KR101658059B1

KR101658059B1 - 위상 제어 메커니즘을 가지는 발광 다이오드

Info

Publication number: KR101658059B1
Application number: KR1020137016996A
Authority: KR
Inventors: 재홍 정
Original assignee: 재홍 정
Priority date: 2010-12-11
Filing date: 2011-11-21
Publication date: 2016-09-22
Also published as: WO2012078181A3; WO2012078181A2; US20120146514A1; KR20130117825A; US8890432B2; US20120146522A1; WO2012078183A2; WO2012078182A2; US20120146524A1; US8928251B2; KR20130135878A; KR20130117826A; KR101658052B1; US20120146523A1; WO2012078182A3; US9018856B2; US8598796B2; KR101658054B1; WO2012078183A3; US9144123B2

Abstract

본 발명은 발광다이오드 구동부(10)에 관한 것으로서, n개의 그룹으로 나누어지는 LED스트링, 전기적으로 서로 직렬로 연결되는 상기 n개의 그룹의 LED, 그룹m의 상향 끝단에 전기적으로 연결되는 그룹m-1의 하향 끝단; 그룹1의 상향 끝단과 결합하는 전원; 일단의 해당 그룹의 하향 끝단 및 다른 단의 그라운드와 결합하고 감지증폭기와 두 개의 트랜지스터를 가지는 캐스코드를 포함하는 복수의 전류조절회로; 및 신호를 상기 각 전류조절회로로 전송하여 각 전류조절회로를 흐르는 전류를 제어하는 위상 제어 로직을 포함한다.

Description

위상 제어 메커니즘을 가지는 발광 다이오드 {LIGHT EMITTING DIODE DRIVER HAVING PHASE CONTROL MECHANISM}

본 발명은 발광 다이오드 구동부에 관한 것으로, 특히 발광 다이오드의 스트링을 구동하는 회로에 관한 것이다.

저 에너지 소비 개념으로 인해, 발광 다이오드(LED) 램프는 널리 보급되고 있으며 에너지 부족 시대의 조명에 있어서 실용적인 것으로 간주되고 있다. 일반적으로, LED 램프는 LED의 스트링을 포함하여 필요한 광 출력을 제공한다. 상기 LED의 스트링은 병렬 또는 직렬로 배열될 수 있으며 또는 직렬과 병렬의 조합으로 배열될 수 있다. 배열 형태와 무관하게, 적절한 전압 및/또는 전류의 공급은 LED의 효율적 작동에 필수적이다.

주기적인 전원의 응용에 있어서, LED구동부는 시간변환전압을 적절한 전압 및/또는 전류 단계로 변환할 수 있어야 한다. 일반적으로, 상기 전압변환은 AC/DC 변환기로 알려진 회로에 의하여 수행된다. 이러한 변환기는 유도자, 변압기, 축전기 및/또는 기타 구성 요소들을 이용하는 데, 크기가 크고 수명이 짧아서 램프 디자인에 있어서 바람직하지 못한 형태 인자, 높은 제작비 및 시스템 신뢰도의 저하를 가져온다. 따라서, 신뢰성이 있으면서 소형 형태 인자를 가짐으로써 제작비를 낮출 수 있는LED 구동부가 필요하게 되었다.

실시예는 신뢰성 및 제작비용을 절감시킬 수 있는 발광 다이오드를 제공하는데 있다.

본 발명의 일실시의 예에 의하면, 발광다이오드(LED)를 구동하는 방법은 전기적으로 서로 직렬로 연결되는 그룹들로 나뉘어지는 LED 스트링을 제공하는 단계; 상기 LED 스트링에 전기적으로 연결되는 전원을 제공하는 단계; 각 그룹을 전류조절회로들 중 해당하는 하나를 통해 그라운드와 결합하는 단계; 상기 전원의 전압 파형의 위상을 측정하는 단계; 및 상기 측정 위상을 근거로 하여 하향 순서로 그룹들을 온(on)시키는 단계를 포함한다.

본 발명의 다른 실시의 예에 의하면, 발광다이오드(LED)를 구동하는 구동부 회로는 n개의 그룹으로 나누어지는 LED스트링, 전기적으로 서로 직렬로 연결되는 상기 n개의 그룹의 LED, 그룹m의 상향 끝단에 전기적으로 연결되는 그룹m-1의 하향 끝단, m은 n보다 작거나 같은 양의 수; 그룹1의 상향 끝단과 결합하여 입력 전압을 제공하는 전원; 일단의 해당 그룹의 하향 끝단 및 타단의 그라운드와 결합하는 복수의 전류조절회로; 및 신호를 상기 각 전류조절회로로 전송하여 각 전류조절회로를 흐르는 전류를 제어하는 위상 제어 로직을 포함한다.

본 실시예는 신뢰성 및 전류구동 능력을 향상시키는 효과가 있다.

도 1은 본 발명의 일실시의 예에 따른 LED 구동부 회로의 개략적인 다이어그램을 나타낸다.
도 2a 내지 2c는 도 1의 구동부에 입력되는 정류된 전압의 다양한 파형을 나타낸다.
도 2d는 도 1의 주파수 감지기와 위상 제어 로직의 개략적인 다이어그램을 나타낸다.
도 3a 및 3b는 도 1의 구동부에 입력되는 정류된 전압의 다양한 파형을 나타낸다.
도 4a 내지 도 4f는 도 1의 주파수 감지기와 위상 제어 로직의 출력 신호를 나타낸다.
도 5는 본 발명의 또 다른 실시의 예에 따른 LED 구동부 회로의 개략적인 다이어그램을 나타낸다.
도 6은 본 발명의 또 다른 실시의 예에 따른 LED 구동부 회로의 개략적인 다이어그램을 나타낸다.
도 7은 본 발명의 또 다른 실시의 예에 따른 LED 구동부 회로의 개략적인 다이어그램을 나타낸다.
도 8은 본 발명의 또 다른 실시의 예에 따른 LED 구동부 회로의 개략적인 다이어그램을 나타낸다.
도 9는 본 발명의 또 다른 실시의 예에 따른 LED 구동부 회로의 개략적인 다이어그램을 나타낸다.
도 10은 본 발명의 또 다른 실시의 예에 따른 LED 구동부 회로의 개략적인 다이어그램을 나타낸다.
도 11a 내지 11c는 본 발명의 또 다른 실시의 예에 따라 트랜지스터를 흐르는 전류를 제어하는 회로의 개략적인 다이어그램을 나타낸다.
도 12는 본 발명의 또 다른 실시의 예에 따른 과전압 감지기의 개략적인 다이어그램을 나타낸다.
도 13a 내지 도 13b는 본 발명의 또 다른 실시의 예에 따른 입력전원 생성기의 개략적인 다이어그램을 나타낸다.

도 1을 참조하면, 본 발명의 일실시의 예에 따른 LED 구동부 회로(또는 간략히 구동부라 한다)(10)의 개략적인 다이어그램이 보여진다. 상술한 바와 같이, 상기 구동부(10)는 교류(AC) 전원과 같은 전원에 의하여 전원이 공급된다. 상기 AC 전원으로부터의 전류는 정류 회로에 의해 정류된다. 상기 정류 회로는 브리지 다이오드 정류기와 같이 상기 AC 전원으로부터의 교류 전력을 정류할 수 있는 적절한 정류회로일 수 있다. 상기 정류된 전압 Vrect은 LED의 스트링에 인가된다. 바람직하게는, 상기 AC 전원과 정류기는 직류(DC) 전원으로 대체될 수 있다. 임의로, 제광(制光) 스위치가 설치되어 LED에서 생성된 광의 세기를 조절할 수 있다. 이하에서는, 'AC 전원과 제광 스위치'라는 용어는 AC전원 또는 제광 스위치에 연결된 AC전원이라고 한다.

