KR20100002474A - Luminous device - Google Patents

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KR20100002474A
KR20100002474A KR1020080062379A KR20080062379A KR20100002474A KR 20100002474 A KR20100002474 A KR 20100002474A KR 1020080062379 A KR1020080062379 A KR 1020080062379A KR 20080062379 A KR20080062379 A KR 20080062379A KR 20100002474 A KR20100002474 A KR 20100002474A
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이윤석
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Abstract

PURPOSE: A luminous device is provided to reduce the number of circuit devices by removing a resistor, a capacitor, and a transistor. CONSTITUTION: A luminous device includes a power converter(100), a light emitting unit(200), and a constant current diode(300). The power converter rectifies the AC voltage to the DC voltage and includes a bridge rectification circuit and an AC/DC converter. The light emitting unit includes a plurality of light emitting elements(201-20n). The plurality of light emitting devices emit the light by the DC voltage. A constant current diode drops the DC voltage. A constant current diode is connected between the light emitting unit and the power converter in series or parallel. A zener diode is connected between the output terminal of the power converter and the output terminal of the constant current diode.

Description

발광 장치{Luminous Device}Light emitting device

본 발명은 발광 장치에 관한 것으로, 특히 정전류 다이오드(Constant Regulative Diode; CRD)를 이용한 교류 전원 발광 장치에 관한 것이다.BACKGROUND OF THE INVENTION 1. Field of the Invention The present invention relates to a light emitting device, and more particularly, to an AC power light emitting device using a constant current diode (CRD).

발광 소자(Light Emitting Device; LED)는 화합물 반도체의 P-N 접합 구조를 이용하여 주입된 소수 캐리어(전자 또는 홀)를 만들어내고, 이들의 재결합에 의하여 소정의 빛을 발산하는 소자를 지칭한다. 이러한 발광 소자는 표시 소자 및 백라이트로 이용되고 있으며, 최근에는 이를 일반 조명용으로 적용하고 있다. 이는 발광 소자를 이용한 발광 장치가 기존의 전구 또는 형광등에 비하여 소모 전력이 적고 수명이 수배 내지 수십배에 이르러 소비 전력의 절감과 내구성 측면에서 월등하기 때문이다.A light emitting device (LED) refers to a device that generates injected minority carriers (electrons or holes) by using a P-N junction structure of a compound semiconductor, and emits predetermined light by recombination thereof. Such light emitting devices are used as display devices and backlights, and have recently been applied to general lighting. This is because the light emitting device using the light emitting device has a lower power consumption and a lifespan several times to several tens of times compared to a conventional light bulb or a fluorescent lamp, which is superior in terms of power consumption reduction and durability.

일반적으로, 발광 소자를 이용하는 조명용 발광 장치는 발광 칩을 개별적으로 패키징하여 발광 소자를 제작하고, 다수의 발광 소자를 직렬 연결한 후 외부의 전원 변환부와 연결하여 제작하였다. 전원 변환부는 교류 전압을 직류 전압으로 변 환한다. 그런데, 전원 변환부에 의해 변환된 직류 전압은 발광 소자의 구동에 필요한 전압으로 강하시켜야 한다. 즉, 발광 소자의 구동에 필요한 전압 이외의 전압을 소모해야 한다. 이를 위해 저항, 캐패시터, 트랜지스터 등의 소자들을 이용하게 된다. 그러나, 저항, 캐패시터, 트랜지스터 등의 소자들은 필요한 전압에 따라 많은 수가 필요하고, 이들이 발광 장치 내에서 많은 면적을 차지하기 때문에 발광 장치의 사이즈가 커지고 회로가 복잡해지게 된다.In general, a light emitting device using a light emitting device is manufactured by individually packaging the light emitting chip to produce a light emitting device, and after connecting a plurality of light emitting devices in series, and connected to the external power conversion unit. The power converter converts an AC voltage into a DC voltage. By the way, the DC voltage converted by the power converter must drop to the voltage required for driving the light emitting element. That is, a voltage other than the voltage required for driving the light emitting element must be consumed. To this end, devices such as resistors, capacitors, and transistors are used. However, a large number of devices, such as resistors, capacitors, and transistors, are needed depending on the required voltage, and because they occupy a large area in the light emitting device, the size of the light emitting device becomes large and the circuit becomes complicated.

