WO2014058196A2 - Led 연속구동을 위한 led 구동장치 및 구동방법 - Google Patents

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WO2014058196A2
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driving voltage
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voltage
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정혜만
강현구
한상욱
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서울반도체 주식회사
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    • Y02B20/30—Semiconductor lamps, e.g. solid state lamps [SSL] light emitting diodes [LED] or organic LED [OLED]

Definitions

  • the present invention relates to an LED driving device and a driving method for driving LEDs, and more particularly, to an LED driving device for driving LEDs that can compensate for light output of an LED light by using an element and / or a circuit capable of energy charging and discharging. It relates to a driving method.
  • LED driving is generally DC driving.
  • AC-DC converters such as SMPS are indispensable in the case of direct current driving, and these power converters increase the manufacturing cost of the lighting fixture, make it difficult to miniaturize the lighting fixture, reduce the energy efficiency of the lighting fixture, and short lifespan. Due to this there is a problem that shortens the life of the lighting fixture.
  • a sequential driving method of the AC LED has been proposed (Korean Patent Publication No. 10-2012-0041093, etc.).
  • the sequential driving method of the AC LED when the input voltage increases with time, the first LED starts emitting light first at Vf1, and the second LED is connected in series with the first LED at Vf2, which is higher than Vf1.
  • the second LED starts to emit light, and at Vf3, the voltage higher than Vf2, the third LED is connected in series with the second LED and the first LED to start emitting light.
  • the third LED first stops emitting light at Vf3, the second LED stops emitting light at Vf2, and the first LED at Vf1 finally stops emitting light.
  • the drive current is designed to approximate the input voltage.
  • the power factor is improved because the LED driving current converges in a form similar to the AC input voltage, but there is still a flicker phenomenon in the non-light emitting section where the input voltage does not reach Vf1.
  • the light characteristics of the lighting device is not uniform because the light emitting time of each LED light emitting module is different.
  • Patent Document 1 Korean Patent Publication No. 10-2012-0032509
  • Patent Document 2 Korean Patent Publication No. 10-2012-0041093
  • Patent Document 3 Korean Patent Publication No. 10-2010-0107196
  • the present invention is to solve the problems of the prior art as described above.
  • An object of the present invention is to provide an LED driving device and a driving method that can effectively remove the flicker phenomenon by removing the non-light emitting period.
  • the present invention is the energy storage device (or circuit) for providing the second driving voltage is connected to the intermediate node of the LED group connected in series rather than the entire LED group, the energy storage of the energy charging and discharging device or circuit required
  • Another object of the present invention is to provide an LED driving device and a driving method capable of lowering the capacity, reducing the manufacturing cost, and miniaturizing the LED lighting fixture.
  • the present invention is that the energy charging and discharging element (or circuit) for providing the second driving voltage is connected to the intermediate node of the LED group connected in series, rather than connected to the entire LED group, thereby connecting the entire LED group and the smoothing capacitor
  • Another object of the present invention is to provide an LED driving device and a driving method in which an energy charging / discharging device (or a circuit) can be charged in a relatively long section.
  • the present invention is to turn off the LED group of the front end with a relatively long light emitting period in the non-light emitting period, and to selectively drive the LED group of the rear end with a relatively short light emitting period, the uniformity of the light emission time between a plurality of LED groups It is another object to prevent partial degradation of the LED group by improving.
  • an LED driving module which provides a first driving voltage whose voltage value changes over time, a minimum voltage value is at least Vf1 or less, and a maximum voltage value is at least Vfn or more; And an LED light emitting module (n is an integer of 2 or more) including a first LED group, and a second LED group to n-th LED group, and receiving the first driving voltage from the LED driving module.
  • the LED driving module the LED driving module to drive the LED light emitting module so that the first group of LEDs to emit light when the first driving voltage is greater than the Vf1, the first LED when the first driving voltage is greater than the Vf2.
  • the LED light emitting module is driven so that the group and the second LED group are connected in series and emit light.
  • the first driving voltage is greater than or equal to Vfn so that the first LED group and the nth LED group are connected in series and emit light.
  • Driving an LED light emitting module Vf1 ⁇ Vf2 ⁇ Vfn
  • the LED driving device stores at least a portion of the first driving voltage and at least one of the LED groups when the first driving voltage is at least Vf1 or less.
  • a second driving voltage providing module for selectively providing a second driving voltage to some of the LED groups except for the first LED group is provided.
  • the first driving voltage is a full-wave rectified alternating voltage
  • the LED light emitting module includes a k-th node between the cathode end of the kth LED group and the anode end of the k + 1 LED group. (1 ⁇ k ⁇ n ⁇ 1)
  • the second driving voltage providing module includes an energy charge / discharge unit connected to the k-th node, wherein the LED groups when the first driving voltage is Vfk or less.
  • the second driving voltage may be selectively provided to the k + 1 LED group to the n th LED group except for the first LED group to the k th LED group.
  • the LED light emitting module the current blocking unit for blocking the input of the current by the second driving voltage to the k-th LED group between the k-th node and the cathode of the k-th LED group; It can be configured to.
  • the second driving voltage providing module is connected to a first node of the LED light emitting module so that the second driving voltage except for the first LED group among the LED groups when the first driving voltage is at least Vf1 or less. And selectively providing the second driving voltage to the LED group to the nth LED group.
  • the second driving voltage providing module further includes an input current limiting unit which constantly limits a current input to the second driving voltage providing module when storing a part of the first driving voltage. Can be.
  • the second driving voltage providing module further includes a switch unit controlling an electrical connection between the energy charging and discharging unit and the k-th node, wherein the energy charging and discharging unit is in an off state.
  • the controller may be configured to enter a charging mode charged by the first driving voltage and to enter a discharge mode in which the switch unit is discharged when the switch unit is in an on-state to provide the second driving voltage to the LED light emitting module.
  • the switch unit may be configured to be in the on-state when there is no current flowing through the LED light emitting module, and to be in the off-state when the current flowing through the LED light emitting module reaches a set current value. have.
  • the switch unit is to be in the off-state when the current flowing through any one of the first LED group or the k-th LED group to which the second driving voltage is not provided reaches the set current value. Can be configured.
  • the switch unit may be configured to be in the on-state when the first driving voltage decreases below the Vfk and to be in the off-state when the first driving voltage increases above the Vfk. have.
  • an LED sequentially driving an LED light emitting module including a first LED group, a second LED group, and an nth LED group by using a first driving voltage whose voltage value changes with time.
  • a driving method of a driving device comprising: (a) driving the LED light emitting module so that the first LED group emits light when the first driving voltage is greater than or equal to Vf1, and wherein the first driving voltage is greater than or equal to Vf2.
  • the LED light emitting module is driven so that the LED group and the second LED group are connected in series and emit light.
  • the first driving voltage is greater than or equal to Vfn, the LED group and the nth LED group are connected in series to emit light.
  • Driving the LED light emitting module (Vf1 ⁇ Vf2 ⁇ Vfn); (b) storing a part of the first driving voltage in a second driving voltage supply module in a section in which the first driving voltage is greater than or equal to Vf1; And (c) when the first driving voltage is at least Vf1 or less, the second driving voltage outputted from the second driving voltage providing module includes some of the LED groups except at least the first LED group among the LED groups.
  • LED drive device driving method comprising a.
  • the first driving voltage is a full-wave rectified alternating voltage
  • the LED light emitting module includes a k-th node between the cathode end of the kth LED group and the anode end of the k + 1 LED group. (1 ⁇ k ⁇ n ⁇ 1)
  • the second driving voltage providing module includes an energy charging and discharging unit connected to the k-th node
  • the step (c) may include: When less than or equal to Vfk, the second driving voltage may be selectively provided to the k + 1 LED group to the nth LED group except for the first to k th LED groups among the LED groups. .
  • the step (c) may be configured to block the current caused by the second driving voltage from being input to the k th LED group between the k th node and the cathode of the k th LED group.
  • the second driving voltage providing module is connected to a first node of the LED light emitting module, and in the step (c), when the first driving voltage is at least Vf1 or less, the first of the LED groups
  • the second LED may be configured to selectively provide the second driving voltage to the second to nth LED groups except for the LED group.
  • the step (b) may be configured to constantly limit the current input to the second driving voltage providing module when storing a part of the first driving voltage in the second driving voltage providing module.
  • the second driving voltage providing module further includes a switch unit for controlling an electrical connection between the energy charging and discharging unit and the k-th node, and the step (b) switches the switch unit to an off-state. And charging the energy charging and discharging unit with the first driving voltage, and in the step (c), the switch unit is turned on to provide the LED driving module with the second driving voltage discharged from the energy charging and discharging unit. Can be configured.
  • the step (b) detects the current flowing through the LED light emitting module, and when the detected current reaches a set current value, the switch unit is turned off, and the step (c) It may be configured to detect a current flowing through the LED light emitting module, and to switch the switch unit on-state when there is no current flowing through the LED light emitting module.
  • the step (b) detects a current flowing through any one of the first LED group or the k-th LED group in which the second driving voltage is not provided, and the detected current is the set current value.
  • the step (b) switches off the switch unit when the first driving voltage increases above the Vfk, and the step (c) decreases the first driving voltage below the Vfk.
  • the switch may be configured to switch to the on-state.
  • the energy charging and discharging device (or circuit) for providing the second driving voltage is connected to the intermediate node of the LED group connected in series, not connected to the entire LED group, whereby the energy charging and discharging device ( Or a circuit) maintains a voltage above Vfn-Vfk, which is smaller than Vfn, so that a relatively low energy storage capacity is required, resulting in a manufacturing price due to an energy charging / discharging element (or circuit).
  • the effect of reducing the increase factor and miniaturization of the LED lighting fixture can be expected.
  • the charging is possible only in a relatively short period of more than a relatively high voltage value Vfn (the voltage emitted by the last LED group).
  • Vfn the voltage emitted by the last LED group.
  • the energy charging / discharging element (or the circuit) can be charged in a relatively long period of more than a relatively low voltage value 'Vfn-Vfk'.
  • FIG. 1 is a schematic block diagram of an LED driving apparatus according to a preferred embodiment of the present invention.
  • FIG. 2 is a detailed block diagram of the LED driving apparatus according to a preferred embodiment of the present invention.
  • FIG. 3 is a circuit diagram of an LED driving apparatus according to a preferred embodiment of the present invention.
  • FIG. 4 is a waveform diagram illustrating a rectified voltage, an LED driving current, a capacitor voltage, and an optical output waveform of a light emitting module in an LED driving apparatus according to an exemplary embodiment of the present invention.
  • FIG. 5 is a flowchart illustrating a driving process of the LED driving apparatus according to an embodiment of the present invention.
  • the term 'LED group' means that a plurality of LEDs (or a plurality of light emitting cells) are connected in series / parallel / parallel and parallel, so that the operation is controlled as one unit according to the control of the LED driving module. Means a set of LEDs that are (i.e. lit / turned off together).
  • first forward voltage level Vf1' refers to a threshold voltage level capable of driving the first group of LEDs
  • second forward voltage level Vf2' refers to a first group of LEDs connected in series and The threshold voltage level capable of driving the second LED group
  • 'third forward voltage level Vf3' refers to the threshold voltage level capable of driving the first to third LED groups connected in series. That is, the 'n th forward voltage level Vfn' means a threshold voltage level capable of driving the first to n th LED groups connected in series.
  • AC LED drive module refers to a module for driving and controlling the LED by receiving an AC voltage, and has been described based on the embodiment of controlling the driving of the LED using the rectified voltage in the present specification, but is not limited thereto. It should not be interpreted, but should be interpreted comprehensively and broadly.
  • first driving voltage' refers to a driving voltage that is supplied to the LED groups primarily because the input voltage itself or the input voltage is uniformly processed (for example, through a process such as a rectifying circuit).
  • the term 'second driving voltage' refers to a driving voltage supplied second to the LED groups from the energy storage element after the input voltage is stored in the energy storage element.
  • the second driving voltage may be a driving voltage supplied to the LED groups from the charged capacitor after the input voltage is stored in the capacitor.
  • the term 'light emitting section' refers to a section in which the first LED group emits light by an input voltage (first driving voltage) in a sequential driving method, and means a section having an input voltage of Vf1 or more.
  • the term 'non-emitting section' refers to a section in which the input voltage (first driving voltage) does not emit any of the LED groups, and the section in which the input voltage is less than Vf1.
  • V1, V2, V3, ..., t1, t2, ..., T1, T2, T3, etc. used to indicate any particular voltage, a specific time point, a specific temperature, etc. within the present specification. are not used to represent absolute values, but to distinguish them from one another.
  • FIG. 1 is a schematic structural block diagram of an LED driving apparatus according to a preferred embodiment of the present invention.
  • the configuration and function of the LED driving apparatus 1000 according to the present invention will be described with reference to FIG. 1.
  • the LED driving apparatus 1000 receives an AC voltage Vac from an AC voltage source, rectifies the input AC voltage, and generates a rectified voltage Vrec.
  • the LED driving apparatus 1000 is configured to control the driving of the LED light emitting module 1300 by providing a first driving voltage to the LED light emitting module 1300 using the generated rectified voltage Vrec.
  • the LED driving device 1000 according to the present invention rectifies an AC voltage Vac input thereto, and then uses the generated rectified voltage to generate an LED light emitting module ( A description will be given based on the embodiment of controlling the driving of 1300. Therefore, in this embodiment, the first driving voltage is the rectified voltage Vrec.
  • the LED driving apparatus 1000 according to the present invention is not limited to using the rectified voltage Vrec. Rather, the sequential driving method may be adopted, that is, the magnitude of the input voltage varies with time. In this case, it should be noted that the LED driving apparatus 1000 according to the present invention may be applied.
  • the LED driving apparatus 1000 according to the present invention drives AC LEDs (eg, LED groups in which LED groups are arranged in parallel in parallel with each other) which can be sequentially driven by receiving an AC voltage Vac directly. It may also be used for.
  • the LED driving apparatus 1000 stores a part of the first driving voltage during the light emitting section as described above, and then uses the energy stored in the non-light emitting section as the second driving voltage as the second driving voltage as described above. And to perform the function of supplying to 1300. Due to this configuration, the LED driving apparatus 1000 according to the present invention can improve the flicker phenomenon by eliminating the non-emitting section of the LED light emitting module 1300.
  • the LED driving apparatus 1000 according to the present invention, as shown in Figure 1, the rectifying module 1100, LED driving module 1200, the second driving voltage providing module ( 1400, the LED light emitting module 1300 may be included.
  • the LED light emitting module 1300 may be composed of a plurality of LED groups, and the plurality of LED groups included in the LED light emitting module 1300 sequentially emit light under the control of the LED driving module 1200, and sequentially Is turned off. 1 to 3, an LED light emitting module 1300 including a first LED group 1301, a second LED group 1302, and a third LED group 1303 is disclosed. It will be apparent to those skilled in the art that the number of LED groups included in 1300 may vary.
  • each of the first LED group 1301, the second LED group 1302, and the third LED group 1303 may have different forward voltage levels.
  • the first LED group 1301, the second LED group 1302, and the third LED group 1303 each include a different number of LED elements, the first LED group 1301, the first LED group The two LED groups 1302 and the third LED group 1303 will have different forward voltage levels.
  • Rectification module 1100 is configured to rectify the AC voltage (Vac) input from the external power source to generate and output a rectified voltage (Vrec).
  • the rectifier module 1100 one of various known rectifier circuits such as a full wave rectifier circuit and a half wave rectifier circuit may be used.
  • the rectified voltage Vrec output from the rectifying module 1100 is output to the LED light emitting module 1300, the LED driving module 1200, and the second driving voltage providing module 1400.
  • the LED driving module 1200 determines the magnitude of the input rectified voltage, and according to the determined rectified voltage, the LED light emitting module 1300 (more specifically, the plurality of LED light emitting modules 1300 included in the LED light emitting module 1300). Each of the LED groups 1301 to 1303 of the) determines the size of the LED driving signal to be provided, the timing of providing and blocking the LED driving signal.
