KR20070061376A - 다상 전압 소스 구동 에이씨-엘이디 - Google Patents

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Abstract

다상 전압 소스는 AC-LED를 구동하는데 사용된다; 전압 소스의 상대 위상 또는 주파수를 변경함으로써 다른 광 타이밍(light timing)이 이루어진다. 다른 컬러를 갖는 하나 이상의 AC-LED가 결합되어 사용될 때, 다른 광 컬러 혼합 또한 이루어진다.
다상 전압, AC-LED

Description

다상 전압 소스 구동 에이씨-엘이디{Multiphase voltage sources driven AC-LED}
도 1a 내지 도 1d는 일반적인 방법으로 단상 전압 소스에 의하여 구동되는 AC-LED를 도시한 도면으로서,
도 1a는 일반적인 제어 시스템을 도시한 도면.
도 1b는 일반적인 전압 파형을 도시한 도면.
도 1c는 일반적인 전류 파형을 도시한 도면.
도 1d는 일반적인 전력 파형을 도시한 도면.
도 2a 내지 도 2e는 40도의 위상 차를 갖는 2개의 전압 소스에 의하여 구동되는 AC-LED의 제 1 실시예를 도시한 도면으로서,
도 2a는 제어 시스템을 도시한 도면.
도 2b는 전압 파형을 도시한 도면.
도 2c는 전압 차 파형을 도시한 도면.
도 2d는 전류 파형을 도시한 도면.
도 2e는 전력 파형(power waveform)을 도시한 도면.
도 3a 내지 도 3d는 90도의 위상 차를 갖는 2개의 전압 소스에 의하여 구동되는 AC-LED의 제 2 실시예를 도시한 도면으로서,
도 3a는 전압 파형을 도시한 도면.
도 3b는 전압 차 파형을 도시한 도면.
도 3c는 전류 파형을 도시한 도면.
도 3d는 전력 파형을 도시한 도면.
도 4a 내지 도 4d는 180도의 위상 차를 갖는 2개의 전압 소스에 의하여 구동되는 AC-LED의 제 3 실시예를 도시한 도면으로서,
도 4a는 전압 파형을 도시한 도면.
도 4b는 전압 차 파형을 도시한 도면.
도 4c는 전류 파형을 도시한 도면.
도 4d는 전력 파형을 도시한 도면.
도 5는 포함된 피드백 회로를 갖는 제 4 실시예를 도시한 도면.
도 6은 제어하는 3상 전압 소스를 갖는 제 5 실시예를 도시한 도면.
도 7a 내지 도 7e는 40도의 위상 차를 갖는 3상(three-phase) 전압 소스에 의하여 구동되는 AC-LED의 제 6 실시예를 도시한 도면으로서,
도 7a는 제어 시스템을 도시한 도면.
도 7b는 전압 파형을 도시한 도면.
도 7c는 전압 차 파형을 도시한 도면.
도 7d는 전류 파형을 도시한 도면.
도 7e는 전력 파형을 도시한 도면.
도 8a 내지 도 8d는 3상 전압 소스에 의하여 구동되는 AC-LED의 제 7 실시예 를 도시한 도면으로서,
도 8a는 전압 파형을 도시한 도면.
도 8b는 전압 차 파형을 도시한 도면.
도 8c는 전류 파형을 도시한 도면.
도 8d는 전력 파형을 도시한 도면.
도 9a 내지 도 9e는 4상(four-phase) 전압 소스에 의하여 구동되는 AC-LED의 제 8 실시예를 도시한 도면으로서,
도 9a는 제어 시스템을 도시한 도면.
도 9b는 전압 파형을 도시한 도면.
도 9c는 전압 차 파형을 도시한 도면.
도 9d는 전류 파형을 도시한 도면.
도 9e는 전력 파형을 도시한 도면.
도 10a 내지 도 10d는 다른 주파수를 갖는 2개의 전압 소스에 의하여 구동되는 AC-LED의 제 9 실시예를 도시한 도면으로서,
도 10a는 전압 파형을 도시한 도면.
도 10b는 전압 차 파형을 도시한 도면.
도 10c는 전류 파형을 도시한 도면.
도 10d는 전력 파형을 도시한 도면.
도 11은 2개의 터미널을 갖는 AC-LED의 제 10 실시예를 도시한 도면.
도 12는 3개의 터미널을 갖는 AC-LED의 제 11 실시예를 도시한 도면.
도 13a 내지 도 13d는 3상 전압 소스에 의하여 구동되는 AC-LED의 제 12 실시예를 도시한 도면으로서,
도 13a는 삼각 전압 파형을 도시한 도면.
도 13b는 전압 차 파형을 도시한 도면.
도 13c는 전류 파형을 도시한 도면.
도 13d는 전력 파형을 도시한 도면.
도 14a 내지 도 14d는 특정된 전압 소스에 의하여 구동되는 AC-LED의 제 13 실시예를 도시한 도면으로서,
도 14a는 특정된 전압 파형을 도시한 도면.
도 14b는 전압 차 파형을 도시한 도면.
도 14c는 전류 파형을 도시한 도면.
도 14d는 전력 파형을 도시한 도면.
본 발명은 AC-LED를 위한 광 타이밍 제어 방법(light timing controlling method) 및 장치에 관한 것으로서, 다상 전압 소스에 의한 AC-LED의 광 타이밍 제어 방법 및 장치에 관한 것이다.
도 1a 내지 도 1d는 단상 전압 소스(single-phase voltage source)에 의하여 구동되는 일반적인 에이씨-엘이디(이하, "AC-LED"라 칭함)를 도시한 도면이다.
도 1a는 AC-LED를 위한 일반적인 제어 시스템을 도시한다. 일반적인 AC-LED는 단상 전압 소스, 예를 들어 AC 110V의 공칭 전압(norminal voltage)에 전기적으로 연결된다. 본 발명에서 사용된 AC-LED는 예로서 90V에 의하여 트리거된다. AC-LED(10)는 전기적인 역방향으로 전기적으로 서로 연결된 2개의 DC-LED로 구성된다. 도 1A는 2개의 DC-LED가 역방향으로 배치되어 2개의 DC-LED가 가장 짧은 금속 배선으로 선단 대 후단(head to tail)으로 연결된 상태를 도시하고 있다. 제 1 DC-LED(포지티브 DC-LED)의 포지티브 터미널은 제 2 DC-LED(네거티브 DC-LED)의 네거티브 터미널에 연결되며, 제 1 DC-LED의 네거티브 터미널은 제 2 DC-LED의 포지티브 터미널에 연결된다. 공급된 전압이 트리거 전압, 예를 들어 본 발명에서 예시된 바와 같은 90V에 도달할 때 AC-LED(10)는 턴온된다. 제 1 또는 포지티브 DC-LED는 전압이 +90V 이상일 때 턴온되며, 90V 이하로 떨어질 때 턴오프된다. 제 2 또는 네거티브 DC-LED는 전압이 -90V 이하일 때 턴온되며, 네거티브 DC-LED는 -90V 이상으로 상승할 때 턴오프된다.
도 1b는 선행 기술에 개시된 일반적인 전압 파형을 도시한 도면이다. 가로 좌표는 0 ~ 360도 크기를 갖는 전압 위상을 나타낸다. 세로 좌표는 -200V ~ +200V 크기의 전압을 나타낸다. 공칭 110V는 공급된 실제 전압의 제곱 평균(root-mean-square;RMS)이다. 다시 말해, 공칭 110V 전력 소스는 실제로 -156V ~ +156 V 사이에서 변동한다. 전압 피크(voltage peak; Vp)는 다음과 같이 계산된다.
Vp = 1.414 ×RMS = 1.414 ×110 V = 156 V
도 1b는 위상 0도에서 0 V의 전압, 위상 90도에서 +156V의 포지티브 전압 피크, 위상 180도에서 0 V의 전압, 위상 270도에서 -156V의 네거티브 전압 피크 및 위상 360도에서 0V의 전압을 개시하는 공칭 110V 전력 소스의 사인 파형(sine waveform)을 도시한다.
도 1c는 선행 기술에 개시된 일반적인 전류 파형을 도시한다. 가로 좌표는 0 ~ 360도 크기의 전압 위상을 나타낸다. 세로 좌표는 -6.0 mA ~ +6.0 mA 크기의 전류를 나타낸다. 도 1c의 일반적인 전류 파형은 포지티브 DC-LED가 트리거되어 턴온되는, 30도보다 큰 위상에서의 90 V보다 큰 전압을 갖는 위상 0~30도에서의 0 mA의 전류, 위상 90도에서 +5.2mA의 포지티브 전류 피크,트리거 전압 90V 아래로의 전압 강하로 인하여 포지티브 DC-LED가 턴오프되고 위상 30~150도 동안에 포지티브 DC-LED가 턴온되고 나머지 구간에서 턴 오프되는 위상 150~210도에서 0 mA의 전류를 가리킨다.
