KR20100126166A - 발광 다이오드 회로 - Google Patents

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KR20100126166A
KR20100126166A KR1020090126674A KR20090126674A KR20100126166A KR 20100126166 A KR20100126166 A KR 20100126166A KR 1020090126674 A KR1020090126674 A KR 1020090126674A KR 20090126674 A KR20090126674 A KR 20090126674A KR 20100126166 A KR20100126166 A KR 20100126166A
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light emitting
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rectifier
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KR1020090126674A
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잉-추 린
신-이 초우
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에버라이트 일렉트로닉스 컴패니 리미티드
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Abstract

발광 다이오드(LED, light emitting diode) 회로가 제공된다. 발광 다이오드 회로는 교류 소스, 정류기, 전압-제한 회로, 및 발광 다이오드 모듈을 포함한다. 상기 교류 소스는 교류 전압을 제공하고, 상기 정류기는 상기 교류 전압에 따라 제 1 정류 전압을 생성한다. 상기 전압-제한 회로에 의해, 상기 제 1 정류 전압의 상한이 지정된 전압에서 실질적으로 제한되고, 상기 전압-제한 회로는 상기 제 1 정류 전압에 따라 상기 지정된 전압보다 낮은 제 2 정류 전압을 생성한다. 상기 발광 다이오드 모듈은 상기 제 2 정류 전압을 수신한다. 따라서, 상기 교류 전압이 불안정할 경우, 상기 발광 다이오드 모듈을 통해 흐르는 전류의 변화가 실질적으로 감소할 수 있다.

Description

발광 다이오드 회로{Light emitting diode circuit}
본 발명은 주로 발광 다이오드(LED, light emitting diode) 회로에 관한 것이며, 보다 구체적으로, 발광 다이오드를 통해 흐르는 전류의 급격한 변화를 방지하는 발광 다이오드 회로에 관한 것이다.
긴 수명, 소형 크기, 높은 진동 및 충격 저항성, 경제적인 전력 소모 등과 같은 다양한 장점들 덕택으로, 발광 다이오드들은 다양한 가전 기기들 및 기구들에 사용되는 지시등들(indicating lights) 또는 광 소스들에 폭넓게 적용되어 왔다. 최근에는, 다색상 및 높은 밝기(high brightness)를 향한 상기 발광 다이오드들이 개발되어 왔다. 따라서, 실외 디스플레이 보드들 및 교통 신호 조명들 등과 같은 곳까지 이들의 적용 분야가 확장되어 왔다. 미래에는, 심지어 상기 발광 다이오드들이 심 전력-절약 및 환경-보호의 기능들을 가지는 주 조명 광 소스가 될 수 있다.
도 1은 종래의 발광 다이오드 회로를 개략적으로 나타내는 회로도이다. 도 2는 종래의 교류(AC, alternating current) 전압의 전압 파형도이다. 도 3은 종래의 정류 전압(rectified voltage)의 전압 파형도이다. 도 1 내지 도 3을 참조하 면, 교류 소스(Vac)는 정류기(BD1)에 교류 전압(AS1)을 제공할 수 있다. 상기 교류 전압(AS1)에 의하여, 상기 정류기(BD1)는, 발광 다이오드들(LED1 내지 LEDN)과 같은 복수의 발광 다이오드들에게 정류 전압(DS1)을 제공할 수 있다. 전류-제한 저항(R1)의 예는 896 Ω 이다. 예를 들어, N = 34 이다.
상기 교류 소스(Vac)에 의해 제공된 상기 교류 전압(AS1)이 불안정할 경우, 상기 발광 다이오드들(LED1 내지 LEDN)을 통해 흐르는 전류는 또한 급격한 변화를 경험하고, 따라서 상기 발광 다이오드들(LED1 내지 LEDN)은 실질적으로 큰 밝기 변동(variation) 및 색상 온도 편차(color temperature deviation)를 가질 수 있음에 유의하여야 한다. 예를 들어, 이상적으로 상기 교류 소스(Vac)는 110V의 교류 전압(AS1)을 제공하지만, 실제로는, 상기 교류 전압(AS1)은 100V 내지 120V 사이에서 변화할 수 있다.
도 4는 서로 다른 복수의 종래의 정류 교류 전압들의 전압 파형도이다. 도 1 내지 도 4를 참조하면, 상기 교류 전압(AS1)이 100V 내지 120V 사이에서 변화하는 경우, 상기 정류 전압(DS1) 또한 도 4에 도시된 커브 C1 내지 C2 사이에서 변화한다. 상기 정류 전압(DS1)의 급격한 변화들은 상기 발광 다이오드들(LED1 내지 LEDN)을 통해 흐르는 전류의 실질적인 변동을 초래한다. 발광 다이오드들(LED1 내지 LEDN)을 통해 흐르는 전류의 RMS(root mean square) 전류 변동 값은 (26.53/15.194) ≒ 1.75 배와 같이 계산될 수 있다. 결국, 이 RMS 전류 변동 값은 실질적인 상기 발광 다이오드들(LED1 내지 LEDN)에 대한 색상 온도 편차 및 밝기 변동을 초래한다.
차트 1 : 도 1에 따른 실험 데이터
Figure 112009078390853-PAT00001
이상의 고려사항들에 비추어, 발광 다이오드 산업에서, 발광 다이오드 밝기 변동 및 색상 온도 편차와 같은 문제들을 극복하는 것은, 발광 다이오드 전류 변동의 실질적인 개선들 및 복수의 전압 공급 환경들 하에서의 전압 안정성을 필요로 한다.
따라서 본 발명이 해결하고자 하는 과제는 발광 다이오드를 통해 흐르는 전류의 급격한 변화들을 방지하는 발광 다이오드 회로를 제공하는 것이다.
