KR102231642B1 - 발광 소자 구동 장치 - Google Patents

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KR102231642B1
KR102231642B1 KR1020140001339A KR20140001339A KR102231642B1 KR 102231642 B1 KR102231642 B1 KR 102231642B1 KR 1020140001339 A KR1020140001339 A KR 1020140001339A KR 20140001339 A KR20140001339 A KR 20140001339A KR 102231642 B1 KR102231642 B1 KR 102231642B1
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김민학
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엘지이노텍 주식회사
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Abstract

실시 예는 직렬 연결되는 제1 번째 내지 제n 번째 발광 소자 어레이들을 제어하는 발광 소자 구동 장치에 있어서, 교류 신호를 정류하여 맥류 신호를 출력하는 정류부; 및 상기 맥류 신호의 전압 레벨을 감지하고, 감지된 맥류 신호의 전압 레벨에 기초하여 상기 직렬 연결되는 제1 번째 내지 제n 번째 발광 소자 어레이들을 점등하는 제어부를 포함하며, 상기 제어부는 제1 내지 제k(k<n-1) 번째 발광 소자 어레이들 중 적어도 어느 하나와 제n 번째 발광 소자 어레이를 전기적으로 병렬 연결한다.

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 교류 전원의 전압 변동에 따라 순차적으로 구동하는 직렬 연결되는 발광 소자 어레이들 중에서 상대적으로 오랜 시간 점등되는 발광 소자 어레이가 받는 스트레스를 분산시킬 수 있는 발광 소자 구동 장치를 제공한다.
실시 예는 직렬 연결되는 제1 번째 내지 제n 번째 발광 소자 어레이들을 제어하는 발광 소자 구동 장치로서, 교류 신호를 정류하여 맥류 신호를 출력하는 정류부; 및 상기 맥류 신호의 전압 레벨을 감지하고, 감지된 맥류 신호의 전압 레벨에 기초하여 상기 직렬 연결되는 제1 번째 내지 제n 번째 발광 소자 어레이들을 점등하는 제어부를 포함하며, 상기 제어부는 제1 내지 제k(k<n-1) 번째 발광 소자 어레이들 중 적어도 어느 하나와 제n 번째 발광 소자 어레이를 전기적으로 병렬 연결한다.
상기 제어부는 병렬 연결되는 상기 제1 내지 제k(k<n-1) 번째 발광 소자 어레이들 중 적어도 어느 하나와 상기 제n 번째 발광 소자 어레이를 동시에 점등할 수 있다.
상기 제어부는 상기 감지된 맥류 신호의 전압 레벨이 상기 직렬 연결되는 제1 번째 내지 제n 번째 발광 소자 어레이들 중 제1 내지 제k번째 발광 소자 어레이들은 점등시키고, 나머지 발광 소자 어레이들은 소등시키는 전압 레벨일 경우, 상기 제1 내지 제k 번째 발광 소자 어레이들과 상기 마지막 번째 발광 소자 어레이를 전기적으로 병렬 연결할 수 있다.
상기 제1 번째 발광 소자 어레이의 양극 단자는 상기 정류부의 일단과 전기적으로 연결되고, 상기 제n 번째 발광 소자 어레이의 음극 단자는 상기 정류부의 타단과 전기적으로 연결될 수 있다.
상기 제어부는 상기 직렬 연결되는 제1 번째 내지 제n 번째 발광 소자 어레이들 중 이웃하는 2개의 발광 소자 어레이들의 각 접점과 상기 정류부의 타단 사이에 연결되는 제1 스위치들; 상기 제n 번째 발광 소자 어레이의 음극 단자와 상기 정류부의 타단 사이에 연결되는 제2 스위치; 및 상기 제n-1 번째 발광 소자 어레이와 상기 제n 번째 발광 소자 어레이 간의 접점과 상기 정류부의 일단 사이에 연결되는 제3 스위치를 포함할 수 있다.
