KR101587540B1 - Light emitting diode apparatus - Google Patents

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채수용
정학근
정진우
한수빈
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한국에너지기술연구원
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    • H05B47/00Circuit arrangements for operating light sources in general, i.e. where the type of light source is not relevant
    • H05B47/10Controlling the light source

Abstract

본 발명은, 교류전압을 정류하여 정류전압을 공급하는 정류부, 적어도 하나의 엘이디(LED)를 포함하는 모듈로서 서로 직렬로 연결되는 N(N은 2이상의 자연수)개의 엘이디모듈들, 엘이디모듈들 중 하나의 엘이디모듈과 병렬로 연결되는 스위칭소자로서 서로 직렬로 연결되는 M(M은 2이상의 자연수)개의 스위칭소자들 및 교류전압의 반주기 구간 중 제1구간에서 정류전압의 크기에 따라 엘이디모듈들 중 비점등 엘이디모듈을 선택하고 비점등 엘이디모듈과 병렬로 연결된 스위칭소자를 턴온하며, 반주기 구간 중 제2구간에서 그라운드와 연결된 제1스위칭소자부터 순차적으로 스위칭소자들 중 일부 혹은 전부를 턴온하는 제어부를 포함하는 엘이디 장치를 제공한다.The present invention relates to a rectifying unit for rectifying an AC voltage and supplying a rectified voltage, a module including at least one LED (Light Emitting Diode), N (N is a natural number of 2 or more) LED modules connected in series, (M is a natural number equal to or greater than 2) switching elements connected in series to each other as a switching element connected in parallel with one LED module, and a switching element connected between the switching elements in the first section of the AC voltage, A control unit for selecting a non-lighting LED module and turning on a switching device connected in parallel with the non-lighting LED module, and turning on some or all of the switching devices sequentially from a first switching device connected to the ground in a second period of the half- To provide an LED device.

Description

엘이디 장치{LIGHT EMITTING DIODE APPARATUS}[0001] LIGHT EMITTING DIODE APPARATUS [0002]

본 발명은 엘이디장치에 관한 것이다. 더욱 상세하게는 서로 직렬로 연결되는 복수의 엘이디를 구동하는 기술에 관한 것이다.The present invention relates to an LED device. And more particularly to a technique for driving a plurality of LEDs connected in series with each other.

엘이디(LED)는 발광다이오드(Light Emitting Diode, LED)의 다른 표현으로 화합물(예를 들어, 갈륨비소)에 전류를 흘려 빛을 발산하는 반도체소자를 의미한다. 최근에는 유기발광다이오드(Organic Light Emitting Diode, OLED)라고 하여, 형광성 유기화합물에 전류가 흐르면 빛을 내는 전계 발광현상을 이용하는 반도체소자도 개발되었는데, 이러한 유기발광다이오드(OLED)도 엘이디(LED)의 일종으로 볼 수 있다.An LED is a semiconductor device that emits light by flowing current to a compound (for example, gallium arsenide) in another expression of a light emitting diode (LED). Recently, a semiconductor device using an electroluminescent phenomenon that emits light when a current flows in a fluorescent organic compound has been developed as an organic light emitting diode (OLED). Such an organic light emitting diode (OLED) It can be seen as a kind.

엘이디(LED)는 전기에너지를 빛에너지로 전환하는 효율이 높기 때문에 최고 90%까지 에너지를 절감할 수 있다. 이에 따라, 에너지 효율이 5% 정도밖에 되지 않는 백열등ㆍ형광등을 대체할 수 있는 차세대 광원으로 주목되고 있다.LEDs can save up to 90% of energy because of the high efficiency of converting electrical energy into light energy. As a result, attention has been paid to a next-generation light source that can replace incandescent and fluorescent lamps whose energy efficiency is only about 5%.

한편, 엘이디(LED)를 구동하기 위해서는 드라이버가 엘이디(LED)에 문턱전압(VTH) 이상의 전압을 공급해 주어야 하는데, 종래에는 이러한 전압을 직류(Direct Current, DC)로 공급했다.In order to drive the LED, a driver must supply a voltage equal to or higher than the threshold voltage V TH to the LED. In the past, such a voltage was supplied as a direct current (DC).

이에 따라, 엘이디(LED) 구동장치에는 별도의 전력변환회로가 필요하게 되었다.Accordingly, a separate power conversion circuit is required for the LED driving device.

예를 들어, 교류 형태를 가지는 상용 전원으로부터 엘이디(LED) 구동을 위한 전압을 생성하는 종래의 엘이디(LED) 구동장치의 경우, PFC(Power Correction Circuit) 및 DC/DC 컨버터가 필수적으로 사용되었다.For example, a PFC (Power Correction Circuit) and a DC / DC converter have been essentially used in the case of a conventional LED driving apparatus for generating a voltage for driving an LED from a commercial power source having an AC form.

여기서, PFC는 교류전압을 정류하는 기능과 역률을 일정한 범위 내로 유지하는 기능을 수행하고, DC/DC 컨버터는 PFC에서 생성되는 고압의 DC 전압을 엘이디(LED)에 적합한 전압으로 변환하는 기능을 수행하였다.Here, the PFC performs the function of rectifying the AC voltage and the function of maintaining the power factor within a predetermined range, and the DC / DC converter converts the high-voltage DC voltage generated by the PFC into a voltage suitable for the LED Respectively.

친환경적인 에너지 소비를 위해 종래의 백열등ㆍ형광등은 엘이디(LED) 장치로 대체되고 있다. 그런데, 종래의 엘이디(LED) 장치는 전술한 바와 같이 별도의 전력변환장치, 예를 들어, PFC 및 DC/DC 컨버터가 필요하여 비용적인 측면에서 문제가 되고 있다.Conventional incandescent lamps and fluorescent lamps are being replaced by LED devices for environmentally friendly energy consumption. However, a conventional LED device requires a separate power conversion device, for example, a PFC and a DC / DC converter as described above, which is a problem in terms of cost.

이러한 배경에서, 본 발명의 목적은, 일 측면으로, 부품 수를 줄이기 위해 교류 전압을 직접 사용하여 엘이디(LED)를 구동하는 장치에 관한 기술을 제공하는 것이다.In view of the foregoing, an object of the present invention is, in one aspect, to provide a technique relating to an apparatus for driving an LED by using an AC voltage directly in order to reduce the number of components.

다른 측면에서, 본 발명은 서로 직렬 연결되는 복수의 엘이디(LED)를 구동하는데, 이러한 측면에서, 본 발명의 목적은 서로 직렬 연결되는 복수의 엘이디(LED)를 구동함에 있어서, 하이사이드 게이트드라이버(High Side Gate Driver)의 게이트 구동전압을 형성하는 기술을 제공하는 것이다.In another aspect, the present invention drives a plurality of LEDs connected in series to each other. In this aspect, an object of the present invention is to drive a plurality of LEDs (LEDs) High Side Gate Driver).

전술한 목적을 달성하기 위하여, 일 측면에서, 본 발명은, 교류전압을 정류하여 정류전압을 공급하는 정류부, 적어도 하나의 엘이디(LED)를 포함하는 모듈로서 서로 직렬로 연결되는 N(N은 2이상의 자연수)개의 엘이디모듈들, 상기 엘이디모듈들 중 하나의 엘이디모듈과 병렬로 연결되는 스위칭소자로서 서로 직렬로 연결되는 M(M은 2이상의 자연수)개의 스위칭소자들 및 상기 교류전압의 반주기 구간 중 제1구간에서 상기 정류전압의 크기에 따라 상기 엘이디모듈들 중 비점등 엘이디모듈을 선택하고 상기 비점등 엘이디모듈과 병렬로 연결된 스위칭소자를 턴온하며, 상기 반주기 구간 중 제2구간에서 그라운드와 연결된 제1스위칭소자부터 순차적으로 상기 스위칭소자들 중 일부 혹은 전부를 턴온하는 제어부를 포함하는 엘이디 장치를 제공한다. In order to achieve the above object, in one aspect, the present invention provides a rectifying part for rectifying an AC voltage to supply a rectified voltage, a module including at least one LED (LED) (M is a natural number of 2 or more) switching elements connected in series with each other in parallel with one of the LED modules of the LED modules, A non-pointing LED module of the LED modules is selected according to a magnitude of the rectified voltage in a first section, and a switching device connected in parallel with the non-pointing LED module is turned on, and a switch connected to the ground in a second section of the half- And a controller for sequentially turning on some or all of the switching elements starting from the first switching element.

