KR102182017B1 - 발광 소자 구동 장치 - Google Patents

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KR102182017B1
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김도엽
권기수
이상현
정승범
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엘지이노텍 주식회사
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    • H—ELECTRICITY
    • H05—ELECTRIC TECHNIQUES NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
    • H05B—ELECTRIC HEATING; ELECTRIC LIGHT SOURCES NOT OTHERWISE PROVIDED FOR; CIRCUIT ARRANGEMENTS FOR ELECTRIC LIGHT SOURCES, IN GENERAL
    • H05B47/00—Circuit arrangements for operating light sources in general, i.e. where the type of light source is not relevant
    • H05B47/10—Controlling the light source
    • H05B47/105—Controlling the light source in response to determined parameters

Abstract

실시 예는 직렬 연결되는 복수의 발광 소자 어레이들을 제어하는 발광 소자 구동 장치에 관한 것이며, 교류 신호를 정류하여 맥류 신호를 출력하는 정류부, 및 상기 맥류 신호의 제1 주기 구간 동안에 상기 맥류 신호의 전압 레벨의 변화에 기초하여 제1 순서에 따라 상기 발광 소자 어레이들을 점등하고, 상기 맥류 신호의 제2 주기 구간 동안에 상기 맥류 신호의 전압 레벨의 변화에 기초하여 제2 순서에 따라 상기 발광 소자 어레이들을 점등하는 제어부를 포함하며, 상기 제1 순서는 상기 직렬 연결된 복수의 발광 소자 어레이들이 점등하는 순서이며, 상기 제2 순서는 상기 제1 순서와 반대 순서이다.

Description

발광 소자 구동 장치{Apparatus of driving a light emitting device}
실시 예는 발광 소자를 구동하는 발광 소자 구동 장치에 관한 것이다.
반도체 기술의 발전으로 인하여, 발광 다이오드(LED:Light Emitting Diode)의 효율성이 많이 향상되었다. 이에 따라, LED는 백열 전구나 형광등과 같은 기존의 조명 장치에 비하여 수명이 길고 에너지 소모가 적어 경제적일 뿐만 아니라 친환경적이라는 장점을 갖는다. 이러한 장점들로 인해, LED는 현재 신호등이나 액정 디스플레이(LCD:Liquid Crystal Display) 같은 평판 표시 장치의 백라이트 등을 대체할 광원으로 주목받고 있다.
일반적으로 LED를 조명 장치로 사용하는 경우, 복수의 LED는 직렬이나 병렬로 연결되고, 발광 소자 제어 장치에 의해 그의 점등과 소등이 제어된다. 이와 같이, 복수의 LED를 제어하는 발광 소자 제어 장치는 일반적으로 교류(AC:Alternating Current) 전압을 정류하고, 정류된 맥류 전압에 의해 복수의 LED의 점등과 소등을 제어한다.
실시 예는 직렬 연결된 발광 소자 어레이들의 수명을 균일하게 할 수 있는 발광 소자 구동 장치를 제공한다.
실시 예에 따른 직렬 연결되는 복수의 발광 소자 어레이들을 제어하는 발광 소자 구동 장치는 교류 신호를 정류하여 맥류 신호를 출력하는 정류부; 및 상기 맥류 신호의 제1 주기 구간 동안에 상기 맥류 신호(VR)의 전압 레벨의 변화에 기초하여 제1 순서에 따라 상기 발광 소자 어레이들을 점등하고, 상기 맥류 신호의 제2 주기 구간 동안에 상기 맥류 신호(VR)의 전압 레벨의 변화에 기초하여 제2 순서에 따라 상기 발광 소자 어레이들을 점등하는 제어부를 포함하며, 상기 제1 순서는 상기 직렬 연결된 복수의 발광 소자 어레이들이 점등하는 순서이며, 상기 제2 순서는 상기 제1 순서와 반대 순서이다.
상기 제어부는 상기 제1 주기 구간 동안에 점등된 발광 소자 어레이들을 상기 제1 순서와 반대되는 순서로 소등할 수 있다.
상기 제어부는 상기 제2 주기 구간 동안에 점등된 발광 소자 어레이들을 상기 제2 순서와 반대되는 순서로 소등할 수 있다.
상기 제1 순서는 상기 발광 소자 어레이들의 순차적인 직렬 연결 순서일 수 있다.
상기 제1 주기 구간은 상기 맥류 신호의 홀수 주기 구간이고, 상기 제2 주기 구간은 상기 맥류 신호의 짝수 주기 구간일 수 있다.
상기 제어부는 상기 복수의 발광 소자 어레이들 각각에 병렬 연결되는 스위치; 및 상기 맥류 신호의 전압 레벨이 기설정된 전압 레벨들 각각과 비교하고, 비교된 결과에 기초하여 상기 발광 소자 어레이들 각각에 병렬 연결된 스위치를 제어하는 스위칭 제어부를 포함할 수 있다.
상기 제어부는 상기 맥류 신호의 레벨이 상승하는 구간에서 상기 제1 순서에 따라 상기 발광 소자 어레이들을 모두 점등시킬 수 있다.
상기 제어부는 상기 맥류 신호의 레벨이 하강하는 구간에서 모두 점등된 상기 발광 소자 어레이들을 상기 제1 순서와 반대되는 순서로 소등할 수 있다.
상기 제어부는 상기 맥류 신호의 레벨이 상승하는 구간에서 상기 제2 순서에 따라 상기 발광 소자 어레이들을 모두 점등시킬 수 있다.
상기 맥류 신호의 레벨이 하강하는 구간에서 상기 모두 점등된 발광 소자 어레이들을 상기 제2 순서와 반대되는 순서로 소등할 수 있다.
상기 발광 소자 구동 장치는 상기 교류 신호를 상기 정류부에 제공하는 교류 전원부를 더 포함할 수 있다.
실시 예는 직렬 연결된 발광 소자 어레이들의 수명을 균일하게 할 수 있으며, 발광 소자 어레이의 수명을 증가시킬 수 있다.
도 1은 실시 예에 따른 발광 모듈의 개략적인 블록도를 나타낸다.