  • the LED driving module 1200 provides an LED driving signal having a size determined as one or a plurality of LED group (s) (one or more of 1301 to 1303) at the time of providing the determined LED driving signal, and the determined LED driving signal
  • the driving of the LED light emitting module 1300 is configured by stopping the provision of the LED driving signal to the one or the plurality of LED group (s) 1301 to 1303 at the time of blocking.
  • Detailed configuration and functions of the LED driving module 1200 according to the present invention will be described later with reference to FIGS. 2 and 3.
  • the LED driving module 1200 according to the present invention may further perform a function of controlling the operation of the second driving voltage providing module 1400. That is, the LED driving module 1200 according to the present invention determines the non-light emitting period by monitoring the voltage level of the rectified voltage (Vrec) or the current flowing in the LED group 1301 to 1303, and the non-light emitting period starts. If it is determined that the second driving voltage providing module 1400 to control the second driving voltage to be supplied to the LED light emitting module 1300, and if it is determined that the non-emitting section is terminated second driving The voltage providing module 1400 may be controlled to stop supply of the second driving voltage. Details of the operation control function of the second driving voltage providing module 1400 of the LED driving module 1200 will be described later with reference to FIGS. 2 and 3.
  • the second driving voltage providing module 1400 is positioned between the rectifying module 1100 and the LED light emitting module 1300 and receives a rectified voltage (ie, the first driving voltage) from the rectifying module 1100. It stores energy and performs a function of providing the stored energy as the second driving voltage to the LED light emitting module 1300 when a preset condition is met or under the control of the LED driving module 1200. Detailed configuration and function of the second driving voltage providing module 1400 according to the present invention will be described later with reference to FIGS. 2 and 3.
  • FIGS. 2 and 3 are detailed block diagram of an LED driving apparatus according to a preferred embodiment of the present invention.
  • FIGS. 2 and 3 the detailed configuration and function of the LED driving apparatus 1000 according to the present invention will be described.
  • the rectification module 1100 of FIG. 1 is not shown in FIGS. 2 and 3.
  • the main technical feature of the present invention is a connection structure of the second driving voltage providing module 1400 and the second driving voltage providing module 1400. Therefore, the rectifying module 1100 of FIG. 1 is not an essential component of the present invention, and also charges the driving voltage V LED and the second driving voltage providing module 1400 supplied to the LED light emitting module 1300. Note that the charging voltage (V charger ) does not have to be the same for this purpose. However, hereinafter, for convenience of explanation and clarity of understanding, the rectified voltage Vrec output from the rectifying module 1100 is the first driving voltage with reference to FIG. 1 as the first driving voltage.
  • the LED driving apparatus 1000 according to the present invention will be described with reference to an embodiment to be provided to the 1200 and the second driving voltage providing module 1400.
  • the LED driving module 1200 includes a plurality of LED group driving units 1220 and an LED driving control unit for driving and controlling the LED groups 1301 to 1303. 1210.
  • the LED driving controller 1210 determines the magnitude of the rectified voltage input from the rectifying module 1100, and according to the magnitude of the rectified voltage, the magnitude of the LED driving signal to be provided to each of the LED groups 1301 to 1303, and the LED. And a timing of providing a driving signal and a timing of blocking the driving signal.
  • the LED driving controller 1210 turns on the corresponding LED group by controlling the LED group driving units 1220 at the time of providing the determined LED driving signal for each LED group and providing the LED driving signal to the corresponding LED group (s). By controlling the LED group driving units 1220 at the time of blocking the LED driving signal for each LED group, it is configured to turn off the LED group by blocking the provision of the LED driving signal to the corresponding LED group (s).
  • the LED driving controller 1210 according to the related art which performs only a sequential driving function
  • the LED driving controller 1210 according to the present invention does not emit light (or in advance) in conjunction with the second driving voltage providing module 1400. It is configured to maintain the lighting state of the LED group by providing the LED drive signal to the appropriate LED group (s) even in the set section). This function will be described later with reference to FIG. 4.
  • the plurality of LED group drivers 1220 correspond one-to-one to the plurality of LED groups 1301 to 1303 and each of the plurality of LED groups 1301 to 1303 under the control of the LED driving controller 1210. It provides a LED driving signal or serves to block the provision of the LED driving signal.
  • the first LED group driver 1221 is connected to the first LED group 1301 and is controlled by the LED driving controller 1210.
  • the LED group 1301 is configured to provide or block the LED drive signal.
  • the second LED group driver 1222 is connected to the second LED group 1302, and the third LED group driver 1223 is connected to the third LED group 1303 to LEDs to the corresponding LED groups. And to provide a driving signal and a blocking function.
  • the LED group driver 1220 as described above may be implemented using an electronic switching device such as a bipolar junction transistor (BJT), a field effect transistor (FET), and the like, and is not limited thereto.
  • the LED driving controller 1210 controls the turn-on and turn-off of each of the LED group drivers 1220 using a pulse-shaped control signal.
  • the LED driving signal to the specific LED group is controlled and controlled.
  • 3 shows an embodiment in which the LED group driver 1220 according to the present invention is implemented as an N-channel enhancement-mode MOSFET (E-MOSFET).
  • E-MOSFET enhancement-mode MOSFET
  • the LED driving controller 1210 determines the magnitude of the rectified voltage Vrec, and if the magnitude of the input rectified voltage Vrec is a size capable of driving only the first LED group 1301 ( That is, when the voltage level of the rectified voltage Vrec belongs to the first forward voltage level (Vf1 ⁇ Vrec ⁇ Vf2), the LED driving signal only in the first LED group 1301 of the three LED groups 1301 to 1303.
  • the plurality of LED group drivers 1220 are controlled to be provided.
  • the LED driving controller 1210 may include the first LED group 1301 and the second LED group 1302 when the voltage level of the rectified voltage Vrec belongs to the second forward voltage level (Vf2 ⁇ Vrec ⁇ Vf3).
  • the plurality of LED group drivers 1220 are connected to each other so that the LED driving signals can be provided to the first LED group 1301 and the second LED group 1302 connected in series.
  • the LED driving controller 1210 may include the first LED group 1301 and the second LED group 1302. And a plurality of LEDs such that the third LED group 1303 is connected in series, and an LED driving signal can be provided to all of the first LED group 1301, the second LED group 1302, and the third LED group 1303.
  • the group drivers 1220 are controlled.
  • the LED driving controller 1210 is to supply a second driving voltage from the second driving voltage providing module 1400 to the LED light emitting module 1300 during the non-light emitting period, when the non-light emitting period is terminated
  • the second driving voltage providing module 1400 is configured to block the provision of the second driving voltage.
  • the LED driving control unit 1210 largely uses one of two methods to enter the non-light-emitting section (ie, when the second driving voltage is provided) and whether or not to leave the non-light-emitting section (ie, the blocking point of the second driving voltage). It can be configured to determine).
  • the LED driving controller 1210 may be configured to determine whether to enter or leave the non-light emitting section by determining the voltage level of the rectified voltage Vrec.
  • the 'non-emitting section' means a section which does not emit any LED group among the plurality of LED groups included in the LED light emitting module 1300
  • the LED driving controller 1210 is rectified.
  • the time when the voltage level of the voltage Vrec falls below Vf1 may be determined as the entry point of the non-light emitting period, and the time when the voltage level of the rectified voltage Vrec rises above Vf1 may be determined as the departure point of the non-light emitting period. have.
  • the LED driving controller 1210 determines the voltage level of the rectified voltage (Vrec), and the voltage level of the rectified voltage (Vrec) decreases with time when the ratio reaches Vf1. It is determined that the light emitting section is entered, and the second driving voltage is controlled to be supplied to the LED light emitting module 1300 from the second driving voltage providing module 1400. In addition, after entering the non-light emitting period, the voltage level of the rectified voltage Vrec increases with time. When the voltage level reaches Vf1, it is determined that the voltage level of the rectified voltage Vrec leaves the non-light emitting period. Control the supply to be cut off.
  • a 'node' means a cathode stage of a specific LED group (eg, kth LED group) and another specific LED group (eg, k + 1 LED group) disposed next to the specific LED group.
  • a point of the conductive line connecting the anode terminal it means a point to which the second driving voltage providing module 1400 can be connected.
  • a first node exists between the first LED group 1301 and the second LED group 1302, and a second node exists between the second LED group 1302 and the third LED group 1303.
  • the first to nth LED groups are included and the second driving voltage providing module 1400 is connected to the k-th node.
  • the second driving voltage supplied from the second driving voltage providing module 1400 is applied to the anode terminal of the k + 1 LED group through the k-th node, the first LED group to the k-th LED group are the second.
  • the second driving voltage providing module 1400 is connected to the first node 1304 between the first LED group 1301 and the second LED group 1302. . Therefore, in this case, the first LED group 1301 does not emit light in the non-light emitting section, and the second LED group 1302 and the third LED group 1303 are connected in series to receive the second driving voltage to emit light. do. Meanwhile, when the second driving voltage is supplied to the LED light emitting module 1300, the LED driving control unit 1210 according to the present invention uses the LED group driving units to maintain the series connection between the LED groups provided with the second driving voltage. Configured to control. 2 and 3, a current path connecting the second LED group 1302 and the third LED group 1303 from the second driving voltage providing module 1400 may be formed. The first to third LED group drivers 1220 are controlled. A more detailed description thereof will be described later with reference to FIG. 4.
  • the LED driving module 1400 according to the present invention since the second driving voltage providing module 1400 according to the present invention is connected to a specific node (for example, k-th node) in the LED driving module 1200, the LED driving module according to the present invention
  • the 1200 may further include a backflow prevention diode for preventing the LED driving current generated due to the application of the second driving voltage from flowing into the k-th LED group.
  • the embodiment shown in FIG. 3 is configured such that the second driving voltage providing module 1400 is connected to the first node 1304 in the LED driving module 1200. It can be seen that a backflow prevention diode DBL is provided between the cathode end and the first node.
  • the LED driving control unit 1210 may be configured to determine whether the entry and exit of the non-light emitting period by determining the LED current value flowing through any one LED group of the LED group. have. That is, since the LED groups 1301 to 1303 also have diode characteristics, the LED current flowing through the LED group (s) becomes zero or the LED current gradually decreases by using these device characteristics so that the preset current is set. If the value is reached, it may be configured to determine entering a non-light emitting period.
  • the LED driving control unit 1210 when the LED current flowing through one of the LED group (s) not provided with the second driving voltage reaches a preset current value, the non-light emitting period It may also be configured to determine to deviate from. Since the function of the LED driving controller 1210 according to the entry and departure of the non-light emitting section is similar to that described above, further description thereof will be omitted.
  • the LED driving apparatus is not limited thereto, and may be configured to control whether the second driving voltage is supplied / blocked based on various criteria.
  • the second driving voltage supply / blocking condition may be set to Vf2 capable of driving the first LED group 1301 and the second LED group 1302 connected in series together.
  • the LED driving controller 1210 allows the second driving voltage to be supplied to the third LED group 1303 when the voltage level of the rectifying voltage Vrec falls below Vf2.
  • Vf2 the voltage level of the rectifying voltage
  • Vrec voltage level of the rectifying voltage
  • the second driving voltage providing module 1400 according to the present invention may include an energy charging / discharging unit 1410 and a switch unit 1430.
  • the energy charging and discharging unit 1410 stores a part of the first driving voltage applied by receiving the first driving voltage (that is, the rectified voltage Vrec in the present embodiment) in the charging mode, and in the discharge mode, the second driving voltage. It is configured to provide a voltage to the LED driving module 1200 through the switch unit 1430.
  • the energy charging and discharging unit 1410 according to the present invention is implemented as a capacitor (C1).
  • the energy charge and discharge unit 1410 according to the present invention is not limited to a capacitor, and an element or a circuit having various energy charge and discharge functions may be used as the energy charge and discharge unit 1410 according to the present invention.
  • a valley-fill circuit among various power factor correction circuits may be used in the energy charge / discharge unit 1410 according to the present invention.
  • the energy charging and discharging unit 1410 according to the present invention may further include a backflow preventing diode Dch1 for preventing current from flowing into the power supply terminal during energy discharge.
  • Dch1 backflow preventing diode
  • the capacitance of the capacitor C1 may be determined according to the type and number of LED groups to be driven using the second driving voltage. 2 and 3, the capacitor C1 needs to supply a second driving voltage to the second LED group 1302 and the third LED group 1303 in the non-light emitting period, and thus, the capacitor C1 during operation.
  • the capacitance of capacitor C1 should be determined so that the minimum value of C1) voltage is Vf2. Therefore, in this case, the capacitor C1 is charged in the section in which the voltage level of the first driving voltage is greater than or equal to Vf2, and the capacitor C1 is discharged in the section in which the voltage level of the first driving voltage is less than Vf2.
  • the capacitor in an embodiment comprising the first to nth LED groups, wherein the capacitor is configured to be connected to the k-th node, the capacitor has a capacitance of the capacitor such that the minimum voltage value can be Vfn-Vfk. It must be decided. In this case, the capacitor C1 is charged in a section in which the voltage level of the first driving voltage is greater than or equal to Vfn-Vfk, and the capacitor C1 is discharged in a section in which the voltage level of the first driving voltage is less than Vfn-Vfk.
  • the switch unit 1430 is positioned between the energy charging and discharging unit 1410 and the LED light emitting module 1300, and is electrically connected between the energy charging and discharging unit 1410 and the LED light emitting module 1300 under the control of the LED driving controller 1210. Configured to perform a function of turning on / off.
  • the switch unit 1430 When the switch unit 1430 is turned on, the energy charging and discharging unit 1410 enters a discharge mode and provides a second driving voltage to the LED light emitting module 1300, and when the switch unit 1430 is turned off, energy is supplied.
  • the charging and discharging unit 1410 enters the charging mode and does not provide the second driving voltage to the LED light emitting module 1300.
  • the switch unit 1430 may be implemented using an electronic switching device such as a bipolar junction transistor (BJT), a field effect transistor (FET), and the like as described above.
  • the switch unit 1430 according to the present invention is an electronic switching element Q5 selectively turned on and off in accordance with a control signal output from the LED driving controller 1210 and for preventing backflow. It may include a diode Dch2. 3 illustrates an embodiment in which the switching device Q5 is implemented with an N-channel enhancement channel (E-MOSFET).
  • E-MOSFET N-channel enhancement channel
  • the switch unit 1430 according to the present invention is a first located between the cathode end of the first LED group 1301 and the anode end of the second LED group 1302. Is connected to node 1304.
  • which node the switch unit 1430 according to the present invention is connected to may be variously changed according to an embodiment. That is, in the embodiment configured to include the first to nth LED groups, the switch unit 1430 may include the first to nth LED groups according to its purpose (to which LED group (s) to provide the second driving voltage). Note that it may be connected to any one of the k th nodes.
  • the second driving voltage providing module 1400 according to the present invention may further include an input current limiting unit 1420 for maintaining the charging current input to the capacitor C1 at a predetermined value.
  • an input current limiting unit 1420 for maintaining the charging current input to the capacitor C1 at a predetermined value.
  • a transient current is input to the capacitor C1 due to the device characteristics of the capacitor at the start of charging of the capacitor C1, thereby causing damage to the capacitor C1 and generation of high frequency noise. Therefore, in order to solve this problem, the second driving voltage providing module 1400 according to the present invention may be configured to include an input current limiting unit 1420.
  • the input current limiting unit 1420 is a kind of constant current control circuit. As shown in FIG.
  • the input current limiting unit 1420 measures the current flowing through the switching element Q1 and the capacitor C1 that performs a current control function, and according to the measured current value. It may be configured to include a current limiting circuit that can control the switching element (Q1) to maintain the current flowing in the capacitor (C1) to a constant current. Since the constant current control function is already known, further detailed description thereof will be omitted.
  • 4 is a waveform diagram illustrating a rectified voltage, an LED driving current, a capacitor voltage, and an optical output waveform of the light emitting module in the LED driving apparatus according to the exemplary embodiment of the present invention.
  • 4 shows a state after the initial state, that is, a state after the initial charging of the capacitor C1 is completed.
  • 4 shows the LED driving signal according to the rectified voltage and the voltage level of the rectified voltage.
