KR102006007B1 - Ｌｅｄ 구동 장치 및 이를 이용한 ｌｅｄ 구동 방법 - Google Patents

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Abstract

본 발명은 LED 구동 장치 및 이를 이용한 LED 구동 방법에 관한 것으로,
본 발명의 일 측면은, 직류 전원에 의해 구동되며 상호 직렬 연결된 제1 내지 제n LED 그룹을 포함하는 광원부와, 상기 제1 내지 제n LED 그룹 각각을 통과하여 흐르는 전류를 감지하여 상기 직류 전원의 구동구간을 검출함으로써 상기 광원부에 흐르는 전류의 크기 및 경로를 제어하는 구동 제어부를 포함하는 LED 구동 장치 및 이를 이용한 LED 구동 방법을 제공한다.

Description

ＬＥＤ 구동 장치 및 이를 이용한 ＬＥＤ 구동 방법{LED Driving Apparatus and Driving Method Using the Same}
본 발명은 LED 구동 장치 및 이를 이용한 LED 구동 방법에 관한 것으로, 더욱 상세하게는, 간단한 방법으로 LED에 흐르는 전류를 안정적으로 제어하며 전력 효율을 향상시킬 수 있는 LED 구동 장치 및 이를 이용한 LED 구동 방법에 관한 것이다.
발광소자(LED, Light Emitting Device)는 GaAs, AlGaAs, GaN, InGaAlP 등의 화합물 반도체(compound semiconductor) 재료의 변경을 통해 발광원을 구성함으로써, 다양한 색의 빛을 구현할 수 있는 반도체 소자를 말한다. 이러한 발광소자는 우수한 단색성 피크 파장을 가지며 광 효율성이 우수하고 소형화가 가능하다는 장점과 친환경, 저소비전력 등의 이유로 TV, 컴퓨터, 조명, 자동차 등 여러 분야에서 널리 사용되고 있으며, 점차적으로 활용분야를 넓혀 나가고 있는 실정이다.
이러한 발광소자(LED)는 양단에 인가된 전압에 대하여 전류가 지수 함수적으로 증가하는 특성을 가지므로, 발광소자를 광원으로 이용한 조명장치를 가정이나 사무실 또는 옥외 등에서 사용하는 상용 교류(AC) 전원에 적용하는 경우, 일정한 전류를 발생시키는 정전류 회로를 이용하는 것이 일반적이다. 즉, LED는 인가되는 전압에 대해 전류가 매우 민감하게 변화하므로, 전압 변동 폭이 매우 큰 교류 전원을 입력 전원으로 이용하기 위해서는, LED에 흐르는 전류를 안정적으로 제어하기 위한 장치 또는 방법이 요구된다.
도 1은 교류 전원에 적용될 수 있는 종래의 LED 구동 회로와, 상기 LED 구동 회로의 전압 및 전류 파형을 개략적으로 나타낸 도면이다. 구체적으로, 도 1(a)는 종래의 LED 구동 회로를 개략적으로 나타낸 도면이고, 도 1(b)는 도 1(a)의 광원부(D) 및 저항(R)에 인가되는 전압(VDR)의 파형을 나타낸 도면이며, 도 1(c)는 상기 광원부(D)에 흐르는 전류(ID)의 파형을 나타낸 도면이다. 우선, 도 1(a)를 참조하면, 종래의 LED 구동 회로는 입력 교류(AC) 전원으로부터 입력된 교류 전원을 직류 전원으로 변환시키는 정류부와, 상기 정류부에서 정류된 직류 전원을 입력받아 구동되며, 복수 개의 LED를 포함하는 광원부(D) 및 상기 광원부(D)와 직렬 연결되는 저항(R)을 포함한다.
전술한 바와 같이, 입력 전원에 대하여 LED에 흐르는 전류는 지수함수적으로 변화하므로, 상기 복수 개의 LED를 포함하는 광원부(D)에 저항(R)을 직렬 연결함으로써 상기 광원부(D)에 흐르는 전류를 제한할 수 있으며, 상기 저항(R)에 의해 입력 전원의 변동(예를 들면, 220Vrms→240Vrms)에 따라 LED에 흐르는 최대(Peak) 전류가 지수함수적으로 변화하는 것을 방지할 수 있다. 이때, 상기 저항(R) 값을 크게 하면 LED에 흐르는 최대(Peak) 전류의 변화 폭을 감소시킬 수 있으나, 저항(R)에서 소비되는 전력의 비율이 높아지는 문제가 있으며, 전압이 가장 높을 때 LED에 흐르는 최대(Peak) 전류가 여전히 평균(AVG) 또는 RMS 전류에 비해 매우 높은 값을 보이므로, 파고율(Peak Factor, Crest Factor)이 크게 나타나는 문제가 있다. 또한, 도 1(c)에 도시된 바와 같이, 전류가 전체 주기 중 일부 구간에서만 흐르기 때문에, 입력 전압과 전류 파형 간의 유사성을 나타내는 지표인 역률(Power Factor), 입력 전류에 포함된 고조파 성분의 크기(Harmonic Distortion) 등을 정한 전기 사용에 관한 국제 표준 규격(IEC)을 만족시키는 데 어려움이 있으며, 입력 교류 전압의 증감에 따라 LED에 흐르는 전류가 비교적 크게 변화하기 때문에 상기 LED 구동 회로는 입력 전원의 전압 변동이 큰 경우에 적용이 어려운 문제가 있다.
도 2는 교류(AC) 전원에 적용될 수 있는 또 다른 형태의 종래 LED 구동 회로와, 상기 LED 구동 회로의 전압 및 전류 파형을 개략적으로 나타낸 도면이다. 우선, 도 2(a)를 참조하면, 종래의 LED 구동 회로는 입력 교류(AC) 전원으로부터 입력된 교류 전원을 직류 전원으로 변환시키는 정류부와, 상기 정류부에서 정류된 직류 전원을 입력받아 구동되며, 복수 개의 LED를 포함하는 광원부(D) 및 상기 광원부(D)와 직렬 연결되어 상기 광원부(D)로 입력되는 전류를 제한하는 전류제한수단(IS)을 포함한다. 상기 전류제한수단(IS)은 전류가 흐르는 방향으로 일정 크기 이상의 순방향 전압이 인가될 때만 전류원으로 작동한다. 도 2(b)는 도 2(a)의 광원부(D)에 인가되는 전압(VDR)의 파형을, 도 2(c)는 상기 광원부(D) 및 전류제한수단(IS)에 흐르는 전류(ID)의 파형을 나타낸 것으로, 전류제한수단(IS)을 이용하는 경우, 광원부(D)에 흐르는 전류의 최대(Peak) 전류값을 낮추고, 광원부(D)에 저항(R)을 사용하는 경우(도 1 참조)와 동일한 평균(AVG) 전류가 흐르도록 할 수 있다.
도 2에 도시된 LED 구동 회로에서는, 입력 교류 전원이 증가(예를 들면, 220Vrms→240Vrms)하더라도 광원부(D)에 흐르는 전류(ID)는 거의 영향을 받지 않으나, LED의 전류-전압 관계는 지수함수적으로 나타나므로 광원부(D) 양단의 전압이 일정 전압보다 낮아지는 경우, 전류는 급격하게 감소하여 거의 흐르지 않게 된다. 따라서, 도 2에 도시된 LED 구동 회로에서도, 입력 전압이 정격 전압보다 낮은 구간(P)에서는 전류가 거의 흐르지 못하므로, 도 2(c)에 도시된 바와 같이, 광원부(D)의 전류(ID) 파형은 정류된 정현파(sinusoidal wave)와 상당한 차이가 있으며, 전류(ID)의 최대값(Peak value)도 같은 RMS 값을 갖는 정류된 정현파의 최대값(Peak value)에 비하여 여전히 높은 문제가 있다.
본 발명의 목적 중 하나는, 입력 전원 전압의 변화가 큰 동작 조건에서 간단한 방법으로 LED에 흐르는 전류를 안정적으로 제어할 수 있는 LED 구동 장치 및 이를 이용한 LED 구동 방법을 제공하는 것이다.
본 발명의 목적 중 다른 하나는, 전력 효율이 향상되고 역률을 개선할 수 있는 LED 구동 장치 및 이를 이용한 LED 구동 방법을 제공하는 것이다.
본 발명의 일 측면은,
직류 전원에 의해 구동되며, 상호 순차적으로 직렬 연결된 제1 내지 제n LED 그룹을 포함하는 광원부와, 상기 제1 내지 제n LED 그룹 각각을 통과하여 흐르는 전류를 감지하여 상기 직류 전원의 구동구간을 검출함으로써 상기 광원부에 흐르는 전류의 크기 및 경로를 제어하는 구동 제어부를 포함하는 LED 구동 장치를 제공한다.
본 발명의 일 실시 예에서, 상기 구동 제어부는 상기 각각의 제1 내지 제n LED 그룹의 출력단과 연결되는 제1 내지 제n 입력 단자를 포함하고, 상기 검출된 직류 전원의 구동구간에 따라 상기 제1 내지 제n 입력 단자 중 하나로 전류가 입력되도록 제어할 수 있다.
이 경우, 상기 구동 제어부는 상기 직류 전원의 한 주기에서 상기 제1 입력 단자에서부터 제n 입력 단자로, 상기 제n 입력 단자에서부터 제1 입력 단자로 순차적으로 전류가 입력되도록 제어할 수 있다.
본 발명의 일 실시 예에서, 상기 제1 내지 제n LED 그룹 각각을 통과하여 흐르는 전류를 감지하여 상기 직류 전원의 구동 구간을 검출하는 구동구간 검출블록과, 상기 구동구간 검출블록으로부터 구동구간에 대한 정보를 전달받아 상기 구동 제어부로 입력되는 전류의 크기 및 경로를 제어하기 위한 신호를 발생시키는 전류제어블록과, 상기 전류제어블록에서 발생된 신호에 따라 상기 구동 제어부로 입력되는 전류를 구동하고 감지하며 상기 전류제어블록으로 구동 전류에 대한 정보를 전달하는 전류구동블록을 포함할 수 있다.
이 경우, 상기 전류구동블록은, 상기 제1 내지 제n LED 그룹의 출력단에서 상기 구동 제어부의 제1 내지 제n 입력 단자로 입력되는 각각의 전류를 감지하는 전류감지수단과, 상기 전류제어블록에서 발생된 제어 신호에 따라 상기 구동 제어부의 제1 내지 제n 입력 단자로 입력되는 각각의 구동 전류를 제어하는 전류제어수단을 포함할 수 있다.
또한, 상기 구동 제어부는 상기 각각의 제1 내지 제n LED 그룹 출력단의 전압을 입력 받아 상기 구동 제어부의 제1 내지 제n 입력 단자로 입력되는 전류의 크기를 제어할 수 있으며, 이때, 상기 구동 제어부는 상기 제1 내지 제n 입력 단자 중 적어도 하나의 입력 단자로 입력되는 전류가 하나 이상의 전류 레벨을 갖도록 제어할 수 있다.
이 경우, 상기 구동구간 검출블록은, 상기 제1 내지 제n LED 그룹의 출력단과 각각 연결되어 테스트 전류가 흐르는 지 여부를 확인함으로써 상기 직류 전원의 구동구간을 검출할 수 있다.
또한, 상기 구동구간 검출블록은, 상기 직류 전원의 구동구간에 따라 서로 다른 상태를 갖는 유한 상태 머신(Finite State Machine: FSM)을 포함할 수 있다. 이때, 상기 유한 상태 머신은 상기 전류구동블록의 출력단으로 흐르는 전류의 크기 또는 전류의 변화율을 입력 신호로 하여 그 상태를 변경할 수 있다.
본 발명의 일 실시 예에서, 상기 구동구간 검출블록은 상기 전류구동블록의 출력단으로 흐르는 전류의 크기를 입력 신호로 하여 상기 구동구간에 대한 정보를 생성할 수 있다.
본 발명의 일 실시 예에서, 상기 구동구간 검출블록은 상기 전류구동블록의 출력단으로 흐르는 전류의 크기를 기준 신호와 비교함으로써, 상기 구동구간에 대한 정보를 생성할 수 있다.
본 발명의 일 실시 예에서, 상기 구동구간에 대한 정보는, 하나 이상의 연속된 구동구간을 포함하도록 구성되는 복수의 구동범위 내에 상기 직류 전원이 속하는 지 여부를 각각 판단하여 생성된 복수의 신호로써 상기 전류제어블록에 전달될 수 있다.
본 발명의 일 실시 예에서, 상기 구동 제어부는, 외부로부터 디밍 신호를 입력 받아 상기 광원부에 흐르는 전류의 크기를 조절하는 디밍 신호 발생기를 더 포함할 수 있다. 이 경우, 상기 디밍 신호 발생기는, 상기 제1 내지 제n LED 그룹에 흐르는 전류의 크기를 모두 같은 비율로 변경할 수 있다.