본 발명은 교류 소스, 정류기, 전압-제한 회로 및 발광 다이오드 모듈을 포함하는 발광 다이오드 회로를 제공한다. 상기 교류 소스는 교류 전압을 제공한다. 상기 정류기는 상기 교류 소스와 연결되고, 상기 정류기는 상기 교류 소스에 의해 제공된 상기 교류 전압에 따라 제 1 정류 전압을 생성한다. 상기 전압-제한 회로는 상기 정류기와 연결되고, 상기 전압-제한 회로는 상기 제 1 정류 전압의 상한을 지정된 전압으로 실질적으로 제한한다. 상기 제 1 정류 전압에 따르면, 상기 전압-제한 회로는 상기 지정된 전압보다 낮은 제 2 정류 전압을 생성한다. 상기 발광 다이오드 모듈은 상기 전압-제한 회로와 연결되고, 상기 발광 다이오드 모듈은 상기 제 2 정류 전압을 수신할 수 있다.
상기 제 1 정류 전압에 따르면, 상기 전압-제한 회로는 상기 지정된 전압보다 낮은 제 2 정류 전압을 생성한다. 상기 발광 다이오드 모듈은 상기 전압-제한 회로와 연결되고, 상기 발광 다이오드 모듈은 제 2 정류 전압을 수신할 수 있다.
본 발명의 일 실시예에서, 상기 발광 다이오드 회로는 트라이액 조광기를 더 포함한다. 상기 트라이액 조광기는 상기 교류 소스와 상기 정류기 사이에 연결된다.
본 발명의 일 실시에에서, 상기 정류기는 풀-브릿지 정류기이다.
본 발명의 일 실시예에서, 상기 전압-제한 회로는 트랜지스터를 포함한다. 상기 트랜지스터의 콜렉터 단자는 상기 정류기의 출력 단자와 연결된다. 상기 트랜지스터의 에미터 단자는 상기 발광 다이오드 모듈의 입력 단자와 연결된다. 상기 트랜지스터의 베이스 단자는 전압과 연결된다.
본 발명의 일 실시예에서, 상기 전압-제한 회로는 트랜지스터, 전류-제한 저항, 및 제너 다이오드를 포함한다. 상기 트랜지스터의 콜렉터 단자는 상기 정류기의 상기 출력 단자와 연결된다. 상기 트랜지스터의 에미터 단자는 상기 발광 다이오드 모듈의 상기 입력 단자와 연결된다. 상기 전류-제한 저항의 제 1 단자는 상기 정류기의 상기 출력 단자와 연결된다. 상기 전류-제한 저항의 제 2 단자는 상기 트랜지스터의 상기 베이스 단자와 안결된다. 상기 제너 다이오드의 애노드 단자는 상기 발광 다이오드 모듈의 출력 단자와 연결된다. 상기 제너 다이오드의 캐소드 단자는 상기 트랜지스터의 상기 베이스 터미널과 연결된다.
나아가, 본 발명의 다른 실시예에서, 상기 전압-제한 회로는 가변 저항을 더 포함할 수 있다. 상기 가변 저항은 상기 트랜지스터의 상기 베이스 단자와 상기 제너 다이오드의 상기 캐소드 단자 사이에 연결된다. 본 발명의 다른 실시예에서, 상기 전압-제한 회로는 서미스터를 더 포함할 수 있다. 상기 서미스터는 상기 트랜지스터의 상기 베이스 단자와 상기 제너 다이오드의 상기 캐소드 단자 사이에 연결된다.
본 발명의 일 실시예에서, 상기 전압-제한 회로는 복수의 트랜지스터들. 전 류-제한 저항, 및 제너 다이오드를 포함한다. 상기 트랜지스터들 각각의 콜렉터 단자는 상기 정류기의 상기 출력 단자와 연결된다. 상기 트랜지스터들 각각의 에미터 단자는 상기 발광 다이오드 모듈 내 직렬로 연결된 발광 다이오드들의 복수의 집합들의 입력 단자와 연결된다. 상기 전류-제한 저항의 상기 제 1 단자는 상기 정류기의 상기 출력 단자와 연결된다. 상기 전류 제한 저항의 상기 제 2 단자는 상기 트랜지스터들 각각의 베이스 터미널과 연결된다. 상기 제너 다이오드의 상기 애노드 단자는 직렬로 연결된 발광 다이오드들의 집합 각각의 출력 단자와 연결된다. 상기 제너 다이오드의 상기 캐소드 단자는 상기 트랜지스터들 각각의 상기 베이스 단자와 연결된다.
본 발명의 일 실시예에서, 상기 발광 다이오드 모듈은 저항 및 직렬로 연결된 발광 다이오드들의 집합을 포함한다. 상기 저항의 제 1 단자는 상기 전압-제한 회로와 연결된다. 직렬로 연결된 발광 다이오드들의 상기 집합의 입력 단자는 상기 저항의 제 2 단자와 연결된다. 직렬로 연결된 발광 다이오드들의 상기 집합의 출력 단자는 전압과 연결된다.
본 발명의 일 실시예에서, 상기 발광 다이오드 모듈은 제너 다이오드 및 직렬로 연결된 발광 다이오드들의 집합을 포함한다. 상기 제너 다이오드의 상기 캐소드 단자는 상기 전압-제한 회로와 연결된다. 직렬로 연결된 발광 다이오드들의 상기 집합의 상기 입력 단자는 상기 제너 다이오드의 상기 애노드 단자와 연결되고, 직렬로 연결된 발광 다이오드들의 상기 집합의 상기 출력 단자는 전압과 연결된다.
본 발명의 일 실시예에서, 상기 발광 다이오드 모듈은 정전류 다이오드 및 직렬로 연결된 발광 다이오드들의 집합을 포함한다. 상기 정전류 다이오드의 애노드 단자는 상기 전압-제한 회로와 연결된다. 직렬로 연결된 발광 다이오드들의 상기 집합의 상기 입력 단자는 상기 정전류 다이오드의 캐소드 단자와 연결된다. 직렬로 연결된 발광 다이오드들의 상기 집합의 상기 출력 단자는 전압과 연결된다.