반대로, 도 1c에 도시된 바와 같이, 네거티브 DC-LED가 트리거되어 턴온되는 위상 210도에서 전압은 -90V보다 낮다; 위상 270도에서 +5.2 mA의 전류 피크가 있고; 전압은 -90V보다 상승하며, 네거티브 DC-LED는 턴 오프된다. 요약하면, 위상 30~150도 동안에 포지티브 AC-LED는 턴온되고 나머지 구간에서는 턴 오프되며, 위상 210~330도 동안에 네거티브 DC-LED는 턴온되고 나머지 구간에서는 턴오프된다.
도 1d는 선행 기술에 개시된 일반적인 전력 파형을 도시한다. 가로 좌표는 0~360도 크기의 전압 위상을 나타낸다. 세로 좌표는 0.0 W ~ 1.0 W 크기의 전력을 나타낸다. 도 1d의 일반적인 전력 파형은 위상 0~30도에서의 0 W의 전력, 위상 90 도에서의 0.8 W의 전력 피크, 위상 150~210도에서의 0 W의 전력, 위상 270도에서의 0.8W의 전력 피크 및 위상 330~360도에서의 0W의 전력을 지시한다.
고정되고 변할 수 없는 전력 주기에 의하여 단상(single-phase) 전압 소스 기반 제어를 개시한 선행 기술은 광 타이밍(light timing) 면에서 융통성이 결여되어 있다. 선행 기술은 AC-LED의 광 타이밍의 다양성에 대한 요구를 충족시키지 못한다.
선행 기술의 위에서 설명된 단점들에 비추어, 본 발명의 주요 목적은 다상 전압 소스 제어를 통하여 광 타이밍(light timing)이 변화 가능한, AC-LED를 위한 방법 및 시스템을 제공하는 것이다.
본 발명의 다른 목적은 다상 전압 소스 제어 하에서 다른 컬러를 갖는 AC-LED들의 조합 사용을 통하여 넓은 범위의 다른 혼합된 광 컬러를 출력하기 위한 방법 및 시스템을 제공하는 것이다.
본 발명의 또 다른 목적은 공급된 전압 소스들 중 하나의 위상 또는 주파수 변경을 통하여 AC-LED의 광 타이밍을 변화시키는 방법 및 시스템을 제공하는 것이다.
이하, 본 발명의 실시예를 첨부한 도면을 참고하여 설명한다.
도 2a 내지 도 2e는 본 발명의 제 1 실시예의 40도의 위상 차를 갖는 2개의 전압 소스에 의하여 구동되는 에이씨-엘이디(이하, "AC-LED"라 칭함)를 도시한 도 면이다.
도 2a는 다른 위상에서 2개의 전압 소스에 의하여 구동하는 AC-LED를 도시한다. AC-LED(10)는 노드(Na)에 전기적으로 연결된 제 1 터미널을 가지며, 노드(Nb)에 전기적으로 연결된 제 2 터미널을 갖는다. 다상 전압 소스 제너레이터(21: multiphase voltage source generator)는 전력 소스(20)로부터의 입력 전력을 변경시키며 위상 A 및 위상 B에서 2개의 전압 소스를 각각 출력한다. 그 후 AC-LED(10)를 구동하기 위하여 위상 A 및 위상 B는 노드(Na) 및 노드(Nb)에 각각 전기적으로 연결된다.
대안적으로, 각 전압 소스 출력의 전압 위상을 조절하기 위하여 다상 전압 소스 제너레이터(21)에 연결된 전압 위상 제어기(22)가 제공되어 AC-LED(10)의 광 타이밍(light timing)을 제어한다. 또한, 최종 사용자를 위하여 위상 제어기(22)에 연결하기 위한 제어 패널(23)이 대안적으로 포함될 수 있어 각 전압 소스를 위한 전압 위상을 설정(set)한다.
또한, 최종 사용자를 위해 다상 전압 소스 제너레이터(21)에 연결하기 위하여 주파수 조절기(도시되지 않음)가 포함될 수 있어 노드(Na) 및 노드(Nb)로 각각 출력된 각 전압 소스의 주파수를 조절한다.
도 2b는 40도의 위상 래그(phase lag)를 갖는 전압 파형을 나타낸다. 가로 좌표는 0~360도 크기를 갖는 전압 위상을 나타낸다. 세로 좌표는 -200V ~ +200V의 크기를 갖는 전압을 나타낸다. 곡선 Va는 노드(Na)에서의 전압 파형을 나타낸다. 곡선 Vb는 노드(Nb)에서의 전압 파형을 나타낸다. 곡선 Vb는 곡선 Va보다 40도 위 상 래그를 갖는다. 곡선 Va는 위상 90도에서 +156V의 포지티브 전압 피크(positive voltage peak)를 가지며, 위상 270도에서 -156V의 네거티브 전압 피크를 갖는다. 곡선 Vb는 위상 130도에서 +156V의 포지티브 전압 피크를 가지며, 위상 310에서 -156V의 네거티브 전압 피크를 갖는다.
도 2c는 전압 차 파형(voltage difference waveform)을 도시한다. 가로 좌표는 0~360도 크기를 갖는 전압 위상을 나타낸다. 세로 좌표는 -150V ~ +150V 크기의 전압 차를 나타내며, 위상 20도에서 +105V의 포지티브 전압 차 피크를, 위상 200도에서 -105V의 네거티브 전압 차 피크를 가리키며, 또한 위상 110도 및 위상 290도에서 0V의 전압 차를 가리킨다.
전류 파형을 도시한 도 2d를 참고하면, 가로 좌표는 0~360도 크기를 갖는 전압 위상을 나타낸다. 세로 좌표는 -4.0 mA ~ +4.0 mA 크기를 갖는 전류를 나타낸다. 도 2d는 포지티브 DC-LED가 위상 0~60도 및 위상 340~360도에서 턴온되어 발광하는 것을 도시한다. 네거티브 DC-LED는 위상 160~240도에서 턴온되어 발광한다. 위상 20도에서 포지티브 전류 피크는 +3.6 mA이며, 위상 200도에서 네거티브 전류 피크는 -3.6mA 이다. 포지티브 DC-LED와 네거티브 DC-LED 모두 위상 60~160도 및 위상 240~340에서 발광하지 않는다. 다시 말해, 이 기간 동안 포지티브 DC-LED와 네거티브 DC-LED 모두 턴 오프된다.
도 2e는 전력 파형을 도시한다. 가로 좌표는 0~360도 크기를 갖는 전압 위상을 나타낸다. 세로 좌표는 0.0W ~ 0.4W 크기를 갖는 전력을 나타내며, 이 전력은 포지티브 DC-LED와 네거티브 DC-LED에 대하여 위상 20도와 위상 200도에서 각각 0.38 W의 전력 피크를 나타내며, 또한 위상 60~160도 및 위상 240~340에서 0 W의 전력을 나타낸다.
도 3a 내지 도 3d는 본 발명의 제 2 실시예의 90도의 위상 차를 갖는 2개의 전압 소스에 의하여 구동되는 AC-LED를 도시한다.
도 3a는 90도의 위상 래그를 갖는 전압 파형을 도시한 도면으로서, 가로 좌표는 0~360도 크기를 갖는 전압 위상을 나타낸다. 세로 좌표는 -200V ~ +200V의 크기를 갖는 전압을 나타낸다. 곡선 Va는 노드(Na)에서의 전압 파형을 나타낸다. 곡선 Vb는 노드(Nb)에서의 전압 파형을 나타낸다. 곡선 Vb는 위상 면에서 곡선 Va에 90도까지 지연된다. 곡선 Va는 위상 90도에서 +156V의 포지티브 전압 피크를 가지며, 위상 270도에서 -156V의 네거티브 전압 피크를 갖는다. 곡선 Vb는 위상 180도에서 +156V의 포지티브 전압 피크를 가지며, 위상 360에서 -156V의 네거티브 전압 피크를 갖는다.
도 3b는 노드(Na)와 노드(Nb) 사이의 전압 차 파형을 도시한다. 가로 좌표는 0~360도 크기를 갖는 전압 위상을 나타낸다. 세로 좌표는 -300V ~ +300V 크기를 갖는 전압 차를 나타내며, 위상 45도에서 +220V의 포지티브 전압 차 피크를, 위상 225도에서 -220V의 네거티브 전압 차 피크를 가리키며, 또한 위상 135도 및 위상 315도에서 0V의 전압 차를 가리킨다.
전류 파형을 도시한 도 3c를 참고하면, 가로 좌표는 0~360도 크기를 갖는 전압 위상을 나타낸다. 세로 좌표는 -10.0 mA ~ +10.0 mA 크기를 갖는 전류를 나타낸다. 도 3c는 포지티브 DC-LED가 위상 0~120도 및 위상 340~360도에서 턴온되어 발 광하는 것을 도시하며 네거티브 DC-LED는 위상 150~300도에서 턴온되어 발광하는 것을 도시한다. 도 3c는 위상 45도에서 포지티브 전류 피크는 +7 mA이며, 위상 225도에서 네거티브 전류 피크가 -7 mA 임을 나타낸다. 포지티브 DC-LED와 네거티브 DC-LED 모두 위상 120~150도 및 위상 300~330에서 발광하지 않는다. 다시 말해, 이 기간 동안 포지티브 DC-LED와 네거티브 DC-LED 모두 턴 오프된다.