다른 측면에서, 본 발명은, 교류전압을 정류하여 정류전압을 공급하는 정류부, 서로 직렬로 연결되는 복수의 엘이디들(LEDs), 상기 엘이디들 중 적어도 하나 이상의 엘이디와 병렬로 연결되며 서로 직렬로 연결되는 복수의 스위칭소자들 및 상기 교류전압의 반주기 구간 중 상기 정류전압의 크기가 제1전압 이상인 구간에서 상기 정류전압의 크기에 따라 상기 엘이디들 중 비점등 엘이디를 선택하고 상기 비점등 엘이들과 병렬로 연결된 스위칭소자를 턴온하며, 상기 반주기 구간 중 상기 정류전압의 크기가 제1전압보다 작은 구간에서 그라운드와 연결된 스위칭소자부터 순차적으로 상기 스위칭소자들 중 일부 혹은 전부를 턴온하는 제어부를 포함하는 엘이디 장치를 제공한다. According to another aspect of the present invention, there is provided a liquid crystal display device comprising: a rectifying section for rectifying an AC voltage to supply a rectified voltage; a plurality of LEDs (LEDs) connected in series to each other; And a non-lighting LED of the LEDs is selected according to the magnitude of the rectified voltage in a period in which the magnitude of the rectified voltage is equal to or greater than a first voltage in a half period of the AC voltage, And a control unit which turns on a part or all of the switching elements sequentially from a switching element connected to the ground in a period in which the magnitude of the rectified voltage is smaller than the first voltage in the half period of the half period, Lt; / RTI >

이상에서 설명한 바와 같이 본 발명에 의하면, 엘이디(LED) 구동을 위해 교류 전압을 직접 사용함으로써 부품 수를 줄이고 비용을 절감할 수 있는 효과가 있다. 또한, 본 발명에 의하면, 서로 직렬 연결되는 복수의 엘이디(LED)를 구동함에 있어서, 하이사이드 게이트드라이버의 게이트 구동전압을 효율적으로 생성할 수 있는 효과가 있다.As described above, according to the present invention, it is possible to reduce the number of parts and reduce the cost by directly using an AC voltage for driving an LED (LED). In addition, according to the present invention, when driving a plurality of LEDs (LEDs) connected in series to each other, the gate drive voltage of the high side gate driver can be efficiently generated.

도 1은 일 실시예에 따른 엘이디장치의 구성을 나타낸다.
도 2는 도 1의 엘이디모듈에 포함되는 엘이디의 구성을 나타낸다.
도 3은 도 1의 엘이디모듈들을 점등 제어하는 방법의 흐름도이다.
도 4는 도 3의 점등 제어 방법에 따라 점등되는 엘이디모듈의 개수를 설명하기 위한 도면이다.
도 5는 도 1의 제어부의 상세 구성을 설명하기 위한 도면이다.
도 6은 도 5의 하이사이드 게이트드라이버에 대한 상세 구성을 설명하기 위한 도면이다.
도 7은 일 실시예에서 점등 제어 구간과 충전 제어 구간을 나타내는 도면이다.
도 8은 충전 제어 구간에서 스위칭소자들의 턴온 순서를 설명하기 위한 도면이다.
도 9는 충전 제어 구간의 정류전압에 대해 설명하기 위한 도면이다.
1 shows a configuration of an LED device according to an embodiment.
Fig. 2 shows a structure of an LED included in the LED module of Fig.
3 is a flowchart of a method of lighting control of the LED modules of FIG.
FIG. 4 is a view for explaining the number of LED modules turned on according to the lighting control method of FIG. 3. FIG.
5 is a diagram for explaining a detailed configuration of the control unit of FIG.
6 is a diagram for explaining a detailed configuration of the high side gate driver of FIG.
7 is a diagram showing a lighting control section and a charge control section in an embodiment.
8 is a diagram for explaining the turn-on sequence of the switching elements in the charge control period.
9 is a diagram for explaining the rectified voltage of the charge control section.

이하, 본 발명의 일부 실시예들을 예시적인 도면을 통해 상세하게 설명한다. 각 도면의 구성요소들에 참조부호를 부가함에 있어서, 동일한 구성요소들에 대해서는 비록 다른 도면상에 표시되더라도 가능한 한 동일한 부호를 가지도록 하고 있음에 유의해야 한다. 또한, 본 발명을 설명함에 있어, 관련된 공지 구성 또는 기능에 대한 구체적인 설명이 본 발명의 요지를 흐릴 수 있다고 판단되는 경우에는 그 상세한 설명은 생략한다.Hereinafter, some embodiments of the present invention will be described in detail with reference to exemplary drawings. It should be noted that, in adding reference numerals to the constituent elements of the drawings, the same constituent elements are denoted by the same reference numerals whenever possible, even if they are shown in different drawings. In the following description of the present invention, a detailed description of known functions and configurations incorporated herein will be omitted when it may make the subject matter of the present invention rather unclear.

또한, 본 발명의 구성 요소를 설명하는 데 있어서, 제 1, 제 2, A, B, (a), (b) 등의 용어를 사용할 수 있다. 이러한 용어는 그 구성 요소를 다른 구성 요소와 구별하기 위한 것일 뿐, 그 용어에 의해 해당 구성 요소의 본질이나 차례 또는 순서 등이 한정되지 않는다. 어떤 구성 요소가 다른 구성요소에 "연결", "결합" 또는 "접속"된다고 기재된 경우, 그 구성 요소는 그 다른 구성요소에 직접적으로 연결되거나 또는 접속될 수 있지만, 각 구성 요소 사이에 또 다른 구성 요소가 "연결", "결합" 또는 "접속"될 수도 있다고 이해되어야 할 것이다.In describing the components of the present invention, terms such as first, second, A, B, (a), and (b) may be used. These terms are intended to distinguish the constituent elements from other constituent elements, and the terms do not limit the nature, order or order of the constituent elements. When a component is described as being "connected", "coupled", or "connected" to another component, the component may be directly connected to or connected to the other component, It should be understood that an element may be "connected," "coupled," or "connected."

도 1은 일 실시예에 따른 엘이디장치의 구성을 나타낸다.1 shows a configuration of an LED device according to an embodiment.

도 1을 참조하면, 엘이디장치(100)는 교류전원(110)과 연결되어 있다. 교류전원(110)은 상용전력망일 수 있으나 이로 제한되는 것은 아니며 교류 전압을 발생시키는 발전기일 수 있다.Referring to FIG. 1, the LED device 100 is connected to an AC power source 110. The AC power source 110 may be a commercial power grid, but is not limited thereto, and may be a generator for generating an AC voltage.

엘이디장치(100)는 정류부(120), 제어부(130), 복수의 스위칭소자들(SW_1, SW_2, ... , SW_m) 및 복수의 엘이디모듈들(LEDM_1, LEDM_2, ... , LEDM_n)을 포함할 수 있다.The LED device 100 includes a rectifier 120, a controller 130, a plurality of switching elements SW_1, SW_2, ..., SW_m and a plurality of LED modules LED__1, LEDM_2, ..., LEDM_n .

정류부(120)는 교류전원(110)으로부터 공급되는 교류 전압을 정류하여 정류전압(VR)을 형성한다.The rectifying unit 120 rectifies an AC voltage supplied from the AC power source 110 to form a rectified voltage V R.

정류부(120)는 다이오드를 이용하여 교류 전압을 정류할 수 있다. 이때, 정류부(120)가 하나의 다이오드를 포함하고 있는 경우 반주기에 해당되는 교류 전압이 정류전압(VR)으로 형성되고, 나머지 반주기에서는 영전압(0V)이 정류전압(VR)으로 형성된다. 그리고, 정류부(120)가 4개의 다이오드를 포함하고 있는 경우 반주기에 해당되는 교류 전압이 정류전압(VR)으로 형성되는데, 나머지 반주기에도 같은 정류전압(VR)이 반복된다.The rectifying unit 120 can rectify an alternating voltage using a diode. At this time, when the rectifying unit 120 includes one diode, the AC voltage corresponding to the half period is formed with the rectified voltage V R and the zero voltage (0 V) is formed with the rectified voltage V R in the other half period . And, there is the rectification part 120 is formed by an alternating current voltage is rectified voltage (V R) corresponding to a half period if the selection includes four diodes, a rectified voltage (V R) of the rest of half period are repeated.

