KR20140024279A - Led발광장치 및 led발광장치를 구동하는 방법 - Google Patents

Led발광장치 및 led발광장치를 구동하는 방법 Download PDF

Info

Publication number
KR20140024279A
KR20140024279A KR1020137022737A KR20137022737A KR20140024279A KR 20140024279 A KR20140024279 A KR 20140024279A KR 1020137022737 A KR1020137022737 A KR 1020137022737A KR 20137022737 A KR20137022737 A KR 20137022737A KR 20140024279 A KR20140024279 A KR 20140024279A
Authority
KR
South Korea
Prior art keywords
led
current
unit
signal
voltage
Prior art date
Application number
KR1020137022737A
Other languages
English (en)
Inventor
정영도
강현구
정혜만
이강녕
Original Assignee
서울반도체 주식회사
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by 서울반도체 주식회사 filed Critical 서울반도체 주식회사
Publication of KR20140024279A publication Critical patent/KR20140024279A/ko

Links

Images

Classifications

    • H—ELECTRICITY
    • H05—ELECTRIC TECHNIQUES NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
    • H05B—ELECTRIC HEATING; ELECTRIC LIGHT SOURCES NOT OTHERWISE PROVIDED FOR; CIRCUIT ARRANGEMENTS FOR ELECTRIC LIGHT SOURCES, IN GENERAL
    • H05B45/00—Circuit arrangements for operating light-emitting diodes [LED]
    • H05B45/40—Details of LED load circuits
    • H05B45/44—Details of LED load circuits with an active control inside an LED matrix
    • H—ELECTRICITY
    • H05—ELECTRIC TECHNIQUES NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
    • H05B—ELECTRIC HEATING; ELECTRIC LIGHT SOURCES NOT OTHERWISE PROVIDED FOR; CIRCUIT ARRANGEMENTS FOR ELECTRIC LIGHT SOURCES, IN GENERAL
    • H05B45/00—Circuit arrangements for operating light-emitting diodes [LED]
    • H05B45/10—Controlling the intensity of the light
    • H05B45/14—Controlling the intensity of the light using electrical feedback from LEDs or from LED modules
    • H—ELECTRICITY
    • H05—ELECTRIC TECHNIQUES NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
    • H05B—ELECTRIC HEATING; ELECTRIC LIGHT SOURCES NOT OTHERWISE PROVIDED FOR; CIRCUIT ARRANGEMENTS FOR ELECTRIC LIGHT SOURCES, IN GENERAL
    • H05B45/00—Circuit arrangements for operating light-emitting diodes [LED]
    • H05B45/30—Driver circuits
    • H05B45/395—Linear regulators
    • H—ELECTRICITY
    • H05—ELECTRIC TECHNIQUES NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
    • H05B—ELECTRIC HEATING; ELECTRIC LIGHT SOURCES NOT OTHERWISE PROVIDED FOR; CIRCUIT ARRANGEMENTS FOR ELECTRIC LIGHT SOURCES, IN GENERAL
    • H05B45/00—Circuit arrangements for operating light-emitting diodes [LED]
    • H05B45/40—Details of LED load circuits
    • H05B45/44—Details of LED load circuits with an active control inside an LED matrix
    • H05B45/48—Details of LED load circuits with an active control inside an LED matrix having LEDs organised in strings and incorporating parallel shunting devices
    • H—ELECTRICITY
    • H01—ELECTRIC ELEMENTS
    • H01L—SEMICONDUCTOR DEVICES NOT COVERED BY CLASS H10
    • H01L2224/00—Indexing scheme for arrangements for connecting or disconnecting semiconductor or solid-state bodies and methods related thereto as covered by H01L24/00
    • H01L2224/01—Means for bonding being attached to, or being formed on, the surface to be connected, e.g. chip-to-package, die-attach, "first-level" interconnects; Manufacturing methods related thereto
    • H01L2224/02—Bonding areas; Manufacturing methods related thereto
    • H01L2224/04—Structure, shape, material or disposition of the bonding areas prior to the connecting process
    • H01L2224/05—Structure, shape, material or disposition of the bonding areas prior to the connecting process of an individual bonding area
    • H01L2224/0554—External layer
    • H01L2224/0555—Shape
    • H01L2224/05552—Shape in top view
    • H01L2224/05554—Shape in top view being square
    • H—ELECTRICITY
    • H01—ELECTRIC ELEMENTS
    • H01L—SEMICONDUCTOR DEVICES NOT COVERED BY CLASS H10
    • H01L2224/00—Indexing scheme for arrangements for connecting or disconnecting semiconductor or solid-state bodies and methods related thereto as covered by H01L24/00
    • H01L2224/01—Means for bonding being attached to, or being formed on, the surface to be connected, e.g. chip-to-package, die-attach, "first-level" interconnects; Manufacturing methods related thereto
    • H01L2224/26—Layer connectors, e.g. plate connectors, solder or adhesive layers; Manufacturing methods related thereto
    • H01L2224/31—Structure, shape, material or disposition of the layer connectors after the connecting process
    • H01L2224/32—Structure, shape, material or disposition of the layer connectors after the connecting process of an individual layer connector
    • H01L2224/321—Disposition
    • H01L2224/32151—Disposition the layer connector connecting between a semiconductor or solid-state body and an item not being a semiconductor or solid-state body, e.g. chip-to-substrate, chip-to-passive
    • H01L2224/32221—Disposition the layer connector connecting between a semiconductor or solid-state body and an item not being a semiconductor or solid-state body, e.g. chip-to-substrate, chip-to-passive the body and the item being stacked
    • H01L2224/32225—Disposition the layer connector connecting between a semiconductor or solid-state body and an item not being a semiconductor or solid-state body, e.g. chip-to-substrate, chip-to-passive the body and the item being stacked the item being non-metallic, e.g. insulating substrate with or without metallisation
    • H—ELECTRICITY
    • H01—ELECTRIC ELEMENTS
    • H01L—SEMICONDUCTOR DEVICES NOT COVERED BY CLASS H10
    • H01L2224/00—Indexing scheme for arrangements for connecting or disconnecting semiconductor or solid-state bodies and methods related thereto as covered by H01L24/00
    • H01L2224/01—Means for bonding being attached to, or being formed on, the surface to be connected, e.g. chip-to-package, die-attach, "first-level" interconnects; Manufacturing methods related thereto
    • H01L2224/42—Wire connectors; Manufacturing methods related thereto
    • H01L2224/44—Structure, shape, material or disposition of the wire connectors prior to the connecting process
    • H01L2224/45—Structure, shape, material or disposition of the wire connectors prior to the connecting process of an individual wire connector
    • H01L2224/45001—Core members of the connector
    • H01L2224/45099—Material
    • H01L2224/451—Material with a principal constituent of the material being a metal or a metalloid, e.g. boron (B), silicon (Si), germanium (Ge), arsenic (As), antimony (Sb), tellurium (Te) and polonium (Po), and alloys thereof
    • H01L2224/45138—Material with a principal constituent of the material being a metal or a metalloid, e.g. boron (B), silicon (Si), germanium (Ge), arsenic (As), antimony (Sb), tellurium (Te) and polonium (Po), and alloys thereof the principal constituent melting at a temperature of greater than or equal to 950°C and less than 1550°C
    • H01L2224/45139—Silver (Ag) as principal constituent
    • H—ELECTRICITY
    • H01—ELECTRIC ELEMENTS
    • H01L—SEMICONDUCTOR DEVICES NOT COVERED BY CLASS H10
    • H01L2224/00—Indexing scheme for arrangements for connecting or disconnecting semiconductor or solid-state bodies and methods related thereto as covered by H01L24/00
    • H01L2224/01—Means for bonding being attached to, or being formed on, the surface to be connected, e.g. chip-to-package, die-attach, "first-level" interconnects; Manufacturing methods related thereto
    • H01L2224/42—Wire connectors; Manufacturing methods related thereto
    • H01L2224/47—Structure, shape, material or disposition of the wire connectors after the connecting process
    • H01L2224/48—Structure, shape, material or disposition of the wire connectors after the connecting process of an individual wire connector
    • H01L2224/4805—Shape
    • H01L2224/4809—Loop shape
    • H01L2224/48091—Arched
    • H—ELECTRICITY
    • H01—ELECTRIC ELEMENTS
    • H01L—SEMICONDUCTOR DEVICES NOT COVERED BY CLASS H10
    • H01L2224/00—Indexing scheme for arrangements for connecting or disconnecting semiconductor or solid-state bodies and methods related thereto as covered by H01L24/00
    • H01L2224/01—Means for bonding being attached to, or being formed on, the surface to be connected, e.g. chip-to-package, die-attach, "first-level" interconnects; Manufacturing methods related thereto
    • H01L2224/42—Wire connectors; Manufacturing methods related thereto
    • H01L2224/47—Structure, shape, material or disposition of the wire connectors after the connecting process
    • H01L2224/48—Structure, shape, material or disposition of the wire connectors after the connecting process of an individual wire connector
    • H01L2224/481—Disposition
    • H01L2224/4813—Connecting within a semiconductor or solid-state body, i.e. fly wire, bridge wire
    • H—ELECTRICITY
    • H01—ELECTRIC ELEMENTS
    • H01L—SEMICONDUCTOR DEVICES NOT COVERED BY CLASS H10
    • H01L2224/00—Indexing scheme for arrangements for connecting or disconnecting semiconductor or solid-state bodies and methods related thereto as covered by H01L24/00
    • H01L2224/01—Means for bonding being attached to, or being formed on, the surface to be connected, e.g. chip-to-package, die-attach, "first-level" interconnects; Manufacturing methods related thereto
    • H01L2224/42—Wire connectors; Manufacturing methods related thereto
    • H01L2224/47—Structure, shape, material or disposition of the wire connectors after the connecting process
    • H01L2224/48—Structure, shape, material or disposition of the wire connectors after the connecting process of an individual wire connector
    • H01L2224/481—Disposition
    • H01L2224/48135—Connecting between different semiconductor or solid-state bodies, i.e. chip-to-chip
    • H01L2224/48137—Connecting between different semiconductor or solid-state bodies, i.e. chip-to-chip the bodies being arranged next to each other, e.g. on a common substrate
    • H—ELECTRICITY
    • H01—ELECTRIC ELEMENTS
    • H01L—SEMICONDUCTOR DEVICES NOT COVERED BY CLASS H10
    • H01L2224/00—Indexing scheme for arrangements for connecting or disconnecting semiconductor or solid-state bodies and methods related thereto as covered by H01L24/00
    • H01L2224/01—Means for bonding being attached to, or being formed on, the surface to be connected, e.g. chip-to-package, die-attach, "first-level" interconnects; Manufacturing methods related thereto
    • H01L2224/42—Wire connectors; Manufacturing methods related thereto
    • H01L2224/47—Structure, shape, material or disposition of the wire connectors after the connecting process
    • H01L2224/48—Structure, shape, material or disposition of the wire connectors after the connecting process of an individual wire connector
    • H01L2224/481—Disposition
    • H01L2224/48151—Connecting between a semiconductor or solid-state body and an item not being a semiconductor or solid-state body, e.g. chip-to-substrate, chip-to-passive
    • H01L2224/48221—Connecting between a semiconductor or solid-state body and an item not being a semiconductor or solid-state body, e.g. chip-to-substrate, chip-to-passive the body and the item being stacked
    • H01L2224/48225—Connecting between a semiconductor or solid-state body and an item not being a semiconductor or solid-state body, e.g. chip-to-substrate, chip-to-passive the body and the item being stacked the item being non-metallic, e.g. insulating substrate with or without metallisation
    • H01L2224/48227—Connecting between a semiconductor or solid-state body and an item not being a semiconductor or solid-state body, e.g. chip-to-substrate, chip-to-passive the body and the item being stacked the item being non-metallic, e.g. insulating substrate with or without metallisation connecting the wire to a bond pad of the item
    • H—ELECTRICITY
    • H01—ELECTRIC ELEMENTS
    • H01L—SEMICONDUCTOR DEVICES NOT COVERED BY CLASS H10
    • H01L2224/00—Indexing scheme for arrangements for connecting or disconnecting semiconductor or solid-state bodies and methods related thereto as covered by H01L24/00
    • H01L2224/01—Means for bonding being attached to, or being formed on, the surface to be connected, e.g. chip-to-package, die-attach, "first-level" interconnects; Manufacturing methods related thereto
    • H01L2224/42—Wire connectors; Manufacturing methods related thereto
    • H01L2224/47—Structure, shape, material or disposition of the wire connectors after the connecting process
    • H01L2224/49—Structure, shape, material or disposition of the wire connectors after the connecting process of a plurality of wire connectors
    • H01L2224/491—Disposition
    • H01L2224/4911—Disposition the connectors being bonded to at least one common bonding area, e.g. daisy chain
    • H01L2224/49113—Disposition the connectors being bonded to at least one common bonding area, e.g. daisy chain the connectors connecting different bonding areas on the semiconductor or solid-state body to a common bonding area outside the body, e.g. converging wires
    • H—ELECTRICITY
    • H01—ELECTRIC ELEMENTS
    • H01L—SEMICONDUCTOR DEVICES NOT COVERED BY CLASS H10
    • H01L2924/00—Indexing scheme for arrangements or methods for connecting or disconnecting semiconductor or solid-state bodies as covered by H01L24/00
    • H01L2924/0001—Technical content checked by a classifier
    • H01L2924/00011—Not relevant to the scope of the group, the symbol of which is combined with the symbol of this group
    • H—ELECTRICITY
    • H01—ELECTRIC ELEMENTS
    • H01L—SEMICONDUCTOR DEVICES NOT COVERED BY CLASS H10
    • H01L2924/00—Indexing scheme for arrangements or methods for connecting or disconnecting semiconductor or solid-state bodies as covered by H01L24/00
    • H01L2924/15—Details of package parts other than the semiconductor or other solid state devices to be connected
    • H01L2924/181—Encapsulation
    • H—ELECTRICITY
    • H05—ELECTRIC TECHNIQUES NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
    • H05B—ELECTRIC HEATING; ELECTRIC LIGHT SOURCES NOT OTHERWISE PROVIDED FOR; CIRCUIT ARRANGEMENTS FOR ELECTRIC LIGHT SOURCES, IN GENERAL
    • H05B47/00—Circuit arrangements for operating light sources in general, i.e. where the type of light source is not relevant
    • H05B47/10—Controlling the light source
    • Y—GENERAL TAGGING OF NEW TECHNOLOGICAL DEVELOPMENTS; GENERAL TAGGING OF CROSS-SECTIONAL TECHNOLOGIES SPANNING OVER SEVERAL SECTIONS OF THE IPC; TECHNICAL SUBJECTS COVERED BY FORMER USPC CROSS-REFERENCE ART COLLECTIONS [XRACs] AND DIGESTS
    • Y02—TECHNOLOGIES OR APPLICATIONS FOR MITIGATION OR ADAPTATION AGAINST CLIMATE CHANGE
    • Y02B—CLIMATE CHANGE MITIGATION TECHNOLOGIES RELATED TO BUILDINGS, e.g. HOUSING, HOUSE APPLIANCES OR RELATED END-USER APPLICATIONS
    • Y02B20/00—Energy efficient lighting technologies, e.g. halogen lamps or gas discharge lamps
    • Y02B20/30—Semiconductor lamps, e.g. solid state lamps [SSL] light emitting diodes [LED] or organic LED [OLED]

Abstract

LED(Light-Emitting Diode)발광장치는, 교류 전원의 전압을 수신하고 교류 전원의 전압을 정류하여 단방향 맥류 전압을 출력하는 정류 회로부, 직렬로 연결된 복수의 LED부, 복수의 LED부 중 어느하나의 캐소드가 각 스위치부의 일단에 연결된 복수의 스위치부, 각각의 스위치부로부터 전류를 수신하기 위해 일단이 각 스위치의 타단과 연결된 정전류 제어회로부, 및 복수의 스위치부로부터 전류를 수신하고, 복수의 정전류 제어회로부를 순차적으로 구동하기 위해 각 스위치부를 위한 복수의 스위칭 제어신호를 생성하는 전류 비교부를 포함한다. 이때, 복수의 LED부는, 각각 단방향 맥류 전압을 수신하도록 구현되고, 애노드 및 캐소드를 포함하고, 복수의 정전류 제어회로부는, 각각의 스위치부로부터 수신한 전류의 크기가 특정값을 갖도록 제어하기 위해 각각의 스위치부로 전류 제어 신호를 출력한다.