본 발명은 회로 소자의 수를 줄여 발광 장치의 사이즈를 줄일 수 있는 발광 장치를 제공한다.The present invention provides a light emitting device that can reduce the size of the light emitting device by reducing the number of circuit elements.

본 발명은 정전류 다이오드를 이용하여 발광 장치의 사이즈를 줄일 수 있는 교류 전원 발광 장치를 제공한다.The present invention provides an AC power light emitting device that can reduce the size of the light emitting device by using a constant current diode.

본 발명의 일 양태에 따른 발광 장치는 교류 전원을 정류하여 직류 전압을 생성하는 전원 변환부; 상기 직류 전압에 따라 발광하는 복수의 발광 소자를 포함하는 발광부; 및 상기 직류 전압을 강하시키고 전류를 조절하기 위한 정전류 다이오드를 포함한다.According to an aspect of the present invention, there is provided a light emitting device, including: a power converter configured to rectify AC power to generate a DC voltage; A light emitting unit including a plurality of light emitting devices emitting light according to the DC voltage; And a constant current diode for lowering the DC voltage and adjusting the current.

상기 전원 변환부는 브리지 정류 회로 또는 교류/직류 변환기를 포함한다.The power converter includes a bridge rectifier circuit or an AC / DC converter.

상기 정전류 다이오드는 적어도 하나가 상기 발광부 및 전원 변환부 사이에 직렬 연결되거나, 병렬 연결된다.At least one constant current diode is connected in series or in parallel between the light emitting unit and the power conversion unit.

상기 병렬 연결된 정전류 다이오드에 의해 상기 전류가 증가된다.The current is increased by the paralleled constant current diodes.

상기 전원 변환부의 출력 단자와 상기 정전류 다이오드의 출력 단자 사이에 접속된 제너 다이오드를 더 포함한다.And a zener diode connected between the output terminal of the power converter and the output terminal of the constant current diode.

본 발명은 전원 변환부, 발광부 및 정전류 다이오드를 연결하여 교류 전원 발광 장치를 구현한다. 정전류 다이오드는 전원 변환부에 의해 정류된 직류 전압을 강하시키고, 전류를 제어하는 역할을 한다.The present invention implements an AC power light emitting device by connecting a power conversion unit, a light emitting unit, and a constant current diode. The constant current diode lowers the DC voltage rectified by the power converter and serves to control the current.

본 발명에 의하면, 기존의 저항, 캐패시터 및 트랜지스터 등의 회로 소자를 이용하지 않고 정전류 다이오드만을 이용하기 때문에 회로 소자의 수를 줄일 수 있고, 기존의 회로 소자보다 정전류 다이오드의 사이즈가 작기 때문에 발광 장치의 사이즈를 줄일 수 있다. 또한, 안정적인 정전류 구동이 가능하기 때문에 신뢰성을 향상시킬 수 있다.According to the present invention, since only a constant current diode is used without using a circuit element such as a resistor, a capacitor, and a transistor, the number of circuit elements can be reduced, and the size of the constant current diode is smaller than that of a conventional circuit element. The size can be reduced. In addition, since stable constant current driving is possible, reliability can be improved.

이하, 도면을 참조하여 본 발명의 실시 예를 상세히 설명하기로 한다. 그러나, 본 발명은 이하에서 개시되는 실시 예에 한정되는 것이 아니라 서로 다른 다양한 형태로 구현될 것이며, 단지 본 실시 예들은 본 발명의 개시가 완전하도록 하며, 통상의 지식을 가진 자에게 발명의 범주를 완전하게 알려주기 위해 제공되는 것이다. 도면상의 동일 부호는 동일한 요소를 지칭한다.Hereinafter, exemplary embodiments of the present invention will be described in detail with reference to the accompanying drawings. However, the present invention is not limited to the embodiments disclosed below, but may be implemented in various forms, and only the embodiments are intended to complete the disclosure of the present invention and to those skilled in the art. It is provided for complete information. Like reference numerals in the drawings refer to like elements.

도 1은 본 발명의 일 실시 예에 따른 교류용 발광 장치의 개념도이다.1 is a conceptual diagram of an AC light emitting device according to an embodiment of the present invention.

