KR101123371B1

KR101123371B1 - Driving apparatus for light emitting diode

Info

Publication number: KR101123371B1
Application number: KR1020110011972A
Authority: KR
Inventors: 임춘택; 김봉철; 허진; 김윤호; 이병훈; 김현재; 이우영
Original assignee: 한국과학기술원
Priority date: 2010-03-04
Filing date: 2011-02-10
Publication date: 2012-03-20
Also published as: KR20110100577A

Abstract

본 발명의 발광다이오드 구동장치는 교류 전원에 직렬로 연결되어 전류를 제한하는 적어도 한 개의 커패시터; 및 상기 커패시터와 직렬로 연결된 제1 LED 어레이와 상기 제1 LED 어레이와 극성이 반대 방향으로 병렬로 연결된 제2 LED 어레이를 포함하며, 상기 LED 어레이의 전압 강하(

)는 교류 전압의 최대치(

)의

이 된다. 본 발명에 의하면, 교류 전원에서 동작하는 발광다이오드 구동장치를 제공함으로써, 간단한 구동 회로를 적용하여 전원 전압의 변동과 온도 변화에 둔감하며, 제조원가 및 전력소모가 적어 저가격 고효율이면서, 입력전류의 고조파 및 역률 특성이 양호하고, 동작 주파수가 높아 깜박임(flickering)이 없어지는 효과가 있다.The LED driving device of the present invention is connected to the AC power supply in series at least one capacitor to limit the current; And a first LED array connected in series with the capacitor and a second LED array connected in parallel with opposite polarities of the first LED array, wherein the voltage drop of the LED array (

) Is the maximum value of AC voltage (

)of

Becomes According to the present invention, by providing a light emitting diode driving device operating in an AC power supply, a simple driving circuit is applied, which is insensitive to fluctuations in power supply voltage and temperature change, and has low manufacturing cost and low power consumption. Power factor characteristics are good, and the operating frequency is high, there is an effect that the flicker (flickering) is eliminated.

Description

Light Emitting Diode Drive Device {DRIVING APPARATUS FOR LIGHT EMITTING DIODE}

본 발명은 발광다이오드 구동장치에 관한 것으로, 보다 상세하게는 AC 전압을 직접 사용할 수 있으면서도 제조가격과 소모전력을 최소화시킬 수 있는 발광다이오드 구동장치에 관한 것이다.The present invention relates to a light emitting diode driving apparatus, and more particularly, to a light emitting diode driving apparatus capable of minimizing manufacturing cost and power consumption while being able to use an AC voltage directly.

일반적으로 발광 다이오드(LED)는 전력 소모가 작고 반영구적으로 긴 수명을 가지며, 기존의 조명 장치에 필적할 정도의 휘도(brightness) 특성을 갖는 등 장점이 많으므로, 현재 전 세계적으로 많은 연구가 이루어지고 있으며 차츰 조명 광원으로서 널리 사용되고 있는 추세이다.In general, since light emitting diodes (LEDs) have a lot of advantages, such as low power consumption, semi-permanent long life, and brightness characteristics comparable to those of conventional lighting devices, many studies have been conducted worldwide. And it is a trend that is widely used as a lighting source gradually.

이러한 LED는 통상 수십 mA의 작은 전류에서 구동되므로 LED를 교류전원에 직접 연결하여 사용하는 경우, 전류가 제한되지 않기 때문에 교류전원이 변동하는 경우에 전류의 기복이 커지게 되어 LED가 쉽게 파손되는 문제점이 있었다. 따라서 교류전압(220V)을 이용해서 LED를 구동하기 위해서는 교류전압을 낮은 직류전압으로 바꾸어주는 AC/DC 컨버터 등을 필요로 하게 된다. 이러한 추가적인 회로의 구성은 LED 구동회로를 복잡하게 만들고 추가적인 전력 소모를 야기하며, 제품의 원가를 상승시키고 전체 효율을 낮게 하는 주요 원인이 된다.Since these LEDs are usually driven at a small current of several tens of mA, when the LED is directly connected to an AC power source, the current is not limited. Therefore, when the AC power fluctuates, the current rises and becomes large. There was this. Therefore, in order to drive the LED using the AC voltage (220V), an AC / DC converter for converting the AC voltage into a low DC voltage is required. The configuration of these additional circuits complicates the LED drive circuitry, causes additional power consumption, and is a major cause of higher product costs and lower overall efficiency.

이에 따라 단순히 수동소자만을 이용하여 LED를 구동하기 위한 연구가 진행되어 왔는데, 가장 간단하면서도 교류전원을 이용하여 LED를 구동할 수 있는 회로 중 하나는 저항과 다이오드 브릿지로 전류를 제한하는 방식이다.Accordingly, researches for driving LEDs using only passive devices have been conducted. One of the simplest circuits that can drive LEDs using AC power is a method of limiting current with a resistor and a diode bridge.

도 1은 종래의 정류장치를 이용한 LED 구동회로를 나타내는 도면으로서, 이러한 LED 구동회로의 경우, 교류전원(11)이 정류를 위한 다이오드 브리지(13)를 통과하여 LED 어레이(15)에 공급됨으로써 LED 어레이(15)가 발광된다. 이때, 직렬저항(17)은 전류를 제한하는 역할을 한다. 이러한 LED 구동회로를 사용한 종래기술은 특별한 능동소자를 사용하지 않고 수동소자만을 사용하여 교류전원으로 LED를 구동할 수 있다는 장점이 있으나, 직렬저항을 통해 전류가 흐르게 되므로 불필요한 전력낭비가 발생하는 것을 피할 수 없다. 또한, 발광에 의해서 LED의 온도가 상승하는 경우 LED의 순방향 전압 강하(forward voltage drop)가 줄어들어, LED에 흐르는 전류가 증가하므로 일정한 휘도를 유지할 수 없다는 단점이 있다. 입력 교류전압이 증가해도 마찬가지로 LED 전류가 증가하여 일정한 휘도를 얻을 수 없는 단점이 있다.1 is a view showing an LED driving circuit using a conventional stop value, in the case of such an LED driving circuit, the AC power supply 11 is supplied to the LED array 15 through the diode bridge 13 for rectification, the LED array (15) is emitted. At this time, the series resistor 17 serves to limit the current. The prior art using the LED driving circuit has the advantage that the LED can be driven by an AC power supply using only passive elements without using a special active element, but the unnecessary current is avoided because current flows through the series resistor. Can't. In addition, when the temperature of the LED rises due to light emission, the forward voltage drop of the LED is reduced, and the current flowing through the LED increases, so that a constant brightness cannot be maintained. Similarly, even if the input AC voltage increases, the LED current increases, so that a constant brightness cannot be obtained.

도 2는 도 1에서 직렬저항 대신 직렬커패시터로써 교류전류를 제한하는 LED 구동회로를 나타내는 도면이고, 도 3은 도 2에서 입력 전류의 파형을 나타내는 도면으로서, 직렬커패시터(19)를 이용한 LED 구동회로의 경우 직렬저항에 의한 열 손실을 제거할 수 있는 장점이 있다. 그러나 적절한 LED 동작점을 선택해내지 못하면 LED의 온도변화와 전원전압 변동에 따라 LED의 밝기가 심하게 변할 뿐 아니라, 입력전류의 파형이 심하게 왜곡되어 고조파 및 역률이 나빠져서 실용성이 없게 된다.FIG. 2 is a view showing an LED driving circuit limiting an AC current with a series capacitor instead of a series resistor in FIG. 1, and FIG. 3 is a diagram showing a waveform of an input current in FIG. 2, and an LED driving circuit using a series capacitor 19. In this case, there is an advantage of eliminating heat loss due to series resistance. However, if the proper LED operating point is not selected, the brightness of the LED is severely changed by the temperature change of the LED and the change of the power supply voltage, and the waveform of the input current is severely distorted, resulting in poor harmonics and power factor, making it impractical.

따라서 이러한 상기의 LED 구동회로를 개선하여 LED의 온도 변화와 전원 전압의 변동에 따른 LED의 밝기가 둔감하게 만드는 것이 필요하다.Therefore, it is necessary to improve the above LED driving circuit to make the brightness of the LED insensitive according to the temperature change of the LED and the change of the power supply voltage.

본 발명은 상기와 같은 문제점을 해결하기 위해 창안된 것으로서, 저손실 고효율이면서 온도 변화와 전원 전압의 변동에 밝기가 둔감하고, 입력 전류의 고조파와 역률 특성이 양호하도록 커패시터 수동소자만으로 교류 전원에서 동작하는 발광다이오드 구동장치를 제공함을 목적으로 한다.The present invention was devised to solve the above problems, and is low loss, high efficiency, insensitive to temperature changes and fluctuations in power supply voltage, and operates at AC power supply with only capacitor passive elements so that the harmonics and power factor characteristics of the input current are good. An object of the present invention is to provide a light emitting diode driving device.

또한, 교류 전원을 사용하는 LED 구동회로에서 브릿지 다이오드의 양단에 연결된 LED 어레이에 흐르는 전류 변화를 완만하게 만들어 주는 동시에 최대 전류를 감소시켜 LED 소자의 파손을 막고 LED 어레이의 출력이 일정하게 유지될 수 있도록 한 발광다이오드 구동장치를 제공함을 목적으로 한다.In addition, in the LED driving circuit using AC power, the current flowing through the LED array connected to both ends of the bridge diode is made smooth, and the maximum current is reduced to prevent damage of the LED element and the output of the LED array can be kept constant. An object of the present invention is to provide a light emitting diode driving device.

상기한 목적을 달성하기 위한 본 발명에 따른 발광다이오드 구동장치의 일 측면에 따르면, 교류 전원에 직렬로 연결되어 전류를 제한하는 적어도 한 개의 커패시터; 및 상기 커패시터와 직렬로 연결된 제1 LED 어레이와 상기 제1 LED 어레이와 극성이 반대 방향으로 병렬로 연결된 제2 LED 어레이를 포함하며, 상기 LED 어레이의 전압 강하(

)는 교류 전압의 최대치(

)의

이 된다.According to an aspect of the LED driving apparatus according to the present invention for achieving the above object, at least one capacitor connected in series to the AC power supply to limit the current; And a first LED array connected in series with the capacitor and a second LED array connected in parallel with opposite polarities of the first LED array, wherein the voltage drop of the LED array (

) Is the maximum value of AC voltage (

)of

Becomes

상기한 목적을 달성하기 위한 본 발명에 따른 발광다이오드 구동장치의 다른 측면에 따르면, 교류 전원에 직렬로 연결되어 전류를 제한하는 적어도 한 개의 커패시터; 상기 커패시터와 직렬로 연결되는 LED 어레이; 및 상기 교류 전원의 양단에 연결되어 상기 LED 어레이를 상기 교류 전원의 2배의 주파수로 구동시키는 브릿지 다이오드를 포함하며, 상기 LED 어레이는 상기 브릿지 다이오드의 양단에 연결되고, 상기 LED 어레이의 전압 강하(

)는 교류 전압의 최대치(

)의

이 된다.According to another aspect of the LED driving apparatus according to the present invention for achieving the above object, at least one capacitor connected in series to the AC power supply to limit the current; An LED array connected in series with the capacitor; And a bridge diode connected to both ends of the AC power supply to drive the LED array at twice the frequency of the AC power supply, wherein the LED array is connected to both ends of the bridge diode and has a voltage drop of the LED array.

