KR20140051137A - 전고조파 왜곡이 감소된 led 조명을 위한 구동 회로 - Google Patents

전고조파 왜곡이 감소된 led 조명을 위한 구동 회로 Download PDF

Info

Publication number
KR20140051137A
KR20140051137A KR1020137021748A KR20137021748A KR20140051137A KR 20140051137 A KR20140051137 A KR 20140051137A KR 1020137021748 A KR1020137021748 A KR 1020137021748A KR 20137021748 A KR20137021748 A KR 20137021748A KR 20140051137 A KR20140051137 A KR 20140051137A
Authority
KR
South Korea
Prior art keywords
led group
transistor
voltage
led
terminal
Prior art date
Application number
KR1020137021748A
Other languages
English (en)
Other versions
KR101975333B1 (ko
Inventor
즈덴코 그라즈카
Original Assignee
온스 이노베이션스, 인코포레이티드
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 온스 이노베이션스, 인코포레이티드 filed Critical 온스 이노베이션스, 인코포레이티드
Publication of KR20140051137A publication Critical patent/KR20140051137A/ko
Application granted granted Critical
Publication of KR101975333B1 publication Critical patent/KR101975333B1/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
    • H02—GENERATION; CONVERSION OR DISTRIBUTION OF ELECTRIC POWER
    • H02J—CIRCUIT ARRANGEMENTS OR SYSTEMS FOR SUPPLYING OR DISTRIBUTING ELECTRIC POWER; SYSTEMS FOR STORING ELECTRIC ENERGY
    • H02J3/00—Circuit arrangements for ac mains or ac distribution networks
    • H02J3/10—Constant-current supply systems
    • 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]
    • H05B45/20—Controlling the colour of the light
    • 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
    • H02—GENERATION; CONVERSION OR DISTRIBUTION OF ELECTRIC POWER
    • H02M—APPARATUS FOR CONVERSION BETWEEN AC AND AC, BETWEEN AC AND DC, OR BETWEEN DC AND DC, AND FOR USE WITH MAINS OR SIMILAR POWER SUPPLY SYSTEMS; CONVERSION OF DC OR AC INPUT POWER INTO SURGE OUTPUT POWER; CONTROL OR REGULATION THEREOF
    • H02M1/00—Details of apparatus for conversion
    • H02M1/42—Circuits or arrangements for compensating for or adjusting power factor in converters or inverters
    • H02M1/4208—Arrangements for improving power factor of AC input
    • 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
    • H05B45/355—Power factor correction [PFC]; Reactive power compensation
    • 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
    • Y02B70/00—Technologies for an efficient end-user side electric power management and consumption
    • Y02B70/10—Technologies improving the efficiency by using switched-mode power supplies [SMPS], i.e. efficient power electronics conversion e.g. power factor correction or reduction of losses in power supplies or efficient standby modes

Landscapes

  • Engineering & Computer Science (AREA)
  • Power Engineering (AREA)
  • Circuit Arrangement For Electric Light Sources In General (AREA)

Abstract

정류된 AC 입력 전압을 이용해 둘 이상의 LED 그룹을 구동하기 위한 조건 회로가 제공된다. 조건 회로는 정류된 입력 전압의 순시값에 기초하여 LED 그룹을 점진적이고 선택적으로 활성화시키기 위해 아날로그 회로를 사용한다. 회로는 제1 LED 그룹, 제1 트랜지스터, 및 제1 저항의 제1 직렬 상호연결, 그리고 제2 LED 그룹, 제2 트랜지스터, 및 제2 저항의 제2 직렬 상호연결을 포함한다. 일례에서, 제2 직렬 상호연결은 제1 트랜지스터의 드레인 단자와 소스 단자간에 연결되는 반면에, 다른 예에서, 제2 직렬 상호연결은 제1 LED 그룹의 애노드와 제1 트랜지스터의 소스 단자간에 연결된다. 제1 LED 그룹과 제2 LED 그룹은 제1 직렬 상호연결에 걸쳐 인가된 정류된 전압에 의해 선택적으로 활성화된다.

