KR20140017752A - 발광 다이오드 조명 구동 장치 및 방법 - Google Patents

발광 다이오드 조명 구동 장치 및 방법 Download PDF

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Abstract

본 발명은 발광 다이오드 조명 구동 장치 및 방법에 관한 것이다. 본 발명에 의한 발광 다이오드 조명 구동 장치는, 서로 직렬로 연결되는 M개의 발광 다이오드(LED)를 포함하며, 정류부에서 정류된 출력전압에 의해 구동하는 발광부, 상기 M개의 발광 다이오드 중 적어도 N개와 각각 병렬로 연결되는 N개의 LED 스위치를 포함하며, 상기 N개의 LED 스위치는 서로 직렬로 연결되는 LED 스위치부, 상기 정류부의 출력전압과 기 설정된 제1 내지 N 기준전압을 각각 비교하여 상기 LED 스위치부를 제어하는 N개의 LED 스위치 제어신호를 생성하는 LED 스위치 제어신호 생성부, 및 상기 정류부의 출력전압의 N번의 주기 내에서 각 주기마다 상기 N개의 LED 스위치가 온/오프동작을 달리하도록 상기 N개의 LED 스위치 제어신호를 상기 LED 스위치부에 전달하는 LED 스위치 제어부를 포함할 수 있다.

Description

발광 다이오드 조명 구동 장치 및 방법{Apparatus And Method for Driving Illumination of Light Emitting Diode}
본 발명은 발광 다이오드 열화를 평균화할 수 있는 발광 다이오드 조명 구동 장치 및 방법에 관한 것이다.
최근 일반적으로 발광 다이오드의 구동 전원으로 교류전원을 이용하고 있다. 다만, 교류전원으로 발광 다이오드를 구동할 때, 교류전원을 직류전원으로 변환하는 회로와 발광 다이오드 구동을 위한 정전류원 회로 등을 이용하는 경우 회로가 복잡해지는 문제점이 있으므로, 최근에는 교류전원을 전파 정류시켜서 여기에 다수의 발광 다이오드를 연결시키는 회로가 많이 이용되고 있다.
하기의 선행문헌 중 특허문헌 1은 발광 다이오드를 사용하는 조명 구동 장치에 관한 것으로, 구체적으로 교류전원에 병렬로 접속되며, 적어도 하나의 발광 다이오드로 이루어진 복수의 발광다이오드 그룹으로 그룹핑되며, 그 복수의 발광 다이오드 그룹이 직렬로 배열되고, 각 발광 다이오드 그룹 사이와 마지막 발광 다이오드 그룹의 캐소드 단자에 각각 탭이 형성되어 있는 발광 다이오드 어레이와, 기준전압을 생성하는 기준전압원과, 상기 교류 입력 전압의 증가 및 감소에 따라 기준전압을 기준으로 상기 각 발광 다이오드 그룹 별로 피크 전류를 효율적으로 제어하는 스위칭부를 포함하여 구성되며, 넓은 입력전압의 범위에서 고효율, 고역률 및 저고조파 특성을 갖는 발광 다이오드 조명장치를 제공한다. 다만, 특허문헌 1은 발광 다이오드를 획일적인 순서로 제어하여 발광 다이오드의 열화에 따른 수명을 고려하지 않은 문제점이 있다.
대한민국 등록특허공보 10-0942234
본 발명의 과제는 전술한 종래 기술의 문제점을 보완하기 위한 것으로, 기 설정된 복수의 주기의 각 주기마다 출력전압의 증감에 따라 온/오프 동작하는 발광 다이오드를 달리하여 복수의 발광 다이오드의 열화를 평균화하는 발광 다이오드 조명 구동 장치 및 방법을 제안하는 것이다.
본 발명의 제1 기술적인 측면에 따르면, 서로 직렬로 연결되는 M개의 발광 다이오드(LED)를 포함하며, 정류부에서 정류된 출력전압에 의해 구동하는 발광부, 상기 M개의 발광 다이오드 중 적어도 N개와 각각 병렬로 연결되는 N개의 LED 스위치를 포함하며, 상기 N개의 LED 스위치는 서로 직렬로 연결되는 LED 스위치부, 상기 정류부의 출력전압과 기 설정된 제1 내지 N 기준전압을 각각 비교하여 상기 LED 스위치부를 제어하는 N개의 LED 스위치 제어신호를 생성하는 LED 스위치 제어신호 생성부, 및 상기 정류부의 출력전압의 N번의 주기 내에서 각 주기마다 상기 N개의 LED 스위치가 온/오프동작을 달리하도록 상기 N개의 LED 스위치 제어신호를 상기 LED 스위치부에 전달하는 LED 스위치 제어부를 포함하는 발광 다이오드 조명 구동 장치를 제안한다.
또한, 상기 LED 스위치 제어부는, 상기 정류부의 출력전압의 N번의 주기 내에서 상기 N개의 LED 스위치가 기 설정된 횟수만큼 온/오프동작을 하도록 상기 N개의 LED 스위치 제어신호를 상기 N개의 LED 스위치에 각각 전달하는 발광 다이오드 조명 구동 장치를 제안한다.
또한, 상기 기 설정된 횟수는, 상기 N개의 LED 스위치 각각이 동일한 횟수인 발광 다이오드 조명 구동 장치를 제안한다.
또한, 상기 M은 상기 N보다 크거나 같은 발광 다이오드 조명 구동 장치를 제안한다.
또한, 상기 LED 스위치 제어부는, 상기 정류부의 출력전압의 주기와 동일한 주기로 클럭신호를 생성하는 클럭신호 생성부, 상기 클럭신호 생성부로부터 전달받은 클럭신호가 하이신호에서 로우신호로 하강할 때, 기 저장된 N개의 스위치 네트워크 제어신호를 이동하여 출력하는 시프트 레지스터, 및 상기 N개의 스위치 네트워크 제어신호에 의해 동작하고, 상기 N개의 LED 스위치 제어신호를 상기 LED 스위치 각각에 제공하는 스위치 네트워크를 포함하는 발광 다이오드 조명 구동 장치를 제안한다.
또한, 상기 클럭신호 생성부는, 상기 정류부의 출력전압과 상기 제N 기준전압을 비교하여, 상기 정류부의 출력전압이 상기 제N 기준전압 보다 높은 경우, 하이신호를 생성하는 발광 다이오드 조명 구동 장치를 제안한다.
