KR20130067746A - 교류 구동 발광 소자 회로 - Google Patents

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KR20130067746A
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이영진
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삼성전자주식회사
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Abstract

교류 구동 발광 소자 회로가 개시된다. 본 발명의 일실시예에 따른 교류 구동 발광 소자 회로는, 적어도 하나의 발광 소자가 연결되어 있는 복수 개의 발광 소자 그룹; 및 상기 복수 개의 발광 소자 그룹 중 어느 하나의 발광 소자 그룹에 병렬로 연결되는 스위칭 소자를 포함할 수 있다.

Description

교류 구동 발광 소자 회로{Alternating Current Driving Light Emitting Circuit}
본 발명의 실시예들은 교류 구동 발광 소자 회로에 관한 것으로서, 보다 구체적으로는 에너지 효율이 좋게 되어 최적의 역률, THD 및 에너지 효율을 얻을 수 있는 교류 구동 발광 소자 회로에 관한 것이다.
최근 교류 전원에 LED만으로 바로 동작시킬 수 있는 교류 구동 LED의 기술 개발에 대한 요구가 높아지고 있다. 이를 통해 LED의 장수명과 친환경적인 장점을 그대로 이어 갈 수 있으며 가격과 조명 등기구의 공간상으로도 많은 이점을 얻을 수 있게 된다.
이러한 교류 구동의 LED는 몇 가지 특징이 있다. 근본적으로 LED는 다이오드 특성을 나타내기 때문에 LED 단품만으로는 양방향의 교류에서 구동하기가 어렵다. 제너 다이오드로 보호를 할 수 있으나 크기나 용량 및 가격이 시스템상 비효율적이며 단방향의 60Hz 구동만으로는 플리커 특성이 나빠져 빛의 품질에 문제가 야기된다. 또한 고전압의 교류 전원이기 때문에 일반적인 3~4V의 Vf를 갖는 단품 LED로는 효율적인 구동에 한계가 있다. 따라서 교류 구동 LED를 만들기 위해서는 120Hz의 양방향 동작이 가능하며 높은 Vf를 갖는 고전압 LED가 요구된다.
이러한 특징을 갖는 LED의 경우 Vf에 따라서 조명 등기구의 전기적 특성이 결정된다. Vf가 낮을 시 좀 더 낮은 전압에서부터 켜지게 됨으로 역률이나 THD는 좋게 되지만 고전압에서 LED에 걸리는 전압이 너무 크므로 외부에 전류 제어용으로 사용되는 저항 등의 소자에서의 전력소모가 커지게 되어 비효율적인 조명 시스템이 된다. 반대로 높은 Vf를 갖는 LED의 경우 고전압에서 작은 저항의 사용으로 에너지 효율이 좋게 되는 반면 전압과 전류의 위상차가 커지게 되어 낮은 역률과 THD 특성을 갖게 된다.
본 발명의 실시예들은 교류 구동 발광 소자 회로의 역률을 90% 이상으로 올릴 수 있고, 또한 빛이 발산되는 듀티 타임(Duty Time)을 넓힐 수 있으며, 빛의 플리커 특성을 높일 수 있는 기술을 제공하는 것을 목적으로 한다.
또한, 본 발명의 실시예들은, 전류 파형을 보다 넓게 전압 파형을 따라가게 함으로써, 발생되는 고주파 특성인 THD를 더욱 낮출 수 있으며, 동시에 고전압에서도 에너지 효율을 그대로 끌어올리기 위해 높은 Vf를 갖게하여 큰 저항 대신 작은 저항을 적용하여서도 LED 칩의 설계된 전류 밀도 내에서 전류를 안정하게 제어할 수 있는 기술을 제공하는 것을 목적으로 한다.
본 발명의 일실시예에 따른 교류 구동 발광 소자 회로는, 적어도 하나의 발광 소자가 연결되어 있는 복수 개의 발광 소자 그룹; 및 상기 복수 개의 발광 소자 그룹 중 어느 하나의 발광 소자 그룹에 병렬로 연결되는 스위칭 소자를 포함할 수 있다.