Description

전고조파 왜곡이 감소된 LED 조명을 위한 구동 회로{DRIVING CIRCUITRY FOR LED LIGHTING WITH REDUCED TOTAL HARMONIC DISTORTION}
본 출원은 본 명세서에 참조로서 포함된 2011년 1월 21일 출원된 "전고조파 왜곡이 감소된 전류 조정기(CURRENT CONDITIONER WITH REDUCED TOTAL HARMONIC DISTORTION)"란 명칭의 미합중국 임시특허출원번호 제61/423,258호의 우선권 이익을 주장한다.
본 발명은 전(全)고조파 왜곡이 감소된 LED 조명을 위한 구동 회로에 관한 것이다.
조명을 발생하기 위해 발광 다이오드(LED)를 이용하는 조명 회로는 전형적으로 등가의 백열 전구, 형광 램프, 또는 기타 조명원보다 높은 에너지 효율과 보다 긴 수명을 갖는다.
그러나, LED는 오직 한 방향으로만 전류가 통하며, 따라서 작동하려면 직류(DC)를 사용한다. 교류(AC) 전원에 의해 전력이 공급될 때 효율적으로 기능하기 위해, LED-기반 조명 회로는 정현파 AC 입력 전력 신호를 반파 또는 전파 정류된 DC 전력 신호로 변환하기 위해 정류기 회로를 포함한다. 정류된 정현파 신호는 정현파 포락선을 따르는 가변값을 갖는다. LED(그리고 LED 조명 회로)는 LED가 파워 오프되어 전류를 통하지 않거나 광을 방출하지 않는 임계 전압을 갖기 때문에, 정류된 정현파 신호에 의해 전력이 공급되는 LED(또는 LED 조명 회로)는 일반적으로 정류된 정현파 신호의 순시값이 LED의 임계 전압을 초과하는지 아닌지에 따라서 반복적으로 턴온과 턴오프될 것이다.
입력 전력의 효율적인 이용을 위해, LED 조명 회로는 상이한 수의 LED가 각각의 사이클 동안 상이한 시간에 전력이 공급되도록 설계될 수 있다. 일반적으로, 조명 회로는, 정류된 정현파 신호의 순시값을 측정하기 위해, 전압 감지 회로 및 정류된 정현파 신호의 측정된 값에 기초하여 어느 LED에 전력이 공급되어야 하는지를 판단하기 위한 마이크로프로세서를 포함한다. 마이크로프로세서는 마이크로프로세서의 제어에 기초하여 LED의 다양한 조합을 선택적으로 활성화하기 위해 한 세트의 디지털 스위치를 제어한다. 예를 들어, 정류된 정현파 신호의 순시값이 낮을 때, 마이크로프로세서는 사이클의 시작과 끝에서 제1 세트의 LED를 활성화할 수 있으며, 그리고 정류된 사인곡선 신호의 순시값이 높을 때, 마이크로프로세서는 사이클의 중간에 둘 이상의 세트의 LED의 직렬 연결을 활성화할 수 있다.
그러나, 디지털 스위치에 의한 LED 세트의 활성화 및 비활성화는 LED 조명 회로와 AC 구동 신호를 제공하는 전력선에서 높은 수준의 고조파 왜곡을 야기한다. 게다가, 비선형 LED 부하의 구동은 LED 조명 회로와 AC 구동 신호를 제공하는 전력선에서 역률 왜곡을 야기한다. 왜곡은 고조파 전류가 AC 구동 신호를 제공하는 전력선을 통해 흐르도록 하기 때문에, 고조파 왜곡과 역률 왜곡 둘 다 LED 조명의 전체 효율을 감소시키는데 기여한다.
따라서 최소의 전고조파 왜곡을 발생하는 LED 조명 이용을 위한 구동 회로에 대한 필요가 존재한다.
본 발명의 일 양상에 따라서, 정류된 AC 입력 전압을 이용해 둘 이상의 LED 그룹을 구동하기 위한 조건 회로가 제공된다. 회로는 제1 발광 다이오드(LED) 그룹, 제1 트랜지스터, 및 제1 저항의 제1 직렬 상호연결 그리고 및 제2 LED 그룹, 제2 트랜지스터, 및 제2 저항의 제2 직렬 상호연결을 포함한다. 제2 직렬 상호연결은 제1 트랜지스터의 드레인 단자와 소스 단자간에 연결되며, 그리고 제1 LED 그룹과 제2 LED 그룹은 제1 직렬 상호연결에 걸쳐 인가된 가변 전압에 의해 선택적으로 활성화된다. 제1 저항은 제1 트랜지스터의 소스 단자와 게이트 단자간에 결합된다. 결과적으로, 제1 트랜지스터는 가변 전압이 제1 임계치를 초과할 때 도통 상태에서 비도통 상태로 전이한다. 게다가, 제1 LED 그룹과 제2 LED 그룹은 각각의 임계 전압을 가지며, 이에 의해 제1 LED 그룹은 가변 전압이 제1 LED 그룹의 임계 전압을 초과할 때 활성화되며, 그리고 제2 LED 그룹은 가변 전압이 제1 LED 그룹과 제2 LED 그룹의 임계 전압의 합을 초과할 때 활성화된다.
다른 양상에서, 정류된 AC 입력 전압을 이용해 둘 이상의 LED 그룹을 구동하기 위한 제2 조건 회로가 제공된다. 제 2 회로는 LED 그룹, 트랜지스터, 그리고 저항의 제 1 직렬 상호연결과 제2 직렬 상호연결을 포함한다. 그러나, 제2 회로에서, 제2 직렬 상호연결은 제1 LED 그룹의 애노드와 제1 트랜지스터의 소스 단자간에 연결되며, 그리고 제1 LED 그룹과 제2 LED 그룹은 제1 직렬 상호연결에 걸쳐 인가된 가변 전압에 의해 선택적으로 활성화된다. 제1 LED 그룹과 제2 LED 그룹은 각각 임계 전압을 가지며, 이에 의해 제1 LED 그룹은 가변 전압이 제1 LED 그룹의 임계 전압을 초과하고 제1 트랜지스터가 비도통 상태로 전이하는 제1 임계치를 초과하지 않을 때 활성화되며, 그리고 제2 LED 그룹은 가변 전압이 제2 LED 그룹의 임계 전압을 초과할 때 활성화된다.
본 예를 통해 도시되고 기술된 본 기술의 다양한 구성이 본 개시로부터 당업자에게 쉽게 명백해질 것으로 이해된다. 이해할 수 있는 바와 같이, 본 기술은 기타 그리고 상이한 구성도 가능하며 본 기술의 여러 세부내용은, 본 기술의 범주를 전혀 벗어남이 없이, 다른 다양한 측면에서 변경 가능하다. 따라서, 개요, 도면 및 상세한 설명은 본질적으로 예시적인 것으로서 간주되며 제한적인 것으로서 간주되지 않는다.
도면들은, 제한으로서가 아닌, 단지 예로서만, 본 교시와 일치하는 하나 이상의 구현을 묘사한다. 도면에서, 유사한 참조 번호는 동일하거나 유사한 요소를 지칭한다.
도 1a는 정류된 AC 입력 전압을 이용해 2개의 LED 그룹을 구동하기 위한 조건 회로를 도시하는 개략도이다.
도 1b, 도 1c 및 도 1d는 각각 도 1a의 조건 회로의 동작을 예시적으로 도시하는 제1 전압 타이밍도, 전류 타이밍도, 그리고 제2 전압 타이밍도이다.
도 2a, 도 2b, 도 2c및 도 2d는 도 1a의 조건 회로에서 사용하기 위한 LED와 LED 그룹의 상호연결의 다양한 예를 도시하는 개략도이다.
도 3a는 정류된 AC 입력 전압을 이용해 2개의 LED 그룹을 구동하기 위한 수정된 조건 회로를 도시하는 개략도이다.
도 3b는 도 3a의 조건 회로의 동작을 예시적으로 도시하는 전류 타이밍도이다.
도 4a는 정류된 AC 입력 전압을 이용해 3개의 LED 그룹을 구동하기 위한 변형된 조건 회로를 도시하는 개략도이다.
도 4b는 도 4a의 조건 회로의 동작을 예시적으로 도시하는 전류 타이밍도이다.
도 5a는 정류된 AC 입력 전압을 이용해 2개의 LED 그룹을 구동하기 위한 변형된 조건 회로를 도시하는 개략도이다.
도 5b 및 도 5c는 도 5a의 조건 회로의 동작을 예시적으로 도시하는 전류 타이밍도와 조도 다이어그램이다.
이어지는 상세한 설명에서, 많은 구체적 세부내용은 관련 교시의 철저한 이해를 제공하기 위해 예를 통해 설명된다. 그러나, 본 교시는 이와 같은 세부내용 없이 실행될 수 있다는 것이 당업자에게 자명하다. 다른 예에서, 공지된 방법, 절차, 구성요소, 및/또는 회로가 본 교시의 불필요하게 모호한 양상을 피하기 위해, 세부내용 없이, 상대적으로 높은 수준으로 기술되었다.
발광 다이오드(LED) 조명에 전력을 공급하기 위한 구동 회로는 일반적으로 구동 전압의 순시값을 측정하기 위해 디지털 회로에 의존하고, 측정된 값에 기초하여 활성화하기 위한 LED를 식별하기 위해 마이크로프로세서에 의존하며, 그리고 식별된 LED를 선택적으로 활성화하기 위해 디지털 스위치에 의존한다. 그러나, 디지털 회로는 LED 조명 및 연관된 전력선에서 고조파 왜곡과 역률 왜곡을 야기함으로써 LED 조명의 전반적인 효율을 감소시킨다. 디지털 회로에 의해 야기된 고조파 왜곡과 역률 왜곡을 감소시키기 위해, 전류 조건 회로는 LED 조명에서 다양한 LED 그룹으로 전류를 선택적으로 보내기 위해 제공된다. 전류 조건 회로는 동작을 위해 아날로그 구성요소 및 회로를 사용하며, 그리고 최소의 고조파 왜곡과 역률 왜곡을 발생한다.
전류 조건 회로는 AC 입력 전압의 순시값에 따라 상이한 LED 그룹으로 전류를 선택적으로 보내기 위해 제공된다. 바람직한 실시예에서, 조건 회로는 동작을 위해 아날로그 회로 구성요소만을 포함하며 디지털 구성요소 또는 디지털 스위치를 포함하지 않는다.
회로는 동작을 위해 공핍-모드 금속-산화막-반도체 전계-효과 트랜지스터(MOSFET)에 의존한다. 바람직한 실시예에서, 공핍 MOSFET 트랜지스터는 트랜지스터의 드레인 단자와 소스 단자간에 고저항을 가지며, 그리고 상대적으로 느리게 도통 상태와 비도통 상태간을 스위치한다. 게이트 단자와 소스 단자간의 전압(VGS)이 0 이거나 양(positive)일 때 그리고 MOSFET 트랜지스터가 포화(또는 활성, 또는 도통) 모드(또는 영역, 또는 상태)에서 동작중일 때 공핍-모드 MOSFET 트랜지스터는 트랜지스터의 드레인 단자와 소스 단자간에 전류를 도통시킬 수 있다. 그러나, 음의(VGS) 전압이 단자에 인가되고 MOSFET 트랜지스터가 차단(또는 비도통) 모드(또는 영역, 또는 상태)에 진입하면 공핍-모드 MOSFET 트랜지스터를 통한 전류가 제한될 수 있다. MOSFET 트랜지스터는 선형 또는 옴 모드 또는 영역에서 동작함으로써 포화 모드와 차단 모드간을 전이하며, 여기서 트랜지스터를 통해(드레인 단자와 소스 단자 사이) 흐르는 전류의 양은 게이트 단자와 소스 단자간의 전압(VGS)에 의존한다. 일례에서, 트랜지스터가 상대적으로 느리게 포화 모드와 차단 모드간을 스위치하도록 공핍 MOSFET 트랜지스터는 바람직하게는 (선형 모드에서 동작할 때) 드레인과 소스간에 상승된 저항을 갖는다. 공핍 MOSFET 트랜지스터는 선형 또는 옴 영역에서 동작함으로써 포화 모드와 차단 모드간을 스위치하며, 이러한 스위치에 의해 포화 모드와 차단 모드간에 부드럽고 점진적인 전이를 제공한다. 일례에서, 공핍-모드 MOSFET 트랜지스터는 -2.6V의 임계 전압을 가질 수 있으며, 이에 의해 공핍-모드 MOSFET 트랜지스터는 게이트-소스 전압(VGS)이 -2.6V 미만일 때 실질적으로 드레인 단자와 소스 단자간에 전류가 통과하는 것을 허용하지 않는다. 임계 전압의 다른 값이 대안으로 사용될 수 있다.
도 1a는 정류된 AC 입력 전압을 이용해 2개의 LED 그룹을 구동하기 위한 조건 회로(100)를 도시하는 개략도이다. 조건 회로(100)는 AC 입력 전압의 순시값에 기초하여 LED 그룹 중 하나 또는 두 LED 그룹으로 전류를 선택적으로 보내기 위해 아날로그 회로를 이용한다.
