃを生成する。

詳しくは、スイッチ制御部１４０は、入力電圧Ｖｉｎと出力電圧Ｖｏｕｔとの差を求め、該差を用いて各発光ダイオードグループに一定の電流が流れるようにパルス信号のデューティーを調節することによって、電力損失による発光ダイオード装置内の発熱を防止することができる。

スイッチ制御部１４０は、入力電圧Ｖｉｎと出力電圧Ｖｏｕｔとを比較して比較信号を生成する電圧比較部１４２と、電圧比較部１４２から出力される比較信号とランプ信号とを比較して、パルス信号のデューティーを決めるデューティー決定部１４４と、このデューティー決定部１４４から出力される信号とアナログ−ディジタルコンバータ（ＡＤＣ）の出力信号とを組み合わせ、第１〜第３の制御信号Ａ、Ｂ、Ｃを生成する制御信号出力部１４６とを含んで構成される。

以下、図２を参照して、スイッチ制御部１４０について詳記する。

本発明による発光ダイオード駆動装置１００は、発光ダイオードグループ１１０に入力される入力電圧Ｖｉｎと発光ダイオードグループ１１０から出力される出力電圧Ｖｏｕｔとの間の差値を用いて、複数のダイオードグループを選択的に駆動する。

また、本発明による発光ダイオード駆動装置１００は、パルス信号のデューティーを調節して、発光ダイオードグループ１１０別に同じ電流を流す。

このように、本発明による発光ダイオード駆動装置１００は、既存と同様に、定電流源を用いて入力電圧レベルに構わずにすべてのダイオードを駆動させるのではなく、スイッチ部グループ１２０を用いて入力電圧レベルによって該当ダイオードグループだけ動作させると共に、デューティーを調節して電流を一定に保持させることができる。そのため、本発明による発光ダイオード駆動装置１００は、不要な電力損失による発熱問題を改善することができる。

図２は、図１のスイッチ制御部を示す詳細ブロック図である。

図２に示すように、本発明の一実施形態によるスイッチ制御部１４０は、電圧比較部１４２、デューティー決定部１４４及び制御信号出力部１４６を含む。

電圧比較部１４２は、入力電圧Ｖｉｎと出力電圧Ｖｏｕｔとを比較して比較信号を生成する。また、電圧比較部１４２は、必要によって、比較結果を増幅してもよい。

電圧比較部１４２は、アナログ−ディジタルコンバータ（ＡＤＣ）、ディジタル-アナログコンバータ（ＤＡＣ）、平均化部１４２ａ及び比較部１４２ｂを含んで構成される。

アナログ−ディジタルコンバータ（ＡＤＣ）は、アナログ値の入力電圧Ｖｉｎをディジタル信号に変換する。

より詳しくは、一例として、図３に示すように、ダイオードグループ１１０に入力されるべき入力電圧Ｖｉｎが３７０Ｖと仮定する。すると、アナログ−ディジタルコンバータ（ＡＤＣ）は、印加された入力電圧Ｖｉｎのレベルが３７０Ｖの１／３倍以下になると、「００」の第１のディジタル信号を生成し、感知された入力電圧Ｖｉｎのレベルが３７０Ｖの２／３倍以下になると、「０１」の第２のディジタル信号を生成し、感知された入力電圧Ｖｉｎのレベルが３７０Ｖであると、「１０」の第３のディジタル信号を生成して、ディジタル-アナログコンバータ（ＤＡＣ）及び制御信号出力部１４６に供給する。

第１のディジタル信号は、第１のスイッチ部ＳＷ１を駆動する信号として適用され、第２のディジタル信号は第２のスイッチ部ＳＷ２を駆動する信号として適用され、第３のディジタル信号は第３のスイッチ部ＳＷ３を駆動する信号として適用されてもよい。

一方、アナログ−ディジタルコンバータ（ＡＤＣ）に入力される入力電圧Ｖｉｎのレベルは、電源部１３０からダイオードグループ１１０に入力されるレベルではなく、電圧比較部１４２の前段に設けられた電圧分配部１４１によって分配された電圧である。

電圧分配部１４１を用いて入力電圧Ｖｉｎの電流を分配してアナログ−ディジタルコンバータ（ＡＤＣ）に入力すると、後述の比較部１４２ｂ及びパルス信号生成部１４４ｂの耐圧（動作範囲）を合わせるのに有利である。