본 발명의 일측에 따르면, 상기 스위칭 소자는 상기 교류 구동 발광 소자 회로에 제1 기준값 미만의 전압이 인가되면 단락되고, 상기 교류 구동 발광 소자 회로에 제2 기준값 이상의 전압이 인가되면 개방될 수 있다.
본 발명의 일측에 따르면, 상기 스위칭 소자는 상기 교류 구동 발광 소자 회로에 상기 제1 기준값 미만의 전압이 인가되면 상기 어느 하나의 발광 소자 그룹에 전류가 흐르지 않도록 단락되고, 상기 교류 구동 발광 소자 회로에 상기 제2 기준값 이상의 전압이 인가되면 상기 어느 하나의 발광 소자 그룹에 전류가 흐르도록 개방될 수 있다.
본 발명의 일측에 따르면, 상기 스위칭 소자는 캐패시턴스로 구현될 수 있다.
본 발명의 일측에 따르면, 상기 발광 소자 그룹은 역병렬 구조, 휘트스톤 브릿지(Wheatstone's bridge) 구조, 사다리 구조 및 정류기를 이용한 단일 스트링(Single String) 구조 중 적어도 하나의 구조로 형성될 수 있다.
본 발명의 일측에 따르면, 상기 발광 소자는 하나의 패키지(Package), 복수 개의 멀티칩 패키지(MultiChip Package) 및 하나의 칩 중 어느 하나로 구현될 수 있다.
본 발명의 일실시예에 따른 교류 구동 발광 소자 회로는, 적어도 하나의 발광 소자가 연결되어 있는 복수 개의 발광 소자 그룹; 및 상기 복수 개의 발광 소자 그룹 중 제1 발광 소자 그룹 및 제2 발광 소자 그룹 사이의 제1 연결 노드에 어느 하나의 단자가 연결되고, 상기 복수 개의 발광 소자 그룹 중 제3 발광 소자 그룹 및 제4 발광 소자 그룹 사이의 제2 연결 노드에 나머지 하나의 단자가 연결되는 스위칭 소자를 포함할 수 있다.
본 발명의 일측에 따르면, 상기 스위칭 소자는 상기 교류 구동 발광 소자 회로에 제1 기준값 미만의 전압이 인가되면 단락되고, 상기 교류 구동 발광 소자 회로에 제2 기준값 이상의 전압이 인가되면 개방될 수 있다.
본 발명의 일실시예에 따른 복수 개의 발광 소자 연결 단수를 갖는 교류 구동 발광 소자 회로는, 하나의 상기 발광 소자 연결 단수를 형성하는, 적어도 하나의 발광 소자가 연결되어 있는 발광 소자 그룹을 복수 개 포함하고, 상기 복수 개의 발광 소자 그룹 중 적어도 하나의 발광 소자 그룹에 병렬로 연결되는 스위칭 소자를 더 포함하며, 상기 스위칭 소자는 상기 교류 구동 발광 소자 회로에 제1 기준값 미만의 전압이 인가되면 상기 적어도 하나의 발광 소자 그룹에 전류가 흐르지 않도록 단락되고, 상기 교류 구동 발광 소자 회로에 제2 기준값 이상의 전압이 인가되면 상기 적어도 하나의 발광 소자 그룹에 전류가 흐르도록 개방되어, 상기 복수 개의 발광 소자 연결 단수 중 구동되는 발광 소자 연결 단수를 제어할 수 있다.
본 발명의 실시예들에 따르면, 교류 구동 발광 소자 회로의 역률을 90% 이상으로 올릴 수 있고, 또한 빛이 발산되는 듀티 타임(Duty Time)을 넓힐 수 있으며, 빛의 플리커 특성을 높일 수 있다.
또한, 본 발명의 실시예들에 따르면, 전류 파형을 보다 넓게 전압 파형을 따라가게 함으로써, 발생되는 고주파 특성인 THD를 더욱 낮출 수 있으며, 동시에 고전압에서도 에너지 효율을 그대로 끌어올리기 위해 높은 Vf를 갖게하여 큰 저항 대신 작은 저항을 적용하여서도 LED 칩의 설계된 전류 밀도 내에서 전류를 안정하게 제어할 수 있다.
