KR101635549B1 - Led 구동 집적회로 및 그 구동 방법 - Google Patents

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Abstract

본 발명의 실시예에 따른 LED 구동 회로는 직렬로 연결된 제1 내지 제n(n은 2이상의 정수) LED 그룹을 포함하는 LED 어레이, 상기 LED 어레이에 연결되는 복수의 구동 스위치들과 상기 구동 스위치들을 선택적으로 개폐하기 위한 구동 스위치 제어기를 포함하는 제어 유닛, 각각의 LED 그룹의 전류를 제어하는 LED 전류 제어 회로, 디머에 연결되었을 때 발생하는 플리커를 제거하기 위한 플리커 제어 회로(flicker controlling circuit)를 포함한다. 플리커 제어 회로는 디밍(dimming) 교류(AC) 전압의 정류 전압의 듀티 평균 전압(duty average voltage)을 비교하여 상기 제1 내지 제n LED 그룹 각각을 선택적으로 온(on) 또는 오프(off)시키는 플리커 스위칭 회로(flicker switching circuit), 디밍(dimming) 교류(AC) 전압의 상승 에지를 검출하여 일정 시간 동안 블리더 전류(bleeder current)를 발생시키는 숏 펄스 블리더 회로(short pulse bleeder), 디밍(dimming) 교류(AC) 전압의 정류 전압의 듀티 평균 전압(duty average voltage)을 비교하여 블리더 전류(bleeder current)를 발생시키는 액티브 블리더 회로(active bleeder circuit)가 있다.

Description

LED 구동 집적회로 및 그 구동 방법{Driving Circuit For Light Emitting Diode and Method for Driving the LED}
본 발명은 조명 구동 회로 및 방법에 관한 것으로서, 특히 LED 조명을 구동하기 위한 LED 구동 집적회로, 및 그 구동 방법에 관한 것이다.
최근 에너지 절약의 하나의 방안으로서 기존의 비효율적인 광원 대신 효율이 좋은 LED 방식의 광원이 도입되는 추세이다.
LED 조명을 구동하는 방식에는 크게 교류(AC) 전원을 DC 전원으로 변환한 후 DC 전원을 이용하여 LED를 구동하는 AC-DC 변환형 구동 방식과 교류(AC) 전원을 DC 전원으로 변환하지 않고 AC 전원으로 LED를 직접 구동하는 AC 다이렉트형 구동 방식이 있다.
또한, 기존의 백열등 조명에서는, 백열등의 밝기를 조절하기 위하여 조광기(예컨대, 로터리식 스위치를 이용하여 밝기를 조절하는 장치)가 사용되고 있다. 그러나, 백열등을 LED 전구로 교체하더라도, 조광기는 교체하지 않는 경향이다. LED 전구를 기존 사용하고 있는 조광기에 연결해서 조광기의 밝기(휘도)를 조절하면 플리커(flicker; 깜박거림)가 육안으로 보이는 경우가 있다.
플리커가 발생하는 원인으로 두 가지로 나눌 수 있다. 첫째, LED 전구에 흐르는 전류가 조광기가 요구하는 래칭 전류(latching current) 또는 홀딩 전류(holding current)보다 작은 경우이다. 이 경우 조광기의 출력이 켜졌다가 꺼져 버리는 현상이 반복되는 미스파이어(misfire)가 발생하고 LED 전구의 플리커를 유발시킨다.
둘째, LED 전구에 흐르는 전류가 래칭 전류 또는 홀딩 전류 보다 크더라도 플리커가 발생하는 경우가 있다. 교류 전원의 양방향으로 나오는 조광기 출력 파형과 교류 전원의 음방향으로 나오는 조광기 출력 파형 사이 차이가 크면 LED 전구에서 플리커를 유발시킨다.
LED 전구를 기존 조광기에 연결해서 사용하기 위해서는 육안으로 보이는 플리커 현상을 제거해야 한다.
본 발명이 이루고자 하는 기술적인 과제는 LED 전구를 조광기에 연결했을 때 육안 플리커가 발생하지 않는 AC 다이렉트형 LED 구동 회로를 제공하는 것이다.
본 발명의 실시예에 따른 LED 구동 회로는 직렬로 연결된 제1 내지 제n(n은 2이상의 정수) LED 그룹을 포함하는 LED 어레이, 상기 LED 어레이에 연결되는 복수의 구동 스위치들과 상기 구동 스위치들을 선택적으로 개폐하기 위한 구동 스위치 제어기를 포함하는 제어 유닛, 상기 제1 내지 제n LED 그룹에 흐르는 전류를 조절하는 LED 전류 제어 회로 및 디밍(dimming) 교류(AC) 전압의 정류 전압의 듀티 평균 전압(duty average voltage)과 플리커 기준 전압을 비교하여 상기 제1 내지 제n LED 그룹 각각을 선택적으로 온(on) 또는 오프(off)시키는 플리커 스위칭 회로(flicker switching circuit)를 포함한다.
실시예에 따라 상기 플리커 스위칭 회로는 상기 디밍 교류 전압의 정류 전압에 기초하여 상기 듀티 평균 전압을 생성하는 듀티 평균 검출 회로, 상기 제1 내지 제n LED 그룹 각각을 선택적으로 온 또는 오프시키는 복수의 플리커 스위치들 및 상기 제1 내지 제n LED 그룹 각각에 대응하는 플리커 기준 전압과 상기 듀티 평균 전압에 기초하여 상기 복수의 플리커 스위치들을 제어하는 플리커 스위치 제어기를 포함한다.
실시예에 따라 상기 듀티 평균 검출 회로는 상기 디밍 교류 전압의 정류 전압을 듀티 기준 전압과 비교하여 듀티 검출 신호를 생성하는 듀티 검출기 및 상기 듀티 검출 신호의 평균 레벨에 해당하는 상기 듀티 평균 전압을 생성하는 평균 전압 생성기를 포함한다.
실시예에 따라 상기 플리커 스위치 제어기는 상기 제1 내지 제n LED 그룹 각각에 대응하는 상기 플리커 기준 전압을 생성하는 플리커 기준 전압 생성기 및 상기 플리커 기준 전압과 상기 듀티 평균 전압을 비교한 플리커 비교 결과를 기초로 상기 복수의 플리커 스위치들을 제어하는 플리커 비교기를 포함한다.
실시예에 따라 상기 제1 LED 그룹의 양단 전압을 센싱 하여 상기 플리커 기준 전압을 조절하는 AC 선택 회로를 더 포함한다.
실시예에 따라 상기 구동 스위치 제어기는 상기 듀티 평균 전압과 플리커 비교 결과에 기초하여 상기 구동 스위치 제어기에 대응하는 상기 LED 그룹의 전류 및 휘도를 선형적으로 조절하는 회로를 더 포함한다.
실시예에 따라 상기 플리커 비교기는 히스테리시스(hysteresis) 특성을 갖는다.
실시예에 따라 상기 플리커 기준 전압은 상기 제1 LED 그룹에서 제n LED 그룹에 대응할수록 순차적으로 증가한다.
실시예에 따라 상기 복수의 플리커 스위치들 각각의 드레인은 상기 복수의 플리커 스위치들 각각에 대응하는 상기 복수의 구동 스위치들 각각의 소스에 연결된다.
실시예에 따라 상기 복수의 플리커 스위치들 각각의 소스는 상기 복수의 플리커 스위치들 각각에 대응하는 상기 복수의 구동 스위치들 각각의 드레인에 연결된다.
실시예에 따라 상기 복수의 플리커 스위치들 각각의 드레인은 상기 복수의 플리커 스위치들 각각에 대응하는 상기 복수의 구동 스위치들 각각의 게이트에 연결된다.
실시예에 따라 상기 복수의 플리커 스위치들 각각과 상기 복수의 구동 스위치들 각각은 하나의 스위치로 구현되고, 상기 플리커 제어 회로는 상기 플리커 비교 결과와 상기 구동 스위치 제어기의 출력을 연산하여 상기 하나의 스위치를 제어하는 연산 회로를 더 포함한다.
본 발명의 실시예에 따른 LED 구동 회로는 직렬로 연결된 제1 내지 제n(n은 2이상의 정수) LED 그룹을 포함하는 LED 어레이, 상기 LED 어레이에 연결되는 복수의 구동 스위치들과 상기 구동 스위치들을 선택적으로 개폐하기 위한 구동 스위치 제어기를 포함하는 제어 유닛, 상기 제1 내지 제n LED 그룹에 흐르는 전류를 조절하는 LED 전류 제어 회로 및 디밍(dimming) 교류(AC) 전압의 정류 전압에 따라 일정한 레벨의 블리더 전류(Bleeder current)를 생성하는 블리더 회로(bleeder circuit)를 포함한다.
실시예에 따라 상기 블리더 회로는 숏 펄스 블리더 회로이고, 상기 디밍 교류 전압의 상기 정류 전압의 상승 에지를 검출하여 일정한 구간을 갖는 숏 펄스 신호(short pulse signal)를 생성하는 숏 펄스 생성기 및 상기 숏 펄스 신호에 따라 상기 블리더 전류를 생성하는 숏 펄스 스위치를 포함한다.
실시예에 따라 상기 블리더 회로는 액티브 블리더 회로이고, 상기 디밍 교류 전압의 정류 전압에 기초하여 듀티 평균 전압을 생성하는 듀티 평균 검출 회로, 상기 듀티 평균 전압과 블리더 기준 전압을 비교한 듀티 비교 결과를 생성하는 듀티 비교기 및 상기 듀티 비교 결과에 따라 상기 블리더 전류(Bleeder current)를 생성하는 액티브 스위치를 포함한다.
실시예에 따라 상기 듀티 평균 검출 회로는 상기 디밍 교류 전압의 정류 전압을 듀티 기준 전압과 비교하여 듀티 검출 신호를 생성하는 듀티 검출기 및 상기 듀티 검출 신호의 평균 레벨에 해당하는 상기 듀티 평균 전압을 생성하는 평균 전압 생성기를 포함한다.
본 발명의 실시예에 따른 LED 구동 회로는 직렬로 연결된 제1 내지 제n(n은 2이상의 정수) LED 그룹을 포함하는 LED 어레이, 상기 LED 어레이에 연결되는 복수의 구동 스위치들과 상기 구동 스위치들을 선택적으로 개폐하기 위한 구동 스위치 제어기를 포함하는 제어 유닛, 상기 제1 내지 제n LED 그룹에 흐르는 전류를 조절하는 LED 전류 제어 회로 및 디밍(dimming) 교류(AC) 전압의 정류 전압의 듀티 평균 전압(duty average voltage)과 플리커 기준 전압을 비교하여 상기 제1 내지 제n LED 그룹 각각을 선택적으로 온(on) 또는 오프(off)시키는 플리커 스위칭 회로(flicker switching circuit); 및 , 상기 디밍 교류 전압의 정류 전압 상승 에지 또는 듀티 평균 전압을 검출하여 일정한 레벨의 블리더 전류(bleeder current)를 생성하는 블리더 회로를 포함하는 플리커 제어 회로(flicker controlling circuit)를 포함한다.