도 3d는 전력 파형을 도시한다. 가로 좌표는 0~360도 크기를 갖는 전압 위상을 나타낸다. 세로 좌표는 0.0W ~ 2.0W 크기를 갖는 전력을 나타내며, 이 전력은 포지티브 DC-LED와 네거티브 DC-LED에 대하여 위상 45도와 위상 225도에서 각각 1.6 W의 전력 피크를 나타낸다. 전력은 위상 120~150도 및 위상 300~330도에서 0 W이다.
도 4a 내지 도 4d는 본 발명의 제 3 실시예의 180도의 위상 차를 갖는 2개의 전압 소스에 의하여 구동되는 AC-LED를 도시한다.
도 4a는 180도의 위상 래그를 갖는 전압 파형을 도시한 도면으로서, 가로 좌표는 0~360도 크기를 갖는 전압 위상을 나타낸다. 세로 좌표는 -200V ~ +200V의 크기를 갖는 전압을 나타낸다. 곡선 Va는 노드(Na)에서의 전압 파형을 나타낸다. 곡선 Vb는 노드(Nb)에서의 전압 파형을 나타낸다. 곡선 Vb는 곡선 Va보다 180도 위상지연을 갖는다. 곡선 Va는 위상 90도에서 +156V의 포지티브 전압 피크를 가지며, 위상 270도에서 -156V의 네거티브 전압 피크를 갖는다. 곡선 Vb는 위상 270도에서 +156V의 포지티브 전압 피크를 가지며, 위상 90도에서 -156V의 네거티브 전압 피크를 갖는다.
도 4b는 노드(Na)와 노드(Nb) 사이의 전압 차 파형을 도시한다. 가로 좌표는 0~360도 크기를 갖는 전압 위상을 나타낸다. 세로 좌표는 -400V ~ +400V 크기를 갖는 전압 차를 나타내며, 위상 90도에서 +312V의 포지티브 전압 차 피크를, 위상 270도에서 -312V의 네거티브 전압 차 피크를 가리키며, 또한 위상 0도, 위상 180도 및 위상 360도에서 0V의 전압 차를 가리킨다.
전류 파형을 도시한 도 4c를 참고하면, 가로 좌표는 0~360도 크기를 갖는 전압 위상을 나타낸다. 세로 좌표는 -15.0 mA ~ +15.0 mA 크기를 갖는 전류를 나타낸다. 도 4c는 포지티브 DC-LED가 위상 10~170도 위상에서 턴온되어 발광하는 것을 도시하며 네거티브 DC-LED는 위상 190~350도에서 턴온되어 발광하는 것을 도시한다. 위상 90도에서 포지티브 전류 피크는 +11 mA이며, 위상 270도에서 네거티브 전류 피크는 -11 mA 이다. 포지티브 DC-LED와 네거티브 DC-LED 모두 위상 0~10도, 위상 170~190도 및 위상 350~360에서 발광하지 않는다. 다시 말해, 이 기간 동안 포지티브 DC-LED와 네거티브 DC-LED 모두 턴 오프된다.
도 4d는 전력 파형을 도시한다. 가로 좌표는 0~360도 크기를 갖는 전압 위상을 나타낸다. 세로 좌표는 0.0W ~ 4.0W 크기를 갖는 전력을 나타내며, 이 전력은 포지티브 DC-LED와 네거티브 DC-LED에 대하여 위상 90도와 위상 270도에서 각각 3.4 W의 전력 피크를 나타낸다. 전력은 위상 170~190도 및 위상 350~360도에서 0 W이다.
도 5는 본 발명의 제 4 실시예를 도시하며, 여기서 본 실시예는 피드백 회로를 포함한다.
도 2a에 도시된 바와 같은 시스템에 관하여, 전류 피드백 회로(24)는 대안적으로 시스템 내로 통합될 수 있다. 전류 피드백 회로(24)의 제 1 터미널은 위상 A 및 위상 B에 연결되며, 제 2 터미널은 위상 제어기(22)에 연결된다. 전류 피드백 회로(24)는 다상 전압 소스 제너레이터(21)와 노드(Na) 및 노드(Nb) 사이의 전류를 감지하며 출력 전압의 위상 변동 한계와 관련한 피드백을 자동으로 또는 수동으로 제공한다. 광 피드백 회로(25)는 대안적으로 설치될 수 있어 AC-LED(10)의 평균 광 세기 또는 개별적인 컬러 세기에 관한 피드백을 제공한다. 광 피드백 회로(25)의 제 1 터미널은 AC-LED(10)의 광 방사를 감지하며, 광 피드백 회로(25)의 제 2 터미널은 위상 제어기(22)에 연결되어 있다. 광 세기 또는 개별적인 컬러 세기는 위상 차 조절을 통하여 조절될 수 있다. 온도 피드백 회로(26)는 대안적으로 설치될 수 있어 AC-LED(10)의 온도 또는 정해진 점에서의 온도를 감지하며, 따라서 위상 제어기(22)와 관련한 피드백을 제공하여 과열 방지 메커니즘(도시되지 않음)을 자동 또는 수동으로 트리거 시킨다.
도 6은 본 발명의 제 5 실시예의 3상 전압 소스에 의하여 구동되는 AC-LED를 도시한다. 제 1 AC-LED(61)는 노드(Na)에 연결된 제 1 터미널 및 노드(Nb)에 연결된 제 2 터미널을 갖는다. 제 2 AC-LED(62)는 노드(Na)에 연결된 제 1 터미널 및 노드(Nc)에 연결된 제 2 터미널을 갖는다. 다상 전압 소스 제너레이터(21)는 다른 위상인 위상 A, 위상 B 및 위상 C를 갖는 3개의 전압 소스 각각을 노드(Na), 노드(Nb) 및 노드(Nc)에 각각 공급한다. AC-LED(61) 및 AC-LED(62)는 동일 컬러 또는 다른 컬러일 수 있다. 3개의 전압 소스 각각에 대하여 다른 위상 또는 주파수를 제 어함으로써 다른 광 타이밍 또는 컬러 혼합이 이루어질 수 있다.
도 7a 내지 도 7e는 본 발명의 제 6 실시예의 3상(three-phase) 전압 소스에 의하여 구동되는 AC-LED를 도시한다.
도 7a는 3상 전압 제어 시스템을 도시한다. 제 1 AC-LED(71)는 노드(Na)에 연결된 제 1 터미널 및 노드(Nb)에 연결된 제 2 터미널을 갖는다. 제 2 AC-LED(72)는 노드(Nb)에 연결된 제 1 터미널 및 노드(Nc)에 연결된 제 2 터미널을 갖는다. 제 3 AC-LED(73)는 노드(Na)에 연결된 제 1 터미널 및 노드(Nc)에 연결된 제 2 터미널을 갖는다. 다상 전압 소스 제너레이터(21)는 다른 위상인 위상 A, 위상 B 및 위상 C를 갖는 3개의 전압 소스 각각을 노드(Na), 노드(Nb) 및 노드(Nc)에 각각 공급한다. 3개의 AC-LED는 동일 컬러 또는 다른 컬러일 수 있다. 3개의 전압 소스 각각의 다른 위상 또는 주파수를 제어함으로써 다른 광 타이밍 또는 컬러 혼합이 이루어질 수 있다. 풀 컬러 발광(full color shining)을 위하여 AC-LED(71), AC-LED(72) 및 AC-LED(73)은 각각 레드(R), 그린(G) 및 블루(B)일 수 있다.
3상 전압 소스를 갖는 전압 파형을 도시한 도 7b를 참고한다. 도 7b에 도시된 바와 같은 3상 전압 소스를 갖는 전압 파형은 제 1 위상(Va)과 제 2 위상(Vb) 사이의 120도의 위상 차, 제 2 위상(Vb)과 제 3 위상(Vc) 사이의 120도의 위상 차, 그리고 제 1 위상(Va)과 제 3 위상(Vc) 사이의 240도의 위상 차를 나타낸다. 가로 좌표는 0~360도 크기를 갖는 전압 위상을 나타낸다. 세로 좌표는 -200V ~ +200V의 크기를 갖는 전압을 나타낸다. 곡선 Va는 노드(Na)에서의 전압 파형을 나타낸다. 곡선 Vb는 노드(Nb)에서의 전압 파형을 나타낸다. 곡선 Vc는 노드(Nc)에서의 전압 파형을 나타낸다. 곡선 Va는 위상 90도에서 +156V의 포지티브 전압 피크를 가지며, 위상 270도에서 -156V의 네거티브 전압 피크를 갖는다. 곡선 Vb는 위상 30도에서 -156V의 네거티브 전압 피크를 가지며, 위상 210도에서 +156V의 포지티브 전압 피크를 갖는다. 곡선 Vc는 위상 150도에서 -156V의 네거티브 전압 피크를 가지며, 위상 330도에서 +156V의 포지티브 전압 피크를 갖는다.
