KR101353254B1 - 엘이디 직구동 회로, 엘이디 직구동 장치 및 방법 - Google Patents

엘이디 직구동 회로, 엘이디 직구동 장치 및 방법 Download PDF

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Abstract

본 발명은 LED 직구동 회로, LED 직구동 장치 및 방법에 관한 것이다. 본 발명의 하나의 실시예에 따라, 복수의 LED그룹이 직렬 연결된 LED부; 복수의 LED그룹과 각각 연결된 복수의 스위치가 구비되되, 각 스위치는 온 동작에 따라 해당 스위치에 직렬 연결된 적어도 하나의 LED그룹을 발광시키는 스위칭부; 및 LED부의 입력전압이 센싱된 라인전압에 따른 신호와 LED부의 출력전압을 비교하여 비교 값을 산출하고, 라인전압에 따라 주파수 변화하는 PWM 캐리어신호를 생성하고, 비교 값과 주파수 변화된 PWM 캐리어신호를 비교하여 스위칭부를 제어하기 위한 제어신호를 출력하는 스위칭 제어부; 를 포함하는 LED 직구동 회로가 제안된다. 또한, LED 직구동 장치 및 방법이 제안된다.

Description

엘이디 직구동 회로, 엘이디 직구동 장치 및 방법{CIRCUIT, APPARATUS AND METHOD FOR DIRECT-DRIVING LED}
본 발명은 LED 직구동 회로, LED 직구동 장치 및 방법에 관한 것이다. 구체적으로는 라인전압에 따라 PWM 캐리어신호의 주파수를 변경하여 LED로 제공되는 전류량을 일정하게 유지시켜 라인 레귤레이션을 개선한 LED 직구동 회로, LED 직구동 장치 및 방법에 관한 것이다.
발광 다이오드(Light Emitting Diode: LED)는 부피가 작고 전력 소모를 줄일 수 있으며, 발광 구동이 빠르고 발광 수명이 긴 것과 같은 장점 때문에, 점점 더 많은 조명 장치에서 발광 다이오드가 기존의 조명 광원을 대체하고 있다.
일반적으로, LED 구동 회로는 교류(AC) 입력을 트랜스포머(Transformer)와 평활 커패시터(Capacitor)를 포함하는 컨버터(Converter)를 이용하여 직류(DC) 신호로 변환함으로써, 발광 다이오드를 구동한다. 이때, 트랜스포머는 1차측과 2차측을 전기적으로 분리시키는 장점이 있지만, 부피가 크고 비용(cost)이 높은 단점이 있다.
평활 캐패시터는 대용량의 전해 콘덴서를 사용하는 것이 일반적인데, 이 또한, 부피가 크고 비용이 높고, 그 수명은 LED의 수명보다 짧기 때문에 전체 시스템의 수명을 단축시키는 영향을 준다.
이러한, 문제를 해결하기 위하여 트랜스포머와 평활 캐패시터를 포함하는 컨버터를 사용하는 LED 구동 장치 대신 정전류원을 사용하는 LED 구동 장치도 제안된바 있다.
그러나, 종래의 정전류원을 구비하는 LED 구동 장치의 경우, 예컨대 대한민국 공개특허공보 제2011-0031367호를 살펴보면, AC 직구동 방식으로 LED를 구동하는데, 라인 전압이 증가하면 출력 전류도 변하게 되므로 라인 레귤레이션 특성이 저하된다.
대한민국 등록특허공보 제10-0942234호(2010년 2월 12일 공개) 미국 공개특허공보 US20100308738(2010년 12월 9일 공개) 미국 공개특허공보 US20100308731(2010년 12월 9일 공개) 대한민국 공개특허공보 제2011-0031367호(2011년 2월 9일 공개)
본 발명은 전술한 문제를 해결하기 위해, 라인전압에 따라 PWM 캐리어신호의 주파수를 변경하여 LED로 제공되는 전류량을 일정하게 유지시켜 라인 레귤레이션을 개선하고자 한다.
전술한 문제를 해결하기 위하여, 본 발명의 제1 실시예에 따라, 복수의 LED그룹이 직렬 연결된 LED부; 복수의 LED그룹과 각각 연결된 복수의 스위치가 구비되되, 각 스위치는 온 동작에 따라 해당 스위치에 직렬 연결된 적어도 하나의 LED그룹을 발광시키는 스위칭부; 및 LED부의 입력전압이 센싱된 라인전압에 따른 신호와 LED부의 출력전압을 비교하여 비교 값을 산출하고, 라인전압에 따라 주파수 변화하는 PWM 캐리어신호를 생성하고, 비교 값과 주파수 변화된 PWM 캐리어신호를 비교하여 스위칭부를 제어하기 위한 제어신호를 출력하는 스위칭 제어부; 를 포함하는 LED 직구동 회로가 제안된다.
또한, 하나의 예에 있어서, 스위칭 제어부는: LED부의 입력전압이 센싱된 라인전압에 따른 신호와 LED부의 출력전압을 비교하여 비교신호를 출력하는 전압비교부; 라인전압에 따라 주파수 변화하는 PWM 캐리어신호를 생성하여 출력하는 오실레이터부; 전압비교부에서 출력된 비교신호와 오실레이터부에서 출력된 PWM 캐리어신호를 비교하여 듀티 조정된 PWM 신호를 생성하는 PWM신호 생성부; 및 PWM신호 생성부에서 출력된 PWM 신호와 라인전압에 따라 스위칭부를 제어하기 위한 제어신호를 출력하는 제어신호 출력부; 를 포함할 수 있다.
이때, 하나의 예에서, 전압비교부는: 라인전압에 따라 기준전압신호를 생성하여 제공하는 기준신호 제공부; LED부의 출력전압을 전달받아 출력전압의 값을 평균화하는 평균화부; 및 평균화부에서 생성되는 평균 출력전압과 기준전압신호를 비교하여 비교신호를 출력하는 비교증폭부; 를 포함할 수 있다.
이때, 또 하나의 예에서, 기준신호 제공부는: 라인전압으로부터 기준전압신호를 생성하는 기준전압 생성부; 라인전압의 레벨에 따른 디지털 신호를 생성하고 디지털 신호를 제어신호 출력부로 제공하는 ADC; 및 ADC에서 생성된 디지털 신호를 입력받되 디지털신호에 따라 기준전압 생성부에서 생성된 아날로그 기준전압신호를 선택하여 전압비교부로 제공하는 DAC; 를 포함할 수 있다.
또한, 이때, 하나의 예에서, 제어신호 출력부는: PWM신호 생성부에서 출력된 신호를 버퍼링하는 버퍼부; 및 ADC의 출력에 응답하여 버퍼부에서 출력되는 신호에 따라 스위칭부의 복수의 스위치 중의 어느 하나를 구동시키기 위한 제어신호를 출력하는 디먹스부; 를 포함할 수 있다.
또한, 하나의 예에 있어서, 오실레이터부는: 라인전압을 입력받아 라인전압의 크기에 따라 변하는 라인전류를 생성하는 라인 레귤레이션부; 및 정전류원에서 라인전류를 뺀 램프전류에 의해 충전시간이 변화되며 주파수 변화하는 PWM 캐리어신호를 생성하여 출력하는 기준파 생성부; 를 포함할 수 있다.
또 하나의 예에서, PWM신호 생성부는: 전압비교부에서 출력된 비교신호와 오실레이터부에서 출력된 PWM 캐리어신호를 비교하여 펄스 신호를 생성하는 펄스신호 생성부; 및 PWM 캐리어신호에 따라 오실레이터부에서 생성되어 출력되는 기준 클럭신호에 응답하여 펄스신호 생성부에서 출력되는 펄스 신호를 래치하는 래치부; 를 포함할 수 있다.
또한, 하나의 예에 따르면, LED 직구동 회로는: AC 전원을 정류하여 LED부로 입력전압을 제공하는 전원부; 및 전원부로부터 제공되는 입력전압을 분배하여 분배된 라인전압을 감지하는 라인전압 센싱부; 를 더 포함할 수 있다.
다음으로, 전술한 문제를 해결하기 위하여, 본 발명의 제2 실시예에 따라, AC 전원을 정류하여 입력전압을 제공하는 전원부; 전원부로부터 제공되는 입력전압을 분배하여 분배된 라인전압을 감지하는 라인전압 센싱부; 전원부로부터 입력전압을 제공받되, 각각 적어도 하나 이상의 LED를 구비하고 직렬 연결된 복수의 LED그룹; 복수의 LED그룹과 각각 연결되되, 온 동작에 따라 해당 스위치에 직렬 연결된 적어도 하나의 LED그룹을 발광시키는 복수의 스위치; 복수의 스위치의 하단에 연결되되, 복수의 LED그룹의 출력전압을 감지하는 출력신호 센싱부; 및 라인전압 센싱부에서 감지된 라인전압에 따른 신호와 출력신호 센싱부에서 감지된 출력전압을 비교하여 비교 값을 산출하고, 라인전압에 따라 주파수 변화하는 PWM 캐리어신호를 생성하고, 비교 값과 주파수 변화된 PWM 캐리어신호를 비교하여 복수의 스위치를 제어하기 위한 제어신호를 출력하는 스위칭 제어부; 를 포함하는 LED 직구동 장치가 제안된다.
또한, 하나의 예에서, 스위칭 제어부는: 라인전압 센싱부에서 감지된 라인전압에 따른 신호와 출력신호 센싱부에서 감지된 출력전압을 비교하여 비교신호를 출력하는 전압비교부; 감지된 라인전압에 따라 주파수 변화하는 PWM 캐리어신호를 생성하여 출력하는 오실레이터부; 전압비교부에서 출력된 비교신호와 오실레이터부에서 출력된 PWM 캐리어신호를 비교하여 듀티 조정된 PWM 신호를 생성하는 PWM신호 생성부; 및 PWM신호 생성부에서 출력된 PWM 신호와 감지된 라인전압에 따라 복수의 스위치를 제어하기 위한 제어신호를 출력하는 제어신호 출력부; 를 포함할 수 있다.
이때, 하나의 예에 따르면, 전압비교부는: 라인전압에 따라 기준전압신호를 생성하여 제공하는 기준신호 제공부; 출력신호 센싱부에서 감지된 출력전압의 값을 평균화하는 평균화부; 및 평균화부에서 생성되는 평균 출력전압과 기준전압신호를 비교하여 비교신호를 출력하는 비교증폭부; 를 포함할 수 있다.
이때, 또 하나의 예에서, 기준신호 제공부는: 라인전압으로부터 기준전압신호를 생성하는 기준전압 생성부; 라인전압의 레벨에 따른 디지털 신호를 생성하고 디지털 신호를 제어신호 출력부로 제공하는 ADC; 및 ADC에서 생성된 디지털 신호를 입력받되 디지털신호에 따라 기준전압 생성부에서 생성된 아날로그 기준전압신호를 선택하여 전압비교부로 제공하는 DAC; 를 포함할 수 있다.