  • the voltage waveform of the capacitor C1 used as the energy charging / discharging unit 1410 in the second driving voltage providing module 1400 according to the present invention is illustrated.
  • the light output waveform of the LED light emitting module 1300 according to the present invention is shown at the bottom of FIG.
  • the LED driving control unit 1210 according to the present invention is 90% of the set current value (for example, the driving current (I1) of the first LED group 1301) in which the current flowing in the first LED group 1301 is preset. Is determined to enter the non-light emitting section, and the current flowing through the first LED group 1301 that is not supplied with the second driving voltage in the non-light emitting section is a preset set current value (for example, the first).
  • the minimum voltage value of the capacitor C1 is configured to be Vf2.
  • the following Table 1 sequentially turns on the first LED group 1301 to the third LED group 1303 as the voltage level of the rectified voltage Vrec increases, and decreases the voltage level of the rectified voltage Vrec. Accordingly, the LEDs are sequentially turned off from the third LED group 1303 to the first LED group 1301, and the second driving voltage is supplied to the second LED group 1302 and the third LED group 1303 in the non-light emitting period.
  • the table shows the operating state of the LED groups 1300 and the switch unit 1430 during one cycle of the rectified voltage Vrec (half cycle of the AC voltage Vac).
  • the LED group drivers 1220 may each be configured to operate as a constant current source.
  • the capacitor C1 is a non-light emitting mode.
  • the second driving voltage outputted from the Ns) is supplied to the second LED group 1302 and the third LED group 1303 so that the second LED group 1302 and the third LED group 1303 emit light.
  • the switch unit 1430 since the current path P4 must be formed from the capacitor C1 to the first node 1304, the switch unit 1430 is turned on, and from the first node 1304, the second LED group and the first LED are formed.
  • the second LED group driver 1222 Since the current path P3 is to be formed to the LED driving controller 1210 via the three LED groups, the second LED group driver 1222 is turned off and the third LED group driver 1223 is turned on.
  • the third LED group driver 1223 since the third LED group driver 1223 is turned on, the LED driving current controlled by the third LED group driver 1223 is I3.
  • looking at the change in the capacitor (C1) voltage from the above-described period (t1 ⁇ t2) it can be seen that as the supply voltage of the second driving voltage decreases with time.
  • the first LED group driver 1221 is maintained in the turn-on state in the period (t1 ⁇ t2), it is determined whether the current flowing in the first LED group 1301 is more than the set current value, This is to determine whether the non-light emitting period is separated.
  • the LED driving control unit 1210 leaves the non-light emitting period and emits light. Judging from the section. Therefore, when the current flowing through the first LED group 1301 is 90% of the first LED driving current I1 (approximately, near t2), the LED driving controller 1210 determines that the light emitting period has been entered.
  • the switch unit 1430 and the third LED group driver 1223 are turned off, and a first driving control signal (for example, 1V) is applied to the first LED group driver 141.
  • a predetermined constant current I1 (for example, 50 mA) flows through the path P1 to emit the first LED group 201.
  • the LED driving controller 130 performs the first LED group driving unit ( 1221 is turned off and starts to apply a second drive control signal (eg, 2V) to the second LED group driver 1222.
  • a predetermined constant current I2 (for example, 70 mA) flows through the path P2 so that the first LED group 1301 and the second LED group 1302 are flown. It emits light.
  • the LED driving control unit 1210 performs the second LED group.
  • the driver 1222 is turned off and the third LED group driver 1223 starts to apply a third drive control signal (eg, 3V).
  • a predetermined constant current I1 for example, 110 mA
  • I1 flows through the path P3 so that the first LED group 201 and the second LED group 202 flow.
  • the third LED group 203 emits light.
  • the LED driving controller 130 performs a third operation.
  • the LED group driver 1223 is turned off and starts to apply a second drive control signal to the second LED group driver 1222.
  • the predetermined constant current I2 flows through the path P2, so that the first LED group 1301 to the first is driven.
  • the group of 2 LEDs 1302 emits light.
  • the LED driving control unit 1210 turns off the second LED group driving unit 1222 and the first LED.
  • the first driving control signal is applied to the group driver 1221.
  • a predetermined constant current I1 flows through the path P1 so that only the first LED group 1301 is emitted. Done.
  • the LED drive control unit 1210 determines that the non-light emitting period has entered at a time point at which the flowing current becomes less than or equal to the set current value (90% of I1) (about t7). Accordingly, the LED driving controller 1210 outputs a turn-on control signal to the switch unit 1430 to turn on the switch unit 1430, and simultaneously transmits the third driving control signal to the third LED group driver 1223. Begin to authorize.
  • a current path P4 is formed from the capacitor C1 to the first node 1304, and also from the first node 1304 to the second LED group 1302 and the third LED group 1303.
  • a current path P3 to the LED driving control unit 1210 is formed so that the second LED group 1302 and the third LED group 1303 emit light.
  • the present invention has been described with reference to an exemplary embodiment configured to determine whether the non-light emitting period is entered / departed by comparing the current flowing through the first LED group 1301 with a set current value.
  • the first LED group ( It may be configured to determine whether to enter / leave the non-light emitting section based on whether the current flowing through the 1301 is zero.
  • the present invention has been described with reference to an exemplary embodiment in which the constant current values flowing through the LED groups 201 to 204 change according to the voltage level of the rectified voltage Vrec.
  • the voltage level of the rectified voltage Vrec Regardless, the constant current flowing through the LED groups 201 to 204 may be constantly maintained.
  • the capacitor (C1) is charged from the time point t3 when the magnitude of the rectified voltage (Vrec) becomes the second forward voltage level (Vf2).
  • Vrec the second forward voltage level
  • the voltage difference is equal to the potential difference in the section where the rectified voltage Vrec is equal to or less than the second forward voltage level Vf2. This is because the charging current is not drawn in.
  • Vcap max the maximum voltage
  • the capacitor C1 starts to be discharged under the control of the LED driving controller 1210. During (t7 ⁇ t9), the voltage of capacitor C1 continuously drops.
  • the LED group drivers 1220 may be configured to simply perform a switching operation.
  • the LED driving controller 1210 is turned on and turned on of the LED group drivers 1220 and the switch unit 1430 according to the magnitude of the rectified voltage Vrec in a manner similar to the above-described embodiment.
  • -Off is controlled to form one of the current paths P1 to P4, thereby controlling the driving of the LED groups 1301 to 1303.
  • a constant current controller not shown between the current path and the ground, it can be configured to maintain the current flowing in the LED groups (1301 ⁇ 1303) to a predetermined value.
  • FIG. 5 is a flowchart illustrating a driving process of an LED driving apparatus according to an exemplary embodiment of the present invention.
  • the driving process of the LED light emitting module using the LED driving apparatus according to the present invention configured as described above will be described in detail.
  • the first LED group 1301, the second LED group 1302, and the third LED group 1303 are described.
  • a first LED group driver 1221, a second LED group driver 1222, and a third LED group driver 1223 controlling the driving of each of the LED groups.
  • the voltage level of the first driving voltage that is, the rectified voltage Vrec
  • the LED driving module 1200 determines the magnitude of the first driving voltage (S500). As described above, when the magnitude of the first driving voltage is greater than or equal to a voltage level capable of emitting at least one LED group among the plurality of LED groups 1301 to 1303 included in the LED light emitting module 1300 (that is, the first driving voltage). It is determined that the driving voltage ⁇ Vf1 and the LED driving module 1200 enters the light emitting period, and the first LED group 1301 to the third LED group 1303 according to the magnitude of the first driving voltage that changes with time. Sequential emission control of (S502). Since the sequential driving of the first LED group 1301 to the third LED group 1303 according to the magnitude of the first driving voltage is the same as described above, a detailed description thereof will be omitted.
  • the LED driving module 1200 determines that the LED driving module 1200 enters or is present in the non-light emitting section, and uses the second driving voltage to drive the LED group (s) S514. Proceed to step.
  • the second driving voltage providing module determines whether the first driving voltage rises above Vf2 (S504), and the first driving voltage is above Vf2.
  • the steps S504 and S506 are not actively controlled, but are naturally performed manually according to the design of the second driving voltage providing module 1400. That is, when the minimum voltage value of the second driving voltage providing module 1400 is designed to be Vf2, the charging current is drawn into the second driving voltage providing module 1400 due to the potential difference as the first driving voltage rises to Vf2 or more. The second driving voltage providing module 1400 is charged. Therefore, it will be apparent to those skilled in the art that the time point at which charging occurs may vary depending on the design of the second driving voltage providing module 1400.
  • steps S502, S504, and S506 are performed independently by the LED driving module 1200 and the second driving voltage providing module 1400, respectively.
  • the LED driving module 1200 controls the sequential driving of the first LED group 1301 to the third LED group 1303 using the first driving voltage in the light emitting period, while the first driving voltage falls below Vf1. It is determined whether or not (S508).
  • the LED driving module 1200 determines to enter a non-light emitting period, and the second driving voltage is applied to the LED light emitting module 1300 from the second driving voltage providing module 1400.
  • the second driving voltage providing module 1400 is controlled to enter a discharge mode (S510). As described above, the entry into the discharge mode of the second driving voltage providing module 1400 is performed by turning on a switching element located between the second driving voltage providing module 1400 and the LED light emitting module 1300. Can be.
  • the second driving voltage providing module 1400 Under the control of the LED driving module 1200, the second driving voltage providing module 1400 enters a discharge mode, whereby the second driving voltage output from the second driving voltage providing module 1400 is the second LED group. 1302 and the third LED group 1303 (S512). At the same time, the LED driving module 1200 forms a current path leading to the second driving voltage providing module 1400, the second LED group 1302, the third LED group 1303, and the LED driving module 1200. The second LED group 1302 and the third LED group 1303 are controlled to emit light by using the second driving voltage provided from the second driving voltage providing module 1400 (S514).
  • the LED driving module 1200 controls the light emission of the second LED group 1302 and the third LED group 1303 using the second driving voltage provided from the second driving voltage providing module 1400, It is determined whether the first driving voltage rises above Vf1 (S516).
  • the LED driving module 1200 determines that the first driving voltage is separated from the non-light emitting section and enters the light emitting section, and controls the second driving voltage providing module 1400 to enter the charging mode. The process then returns to step S502 (S518).
  • the entry of the second driving voltage providing module 1400 into the charging mode is performed by turning off the switching element located between the second driving voltage providing module 1400 and the LED light emitting module 1300. Can be.
  • the second driving voltage providing module 1400 enters the charging mode, and ends the provision of the second driving voltage and returns to step S504 (S520).

Abstract

본 발명은 LED 연속구동을 위한 LED 구동장치 및 구동방법에 관한 것이다. 본 발명에 따르면 에너지 충방전이 가능한 소자 및/또는 회로를 이용하여 LED 조명의 광출력을 보상할 수 있는 LED 연속구동을 위한 LED 구동장치 및 구동방법이 제안된다.

Description

LED 연속구동을 위한 LED 구동장치 및 구동방법
LED 연속구동을 위한 LED 구동장치 및 구동방법에 관한 것으로서, 보다 구체적으로 에너지 충방전이 가능한 소자 및/또는 회로를 이용하여 LED 조명의 광출력을 보상할 수 있는 LED 연속구동을 위한 LED 구동장치 및 구동방법에 관한 것이다.
LED 구동은 직류구동 방식이 일반적이다. 직류구동 방식의 경우 SMPS 등의 AC-DC 컨버터가 필수적으로 요구되며, 이러한 전원 컨버터는 조명기구의 제조단가를 상승시키고, 조명기구의 소형화를 어렵게 하며, 조명기구의 에너지 효율을 떨어뜨리고, 짧은 수명으로 인해 조명기구의 수명을 단축시킨다는 문제점이 있다.
이러한 직류구동 방식의 문제점을 해결하기 위하여, LED의 교류구동 방식이 제안되었다(한국 특허공개공보 제10-2012-0032509호 등). 그러나 이러한 기술에 따른 회로의 경우 입력전압과 LED에서 출력되는 전류의 불일치로 인하여 역률이 저하되는 문제가 있을 뿐 아니라, LED의 비발광 구간이 길어 사용자가 조명의 깜빡거림을 인지하게되는 플리커 현상이 발생한다는 문제점이 있다.
전술한 바와 같은 LED 교류구동 방식의 문제점을 해결하기 위하여, 교류 LED의 순차구동 방식이 제안되었다(한국 특허공개공보 제10-2012-0041093호 등). 이러한 교류 LED의 순차구동 방식에 따르면, 입력전압이 시간에 따라 증가하는 상황에서, Vf1에서 제 1 LED가 먼저 발광을 시작하고, Vf1보다 높은 전압인 Vf2에서 제 2 LED가 제 1 LED와 직렬연결되어 제 2 LED가 발광을 시작하고, Vf2보다 높은 전압인 Vf3에서 제 3 LED가 제 2 LED 및 제 1 LED와 직렬연결되어 제 3 LED가 발광을 시작하게 된다. 또한, 입력전압이 시간에 따라 감소하는 상황에서, Vf3에서 제 3 LED가 먼저 발광을 중지하고, Vf2에서 제 2 LED가 발광을 중지하며, Vf1에서 제 1 LED가 마지막으로 발광을 중지함으로써, LED 구동전류가 입력전압에 근사하도록 설계된다. 이러한 교류 LED 순차구동 방식에 따르는 경우, LED 구동전류가 교류 입력전압과 비슷한 형태로 수렴하기 때문에 역률이 개선되는 장점이 있으나, 여전히 입력전압이 Vf1에 미치지 못하는 비발광구간에서의 플리커 현상이 발생되며, LED 발광모듈별 발광시간이 상이하여 조명장치의 광특성이 균일하지 못하다는 문제점이 있다.
한편, 전술한 바와 같은 교류 LED 순차구동 방식의 문제점을 해결하기 위하여, 평활 캐패시터, 역률 보상회로 등을 이용하여 비발광구간을 제거하기 위한 다양한 기술이 제안되었다(한국 특허공개공보 제10-2010-0107196호). 그러나 이러한 기술에 따르는 경우, 평활 캐패시터가 충전을 시작하는 시점에서 전류가 급격히 증가하는 소자특성으로 인해 전체 고조파 왜곡률(Total Harmonic Distortion, THD)이 오히려 악화되는 문제점이 있다. 또한, 비발광구간에서 모든 LED를 구동하기 위해서 평활 캐패시터는 적어도 Vf3 이상의 전압을 유지해야 하기 때문에 높은 정전용량이 요구된다는 문제점이 있다. 또한, 이로 인하여, 평활 캐패시터의 가격이 증가하고, LED 조명기구의 소형화가 어려워진다는 문제점이 있다.
[선행기술문헌]
[특허문헌]
(특허문헌 1) 한국 특허공개공보 제10-2012-0032509호
(특허문헌 2) 한국 특허공개공보 제10-2012-0041093호
(특허문헌 3) 한국 특허공개공보 제10-2010-0107196호
본 발명은 전술한 바와 같은 종래기술의 문제점을 해결하기 위한 것이다.
본 발명은 비발광구간을 제거하여 플리커 현상을 효과적으로 제거할 수 있는 LED 구동장치 및 구동방법을 제공하는 것을 일 목적으로 한다.
또한, 본 발명은 제 2 구동전압 제공을 위한 에너지 충방전 소자(또는 회로)가 LED 그룹 전체와 연결되지 않고 직렬연결된 LED 그룹의 중간 노드와 연결됨으로써, 요구되는 에너지 충방전 소자 또는 회로의 에너지 저장용량을 낮출 수 있고, 제조비용을 절감하며, LED 조명기구를 소형화할 수 있는 LED 구동장치 및 구동방법을 제공하는 것을 다른 일 목적으로 한다.
또한, 본 발명은 제 2 구동전압 제공을 위한 에너지 충방전 소자(또는 회로)가 LED 그룹 전체와 연결되지 않고 직렬연결된 LED 그룹의 중간 노드와 연결됨으로써, 이로 인해 LED 그룹들 전체와 평활 캐패시터가 연결되는 종래기술 비해 상대적으로 긴 구간에서 에너지 충방전 소자(또는 회로)가 충전될 수 있는 LED 구동장치 및 구동방법을 제공하는 것을 또 다른 일 목적으로 한다.
