WO2014077644A1 - 발광 다이오드 구동장치, 구동방법 및 이를 포함하는 발광 다이오드 조명모듈 - Google Patents

발광 다이오드 구동장치, 구동방법 및 이를 포함하는 발광 다이오드 조명모듈 Download PDF

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임태혁
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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 a light emitting diode driving apparatus, and a light emitting diode driving apparatus, a driving method, and a light emitting diode lighting module including the same, which can simultaneously realize excellent heat dissipation and high efficiency driving.
  • a light emitting diode is a light emitting device that can implement high brightness at low power, and is widely used for lighting.
  • the light emitting diode is driven by supplying a DC voltage.
  • the external power source is an AC voltage
  • the AC voltage is changed to a DC voltage to generate a driving voltage for driving the light emitting diode.
  • an N-GaN layer, an active layer, and a P-GaN layer are sequentially formed on a sapphire growth substrate, a p-electrode is formed on the P-GaN layer, and an n-electrode is formed on the N-GaN layer.
  • a buffer layer is further formed between the sapphire growth substrate and the N-GaN layer to prevent lattice mismatch and mismatch in thermal expansion coefficient.
  • a light emitting diode prevents lattice mismatch and thermal expansion coefficient mismatch between a sapphire growth substrate and a semiconductor layer, and has proposed a structure using a gallium nitride growth substrate as a base substrate, which can realize a high efficiency light emitting diode with improved electrical characteristics. It became.
  • a droop phenomenon occurs in which the light quantity decreases despite the increase of the driving current. Since the reduction is small, the high brightness can be achieved by applying a high driving current.
  • the N-GaN layer, the active layer, and the P-GaN layer of the light emitting diode are grown on the m-plane or a-plane which is a non-polarization plane, light reduction due to droop can be suppressed compared to conventional c-plane growth. .
  • the present invention provides a light emitting device capable of driving a high current by using a gallium nitride substrate or a non-polarization substrate as a base substrate to prevent lattice mismatch and mismatch of thermal expansion coefficient with the semiconductor layer, and discharge of heat generated by high current driving
  • a light emitting diode driving apparatus a driving method, and a light emitting diode lighting module including the same by selectively modulating the driving signal.
  • the present invention provides excellent embodiments for heat dissipation by modulating the LED driving signal by sensing a rectified voltage or temperature while providing a high efficiency light emitting diode by high current driving.
  • a power supply unit for providing an AC voltage
  • a rectifier for rectifying the AC voltage from the power supply unit
  • a drive signal generator for generating a primary drive signal using the rectified voltage from the rectifier
  • a LED driving signal modulator for modulating a primary driving signal to generate a secondary pulse driving signal, wherein the LED group is driven by the secondary pulse driving signal.
  • the light emitting diode group includes a light emitting diode including a growth substrate and a semiconductor layer grown on the growth substrate, wherein the growth substrate and the semiconductor layer include a gallium nitride based semiconductor.
  • the light emitting diode group includes a growth substrate and a light emitting diode including a semiconductor layer on the growth substrate, and the semiconductor layer grows on the non-polarization plane of the growth substrate.
  • the display device may further include a selector configured to output one of the primary driving signal and the secondary pulse driving signal to the LED group.
  • the display apparatus may further include an LED driving controller configured to control the selector to output one of the primary driving signal and the secondary pulse driving signal based on a preset reference value.
  • the selector outputs the secondary pulse driving signal to the light emitting diode when the voltage level of the rectified voltage is equal to or higher than a reference voltage value, and outputs the primary driving signal to the light emitting diode.
  • the LED driving apparatus may further include a temperature sensing unit configured to sense a temperature of the LED group to generate a measured temperature value, and wherein the selector is the secondary when the measured temperature value of the temperature sensing unit is equal to or greater than a reference temperature value.
  • a pulse driving signal is output to the light emitting diode, and if not, the primary driving signal is output to the light emitting diode.
  • the second pulse driving signal includes a high section for turning on the driving of the LED group and a low section for turning off the driving of the LED group, wherein the high section and the row section have the same width.
  • the high period of the secondary pulse driving signal has a voltage level twice as large as that of the primary driving signal.
  • the secondary pulse driving signal has a driving frequency of 60 Hz or more.
  • a power supply unit for providing an AC voltage, a rectifier for rectifying the AC input voltage to generate a rectified voltage, a plurality of LED drivers for generating a primary drive signal using the rectified voltage, and And a plurality of LED driving signal modulators configured to generate the second pulse driving signal by modulating the primary driving signal, wherein the LED group is driven by the secondary pulse driving signal.
  • the light emitting diode group includes a light emitting diode including a growth substrate and a semiconductor layer grown on the growth substrate, wherein the growth substrate and the semiconductor layer include a gallium nitride based semiconductor.
  • the light emitting diode group includes a growth substrate and a light emitting diode including a semiconductor layer on the growth substrate, and the semiconductor layer grows on the non-polarization plane of the growth substrate.
  • the apparatus may further include a plurality of selectors configured to output one of the primary driving signal and the secondary pulse driving signal to the plurality of LED groups.
  • the LED driving controller may be configured to individually control the plurality of selectors such that one of the first driving signal and the second pulse driving signal is output based on a preset reference value.
  • the selector outputs the secondary pulse driving signal to the light emitting diode when the voltage level of the rectified voltage is equal to or higher than a reference voltage value, and outputs the primary driving signal to the light emitting diode.
  • the LED driving apparatus may further include a temperature sensing unit configured to sense a temperature of the LED group to generate a measured temperature value, and wherein the selector is the secondary when the measured temperature value of the temperature sensing unit is equal to or greater than a reference temperature value.
  • a pulse driving signal is output to the LED group, and if not, the primary driving signal is output to the LED group.
  • the second pulse driving signal includes a high section for turning on the driving of the LED group and a low section for turning off the driving of the LED group, wherein the high section and the row section have the same width.
  • the high period of the secondary pulse driving signal has a voltage level twice as large as that of the primary driving signal.
  • the secondary pulse driving signal has a driving frequency of 60 Hz or more.
  • the method includes providing an AC voltage, rectifying the AC voltage, generating a primary drive signal using the rectified voltage, modulating the primary drive signal, and Generating a differential pulse drive signal and providing the secondary pulse drive signal to a plurality of LED groups.
  • the light emitting diode group includes a light emitting diode including a growth substrate and a semiconductor layer grown on the growth substrate, wherein the growth substrate and the semiconductor layer include a gallium nitride-based semiconductor, and the semiconductor layer includes the growth layer. It grows on the non-polar plane of the substrate.
  • the method may further include selecting one of the first driving signal and the second pulse driving signal to provide the LED group.
  • the selecting of the primary driving signal and the secondary pulse driving signal may include outputting the second pulse driving signal to the light emitting diode group when the voltage level of the rectified voltage is equal to or greater than a reference voltage value.
  • the driving signal is output to the LED group.
  • the second pulse driving signal includes a high section for turning on the driving of the LED group and a low section for turning off the driving of the LED group, wherein the high section and the row section have the same width.
  • the high period of the secondary pulse driving signal has a voltage level twice as large as that of the primary driving signal.
  • the method includes providing an AC voltage, rectifying the AC voltage, and generating a primary driving signal using the rectified voltage; And modulating the primary drive signal to generate a secondary pulse drive signal and providing the secondary pulse drive signal to a plurality of LED groups.
  • the light emitting diode group includes a light emitting diode including a growth substrate and a semiconductor layer grown on the growth substrate, wherein the growth substrate and the semiconductor layer include a gallium nitride-based semiconductor, and the semiconductor layer includes the growth layer. It grows on the non-polar plane of the substrate.
  • the method may further include selecting one of the primary drive signal and the secondary pulse drive signal.
  • the selecting of the primary driving signal and the secondary pulse driving signal may include outputting the second pulse driving signal to the light emitting diode group when the voltage level of the rectified voltage is equal to or greater than a reference voltage value.
  • the driving signal is output to the LED group.
  • the second pulse driving signal includes a high section for turning on driving of the plurality of LED groups and a low section for turning off driving of the LED group, wherein the high section and the low section are Have the same width.
  • the high period of the secondary pulse driving signal has a voltage level twice as large as that of the primary driving signal.
  • the LED lighting module is a light emitting diode module, a drive signal generator for generating a primary drive signal having a current value of 1A or more using a rectified voltage, and modulating the primary drive signal by An LED driving signal modulator for generating a secondary pulse driving signal, and if a separate drive control signal is not applied, providing the secondary pulse driving signal to the LED group with a peak current density of 70 A / cm 2 or more It includes a drive signal providing unit.
  • a high current driving light emitting device using a gallium nitride substrate as a base substrate may realize high efficiency driving and have excellent heat dissipation.
  • the present invention includes a high current driving light emitting device using a gallium nitride substrate as a base substrate, and selectively selects a primary driving signal or a secondary pulse driving signal supplied to the LED groups based on the voltage level or temperature measurement value of the rectified voltage. It has the advantage of realizing excellent heat dissipation and high efficiency driving at the same time.
  • the LED group is based on a voltage level or a temperature measurement value of a rectified voltage.
  • FIG. 1 is a view schematically showing a light emitting diode driving apparatus according to a first embodiment of the present invention.
  • FIG. 2 is a view showing an output waveform diagram of the rectified voltage and the constant current of the LED driving apparatus according to the first embodiment of the present invention.
  • FIG. 3 is a diagram illustrating output waveforms of the primary driving signal and the secondary pulse driving signal of the LED driving apparatus according to the first embodiment of the present invention.
  • FIG. 4 is a view schematically showing a light emitting diode driving apparatus according to a second embodiment of the present invention.
  • FIG. 5 is a diagram illustrating an output waveform diagram of a rectified voltage and a driving signal of the LED driving apparatus according to the second embodiment of the present invention.
