KR101807103B1

KR101807103B1 - Ac direct driving led apparatus

Info

Publication number: KR101807103B1
Application number: KR1020160038544A
Authority: KR
Inventors: 채수용; 백종복; 유승원; 박석인; 정학근; 김규덕; 박진주; 한수빈
Original assignee: 한국에너지기술연구원
Priority date: 2015-12-09
Filing date: 2016-03-30
Publication date: 2017-12-11
Also published as: KR20170069122A

Abstract

본 발명은, 교류전압을 정류하여 정류전압을 공급하는 정류부, 적어도 하나의 엘이디(LED)를 포함하는 모듈로서 서로 직렬로 연결되는 N(N은 2이상의 자연수)개의 엘이디모듈, 상기 N개의 엘이디모듈 중 하나의 엘이디모듈과 병렬로 연결되는 M(M은 2이상의 자연수)개의 병렬스위칭소자, 상기 N개의 엘이디모듈과 직렬로 연결되는 직렬스위칭소자 및 상기 정류전압의 크기에 따라 상기 N개의 엘이디모듈 중 비점등 엘이디모듈을 선택하고 상기 비점등 엘이디모듈과 병렬로 연결된 병렬스위칭소자를 턴온하며 디밍신호에 따라 상기 직렬스위칭소자를 PWM(Pulse Width Modulation)제어하는 제어부를 포함하는 엘이디 장치를 제공한다.The present invention relates to a rectifying unit for rectifying an AC voltage to supply 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 with each other, (M is a natural number of 2 or more) parallel switching elements connected in parallel with one of the LED modules, a series switching element connected in series with the N LED modules, And a control unit for selecting a non-lighting LED module and turning on a parallel switching device connected in parallel with the non-lighting LED module and controlling PWM (Pulse Width Modulation) of the series switching device according to the dimming signal.

Description

AC Direct Driving LED Apparatus

본 발명은 엘이디장치에 관한 것이다. 더욱 상세하게는 서로 직렬로 연결되는 복수의 엘이디모듈을 구동하는 기술에 관한 것이다.The present invention relates to an LED device. And more particularly to a technique for driving a plurality of LED modules 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(V_TH) 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, 부품 수를 줄이기 위해 교류 전압을 직접 사용하여 엘이디(LED)를 구동하는 장치에 관한 기술을 제공하는 것이다.In view of the foregoing, it is an object of the present invention to provide a technique relating to an apparatus for driving an LED by using an AC voltage directly to reduce the number of components.

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 >

또 다른 측면에서, 본 발명은, 교류전압을 정류하여 정류전압을 공급하는 정류부, 적어도 하나의 엘이디(LED)를 포함하는 모듈로서 서로 직렬로 연결되는 N(N은 2이상의 자연수)개의 엘이디모듈, 각각 하나의 엘이디모듈과 병렬로 연결되는 M(M은 2이상의 자연수)개의 병렬스위칭소자, 상기 N개의 엘이디모듈과 직렬로 연결되는 직렬스위칭소자 및 상기 정류전압의 크기에 따라 상기 N개의 엘이디모듈 중 비점등 엘이디모듈을 선택하고 상기 비점등 엘이디모듈과 병렬로 연결된 병렬스위칭소자를 턴온하며 디밍신호에 따라 상기 직렬스위칭소자를 PWM(Pulse Width Modulation)제어하는 제어부를 포함하는 엘이디 장치를 제공한다.According to another aspect of the present invention, there is provided a rectifying unit for rectifying an AC voltage to supply a rectified voltage, a module including at least one LED (LED), 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) parallel switching elements connected in parallel with one LED module, a series switching element connected in series with the N LED modules, and a plurality of N LED modules And a control unit for selecting a non-lighting LED module and turning on a parallel switching device connected in parallel with the non-lighting LED module and controlling PWM (Pulse Width Modulation) of the series switching device according to the dimming signal.

또 다른 측면에서, 본 발명은, 교류전압을 정류하여 정류전압을 공급하는 정류부, 적어도 하나의 엘이디(LED)를 포함하는 모듈로서 서로 직렬로 연결되는 N(N은 2이상의 자연수)개의 엘이디모듈, 각각 하나의 엘이디모듈과 병렬로 연결되는 M(M은 2이상의 자연수)개의 병렬스위칭소자, N개의 엘이디모듈과 직렬로 연결되는 직렬스위칭소자 및 상기 교류전압의 반주기 구간 중 제1구간에서 상기 정류전압의 크기에 따라 상기 엘이디모듈들 중 비점등 엘이디모듈을 선택하고 상기 비점등 엘이디모듈과 병렬로 연결된 병렬스위칭소자를 턴온하며, 상기 반주기 구간 중 제2구간에서 저전압측에 위치하는 제1병렬스위칭소자부터 순차적으로 상기 병렬스위칭소자들 중 일부 혹은 전부를 턴온하고, 디밍신호에 따라 상기 직렬스위칭소자를 제어하는 제어부를 포함하되, 상기 제어부는, M개의 게이트드라이버를 포함하고, 상기 제1병렬스위칭소자와 연결되는 게이트드라이버는 로우사이드 게이트드라이버(Low Side Gate Driver)이고, 제2병렬스위칭소자 내지 제M병렬스위칭소자와 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 병렬스위칭소자들 중 하나의 병렬스위칭소자를 턴온시키는 엘이디 장치를 제공한다.According to another aspect of the present invention, there is provided a rectifying unit for rectifying an AC voltage to supply a rectified voltage, a module including at least one LED (LED), 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) parallel switching elements connected in parallel with one LED module, a series switching element connected in series with N LED modules, and a rectifying section And a first switching element connected in parallel to the non-lighting LED module, and a second switching element connected in parallel with the non-lighting LED module to turn on the first switching element, And a control unit which turns on some or all of the parallel switching elements sequentially and controls the serial switching elements in accordance with the dimming signal Wherein the control unit includes M gate drivers, the gate driver connected to the first parallel switching device is a low side gate driver, the second parallel switching device to the Mth parallel switching device, The gate drivers connected are high side gate drivers, and the high side gate driver is connected to a DC power source voltage (VDD) and a ground, and has a diode connected to the DC power source voltage and a diode connected to the diode And a capacitor connected between the first and second parallel switching elements to turn on one of the parallel switching elements using a voltage charged in the capacitor.

또 다른 측면에서, 본 발명은, 교류전압을 정류하여 정류전압을 공급하는 정류부, 적어도 하나의 엘이디(LED)를 포함하는 모듈로서 서로 직렬로 연결되는 N(N은 2이상의 자연수)개의 엘이디모듈, 각각 하나의 엘이디모듈과 병렬로 연결되는 M(M은 2이상의 자연수)개의 병렬스위칭소자, 상기 N개의 엘이디모듈과 직렬로 연결되는 직렬스위칭소자, 상기 직렬스위칭소자로 흐르는 엘이디구동전류를 센싱하는 전류센서 및 상기 정류전압의 크기에 따라 상기 N개의 엘이디모듈 중 비점등 엘이디모듈을 선택하고 상기 비점등 엘이디모듈과 병렬로 연결된 병렬스위칭소자를 턴온하며 상기 엘이디구동전류가 설정값을 초과하면 상기 직렬스위칭소자를 오프시키는 제어부를 포함하는 엘이디 장치를 제공한다.According to another aspect of the present invention, there is provided a rectifying unit for rectifying an AC voltage to supply a rectified voltage, a module including at least one LED (LED), 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) parallel switching elements connected in parallel with one LED module, a series switching element connected in series with the N LED modules, a current sensing element driving current flowing through the serial switching element A non-pointing LED module among the N LED modules according to a sensor and a magnitude of the rectified voltage, turns on a parallel switching device connected in parallel with the non-lighting LED module, and when the LED driving current exceeds a set value, And a control unit for turning off the device.