도 1은 종래의 역병렬(Reverse Parallel) 구조를 갖는 교류 구동 발광 소자 회로를 나타내는 도면이다.
도 2는 종래의 휘트스톤 브릿지(Wheatstone's bridge) 구조를 갖는 교류 구동 발광 소자 회로를 나타내는 도면이다.
도 3은 종래의 사다리(Ladder) 구조를 갖는 교류 구동 발광 소자 회로를 나타내는 도면이다.
도 4는 종래의 교류 구동 발광 소자 회로의 전원 전압과 이 때 구동되는 전류의 파형을 나타내는 도면이다.
도 5는 본 발명의 일실시예에 따른 Vf가 낮은 교류 구동 발광 소자 회로와 구동 전류, 전압 파형을 나타내는 도면이다.
도 6은 본 발명의 일실시예에 따른 Vf가 높은 교류 구동 발광 소자 회로와 구동 전류, 전압 파형을 나타내는 도면이다.
도 7은 본 발명의 일실시예에 따른 교류 구동 발광 소자 회로를 나타내는 도면이다.
도 8은 본 발명의 일실시예에 따른 교류 구동 발광 소자 회로에 저전압이 인가되었을 때 스위칭 소자가 단락되는 동작을 나타내는 도면이다.
도 9는 본 발명의 일실시예에 따른 교류 구동 발광 소자 회로에 고전압이 인가되었을 때 스위칭 소자가 개방되는 동작을 나타내는 도면이다.
도 10은 본 발명의 일실시예에 따른 교류 구동 발광 소자 회로에 있어서 스위칭 소자의 다양한 실시예를 나타내는 도면이다.
도 11은 본 발명의 또 다른 일실시예에 따른 교류 구동 발광 소자 회로를 나타내는 도면이다.
도 12는 본 발명의 일실시예에 따른 스위칭 소자가 적용된 휘트스톤 브릿지 구조를 갖는 교류 구동 발광 소자 회로를 나타내는 도면이다.
도 13은 본 발명의 일실시예에 따른 스위칭 소자가 적용된 정류기를 이용한 단일 스트링(Single String) 구조를 갖는 교류 구동 발광 소자 회로를 나타내는 도면이다.
도 14는 본 발명의 일실시예에 따른 스위칭 소자를 포함하는 교류 구동 발광 소자 회로에 대한 전압 파형에 대한 전류 파형의 시뮬레이션을 나타내는 도면이다.
도 15는 본 발명의 일실시예에 따른 스위칭 소자를 포함하는 교류 구동 발광 소자 회로에 대하여, 교류 소스 미터(AC Source Meter)로 교류 전압 220V를 입력하였을 때의 전압과 전류 파형을 측정하고 캡쳐한 화면을 나타내는 도면이다.
이하에서, 본 발명에 따른 실시예를 첨부된 도면을 참조하여 상세하게 설명한다. 그러나, 본 발명이 실시예들에 의해 제한되거나 한정되는 것은 아니다. 각 도면에 제시된 동일한 참조 부호는 동일한 부재를 나타낸다.
도 1 내지 도 3은 종래의 교류 구동 발광 소자 회로를 나타내는 도면이다.
도 1을 참조하면, 종래의 역병렬 구조를 갖는 교류 구동 발광 소자 회로는 발광 소자(예를 들어, LED 등)를 양방향으로 역방향 쌍을 만들어진 구조를 통하여 교류 구동할 수 있다.
또한, 도 2를 참조하면, 종래의 휘트스톤 브릿지 구조를 갖는 교류 구동 발광 소자 회로는 양방향으로 항시 동작하는 발광 소자 수가 늘어나게 됨으로써, 칩 효율이 보다 좋아지는 특성이 있다.
또한, 도 3을 참조하면, 종래의 래더 네트워크(Ladder Network)에서 발광 소자를 선 위에 배치한 것으로서, 브릿지 구조보다 효율이 더 상승되는 특성이 있다.