여기에서 사용되는 LED는 전통적인 LED, 초광도 LED, 고광도 LED, 유기LED 등과 같은 많은 다른 종류의 LED들에 있어서 일반적인 용어이다. 본 발명에서의 상기 구동부는 모든 종류의 LED에 적용할 수 있다.

도 1에 도시된 바와 같이, LED의 스트링은 전기적으로 전원과 연결되고 4개의 그룹으로 나뉘어진다. 그러나, 상기 LED의 스트링은 어느 적당한 숫자의 그룹으로 나뉘어질 수 있음이 당업자에게 자명하다. 각 그룹의 LED들은 같거나 또는 다른 종류의, 요컨대, 색상과 같은 조합으로 이루어질 수 있다. LED들은 직렬 또는 병렬로 연결되거나 또는 직렬과 병렬을 혼합하여 연결될 수 있다. 또한, 하나 이상의 저항들이 각 그룹에 포함될 수도 있다.

별도의 전류조절회로(또는 간략히 조절회로)는 집합적으로 전류의 흐름 i1을 조절하기 위한 구성 요소의 그룹으로서, LED 그룹 각각의 하향 끝단과 연결되고, 제1 트랜지스터(UHV1), 제2 트랜지스터(M1), 감지증폭기(SA1)를 포함한다. 이하에서는, 트랜지스터라는 용어는 N-채널 MOSFET, P-채널 MOSFET, NPN-양극성 트랜지스터, PNP-양극성 트랜지스터, 절연 게이트 양극성 트랜지스터(Insulated gate Bipolar Transistor), 아날로그 스위치 또는 계전기를 의미한다.

상기 제1 및 제2 트랜지스터는 전기적으로 직렬연결되어, 캐스코드(cascode) 구조를 이룬다. 상기 제1 트랜지스터는 높은 전압으로부터 상기 제2 트랜지스터를 보호할 수 있다. 이와 같이, 상기 제1 트랜지스터는 그 기능이 상기 제2 트랜지스터를 보호하는 것으로 한정하지 않을지라도 이하에서 보호 트랜지스터로 부른다. 상기 제2 트랜지스터의 주된 기능은 상기 전류i1을 조절하는 것을 포함하고, 그것으로써 상기 제2 트랜지스터는 이하에서 조절 트랜지스터로 부른다. 상기 보호 트랜지스터는, 예를 들면, 상기 조절 트랜지스터 M1이 저전압(LV)트랜지스터, 중전압(MV) 트랜지스터 또는 고전압(HV) 트랜지스터일 수 있으며 상기 보호 트랜지스터보다 낮은 파괴전압을 가지는 반면, 500V의 높은 파괴전압을 가지는 초고압 (UHV) 트랜지스터이다. N1 과 같은 노드는 상기 보호 트랜지스터의 소스가 상기 조절 트랜지스터의 드레인에 연결되는 지점이다.

상기 감지증폭기(SA1)는 연산증폭기일수 있으며, 전압V1과 기준전압 Vref을 비교하고 상기 조절 트랜지스터의 게이트에 입력되는 신호를 출력하여, 상기 캐스코드와 전류감지 저항 R1, R2, R3, R4를 흐르는 전류 i1 의 피드백제어를 형성한다. 상기 보호 트랜지스터의 게이트 전압은 상시전압 Vcc2로 설정될 수 있다 (이하에서는, Vcc2는 상시전압을 의미한다). 상기 상시 게이트 전압 Vcc2를 생성하는 메커니즘은 당분야에서 잘 알려져 있으며, 그것으로써 상기 메커니즘에 대한 자세한 설명은 본 명세서에서 기술하지 않는다.

상기한 바와 같이, 각 전류조절회로는 전류 감지 저항기를 거쳐 일단의 해당 LED 그룹의 하향 끝단 및 타단의 그라운드와 전기적으로 연결되어 있다. 전압 V1, V2, V3, V4는 상기 조절 트랜지스터 M1, M2, M3, M4의 하향 끝단에서의 전위를 각각 나타낸다. 따라서, 예를 들면, 전압 V1은 다음의 식으로 나타낼 수 있다.

V1 = i1*(R1 + R2 + R3 + R4) + i2*(R2 + R3 + R4) + i3*(R3 + R4) + i4*R4

상기 구동부(10)는 각 LED그룹을 주파수-감지기 및 위상-제어-로직(또는 줄여서, 위상-제어-로직)(12)으로부터 수신된 신호들에 따라 연속적으로 온/오프(on/off)시킬 수 있다. 예를 들어, 위상-제어-로직(12)은 나머지 다른 조절 트랜지스터M2~M4가 오프(off)되는 반면, 감지증폭기SA1으로 신호를 전송하여 조절 트랜지스터M1을 온(on)시킨다. 도 4A내지4F와 연계하여 상술되겠지만, 상기 위상-제어-로직(12)은 출력 신호들을 감지증폭기SA1~SA4에 전송하여 다양한 시간 순서로 조절 트랜지스터M1~M4를 제어한다.

다른 예로써, 상기 위상-제어-로직(12)은 신호들을 하나 이상의 감지증폭기, 요컨대, SA1과 SA2, 에 전송하여 하나 이상의 조절 트랜지스터, 요컨대, M1과 M2를 온(on)시킨다. Vrect가 그라운드 준위로부터 증가함에 따라, 전류가 제1 LED그룹만을 흐른다. 다시 말해서, 전류i1만이 흐른다. Vrect가 상기 제1 및 제2 LED그룹인 LED1 과 LED2(또는 그룹1 과 그룹2)을 온(on)시키는데 충분하게 더 증가하면, 전류 i2는 제2 전류조절회로를 흐르기 시작한다. 동시에, V1이 더 증가하여 어느 시점에서 Vref를 넘어선다. 이 시점에서, 피드백 루프 제어 메커니즘이 전류i1을 차단한다. 즉, 상기 감지증폭기SA1이 전압 준위V1과 기준 전압Vref를 비교하여 제어 신호를 조절 트랜지스터M1으로 전송한다. 보다 구체적으로, V1이Vref보다 높은 경우, 감지증폭기SA1은 low 상태의 출력 신호를 조절 트랜지스터M1에 전송하여 조절 트랜지스터M1을 오프(off)시킨다.

또 다른 예로써, 감지증폭기SA1은 위상-제어-로직(12)만의 출력 신호들을 근거로 조절 트랜지스터M1을 제어한다. 전류조절 방법의 자세한 설명은 도4a~4f와 연계하여 제공된다.

동일한 유추법이 그룹 2~4에 해당하는 다른 전류조절회로들에 적용된다. 예를 들면, 전류i3은 위상-제어-로직(12)의 출력 신호 또는 V3 또는 이 둘을 근거로 하여 감지증폭기SA3에 의하여 제어된다. 소스 전압(또는 정류된 전압Vrect)이 자신의 피크에 도달하고 Vrect가 하강하기 시작하면, 상기 과정은 반대로 진행되어 제1 전류조절회로가 마지막으로 다시 온(on)된다.

앞서 설명한 바와 같이, 각 조절회로는 직렬로 배열되어 캐스코드 구조를 형성하는 UHV1과 M1과 같은 두 개의 트랜지스터를 포함한다. 상기 캐스코드 구조는 전류 싱크(sink)로 구현되는데, 단일 트랜지스터 전류 싱크에 비해 다양한 장점을 가진다.