엘이디장치(100)는 서로 직렬로 연결되는 복수의 엘이디모듈들(LEDM_1, LEDM_2, ... , LEDM_n)을 포함할 수 있다.The LED device 100 may include a plurality of LED modules LEDM_1, LEDM_2, ..., LEDM_n connected in series with each other.

아래에서는 설명의 편의를 위해 엘이디장치(100)는 N(N은 2이상의 자연수)개의 엘이디모듈들(LEDM_1, LEDM_2, ... , LEDM_n)을 포함하는 것으로 설명한다. 여기서, 엘이디모듈들(LEDM_1, LEDM_2, ... , LEDM_n)에 공통적으로 적용될 수 있는 예시를 설명할 때는 참조기호 LEDM을 사용하고, 각각의 엘이디모듈에 개별적으로 적용될 수 있는 예시를 설명할 때는 도 1에 도시된 각각의 참조기호를 사용하여 설명한다.For convenience of explanation, the LED device 100 is described as including N LED modules (LEDM_1, LEDM_2, ..., LEDM_n) (N is a natural number of 2 or more). In describing an example that can be commonly applied to the LED modules (LEDM_1, LEDM_2, ..., LEDM_n), when the reference symbol LEDM is used and an example that can be individually applied to each LED module is described 1 with reference to the respective reference symbols.

복수의 엘이디모듈들(LEDM_1, LEDM_2, ... , LEDM_n)은 서로 직렬로 연결되는데, 이 중 최상단에 위치하는 제N엘이디모듈(LEDM_n)은 일측이 정류부(120)의 고전압단(정류전압(VR)을 형성하는 단)과 연결되고 다른 일측은 제N-1엘이디모듈(LEDM_n-1)과 연결된다. 또한, 엘이디모듈들(LEDM_1, LEDM_2, ... , LEDM_n) 중 최하단에 위치하는 제1엘이디모듈(LEDM_1)은 일측이 제2엘이디모듈(LEDM_2)과 연결되고, 다른 일측은 그라운드와 연결된다.The N LED module (LEDM_n) located at the uppermost one of the plurality of LED modules (LEDM_1, LEDM_2, ..., LEDM_n) is connected to the high voltage terminal of the rectifying part 120 V R ) and the other side is connected to the (N-1) th LED module LEDM_n-1. The first LED module LEDM_1 located at the lowermost one of the LED modules LEDM_1, LEDM_2,..., LEDM_n is connected to the second LED module LEDM_2, and the other LED module is connected to the ground.

엘이디모듈(LEDM)은 복수의 엘이디(LED)를 포함하고, 이러한 복수의 엘이디(LED)는 서로 직렬 연결되거나 서로 병렬 연결될 수 있다.The LED module (LEDM) includes a plurality of LEDs (LEDs), which may be connected to each other in series or in parallel with each other.

엘이디모듈(LEDM)에 포함되는 엘이디(LED)의 구성을 살펴보기 위해 도 2를 참조한다.Reference is made to Fig. 2 to see the structure of an LED included in the LED module (LEDM).

도 2는 도 1의 엘이디모듈에 포함되는 엘이디의 구성을 나타낸다.Fig. 2 shows a structure of an LED included in the LED module of Fig.

도 2의 (a)를 참조하면, 엘이디모듈(LEDM)은 하나의 엘이디(LED)만 포함할 수 있다. 이 경우, 엘이디모듈(LEDM)과 엘이디(LED)는 실질적으로 동일한 것으로 이해될 수 있다.Referring to FIG. 2 (a), the LED module (LED M) may include only one LED (LED). In this case, it can be understood that the LED module (LED M) and the LED (LED) are substantially the same.

도 2의 (b)를 참조하면, 엘이디모듈(LEDM)은 서로 직렬로 연결되는 복수의 엘이디(LED)를 포함하고 있다.Referring to FIG. 2B, the LED module LEDM includes a plurality of LEDs connected in series with each other.

도 2의 (c)를 참조하면, 엘이디모듈(LEDM)은 서로 병렬로 연결되는 복수의 엘이디(LED)를 포함하고 있다.Referring to FIG. 2 (c), the LED module LEDM includes a plurality of LEDs connected in parallel to each other.

도 2를 참조하여 살펴본 바와 같이 엘이디모듈(LEDM)은 하나 혹은 복수의 엘이디(LED)가 서로 직렬 혹은 병렬로 연결될 수 있다. 또한, 도 2에 도시되지 않았지만, 복수의 엘이디(LED)는 서로 직렬 연결되기도 하고 서로 병렬 연결되기도 할 수 있다.2, one or more LEDs (LEDs) may be connected to one another in series or in parallel. Although not shown in FIG. 2, a plurality of LEDs (LEDs) may be connected in series or in parallel with each other.

다시 도 1을 참조하면, 엘이디장치(100)는 복수의 스위칭소자들(SW_1, SW_2, ... , SW_m)을 포함할 수 있다.Referring again to FIG. 1, the LED device 100 may include a plurality of switching elements SW_1, SW_2, ..., SW_m.

아래에서는 설명의 편의를 위해 엘이디장치(100)는 M(M은 2이상의 자연수)개의 스위칭소자들(SW_1, SW_2, ... , SW_m)을 포함하는 것으로 설명한다. 여기서, 스위칭소자들(SW_1, SW_2, ... , SW_m)에 공통적으로 적용될 수 있는 예시를 설명할 때는 참조기호 SW를 사용하고, 각각의 스위칭소자에 개별적으로 적용될 수 있는 예시를 설명할 때는 도 1에 도시된 각각의 참조기호를 사용하여 설명한다.For convenience of explanation, the LED device 100 will be described as including M switching elements SW_1, SW_2, ..., SW_m (where M is a natural number of 2 or more). Here, when explaining an example that can be commonly applied to the switching elements SW_1, SW_2, ..., SW_m, the reference symbol SW is used, and when an example that can be individually applied to each switching element is described 1 with reference to the respective reference symbols.

스위칭소자(SW)는 엘이디모듈(LEDM)과 병렬로 연결되고 스위칭소자(SW) 서로 간에는 직렬로 연결된다. 복수의 스위칭소자들(SW_1, SW_2, ... , SW_m) 중 최하단에 위치하는 제1스위칭소자(SW_1)은 일측이 제2스위칭소자(SW_2)와 연결되고, 다른 일측은 그라운드와 연결된다.The switching element SW is connected in parallel with the LED module LEDM and is connected in series between the switching elements SW. The first switching device SW_1 located at the lowermost one of the plurality of switching devices SW_1, SW_2, ..., SW_m has one side connected to the second switching device SW_2 and the other side connected to the ground.

한편, 도 1에서 스위칭소자들(SW_1, SW_2, ... , SW_m)은 모두 엘이디모듈들(LEDM_1, LEDM_2, ... , LEDM_n)과 일대일로 대응되는 것으로 도시되어 있다. 이 경우, 스위칭소자들(SW_1, SW_2, ... , SW_m)의 개수 M은 엘이디모듈들(LEDM_1, LEDM_2, ... , LEDM_n)의 N과 같아진다. 그리고, 스위칭소자들(SW_1, SW_2, ... , SW_m) 중 최상단에 위치하는 제M스위치소자(SW_m)은 일측이 정류부(120)의 고전압단(정류전압(VR)을 형성하는 단)과 연결되고 다른 일측은 제M-1스위칭소자(SW_m-1)와 연결된다.In FIG. 1, all the switching devices SW_1, SW_2, ..., SW_m are shown to correspond one-to-one with the LED modules LED__1, LEDM_2, ..., LEDM_n. In this case, the number M of the switching elements SW_1, SW_2, ..., SW_m is equal to N of the LED modules LED__1, LED_2, ..., LEDM_n. The Mth switch element SW_m located at the uppermost one of the switching elements SW_1, SW_2, ..., SW_m has a high voltage terminal (a terminal forming the rectified voltage V R ) And the other side is connected to the (M-1) th switching element SW_m-1.

그런데, 스위칭소자들(SW_1, SW_2, ... , SW_m)의 개수 M과 엘이디모듈들(LEDM_1, LEDM_2, ... , LEDM_n)의 개수 N은 항상 같은 것은 아니며, 실시예에 따라, M과 N은 다른 값을 가질 수 있다.The number M of the switching elements SW_1, SW_2, ..., SW_m and the number N of the LED modules LED__1, LEDM_2, ..., LEDM_n are not always the same, N may have different values.