ディジタル-アナログコンバータ（ＤＡＣ）は、アナログ−ディジタルコンバータ（ＡＤＣ）の出力を入力されて交流入力レベルに対応する基準電圧を比較部１４２ｂに供給する。本発明の一実施形態による基準電圧値は、入力電圧Ｖｉｎのレベルに対応して決まるもので、可変的である。

ディジタル-アナログコンバータ（ＤＡＣ）は、本発明の実施形態に限定されるのではなく、場合によっては適用されなくてもよい。このディジタル-アナログコンバータ（ＤＡＣ）を適用しない場合には、アナログ−ディジタルコンバータ（ＡＤＣ）に入力される電圧を基準電圧に取り替えてもよい。

平均化部１４２ａは、発光ダイオードグループ１１０と接地電圧端Ｖｓｓとの間に形成されたセンシング抵抗（ＲＳ）によって、発光ダイオードグループ１１０の出力電圧Ｖｏｕｔを感知し、該感知された出力電圧Ｖｏｕｔ値を平均化して比較部１４２ｂに供給する。

比較部１４２ｂは、ディジタル-アナログコンバータ（ＤＡＣ）に供給される基準電圧と平均化部１４２ａに供給される出力電圧Ｖｏｕｔとを比較し、該比較信号をデューティー決定部１４４に供給する。

より詳しくは、比較部１４２ｂは、基準電圧より出力電圧Ｖｏｕｔが大きい場合、ハイレベルの比較信号を生成してデューティー決定部１４４に出力する。

一方、比較部１４２ｂは、基準電圧より出力電圧Ｖｏｕｔが小さい場合、ローレベルの比較信号を生成してデューティー決定部１４４に出力する。

デューティー決定部１４４は、ランプ信号と電圧比較部１４２から出力された比較信号との差を算出してパルス信号のデューティーを決めると共にノイズをとり除く。

デューティー決定部１４４は、オシレータ部１４４ａ、パルス信号生成部１４４ｂ及びラッチ部１４４ｃを含んで構成される。

オシレータ部１４４ａは、パルス幅変調（Ｐｕｌｓｅ Ｗｉｄｔｈ Ｍｏｄｕｌａｔｉｏｎ：ＰＷＭ）動作のためにランプ信号を生成してパルス信号生成部１４４ｂに供給する。

パルス信号生成部１４４ｂは、オシレータ部１４４ａから供給されるランプ信号と電圧比較部１４２から供給される比較信号とを入力信号として受け、該入力されたランプ信号と比較信号との差に基づいて、パルス信号を生成してラッチ部１４４ｃに出力する。このパルス信号生成部１４４ｂは、一例として、増幅器が挙げられる。

本発明でのランプ信号は、周期性を有するクロック信号であり、比較信号はフィードバックによってレベルが決まる直流（ＤＣ）信号である。

これによって、パルス信号生成部１４４ｂは、ランプ信号が比較部の比較信号より大きいと、ローレベルのパルス信号を生成する。

一方、パルス信号生成部１４４ｂは、ランプ信号が比較部の出力より低いと、ハイレベルのパルス信号を生成する。

ラッチ部１４４ｃは、基準クロックに応じて、パルス信号生成部１４４ｂの出力であるパルス信号をラッチすることによって、パルス信号のデューティーを決めると共にパルス信号のノイズをとり除く。ここで、基準クロックはオシレータ部１４４ａによって生成されたランプ信号である。

本発明によるラッチ部１４４ｃは、一例として、ＲＳフリップフロップで形成される。

ラッチ部１４４ｃの出力はパルス形態で形成され、制御信号出力部１４６を経ってスイッチ部グループ１２０の各ゲートに印加され、スイッチングオン／オフを制御するのに利用される。

制御信号出力部１４６は、デューティー決定部１４４から出力される信号とアナログ−ディジタルコンバータ（ＡＤＣ）の出力信号とを組み合わせ、第１〜第３の制御信号Ａ、Ｂ、Ｃを生成してスイッチ部グループ１２０に出力する。

制御信号出力部１４６は、バッファ部１４６ａ及びＤＥＭＵＸ部１４６ｂを含んで構成される。

バッファ部１４６ａは、デューティー決定部１４４から出力される信号のレベルをバッファリングしてＤＥＭＵＸ部１４６ｂに供給する。本発明によるバッファ部１４６ａは、示されていないが、一例として、偶数個のインバータからなる。