조건 회로(100)는, 전원, AC 라인 전압 등과 같은, AC 전압원(101)으로부터 AC 입력 전압을 수신한다. AC 전압원(101)은 퓨즈(103)와 직렬로 결합되며, 그리고 AC 전압원(101)과 퓨즈(103)의 직렬 상호연결은 순간 전압 억제기(TVS)(105) 또는 다른 서지 보호 회로와 병렬로 결합된다. AC 전압원(101)과 퓨즈(103)의 직렬 상호연결은 전압 정류기(107)의 2개의 입력 단자와 병렬로 더 결합된다. 일례에서, 전압 정류기(107)는 입력 정현파 AC 전압 파형의 전파 정류를 제공하는 다이오드 브리지 정류기를 포함할 수 있다. 다른 예에서, 다른 형태의 전압 정류 회로가 사용될 수 있다.
전압 정류기(107)는 가변 DC 전압원으로서 기능하며, 그리고 자신의 2개의 출력 단자(V+ 및 V-)간에 정류된 전압(Vrect)을 발생한다. 정류된 전압(Vrect)은 AC 구동 전압의 정류된 형태에 대응한다. 일반적으로, 정류된 전압(Vrect)은 전파 정류된 DC 전압이다. 정류된 전압(Vrect)은 조건 회로(100)의 LED 그룹(109 및 111)을 구동하기 위한 입력 DC 전압으로서 사용된다. 특히, 정류된 전압(Vrect)은 LED 그룹, 트랜지스터 및 저항 중 2개의 직렬 상호연결을 구동하기 위한 입력 전압으로서 사용된다.
제1 LED 그룹(109), (드레인 단자와 소스 단자에 의해 결합된)제1 n-채널 공핍 MOSFET 트랜지스터(113), 그리고 제1 저항(117)의 제1 직렬 상호연결은 전압 정류기(107)의 출력 단자(V+ 및 V-)간에 결합된다. 제1 LED 그룹(109)은 단자(V+)(노드 n1)에 결합된 자신의 애노드, 그리고 제1 공핍 MOSFET 트랜지스터(113)의 드레인 단자(노드 n2)에 결합된 자신의 캐소드를 갖는다. 트랜지스터(113)의 소스 단자는 저항(117)의 제1 단자(노드 n3)에 결합되는 반면에, 트랜지스터(113)의 게이트 단자와 저항(117)의 제2 단자 둘 다는 전압 정류기(107)의 단자(V-)(노드 n4)에 결합되어, 제1 저항(117)에 걸쳐 전압은 제1 트랜지스터(113)의 게이트 단자와 소스 단자간에 바이어스 전압(VGS)으로서 역할을 한다.
제2 LED 그룹(111), (드레인 단자와 소스 단자에 의해 결합된)제2 n-채널 공핍 MOSFET 트랜지스터(115) 및 제2 저항(119)의 제2 직렬 상호연결은 제1 트랜지스터(113)의 드레인 단자와 소스 단자간에 결합된다. 특히, 제2 LED 그룹(111)의 애노드는 노드(n2)에 결합되는 반면에, 제2 LED 그룹(111)의 캐소드는 노드(n5)에서 제2 트랜지스터(115)의 드레인 단자에 결합된다. 제2 트랜지스터(115)의 소스 단자는 노드(n6)에서 제2 저항(119)의 제1 단자에 결합되는 반면에, 제2 트랜지스터(115)의 게이트 단자와 제2 저항(119)의 제2 단자 둘 다는 노드(n3)와 제1 트랜지스터(113)의 소스 단자에 결합된다. 이에 의해 제2 저항(119)에 걸친 전압은 제2 트랜지스터(115)의 게이트 단자와 소스 단자간에 바이어스 전압(VGS)으로서 역할을 한다.
제1 LED 그룹(109)과 제2 LED 그룹(111)의 각각은 순방향 전압(또는 임계 전압)을 갖는다. 순방향 전압은 일반적으로 LED 그룹을 통해 전류가 흐르도록 하기 위해, 그리고/또는 LED 그룹에 의해 빛이 방출되도록 하기 위해 LED 그룹에 걸쳐 요구된 최소 전압이다. 제1 LED 그룹(109)과 제2 LED 그룹(111)은 동일한 순방향 전압(예를 들어, 50V)을 가질 수 있거나, 또는 제1 LED 그룹(109)과 제2 LED 그룹(111)은 상이한 순방향 전압(예를 들어, 각각 60V와 40V)을 가질 수 있다.
동작시, 도 1a의 구동 회로(100)에서, LED 그룹(109 및 111) 중 하나 또는 둘 다는 LED 그룹(109 및 111) 중 하나 또는 둘 다의 순방향 전압이 만족되는지에 따라 전류를 도통할 수 있다. 도 1a의 LED 구동 회로(100)의 동작은 도 1b의 전압 타이밍도를 참조하여 설명될 것이다.
도 1b는 1 사이클 동안 정류된 전압(Vrect)을 도시하는 전압 타이밍도이다. 도 1a의 구동 회로(100)에 도시된 바와 같이, 정류된 전압(Vrect)은 전압 정류기(107)의 출력단에서 LED 그룹(109 및 111)에 인가될 수 있다.
도 1b에 도시된 정류된 전압(Vrect)의 예시적인 사이클은 0V(0볼트)의 값을 갖는 정류된 전압(Vrect)과 함께 시간(t0)에서 시작한다. 정류된 전압(Vrect)은 시간(t0)과 시간(t5) 사이에 반정형파 사이클(half-sine cycle)로 진행한다. 시간(t0)과 시간(t1) 사이에, 정류된 전압(Vrect)의 값은 제1 LED 그룹(109)의 순방향 전압 미만을 유지하며, 그리고 제1 LED 그룹(109)을 통해 전류가 흐르지 않는다. 정류된 전압(Vrect)이 V1의 값에 도달함에 따라서, 제1 LED 그룹(109)의 순방향 전압이 도달되고 제1 LED 그룹(109)을 통해 전류가 점진적으로 흐르기 시작한다. 이 때에, 제1 공핍 MOSFET 트랜지스터(113)는 도통 상태에 있어 제1 LED 그룹(109)을 통해 정류기(107)로부터 흐르는 전류가 (드레인 단자에서 소스 단자로) MOSFET 트랜지스터(113)와 제1 저항(117)을 통해 흐른다.
정류된 전압(Vrect)이 V1에서 V2로 값이 증가하면, 제1 LED 그룹(109), 제1 공핍 MOSFET 트랜지스터(113) 및 제1 저항(117)을 통해 흐르는 전류의 값이 증가한다. 제1 저항(117)을 통과하는 전류 증가는 제1 저항(117)에 걸쳐 전압 증가를 야기하며, 그리고 제1 공핍 MOSFET 트랜지스터(113)의 게이트 단자와 소스 단자간의 대응하는 역방향 전압의 증가를 야기한다. 그러나, 역방향 게이트-소스 전압이 증가함에 따라서, 제1 공핍 MOSFET 트랜지스터(113)는 포화로부터 "선형" 또는 "옴" 모드 또는 동작의 영역으로 전이를 시작한다. 따라서 정류된 전압(Vrect)의 값이 값(V2)에 도달함에 따라서 제1 공핍 MOSFET 트랜지스터(113)가 정지하고 더 적은 전류를 도통하기 시작할 수 있다.
한편, 정류된 전압(Vrect)이 (시간 t2에서) 값(V2)에 도달함에 따라서, 정류된 전압(Vrect)은 제1 LED 그룹(109)과 제2 LED 그룹(111)의 순방향 전압의 합에 도달하거나 초과한다. 결과적으로, 제2 LED 그룹(111)은 전류를 도통하기 시작하며, 그리고 제1 LED 그룹(109)을 통해 흐르는 전류는 제2 LED 그룹(111), 제2 공핍 MOSFET 트랜지스터(115) 및 제2 저항(119)과 제1 저항(117)의 직렬 상호연결을 통해 흐르기 시작한다. Vrect가 V2를 초과하며 제1 공핍 MOSFET 트랜지스터(109)가 차단 모드로 진입함에 따라서, 제1 LED 그룹(109)을 통해 흐르는 전류의 대부분 또는 전부는 제2 LED 그룹(111)을 통해 흐른다.
따라서, 사이클의 상반기 동안, 제1 LED 그룹(109)과 제2 LED 그룹(111) 중 어느 하나를 통해 초기에 전류가 흐르지 않는다(주기[t0, t1]). 그러나, Vrect의 값이 V1에 도달하거나 초과함에 따라서, 제2 LED 그룹(111)이 오프를 유지하는 동안 빛을 방출하기 시작(주기[t1, t2])하는 제1 LED 그룹(109)을 통해 전류가 흐르기 시작한다. 최종적으로, Vrect의 값이 V2에 도달하거나 초과함에 따라서, (t2후 주기)둘 다 빛을 방출하기 시작하는 제1 LED 그룹(109)과 제2 LED 그룹(111) 둘 다를 통해 전류가 흐르기 시작한다.
사이클의 하반기 동안, 정류된 전압(Vrect)은 최대 Vmax로부터 OV로 다시 감소한다. 이 주기 동안, 제2 LED 그룹(111)과 제1 LED 그룹(109)은 순차적으로 턴오프되고 전류 도통을 점진적으로 중단한다. 특히, Vrect의 값이 V2를 초과하여 유지하는 동안, 제1 LED 그룹(109)과 제2 LED 그룹(111) 둘 다 도통 상태를 유지한다. 그러나, Vrect의 값이 (시간 t3에서) V2에 도달하거나 미만으로 떨어짐에 따라서, Vrect는 더 이상 제1 LED 그룹(109)과 제2 LED 그룹(111)의 순방향 전압의 합에 도달하거나 초과하지 않으며, 그리고 제2 LED 그룹(111)은 턴오프를 시작하고 전류 도통을 중단하기 시작한다. 거의 동일한 시간에, 제1 저항에 걸친 전압 강하는 제1 공핍 MOSFET 트랜지스터(109)의 임계 전압 미만으로 떨어지며, 그리고 제1 공핍 MOSFET 트랜지스터(109)는 선형 동작 모드 또는 옴 동작 모드로 진입하며 한번 더 전류를 도통하기 시작한다. 결과적으로, 전류는 제1 LED 그룹(109), 제1 공핍 MOSFET 트랜지스터(109) 및 제1 저항(117)을 통해 흐르며, 따라서 제1 LED 그룹(109)은 빛 방출을 지속한다. 그러나, (시간 t4에서) Vrect의 값이 V1에 도달하거나 미만으로 떨어짐에 따라서, Vrect는 더 이상 제1 LED 그룹(109)의 순방향 전압에 도달하거나 초과하지 않으며, 그리고 제1 LED 그룹(109)은 턴오프를 시작하고 전류 도통을 중단하기 시작한다. 결과적으로, 제1 LED 그룹(109)과 제2 LED 그룹(111)은 주기[t4,t5]동안 턴오프되고 빛 방출을 중단한다.
도 1c는 정류된 전압(Vrect)의 1 사이클 동안 각각 제1 LED 그룹(109)과 제2 LED 그룹(111)을 통해 흐르는 전류(IG1 및 IG2)를 도시하는 전류 타이밍도이다.
도 1b와 관련하여 기술된 바와 같이, 제1 LED 그룹(109)을 통해 전류(IG1)가 시간(t1)쯤 흐르기 시작하며, 제1 값(I1)까지 증가한다. 전류(IG1)는 대략 시간(t1)에서 대략 시간(t4)까지 제1 LED 그룹(109)을 통해 지속적으로 흐른다. 시간(t2 및 t3) 사이에, 전류(IG2)는 제2 LED 그룹(111)을 통해 흐르고, 제2 값(I2)에 도달한다. 시간 주기[t1, t3]동안, 전류(IG1)는 값(I2)까지 증가한다.
일반적으로, 구동 회로(100)의 구성요소의 전기적 파라미터들은 회로(100)의 기능을 조절하도록 선택될 수 있다. 예를 들어, 제1 LED 그룹(109)과 제2 LED 그룹(111)의 순방향 전압은 제1 LED 그룹과 제2 LED 그룹이 활성화되는 전압(V1) 및 전압(V2)의 값을 결정할 수 있다. 특히, 전압(V1)은 제1 LED 그룹의 순방향 전압과 실질적으로 동일할 수 있는데 반해, 전압(V2)은 제1 LED 그룹과 제2 LED 그룹의 순방향 전압의 합과 실질적으로 동일할 수 있다. 일례에서, 제1 LED 그룹의 순방향 전압은 예를 들면 60V의 값으로 설정될 수 있는 반면에, 제2 LED 그룹의 순방향 전압은 40V의 값으로 설정될 수 있어, 전압(V1)은 대략 60V와 동일하며 전압(V2)은 대략 100V와 동일하다. 게다가, 전압(Vrect)이 V2의 값에 도달할 때 제1 공핍 MOSFET 트랜지스터(113)가 비도통 상태로 진입하도록 제1 저항(117)의 값이 설정될 수 있다. 이에 따라서 제1 저항(117)의 값이 제1 공핍 MOSFET 트랜지스터(113)의 임계 전압, 제1 공핍 MOSFET 트랜지스터의 드레인-소스 저항, 그리고 전압(V1) 및 전압(V2)에 기초하여 설정될 수 있다. 일례에서, 제1 저항은 약 31.6Ω의 값을 가질 수 있다.