예를 들어, M=N-1로서 M이 N보다 하나 작을 수 있다. 이때, 엘이디장치(100)는 정류부(120)의 고전압단(VR)과 연결되는 제N엘이디모듈(LEDM_n)과 병렬로 연결되는 스위칭소자를 포함하지 않을 수 있다.For example, M = N-1, where M can be one less than N. At this time, the LED device 100 may not include a switching element connected in parallel to the Nth LED module LED_n connected to the high voltage terminal V R of the rectifying unit 120. [

스위칭소자(SW)는 BJT(Bipolar Junction Transistor)일 수 있는데, BJT는 전류량의 한계가 있기 때문에 큰 전력을 필요로 하는 고휘도 엘이디(LED)나 많은 수의 병렬 엘이디(LED)에 대한 이용이 제한적일 수 있다.Since the switching element SW may be a BJT (Bipolar Junction Transistor), the use of a high-brightness LED (LED) or a large number of parallel LEDs (LED) requiring a large power may be limited have.

한편, 스위칭소자(SW)는 MOSFET(Metal Oxide Semiconductor Field Effect Transistor)일 수 있는데, 스위칭소자(SW)가 MOSFET인 경우 큰 전력의 엘이디(LED)를 구동할 수 있게 된다. 아래에서는 설명의 편의를 위해 스위칭소자(SW)가 MOSFET인 실시예를 설명한다. 하지만, 본 발명이 이로 제한되는 것은 아니며, 스위칭소자(SW)로는 온오프 제어가 가능한 반도체소자가 모두 적용될 수 있다.On the other hand, the switching element SW may be a metal oxide semiconductor field effect transistor (MOSFET). If the switching element SW is a MOSFET, a large power LED can be driven. For convenience of explanation, an embodiment in which the switching element SW is a MOSFET will be described below. However, the present invention is not limited thereto, and all the semiconductor elements capable of ON / OFF control can be applied as the switching element SW.

제어부(130)는 스위칭소자(SW)를 턴온 혹은 턴오프 제어함으로써 스위칭소자(SW)와 병렬로 연결된 엘이디모듈(LEDM)을 온오프 제어한다. 스위칭소자(SW)와 엘이디모듈(LEDM)은 서로 병렬 연결되어 있음으로, 제어부(130)가 스위칭소자(SW)를 턴온 제어하는 경우, 엘이디모듈(LEDM)로는 전력을 공급되지 않아 해당 엘이디모듈(LEDM)은 오프된다. 반면에, 제어부(130)가 스위칭소자(SW)를 턴오프 제어하는 경우, 엘이디모듈(LEDM) 양단에는 구동전압이 공급되어 해당 엘이디모듈(LEDM)이 온된다. 물론, 이 경우, 엘이디모듈(LEDM) 양단에 공급되는 구동전압의 크기는 엘이디모듈(LEDM)의 문턱전압(VTH)보다 커야한다.The controller 130 turns on or off the LED module LEDM connected in parallel with the switching module SW by controlling the turn-on or turn-off of the switching module SW. Since the switching element SW and the LED module LEDM are connected in parallel to each other, when the control unit 130 controls the switching element SW to be turned on, the LED module LEDM is not supplied with electric power, LEDM) are turned off. On the other hand, when the control unit 130 turns off the switching element SW, a driving voltage is supplied to both ends of the LED module LEDM to turn on the corresponding LED module LEDM. Of course, in this case, the magnitude of the driving voltage supplied to both ends of the LED module LEDM must be larger than the threshold voltage V TH of the LED module LEDM.

제어부(130)는 정류전압(VR)의 크기에 따라 엘이디모듈들(LEDM_1, LEDM_2, ... , LEDM_n) 중 비점등 엘이디모듈을 선택하고 이러한 비점등 엘이디모듈과 병렬로 연결된 스위칭소자를 턴온할 수 있다.The controller 130 turns on the LED modules (LEDM_1, LEDM_2, ..., LEDM_n ) selecting a non-lighting of the LED modules and non-lighting of these LED modules are connected in parallel with the switching element according to the magnitude of the rectified voltage (V R) can do.

도 3은 도 1의 엘이디모듈들을 점등 제어하는 방법의 흐름도이다.3 is a flowchart of a method of lighting control of the LED modules of FIG.

제어부(130)는 먼저 정류전압(VR)을 측정한다(S310). 이때, 제어부(310)는 정류전압(VR)을 측정하기 위해 정류부(120)의 고전압단 혹은 제N엘이디모듈(LEDM_n)의 고압측 전압을 센싱하는 센싱 라인을 더 포함할 수 있다.The controller 130 first measures the rectified voltage V R (S310). The control unit 310 may further include a sensing line for sensing a high voltage terminal of the rectifier unit 120 or a high voltage side voltage of the Nth LED module LED_n to measure the rectified voltage V R.

그리고, 제어부(130)는 정류전압(VR)의 크기에 따라 엘이디모듈들(LEDM_1, LEDM_2, ... , LEDM_n) 중 비점등 엘이디모듈의 개수를 결정하고 또한, 비점등 엘이디모듈도 선택한다(S320). 비점등 엘이디모듈의 개수를 결정한다는 것은 점등 엘이디모듈의 개수를 결정한다는 것과 같은 것으로 이해할 수 있다. 이에 따라 아래에서는 제어부(130)가 비점등 엘이디모듈의 개수를 결정하거나 점등 엘이디모듈의 개수를 결정하는 것을 혼용해서 설명할 수 있는데, 이러한 두 가지는 같은 것으로 이해하면 된다.The controller 130 determines the number of the non-pointing LED modules among the LED modules LED__1, LEDM_2, ..., and LEDM_n according to the magnitude of the rectified voltage V R and also selects the non-pointing LED module (S320). Determining the number of non-lighting LED modules can be understood as determining the number of lighting LED modules. Accordingly, in the following description, the controller 130 may determine the number of the non-lighting LED modules or determine the number of the lighting LED modules.

제어부(130)는 정류전압(VR)이 높을수록 점등 엘이디모듈의 개수를 증가시키고 비점등 엘이디모듈의 개수는 감소시킬 수 있다. 예를 들어, 제어부(130)는 정류전압(VR)이 최대의 크기를 나타낼 때 엘이디모듈들(LEDM_1, LEDM_2, ... , LEDM_n) 전부가 점등되도록 제어하고 정류전압(VR)이 최대의 크기에서 점점 작아질수록 점등되는 엘이디모듈의 개수가 작아지도록 제어할 수 있다.The control unit 130 may increase the number of the light-emitting diode modules and reduce the number of the non-light-emitting diode modules as the rectified voltage V R increases. For example, the control unit 130 the rectified voltage (V R) of the LED module to indicate the maximum size of (LEDM_1, LEDM_2, ..., LEDM_n) control, and the rectified voltage (V R) so that all of the light is maximum It is possible to control the number of LED modules to be turned on to become smaller as the size of the LED module decreases.

이렇게 제어부(130)가 정류전압(VR)이 높을수록 점등 엘이디모듈의 개수를 증가시키면 높은 정류전압(VR)에서 높은 전력이 소비되어 역률이 개선되는 효과가 발생한다. 따라서, 엘이디장치(100)가 이러한 방식의 제어방법을 이용하면 PFC없이도 역률을 일정한 값 이상으로 유지할 수 있게 된다.So the more the control unit 130 relates to the rectified voltage (V R) is a high power consumption, increasing the number of the lighting LED modules in a high rectified voltage (V R) is generated an effect of power factor improvement. Accordingly, when the LED device 100 uses the control method of this type, the power factor can be maintained at a predetermined value or more even without PFC.

제어부(130)는 정류전압(VR)을 양자화하고 각각의 양자화구간에 따라 점등되는 엘이디모듈의 개수를 다르게 제어할 수 있다.The controller 130 may quantize the rectified voltage V R and control the number of LED modules to be turned on according to each quantization interval.

도 4는 도 3의 점등 제어 방법에 따라 점등되는 엘이디모듈의 개수를 설명하기 위한 도면이다.FIG. 4 is a view for explaining the number of LED modules turned on according to the lighting control method of FIG. 3. FIG.