본 발명의 일 실시 예에서, 상기 구동 제어부는 상기 직류 전원의 크기와 상기 제1 LED 그룹을 통과하는 전류의 크기가 적어도 일부 구동구간에서 반비례 하도록 제어할 수 있다.
본 발명의 일 실시 예에서, 상기 구동 제어부는 외부로부터 입력된 교류 전원을 직류 전원으로 변환하여 상기 광원부에 공급하는 정류부를 더 포함할 수 있다.
본 발명의 일 실시 예에서, 외부 전원과 상기 광원부 사이에 연결되는 라인 필터(Line Filter) 및 커먼 모드 필터(Common Mode Filter) 중 적어도 하나를 더 포함할 수 있다.
본 발명의 일 실시 예에서, 상기 직류 전원을 이용하여 상기 구동 제어부에서 필요한 전원 전압을 공급하는 전원 공급기를 더 포함할 수 있다.
본 발명의 일 실시 예에서, 상기 광원부의 온도를 감지하여 상기 광원부의 온도변화에 따라 상기 구동 제어부에 상기 광원부의 동작을 제어하기 위한 신호를 전달하는 온도 감지기를 더 포함할 수 있다.
본 발명의 일 실시 예에서, 상기 직류 전원을 입력받아 전압의 범위를 조절하여 출력하는 전원전압 조절부를 더 포함할 수 있다.
이 경우, 상기 전원전압 조절부는 능동형 PFC 회로 또는 수동형 PFC 회로일 수 있다.
또한, 상기 광원부는 복수 개이며, 상기 전원전압 조절부의 출력단에 상기 복수 개의 광원부가 병렬로 연결될 수 있다.
본 발명의 일 실시 예에서, 상기 직류 전원을 입력받아 전압의 범위를 조절하여 출력하는 전원전압 조절부를 더 포함하고, 상기 광원부는 복수 개이며 상기 전류제어블록으로부터 상기 전류구동블록과 동일한 신호를 입력받아 상기 복수 개의 광원부 중 전류구동블록에 의해 구동하지 않는 나머지 광원부를 구동하는 전류복제블록을 더 포함할 수 있다.
이 경우, 상기 전류복제블록은 구동하는 광원부의 제1 내지 제n LED 그룹 각각의 출력단으로부터 입력되는 구동 전류를 감지할 수 있다.
본 발명의 다른 측면은,
직류 전원의 구동구간 및 상기 구동구간에 대한 전류 크기를 설정하는 단계와, 상호 순차적으로 직렬 연결된 제1 내지 제n LED 그룹 각각을 통과하여 흐르는 전류를 감지하는 단계와, 상기 제1 내지 제n LED 그룹 각각을 통과하여 감지된 전류를 통해 상기 변환된 직류 전원의 구동구간을 검출하는 단계와, 검출된 구동구간에 따라 상기 제1 내지 제n LED 그룹 중 적어도 일부에 전류가 흐르도록 제어하는 단계를 포함하는 LED 구동 방법을 제공한다.
본 발명의 일 실시 예에서, 상기 정류된 직류 전원의 구동구간을 검출하는 단계는, 상기 제1 내지 제n LED 그룹을 통과하여 테스트 전류가 흐르는 지 여부를 확인하여 이루어질 수 있다.
본 발명의 일 실시 예에서, 상기 검출된 구동구간에 해당하는 정보는, 상기 제1 내지 제n LED 그룹의 출력단으로 흐르는 전류의 크기를 입력신호로 하여 생성될 수 있다.
본 발명의 일 실시 예에서, 상기 제1 내지 제n LED 그룹의 출력단으로 흐르는 전류의 크기와 기준 신호를 비교하여 상기 검출된 구동구간에 해당하는 정보를 생성하는 단계를 더 포함할 수 있다.
본 발명의 일 실시 예에서, 상기 정류된 직류 전원의 구동구간을 검출하는 단계는, 상기 정류부에서 변환된 직류 전원의 구동구간에 따라 서로 다른 상태를 갖는 유한 상태 머신(Finite State Machine: FSM)에 의해 이루어질 수 있다.
이 경우, 상기 유한 상태 머신은 상기 전류구동블록의 출력단으로 흐르는 전류의 크기 또는 전류의 변화율을 입력 신호로 하여 그 상태를 변경할 수 있다.
본 발명의 일 실시 예에서, 상기 유한 상태 머신은 상기 전류구동블록의 출력단으로 흐르는 전류의 크기를 입력 신호로 하여 클럭 신호에 따라 그 상태를 변경할 수 있다.
본 발명의 일 실시 예에서, 하나 이상의 연속된 구동구간을 포함하도록 구성되는 복수의 구동범위 내에 상기 직류 전원이 속하는지 여부를 각각 판단하여 생성된 복수의 신호로써, 상기 검출된 구동구간에 해당하는 정보를 생성하는 단계를 더 포함할 수 있다.
본 발명의 일 실시 예에서, 상기 구동구간에 대한 전류 크기는 외부 신호에 의해 가변될 수 있다.
본 발명의 일 실시 예에서, 상기 구동구간에 대한 전류 크기는 전부 또는 일부 구동구간에서 상기 외부 신호에 의해 모두 같은 비율로 가변될 수 있다.
본 발명의 일 실시 예에서, 상기 제1 내지 제n LED 그룹 중 적어도 일부에 전류가 흐르도록 제어하는 단계는, 상기 직류 전원의 반 주기에서 상기 제1 LED 그룹에서부터 상기 제n LED 그룹까지 순차적으로 전류가 흐르도록 제어할 수 있다.
본 발명의 일 실시 예에서, 상호 직렬 연결된 제1 내지 제n LED 그룹을 구동하기 위해 외부로부터 입력된 교류 전원을 직류 전원으로 변환하는 단계를 더 포함할 수 있다.
본 발명의 일 실시 예에서, 상기 변환된 직류 전원을 입력받아 전원 전압의 변동 폭을 감소시키는 단계를 더 포함할 수 있다.
이 경우, 상기 전원 전압 변동 폭을 감소시키는 단계는, 능동형 PFC 회로 또는 수동형 PFC 회로에 의해 이루어질 수 있다.
본 발명의 일 실시 예에서, 상기 제1 내지 제n LED 그룹의 중 적어도 일부에 전류가 흐르도록 제어하는 단계에서, 상기 직류 전원의 크기와 상기 제1 LED 그룹을 통과하는 전류의 크기가 적어도 일부 구동구간에서 반비례하도록 제어할 수 있다.
본 발명의 일 실시형태에 따르면, 소비 전력을 최소화하여 전력 효율이 향상된 LED 구동 장치 및 LED 구동 방법을 제공할 수 있으며,
동작 중의 온도 변화 또는 개개의 LED 정격 전압의 변화에 따른 영향을 별도로 보상할 필요가 없으므로, 다양한 특성을 갖는 광원에 대응 가능한 LED 구동 장치 및 이를 이용한 LED 구동 방법을 제공할 수 있다.
또한, 본 발명의 일 실시형태에 따르면, 동작 수명이 향상된 LED 구동 장치를 제공할 수 있다.
도 1은 교류 전원에 적용될 수 있는 종래의 LED 구동 회로와, 상기 LED 구동 회로의 전압 및 전류 파형을 개략적으로 나타낸 도면이다.
도 2는 교류(AC) 전원에 적용될 수 있는 또 다른 형태의 종래 LED 구동 회로와, 상기 LED 구동 회로의 전압 및 전류 파형을 개략적으로 나타낸 도면이다.
도 3은 본 발명의 일 실시형태에 따른 LED 구동 장치의 구성을 개략적으로 나타낸 도면이다.
도 4는 본 발명의 일 실시형태에 따른 LED 구동 장치에 적용될 수 있는 전류의 파형을 개략적으로 도시한 것이다.
도 5는 본 발명의 일 실시형태에 따른 LED 구동 장치에 적용될 수 있는 구동 제어부의 구성을 개략적으로 나타낸 도면이다.
도 6은 본 발명의 일 실시형태에 따른 LED 구동 장치에 적용될 수 있는 다른 구동 제어부의 구성을 개략적으로 나타낸 도면이다.
도 7은 본 발명의 일 실시형태에 따른 LED 구동 장치의 구동구간 검출블록의 구성을 개략적으로 나타낸 도면이다.
도 8은 도 7의 구동구간 검출블록(201)이 적용된 LED 구동 장치(1)를 개략적으로 나타낸 블록도이다.
도 9는 본 발명의 다른 실시형태에 따른 LED 구동 장치의 구동구간 검출블록의 작동을 개략적으로 나타낸 도면이다.
도 10은 도 9의 구동구간 검출블록(201')이 적용된 LED 구동 장치(1')를 개략적으로 나타낸 블록도이다.
도 11은 본 발명의 일 실시형태에 따른 LED 구동 장치의 변형 예를 개략적으로 나타낸 도면이다.
도 12는 본 발명의 일 실시형태에 따른 LED 구동 장치의 다른 변형 예를 개략적으로 나타낸 도면이다.
도 13은 본 발명의 일 실시형태에 따른 LED 구동 장치의 또 다른 변형 예를 개략적으로 나타낸 도면이다.
도 14는 본 발명의 일 실시형태에 따른 LED 구동 장치의 또 다른 변형 예를 개략적으로 나타낸 도면이다.
도 15는 본 발명의 일 실시형태에 따른 LED 구동 장치의 또 다른 변형 예를 개략적으로 나타낸 도면이다.
도 16은 도 15에 도시된 실시형태에 따른 구동 장치에서 정류부의 입력, 출력 전압 및 전원전압 조절부의 출력 전압의 파형을 개략적으로 나타낸 도면이다.
도 17은 도 15에 도시된 LED 구동 장치에 적용될 수 있는 전류의 파형을 개략적으로 도시한 것이다.
도 18은 본 발명의 또 다른 실시형태에 따른 LED 구동 장치를 개략적으로 나타낸 도면이다.
도 19는 도 18에 도시한 또 다른 실시형태에 따른 LED 구동 장치에 적용될 수 있는 구동 제어부를 개략적으로 나타낸 블록도이다.
도 20은 도 19에 도시된 구동 제어부의 일 실시형태를 개략적으로 나타낸 도면이다.
이하, 첨부된 도면을 참조하여 본 발명의 바람직한 실시형태들을 설명한다.
그러나, 본 발명의 실시형태는 여러 가지 다른 형태로 변형될 수 있으며, 본 발명의 범위가 이하 설명하는 실시 형태로 한정되는 것은 아니다. 또한, 본 발명의 실시형태는 당해 기술분야에서 평균적인 지식을 가진 자에게 본 발명을 더욱 완전하게 설명하기 위해서 제공되는 것이다. 따라서, 도면에서의 요소들의 형상 및 크기 등은 보다 명확한 설명을 위해 과장될 수 있으며, 도면상의 동일한 부호로 표시되는 요소는 동일한 요소이다.
도 3은 본 발명의 일 실시형태에 따른 LED 구동 장치의 구성을 개략적으로 나타낸 도면이다. 도 3을 참조하면, 본 실시형태에 따른 LED 구동 장치(1)는, 직류 전원에 의해 구동되며 상호 순차적으로 직렬 연결된 제1 내지 제n LED 그룹(G1, G2...Gn)을 포함하는 광원부(30)와, 상기 제1 내지 제n LED 그룹(G1, G2...Gn) 각각을 통과하여 흐르는 전류를 감지하여 상기 직류 전원의 구동구간을 검출함으로써 상기 광원부(30)에 흐르는 전류의 크기 및 경로를 제어하는 구동 제어부(20)를 포함할 수 있다.
또한, 본 실시형태에 따른 LED 구동 장치(1)는 외부로부터 입력된 교류 전원을 직류 전원으로 변환하는 정류부(10)를 더 포함할 수 있으며, 상기 정류부(10)에 의해 변환된 직류 전원은 상기 광원부(30)로 입력될 수 있다.
상기 정류부(10)는 외부로부터 인가되는 교류 전원(예를 들면, 220VAC 상용 교류 전원)을 정류하며, 하나 이상의 다이오드를 포함하는 하프 브릿지(half bridge) 구조 또는 풀 브릿지(full bridge) 구조로 이루어질 수 있다. 상기 정류부(10)로부터 정류된 출력 전압 중 상기 광원부(30)와 연결되는 쪽이 전위가 높은 쪽이며, 상기 구동 제어부(20)와 연결되는 쪽이 전위가 낮은 쪽으로, 전류는 정류부(10)에서 광원부(30)를 거쳐 구동 제어부(20)로 흐르게 된다. 본 실시형태에서는, 구동 제어부(20)와 연결된 정류부(10)의 출력 단자의 전위를 기준전위 즉 접지(GND)로 간주하였으며, 상기 정류부(10)에서 외부 교류 전원이 전파(full wave) 정류된 것을 기준으로 설명하고 있으나 반파(half wave) 정류된 경우에도 적용될 수 있음은 당업자에게 자명할 것이다.