도 1a의 조건 회로(100)는 제1 LED 그룹(109)과 제2 LED 그룹(111)을 이용해 조도 제어가 가능한(dimmable) 조명을 제공하기 위해 사용될 수 있다. 특히, 조건 회로는 정류된 구동 전압(Vrect)의 진폭에 기초하여 가변 조도를 제공할 수 있다. 도 1d는 LED 조명 회로(100)에 대한 감소된 구동 전압 진폭의 효과를 도시하는 전압 타이밍도이다.
도 1d에 도시된 바와 같이, 구동 전압(Vrect)의 진폭은 151에서 Vmax의 값에서 Vmax'의 값으로 감소되었다. 구동 전압(Vrect)의 진폭은 분압계, 조도 제어 스위치(dimmer switch), 또는 다른 적절한 수단의 활성화를 통해 감소되었을 수 있다. 구동 전압의 진폭이 감소되는 반면에, 임계 전압이 회로(100)의 구성요소의 파라미터에 의해 설정됨에 따라서 임계 전압(V1) 및 전압(V2)은 일정하게 유지된다.
구동 전압(Vrect)이 보다 낮은 진폭을 갖기 때문에, 구동 전압은 시간[t0,t1]보다 긴 각각의 사이클의 상반기 동안 제1 임계 전압(V1)에 도달할 때까지 시간[t0,t1']이 걸린다. 유사하게, 구동 전압은 시간[t0,t2]보다 제2 임계 전압(V2)에 도달할 때까지 시간[t0,t2']이 걸린다. 추가적으로, 보다 낮은 진폭 구동 전압은 각각의 사이클의 하반기 동안 (시간 t3 보다 빨리 발생하는, 시간 t3'에서) 보다 빨리 제2 임계치에 도달하며, 유사하게, 각각의 사이클의 하반기 동안, (시간 t4 보다 빨리 발생하는, 시간 t4'에서) 보다 빨리 제1 임계치에 도달한다. 결과적으로, 입력 전압이 전체 진폭을 가질 때 전류가 제1 LED 그룹(109)을 통해 흐르는 시간-주기[t1', t4']는 대응하는 시간-주기[t1, t4]에 대하여 실질적으로 감소된다. 유사하게, 입력 전압이 전체 진폭을 가질 때 전류가 제2 LED 그룹(111)을 통해 흐르는 시간 주기[t2', t3']는 대응하는 시간-주기[t2, t3]에 대하여 실질적으로 감소된다. 각각의 제1 LED 그룹(109)과 제2 LED 그룹(111)에 의해 발생된 조도는 LED 그룹을 통해 흐르는 전류의 전체 양에 달려있으며, 전류가 각각의 LED 그룹을 통해 흐르는 시간-주기의 단축은 각각의 LED 그룹에 의해 발생된 조도가 감소되도록 야기한다.
조도 제어가 가능한 조명을 제공하는 것에 더해, 도 1a의 조건 회로(100)는 색-의존 조도 제어 가능 조명을 제공하기 위해 사용될 수 있다. 색도-의존 조도 제어 가능 조명을 제공하기 위해, 제1 LED 그룹과 제2 LED 그룹은 상이한 색도의 LED, 또는 상이한 색도를 갖는 LED의 상이한 조합을 포함할 수 있다. 전체 진폭 전압(Vrect)이 제공될 때, 조건 회로(100)의 광출력은 제1 LED 그룹과 제2 LED 그룹 둘 다에 의해 제공되며, 그리고 광출력의 색도는 상대적인 조도 및 각각의 LED 그룹에 의해 제공된 각각의 색광(color light)에 기초하여 결정된다. 그러나, 전압(Vrect)의 진폭이 감소됨에 따라서, 제2 LED 그룹에 의해 제공된 조도는 제1 LED 그룹에 의해 제공된 조도보다 빠르게 감소될 것이다. 결과적으로, 조건 회로(100)의 광출력은 제1 LED 그룹에 의해 발생된 광출력(및 빛의 색도)에 의해 점진적으로 좌우될 것이다.
도 1a에 도시된 조건 회로(100)는 제1 LED 그룹(109)과 제2 LED 그룹(111)을 포함한다. 각각의 LED 그룹은 하나 이상의 LED, 또는 하나 이상의 고전압 LED로 구성될 수 있다. LED 그룹이 둘 이상의 LED(또는 둘 이상의 고전압 LED)를 포함하는 예에서, LED는 직렬 및/또는 병렬로 결합될 수 있다.
도 2a 및 도 2b는 LED 그룹(109) 및 LED 그룹(111)에서 사용될 수 있는 LED의 상호연결의 예를 도시한다. 도 2a의 예에서, (도 1a의 LED 그룹(109)과 같은, 노드(n1)와 노드(n2) 사이에 결합된) 예시적인 LED 그룹은 직렬로 결합된 4개의 서브-그룹 LED로 형성되며, 여기서 각각의 서브-그룹은 3개의 LED의 병렬 상호연결이다. 도 2b의 예에서, (도 1a의 LED 그룹(111)과 같은, 노드(n2)와 노드(n5) 사이에 결합된) 예시적인 LED 그룹은 직렬로 결합된 3개의 서브-그룹 LED로 형성되며, 여기서 각각의 서브-그룹은 2개의 LED의 병렬 상호연결이다.
LED의 다양한 다른 상호연결이 사용될 수 있다. 다른 예에서, 제1 LED 그룹은 각각의 서브-그룹이 3개의 LED의 병렬 상호연결인 직렬로 결합된 22개의 서브-그룹 LED로 형성될 수 있는 반면에, 제2 LED 그룹은 각각의 서브-그룹이 2개의 LED의 병렬 상호연결인 직렬로 결합된 25개의 서브-그룹 LED로 형성될 수 있다. 단일 그룹내 LED는 단일 반도체 다이, 또는 다중 상호연결된 반도체 다이에 와이어 접합될 수 있다.
일반적으로, LED 그룹의 구조는 LED 그룹에 특별한 전기적 파라미터를 제공하기 위해 선택될 수 있다. 예를 들어, LED 그룹의 임계 전압은 보다 많은 LED 서브-그룹을 직렬로 결합함으로써 증가될 수 있는 반면에, LED 그룹의 최대 전력(또는 최대 전류) 정격은 각각의 서브-그룹내에 보다 많은 LED를 병렬로 결합함으로써 증가될 수 있다. 이로써, LED 그룹은, 40V, 50V, 60V, 70, 120V, 또는 다른 적절한 전압 수준의 임계 전압을 갖는 것과 같이, 특별한 전기 파라미터를 갖도록 설계될 수 있다. 유사하게, LED 그룹은, 2, 7, 12.5, 또는 16와트(W)의 전력 정격과 같이, 특별한 전력 정격을 갖도록 설계될 수 있다.
각각의 LED 그룹은 동일하거나 상이한 색도의 빛을 방출하는 LED로 더 구성될 수 있다. 예를 들어, 적색 빛을 방출하는 LED만을 포함하는 LED 그룹은 실질적으로 적색 빛을 방출할 수 있는 반면에, 적색 빛과 백색 빛을 방출하는 혼합 LED를 포함하는 LED 그룹은 붉은색을 띤 빛을 방출할 수 있다.
도 1c의 예시적인 전류 타이밍에 도시된 바와 같이, 제1 LED 그룹(109)과 제2 LED 그룹(111)을 통한 전류(IG1) 및 전류(IG2)의 최대 진폭은 거의 동일하다. 그러나, 제1 LED 그룹(109)이 보다 긴 시간의 주기 동안 전류를 도통하기 때문에, 제1 LED 그룹(109)에 의해 출력된 전체 전력은 일반적으로 제2 LED 그룹(111)에 의해 출력된 전체 전력보다 높다. 상기 도 2a 및 도 2b와 관련하여 기술된 바와 같이, 제1 LED 그룹(109)을 과구동하는 것을 피하기 위해, 제1 LED 그룹(109)과 제2 LED 그룹(111)은 LED의 상이한 상호연결을 포함할 수 있다. 일례에서, 제1 LED 그룹(109)의 각각의 LED를 통해 흐르는 전류의 최대 진폭을 감소시키며 이에 의해 제1 LED 그룹(109)을 과구동시키는 가능성을 감소시키기 위해, 제1 LED 그룹(109)은 제2 LED 그룹(111)보다 많은 병렬로 결합된 LED를 포함할 수 있다.
대안으로, 상이한 수의 LED 그룹이 조건 회로(100)에서 사용될 수 있다. 도 2c 및 도 2d는 조건 회로(100)가 다양한 수의 LED 그룹을 포함하도록 변형된 2가지 예를 도시한다.
예를 들어, 도 2c는 조건 회로(100)와 실질적으로 유사한 조건 회로(200)를 도시한다. 그러나, 도 2c의 조건 회로(200)에서, 제1 LED 조명 그룹은 두 LED 그룹(109a 및 109b)의 병렬 상호연결로 대체되었다. 병렬로 결합된 두 LED 그룹(109a 및 109b)을 제공함으로써, 전류(IG1)의 절반은 각각의 LED 그룹(109a 및 109b)을 통해 흐를 것이다. 따라서 두 LED 그룹(109a 및 109b)의 병렬 상호연결은 각각의 LED 그룹을 통해 흐르는 전체 전류를 감소시킬 수 있으며, 그리고 각각의 LED 그룹에 의해 출력된 전체 전력을 감소시킬 수 있다. 따라서 병렬 상호연결은 LED 그룹(109a 및 109b) 중 어느 하나가 과구동을 겪을 가능성을 최소화할 수 있다.
도 2d는 조건 회로(100)와 실질적으로 유사한 다른 예시적인 조건 회로(250)를 도시한다. 그러나, 조건 회로(250)에서, 제1 LED 조명 그룹은 3개의 LED 그룹(109c, 109d, 및 109e)의 병렬 상호연결로 대체되었다. 추가적으로, 제2 LED 조명 그룹(111)은 2개의 LED 그룹(111a 및 111b)의 병렬 상호연결로 대체되었다. 도 2c와 관련하여 기술된 바와 같이, 병렬로 둘 이상의 LED 그룹의 병렬 상호연결은 각각의 LED 그룹을 통해 흐르는 전체 전류를 감소시킬 수 있으며, 그리고 임의의 LED 그룹이 과구동을 겪을 가능성을 감소시킬 수 있다.
도 3a는 정류된 AC 입력 전압을 이용해 2개의 LED 그룹을 구동하기 위한 변형된 조건 회로(300)의 개략도를 도시한다. 변형된 조건 회로(300)는 도 1a의 조건 회로(100)와 실질적으로 유사하다. 그러나, 변형된 회로(300)는 회로(100)의 제2 공핍 MOSFET 트랜지스터(115)를 포함하지 않는다. 대신에, 제2 LED 그룹(111)의 캐소드는 제2 저항(119)에 직접 결합된다.
회로(300)는 회로(100)와 실질적으로 유사하게 기능한다. 도 1b 및 도 1c와 관련하여 기술된 바와 같이, 회로(300)의 제1 LED 그룹(109)은 제1 시간-주기[t1, t4]동안 전류를 도통할 것인 반면에, 회로(300)의 제2 LED 그룹(111)은 제2 시간-주기[t2, t3]동안 전류를 도통할 것이다. 그러나, 회로(300)가 공핍 MOSFET 트랜지스터(115)를 포함하지 않기 때문에, 시간-주기[t2, t3]동안 제1 LED 그룹과 제2 LED 그룹을 통해 흐르는 최대 전류는 공핍 MOSFET 트랜지스터(115)의 컨덕턴스에 의해 제한되지 않는다. 결과적으로, 회로(300)내 제1 LED 그룹과 제2 LED 그룹을 통해 흐르는 전류는 회로(100)에서 보다 높은 값을 갖는 최고 한도에 이를 수 있다. 그러나, 회로(300)는 회로(100)보다 낮은 조명 효율을 가질 수 있는데 이는 보다 많은 전력이 제2 저항(119)에 의해 낭비되기 때문이다.