도 2a는 도 1에 도시된 교류 전원부로부터 공급되는 교류 신호의 파형도를 나타낸다.
도 2b는 도 1에 도시된 정류부로부터 출력되는 맥류 신호를 나타낸다.
도 3은 도 1에 도시된 발광 소자 구동부의 일 실시 예를 나타낸다.
도 4a는 맥류 신호의 제1 주기 구간 동안에 발광 소자 어레이들의 전류 패스를 나타낸다.
도 4b는 맥류 신호의 제1 주기 구간 동안 점등하는 발광 소자 어레이들을 나타낸다.
도 5a는 맥류 신호의 제2 주기 구간 동안에 발광 소자 어레이들의 전류 패스를 나타낸다.
도 5b는 맥류 신호의 제2 주기 구간 동안 점등하는 발광 소자 어레이들을 나타낸다.
도 6은 도 3에 도시된 제어부의 일 실시 예를 나타낸다.
도 7은 도 6에 도시된 제1 내지 제4 스위치들의 스위칭 동작에 따른 발광 소자 어레이들의 점등을 나타낸다.
이하, 실시 예들은 첨부된 도면 및 실시 예들에 대한 설명을 통하여 명백하게 드러나게 될 것이다. 실시 예의 설명에 있어서, 각 층(막), 영역, 패턴 또는 구조물들이 기판, 각 층(막), 영역, 패드 또는 패턴들의 "상/위(on)"에 또는 "하/아래(under)"에 형성되는 것으로 기재되는 경우에 있어, "상/위(on)"와 "하/아래(under)"는 "직접(directly)" 또는 "다른 층을 개재하여 (indirectly)" 형성되는 것을 모두 포함한다. 또한 각 층의 상/위 또는 하/아래에 대한 기준은 도면을 기준으로 설명한다.
도면에서 크기는 설명의 편의 및 명확성을 위하여 과장되거나 생략되거나 또는 개략적으로 도시되었다. 또한 각 구성요소의 크기는 실제크기를 전적으로 반영하는 것은 아니다. 또한 동일한 참조번호는 도면의 설명을 통하여 동일한 요소를 나타낸다. 이하, 첨부된 도면을 참조하여 실시 예에 따른 발광 소자 구동 장치를 설명한다.
도 1은 실시 예에 따른 발광 모듈(100)의 개략적인 블록도를 나타낸다.
도 1을 참조하면, 발광 모듈(100)은 빛을 발생하는 발광부(101), 및 발광부(101)의 동작을 제어하는 발광 소자 구동부(102)를 포함한다.
발광부(101)는 직렬 연결된 복수의 발광 소자 어레이들(D1 내지 Dn, n>1인 자연수)을 포함한다.
예컨대, 발광부(160)는 순차적으로 직렬 연결되는 제1 번째 내지 제n 번째 발광 소자 어레이들(D1 내지 Dn, n>1인 자연수)을 포함할 수 있다.
복수의 발광 소자 어레이들(D1 내지 Dn, n>1인 자연수) 각각은 1개 이상의 발광 소자(LD1 내지 LDM, M≥1인 자연수)를 포함할 수 있다.
발광 소자 어레이에 포함되는 발광 소자의 수가 복수 개일 경우, 복수의 발광 소자들(LD1 내지 LDM, M>1인 자연수)은 서로 직렬 연결되거나, 병렬 연결되거나, 또는 직렬 및 병렬 연결될 수 있다.
발광 소자 구동부(102)는 발광 소자 어레이들(D1 내지 Dn, n>1인 자연수)의 점등을 제어한다.
발광 소자 구동부(102)는 교류 전원부(110), 퓨즈(120), 정류부(130), 및 제어부(140)를 포함할 수 있다.
교류 전원부(110)는 교류 신호(Vac)를 정류부(130)에 제공한다.
도 2a는 도 1에 도시된 교류 전원부(110)로부터 공급되는 교류 신호(Vac)의 파형도를 나타낸다.
도 2a를 참조하면, 교류 신호(Vac)는 최대치가 MAX이고, 최소치가 MIN인 사인파(sine wave) 또는 코사인파(cosine wave)일 수 있으나, 이에 한정되는 것은 아니다. 예컨대, 교류 신호(Vac)는 실효치가 100 내지 200 볼트(V)이고, 50㎐ 내지 60㎐의 주파수를 갖는 교류 전압일 수 있으나, 이에 한정되는 것은 아니다.
퓨즈(120)는 교류 전원부(110)와 정류부(130) 사이에 연결되며, 순간적으로 높은 레벨을 갖는 교류 신호로부터 발광 소자 구동부(102)를 보호하는 역할을 한다. 즉, 순간적으로 높은 레벨을 갖는 교류 신호가 제공될 때, 퓨즈(120)가 끊어짐으로 높은 레벨을 갖는 교류 신호로부터 발광 소자 구동부(102)가 보호될 수 있다.
정류부(130)는 교류 전원부(110)로부터 제공되는 교류 신호(Vac)를 정류하고, 정류된 결과에 따른 맥류 신호(ripple current, VR)를 출력한다.
도 2b는 도 1에 도시된 정류부(130)로부터 출력되는 맥류 신호(VR)를 나타낸다. 도 2b를 참조하면, 정류부(130)는 도 2a에 도시된 교류 신호(Vac)를 전파 정류하고, 도 2b에 도시된 바와 같은 맥류 신호(VR)를 출력할 수 있다. 즉 맥류 신호(VR)는 교류 신호가 전파 정류된 신호일 수 있다.
제어부(140)는 정류부(130)로부터 제공되는 맥류 신호(VR)에 기초하여, 발광부(101)의 직렬 연결된 발광 소자 어레이들(D1 내지 Dn, n>1인 자연수)의 점등 및 소등을 제어한다.
제어부(140)는 정류부(130)로부터 제공되는 맥류 신호(VR)의 전압 레벨의 변화에 기초하여, 맥류 신호(VR)의 제1 주기 구간(T1) 동안에는 제1 순서에 따라 발광 소자 어레이들(D1 내지 Dn, n>1인 자연수)을 점등할 수 있다.