또 다른 측면에서, 본 발명은, 교류전압을 정류하여 정류전압을 공급하는 정류부; 적어도 하나의 엘이디(LED)를 포함하는 모듈로서 서로 직렬로 연결되는 N(N은 2이상의 자연수)개의 엘이디모듈; 각각 하나의 엘이디모듈과 병렬로 연결되는 M(M은 2이상의 자연수)개의 병렬스위칭소자; 상기 N개의 엘이디모듈과 직렬로 연결되는 직렬스위칭소자; 및 상기 정류전압의 크기에 따라 상기 N개의 엘이디모듈 중 비점등 엘이디모듈을 선택하고 상기 비점등 엘이디모듈과 병렬로 연결된 병렬스위칭소자를 턴온하며, 상기 정류전압의 크기에 따라 상기 직렬스위칭소자로 흐르는 전류의 크기를 제어하는 제어부를 포함하는 엘이디 장치를 제공한다.According to another aspect of the present invention, there is provided a rectifying apparatus comprising: a rectifying unit for rectifying an AC voltage to supply a rectified voltage; A module including at least one LED (LED), comprising N LED modules (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) parallel switching elements connected in parallel with one LED module, respectively; A serial switching device connected in series with the N LED modules; And selecting a non-lighting LED module among the N LED modules according to the magnitude of the rectified voltage, turning on a parallel switching device connected in parallel with the non-lighting LED module, And a control unit for controlling the magnitude of the current.

이상에서 설명한 바와 같이 본 발명에 의하면, 엘이디(LED) 구동을 위해 교류 전압을 직접 사용함으로써 부품 수를 줄이고 비용을 절감할 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).

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.
도 10은 다른 실시예에 따른 엘이디장치의 구성을 나타낸다.
도 11은 다른 실시예의 제1예시에 따른 PWM 게이트제어신호의 파형을 나타내는 도면이다.
도 12는 도 11의 PWM 게이트제어신호를 생성하는 제어부의 내부 구성도이다.
도 13은 레퍼런스신호의 생성의 예시를 나타내는 도면이다.
도 14은 다른 실시예의 제2예시에 따른 PWM 게이트제어신호의 파형을 나타내는 도면이다.
도 15는 도 14의 PWM 게이트제어신호를 생성하는 제어부의 내부 구성도이다.
도 16은 다른 실시예의 제3예시에 따른 PWM 게이트제어신호의 파형을 나타내는 도면이다.
도 17은 도 16의 PWM 게이트제어신호를 생성하는 제어부의 내부 구성도이다.
도 18은 도 10에서 프리휠링다이오드가 더 추가된 실시예에 대한 도면이다.
도 19는 또 다른 실시예에 따른 엘이디 장치의 구성을 나타낸다.
도 20은 도 19의 실시예에 따른 엘이디장치에서 정류전압의 파형과 엘이디구동전류의 파형을 나타내는 도면이다.
도 21은 도 19에서 제어부에 포함된 직렬스위칭소자에 대한 피드백제어회로의 예시를 나타내는 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.
10 shows a configuration of an LED device according to another embodiment.
11 is a diagram showing a waveform of a PWM gate control signal according to a first example of another embodiment.
12 is an internal configuration diagram of a control unit for generating the PWM gate control signal of FIG.
13 is a diagram showing an example of generation of a reference signal.
14 is a diagram showing a waveform of a PWM gate control signal according to a second example of another embodiment.
15 is an internal configuration diagram of a control unit for generating the PWM gate control signal of FIG.
16 is a diagram showing a waveform of a PWM gate control signal according to a third example of another embodiment.
17 is an internal configuration diagram of a control unit for generating the PWM gate control signal of FIG.
FIG. 18 is a diagram of an embodiment in which a free wheeling diode is further added in FIG.
Fig. 19 shows a configuration of an LED device according to still another embodiment.
FIG. 20 is a diagram showing waveforms of a rectified voltage and waveforms of an LED driving current in an LED device according to the embodiment of FIG. 19;
Fig. 21 is a diagram showing an example of a feedback control circuit for a series switching device included in the control unit in Fig. 19; Fig.

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 symbols as 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(V_R)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(V_R)으로 형성되고, 나머지 반주기에서는 영전압(0V)이 정류전압(V_R)으로 형성된다. 그리고, 정류부(120)가 4개의 다이오드를 포함하고 있는 경우 반주기에 해당되는 교류 전압이 정류전압(V_R)으로 형성되는데, 나머지 반주기에도 같은 정류전압(V_R)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(V_R)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 the switching elements SW are connected in series with each other. 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(V_R)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(V_R)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 있다.The switching element SW may be a BJT (Bipolar Junction Transistor).

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(V_TH)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(V_R)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(V_R)을 측정한다(S310). 이때, 제어부(310)는 정류전압(V_R)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(V_R)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(V_R)이 높을수록 점등 엘이디모듈의 개수를 증가시키고 비점등 엘이디모듈의 개수는 감소시킬 수 있다. 예를 들어, 제어부(130)는 정류전압(V_R)이 최대의 크기를 나타낼 때 엘이디모듈들(LEDM_1, LEDM_2, ... , LEDM_n) 전부가 점등되도록 제어하고 정류전압(V_R)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(V_R)이 높을수록 점등 엘이디모듈의 개수를 증가시키면 높은 정류전압(V_R)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(V_R)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 t_k에서 t_k+1까지의 구간[t_k t_k ₊ ₁]에서 j개의 엘이디모듈을 점등 제어하고 t_k+1에서 t_k+2까지의 구간[t_k+1 t_k+2]에서 j+1개의 엘이디모듈을 점등 제어하고 있다.4, the controller 130 cycles in the interval [t _{_k} t _k ₊ _1] lit j of LED modules controls at 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, t_k에서의 정류전압(V_R)과 t_k+1에서의 정류전압(V_R)의 차이는 엘이디모듈(LEDM) 하나의 문턱전압(V_TH)과 같을 수 있다.At this time, the difference between the rectified voltage (V _R) and the rectified voltage at t _{k + 1} (V _R) 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 개수를 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 number of non-lit LED modules 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. . &Lt; / 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 among 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 The drivers may be high side gate drivers.

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(V_R)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(V_C1)은 캐패시터의 다른 일측 전압(V_C2)과 캐패시터(620)의 충전 전압(V_C)의 합으로 결정된다. V_C1 = V_C2 + V_C. 이때, V_C2 전압이 플로팅되어 있거나 높은 전압을 형성하고 있는 경우, VDD가 V_C1보다 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 V_C2가 그라운드와 연결될 때, 캐패시터(620)가 충전될 수 있다. V_C2는 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(V_R)의 크기가 기준 전압(V_A) 이상인 구간을 점등 제어를 위한 제1구간으로 설정하고 반주기 구간에서 정류전압(V_R)의 크기가 기준 전압(V_A) 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(V_R)의 크기가 기준 전압(V_A) 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(V_R)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 V_C1보다 커야 충전을 시작하게 되는데, 이때, 직류전원전압(VDD)이 외부 전원으로부터 공급되지 않고 정류전압(V_R)을 이용하여 생성되는 것일 경우, 제2구간에서의 정류전압(V_R)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(V_R)이 제1정류전압(V_B1) 보다 작고 제2정류전압(V_B2) 보다 큰 범위 내에 있는 구간으로 한정하고 있다.9, the controller 130 sets the second section as the charge control section in a range where the rectified voltage V _R is smaller than the first rectified voltage V _B1 and larger than the second rectified voltage V _B2 Section.

이때, 제2정류전압(V_B2)은 직류전원전압(VDD)의 크기보다 클 수 있다. 전술한 바와 같이 제어부(130)가 정류전압(V_R)을 이용하여 직류전원전압(VDD)을 생성하는 경우, 정류전압(V_R)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(V_B1)은 한 개의 엘이디모듈에 대한 문턱전압(V_TH)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(V_B1)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(V_B1)은 한 개의 엘이디모듈에 대한 문턱전압(V_TH)보다 크고 두 개의 엘이디모듈의 문턱전압(2·V_TH)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.

도 10은 다른 실시예에 따른 엘이디장치의 구성을 나타낸다.10 shows a configuration of an LED device according to another embodiment.

도 10을 참조하면, 엘이디장치(1000)는 교류전원(110)과 연결되어 있다.Referring to FIG. 10, the LED device 1000 is connected to an AC power source 110.

그리고, 엘이디장치(1000)는 정류부(120), 제어부(1130), 복수의 스위칭소자들(SW_1, SW_2, ... , SW_m) 및 복수의 엘이디모듈들(LEDM_1, LEDM_2, ... , LEDM_n)을 포함할 수 있다.The LED device 1000 includes a rectifier 120, a controller 1130, a plurality of switching elements SW_1, SW_2, ..., SW_m and a plurality of LED modules LEDM_1, LEDM_2, ..., LEDM_n ).