도 3b는 1 사이클 동안 회로(300)의 제1 LED 그룹(109)과 제2 LED 그룹(111)을 통해 각각 흐르는 전류(IG1) 및 전류(IG2)를 도시하는 전류 타이밍이다. 도 3b에 도시된 바와 같이, 회로(300)를 통한 전류 흐름은 일반적으로 회로(100)를 통한 전류 흐름과 유사하며 도 1c에 도시된다. 그러나, (도 3b에 도시된 바와 같이) 회로(300)에서 전류(IG1) 및 전류(IG2)에 의해 도달된 최고 진폭은 (도 1c에 도시된 바와 같이) 회로(100)에서 도달된 최고 진폭보다 높다.
도 4a는 정류된 AC 입력 전압을 이용해 3개의 LED 그룹을 구동하기 위한 변형된 회로(400)의 개략도를 도시한다. 변형된 회로(400)는 도 1a의 조건 회로(100)와 실질적으로 유사하다. 그러나, 변형된 회로(400)는 제3 LED 그룹(112), 제3 공핍 MOSFET 트랜지스터(116) 및 제2 LED 그룹(111)의 캐소드와 제2 공핍 MOSFET 트랜지스터(115)의 소스간에 결합된 제3 저항(120)의 직렬 상호연결을 포함한다.
변형된 회로(400)는 LED 조명 회로(100)와 유사하게 기능한다. 그러나, 변형된 회로(400)는 정류된 구동 전압(Vrect)의 순시값에 의존하는 0, 1, 2, 또는 모든 3개의 LED 그룹으로 전류를 선택적으로 전송한다. 변형된 회로(400)는 상이한 LED 그룹이 활성화되는 3개의 전압 임계치(V1, V2, 및 V3)를 가질 수 있다. 특히, 제1 LED 그룹(109)은 구동 전압(Vrect)이 제1 전압 임계치(V1)를 초과하는 주기[t1, t4]동안 활성화될 수 있고, 제2 LED 그룹(111)은 구동 전압(Vrect)이 제2 전압 임계치(V2)를 초과하는 주기[t2, t3]동안 활성화될 수 있으며, 그리고, 제3 LED 그룹(112)은 구동 전압(Vrect)이 제3 전압 임계치(V3)를 초과하는 주기[t21, t22]동안 활성화될 수 있다. 전압 임계치는 V1 < V2 < V3 일 수 있으며, 시간-주기는 [t21, t22]가 [t2, t3]의 일부를 형성하며, 그리고 [t2, t3]가 [t1, t4]의 일부를 형성할 수 있다.
도 4b는 회로(400)의 1 사이클 동작 동안 제1 LED 그룹(109), 제2 LED 그룹(111) 및 제3 LED 그룹(112)을 통해 각각 흐르는 전류(IG1, IG2 및 IG3)를 도시하는 전류 타이밍도이다. 도 4b에 도시된 바와 같이, 제1 LED 그룹과 제2 LED 그룹은 도 1c에 도시된 LED 그룹과 실질적으로 유사하게 기능한다. 특히, 도 4b의 타이밍도에 따르면, 전류(IG1)는 주기[t1, t4]동안 제1 LED 그룹(109)을 통해 흐르는 반면에, 전류(IG2)는 주기[t2, t3]동안 제2 LED 그룹(111)을 통해 흐른다. 그러나, 회로(400)에서, 전류(IG3)는 주기[t21, t22]동안 제3 LED 그룹(112)을 통해 추가적으로 흐른다.
회로(400)에서, 구성요소의 전기적 파라미터는 회로(100)의 기능을 조절하도록 선택될 수 있다. 예를 들어, 전압(V1)은 제1 LED 그룹의 순방향 전압과 실질적으로 동일할 수 있는 반면에, 전압(V2)은 제1 LED 그룹과 제2 LED 그룹의 순방향 전압의 합과 실질적으로 동일할 수 있으며 전압(V3)은 제1 LED 그룹, 제2 LED 그룹, 그리고 제3 LED 그룹의 순방향 전압의 합과 실질적으로 동일할 수 있다. 일례에서, 예를 들어, 제1 LED 그룹의 순방향 전압은 40V의 값으로 설정될 수 있는 반면에, 제2 LED 그룹과 제3 LED 그룹의 순방향 전압은 각각 30V의 값으로 설정될 수 있으며, 이에 의해 전압(V1, V2, 및 V3)은 각각 40V, 70V, 그리고 100V와 거의 동일하다. 게다가, 전압(Vrect)이 V2의 값에 도달할 때 제1 공핍 MOSFET 트랜지스터(113)가 비도통 상태로 진입하도록 제1 저항(117)의 값이 설정될 수 있으며, 그리고 전압(Vrect)이 V3의 값에 도달할 때 제2 공핍 MOSFET 트랜지스터(115)가 비도통 상태로 진입하도록 제2 저항(119)의 값이 설정될 수 있다.
비록 2개의 LED 그룹(109 및 111)(도 1a, 회로(100)를 참조)을 선택적으로 구동하고 3개의 LED 그룹(109, 111, 및 112)(도 4a, 회로(400)를 참조)을 선택적으로 구동하는 LED 조명 회로가 제시되었지만, 본 명세서에 포함된 교시는 4개 이상의 LED 그룹을 구동하는 회로를 설계하기 위해 보다 일반적으로 사용될 수 있다. 예를 들어, 4개의 LED 그룹을 구동하는 회로는 회로(400)와 실질적으로 유사할 수 있지만, 제4 LED 그룹, 제4 공핍 MOSFET 트랜지스터, 그리고 제3 LED 그룹(112)의 캐소드와 제3 공핍 MOSFET 트랜지스터(116)의 소스 사이에 결합된 제4 저항의 추가적인 직렬 상호연결을 포함할 수 있다. 유사하게, 5개의 LED 그룹을 구동하는 회로는 4개의 LED 그룹을 구동하는 회로와 실질적으로 유사할 수 있지만, 제5 LED 그룹, 제5 공핍 MOSFET 트랜지스터, 그리고 제4 LED 그룹의 캐소드와 제4 공핍 MOSFET 트랜지스터의 소스 사이에 결합된 제5 저항의 추가적인 직렬 상호연결을 포함할 수 있다.
도 5a는 정류된 AC 입력 전압을 이용해 2개의 LED 그룹을 구동하기 위한 변형된 회로(500)의 개략도를 도시한다. 변형된 회로(500)는 도 1a의 조건 회로(100)와 유사하다. 그러나, 변형된 회로(500)에서, 제1 LED 그룹(509)과 제2 LED 그룹(511)은 병렬로 결합되며 따라서 (회로(100)에서와 같이, 구동 전류가 실질적으로 동시에 공급되는 대신에) 구동 전류가 실질적으로 번갈아 제공될 수 있다.
특히, 회로(500)에서, 제1 LED 그룹(509), (드레인 단자와 소스 단자에 의해 결합된) 제1 공핍 MOSFET 트랜지스터(513) 및 제1 저항(517)의 제1 직렬 상호연결이 전압 정류기(107)의 출력 노드(V+ 및 V-)간에 결합된다. 제1 공핍 MOSFET 트랜지스터(513)의 게이트 단자는 노드(V-)에 결합된다. 그러나, 제2 LED 그룹(511), (드레인 단자와 소스 단자에 의해 결합된) 제2 공핍 MOSFET 트랜지스터(515) 및 제2 저항(519)의 제2 직렬 상호연결은 전압 정류기(107)의 출력 노드(V+)와 제1 공핍 MOSFET 트랜지스터(513)의 소스 단자간에 결합된다. 제2 공핍 MOSFET 트랜지스터(515)의 게이트 단자는 제1 공핍 MOSFET 트랜지스터(513)의 소스 단자에 결합된다.
회로(500)의 기능은 도 5b의 전류 타이밍도를 참조하여 설명될 것이다. 조건 회로(100)의 경우에서와 같이, 조건 회로(500)는 제1 전압 임계치(V1)와 제2 전압 임계치(V2)를 가지며, 그리고 정류된 구동 전압(Vrect)은 각각의 사이클의 시간 주기[t1, t4]와 시간 주기[t2, t3] 동안 제1 임계치와 제2 임계치를 각각 초과한다.
그러나, 제1 LED 그룹(509)과 제2 LED 그룹(511)이 직렬로 결합되지 않기 때문에, 제1 LED 그룹(509)을 통해 흐르는 전류(IG1)는 제2 LED 그룹(511)을 통해 흐르지 않으며, 그리고 제2 LED 그룹(511)을 통해 흐르는 전류(IG2)는 제1 LED 그룹(509)을 통해 흐르지 않는다. 결과적으로, 제1 MOSFET 공핍 트랜지스터(513)가 비도통 상태(주기[t2, t3])로 진입하고 동작함에 따라서, 제1 LED 그룹(509)을 통한 전류(IG1)가 감소되거나 차단된다. 결과적으로, 제1 LED 그룹(509)은 주기[t2, t3] 동안 실질적으로 턴오프(및 빛 방출을 중단)한다. 그 사이, 회로(500)의 제2 LED 그룹(511)은 회로(100)에서와 같이 실질적으로 기능한다. 특히, 제2 LED 그룹(511)은 주기[t2, t3] 동안 전류를 도통(및 빛을 방출)한다.
회로(500)를 위한 전기적 파라미터는 회로의 기능을 조절하기 위해 선택될 수 있다. 예를 들어, 제1 LED 그룹(509)과 제2 LED 그룹(511)의 순방향 전압은 제1 LED 그룹과 제2 LED 그룹이 활성화되는 전압(V1) 및 전압(V2)의 값을 결정할 수 있다. 특히, 전압(V1)은 제1 LED 그룹의 순방향 전압과 실질적으로 동일할 수 있는 반면에, 전압(V2)은 제2 LED 그룹의 순방향 전압과 실질적으로 동일할 수 있다. 일례에서, 예를 들어, 제1 LED 그룹의 순방향 전압은 60V의 값으로 설정될 수 있는 반면에, 제2 LED 그룹의 순방향 전압은 100V의 값으로 설정될 수 있어서, 전압(V1)은 대략 60V와 동일하며 전압(V2)은 대략 100V와 동일하다. 게다가, 전압(Vrect)이 V2의 값에 도달할 때 제1 공핍 MOSFET 트랜지스터(113)가 비도통 상태로 진입하도록 제1 저항(117)의 값이 설정될 수 있다. 이로써 제1 저항(117)의 값은 제1 공핍 MOSFET 트랜지스터(513), 제1 공핍 MOSFET 트랜지스터(513)의 드레인-소스 저항 및 전압(V1)과 전압(V2)의 임계 전압에 기초하여 설정될 수 있다.
LED 조명 회로(500)의 기능은 구동 전압 진폭이 가변적일 수 있는 상황에서 조차 일정한 조도를 제공하는 면에서 장점을 제공할 수 있다. 도 1d와 관련하여 기술된 바와 같이, 정류된 전압(Vrect)의 진폭이 감소함에 따라서, 제1 LED 그룹과 제2 LED 그룹이 빛을 방출하는 주기[t1, t4] 및 주기[t2, t3]의 길이가 대응적으로 감소한다. 결과적으로, LED 그룹에 의해 발생된 전체 조도가 감소된다. 그러나, LED 조명 회로(500)는 정류된 전압(Vrect)의 진폭이 작은 변화를 겪을 때조차 상대적으로 일정한 조도를 제공할 수 있다.
도 5c는 구동 전압(Vrect)의 진폭에 따른 제1 LED 그룹(G1)과 제2 LED 그룹(G2)의 상대적인 조도를 도시하는 제1 다이어그램을 도시한다. 각각의 LED 그룹에 대해, 조도는 120V의 구동 전압 진폭에 대해 100%의 값으로 표준화된다. 구동 전압의 진폭이 120V 미만으로 감소함에 따라서, 제2 LED 그룹(G2)의 조도는 100% 미만으로 점진적으로 감소한다. 그러나, 구동 전압의 진폭이 120V 미만으로 감소함에 따라서, 제1 LED 그룹(G1)의 조도는 낮은 구동 전압 진폭을 위해 감소하기에 앞서 초기에 증가한다. 결과적으로, LED 회로에 의해 발생된 전체 조도(즉, 제1 LED 그룹과 제2 LED 그룹의 조합(G1+G2)에 의해 제공된 전체 조도)는, 낮은 구동 전압 진폭을 위해 감소하기에 앞서, 입력 전압의 진폭의 범위(예를 들어, 도 5c의 예에서, 진폭(120V, 100V)의 범위)에 대해 상대적으로 일정하게 유지된다. 따라서 LED 조명 회로(500)는 가변 전력 공급 진폭에도 불구하고 일정한 조도를 제공하기 위해 유리하게 사용될 수 있는 반면에, 그럼에도 불구하고 보다 낮은 전력 공급 진폭에서 조도를 제어할 수 있다. 예를 들어, LED 조명 회로(500)는 전력선의 과도전류로 야기된 공급 진폭의 변화가 발생할 때조차 일정한 조도를 제공할 수 있다.