마지막으로, 본 발명은 비발광구간에서 발광구간이 상대적으로 긴 전단의 LED 그룹을 OFF하고, 발광구간이 상대적으로 짧은 후단의 LED 그룹을 선택적으로 구동함으로써 복수의 LED 그룹 간 발광시간의 균일성을 제고함으로써 LED 그룹의 부분적인 열화를 방지하는 것을 다른 목적으로 한다.
상기한 바와 같은 본 발명의 목적을 달성하고, 후술하는 본 발명의 특유의 효과를 달성하기 위한, 본 발명의 특징적인 구성은 하기와 같다.
본 발명의 일 측면에 따르면, 시간에 따라 전압값이 변화하고 최소 전압값이 적어도 Vf1 이하이며, 최대 전압값이 적어도 Vfn 이상인 제 1 구동전압을 제공하는 LED 구동모듈; 및 제 1 LED 그룹, 제 2 LED 그룹 내지 제 n LED 그룹을 포함하여 구성되고, 상기 LED 구동모듈로부터 상기 제 1 구동전압을 제공받는 LED 발광모듈(n은 2 이상의 정수);을 포함하는 LED 구동장치에 있어서, 상기 LED 구동모듈은, 상기 제 1 구동전압이 상기 Vf1 이상에서 상기 제 1 LED 그룹이 발광하도록 상기 LED 발광모듈을 구동하고, 상기 제 1 구동전압이 상기 Vf2 이상에서 상기 제 1 LED 그룹 및 상기 제 2 LED 그룹이 직렬연결되어 발광하도록 상기 LED 발광모듈을 구동하며, 상기 제 1 구동전압이 상기 Vfn 이상에서 상기 제 1 LED 그룹 내지 상기 제 n LED 그룹이 직렬연결되어 모두 발광하도록 상기 LED 발광모듈을 구동하고(Vf1<Vf2<Vfn), 상기 LED 구동장치는, 상기 제 1 구동전압의 일부를 저장하고, 상기 제 1 구동전압이 적어도 상기 Vf1 이하인 경우 상기 LED 그룹들 중 적어도 상기 제 1 LED 그룹을 제외한 일부의 상기 LED 그룹들에 선택적으로 제 2 구동전압을 제공하는 제 2 구동전압 제공모듈;을 포함하는 LED 구동장치가 제공된다.
보다 바람직하게, 상기 제 1 구동전압은, 전파정류된 교류전압(alternating voltage)이고, 상기 LED 발광모듈은, 제 k LED 그룹의 캐소드 단과 제 k+1 LED 그룹의 애노드 단 사이의 제 k 노드를 포함하고(1≤k≤n-1), 상기 제 2 구동전압 제공모듈은, 상기 제 k 노드에 연결되는 에너지 충방전부를 포함하여 구성되어, 상기 제 1 구동전압이 Vfk 이하인 경우 상기 LED 그룹들 중 상기 제 1 LED 그룹 내지 상기 제 k LED 그룹을 제외한 상기 제 k+1 LED 그룹 내지 상기 제 n LED 그룹에 선택적으로 상기 제 2 구동전압을 제공하도록 구성될 수 있다.
보다 바람직하게, LED 발광모듈은, 상기 제 k 노드와 상기 제 k LED 그룹의 캐소드 사이에 상기 제 2 구동전압에 의한 전류가 상기 제 k LED 그룹으로 입력되는 것을 차단하는 전류 차단부;를 더 포함하도록 구성될 수 있다.
보다 바람직하게,상기 제 2 구동전압 제공모듈은, 상기 LED 발광모듈의 제 1 노드에 연결되어 상기 제 1 구동전압이 적어도 상기 Vf1 이하인 경우 상기 LED 그룹들 중 상기 제 1 LED 그룹을 제외한 상기 제 2 LED 그룹 내지 상기 제 n LED 그룹에 선택적으로 상기 제 2 구동전압을 제공하도록 구성될 수 있다.
보다 바람직하게, 상기 제 2 구동전압 제공모듈은, 상기 제 1 구동전압의 일부를 저장하는 경우 상기 제 2 구동전압 제공모듈에 입력되는 전류를 일정하게 제한하는 입력 전류 제한부;를 더 포함하도록 구성될 수 있다.
보다 바람직하게, 상기 제 2 구동전압 제공모듈은, 상기 에너지 충방전부와 상기 제 k 노드 사이의 전기적 연결을 제어하는 스위치부;를 더 포함하고, 상기 에너지 충방전부는, 상기 스위치부가 오프-상태인 경우 상기 제 1 구동전압에 의해 충전되는 충전모드에 진입하고, 상기 스위치부가 온-상태인 경우 방전되어 상기 제 2 구동전압을 상기 LED 발광모듈에 제공하는 방전모드에 진입하도록 구성될 수 있다.
보다 바람직하게, 상기 스위치부는 상기 LED 발광모듈을 통해 흐르는 전류가 없는 경우 상기 온-상태가 되고, 상기 LED 발광모듈을 통해 흐르는 전류가 설정 전류값에 도달하는 경우 상기 오프-상태가 되도록 구성될 수 있다.
보다 바람직하게, 상기 스위치부는, 상기 제 2 구동전압이 제공되는 않는 상기 제 1 LED 그룹 내지 상기 제 k LED 그룹 중 어느 하나를 통해 흐르는 전류가 상기 설정 전류값에 도달하는 경우 상기 오프-상태가 되도록 구성될 수 있다.
보다 바람직하게, 상기 스위치부는, 상기 제 1 구동전압이 상기 Vfk 이하로 감소하는 경우 상기 온-상태가 되고, 상기 제 1 구동전압이 상기 Vfk 이상으로 증가하는 경우 상기 오프-상태가 되도록 구성될 수 있다.
본 발명의 다른 일 측면에 따르면, 시간에 따라 전압값이 변화하는 제 1 구동전압을 이용하여, 제 1 LED 그룹, 제 2 LED 그룹 내지 제 n LED 그룹을 포함하는 LED 발광모듈을 순차구동하는 LED 구동장치의 구동방법에 있어서, (a) 상기 제 1 구동전압이 상기 Vf1 이상에서 상기 제 1 LED 그룹이 발광하도록 상기 LED 발광모듈을 구동하고, 상기 제 1 구동전압이 상기 Vf2 이상에서 상기 제 1 LED 그룹 및 상기 제 2 LED 그룹이 직렬연결되어 발광하도록 상기 LED 발광모듈을 구동하며, 상기 제 1 구동전압이 상기 Vfn 이상에서 상기 제 1 LED 그룹 내지 상기 제 n LED 그룹이 직렬연결되어 모두 발광하도록 상기 LED 발광모듈을 구동하는 단계(Vf1<Vf2<Vfn); (b) 상기 제 1 구동전압이 상기 Vf1 이상인 구간에서, 상기 제 1 구동전압의 일부를 제 2 구동전압 공급모듈에 저장하는 단계; 및 (c) 상기 제 1 구동전압이 적어도 상기 Vf1 이하인 경우, 상기 제 2 구동전압 제공모듈로부터 출력되는 제 2 구동전압을 상기 LED 그룹들 중 적어도 상기 제 1 LED 그룹을 제외한 일부의 상기 LED 그룹들에 선택적으로 제공하는 단계;를 포함하는 것을 특징으로 하는 LED 구동장치 구동방법이 제공된다.
보다 바람직하게, 상기 제 1 구동전압은, 전파정류된 교류전압(alternating voltage)이고, 상기 LED 발광모듈은, 제 k LED 그룹의 캐소드 단과 제 k+1 LED 그룹의 애노드 단 사이의 제 k 노드를 포함하고(1≤k≤n-1), 상기 제 2 구동전압 제공모듈은, 상기 제 k 노드에 연결되는 에너지 충방전부를 포함하여 구성되고, 상기 (c) 단계는, 상기 제 1 구동전압이 Vfk 이하인 경우, 상기 LED 그룹들 중 상기 제 1 LED 그룹 내지 상기 제 k LED 그룹을 제외한 상기 제 k+1 LED 그룹 내지 상기 제 n LED 그룹에 선택적으로 상기 제 2 구동전압을 제공하도록 구성될 수 있다.
보다 바람직하게, 상기 (c) 단계는, 상기 제 k 노드와 상기 제 k LED 그룹의 캐소드 사이에 상기 제 2 구동전압에 의한 전류가 상기 제 k LED 그룹으로 입력되는 것을 차단하도록 구성될 수 있다.
보다 바람직하게, 상기 제 2 구동전압 제공모듈은 상기 LED 발광모듈의 제 1 노드에 연결되며, 상기 (c) 단계는, 상기 제 1 구동전압이 적어도 상기 Vf1 이하인 경우 상기 LED 그룹들 중 상기 제 1 LED 그룹을 제외한 상기 제 2 LED 그룹 내지 상기 제 n LED 그룹에 선택적으로 상기 제 2 구동전압을 제공하도록 구성될 수 있다.
보다 바람직하게, 상기 (b) 단계는, 상기 제 1 구동전압의 일부를 제 2 구동전압 제공모듈에 저장하는 경우 상기 제 2 구동전압 제공모듈에 입력되는 전류를 일정하게 제한하도록 구성될 수 있다.
보다 바람직하게, 상기 제 2 구동전압 제공모듈은, 에너지 충방전부와 상기 제 k 노드 사이의 전기적 연결을 제어하는 스위치부;를 더 포함하고, 상기 (b) 단계는 상기 스위치부를 오프-상태로 전환하여 상기 에너지 충방전부에 상기 제 1 구동전압을 충전하고, 상기 (c) 단계는 상기 스위치부를 온-상태로 전환하여 상기 에너지 충방전부로부터 방전되는 상기 제 2 구동전압을 상기 LED 발광모듈에 제공하도록 구성될 수 있다.
보다 바람직하게, 상기 (b) 단계는 상기 LED 발광모듈을 통해 흐르는 전류를 검출하고, 검출된 전류가 설정 전류값에 도달하는 경우 상기 스위치부를 오프-상태로 전환하고, 상기 (c) 단계는 상기 LED 발광모듈을 통해 흐르는 전류를 검출하고, 상기 LED 발광모듈을 통해 흐르는 전류가 없는 경우 상기 스위치부를 온-상태로 전환하도록 구성될 수 있다.
보다 바람직하게, 상기 (b) 단계는, 상기 제 2 구동전압이 제공되는 않는 상기 제 1 LED 그룹 내지 상기 제 k LED 그룹 중 어느 하나를 통해 흐르는 전류를 검출하고, 검출된 전류가 상기 설정 전류값에 도달하는 경우 상기 스위치부를 상기 오프-상태로 전환하도록 구성될 수 있다.
보다 바람직하게, 상기 (b) 단계는 상기 제 1 구동전압이 상기 Vfk 이상으로 증가하는 경우 상기 스위치부를 오프-상태로 전환하고, 상기 (c) 단계는 상기 제 1 구동전압이 상기 Vfk 이하로 감소하는 경우 상기 스위치부를 온-상태로 전환하도록 구성될 수 있다.
본 발명의 바람직한 일 실시예에 따르면, 비발광구간을 제거하여 플리커 현상을 제거할 수 있다는 효과를 기대할 수 있다.
또한, 본 발명에 따르면, 제 2 구동전압 제공을 위한 에너지 충방전 소자(또는 회로)가 LED 그룹 전체와 연결되지 않고 직렬연결된 LED 그룹의 중간 노드와 연결됨으로써, 비발광구간에서 에너지 충방전 소자(또는 회로)는 Vfn이 아닌 그보다 크기가 작은 'Vfn-Vfk'에 해당하는 전압 이상을 유지하기 때문에, 상대적으로 낮은 에너지 저장용량이 요구되며, 이로 인해 에너지 충방전 소자(또는 회로)로 인한 제조가격 증가요인을 저감하고, LED 조명기구의 소형화가 가능하게 된다는 효과를 기대할 수 있다.
또한, 본 발명에 따르면, LED 그룹들 전체와 평활 캐패시터가 연결되는 종래기술의 경우 상대적으로 높은 전압값인 Vfn(최후의 LED 그룹이 발광하는 전압) 이상인 상대적으로 짧은 구간에서만 충전이 가능한 것에 비해, LED 그룹들의 중간노드와 에너지 충방전 소자(또는 회로)가 연결되는 본 발명의 경우 상대적으로 낮은 전압값인 'Vfn-Vfk' 이상인 상대적으로 긴 구간에서 에너지 충방전 소자(또는 회로)의 충전이 가능하여 에너지 충방전 소자(또는 회로)가 보다 많은 전하를 충전할 수 있다는 효과를 기대할 수 있다.
도 1은 본 발명의 바람직한 일 실시예에 따르는 LED 구동장치의 개략적인 구성 블록도.
도 2는 본 발명의 바람직한 일 실시예에 따르는 LED 구동장치의 상세 구성 블록도.
도 3은 본 발명의 바람직한 일 실시예에 따르는 LED 구동장치의 회로도.
도 4는 본 발명의 바람직한 일 실시예에 따르는 LED 구동장치 내의 정류전압, LED 구동전류, 캐패시터 전압, 발광모듈의 광출력 파형을 도시한 파형도.
도 5는 본 발명의 바람직한 일 실시예에 따르는 LED 구동장치의 구동과정을 도시한 순서도.
후술하는 본 발명에 대한 상세한 설명은, 본 발명이 실시될 수 있는 특정 실시예를 예시로서 도시하는 첨부 도면을 참조한다. 이들 실시예는 당업자가 본 발명을 실시할 수 있기에 충분하도록 상세히 설명된다. 본 발명의 다양한 실시예는 서로 다르지만 상호 배타적일 필요는 없음이 이해되어야 한다. 예를 들어, 여기에 기재되어 있는 특정 형상, 구조 및 특성은 일 실시예에 관련하여 본 발명의 정신 및 범위를 벗어나지 않으면서 다른 실시예로 구현될 수 있다. 또한, 각각의 개시된 실시예 내의 개별 구성요소의 위치 또는 배치는 본 발명의 정신 및 범위를 벗어나지 않으면서 변경될 수 있음이 이해되어야 한다. 따라서, 후술하는 상세한 설명은 한정적인 의미로서 취하려는 것이 아니며, 본 발명의 범위는 적절하게 설명된다면 그 청구항들이 주장하는 것과 균등한 모든 범위와 더불어 첨부된 청구항에 의해서만 한정된다. 도면에서 유사한 참조부호는 여러 측면에 걸쳐서 동일하거나 유사한 기능을 지칭한다.
이하, 본 발명이 속하는 기술분야에서 통상의 지식을 가진 자가 본 발명을 용이하게 실시할 수 있도록 하기 위하여, 본 발명의 바람직한 실시예들에 관하여 첨부된 도면을 참조하여 상세히 설명하기로 한다.
[본 발명의 바람직한 실시예]
본 발명의 실시예에서, 용어 'LED 그룹'이란 복수의 LED들(또는 복수의 발광셀들)이 직렬/병렬/직병렬로 연결되어, LED 구동모듈의 제어에 따라 하나의 단위로서 동작이 제어되는(즉, 같이 점등/소등되는) LED들의 집합을 의미한다.
또한, 용어 '제 1 순방향 전압 레벨(Vf1)'은 제 1 LED 그룹을 구동할 수 있는 임계 전압레벨을 의미하며, 용어 '제 2 순방향 전압 레벨(Vf2)'은 직렬로 연결된 제 1 LED 그룹 및 제 2 LED 그룹을 구동할 수 있는 임계 전압레벨을 의미하고, 용어 '제 3 순방향 전압 레벨(Vf3)'은 직렬로 연결된 제 1 내지 제 3 LED 그룹들을 구동할 수 있는 임계 전압레벨을 의미한다. 즉, '제 n 순방향 전압 레벨(Vfn)'은 직렬로 연결된 제 1 내지 제 n LED 그룹들을 구동할 수 있는 임계 전압레벨을 의미한다.