도 1 내지 도 3에 표시된 것과 같은 종래의 교류 구동 발광 소자 회로는 높은 Vf를 얻을 수 있으나, 교류 전원의 폭 넓은 전압에 있어서 구동되는 전류값의 범위가 너무 넓어지게 되어 외부에 저항과 같은 소자류를 사용하여 전류의 구동 범위를 작게 가져갈 수 있게 된다.
도 4는 종래의 교류 구동 발광 소자 회로의 전원 전압과 이 때 구동되는 전류의 파형을 나타내는 도면이다.
도 4를 참조하면, 종래의 교류 구동 발광 소자 회로는 전압 파형(410) 및 전류 파형(420, 430)으로 나타난 것과 같이, 예를 들어, 1Hz에 양방향으로 2번 켜질 수 있다. Vf(401)가 높기 때문에, 저전압에서는 동작되지 않게 되고, Vf(401)에 해당하는 전압에서부터 전류가 흐르게 된다. 또한, 피크(Peak) 전압으로 갈수록 발광 소자에 걸리는 전압이 커지게 되기 때문에 외부 저항을 통해 전압을 배분하게 됨으로써 전류를 안정화 시킬 수 있다.
하지만, 종래의 교류 구동 발광 소자 회로는 전류와 전압의 위상차 Φ(402)가 발생하게 되어 전류가 얼마나 충실하게 전압 파형(410)을 따라가는가를 나타내는 역률 면에서 손해를 보게 된다.
위상차 Φ(402)가 커질수록 전류 파형(420, 430)은 90도, 270도 위상 부근에서 더욱 많은 전류를 사용하게 되기 때문에, 전력 발전 측면에서 많은 부담으로 작용하게 된다. 또한 시간상 발광 소자가 켜지는 구간이 반 정도 밖에 안되어, 빛의 플리커 특성 면에서도 낮은 듀티(Duty)에 의한 저품질화가 될 수 있으며, 이와 같은 전류 파형(420, 430)의 좁은 듀티 특성은 고조파 특성인 THD까지도 나빠지게 하는 영향을 미친다.
이러한 점을 개선하기 위해서, 낮은 Vf를 갖게 만들면 넓은 듀티에 의한 고품질화와 우수한 역률 및 THD 특성을 얻을 수 있지만, 고전압에서 안정적인 발광 소자 동작 전류를 제어하기 위해서 큰 값의 저항을 사용해야만 하고, 큰 값의 저항을 사용할수록 그 만큼 에너지 효율은 떨어지게 된다. 예를 들어, 일반적인 전원공급장치(SMPS)를 사용하였을 때와 비슷한 에너지 효율과 역률을 얻는 것으로 역률 0.9, THD 40% 및 에너지 효율 75% 이상에서 교류 구동 발광 소자의 Vf를 결정하게 된다.
도 5는 본 발명의 일실시예에 따른 Vf가 낮은 교류 구동 발광 소자 회로와 구동 전류, 전압 파형을 나타내는 도면이다.
도 5를 참조하면, 본 발명의 일실시예에 따른 교류 구동 발광 소자 회로(501)은 도 1 내지 도 3의 교류 구동 발광 소자 회로에 비해서 발광 소자 단수가 낮아져서(즉, 4개에서 3개로 발광 소자 단수가 낮아짐) 전체 Vf가 낮아지고, 전류, 전압 파형(502)에 나타난 것과 같이, 전압 전체 Vf가 낮아짐으로써 교류 구동 발광 소자 회로(501)는 보다 낮은 전압에서 구동을 시작하게 될 수 있다(전류, 전압 파형(502)은 전압 파형(510) 및 전류 파형(520, 530)을 나타냄).
따라서, 발광 소자 단수가 낮은 교류 구동 발광 소자 회로(501)는 위상차(Φ)가 작아지게 되어 역률이 향상되고, 빛이 켜지는 듀티(Duty)도 넓어지게 될 수 있다. 하지만, 발광 소자 단수가 낮은 교류 구동 발광 소자 회로(501)는 고전압에서 낮은 Vf에 대한 고전압이 걸리게 됨으로써, 많은 양의 전류가 흐르게 된다. 많은 양의 전류가 흐름으로써, 발광 소자의 전류 밀도가 높아지게 되어 광효율이 낮아지고 발광 소자의 수명이 줄어들게 된다.