) Is the maximum value of AC voltage (

)of

Becomes

상기한 목적을 달성하기 위한 본 발명에 따른 발광다이오드 구동장치의 또 다른 측면에 따르면, 교류 전원에 직렬로 연결되어 전류를 제한하는 적어도 한 개의 커패시터; 상기 커패시터와 직렬로 연결되는 LED 어레이; 상기 교류 전원의 크기에 따라서 온도가 변동하는 적어도 한 개의 서지옵서버; 및 상기 서지옵서버의 온도 변화에 의해 정전 용량이 변화하는 적어도 한 개의 가변 커패시터를 포함하며, 상기 서지옵서버는 상기 교류 전원의 양단에 병렬로 연결되어 교류전압이 정격전압보다 높은 경우 열을 발생시키고, 상기 발생된 열이 상기 가변 커패시터에 전달되어 정전 용량 값이 작아짐으로써 상기 LED 어레이의 휘도가 일정하게 유지되도록 한다.According to another aspect of the LED driving apparatus according to the present invention for achieving the above object, at least one capacitor connected in series to the AC power supply to limit the current; An LED array connected in series with the capacitor; At least one surge observer whose temperature varies depending on the size of the AC power supply; And at least one variable capacitor whose capacitance changes due to a temperature change of the surge observer, wherein the surge observer is connected in parallel to both ends of the AC power source to generate heat when the AC voltage is higher than the rated voltage, The generated heat is transferred to the variable capacitor so that the value of the capacitance becomes small, so that the brightness of the LED array is kept constant.

상기한 목적을 달성하기 위한 본 발명에 따른 발광다이오드 구동장치의 또 다른 측면에 따르면, 교류 전원에 직렬로 연결되어 전류를 제한하는 적어도 한 개의 커패시터; 상기 커패시터와 직렬로 연결되는 LED 어레이; 및 상기 LED 어레이의 온도 변화에 따라 정전 용량이 변하는 적어도 한 개의 가변 커패시터를 포함하며, 상기 가변 커패시터는 상기 교류 전원의 전압 상승에 의해 상기 LED 어레이의 온도가 상승하면 정전용량이 감소하여 상기 LED 어레이의 휘도가 일정하게 유지되도록 한다.According to another aspect of the LED driving apparatus according to the present invention for achieving the above object, at least one capacitor connected in series to the AC power supply to limit the current; An LED array connected in series with the capacitor; And at least one variable capacitor whose capacitance changes according to a temperature change of the LED array, wherein the variable capacitor decreases capacitance when the temperature of the LED array rises due to a voltage increase of the AC power supply, thereby reducing the capacitance. The luminance of is kept constant.

상기한 목적을 달성하기 위한 본 발명에 따른 발광다이오드 구동장치의 또 다른 측면에 따르면, 교류 전원에 직렬로 연결되어 전류를 제한하는 적어도 한 개의 커패시터; 상기 커패시터와 직렬로 연결되는 LED 어레이; 및 상기 교류 전원의 크기에 의해 정전 용량이 변하는 적어도 한 개의 가변 커패시터를 포함하며, 상기 가변 커패시터는 상기 교류 전원의 전압이 정격전압보다 큰 경우 상기 가변 커패시터에 걸리는 전압이 커지면 정전용량이 감소되어 상기 LED 어레이의 휘도가 일정하게 유지되도록 한다.According to another aspect of the LED driving apparatus according to the present invention for achieving the above object, at least one capacitor connected in series to the AC power supply to limit the current; An LED array connected in series with the capacitor; And at least one variable capacitor whose capacitance is changed by the size of the AC power source, wherein the variable capacitor decreases the capacitance when the voltage across the variable capacitor increases when the voltage of the AC power source is greater than the rated voltage. The brightness of the LED array is kept constant.

상기한 목적을 달성하기 위한 본 발명에 따른 발광다이오드 구동장치의 또 다른 측면에 따르면, 교류 전원의 전압보다 앞선 위상의 전류를 발생시키는 커패시터; 상기 교류 전원의 전압보다 뒤진 위상의 전류를 발생시키는 인덕터; 및 상기 커패시터와 직렬로 연결된 제1 LED 어레이와 상기 인덕터와 직렬로 연결된 제2 LED 어레이를 포함하며, 상기 제1 및 제2 LED 어레이는 각각 교류 전원 주파수의 2배로 동작된다.According to another aspect of the LED driving apparatus according to the present invention for achieving the above object, a capacitor for generating a current of a phase ahead of the voltage of the AC power supply; An inductor for generating a current in phase behind the voltage of the AC power supply; And a first LED array connected in series with the capacitor and a second LED array connected in series with the inductor, wherein the first and second LED arrays are operated at twice the AC power frequency, respectively.

상기한 목적을 달성하기 위한 본 발명에 따른 발광다이오드 구동장치의 또 다른 측면에 따르면, 교류 전원에 직렬로 연결되어 전류를 제한하는 적어도 한 개의 커패시터; 상기 커패시터와 직렬로 연결되는 LED 어레이; 및 주변의 온도 변화에 따라 정전 용량이 변하는 적어도 한 개의 가변 커패시터를 포함하며, 상기 가변 커패시터는 주변 온도의 증가에 의해 상기 LED 어레이의 휘도가 감소하면 정전 용량이 증가하여 상기 LED 어레이의 휘도가 일정하게 유지되도록 한다.According to another aspect of the LED driving apparatus according to the present invention for achieving the above object, at least one capacitor connected in series to the AC power supply to limit the current; An LED array connected in series with the capacitor; And at least one variable capacitor whose capacitance changes in accordance with a change in ambient temperature, wherein the variable capacitor increases in capacitance when the brightness of the LED array decreases due to an increase in ambient temperature so that the brightness of the LED array is constant. To be maintained.

상기한 목적을 달성하기 위한 본 발명에 따른 발광다이오드 구동장치의 또 다른 측면에 따르면, 교류 전원에 직렬로 연결되어 전류를 제한하는 적어도 한 개의 커패시터; 및 상기 커패시터와 직렬로 연결되는 LED 어레이를 포함하며, 상기 LED 어레이의 전압 강하(

)는 교류 전압의 최대치(

)의

보다 크게 설정되어, 주변의 온도가 증가함에 따라 상기 LED 어레이의 전압 강하(

)가 교류 전압의 최대치(

)의

에 근접하게 되어 상기 LED 어레이의 휘도가 일정하게 유지되도록 한다.According to another aspect of the LED driving apparatus according to the present invention for achieving the above object, at least one capacitor connected in series to the AC power supply to limit the current; And an LED array connected in series with the capacitor, wherein the voltage drop of the LED array is

) Is the maximum value of AC voltage (

)of

It is set higher, so that the voltage drop of the LED array as the ambient temperature increases (

Is the maximum value of AC voltage (

)of

To maintain the brightness of the LED array constant.

상기한 목적을 달성하기 위한 본 발명에 따른 발광다이오드 구동장치의 또 다른 측면에 따르면, 복수개의 LED를 구비하는 LED 어레이; 및 상기 LED 어레이의 적어도 한 개의 LED에 병렬로 연결되어 해당 LED를 턴온 또는 턴오프시키는 적어도 한 개의 스위치를 포함하며, 상기 스위치는 주변 온도(T)와 교류 전압의 최대치(

)의 변화에 따라서 해당 LED를 턴온 또는 턴오프시켜 상기 LED 어레이의 휘도가 일정하게 유지되도록 한다.According to another aspect of the LED driving apparatus according to the present invention for achieving the above object, an LED array having a plurality of LEDs; And at least one switch connected in parallel to at least one LED of the LED array to turn the LED on or off, wherein the switch includes a maximum value of an ambient temperature T and an AC voltage (

In accordance with the change of), the corresponding LED is turned on or off so that the brightness of the LED array is kept constant.

상기한 목적을 달성하기 위한 본 발명에 따른 발광다이오드 구동장치의 또 다른 측면에 따르면, 교류 전원에 직렬로 연결되어 전류를 제한하는 적어도 한 개의 제1 커패시터; 상기 제1 커패시터와 직렬로 연결되는 LED 어레이; 상기 교류 전원의 양단에 연결되어 상기 LED 어레이를 상기 교류 전원의 2배의 주파수로 구동시키는 브릿지 다이오드; 및 상기 LED 어레이의 양단에 연결되어 상기 LED 어레이에 흐르는 전류를 일정하게 유지시키는 제2 커패시터를 포함한다.According to another aspect of the LED driving apparatus according to the present invention for achieving the above object, at least one first capacitor connected in series to the AC power supply to limit the current; An LED array connected in series with the first capacitor; A bridge diode connected to both ends of the AC power source to drive the LED array at twice the frequency of the AC power source; And a second capacitor connected to both ends of the LED array to maintain a constant current flowing in the LED array.

본 발명에 의하면, 교류 전원에서 동작하는 발광다이오드 구동장치를 제공함으로써, 간단한 구동 회로를 적용하여 전원 전압의 변동과 온도 변화에 둔감하며, 제조원가 및 전력소모가 적어 저가격 고효율이면서, 입력전류의 고조파 및 역률 특성이 양호하고, 동작 주파수가 높아 깜박임(flickering)이 없어지는 효과가 있다.According to the present invention, by providing a light emitting diode driving device operating in an AC power supply, a simple driving circuit is applied, which is insensitive to fluctuations in power supply voltage and temperature change, and has low manufacturing cost and low power consumption. Power factor characteristics are good, and the operating frequency is high, there is an effect that the flicker (flickering) is eliminated.

또한, 교류 전원을 사용하는 LED 구동회로에서 브릿지 다이오드의 양단에 연결된 LED 어레이에 흐르는 전류 변화를 완만하게 만들어 주는 동시에 최대 전류를 감소시켜 LED 소자의 파손을 막고 LED 어레이의 출력을 일정하게 유지시킴으로써 LED의 수명이 증가되는 효과가 있다.In addition, in the LED driving circuit using AC power, the current flowing through the LED array connected to both ends of the bridge diode is smoothed, and the maximum current is reduced to prevent damage to the LED elements and keep the output of the LED array constant. It has the effect of increasing the life of.