첫째, 전류구동능력을 향상시킨다. 전류 싱크에 대해 설계된 포화 영역에서 작동하는 경우, LV/MV/HV NMOS의 전류구동능력(Idrv)는 UHV NMOS보다 훨씬 우수하다. 예를 들면, 일반적인 UHV NMOS 의 전류구동능력(Idrv)이 10 ~ 20 ㎂/㎛인 반면, 일반적인 LV NMOS의 전류구동능력(Idrv)는 500 ㎂/㎛이다. 따라서, 동일한 양의 전류의 흐름을 조절하기 위하여, 칩상에서 UHV NMOS의 필요한 투사영역은 적어도 LV NMOS의 20배 이상이다. 또한, 일반적인 LV NMOS의 최소 채널 길이가 0.5 ㎛인 반면, 일반적인 UHV NMOS의 최소 채널 길이는 20 ㎛이다. 그러나, 일반적인 LV NMOS는 높은 전압으로부터의 보호를 제공하는 보호 메커니즘이 필요하다. 상기 캐스코드 구조에 있어서, 제2 트랜지스터, 바람직하게 LV/MV/HV NMOS는 전류조절기로 작용하는 반면, 제1 트랜지스터, 바람직하게 UHV NMOS는 보호 트랜지스터로 작용하여, 전류구동능력을 향상시킨다. 단일 UHV MNOS가 전류 싱크로 이용되고 선형 영역에서 작용되는 경우에서는 작용할 상기 보호 트랜지스터는 포화 영역에서는 작용하지 않는다. 이와 같이, 상기 전류구동능력 Idrv는 결정적 설계요소가 아니다. 오히려, 보호 트랜지스터의 저항Rdson이 캐스코드의 UHV NMOS를 설계하는 데 있어서 중요한 요소이다.

둘째, 캐스코드 구조의 직렬 구성에 의하여, 캐스코드 구조의 필요한 전압(전압 준수 또는 전압 여유라고도 알려진)은 단일 UHV NMOS 구성보다 높을 수 있다. 그러나, LED 구동부의 경우, 필요한 전압으로 인한 전력손실은 LED 구동 전압으로 인한 전력손실보다 훨씬 적다. 예를 들면, AC로 구동되는 LED구동부에 있어서, LED 구동 전압(LED의 양(陽)극에 걸리는 전압)은 100 Vmrs에서 250 Vrms의 범위에 이른다. 캐스코드 구조의 필요한 전압은 5V인 반면, 단일 UHV NMOS의 필요한 전압은 2V이라고 가정하자. 이 경우, 효율은 각각 98 ~ 99 % 과 95 ~ 98 %이다. 물론, Rdson 은 감소될 수 있어서 캐스코드 구조의 필요한 전압은 단일 UHV NMOS의 필요한 전압과 거의 동일할 수 있다. 주안점은 캐스코드 구조가 소비하는 추가적인 전력은 사소한 단점이라는 것이다. 만약 효율이 중요한 설계요소라고 하면, 두 개의 UHV NMOS트랜지스터를 이용하는 전류미러(mirror)구성은 트랜지스터의 칩상에서의 넓은 영역으로 인하여 실제로는 가능하지 않은 반면, 캐스코드 구조는 전류미러구성으로 설계될 수 있다.

셋째, 상기 UHV NMOS 와 LV/MV/HV NMOS는 개별적으로 제어되기 때문에, 전류 싱크를 온/오프시키는 것은 상기 캐스코드 구조에서 보다 더 수월하다. 단일 UHV NMOS전류 싱크에 있어서, 전류조절 및 온/오프 작용은 대형 커패시터의 특징을 가지고 있는 UHV NMOS의 게이트를 제어함으로써 이루어져야 한다. 이와 대조적으로, 캐스코드 구조에 있어서는, 전류조절은 LV/MV/HV NMOS을 제어함으로써 이루어질 수 있고 온/오프작용은 게이트에 적용되는 논리연산만을 필요로 하는 UHV NMOS를 제어함으로써 이루어질 수 있다.

넷째, 온/오프시키는 속도는 단일 UHV NMOS 구성보다 캐스코드 구조에서 보다 원활하게 제어된다. 단일 UHV NMOS 구성에 있어서, 전류는 게이트 전압의 제곱함수이므로 전류의 선형제어는 게이트 전압을 제어함으로써 수월하게 이루어질 수 없다. 이에 비해, 캐스코드 구조에서는, LV/MV/HV NMOS의 게이트가 제어되는 경우, 전류는 게이트 전압의 역함수인 저항장치로서 작용하므로, 전류 제어(slewing)는 보다 원활해진다.

다섯째, 캐스코드 구조는 보다 나은 잡음여유도를 제공한다. 전원장치로부터의 잡음은 LED를 통하여 전파될 수 있으며, 이어서 전류조절회로와 결합할 수 있다. 보다 구체적으로, 잡음은 전류조절회로의 피드백루프로 유입된다. 단일 UHV NMOS 구성에 있어서, 이 잡음은 이 루프에 직접 결합된다. 반면에, 캐스코드 구조에 있어서는, 잡음은 LV/MV/HV NMOS의 유효한 저항에 대한 UHV NMOS의 Rdson의 비율에 따라 희석된다.

여섯째, 캐스코드 구조에 의해서 생성된 잡음은 단일 UHV NMOS구성에서의 잡음보다 낮다. 캐스코드 구조에서는 전류제어가 주로 조절 트랜지스터에 의하여 이루어지는 반면, 단일 UHV NMOS구성에서는 전류제어가 UHV NMOS에 의하여 이루어진다. LV/MV/HV NMOS의 게이트 커패시턴스는 UHV NMOS의 게이트 커패시턴스보다 낮기 때문에, 캐스코드 구조에 의해서 생성된 잡음은 단일 UHV NMOS 구성에 의해서 생성된 잡음보다 낮다.

보호 트랜지스터 UHV1 ~ UHV4는 서로 동일하거나 상이할 수 있음을 유의해야 한다. 마찬가지로, 조절 트랜지스터 M1 ~ M4는 서로 동일하거나 상이할 수 있다. 보호 트랜지스터와 조절 트랜지스터에 대한 설명은 설계자의 목적을 충족시키도록 선택될 수 있다.

상술한 바와 같이, 상기 위상-제어-로직(12)은 신호를 감지증폭기SA1~SA4에 전송한다. 상기 위상-제어-로직(12)의 동작은 AC신호의 반 주기인 AC 1/2사이클 타임의 측정을 포함한다. 도 2a는 상기 구동부(10)에 입력되는 정류 전압의 파형을 AC 1/2사이클 타임이 상기 T1ra와T1rb 사이 또는 T1fa 와 T1fb 사이의 시간 간격인 시간 함수로 보여준다. 도 2d는 도 1의 위상 제어 로직(12)의 개략적인 다이어그램을 나타낸다. 도2d에 도시된 바와 같이, 감지기(13)은 Vrect가 Vval과 같은 미리 설정된 준위로 상승하는 경우, Vrect의 전압 준위를 모니터하고 신호와 enable 1을 전송한다. 예를 들어, 감지기(13)은 T1ra에서 제1 enable 신호를 전송한다. 그러면, 클럭카운터(14)가 발진기(16)로부터 수신된 클럭 신호들을 카운팅하기 시작한다. Vrect가 T1rb에서 Vval로 상승함에 따라, 감지기(13)은 제2 enable 신호를 클럭카운터(14)로 전송하고, 클럭카운터(14)는 클럭 신호 카운팅을 멈춘다. 이어서, 측정카운터값은 주파수선택기(15)로 전달(또는 로드(load))되어 AC입력(또는 Vrect)의 주파수를 결정한다. 상기 측정카운터값 전달시, 클럭카운터(14)는 카운터값을 재설정하고 카운팅을 다시 시작하여 정류된 AC전압주파수의 모니터링을 유지한다.