또한, 상기 클럭신호 생성부는, 상기 정류부의 출력전압을 비반전단자에 입력받고, 상기 제N 기준전압을 반전단자에 입력받아 상기 클럭신호를 생성하여, 상기 시프트 레지스터로 출력하는 비교 회로기를 포함하는 발광 다이오드 조명장치를 제안한다.
또한, 상기 기 저장된 N개의 스위치 네트워크 제어신호 중 하나는 하이신호이고, N-1개는 로우신호인 발광 다이오드 조명 구동 장치를 제안한다.
또한, 상기 스위치 네트워크는 상기 LED 스위치 제어신호 생성부와 N개의 입력단자를 통해 각각 연결되는 N개의 스위치단을 포함하고, 상기 N개의 스위치단은 상기 LED 스위치부와 N개의 출력단자를 통해 각각 연결되고, 상기 N개의 스위치단은 상기 N개의 입력단자 중 상기 N개의 스위치단 각각과 연결되는 입력단자와 병렬로 연결되는 N개의 스위치를 각각 포함하고, 상기 N개의 스위치단의 N개의 스위치의 각각에 상기 N개의 스위치 네트워크 제어신호가 인가되어, 상기 N개의 스위치단의 각각의 N개의 스위치 중 하나는 온되고, N-1개의 스위치는 오프되며, 상기 N개의 스위치단 각각은 상기 N개의 입력단자로부터 입력되는 LED 스위치 제어신호를 상기 N개의 출력단자 중 서로 다른 하나에 전달하는 발광 다이오드 조명 구동 장치를 제안한다.
또한, 상기 기 저장된 N개의 스위치 네트워크 제어신호 중 제1 스위치 네트워크 제어신호는 하이신호이고, 제1 스위치 네트워크 제어신호를 제외한 N-1개의 스위치 네트워크 제어신호는 로우신호이며, 상기 N개의 입력단자의 제1 내지 N 입력단자는, 상기 클럭신호의 제1 하강시점 이전에, 상기 N개의 출력단자의 제1 내지 N 출력단자에 각각 연결되고, 상기 클럭신호의 제1 하강시점 이후부터 제2 하강시점 이전에, 상기 N개의 출력단자의 제2 내지 N 및 1출력단자에 각각 연결되고, 상기 클럭신호의 제K 하강시점 이후부터 제K+1 하강시점 이전에(K는 2이상이고 N-2이하인 양의 정수), 상기 N개의 출력단자의 제K+1 내지 N 및 1 내지 K 출력단자에 각각 순차적으로 연결되고, 상기 클럭신호의 제N-1 하강시점 이후부터 제N 하강시점 이전에, 상기 N개의 출력단자의 제N 및 1 내지 N-1 출력단자에 각각 순차적으로 연결되는 발광 다이오드 조명 구동 장치를 제안한다.
또한, 상기 LED 스위치 제어신호 생성부는, 상기 정류부의 출력전압과 기 설정된 제1 내지 N 기준전압을 각각 비교하여, 상기 정류부의 출력전압이 상기 제1 내지 N 기준전압 보다 큰 경우, 상기 LED 스위치를 오프동작시키는 로우신호를 생성하는 발광 다이오드 조명 구동 장치를 제안한다.
또한, 상기 LED 스위치 제어신호 생성부는, 상기 정류부의 출력전압이 각각 인가되는 비반전단자 및 상기 제1 내지 N의 기준전압이 각각 인가되는 반전단자를 포함하는 N개의 비교기로 구성되는 비교부, 및 상기 N개의 비교기의 출력을 각각 반전하는 N개의 인버터로 구성되는 반전회로부를 포함하는 발광 다이오드 조명 구동 장치를 제안한다.
본 발명의 제2 기술적인 측면에 따르면, (a) 정류부에서 정류된의 출력전압에 의해 구동되며 서로 직렬로 연결되는 M개의 발광 다이오드(LED)에서 빛을 출력하는 단계, (b) 상기 M개의 발광 다이오드 중 적어도 N개와 병렬로 연결되며, 서로 직렬로 연결되는 N개의 LED 스위치가 LED 스위치 제어신호에 의해 온/오프 동작하는 단계, (c) 상기 정류부의 출력전압과 기 설정된 제1 내지 N 기준전압을 각각 비교하여 상기 N개의 LED 스위치 제어신호를 생성하는 단계, 및 (d) 상기 정류부의 출력전압의 N번의 주기 내에서 각 주기마다 상기 N개의 LED 스위치가 온/오프동작을 달리하도록 상기 N개의 LED 스위치 제어신호를 상기 LED 스위치부에 전달하는 단계를 포함하는 발광 다이오드 조명 구동 방법을 제안한다.
또한, 상기 (c) 단계는, 상기 정류부의 출력전압의 N번의 주기 내에서 상기 N개의 LED 스위치가 기 설정된 횟수만큼 온/오프동작을 하도록 상기 N개의 LED 스위치 제어신호를 상기 N개의 LED 스위치에 각각 전달하는 발광 다이오드 조명 구동 방법을 제안한다.
또한, 상기 기 설정된 횟수는, 상기 N개의 LED 스위치 각각이 동일한 횟수인 발광 다이오드 조명 구동 방법을 제안한다.
또한, 상기 M은 상기 N보다 크거나 같은 발광 다이오드 조명 구동 방법을 제안한다.
또한, 상기 (c)단계는, 상기 정류부의 출력전압의 주기와 동일한 주기의 클럭신호를 클럭신호 생성부에서 생성하는 단계, 상기 클럭신호가 하이신호에서 로우신호로 하강할 때, 시프트 레지스터에 기 저장된 N개의 스위치 네트워크 제어신호를 이동하여 출력하는 단계, 및 상기 스위치 네트워크 제어신호에 의해 동작하는 스위치 네트워크에서 상기 N개의 LED 스위치 제어신호를 상기 N개의 LED 스위치 각각에 제공하는 단계를 포함하는 발광 다이오드 조명 구동 방법을 제안한다.
또한, 상기 (c-1) 단계는, 상기 정류부의 출력전압과 상기 제N 기준전압을 비교하여, 상기 정류부의 출력전압이 상기 제N 기준전압 보다 높은 경우, 하이신호를 생성하는 발광 다이오드 조명 구동 방법을 제안한다.