도 1은 종래의 정류장치를 이용한 LED 구동회로를 나타내는 도면.
도 2는 도 1에서 직렬저항 대신 직렬커패시터로써 교류전류를 제한하는 LED 구동회로를 나타내는 도면.
도 3은 도 2에서 입력 전류의 파형을 나타내는 도면.
도 4는 본 발명의 전력전달 특성을 분석하기 위해 LED의 양단을 등가의 전압원과 저항으로 놓은 도면.
도 5는 1개의 LED의 전압 전류 특성 그래프를 나타내는 도면.
도 6은 도 4에 있어서 한 사이클 동안의 교류 전압이 입력되는 경우의 입력 전압과 입력 전류, 출력 전압과 출력 전류, 커패시터 양단의 전압 및 LED 어레이에서 소모되는 파워를 나타내는 도면.
도 7은 도 4에서 브릿지 다이오드 D1, D4가 온(on)이 되고 D2, D3가 오프(off)되는 경우의 등가 회로를 나타내는 도면.
도 8은 도 4에서 다이오드 D1, D2, D3, D4가 모두 오프(off)인 경우의 등가 회로를 나타내는 도면.
도 9는 도 4에서 다이오드 D2, D3가 온(on)이 되고 D1, D4가 오프(off)인 경우의 등가 회로를 나타내는 도면.
도 10은 도 4에서 다이오드 D1, D2, D3, D4가 모두 오프(off)인 경우의 등가 회로를 나타내는 도면.
도 11 및 도 12는 수학식 4의

과

값에 대한 전력 P를 그래프로 나타낸 도면.
도 13은 LED 개수를 변화시켜가면서 전체 조도를 측정한 실제 예를 나타낸 도면.
도 14는 220V(rms) 교류전원의 입력전압을 수식계산의 간소화를 위하여 1차식

로 표현한 도면.
도 15는 수학식 10에 입각하여 LED 스위칭 순간을 강조하여 표시한 그래프를 나타내는 도면.
도 16은 본 발명의 일실시예에 따른 발광다이오드 구동회로를 나타내는 도면.
도 17은 본 발명의 다른 실시예에 따른 발광다이오드 구동회로를 나타내는 도면.
도 18은 본 발명의 또 다른 실시예에 따른 발광다이오드 구동회로를 나타내는 도면.
도 19는 도 4에 나타낸 구동회로를

조건 하에서 구동시킨 상태에서 측정된 입력전압파형(

)과 입력전류파형(

)을 나타내는 도면.
도 20은 본 발명의 또 다른 실시예에 따른 발광다이오드 구동회로를 나타내는 도면.
도 21은 본 발명의 또 다른 실시예에 따른 발광다이오드 구동회로를 나타내는 도면.
도 22는 본 발명의 또 다른 실시예에 따른 발광다이오드 구동회로를 나타내는 도면.
도 23은 본 발명의 또 다른 실시예에 따른 발광다이오드 구동회로를 나타내는 도면.
도 24는 도 23에 나타낸 교류 LED 회로의 입력 전압과 입력 전류의 파형을 나타내는 도면.
도 25는 본 발명의 또 다른 실시예에 따른 발광다이오드 구동회로를 나타내는 도면.
도 26은 본 발명의 또 다른 실시예에 따른 발광다이오드 구동회로를 나타내는 도면.
도 27은 주변의 온도 변화에 따른 LED 한 개의 턴온 전압

의 변화와 발광다이오드의 조도 변화를 나타낸 도면.
도 28은 LED 어레이의 전압 강하(

) 값에 대한 전력(P)을 그래프로 나타낸 도면.
도 29는 본 발명의 또 다른 실시예에 따른 발광다이오드 구동회로 중 LED 어레이와 스위치 부분을 나타내는 도면.
도 30은 도 29에 도시한 발명을 실제로 BJT와 저항, 제너 다이오드와 커패시터를 이용하여 실제로 구현한 도면.
도 31은 본 발명의 또 다른 실시예에 따른 커패시티브 발광다이오드 구동회로를 나타내는 도면.
도 32는 본 발명의 또 다른 실시예에 따른 인덕티브 발광다이오드 구동회로를 나타내는 도면.
도 33은 도 31에서 LED 구동회로 중 n개의 LED 어레이를 등가의 전압원 nV_d와 저항 nr_d 및 이상적인 다이오드로 나타낸 도면.
도 34는 도 33에서 병렬 커패시터 C₂가 없는 경우 교류 전원의 한 주기 T시간 동안 LED 어레이에 흐르는 전류와 양단의 전압 파형을 나타내는 도면.
도 35는 도 33에서 병렬 커패시터 C₂를 사용하는 경우 도 34에 비해 상대적으로 평탄한 전압 및 전류 파형을 얻는 경우의 일예를 나타내는 도면.1 is a view showing an LED driving circuit using a conventional stop value.
FIG. 2 is a view showing an LED driving circuit for limiting AC current with a series capacitor instead of a series resistor in FIG. 1. FIG.
3 is a view showing a waveform of an input current in FIG.
4 is a diagram of an equivalent voltage source and a resistor placed at both ends of the LED to analyze the power delivery characteristics of the present invention.
5 is a graph showing a voltage-current characteristic graph of one LED.
FIG. 6 is a diagram illustrating an input voltage and an input current, an output voltage and an output current, a voltage across a capacitor, and power consumed in an LED array when an AC voltage is input for one cycle in FIG. 4.
FIG. 7 is a diagram illustrating an equivalent circuit in the case where the bridge diodes D1 and D4 are turned on and the D2 and D3 are turned off in FIG. 4.
FIG. 8 shows an equivalent circuit in the case where diodes D1, D2, D3, and D4 are all off in FIG.
FIG. 9 is a diagram showing an equivalent circuit when diodes D2 and D3 are turned on and D1 and D4 are turned off in FIG.
FIG. 10 is a diagram showing an equivalent circuit in the case where diodes D1, D2, D3, and D4 are all off in FIG. 4; FIG.
11 and 12 show equation 4

and

Graphical representation of power P versus value.
13 is a view showing a practical example of measuring the total illuminance while varying the number of LEDs.
14 is a primary equation for simplifying calculation of input voltage of a 220V (rms) AC power source.

Represented by.
FIG. 15 is a graph showing a graph highlighting LED switching instants based on Equation 10; FIG.
16 is a view showing a light emitting diode driving circuit according to an embodiment of the present invention.
17 is a view showing a light emitting diode driving circuit according to another embodiment of the present invention.
18 is a view showing a light emitting diode driving circuit according to another embodiment of the present invention.
19 shows the driving circuit shown in FIG.

Input voltage waveforms measured under conditions of

) And input current waveform

Drawing).
20 is a view showing a light emitting diode driving circuit according to another embodiment of the present invention.
21 is a view showing a light emitting diode driving circuit according to another embodiment of the present invention.
22 is a view showing a light emitting diode driving circuit according to another embodiment of the present invention.
23 is a view showing a light emitting diode driving circuit according to another embodiment of the present invention.
FIG. 24 is a diagram showing waveforms of input voltage and input current of the AC LED circuit shown in FIG. 23; FIG.
25 is a view showing a light emitting diode driving circuit according to another embodiment of the present invention.
26 is a view showing a light emitting diode driving circuit according to another embodiment of the present invention.
27 is a turn-on voltage of one LED according to the ambient temperature change

To show the change in light intensity and light intensity of the light emitting diode.
28 shows the voltage drop of the LED array (

Graph plotting power (P) versus).
29 is a view showing the LED array and the switch portion of the LED driving circuit according to another embodiment of the present invention.
FIG. 30 is an actual implementation of the invention shown in FIG. 29 using a BJT, a resistor, a zener diode, and a capacitor. FIG.
31 illustrates a capacitive light emitting diode driving circuit according to another embodiment of the present invention.
32 is a view showing an inductive light emitting diode driving circuit according to another embodiment of the present invention.
FIG. 33 is a diagram showing n LED arrays of the LED driving circuit in FIG. 31 with an equivalent voltage source nV _d , a resistor nr _d, and an ideal diode; FIG.
FIG. 34 is a view showing current waveforms and voltage waveforms at both ends of the LED array during one cycle T time of the AC power supply when there is no parallel capacitor C ₂ in FIG.
FIG. 35 is a diagram illustrating an example of obtaining a voltage and current waveform that is relatively flat compared to FIG. 34 when using the parallel capacitor C ₂ in FIG. 33.

이하 첨부된 도면을 참조로 본 발명의 바람직한 실시예를 상세히 설명하기로 한다. 이에 앞서, 본 명세서 및 청구범위에 사용된 용어나 단어는 통상적이거나 사전적인 의미로 한정해서 해석되어서는 아니되며, 발명자는 그 자신의 발명을 가장 최선의 방법으로 설명하기 위해 용어의 개념을 적절하게 정의할 수 있다는 원칙에 입각하여 본 발명의 기술적 사상에 부합하는 의미와 개념으로 해석되어야만 한다. 따라서, 본 명세서에 기재된 실시예와 도면에 도시된 구성은 본 발명의 가장 바람직한 일 실시예에 불과할 뿐이고 본 발명의 기술적 사상을 모두 대변하는 것은 아니므로, 본 출원시점에 있어서 이들을 대체할 수 있는 다양한 균등물과 변형예들이 있을 수 있음을 이해하여야 한다.
Hereinafter, exemplary embodiments of the present invention will be described in detail with reference to the accompanying drawings. Prior to this, terms or words used in the specification and claims should not be construed as having a conventional or dictionary meaning, and the inventors should properly explain the concept of terms in order to best explain their own invention. Based on the principle that can be defined, it should be interpreted as meaning and concept corresponding to the technical idea of the present invention. Therefore, the embodiments described in this specification and the configurations shown in the drawings are merely the most preferred embodiments of the present invention and do not represent all the technical ideas of the present invention. Therefore, It is to be understood that equivalents and modifications are possible.

도 4는 본 발명의 전력전달 특성을 분석하기 위해 LED의 양단을 등가의 전압원과 저항으로 놓은 도면이다.4 is a diagram in which both ends of an LED are provided with an equivalent voltage source and a resistor in order to analyze the power transmission characteristics of the present invention.

도 4에 도시된 바와 같이, 전류 제한 커패시터를 이용하였을 경우 전력전달 특성을 분석하기 위해 LED의 양단을 등가의 전압원과 저항으로 놓는다. 교류 전원의 전압은

로 정의하고, 커패시터 전압은

이며, 다이오드 브릿지 입력전압은

이다. n개의 LED 어레이 전압

는 한 개의 LED 순방향 전압 강하를

라고 할 때

가 된다. 입력전류는

, 출력단의 LED 전류는

로 정의한다.
As shown in FIG. 4, when the current limiting capacitor is used, both ends of the LED are placed with an equivalent voltage source and a resistance to analyze power transfer characteristics. AC power voltage

And the capacitor voltage is

The diode bridge input voltage is

to be. n LED array voltages

One LED forward voltage drop

When

Becomes Input current is

The LED current at the output

.