상기 정해진 주파수를 근거로, 주파수선택기(15)는 스위치 탭(tab)(또는 간단히 탭)에 대한 미리 설정된 시간 간격을 선택한다. 구동부(10)(도1에 도시된)은 감지증폭기SA1~SA4의 입력 핀들에 대응하는 4개의 탭을 포함하고, 주파수선택기(15)는 미리 설정된 시간 간격을 각 탭에 할당한다. 상기 미리 설정된 시간 간격은 기준점(T1ra와 같은)과 신호가 해당 탭(도2A의P1과 같은)에 전송되는 시간 사이의 시간 간격을 말한다.

Vrect가 Vval과 같은 소정의 전압 준위로 하강(또는 상승)하는 경우, 감지기(17)은 하강하는(또는 상승하는) Vrect의 준위를 모니터하고 enable신호, enable 2를 전송한다. 그러면, 클럭카운터(18)은 발진기(16)에서 생성된 클럭신호를 카운팅하기 시작한다. 이어서, 탭선택기(19)는 클럭카운터(18)로부터 카운트를 수신한다. 그러면, 탭선택기(19)는 클럭카운터(18)로부터 수신한 상기 카운트와 주파수선택기(15)로부터 수신한 미리 설정된 시간 간격을 비교하고, 클럭카운터(18)의 카운트가 상기 미리 설정된 시간 간격과 일치하는 경우, 스위치enabling 신호를 탭(20)들 중 해당하는 하나에 전송한다. 탭선택기(19)로부터 상기 스위치enabling 신호의 수신 시, 감지증폭기SA1과 같은 해당 탭은 조절 트랜지스터M1을 온/오프(on/off)시킨다.

도 1에서, 4개의 감지증폭기가 있어서 8개의 미리 설정된 시간 간격들(즉, 도2a에 도시된 바와 같이, T1ra 와 P1, T1ra 와 P2, T1ra 와 P3, T1ra 와 P4, T1ra 와 P5, T1ra 와 P6, T1ra 와 P7, 및T1ra 와 P8 사이의 시간 간격들)이 주파수선택기(15)에 의하여 해당하는 감지증폭기들에 할당된다. 각 미리 설정된 시간 간격은 입력전압파형의 고정된 위상포인트에 대응하므로, 각 미리 설정된 시간 간격 역시 T1ra에서의 기준 위상과 P1과 같은 해당 포인트에서의 위상간의 위상 차를 말한다. 이와 같이, '미리 설정된 시간 간격'과 '미리 설정된 위상 차'라는 용어는 상호교환적으로 사용된다.

감지기(13)은 Vrect가 Vval로 상승하거나 하강하는 경우 상기 enable 신호를 전송할 수 있음을 유의해야 한다. 예를 들면, 감지기(13)은 T1fa 과 T1fb (또는 T1ra 과T1rb)에서 enable신호를 전송하여 클럭카운터(14)가 하나의 AC 1/2사이클 타임동안 클럭 신호들을 카운트할 수 있다. 마찬가지로, 감지기(17)은 Vrect가 Vval로 상승하거나 하강하는 경우 상기 enable 신호를 전송할 수 있다. 상기 감지기들(13과17)은 미리 설정된 서로 다른 전압 준위에서 enable신호를 전송할 수 있음을 유의해야 한다.

디지털 동기 루프 또는 위상 동기 루프는 상기 클럭카운터(14)(또는 클럭카운터(18))를 대신하여 이용될 수 있다. DLL, PLL 및 클럭카운터는 당 분야에서 잘 알려져 있으므로, 이에 관한 자세한 설명은 본 명세서에서는 생략한다.

도 2b 및 도 2c는 AC입력 전압이 제광 스위치에 의해 처리되는, 도 1의 구동부(10)에 입력되는 정류된 전압의 다양한 파형을 보여준다. 도시된 바와 같이, 상기 제광 스위치는 AC입력 전압이 Vdim로 상승(도 2b)하거나 Vdim로 하강(도 2c)할 때까지 AC입력 전압을 그라운드 준위로 유지시킨다. 위상-제어-로직(12)는 T2ra 와 T2rb 사이 또는 T2fa 와T2fb사이의 클럭 신호를 카운팅하여 AC 1/2사이클 타임을 측정할 수 있다. 보다 자세하게, 감지기(13과 17)는 시간포인트 T2ra, T2rb, T2fa, T2fb중 하나에서 enable 신호들을 전송할 수 있다. 동일한 유추법이 도 2c의 Vrect에 적용된다. 다시 말해서, 감지기(13과 17)는 시간포인트 T3ra, T3rb, T3fa, T3fb중 하나에서 enable 신호들을 전송할 수 있다.

상술한 바와 같이, 위상-제어-로직(12)은 AC입력 전압 파형의 주파수와 위상에 따라 전류i1~i4를 제어한다. 이러한 접근은 AC전원의 노이즈 레벨이 높을 때 유용하며, 또는 전류파형이 AC입력 전압 파형을 원활하게 따르도록 하는 것이 바람직하다. 전류i1이 피드백 제어 메커니즘만으로 제어된다면, 피드백 제어 메커니즘이 Vrect의 준위에 의존하므로, Vrect의 노이즈 레벨이 높은 경우 전류i1은 크게 변동할 것이다. 전류의 흐름i1~i4의 변동은 육안으로 감지할 수 있는 휘도의 깜빡임을 야기할 수 있다.

도 3a 및 3b는 도 1의 구동부(10)에 입력되는 정류된 전압의 두 파형을 나타낸다. 도2b 및 도 2c에서의 파형을 생성하는 데 이용되는 제광(制光)기와 달리, 도 3a 및 3b에서의 파형을 생성하는 데 이용되는 제광(制光)기는 각 사이클의 후부를 차단한다. 즉, Vrect는, Vrect가 Vdim으로 상승/하강한 후, 그라운드 준위로 유지된다. 위상-제어-로직(12)이 도2b 및 도 2c와 연계하여 설명된 바와 같은 방법으로 주파수와 위상을 측정하므로, 위상-제어-로직(12)의 동작 절차에 대한 자세한 설명은 간결함을 위하여 반복되지 않는다.

도 4a는 4개의 탭스위치(줄여서, 탭)가 4개의 감지증폭기SA1~SA4에 대응되는 도 1의 위상-제어-로직(12)의 출력 신호들을 나타낸다. 보다 구체적으로, 각 탭스위치 신호, 요컨대, 탭1스위치신호는 해당 감지증폭기SA1로 전송되어, 상기 감지증폭기는 해당 조절 트랜지스터M1을 온/오프(on/off)시킨다. 도 4a에 도시된 바와 같이, 해당 감지증폭기가 온(on)될 때, 다시 말해서, 탭스위치 신호가 활성상태에 있을 때, 각 탭스위치 신호파형의 모자 형상 부분은 시간 간격을 나타낸다. 이와 같이, 감지증폭기들에 전송된 신호들은 시간적으로 순서화되어 조절 트랜지스터M1~M4 중 단 하나만 각 시점에서 온(on)된다. 보다 구체적으로, 온(on) 및 오프(off)신호들은 위상-제어-로직(12)에 의하여 시점 P1과 P2에서 SA1으로 각각 전송된다. (이때, 도 4a의 P1~P8은 각각 도 2a의 P1~P8에 대응된다.) 마찬가지로, SA2, SA3, SA4는 각각 P2/P3, P3/P4, P4/P5에서의 신호에 의해 온/오프(on/off)된다. Vrect가 자신의 피크로부터 감소하면, SA3, SA2, SA1는 P5/P6, P6/P7, P7/P8 에서 전송된 신호에 의해 각각 온/오프(on/off)된다. 이와 같이, 하나의 감지증폭기만이 각 시점에서 온(on)된다(다시 말해서, 활성상태가 된다). 각 감지증폭기, 요컨대, SA1은 연속적으로 해당 조절트랜지스터, 요컨대, M1의 소스 전압, 요컨대, V1과 Vref를 비교하고 전류의 흐름을 조절하여, V1은 상기 감지증폭기가 활성상태에 있을 때 Vref와 같게 유지된다.