또한, 상기 (c-1) 단계는, 상기 정류부의 출력전압을 비반전단자에 입력받고, 상기 제N 기준전압을 반전단자에 입력받아 상기 클럭신호를 생성하여, 상기 시프트 레지스터로 출력하는 비교기를 포함하는 발광 다이오드 조명방법을 제안한다.
또한, 상기 기 저장된 N개의 스위치 네트워크 제어신호 중 하나는 하이신호이고, N-1개는 로우신호인 발광 다이오드 조명 구동 방법을 제안한다.
또한, 상기 스위치 네트워크는 상기 LED 스위치 제어신호 생성부와 N개의 입력단자를 통해 각각 연결되는 N개의 스위치단을 포함하고, 상기 N개의 스위치단은 상기 LED 스위치부와 N개의 출력단자를 통해 각각 연결되고, 상기 N개의 스위치단은 상기 N개의 입력단자 중 상기 N개의 스위치단 각각과 연결되는 입력단자와 병렬로 연결되는 N개의 스위치를 각각 포함하고, 상기 N개의 스위치단의 N개의 스위치의 각각에 상기 N개의 스위치 네트워크 제어신호가 인가되어, 상기 N개의 스위치단의 각각의 N개의 스위치 중 하나는 온되고, N-1개의 스위치는 오프되며, 상기 N개의 스위치단 각각은 상기 N개의 입력단자로부터 입력되는 LED 스위치 제어신호를 상기 N개의 출력단자 중 서로 다른 하나에 전달하는 발광 다이오드 조명 구동 방법을 제안한다.
또한, 상기 기 저장된 N개의 스위치 네트워크 제어신호 중 제1 스위치 네트워크 제어신호는 하이신호이고, 제1 스위치 네트워크 제어신호를 제외한 N-1개의 스위치 네트워크 제어신호는 로우신호이며, 상기 N개의 입력단자의 제1 내지 N 입력단자는, 상기 클럭신호의 제1 하강시점 이전에, 상기 N개의 출력단자의 제1 내지 N 출력단자에 각각 연결되고, 상기 클럭신호의 제1 하강시점 이후부터 제2 하강시점 이전에, 상기 N개의 출력단자의 제2 내지 N 및 1출력단자에 각각 연결되고, 상기 클럭신호의 제K 하강시점 이후부터 제K+1 하강시점 이전에(K는 2이상이고 N-2이하인 양의 정수), 상기 N개의 출력단자의 제K+1 내지 N 및 1 내지 K 출력단자에 각각 순차적으로 연결되고, 상기 클럭신호의 제N-1 하강시점 이후부터 제N 하강시점 이전에, 상기 N개의 출력단자의 제N 및 1 내지 N-1 출력단자에 각각 순차적으로 연결되는 발광 다이오드 조명 구동 방법을 제안한다.
또한, 상기 (c) 단계는, 상기 정류부의 출력전압과 기 설정된 제1 내지 N 기준전압을 각각 비교하여, 상기 정류부의 출력전압이 상기 제1 내지 N 기준전압 보다 큰 경우, 상기 LED 스위치를 오프동작시키는 로우신호를 생성하는 발광 다이오드 조명 구동 방법을 제안한다.
본 발명에 의하면, 기 설정된 복수의 주기의 각 주기마다 출력전압의 증감에 따라 온/오프 동작하는 발광 다이오드를 달리하도록 제어하여 복수의 발광 다이오드의 열화를 평균화함으로써 발광 다이오드의 수명을 연장시킬 수 있다.
도 1은 본 발명의 일 실시예에 따른 발광 다이오드 조명 구동 장치를 나타낸 회로도이다.
도 2는 본 발명의 일 실시예에 따른 LED 스위치 제어부를 구체적으로 나타낸 회로도이다.
도 3(a)는 본 발명의 일 실시예에 따른 정류부의 출력전압과 기 설정된 기준전압을 나타낸 도면이고, 도 3(b)는 본 발명의 일 실시예에 따른 클럭신호 생성부에서 생성된 클럭신호를 나타낸 도면이며, 도 3(c)는 본 발명의 일 실시예에 따른 정류부의 출력전압의 증감에 따라 구동하는 발광 다이오드를 설명하기 위한 도면이다.
후술하는 본 발명에 대한 상세한 설명은, 본 발명이 실시될 수 있는 특정 실시예를 예시로서 도시하는 첨부 도면을 참조한다. 이들 실시예는 당업자가 본 발명을 실시할 수 있기에 충분하도록 상세히 설명된다. 본 발명의 다양한 실시예는 서로 다르지만 상호 배타적일 필요는 없음이 이해되어야 한다. 예를 들어, 여기에 기재되어 있는 특정 형상, 구조 및 특성은 일 실시예에 관련하여 본 발명의 정신 및 범위를 벗어나지 않으면서 다른 실시예로 구현될 수 있다. 또한, 각각의 개시된 실시예 내의 개별 구성요소의 위치 또는 배치는 본 발명의 정신 및 범위를 벗어나지 않으면서 변경될 수 있음이 이해되어야 한다. 따라서, 후술하는 상세한 설명은 한정적인 의미로서 취하려는 것이 아니며, 본 발명의 범위는, 적절하게 설명된다면, 그 청구항들이 주장하는 것과 균등한 모든 범위와 더불어 첨부된 청구항에 의해서만 한정된다. 도면에서 유사한 참조부호는 여러 측면에 걸쳐서 동일하거나 유사한 기능을 지칭한다.
이하에서는, 본 발명이 속하는 기술분야에서 통상의 지식을 가진 자가 본 발명을 용이하게 실시할 수 있도록 하기 위하여, 본 발명의 실시 예들에 관하여 첨부된 도면을 참조하여 상세히 설명하기로 한다.
도 1은 본 발명의 일 실시예에 따른 발광 다이오드 조명 구동 장치를 나타낸 회로도이다. 도 1을 참조하면, 발광 다이오드 조명 구동 장치는 발광부(100), LED 스위치부(200), LED 스위치 제어신호 생성부(300), LED 스위치 제어부(400), 정류부(500), 교류전원(AC)(600)을 포함할 수 있다.