또한, 이때, 하나의 예에서, 제어신호 출력부는: PWM신호 생성부에서 출력된 신호를 버퍼링하는 버퍼부; 및 ADC의 출력에 응답하여 버퍼부에서 출력되는 신호에 따라 스위칭부의 복수의 스위치 중의 어느 하나를 구동시키기 위한 제어신호를 출력하는 디먹스부; 를 포함할 수 있다.
또한, 하나의 예에서, 오실레이터부는: 라인전압 센싱부로부터 라인전압을 입력받아 라인전압의 크기에 따라 변하는 라인전류를 생성하는 라인 레귤레이션부; 및 정전류원에서 라인전류를 뺀 램프전류에 의해 충전시간이 변화되며 주파수 변화하는 PWM 캐리어신호를 생성하여 출력하는 기준파 생성부; 를 포함할 수 있다.
또 하나의 예에서, PWM신호 생성부는: 전압비교부에서 출력된 비교신호와 오실레이터부에서 출력된 PWM 캐리어신호를 비교하여 펄스 신호를 생성하는 펄스신호 생성부; 및 PWM 캐리어신호에 따라 오실레이터부에서 생성되어 출력되는 기준 클럭신호에 응답하여 펄스신호 생성부에서 출력되는 펄스 신호를 래치하는 래치부; 를 포함할 수 있다.
다음으로, 전술한 문제를 해결하기 위하여, 본 발명의 제3 실시예에 따라, 복수의 LED그룹이 직렬 연결된 LED부로 입력전압을 제공하고, 복수의 LED그룹과 각각 연결된 복수의 스위치가 각각 제어에 따라 온 동작하며 해당 스위치에 직렬 연결된 적어도 하나의 LED그룹을 발광시키는 LED 직구동 방법에 있어서, LED부의 입력전압이 센싱된 라인전압에 따라 주파수 변화하는 PWM 캐리어신호를 생성하여 출력하는 기준신호 주파수 변경단계; 라인전압에 따른 신호와 LED부의 출력전압을 비교하여 비교신호를 출력하는 전압 비교단계; 기준신호 주파수 변경단계에서 주파수 변경되어 출력된 PWM 캐리어신호를 전압 비교단계에서 출력된 비교신호와 비교하여 듀티 조정된 PWM 신호를 생성하는 PWM신호 생성단계; 및 PWM신호 생성단계에서 출력된 PWM 신호와 라인전압에 따라 복수의 스위치 각각을 제어하기 위한 제어신호를 출력하는 제어신호 출력단계; 를 포함하는, LED 직구동 방법이 제안된다.
또한, 하나의 예에 있어서, 기준신호 주파수 변경단계는: 라인전압을 입력받아 라인전압의 크기에 따라 변하는 라인전류를 생성하는 단계; 및 정전류원에서 라인전류를 뺀 램프전류에 의해 충전시간이 변화되며 주파수 변화하는 PWM 캐리어신호를 생성하여 출력하는 단계; 를 포함할 수 있다.
또 하나의 예에서, 전압 비교단계는: 라인전압에 따라 기준전압신호를 생성하여 제공하는 기준신호 제공단계; LED부의 출력전압을 전달받아 출력전압의 값을 평균화하는 평균화 단계; 및 평균화 단계에서 생성된 평균 출력전압과 기준신호 제공단계에서 제공된 기준전압신호를 비교하여 비교신호를 출력하는 비교출력 단계; 를 포함할 수 있다.
또한, 하나의 예에서, 기준신호 제공단계는: 라인전압으로부터 기준전압신호를 생성하는 기준전압 생성단계; 라인전압의 레벨에 따른 디지털 신호를 생성하고 디지털 신호를 제어신호 출력단계로 제공하는 아날로그-디지털 변환단계; 및 아날로그-디지털 변환단계에서 생성된 디지털신호를 입력받되 디지털신호에 따라 기준전압 생성단계에서 생성된 아날로그 기준전압신호를 선택하여 비교출력 단계로 제공하는 디지털-아날로그 변환단계; 를 포함할 수 있다. 이때, 제어신호 출력단계는: PWM신호 생성단계에서 출력된 신호를 버퍼링하는 단계; 및 아날로그-디지털 변환단계의 출력에 응답하여 버퍼링된 후 출력되는 신호에 따라 복수의 스위치 중의 어느 하나를 구동시키기 위한 제어신호를 출력하는 단계; 를 포함할 수 있다.
또한, 하나의 예에 따르면, 기준신호 주파수 변경단계에서는 주파수 변화하는 PWM 캐리어신호에 따라 기준 클럭신호를 추가 생성하여 출력하고, PWM신호 생성단계는: 기준신호 주파수 변경단계에서 주파수 변경되어 출력된 PWM 캐리어신호를 전압 비교단계에서 출력된 비교신호와 비교하여 펄스 신호를 생성하여 출력하는 단계; 및 기준신호 주파수 변경단계에서 출력되는 기준 클럭신호에 응답하여 출력되는 펄스 신호를 래치시키는 단계; 를 포함할 수 있다.
본 발명의 실시예에 따라, 라인전압에 따라 PWM 캐리어신호의 주파수를 변경하여 LED로 제공되는 전류량을 일정하게 유지시켜 라인 레귤레이션을 개선할 수 있다.
본 발명의 다양한 실시예에 따라 직접적으로 언급되지 않은 다양한 효과들이 본 발명의 실시예들에 따른 다양한 구성들로부터 당해 기술분야에서 통상의 지식을 지닌 자에 의해 도출될 수 있음은 자명하다.
도 1은 본 발명의 하나의 실시예에 따른 LED 직구동 회로를 개략적으로 나타내는 회로도이다.
도 2는 본 발명의 또 하나의 실시예에 따른 LED 직구동 회로를 포함하는 LED 직구동 장치를 개략적으로 나타내는 회로도이다.
도 3은 도 1 및/또는 2에 따른 LED 직구동 회로 또는 장치의 오실레이터부를 나타내는 회로도이다.
도 4는 본 발명의 하나의 예에 따른 LED 직구동 회로의 출력파형을 개략적으로 나타낸 그래프이다.
도 5는 본 발명의 하나의 예에 따른 LED 직구동 회로의 LED그룹에 흐르는 전류와 LED 그룹의 출력전압의 평균을 나타내는 그래프이다.
도 6은 본 발명의 다른 하나의 실시예에 따른 LED 직구동 방법을 개략적으로 나타내는 흐름도이다.
도 7은 본 발명의 또 하나의 실시예에 따른 LED 직구동 방법을 개략적으로 나타내는 흐름도이다.
전술한 과제를 달성하기 위한 본 발명의 실시예들이 첨부된 도면을 참조하여 설명될 것이다. 본 설명에 있어서, 동일부호는 동일한 구성을 의미하고, 당해 분야의 통상의 지식을 가진 자에게 본 발명의 이해를 도모하기 위하여 부차적인 설명은 생략될 수도 있다.
본 명세서에서 하나의 구성요소가 다른 구성요소와 연결, 결합 또는 배치 관계에서 '직접'이라는 한정이 없는 이상, '직접 연결, 결합 또는 배치'되는 형태뿐만 아니라 그들 사이에 또 다른 구성요소가 개재됨으로써 연결, 결합 또는 배치되는 형태로도 존재할 수 있다.
본 명세서에 비록 단수적 표현이 기재되어 있을지라도, 발명의 개념에 반하거나 명백히 다르거나 모순되게 해석되지 않는 이상 복수의 구성 전체를 대표하는 개념으로 사용될 수 있음에 유의하여야 한다. 본 명세서에서 '포함하는', '갖는', '구비하는', '포함하여 이루어지는' 등의 기재는 하나 또는 그 이상의 다른 구성요소 또는 그들의 조합의 존재 또는 부가 가능성이 있는 것으로 이해되어야 한다.
우선, 본 발명의 제1 실시예에 따른 LED 직구동 회로를 도면을 참조하여 구체적으로 살펴본다. 이때, 참조되는 도면에 기재되지 않은 도면부호는 동일한 구성을 나타내는 다른 도면에서의 도면부호일 수 있다.
도 1은 본 발명의 하나의 실시예에 따른 LED 직구동 회로를 개략적으로 나타내는 회로도이고, 도 2는 본 발명의 또 하나의 실시예에 따른 LED 직구동 회로를 포함하는 LED 직구동 장치를 개략적으로 나타내는 회로도이고, 도 3은 도 1 및/또는 2에 따른 LED 직구동 회로 또는 장치의 오실레이터부를 나타내는 회로도이다. 도 4는 본 발명의 하나의 예에 따른 LED 직구동 회로의 출력파형을 개략적으로 나타낸 그래프이고, 도 5는 본 발명의 하나의 예에 따른 LED 직구동 회로의 LED그룹에 흐르는 전류와 LED 그룹의 출력전압의 평균을 나타내는 그래프이다.
도 1을 참조하면, 제1 실시예에 따른 LED 직구동 회로는 LED부(10), 스위칭부(20) 및 스위칭 제어부(30)를 포함할 수 있다. 도 1, 2 및/또는 3을 참조하여, 각각의 구성을 구체적으로 살펴본다.
먼저, 제1 실시예에 따른 LED 직구동 회로의 LED부(10)를 살펴본다.
LED부(10)는 복수의 LED그룹(G1, G2, G3)이 직렬 연결되어 있다. 복수의 LED그룹(G1, G2, G3)은 각각 적어도 하나 이상의 LED를 포함하고 있다. 도 2에서 LED그룹이 세 개 도시되었으나, 이는 예시적인 것이고, LED그룹의 개수는 다양하게 적용될 수 있다. 각 그룹 내에서 적어도 하나 이상의 LED는 직렬 연결된다. 도 1 및 2를 참조하면, LED부(10)는 정류된 입력전압을 전원부(40)로부터 제공받는다. 예컨대, 브릿지회로에서 AC 전원이 전파정류되어 LED부(10)로 입력전압이 제공될 수 있다. 또한, 도 2를 참조하면, 전원부(40)와 LED부(10) 사이에 라인전압 센싱부(60)가 더 구비될 수 있다. 라인전압 센싱부(60)는 LED부(10)로 제공되는 입력전압에 따라 분배된 라인전압을 센싱한다.
다음, 제1 실시예에 따른 LED 직구동 회로의 스위칭부(20)를 살펴본다.
도 1 및 2를 참조하면, 스위칭부(20)는 LED부(10)의 복수의 LED그룹(G1, G2, G3)과 각각 연결된 복수의 스위치(SW1, SW2, SW3)를 구비하고 있다. 스위칭부(20)의 복수의 스위치(SW1, SW2, SW3) 각각은 온 동작에 따라 해당 스위치에 직렬 연결된 적어도 하나의 LED그룹을 발광시킨다. 이때, 온 동작하는 스위치에 병렬 연결된 LED 그룹이 존재하는 경우 해당 LED 그룹은 오프 동작하게 된다. 또한, 도 1 및 2를 참조하면, 스위칭부(20)는 복수의 스위치(SW1, SW2, SW3)가 병렬 연결되어 있다. 이때, 병렬 연결된 복수의 스위치(SW1, SW2, SW3)의 하단에 LED부(10)의 출력전압을 센싱하는 출력신호 센싱부(50)가 구비될 수 있다.