또한, 용어 '교류 LED 구동모듈'란 교류전압을 입력받아 LED를 구동 및 제어하는 모듈을 의미하며, 본 명세서 내에서 정류전압을 이용해 LED의 구동을 제어하는 실시예를 기준으로 설명하고 있으나 이에 한정되는 것은 아니며, 포괄적이고 광의적으로 해석되어야 한다.
또한, 용어 '순차구동 방식'이란 시간에 따라 크기가 변화하는 입력전압을 인가받아 LED를 구동하는 LED 구동모듈에 있어, 인가되는 입력전압의 증가에 따라 복수의 LED 그룹들을 순차적으로 발광시키고, 인가되는 입력전압의 감소에 따라 복수의 LED 그룹들을 순차적으로 소등시키는 구동방식을 의미한다.
또한, 용어 '제 1 구동전압'이란 입력전압 자체 또는 입력전압이 일정하게 처리되어(예를 들어, 정류회로 등의 과정을 통한 처리) LED 그룹들에 1차적으로 공급되는 구동전압을 의미한다.
또한, 용어 '제 2 구동전압'이란 입력전압이 에너지 저장 소자에 저장된 후, 에너지 저장 소자로부터 LED 그룹들에 2차적으로 공급되는 구동전압을 의미한다. 이러한 제 2 구동전압은, 예시적으로, 입력전압이 캐패시터에 저장된 후, 충전된 캐패시터로부터 LED 그룹들에 공급되는 구동전압일 수 있다.
또한, 용어 '발광구간'이란 순차구동 방식에 있어, 입력전압(제 1 구동전압)에 의해 최초의 LED 그룹이 발광하는 구간으로서, 입력전압이 Vf1 이상인 구간을 의미한다.
또한, 용어 '비발광구간'이란 순차구동 방식에 있어, 입력전압(제 1 구동전압)이 LED 그룹들 중 어떠한 그룹도 발광시키지 못하는 구간으로서, 입력전압이 Vf1 미만인 구간을 의미한다.
또한, 본 명세서 내에서 임의의 특정 전압, 특정 시점, 특정 온도 등을 나타내기 위하여 사용되는 V1, V2, V3,..., t1, t2,..., T1, T2, T3, 등의 용어는 절대적인 값을 나타내기 위하여 사용되는 것이 아니라 서로를 구분하기 위하여 사용된다.
LED 구동장치의 개괄
도 1은 본 발명의 바람직한 일 실시예에 따르는 LED 구동장치의 개략적인 구성 블록도이다. 이하에서, 도 1을 참조하여 본 발명에 따른 LED 구동장치(1000)의 구성과 기능에 대하여 개괄적으로 살펴보도록 한다.
먼저, 본 발명에 따른 LED 구동장치(1000)는 교류 전압원으로부터 교류전압(Vac)을 입력받고, 입력된 교류전압을 정류하여 정류전압(Vrec)을 생성한다. 또한, LED 구동장치(1000)는 생성된 정류전압(Vrec)을 이용하여 LED 발광모듈(1300)로 제 1 구동전압을 제공함으로써 LED 발광모듈(1300)의 구동을 제어하도록 구성된다. 예시적인 목적으로, 그리고, 명료한 이해를 위하여, 이하에서, 본 발명에 따른 LED 구동장치(1000)가 입력되는 교류전압(Vac)을 정류한 후, 생성된 정류전압을 이용하여 LED 발광모듈(1300)의 구동을 제어하는 실시예를 기준으로 설명한다. 따라서, 이러한 실시예에 있어, 제 1 구동전압은 정류전압(Vrec)이다. 그러나, 본 발명에 따른 LED 구동장치(1000)가 정류전압(Vrec)을 이용하는 것에 한정되는 것은 아니며, 오히려, 순차구동방식이 채택될 수 있는, 즉, 입력전압의 크기가 시간에 따라 변화하는 다양한 경우에 있어 본 발명에 따른 LED 구동장치(1000)가 적용될 수 있음에 유의하여야 한다. 예를 들어, 본 발명에 따른 LED 구동장치(1000)는 교류전압(Vac)을 직접적으로 인가받아 순차구동될 수 있는 교류 LED(예시적으로, LED 그룹들이 서로 역병렬로 배치된 LED)의 구동에 이용될 수도 있다.
또한, 본 발명에 따른 LED 구동장치(1000)는 전술한 바와 같이 발광구간 동안 제 1 구동전압의 일부를 저장한 후, 전술한 바와 같은 비발광구간 동안 저장된 에너지를 제 2 구동전압으로서 LED 발광모듈(1300)에 공급하는 기능을 함께 수행하도록 구성된다. 이러한 구성으로 인하여, 본 발명에 따른 LED 구동장치(1000)는 LED 발광모듈(1300)의 비발광구간을 없앰으로써 플리커 현상을 개선할 수 있다.
전술한 바와 같은 기능을 수행하기 위하여, 본 발명에 따른 LED 구동장치(1000)는, 도 1에 도시된 바와 같이, 정류모듈(1100), LED 구동모듈(1200), 제 2 구동전압 제공모듈(1400), LED 발광모듈(1300)을 포함할 수 있다.
먼저, LED 발광모듈(1300)은 복수의 LED 그룹들로 구성될 수 있으며, LED 발광모듈(1300)에 포함된 복수의 LED 그룹들은 LED 구동모듈(1200)의 제어에 따라 순차적으로 발광되고, 순차적으로 소등된다. 도 1 내지 도 3에는 제 1 LED 그룹(1301), 제 2 LED 그룹(1302) 및 제 3 LED 그룹(1303)을 포함하고 있는 LED 발광모듈(1300)이 개시되어 있으나, 필요에 따라 LED 발광모듈(1300)에 포함되는 LED 그룹의 수가 다양하게 변경될 수 있음은 당업자에게 자명할 것이다.
한편, 실시예를 구성하기에 따라, 제 1 LED 그룹(1301), 제 2 LED 그룹(1302) 및 제 3 LED 그룹(1303) 각각의 서로 상이한 순방향 전압 레벨을 가질 수도 있다. 예를 들어, 제 1 LED 그룹(1301), 제 2 LED 그룹(1302) 및 제 3 LED 그룹(1303)이 각각 상이한 수의 LED 소자를 포함하여 구성되는 경우, 제 1 LED 그룹(1301), 제 2 LED 그룹(1302) 및 제 3 LED 그룹(1303)은 서로 다른 순방향 전압 레벨을 가지게 될 것이다.
본 발명에 따른 정류모듈(1100)은 외부 전원으로부터 입력되는 교류전압(Vac)을 정류하여 정류전압(Vrec)을 생성 및 출력하도록 구성된다. 이러한 정류모듈(1100)로서 전파 정류회로, 반파 정류회로 등 공지된 다양한 정류회로 중 하나가 이용될 수 있다. 정류모듈(1100)로부터 출력되는 정류전압(Vrec)은 LED 발광모듈(1300), LED 구동모듈(1200) 및 제 2 구동전압 제공모듈(1400)로 출력된다.
본 발명에 따른 LED 구동모듈(1200)은 입력되는 정류전압의 크기를 판단하고, 판단된 정류전압의 크기에 따라 LED 발광모듈(1300)(보다 구체적으로는 LED 발광모듈(1300)에 포함되는 복수의 LED 그룹들(1301~1303) 각각)에 제공될 LED 구동신호의 크기, LED 구동신호의 제공시점 및 차단시점을 결정한다. 또한, LED 구동모듈(1200)은 결정된 LED 구동신호의 제공시점에 하나 또는 복수의 LED 그룹(들)(1301~1303 중 하나 이상)로 결정된 크기를 갖는 LED 구동신호를 제공하며, 결정된 LED 구동신호의 차단시점에 하나 또는 복수의 LED 그룹(들)(1301~1303 중 하나 이상)으로의 LED 구동신호의 제공을 중지함으로써, LED 발광모듈(1300)의 구동을 제어하도록 구성된다. 이러한 본 발명에 따른 LED 구동모듈(1200)의 상세 구성과 기능에 대해서는 도 2 및 도 3을 참조하여 후술하도록 한다.
또한, 본 발명에 따른 LED 구동모듈(1200)은 제 2 구동전압 제공모듈(1400)의 동작을 제어하는 기능을 더 수행할 수 있다. 즉, 본 발명에 따른 LED 구동모듈(1200)은 정류전압(Vrec)의 전압레벨 또는 LED 그룹(1301~1303 중 어느 하나)에 흐르는 전류를 모니터링하여 비발광구간을 판단하고, 비발광구간이 시작되는 것으로 판단되는 경우 제 2 구동전압 제공모듈(1400)을 제어하여 제 2 구동전압이 LED 발광모듈(1300)로 공급될 수 있도록 하며, 또한, 비발광구간이 종료되는 것으로 판단되는 경우 제 2 구동전압 제공모듈(1400)을 제어하여 제 2 구동전압의 공급을 중단하도록 구성될 수 있다. 이러한 LED 구동모듈(1200)의 제 2 구동전압 제공모듈(1400) 동작제어 기능의 상세한 내용에 대해서는 도 2 및 도 3을 참조하여 후술하도록 한다.
본 발명에 따른 제 2 구동전압 제공모듈(1400)은 정류모듈(1100)과 LED 발광모듈(1300) 사이에 위치되어, 정류모듈(1100)로부터 정류전압(즉, 제 1 구동전압)을 입력받아 에너지를 저장하며, 미리 설정된 조건을 충족하는 경우 또는 LED 구동모듈(1200)의 제어에 따라 저장된 에너지를 제 2 구동전압으로서 LED 발광모듈(1300)에 제공하는 기능을 수행하도록 구성된다. 이러한 본 발명에 따른 제 2 구동전압 제공모듈(1400)의 상세 구성과 기능에 대해서는 도 2 및 도 3을 참조하여 후술하도록 한다.
LED 구동모듈의 구성과 기능
도 2는 본 발명의 바람직한 일 실시예에 따르는 LED 구동장치의 상세 구성 블록도이고, 도 3은 본 발명의 바람직한 일 실시예에 따르는 LED 구동장치의 회로도이다. 이하에서, 도 2 및 도 3을 참조하여, 본 발명에 따른 LED 구동장치(1000)의 상세 구성과 기능에 대하여 설명하도록 한다.
먼저, 도 2 및 도 3에는 도 1의 정류모듈(1100)이 도시되어 있지 않다. 본 발명의 주요한 기술적 특징은, 제 2 구동전압 제공모듈(1400) 및 제 2 구동전압 제공모듈(1400)의 연결구조에 있다. 따라서, 도 1의 정류모듈(1100)은 본 발명의 필수적인 구성요소는 아니며, 또한, LED 발광모듈(1300)에 공급되는 구동전압(VLED)과 제 2 구동전압 제공모듈(1400)의 충전을 위하여 공급되는 충전전압(Vcharger)이 동일해야할 필요도 없다는 점에 주의해야 한다. 다만, 이하에서는, 설명의 편의 및 이해의 명료성을 위하여, 도 1을 참조하여, 정류모듈(1100)로부터 출력되는 정류전압(Vrec)이 제 1 구동전압으로서 LED 발광모듈(1300), LED 구동모듈(1200) 및 제 2 구동전압 제공모듈(1400)에 제공되도록 구성될 실시예를 기준으로 본 발명에 따른 LED 구동장치(1000)에 대하여 설명하도록 한다.
LED 구동제어 기능
도 2 및 도 3에 도시된 바와 같이, 본 발명에 따른 LED 구동모듈(1200)은 LED 그룹들(1301~1303)의 구동 및 제어를 위하여, 복수의 LED 그룹 구동부들(1220) 및 LED 구동 제어부(1210)를 포함할 수 있다.
먼저, LED 구동 제어부(1210)는 정류모듈(1100)로부터 입력되는 정류전압의 크기를 판단하고, 정류전압의 크기에 따라 LED 그룹들(1301~1303) 각각에 제공될 LED 구동신호의 크기, LED 구동신호의 제공시점 및 차단시점을 결정하도록 구성된다. 또한, LED 구동 제어부(1210)는 결정된 LED 그룹별 LED 구동신호의 제공시점에 LED 그룹 구동부들(1220)을 제어하여 해당 LED 그룹(들)으로 LED 구동신호를 제공함으로써 해당 LED 그룹을 점등시키고, 결정된 LED 그룹별 LED 구동신호의 차단시점에 LED 그룹 구동부들(1220)을 제어하여 해당 LED 그룹(들)으로의 LED 구동신호의 제공을 차단함으로써 해당 LED 그룹을 소등하도록 구성된다. 또한, 본 발명에 따른 LED 구동 제어부(1210)는 순차구동기능만을 수행하는 종래기술에 따른 LED 구동 제어부(1210)와 달리, 제 2 구동전압 제공모듈(1400)과 연동하여 비발광구간(또는 미리 설정된 구간)에서도 적절한 LED 그룹(들)으로 LED 구동신호를 제공함으로써 해당 LED 그룹의 점등상태를 유지하도록 구성된다. 이러한 기능에 대해서는 상세한 설명은 도 4를 참조하여 후술하도록 한다.
복수의 LED 그룹 구동부들(1220)은 복수의 LED 그룹들(1301~1303)에 1대1로 대응되며, LED 구동 제어부(1210)의 제어에 따라 복수의 LED 그룹들(1301~1303) 각각에 LED 구동신호를 제공하거나 또는 LED 구동신호의 제공을 차단하는 기능을 수행하게 된다. 이를 보다 상세하게 살펴보면, 도 2 및 도 3에 도시된 바와 같이, 제 1 LED 그룹 구동부(1221)는 제 1 LED 그룹(1301)에 연결되어 있으며, LED 구동 제어부(1210)의 제어에 따라 제 1 LED 그룹(1301)으로 LED 구동신호를 제공하거나 또는 차단하도록 구성된다. 유사하게, 제 2 LED 그룹 구동부(1222)는 제 2 LED 그룹(1302)에 연결되고, 제 3 LED 그룹 구동부(1223)는 제 3 LED 그룹(1303)에 연결되어, 대응하는 LED 그룹으로의 LED 구동신호 제공 및 차단 기능을 수행하도록 구성된다.
전술한 바와 같은 LED 그룹 구동부(1220)는 BJT(bipolar junction transistor), FET(field effect transistor) 등의 전자식 스위칭 소자를 이용하여 구현될 수 있으며, 그 종류에 제한을 받지 않는다. LED 그룹 구동부(1220)가 전자식 스위칭 소자를 이용하여 구현되는 경우, LED 구동 제어부(1210)는 펄스 형태의 제어신호를 이용하여 LED 그룹 구동부들(1220) 각각의 턴-온 및 턴-오프를 제어함으로써, 특정 LED 그룹으로의 LED 구동신호 제공 및 차단을 제어하게 된다. 도 3에는 이러한 본 발명에 따른 LED 그룹 구동부(1220)가 N채널 E-MOSFET(N-channel enhancement-mode MOSFET)으로 구현된 실시예가 도시되어 있다. 따라서, 도 3에 도시된 실시예에서, Vgs가 0인 경우 LED 그룹 구동부(1220)가 턴-오프된다.
발광구간에서의 LED 구동제어
먼저, 도 4에 도시된 바와 같이 정류전압(Vrec)은 시간의 경과에 따라 0 ~ Vrec max 사이에서 변화한다. 따라서, 본 발명에 따른 LED 구동 제어부(1210)는 정류전압(Vrec)의 크기를 판단하고, 입력되는 정류전압(Vrec)의 크기가 제 1 LED 그룹(1301)만을 구동할 수 있는 크기인 경우(즉, 정류전압(Vrec)의 전압레벨이 제 1 순방향 전압레벨에 속하는 경우(Vf1 ≤ Vrec < Vf2)), 3개의 LED 그룹들(1301~1303) 중 제 1 LED 그룹(1301)에만 LED 구동신호가 제공될 수 있도록 복수의 LED 그룹 구동부들(1220)을 제어한다. 유사하게, LED 구동 제어부(1210)는, 정류전압(Vrec)의 전압레벨이 제 2 순방향 전압레벨에 속하는 경우(Vf2 ≤ Vrec < Vf3) 제 1 LED 그룹(1301)과 제 2 LED 그룹(1302)이 직렬로 연결되고, 직렬로 연결된 제 1 LED 그룹(1301)과 제 2 LED 그룹(1302)에 LED 구동신호가 제공될 수 있도록 복수의 LED 그룹 구동부들(1220)을 제어한다. 또한, 정류전압(Vrec)의 전압레벨이 제 3 순방향 전압레벨에 속하는 경우(Vf3 ≤ Vrec < Vrec max), LED 구동 제어부(1210)는 제 1 LED 그룹(1301), 제 2 LED 그룹(1302) 및 제 3 LED 그룹(1303)이 직렬로 연결되고, 제 1 LED 그룹(1301), 제 2 LED 그룹(1302) 및 제 3 LED 그룹(1303) 모두에 LED 구동신호가 제공될 수 있도록 복수의 LED 그룹 구동부들(1220)을 제어한다.
