KR102075991B1 - 광원장치 및 발광다이오드 패키지 - Google Patents

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Abstract

본 발명의 광원장치는 적어도 하나의 발광다이오드와 상기 발광다이오드에 인가되는 전류 변화에 따라 유도전류를 생성하는 적어도 하나의 인덕턴스부를 구비하는 적어도 하나의 LED 스트링과, 상기 LED 스트링에 인가되는 전원을 온/오프 스위칭 동작에 따라 제어하는 메인 스위칭부 및 상기 메인 스위칭부가 온 스위칭 상태일 때 상기 전원으로부터 상기 LED 스트링에 인가되는 전압에너지를 충전하고, 상기 메인 스위칭부가 오프 스위칭 상태일 때 상기 충전된 전압에너지를 상기 LED 스트링에 인가하는 캐패시터를 포함한다. 본 발명의 일 실시형태에 따르면 광원장치의 소형화가 가능하고, 전력효율을 개선할 수 있다.

Description

광원장치 및 발광다이오드 패키지 {LIGHT SOURCE APPARATUS AND LIGHT EMITTING DIODE PACKAGE}
본 발명은 광원장치 및 발광다이오드 패키지에 관한 것이다.
반도체 발광다이오드(LED)를 사용한 발광장치를 구동하기 위해서는 LED 구동회로를 구비한 별도의 광원장치가 필요하다. 즉, 종래 일반 조명등은 교류전원을 직접 인가받아 구동되므로 별도의 광원장치가 불필요하였으나, 반도체 발광다이오드(LED) 직류전원에서 구동되는 특징이 있으므로, 일반적으로 교류전원을 정류하고, 정류된 직류신호를 요구되는 크기의 직류신호로 변환하기 위한 직류/직류 컨버터(DC/DC converter)가 광원장치에 포함되고 있다. 이와 관련된 선행특허로서 등록특허 제10-0951258호 등이 있다. 이와 같은 조건에서, 광원장치의 소형화 및 전력효율을 개선하기 위한 방안이 요구되고 있다.
본 발명의 목적 중 하나는, 소형화가 가능하고 전력효율이 개선된 광원장치를 제공함에 있다.
본 발명의 목적 중 다른 하나는, 상기 광원장치가 분산되어 내장된 발광다이오드 패키지를 제공함에 있다.
본 발명의 일 측면에 따른 광원장치는, 적어도 하나의 발광다이오드와 상기 발광다이오드에 인가되는 전류 변화에 따라 유도전류를 생성하는 적어도 하나의 인덕턴스부를 구비하는 적어도 하나의 LED 스트링과, 상기 LED 스트링에 인가되는 전원을 온/오프 스위칭 동작에 따라 제어하는 메인 스위칭부와, 상기 메인 스위칭부가 온 스위칭 상태일 때 상기 전원으로부터 상기 LED 스트링에 인가되는 전압에너지를 충전하고, 상기 메인 스위칭부가 오프 스위칭 상태일 때 상기 충전된 전압에너지를 상기 LED 스트링에 인가하는 캐패시터를 포함할 수 있다.
본 발명의 일 실시예에서, 상기 인덕턴스부는 회로기판 내에 형성되되, 인덕턴스 성분을 구비하는 단층 단일도선 또는 다층 나선구조 도선층을 포함할 수 있다.
본 발명의 일 실시예에서, 상기 LED 스트링으로부터 출력되는 전기신호를 입력받아 스위칭 제어신호를 출력하는 제어부를 더 포함하고, 상기 메인 스위칭부는 상기 제어부의 스위칭 제어신호에 따라 온/오프 스위칭 동작을 수행하는 것일 수 있다.
여기서, 상기 제어부는 스위칭 제어신호로서 PWM 제어신호를 출력하며, 상기 스위칭 제어신호의 PWM 신호주기는, 상기 인덕턴스부의 인덕턴스 값이 작을수록 작게 설정될 수 있다.
본 발명의 일 실시예에서, 상기 메인 스위칭부로부터 상기 LED 스트링에 인가되는 상기 전원을 온/오프 스위칭 동작에 따라 제어하는 제2 스위칭부를 더 포함하고, 상기 캐패시터는 상기 메인 스위칭부 및 상기 제2 스위칭부가 온 스위칭 상태일 때 상기 전원으로부터 상기 LED 스트링에 인가되는 전압에너지를 충전하고, 상기 메인 스위칭부 또는 상기 제2 스위칭부가 오프 스위칭 상태일 때 상기 충전된 전압에너지를 상기 LED 스트링에 인가하는 것일 수 있다.
여기서, 상기 메인 스위칭부의 출력단과 상기 제2 스위칭부의 입력단 사이에 병렬접속된 전압안정기를 더 포함할 수 있다.
또한, 상기 LED 스트링으로부터 출력되는 전기신호를 입력받아 제1 스위칭 제어신호를 출력하는 제1 제어부 및 제2 스위칭 제어신호를 출력하는 제2 제어부를 더 포함하고, 상기 메인 스위칭부 및 상기 제2 스위칭부는 각각 상기 제1 및 제2 스위칭 제어신호에 따라 온/오프 스위칭 동작을 수행하는 것일 수 있다.
이 경우, 상기 제1 제어부 및 상기 제2 제어부는 각각 제1 스위칭 제어신호 및 제2 스위칭 제어신호로서 제1 PWM 제어신호 및 제2 PWM 제어신호를 출력하며, 상기 제2 PWM 제어신호의 신호주기는 상기 제1 PWM 제어신호의 신호주기보다 길고, 상기 제2 PWM 제어신호의 온타임은 상기 제1 PWM 제어신호의 온타임보다 긴 것일 수 있다.
또한, 상기 LED 스트링, 메인 스위칭부, 캐피시터 및 제2 스위칭부의 집합을 하나의 발광시리즈로 정의할 때, 상기 발광시리즈는 적어도 둘 이상 구비되며, 서로 병렬로 연결될 수 있다.
또한, 상기 LED 스트링, 캐피시터 및 제2 스위칭부의 집합을 하나의 발광시리즈로 정의할 때, 상기 발광시리즈는 적어도 둘 이상 구비되며, 서로 병렬로 연결될 수 있다.
또한, 상기 LED 스트링에 포함되는 발광다이오드는 하나이며, 상기 LED 스트링, 메인 스위칭부, 캐패시터 및 제2 스위칭부의 집합을 하나의 발광객체부로 정의할 때, 상기 발광객체부는 복수개 구비되며, 서로 직렬 및 병렬로 연결될 수 있다.
또한, 상기 LED 스트링에 포함되는 발광다이오드는 하나이며, 상기 LED 스트링, 캐패시터 및 제2 스위칭부의 집합을 하나의 발광객체부로 정의할 때, 상기 발광객체부는 복수개 구비되며, 서로 직렬 및 병렬로 연결될 수 있다.
본 발명의 일 측면에 따른 발광다이오드 패키지는, 애노드단과 캐소드단을 갖는 발광다이오드와, 캐패시터와 인덕턴스부와 제어신호입력단을 갖는 스위칭 소자를 포함하고, 상기 발광다이오드가 실장되는 패키지 기판과, 상기 발광다이오드의 애노드단에 전기신호를 인가하는 입력단과, 상기 발광다이오드의 캐소드단에서 출력되는 전기신호를 인가받는 출력단 및 상기 스위칭 소자의 제어신호입력단에 제어신호를 인가하는 제어단을 포함하고, 상기 인덕턴스부는 상기 발광다이오드의 애노드단과 상기 입력단 또는 상기 발광다이오드의 캐소드단과 상기 출력단 사이에 적어도 하나 형성되되, 상기 발광다이오드에 인가되는 전류 변화에 따라 유도전류를 생성하며, 상기 캐패시터는 상기 발광다이오드와 병렬 접속되고, 상기 스위칭 소자는 상기 제어단으로부터 상기 제어신호입력단에 인가되는 제어신호에 따라 온/오프 스위칭 동작하여 상기 발광다이오드에 인가되는 전기신호를 제어하는 것일 수 있다.
