KR101042732B1

KR101042732B1 - Ｌｅｄ 장치 및 그 구동방법

Info

Publication number: KR101042732B1
Application number: KR1020100004376A
Authority: KR
Inventors: 칭치 정; 운시앙 지앙
Original assignee: 어드밴스드 커넥텍 인코어포레이티드
Priority date: 2009-07-30
Filing date: 2010-01-18
Publication date: 2011-06-20
Also published as: AU2010201909B2; JP2011035368A; TW201105172A; AU2010201909A1; US20110025216A1; EP2288234A1; KR20110013167A; US8207685B2; TWI415521B

Abstract

본 발명은 LED장치 및 그 구동방법에 관한 것으로, 상기 장치는 복수의 LED조, 하나의 전원모듈, 하나의 구동회로, 복수 스위치와 전압감지회로를 포함하고, 상기 방법은 최소 하나의 다이오드를 설치하여 복수 직렬연결된 LED를 복수 LED조로 나누고 최소 하나의 조를 설치하여 상기 다이오드조의 스위치에 대응시키고, 전압감지방식을 이용하여 상기 스위치를 열거나 닫아서 상기 LED조의 그 직/병렬 연결방식을 변화시키게 되어 본 발명은 감지전도전압으로 구동전압을 변화시키는 방식을 이용하여 더 나아가 최고의 발광효과를 달성하게 된다.

Description

ＬＥＤ 장치 및 그 구동방법{LED Device and Driving Method Thereof}

본 발명은 일종의 LED 장치 및 그 구동방식, 특히 일종의 전도를 감지할 수 있는 전압으로 부하전압의 LED 장치 및 그 구동방법을 변화시키는 방법에 관한 것이다.

조명시장에서 볼 때 LED의 응용은 부피가 작고 전력소모를 줄일 수 있고 발광구동이 빠르고 발광수명이 긴 것과 같은 장점 때문에 점점 더 많은 조명장치에서 LED가 기존의 조명광원을 대체하고 있다.

일반적으로 LED는 양전압에서 운행되며 그 양쪽 가로방향으로 하나의 문턱전압값이 있으며 하나의 전원이 인가한 전압이 상기 문턱전압값을 초과하면（일반적으로 구동전압이라 함）상기 LED가 활성화되고 외부로 눈에 보이는 빛을 발하는데 이러한 눈에 보이는 빛의 광도는 상기 LED를 흐르는 전류와 정비례하고 전류가 커질수록 LED의 광도가 더 높아지지만 실제응용에서는 종종 전류가 고정되거나 특정한 수치에 제한되어 일정하고 안정적인 발광광도를 유지할 뿐 아니라 상기 LED의 사용수명을 연장할 수도 있다.

도 1에서 예시하고 있는 것처럼 LED 응용의 보급에 따라 각종 LED 구동회로나 칩도 응용되어 나타나게 되었는데 중화민국 발명공고 제I220047호 특허와 같이 즉 LED 구동회로（1）를 설명한 것으로 상기 LED 구동회로（1）는 감지를 통해 얻은 전압으로 대응하는 수량의 LED를 구동하여 전원이용효율과 역률을 제고하고 출력소모를 낮추며 상기 LED구동회로（1）는 하나의 전원모듈（10）, 복수전류제어유닛（11）, 하나의 전압감지회로（12）와 복수LED（131）를 가진 LED정렬（13）로 구성된다.

그러나 상기 발명의 기술상의 결점은 상기 전원모듈（10）의 공급전압이 저전압인 경우 상기 구동회로（1）는 일부의 LED（131）만을 구동시키게 되고 구동되지 못한 LED（131）일부는 대기상태에 처하게 되어 전체 장치의 사용효율면에서는 일종의 낭비가 야기된다.

그래서 어떠한 전압에서도 모든 LED를 구동하여 LED의 작업효율을 높일 수 있느냐 하는 것이 줄곧 관련 조명설비업체 연구개발의 목표가 되어왔다.

본 발명은 종래 LED 장치 및 그 구동방법에 존재하는 문제점에 착안하여 연구개발에 착수하여 상기 문제를 해결하거나 더 나은 해결방안을 제공하기를 기대하며 부단한 노력 및 시험을 거쳐 마침내 본 발명을 연구개발하게 되었다.

본 발명의 주요 목적은 일종의 LED 장치 및 그 구동방법, 특히 일종의 감지전도전압을 이용하여 구동전압을 변화시키는 LED 장치 및 그 구동방식을 제공하는데 있으며 기존의 LED 장치에 비하여 본 발명은 LED를 모두 구동시켜 최고의 발광효과를 달성하게 된다.