상기 제어부는 상기 맥류 신호의 전압 레벨을 기설정된 전압 레벨들과 비교하고, 비교한 결과에 기초하여 상기 제1 내지 제3 스위치들을 제어하는 스위칭 제어부를 더 포함할 수 있다.
상기 기설정된 전압 레벨들 각각은 상기 직렬 연결된 발광 소자 어레이들 중 적어도 하나를 구동하는 전압일 수 있다.
상기 제어부는 상기 감지된 맥류 신호의 전압 레벨이 상기 제1 번째 발광 소자 어레이는 점등시키고 나머지 발광 소자 어레이들은 소등시키는 전압 레벨인 경우, 상기 제1 번째 발광 소자 어레이와 상기 제n 번째 발광 소자 어레이를 전기적으로 병렬 연결할 수 있다.
상기 제어부는 상기 감지된 맥류 신호의 전압 레벨이 상기 제1 및 제2 번째 발광 소자 어레이들은 점등시키고, 나머지 발광 소자 어레이들은 소등시키는 전압 레벨인 경우, 상기 제1 및 제2 번째 발광 소자 어레이들과 상기 제n 번째 발광 소자 어레이를 전기적으로 병렬 연결할 수 있다.
상기 제어부는 상기 감지된 맥류 신호의 전압 레벨이 상승하는 구간 동안에는 상기 제1 내지 제k 번째 발광 소자 어레이들 중 적어도 하나와 상기 제n 번째 발광 소자 어레이를 동시에 점등시키고, 상기 감지된 맥류 신호의 전압 레벨이 하강하는 구간 동안에는 점등된 순서와 반대되는 순서로 소등시킬 수 있다.
실시 예는 발광 소자 어레이가 받는 스트레스를 분산시킬 수 있고, 발광 소자 어레이의 수명을 증가시킬 수 있으며, 광 효율을 향상시킬 수 있다.
도 1은 실시 예에 따른 발광 모듈의 개략적인 블록도를 나타낸다.
도 2는 맥류 신호의 전압 레벨에 따른 제1 내지 제5 스위치들, 및 발광 소자 어레이들의 동작을 나타낸다.
도 3a 내지 도 3d는 맥류 신호의 한 주기 구간 동안에 발광 소자 어레이들의 전류 패스를 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 장치 및 발광 모듈을 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 정류부(130)의 양단(a,b) 사이에 직렬 연결된 복수의 발광 소자 어레이들(D1 내지 Dn, n>1인 자연수)을 포함한다. 도 1에는 n=4일 경우를 도시하나, 실시 예가 이에 한정되는 것은 아니다.
예컨대, 발광부(101)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 소자를 포함할 수 있다. 예컨대, 발광 소자는 발광 다이오드(light emitting diode)일 수 있다.
발광 소자 어레이에 포함되는 발광 소자의 수가 복수 개일 경우, 복수의 발광 소자들은 서로 직렬 연결되거나, 병렬 연결되거나, 또는 직렬 및 병렬 연결될 수 있다.
발광 소자 구동부(102)는 직렬 연결된 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 포함한다.
교류 전원부(110)는 교류 신호(Vac)를 정류부(130)에 제공한다.
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 발광부(101)에 제공한다.
예컨대, 정류부(130)는 교류 신호(Vac)를 전파 정류하고, 전파 정류된 결과에 따른 맥류 신호(VR)를 출력할 수 있다. 즉 맥류 신호(VR)는 교류 신호(Vac)가 전파 정류된 신호일 수 있다.
정류부(130)는 브릿지 연결되는 4개의 다이오드들(BD1, BD2, BD3, BD4)을 포함하는 전파 다이오드 브릿지 회로로 구현될 수 있으나, 이에 한정되는 것은 아니다.
제어부(140)는 정류부(130)로부터 제공되는 맥류 신호(VR)에 기초하여, 직렬 연결된 발광 소자 어레이들(D1 내지 Dn, n>1인 자연수)의 점등 및 소등을 제어한다.