도 1에 도시된 실시형태에서, 발광부(100)는 서로 직렬로 연결되는 4개의 발광 다이오드를 포함하는 것으로 기술되고 있으나, 다른 실시형태에서 발광부(100)는 서로 직렬로 연결되는 M개의 발광 다이오드를 포함할 수 있다. 발광부(100)는 정류부에서 정류된 출력전압에 의해서 구동될 수 있다.
도 1에 도시된 실시형태에서, LED 스위치부(200)는 서로 직렬로 4개의 LED 스위치를 포함하는 것으로 기술되어 있으나, LED 스위치부(200)는 서로 직렬로 연결되는 N개의 LED 스위치를 포함할 수 있다. 상기 N개의 LED 스위치는 M개의 발광 다이오드 중 적어도 N개와 각각 병렬로 연결될 수 있다. M은 N보다 크거나 같을 수 있다.
도 1에 도시된 실시형태에서, LED 스위치 제어신호 생성부(300)는 정류부(500)의 출력전압과 기 설정된 제1 내지 4 기준전압을 각각 비교하는 제1 내지 제4 비교기(311 내지 314)와, 상기 제1 내지 제4 비교기(311 내지 314)의 출력을 반전시키는 제1 내지 제4 인버터(321 내지 324)를 포함하는 것으로 기술되어 있으나, LED 스위치 제어신호 생성부(300)는 정류부(500)의 출력전압과 기 설정된 제1 내지 N 기준전압을 각각 비교하는 제1 내지 제N 비교기와, 상기 제1 내지 제N 비교기의 출력을 반전시키는 제1 내지 제N 인버터를 포함할 수 있다.
LED 스위치 제어신호 생성부(300)은 정류부(500)의 출력전압과 기 설정된 제1 내지 N 기준전압을 각각 비교하여 LED 스위치부(200)를 제어하는 LED 스위치 제어신호를 생성할 수 있다. LED 스위치 제어부(400)는 정류부(500)의 출력전압의 N번의 주기 내에서 각 주기마다 N개의 LED 스위치가 온/오프동작을 달리하도록 LED 스위치 제어신호 생성부(300)로부터 전달받은 LED 스위치 제어신호를 LED 스위치부(200)에 전달할 수 있다. 상기 LED 스위치 제어부(400)는 정류부(500)의 출력전압의 N번의 주기 내에서 상기 N개의 LED 스위치가 기 설정된 횟수만큼 온/오프동작을 하도록 상기 N개의 LED 스위치 제어신호를 상기 N개의 LED 스위치에 각각 전달할 수 있다. 상기 기 설정된 횟수는 N개의 LED 스위치 각각이 동일한 횟수일 수 있다.
도 2는 본 발명의 일 실시예에 따른 LED 스위치 제어부(400)를 구체적으로 나타낸 회로도이다. 도2를 참조하면, LED 스위치 제어부(400)는 클럭신호 생성부(410), 시프트 레지스터(420) 및 스위치 네트워크(430)를 포함할 수 있다. 클럭신호 생성부(410)는 정류부의 출력전압의 주기와 동일한 주기로 클럭신호를 생성할 수 있다.
도 2에 도시된 실시형태에서, 클럭신호 생성부(410)는 정류부(500)의 출력전압과 기 설정된 제4 기준전압을 비교하는 것으로 기술되어 있으나, 정류부(500)의 출력전압과 기 설정된 제N 기준전압을 비교할 수 있다. 클럭신호 생성부(410)은 정류부(500)의 출력전압이 상기 제N 기준전압 보다 높은 경우, 하이신호를 생성할 수 있다. 구체적으로, 클럭신호 생성부(410)는 정류부(500)의 출력전압을 비반전단자에 입력받고, 상기 제N 기준전압을 반전단자에 입력받아 상기 클럭신호를 생성하여, 상기 시프트 레지스터(420)로 출력하는 비교 회로기를 포함할 수 있다.
도 2에 도시된 실시형태에서, 시프트 레지스터(420)은 기 저장된 4개의 스위치 네트워크 제어신호를 출력하는 것으로 도시되어 있으나, 기 저장된 N개의 스위치 네트워크 제어신호를 출력할 수 있다. 시프트 레지스터(420)는 클럭신호 생성부(410)로부터 전달받은 클럭신호가 하이신호에서 로우신호로 하강할 때, 기 저장된 N개의 스위치 네트워크 제어신호를 이동하여 출력할 수 있다. 기 저장된 N개의 스위치 네트워크 제어신호 중 하나는 하이신호이고, N-1개는 로우신호일 수 있다.
스위치 네트워크(430)는 N개의 스위치 네트워크 제어신호에 의해 동작할 수 있으며, N개의 LED 스위치 제어신호를 N개의 LED 스위치 각각에 제공할 수 있다. 도 2에 도시된 실시형태에서, 스위치 네트워크(430)는 4개의 스위치단(431 내지 434)을 포함하는 것으로 기술되어 있으나, N개의 스위치단을 포함할 수 있다. 또한, 도 2에 도시된 실시형태에서 각 스위치단은 4개의 스위치를 포함하는 것으로 기술되어 있으나, 스위치단이 N개인 경우에는, 각 스위치단은 N개의 스위치를 포함할 수 있으며, 도 2에 도시된 실시형태에서, 스위치 네트워크(430)는 4개의 입력단자와 4개의 출력단자를 포함하는 것으로 기술되어 있으나, 스위치단이 N개인 경우에는 N개의 입력단자와, N개의 출력단자를 포함할 수 있다.
스위치 네트워크(430)는 LED 스위치 제어신호 생성부(300)와 N개의 입력단자를 통해 각각 연결되는 N개의 스위치단을 포함할 수 있으며, N개의 스위치단은 상기 LED 스위치부(200)와 N개의 출력단자를 통해 각각 연결될 수 있다. N개의 스위치단은 N개의 입력단자 중 N개의 스위치단 각각과 연결되는 입력단자와 병렬로 연결되는 N개의 스위치를 각각 포함할 수 있다.
N개의 스위치단의 N개의 스위치의 각각에 상기 N개의 스위치 네트워크 제어신호가 인가될 수 있다. 기 저장된 N개의 스위치 네트워크 제어신호 중 하나는 하이신호이고, N-1개는 로우신호인 경우, 상기 N개의 스위치단의 각각의 N개의 스위치 중 하나는 온되고, N-1개의 스위치는 오프될 수 있다.