본 명세서에 기술된 조건 회로(100)에 대해 다양한 변경이 조건 회로(500)에 적용될 수 있다. 예를 들어, 조건 회로(500)는, 도 2a 내지 도 2d와 관련하여 본 명세서에 기술된 LED와 LED 그룹의 직렬 및 병렬 상호연결과 같이, LED와 LED 그룹의 다양한 상호연결을 포함할 수 있다. 다른 예에서, 제2 트랜지스터(515)는 조건 회로(500) 및 저항(519)의 제1 단자에 결합된 제2 LED 그룹(511)의 캐소드로부터 선택적으로 제거될 수 있다. 또 다른 예에서, LED 그룹, 공핍 MOSFET 트랜지스터 및 저항의 추가적인 직렬 상호연결이 조건 회로(500)에 포함될 수 있다. 예를 들어, 제3 LED 그룹, 제3 공핍 MOSFET 트랜지스터, 그리고 제3 저항의 제3 직렬 상호연결은 제1 LED 그룹(509)의 애노드와 제2 공핍 MOSFET 트랜지스터(515)의 소스간에 결합될 수 있다. 그 다음 제3 공핍 MOSFET 트랜지스터의 게이트 단자는 제2 공핍 MOSFET 트랜지스터(515)의 소스에 결합될 것이다. 유사하게, 제4 LED 그룹, 제4 공핍 MOSFET 트랜지스터, 그리고 제4 저항의 제4 직렬 상호연결은 제1 LED 그룹(509)의 애노드와 제3 공핍 MOSFET 트랜지스터의 소스간에 결합될 수 있다. 그 다음 제4 공핍 MOSFET 트랜지스터의 게이트 단자는 제3 공핍 MOSFET 트랜지스터의 소스에 결합될 것이다.
도면에 도시된 조건 회로(100, 200, 250, 300, 400, 그리고 500)를 포함하는, 본 출원서에 도시되고 기술된 조건 회로, 그리고 출원서에 기술된 조건 회로에 대한 다양한 변경은 전고조파 왜곡이 감소되거나 최소인 LED 조명 회로를 구동하도록 구성된다. 다양한 LED 그룹으로 전류를 점진적이고 선택적으로 보내는 아날로그 회로를 이용함으로써, 조건 회로는 구동 전압의 순시값에 기초하여 1, 2, 또는 보다 많은 LED 그룹을 구동함으로써 높은 조명 효율을 제공한다.
더욱이, 상승된 드레인-소스 저항(rds)을 갖는 공핍 MOSFET 트랜지스터를 이용함으로써, 공핍 MOSFET 트랜지스터는 상대적으로 느리게 포화 모드와 차단 모드간을 전이한다. 이로써, 트랜지스터가 도통 상태와 비도통 상태간을 점진적으로 스위치한다는 것을 보장함으로써, LED 그룹과 트랜지스터의 스위칭 온과 스위칭 오프는 실질적으로 정현파 윤곽을 따른다. 결과적으로, LED 그룹이 점진적으로 활성화되고 비활성화됨에 따라서 회로는 거의 고조파 왜곡을 발생하지 않는다. 게다가, 제1 LED 그룹과 제2 LED 그룹 (또는 보다 많은 LED 그룹)은 서로를 통해 전류를 제어한다. 즉, 제2 LED 그룹의 순방향 전압 레벨은 제1 LED 그룹을 통해 전류 흐름에 영향을 끼치며, 그리고 제1 LED 그룹의 순방향 전압 레벨은 제2 LED 그룹을 통해 전류 흐름에 영향을 끼친다. 결과적으로, 회로는 다중 LED 그룹과 다중 MOSFET 트랜지스터간의 상호작용을 통해 자가-제어한다.
일 양상에서, 용어 "전계 효과 트랜지스터(FET)"는 금속 산화물 반도체 전계 효과 트랜지스터(MOSFET), 접합 FET(JFET), 금속 반도체 FET(MESFET), 고전자 이동도 트랜지스터(HEMT), 변조 도프형 FET(MODFET), 절연 게이트 양극성 트랜지스터(IGBT), 고속 역방향 적층 다이오드 FET(FREDFET), 그리고 이온-감지 FET(ISFET)를 포함하지만, 이에 제한되지 않는 반도체 재료에서 일종의 전하 캐리어의 채널의 모양 및 그에 따른 도전성을 제어하기 위해 전계를 제어하는 원리로 일반적으로 동작하는 다양한 멀티-단자 트랜지스터 중 임의의 트랜지스터를 지칭할 수 있다.
일 양상에서, 용어 "베이스", "에미터", 그리고 "콜렉터"는 트랜지스터의 3개의 단자를 지칭할 수 있으며 양극성 접합 트랜지스터의 베이스, 에미터 그리고 콜렉터를 지칭할 수 있거나 또는 전계 효과 트랜지스터의 게이트, 소스, 그리고 드레인을 각각 지칭할 수 있으며, 그리고 반대의 경우도 마찬가지이다. 다른 양상에서, 용어 "게이트", "소스", 그리고 "드레인"은 각각 트랜지스터의 "베이스", "에미터", 그리고 "콜렉터"를 지칭할 수 있으며, 그 반대의 경우도 마찬가지이다.
달리 언급되지 않는 한, 본 개시에 기술된 다양한 구성은 실리콘, 실리콘-게르마늄(SiGe), 갈륨 비소(GaAs), 인듐 인화물(InP) 또는 인듐 갈륨 인화물(InGaP) 기판, 또는 임의의 다른 적절한 기판상에 구현될 수 있다.
단수형 요소에 대한 참조는 특별히 언급하지 않는 한 "하나 및 단지 하나만"을 의미하기 위함이 아니라, "하나 이상"을 의미하기 위함이다. 예를 들어, 저항은 하나 이상의 저항을 지칭하며, 전압은 하나의 이상의 전압을 지칭하고, 전류는 하나 이상의 전류를 지칭하며, 그리고 신호는 차별적인 전압 신호를 지칭할 수 있다.
단어 "예시적인"은 본 명세서에서 "예 또는 예시로서 역할을 하는"을 의미하기 위해 사용된다. "예시적인"으로서 본 명세서에 기술된 임의의 양상 또는 설계는 반드시 다른 양상 또는 설계에 비해 바람직하거나 유익한 것으로서 간주될 필요는 없다. 일 양상에서, 본 명세서에 기술된 다양한 대안적인 구성과 동작은 적어도 등가인 것으로 간주될 수 있다.
"예" 또는 "양상"과 같은 문구는 이와 같은 예 또는 양상이 본 기술에 있어 필수적이거나 이와 같은 양상이 본 기술의 모든 구성에 적용된다는 것을 암시하지 않는다. 예 또는 양상에 관한 개시는 모든 구성, 또는 하나 이상의 구성에 적용할 수 있다. 양상은 하나 이상의 예를 제공할 수 있다. 양상과 같은 문구는 하나 이상의 양상을 지칭할 수 있으며 그 반대의 경우도 마찬가지이다. "실시예"와 같은 문구는 이와 같은 실시예가 본 기술에 있어 필수적이거나 이와 같은 실시예가 본 기술의 모든 구성에 적용된다는 것을 암시하지 않는다. 실시예에 관한 개시는 모든 실시예, 또는 하나 이상의 실시예에 적용할 수 있다. 실시예는 하나 이상의 예를 제공할 수 있다. 실시예와 같은 문구는 하나 이상의 실시예를 지칭할 수 있으며 그 반대의 경우도 마찬가지이다. "구성"과 같은 문구는 이와 같은 구성이 본 기술에 필수적이거나 이와 같은 구성이 본 기술의 모든 구성에 적용된다는 것을 암시하지 않는다. 구성에 관한 개시는 모든 구성, 또는 하나 이상의 구성에 적용할 수 있다. 구성은 하나 이상의 예를 제공할 수 있다. 구성과 같은 문구는 하나 이상의 구성을 지칭할 수 있으며 그 반대의 경우도 마찬가지 이다.
개시의 일 양상에서, 작용 또는 기능은 세부 항목(예를 들어, 라우팅, 조명, 방출, 구동, 흐름, 발생, 활성, 턴온 또는 턴오프, 선택, 제어, 송신, 전송, 또는 임의의 다른 작용 또는 기능)에 의해 수행되는 것으로서 기술될 때, 이와 같은 작용 또는 기능은 세부 항목에 의해 직접적으로 또는 간접적으로 수행될 수 있는 것으로 이해된다. 일 양상에서, 모듈이 작용을 수행하는 것으로서 기술될 때, 모듈은 직접적으로 작용을 수행되는 것으로 이해될 수 있다. 일 양상에서, 모듈이 작용을 수행하는 것으로서 기술될 때, 모듈은 간접적으로, 예를 들어, 이와 같은 작용을 촉진하고, 가능하게 하고 또는 야기함으로써 수행되는 것으로 이해될 수 있다.
일 양상에서, 달리 설명되지 않는 한, 이어지는 청구항에 포함된, 본 명세서에 설명되는 모든 측정치, 값, 비율, 위치, 규모, 크기, 그리고 기타 세목은 근사치이며, 정확하지 않다. 일 양상에서, 이들은 이들이 관련되고 이들이 관계된 기술분야에서 통상적인 기능과 일치하는 합리적인 범위를 갖도록 하기 위함이다.
일 양상에서, 용어 "결합된", "연결된", "상호연결된", 등은 직접적으로 결합되고, 연결되거나, 또는 상호연결(예를 들어, 직접적으로 전기적으로 결합되고, 연결되거나, 또는 상호연결)되는 것을 지칭한다. 다른 양상에서, 용어 "결합된", "연결된", "상호연결된", 등은 간접적으로 결합되고, 연결되거나, 또는 상호연결(예를 들어, 간접적으로 전기적으로 결합되고, 연결되거나, 또는 상호연결)되는 것을 지칭한다.
개시는 당업자로 하여금 본 명세서에 기술된 다양한 양상을 실행할 수 있도록 제공된다. 개시는 본 기술의 다양한 예를 제공하며, 그리고 본 기술은 이들 예에 제한되지 않는다. 이들 양상에 대한 다양한 변경은 당업자에게 쉽게 자명할 것이며, 그리고 본 명세서에 정의된 일반적인 원리는 다른 양상에 적용될 수 있다.
당업자에게 알려지거나 후에 알려지게 될 본 개시 전반에 걸쳐서 기술된 다양한 양상의 요소에 대해 모든 구조적 및 기능적 등가물은 참조로서 본 명세서에 명시적으로 포함되며 청구항에 의해 망라되도록 하기 위함이다. 더욱이, 이와 같은 개시가 청구항에 명시적으로 기술되는지와 관계없이 본 명세서에 개시된어떤 것도 일반인을 위한 것은 아니다. 요소가 문구 "무엇을 위한 수단(means for)"을 이용해 명백히 설명되지 않거나, 방법 청구항의 경우에 있어서, 요소는 문구 "무엇을 위한 단계(step for)"를 이용해 설명되지 않는 한 청구되지 않은 청구항 요소는 35 U.S.C. §112, 6절에 따라 해석되어야 한다. 더욱이, 용어 "포함하는", "갖는" 등이 사용되는 한, 이와 같은 용어는 청구항에서 이행 단어로서 활용될 때 "포함하는(comprise)"이 해석되는 것과 유사한 방식으로 용어 "포함하는(comprise)"을 포함하도록 하기 위함이다.
본 개시의 발명의 명칭, 배경기술, 개요, 도면의 간단한 설명 및 요약서는 여기서 개시에 포함되며 개시의 예시적인 예로서 제공되고, 제한적인 설명으로서 제공되지 않는다. 예시적인 예들은 청구항의 범위 또는 의미를 제한하기 위해 사용되지 않을 것이라고 이해된다. 게다가, 상세한 설명에서, 상세한 설명은 예시적인 예를 제공하며 다양한 특징은 개시를 간소화하기 위한 목적으로 다양한 실시예로함께 분류되어 있음을 알 수 있다. 개시의 이러한 방법은 청구된 요지가 각각의 청구항에 명백히 설명된 것보다 많은 특징을 요구한다는 의도를 반영하는 것으로서 해석되어서는 안 된다. 그보다는, 이어지는 청구항이 반영하는 바와 같이, 발명의 요지는 단일 개시된 구성 또는 동작의 모든 특징 보다 적게 기술되어 있다. 이어지는 청구항은 이에 의하여 상세한 설명에 포함되며, 각각의 청구항은 개별적으로 청구된 요지로서 각각의 권리를 주장한다.
청구항은 본 명세서에 기술된 양상으로 제한되기 위함이 아니라, 문언적 청구항과 일치하는 전체 범위에 부합되도록 하며 모든 법률적 등가물을 망라하도록 하기 위함이다. 그럼에도 불구하고, 어느 청구항도 35 U.S.C. §101, 102, 또는 103의 요건을 충족하지 못하는 요지를 포괄하기 위함이 아니며, 이들이 이와 같은 방식으로 해석되어서는 안 된다. 이와 같은 요지의 임의의 의도되지 않은 포괄은 이에 의하여 권리가 포기된다.