제어부(140)는 맥류 신호(VR)의 전압 레벨을 감지하고, 감지된 전압 레벨에 기초하여 제1 내지 제k 번째 발광 소자 어레이들(D1 내지 Dk, 1≤k<n-1) 중 적어도 하나와 마지막 n번째 발광 소자 어레이(Dn)를 전기적으로 병렬 연결하며, 제1 내지 제k 번째 발광 소자 어레이(D1 내지 Dk, 1≤k<n-1) 중 적어도 하나와 마지막 번째 발광 소자 어레이(Dn)를 동시에 점등시킨다.
예컨대, 제어부(140)는 감지된 전압 레벨에 기초하여, 제1 내지 제k 번째 발광 소자 어레이들(D1 내지 Dk, 1≤k<n-1)과 마지막 n번째 발광 소자 어레이(Dn)를 전기적으로 병렬 연결하며, 제1 내지 제k 번째 발광 소자 어레이(D1 내지 Dk, 1≤k<n-1)와 마지막 번째 발광 소자 어레이(Dn)를 동시에 점등킬 수 있다.
제어부(140)는 감지된 맥류 신호(VR)의 전압 레벨이 상승하는 구간(R1) 동안에는 제1 내지 제k 번째 발광 소자 어레이(D1 내지 Dk, 1≤k<n-1) 중 적어도 하나와 마지막 번째 발광 소자 어레이(Dn)를 동시에 점등시킬 수 있으며, 감지된 맥류 신호(VR)의 전압 레벨이 하강하는 구간(R2) 동안에는 상승하는 구간(R1)의 점등된 순서와 반대되는 순서로 소등할 수 있다.
제어부(140)는 감지된 맥류 신호(VR)의 전압 레벨이 직렬 연결되는 제1 번째 내지 제n 번째 발광 소자 어레이들 중 제1 내지 제k번째 발광 소자 어레이들(D1 내지 Dk, 1≤k<n-1)은 점등시키고, 나머지 발광 소자 어레이들(D(k+1) 내지 Dn, n>1인 자연수)은 소등시키는 전압 레벨일 경우, 제1 내지 제k 번째 발광 소자 어레이들(D1 내지 Dk, 1≤k<n-1)과 n 번째 발광 소자 어레이(Dn)를 전기적으로 병렬 연결하며, 제1 내지 제k 번째 발광 소자 어레이(D1 내지 Dk)와 n 번째 발광 소자 어레이(Dn)를 동시에 점등시킬 수 있다.
예컨대, 제어부(140)는 감지된 맥류 신호(VR)의 전압 레벨이 제1 번째 발광 소자 어레이(D1)는 점등시키고, 나머지 발광 소자 어레이들(D2 내지 Dn)은 소등시키는 전압 레벨인 경우, 제1 번째 발광 소자 어레이(D1)와 마지막 번째 발광 소자 어레이(Dn)를 전기적으로 병렬 연결할 수 있으며, 제1 번째 발광 소자 어레이(D1)와 마지막 번째 발광 소자 어레이(Dn)를 동시에 점등시킬 수 있고, 나머지 발광 소자 어레이들(D2 내지 Dn-1)은 소등시킬 수 있다.
또한 예컨대, 제어부(140)는 감지된 맥류 신호(VR)의 전압 레벨이 제1 및 제2 번째 발광 소자 어레이들(D1, D2)은 점등시키고, 나머지 발광 소자 어레이들(D3 내지 Dn)은 소등시키는 전압 레벨인 경우, 제1 및 제2 번째 발광 소자 어레이들(D1, D2)과 마지막 번째 발광 소자 어레이(Dn)를 전기적으로 병렬 연결할 수 있으며, 제1 및 제2 번째 발광 소자 어레이들(D1,D2)과 마지막 번째 발광 소자 어레이(Dn)를 동시에 점등시킬 수 있고, 나머지 발광 소자 어레이들(D3 내지 Dn-1)은 소등시킬 수 있다.