상기 목적에 도달하기 위해 본 발명의 LED 장치는 복수 LED조, 하나의 전원모듈, 하나의 구동회로, 최소 한 조의 스위치 및 하나의 전압감지회로를 포함한다.

상기 복수 LED조, 각각의 LED조는 복수 LED로 직렬연결되어 구성되고 각 LED조 간에는 하나의 대응하는 다이오드가 설치되며 그중 상기 다이오드는 하나의 음극（cathode）과 하나의 양극（anode）을 가지고 있고, 상기 하나의 전원모듈은 하나의 교류전원과 하나의 정류회로를 포함하며 상기 정류회로는 상기 교류전원에 연결되고 상기 교류전원의 음전압을 전환하여 상기 LED 장치에 필요한 전력의 출처가 되고, 상기 하나의 구동회로는 상기 전원모듈에 연결되어 상기 LED에 필요한 구동전류를 제공하는데 사용되고, 최소 한 조의 스위치는 각각 상기 구동회로, 상기 LED조 및 상기 LED 장치에 설치된 접지와 연결되고 각 조 스위치는 대응하게 상기 LED조의 다이오드와 연결될 경우 하나의 제1스위치와 하나의 제2스위치를 포함하며 상기 제1스위치의 한 쪽은 상기 구동회로와 연결되고 다른 한 쪽은 대응하는 상기 다이오드의 음극에 연결되고 상기 제2스위치의 한 쪽은 상기 다이오드의 양극과 연결되고 다른 한 쪽은 상기 접지와 연결되고 그중 상기 최소 한 조의 스위치 수량은 대응하게 상기 복수 LED간 다이오드의 수량에 대응되고 또한, 상기 하나의 전압감지회로는 최소 하나의 전압입력단, 최소 하나의 참고전압입력단과 복수 출력단을 포함하고 상기 전압입력단은 상기 전원모듈과 연결되고 상기 참고전압입력단에는 하나의 참고전압이 있으며 각 출력단은 해당 비교전압과 상기 전원모듈이 제공하는 전압에 따라 하나의 제어신호를 출력하여 상기 스위치의 열림이나 닫힘을 제어하고 그중 상기 출력단의 수량은 상기 스위치의 수량과 대응한다.

본 발명의 LED구동방법은 다음의 절차를 포함한다.

최소 하나의 다이오드를 설치한다. 상기 다이오드는 복수의 직렬방식으로 연결된 LED를 복수조의 LED조로 나눈다.

최소 한 조의 스위치를 설치한다. 상기 스위치는 해당 다이오드에 연결되고, 전압감지방식을 이용하여 상기 스위치를 열거나 닫아 상기 LED조가 그 직/병렬 연결방식을 바꾸게 한다.

그래서 상기의 장치 및 방법을 통해 본 발명은 공급되는 전도전압의 차이에 따라 스위치전환을 이용하여 LED조의 직/병렬방식을 바꾸어 상기 LED조가 공급전압의 변화에서도 공급전압과 가까운 구동전압을 유지하도록 하여 최고의 발광효과에 이를 수 있게 한다.

상기 방법을 통해 본 발명 LED 구동방법은 연결방식의 변환을 통해 LED의 구동전압을 바꾸어서 모든 LED조가 공급전압이 변화하는 상태에서도 공급전압과 비슷한 구동전압을 유지하도록 보장한다.

도 1은 기존 LED구동회로의 회로구조도.
도 2는 본 발명 LED장치의 회로구조도.
도 3은 본 발명 실시예의 회로구조도.
도 4는 도 3의 해당 4개조 LED조가 병렬연결된 등가회로도.
도 5는 도 3의 해당 두 개 LED조를 직렬방식으로 연결한 후 다시 병렬연결한 등가회로도.
도 6은 도 3의 해당 네 개 LED조를 직렬연결한 등가회로도.

당업자가 본 발명의 목적을 이해하도록 하기 위해 도식과 함께 본 발명의 최적의 실시예를 다음과 같이 상세히 설명하고자 한다.

도 2에서 예시한 바와 같이 본 발명의 LED장치（2）는 복수 LED조(20), 하나의 전원모듈(21), 하나의 구동회로(22), 최소 한 조의 스위치 및 하나의 전압감지회로(23)를 포함한다.