엘이디장치(1000)는 서로 직렬로 연결되는 복수의 엘이디모듈들(LEDM_1, LEDM_2, ... , LEDM_n)을 포함할 수 있다.The LED device 1000 may include a plurality of LED modules (LEDM_1, LEDM_2, ..., LEDM_n) connected in series with each other.

엘이디장치(1000)는 복수의 스위칭소자들(SW_1, SW_2, ... , SW_m)을 포함할 수 있다.The LED device 1000 may include a plurality of switching elements SW_1, SW_2, ..., SW_m.

엘이디장치(1000)는 복수의 엘이디모듈들(LEDM_1, LEDM_2, ... , LEDM_n)과 직렬로 연결되는 직렬스위칭소자(SWC)를 포함할 수 있다.The LED device 1000 may include a serial switching device SWC connected in series with a plurality of LED modules LEDM_1, LEDM_2, ..., LEDM_n.

직렬스위칭소자(SWC)와의 명칭의 혼동을 줄이기 위해 아래에서는 참조번호 SW_1, SW_2, ... , SW_m에 해당되는 스위칭소자들을 병렬스위칭소자들로 호칭한다.In order to reduce the confusion of the name with the serial switching device SWC, the switching devices corresponding to the reference numbers SW_1, SW_2, ..., SW_m will be referred to as parallel switching devices below.

제어부(1130)는 병렬스위칭소자(SW_1, SW_2, ... , SW_m)를 턴온 혹은 턴오프 제어함으로써 병렬스위칭소자(SW_1, SW_2, ... , SW_m)와 병렬로 연결된 엘이디모듈(LEDM)을 온오프 제어한다. 병렬스위칭소자(SW_1, SW_2, ... , SW_m)와 엘이디모듈(LEDM)은 서로 병렬 연결되어 있음으로, 제어부(1130)가 병렬스위칭소자(SW_1, SW_2, ... , SW_m)를 턴온 제어하는 경우, 엘이디모듈(LEDM)로는 전력을 공급되지 않아 해당 엘이디모듈(LEDM)은 오프된다. 반면에, 제어부(1130)가 병렬스위칭소자(SW_1, SW_2, ... , SW_m)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(V_TH)보다 커야한다.The control unit 1130 controls the LED modules M connected to the parallel switching units SW_1, SW_2, ..., SW_m in parallel by turning on or off the parallel switching units SW_1, SW_2, On-off control. Since the parallel switching elements SW_1, SW_2, ..., SW_m and the LED module LEDM are connected in parallel with each other, the controller 1130 controls the parallel switching elements SW_1, SW_2, Power is not supplied to the LED module (LEDM), and the corresponding LED module (LEDM) is turned off. On the other hand, when the control unit 1130 turns off the parallel switching elements SW_1, SW_2, ..., SW_m, 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(1130)는 정류전압(V_R)의 크기에 따라 엘이디모듈들(LEDM_1, LEDM_2, ... , LEDM_n) 중 비점등 엘이디모듈을 선택하고 이러한 비점등 엘이디모듈과 병렬로 연결된 병렬스위칭소자(SW_1, SW_2, ... , SW_m)를 턴온할 수 있다.The control unit 1130 selects a non-pointing LED module among the LED modules LED__1, LEDM_2, ..., LEDM_n according to the magnitude of the rectified voltage V _R , SW_1, SW_2, ..., SW_m) can be turned on.

제어부(1130)는 디밍신호(Sdim)에 따라 직렬스위칭소자(SWC)를 PWM(Pulse Width Modulation)제어할 수 있다.The controller 1130 can perform PWM (Pulse Width Modulation) control of the serial switching device SWC according to the dimming signal Sdim.

디밍신호(Sdim)는 엘이디장치(1000)의 밝기를 일정 비율로 줄이기 위한 신호로서 밝기에 대한 제어정보가 포함된 신호이다.The dimming signal Sdim is a signal for reducing the brightness of the LED device 1000 by a predetermined ratio and includes control information on brightness.

예를 들어, 디밍신호(Sdim)는 전압신호일 수 있는데, 1단위전압에 해당되는 디밍신호(Sdim)는 엘이디장치(1000)의 밝기를 최대로 제어하는 신호이고, 0.5단위전압에 해당되는 디밍신호(Sdim)는 엘이디장치(1000)의 밝기를 50%로 제어하는 신호일 수 있다. 실시예에 따라서는 디밍신호(Sdim)가 0단위전압이 되고, 이는 엘이디장치(1000)의 오프를 지시하는 신호일 수 있다.For example, the dimming signal Sdim may be a voltage signal. The dimming signal Sdim corresponding to one unit voltage is a signal for maximally controlling the brightness of the LED device 1000, and the dimming signal Sdim corresponding to 0.5 unit voltage (Sdim) may be a signal for controlling the brightness of the LED device 1000 to 50%. According to an embodiment, the dimming signal Sdim becomes a unit voltage of 0, which may be a signal for instructing the LED device 1000 to turn off.

디밍신호(Sdim)는 전술한 것과 같은 아날로그전압신호일 수도 있고, PWM신호일 수도 있고, 아날로그전류신호일 수도 있다. 경우에 따라서는, 디밍신호(Sdim)가 디지털데이터신호일 수도 있다.The dimming signal Sdim may be an analog voltage signal as described above, a PWM signal, or an analog current signal. In some cases, the dimming signal Sdim may be a digital data signal.

제어부(1130)는 이러한 디밍신호(Sdim)로부터 엘이디장치(1000)의 밝기에 대한 제어정보를 획득하고 이러한 제어정보에 따라 PWM의 듀티(duty)를 결정한 후 결정된 듀티를 가지는 PWM 게이트제어신호를(Spwm)를 직렬스위칭소자(SWC)로 전송할 수 있다.The controller 1130 obtains control information on the brightness of the LED 1000 from the dimming signal Sdim and determines the duty of the PWM according to the control information and outputs a PWM gate control signal having a determined duty Spwm) to the serial switching device (SWC).

제어부(1130)가 디밍신호(Sdim)에 따라 PWM 제어를 수행하지만 정류전압(VR)의 크기가 한 개의 엘이디모듈(LEDM)에 대한 문턱전압(VTH)보다 작은 경우 직렬스위칭소자(SWC)에 대한 PWM제어를 수행하지 않을 수 있다. 이런 경우에는 엘이디모듈(LEDM)이 턴온되지 않기 때문에 PWM 제어에 의한 디밍이 무의미할 수 있다.When the controller 1130 performs PWM control according to the dimming signal Sdim but the magnitude of the rectified voltage VR is smaller than the threshold voltage VTH for one LED module LEDM, PWM control may not be performed. In this case, LED module (LEDM) is not turned on, so dimming by PWM control may be meaningless.

제어부(1130)는 디밍신호(Spwm)에 포함된 디밍비율에 비례하도록 PWM의 듀티(duty)를 제어할 수 있다.The control unit 1130 can control the duty of the PWM to be proportional to the dimming ratio included in the dimming signal Spwm.

도 11은 다른 실시예의 제1예시에 따른 PWM 게이트제어신호의 파형을 나타내는 도면이다.11 is a diagram showing a waveform of a PWM gate control signal according to a first example of another embodiment.

제어부(1130)는 PWM 게이트제어신호(Spwm)의 듀티(duty)를 제어하여 엘이디장치(1000)의 디밍을 제어할 수 있다.The control unit 1130 can control the dimming of the LED device 1000 by controlling the duty of the PWM gate control signal Spwm.

듀티는 주기(T)에 대한 온타임(Ton)의 비율로 결정되는데, 제어부(1130)는 이러한 듀티를 제어하여 엘이디장치(1000)의 디밍을 제어할 수 있다.The duty is determined by the ratio of the on time (Ton) to the period (T), and the controller 1130 controls the duty to control the dimming of the LED device 1000. [

PWM 게이트제어신호(Spwm)에서 주기(T)는 고정시간일 수 있고 가변시간일 수 있다. 주기(T)가 가변시간일 경우, PWM 게이트제어신호(Spwm)의 주파수는 가변할 수 있다.In the PWM gate control signal Spwm, the period T can be a fixed time and can be a variable time. When the period T is a variable time, the frequency of the PWM gate control signal Spwm may be variable.

도 12는 도 11의 PWM 게이트제어신호를 생성하는 제어부의 내부 구성도이다.12 is an internal configuration diagram of a control unit for generating the PWM gate control signal of FIG.