도 1을 참조하면, 교류용 발광 장치는 교류 전원을 직류 전원으로 변환하는 전원 변환부(100)와, 복수의 발광 소자(201 내지 20n)가 직렬 연결된 발광부(200)와, 적어도 하나의 정전류 다이오드(300)를 포함한다.Referring to FIG. 1, an AC light emitting device includes a power conversion unit 100 for converting AC power into DC power, a light emitting unit 200 in which a plurality of light emitting devices 201 to 20n are connected in series, and at least one constant current. And a diode 300.

전원 변환부(100)는 교류 전원을 정류하는데, 100V, 110V, 220V 또는 230V의 교류 전원을 정류하여 직류 전압을 생성한다. 전원 변환부(100)는 제 1 내지 제 4 다이오드(D1 내지 D4)가 브리지 연결되어 교류 전원을 반파 정류하는 브리지 정류 회로를 이용할 수 있다. 브리지 정류 회로는 제 1 내지 제 4 노드(N1 내지 N4) 사이에 각각 접속된 제 1 내지 제 4 다이오드(D1 내지 D4)를 포함한다. 즉, 제 2 노드(N2)와 제 1 노드(N1) 사이에 제 1 다이오드(D1)가 순방향 접속되고, 제 2 노드(N2)와 제 3 노드(N3) 사이에 제 2 다이오드(D2)가 순방향 접속된다. 또한, 제 3 노드(N3)와 제 4 노드(N4) 사이에 제 3 다이오드(N3)가 순방향 접속되고, 제 1 노드(N1)와 제 4 노드(N4) 사이에 제 4 다이오드(D4)가 순방향 접속된다. 그리고, 브리지 정류 회로는 제 1 노드(N1) 및 제 3 노드(N3)가 교류 전원에 접속된다. 한편, 전원 변환부(100)는 브리지 정류 회로 이외에도 교류/직류 변환기를 이용할 수도 있다.The power converter 100 rectifies AC power, and rectifies AC power of 100V, 110V, 220V, or 230V to generate a DC voltage. The power converter 100 may use a bridge rectifier circuit in which the first to fourth diodes D1 to D4 are bridged and half-wave rectified by the AC power. The bridge rectifier circuit includes first to fourth diodes D1 to D4 connected between the first to fourth nodes N1 to N4, respectively. That is, the first diode D1 is forwardly connected between the second node N2 and the first node N1, and the second diode D2 is connected between the second node N2 and the third node N3. Forward connection. In addition, the third diode N3 is forwardly connected between the third node N3 and the fourth node N4, and the fourth diode D4 is connected between the first node N1 and the fourth node N4. Forward connection. In the bridge rectifier circuit, the first node N1 and the third node N3 are connected to an AC power source. In addition to the bridge rectifier circuit, the power converter 100 may use an AC / DC converter.

발광부(200)는 복수의 발광 소자(201 내지 20n)가 전원 변환부(100)의 제 4 노드(N4)와 정전류 다이오드(300) 사이에 직렬 접속된다. 발광부(200)는 예를들어 약 20여개의 발광 소자(201 내지 20n)가 직렬 연결되어 구성된다. 이와 같이 약 20개의 발광 소자(201 내지 20n)가 직렬 연결되는 경우 이들을 발광시키기 위해서는 예를들어 10∼20mA 전류와 3.4V×20=68V의 전압이 요구된다. 또한, 발광부(200)는 복수의 발광 소자가 직병렬 연결될 수도 있다. 즉, 예를들어 세개의 발광 소자가 각각 병렬 연결되고, 이렇게 병렬 연결된 발광 소자들이 서로 직렬 연결되어 발광부(200)를 구성할 수도 있다.In the light emitting unit 200, a plurality of light emitting devices 201 to 20n are connected in series between the fourth node N4 of the power converter 100 and the constant current diode 300. For example, the light emitting unit 200 includes about 20 light emitting devices 201 to 20n connected in series. As described above, when about 20 light emitting devices 201 to 20n are connected in series, for example, 10 to 20 mA current and 3.4 V x 20 = 68 V are required to emit light. In addition, the light emitting unit 200 may be connected to a plurality of light emitting elements in parallel. That is, for example, three light emitting elements may be connected in parallel, and the light emitting elements connected in parallel may be connected in series to constitute the light emitting unit 200.