본 발명의 일 실시예에서, 상기 발광 다이오드 모듈은 가변 저항 및 직렬로 연결된 발광 다이오드들의 집합을 포함한다. 상기 가변 저항의 제 1 단자는 상기 전압-제한 회로와 연결된다. 직렬로 연결된 발광 다이오드들의 상기 집합의 상기 입력 단자는 상기 가변 저항의 제 2 단자와 연결된다. 직렬로 연결된 발광 다이오드들의 상기 출력 단자는 전압과 연결된다.
본 발명의 일 실시예에서, 상기 발광 다이오드 모듈은 서미스터 및 직렬로 연결된 발광 다이오드들의 집합을 포함한다. 상기 서미스터의 제 1 단자는 상기 전압-제한 회로와 연결된다. 직렬로 연결된 발광 다이오드들의 상기 집합의 상기 입력 단자는 상기 서미스터의 제 2 단자와 연결된다. 직렬로 연결된 발광 다이오드들의 상기 출력 단자는 전압과 연결된다.
본 발명의 일 실시예에서, 상기 발광 다이오드 모듈은 저항, 직렬로 연결된 발광 다이오드들의 집합, 및 전계 효과 트랜지스터를 포함한다. 상기 저항의 상기 제 1 단자는 상기 전압-제한 회로와 연결된다. 직렬로 연결된 발광 다이오드들의 상기 집합의 상기 입력 단자는 상기 저항의 상기 제 2 단자와 연결된다. 상기 전계 효과 트랜지스터의 드레인 단자는 직렬로 연결된 발광 다이오드들의 상기 집합 의 상기 출력 단자와 연결된다. 상기 전계 효과 트랜지스터의 소스 단자는 전압과 연결된다. 상기 전계 효과 트랜지스터의 게이트 단자는 펄스-폭 변조 신호를 수신한다.
요약하면, 본 발명의 실시예들은 발광 다이오드 모듈에 제공된 전압의 상한을 지정된 전압으로 실질적으로 제한하는 전압-제한 회로를 제공할 수 있다. 결과적으로, 상기 발광 다이오드 모듈을 통해 흐르는 전류의 급격한 변화들이 실질적으로 감소한다. 나아가, 발광 다이오드 밝기 변동 및 색상 온도 편자가 실질적으로 개선된다.
이하에서는 본 발명의 상기 특징들 및 장점들이 더욱 잘 이해될 수 있도록, 첨부된 도면들과 함께 다양한 실시예들이 구체적으로 설명된다.
도 5는 본 발명의 제 1 실시예에 따른 발광 다이오드 회로를 개략적으로 나타낸 회로도이다. 도 5를 참조하면, 본 발명의 현재 실시예에서, 발광 다이오드 회로(10)는 교류 소스(Vac), 정류기(DB1), 전압-제한 회로(30), 및 발광 다이오드 모듈(50)을 포함한다. 상기 교류 소스(Vac)는 상기 정류기(DB1)와 연결되고, 상기 교류 소스(Vac)는 상기 정류기(DB1)에 교류 전압(AS1)을 제공할 수 있다. 상기 정류기(DB1)는 상기 전압-제한 회로(30)와 연결된다. 도 3에서 도시된 정류 전압과 유사한 정류 전압을 상기 전압-제한 회로(30)에 제공하기 위해, 상기 정류기(DB1)는 예를 들어, 상기 교류 전압(AS1)을 정류하는 풀-브릿지 정류기(fill-bridge rectifier)일 수 있다.
상기 전압-제한 회로(30)는 상기 발광 다이오드 모듈(50)과 연결됨에 유의하여야 한다. 상기 전압-제한 회로(30)는 상기 정류 전압(DS1)에 대한 상한을 지정된 전압(rated voltage)으로 실질적으로 제한할 수 있고, 상기 정류 전압(DS1)에 의해, 상기 전압-제한 회로(30)는 또한 상기 발광 다이오드 모듈(50)에 전술한 지정된 전압보다 낮은 정류 전압(DS2)를 제공할 수 있다.
본 발명의 실시예에서, 상기 전압-제한 회로(30)는 전류-제한 저항(R1), 트랜지스터(Q1), 및 제너 다이오드(Zener diode, ZD1)을 포함한다. 전류-제한 저항(R1)의 예는 10 KΩ 이다. 예를 들어, 상기 트랜지스터(Q1)는 바이폴라 정션 트랜지스터(bipolar junction transistor)일 수 있다. 예를 들어, 상기 제너 다이오드(ZD1)의 역방향 항복전압(reverse breakdown voltage)은 132V 이나, 이에 제한되는 것은 아니다. 따라서, 상기 트랜지스터(Q1)는 131.3V 보다 낮은 정류 전압(DS2)을 상기 발광 다이오드 모듈(50)에 제공할 수 있다. 다시 말해, 본 발명의 실시예에 대한 지정된 전압은 131.3 V 이다.
본 발명의 실시예에서, 상기 발광 다이오드 모듈(50)은 전류-제한 저항(R2) 및 상기 발광 다이오드들(LED1 내지 LEDN)을 포함할 수 있고, 상기 발광 다이오드들(LED1 내지 LEDN)은 직렬로 연결된 발광 다이오드들의 집합을 형성할 수 있다. 예를 들어, 상기 전류-제한 저항(R2)은 128 Ω일 수 있다. 예를 들어, N = 34 이지만, 본 발명의 다른 실시예들이 이에 제한되는 것은 아님에 유의하여야 하고, 따라서 상기 발광 다이오드들(LED1 내지 LEDN)은 여기에 설명되지 않은 다른 개수들 일 수 있다.