  • FIG. 6 is a diagram illustrating output waveforms of a primary driving signal and a secondary pulse driving signal of the LED driving apparatus according to the second exemplary embodiment of the present invention.
  • FIG. 7 is a view schematically illustrating a light emitting diode driving apparatus according to a third embodiment of the present invention.
  • FIG. 8 is a diagram illustrating output waveforms of a primary driving signal and a secondary pulse driving signal of the LED driving apparatus according to the third exemplary embodiment of the present invention.
  • FIG. 9 is a view schematically showing a light emitting diode driving apparatus according to a fourth embodiment of the present invention.
  • FIG. 10 is a diagram illustrating an output waveform diagram of a primary driving signal and a secondary pulse driving signal of the LED driving apparatus according to the fourth embodiment of the present invention.
  • FIG. 1 is a view schematically showing a light emitting diode driving apparatus according to a first embodiment of the present invention.
  • the LED driving apparatus includes an AC voltage source 110 for supplying an AC voltage, a rectifier 120 for rectifying the input AC voltage, and a plurality of LED groups. 170, an LED driver 140 generating a primary drive signal for driving the plurality of light emitting diode groups 170 using the rectified voltage from the rectifier 120, and the LED driver 140. It includes the LED driving control unit 130 to control.
  • the LED driving apparatus of the present invention includes an LED driving signal modulator 150 for modulating a secondary pulse driving signal using a primary driving signal input from the LED driving unit 140, the primary driving signal and the second driving signal.
  • the selector 160 further outputs any one of the differential pulse driving signals.
  • the LED group 170 includes first to third LED groups 171, 173, and 175 in which light emitting diodes connected in series, in parallel, or in series / parallel are defined as one group.
  • the light emitting diode group 170 is limited to three LED groups 171, 173, and 175, but the present invention is not limited thereto and includes less than three or more than three LED groups. can do.
  • the LED group 170 may include a light emitting diode including a growth substrate and a semiconductor layer grown on the growth substrate, and the growth substrate and the semiconductor layer may include a gallium nitride based semiconductor.
  • the LED group 170 may include a growth substrate and a light emitting diode including a semiconductor layer on the growth substrate, and the semiconductor layer may grow on a non-polarization plane of the growth substrate.
  • the LED group 170 includes light emitting devices capable of driving a high current using a gallium nitride substrate as a base substrate.
  • the rectifier 120 rectifies the AC voltage input from the AC voltage source 110 to generate a rectified voltage.
  • the rectifier 120 may use one of various known rectifier circuits such as a full wave rectifier circuit and a half wave rectifier circuit.
  • the rectified voltage is input to the LED driving controller 130, the LED driving unit 140, and the LED group 170.
  • the LED driving controller 130 determines the size of the primary driving signal to be provided to the LED group 170, the timing of providing the primary driving signal and the blocking time according to the magnitude of the rectified voltage input thereto. In addition, the LED driving controller 130 compares the magnitude of the rectified voltage with a preset reference value and generates a selection control signal SCS for controlling the selector 160 according to the comparison result.
  • the reference value corresponds to a threshold voltage at which heat generation of the LED group 170 starts during the voltage level of the rectified voltage. Therefore, the reference value may be a criterion for determining the generation of heat generated by the LED group 170.
  • the LED driving signal modulator 150 has a function of converting a primary driving signal of the LED driving unit 140 into a secondary pulse driving signal.
  • the secondary pulse driving signal has a driving frequency of 60 Hz or more so that the flicker phenomenon due to the on / off repetition of the LED group 170 is not visually identified.
  • the pulse size of the secondary pulse drive signal is proportionally adjusted according to the voltage level of the primary drive signal.
  • the primary driving signal may be a constant voltage signal or a constant current signal or a constant voltage-constant current signal.
  • the LED driving signal modulator 150 generates a pulse signal having a positive value. That is, the LED driving signal modulator 150 generates the second pulse driving signal having a high section having a positive value.
  • the secondary pulse driving signal has a high section and a low section.
  • the high section and the low section have the same width, and the high section of the secondary pulse drive signal has a voltage level twice as high as that of the primary drive signal.
  • a low section of the second pulse driving signal may be defined as a section in which a current supplied to the LED group 170 is cut off.
  • the secondary pulse driving signal of the present invention can suppress the generation of heat by stopping the driving of the LED group 170 by the low section having the same width as the high section.
  • the pulse size of the high section is adjusted according to the voltage level of the primary driving signal so that the magnitude of the driving voltage or the intensity of the driving current provided to the LED group 170 can be adjusted. Can be.
  • the selector 160 has a multiplexer (MUX) function for receiving the primary driving signal and the secondary pulse driving signal and outputting any one of them.
  • MUX multiplexer
  • the selector 160 includes a plurality of switching elements, and the primary drive signal or the first driving signal is controlled by the switching element controlled by the selection control signal SCS from the LED driving control unit 130.
  • the second pulse driving signal is output to the LED group 170.
  • the LED driving apparatus determines the magnitude of the input rectified voltage and selectively supplies the primary driving signal in the form of DC or the secondary pulse driving signal in the form of pulse to provide the LED group ( 170) has the advantage of improving the heat dissipation function.
  • FIG. 2 is a view showing the output waveform diagram of the rectified voltage and the constant current of the LED driving apparatus according to the first embodiment of the present invention
  • Figure 3 is a first order of the LED driving apparatus according to the first embodiment of the present invention The figure which shows the output waveform diagram of a drive signal and a secondary pulse drive signal.
  • all of the first to third LED groups 171, 173, and 175 included in the LED group 170 of the present invention are driven during the same time period. That is, the first to third LED groups 171, 173, and 175 may be turned on / off at the same time.
  • the rectified voltage Vrec of the present invention changes between 0 and Vrec max over time.
  • the LED driving apparatus when the rectified voltage Vrec is greater than or equal to a threshold voltage capable of driving the LED group 170 (that is, when the voltage level of the rectified voltage Vrec is greater than or equal to the first forward voltage level (1VF ⁇ VP)), and all of the first to third LED groups 171, 173, and 175 are driven.
  • a threshold voltage capable of driving the LED group 170 that is, when the voltage level of the rectified voltage Vrec is greater than or equal to the first forward voltage level (1VF ⁇ VP)
  • the first to third LED groups 171, 173, and 175 are driven.
  • the LED driving apparatus may be configured such that when the rectified voltage Vrec is less than the threshold voltage (that is, when the voltage level of the rectified voltage Vrec is less than the first forward voltage level (1VF> VP)), The driving of all of the first to third LED groups 171, 173, and 175 is stopped.
  • the first to third LED groups 171, 173, and 175 may be driven and stopped at the same time with reference to the first to third driving current waveforms 1IF, 2IF, and 3IF.
  • first periods t12 and t16 where the rectified voltage Vrec becomes the first forward voltage level 1VF. While the primary drive signal of direct current type is supplied.
  • the first to third LED groups 171, 173, and 175 may include the second forward voltage level 3VF from the second period t13, t15, where the rectified voltage Vrec becomes the second forward voltage level 2VF. During the third period t14, a pulsed modulated LED pulse signal is supplied.
  • the reference value is set so that the modulated LED pulse signal can be provided to the first to third LED groups 171, 173, and 175. That is, the reference value may correspond to a point in time when the rectified voltage Vrec becomes the second forward voltage level 2VF.
  • the first to third LED groups 171, 173, and 175 include high current driving light emitting devices using a gallium nitride substrate as a base substrate, and the second and third forward voltage levels.
  • FIG. 4 is a view schematically showing a light emitting diode driving apparatus according to a second embodiment of the present invention.
  • the LED driving apparatus includes an AC voltage source 110 for supplying an AC voltage, a rectifier 120 for rectifying the input AC voltage, a plurality of LED groups 170, and the rectifier 120. And a plurality of LED drivers 140 for individually driving the plurality of light emitting diode groups 170 using a rectified voltage, and an LED driving controller 130 for controlling the plurality of LED drivers 140.
  • the LED driving apparatus of the present invention includes a plurality of LED driving signal modulators 150 for generating secondary pulse driving signals by modulating primary driving signals input from the plurality of LED driving units 140, and the first driving.
  • a plurality of selectors 160 for outputting any one of the signal and the second pulse driving signal.
  • the LED group 170 includes first to third LED groups 171, 173, and 175 in which light emitting diodes connected in series, in parallel, or in series / parallel are defined as one group.
  • the LED group 170 is limited to three LED groups 171, 173, and 175, but the present invention is not limited thereto. It may include.
  • the LED group 170 includes light emitting devices capable of driving a high current using a gallium nitride substrate as a base substrate.
  • the rectifier 120 rectifies the AC voltage input from the AC voltage source 110 to generate a rectified voltage.
  • the rectifier 120 may use one of various known rectifier circuits such as a full wave rectifier circuit and a half wave rectifier circuit.
  • the rectified voltage is input to the LED driving controller 130, the plurality of LED driving units 140, and the plurality of LED groups 170.
  • the plurality of LED drivers 140 may include first to third LED drivers 141, 143, and 145, and the first to third LED drivers 141, 143, and 145 may be individually provided with the first to third LEDs.
  • the primary driving signal for driving the three LED groups 171, 173, and 175 is generated.
  • the plurality of LED driving units 141, 143, and 145 may control the first to third LED groups 171, 173, and 175 of the plurality of LED groups 170.
  • a sequential driving method of an AC voltage which drives separately and sequentially drives the first to third LED groups 171, 173, and 175 according to the voltage level of the rectified voltage is applied.
  • the voltage level of the rectified voltage Vrec changes over time.
  • the LED driving controller 130 determines the magnitude of the rectified voltage, and if the magnitude of the rectified voltage input belongs to the first forward voltage level (1VF ⁇ VP ⁇ 2VF), the LED driving controller 130 drives only the first LED group 171.
  • the plurality of LED drivers 140 are controlled to provide a signal.