정전류 다이오드(300)는 발광부(200)와 제 2 노드(N2) 사이에 적어도 하나가 직렬 연결된다. 정전류 다이오드(300)는 전원 변환부(100)에 의해 변환된 직류 전원의 전압을 강하시키고, 전류를 제어하는 기능을 한다. 즉, 정전류 다이오드(300)는 도 2의 특성 그래프에 도시된 바와 같이 1V 이하의 저전압에서 100V 이상의 고전압까지 일정한 전류(Ip)를 공급한다. 예를들어 정전류 다이오드(300)는 발광부(300)의 구동에 필요한 10∼20mA 전류를 공급한다. 또한, 정전류 다이오드(300)의 구동을 위해 소정의 전압이 필요한데, 발광부(200)의 구동에 필요한 전압 이외의 나머지 전압이 정전류 다이오드(300)의 구동을 위한 전압이 된다. 따라서, 정전류 다이오드(300)에 의해 직류 전압이 강하된다. 예를들어, 110V의 직류 전압이 인가되고 20개의 발광 소자(201 내지 20n)가 구동하기 위해 68V의 전압이 필요한 경우 정전류 다이오드(300)는 나머지 42V의 전압을 소비하게 된다. 또한, 정전류 다이오드(300)는 적어도 하나가 연결될 수 있는데, 정전류 다이오드(300)에 필요한 전압의 마진을 주기 위해 복수개를 직렬 연결할 수도 있다. 이러한 정전류 다이오드(300)의 수는 직류 전압과 발광부(200)의 구동에 필요한 전압, 그리고 정전류 다이오드(300)에 필요한 전압 등을 고려하여 조절할 수 있다. 따라서, 종래의 캐패시터, 저항, 트랜지스터 등의 번잡한 회로 구성을 단일 정전류 다이오드(300)를 이용하여 대체할 수 있고, 전원 변동, 부하 변동, 리풀(refull) 전압에 관계없이 정전류를 공급할 수 있다.At least one constant current diode 300 is connected in series between the light emitting unit 200 and the second node N2. The constant current diode 300 functions to drop the voltage of the DC power converted by the power converter 100 and to control the current. That is, the constant current diode 300 supplies a constant current Ip from a low voltage of 1V or less to a high voltage of 100V or more, as shown in the characteristic graph of FIG. 2. For example, the constant current diode 300 supplies a 10 to 20 mA current required for driving the light emitting unit 300. In addition, a predetermined voltage is required for driving the constant current diode 300, and the remaining voltage other than the voltage required for driving the light emitting unit 200 becomes a voltage for driving the constant current diode 300. Thus, the DC voltage is dropped by the constant current diode 300. For example, when a DC voltage of 110V is applied and a voltage of 68V is required to drive 20 light emitting devices 201 to 20n, the constant current diode 300 consumes the remaining 42V. In addition, at least one constant current diode 300 may be connected, and a plurality of constant current diodes 300 may be connected in series to give a margin of a voltage required for the constant current diode 300. The number of the constant current diode 300 may be adjusted in consideration of a DC voltage, a voltage required for driving the light emitting unit 200, a voltage required for the constant current diode 300, and the like. Therefore, a complicated circuit configuration such as a capacitor, a resistor, a transistor, and the like can be replaced using a single constant current diode 300, and a constant current can be supplied regardless of power supply fluctuation, load fluctuation, and refull voltage.

상기와 같은 본 발명의 일 실시 예에 따른 발광 장치는 제 1 노드(N1)와 제 3 노드(N3)에 교류 전원을 인가하면 순방향 전압일 때 제 2 다이오드(D2)와 제 4 다이오드(D4)는 온 상태가 되고, 제 1 다이오드(D1)와 제 3 다이오드(D3)는 오프 상태가 된다. 따라서, 제 1 다이오드(D1)는 제 1 노드(N1)에 인가된 전류에 대해 역바이어스이므로 전류가 흐르지 못하고, 제 4 다이오드(D4)로 전류가 흐르게 된다. 또한, 제 4 다이오드(D4)로 흐른 전류는 제 3 다이오드(D3)에 대해 역바이어스이므로 발광부(200)로 흐르게 된다. 이후, 발광부(200)에 인가된 전류는 정전류 다이오드(300)를 통해 제 2 다이오드(D2)로 나가게 된다.In the light emitting device according to the exemplary embodiment as described above, when AC power is applied to the first node N1 and the third node N3, the second diode D2 and the fourth diode D4 when the voltage is forward voltage. Is turned on, and the first diode D1 and the third diode D3 are turned off. Therefore, since the first diode D1 is reverse biased with respect to the current applied to the first node N1, current does not flow, and current flows to the fourth diode D4. In addition, since the current flowing through the fourth diode D4 is reverse biased with respect to the third diode D3, the current flows to the light emitting unit 200. Thereafter, the current applied to the light emitting unit 200 exits to the second diode D2 through the constant current diode 300.