도 6은 본 발명의 제 1 실시예에 따른 서로 다른 복수의 정류 교류 전압들의 전압 파형도이다. 도 5 및 도 6을 참조하면, 상기 교류 전압(AS1)이 100V 내지 120V 사이에서 변화하는 경우, 상기 정류 전압(DS2)은 도 6에 도시된 커브 C3 내지 C4 사이에서 변화한다. 하기 차트 2에 나타난 바와 같이, 상기 교류 전압(AS1)이 100V 내지 120V 사이에서 변화하는 경우, 상기 발광 다이오드들(LED1 내지 LEDN)을 통해 흐르는 전류의 RMS 전류 변동 값은 약 (27.28/22.1) 또는 1.26배 이고, 상기 RMS 전류 변동 값은 차트 1에서 나타난 값보다 실질적으로 작다. 본 발명의 실시예들에서, 상기 제너 다이오드(ZD1)의 역방향 항복 전압이 작을수록, 상기 입력 전압(AS1)이 변화할 경우 상기 전류는 더욱 적게 변화함에 유의하여야 한다. 그러나, 실질적으로 작은 역방향 항복 전압을 가지는 상기 제너 다이오드(ZD1)는 실질적으로 큰 에너지 손실을 초래할 수 있고, 따라서 전류 변동과 에너지 손실 사이의 선택이 비교될 수 있다.
차트 2 : 도 2에 따른 실험 데이터
Figure 112009078390853-PAT00002
당해 기술분야의 통상의 지식을 가진 자들은 발광 다이오드 밝기와 상기 발광 다이오드를 통해 흐르는 전류가 직접적으로 연관됨을 인지하여야 한다. 본 발명의 실시예에서, 상기 교류 전압(AS1)이 100V 내지 120V 사이에서 변화하는 경우, 상기 발광 다이오드들(LED1 내지 LEDN)을 통해 흐르는 전류의 상기 RMS 전류 변동 값은 약 1.26 배이다. 종래의 기술들과 비교하여, 본 발명의 실시예는 실질적으로 발광 다이오드 밝기 변동 및 색상 온도 편차와 같은 문제들을 실질적으로 개선시킨다.
비록 상술한 실시예가 발광 다이오드 회로의 가능한 종류를 개시하였으나, 당해 기술분야의 통상의 지식을 가진 자들은 다른 제조자들이 다른 설계들의 발광 다이오드 회로들을 개발할 수 있음을 인지할 수 있고, 본 발명의 응용분야는 이 종류에 한정되지 않아야 한다. 다시 말해, 전압-제한 회로가 발광 다이오드 모듈에 제공된 전압을 지정된 전압으로 제한하는 한, 이러한 구현들은 본 발명의 사상으로 부터 벗어나지 않는다. 당해 기술분야의 통상의 지식을 가진 자들이 본 발명을 더욱 이해하고 구체화할 수 있도록, 다른 일부 실시예들이 추가적으로 논의된다.
본 발명의 상술한 실시예에서, 비록 전류-제한 저항들(R1, R2) 및 상기 제너 다이오드(ZD1)이 각각 단일 구성요소로 구현될 수 있지만, 본 발명은 그에 제한되는 것은 아니다. 본 발명의 다른 실시예들에서, 상기 전류-제한 저항들(R1, R2) 및 상기 제너 다이오드(ZD1)는 직렬 또는 병렬로 연결된 복수의 구성요소들로 구현될 수 있다. 비록 상기 정류기(DB1)가 풀-브릿지 정류기로서 예시되었으나, 본 발명은 그에 제한되는 것은 아니다. 본 발명의 다른 실시예들에서, 상기 정류기(BD1)는 다른 방법으로 구현될 수 있다. 예를 들어, 상기 정류기(DB1)는 커패시터를 이용한 하프-브릿지 정류기로 구현될 수 있다. 비록 상기 전류-제한 저항(R1)이 10 KΩ으로 예시되었고, 상기 전류-제한 저항(R2)이 218 KΩ으로 예시되었으나, 그럼에도 불구하고, 본 발명은 여기에 개시된 실시예들에 한정되는 것으로 이해되어서는 안된다. 본 발명의 다른 실시예들에서, 상기 전류-제한 저항들(R1, R2)을 대신하기 위해, 다른 저항 값들의 전류-제한 저항들이 구현될 수 있다.
또한, 비록 상기 지정된 전압이 도시적인 예로서 131.3V로 설정되었으나, 본 발명은 그에 제한되는 것은 아니다. 본 발명의 다른 실시예들에서, 당해 기술분야의 통상의 지식을 가진 자들은 상기 지정된 전압을 그들이 적합하다고 보는 정도로 변화시킬 수 있다. 예를 들어, 상기 지정된 전압을 변화시키기 위해, 상기 제너 다이오드(ZD1)의 상기 역방향 항복 전압이 변화될 수 있다. 다른 예는, 상기 지정된 전압을 변화시키기 위해, 상기 트랜지스터(Q1)의 베이스 단자(base terminal)에 제공된 기준 전압을 변화시키는 것이다.
보다 구체적으로, 본 발명의 제 1 실시예에서, 도 5에 도시된 상기 전압-제한 회로(30) 및 상기 발광 다이오드 모듈(50)은 단지 예시적인 실시예만을 나타내며, 본 발명은 그에 제한되는 것은 아니다. 본 발명의 다른 실시예들에서, 당해 기술분야의 통상의 지식을 가진 자들은 상기 전압-제한 회로(30) 및 상기 발광 다이오드(50)의 구현들을 그들이 적합하다고 보는 정도로 변화시킬 수 있다.