ＤＥＭＵＸ部１４６ｂは、アナログ−ディジタルコンバータ（ＡＤＣ）の出力信号とデューティー決定部１４４から出力される信号とを組み合わせ、第１〜第３の制御信号Ａ、Ｂ、Ｃとして生成してスイッチ部グループ１２０に出力させる。

より詳しくは、ＤＥＭＵＸ部１４６ｂは、アナログ−ディジタルコンバータ（ＡＤＣ）から第１のディジタル信号が入力されると、第１のスイッチ部ＳＷ１を動作させる第１の制御信号Ａだけ活性化させる。この時、第１の制御信号Ａのデューティー周期はデューティー決定部１４４から出力される信号によって決まる。

または、ＤＥＭＵＸ部１４６ｂは、アナログ−ディジタルコンバータ（ＡＤＣ）から第２のディジタル信号が入力されると、第２のスイッチ部ＳＷ２を動作させる第２の制御信号Ｂだけ活性化させる。この時、第２の制御信号Ｂのデューティー周期はデューティー決定部１４４から出力される信号によって決まる。

または、ＤＥＭＵＸ部１４６ｂは、アナログ−ディジタルコンバータ（ＡＤＣ）から第３のディジタル信号が入力されると、第３のスイッチ部ＳＷ３を動作させる第３の制御信号Ｃだけ活性化させる。この時、第３の制御信号Ｃのデューティー周期はデューティー決定部１４４から出力される信号によって決まる。

一方、本発明による発光ダイオード駆動装置は、交流電流を用いてオシレータ部１４４ａ及びラッチ部１４４ｃに提供される内部電源電圧を発生する電圧生成部１４３をさらに含んで構成される。この内部電源電圧は一例として、２０Ｖ程度の高電圧（ＶＣＣ）である。

前述のように、本発明による発光ダイオード駆動装置１００は、発光ダイオードグループ１１０に入力される入力電圧Ｖｉｎと発光ダイオードグループ１１０から出力される出力電圧Ｖｏｕｔとの間の差値を用いて、複数のダイオードグループ１１０を選択的に駆動させることができる。

加えて、本発明による発光ダイオード駆動装置１００は、パルス信号のデューティーを調節して発光ダイオードグループ１１０別に同じ電流を流すことができる。

このように、本発明による発光ダイオード駆動装置１００は、定電流源を用いて入力電圧レベルに構わずにすべてのダイオードが駆動させるのではなく、スイッチ部グループ１２０を用いて入力電圧レベルによって該当ダイオードグループだけ動作させると共にデューティーを調節して電流を一定に保持させることができる。そのため、本発明による発光ダイオード駆動装置１００は、順方向電圧（Ｆｏｒｗａｒｄ Ｖｏｌｔａｇｅ）散布による発熱問題を改善することができる。

図３は、本発明の一実施形態による発光ダイオード駆動装置の出力波形を示す図面である。

まず、本発明の発光ダイオード駆動装置１００は、発光ダイオードグループ１１０に入力される入力電圧Ｖｉｎと発光ダイオードグループ１１０から出力される出力電圧Ｖｏｕｔとの間の差値に基づいてデューティーが調節された第１〜第３の制御信号Ａ、Ｂ、Ｃを順次活性化させる。

すると、第１〜第３の発光ダイオードグループＧ１、Ｇ２、Ｇ３は、第１〜第３の制御信号Ａ、Ｂ、Ｃに対応して順次駆動され、発光ダイオードグループ１１０の出力信号は図３のように、階段形態で形成される。本発明による第１〜第３の発光ダイオードグループＧ１、Ｇ２、Ｇ３の各々は、Ｎ個のダイオードを含み、各ダイオードの順方向電圧（ＶＦ）は同じである。

より詳しくは、図３のグラフにおいて第１の区間Ｓ１及び第６の区間Ｓ６は、第１のスイッチ部ＳＷ１が活性化され、第１の発光ダイオードグループＧ１だけ駆動した場合であり、この区間ではＮ×ＶＦ分の電圧が発生することになる。

第２の区間Ｓ２及び第５の区間Ｓ５は、第２のスイッチ部ＳＷ２が活性化され、第１及び第２の発光ダイオードグループＧ１、Ｇ２が動作した場合であり、この区間では２Ｎ×ＶＦ分の電圧が発生することになる。

また、第３の区間Ｓ３及び第４の区間Ｓ４は、第３のスイッチ部ＳＷ３が活性化され、第１〜第３の発光ダイオードグループＧ１、Ｇ２、Ｇ３が駆動した場合であり、この区間では３Ｎ×ＶＦ分の電圧が発生することになる。