도 4b는 본 발명의 다른 실시 예에 따른 도 1의 위상-제어-로직(12)의 출력 신호들을 나타낸다. 도 4a의 신호 파형들과 달리, 상기 감지증폭기들로 전송된 탭스위치 신호들은 시간적으로 순서화되어 하나 또는 그 이상의 조절 트랜지스터가 동시에 온(on)된다. 예를 들면, 조절 트랜지스터M2가 P2/P7에서의 신호들에 의하여 온/오프(on/off)되는 반면, 조절 트랜지스터M1은 P1/P8에서의 신호들에 의하여 온/오프(on/off)된다. 따라서, 탭1스위치에 연결된 조절 트랜지스터M1가 이미 온(on)된 동안, 탭2스위치에 연결된 조절 트랜지스터M2는 온(on)된다. 감지증폭기SA1은, 도 1과 연계하여 설명된 바와 같이, 피드백루프를 이용하여 조절 트랜지스터M1을 더 제어할 수 있음을 유의해야 한다. 그러므로, 위상-제어-로직(12)에 의하여 전송된 모든 탭스위치 신호들이 활성상태에 있을지라도, 조절 트랜지스터M1~M4에서 단 하나만 온(on)될 수 있음이 가능하다.

하나의 예로써, 위상-제어-로직(12)은 신호를 SA1으로 전송하여 P1에서M1을 온(on)시킨다. P1에서는, 전류가 제1 LED그룹만을 흐를 수 있다. 다시 말하여, 전류i1만이 흐른다. P2에서는, 신호가 SA2로 전송되어 M2를 온(on)시킨다. Vrect가 제1 및 제2 LED그룹인 LED1과 LED2(또는 그룹1 과 그룹2)를 온(on)시키는데 충분할 정도로 더 상승하면, 전류i2는 제2 전류조절회로를 흐르기 시작한다. 동시에, V1은 더 증가하여 어느 시점에서 Vref를 넘어선다. 이 시점에서, 피드백 루프 제어 메커니즘이 전류i1을 차단한다. 즉, 상기 감지증폭기SA1이 전압 준위V1과 기준 전압Vref를 비교하여 제어 신호를 조절 트랜지스터M1으로 전송한다. 보다 구체적으로, 전압V1이Vref보다 높은 경우, 감지증폭기SA1은 low 상태의 출력 신호를 조절 트랜지스터M1에 전송하여 조절 트랜지스터M1을 오프(off)시킨다.

도 4c및 4d는 본 발명의 다른 실시 예에 따른 도 1의 위상-제어-로직(12)의 출력 신호들을 나타낸다. 도시된 바와 같이, Vrect의 파형은 도 3a의Vrect와 유사하다. 다시 말하면, 제광(制光)기는 도 4c및 4d의 파형을 생성하는 데 이용된다. 도 4c및 4d의 타이밍 순서는 도 4a및 4b의 그것과 각각 유사하다. 다시 말하면, 하나의 감지증폭기는 각 시점에서 온(on)되거나(도 4c), 하나 이상의 감지증폭기는 각 시점에서 온(on)된다(도 4d). 도 4c에서, SA2와 같은 탭2스위치는 Pd에서 활성상태일 수 있음을 유의해야 한다. 하지만, Vrect가 Pd에서 그라운드 준위로 떨어짐에 따라, 제2전류조절회로를 흐르는 전류 역시 Pd에서 0으로 떨어질 것이다. 또한, SA1가 활성상태에 있다고 할지라도, P7과 P8사이에서 전류는 LED그룹을 흐르지 않는다. 이와 같이, LED 그룹에서 방출되는 전체 빛은 제광(制光)기 설계자가 의도하는 만큼 감소될 것이다. 마찬가지로, 도 4d에 도시된 바와 같이, 탭1스위치와 탭2스위치는 Pd에서 활성상태이다. 하지만, Vrect가 Pd에서 그라운드 준위로 떨어짐에 따라, LED그룹을 흐르는 전류 역시 0으로 떨어질 것이고, LED그룹에서 방출되는 전체 빛은 감소될 수 있다.

도 4e및 4f는 본 발명의 다른 실시 예에 따른 도 1의 위상-제어-로직(12)의 출력 신호들을 나타낸다. 도시된 바와 같이, Vrect의 파형은 도 3b의Vrect와 유사하다. 다시 말하면, 제광(制光)기는 도 4e및 4f의 파형을 생성하는데 이용된다. 도 4e및 4f의 타이밍 순서는 도 4a 및 4b의 그것과 각각 유사하다. 다시 말하면, 하나의 감지증폭기는 각 시점에서 온(on)되거나(도 4e), 하나 이상의 감지증폭기는 각 시점에서 온(on)된다(도 4f). 도 4e에서, SA2와 같은 탭2스위치는 P2에서 활성상태일 수 있음을 유의해야 한다. 하지만, Vrect가 Pd에서 그라운드 준위로부터 상승함에 따라, 전류는 Pd에서 제2 전류조절회로를 흐르기 시작할 것이다. 다시 말하면, 전류는 P2와 Pd사이에서 흐르지 않을 것이다. 또한, SA1가 활성상태에 있다고 할지라도, P1과 P2사이에서 전류는 LED그룹을 흐르지 않는다. 이와 같이, LED 그룹에서 방출되는 전체 빛은 제광(制光)기 설계자가 의도하는 만큼 감소될 것이다. 마찬가지로, 도 4f에 도시된 바와 같이, 탭1스위치와 탭2스위치는 Pd에서 활성상태이다. 하지만, Vrect가 Pd에서 그라운드 준위로부터 상승함에 따라, P1과 Pd 사이의 LED그룹에는 전류가 흐르지 않아서 LED그룹에서 방출되는 전체 빛은 감소될 수 있다.

도 4a~4f의 두 타입의 신호 순서 모드(또는 동등한 의미로 위상제어모드)는 구동부(10)에 적용될 수 있음을 유의해야 한다. 마찬가지로, 순서 모드의 이 두 타입은 도 5 ~ 9에 연계하여 설명된 모든 구동부 회로에 적용될 수 있다.

도 5는 본 발명의 또 다른 실시의 예에 따른 LED 구동부 회로(50)의 개략적인 다이어그램을 나타낸다. 도시된 바와 같이, 구동부 회로(50)는 구동부 회로(10)과 유사하며, 차이점은 위상-제어-로직은 탭스위치 신호를, 각각이 해당 감지증폭기에 연결되는 스위치SW1~SW4에 전송하는 것이다. 설명을 위하여, Vref2는 Vref1보다 높다고 가정한다. 각 스위치, 요컨대, SW1가 상기 위상-제어-로직으로부터 턴온(turn-on) 신호를 수신 받는 경우, 상기 스위치SW1은 Vref1에서 Vref2로 스위칭한다. 그러면, 감지증폭기, 요컨대, SA1은 Vref2와 V1을 비교하고, 출력 신호를 조절 트랜지스터, 요컨대, M으로 전송하여, 조절 트랜지스터M1을 온(on)시킨다. 마찬가지로, 스위치SW1가 위상-제어-로직으로부터 턴오프(turn-off)신호를 수신 받는 경우, 상기 스위치SW1은 Vref2에서 Vref1로 스위칭하고, 이어서, 감지증폭기SA1은 상기 조절 트랜지스터M1을 오프(off)시킬 수 있다. 동일한 유추법이 다른 감지증폭기들에 적용될 수 있다.