Description

LED발광장치 및 LED발광장치를 구동하는 방법 {LED LUMINESCENCE APPARATUS AND METHOD OF DRIVING THE SAME}
본 발명은 교류 전원을 사용하는 LED(light-Emiiting Diode) 발광장치에 관한 것으로서, 보다 상세하게는, 역률과 전고조파 왜율(Total Harmonics Distortion: THD)을 개선하고, 효과적으로 상용 교류 전압의 왜곡 및 크기 변동을 처리하는 LED발광장치에 관한 것이다. 본 발명의 실시예들은 또한 구동 회로를 갖춘 LED발광장치와 연관된다. 구동 회로는 총 LED구동 전압(Vf)의 특성 범위를 정의하고, 복수의 구동 전압을 갖는 LED를 사용한다. 따라서, LED들이 꺼지는 구간을 최소화함과 동시에 플리커(flicker) 현상을 개선하고, 광량을 증가시킨다.
도 1은 종래의 교류 전원(1)을 사용하는 LED발광장치의 블록도이다.
종래의 교류 전원을 사용하는 LED 발광 장치는 브릿지 회로로 구현되는 정류 회로(2)에서 출력되는 단방향 맥류 전압을 저항(4)을 통해 고전압 LED(3-1 내지 3-4)로 제공하였다.
이러한 종래의 교류 전원을 사용하는 LED 발광 장치에서, LED에 제공되는 LED 구동 전류는 완전한 정현파의 형태를 갖지 못하고 교류 전압과의 위상차가 발생하므로, 역률 및 전고조파 왜율(THD) 등의 전기적 특성이 LED 조명에서 요구하는 규격을 만족하지 못하는 문제가 발생할 수 있다.
이를 해결하기 위하여 LED의 구동 전압(순방향 전압: Vf)을 감소시키는 방법이 있으나, 고전압 구동 LED의 경우 LED의 구동 전압(Vf)에 따라서 구동효율과 광 출력 특성이 결정되기 때문에 단순히 LED의 구동 전압(Vf)을 감소시키는 것은 조명 규격에서 제시하는 역률 및 전고조파 왜율을 만족하지 못하는 문제가 발생할 수 있다.
또한, 상용 교류 전원은 이상적인 정현파 형태의 교류 전압을 제공하지 못한다. 즉, 상용 교류 전압은 이상적인 정현파 형태의 기준 전압보다 그 크기가 크거나 작은 문제가 발생하고, 고조파에 의해 그 파형이 왜곡되기도 한다.
도 2A 및 도 2B는 종래의 LED 발광 장치에서 교류 전원의 변동 또는 왜곡에 따른 LED로 제공되는 전류의 파형을 시간에 따라 도시한 파형도이다.
교류 LED 구동 전류는 입력전압의 순시전압이 LED의 구동 전압(Vf)을 초과하면 입력 전압에 비례하여 전류가 흐른다. 도 2A 및 도 2B에 도시된 바와 같이, 이러한 교류 전압의 파형 변형에 의해 LED의 구동 전류가 왜곡될 수 있다. 결과적으로 LED를 교류 전원에 의해 구동하는 경우, 구동 전류의 모양과 크기에 따라 LED의 발광 효율에 매우 큰 편차가 발생하게 된다.
또한, 교류 전원을 이용하여 LED를 구동하기 위해서는, 정류 회로, 전원 공급 회로, 전압 검출 회로, 펄스 생성 회로, 스위치 회로, 및 전류 제어 회로와 같은 다양한 회로가 필요하다.
본 발명의 일 실시예는 LED발광장치 및 LED발광장치를 구동하는 방법을 제공한다.
본 발명의 추가적 실시 형태는 다음 명세서에 의해 명시되며, 부분적으로 명세서로 명확히 될 것이다, 또는 본 발명의 실시에 의해 습득 될 수있다.
본 발명의 일 실시예에 따른 LED(Light-Emitting Diode)발광장치는, 교류 전원의 전압을 수신하고 교류 전원의 전압을 정류하여 단방향 맥류 전압을 출력하는 정류 회로부; 직렬로 연결된 복수의 LED부; 복수의 LED부 중 어느하나의 캐소드가 각 스위치부의 일단에 연결된 복수의 스위치부; 각각의 스위치부로부터 전류를 수신하기 위해 일단이 각 스위치의 타단과 연결된 정전류 제어회로부; 및 복수의 스위치부로부터 전류를 수신하고, 복수의 정전류 제어회로부를 순차적으로 구동하기 위해 각 스위치부를 위한 복수의 스위칭 제어신호를 생성하는 전류 비교부를 포함한다. 이때, 복수의 LED부는, 각각 단방향 맥류 전압을 수신하도록 구현되고, 애노드 및 캐소드를 포함하고, 복수의 정전류 제어회로부는, 각각의 스위치부로부터 수신한 전류의 크기가 특정 값을 갖도록 제어하기 위해 각각의 스위치부로 전류 제어 신호를 출력한다.
본 발명의 다른 실시예에 따른 LED발광장치를 구동하는 방법은, 정류된 교류 전압을 복수의 LED들에 가하는 단계; 제 1 LED에서 검출된 전류를 직류 전류로 변환하는 단계; 직류 전류 및 기준 전류를 비교하고, 비교한 결과에 기반하여 오차 전압 신호를 생성하는 단계; 및 오차 전압 신호 및 입력 전압 신호를 비교하고, 비교한 결과에 기반하여 PWM신호를 생성하는 단계를 포함한다. 이때, 복수의 LED들에 가하는 단계에서, 각 LED는 LED부, 및 LED부와 연결된 스위치부, 및 스위치부와 연결된 정전류 제어회로부를 포함한다.
본 발명의 또 다른 실시예에 따른 LED발광장치는, 단방향 맥류 전압을 출력하기 위해 교류 전원의 전압을 수신하고 교류 전원의 전압을 정류하는 정류 회로부; 단방향 맥류 전압을 수신하기 위해 병렬로 연결된 복수의 LED채널부; 및 복수의 PWM결정 신호를 생성하기 위한 PWM신호 발생부를 포함한다. 이때, 복수의 LED채널부는 복수의 PWM결정 신호를 PWM신호 발생부로부터 각각 수신하고, 복수의 PWM결정 신호들에 반응하여 순차적으로 구동되도록 구현된다.
본 발명의 또 다른 실시예에 따른 LED발광장치를 구동하는 방법은, 교류 전원의 전압을 수신하는 단계; 교류 전원 전압을 정류하여 단방향 맥류 전압을 출력하는 단계; 병렬로 연결된 복수의 LED채널부로 단방향 맥류 전압을 인가하는 단계; 복수의 PWM결정 신호를 생성하는 단계; 및 복수의 LED채널부를 순차적으로 구동하기 위해 복수의 LED채널부로 복수의 PWM결정 신호를 각각 인가하는 단계를 포함한다.
본 발명의 또 다른 실시예에 따른 LED발광장치는, 교류 전압을 수신하고, 정류된 전압을 생성하기 위해 교류 전압을 정류하는 정류기; 정류된 전압을 수신하기 위해 병렬로 연결된 제 1 및 제 2 LED채널부; 및 제 1 PWM결정 신호 및 제 2 PWM결정 신호를 생성하는 PWM신호 발생부를 포함한다. 이때, 제 1 및 제 2 LED채널부는 각각 제 1 PWM결정 신호 및 제 2 PWM결정 신호를 수신하고, 제 1 및 제 2 LED채널부는 제 1 및 제 2 PWM결정 신호들에 반응하여 순차적으로 구동된다.
앞서 언급한 일반적인 설명 및 후술할 상세한 설명은 예시적인 것에 불과하고, 청구한 발명의 추가적 설명을 제공하기 위한 것이다.
첨부된 도면은 본 발명의 추가적인 이해를 제공하기 위해 포함되었으며, 본 명세서의 일부분을 구성하는 것으로, 본 발명의 실시예를 도시하며, 명세서와 함께 본 발명의 원리를 설명하는 역할을 한다.
도 1은 종래의 교류 전원을 사용하는 LED발광장치의 블록도이다.
도 2A 및 도 2B는 도 1에서 도시한 종래의 LED발광장치의 전류의 파형을 보여준다.
도 3은 본 발명의 일 실시예에 따른 교류 전원을 사용하는 LED발광장치의 블록도이다.
도 4는 도 3의 LED발광장치에 있는 LED들에게 공급하기 위한 교류 전압과 교류 전류의 파형이다.
도 5는 교류 전원을 이용한 도 3의 LED발광장치에 제공되는 스위치의 제어 신호의 파형이다.
도 6은 본 발명의 일 실시예에 따른 교류 전원을 사용하는 LED발광장치이다.
도 7은 본 발명의 일 실시예에 따른 다단 전류 구동을 이용하여 LED들에게 공급되는 교류 전압 및 전류의 파형이다.
도 8은 동일한 구동 전압을 갖는 복수의 LED부가 본 발명의 일 실시예에 따른 교류 전원을 사용하는 LED발광장치에서 직렬로 연결된 경우, LED오프 구간 비율 대비 LED들의 개수를 보여주는 그래프이다.
도 9는 도 3에 도시된 본 발명의 일 실시예에 따른 교류 전원을 사용하는 LED발광장치에서 제 1 다이오드의 구동 전압과 오프 구간의 관계를 보여주는 그래프이다.
도 10은 본 발명의 일 실시예에 따른 교류 전원을 사용하는 LED발광장치에서, LED들에게 공급되는 교류 전압과 교류 전류의 파형이다.
도 11은 다단 전류를 구동하는 동안 LED들에게 제공되는 교류 전압과 전류 파형이다.
도 12는 본 발명의 일 실시예에 따른 LED발광장치이다.
도 13은 도 12에 기반한 교류 전원을 사용하는 LED발광장치를 상세하게 도시한다.
도 14는 도 13에 도시한 본 발명의 일 실시예에 따른 교류 전원을 사용하는 LED발광장치의 평균 전류 제어회로부의 펄스 폭 변조(Pulse Width Moldulation, PWM)출력신호의 파형이다.
도 15는 다단 PWM전류 구동에 따라 LED들에게 공급되는 교류 전압과 전류의 파형이다.
도 16은 본 발명의 일 실시예에 따른 LED발광장치이다.
도 17은 도 16에 도시된 본 발명의 일 실시예에 따른 LED발광장치의 LED채널을 보다 상세하게 도시한다.
도 18은 본 발명의 일 실시예에 따른 LED발광장치의 주파수 분주 얻은 PWM결정 신호의 파형이다.
도 19는 본 발명의 일 실시예에 따른 LED발광장치의 PWM 를 보여주는 보다 상세한 블록도이다.
도 20은 도 19에서 도시한 본 발명의 일 실시예에 따른 LED발광장치의 PWM출력신호에 따라 변하는 LED구동 전류의 파형이다.
도 21은 본 발명의 일 실시예에 따른 LED발광장치이다.
도 22A 및 도 22B는 도 21에서 도시한 본 발명의 일 실시예에 따른 LED발광장치의 개선된 LED오프 구간이 있을 때와 없을 때 각각의 LED구동 전류 파형이다.
도 23은 본 발명의 일 실시예에 따른 LED발광장치의 주파수 분주에서 얻은 PWM결정 신호 파형이다.
도 24는 도 23에서 도시한 본 발명의 일 실시예에 따른 LED발광장치의 PWM출력 신호에 따라 변하는 LED구동 전류의 파형이다.
도 25는 본 발명의 일 실시에에 따른 LED구동 회로 패키지로서 실행되는 LED구동 회로이다.
도 26은 본 발명의 일 실시예에 따른 LED구동 회로 패키지의 평면도이다.
도 27은 도 26에서 도시한 본 발명의 일 실시예에 따른 LED구동 회로 패키지의 측면도이다.
도 28은 본 발명의 일 실시에에 따른 LED구동 회로 패키지로서 실행되는 LED구동 회로이다.
도 29는 도 28에서 도시한 본 발명의 일 실시예에 따른 LED구동 회로 패키지의 측면도이다.
도 30 및 도 31은 본 발명의 일 실시예에 따른 및 도 28의 LED구동 회로 패키지에 있는 실리콘 기판의 표면 위에 있는 단자들의 배치, 정류부의 구현의 예를 보여주는 평면도이다.
도 32는 본 발명의 일 실시예에 따른 LED구동 회로 패키지에 있는 전극 패드의 배치, 및 전극 패드와 LED이다.
도 33은 본 발명의 일 실시예에 따른 LED구동 회로 패키지에 있는 전극 패드의 배치, 및 전극 패드와 방열 패드 사이의 연결이다.
도 34는 본 발명의 일 실시예에 따른 LED구동 회로 패키지가 적용되는 발광 모듈의 일 예이다.
도 35는 도 3, 도4, 도 5, 및 도6에 관하여 상술한 본 발명의 LED발광장치에 적용될 수 있는 LED칩의 일 예이다.
도 36은 도 35에서 도시한 멀티 셀 LED칩을 이용한 LED패키지를 보여주는 평면도이다.
도 37A 및 도 37B은 도 35및 도 36에서 도시한 실시예들에 따른 LED발광장치에 적용될 수 있는 LED패키지의 실시예이다.
도 38A 및 도 38B는 도 35및 도 36에서 도시한 LED발광장치에 적용될 수 있는 LED패키지의 실시예이다.
도 39는 도 3과 관련하여 상술한 실시예에 따른 교류 전원을 사용하는 LED발광장치에서, LED들에게 제공되는 교류 전류의 오프 구간의 파형이다.
도 40은 본 발명의 일 실시예에 따른 교류 전원을 사용하는 LED발광장치에서, LED들에게 공급되는 교류 전압과 교류 전류의 파형이다.
도 41은 도 40에서 도시한 실시예에 따른 교류 전원을 사용하는 LED발광장치에서, LED들에게 공급되는 교류 전압과 교류 전류의 파형이다.
도 42는 시간이 지남에 따른, 도 40의 실시예에 따른 교류 전원을 사용하는 LED발광장치에서 공급된 스위치의 제어 신호 파형, 스위치를 통해 흐르는 전류의 파형, 및 LED들에게 공급된 전류의 파형이다.
본 발명은 이하 본 발명의 실시예가 표시되는 첨부된 도면을 참조하여 완전히 설명된다. 그러나 본 발명은 다양한 형태로 구현될 수 있으며 여기에 명시된 실시예에 한정되는 것으로 해석되어서는 안된다. 오히려 이러한 실시예는 해당 개시가 철저하도록 하고, 당업자에게 완벽하게 본 발명의 범위를 전달하기 위해 제공된다. 도면에서, 크기 및 계층 및 지역의 상대적 크기는 명확성을 위해 과장될 수 있다. 도면에 제시된 동일한 참조 부호는 동일한 부재를 지칭한다.
구성 요소나 계층이 "~상에" 또는 다른 구성 요소 또는 계층과 "연결"되었다고 언급되고 있는 경우, 접적으로 다른 구성 요소 또는 계층 위에 놓이거나 직접적으로 연결된 것을 의미할 수 있고, 그 사이에 다른 구성 요소나 계층이 존재함을 의미할 수 있다. 반대로, "직접적으로 ~상에" 또는 "직접적으로 연결"되었다고 언급되고 있는 경우, 그 사이에 다른 구성 요소나 계층이 존재하지 않음을 의미한다.
도 3은 본 발명의 일 실시예에 따른 교류 전원을 사용하는 LED발광장치의 블록도이다.
도 3을 참조하면, 본 발명의 실시예에 따른 교류 전원을 사용하는 LED발광장치는 교류 전원(11), 정류회로부(12), 복수의 LED부(13-1 내지 13-N), 복수의 스위치(14-1 내지 14-(N-1)), 정전류 제어회로부(15-1 내지 15-(N-1)), 및 전류 비교부(16)를 포함할 수 있다.
교류 전원(11)은 상용 교류 전원이 될 수 있고, 정현파 형태의 교류 전압을 공급할 수 있다.
정류회로부(12)는 교류 전원(11)으로부터 공급된 교류 전압을 정류하여 단방향 맥류 전압을 생성할 수 있다. 또한, 정류회로부(12)는 복수의 다이오드를 이용하여 구현된 브릿지 회로일 수 있다.
복수의 LED부(13-1내지 13-N)는 상호 직렬 연결될 수 있다. 이때, 정류회로부(12)의 한 단자는 LED부(13-1)의 애노드에 연결되고, LED부(13-1)의 캐소드는 다른 LED부(13-2)의 애노드에 연결된다. LED부(13-2)의 캐소드는 다른 LED부(13-3)의 애노드와 연결되고, 마찬가지로 LED부(13-3)의 캐소드는 다른 LED부(13-4)의 애노드에 연결되는 등 계속적으로 연결된다. 도 3에서 도시한 13-1내지 13-N까지의 각 LED부는 하나의 LED일 수 있고, 동일 극성이 상호 연결된(즉, 병렬 연결된) 복수의 LED를 포함할 수 있다. 여기서 직렬 연결되는 LED의 수는 구동회로 의 효율 향상과 다단계 전류제어를 목적으로 확장시킬 수 있다.
각 스위치(14-1내지 14-(N-1))는, 복수의 LED부(13-1내지 13-N)에 포함된 각각의 LED부가 상호 연결된 노드에 일단이 연결될 수 있다. 즉, 제 1 LED부(13-1)와 제 2 LED부(13-2)의 연결 노드에 제 1 스위치(14-1)가 연결될 수 있고, 제 2 LED부(13-2)와 제 3 LED부(13-3) 사이에 제 2 스위치(14-2)가 연결될 수 있다. 즉, 제 (N-1) LED부(13-(N-1))와 제 N LED부(13-N) 사이에 제 (N-1) 스위치(14-(N-1))가 연결될 수 있다.
이러한 스위치(14-1내지 14-(N-1))는 후술하는 바와 같이 전류 비교부(16)에서 출력된 스위칭 제어 신호(S1내지 SN)에 따라 동작할 수 있다. 또한, 스위치(14-1내지 14-N)는 정전류 제어회로부(15-1내지 15-N)의 제어 신호에 따라 동작할 수 있다.
정전류 제어회로부(15-1내지 15-N)는 복수의 LED부(13-1내지 13-N)를 통해 흐르는 전류를 일정한 크기로 제어할 수 있다. 정전류 제어회로부(15-1내지 15-(N-1))는 스위치(14-1내지 14-N)의 타단에 연결될 수 있다.
전류비교부(16)는 정전류 제어 회로 유닛(15-1 내지 15-N)에 의해 각각 제어되는 스위치(14-2 내지 14-N)의 개방에 따라 스위치(14-1 내지 14-N)에 흐르는 전류(i2 내지iN)을 수신한다. 보다 상세하게는, 전류 비교부(16)는 정전류 제어회로부(15-1내지 15-N)가 순차적으로 동작하게 하도록, 스위치(14-1내지 14-N)를 단락하거나 (턴온) 또는 개방하는(턴오프) 스위칭 제어 신호(S1내지 SN)를 생성한다. 즉, 후단의 전류(i2내지 iN)를 입력받아 그중 어느 하나의 전류가 기설정된 값이 되면, 각 스위칭 제어 신호(S1내지 SN)는 대응하는 스위치(14-1내지 14-N)를 개방 상태(턴오프)로 전환시킨다. 예를 들어, 후단의 전류(i2내지 iN)가 수신되고, 그 중 어느 전류가 기설정된 값에 도달한 경우, 제 1 스위칭 제어 신호(S1)가 제 1 스위치(14-1)를 개방 상태(턴오프)로 전환시킨다. 그리고, 후단의 전류(i3내지 iN)가 수신되고, 그 중 어느 전류가 기설정된 값에 도달한 경우, 제 2 스위칭 제어 신호(S2)가 제 2 스위치(14-2)를 개방 상태(즉, 턴오프 상태)로 전환시킨다. 또한, 후단의 전류(iN)가 수신되고, 대응하는 전류가 기설정된 값에 도달한 경우, 제 (N-1) 스위칭 제어 신호(S(N-1))가 제 (N-1) 스위치(14-(N-1))를 개방상태로 전환시킨다.
도 3에 도시된 본 발명의 일 실시예에 따른 교류 전원을 사용하는 LED발광장치의 동작에 대하여 이하 상세히 설명한다.
먼저, 교류 전원(11)에 의해 교류 전압이 정류회로부(12)로 입력되면, 정류회로부(12)는 교류 전압을 정류한 후, 단방향 맥류 전압을 출력한다. 도 3에 도시된 바와 같이, 정류회로부(12)로 입력되는 교류 전원(11)의 출력 전압은 정의 방향과 부의 방향을 모두 갖는 교류 전압이며, 정류회로부(12)에서 출력되는 전압은 부의 방향의 전압을 정의 방향으로 변환한 단 방향의 맥류 전압의 형태를 갖는다. 이러한 맥류 전압이 복수의 LED부(13-1 내지 13-N)에 제공된다.
이어서, 맥류 전압이 증가하면, LED부(13-1내지 13-N)는 순차적으로 발광할 수 있다. 이러한 LED부의 발광 동작은 이하 도 4 및 도 5와 관련하여 후술한다.
도 4는 본 발명의 일 실시예에 따른 교류 전원을 사용하는 LED발광장치에 있는 LED들에게 공급되는 교류 전압 및 교류전류의 파형이다.
또한, 도 5는 본 발명의 일 실시예에 따른 교류 전원을 사용하는 LED장치에서 제공되는 스위치의 제어 신호 파형, 스위치를 통해 흐르는 전류의 파형, 및 지속적으로 LED로 제공되는 교류 전류의 파형이다.
도 4 및 도 5는 LED부의 숫자가 네 개, 즉, N=4인 경우이다. 따라서, 이하에서는 N이 4로 설정된 도 3의 경우에 대하여 기술한다. 또한, 도 4 및 도 5는 정류회로부(12)에 의해 공급되는 맥류 전압의 한 주기에 대해서만 도시한다. 동일한 동작이 맥류 전압의 남아있는 주기에서 수행되기 때문에, 나머지 주기에 대한 기술은 생략한다.
LED부(13-1내지 13-4) 측으로 제공되는 맥류 전압의 크기가 증가하여 제 1 LED부(13-1)의 구동 전압(순방향 전압 Vf1)에 도달하면(도 4 및 도 5의 t0), 전류는 제 1 LED부(13-1)를 통해 흐르고, 발광이 된다.
여기서, 제 1 스위치(14-1) 내지 제 4 스위치(14-4)는 초기에 단락 상태(턴온)로 설정된다. 이러한 입력 전압(Vf1)은 제 1 LED부(13-1)를 턴온시키는 전압으로서, 이에 대응하는 전류는 제 1 LED부(13-1)를 통하여 제 1 정전류 제어회로부(15-1)로의 경로를 따라 흐른다. 이때, 제 1 스위치(14-1)는 제 1 정전류 제어회로부(15-1-)의 출력인 제어 신호에 따라 제 1 정전류 제어회로부(15-1)를 통과하는 전류를 일정하게 제어한다. 제 1 정전류 제어회로부(15-1)는, 제 1 LED부(13-1)를 구동하도록 기설정된 기준 전류가 제 1 LED부(13-1)를 통해 흐를 수 있게 하기 위하여, 정전류 제어를 수행한다. 제 1 LED부(13-1)가 발광하기 시작하는 동작은 시간 구간t0- t1에 대응한다.
이어, 맥류 전압의 크기가 더욱 증가하여, 제 2 LED부(13-2)에 인가되는 전압이 제 2 LED부(13-2)의 구동 전압이 되면(맥류 전압의 크기가 Vf2가 되면), 제 2 LED부(13-2)에 전류가 흘러 발광된다(도 4 및 도 5의 t1 시점). 여기서, 이러한 입력전압(Vf2)은 제 1 LED부(13-1) 및 제 2 LED부(13-2)를 턴온시킬 수 있는 전압으로서, 이에 대응하는 전류는 제 2 LED(13-2)를 통하여 제 2 정전류 회로제어부(15-2)로의 경로를 따라서 흐른다. 이때, 전류비교부(16)는 제 2 정전류 제어회로부(15-2)의 전류(i2)가 기설정된 값임을 검출하여 제 1 스위칭 제어신호(S1)를 생성하여 제 1 스위치(14-1)를 개방(턴오프)시킨다. 이와 동시에, 제 2 스위치(14-2)는 제 2 정전류 제어회로부(15-2)의 제어신호에 따라 턴온을 유지하며, 제 2 정전류 제어회로부(15-2) 를 통과하여 흐르는 전류를 제 1 및 제 2 LED부(13-1 및 13-1)를 구동하기 위해 사전 설정된 기준 전류가 되도록 제어한다.
이러한 동작을 통해, 제 1 LED부(13-1)와 제 2 LED부(13-2)에 일정한 전류가 흐르도록 제어될 수 있다. 또한, 도 4 및 도 5에 도시한 바와 같이, t1 시점에서 제 1 스위치(14-1)가 턴오프 되고, 제 2 정전류 제어회로부(15-1)의 정전류 제어에 의해 계단 형태의 입력 전류를 형성할 수 있다.
전술한 것과 유사하게, 맥류 전압이 더욱 증가하여 제 3 LED부(13-3)에 인가되는 전압이 제 3 LED부(13-3)의 구동 전압이 되면(맥류 전압의 크기가 Vf3가 되면), 제 3 LED부(13-3)에 전류가 흘러 발광된다(도 4 및 도 5의 t2 시점). 여기서, 이러한 입력전압(Vf3)은 제 1 LED부(13-1) 내지 제 3 LED부(13-3)를 턴온시킬 수 있는 전압으로서, 이에 대응하는 전류는 제 3LED(13-3)를 통하여 제 3 정전류 회로제어부(15-3)로의 경로를 따라서도 흐른다. 이때, 전류비교부(16)는 제 3 정전류 제어회로부(15-3)의 전류(i3)가 기설정된 값임을 검출하여 제 1 및 제 2 스위칭 제어신호 (S1 및 S2)를 생성하여 제 1 및 제 2 스위치(14-1 및 14-2)를 개방(턴오프)시킨다. 이와 동시에, 제 3 스위치(14-3)는 제 3 정전류 제어회로부(15-3)의 제어신호에 따라 턴온을 유지하며, 제 3 정전류 제어회로부(15-3) 를 통과하여 흐르는 전류를 제 1 내지 제 3 LED부(13-1 내지 13-3)를 구동하기 위해 사전 설정된 기준 전류가 되도록 제어한다.
이러한 동작을 통해, 제 1 LED부(13-1)와 제 2 LED부(13-2) 및 제 3 LED부(13-3)에 일정한 전류가 흐르도록 제어될 수 있다. 또한, 도 4 및 도 5에 도시한 바와 같이, t2 시점에서 제 1 스위치(14-1) 및 제 2 스위치(14-2)가 턴오프 되고, 제 3 정전류 제어회로부(15-1)의 정전류 제어에 의해 계단 형태의 입력 전류를 형성할 수 있다.
전술한 것과 유사하게, 맥류 전압이 더욱 증가하여 제 4 LED부(13-4)에 인가되는 전압이 제 4 LED부(13-4)의 구동 전압이 되면(맥류 전압의 크기가 Vf4가 되면), 제 4 LED부(13-4)에 전류가 흘러 발광된다(도 4 및 도 5의 t3 시점). 여기서, 이러한 입력전압(Vf4)은 제 1 LED부(13-1) 내지 제 4 LED부(13-4) 모두 턴온시킬 수 있는 전압으로서, 이에 대응하는 전류는 제 4 LED부(13-4)를 통하여 제 4 정전류 회로제어부(15-4)로의 경로를 따라서도 흐른다. 이때, 전류 비교부(16)는 제 4 정전류 제어회로부(15-4)의 전류(i4)가 기설정된 값임을 검출하여 제 1 내지 제 3 스위칭 제어신호(S1 내지 S3)를 생성하여 제 1 내지 제 3 스위치(14-1 내지 14-3)를 개방(턴오프)시킨다. 이와 동시에, 제 4 스위치(14-4)는 제 4 정전류 제어회로부(15-4)의 제어신호에 따라 턴온을 유지하며, 제 4 정전류 제어회로부(15-4) 를 통과하여 흐르는 전류를 제 1 내지 제 4 LED부(13-1 내지 13-4)를 구동하기 위해 사전 설정된 기준 전류가 되도록 제어한다.
이러한 동작을 통해, 제 1 LED부(13-1), 제 2 LED부(13-2), 제 3 LED부(13-3) 및 제 4 LED부(13-4)에 일정한 전류가 흐르도록 제어될 수 있다. 또한, 도 4 및 도 5에 도시한 바와 같이, t3 시점에서 제 3 스위치가 턴오프 되고, 제 4 정전류 제어회로부(15-4)의 정전류 제어에 의해 계단 형태의 입력전류를 형성할 수 있다.
맥류 전압이 피크를 지나, 점차 감소하는 경우, LED부는 제 4 LED부(13-4)부터 제 1 LED부(13-1)까지 순차적으로 턴오프된다. 제 4 LED부(13-4)가 꺼진 경우(t4 시점), 전류 비교부(16)는 제 4 정전류 제어회로부의 전류(i4)가 기설정된 값이 아님을 검출하고, 제 4 스위칭 제어 신호(S4)를 바꿔서 제 3 스위치(14-3)를 단락시킨다(턴온). 이 경우, 제 1 및 제 2 스위칭 제어 신호(S1 및 S2)는 이전의 상태가 유지되므로, 제 1 및 제 2 스위치(14-1 및 14-2)가 개방 상태(턴오프)로 유지된다. 이와 동시에, 제 3 정전류 제어회로부(15-3)를 통해 흐르는 전류가 제 1 내지 제 3 LED부(13-1내지 13-4)를 구동하도록 기설정된 기준 전류가 되게 하기 위해, 제 3 정전류 제어회로부(15-3)의 출력인 제어 신호에 따라, 제 3 스위치(14-3)는 정전류 제어를 시작한다.
이후의 전류 제어 동작은, 상술한 t0- t3구간 동안 수행되는 정전류 제어의 역순이므로, 상세한 설명은 생략하기로 한다.
본 실시예에서는 다단 정전류 제어에 의해 계단 형태로 LED구동 전류가 증가하거나 감소하는 경우에 대해 상술하였으나, 본 발명은 이에 한정되지 아니하고, LED구동 전류의 파형은 정전류 제어를 위한 기준 전류를 다양하게 변경함으로서 변경될 수 있다.
도 6은 본 발명의 다른 실시예에 따른 교류 전원을 사용하는 LED발광장치이다.
도 6에 도시된 바와 같은 다른 실시예에 따른 LED발광장치가 LED 발광부(13-1-1 내지 13-N-M)를 제외한 구성이 상기 실시예와 동일하므로 여기서 그 설명은 생략한다.
본 발명의 일 실시예에서, 각 LED부는 복수의 LED가 병렬로 각각 연결되도록 구현되었다. 예를 들어, 제 1 LED부(13-1-1내지 13-1-M)는 M개의 LED가 각각 병렬로 연결되도록 구현되었다. 여기서, 병렬로 연결된 LED의 수는, LED조명 램프의 광속을 증가시키기 위해 또는 발광 램프의 용량을 증설시키기 위해 확장될 수 있다.
이와 같이, 본 발명은 교류 전압을 이용하여 상호 직렬 연결된 LED 를 순차적으로 정전류 구동함으로써, 도 4 및 도 5에 도시된 것과 같이, 계단 형태로 증감하는 전류를 제공할 수 있고, 따라서 교류 전압과 같은 정현파에 근사하는 LED 구동 전류를 제공함으로써 역률 및 THD 등의 문제를 해결할 수 있다.
또한, 각 단계별 전류를 일정한 크기로 제어함으로써, 교류 전압의 변화(왜곡, 전압 크기의 증감)가 발생하는 경우에도, 일정한 구동전류를 제공할 수 있고 따라서 교류 구동 LED 광 출력 효율을 향상시킬 수 있다.
다단 전류 구동을 하여, 계단 형태로 LED의 구동 전류를 생성하는 방법은 도 7에 도시되어 있다.
도 7은 다단 전류 구동에 따라 LED에 공급되는 교류 전압과 전류의 파형이다.
도 7에 따르면, LED에 일정한 전압이 인가되기 전까지는 LED는 오프 상태로 존재하므로 입력전압이 LED의 턴온 전압에 이르기 전까지는 입력전류가 존재하지 않는 LED 오프 구간이 존재한다. 이와 같은 전류-전압 동작 특성으로 인해 입력 유효전력과 입력 실효전력의 비로 표현되는 역률이 저하되게 되며, 고조파 성분이 증가하게 된다. 여기서, LED 오프 구간은 LED의 구동 전압(Vf) 특성에 따라 발생하며 이러한 LED 오프 영역의 크기에 따라 플리커(flicker) 현상, 역률 저하 및 광량 저하가 발생하는 문제점이 발생할 수 있다.