  • the second and third LED groups 173 and 175 maintain the driving stopped state.
  • the LED driving controller 130 may perform the primary driving signal only when the voltage level of the rectified voltage Vrec belongs to the second forward voltage level (2VF ⁇ VP ⁇ 3VF), and the first and second LED groups 171 and 173. Control the plurality of LED driver 140 to be provided. At this time, the third LED group 175 maintains the driving stop state.
  • the LED driving controller 130 may apply to all of the first to third LED groups 171, 173, and 175.
  • the plurality of LED drivers 140 are controlled to provide a primary driving signal.
  • the term 'first forward voltage level 1VF' means a threshold voltage level capable of driving one LED group
  • the term 'second forward voltage level 2VF' refers to two LED groups. It means a threshold voltage level that can be driven
  • the term 'third forward voltage level (3VF)' means a threshold voltage level that can drive three groups of LEDs. That is, the 'n th forward voltage level nVF' means a threshold voltage level capable of driving n groups of LEDs.
  • the LED driving controller 130 compares the magnitude of the rectified voltage Vrec with a preset reference value, and selects a plurality of selection control signals SCS1, SCS2, and SCS3 for controlling the plurality of selectors 160 according to the comparison result.
  • the reference value corresponds to a threshold voltage at which heat generation of the LED group 170 starts during the voltage level of the rectified voltage Vrec. Therefore, the reference value is a criterion for determining the occurrence of heat generation of the LED group 170.
  • the plurality of LED driving signal modulators 150 are connected in a one-to-one correspondence with the plurality of LED driving units 140, and the first driving signals from the plurality of LED driving units 140 are converted into secondary pulse driving signals.
  • the plurality of LED drive signal modulators 150 includes first to third LED drive signal modulators 151, 153, and 155, and the first to third LED drive signal modulators 151, 153,
  • the 155 may be connected to the first to third LED drivers 141, 143, and 145 in a one-to-one correspondence.
  • the secondary pulse driving signal has a driving frequency of 60 Hz or more so that the flicker phenomenon due to the on / off repetition of the LED group 170 is not visually identified.
  • the pulse size of the secondary pulse drive signal is proportionally adjusted according to the voltage level of the primary drive signal.
  • the primary driving signal may be a constant voltage signal, a constant current signal, or a constant voltage-constant current signal.
  • the plurality of LED driving signal modulators 150 generates a pulse signal having a positive value. That is, the plurality of LED driving signal modulators 150 generates the second pulse driving signal having a high section having a positive value.
  • the secondary pulse driving signal has a high section and a low section.
  • the high section and the low section have the same width, and the high section of the secondary pulse drive signal has a voltage level twice as high as that of the primary drive signal.
  • a low section of the second pulse driving signal may be defined as a section in which a current supplied to the LED group 170 is cut off.
  • the secondary pulse driving signal of the present invention can suppress the generation of heat by stopping the driving of the LED group 170 by the low section having the same width as the high section.
  • the secondary pulse driving signal of the present invention may be adjusted according to the voltage level of the primary driving signal, the pulse size of the high section is adjusted to the magnitude of the driving voltage or the intensity of the driving current provided to the LED group 170. Can be.
  • the plurality of selectors 160 has a multiplexer (MUX) function for receiving one of the primary driving signal and the secondary pulse driving signal and outputting any one of them.
  • MUX multiplexer
  • the plurality of selectors 160 include first to third selectors 161, 163, and 165, and each of the first to third selectors 161, 163, and 165 includes a plurality of switches. An element (not shown).
  • the plurality of selectors 160 are individually controlled by the plurality of selection control signals SCS1, SCS2, and SCS3 from the LED driving control unit 130, and the primary driving signal or the secondary by the switching element.
  • the pulse driving signals are individually output to the first to third LED groups 171, 173, and 175.
  • the LED driving apparatus sequentially drives the first to third LED groups 171, 173, and 175 according to the magnitude of the input rectified voltage Vrec. Determining the voltage level of the rectified voltage (Vrec) has the advantage of improving the heat dissipation function of the LED group 170 by selectively supplying the DC-type primary driving signal or the pulse-type secondary pulse driving signal.
  • FIG. 5 is a view illustrating an output waveform diagram of a rectified voltage and a driving signal of a LED driving apparatus according to a second embodiment of the present invention
  • FIG. 6 is a view illustrating a light emitting diode driving apparatus according to a second embodiment of the present invention. It is a figure which shows the output waveform diagram of a differential drive signal and a secondary pulse drive signal.
  • the first to third LED groups 171, 173, and 175 included in the LED group 170 of the present invention are sequentially driven according to the voltage level of the rectified voltage Vrec.
  • the rectified voltage Vrec of the present invention changes between 0 and Vrec max over time.
  • the LED driving device drives only the first LED group 171 when the rectified voltage Vrec is equal to or greater than a first forward voltage level capable of driving the LED group 170 (1VF ⁇ VP ⁇ 2VF).
  • a first forward voltage level capable of driving the LED group 170 (1VF ⁇ VP ⁇ 2VF).
  • the voltage level of the rectified voltage Vrec belongs to the second forward voltage level (2VF ⁇ VP ⁇ 3VF)
  • only the first and second LED groups 171 and 173 are driven, and the voltage of the rectified voltage Vrec
  • the voltage level belongs to the third forward voltage level (3VF ⁇ VP ⁇ Vrec max)
  • all of the first to third LED groups 171, 173, and 175 are driven.
  • the LED driving apparatus includes the first voltage when the rectified voltage Vrec is less than the threshold voltage (ie, when the voltage level of the rectified voltage Vrec is less than the first forward voltage level (1VF> VP)). The driving of all of the third to third LED groups 171, 173, and 175 is stopped.
  • first to third LED groups 171, 173, and 175 are all sequentially driven according to the voltage level of the rectified voltage Vrec that changes with time.
  • the first LED group 171 of the present invention is the first type of direct current driving during the first period (t12, t16) when the rectified voltage (Vrec) becomes the first forward voltage level (1VF) The signal is supplied.
  • the first to third LED groups 171, 173, and 175 may include the second forward voltage level 3VF from the second period t13, t15, where the rectified voltage Vrec becomes the second forward voltage level 2VF. During the third period t14, a pulsed modulated LED pulse signal is supplied.
  • the LED driving controller 130 performs the second and third periods t13, t14, and t15 during which the rectified voltage Vrec becomes the second and third forward voltage levels 2VF and 3VF.
  • the reference value is set such that a modulated LED pulse signal can be provided to the first to third LED groups 171, 173, and 175. That is, the reference value may correspond to a point in time when the rectified voltage Vrec becomes the second forward voltage level 2VF.
  • the reference value is limited to the point in time when the rectified voltage Vrec becomes the second forward voltage level 2VF.
  • the reference value is not limited thereto and may be changed as many as the characteristics of the light emitting device (heat generation start point).
  • the LED group 170 includes a high current driving light emitting device using a gallium nitride substrate as a base substrate, and is driven in a sequential driving manner according to the voltage level of the rectified voltage Vrec,
  • the LED group 170 by the second pulse driving signal having a constant high section and low section during the second and third sections t13, t14, and t15 of the second and third forward voltage levels 2VF and 3VF.
  • FIG. 7 is a view schematically showing a light emitting diode driving apparatus according to a third embodiment of the present invention
  • FIG. 8 is a first driving signal and a second pulse driving of the light emitting diode driving apparatus according to the third embodiment of the present invention. It is a figure which shows the output waveform diagram of a signal.
  • all configurations except for the temperature sensing unit 190 are the LEDs according to the first embodiment of FIGS. 1 to 3.
  • the driving device all components except for the temperature sensing unit 190 have the same reference numerals as those of the LED driving device according to the first embodiment of the present invention, and detailed description thereof will be omitted.
  • the LED driving apparatus further includes a temperature sensing unit 190 for sensing a temperature of the LED group 170.
  • the temperature sensing unit 190 may include a temperature resistance that can sense the temperature of the LED group 170. Although not illustrated in detail, the temperature sensing unit 190 may have a temperature resistance connected to a feedback signal line of the LED group 170.
  • the temperature sensing unit 190 provides the sensed temperature data to the LED driving controller 130.
  • the LED driving controller 130 generates a selection control signal SCS for controlling the selector 160 by comparing the temperature data provided from the temperature sensing unit 190 based on a reference value.
  • the reference value may correspond to a threshold temperature TR at which heat generation of the LED group 170 starts.
  • the second pulse driving signal is output from the selector 160 to the LED group 170 by the selection control signal SCS from the LED driving controller 130.
  • the secondary pulse driving signal has a high section and a low section, the widths of the high section and the low section are the same, and the high section of the second pulse driving signal is twice the voltage level of the primary driving signal. Has a level.
  • a low section of the second pulse driving signal may be defined as a section in which a current supplied to the LED group 170 is cut off.
  • the LED driving apparatus repeatedly generates the LED group 170 on / off by using the second pulse driving signal according to the temperature change of the LED group 170. It can suppress occurrence.
  • the present invention not only provides excellent heat dissipation, but also the magnitude of the driving voltage or driving current provided to the LED group 170 by adjusting the pulse size of the high section of the secondary pulse driving signal according to the voltage level of the rectified voltage Vrec. The intensity of can be adjusted to achieve high efficiency.
  • FIG. 9 is a view schematically showing a light emitting diode driving apparatus according to a fourth embodiment of the present invention
  • FIG. 10 is a first driving signal and a second pulse driving of the light emitting diode driving apparatus according to the fourth embodiment of the present invention. It is a figure which shows the output waveform diagram of a signal.
  • all configurations except for the temperature sensing unit 190 are the LEDs according to the second embodiment of FIGS. 4 to 6.
  • the driving device all components except for the temperature sensing unit 190 have the same reference numerals as those of the LED driving device according to the second embodiment of the present invention, and detailed description thereof will be omitted.