실시예에 따라 상기 블리더 회로는 숏 펄스 블리더 회로이고, 상기 디밍 교류 전압의 상기 정류 전압의 에지를 검출하여 일정한 구간을 갖는 숏 펄스 신호(short pulse signal)를 생성하는 숏 펄스 생성기 및 상기 숏 펄스 신호에 따라 상기 블리더 전류를 생성하는 숏 펄스 스위치를 포함한다.
실시예에 따라 상기 블리더 회로는 액티브 블리더 회로이고, 상기 디밍 교류 전압의 정류 전압에 기초하여 듀티 평균 전압을 생성하는 듀티 평균 검출 회로, 상기 듀티 평균 전압과 블리더 기준 전압을 비교한 듀티 비교 결과를 생성하는 듀티 비교기 및 상기 듀티 비교 결과에 따라 상기 래칭 전류 또는 상기 홀딩 전류를 생성하는 액티브 스위치를 포함한다.
실시예에 따라 상기 플리커 스위칭 회로는 상기 디밍 교류 전압의 정류 전압에 기초하여 상기 듀티 평균 전압을 생성하는 듀티 평균 검출 회로, 상기 제1 내지 제n LED 그룹 각각을 선택적으로 온 또는 오프시키는 복수의 플리커 스위치들 및 상기 제1 내지 제n LED 그룹 각각에 대응하는 플리커 기준 전압과 상기 듀티 평균 전압에 기초하여 상기 복수의 플리커 스위치들을 제어하는 플리커 스위치 제어기를 포함한다.
실시예에 따라 상기 듀티 평균 검출 회로는 상기 디밍 교류 전압의 정류 전압을 듀티 기준 전압과 비교하여 듀티 검출 신호를 생성하는 듀티 검출기 및 상기 듀티 검출 신호의 평균 레벨에 해당하는 상기 듀티 평균 전압을 생성하는 평균 전압 생성기를 포함한다.
실시예에 따라 상기 플리커 스위치 제어기는 상기 제1 내지 제n LED 그룹 각각에 대응하는 상기 플리커 기준 전압을 생성하는 플리커 기준 전압 생성기 및 상기 플리커 기준 전압과 상기 듀티 평균 전압을 비교한 플리커 비교 결과를 기초로 상기 복수의 플리커 스위치들을 제어하는 플리커 비교기를 포함한다.
실시예에 따라 상기 제1 LED 그룹의 양단 전압을 센싱하여 상기 플리커 기준 전압을 조절하는 AC 선택 회로를 더 포함한다.
실시예에 따라 상기 구동 스위치 제어기는 상기 듀티 평균 전압과 상기 플리커 비교 결과에 기초하여 상기 구동 스위치 제어기에 대응하는 상기 LED 그룹의 휘도를 선형적으로 조절하는 회로를 더 포함한다.
실시예에 따라 상기 플리커 비교기는 히스테리시스(hysteresis) 특성을 갖는다.
실시예에 따라 상기 플리커 기준 전압은 상기 제1 LED 그룹에서 제n LED 그룹에 대응할수록 순차적으로 증가한다.
실시예에 따라 상기 복수의 플리커 스위치들 각각의 드레인은 상기 복수의 플리커 스위치들 각각에 대응하는 상기 복수의 구동 스위치들 각각의 소스에 연결된다.
실시예에 따라 상기 복수의 플리커 스위치들 각각의 소스는 상기 복수의 플리커 스위치들 각각에 대응하는 상기 복수의 구동 스위치들 각각의 드레인에 연결된다.
실시예에 따라 상기 복수의 플리커 스위치들 각각의 드레인은 상기 복수의 플리커 스위치들 각각에 대응하는 상기 복수의 구동 스위치들 각각의 게이트에 연결된다.
실시예에 따라 상기 복수의 플리커 스위치들 각각과 상기 복수의 구동 스위치들 각각은 하나의 스위치로 구현되고, 상기 플리커 스위칭 회로는 상기 플리커 비교 결과와 상기 구동 스위치 제어기의 출력을 연산하여 상기 하나의 스위치를 제어하는 연산 회로를 더 포함한다.
실시예에 따라 상기 플리커 제어 회로는 상기 디밍 교류 전압의 정류 전압에 기초하여 상기 듀티 평균 전압을 생성하는 듀티 평균 검출 회로를 하나만 포함한다.
본 발명의 실시예에 따른 플리커 스위칭 회로를 적용한 LED 구동 회로에 의하면, 플리커 현상이 발생하는 LED 그룹을 선택적으로 오프시켜 플리커 현상을 제거할 수 있는 효과가 있다.
본 발명의 실시예에 따른 블리더 회로를 적용한 LED 구동 회로에 의하면, 블리더 전류를 적절히 생성함으로써 디머(dimmer)의 미스파이어(misfire) 때문에 발생하는 플리커 현상을 제거할 수 있는 효과가 있다.
본 발명의 상세한 설명에서 인용되는 도면을 보다 충분히 이해하기 위하여 각 도면의 간단한 설명이 제공된다.
도 1은 본 발명의 일 실시예에 따른 LED 구동 회로의 개략적인 블록도이다.
도 2는 도 1에 도시된 디밍(dimming) 교류(AC) 전압의 정류 전압을 설명하기 위한 타이밍도이다.
도 3은 도 1에 도시된 LED 구동 회로의 일 실시예를 간략히 나타낸 도면이다.
도 4는 도 3에 도시된 듀티 평균 검출 회로를 나타낸 도면이다.
도 5는 도 4에 도시된 듀티 평균 검출 회로의 동작을 설명하기 위한 타이밍도이다.
도 6은 도 3에 도시된 플리커 스위치들 중 어느 하나를 나타낸 도면이다.
도 7은 도 3에 도시된 LED 구동 회로의 일 실시예의 동작 방법을 설명하기 위한 도면이다.
도 8은 도 1에 도시된 LED 구동 회로의 다른 실시예를 간략히 나타낸 도면이다.
도 9는 도 1에 도시된 LED 구동 회로의 또 다른 실시예를 간략히 나타낸 도면이다.
도 10은 도 1에 도시된 LED 구동 회로의 또 다른 실시예를 간략히 나타낸 도면이다.
도 11은 도 10에 도시된 제1 구동 및 플리커 제어기를 나타낸 도면이다.
도 12는 도 1에 도시된 LED 구동 회로의 또 다른 실시예를 간략히 나타낸 도면이다.
도 13은 도 1에 도시된 LED 구동 회로의 또 다른 실시예를 간략히 나타낸 도면이다.
도 14와 도 15는 도 12와 도 13에 도시된 LED 구동 회로의 또 다른 실시예들의 동작을 설명하기 위한 도면이다.
도 16 내지 도 28은 각각 도 1에 도시된 LED 구동 회로의 또 다른 실시예들을 간략히 나타낸 도면이다.
도 29 내지 도 31은 도 1에 도시된 AC 선택 회로의 실시예들을 나타낸 도면들이다.
도 32는 본 발명의 비교예에 따른 구동 스위치 제어기의 동작을 설명하기 위한 도면이다.
도 33은 본 발명의 실시예에 따른 구동 스위치 제어기의 동작을 설명하기 위한 도면이다.
본 명세서에 개시되어 있는 본 발명의 개념에 따른 실시 예들에 대해서 특정한 구조적 내지 기능적 설명들은 단지 본 발명의 개념에 따른 실시 예를 설명하기 위한 목적으로 예시된 것으로, 본 발명의 개념에 따른 실시 예들은 다양한 형태로 실시될 수 있으며 본 명세서에 설명된 실시 예들에 한정되는 것으로 해석되어서는 아니 된다.
본 발명의 개념에 따른 실시 예는 다양한 변경을 가할 수 있고 여러 가지 형태를 가질 수 있으므로 특정 실시 예들을 도면에 예시하고 본 명세서에 상세하게 설명하고자 한다. 그러나, 이는 본 발명의 개념에 따른 실시 예를 특정한 개시 형태에 대해 한정하려는 것이 아니며, 본 발명의 사상 및 기술 범위에 포함되는 모든 변경, 균등물 내지 대체물을 포함하는 것으로 이해되어야 한다.
제1 및/또는 제2 등의 용어는 다양한 구성 요소들을 설명하는데 사용될 수 있지만, 상기 구성 요소들은 상기 용어들에 의해 한정되어서는 안 된다. 상기 용어들은 하나의 구성 요소를 다른 구성 요소로부터 구별하는 목적으로만, 예컨대 본 발명의 개념에 따른 권리 범위로부터 이탈되지 않은 채, 제1 구성요소는 제2 구성요소로 명명될 수 있고, 유사하게 제2 구성요소는 제1 구성요소로도 명명될 수 있다.
어떤 구성요소가 다른 구성요소에 "연결되어" 있다거나 "접속되어" 있다고 언급된 때에는, 그 다른 구성요소에 직접적으로 연결되어 있거나 또는 접속되어 있을 수도 있지만, 중간에 다른 구성요소가 존재할 수도 있다고 이해되어야 할 것이다. 반면에, 어떤 구성요소가 다른 구성요소에 "직접 연결되어" 있다거나 "직접 접속되어" 있다고 언급된 때에는, 중간에 다른 구성요소가 존재하지 않는 것으로 이해되어야 할 것이다. 구성요소들 간의 관계를 설명하는 다른 표현들, 즉 "~사이에"와 "바로 ~사이에" 또는 "~에 이웃하는"과 "~에 직접 이웃하는" 등도 마찬가지로 해석되어야 한다.
본 명세서에서 사용한 용어는 단지 특정한 실시 예를 설명하기 위해 사용된 것으로, 본 발명을 한정하려는 의도가 아니다. 단수의 표현은 문맥상 명백하게 다르게 뜻하지 않는 한, 복수의 표현을 포함한다. 본 명세서에서, "포함하다" 또는 "가지다" 등의 용어는 설시된 특징, 숫자, 단계, 동작, 구성요소, 부분품 또는 이들을 조합한 것이 존재함을 지정하려는 것이지, 하나 또는 그 이상의 다른 특징들이나 숫자, 단계, 동작, 구성요소, 부분품 또는 이들을 조합한 것들의 존재 또는 부가 가능성을 미리 배제하지 않는 것으로 이해되어야 한다.