본 실시형태와는 달리, 상기 LED 구동 장치(1)는 교류 전원을 직류 전원으로 변환하는 정류부(10)가 아닌, 별도의 전원부(100)로부터 직류 전원을 공급받을 수 있다.
상기 전원부(100)는 축전지 또는 충전지일 수 있고, 이러한 전지(Battery)를 포함하는 직류 공급 장치일 수도 있다. 그 외 태양 전지(Solar Cell), DC 제너레이터(Generator) 등 다른 형태의 에너지원으로부터 전력을 생산하는 직류 공급 장치나 이를 포함한 직류 공급 장치일 수 있으며, 교류 전원을 정류하여 얻어지는 직류 전원이나 이를 포함한 직류 공급 장치일 수 있다. 상기 전원부(100)의 출력 단자 중 상기 광원부(30)와 연결되는 쪽이 전위가 높은 쪽이며, 상기 구동 제어부(20)와 연결되는 쪽이 전위가 낮은 쪽으로, 본 발명에서는 기준전위, 즉, 접지(GND)로 이해될 수 있다. 따라서, 전류는 전원부(100)에서 광원부(30)를 거쳐 접지(GND)로 흐르게 된다.
따라서, 본 발명에서 설명하는 직류 전원은 시간에 따라 전압의 크기가 일정한 경우뿐만 아니라, 시간에 따라 크기가 변화하되 극성이 일정한 경우를 포함하는 넓은 의미의 직류 전원을 의미하는 것으로 이해될 수 있을 것이다.
도 4는 본 발명의 일 실시형태에 따른 LED 구동 장치에 적용될 수 있는 전류의 파형을 개략적으로 도시한 것이다. 구체적으로, 도 4(a)는 정류부(10)로부터 정류되어 상기 광원부(30)로 입력되는 정류된 직류 전원 전압(V)과, 상기 제1 LED 그룹(G1)에 흐르는 전류(IG1)의 파형을 나타낸 것이고, 도 4(b)는 제1 내지 제n LED 그룹(G1, G2...Gn)에 흐르는 전류(IG1, IG2...IGn)의 파형을 개략적으로 나타낸 것이며, 도 4(c)는 상기 구동 제어부(20)로 입력되는 전류(IT1, IT2...ITn)의 파형을 개략적으로 나타낸 도면이다.
본 실시형태에서, 상기 광원부(30)는 상호 순차적으로 직렬 연결된 제1 내지 제n LED 그룹(G1, G2...Gn)을 포함할 수 있고, 상기 제1 내지 제 n LED 그룹(G1, G2...Gn) 각각은 상기 구동 제어부(20)의 제1 내지 제n 입력 단자(T1, T2...Tn)와 연결될 수 있다. 상기 구동 제어부(20)는 상기 제1 내지 제n LED 그룹(G1, G2...Gn)을 통과하여 흐르는 전류를 감지하여 상기 정류부(10)에 의해 변환된 직류 전원의 구동구간을 검출하고, 검출된 구동구간에 대응하는 상기 구동 제어부(20)의 상기 제1 내지 제n 입력 단자(T1, T2...Tn) 중 어느 하나로 전류가 입력되도록 할 수 있다. 상기 광원부(30)를 구성하는 각각의 LED 그룹(G1, G2...Gn)은 적어도 하나의 LED를 포함하며, 직렬 연결, 병렬 연결 또는 직렬과 병렬 연결이 혼용된 형태의 다양한 전기적 연결관계를 갖는 LED를 포함할 수 있다.
우선, 도 3 및 도 4(a)를 참조하면, 상기 정류부(10)에 의해 정류되어 상기 광원부(30)로 입력되는 정류된 직류 전원 전압(V)은, 전파 정류된 정현파(sinusoidal wave)의 형태를 나타내고, 상기 정류부(10)의 출력단과 가장 가까운 위치에 연결된 제1 LED 그룹(G1)은, 도 4(a)에 도시된 바와 같이 정류된 직류 전원 전압(V)의 파형에 가까운 전류의 파형을 나타내도록 할 수 있다. 즉, 제1 LED 그룹(G1)에 입력되는 전류의 파형(IG1)이 정류된 정현파에 가까워지도록 함으로써, 역률(Power Factor)을 개선하고 고조파 성분의 크기를 줄일 수 있다. 이때, 상기 제1 LED 그룹(G1)의 전류(IG1)가 나타내는 파형의 형태는 정류된 직류 전원 전압(V)에 맞춰 미리 설계된 것으로, 본 실시형태에서는 상기 복수의 LED 그룹(G1, G2...Gn)의 수와 상기 제1 LED 그룹(G1)이 나타내는 전류 레벨의 수를 동일하게 도시하였으나, 이에 제한되는 것은 아니며, 복수의 연속된 구동구간에서 동일한 레벨을 갖거나, 하나의 구동구간에서 복수의 전류 레벨을 갖도록 설계하는 것도 가능하다.
구체적으로, 정류된 직류 전원이 t0 구동구간에 있는 경우에는 상기 제1 내지 제n LED 그룹(G1, G2...Gn) 중 어느 그룹에도 전류가 흐를 수 없고, 상기 정류부(10)와 가장 가까운 곳에 위치한 제1 LED 그룹(G1)이 구동될 수 있는 구동구간(t1)의 최소 전압(Vt1)에 도달했을 때, 상기 구동 제어부(20)는 제1 입력 단자(T1)로 제1 전류(IT1)가 입력되도록 제어하여, 제1 LED 그룹(G1)에 흐르는 전류(IG1)는 상기 구동 제어부(20)의 제1 입력 단자(T1)로 입력되는 전류(IT1)와 동일하게 된다.
다음으로, 직류 전원이 t2 구동구간에 있는 경우, 상기 구동 제어부(20)는 상기 제1 입력 단자(T1)로 입력되는 전류를 차단하고, 상기 제2 입력 단자(T2)로 제2 전류(IT2)가 입력되도록 하여, 상기 제1 및 제2 LED 그룹(G1, G2)에는 제2 전류(IT2)와 동일한 크기의 전류(IG1=IG2=IT2)가 흐르게 된다. 동일한 방식으로, 직류 전원 전압(V)이 최대인 tn 구동구간에서 상기 구동 제어부(20)는 제1 내지 제n-1 입력 단자(T1, T2...Tn-1)로 입력되는 전류를 차단하고, 제n 입력 단자(Tn)로 제n 전류(ITn)가 입력되도록 제어하여, 상기 제1 내지 제n LED 그룹(G1, G2...Gn)에 제n 전류(ITn=IG1=IG2...=IGn)가 흐르도록 하여, 상기 정류부(10)와 가장 가까운 곳에 위치한 제1 LED 그룹(G1)은 도 4(a)에 도시된 파형과 동일한 전류(IG1) 파형을 나타낼 수 있다.
도 4(b)를 참조하여 각 LED 그룹(G1, G2...Gn)의 전류(IG1, IG2...IGn) 파형을 살펴보면, 상기 제1 LED 그룹(G1)은 t1 내지 tn 구동구간에서 구동되므로 도 4(a)의 IG1과 동일한 파형을 나타내나, 제2 LED 그룹(G2)은 t0 및 t1 구동구간에서는 구동될 수 없고 t2 내지 tn 구동구간에서만 구동할 수 있으므로, t1 구동구간을 제외한 영역에서 IG1과 동일한 파형을 나타내며, 따라서, 제n LED 그룹(Gn)은 도 4(b)의 전류 IGn과 같은 파형을 나타내게 된다.
한편, 상기 제1 내지 제n LED 그룹(G1, G2...Gn)이 도 4(b)에 도시된 전류 파형을 나타내도록 하기 위해서, 도 4(c)에 도시된 바와 같이, 상기 구동 제어부(20)의 제1 내지 제n 입력단자(T1, T2...Tn)로 입력되는 전류의 크기 및 시점을 제어할 수 있다. 도 4(c)를 참조하면, t1 구동구간에서 상기 구동 제어부(20)의 제1 입력단자(T1)로 제1 전류(IT1)가, t2 구동구간에서 제2 입력단자(T2)로 제2 전류(IT2)가, tn 구동구간에서 제n 입력단자(Tn)로 제n 전류(ITn)가 입력되도록 제어함으로써, 각 구동구간에서 제1 LED 그룹(G1), 제1 및 제2 LED 그룹(G1, G2), 제1 내지 제n LED 그룹(G1, G2...Gn) 각각에 제1, 제2 및 제n 전류(IT1, IT2, ITn)가 흐르도록 할 수 있다.
도 5는 본 발명의 일 실시형태에 따른 LED 구동 장치에 적용될 수 있는 구동 제어부의 구성을 개략적으로 나타낸 도면이다. 도 5를 참조하면, 본 실시형태에 따른 구동 제어부(20)는 직류 전원의 구동구간을 검출하는 구동구간 검출블록(201), 상기 구동 제어부(20)로 입력되는 전류의 크기 및 경로를 제어하기 위한 신호를 발생시키는 전류제어블록(202) 및 상기 구동 제어부(20)로 입력되는 제1 내지 제n 전류(IT1, IT2...ITn)를 구동하고 감지하는 전류구동블록(203)을 포함할 수 있다. 상기 구동구간 검출블록(201)은 상기 제1 내지 제n LED 그룹(G1, G2...Gn) 각각을 통과하여 흐르는 전류를 감지함으로써 상기 직류 전원의 구동구간을 검출할 수 있으며, 상기 전류제어블록(202)은 상기 구동구간 검출블록(201)으로부터 구동구간에 대한 정보를 전달받고, 상기 전류구동블록(203)으로부터 각 구동 전류에 해당하는 신호를 전달받아 구동 제어부(20)로 입력되는 전류의 크기 및 경로를 제어할 수 있다. 한편, 상기 전류구동블록(203)은 구동 제어부(20)로 입력되는 제1 내지 제n 전류(IT1, IT2...ITn)를 감지하여 상기 전류제어블록(202)으로 각 구동 전류에 해당하는 신호를 출력할 수 있다.
상기 전류구동블록(203)은 제1 내지 제n LED 그룹(G1, G2...Gn)을 통과하여 구동 제어부(20)의 제1 내지 제n 입력 단자(T1, T2...Tn)로 입력되는 제1 내지 제n 전류(IT1, IT2...ITn)를 감지하는 전류감지수단(203a)과, 상기 전류제어블록(202)에서 발생된 제어 신호에 따라 구동 전류를 제어하는 전류제어수단(203b)을 구비할 수 있다. 본 실시형태에서, 상기 전류감지수단(203a)은 저항(R1, R2...Rn)을 이용하여 상기 저항(R1, R2...Rn) 사이에 걸리는 전압을 통해 제1 내지 제n 전류(IT1, IT2...ITn)를 감지할 수 있다. 이에 제한되는 것은 아니나, 상기 전류감지수단(203a)으로 적용된 저항(R1, R2...Rn)의 일단을 접지(GND)함으로써, 그 타단의 전압만을 측정하여 상기 저항에 걸리는 전압을 용이하게 측정할 수 있다.
또한, 도 5에 도시된 바와 같이, 상기 전류제어수단(203b)은 상기 전류제어블록(202)으로부터 입력된 제어 신호에 따라 구동 전류를 가변할 수 있도록, MOSFET(M1, M2...Mn)으로 구현할 수 있으나, 이에 제한되는 것은 아니며, BJT, JFET, DMOSFET 또는 이들의 조합으로 구현하는 것도 가능하다. 그 밖에 지금까지 알려진 다른 전류제어수단이나 이들의 조합으로 구동 전류를 제어할 수도 있을 것이다.
전류제어블록(202)은 구동 제어부(20)의 제1 내지 제n 입력 단자(T1, T2...Tn)로 입력되는 구동 전류에 해당하는 신호를 복수 개의 단자(S1, S2...Sn)를 통해 입력받으며, 입력된 신호에 따라, 복수 개의 단자(C1, C2...Cn)를 통해 상기 전류제어수단(203b)으로 제어 신호를 출력하여 상기 전류제어수단(203b)에 흐르는 전류를 제어할 수 있다. 이때, 상기 전류제어블록(202)은 구동구간 검출블록(201)으로부터 직류 전원의 구동구간에 대한 정보를 전달받아, 각각의 구동구간에 대해 설정된 전류의 크기 및 경로를 결정할 수 있다. 상기 구동구간 검출블록(201)에서 구동구간을 검출하는 방법은, 도 7 내지 도 10을 이용하여 후술하기로 한다.