제어부(140)는 스위칭 제어부(145), 및 복수의 스위치들(SW1 내지 SWm, m>1인 자연수), 및 전류 제어부(150)를 포함할 수 있다. 도 1에 도시된 제어부(140)는 일 실시 예에 불과하며, 제어부(140)가 전술한 바와 같이 발광 소자 어레이들(D1 내지 Dn)의 점등 및 소등을 감지된 맥류 신호(VR)의 전압 레벨의 변화에 따라 제어할 수만 있다면, 제어부(140)는 다양한 회로 구성을 가질 수 있다.
스위칭 제어부(145)는 정류부(130)의 양단(a,b)에 전기적으로 연결되고, 정류부(130)로부터 출력되는 맥류 신호(VR)의 전압 레벨을 감지하고, 감지된 전압 레벨에 기초하여 스위치들(SW1 내지 SWm, m>1인 자연수)을 제어하기 위한 제어 신호들(C1 내지 Cm, m>1인 자연수)을 출력한다.
스위칭 제어부(145)는 맥류 신호(VR)의 전압 레벨을 기설정된 전압 레벨들(LV1 내지 LV4)과 비교하고, 비교한 결과에 기초하여 스위치들(SW1 내지 SWm, m>1인 자연수)을 제어할 수 있다.
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(145)는 맥류 신호(VR)의 전압 레벨이 기설정된 전압 레벨들(LV1 내지 LV4) 각각과 동일한 시점들을 감지하고, 감지된 결과에 따른 제어 신호들(C1 내지 Cn, n>1인 자연수)을 출력할 수 있다.
예컨대, 스위칭 제어부(145)는 맥류 신호(VR)의 전압 레벨이 제1 내지 제4 레벨(LV1 내지 LV2)인 시점들(t1 내지 t8, 도 2 참조)을 감지하고, 감지된 시점들에서 도 3a 및 도 3d와 같은 전류 패스(①, ②, ③, ④)를 형성하도록 스위치들(SW1 내지 SWm, m>1인 자연수)을 제어할 수 있다.
스위칭 제어부(145)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 LV4)과 동일하게 되는 시점까지 클럭 발생부에서 발생하는 클럭 신호를 카운팅하는 카운팅부(counting unit)를 포함할 수 있다.
전압 조정부는 정류부(130)의 양단(a,b)에서 공급되는 전압을 일정한 비율로 분배하기 위하여 정류부(130) 양단에 직렬 연결되는 저항들로 구성되는 전압 분배기 형태로 구현될 수 있으나, 이에 한정되는 것은 아니다. 이때 전압 조정부에 의하여 조정되는 전압은 직렬 연결되는 저항들 중 적어도 하나에 걸리는 전압일 수 있다.
스위칭 제어부(145)는 카운팅부에 의하여 카운팅된 클럭 개수에 기초하여 스위치들(SW1 내지 SWm, m>1인 자연수)을 제어할 수 있다.
제1 번째 발광 소자 어레이(D1)의 양극 단자(S1)는 정류부(130)의 일단(a)과 전기적으로 연결된다.
이웃하는 2개의 발광 소자 어레이들의 접점(예컨대, N1,N2,N3)과 정류부(130)의 타단(b)(또는 기준 전위(Vss)) 사이에 제1 스위치(예컨대, SW1, SW2, SW3)가 연결될 수 있다.
n 번째 발광 소자 어레이(Dn, 예컨대, n=4)의 음극 단자(S2)와 정류부(130)의 타단(b)(또는 기준 전위(Vss)) 사이에 제2 스위치(예컨대, SW4)가 연결될 수 있다.
n-1번째 발광 소자 어레이(예컨대, D3)와 n번째 발광 소자 어레이(예컨대, D4) 사이의 접점(N3)과 제1 발광 소자 어레이(D1)의 양극 단자(또는 정류부(130)의 일단(a)) 사이에 제3 스위치(예컨대, SW5)가 연결될 수 있다.
제1 내지 제3 스위치들(예컨대, SW1 내지 SW5) 각각은 스위칭 제어부(145)로부터 출력되는 제어 신호들(예컨대, C1 내지 C5) 중 대응하는 어느 하나에 응답하여, 턴 온(turn on) 또는 턴 오프(turn off)될 수 있다.