Claims (16)

  1. 제1 발광 다이오드(LED) 그룹, 제1 트랜지스터 및 제1 저항의 제1 직렬 상호연결; 및
    제2 발광 다이오드(LED) 그룹, 제2 트랜지스터 및 제2 저항의 제2 직렬 상호연결을 포함하며, 여기서:
    상기 제2 직렬 상호연결은 상기 제1 트랜지스터의 드레인 단자와 소스 단자간에 연결되며, 그리고
    상기 제1 LED 그룹과 상기 제2 LED 그룹은 상기 제1 직렬 상호연결에 걸쳐 인가된 가변 전압에 의해 선택적으로 활성화되는,
    회로.
  2. 제1항에 있어서,
    한 쌍의 입력 단자에서 AC 구동 전압을 수신하고, 상기 수신된 AC 구동 전압을 정류하며, 그리고 한 쌍의 출력 노드에서 상기 가변 전압으로서 상기 정류된 전압을 출력하는 정류기를 더 포함하며, 여기서:
    상기 제1 LED 그룹의 애노드는 상기 정류기의 상기 한 쌍의 출력 노드 중 하나에 결합되고;
    상기 제1 LED 그룹의 캐소드는 상기 제1 트랜지스터의 상기 드레인 단자에 결합되며;
    상기 제1 트랜지스터의 상기 소스 단자는 상기 제1 저항의 제1 단자에 결합되며; 그리고
    상기 제1 트랜지스터의 게이트 단자는 상기 제1 저항의 제2 단자와 상기 정류기의 상기 한 쌍의 출력 노드 중 다른 하나에 결합되는, 회로.
  3. 제2항에 있어서,
    상기 제2 LED 그룹의 애노드는 상기 제1 트랜지스터의 상기 드레인 단자에 결합되고;
    상기 제2 LED 그룹의 캐소드는 상기 제2 트랜지스터의 드레인 단자에 결합되며;
    상기 제2 트랜지스터의 소스 단자는 상기 제2 저항의 제1 단자에 결합되며; 그리고
    상기 제2 트랜지스터의 게이트 단자는 상기 제2 저항의 제2 단자와 상기 제1 트랜지스터의 상기 소스 단자에 결합되는, 회로.
  4. 제2항에 있어서,
    제3 LED 그룹, 제3 트랜지스터 및 제3 저항의 제3 직렬 상호연결을 더 포함하며, 여기서:
    상기 제3 직렬 상호연결은 상기 제2 트랜지스터의 드레인 단자와 소스 단자간에 연결되는, 회로.
  5. 제1항에 있어서,
    상기 제1 트랜지스터와 상기 제2 트랜지스터는 공핍 MOSFET 트랜지스터인, 회로.
  6. 제5항에 있어서,
    상기 제1 트랜지스터는 상기 제1 트랜지스터의 상기 소스 단자와 게이트 단자간에 연결되며, 그리고
    상기 제1 트랜지스터는 상기 가변 전압이 제1 임계치를 초과할 때 도통 상태에서 비도통 상태로 전이하는, 회로.
  7. 제6항에 있어서,
    상기 제2 LED 그룹은 상기 가변 전압이 상기 제1 임계치를 초과할 때 선택적으로 활성화되는, 회로.
  8. 제6항에 있어서,
    상기 제1 LED 그룹과 상기 제2 LED 그룹은 각각 임계 전압을 가지고,
    상기 제1 LED 그룹은 상기 가변 전압이 상기 제1 LED 그룹의 상기 임계 전압을 초과할 때 활성화되며, 그리고
    상기 제2 LED 그룹은 상기 가변 전압이 상기 제1 LED 그룹과 상기 제2 LED 그룹의 상기 임계 전압의 합을 초과할 때 활성화되는, 회로.
  9. 제1 발광 다이오드(LED) 그룹, 제1 트랜지스터 및 제1 저항의 제1 직렬 상호연결; 및
    제2 LED 그룹, 제2 트랜지스터 및 제2 저항의 제2 직렬 상호연결을 포함하며, 여기서:
    상기 제2 직렬 상호연결은 상기 제1 LED 그룹의 애노드와 상기 제1 트랜지스터의 소스 단자간에 연결되며, 그리고
    상기 제1 LED 그룹과 제2 LED 그룹은 상기 제1 직렬 상호연결에 걸쳐 인가된 가변 전압에 의해 선택적으로 활성화되는, 회로.
  10. 제9항에 있어서,
    한 쌍의 입력 단자에서 AC 구동 전압을 수신하고, 상기 수신된 AC 구동 전압을 정류하며, 그리고 한 쌍의 출력 노드에서 상기 가변 전압으로서 상기 정류된 전압을 출력하는 정류기를 더 포함하며, 여기서:
    상기 제1 LED 그룹의 상기 애노드는 상기 정류기의 상기 한 쌍의 출력 노드 중 하나에 결합되고;
    상기 제1 LED 그룹의 캐소드는 상기 제1 트랜지스터의 드레인 단자에 결합되며;
    상기 제1 트랜지스터의 상기 소스 단자는 상기 제1 저항의 제1 단자에 결합되고; 그리고
    상기 제1 트랜지스터의 게이트 단자는 상기 제1 저항의 제2 단자와 상기 정류기의 상기 한 쌍의 출력 노드 중 다른 하나에 결합되는, 회로.
  11. 제10항에 있어서,
    상기 제2 LED 그룹의 애노드는 상기 제1 LED 그룹의 상기 애노드에 결합되고;
    상기 제2 LED 그룹의 캐소드는 상기 제2 트랜지스터의 드레인 단자에 결합되며;
    상기 제2 트랜지스터의 소스 단자는 상기 제2 저항의 제1 단자에 결합되며; 그리고
    상기 제2 트랜지스터의 게이트 단자는 상기 제2 저항의 제2 단자와 상기 제1 트랜지스터의 상기 소스 단자에 결합되는, 회로.
  12. 제10항에 있어서,
    제3 LED 그룹, 제3 트랜지스터 및 제3 저항의 제3 직렬 상호연결을 더 포함하며, 여기서:
    상기 제3 직렬 상호연결은 상기 제1 LED 그룹의 상기 애노드와 상기 제2 트랜지스터의 소스 단자간에 연결되는, 회로.
  13. 제9항에 있어서,
    상기 제1 트랜지스터와 상기 제2 트랜지스터는 공핍 MOSFET 트랜지스터인, 회로.
  14. 제13항에 있어서,
    상기 제1 저항은 상기 제1 트랜지스터의 상기 소스 단자와 게이트 단자간에 결합되며, 그리고
    상기 제1 트랜지스터는 상기 가변 전압이 제1 임계치를 초과할 때 도통 상태에서 비도통 상태로 전이하는, 회로.
  15. 제14항에 있어서,
    상기 제2 LED 그룹은 상기 가변 전압이 상기 제1 임계치를 초과할 때 활성화되는, 회로.
  16. 제14항에 있어서,
    상기 제1 LED 그룹과 상기 제2 LED 그룹은 각각 임계 전압을 가지고,
    상기 제1 LED 그룹은 상기 가변 전압이 상기 제1 LED 그룹의 상기 임계 전압을 초과하고 상기 제1 임계치를 초과하지 않을 때 활성화되며, 그리고
    상기 제2 LED 그룹은 상기 가변 전압이 상기 제2 LED 그룹의 상기 임계 전압을 초과할 때 활성화되는, 회로.
KR1020137021748A 2011-01-21 2012-01-20 전고조파 왜곡이 감소된 led 조명을 위한 구동 회로 KR101975333B1 (ko)