도 7에 도시된 바와 같이, 맥류 전압의 한 주기에서 복수의 LED부가 순차 점등 후 순차 소등된 후로부터 다음 맥류 전압의 한 주기에서 다시 LED부가 점등하는 사이에 전류가 흐르지 않는 오프 구간이 존재하게 된다. 이러한 오프 구간이 커지면 입력 유효 전력과 입력 실효 전력의 비로 표현되는 역률이 저하되고 고조파 성분이 증가할 수 있으므로, 이 오프 구간을 최소화 하는 것이 바람직하다.
발광장치에서 구현된 LED부의 구동 전압(순방향 전압: Vf) 및 오프 구간 간에는 연관성이 있어서, 구동 전압은 오프 구간을 최소화하기 위해 조작될 수 있다.
이하, LED부의 구동 전압과 오프 구간의 관계를 보여주는 다양한 그래프를 이용하여, 본 발명의 실시예들에 따른 오프 구간을 최소화하기 위한 기술이 도 8, 도 9, 및 도 10과 관련하여 기술된다.
도 8은 본 발명의 일 실시예에 따른 교류 전원을 사용하는 LED 발광 장치에서 동일한 구동 전압을 갖는 LED부를 복수개 직렬 연결한 경우, LED의 개수에 따른 오프 구간 비율을 도시한 그래프이다.
도 8에 도시한 바와 같이, 직렬 연결되는 LED의 개수가 많은 경우에 오프 구간의 비율이 감소할 수 있다. 특히 전체 LED 구동 전압(Vf)이 일정한 경우, LED의 개수가 증가하면 개별 LED의 구동 전압(Vf)은 작아짐을 알 수 있다.
따라서, 동일한 구동 전압을 갖는 LED부를 채용하는 것보다는 서로 다른 구동 전압(Vf)을 갖는 LED를 채용함으로써 오프 구간의 비율감소를 도모하는 방안을 고려해 볼 수 있다.
도 9는 본 발명의 일 실시예에 따른 교류 전원을 사용하는 LED발광장치 및 도 3에 관하여 상술한 LED발광장치에서, 제일 먼저 발광하는 제 1 LED부(13-1)의 구동 전압과 오프 구간의 관계를 보여주는 그래프이다.
도 9에 도시된 바와 같이, 제일 먼저 발광하는 제 1 LED부(LED1, 도 3의 13-1)의 구동 전압(Vf)이 감소함에 따라, 오프 구간의 퍼센트는 감소한다. 즉, 맥류 전압이 임계 전압을 넘어서 증가하면 점등되고, 맥류 전압이 임계 전압보다 이하로 감소하면 소등되는 제 1 LED부(LED1, 13-1)의 경우, 구동 전압(Vf)이 맥류 전압의 한 주기만큼 더 낮아서, 제 1 LED부는 더욱 일찍 턴온되고, 더욱 늦게 턴오프될 수 있다. 즉, 제 1 LED부의 구동 전압이 낮을수록 다음 맥류 전압 주기 사이의 오프 구간을 감소시킬 수 있다.
도 10은 본 발명의 일 실시예에 따른 교류 전원을 사용하는 LED 발광 장치에서, LED로 제공되는 교류전압 및 LED로 제공되는 교류 전류의 파형을 도시한 파형도이다.
LED부의 개수가 네 개인 경우, N은 4이고, LED부(13-1내지 13-4)의 구동 전압들(Vf1내지 Vf4)은 서로 다른 전압들로 구성된다. 특히, 도 10에 도시된 바와 같이 정류회로부(12)와 가장 가까운 제 1 LED부(LED1, 13-1)의 구동 전압(Vf1)을 가장 작게 구성하는 방법이 있다. 따라서, 도 7과 비교하면, 제 1 LED부(13-1, LED1)가 턴온되는 시점이 앞당겨지고, 턴오프되는 시점이 지연되므로 제 1 LED부(13-1, LED1)의 점등시간을 최대화시킬 수 있다. 그 결과, LED오프 구간을 도 7에 도시된 LED발광장치의 오프 구간에 비해 감소시킬 수 있다.
한편, 각 단계에 따라 다른 계단 형태의 구동 전류가 LED부를 구동하기 위해 사용되는 본 발명의 일 실시예가 기술되었으나, 본 발명은 이에 한정되지 아니하고, 다양한 형태로 구성될 수 있다. 예를 들어, 복수의 구동 전압들(Vf)을 갖는 LED부의 전압에 따른 광량 변화를 최소화하기 위하여, LED부는 동일한 전류를 사용하여 구동될 수 있다. 이 경우, LED부에 인가되는 구동 전류는 하나의 사각파의 형태로 나타낼 수 있다.
즉, 도 8, 도 9, 및 도 10에 따르면, 제일 먼저 점등되는 제 1 LED부(13-1, LED1)의 구동 전압을 가장 낮게 설정하고, 서로 다른 구동 전압들(Vf)을 갖는 LED부를 도 혼용함으로써, 오프 구간을 감소시킬 수 있음을 확인 할 수 있다.
도 6은 본 발명의 다른 실시예에 따른 교류 전원을 사용하는 LED발광장치의 블록도이다.
도 6의 도시된 바와 같은 다른 실시예의 LED발광장치는 LED발광부(13-1내지 13-N-M)를 제외한 구성이 도 3과 관련하여 기술된 실시예와 실질적으로 유사하기 때문에, 상세한 기술은 생략한다.
본 실시예에서, 각 LED부는 M개의 병렬 연결된 LED들로 동작될 수 있다. 이 경우, 병렬 연결된 LED들의 개수는 LED조명 램프의 광속을 증가시키거나, 램프의 용량을 증설시키기 위한 목적으로 확장할 수 있다.
이와 같이, 본 발명은 LED부의 구동 전압(Vf)을 서로 다른 다수의 값을 갖도록 구성함으로써, 동일 구동 전압을 갖는 LED부를 배치하는 것에 비해 현저하게 오프 구간을 감소시킬 수 있다. 이를 통해, 플리커 현상을 제거하고 광량을 증가시킬 뿐만 아니라, 역률을 향상시키고 고조파의 영향을 더욱 감소시킬 수 있는 효과가 있다.
다단 전류 구동을 이용하여 계단 형태로 LED구동 전류를 생성시키는 방법은 도 11과 관련하여 후술한다.
도 11은 다단 전류 구동시 교류 전압의 파형과 LED들에게 제공되는 전류의 파형이다.
도 11에 도시된 바와 같이, LED구동 전류가 계단 형태로 생성된 경우, LED구동 전류는 교류 전압이 변동해도 동일한 구간에서는 일정하게 유지될 수 있다.
그러나, 교류 전압이 증가하거나 감소함에 따라, LED구동 전압(Vf)은 순시적으로 변화하는데, 도 11에 도시된 바와 같이, 입력 전압이 기준 전압보다 증가하는 경우, 입력 전압이 LED구동 전압에 도달하는 시점은 기준 교류 전압이 LED구동 전압에 도달하는 시점보다 빨라지고, LED가 턴오프하는 시점은 지연된다. 따라서, LED구동 구간, 즉, 전류 도통 구간이 증가하고, 총전류량은 증가한다. 반대로, 입력 전압이 기준 전압보다 감소하는 경우, 입력 전압이 LED구동 전압에 도달하는 시점은 기준 교류 전압이 LED구동 전압에 도달하는 시점보다 지연되고, LED가 꺼지는 시점은 빨라진다. 따라서, LED구동 구간, 즉, LED전류 도통 구간은 감소하여, 전류의 총량은 감소한다. 그 결과, 도 3과 관련하여 기술된 다단 전류 제어 방식은 교류 전압의 변동에 따라 LED 구동전류의 평균 전류가 변화하는 문제점이 발생할 수 있다.
도 12는 본 발명의 일 실시예에 따른 LED발광장치의 블록도이다.
도 12에 따르면, 본 발명의 일 실시예에 따른 LED발광장치는 교류 전원(11), 정류회로부(12), 복수의 LED부(13-1내지 13-4), 복수의 스위치(14-1내지 14-4), 정전류 제어회로부(15-1내지 15-4), 전류 비교부(16), 평균 전류 제어회로부(18-1내지 18-4), 및 신호 발생부(19)를 포함한다.
교류 전원(11)은 상용 교류 전원일 수 있고, 정현파 형태로 교류 전압을 공급할 수 있다.
정류회로부(12)는 교류 전원(11)으로부터 공급된 교류 전압을 정류함으로서 단방향 맥류 전압을 생성한다. 정류회로부(12)는 복수의 다이오드를 이용하여 구현된 브릿지 회로 일 수 있다.
복수의 LED부(13-1내지 13-4)는 상호 직렬 연결될 수 있다. 도 12에 도시된 하나의 LED부(13-1내지 13-4)는 하나의 LED이거나, 동일 극성이 상호 연결된 복수의 LED를 포함할 수 있다. 여기서 직렬 연결되는 LED의 수는 구동회로의 효율 향상과 다단계 전류제어를 목적으로 확장시킬 수 있으며, 병렬 연결되는 LED의 수는 LED 조명 램프의 광속 증가 또는 램프의 용량 증설을 목적으로 확장할 수 있다.
설명의 편의를 위해, 서로 직렬로 연결된 복수의 LED부(13-1내지 13-4)는 연결 순서에 따라 제 1 LED부, 제 2 LED부, 제 3 LED부, 제 4 LED부로 기재하기로 한다.
각 스위치(14-1 내지 14-4)는, 복수의 LED부(13-1 내지 13-4)에 포함된 각각의 LED부가 상호 연결된 노드에 일단이 연결될 수 있다. 즉, 제 1 LED부(13-1)와 제 2 LED부(13-2)의 연결 노드에 제 1 스위치(14-1)가 연결될 수 있고, 제 2 LED부(13-2)와 제 3 LED부(13-3)의 연결 노드에 제 2 스위치(14-2)가 연결될 수 있으며, 제 3 LED부(13-3)와 제 4 LED부(13-4)의 연결 노드 사이에 제 3 스위치(14-3)가 연결될 수 있다.
이 스위치(14-1내지 14-4)는 후술할 전류 비교부(16)의 출력인 스위칭 제어 신호(S1내지 S4)에 따라 동작할 수 있다. 또한, 스위치(14-1내지 14-4)는 정전류 제어회로부(15-1내지 15-4)로부터 온 제어 신호에 따라 동작할 수 있다.
정전류 제어회로부(15-1내지 15-4)는, 복수의 LED부(13-1내지 13-4)에 흐르는 전류가 일정한 크기를 갖도록 제어할 수 있다. 정전류 제어회로부(15-1내지 15-4)는 스위치(14-1내지 14-4)의 타단에 연결될 수 있다.
정전류 제어회로부(15-1내지 15-4)는 스위치(14-1내지 14-4)로 구성되는 능동스위치 제어부 (10-1내지 10-4, 도 13참조)의 스위칭 제어 신호를 생성하고, 최대 전류를 제어하기 위해 제어 신호(Vgs)를 생성한다. 이에 대하여는 후술한다.
전류 비교부(16)는 정전류 제어회로부(15-1내지 15-4)에 따라 스위치(14-2내지 14-4)를 통해 흐르는 전류들(i2내지 i4)을 수신하고, 스위치(14-1내지 14-4)의 스위칭 제어 신호(S1내지 S4)를 생성할 수 있다. 더욱 상세하게는, 전류 비교부(16)는 정전류 제어회로부(15-1내지 15-4)가 순차적으로 동작하도록, 스위치(14-1내지 14-4)의 단락(턴온) 또는 개방(턴오프) 에 따라 스위칭 제어 신호들(S1내지 S4)을 생성한다. 즉, 각 스위칭 제어 신호들(S1내지 S4)은 후단의 전류(i2내지 i4)가 수신되고, 그들 중 어느 하나라도 기설정된 값에 도달한 경우, 대응하는 스위치(14-1내지 14-4)를 개방 상태(턴오프)로 변경한다. 예를 들어, 제 1 스위칭 제어 신호(S1)는 후단의 전류(i2내지 i4)를 입력받아 그들 중 어느 한 전류가 기설정된 값에 도달한 경우, 제 1 스위치(14-1)를 개방 상태(턴오프)로 변경하고, 제 2 스위칭 제어 신호(S2)는 후단의 전류(i3내지 i4)를 입력받아 그들 중 어느 한 전류가 기설정된 값에 도달한 경우, 제 2 스위치(14-2)를 개방 상태(턴오프 상태)로 변경한다. 그리고 제 3 스위칭 제어 신호(S3)는 후단의 전류(i4)를 입력받아 대응하는 전류가 기설정된 값에 도달하면, 제 3 스위치(14-3)를 개방 상태(턴오프)로 변경한다.
평균 전류 제어회로부(18-1내지 18-4)는 스위치(14-1내지 14-4)에 흐르는 전류의 평균값을 제어하기 위해 펄스 폭 변조(Pulse-Width Modulation, PWM) 신호를 생성한다. 평균 전류 제어회로부(18-1내지 18-4)는 교류 전원에 관계없이 정전류 제어회로부(15-1내지 15-4)의 전류를 검출하고, LED부(13-1내지 13-4)에 흐르는 구동 전류의 평균값을 제어할 수 있다. 예를 들면, 교류 전압이 통상의 전압 레벨보다 과전압인 경우, LED부(13-1 내지 13-4)의 구동 구간을 감소시키도록 PWM 신호의 듀티를 감소시켜 해당 스위치(14-1 내지 14-4)의 구동시간을 감소시킨다. 이와 반대로 교류 전압이 저전압인 경우, 상기 LED부(13-1 내지 13-4)의 구동 구간을 증가시키도록 PWM 신호의 듀티(duty)를 증가시켜 해당 스위치(14-1 내지 14-4)의 구동시간을 증가시킨다.
한편 상기 평균전류 제어회로부(18-1 내지 18-4)는 PWM 신호를 통하여 상기 스위치(14-1 내지 14-4)를 구동하기 때문에, 각 단에서의 LED 구동전류는 후술하는 바와 같이 펄스파 형태로 생성된다.
신호 발생부(19)는 PWM신호를 생성하기 위해, 램프(RAMP) 신호를 생성하고, 이것을 평균 전류 제어회로부(18-1내지 18-4)에게 가한다. 여기서, 생성된 신호의 주파수는 LED부(13-1내지 13-4)의 평균 구동 전류에 따라 결정될 수 있으며, 예를 들면, 1KHz 내지 100KHz일 수 있다.
도 12에 도시된 본 발명의 일 실시예에 따른 교류 전원을 사용하는 LED발광장치의 동작에 대하여 상세하게 설명하도록 한다. 도 3과 관련하여 실질적으로 중복하여 기술된 본 실시예에 대한 설명은 생략하기로 한다. 도 12에 따르면, 맥류 전압은 복수의 LED부(13-1내지 13-4)에게 제공된다. 따라서, 맥류 전압이 증가하면, LED부(13-1내지 13-4)는 순차적으로 발광한다. 그러한 LED부의 발광 동작은 도 4 및 도 5와 관련하여 기술되었다.
제 1 평균전류 제어회로부(18-1)는 제 1 정전전류 제어회로부(15-1)의 전류를 검출하고, 기준 전류와의 오차에 따른 PWM 신호를 생성하여 제 1 스위치(14-1)를 구동한다. 즉, 실제 전류가 기준 전류보다 크거나 작으면 PWM신호의 듀티는 변화된다. 따라서, 도 5에 도시된 바와 같이, 시간 구간 t0-t1에 있어서, 제 1 LED부(13-1)의 구동전류는 피크 전류가 일정하게 유지되면서 PWM 신호에 대응하는 펄스파 형태로 형성된다.
제 2 평균전류 제어회로부(18-2)는 상기 제 2 정전류 제어회로부(15-2)의 전류를 검출하고, 기준 전류와의 오차에 따른 PWM 신호를 생성하여 제 2 스위치(14-2)를 구동한다. 따라서, 도 5에 도시된 바와 같이, 시간 구간 t1-t2에 있어서, 제 1 LED부(13-1) 및 제 2 LED부(13-2)의 구동전류는 피크 전류가 일정하게 유지되면서 PWM 신호에 대응하는 펄스파 형태로 형성된다.
제 3 평균전류 제어회로부(18-3)는 제 3 정전류 제어회로부(15-3)의 전류를 검출하고, 기준 전류와의 오차에 따른 PWM 신호를 생성하여 제 3 스위치(14-3)를 구동한다. 따라서, 도 5에 도시된 바와 같이, 시간 구간 t2-t3에 있어서, 제 1 LED부(13-1) 내지 제 3 LED부(13-3)의 구동전류는 피크전류가 일정하게 유지되면서 PWM 신호에 대응하는 펄스파 형태로 형성된다..
제 4 평균전류 제어회로부(18-4)는 제 4 정전류 제어회로부(15-4)의 전류를 검출하고, 기준 전류와의 오차에 따른 PWM 신호를 생성하여 제 4 스위치(14-4)를 구동한다. 따라서, 도 5에 도시된 바와 같이, 시간 구간 t3-t4에 있어서, 제 1 LED부(13-1) 내지 제 4 LED부(13-4)의 구동전류는 피크전류가 일정하게 유지되면서 PWM 신호에 대응하는 펄스파 형태로 형성된다.
맥류 전압이 정점을 지나 점차 감소하게 되면, 제 4 LED부(13-4)에서 제 1 LED부(13-1)의 순서대로 턴오프 된다. 제 4 LED부가(13-4)가 턴오프 되면(t4 시점), 전류비교부(16)는 제 4 정전류 제어회로부(15-4)의 전류(i4)가 기설정된 값이 아님을 검출하여 제 3 스위칭 제어신호(S3)를 반전시키고, 따라서 제 3 스위치(14-3)를 단락(턴온)시킨다. 이때, 제 1 스위칭 제어신호(S1) 및 제 2 스위칭 제어신호(S2)는 이전 상태를 유지하여 제 1 스위치(14-1) 및 제 2 스위치(14-2)는 개방(턴오프)상태를 유지한다. 이와 동시에 제 3 정전류 제어부(15-3)에 전류가 입력되고 제 1 내지 제 3 LED부(13-1 내지 13-3)를 구동하도록 사전 설정된 기준 전류를 유지하도록 정전류 제어를 개시한다.
여기서, 제 3 평균전류 제어회로부(18-3)는 제 3 정전류 제어회로부(15-3)의 전류를 검출하고, 기준 전류와의 오차에 따른 PWM 신호를 생성하여 제 3 스위치(14-3)를 구동한다. 따라서, 도 5에 도시된 바와 같이, 시간 구간 t4-t5에 있어서, 제 1 LED부(13-1) 내지 제 3 LED부(13-3)의 구동전류는 피크전류가 일정하게 유지되면서 PWM 신호에 대응하는 펄스파 형태로 형성된다.
이후의 전류 제어 동작은 상술한 t0내지 t3 구간 동안에 수행된 정전류 제어의 반대 순서로 진행된다. 따라서, 이에 대한 상세한 설명은 생략한다.
도 13 및 도 14과 관련하여, LED구동 전류의 피크 전류와 평균 전류는 이후에 상세하게 설명한다.
도 13은 도 12에 기반한 교류 전원을 사용하는 LED발광장치의 상세 블록도이다.
도 13에서, 능동스위치 제어부(10-1내지 10-4)는 도 12의 스위치(14-1내지 14-4)에 대응하고, 스위칭 소자(Q1내지 Q4) 및 저항(Rg1내지 Rg4)을 포함한다. 그리고 정전류 제어회로부(15-1내지 15-4)의 제어 신호들은 스위칭 소자(Q1내지 Q4)의 게이트들(g1내지 g4)의 입력이 된다. 능동스위치 제어부(10-1내지 10-4)는 LED부(13-1내지 13-4)의 구동 전압(Vf1내지 Vf4)의 조건을 충족시키는 정전류를 생성한다.
정전류 제어회로부(15-1내지 15-4)는 스위칭 소자(Q1내지 Q4)의 소스들(sources, S1내지 s4)과 게이트들(gates, g1내지 g4)과 연결되어 있다. 또한, 정전류 제어회로부(15-1내지 15-4)는, FET(Field Effect Transistor) 또는 BJT(Bipolar Junction Transistor)와 같은 전력 반도체를 포함하는 스위칭 소자(Q1내지 Q4)를 선형 구간에서 제어한다. 즉, 정전류 제어회로부(15-1내지 15-4)는, LED부(13-1)의 구동 전류가 피크 전류 설정값을 충족시키도록 스위칭 소자(Q1내지 Q4)의 Vgs를 제어하는 신호를 생성한다. 이 경우, 스위칭 소자(Q1내지 Q4)는 선형 구간에서 동작한다. 특히, 각 정전류 제어회로부(15-1내지 15-4)는 각자의 스위칭 소자(Q1내지 Q4)로부터 각자의 저항들(R1내지 R4)을 경유하여 흐르는 전류를 검출하고, 검출된 전류의 양에 기반하여 각자의 스위칭 소자(Q1내지 Q4)를 제어하기 위한 제어 신호를 생성한다. 이를 위해, 각 정전류 제어회로부(15-1내지 15-4)는, 검출된 전류에 따라 선택적으로 턴온되는 스위칭 요소(미도시)를 포함할 수 있다. 이러한 스위칭 요소는 FET 또는 BJT와 같은 전력 반도체들일 수 있다. 즉, 스위칭 요소가 BJT인 경우, BJT의 베이스 단자는 각 스위칭 소자(Q1내지 Q4)의 소스(s1)에 연결되고, BJT의 콜렉터 단자는 각 스위칭 소자(Q1내지 Q4)의 게이트 단자(g1) 에 연결되고, BJT의 에미터 단자는 각자의 저항(R1내지 R4)에 연결된다.
평균전류 제어회로부(18-1 내지 18-4)는 정전류 제어회로(15-1 내지 15-4)의 전류를 검출하는 검출저항(R1 내지 R4), 검출된 전류를 DC 전류로 변환하는 전류변환부(20-1 내지 20-4), 설정된 기준전류(Iref1 내지 Iref4)를 비교하여 에러값(출력 오차)를 출력하는 제 1 비교기(21-1 내지 21-4),및 제 1 비교기(21-1 내지 21-4)의 에러값과 신호발생부(190)의 신호(Vramp)를 비교하여 PWM 신호를 생성하는 제 2 비교기(22-1 내지 22-4)를 포함하도록 구성할 수 있다.
여기서 검출저항(R1 내지 R4)은 정전류 제어회로부(15-1 내지 15-4)와 직렬 연결되고, 전류변환부(20-1 내지 20-4)는 검출저항(R1 내지 R4)과 정전류 제어회로부(15-1 내지 15-4)의 연결점에 연결되며, 정전류 제어회로부(15-1 내지 15-4)로부터 흐르는 전류를 평균화시켜 소정 레벨로 변화시킨다. 예컨대, 전류 변환부(20-1 내지 20-4)는 필터를 포함하여 구성될 수 있다.
전류 변환부(20-1내지 20-4)의 출력들은 제 1 비교기(21-1내지 21-4)의 부(-)단자에 연결되고, 기준 전류들(Iref1내지 Iref4)은 제 1 비교기들(21-1내지 21-4)의 정(+)단자에 연결된다. 제 1 비교기들(21-1내지 21-4)의 출력들은 제 2 비교기들(22-1내지 22-4)의 정(+)단자에 연결되고, 신호발생기(19)의 출력(Vramp)은 제 2 비교기들(22-1내지 22-4)의 부(-)단자에 연결된다.
또한 평균전류 제어회로부(18-1 내지 18-4)는 LED부(13-1 내지 13-4)의 구동전류가 설정된 평균 전류를 만족하도록 스위칭소자(Q1 내지 Q4)의 Vgs를 제어하는 신호를 생성한다. 이때, 스위칭소자(Q1 내지 Q4)는 스위칭(ON/OFF)영역에서 동작한다.
평균 전류 제어회로부는 도 13 및 도 14을 참조하여 상술한다.
도 14는 본 발명의 일 실시예에 따른 교류 전원을 사용하는 LED발광장치의 평균 전류 제어회로부의 PWM출력 신호의 파형이다.
여기서, 평균 전류 제어회로부(18-1내지 18-4)는 개별적인 전류 구간에서 동일하기 때문에, 첫번째 구간(t0내지 t1)에서의 동작에 대해서만 서술한다.
먼저, 교류 전압이 기준전압인 경우, 검출저항(R1)이 정전류 제어회로부(15-1)의 전류를 검출하면, 전류변환부(18-1)가 검출된 전류를 DC 전류로 변환하여 제 1 비교기(21-1)로 입력한다. 제 1 비교기(21-1)는 기준전류(Iref1)와 전류변환부(18-1)의 출력신호를 비교하여 그 오차에 해당하는 오차 전압 신호를 출력한다. 예를 들어, 제 1 비교기(21-1)는 전류 변환부(20-1)의 출력 신호가 기준 전류(Iref1)보다 작거나 큰 경우 오차 전압 신호를 출력할 수 있다.
이어서, 제 2 비교기(22-1)는 신호발생부(19)에서 입력되는 신호(Vramp)와 제 1 비교기(21-1)의 출력을 비교하여 스위칭소자(Q1)를 구동하기 위한 PWM 기준 신호를 생성한다. 도 14에 도시된 바와 같이, PWM 기준 신호는 신호발생기(19)의 발생전압(Vramp)에 대응하여 1KHz 내지 100KHz의 대역을 갖는다. 여기서, PWM 기준 신호의 듀티는 입력 전압의 증감에 따른 에너지 보상을 충분히 할 수 있도록 제 1 비교기(21-1내지 21-4)의 이득(Gain)에 의해 결정된다.
스위칭소자(Q1)는 상기 평균전류 제어회로부(18-1)의 기준 PWM 신호에 따라 온-오프 스위칭하여 LED부(13-1)의 구동전류는 일정한 듀티를 갖는 펄스형태로 형성된다.
또한, 교류 전압이 과전압인 경우, 제 1 비교기(21-1)의 부(-)단자의 입력인, 검출 전류는 증가한다. 그리고, 제 1 비교기(21-1)의 출력은 기준 교류 전압의 신호보다 더 낮은 레벨의 신호이다. 따라서, 도 14에 도시된 바와 같이, 제 2 비교기(22-1)로 입력된 신호의 레벨은 감소하고, 제 2 비교기(22-1)는 감소된 듀티로 PWM신호를 생성한다.
따라서, 스위칭 소자(Q1)는 감소된 듀티로 PWM신호에 따라 온-오프 스위칭하므로, LED부(13-1)의 구동 전류의 듀티는 감소하게 되고, LED부(13-1)의 구동 구간이 감소됨에 따라 평균 전류 제어를 가능한다.
한편, 교류 전압이 저전압인 경우, 제 1 비교기(21-1)의 부(-)단자로 입력되는 검출전류는 감소하기 때문에 제 1 비교기(21-1)의 출력은 기준 교류 전압의 경우에 비하여 높은 레벨의 신호를 출력한다. 따라서, 도 14에 도시된 바와 같이, 제 2 비교기(22-1)로 입력되는 신호레벨이 높아지므로, 제 2 비교기(22-1)는 듀티가 증가된 PWM 신호를 생성한다.
따라서, LED부(13-1)의 구동전류의 듀티도 증가하게 되고, 듀티가 증가된 PWM 신호에 따라 스위칭소자(Q1)가 온-오프 스위칭하므로 LED부(13-1)의 구동구간을 증가됨에 따라 평균전류를 제어할 수 있다.
이와 같이, 본 발명은 평균전류 제어회로부의 PWM 신호를 통해 교류 입력전압의 변화에도 LED 구동전류를 일정한 평균전류를 갖도록 제어함으로써, LED 의 광량을 항상 일정하게 출력할 수 있는 효과가 있다.
또한 본 발명은 BJT 또는 FET와 같은 정전류 제어소자를 선형구간 제어와 PWM 스위칭 방식을 조합한 하이브리드 방식으로 제어함으로써, 입력 전력 대비 광효율을 증가시킬 수 있어 구동회로의 손실을 개선할 수 있다.
도 15는 다단 PWM전류 구동에 따라 LED들에게 공급된 교류 전압 및 전류의 파형이다.
도 15에 도시된 바와 같이, LED들의 구동 전류가 계단 형태로 형성된 경우, 교류 전압이 변동하더라도 LED구동 전류는 각 계단 구간 동안 일정한 레벨로 유지될 수 있다. 또한, 교류 입력 전압의 변화에도 불구하고, LED구동 전류는 전류 제어회로부로부터 출력된 PWM신호를 이용하여 일정한 평균 전력을 갖도록 제어될 수 있어서, LED들은 일정한 광량을 출력할 수 있다.
그러나, PWM 신호에 의해 구동되는 스위칭 소자로 전력용 반도체 소자를 사용하며, 이러한 스위칭 소자가 고주파 대역에서 스위칭함에 따라 스위칭 소자의 턴오 또는 턴 오프 시점에서 입력전원에는 많은 노이즈를 발생시킨다. 즉, 시간에 대한 전류 변화율이 커지므로 EMI(Electromagnetic Interference, 전자기적 간섭)라 불리는 다양한 형태의 노이즈가 발생한다. 이러한 노이즈를 제거하기 위해서는 EMI 필터부를 별도로 추가하여야 하기 때문에 회로 비용이 증가하고 전원회로의 소형화 및 경량화를 저해할 수 있다.
이러한 문제점을 해결하기 위해, 도 16의 LED발광장치가 제안되었다.
도 16은 본 발명의 일 실시예에 따른 LED발광장치의 블록도이다.
도 17은 본 발명의 일 실시예에 따른 LED발광장치의 LED채널을 보여주는 상세한 블록도이다.
도 16에 따르면, 본 발명의 일 실시예에 따른 LED발광장치는 교류 전원(11), 정류회로부(12), LED채널부(100내지 nx100), 및 PWM신호 발생부(30)를 포함할 수 있다.
교류 전원(11)은 정현파 형태로 교류 전압을 공급할 수 있는 상용 교류 전원일 수 있다.
정류회로부(12)는 교류 전원(11)으로부터 공급된 교류 전압을 정류하여 단방향 맥류 전압(Vrec)을 생성할 수 있다. 정류회로부(12)는 복수의 다이오드를 이용하여 형성된 브릿지 회로일 수 있다.
LED 채널부(100 내지 n×100)는 병렬 연결되며, 후술하는 바와 같은 PWM 신호발생부(30)에서 입력되는 PWM 신호(PWM1 내지 PWMn)에 따라 순차적으로 동작하며, 예를 들면, LED 채널부1(100), LED 채널부2(200), …, LED 채널부n(n×100)가 순차적으로 동작한다. 여기서, 각 LED 채널부(100 내지 n×100)는 동일하게 구성되며, 도 17을 참조하여 상세히 설명한다.
도 17에 도시된 바와 같이, 본 발명의 일 실시예에 따른 LED발광장치의 LED채널부(100)는 복수의 LED부(113-1내지 113-4), 복수의 스위치(Q1내지 Q4), 정전류 제어회로부(115-1내지 115-4), 및 전류 제어회로부(118)를 포함할 수 있다. 여기서, 비록 도면은 네개의 LED부, 네개의 스위치, 네개의 정전류 제어회로부, 및 네 개의 전류 제어회로부를 도시하고 있으나, 개수는 이에 한정되지 아니하고, 구동 회로 및 다단 전류 제어의 효율에 따라 제공될 수 있다.
LED부(113-1내지 113-4)는 직렬로 서로 연결될 수 있다. 도 17에서, 하나의 LED부(113-1내지 113-4부 중 어느 하나)는 하나의 LED일 수 있고, 복수의 LED들, 서로 상호 연결된 복수의 같은 극성의 단자를 포함할 수 있다(즉, 병렬로 연결된 LED들). 직렬 연결된 LED들의 개수는 구동 회로들의 효율을 높이고, 다단 전류 제어를 하기 위해 증가시킬 수 있으며, 병렬 연결된 LED들의 개수는 LED장치 램프의 광속을 증가시키기 위해 증가시킬 수 있다.
각 스위치(Q1 내지 Q4)는, 상기 복수의 LED부(113-1 내지 113-4)에 포함된 각각의 LED부가 상호 연결된 노드에 일단이 연결될 수 있다. 즉, 제 1 LED부(113-1)와 제 2 LED부(113-2)의 연결 노드에 제 1 스위치(Q1)가 연결될 수 있고, 제 2 LED부(113-2)와 제 3 LED부(113-3)의 연결 노드에 제 2 스위치(Q2)가 연결될 수 있으며, 제 3 LED부(113-3)와 제 4 LED부(113-4)의 연결 노드 사이에 제 3 스위치(Q3)가 연결될 수 있다.