스위치들(예컨대, SW1 내지 SW5) 각각은 바이폴라 트랜지스터 또는 전계 효과 트랜지스터 등으로 구현될 수 있다. 만약 스위치들(SW1 내지 SW5)이 바이폴라 트랜지스터 형태로 구현될 경우에는 스위칭 제어부(145)로부터 출력되는 제어 신호(예컨대, C1 내지 C5)는 바이폴라 트랜지스터의 베이스에 입력될 수 있다.
또는 만약 스위치들(예컨대, SW1 내지 SW5)이 전계 효과 트랜지스터의 형태로 구현될 경우에는 스위칭 제어부(145)로부터 출력되는 제어 신호(예컨대, C1 내지 C5)는 전계 효과 트랜지스터의 게이트에 입력될 수 있다.
전류 제어부(150)는 제1 및 제2 스위치들(예컨대, SW1 내지 SW4) 각각과 정류부(130)의 타단(b)(또는 기준 전위(Vss)) 사이에 연결되며, 스위치들(예컨대, SW1 내지 SW5) 및 발광 소자 어레이들(예컨대, D1 내지 D4)에 흐르는 전류를 제어할 수 있다. 전류 제어부(150)는 저항 등의 수동 소자로 구현할 수 있으나, 이에 한정되는 것은 아니며, 트랜지스터 등의 능동 소자로도 구현할 수 있다.
도 2는 맥류 신호의 전압 레벨에 따른 제1 내지 제5 스위치들, 및 발광 소자 어레이들의 동작을 나타낸다.
도 2를 참조하면, 맥류 신호(VR)의 레벨이 상승하는 구간(R1)에서 맥류 신호(VR)가 제1 레벨(LV1)과 동일하게 되는 시점(t1)에 제1, 제4, 및 제5 스위치들(SW1, SW4, SW5)은 턴 온될 수 있고, 제2 및 제3 스위치들(SW2, SW3)은 턴 오프될 수 있으며, 제1 및 제4 발광 소자 어레이(D1, D4)가 점등될 수 있다.
즉 맥류 신호(VR)가 제1 레벨(LV1) 이상이고 제2 레벨 미만(LV2)인 구간(t1 ~ t2)에서 제1, 제4, 및 제5 스위치들(SW1, SW4, SW5)은 턴 온 상태일 수 있고, 제2 및 제3 스위치들(SW2, SW3)은 턴 오프 상태일 수 있으며, 제1 및 제4 발광 소자 어레이들(D1, D4)은 점등된 상태일 수 있고, 제2, 및 제3 발광 소자 어레이들(D2,D3)은 소등된 상태일 수 있다.
또한 맥류 신호(VR)의 레벨이 상승하는 구간(R1)에서 맥류 신호(VR)가 제2 레벨(LV2)과 동일하게 되는 시점(t2)에 제2 스위치(SW2)는 턴 온될 수 있고, 제1, 제3 내지 제5 스위치들(SW1, SW3 내지 SW5)은 턴 오프될 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 제2 스위치(SW2)는 턴 온 상태일 수 있고, 제1, 제3 내지 제5 스위치들(SW1, SW3 내지 SW5)은 턴 오프 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 구간(R1)에서 맥류 신호(VR)가 제3 레벨(LV3)과 동일하게 되는 시점(t3)에 제3 스위치(SW3)가 턴 온될 수 있고, 제1, 제2, 제4, 제5 스위치들(SW1,SW2,SW4,SW5)이 턴 오프될 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 제3 스위치(SW3)는 턴 온 상태일 수 있고, 제1, 제2, 제4, 제5 스위치들(D1,D2,D4,D5)이 턴 오프 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 제4 스위치(SW4)는 턴 온될 수 있고, 제1 내지 제3 스위치들(SW1 내지 SW3), 및 제5 스위치(SW5)는 턴 오프될 수 있으며, 제1 내지 제4 발광 소자 어레이들(D1 내지 D4)이 점등될 수 있다.