Applications Claiming Priority (3)

Application Number Priority Date Filing Date Title
US201161435258P 2011-01-21 2011-01-21
US61/435,258 2011-01-21
PCT/US2012/022059 WO2012100183A2 (en) 2011-01-21 2012-01-20 Driving circuitry for led lighting with reduced total harmonic distortion

Publications (2)

Publication Number Publication Date
KR20140051137A true KR20140051137A (ko) 2014-04-30
KR101975333B1 KR101975333B1 (ko) 2019-05-07

Family

ID=46516406

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
KR1020137021748A KR101975333B1 (ko) 2011-01-21 2012-01-20 전고조파 왜곡이 감소된 led 조명을 위한 구동 회로

Country Status (9)

Country Link
EP (1) EP2666220B1 (ko)
JP (2) JP5936146B2 (ko)
KR (1) KR101975333B1 (ko)
CN (1) CN103718411B (ko)
DK (1) DK2666220T3 (ko)
ES (1) ES2758880T3 (ko)
HU (1) HUE047559T2 (ko)
PL (1) PL2666220T3 (ko)
WO (1) WO2012100183A2 (ko)

Families Citing this family (21)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US9232590B2 (en) 2009-08-14 2016-01-05 Once Innovations, Inc. Driving circuitry for LED lighting with reduced total harmonic distortion
US8373363B2 (en) 2009-08-14 2013-02-12 Once Innovations, Inc. Reduction of harmonic distortion for LED loads
US9380665B2 (en) 2009-08-14 2016-06-28 Once Innovations, Inc. Spectral shift control for dimmable AC LED lighting
US9482397B2 (en) 2010-03-17 2016-11-01 Once Innovations, Inc. Light sources adapted to spectral sensitivity of diurnal avians and humans
JP6033626B2 (ja) * 2012-10-02 2016-11-30 シチズン時計株式会社 Ｌｅｄモジュール
US9255674B2 (en) 2012-10-04 2016-02-09 Once Innovations, Inc. Method of manufacturing a light emitting diode lighting assembly
JP2014096576A (ja) * 2012-10-10 2014-05-22 Citizen Electronics Co Ltd Ｌｅｄ駆動回路
WO2015017655A1 (en) 2013-08-02 2015-02-05 Once Innovations, Inc. System and method of illuminating livestock
WO2015038720A1 (en) 2013-09-11 2015-03-19 Once Innovations, Inc. Dc led driverless lighting assembly
US10206378B2 (en) 2014-01-07 2019-02-19 Once Innovations, Inc. System and method of enhancing swine reproduction
US9247603B2 (en) 2014-02-11 2016-01-26 Once Innovations, Inc. Shunt regulator for spectral shift controlled light source
JP6403494B2 (ja) * 2014-08-26 2018-10-10 シチズン時計株式会社 Ｌｅｄ駆動回路
JP6587623B2 (ja) * 2014-09-12 2019-10-09 シチズン電子株式会社 Ｌｅｄ駆動回路
JP2016063030A (ja) * 2014-09-17 2016-04-25 シチズンホールディングス株式会社 Ｌｅｄ駆動回路
JP6399884B2 (ja) * 2014-10-10 2018-10-03 シチズン時計株式会社 Ｌｅｄ駆動回路
BR112018069831A2 (pt) 2016-03-29 2019-01-29 Once Innovations Inc sistema de controle para iluminação de suínos e método de estimulação de uma resposta biológica em suínos
WO2017175806A1 (ja) * 2016-04-05 2017-10-12 シチズン時計株式会社 Ｌｅｄ駆動回路
US10314125B2 (en) 2016-09-30 2019-06-04 Once Innovations, Inc. Dimmable analog AC circuit
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
CN109803469B (zh) * 2019-03-08 2020-04-28 浙江大学 交流直连led驱动ic中的总谐波失真调节方法及电路
CN112804781A (zh) * 2019-11-13 2021-05-14 上海路傲电子科技有限公司 控制电路、驱动电路、控制方法及照明装置

Citations (3)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP2006147933A (ja) * 2004-11-22 2006-06-08 Matsushita Electric Works Ltd 発光ダイオード点灯装置
JP2009182074A (ja) * 2008-01-30 2009-08-13 Panasonic Electric Works Co Ltd 発光装置
US20100194465A1 (en) * 2009-02-02 2010-08-05 Ali Salih Temperature compensated current source and method therefor

Family Cites Families (13)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP2740435B2 (ja) * 1992-12-10 1998-04-15 松下電工株式会社 固体リレー
US7067987B2 (en) * 2004-03-26 2006-06-27 Argent Electric, Inc. Electronic ballast with closed loop control using composite current and voltage feedback and method thereof
US7876059B2 (en) * 2004-12-07 2011-01-25 Elumen Lighting Networks, Inc. System and method for controlling a matrix of light emitting diodes and light provided therewith
US7081722B1 (en) * 2005-02-04 2006-07-25 Kimlong Huynh Light emitting diode multiphase driver circuit and method
US7378805B2 (en) * 2005-03-22 2008-05-27 Fairchild Semiconductor Corporation Single-stage digital power converter for driving LEDs
JP2007299788A (ja) * 2006-04-27 2007-11-15 Optrex Corp Ｌｅｄ点灯検査装置
JP5116089B2 (ja) * 2007-11-13 2013-01-09 神保電器株式会社 Ｌｅｄ発光方法とｌｅｄ照明装置
US9179509B2 (en) * 2008-04-24 2015-11-03 Google Inc. Light emitting diode assembly
US8354800B2 (en) * 2008-09-07 2013-01-15 Q Technology, Inc. Lighting source with low total harmonic distortion
KR20100105290A (ko) * 2009-03-18 2010-09-29 서울반도체 주식회사 발광장치 및 그의 구동회로
CN102804923A (zh) * 2009-06-11 2012-11-28 松下电器产业株式会社 照明装置和照明系统
US8384311B2 (en) * 2009-10-14 2013-02-26 Richard Landry Gray Light emitting diode selection circuit
EP2542033A4 (en) * 2010-02-26 2015-01-28 Citizen Holdings Co Ltd LED EXCITATION CIRCUIT

Patent Citations (3)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP2006147933A (ja) * 2004-11-22 2006-06-08 Matsushita Electric Works Ltd 発光ダイオード点灯装置
JP2009182074A (ja) * 2008-01-30 2009-08-13 Panasonic Electric Works Co Ltd 発光装置
US20100194465A1 (en) * 2009-02-02 2010-08-05 Ali Salih Temperature compensated current source and method therefor

Also Published As

Publication number Publication date
JP5936146B2 (ja) 2016-06-15
WO2012100183A3 (en) 2014-05-08
JP2016181512A (ja) 2016-10-13
HUE047559T2 (hu) 2020-04-28
PL2666220T3 (pl) 2020-05-18
EP2666220B1 (en) 2019-09-18
CN103718411B (zh) 2016-11-09
EP2666220A4 (en) 2017-07-26
WO2012100183A2 (en) 2012-07-26
CN103718411A (zh) 2014-04-09
JP6122178B2 (ja) 2017-04-26
EP2666220A2 (en) 2013-11-27
DK2666220T3 (da) 2019-12-09
ES2758880T3 (es) 2020-05-06
KR101975333B1 (ko) 2019-05-07
JP2014516452A (ja) 2014-07-10

Similar Documents

Publication Publication Date Title
KR101975333B1 (ko) 전고조파 왜곡이 감소된 led 조명을 위한 구동 회로
US9433046B2 (en) Driving circuitry for LED lighting with reduced total harmonic distortion
JP6997105B2 (ja) 電子スイッチ及び調光器
US9730288B2 (en) Dimmable analog AC circuit
US9101018B2 (en) Apparatuses for bleeding current from a transformer of a solid-state light emitting diode
TW201410070A (zh) 控制led之裝置及方法
CN102291899B (zh) 调光发光二极管照明电路的控制电路及控制方法
EP2474988A1 (en) Light-emitting diode drive control circuit
CN104065264A (zh) 电源电路及照明装置
US9775209B2 (en) High frequency AC LED lighting system
US10314125B2 (en) Dimmable analog AC circuit
US10477634B2 (en) Solid state lighting assembly
KR102261852B1 (ko) Led 구동 캐패시터를 포함하는 ac 직결형 발광 다이오드 구동장치
KR100878852B1 (ko) 교류 구동 ｌｅｄ의 조광기
CN104955211A (zh) 点灯电路、照明装置及照明系统
KR101731943B1 (ko) 복수의 구동 단계를 가지는 듀얼 모드 동작 발광 다이오드 조명 장치
KR102633925B1 (ko) 교류 직결형 발광다이오드 구동의 전원을 공급하기 위한 장치
TW201446071A (zh) 驅動應用高電壓之發光二極體串的裝置
CN110557858B (zh) 具有开关控制电路的发光二极管驱动装置
TW201136452A (en) Light emitted diode driving circuit
TW201524256A (zh) 具有可切換交流輸入電壓範圍的ｌｅｄ光引擎的電子控制裝置及其應用
CN113068287A (zh) 具有稳定输出电压的调光电路
KR20180013315A (ko) Led 조명장치 및 이의 led 구동회로

Legal Events

Date Code Title Description
E902 Notification of reason for refusal
AMND Amendment
E601 Decision to refuse application
AMND Amendment
X701 Decision to grant (after re-examination)
GRNT Written decision to grant