도 5는 1개의 LED의 전압 전류 특성 그래프를 나타내는 도면으로서, 등가의 전압원과 저항으로 근사시킬 수 있는 것을 나타내고 있다.FIG. 5 is a diagram showing a voltage-current characteristic graph of one LED, which shows that it can be approximated by an equivalent voltage source and a resistance.

도 5에 도시된 바와 같이, 회로의 내부루프에 의한 전압식은 하기의 수학식 1과 같이 표시할 수 있다.As shown in FIG. 5, the voltage expression due to the internal loop of the circuit may be expressed as Equation 1 below.

도 6은 도 4에 있어서 한 사이클 동안의 교류 전압이 입력되는 경우의 입력 전압과 입력 전류, 출력 전압과 출력 전류, 커패시터 양단의 전압 및 LED 어레이에서 소모되는 파워를 나타내는 도면이다.FIG. 6 is a diagram illustrating an input voltage and an input current, an output voltage and an output current, a voltage across a capacitor, and power consumed in an LED array when an AC voltage is input for one cycle in FIG. 4.

도 6에 도시된 바와 같이, 도 4에 있어서, 한 사이클 동안의 교류 전압이 입력되는 경우의 입력 전압

와 입력 전류

, 출력 전압

와 출력 전류

, 커패시터 양단의 전압

및

전압과 LED 어레이에서 소모되는 파워 P를 나타낸다.As shown in FIG. 6, in FIG. 4, an input voltage when an AC voltage is input for one cycle.

And input current

Output voltage

And output current

, The voltage across the capacitor

And

Shows the voltage and power P consumed by the LED array.

회로의 중요한 특징만 보기 위해서 우선

이고 브릿지 다이오드 및 입력 전원은 이상적이라고 가정한다. 아래에서 그렇지 않은 경우를 별도로 취급하기로 한다.
To see only the important features of the circuit,

And the bridge diode and input power supply are ideal. In the following, it will be treated separately.

도 7은 도 4에서 브릿지 다이오드 D1, D4가 온(on)이 되고 D2, D3가 오프(off)되는 경우의 등가 회로를 나타내는 도면이다.FIG. 7 is a diagram illustrating an equivalent circuit when the bridge diodes D1 and D4 are turned on and the D2 and D3 are turned off in FIG. 4.

도 7에 도시된 바와 같이, 상기 도 4에서 브릿지 다이오드 D1, D4가 온(on)이 되고 D2, D3가 오프(off)가 되는 경우의 등가 회로를 나타낸다. 이 경우의 입력 전압

와 입력 전류

, 커패시터 양단의 전압

및 브릿지 다이오드 입력단 전압

과, LED 어레이에서 소모되는 파워 P 는 도 6의 그래프 A 구간에 해당된다. 이 경우 회로에 흐르는 전류는 입력 전압에 의해 결정되며 하기의 수학식 2와 같다.As shown in FIG. 7, the equivalent circuit in the case where the bridge diodes D1 and D4 are on and D2 and D3 are off in FIG. 4 is shown. Input voltage in this case

And input current

, The voltage across the capacitor

And bridge diode input voltage

And, the power P consumed in the LED array corresponds to the graph A section of FIG. In this case, the current flowing in the circuit is determined by the input voltage and is represented by Equation 2 below.

상기 구간은 커패시터에 흐르는 전류가 양일 때까지만 지속되며, 입력 전압이 최고치에 이르면 상기의 전류값이 0이 되어 이 구간이 끝난다.
The section lasts only until the current flowing through the capacitor is positive, and when the input voltage reaches the maximum value, the section ends when the current value becomes zero.

도 8은 도 4에서 다이오드 D1, D2, D3, D4가 모두 오프(off)인 경우의 등가 회로를 나타내는 도면이다.FIG. 8 is a diagram illustrating an equivalent circuit when the diodes D1, D2, D3, and D4 are all turned off in FIG. 4.

도 8에 도시된 바와 같이, 이 경우의 입력 전압

와 입력 전류

, 커패시터 양단의 전압

및

전압과, LED 어레이에서 소모되는 파워 P는 도 6의 그래프 B구간에 해당된다.As shown in Fig. 8, the input voltage in this case

And input current

, The voltage across the capacitor

And

The voltage and power P consumed in the LED array correspond to the section B of FIG. 6.

상기 구간은 도 4에서 브릿지 다이오드 입력전압이

에서 하강하여

에 도달할 때까지 지속되며, 이 구간의 마지막 순간은 입력 전압값이

낮아졌을 때에 해당된다.
In the above section, the bridge diode input voltage is

Down from

Until the end is reached, and the last minute of this interval

When lowered.

도 9는 도 4에서 다이오드 D2, D3가 온(on)이 되고 D1, D4가 오프(off)인 경우의 등가 회로를 나타내는 도면이다.FIG. 9 is a diagram illustrating an equivalent circuit when diodes D2 and D3 are turned on and D1 and D4 are turned off in FIG. 4.

도 9에 도시된 바와 같이, 이 경우의 입력 전압

와 입력 전류

, 커패시터 양단의 전압

및

전압과, LED 어레이에서 소모되는 파워 P는 도 6의 그래프 C구간에 해당된다. 이 경우 회로에 흐르는 전류도 입력 전압에 의해 결정되며, 하기의 수학식 3과 같다.As shown in Fig. 9, the input voltage in this case

And input current

, The voltage across the capacitor

And

The voltage and power P consumed in the LED array correspond to the section C of FIG. 6. In this case, the current flowing through the circuit is also determined by the input voltage, and is represented by Equation 3 below.

상기 구간은 커패시터에 흐르는 전류가 음일 때까지만 지속되며, 입력 전압이 최저치에 이르면 상기의 전류값이 0이 되어 이 구간이 끝난다.
The section lasts only until the current flowing through the capacitor is negative, and when the input voltage reaches the lowest value, the section ends when the current value becomes zero.

도 10은 도 4에서 다이오드 D1, D2, D3, D4가 모두 오프(off)인 경우의 등가 회로를 나타내는 도면이다.FIG. 10 is a diagram illustrating an equivalent circuit in the case where diodes D1, D2, D3, and D4 are all off in FIG. 4.

도 10에 도시된 바와 같이, 이 경우의 입력 전압

와 입력 전류

, 커패시터 양단의 전압

및

전압과, LED 어레이에서 소모되는 파워 P는 도 5의 그래프 D구간에 해당된다.As shown in Fig. 10, the input voltage in this case

And input current

, The voltage across the capacitor

And

The voltage and power P consumed in the LED array correspond to the graph D section of FIG. 5.

상기 구간은 도 4에서 브릿지 다이오드 입력전압이

에서 상승하여

높아졌을 때에 해당된다.In the above section, the bridge diode input voltage is

Up from

Until the end is reached, and the last minute of this interval

Applicable when raised.

도 4에 있어서, 교류 전원의 한 사이클 동안 LED에서 소모되는 평균 전력은 하기의 수학식 4와 같이 나타낼 수 있다.In Figure 4, the average power consumed in the LED during one cycle of the AC power source can be expressed as Equation 4 below.

도 11 및 도 12는 수학식 4의

과

값에 대한 전력 P를 그래프로 나타낸 도면이다.11 and 12 show equation 4

and

A graph plotting power P versus value.

도시된 바와 같이, LED에 소모되는 전력은

값에 대해 포물선형이며, 다음 식과 같이

일 때 최대가 된다.As shown, the power consumed by the LED

Is parabola for the value,

Is the maximum when

더 중요한 특성은 LED에서 발생하는 열이나 주변온도에 의해

값이 변동이 되더라도

부근에 있으면

값이 거의 변하지 않는다는 점이다. 예컨대

값이

변동하더라도

값은

밖에 변동하지 않는다. 하지만, 이러한 특성은

값이 0.2나 0.8과 같이 너무 작거나 커져서 0.5를 상당히 벗어나면 전혀 얻을 수 없다.The more important characteristic is the heat generated by the LEDs or the ambient temperature.

Even if the value fluctuates

Near

The value rarely changes. for example

Value is

Even if it changes

The value is

Only fluctuates. However, these characteristics

If the value is too small or too large, such as 0.2 or 0.8, well beyond 0.5, you will not get it at all.

또한 도 6에서와 같이

일 때 입력전류가 입력전압 0인 점에서 흐르기 시작한다. 이 순간은 하기의 수학식 6과 같다.Also as shown in Figure 6

, The input current starts to flow at the point where the input voltage is zero. This moment is as shown in Equation 6 below.

만약

값이 0.5보다 작으면 입력전압과 입력전류의 극성이 반대일 때가 존재하므로 무효전력이 발생한다. 하지만

값이 0.5보다 커지면 전류가 도통하는 시간이 짧아져서 동일한 전력을 LED에 전달하기 위한 최대 전류값이 커지므로 저항손실이 증대한다.if

If the value is less than 0.5, reactive power occurs because the polarity of input voltage and input current is reversed. However

If the value is greater than 0.5, the current conduction time is shortened and the maximum current value for delivering the same power to the LED is increased, thereby increasing the resistance loss.

결과적으로, LED의 휘도가 온도변화에 대해 거의 영향을 받지 않고, 역률 특성이 좋으면서 최대 효율을 얻을 수 있는 경우는

일 때뿐이다. 이렇게 하려면 LED의 개수를 하기의 수학식 7의 예와 같이 결정해주면 된다.As a result, when the brightness of the LED is hardly affected by temperature change, and the power factor characteristic is good, the maximum efficiency can be obtained.

Only when To do this, the number of LEDs may be determined as shown in Equation 7 below.

도 13은 LED 개수를 변화시켜가면서 전체 조도를 측정한 실제 예를 나타낸 도면이다.FIG. 13 is a diagram illustrating a practical example of measuring the total illuminance while varying the number of LEDs. FIG.

도 13에 도시된 바와 같이, 여기서 LED 개수가 40~70개 사이이면 육안으로 식별가능한 수준의 조도 차이는 발생하지 않는데, 이는 LED의 순방향 전압이 온도에 의해 변동했을 때도 마찬가지다. LED의 개수가 너무 작으면 도 3과 같이 입력 전류에 상당히 큰 고조파가 발생하고 역률이 작은데, 이는 LED 조명장치의 대량 보급시 전력선에 심각한 EMI/EMC 문제를 야기할 수 있어서 바람직하지 않다.As shown in FIG. 13, where the number of LEDs is between 40 and 70, no visually discernible illuminance difference occurs, even when the forward voltage of the LED varies with temperature. If the number of LEDs is too small, as shown in FIG. 3, a large harmonic is generated in the input current and the power factor is small, which is not preferable because it may cause serious EMI / EMC problems in power lines when the LED lighting device is mass-produced.