이 스위치(Q1내지 Q4)는 전류 제어회로부(118)로부터 출력된 스위치제어 신호들(S1내지 SN)에 따라 동작할 수 있다. 또한, 스위치(Q1내지 Q4)는 정전류 제어회로부(115-1내지 115-4)로부터 출력된 제어 신호에 따라 동작할 수 있다.
정전류 제어회로부(115-1내지 115-4)는 복수의 LED부(113-1내지 113-4)를 통해 흐르는 전류가 기설정된 크기를 갖도록 제어할 수 있다. 정전류 제어회로부(115-1내지 115-4)는 스위치(Q1내지 Q4)의 타단에 연결될 수 있다.
정전류 제어회로부(115-1내지 115-4)는 스위치(Q1내지 Q4)로서 구현되는 스위치부(10-1내지 10-4)을 위한 스위칭 제어 신호를 생성한다. 그리고, 최고 전류를 제어하기 위해 제어 신호(Vgs)를 생성한다.
한편, 스위치(Q1내지 Q4)와 정전류 제어회로부(115-1내지 115-4)는 정전류 제어부(110-1 내지 110-4)를 구성한다. 더욱 상세하게 설명하자면, 정전류 제어회로부(115-1 내지 115-4)로부터 온 제어 신호들은 각 스위치 (Q1내지 Q4)의 게이트(g1내지 g4)에 입력된다. 정전류 제어부(110-1내지 110-4)는 각 LED부(113-1내지 113-4)의 구동 전압(Vf1내지 Vf4)을 충족시키는 정전류를 생성한다.
정전류 제어회로부(115-1 내지 115-4)는 각 스위치(Q1내지 Q4)의 소스(S1내지 s4)와 게이트(g1내지 g4)에 연결된다. 또한, 정전류 제어회로부(115-1내지 115-4)는 제어를 수행하여, FET 또는 BJT와 같은 전력반도체로 구성되는 스위치(Q1내지 Q4)가 선형 구간에서 동작하도록 한다. 즉, 정전류 제어회로부(115-1내지 115-4)는 스위치(Q1내지 Q4)를 제어하기 위한 신호(Vgs)를 생성하여, LED부(113-1내지 113-4)의 구동 전류가 기설정된 피크 전류를 충족시키도록한다.
상기 전류 제어회로부(118)는 상기 정전류 제어회로부(115-1 내지 115-4)에 따라 상기 스위치(Q2 내지 Q4)에 흐르는 전류를 입력 받아 상기 스위치(Q1 내지 Q4)의 스위칭 제어신호(S1 내지 S4)를 생성할 수 있다. 보다 상세하게는 상기 전류 제어회로부(118)는 상기 스위치(Q1 내지 Q4)의 단락(턴온) 또는 개방상태(턴오프)에 따라 상기 정전류 제어회로부(115-1 내지 115-4)가 순차적으로 동작하도록 스위칭 제어신호(S1 내지 S4)를 생성한다. 즉, 전류 제어회로부(118)는 정전류 제어회로부 (115-2 내지 115-4)로부터 각 스위칭 제어신호(S1 내지 S4)는 후단의 정전류제어회로부(115-2 내지 115-4)의 전류을 입력 받아 어느 하나의 전류가 기설정된 값이 되면 해당 스위치(S1 내지 S4)를 개방상태(턴오프)로 전환한다. 예를 들면, 제 1 스위칭 제어신호(S1)에 대하여, 전류 제어회로부(118)는 후단의 정전류제어회로부(115-2 내지 115-4)의 전류를 입력 받아 어느 하나의 전류가 기설정된 값이 되면 제 1 스위치(Q1)를 개방상태로 전환시키고, 제 2 스위칭 제어신호(S2)에 대하여, 전류 제어회로부(118)는 후단의 정전류제어회로부(115-3 및 115-4)의 전류를 입력 받아 어느 하나의 전류가 기설정된 값이 되면 제 2 스위치(Q2)를 개방상태(턴오프)로 전환시키며, 제 3 스위칭 제어신호(S3)에 대하여, 전류 제어회로부(118)는 후단의 정전류제어회로부(115-4)의 전류를 입력 받아 해당 전류가 기설정된 값이 되면 제 3 스위치(Q3)를 개방상태(턴오프)로 전환시킨다
또한, 전류 제어회로부(118)는 스위치(Q1 내지 Q4)에 흐르는 전류의 평균값을 제어하기 위한 PWM 신호를 생성한다. 이러한 전류 제어회로부(118)는 교류 전원과 무관하게 정전류제어회로부(115-1 내지 115-4)의 전류를 검출하여 LED부(113-1 내지 113-4)에 흐르는 구동전류의 평균값을 제어할 수 있다. 예를 들면, 교류 전압이 통상의 전압 레벨보다 과전압인 경우, LED부(113-1 내지 113-4)의 구동 구간을 감소시키도록 PWM 신호의 듀티(duty)를 감소시켜 해당 스위치(Q1 내지 Q4)의 구동시간을 감소시킨다. 이와 반대로 교류 전압이 저전압인 경우, LED부(113-1 내지 113-4)의 구동 구간을 증가시키도록 PWM 신호의 듀티(duty)를 증가시켜 해당 스위치(Q1 내지 Q4)의 구동시간을 증가시킨다.
한편 전류 제어회로부(118)는 PWM 신호를 통하여 스위치(Q1 내지 Q4)를 구동하기 때문에, 각 단에서의 LED 구동전류는 펄스파 형태로 생성된다. 즉, 전류 제어회로부(118)는 각 LED부(113-1 내지 113-4)의 구동전류가 설정된 평균 전류를 만족하도록 스위치(Q1 내지 Q4)의 Vgs를 제어하는 신호를 생성한다. 이때, 스위치(Q1 내지 Q4)는 스위칭(ON/OFF)영역에서 동작하여 각 LED부(113-1 내지 113-4)의 구동전류는 일정한 듀티를 갖는 펄스형태로 형성된다.
PWM 신호발생부(30)는 교류 전원(11)의 주파수를 검출하는 주파수 검출부(31), 검출된 주파수와 다른 기준주파수로 발진하는 기준주파수 발진회로(32), 기준 주파수를 분주하는 주파수 분주회로(33), 및 주파수 분주신호를 이용하여 PWM출력을 결정하는 PWM 출력 결정부(34)를 포함하여 구성할 수 있다.
주파수 검출부(31)는 교류 전원(11)의 영점을 검출(zero crossing detecting)하여 구형파 신호를 생성하고, 기준 주파수 발진회로(32)는 생성된 구형파와 동기된 PWM 주파수의 기준 신호를 생성한다. 여기서 발진 신호의 주파수는 다양하게 설정될 수 있다. 주파수 분주회로(33)는 기준 PWM 주파수 신호를 정수배로 분주한다. 이와 같이 분주된 신호는 듀티가 50%로서 온/오프의 시간 비율이 1인 클럭 펄스에 의해서 Fs/n의 정수로 분주된다. 여기서 분주된 신호가 PWM 출력 결정부(34)의 기준 신호가 되며, PWM 출력 결정부(34)는 채널 수에 대응하는 n개의 PWM 결정신호(PWM1 내지 PWMn)를 생성하는데, 도 18을 참조하여 상세히 설명한다.
도 18은 본 발명의 일 실시예에 따른 LED발광장치에서, 주파수 분주에 의한 PWM결정 신호의 파형이다.
도 18에 도시된 바와 같이, PWM출력 결정부(34)는 기준 PWM주파수 신호(Fs), 및 2 분주 신호(Fs/2)를 이용하여 n개의 PWM결정 신호(PWM1내지 PWMn)를 출력한다. 즉, PWM출력 결정부(34)는 기준 신호(Fs)와 분주된 신호(Fs/2)의 논리식을 통하여 n개의 채널을 조합하고, PWM결정 신호를 생성한다. 예를 들어, 네개의 PWM결정 신호들(PWM1내지 PWM4)이 생성되면, 제 1 PWM결정 신호(PWM1)는 부정(NOT) 연산된 기준 신호(Fs) 및 2 분주된 신호(Fs/2)에 논리합(OR)연산을 수행함으로서 생성될 수 있고, 제 2 PWM결정 신호(PWM2)는 반전된 기준 신호(Fs) 및 반전된 2 분주된 신호(Fs/2)에 논리합(OR) 연산을 수행함으로서 생성될 수 있고, 제 3 PWM결정 신호(PWM3)는 기준 신호(Fs)이고, 제 4 PWM결정 신호(PWM4)는 논리적 부정(NOT) 연산을 기준 신호(Fs)에 수행함으로서 생성될 수 있다. 그러므로, PWM결정 신호(PWM1내지 PWM4)는 일부 구간이 반복적으로 중복되는 펄스의 형태를 갖는다. 즉, 도 18에서, 첫번째 구간에서 제 1 PWM 결정신호(PWM1)와 제 3 PWM 결정신호(PWM3)가 중복되고, 제 2 구간에서 제 1 PWM 결정신호(PWM1), 제 2 PWM 결정신호(PWM2) 및 제 4 PWM 결정신호(PWM4)가 중복되며, 세번째 구간에서 제 2 PWM 결정신호(PWM2)와 제 3 PWM 결정신호(PWM3)가 중복되고, 네번째 구간에서 제 1 PWM 결정신호(PWM1), 제 2 PWM 결정신호(PWM2) 및 제 4 PWM 결정신호(PWM1)가 중복된다.
도 15에 따른 본 발명의 일 실시예에 따른 교류 전원을 사용하는 LED발광장치의 동작에 대해 이하에서 상세하게 설명한다.
이하, 본 발명의 일 실시예에 따른 도 16 및 17에 도시된 교류 전원을 사용하는 LED발광장치의 동작에 대해서 설명한다.
먼저, 교류 전원(11)에 의해 교류 전압이 정류회로부(12)로 입력되면, 정류회로부(12)는 이를 정류하여 단방향을 갖는 맥류 전압(Vrec)을 출력한다. 도 15에 도시된 것과 같이, 교류 전원(11)의 출력전압, 즉 정류회로부(12)로 입력되는 전압은 정의 방향과 부의 방향을 모두 갖는 교류 전압이며, 정류회로부(12)에서 출력되는 전압은 부의 방향의 전압을 정의 방향으로 변환한 단 방향의 맥류 전압(Vrec)의 형태를 갖는다. 이러한 맥류 전압(Vrec)은 다수의 상기 LED 채널부(100 내지 n×100)에 제공된다. 이하에서는 LED 채널부(100 내지 n×100)의 동작이 동일하므로 LED 채널부1(100)을 중심으로 설명한다.
LED 채널부1(100)에 입력되는 맥류 전압(Vrec)이 증가함에 따라, LED부(113-1 내지 113-4)가 순차적으로 발광될 수 있다. 이러한 LED부의 발광동작은 도 4 및 도 5을 함께 참조하여 설명하기로 한다.
도 4는 본 발명의 일 실시예에 따른 LED발광장치의 LED들에게 공급된 교류 전압과 교류 전류의 파형이다.
도 5는 본 발명의 일 실시예에 따른, LED발광장치에서 공급된 스위치의 제어 신호들의 파형, 스위치를 통해 흐르는 전류의 파형, 및 LED들에게 계속적으로 공급된 전류의 파형이다.
또한, 도 4 및 도 5는 정류회로부(11)에 의해 공급된 맥류 전압(Vrec)의 한 주기에 대해서만 설명하기로 한다. 이러한 이유는 맥류 전압(Vrec)의 나머지 주기에서 동일한 동작이 수행되기 때문이다.
LED부(113-1 내지 113-4) 측으로 제공되는 맥류 전압(Vrec)의 크기가 증가하여, 제 1 LED부(113-1)의 구동 전압(순방향 전압: Vf1)이 되면, 제 1 LED부(113-1)에 전류가 흘러 발광된다(도 4 및 도 5의 t0 시점). 여기서, 제 1 스위치(Q1) 내지 제 4 스위치(Q4)는 초기에 단락(턴온) 상태로 설정된다. 이러한 입력전압(Vf1)에 대응하는 전류는 제 1 LED부(113-1)를 통하여 제 1 정전류 회로제어부(115-1)로의 경로를 따라 흐른다. 이때, 제 1 스위치(Q1)는 제 1 정전류 제어회로부(115-1)의 제어신호에 따라 제 1 정전류 제어회로부(115-1)를 통과하는 전류를 일정하게 제어한다. 제 1 정전류 제어회로부(115-1)는 제 1 LED부(113-1)를 구동하도록 기설정된 전류가 흐를 수 있도록 정전류 제어한다. 이와 같은 제 1 LED부(113-1)가 발광이 개시되는 동작은 시간 구간 t0-t1에 해당한다. 여기서, 전류 제어회로부(118)는 제 1 정전류 제어회로부(115-1)의 전류를 검출하고, 기준 전류와의 오차에 따른 PWM 신호를 생성하여 제 1 스위치(Q1)를 구동한다.
이 경우, PWM출력 결정부(34)에 의해 생성된 PWM결정 신호(PWM1내지 PWMn)에 따라, 각 LED채널부(100내지 400)는 순차적으로 동작될 수 있다. 즉, 도 5에 도시된 바와 같이, LED채널부(100내지 400)는 PWM결정 신호(PWM1내지 PWM4)에 따라 순차적으로 구동되고, 이로 인해 각 LED채널부(100내지 400)의 제 1 LED부(113-1)는 순차적으로 턴온된다. 여기서, PWM결정 신호(PWM1내지 PWM4)는 일정 구간 중복되기 때문에, LED채널부(100내지 400)의 제 1 LED부(113-1)가 동시에 턴온된 경우, 두 개 또는 세 개의 LED채널부(100내지 400)가 몇몇 구간에서 동시에 구동되고, 결국, LED구동 전류는 직류 레벨로 시프트된 전류의 형태로 생성된다.
다음으로, 맥류 전압(Vrec)의 크기가 더 증가하여, 제 2 LED부(113-2)에 인가된 전압이 제 2 LED(113-2)의 구동 전압이 된때(맥류 전압(Vrec)의 크기가 Vf2가 된때), 전류가 제 2 LED부(113-2)를 통해 흘러 발광한다(도 4 및 도 5의 t1시점). 여기서, 입력 전압(Vf2)에 대응하는 전류는 제 2 LED(113-2)를 통해 제 2 정전류 제어회로부(115-2)로 가는 경로를 통해 흐른다. 이 경우, 전류 제어회로부(118)는 제 2 정전류 제어회로부(115-2)의 전류가 기설정된 값인지 검출하고, 제 1 스위칭 제어 신호(S1)를 생성하고, 제 1 스위치(Q1)를 개방한다(턴오프). 동시에, 제 2 정전류 제어회로부(115-2)로부터의 제어신호에 따라 제 2 스위치(Q2)는 제 2 정전류 제어회로부(115-2)에 흐르는 전류가 제 1 LED부(113-1) 및 제 2 LED부(113-2)를 구동하기 위해 기설정된 전류가 되도록 제어를 수행한다.
이러한 동작을 통해, 일정한 전류가 제 1 LED부(113-1)와 제 2 LED부(113-2)를 통해 흐르도록 제어가 수행될 수 있다. 또한, 도 4 및 도 5에 도시된 바와 같이, t1시점에, 제 1 스위치(Q1)가 턴오프되며, 제 2 정전류 제어회로부(115-1)에 의해 수행된 정전류 제어를 이용하여 계단 입력 전류가 형성될 수 있다. 여기서, 전류 제어회로부(118)는 제 2 정전류 제어회로부(115-2)의 전류를 검출하고, 검출된 전류와 기준 전류 간의 오차에 따라 PWM신호를 생성하고, 제 2 스위치(Q2)를 구동한다. 따라서, 도 5에 도시된 바와 같이, 시간 구간 t1-t2에서, LED채널부(100내지 400)는 PWM결정 신호(PWM1내지 PWM4)에 따라 순차적으로 구동되고, LED채널부(100내지 400)의 제 1 LED부(113-1)와 제 2 LED부(113-2)는 턴온된다. 여기서, PWM 결정신호(PWM1 내지 PWM4)는 일정 구간 중복되기 때문에, 구간에 따라 LED 채널부(100 내지 400) 중 두 개 또는 세 개가 동시 구동되며 이때, 해당 LED 채널부(100 내지 400)의 제 1 LED부(113-1) 및 제 2 LED부(113-2)가 동시에 턴온되고, 결과적으로 LED 구동 전류는 직류 레벨 시프트된 전류 형태로 형성된다.
상술한 바와 같이, 맥류 전압(Vrec)이 더 증가하고, 제 3 LED부(113-3)에 인가되는 전압이 제 3 LED부(113-3)의 구동 전압이 된 경우(맥류 전압 (Vrec)의 크기가 Vf3이 된 경우), 전류가 제 3 LED부(113-3)에 흘러 발광된다(도 4 및 도 5의 t2시점). 이 경우, 입력 전압(Vf3)에 대응하는 전류는 제 3 LED(113-3)를 통해 제 3 정전류 제어회로부(115-3)로 가는 경로를 통해 흐른다. 여기서, 전류 제어회로부(118)는 제 3 정전류 제어회로부(115-3)가 기설정된 값을 갖는지 검출하고, 제 2스위칭 제어 신호(S2)를 생성하고, 제 2스위치(Q2)를 개방한다(턴오프). 제 1 스위칭 제어 신호(S1)가 예전 상태를 유지하여 제 1 스위치(Q1)가 개방 상태(턴오프)로 유지된다. 동시에, 제 3 정전류 제어회로부(115-3)로부터 온 제어 신호에 따라, 제 3 스위치(Q3)는 제 3 정전류 제어회로부(115-3)를 통해 흐르는 전류가 제 1 LED부(113-1) 내지 제 3 LED부(113-3)를 구동하도록 기설정된 전류가 되도록 제어를 수행한다.
이러한 동작을 이용하여, 제 1 LED부(113-1), 제 2 LED부(113-2), 및 제 3 LED부(113-3)를 통해 일정한 전류가 흐르도록 제어가 수행된다. 또한, 도 4 및 도 5에 도시된 바와 같이, t2시점에, 제 1 스위치(Q1) 및 제 2 스위치(Q2)는 턴오프되고, 계단 입력 전류는 제 3 정전류 제어회로부(115-3)에 의해 수행된 정전류 제어를 이용해 형성될 수 있다. 여기서 전류 제어회로부(118)는 제 3 정전류 제어회로부(115-3)의 전류를 검출하고, 검출된 전류 및 기준 전류 간의 오차에 따라 PWM신호를 생성하고, 제 3 스위치(Q3)를 구동한다. 따라서, 도 4에 도시된 바와 같이, 시간 구간 t2-t3동안, LED채널부(100내지 400)는 턴온된다. 여기서, PWM결정 신호들(PWM1내지 PWM4)는 일정 구간 중복되기 때문에, 제 1 내지 제 3 LED부(113-1내지 113-3)가 동시에 턴온되는 경우, 두개 또는 세개의 LED채널부(100내지 400)는 몇몇 구간에서 동시에 구동된다. 따라서, LED구동 전류는 직류 레벨로 시프트된 전류 형태로 생성된다.
상술한 바와 유사하게, 맥류 전압(Vrec)이 더 증가하고, 제 4 LED부(113-4)로 인가된 전압이 제 4 LED부(113-4)의 구동 전압이 된 경우(맥류 전압(Vrec)의 크기가 Vf4가 된 경우), 전류가 제 4 LED부(113-4)를 통해 흘러, 발광된다(도 4 및 도 5의 t3시점에서). 이 경우, 입력 전압(Vf4)에 대응하는 전류는 또한, 제 4 LED(113-4)를 경유하여, 제 4 정전류 제어회로부(115-4)로 가는 경로를 통해 흐른다. 여기서, 전류 제어회로부(118)는 제 4 정전류 제어회로부(115-4)가 기설정된 값을 갖는지 검출하고, 제 3 스위칭 제어 신호(S3)를 생성하고, 제 3 스위치(Q3)를 개방한다(턴오프). 제 1 및 제 2 스위칭 제어 신호(S1 및 S2)는 이전의 상태를 유지하여, 제 1 및 제 2 스위치(Q1 및 Q2)가 개방 상태(턴오프)로 유지 되도록 한다. 동시에, 네번째 정전류 제어회로부(115-4)의 제어 신호에 따라 제 4 스위치(Q4)는 제 4 정전류 제어회로부(115-4)를 통해 흐르는 전류가 제 1 내지 제 4 LED부(113-1내지 113-4)를 구동하도록 기설정된 전류가 되게하도록 제어를 수행한다.
이러한 동작을 이용하여, 일정한 전류가 제 1 LED부(113-1), 제 2 LED부(113-2), 제 3 LED부(113-3), 및 제 4 LED부(113-4)를 통해 흐르도록 제어는 수행된다. 또한, 도 4 및 도 5에 도시된 바와 같이, t3시점에 제 3 스위치는 꺼지고, 계단 입력 전류는 제 4 정전류 제어회로부(115-4)에 의한 정전류 제어를 이용해 형성될 수 있다. 여기서, 전류 제어회로부(118)는 제 4 정전류 제어회로부(115-4)의 전류를 검출하고, 검출된 전류와 기준 전류 간의 오차에 의존하는 PWM신호를 생성하고, 제 4 스위치(Q4)를 구동한다. 따라서, 도 5에 도시된 바와 같이, t3-t4구간에서, LED채널부(100내지 400)는 PWM결정 신호(PWM1내지 PWM4)에 따라 순차적으로 구동되어, LED채널부(100내지 400)의 제 1 LED부(113-1) 내지 제 4 LED부(113-4)는 턴온된다. 여기서, PWM결정 신호(PWM1내지 PWM4)는 일정 구간에서 중복되기 때문에, LED채널부(100내지 400)의 제 1 내지 제 4 LED부(113-1내지 113-4)가 동시에 턴온되면, 두 개 또는 세 개의 LED채널부(100내지 400)는 몇몇 구간에서 동시에 구동된다. 결국, LED구동 전류는 직류 레벨로 전환된 시프트된 형태로 생성된다.
맥류 전압(Vrec)이 피크를 지나 점차 감소하게 되면, 제 4 LED부(113-4)에서 제 1 LED부(113-1)의 순서대로 턴오프 된다. 제 4 LED부(113-4)가 턴오프 되면(t4 시점), 상기 전류 제어회로부(118)는 제 4 정전류 제어회로부(115-4)의 전류가 기설정된 값이 아님을 검출하여 제 3 스위칭 제어신호(S3)을 반전시키고, 따라서 제 3 스위치(Q3)를 단락(턴온)시킨다. 이때, 제 1 스위칭 제어신호(S1) 및 제 2 스위칭 제어신호(S2)는 이전 상태를 유지하여 제 1 스위치(Q1) 및 제 2 스위치(Q2)는 개방(턴오프)상태를 유지한다. 이와 동시에 제 3 정전류 제어회로부(115-3)에 전류가 입력되고 제 1 내지 제 3 LED부(113-1 내지 113-3)를 구동하기 위한 정전류 제어가 개시되어 기설정된 전류가 유지된다.
여기서, 전류 제어회로부(118)는 제 3 정전류 제어회로부(115-3)의 전류를 검출하고, 기준 전류와의 오차에 따른 PWM 신호를 생성하여 제 3 스위치(Q3)를 구동한다. 따라서, 도 5에 도시된 바와 같이, 시간 구간 t4-t5에 있어서, PWM 결정신호(PWM1 내지 PWM4)에 따라 각 LED 채널부(100 내지 400)가 순차적으로 구동되며, 이에 따라 해당 LED 채널부(100 내지 400)의 제 1 LED부(113-1) 내지 제 3 LED부(113-3)가 턴온된다. 여기서, PWM 결정신호(PWM1 내지 PWM4)는 일정 구간 중복되기 때문에, 구간에 따라 LED 채널부(100 내지 400) 중 두개 또는 세개가 동시 구동하며 이때, 해당 LED 채널부(100 내지 400)의 제 1 LED부(113-1) 내지 제 4 LED부(113-4)가 동시에 턴온되고, 결과적으로 LED 구동 전류는 직류 레벨 시프트된 전류 형태로 형성된다.
그 후의 상술한 t0-t3구간 동안의 전류 제어 동작은 정전류 제어의 반대 순서로 수행된다. 따라서, 이에 대한 상세한 설명은 생략한다.
본 발명의 일 실시예가 다단 정전류 제어를 통하여 LED규동 전류가 계단 형태로 증가하거나 감소하도록 상술되었어도, 본 발명은 이에 제한되지 아니하고, LED구동 전류의 파형도 변할 수 있도록 정전류 제어를 위한 기준 전류는 다양한 형태로 설정될 수 있다.
이하, 도 19 및 도 20을 참조하여 LED구동 전류의 피크 전류 제어와 평균 전류 제어가 상세히 설명된다.
도 19는 본 발명의 일 실시예에 따라 LED발광장치에서의 PWM제어를 보여주는 상세한 블록도이다.
도 20은 본 발명의 일 실시예에 따라 LED발광장치에서 PWM출력 신호들에 의존하는 LED구동 전류의 파형이다.
PWM 결정신호(PWM1 내지 PWMn)에 의해 각 LED 채널부(100 내지 400)가 순차적으로 동작함으로써, LED 구동전류가 일정 구간 중복되는 전류형태를 형성하는 것을 설명하기 위하여, 도 19는 PWM 결정신호(PWM1 내지 PWM4)를 중심으로 각 LED 채널부(100 내지 400)의 첫단에 구성되는 제 1 LED부(113-1 내지 413-1)를 도시한 것이다.
도 19에 도시된 바와 같이, 정류된 맥류 전압(Vrec)이 제 1 LED부(113-1내지 413-1)의 구동 전압(Vf1)이 되면, 각 LED채널부(100내지 400)의 제 1 LED부(113-1내지 413-1)는 구동된다.
이 경우, PWM출력 결정부(34)는 도 18에 도시된 바와 같이, PMW결정 신호(PWM1내지 PWM4)를 생성하고, 이들을 각각 전류 제어회로부(118내지 418)로 공급한다. LED채널부(100내지 400)의 전류 제어회로부(118내지 418)는 PWM결정 신호들(PWM1내지 PWM4)에 따라 순차적으로 동작한다.
즉, 도 19에 도시된 바와 같이, 제 1 LED채널부(100)는 제 1 PWM결정 신호(PWM1)에 따라 구동된다. 제 1 LED채널부(100)의 전류 제어회로부(118-1)는 스위칭 제어 신호(S1)를 출력하여, 제 1 LED부(113-1)가 정전류 제어부(110-1)를 통해 발광하도록 한다. 즉, LED구동 전류(Ch1)는 제 1 PWM결정 신호(PWM1)에 따라 제 1 LED채널부(100)에 의해 형성된다. 여기서, 제 1 LED채널부(100)의 LED구동 전류(Ch1)는 제 1 PWM결정 신호(PWM1)와 같은 패턴으로 형성되는데, 예를 들어, 2 분주 신호(Fs/2)의 한 주기를 구성하는 네개의 구간동안 세번째 구간에서는 흐르지 않는다.
이어서, 제 2 LED채널부(200)는 제 2 PWM결정 신호(PWM2)에 따라 구동된다. 제 2 LED채널부(200)의 전류 제어회로부(218-1)가 스위칭 제어 신호(S1)를 출력하여, 제 2 LED부(213-1)가 정전류 제어부(210-1)를 통해 발광한다. 즉, LED구동 전류(Ch2)는 제 2 PWM결정 신호(PWM2)에 따라 제 2 LED채널부(200)에 의해 형성된다. 여기서, 제 2 LED채널부(200)의 LED구동 전류(Ch2)는 제 2 PWM결정 신호(PWM2)와 같은 패턴으로 형성되는데, 예를 들어, 2 분주 신호(Fs/2)의 한 주기를 구성하는 네개의 구간동안 첫번째 구간에서는 흐르지 않는다.
이어서, 제 3 LED채널부(300)은 제 3 PWM결정 신호(PWM3)에 따라 구동된다. 제 3 LED채널부(300)의 전류 제어회로부(318-1)가 스위칭 제어 신호(S1)를 출력하여, 제 3 LED부(313-1)가 정전류 제어부(310-1)를 통해 발광한다. 즉, LED구동 전류(Ch3)는 제 3 PWM결정 신호(PWM3)에 따라 제 3 LED채널부(300)에 의해 형성된다. 여기서, 제 3 LED채널부(300)의 LED구동 전류(Ch3)는 제 3 PWM결정 신호(PWM3)와 같은 패턴으로 형성되고, 예를 들어, 2 분주 신호(Fs/2)의 한 주기를 구성하는 네개의 구간동안 두번째 및 네번째 구간에서는 흐르지 않는다.
마지막으로, 제 4 LED채널부(400)는 제 4 PWM결정 신호(PWM4)에 따라 구동된다. 제 4 LED채널부(400)의 전류 제어회로부(318-1)가 스위칭 제어 신호(S1)를 출력하여, 제 4 LED부(413-1)가 정전류 제어부(310-1)를 통해 발광한다. 즉, LED구동 전류(Ch4)는 제 4 PWM결정 신호(PWM4)에 따라 제 4 LED채널부(400)에 의해 형성된다. 여기서, 제 4 LED채널부(400)의 LED구동 전류(Ch4)는 제 4 PWM결정 신호(PWM4)와 같은 패턴으로 형성되고, 예를 들어, 2 분주 신호(Fs/2)의 한 주기를 구성하는 네개의 구간동안 첫번째 및 세번째 구간에서는 흐르지 않는다.
결국, LED채널부(100내지 400)가 PWM결정 신호들(PWM1내지 PWM4)에 따라 순차적으로 구동되기 때문에, LED채널부(100내지 400)의 제 1 LED부(113-1내지 413-1)의 구동 전류를 합한 총 LED구동 전류(ILED)는 일정 구간이 반복적으로 중복되는 직류 레벨 시프트된 펄스파 형태를 형성한다. 즉, 도 20에서, 2 분주된 신호(Fs/2)의 한 주기를 구성하는 네개의 구간동안, 첫번째 구간에서는, 제 1 LED채널부(100)의 구동 전류(CH1) 및 제 3 LED채널부(300)의 구동 전류(Ch3)는 중복되고, 두번째 구간에서는, 제 1 LED채널부(100)의 구동 전류(CH1), 제 2 LED채널부(200)의 구동 전류(Ch2), 및 제 4 LED채널부(400)의 구동 전류(Ch4)는 중복되고, 세번째 구간에서는, 제 2 LED채널부(200)의 구동 전류(Ch2) 및 제 3 LED채널부(300)의 구동 전류(Ch3)는 중복되고, 네번째 구간에서는, 제 1 LED채널부(100)의 구동 전류(CH1), 제 2 LED채널부(200)의 구동 전류(Ch2), 및 제 4 LED채널부(400)의 구동 전류(Ch4)는 중복된다.
도 21은 본 발명의 일 실시예에 따른 LED발광장치의 블록도이다.
도 22A 및 도 22B는 본 발명의 일 실시예에 따른 LED발광장치에서, 개선된 LED오프 구간이 있을 때와 없을 때 각각의 LED구동 전류의 파형이다.
도 21은 오직 제 1 LED채널부(100)만 도시하고 있으나, 각 LED채널부(100내지 400)는, PWM결정 신호들(PWM1내지 PWM4)에 따라 동작될 수 있도록, 같은 구성을 갖는다.
도 21에서 본 발명의 일 실시예에 따른 LED발광장치는 도 19에 관하여 상술한 본 발명의 실시예와 같기 때문에, LED부(113-1내지 113-4)에 병렬로 연결되고, 정전류 제어부(110-5)에 대응하는 제 5 LED부(113-5)를 제외하고, 같은 구성 소자에 대한 설명을 생략한다.