다음으로, 제1 실시예에 따른 LED 직구동 회로의 스위칭 제어부(30)를 구체적으로 살펴본다.
도 1 및 2를 참조하면, 스위칭 제어부(30)는 LED부(10)의 입력전압이 센싱된 라인전압에 따른 신호와 LED부(10)의 출력전압을 비교하여 비교 값을 산출한다. 또한, 스위칭 제어부(30)는 라인전압에 따라 PWM 캐리어신호의 주파수를 변화시킨다. 게다가, 스위칭 제어부(30)는 비교 값과 주파수 변화된 PWM 캐리어신호를 비교하여 스위칭부(20)를 제어하기 위한 제어신호를 출력한다.
스위칭 제어부(30)의 제어에 따른 스위칭부(20)의 온 동작에 따라, LED부(10)의 턴-온될 LED의 개수가 조절된다. 즉, LED부(10)로의 입력전압이 전압분배에 의해 라인전압으로 센싱되고, 스위칭 제어부(30)는 라인전압에 따라 PWM 캐리어신호의 주파수를 변경하여 제어신호를 출력함으로써 스위칭부(20)를 온 동작시키고 턴-온될 LED의 개수를 조절할 수 있다. LED 개수의 조절은 스위치를 이용한다. 다음에서 예를 들어 설명될 것이다. LED의 하단에 스위치를 배치하고 스위칭 제어부(30)에서 PWM방식으로 스위치를 제어함으로써 전류량을 일정하게 유지시켜 발열을 저하시킬 수 있다.
도 1 및 2를 참조하여, 스위칭 제어부(30)를 더 구체적으로 살펴본다.
도 1 및 2를 참조하면, 스위칭 제어부(30)는 전압비교부(31), 오실레이터부(33), PWM신호 생성부(35) 및 제어신호 출력부(37)를 포함하여 이루어질 수 있다. 도 1, 2 및/또는 3을 참조하여, 스위칭 제어부(30)의 각각의 구성을 구체적으로 살펴볼 것이다.
우선, 스위칭 제어부(30)의 전압비교부(31)를 도면을 참조하여 살펴본다.
도 1 및/또는 2에서, 전압비교부(31)는 LED부(10)의 입력전압이 센싱된 라인전압에 따른 신호와 LED부(10)의 출력전압을 비교하여 비교신호를 출력한다. 이때, 라인전압은 도 2의 라인전압 센싱부(60)에서 LED부(10)로의 입력전압이 전압 분배에 의해 감지되고, LED부(10)의 출력전압은 출력신호 센싱부(50)에서 감지된다.
이때, 도 2를 참조하여 전압비교부(31)를 구체적으로 살펴본다. 하나의 예에서, 전압비교부(31)는 기준신호 제공부(311), 평균화부(313) 및 비교증폭부(315)를 포함할 수 있다.
전압비교부(31)의 기준신호 제공부(311)를 구체적으로 살펴본다. 기준신호 제공부(311)는 라인전압에 따라 기준전압신호를 생성하여 제공한다. 즉, 기준신호 제공부(311)는 라인전압에 따른 기준전압신호를 생성하여 비교증폭부(315)에서 평균 출력전압과 비교될 수 있도록 비교증폭부(315)로 제공한다.
도 2를 참조하여 더 구체적으로 살펴보면, 하나의 예에서, 기준신호 제공부(311)는 기준전압 생성부(311c), 아날로그-디지털 변환기(ADC)(311a) 및 디지털-아날로그 변환기(DAC)(311b)를 포함할 수 있다. 기준전압 생성부(311c)는 라인전압으로부터 기준전압신호를 생성한다. 이때, 기준전압신호는 라인전압 레벨별로 다수 레벨을 갖는 신호일 수 있다. 이때, 도 2를 참조하면, 기준전압 생성부(311c)에서 생성되는 다수 레벨의 기준전압신호는 DAC(311b)에서 ADC(311a)로부터 입력받은 디지털신호에 따라 어느 하나가 선택되어 비교증폭부(315)의 기준전압으로 제공될 수 있다. 예컨대, 기준전압 생성부(311c)에서 생성된 신호는 디지털-아날로그 변환기(DAC)(311b)로 제공되고, 이때, DAC(311b)는 ADC(311a)로부터 입력받은 디지털신호에 따라 기준전압 생성부(311c)에서 생성되는 기준전압들 중 디지털신호에 대응하는 기준전압신호를 선택하여 전압비교부(31)의 비교증폭부(315)로 제공할 수 있다.
아날로그-디지털 변환기(ADC)(311a)는 예컨대 라인전압 센싱부(60)에서 감지된 라인전압, 예컨대 라인전압 레벨에 따른 디지털신호를 생성하고, 생성된 디지털신호를 제어신호 출력부(37)로 제공할 수 있다. 또한, 아날로그-디지털 변환기(ADC)(311a)에서 생성된 디지털신호는 디지털-아날로그 변환기(DAC)(311b)로 입력된다. 아날로그-디지털 변환기(ADC)(311a)에서 생성된 디지털신호가 제어신호 출력부(37)로 제공되는 경우를 살펴본다. 이때, 하나의 예에서, 제어신호 출력부(37)는 버퍼부(371)와 디먹스부(373)를 포함하고, 디먹스부(373)에서 ADC(311a)에서 출력되는 디지털신호에 응답하여 버퍼부(371)의 출력 신호에 따라 복수의 스위치(SW1, SW2, SW3) 중의 어느 하나를 구동시키는 제어신호를 출력할 수 있다.
또한, 아날로그-디지털 변환기(ADC)(311a)는 라인전압 레벨에 따라 생성된 디지털신호를 디지털-아날로그 변환기(DAC)(311b)로 제공할 수 있다. 디지털-아날로그 변환기(DAC)(311b)는 ADC(311a)로부터 입력된 디지털신호에 따라 아날로그 기준전압신호를 전압비교부(31), 구체적으로 도 2의 비교증폭부(315)로 제공할 수 있다. 이때, 아날로그 기준전압신호는 도 2의 기준전압 생성부(311c)에서 생성되어 출력되는 다수 레벨의 기준전압신호들 중 하나로서, 디지털-아날로그 변환기(DAC)(311b)에서 디지털신호에 따라 선택되어 전압비교부(315), 예컨대 비교증폭부(315)로 제공될 수 있다. 이에 따라, 라인전압 레벨에 따라 변하는 기준전압신호가 전압비교부(31), 예컨대 도 2의 비교증폭부(315)로 제공된다.
다음으로, 도 2를 참조하여, 전압비교부(31)의 평균화부(313)를 구체적으로 살펴본다. 평균화부(313)는 LED부(10)의 출력전압을 전달받아 출력전압의 값을 평균화한다. 예컨대, 평균화부(313)는 출력신호 센싱부(50)에서 감지된 LED부(10)의 출력전압을 평균화한다. 이때, 출력신호 센싱부(50)는 LED부(10)의 출력전류를 감지하고, 평균화부(313)는 감지된 출력전류를 평균화하여 평균화된 출력전압을 구할 수 있다. 또는, 출력신호 센싱부(50)에서 LED부(10)의 출력전류에 따른 전압을 감지하고, 평균화부(313)에서 평균화하여 평균화된 출력전압을 구할 수도 있다.
다음으로, 도 2를 참조하여, 전압비교부(31)의 비교증폭부(315)를 구체적으로 살펴본다. 비교증폭부(315)는 비교증폭기를 구비하여, 평균화부(313)에서 생성되는 평균 출력전압과, 라인전압의 레벨에 따른 기준전압신호를 비교하고 비교신호를 출력한다. 이때, 비교증폭부(315)로 제공되는 라인전압의 레벨에 따른 기준전압신호는 디지털-아날로그 변환기(DAC)(311b)에서 라인전압 레벨에 따른 디지털신호에 따라 선택된 기준전압신호일 수 있다. 디지털-아날로그 변환기(DAC)(311b)는 아날로그-디지털 변환기(ADC)(311a)에서 라인전압 레벨에 따라 생성된 디지털신호를 제공받아 해당 디지털신호에 따라, 기준전압 생성부(311c)에서 생성된 기준전압들 중 하나의 기준전압신호를 선택하여 전압비교부(31), 구체적으로 도 2의 비교증폭부(315)로 제공할 수 있다.
예컨대, 비교증폭부(315)의 비교증폭기는 오차증폭기일 수 있고, 이때, 오차증폭기는 평균 출력전압과 기준전압신호를 비교하고 오차를 증폭시켜 오차 증폭된 비교신호를 출력할 수 있다. 비교증폭부(315)에서 출력된 비교신호는 PWM신호 생성부(35), 예컨대 펄스신호 생성부(351)로 입력된다.
계속하여, 도 1, 2 및/또는 3을 참조하여, 스위칭 제어부(30)의 오실레이터부(33)를 살펴본다.
스위칭 제어부(30)의 오실레이터부(33)는 라인전압에 따라 주파수 변화하는 PWM 캐리어신호를 생성하여 출력한다. 종래에는 오실레이터에서 생성되는 기준파형은 주파수가 고정되어 있었으나, 본 실시예에 따라 PWM 캐리어신호의 주파수를 라인전압에 따라 변경함으로써, 라인 레귤레이션 특성을 보다 더 개선할 수 있다. 즉, 라인전압이 증가하면 PWM 캐리어신호의 주파수를 낮추고, 반대로 라인전압이 감소하면 PWM 캐리어신호의 주파수를 높힘으로써, LED부(10)에 흐르는 전류를 일정하게 유지시킬 수 있다.
도 3을 참조하여, 오실레이터부(33)를 구체적으로 살펴본다. 하나의 예에서, 오실레이터부(33)는 라인 레귤레이션부(331) 및 기준파 생성부(333)를 포함할 수 있다.
이때, 오실레이터부(33)의 라인 레귤레이션부(331)는 예컨대 라인전압 센싱부(60)에서 감지된 라인전압을 입력받아 라인전압의 크기에 따라 변하는 라인전류를 생성한다. 또한, 오실레이터부(33)의 기준파 생성부(333), 구체적으로 도 3의 캐리어신호 생성부(333a)는 정전류원에서 라인전류를 뺀 램프전류에 의해 충전되며 PWM 캐리어신호를 생성하여 출력한다. 이때, 도 3의 캐리어신호 생성부(333a)는 라인전압의 크기에 따라 충전시간이 달라지게 되고, 그에 따라 커패시터 Cramp에 충전된 후 출력되는 PWM 캐리어신호의 주파수가 변하게 된다. PWM 캐리어신호는 캐리어신호 생성부(333a)의 출력노드에서 출력될 수 있다. 예컨대, PWM 캐리어신호는 램프파, 삼각파, 톱니파 등일 수 있고, 하나의 예에서, 램프파일 수 있다. 예컨대, 기준파 생성부(333)에서 출력되는 PWM 캐리어신호, 예컨대 램프파는 PWM신호 생성부(35), 예컨대 펄스신호 생성부(351)로 입력된다.