도 3(a)는 본 발명의 일 실시예에 따른 정류부의 출력전압과 기 설정된 기준전압을 나타낸 도면이고, 도 3(b)는 본 발명의 일 실시예에 따른 클럭신호 생성부에서 생성된 클럭신호를 나타낸 도면이며, 도 3(c)는 본 발명의 일 실시예에 따른 정류부의 출력전압의 증감에 따라 구동하는 발광 다이오드를 설명하기 위한 도면이다. 도1, 도2 및 도3을 참조하여, 발광 다이오드 조명 구동 장치의 동작을 보다 구체적으로 설명한다.
정류부(500)의 출력전압은 LED 스위치 제어신호 생성부(300)에 입력될 수 있다. 구체적으로 정류부(500)의 출력전압은 비교부(310)의 제1 내지 제4 비교기(311 내지 314)의 비반전단자에 입력될 수 있다. 제1 비교기(311)의 반전단자에는 기 설정된 제1 기준전압이 입력되고, 제2 비교기(312)의 반전단자에는 기 설정된 제2 기준전압이 입력되고, 제3 비교기(313)의 반전단자에는 기 설정된 제3 기준전압이 입력되고, 제4 비교기(314)의 반전단자에는 기 설정된 제4 기준전압이 입력될 수 있다.
도3(a)를 참조하면, 기 설정된 제1 기준전압은 정류부(500)의 출력전압 보다 작거나 같기 때문에 제1 비교기(311)는 항상 하이신호를 출력할 수 있다. 제1 비교기는 접지에 연결된 인버터로 대체할 수 있다. 제2 내지 제4 비교기(312 내지 314)는 정류부(500)의 출력전압의 증감에 따라 하이 또는 로우신호를 출력할 수 있다. 제1 내지 제4 비교기(311-314)의 출력은 제1 내지 제4 인버터(321-324)에 의해서 각각 반전되어 LED 스위치 제어신호가 생성되고, 생성된 LED 스위치 제어신호는 LED 스위치 제어부(400)에 전달될 수 있다.
도2 및 도3(b)을 참조하면, LED 스위치 제어부(400)의 클럭신호 생성부(410)는 기 설정된 제4 기준전압과 정류부(500)의 출력전압을 비교하여 클럭신호를 생성할 수 있다. 구체적으로 정류부(500)의 출력전압이 기 설정된 제4 기준전압보다 큰 경우 하이 클럭신호를 생성하고, 정류부(500)의 출력전압이 기 설정된 제4 기준전압보다 작은 경우 로우 클럭신호를 생성할 수 있다. 클럭신호는 시프트 레지스터(420)에 제공될 수 있다. 시프트 레지스터(420)에는 4개의 스위치 네트워크 제어신호가 기 저장될 수 있다. 기 저장된 4개의 스위치 네트워크 제어신호 중 하나는 하이신호이고 나머지 3개는 로우신호일 수 있다.
도1, 도2 및 도3을 참조하면, 정류부(500)의 출력전압이 제2 기준전압보다 작거나 같은 경우, 스위치 네트워크의 제1 입력단자에는 로우신호가 입력되고, 제2 내지 제4 입력단자에는 하이신호가 입력될 수 있다. 이 때, 클럭신호 생성부(410)는 로우 클럭신호를 생성하고, 로우 클럭신호를 제공받은 시프트 레지스터(420)는 기 저장된 스위치 네트워크 제어신호를 그대로 출력할 수 있다.
이하, 기 저장된 제1 스위치 네트워크 제어신호(S1)가 하이신호이고, 제2 내지 제3 스위치 네트워크 제어신호(S2 내지 S4)가 로우신호인 경우를 가정하여 설명한다. 기 저장된 제1 스위치 네트워크 제어신호(S1)가 하이신호이고, 제2 내지 제3 스위치 네트워크 제어신호(S2-S4)가 로우신호인 경우, 스위치 네트워크(430)의 제1 스위치단(431)의 SW1이 온동작하고, 제2 스위치단(432)의 SW2가 온동작하고, 제3 스위치단(433)의 SW3이 온동작하고, 제3 스위치단(434)의 SW4가 온동작하여, 스위치 네트워크의 제1 입력단자는 제1 출력단자와 연결되고, 스위치 네트워크의 제2 입력단자는 제2 출력단자와 연결되고, 제3 입력단자는 제3 출력단자와 연결되고, 제4 입력단자는 제4 출력단자와 연결될 수 있다.
따라서, 제1 내지 제4 입력단자에 입력된 LED 스위치 제어신호가 제1 내지 제4 출력단자로 각각 출력되어, 제1 내지 제4 LED 스위치에 각각 인가될 수 있다. 따라서, 제1 LED 스위치가 오프동작하고, 제2 내지 제4 LED 스위치가 온동작하여, 제1 발광 다이오드(110)가 온동작 할 수 있다.
시프트 레지스터(420)는 클럭신호 생성부(410)의 클럭신호가 하이신호에서 로우신호로 하강할 때, 기 저장된 스위치 네트워크 제어신호를 이동하므로, 클럭신호의 첫 번째 하강시점인 T1 시점이전까지, 스위치 네트워크(430)의 제1 내지 제4 입력단자는 제1 내지 제4 출력단자에 각각 연결될 수 있다. 따라서, 정류부(500)의 출력전압이 제2 기준전압 보다 크고 제3 기준전압보다 작거나 같은 경우, 제1 및 제2 발광 다이오드가 온동작 할 수 있고, 정류부(500)의 출력전압이 제3 기준전압 보다 크고 제4 기준전압보다 작거나 같은 경우, 제1 내지 제3 발광 다이오드가 온동작 할 수 있고, 정류부(500)의 출력전압이 제4 기준전압보다 큰 경우, 제1 내지 제4 발광 다이오드가 온동작 할 수 있다.