교류에 LED를 곧바로 연결하여 사용할 경우 LED가 온-오프 되면서 발생시키는 스위칭 잡음(switching noise) 문제를 상세히 분석한다. LED는

이면 수학식 6에서와 같이 입력전압이 0을 지날 때 도통되기 시작한다. 정확히

이 아니면 입력전압이 0이 아닐 때 도통하게 되지만, 하기의 수학식 9에서와 같이 크게 벗어나지만 않는다면

값이 크게 변동되지 않으므로 아래 수식의 결과에 큰 차이가 없다.When the LED is directly connected to AC, the problem of switching noise generated when the LED is turned on and off is analyzed in detail. LED

If the input voltage passes through 0 as shown in Equation 6 starts to conduct. exactly

Otherwise, it will conduct when the input voltage is not 0, but unless it deviates significantly as in Equation 9 below

Since the value does not fluctuate significantly, there is no big difference in the result of the following formula.

한편, 이 때 입력전압은 하기의 수학식 8과 같이 표현 가능하다.In this case, the input voltage can be expressed by Equation 8 below.

도 14는 220V(rms) 교류전원의 입력전압을 수식계산의 간소화를 위하여 1차식

로 표현한 도면이다.14 is a primary equation for simplifying calculation of input voltage of a 220V (rms) AC power source.

This is expressed as.

도 14에 도시된 바와 같이, LED에 흐르는 전류를 나타내는 식과 커패시터에 흐르는 전류가 같다는 걸 이용하여 상기의 수학식 8을 적용하면 하기의 수학식 9와 같다. 여기서 LED는 도 5와 같이 이상적이지 않은 실제 다이오드 특성의 것으로 가정한다.As shown in FIG. 14, when Equation 8 is applied using an equation representing a current flowing through the LED and a current flowing through a capacitor, the following Equation 9 is obtained. It is assumed here that the LED is of an actual diode characteristic that is not ideal as shown in FIG. 5.

상기의 수학식 9의 미분방정식을 풀면, 하기의 수학식 10이 얻어진다.When the differential equation of the above equation (9) is solved, the following equation (10) is obtained.

도 15는 수학식 10에 입각하여 LED 스위칭 순간을 강조하여 표시한 그래프를 나타내는 도면이다.FIG. 15 is a diagram illustrating a graph in which the LED switching moment is highlighted based on Equation 10. FIG.

도 15에 도시된 바와 같이, LED 전류값은 스위칭 순간에 갑자기 증가하지 않고, 다이오드의 전압-전류 특성에 따라 수학식 10과 같이 처음에는 서서히 그리고 기하급수적으로 증가하는 특성을 갖는다. 결국 LED에 흐르는 전류는 직렬 연결된 커패시터에 흐르는 전류 영향을 받게 되어 실제 그래프는 주기의

동안 도 15와 같이 된다.As shown in FIG. 15, the LED current value does not suddenly increase at the instant of switching, and has a characteristic of initially and gradually increasing exponentially as in Equation 10 according to the voltage-current characteristic of the diode. Eventually, the current through the LED will be affected by the current through the series-connected capacitors.

As shown in FIG. 15.

이와 같이 본 발명의

조건에서는 LED 스위칭 순간에 전류가 서서히 변하게 되어 입력전류에 심각한 고조파가 발생하지 않도록 억제하는 특성이 있다.
Thus of the present invention

Under the conditions, the current gradually changes at the moment of switching LEDs, thereby suppressing serious harmonics in the input current.

도 16은 본 발명의 일실시예에 따른 발광다이오드 구동회로를 나타내는 도면이다.16 is a view showing a light emitting diode driving circuit according to an embodiment of the present invention.

도 16에 도시된 바와 같이, 적어도 하나의 전원을 공급해주는 교류 전원(31)과, 적어도 한 개 이상의 커패시터(33) 및 발광을 위한 두 개 이상의 LED 어레이(35)를 포함한다. 커패시터(33)는 교류 전원(31)에 직렬로 연결되어 전류를 제한하는 역할을 하게 되며, 애노드(anode)와 캐소드(cathode)가 엇갈리도록 병렬 연결된 두 개 이상의 LED 어레이(35)는 커패시터(33)에 연결되어 교류 신호에 따라 교대로 발광한다. 여기서, LED 어레이(35)의 전체 전압 강하를

(단,

는 LED 한 개의 턴온 전압), 교류 전원(31)의 최대 전압을

이라고 할 때,

근처가 되어 LED 어레이(35)의 밝기와 효율이 최대가 되고, 온도변화에 대한 영향이 최소가 되며, 입력전류의 고조파 및 역률 특성이 가장 양호하게 된다.
As shown in FIG. 16, an AC power supply 31 for supplying at least one power supply, at least one capacitor 33, and two or more LED arrays 35 for emitting light are included. The capacitor 33 is connected in series to the AC power source 31 to limit the current, the two or more LED arrays 35 connected in parallel so that the anode (anode) and the cathode (cathode) is a capacitor 33 ) And emit light alternately according to the AC signal. Here, the total voltage drop of the LED array 35

(only,

Is the turn-on voltage of one LED), and the maximum voltage of the AC power source 31 is

When we say,

In the vicinity, the brightness and efficiency of the LED array 35 are maximized, the influence on temperature change is minimized, and the harmonic and power factor characteristics of the input current are the best.

도 17은 본 발명의 다른 실시예에 따른 발광다이오드 구동회로를 나타내는 도면이다.17 is a view showing a light emitting diode driving circuit according to another embodiment of the present invention.

도 17에 도시된 바와 같이, 적어도 하나의 전원을 공급해주는 교류 전원(41)과, 적어도 한 개 이상의 커패시터(43)와, 정류를 위한 브릿지 다이오드(45)와, 발광을 위한 한 개 이상의 LED 어레이(47)를 포함한다. 커패시터(43)는 교류 전원(41)에 직렬로 연결되어 전류를 제한하는 역할을 하게 되며, 브릿지 다이오드(45)는 상기 교류 전원(41)의 양단에 연결되어 LED 어레이(47)를 교류 전원(41)의 2배 주파수로 구동시킨다. LED 어레이(47)는 브릿지 다이오드(45)의 양단에 연결되며, 교류 전원(41)과 커패시터(43) 및 LED 어레이(47)는 직렬로 연결된다. 여기서, LED 어레이(47)의 전체 전압 강하를

, 교류 전원의 최대 전압을

이라고 할 때,

근처가 되어 LED 어레이(47)의 밝기와 효율이 최대가 되고, 온도변화에 대한 영향이 최소가 되며, 입력전류의 고조파 및 역률 특성이 가장 양호하게 된다.
As shown in FIG. 17, an AC power supply 41 for supplying at least one power supply, at least one capacitor 43, a bridge diode 45 for rectification, and one or more LED arrays for light emission And (47). The capacitor 43 is connected in series to the AC power supply 41 to limit the current, and the bridge diode 45 is connected to both ends of the AC power supply 41 to connect the LED array 47 to the AC power supply ( Drive at twice the frequency of 41). The LED array 47 is connected to both ends of the bridge diode 45, and the AC power supply 41, the capacitor 43, and the LED array 47 are connected in series. Here, the total voltage drop of the LED array 47 is

AC voltage maximum

When we say,

In the vicinity, the brightness and efficiency of the LED array 47 are maximized, the influence on temperature change is minimized, and the harmonic and power factor characteristics of the input current are the best.

도 18은 본 발명의 또 다른 실시예에 따른 발광다이오드 구동회로를 나타내는 도면이다.18 is a view showing a light emitting diode driving circuit according to another embodiment of the present invention.

도 18에 도시된 바와 같이, 적어도 하나의 전원을 공급해주는 교류 전원(51)과, 적어도 한 개 이상의 커패시터(53)와, 정류를 위한 브릿지 다이오드(55)와, 발광을 위한 한 개 이상의 LED 어레이(57)를 포함한다. 이러한 구성은 도 17의 발명과 동일하지만, 정류를 위한 브릿지 다이오드(55)를 발광 효율의 증가를 위해 LED를 사용한다. LED로 대체된 브릿지 다이오드(55)는 통상 30V이하인 LED 역방향 내성 전압 때문에 상용전원에 사용되기 위해 통상 5~10개의 복수의 LED로 구성된다.
As shown in FIG. 18, an AC power source 51 that supplies at least one power source, at least one capacitor 53, a bridge diode 55 for rectification, and one or more LED arrays for light emission (57). This configuration is the same as the invention of FIG. 17, but the bridge diode 55 for rectification uses an LED for increasing the luminous efficiency. Bridge diode 55 replaced with LED is typically composed of a plurality of 5-10 LEDs for use in commercial power supply because of the LED reverse resistance voltage is typically 30V or less.

도 19는 도 4에 나타낸 구동회로를

조건 하에서 구동시킨 상태에서 측정된 입력전압파형(

)과 입력전류파형(

)을 나타내는 도면이다.19 shows the driving circuit shown in FIG.

Input voltage waveforms measured under conditions of

) And input current waveform

).

도 19에 도시된 바와 같이, 입력전류파형(

)은 선로 인덕턴스(line inductance)와 선로의 기생 커패시턴스(parasitic capacitance)로 인하여 약간의 고조파가 발생하기는 하지만, 도 15에 나타낸 이론적인 결과와 거의 일치하며 실용적으로는 문제가 없을 정도로 미약해진다는 것을 확인할 수 있다.
As shown in Fig. 19, the input current waveform (

Note that although some harmonics occur due to line inductance and parasitic capacitance of the line, it is almost identical to the theoretical result shown in FIG. 15 and is practically weak. You can check it.

도 20은 본 발명의 또 다른 실시예에 따른 발광다이오드 구동회로를 나타내는 도면이다.20 is a view showing a light emitting diode driving circuit according to another embodiment of the present invention.