도 4를 참조하면, 제어부(130)는 tk에서 tk +1까지의 구간[tk tk +1]에서 j개의 엘이디모듈을 점등 제어하고 tk +1에서 tk +2까지의 구간[tk +1 tk +2]에서 j+1개의 엘이디모듈을 점등 제어하고 있다.4, the controller 130 of the interval in the interval [t k t k +1] j of the lighting LED modules in the control and t k +1 at t k to t k +1 to t k +2 and controls the lighting of j + 1 LED modules at [t k +1 t k +2 ].

이때, tk에서의 정류전압(VR)과 tk +1에서의 정류전압(VR)의 차이는 엘이디모듈(LEDM) 하나의 문턱전압(VTH)과 같을 수 있다.At this time, the difference between the rectified voltage (V R) the rectified voltage (V R) in the t k +1 at t k may be the same as the LED module (LEDM) a threshold voltage (V TH).

한편, 점등되는 엘이디모듈의 개수가 결정되면 비점등되는 엘이디모듈도 결정되는 것으로서, 제어부(130)는 전술한 과정을 통해 비점등 엘이디모듈의 개술를 결정하고, 또한 비점등 엘이디모듈도 선택한다. 엘이디(LED)의 수명은 점등되는 시간에 비례할 수 있는데, 이에 따라, 제어부(130)는 점등되는 시간이 비슷하게 유지되도록 비점등 엘이디모듈을 선택할 수 있다.Meanwhile, when the number of LED modules to be lit is determined, the LED module to be unlit is also determined, and the controller 130 determines the unlit LED module and also selects the non-lit LED module. The lifetime of the LED may be proportional to the lighting time. Accordingly, the controller 130 can select the non-lighting LED module so that the lighting time is maintained to be similar.

다시 도 3을 참조하면, 제어부(130)는 비점등 엘이디모듈을 선택한 후 해당 엘이디모듈과 병렬로 연결된 스위칭소자를 턴온 제어한다(S330).Referring to FIG. 3 again, the controller 130 selects a non-illuminated LED module and controls the switching elements connected in parallel with the corresponding LED module to turn on (S330).

여기서, 제어부(130)는 스위칭소자들(SW_1, SW_2, ... , SW_m)을 각각 제어하기 위해 복수의 게이트드라이버를 포함할 수 있다.Here, the controller 130 may include a plurality of gate drivers for controlling the switching elements SW_1, SW_2, ..., SW_m, respectively.

도 5는 도 1의 제어부의 상세 구성을 설명하기 위한 도면이다.5 is a diagram for explaining a detailed configuration of the control unit of FIG.

도 5를 참조하면, 제어부(130)는 각각의 스위칭소자들(SW_1, SW_2, ... , SW_m)에 대응되는 M개의 게이트드라이버 및 이러한 M개의 게이트드라이버로 제어신호를 전송하는 제어기(510)를 포함할 수 있다.5, the control unit 130 includes M gate drivers corresponding to the respective switching devices SW_1, SW_2, ..., SW_m and a controller 510 for transmitting control signals to the M gate drivers. . ≪ / RTI >

M개의 게이트드라이버 중 제1스위칭소자(SW_1)와 연결되는 게이트드라이버는 로우사이드 게이트드라이버(Low Side Gate Driver)이고, 제2스위칭소자(SW_2) 내지 제M스위칭소자(SW_m)와 연결되는 게이트드라이버들은 하이사이드 게이트드라이버(High Side Gate Driver)일 수 있다.The gate driver connected to the first switching device SW_1 of the M gate drivers is a low side gate driver and the gate driver connected to the second switching devices SW_2 to SW_m is a low side gate driver. May be a high side gate driver.

로우사이드 게이트드라이버(이하, LSGD)는 연결되는 스위칭소자의 소스단이 그라운드와 연결되어 있다. 이에 따라, LSGD는 LSGD로 연결되는 직류전원전압(VDD)을 직접 이용하여 스위칭소자를 구동시킬 수 있다. 여기서, 직류전원전압(VDD)은 제어부(130)의 작동을 위해 사용되는 직류 전압으로서 외부에서 공급될 수도 있고, 자체에서 생성될 수도 있다. 직류전원전압(VDD)을 자체에서 생성하기 위해 제어부(130)는 정류부(120)의 고전압단과 연결되는 라인을 포함하고 이러한 라인을 통해 공급되는 정류전압(VR)을 이용하여 직류전원전압(VDD)을 생성하는 전력변환회로(예를 들어, DC/DC 컨버터 혹은 레귤레이터 회로)를 더 포함할 수 있다.The source terminal of the switching element connected to the low side gate driver (hereinafter LSGD) is connected to the ground. Accordingly, the LSGD can directly drive the switching element by directly using the DC power supply voltage VDD connected to the LSGD. Here, the DC power supply voltage VDD may be supplied from the outside as a DC voltage used for the operation of the controller 130, or may be generated by itself. The control unit 130 includes a line connected to the high voltage terminal of the rectifier unit 120 to generate the DC power source voltage VDD itself and uses the rectified voltage V R supplied through the line to generate the DC power source voltage VDD (For example, a DC / DC converter or a regulator circuit) that generates a DC voltage (e.g., DC voltage).

한편, 하이사이드 게이트드라이버(이하, HSGD)는 연결되는 스위칭소자의 소스단이 그라운드단과 직접 연결되어 있지 않다. 이에 따라, HSGD는 플로팅 상태에서 스위칭소자로 게이트 구동전압을 공급하도록 캐패시터에 일정 전기 에너지를 저장할 수 있다.On the other hand, the source terminal of the switching element to which the high side gate driver (hereinafter referred to as HSGD) is connected is not directly connected to the ground terminal. Thus, the HSGD can store a constant electrical energy in the capacitor to supply the gate drive voltage to the switching element in the floating state.

도 6은 도 5의 하이사이드 게이트드라이버에 대한 상세 구성을 설명하기 위한 도면이다.6 is a diagram for explaining a detailed configuration of the high side gate driver of FIG.

도 6을 참조하면, HSGD는 구동회로(610), 캐패시터(620) 및 다이오드(630)를 포함할 수 있다.Referring to FIG. 6, the HSGD may include a driving circuit 610, a capacitor 620, and a diode 630.

구동회로(610)의 1번 핀은 직류전원전압(VDD)과 연결되고 2번 핀은 그라운드와 연결되다. 또한, 3번핀으로는 캐패시터(620)의 일측이 연결되고, 4번핀으로는 스위칭소자(SW)의 게이트단이 연결되며, 5번핀으로는 캐패시터(620)의 다른 일측 및 스위칭소자(SW)의 소스단이 연결된다.The first pin of the driving circuit 610 is connected to the DC power supply voltage VDD and the second pin is connected to the ground. The fifth terminal of the capacitor 620 is connected to the other terminal of the capacitor 620 and the gate of the switching element SW is connected to the fourth terminal of the capacitor 620, The source terminal is connected.

구동회로(610)는 제어기(510)와 연결되는 신호핀(미도시)을 더 포함할 수 있는데, 구동회로(610)는 직류전원전압(VDD)을 이용하여 신호핀(미도시)으로 수신되는 신호를 처리하고 이러한 처리 결과에 따라 스위칭소자(SW)의 게이트단으로 게이트 구동전압을 출력하게 된다.The driving circuit 610 may further include a signal pin (not shown) connected to the controller 510. The driving circuit 610 may receive a signal pin (not shown) using the DC power supply voltage VDD And outputs a gate driving voltage to the gate terminal of the switching element SW according to the result of the processing.

다이오드(630)는 직류전원전압(VDD) 라인과 캐패시터(620)의 일측과 연결되는데, 이때, 직류전원전압(VDD)이 캐패시터(620)의 일측 전압(VC1)보다 크면 다이오드(630)가 도통되어 직류전원전압(VDD)이 캐패시터(620)를 충전하게 된다.The diode 630 is connected to the DC power supply voltage line and one side of the capacitor 620. At this time, if the DC power supply voltage VDD is greater than one side voltage VC1 of the capacitor 620, So that the DC power supply voltage VDD charges the capacitor 620.

캐패시터(620)의 일측 전압(VC1)은 캐패시터의 다른 일측 전압(VC2)과 캐패시터(620)의 충전 전압(VC)의 합으로 결정된다. VC1 = VC2 + VC. 이때, VC2 전압이 플로팅되어 있거나 높은 전압을 형성하고 있는 경우, VDD가 VC1보다 작게 되어 캐패시터(620)가 충전되지 않게 된다.One side voltage V C1 of the capacitor 620 is determined by the sum of the other voltage V C2 of the capacitor and the charging voltage V C of the capacitor 620. V C1 = V C2 + V C. At this time, when the voltage V C2 is floating or forming a high voltage, VDD becomes smaller than V C1 , so that the capacitor 620 is not charged.