예를 들어, 도 7은 본 발명의 제 2 실시예에 따른 발광 다이오드 회로를 개략적으로 나타낸 회로도이다. 도 5 및 도 7을 참조하면, 발광 다이오드 회로(11)는 상기 발광 다이오드 회로(10)와 유사하다. 두 회로들 사이의 차이점들은, 발광 다이오드 회로(11)가, 전압-제한 회로(31) 및 발광 다이오드 모듈(51)을 포함하는 복수의 병렬 구성요소들을 가지는 구조를 가진다는 것으로부터 기인한다. 본 발명의 실시예에서, 상기 전압-제한 회로(31)는 상기 전류-제한 저항(R1), 상기 제너 다이오드(ZD1), 및 본 실시예에서의 트랜지스터들(Q1 내지 Q3)과 같은 복수의 트랜지스터들을 포함할 수 있다. 상기 발광 다이오드 모듈(51)은, 본 발명의 실시예에서의 직렬로 연결된 발광 다이오드들의 세 개의 집합들과 같은, 직렬로 연결된 발광 다이오드들의 복수의 집합들을 포함할 수 있다. 직렬로 연결된 발광 다이오드들의 제 1 집합은 전류-제한 저항(R2-1) 및 발광 다이오드들(LED11 내지 LED1N)에 의해 형성될 수 있다. 직렬로 연결된 발광 다이오드들의 제 2 집합은 전류-제한 저항(R2-2) 및 발광 다이오드들(LED21 내지 LED2N)에 의해 형성될 수 있다. 직렬로 연결된 발광 다이오드들의 제 3 집합은 전류-제한 저항(R2-3) 및 발광 다이오드 들(LED31 내지 LED3N)에 의해 형성될 수 있다. 따라서, 제 1 실시예와 유사한 효과가 실실적으로 달성될 수 있다.
도 8은 본 발명의 제 3 실시예에 따른 발광 다이오드 회로를 개략적으로 나타낸 회로도이다. 도 5 및 도 8을 참조하면, 발광 다이오드 회로(12)는 상기 발광 다이오드 회로(10)와 유사하다. 두 회로들 사이의 차이점들은 상기 발광 다이오드 회로(12)의 전압-제한 회로(32)로부터 기인한다. 본 발명의 실시예에서, 상기 전압-제한 회로(32)는 상기 정류기(DB1)와 상기 발광 다이오드 모듈(50) 사이에 연결된 트랜지스터(Q1)를 포함할 수 있다. 상기 트랜지스터(Q1)의 베이스 단자는 기준 전압(VCC)과 연결된다. 또한, 상기 기준 전압(VDD)의 변동들에 따라, 상기 발광 다이오드들(LED1 내지 LEDN)의 밝기가 조절될 수 있다.
도 9는 본 발명의 제 4 실시예에 따른 발광 다이오드 회로를 개략적으로 나타낸 회로도이다. 도 5 및 도 9를 참조하면, 발광 다이오드 회로(13)는 상기 발광 다이오드 회로(10)와 유사하다. 두 회로들 사이의 차이점들은 발광 다이오드 모듈(52)로부터 기인한다. 본 발명의 실시예에서, 상기 발광 다이오드 모듈(52)는 정전류 다이오드(current regulative diode, CRD1) 및 상기 발광 다이오드들(LED1 내지 LEDN)을 포함한다. 정전류 다이오드(CRD1)는 전류-제한 저항들을 대신할 수 있다. 본 발명의 다른 실시예들에서, 소정의 전류 레벨 하에서 상기 발광 다이오드 모듈(52)의 전류를 유지하기 위해, 복수의 정전류 다이오드들이 직렬 또는 병렬 구성으로 구현될 수 있다. 상기 제너 다이오드(ZD1)는 상기 전압을 소정의 적합한 범위로 제한할 수 있고, 따라서 상기 정전류 다이오드에서의 전압 변동은 구성요소 의 과열로 인한 파손을 일으킬 정도로 너무 크지 않다.
도 10은 본 발명의 제 5 실시예에 따른 발광 다이오드 회로를 개략적으로 나타낸 회로도이다. 도 5 및 도 10을 참조하면, 발광 다이오드 회로(14)는 상기 발광 다이오드 회로(10)와 유사하다. 두 회로들 사이의 차이점들은 발광 다이오드 모듈(53)로부터 기인한다. 본 발명의 실시예에서, 상기 발광 다이오드 모듈(53)은 제너 다이오드(ZD2) 및 상기 발광 다이오드들(LED1 내지 LEDN)을 포함한다. 상기 제너 다이오드(ZD2)는 전류-제한 저항들을 대신할 수 있다. 만일 저항(R2)이 상기 제너 다이오드(ZD2)에 의해 교체될 경우, 상기 발광 다이오드 모듈(53)이 구성요소의 과열로 인한 파손을 겪는 것을 방지하기 위해, 상기 제너 다이오드(ZD2)는 점들 A와 B 상의 잔류 전압 변동들을 흡수할 수 있다.
도 11은 본 발명의 제 6 실시예에 따른 발광 다이오드 회로를 개략적으로 나타낸 회로도이다. 도 5 및 도 11을 참조하면, 발광 다이오드 회로(15)는 상기 발광 다이오드 회로(10)와 유사하다. 두 회로들 사이의 차이점들은 발광 다이오드 모듈(54)로부터 기인한다. 본 발명의 실시예에서, 상기 발광 다이오드 모듈(53)은 가변 저항(VR1) 및 상기 발광 다이오드들(LED1 내지 LEDN)을 포함한다. 가변 저항(VR1)은 전류-제한 저항으로서 사용될 수 있다. 또한, 상기 가변 저항(VR1)을 조절함으로써, 상기 발광 다이오드들(LED1 내지 LEDN)의 밝기가 변화될 수 있다. 따라서, 본 실시예는 본 발명의 제 1 실시예와 유사한 효과를 달성할 뿐만 아니라, 본 실시예는 또한 주변의 온도에 따라 상기 발광 다이오드들(LED1 내지 LEDN)의 밝기를 조절하는 능력을 추가적으로 달성한다.