본 발명의 일 실시예에서, 상기 패키지 기판 내에 매립된 인출도체부를 더 포함하고, 상기 발광다이오드의 애노드단과 상기 입력단 및 상기 발광다이오드의 캐소드단과 상기 출력단은 상기 인출도체부에 의해 각각 전기적으로 연결될 수 있다.본 발명의 일 실시예에서, 상기 입력단, 출력단 및 제어단은 서로 전기적으로 분리되도록 이격배치될 수 있다.
본 발명의 일 실시형태에 따르면, 소형화가 가능하고, 전력효율이 개선된 광원장치를 얻을 수 있다.
본 발명의 다른 실시형태에 따르면, 상기 광원장치가 각 패키지 별로 분산 내장된 발광다이오드 패키지를 얻을 수 있다.
본 발명의 효과는 상술한 효과에 제한되지 않으며, 언급되지 않은 다른 기술적 효과는 아래의 기재로부터 당업자에게 명확하게 이해될 수 있을 것이다.
도 1은 본 발명의 일 실시형태에 따른 광원장치의 회로도이다.
도 2는 본 발명의 제어부를 설명하기 위한 회로도이다.
도 3은 본 발명의 인덕턴스부 및 캐패시터를 예시적으로 나타낸 것이다.
도 4는 본 발명의 다른 실시형태에 따른 광원장치의 회로도이다.
도 5는 도 4의 실시형태에 따른 제1 스위칭 제어신호, 제2 스위칭 제어신호 및 제2 스위칭부의 출력파형을 나타낸 그래프이다.
도 6 내지 도 9는 본 발명의 다른 실시형태에 따른 광원장치의 회로도이다.
도 10은 본 발명의 일 실시형태에 따른 발광다이오드 패키지의 단면도 및 상면도이다.
도 11은 도 10의 실시형태에 따른 발광다이오드 패키지의 내장회로를 나타낸 도면이다.
도 12는 도 11의 실시형태에 따른 발광다이오드 패키지의 사용예를 나타낸 도면이다.
도 13은 도 11의 실시형태에 따른 발광다이오드 패키지의 또 다른 사용예를 나타낸 도면이다.
도 14는 일반적인 직류/직류(DC/DC) 컨버터를 나타내는 회로도이다.
이하, 첨부된 도면을 참조하여 본 발명의 바람직한 실시 형태들을 다음과 같이 설명한다. 그러나, 본 발명의 실시 형태는 여러 가지 다른 형태로 변형될 수 있으며, 본 발명의 범위가 이하 설명하는 실시 형태로 한정되는 것은 아니다. 또한, 본 발명의 실시 형태는 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, 도면 상의 동일한 부호로 표시되는 요소는 동일한 요소이다.
도 1은 본 발명의 일 실시형태에 따른 광원장치의 회로도이다.
도 1을 참조하면, 본 발명의 광원장치(100)는 적어도 하나의 LED 스트링(140)과, 메인 스위칭부(Qx) 및 캐패시터(Cx)를 포함할 수 있다.
상기 LED 스트링(140)은 적어도 하나의 발광다이오드(141)와 상기 발광다이오드(141)에 인가되는 전류 변화에 따라 유도전류를 생성하는 적어도 하나의 인덕턴스부(142)를 포함한다.
상기 인덕턴스부(142)는 인덕턴스 성분을 구비하여 상기 발광다이오드(141)에 인가되는 전류 변화에 따라 유도전류를 생성하는 것으로, 도 1에 도시된 인덕턴스부(142)의 기호(물결모양)는 상기 인덕턴스부(142)를 용이하게 인식할 수 있도록 회로도 상에 도안된 것이며, 실제 인덕턴스부(142)의 형상과는 무관하다. 인덕턴스부(142)에 대한 상세한 설명은 후술하기로 한다. 또한, 본 실시형태에서는 각각 4개의 발광다이오드(141)와 4개의 인덕턴스부(142)를 포함하는 LED 스트링(140)이 2개 병렬연결된 구조를 채용하였으나, LED 스트링(140)의 개수, 각 LED 스트링(140)에 포함되는 발광다이오드(141) 개수는 당업자의 필요에 따라 적절하게 설계변경할 수 있는 사항에 해당할 것이다.
상기 메인 스위칭부(Qx)는 상기 LED 스트링(140)에 인가되는 전원(110)을 온/오프 스위칭 동작에 따라 제어하는 것으로, 스위칭 제어신호의 입력 없이 스스로 반복 스위칭되는 것일수도 있으나, 스위칭 제어신호를 출력하는 제어부로부터 스위칭 제어신호를 인가받아 온/오프 스위칭 동작을 수행하는 것일 수도 있을 것이다. 이 경우, 본 실시형태의 광원장치는 LED 스트링(140)으로부터 출력되는 전기신호를 입력받아 스위칭 제어신호를 출력하는 제어부(120)를 더 포함할 수 있다.
구체적으로, 상기 제어부(120)는 도 2(a)에 도시된 바와 같이, LED 스트링(140)으로부터 출력되는 전기신호를 입력받아 기준신호 (예를 들면, 기준전압 Vref)와 비교하고, 비교결과를 출력하는 비교기(121)와, 상기 비교기(121)의 결과에 따라 메인 스위칭부(Qx)를 제어하기 위한 펄스폭변조된 PWM 제어신호를 상기 메인 스위칭부(Qx)로 공급하는 PWM 컨트롤러(122)를 포함할 수 있다.
또한, 상기 제어부는 도 2(b)에 도시된 바와 같이 2개의 비교기를 구비하고, LED 스트링(140)으로부터 출력되는 전기신호를 입력받아 기준신호(예를 들면 기준전압 Vref)와 비교하고, 비교결과를 출력하는 제1 비교기(123)와, 상기 제1 비교기(123)의 출력신호를 인가받아 기준펄스와 비교하여 그 결과를 출력하는 제2 비교기(124)를 포함할 수 있다. 여기서 상기 기준펄스는 소정의 주파수를 갖는 톱니파형일 수 있다.
상기 메인 스위칭부(Qx)는 일반적인 DC/DC 컨버터에서 사용되는 스위칭 소자일 수 있으며, 이에 제한하지는 않으나, 예를 들면 트랜지스터가 사용될 수 있다.
상기 캐패시터(Cx)는 상기 메인 스위칭부(Qx)가 온 스위칭 상태일 때 전원(110)으로부터 상기 LED 스트링(140)에 인가되는 전압에너지를 충전하고, 상기 메인 스위칭부(Qx)가 오프 스위칭 상태일 때 상기 LED 스트링(140)과 폐루프를 이루어 기충전된 전압에너지를 상기 LED 스트링(140)에 인가할 수 있도록 접속된다.
우선, 본 실시형태에 따른 동작을 설명하기로 한다. 본 실시형태에서, 메인 스위칭부(Qx)는 제어부(120)로부터 스위칭 제어신호(PWM 제어신호)를 인가받아 온/오프를 반복하고, 여기서, 상기 스위칭 제어신호의 파형은 도 5(a)와 같을 수 있다. 이에 따라, 상기 메인 스위칭부(Qx)가 온/오프를 반복함에 따라 상기 메인 스위칭부(Qx)로부터 출력되는 전기신호는 스위칭 제어신호의 파형과 유사하게, 도 5(a)와 같은 파형으로 측정될 수 있다. 상기 파형의 주기를 ts1으로 표현하고, 스위칭 온타임 구간을 ton1로 표현하는 경우, LED 스트링(140)에 인가되는 전체 평균전류 Io는 다음의 수식에 따라 정의될 수 있다.