도 7c는 노드(Na)와 노드(Nb) 사이, 노드(Nb)와 노드(Nc) 사이 그리고 노드(Nc)와 노드(Na) 사이의 전압 차 파형을 도시한다. 가로 좌표는 0~360도 크기를 갖는 전압 위상을 나타낸다. 세로 좌표는 -300V ~ +300V 크기를 갖는 전압 차를 나타낸다. 곡선 Vr은 레드 AC-LED(71)의 2개의 터미널 사이, 즉 노드(Na)와 노드(Nb) 사이의 전압 차를 나타낸다. 곡선 Vg는 그린 AC-LED(72)의 2개의 터미널 사이, 즉 노드(Nb)와 노드(Nc) 사이의 전압 차를 나타낸다. 곡선 Vbl은 블루 AC-LED(73)의 2개의 터미널 사이, 즉 노드(Nc)와 노드(Na) 사이의 전압 차를 나타낸다. 곡선 Vr은 위상 60도에서 +270V의 포지티브 전압 차를, 위상 240도에서 -270V의 네거티브 전압 차를 갖는다. 곡선 Vg는 위상 0도에서 -270V의 네거티브 전압 차를, 위상 180도에서 +270V의 포지티브 전압 차를 그리고 위상 360도에서 -270V의 네거티브 전압 차를 갖는다. 곡선 Vbl는 위상 120도에서 -270V의 네거티브 전압 차를, 위상 300도에서 +270V의 포지티브 전압 차를 갖는다.
전류 파형을 도시한 도 7d를 참고하면, 가로 좌표는 0~360도 크기를 갖는 전압 위상을 나타낸다. 세로 좌표는 -10.0 mA ~ +10.0 mA 크기를 갖는 전류를 나타낸다. 곡선 Ir은 레드 AC-LED(71), 즉 노드(Na)와 노드(Nb) 사이의 전류를 나타낸다. 곡선 Ig는 그린 AC-LED(72), 즉 노드(Nb)와 노드(Nc) 사이의 전류를 나타낸다. 곡선 Ib은 블루 AC-LED(73), 즉 노드(Nc)와 노드(Na) 사이의 전류를 나타낸다. 곡선 Ir은 위상 60도에서 +9 mA의 포지티브 전류 피크를, 위상 140~160도에서 0 mA의 전류를, 위상 240도에서 -9 mA의 네거티브 전류 피크를, 그리고 위상 320~340에서 0 mA의 전류를 갖는다. 곡선 Ig는 위상 0도에서 -9 mA의 네거티브 전류 피크를, 위상 80~100도에서 0 mA의 전류를, 위상 180도에서 +9 mA의 포지티브 전류 피크를, 위상 260~280에서 0 mA의 전류를 그리고 위상 360도에서 -9 mA의 네거티브 전류 피크를 갖는다. 곡선 Ib는 위상 20~40도에서 0 mA의 전류를, 위상 120도에서 -9 mA의 네거티브 전류 피크를, 위상 200~220도에서 0 mA의 전류를 그리고 위상 200도에서 +9 mA의 포지티브 전류 피크를 갖는다.
전력 파형을 도시한 도 7e를 참고하면, 가로 좌표는 0~360도 크기를 갖는 전압 위상을 나타낸다. 세로 좌표는 0.0 W ~ 3.0 W 크기를 갖는 전력을 나타낸다. 곡선 Wr은 레드 AC-LED(71), 즉 노드(Na)와 노드(Nb) 사이의 전력을 나타낸다. 곡선 Wg는 그린 AC-LED(72), 즉 노드(Nb)와 노드(Nc) 사이의 전력을 나타낸다. 곡선 Wb은 블루 AC-LED(73), 즉 노드(Nc)와 노드(Na) 사이의 전력을 나타낸다. 곡선 Wr은 위상 60도에서 2.4 W의 전력 피크를 갖는다. 곡선 Wr은 위상 140~160도에서 0 W의 전력을 갖는다. 곡선 Wr은 위상 240도에서 2.4 W의 전력 피크를 갖는다. 곡선 Wr은 위상 320~340에서 0 W의 전력을 갖는다. 곡선 Wg는 위상 0도에서 2.4 W의 전력 피크를 갖는다. 곡선 Wg는 위상 80~100도에서 0 W의 전력을 갖는다. 곡선 Wg는 위상 180도에서 2.4 W의 전력 피크를 갖는다. 곡선 Wg는 위상 260~280에서 0 W의 전력을 갖는다. 곡선 Wg는 위상 360도에서 2.4 W의 전력 피크를 갖는다. 곡선 Wb는 위상 20~40도에서 0 W의 전력을 갖는다. 곡선 Wb는 위상 120도에서 2.4 W의 전력 피크를 갖는다. 곡선 Wb는 위상 200~220도에서 0 W의 전력을 갖는다. 곡선 Wb는 위상 300도에서 2.4 W의 전력 피크를 갖는다.
도 8a 내지 도 8d는 본 발명의 제 7 실시예의 90도의 위상 차를 갖는 3상 전압 소스에 의하여 구동되는 AC-LED를 도시한다.
도 8a는 3상 전압 소스를 위한 전압 파형을 도시한다. 가로 좌표는 0~360도 크기를 갖는 전압 위상을 나타낸다. 세로 좌표는 -200V ~ +200V의 크기를 갖는 전압을 나타내며, 곡선 Va와 곡선 Vb 사이의 90도의 위상 차, 곡선 Vb와 곡선 Vc 사이의 90도의 위상 차 그리고 곡선 Va와 곡선 Vc 사이의 180도의 위상 차를 지시한다. 곡선 Va는 위상 0도에서 +156V의 포지티브 전압 피크를 갖는다. 곡선 Va는 위상 270도에서 -156V의 네거티브 전압 피크를 갖는다. 곡선 Vb는 위상 0도에서 -156V의 네거티브 전압 피크를 갖는다. 곡선 Vb는 위상 180도에서 +156V의 포지티브 전압 피크를 갖는다. 곡선 Vb는 위상 360도에서 -156V의 네거티브 전압 피크를 갖는다. 곡선 Vc는 위상 90도에서 -156V의 네거티브 전압 피크를 갖는다. 곡선 Vc는 위상 270도에서 +156V의 포지티브 전압 피크를 갖는다.
도 8b는 전압 차 파형을 도시한다. 곡선 Vr은 레드 AC-LED(71)의 2개의 터미널 사이, 즉 노드(Na)와 노드(Nb) 사이의 전압 차를 나타낸다. 곡선 Vg는 그린 AC-LED(72)의 2개의 터미널 사이, 즉 노드(Nb)와 노드(Nc) 사이의 전압 차를 나타낸다. 곡선 Vbl은 블루 AC-LED(73)의 2개의 터미널 사이, 즉 노드(Nc)와 노드(Na) 사 이의 전압 차를 나타낸다. 곡선 Vr은 위상 45도에서 +220V의 포지티브 전압 차를 갖는다. 곡선 Vr은 위상 225도에서 -220V의 네거티브 전압 차를 갖는다. 곡선 Vg는 위상 135도에서 +220V의 포지티브 전압 차를 갖는다. 곡선 Vg는 위상 315도에서 -220V의 네거티브 전압 차를 갖는다. 곡선 Vbl는 위상 90도에서 -312V의 네거티브 전압 차를 갖는다. 곡선 Vbl는 위상 270도에서 +312V의 포지티브 전압 차를 갖는다.
전류 파형을 도시한 도 8c를 참고하면, 가로 좌표는 0~360도 크기를 갖는 전압 위상을 나타낸다. 세로 좌표는 -15.0 mA ~ +15.0 mA 크기를 갖는 전류를 나타낸다. 곡선 Ir은 레드 AC-LED(71), 즉 노드(Na)와 노드(Nb) 사이의 전류를 나타낸다. 곡선 Ig는 그린 AC-LED(72), 즉 노드(Nb)와 노드(Nc) 사이의 전류를 나타낸다. 곡선 Ib은 블루 AC-LED(73), 즉 노드(Nc)와 노드(Na) 사이의 전류를 나타낸다. 곡선 Ir은 위상 45도에서 +7.5 mA의 포지티브 전류 피크를 갖는다. 곡선 Ir은 위상 120~150도에서 0 mA의 전류를 갖는다. 곡선 Ir은 위상 225도에서 -7.5 mA의 네거티브 전류 피크를 갖는다. 곡선 Ir은 위상 300~330에서 0 mA의 전류를 갖는다. 곡선 Ig는 위상 30~60도에서 0 mA의 전류를 갖는다. 곡선 Ig는 위상 135도에서 +7.5 mA의 포지티브 전류 피크를 갖는다. 곡선 Ig는 위상 210~240도에서 0 mA의 전류를 갖는다. 곡선 Ig는 위상 315도에서 -7.5 mA의 네거티브 전류 피크를 갖는다. 곡선 Ib는 위상 0~10도에서 0 mA의 전류를 갖는다. 곡선 Ib는 위상 90도에서 -10 mA의 네거티브 전류 피크를 갖는다. 곡선 Ib는 위상 170~190도에서 0 mA의 전류를 갖는다. 곡선 Ib는 위상 270도에서 +10 mA의 포지티브 전류 피크를 갖는다. 곡선 Ib는 위상 350~360도에서 0 mA의 전류를 갖는다.