맥류 신호(VR)가 제4 레벨(LV4) 이상이고 최고 레벨(MAX) 이하인 구간(t4 내지 t5)에서 제4 스위치(SW4)는 턴 온된 상태일 수 있고, 제1 내지 제3 스위치들(SW1 내지 SW3), 및 제5 스위치(SW5)는 턴 오프된 상태일 수 있으며, 제1 내지 제4 발광 소자 어레이들(D1 내지 D4)은 모두 점등된 상태일 수 있다.
맥류 신호(VR)의 레벨이 하강하는 구간(R2)에서 맥류 신호(VR)가 제4 레벨(LV4)보다 낮아지는 시점(예컨대, t5 직후)에서 제3 스위치(SW3)가 턴 온될 수 있고, 제1, 제2, 제4, 제5 스위치들(SW1,SW2,SW4,SW5)이 턴 오프될 수 있으며, 제4 발광 소자 어레이(D4)가 소등될 수 있다.
즉 맥류 신호(VR)의 레벨이 하강하는 구간(R2)에서 맥류 신호(VR)가 제3 레벨(LV3) 이상이고 제4 레벨(LV4) 미만인 구간(t5 ~ t6)에서 제3 스위치(SW3)는 턴 온 상태일 수 있고, 제1, 제2, 제4, 제5 스위치들(D1,D2,D4,D5)은 턴 오프 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.
맥류 신호(VR)의 레벨이 하강하는 구간(R2)에서 맥류 신호(VR)가 제3 레벨(LV3)보다 낮아지는 시점(예컨대, t6 직후)에서 제2 스위치(SW2)는 턴 온될 수 있고, 제1, 제3 내지 제5 스위치들(SW1, SW3 내지 SW5)은 턴 오프될 수 있으며, 제3 발광 소자 어레이(D3)가 소등될 수 있다.
즉 맥류 신호(VR)의 레벨이 하강하는 구간(R2)에서 맥류 신호(VR)가 제2 레벨(LV2) 이상이고 제3 레벨(LV3) 미만인 구간(t6 ~ t7)에서 제2 스위치(SW2)는 턴 온 상태일 수 있고, 제1, 제3 내지 제5 스위치들(SW1, SW3 내지 SW5)은 턴 오프 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, 제4, 및 제5 스위치들(SW1, SW4, SW5)은 턴 온될 수 있고, 제2 및 제3 스위치들(SW2, SW3)은 턴 오프될 수 있으며, 제2 발광 소자 어레이(D2)는 소등되고, 제4 발광 소자 어레이(D4)는 점등될 수 있다.
즉 맥류 신호(VR)의 레벨이 하강하는 구간에서 맥류 신호(VR)가 제1 레벨(LV1) 이상이고 제2 레벨 미만(LV2)인 구간(t7 ~ t8)에서 제1, 제4, 및 제5 스위치들(SW1, SW4, SW5)은 턴 온 상태일 수 있고, 제2 및 제3 스위치들(SW2, SW3)은 턴 오프 상태일 수 있으며, 제1 및 제4 발광 소자 어레이들(D1, D4)은 점등된 상태일 수 있고, 제2, 및 제3 발광 소자 어레이들(D2,D3)은 소등된 상태일 수 있다.
또한 맥류 신호(VR)의 레벨이 상승 또는 하강하는 구간(R1, R2)에서 맥류 신호(VR)가 최저 레벨(예컨대, 0)보다 크고 제1 레벨(LV1) 미만인 구간(0 ~ t1, t8 ~ T)에서 제1 내지 제4 발광 소자 어레이들(D1 내지 D4)은 모두 소등될 수 있다. 0 ~ t1, t8 ~ T인 구간에서 제1 내지 제5 스위치들(SW1 내지 SW5)이 모두 턴 오프되더라도 구동 전압이 낮아서 제1 내지 제4 발광 소자 어레이들(D1 내지 D4)은 모두 소등된다.