상기 복수 LED조（20）, 각각의 LED조（20）는 복수 LED（201）가 직렬로 구성되고 각 LED（20）간에는 하나의 대응하는 다이오드（202）가 설치되고 그중 상기 다이오드（202）는 하나의 음극（cathode）과 양극（anode）을 가진다.

상기 하나의 전원모듈（21）은 하나의 교류전원（210）과 하나의 정류회로（211）를 포함하고 상기 정류회로（211）는 상기 교류전원（210）과 연결되고 상기 교류전원（210）의 음전압을 전환하여 상기 LED 장치（2）에 필요한 전력의 출처로 작용한다.

상기 하나의 구동회로（22）는 상기 전원모듈（21）에 연결되어 LED（201）에 필요한 구동전류를 제공하는데 사용되고 일반적으로 각각의 LED（201）의 광도의 일치를 유지하기 위해 상기 구동회로（22）는 일반적으로 정전류나 제한전류의 회로구조이다.

상기 최소 한 조의 스위치는 각각 상기 구동회로（22）, 상기 LED조（20）및 하나의 상기 LED 장치（2）에 설치된 접지와 연결되고 각 조 스위치는 상기 다이오드（202）에 대응하여 하나의 제1스위치（221）와 하나의 제2스위치（222）를 가지고 있으며 상기 제1스위치（221）의 한 쪽은 상기 구동회로（22）와 연결되고 다른 한 쪽은 대응하는 상기 LED（202）의 음극에 연결되고 상기 제2스위치（222）의 한 쪽은 상기 다이오드（202）의 양극과 연결되고 다른 한 쪽은 상기 접지（GND）와 연결되고 그중 상기 최소 한 조 스위치의 수량은 상기 다이오드（202）의 수량과 대응된다.

상기 하나의 전압감지회로（23）는 최소 하나의 전압입력단（231）, 최소 하나의 참고전압입력단（232）과 복수출력단（233）을 포함하고 상기 전압입력단（231）은 상기 전원모듈（21）에 연결되고 상기 참고전압입력단（232）은 하나의 고정된 참고전압（Vref）을 가지며 각 출력단（233）은 상기 참고전압과 상기 전원모듈（21）이 제공하는 전압에 따라 하나의 제어신호를 출력하여 상기 스위치를 열거나 닫는다.

상기 스위치의 회로구조는 하나의 기계식 또는 최소 하나의 트랜지스터의 반도체 부품으로 스위치회로를 구성하고 본 발명 관련업계의 기술인사들이 잘 알고 있는 바와 같이 상기 전압감지회로에서 발송한 제어신호는 상기 트랜지스터가 전도시키는 문턱전압（즉 상기 트랜지스터의 게이트전극이나 베이스전극에 입력되는 전압이나 전류）이 트랜지스터의 전도/비전도 상태를 통해 스위치를 열거나 닫는 동작에 이르게 된다.

상기 참고전압은 각 LED조의 구동전압과 상기 전원모듈이 상기 LED조에 제공하는 전압범위에 따라 설정되고 그중 상기 참고전압은 하나의 외부전압을 통해 발생하거나 저항분압방식을 통해 얻어진다.

도 3에서 예시한 바와 같이 본 발명 LED 장치（3）의 하나의 실시예는 네 개의 LED조(30), 하나의 전원모듈(31), 하나의 구동회로(32), 3개 조 스위치 및 하나의 전압감지회로(33)를 포함한다.

상기 네 개의 LED조（30）는 각각 10개 전도전압으로 3V의 LED가 직렬로 이루어지고 각 LED조（30）간에는 각각 대응하는 하나의 제1다이오드（301）와 하나의 제2다이오드（302）와 하나의 제3다이오드( 303 )를 설치하고 그중 상기 제1다이오드（301）와 하나의 제2다이오드（302）와 하나의 제3다이오드(303)는 각각 하나의 음극（cathode）과 하나의 양극（anode）을 가진다.

상기 하나의 전원모듈（31）은 하나의 교류전원（310）과 하나의 정류회로（311）를 포함하고 상기 정류회로는 상기 교류전원과 연결되고 상기 교류전원（310）의 음전압을 전환하여 상기 LED 장치에 필요한 전력출처로 작용하고 그중 상기 전원모듈（31）의 전압범위는 0~150V이다.

상기 하나의 구동회로（32）는 상기 전원모듈（31）과 연결되어 상기 LED조（30）발광에 필요한 구동전류를 제공하는데 사용되고 그중 상기 구동회로（32）는 상기 LED 장치（3）에 대해 10V의 압력손실을 형성하는데, 바꾸어 말하면 상기 전원모듈（31）이 상기 LED조（30）에 제공되는 전압범위는 0~140V이다.