또한, 제 1 노드(N1)와 제 3 노드(N3)에 인가된 전압이 역방향 전압일 때는 제 1 다이오드(D1)와 제 3 다이오드(D3)는 온 상태가 되고, 제 2 다이오드(D2)와 제 4 다이오드(D4)는 오프 상태가 된다. 따라서, 인가된 전류는 제 2 다이오드(D2)로 흐르지 못하고 제 3 다이오드(D3)로 흐른다. 제 3 다이오드(D3)로 흐른 전류에 대해 제 4 다이오드(D4)는 역바이어스이므로, 전류는 제 4 노드(N4)를 지나 발광부(200)로 흐르게 된다. 이후, 발광부(200)에 인가된 전류는 정전류 다이오드(300)를 통해 제 1 다이오드(D1)로 나가게 된다.In addition, when the voltages applied to the first node N1 and the third node N3 are reverse voltages, the first diode D1 and the third diode D3 are turned on, and the second diode D2 The fourth diode D4 is turned off. Therefore, the applied current does not flow to the second diode D2 but flows to the third diode D3. Since the fourth diode D4 is reverse biased with respect to the current flowing through the third diode D3, the current flows through the fourth node N4 to the light emitting unit 200. Thereafter, the current applied to the light emitting unit 200 exits to the first diode D1 through the constant current diode 300.

즉, 순방향 전압일 때 제 2 및 제 4 다이오드(D2 및 D4)가 온되어 역방향 전압을 걸러주게 되며, 역방향 전압일 때 제 1 및 제 3 다이오드(D1 및 D3)가 온되어 역방향 전압을 순방향 전압으로 바꿔주게 되어 외부에서 인가된 교류 전압은 반파 정류된다.That is, the second and fourth diodes D2 and D4 are turned on to filter the reverse voltage when the voltage is forward, and the first and third diodes D1 and D3 are turned on when the reverse voltage is used to convert the reverse voltage to the forward voltage. The AC voltage applied from the outside is half-wave rectified.

한편, 정전류 다이오드(300)를 직병렬 연결함으로써 전류를 증가시킬 수 있는데, 도 3에 도시된 바와 같이 정전류 다이오드(300A 및 300B)를 직병렬 연결함으 로써 전류를 도 1에 비해 2배 증가시킬 수 있고, 정전류 다이오드(300A 및 300B)에 필요한 전압 마진을 줄 수 있다. 즉, 발광부(200)의 구동에 필요한 전류가 20∼40mA이고 도 1의 회로를 이용하는 경우 정전류 다이오드(300A 및 300B)를 직병렬 연결하여 이용할 수 있다. 두개의 정전류 다이오드(300A 및 300B)를 직병렬 연결함으로써 전류를 도 1의 회로에 비해 2배 증가시킬 수 있다. 따라서, 정전류 다이오드의 병렬 연결 수에 따라 전류를 증가시킬 수 있다.On the other hand, the current can be increased by connecting the constant current diode 300 in parallel and in parallel, as shown in Figure 3 by connecting the constant current diodes 300A and 300B in parallel and in parallel can increase the current 2 times compared to FIG. And the voltage margin required for the constant current diodes 300A and 300B. That is, when the current required for driving the light emitting unit 200 is 20 to 40 mA and the circuit of FIG. 1 is used, the constant current diodes 300A and 300B may be connected in series and in parallel. By connecting two constant current diodes 300A and 300B in parallel and in parallel, the current can be increased twice as much as in the circuit of FIG. 1. Therefore, the current can be increased according to the number of parallel connections of the constant current diode.