제 5 LED부(113-5)는 제 1 제LED부(113-1)의 구동 전압(Vf1)보다 낮은 구동 전압(Vf5)에서 동작하며, 정전류 제어부(110-5) 및 전류 제어회로부(118)는 그에 대응하는 구동 전압에서 동작하도록 설정된다. 즉, 도 21에 도시된 바와 같은 전류 제어회로부(118)는 입력 교류 전원이 제 1 LED부(113-1)의 구동 전압보다 낮은 전압에서 제 5 LED부(113-5)를 구동하도록 하는 제어신호(S5)를 정전류 제어부(110-5)로 출력한다. 또한, 전류 제어회로부(118)는 입력 교류 전원이 제 1 LED부(113-1)의 구동 전압 이상인 경우에 제 5 LED부(113-5)가 구동하지 않도록 하는 제어신호(S5)를 정전류 제어부(110-5)로 출력한다.
이러한 동작을 이용하여, 다단 계단 전류 동작에서, 제 5 LED부(113-5)는 입력 전원이 제 1 LED부(113-1)의 구동 전압보다 낮은 경우, Vf5의 전압에서 먼저 발광하며, 이에 따라 LED오프 구간을 감소시킬 수 있다. 즉, 도 22A에 도시된 바와 같이, 제 5 LED부(113-5) 없이, 예를 들어, LED부(113-1내지 113-4)는 입력 전압이 제 1 LED부(113-1)의 구동 전압(Vf1)보다 작은 구간에서 발광하지 않는다. 따라서, LED오프 구간A는 계단 구동 전류의 초기 구간에서 필연적으로 발생한다.
그러나, 본 발명의 일 실시예에 따르면 도 22B에 도시된 바와 같이, 이러한 구간동안, LED구동부(113-1내지 113-4)의 구동 전압들(Vf1내지 Vf4)보다 작은 구동 전압(Vf5)을 갖는 제 5 LED부(113-5)가 발광하게 되므로 LED오프 구간(A)을 LED오프 구간(B)로 감소시킬 수 있다.
이와 같이, 본 발명은 정전류 제어부를 다수의 채널로 구성하고 주파수 분주 및 인터리빙에 의한 PWM 결정신호에 따라 정전류 제어부의 출력을 연이어 출력시킴으로써 EMI 필터를 저항과 캐패시터만으로 구성하여 간단할 수 있으므로 LED 발광 장치의 전원회로 비용과 사이즈의 소형화 및 경량화할 수 있는 효과가 있다.
또한, 본 발명은 추가적으로 구동 전압(Vf)이 적은 LED을 공급하여 광출력 오프 구간을 감소시킨다.
도 23은 본 발명의 일 실시예에 따른 LED발광장치에서 주파수 분주에 의한 PWM결정 신호의 파형이다. 일 실시예에 따른 회로 구현은 도 17과 동일한바, 이에 대한 상세한 설명은 생략한다.
도 23에 도시된 바와 같이, PWM 출력 결정부(34)는 기준 PWM 주파수 신호(Fs)와 2배수 분주 신호(Fs/2)를 이용하여, n개의 PWM 결정신호(PWM1 내지 PWMn)를 출력한다. 즉, PWM 출력 결정부(34)는 기준 신호(Fs)와 분주된 신호를 논리식을 통하여 n개의 채널을 조합하고, PWM 결정신호(PWM1 내지 PWMn)를 생성한다. 예를 들면, 4개의 PWM 결정신호를 생성하는 경우, 제 1 PWM 결정신호(PWM1)는 기준 신호(Fs)와 2분주 신호(Fs/2)를 논리곱(AND) 연산하고, 제 2 PWM 결정신호(PWM2)는 부정(NOT) 연산된 기준 신호(Fs)와 2분주 신호(Fs/2)를 논리곱(AND) 연산하며, 제 3 PWM 결정신호(PWM3)는 기준 신호(Fs)와 부정(NOT) 연산된 2분주 신호(Fs/2)를 논리곱(AND) 연산하고, 제 4 PWM 결정신호(PWM4)는 부정(NOT) 연산된 기준 신호(Fs)와 부정(NOT) 연산된 2분주 신호(Fs/2)를 논리곱(AND) 연산하여 생성할 수 있다. 따라서, 상기 PWM 결정신호(PWM1 내지 PWM4)는 서로 중복되지 않고 순차적으로 출력되는 펄스 형태를 갖는다.
본 발명의 일 실시예에 따른 도 16 및 도 17의 교류 전원을 사용하는 LED발광장치의 동작은 상술되었다. LED부의 발광 동작은 도 4 및 도 5와 관련하여 상술되었다. PWM출력 결정부(34)로부터 생성된 PWM결정 신호들(PWM1내지 PWMn)에 따라 개별적인 LED채널부(100내지 400)는 순차적으로 동작될 수 있다. 즉, 도 5에 도시된 바와 같이, LED채널부(100내지 400)는 PWM결정 신호들(PWM1내지 PWM4)에 따라 순차적으로 구동되어, LED채널부(100내지 400)의 제 1 LED부(113-1)가 턴온되도록 하고, 결국 LED구동 전류가 계속적인 전류의 형태로 형성되도록 한다.
도 24는 본 발명의 일 실시예에 따른 LED발광장치의 PWM출력 신호들에 따른 LED구동 전류들의 파형을 도시하고, 이는 도 20과 관련하여 설명된 파형과 유사하다. 그러나, 이 경우, 도 24는 도 23에 기반한 LED구동 회로들의 파형이다. 도 23에 도시된 바와 같이, PWM출력 결정부(34)는 PWM결정 신호(PWM1내지 PWM4)를 생성하고, 이 신호를 전류 제어회로부(118내지 418)에게 각각 공급한다. LED채널부(100내지 400)의 전류 제어회로부(118 내지 418)는 순차적으로 PWM결정 신호들(PWM1내지 PWM4)에 따라 동작된다. 즉, 도 24에 도시된 바와 같이, LED채널부(100 내지 400)는 PWM결정 신호(PWM1내지 PWM4)에 따라 각각 구동된다.
결과적으로 상기 PWM 결정신호(PWM1 내지 PWM4)에 의해 상기 각 LED 채널부(100 내지 400)가 순차적으로 구동되므로, 해당 LED 채널부(100 내지 400)의 상기 제 1 LED부(113-1 내지 413-1)의 구동전류를 합산한 전체 LED 구동전류(ILED)는 연속적인 전류를 형성할 수 있다.
이와 같이, 본 발명은 정전류 제어부가 복수의 채널로 구현된 것을 개시하고, 정전류 제어부의 출력들은 주파수 분주에 의해 얻어진 PWM결정 신호들에 따라 지속적으로 공급된다. 따라서 따로 코일과 캐패시터로 구성된 EMI필터를 구비할 필요없이 LED 발광 장치의 전원회로 비용과 사이즈의 소형화 및 경량화를 할 수 있다.
도 25는 본 발명의 일 실시예에 따른 LED구동 회로패키지로서 실행되는 LED구동 회로의 블록도이다.
도 25에 도시된 바와 같이, 본 발명의 일 실시예에 따른 LED구동 회로패키지(1000)는 교류 전압(VAC, 11)을 수신하고 교류 전압(VAC)를 맥류 전압(VBD)으로 변환하기 위한 정류부(12), 정류부(12)로부터 출력된 맥류 전압(VBD)을 이용하여 LED를 구동하기 위해 필요되는 다양한 형태의 저전압 신호를 생성하기 위한 저전압 제어부(1200), 및 맥류 전압(VBD)과 함께 외부 LED들에게 공급될 전류를 제어하기 위한 LED구동 스위치부(1300)를 포함한다.
정류부(12)는 브릿지 회로를 구성하는 복수의 다이오드(D1내지 D4)를 포함하고, 정류부(12)는 교류 전압(VAC)을 맥류 전압(VBD)으로 변환시키고, 맥류 전압(VBD)을 출력하도록 구현된다. 이때, 맥류 전압(VBD)은 LED구동 회로 패키지의 외부 연결 단자를 통해 외부 LED로 공급된다.
저전압 제어부(1200)는, 정류부(12)에 의해 생성된 맥류 전압(VBD)을 이용하여 내부의 각종 회로에 전원 전압으로서 공급될 수 있는 저전압 전력을 생성하는 회로 전원 공급부(1210), 맥류 전압(VBD)의 크기를 검출하는 전압 검출부(1220), 회로 전력 공급부(1210)에 의해 생성된 저전압 전력을 이용하여 동작하고, 기준 주파수를 생성하는 기준 주파수 발생부(1230), 및 회로 전력 공급부(1210)로부터 생성된 저전압 전력을 이용하여 동작하고, 기준 주파수 발생부(1230)에 의해 생성된 기준 주파수 및 전압 검출부(1220)에 의해 검출된 전압 크기에 따라 LED구동 스위치부(1300)의 동작을 제어하는 기준 펄스를 생성하는 기준 펄스 발생부(1240)를 포함한다.
상술한 회로들을 구현하기 위하여, 저전압 제어부(1200)는 고전압을 갖는 맥류 전압(VBD)을 분압하기 위해 필요한 저항적 소자를 구비한다.
LED구동 스위치부(1300)는 복수의 스위치부(1310내지 1340) 및 복수의 전류 제어부(1350내지 1380)를 포함한다. 복수의 스위치부(1310내지 1340)는 단일 채널을 형성하는 외부 직렬 연결된 복수의 LED들(LEDi내지 LED4)의 각각의 캐소드에 연결될 수 있다.
복수의 전류제어부(1350내지 1380)는, 스위치부를 통해 LED로 공급되는 전류를 제어하여 정전류가 되도록한다.
예를 들어, 전압 검출부(1220)가 맥류 전압(VBD)을 검출하고, 맥류 전압이 기설정된 임계값에 도달하면, 기준 펄스 발생부(1240)는 제 1 스위치부(1310)를 턴온하기 위한 기준 펄스를 생성하고, 그에 따라 제 1 스위치부(1310)가 도통 상태가 되게 하고, 나머지 제 2 내지 제 4 스위치(1320내지 1340)를 턴오프시켜 스위치부(1320내지 1340)가 개방 상태에 진입하게 한다. 이러한 동작을 이용하여, 전류는 제 1 LED(LEDi)에 가해지고, 제 1 LED(LEDi)는 발광한다. 이 경우, 제 1 전류제어부(1350)는 제 1 LED(LEDi) 및 제 1 스위치부(1310)를 통해 흐르는 전류가 일정한 전류가 되도록 정전류 제어한다.
이어서, 전압 검출부(1220)가 맥류 전압(VBD)을 검출하고, 맥류 전압이 기설정된 다른 임계값에 도달하면, 기준 펄스 발생부(1240)는 제 2 스위치부(1320)를 턴온하기 위한 기준 펄스를 생성하고, 그에 따라 제 2 스위치부(1320)가 도통 상태가 되게 하고, 나머지 제 1 , 제 3, 및 제 4 스위치(1310, 1330, 1340)를 턴오프시켜 스위치부(1310, 1330, 1340)가 개방 상태에 진입하게 한다. 이러한 동작을 이용하여, 전류는 제 1 및 제 2 LED들(LEDi, LED2)에 가해지고, 제 1 및 제 2 LED(LEDi, LED2)는 발광한다. 이 경우, 제 2 전류제어부(1360)는 제 1 및 제 2 LED(LEDi, LED2), 및 제 2 스위치부(1320)를 통해 흐르는 전류가 일정한 전류가 되도록 정전류 제어한다.
이어서, 전압 검출부(1220)가 맥류 전압(VBD)을 검출하고, 맥류 전압이 기설정된 또 다른 임계값에 도달하면, 기준 펄스 발생부(1240)는 제 3 스위치부(1320)를 턴온하기 위한 기준 펄스를 생성하고, 그에 따라 제 3 스위치부(1330)가 도통 상태가 되게 하고, 나머지 제 1 , 제 2, 및 제 4 스위치(1310, 1320, 1340)를 턴오프시켜 스위치부(1310, 1320, 1340)가 개방 상태에 진입하게 한다. 이러한 동작을 이용하여, 전류는 제 1 내지 제 3 LED들(LEDi, LED2, LED3)에 가해지고, 제 1 내지 제 3 LED(LEDi, LED2, LED3)는 발광한다. 이 경우, 제 3 전류제어부(1370)는 제 1 내지 제 3 LED(LEDi, LED2, LED3), 및 제 3 스위치부(1330)를 통해 흐르는 전류가 일정한 전류가 되도록 정전류 제어한다.
이어서, 전압 검출부(1220)가 맥류 전압(VBD)을 검출하고, 맥류 전압이 기설정된 또 다른 임계값에 도달하면, 기준 펄스 발생부(1240)는 제 4 스위치부(1340)를 턴온하기 위한 기준 펄스를 생성하고, 그에 따라 제 4 스위치부(1340)가 도통 상태가 되게 하고, 나머지 제 1 내지 제 3 스위치(1310, 1320, 1330)를 턴오프시켜 스위치부(1310, 1320, 1330)가 개방 상태에 진입하게 한다. 이러한 동작을 이용하여, 전류는 제 1 내지 제 4 LED들(LEDi, LED2, LED3, LED4)에 가해지고, 제 1 내지 제 4 LED(LEDi, LED2, LED3, LED4)는 발광한다. 이 경우, 제 4 전류제어부(1380)는 제 1 내지 제 4 LED(LEDi, LED2, LED3, LED4), 및 제 4 스위치부(1340)를 통해 흐르는 전류가 일정한 전류가 되도록 전류를 제어한다.
전압 검출부(1220)에 의해 검출된 맥류 전압은 증가하거나 감소하는 동안 주기적으로 반복되어, 상술한 LED구동 스위치부(1300)에 의해 수행되는 LED제어는, 증감하는 맥류 전압이 주기적으로 반복되는 동안 계단 전류가 LED채널(CH1)를 통해 흐르도록 한다.
도 26은 본 발명의 일 실시예에 따른 LED구동 회로패키지의 평면도이다. 도 27은 본 발명의 일 실시예에 따른 LED구동전류패키지의 측면도이다.
도 26 및 도 27에 따르면, 본 발명의 일 실시예에 따른 LED구동 회로패키지(1000)는 실리콘 기판(2000) 및 PCB(2100)를 포함한 멀티 칩 패키지(Multi-Chip Package, MCP)로 구현될 수 있다.
즉, 본 발명의 일 실시예에 따른 LED구동 회로패키지(1000)는 PCB(2100), PCB(2100)의 상부 표면에 결합된 실리콘 기판(2000), 및 PCB(2100)의 상부 표면에 적재된 정류부(12) 및 수동 소자(2900)를 포함한다.
도 25에 도시된 저전압 제어부(1200)와 LED구동 스위치부(1300a내지 1300b)는 반도체 제조 공정에 의해 실리콘 기판(2000)과 결합될 수 있다. 도 26은 두 LED채널을 구동하기 위한 두 구동 스위치부(1300a, 1300b)가 있는 일 실시예이다.
정류부(12)는 네개의 PN 접합 다이오드로 구현될 수 있다. 일반적으로 PN 접합 다이오드는, 입력 교류 전압의 1.5 내지 2배수 정도의 역방향 전압 억제 능력이 있는 것을 사용해야 한다. 따라서, 실리콘 기판 상에 정류부를 저전압 회로부와 동시에 구현하기 위해서는 반도체 제조상에서 고전압과 저전압을 전기적으로 완전하게 격리할 수 있는 추가 공정이 필요하다. 이러한 이유로 인해, 정류부(12)를 구현하기 위한 다이오드는, 개별 소자 등을 이용하여 별도로 PCB(2100) 상에 실장되는 형태로 구현될 수 있다.
한편, 정류부(12)에 포함된 몇몇 다이오드들은 PN다이오드 보다 제너 다이오드 또는 TVS(TranS1ent Voltage SuppresS1on) 다이오드와 같은 과전압 및 서지(Surge)전압 억제 다이오드들로서 구현될 수 있다. 본 발명의 실시예는 정류부(12)의 다이오드가 실리콘 기판(2000)에서 구현되지 않고 PCB(2100)에 실장된 정류부(12) 다이오드를 갖도록 하여, 소자가 패키징 과정에서 쉽게 변경되도록 한다.
또한, 저항성 수동 소자(2900)는 실리콘 기판(2000)에 결합되지 않고서도 분리된 개별 소자들의 형태로 PCB(2100)에 실장될 수 있다.
본 발명의 일 실시예에 따른 회로로 80Vrms~265Vrms까지 다양한 형태의 교류 전원이 공급되고, 이로 인해 동작되기 때문에, 회로는 별도의 외부 전원이 공급되어 구동되는 전형적인 회로와는 달리 교류 전원으로부터 전원(전압 및 전류)을 획득해야 한다. 따라서, 저전압 제어부(1200)는 회로 전원 공급 부(1210)가 높은 전력 소비를 하는 저항성 수동 소자를 필요로한다. 실리콘 기판을 이용하는 반도체 제조 공정만으로, 높은 전압을 소비하는 수동 소자를 구현하는 것은 어렵다. 따라서, 본 발명의 일 실시예에 따르면 교류 정류 전압을 분압하기 위해 필요한 소비전력이 높은 수동소자(2900)는 PCB(2100) 상에 실장할 수 있다.
도 26 및 도 27에 도시된 본 발명의 일 실시예에서, 실리콘 기판(2000)에 부착된 PCB(2100)의 영역에서, 상부 방열 패드(3100)가 형성될 수 있다. 또한, 상부 방열 패드(3100)가 형성되는 영역에 대응하는 PCB(2100)의 하면에서, 하부 방열 패드(3200)가 형성될 수 있다. 또한, 상부 및 하부 방열 패드들(3100, 3200)과 직접적으로 접촉하는 비아(2800)는 상부 방열 패드(3100)에서 하부 방열 패드(3200)로 쉽게 열을 전달하기 위하여 PCB(2100)에 형성될 수 있다.
PCB(2100)의 절연을 고려하면, 실리콘 기판(2000)은 비전도성 접착제(2700)를 이용하여 상부 방열 패드(3100) 상에 부착될 수 있다.
한편, 미도시 되었으나, 도 26 및 도 27에 도시된 실시예의 변형에서, PCB(2100)의 상부 방열 패드(3100)는 생략될 수 있고, 실리콘 기판(2000)은 비전도성 접착제(2700)를 이용하여 비아(2800)가 형성되는 영역에 직접적으로 부착될 수 있다.
정류부(12) 및 실리콘 기판(2000)은 PCB(2100)의 상부 표면의 중심부에 인접하여 배치되고, 전극 패드(L, N, A내지 F, A' 내지 F', 2400)는 PCB(2100)의 외곽을 따라 PCB(2100)의 상면에 형성될 수 있다. 전극 패드(L, N, A 내지F, A'내지 F', 2400)는와이어(2300)를 통해 정류부(12) 및 실리콘 기판(2000)으로의 전기적 연결을 형성할 수 있다. 전극 패드(L, N, A내지F, A'내지 F', 2400)는 전도성 비아(2500)를 통해 PCB(2100)의 하면에 형성된 외부 연결 전극(2600)과 전기적으로 연결될 수 있다.
와이어(2300)를 통해 전기적 연결을 형성한 때, 고전압이 흐르는 곳을 통과하는 와이어 및 저전압이 흐르는 곳을 통과하는 와이어가 공간적으로 격리되어 전기적 간섭이 제거될 수 있도록 한다. 이러한 동작을 위해, 교류 전원이 외부적으로 가해지는 전극 패드(L 및 N), 및 정류부(12)에 의해 형성된 맥류 전압(VBD)이 가해지는 전극 패드(A 및 A')은 정류부(12)에 인접하게 배치되고, 전기적 연결을 위한 와이어들의 길이는 가능한 한 짧게 만들어지도록 한다.
상술한 PCB(2100), 실리콘 기판(2000), 정류부(12), 수동 소자(2900), 및 본딩 와이어(2300)는 수지 재료 또는 그와 같은 다양한 몰딩 재료를 이용하여 결합된 몰드부(3000)를 형성할 수 있고, 전체적으로 함께 몰딩될 수 있다.
도 28은 본 발명의 일 실시예에 따른 LED구동 회로 패키지를 도시하는 평면도이고, 도 29는 도 28에 따른 LED구동 회로 패키지를 도시하는 측면도이다.
도 28 및 도 29에 도시된 실시예의 구조들은 저전압 제어부(1200) 및 LED구동 스위치부(1300a 및 1300b)가 반도체 제조 공정을 통해 결합된 실리콘 기판(2000) 및 실리콘 기판(2000)의 상부에 배치된 정류부(12)를 포함한다.
본 발명의 일 실시예에 따르면, 정류부(12)를 구성하는 고전압 다이오드들은 전도성 또는 비전도성 접착제(예를 들어, 에폭시 재질로 만들어진, 4100)를 이용하여 실리콘 기판(2000) 위에 실장될 수 있다. 실리콘 기판(2000)에서, 고전압 다이오드를 실장하기 위한 영역들은 저전압 제어부(1200) 및 LED구동 스위치부(1300a 및 1300b)가 집적된 영역으로부터 공간적으로 이격된 영역에서 마련될 수 있다.
또한, 전극 패드(4400) 및 정류부(12) 사이의 전기적 연결을 형성하기 위한 연결 패드(4200)가 실리콘 기판(2000) 위에 형성될 수 있다. 와이어(4300)는 정류부(12)로의 전기적 연결 및 외부 전극(4400)로의 전기적 연결을 개별적으로 형성하기 위해 연결 패드(4200)에 본딩될 수 있다.
실리콘 기판(2000)은 방열을 위하여 방열 패드(4800)의 상위 부분에 결합될 수 있다. 실리콘 기판(2000) 및 방열 패드(4800)가 전기적 절연을 형성하기 위한 비전도성 접착제(4700)를 이용하여 서로간 상호 접착된다.
상술한 방열 패드(4800), 실리콘 기판(2000), 정류부(12), 수동 소자(2900), 및 본딩 와이어(2300)는 수지 재료 또는 그와 같은 다양한 몰딩 재료를 이용하여 결합된 몰드부(3000)를 형성할 수 있고, 전체적으로 함께 몰딩될 수 있다. 몰드부(3000)의 하면에서, 전극 패드(L, N, A내지 F, A'내지 F', 4400)는 방열 패드(4800)로부터 이격된 위치에서 형성될 수 있다.
이러한 전극 패드(L, N, A내지 F, A'내지 F', 4400)는 패키지의 외부로부터 온 또는 외부로 가는 전기적 신호를 입력 또는 출력하기 위한 외부 연결 전극으로서 사용되는 동안 와이어 결합을 통해 실리콘 기판(2000)으로의 전기적 연결을 형성할 수 있다.
도 26 및 도 27에 도시된 본 발명의 일 실시예와 유사하게, 전극 패드(L, N, A내지 F, A'내지 F', 4400)는 고전압 사용을 위한 전극 패드가 저전압 사용을 위한 전극 패드로부터 떨어져 배치되도록 형성될 수 있다. 즉, 교류 전원이 외부에서 가해지는 전극 패드(L 및 N) 및 정류부(12)에 의해 형성된 맥류 전압(VBD)이 가해지는 전극 패드(A 및 A')는 정류부(12)에 인접하도록 배치될 수 있고, 따라서 전기적 연결을 위한 와이어들의 길이가 가능한 한 짧아질 수 있다.
도 30 및 도 31은 본 발명의 일 실시예에 따른 도 28의 LED구동 회로 패키지에서, 실리콘 기판의 표면 위의 단자들의 배치 및 정류부의 구현의 예시를 보여주는 평면도이다.
도 30 에 도시된 바와 같이, 정류부(12) 및 연결 패드(4200)에 포함된 다이오드를 배치하기 위한 다이오드 실장용 패드(5100), 및 몰드부(3000)의 하면에서 형성된 전극 패드(L, N, A내지 F, A'내지 F', 4400)로의 전기적 연결을 형성하기 위한 연결 패드(4200)는 실리콘 기판(2000)의 상부 표면에 배치될 수 있다.
도 31에 도시된 바와 같이, 정류부(12)의 몇몇 다이오드들(12a)이 전도성 접착제(4100)를 이용하여 개별 소자의 형태로 다이오드 실장용 패드(5100) 위에 배치되고, 남은 다이오드들(12b)이 실리콘 기판에 집적되도록 구현될 수 있다.
본 발명의 다른 실시예는, 정류부(12)에서 사용되는 모든 다이오드가 다이오드 실장용 패드(5100) 위에 전도성 접착제(4100)를 이용하여 개별적 소자 형태로 실장되도록 구현될 수 있다.
도 32는 본 발명의 일 실시예에 따른 전극 패드, 및 전극 패드와 LED구동 회로 패키지의 LED들 사이의 연결이다.
도 32에서, 전극 패드(A, B, C, D, E)는 하나의 채널(CH1)을 형성하는 LED들(LED1 내지 LED4)과 연결되며, 전극 패드(A', B', C', D', E')는 다른 하나의 채널(CH2)을 형성하는 LED들(LED5 내지 LED8)과 연결될 수 있다. 전극 패드(F, F')는 각 LED 채널의 전류 조정을 위해 사용될 수 있다. 이러한 전류 조정은 별도로 외부에서 연결되는 다양한 전기 전자 부품(예를 들어, 저항, 캐패시터, 인덕터 또는 트랜지스터)를 통해서 이루어 질 수 있다.
도 32에 도시된 바와 같이, 구동회로 패키지의 일변에 전원이 인가되는 전극 패드(L, N)가 형성되며, LED에 연결되는 전극 패드(A-F, A'-F')는 전원이 인가되는 전극 패드(L, N)가 가장 인접한 변을 제외한 나머지 변에 채널간 대칭구조를 갖는 형태로 배치될 수 있다.
도 32는 두개의 채널들로서 구현되는 LED들 사이의 연결이다. 그러나 본 발명은 이러한 연결에 한정되지 아니한다. 구동 하고자 하는 LED의 개수와 LED에 공급하고자 하는 전류의 양에 따라 다양한 수의 채널이 결정되고, 그에 따라 전극 패드의 배치 구조가 변경될 수 있다.
도 33은 본 발명의 일 실시예에 따른 교류 LED 구동회로 패키지의 전극 패드 배치 및 방열패드와의 연결 관계를 도시한 도면이다.
도 33은 전원으로서, 전극 패드(L 및 N)에 교대로 정(+) 및 부(-)의 전압을 가하는 역할을 하는 교류 전압이다. 또한, 단방향 맥류 전압(VBD)은 정류부(12)로부터 전극 패드(A 및 A')로 가해진다. 즉, 고전압이 즉시 전극 패드(L, N, A, A')로 가해진다.
따라서, 도 33에 도시된 바와 같이, 전극 패드(L, N, A, A') 사이에는 절연을 위한 이격 거리(x1 및 x2)가 확보되어야 한다. 예를 들어, 이격 거리(x1 및 x2)는 최소 1mm부터 최대 5.2mm까지의 범위를 가질 수 있다. 상술한 바와 같이, 동작 전압이 80Vrms내지 265Vrms의 값을 가질 수 있기 때문에, 동작 전압에 따라 이격 거리(x1 및 x2)는 적절히 상술한 범위에 적절히 적응할 수 있다. 거리(x1 및 x2)는 Vrms가 증가함에 따라 증가될 수 있다.
또한, 도 28 및 도 29의 일 실시예에 따르면, 방열 패드(4800)의 면적은 높은 방열 효과를 얻기 위해 확장될 수 있다. 그러나, 전도성을 가지고 있는 방열 패드(4800)의 면적이 과도하게 증가하는 경우, 고전압이 가해진 전극 패드(L, N, A, A') 사이의 절연을 제공하는 이격 거리는 확보될 수 없다. 따라서, 전극 패드(L, N, A, A') 사이의 절연을 제공하는 이격 거리(x3)가 확보되도록 방열 패드(4800)를 형성할 수 있다. 이격 거리(x3)는 이격 거리(x1 및 x2)와 실질적으로 동일하게 형성될 수 있다.
도 34는 본 발명의 일 실시예에 따른LED구동 회로 패키지로 가해진 발광 모듈의 일 예를 보여주는 블록도이다.
도 34에 도시된 바와 같이, 본 발명의 일 실시예에 따른 LED구동 회로 패키지가 적용되면, LED구동 회로 패키지(1000) 및 개별 채널들(CH1 및 CH2)의 LED들은 발광 모듈의 기판(8100)의 일면에 함께 배치될 수 있다.
채널들(CH1 및 CH2)의 LED가 각 채널에 대하여 일렬 배치되고, LED구동 회로 패키지(1000)는 각 채널들의 LED들 사이에 배치되어, 효율적인 조명을 위한 LED들의 배치가 가능하도록 한다.
한편, LED구동 회로 패키지(1000)로부터 방사된 열을 효율적으로 방출하기 위한 방열 수단 및 LED들(LEDi 내지 LEDs)은 방열 수단(8000)의 기판(8100)위에 제공될 수 있다.
도 35는 도 3, 도4, 도 5, 및 도 6과 관련하여 상술된 본 발명의 LED발광장치에 가해질 수 있는 LED칩의 일 예이다.
도 35에 도시된 바와 같이, 상술한 본 발명의 LED발광장치에 적용되는 LED칩(5000)은 복수의 LED셀(C1 내지 C20)을 포함하는 멀티 셀 LED칩으로서 구현될 수 있다. LED칩(5000)에 포함된 각각의 복수의 LED셀(C1 내지 C20)은 이웃한 LED셀과 전기적 연결을 형성하고, 전체적으로 하나의 직렬 연결 구조를 형성한다.
도 3에서 도시된 일 실시예에 따른 각 LED부(13-1내지 13-4)는 서로 직렬 또는 병렬로 연결된 하나의 LED또는 복수의 LED들로서 구현될 수 있다. 도 35의 LED칩에서, 하나의 열을 형성하는 LED셀은 하나의 LED부로서 사용될 수 있다. 예를 들어, 제 1 열(5100)의 LED셀(C1내지 C5)은 제 1 LED부를 형성할 수 있고, 제 2 열(5200)의 LED셀(C6 내지 C10)은 제 2 LED부를 형성할 수 있고, 제 3 열(5300)의 LED셀(C11내지 C15)은 제 3 LED부를 형성할 수 있고, 제 4 열(5400)의 LED셀(C16내지 C20)은 제 4 LED부를 형성할 수 있다.
도 3에 도시된 바와 같이, LED발광장치의 LED부는 구동 전류를 입력하거나 출력하고, 스위치로 전기적 연결을 형성하는 노드를 갖는다. 도 35의 LED칩에서, 셀(C6, C1, C16) 위의 칩의 외부로 전기적 연결을 형성하는 단자부(An, Ca, T1내지 T3)는 구동 전류를 입력/출력하고 스위치로의 전기적 연결을 형성하기 위해 형성될 수 있다. 각 단자부(An, Ca, T1내지 T3)는 기설정된 영역을 갖고, 외부로의 전기적 연결을 형성하기 위한 와이어가 결합된 패드의 형태로 형성될 수 있다.
도 36은 도 35에 따른 멀티 셀 LED칩을 이용한 LED패키지의 평면도이다.
도 36의 LED패키지는 다이(Die)의 중심부에 부착 영역을 갖는 기판(6100), 다이 부착 영역(6200)에 부착된 LED칩(5000), 및 다이 부착 영역(6200) 주위에 형성된 복수의 전극 패드부(P1 내지 P5)를 포함하고, 와이어들(W1내지 W5)을 통해 LED칩(5000)의 단자부(An, Ca, T1내지 T3)로의 전기적 연결를 형성하기 위해 구현된다.
도시되지는 않았으나, 상기 다이 부착 영역(6200)에는 LED 칩에서 발생하는 열을 효과적으로 분산시키고 방출하기 위한 방열 패드가 형성될 수 있다. 또한, 상기 LED 칩(5000)이 부착되고 전극 패드부(P1 내지 P5)가 형성된 기판의 일면의 반대측 면에는 상기 전극 패드부(P1 내지 P5)와 전기적 연결을 형성하도록 일대일 대응되는 복수의 단자부가 형성될 수 있다. 이 단자부가, 정류회로부와 연결되어 구동 전류를 입출력 하고 스위치와 연결을 형성할 수 있다.
도 37A 및 도 37B는 상술한 LED발광장치에 적용될 수 있는 LED패키지의 일 실시예이다. 도 37A는 LED칩이 부착된 LED패키지의 부착면을 도시하고, 도 37B는 그 반대 면이다.