도 12를 참조하면, 제어부(1130)는 레퍼런스전압생성부(1230), 삼각파생성부(1220), 비교기(1230) 및 게이트드라이버(1240)를 포함할 수 있다.12, the controller 1130 may include a reference voltage generator 1230, a triangle wave generator 1220, a comparator 1230, and a gate driver 1240.

레퍼런스전압생성부(1230)는 비교기(1230)의 양(+)단자와 연결되어 있으면서 비교기(1230)로 디밍신호를 포함하는 레퍼런스신호(Vref_dim)를 전송한다.The reference voltage generator 1230 transmits the reference signal Vref_dim including the dimming signal to the comparator 1230 while being connected to the positive terminal of the comparator 1230.

삼각파생성부(1220)는 비교기(1230)의 음(-)단자와 연결되어 있으면서 비교기(1230)로 삼각파신호(St)를 전송한다.The triangle wave generator 1220 is connected to the negative terminal of the comparator 1230 and transmits the triangle wave signal St to the comparator 1230.

이때, 레퍼런스신호(Vref_dim)가 삼각파신호(St)보다 크면 비교기(1230)는 온타임(Ton)에 해당되는 신호를 게이트드라이버(1240)로 전송하고, 레퍼런스신호(Vref_dim)가 삼각파신호(St)보다 작으면 비교기(1230)는 오프타임(Toff)에 해당되는 신호를 게이트드라이버(1240)로 전송한다.If the reference signal Vref_dim is greater than the triangular wave signal St, the comparator 1230 transmits a signal corresponding to the on time Ton to the gate driver 1240. When the reference signal Vref_dim is the triangular wave signal St, The comparator 1230 transmits a signal corresponding to the off time Toff to the gate driver 1240. [

PWM 게이트제어신호(Spwm)의 듀티는 주기(T) 대비 온타임(Ton)의 비율에 따라 결정되는데, 이러한 온타임(Ton)은 레퍼런스신호(Vref_dim)의 크기에 따라 결정된다.The duty of the PWM gate control signal Spwm is determined according to the ratio of the on time Ton with respect to the period T. The on time Ton is determined according to the magnitude of the reference signal Vref_dim.

예를 들어, 레퍼런스신호(Vref_dim)가 높은 레벨을 나타낼 수록 PWM 게이트제어신호(Spwm)의 듀티는 커지고 레퍼런스신호(Vref_dim)가 낮은 레벨을 나타낼 수록 PWM 게이트제어신호(Spwm)의 듀티는 작아진다.For example, the higher the level of the reference signal Vref_dim, the greater the duty of the PWM gate control signal Spwm, and the lower the level of the reference signal Vref_dim, the smaller the duty of the PWM gate control signal Spwm.

레퍼런스전압생성부(1210)는 이러한 레퍼런스신호(Vref_dim)를 디밍신호(Sdim) 및 정류전압(VR)을 이용하여 생성할 수 있다.The reference voltage generator 1210 can generate the reference signal Vref_dim using the dimming signal Sdim and the rectified voltage VR.

도 13은 레퍼런스신호의 생성의 예시를 나타내는 도면이다.13 is a diagram showing an example of generation of a reference signal.

도 13을 참조하면, 레퍼런스전압생성부(1210)는 정류전압(VR)의 크기를 조정하여 제1신호(S1)를 생성하고, 디밍신호(Sdim)의 크기를 조정하여 제2신호(S2)를 생성할 수 있다. 그리고, 레퍼런스전압생성부(1210)는 제1신호(S1)와 제2신호(S2)를 합쳐 제3신호(S3)를 생성할 수 있고, 이러한 제3신호(S3)를 레퍼런스신호(Vref_dim)로 출력할 수 있다.13, the reference voltage generator 1210 generates the first signal S1 by adjusting the magnitude of the rectified voltage VR, adjusts the magnitude of the dimming signal Sdim to generate the second signal S2, Lt; / RTI > The reference voltage generator 1210 can generate the third signal S3 by combining the first signal S1 and the second signal S2 and outputs the third signal S3 as the reference signal Vref_dim, .

레퍼런스전압생성부(1210)가 이와 같이 디밍신호(Sdim)와 정류전압(VR) 모두를 이용하여 레퍼런스신호(Vref_dim)를 생성하는 경우, 엘이디장치(1000)에 흐르는 전류에는 디밍 효과도 나타나고 역률 개선 효과도 나타난다.When the reference voltage generator 1210 generates the reference signal Vref_dim using both the dimming signal Sdim and the rectified voltage VR as described above, the dimming effect is also exhibited in the current flowing in the LED device 1000, The effect also appears.

한편, 제어부(1130)는 PWM 게이트제어신호(Spwm)에서 온타임(Ton)은 고정시고, 오프타임(Toff)만 가변하여 PWM의 듀티(duty)를 제어할 수 있다.On the other hand, the controller 1130 can control the duty of the PWM by varying only the off time Toff while the on time Ton is fixed in the PWM gate control signal Spwm.

도 14은 다른 실시예의 제2예시에 따른 PWM 게이트제어신호의 파형을 나타내는 도면이다.14 is a diagram showing a waveform of a PWM gate control signal according to a second example of another embodiment.

도 14를 참조하면, 제어부(1130)는 PWM 게이트제어신호(Spwm)의 오프타임(Toff)를 제어하여 엘이디장치(1000)의 디밍을 제어할 수 있다.Referring to FIG. 14, the controller 1130 controls the dimming of the LED device 1000 by controlling the off time Toff of the PWM gate control signal Spwm.

듀티는 주기(T)에 대한 온타임(Ton)의 비율로 결정되는데, 제어부(1130)는 온타임(Ton)은 고정시키고 주기(T)를 제어하여 엘이디장치(1000)의 디밍을 제어할 수 있다.The controller 1130 can control the dimming of the LED device 1000 by fixing the on time Ton and controlling the period T so that the duty have.

도 15는 도 14의 PWM 게이트제어신호를 생성하는 제어부의 내부 구성도이다.15 is an internal configuration diagram of a control unit for generating the PWM gate control signal of FIG.

도 15를 참조하면, 제어부(1130)는 레퍼런스전압생성부(1210), VCO회로(Voltage Controlled Osillator, 1520), 온타임고정부(1530) 및 게이트드라이버(1240)를 포함할 수 있다.15, the controller 1130 may include a reference voltage generator 1210, a VCO circuit (Voltage Controlled Oscillator) 1520, an on time fixing unit 1530, and a gate driver 1240.

레퍼런스전압생성부(1210)는 레퍼런스신호(Vref_dim)를 생성하여 VCO회로(1520)로 송신한다.The reference voltage generator 1210 generates a reference signal Vref_dim and transmits the reference signal Vref_dim to the VCO circuit 1520.

이때, 레퍼런스전압생성부(1210)는 정류전압(VR)의 크기를 조정하여 제1신호(S1)를 생성하고, 디밍신호(Sdim)의 크기를 조정하여 제2신호(S2)를 생성할 수 있다. 그리고, 레퍼런스전압생성부(1210)는 제1신호(S1)와 제2신호(S2)를 합쳐 레퍼런스신호(Vref_dim)를 생성할 수 있다.At this time, the reference voltage generator 1210 generates the first signal S1 by adjusting the magnitude of the rectified voltage VR, and adjusts the magnitude of the dimming signal Sdim to generate the second signal S2 have. The reference voltage generator 1210 may generate the reference signal Vref_dim by combining the first signal S1 and the second signal S2.

VCO회로(1520)는 이러한 레퍼런스신호(Vref_dim)를 이용하여 가변주파수신호를 생성할 수 있다. 이때, VCO회로(1520)는 레퍼런스신호(Vref_dim)가 커지면 가변주파수신호의 주파수가 커지고 레퍼런스신호(Vref_dim)가 작아지면 가변주파수신호의 주파수가 작아지도록 제어할 수 있다.The VCO circuit 1520 can generate a variable frequency signal using this reference signal Vref_dim. At this time, the VCO circuit 1520 can control the frequency of the variable frequency signal to become larger when the reference signal Vref_dim becomes larger and decrease the frequency of the variable frequency signal when the reference signal Vref_dim becomes smaller.