전력 파형을 도시한 도 8d를 참고하면, 가로 좌표는 0~360도 크기를 갖는 전압 위상을 나타낸다. 세로 좌표는 0.0 W ~ 4.0 W 크기를 갖는 전력을 나타낸다. 곡선 Wr은 레드 AC-LED(71), 즉 노드(Na)와 노드(Nb) 사이의 전력을 나타낸다. 곡선 Wg는 그린 AC-LED(72), 즉 노드(Nb)와 노드(Nc) 사이의 전력을 나타낸다. 곡선 Wb은 블루 AC-LED(73), 즉 노드(Nc)와 노드(Na) 사이의 전력을 나타낸다. 곡선 Wr은 위상 45도에서 1.65 W의 전력 피크를 갖는다. 곡선 Wr은 위상 120~150도에서 0 W의 전력을 갖는다. 곡선 Wr은 위상 225도에서 1.65 W의 전력 피크를 갖는다. 곡선 Wr은 위상 300~330에서 0 W의 전력을 갖는다. 곡선 Wg는 위상 30~60도에서 0 W의 전력을 갖는다. 곡선 Wg는 위상 135도에서 1.65 W의 전력 피크를 갖는다. 곡선 Wg는 위상 210~240에서 0 W의 전력을 갖는다. 곡선 Wg는 위상 315도에서 1.65 W의 전력 피크를 갖는다. 곡선 Wb는 위상 0~10도에서 0 W의 전력을 갖는다. 곡선 Wb는 위상 90도에서 3.12 W의 전력 피크를 갖는다. 곡선 Wb는 위상 170~190도에서 0 W의 전력을 갖는다. 곡선 Wb는 위상 270도에서 3.12 W의 전력 피크를 갖는다. 곡선 Wb는 위상 350~360도에서 0 W의 전력을 갖는다.
도 9a 내지 도 9e는 본 발명의 제 8 실시예의 4상(four-phase) 전압 소스에 의하여 구동되는 AC-LED를 도시한다.
도 9a는 4상 전압 소스에 의하여 구동되는 AC-LED를 도시한다. 제 1 AC-LED(91)는 노드(Na)에 연결된 제 1 터미널 및 노드(Nd)에 연결된 제 2 터미널을 갖는다. 제 2 AC-LED(92)는 노드(Nd)에 연결된 제 1 터미널 및 노드(Nb)에 연결된 제 2 터미널을 갖는다. 제 3 AC-LED(93)는 노드(Nd)에 연결된 제 1 터미널 및 노드(Nc)에 연결된 제 2 터미널을 갖는다. 다상 전압 소스 제너레이터(21)는 다른 위상들, 즉 위상 A, 위상 B, 위상 C 및 위상 D를 갖는 4개의 전압 소스를 노드(Na), 노드(Nb), 노드(Nc) 및 노드(Nd)에 각각 공급한다. 3개의 AC-LED는 동일 컬러 또는 다른 컬러일 수 있다. 4개의 전압 소스 각각의 다른 위상 또는 주파수를 제어함으로써 다른 광 타이밍 또는 컬러 혼합이 이루어질 수 있다. 풀 컬러 발광을 위하여 AC-LED(91), AC-LED(92) 및 AC-LED(93)은 각각 레드(R), 그린(G) 및 블루(B)일 수 있다.
도 9b는 전압 파형을 도시한다. 곡선 Va는 노드(Na)에서의 전압 파형을 나타낸다. 곡선 Vb는 노드(Nb)에서의 전압 파형을 나타낸다. 곡선 Vc는 노드(Nc)에서의 전압 파형을 나타낸다. 곡선 Vd는 노드(Nd)에서의 전압 파형을 나타낸다. 도 9b에 도시된 전압 파형은 제 1 위상(Va)과 제 2 위상(Vb) 사이의 60도의 위상 차, 제 2 위상(Vb)과 제 3 위상(Vc) 사이의 30도의 위상 차, 제 3 위상(Vc)과 제 4 위상(Vd) 사이의 90도의 위상 차 그리고 제 4 위상(Vd)과 제 1 위상(Va) 사이의 60도의 위상 차를 나타낸다. 곡선 Va는 위상 150도에서 +156V의 포지티브 전압 피크를 가지며, 위상 330도에서 -156V의 네거티브 전압 피크를 갖는다. 곡선 Vb는 위상 30도에서 -156V의 네거티브 전압 피크를 가지며, 위상 210도에서 +156V의 포지티브 전압 피크를 갖는다. 곡선 Vc는 위상 0도에서 -156V의 네거티브 전압 피크를, 위상 180도에서 +156V의 포지티브 전압 피크를 그리고 위상 360도에서 -156V의 네거티브 전압 피크를 갖는다. 곡선 Vd는 위상 90도에서 +156V의 포지티브 전압 피크를 가지며, 위상 270도에서 -156V의 네거티브 전압 피크를 갖는다.
도 9c는 전압 차 파형을 도시한다. 가로 좌표는 0~360도 크기를 갖는 전압 위상을 나타낸다. 세로 좌표는 -400V ~ +400V 크기를 갖는 전압 차를 나타낸다. 곡선 Vr은 레드 AC-LED(91)의 2개의 터미널 사이, 즉 노드(Na)와 노드(Nd) 사이의 전압 차를 나타낸다. 곡선 Vg는 그린 AC-LED(92)의 2개의 터미널 사이, 즉 노드(Nb)와 노드(Nd) 사이의 전압 차를 나타낸다. 곡선 Vb은 블루 AC-LED(93)의 2개의 터미널 사이, 즉 노드(Nc)와 노드(Nd) 사이의 전압 차를 나타낸다. 곡선 Vr은 위상 30도에서 -150V의 네거티브 전압 차를, 그리고 위상 210도에서 +150V의 포지티브 전압 차를 갖는다. 곡선 Vg는 위상 60도에서 -260V의 네거티브 전압 차를, 그리고 위상 240도에서 +260V의 포지티브 전압 차를 갖는다. 곡선 Vb1는 위상 45도에서 -220V의 네거티브 전압 차를, 그리고 위상 225도에서 +220V의 포지티브 전압 차를 갖는다.
전류 파형을 도시한 도 9d를 참고한다. 가로 좌표는 0~360도 크기를 갖는 전압 위상을 나타낸다. 세로 좌표는 -10.0 mA ~ +10.0 mA 크기를 갖는 전류를 나타낸다. 곡선 Ir은 레드 AC-LED(91), 즉 노드(Na)와 노드(Nd) 사이의 전류를 나타낸다. 곡선 Ig는 그린 AC-LED(92), 즉 노드(Nb)와 노드(Nd) 사이의 전류를 나타낸다. 곡선 Ib은 블루 AC-LED(93), 즉 노드(Nc)와 노드(Nd) 사이의 전류를 나타낸다. 곡선 Ir은 위상 30도에서 -5 mA의 네거티브 전류 피크를, 위상 90~150도에서 0 mA의 전류를, 위상 210도에서 +5 mA의 포지티브 전류 피크를, 그리고 위상 270~330도에서 0 mA의 전류를 갖는다. 곡선 Ig는 위상 60도에서 -9 mA의 네거티브 전류 피크를, 위상 140~160도에서 0 mA의 전류를, 위상 240도에서 +9 mA의 포지티브 전류 피크를, 그리고 위상 320~340에서 0 mA의 전류를 갖는다. 곡선 Ib는 위상 45도에서 -7.5 mA의 네거티브 전류 피크를, 위상 120~150도에서 0 mA의 전류를, 위상 225도에서 +7.5 mA의 포지티브 전류 피크를, 그리고 위상 300~330도에서 0 mA의 전류를 갖는다.