도 6은 본 발명의 일 실시형태에 따른 LED 구동 장치에 적용될 수 있는 다른 구동 제어부의 구성을 개략적으로 나타낸 도면이다. 본 실시형태에 따른 구동 제어부(20')는 도 5에 도시된 실시형태와는 달리, 상기 구동 제어부(20')의 각 입력 단자의 전압을 반영하여 상기 구동 제어부(20')를 통해 흐르는 전류를 제어할 수 있다. 구체적으로, 제1 내지 제n LED 그룹(G1, G2...Gn)의 출력단의 전압을 입력받아(VS1, VS2...VSn) 제1 내지 제n LED 그룹(G1, G2...Gn)에 흐르는 전류를 하나의 레벨이 아닌 여러 가지 전류 레벨로 변경시키며 구동할 수 있으며, 따라서, 제1 LED 그룹(G1)의 전류 파형(IG1)을 보다 정현파에 가까워지도록 구현할 수 있다.
또한, 제1 내지 제n LED 그룹(G1, G2...Gn)의 출력단의 전압이 높은 상태에서 구동되는 경우(예를 들면, 120Vrms 용으로 만들어진 LED 조명등을 220Vrms에 연결하는 경우), LED 구동 장치에서 큰 전력 소모가 발생하게 되며, 이로 인해 LED 구동 장치에서 고열이 발생하여 부품이나 회로가 손상되는 문제가 있을 수 있다. 그러나, 본 실시형태의 경우, 각 LED 그룹의 출력단의 전압에 따라 구동 전류를 차단 또는 감소시킴으로써 고열에 의한 장치의 파손 또는 화재를 예방하는 효과를 얻을 수 있다.
본 실시형태의 경우, 구동 제어부(20')의 각 입력 단자의 전압으로부터 어떤 LED 그룹이나 회로 상에서 단선 또는 단락이 있는지 여부를 쉽게 확인할 수 있다. 예를 들어, 하나의 LED 그룹에 단선이 있는 경우 인접한 상기 구동 제어부(20')의 입력 단자간에 전압의 차이가 정상 구동 시보다 크게 나타나고, 단락이 일어난 경우에는 이와 반대로 전압 차이가 작게 나타날 수 있다. 따라서, 회로의 단선 또는 단락 상태를 파악하여 조명기구가 이상 상태에서 동작하는 것을 제한함으로써 조명기구의 안전성을 높이는데도 활용될 수 있다.
도 7은 본 발명의 일 실시형태에 따른 LED 구동 장치의 구동구간 검출블록의 구성을 개략적으로 나타낸 도면이다. 도 7을 참조하면, 본 실시형태에 따른 구동구간 검출블록(201)는, 복수의 LED 그룹(G1, G2...Gn) 각각을 통과하여 흐르는 테스트 전류를 감지하여 상기 직류 전원의 구동구간(t0 ~ tn)을 검출하고, 검출된 정보를 전류제어블록(202)에 전달함으로써, 상기 광원부(30)에 흐르는 전류의 크기 및 경로를 제어하도록 할 수 있다. 구체적으로, 본 실시형태에 따른 구동구간 검출블록(201)은, 전류감지수단(2012a)과 전류제어수단(2012b)을 포함하는 전류제어·감지수단(2012)과, 상기 전류제어·감지수단(2012)으로부터 신호를 입력받고, 상기 전류 제어·감지수단(2012)으로 테스트 전류가 흐르도록 제어 신호를 출력하며, 직류 전원의 구동구간을 검출하여 출력하는 전류제어·검출블록(2011)을 포함할 수 있다.
본 실시형태에 따른 구동구간 검출블록(201)은, 각각의 제1 내지 제n LED 그룹(G1, G2...Gn) 출력단과 연결된 제1 내지 제n 입력 단자(T1', T2'...Tn')를 포함하며, 상기 제1 내지 제n 입력 단자(T1', T2'...Tn')로 일정한 테스트 전류(IT1', IT2'...ITn')가 흐르는지 여부를 확인하여 상기 직류 전원의 구동구간을 검출할 수 있다.
다시 도 3 및 도 4를 참조하면, 직류 전원의 구동구간이 t0일 때는 상기 제1 내지 제n LED 그룹(G1, G2...Gn) 중 어느 그룹에도 전류가 흐를 수 없으므로, 상기 구동구간 검출블록(201)의 제1 내지 제n 입력 단자(T1', T2'...Tn')에도 테스트 전류가 흐르지 않는다. 직류 전원이 t1 구동구간에 있을 때는 상기 제1 LED 그룹(G1)의 출력단과 연결된 상기 구동구간 검출블록(201)의 제1 입력단자(T1')와 접지(GND) 사이에 전위차가 존재하므로, 상기 구동구간 검출블록(201)의 제1 입력 단자(T1')에만 테스트 전류가 흐르게 된다.
다음으로, 직류 전원이 t2 구동구간에 있을 때, 상기 제1 및 제2 LED 그룹(G1, G2)의 출력단과 각각 연결된 상기 구동구간 검출블록(201)의 제1 및 제2 입력단자(T1', T2')와 접지(GND) 사이에 전위차가 존재하므로, 상기 제1 및 제2 입력 단자(T1', T2')로 테스트 전류가 흐르게 되며, 같은 방식으로, 직류 전원 전압(V)이 가장 높은 tn 구동구간에서는 제1 내지 제n LED 그룹(G1, G2...Gn)의 출력단과 각각 연결된 구동구간 검출블록(201)의 모든 입력 단자(T1', T2'...Tn')와 접지(GND) 사이에 전위차가 존재하여 제1 내지 제n 입력 단자(T1', T2'...Tn')로 테스트 전류가 모두 흐를 수 있다.
따라서, 구동구간 검출블록(201)은 제1 내지 제n 입력 단자(T1', T2'...Tn')에서 감지되는 테스트 전류를 통해 상기 직류 전원의 구동구간(t0, t1...tn)을 검출할 수 있으며, 검출된 직류 전원에 대한 정보를 전류제어블록(202)으로 전달하여, 상기 전류제어블록(202)을 통해 상기 제1 내지 제n LED 그룹(G1, G2...Gn)에 흐르는 전류의 크기 및 경로를 제어하도록 할 수 있다.
본 실시형태에서, 상기 구동구간 검출블록(201)을 구성하는 전류제어·감지수단(2012)은 상기 구동 제어부(20)를 구성하는 전류구동블록(203)과 그 구성이 유사하나 적용 목적 및 그 기능이 상이하므로 별도로 구성되어야 하며, 상기 구동구간 검출블록(201)에서 구동하는 테스트 전류는, 상기 제1 내지 제n LED 그룹(G1, G2...Gn)을 구동하는 구동 전류(IG)에 영향을 주지 않고 구동구간 검출블록(201)에서 소모되는 전력을 최소화할 수 있도록, 상기 제1 내지 제n LED 그룹(G1, G2...Gn)을 구동하기 위한 전류보다 충분히 작은 값으로 설정될 수 있다.
본 실시형태에 따르면, 구동구간 검출블록(201)을 통해 상기 제1 내지 제n LED 그룹(G1, G2...Gn)을 통과하여 흐르는 전류를 연속적으로 감지하여 상기 광원부(30)에 흐르는 전류의 경로 및 크기의 변경 시점을 결정하므로, 전류의 경로 및 크기의 변경이 각 LED 그룹을 구동하는 데 필요한 최소 전압(예를 들면, 도 4에서 제2 LED 그룹(G2)의 경우 Vt2)에서 자동적으로 이루어지게 된다. 따라서, 전류가 흐르지 못하는 구간이 없도록 하기 위해 최소 구동 전압에 일정한 마진(margin)을 두고 제어할 필요가 없으므로 구동 제어부(20) 각각의 입력 단자 전압이 최소값으로 유지되며, 그 결과, 소비 전력을 최소화하여 전력 효율을 향상시킬 수 있다.
또한, 본 실시형태의 경우 광원부(30)의 전압-전류 관계에 다소 변화가 발생하더라도 이를 구동구간 검출 시에 반영하여 전류의 경로를 변경할 수 있기 때문에, LED 정격 전압의 변동이 광원부(30)의 동작에 미치는 영향이 매우 적다. 따라서, 복수 개의 LED 그룹(G1, G2...Gn)을 구성하는 LED들의 정격 전압이 비교적 높은 산포를 갖는 경우에도 적용 가능하며, 그 결과, LED의 생산 비용을 감소시킬 수 있다. 또한, 온도 변화에 의한 LED의 정격 전압의 변화도 구동 시에 마찬가지로 모두 반영되므로, 온도 변화에 따른 영향을 별도로 보상할 필요가 없다.
한편, 본 발명의 일 실시형태에 따르면, 사용자가 정류된 직류 전원 전압(V)의 파형에 가깝도록 각각의 LED 그룹(G1, G2...Gn)을 구성하고, 전류의 크기 및 경로를 결정하여 입력 전류(IG1)를 설계할 수 있으므로, 광원부(30)를 구성하는 LED의 전류-전압 특성에 대한 제약이 적다는 장점이 있다. 예를 들면, 220Vrms로 동작하는 조명장치에서 LED의 숫자를 반으로 줄이거나 각 LED의 정격 전압을 반으로 줄여 그대로 110Vrms 전원에 적용할 수 있으므로, 외부 전원 전압이 바뀔 때 LED 구동 장치의 변화 없이도 용이하게 대응 가능하다. 또한, 본 실시형태에 따르면, 교류 전원을 평활하기 위한 평활 커패시터를 사용하지 않으므로, LED 구동 회로의 수명을 크게 향상시킬 수 있다.
도 8은 도 7의 구동구간 검출블록(201)이 적용된 LED 구동 장치(1)를 개략적으로 나타낸 블록도이다. 도 7을 참조하면, 본 실시형태에 따른 LED 구동 장치(1)는 직류 전원에 의해 구동되며, 상호 순차적으로 직렬 연결된 제1 내지 제n LED 그룹을 포함하는 광원부(30)와, 상기 제1 내지 제n LED 그룹 각각을 통과하여 흐르는 전류를 통해 상기 직류 전원의 구동구간을 검출함으로써 상기 광원부(30)에 흐르는 전류의 크기 및 경로를 제어하는 구동 제어부(20)를 포함하며, 상기 구동 제어부(20)는, 상기 제1 내지 제n LED 그룹 각각을 통과하여 흐르는 전류를 통해 상기 직류 전원의 구동구간을 검출하는 구동구간 검출블록(201), 상기 구동구간 검출블록(201)으로부터 구동구간에 대한 정보 및 구동 제어부(20)의 제1 내지 제n 입력 단자로 입력되는 각각의 전류에 해당되는 신호를 전달받아 상기 구동 제어부(20)로 입력되는 전류의 크기 및 경로를 제어하기 위한 신호를 발생시키는 전류제어블록(202) 및 상기 전류제어블록(202)에서 발생된 신호에 따라 상기 구동 제어부(20)로 입력되는 전류를 제어하고 감지하여 그 감지된 신호를 상기 전류제어블록(202)으로 출력하는 전류구동블록(203)을 포함할 수 있다.
본 실시형태에 적용되는 구동구간 검출블록(201)은 도 7에 도시된 형태가 적용될 수 있으며, 도 8에 도시된 바와 같이, 상기 구동구간 검출블록(201)은 상기 광원부(30)를 구성하는 제1 내지 제n LED 그룹(G1, G2...Gn)의 출력단과 각각 연결되어, 상기 제1 내지 제n LED 그룹(G1, G2...Gn)의 각 출력단으로부터 입력되는 테스트 전류를 감지하여 직류 전원의 구동구간을 검출할 수 있다.
도 9는 본 발명의 다른 실시형태에 따른 LED 구동 장치의 구동구간 검출블록의 작동을 개략적으로 나타낸 도면이다. 본 실시형태에 따른 구동구간 검출블록(201')은 유한 상태 머신(Finite State Machine: FSM)을 포함하여 구성될 수 있으며, 도 9는 본 실시형태에 적용될 수 있는 FSM의 상태 천이도(State Transition Diagram)를 나타낸 것이다. FSM은 여러 가지 상태를 가지며 현재의 상태와 입력에 따라 다른 상태로 바뀌도록 설정된 장치로, 일반적으로 이러한 장치를 사용하는 경우 각 상태마다 수행할 동작이 미리 정해져 있다.