또한 제어부(140)는 제1 주기 구간(T1) 동안에 점등된 발광 소자 어레이들(D1 내지 Dn, n>1인 자연수)을 제1 순서와 반대되는 순서로 소등할 수 있다.
예컨대, 제어부(140)는 제1 주기 구간(T1) 동안에 제1 순서에 따라 발광 소자 어레이들(D1 내지 Dn, n>1인 자연수)을 점등한 후에, 점등된 발광 소자 어레이들(D1 내지 Dn, n>1인 자연수)을 제1 순서의 역순으로 소등할 수 있다.
이때 제어부(140)는 발광 소자 어레이들(D1 내지 Dn, n>1인 자연수)을 제1 순서에 따라 모두 점등한 후에, 제1 순서의 역순으로 점등된 발광 소자 어레이들(D1 내지 Dn, n>1인 자연수)을 소등할 수 있다.
제어부(140)는 맥류 신호(VR)의 전압 레벨의 변화에 기초하여, 제2 주기 구간(T2) 동안에는 제2 순서에 따라 발광 소자 어레이들(D1 내지 Dn, n>1인 자연수)을 점등할 수 있다.
또한 제어부(140)는 제2 주기 구간(T2) 동안에 점등된 발광 소자 어레이들(D1 내지 Dn, n>1인 자연수)을 제2 순서와 반대되는 순서로 소등할 수 있다.
예컨대, 제어부(140)는 제2 주기 구간(T2) 동안에 제2 순서에 따라 발광 소자 어레이들(D1 내지 Dn, n>1인 자연수)을 점등한 후에, 점등된 발광 소자 어레이들(D1 내지 Dn, n>1인 자연수)을 제2 순서의 역순으로 소등할 수 있다.
이때 제어부(140)는 발광 소자 어레이들(D1 내지 Dn, n>1인 자연수)을 제2 순서에 따라 모두 점등한 후에, 제2 순서의 역순으로 점등된 발광 소자 어레이들(D1 내지 Dn, n>1인 자연수)을 소등할 수 있다.
예컨대, 제1 주기 구간(T1)은 맥류 신호(VR)의 홀수 주기 구간일 수 있고, 제2 주기 구간(T2)은 맥류 신호(VR)의 짝수 주기 구간일 수 있다.
여기서 "제1 순서" 는 직렬 연결되는 발광 소자 어레이들(D1 내지 Dn, n>1인 자연수)이 점등하는 순서를 의미할 수 있다
예컨대, 제1 순서는 제1 번째 내지 제N 번째 발광 소자 어레이들(D1 내지 Dn, n>1인 자연수)의 순차적인 직렬 연결 순서일 수 있으며, 제2 순서는 제1 순서의 역순일 수 있다. 제1 주기 구간(T1)과 제2 주기 구간(T2)은 서로 이웃하는 구간일 수 있다.
제어부(140)는 정류부(130)로부터 제공되는 맥류 신호(VR)의 각 주기 구간 동안에 제1 번째 내지 제N 번째 발광 소자 어레이들(D1 내지 Dn, n>1인 자연수)이 점등되는 순서와 반대되는 순서로 제1 번째 내지 제N 번째 발광 소자 어레이들(D1 내지 Dn, n>1인 자연수)을 소등할 수 있다.
도 3은 도 1에 도시된 발광 소자 구동부(102)의 일 실시 예를 나타낸다.
도 1과 동일한 도면 부호는 동일한 구성을 나타내며, 동일한 구성에 대해서는 설명을 간략하게 하거나, 생략한다. 도 3에는 4개의 발광 소자 어레이들(D1 내지 D4)을 도시하였고, 이에 기초하여 설명하지만, 발광 소자 어레이의 수가 이에 한정되는 것은 아니다.
도 3을 참조하면, 발광 소자 구동부(102)는 교류 전원부(110), 퓨즈(120), 정류부(130A), 및 제어부(140)를 포함한다.
도 3의 정류부(130A)는 4개의 다이오드(BD1, BD2, BD3, BD4)을 포함하는 전파 다이오드 브릿지 회로로 구현될 수 있다.
발광 소자 어레이들(D1 내지 D4)은 전기적으로 서로 직렬 연결될 수 있다.
제어부(140)는 정류부(130)로부터 제공되는 맥류 신호(VR)의 레벨을 감지하고, 감지된 맥류 신호(VR)의 레벨에 기초하여 맥류 신호(VR)의 제1 주기 구간(T1) 동안에는 제1 순서에 따라 발광 소자 어레이들(D1 내지 Dn, n>1인 자연수)을 점등하고, 점등된 발광 소자 어레이들(D1 내지 Dn, n>1인 자연수)을 제1 순서의 역순으로 소등할 수 있다.
또한 제어부(140)는 감지된 맥류 신호(VR)의 레벨에 기초하여 맥류 신호(VR)의 제2 주기 구간(T2) 동안에는 제2 순서에 따라 발광 소자 어레이들(D1 내지 Dn, n>1인 자연수)을 점등하고, 점등된 발광 소자 어레이들(D1 내지 Dn, n>1인 자연수)을 제2 순서의 역순으로 소등할 수 있다. 이때 감지되는 맥류 신호의 레벨은 맥류 신호의 전압 레벨일 수 있다.
도 4a는 맥류 신호(VR)의 제1 주기 구간(T1) 동안에 발광 소자 어레이들(D1 내지 D4)의 전류 패스를 나타내고, 도 4b는 맥류 신호(VR)의 제1 주기 구간 동안 점등하는 발광 소자 어레이들(D1 내지 D4)을 나타낸다.
도 4a 및 도 4b는 참조하면, 제어부(140)는 맥류 신호(VR)가 제1 레벨(LV1) 이상이고 제2 레벨 미만(LV2)인 구간(t1 ~ t2, 및 t7 ~ t8)에서 제1 발광 소자 어레이(D1)만 전류가 흐르도록 정류부(130)와 발광 소자 어레들(D1 내지 D4) 간의 제1 전류 패스(①)를 형성시킬 수 있다.