도 3a 내지 도 3d는 맥류 신호(VR)의 한 주기 구간(0 ~ T) 동안에 발광 소자 어레이들(D1 내지 D4)의 전류 패스를 나타낸다.
도 3a를 참조하면, 스위칭 제어부(145)는 감지된 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)와 제4 발광 소자 어레이(D4)가 병렬 연결되도록 하며, 정류부(130)로부터 공급되는 전류가 병렬 연결된 제1 발광 소자 어레이(D1)와 제4 발광 소자 어레이(D4)에 분배되어 흐르도록 하는 제1 전류 패스(①)를 형성할 수 있다.
감지된 맥류 신호(VR)의 전압 레벨에 따라 정류부(130)로부터 발광부(101)에 제공되는 제1 전류(I1)는 제1 발광 소자 어레이(D1)에 흐르는 제2 전류(I2) 및 제4 발광 소자 어레이(D4)에 흐르는 제3 전류(I3)로 분배될 수 있다.
따라서 제1 전류 패스(①)의 경우에 제1 발광 소자 어레이(D1) 및 제2 발광 소자 어레이(D2)에 흐르는 전류(I2,I3)의 양은 후술하는 제2 내지 제4 전류 패스들(②,③, ④)의 경우에 발광 소자 어레이들에 흐르는 전류의 양보다 적을 수 있다.
도 3b를 참조하면, 스위칭 제어부(145)는 감지된 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 어레이들(D1 내지 D4) 간의 제2 전류 패스(②)를 형성시킬 수 있다.
도 3c를 참조하면, 스위칭 제어부(145)는 감지된 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 스위칭 제어부(145)는 감지된 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.
일반적으로 직렬 연결되는 발광 소자 어레이들을 순차적으로 구동 또는 점등할 경우에는 한 주기 동안에 점등되는 시간은 제1 번째 발광 소자 어레이가 가장 길기 때문에 제1 번째 발광 소자 어레이가 스트레스를 가장 많이 받는다.
제1 번째 발광 소자 어레이(D1)에 인접하는 발광 소자 어레이일수록 한 주기 동안 점등되는 시간이 길고, 이에 따라 받는 스트레스도 증가할 수 있다.
실시 예는 교류 전원의 전압 변동에 따라 순차적으로 구동하는 직렬 연결되는 발광 소자 어레이들 중에서 상대적으로 오랜 시간 점등되는 발광 소자 어레이가 받는 스트레스를 분산시킴으로써 발광 소자 어레이의 수명을 증가시킬 수 있고, 광 효율을 향상시킬 수 있다.
실시 예는 맥류 신호(VR)의 전압 레벨이 낮을 때, 예컨대, 제1 레벨(LV1) 이상이고 제2 레벨 미만인 구간(t1 ~ t2, t7 ~ t8)일 때, 제1 발광 소자 어레이(D1)와 제4 발광 소자 어레이(D4)를 병렬 연결함으로써, 제1 발광 소자 어레이(D1)와 제4 발광 소자 어레이(D4) 각각에 전류를 분배시킴으로써, 제1 발광 소자 어레이(D1)에 제공되는 피크 전류 또는 전류량을 감소시킬 수 있고, 이로 인하여 제1 발광 소자 어레이(D1)가 받는 스트레스를 감소시킬 수 있으며, 발광부(101)의 광 효율을 향상시킬 수 있고, 발광부(101)의 수명을 증가시킬 수 있다.
또한 실시 예는 맥류 신호(VR)의 전압 레벨이 낮을 때, 제4 발광 소자 어레이(D4)를 추가적으로 점등함으로써 일정한 조도를 확보할 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.
101: 발광부 102: 발광 소자 구동부
110: 교류 전원부 120: 퓨즈
130: 정류부 140: 제어부
145: 스위칭 제어부 150: 전류 제어부
SW1 내지 SW5: 스위치들 D1 내지 D4: 발광 소자 어레이들.