  • the LED driving apparatus further includes a temperature sensing unit 190 for sensing a temperature of the LED group 170.
  • the temperature sensing unit 190 may include a temperature resistance that can sense the temperature of the LED group 170. Although not illustrated in detail, the temperature sensing unit 190 may have a temperature resistance connected to a feedback signal line of the LED group 170.
  • the temperature sensing unit 190 provides the sensed temperature data to the LED driving controller 130.
  • the LED driving controller 130 selects first to third individually controlling the first to third selectors 161, 163, and 165 by comparing the temperature data provided from the temperature sensing unit 190 based on a reference value.
  • the reference value corresponds to the start time of the threshold temperature TR at which heat generation of the LED group 170 starts.
  • the second to third selectors 161, 163, and 165 are first-ordered by the first to third selection control signals SCS1, SCS2, and SCS3 from the LED driving controller 130.
  • the pulse driving signal is output to the LED group 170.
  • the secondary pulse driving signal has a high section and a low section, the widths of the high section and the low section are the same, and the high section of the second pulse driving signal is twice the voltage level of the primary driving signal. Has a level.
  • a low section of the second pulse driving signal may be defined as a section in which a current supplied to the LED group 170 is cut off.
  • the LED driving apparatus emits light in a manner of sequentially driving the first to third LED groups 171, 173, and 175 according to the voltage level of the rectified voltage Vrec.
  • the on / off driving of the LED group 170 is repeated by using the second pulse driving signal, thereby suppressing generation of heat generation of the light emitting device.
  • the pulse size of the high section of the secondary pulse driving signal is adjusted according to the voltage level of the rectified voltage (Vrec), the magnitude or driving current of the driving voltage provided to the LED group 170. The intensity of can be adjusted to achieve high efficiency.
  • the LED driving apparatus is limited to the technical idea advantageous for high efficiency and heat dissipation of the entire driving method of the LED group or the sequential driving method of the LED group according to the voltage level or temperature of the rectified voltage.
  • the present invention is not limited thereto and may further include a light emitting diode lighting module according to another embodiment.
  • a light emitting diode lighting module includes a light emitting diode module, a driving signal generator configured to generate a primary driving signal having a current value of 1 A or more using a rectified voltage, and a secondary pulse driving signal by modulating the primary driving signal. And a drive signal providing unit for providing a second pulse drive signal to the LED group at a peak current density of 70 A / cm 2 or more when a separate drive control signal is not applied. can do.

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Abstract

우수한 방열기능 및 고효율 구동을 동시에 구현할 수 있는 발광 다이오드 구동장치가 개시된다. 개시된 발광 다이오드 구동장치는 교류전압을 제공하는 전원부와, 전원부로부터의 교류전압을 정류하는 정류부와, 정류부로부터의 정류전압을 이용하여 1차 구동 신호를 생성하는 구동신호 생성부 및 1차 구동 신호를 변조하여 2차 펄스 구동 신호를 생성하는 LED 구동신호 변조부를 포함하고, 발광 다이오드 그룹은 2차 펄스 구동 신호에 의해 구동된다.

Description

발광 다이오드 구동장치, 구동방법 및 이를 포함하는 발광 다이오드 조명모듈
본 발명은 발광 다이오드 구동장치에 관한 것으로 우수한 방열기능 및 고효율 구동을 동시에 구현할 수 있는 발광 다이오드 구동장치, 구동방법 및 이를 포함하는 발광 다이오드 조명모듈에 관한 것이다.
일반적으로 발광 다이오드(LED)는 저전력으로 고휘도를 구현할 수 있는 발광 소자로, 조명 등에 많이 사용되고 있다. 발광 다이오드는 직류전압이 공급되어 구동된다. 외부전원이 교류전압일 경우, 상기 교류전압을 직류전압으로 변경하여 발광 다이오드를 구동시키기 위한 구동전압을 생성한다.
일반적인 발광 다이오드는 사파이어 성장기판상에 N-GaN층, 활성층 및 P-GaN층이 순차적으로 형성되고, 상기 P-GaN층 상에 p-전극이 형성되고, 상기 N-GaN층 상에 n-전극이 형성된 구조를 가지며, 상기 사파이어 성장기판과 N-GaN층 사이에 격자부정합 및 열팽창계수의 부정합을 방지하기 위한 버퍼층이 더 형성된다.
최근 들어 발광 다이오드는 사파이어 성장기판과 반도체층 사이의 격자부정합 및 열팽창계수의 부정합을 방지하고, 전기적 특성이 향상되어 고효율의 발광 다이오드를 구현할 수 있는 질화갈륨 성장기판을 베이스 기판으로 사용하는 구조가 제안되었다.
사파이어 성장기판을 사용한 종래의 발광 다이오드는 구동전류의 증가에도 불구하고 광량이 떨어지는 드룹(Droop) 현상이 발생하는데, 질화갈륨 성장기판을 사용한 발광 다이오드는 수백 mA의 구동전류 인가에도 드룹 현상에 의한 광량감소가 적기때문에 높은 구동전류를 인가하여 고휘도를 달성할 수 있는 효과를 제공한다. 특히 발광 다이오드의 N-GaN층, 활성층, 및 P-GaN층을 무분극면인 m-면 또는 a-면으로 성장시키는 경우 종래의 c-면 성장에 비해 드룹에 의한 광량감소를 억제할 수 있다.
질화갈륨 성장기판을 이용한 발광 다이오드 또는 무분극면에서 반도체층(N-GaN층, 활성층, P-GaN층)을 성장시킨 발광 다이오드의 경우 종래의 발광 다이오드 보다 높은 구동전류에서 고휘도를 달성할 수 있는 장점이 있으나, 고전류 구동에 따른 발열문제가 더욱 심해지는 단점이 있다. 따라서 고전류 구동에 따른 발열문제를 해결할 수 있는 발광 다이오드의 구동장치 및 구동방법이 요구되고 있다.
본 발명은 반도체층과의 격자부정합 및 열팽창계수의 부정합을 방지하기 위해 베이스 기판으로 질화갈륨 기판 또는 무분극 기판을 사용하여 고전류 구동이 가능한 발광 소자를 제공하고, 고전류 구동에 의해 발생되는 열의 배출을 위해 구동신호를 선택적으로 변조하여 우수한 방열 기능을 가지는 발광 다이오드 구동장치, 구동방법 및 이를 포함한 발광 다이오드 조명모듈을 제공하는 것이다.
본 발명은 고전류 구동에 의해 고효율의 발광 다이오드를 제공함과 동시에 정류전압 또는 온도를 센싱하여 LED 구동신호를 변조하여 방열에 우수한 실시예들을 제공한다.
본 발명의 제1 실시예에서는 교류전압을 제공하는 전원부와, 상기 전원부로부터의 교류전압을 정류하는 정류부와, 상기 정류부로부터의 정류전압을 이용하여 1차 구동 신호를 생성하는 구동신호 생성부 및 상기 1차 구동 신호를 변조하여 2차 펄스 구동 신호를 생성하는 LED 구동신호 변조부를 포함하고, 상기 발광 다이오드 그룹은 상기 2차 펄스 구동 신호에 의해 구동된다.
상기 발광 다이오드 그룹은, 성장기판 및 상기 성장기판 상에서 성장하는 반도체층을 포함하는 발광 다이오드를 포함하여 구성되고, 상기 성장기판 및 상기 반도체층은 질화갈륨계 반도체를 포함한다.
상기 발광 다이오드 그룹은, 성장기판 및 상기 성장기판 상에서 반도체층을 포함하는 발광 다이오드를 포함하여 구성되고, 상기 반도체층은 상기 성장기판의 무분극면에서 성장한다.
상기 1차 구동 신호 또는 상기 2차 펄스 구동 신호 중 어느 하나를 상기 발광 다이오드 그룹으로 출력하는 선택기를 더 포함한다.
미리 설정된 기준값을 기준으로 상기 1차 구동 신호 또는 상기 2차 펄스 구동 신호 중 어느 하나가 출력되도록 상기 선택기를 제어하는 LED 구동 제어부를 더 포함한다.
상기 선택기는, 상기 정류전압의 전압레벨이 기준전압값 이상인 경우 상기 2차 펄스 구동 신호를 상기 발광 다이오드로 출력하고, 그렇지 않은 경우 상기 1차 구동 신호를 상기 발광 다이오드로 출력한다.
상기 발광 다이오드 구동장치는, 상기 발광 다이오드 그룹의 온도를 센싱하여 측정 온도값을 생성하는 온도 센싱부를 더 포함하고, 상기 선택기는, 상기 온도 센싱부의 상기 측정 온도값이 기준온도값 이상인 경우 상기 2차 펄스 구동 신호를 상기 발광 다이오드로 출력하고, 그렇지 않은 경우 상기 1차 구동 신호를 상기 발광 다이오드로 출력한다.
상기 2차 펄스 구동 신호는 상기 발광 다이오드 그룹의 구동을 온(on)시키는 하이구간 및 상기 발광 다이오드 그룹의 구동을 오프(off)시키는 로우구간을 포함하고, 상기 하이구간 및 상기 로우구간은 동일한 폭을 가진다.
상기 2차 펄스 구동 신호의 상기 하이 구간은 상기 1차 구동 신호의 전압레벨 보다 2배 큰 전압레벨을 가진다.
상기 2차 펄스 구동 신호는 60Hz 이상의 구동주파수를 가진다.
본 발명의 제2 실시예에서는 교류전압을 제공하는 전원부와, 상기 교류입력전압을 정류하여 정류전압을 생성하는 정류부와, 상기 정류전압을 이용하여 1차 구동신호를 생성하는 복수의 LED 구동부들 및 상기 1차 구동 신호를 변조하여 2차 펄스 구동 신호를 생성하는 복수의 LED 구동신호 변조부를 포함하고, 상기 발광 다이오드 그룹은 상기 2차 펄스 구동 신호에 의해 구동된다.