비발광구간에서의 LED 구동제어
또한, 본 발명에 따른 LED 구동 제어부(1210)는 비발광구간 동안 제 2 구동전압 제공모듈(1400)로부터 제 2 구동전압이 LED 발광모듈(1300)에 공급되도록 하며, 비발광구간이 종료되는 경우 제 2 구동전압 제공모듈(1400)로부터의 제 2 구동전압 제공을 차단할 수 있도록 구성된다.
LED 구동 제어부(1210)는 크게 2가지 방식 중 하나의 방식을 이용하여 비발광구간 진입 여부(즉, 제 2 구동전압의 제공시점) 및 비발광구간 이탈 여부(즉, 제 2 구동전압의 차단시점)을 판단하도록 구성될 수 있다.
1) 제 1 구동전압의 전압레벨에 기초한 비발광구간의 판단 및 제어
먼저, 본 발명의 일 실시예에 따른 LED 구동 제어부(1210)는 정류전압(Vrec)의 전압레벨을 판단함으로써, 비발광구간의 진입 및 이탈 여부를 판단하도록 구성될 수 있다. 전술한 바와 같이, 본 명세서 내에서 '비발광구간'이란 LED 발광모듈(1300)에 포함된 복수의 LED 그룹들 중 어떠한 LED 그룹도 발광시키지 못하는 구간을 의미하므로, LED 구동 제어부(1210)는 정류전압(Vrec)의 전압레벨이 Vf1 이하로 떨어지는 시점을 비발광구간 진입시점으로 판단하고, 정류전압(Vrec)의 전압레벨이 Vf1 이상으로 상승하는 시점을 비발광구간 이탈시점으로 판단하도록 구성될 수 있다. 이러한 방식으로 실시예가 구현되는 경우, 본 발명에 따른 LED 구동 제어부(1210)는 정류전압(Vrec)의 전압레벨을 판단하고, 정류전압(Vrec)의 전압레벨이 시간에 따라 감소하다 Vf1에 다다르면 비발광구간에 진입하는 것으로 판단하여, 제 2 구동전압 제공모듈(1400)로부터 제 2 구동전압이 LED 발광모듈(1300)에 공급될 수 있도록 제어한다. 또한, 비발광구간 진입 후, 정류전압(Vrec)의 전압레벨이 시간에 따라 증가하다 Vf1에 다다르면 비발광구간에서 이탈하는 것으로 판단하여, 제 2 구동전압 제공모듈(1400)로부터의 제 2 구동전압 공급이 차단될 수 있도록 제어한다.
한편, 제 2 구동전압 제공모듈(1400)로부터 공급되는 제 2 구동전압을 공급받는 LED 그룹(들)은 제 2 구동전압 제공모듈(1400)이 연결되는 LED 발광모듈(1300) 내의 노드에 따라 결정된다. 본 발명에 있어 '노드'란, 특정 LED 그룹(예를 들어, 제 k LED 그룹)의 캐소드 단과 특정 LED 그룹의 다음에 배치되는 다른 특정 LED 그룹(예를 들어, 제 k+1 LED 그룹)의 애노드 단을 연결하는 도선의 일 지점으로서, 제 2 구동전압 제공모듈(1400)이 연결될 수 있는 지점을 의미한다. 따라서, 제 1 LED 그룹(1301)과 제 2 LED 그룹(1302) 사이에는 제 1 노드가 존재하며, 제 2 LED 그룹(1302)과 제 3 LED 그룹(1303) 사이에는 제 2 노드가 존재한다. 유사한 방식으로, 제 k LED 그룹과 제 k+1 LED 그룹 사이에는 제 k 노드가 존재한다(1≤k≤n-1). 제 1 내지 제 n LED 그룹을 포함하고, 제 2 구동전압 제공모듈(1400)이 제 k 노드에 연결되어 있는 경우를 가정한다. 이 경우, 제 2 구동전압 제공모듈(1400)로부터 공급되는 제 2 구동전압은 제 k 노드를 통해 제 k+1 LED 그룹의 애노드 단에 인가되므로, 제 1 LED 그룹 내지 제 k LED 그룹은 제 2 구동전압을 공급받지 못해 발광하지 않으며, 제 k+1 LED 그룹 내지 제 n LED 그룹이 제 2 구동전압을 공급받아 발광하게 된다. 도 2 및 도 3에 도시된 실시예에 있어, 제 2 구동전압 제공모듈(1400)은 제 1 LED 그룹(1301)과 제 2 LED 그룹(1302) 사이의 제 1 노드(1304)에 연결되어 있다. 따라서, 이러한 경우, 비발광구간에서 제 1 LED 그룹(1301)은 발광하지 않으며, 제 2 LED 그룹(1302) 및 제 3 LED 그룹(1303)이 직렬로 연결되어 제 2 구동전압을 공급받아 발광하게 된다. 한편, 제 2 구동전압이 LED 발광모듈(1300)에 공급되는 경우, 본 발명에 따른 LED 구동 제어부(1210)는 제 2 구동전압이 제공되는 LED 그룹들 사이의 직렬연결을 유지되도록 LED 그룹 구동부들을 제어하도록 구성된다. 즉, 도 2 및 도 3에 도시된 실시예에서, 제 2 구동전압 제공모듈(1400)로부터 제 2 LED 그룹(1302) 및 제 3 LED 그룹(1303)을 연결하는 전류경로가 형성될 수 있도록 제 1 내지 제 3 LED 그룹 구동부들(1220)을 제어하게 된다. 이에 대한 보다 상세한 설명은 도 4를 참조하여 후술하도록 한다.
한편, 전술한 바와 같이, 본 발명에 따른 제 2 구동전압 제공모듈(1400)이 LED 구동모듈(1200) 내의 특정 노드(예를 들어, 제 k 노드)에 연결되므로, 본 발명에 따른 LED 구동모듈(1200)은 제 2 구동전압의 인가로 인해 발생하는 LED 구동전류가 제 k LED 그룹에 유입되는 것을 방지하기 위한 역류 방지용 다이오드를 더 포함할 수 있다. 잠깐 도 3을 참조하면, 도 3에 도시된 실시예는 제 2 구동전압 제공모듈(1400)이 LED 구동모듈(1200) 내의 제 1 노드(1304)에 연결되도록 구성되어 있으므로, 제 1 LED 그룹의 캐소드 단과 제 1 노드 사이에 역류 방지용 다이오드(DBL)가 구비되는 것을 알 수 있다.
2) LED 전류에 기초한 비발광구간의 판단 및 제어
한편, 본 발명의 다른 일 실시예에 따른 LED 구동 제어부(1210)는 LED 그룹들 중 어느 하나의 LED 그룹을 흐르는 LED 전류값을 판단함으로써, 비발광구간의 진입 및 이탈 여부를 판단하도록 구성될 수 있다. 즉, LED 그룹(1301~1303 중 어느 하나)은 다이오드의 특성도 가지고 있으므로, 이러한 소자특성을 이용하여 LED 그룹(들)을 흐르는 LED 전류가 0이 되거나 또는 LED 전류가 점차 감소되어 미리 설정된 설정 전류값에 도달하는 경우, 비발광구간에 진입하는 것으로 판단하도록 구성될 수 있다. 또한, 유사한 방식으로, 본 발명에 따른 LED 구동 제어부(1210)는 제 2 구동전압이 제공되지 않는 LED 그룹(들) 중 하나를 통해 흐르는 LED 전류가 미리 설정된 전류값에 도달하는 경우, 비발광구간에서 이탈하는 것으로 판단하도록 구성될 수도 있다. 비발광구간 진입 및 이탈에 따른 LED 구동 제어부(1210)의 기능은 전술한 바와 유사하므로, 더 이상의 설명은 생략하기로 한다.
한편, 이상에서는 '비발광구간' 진입/이탈 여부를 기준으로 제 2 구동전압 제공모듈(1400)로부터의 제 2 구동전압이 공급/차단되도록 구성된 실시예에 대하여 설명하였다. 그러나, 본 발명에 따른 LED 구동장치는 이에 한정되지 않으며, 다양한 기준으로 제 2 구동전압의 공급/차단 여부를 제어하도록 구성될 수 있다. 예를 들어, 제 2 구동전압 공급/차단 조건이 직렬로 연결된 제 1 LED 그룹(1301) 및 제 2 LED 그룹(1302)을 함께 구동할 수 있는 Vf2로 설정될 수도 있다. 이러한 경우, LED 구동 제어부(1210)는 정류전압(Vrec)의 전압레벨이 Vf2 이하로 떨어지는지는 경우 제 2 구동전압이 제 3 LED 그룹(1303)에 공급될 수 있도록 하며, 정류전압(Vrec)의 전압레벨이 Vf2 이상으로 상승하는 경우 제 3 LED 그룹(1303)으로의 제 2 구동전압의 공급을 차단한다. 물론, 이러한 경우에도 전술한 바와 같은 LED 전류값을 기준으로 제 2 구동전압의 공급/차단 여부를 결정하도록 구성될 수도 있다.
제 2 구동전압 제공모듈의 구성과 기능
이하에서, 도 2 및 도 3을 참조하여, 본 발명에 따른 제 2 구동전압 제공모듈(1400)의 구성과 기능에 대하여 살펴보도록 한다. 도 2 및 도 3에 도시된 바와 같이, 본 발명에 따른 제 2 구동전압 제공모듈(1400)은 에너지 충방전부(1410) 및 스위치부(1430)를 포함할 수 있다.
에너지 충방전부(1410)는, 충전모드에서는 제 1 구동전압(즉, 본 실시예에서의 정류전압(Vrec))을 인가받아 인가된 제 1 구동전압의 일부를 저장하며, 방전모드에서는 제 2 구동전압을 스위치부(1430)를 통해 LED 구동모듈(1200)로 제공하도록 구성된다. 도 3에 도시된 실시예에 있어, 본 발명에 따른 에너지 충방전부(1410)가 캐패시터(C1)로 구현되어 있다. 그러나, 본 발명에 따른 에너지 충방전부(1410)가 캐패시터로 한정되는 것은 아니며, 다양한 에너지 충방전 기능을 가지고 있는 소자 또는 회로가 본 발명에 따른 에너지 충방전부(1410)로서 이용될 수 있다. 예를 들어, 다양한 역률 보상 회로들 중 밸리-필 회로가 본 발명에 따른 에너지 충방전부(1410)에 이용될 수도 있다. 또한, 본 발명에 따른 에너지 충방전부(1410)는 에너지 방전시 전원단으로의 전류 유입을 방지하기 위한 역류 방지용 다이오드(Dch1)를 더 포함할 수도 있다. 이하에서는, 설명의 편의를 위하여 캐패시터(C1)를 이용해 구현된 에너지 충방전부(1410)를 기준으로 설명하도록 한다.
한편, 캐패시터(C1)의 정전용량은 제 2 구동전압을 이용해 구동하고자 하는 LED 그룹의 종류와 수에 따라 결정될 수 있다. 도 2 및 도 3에 도시된 실시예에서, 캐패시터(C1)는 비발광구간에서 제 2 LED 그룹(1302) 및 제 3 LED 그룹(1303)에 제 2 구동전압을 공급해야 하므로, 동작 중 캐패시터(C1) 전압의 최소 값이 Vf2가 되도록 캐패시터(C1)의 정전용량이 결정되어야 한다. 따라서, 이러한 경우, 제 1 구동전압의 전압레벨이 Vf2 이상인 구간에서 캐패시터(C1)가 충전되며, 제 1 구동전압의 전압레벨이 Vf2 미만인 구간에서 캐패시터(C1)가 방전된다. 동일한 원리로, 제 1 LED 그룹 내지 제 n LED 그룹을 포함하고, 캐패시터가 제 k 노드에 연결되도록 구성된 실시예에 있어, 캐패시터는 최소 전압값이 Vfn-Vfk가 될 수 있도록, 캐패시터의 정전용량이 결정되어야 한다. 이러한 경우, 제 1 구동전압의 전압레벨이 Vfn-Vfk 이상인 구간에서 캐패시터(C1)가 충전되며, 제 1 구동전압의 전압레벨이 Vfn-Vfk 미만인 구간에서 캐패시터(C1)가 방전된다.
스위치부(1430)는 에너지 충방전부(1410)와 LED 발광모듈(1300) 사이에 위치되어, LED 구동 제어부(1210)의 제어에 따라 에너지 충방전부(1410)와 LED 발광모듈(1300) 간의 전기적 접속을 온/오프하는 기능을 수행하도록 구성된다. 스위치부(1430)가 턴-온되는 경우 에너지 충방전부(1410)는 방전모드에 진입하여 제 2 구동전압을 LED 발광모듈(1300)로 제공하며, 스위치부(1430)가 턴-오프되는 경우 에너지 충방전부(1410)는 충전모드에 진입하여 제 2 구동전압을 LED 발광모듈(1300)로 제공하지 않게 된다. 이러한 스위치부(1430)는 전술한 바와 같은 BJT(bipolar junction transistor), FET(field effect transistor) 등의 전자식 스위칭 소자를 이용하여 구현될 수 있다. 도 3에 도시된 바와 같이, 본 발명에 따른 스위치부(1430)는 LED 구동 제어부(1210)로부터 출력되는 제어신호에 따라 선택적으로 턴-온 및 턴-오프되는 전자식 스위칭 소자(Q5) 및 역류 방지용 다이오드(Dch2)를 포함할 수 있다. 도 3에는 N채널 E-MOSFET(N-channel enhancement-mode MOSFET)으로 스위칭 소자(Q5)가 구현된 실시예가 도시되어 있다.
한편, 도 2 및 도 3에 도시된 실시예에서, 본 발명에 따른 스위치부(1430)는 제 1 LED 그룹(1301)의 캐소드 단과 제 2 LED 그룹(1302)의 애노드 단 사이에 위치되는 제 1 노드(1304)에 연결되어 있다. 전술한 바와 같이, 본 발명에 따른 스위치부(1430)가 어떤 노드에 연결될지는 실시예를 구성하기에 따라 다양하게 변경될 수 있다. 즉, 제 1 내지 제 n LED 그룹을 포함하여 구성되는 실시예에 있어, 스위치부(1430)는 그 목적(제 2 구동전압을 어떠한 LED 그룹(들)에 제공할 것인지)에 따라, 제 1 내지 제 k 노드들 중 어느 하나의 노드에 연결될 수 있음을 주목해야 한다.
또한, 보다 바람직하게, 본 발명에 따른 제 2 구동전압 제공모듈(1400)은 캐패시터(C1)에 입력되는 충전전류를 미리 설정된 값으로 일정하게 유지하기 위한 입력전류 제한부(1420)를 더 포함할 수 있다. 일반적으로, 캐패시터(C1)의 충전개시 시점에서 캐패시터의 소자 특성에 기인해 과도 전류가 캐패시터(C1)로 입력되어, 캐패시터(C1)의 손상 및 고주파 노이즈의 발생이 문제된다. 따라서, 이러한 문제점을 해결하기 위하여, 본 발명에 따른 제 2 구동전압 제공모듈(1400)은 입력전류 제한부(1420)를 포함하여 구성될 수 있다. 입력전류 제한부(1420)는 일종의 정전류 제어회로이다. 도 3에 도시된 바와 같이, 본 발명에 따른 입력전류 제한부(1420)는 전류 제어 기능을 수행하는 스위칭 소자(Q1)와, 캐패시터(C1)에 흐르는 전류값을 측정하고 측정된 전류값에 따라 스위칭 소자(Q1)를 제어하여 캐패시터(C1)에 흐르는 전류를 정전류로 유지할 수 있는 전류 제한 회로를 포함하여 구성될 수 있다. 정전류 제어기능 자체는 이미 공지된 것이므로, 더 이상의 상세한 설명은 생략하기로 한다.