또한 제어부(140)는 맥류 신호(VR)가 제2 레벨(LV2) 이상이고 제3 레벨(LV3) 미만인 구간(t2 ~ t3, 및 t6 ~ t7)에서 제1 및 제2 발광 소자 어레이들(D1, D2)만 전류가 흐르도록 정류부(130)와 발광 소자 어레들(D1 내지 D4) 간의 제2 전류 패스(②)를 형성시킬 수 있다.
또한 제어부(140)는 맥류 신호(VR)가 제3 레벨(LV3) 이상이고 제4 레벨(LV4) 미만인 구간(t3 ~ t4, 및 t5 ~ t6)에서 제1 내지 제3 발광 소자 어레이들(D1, D2, D3)만 전류가 흐르도록 정류부(130)와 발광 소자 어레들(D1 내지 D4) 간의 제3 전류 패스(③)를 형성시킬 수 있다.
또한 제어부(140)는 맥류 신호(VR)가 제4 레벨(LV4) 이상이고 최고 레벨(MAX) 이하인 구간(t4 내지 t5)에서 제1 내지 제4 발광 소자 어레이들(D1, D2, D3, D4) 모두에 전류가 흐르도록 정류부(130)와 발광 소자 어레들(D1 내지 D4) 간의 제4 전류 패스(④)를 형성시킬 수 있다.
도 5a는 맥류 신호(VR)의 제2 주기 구간(T2) 동안에 발광 소자 어레이들(D1 내지 D4)의 전류 패스를 나타내고, 도 5b는 맥류 신호(VR)의 제2 주기 구간 동안 점등하는 발광 소자 어레이들(D1 내지 D4)을 나타낸다.
도 5a 및 도 5b를 참조하면, 제어부(140)는 맥류 신호(VR)가 제1 레벨(LV1) 이상이고 제2 레벨 미만(LV2)인 구간(t9 ~ t10, 및 t15 ~ t16)에서 제4 발광 소자 어레이(D4)만 전류가 흐르도록 정류부(130)와 발광 소자 어레들(D1 내지 D4) 간의 제5 전류 패스(⑤)를 형성시킬 수 있다.
또한 제어부(140)는 맥류 신호(VR)가 제2 레벨(LV2) 이상이고 제3 레벨(LV3) 미만인 구간(t10 ~ t11, 및 t14 ~ t15)에서 제4 및 제3 발광 소자 어레이들(D4, D3)만 전류가 흐르도록 정류부(130)와 발광 소자 어레들(D1 내지 D4) 간의 제6 전류 패스(⑥)를 형성시킬 수 있다.
또한 제어부(140)는 맥류 신호(VR)가 제3 레벨(LV3) 이상이고 제4 레벨(LV4) 미만인 구간(t11 ~ t12, 및 t13 ~ t14)에서 제2 내지 제4 발광 소자 어레이들(D2, D3, D4)만 전류가 흐르도록 정류부(130)와 발광 소자 어레들(D1 내지 D4) 간의 제7 전류 패스(⑦)를 형성시킬 수 있다.
또한 제어부(140)는 맥류 신호(VR)가 제4 레벨(LV4) 이상이고 최고 레벨(MAX) 이하인 구간(t12 내지 t13)에서 제1 내지 제4 발광 소자 어레이들(D1, D2, D3, D4) 모두에 전류가 흐르도록 정류부(130)와 발광 소자 어레들(D1 내지 D4) 간의 제8 전류 패스(⑧)를 형성시킬 수 있다.
도 6은 도 3에 도시된 제어부(140)의 일 실시 예를 나타낸다.
도 6을 참조하면, 제어부(140)는 스위칭 제어부(142), 및 복수의 스위치들(SW1 내지 SWn, n>1인 자연수)을 포함할 수 있다.
스위칭 제어부(142)는 정류부(130A)의 양단(a,b)에 전기적으로 연결되고, 정류부(130A)로부터 출력되는 맥류 신호(VR)의 전압 레벨을 감지하고, 감지된 전압 레벨에 따른 제어 신호들(C1 내지 Cn, n>1인 자연수)을 출력한다.
스위칭 제어부(142)는 맥류 신호(VR)의 전압 레벨을 기설정된 전압 레벨들과 비교하고, 비교한 결과에 기초하여 스위치들(SW1 내지 SWn, n>1인 자연수)을 제어할 수 있다.
이때 기설정된 전압 레벨들(LV1 내지 LV4) 각각은 직렬 연결된 발광 소자 어레이들 중 적어도 하나를 구동할 수 있는 전압일 수 있다. 예컨대, 제1 전압 레벨(LV1)은 하나의 발광 소자 어레이들을 구동할 수 있는 전압일 수 있고, 제2 전압 레벨(LV2)은 2개의 직렬 연결된 발광 소자 어레이들을 구동할 수 있는 전압일 수 있고, 제3 전압 레벨(LV3)은 3개의 직렬 연결된 발광 소자 어레이들을 구동할 수 있는 전압일 수 있고, 제4 전압 레벨(LV4)은 4개의 직렬 연결된 발광 소자 어레이들을 구동할 수 있는 전압일 수 있다.
예컨대, 스위칭 제어부(142)는 맥류 신호(VR)의 전압 레벨이 기설정된 전압 레벨들 각각과 동일한 시점들을 감지하고, 감지된 결과에 따른 제어 신호들(C1 내지 Cn, n>1인 자연수)을 출력할 수 있다.
예컨대, 스위칭 제어부(142)는 제1 주기 구간(T1) 동안에 맥류 신호(VR)의 전압 레벨이 제1 내지 제4 레벨들(LV1 내지 LV4)인 시점들을 감지하고, 감지된 시점들에서 도 4a 및 도 5b와 같은 전류 패스를 형성하도록 스위치들(SW1 내지 SWn, n>1인 자연수)을 제어할 수 있다.
스위칭 제어부(142)는 맥류 신호(VR)의 전압 레벨을 조정하고, 전압 레벨이 조정된 신호를 출력하는 전압 조정부, 클럭 신호(clock signal)를 발생하는 클럭 발생부, 및 전압 레벨이 조정된 신호가 기설정된 전압 레벨들(예컨대, LV1 내지 LV2)과 동일하게 되는 시점까지 클럭 발생부에서 발생하는 클럭 신호를 카운팅하는 카운팅부(counting unit)를 포함할 수 있다.