도 20에 도시된 바와 같이, 적어도 하나의 전원을 공급해주는 교류 전원(61)과, 한 개 이상의 전류 제한을 위한 커패시터(65)와, 서지옵서버(surge absorber)(63)와, 서지옵서버(63)의 온도 변화에 따라 정전용량이 변하는 한 개 이상의 가변 커패시터(variable capacitor)(67) 및 발광을 위한 한 개 이상의 LED 어레이(69)를 포함한다. LED 어레이(69)는 상기 도 16 내지 도 18에서 나타낸 구조를 모두 포함한다. 가변 커패시터(67)는 전류 제한을 위한 커패시터(65)와 병렬 또는 직렬로 연결된다. 여기서, 서지옵서버(63)는 교류 전원(61)의 양단에 병렬로 연결되어 교류 전압이 정격전압보다 높아지면 약간의 열을 발생시키는데, 이 열이 가변 커패시터(67)에 전달되어 정전용량(capacitance) 값이 작아져서 LED 어레이(69)의 휘도가 일정하게 유지된다. 즉, 서지옵서버(63)는 전원 전압의 최대값

이 정격보다 커지게 되면 열을 방출하며, 가변 커패시터(67)는 서지옵서버(63)에서 발생하는 열에 의해 정전 용량이 줄어들게 된다. 상기 수학식 5에서 보면, LED의 소모전력은

의 제곱에 비례하는 특성이 있으므로 이만큼 정전용량을 감소시키면 LED 출력은 일정해질 수 있다. 다만, 이 경우 반드시

에서 동작할 필요는 없으며, 일부러 다소 크거나 작은 값에서 동작시킬 수도 있다.
As shown in FIG. 20, an AC power supply 61 for supplying at least one power source, a capacitor 65 for limiting one or more currents, a surge absorber 63, and a surge observer 63 And one or more variable capacitors 67 whose capacitance changes with temperature change of the < RTI ID = 0.0 >)< / RTI > and one or more LED arrays 69 for emitting light. The LED array 69 includes all of the structures shown in FIGS. 16 to 18 above. Variable capacitor 67 is connected in parallel or in series with capacitor 65 for current limiting. Here, the surge observer 63 is connected to both ends of the AC power supply 61 in parallel to generate a little heat when the AC voltage is higher than the rated voltage, this heat is transferred to the variable capacitor 67, the capacitance (capacitance) ) Value is small so that the brightness of the LED array 69 is kept constant. That is, the surge observer 63 is the maximum value of the power supply voltage

If it exceeds this rating, the heat is released, and the variable capacitor 67 is reduced in capacitance by the heat generated from the surge observer (63). In Equation 5, the power consumption of the LED

Because there is a property proportional to the square of, reducing the capacitance by this can make the LED output constant. In this case, however

It doesn't have to work on, but it can also work on some larger or smaller values.

도 21은 본 발명의 또 다른 실시예에 따른 발광다이오드 구동회로를 나타내는 도면이다.21 illustrates a light emitting diode driving circuit according to another embodiment of the present invention.

도 21에 도시된 바와 같이, 적어도 하나의 전원을 공급해주는 교류 전원(71)과, 한 개 이상의 전류 제한을 위한 커패시터(73)와, 한 개 이상의 LED 어레이(75) 및 LED 어레이(75)의 온도 변화에 따라 정전용량이 변하는 한 개 이상의 가변 커패시터(77)를 포함한다. LED 어레이(75)는 상기 도 16 내지 도 18에서 나타낸 구조를 모두 포함한다. 가변 커패시터(77)는 전류 제한을 위한 커패시터(73)와 병렬 및 직렬로 연결될 수 있으며, 교류 전원(71) 및 LED 어레이(75)와는 모두 직렬로 연결된다. 여기서, 가변 커패시터(77)는 LED 어레이(75)와 열적으로 결합되어 있어서, 전원전압 상승에 의해 LED 어레이(75)의 온도가 올라가면 정전용량이 감소하여 LED 어레이(75)의 휘도가 일정하게 된다. 즉, 가변 커패시터(77)는 LED 어레이(75)에서 발생하는 열에 의하여 정전 용량이 변화하게 된다. LED 어레이(75)의 소모전력은

의 제곱에 비례하는 특성이 있으므로 LED 어레이(75)의 온도가 증가하게 된다. 이에 따라 가변 커패시터(77)의 정전 용량을 변화시켜준다면, LED 어레이(75)의 휘도를 일정하게 유지시켜주는 것이 가능하다. 만약

하에 동작하면 LED 온도 변화에 의해 LED 순방향 전압이 변화하는 것에 의해서 휘도가 일정하게 된다. 하지만 본 발명의 경우 반드시 이 동작점에서 동작시켜야 하는 것은 아니다.
As shown in FIG. 21, an AC power source 71 that supplies at least one power source, a capacitor 73 for limiting one or more currents, one or more LED arrays 75 and an LED array 75. One or more variable capacitors 77 whose capacitance changes with temperature changes. The LED array 75 includes all of the structures shown in FIGS. 16 to 18. The variable capacitor 77 may be connected in parallel and in series with the capacitor 73 for current limiting, and is connected in series with both the AC power source 71 and the LED array 75. Here, the variable capacitor 77 is thermally coupled with the LED array 75, so that the capacitance decreases when the temperature of the LED array 75 rises due to a power supply voltage increase, so that the luminance of the LED array 75 becomes constant. . That is, the capacitance of the variable capacitor 77 is changed by heat generated in the LED array 75. The power consumption of the LED array 75

Since there is a property proportional to the square of, the temperature of the LED array 75 is increased. Accordingly, if the capacitance of the variable capacitor 77 is changed, it is possible to keep the brightness of the LED array 75 constant. if

Under operation, the luminance becomes constant by changing the LED forward voltage due to the LED temperature change. However, the present invention does not necessarily operate at this operating point.

도 22는 본 발명의 또 다른 실시예에 따른 발광다이오드 구동회로를 나타내는 도면이다.22 illustrates a light emitting diode driving circuit according to another embodiment of the present invention.

도 22에 도시된 바와 같이, 적어도 하나의 전원을 공급해주는 교류 전원(81)과, 한 개 이상의 전류 제한을 위한 커패시터(83)와, 자체 전압에 의해 정전용량이 변하는 한 개 이상의 가변 커패시터(85) 및 발광을 위한 한 개 이상의 LED 어레이(87)를 포함한다. LED 어레이(87)는 상기 도 16 내지 도 18에서 나타낸 구조를 모두 포함한다. 가변 커패시터(85)는 전류 제한을 위한 커패시터(83)와 병렬 및 직렬로 연결될 수 있으며, 교류 전원(81) 및 LED 어레이(87)와는 모두 직렬로 연결된다. 여기서, 교류 전원(81)의 전압이 커지면 가변 커패시터(85)에 걸리는 전압이 커져서 정전용량이 감소함으로써 LED 어레이(87)의 휘도가 일정하게 된다. 즉, 가변 커패시터(85)는 교류 전원(81)의 전압 크기에 반비례하여 정전 용량이 변화하는 특성을 갖는다. 교류 전압이 정격전압보다 커지면 가변 커패시터에 가해지는 전압도 커지는데, 이 때 가변 커패시터(85)의 정전용량이 감소하여 항상 일정한 휘도를 갖는 LED 특성을 갖게 된다.
As shown in FIG. 22, an AC power source 81 for supplying at least one power source, a capacitor 83 for limiting one or more currents, and one or more variable capacitors 85 whose capacitance is changed by their voltages. ) And one or more LED arrays 87 for emitting light. The LED array 87 includes all of the structures shown in FIGS. 16 to 18. The variable capacitor 85 may be connected in parallel and in series with the capacitor 83 for current limiting, and is connected in series with both the AC power source 81 and the LED array 87. Here, when the voltage of the AC power supply 81 increases, the voltage applied to the variable capacitor 85 increases, so that the capacitance decreases, so that the luminance of the LED array 87 becomes constant. That is, the variable capacitor 85 has a characteristic that the capacitance changes in inverse proportion to the voltage magnitude of the AC power source 81. When the AC voltage is greater than the rated voltage, the voltage applied to the variable capacitor also increases, and at this time, the capacitance of the variable capacitor 85 is reduced, so that the LED always has a constant brightness.

도 23은 본 발명의 또 다른 실시예에 따른 발광다이오드 구동회로를 나타내는 도면이고, 도 24는 도 23에 나타낸 교류 LED 회로의 입력 전압과 입력 전류의 파형을 나타내는 도면이다.FIG. 23 is a view showing a light emitting diode driving circuit according to another embodiment of the present invention, and FIG. 24 is a view showing waveforms of an input voltage and an input current of the AC LED circuit shown in FIG.

도 23에 도시된 바와 같이, 적어도 하나의 전원을 공급해주는 교류 전원(91)과, 한 개 이상의 전류 제한을 위한 인덕터(93)와, 발광을 위한 한 개 이상의 LED 어레이(95)를 포함한다. LED 어레이(95)는 상기 도 16 내지 도 18에서 나타낸 구조를 모두 포함한다. 인덕터(93)는 교류 전원(91) 및 LED 어레이(95)와는 모두 직렬로 연결된다. 여기서, 인덕터(93)는 상기 도 4에 나타낸 커패시터를 이용한 교류 LED 회로에서 커패시터를 대체하는 역할을 하게 된다. 도 4에 있어서 커패시터에 의해서 입력 전류의 파형이 도 19과 같이 입력 전압 파형을 앞서는(lead) 것으로 나타나는 반면에, 인덕터로 대체 하였을 때는 도 24와 같이 뒤지는(lag) 것으로 나타나게 되어 커패시터를 사용한 경우와 유사한 효과를 보이게 된다.
As shown in FIG. 23, an AC power source 91 for supplying at least one power source, an inductor 93 for at least one current limit, and at least one LED array 95 for emitting light are included. The LED array 95 includes all of the structures shown in FIGS. 16 to 18. The inductor 93 is connected in series with both the AC power supply 91 and the LED array 95. Here, the inductor 93 serves to replace the capacitor in the AC LED circuit using the capacitor shown in FIG. In FIG. 4, the waveform of the input current appears to lead the waveform of the input voltage as shown in FIG. 19, whereas when the inductor is replaced, the waveform of the input current appears to be lag as shown in FIG. 24. You will see a similar effect.

도 25는 본 발명의 또 다른 실시예에 따른 발광다이오드 구동회로를 나타내는 도면이다.25 is a view showing a light emitting diode driving circuit according to another embodiment of the present invention.

도 25에 도시된 바와 같이, 적어도 하나의 전원을 공급해주는 교류 전원(101)과, 전류 제한을 위한 한 개 이상의 인덕터(103)와 커패시터(105) 및 발광을 위한 두 개 이상의 LED 어레이(107,109)를 포함한다. LED 어레이(107,109)는 상기 도 16 내지 도 18에서 나타낸 구조를 모두 포함한다. 인덕터(103)는 교류 전원(101) 및 LED 어레이(109)와 직렬로 연결되어 있으며, 커패시터(105)는 교류 전원(101) 및 인덕터(103)와 연결되지 않은 LED 어레이(107)와 직렬로 연결된다. 여기서, 인덕터(103)가 포함된 회로는 교류 전원(101)의 전압보다 뒤지는(lag) 입력 전류 특성을 가지고, 커패시터(105)가 포함된 회로는 교류 전원(101)의 전압보다 앞서는(lead) 입력전류 특성을 가지므로, 이를 이용하여 전체 회로는 교류 전원 주파수의 4배로 동작하도록 하는 것이 바람직하다. 전체 회로 구성은 도 4에 나타낸 커패시터를 이용한 교류 LED 구동회로와 도 23에 나타낸 인덕터를 사용한 교류 LED 구동회로를 동시에 사용하게 된다. 도 25에 나타낸 LED 구동회로는 커패시터(105)를 이용하였을 때의 앞선 전류(lead) 효과와 인덕터(103)를 이용하였을 때의 뒤진 전류(lag) 효과를 동시에 발휘하게 함으로써, LED 어레이를 교류 전원 주파수의 4배로 동작시키는 것이 가능하다. 이와 같이 두 LED 광원이 동시에 사용되면 교류전원으로 인한 눈깜박임(flickering)을 대폭 줄일 수 있는 장점이 있다.
As shown in FIG. 25, an AC power source 101 that supplies at least one power source, one or more inductors 103 and capacitors 105 for current limiting, and two or more LED arrays 107, 109 for light emission. It includes. The LED arrays 107 and 109 include all of the structures shown in FIGS. 16 to 18. The inductor 103 is connected in series with the AC power source 101 and the LED array 109, and the capacitor 105 is in series with the LED array 107 not connected with the AC power source 101 and the inductor 103. Connected. Here, the circuit including the inductor 103 has an input current characteristic that lags the voltage of the AC power supply 101, and the circuit including the capacitor 105 leads the voltage of the AC power supply 101. Since it has an input current characteristic, it is preferable to use the entire circuit to operate at four times the AC power frequency. The overall circuit configuration uses the AC LED drive circuit using the capacitor shown in FIG. 4 and the AC LED drive circuit using the inductor shown in FIG. The LED drive circuit shown in FIG. 25 simultaneously exhibits the preceding current (lead) effect when the capacitor 105 is used and the backward current (lag) effect when the inductor 103 is used, thereby bringing the LED array into an AC power supply. It is possible to operate at four times the frequency. As such, when two LED light sources are used at the same time, there is an advantage in that flickering due to AC power can be greatly reduced.