온타임고정부(1530)는 VCO회로(1520)가 생성한 가변주파수신호에 따른 PWM신호에서 온타임(Ton)을 일정하게 제어한다. 이때, 가변주파수신호에 따른 PWM신호에서 온타임(Ton)을 제외한 나머지 시간은 자동적으로 오프타임(Toff)으로 결정되게 된다.The ON time fixing unit 1530 constantly controls the ON time Ton from the PWM signal according to the variable frequency signal generated by the VCO circuit 1520. At this time, in the PWM signal according to the variable frequency signal, the remaining time excluding the on time (Ton) is automatically determined as the off time Toff.

도 16은 다른 실시예의 제3예시에 따른 PWM 게이트제어신호의 파형을 나타내는 도면이다.16 is a diagram showing a waveform of a PWM gate control signal according to a third example of another embodiment.

도 16을 참조하면, 제어부(1130)는 PWM 게이트제어신호(Spwm)의 온타임(Toff)를 제어하여 엘이디장치(1000)의 디밍을 제어할 수 있다.Referring to FIG. 16, the controller 1130 may control the dimming of the LED device 1000 by controlling the on-time Toff of the PWM gate control signal Spwm.

듀티는 주기(T)에 대한 온타임(Ton)의 비율로 결정되는데, 제어부(1130)는 오프타임(Toff)은 고정시키고 주기(T)를 제어하여 엘이디장치(1000)의 디밍을 제어할 수 있다.The controller 1130 controls the dimming of the LED device 1000 by controlling the period T by fixing the off time Toff and the duty is determined by the ratio of the on- have.

도 17은 도 16의 PWM 게이트제어신호를 생성하는 제어부의 내부 구성도이다.17 is an internal configuration diagram of a control unit for generating the PWM gate control signal of FIG.

도 17을 참조하면, 엘이디장치(1000)는 직렬스위칭소자(SWC)로 흐르는 엘이디구동전류(Ir)를 센싱하는 전류센서(Rs)를 더 포함할 수 있다.Referring to FIG. 17, the LED device 1000 may further include a current sensor Rs that senses an LED driving current Ir flowing to the serial switching device SWC.

그리고, 제어부(1130)는, 적분회로(1710)를 포함하고 있으면서 적분회로(1710)를 통해 엘이디구동전류(Ir)를 적분하고 엘이디구동전류(Ir)를 적분한 신호(S4)와 레퍼런스신호(Vref_dim)를 비교하여 PWM 게이트제어신호(Spwm)를 생성할 수 있다.The controller 1130 integrates the LED driving current Ir through the integrating circuit 1710 while including the integrating circuit 1710 and outputs the signal S4 obtained by integrating the LED driving current Ir and the reference signal Vref_dim) to generate the PWM gate control signal Spwm.

이때, 제어부(1130)는 오프타임(Toff)을 일정하게 유지시키는 오프타임고정부(1720)를 포함할 수 있다.At this time, the controller 1130 may include an off-time fixing unit 1720 for keeping the off-time Toff constant.

PWM신호의 온타임(Ton)은 적분신호(S4)와 레퍼런스신호(Vref_dim)의 비교에 의해 결정되는데, 예를 들어, 레퍼런스신호(Vref_dim)가 적분신호(S4)보다 크면 PWM신호의 온타임(Ton)구간이 형성될 수 있다.The ON time Ton of the PWM signal is determined by comparing the integral signal S4 and the reference signal Vref_dim. For example, if the reference signal Vref_dim is larger than the integral signal S4, Ton interval may be formed.

한편, 적분회로(1710)는 제1저항(R1)과 제1캐패시터(C1)로 형성될 수 있는데, 제1캐패시터(C1)에 누적되는 전하를 리셋시키기 위해 적분회로(1710)는 리셋스위치(SR1) 및 인버팅신호기(INV1)를 더 포함할 수 있다.Meanwhile, the integrating circuit 1710 may be formed of the first resistor Rl and the first capacitor C1. In order to reset the charge accumulated in the first capacitor C1, the integrating circuit 1710 may include a reset switch SR1 and an inverting signal generator INV1.

PWM신호가 오프타임(Toff)에서 로직로우를 나타내면, 인버팅신호기(INV1)가 리셋스위치(SR1)를 턴온시키고 리셋스위치(SR1)는 제1캐패시터(C1)와 병렬로 연결되어 있으면서 제1캐패시터(C1)를 방전시키게 된다.When the PWM signal indicates a logic low at the off time Toff the inverting signal INV1 turns on the reset switch SR1 and the reset switch SR1 is connected in parallel with the first capacitor C1, (C1).

한편, 제어부(1130)는 전류센서(Rs)에 의해 센싱되는 엘이디구동전류(Ir)를 이용하여 과전류방지기능을 수행할 수 있다.Meanwhile, the controller 1130 may perform the overcurrent prevention function using the LED driving current Ir sensed by the current sensor Rs.

제어부(1130)는 엘이디구동전류(Ir)가 설정값을 초과하면 직렬스위칭소자(SWC)를 오프시키는 방식으로 과전류방지기능을 수행할 수도 있다.The control unit 1130 may perform the overcurrent prevention function by turning off the serial switching device SWC when the LED driving current Ir exceeds the set value.

한편, 엘이디장치(1000)는 전체 엘이디모듈(LEDM_1, ... LEDM_m)과 병렬로 연결되는 프리휠링다이오드를 더 포함할 수 있다.The LED device 1000 may further include a free wheeling diode connected in parallel to all the LED modules LEDM_1, ..., LEDM_m.

도 18은 도 10에서 프리휠링다이오드가 더 추가된 실시예에 대한 도면이다.FIG. 18 is a diagram of an embodiment in which a free wheeling diode is further added in FIG.

도 18을 참조하면, 엘이디장치(1000)는 전체 엘이디모듈(LEDM_1, ... LEDM_m)과 병렬로 연결되는 프리휠링다이오드(Dfr)를 더 포함하고 있다.Referring to FIG. 18, the LED device 1000 further includes a free wheeling diode Dfr connected in parallel with all of the LED modules LEDM_1, ..., LEDM_m.

엘이디구동전류(Ir)가 흐르는 중에 직렬스위칭소자(SWC)가 오프되면 엘이디장치(1000)에 있는 기생인덕터에 흐르는 전류에 경로가 형성되지 않아 직렬스위칭소자(SWC)에 과전압이 유도되는 문제가 발생할 수 있다.When the serial switching element SWC is turned off while the LED drive current Ir flows, a path is not formed in the current flowing in the parasitic inductor in the LED apparatus 1000, and thus an overvoltage is induced in the serial switching element SWC .

이러한 문제를 방지하기 위해 엘이디장치(1000)는 전체 엘이디모듈(LEDM_1, ... LEDM_m)과 병렬로 연결되는 프리휠링다이오드(Dfr)를 더 포함할 수 있다.In order to prevent such a problem, the LED device 1000 may further include a freewheeling diode Dfr connected in parallel with all of the LED modules LEDM_1, ..., LEDM_m.

도 19는 또 다른 실시예에 따른 엘이디 장치의 구성을 나타낸다.Fig. 19 shows a configuration of an LED device according to still another embodiment.

도 19를 참조하면, 엘이디장치(1900)는 교류전원(110)과 연결되어 있다.Referring to FIG. 19, the LED device 1900 is connected to an AC power source 110.

그리고, 엘이디장치(1900)는 정류부(120), 제어부(1930), 복수의 스위칭소자들(SW_1, SW_2, ... , SW_m) 및 복수의 엘이디모듈들(LEDM_1, LEDM_2, ... , LEDM_n)을 포함할 수 있다.The LED device 1900 includes a rectifier 120, a controller 1930, a plurality of switching elements SW_1, SW_2, ..., SW_m and a plurality of LED modules LEDM_1, LEDM_2, ..., LEDM_n ).

엘이디장치(1900)는 서로 직렬로 연결되는 복수의 엘이디모듈들(LEDM_1, LEDM_2, ... , LEDM_n)을 포함할 수 있다.The LED device 1900 may include a plurality of LED modules LEDM_1, LEDM_2, ..., LEDM_n connected in series with each other.

엘이디장치(1900)는 복수의 스위칭소자들(SW_1, SW_2, ... , SW_m)을 포함할 수 있다.The LED device 1900 may include a plurality of switching elements SW_1, SW_2, ..., SW_m.

엘이디장치(1900)는 복수의 엘이디모듈들(LEDM_1, LEDM_2, ... , LEDM_n)과 직렬로 연결되는 직렬스위칭소자(SWC)를 포함할 수 있다.The LED device 1900 may include a serial switching device SWC connected in series with a plurality of LED modules LEDM_1, LEDM_2, ..., LEDM_n.