도 9를 참조하면, 본 실시형태에 따른 구동구간 검출블록(201')의 상태는 T0 내지 Tn으로 표현될 수 있으며, T0는 직류 전원 전압(V)이 매우 낮아 제1 LED 그룹(G1)을 구동할 수 없는 상태로, 따라서, 제1 내지 제n LED 그룹(G1, G2...Gn)이 모두 전류를 흘리지 않으며, T1은 직류 전원이 제1 LED 그룹(G1)만을 구동할 수 있는 구간에 있는 상태로, 구동 제어부(20)의 제1 입력 단자(T1)를 통해 제1 전류(IT1)가 입력되도록 제어되어 제1 LED 그룹(G1)에 전류 IG1(=IT1)가 흐르는 상태이다. T2는 직류 전원이 제1 및 제2 LED 그룹(G1, G2)만을 구동할 수 있는 상태로, 이때, 상기 구동 제어부(20)는 상기 제1 입력 단자(T1)를 차단하고 제2 입력 단자(T2)를 통해 제2 전류(IT2)가 흐르도록 제어하며, Tn은 직류 전원 전압(V)이 높아서 제1 내지 제n LED 그룹(G1, G2...Gn)을 구동할 수 있는 상태로, 구동 제어부(20)가 제1 내지 제n-1 입력 단자(T1, T2...Tn-1)를 차단하고 제n 입력 단자(Tn)로 제n 전류(ITn)가 입력되도록 제어하여 제1 및 제n LED 그룹(G1, G2...Gn)에 모두 제 n전류(ITn)가 흐르는 상태를 나타낸다. 도 9를 참조하면, FSM은 T0 상태에서 제1 전류(IT1)의 급격한 증가가 있을 때 T1 상태로 변경되며, T1 상태에서 제1 전류(IT1)의 급격한 감소가 있을 때 T0 상태로 변경되는 것을 볼 수 있다.
본 실시형태에 따르면, 직류 전원 전압(V)의 증가 또는 감소에 따라, 상기 제1 내지 제n LED 그룹(G1, G2...Gn)의 출력단에 흐르는 전류의 변화를 상기 전류구동블록(203)이 감지하게 되며, 상기 전류구동블록(203)으로 입력되는 단자 중 어느 하나에서 전류가 급격히 증가하거나 감소하는 순간에 FSM의 상태(State)가 변화하도록 할 수 있다. 보다 구체적으로, 상기 구동 제어부(20)의 제1 내지 제n 입력 단자(T1, T2...Tn) 중 어느 하나에서 전류가 급격히 증가하거나 감소하는 시점을 인지하여 FSM의 상태를 변화시키거나, 상기 제1 내지 제n 입력 단자(T1, T2...Tn) 중 어느 하나에서 전류가 일정 값 이상으로 증가하거나 혹은 이하로 감소하는 때를 인지하여 FSM의 상태를 변화시킬 수 있다.
도 10은 도 9의 구동구간 검출블록(201')이 적용된 LED 구동 장치(1')를 개략적으로 나타낸 블록도이다. 본 실시형태에 적용되는 구동구간 검출블록(201')은 도 9에 도시된 형태가 적용될 수 있으며, 도 8에 도시된 LED 구동 장치(1)와는 달리, 상기 구동구간 검출블록(201')은 전류구동블록(203)의 출력 신호를 입력 신호로 받아, 전류제어블록(202)에 직류 전원에 대한 정보를 연속적으로 전달할 수 있다. 따라서, 본 실시형태에 따른 LED 구동 장치(1')는, 직류 전원의 구동구간이 변하는 시점에서 시간지연 없이 제1 내지 제n LED 그룹(G1, G2...Gn)에 입력되는 전류의 경로와 크기를 변경할 수 있다.
본 실시형태에 따르면, 도 7에 도시된 구동구간 검출블록(201)과는 달리, 직류 전원이 어떤 구간에 있는지를 계속해서 파악하는 것이 아니라, 전류구동블록(203)의 출력단으로 흐르는 전류의 변동을 입력 신호로 사용함으로써 구동구간의 변화를 실시간으로 파악할 수 있다. 이때, FSM의 입력으로 사용되는 신호는 전류구동블록(203)의 출력단으로 흐르는 전류의 시간에 대한 변화율의 크기 또는 전류가 일정 레벨을 기준으로 상대적인 크기에 변화가 있는지 즉, 상대적인 크기가 1 이상인지 여부를 기준으로 생성될 수 있다. FSM은 새로운 입력 신호가 들어오기 전까지 같은 상태에 머물면서 그 상태를 전류제어블록(202)에 보내며, 새로운 입력 신호가 들어오면 그 입력에 따라 새로운 상태로 바뀌게 되고 새로운 상태를 출력 신호로 전달할 수 있다. 따라서, 전류제어블록(202)은 연속적으로 테스트 전류를 감지하여 구동구간을 검출하는 경우와 동일하게 동작할 수 있으며, FSM은 입력 신호의 변화 순간에 맞추어 새로운 구동구간에 대한 정보를 출력할 수 있다.
FSM의 상태를 변경시키는 또 다른 방법으로 전류구동블록(203)에서 출력되는 신호 즉, 구동 제어부(20)의 각 입력 단자를 통해 흐르는 구동 전류의 크기를 입력 신호로 사용할 수 있다. 이때, FSM은 클럭 신호에 따라 일정 시간 간격으로 입력 신호에 반응하여 새로운 상태로 바뀌도록 설계될 수 있다. 이 경우에 구동구간 검출블록(201')는 클럭 신호의 매 주기마다 직류 전원의 구동구간을 검출하여 구동구간에 대한 정보를 출력할 수 있다.
FSM을 사용하여 LED를 구동하는 경우, 직류 전원이 다음 구동구간으로 넘어가는 것을 검출하기 위해, 현재 구동하는 입력 단자 (예를 들면, 도 3의 T1) 외에 그보다 높은 직류 전원 전압(V)에서 구동되는 인접 입력 단자(예를 들면, 도 3의 T2)로 전류가 흐를 수 있도록 전류제어블록(202)이 경로를 미리 열어 주어야 한다. 전류가 더 높은 직류 전원 전압에서 구동되는 인접 입력 단자를 통해 그 입력 단자의 구동 레벨에 급격히 가까워지거나 일정 레벨을 넘게 되면, FSM이 변화를 인지하여 다음 동작 상태로 변경되고 새로운 상태를 전류제어블록(202)으로 전달하게 된다. 반면에, 도 7에 도시된 구동구간 검출블록(201)의 경우에는 전류제어블록(202)이 현재 구동하는 입력 단자 외에 다른 입력 단자로 전류가 흐를 수 있도록 하기 위해 미리 인접 입력 단자의 경로를 열어줄 필요가 없으나, FSM을 사용하는 경우와 같이 전류의 경로를 미리 열어주더라도 무방하다.
이하에서는, 도 10에서 도시한 바와 같이 전류구동블록(203)에서 출력하는 신호 즉, 구동 제어부(20)의 각 입력 단자를 통해 흐르는 구동 전류의 크기를 입력 신호로 하여 직류 전원의 구동구간에 대한 정보를 출력하는 또 다른 실시 형태에 대하여 살펴보기로 한다.
직류 전원의 구동구간에 대한 정보는 상기 전류구동블록(203)이 직류 전원이 서로 다른 특정 구동범위에 속하는지 여부를 각각 판단하여, 그 결과를 상기 전류제어블록(202)에 출력함으로써 전달될 수 있다. 즉, 직류 전원의 구동구간이 제2 내지 제n 구동구간(t2 내지 tn)의 범위에 속하는지 여부, 직류 전원의 구동구간이 제3 내지 제n 구동구간(t3 내지 tn)의 범위에 속하는지 여부 및 직류 전원의 구동구간이 제n 구동구간(tn)인지 여부 등이 전달될 수 있다. 이와 같이, 구동구간 검출블록(201, 201')은 직류 전원의 구동구간이 서로 다른 특정 구동범위에 속하는지 여부를 나타내는 복수의 신호를 출력함으로써 구동구간에 대한 정보를 전류제어블록(202)에 전달할 수 있다. 여기에서, 구동구간의 범위 또는 간단히 구동범위는 하나 이상의 연속된 구동구간을 의미한다. 예를 들면, 서로 다른 구동범위는 [t1], [t2], [tn], [t1, t2], [t0, t1, t2], [t1 ~ tn] 및 [t2 ~ tn] 등이 될 수 있다. 구동범위를 예시하기 위해 사용된 기호의 의미는 다음과 같다. 한 쌍의 대괄호([])는 하나의 구동범위를 나타낸다. 복수의 구동구간을 구분하기 위해 쉼표(,)를 사용하였으며, 구동구간의 시작과 끝을 표기하여 위하여 내지(~)를 사용하였다. 한 쌍의 대괄호 내에서 구동구간을 나열하는 순서는 무관하여, 시작과 끝이 서로 바뀌어도 무관하다. 즉, [t0, t1, t2], [t2, t0, t1], [t0 ~ t2], [t2 ~ t0]는 모두 같은 구동범위를 나타낸다. 단, t0 및 t1, t1 및 t2는 서로 연속된 구동구간이다.
여기서, 직류 전원이 특정 구동범위(예를 들면, [t2 ~ tn])에 속하는지 여부는 전류구동블록(203)에서 출력되는 신호 즉, 제1 내지 제n 전류 감지 신호 중 제2 내지 제n 전류 감지 신호를 각각의 기준 신호와 비교하여 결정될 수 있다. 즉, 제2 내지 제n 전류 감지 신호 중 적어도 하나가 각각의 기준 신호보다 클 때 직류 전원의 구동구간은 제2 내지 제n 구동구간에 속하는 것으로 판단될 수 있다. 본 실시형태에서, 구동구간에 대한 정보는 시간에 대하여 연속적으로 검출될 수 있다.
한편, 전류제어블록(202)은 직류 전원이 제2 내지 제n 구동구간(t2 ~ tn)의 범위([t2 ~ tn])에 속하는지 여부에 따라 구동 제어부(20)의 제1 입력 단자의 전류(IT1)를 차단하거나 미리 설정된 크기로 구동할 수 있다. 이와 유사하게, 직류 전원이 제3 내지 제n 구동구간(t3 ~ tn)의 범위([t3 ~ tn])에 속하는지 여부에 따라 구동 제어부(20)의 제1 및 제2 입력 단자의 전류(IT1, IT2)를 모두 차단하거나, 제2 입력 단자의 전류(IT2)를 미리 설정된 크기로 구동할 수 있다. 즉, 직류 전원이 제n 구동구간(tn)에 있는지 여부에 따라 전류제어블록(202)은 제1 내지 제n-1 입력 단자의 전류(IT1, IT2...ITn -1)를 모두 차단하거나, 제n-1 입력 단자의 전류를 설정된 크기로 구동할 수 있다.
예를 들어, 직류 전원이 제2 구동구간(t2)에 있는 경우, 전류제어블록(202)은 직류 전원의 구동구간이 제2 내지 제n 구동구간의 범위([t2 ~ tn])에 속하므로 제1 입력 단자(T1)로 입력되는 전류를 차단한다. 한편, 직류 전원의 구동구간이 제3 내지 제n 구동구간의 범위([t3 ~ tn])에 속하지 않으므로 제 2 입력 단자(T2)로 전류를 설정된 크기로 구동한다. 또, 직류 전원의 구동구간이 제n 구동구간이 아니므로 제n-1 입력 단자로 설정된 크기로 전류를 구동한다. 마지막 제n 입력 단자의 전류는 구동구간에 관계없이 항상 설정된 크기로 구동하게 된다. 그러나 직류 전원이 제2 구동구간(t2)에 있는 경우 전류제어블록에서 전류를 구동하도록 제어 신호를 출력하더라도 제3 내지 제n 입력 단자로 전류가 구동될 수 없고, 제1 입력 단자(T1)로 입력되는 전류는 차단되므로, 제2 입력 단자(T2)로만 설정된 크기로 전류가 구동될 수 있다.
상술한 바와 같이, 구동구간 검출블록(201)은 구동구간에 대한 정보를 t0, t1, t2 내지 tn 중의 어느 하나로 확정하여 전달하지 않고, 직류 전원의 구동구간이 t2 내지 tn, t3 내지 tn 및 tn 등의 서로 다른 특정 구동범위에 속하는지 여부를 각각 판단하여 복수의 신호로써 출력할 수 있다. 또한, 직류 전원의 구동구간에 대한 정보를 구동구간이 서로 다른 특정 구동범위에 속하는지 여부를 나타내는 복수의 신호로써 출력하는 이와 같은 실시형태는 구동구간 검출블록(201, 201')의 구성 및 동작 방식과 무관하게 적용될 수 있으며, 직류 전원의 구동구간에 대한 정보를 나타내기 위한 특정 구동범위 및 그 종류는 실시형태에 따라 다양하게 결정될 수 있을 것이다.
도 11은 본 발명의 일 실시형태에 따른 LED 구동 장치의 변형 예를 개략적으로 나타낸 도면이다. 본 실시형태에 따르면, 도 1에 도시된 LED 구동 장치(1)에 커먼 모드 필터(Common Mode Filter, 40)와 라인 필터(Line Filter, 50)가 추가된 구성을 나타낸다. 상기 커먼 모드 필터(40)는 커먼 모드 노이즈(Common Mode Noise)가 입력 전원 쪽으로 전달되지 않도록 차단하기 위한 노이즈 필터(Noise Filter)로, 입출력 신호의 차동 성분에 대해서는 거의 영향을 미치지 않는다.