실질적으로 VC2가 그라운드와 연결될 때, 캐패시터(620)가 충전될 수 있다. VC2는 스위칭소자(SW)의 소스 전압(VS)와 동일함으로 실질적으로 HSGD의 캐패시터(620)를 충전하기 위해서는 스위칭소자(SW)의 소스단을 그라운드와 일정 시간동안(예를 들어, 캐패시터(620)의 충전 시간동안) 연결시켜 주는 것이 필요하다.When substantially V C2 is coupled to ground, capacitor 620 can be charged. V C2 is equal to the source voltage VS of the switching element SW so that the source terminal of the switching element SW is grounded with the ground for a predetermined time (for example, a capacitor 620) during the charging time.

한편, 일 실시예와 같이 정류부(120)에 의해 정류된 교류 전압을 직접 이용하게 되면 교류 전압의 특성상 일부 구간에서는 전압이 낮아 엘이디(LED)를 구동할 수 없거나 실질적으로 하나의 엘이디(LED)만 구동할 수 있게 된다. 일 실시예에 따른 제어부(130)는 이러한 구간에서 HSGD의 캐패시터(620)를 충전하는 제어를 실시할 수 있다.If the AC voltage rectified by the rectifying unit 120 is directly used as in the embodiment, the voltage is low in a certain section due to the characteristics of the AC voltage, so that the LED can not be driven or only one LED . The control unit 130 according to the embodiment can control the charging of the capacitor 620 of the HSGD in this interval.

이에 따라, 제어부(130)는 엘이디모듈들(LEDM_1, LEDM_2, ... , LEDM_n)을 점등 제어하는 구간(제1구간)과 HSGD를 충전 제어하는 구간(제2구간)을 구분하여 제어한다.Accordingly, the controller 130 distinguishes between a section (first section) for lighting control of the LED modules (LEDM_1, LEDM_2, ..., LEDM_n) and a section (second section) for controlling the charging of the HSGD.

도 7은 일 실시예에서 점등 제어 구간과 충전 제어 구간을 나타내는 도면이다.7 is a diagram showing a lighting control section and a charge control section in an embodiment.

도 7을 참조하면, 제어부(130)는 교류전압의 반주기 구간에서 정류전압(VR)의 크기가 기준 전압(VA) 이상인 구간을 점등 제어를 위한 제1구간으로 설정하고 반주기 구간에서 정류전압(VR)의 크기가 기준 전압(VA) 보다 작은 구간을 충전 제어를 위한 제2구간으로 설정할 수 있다.Referring to FIG. 7, the controller 130 sets a period in which the magnitude of the rectified voltage V R is greater than or equal to the reference voltage V A in a half period of the AC voltage as a first period for lighting control, (V R ) is smaller than the reference voltage (V A ) as a second section for charging control.

하나의 반주기 구간에서 정류전압(VR)의 크기가 기준 전압(VA) 보다 작은 구간은 두 번 나타날 수 있는데, 도 7에 도시된 것과 같이 제어부(130)는 이 두 구간을 모두 제2구간으로 설정할 수도 있고, 어느 일측 구간, 예를 들어, 정류전압(VR)이 하강하는 구간만 제2구간으로 설정할 수도 있다.The controller 130 may display the section where the magnitude of the rectified voltage V R is less than the reference voltage V A twice in one half period, as shown in FIG. 7, Alternatively, only a section in which one side section, for example, the rectified voltage V R falls may be set as the second section.

이러한 제2구간에서, 제어부(130)는 그라운드와 연결된 제1스위칭소자(SW_1)부터 순차적으로 스위칭소자들(SW_1, SW_2, ... , SW_m) 중 일부 혹은 전부를 턴온할 수 있다. 예를 들어, 스위칭소자들(SW_1, SW_2, ... , SW_m)의 개수 M과 엘이디모듈들(LEDM_1, LEDM_2, ... , LEDM_n)의 개수 N이 같은 경우, 제어부(130)는 제M스위칭소자(SW_m)을 제외하고 나머지 스위칭소자들에 대하여 제1스위칭소자(SW_1)부터 순차적으로 턴온제어할 수 있다. 다른 예로서, 스위칭소자들(SW_1, SW_2, ... , SW_m)의 개수 M이 엘이디모듈들(LEDM_1, LEDM_2, ... , LEDM_n)의 개수 N보다 작은 경우, 제어부(130)는 전부의 스위칭소자들(SW_1, SW_2, ... , SW_m)에 대하여 제1스위칭소자(SW_1)부터 순차적으로 턴온제어할 수 있다.In this second period, the controller 130 may turn on some or all of the switching elements SW_1, SW_2, ..., SW_m sequentially from the first switching element SW_1 connected to the ground. For example, when the number M of the switching elements SW_1, SW_2, ..., SW_m and the number N of the LED modules LEDM_1, LEDM_2, ..., LEDM_n are equal to each other, The first switching device SW_1 can sequentially turn on the other switching devices except for the switching device SW_m. As another example, when the number M of the switching elements SW_1, SW_2, ..., SW_m is smaller than the number N of the LED modules LED__1, LEDM_2, ..., LEDM_n, The switching elements SW_1, SW_2, ..., SW_m can be sequentially turned on from the first switching element SW_1.

도 8은 충전 제어 구간에서 스위칭소자들의 턴온 순서를 설명하기 위한 도면이다.8 is a diagram for explaining the turn-on sequence of the switching elements in the charge control period.

도 8을 참조하면, 제어부(130)는 제2구간에서 제일 먼저, 그라운드와 연결된 제1스위칭소자(SW_1)를 턴온 제어한다. 이렇게 제1스위칭소자(SW_1)를 턴온시키면 제1스위칭소자(SW_1)와 연결된 제2스위칭소자(SW_2)의 소스 전압(VS_2)은 그라운드 전압이 된다. 이때, 제2스위칭소자(SW_2)의 소스 전압(VS_2)은 그라운드 전압이 되기 때문에 제2스위칭소자(SW_2)와 연결된 HSGD의 캐패시터(620)가 충전되게 된다.Referring to FIG. 8, the controller 130 turns on the first switching device SW_1 connected to the ground first in the second period. When the first switching device SW_1 is turned on, the source voltage VS_2 of the second switching device SW_2 connected to the first switching device SW_1 becomes the ground voltage. At this time, since the source voltage VS_2 of the second switching device SW_2 becomes the ground voltage, the capacitor 620 of the HSGD connected to the second switching device SW_2 is charged.

제어부(130)는 도 8에 도시된 ON 방향에 따라 순차적으로 상위단에 위치하는 스위칭소자를 턴온하게 되는데, 예를 들어, K번째 스위칭소자(SW_k)를 턴온한 후에는 다음 차례로 K+1번째 스위칭소자(SW_k+1)를 턴온하게 된다.The control unit 130 sequentially turns on the switching elements located at the upper end in accordance with the ON direction shown in FIG. 8. For example, after the K-th switching element SW_k is turned on, The switching element SW_k + 1 is turned on.

이때, K번째 스위칭소자(SW_k)를 턴온할 때, K-1번째 이하의 스위칭소자는 모두 턴온 상태에 있지만 K+1번째 이상의 스위칭소자 중 일부는 턴오프 상태에 있다.At this time, when the Kth switching element SW_k is turned on, all of the K-1th and lower switching elements are in a turned-on state, but some of the K + 1th and higher switching elements are in a turned-off state.

순차적 턴온에 따라 M-1번째 스위칭소자(SW_m-1)가 턴온된 후에는 M번째 스위칭소자(SW_m)는 턴온할 수도 있고, 턴온하지 않을 수도 있다. M-1번째 스위칭소자(SW_m-1)의 턴온에 따라 M번째 스위칭소자(SW_m)의 소스 전압(VS_m)은 그라운드 전압이 되기 때문에 M번째 스위칭소자(SW_m)는 턴온시킬 필요는 없다.After the M-1th switching device SW_m-1 is turned on according to the sequential turn-on, the Mth switching device SW_m may be turned on or not turned on. The M-th switching device SW_m does not need to be turned on since the source voltage VS_m of the M-th switching device SW_m becomes the ground voltage in accordance with the turn-on of the (M-1) th switching device SW_m-1.