전력 파형을 도시한 도 9e를 참고한다. 가로 좌표는 0~360도 크기를 갖는 전압 위상을 나타낸다. 세로 좌표는 0.0 W ~ 3.0 W 크기를 갖는 전력을 나타낸다. 곡선 Wr은 레드 AC-LED(91), 즉 노드(Na)와 노드(Nd) 사이의 전력을 나타낸다. 곡선 Wg는 그린 AC-LED(92), 즉 노드(Nb)와 노드(Nd) 사이의 전력을 나타낸다. 곡선 Wb은 블루 AC-LED(93), 즉 노드(Nc)와 노드(Nd) 사이의 전력을 나타낸다. 곡선 Wr은 위상 30도에서 0.8 W의 전력 피크를 가지며, 위상 90~150도에서 0 W의 전력을, 위상 210도에서 0.8 W의 전력 피크를, 그리고 위상 270~330에서 0 W의 전력을 갖는다. 곡선 Wg는 위상 60도에서 2.4 W의 전력 피크를, 위상 140~160도에서 0 W의 전력을, 위상 240도에서 2.4 W의 전력 피크를, 그리고 위상 320~330에서 0 W의 전력을 갖는다. 곡선 Wb는 위상 45도에서 1.6 W의 전력 피크를, 위상 120~150도에서 0 W의 전력을, 위상 225도에서 1.6 W의 전력 피크를, 그리고 위상 300~330도에서 0 W의 전력을 갖는다.
도 10a 내지 도 10d에 도시된 바와 같이, 본 발명의 제 9 실시예는 다상 전압 소스들 중 하나의 주파수를 변경함으로써 광 타이밍을 변경하는 기술을 개시한다.
도 10a는 2상 전압 소스를 위한 전압 파형을 도시한다. 가로 좌표는 0~360도 크기를 갖는 전압 위상을 나타낸다. 세로 좌표는 -200V ~ +200V의 크기를 갖는 전압을 나타낸다. 곡선 Va는 노드(Na)에 연결된(coupling) 제 1 위상 전압 소스를 나타낸다. 곡선 Vb는 노드(Nb)에 연결된 제 2 위상 전압 소스를 나타낸다. 곡선 Vb의 주파수는 곡선 Va의 주파수의 3배이다. 곡선 Va는 위상 90도에서 +156V의 포지티브 전압 피크를, 그리고 위상 270도에서 -156V의 네거티브 전압 피크를 갖는다. 곡선 Vb는 위상 40도에서 +156V의 포지티브 전압 피크를, 위상 100도에서 -156V의 네거티브 전압 피크를, 위상 160도에서 +156V의 포지티브 전압 피크를, 위상 220도에서 -156V의 네거티브 전압 피크를, 위상 280도에서 +156V의 포지티브 전압 피크를, 그리고 위상 340도에서 -156V의 네거티브 전압 피크를 갖는다.
도 10b는 전압 차 파형을 도시한다. 가로 좌표는 0~360도 크기를 갖는 전압 위상을 나타낸다. 세로 좌표는 -400V ~ +400V의 크기를 갖는 전압을 나타낸다. 도 10b에 도시된 전압 차 파형은 위상 40도에서 -50V의 제 1 네거티브 전압 차 피크를, 위상 100도에서 +300V의 제 1 포지티브 전압 차 피크를, 위상 170도에서 -110V의 제 2 네거티브 전압 차 피크를, 위상 220도에서 +50V의 제 2 포지티브 전압 차 피크를, 위상 280도에서 -300V의 제 3 네거티브 전압 차 피크를, 그리고 위상 350도에서 +110V의 제 3 포지티브 전압 차 피크를 나타낸다.
전류 파형을 도시한 도 10c를 참고하면, 가로 좌표는 0~360도 크기를 갖는 전압 위상을 나타낸다. 세로 좌표는 -15.0 mA ~ +15.0 mA 크기를 갖는 전류를 나타낸다. 도 10c에 도시된 전류 파형은 위상 10~60도에서 0 mA의 전류를, 위상 100도 에서 +10 mA의 제 1 포지티브 전류 피크를, 위상 140~150도에서 0 mA의 전류를, 위상 170도에서 -4 mA의 제 1 네거티브 전류 피크를, 위상 190~240도에서 0 mA의 전류를, 위상 280도에서 -10 mA의 제 2 네거티브 전류 피크를, 위상 320~330도에서 0 mA의 전류를, 그리고 위상 350도에서 +4 mA의 제 2 포지티브 전류 피크를 나타낸다.
전력 파형을 도시한 도 10d를 참고하면, 가로 좌표는 0~360도 크기를 갖는 전압 위상을 나타낸다. 세로 좌표는 0.0 W ~ 3.5 W 크기를 갖는 전력을 나타낸다. 위상 10~60도에서 0 W의 전력이 존재한다. 도 10d에 도시된 전력 파형은 위상 100도에서 3.1 W의 제 1 전력 피크를, 위상 140~150도에서 0 W의 전력을, 위상 170도에서 0.44 W의 제 2 전력 피크를, 위상 190~240도에서 0 W의 전력을, 위상 280도에서 3.1 W의 제 3 전력 피크를, 위상 320~330도에서 0 W의 전력을, 그리고 위상 350도에서 0.44 W의 제 4 전력 피크를 나타낸다.
도 11은 본 발명의 제 10 실시예를 도시한다. 본 발명에 사용된 AC-LED(10)는 또한 5개의 DC-LED의 조합인 다른 AC-LED와 함께 실시될 수 있다. 도 11은 AC-LED를 형성하는 5개의 DC-LED들 사이의 관계를 도시한다.
AC-LED의 구조는,
제 1 노드(N01), 제 2 노드(N02), 제 3 노드(N03) 및 제 4 노드(N04);
제 1 노드(NO1)로부터 제 2 노드(NO2)로 정방향으로 전기적으로 연결된 제 1 다이오드(D01);
제 2 노드(N02)로부터 제 3 노드(N03)로 역방향으로 전기적으로 연결된 제 2 다이오드(D02);
제 3 노드(N03)로부터 제 4 노드(N04)로 역방향으로 전기적으로 연결된 제 3 다이오드(D03);
제 4 노드(N04)로부터 제 1 노드(N01)로 정방향으로 전기적으로 연결된 제 4 다이오드(D4); 및
제 2 노드(N02)로부터 제 4 노드(N04)로 정방향으로 전기적으로 연결된 제 5 다이오드(D5)를 포함하되,
제 1 노드(NO1)는 제 1 위상, 즉 위상 A를 갖는 제 1 전압 소스에 연결되며, 제 3 노드는 제 2 위상, 즉 위상 B를 갖는 제 2 전압 소스에 연결된다.
다상 전압 소스 제너레이터(도시되지 않음)는 제 1 위상을 갖는 제 1 전압 소스를 제 1 노드(N01)에 공급하고 제 2 위상을 갖는 제 2 전압 소스를 제 3 노드(N03)에 공급한다. 제 1 노드(N01)에서 제 3 노드(N03)로의 전류 경로는 D01-D05-D03이며, 제 3 노드(N03)에서 제 1 노드(N01)로의 전류 경로는 D02-D05-D04이다.
도 12는 본 발명의 제 11 실시예를 도시한다. 본 발명에서의 3상 전압 소스에 의하여 제어되는 3개의 터미널을 갖는 AC-LED는 12개의 DC-LED의 조합인 다른 AC-LED와 함께 실시될 수 있다. 도 12는 AC-LED를 형성하는 12개의 DC-LED들 사이의 관계를 도시한다.
AC-LED의 구조는,
제 1 노드(N21), 제 2 노드(N22), 제 3 노드(N23), 제 4 노드(N24), 제 5 노 드(N25), 제 6 노드(N26) 및 제 7 노드(N27);
노드(N21)로부터 노드(N22)로 역방향으로 전기적으로 연결된 제 1 다이오드(D21);
노드(N22)로부터 노드(N23)로 정방향으로 전기적으로 연결된 제 2 다이오드(D22);
노드(N23)로부터 노드(N24)로 역방향으로 전기적으로 연결된 제 3 다이오드(D23);
노드(N24)로부터 노드(N25)로 정방향으로 전기적으로 연결된 제 4 다이오드(D24);
노드(N25)로부터 노드(N26)로 역방향으로 전기적으로 연결된 제 5 다이오드(D25);
노드(N26)로부터 노드(N21)로 정방향으로 전기적으로 연결된 제 6 다이오드(D26);
노드(N27)로부터 노드(N21)로 역방향으로 전기적으로 연결된 제 7 다이오드(D27);
노드(N27)로부터 노드(N22)로 정방향으로 전기적으로 연결된 제 8 다이오드(D28);
노드(N27)로부터 노드(N3)로 역방향으로 전기적으로 연결된 제 9 다이오드(D29);
노드(N27)로부터 노드(N24)로 정방향으로 전기적으로 연결된 제 10 다이오 드(D30);
노드(N27)로부터 노드(N25)로 역방향으로 전기적으로 연결된 제 11 다이오드(D31); 및
노드(N27)로부터 노드(N26)로 정방향으로 전기적으로 연결된 제 12 다이오드(D32)를 포함하되,
노드(N21)는 제 1 위상, 즉 위상 A를 갖는 제 1 전압 소스에 연결되며, 노드(N23)는 제 2 위상, 즉 위상 B를 갖는 제 2 전압 소스에 연결되고, 노드(N25)는 제 1 위상, 즉 위상 C를 갖는 제 3 전압 소스에 연결된다.