T1 시점에서 클럭신호 생성부(410)의 클럭신호가 하이신호에서 로우신호로 하강하므로, 시프트 레지스터(420)는 기 저장된 스위치 네트워크 제어신호를 한 비트씩 이동하여 출력하므로, 제2 스위치 네트워크 제어신호(S2)가 하이신호이고, 나머지 스위치 네트워크 제어신호는 로우신호일 수 있다. 제2 스위치 네트워크 제어신호(S2)가 하이신호이므로, 스위치 네트워크(430)의 제1 스위치단(431)의 SW2이 온동작하고, 제2 스위치단(432)의 SW3가 온동작하고, 제3 스위치단(433)의 SW4이 온동작하고, 제3 스위치단(434)의 SW1가 온동작하여, 스위치 네트워크의 제1 입력단자는 제2 출력단자와 연결되고, 스위치 네트워크의 제2 입력단자는 제3 출력단자와 연결되고, 제3 입력단자는 제4 출력단자와 연결되고, 제4 입력단자는 제1 출력단자와 연결될 수 있다.
따라서, T1 시점 이후 T2 시점 이전에, 정류부(500)의 출력전압이 제1 기준전압 보다 크고 제2 기준전압보다 작거나 같은 경우, 제3 발광다이오드(120)가 온동작하고, 정류부(500)의 출력전압이 제2 기준전압 보다 크고 제3 기준전압보다 작거나 같은 경우, 제2 및 제3 발광 다이오드가 온동작 할 수 있고, 정류부(500)의 출력전압이 제3 기준전압 보다 크고 제4 기준전압보다 작거나 같은 경우, 제2 내지 제4 발광 다이오드가 온동작 할 수 있고, 정류부(500)의 출력전압이 제4 기준전압보다 큰 경우, 제1 내지 제4 발광 다이오드가 온동작 할 수 있다. T1 시점 이전, T1 시점 이후 T2 시점 이전과 동일한 방식으로 T2 시점 이후 T3 시점 이전, T3 시점 이후 T4 시점 이전에 발광 다이오드 조명 구동 장치는 동작할 수 있다. 따라서, 정류부(500)의 출력전압의 각 주기마다 정류부(500)의 출력전압의 증감에 따라 온동작하는 발광 다이오드가 달라지게 되어 발광 다이오드의 열화를 평균화할 수 있다.
도 1, 도2 및 도3은 정류부(500)의 출력전압의 4번의 주기의 각 주기마다 출력전압의 증감에 따라 온동작하는 발광 다이오드를 달리하기 위한 일 실시형태를 나타내기 위한 도면으로서 본 발명은 이에 한정되는 것은 아니며, 정류부(500)의 출력전압의 N번의 주기동안 각 주기마다 출력전압의 증감에 따라 온동작하는 발광 다이오드를 달리하는 것도 가능하다. 이 때 N은 2이상의 자연수일 수 있다.
또한, 본 발명은 발광 다이오드의 열화를 방지할 수 있는 발광 다이오드 조명 구동 방법을 제공할 수 있다. 발광 다이오드 조명 구동 방법은, (a) 정류부에서 정류된의 출력전압에 의해 구동되며 서로 직렬로 연결되는 M개의 발광 다이오드(LED)에서 빛을 출력하는 단계, (b) 상기 M개의 발광 다이오드 중 적어도 N개와 병렬로 연결되며, 서로 직렬로 연결되는 N개의 LED 스위치가 N개의 LED 스위치 제어신호에 의해 온/오프 동작하는 단계, (c) 상기 정류부의 출력전압과 기 설정된 제1 내지 N 기준전압을 각각 비교하여 상기 N개의 LED 스위치 제어신호를 생성하는 단계, (d) 상기 정류부의 출력전압의 N번의 주기 내에서 각 주기마다 상기 N개의 LED 스위치가 온/오프동작을 달리하도록 상기 N개의 LED 스위치 제어신호를 상기 LED 스위치부에 전달하는 단계를 포함할 수 있다.
상기 (c) 단계는, 상기 정류부의 출력전압의 N번의 주기 내에서 상기 N개의 LED 스위치가 기 설정된 횟수만큼 온/오프동작을 하도록 상기 N개의 LED 스위치 제어신호를 상기 N개의 LED 스위치에 각각 전달할 수 있다.
상기 (c)단계는, 상기 정류부의 출력전압의 주기와 동일한 주기의 클럭신호를 클럭신호 생성부에서 생성하는 단계, 상기 클럭신호가 하이신호에서 로우신호로 하강할 때, 시프트 레지스터에 기 저장된 N개의 스위치 네트워크 제어신호를 이동하여 출력하는 단계, 및 상기 N개의 스위치 네트워크 제어신호에 의해 동작하는 스위치 네트워크에서 상기 N개의 LED 스위치 제어신호를 상기 N개의 LED 스위치 각각에 제공하는 단계를 포함할 수 있다.
이외의 클럭신호 생성부(410), 시프트 레지스터(420) 및 스위치 네트워크(430)의 구성 및 기능은 도1 내지 도3의 설명과 동일하므로 상세한 설명은 생략하도록 한다.
이상에서 본 발명이 구체적인 구성요소 등과 같은 특정 사항들과 한정된 실시예 및 도면에 의해 설명되었으나, 이는 본 발명의 보다 전반적인 이해를 돕기 위해서 제공된 것일 뿐, 본 발명이 상기 실시 예들에 한정되는 것은 아니며, 본 발명이 속하는 기술분야에서 통상적인 지식을 가진 자라면 이러한 기재로부터 다양한 수정 및 변형을 꾀할 수 있다. 따라서, 본 발명의 사상은 상기 설명된 실시예에 국한되어 정해져서는 아니 되며, 후술하는 특허청구범위뿐만 아니라 이 특허청구범위와 균등하게 또는 등가적으로 변형된 모든 것들은 본 발명의 사상의 범주에 속한다고 할 것이다.