또한, 도 3을 참조하면, 하나의 예에서, 기준파 생성부(333)의 클럭 생성부(333b)는 캐리어신호 생성부(333a)에서 생성된 PWM 캐리어신호를 받아 비교기, 또는 비교기와 플립플롭회로를 통하여 기준 클럭신호를 생성할 수 있다. 출력된 기준 클럭신호는 예컨대, 도 2의 래치부(353)로 제공될 수 있다.
예컨대, 도 3을 참조하여 오실레이터부(33)의 동작을 구체적으로 살펴본다. 라인 레귤레이션부(331)는 OP앰프에서 라인전압 Vline과 피드백된 내부 기준전압을 비교하여 증폭하고, OP앰프 출력에 따라 트랜지스터 N1 및 N2의 커런트 미러를 동작시켜 정전류원 IDC로부터 라인전류 Iline을 빼내게 된다. 라인 레귤레이션부(331)에서 라인전압 Vline의 증가에 따라 정전류원 IDC로부터 라인전류 Iline을 빼내면, 기준파 생성부(333), 구체적으로 도 3의 캐리어신호 생성부(333a)의 트랜지스터 N3 및 N4의 커런트 미러로 램프전류 Iramp가 흐른다. 이에 따라 트랜지스터 P3 및 P4의 커런트 미러에 의해 커패시터 Cramp에 램프전류 Iramp가 충전된다. 커패시터 Cramp에 병렬 연결된 스위치 N5가 도 3의 클럭 생성부(333b)에서 출력되는 기준 클럭신호에 따라 피드백 동작하며 커패시터 Cramp에서 충전 및 방전이 이루어진다. 기준파 생성부(333), 구체적으로는 도 3의 캐리어신호 생성부(333a)는 커패시터 Cramp의 충전 및 방전에 따라 PWM 캐리어신호 VRAMP, 예컨대 램프파를 생성하여 출력한다. 이때, PWM 캐리어신호 VRAMP는 라인전압 Vline의 크기에 따라 주파수가 변화한다. 또한, 캐리어신호 생성부(333a)에서 생성된 PWM 캐리어신호 VRAMP는 클럭 생성부(333b)로 제공되어 클럭 생성부(333b)의 비교기 및 플립플롭회로를 거쳐 기준 클럭신호로 출력된다.
이때, 라인전압 Vline이 커지면 라인전류 Iline이 커지고 그에 따라 램프전류 Iramp가 작아진다. 램프전류 Iramp가 작아지면, 커패시터 Cramp에 충전되는 충전시간이 증가하여 PWM 캐리어신호 VRAMP, 예컨대 램프파의 주파수가 작아지게 된다. 반면, 라인전압 Vline이 낮아지면, 램프전류 Iramp가 커져서 충전 시간이 길어져 PWM 캐리어신호 VRAMP, 예컨대 램프파의 주파수가 커지게 된다.
또한, 도 3을 참조하면, 클럭 생성부(333b)는 캐리어신호 생성부(333a)에서 생성된 PWM 캐리어신호 VRAMP, 예컨대 램프파를 받아 기준 클럭신호를 생성하고 출력하게 된다. 구체적으로, 클럭 생성부(333b)의 비교기에서 PWM 캐리어신호 VRAMP, 예컨대 램프파를 받아 비교하여 비교 값을 출력하고, 클럭 생성부(333b)의 플립플롭회로에서 비교기의 비교 값에 응답하여 기준 클럭신호를 생성하고 출력하게 된다. 이때, 출력된 기준 클럭신호는 예컨대, 도 2의 래치부(353)로 제공될 수 있다.
다음으로, 도 1 및/또는 2를 참조하여 스위칭 제어부(30)의 PWM신호 생성부(35)를 더 구체적으로 살펴본다.
도 1 및/또는 2에서, PWM신호 생성부(35)는 전압비교부(31)에서 출력된 비교신호와 오실레이터부(33)에서 출력된 PWM 캐리어신호, 예컨대 램프파를 비교하여 듀티 조정된 PWM 신호를 생성하여 출력한다. 이때, 오실레이터부(33)에서 생성/출력되는 PWM 캐리어신호는 라인전압에 따라 주파수가 변한다. 따라서 라인전압에 따라 주파수가 변하는 PWM 캐리어신호와 전압비교부(31)에서 출력된 비교신호를 비교하여 PWM신호를 생성하므로, 라인 레귤레이션을 개선할 수 있다.
이때, 도 2를 참조하면, 하나의 예에서, PWM신호 생성부(35)는 펄스신호 생성부(351) 및 래치부(353)를 포함할 수 있다. 펄스신호 생성부(351)는 전압비교부(31)에서 출력된 비교신호와 오실레이터부(33)에서 출력된 PWM 캐리어신호를 비교하여 펄스 신호를 생성한다. 그리고 래치부(353)는 PWM 캐리어신호에 따라 오실레이터부(33)에서 생성되어 출력되는 기준 클럭신호에 응답하여 펄스신호 생성부(351)에서 출력되는 펄스 신호를 래치시킨다. 예컨대, 래치부(353)는 오실레이터부(33)의 기준파 생성부(333), 구체적으로 도 3의 클럭 생성부(333b)에서 PWM 캐리어신호에 따라 생성되어 출력되는 기준 클럭신호를 입력받고, 기준 클럭신호에 응답하여 펄스신호 생성부(351)에서 출력되는 펄스 신호를 래치시킨다. 래치부(353)의 출력은 제어신호 출력부(37), 예컨대 도 2의 버퍼부(371)로 제공될 수 있다.
계속하여 다음으로, 도 1 및/또는 2를 참조하여 스위칭 제어부(30)의 제어신호 출력부(37)를 더 구체적으로 살펴본다.
도 1 및/또는 2에서, 제어신호 출력부(37)는 PWM신호 생성부(35)에서 출력된 PWM 신호와 라인전압에 따라 스위칭부(20)를 제어하기 위한 제어신호를 출력한다.
이때, 도 2를 참조하면, 하나의 예에서, 제어신호 출력부(37)는 버퍼부(371) 및 디먹스부(373)를 포함할 수 있다. 버퍼부(371)는 PWM신호 생성부(35)에서 출력된 신호를 버퍼링한다. 그리고 디먹스부(373)는 라인전압 신호에 응답하여 버퍼부(371)에서 출력되는 신호에 따라 스위칭부(20)의 복수의 스위치(SW1, SW2, SW3) 중의 어느 하나를 구동시키기 위한 제어신호를 출력할 수 있다. 이때, 디먹스부(373)로 인가되는 라인전압 신호는 예컨대 도 2에 도시된 바와 같이 라인전압 센싱부(60)에 감지된 라인전압 레벨에 따라 ADC(311a)에서 생성되는 디지털 신호일 수 있다.
다음으로, 도 1 및 2를 참조하여 또 하나의 예에 따른 LED 직구동 회로를 살펴본다.
도 1 및 2를 참조하면, 하나의 예에 따른 LED 직구동 회로는 전원부(40) 및 라인전압 센싱부(60)를 더 포함할 수 있다. 또한, 또 하나의 예에서, LED 직구동 회로는 출력신호 센싱부(50)를 더 포함할 수 있다. 이때, 출력신호 센싱부(50)는 센싱저항 Rs을 구비하여, LED부(10)의 출력전류 또는 출력전류에 따른 전압을 감지한다. 출력신호 센싱부(50)에서 감지된 신호는 평균화부(313)에서 평균화하여 평균화된 출력전압이 획득되고, 획득된 평균 출력전압은 전압비교부(31)로 제공되게 된다.
도 1 및 2를 참조하면, 하나의 예에 따른 LED 직구동 회로의 전원부(40)는 AC 전원을 정류하여 LED부(10)로 입력전압 Vin을 제공한다. 또한, 라인전압 센싱부(60)는 전원부(40)로부터 제공되는 입력전압 Vin을 전압 분배하여 센싱한다. 라인전압 Vline은 라인전압 센싱부(60)에서 전압 분배에 의해 감지되는 전압이다.
다음으로, 본 발명의 제2 실시예에 따른 LED 직구동 장치를 도면을 참조하여 구체적으로 살펴본다. 이때, 전술한 제1 실시예에 따른 LED 직구동 회로들 및 도 1, 4 및 5가 참조될 수 있고, 그에 따라 중복되는 설명들은 생략될 수도 있다.
도 2는 본 발명의 또 하나의 실시예에 따른 LED 직구동 회로를 포함하는 LED 직구동 장치를 개략적으로 나타내는 회로도이고, 도 3은 도 2에 따른 LED 직구동 장치의 오실레이터부를 나타내는 회로도이다.
도 2를 참조하면, 본 발명의 제2 실시예에 따른 LED 직구동 장치는 전원부(40), 라인전압 센싱부(60), 복수의 LED그룹(G1, G2, G3)(10), 복수의 스위치(SW1, SW2, SW3)(20), 출력신호 센싱부(50) 및 스위칭 제어부(30)를 포함하여 이루어질 수 있다.
이때, 복수의 LED그룹(G1, G2, G3)(10), 복수의 스위치(SW1, SW2, SW3)(20) 및 스위칭 제어부(30)는 각각 전술한 제1 실시예에 따른 LED 직구동 회로의 LED부(10), 스위칭부(20) 및 스위칭 제어부(30)에 상응될 수 있다. 따라서, 전술한 제1 실시예에 따른 LED 직구동 회로의 상세한 설명을 참조하기로 하고, 중복되는 부분을 생략될 수 있다.
도 2를 참조하면, 하나의 예에 따른 LED 직구동 장치의 전원부(40)는 AC 전원을 정류하여 입력전압 Vin을 제공한다. 예컨대, 전원부(40)는 브릿지회로로 구성되어 AC 전원을 전파정류하여 복수의 LED그룹(G1, G2, G3)(10)으로 입력전압 Vin을 제공할 수 있다.
다음으로, 도 2에서, 하나의 예에 따른 LED 직구동 장치의 라인전압 센싱부(60)는 전원부(40)로부터 제공되는 입력전압 Vin을 전압 분배하고 전압분배된 라인전압 Vline을 감지한다. 예컨대, 라인전압 센싱부(60)는 직렬 연결된 저항을 구비하여 전원부(40)로부터 제공되는 입력전압 Vin을 전압 분배하고 분배된 전압을 감지하여 이로부터 라인전압을 센싱할 수 있다.