도 6은 본 발명의 일실시예에 따른 Vf가 높은 교류 구동 발광 소자 회로와 구동 전류, 전압 파형을 나타내는 도면이다.
도 6을 참조하면, 본 발명의 일실시예에 따른 교류 구동 발광 소자 회로(601)은 높은 발광 소자 단수를 연결하여 Vf가 높은 회로를 만든 것으로서, 전류, 전압 파형(602)에 나타난 것과 같이, 도 5에 나타난 발광 소자 단수가 낮은 교류 구동 발광 소자 회로(501)와 동일한 저항을 사용하여도 전류 양이 크게 증가하지 않게 될 수 있다.
따라서 발광 소자 단수가 높은 교류 구동 발광 소자 회로(601)는 저항에 걸리는 전압이 낮아지게 되어 전력 소모가 작게 되고, 85% 이상의 우수한 에너지 효율을 얻을 수 있다. 하지만 Vf가 높기 때문에, 발광 소자 단수가 높은 교류 구동 발광 소자 회로(601)는 전류와 전압의 위상차가 커지게 되어 역률 특성이나 THD 특성이 나빠지게 되고 빛의 플리커 특성이 저하될 수 있다.
도 7은 본 발명의 일실시예에 따른 교류 구동 발광 소자 회로를 나타내는 도면이다.
도 7을 참조하면, 본 발명의 일실시예에 따른 교류 구동 발광 소자 회로는 도 5에 나타난 교류 구동 발광 소자 회로(501) 및 도 6에 나타난 교류 구동 발광 소자 회로(601)의 장점을 합쳐서 만들어진 교류 구동 발광 소자 회로를 나타낸다.
교류 구동 발광 소자 회로(701)는 복수 개의 발광 소자 그룹 및 스위칭 소자(710)를 포함할 수 있다.
발광 소자 그룹은 적어도 하나의 발광 소자가 연결되어 있는 그룹(Group)을 나타낸다.
본 발명의 일측에 따르면, 발광 소자 그룹은 역병렬 구조, 휘트스톤 브릿지(Wheatstone's bridge) 구조, 사다리 구조 및 정류기를 이용한 단일 스트링(Single String) 구조 중 적어도 하나의 구조로 형성될 수 있다. 각각의 구조가 적용된 교류 구동 발광 소자 회로(701)에 대해서는 도 12 및 도 13을 참조하여 뒤에서 다시 상세히 설명한다.
또한, 하나의 발광 소자는 하나의 패키지(Package), 복수 개의 멀티칩 패키지(MultiChip Package) 및 하나의 칩 중 어느 하나로 구현될 수 있다.
스위칭(Switching) 소자(710)는 복수 개의 발광 소자 그룹 중 어느 하나의 발광 소자 그룹에 병렬로 연결될 수 있다. 스위칭 소자(710)는 저전압에서는 단락(short)의 특성을 나타냄으로써 전체 Vf를 낮아지게 하고, 고전압에서는 개방(open)의 특성을 나타냄으로써 모든 발광 소자의 Vf의 합이 높은 Vf가 되도록 하여 우수한 에너지 효율 특성을 얻을 수 있는 구조를 가질 수 있다.
일실시예에 따른 스위칭 소자(710)는 교류 구동 발광 소자 회로(701)에 제1 기준값 미만의 전압이 인가되면(즉, 저전압이 인가되면) 단락되고, 교류 구동 발광 소자 회로(701)에 제2 기준값 이상의 전압이 인가되면(즉, 고전압이 인가되면) 개방될 수 있다.
자세히 설명하면, 스위칭 소자(710)는 교류 구동 발광 소자 회로(701)에 제1 기준값 미만의 전압이 인가되면, 스위칭 소자(710)가 병렬 연결되어 있는 발광 소자 그룹에 전류가 흐르지 않도록 단락되어 동작할 수 있다. 또한, 스위칭 소자(710)는 교류 구동 발광 소자 회로(701)에 제2 기준값 이상의 전압이 인가되면, 스위칭 소자(710)가 병렬 연결되어 있는 발광 소자 그룹에 전류가 흐르도록 개방되어 동작할 수 있다.