Figure 112012072586140-pat00001
Figure 112012072586140-pat00002
Figure 112012072586140-pat00003
(단, N은 LED 스트링(140)의 개수, Ro는 직렬연결된 LED 스트링(140) 1개의 등가저항임) 즉, 메인 스위칭부(Qx)의 주기 및 온타임 듀티비를 적절히 변화시킴으로써 LED 스트링(140)에 인가되는 Io를 제어할 수 있다.
구체적으로, 스위칭 온타임 구간에서 전류는 전원(110)에서 메인 스위칭부(Qx)를 지나 각 LED 스트링(140)으로 인가된다. 이때, LED 스트링(140)에 존재하는 인덕턴스부(142)에 일부 전류가 자기에너지 형태로 저장된다. 또한, 상기 캐패시터(Cx)에는 상기 전원으로부터 상기 LED 스트링(140)에 인가되는 전압에너지가 전하의 형태로 일부 충전된다.
스위칭 오프타임 구간이 되면 LED 스트링(140)이 전원으로부터 개방되며, 상기 캐패시터(Cx)와 상기 LED 스트링(140)이 폐루프를 이루고, 상기 인덕턴스부(142)에 저장된 자기에너지가 전류로 방출되어 LED 스트링(140)을 흐르게 된다. 전류의 원활한 흐름을 위해서 기 충전된 상기 캐패시터(Cx)의 전하가 소정의 전압에너지를 제공할 수 있으며, 이 경우 전류는 캐패시터(Cx)의 (+)단 및 적어도 하나의 인덕턴스부(142)로부터 LED 스트링(140)에 배치된 각 발광다이오드(141)를 흐르게 된다.
여기서, 상기 캐패시터(Cx)의 캐패시턴스는 반드시 큰 용량일 필요는 없으며, 상기 인덕턴스부(142)에서 전류가 발광다이오드(141)를 원활하게 흐를 수 있도록 보조하는 정도로, 캐패시터(Cx)에 의한 광원장치(100)의 부피나 제조비용 증가를 고려하여 충분히 작은 용량의 캐패시턴스를 갖는 캐패시터(Cx)를 채용하는 것이 가능하고. 또한, 이에 제한하는 것은 아니나, 임베디드 캐패시터가 채용될 수 있다. 임베디드 캐패시터에 대해서는 후술하기로 한다.
이하에서는, 인덕턴스부(142)에 대해서 보다 구체적으로 설명하기로 한다.
일반적으로 전류가 도통하는 도선 주변에는 자기장이 발생하며, 소정의 기생 인덕턴스가 존재할 수 있는데, 상기 인덕턴스부(142)는 이와 같은 성질을 이용하여 소정의 인덕턴스 값을 가짐으로써 상기 발광다이오드(141)에 유도전류를 생성할 수 있도록, 도선의 길이나 두께 등의 조건을 설정하여 형성된 것일 수 있다. 예를 들면, 도체 도선이 약 300nH 내지 4.7uH의 인덕턴스를 가지도록, 길이나 두께를 설정한 것일 수 있다.
보다 구체적으로, 도 3(a) 내지 도 3(c)는 본 발명에 채용될 수 있는 인덕턴스부(142)를 예시적으로 도시한 도면이다.
도 3(a) 및 도 3(b)를 참조하면, 본 발명의 인덕턴스부(142)는 단층 단일도선으로 구현될 수 있다. 상기 단층 단일도선은 하나의 도선으로 구현되며, 도 3(a)와 같이 인쇄회로기판(40)의 배선패턴(P)을 길게 형성하거나, 도 3(b)와 같이 주위에 튜브형 페라이트 비드(f1)를 삽입하여 인덕턴스 값을 조절한 것일 수 있다.
또한, 본 발명의 인덕턴스부(142)는 도 3(c)에 도시된 바와 같이, 다층인쇄회로기판(41)에 다층나선구조로 도선층(P)을 형성함으로써 구현되는 것일 수 있다. 이에 한정되는 것은 아니나, 도 3(c)에 도시된 인덕턴스부(142)는 4층의 절연체로 이루어진 다층인쇄회로기판(41)을 구비하고, 제2층에 다층나선구조로 도선층(P)이 형성된 구조일 수 있다. 또한, 제1층 내지 제3층을 관통하는 비아홀 및 상기 비아홀에 삽입되는 페라이트(f2)를 더 구비하여, 인덕턴스 값이 소정의 값으로 조절된 것일 수 있다.
이와 같이, 인덕턴스부(142)는 인쇄회로기판에 포함되어 구현될 수도 있으며, 또한, LED 스트링(140)에 포함되는 발광다이오드(141)는 인쇄회로기판에 실장되어 상기 인쇄회로기판의 배선패턴에 의해 적어도 하나의 발광다이오드(141)가 연결되는 어레이 구조로 구현될 수 있다. 한편, 상기 도 3(a) 내지 도 3(c)는 본 발명에 채용될 수 있는 인덕턴스부(142)를 예시적으로 도시한 것에 불과하며, 이에 한정하지 않는다.
한편, 상기 인덕턴스부(142)는 개별소자 단위로 제공되는 통상적인 인덕터 소자보다 작은 인덕턴스 값을 가진 것일 수 있다. 따라서, 상기 메인 스위칭부(Qx)의 스위칭 오프구간에서 발생하는 역기전력
Figure 112012072586140-pat00004
(단, Vr은 역기전력이며, L 및 i는 각각 인덕턴스와 인덕턴스부의 통과전류를 의미함)의 절대값 크기는 충분히 작은 값일 수 있다. 즉, 이 경우 역기전력으로부터 다른 소자를 보호하는 프리휠링 다이오드가 회로 내에 요구되지 않는 이점이 있으며, 다만 인덕턴스값이 작은 값임으로 인해 생성되는 유도전류량은 개별소자 단위로 제공되는 통상적인 인덕터 소자보다 작을 수 있다. 그러나, 본 실시형태에서 인덕턴스부(142)는 각 LED 스트링(140)마다 제공되므로, 각 인덕턴스부(142)에서 발생하는 유도전류는 다른 LED 스트링(140)으로 분할되지 않은 채 각각의 LED 스트링(140) 내에서만 유통될 수 있는바, 반드시 큰 값의 인덕턴스(유도전류 발생)가 요구되지는 않는다. 물론, 상기 인덕턴스부(142)의 인덕턴스값은 도선의 길이나 두께 등을 설정하여 소망하는 값으로 설정될 수도 있을 것이다.
또한, 상기 인덕턴스부(142)의 인덕턴스 값이 소망하는 값보다 낮은 경우에는, LED 스트링에 인가되는 전원의 주파수를 증가시킴으로써 인덕턴스 값이 높은 경우와 유사하게 동작되도록 할 수 있다. 즉, 메인 스위칭부(Qx)의 온/오프 스위칭 주기를 짧게 설정하여 LED 스트링에 인가되는 전기신호의 주파수를 높임으로써, 작은 값의 인덕턴스값을 갖는 인덕턴스부(142)로도 원활히 광원장치(100)를 구동할 수 있다. 이는 상기 메인 스위칭부(Qx)에 온/오프 스위칭 동작을 제어하는 스위칭 제어신호(예를 들면 PWM 제어신호)의 신호주기를 작게 설정하는 것으로 구현되는 것일 수 있다.
도 3(d)는 앞에서 언급된 임베디드 캐패시터를 도시한 도면이다. 도 3(d)를 참조하면, 임베디드 캐패시터는 다층 인쇄회로기판(51)에 다층구조로 도전층을 형성함으로써 구현된 것일 수 있다. 구체적으로, 4층의 절연체로 이루어진 다층 인쇄회로기판을 구비하고, 제2층에 형성되는 도전층(52)과 제3층에 형성되는 도전층(53)을 이용한 매립구조의 캐패시터일 수 있다.