도 26은 본 발명의 또 다른 실시예에 따른 발광다이오드 구동회로를 나타내는 도면이고, 도 27은 주변의 온도 변화에 따른 LED 한 개의 턴온 전압

의 변화와 발광다이오드의 조도 변화를 나타낸 도면이다.FIG. 26 is a view showing a light emitting diode driving circuit according to another embodiment of the present invention, and FIG. 27 is a turn-on voltage of one LED according to a change in ambient temperature.

Is a diagram showing the change in the intensity and illuminance of the light emitting diode.

도 26에 도시된 바와 같이, 적어도 하나의 전원을 공급해주는 교류 전원(111)과, 한 개 이상의 전류 제한을 위한 커패시터(113)와, 주변의 온도(T)에 의해서 정전용량이 변하는 한 개 이상의 가변 커패시터(115) 및 발광을 위한 한 개 이상의 LED 어레이(117)를 포함한다. LED 어레이(117)는 상기 도 16 내지 도 18에서 나타낸 구조를 모두 포함한다. 가변 커패시터(115)는 전류 제한을 위한 커패시터(113)와 병렬 및 직렬로 연결될 수 있으며, 교류 전원(111) 및 LED 어레이(117)와는 모두 직렬로 연결된다. 여기서, 도 27에 나타난 바와 같이, 주변의 온도(T)가 상승하게 되면 턴온 전압

와 발광다이오드의 휘도

가 감소하게 된다. 이러한 변화는 교류 LED 구동 회로에서 바람직하지 않은 효과를 초래하게 되는데, 도 26에 도시된 발광다이오드 구동회로와 같이 가변 커패시터(115)의 정전용량을 주변의 온도(T)에 따라서 증가하게 만들어 줌으로써 LED 어레이(117)의 휘도 변화를 상쇄시켜주는 효과를 갖게 된다. 즉, 가변 커패시터(115)는 주변 온도(T)의 증가에 의해 상기 LED 어레이(117)의 휘도가 감소하면 정전용량이 증가되어 LED 어레이(117)의 휘도가 일정하게 유지된다.
As shown in FIG. 26, an AC power supply 111 for supplying at least one power supply, a capacitor 113 for limiting one or more currents, and one or more capacitances changed by ambient temperature T A variable capacitor 115 and one or more LED arrays 117 for emitting light. The LED array 117 includes all of the structures shown in FIGS. 16 to 18. The variable capacitor 115 may be connected in parallel and in series with the capacitor 113 for current limiting, and is connected in series with the AC power supply 111 and the LED array 117. Here, as shown in FIG. 27, when the ambient temperature T rises, the turn-on voltage

And luminance of light emitting diodes

Will decrease. Such a change causes an undesirable effect in the AC LED driving circuit. The LED is made to increase the capacitance of the variable capacitor 115 according to the ambient temperature T, as in the LED driving circuit shown in FIG. 26. The change in luminance of the array 117 is canceled. That is, when the luminance of the LED array 117 decreases due to an increase in the ambient temperature T, the variable capacitor 115 increases capacitance and maintains the luminance of the LED array 117 constant.

도 28은 LED 어레이의 전압 강하(

) 값에 대한 전력(P)을 그래프로 나타낸 도면이다.28 shows the voltage drop of the LED array (

Is a graph showing the power P with respect to the value of.

도 28에 도시된 바와 같이, 교류 LED 구동 회로의 동작점을 LED 어레이의 전압 강하(

)가 교류 전압의 최대치()의

보다 큰 지점인 V₂ 에 위치시키게 되면, 주변의 온도가 증가함에 따라서 상기 LED 어레이의 전압 강하(

)가 V₂에서 V₁으로 변화하게 된다. 따라서 LED 어레이에 입력되는 파워는 P2에서 P1으로 변화하게 되며, 이것은 곧 도 27에 나타낸 온도 증가에 따른 휘도 변화를 상쇄하여 발광다이오드의 휘도를 일정하게 유지시키는 역할을 하게 된다. 즉, LED 어레이의 전압 강하(

)는 교류 전압의 최대치(

)의

보다 크게 설정된다. LED 어레이의 전압 강하(

)와 휘도(

)는 주변 온도(T)가 증가함에 따라서 감소되는 특성을 가지게 되므로, 주변 온도(T)가 증가하게 되면 LED 어레이의 전압 강하(

)는 교류 전압의 최대치(

)의

에 근접하게 되어, 주변의 온도변화에 따른 LED 어레이의 휘도가 일정하게 유지된다.
As shown in Fig. 28, the operating point of the AC LED driving circuit is changed to the voltage drop of the LED array (

Is the maximum value of AC voltage ( )of

Greater than V ₂ When positioned at, the voltage drop of the LED array as the ambient temperature increases

) Changes from V ₂ to V ₁ . Therefore, the power input to the LED array is changed from P2 to P1, which will soon cancel the luminance change caused by the increase in temperature shown in FIG. 27 to keep the brightness of the light emitting diode constant. That is, the voltage drop of the LED array (

) Is the maximum value of AC voltage (

)of

It is set larger. Voltage drop across the LED array (

) And luminance (

) Has a characteristic of decreasing as the ambient temperature (T) increases, so as the ambient temperature (T) increases, the voltage drop of the LED array (

) Is the maximum value of AC voltage (

)of

In this manner, the brightness of the LED array according to the change of the ambient temperature is kept constant.

도 29는 본 발명의 또 다른 실시예에 따른 발광다이오드 구동회로 중 LED 어레이와 스위치 부분을 나타내는 도면이다.29 is a view showing the LED array and the switch portion of the LED driving circuit according to another embodiment of the present invention.

도 29에 도시된 바와 같이, 각각의 LED(121)에 병렬로 연결된 적어도 한 개의 스위치 어레이(sw(1)~sw(m))(123)는 온도(T)와 교류 전압의 최대치(

)의 변화에 따라서 각각의 LED(121)를 턴온 또는 턴오프 하게 된다. 따라서 온도(T)와 교류 전압의 최대치(

)의 변동에 의해서 LED 어레이(121)의 전체 휘도가 달라지게 되는 경우, 스위치 어레이(sw(1)~sw(m))(123)가 각각의 LED(121)를 턴온 또는 턴오프하게 되어 LED 어레이(121)의 전체 휘도를 일정하게 유지시키는 역할을 하게 된다.
As shown in FIG. 29, at least one switch array (sw (1) to sw (m)) 123 connected in parallel to each LED 121 has a maximum value of the temperature T and the AC voltage (

According to the change of) each LED 121 is turned on or off. Therefore, the maximum value of temperature (T) and alternating voltage (

When the total brightness of the LED array 121 is changed by the change of the), the switch array (sw (1) ~ sw (m)) 123 is turned on or off each LED 121, LED It serves to keep the overall brightness of the array 121 constant.

도 30은 도 29에 도시한 발명을 실제로 BJT와 저항, 제너 다이오드와 커패시터를 이용하여 실제로 구현한 도면으로서, 도 30은 도 29에 도시된 발명의 한 예에 불과하며, 사용된 BJT와 수동 소자들은 각기 MOS를 포함한 다른 소자들로 대체될 수 있다.FIG. 30 is a diagram in which the invention shown in FIG. 29 is actually implemented using a BJT and a resistor, a zener diode and a capacitor. FIG. 30 is only one example of the invention shown in FIG. Each can be replaced with other devices, including MOSs.

도 30에 도시된 바와 같이, 온도(T)가 감소하는 경우 LED 한 개의 전압 강하(

)가 도 27에 도시된 것과 같이 증가하게 된다. 이러한 LED 한 개의 전압 강하(

)의 증가가 제너 다이오드(131)의 전압(V_Z)보다 큰 경우, 제너 다이오드(131)가 턴온되면서 npn 트랜지스터(133)의 base 전압을 상승시키게 된다. 따라서 npn 트랜지스터(133)의 collector 전압은 하강하게 되며, npn 트랜지스터(133)의 collector와 연결된 pnp 트랜지스터(135)의 base 전압을 끌어내리게 된다. pnp 트랜지스터(135)의 base 전압이 하강하면 pnp 트랜지스터(135)가 턴온되면서 pnp 트랜지스터(135)에 병렬 연결되어 있는 m개의 LED 어레이에 흐르던 전류는 모두 pnp 트랜지스터(135)를 통해 흐르게 된다. 따라서 상기 m개의 LED 어레이가 턴 오프되면서 전체 LED 어레이의 전압강하(

)는

만큼 감소하게 되어, 온도(T)의 변화에 따른 전체 LED 어레이의 휘도가 일정하게 유지된다.As shown in FIG. 30, when the temperature T decreases, the voltage drop of one LED (

) Is increased as shown in FIG. 27. Voltage drop of one such LED (

) Is greater than the voltage V _{Z of the} zener diode 131, the zener diode 131 is turned on to increase the base voltage of the npn transistor 133. Therefore, the collector voltage of the npn transistor 133 is lowered, and the base voltage of the pnp transistor 135 connected to the collector of the npn transistor 133 is pulled down. When the base voltage of the pnp transistor 135 drops, the pnp transistor 135 is turned on and all currents flowing through the m LED arrays connected in parallel to the pnp transistor 135 flow through the pnp transistor 135. As a result, the m LED arrays are turned off and thus the voltage drop of the entire LED array

)

As a result, the luminance of the entire LED array according to the change of the temperature T is kept constant.