다음, 도 2의 LED 직구동 장치를 참조하면, 하나의 예에 따른 LED 직구동 장치의 복수 LED그룹(G1, G2, G3)(10)은 전원부(40)로부터 입력전압을 제공받는다. 또한, 복수의 LED그룹(G1, G2, G3)(10)은 각각 적어도 하나 이상의 LED를 구비하고 있다. 이때, 복수의 LED그룹(G1, G2, G3)(10)은 직렬 연결된다.
다음으로, 하나의 예에 따른 LED 직구동 장치의 복수 스위치(SW1, SW2, SW3)(20)를 살펴본다. 도 2에서 복수의 스위치(SW1, SW2, SW3)(20)는 복수의 LED그룹(G1, G2, G3)(10)과 각각 연결된다. 이때, 각 스위치는 온 동작에 따라 해당 스위치에 직렬 연결된 적어도 하나의 LED그룹을 발광시킨다. 온 동작하는 스위치에 병렬 연결된 LED 그룹이 존재하는 경우 해당 LED 그룹은 오프 동작하게 된다. 또한, 도 1 및 2를 참조하면, 복수의 스위치(SW1, SW2, SW3)(20)는 병렬 연결되어 있다.
계속하여, 도 2의 LED 직구동 장치의 출력신호 센싱부(50)를 살펴본다. 출력신호 센싱부(50)는 복수의 스위치(SW1, SW2, SW3)(20)의 하단에 연결된다. 이때, 출력신호 센싱부(50)는 복수의 LED그룹(G1, G2, G3)(10)의 출력전압을 감지할 수 있다. 출력신호 센싱부(50)는 센싱저항을 구비하여 이루어질 수 있다. 예컨대, 도 2에 도시된 바와 같이, 복수의 스위치(SW1, SW2, SW3)(20)가 병렬 연결되고, 복수의 스위치(SW1, SW2, SW3)(20) 하단에 센싱저항을 구비하여, 센싱저항 RS에 인가되는 전압을 센싱함으로써, 출력신호 센싱부(50)는 온 동작하는 스위치에 따라 발광되는 LED 그룹의 출력전압을 센싱할 수 있다.
계속하여, 도 2의 하나의 예에 따른 LED 직구동 장치의 스위칭 제어부(30)를 구체적으로 살펴본다.
도 2를 참조하면, 스위칭 제어부(30)는 라인전압 센싱부(60)에서 감지된 라인전압과 출력신호 센싱부(50)에서 감지된 출력전압을 비교하여 비교 값을 산출한다. 또한, 스위칭 제어부(30)는 라인전압에 따라 PWM 캐리어신호의 주파수를 변화시킨다. 게다가, 스위칭 제어부(30)는 비교 값과 주파수 변화된 PWM 캐리어신호를 비교하여 복수의 스위치(SW1, SW2, SW3)(20)를 제어하기 위한 제어신호를 출력한다.
이하에서, 하나의 예에 따른 LED 직구동 장치의 스위칭 제어부(30)를 더 구체적으로 살펴본다.
도 2를 참조하면, LED 직구동 장치의 하나의 예에서, 스위칭 제어부(30)는 전압비교부(31), 오실레이터부(33), PWM신호 생성부(35) 및 제어신호 출력부(37)를 포함하여 이루어질 수 있다. 이하에서, 스위칭 제어부(30)의 각 구성을 구체적으로 살펴본다.
먼저, 도 2를 참조하면, 스위칭 제어부(30)의 전압비교부(31)는 라인전압 센싱부(60)에서 감지된 라인전압과 출력신호 센싱부(50)에서 감지된 출력전압을 비교하여 비교신호를 출력한다.
이때, 하나의 예에 따르면, 스위칭 제어부(30)의 전압비교부(31)는 기준신호 제공부(311), 평균화부(313) 및 비교증폭부(315)를 포함할 수 있다.
전압비교부(31)의 기준신호 제공부(311)를 구체적으로 살펴본다. 기준신호 제공부(311)는 라인전압에 따라 기준전압신호를 생성하여 비교증폭부(315)에서 평균 출력전압과 비교될 수 있도록 비교증폭부(315)로 제공한다. 하나의 예에서, 기준신호 제공부(311)는 기준전압 생성부(311c), 아날로그-디지털 변환기(311a) 및 디지털-아날로그 변환기(311b)를 포함할 수 있다.
도 2를 참조하여 더 구체적으로 살펴보면, 기준신호 제공부(311)의 기준전압 생성부(311c)는 라인전압으로부터 기준전압신호를 생성한다. 이때, 기준전압신호는 라인전압 레벨별로 다수 레벨을 갖는 신호일 수 있다. 이때, 도 2를 참조하면, 기준전압 생성부(311c)에서 생성되는 다수 레벨의 기준전압신호들 중 DAC(311b)에서 ADC(311a)로부터 입력받은 디지털신호에 대응하는 기준전압신호가 DAC(311b)에서 선택되어 전압비교부(31)의 비교증폭부(315)로 제공될 수 있다.
아날로그-디지털 변환기(311a)는 예컨대 라인전압 센싱부(60)에서 감지된 라인전압, 예컨대 라인전압 레벨에 따른 디지털신호를 생성하고, 생성된 디지털신호를 제어신호 출력부(37) 및 디지털-아날로그 변환기(311b)로 제공된다. 하나의 예에서, 버퍼부(371)와 디먹스부(373)를 포함하는 제어신호 출력부(37)는, 디먹스부(373)에서 ADC(311a)에서 출력되는 디지털신호에 응답하여 버퍼부(371)의 출력 신호에 따라 복수의 스위치(SW1, SW2, SW3) 중의 어느 하나를 구동시키는 제어신호를 출력할 수 있다.
한편, 디지털-아날로그 변환기(311b)는 ADC(311a)로부터 입력된 디지털신호에 따라 아날로그 기준전압신호를 전압비교부(31), 예컨대 비교증폭부(315)로 제공할 수 있다. 이때, 아날로그 기준전압신호는 도 2의 기준전압 생성부(311c)에서 생성되어 출력되는 다수 레벨의 기준전압신호들 중 하나로서, 디지털-아날로그 변환기(311b)에서 디지털신호에 따라 선택되어 전압비교부(315)로 제공될 수 있다.
다음으로, 도 2를 참조하여 전압비교부(31)의 평균화부(313) 및 비교증폭부(315)를 구체적으로 살펴본다. 평균화부(313)는 출력신호 센싱부(50)에서 감지된 출력신호의 값을 평균화하여 평균화된 출력전압을 획득한다. 그리고, 비교증폭부(315)는 예컨대 비교증폭기를 구비하여, 평균화부(313)에서 생성되는 평균 출력전압과, 기준신호 제공부(311)에서 제공된 기준전압신호를 비교하여 비교신호를 출력한다. 하나의 예에서, 비교증폭부(315)의 비교증폭기는 오차증폭기일 수 있고, 이때, 오차증폭기에서 평균 출력전압과 기준전압신호를 비교하여 오차증폭하고 증폭된 비교신호를 출력할 수 있다. 비교증폭부(315)에서 출력된 비교신호는 PWM신호 생성부(35), 예컨대 구체적으로 도 2의 펄스신호 생성부(351)로 입력된다.
다음으로, 도 2 및/또는 3을 참조하여 스위칭 제어부(30)의 오실레이터부(33)를 구체적인 예를 살펴본다.
도 2 및/또는 3을 참조하면, 오실레이터부(33)는 라인전압 센싱부(60)에서 감지된 라인전압에 따라 주파수 변화하는 PWM 캐리어신호를 생성하여 출력한다. 본 실시예에 따라 PWM 캐리어신호의 주파수를 라인전압에 따라 변경함으로써, 라인 레귤레이션을 보다 더 개선할 수 있다. 즉, 라인전압이 증가하면 PWM 캐리어신호의 주파수를 낮추고, 반대로 라인전압이 감소하면 PWM 캐리어신호의 주파수를 높힘으로써, 복수의 LED그룹(G1, G2, G3)(10)에 흐르는 전류를 일정하게 유지시킬 수 있다.
도 3을 참조하여, 하나의 예에 따른 오실레이터부(33)를 더 구체적으로 살펴보면, 오실레이터부(33)는 라인 레귤레이션부(331) 및 기준파 생성부(333)를 포함할 수 있다. 이때, 라인 레귤레이션부(331)는 라인전압 센싱부(60)에서 감지된 라인전압을 입력받아 라인전압의 크기에 따라 변하는 라인전류를 생성한다. 그리고 기준파 생성부(333)는 정전류원에서 라인전류를 뺀 램프전류에 의해 충전시간이 변화되며 주파수 변화하는 PWM 캐리어신호를 생성하여 출력한다. 예컨대, 기준파 생성부(333)에서 출력되는 PWM 캐리어신호는 PWM신호 생성부(35), 예컨대 구체적으로 도 2의 펄스신호 생성부(351)로 입력된다.
이때, 도 3을 참조하면, 라인전압 Vline이 커지면 라인레귤레이터부에서 라인전류 Iline이 커지고 그에 따라 기준파 생성부(333)의 램프전류 Iramp가 작아진다. 그에 따라, 커패시터 Cramp에 충전되는 전압이 작아지고 기준파 생성부(333)에서 출력되는 PWM 캐리어신호, 예컨대 도 3의 플립플롭회로에서 출력되는 PWM 캐리어신호의 주파수는 작아지게 된다. 반면, 라인전압 Vline이 낮아지면, 램프전류 Iramp가 커지고 기준파 생성부(333)에서 출력되는 PWM 캐리어신호, 예컨대, 도 3의 플립플롭회로를 통해 출력되는 PWM 캐리어신호의 주파수는 커지게 된다.
다음으로, 도 2를 참조하여 스위칭 제어부(30)의 PWM신호 생성부(35)를 구체적으로 살펴본다.
도 2를 참조하면, PWM신호 생성부(35)는 전압비교부(31)에서 출력된 비교신호와 오실레이터부(33)에서 출력된 PWM 캐리어신호를 비교하여 듀티 조정된 PWM 신호를 생성한다.
이때, 하나의 예에 따르면, PWM신호 생성부(35)는 펄스신호 생성부(351) 및 래치부(353)를 포함할 수 있다. 도 2에서, 펄스신호 생성부(351)는 전압비교부(31)에서 출력된 비교신호와 오실레이터부(33)에서 출력된 PWM 캐리어신호를 비교하여 펄스 신호를 생성한다. 그리고 래치부(353)는 PWM 캐리어신호에 따라 오실레이터부(33)에서 생성되어 출력되는 기준 클럭신호에 응답하여 펄스신호 생성부(351)에서 출력되는 펄스 신호를 래치시킨다. 예컨대, 래치부(353)는 오실레이터부(33)의 기준파 생성부(333), 구체적으로 클럭 생성부(333b)에서 PWM 캐리어신호에 따라 생성되어 출력되는 기준 클럭신호를 입력받는다. 이때, 래치부(353)는 기준 클럭신호에 응답하여 펄스신호 생성부(351)에서 출력되는 펄스 신호를 래치시켜, 제어신호 출력부(37)로 제공할 수 있다.