다르게 정의되지 않는 한, 기술적이거나 과학적인 용어를 포함해서 여기서 사용되는 모든 용어들은 본 발명이 속하는 기술 분야에서 통상의 지식을 가진 자에 의해 일반적으로 이해되는 것과 동일한 의미를 가지고 있다. 일반적으로 사용되는 사전에 정의되어 있는 것과 같은 용어들은 관련 기술의 문맥상 가지는 의미와 일치하는 의미를 가지는 것으로 해석되어야 하며, 본 명세서에서 명백하게 정의하지 않는 한, 이상적이거나 과도하게 형식적인 의미로 해석되지 않는다.
이하, 첨부한 도면을 참조하여 본 발명의 바람직한 실시 예를 설명함으로써, 본 발명을 상세히 설명한다.
도 1은 본 발명의 일 실시예에 따른 LED 구동 회로의 개략적인 블록도이다. 도 2는 도 1에 도시된 디밍(dimming) 교류(AC) 전압의 정류 전압을 설명하기 위한 타이밍도이다.
도 1 및 도 2를 참조하면, LED 구동 시스템(10)은 교류(AC) 전원(11), 디머(dimmer, 12), 정류 회로(rectification circuit, 13), 및 LED 구동 회로(20)를 포함할 수 있다.
교류 전원(11)은 교류 전압(Vac)을 디머(12)에 공급할 수 있고, 교류 전압(Vac)은 상용 교류 전압(예컨대, 110V, 220V 등)일 수 있으나 이에 한정되는 것은 아니다.
디머(12)는 밝기 조절 장치의 일 예로서, 교류 전압(Vac)을 공급받아 교류 전압(Vac)의 파형에서 일정 구간을 커팅(cutting)하고 나머지 구간을 패스(pass)하여 디밍 교류 전압(Vdac)을 생성함으로써 밝기를 조절할 수 있다. 실시예에 따라 디머(12)는 교류 전압(Vac)의 파형이 시작되는 시점부터 일정 구간을 커팅할 수 있는 리딩 에지 디머(leading edge dimmer)로 구현될 수 있고, 또는 디머(12)는 교류 전압(Vac)의 파형이 끝나는 시점 이전의 일정 구간을 커팅할 수 있는 트레일링 에지 디머(trailing edge dimmer)로 구현될 수 있다.
도 2에서 교류 전압(Vac)의 한 주기(P1)가 나타나 있으며, 이후 설명의 편의상 한 주기(P1)에 대해서만 설명하기로 한다. 교류 전압(Vac)은 양의 피크(peak) 전압(Vp)과 음의 피크 전압(-Vp)을 가지는 정현파의 파형을 나타낼 수 있다. 양의 피크 전압(Vp)과 음의 피크 전압(-Vp)은 동일하다고 가정한다.
디머(12)가 리딩 에지 디머로 구현된다고 가정하면, 교류 전압(Vac)의 양의 방향과 음의 방향 각각이 시작되는 시점에서 일정 구간을 커팅할 수 있다. 다만, 실제적인 디머(12)는 정도의 차이는 있으나, 양의 방향과 음의 방향의 파형을 커팅하는 각각의 일정 구간이 서로 다를 수 있다. 또한, 디머(12)를 통과한 디밍 교류 전압(Vdac)의 양의 방향의 피크 전압(Vp1)과 음의 방향의 피크 전압(-Vp2)은 서로 다를 수 있다.
정류 회로(13)는 디밍 교류 전압(Vdac)을 전파 정류하여 디밍 교류 전압(Vdac)의 정류 전압(Vrac)을 생성할 수 있다. 예컨대, 정류 회로(13)는 브릿지 다이오드(bridge diode)로 구현될 수 있다. 도 2에서와 같이 디밍 교류 전압의 정류 전압(Vrac)은 디밍 교류 전압(Vdac)을 전파 정류한 형태로 나타나며, 이에 따라 양의 방향의 교류 전압(Vac)에 따른 피크 전압(Vp1)과 음의 방향의 교류 전압(Vac)에 따른 피크 전압(Vp2)은 서로 다르게 된다.
LED 구동 회로(20)는 AC 다이렉트형 LED 구동 회로 즉, 교류 전원을 직류 전원으로 변환한 후 다시 특정 주파수와 진폭을 가지는 교류 전원으로 변환하지 않고 디밍 교류 전압의 정류 전압(Vrac)을 직접 입력받아 동작하는 회로이다.
LED 구동 회로(20)는 LED 어레이(LED array, 30), 구동 스위치 유닛(driving switch, 40), 구동 스위치 제어기 유닛(DS switch controller unit, 50), AC 선택 회로(AC selection circuit, 70), LED 전류 제어 회로(LED current control circuit, 80), 및 플리커 제어 회로(flicker controlling circuit, 100)를 포함할 수 있다.
LED 어레이(30)는 직렬로 연결된 제1 내지 제n(n은 2이상의 정수) LED 그룹들(예컨대, 도 3의 30-1~30-n)을 포함할 수 있다. 각 LED 그룹(30-1~30-n)은 적어도 하나의 LED를 포함할 수 있고, 복수의 LED들을 포함할 수도 있다. 복수의 LED들을 포함하는 경우, 하나의 LED 그룹 내에서 복수의 LED 들은 직렬, 병렬 또는 직렬과 병렬이 혼합된 형태로 연결될 수 있다. 각 LED 그룹(30-1~30-n)은 디밍 교류 전압의 정류 전압(Vrac)의 파형 및/또는 구동 스위치 제어기 유닛(50)의 제어에 따라 순차적으로 발광할 수 있다.
구동 스위치 유닛(40)은 제1 내지 제n LED 그룹들(30-1~30-n) 각각의 캐소드(cathode) 측에 직접 또는 간접(예컨대, 도 8과 같이 사이에 플리커 스위치를 더 포함)적으로 연결되는 복수의 구동 스위치들(예컨대, 도 3의 DS1~DSn)을 포함할 수 있다. 복수의 구동 스위치들(DS1~DSn)은 구동 스위치 제어기 유닛(50)의 제어에 따라 제1 내지 제n LED 그룹들(30-1~30-n) 각각을 온(on) 또는 오프(off)시킬 수 있다.
구동 스위치 제어기 유닛(50)은 복수의 구동 스위치들(DS1~DSn) 각각을 제어할 수 있는 복수의 구동 스위치 제어기들(예컨대, 도 3의 50-1~50-n)을 포함할 수 있다.
AC 선택 회로(70)는 제1 LED 그룹(도 3의 30-1)의 양단의 전압을 센싱하여 LED 구동 회로(20)가 120V 용인지 또는 220V 용인지 여부를 판단할 수 있다. AC 선택 회로(70)는 판단 결과에 따라 플리커 제어 회로(100)의 플리커 기준 전압 생성기(도 6의 122-i)를 제어하여 해당 용도(120V용 또는 220V용)에 대응하는 플리커 기준 전압(도 6의 Vf-i)을 출력하도록 제어할 수 있다.
LED 전류 제어 회로(80)는 LED 어레이(30)의 제1 내지 제n LED 그룹들(30-1~30-n) 각각에 흐르는 구동 전류를 정전류 제어할 수 있다.
플리커 제어 회로(100)는 플리커 스위칭 회로(flicker switching cirtcuit; 예컨대, 100-1) 또는 블리더 회로(bleeder circuit; 예컨대, 100-5 또는 100-6), 및 이들의 조합으로 구현되며, 디밍 교류 전압의 정류 전압(Vrac)에 기초하여 LED 어레이(30)의 발광시 발생될 수 있는 플리커 현상을 제거할 수 있다.
상기 플리커 현상은 두 가지 경우에서 발생한다. 첫째, 디밍 교류 전압의 정류 전압(Vrac)에서 양의 방향의 교류 전압(Vac)에 따른 피크 전압(Vp1)과 음의 방향의 교류 전압(Vac)에 따른 피크 전압(Vp2)이 서로 차이가 클 때 발생하고, 이때 발생되는 플리커는 플리커 스위칭 회로로 제거할 수 있다. 둘째, 디머가 요구하는 래칭 전류(latching current) 또는 홀링 전류(holding current)보다 LED 그룹에 흐르는 전류가 낮을 때 디머에서 미스파이어(misfire)가 발생하여 디머의 출력 전압이 감소하는 현상이 발생하면 LED에서 플리커가 발생한다. 디머의 미스파이어 때문에 발생한 플리커는 숏 펄스 블리더 회로 또는 액티브 블리더 회로를 사용하여 제거할 수 있다.
도 3은 도 1에 도시된 LED 구동 회로(20)의 일 실시예를 간략히 나타낸 도면이다. 도 4는 도 3에 도시된 듀티 평균 검출 회로(110)를 나타낸 도면이다. 도 5는 도 4에 도시된 듀티 평균 검출 회로(110)의 동작을 설명하기 위한 타이밍도이다. 도 6은 도 3에 도시된 플리커 제어기들(120-1~120-n) 중 어느 하나를 나타낸 도면이다. 도 7은 도 3에 도시된 LED 구동 회로(20)의 일 실시예의 동작 방법을 설명하기 위한 도면이다.
도 1 내지 도 7을 참조하면, LED 구동 회로(20)의 일 실시예(20-1)는 제1 내지 제n LED 그룹들(30-1~30-n), 복수의 구동 스위치들(DS1~DSn), 복수의 구동 스위치 제어기들(50-1~50-n), AC 선택 회로(70), LED 전류 제어 회로(80), 및 플리커 제어 회로(100-1)를 포함할 수 있다. 플리커 제어 회로(100-1)는 디밍 정류 전압(Vrac)의 Vp1과 Vp2 차이 때문에 발생하는 플리커를 제거하기 위한 플리커 스위칭 회로로 구현되며, 이후 플리커 제어 회로의 실시예인 100-1은 플리커 스위칭 회로(100-1)로 정의된다. 또한, 플리커 제어 회로의 실시예인 100-2 내지 100-4 역시 플리커 스위칭 회로(100-2~100-4)로 정의된다. 도 12와 도 13에 각각 도시된 플리커 제어 회로의 실시예인 100-5와 100-6은 디머의 미스파이어를 방지하기 위한 블리더 회로로 구현되며, 이후 플리커 제어 회로의 실시예인 100-5와 100-6은 각각 숏 펄스 블리더 회로(short pulse bleeder circuit, 100-5)와 액티브 블리더 회로(active bleeder circuit, 100-6)로 정의된다. 도 16 내지 도 28에 도시된 100-7~100-19는 상기 플리커 스위칭 회로, 상기 숏펄스 블리더 회로, 및 액티브 블리더 회로 중 적어도 2 이상의 회로들의 조합으로 구현된다.