다상 전압 소스 제너레이터(도시되지 않음)는 위상 A를 갖는 제 1 전압을 노드(N21)에 공급하고, 위상 B를 갖는 제 2 전압을 노드(N23)에 공급하며, 위상 C를 갖는 제 3 전압을 노드(N25)에 공급한다.
노드(N21)에서 노드(N23)로의 전류 경로는 D27-D30-D23 및 D27-D28-D22이다.
노드(N21)에서 노드(N25)로의 전류 경로는 D27-D30-D24 및 D27-D32-D25이다.
노드(N23)에서 노드(N21)로의 전류 경로는 D29-D32-D26 및 D29-D28-D21이다.
노드(N23)에서 노드(N25)로의 전류 경로는 D29-D32-D25 및 D29-D30-D24이다.
노드(N25)에서 노드(N21)로의 전류 경로는 D31-D32-D26 및 D31-D28-D21이다.
노드(N25)에서 노드(N23)로의 전류 경로는 D31-D28-D22 및 D31-D30-D23이다.
도 13a 내지 도 13d는 본 발명의 제 12 실시예를 도시한다. 삼각 전압 파형을 갖는 전력 소스 또한 본 발명에 사용될 수 있다. 도 13a는 삼각 형상의 전압 파형을 도시한다. 가로 좌표는 0~360도 크기를 갖는 전압 위상을 나타낸다. 세로 좌 표는 -200V ~ +200V의 크기를 갖는 전압을 나타낸다. 곡선 Va는 노드(Na)에 연결된(coupling) 제 1 위상 전압 소스이며, 곡선 Vb는 노드(Nb)에 연결된 제 2 위상 전압 소스이다. Vb의 위상은 곡선 Va의 위상보다 60도 지연된다. 곡선 Va는 위상 90도에서 +156V의 포지티브 전압 피크를, 그리고 위상 270도에서 -156V의 네거티브 전압 피크를 갖는다. 곡선 Vb는 위상 150도에서 +156V의 포지티브 전압 피크를, 위상 330도에서 -156V의 네거티브 전압 피크를 갖는다.
도 13b는 전압 차 파형을 도시한다. 가로 좌표는 0~360도 크기를 갖는 전압 위상을 나타낸다. 세로 좌표는 -150V ~ +150V의 크기를 갖는 전압을 나타낸다. 위상 40~100도에서 +100V의 전압 차가 있다. 전압 차는 위상 90도에서 위상 150도까지 +100V에서 -100V로 선형적으로 하강한다. 위상 150~270도에서 -100V의 전압 차가 있다. 전압 차는 위상 270도에서 위상 330도까지 -100V에서 +100V로 선형적으로 상승한다. 위상 330~360도에서 +100V의 전압 차가 있다.
도 13c는 전류 파형을 도시한다. 가로 좌표는 0~360도 크기를 갖는 전압 위상을 나타낸다. 세로 좌표는 -4.0 mA ~ +4.0 mA의 크기를 갖는 전류를 나타낸다. 위상 0~90도에서 +3.5mA의 전류가 있다. 위상 100~140도에서 0 mA의 전류가 있다. 전류는 위상 140도에서 150도까지 0 mA에서 -3.5mA로 하강한다. 위상 150~270도에서 -3.5 mA의 전류가 있다. 전류는 위상 270도에서 280도까지 -3.5 mA에서 0 mA로 상승한다. 위상 280~320도에서 0 mA의 전류가 있다. 전류는 위상 320도에서 330도까지 0 mA에서 +3.5 mA로 상승한다. 위상 330~360도에서 +3.5 mA의 전류가 있다
도 13d는 전력 파형을 도시한다. 가로 좌표는 0~360도 크기를 갖는 전압 위 상을 나타낸다. 세로 좌표는 0.0 W ~ 0.4 W의 크기를 갖는 전력을 나타낸다. 위상 0~90도에서 0.36W의 전력이 있다. 전력은 위상 90도에서 100도까지 0.36 W에서 0 W로 하강한다. 위상 100~140도에서 0 W의 전력이 있다. 전력은 위상 140도에서 150도까지 0 W에서 0.36 W로 상승한다. 위상 150~270도에서 0.36 W의 전력이 있다. 전력은 위상 270도에서 280도까지 0.36 W에서 0 W로 하강한다. 위상 280~320도에서 0 W의 전력이 있다. 전력은 위상 320도에서 330도까지 0 W에서 0.36 W로 상승한다. 위상 330~360도에서 0.36W의 전력이 있다.
도 14a 내지 도 14d는 본 발명의 제 13 실시예를 도시한다. 도 14a는 2개의 특정된 전압(characterized voltages)의 전압 파형을 도시한다. 특정된 전압 파형을 갖는 전력 또한 본 발명에 이용될 수 있다. 가로 좌표는 0~360도 크기를 갖는 전압 위상을 나타낸다. 세로 좌표는 -200V ~ +200V의 크기를 갖는 전압을 나타낸다. 서로 60도의 위상 차를 갖는 2개의 특정된 파형 Va 및 Vb가 있다. Va는 위상 40~60도에서 +100V의 전압을 갖는다. Va는 위상 70~110도에서 +156V의 전압을 갖는다. Va는 위상 120~140도에서 +100V의 전압을 갖는다. Va는 위상 220~240도에서 -100V의 전압을 갖는다. Va는 위상 250~290도에서 -156V의 전압을 갖는다. Va는 위상 300~320도에서 -100V의 전압을 갖는다. Vb는 위상 0~20도에서 -100V의 전압을 갖는다. Vb는 위상 100~120도에서 +100V의 전압을 갖는다. Vb는 위상 130~170도에서 +156V의 전압을 갖는다. Vb는 위상 180~200도에서 +100V의 전압을 갖는다. Vb는 위상 280~300도에서 -100V의 전압을 갖는다. Vb는 위상 310~350도에서 -156V의 전압을 갖는다.
도 14b는 전압 차 파형을 도시한다. 특정된 전압 파형을 갖는 전력 또한 본 발명에 이용될 수 있다. 가로 좌표는 0~360도 크기를 갖는 전압 위상을 나타낸다. 세로 좌표는-200V ~ +200V의 크기를 갖는 전압을 나타낸다. 위상 20~40도에서 +156V의 전압 차가 있다. 위상 70도에서 +140V의 전압 차가 있다. 위상 90~150도에서 +0V의 전압 차가 있다. 위상 170도에서 -140V의 전압 차가 있다. 위상 200~220도에서 -156V의 전압 차가 있다. 위상 250도에서 -140V의 전압 차가 있다. 위상 280~290도에서 -60V의 전압 차가 있다. 위상 310~320도에서 +60V의 전압 차가 있다. 위상 350도에서 +140V의 전압 차가 있다.
도 14c는 전류 파형을 도시한다. 가로 좌표는 0~360도 크기를 갖는 전압 위상을 나타낸다. 세로 좌표는 -6.0 mA ~ +6.0 mA의 크기를 갖는 전류를 나타낸다. 위상 20~40도에서 +5 mA의 전류가 있다. 위상 70도에서 +4.2 mA의 전류가 있다. 위상 90~150도에서 +0 mA의 전류가 있다. 위상 170도에서 -4.2 mA의 전류가 있다. 위상 200~220도에서 -5 mA의 전류가 있다. 위상 250도에서 -4.2 mA의 전류가 있다. 위상 270~330도에서 0 mA의 전류가 있다. 위상 350도에서 +4.2 mA의 전류가 있다.
도 14d는 전력 파형을 도시한다. 가로 좌표는 0~360도 크기를 갖는 전압 위상을 나타낸다. 세로 좌표는 0.0 W ~ 0.8 W의 크기를 갖는 전력을 나타낸다. 위상 20~40도에서 0.75W의 전력이 있다. 위상 70도에서 0.58W의 전력이 있다. 위상 90~150도에서 0W의 전력이 있다. 위상 170도에서 0.58W의 전력이 있다. 위상 200~220도에서 0.75W의 전력이 있다. 위상 250도에서 0.58W의 전력이 있다. 위상 270~330도에서 0W의 전력이 있다. 위상 350도에서 0.58W의 전력이 있다.
다상 전압 소스 제어 시스템은 조명 시스템의 광 세기(light tensity) 및/또는 광 컬러를 조절하기 위하여 사용될 수 있으며, 제한되지는 않지만 다음의 분야를 포함하는 분야에 사용될 수 있다: 백라이트 패널, 디스플레이, 네온 램프 또는 고체 광 램프. 본 발명에 개시된 AC-LED는 별도의 일반적인 발광 다이오드와 함께 실행될 수 있으며 또는 반도체 제조 공정을 통하여 단일-칩-AC-LED가 되는 단일 칩(chip)에 일체화된 다수의 DC-LED와 함께 실행될 수 있다.
위에 설명된 바람직한 예를 들어 설명되었지만, 본 발명의 사상에서 벗어남이 없이 본 기술 분야의 숙련된 자들에 의하여 본 명세서 내에 포함된 설명으로부터 얻어질 수 있는 많은 변형과 상세한 실행이 가능하다. 이러한 변형은 청구범위에 의하여 한정된 바와 같이 본 발명의 범위 내에 있다.