한편, 상기 라인 필터(50)는 전기선에 포함된 여러 가지 잡음을 제거하는 필터를 의미하며, 코일과 콘덴서로 이루어진 로 패스 필터(low pass filter)로, 입력 교류 전원(AC)과 광원부(30) 사이에서 전압과 전류의 차동 성분을 감쇄시킨다. 도 11에 도시된 바와 같이, 상기 라인 필터(50)는 인덕터 및 저항으로 구성될 수 있으며, 상기 저항은 NTC 또는 PTC 등의 서미스터(Thermistor)일 수도 있다. 상기 라인 필터(50)를 구성하는 저항 및 인덕터는 두 입력선 중 하나 또는 두 개의 입력선 모두에 배치할 수 있으며, 같은 입력선에 상기 저항과 인덕터를 함께 배치하거나 따로 배치하는 것도 가능하다. 또한, 본 실시형태에서 상기 커먼 모드 필터(40)와 라인 필터(50)는 외부 교류 전원과 광원부(30) 사이에 차례로 배치되는 것으로 도시되었으나 이에 제한되는 것은 아니며, 외부 교류 전원과 광원부(30) 사이에서 그 순서는 제한되지 않는다.
도 12는 본 발명의 일 실시형태에 따른 LED 구동 장치의 다른 변형 예를 개략적으로 나타낸 도면이다. 구체적으로, 도 1에 도시된 LED 구동 장치(1)에 디밍(Dimming) 신호를 입력하기 위하여 디밍 신호 발생기(90)로서 가변 저항(RD)이 추가된 형태를 나타낸다. 본 실시형태에 따르면, 상기 전원부(100)의 일단과 구동 제어부(20) 사이에 가변 저항(RD)이 추가됨으로써 상기 광원부(30)의 밝기를 조절할 수 있다. 구체적으로, 상기 가변저항(RD)의 크기를 조절하여 상기 광원부(30)에 흐르는 전류를 늘리거나 감소시킴으로써 광원부(30)의 밝기를 조절할 수 있으며, 이와 달리 일정한 밝기의 빛을 발생시키고자 하는 경우에는 고정된 저항 값을 사용하는 것도 가능할 것이다. 이때, 구동 제어부(20)는 가변 저항에 일정한 전압을 인가하여 전류의 변화를 디밍 신호로 입력 받거나 일정한 전류를 인가하여 전압의 변화를 디밍 신호로 입력 받을 수 있다.
또한, 광원부에 흐르는 전류를 조절하기 위해, 외부로부터 조명장치의 밝기를 조절하기 위한 다른 형태의 디밍(Dimming) 신호를 입력받아 구동 제어부의 각 입력 단자로 흐르는 구동 전류의 크기를 조절할 수 있다. 외부에서 입력되는 디밍(Dimming) 신호에 따라 구동 제어부(20)의 모든 입력 단자에 흐르는 구동 전류를 같은 비율로 조절할 수 있으며, 전부 또는 일부 입력 단자에 흐르는 전류의 크기를 각각 다른 비율로 조절하는 것도 가능할 것이다. 이때, 디밍 신호 발생기(90)는 외부에서 입력되는 디밍 신호를 받아서 구동 제어부로 다른 형태의 디밍 신호를 발생하여 출력할 수 있다. 가변저항은 사용자의 물리적인 작용에 의해 변화된 저항 값을 외부 신호로 하여 전압 또는 전류의 형태로 디밍(Dimming) 신호를 구동 제어부(20)에 출력하는 매우 단순한 디밍 신호 발생기(90)의 일 실시형태임을 알 수 있다.
도 13은 본 발명의 일 실시형태에 따른 LED 구동 장치의 또 다른 변형 예를 개략적으로 나타낸 도면이다. 구체적으로, 도 1에 도시된 LED 구동 장치(1)에 전원 공급기(60)가 추가된 형태를 나타낸다. 본 실시형태에 따르면, 구동 제어부(20)에서 필요한 전원 전압을 외부로부터 별도로 공급하거나 구동 제어부(20) 자체 내에서 공급하는 것이 아니라, 상기 전원부(100)에서 공급하는 직류 전원을 이용하여 생성할 수 있다. 상기 전원 공급기(60)는 상기 구동 제어부(20)와 동일한 칩 상에 구현되거나, 별도의 부품으로 적용될 수 있으며, 상기 전원 공급기(60)는 입력 전압이 0인 경우에도 지속적으로 상기 구동 제어부(20)에서 필요한 전원 전압을 공급하도록 구현될 수 있다.
도 14는 본 발명의 일 실시형태에 따른 LED 구동 장치의 또 다른 변형 예를 개략적으로 나타낸 도면이다. 구체적으로, 도 1에 도시된 LED 구동 장치(1)에 온도감지기(70)가 추가된 형태를 나타낸다. 도 14(a) 및 도 14(b)를 참조하면, 상기 구동 제어부(20)에 연결된 온도 감지기(70)는 광원부(30)의 온도가 일정 레벨(TH) 이상일 때 상기 구동 제어부(20)에 제어 신호를 보내 광원부(30)의 동작을 일시적으로 정지하도록 하고, 상기 광원부(30)이 온도가 일정 레벨(TL) 이하로 떨어지면 다시 동작을 시작하도록 상기 구동 제어부(20)를 제어할 수 있다. 이때, 상기 온도 감지기(70)는 온도가 상승했음을 인지하는 온도(TH)가 온도가 감소했음을 인지하는 온도(TL)보다 더 높게 설정되는 것이 바람직하며, 따라서, 도 14(b)에 도시된 바와 같이, 온도가 상승하고 하강할 때의 출력(To)이 서로 다른 이력 곡선을 가질 수 있다. 본 실시형태에서, 상기 온도 감지기(70)는 상기 구동 제어부(20)와 동일한 칩에 구현되거나, 별도의 부품으로 구현될 수 있다.
도 15는 본 발명의 일 실시형태에 따른 LED 구동 장치의 또 다른 변형 예를 개략적으로 나타낸 도면이다. 구체적으로, 도 3에 도시된 LED 구동 장치(1)에 전원전압 조절부(80)가 추가된 형태를 나타낸다. 상기 전원전압 조절부(80)는 상기 정류부(10)에서 변환된 직류 전원의 출력 전압을 조절하기 위한 것으로, 도 15에 도시된 바와 같이, 정류부(10)와 광원부(30) 사이에 연결되어 광원부(30)로 입력되는 전압의 크기 및 변동 폭을 조절할 수 있다. 전파 또는 반파 정류회로와 같은 정류장치를 통해 변환된 직류 전원의 경우, 전압의 변동 폭이 매우 크며 정류장치는 입력 전류를 제한할 수 있는 수단이 없으므로 전류의 파형은 정류장치로부터 전류를 받는 부하의 특성에 의해 좌우된다. 따라서, 정류부(10)를 구성하는 정류장치는 출력 전압의 변동폭이 크고, 외부 교류 전원에서 입력되는 전류의 파형을 제어하기 어려운 문제가 있다.
본 실시형태의 경우, 정류부(10)와 광원부(30) 사이에 정류부(10)로부터 입력된 전원 전압의 크기 및 변동 폭을 조절하여 출력하는 전원전압 조절부(80)를 추가함으로써, 광원부로 입력되는 직류 전원 전압의 변동 폭을 감소시킬 수 있다. 이에 제한되는 것은 아니나, 상기 전원전압 조절부(80)의 일 예로, 수동형(Passive) 또는 능동형(Active) PFC(Power Factor Correction)가 적용될 수 있다. PFC 회로는 역률 개선 회로로, 외부 교류 전원으로부터 입력되는 전류가 입력 전압의 파형에 가까운 정도를 역률이라 하며, 일반적으로 능동형 PFC 회로가 부피가 작고 전력 효율이 높아 널리 사용된다.
능동형 PFC의 경우, 입력 전류의 파형을 입력 전압의 파형과 가깝게 유지하면서 출력 전압(VDC)을 제어할 수 있다. 즉, PFC는 역률을 높이기 위해 정류장치의 출력 전압(VBD)이 높을 때 많은 전류를 부하로 전달하고 낮을 때는 적은 전류를 전달하므로 PFC의 출력 단자에 저항성 부하가 있을 경우 PFC의 출력 전압(VDC)이 정류장치의 출력 전압(VBD)에 따라 증가 또는 감소하게 되어, PFC의 출력 전압은 일정 범위 내의 변동 폭을 갖게 된다. 일반적으로 능동형 또는 수동형 PFC에서 출력 전압(VDC)의 변동 폭은 PFC에서 사용하는 커패시터의 용량을 증가시키는 방법으로 줄일 수 있으나, PFC의 구조 및 동작이 다양하므로 상세한 설명은 생략하기로 한다.
도 16은 도 15에 도시된 실시형태에 따른 구동 장치에서 정류부의 입력, 출력 전압 및 전원전압 조절부(80)의 출력 전압의 파형을 개략적으로 나타낸 도면이다. 도 16을 참조하면, 외부로부터 입력되는 교류 전원의 전압(VAC)은 정현파의 형태를 나타내고, 전압 변동폭이 매우 크게 나타나며, 상기 외부 교류 전원 전압(VAC)이 정류부(10)를 통과하여 전파 정류된 직류 전원 전압(VBD) 또한 큰 전압 변동폭을 나타냄을 알 수 있다. 그러나, 도 16에 도시된 바와 같이, 상기 정류부(10)의 출력단에 PFC 회로와 같은 전원전압 조절부(80)를 적용하는 경우, 광원부(30)로 입력되는 직류 전원 전압(VDC)의 변동 폭을 감소시킬 수 있으며, 상기 광원부(30)로 입력되는 전원 전압을 일정 값 이상이 되도록 함으로써 전원전압 조절부(80)의 출력단과 가깝게 위치한 LED 그룹(G1, G2...Gn) 중 적어도 일부(예를 들면, G1)가 항상 구동되도록 할 수 있다. 도 16에서는 외부 교류 전원 전압(VAC)이나 정류장치의 출력 전압(VBD)에 비해 전원전압 조절부(80)의 최대(Peak) 전압이 더 낮아지는 형태로 도시되었으나, 이에 제한되는 것은 아니며, 전원전압 조절부(80)가 정류장치의 출력 전압(VBD)보다 더 높은 최대(Peak) 전압을 갖도록 하는 것도 가능하다.
광원부(30)로 입력되는 직류 전원 전압의 변동 폭을 감소시키기 위해, 전원전압 조절부(80)에서 큰 용량의 커패시터를 사용하는 경우, 큰 용량의 커패시터는 큰 부피로 인해 구동 장치의 전체 부피를 증가시킬 뿐만 아니라, 비용 또한 증가하는 문제가 있다. 그러나, 본 실시형태에서는 광원부(30)에 입력되는 직류 전원 전압(VDC)의 변동이 큰 경우에 적용하기에 적합한 광원부(30)와 구동 제어부(20)를 가지고 있으므로 전원전압 조절부(80)의 출력 전압(VDC)을 평활하기 위한 커패시터의 용량을 최소화할 수 있으며, 전원전압 조절부(80)는 출력되는 전압(VDC)을 감지하여 광원부(30)로 입력되는 전류를 증가 또는 감소시킬 수 있다. 또한, 상기 전원전압 조절부(80)와 인접한 LED 그룹 중 일부가 항상 구동될 수 있도록 상기 광원부(30)로 입력되는 직류 전원 전압(VDC)을 일정 값 이상으로 유지할 수 있다.
한편, 전원전압 조절부(80)에서 PFC (Power Factor Correction)를 적용하는 경우에 상기 광원부(30)와 구동 제어부(20)는 역률(Power Factor) 및 입력 전류의 고조파 왜곡(Harmonic Distortion)을 고려할 필요가 없으므로, 상기 광원부(30) 및 구동 제어부(20)로 입력되는 전류가 정현파에 가깝도록 유지하면서 동작할 필요가 없으며, 상기 구동 제어부(20)는 상기 전원전압 조절부(80)에서 출력된 전압의 변동에 따라 동작 가능한 가장 많은 LED 그룹을 통하여 전류가 흐르도록 제어하면 된다.
본 실시형태의 경우, 상기 정류부(10) 및 전원전압 조절부(80)에서 출력되는 직류 전원 전압의 변동이 적을수록 LED 구동 장치의 효율을 높게 유지하는 데 필요한 LED 그룹의 수를 최소화할 수 있다. 즉, 광원부(30)로 입력되는 상기 직류 전원 전압이 일정 전압(Vf) 이상으로 유지되는 경우, 상기 일정 전압(Vf) 이하에서 구동 되는 LED 그룹은 모두 하나의 그룹으로 묶어서 구동할 수 있다. 예를 들어, 일정 전압(Vf)이 제2 LED 그룹(G2)을 구동할 수 있는 전압보다 크고 제3 LED 그룹(G3)을 구동할 수 있는 전압보다 작은 경우, 제1 및 제2 LED 그룹(G1, G2)은 하나의 그룹처럼 동작하게 된다. 이때, 구동하는 LED 그룹의 수가 적을수록 구동 제어부(20)의 구동이 단순해지므로, 구동 부품 및 배선 구조가 간소화되어 경제적으로 유리한 효과를 얻을 수 있다.