본 실시형태에 따르면, 별도의 인덕터 소자 및 프리휠링 다이오드를 구비하지 않고, LED 스트링(140)에 포함되는 인덕턴스부(142)를 구비함으로써 광원장치(100)의 부피를 효과적으로 줄일 수 있다.
도 4는 본 발명의 다른 실시형태에 따른 광원장치(200)의 회로도를 도시한다.
도 4를 참조하면, 상기 광원장치(200)는 메인 스위칭부(Qx)로부터 LED 스트링(240)에 인가되는 전원을 온/오프 스위칭 동작에 따라 제어하는 제2 스위칭부(Qy)를 더 포함한다. 이 경우, 상기 캐패시터(Cx)는 상기 메인 스위칭부(Qx) 및 상기 제2 스위칭부(Qy)가 온 스위칭 상태일 때 상기 전원(210)으로부터 상기 LED 스트링(240)에 인가되는 전압에너지를 충전하고, 상기 메인 스위칭부(Qx)와 상기 제2 스위칭부(Qy) 중 어느 하나가 오프 스위칭 상태일 때 상기 충전된 전압에너지를 상기 LED 스트링(240)에 인가하도록 접속된 것일 수 있다.
여기서, 상기 메인 스위칭부(Qx) 및 제2 스위칭부(Qy)는 제1 및 제2 제어부(220, 230)로부터 각각 제1 및 제2 스위칭 제어신호를 인가받아 온/오프 스위칭 동작을 반복하는 것일 수 있으며, 제1 및 제2 제어부(220, 230)의 구체적인 구성은 앞선 실시예에서 설명된 제어부와 같을 수 있다. 예를 들면, LED 스트링(240)으로부터 출력되는 전기신호와 기준신호(예를 들면, 기준전압 Vref1 및 Vref2)를 비교하고, 그 결과를 출력하는 비교기와 상기 비교기의 비교결과에 따라 각 스위칭부를 조절하기 위한 펄스폭 변조된 제 1 및 제2의 PWM 제어신호를 상기 메인 스위칭부(Qx) 및 제2 스위칭부(Qy) 각각에 공급하는 PWM 컨트롤러를 포함하는 것일 수 있다. 또한, 상기 제1 제어부(220)와 제2 제어부(230)는 하나의 제어부로 구현될 수≤도 있다.
도 5(a) 및 도 5(b)는 본 실시형태의 제1 및 제2 스위칭 제어신호 파형을 개략적으로 나타낸 것이며, 도 5(c)는 제2 스위칭부(Qy) 출력단에서 측정될 수 있는 전기신호의 파형을 개략적으로 나타낸 그래프이다. 본 실시형태를 참조하면, 상기 광원장치(200)는 상기 제1 및 제2 스위칭부(Qx, Qy)에 의해 버스트 모드(Burst Mode) 방식의 구현이 가능하다.
구체적으로, 제1 제어부(220)가 출력하는 제1 스위칭 제어신호로서 제1 PWM 제어신호의 신호주기(ts1)와 제2 제어부(230)가 출력하는 제2 스위칭 제어신호로서 제2 PWM 제어신호의 신호주기(ts2) 는 하기 조건식 (1)을 만족할 수 있다.
또한, 제1 PWM 제어신호의 온타임(ton1)과 제2 PWM 제어신호의 온타임(ton2)은 하기 조건식 (2)를 만족할 수 있다.
ts1 ≤ ts2 ..................................... 조건식 (1)
ton1 ≤ ton2 ..................................... 조건식 (2)
상기 조건을 만족한 형태로서 상기 도 5(a) 내지 도 5(c)의 그래프를 참조하면, LED 스트링(240)에 인가되는 전원(210)을 하나의 스위칭부로 제어하는 경우보다 듀티비 설정의 자유도가 개선되며, 과도한 듀티비 설정이나 변경으로부터 전력효율을 개선할 수 있다. 다만, 상기 도 5(a) 내지 도 5(c)에 도시된 파형 및 조건식 (1) 내지 (2)는 예시적인 것에 불과하며, 제1 스위칭 제어신호 및 제2 스위칭 제어신호의 PWM 신호주기 및 듀티비는 필요에 따라 적절하게 변동될 수 있다.
본 실시형태에 의해 전력효율이 개선되는 점을 보다 상세하게 설명하기로 한다.
도 14는 일반적인 종래의 벅타입(buck type) DC/DC 컨버터를 포함하는 광원장치를 나타낸다. 다만, 상기 도 14는 본 발명의 특징을 보다 명확하게 이해할 수 있도록 제공된 것으로, 본 발명의 특징을 이에 제한하는 것은 아니다.
우선, 도 14의 발광장치의 경우, 스위칭부(Q) 및 프리휠링 다이오드(FWD) 입출력단에 인가되는 최대 전위차(VQmax, VFWDmax)는 각각 전원(11)의 인가전압 Vin과 같으며, 스위칭부(Q) 및 프리휠링 다이오드(FWD)에 흐르는 평균전류(IQavg, IFWDavg)는 각각
Figure 112012072586140-pat00005
및
Figure 112012072586140-pat00006
가 된다. 따라서, 스위칭부(Q) 및 프리휠링다이오드(FWD)에 의한 도통 손실전력(PQpass, PFWDpass)은 각각
Figure 112012072586140-pat00007
과
Figure 112012072586140-pat00008
로 계산될 수 있으며, 스위칭부(Q) 및 프리휠링 다이오드(FWD)의 스위칭 전력손실(PQsw, PFWDsw)은 각각
Figure 112012072586140-pat00009
로 계산될 수 있다. (단, Ro는 LED 스트링(240) 1개의 등가저항, Rsw는 스위칭부(Q)의 도통저항, Csw는 스위칭부(Q)의 양단 캐패시턴스임)
반면, 도 4의 본 실시형태를 참조하면, 메인 스위칭부(Qx) 및 제2 스위칭부(Qy)의 입출력단에 인가되는 최대 전위차 (VQx _ max, VQy _ max)는 각각 Vin-V2, V2-IoRo가 된다. 또한, 메인 스위칭부 (Qx) 및 제2 스위칭부(Qy)에 흐르는 평균전류(IQx _ avg, IQy _ avg)는
Figure 112012072586140-pat00010
및 Io로 계산되며, 따라서 메인 스위칭부(Qx) 및 제2 스위칭부(Qy)에 의한 도통 전력손실(PQx_pass, PQy_pass)은 각각
Figure 112012072586140-pat00011
및 Io 2Rsw로 계산될 수 있다. 아울러, 이 경우 메인 스위칭부(Qx) 및 제2 스위칭부(Qy)의 스위칭 전력손실(PQx_sw, PQy_sw)은 각각
Figure 112012072586140-pat00012
및
Figure 112012072586140-pat00013
이다. 메인 스위칭부(Qx)와 제2 스위칭부(Qy)는 동일한 스위칭 소자를 사용하고, 스위치 도통 저항 및 스위치 양단 캐패시턴스는 각각 동일하게 Rsw 및 Csw인 것으로 가정하였다.
상기 결과를 아래의 표 1과 같이 정리하면, 본 실시형태에 따르면 스위칭부의 양단에 인가되는 최대전압이 감소하고 스위칭 손실이 개선된 효과를 가질 수 있다.
도 14의 광원장치 도 5의 실시예