LED 구동장치의 LED 구동 제어의 일례
도 4는 본 발명의 바람직한 일 실시예에 따르는 LED 구동장치 내의 정류전압, LED 구동전류, 캐패시터 전압, 발광모듈의 광출력 파형을 도시한 파형도이다. 도 4는 초기상태 이후의 상태, 즉, 캐패시터(C1)의 초기 충전이 완료된 이후의 상태를 나타내고 있음을 유의해야 한다. 도 4의 가장 상단에는 정류전압과 정류전압의 전압레벨에 따른 LED 구동신호가 도시되어 있다. 또한, 도 4의 중간에는 본 발명에 따른 제 2 구동전압 제공모듈(1400) 내에 에너지 충방전부(1410)로 이용된 캐패시터(C1)의 전압파형이 도시되어 있다. 또한, 도 4의 하단에는 본 발명에 따른 LED 발광모듈(1300)의 광출력 파형이 도시되어 있다.
이하에서, 도 2, 도 3 및 도 4를 참조하여, 전술한 바와 같이 구성되는 본 발명에 따른 LED 구동장치(1000)의 동작을 상세하게 살펴보도록 한다. 여기서, 본 발명에 따른 LED 구동 제어부(1210)는 제 1 LED 그룹(1301)에 흐르는 전류가 미리 설정된 설정 전류값(예를 들어, 제 1 LED 그룹(1301)의 구동전류(I1)의 90%) 이하로 떨어지는 경우 비발광구간으로 진입하는 것으로 판단하고, 비발광구간에서 제 2 구동전압을 공급받지 않는 제 1 LED 그룹(1301)에 흐르는 전류가 미리 설정된 설정 전류값(예를 들어, 제 1 LED 그룹(1301)의 구동전류(I1)의 90%) 이상이 되는 경우 비발광구간에서 이탈하는 것으로 판단하도록 구성된 실시예를 기준으로 설명한다. 또한, 이러한 실시예에서, 캐패시터(C1)의 최소 전압 값이 Vf2가 되도록 구성되어 있다.
먼저, 다음의 표 1은, 정류전압(Vrec)의 전압레벨 증가에 따라 제 1 LED 그룹(1301)으로부터 제 3 LED 그룹(1303)까지 순차적으로 점등되며, 정류전압(Vrec)의 전압레벨 감소에 따라 제 3 LED 그룹(1303)으로부터 제 1 LED 그룹(1301)까지 순차적으로 소등되고, 비발광구간에서 제 2 구동전압이 제 2 LED 그룹(1302) 및 제 3 LED 그룹(1303)에 공급되도록 구성된 실시예에서, 정류전압(Vrec)의 1주기(교류전압(Vac)의 반주기) 동안의 LED 그룹들(1300), 스위치부(1430)의 작동상태를 나타낸 표이다.
표 1
Vrec 제 1 LED 그룹 제 2 LED 그룹 제 3 LED 그룹 스위치부
Vrec < Vf1 OFF ON ON ON
Vf1 ≤ Vrec < Vf2 ON OFF OFF OFF
Vf2 ≤ Vrec < Vf3 ON ON OFF OFF
Vf3 ≤ Vrec ≤ Vrec max ON ON ON OFF
Vf2 ≤ Vrec < Vf3 ON ON OFF OFF
Vf1 ≤ Vrec < Vf2 ON OFF OFF OFF
Vrec < Vf1 OFF ON ON ON
본 발명의 예시적인 일 실시예에 있어, LED 그룹 구동부들(1220)은 각각 정전류 원으로서 동작하도록 구성될 수 있다.
표 1에 도시된 바와 같이, 먼저, 주기를 시작하는 시점(t1)으로부터 정류전압(Vrec)이 제 1 순방향 전압레벨(Vf1) 이상으로 상승하는 시점(t2)까지는, 비발광모드로서 캐패시터(C1)로부터 출력되는 제 2 구동전압이 제 2 LED 그룹(1302) 및 제 3 LED 그룹(1303)에 공급되어, 제 2 LED 그룹(1302) 및 제 3 LED 그룹(1303)이 발광한다. 이때, 캐패시터(C1)로부터 제 1 노드(1304)까지 전류경로(P4)가 형성되어야 하므로 스위치부(1430)는 턴-온 상태이고, 또한, 제 1 노드(1304)로부터 제 2 LED 그룹과 제 3 LED 그룹을 거쳐 LED 구동 제어부(1210)까지 전류경로(P3)가 형성되어야 하므로 제 2 LED 그룹 구동부(1222)는 턴-오프 상태, 제 3 LED 그룹 구동부(1223)는 턴-온 상태이다. 여기서, 제 3 LED 그룹 구동부(1223)가 턴-온 상태이므로, 제 3 LED 그룹 구동부(1223)에 의해 제어되는 LED 구동전류는 I3이다. 또한, 전술한 구간(t1~t2)까지의 캐패시터(C1) 전압의 변화를 살펴보면, 제 2 구동전압을 공급함에 따라 시간에 따라 낮아지고 있음을 확인할 수 있다. 한편, 구간(t1~t2)에서 제 1 LED 그룹 구동부(1221)가 턴-온 상태를 유지하고 있는 것은, 제 1 LED 그룹(1301)에 흐르는 전류가 설정 전류값 이상이 되는지 여부를 판단하여, 비발광구간의 이탈 여부를 판단하기 위함이다.
시간의 경과에 따라, 정류전압(Vrec)의 크기가 점점 증가하여, 제 1 LED 그룹(1301)을 흐르는 전류가 설정 전류값 이상에 되면, LED 구동 제어부(1210)는 비발광구간을 이탈하여 발광구간에 진입하는 것으로 판단한다. 따라서, 제 1 LED 그룹(1301)을 흐르는 전류가 제 1 LED 구동전류(I1)의 90%가 되는 시점(대략, t2 근방)에서, LED 구동 제어부(1210)는 발광구간에 진입한 것으로 판단하여, 스위치부(1430) 및 제 3 LED 그룹 구동부(1223)를 턴-오프시키고, 제 1 LED 그룹 구동부(141)에 제 1 구동 제어신호(예를 들어, 1V)를 인가하기 시작한다. 제 1 LED 그룹 구동부(141)가 구동됨에 따라, 경로(P1)를 통해 미리 설정된 정전류(I1(예를 들어, 50mA))가 흐르게 되어 제 1 LED 그룹(201)이 발광한다. 계속하여 정류전압(Vrec)의 크기가 증가되어, 정류전압(Vrec)의 크기가 제 2 순방향 전압레벨(Vf2)이 되는 시점(t3)에, LED 구동 제어부(130)는 제 1 LED 그룹 구동부(1221)를 턴-오프하고 제 2 LED 그룹 구동부(1222)로 제 2 구동 제어신호(예를 들어, 2V)를 인가하기 시작한다. 제 2 LED 그룹 구동부(1222)가 구동됨에 따라, 경로(P2)를 통해 미리 설정된 정전류(I2(예를 들어, 70mA))가 흐르게 되어 제 1 LED 그룹(1301) 및 제 2 LED 그룹(1302)이 발광한다. 마찬가지로, 계속하여 정류전압(Vrec)의 크기가 증가되어, 정류전압(Vrec)의 크기가 제 3 순방향 전압레벨(Vf3)이 되는 시점(t4)에, LED 구동 제어부(1210)는 제 2 LED 그룹 구동부(1222)를 턴-오프하고 제 3 LED 그룹 구동부(1223)로 제 3 구동 제어신호(예를 들어, 3V)를 인가하기 시작한다. 제 3 LED 그룹 구동부(1223)가 구동됨에 따라, 경로(P3)를 통해 미리 설정된 정전류(I1(예를 들어, 110mA))가 흐르게 되어 제 1 LED 그룹(201), 제 2 LED 그룹(202) 및 제 3 LED 그룹(203)이 발광한다.
정류전압(Vrec)이 최대 전압에 도달한 후 시간에 따라 감소되는 경우의 제어 또한, 전술한 방식과 유사하게 수행된다. 시간의 경과에 따라 정류전압(Vrec)의 크기가 감소하여, 정류전압(Vrec)의 크기가 제 3 순방향 전압레벨(Vf3) 미만이 되는 시점(t5)에, LED 구동 제어부(130)는 제 3 LED 그룹 구동부(1223)를 턴-오프하고 제 2 LED 그룹 구동부(1222)로 제 2 구동 제어신호를 인가하기 시작한다. 제 3 LED 그룹 구동부(1223)가 턴-오프되고 제 2 LED 그룹 구동부(1222)가 구동됨에 따라, 경로(P2)를 통해 미리 설정된 정전류(I2)가 흐르게 되어 제 1 LED 그룹(1301) 내지 제 2 LED 그룹(1302)이 발광하게 된다. 마찬가지로, 정류전압(Vrec)의 크기가 제 2 순방향 전압레벨(Vf2) 미만이 되는 시점(t6)에, LED 구동 제어부(1210)는 제 2 LED 그룹 구동부(1222)를 턴-오프하고 제 1 LED 그룹 구동부(1221)로 제 1 구동 제어신호를 인가하기 시작한다. 제 2 LED 그룹 구동부(1222)가 턴-오프되고 제 1 LED 그룹 구동부(1221)가 구동됨에 따라, 경로(P1)를 통해 미리 설정된 정전류(I1)가 흐르게 되어 제 1 LED 그룹(1301)만이 발광하게 된다.
또한, 정류전압(Vrec)의 크기가 제 1 순방향 전압레벨(Vf1) 이하가 되면, 제 1 LED 그룹(1301)을 흐르는 전류의 크기가 점점 감소하게 되며, 이에 따라 제 1 LED 그룹(1301)을 흐르는 전류가 설정 전류값(I1의 90%) 이하가 되는 시점(대략 t7 근방)에, LED 구동 제어부(1210)는 비발광구간에 진입한 것으로 판단한다. 따라서, LED 구동 제어부(1210)는 스위치부(1430)로 턴-온 제어신호를 출력하여 스위치부(1430)를 턴-온하며, 동시에 제 3 LED 그룹 구동부(1223)로 제 3 구동 제어신호를 인가하기 시작한다. 그 결과, 캐패시터(C1)로부터 제 1 노드(1304)까지 전류경로(P4)가 형성되고, 또한, 제 1 노드(1304)로부터 제 2 LED 그룹(1302)과 제 3 LED 그룹(1303)을 거쳐 LED 구동 제어부(1210)까지의 전류경로(P3)가 형성되어, 제 2 LED 그룹(1302) 및 제 3 LED 그룹(1303)이 발광하게 된다.
이상에서, 제 1 LED 그룹(1301)을 흐르는 전류와 설정 전류값을 비교하여 비발광구간 진입/이탈 여부를 판단하도록 구성된 실시예를 기준으로 설명하였으나, 다른 실시예에 있어, 제 1 LED 그룹(1301)을 흐르는 전류가 0이 되는지 여부를 기준으로 비발광구간 진입/이탈 여부를 판단하도록 구성될 수도 있다. 또한, 정류전압(Vrec)의 전압레벨에 따라 LED 그룹들(201~204)에 흐르는 정전류값이 변화하도록 구성되는 실시예를 기준으로 설명하였으나, 다른 실시예에 있어 정류전압(Vrec)의 전압레벨과 무관하게 LED 그룹들(201~204)에 흐르는 정전류값이 항상 일정하게 유지되도록 구성될 수도 있다.
한편, 구간(t2~t8)에서의 캐패시터(C1) 전압의 변화를 살펴보면, 캐패시터(C1)는 정류전압(Vrec)의 크기가 제 2 순방향 전압레벨(Vf2)이 되는 시점(t3)에서부터 충전되기 시작한다. 이는 전술한 바와 같이, 캐패시터(C1)가 LED 구동장치(1000) 동작 중 항상 Vf2 이상의 전압을 유지하도록 설계되었으므로, 정류전압(Vrec)의 크기가 제 2 순방향 전압레벨(Vf2) 이하인 구간에서는 전위차에 의해 충전전류가 인입되지 않기 때문이다. 또한, 충전이 진행되어 캐패시터(C1) 충전의 전압이 최대 전압(Vcap max)에 도달하면, 충전이 완료된다. 또한, 시간의 경과에 따라, 정류전압(Vrec)의 크기가 제 1 순방향 전압 이하로 떨어지는 시점(t7)에, 캐패시터(C1)는 LED 구동 제어부(1210)의 제어에 따라 방전을 시작하므로, 구간(t7~t9) 동안 지속적으로 캐패시터(C1)의 전압이 떨어진다.
또한, 도 4 하단에 도시된 LED 발광모듈(1300)의 광출력 파형을 살펴보면, 사선으로 표시된 구간(즉, 시간 구간(t1~t2) 및 시간 구간(t7~t9)에서 캐패시터(C1)에 의해 LED 발광모듈(1300)의 광출력이 보상되었음을 확인할 수 있다.
한편, 본 발명의 예시적인 다른 일 실시예에 있어, LED 그룹 구동부들(1220)은 단순히 스위칭 동작만을 수행하도록 구성될 수도 있다. 이러한 실시예에 있어, LED 구동 제어부(1210)는 전술한 실시예와 유사한 방식으로, 정류전압(Vrec)의 크기에 따라 LED 그룹 구동부들(1220) 및 스위치부(1430)의 턴-온 및 턴-오프를 제어하여 전류경로 P1 내지 P4 중 하나를 형성함으로써, LED 그룹들(1301~1303)의 구동을 제어하도록 구성된다. 물론, 이러한 실시예에 있어, 전류경로와 그라운드 사이에 정전류 제어부(미도시)를 연결하여, LED 그룹들(1301~1303)에 흐르는 전류를 미리 설정된 값으로 유지하도록 구성될 수 있다.
이상에서, 정전류 제어방식에 기초하여 정류전압(Vrec)의 크기에 따라 복수의 LED 그룹들(201~204)의 구동을 제어하는 실시예가 설명되었으나, 본 발명이 이에 한정되는 것은 아니며, 정전압 제어방식, 정전력 제어방식 등의 다양한 공지된 LED 구동 제어방식들이 본 발명에 이용될 수 있다.
LED 구동장치의 구동과정의 일례
도 5는 본 발명의 바람직한 일 실시예에 따르는 LED 구동장치의 구동과정을 도시한 순서도이다. 이하에서, 전술한 바와 같이 구성되는 본 발명에 따른 LED 구동장치를 이용한 LED 발광모듈의 구동과정에 대하여 상세하게 살펴보도록 한다.
한편, 도 5를 참조하여 설명하는 실시예의 경우, 도 2 및 도 3을 참조하여 전술된 바와 같이, 제 1 LED 그룹(1301), 제 2 LED 그룹(1302), 제 3 LED 그룹(1303)을 포함하며, LED 그룹들 각각의 구동을 제어하는 제 1 LED 그룹 구동부(1221), 제 2 LED 그룹 구동부(1222) 및 제 3 LED 그룹 구동부(1223)를 포함하여 구성된 실시예를 기준으로 한다. 또한, 제 1 구동전압(즉, 정류전압(Vrec))의 전압레벨을 기초로, 발광구간/비발광구간의 진입 및 이탈 여부를 판단하도록 구성된 실시예를 기준으로 한다.