제1 내지 제n LED 그룹들(30-1~30-n), 복수의 구동 스위치들(DS1~DSn), 및 복수의 구동 스위치 제어기들(50-1~50-n)은 각각 도 1의 LED 어레이(30), 구동 스위치 유닛(40), 및 구동 스위치 제어기 유닛(50)에 해당할 수 있다. 복수의 구동 스위치들(DS1~DSn), 및 복수의 구동 스위치 제어기들(50-1~50-n)은 LED 어레이(30)의 일반적인 동작을 제어하는 제어 유닛을 의미할 수 있다. AC 선택 회로(70)는 제1 LED 그룹(30-1) 양단의 전압을 센싱하여 AC 선택 신호(ACS)를 생성할 수 있다. AC 선택 신호(ACS)는 플리커 스위칭회로(100-1)로 공급될 수 있다. AC 선택 회로(70)의 상세한 동작과 구성은 도 29 내지 도 31을 참조하여 후술하기로 한다.
플리커 스위칭 회로(100-1)를 포함하지 않는 종래의 AC 다이렉트형 LED 전구의 동작을 간략히 설명하면, 디밍 교류 전압의 정류 전압(Vrac)을 입력받은 제1 내지 제n LED 그룹들(30-1~30-n)은 디밍 교류 전압의 정류 전압(Vrac)의 파형(도 7의 (a)의 Vrac)과 복수의 구동 스위치 제어기들(50-1~50-n)의 제어에 따라 순차적으로 발광할 수 있다. 즉, LED 전류(ILED)의 계단식의 파형은 제1 내지 제n LED 그룹들(30-1~30-n)에 연결된 구동 스위치들(DS1~DSn)이 순차적으로 온 또는 오프됨을 의미한다. 설명의 편의상 본 명세서에서는 복수의 구동 스위치 제어기들(50-1~50-n)은 복수의 구동 스위치들(DS1~DSn)이 항상 온 상태에 있도록 제어한다고 가정한다. 즉, 복수의 구동 스위치들(DS1~DSn) 각각이 NMOS 트랜지스터로 구현될 경우 복수의 구동 스위치 제어기들(50-1~50-n) 각각의 출력은 하이 레벨이라고 가정한다.
따라서, n이 4라고 가정하면, 도 7의 (a)의 양의 방향의 교류 전압(Vac)에 의한 정류 전압(Vrac)에 따른 LED 전류(ILED)는 제4 LED 그룹, 제3 LED 그룹, 제2 LED 그룹, 제1 LED 그룹에 연결된 스위치들이 온 되면서 흐르는 것을 나타낸다. 이때, 도 7의 (a)의 음의 방향의 교류 전압(Vac)에 의한 정류 전압(Vrac)에 따른 LED 전류(ILED)는 제3 LED 그룹, 제2 LED 그룹, 제1 LED 그룹에 연결된 스위치가 온 되어 흐르는 것을 나타낸다. 한 주기(P1) 내에서 볼 때 교류 전원(Vrac)의 제1 피크 전압이 Vp1일 때는 제4 LED 그룹이 온 되고 교류 전원(Vrac)의 제2 피크 전압이 Vp2일 때는 제4 LED 그룹이 오프 상태를 유지하게 된다. 한 주기동안 제 4 LED 그룹이 온 되고 오프되는 경우가 발생하면, 육안으로 플리커 현상을 확인할 수 있다.
플리커 스위칭 회로(100-1)는 도 1에 도시된 플리커 제어 회로(100)의 일 실시예로서 디밍 교류 전압의 정류 전압(Vrac)의 듀티 평균 전압(duty average voltage, DD)에 기초하여 제1 내지 제n LED 그룹들(30-1~30-n) 각각을 선택적으로 온 또는 오프시킬 수 있다..
플리커 스위칭 회로(100-1)는 듀티 평균 검출 회로(duty average detection circuit, 110), 복수의 플리커 스위치들(flicker switches, FS1~FSn), 및 복수의 플리커 스위치 제어기들(flicker switch controllers, 120-1~120-n)을 포함할 수 있다.
듀티 평균 검출 회로(110)는 디밍 교류 전압의 정류 전압(Vrac)에 기초하여 듀티 평균 전압(Va_D)을 생성할 수 있다. 듀티 평균 검출 회로(110)는 듀티 검출기(duty detector, 112) 및 듀티 검출 신호(DD)의 평균 레벨에 해당하는 듀티 평균 전압(Va_D)을 생성하는 평균 전압 생성기(average voltage generator, 114)를 포함할 수 있다.
듀티 검출기(112)는 디밍 교류 전압의 정류 전압(Vrac)을 듀티 기준 전압(Vref)과 비교하여 듀티 검출 신호(DD)를 생성할 수 있다. 도 5에서 디밍 교류 전압의 정류 전압(Vrac)이 듀티 기준 전압(Vref)보다 높은 경우 듀티 검출 신호(DD)이 하이 레벨(high level)을 가지고, 디밍 교류 전압의 정류 전압(Vrac)이 듀티 기준 전압(Vref)보다 낮은 경우 듀티 검출 신호(DD)이 로우 레벨(low level)을 가진다.
평균 전압 생성기(114)는 듀티 검출 신호(DD)의 평균 레벨에 해당하는 듀티 평균 전압(Va_D)을 생성할 수 있다. 즉, 평균 전압 생성기(114)는 일정 시간 동안의 평균 레벨을 계산할 수 있고, 계산 결과를 기초로 듀티 평균 전압(Va_D)을 생성할 수 있다.
만일 상기 일정 시간을 하나의 주기라 가정할 때, 비록 제1 주기에서 듀티 평균 전압(Va_D)이 계산되고, 계산된 제1 주기의 듀티 평균 전압(Va_D)은 제2 주기에서의 LED 어레이(30)의 동작 제어에 이용되나 교류 전원(Vac)이 안정적이라 가정할 때 연속되는 주기들에서 듀티 평균 전압(Va_D)은 거의 일정하며 다소 발생될 수 있는 오차는 후술할 플리커 비교기(124-i)의 히스테리시스(hysteresis) 특성에 의해 보상될 수 있다. 또한, 듀티 평균 전압(Va_D)이 계산되는 주기는 교류 전원(Vac)에 발생될 수 있는 노이즈를 고려하여 결정될 수 있다.
복수의 플리커 스위치들(FS1~FSn) 각각의 드레인은 복수의 플리커 스위치들(FS1~FSn) 각각에 대응하는 복수의 구동 스위치들(DS1~DSn) 각각의 소스에 연결될 수 있다.
복수의 플리커 스위치 제어기들(120-1~120-n)은 복수의 플리커 스위치들(FS1~FSn) 각각에 대응하며, 도 6에서와 같이 복수의 플리커 스위치 제어기들(120-1~120-n) 중 어느 하나(120-i; i는 1이상이고 n이하인 정수)는 플리커 기준 전압 생성기(flicker reference voltage, 122-i), 및 플리커 비교기(flicker comparator, 124-i)를 포함할 수 있다.
플리커 기준 전압 생성기(122-i)는 제1 내지 제n LED 그룹(30-1~30-n) 각각에 대응하는 플리커 기준 전압(Vf-i)을 생성할 수 있다. 플리커 기준 전압(Vf-i)은 제1 내지 제n LED 그룹(30-1~30-n) 각각에 대해 플리커 현상이 사라지는 기준 전압으로서, 실험적으로 미리 정해진 전압일 수 있다. 즉, 듀티 평균 전압(Va_D-i)이 플리커 기준 전압(Vf-i)보다 높을 때 해당 LED 그룹에 플리커 현상이 없고, 듀티 평균 전압(Va_D-i)이 플리커 기준 전압(Vf-i)보다 낮을 때 해당 LED 그룹에 플리커 현상이 발생한다.
플리커 기준 전압 생성기(122-i)는 AC 선택 회로(70)로부터 AC 선택 신호(ACS)를 수신하고 AC 선택 신호(ACS)에 따라 플리커 기준 전압(Vf-i)을 생성할 수 있다. 즉, AC 선택 신호(ACS)가 하이 레벨일 때(220V 용인 경우) AC 선택 신호(ACS)가 로우 레벨일 때(120V 용인 경우)보다 더 높은 레벨의 플리커 기준 전압(Vf-i)이 생성될 수 있다. 이에 따라 LED 구동 회로(20-1)가 120V 용일 때와 220V 용일 때 각각 적절한 레벨의 플리커 기준 전압(Vf-i)이 생성될 수 있다.
플리커 기준 전압(Vf-i)은 제1 LED 그룹(30-1)에서 제n LED 그룹(30-n)에 대응할수록 순차적으로 증가할 수 있다. 즉, i가 커질수록 플리커 기준 전압(Vf-i)이 증가하게 된다. 그러나 본 발명의 범위는 이에 한정되지 않고, 플리커 기준 전압(Vf-i)은 각 LED 그룹의 특성 등으로 고려해 임의로 결정될 수 있다.
플리커 비교기(124-i)는 플리커 기준 전압(Vf-i)과 듀티 평균 전압(Va_D-i)을 비교한 플리커 비교 결과를 기초로 대응되는 플리커 스위치(FSi)를 제어할 수 있다. 예컨대, 복수의 플리커 스위치들(FS1~FSn) 각각이 NMOS 트랜지스터로 구현된다고 가정하면, 플리커 비교기(124-i)는 듀티 평균 전압(Va_D-i)이 플리커 기준 전압(Vf-i)보다 높을 때 하이 레벨을 출력하고, 듀티 평균 전압(Va_D-i)이 플리커 기준 전압(Vf-i)보다 낮을 때 로우 레벨을 출력할 수 있다. 또한, 플리커 스위치 제어기(120-i)는 각각에 대응하는 구동 스위치 제어기(50-i)로 듀티 평균 전압(Va_D-i), 및 플리커 기준 전압(Vf-i)과 듀티 평균 전압(Va_D-i)을 비교한 플리커 비교 결과를 제공할 수 있다. 이와 관련된 동작은 도 32와 도 33을 참조하여 후술하기로 한다.