본 발명의 다른 실시예에서, 도 11에 도시된 상기 가변 저항(VR1)은 또한 서미스터(thermistor)에 의해 교체될 수 있음에 유의하여야 한다. 따라서, 본 실시예는 본 발명의 제 1 실시예와 유사한 효과를 달성할 뿐만 아니라, 본 실시예는 또한 상기 발광 다이오드들(LED1 내지 LEDN)의 밝기를 조절하는 능력을 추가적으로 달성한다.
도 12는 본 발명의 제 7 실시예에 따른 발광 다이오드 회로를 개략적으로 나타낸 회로도이다. 도 5 및 도 12를 참조하면, 발광 다이오드 회로(16)는 상기 발광 다이오드 회로(10)와 유사하다. 두 회로들 사이의 차이점들은 전압-제한 회로(33)로부터 기인한다. 본 발명의 실시예에서, 상기 전압-제한 회로(33)는 가변 저항(VR1), 상기 전류-제한 저항(R1), 상기 트랜지스터(Q1), 및 상기 제너 다이오드(ZD1)를 포함한다. 상기 가변 저항(VR1)을 조절함으로써, 그에 따라 상기 트랜지스터(Q1)의 베이스 단자의 전압이 변화할 수 있고, 따라서 상기 발광 다이오드들(LED1 내지 LEDN)의 밝기가 조절될 수 있다. 따라서, 본 실시예는 본 발명의 제 1 실시예와 유사한 효과를 달성할 뿐만 아니라, 본 실시예는 또한 상기 발광 다이오드들(LED1 내지 LEDN)의 밝기를 조절하는 능력을 추가적으로 달성한다.
본 발명의 다른 실시예에서, 도 12에 도시된 상기 가변 저항(VR1)은 또한 서미스터(thermistor)에 의해 교체될 수 있음에 유의하여야 한다. 따라서, 본 실시예는 본 발명의 제 1 실시예와 유사한 효과를 달성할 뿐만 아니라, 본 실시예는 또한 주변의 온도에 따라 상기 발광 다이오드들(LED1 내지 LEDN)의 밝기를 조절하는 능력을 추가적으로 달성한다.
도 13은 본 발명의 제 8 실시예에 따른 발광 다이오드 회로를 개략적으로 나타낸 회로도이다. 도 5 및 도 13을 참조하면, 발광 다이오드 회로(17)는 상기 발광 다이오드 회로(10)와 유사하다. 두 회로들 사이의 차이점들은 발광 다이오드 모듈(55)로부터 기인한다. 본 발명의 실시예에서, 상기 발광 다이오드 모듈(55)은 트랜지스터(Q4), 전류-제한 저항(R2), 및 상기 발광 다이오드들(LED1 내지 LEDN)을 포함한다. 상기 트랜지스터(Q4)의 게이트 단자는 펄스-폭 변조(pulse-width modulated, PWM) 신호를 수신할 수 있다. 상기 발광 다이오드들(LED1 내지 LEDN)의 밝기는 상기 펄스-폭 변조 신호의 사이클 내 변화들에 따라 조절될 수 있다. 따라서, 본 실시예는 본 발명의 제 1 실시예와 유사한 효과를 달성할 뿐만 아니라, 본 실시예는 또한 상기 발광 다이오드들(LED1 내지 LEDN)의 밝기를 조절하는 능력을 추가적으로 달성한다.
도 14는 본 발명의 제 9 실시예에 따른 발광 다이오드 회로를 개략적으로 나타낸 회로도이다. 도 5 및 도 14를 참조하면, 발광 다이오드 회로(18)는 상기 발광 다이오드 회로(10)와 유사하다. 두 회로들 사이의 차이점들은 트라이액 조광기(triac dimmer, 70)를 더 포함하는 상기 발광 다이오드 회로(18)로부터 기인한다. 상기 트라이액 조광기(70)는 상기 교류 소스(Vac)와 상기 정류기(DB1) 사이에 연결된다. 따라서. 본 발명의 실시예는 상기 발광 다이오드들(LED1 내지 LEDN)의 밝기의 조절들을 제공한다. 도 15는 도 14에 도시된 트라이액 조광기가 전체 사이클 동안 도전상태(conductive)일 때 상기 교류 전압(AS2)의 전압 파형도이다. 도 16은 도 14에 도시된 트라이액 조광기가 전체 사이클 동안 도전상태일 때 상기 정 류 전압(DS4)의 전압 파형도이다. 도 17은 도 14에 도시된 트라이액 조광기가 절반 사이클 동안 도전상태일 때 상기 교류 전압(AS2)의 전압 파형도이다. 도 18은 도 14에 도시된 트라이액 조광기가 절반 사이클 동안 도전상태일 때 상기 정류 전압(DS4)의 전압 파형도이다. 도 19는 도 14에 도시된 트라이액 조광기가 4분의1 사이클 동안 도전상태일 때 상기 교류 전압(AS2)의 전압 파형도이다. 도 20은 도 14에 도시된 트라이액 조광기가 4분의1 사이클 동안 도전상태일 때 상기 정류 전압(DS4)의 전압 파형도이다.
도 15 내지 도 20의 전압 파형도들을 비교하면, 상기 도면들은, 전체 사이클부터 4분의1 사이클까지 동작하도록 상기 트라이액 조명기(70)를 변화시킴으로써, 상기 교류 전압(AS2)이 조절됨을 보여준다. 따라서, 본 발명의 실시예는, 상기 발광 다이오드들(LED1 내지 LEDN)의 밝기를 변화시키기 위한 상기 교류 전압(AS2)의 조절들을 수행하도록, 상기 트라이액 조명기(70)를 사용한다.