100 : 발광부 110 : 제1 발광 다이오드
120 : 제2 발광 다이오드 130 : 제3 발광 다이오드
140 : 제4 발광 다이오드 200 : LED 스위치부
210 : 제1 LED 스위치 : 210 220 : 제2 LED 스위치
230 : 제3 LED 스위치 : 230 240 : 제4 LED 스위치
300 : LED 스위치 제어신호 생성부 310 : 비교부
311 : 비교기 312 : 제2 비교기
313 : 제3 비교기 314 : 제4 비교기
320 : 반전회로부 321 : 제1 인버터
322 : 제2 인버터 323 : 제3 인버터
324 : 제4 인버터 400 : LED 스위치 제어부
410 : 클럭신호 생성부 420 : 시프트 레지스터
430 : 스위치 네트워크 431 : 제1 스위치단
432 : 제2 스위치단 433 : 제3 스위치단
434 : 제4 스위치단 500 : 정류부
600 : 교류전원

Claims (23)

  1. 서로 직렬로 연결되는 M개의 발광 다이오드(LED)를 포함하며, 정류부에서 정류된 출력전압에 의해 구동하는 발광부;
    상기 M개의 발광 다이오드 중 적어도 N개와 각각 병렬로 연결되는 N개의 LED 스위치를 포함하며, 상기 N개의 LED 스위치는 서로 직렬로 연결되는 LED 스위치부;
    상기 정류부의 출력전압과 기 설정된 제1 내지 N 기준전압을 각각 비교하여 상기 LED 스위치부를 제어하는 N개의 스위치 제어신호를 생성하는 LED 스위치 제어신호 생성부; 및
    상기 정류부의 출력전압의 N번의 주기 내에서 각 주기마다 상기 N개의 LED 스위치가 온/오프동작을 달리하도록 상기 N개의 LED 스위치 제어신호를 상기 LED 스위치부에 전달하는 LED 스위치 제어부;
    를 포함하는 발광 다이오드 조명 구동 장치.
  2. 제1항에 있어서, 상기 LED 스위치 제어부는,
    상기 정류부의 출력전압의 N번의 주기 내에서 상기 N개의 LED 스위치가 기 설정된 횟수만큼 온/오프동작을 하도록 상기 N개의 LED 스위치 제어신호를 상기 N개의 LED 스위치에 각각 전달하는 발광 다이오드 조명 구동 장치.
  3. 제2항에 있어서, 상기 기 설정된 횟수는,
    상기 N개의 LED 스위치 각각이 동일한 횟수인 발광 다이오드 조명 구동 장치.
  4. 제1항에 있어서,
    상기 M은 상기 N보다 크거나 같은 발광 다이오드 조명 구동 장치.
  5. 제1항에 있어서, 상기 LED 스위치 제어부는,
    상기 정류부의 출력전압의 주기와 동일한 주기로 클럭신호를 생성하는 클럭신호 생성부;
    상기 클럭신호 생성부로부터 전달받은 클럭신호가 하이신호에서 로우신호로 하강할 때, 기 저장된 N개의 스위치 네트워크 제어신호를 이동하여 출력하는 시프트 레지스터; 및
    상기 N개의 스위치 네트워크 제어신호에 의해 동작하고, 상기 N개의 LED 스위치 제어신호를 상기 N개의 LED 스위치 각각에 제공하는 스위치 네트워크;
    를 포함하는 발광 다이오드 조명 구동 장치.
  6. 제5항에 있어서, 상기 클럭신호 생성부는,
    상기 정류부의 출력전압과 상기 제N 기준전압을 비교하여, 상기 정류부의 출력전압이 상기 제N 기준전압 보다 높은 경우, 하이신호를 생성하는 발광 다이오드 조명 구동 장치.
  7. 제5항에 있어서, 상기 클럭신호 생성부는,
    상기 정류부의 출력전압을 비반전단자에 입력받고, 상기 제N 기준전압을 반전단자에 입력받아 상기 클럭신호를 생성하여, 상기 시프트 레지스터로 출력하는 비교 회로기를 포함하는 발광 다이오드 조명 구동 장치.
  8. 제5항에 있어서,
    상기 기 저장된 N개의 스위치 네트워크 제어신호 중 하나는 하이신호이고, N-1개는 로우신호인 발광 다이오드 조명 구동 장치.
  9. 제5항에 있어서,
    상기 스위치 네트워크는 상기 LED 스위치 제어신호 생성부와 N개의 입력단자를 통해 각각 연결되는 N개의 스위치단을 포함하고,
    상기 N개의 스위치단은 상기 LED 스위치부와 N개의 출력단자를 통해 각각 연결되고,
    상기 N개의 스위치단은 상기 N개의 입력단자 중 상기 N개의 스위치단 각각과 연결되는 입력단자와 병렬로 연결되는 N개의 스위치를 각각 포함하고,
    상기 N개의 스위치단의 N개의 스위치의 각각에 상기 N개의 스위치 네트워크 제어신호가 인가되어, 상기 N개의 스위치단의 각각의 N개의 스위치 중 하나는 온되고, N-1개의 스위치는 오프되며,
    상기 N개의 스위치단 각각은 상기 N개의 입력단자로부터 입력되는 LED 스위치 제어신호를 상기 N개의 출력단자 중 서로 다른 하나에 전달하는 발광 다이오드 조명 구동 장치.
  10. 제9항에 있어서,
    상기 기 저장된 N개의 스위치 네트워크 제어신호 중 제1 스위치 네트워크 제어신호는 하이신호이고, 제1 스위치 네트워크 제어신호를 제외한 N-1개의 스위치 네트워크 제어신호는 로우신호이며,
    상기 N개의 입력단자의 제1 내지 N 입력단자는, 상기 클럭신호의 제1 하강시점 이전에, 상기 N개의 출력단자의 제1 내지 N 출력단자에 각각 연결되고, 상기 클럭신호의 제1 하강시점 이후부터 제2 하강시점 이전에, 상기 N개의 출력단자의 제2 내지 N 및 1출력단자에 각각 연결되고, 상기 클럭신호의 제K 하강시점 이후부터 제K+1 하강시점 이전에(K는 2이상이고 N-2이하인 양의 정수), 상기 N개의 출력단자의 제K+1 내지 N 및 1 내지 K 출력단자에 각각 순차적으로 연결되고, 상기 클럭신호의 제N-1 하강시점 이후부터 제N 하강시점 이전에, 상기 N개의 출력단자의 제N 및 1 내지 N-1 출력단자에 각각 순차적으로 연결되는 발광 다이오드 조명 구동 장치.
  11. 제1항에 있어서, 상기 LED 스위치 제어신호 생성부는,
    상기 정류부의 출력전압과 기 설정된 제1 내지 N 기준전압을 각각 비교하여, 상기 정류부의 출력전압이 상기 제1 내지 N 기준전압 보다 큰 경우, 상기 LED 스위치를 오프동작시키는 로우신호를 생성하는 발광 다이오드 조명 구동 장치.