Claims (10)

  1. 직렬 연결되는 제1 번째 내지 제n 번째 발광 소자 어레이들을 제어하는 발광 소자 구동 장치에 있어서,
    교류 신호를 정류하여 맥류 신호를 출력하는 일단 및 타단을 포함하는 정류부;
    상기 직렬 연결되는 제1 번째 내지 제n 번째 발광 소자 어레이들 중 이웃하는 2개의 발광 소자 어레이들의 각 접점과 상기 정류부의 타단 사이에 연결되는 제1 스위치들;
    상기 제n 번째 발광 소자 어레이의 음극 단자와 상기 정류부의 타단 사이에 연결되는 제2 스위치;
    상기 제n-1 번째 발광 소자 어레이와 상기 제n 번째 발광 소자 어레이 간의 접점과 상기 정류부의 일단 사이에 연결되는 제3 스위치; 및
    상기 맥류 신호의 전압 레벨을 감지하고, 감지된 맥류 신호의 전압 레벨에 기초하여 상기 제1 스위치들, 상기 제2 스위치, 및 상기 제3 스위치의 턴 온 또는 턴 오프를 제어하는 스위칭 제어부를 포함하고,
    상기 스위칭 제어부는,
    상기 맥류 신호의 전압이 제1 레벨 이상이고 제2 레벨 미만인 구간일 때, 상기 제1 번째 발광 소자 어레이와 상기 제n 번째 발광 소자 어레이를 전기적으로 병렬 연결하고, 병렬 연결되는 상기 제1 번째 발광 소자 어레이와 상기 제n 번째 발광 소자 어레이를 동시에 점등하고,
    상기 제1 레벨 이상이고 상기 제2 레벨 미만인 구간은 상기 맥류 신호의 전압이 상기 제1 번째 발광 소자 어레이를 구동시킬 수 있는 전압 레벨 구간인 발광 소자 구동 장치.
  2. 삭제
  3. 제1항에 있어서,
    상기 스위칭 제어부는 상기 맥류 신호의 전압이 상기 제1 레벨 이상이고 상기 제2 레벨 미만인 구간일 때 상기 제2 스위치와 상기 제3 스위치를 턴 온시킴으로써, 상기 제1 번째 발광 소자 어레이와 상기 제n 번째 발광 소자 어레이를 전기적으로 병렬 연결하는 발광 소자 구동 장치.
  4. 삭제
  5. 삭제
  6. 삭제
  7. 제1항에 있어서,
    상기 스위칭 제어부는,
    상기 맥류 신호의 전압이 상기 제2 레벨 이상이고 제3 레벨 미만인 구간에서, 상기 제1 및 제2 번째 발광 소자 어레이들은 점등시키고, 상기 제3 내지 제n 번째 발광 소자 어레이들은 소등시키고,
    상기 제2 레벨 이상이고 제3 레벨 미만인 구간은 상기 맥류 신호의 전압이 상기 제1 및 제2 번째 발광 소자 어레이들을 구동시킬 수 있는 전압 레벨 구간인 발광 소자 구동 장치.
  8. 제7항에 있어서,
    상기 스위칭 제어부는,
    상기 맥류 신호의 전압이 상기 제3 레벨 이상이고 최고 레벨 이하인 구간에서, 상기 제3 번째 내지 제n 번째 발광 소자 어레이들을 순차적으로 점등 또는 소등시키는 발광 소자 구동 장치.
  9. 제1항에 있어서,
    상기 맥류 신호의 전압이 상기 제1 레벨 이상이고 상기 제2 레벨 미만인 구간일 때,
    상기 제2 스위치와 상기 제3 스위치를 턴 온되고,
    상기 제1 스위치들 중에서 상기 제1 번째 발광 소자 어레이와 상기 제2 번째 발광 소자 어레이의 접점에 연결된 제1-1 스위치는 턴 온되고,
    상기 제1 스위치들 중에서 상기 제1-1 스위치를 제외한 나머지 스위치들은 턴 오프되는 발광 소자 구동 장치.
  10. 삭제
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