상기 설명들을 따르면, 본 발명의 실시예들은, 발광 다이오드 모듈에 제공된 전압에 대한 상한을 지정된 전압으로 실질적으로 제한하기 위한 전압-제한 회로를 구현할 수 있고, 따라서 상기 발광 다이오드 모듈들을 통해 흐르는 전류의 급격한 변화들을 방지한다. 또한, 본 발명의 실시예들은 다음과 같은 특징들을 포함할 수 있다.
1. 상기 발광 다이오드 밝기를 조절하기 위해, 상기 전압-제한 회로 또는 상기 발광 다이오드 모듈에 가변 저항이 추가될 수 있다.
2. 상기 발광 다이오드 밝기를 조절하기 위해, 상기 전압-제한 회로 또는 상기 발광 다이오드 모듈에 서미스터가 추가될 수 있다.
3. 펄스-폭 변조 신호에 따라 상기 발광 다이오드 밝기를 조절하기 위해, 상기 발광 다이오드 모듈에 트랜지스터가 추가될 수 있다.
4. 상기 발광 다이오드 밝기를 조절하기 위해, 발광 다이오드 회로 내에 트라이액 조광기가 추가될 수 있다.
5. 기준 전압의 변화들에 따라 상기 발광 다이오드 밝기를 조절하기 위해, 상기 발광 다이오드 모듈에 트랜지스터가 추가될 수 있고, 상기 트랜지스터의 베이스 단자는 기준 전압과 연결될 수 있다.
비록 본 발명이 상기 실시예들에 따라 설명되었으나, 본 발명의 사상을 벗어남이 없이 상술한 실시예들에 대한 수정이 가해질 수 있음은, 당해 기술분야의 통상의 지식을 가진자에게 있어서 명백할 것이다. 따라서, 본 발명의 범위는 상기 상세한 설명에 따라 결정되지 않아야 하며, 첨부된 청구항들에 의해 본 발명의 범위가 정의될 것이다.
본 발명의 더 나은 이해를 제공하기 위해 첨부된 도면들이 포함되고, 이 명세서 내에 포함되며, 명세서의 일부를 구성한다. 상기 도면들은 본 발명의 실시예들을 도시하고, 상세한 설명과 함께, 본 발며으이 원리들을 설명하는 역할을 수행한다.
도 1은 종래의 발광 다이오드 회로를 개략적으로 나타내는 회로도이다.
도 2는 종래의 교류 전압의 전압 파형도이다.
도 3은 종래의 정류 전압의 전압 파형도이다.
도 4는 서로 다른 복수의 종래의 정류 교류 전압들의 전압 파형도이다.
도 5는 본 발명의 제 1 실시예에 따른 발광 다이오드 회로를 개략적으로 나타낸 회로도이다.
도 6은 본 발명의 제 1 실시예에 따른 서로 다른 복수의 정류 교류 전압들의 전압 파형도이다.
도 7은 본 발명의 제 2 실시예에 따른 발광 다이오드 회로를 개략적으로 나타낸 회로도이다.
도 8은 본 발명의 제 3 실시예에 따른 발광 다이오드 회로를 개략적으로 나타낸 회로도이다.
도 9는 본 발명의 제 4 실시예에 따른 발광 다이오드 회로를 개략적으로 나타낸 회로도이다.
도 10은 본 발명의 제 5 실시예에 따른 발광 다이오드 회로를 개략적으로 나 타낸 회로도이다.
도 11은 본 발명의 제 6 실시예에 따른 발광 다이오드 회로를 개략적으로 나타낸 회로도이다.
도 12는 본 발명의 제 7 실시예에 따른 발광 다이오드 회로를 개략적으로 나타낸 회로도이다.
도 13은 본 발명의 제 8 실시예에 따른 발광 다이오드 회로를 개략적으로 나타낸 회로도이다.
도 14는 본 발명의 제 9 실시예에 따른 발광 다이오드 회로를 개략적으로 나타낸 회로도이다.
도 15는 도 14에 도시된 트라이액 조광기가 전체 사이클 동안 도전상태일 때 교류 전압(AS2)의 전압 파형도이다.
도 16은 도 14에 도시된 상기 트라이액 조광기가 전체 사이클 동안 도전상태일 때 정류 전압(DS4)의 전압 파형도이다.
도 17은 도 14에 도시된 상기 트라이액 조광기(70)가 절반 사이클 동안 도전상태일 때 상기 교류 전압(AS2)의 전압 파형도이다.
도 18은 도 14에 도시된 상기 트라이액 조광기가 절반 사이클 동안 도전상태일 때 상기 정류 전압(DS4)의 전압 파형도이다.
도 19는 도 14에 도시된 상기 트라이액 조광기가 4분의1 사이클 동안 도전상태일 때 상기 교류 전압(AS2)의 전압 파형도이다.
도 20은 도 14에 도시된 상기 트라이액 조광기가 4분의1 사이클 동안 도전상 태일 때 상기 정류 전압(DS4)의 전압 파형도이다.

Claims (14)

  1. 교류(AC, alternating current) 전압을 제공하도록 구성된 교류 소스;
    상기 교류 소스와 연결되고, 상기 교류 전압에 따라 제 1 정류 전압을 생성하는 정류기(rectifier);
    상기 정류기와 연결되고, 상기 제 1 정류 전압의 상한을 지정된 전압으로 제한하여, 상기 지정된 전압보다 낮은 제 2 정류 전압을 생성하는 전압-제한 회로(voltage-limiting circuit); 및
    상기 전압-제한 회로와 연결되고, 상기 제 2 정류 전압을 수신하는 발광 다이오드 모듈(LED module)을 포함하는 발광 다이오드 회로;
  2. 제 1 항에 있어서,
    상기 교류 소스와 상기 정류기 사이에 연결된 트라이액 조명기(triac dimmer)를 더 포함하는 발광 다이오드 회로.