계속하여, 도 2를 참조하여, 스위칭 제어부(30)의 제어신호 출력부(37)를 살펴본다. 도 2에서, 제어신호 출력부(37)는 PWM신호 생성부(35)에서 출력된 PWM 신호와 라인전압 센싱부(60)에서 감지된 라인전압에 따라 복수의 스위치(SW1, SW2, SW3)를 제어하기 위한 제어신호를 출력한다.
이때, 도 2를 참조하면, 하나의 예에서, 제어신호 출력부(37)는 버퍼부(371) 및 디먹스부(373)를 포함할 수 있다. 버퍼부(371)는 PWM신호 생성부(35)에서 출력된 신호의 레벨을 버퍼링시킨다. 디먹스부(373)는 라인전압 센싱부(60)에서 감지된 라인전압의 신호에 응답하여 버퍼부(371)에서 출력되는 신호에 따라 복수의 스위치(SW1, SW2, SW3)(20) 중의 어느 하나를 구동시키기 위한 제어신호를 출력할 수 있다. 예컨대, 디먹스부(373)는 라인전압을 디지털신호로 변환하는 ADC(311a)의 출력에 응답하여 버퍼부(371)에서 출력되는 신호에 따라 복수의 스위치(SW1, SW2, SW3)(20) 중의 어느 하나를 구동시키기 위한 제어신호를 출력할 수 있다.
다음으로, 본 발명의 제3 실시예에 따른 LED 직구동 방법을 도면을 참조하여 구체적으로 살펴본다. 이때, 전술한 제1 실시예에 따른 LED 직구동 회로들, 전술한 제2 실시예에 따른 LED 직구동 장치들 및 도 1 내지 5가 참조될 수 있고, 그에 따라 중복되는 설명들은 생략될 수도 있다.
도 6은 본 발명의 다른 하나의 실시예에 따른 LED 직구동 방법을 개략적으로 나타내는 흐름도이고, 도 7은 본 발명의 또 하나의 실시예에 따른 LED 직구동 방법을 개략적으로 나타내는 흐름도이다.
도 6을 참조하여, 본 발명의 제3 실시예에 따른 LED 직구동 방법을 살펴본다. LED 직구동 방법은 복수의 LED그룹(G1, G2, G3)이 직렬 연결된 LED부(10)로 예컨대 AC 전원이 정류된 입력전압을 제공하고 복수의 LED그룹(G1, G2, G3)과 각각 연결된 복수의 스위치(SW1, SW2, SW3)가 각각 제어에 따라 온 동작하며 해당 스위치에 직렬 연결된 적어도 하나의 LED그룹을 발광시키게 된다.
이때, 하나의 예에서, LED 직구동 방법은 기준신호 주파수 변경단계(S100), 전압 비교단계(S200), PWM신호 생성단계(S300) 및 제어신호 출력단계(S400)를 포함하여 이루어질 수 있다.
도 6을 참조하면, 기준신호 주파수 변경단계(S100)에서는 LED부(10)의 입력전압이 센싱된 라인전압에 따라 주파수가 변화하는 PWM 캐리어신호가 생성되고 출력된다. 예컨대, 도 1 및/또는 2의 오실레이터부(33)에서 LED부(10)의 입력전압이 센싱된 라인전압에 따라 주파수 변화하는 PWM 캐리어신호를 생성하여 출력한다. 이때, LED부(10)로 입력되는 입력전압은 전압분배를 통하여 예컨대 도 2의 라인전압 센싱부(60)에서 라인전압으로 감지될 수 있다.
직접 도시되지 않았으나, 도 3의 오실레이터부(33)를 참조하면, 하나의 예에서, 기준신호 주파수 변경단계(S100)는 예컨대 도 3의 라인 레귤레이션부(331)에서 라인전압에 따라 라인전류를 생성하는 단계(도시되지 않음) 및 예컨대 도 3의 기준파 생성부(333)에서 주파수 변화되는 PWM 캐리어신호를 생성하는 단계(도시되지 않음)를 포함할 수 있다. 도 3의 라인 레귤레이션부(331)에서는 예컨대 도 2의 라인전압 센싱부(60)에서 감지된 라인전압을 입력받아 라인전압의 크기에 따라 변하는 라인전류를 생성한다. 그리고, 도 3의 기준파 생성부(333)에서 PWM 캐리어신호를 생성하는 단계에서는, 정전류원에서 라인전류를 뺀 램프전류에 의해 충전되며 PWM 캐리어신호가 생성되고 출력된다. 이때, 라인전압의 크기에 따라 충전시간이 달라지게 되고, 그에 따라 도 3의 커패시터 Cramp에 충전된 후 출력되는 PWM 캐리어신호의 주파수가 변하게 된다. 예컨대, PWM 캐리어신호는 램프파, 삼각파, 톱니파 등일 수 있고, 하나의 예에서, PWM 캐리어신호를 생성하는 단계에서 출력되는 PWM 캐리어신호, 예컨대 램프파는 다음에서 설명되는 PWM신호 생성단계(S300), 예컨대 구체적으로 펄스신호 생성단계(도시되지 않음)로 제공될 수 있다.
도 6 및/또는 7을 참조하여, 하나의 예에 따른 LED 직구동 방법에서의 전압 비교단계(S200)를 살펴본다.
도 6 및/또는 7을 참조하면, 전압 비교단계(S200)에서는 LED부(10)의 입력전압이 센싱된 라인전압에 따른 신호와 LED부(10)의 출력전압이 비교되어 비교신호가 출력된다. 예컨대, 도 6의 전압 비교단계(S200)는 도 1 및/또는 2의 전압비교부(31)에서 수행될 수 있다. 이때, 전압 비교단계(S200)에서 비교되는 라인전압은 예컨대 도 2의 라인전압 센싱부(60)에 의해 감지된 라인전압일 수 있다.
도 7을 참조하면, 하나의 예에서, 도 6의 전압 비교단계(S200)는 기준신호 제공단계(S210), 평균화 단계(S230) 및 비교출력 단계(S250)를 포함할 수 있다.
먼저, 도 7을 참조하여 전압 비교단계(S200)의 기준신호 제공단계(S210)를 살펴본다. 도 7에서, 기준신호 제공단계(S210)에서는 라인전압에 따라 기준전압신호가 생성되고, 생성된 기준전압신호는 다음에 설명되는 비교출력 단계(S250)로 제공된다. 예를 들면, 이때, 일정 순간의 라인전압에 따라 기준전압신호가 결정될 수 있다.
이때, 하나의 예에 따르면, 도 7의 기준신호 제공단계(S210)는 도시되지 않았으나, 기준전압 생성단계, 아날로그-디지털 변환단계 및 디지털-아날로그 변환단계를 포함할 수 있다.
기준신호 제공단계(S210) 중 기준전압 생성단계(도시되지 않음)에서는 라인전압으로부터 기준전압신호를 생성한다. 이때, 기준전압신호는 라인전압 레벨별로 다수 레벨을 갖는 신호일 수 있다. 예컨대, 기준전압 생성단계에서는 도 2의 기준전압 생성부(311c)에서 다수 레벨의 기준전압신호가 생성되고, 생성된 다수 레벨의 기준전압신호들은 이후 디지털-아날로그 변환단계에서 아날로그-디지털 변환단계를 통해 제공된 디지털신호에 따라 어느 하나가 선택되어 비교출력 단계(S250)로 제공될 수 있다.
다음으로, 기준신호 제공단계(S210) 중 아날로그-디지털 변환단계(도시되지 않음)에서는, 예컨대 도 2의 ADC에서 라인전압의 레벨에 따른 디지털 신호를 생성하고 디지털 신호를 제어신호 출력단계(S400) 및 디지털-아날로그 변환단계로 제공할 수 있다.
계속하여, 기준신호 제공단계(S210) 중 디지털-아날로그 변환단계(도시되지 않음)에서는 아날로그-디지털 변환단계에서 생성된 디지털신호를 입력받는다. 이때, 디지털-아날로그 변환단계에서는, 입력된 디지털신호에 따라 기준전압 생성단계에서 생성된 아날로그 기준전압신호를 선택하여 도 6의 전압 비교단계(S200), 구체적으로 도 7의 비교출력 단계(S250)로 제공할 수 있다.
다음으로, 도 7을 참조하여, 도 6의 전압 비교단계(S200) 중 평균화 단계(S230) 및 비교출력 단계(S250)를 살펴본다. 도 7의 평균화 단계(S230)에서는 센싱된 LED부(10)의 출력신호를 전달받아 출력전압의 값을 평균화한다. 다음, 도 7의 비교출력 단계(S250)에서는 평균화 단계(S230)에서 생성된 평균 출력전압과 기준신호 제공단계(S210)에서 제공된 기준전압신호를 비교하여 비교신호를 출력한다. 비교출력 단계(S250)에서 출력되는 비교신호는 다음에서 설명되는 PWM신호 생성단계(S300), 예컨대 구체적으로 펄스신호 생성단계(도시되지 않음)로 제공될 수 있다.
다음으로, 도 6 및/또는 7을 참조하여, 하나의 예에 따른 LED 직구동 방법에서의 PWM신호 생성단계(S300)를 살펴본다.
도 6 및/또는 7을 참조하면, PWM신호 생성단계(S300)에서는 기준신호 주파수 변경단계(S100)에서 주파수 변경되어 출력된 PWM 캐리어신호를 전압 비교단계(S200)에서 출력된 비교신호와 비교하여 듀티 조정된 PWM 신호를 생성한다. 예컨대, PWM신호 생성단계(S300)는 도 1 및/또는 2의 PWM신호 생성부(35)에서 수행될 수 있다.
도시되지 않았으나, 도 2를 참조하면, 하나의 예에서, PWM신호 생성단계(S300)는 펄스신호 생성단계 및 래치 단계를 포함할 수 있다. 이때, 펄스신호 생성단계(도시되지 않음)에서는 기준신호 주파수 변경단계(S100)에서 주파수 변경되어 출력된 PWM 캐리어신호를 전압 비교단계(S200)에서 출력된 비교신호와 비교하여 펄스 신호를 생성하여 출력한다. 다음으로, 래치 단계(도시되지 않음)에서는 PWM 캐리어신호에 따라 기준신호 주파수 변경단계(S100)에서 출력되는 기준 클럭신호에 응답하여 출력되는 펄스 신호를 래치시킨다. 이때, 도 3을 참조하면, 기준 클럭신호는 기준신호 주파수 변경단계(S100)에서는 주파수 변화하는 PWM 캐리어신호에 따라 추가 생성된다. 즉, 도 3의 캐리어신호 생성부(333a)에서 라인전압에 따라 주파수 변화하는 PWM 캐리어신호가 생성되어 출력되고, 이때 생성된 PWM 캐리어신호는 도 3의 클럭 생성부(333b)의 비교기에서 입력되어 비교되고 기준 클럭신호가 생성되어 출력된다.