전압 조정부는 정류부(130A)의 양단(a,b)에서 공급되는 전압을 일정한 비율로 분배하기 위하여 전류부(130A) 양단에 직렬 연결되는 저항들로 구성되는 전압 분배기 형태로 구현될 수 있다. 이때 전압 조정부에 의하여 조정되는 전압은 직렬 연결되는 저항들 중 적어도 하나에 걸리는 전압일 수 있다.
스위칭 제어부(142)는 카운팅부에 의하여 카운팅된 클럭 개수에 기초하여 스위치들(SW1 내지 SWn, n>1인 자연수)을 제어할 수 있다.
복수의 스위치들(SW1 내지 SWn, n>1인 자연수) 각각은 복수의 발광 소자 어레이들(D1 내지 Dn,n>1인 자연수)중 대응하는 어느 하나와 병렬 연결된다.
즉 제어부(140)는 복수의 발광 소자 어레이들(D1 내지 Dn,n>1인 자연수) 각각과 병렬 연결되는 스위치(SW1 내지 SWn, n>1인 자연수)를 포함할 수 있다.
예컨대, 제1 스위치(SW1)는 제1 발광 소자 어레이(D1)와 병렬 연결될 수 있고, 제2 스위치(SW2)는 제2 발광 소자 어레이(D2)와 병렬 연결될 수 있고, 제3 스위치(SW3)는 제3 발광 소자 어레이(D3)와 병렬 연결될 수 있고, 제4 스위치(SW4)는 제4 발광 소자 어레이(D4)와 병렬 연결될 수 있다.
복수의 스위치들(SW1 내지 SWn, n>1인 자연수) 각각은 스위칭 제어부(142)로부터 출력되는 제어 신호들(C1 내지 Cn, c>1인 자연수) 중 대응하는 어느 하나에 응답하여, 턴 온(turn on) 또는 턴 오프(turn off)될 수 있다.
복수의 스위치들(SW1 내지 SWn, n>1인 자연수) 각각은 바이폴라 트랜지스터 또는 전계 효과 트랜지스터 등으로 구현될 수 있다.
만약 스위치들(SW1 내지 SWn, n>1인 자연수)이 바이폴라 트랜지스터 형태로 구현될 경우에는 스위칭 제어부(142)로부터 출력되는 제어 신호(C1 내지 C4)는 바이폴라 트랜지스터의 베이스에 입력될 수 있다.
또는 만약 스위치들(SW1 내지 SWn, n>1인 자연수)이 전계 효과 트랜지스터의 형태로 구현될 경우에는 스위칭 제어부(142)로부터 출력되는 제어 신호(C1 내지 C4)는 전계 효과 트랜지스터의 게이트에 입력될 수 있다.
도 6에는 도시되지 않았지만, 스위칭 제어부(142)와 스위치들(SW1 내지 SWn, n>1인 자연수) 사이에 흐르는 전류를 제어하기 위하여 스위칭 제어부(142)와 스위치들(SW1 내지 SWn, n>1인 자연수) 사이에는 전류 제한 저항이 연결될 수 있다. 또한 직렬 연결된 발광 소자 어레이들에 흐르는 전류를 제어하기 위하여 인접하는 2개의 발광 소자 어레이들(D1 내지 D4) 사이에는 저항이 연결될 수 있다.
도 6에서는 4개의 발광 소자 어레이들(D1 내지 D4), 4개의 스위치들(SW1 내지 SW4), 및 4개의 제어 신호들(C1 내지 C4)을 예시하였으나, 실시 예가 이에 한정되는 것은 아니다.
도 7은 도 6에 도시된 제1 내지 제4 스위치들의 스위칭 동작에 따른 발광 소자 어레이들의 점등을 나타낸다.
도 7을 참조하면, 스위칭 제어부(142)는 스위치들(SW1 내지 SW4)을 제어하는 제어 신호들(C1 내지 C4)을 출력할 수 있다.
예컨대, 스위치 제어부(142)는 맥류 신호(VR)의 전압 레벨의 변화를 감지하고, 감지된 맥류 신호(VR)의 전압 레벨에 기초하여 제어 신호들(C1 내지 C4)을 출력할 수 있다.
맥류 신호(VR)의 제1 주기 구간(T1) 동안에 스위칭 제어부(142)로부터 출력되는 제어 신호들(C1 내지 C4)에 의하여 스위치들(SW1 내지 SW4)은 다음과 같이 동작할 수 있다.
예컨대, 맥류 신호(VR)의 레벨이 상승하는 구간에서 맥류 신호(VR)가 제1 레벨(LV1)과 동일하게 되는 시점(t1)에 제1 스위치(SW1)는 턴 오프될 수 있고, 제2 내지 제4 스위치들(SW2 내지 SW4)은 턴 온될 수 있으며, 제1 발광 소자 어레이(D1)가 점등될 수 있다.
맥류 신호(VR)가 제1 레벨(LV1) 이상이고 제2 레벨 미만(LV2)인 구간(t1 ~ t2)에서 제1 스위치(SW1)는 턴 오프 상태일 수 있고, 제2 내지 제4 스위치들(SW2 내지 SW4)은 턴 온 상태일 수 있으며, 제1 발광 소자 어레이(D1)는 점등된 상태일 수 있고, 제2 내지 제4 발광 소자 어레이들(D2 내지 D4)은 소등된 상태일 수 있다.
또한 맥류 신호(VR)의 레벨이 상승하는 구간에서 맥류 신호(VR)가 제2 레벨(LV2)과 동일하게 되는 시점(t2)에 제1 및 제2 스위치들(SW1, SW2)은 턴 오프될 수 있고, 제3 및 제4 스위치들(SW3,SW4)은 턴 온될 수 있으며, 제1 및 제2 발광 소자 어레이들(D1, D2)이 점등될 수 있다.