このように、本発明による発光ダイオード駆動装置１００は、定電流源を用いて入力電圧レベルに構わずにすべてのダイオードが駆動させるのではなく、スイッチ部グループ１２０を用いて入力電圧レベルによって該当ダイオードグループだけ動作させることによって、不要な電力損失による発熱問題を改善することができる。

一方、本発明による発光ダイオード駆動装置１００は、発光ダイオードグループ１１０に入力される入力電圧Ｖｉｎが増加すると、図２のスイッチ制御部１４０を用いて第１〜第３の区間Ｓ１、Ｓ２、Ｓ３及びデューティーを減少させることができる。

また、本発明による発光ダイオード駆動装置１００は、発光ダイオードグループ１１０に入力される入力電圧Ｖｉｎが減少すると、図２のスイッチ制御部１４０を用いて第４〜第６の区間Ｓ４、Ｓ５、Ｓ６と共にデューティーを増加させることができる。

前述のように、本発明による発光ダイオード駆動装置１００は、入力電圧Ｖｉｎの増加区間Ｓ１、Ｓ２、Ｓ３及び減少区間Ｓ４、Ｓ５、Ｓ６によってデューティーを調節することができる。これは、発光ダイオード駆動装置１００内の電流Ｉ１、Ｉ２、Ｉ３を一定に保持させることによって、より正確に電力損失による発熱問題を改善することができる。

今回開示された実施の形態はすべての点で例示であって制限的なものではないと考えられるべきである。本発明の範囲は、前記した実施の形態の説明ではなくて特許請求の範囲によって示され、特許請求の範囲と均等の意味及び範囲内でのすべての変更が含まれることが意図される。

１００ 発光ダイオード駆動装置
１１０ 発光ダイオードグループ
１２０ スイッチ部グループ
１３０ 電源部
１４０ スイッチ制御部
１４２ 電圧比較部
１４４ デューティー決定部
１４６ 制御信号出力部

Claims (19)