계속하여, 도 6 및/또는 7을 참조하여, 하나의 예에 따른 LED 직구동 방법에서의 제어신호 출력단계(S400)를 살펴본다.
도 6 및/또는 7을 참조하면, 제어신호 출력단계(S400)에서는 PWM신호 생성단계(S300)에서 출력된 PWM 신호와 라인전압에 따라 복수의 스위치(SW1, SW2, SW3) 각각을 제어하기 위한 제어신호를 출력한다. 예컨대, 제어신호 출력단계(S400)는 도 1 및/또는 2의 제어신호 출력부(37)에서 수행될 수 있다.
이때, 도시되지 않았으나, 도 2의 제어신호 출력부(37)를 참조하여 살펴보면, 하나의 예에서, 제어신호 출력단계(S400)는 버퍼링 단계 및 스위치 구동단계를 포함할 수 있다. 예컨대 도 2의 버퍼부(371)에서 수행되는 버퍼링 단계(도시되지 않음)에서는 이전 PWM신호 생성단계(S300)에서 출력된 신호를 버퍼링한다. 다음으로, 예컨대 도 2의 디먹스부(373)에서 수행되는 스위치 구동단계(도시되지 않음)를 살펴보면, 예컨대 라인전압 센싱부(60)에서 감지된 라인전압에 대한 신호에 응답하여 버퍼링 단계에서 출력되는 신호에 따라 복수의 스위치(SW1, SW2, SW3) 중의 어느 하나를 구동시키기 위한 제어신호를 출력할 수 있다. 이때, 스위치 구동단계(도시되지 않음)에서는 예컨대 라인전압 센싱부(60)에서 감지된 라인전압 신호가 디지털 신호로 변환되어 제공되는 디지털 신호에 응답하여 버퍼링 단계에서 출력되는 신호에 따라 복수의 스위치(SW1, SW2, SW3) 중의 어느 하나를 구동시키기 위한 제어신호를 출력할 수 있다.
이상에 살펴본 제1 내지 제3 실시예에 따른 복수의 LED그룹(G1, G2, G3)의 출력특성을 살펴본다. 도 4는 본 발명의 하나의 예에 따른 LED 직구동 회로의 출력파형을 개략적으로 나타낸 그래프이고, 도 5는 본 발명의 하나의 예에 따른 LED 직구동 회로의 LED그룹에 흐르는 전류와 LED 그룹의 출력전압의 평균을 나타내는 그래프이다.
도 4에서, 예컨대, VIN의 피크값이 311V(=220Vrms)인 것이 기준이다. 이 경우, 입력전압 VIN이 370V인 점선의 경우에는, 즉 입력전압 VIN이 증가된 경우에는 듀티폭이 조절되어 듀티가 낮아지고 주파수가 낮아져 전류량이 일정하게 유지될 수 있다. 도 4의 입력전압은 정형파 형태를 띄게 되며, 입력전압이 센싱된 라인전압에 따라 LED 개수를 조절하고, 도 4에 도시된 바와 같이 듀티가 조절되게 된다. 특히, 이때, 입력전압 VIN 또는 라인전압의 피크값이 증가하거나 감소할 때 이를 보상하기 위해 주파수를 조절하게 된다. 예를 들면 VIN의 피크값이 증가하면 주파수를 낮게 해서 Vin의 피크값이 기준인 311V일 때와 동일하게 되도록 조절된다.
도 5에서, Iout(제1그룹)은 제1 LED 그룹(G1)에 구간별로 흐르는 전류신호이고, Iout(제2그룹)은 제1 및 제2 LED 그룹(G1, G2)에 구간별로 흐르는 전류이고, Iout(제3그룹)은 제1 내지 제3 LED 그룹(G1, G2, G3)에 구간별로 흐르는 전류이다. 도 5에서 VIsen_avg은 복수의 LED그룹(G1, G2, G3)의 출력 전류를 센싱하여 평균화한 신호를 나타낸다.
도 4를 참조하면, 본 발명의 제1 내지 제3 실시예에 따르면, 복수의 LED그룹(G1, G2, G3)으로 입력되는 입력전압(Vin)에 따른 라인전압(Vline)에 따른 기준전압신호와 복수의 LED그룹(G1, G2, G3)에서 출력되는 출력 전압(Vout)의 차이 값을 이용하여, 각 LED그룹(G, G2, G3)에 연결된 각 스위치(SW1, SW2, SW3)를 제어하기 위한 듀티가 조절된 제어신호를 활성화시킬 수 있다. 제어신호에 대응하여, 제어신호를 인가받은 스위치에 직렬 연결된 제1 내지 제3 LED그룹(G1, G2, G3) 중 일부 또는 전부의 LED그룹은 구동되고, 이때, LED그룹의 출력신호는 도 4와 같이, 계단 형태로 형성될 수 있다.
예컨대, 도 4의 그래프의 제1 구간(S1) 및 제6 구간(S6)은 제1 스위치부(SW1)가 활성화되어 제1 LED그룹(G1)만이 구동했을 경우이고, 이 구간에서는 N* Vf만큼의 평균 출력전압이 발생할 수 있다. 제2 구간(S2) 및 제5 구간(S5)은 제2 스위치부(SW2)가 활성화되어 제1 및 제2 LED그룹(G1, G2)가 동작했을 경우이고, 이 구간에서는 2N*Vf만큼의 평균 출력전압이 발생할 수 있다. 그리고, 제3 구간(S3) 및 제4 구간(S4)은 제3 스위치부(SW3)가 활성화되어 제1 내지 제3 LED그룹(G1, G2, G3)이 구동했을 경우이고, 이 구간에서는 3N*Vf만큼의 평균 출력전압이 발생할 수 있다.
한편, LED그룹으로 입력되는 입력전압(Vin) 또는 전압분배된 라인전압(Vline)이 증가하면, 도 1 및/또는 2의 스위칭 제어부(30)를 이용하여 제1 내지 제3 구간(S1, S2, S2)과 듀티를 감소시킬 수 있다. 반면에, LED그룹으로 입력되는 입력전압(Vin) 또는 전압분배된 라인전압이 감소하면, 도 1 및/또는 2의 스위칭 제어부(30)를 이용하여 제4 내지 제6 구간(S4, S5, S6)과 같이 듀티를 증가시킬 수 있다.
전술한 바와 같이, 본 발명의 실시예에 따르면, 라인전압(Vline) 또는 입력전압(Vin)의 증가 구간(S1, S2, S3) 및 감소 구간(S4, S5, S6)에 따라 듀티를 조절하고, 라인전압에 따라 구동 주파수를 변경함으로써 증가 구간(S1, S2, S3) 및 감소 구간(S4, S5, S6)의 전류량을 일정하게 유지시킬 수 있다. 이에 따라, 보다 라인 레큘레이션 특성을 개선하여 전력 손실에 따른 발열 문제를 개선할 수 있다.
이상에서, 전술한 실시예 및 첨부된 도면들은 본 발명의 범주를 제한하는 것이 아니라 본 발명에 대한 당해 기술분야에서 통상의 지식을 가진 자의 이해를 돕기 위해 예시적으로 설명된 것이다. 또한, 전술한 구성들의 다양한 조합에 따른 실시예들이 앞선 구체적인 설명들로부터 당업자에게 자명하게 구현될 수 있다. 따라서, 본 발명의 다양한 실시예는 본 발명의 본질적인 특성에서 벗어나지 않는 범위에서 변형된 형태로 구현될 수 있고, 본 발명의 범위는 특허청구범위에 기재된 발명에 따라 해석되어야 하며, 당해 기술분야에서 통상의 지식을 가진 자에 의한 다양한 변경, 대안, 균등물들을 포함하고 있다.
10 : 복수의 LED 그룹 또는 LED부 20 : 복수의 스위치 또는 스위칭부
30 : 스위칭 제어부 31 : 전압비교부
311 : 기준신호 제공부 311a : ADC
311b : DAC 311c : 기준전압 생성부
313 : 평균화부 315 : 비교증폭부
33 : 오실레이터부 331 : 라인 레귤레이션부
333 : 기준파 생성부 35 : PWM신호 생성부
351 : 펄스신호 생성부 353 : 래치부
37 : 제어신호 출력부 371 : 버퍼부
373 : 디먹스부 40 : 전원부
50 : 출력신호 센싱부 60 : 라인전압 센싱부

Claims (20)

  1. 복수의 LED그룹이 직렬 연결된 LED부;
    상기 복수의 LED그룹과 각각 연결된 복수의 스위치가 구비되되, 각 스위치는 온 동작에 따라 해당 스위치에 직렬 연결된 적어도 하나의 LED그룹을 발광시키는 스위칭부; 및
    상기 LED부의 입력전압이 센싱된 라인전압에 따른 신호와 상기 LED부의 출력전압을 비교하여 비교 값을 산출하고, 상기 라인전압에 따라 주파수 변화하는 PWM 캐리어신호를 생성하고, 상기 비교 값과 상기 주파수 변화된 상기 PWM 캐리어신호를 비교하여 상기 스위칭부를 제어하기 위한 제어신호를 출력하는 스위칭 제어부; 를 포함하는 LED 직구동 회로.
  2. 청구항 1에 있어서,
    상기 스위칭 제어부는:
    상기 LED부의 입력전압이 센싱된 상기 라인전압에 따른 신호와 상기 LED부의 출력전압을 비교하여 비교신호를 출력하는 전압비교부;
    상기 라인전압에 따라 주파수 변화하는 상기 PWM 캐리어신호를 생성하여 출력하는 오실레이터부;
    상기 전압비교부에서 출력된 상기 비교신호와 상기 오실레이터부에서 출력된 상기 PWM 캐리어신호를 비교하여 듀티 조정된 PWM 신호를 생성하는 PWM신호 생성부; 및
    상기 PWM신호 생성부에서 출력된 상기 PWM 신호와 상기 라인전압에 따라 상기 스위칭부를 제어하기 위한 제어신호를 출력하는 제어신호 출력부; 를 포함하는,
    LED 직구동 회로.
  3. 청구항 2에 있어서,
    상기 전압비교부는:
    상기 라인전압에 따라 기준전압신호를 생성하여 제공하는 기준신호 제공부;
    상기 LED부의 출력전압을 전달받아 상기 출력전압의 값을 평균화하는 평균화부; 및
    상기 평균화부에서 생성되는 평균 출력전압과 상기 기준전압신호를 비교하여 비교신호를 출력하는 비교증폭부; 를 포함하는,
    LED 직구동 회로.
  4. 청구항 3에 있어서,
    상기 기준신호 제공부는:
    상기 라인전압으로부터 기준전압신호를 생성하는 기준전압 생성부;
    상기 라인전압의 레벨에 따른 디지털 신호를 생성하고 상기 디지털 신호를 상기 제어신호 출력부로 제공하는 ADC; 및
    상기 ADC에서 생성된 디지털 신호를 입력받되 디지털신호에 따라 기준전압 생성부에서 생성된 아날로그 기준전압신호를 선택하여 전압비교부로 제공하는 DAC; 를 포함하는,
    LED 직구동 회로.