즉 맥류 신호(VR)가 제2 레벨(LV2) 이상이고 제3 레벨(LV3) 미만인 구간(t2 ~ t3)에서 제1 및 제2 스위치들(SW1, SW2)은 턴 오프 상태일 수 있고, 제3 및 제4 스위치들(SW3,SW4)은 턴 온 상태일 수 있으며, 제1 및 제2 발광 소자 어레이들(D1, D2)은 점등된 상태일 수 있고, 제3 및 제4 발광 소자 어레이들(D3,D4)은 소등된 상태일 수 있다.
또한 맥류 신호(VR)의 레벨이 상승하는 구간에서 맥류 신호(VR)가 제3 레벨(LV3)과 동일하게 되는 시점(t3)에 제1 내지 제3 스위치들(SW1 내지 SW3)은 턴 오프될 수 있고, 제4 스위치(SW4)는 턴 온될 수 있으며, 제1 내지 제3 발광 소자 어레이들(D1,D2,D3)이 점등될 수 있다.
즉 맥류 신호(VR)가 제3 레벨(LV3) 이상이고 제4 레벨(LV4) 미만인 구간(t3 ~ t4)에서 제1 내지 제3 스위치들(SW1 내지 SW3)은 턴 오프 상태일 수 있고, 제4 스위치(SW4)는 턴 온 상태일 수 있으며, 제1 내지 제3 발광 소자 어레이들(D1,D2,D3)은 점등된 상태일 수 있고, 제4 발광 소자 어레이(D4)는 소등된 상태일 수 있다.
또한 맥류 신호(VR)가 제4 레벨(LV4)과 동일하게 되는 시점(t4)에 제1 내지 제4 스위치들(SW1 내지 SW4)은 모두 턴 오프될 수 있고, 제1 내지 제4 발광 소자 어레이들(D1 내지 D4)이 점등될 수 있다.
즉 맥류 신호(VR)가 제4 레벨(LV4) 이상이고 최고 레벨(MAX) 이하인 구간(t4 내지 t5)에서 제1 내지 제4 스위치들(SW1 내지 SW4)은 모두 턴 오프 상태일 수 있으며, 제1 내지 제4 발광 소자 어레이들(D1 내지 D4)은 모두 점등된 상태일 수 있다.
맥류 신호(VR)의 레벨이 하강하는 구간에서 맥류 신호(VR)가 제4 레벨(LV4)보다 낮아지는 시점(예컨대, t5 직후)에서 제1 내지 제3 스위치들(SW1 내지 SW3)은 턴 오프될 수 있고, 제4 스위치(SW4)는 턴 온될 수 있으며, 제4 발광 소자 어레이(D4)가 소등될 수 있다.
즉 맥류 신호(VR)의 레벨이 하강하는 구간에서 맥류 신호(VR)가 제3 레벨(LV3) 이상이고 제4 레벨(LV4) 미만인 구간(t5 ~ t6)에서 제1 내지 제3 스위치들(SW1 내지 SW3)은 턴 오프 상태일 수 있고, 제4 스위치(SW4)는 턴 온 상태일 수 있으며, 제4 발광 소자 어레이(D4)는 소등된 상태일 수 있고, 제1 내지 제3 발광 소자 어레이들(D1,D2,D3)은 점등된 상태일 수 있다.
또한 맥류 신호(VR)의 레벨이 하강하는 구간에서 맥류 신호(VR)가 제3 레벨(LV3)보다 낮아지는 시점(예컨대, t6 직후)에 제1 및 제2 스위치들(SW1, SW2)은 턴 오프될 수 있고, 제3 및 제4 스위치들(SW3,SW4)은 턴 온될 수 있으며, 제3 및 제4 발광 소자 어레이(D3,D4)가 소등될 수 있다.
즉 맥류 신호(VR)가 제2 레벨(LV2) 이상이고 제3 레벨(LV3) 미만인 구간(t6 ~ t7)에서 제1 및 제2 스위치들(SW1, SW2)은 턴 오프 상태일 수 있고, 제3 및 제4 스위치들(SW3,SW4)은 턴 온 상태일 수 있으며, 제3 및 제4 발광 소자 어레이들(D3,D4)은 소등된 상태일 수 있고, 제1 및 제2 발광 소자 어레이들(D1, D2)은 점등된 상태일 수 있다.
맥류 신호(VR)의 레벨이 하강하는 구간에서 맥류 신호(VR)가 제2 레벨(LV2)보다 낮아지는 시점(예컨대, t7 직후)에 제1 스위치(SW1)는 턴 오프될 수 있고, 제2 내지 제4 스위치들(SW2 내지 SW4)은 턴 온될 수 있으며, 제2 내지 제4 발광 소자 어레이들(D2,D3,D4)이 소등될 수 있다.
맥류 신호(VR)가 제1 레벨(LV1) 이상이고 제2 레벨 미만(LV2)인 구간(t7 ~ t8)에서 제1 스위치(SW1)는 턴 오프 상태일 수 있고, 제2 내지 제4 스위치들(SW2 내지 SW4)은 턴 온 상태일 수 있으며, 제2 내지 제4 발광 소자 어레이들(D2 내지 D4)은 소등된 상태일 수 있고, 제1 발광 소자 어레이(D1)는 점등된 상태일 수 있다.
또한 맥류 신호(VR)의 레벨이 상승 또는 하강하는 구간에서 맥류 신호(VR)가 최저 레벨(예컨대, 0)보다 크고 제1 레벨(LV1) 미만인 구간(0 ~ t1, t8 ~ t9, t16 이후)에서 제1 내지 제4 발광 소자 어레이들(D1 내지 D4)은 모두 소등될 수 있다.
맥류 신호(VR)의 제1 주기 구간(T1) 동안에는 발광 소자 어레이들(D1 내지 D4)이 제1 순서로 모두 점등되고, 점등된 발광 소자 어레이들(D1 내지 D4)은 제1 순서의 역순으로 소등되는 것을 알 수 있다.
맥류 신호(VR)의 제2 주기 구간(T2) 동안에 스위칭 제어부(142)로부터 출력되는 제어 신호들(C1 내지 C4)에 의하여 스위치들(SW1 내지 SW4)은 다음과 같이 동작할 수 있다.