교류 구동 발광 소자 회로(701)에 대한 전류, 전압 파형(702)을 참조하면, 상술한 동작을 수행함으로써, 스위칭 소자(710)는 교류 구동 발광 소자 회로(701)에 인가되는 교류 구동 전압에 따라 낮은 Vf와 높은 Vf로 순차적으로 변환되어 최종적으로 빛을 내는 전류의 구동 온-오프 듀티(on-off duty)와 세기를 제어할 수 있다(전류, 전압 파형(702)은 전압 파형(720) 및 전류 파형(730, 740)을 나타냄). 이러한 동작을 수행하기 위하여 스위칭 소자(710)는 저항소자로 구현될 수 있으며, 또한, 캐패시턴스(Capacitance)로 구현될 수 있다. 또한, 스위칭 소자(710)는 직접회로(IC)로 구현될 수 있다.
이하 도 8 및 도 9를 참조하여, 스위칭 소자(710)가 단락/개방될 때 각각의 상황에서의 교류 구동 발광 소자 회로의 전압, 전류 파형에 대해서 상세히 설명한다.
도 8은 본 발명의 일실시예에 따른 교류 구동 발광 소자 회로에 저전압이 인가되었을 때 스위칭 소자가 단락되는 동작을 나타내는 도면이다.
도 8을 참조하면, 본 발명의 일실시예에 따른 교류 구동 발광 소자 회로(801)에 기준값 이하의 전압이 인가되면(즉, 저전압이 인가되면), 스위칭 소자(812)는 단락될 수 있다. 따라서, 저전압 구간에서는 낮은 Vf1(821)에서 발광 소자 그룹이 켜지면서 전류 a(811)가 흐르게 될 수 있다. 이 때, 스위칭 소자(812)는 단락되기 때문에, 전류 a(811)는 전류 c(812)와 같게 된다.
또한, 저전압 구간에서의 교류 구동 발광 소자 회로(801)의 전류, 전압 파형(802)은, 전압 파형(830) 및 전류 파형(840, 850)을 나타낼 수 있다.
도 9는 본 발명의 일실시예에 따른 교류 구동 발광 소자 회로에 고전압이 인가되었을 때 스위칭 소자가 개방되는 동작을 나타내는 도면이다.
도 9를 참조하면, 본 발명의 일실시예에 따른 교류 구동 발광 소자 회로(901)에 기준값 이상의 전압이 인가되면(즉, 고전압이 인가되면), 스위칭 소자는 개방될 수 있다. 따라서, 교류 구동 발광 소자 회로(901)는 Vf1(921)보다 높은 Vf2(922)로 인해 동작하게 되며, 전압 파형(930) 및 전류 파형(940, 950)을 갖는 전류, 전압 파형(902)을 가질 수 있다. 이 때, 전류 a(911)는 전류 b(912)와 같이 흐르고, 스위칭 소자는 개방되기 때문에 임피던스가 높아 전류의 흐름이 차단되게 될 수 있다.
도 10은 본 발명의 일실시예에 따른 교류 구동 발광 소자 회로에 있어서 스위칭 소자의 다양한 실시예를 나타내는 도면이다.
도 10을 참조하면, 본 발명의 일실시예에 따른 교류 구동 발광 소자 회로에 적용되는 스위칭 소자(1010)는 저항소자로 구현될 수 있으며, 또한, 캐패시턴스(Capacitance)로 구현될 수 있다. 또한, 스위칭 소자(1010)는 직접회로(IC)로 구현될 수 있다.
도 11은 본 발명의 또 다른 일실시예에 따른 교류 구동 발광 소자 회로를 나타내는 도면이다.
본 발명의 일실시예에 따른 스위칭 회로(1110)는 인가되는 전압의 크기에 따라 교류 구동 발광 소자 회로의 발광 소자 연결 단수를 제어할 수 있는 모든 형태로 연결될 수 있다. 즉, 스위칭 회로(1110)는 도 7에 나타난 것과 같이, 복수 개의 발광 소자 그룹 중 어느 하나에 병렬로 연결될 수 있을 뿐만 아니라, 도 11에 나타난 것과 같이, 복수 개의 발광 소자 그룹에 대한 연결 노드(Node)에 연결될 수도 있다.