제어부(1930)는 병렬스위칭소자(SW_1, SW_2, ... , SW_m)를 턴온 혹은 턴오프 제어함으로써 병렬스위칭소자(SW_1, SW_2, ... , SW_m)와 병렬로 연결된 엘이디모듈(LEDM)을 온오프 제어한다. 병렬스위칭소자(SW_1, SW_2, ... , SW_m)와 엘이디모듈(LEDM)은 서로 병렬 연결되어 있음으로, 제어부(1930)가 병렬스위칭소자(SW_1, SW_2, ... , SW_m)를 턴온 제어하는 경우, 엘이디모듈(LEDM)로는 전력을 공급되지 않아 해당 엘이디모듈(LEDM)은 오프된다. 반면에, 제어부(1930)가 병렬스위칭소자(SW_1, SW_2, ... , SW_m)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(V_TH)보다 커야한다.The control unit 1930 controls the LED modules LEDM connected in parallel with the parallel switching devices SW_1, SW_2, ..., SW_m by turning on or off the parallel switching devices SW_1, SW_2, ..., SW_m On-off control. Since the parallel switching elements SW_1, SW_2, ..., SW_m and the LED module LEDM are connected in parallel to each other, the controller 1930 controls the parallel switching elements SW_1, SW_2, Power is not supplied to the LED module (LEDM), and the corresponding LED module (LEDM) is turned off. On the other hand, when the control unit 1930 turns off the parallel switching elements SW_1, SW_2, ..., SW_m, 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(1930)는 정류전압(V_R)의 크기에 따라 엘이디모듈들(LEDM_1, LEDM_2, ... , LEDM_n) 중 비점등 엘이디모듈을 선택하고 이러한 비점등 엘이디모듈과 병렬로 연결된 병렬스위칭소자(SW_1, SW_2, ... , SW_m)를 턴온할 수 있다.The control unit 1930 selects a non-pointing LED module among the LED modules LED__1, LEDM_2, ..., LEDM_n according to the magnitude of the rectified voltage V _R , SW_1, SW_2, ..., SW_m) can be turned on.

제어부(1930)는 정류전압(V_R)의 크기에 따라 직렬스위칭소자(SWC)로 흐르는 전류(Idrv, 이하 '엘이디구동전류'라 함)의 크기를 제어할 수 있다.The controller 1930 can control the magnitude of the current Idrv flowing to the serial switching device SWC according to the magnitude of the rectified voltage V _R.

엘이디장치(1900)는 직렬스위칭소자(SWC)로 흐르는 엘이디구동전류(Idrv)를 센싱하기 위해 전류센서(Rs)를 더 포함할 수 있다.The LED device 1900 may further include a current sensor Rs for sensing an LED driving current Idrv flowing to the serial switching device SWC.

제어부(1930)는 전류센서(Rs)를 통한 엘이디구동전류(Idrv)의 센싱값과 정류전압(V_R)의 센싱값를 이용하여 직렬스위칭소자(SWC)를 제어할 수 있다. 좀더 구체적인 예로서, 제어부(1930)는 전류센서(Rs)를 통한 엘이디구동전류(Idrv)의 센싱값이 정류전압(V_R)의 센싱값을 추종하도록 직렬스위칭소자(SWC)를 제어할 수 있다. 다른 측면에서 보면, 제어부(1930)는 엘이디구동전류(Idrv)의 파형이 정류전압(V_R)의 파형을 따라가도록 직렬스위칭소자(SWC)를 제어할 수 있다.The controller 1930 can control the serial switching device SWC using the sensing value of the LED driving current Idrv and the sensing value of the rectified voltage V _R through the current sensor Rs. As a more specific example, the control unit 1930 can control the serial switching device SWC so that the sensing value of the LED driving current Idrv through the current sensor Rs follows the sensing value of the rectified voltage V _R . In another aspect, the control unit 1930 can control the serial switching device SWC so that the waveform of the LED driving current Idrv follows the waveform of the rectified voltage V _R.

도 20은 도 19의 실시예에 따른 엘이디장치에서 정류전압의 파형과 엘이디구동전류의 파형을 나타내는 도면이다.FIG. 20 is a diagram showing waveforms of a rectified voltage and waveforms of an LED driving current in an LED device according to the embodiment of FIG. 19;

도 19 및 도 20을 참조하면, 제어부(1930)는 엘이디구동전류(Idrv)의 파형이 정류전압(V_R)의 파형을 따라가도록 직렬스위칭소자(SWC)를 제어한다.19 and 20, the controller 1930 controls the serial switching element SWC such that the waveform of the LED driving current Idrv follows the waveform of the rectified voltage V _R.

직렬스위칭소자(SWC)-예를 들어, BJT, MOSFET 등-는 게이트전압 혹은 베이스전류에 따라 흐르는 전류량이 조절될 수 있는데, 제어부(1930)는 직렬스위칭소자(SWC)의 게이트전압 혹은 베이스전류를 제어하여 직렬스위칭소자(SWC)를 통해 흐르는 엘이디구동전류(Idrv)를 제어할 수 있다.The control unit 1930 may control the gate voltage or the base current of the serial switching device SWC, for example, a BJT, a MOSFET, or the like, depending on the gate voltage or the base current. To control the LED driving current Idrv flowing through the serial switching element SWC.

엘이디구동전류(Idrv)는 엘이디장치(1900)로 입력되는 전류와 실질적으로 동일할 수 있는데, 이러한 측면에서, 엘이디구동전류(Idrv)와 정류전압(V_R)의 파형이 유사하게 형성된다는 것은 엘이디장치(1900)의 역률(Power Factor)이 높게 제어된다는 것을 의미하게 된다.LED drive current (Idrv) is an LED device 1900 there to be substantially the same as the current input, in this respect, is that the waveform of the LED drive current (Idrv) and rectified voltage (V _R), similarly form an LED It means that the power factor of the device 1900 is controlled to be high.

엘이디장치(1900)는 직렬스위칭소자(SWC)를 통해 엘이디구동전류(Idrv)가 정류전압(V_R)의 파형을 따라가게 제어함으로써 역률(Power Factor)을 개선할 수 있다.The LED device 1900 can improve the power factor by controlling the LED driving current Idrv to follow the waveform of the rectified voltage V _R through the serial switching device SWC.

엘이디장치(1900)는 정류전압(V_R)에 따라 병렬스위칭소자들(SW_1, SW_2, …, SW_m)의 턴온/턴오프를 제어함으로써 역률 제어를 1차적으로 수행하게 된다. 그리고, 엘이디장치(1900)는 전술한 것과 같이 직렬스위칭소자(SWC)를 제어함으로써 역률 제어를 2차적으로 수행할 수 있게 된다.The LED device 1900 primarily performs power factor control by controlling the turn-on / turn-off of the parallel switching elements SW_1, SW_2, ..., SW_m according to the rectified voltage V _R. Then, the LED device 1900 can perform secondary power factor control by controlling the serial switching device SWC as described above.

한편, 정류전압(V_R)이 일정 전압보다 낮아지면, 엘이디모듈(LEDM)을 턴온시킬 수 없게 되는데, 이러한 구간에서 제어부(1930)는 병렬스위칭소자들(SW_1, SW_2, …, SW_m)의 게이트드라이버를 충전하기 위한 작업을 수행할 수 있다.On the other hand, if the rectified voltage V _R is lower than a predetermined voltage, the LED module _M can not be turned on. In this period, the controller 1930 controls the gate of the parallel switching elements SW_1, SW_2, ..., You can perform tasks to charge the driver.

도 5 및 도 6을 참조하여, 병렬스위칭소자들(SW_1, SW_2, …, SW_m)을 제어하는 게이트드라이버의 예시에 대해 설명하였다.5 and 6, an example of a gate driver for controlling the parallel switching elements SW_1, SW_2, ..., SW_m has been described.

엘이디장치(1900)의 병렬스위칭소자들(SW_1, SW_2, …, SW_m)에도 이러한 게이트드라이버가 적용될 수 있다.These gate drivers can also be applied to the parallel switching elements SW_1, SW_2, ..., SW_m of the LED device 1900.