맥류 신호(VR)가 상승하는 구간에서 맥류 신호(VR)가 제1 레벨(LV1)과 동일한 시점(t9)에서 제1 내지 제3 스위치들(SW1 내지 SW3)은 턴 온될 수 있고, 제4 스위치(SW4)는 턴 오프될 수 있으며, 제4 발광 소자 어레이(D4)가 점등될 수 있다.
즉 맥류 신호(VR)가 제1 레벨(LV1) 이상이고 제2 레벨 미만(LV2)인 구간(t9 ~ t10)에서 제1 내지 제3 스위치들(SW1 내지 SW3)은 턴 온 상태일 수 있고, 제4 스위치(SW4)는 턴 오프 상태일 수 있으며, 제4 발광 소자 어레이(D4)는 점등된 상태일 수 있고, 제1 내지 제3 발광 소자 어레이들(D1 내지 D3)은 소등된 상태일 수 있다.
맥류 신호(VR)가 상승하는 구간에서 맥류 신호(VR)가 제2 레벨(LV2)과 동일하게 되는 시점(t10)에서 제1 및 제2 스위치들(SW1 및 SW2)은 턴 온될 수 있고, 제3 및 제4 스위치들(SW3,SW4)은 턴 오프될 수 있으며, 제3 및 제4 발광 소자 어레이(D3 및 D4)가 점등될 수 있다.
즉 맥류 신호(VR)가 제2 레벨(LV2) 이상이고 제3 레벨(LV3) 미만인 구간(t10 ~ t11)에서 제1 및 제2 스위치들(SW1 및 SW2)은 턴 온 상태일 수 있고, 제3 및 제4 스위치들(SW3,SW4)은 턴 오프 상태일 수 있으며, 제3 및 제4 발광 소자 어레이들(D3 및 D4)은 점등된 상태, 제1 및 제2 발광 소자 어레이들(D1 및 D2)은 소등된 상태일 수 있다.
또한 맥류 신호(VR)가 상승하는 구간에서 맥류 신호(VR)가 제3 레벨(LV3)과 동일하게 되는 시점(t11)에서 제1 스위치(SW1)는 턴 온될 수 있고, 제2 내지 제4 스위치들(SW2 내지 SW4)은 턴 오프될 수 있으며, 제2 내지 제4 발광 소자 어레이들(D2 내지 D4)은 점등될 수 있다.
즉 맥류 신호(VR)가 제3 레벨(LV3) 이상이고 제4 레벨(LV4) 미만인 구간(t11 ~ t12)에서 제1 스위치(SW1)는 턴 온 상태일 수 있고, 제2 내지 제4 스위치들(SW2 내지 SW4)은 턴 오프 상태일 수 있으며, 제2 내지 제4 발광 소자 어레이들(D2 내지 D4)은 점등된 상태일 수 있고, 제1 발광 소자 어레이(D1)는 소등된 상태일 수 있다.
또한 맥류 신호(VR)가 상승하는 구간에서 맥류 신호(VR)가 제4 레벨(LV4)과 동일하게 되는 시점(t12)에서 제1 내지 제4 스위치들(SW1 내지 SW4)은 모두 턴 오프될 수 있으며, 제1 내지 제4 발광 소자 어레이들(D1 내지 D4)은 모두 점등될 수 있다.
즉 맥류 신호(VR)가 제4 레벨(LV4) 이상이고 최고 레벨(MAX) 이하인 구간(t12 내지 t13)에서 제1 내지 제4 스위치들(SW1 내지 SW4)은 모두 턴 오프 상태일 수 있으며, 제1 내지 제4 발광 소자 어레이들(D1 내지 D4)은 모두 점등된 상태일 수 있다.
맥류 신호(VR)가 하강하는 구간에서 맥류 신호(VR)가 제4 레벨(LV4)보다 낮아지는 시점(예컨대, t13 직후)에서 제1 스위치(SW1)는 턴 온될 수 있고, 제2 내지 제4 스위치들(SW2 내지 SW4)은 턴 오프될 수 있으며, 제1 발광 소자 어레이(D1)는 소등될 수 있다.
즉 맥류 신호(VR)가 제3 레벨(LV3) 이상이고 제4 레벨(LV4) 미만인 구간(t13 ~ t14)에서 제1 스위치(SW1)는 턴 온 상태일 수 있고, 제2 내지 제4 스위치들(SW2 내지 SW4)은 턴 오프 상태일 수 있으며, 제1 발광 소자 어레이(D1)는 소등된 상태일 수 있고, 제2 내지 제4 발광 소자 어레이들(D2 내지 D4)은 점등된 상태일 수 있다.
또한 맥류 신호(VR)의 레벨이 하강하는 구간에서 맥류 신호(VR)가 제3 레벨(LV3)보다 낮아지는 시점(예컨대, t14 직후)에 제1 및 제2 스위치들(SW1, SW2)은 턴 오프될 수 있고, 제3 및 제4 스위치들(SW3,SW4)은 턴 온될 수 있으며, 제1 및 제2 발광 소자 어레이(D1,D2)가 소등될 수 있다.
즉 맥류 신호(VR)가 제2 레벨(LV2) 이상이고 제3 레벨(LV3) 미만인 구간(t14 ~ t15)에서 제1 및 제2 스위치들(SW1, SW2)은 턴 오프 상태일 수 있고, 제3 및 제4 스위치들(SW3,SW4)은 턴 온 상태일 수 있으며, 제1 및 제2 발광 소자 어레이들(D1,D2)은 소등된 상태일 수 있고, 제3 및 제4 발광 소자 어레이들(D3, D4)은 점등된 상태일 수 있다.
맥류 신호(VR)의 레벨이 하강하는 구간에서 맥류 신호(VR)가 제2 레벨(LV2)보다 낮아지는 시점(예컨대, t15 직후)에 제1 스위치(SW1)는 턴 오프될 수 있고, 제2 내지 제4 스위치들(SW2 내지 SW4)은 턴 온될 수 있으며, 제1 내지 제3 발광 소자 어레이들(D1,D2,D3)이 소등될 수 있다.