자세히 설명하면, 일실시예에 따른 스위칭 회로(1110)는 교류 구동 발광 소자 회로에 포함되는 복수 개의 발광 소자 그룹 중 제1 발광 소자 그룹(1120) 및 제2 발광 소자 그룹(1130) 사이의 제1 연결 노드에 어느 하나의 단자가 연결되고, 제3 발광 소자 그룹(1140) 및 제4 발광 소자 그룹(1150) 사이의 제2 연결 노드에 나머지 하나의 단자가 연결될 수 있다.
이러한 연결 구조 하에서, 스위칭 소자(1110)는 교류 구동 발광 소자 회로에 제1 기준값 미만의 전압이 인가되면 단락되고, 교류 구동 발광 소자 회로에 제2 기준값 이상의 전압이 인가되면 개방될 수 있다.
도 12는 본 발명의 일실시예에 따른 스위칭 소자가 적용된 휘트스톤 브릿지 구조를 갖는 교류 구동 발광 소자 회로를 나타내는 도면이다.
도 12를 참조하면, 본 발명의 일실시예에 따른 스위칭 소자(1210)는 도 7 내지 도 11에 나타난 것과 같이 사다리 구조를 갖는 교류 구동 발광 소자 회로 뿐만 아니라 휘트스톤 브릿지 구조를 갖는 교류 구동 발광 소자 회로에도 동일한 형태로 적용될 수 있다.
도 13은 본 발명의 일실시예에 따른 스위칭 소자가 적용된 정류기를 이용한 단일 스트링(Single String) 구조를 갖는 교류 구동 발광 소자 회로를 나타내는 도면이다.
도 13을 참조하면, 본 발명의 일실시예에 따른 스위칭 소자(1310)는 도 7 내지 도 11에 나타난 것과 같이 사다리 구조를 갖는 교류 구동 발광 소자 회로 뿐만 아니라 정류기를 이용한 단일 스트링 구조를 갖는 교류 구동 발광 소자 회로에도 동일한 형태로 적용될 수 있다.
이상 설명한 것과 같이, 본 발명의 일실시예에 따른 교류 구동 발광 소자 회로는 스위칭 소자를 포함함으로써, 구동하는 발광 소자 연결 단수를 제어할 수 있다. 따라서, 교류 구동 발광 소자 회로는 Vf를 낮추고 올릴 수 있어 종래의 교류 구동 발광 소자 회로의 단점을 보완하면서도, 장점을 그대로 유지할 수 있게 되었다.
도 14는 본 발명의 일실시예에 따른 스위칭 소자를 포함하는 교류 구동 발광 소자 회로에 대한 전압 파형에 대한 전류 파형의 시뮬레이션을 나타내는 도면이다.
도 14를 참조하면, 저전압과 고전압에서 전류의 파형이 바뀌어 나타는 것을 확인할 수 있다.
도 15는 본 발명의 일실시예에 따른 스위칭 소자를 포함하는 교류 구동 발광 소자 회로에 대하여, 교류 소스 미터(AC Source Meter)로 교류 전압 220V를 입력하였을 때의 전압과 전류 파형을 측정하고 캡쳐한 화면을 나타내는 도면이다.
도 15를 참조하면, 측정된 값에서와 같이 RMS 15.8mA의 구동 전류가 흐르고 전력 소모는 3.38W이며 역률이 0.97이고 전류 THD 특성이 23%임을 실험을 통해 확인 할 수 있다.
이상과 같이 본 발명은 비록 한정된 실시예와 도면에 의해 설명되었으나, 본 발명은 상기의 실시예에 한정되는 것은 아니며, 본 발명이 속하는 분야에서 통상의 지식을 가진 자라면 이러한 기재로부터 다양한 수정 및 변형이 가능하다.
그러므로, 본 발명의 범위는 설명된 실시예에 국한되어 정해져서는 아니 되며, 후술하는 특허청구범위뿐 아니라 이 특허청구범위와 균등한 것들에 의해 정해져야 한다.