한편, HSGD에서 캐패시터(620)는 직류전원전압(VDD)이 VC1보다 커야 충전을 시작하게 되는데, 이때, 직류전원전압(VDD)이 외부 전원으로부터 공급되지 않고 정류전압(VR)을 이용하여 생성되는 것일 경우, 제2구간에서의 정류전압(VR)은 일정 크기 이상을 유지할 필요가 있다.In HSGD, the capacitor 620 starts to be charged when the DC power supply voltage VDD is greater than V C1 . At this time, the DC power supply voltage VDD is not supplied from the external power supply but the rectified voltage V R is used If it is generated, the rectified voltage V R in the second section needs to be maintained at a certain magnitude or more.

도 9는 충전 제어 구간의 정류전압에 대해 설명하기 위한 도면이다.9 is a diagram for explaining the rectified voltage of the charge control section.

도 9를 참조하면, 제어부(130)는 충전 제어 구간으로서의 제2구간을 정류전압(VR)이 제1정류전압(VB1) 보다 작고 제2정류전압(VB2) 보다 큰 범위 내에 있는 구간으로 한정하고 있다.Referring to FIG. 9, the controller 130 controls the second section as a charge control section in a section where the rectified voltage V R is less than the first rectified voltage V B1 and is greater than the second rectified voltage V B2 .

이때, 제2정류전압(VB2)은 직류전원전압(VDD)의 크기보다 클 수 있다. 전술한 바와 같이 제어부(130)가 정류전압(VR)을 이용하여 직류전원전압(VDD)을 생성하는 경우, 정류전압(VR)이 직류전원전압(VDD)보다 커야 제어부(130)가 정상적으로 직류전원전압(VDD)을 생성할 수 있게 된다. 이렇게 직류전원전압(VDD)이 정상적으로 생성되어야 또한, 충전 제어 구간에서 HSGD의 캐패시터(620)가 정상적으로 충전될 수 있다.At this time, the second rectified voltage V B2 may be larger than the magnitude of the DC power supply voltage VDD. When the control unit 130 generates the DC power supply voltage VDD using the rectified voltage V R as described above, the rectified voltage V R must be greater than the DC power supply voltage VDD, Thereby making it possible to generate the DC power supply voltage VDD. If the DC power supply voltage VDD is normally generated, the capacitor 620 of the HSGD can be normally charged in the charge control period.

한편, 캐패시터(620)에 대한 충전 제어는 한 개의 엘이디모듈(LEDM)도 켜지지 않는 구간에서만 수행될 수 있다. 이에 따라, 제어부(130)는 제2구간에서의 정류전압의 최고 전압(VB1)은 한 개의 엘이디모듈에 대한 문턱전압(VTH)보다 작고, 직류전원전압(VDD)보다는 클 수 있다.On the other hand, the charging control for the capacitor 620 can be performed only during a period in which one LED module (LEDM) is not turned on. Accordingly, the controller 130 can determine that the maximum voltage V B1 of the rectified voltage in the second section is smaller than the threshold voltage V TH for one LED module and greater than the DC power source voltage VDD.

엘이디모듈(LEDM)이 하나의 엘이디 혹은 직렬 연결된 복수의 엘이디를 포함하는 경우, 제2구간에서의 정류전압의 최고 전압(VB1)은 엘이디(LED)의 문턱전압 혹은 직렬 연결된 복수의 엘이디(LED)의 문턱전압의 합보다 작고 직류전원전압(VDD)보다 클 수 있다.When the LED module includes a single LED or a plurality of LEDs connected in series, the maximum voltage V B1 of the rectified voltage in the second section may be a threshold voltage of the LED or a plurality of LEDs ) And may be larger than the DC power supply voltage (VDD).

다른 한편, 캐패시터(620)에 대한 충전 제어 구간(제2구간)은 하나의 엘이디모듈(LEDM)이 온되는 구간을 포함할 수 있는데, 이때, 제2구간에서의 정류전압의 최고 전압(VB1)은 한 개의 엘이디모듈에 대한 문턱전압(VTH)보다 크고 두 개의 엘이디모듈의 문턱전압(2·VTH)보다 작을 수 있다.On the other hand, the charge control period (second period) for the capacitor 620 may include a period during which one LED module LEDM is turned on. At this time, the maximum voltage V B1 of the rectified voltage in the second period May be greater than the threshold voltage (V TH ) for one LED module and less than the threshold voltage (2 · V TH ) of the two LED modules.

이상에서 본 발명의 실시예에 따른 엘이디장치(100)에 대해 살펴보았다. 이러한 실시예들에 의하면, 엘이디(LED) 구동을 위해 교류 전압을 직접 사용함으로써 부품 수를 줄이고 비용을 절감할 수 있는 효과가 있다. 또한, 이러한 실시예들에 의하면, 서로 직렬 연결되는 복수의 엘이디(LED)를 구동함에 있어서, HSGD의 캐패시터(620)를 비점등 구간에서 효율적으로 충전할 수 있는 효과가 있다.The LED device 100 according to the embodiment of the present invention has been described above. According to these embodiments, it is possible to reduce the number of parts and reduce the cost by directly using the AC voltage for driving the LED (LED). According to these embodiments, when driving a plurality of LEDs connected in series to each other, the capacitor 620 of the HSGD can be efficiently charged in the non-lighting period.

이상에서 기재된 "포함하다", "구성하다" 또는 "가지다" 등의 용어는, 특별히 반대되는 기재가 없는 한, 해당 구성 요소가 내재될 수 있음을 의미하는 것이므로, 다른 구성 요소를 제외하는 것이 아니라 다른 구성 요소를 더 포함할 수 있는 것으로 해석되어야 한다. 기술적이거나 과학적인 용어를 포함한 모든 용어들은, 다르게 정의되지 않는 한, 본 발명이 속하는 기술 분야에서 통상의 지식을 가진 자에 의해 일반적으로 이해되는 것과 동일한 의미를 가진다. 사전에 정의된 용어와 같이 일반적으로 사용되는 용어들은 관련 기술의 문맥 상의 의미와 일치하는 것으로 해석되어야 하며, 본 발명에서 명백하게 정의하지 않는 한, 이상적이거나 과도하게 형식적인 의미로 해석되지 않는다.It is to be understood that the terms "comprises", "comprising", or "having" as used in the foregoing description mean that the constituent element can be implanted unless specifically stated to the contrary, But should be construed as further including other elements. All terms, including technical and scientific terms, have the same meaning as commonly understood by one of ordinary skill in the art to which this invention belongs, unless otherwise defined. Commonly used terms, such as predefined terms, should be interpreted to be consistent with the contextual meanings of the related art, and are not to be construed as ideal or overly formal, unless expressly defined to the contrary.

이상의 설명은 본 발명의 기술 사상을 예시적으로 설명한 것에 불과한 것으로서, 본 발명이 속하는 기술 분야에서 통상의 지식을 가진 자라면 본 발명의 본질적인 특성에서 벗어나지 않는 범위에서 다양한 수정 및 변형이 가능할 것이다. 따라서, 본 발명에 개시된 실시예들은 본 발명의 기술 사상을 한정하기 위한 것이 아니라 설명하기 위한 것이고, 이러한 실시예에 의하여 본 발명의 기술 사상의 범위가 한정되는 것은 아니다. 본 발명의 보호 범위는 아래의 청구범위에 의하여 해석되어야 하며, 그와 동등한 범위 내에 있는 모든 기술 사상은 본 발명의 권리범위에 포함되는 것으로 해석되어야 할 것이다.
The foregoing description is merely illustrative of the technical idea of the present invention and various changes and modifications may be made by those skilled in the art without departing from the essential characteristics of the present invention. Therefore, the embodiments disclosed in the present invention are intended to illustrate rather than limit the scope of the present invention, and the scope of the technical idea of the present invention is not limited by these embodiments. The scope of protection of the present invention should be construed according to the following claims, and all technical ideas within the scope of equivalents should be construed as falling within the scope of the present invention.