맥류 신호(VR)가 제1 레벨(LV1) 이상이고 제2 레벨 미만(LV2)인 구간(t7 ~ t8)에서 제1 스위치(SW1)는 턴 오프 상태일 수 있고, 제2 내지 제4 스위치들(SW2 내지 SW4)은 턴 온 상태일 수 있으며, 제1 내지 제3 발광 소자 어레이들(D2 내지 D4)은 소등된 상태일 수 있고, 제4 발광 소자 어레이(D4)는 점등된 상태일 수 있다.
맥류 신호(VR)의 제2 주기 구간(T1) 동안에는 발광 소자 어레이들(D1 내지 D4)이 제2 순서로 모두 점등되고, 점등된 발광 소자 어레이들(D1 내지 D4)은 제2 순서의 역순으로 소등되는 것을 알 수 있다.
도 7을 참조하면, 맥류 신호(VR)의 제1 주기 구간(T1) 동안에는 제1 발광 소자 어레이(D1), 제2 발광 소자 어레이(D2), 제3 발광 소자 어레이(D3), 및 제4 발광 소자 어레이(D4) 순서로 점등된 시간이 길다.
반면에 맥류 신호(VR)의 제2 주기 구간(T2) 동안에는 제4 발광 소자 어레이(D4), 제3 발광 소자 어레이(D3), 제2 발광 소자 어레이(D2), 및 제1 발광 소자 어레이(D1) 순서로 점등되는 시간이 길다.
실시 예는 제1 주기 구간(T1) 및 제2 주기 구간(T2) 동안에 점등되는 발광 소자 어레이의 순서를 서로 달리함으로써, 발광 소자 어레이들 각각이 점등되는 시간의 편차를 줄일 수 있다.
발광 소자 어레이들 각각이 점등되는 시간의 편차를 줄기 때문에, 실시 예는 직렬 연결된 발광 소자 어레이들의 수명을 균일하게 할 수 있으며, 발광 소자 어레이의 수명을 증가시킬 수 있다.
이상에서 실시 예들에 설명된 특징, 구조, 효과 등은 본 발명의 적어도 하나의 실시 예에 포함되며, 반드시 하나의 실시 예에만 한정되는 것은 아니다. 나아가, 각 실시 예에서 예시된 특징, 구조, 효과 등은 실시 예들이 속하는 분야의 통상의 지식을 가지는 자에 의해 다른 실시 예들에 대해서도 조합 또는 변형되어 실시 가능하다. 따라서 이러한 조합과 변형에 관계된 내용들은 본 발명의 범위에 포함되는 것으로 해석되어야 할 것이다.
110: 교류 전원부 120: 퓨즈
130: 정류부 140: 제어부
102: 발광부.

Claims (11)

  1. 직렬 연결되는 제1 번째 내지 제n(n>1인 자연수) 번째 발광 소자 어레이들을 제어하는 발광 소자 구동 장치에 있어서,
    교류 신호를 정류하여 맥류 신호를 출력하는 일단과 타단을 포함하는 정류부; 및
    상기 맥류 신호의 전압 레벨을 감지하고, 감지된 맥류 신호의 전압 레벨의 변화에 기초하여 상기 제1 번째 내지 상기 제n 번째 발광 소자 어레이들의 점등 및 소등을 제어하는 제어부를 포함하고,
    상기 제1 번째 발광 소자 어레이의 양극 단자는 상기 정류부의 일단에 연결되고, 상기 제n 번째 발광 소자 어레이의 음극 단자는 상기 정류부의 타단에 연결되고,
    상기 제어부는,
    상기 맥류 신호의 제1 주기 동안에 상기 맥류 신호의 전압이 상승하는 구간에서 상기 맥류 신호의 전압 레벨의 변화에 기초하여 제1 순서에 따라 상기 제1 번째 내지 제n 번째 발광 소자 어레이들을 점등하고,
    상기 맥류 신호의 제2 주기 동안에 상기 맥류 신호의 전압이 상승하는 구간에서 상기 맥류 신호의 전압 레벨의 변화에 기초하여 제2 순서에 따라 상기 제1 번째 내지 제n 번째 발광 소자 어레이들을 점등하고,
    상기 제1 순서는 상기 제1 번째 발광 소자 어레이에서 상기 제n 번째 발광 소자 어레이를 향하는 방향으로 순차적인 순서이고, 상기 제2 순서는 상기 제1 순서와 반대 순서이고, 상기 제2 주기는 상기 제1 주기와 연속적인 주기인 발광 소자 구동 장치.
  2. 제1항에 있어서, 상기 제어부는,
    상기 제1 주기 동안에 상기 맥류 신호의 전압이 하강하는 구간에서, 상기 점등된 제1 내지 제n 발광 소자 어레이들을 상기 제1 순서와 반대되는 순서로 소등하는 발광 소자 구동 장치.
  3. 제1항에 있어서, 상기 제어부는,
    상기 제2 주기 동안에 상기 맥류 신호의 전압이 하강하는 구간에서, 상기 점등된 제1 내지 제n 발광 소자 어레이들을 상기 제2 순서와 반대되는 순서로 소등하는 발광 소자 구동 장치.
  4. 제1항에 있어서,
    상기 맥류 신호는 상기 교류 신호가 전파 정류된 신호이고,
    상기 제1 주기는 상기 맥류 신호의 홀수 주기이고, 상기 제2 주기는 상기 맥류 신호의 짝수 주기인 발광 소자 구동 장치.
  5. 제1항에 있어서,
    상기 제어부는,
    복수의 스위치들; 및
    상기 감지된 맥류 신호의 전압 레벨과 기설정된 전압 레벨들을 비교한 결과에 기초하여 상기 복수의 스위치들을 제어하는 스위칭 제어부를 포함하고,
    상기 복수의 스위치들 각각은 상기 제1 번째 내지 제n 번째 발광 소자 어레이들 중 대응하는 어느 하나와 병렬로 연결되는 발광 소자 구동 장치.
  6. 삭제
  7. 삭제
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  10. 삭제
  11. 삭제
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