일 예로, 엘이디장치(1900)는 그라운드측으로 위치하는 제1병렬스위칭소자(SW_1)를 제어하는 로우사이드 게이트드라이버(LSGD)를 포함하고, 나머지 병렬스위칭소자들(SW_2, …, SW_m)을 제어하는 하이사이드 게이트드라이버(HSGD)를 포함할 수 있다.For example, the LED device 1900 includes a low side gate driver LSGD for controlling the first parallel switching device SW_1 located on the ground side, and controls the remaining parallel switching devices SW_2, ..., SW_m And a high side gate driver (HSGD).

다른 예로, 엘이디장치(1900)는 모든 게이트드라이버를 하이사이드 게이트드라이버(HSGD)로 적용할 수 있다.As another example, the LED device 1900 may apply all the gate drivers as a high side gate driver (HSGD).

이때, 하이사이드 게이트드라이버(HSGD)에 포함된 캐패시터들(예를 들어, 도 6의 620)이 충전되어야 하는데, 엘이디장치(1900)는 정류전압(V_R)의 반주기 중 제2구간에서 하이사이드 게이트드라이버(HSGD)의 캐패시터를 충전할 수 있다.At this time, the capacitors (for example, 620 in FIG. 6) included in the high side gate driver HSGD must be charged. In this second period of the half period of the rectified voltage V _R , The capacitor of the gate driver (HSGD) can be charged.

엘이디장치(1900)는 정류전압(V_R)의 반주기 구간 중 제1구간에서 N개의 엘이디모듈(LEDM) 중 비점등 엘이디모듈을 선택하고 이러한 비점등 엘이디모듈과 병렬로 연결된 병렬스위칭소자를 턴온한다. 다른 측면에서, 엘이디장치(1900)는 제1구간에서 엘이디모듈을 점등시키는 엘이디모듈 점등제어를 수행한다.The LED device 1900 selects the non-lighting LED module among the N LED modules LEDM in the first period of the half period of the rectified voltage V _R and turns on the parallel switching device connected in parallel with the non-lighting LED module . In another aspect, the LED device 1900 performs LED module lighting control for lighting the LED module in the first section.

그리고, 엘이디장치(1900)는 반주기 구간 중 제2구간에서 직렬스위칭소자(SWC)를 완전히 턴온(fully turn-on)시키고 저전압측(그라운드측)에 위치하는 병렬스위칭소자-예를 들어, 제1병렬스위칭소자(SW_1)-부터 순차적으로 턴온하여 하이사이드 게이트드라이버(HSGD)의 캐패시터에 구동전압을 충전시킬 수 있다.The LED device 1900 includes a parallel switching device that fully turns on the serial switching device SWC in the second period of the half period and is located on the low voltage side (ground side), for example, The driving voltage can be charged to the capacitor of the high side gate driver HSGD by sequentially turning on from the parallel switching element SW_1.

도 21은 도 19에서 제어부에 포함된 직렬스위칭소자에 대한 피드백제어회로의 예시를 나타내는 도면이다.도 21을 참조하면, 피드백제어회로(2130)는 전압분배기(2140), 앰프(2150) 등을 포함할 수 있다.21, the feedback control circuit 2130 includes a voltage divider 2140, an amplifier 2150, and the like, for example. .

피드백제어회로(2130)는 전압분배기(2140)를 이용하여 정류전압(V_R)에 대한 센싱값을 파지티브피드백으로 입력받고-앰프(2150)의 플러스단자로 입력받고, 전류센서(Rs)를 이용하여 엘이디구동전류(Idrv)의 센싱값을 네거티브피드백으로 입력받을 수 있다.The feedback control circuit 2130 receives the sensed value of the rectified voltage V _R using the voltage divider 2140 as the positive feedback and receives it at the positive terminal of the amplifier 2150 and outputs the current sensor Rs The sensing value of the LED driving current Idrv can be input as negative feedback.

그리고, 피드백제어회로(2130)는 이러한 정류전압(V_R)에 대한 센싱값 및 엘이디구동전류(Idrv)의 센싱값을 이용하여 직렬스위칭소자(SWC)를 제어-예를 들어, 직렬스위칭소자(SWC)의 게이트전압을 제어-할 수 있다.The feedback control circuit 2130 controls the serial switching device SWC by using the sensed value of the rectified voltage V _R and the sensed value of the LED driving current Idrv, for example, a serial switching device SWC) can be controlled.

피드백루프에서 네거티브피드백 값은 파지티브피드백 값을 추종하게 됨으로, 피드백제어회로(2130)와 같은 구성을 적용하게 되면, 엘이디구동전류(Idrv)의 파형이 정류전압(V_R)의 파형을 따라가게 된다.In the feedback loop, since the negative feedback value follows the positive feedback value, if the same configuration as the feedback control circuit 2130 is applied, the waveform of the LED driving current Idrv follows the waveform of the rectified voltage V _R do.

한편, 피드백제어회로(2130)는 디밍신호(도 19의 Sdim 참조)에 따라 정류전압(V_R)에 대한 센싱값을 조정하여 엘이디구동전류(Idrv)를 조정할 수 있다.On the other hand, the feedback control circuit 2130 can adjust the LED driving current Idrv by adjusting the sensing value for the rectified voltage V _R in accordance with the dimming signal (see Sdim in FIG. 19).

구체적인 예로서, 전압분배기(2140)에는 두 개 이상의 저항(R1, R2)이 위치하고 이중 적어도 하나의 저항(R2)은 프로그래머블 저항 혹은 가변저항으로써 제어신호(Cdim)에 의해 크기가 조정될 수 있다. 전압분배기(2140)에서 일 저항값이 변하면 센싱되는 값도 변하게 되는데, 피드백제어회로(2130)는 이러한 원리를 이용하여 디밍신호(Sdim)에 따라 정류전압(V_R)에 대한 센싱값을 조정할 수 있다. 그리고, 이러한 정류전압(V_R)에 대한 센싱값의 조정에 따라 엘이디구동전류(Idrv)가 조정될 수 있다.As a specific example, the voltage divider 2140 may include two or more resistors R1 and R2, and at least one resistor R2 may be scaled by a control signal Cdim as a programmable or variable resistor. The value to be sensed changes when the resistance value is changed in the voltage divider 2140. The feedback control circuit 2130 can adjust the sensing value for the rectified voltage V _R according to the dimming signal Sdim using this principle have. Then, the LED drive current Idrv can be adjusted in accordance with the adjustment of the sensing value with respect to the rectified voltage V _R.

도 21에서 전압분배기(2140)가 저항으로 이루어진 예를 설명하였으나, 전압분배기(2140)는 캐패시터로 이루어질 수 있고, 그 중의 일부 캐패시터는 가변캐패시터로서 제어신호(Cdim)에 의해 크기가 조정될 수 있다.Although the voltage divider 2140 is illustrated as a resistor in FIG. 21, the voltage divider 2140 may be a capacitor, and some of the capacitors may be scaled by a control signal Cdim as a variable capacitor.

한편, 제어부(1930)는 교류전압(정류전압(V_R))의 반주기 구간 중 일정 구간 동안 직렬스위칭소자(SWC)를 완전히 턴온(fully turn-on)시켜 하이사이드 게이트드라이버들의 구동전압을 충전시킬 수 있다. 그리고, 이러한 제어부(1930)의 기능은 도 21의 다이오드(D1) 블록과 같이 구현될 수 있다.Meanwhile, the controller 1930 fully turns-on the serial switching device SWC for a certain period of the half period of the AC voltage (rectified voltage V _R ) to charge the driving voltage of the high side gate drivers . The function of the control unit 1930 may be implemented as the diode D1 block of FIG.

도 21을 참조하면, 파지티브피드백-앰프(2150)의 플러스단자-으로 다이오드(D1)가 연결되고 제어부(1930)는 이러한 다이오드(D1)를 통해 턴온제어전압(Vctl)을 제공할 수 있다.21, a diode D1 is connected to the positive terminal of the positive feedback-amplifier 2150 and the control unit 1930 can provide the turn-on control voltage Vctl through the diode D1.

턴온제어전압(Vctl)은 도 20에서 설명한 제1구간에서 정류전압(V_R)에 대한 센싱값보다 작게 형성될 수 있다. 이렇게 되면, 파지티브피드백으로는 정류전압(V_R)에 대한 센싱값이 전달되게 된다.The turn-on control voltage Vctl may be formed to be smaller than the sensing value for the rectified voltage V _R in the first section described with reference to FIG. In this case, the sensing value for the rectified voltage V _R is transmitted as the positive feedback.