Claims (13)

교류전압을 정류하여 정류전압을 공급하는 정류부;
적어도 하나의 엘이디(LED)를 포함하는 모듈로서 서로 직렬로 연결되는 N(N은 2이상의 자연수)개의 엘이디모듈들;
상기 엘이디모듈들 중 하나의 엘이디모듈과 병렬로 연결되는 스위칭소자로서 서로 직렬로 연결되는 M(M은 2이상의 자연수)개의 스위칭소자들; 및
상기 교류전압의 반주기 구간 중 제1구간에서 상기 정류전압의 크기에 따라 상기 엘이디모듈들 중 비점등 엘이디모듈을 선택하고 상기 비점등 엘이디모듈과 병렬로 연결된 스위칭소자를 턴온하며, 상기 반주기 구간 중 제2구간에서 그라운드와 연결된 제1스위칭소자부터 순차적으로 상기 스위칭소자들 중 일부 혹은 전부를 턴온하는 제어부를 포함하되,
상기 제어부는,
M개의 게이트드라이버를 포함하고,
상기 제1스위칭소자와 연결되는 게이트드라이버는 로우사이드 게이트드라이버(Low Side Gate Driver)이고,
제2스위칭소자 내지 제M스위칭소자와 연결되는 게이트드라이버들은 하이사이드 게이트드라이버(High Side Gate Driver)이며,
상기 하이사이드 게이트드라이버는,
직류전원전압(VDD) 및 그라운드와 연결되고, 상기 직류전원전압과 연결되는 다이오드 및 상기 다이오드와 연결되는 캐패시터를 더 포함하며, 상기 캐패시터에 충전되는 전압을 이용하여 상기 스위칭소자들 중 하나의 스위칭소자를 턴온시키는 것을 특징으로 하는 엘이디 장치.
A rectifying unit for rectifying the AC voltage to supply a rectified voltage;
A module including at least one LED (LED), wherein N (N is a natural number of 2 or more) LED modules connected in series with each other;
M (M is a natural number of 2 or more) switching elements connected in series with each other as a switching element connected in parallel with one of the LED modules of the LED modules; And
And a switching element connected in parallel to the non-lighting LED module is turned on in accordance with the magnitude of the rectified voltage in a first period of the half period of the AC voltage, And a controller for sequentially turning on some or all of the switching elements from a first switching element connected to the ground in a second period,
Wherein,
M gate drivers,
The gate driver connected to the first switching device is a low side gate driver,
Gate drivers connected to the second to Mth switching elements are high side gate drivers,
The high-side gate driver includes:
And a diode connected to the DC power supply voltage and connected to the DC power supply voltage (VDD) and ground, and a capacitor connected to the diode, wherein one of the switching elements On state.
제1항에 있어서,
상기 엘이디모듈들 각각은 둘 이상의 엘이디를 포함하고,
둘 이상의 엘이디는 서로 직렬로 연결되거나 서로 병렬로 연결되는 것을 특징으로 하는 엘이디 장치.
The method according to claim 1,
Each of the LED modules including two or more LEDs,
Wherein the at least two LEDs are connected to each other in series or in parallel with each other.
제1항에 있어서,
상기 제어부는,
상기 정류전압이 최대의 크기를 나타낼 때 상기 엘이디모듈들 전부를 점등하고 상기 정류전압의 크기가 작아질수록 점등되는 엘이디모듈의 개수가 작아지도록 상기 스위칭소자들을 제어하는 것을 특징으로 하는 엘이디 장치.
The method according to claim 1,
Wherein,
And controls the switching elements so that the LED modules are turned on when the rectified voltage indicates a maximum size, and the number of LED modules turned on as the rectified voltage becomes smaller.
제1항에 있어서,
상기 스위칭소자들의 개수(M)는 상기 엘이디모듈의 개수(N)보다 작고, 상기 정류부의 고전압단과 연결되는 제N엘이디모듈과 병렬로 연결되는 스위칭소자가 없는 것을 특징으로 하는 엘이디 장치.
The method according to claim 1,
Wherein the number M of switching elements is smaller than the number N of the LED modules and there is no switching element connected in parallel with the Nth LED module connected to the high voltage terminal of the rectifying unit.
제1항에 있어서,
상기 스위칭소자들의 개수(M)는 상기 엘이디모듈의 개수(N)와 같고,
상기 제어부는,
상기 제2구간에서 상기 정류부의 고전압단과 연결되는 제M스위칭소자를 제외한 스위칭소자를 상기 제1스위칭소자부터 순차적으로 턴온하는 것을 특징으로 하는 엘이디 장치.
The method according to claim 1,
The number M of switching elements is equal to the number N of the LED modules,
Wherein,
Wherein the switching device sequentially turns on the first switching device except for the Mth switching device connected to the high voltage terminal of the rectifying part in the second section.
삭제delete 삭제delete 제1항에 있어서,
상기 제2구간에서의 상기 정류전압의 크기는 상기 직류전원전압의 크기보다 큰 것을 특징으로 하는 엘이디 장치.
The method according to claim 1,
Wherein a magnitude of the rectified voltage in the second section is greater than a magnitude of the DC power supply voltage.
제1항에 있어서,
상기 제2구간에서의 상기 정류전압의 최고 전압은 한 개의 엘이디모듈에 대한 문턱전압(VTH)보다 작고, 상기 직류전원전압보다 큰 것을 특징으로 하는 엘이디 장치.
The method according to claim 1,
Wherein a maximum voltage of the rectified voltage in the second section is smaller than a threshold voltage V TH for one LED module and is greater than the DC power supply voltage.
제1항에 있어서,
상기 제2구간에서의 상기 정류전압의 최고 전압은 한 개의 엘이디모듈에 대한 문턱전압(VTH)보다 크고 두 개의 엘이디모듈의 문턱전압(2·VTH)보다 작은 것을 특징으로 하는 엘이디 장치.
The method according to claim 1,
LED apparatus is smaller than a threshold voltage (V TH) the threshold voltage (2 · V TH) of the two LED modules is larger than for the highest voltage of the rectified voltage is a single LED module in the second section.
교류전압을 정류하여 정류전압을 공급하는 정류부;
서로 직렬로 연결되는 복수의 엘이디들(LEDs);
상기 엘이디들 중 적어도 하나 이상의 엘이디와 병렬로 연결되며 서로 직렬로 연결되는 복수의 스위칭소자들; 및
상기 교류전압의 반주기 구간 중 상기 정류전압의 크기가 제1전압 이상인 구간에서 상기 정류전압의 크기에 따라 상기 엘이디들 중 비점등 엘이디를 선택하고 상기 비점등 엘이디들과 병렬로 연결된 스위칭소자를 턴온하며, 상기 반주기 구간 중 상기 정류전압의 크기가 제1전압보다 작은 구간에서 그라운드와 연결된 스위칭소자부터 순차적으로 상기 스위칭소자들 중 일부 혹은 전부를 턴온하는 제어부를 포함하되,
상기 제어부는 직류전원전압(VDD) 및 그라운드와 연결되고,
상기 제1전압은 하나의 스위칭소자와 병렬로 연결된 엘이디의 문턱전압 혹은 하나의 스위치소자와 병렬로 연결된 엘이디들의 문턱전압의 합보다 작고, 상기 직류전원전압보다 큰 것을 특징으로 하는 엘이디 장치.
A rectifying unit for rectifying the AC voltage to supply a rectified voltage;
A plurality of LEDs (LEDs) connected in series with each other;
A plurality of switching elements connected in parallel with at least one of the LEDs and connected in series with each other; And
Selecting a non-pointing LED among the LEDs according to a magnitude of the rectified voltage in a period in which the magnitude of the rectified voltage is equal to or greater than a first voltage during a half period of the AC voltage, and turning on a switching device connected in parallel with the non- And a controller for turning on some or all of the switching elements sequentially from a switching element connected to the ground in a period in which the magnitude of the rectified voltage is smaller than the first voltage in the half period,
The control unit is connected to the DC power supply voltage VDD and the ground,
Wherein the first voltage is smaller than a sum of threshold voltages of LEDs connected in parallel with one switching device or threshold voltages of LEDs connected in parallel with one switching device, and is greater than the DC power supply voltage.
제11항에 있어서,
상기 제어부는,
상기 정류전압이 최대의 크기를 나타낼 때 상기 엘이디들 전부를 점등하고 상기 정류전압의 크기가 작아질수록 점등되는 엘이디의 개수가 작아지도록 상기 스위칭소자들을 제어하는 것을 특징으로 하는 엘이디 장치.
12. The method of claim 11,
Wherein,
And controls the switching elements to turn on all of the LEDs when the rectified voltage indicates a maximum size, and to reduce the number of LEDs that illuminate as the rectified voltage decreases in size.
삭제delete
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