도 17은 도 15에 도시된 LED 구동 장치에 적용될 수 있는 전류의 파형을 개략적으로 도시한 것이다. 구체적으로, 도 17(a)는 전원전압 조절부(80)를 통해 상기 광원부(30)로 입력되는 직류 전원 전압(VDC)과, 상기 제1 LED 그룹(G1')에 흐르는 전류(IG1')의 파형을 나타낸 것이고, 도 17(b)는 상기 구동 제어부(20)로 입력되는 전류(IT1', IT2'... ITn')의 파형을 개략적으로 나타낸 도면이다. 도 15에서는 제1 내지 제n LED 그룹(G1', G2'...Gn')과 구동 제어부(20)의 각 입력 단자를 구체적으로 도시하지 않았으나, 전원전압 조절부(80)를 제외한 나머지 구성은 도 3과 유사한 형태로 이해될 수 있을 것이다.
도 17을 참조하면, 상기 전원전압 조절부(80)를 통해 광원부(30)로 입력되는 직류 전원 전압(VDC)은 일정 전압(Vf) 이상의 값을 유지하며, 이에 따라, 제1 LED 그룹(G1')은 도 17(a)에 도시된 전류 파형을 갖도록 구동될 수 있다. 본 실시형태에서 제1 LED 그룹(G1')은 도 3 및 도 4에 도시된 제1 LED 그룹(G1)과는 다르게 이해될 수 있으며, 구체적으로, 일정 전압(Vf) 이하에서 구동될 수 있는 LED 그룹(예를 들면, 도 3에서 G1, G2)을 묶은 하나의 그룹을 의미할 수 있다.
본 실시형태에서는, 도 4에 도시된 실시형태와는 달리 입력되는 직류 전원 전압(V)이 낮아서 어느 LED 그룹도 구동할 수 없는 구동구간(t0)이 존재하지 않으며, 모든 구동구간에서 적어도 하나의 LED 그룹(G1')이 구동하도록 동작할 수 있다. 깜박임을 나타내는 지표 중의 하나인 %Flicker(또는 Modulation index)는 조명등에서 한 주기 동안 방출되는 광출력의 최대값과 최소값의 차를 그 둘의 평균으로 나눈 값으로, 최근 조명장치에서 %Flicker가 50% 이하로 얻어질 것을 요구하는 경향이 높아지고 있으며, 본 실시형태의 경우, 광원부(30)로 입력되는 전원 전압을 일정 레벨 이상으로 유지함으로써 LED의 깜빡임을 효과적으로 억제할 수 있다.
조명장치의 깜빡임 현상을 보다 효과적으로 억제하기 위하여, 광원부(30)에 흐르는 전류를 광원부(30)에 인가되는 직류 전원 전압(VDC)의 크기에 반비례하도록 구동할 수 있다. 광원부(30)에 흐르는 구동 전류는 모든 구동구간에서 직류 전원 전압(VDC)에 반비례할 수 있으며, 이와 달리, 일부 구동구간에서만 직류 전원 전압(VDC)에 반비례하도록 할 수 있다. 여기에서, 구동 전류가 직류 전원 전압에 반비례한다는 것은 직류 전원 전압이 더 높은 구동구간에서 더 적은 구동 전류가 광원부(30)를 통해 흐르는 것을 의미하며 전원 전압과 전류의 곱이 항상 일정한 것에 국한된 것은 아니다.
광원부(30)에 흐르는 전류가 직류 전원 전압(VDC)에 반비례하도록 구동하는 경우, 외부 교류 전원 전압의 변동에 따라 광원부(30)에 입력되는 직류 전원 전압(VDC)의 크기가 다소 변하더라도 광원부(30)에서 소비하는 전력이 거의 일정하게 유지되며, 광 출력도 거의 일정하게 유지될 수 있다. LED 조명장치에 있어서, 이와 같은 전류 구동 방법은 직류 전원 전압(VDC)의 변동에 따라 광원부의 온도가 변하는 것을 억제하는 데도 활용될 수 있다.
구체적으로 도시하지는 않았으나, 본 실시형태에 따른 LED 구동 장치의 경우, 상기 정류부(10)를 통해 외부 교류 전원을 직접 입력받는 대신 변압기를 통하여 외부 전원 전압을 입력받을 수 있다. 또한, ESD(Electro-Static discharge) 또는 서지(Surge)로부터 LED 구동 장치를 구성하는 부품 및 회로를 보호하기 위해, 바리스터(Varistor) 또는 TVS(Transient Voltage Suppressor) 등을 더 포함할 수 있다.
도 18은 본 발명의 또 다른 실시형태에 따른 LED 구동 장치를 개략적으로 나타낸 도면이다. 도 18을 참조하면, 본 실시형태에 따른 LED 구동 장치는 전원전압 조절부(80)의 출력단과 연결된 제1 내지 제n 광원부(30-1, 30-2...30-n) 및 상기 제1 내지 제n 광원부(30-1, 30-2...30-n)를 구동하기 위한 제1 내지 제n 구동 제어부(20-1, 20-2...20-n)를 포함할 수 있다. LED 구동 장치가 정류부(10)에서 출력된 직류 전원을 입력받아 전압의 범위를 조절하여 출력하는 전원전압 조절부(80)를 포함하는 경우 구동 제어부의 기능 및 구성이 단순해지므로, 도 18에 도시된 바와 같이 복수 개의 광원부와 구동 제어부를 포함하는 경우에 보다 효과적이다.
복수의 광원부(30-1, 30-2...30-n) 및 구동 제어부(20-1, 20-1...20-n)를 적용하는 경우 본 발명의 다양한 변형이 가능하다. 도 18에 도시한 바와 같이 복수의 구동 제어부가 각각 별도의 광원부를 구동하고 있을 때, 구동 제어부의 같은 차수의 입력 단자를 서로 교차하더라도 동작이 가능하다. 조명장치를 구현함에 있어서 같은 차수의 입력 단자를 서로 교차함으로써 결선이 용이한 경우도 있을 것이다. 따라서, 동일한 차수의 입력 단자를 서로 교차하여, 도 18에 도시한 실시 형태가 얻어질 수 있으면 도 18의 실시 형태와 동일한 것으로 이해될 수 있을 것이다.
여기서, 입력 단자의 차수는 그 입력 단자가 전류를 구동하는 구동구간에 해당된다. 어떤 입력 단자가 제1 구동구간(t1)에서 전류를 구동한다면 그 입력 단자의 차수는 1이 된다. 앞에서 입력 단자의 앞에 차수를 붙여서 입력 단자를 정의하였으며(예를 들면, 제1 입력 단자), 제1 LED 그룹 또는 제1 전류와 같이 차수를 앞에 붙여서 각 LED 그룹 및 구동 제어부의 입력 전류를 정의한 바 있다.
복수의 광원부 및 구동 제어부를 구비하는 LED 구동 장치의 변형 예로써, 하나의 광원부(30)를 복수의 구동 제어부(20)로 구동하는 것도 가능하다. 이때, 각 구동 제어부의 입력 단자는 광원부(30)를 구성하는 같은 차수의 LED 그룹을 서로 공유하여 연결될 수 있다. 하나의 구동 제어부가 구동할 수 있는 전류의 크기가 이미 정해져 있는 경우, 복수의 구동 제어부를 구비하여 더 큰 전류를 구동할 수 있다. 이때, 각 구동 제어부가 구동하는 전류의 형태는 서로 다를 수 있으며, 복수의 구동 제어부가 구동하는 전류의 파형은 각 구동구간에서 각각의 구동 제어부가 구동하는 전류를 모두 합한 것이 된다.
또한, 복수의 구동 제어부가 하나의 광원부를 공유하는 또 다른 변형 예로써 일부 구동 제어부의 일부 입력 단자가 상기 광원부의 LED 그룹에 연결되지 않을 수 있다. 이렇게 함으로써, 광원부는 각 구동구간에서 광원부를 공유하는 각 구동 제어부의 구동 전류를 모두 합친 전류가 아닌, 상이한 크기의 전류로 구동될 수 있으며, 광원부에 흐르는 전류의 파형 및 경로가 더욱 다양해 질 수 있다.
도 18에 도시된 LED 구동장치의 또 다른 변형 예로써 복수의 광원부에서 일부 LED 그룹이 공유되는 형태로 광원부가 구성될 수 있다. 여기서 공유한다는 의미는 서로 다른 광원부를 구성하는 같은 차수의 LED 그룹의 입력단과 출력단을 각각 서로 연결시킴으로써 병렬 연결된 관계에 놓인 복수의 LED 그룹 중 일부 또는 전부를 남기는 것을 포함하며, 같은 차수를 갖은 복수의 LED 그룹의 출력단이 서로 연결된 경우도 포함할 수 있다. 이때, 공유되는 LED 그룹의 출력단은 복수의 구동 제어부에 연결되어 구동된다. 본 실시형태의 경우, 일부 LED 그룹을 공유함으로써 광원부를 구성하는 부품의 수를 줄일 수 있으며, 일부 LED 그룹에서 단선이 발생한 경우에 공유되는 다른 LED 그룹이 동작함으로써 조명장치의 내구성을 높일 수 있다.
조명장치의 내구성을 높이기 위한 다른 방법으로, 광원부에 새로운 전류 경로를 추가할 수 있다. 구체적으로, 차수가 서로 다른 두 출력단 사이를 두 출력단 사이에 있는 LED 그룹과 같은 전류-전압 관계를 갖는 LED 그룹을 통해 서로 연결할 수 있다. 이 경우, 새로운 전류 경로가 만들어지고 새로운 전류 경로는 병렬 연결관계에 있는 기존 전류 경로에 단선이 생기는 경우에도 전류의 경로를 유지할 수 있다.
도 19는 본 발명의 일 실시형태에 따른 구동 제어부를 개략적으로 나타낸 블록도이다. 본 실시형태에 따른 구동 제어부(20'')는, 전류구동블록(203)으로 입력되는 제1 내지 제n 전류(IT1A, IT2A...ITnA)와 동일한 제1 내지 제n 전류(IT1B, IT2B...ITnB)를 구동할 수 있다. 이 경우, 상기 전류복제블록(204)은 상기 전류제어블록(202)에서 출력되는 제어신호(C1, C2...Cn)를 전류구동블록(203)과 공유하면서 별도의 광원부(30)를 구동할 수 있다. 즉, 도 18에 도시된 바와 같이 복수 개의 광원부(30)를 포함하는 경우에, 상기 구동 제어부의 전류구동블록(203)과 동일한 크기의 전류를 구동하는 복수 개의 전류복제블록(204)을 구비함으로써 하나의 구동 제어부(20)로 복수 개의 광원부(30)를 더 구동 제어할 수 있으며, 이때, 모든 광원부(30)는 동일한 전기적 특성을 갖도록 구성될 수 있다.
도 20은 도 19에 도시된 구동 제어부의 일 실시형태를 개략적으로 나타낸 도면으로, 구체적으로, 전류복제블록(204)을 포함하여 복수 개의 광원부(30)를 구동하기에 적합한 형태의 구동 제어부를 나타낸다. 본 실시형태에 따른 구동 제어부는, 도 19에 도시된 실시형태와 마찬가지로 전류구동블록(203)으로 입력되는 제1 내지 제n 전류(IT1A, IT2A...ITnA)와 동일한 크기의 제1 내지 제n 전류(IT1B, IT2B...ITnB)를 구동하는 전류복제블록(204)을 포함할 수 있으며, 상기 전류구동블록(203)과 상기 전류복제블록(204) 각각은 상기 전류구동블록(203) 및 전류복제블록(204)으로 입력되는 전류를 제어하기 위한 전류제어수단(203a, 204a)과 상기 입력 전류의 크기를 감지하는 전류감지수단(203a, 204a)을 모두 포함할 수 있다.
상기 전류구동블록(203)과 전류복제블록(204)을 구성하는 전류감지수단(203a, 204a)은 저항(R1, R2...Rn 및 R1', R2'... Rn')을 이용하여 상기 저항(R1, R2...Rn 및 R1', R2'...Rn') 양단 사이에 걸리는 전압을 통해 제1 내지 제n 전류(IT1A, IT2A...ITnA 및 IT1B, IT2B...ITnB)를 감지할 수 있다. 이에 제한되는 것은 아니나, 상기 전류감지수단(203a, 204a)으로 적용된 저항(R1, R2...Rn 및 R1', R2'...Rn')의 일단을 접지(GND)함으로써, 그 타단의 전압만을 측정하여 상기 저항에 걸리는 전압을 용이하게 측정할 수 있다. 또한, 상기 전류제어수단(203b, 204b)은 상기 전류제어블록(202)으로부터 입력된 제어 신호에 따라 구동 전류를 가변할 수 있도록, MOSFET(M1, M2...Mn 및 M1', M2'...Mn')으로 구현할 수 있으나, 이에 제한되는 것은 아니며, BJT, JFET, DMOSFET 또는 이들의 조합으로 구현하는 것도 가능하다.