그리고, 턴온제어전압(Vctl)은 도 20에서 설명한 제2구간에서 정류전압(V_R)에 대한 센싱값보다 높은 전압일 수 있다. 이렇게 되면, 파지티브피드백으로는 턴온제어전압(Vctl)이 제공되게 된다.The turn-on control voltage Vctl may be higher than the sensing value for the rectified voltage V _R in the second period described with reference to FIG. In this case, the turn-on control voltage Vctl is provided as the positive feedback.

턴온제어전압(Vctl)이 일정 정도 높은 전압으로 유지되면 앰프(2150)에서 충분한 전력이 직렬스위칭소자(SWC)의 게이트로 전달되어 직렬스위칭소자(SWC)를 완전히 턴온시키게 된다. 물론, 직렬스위칭소자(SWC)가 완전히 턴온되는 것으로 설명하였으나, 실제 구현에 있어서는 완전히 턴온되지 않을 수도 있다. 직렬스위칭소자(SWC)의 드레인-소스 전압이 최소화되는 것이 바람직하나 구현하는 어플리케이션의 제약에 따라 직렬스위칭소자(SWC)가 완전히 턴온되지 않을 수도 있다.When the turn-on control voltage Vctl is maintained at a certain high voltage, sufficient power is transferred to the gate of the serial switching device SWC by the amplifier 2150 to completely turn on the serial switching device SWC. Of course, although the serial switching device SWC is fully turned on, it may not be turned on completely in actual implementation. It is desirable that the drain-source voltage of the serial switching device (SWC) be minimized, but the serial switching device (SWC) may not be fully turned on depending on the application limitations imposed.

이상에서 본 발명의 실시예에 따른 엘이디장치에 대해 살펴보았다. 이러한 실시예들에 의하면, 엘이디(LED) 구동을 위해 교류 전압을 직접 사용함으로써 부품 수를 줄이고 비용을 절감할 수 있는 효과가 있다.The LED device 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).

또한, 본 발명의 실시예에 따르면, 각 엘이디모듈(LEDM)의 사용 시간을 균일하게 유지함으로써 엘이디장치의 수명을 증대시킬 수 있다.Further, according to the embodiment of the present invention, the lifetime of the LED device can be increased by keeping the use time of each LED module (LEDM) uniform.

또한, 본 발명의 실시예에 따르면, 다수의 게이트드라이버, 특히, 하이사이드 게이트드라이버에 안정적으로 게이트 구동을 위한 전기에너지(캐패시터 충전 에너지)를 공급할 수 있다.Further, according to the embodiment of the present invention, it is possible to stably supply electric energy (capacitor charging energy) for gate driving to a plurality of gate drivers, particularly, a high side gate driver.

또한, 본 발명의 실시예에 따르면, 별도의 PFC없이 역률을 일정한 값 이상으로 유지할 수 있는 효과가 있다.Further, according to the embodiment of the present invention, the power factor can be maintained at a predetermined value or more without a separate PFC.

또한, 본 발명의 실시예에 따르면, 간단한 회로로 디밍기능을 구현할 수 있다.Further, according to the embodiment of the present invention, the dimming function can be implemented by a simple circuit.

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

A rectifying unit for rectifying the AC voltage to supply a rectified voltage;
A module including at least one LED (LED), comprising N LED modules (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) parallel switching elements connected in parallel with one LED module, respectively;
A serial switching device connected in series with the N LED modules;
A non-pointing LED module among the N LED modules according to the magnitude of the rectified voltage, turning on a parallel switching device connected in parallel with the non-lighting LED module, and performing PWM (Pulse Width Modulation) on the serial switching device according to a dimming signal. A control unit for controlling the control unit; And
And a freewheeling diode connected in parallel to all of the N LED modules,
Wherein,
A first signal obtained by adjusting the magnitude of the rectified voltage and a second signal obtained by adjusting the magnitude of the dimming signal are combined to generate a third signal, and the third signal is compared with a triangular wave to PWM control the serial switching device, And the dimming control is performed while maintaining the predetermined value or more.

The method according to claim 1,
Wherein,
And does not PWM control the serial switching device when the magnitude of the rectified voltage is less than a threshold voltage (VTH) for one LED module.

The method according to claim 1,
Wherein,
And controls the duty of the PWM to be proportional to a dimming ratio included in the dimming signal.

The method of claim 3,
Wherein,
An LED device that keeps PWM on time constant.

The method according to claim 1,
Wherein,
And changes the duty of the PWM according to the waveform of the rectified voltage.

delete

A rectifying unit for rectifying the AC voltage to supply a rectified voltage;
A module including at least one LED (LED), comprising N LED modules (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) parallel switching elements connected in parallel with one LED module, respectively;
A serial switching device connected in series with the N LED modules;
A non-pointing LED module among the N LED modules according to the magnitude of the rectified voltage, turning on a parallel switching device connected in parallel with the non-lighting LED module, and performing PWM (Pulse Width Modulation) on the serial switching device according to a dimming signal. A control unit for controlling the control unit;
A free wheeling diode connected in parallel with all of the N LED modules; And
And a current sensor for sensing an LED driving current flowing to the serial switching element,
Wherein,
A first signal obtained by adjusting the magnitude of the rectified voltage and a second signal obtained by adjusting the magnitude of the dimming signal are combined to generate a third signal, and the third signal is compared with a fourth signal obtained by integrating the LED driving current, Wherein the controller controls the dimming control while maintaining the power factor at or above a predetermined value by generating the PWM gate signal for the serial switching device by determining the ON time of the signal and maintaining the OFF time constant.

A rectifying unit for rectifying the AC voltage to supply a rectified voltage;
A module including at least one LED (LED), comprising N LED modules (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) parallel switching elements connected in parallel with one LED module, respectively;
A serial switching device connected in series with the N LED modules;
A non-pointing LED module among the N LED modules according to the magnitude of the rectified voltage, turning on a parallel switching device connected in parallel with the non-lighting LED module, and performing PWM (Pulse Width Modulation) on the serial switching device according to a dimming signal. A control unit for controlling the control unit;
A free wheeling diode connected in parallel with all of the N LED modules; And
A voltage controlled oscillator (VCO) circuit,
Wherein,
Generating a third signal by combining a first signal obtained by adjusting the magnitude of the rectified voltage and a second signal obtained by adjusting the magnitude of the dimming signal and applying the third signal to the VCO circuit to generate a variable frequency signal,
And controls the ON time in a PWM signal according to the variable frequency signal to generate a PWM gate signal for the serial switching device to perform dimming control while maintaining a power factor equal to or greater than a predetermined value.

A rectifying unit for rectifying the AC voltage to supply a rectified voltage;
A module including at least one LED (LED), comprising N LED modules (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) parallel switching elements connected in parallel with one LED module, respectively;
A serial switching device connected in series with the N LED modules; And
Selecting a non-pointing LED module among the LED modules according to a magnitude of the rectified voltage in a first section of the half period of the AC voltage, turning on a parallel switching element connected in parallel with the non-pointing LED module, A controller for turning on a part or all of the parallel switching elements sequentially from a first parallel switching element positioned on a low voltage side in a second section and controlling PWM (Pulse Width Modulation) of the series switching elements according to a dimming signal; And
And a freewheeling diode connected in parallel to all of the N LED modules,
Wherein,
M gate drivers,
The gate driver connected to the first parallel switching device is a low side gate driver,
The gate drivers connected to the second to Mth parallel switching elements are high side gate drivers,
The high-side gate driver includes:
And a diode connected to the DC power supply voltage and a capacitor connected to the DC power supply voltage VDD and the ground, and a capacitor connected to the diode, wherein one of the parallel switching elements An LED device for turning on a switching element.

10. The method of claim 9,
Wherein,
And controls the parallel switching device so that all 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.

[Claim 11 is abandoned upon payment of the registration fee.]

10. The method of claim 9,
Each of the LED modules including two or more LEDs,
Wherein the two or more LEDs are connected in series with each other or connected in parallel with each other.

10. The method of claim 9,
Wherein the number M of parallel switching elements is smaller than the number N of the LED modules and is connected in parallel with the Nth LED module connected to the high voltage terminal of the rectifying unit.

10. The method of claim 9,
Wherein the magnitude of the rectified voltage in the second section is greater than the magnitude of the DC power supply voltage.

10. The method of claim 9,
Wherein the maximum voltage of the rectified voltage in the second section is greater than a threshold voltage (VTH) for one LED module and less than a threshold voltage (2VTH) of two LED modules.

delete