도통 전력손실		 PQpass=
Figure 112012072586140-pat00014

PFWpass=
Figure 112012072586140-pat00015
 PQx _ pass=
Figure 112012072586140-pat00016


PQy _ pass= Io 2Rsw

스위칭 전력손실		 PQsw=PFWDsw=
Figure 112012072586140-pat00017
 PQx _ sw=
Figure 112012072586140-pat00018


PQy _ sw=
Figure 112012072586140-pat00019
또한, 본 실시형태에서 광원장치(200)는 상기 메인 스위칭부(Qx)의 출력단과 상기 제2 스위칭부(Qy)의 입력단 사이에 병렬 접속된 전압안정기(C2)를 더 포함할 수 있다. 전압안정기(C2)는 캐패시터로 구현될 수 있으며, LED 스트링(240)으로 인가되는 전원의 노이즈를 효과적으로 제거할 수 있다.
도 6은 본 발명의 다른 실시형태에 따른 광원장치(300)가 도시되어 있다.
도 6을 참조하면, 본 광원장치(300)는 인가되는 전원에 대해 서로 병렬 연결되는 적어도 둘 이상의 발광시리즈(350)를 포함한다. 상기 발광시리즈(350)는 LED 스트링(340), 메인 스위칭부(Qx), 캐패시터(Cx) 및 제2 스위칭부(Qy)의 집합으로 정의될 수 있으며, 상기 LED 스트링(340)은 적어도 하나의 발광다이오드(341)와 상기 발광다이오드(341)에 인가되는 전류 변화에 따라 유도전류를 생성하는 적어도 하나의 인덕턴스부(342)를 구비한다. 본 실시형태는 앞선 실시형태에서 살핀 메인 스위칭부(Qx) 및 제2 스위칭부(Qy)가 하나의 LED 스트링(340)마다 분산된 것으로 이해될 수 있다.
본 실시형태에서 광원장치(300)는 메인 스위칭부(Qx)와 제2 스위칭부(Qy)에 제1 및 제2 스위칭 제어신호를 인가하는 제1 및 제2 제어부(320, 330)를 더 포함할 수 있으며, 각 발광시리즈(350)마다 각각의 제1 및 제2 제어부(320, 330)를 구비할 수도 있으나, 도 6에 도시된 바와 같이, 하나의 제1 및 제2 제어부(320, 330)로부터 복수의 발광시리즈(350)의 메인 스위칭부(Qx) 및 제2 스위칭부(Qy)에 제어신호를 전달하는 구조일 수도 있다. 또한, 상기 제1 제어부(320) 및 제2 제어부(330)를 하나의 제어부로 구현하는 것도 가능하다.
도 6의 실시형태를 참조하면, 각각의 메인 스위칭부(Qx) 및 제2 스위칭부(Qy) 입출력단에 인가되는 최대 전위차(VQx _ max, VQy _ max)는 각각 Vin-V2, V2-IoRo이고, 각각의 메인 스위칭부(Qx) 및 제2 스위칭부(Qy)에 흐르는 평균전류(IQx _ avg, IQy _ avg)는
Figure 112012072586140-pat00020
및
Figure 112012072586140-pat00021
로 계산된다. 따라서 각각의 메인 스위칭부(Qx) 및 제2 스위칭부(Qy)에 의한 도통 전력손실(PQx _ pass, PQy _ pass)은
Figure 112012072586140-pat00022
및
Figure 112012072586140-pat00023
로 계산되고, 메인 스위칭부(Qx) 및 제2 스위칭부(Qy)의 전체 도통 전력손실은
Figure 112012072586140-pat00024
및
Figure 112012072586140-pat00025
로 계산된다. 이 경우 각각의 메인 스위칭부(Qx) 및 제2 스위칭부(Qy)의 스위칭 전력손실(PQx _ sw, PQy _ sw)은
Figure 112012072586140-pat00026
및
Figure 112012072586140-pat00027
로 계산된다. 여기서, 메인 스위칭부(Qx)와 제2 스위칭부(Qy)는 동일한 스위치 소자를 사용하고, 스위치 도통 저항 및 스위치 양단 캐패시턴스는 각각 동일하게 Rsw 및 Csw인 것으로 가정하였다. Ro는 LED 스트링(340) 1개의 등가저항을 의미한다.
도 14의 광원장치 도 6의 실시예

도통 전력손실		 PQpass=
Figure 112012072586140-pat00028

PFWpass=
Figure 112012072586140-pat00029
 PQx _ pass=
Figure 112012072586140-pat00030