여기서, n이 4이고 제1 LED 그룹(30-1) 내지 제4 LED 그룹(30-4)에 대응하는 플리커 기준 전압(Vf)이 각각 0.5V, 1V, 1.5V, 및 2V라고 가정한다. 듀티 평균 전압(Va_D)이 3V라면 플리커 스위치들(FS1~FS4)은 모두 온 되어 제1 LED 그룹(30-1) 내지 제4 LED 그룹(30-4)은 모두 정상적으로 동작할 수 있다. 듀티 평균 전압(Va_D)이 0.3V라면 플리커 스위치들(FS1~FS4)은 모두 오프 되어 제1 LED 그룹(30-1) 내지 제4 LED 그룹(30-4)은 모두 오프될 수 있다. 듀티 평균 전압(Va_D)이 1.7V라면 플리커 스위치들(FS1~FS4) 중 FS4 만이 오프 되어 제4 LED 그룹(30-4)은 오프될 수 있다.
즉, 플리커 스위칭 회로(100-1)는 제1 LED 그룹(30-1) 내지 제n LED 그룹(30-n) 중 플리커 현상의 발생 가능성이 높은 LED 그룹을 듀티 평균 전압(Va_D)에 기초하여 오프시킴으로써, 온/오프의 반복으로 발생되는 플리커 현상을 방지할 수 있다.
플리커 비교기(124-i)는 히스테리시스 특성을 가질 수 있다. 이러한 히스테리시스 특성에 따라 플리커 비교기(124-i)가 하이 레벨을 출력하고 있을 때 로우 레벨을 출력하기 위한 듀티 평균 전압(Va_D-i)과 플리커 비교기(124-i)가 로우 레벨을 출력하고 있을 때 하이 레벨을 출력하기 위한 듀티 평균 전압(Va_D-i)은 서로 다를 수 있다(예컨대, 후자의 듀티 평균 전압이 더 높을 수 있음).
이는 플리커 기준 전압(Vf-i) 또는 듀티 평균 전압(Va_D-i)에 포함될 수 있는 노이즈에 의해 플리커 비교기(124-i)의 출력이 불안정해져 해당 LED 그룹에 플리커 현상이 오히려 심해지는 결과를 방지하기 위함이다. 또한, 전술한 바와 같이 듀티 평균 검출 회로(110)에서 계산 시점과 적용 시점 간의 차이에 의해 발생하는 노이즈 역시 플리커 비교기(124-i)의 히스테리시스 특성에 의해 보상될 수 있다.
앞서 설명한 바와 같이 플리커 스위칭 회로(100-1)가 없을 경우 도 7의 (a)에서는 제1 피크 전압이 Vp1일 때 제4 LED 그룹이 온될 수 있으나 제2 피크 전압이 Vp2일 때 제4 LED 그룹이 오프 상태를 유지하게 되어 플리커 현상이 발생한다.
도 7의 (b)에서는 플리커 스위칭 회로(100-1)가 있을 경우의 LED 전류(ILED)가 나타나 있으며, 듀티 평균 전압(Va_D)이 제3 LED 그룹(30-3)에 대응하는 플리커 기준 전압(Vf)과 제4 LED 그룹(30-4)에 대응하는 플리커 기준 전압(Vf) 사이의 값을 가질 경우를 나타낸다. 즉, 제4 LED 그룹(30-4)에서 플리커 현상이 발생하게 되므로 플리커 스위칭 회로(100-1)는 제4 LED 그룹(30-4)에 대응하는 플리커 스위치(FS4)를 선택적으로 오프시켜 플리커 현상을 방지할 수 있다.
따라서, 본 발명의 실시예에 따른 LED 구동 회로(20)에 의하면, 플리커 현상이 발생하는 LED 그룹을 선택적으로 오프시켜 플리커 현상을 줄일 수 있는 효과가 있다.
도 8은 도 1에 도시된 LED 구동 회로(20)의 다른 실시예를 간략히 나타낸 도면이다. 도 9는 도 1에 도시된 LED 구동 회로(20)의 또 다른 실시예를 간략히 나타낸 도면이다. 도 10은 도 1에 도시된 LED 구동 회로(20)의 또 다른 실시예를 간략히 나타낸 도면이다. 도 11은 도 10에 도시된 제1 구동 및 플리커 제어기(60-1)를 나타낸 도면이다.
도 1 내지 도 11을 참조하면, 도 8에 도시된 LED 구동 회로(20)의 다른 실시예(20-2)는 도 3에 도시된 LED 구동 회로(20)의 일 실시예(20-1)와 달리 복수의 플리커 스위치들(FS1~FSn) 각각의 위치가 복수의 플리커 스위치들(FS1~FSn) 각각에 대응하는 복수의 구동 스위치들(DS1~DSn) 각각의 위치와 반대로 되어 있다. 즉, 복수의 플리커 스위치들(FS1~FSn) 각각의 소스는 복수의 플리커 스위치들(FS1~FSn) 각각에 대응하는 복수의 구동 스위치들(DS1~DSn) 각각의 드레인에 연결될 수 있다. LED 구동 회로(20)의 다른 실시예(20-2)는 복수의 플리커 스위치들(FS1~FSn)의 위치만 달라졌을 뿐 LED 구동 회로(20)의 일 실시예(20-1)와 동작이 실질적으로 동일하다.
도 9에 도시된 LED 구동 회로(20)의 또 다른 실시예(20-3)에서는 복수의 플리커 스위치들(FS1~FSn) 각각의 드레인은 복수의 플리커 스위치들(FS1~FSn) 각각에 대응하는 복수의 구동 스위치들(DS1~DSn) 각각의 게이트에 연결될 수 있다. 플리커 제어 회로(100-3)에 포함되는 복수의 플리커 스위치 제어기들(120-1~120-n) 각각은 듀티 평균 전압(Va_D)이 각 LED 그룹에 대응하는 플리커 기준 전압(Vf)보다 낮을 경우 각 플리커 스위치(FS1~FSn)를 온 시키기 위한 제어 신호를 생성할 수 있다.
복수의 플리커 스위치들(FS1~FSn)과 복수의 구동 스위치들(DS1~DSn)이 NMOS 트랜지스터로 구현될 경우, 도 3에 도시된 LED 구동 회로(20)의 일 실시예(20-1)와 실질적으로 동일한 동작을 수행하기 위해 복수의 플리커 스위치 제어기들(120-1~120-n) 각각은 도 6에 도시된 플리커 스위치 제어기(120-i)에 인버터(미도시)를 더 포함할 수 있다.
도 10에 도시된 LED 구동 회로(20)의 또 다른 실시예(20-2)에서는 복수의 플리커 스위치들(FS1~FSn) 각각과 복수의 구동 스위치들(DS1~DSn) 각각은 하나의 구동 및 플리커 스위치(DFS1~DFSn)로 구현되고, 플리커 스위칭 회로(100-4)는 복수의 구동 및 플리커 스위치들(DFS1~DFSn) 각각의 동작을 제어하는 복수의 구동 및 플리커 스위치 제어기들(60-1~60-n)을 포함할 수 있다.
복수의 구동 및 플리커 스위치 제어기들(60-1~60-n) 각각은 실질적으로 동일한 구성과 동작을 할 수 있고, 도 11에는 제1 구동 및 플리커 스위치 제어기(60-1)가 도시되어 있다. 제1 구동 및 플리커 스위치 제어기(60-1)는 제1 구동 스위치 제어기(50-1), 제1 플리커 스위치 제어기(120-1), 및 제1 구동 스위치 제어기(50-1)와 제1 플리커 스위치 제어기(120-1) 각각의 출력을 연산하여 제1 구동 및 플리커 스위치(DFS1)를 제어하는 연산 회로(62-1)를 더 포함할 수 있다. 이하, 연산 회로(62-1)가 AND 게이트로 구현되는 예가 설명된다.
제1 구동 및 플리커 스위치 제어기(60-1)의 동작을 살펴보면 제1 구동 스위치 제어기(50-1)와 제1 플리커 스위치 제어기(120-1) 각각의 출력이 AND 연산되어 제1 구동 및 플리커 스위치(DFS1)를 제어하게 되므로 실질적인 동작은 도 3에 도시된 제1 구동 스위치 제어기(50-1)와 제1 플리커 스위치 제어기(120-1)의 동작과 동일하게 된다. 다만, 도 3에서는 각 LED 그룹당 2개의 스위치가 필요함에 반해 도 10에서는 1개의 스위치 만으로 동일한 동작을 수행하게 되므로, 집적도 면에서 유리할 수 있다. 구동 및 플리커 스위치 제어기(60-1~60-n)의 회로 구성에 따라 연산 회로(62-1)는 AND 게이트가 아니더라도, 동일한 효과를 내도록 구성될 수 있다.
도 12는 도 1에 도시된 LED 구동 회로(20)의 또 다른 실시예를 간략히 나타낸 도면이다. 도 13은 도 1에 도시된 LED 구동 회로(20)의 또 다른 실시예를 간략히 나타낸 도면이다. 도 14와 도 15는 도 12와 도 13에 도시된 LED 구동 회로(20)의 또 다른 실시예들의 동작을 설명하기 위한 도면이다.
도 1, 도 2, 및 도 12 내지 도 15를 참조하면, 도 12와 도 13에 도시된 플리커 제어 회로들(100-5, 100-6)은 앞서 설명한 바와 같이 블리더 회로로 구현된 경우이다. 블리더 회로(100-5, 100-6)는 디밍 교류 전압의 정류 전압(Vrac)의 상승 에지 및 듀티 평균 값을 검출하여 블리더 전류(bleeder current)를 발생시킨다. 블리더 회로(100-5, 100-6)는 디머(12)가 요구하는 래칭 전류(latching current) 또는 홀딩 전류(holding current) 이상의 블리더 전류를 흘러야 한다.
도 12에 있는 플리커 제어 회로(100-5)는 숏 펄스 블리더 회로(short pulse bleeder circuit; 100-5)로서 숏 펄스 생성기(short pulse generator, 130), 및 숏 펄스 스위치(short pulse switch, M1)를 포함할 수 있다.
숏 펄스 생성기(130)는 디밍 교류 전압의 정류 전압(Vrac)의 에지를 검출하여 일정한 구간을 갖는 숏 펄스 신호(short pulse signal, SP)를 생성할 수 있다. 숏 펄스 신호(SP)는 디밍 교류 전압의 정류 전압(Vrac)의 에지가 검출된 시점부터 디밍 교류 전압의 정류 전압(Vrac)의 반 주기에 비해 짧은 임의의 하이 레벨의 구간을 가질 수 있다. 상기 하이 레벨은 숏 펄스 스위치(M1)가 온 상태가 될 수 있는 레벨일 수 있다.