또한, 본 발명에 따른 발광 장치는 도 4 및 도 5에 도시된 바와 같이 발광부(200)의 입력단과 정전류 다이오드(300)의 출력단 사이, 즉 제 4 노드(N4)와 제 2 노드(N2) 사이에 제너 다이오드(400)가 연결될 수 있다. 제너 다이오드(400)가 연결됨으로써 제 4 노드(N4)를 통해 고전압이 인가되었을 때 발광부(200)로 인가되는 전류를 안정적으로 유지할 수 있다.4 and 5, the light emitting device according to the present invention is provided between the input terminal of the light emitting unit 200 and the output terminal of the constant current diode 300, that is, the fourth node N4 and the second node N2. Zener diode 400 may be connected between them. By connecting the zener diode 400, when a high voltage is applied through the fourth node N4, the current applied to the light emitting unit 200 may be stably maintained.

본 발명의 기술적 사상은 상기 실시 예에 따라 구체적으로 기술되었으나, 상기 실시 예는 그 설명을 위한 것이며, 그 제한을 위한 것이 아님을 주지해야 한다. 또한, 본 발명의 기술분야에서 당업자는 본 발명의 기술 사상의 범위 내에서 다양한 실시 예가 가능함을 이해할 수 있을 것이다.Although the technical spirit of the present invention has been described in detail according to the above embodiment, it should be noted that the above embodiment is for the purpose of description and not for the purpose of limitation. In addition, those skilled in the art will understand that various embodiments are possible within the scope of the technical idea of the present invention.

도 1은 본 발명의 일 실시 예에 따른 발광 장치의 구성도.1 is a block diagram of a light emitting device according to an embodiment of the present invention.

도 2는 본 발명에 이용되는 정전류 다이오드의 전류-전압 특성 그래프.2 is a current-voltage characteristic graph of a constant current diode used in the present invention.

도 3은 본 발명의 다른 실시 예에 따른 발광 장치의 구성도.3 is a configuration diagram of a light emitting device according to another embodiment of the present invention.

도 4 및 도 5는 본 발명의 또다른 실시 예에 따른 발광 장치의 구성도.4 and 5 are configuration diagrams of a light emitting device according to another embodiment of the present invention.

<도면의 주요 부분에 대한 부호의 설명><Explanation of symbols for the main parts of the drawings>

100 : 전원 변환부 200 : 발광부100: power conversion unit 200: light emitting unit

300 : 정전류 다이오드 400 : 제너 다이오드300: constant current diode 400: zener diode

Claims (6)

교류 전원을 정류하여 직류 전압을 생성하는 전원 변환부;A power converter configured to rectify the AC power to generate a DC voltage; 상기 직류 전압에 따라 발광하는 복수의 발광 소자를 포함하는 발광부; 및A light emitting unit including a plurality of light emitting devices emitting light according to the DC voltage; And 상기 직류 전압을 강하시키고 전류를 조절하기 위한 정전류 다이오드를 포함하는 발광 장치.And a constant current diode for lowering the DC voltage and adjusting the current. 제 1 항에 있어서, 상기 전원 변환부는 브리지 정류 회로 또는 교류/직류 변환기를 포함하는 발광 장치.The light emitting device of claim 1, wherein the power converter comprises a bridge rectifier circuit or an AC / DC converter. 제 1 항에 있어서, 상기 정전류 다이오드는 적어도 하나가 상기 발광부 및 전원 변환부 사이에 직렬 연결되는 발광 장치.The light emitting device of claim 1, wherein at least one constant current diode is connected in series between the light emitting unit and the power conversion unit. 제 3 항에 있어서, 상기 정전류 다이오드는 적어도 하나가 상기 발광부 및 전원 변환부 사이에 병렬 연결되는 발광 장치.The light emitting device of claim 3, wherein at least one constant current diode is connected in parallel between the light emitting unit and the power conversion unit. 제 4 항에 있어서, 상기 병렬 연결된 정전류 다이오드에 의해 상기 전류가 증가되는 발광 장치.The light emitting device of claim 4, wherein the current is increased by the parallel connected constant current diodes. 제 1 항에 있어서, 상기 전원 변환부의 출력 단자와 상기 정전류 다이오드의 출력 단자 사이에 접속된 제너 다이오드를 더 포함하는 발광 장치.The light emitting device of claim 1, further comprising a zener diode connected between an output terminal of the power converter and an output terminal of the constant current diode.
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