도 20에 도시된 전류복제블록(204)은 전류구동블록(203)과 그 구성이 동일하며, 전류제어블록(202)로부터 동일한 제어 신호를 입력 받으므로 같은 시점에 각각 같은 입력 단자를 통하여 같은 전류(예를 들면, t2 구간에서 각각 IT2A 및 IT2B)를 구동한다. 도 20에 보인 전류복제블록(204)의 구성은 하나의 예시이며, 다양한 수단과 방법으로 전류복제블록을 구성할 수 있을 것이다. 도 19 및 20에서는 하나의 전류복제블록이 포함된 구동 제어부(20'')를 도시하였으나 다수의 전류복제블록을 포함하는 구동 제어부를 구성하여 하나의 구동 제어부가 다수의 광원부(30-1, 30-2...30-n)을 구동하게 할 수 있다.
상술한 바와 같이, 복수의 광원부와 구동 제어부가 적용된 조명장치에서 차수가 같은 일부 입력 단자 또는 출력 단자를 서로 연결하여 LED 그룹의 일부가 공유되게 하거나, 같은 차수의 단자를 서로 연결하여 일부 LED 그룹이 병렬 연결되게 하거나, 병렬 연결 관계에 있는 LED 그룹의 수를 줄이거나, 서로 다른 차수의 출력 단자 사이에 새로운 LED 그룹을 추가하여 새로운 전류 경로를 추가하거나 하는 등의 다양한 변경이 있는 경우라도, 구동구간이 동일하고 각 구동 제어부가 각 구동구간에서 동일한 입력단자로 같은 크기의 전류를 구동할 수 있으면 광원부는 서로 동일한 구성으로 이해될 수 있을 것이다. 즉, 광원부의 다양한 변경 형태가 구동구간 및 각 구동구간에서 구동 제어부에 흐르는 전류의 크기 및 경로에 영향을 미치지 않으면, 이들 광원부는 모두 동일한 형태로 간주되어야 한다.
본 발명은 상술한 실시 형태 및 첨부된 도면에 의해 한정되는 것이 아니며, 첨부된 청구범위에 의해 한정하고자 한다. 따라서, 청구범위에 기재된 본 발명의 기술적 사상을 벗어나지 않는 범위 내에서 당 기술분야의 통상의 지식을 가진 자에 의해 다양한 형태의 치환, 변형 및 변경이 가능할 것이며, 이 또한 본 발명의 범위에 속한다고 할 것이다.
1, 1': LED 구동 장치 10: 정류부
20, 20', 20'': 구동 제어부 201, 201': 구동구간 검출블록
2011: 전류제어·검출블록 2012: 전류제어·감지수단
202, 202': 전류제어블록 203: 전류구동블록
203a: 전류감지수단 203b: 전류제어수단
204: 전류복제블록 30: 광원부
40: 커먼 모드 필터 50: 라인 필터
60: 전원 공급기 70: 온도 감지기
80: 전원전압 조절부 90: 디밍 신호 발생기
100: 전원부

Claims (40)

  1. 직류 전원 전압에 의해 구동되며 상호 순차적으로 직렬 연결된 제1 내지 제n LED 그룹을 포함하는 광원부; 및
    상기 제1 내지 제n LED 그룹 각각의 출력단자와 연결되는 제1 내지 제n 입력단자를 포함하며, 상기 제1 내지 제n 입력단자를 통해 접지로 흐르는 전류를 감지하여 상기 직류 전원 전압의 구동구간에 대한 정보를 생성함으로써, 상기 광원부에 흐르는 전류의 크기 및 경로를 제어하는 구동 제어부; 를 포함하며,
    상기 구동 제어부는, 상기 구동구간에 따라 서로 다른 상태를 갖는 유한 상태 머신(FSM)을 포함하는 것을 특징으로 하는 LED 구동 장치.
  2. 제1항에 있어서,
    상기 구동 제어부는 상기 구동구간에 대한 정보에 따라 상기 제1 내지 제n 입력단자 중 하나로 전류가 입력되도록 경로를 제어하는 것을 특징으로 하는 LED 구동 장치.
  3. 제2항에 있어서,
    상기 구동 제어부는 상기 직류 전원 전압의 각 구동구간에서 구동 가능한 가장 높은 차수의 입력단자를 통하여 전류가 입력되도록 경로를 제어하는 것을 특징으로 하는 LED 구동 장치.
  4. 제 2 항에 있어서,
    상기 구동 제어부는 상기 직류 전원 전압의 제1 내지 제n 구동구간에서 각각 구동 제어부의 제1 내지 제n 입력단자로 전류가 입력되도록 경로를 제어하는 것을 특징으로 하는 LED 구동 장치.
  5. 제1항에 있어서, 상기 구동 제어부는,
    상기 제1 내지 제n LED 그룹으로부터 상기 제1 내지 제n 입력단자를 통해 접지로 흐르는 전류를 감지하여 생성된 전류감지신호를 입력받아 상기 구동구간에 대한 정보를 생성하는 구동구간 검출블록;
    상기 구동구간 검출블록으로부터 상기 구동구간에 대한 정보를 전달받아 상기 구동 제어부로 입력되는 전류의 크기 및 경로를 제어하기 위한 제1 내지 제n 제어신호를 발생시키는 전류제어블록; 및
    상기 전류제어블록에서 발생된 상기 제어신호에 따라 상기 제1 내지 제n 입력단자로 입력되는 제1 내지 제n 입력전류의 크기를 조절하고 감지하며, 상기 제1 내지 제n 입력전류의 크기에 해당되는 제1 내지 제n 전류감지신호를 생성하는 전류구동블록; 을 포함하는 LED 구동 장치.
  6. 제5항에 있어서,
    상기 광원부는 복수 개이며, 상기 전류제어블록으로부터 상기 전류구동블록과 동일한 제1 내지 제n 제어신호를 입력받아 상기 복수 개의 광원부 중 전류구동블록에 의해 구동되지 않는 나머지 광원부를 구동하는 전류복제블록을 더 포함하는 것을 특징으로 하는 LED 구동 장치.
  7. 제5항에 있어서, 상기 전류구동블록은,
    상기 제1 내지 제n 입력단자와 각각 연결되며, 상기 전류제어블록에서 발생된 상기 제1 내지 제n 제어신호에 따라 상기 구동 제어부의 제1 내지 제n 입력단자로 입력되는 제1 내지 제n 입력전류를 각각 제어하는 제1 내지 제n 전류제어수단; 및
    상기 제1 내지 제n 전류제어수단을 통과하여 접지로 흐르는 각각의 전류를 감지하는 제1 내지 제n 전류감지수단;
    을 포함하는 것을 특징으로 하는 LED 구동 장치.
  8. 제7항에 있어서,
    상기 제1 내지 제n 전류제어수단 중 적어도 일부는 양극성 접합형 트랜지스터를 포함하는 것을 특징으로 하는 LED 구동 장치.
  9. 제7항에 있어서,
    상기 제1 내지 제n 전류제어수단 중 적어도 일부는 전류 버퍼 (current buffer)를 더 포함하는 것을 특징으로 하는 LED 구동 장치.
  10. 제5항에 있어서,
    상기 구동 제어부는 상기 각각의 제1 내지 제n LED 그룹 출력단자의 전압을 입력받아 상기 구동 제어부의 제1 내지 제n 입력단자로 입력되는 전류의 크기를 변경하며,
    상기 제1 내지 제n 입력단자 중 적어도 하나로 입력되는 전류가 하나 이상의 전류레벨을 갖도록 제어하는 것을 특징으로 하는 LED 구동 장치.
  11. 제1항에 있어서,
    상기 유한 상태 머신은 상기 제1 내지 제n 입력단자로 입력되는 전류의 크기 또는 전류의 변화율을 입력 신호로 하여 그 상태를 변경하는 것을 특징으로 하는 LED 구동 장치.
  12. 제1항에 있어서,
    상기 유한 상태 머신은 상기 제1 내지 제n 입력단자를 통해 접지로 흐르는 전류의 크기를 입력 신호로 하여 클럭 신호에 따라 그 상태를 변경하는 것을 특징으로 하는 LED 구동 장치.
  13. 삭제
  14. 제1항에 있어서,
    상기 구동 제어부는, 외부로부터 디밍 신호를 입력 받아 상기 제1 내지 제n 입력단자로 입력되는 제1 내지 제n 입력전류의 크기를 변경하는 디밍 신호 발생기를 더 포함하는 것을 특징으로 하는 LED 구동 장치.
  15. 제1항에 있어서,
    상기 구동 제어부는 상기 직류 전원 전압의 크기와 상기 제1 LED 그룹을 통과하여 흐르는 전류의 크기가 적어도 일부 구동구간에서 반비례 하도록 제어하는 것을 특징으로 하는 LED 구동 장치.
  16. 제1항에 있어서,
    상기 광원부에 상기 직류 전원을 공급하는 전원부를 더 포함하며,
    상기 제1 LED 그룹의 일단은 상기 전원부의 일단에 연결되고, 상기 제1 LED 그룹의 타단은 상기 제2 내지 제n LED 그룹과 순차적으로 직렬로 연결되는 LED 구동 장치.
  17. 제16항에 있어서,
    상기 광원부는 복수 개이며, 상기 복수의 광원부는 상기 전원부의 출력단에 병렬로 연결되는 LED 구동 장치.
  18. 제16항에 있어서,
    상기 전원부는 능동형 PFC 회로 또는 수동형 PFC 회로를 포함하는 것을 특징으로 하는 LED 구동 장치.
  19. 직류 전원 전압의 크기에 따라 연속되는 제1 내지 제n 구동구간을 설정하고, 상기 제1 내지 제n 구동구간에 대하여 제1 내지 제n 전류레벨을 설정하는 단계;
    상호 순차적으로 직렬 연결된 제1 내지 제n LED 그룹 각각으로부터 구동 제어부의 제1 내지 제n 입력단자를 통해 접지로 흐르는 제1 내지 제n 입력전류를 감지하여 제1 내지 제n 전류감지신호를 생성하는 단계;
    상기 제1 내지 제n 전류감지신호를 입력받아 유한 상태 머신(FSM)이 상기 제1 내지 제n 구동구간에서 서로 다른 상태를 갖게 함으로써 상기 구동구간에 대한 정보를 생성하는 단계; 및
    상기 구동구간에 대한 정보에 따라 상기 제1 내지 제n 구동구간에서 상기 제1 내지 제n LED 그룹 중 적어도 일부에 대하여 상기 제1 내지 제n 전류레벨로 전류를 구동하는 단계; 를 포함하는 LED 구동 방법.
  20. 제19항에 있어서,
    상기 유한 상태 머신은 상기 제1 내지 제n 입력단자로 입력되는 제1 내지 제n 입력전류의 크기 또는 변화율을 입력 신호로 하여 그 상태를 변경하는 것을 특징으로 하는 LED 구동 방법.
  21. 제20항에 있어서,
    상기 유한 상태 머신은 상기 제1 내지 제n 입력전류의 크기를 입력 신호로 하여 클럭 신호에 따라 그 상태를 변경하는 것을 특징으로 하는 LED 구동 방법.
  22. 제19항에 있어서,
    상기 제1 내지 제n LED 그룹 중 적어도 일부에 대하여 상기 제1 내지 제n 전류레벨로 전류를 구동하는 단계는, 각 구동구간에서 구동 가능한 가장 높은 차수의 입력단자를 통하여 전류가 입력되도록 경로를 제어하는 것을 특징으로 하는 LED 구동 방법.
  23. 제19항에 있어서,
    상기 제1 내지 제n 전류레벨 중 일부는 상기 제1 내지 제n LED 그룹 출력단자의 전압에 따라 변경되는 것을 특징으로 하는 LED 구동 방법.
  24. 제19항에 있어서,
    상기 제1 내지 제n 전류레벨은 외부 신호에 의해 변경되는 것을 특징으로 하는 LED 구동 방법.
  25. 제19항에 있어서,
    상기 직류 전원 전압의 크기에 따라 연속되는 제1 내지 제n 구동구간에 대하여 상기 제1 내지 제n 전류레벨을 설정하는 단계는 적어도 일부 구동구간에서 전류레벨이 순차적으로 감소하도록 설정하는 것을 특징으로 하는 LED 구동 방법.
  26. 삭제
  27. 삭제
  28. 삭제
  29. 삭제
  30. 삭제
  31. 삭제
  32. 삭제
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