상기 발광 다이오드 그룹은, 성장기판 및 상기 성장기판 상에서 성장하는 반도체층을 포함하는 발광 다이오드를 포함하여 구성되고, 상기 성장기판 및 상기 반도체층은 질화갈륨계 반도체를 포함한다.
상기 발광 다이오드 그룹은, 성장기판 및 상기 성장기판 상에서 반도체층을 포함하는 발광 다이오드를 포함하여 구성되고, 상기 반도체층은 상기 성장기판의 무분극면에서 성장한다.
상기 1차 구동 신호 및 상기 2차 펄스 구동 신호 중 어느 하나를 상기 복수의 발광 다이오드 그룹으로 출력하는 복수의 선택기를 더 포함한다.
미리 설정된 기준값을 기준으로 상기 제1 구동 신호 및 상기 제2 펄스 구동 신호 중 어느 하나가 출력되도록 상기 복수의 선택기를 개별적으로 제어하는 LED 구동 제어부를 더 포함한다.
상기 선택기는, 상기 정류전압의 전압레벨이 기준전압값 이상인 경우 상기 2차 펄스 구동 신호를 상기 발광 다이오드로 출력하고, 그렇지 않은 경우 상기 1차 구동신호를 상기 발광 다이오드로 출력한다.
상기 발광 다이오드 구동장치는, 상기 발광 다이오드 그룹의 온도를 센싱하여 측정 온도값을 생성하는 온도 센싱부를 더 포함하고, 상기 선택기는, 상기 온도 센싱부의 상기 측정 온도값이 기준온도값 이상인 경우 상기 2차 펄스 구동신호를 상기 발광 다이오드 그룹으로 출력하고, 그렇지 않은 경우 상기 1차 구동 신호를 상기 발광 다이오드 그룹으로 출력한다.
상기 2차 펄스 구동 신호는 상기 발광 다이오드 그룹의 구동을 온(on)시키는 하이구간 및 상기 발광 다이오드 그룹의 구동을 오프(off)시키는 로우구간을 포함하고, 상기 하이구간 및 상기 로우구간은 동일한 폭을 가진다.
상기 2차 펄스 구동 신호의 상기 하이 구간은 상기 1차 구동 신호의 전압레벨 보다 2배 큰 전압레벨을 가진다.
상기 2차 펄스 구동 신호는 60Hz 이상의 구동주파수를 가진다.
본 발명의 제3 실시예에서는 교류전압을 제공하는 단계와, 상기 교류전압을 정류하는 단계와, 상기 정류전압을 이용하여 1차 구동 신호를 생성하는 단계와, 상기 1차 구동 신호를 변조하여 2차 펄스 구동 신호를 생성하는 단계 및 상기 2차 펄스 구동 신호를 복수의 발광 다이오드 그룹에 제공하는 단계를 포함한다.
상기 발광 다이오드 그룹은, 성장기판 및 상기 성장기판 상에서 성장하는 반도체층을 포함하는 발광 다이오드를 포함하여 구성되고, 상기 성장기판 및 상기 반도체층은 질화갈륨계 반도체를 포함하고 상기 반도체층은, 상기 성장기판의 무분극면에서 성장한다.
상기 1차 구동 신호 및 2차 펄스 구동 신호 중 어느 하나를 선택하여 상기 발광 다이오드 그룹에 제공하는 단계를 더 포함한다.
미리 설정된 기준값을 기준으로 상기 1차 구동 신호 및 상기 2차 펄스 구동 신호 중 어느 하나가 출력되도록 제어하는 단계를 더 포함한다.
상기 1차 구동신호 및 상기 2차 펄스 구동 신호를 선택하는 단계는 상기 정류전압의 전압레벨이 기준전압값 이상인 경우 상기 2차 펄스 구동신호를 상기 발광 다이오드 그룹을 출력하고, 그렇지 않은 경우 상기 1차 구동신호를 상기 발광 다이오드 그룹으로 출력한다.
상기 발광 다이오드 그룹의 온도를 센싱하는 단계를 더 포함하고, 측정 온도값이 기준온도값 이상인 경우 상기 2차 펄스 구동 신호를 상기 발광 다이오드 그룹으로 출력하고, 그렇지 않은 경우 상기 1차 구동 신호를 상기 발광 다이오드 그룹으로 출력한다.
상기 2차 펄스 구동 신호는 상기 발광 다이오드 그룹의 구동을 온(on)시키는 하이구간 및 상기 발광 다이오드 그룹의 구동을 오프(off)시키는 로우구간을 포함하고, 상기 하이구간 및 상기 로우구간은 동일한 폭을 가진다.
상기 2차 펄스 구동 신호의 상기 하이 구간은 상기 1차 구동 신호의 전압레벨 보다 2배 큰 전압레벨을 가진다.
본 발명의 제4 실시예에서는 교류전압을 제공하는 단계와, 상기 교류전압을 정류하는 단계와, 상기 정류전압을 이용하여 1차 구동 신호를 생성하는 단계; 상기 1차 구동 신호를 변조하여 2차 펄스 구동 신호를 생성하는 단계 및 상기 2차 펄스 구동 신호를 복수의 발광 다이오드 그룹에 제공하는 단계를 포함한다.
상기 발광 다이오드 그룹은, 성장기판 및 상기 성장기판 상에서 성장하는 반도체층을 포함하는 발광 다이오드를 포함하여 구성되고, 상기 성장기판 및 상기 반도체층은 질화갈륨계 반도체를 포함하고 상기 반도체층은, 상기 성장기판의 무분극면에서 성장한다.
상기 1차 구동 신호 및 2차 펄스 구동 신호 중 어느 하나를 선택하는 단계를 더 포함한다.
미리 설정된 기준값을 기준으로 상기 1차 구동 신호 및 상기 2차 펄스 구동 신호 중 어느 하나가 출력되도록 제어하는 단계를 더 포함한다.
상기 1차 구동신호 및 상기 2차 펄스 구동 신호를 선택하는 단계는 상기 정류전압의 전압레벨이 기준전압값 이상인 경우 상기 2차 펄스 구동신호를 상기 발광 다이오드 그룹을 출력하고, 그렇지 않은 경우 상기 1차 구동신호를 상기 발광 다이오드 그룹으로 출력한다.
상기 발광 다이오드 그룹의 온도를 센싱하는 단계를 더 포함하고, 측정 온도값이 기준온도값 이상인 경우 상기 2차 펄스 구동 신호를 상기 발광 다이오드 그룹으로 출력하고, 그렇지 않은 경우 상기 1차 구동 신호를 상기 발광 다이오드 그룹으로 출력한다.
상기 2차 펄스 구동 신호는 상기 복수의 발광 다이오드 그룹의 구동을 온(on)시키는 하이구간 및 상기 발광 다이오드 그룹의 구동을 오프(off)시키는 로우구간을 포함하고, 상기 하이구간 및 상기 로우구간은 동일한 폭을 가진다.
상기 2차 펄스 구동 신호의 상기 하이 구간은 상기 1차 구동 신호의 전압레벨 보다 2배 큰 전압레벨을 가진다.
본 발명의 다른 실시예에 따른 발광 다이오드 조명모듈은 발광 다이오드 모듈과, 정류전압을 이용하여 1A 이상의 전류값을 가지는 1차 구동 신호를 생성하는 구동신호 생성부와, 상기 1차 구동신호를 변조하여 2차 펄스 구동 신호를 생성하는 LED 구동신호 변조부를 포함하고, 별도의 구동 제어신호가 인가되지 않은 경우, 상기 2차 펄스 구동 신호를 70 A/cm2 이상의 피크전류밀도로 발광 다이오드 그룹에 제공하는 구동신호 제공부를 포함한다.
본 발명의 바람직한 일 실시예에 따르면, 질화갈륨 기판을 베이스 기판으로 사용하는 고전류 구동의 발광 소자에 의해 고효율 구동을 구현함과 동시에 우수한 방열 기능을 가질 수 있다.
본 발명은 베이스 기판으로 질화갈륨 기판을 이용한 고전류 구동의 발광 소자들을 포함하고, 정류전압의 전압레벨 또는 온도측정값을 기준으로 LED 그룹들에 공급되는 1차 구동 신호 또는 2차 펄스 구동 신호를 선택적으로 제공하여 우수한 방열기능 및 고효율 구동을 동시에 구현할 수 있는 장점을 가진다.
또한, 베이스 기판으로 질화갈륨 기판을 이용한 고전류 구동의 발광 소자들을 포함하고, 복수의 LED 그룹들이 순차적으로 구동되는 교류전압 순차구동방식에 있어서, 정류전압의 전압레벨 또는 온도측정값을 기준으로 LED 그룹들에 공급되는 1차 구동 신호 또는 2차 펄스 구동 신호를 선택적으로 제공하여 우수한 방열기능 및 고효율 구동을 동시에 구현할 수 있는 장점을 가진다.
도 1은 본 발명의 제1 실시예에 따른 발광 다이오드 구동장치를 개략적으로 도시한 도면이다.
도 2는 본 발명의 제1 실시예에 따른 발광 다이오드 구동장치의 정류전압 및 정전류의 출력 파형도를 도시한 도면이다.
도 3은 본 발명의 제1 실시예에 따른 발광 다이오드 구동장치의 1차 구동 신호 및 2차 펄스 구동 신호의 출력 파형도를 도시한 도면이다.
도 4는 본 발명의 제2 실시예에 따른 발광 다이오드 구동장치를 개략적으로 도시한 도면이다.
도 5는 본 발명의 제2 실시예에 따른 발광 다이오드 구동장치의 정류전압 및 구동신호의 출력 파형도를 도시한 도면이다.
도 6은 본 발명의 제2 실시예에 따른 발광 다이오드 구동장치의 1차 구동 신호 및 2차 펄스 구동 신호의 출력 파형도를 도시한 도면이다.