PQy _ pass=
Figure 112012072586140-pat00031

스위칭 전력손실		 PQsw=PFWsw=
Figure 112012072586140-pat00032
 PQx _ sw=
Figure 112012072586140-pat00033

PQy _ sw=
Figure 112012072586140-pat00034
상기 표 2를 참조하면, 도 14에서 설명된 광원장치보다 도통 전력손실이 효과적으로 저감됨을 알 수 있다. 특히, 입력전압이 낮고 병렬연결된 LED 스트링의 개수가 많아 큰 Io 값이 요구되는 경우에 각 LED 스트링마다 메인 스위칭부 및 제2 스위칭부를 구비하도록 분산함으로써 소자의 도통 전력손실을 저감시키고, 소비효율을 개선하는 효과를 얻을 수 있다. 아울러, 구동회로의 발열이 줄어들어 방열판 저감이 가능할 뿐만 아니라, 별도의 인덕터 소자를 구비할 필요가 없어 소형화가 가능하다.
도 7은 도 6의 실시형태에서 변형된 형태의 광원장치(400)의 회로도를 도시한다.
도 7을 참조하면, 광원장치(400)는 서로 병렬 연결되는 적어도 둘 이상의 발광시리즈(450)를 포함한다. 본 실시형태에서 발광시리즈(450)는 LED 스트링(440), 캐패시터(Cx) 및 제2 스위칭부(Qy)의 집합으로 정의될 수 있으며, 이는 도 6의 실시형태에서 정의된 발광시리즈(340)에서 메인 스위칭부(Qx)가 제외된 형태로 이해될 수 있다. 이에 따르면 메인 스위칭부(Qx)를 발광시리즈 별로 구비하지 않아도 되어 소자 개수 절감이 가능하다.
도 8은 본 발명의 또 다른 실시형태에 따른 광원장치(500)의 회로도를 나타낸다.
도 8를 참조하면, 광원장치(500)는 서로 직렬 및 병렬로 연결된 복수개의 발광객체부(550)를 포함한다. 상기 발광객체부(550)는 LED 스트링(540), 메인 스위칭부(Qx), 캐패시터(Cx) 및 제2 스위칭부(Qy)의 집합으로 정의되며, 여기서 상기 LED 스트링(540)은 하나의 발광다이오드(541)와 상기 발광다이오드(541)에 인가되는 전류 변화에 따라 유도전류를 생성하는 적어도 하나의 인덕턴스부(542)를 구비한다.
이는 도 4의 실시형태에서 살핀 메인 스위칭부(Qx) 및 제2 스위칭부(Qy)가 하나의 발광다이오드(541) 단위로 분산된 것으로 이해될 수 있다.
본 실시형태에서 광원장치(500)는 메인 스위칭부(Qx)와 제2 스위칭부(Qy)에 제1 및 제2 스위칭 제어신호를 인가하는 제1 및 제2 제어부(520, 530)를 더 포함할 수 있으며, 각 발광객체부(550)마다 각각의 제1 및 제2 제어부(520, 530)를 포함할 수도 있으나, 도 8에 도시된 바와 같이, 하나의 제1 및 제2 제어부(520, 530)로부터 복수의 발광객체부(550)의 메인 스위칭부(Qx) 및 제2 스위칭부(Qy)에 제어신호를 전달하는 구조일 수도 있다.
본 실시형태를 참조하면, Io는 Io/N으로 분할되고, Vin과 V2는 각각 Vin/M 및 V2/M으로 분할되어 보다 효과적으로 전력효율을 개선할 수 있다. (N은 발광객체부(550)의 병렬수이고, M은 발광객체부(550)의 직렬수임)
즉, 도 8의 실시형태를 참조하면, 각각의 메인 스위칭부(Qx) 및 제2 스위칭부(Qy) 입출력단에 인가되는 최대 전위차(VQx _ max, VQy _ max)는 각각
Figure 112012072586140-pat00035
,
Figure 112012072586140-pat00036
이며, 각각의 메인 스위칭부(Qx) 및 제2 스위칭부(Qy)에 흐르는 평균전류(IQx _ avg, IQy _ avg)는
Figure 112012072586140-pat00037
및
Figure 112012072586140-pat00038
로 계산된다. 따라서 각각의 메인 스위칭부(Qx) 및 제2 스위칭부(Qy)에 의한 도통 전력손실(PQx _ pass, PQy _ pass)은
Figure 112012072586140-pat00039
및
Figure 112012072586140-pat00040
로 계산되고, 메인 스위칭부(Qx) 및 제2 스위칭부(Qy)의 전체 도통 전력손실은
Figure 112012072586140-pat00041
및
Figure 112012072586140-pat00042
로 볼 수 있다. 이 경우 각각의 메인 스위칭부(Qx) 및 제2 스위칭부(Qy)의 스위칭 전력손실(PQx _ sw, PQy _ sw)은
Figure 112012072586140-pat00043
및
Figure 112012072586140-pat00044
으로 계산된다. 여기서, 메인 스위칭부(Qx)와 제2 스위칭부(Qy)는 동일한 스위치 소자를 사용하고, 스위치 도통 저항 및 스위치 양단 캐패시턴스는 각각 동일하게 Rsw 및 Csw인 것으로 가정하였다. 상기 결과를 도 14의 광원장치와 비교하면 아래의 표 3과 같다.
도 14의 광원장치 도 8의 실시예

도통 전력손실		 PQpass=
Figure 112012072586140-pat00045

PFWpass=
Figure 112012072586140-pat00046
 PQx _ pass=
Figure 112012072586140-pat00047

PQy _ pass=
Figure 112012072586140-pat00048

스위칭 전력손실		 PQsw=PFWsw=
Figure 112012072586140-pat00049
 PQx _ sw=
Figure 112012072586140-pat00050