지금까지 설명한 상기의 발명에 있어서, 전원은 단상(single phase)으로 국한할 필요가 없으며, 3상 또는 2상이어도 동작한다. 또한, 전술한 본 발명의 다양한 실시예에서 설명한 발광 다이오드는 EL(Electro Luminescence; 전계 발광) 현상 소자로서 무기 EL 소자와 유기 EL 소자에 모두 적용 가능하다. LED는 무기 EL 소자에 포함되고, OLED(Organic Light Emitting Diodes)는 유기 EL 소자에 포함된다.
In the above-described invention described above, the power supply does not need to be limited to a single phase, and may operate in three or two phases. In addition, the light emitting diodes described in various embodiments of the present invention described above can be applied to both inorganic EL devices and organic EL devices as EL (Electro Luminescence) developing devices. LEDs are included in inorganic EL elements, and organic light emitting diodes (OLEDs) are included in organic EL elements.

도 31은 본 발명의 또 다른 실시예에 따른 커패시티브 발광다이오드 구동회로를 나타내는 도면이고, 도 32는 본 발명의 또 다른 실시예에 따른 인덕티브 발광다이오드 구동회로를 나타내는 도면이며, 도 33은 도 31에서 LED 구동회로 중 n개의 LED 어레이를 등가의 전압원 nV_d와 저항 nr_d 및 이상적인 다이오드로 나타낸 도면이고, 도 34는 도 33에서 병렬 커패시터 C₂가 없는 경우 교류 전원의 한 주기 T시간 동안 LED 어레이에 흐르는 전류와 양단의 전압 파형을 나타내는 도면이며, 도 35는 도 33에서 병렬 커패시터 C₂를 사용하는 경우 도 34에 비해 상대적으로 평탄한 전압 및 전류 파형을 얻는 경우의 일예를 나타내는 도면이다.FIG. 31 is a view showing a capacitive light emitting diode driving circuit according to another embodiment of the present invention, FIG. 32 is a view showing an inductive light emitting diode driving circuit according to another embodiment of the present invention, and FIG. In FIG. 31, n LED arrays among the LED driving circuits are shown as an equivalent voltage source nV _d , a resistor nr _d, and an ideal diode, and FIG. 34 is a period T time of an AC power source when there is no parallel capacitor C ₂ in FIG. 33. 35 is a diagram illustrating a current flowing through the LED array and voltage waveforms at both ends, and FIG. 35 is a diagram illustrating an example of obtaining a voltage and current waveform that is relatively flat compared to FIG. 34 when the parallel capacitor C ₂ is used in FIG. 33.

도 31에 도시된 바와 같이, 적어도 하나의 전원을 공급해주는 교류 전원(141)과, 적어도 한 개 이상의 커패시터(143)와, 정류를 위한 브릿지 다이오드(145)와, 발광을 위한 한 개 이상의 LED 어레이(147) 및 병렬 커패시터(149)를 포함한다. 커패시터(143)는 교류 전원(141)에 직렬로 연결되어 전류를 제한하는 역할을 하게 되며, 브릿지 다이오드(145)는 상기 교류 전원(141)의 양단에 연결되어 LED 어레이(147)를 교류 전원(141)의 2배 주파수로 구동시킨다. LED 어레이(147)는 브릿지 다이오드(145)의 양단에 연결되며, 교류 전원(141)과 커패시터(143) 및 LED 어레이(147)는 직렬로 연결된다. 특히 교류 전원을 사용하는 커패시티브(Capacitive) LED 구동회로에 있어서 LED 어레이(147)에 흐르는 전류를 일정하게 유지시켜 주기 위하여 LED 어레이(147)의 양단에 병렬 커패시터(149)가 연결된다. 이와 같은 병렬 커패시터(149)는 도 32에 나타난 바와 같이 인덕터(151)를 사용한 인덕티브(Inductive) LED 구동회로에 있어서도 적용이 가능하다. 이에 대한 설명은 도 31의 커패시티브 LED 구동회로와 동일하므로 구체적인 설명은 생략하기로 한다.As shown in FIG. 31, an AC power source 141 that supplies at least one power source, at least one capacitor 143, a bridge diode 145 for rectification, and one or more LED arrays for light emission 147 and parallel capacitor 149. The capacitor 143 is connected in series with the AC power supply 141 to limit the current, and the bridge diode 145 is connected to both ends of the AC power supply 141 to connect the LED array 147 to the AC power supply ( Drive at twice the frequency of 141). The LED array 147 is connected to both ends of the bridge diode 145, and the AC power source 141, the capacitor 143, and the LED array 147 are connected in series. In particular, in a capacitive LED driving circuit using an AC power source, a parallel capacitor 149 is connected to both ends of the LED array 147 to maintain a constant current flowing in the LED array 147. As shown in FIG. 32, the parallel capacitor 149 may be applied to an inductive LED driving circuit using the inductor 151. Since the description is the same as the capacitive LED driving circuit of FIG. 31, a detailed description thereof will be omitted.

도 33은 도 31에 나타난 LED 구동회로 중 n개의 LED 어레이(147)를 등가의 전압원 nV_d와 저항 nr_d, 그리고 이상적인 다이오드로 나타낸 것이다. 브릿지 다이오드(145)는 이상적이라고 가정하였으며, LED 어레이(147)의 출력을 일정하게 유지시켜 주기 위한 병렬 커패시터(149)는 C₂의 값을 갖는다. 병렬 커패시터 C₂가 없는 경우, 교류 전원(141)의 한 주기 T시간 동안 LED 어레이(147)에 흐르는 전류와 양단의 전압 파형은 도 34와 같이 나타낼 수 있다.33 shows n LED arrays 147 of the LED driving circuit shown in FIG. 31 as an equivalent voltage source nV _d , a resistor nr _d , and an ideal diode. It is assumed that the bridge diode 145 is ideal, and the parallel capacitor 149 to keep the output of the LED array 147 constant has a value of C ₂ . When there is no parallel capacitor C ₂ , the current flowing through the LED array 147 and the voltage waveforms at both ends of the AC power supply 141 for one period T time may be represented as shown in FIG. 34.

LED 어레이(147)의 등가저항 nr_d와 병렬 커패시터 C₂의 시정수는 다음의 수학식 11과 같이 계산된다.The time constants of the equivalent resistance nr _d of the LED array 147 and the parallel capacitor C ₂ are calculated as in Equation 11 below.

위의 식에서 시정수 τ을 교류 전압 한 주기의 절반, 즉 T/2 보다 크도록 C₂ 값을 설정하는 경우에는, 상기 도 34에서 전류가 흐르지 않는 t₁에서 t₂ 구간 및 t₃에서 t₄ 구간에서도 커패시터 C₂에 저장되어 있는 전하가 LED 어레이(147)로 흘러 들어가게 되므로 도 35에 나타난 바와 같이 상대적으로 평탄한 전압 및 전류 파형을 얻을 수 있다. 이러한 커패시터의 역할은 결과적으로 브릿지 다이오드(145)의 양단에 연결된 LED 어레이(147)에 흐르는 전류 변화를 완만하게 유지시키는 동시에 LED 어레이(147) 자체에 흐르는 최대 전류를 기존의 i _peak 에서 i' _peak 으로 감소시키는 역할을 하게 되므로 과전류에 의한 LED 어레이(147)의 파손을 막아주며, LED 어레이(147)의 출력을 일정하게 유지시킴으로써 LED의 수명을 증가시킬 수 있다.
Half of the AC voltage of the above in the equation Time constant τ period, i.e. T / 2, if you set the C ₂ value is greater than is, in the t ₂ period, and t ₃ in FIG. 34 at t _1, which does not carry electric current t ₄ Since the charge stored in the capacitor C ₂ flows into the LED array 147 even in the interval, a relatively flat voltage and current waveform can be obtained as shown in FIG. 35. The role of this capacitor is to maintain a smooth current change in the LED array 147 connected to both ends of the bridge diode 145, and at the same time the maximum current flowing through the LED array 147 itself is i ' _peak at the existing i _peak . Since it serves to reduce, it prevents the LED array 147 from being damaged by overcurrent, and the life of the LED can be increased by keeping the output of the LED array 147 constant.

이상과 같이, 본 발명은 비록 한정된 실시예와 도면에 의해 설명되었으나, 본 발명은 이것에 의해 한정되지 않으며 본 발명이 속하는 기술분야에서 통상의 지식을 가진 자에 의해 본 발명의 기술사상과 아래에 기재될 특허청구범위의 균등범위 내에서 다양한 수정 및 변형이 가능함은 물론이다.
As described above, although the present invention has been described by way of limited embodiments and drawings, the present invention is not limited thereto and is intended by those skilled in the art to which the present invention pertains. Of course, various modifications and variations are possible within the scope of equivalents of the claims to be described.

31 : 교류전원
33 : 커패시터
35 : LED 어레이31: AC power
33: capacitor
35: LED array

Claims

delete

As a light emitting diode drive device,
At least one capacitor connected in series to an AC power source for limiting current;
An LED array connected in series with the capacitor; And
A bridge diode connected to both ends of the AC power source to drive the LED array at a frequency twice that of the AC power source,
The LED array is connected across the bridge diode, and the voltage drop of the LED array (

) Is the maximum value of AC voltage (

)of

Light emitting diode driving device.

The method according to claim 2,
The bridge diode is composed of one or more light emitting diodes
Light emitting diode drive device, characterized in that.

As a light emitting diode drive device,
At least one capacitor connected in series to an AC power source for limiting current;
An LED array connected in series with the capacitor;
At least one surge observer whose temperature varies depending on the size of the AC power supply; And
At least one variable capacitor whose capacitance changes due to a temperature change of the surge observer,
The surge observer is connected to both ends of the AC power in parallel to generate heat when the AC voltage is higher than the rated voltage, and the generated heat is transferred to the variable capacitor so that the capacitance value is reduced, thereby increasing the brightness of the LED array. To maintain a constant voltage drop of the LED array (

) Is the maximum value of AC voltage (

)of

Light emitting diode driving device.

delete

The method of claim 4,
The variable capacitor is connected in parallel or in series with the capacitor that limits the current.
Light emitting diode drive device, characterized in that.

As a light emitting diode drive device,
At least one capacitor connected in series to an AC power source for limiting current;
An LED array connected in series with the capacitor; And
At least one variable capacitor whose capacitance changes with temperature change of the LED array,
The variable capacitor may reduce capacitance when the temperature of the LED array rises due to a voltage increase of the AC power supply, so that the brightness of the LED array is kept constant, and the voltage drop of the LED array (

) Is the maximum value of AC voltage (

)of

Light emitting diode driving device.

delete

The method according to claim 7,
The variable capacitor is connected in parallel or in series with the capacitor that limits the current.
Light emitting diode drive device, characterized in that.

delete

As a light emitting diode drive device,
At least one capacitor connected in series to an AC power source for limiting current; And
An LED array connected in series with the capacitor,
Voltage drop of the LED array (

) Is the maximum value of AC voltage (

)of

Is the maximum value of AC voltage (

)of

And a light emitting diode driving device to maintain a constant brightness of the LED array.

delete