도 7은 본 발명의 제3 실시예에 따른 발광 다이오드 구동장치를 개략적으로 도시한 도면이다.
도 8은 본 발명의 제3 실시예에 따른 발광 다이오드 구동장치의 1차 구동신호 및 2차 펄스 구동 신호의 출력 파형도를 도시한 도면이다.
도 9는 본 발명의 제4 실시예에 따른 발광 다이오드 구동장치를 개략적으로 도시한 도면이다.
도 10은 본 발명의 제4 실시예에 따른 발광 다이오드 구동장치의 1차 구동신호 및 2차 펄스 구동 신호의 출력 파형도를 도시한 도면이다.
이하, 첨부한 도면들을 참조하여 본 발명의 실시예들을 상세히 설명하기로 한다. 다음에 소개되는 실시예들은 당업자에게 본 발명의 사상이 충분히 전달될 수 있도록 하기 위해 예로서 제공되는 것이다. 따라서, 본 발명은 이하 설명되는 실시예들에 한정되지 않고 다른 형태로 구체화될 수도 있다. 그리고, 도면들에 있어서, 구성요소의 형상 등이 과장되어 표현될 수 있다. 명세서 전체에 걸쳐서 동일한 참조번호들은 동일한 구성요소들을 나타낸다. 본 발명의 기술 사상 범위를 벗어나지 않는 정도의 구성요소들의 변경은 한정적인 의미를 포함하지 않으며 본 발명의 기술 사상을 명확하게 표현하기 위한 설명으로 청구항에 기재된 내용에 의해서만 한정될 수 있다.
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.
도 1은 본 발명의 제1 실시예에 따른 발광 다이오드 구동장치를 개략적으로 도시한 도면이다.
도 1에 도시된 바와 같이, 본 발명의 제1 실시예에 따른 발광 다이오드 구동장치는 교류전압을 공급하는 교류 전압원(110), 입력된 교류전압을 정류하는 정류부(120), 복수의 발광 다이오드 그룹(170), 상기 정류부(120)로부터의 정류전압을 이용하여 상기 복수의 발광 다아오드 그룹(170)을 구동시키는 1차 구동 신호를 생성하는 LED 구동부(140)와, 상기 LED 구동부(140)를 제어하는 LED 구동 제어부(130)를 포함한다.
본 발명의 발광 다이오드 구동장치는 상기 LED 구동부(140)로부터 입력된 1차 구동 신호를 이용하여 2차 펄스 구동 신호로 변조하는 LED 구동신호 변조부(150)와, 상기 1차 구동 신호 및 상기 2차 펄스 구동 신호 중 어느 하나를 출력하는 선택기(160)를 더 포함한다.
상기 발광 다이오드 그룹(170)은 직렬 또는 병렬 또는 직/병렬로 접속된 발광 다이오드들이 하나의 그룹으로 정의되는 제1 내지 제3 LED 그룹(171, 173, 175)을 포함한다. 본 발명의 제1 실시예에서는 발광 다이오드 그룹(170)을 3개의 LED 그룹(171, 173, 175)으로 한정하여 설명하고 있지만, 이에 한정하지 않고, 3개 미만 또는 3개 초과하는 LED 그룹들을 포함할 수 있다.
상기 발광 다이오드 그룹(170)은 성장기판 및 상기 성장기판 상에서 성장하는 반도체층을 포함하는 발광 다이오드를 포함하여 구성되고, 상기 성장기판 및 상기 반도체층은 질화갈륨계 반도체를 포함할 수 있다.
상기 발광 다이오드 그룹(170)은 성장기판 및 상기 성장기판 상에서 반도체층을 포함하는 발광 다이오드를 포함하여 구성되고, 상기 반도체층은 상기 성장기판의 무분극면에서 성장할 수 있다.
여기서, 상기 발광 다이오드 그룹(170)은 베이스 기판으로 질화갈륨 기판을 사용하여 고전류 구동이 가능한 발광 소자들을 포함한다.
상기 정류부(120)는 상기 교류 전압원(110)로부터 입력된 교류전압을 정류하여 정류전압을 생성한다. 상기 정류부(120)는 전파 정류회로, 반파 정류회로 등 공지된 다양한 정류회로 중 하나가 이용될 수 있다. 상기 정류전압은 상기 LED 구동 제어부(130), 상기 LED 구동부(140) 및 상기 발광 다이오드 그룹(170)으로 입력된다.
상기 LED 구동 제어부(130)는 입력되는 정류전압의 크기에 따라 발광 다이오드 그룹(170)에 제공될 1차 구동 신호의 크기, 1차 구동 신호의 제공시점 및 차단시점을 결정한다. 또한, LED 구동 제어부(130)는 정류전압의 크기와 미리 설정된 기준값을 비교하고, 비교 결과에 따라 상기 선택기(160)를 제어하는 선택제어신호(SCS)를 생성한다.
상기 기준값은 상기 정류전압의 전압레벨 중에 상기 발광 다이오드 그룹(170)의 발열이 시작되는 임계전압과 대응된다. 따라서, 상기 기준값은 발광 다이오드 그룹(170)의 발열 발생을 판별하는 기준이 될 수 있다.
상기 LED 구동신호 변조부(150)는 상기 LED 구동부(140)의 1차 구동신호를 2차 펄스 구동 신호로 변환하는 기능을 가진다.
상기 2차 펄스 구동 신호는 육안으로 발광 다이오드 그룹(170)의 온/오프 반복에 의한 플리커(flicker) 현상이 식별되지 않도록 60Hz 이상의 구동주파수를 가진다.
상기 2차 펄스 구동 신호는 상기 1차 구동 신호의 전압레벨에 따라 펄스의 크기가 비례하게 조절된다. 여기서, 상기 1차 구동 신호는 정전압 신호 또는 정전류 신호 또는 정전압-정전류 신호일 수 있다.
상기 LED 구동신호 변조부(150)는 양의 값을 가지는 펄스 신호를 생성한다. 즉, 상기 LED 구동신호 변조부(150)는 양의 값을 가지는 하이구간을 가지는 상기 2차 펄스 구동 신호를 생성한다.
보다 구체적으로, 상기 2차 펄스 구동 신호는 하이구간 및 로우구간을 가진다. 상기 하이구간 및 로우구간의 폭은 동일하고, 상기 2차 펄스 구동 신호의 하이구간은 상기 1차 구동 신호의 전압레벨보다 2배 높은 전압레벨을 가진다. 또한, 상기 2차 펄스 구동 신호의 로우구간은 발광 다이오드 그룹(170)에 공급되는 전류가 차단되는 구간으로 정의될 수 있다.
따라서, 본 발명의 2차 펄스 구동 신호는 하이구간과 동일한 폭을 가지는 로우구간에 의해 발광 다이오드 그룹(170)의 구동을 정지시켜 발열 발생을 억제할 수 있다. 또한, 본 발명의 2차 펄스 구동 신호는 상기 1차 구동 신호의 전압레벨에 따라 하이구간의 펄스 크기가 조절되어 발광 다이오드 그룹(170)에 제공되는 구동전압의 크기 또는 구동전류의 세기가 조절될 수 있다.
상기 선택기(160)는 상기 1차 구동 신호 및 상기 2차 펄스 구동 신호를 입력받아 어느 하나를 출력하는 멀티플렉서(MUX: Multiplexer) 기능을 가진다.
도면에는 도시되지 않았지만, 상기 선택기(160)는 복수의 스위칭 소자를 포함하고, 상기 LED 구동 제어부(130)로부터의 선택제어신호(SCS)에 의해 제어되는 상기 스위칭 소자에 의해 상기 1차 구동 신호 또는 상기 2차 펄스 구동 신호를 발광 다이오드 그룹(170)으로 출력한다.
이상에서와 같이, 제1 실시예에 따른 발광 다이오드 구동장치는 입력된 정류전압의 크기를 판단하여 직류 형태의 1차 구동 신호 또는 펄스 형태의 2차 펄스 구동 신호를 선택적으로 공급하여 발광 다이오드 그룹(170)의 방열 기능을 향상시킬 수 있는 장점을 가진다.
도 2는 본 발명의 제1 실시예에 따른 발광 다이오드 구동장치의 정류전압 및 정전류의 출력 파형도를 도시한 도면이고, 도 3은 본 발명의 제1 실시예에 따른 발광 다이오드 구동장치의 1차 구동 신호 및 2차 펄스 구동 신호의 출력 파형도를 도시한 도면이다.
도 1 및 2를 참조하면, 본 발명의 발광 다이오드 그룹(170)에 포함된 제1 내지 제3 LED 그룹(171, 173, 175)은 모두 동일한 시간의 구간 동안에 구동된다. 즉, 상기 제1 내지 제3 LED 그룹(171, 173, 175)은 동시에 온/오프 될 수 있다.
본 발명의 정류전압(Vrec)은 시간의 경과에 따라 0 ~ Vrec max 사이에서 변화한다.
상기 발광 다이오드 구동장치는 상기 정류전압(Vrec)이 발광 다이오드 그룹(170)을 구동시킬 수 있는 임계전압 이상의 경우(즉, 정류전압(Vrec)의 전압레벨이 제1 순방향 전압레벨 이상인 경우(1VF ≤ VP)), 상기 제1 내지 제3 LED 그룹(171, 173, 175) 모두가 구동된다.
또한, 상기 발광 다이오드 구동장치는 상기 정류전압(Vrec)이 상기 임계전압 미만의 경우,(즉, 정류전압(Vrec)의 전압레벨이 제1 순방향 전압레벨 미만인 경우(1VF ＞ VP)), 상기 제1 내지 제3 LED 그룹(171, 173, 175) 모두의 구동이 정지된다.
상기 제1 내지 제3 LED 그룹(171, 173, 175)은 제1 내지 제3 구동전류 파형(1IF, 2IF, 3IF)을 참조하여 모두 시간의 경과에 따라 동시에 구동 및 정지됨을 알 수 있다.