Claims (20)

  1. 제 1 터미널 및 제 2 터미널을 갖는 제 1 에이씨-엘이디(AC-LED); 및
    상기 제 1 터미널과 결합하여 제 1 위상을 갖는 제 1 전압을 발생시키고 제 2 터미널과 결합하여 제 2 위상을 갖는 제 2 전압을 발생시키는 다상 전압 소스 제너레이터(multiphase voltage sources generator)를 포함하는 다상 전압 소스 구동 AC-LED 시스템.
  2. 제 1 항에 있어서, 출력된 각 전압 소스의 전압 위상을 제어하기 위하여 상기 제너레이터에 연결된 전압 위상 제어기를 더 포함하는 다상 전압 소스 구동 AC-LED 시스템.
  3. 제 1 항에 있어서, 상기 AC-LED에 공급된 각 전압 소스의 주파수를 제어하기 위하여 상기 제너레이터에 연결된 주파수 조절기를 더 포함하는 다상 전압 소스 구동 AC-LED 시스템.
  4. 제 1 항에 있어서, 제 1 터미널 및 제 2 터미널을 갖는 전류 피드백 회로를 더 포함하되, 상기 제 1 터미널은 상기 제너레이터로부터의 각 출력 전압 소스에 연결되며, 상기 AC-LED로 공급되는 각 전압 소스의 위상 변동 한계를 제한하기 위하여 상기 제 2 터미널은 상기 전압 위상 제어기에 연결된 다상 전압 소스 구동 AC-LED 시스템.
  5. 제 2 항에 있어서, 제 1 터미널 및 제 2 터미널을 갖는 광 피드백 회로를 더 포함하되, 상기 제 1 터미널은 상기 AC-LED의 발광부(light emission)에 연결되며, 위상 차 조절을 통한 평균 광 세기 또는 개별 색상 세기를 제어하기 위하여 제 2 터미널은 상기 전압 위상 제어기에 연결된 다상 전압 소스 구동 AC-LED 시스템.
  6. 제 2 항에 있어서, 제 1 터미널 및 제 2 터미널을 갖는 온도 피드백 회로를 더 포함하되, 상기 제 1 터미널은 AC-LED의 온도를 감지하기 위하여 AC-LED에 연결되며, 상기 제 2 터미널은 과열 방지 메커니즘을 트리거하기 위하여 상기 위상 제어기에 연결된 다상 전압 소스 구동 AC-LED 시스템.
  7. 제 1 항에 있어서, 제 3 터미널 및 제 4 터미널을 갖는 제 2 AC-LED를 더 포함하되, 상기 제 3 터미널은 상기 제 1 터미널에 연결되며, 상기 제너레이터는 제 4 전압을 발생시키며 상기 제 4 터미널에 연결된 다상 전압 소스 구동 AC-LED 시스템.
  8. 제 7 항에 있어서, 제 5 터미널 및 제 6 터미널을 갖는 제 3 AC-LED를 더 포함하되, 상기 제 5 터미널은 상기 제 2 터미널에 연결되며, 상기 제 6 터미널은 제 4 터미널에 연결되는 다상 전압 소스 구동 AC-LED 시스템.
  9. 제 1 항에 있어서,
    제 3 터미널 및 제 4 터미널을 갖는 제 2 AC-LED; 및
    제 5 터미널 및 제 6 터미널을 갖는 제 3 AC-LED를 더 포함하되;
    상기 제 3 터미널 및 상기 제 5 터미널은 상기 제 2 터미널에 연결되며, 상기 제너레이터는 상기 제 4 터미널 및 제 6 터미널에 공급되는 전압을 발생시키는 다상 전압 소스 구동 AC-LED 시스템.
  10. 제 1 항에 있어서, 개별적인 발광 다이오드들을 더 포함하는 다상 전압 소스 구동 AC-LED 시스템.
  11. 제 1 항에 있어서, 단일 칩(chip)으로 일체화된 다수의 DC-LED를 더 포함하는 다상 전압 소스 구동 AC-LED 시스템.
  12. 제 1 노드(N1), 제 2 노드(N2), 제 3 노드(N3), 제 4 노드(N4);
    상기 제 1 노드(N1)로부터 제 2 노드(N2)로 정방향으로 전기적으로 연결된 제 1 DC-LED;
    상기 제 2 노드(N2)로부터 제 3 노드(N3)로 역방향으로 전기적으로 연결된 제 2 DC-LED;
    상기 제 3 노드(N3)로부터 제 4 노드(N4)로 역방향으로 전기적으로 연결된 제 3 DC-LED;
    상기 제 4 노드(N4)로부터 제 1 노드(N1)로 정방향으로 전기적으로 연결된 제 4 DC-LED; 및
    상기 제 2 노드(N2)로부터 제 4 노드(N4)로 정방향으로 전기적으로 연결된 제 5 DC-LED를 포함하되,
    상기 제 1 노드(N1) 및 제 3 노드(N3)는 전력 소스(power source)에 전기적으로 연결된, 5개의 디씨-엘이디(DC-LED)로 형성된 에이씨-엘이디(AC-LED).
  13. 제 12 항에 있어서, 상기 DC-LED는 개별적인 소자인 AC-LED.
  14. 제 12 항에 있어서, 상기 DC-LED는 반도체 칩 내에 배치된 AC-LED.
  15. 제 1 노드(N1), 제 2 노드(N2), 제 3 노드(N3), 제 4 노드(N4), 제 5 노드(N5), 제 6 노드(N6), 제 7 노드(N7);
    상기 제 1 노드(N1)로부터 제 2 노드(N2)로 역방향으로 전기적으로 연결된 제 1 DC-LED;
    상기 제 2 노드(N2)로부터 제 3 노드(N3)로 정방향으로 전기적으로 연결된 제 2 DC-LED;
    상기 제 3 노드(N3)로부터 제 4 노드(N4)로 역방향으로 전기적으로 연결된 제 3 DC-LED;
    상기 제 4 노드(N4)로부터 제 1 노드(N1)로 정방향으로 전기적으로 연결된 제 4 DC-LED;
    상기 제 1 노드(N1)로부터 제 2 노드(N2)로 역방향으로 전기적으로 연결된 제 5 DC-LED;
    상기 제 6 노드(N6)로부터 제 1 노드(N1)로 정방향으로 전기적으로 연결된 제 6 DC-LED;
    상기 제 7 노드(N7)로부터 제 1 노드(N1)로 역방향으로 전기적으로 연결된 제 7 DC-LED;
    상기 제 7 노드(N7)로부터 제 2 노드(N2)로 정방향으로 전기적으로 연결된 제 8 DC-LED;
    상기 제 7 노드(N7)로부터 제 3 노드(N3)로 역방향으로 전기적으로 연결된 제 9 DC-LED;
    상기 제 7 노드(N7)로부터 제 4 노드(N4)로 정방향으로 전기적으로 연결된 제 10 DC-LED;
    상기 제 7 노드(N7)로부터 제 5 노드(N5)로 역방향으로 전기적으로 연결된 제 11 DC-LED; 및
    상기 제 7 노드(N7)로부터 제 6 노드(N6)로 정방향으로 전기적으로 연결된 제 12 DC-LED를 포함하되, 상기 제 1 노드(N1), 제 3 노드(N3) 및 제 5 노드(N5)는 전력 소스(power source)에 전기적으로 연결된, 12개의 디씨-엘이디(DC-LED)로 형성된 에이씨-엘이디(AC-LED).
  16. 제 1 터미널 및 제 2 터미널을 갖는 에이씨-엘이디를 제조하는 단계;
    제 1 위상을 갖는 제 1 전압 소스를 상기 제 1 터미널에 연결하는 단계; 및
    제 2 위상을 갖는 제 2 전압 소스를 상기 제 2 터미널에 연결하는 단계를 포함하는, 에이씨-엘이디(AC-LED)를 위한 광 타이밍 제어 방법.
  17. 제 16 항에 있어서, 상기 AC-LED는 제 3 터미널을 더 포함하며, 상기 AC-LED는 제 3 위상을 갖는 제 3 전압 소스를 상기 제 3 터미널에 연결하는 AC-LED를 위한 광 타이밍 제어 방법.
  18. 제 17 항에 있어서, 상기 AC-LED는 제 4 터미널을 더 포함하며, 상기 AC-LED는 제 4 위상을 갖는 제 4 전압 소스를 상기 제 4 터미널에 연결하는 AC-LED를 위한 광 타이밍 제어 방법.
  19. 제 16 항에 있어서, 상기 각 전압 소스의 주파수를 변경하는 단계를 더 포함하는 AC-LED를 위한 광 타이밍 제어 방법.
  20. 제 16 항에 있어서, 상기 전압은 사인 파형, 삼각 파형 및 특정된 파형으로 이루어진 그룹으로부터 선택된 파형을 갖는 AC-LED를 위한 광 타이밍 제어 방법.
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