도 6은 본 발명의 또 다른 실시의 예에 따른 LED 구동부 회로(60)의 개략적인 다이어그램을 나타낸다. 도시된 바와 같이, 구동부 회로(60)는 구동부 회로(10)와 유사하며, 차이점은 상기 위상-제어-로직이 탭스위치 신호를 보호 트랜지스터UHV1~UHV4의 게이트로 전송한다는 점이다. 그러면, 상기 위상-제어-로직이 탭스위치 신호를 도 4a의 위상 제어 모드에 따라 전송한다면, 상기 4개의 보호 트랜지스터 UHV1~UHV4중 오직 하나만 각 시점에서 온(on)될 수 있다. 하지만, 상기 위상-제어-로직이 탭스위치 신호를 도4B의 위상 제어 모드에 따라 전송한다면, 상기 4개의 보호 트랜지스터 UHV1~UHV4중 하나 이상이 어느 시점에서 온(on)될 수 있다.

도 7은 본 발명의 또 다른 실시의 예에 따른 LED 구동부 회로(70)의 개략적인 다이어그램을 나타낸다. 도시된 바와 같이, 구동부 회로(70)은 구동부 회로(10)와 유사하며, 차이점은 스위치가 각 감지증폭기에 연결되고 감지기, 요컨대, 감지기1은 노드N2에서의 전압 준위를 감지하여 노드의 상향 스위치, 요컨대, SW1으로 신호를 전송하여, 상기 상향 스위치가 상기 두 개의 기준 전압Vref1과 Vref2 중 하나를 선택한다는 점이다.

도 8은 본 발명의 또 다른 실시의 예에 따른 LED 구동부 회로(70)의 개략적인 다이어그램을 나타낸다. 도시된 바와 같이, 구동부 회로(70)은 구동부 회로(10)와 유사하며, 차이점은 감지기, 요컨대, 감지기1은 노드N2에서의 전압 준위를 감지하여 노드의 상향 감지증폭기, 요컨대, SA1로 신호를 전송하여, 상기 상향 감지증폭기가 해당하는 조절 트랜지스터, 요컨대, M1을 제어한다는 점이다.

도 9는 본 발명의 또 다른 실시의 예에 따른 LED 구동부 회로(90)의 개략적인 다이어그램을 나타낸다. 도시된 바와 같이, 구동부 회로(90)은 구동부 회로(70)와 유사하며, 차이점은 감지증폭기, 요컨대, SA2의 출력 신호는 감지증폭기, 요컨대, SW1의 상향 스위치를 제어하는 데 이용된다는 점이다. 상기 스위치로부터의 출력 신호는 해당하는 감지증폭기로 입력되어 조절 트랜지스터를 제어한다.

도 10은 본 발명의 또 다른 실시의 예에 따른 LED 구동부 회로(100)의 개략적인 다이어그램을 나타낸다. 도시된 바와 같이, 구동부 회로(100)은 구동부 회로(50)와 유사하며, 차이점은 위상-제어-로직이 탭스위치 신호를 스위치SW1~SW4 뿐만 아니라, 감지증폭기SA1~SA4에 전송한다는 것이다. 설명을 위하여, 위상-제어-로직이 도 4a의 신호를 전송하고 Vref2는 Vref1보다 높다고 가정한다. P1에서, SA1은 M1을 온(on)시키고, 동시에, 스위치SW1은 Vref2를 선택할 것이다. P2에서, SA1은 M1을 오프(off)시키고, 동시에, 스위치SW1은 Vref2로부터 Vref1으로 스위칭할 것이다.

도 11a는 조절 트랜지스터M을 흐르는 전류i를 제어하기 위한 회로(110)의 개략적인 다이어그램을 보여준다. 회로(110)은 상기 구동부 회로들(10과 50~100)에 포함된다. 도시된 바와 같이, 감지증폭기SA는 기준 전압Vref와 노드N에서의 전압 준위를 비교하여 조절 트랜지스터M의 게이트로 출력 신호를 전송하여 전류i를 제어한다. 상기 회로(110)의 구성 요소들의 유형과 작동 메커니즘은 도 1과 연계하여 상술한다. 예를 들면, 보호 트랜지스터가 UHV NMOS 인 반면, 조절 트랜지스터 M은 LV/MV/HV NMOS일 수 있다. 간결한 설명을 위해서 다른 구성 요소들의 설명은 반복하지 않는다.

도 11b는 본 발명의 또 다른 실시의 예에 따라 조절 트랜지스터M1을 흐르는 전류i를 제어하기 위한 회로(112)의 개략적인 다이어그램을 보여준다. 도시된 바와 같이, 또 다른 트랜지스터 M2는 조절 트랜지스터M1과 동일하고 조절 트랜지스터M1에 연결되어 전류미러구성을 형성한다. 보다 자세하게는, 두 트랜지스터M1과 M2의 게이트는 전기적으로 서로 연결되어 같은 게이트 전압을 갖는다. 제2 트랜지스터M2를 흐르는 전류Iref는 조절 트랜지스터M1을 흐르는 전류i를 조절하도록 제어된다. 상기 전류조절회로(112)는 도 11a의 전류조절회로(110)을 대신하여 사용될 수 있고, 이와 같이 전류조절회로(112)는 도 1 및 도 5 ~ 10의 구동부 회로들에 사용될 수 있다. 더욱이, 전류Iref는 하나의 준위에서 다른 준위로 변환하여 구동부 회로들(50, 70, 90, 100)에서의 Vref1에서 Vref2(또는 그 반대로)까지 기준 전압을 스위칭하는 효과를 가질 수 있다.

도 11c는 본 발명의 또 다른 실시의 예에 따라 조절 트랜지스터M을 흐르는 전류i를 제어하기 위한 회로(114)의 개략적인 다이어그램을 보여준다. 도시된 바와 같이, 다음의 식으로 정해지는 비반전 입력 전압Vref가 감지증폭기SA에 공급된다.

Vref = Iref*R

여기서, Iref와 R은 전류와 저항을 각각 나타낸다.

전류조절회로(114)는 도 11a의 전류조절회로(110)을 대신하여 사용될 수 있다. 이와 같이, 전류조절회로(114)는 도 1 및 도 5 ~ 10의 구동부 회로들에 사용될 수 있다. 더욱이, 전류Iref는 하나의 준위에서 다른 준위로 변환하여 구동부 회로들(50, 70, 90, 100)에서의 Vref1에서 Vref2(또는 그 반대로)까지 기준 전압을 스위칭하는 효과를 가질 수 있다.

두 개의 기준 전압Vref1과 Vref2만이 구동부 회로들(50, 70, 90, 100)의 각 스위치에 대해 사용되는 것을 유의해야 한다. 그러나, 두 개 이상의 기준 전압이 각 스위치에 대해 사용될 수 있음이 당업자에게는 자명하다.

도 12는 본 발명의 또 다른 실시의 예에 따른 과전압 감지기(122)의 개략적인 다이어그램을 나타낸다. 도시된 바와 같이, 과전압 감지기(122)는 마지막LED그룹의 하향 끝단에 연결되는 제너(Zener) 다이오드; 전압을 감지하는 감지기(124); 및 감지저항R을 포함할 수 있다. 노드Z1에서의 전압 준위는 LED스트링에 의하여 Vrect와 전압 강하의 전압 차이와 같다. Z1에서의 전압 준위가 미리 설정된 준위, 바람직하게는 제너 다이오드의 파괴전압을 초과하는 경우, 전류는 감지저항R을 흐른다. 그러면, 감지기(124)는 저항R지점에서의 전압 준위를 감지하고 구동부 회로의 적절한 구성 요소에 신호를 전송하여 LED를 흐르는 전류를 제어 즉, LED를 흐르는 전류를 차단하거나 구동부 회로를 포함하는 칩에서의 과도한 전력소모를 방지한다. 예를 들면, 과전압 감지기(122)의 출력 신호가 도 1의 SA4에 입력되어 전류i4 가 차단된다. 다른 예로는, 상기 출력 신호가 기준 전압Vref를 생성하는 구성 요소(도 1에는 도시되지 않음)로 전송되어 상기 구성 요소는 도 1 에서의 Vref를 감소시킬 수 있다. 또 다른 예로는, 상기 출력 신호가 보호 트랜지스터들 UHVs의 게이트 전압Vcc2를 낮추는 데 이용된다. 상기 과전압 감지기(122)는 또한 도 1 및 도 5 ~ 10의 구동부 회로들에도 사용 될 수 있음을 유의해야 한다.