410: 전압 파형
420, 430: 전류 파형

Claims (9)

  1. 교류 구동 발광 소자 회로에 있어서,
    적어도 하나의 발광 소자가 연결되어 있는 복수 개의 발광 소자 그룹; 및
    상기 복수 개의 발광 소자 그룹 중 어느 하나의 발광 소자 그룹에 병렬로 연결되는 스위칭 소자
    를 포함하는 교류 구동 발광 소자 회로.
  2. 제1항에 있어서,
    상기 스위칭 소자는
    상기 교류 구동 발광 소자 회로에 제1 기준값 미만의 전압이 인가되면 단락되고, 상기 교류 구동 발광 소자 회로에 제2 기준값 이상의 전압이 인가되면 개방되는 교류 구동 발광 소자 회로.
  3. 제2항에 있어서,
    상기 스위칭 소자는
    상기 교류 구동 발광 소자 회로에 상기 제1 기준값 미만의 전압이 인가되면 상기 어느 하나의 발광 소자 그룹에 전류가 흐르지 않도록 단락되고, 상기 교류 구동 발광 소자 회로에 상기 제2 기준값 이상의 전압이 인가되면 상기 어느 하나의 발광 소자 그룹에 전류가 흐르도록 개방되는 교류 구동 발광 소자 회로.
  4. 제1항에 있어서,
    상기 스위칭 소자는
    캐패시턴스로 구현되는 교류 구동 발광 소자 회로.
  5. 제1항에 있어서,
    상기 발광 소자 그룹은
    역병렬 구조, 휘트스톤 브릿지(Wheatstone's bridge) 구조, 사다리 구조 및 정류기를 이용한 단일 스트링(Single String) 구조 중 적어도 하나의 구조로 형성되는 교류 구동 발광 소자 회로.
  6. 제1항에 있어서,
    상기 발광 소자는
    하나의 패키지(Package), 복수 개의 멀티칩 패키지(MultiChip Package) 및 하나의 칩 중 어느 하나로 구현되는 교류 구동 발광 소자 회로.
  7. 교류 구동 발광 소자 회로에 있어서,
    적어도 하나의 발광 소자가 연결되어 있는 복수 개의 발광 소자 그룹; 및
    상기 복수 개의 발광 소자 그룹 중 제1 발광 소자 그룹 및 제2 발광 소자 그룹 사이의 제1 연결 노드에 어느 하나의 단자가 연결되고, 상기 복수 개의 발광 소자 그룹 중 제3 발광 소자 그룹 및 제4 발광 소자 그룹 사이의 제2 연결 노드에 나머지 하나의 단자가 연결되는 스위칭 소자
    를 포함하는 교류 구동 발광 소자 회로.
  8. 제7항에 있어서,
    상기 스위칭 소자는
    상기 교류 구동 발광 소자 회로에 제1 기준값 미만의 전압이 인가되면 단락되고, 상기 교류 구동 발광 소자 회로에 제2 기준값 이상의 전압이 인가되면 개방되는 교류 구동 발광 소자 회로.
  9. 복수 개의 발광 소자 연결 단수를 갖는 교류 구동 발광 소자 회로에 있어서,
    하나의 상기 발광 소자 연결 단수를 형성하는, 적어도 하나의 발광 소자가 연결되어 있는 발광 소자 그룹
    을 복수 개 포함하고,
    상기 복수 개의 발광 소자 그룹 중 적어도 하나의 발광 소자 그룹에 병렬로 연결되는 스위칭 소자
    를 더 포함하며,
    상기 스위칭 소자는
    상기 교류 구동 발광 소자 회로에 제1 기준값 미만의 전압이 인가되면 상기 적어도 하나의 발광 소자 그룹에 전류가 흐르지 않도록 단락되고, 상기 교류 구동 발광 소자 회로에 제2 기준값 이상의 전압이 인가되면 상기 적어도 하나의 발광 소자 그룹에 전류가 흐르도록 개방되어, 상기 복수 개의 발광 소자 연결 단수 중 구동되는 발광 소자 연결 단수를 제어하는 교류 구동 발광 소자 회로.
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