도 37A에 도시된바와 같이, 본 발명의 일 실시예에 따른 LED패키지는 중심부에 다이 부착 영역(7200)을 갖는 기판(7100), 다이 부착 영역에 부착된 복수의 LED칩들(7310 내지 7340), 및 다이 부착 영역 주위에 형성된 복수의 전극 패드부(P1 내지 P5)를 포함한다.
도 37A에 도시된 LED패키지는 단일 LED칩이 단일 LED부를 형성하는 구조를 갖고, LED부 사이의 전기적 연결들은 복수의 전극 패드부(P1 내지 P5)에 의해 만들어 질 수 있다.
예를 들어, 제 1 LED칩(7310)의 p측 전극(7310p)은 와이어로 제 1 전극 패드부(P1)에 연결되고, 제 1 LED칩(7310)의 n측 전극(7310n) 및 제 2 LED칩(7320)의 p측 전극(7320p)은 제 2 전극 패드부(P2)에 공동으로 와이어로 연결되고, 제 2 LED칩(7320)의 n측 전극(7320n) 및 제 3 LED칩(7330)의 p측 전극(7330p)은 제 3 전극 패드부(P3)에 공동으로 와이어로 연결되고, 제 3 LED칩(7330)의 n측 전극(7330n) 및 제 4 LED칩(7340)의 p측 전극(7340p)은 제 4 전극 패드부(P4)에 공동으로 와이어로 연결되고, 제 4 LED칩(7340)의 n측 전극(7340n) 및 제 5 LED칩(7350)의 p측 전극(7350p)은 제 5 전극 패드부(P5)에 공동으로 와이어로 연결된다.
이러한 연결 구조를 이용하여 네개의 LED칩들은 서로가 직렬로 연결되는 연결 구조를 형성한다. 또한, 제 1 전극 패드부(P1) 및 제 5 전극 패드부(P5)는 정류회로부에 연결되고, 제 2 내지 제 4 전극 패드부(P2 내지 P4)는 각각 복수의 스위치로 연결되고, 상술한 바와 같이 LED부가 순차적으로 구동되도록 한다.
도 37A에 도시된 바와 같이, p측 전극(7310p, 7320p, 7330p, 또는 7340p) 및 n측 전극(7310n, 7320n, 7330n, 또는 7340n)은 각 LED칩들(7310 내지 7340)의 표면에 서로 대각선으로 위치한 코너들에 형성된다. 또한 LED칩들(7310 내지 7340)은 2X2 행렬 형태로 배치되고, 각 LED칩의 한 전극이 단일 이웃 LED칩의 전극에 인접하도록 배치된다. 이러한 배치를 통해, 다이 부착 영역(7200)의 둘레로 형성되는 전극 패드와 각 LED 칩의 전극 간의 와이어 본딩이 상호 교차하거나 간섭하지 않는 상태로 형성될 수 있다.
한편, 도 37B에 도시된 바와 같이, 도 37A에 도시된 기판 일 측면의 반대측 면에는 상기 전극 패드부(P1 내지 P5)와 전기적 연결을 형성하도록 일대일 대응되는 복수의 단자부(T1 내지 T5)가 형성될 수 있다. 상기 단자부(T1 내지 T5)는 외부의 타 기판 상의 회로 패턴 등과 전기적인 접촉을 형성함으로써, 전술한 것과 같이 LED 칩과 정류회로부 및 스위치들 간의 전기적 연결을 형성할 수 있다. 또한, LED 칩(7310 내지 7340)이 부착되는 하부에는 LED 칩(7310 내지 7340)으로부터 방출되는 열을 효과적으로 분산시키고 방출하기 위한 방열 패드(7500)가 형성될 수 있다.
도 38A 및 도 38B는 상술한 LED발광장치에 적용될 수 있는 LED패키지의 또 다른 실시예이다. 도 38A는 LED칩이 부착된 LED패키지의 면을 도시하고, 도 38B는 그 반대면이다.
상술한 도 37A 및 도 37B의 LED패키지와 유사하게, 본 발명의 일 실시예에 따른 LED패키지는 중심부에서 다이 접촉 영역(8200)을 갖는 기판(8100), 다이 부착 영역에 부착된 복수의 LED칩들(8310 내지 8340), 및 다이 부착 영역 주위에 형성된 복수의 전극 패드부(P1 내지 P6)를 포함한다.
도 38A의 LED패키지는 LED칩(8310) 및 LED칩(8320)이 전극 패드부(P2)를 통해 형성하는 직렬 연결 구조, 및 LED칩(8330) 및 LED칩(8340)이 전극 패드부(P5)를 통해 형성하는 직렬 연결 구조를 갖는다.
도 38A에 도시된 LED 칩의 연결구조에서, 전극패드부(P3)와 전극패드부(P4) 사이에 전기적 연결을 형성하는 경우 네 개의 LED 칩(8310 내지 8340)은 상호 직렬연결될 수 있다. 이 경우, 제 1 전극 패드부(P1)와 제 6 전극 패드부를 정류회로부와 연결하고, 전극 패드부(P2)와 전극 패드부(P3 또는 P4) 및 전극 패드부(P5)를 각각 복수의 스위치와 각각 연결함으로써, 전술한 것과 같은 LED부의 순차 구동을 가능하게 할 수 있다.
한편, 도 38A의 LED패키지에서, 전극 패드부(P1) 및 전극 패드부(P4)가 전기적으로 서로 연결되면, 전극 패드부(P3) 및 전극 패드부(P6)는 전기적으로 서로 연결되고, 전기적 연결 구조는 두 직렬 연결된 LED칩(8310, 8320), 및 두 직렬 연결된 LED칩(8330, 8340)이 서로 병렬로 연결된 곳에서 형성된다. 이 경우, 전극 패드부(PI또는 P4) 및 전극 패드부(P3 및 P4)는 정류회로부에 연결되고, 전극 패드부(P2) 및 전극 패드부(P5)는 스위치에게 연결될 수 있다. 이러한 방법으로, 두 LED칩(8310 및 8320)은 순차적으로 구동될 수 있고, 두 LED칩(8330, 8340)은 순차적으로 구동될 수 있다. 이러한 전기적 연결 구조에서, 도 37A 및 EH 37B에 도시된 LED칩들의 연결 구조와 비교하여 구동 전압의 절반 및 두배의 구동 전류가 요구된다.
도 38A에 도시된 바와 같이, LED칩들 및 전극 패드부 사이의 전기적 연결은 변경되어 왔고, 적절한 전기적 연결 구조가 경우에 따라서 형성될 수 있다.
한편, 도 37A의 실시예와 유사하게, 두개의 극성을 갖는 전극들은 LED 칩(8310-8340) 상면의 대각선 방향의 모서리에 형성되고, LED 칩(8310-8340)은 2X2의 행렬형태로 배치될 수 있으며, 각 LED 칩의 전극은 이웃하는 하나의 LED 칩의 전극과 상호 인접하도록 배치될 수 있다.
또한, 도 38B에 도시한 바와 같이, 도 38A의 기판의 한 면의 반대 면에서, 전극 패드부(P1 내지 P6)에 일대일 대응하는 복수의 단자부(T1 내지 T6)는 전극 패드부(P1 내지 P6)로의 전기적 연결을 형성하기 위해 형성된다. 단자부(T1 내지 T6)는 상술한 바와 같이 회로 패턴들 또는 그와 같은 다른 외부 기판의 패턴과의 전기적 접촉을 만들고, 상술한 바와 같이 LED칩들, 정류회로부, 및 스위치와의 전기적 연결을 형성한다. 또한, LED칩들(8310 내지 8340)이 부착된 부분 아래의 면의 일부에 대응하여 LED칩들(8310 내지 8340)로부터 방사된 열을 효율적으로 분산 및 방출하기 위한 방열 패드(8500)가 형성될 수 있다.
도 3, 도 4, 도 5, 도 6, 도 7, 도 8, 도9, 및 도 10과 관련하여 상술한 실시예들은 LED구동 전류가 다단 정전류 제어를 이용하여 계단 형태로 증가하거나 감소하도록 상술되었다. 그러나, LED구동 전류의 파형은 다양하게 정전류 제어를 위한 기준 전류를 설정함으로서 변경될 수 있다.
상술한 바와 같이, 직렬 연결된 LED들은 계단 형태로 증가하거나 감소하는 전류가 도 4 및 도 5처럼 제공될 수 있도록, 교류 전압을 이용하여 일정한 전류에서 순차적으로 구동되고, 따라서 교류 전압과 동일한 정현파에 가깝게 LED구동 전류가 제공된다. 이로 인해, 역률, 전고조파 왜율 등과 관계된 연관된 문제가 해결된다.
또한, 각 단계의 전류는 일정한 크기를 갖도록 제어되고, 일정한 구동 전류는 교류 전압의 변화(왜곡, 또는 전압의 크기의 증감)가 일어나는 경우에도 제공될 수 있다. 따라서, 교류 구동 LED들의 광 출력 효율이 개선될 수 있다.
도 39는 본 발명의 일 실시예에 따른 교류 전원을 사용하는 LED발광장치에서, LED들에게 제공되는 교류 전류의 오프 구간이다.
도 39는 도 3, 도 4, 도 5와 관련하여 상술한 교류 전원을 사용하는 LED발광장치의 입력 전압 및 입력 전류 파형의 두 주기이다.
도 4, 및 도 39와 관련하여, 교류 전원을 사용하는 LED발광장치는 전류가 복수의 LED부(13-1 내지 13-N)에 가해지지 않는 "LED오프 구간"을 갖고, 그에따라 LED들은 발광하지 않는다. LED부(13-1 내지 13-4)의 비 발광 영역은 첫번째 주기의 t0 앞에 오는 구간, 및 첫번째 주기의 t7구간부터 두번째 주기의 t0까지의 구간이다. 비 발광 영역은 맥류 전압이 최소가 되는 시점에 생성된다.
따라서, 본원의 다른 실시예에서는 상기와 같이 비발광 영역 없이 전 구간에서 복수의 LED부가 발광할 수 있는 교류 전원을 사용하는 LED 발광 장치를 제안한다.
도 40은 본원의 다른 실시예에 따른 교류 전원을 사용하는 LED발광장치의 블록도이다.
도 40에 따르면, 본 발명의 다른 실시예에 따른 교류 전원을 사용하는 LED발광장치는 교류 전원(11), 정류회로부(12), 복수의 LED부(13-1 내지 13-N), 복수의 스위치(14-1 내지 14-N), 복수의 정전류 제어회로부(15-1 내지 15-N), 전류 비교부(16), 및 광 출력 보상부(20)를 포함한다.
본원의 다른 실시예에 따른 교류 전원을 사용하는 LED발광장치의 구현은 광출력 보상부(20)를 더 포함하는 것을 제외하고 본원의 제 1 실시예에 따른 교류 전원을 사용하는 LED 발광 장치와 그 구성이 동일하다.
따라서, 본원의 다른 실시예에 따른 교류 전원을 사용하는 LED발광장치의 교류 전원(11), 정류회로부(12), 복수의 LED부(13-1 내지 13-N), 복수의 스위치(14-1내지 14-N), 및 복수의 정전류 제어회로부(15-1 내지 15-N)에 대한 상세한 설명은 생략한다.
그러나, 본원의 다른 실시예에 따른 전류 비교부(16)는 도 3과 관련하여 상술한 일 실시예와 비해 제어 신호(SC)를 더 출력한다.
전류 비교부(16)는 정전류 제어회로부(15-1 내지 15-N)로부터 복수의 스위치(14-1 내지 14-N)를 통해 흐르는 전류들(i1 내지 In)을 수신하고, 광 출력 비교부(20)의 스위치(22)의 턴온/턴오프를 제어하기 위한 스위칭 제어 신호(SC)를 생성한다.
즉, 전류 비교부(16)는 어느 전류가 기설정된 값에 도달한 경우, 전류(i1 내지 iN)를 수신하여, 전류 비교부(16)가 스위치를 개방(턴오프)하거나 단락하는(턴온) 제어 신호를 출력할 수 있도록 한다.
예를 들어, 전류 비교부(16)는 정전류 제어회로부(15-1 내지 15-N)로부터 전류(i1 내지 iN)를 수신하여, 전류(i1)가 최소점에 도달한 경우, 전류 비교부(16)가 스위치(22)를 개방(턴오프)하는 제어 신호를 출력할 수 있도록 한다. 그리고, 전류 비교부(16)는 전류(iN)가 기설정된 값에 도달한 경우, 전류 비교부(16)가 스위치(22)를 단락하는(턴온) 제어 신호를 출력할 수 있도록 한다.
도 40에 따르면, 광 출력 비교부(20)는 전류 제한부(21), 스위치(22), 스위치 제어부(23), 캐패시터(C), 제 1 다이오드(D1), 및 제 2 다이오드(D2)를 포함한다.
전류 제한부(21)의 일단은 제어회로부(12)의 출력단에 연결된다. 전류 제한부(21)의 타단은 제 1 다이오드(D1)의 애노드에 연결된다. 전류 제한부(21)는 회로이고, 이 회로는 제 1 다이오드(D1)를 통해 캐패시터(C)로 제공되는 전류의 크기, 및 캐패시터에 있는 전류를 제어하고, 적어도 하나의 저항 장치에 의해 구현된다.
제 1 다이오드(D1)의 캐소드는 캐패시터(C) 일단에 연결된다. 캐패시터(C)의 타단은 스위치(22)에 연결된다.
도 40은 하나의 캐패시터(C)를 도시하고 있으나, 캐패시터는 서로 간 직렬 또는 병렬로 연결된 복수의 캐패시터로 구현될 수 있다.
개시하고 있는 스위치(22)는 역방향 다이오드가 제공되는 FET소자에 의해 구현될 수 있다. 캐패시터의 타단은 스위치(22)의 드레인(Drain) 단자에 연결될 수 있다. 그라운드 전극은 스위치(22)의 소스(Source) 단자에 연결될 수 있다. 스위치 제어부(23)는 스위치(22)의 게이트 단자에 연결될 수 있다.
스위치 제어부(23)는 전류 비교부(16)로부터 입력된 제어 신호(SC)를 수신하고, 제어 신호(SC)에 따라 스위치의 개방(턴오프)/단락(턴온)을 제어하는 제어 신호를 스위치(22)의 게이트 단자로 출력한다.
제 2 다이오드(D2)의 애노드는 제 1 다이오드(D1)의 노드 및 캐패시터로 연결된다. 제 2 다이오드(D2)의 캐소드는 LED부(13-1) 및 전류 제한부(21)의 노드로 연결된다.
본 실시예에서, 제 1 다이오드(D1) 및 제 2 다이오드(D2)는 LED를 위해 이용될 수 있다. LED가 제 1 다이오드(D1) 및 제 2 다이오드(D2)에 의해 구현되면, LED발광장치의 발광 효율은 증가할 것이다.
상술한 바와 같이, 서로 연관된, 광 출력 보상부(20)의 동작 및 복수의 LED부(13-1 내지 13-N)의 발광 동작은 도 41 및 도 42와 관련하여 후술한다.
도 41은 본 발명의 일 실시예에 따른 교류 전원을 사용하는 LED발광장치에서, LED들에게 제공되는 교류 전압 및 교류 전류의 파형이다.
도 42는 본 발명의 일 실시예에 따른 교류 전원을 사용하는 LED발광장치에 제공되는 스위치의 제어 신호들의 파형, 스위치를 통해 흐르는 전류의 파형, 및 시간에 따라 LED들에 제공되는 전류의 파형이다.
도 41 및 도 42는 LED부의 개수가 네 개(N=4)인 경우에 대하여 도시한다. 따라서 N이 4로 설정된 도 40의 경우에 관하여 후술한다.
도 41 및 도 42는 정류회로부(11)의 맥류 전압의 두 주기들에 대해 도시한다. 맥류 전압의 나머지 주기들에 대해서도 동일한 동작이 수행되고, 간략한 설명을 위해 두 주기에 대해서만 도시한 것이다.
복수의 LED부(13-1 내지 13-4)로 제공되는 맥류 전압의 크기가 증가하고, 제 1 LED부(13-1)의 구동 전압(순방향 전압, Vf1)이 된 때, 전류는 제 1 LED부(13-1)를 통해 흘러서, 제 1 LED부(13-1)는 발광한다(도 4 및 도 5의 t0시점에). 여기서, 제 1 내지 제 4 스위치(14-1 내지 14-4)는 먼저 단락 상태(턴온 상태)로 설정된다. 입력 전압(Vf1)은 제 1 LED부(13-1)가 턴온되도록 하는 임계 전압이고, 입력 전압(Vf1)에 대응하는 전류는 제 1 LED(13-1)를 경유하여 제 1 정전류 제어회로부(15-1)를 통해 흐른다. 이 경우, 제 1 스위치(14-1)는 턴온 상태를 유지하고, 제 1 정전류 제어회로부(15-1)의 제어 신호에 따라 제 1 정전류 제어회로부(15-1)를 통해 흐르는 전류를 일정하게 제어한다. 제 1 정전류 제어회로부(15-1)는 LED부(13-1)를 구동하기 위해 기설정된 기준 전류가 흐르도록 정전류 제어를 수행한다. 제 1 LED부(13-1)가 발광을 시작하는 때의 동작은 도 41 및 도 42의 t0 및 t1에 대응한다.
이어서, 맥류 전압의 크기가 더 증가하는 경우, 복수의 LED부(13-1 내지 13-N)로 인가된 전압이 제 1 및 제 2 LED부(13-1, 13-2)의 구동 전압이 되는 경우(맥류 전압의 크기가 Vf2가 되는 때), 전류가 제 2 LED부(13-2)를 통해 흘러서, 제 2 LED부(13-2)가 발광한다(도 4 및 도 5의 t1시점에). 여기서, 입력 전압(Vf2)은 제 1 및 제 2 LED부(13-1, 13-2)가 턴온되도록 하는 임계 전압이고, 입력 전압(Vf2)에 대응하는 전류는 제 2 LED(13-2)를 경유하여 제 2 정전류 제어회로부(15-2)를 통해 흐른다. 이 경우, 전류 비교부(16)가 제 2 정전류 제어회로부(15-2)의 전류(i2)가 기설정된 값인지 검출하고, 스위칭 제어 신호(S1)를 생성하여 제 1 스위치(14-1)를 개방(꺼지게)한다. 동시에, 제 2 스위치(14-2)는 턴온 상태를 유지하고 제 2 정전류 제어회로부(15-2)의 제어 신호에 따라 제어를 수행하고, 제 2 정전류 제어회로부(15-2)를 통해 흐르는 전류가 제 1 및 제 2 LED부(13-1, 13-2)를 동시에 구동하게 기설정된 기준 전류와 같게 되도록 한다.
이러한 동작을 이용하여, 일정한 전류가 제 1 LED부(13-1) 및 제 2 LED부(13-2)를 통해 흐르도록 제어가 수행될 수 있다. 도 41 및 도 42에 도시된 것처럼, t1시점에, 제 1 스위치(14-1)는 꺼지고, 계단 입력 전류는 제 2 정전류 제어회로부(15-2)의 정전류 제어에 의해 형성될 수 있다.
상술한 과정과 같이, 맥류 전압이 더욱 증가하고, 복수의 LED부(13-1 내지 13-N)에 인가된 전압이 제 1 내지 제 3 LED부(13-1 내지 13-3)의 구동 전압이 되면(맥류 전압의 크기가 Vf3가 되면), 전류가 제 3 LED부(13-3)를 통해 흘러서 제 3 LED부(13-3)가 발광한다(도 41 및 도 42의 t2시점). 여기서, 입력 전압(Vf3)은 제 1 내지 제 3 LED부(13-1 내지 13-3)가 턴온되도록 하는 임계 전압이고, 입력 전압(Vf3)에 대응하는 전류는 제 3 LED부(13-3)를 경유하여 제 3 정전류 제어회로부(15-3)를 통해 흐른다. 이 경우, 전류 비교부(16)는 제 3 정전류 제어회로부(15-3)의 전류(i3)가 기설정된 값을 갖는지 검출하고, 제 2 스위칭 제어 신호(S2)가 제 2 스위치(14-2)를 연다(턴오프). 동시에, 제 3 스위치(14-3)는 턴온 상태를 유지하고 제 3 정전류 제어회로부(15-3)의 제어 신호에 따라 제어를 수행하고, 제 3 정전류 제어회로부(15-3)를 통해 흐르는 전류가 제 1 내지 제 3 LED부(13-1, 13-2, 13-3)를 동시에 구동하게 기설정된 기준 전류와 같게 되도록 한다.
이러한 동작을 이용하여, 일정한 전류가 제 1 내지 제 3 LED부(13-1 내지 13-3)를 통해 흐르도록 제어가 수행된다. 도 41 및 도 42의 t2시점에 제 2 스위치(14-2)는 꺼지고, 계단 입력 전류는 제 3 정전류 제어회로부(15-3)의 정전류 제어에 의해 형성될 수 있다.
상술한 과정과 같이, 맥류 전압이 더욱 증가하고, 복수의 LED부(13-1 내지 13-N)로 인가된 전압이 제 1 내지 제 4 LED부(13-1 내지 13-4)의 구동 전압이 된 경우(맥류 전압이 Vf4가 된 경우), 전류는 제 4 LED부(13-4)를 통해 흘러서, 제 4 LED부(13-4)가 발광한다(도 41 및 도 42의 t3). 여기서 입력 전압(Vf4)이 제 1 내지 제 4 LED부(13-1 내지 13-4)를 턴온시키는 임계 전압이고, 입력 전압(Vf4) 에 대응하는 전류는 제 4 정전류 제어회로부(15-4)를 경유하여 제 4 LED부(13-4)를 통해 흐른다. 이 경우, 전류 비교부(16)는 제 4 정전류 제어회로부(15-4)의 전류(i4)가 기설정된 값을 갖는지 검출하고, 제 3 스위치(14-3)를 개방(턴오프)하는 제 3 스위칭 제어 신호(S3)를 생성한다. 동시에, 제 4 스위치(14-4)는 턴온 상태를 유지하고 제 4 정전류 제어회로부(15-4)의 제어 신호에 따라 제어를 수행하고, 제 4 정전류 제어회로부(15-4)를 통해 흐르는 전류가 제 1 내지 제 4 LED부(13-1, 13-2, 13-3, 13-4)를 동시에 구동하게 기설정된 기준 전류와 같게 되도록 한다.
이러한 동작을 이용하여, 정전류가 제 1 내지 제 4 LED부(13-1 내지 13-4)를 통해 흐르도록 제어가 수행될 수 있다. 도 41 및 도 42에 도시된 것처럼, t3시점에, 제 3 스위치(14-3)는 꺼지고, 계단 입력 전류는 제 4 정전류 제어회로부(15-4)의 정전류 제어에 의해 형성될 수 있다.
또한, 이러한 실시예에서, 제 4 정전류 제어회로부(15-4)의 전류(i4)가 첫번째 기설정된 값에 도달하면, 전류 비교부(16)는 광출력 보상부(20)의 스위치(22)를 단락하기(턴온)위해서 제어 신호를 생성한다.
제어 신호(SC)가 입력되면, 스위치 제어부(23)는 스위치(22)를 단락시킨다(켠다). 그리고, 전류는 정류회로부(12), 전류 제한부(21), 제 1 다이오드(D1), 캐패시터(C), 및 스위치(22)를 통해 흐르고, 캐패시터(C)는 정류회로부(12)에서 정류된 맥류 전압으로 충전된다.
스위치(22)의 게이트 단자로 흐르는 스위치 제어부(23)의 신호 출력은 PWM신호이다. 캐패시터(C)는 스위치(22)가 턴온되는 시간 동안 전압으로 충전되어 있다. 이어서, 맥류 전압이 피크를 지나 점차 감소하고, 제 4 정전류 제어회로부(15-4)의 전류(i4)는 두번째 기설정된 값에 도달하면, 광 출력 보상부(20)의 스위치(22)를 개방하기(턴오프) 위한 제어 신호(SC) 가 생성된다.
스위치(22)를 개방하기(턴오프) 위한 제어 신호(SC)가 입력되면, 스위치 제어부(23)는 스위치(22)를 개방한다(턴오프). 그리고, 정류회로부(12)로부터 캐패시터로 형성된 전류의 경로가 사라져 맥류 전압의 캐패시터(C) 충전 동작이 중단된다.
도 41 및 도 42는 전류 비교부(16)가 t3시점에 스위치(22)를 단락시키는(턴온)하는 제어 신호(SC)를 출력하고, t4시점에 스위치(22)를 개방하도록(턴오프)하는 제어 신호(SC)를 출력하는 경우에 대하여 도시한다. 그러나, 스위치(22)의 턴온/턴오프 시점은 변경될 수 있다.
그러나, 입력 전압의 질적 특성을 훼손시키지 않기 위해, 본 실시예에서 캐패시터는 대부분의 전류가 복수의 LED부(13-1 내지 13-N)를 통해 흐르는 동안 전류로 충전되어 있다.
맥류 전압이 피크를 지나 점차 감소하면, LED부는 제 4 LED부(13-4)부터 제 1 LED부(13-1)의 순서로 순차적으로 꺼진다.
복수의 LED부(13-1 내지 13-4)로 제공되는 맥류 전압의 크기가 감소하여 제 1 내지 제 3 LED부(13-1 내지 13-3)의 구동 전압(Vf3)이 되는 경우, 제 4 LED부(13-4)는 꺼진다(t4시점에). 이 경우, 전류 비교부(16)는 제 4 정전류 제어회로부(15-4)가 기설정된 값을 갖지 않음을 검출하고, 제 3 스위치(14-3)를 단락하기(턴온) 위한 제 3 스위칭 제어 신호(S3)를 출력한다. 그리하여, 제 3 스위치(14-3)는 턴온된다. 전류 비교부(16)는 이전의 상태를 유지하기 위해 제 1 및 제 2 스위칭 제어 신호(S1, S2)를 출력하여, 제 1 및 제 2 스위치들(14-1, 14-2)이 개방(턴오프) 상태를 유지하도록 한다. 동시에, 제 3 스위치(14-3)는 턴온 상태를 유지하고, 제 3 정전류 제어회로부(15-3)로부터 온 제어 신호에 따라 제 3 정전류 제어회로부(15-3)는 제 1 내지 제 3 LED부(13-1 내지 13-3)를 구동하기 위해 기설정된 기준 전류가 유지되도록 정전류 제어를 시작한다. 제 1 내지 제 3 LED부(13-1 내지 13-3)의 발광 동작은 도 41 및 도 42의 시간 구간t4 및 t5구간에 대응한다.
맥류 전압의 크기가 더욱 감소하고, 제 1 및 제 2 LED부(13-1, 13-2)의 구동 전압(Vf2)이 되면, 제 3 LED부(13-3)는 꺼진다(t5시점에). 이 경우, 전류 비교부(16)는 제 3 정전류 제어회로부(15-3)의 전류(i3)가 기설정된 값이 아님을 검출하고, 제 2 스위치(14-2)를 단락하는(턴온) 제 2 스위칭 제어 신호(S2)를 출력하여, 제 2 스위치(14-2)가 턴온되도록 한다. 전류 비교부(16)는 제 1 스위치(14-1)가 이전의 상태를 유지하도록 제 1 스위칭 제어 신호(S1)를 출력하여, 제 1 스위치는 개방(턴오프) 상태를 유지한다. 동시에, 제 2 스위치(14-2)는 턴온 상태를 유지하고, 제 2 정전류 제어회로부(15-2)는 제 1 및 제 2 LED부(13-1, 13-2)를 구동하도록 기설정된 기준 전류가 유지 되도록하는 제 2 정전류 제어회로부(15-2)의 제어 신호에 따라 정전류 제어를 시작한다. 제 1 및 제 2 LED부(13-1, 13-2)의 발광 동작은 도 41 및 도 42의 t5 및 t6 시간 구간에 대응한다.
상술한 과정과 유사하게, 맥류 전압의 크기가 더욱 감소하고, 제 1 및 제 2 LED부(13-1, 13-2)의 구동 전압(Vf1)이 되면, 제 2 LED부(13-2)는 꺼진다(t6시점에). 이 경우, 전류 비교부(16)는 제 2 정전류 제어회로부(15-2)의 전류(i2)가 기설정된 값이 아님을 검출하고, 제 1 스위치(14-1)를 단락하는(턴온) 제 1 스위칭 제어 신호(S1)를 출력하여, 제 1 스위치(14-1)가 턴온되도록 한다. 전류 비교부(16)는 제 2 내지 제 4 스위치(14-2 내지 14-4)가 이전의 상태를 유지하도록 제 2 내지 제 4 스위칭 제어 신호(S2 내지 S4)를 출력하여, 제 2 내지 제 4 스위치(14-2 내지 14-4)는 개방(턴오프) 상태를 유지한다. 동시에, 제 1 스위치(14-1)는 턴온 상태를 유지하고, 제 1 정전류 제어회로부(15-1)는 제 1 LED부(13-1)를 구동하도록 기설정된 기준 전류가 유지 되도록하는 제 1 정전류 제어회로부(15-1)의 제어 신호에 따라 정전류 제어를 시작한다. 제 1 LED부(13-1)의 발광 동작은 도 41 및 도 42의 t6 및 t7 시간 구간에 대응한다.
맥류 전압이 더욱 감소하고, 복수의 LED부(13-1 내지 13-N)에 인가된 전압이 제 2 다이오드(D2)의 임계 전압(Vd)인 경우, 캐패시터(C), 제 2 다이오드(D2), 및 제 1 LED부(13-1)로 흐르는 전류 경로들이 형성된다. 그리고, 제 1 LED부(13-1)는 캐패시터(C)로부터 제공받은 전류에 의해 발광한다. 제 1 LED부(13-1)의 발광 동작은 도 41 및 도 42의 t7 및 t8 구간에 대응한다.
이러한 실시예에서, 제 2 다이오드(D2)의 임계 전압(Vd)이 제 1 구동 전압(Vf1) 미만으로 설정되어있으나, 이는 변경될 수 있다. 예를 들어, 제 2 다이오드(D2)의 임계 전압(Vd)이 제 2 구동 전압(Vf2)으로 설정된 경우, 제 1 및 제 2 LED부(13-1, 13-2)의 발광 동작은 도 41 및 도 42의 시간 구간 t6 내지 t10에 대응할 수 있다.
상술한 바와 같이, 이러한 실시예에서, 광출력 보상부(20)의 캐패시터에 충전된 전류가 도 3에 관하여 상술한 일시예에 따라 LED비발광 구간들에서 LED부에게 가해져, LED발광장치는 비발광 구간들(LED오프 구간들)을 생성함이 없이 일정하게 발광할 수 있다.
이어지는 전류 제어는 상술한 구간들 t0 내지 t8동안, 정전류 제어를 반복함으로서 수행되고, 따라서 더욱 상세한 설명은 생략한다.
이러한 실시예는 LED구동 전류가 다단 전류 제어에 의한 계단 형태로 증감하는 것과 관련하여 상술되었다. 그러나, 본 개시는 이에 한정되지 아니한다. LED구동 전류의 파형은 다양하게 기준 전류를 정전류 제어를 위해 설정함으로서 변경될 수 있다.
이러한 실시예에서, 직렬 연결된 LED들은 교류 전압을 이용하여 일정한 전류에서 순차적으로 구동될 수 있어서, 계단 형태로 증감하는 전류는 도 41 및 도 42에 도시한 바와 같이 제공될 수 있다. 따라서 LED구동 전류는 교류 전압과 같은 정현파에 근사한다. 그로인해, 역률 전고조파 왜율 등과 관련되어 생길 수 있는 문제들은 해결된다.
또한, 각 단계의 전류는 일정한 크기를 갖도록 제어될 수 있어서, 일정한 구동 전류는 교류 전압의 변화가 일어나는 때(왜곡, 전압 크기의 증감)에도 제공될 수 있다. 따라서, 교류 구동 LED들의 광출력 효율은 개선될 수 있다.
또한, LED부는 캐패시터에 충전된 전류를 이용함으로써 LED가 교류 전원에 의해 발광하지 않는 영역에서 구동될 수 있어서, LED발광장치는 비발광 구간들(LED오프 구간) 없이 교류 전원의 모든 구간 동안 발광할 수 있다.
본 발명의 사상 또는 범위를 벗어나지 않으면서 다양한 수정 및 변형을 할 수 있음은 당해 기술 분야의 통상의 기술자에게 명백할 것이다. 따라서, 본 발명은 특허청구범위 및 그 동일한 범위 내에서 제공되는 본 발명의 수정 및 변형을 포함한다.