도 1 및 3을 참조하면, 본 발명의 제1 내지 제3 LED 그룹(171, 173, 175)은 정류전압(Vrec)이 제1 순방향 전압레벨(1VF)이 되는 제1 구간(t12, t16)동안 직류타입의 1차 구동 신호가 공급된다.
상기 제1 내지 제3 LED 그룹(171, 173, 175)은 정류전압(Vrec)이 제2 순방향 전압레벨(2VF)이 되는 제2 구간(t13, t15)부터 제3 순방향 전압레벨(3VF)의 제3 구간(t14)동안 펄스 형태의 변조된 LED 펄스 신호가 공급된다.
본 발명의 제1 실시예의 LED 구동 제어부(130)는 정류전압(Vrec)이 제2 및 제3 순방향 전압레벨(2VF ≤ VP ≤ Vrec max)이 되는 제2 및 제3 구간(t13, t14, t15) 동안 상기 변조된 LED 펄스 신호가 상기 제1 내지 제3 LED 그룹(171, 173, 175)에 제공될 수 있도록 기준값이 설정된다. 즉, 상기 기준값은 정류전압(Vrec)이 제2 순방향 전압레벨(2VF)이 되는 시점과 대응될 수 있다.
본 발명의 제1 실시예에 따른 제1 내지 제3 LED 그룹(171, 173, 175)은 베이스 기판으로 질화갈륨 기판을 이용한 고전류 구동의 발광 소자들을 포함하고, 상기 제2 및 제3 순방향 전압레벨(2VF ≤ VP ≤ Vrec max)의 제2 및 제3 구간(t13, t14, t15) 동안 일정한 하이구간 및 로우구간을 가지는 2차 펄스 구동 신호에 의해 제1 내지 제3 LED 그룹(171, 173, 175)의 온/오프를 반복하여 우수한 방열기능 및 고효율 구동을 동시에 구현할 수 있는 장점을 가진다.
도 4는 본 발명의 제2 실시예에 따른 발광 다이오드 구동장치를 개략적으로 도시한 도면이다.
도 4에 도시된 바와 같이. 제2 실시예에 따른 발광 다이오드 구동장치는 교류전압을 공급하는 교류 전압원(110), 입력된 교류전압을 정류하는 정류부(120), 복수의 발광 다이오드 그룹(170), 상기 정류부(120)로부터의 정류전압을 이용하여 상기 복수의 발광 다아오드 그룹(170)을 개별적으로 구동시키는 복수의 LED 구동부(140)와, 상기 복수의 LED 구동부(140)를 제어하는 LED 구동 제어부(130)를 포함한다.
본 발명의 발광 다이오드 구동장치는 상기 복수의 LED 구동부(140)로부터 입력된 1차 구동 신호를 변조하여 2차 펄스 구동 신호를 생성하는 복수의 LED 구동신호 변조부(150)와, 상기 1차 구동 신호 및 상기 2차 펄스 구동 신호 중 어느 하나를 출력하는 복수의 선택기(160)를 더 포함한다.
상기 발광 다이오드 그룹(170)은 직렬 또는 병렬 또는 직/병렬로 접속된 발광 다이오드들이 하나의 그룹으로 정의되는 제1 내지 제3 LED 그룹(171, 173, 175)을 포함한다. 본 발명의 제2 실시예에서는 발광 다이오드 그룹(170)을 3개의 LED 그룹들(171, 173, 175)으로 한정하여 설명하고 있지만, 이에 한정하지 않고, 3개 이하 또는 3개 초과하는 LED 그룹들을 포함할 수 있다.
여기서, 상기 발광 다이오드 그룹(170)은 베이스 기판으로 질화갈륨 기판을 사용하여 고전류 구동이 가능한 발광 소자들을 포함한다.
상기 정류부(120)는 상기 교류 전압원(110)으로부터 입력된 교류전압을 정류하여 정류전압을 생성한다. 상기 정류부(120)는 전파 정류회로, 반파 정류회로 등 공지된 다양한 정류회로 중 하나가 이용될 수 있다. 상기 정류전압은 상기 LED 구동 제어부(130), 상기 복수의 LED 구동부(140) 및 상기 복수의 발광 다이오드 그룹(170)으로 입력된다.
상기 복수의 LED 구동부(140)는 제1 내지 제3 LED 구동부(141, 143, 145)를 포함하고, 상기 제1 내지 제3 LED 구동부(141, 143, 145)는 개별적으로 상기 제1 내지 제3 LED 그룹(171, 173, 175)을 구동하기 위한 1차 구동 신호를 생성한다.
본 발명의 제2 실시예에 따른 발광 다이오드 구동장치는 복수의 LED 구동부(141, 143, 145)가 복수의 발광 다이오드 그룹(170)의 제1 내지 제3 LED 그룹(171, 173, 175)을 개별적으로 구동하고, 정류전압의 전압레벨에 따라 순차적으로 제1 내지 제3 LED 그룹(171, 173, 175)을 구동시키는 교류전압의 순차구동 방식이 적용된다.
보다 구체적으로, 도 4 및 도 5를 참조하면, 상기 정류전압(Vrec)은 시간의 경과에 따라 전압레벨이 변화한다.
상기 LED 구동 제어부(130)는 정류전압의 크기를 판단하고, 입력되는 정류전압의 크기가 제1 순방향 전압레벨에 속하는 경우(1VF ≤ VP < 2VF), 제 1 LED 그룹(171)에만 1차 구동 신호가 제공될 수 있도록 복수의 LED 구동부(140)를 제어한다. 이때, 제2 및 제3 LED 그룹(173, 175)은 구동이 정지된 상태를 유지한다.
상기 LED 구동 제어부(130)는 정류전압(Vrec)의 전압레벨이 제2 순방향 전압레벨에 속하는 경우(2VF ≤ VP < 3VF), 제1 및 제2 LED 그룹(171, 173)에만 1차 구동 신호가 제공될 수 있도록 복수의 LED 구동부(140)를 제어한다. 이때, 제3 LED 그룹(175)은 구동이 정지된 상태를 유지한다.
상기 LED 구동 제어부(130)는 정류전압(Vrec)의 전압레벨이 제3 순방향 전압레벨에 속하는 경우(3VF ≤ VP ≤ Vrec max), 제1 내지 제3 LED 그룹(171, 173, 175) 모두에 1차 구동 신호가 제공될 수 있도록, 복수의 LED 구동부(140)를 제어한다.
이상에서와 같이, 용어 '제1 순방향 전압 레벨(1VF)'은 1개의 LED 그룹을 구동할 수 있는 임계 전압레벨을 의미하며, 용어 '제2 순방향 전압 레벨(2VF)'은 2개의 LED 그룹을 구동할 수 있는 임계 전압레벨을 의미하고, 용어 '제3 순방향 전압 레벨(3VF)'은 3개의 LED 그룹을 구동할 수 있는 임계 전압레벨을 의미한다. 즉, '제n 순방향 전압 레벨(nVF)'는 n개의 LED 그룹을 구동할 수 있는 임계 전압레벨을 의미한다.
상기 LED 구동 제어부(130)는 정류전압(Vrec)의 크기와 미리 설정된 기준값을 비교하고, 비교 결과에 따라 상기 복수의 선택기(160)를 제어하는 복수의 선택제어신호(SCS1, SCS2, SCS3)를 생성한다.
상기 기준값은 상기 정류전압(Vrec)의 전압레벨 중에 상기 발광 다이오드 그룹(170)의 발열이 시작되는 임계전압과 대응된다. 따라서, 상기 기준값은 발광 다이오드 그룹(170)의 발열 발생을 판별하는 기준이 된다.
상기 복수의 LED 구동신호 변조부(150)는 상기 복수의 LED 구동부(140)와 1대1 대응되도록 연결되고, 상기 복수의 LED 구동부(140)로부터의 1차 구동 신호를 2차 펄스 구동 신호로 변환하는 기능을 가진다. 즉, 복수의 LED 구동신호 변조부(150)는 제1 내지 제3 LED 구동신호 변조부(151, 153, 155)를 포함하고, 상기 제1 내지 제3 LED 구동신호 변조부(151, 153, 155)는 상기 제1 내지 제3 LED 구동부(141, 143, 145)와 1대1 대응되도록 연결될 수 있다.
상기 2차 펄스 구동 신호는 육안으로 발광 다이오드 그룹(170)의 온/오프 반복에 의한 플리커(flicker) 현상이 식별되지 않도록 60Hz 이상의 구동주파수를 가진다.
상기 2차 펄스 구동 신호는 상기 1차 구동 신호의 전압레벨에 따라 펄스의 크기가 비례하게 조절된다. 여기서, 상기 1차 구동 신호는 정전압 신호 또는 정전류 신호 또는 정전압-정전류 신호일 수 있다.
상기 복수의 LED 구동신호 변조부(150)는 양의 값을 가지는 펄스 신호를 생성한다. 즉, 상기 복수의 LED 구동신호 변조부(150)는 양의 값을 가지는 하이구간을 가지는 상기 2차 펄스 구동 신호를 생성한다.
보다 구체적으로, 상기 2차 펄스 구동 신호는 하이구간 및 로우구간을 가진다. 상기 하이구간 및 로우구간의 폭은 동일하고, 상기 2차 펄스 구동 신호의 하이구간은 상기 1차 구동 신호의 전압레벨보다 2배 높은 전압레벨을 가진다. 또한, 상기 2차 펄스 구동 신호의 로우구간은 발광 다이오드 그룹(170)에 공급되는 전류가 차단되는 구간으로 정의될 수 있다.
따라서, 본 발명의 2차 펄스 구동 신호는 하이구간과 동일한 폭을 가지는 로우구간에 의해 발광 다이오드 그룹(170)의 구동을 정지시켜 발열 발생을 억제할 수 있다. 또한, 본 발명의 2차 펄스 구동 신호는 상기 1차 구동 신호의 전압레벨에 따라 하이구간의 펄스크기가 조절되어 발광 다이오드 그룹(170)에 제공되는 구동전압의 크기 또는 구동전류의 세기가 조절될 수 있다.