숏 펄스 스위치(M1)는 상기 숏 펄스 신호에 따라 제1 전류(I1) 즉, 블리더 전류를 생성할 수 있다. 제1 전류(I1)는 디머(12)가 요구하는 래칭 전류 또는 홀딩 전류를 만족시킬 수 있고, 디머(12)의 출력이 켜졌다가 꺼져버리는 현상이 반복되는 미스파이어(misfire)를 방지하여 플리커를 제거할 수 있다.
숏 펄스 생성기(130)는 디밍 교류 전압의 정류 전압(Vrac)의 레벨과 무관하게 에지 만을 검출하여 숏 펄스 스위치(M1)가 일정한 전류를 공급하도록 제어하므로 디밍 교류 전압의 정류 전압(Vrac)의 레벨에 비례하는 전류가 발생될 때보다 소비 전력 면에서 유리할 수 있다.
도 13의 플리커 제어 회로(100-6)는 액티브 블리더 회로(active bleeder circuit; 100-6)로서 듀티 평균 검출 회로(110), 듀티 비교기(duty comparator, 140), 및 액티브 스위치(active switch, M2)를 포함할 수 있다.
듀티 평균 검출 회로(110)는 디밍 교류 전압의 정류 전압(Vrac)에 기초하여 듀티 평균 전압(Va_D)을 생성할 수 있으며 구성과 기능은 도 4에 도시된 듀티 평균 검출 회로(110)와 동일하다.
듀티 비교기(140)는 듀티 평균 전압(Va_D)과 블리더 기준 전압(Vref_b)을 비교한 듀티 비교 결과를 생성할 수 있다. 예컨대, 액티브 스위치(M2)가 NMOS 트랜지스터로 구현될 경우 듀티 평균 전압(Va_D)이 블리더 기준 전압(Vref_b)보다 낮을 때 하이 레벨의 듀티 비교 결과를, 듀티 평균 전압(Va_D)이 블리더 기준 전압(Vref_b)보다 높을 때 로우 레벨의 듀티 비교 결과를 생성할 수 있다. 상기 하이 레벨은 액티브 스위치(M2)가 온 상태가 될 수 있는 레벨일 수 있다. 즉, 블리더 기준 전압(Vref_b)은 디머(12)에서 미스파이어가 발생하는 기준이 되는 전압으로서, 실험적으로 미리 결정된 전압일 수 있다.
액티브 스위치(M2)는 상기 듀티 비교 결과에 따라 제2 전류(I2) 즉, 블리더 전류를 생성한다. 즉, 액티브 블리더 회로(100-6)는 듀티 평균 전압(Va_D)과 블리더 기준 전압(Vref_b)을 비교하여 일정 듀티 이하에서만 제2 전류(I2)를 생성할 수 있다. 제2 전류(I2)의 역할은 제1 전류(I2)와 실질적으로 동일하므로 자세한 설명은 생략하기로 한다.
도 14와 도 15는 각각 디밍 교류 전압의 정류 전압(Vrac)으로부터 구해진 듀티 평균 전압(Va_D)이 블리더 기준 전압(Vref_b)보다 낮을 때와 높을 때의 제1 전류(I1)와 제2 전류(I2)를 각각 나타낸다. 제1 전류(I1)는 숏 펄스 블리더 회로(100-5)가 동작하여 흐르는 전류이며 제2 전류(I2)는 액티브 블리더 회로(100-6)가 동작하여 흐르는 전류이다.
먼저 도 14는 듀티 평균전압(Va_D)이 블리더 기준 전압(Vref_b)보다 낮을 때 흐르는 블리더 전류를 나타내고 있다., 디밍 교류 전압의 정류 전압(Vrac)의 상승 에지마다 숏 펄스 블리더 회로(100-5)가 동작하여 일정 구간 동안 일정 레벨의 제 1전류(I1)가 흐른다. 제 1전류(I1)는 사각파형 또는 삼각파형 형태로 흐를 수 있다. 그리고, 듀티 평균 전압(Va_D)이 블리더 기준 전압(Vref_b)보다 낮기 때문에 듀티 비교기(140)는 하이 레벨의 듀티 비교 결과를 생성하여 디밍 교류 전압의 정류 전압(Vrac)의 상승 에지부터 디밍 교류 전압의 정류 전압(Vrac)의 한 주기(P1)가 끝날 때까지 액티브 스위치(M2)가 온 상태가 되고 제2 전류(I2)가 흐른다. 다만, 액티브 스위치(M2)가 디밍 교류 전압의 정류 전압(Vrac)이 0V가 되면 드레인과 소스 간의 전압차가 존재하지 않으므로 제2 전류(I2)가 흐르지 않는다. 따라서, 제1 전류(I1) 및 제 2 전류(I2)가 발생되어 디머(12)의 미스파이어를 방지하여 플리커를 제거할 수 있다.
다음으로 도 15는 평균 전압(Va_D)이 블리더 기준 전압(Vref_b)보다 높을 때 블리더 전류 파형을 나타내고 있다. 숏 펄스 블리더 회로(100-5)의 경우 도 14와 마찬가지로 디밍 교류 전압의 정류 전압(Vrac)의 상승 에지마다 일정 구간 동안 사각파형 또는 삼각파형 형태로 일정 레벨의 제 1 전류(I1)를 생성할 수 있다. 액티브 블리더 회로(100-6)의 경우 듀티 평균 전압(Va_D)이 블리더 기준 전압(Vref_b)보다 높기 때문에 듀티 비교기(140)는 로우 레벨의 듀티 비교 결과를 생성하여 디밍 교류 전압의 정류 전압(Vrac)의 상승 에지부터 디밍 교류 전압의 정류 전압(Vrac)의 한 주기(P1)가 끝날 때까지 액티브 스위치(M2)가 오프 상태가 된다. 즉, 듀티 평균 전압(Va_D)이 블리더 기준 전압(Vref_b)보다 높을 때는 디머(12)에서 미스파이어가 발생되지 않으므로 제2 전류(I2)를 생성하지 않아 불필요한 전력 소모를 줄일 수 있다.
본 발명의 실시예에 따른 LED 구동 회로(20)에 의하면, 블리더 전류를 적절히 생성하여 디머(12)의 미스파이어를 방지함으로써 플리커 현상을 제거할 수 있는 효과가 있다.
도 16 내지 도 28은 각각 도 1에 도시된 LED 구동 회로(20)의 또 다른 실시예들을 간략히 나타낸 도면이다.
도 1 내지 도 28을 참조하면, 도 16 내지 도 19에 도시된 플리커 제어 회로들(100-7 내지 100-10)은 각각 도 3, 및 도 8 내지 도 10에 도시된 플리커 스위칭 회로(100-1 내지 100-4)와 도 12에 도시된 숏 펄스 블리더 회로(100-5)를 사용하여 구현되는 경우이다.
도 20 내지 도 23에 도시된 플리커 제어 회로들(100-11 내지 100-14)은 각각 도 3, 및 도 8 내지 도 10에 도시된 플리커 스위칭 회로(100-1 내지 100-4)에 도 13에 도시된 액티브 블리더 회로(100-6)를 사용하여 구현되는 경우이다. 다만, 플리커 제어 회로들(100-11 내지 100-14)은 각각 하나의 듀티 평균 검출 회로(110) 만을 포함할 수 있다. 예컨대, 플리커 제어 회로(100-11)는 하나의 듀티 평균 검출 회로(110)가 액티브 비교기(140)와 플리커 스위치 제어기(120-1~120-n)로 듀티 평균 전압(Va_D)을 공급할 수 있다.
도 23 내지 도 27에 도시된 플리커 제어 회로들(100-15 내지 100-18)은 각각 도 3, 및 도 8 내지 도 10에 도시된 플리커 스위칭 회로(100-1 내지 100-4)에 도 12에 도시된 숏 펄스 블리더 회로(100-5) 및 도 13에 도시된 액티브 블리더 회로(100-6)를 모두 구비할 수 있다.
도 28에 도시된 플리커 제어 회로(100-19)는 도 12에 도시된 숏 펄스 블리더 회로(100-5)에 도 13에 도시된 액티브 블리더 회로(100-6)를 추가로 구비할 수 있다.
도 29 내지 도 31은 도 1에 도시된 AC 선택 회로의 실시 예들을 나타낸 도면들이다.
도 1, 도 3, 및 도 29 내지 도 31을 참조하면, 도 29에 도시된 AC 선택 회로(70-1)는 제1 LED 그룹(30-1)의 양단에 연결되고, 제1 내지 제4 저항(R1~R4), 제1 및 제2 다이오드(D1,D2), 및 비교기(72)를 포함할 수 있다. 제1 내지 제4 저항(R1~R4) 각각의 저항 값은 서로 동일할 수 있고, 제1 및 제2 다이오드(D1,D2) 각각은 제1 LED 그룹(30-1)의 1 직렬과 동일한 전압 강하를 일으킬 수 있다.
디밍 교류 전압(Vdac)의 정류 전압(Vrac)과 접지 사이에 제1 저항(R1), 제1 다이오드(D1), 및 제2 저항(R2)이 직렬로 연결되고, 제1 LED 그룹의 캐소드(cathode) 전압과 접지 사이에 제3 저항(R3), 제2 다이오드(D2), 및 제4 저항(R4)이 직렬로 연결될 수 있다. 비교기(72-1)는 제1 다이오드(D1)의 캐소드 전압과 제2 다이오드(D2)의 애노드(anode) 전압을 서로 비교하여 비교 결과인 AC 선택 신호(ACS)를 플리커 스위치 제어기(120-i)로 전송할 수 있다.
LED 구동 회로(20)가 220V 용일 경우, 제1 LED 그룹은 3 직렬의 LED로 구성될 수 있고 이에 따라 제1 다이오드(D1)의 캐소드 전압은 제2 다이오드(D2)의 애노드(anode) 전압보다 높게 된다. 따라서, 비교기(72-1)는 하이 레벨의 AC 비교 신호(ACS)를 출력할 수 있다.
LED 구동 회로(20)가 120V 용일 경우, 제1 LED 그룹은 1 또는 2 직렬의 LED로 구성될 수 있고 이에 따라 제1 다이오드(D1)의 캐소드 전압은 제2 다이오드(D2)의 애노드(anode) 전압보다 낮게 된다. 따라서, 비교기(72-1)는 로우 레벨의 AC 비교 신호(ACS)를 출력할 수 있다.
도 30에 도시된 AC 선택 회로(70-2)는 AC 선택 회로(70-1)의 제1 및 제2 다이오드(D1,D2) 대신 제1 및 제2 NMOS 트랜지스터(N1,N2)를 포함할 수 있다.