상기 3개 조 스위치는 각각 상기 구동회로（32）, 상기 LED조（30）및 하나의 상기 LED 장치（3）에 설치된 접지에 각각 연결되며, 하나의 제1스위치조, 하나의 제2스위치조 및 하나의 제3스위치조를 포함한다.

상기 하나의 제1스위치조는 하나의 제1스위치（SW1A）와 하나의 제2스위치（SW1B）를 포함하고 상기 제1스위치조의 제1스위치（SW1A）의 한 쪽은 상기 구동회로 ( 32 )에 연결되고 다른 한 쪽은 상기 제1다이오드（301）의 음극에 연결되고 상기 제2스위치（SW1B）의 다른 한 쪽은 상기 제1다이오드（301）의 양극에 연결되고 다른 한 쪽은 상기 접지에 연결된다.

그리고 상기 하나의 제2스위치조는 하나의 제1스위치（SW2A）와 하나의 제2스위치（SW2B）를 포함하고 상기 제2스위치조의 제1스위치（SW2A）의 한 쪽은 상기 구동회로（32）에 연결되고 다른 한 쪽은 상기 제2다이오드（302）의 음극에 연결되고 상기 제2스위치（SW2B）의 다른 한 쪽은 상기 제2다이오드（302）의 양극에 연결되고 다른 한 쪽은 상기 접지에 연결된다.

또한, 상기 하나의 제3스위치조는 하나의 제1스위치（SW3A）와 하나의 제2스위치（SW3B）를 포함하고 상기 제3스위치조의 제1스위치（SW3A）의 한 쪽은 상기 구동회로（32）와 연결되고 다른 한 쪽은 상기 제3다이오드（303）의 음극에 연결되고 상기 제3스위치（SW3B）의 한 쪽은 상기 제3다이오드（303）의 양극에 연결되고 다른 한 쪽은 상기 접지에 연결된다.

상기 하나의 전압감지회로（33）는 최소 하나의 전압입력단(331), 3개의 참고전압입력단(332) 및 6개 출력단(333)을 포함한다.

상기 하나의 전압입력단（331）은 상기 전원모듈（31）에 연결된다.

상기 3개의 참고전압입력단（332）, 각각의 참고전압입력단（332）은 각각 하나의 30V, 6V, 120V의 참고전압을 입력한다.

또한, 상기 6개 출력단（333）, 각 출력단（333）은 상기 참고전압과 상기 전원모듈（31）이 제공하는 전압에 따라 하나의 제어전압을 출력하여 상기 스위치의 열림이나 닫힘을 제어한다.

도 3과 도 4에서 예시한 바와 같이 상기 전원모듈（31）이 상기 LED（30）로 제공하는 전압범위가 30~60V일 때, 상기 전압감지회로（33）의 출력단（333）은 각각 하나의 대응하는 제어신호를 출력하여 전체 스위치를 닫아서（전도） 상기 4개 LED조（30）를 병렬방식으로 연결하며 그 최저전도전압은 30V이다.

도 3과 도 5에서 예시한 바와 같이 상기 전원모듈（31）이 상기 LED조（30）로 제공하는 전압범위가 60~120V일 때, 상기 출력단（333）은 각각 대응하는 제어신호를 출력하여 상기 제1스위치조와 제3스위치조의 제1스위치（SW1A, SW3A）와 제2스위치（SW1B, SW3B）를 열고（차단） 상기 제2스위치조의 제1스위치(SW2A)와 제2스위치(SW2B)를 닫아서(전도) 그 중 두 개의 LED조（30）를 직렬방식으로 연결한 후 다시 병렬로 연결하며 그 최저전도전압은 60V이다.

도 3 및 도 6에서 예시한 바와 같이 상기 전원모듈（31）이 상기 LED조（30）에 제공하는 전압범위가 120~140V일 때, 해당 출력단（333）은 각각 대응되는 제어전압을 출력하여 각각 전체 스위치를 열고（차단） 상기 4개 LED조（30）를 직렬방식으로 연결하며 그 최저전도전압은 120V이다.

그러므로 상기 구조를 통해 본 발명 LED 장치는 전원모듈이 공급하는 전원차이에 따라 스위치변환을 이용하여 LED조 직/병렬방식을 변화시켜 모든 LED조가 공급전압의 변화 속에서도 공급전압과 비슷한 구동전압을 유지하도록 보장하여 이로써 최고의 발광효과에 이르게 된다.