1. 少なくとも一つのダイオードを含む複数の発光ダイオードグループと、
   前記複数の発光ダイオードグループの各々に接続され、該当制御信号が活性化されると、接続された発光ダイオードグループを駆動させるスイッチを複数個含むスイッチ部グループと、
   前記複数の発光ダイオードグループに入力される入力電圧と前記複数の発光ダイオードグループから出力される出力電圧とを比較して比較値を算出し、該比較値を用いて前記制御信号を生成するスイッチ制御部と
   を含む発光ダイオード駆動装置。
2. 前記発光ダイオード駆動装置は、
   交流電源及び整流回路で構成される電源部を、さらに含む請求項１に記載の発光ダイオード駆動装置。
3. 前記スイッチ制御部は、
   前記入力電圧と前記出力電圧とを比較し、該比較結果に基づいて比較信号を生成する電圧比較部と、
   前記電圧比較部から出力される前記比較信号とランプ信号との間の差を用いてパルス信号を生成し、該生成されたパルス信号のデューティーを決めるデューティー決定部と、
   前記デューティー決定部から出力される出力信号に応じて、前記制御信号を生成して出力する制御信号出力部と
   を含む請求項１に記載の発光ダイオード駆動装置。
4. 前記電圧比較部は、
   前記入力信号のレベルを感知してディジタル信号に変換するアナログ−ディジタルコンバータと、
   前記アナログ−ディジタルコンバータの出力を入力されて前記入力信号のレベルに対応する基準電圧を生成するディジタル-アナログコンバータと、
   複数の発光ダイオードグループの前記出力電圧を感知し、該感知された出力電圧値を平均化する平均化部と、
   前記ディジタル-アナログコンバータで生成された基準電圧と前記平均化部で生成された出力電圧との間の差に基づいて、電流エラー値を算出し、該算出されたエラー値を増幅した比較信号を前記デューティー決定部に供給する比較部と
   を含む請求項３に記載の発光ダイオード駆動装置。
5. 前記デューティー決定部は、
   パルス幅変調動作が可能になるように前記ランプ信号を生成するオシレータ部と、
   前記オシレータ部から供給される前記ランプ信号と前記電圧比較部から供給される比較信号とを入力信号の差に基づいて前記パルス信号として生成するパルス信号生成部と、
   基準クロックに応じて、前記パルス信号生成部から供給されるパルス信号をラッチするラッチ部と
   を含む請求項３に記載の発光ダイオード駆動装置。
6. 前記基準クロックは、前記オシレータ部で生成される信号である請求項５に記載の発光ダイオード駆動装置。
7. 前記基準クロックは、前記ランプ信号である請求項５に記載の発光ダイオード駆動装置。
8. 前記制御信号出力部は、
   前記デューティー決定部から出力される信号のレベルをバッファリングするバッファ部と、
   前記電圧比較部のアナログ−ディジタルコンバータの出力に応じて、前記デューティー決定部から出力される信号を前記複数の制御信号として生成して前記スイッチ部グループに出力するデマックス部と
   を含む請求項３に記載の発光ダイオード駆動装置。
9. 前記スイッチ制御部は、
   前記入力電圧を用いて、前記デューティー決定部に供給される内部電源電圧を発生する電圧生成部を、さらに含む請求項３に記載の発光ダイオード駆動装置。
10. 直列接続される複数の発光ダイオードグループと、
    前記複数の発光ダイオードグループの各々とグラウンド電圧端との間に接続され、該当制御信号が活性化されると、接続された発光ダイオードグループを駆動させるスイッチを複数個含むスイッチ部グループと、
    前記複数の発光ダイオードグループに入力される入力電圧とセンシング抵抗を通じて感知された複数の発光ダイオードグループの出力電圧とを比較して、比較値を算出し、該比較値を用いて前記制御信号を生成するスイッチ制御部と
    を含む発光ダイオード駆動装置。
11. 前記センシング抵抗は、
    前記スイッチ部グループの一端と前記接地電圧端との間に形成される請求項１０に記載の発光ダイオード駆動装置。
12. 前記発光ダイオード駆動装置は、
    交流電源及び整流回路で構成される電源部を、さらに含む請求項１０に記載の発光ダイオード駆動装置。
13. 前記スイッチ制御部は、
    前記入力電圧と前記出力電圧とを比較し、該比較結果に基づいて算出された前記比較値を増幅させる電圧比較部と、
    前記電圧比較部から出力される比較信号とランプ信号との間の差を用いてパルス信号を生成し、該生成されたパルス信号のノイズをとり除くデューティー決定部と、
    前記デューティー決定部から出力される出力信号に応じて、前記制御信号を生成して出力する制御信号出力部と
    を含む請求項１１に記載の発光ダイオード駆動装置。
14. 前記電圧比較部は、
    前記入力信号のレベルを感知してディジタル信号に変換するアナログ−ディジタルコンバータと、
    前記アナログ−ディジタルコンバータの出力を入力されて前記入力信号のレベルに対応する基準電圧を生成するディジタル-アナログコンバータと、
    前記センシング抵抗から前記出力電圧を感知し、該感知された出力電圧値を平均化する平均化部と、
    前記ディジタル-アナログコンバータで生成された基準電圧と前記平均化部で生成された出力電圧との間の差に基づいて電流エラー値を算出し、該算出されたエラー値を増幅した比較信号を前記デューティー決定部に供給する比較部と
    を含む請求項１３に記載の発光ダイオード駆動装置。
15. 前記デューティー決定部は、
    パルス幅変調動作が可能になるようにランプ信号を生成するオシレータ部と、
    前記オシレータ部から供給される前記ランプ信号と前記電圧比較部から供給される比較信号とを入力信号の差に基づいて前記パルス信号として生成するパルス信号生成部と、
    基準クロックに応じて、前記パルス信号生成部から供給されるパルス信号をラッチしてパルス信号のノイズを防止するラッチ部と
    を含む請求項１３に記載の発光ダイオード駆動装置。
16. 前記基準クロックは、前記オシレータ部で生成される信号である請求項１５に記載の発光ダイオード駆動装置。
17. 前記基準クロックは、前記ランプ信号である請求項１５に記載の発光ダイオード駆動装置。
18. 前記制御信号出力部は、
    前記デューティー決定部から出力される信号のレベルをバッファリングするバッファ部と、
    前記電圧比較部のアナログ−ディジタルコンバータの出力に応じて、前記デューティー決定部から出力される信号を前記制御信号として生成して前記スイッチ部グループに出力するデマックス部と
    を含む請求項１３に記載の発光ダイオード駆動装置。
19. 前記スイッチ制御部は、
    前記入力電圧を用いて前記デューティー決定部に供給される内部電源電圧を発生する電圧生成部を、さらに含む請求項１３に記載の発光ダイオード駆動装置。

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