도 30에 도시된 비교기(72-2)는 제1 NMOS 트랜지스터(N1)의 소스 전압과 제2 NMOS 트랜지스터(N2)의 드레인 전압을 서로 비교하여 비교 결과인 AC 선택 신호(ACS)를 플리커 스위치 제어기(120-i)로 전송할 수 있다.
AC 선택 회로(70-2)은 AC 선택 회로(70-1)의 제1 및 제2 다이오드(D1,D2)가 각각 제1 및 제2 NMOS 트랜지스터(N1,N2)로 대체되었을 뿐 실질적인 동작은 AC 선택 회로(70-1)와 동일하다.
도 31에 도시된 AC 선택 회로(70-3)는 AC 선택 회로(70-1)의 제1 및 제2 다이오드(D1,D2) 대신 제1 및 제2 PMOS 트랜지스터(P1,P2)를 포함할 수 있다.
도 31에 도시된 비교기(72-3)는 제1 PMOS 트랜지스터(P1)의 드레인 전압과 제2 PMOS 트랜지스터(P2)의 소스 전압을 서로 비교하여 비교 결과인 AC 선택 신호(ACS)를 플리커 스위치 제어기(120-i)로 전송할 수 있다.
AC 선택 회로(70-3)은 AC 선택 회로(70-1)의 제1 및 제2 다이오드(D1,D2)가 각각 제1 및 제2 PMOS 트랜지스터(P1,P2)로 대체되었을 뿐 실질적인 동작은 AC 선택 회로(70-1)와 동일하다.
도 29 내지 도 31에 도시된 AC 선택 회로들(70-1~70-3) 각각은 AC 선택 회로(70)의 실시예에 불과하며 AC 선택 회로(70)는 제1 LED 그룹(30-1)의 양단 전압을 센싱하여 LED 구동 회로(20)가 120V 용인지 또는 220V 용인지 여부를 판단할 수 있는 다양한 회로로 변형 가능하다.
도 32는 본 발명의 비교예에 따른 구동 스위치 제어기의 동작을 설명하기 위한 도면이다. 도 33은 본 발명의 실시예에 따른 구동 스위치 제어기의 동작을 설명하기 위한 도면이다.
도 3 내지 도 6, 도 32, 및 도 33을 참조하면, 도 3에 도시된 제1 내지 제n 구동 스위치 제어기들(50-1~50-n)과 달리 제1 내지 제n 플리커 스위치 제어기(120-1)와 무관하게 제1 내지 제n 구동 스위치 제어기들이 동작한다고 가정한다(본 발명의 비교예).
이 경우 구동 기준 전압(Vref_d)이 제1 내지 제n 구동 스위치 제어기들 각각을 제어하는 신호로서 제1 내지 제n LED 그룹들(30-1~30-n) 각각의 전류 및 휘도를 결정하게 되고, 구동 기준 전압(Vref_d)이 높을수록 제1 내지 제n LED 그룹들(30-1~30-n) 각각의 전류가 증가하고 휘도가 높아지게 된다.
만약, 듀티 평균 전압(Va_D)에 무관하게 구동 기준 전압(Vref_d)이 일정하게 유지 될 경우 듀티 평균 전압(Va_D)이 변하여도 LED 그룹들(30-1~30-n)의 전류 및 휘도는 항상 일정하게 유지하게 된다.
이 때, 듀티 평균 전압(Va_D)이 가변되어 플리커 스위치(FS1~FSn)가 온-오프되는 A 지점을 기준으로 보면, 디머를 조절해서 플리커 스위치(FS1~FSn)가 온 상태에서 오프 상태가 될 경우 해당되는 LED 그룹이 온 상태에서 오프상태가 되기 때문에 LED 전구의 휘도 급격하게 감소한다. 반대의 경우 플리커 스위치(FS1~FSn)가 오프 상태에서 온 상태가 될 경우 해당되는 LED 그룹의 휘도 급격하게 증가한다. LED 전구의 품질을 향상시키기 위해서는 LED 전구의 휘도가 급격하게 증가 또는 감소하는 것보다 휘도가 선형적으로 증가 또는 감소하는 LED를 구동해야 한다.
그러나, 도 3에 도시된 제1 내지 제n 구동 스위치 제어기들(50-1~50-n) 각각은 도 6에 도시된 바와 같이 제1 내지 제n 플리커 스위치 제어기(120-1~120-n) 각각으로부터 듀티 평균 전압(Va_D)과 플리커 비교기(124-i)의 비교 결과를 수신할 수 있다. 제1 내지 제n 구동 스위치 제어기들(50-1) 각각은 듀티 평균 전압(Va_D)과 플리커 비교기(124-i)의 비교 결과로부터 구동 기준 전압(Vref_d)의 레벨을 제어할 수 있다.
즉, 제1 내지 제n 구동 스위치 제어기들(50-1~50-n) 각각은 플리커 비교기(124-i)의 비교 결과로부터 A 지점을 인식할 수 있고 듀티 평균 전압(Va_D)이 A 지점 이하일 경우 구동 기준 전압(Vref_d)을 0V로 유지할 수 있다. 이때, 듀티 평균 전압(Va_D)이 A 지점을 초과할 경우 일정한 기울기를 가지고 0V에서 구동 기준 전압(Vref_d)을 서서히 증가시킬 수 있다. 또한, 듀티 평균 전압(Va_D)이 A 지점을 초과하여 B 지점을 초과할 경우 일정한 구동 기준 전압(Vref_d)을 유지시킬 수 있다. B 지점은 전력 소모 등을 기초로 임의로 결정될 수 있다.
따라서, 도 3에 도시된 제1 내지 제n 구동 스위치 제어기들(50-1~50-n)에 의하면, A 지점에서 플리커 스위치(FS1~FSn)에 대응되는 제1 내지 제n LED 그룹들(30-1~30-n) 각각의 휘도는 듀티 평균 전압(Va_D)이 A 지점을 초과할 경우 일정한 기울기를 가지고 0V에서 구동 기준 전압(Vref_d)을 서서히 증가하게 되므로 디머를 증가 또는 감소시켜도 LED 전구의 휘도가 급변하게 되는 현상을 없앨 수 있으며 휘도가 부드럽게 증가 또는 감소한다.
본 발명은 도면에 도시된 일 실시 예를 참고로 설명되었으나 이는 예시적인 것에 불과하며, 본 기술 분야의 통상의 지식을 가진 자라면 이로부터 다양한 변형 및 균등한 타 실시 예가 가능하다는 점을 이해할 것이다. 따라서, 본 발명의 진정한 기술적 보호 범위는 첨부된 등록청구범위의 기술적 사상에 의해 정해져야 할 것이다.
LED 구동 시스템(10) LED 어레이(30)
교류 전원(11) 구동 스위치 유닛(40)
디머(12) 구동 스위치 제어기 유닛(50)
정류 회로(13) 플리커 제어 회로(100)
LED 구동 회로(20)

Claims (31)

  1. AC 다이렉트형 LED 구동 회로에 있어서,
    직렬로 연결된 제1 내지 제n(n은 2이상의 정수) LED 그룹을 포함하는 LED 어레이;
    상기 LED 어레이에 연결되는 복수의 구동 스위치들과 상기 구동 스위치들을 선택적으로 개폐하기 위한 구동 스위치 제어기를 포함하는 제어 유닛;
    상기 제1 내지 제n LED 그룹에 흐르는 전류를 조절하는 LED 전류 제어 회로; 및
    디밍(dimming) 교류(AC) 전압의 정류 전압의 듀티 평균 전압(duty average voltage)과 플리커 기준 전압을 비교하여 상기 제1 내지 제n LED 그룹 각각을 선택적으로 온(on) 또는 오프(off)시키는 플리커 스위칭 회로(flicker switching circuit)를 포함하고,
    상기 디밍 교류 전압의 정류 전압은 제1 피크 전압과 제2 피크 전압을 갖고, 상기 제1 피크 전압은 상기 제2 피크 전압보다 크며,
    상기 플리커 스위칭 회로는, 상기 제1 내지 제n LED 그룹 중, 상기 제1 피크 전압과 상기 제2 피크 전압 간의 차이에 따른 플리커 현상을 유발하는 LED 그룹을 선택적으로 오프시키는 LED 구동 회로.
  2. 제1항에 있어서,
    상기 플리커 스위칭 회로는
    상기 디밍 교류 전압의 정류 전압에 기초하여 상기 듀티 평균 전압을 생성하는 듀티 평균 검출 회로;
    상기 제1 내지 제n LED 그룹 각각을 선택적으로 온 또는 오프시키는 복수의 플리커 스위치들; 및
    상기 제1 내지 제n LED 그룹 각각에 대응하는 플리커 기준 전압과 상기 듀티 평균 전압에 기초하여 상기 복수의 플리커 스위치들을 제어하는 플리커 스위치 제어기를 포함하는 LED 구동 회로.
  3. 제2항에 있어서,
    상기 듀티 평균 검출 회로는
    상기 디밍 교류 전압의 정류 전압을 듀티 기준 전압과 비교하여 듀티 검출 신호를 생성하는 듀티 검출기; 및
    상기 듀티 검출 신호의 평균 레벨에 해당하는 상기 듀티 평균 전압을 생성하는 평균 전압 생성기를 포함하는 LED 구동 회로.
  4. 제2항에 있어서,
    상기 플리커 스위치 제어기는
    상기 제1 내지 제n LED 그룹 각각에 대응하는 상기 플리커 기준 전압을 생성하는 플리커 기준 전압 생성기; 및
    상기 플리커 기준 전압과 상기 듀티 평균 전압을 비교한 플리커 비교 결과를 기초로 상기 복수의 플리커 스위치들을 제어하는 플리커 비교기를 포함하는 LED 구동 회로.
  5. 제1항에 있어서,
    상기 제1 LED 그룹의 양단 전압을 센싱하여 상기 플리커 기준 전압을 조절하는 AC 선택 회로를 더 포함하는 LED 구동 회로.
  6. 제1항에 있어서,
    상기 구동 스위치 제어기는 상기 듀티 평균 전압과 플리커 비교 결과에 기초하여 상기 제1 내지 제n LED 그룹 각각의 전류 및 휘도를 선형적으로 조절하는 회로를 더 포함하는 LED 구동 회로.
  7. 제4항에 있어서,
    상기 플리커 비교기는 히스테리시스(hysteresis) 특성을 갖는 LED 구동 회로.
  8. 제4항에 있어서,
    상기 플리커 기준 전압은 상기 제1 LED 그룹에서 제n LED 그룹에 대응할수록 순차적으로 증가하는 LED 구동 회로.