Claims (34)

  1. LED(Light-Emitting Diode)발광장치에 있어서,
    교류 전원의 전압을 수신하고 교류 전원의 전압을 정류하여 단방향 맥류 전압을 출력하는 정류 회로부;
    각각 상기 단방향 맥류 전압을 수신하고, 애노드 및 캐소드를 포함하는 복수의 LED가 직렬로 연결된 복수의 LED부;
    상기 복수의 LED부 중 어느 하나의 캐소드에 각 스위치부의 일단이 연결된 복수의 스위치부;
    일단이 각 스위치의 타단과 연결되어 각각의 스위치부로부터 전류를 수신하며, 각각의 스위치부로 전류 제어 신호를 출력하여 상기 각 스위치부로부터 수신한 전류의 크기가 특정 값을 갖도록 제어하는 복수의 정전류 제어회로부; 및
    상기 복수의 스위치부로부터 출력된 전류를 수신하고, 상기 복수의 정전류 제어회로부를 순차적으로 구동하기 위해 각 스위치부에 대한 스위칭 제어신호를 생성하는 전류 비교부를 포함하는 LED 발광장치.
  2. 제 1 항에 있어서,
    각 정전류 제어회로부로부터 전류를 수신하기 위해 일단이 각 정전류 제어회로부의 타단과 연결되고, 타단이 공통 노드와 연결된 복수의 평균 전류 제어회로부; 및
    입력 전압 신호를 생성하는 신호 발생부를 더 포함하되,
    상기 복수의 평균 전류 제어회로부는,
    상기 입력 전압 신호를 수신하고, 상기 복수의 스위치부를 위한 펄스 폭 변조(PWM) 신호를 각각 생성하는 LED발광장치.
  3. 제 2 항에 있어서,
    상기 전류 비교부는 후단의 전류가 수신되고, 상기 후단의 전류 중 어느 하나가 기설정된 값에 도달한 경우, 스위칭 제어신호를 생성하여 대응하는 스위치부를 개방 상태로 전환시키는 LED발광장치.
  4. 제 2 항에 있어서,
    상기 입력 전압 신호는 램프(Ramp) 신호인 LED발광장치.
  5. 제 4 항에 있어서,
    각 평균 전류 제어회로부는 상기 정전류 제어회로부로부터 출력된 전류가 기준 전류의 레벨을 초과하는 경우, 각 PWM신호의 듀티를 감소시키는 LED발광장치.
  6. 제 5 항에 있어서,
    각 스위치부는 스위치 및 저항을 포함하는 LED발광장치.
  7. 제 5 항에 있어서,
    각 평균 전류 제어회로부는,
    각 정전류 제어회로부로부터 출력된 전류를 검출하는 검출 저항;
    검출된 전류를 직류 전류로 변환하기 위한 전류 변환부;
    상기 직류 전류 및 기준 전류를 비교하여 오차 전압 신호를 생성하는 제 1 비교기; 및
    상기 오차 전압 신호 및 상기 입력 전압 신호를 비교하고, 비교 결과에 기반하여 PWM신호를 생성하는 제 2 비교기를 포함하는 LED발광장치.
  8. LED발광장치를 구동하는 방법에 있어서,
    정류된 교류 전압을 복수의 LED단에 인가하는 단계;
    제 1 LED단의 정전류 제어회로부에서 전류를 검출하는 단계;
    상기 제 1 LED단에서 검출된 전류를 직류 전류로 변환하는 단계;
    상기 직류 전류 및 기준 전류를 비교하고, 비교한 결과에 기반하여 상기 제 1 LED단에서 오차 전압 신호를 생성하는 단계; 및
    상기 오차 전압 신호 및 입력 전압 신호를 비교하고, 비교한 결과에 기반하여 상기 제 1 LED단에서 PWM신호를 생성하는 단계를 포함하되,
    각 LED단은 LED부, 및 LED부와 연결된 스위치부, 및 상기 스위치부와 연결된 정전류 제어회로부를 포함하는 LED발광장치 구동방법.
  9. 제 8 항에 있어서,
    상기 입력 전압 신호는 램프(Ramp) 신호인 LED발광장치 구동방법.
  10. 제 9 항에 있어서,
    상기 PWM신호의 듀티는 상기 직류 전류가 상기 기준 전류보다 높은 경우 감소되는 LED발광장치 구동방법.
  11. LED발광장치에 있어서,
    교류 전원의 전압을 수신하고 상기 교류 전원의 전압을 정류하고 단방향 맥류 전압을 출력하는 정류 회로부;
    상기 단방향 맥류 전압을 수신하고, 서로 병렬로 연결된 복수의 LED채널부; 및
    복수의 PWM결정 신호를 생성하는 PWM신호 발생부를 포함하되,
    상기 복수의 LED채널부는 상기 복수의 PWM결정 신호를 상기 PWM신호 발생부로부터 각각 수신하고, 상기 복수의 PWM결정 신호에 따라 순차적으로 구동하는 LED발광장치.
  12. 제 11 항에 있어서,
    상기 복수의 LED채널부 중 적어도 하나는,
    상기 단방향 맥류 전압을 수신하고, 각각 애노드 및 캐소드를 포함하는 복수의 LED가 직렬로 연결된 복수의 LED부;
    일단이 상기 복수의 LED부 중 어느 하나의 캐소드와 연결된 복수의 스위치부;
    일단이 각 스위치부로부터 전류를 수신하기 위해 각 스위치부의 타단과 연결되며, 각각의 스위치부로 전류 제어 신호를 출력하여 상기 각 스위치부로부터 수신한 전류의 크기가 특정 값을 갖도록 제어하는 복수의 정전류 제어회로부; 및
    상기 복수의 스위치부로부터 출력된 전류를 수신하고, 상기 복수의 정전류 제어회로부를 순차적으로 구동하기 위해 각 스위치부에 대한 복수의 스위칭 제어신호를 생성하는 전류 제어회로부를 포함하는 LED발광장치.
  13. 제 12 항에 있어서,
    상기 전류 제어회로부는 후단의 전류가 수신되고, 상기 전류들 중 어느 하나가 기설정된 값을 갖는 경우, 상기 각 스위칭 제어신호를 생성하여 대응하는 스위치부를 개방 상태로 전환시키는 LED발광장치.
  14. 제 12 항에 있어서,
    상기 PWM신호 발생부는,
    교류 전원의 주파수를 검출하기 위한 주파수 검출부;
    검출된 주파수와 상이한 기준 주파수에서 발진하는 기준 주파수를 생성하는 기준 주파수 발진회로;
    정수의 배수로 기준 주파수 신호를 분주하여 주파수 분주된 신호를 생성하는 주파수 분주회로; 및
    상기 주파수 분주된 신호를 이용하여 복수의 PWM결정 신호를 결정하고 출력하는 PWM출력 결정부를 더 포함하는 LED발광장치.
  15. 제 14 항에 있어서,
    상기 PWM출력 결정 신호는 상기 주파수 분주된 신호와 상기 기준 주파수 신호를 논리적으로 조합하여 상기 복수의 PWM결정 신호를 결정하는 LED발광장치.
  16. 제 15 항에 있어서,
    상기 PWM결정 신호들 중 적어도 어느 하나는 기준 주파수 신호와 논리적으로 동일한 LED발광장치.
  17. 제 15 항에 있어서,
    상기 PWM결정 신호들의 적어도 어느 하나는 상기 기준 주파수 신호로부터 논리적으로 부정(NOT) 연산된 신호와 동일한 LED발광장치.
  18. 제 15 항에 있어서,
    상기 복수의 PWM결정 신호들은 상기 주파수 분주된 신호의 주기 동안 반복적으로 중복되는 펄스의 형태를 갖는 LED발광장치.
  19. 제 15 항에 있어서,
    상기 복수의 PWM결정 신호들은 서로 중복되지 않고 순차적으로 출력된 펄스의 형태를 갖는 LED발광장치.
  20. 제 11 항에 있어서,
    상기 복수의 LED채널부 중 적어도 어느 하나는,
    캐소드 및 애노드를 포함하고, 애노드가 상기 단방향 맥류 전압을 수신하는 LED부;
    상기 LED부의 캐소드에 연결된 스위치부;
    상기 스위치부에 접속되어 상기 스위치부로부터 전류를 수신하고, 상기 수신된 전류의 크기가 특정 값을 갖도록 상기 스위치부를 제어하는 전류 제어 신호를 상기 스위치부로 출력하는 정전류 제어회로부; 및
    상기 스위치부로부터 출력된 전류를 수신하고, 정전류 제어회로부를 구동하기 위해 스위치부에 대한 스위칭 제어신호를 생성하는 전류 제어회로부를 포함하는 LED발광장치.
  21. 제 20 항에 있어서,
    상기 PWM신호 발생부는,
    교류 전원의 주파수를 검출하는 주파수 검출부;
    검출된 주파수와 상이한 기준 주파수에서 발진하는 기준 주파수를 생성하는 기준 주파수 발진회로;
    정수의 배수로 기준 주파수 신호를 분주하여 주파수 분주된 신호를 생성하는 주파수 분주회로; 및
    상기 주파수 분주된 신호를 이용하여 복수의 PWM결정 신호를 결정하고 출력하는 PWM출력 결정부를 더 포함하는 LED발광장치.
  22. 제 21 항에 있어서,
    상기 PWM출력 결정부는 상기 주파수 분주된 신호와 상기 기준 주파수 신호를 논리적으로 조합함으로써 상기 복수의 PWM결정 신호를 결정하는 LED발광장치.
  23. 제 22 항에 있어서,
    상기 복수의 PWM결정 신호들은 주파수 분주된 신호의 한 주기 동안 반복적으로 중복되는 펄스의 형태를 갖는 LED발광장치.
  24. 제 22 항에 있어서,
    상기 LED부의 총 구동 전류는 주파수 분주된 신호의 한 주기 동안 중복되는 직류 레벨로 변환된 펄스의 형태인 LED발광장치.
  25. 제 22 항에 있어서,
    상기 복수의 PWM결정 신호들은 서로 중복되지 않고 순차적으로 출력되는 펄스의 형태를 갖는 LED발광장치.
  26. LED발광장치를 구동하는 방법에 있어서,
    교류 전원의 전압을 수신하는 단계;
    교류 전원 전압을 정류하여 단방향 맥류 전압을 출력하는 단계;
    병렬로 연결된 복수의 LED채널부로 상기 단방향 맥류 전압을 인가하는 단계;
    복수의 PWM결정 신호를 생성하는 단계; 및
    상기 복수의 LED채널부로 상기 복수의 PWM결정 신호를 각각 인가하여 상기 복수의 LED채널부를 순차적으로 구동하는 단계를 포함하는 LED발광장치 구동방법.
  27. 제 26 항에 있어서,
    교류 전원의 주파수를 검출하는 단계;
    검출된 주파수와 상이한 기준 주파수에서 발진하는 기준 주파수를 생성하는 단계;
    주파수 분주된 신호를 생성하기 위해 정수의 배수로 기준 주파수 신호를 분주하는 단계; 및
    상기 주파수 분주된 신호를 이용하여 상기 복수의 PWM결정 신호를 결정하고 출력하는 단계를 더 포함하는 LED발광장치 구동방법.
  28. 제 27 항에 있어서,
    상기 복수의 PWM결정 신호를 결정하는 단계는 상기 주파수 분주된 신호와 상기 기준 주파수를 논리적으로 조합하는LED발광장치 구동방법.
  29. 제 28 항에 있어서,
    상기 복수의 PWM결정 신호들은 상기 주파수 분주된 신호의 한 주기 동안 반복적으로 서로 중복되는 펄스의 형태를 갖는 LED발광장치 구동방법.
  30. 제 28 항에 있어서,
    상기 복수의 PWM결정 신호들은 서로 중복되지 않고 순차적으로 출력된 펄스의 형태를 갖는 LED발광장치 구동방법.
  31. LED발광장치에 있어서,
    교류 전압을 수신하고, 상기 교류 전압을 정류하여 정류된 전압을 생성하는 정류기;
    상기 정류된 전압을 수신하고, 병렬로 연결된 제 1 및 제 2 LED채널부; 및
    제 1 PWM결정 신호 및 제 2 PWM결정 신호를 생성하는 PWM신호 발생부를 포함하되,
    상기 제 1 및 제 2 LED채널부는 각각 상기 제 1 PWM결정 신호 및 상기 제 2 PWM결정 신호를 수신하고, 상기 제 1 및 제 2 LED채널부는 상기 제 1 및 제 2 PWM결정 신호에 따라 순차적으로 구동되는 LED발광장치.
  32. 제 31 항에 있어서,
    상기 제 2 LED채널부는 제 1 LED서브 채널부 및 제 2 LED서브 채널부를 포함하고,
    상기 제 1 LED서브 채널부는,
    직렬로 연결된 제 1 LED부, 제 1 스위치부, 및 제 1 정전류 제어부를 포함하고, 상기 제 1 정전류 제어부는 상기 제 1 스위치부로부터 출력된 제 1 전류를 수신하고, 제 1 범위 내에서 상기 제 1 전류의 진폭을 유지하기 위해 상기 제 1 스위치부로 제 1 전류 제어 신호를 출력하고,
    상기 제 2 LED서브 채널부는,
    직렬로 연결된 제 2 LED부, 제 2 스위치부, 및 제 2 정전류 제어부를 포함하고, 상기 제 2 정전류 제어부는 상기 제 2 스위치부로부터 출력된 제 2 전류를 수신하고, 제 2 범위 내에서 상기 제 2 LED부의 진폭을 유지하기 위해 상기 제 2 스위치부로 제 2 전류 제어 신호를 출력하고, 상기 제 1 및 제 2 LED부는 순방향으로 서로 직렬 연결되고,
    상기 LED발광장치는,
    상기 제 1 및 제 2 스위치부로부터 출력된 상기 제 1 및 제 2 전류를 수신하고, 제 1 및 제 2 스위칭 제어신호를 생성하여 교대로 상기 제 1 및 제 2 정전류 제어부를 구동하는 전류 제어회로부를 더 포함하는 LED발광장치.
  33. 제 32 항에 있어서,
    상기 제 1 LED채널부는, 직렬로 연결된 제 3 LED부, 제 3 스위치부, 및 제 3 정전류 제어부를 포함하고, 상기 제 3 정전류 제어부는 상기 제 3 스위치부로부터 출력된 제 3 전류를 수신하고, 제 3 범위 내에서 상기 제 3 전류의 진폭을 유지하기 위해 상기 제 3 스위치부로 제 3 전류 제어 신호를 출력하는 LED발광장치.
  34. 제 33 항에 있어서,
    상기 제 3 LED부는 상기 제 1 LED부의 구동 전압보다 낮은 구동 전압에서 동작하는 LED발광장치.
KR1020137022737A 2011-01-28 2012-01-27 Led발광장치 및 led발광장치를 구동하는 방법 KR20140024279A (ko)