  12. 제1항에 있어서, 상기 LED 스위치 제어신호 생성부는,
    상기 정류부의 출력전압이 각각 인가되는 비반전단자 및 상기 제1 내지 N의 기준전압이 각각 인가되는 반전단자를 포함하는 N개의 비교기로 구성되는 비교부; 및
    상기 N개의 비교기의 출력을 각각 반전하는 N개의 인버터로 구성되는 반전회로부; 를 포함하는 발광 다이오드 조명 구동 장치.
  13. (a) 정류부에서 정류된의 출력전압에 의해 구동되며 서로 직렬로 연결되는 M개의 발광 다이오드(LED)에서 빛을 출력하는 단계;
    (b) 상기 M개의 발광 다이오드 중 적어도 N개와 병렬로 연결되며, 서로 직렬로 연결되는 N개의 LED 스위치가 N개의 LED 스위치 제어신호에 의해 온/오프 동작하는 단계;
    (c) 상기 정류부의 출력전압과 기 설정된 제1 내지 N 기준전압을 각각 비교하여 상기 N개의 LED 스위치 제어신호를 생성하는 단계; 및
    (d) 상기 정류부의 출력전압의 N번의 주기 내에서 각 주기마다 상기 N개의 LED 스위치가 온/오프동작을 달리하도록 상기 N개의 LED 스위치 제어신호를 상기 LED 스위치부에 전달하는 단계;
    를 포함하는 발광 다이오드 조명 구동 방법.
  14. 제10항에 있어서, 상기 (c) 단계는,
    상기 정류부의 출력전압의 N번의 주기 내에서 상기 N개의 LED 스위치가 기 설정된 횟수만큼 온/오프동작을 하도록 상기 N개의 LED 스위치 제어신호를 상기 N개의 LED 스위치에 각각 전달하는 발광 다이오드 조명 구동 방법.
  15. 제14항에 있어서, 상기 기 설정된 횟수는,
    상기 N개의 LED 스위치 각각이 동일한 횟수인 발광 다이오드 조명 구동 방법.
  16. 제13항에 있어서,
    상기 M은 상기 N보다 크거나 같은 발광 다이오드 조명 구동 방법.
  17. 제13항에 있어서, 상기 (c)단계는,
    (c-1) 상기 정류부의 출력전압의 주기와 동일한 주기의 클럭신호를 클럭신호 생성부에서 생성하는 단계;
    (c-2) 상기 클럭신호가 하이신호에서 로우신호로 하강할 때, 시프트 레지스터에 기 저장된 N개의 스위치 네트워크 제어신호를 이동하여 출력하는 단계; 및
    (c-3) 상기 N개의 스위치 네트워크 제어신호에 의해 동작하는 스위치 네트워크에서 상기 N개의 LED 스위치 제어신호를 상기 N개의 LED 스위치 각각에 제공하는 단계;
    를 포함하는 발광 다이오드 조명 구동 방법.
  18. 제17항에 있어서, 상기 (c-1) 단계는,
    상기 정류부의 출력전압과 상기 제N 기준전압을 비교하여, 상기 정류부의 출력전압이 상기 제N 기준전압 보다 높은 경우, 하이신호를 생성하는 발광 다이오드 조명 구동 방법.
  19. 제17항에 있어서, 상기 (c-1) 단계는,
    상기 정류부의 출력전압을 비반전단자에 입력받고, 상기 제N 기준전압을 반전단자에 입력받아 상기 클럭신호를 생성하여, 상기 시프트 레지스터로 출력하는 비교기를 포함하는 발광 다이오드 조명방법.
  20. 제17항에 있어서,
    상기 기 저장된 N개의 스위치 네트워크 제어신호 중 하나는 하이신호이고, N-1개는 로우신호인 발광 다이오드 조명 구동 방법.
  21. 제17항에 있어서,
    상기 스위치 네트워크는 상기 LED 스위치 제어신호 생성부와 N개의 입력단자를 통해 각각 연결되는 N개의 스위치단을 포함하고,
    상기 N개의 스위치단은 상기 LED 스위치부와 N개의 출력단자를 통해 각각 연결되고,
    상기 N개의 스위치단은 상기 N개의 입력단자 중 상기 N개의 스위치단 각각과 연결되는 입력단자와 병렬로 연결되는 N개의 스위치를 각각 포함하고,
    상기 N개의 스위치단의 N개의 스위치의 각각에 상기 N개의 스위치 네트워크 제어신호가 인가되어, 상기 N개의 스위치단의 각각의 N개의 스위치 중 하나는 온되고, N-1개의 스위치는 오프되며,
    상기 N개의 스위치단 각각은 상기 N개의 입력단자로부터 입력되는 LED 스위치 제어신호를 상기 N개의 출력단자 중 서로 다른 하나에 전달하는 발광 다이오드 조명 구동 방법.
  22. 제21항에 있어서,
    상기 기 저장된 N개의 스위치 네트워크 제어신호 중 제1 스위치 네트워크 제어신호는 하이신호이고, 제1 스위치 네트워크 제어신호를 제외한 N-1개의 스위치 네트워크 제어신호는 로우신호이며,
    상기 N개의 입력단자의 제1 내지 N 입력단자는, 상기 클럭신호의 제1 하강시점 이전에, 상기 N개의 출력단자의 제1 내지 N 출력단자에 각각 연결되고, 상기 클럭신호의 제1 하강시점 이후부터 제2 하강시점 이전에, 상기 N개의 출력단자의 제2 내지 N 및 1출력단자에 각각 연결되고, 상기 클럭신호의 제K 하강시점 이후부터 제K+1 하강시점 이전에(K는 2이상이고 N-2이하인 양의 정수), 상기 N개의 출력단자의 제K+1 내지 N 및 1 내지 K 출력단자에 각각 순차적으로 연결되고, 상기 클럭신호의 제N-1 하강시점 이후부터 제N 하강시점 이전에, 상기 N개의 출력단자의 제N 및 1 내지 N-1 출력단자에 각각 순차적으로 연결되는 발광 다이오드 조명 구동 방법.
  23. 제13항에 있어서, 상기 (c) 단계는,
    상기 정류부의 출력전압과 기 설정된 제1 내지 N 기준전압을 각각 비교하여, 상기 정류부의 출력전압이 상기 제1 내지 N 기준전압 보다 큰 경우, 상기 LED 스위치를 오프동작시키는 로우신호를 생성하는 발광 다이오드 조명 구동 방법.
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