먼저, LED 구동모듈(1200)은 제 1 구동전압의 크기를 판단한다(S500). 전술한 바와 같이 제 1 구동전압의 크기가 LED 발광모듈(1300)에 포함된 복수의 LED 그룹들(1301 내지 1303) 중 적어도 하나의 LED 그룹을 발광할 수 있는 전압레벨 이상인 경우(즉, 제 1 구동전압 ≥Vf1), LED 구동모듈(1200)은 발광구간에 진입한 것으로 판단하고, 시간에 따라 변화하는 제 1 구동전압의 크기에 따라 제 1 LED 그룹(1301) 내지 제 3 LED 그룹(1303)의 순차발광을 제어한다(S502). 제 1 구동전압의 크기에 따른 제 1 LED 그룹(1301) 내지 제 3 LED 그룹(1303)의 순차구동은 전술한 바와 동일하므로, 더 이상의 상세한 설명은 생략하기로 한다. 반면, 제 1 구동전압의 크기가 Vf1 미만인 것으로 판단되는 경우, LED 구동모듈(1200)은 비발광구간에 진입 또는 있는 것으로 판단하고, 제 2 구동전압을 이용해 LED 그룹(들)을 구동하기 위하여 S514 단계로 진행한다.
한편, 발광구간인 경우, 즉, 제 1 구동전압 ≥Vf1인 경우, 제 2 구동전압 제공모듈은 제 1 구동전압이 Vf2 이상으로 상승하는지 여부를 판단하고(S504), 제 1 구동전압이 Vf2 이상으로 상승하는 경우 제 1 구동전압을 이용해 제 2 구동전압 제공모듈(S506)을 충전한다(S506). 전술한 바와 같이, 이러한 S504 단계 및 S506 단계는 능동적으로 제어되는 것이 아니라, 제 2 구동전압 제공모듈(1400)의 설계에 따라 수동적으로 자연스럽게 수행된다. 즉, 제 2 구동전압 제공모듈(1400)의 최소 전압값이 Vf2로 설계되는 경우, 제 1 구동전압이 Vf2 이상으로 상승함에 따라 전위차로 인해 충전전류가 제 2 구동전압 제공모듈(1400)에 인입되어 제 2 구동전압 제공모듈(1400)이 충전된다. 따라서, 충전이 일어나는 시점은 제 2 구동전압 제공모듈(1400)의 설계에 따라 다양하게 변화될 수 있다는 것이 당업자에게 자명할 것이다.
전술한 바와 같은, S502 단계, S504 단계 및 S506단계는, 각각 LED 구동모듈(1200)과 제 2 구동전압 제공모듈(1400)에서 독립적으로 수행된다.
한편, LED 구동모듈(1200)은 발광구간에서 제 1 구동전압을 이용한 제 1 LED 그룹(1301) 내지 제 3 LED 그룹(1303)의 순차구동을 제어하는 동시에, 제 1 구동전압이 Vf1 미만으로 떨어지는지 여부를 판단한다(S508).
제 1 구동전압이 Vf1 미만으로 하강하는 경우 LED 구동모듈(1200)은 비발광구간에 진입하는 것으로 판단하고, 제 2 구동전압 제공모듈(1400)로부터 LED 발광모듈(1300)에 제 2 구동전압이 제공되도록 하기 위해 제 2 구동전압 제공모듈(1400)을 방전모드로 진입하도록 제어한다(S510). 전술한 바와 같이, 이러한 제 2 구동전압 제공모듈(1400)의 방전모드로의 진입은 제 2 구동전압 제공모듈(1400)과 LED 발광모듈(1300) 사이에 위치된 스위칭 소자를 턴-온함으로써 수행될 수 있다.
LED 구동모듈(1200)의 제어에 따라 제 2 구동전압 제공모듈(1400)은 방전모드로 진입하게 되며, 이에 따라 제 2 구동전압 제공모듈(1400)로부터 출력되는 제 2 구동전압이 제 2 LED 그룹(1302) 및 제 3 LED 그룹(1303)으로 제공된다(S512). 동시에, LED 구동모듈(1200)은 제 2 구동전압 제공모듈(1400), 제 2 LED 그룹(1302), 제 3 LED 그룹(1303), LED 구동모듈(1200)로 이어지는 전류경로를 형성하여, 제 2 구동전압 제공모듈(1400)로부터 제공되는 제 2 구동전압을 이용하여 제 2 LED 그룹(1302) 및 제 3 LED 그룹(1303)이 발광할 수 있도록 제어한다(S514).
또한, LED 구동모듈(1200)은 제 2 구동전압 제공모듈(1400)로부터 제공되는 제 2 구동전압을 이용하여 제 2 LED 그룹(1302) 및 제 3 LED 그룹(1303)의 발광을 제어하는 동안, 제 1 구동전압이 Vf1 이상으로 상승하는지 여부를 판단한다(S516).
제 1 구동전압이 Vf1 이상으로 상승하는 경우, LED 구동모듈(1200)은 비발광구간에서 이탈하여 발광구간으로 진입하는 것으로 판단하고, 제 2 구동전압 제공모듈(1400)을 충전모드로 진입하도록 제어하고, S502 단계로 되돌아 간다(S518). 전술한 바와 같이, 이러한 제 2 구동전압 제공모듈(1400)의 충전모드로의 진입은 제 2 구동전압 제공모듈(1400)과 LED 발광모듈(1300) 사이에 위치된 스위칭 소자를 턴-오프함으로써 수행될 수 있다. LED 구동모듈(1200)의 제어에 따라 제 2 구동전압 제공모듈(1400)은 충전모드로 진입하게 되며, 제 2 구동전압의 제공을 종료하고 S504 단계로 되돌아 간다(S520).

Claims (18)

  1. 시간에 따라 전압값이 변화하고 최소 전압값이 적어도 Vf1 이하이며, 최대 전압값이 적어도 Vfn 이상인 제 1 구동전압을 제공하는 LED 구동모듈; 및
    제 1 LED 그룹, 제 2 LED 그룹 내지 제 n LED 그룹을 포함하여 구성되고, 상기 LED 구동모듈로부터 상기 제 1 구동전압을 제공받는 LED 발광모듈(n은 2 이상의 정수);을 포함하는 LED 구동장치에 있어서,
    상기 LED 구동모듈은, 상기 제 1 구동전압이 상기 Vf1 이상에서 상기 제 1 LED 그룹이 발광하도록 상기 LED 발광모듈을 구동하고, 상기 제 1 구동전압이 상기 Vf2 이상에서 상기 제 1 LED 그룹 및 상기 제 2 LED 그룹이 직렬연결되어 발광하도록 상기 LED 발광모듈을 구동하며, 상기 제 1 구동전압이 상기 Vfn 이상에서 상기 제 1 LED 그룹 내지 상기 제 n LED 그룹이 직렬연결되어 모두 발광하도록 상기 LED 발광모듈을 구동하고(Vf1<Vf2<Vfn),
    상기 LED 구동장치는, 상기 제 1 구동전압의 일부를 저장하고, 상기 제 1 구동전압이 적어도 상기 Vf1 이하인 경우 상기 LED 그룹들 중 적어도 상기 제 1 LED 그룹을 제외한 일부의 상기 LED 그룹들에 선택적으로 제 2 구동전압을 제공하는 제 2 구동전압 제공모듈;을 포함하는 것을 특징으로 하는 LED 구동장치.
  2. 제 1 항에 있어서,
    상기 제 1 구동전압은, 전파정류된 교류전압(alternating voltage)이고,
    상기 LED 발광모듈은, 제 k LED 그룹의 캐소드 단과 제 k+1 LED 그룹의 애노드 단 사이의 제 k 노드를 포함하고(1≤k≤n-1),
    상기 제 2 구동전압 제공모듈은, 상기 제 k 노드에 연결되는 에너지 충방전부를 포함하여 구성되어, 상기 제 1 구동전압이 Vfk 이하인 경우 상기 LED 그룹들 중 상기 제 1 LED 그룹 내지 상기 제 k LED 그룹을 제외한 상기 제 k+1 LED 그룹 내지 상기 제 n LED 그룹에 선택적으로 상기 제 2 구동전압을 제공하는 것을 특징으로 하는 LED 구동장치.
  3. 제 2 항에 있어서,
    상기 LED 발광모듈은, 상기 제 k 노드와 상기 제 k LED 그룹의 캐소드 사이에 상기 제 2 구동전압에 의한 전류가 상기 제 k LED 그룹으로 입력되는 것을 차단하는 전류 차단부;를 더 포함하는 것을 특징으로 하는 LED 구동장치.
  4. 제 2 항에 있어서,
    상기 제 2 구동전압 제공모듈은, 상기 LED 발광모듈의 제 1 노드에 연결되어 상기 제 1 구동전압이 적어도 상기 Vf1 이하인 경우 상기 LED 그룹들 중 상기 제 1 LED 그룹을 제외한 상기 제 2 LED 그룹 내지 상기 제 n LED 그룹에 선택적으로 상기 제 2 구동전압을 제공하는 것을 특징으로 하는 LED 구동장치.
  5. 제 1 항에 있어서,
    상기 제 2 구동전압 제공모듈은, 상기 제 1 구동전압의 일부를 저장하는 경우 상기 제 2 구동전압 제공모듈에 입력되는 전류를 일정하게 제한하는 입력 전류 제한부;를 더 포함하는 것을 특징으로 하는 LED 구동장치.
  6. 제 2 항에 있어서,
    상기 제 2 구동전압 제공모듈은, 상기 에너지 충방전부와 상기 제 k 노드 사이의 전기적 연결을 제어하는 스위치부;를 더 포함하고,
    상기 에너지 충방전부는, 상기 스위치부가 오프-상태인 경우 상기 제 1 구동전압에 의해 충전되는 충전모드에 진입하고, 상기 스위치부가 온-상태인 경우 방전되어 상기 제 2 구동전압을 상기 LED 발광모듈에 제공하는 방전모드에 진입하는 것을 특징으로 하는 LED 구동장치.
  7. 제 6 항에 있어서,
    상기 스위치부는 상기 LED 발광모듈을 통해 흐르는 전류가 없는 경우 상기 온-상태가 되고, 상기 LED 발광모듈을 통해 흐르는 전류가 설정 전류값에 도달하는 경우 상기 오프-상태가 되는 것을 특징으로 하는 LED 구동장치.
  8. 제 7 항에 있어서,
    상기 스위치부는, 상기 제 2 구동전압이 제공되는 않는 상기 제 1 LED 그룹 내지 상기 제 k LED 그룹 중 어느 하나를 통해 흐르는 전류가 상기 설정 전류값에 도달하는 경우 상기 오프-상태가 되는 것을 특징으로 하는 LED 구동장치.
  9. 제 6 항에 있어서,
    상기 스위치부는, 상기 제 1 구동전압이 상기 Vfk 이하로 감소하는 경우 상기 온-상태가 되고, 상기 제 1 구동전압이 상기 Vfk 이상으로 증가하는 경우 상기 오프-상태가 되는 것을 특징으로 하는 LED 구동장치.
  10. 시간에 따라 전압값이 변화하는 제 1 구동전압을 이용하여, 제 1 LED 그룹, 제 2 LED 그룹 내지 제 n LED 그룹을 포함하는 LED 발광모듈을 순차구동하는 LED 구동장치의 구동방법에 있어서,
    (a) 상기 제 1 구동전압이 상기 Vf1 이상에서 상기 제 1 LED 그룹이 발광하도록 상기 LED 발광모듈을 구동하고, 상기 제 1 구동전압이 상기 Vf2 이상에서 상기 제 1 LED 그룹 및 상기 제 2 LED 그룹이 직렬연결되어 발광하도록 상기 LED 발광모듈을 구동하며, 상기 제 1 구동전압이 상기 Vfn 이상에서 상기 제 1 LED 그룹 내지 상기 제 n LED 그룹이 직렬연결되어 모두 발광하도록 상기 LED 발광모듈을 구동하는 단계(Vf1<Vf2<Vfn);
    (b) 상기 제 1 구동전압이 상기 Vf1 이상인 구간에서, 상기 제 1 구동전압의 일부를 제 2 구동전압 공급모듈에 저장하는 단계; 및
    (c) 상기 제 1 구동전압이 적어도 상기 Vf1 이하인 경우, 상기 제 2 구동전압 제공모듈로부터 출력되는 제 2 구동전압을 상기 LED 그룹들 중 적어도 상기 제 1 LED 그룹을 제외한 일부의 상기 LED 그룹들에 선택적으로 제공하는 단계;를 포함하는 것을 특징으로 하는 LED 구동장치 구동방법.
  11. 제 10 항에 있어서,
    상기 제 1 구동전압은, 전파정류된 교류전압(alternating voltage)이고,
    상기 LED 발광모듈은, 제 k LED 그룹의 캐소드 단과 제 k+1 LED 그룹의 애노드 단 사이의 제 k 노드를 포함하고(1≤k≤n-1),
    상기 제 2 구동전압 제공모듈은, 상기 제 k 노드에 연결되는 에너지 충방전부를 포함하여 구성되고,
    상기 (c) 단계는, 상기 제 1 구동전압이 Vfk 이하인 경우, 상기 LED 그룹들 중 상기 제 1 LED 그룹 내지 상기 제 k LED 그룹을 제외한 상기 제 k+1 LED 그룹 내지 상기 제 n LED 그룹에 선택적으로 상기 제 2 구동전압을 제공하는 것을 특징으로 하는 LED 구동장치 구동방법.
  12. 제 11 항에 있어서,
    상기 (c) 단계는, 상기 제 k 노드와 상기 제 k LED 그룹의 캐소드 사이에 상기 제 2 구동전압에 의한 전류가 상기 제 k LED 그룹으로 입력되는 것을 차단하는 것을 특징으로 하는 LED 구동장치 구동방법.
  13. 제 11 항에 있어서,
    상기 제 2 구동전압 제공모듈은 상기 LED 발광모듈의 제 1 노드에 연결되며,
    상기 (c) 단계는, 상기 제 1 구동전압이 적어도 상기 Vf1 이하인 경우 상기 LED 그룹들 중 상기 제 1 LED 그룹을 제외한 상기 제 2 LED 그룹 내지 상기 제 n LED 그룹에 선택적으로 상기 제 2 구동전압을 제공하는 것을 특징으로 하는 LED 구동장치 구동방법.
  14. 제 10 항에 있어서,
    상기 (b) 단계는, 상기 제 1 구동전압의 일부를 제 2 구동전압 제공모듈에 저장하는 경우 상기 제 2 구동전압 제공모듈에 입력되는 전류를 일정하게 제한하는 것을 특징으로 하는 LED 구동장치 구동방법.
  15. 제 11 항에 있어서,
    상기 제 2 구동전압 제공모듈은, 에너지 충방전부와 상기 제 k 노드 사이의 전기적 연결을 제어하는 스위치부;를 더 포함하고,
    상기 (b) 단계는 상기 스위치부를 오프-상태로 전환하여 상기 에너지 충방전부에 상기 제 1 구동전압을 충전하고,
    상기 (c) 단계는 상기 스위치부를 온-상태로 전환하여 상기 에너지 충방전부로부터 방전되는 상기 제 2 구동전압을 상기 LED 발광모듈에 제공하는 것을 특징으로 하는 LED 구동장치 구동방법.
  16. 제 15 항에 있어서,
    상기 (b) 단계는 상기 LED 발광모듈을 통해 흐르는 전류를 검출하고, 검출된 전류가 설정 전류값에 도달하는 경우 상기 스위치부를 오프-상태로 전환하고,
    상기 (c) 단계는 상기 LED 발광모듈을 통해 흐르는 전류를 검출하고, 상기 LED 발광모듈을 통해 흐르는 전류가 없는 경우 상기 스위치부를 온-상태로 전환하는 것을 특징으로 하는 LED 구동장치 구동방법.
  17. 제 16 항에 있어서,
    상기 (b) 단계는, 상기 제 2 구동전압이 제공되는 않는 상기 제 1 LED 그룹 내지 상기 제 k LED 그룹 중 어느 하나를 통해 흐르는 전류를 검출하고, 검출된 전류가 상기 설정 전류값에 도달하는 경우 상기 스위치부를 상기 오프-상태로 전환하는 것을 특징으로 하는 LED 구동장치 구동방법.
  18. 제 15 항에 있어서,
    상기 (b) 단계는 상기 제 1 구동전압이 상기 Vfk 이상으로 증가하는 경우 상기 스위치부를 오프-상태로 전환하고,
    상기 (c) 단계는 상기 제 1 구동전압이 상기 Vfk 이하로 감소하는 경우 상기 스위치부를 온-상태로 전환하는 것을 특징으로 하는 LED 구동장치 구동방법.
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