PQy _ sw=
Figure 112012072586140-pat00051
이에 따르면 스위칭 전력손실이 보다 감소하였음을 알 수 있다. 또한 광원장치(500)의 구동회로를 각 발광다이오드(541) 단위로 분산배치할 수 있으며, 발광다이오드(541)와 방열판을 공유하도록 함으로써 광원장치(500)의 소형화 및 경량화 효과가 더욱 증대될 수 있다.
도 9는 도 8의 실시형태에서 변형된 다른 실시형태의 광원장치(600)의 회로도를 도시한다.
도 9를 참조하면, 광원장치(600)는 메인 스위칭부(Qx)와 서로 직렬 및 병렬로 연결된 복수의 발광객체부(650)를 포함한다. 여기서, 상기 발광객체부(650)는 LED 스트링(640), 캐패시터(Cx) 및 제2 스위칭부(Qy)의 집합으로 정의될 수 있으며, 이는 도 8의 실시형태에서 정의된 발광객체부(550)에서 메인 스위칭부(Qx)가 제외된 형태로 이해될 수 있다. 이에 따르면, 메인 스위칭부(Qx)를 발광객체부(650) 별로 구비하지 않을 수 있어 소자 개수 절감이 가능하다.
도 10은 본 발명에 따른 광원장치의 구동회로가 패키지 단위로 분산되어 구현되는 발광다이오드 패키지(700)를 도시한다.
도 10을 참조하면, 본 발명의 실시형태에 따른 발광다이오드 패키지(700)는 발광다이오드(741), 패키지 기판(770) 및 입출력단을 포함하며, 상기 입출력단은 입력단(771a), 출력단(771b), 제어단(771c)의 3단자를 구비한다.
상기 발광다이오드(741)는 외부에서 인가되는 전원에 의해 소정의 파장을 갖는 빛을 출사하는 반도체 소자의 일종으로, 애노드단과 캐소드단을 가질 수 있다.
상기 패키지 기판(770)은 캐패시터(Cx)와 인덕턴스부(742) 및 스위칭 소자(760)를 구비할 수 있다. 캐패시터(Cx)는 상기 패키지 기판(770)에 개별소자로 구비되는 것일 수도 있으나, 앞선 실시형태로 설명되었던 임베디드 캐패시터로 구현되는 것일 수 있다.
상기 인덕턴스부(742)는 앞선 실시형태에서 설명되었던 것과 같으며, 상기 발광다이오드(741)의 애노드단 및 캐소드단 중 어느 하나와 직렬접속되어 상기 발광다이오드(741)에 인가되는 전류 변화에 따라 유도전류를 생성할 수 있다.
상기 스위칭 소자(760)는 일단, 타단 및 제어신호입력단을 구비하고, 상기 제어신호입력단에 인가되는 전기신호에 따라 온/오프 스위칭 동작을 수행하여 상기 발광다이오드(741)에 인가되는 전기신호를 스위칭 제어하는것으로서, 이에 제한하는 것은 아니나, 앞선 실시형태에서 설명된 스위칭부(메인 스위칭부(Qx) 또는 제2 스위칭부(Qy))와 동일하게, 트랜지스터를 사용할 수 있다.
상기 발광다이오드 패키지(700)에 구비되는 입력단(771a)은 상기 발광다이오드(741)의 애노드단에 전기적으로 연결되어 상기 발광다이오드(741)에 전기신호를 인가할 수 있다. 발광다이오드 패키지(700)에 구비되는 출력단(771b)은 상기 발광다이오드(741)의 캐소드단으로부터 출력되는 전기신호를 인가받을 수 있다. 상기 입력단(771a) 및 출력단(771b)은 도 10에서와 같이 패키지 기판(770)으로부터 외부로 노출되는 구조일 수 있으며, 각각 패키지 기판(770) 내에 적어도 일부가 매립된 인출도체부(790)를 통해 발광다이오드(741)의 애노드단 및 캐소드단과 전기적으로 연결되는 구조일 수 있다.
아울러, 상기 발광다이오드 패키지(700)는 제어단(771c)을 구비하며, 상기 제어단(771c)을 통해 상기 스위칭 소자(760)는 외부로부터 온/오프 동작의 스위칭 제어신호를 인가받을 수 있다. 여기서, 상기 입력단(771a), 출력단(771b) 및 제어단(771c)은 서로 전기적으로 분리되도록 이격되어 배치되는 것이 바람직하다.
상기 발광다이오드 패키지(700)는 상기 발광다이오드(741)를 매립하는 몰딩재(780)를 포함할 수 있다. 상기 몰딩재(780)는 패키지 기판(770)의 상면에 도포되어 발광다이오드(741)의 상면과 그 측부의 사면을 복개하며, 형광체와 실리콘이 소정 비율로 혼합된 수지로 구성될 수 있다. 상기 몰딩재는 스퀴즈, 스크린 프린팅, 실크 스크린, 스텐실 및 디스펜싱 등의 도포 방법 중 어느 하나의 도포방법을 이용하여 일정한 두께로 형성될 수 있다.
본 실시형태에 따른 발광다이오드 패키지(700)의 회로구성은 도 11을 참조하여 보다 명확하게 설명하기로 한다. 도 11을 참조하면, 상기 발광다이오드(741)는 상기 스위칭 소자(760)에 대해 캐패시터(Cx)와 병렬 접속되며, 상기 발광다이오드(741)의 애노드단 또는 캐소드단 중 적어도 하나는 그에 직렬접속되는 인덕턴스부(742)가 형성될 수 있다. 상기 스위칭 소자(760)는 상기 입력단(771a)으로부터 발광다이오드(741)를 지나 출력단(771b)으로 전파되는 전기신호를 제어하도록 접속된 것이며, 이는 상기 스위칭 소자(760)의 온/오프 스위칭 동작을 통해 수행될 수 있다. 한편, 상기 스위칭 소자(760)의 온/오프 스위칭 동작은 외부로부터 제어단(771c)을 통해 상기 스위칭 소자(760)에 입력되는 스위칭 제어신호에 의해 수행될 수 있다.
즉, 본 실시형태에 따른 발광다이오드 패키지(700)는 도 7에서 설명된 발광시리즈(450) 또는 도 9에서 설명된 발광객체부(650)가 발광다이오드 패키지 단위로 구현된 것으로 이해될 수 있다.
도 12 및 도 13은 본 실시형태에 따른 발광다이오드 패키지(700)의 사용예를 나타낸 도면이다. 도 12를 참조하면, 상기 전원회로(800)는 전원부(810)와 메인 스위칭부(Qx), 상기 메인 스위칭부(Qx)의 스위칭 동작을 제어하도록 제1 스위칭 제어신호를 상기 메인 스위칭부(Qx)에 인가하는 제1 제어부(820)를 포함한다. 또한, 상기 전원회로(800)는 제2 스위칭 제어신호를 출력하는 제2 제어부(830)와 X, Y 및 Z의 3개 입출력단을 구비하고, 출력단 Y는 각 발광다이오드 패키지(700)에 구비되는 스위칭 소자(760)에 제2 스위칭 제어신호를 인가하기 위해 할당된다. 각 발광다이오드 패키지(700)는 도선패턴(T)이 형성된 인쇄회로기판(M)에 안착될 수 있으며, 상기 각 발광다이오드 패키지(700 도선패턴(T의해 각각 입출력단 X, Y, Z와 연결되어 작동될 수 있다. 본 실시형태에 따르면, 광원장치의 구동회로가 패키지 단위로 분산되어, 단순한 전원회로(800)만으로 구동되는 발광다이오드 패키지(700)를 얻을 수 있다. 또한, 상기 전원회로(800)는 별도의 인덕터를 구비하지 않음으로써 부피를 줄일 수 있고, 이에 따라 본 발광다이오드 패키지(700)를 이용하여 소형화된 광원장치를 얻을 수 있다.
도 13은 도 12에서 변형된 발광다이오드 패키지(700)의 사용예를 나타낸다. 도 13을 참조하면, 상기 전원회로(900)는 전원부(910)와, 각 발광다이오드 패키지(700)에 구비되는 스위칭 소자(760)의 스위칭 동작을 제어하기 위한 제1 스위칭 제어신호를 출력하는 제어부(920)를 포함한다. 본 실시형태에 따르면, 구동회로가 패키지 단위로 분산되어, 단순한 전원회로(900)만으로 구동되는 발광다이오드 패키지(700)를 얻을 수 있다.
본 발명은 상술한 실시형태 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.
100, 200, 300, 400, 500, 600: 광원장치 120: 제어부
110, 210, 310, 410, 510, 610: 전원 Cx: 캐패시터
220, 320, 420, 520, 620: 제1 제어부
230, 330, 430, 530, 630: 제2 제어부
Qx: 메인 스위칭부(제1 스위칭부) Qy: 제2 스위칭부
140, 240, 340, 440, 540, 640: LED 스트링 121, 123: 제1 비교기
141, 241, 341, 441, 541, 641: 발광다이오드 122: PWM 컨트롤러
142, 242, 342, 442, 542, 642: 인덕턴스부 124: 제2 비교기
C2: 전압안정기 Rs: 감지저항
350, 450: 발광시리즈 550, 650: 발광객체부
700: 발광다이오드 패키지 741: 발광다이오드
742: 인덕턴스부 790: 인출도체부
771a, 771b, 771c: 입력단, 출력단, 제어단 770: 패키지 기판
760: 스위칭 소자 780: 몰딩부
800, 900: 전원회로