  3. 제 1 항에 있어서,
    상기 정류기는 풀-브릿지 정류기(full-bridge rectifier)인 것을 특징으로 하는 발광 다이오드 회로.
  4. 제 1 항에 있어서,
    상기 전압-제한 회로는 콜렉터 단자, 에미터 단자 및 베이스 단자를 포함하는 트랜지스터를 포함하고,
    상기 콜렉터 단자는 상기 정류기의 출력 단자와 연결되며,
    상기 에미터 단자는 상기 발광 다이오드 모듈의 입력 단자와 연결되고,
    상기 베이스 단자는 전압과 연결된 것을 특징으로 하는 발광 다이오드 회로.
  5. 제 1 항에 있어서,
    상기 전압-제한 회로는,
    상기 정류기의 출력 단자와 연결된 콜렉터 단자, 상기 발광 다이오드 모듈의 입력 단자와 연결된 에미터 단자, 및 베이스 단자를 포함하는 트랜지스터;
    상기 정류기의 출력 단자와 연결된 제 1 단자, 및 상기 트랜지스터의 상기 베이스 단자와 연결된 제 2 단자를 포함하는 전류-제한 저항; 및
    상기 발광 다이오드 모듈의 출력 단자와 연결된 애노드(anode) 단자 및 상기 트랜지스터의 상기 베이스 단자와 연결된 캐소드(cathode) 단자를 포함하는 제너 다이오드(Zener diode)를 포함하는 발광 다이오드 회로.
  6. 제 5 항에 있어서,
    상기 전압-제한 회로는, 상기 트랜지스터의 상기 베이스 단자와 상기 제너 다이오드의 상기 캐소드 단자 사이에 연결된 가변 저항(variable resistor)을 더 포함하는 발광 다이오드 회로.
  7. 제 5 항에 있어서,
    상기 전압-제한 회로는, 상기 트랜지스터의 상기 베이스 단자와 상기 제너 다이오드의 상기 캐소드 단자 사이에 연결된 서미스터(thermistor)를 더 포함하는 발광 다이오드 회로.
  8. 제 1 항에 있어서,
    상기 전압-제한 회로는,
    각각이 베이스 단자, 상기 정류기의 출력 단자와 연결된 콜렉터 단자, 및 상기 발광 다이오드 모듈 내 직렬로 연결된 발광 다이오드들의 복수의 집합들의 입력 단자들 중 각각의 입력 단자와 연결된 에미터 단자를 포함하는 복수의 트랜지스터들;
    상기 정류기의 출력 단자와 연결된 제 1 단자 및 상기 트랜지스터들 각각의 베이스 단자와 연결된 제 2 단자를 포함하는 전류-제한 저항; 및
    상기 직렬로 연결된 발광 다이오드들의 집합 각각의 출력 단자와 연결된 애노드 단자 및 상기 트랜지스터들 각각의 상기 베이스 단자와 연결된 캐소드 단자를 포함하는 제너 다이오드를 포함하는 발광 다이오드 회로.
  9. 제 1 항에 있어서,
    상기 발광 다이오드 모듈은,
    상기 전압-제한 회로와 연결된 제 1 단자를 포함하는 저항; 및
    상기 저항의 제 2 단자와 연결된 입력 단자 및 전압과 연결된 출력 단자를 포함하는, 직렬로 연결된 발광 다이오드들의 집합을 포함하는 발광 다이오드 회로.
  10. 제 1 항에 있어서,
    상기 발광 다이오드 모듈은,
    상기 전압-제한 회로와 연결된 캐소드 단자를 포함하는 제너 다이오드; 및
    상기 제너 다이오드의 애노드 단자와 연결된 입력 단자, 및 전압과 연결된 출력 단자를 포함하는, 직렬로 연결된 발광 다이오드들의 집합을 포함하는 발광 다이오드 회로.
  11. 제 1 항에 있어서,
    상기 발광 다이오드 모듈은,
    상기 전압-제한 회로와 연결된 애노드 단자를 포함하는 정전류 다이오드(CRD, current regulative diode); 및
    상기 정전류 다이오드의 캐소드 단자와 연결된 입력 단자, 및 전압과 연결된 출력 단자를 포함하는, 직렬로 연결된 발광 다이오드들의 집합을 포함하는 발광 다이오드 회로.
  12. 제 1 항에 있어서,
    상기 발광 다이오드 모듈은,
    상기 전압-제한 회로와 연결된 제 1 단자를 포함하는 가변 저항; 및
    상기 가변 저항의 제 2 단자와 연결된 입력 단자 및 전압과 연결된 출력 단자를 포함하는, 직렬로 연결된 발광 다이오드들의 집합을 포함하는 발광 다이오드 회로.
  13. 제 1 항에 있어서,
    상기 발광 다이오드 모듈은,
    상기 전압-제한 회로와 연결된 제 1 단자를 포함하는 서미스터; 및
    상기 서미스터의 제 2 단자와 연결된 입력 단자 및 전압과 연결된 출력 단자를 포함하는, 직렬로 연결된 발광 다이오드들의 집합을 포함하는 발광 다이오드 회로.
  14. 제 1 항에 있어서,
    상기 발광 다이오드 모듈은,
    상기 전압-제한 회로와 연결된 제 1 단자를 포함하는 저항;
    상기 저항의 제 2 단자와 연결된 입력 단자 및 출력 단자를 포함하는, 직렬로 연결된 발광 다이오드들의 집합; 및
    상기 직렬로 연결된 발광 다이오드들의 집합의 상기 출력 단자와 연결된 드레인 단자, 전압과 연결된 소스 단자, 및 펄스-폭 변조 신호를 수신하는 게이트 단 자를 포함하는 전계 효과 트렌지스터를 포함하는 발광 다이오드 회로.
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