  9. 제2항에 있어서,
    상기 복수의 플리커 스위치들 각각의 드레인은 상기 복수의 플리커 스위치들 각각에 대응하는 상기 복수의 구동 스위치들 각각의 소스에 연결되는 LED 구동 회로.
  10. 제2항에 있어서,
    상기 복수의 플리커 스위치들 각각의 소스는 상기 복수의 플리커 스위치들 각각에 대응하는 상기 복수의 구동 스위치들 각각의 드레인에 연결되는 LED 구동 회로.
  11. 제2항에 있어서,
    상기 복수의 플리커 스위치들 각각의 드레인은 상기 복수의 플리커 스위치들 각각에 대응하는 상기 복수의 구동 스위치들 각각의 게이트에 연결되는 LED 구동 회로.
  12. 제2항에 있어서,
    상기 복수의 플리커 스위치들 각각과 상기 복수의 구동 스위치들 각각은 하나의 스위치로 구현되고,
    상기 플리커 스위칭 회로는 상기 플리커 기준 전압과 상기 듀티 평균 전압을 비교한 플리커 비교 결과와 상기 구동 스위치 제어기의 출력을 연산하여 상기 하나의 스위치를 제어하는 연산 회로를 더 포함하는 LED 구동 회로.
  13. AC 다이렉트형 LED 구동 회로에 있어서,
    직렬로 연결된 제1 내지 제n(n은 2이상의 정수) LED 그룹을 포함하는 LED 어레이;
    상기 LED 어레이에 연결되는 복수의 구동 스위치들과 상기 구동 스위치들을 선택적으로 개폐하기 위한 구동 스위치 제어기를 포함하는 제어 유닛;
    상기 제1 내지 제n LED 그룹에 흐르는 전류를 조절하는 LED 전류 제어 회로; 및
    디밍(dimming) 교류(AC) 전압의 정류 전압에 따라 일정한 레벨의 블리더 전류(Bleeder current)를 생성하는 블리더 회로(bleeder circuit)를 포함하고,
    상기 디밍 교류 전압의 정류 전압은 제1 피크 전압과 제2 피크 전압을 갖고, 상기 제1 피크 전압은 상기 제2 피크 전압보다 크며,
    상기 블리더 회로는, 상기 제1 피크 전압과 상기 제2 피크 전압 간의 차이에 따른 플리커 현상을 제거하기 위해, 상기 제1 내지 제n LED 그룹에 일정한 레벨의 블리더 전류를 공급하는 LED 구동 회로.
  14. 제13항에 있어서,
    상기 블리더 회로는 숏 펄스 블리더 회로이고,
    상기 디밍 교류 전압의 상기 정류 전압의 상승 에지를 검출하여 일정한 구간을 갖는 숏 펄스 신호(short pulse signal)를 생성하는 숏 펄스 생성기; 및
    상기 숏 펄스 신호에 따라 상기 블리더 전류를 생성하는 숏 펄스 스위치를 포함하는 LED 구동 회로.
  15. 제13항에 있어서,
    상기 블리더 회로는 액티브 블리더 회로이고,
    상기 디밍 교류 전압의 정류 전압에 기초하여 듀티 평균 전압을 생성하는 듀티 평균 검출 회로;
    상기 듀티 평균 전압과 블리더 기준 전압을 비교한 듀티 비교 결과를 생성하는 듀티 비교기; 및
    상기 듀티 비교 결과에 따라 상기 블리더 전류(Bleeder current)를 생성하는 액티브 스위치를 포함하는 LED 구동 회로.
  16. 제15항에 있어서,
    상기 듀티 평균 검출 회로는
    상기 디밍 교류 전압의 정류 전압을 듀티 기준 전압과 비교하여 듀티 검출 신호를 생성하는 듀티 검출기; 및
    상기 듀티 검출 신호의 평균 레벨에 해당하는 상기 듀티 평균 전압을 생성하는 평균 전압 생성기를 포함하는 LED 구동 회로.
  17. AC 다이렉트형 LED 구동 회로에 있어서,
    직렬로 연결된 제1 내지 제n(n은 2이상의 정수) LED 그룹을 포함하는 LED 어레이;
    상기 LED 어레이에 연결되는 복수의 구동 스위치들과 상기 구동 스위치들을 선택적으로 개폐하기 위한 구동 스위치 제어기를 포함하는 제어 유닛; 및
    상기 제1 내지 제n LED 그룹에 흐르는 전류를 조절하는 LED 전류 제어 회로; 및
    디밍(dimming) 교류(AC) 전압의 정류 전압의 듀티 평균 전압(duty average voltage)과 플리커 기준 전압을 비교하여 상기 제1 내지 제n LED 그룹 각각을 선택적으로 온(on) 또는 오프(off)시키는 플리커 스위칭 회로(flicker switching circuit) 및 상기 디밍 교류 전압의 정류 전압 상승 에지 또는 듀티 평균 전압을 검출하여 일정한 레벨의 블리더 전류(bleeder current)를 생성하는 블리더 회로를 포함하고,
    상기 디밍 교류 전압의 정류 전압은 제1 피크 전압과 제2 피크 전압을 갖고, 상기 제1 피크 전압은 상기 제2 피크 전압보다 크며,
    상기 플리커 스위칭 회로는, 상기 제1 내지 제n LED 그룹 중, 상기 제1 피크 전압과 상기 제2 피크 전압 간의 차이에 따른 플리커 현상을 유발하는 LED 그룹을 선택적으로 오프시키고,
    상기 블리더 회로는, 상기 제1 피크 전압과 상기 제2 피크 전압 간의 차이에 따른 플리커 현상을 제거하기 위해, 상기 제1 내지 제n LED 그룹에 일정한 레벨의 블리더 전류를 공급하는 플리커 제어 회로(flicker controlling circuit)를 포함하는 LED 구동 회로.
  18. 제17항에 있어서,
    상기 블리더 회로는 숏 펄스 블리더 회로이고,
    상기 디밍 교류 전압의 상기 정류 전압 상승 에지를 검출하여 일정한 구간을 갖는 숏 펄스 신호(short pulse signal)를 생성하는 숏 펄스 생성기; 및
    상기 숏 펄스 신호에 따라 상기 블리더 전류를 생성하는 숏 펄스 스위치를 포함하는 LED 구동 회로.
  19. 제17항에 있어서,
    상기 블리더 회로는 액티브 블리더 회로이고,
    상기 디밍 교류 전압의 정류 전압에 기초하여 듀티 평균 전압을 생성하는 듀티 평균 검출 회로;
    상기 듀티 평균 전압과 블리더 기준 전압을 비교한 듀티 비교 결과를 생성하는 듀티 비교기; 및
    상기 듀티 비교 결과에 따라 디머가 요구하는 래칭 전류 또는 홀딩 전류를 생성하는 액티브 스위치를 포함하는 LED 구동 회로.
  20. 제17항에 있어서,
    상기 플리커 스위칭 회로는
    상기 디밍 교류 전압의 정류 전압에 기초하여 상기 듀티 평균 전압을 생성하는 듀티 평균 검출 회로;
    상기 제1 내지 제n LED 그룹 각각을 선택적으로 온 또는 오프시키는 복수의 플리커 스위치들; 및
    상기 제1 내지 제n LED 그룹 각각에 대응하는 플리커 기준 전압과 상기 듀티 평균 전압에 기초하여 상기 복수의 플리커 스위치들을 제어하는 플리커 스위치 제어기를 포함하는 LED 구동 회로.
  21. 제20항에 있어서,
    상기 듀티 평균 검출 회로는
    상기 디밍 교류 전압의 정류 전압을 듀티 기준 전압과 비교하여 듀티 검출 신호를 생성하는 듀티 검출기; 및
    상기 듀티 검출 신호의 평균 레벨에 해당하는 상기 듀티 평균 전압을 생성하는 평균 전압 생성기를 포함하는 LED 구동 회로.
  22. 제20항에 있어서,
    상기 플리커 스위치 제어기는
    상기 제1 내지 제n LED 그룹 각각에 대응하는 상기 플리커 기준 전압을 생성하는 플리커 기준 전압 생성기; 및
    상기 플리커 기준 전압과 상기 듀티 평균 전압을 비교한 플리커 비교 결과를 기초로 상기 복수의 플리커 스위치들을 제어하는 플리커 비교기를 포함하는 LED 구동 회로.
  23. 제22항에 있어서,
    상기 제1 LED 그룹의 양단 전압을 센싱하여 상기 플리커 기준 전압을 조절하는 AC 선택 회로를 더 포함하는 LED 구동 회로.
  24. 제22항에 있어서,
    상기 구동 스위치 제어기는 상기 듀티 평균 전압과 상기 플리커 비교 결과에 기초하여 상기 제1 내지 제n LED 그룹 각각의 휘도를 선형적으로 조절하는 회로를 더 포함하는 LED 구동 회로.
  25. 제22항에 있어서,
    상기 플리커 비교기는 히스테리시스(hysteresis) 특성을 갖는 LED 구동 회로.
  26. 제22항에 있어서,
    상기 플리커 기준 전압은 상기 제1 LED 그룹에서 제n LED 그룹에 대응할수록 순차적으로 증가하는 LED 구동 회로.
  27. 제20항에 있어서,
    상기 복수의 플리커 스위치들 각각의 드레인은 상기 복수의 플리커 스위치들 각각에 대응하는 상기 복수의 구동 스위치들 각각의 소스에 연결되는 LED 구동 회로.
  28. 제20항에 있어서,
    상기 복수의 플리커 스위치들 각각의 소스는 상기 복수의 플리커 스위치들 각각에 대응하는 상기 복수의 구동 스위치들 각각의 드레인에 연결되는 LED 구동 회로.
  29. 제20항에 있어서,
    상기 복수의 플리커 스위치들 각각의 드레인은 상기 복수의 플리커 스위치들 각각에 대응하는 상기 복수의 구동 스위치들 각각의 게이트에 연결되는 LED 구동 회로.
  30. 제20항에 있어서,
    상기 복수의 플리커 스위치들 각각과 상기 복수의 구동 스위치들 각각은 하나의 스위치로 구현되고,
    상기 플리커 스위칭 회로는 상기 플리커 기준 전압과 상기 듀티 평균 전압을 비교한 플리커 비교 결과와 상기 구동 스위치 제어기의 출력을 연산하여 상기 하나의 스위치를 제어하는 연산 회로를 더 포함하는 LED 구동 회로.
  31. 제17항에 있어서,
    상기 플리커 제어 회로는 상기 디밍 교류 전압의 정류 전압에 기초하여 상기 듀티 평균 전압을 생성하는 듀티 평균 검출 회로를 하나만 포함하는 LED 구동 회로.
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