도 1 및 도 5 ~ 10에 도시된 바와 같이, 각 구동부는 AC 전원으로부터 공급되는 전류를 정류하는 정류기를 포함할 수 있다. 고전력 LED 가로등과 같은 특정 응용분야에 있어서, LED는 높은 전력 소비를 요구할 수 있다. 이러한 분야에서 구동부는 안전을 목적으로 변압기에 의해 교류 전원과 격리될 수 있다. 도 13a 내지 도 13b는 본 발명의 또 다른 실시의 예에 따른 입력전원 생성기(130 및 140)의 개략적인 다이어그램을 나타낸다. 도 13a에 도시된 바와 같이, 변압기(134)는 AC입력소스와 정류기(132) 사이에 배치될 수 있다. 아니면, 도13b에 도시된 바와 같이, 정류기(142)는 AC입력소스와 변압기(144) 사이에 배치될 수 있다. 두 경우에 있어서, 전류i는 동작 중에 하나 또는 그 이상의 LED그룹을 흐른다. 입력 전원 생성기(130 및 140)는 도 1 및 도 5 ~ 10의 구동부에 적용될 수 있다.

물론, 상기 설명한 사항은 본 발명의 모범적인 실시의 예와 관련되어 있으며 그 변경은 다음의 청구범위에 명시된 바와 같이 본 발명의 기술적 사상과 범위에서 벗어나지 않고 실시될 수 있음이 이해되어야 할 것이다.