  5. 청구항 4에 있어서,
    상기 제어신호 출력부는:
    상기 PWM신호 생성부에서 출력된 신호를 버퍼링하는 버퍼부; 및
    상기 ADC의 출력에 응답하여 상기 버퍼부에서 출력되는 신호에 따라 상기 스위칭부의 상기 복수의 스위치 중의 어느 하나를 구동시키기 위한 제어신호를 출력하는 디먹스부; 를 포함하는,
    LED 직구동 회로.
  6. 청구항 2에 있어서,
    상기 오실레이터부는:
    상기 라인전압을 입력받아 상기 라인전압의 크기에 따라 변하는 라인전류를 생성하는 라인 레귤레이션부; 및
    정전류원에서 상기 라인전류를 뺀 램프전류에 의해 충전시간이 변화되며 주파수 변화하는 상기 PWM 캐리어신호를 생성하여 출력하는 기준파 생성부; 를 포함하는,
    LED 직구동 회로.
  7. 청구항 2에 있어서,
    상기 PWM신호 생성부는:
    상기 전압비교부에서 출력된 상기 비교신호와 상기 오실레이터부에서 출력된 상기 PWM 캐리어신호를 비교하여 펄스 신호를 생성하는 펄스신호 생성부; 및
    상기 PWM 캐리어신호에 따라 상기 오실레이터부에서 생성되어 출력되는 기준 클럭신호에 응답하여 상기 펄스신호 생성부에서 출력되는 상기 펄스 신호를 래치하는 래치부; 를 포함하는,
    LED 직구동 회로.
  8. 청구항 2에 있어서,
    상기 LED 직구동 회로는:
    AC 전원을 정류하여 상기 LED부로 입력전압을 제공하는 전원부; 및
    상기 전원부로부터 제공되는 상기 입력전압을 분배하여 분배된 상기 라인전압을 감지하는 라인전압 센싱부; 를 더 포함하는,
    LED 직구동 회로.
  9. AC 전원을 정류하여 입력전압을 제공하는 전원부;
    상기 전원부로부터 제공되는 상기 입력전압을 분배하여 분배된 라인전압을 감지하는 라인전압 센싱부;
    상기 전원부로부터 상기 입력전압을 제공받되, 각각 적어도 하나 이상의 LED를 구비하고 직렬 연결된 복수의 LED그룹;
    상기 복수의 LED그룹과 각각 연결되되, 온 동작에 따라 해당 스위치에 직렬 연결된 적어도 하나의 LED그룹을 발광시키는 복수의 스위치;
    상기 복수의 스위치의 하단에 연결되되, 상기 복수의 LED그룹의 출력전압을 감지하는 출력신호 센싱부; 및
    상기 라인전압 센싱부에서 감지된 상기 라인전압에 따른 신호와 상기 출력신호 센싱부에서 감지된 출력전압을 비교하여 비교 값을 산출하고, 상기 감지된 라인전압에 따라 주파수 변화하는 PWM 캐리어신호를 생성하고, 상기 비교 값과 상기 주파수 변화된 상기 PWM 캐리어신호를 비교하여 상기 복수의 스위치를 제어하기 위한 제어신호를 출력하는 스위칭 제어부; 를 포함하는 LED 직구동 장치.
  10. 청구항 9에 있어서,
    상기 스위칭 제어부는:
    상기 라인전압 센싱부에서 감지된 상기 라인전압에 따른 신호와 상기 출력신호 센싱부에서 감지된 출력전압을 비교하여 비교신호를 출력하는 전압비교부;
    상기 감지된 라인전압에 따라 주파수 변화하는 상기 PWM 캐리어신호를 생성하여 출력하는 오실레이터부;
    상기 전압비교부에서 출력된 상기 비교신호와 상기 오실레이터부에서 출력된 상기 PWM 캐리어신호를 비교하여 듀티 조정된 PWM 신호를 생성하는 PWM신호 생성부; 및
    상기 PWM신호 생성부에서 출력된 상기 PWM 신호와 상기 감지된 라인전압에 따라 상기 복수의 스위치를 제어하기 위한 제어신호를 출력하는 제어신호 출력부; 를 포함하는,
    LED 직구동 장치.
  11. 청구항 10에 있어서,
    상기 전압비교부는:
    상기 라인전압에 따라 기준전압신호를 생성하여 제공하는 기준신호 제공부;
    상기 출력신호 센싱부에서 감지된 상기 출력전압의 값을 평균화하는 평균화부; 및
    상기 평균화부에서 생성되는 평균 출력전압과 상기 기준전압신호를 비교하여 비교신호를 출력하는 비교증폭부; 를 포함하는,
    LED 직구동 장치.
  12. 청구항 11에 있어서,
    상기 기준신호 제공부는:
    상기 라인전압으로부터 기준전압신호를 생성하는 기준전압 생성부;
    상기 감지된 라인전압의 레벨에 따른 디지털신호를 생성하고 상기 디지털 신호를 상기 제어신호 출력부로 제공하는 ADC; 및
    상기 ADC에서 생성된 디지털 신호를 입력받되 상기 디지털신호에 따라 상기 기준전압 생성부에서 생성된 아날로그 기준전압신호를 선택하여 전압비교부로 제공하는 DAC; 를 포함하는,
    LED 직구동 장치.
  13. 청구항 12에 있어서,
    상기 제어신호 출력부는:
    상기 PWM신호 생성부에서 출력된 신호를 버퍼링하는 버퍼부; 및
    상기 ADC의 출력에 응답하여 상기 버퍼부에서 출력되는 신호에 따라 상기 복수의 스위치 중의 어느 하나를 구동시키기 위한 제어신호를 출력하는 디먹스부; 를 포함하는,
    LED 직구동 장치.
  14. 청구항 10에 있어서,
    상기 오실레이터부는:
    상기 라인전압 센싱부로부터 상기 라인전압을 입력받아 상기 라인전압의 크기에 따라 변하는 라인전류를 생성하는 라인 레귤레이션부; 및
    정전류원에서 상기 라인전류를 뺀 램프전류에 의해 충전시간이 변화되며 주파수 변화하는 상기 PWM 캐리어신호를 생성하여 출력하는 기준파 생성부; 를 포함하는,
    LED 직구동 장치.
  15. 청구항 10에 있어서,
    상기 PWM신호 생성부는:
    상기 전압비교부에서 출력된 상기 비교신호와 상기 오실레이터부에서 출력된 상기 PWM 캐리어신호를 비교하여 펄스 신호를 생성하는 펄스신호 생성부; 및
    상기 PWM 캐리어신호에 따라 상기 오실레이터부에서 생성되어 출력되는 기준 클럭신호에 응답하여 상기 펄스신호 생성부에서 출력되는 상기 펄스 신호를 래치하는 래치부; 를 포함하는,
    LED 직구동 장치.
  16. 복수의 LED그룹이 직렬 연결된 LED부로 입력전압을 제공하고, 상기 복수의 LED그룹과 각각 연결된 복수의 스위치가 각각 제어에 따라 온 동작하며 해당 스위치에 직렬 연결된 적어도 하나의 LED그룹을 발광시키는 LED 직구동 방법에 있어서,
    상기 LED부의 입력전압이 센싱된 라인전압에 따라 주파수 변화하는 PWM 캐리어신호를 생성하여 출력하는 기준신호 주파수 변경단계;
    상기 라인전압에 따른 신호와 상기 LED부의 출력전압을 비교하여 비교신호를 출력하는 전압 비교단계;
    상기 기준신호 주파수 변경단계에서 주파수 변경되어 출력된 상기 PWM 캐리어신호를 상기 전압 비교단계에서 출력된 상기 비교신호와 비교하여 듀티 조정된 PWM 신호를 생성하는 PWM신호 생성단계; 및
    상기 PWM신호 생성단계에서 출력된 상기 PWM 신호와 상기 라인전압에 따라 상기 복수의 스위치 각각을 제어하기 위한 제어신호를 출력하는 제어신호 출력단계; 를 포함하는, LED 직구동 방법.
  17. 청구항 16에 있어서,
    상기 기준신호 주파수 변경단계는:
    상기 라인전압을 입력받아 상기 라인전압의 크기에 따라 변하는 라인전류를 생성하는 단계; 및
    정전류원에서 상기 라인전류를 뺀 램프전류에 의해 충전시간이 변화되며 주파수 변화하는 상기 PWM 캐리어신호를 생성하여 출력하는 단계; 를 포함하는,
    LED 직구동 방법.
  18. 청구항 16에 있어서,
    상기 전압 비교단계는:
    상기 라인전압에 따라 기준전압신호를 생성하여 제공하는 기준신호 제공단계;
    상기 LED부의 출력전압을 감지하고, 감지된 상기 출력전압의 값을 평균화하는 평균화 단계; 및
    상기 평균화 단계에서 생성된 평균 출력전압과 상기 기준신호 제공단계에서 제공된 상기 기준전압신호를 비교하여 비교신호를 출력하는 비교출력 단계; 를 포함하는,
    LED 직구동 방법.
  19. 청구항 18에 있어서,
    상기 기준신호 제공단계는:
    상기 라인전압으로부터 기준전압신호를 생성하는 기준전압 생성단계;
    상기 라인전압의 레벨에 따른 디지털신호를 생성하고 상기 디지털 신호를 상기 제어신호 출력단계로 제공하는 아날로그-디지털 변환단계; 및
    상기 아날로그-디지털 변환단계에서 생성된 상기 디지털신호를 입력받되 상기 디지털신호에 따라 상기 기준전압 생성단계에서 생성된 아날로그 기준전압신호를 선택하여 상기 비교출력 단계로 제공하는 디지털-아날로그 변환단계; 를 포함하고,
    상기 제어신호 출력단계는:
    상기 PWM신호 생성단계에서 출력된 신호를 버퍼링하는 단계; 및
    상기 아날로그-디지털 변환단계의 출력에 응답하여 상기 버퍼링된 후 출력되는 신호에 따라 상기 복수의 스위치 중의 어느 하나를 구동시키기 위한 제어신호를 출력하는 단계; 를 포함하는,
    LED 직구동 방법.
  20. 청구항 16에 있어서,
    상기 기준신호 주파수 변경단계에서는 주파수 변화하는 상기 PWM 캐리어신호에 따라 기준 클럭신호를 추가 생성하여 출력하고,
    상기 PWM신호 생성단계는:
    상기 기준신호 주파수 변경단계에서 주파수 변경되어 출력된 상기 PWM 캐리어신호를 상기 전압 비교단계에서 출력된 상기 비교신호와 비교하여 펄스 신호를 생성하여 출력하는 단계; 및
    상기 기준신호 주파수 변경단계에서 출력되는 상기 기준 클럭신호에 응답하여 출력되는 상기 펄스 신호를 래치시키는 단계; 를 포함하는,
    LED 직구동 방법.
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