Claims (10)

  1. 복수의 발광다이오드와, 상기 복수의 발광다이오드 각각에 구비되고 상기 복수의 발광다이오드에 인가되는 전류 변화에 따라 유도전류를 생성하는 복수의 인덕턴스부를 갖는 적어도 하나의 LED 스트링;
    상기 LED 스트링에 인가되는 전원을 온/오프 스위칭 동작에 따라 제어하는 제1 스위칭부;
    상기 제1 스위칭부로부터 상기 LED 스트링에 인가되는 상기 전원을 온/오프 스위칭 동작에 따라 제어하는 제2 스위칭부;
    상기 제1 스위칭부의 출력단과 상기 제2 스위칭부의 입력단 사이에 병렬 접속된 전압안정기; 및
    상기 제1 스위칭부 및 상기 제2 스위칭부가 온 스위칭 상태일 때 상기 전원으로부터 상기 LED 스트링에 인가되는 전압에너지를 충전하고, 상기 제1 스위칭부 또는 상기 제2 스위칭부가 오프 스위칭 상태일 때 상기 충전된 전압에너지를 상기 LED 스트링에 인가하는 캐패시터;
    를 포함하는 광원장치.
  2. 제1항에 있어서,
    상기 인덕턴스부는 회로기판 내에 형성되되, 인덕턴스 성분을 구비하는 단층 단일도선 또는 다층 나선구조 도선층을 포함하는 것을 특징으로 하는 광원장치
  3. 제 1항에 있어서,
    상기 LED 스트링으로부터 출력되는 전기신호를 입력받아 스위칭 제어신호를 출력하는 제어부를 더 포함하고,
    상기 제1 스위칭부는 상기 제어부의 스위칭 제어신호에 따라 온/오프 스위칭 동작을 수행하는 것을 특징으로 하는 광원장치
  4. 제 3항에 있어서,
    상기 제어부는 스위칭 제어신호로서 PWM 제어신호를 출력하며,
    상기 스위칭 제어신호의 PWM 신호주기는, 상기 인덕턴스부의 인덕턴스 값이 작을수록 작게 설정된 것을 특징으로 하는 광원장치
  5. 삭제
  6. 제 1항에 있어서,
    상기 LED 스트링으로부터 출력되는 전기신호를 입력받아 제1 스위칭 제어신호를 출력하는 제1 제어부 및 제2 스위칭 제어신호를 출력하는 제2 제어부를 더 포함하고,
    상기 제1 스위칭부 및 상기 제2 스위칭부는 각각 상기 제1 및 제2 스위칭 제어신호에 따라 온/오프 스위칭 동작을 수행하는 것을 특징으로 하는 광원장치
  7. 제 6항에 있어서,
    상기 제1 제어부 및 상기 제2 제어부는 각각 제1 스위칭 제어신호 및 제2 스위칭 제어신호로서 제1 PWM 제어신호 및 제2 PWM 제어신호를 출력하며,
    상기 제2 PWM 제어신호의 신호주기는 상기 제1 PWM 제어신호의 신호주기보다 길고,
    상기 제2 PWM 제어신호의 온타임은 상기 제1 PWM 제어신호의 온타임보다 긴 것을 특징으로 하는 광원장치
  8. 제 1항에 있어서,
    상기 LED 스트링, 제1 스위칭부, 캐피시터 및 제2 스위칭부의 집합을 하나의 발광시리즈로 정의할 때,
    상기 발광시리즈는 적어도 둘 이상 구비되며, 서로 병렬로 연결된 것을 특징으로 하는 광원장치
  9. 제 1항에 있어서,
    상기 LED 스트링에 포함되는 발광다이오드는 하나이며,
    상기 LED 스트링, 제1 스위칭부, 캐패시터 및 제2 스위칭부의 집합을 하나의 발광객체부로 정의할 때,
    상기 발광객체부는 복수개 구비되며, 서로 직렬 및 병렬로 연결된 것을 특징으로 하는 광원장치
  10. 애노드단과 캐소드단을 갖는 발광다이오드;
    캐패시터와, 인덕턴스부와, 제어신호입력단을 갖는 스위칭 소자를 포함하고, 상기 발광다이오드가 실장되는 패키지 기판;
    상기 패키지 기판에 매립된 제1 인출도체부를 통해 상기 애노드단에 연결되는 입력단;
    상기 패키지 기판에 매립된 제2 인출도체부를 통해 상기 캐소드단에 연결되는 출력단; 및
    상기 스위칭 소자의 제어신호입력단에 제어신호를 인가하는 제어단;을 포함하고,
    상기 인덕턴스부는 상기 발광다이오드의 애노드단과 상기 입력단 또는 상기 발광다이오드의 캐소드단과 상기 출력단 사이에 적어도 하나 형성되되, 상기 발광다이오드에 인가되는 전류 변화에 따라 유도전류를 생성하며,
    상기 캐패시터는 상기 발광다이오드와 병렬 접속되고,
    상기 스위칭 소자는,
    상기 제어단으로부터 상기 제어신호입력단에 인가되는 제어신호에 따라 온/오프 스위칭 동작하여 전원으로부터 상기 발광다이오드에 인가되는 전기신호를 제어하는 제1 스위칭부;
    상기 제1 스위칭부의 출력단에 연결되고 상기 제어단으로부터 상기 제어신호입력단에 인가되는 제2 제어신호에 따라 온/오프 스위칭 동작하여 상기 제1 스위칭부로부터 상기 발광다이오드에 인가되는 전기신호를 제어하는 제2 스위칭부; 및
    상기 제1 스위칭부의 출력단과 상기 제2 스위칭부의 입력단 사이에 병렬 연결되어 상기 발광다이오드에 인가되는 전기신호의 노이즈를 제거하는 전압안정기;
    를 포함하는 발광다이오드 패키지.
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