Claims

전기적으로 서로 직렬로 연결되는 그룹들로 나뉘어지는 LED 스트링을 제공하는 단계;
상기 LED 스트링에 전기적으로 연결되는 전원을 제공하는 단계;
각 그룹을 전류조절회로들 중 해당하는 하나를 통해 그라운드와 결합하며, 상기 전류조절회로 각각이 감지증폭기(sensor amplifier) 및 제1 및 제2 트랜지스터를 갖는 캐스코드 구조로 구성되는 단계;
제1 트랜지스터의 게이트 단자에 게이트 전압을 인가하는 단계;
상기 감지증폭기에 기준 전압(reference voltage)를 인가하는 단계;
상기 감지증폭기가 상기 제2 트랜지스터의 게이트 단자에 출력 신호를 보내도록 하여 상기 제2 트랜지스터를 통해 흐르는 전류를 조절하는 단계;
상기 전원의 전압 파형의 위상을 측정하여 전원의 1/2사이클 타임을 측정하는 단계;
측정된 전원의 1/2사이클 타임을 근거로 미리 설정된 시간 간격으로 상기 전류조절회로의 on/off를 제어하는 단계; 및
하향 순서로 상기 그룹들을 온(on)시키는 단계를 포함하는,
발광다이오드(LED)를 구동하는 방법.
제 1항에 있어서,
제광(制光) 스위치를 제공하는 단계; 및
상기 제광(制光) 스위치로 하여금 전압 파형을 처리하여 LED 스트링의 휘도를 조절하도록 하는 단계를 더 포함하는.
발광다이오드(LED)를 구동하는 방법.
제 1항에 있어서,
상기 그룹들을 온(on)시키는 단계는
위상 제어 로직을 상기 제1트랜지스터의 게이트에 직접 연결하는 단계; 및
상기 위상 제어 로직으로 하여금 출력 신호를 상기 제1트랜지스터의 게이트로 전송하게 하는 단계를 포함하는,
발광다이오드(LED)를 구동하는 방법.
삭제
제1항에 있어서,
상기 제1 트랜지스터의 게이트에 게이트 전압을 인가하는 단계는 상시 준위에서 상기 제1 트랜지스터의 게이트에 인가된 게이트 전압을 유지하는 단계를 포함하는,
발광다이오드(LED)를 구동하는 방법.
제1항에 있어서,
상기 그룹들을 온(on)시키는 단계는
위상 제어 로직을 직접 상기 감지증폭기에 연결하는 단계; 및
상기 전압 파형의 위상과 기준 위상과의 차이가 미리 설정된 위상 차와 일치하는 경우, 상기 위상 제어 로직으로 하여금 신호를 상기 감지증폭기로 전송하도록 하는 단계를 포함하는,
발광다이오드(LED)를 구동하는 방법.
제 6항에 있어서,
상기 감지증폭기에 기준 전압을 인가하는 단계에 앞서, 감지기로 하여금 하향 그룹의 제1트랜지스터의 소스 전압을 감지하게 하는 단계; 및
상기 감지기의 출력 신호를 근거로 하여, 제1 및 제2 상시 전압 중 하나를 하향 그룹의 다음 상향 그룹의 감지증폭기의 기준 전압으로 선택하는 단계를 더 포함하는,
발광다이오드(LED)를 구동하는 방법.
제 6항에 있어서,
감지기로 하여금 하향 그룹의 제1트랜지스터의 소스 전압을 감지하게 하는 단계; 및
감지기로 하여금 신호를 하향 그룹의 다음 상향 그룹의 감지증폭기로 직접 전송하게 하는 단계를 더 포함하는,
발광다이오드(LED)를 구동하는 방법.
제 6항에 있어서,
상기 감지증폭기에 기준 전압을 인가하는 단계에 앞서, 상기 하향 그룹의 감지증폭기의 출력 신호를 근거로, 상기 제1 및 제2 상시 전압 중 하나를 상기 하향 그룹의 다음 상향 그룹의 감지증폭기의 기준 전압으로 선택하는 단계를 더 포함하는,
발광다이오드(LED)를 구동하는 방법.
제1항에 있어서,
상기 감지증폭기에 기준 전압을 인가하는 단계에 앞서, 위상 제어 로직으로 하여금 신호를 전송하게 하는 단계; 및 상기 위상 제어 로직으로부터 수신된 신호를 근거로 하여, 상기 제1 및 제2 상시 전압 중 하나를 감지증폭기의 기준 전압으로 선택하는 단계를 더 포함하는,
발광다이오드(LED)를 구동하는 방법.
제1항에 있어서,
상기 감지증폭기에 기준 전압을 인가하는 단계에 앞서, 위상 제어 로직으로 하여금 상기 감지증폭기로 신호를 전송하게 하는 단계; 및 상기 위상 제어 로직에 의하여 전송된 신호를 근거로 하여, 상기 제1 및 제2 상시 전압 중 하나를 감지증폭기의 기준 전압으로 선택하는 단계를 더 포함하는,
발광다이오드(LED)를 구동하는 방법.
제1항에 있어서,
기준 전압을 입력하는 단계에 앞서, 기준 전류로 하여금 저항을 흐르도록 하는 단계; 및 상기 저항에 걸친 전압 차이를 상기 기준 전압으로 취하는 단계를 더 포함하는,
발광다이오드(LED)를 구동하는 방법.
제1항에 있어서,
제너(Zener) 다이오드와 저항을 LED스트링의 하향 끝단과 그라운드 사이에 직렬로 배치하는 단계;
감지기로 하여금 저항의 지점에서의 전압 준위를 모니터하도록 하는 단계;
전류가 상기 제너 다이오드를 흐르는 경우, 상기 감지기로 하여금 신호를 전송하도록 하는 단계; 및
상기 감지기의 출력 신호를 근거로, LED스트링을 흐르는 전류를 제어하는 단계를 더 포함하는,
발광다이오드(LED)를 구동하는 방법.
제 13항에 있어서,
상기 전류를 제어하는 단계는
상기 감지증폭기로 하여금 상기 감지기로부터의 신호를 수신받도록 하는 단계; 및 상기 감지증폭기로 하여금 상기 제2 트랜지스터의 게이트로 신호를 전송하도록 하는 단계를 포함하는,
발광다이오드(LED)를 구동하는 방법.
제 13항에 있어서,
상기 감지증폭기에 기준 전압을 인가하는 단계에 앞서, 상기 감지기로부터의 신호를 근거로 상기 기준 전압을 변경하는 단계를 더 포함하는,
발광다이오드(LED)를 구동하는 방법.
제 13항에 있어서,
상기 전류를 제어하는 단계는
상기 감지기로부터의 신호를 이용하여 상기 제1 트랜지스터의 게이트 전압을 변경하는 단계를 포함하는,
발광다이오드(LED)를 구동하는 방법.
제1항에 있어서,
상기 전류조절회로들 중 적어도 하나는 상기 제2트랜지스터와 동일한 제3트랜지스터를 포함하고, 상기 제2트랜지스터의 게이트는 상기 제3트랜지스터의 게이트와 직접 연결되어 전류미러를 형성하고,
상기 제2 트랜지스터를 흐르는 전류를 상기 제3 트랜지스터를 흐르는 전류로 변경함으로써 조절하는 단계를 더 포함하는,
발광다이오드(LED)를 구동하는 방법.
n개의 그룹으로 나누어지는 LED스트링, 전기적으로 서로 직렬로 연결되는 상기 n개의 그룹의 LED, 그룹m의 상향 끝단에 전기적으로 연결되는 그룹m-1의 하향 끝단, m은 n보다 작거나 같은 양의 수;
그룹1의 상향 끝단과 결합하여 입력 전압을 제공하는 전원;
일단의 해당 그룹의 하향 끝단 및 타단의 그라운드와 결합하고, 감지증폭기(sensor amplifier) 및 제1 및 제2 트랜지스터를 갖는 캐스코드(cascode) 구조를 가지는 복수의 전류조절회로; 및
상기 전원의 1/2사이클 타임을 측정하고 측정된 1/2사이클 타임을 근거로 미리 설정된 시간 간격으로 신호를 상기 각 전류조절회로로 전송하여 각 전류조절회로를 흐르는 전류를 제어하는 위상 제어 로직을 포함하는,
발광다이오드(LED)를 구동하는 구동부 회로.
삭제
제 18항에 있어서,
상기 제1 트랜지스터는 초고압 (UHV) 트랜지스터, N-채널 MOSFET, P-채널 MOSFET, NPN-양극성 트랜지스터, PNP-양극성 트랜지스터 및 절연 게이트 양극성 트랜지스터(IGBT) 중 하나인,
발광다이오드(LED)를 구동하는 구동부 회로.
제 18항에 있어서,
상기 제2 트랜지스터는 저전압(LV)트랜지스터, 중전압(MV) 트랜지스터, 고전압(HV) 트랜지스터, N-채널 MOSFET, P-채널 MOSFET, NPN-양극성 트랜지스터, PNP-양극성 트랜지스터 및 절연 게이트 양극성 트랜지스터(IGBT) 중 하나인,
발광다이오드(LED)를 구동하는 구동부 회로.
삭제
제18항에 있어서,
상기 위상 제어 로직은
상기 입력 전압의 주파수를 결정하고 상기 미리 설정된 시간 간격을 각 전류조절회로에 할당하는 주파수 선택기; 및
상기 전류조절회로들 중 특정 하나를 선택하여 상기 입력 전압의 위상이 상기 미리 설정된 시간 간격과 일치하는 경우 상기 특정 전류조절회로로 신호를 전송하는 선택기를 포함하는,
발광다이오드(LED)를 구동하는 구동부 회로.
제18항에 있어서,
상기 위상 제어 로직은 상기 제1트랜지스터의 게이트와 직접 연결되는,
발광다이오드(LED)를 구동하는 구동부 회로.
제18항에 있어서,
상기 위상 제어 로직은 상기 감지증폭기와 직접 연결되는,
발광다이오드(LED)를 구동하는 구동부 회로.
제 25항에 있어서,
각각이 해당 전류조절회로의 감지증폭기와 연결되며 두 개의 기준 전압 사이에서 스위칭하는 복수의 스위치를 더 포함하는,
발광다이오드(LED)를 구동하는 구동부 회로.
제 26항에 있어서,
그룹 m에 해당하는 전류조절회로의 제1트랜지스터의 소스 전압을 감지하고 그룹m-1에 해당하는 스위치에 신호를 전송하는 감지기를 더 포함하는,
발광다이오드(LED)를 구동하는 구동부 회로.
제 26항에 있어서,
그룹m에 해당하는 상기 전류조절회로의 감지증폭기의 출력 핀은 그룹m-1에 해당하는 스위치에 연결되는,
발광다이오드(LED)를 구동하는 구동부 회로.
제 25항에 있어서,
그룹 m에 해당하는 전류조절회로의 제1트랜지스터의 소스 전압을 감지하고 그룹m-1에 해당하는 전류조절회로의 감지증폭기에 신호를 전송하는 감지기를 더 포함하는,
발광다이오드(LED)를 구동하는 구동부 회로.
제18항에 있어서,
각각이 해당 전류조절회로의 감지증폭기와 연결되며 상기 위상 제어 로직에 의하여 전송된 신호를 이용하여 두 개의 기준 전압 사이에서 스위칭하는 복수의 스위치를 더 포함하는,
발광다이오드(LED)를 구동하는 구동부 회로.
제 30항에 있어서,
상기 위상 제어 로직은 상기 감지증폭기와 직접 연결되는,
발광다이오드(LED)를 구동하는 구동부 회로.
제18항에 있어서,
상기 각 전류조절회로의 감지증폭기는 기준 전압을 제공하는 전압 소스에 연결되고, 상기 전압 소스는 기준 전류 소스와 저항을 포함하는,
발광다이오드(LED)를 구동하는 구동부 회로.
제18항에 있어서,
상기 각 전류조절회로는 상기 제2 트랜지스터와 동일한 제3 트랜지스터를 포함하고, 상기 제3 트랜지스터의 게이트는 상기 제2 트랜지스터의 게이트와 직접 연결되어 전류미러를 형성하는,
발광다이오드(LED)를 구동하는 구동부 회로.
제18항에 있어서,
LED스트링의 하향 끝단에 연결되는 과전압 감지기를 더 포함하는,
발광다이오드(LED)를 구동하는 구동부 회로.
제 34항에 있어서,
상기 과전압 감지기는 제너(Zener) 다이오드, 저항 및 상기 저항의 지점에서의 전압을 감지하도록 적용되는 감지기를 포함하는,
발광다이오드(LED)를 구동하는 구동부 회로.
제18항에 있어서,
각각이 그라운드와 해당 그룹의 제2 트랜지스터의 소스 사이에 배치되는 복수의 저항을 더 포함하는,
발광다이오드(LED)를 구동하는 구동부 회로.
제 18항에 있어서,
상기 입력 전압의 파형을 제어하는 제광(制光)스위치를 더 포함하는,
발광다이오드(LED)를 구동하는 구동부 회로.
제 18항에 있어서,
상기 전원은 정류기와 변압기를 포함하는,
발광다이오드(LED)를 구동하는 구동부 회로.