본 발명 LED구동방법은 다음을 포함한다.

최소 하나의 다이오드를 설치하고 복수를 직렬방식으로 연결한 LED를 복수 LED조로 나누고, 최소 한 조의 상기 다이오드와 대응하는 스위치를 설치하며, 전압감지방식을 이용하여 상기 스위치를 열거나 닫아서 상기 LED조가 그 직/병렬 연결방식을 바꾸도록 한다.

상기 내용은 본 발명 특허의 최적의 실시예에 불과하며 본 발명의 특허청구범위를 한정하지는 않는다. 본 발명의 특허청구범위에 의거해 행한 동등한 변화와 수정 등은 모두 본 발명의 특허청구범위에 속한다.

（1）구동회로 （10）전원모듈
（11）전류제어유닛 （12）전압감지회로
（13）LED정렬 （131）LED
（2）LED장치 （20）LED조
（201）LED （202）다이오드
（21）전원모듈 （210）교류전원
（211）정류회로 （22）구동회로
（221）제1스위치 （222）제2스위치
（23）전압감지회로 （231）전압입력단
（232）참고전압입력단 （233）출력단
（3）LED장치 （30）LED조
（301）제1다이오드 （302）제2다이오드
（303）제3다이오드 （31）전원모듈
（310）교류전원 （311）정류회로
（32）구동회로 （33）전압감지회로
（331）전압입력단 （332）참고전압입력단
（333）출력단 （SW1A）,（SW2A）, (SW3A) 제1스위치
（SW1B）,（SW2B）,（SW3B）제2스위치

Claims

복수 LED조는 복수 LED가 직렬연결되어 구성되고 각 LED조 간에는 하나의 대응하는 다이오드가 설치되고 그중 상기 다이오드는 하나의 음극과 하나의 양극을 가지고,
하나의 전원모듈은 LED 장치의 전원출력으로 작용하고,
하나의 구동회로는 상기 전원모듈에 연결되고,
최소 한조 스위치는 각각 대응되게 상기 구동회로에 연결되고 상기 LED조 및 하나의 상기 LED 장치에 설치된 접지에 연결되고 또한,
하나의 전압감지회로는 최소 하나의 전압입력단, 최소 하나의 참고전압입력단과 최소 하나의 출력단을 포함하고 상기 전압입력단은 상기 전원모듈에 연결되고 상기 참고전압입력단은 하나의 참고전압을 가지고 있으며 각 출력단은 상기 참고전압과 상기 전원모듈이 제공하는 전압에 따라 제어신호를 출력하여 상기 스위치의 열림이나 닫힘을 제어하는 것을 특징으로 하는 LED 장치.
제 1항에 있어서, 상기 전원모듈은 하나의 교류전원과 하나의 정류회로를 포함하고 상기 정류회로는 교류전원에 연결되고 상기 교류전원의 음전압을 전환하는 것을 특징으로 하는 LED 장치.
제 1항 또는 제 2항에 있어서, 상기 각 조 스위치가 상기 다이오드에 대응되게 하나의 제1스위치와 하나의 제2스위치를 가지고 있으며, 상기 제1스위치의 한 쪽은 상기 구동회로에 연결되고 다른 한쪽은 대응하는 상기 다이오드의 음극에 연결되고, 상기 제2스위치의 한쪽은 상기 다이오드의 양극에 연결되고 다른 한쪽은 접지가 되는 것을 특징으로 하는 LED 장치.
제 1항에 있어서, 상기 구동회로는 하나의 정전류나 제한전류의 회로구조인 것을 특징으로 하는 LED 장치.
제 1항에 있어서, 상기 최소 한 조 스위치의 수량이 상기 다이오드의 수량에 대응하는 것을 특징으로 하는 LED 장치.
제 1항에 있어서, 상기 스위치는 하나의 기계식 스위치인 것을 특징으로 하는 LED 장치.
제 1항에 있어서, 상기 스위치는 최소 하나의 반도체부품으로 구성된 스위치회로인 것을 특징으로 하는 LED 장치.
최소 하나의 다이오드를 설치하고 상기 다이오드는 복수를 직렬방식으로 연결한 LED를 복수조로 나누고,
최소 하나의 스위치를 설치하며, 상기 스위치는 상기 다이오드에 연결되고 또한,
전압감지방식을 이용하여 상기 스위치를 열거나 닫아 상기 LED조가 그 직/병렬 연결방식을 바꾸는 절차를 포함하는 LED 구동방법.