Applications Claiming Priority (17)

Application Number Priority Date Filing Date Title
US201161437288P 2011-01-28 2011-01-28
US201161437296P 2011-01-28 2011-01-28
US61/437,296 2011-01-28
US61/437,288 2011-01-28
US201161437932P 2011-01-31 2011-01-31
US61/437,932 2011-01-31
US201161438308P 2011-02-01 2011-02-01
US201161438304P 2011-02-01 2011-02-01
US61/438,304 2011-02-01
US61/438,308 2011-02-01
US201161442732P 2011-02-14 2011-02-14
US61/442,732 2011-02-14
US201161467782P 2011-03-25 2011-03-25
US61/467,782 2011-03-25
US201161565574P 2011-12-01 2011-12-01
US61/565,574 2011-12-01
PCT/IB2012/000329 WO2012101521A2 (en) 2011-01-28 2012-01-27 Led luminescence apparatus and method of driving the same

Related Child Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
KR1020147037161A Division KR20150018853A (ko) 2011-01-28 2012-01-27 Ｌｅｄ 구동회로 및 이를 포함하는 ｌｅｄ 발광 장치

Publications (1)

Publication Number Publication Date
KR20140024279A true KR20140024279A (ko) 2014-02-28

Family

ID=46581212

Family Applications (6)

Application Number Title Priority Date Filing Date
KR1020147037130A KR101964442B1 (ko) 2011-01-28 2012-01-27 Ｌｅｄ 구동회로 패키지
KR1020137022735A KR20140024277A (ko) 2011-01-28 2012-01-27 Led발광장치
KR1020137022736A KR20140024278A (ko) 2011-01-28 2012-01-27 Led구동 회로 패키지
KR1020137022737A KR20140024279A (ko) 2011-01-28 2012-01-27 Led발광장치 및 led발광장치를 구동하는 방법
KR1020147037161A KR20150018853A (ko) 2011-01-28 2012-01-27 Ｌｅｄ 구동회로 및 이를 포함하는 ｌｅｄ 발광 장치
KR1020147037160A KR102082451B1 (ko) 2011-01-28 2012-01-27 Led 구동회로

Family Applications Before (3)

Application Number Title Priority Date Filing Date
KR1020147037130A KR101964442B1 (ko) 2011-01-28 2012-01-27 Ｌｅｄ 구동회로 패키지
KR1020137022735A KR20140024277A (ko) 2011-01-28 2012-01-27 Led발광장치
KR1020137022736A KR20140024278A (ko) 2011-01-28 2012-01-27 Led구동 회로 패키지

Family Applications After (2)

Application Number Title Priority Date Filing Date
KR1020147037161A KR20150018853A (ko) 2011-01-28 2012-01-27 Ｌｅｄ 구동회로 및 이를 포함하는 ｌｅｄ 발광 장치
KR1020147037160A KR102082451B1 (ko) 2011-01-28 2012-01-27 Led 구동회로

Country Status (6)

Country Link
US (4) US9101019B2 (ko)
EP (3) EP2668828A4 (ko)
KR (6) KR101964442B1 (ko)
CN (5) CN104735872B (ko)
DE (1) DE202012013553U1 (ko)
WO (3) WO2012101521A2 (ko)

Cited By (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
KR20160064760A (ko) * 2014-11-28 2016-06-08 엘지전자 주식회사 조명 디바이스
WO2016129855A1 (ko) * 2015-02-13 2016-08-18 주식회사 실리콘웍스 조명 장치

Families Citing this family (86)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
KR101110380B1 (ko) * 2010-12-16 2012-02-24 이동원 교류 구동 엘이디 조명장치
KR101964442B1 (ko) * 2011-01-28 2019-04-01 서울반도체 주식회사 Ｌｅｄ 구동회로 패키지
US20130187551A1 (en) * 2011-07-22 2013-07-25 Supertex, Inc. Method and System for Driving LEDs from a Source of Rectified AC Voltage
KR101940780B1 (ko) * 2011-09-16 2019-01-22 서울반도체 주식회사 반도체 발광 소자를 적용한 조명 장치
US20140375214A1 (en) * 2012-03-14 2014-12-25 3M Innovative Properties Company Systems and methods for constant illumination and color control of light emission diodes in a polyphase system
KR102008341B1 (ko) * 2012-03-23 2019-08-08 삼성전자주식회사 발광 소자 회로
EP2648482A1 (en) * 2012-04-05 2013-10-09 Koninklijke Philips N.V. LED lighting system
TW201349927A (zh) * 2012-05-23 2013-12-01 Luxul Technology Inc 高功因無閃頻ｌｅｄ驅動電路
ES2655283T3 (es) * 2012-06-07 2018-02-19 Philips Lighting Holding B.V. Sistema y método para iluminación de emergencia
US9642201B2 (en) 2012-06-29 2017-05-02 Radiant Opto-Electronics Corporation Lighting system
TWI500359B (zh) 2012-06-29 2015-09-11 Radiant Opto Electronics Corp 照明系統、照明燈具與其燈具控制模組
TW201406208A (zh) * 2012-07-30 2014-02-01 Luxul Technology Inc 高效率交流ｌｅｄ驅動電路
TW201427482A (zh) * 2012-12-28 2014-07-01 Radiant Opto Electronics Corp 照明燈具
KR102007405B1 (ko) * 2013-01-04 2019-08-05 엘지이노텍 주식회사 발광 모듈
KR20140124509A (ko) * 2013-04-17 2014-10-27 주식회사 포스코엘이디 장방형 led 조명장치
KR20140141907A (ko) * 2013-06-03 2014-12-11 주식회사 포스코엘이디 고출력 led 구동회로를 구비한 led 조명장치
US9200794B2 (en) 2013-06-03 2015-12-01 LEDLab, LLC Fan cooled LED light and housing
US9326338B2 (en) * 2013-06-21 2016-04-26 Micron Technology, Inc. Multi-junction solid state transducer devices for direct AC power and associated systems and methods
DE102013216155A1 (de) 2013-08-14 2015-02-19 Osram Gmbh Elektronisches Vorschaltgerät zum Betreiben mindestens einer ersten Kaskade von LEDs
PL222678B1 (pl) * 2013-08-23 2016-08-31 Włodarczyk Władysław Igloo Trójfazowy zasilacz i układ diod LED z trójfazowym zasilaczem
US9301351B2 (en) * 2013-08-30 2016-03-29 Getac Technology Corporation Driving circuit and driving method for light-emitting diode
US20140055056A1 (en) * 2013-10-31 2014-02-27 LT Lighting (Taiwan) Corp. Technology to desensitize led lamps against power ripples
US20150195875A1 (en) * 2013-10-31 2015-07-09 LT Lighting (Taiwan) Corp. Technology to desensitize led lamps against power ripples
KR101588695B1 (ko) * 2013-10-31 2016-01-28 주식회사 솔루엠 발광 다이오드 구동 장치
KR20150049945A (ko) * 2013-10-31 2015-05-08 삼성전기주식회사 발광 다이오드 구동 장치 및 방법
US9603212B2 (en) * 2014-03-11 2017-03-21 Seoul Semiconductor Co., Ltd. AC-driven LED lighting apparatus with multi-cell LED
CN103968342B (zh) * 2014-05-20 2016-05-11 贵州光浦森光电有限公司 Led光机模组
CN103953902B (zh) * 2014-05-20 2017-03-29 贵州光浦森光电有限公司 Led驱动电源大芯片
WO2015176626A1 (zh) * 2014-05-20 2015-11-26 贵州光浦森光电有限公司 Led大芯片及光机模组
CN103953901B (zh) * 2014-05-20 2017-02-15 贵州光浦森光电有限公司 大芯片在非绝缘导热基板上的布置方法
WO2015192266A1 (zh) * 2014-06-17 2015-12-23 钰瀚科技股份有限公司 低闪烁和高功率因素的发光二极管的驱动电路
CN104066247B (zh) * 2014-06-24 2017-02-01 浙江生辉照明有限公司 一种led照明装置的驱动电路及调光控制方法
US9313839B2 (en) * 2014-07-03 2016-04-12 Iml International Light-emitting diode lighting device having multiple driving stages and line/load regulation control
JP6355046B2 (ja) * 2014-07-29 2018-07-11 パナソニックＩｐマネジメント株式会社 照明装置及び照明器具
TW201607372A (zh) * 2014-08-01 2016-02-16 Color Chip Technology Co Ltd 發光二極體之多段電源控制電路
TWI547204B (zh) * 2014-09-09 2016-08-21 普誠科技股份有限公司 發光二極體（ｌｅｄ）驅動裝置及改善發光二極體（ｌｅｄ）驅動裝置的電流諧波失真的方法
US10244596B2 (en) * 2014-10-14 2019-03-26 Seoul Semiconductor Co., Ltd. LED drive circuit having improved flicker performance and LED lighting device including the same
WO2016093534A1 (ko) * 2014-12-12 2016-06-16 서울반도체 주식회사 플리커 성능이 개선된 led 구동회로 및 이를 포함하는 led 조명장치
KR20160071991A (ko) * 2014-12-12 2016-06-22 주식회사 포스코엘이디 교류 직접구동 방식의 led 조명장치
US20160174305A1 (en) * 2014-12-12 2016-06-16 Posco Led Company Ltd. Ac led luminescent apparatus and a driving method thereof
DE212015000282U1 (de) * 2014-12-12 2017-08-11 Seoul Semiconductor Co., Ltd. LED-Schaltkreis mit verbesserter Flimmerleistung und Beleuchtungseinrichtung umfassend dieselbe
KR102304644B1 (ko) * 2015-03-03 2021-09-24 쑤저우 레킨 세미컨덕터 컴퍼니 리미티드 발광모듈
KR102290399B1 (ko) * 2015-03-04 2021-08-24 주식회사 디비하이텍 발광 소자 구동 장치
DE102015103332A1 (de) * 2015-03-06 2016-09-08 Schott Ag LED-Beleuchtungseinrichtung
EP3099139B1 (en) * 2015-05-28 2021-07-07 Signify Holding B.V. Efficient lighting circuit for led assemblies
EP3308603B1 (en) * 2015-06-12 2022-05-18 Signify Holding B.V. Ac-led with hybrid led channels
CN105004282B (zh) * 2015-06-19 2018-01-16 上海图漾信息科技有限公司 深度数据检测装置
ES2781202T3 (es) * 2015-06-19 2020-08-31 Signify Holding Bv Disposición de LED y método de accionamiento de LED
KR102374267B1 (ko) 2015-06-26 2022-03-15 삼성전자주식회사 Led 구동 장치 및 그를 포함하는 조명 장치
EP3145277B1 (en) * 2015-09-17 2020-11-11 Nxp B.V. Circuits, controllers and methods for controlling led strings or circuits
RU168568U1 (ru) * 2015-09-21 2017-02-09 Закрытое акционерное общество "ГРУППА КРЕМНИЙ ЭЛ" Драйвер светодиодных ламп с резистивной вольт-амперной характеристикой
US9730280B2 (en) * 2015-10-01 2017-08-08 Microchip Technology Inc. Ripple reduction circuit for sequential linear LED drivers
FR3042377B1 (fr) * 2015-10-09 2019-11-08 Easii Ic Circuit optoelectronique a diodes electroluminescentes
KR102159928B1 (ko) * 2015-11-17 2020-09-28 어쓰 스타 솔루션즈, 엘엘씨 파 기반 조명 효율을 제공하기 위한 시스템 및 방법
US9544961B1 (en) 2015-12-22 2017-01-10 Ixys Corporation Multi-stage LED driver with current proportional to rectified input voltage and low distortion
US10652982B2 (en) * 2015-12-22 2020-05-12 Amotech Co., Ltd. Open-mode protection device and electronic device having same
KR20170084954A (ko) * 2016-01-13 2017-07-21 주식회사 실리콘웍스 조명 장치
JP6685010B2 (ja) * 2016-02-09 2020-04-22 パナソニックＩｐマネジメント株式会社 点灯装置及び照明器具
CN105592598B (zh) * 2016-03-21 2018-02-13 上海路傲电子科技有限公司 高功率因数、无频闪的led驱动电路
FR3049423B1 (fr) * 2016-03-24 2018-04-27 Easii Ic Circuit optoelectronique comprenant des diodes electroluminescentes
CN105764196B (zh) * 2016-04-06 2018-02-06 上海联矽智能科技有限公司 一种降低纹波的线性驱动方法
KR101990928B1 (ko) * 2016-04-18 2019-06-21 주식회사 실리콘핸즈 오토디밍 led 구동 회로
KR102370342B1 (ko) * 2016-05-02 2022-03-04 루미레즈 엘엘씨 탭된 선형 구동기를 갖는 멀티-패드, 멀티-접합 led 패키지
RU168349U1 (ru) * 2016-08-04 2017-01-30 Юрий Борисович Соколов Мощный светодиодный осветитель, управляемый контроллером
FR3060934B1 (fr) * 2016-12-21 2020-11-27 Aledia Circuit optoelectronique comprenant des diodes electroluminescentes
CN108240613B (zh) * 2016-12-23 2021-10-26 首尔半导体股份有限公司 Led驱动用系统级封装及含其的led照明装置
US9913325B1 (en) * 2017-02-03 2018-03-06 Semiconductor Components Industries, Llc LED direct AC drive circuit
CN107134250A (zh) * 2017-03-30 2017-09-05 深圳市天微电子股份有限公司 发光二极管显示设备及其发光二极管显示电路
KR102003365B1 (ko) * 2017-05-24 2019-07-24 그린칩 주식회사 Led 구동 장치
JP7037036B2 (ja) * 2017-09-22 2022-03-16 日亜化学工業株式会社 発光ダイオード駆動装置及びこれを用いた植物栽培用照明
US10136488B1 (en) * 2017-10-05 2018-11-20 Linear Technology Holding, LLC LED dimming
CN107660026B (zh) * 2017-10-27 2020-07-31 深圳市明微电子股份有限公司 Led恒流驱动电路和灯具
KR102429063B1 (ko) * 2017-12-05 2022-08-04 현대자동차주식회사 순차 점등 장치 및 방법
CN107978281B (zh) * 2017-12-12 2020-11-10 北京京东方光电科技有限公司 一种背光模组驱动方法、装置以及显示装置
CN108601158B (zh) * 2018-06-22 2019-11-29 广州怡泰照明电子科技有限公司 一种线性恒流led灯电路
WO2020035436A1 (en) * 2018-08-17 2020-02-20 Signify Holding B.V. Led driving circuit
EP3900487A4 (en) * 2018-12-17 2022-09-21 Intelesol, LLC ALTERNATELY DRIVEN LIGHT EMITTING DIODE SYSTEMS
CN113615107A (zh) * 2019-01-16 2021-11-05 亮锐控股有限公司 用于调频发射的照明设备
JP2020124010A (ja) * 2019-01-29 2020-08-13 キヤノン株式会社 制御装置、露光装置、および物品の製造方法
JP7088145B2 (ja) * 2019-08-27 2022-06-21 株式会社デンソー 電力変換回路用通電部
TWI719727B (zh) 2019-11-25 2021-02-21 財團法人工業技術研究院 發光二極體驅動電路與方法
KR102192393B1 (ko) * 2019-12-09 2020-12-17 이경연 고효율 및 고신뢰성을 구비한 차량 조명용 led 시스템
KR102178455B1 (ko) * 2020-06-10 2020-11-13 빌트조명(주) Led 조명 장치
CN112669761B (zh) * 2020-12-01 2023-05-05 厦门天马微电子有限公司 一种显示面板及其制备方法、显示装置
KR102529235B1 (ko) * 2021-04-16 2023-05-04 (주)포인트텍 다채널 발광다이오드의 균제도를 위한 교류 직결형 구동 회로 장치
RU205192U1 (ru) * 2021-04-24 2021-07-01 Евгений Николаевич Коптяев Блок питания светодиодного светильника

Family Cites Families (56)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US6140980A (en) * 1992-03-13 2000-10-31 Kopin Corporation Head-mounted display system
TW484101B (en) * 1998-12-17 2002-04-21 Hitachi Ltd Semiconductor device and its manufacturing method
US6455930B1 (en) * 1999-12-13 2002-09-24 Lamina Ceramics, Inc. Integrated heat sinking packages using low temperature co-fired ceramic metal circuit board technology
US6838707B2 (en) * 2002-05-06 2005-01-04 Industrial Technology Research Institute Bi-directional silicon controlled rectifier for electrostatic discharge protection
US7095053B2 (en) * 2003-05-05 2006-08-22 Lamina Ceramics, Inc. Light emitting diodes packaged for high temperature operation
JP4565879B2 (ja) * 2004-04-19 2010-10-20 ルネサスエレクトロニクス株式会社 半導体装置
US7252408B2 (en) * 2004-07-19 2007-08-07 Lamina Ceramics, Inc. LED array package with internal feedback and control
KR100988430B1 (ko) * 2004-08-23 2010-10-19 사천홍시현시기건유한공사 구동 주파수에 따른 유기 전계 발광 다이오드의 프리차지전류 안정화 장치
WO2006030671A1 (ja) * 2004-09-16 2006-03-23 Hitachi Aic Inc. Ｌｅｄ用反射板およびｌｅｄ装置
JP4581646B2 (ja) * 2004-11-22 2010-11-17 パナソニック電工株式会社 発光ダイオード点灯装置
US7821023B2 (en) * 2005-01-10 2010-10-26 Cree, Inc. Solid state lighting component
US7081722B1 (en) * 2005-02-04 2006-07-25 Kimlong Huynh Light emitting diode multiphase driver circuit and method
KR101121714B1 (ko) * 2005-02-04 2012-03-08 서울반도체 주식회사 발광 장치
JP5025913B2 (ja) 2005-05-13 2012-09-12 シャープ株式会社 Ｌｅｄ駆動回路、ｌｅｄ照明装置およびバックライト
KR100625600B1 (ko) * 2005-05-30 2006-09-20 엘지전자 주식회사 측면형 발광 다이오드의 패키지 구조 및 이에 대한제작방법
US7714515B2 (en) * 2005-06-10 2010-05-11 Integrated Memory Logic, Inc. LED driver system and method
KR101204865B1 (ko) 2005-10-26 2012-11-26 삼성디스플레이 주식회사 백라이트의 구동 장치, 백라이트 및 이를 구비한액정표시장치 및 백라이트 구동의 방법
KR100723247B1 (ko) * 2006-01-10 2007-05-29 삼성전기주식회사 칩코팅형 ｌｅｄ 패키지 및 그 제조방법
US20070273681A1 (en) * 2006-05-24 2007-11-29 Mayell Robert J Method and apparatus to power light emitting diode arrays
KR20080007961A (ko) * 2006-07-19 2008-01-23 알티전자 주식회사 엘이디 모듈의 냉각 장치 및 그 제조 방법
JP5188690B2 (ja) * 2006-08-29 2013-04-24 アバゴ・テクノロジーズ・イーシービーユー・アイピー（シンガポール）プライベート・リミテッド Ｌｅｄを駆動するための装置及び方法
JP2008134288A (ja) * 2006-11-27 2008-06-12 Sharp Corp Ｌｅｄドライバ
WO2008102479A1 (ja) 2007-02-21 2008-08-28 Sharp Kabushiki Kaisha 負荷駆動回路、集積回路、ｄｃ－ｄｃコンバータ、および負荷駆動方法
KR100862507B1 (ko) * 2007-06-20 2008-10-08 삼성전기주식회사 Ｌｅｄ 구동 디바이스
US7888888B2 (en) * 2007-07-11 2011-02-15 Industrial Technology Research Institute Light source apparatus and driving apparatus thereof
WO2009013676A2 (en) 2007-07-23 2009-01-29 Nxp B.V. Led arrangement with bypass driving
CN101373932B (zh) * 2007-08-25 2011-06-29 绍兴旭昌科技企业有限公司 微型表面贴装单相全波桥式整流器及其制造方法
JP5525451B2 (ja) * 2007-11-16 2014-06-18 アレグロ・マイクロシステムズ・エルエルシー 複数の直列接続された発光ダイオード列を駆動するための電子回路
KR100963138B1 (ko) * 2008-01-30 2010-06-15 한국과학기술원 엘이디 구동장치
KR20090105207A (ko) * 2008-04-01 2009-10-07 엘지전자 주식회사 발광 다이오드를 구비한 광원 장치
KR100951258B1 (ko) 2008-06-03 2010-04-02 삼성전기주식회사 발광 소자의 구동 회로
US8279144B2 (en) * 2008-07-31 2012-10-02 Freescale Semiconductor, Inc. LED driver with frame-based dynamic power management
JP5428254B2 (ja) * 2008-09-09 2014-02-26 ミツミ電機株式会社 Ｌｅｄ駆動装置
JP2010109168A (ja) * 2008-10-30 2010-05-13 Fuji Electric Systems Co Ltd Ｌｅｄ駆動装置、ｌｅｄ駆動方法および照明装置
JP5852442B2 (ja) * 2008-11-17 2016-02-03 エクスプレス イメージング システムズ，エルエルシーＥｘｐｒｅｓｓ Ｉｍａｇｉｎｇ Ｓｙｓｔｅｍｓ，Ｌｌｃ 固体照明用電源を調整するための電子制御装置とその方法
CN201323679Y (zh) * 2008-12-05 2009-10-07 浩阳半导体股份有限公司 发光二极管驱动回路
KR100973014B1 (ko) * 2008-12-11 2010-07-30 삼성전기주식회사 백라이트 유닛용 발광 다이오드 구동 장치
US20100176507A1 (en) * 2009-01-14 2010-07-15 Hymite A/S Semiconductor-based submount with electrically conductive feed-throughs
US20100270931A1 (en) * 2009-04-24 2010-10-28 City University Of Hong Kong Apparatus and methods of operation of passive led lighting equipment
JP5281478B2 (ja) * 2009-05-15 2013-09-04 キヤノン株式会社 電子装置、回路基板、高圧電源装置、および、電子部品と圧電素子とを回路基板に半田付けする方法
TW201043089A (en) * 2009-05-22 2010-12-01 Advanced Connectek Inc AC light emitting diode circuit for enhancing the power factor
US8410717B2 (en) * 2009-06-04 2013-04-02 Point Somee Limited Liability Company Apparatus, method and system for providing AC line power to lighting devices
US8324840B2 (en) 2009-06-04 2012-12-04 Point Somee Limited Liability Company Apparatus, method and system for providing AC line power to lighting devices
KR100941509B1 (ko) * 2009-06-30 2010-02-10 주식회사 실리콘마이터스 기준 전압 생성 장치, 이를 포함하는 제어 장치 및 제어 장치를 이용하는 ｌｅｄ 발광 장치
US7936135B2 (en) * 2009-07-17 2011-05-03 Bridgelux, Inc Reconfigurable LED array and use in lighting system
KR101062193B1 (ko) * 2009-07-17 2011-09-05 (주)칩앤라이트 스위치 컨트롤러를 이용한 엘이디 전원의 구동 장치
CN201491338U (zh) * 2009-08-20 2010-05-26 浙江光益光能科技有限公司 Led驱动电路
US9713211B2 (en) * 2009-09-24 2017-07-18 Cree, Inc. Solid state lighting apparatus with controllable bypass circuits and methods of operation thereof
CN101707831B (zh) * 2009-10-30 2014-06-25 海洋王照明科技股份有限公司 一种led驱动电路及led灯具
CN102612861B (zh) * 2009-11-13 2016-01-20 日亚化学工业株式会社 发光二极管驱动装置及发光二极管的点亮控制方法
US8686667B2 (en) * 2010-01-26 2014-04-01 Panasonic Corporation Lighting power source with controlled charging operation for driving capacitor
KR100986815B1 (ko) * 2010-02-05 2010-10-13 신봉섭 엘이디 정전류 구동장치
KR100997050B1 (ko) * 2010-05-06 2010-11-29 주식회사 티엘아이 광량을 향상시키는 엘이디 조명 장치
KR101964442B1 (ko) * 2011-01-28 2019-04-01 서울반도체 주식회사 Ｌｅｄ 구동회로 패키지
DE112012002250B4 (de) * 2011-05-26 2019-03-28 Korea Electrotechnology Research Institute Vorrichtung zum Steuern des Betriebs von LEDs
KR101503874B1 (ko) * 2013-09-25 2015-03-19 매그나칩 반도체 유한회사 발광 다이오드 구동 회로 및 이를 포함하는 조명 장치

Cited By (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
KR20160064760A (ko) * 2014-11-28 2016-06-08 엘지전자 주식회사 조명 디바이스
WO2016129855A1 (ko) * 2015-02-13 2016-08-18 주식회사 실리콘웍스 조명 장치

Also Published As

Publication number Publication date
EP2668826B1 (en) 2020-03-11
CN103348773B (zh) 2015-09-30
WO2012101521A2 (en) 2012-08-02
EP2668827A2 (en) 2013-12-04
EP2668828A4 (en) 2016-09-28
KR102082451B1 (ko) 2020-04-14
KR20150020632A (ko) 2015-02-26
CN104735872A (zh) 2015-06-24
CN103348773A (zh) 2013-10-09
US9101019B2 (en) 2015-08-04
EP2668827B1 (en) 2021-08-11
WO2012101521A3 (en) 2012-11-15
CN103340017A (zh) 2013-10-02
KR20150018853A (ko) 2015-02-24
WO2012101519A2 (en) 2012-08-02
CN103348772A (zh) 2013-10-09
US20130026924A1 (en) 2013-01-31
DE202012013553U1 (de) 2017-09-26
KR20140024277A (ko) 2014-02-28
WO2012101522A2 (en) 2012-08-02
US9674912B2 (en) 2017-06-06
US20150312977A1 (en) 2015-10-29
EP2668828A2 (en) 2013-12-04
KR20150018609A (ko) 2015-02-23
KR101964442B1 (ko) 2019-04-01
US20130026931A1 (en) 2013-01-31
CN104254185A (zh) 2014-12-31
WO2012101519A3 (en) 2012-11-22
KR20140024278A (ko) 2014-02-28
US20130026935A1 (en) 2013-01-31
CN104254185B (zh) 2017-06-09
EP2668826A2 (en) 2013-12-04
WO2012101522A3 (en) 2012-11-22
EP2668827A4 (en) 2016-10-05
CN104735872B (zh) 2017-05-31
US9426857B2 (en) 2016-08-23
EP2668826A4 (en) 2016-09-28
CN103340017B (zh) 2015-04-22

Similar Documents

Publication Publication Date Title
KR101964442B1 (ko) Ｌｅｄ 구동회로 패키지
US8432104B2 (en) Load current balancing circuit
US9357604B2 (en) Light engine with LED switching array
US9788371B2 (en) Lamp cap integrated with LED drive power supply
KR20130069516A (ko) Ｌｅｄ 구동장치
EP2496056B1 (en) Constant-current-drive led module device
KR20130010455A (ko) 조명 디바이스들에 ａｃ 라인 파워를 제공하기 위한 장치, 방법 및 시스템
Qu et al. A current balancing scheme with high luminous efficacy for high-power LED lighting
CN101621877A (zh) 发光二极管的电流供电电路以及电流控制电路
US20120043896A1 (en) Ac driven light emitting device
KR102075991B1 (ko) 광원장치 및 발광다이오드 패키지
Dong et al. Single-inductor multiple-output current-source converter with improved cross regulation and simple control strategy
EP3952614A1 (en) Alternating current source direct driving led lighting device

Legal Events

Date Code Title Description
A107 Divisional application of patent
E902 Notification of reason for refusal
E701 Decision to grant or registration of patent right