상기 복수의 선택기(160)는 상기 1차 구동 신호 및 상기 2차 펄스 구동 신호를 입력받아 어느 하나를 출력하는 멀티플렉서(MUX: Multiplexer) 기능을 가진다.
도면에는 도시되지 않았지만, 상기 복수의 선택기(160)는 제1 내지 제3 선택기(161, 163, 165)를 포함하고, 각각의 제1 내지 제3 선택기(161, 163, 165)는 복수의 스위칭 소자(미도시)를 포함한다. 상기 복수의 선택기(160)는 상기 LED 구동 제어부(130)로부터의 복수의 선택제어신호(SCS1, SCS2, SCS3)에 의해 개별적으로 제어되고, 상기 스위칭 소자에 의해 상기 1차 구동 신호 또는 상기 2차 펄스 구동 신호를 제1 내지 제3 LED 그룹(171, 173, 175)으로 개별적으로 출력한다.
이상에서와 같이, 제2 실시예에 따른 발광 다이오드 구동장치는 입력된 정류전압(Vrec)의 크기에 따라 제1 내지 제3 LED 그룹(171, 173, 175)을 순차구동하는 방식에 있어서, 상기 정류전압(Vrec)의 전압레벨을 판단하여 직류 형태의 1차 구동 신호 또는 펄스 형태의 2차 펄스 구동 신호를 선택적으로 공급하여 발광 다이오드 그룹(170)의 방열 기능을 향상시킬 수 있는 장점을 가진다.
도 5는 본 발명의 제2 실시예에 따른 발광 다이오드 구동장치의 정류전압 및 구동신호의 출력 파형도를 도시한 도면이고, 도 6은 본 발명의 제2 실시예에 따른 발광 다이오드 구동장치의 1차 구동 신호 및 2차 펄스 구동 신호의 출력 파형도를 도시한 도면이다.
도 4 및 5를 참조하면, 본 발명의 발광 다이오드 그룹(170)에 포함된 제1 내지 제3 LED 그룹(171, 173, 175)은 정류전압(Vrec)의 전압레벨에 따라 순차적으로 구동된다.
본 발명의 정류전압(Vrec)은 시간의 경과에 따라 0 ~ Vrec max 사이에서 변화한다.
상기 발광 다이오드 구동장치는 상기 정류전압(Vrec)이 발광 다이오드 그룹(170)을 구동시킬 수 있는 제1 순방향 전압레벨 이상인 경우(1VF ≤ VP < 2VF), 상기 제1 LED 그룹(171)만을 구동시키고, 상기 정류전압(Vrec)의 전압레벨이 제2 순방향 전압레벨에 속하는 경우(2VF ≤ VP < 3VF), 제1 및 제2 LED 그룹(171, 173)만을 구동시키고, 상기 정류전압(Vrec)의 전압레벨이 제3 순방향 전압레벨에 속하는 경우(3VF ≤ VP ≤ Vrec max), 제1 내지 제3 LED 그룹(171, 173, 175) 모두를 구동시킨다.
또한, 상기 발광 다이오드 구동장치는 상기 정류전압(Vrec)이 상기 임계전압 미만의 경우,(즉, 정류전압(Vrec)의 전압레벨이 제1 순방향 전압레벨 미만인 경우(1VF ＞ VP)) 상기 제1 내지 제3 LED 그룹(171, 173, 175) 모두의 구동이 정지된다.
상기 제1 내지 제3 LED 그룹(171, 173, 175)은 모두 시간의 경과에 따라 변화하는 정류전압(Vrec)의 전압레벨에 따라 순차적으로 구동됨을 알 수 있다.
도 4 및 6을 참조하면, 본 발명의 제1 LED 그룹(171)은 정류전압(Vrec)이 제1 순방향 전압레벨(1VF)이 되는 제1 구간(t12, t16) 동안 직류타입의 1차 구동 신호가 공급된다.
상기 제1 내지 제3 LED 그룹(171, 173, 175)은 정류전압(Vrec)이 제2 순방향 전압레벨(2VF)이 되는 제2 구간(t13, t15)부터 제3 순방향 전압레벨(3VF)의 제3 구간(t14)동안 펄스 형태의 변조된 LED 펄스 신호가 공급된다.
본 발명의 제2 실시예의 LED 구동 제어부(130)는 정류전압(Vrec)이 제2 및 제3 순방향 전압레벨(2VF, 3VF)이 되는 제2 및 제3 구간(t13, t14, t15) 동안 상기 변조된 LED 펄스 신호가 상기 제1 내지 제3 LED 그룹(171, 173, 175)에 제공될 수 있도록 기준값이 설정된다. 즉, 상기 기준값은 정류전압(Vrec)이 제2 순방향 전압레벨(2VF)이 되는 시점과 대응될 수 있다. 상기 기준값은 하나의 예로 정류전압(Vrec)이 제2 순방향 전압레벨(2VF)의 되는 시점으로 한정하고 있지만, 이에 한정하지 않고, 발광 소자의 특성(발열 시작시점)에 따라 얼마든지 변경 가능하다.
본 발명의 제2 실시예에 따른 발광 다이오드 그룹(170)은 베이스 기판으로 질화갈륨 기판을 이용한 고전류 구동의 발광 소자들을 포함하고, 정류전압(Vrec)의 전압레벨에 따라 순차구동 방식으로 구동되고, 상기 제2 및 제3 순방향 전압레벨(2VF, 3VF)의 제2 및 제3 구간(t13, t14, t15) 동안 일정한 하이구간 및 로우구간을 가지는 2차 펄스 구동 신호에 의해 발광 다이오드 그룹(170)의 온/오프를 반복하여 우수한 방열기능 및 고효율 구동을 동시에 구현할 수 있는 장점을 가진다.
도 7은 본 발명의 제3 실시예에 따른 발광 다이오드 구동장치를 개략적으로 도시한 도면이고, 도 8은 본 발명의 제3 실시예에 따른 발광 다이오드 구동장치의 1차 구동 신호 및 2차 펄스 구동 신호의 출력 파형도를 도시한 도면이다.
도 7 및 도 8에 도시된 바와 같이, 본 발명의 제3 실시예에 따른 발광 다이오드 구동장치는 온도센싱부(190)을 제외한 모든 구성이 도 1 내지 도 3의 제1 실시예에 따른 발광 다이오드 구동장치와 동일함으로 상기 온도센싱부(190)를 제외한 모든 구성은 본 발명의 제1 실시예에 따른 발광 다이오드 구동장치와 동일한 부호를 병기하고 상세한 설명은 생략하기로 한다.
본 발명의 제3 실시예에 따른 발광 다이오드 구동장치는 발광 다이오드 그룹(170)의 온도를 센싱하는 온도센싱부(190)를 더 포함한다.
상기 온도센싱부(190)는 발광 다이오드 그룹(170)의 온도를 센싱할 수 있는 온도 저항을 포함할 수 있다. 도면에는 구체적으로 도시되지 않았지만, 상기 온도센싱부(190)는 상기 발광 다이오드 그룹(170)의 피드백 신호라인에 온도저항이 접속될 수 있다.
상기 온도센싱부(190)는 센싱된 온도 데이터를 LED 구동 제어부(130)에 제공한다.
상기 LED 구동 제어부(130)는 기준값을 기준으로 상기 온도센싱부(190)로부터 제공된 온도 데이터와 비교하여 선택기(160)를 제어하는 선택제어신호(SCS)를 생성한다.
상기 기준값은 발광 다이오드 그룹(170)의 발열이 시작되는 임계온도(TR)와 대응될 수 있다.
상기 온도 데이터가 기준값 이상인 경우, 상기 LED 구동 제어부(130)로부터의 선택제어신호(SCS)에 의해 선택기(160)로부터 2차 펄스 구동 신호가 발광 다이오드 그룹(170)으로 출력된다.
상기 2차 펄스 구동 신호는 하이구간 및 로우구간을 가지며, 상기 하이구간 및 로우구간의 폭은 동일하고, 상기 2차 펄스 구동 신호의 하이구간은 상기 1차 구동 신호의 전압레벨보다 2배 높은 전압레벨을 가진다. 또한, 상기 2차 펄스 구동 신호의 로우구간은 발광 다이오드 그룹(170)에 공급되는 전류가 차단되는 구간으로 정의될 수 있다.
따라서, 본 발명의 제3 실시예에 따른 발광 다이오드 구동장치는 발광 다이오드 그룹(170)의 온도변화에 따라 2차 펄스 구동 신호를 이용하여 발광 다이오드 그룹(170)의 온/오프 구동을 반복하여 발열 발생을 억제할 수 있다. 또한, 본 발명은 우수한 방열기능뿐만 아니라 정류전압(Vrec)의 전압레벨에 따라 2차 펄스 구동 신호의 하이구간의 펄스 크기가 조절되어 발광 다이오드 그룹(170)에 제공되는 구동전압의 크기 또는 구동전류의 세기가 조절되어 고효율을 구현할 수 있다.
도 9는 본 발명의 제4 실시예에 따른 발광 다이오드 구동장치를 개략적으로 도시한 도면이고, 도 10은 본 발명의 제4 실시예에 따른 발광 다이오드 구동장치의 1차 구동 신호 및 2차 펄스 구동 신호의 출력 파형도를 도시한 도면이다.
도 9 및 도 10에 도시된 바와 같이, 본 발명의 제4 실시예에 따른 발광 다이오드 구동장치는 온도센싱부(190)을 제외한 모든 구성이 도 4 내지 도 6의 제2 실시예에 따른 발광 다이오드 구동장치와 동일함으로 상기 온도센싱부(190)를 제외한 모든 구성은 본 발명의 제2 실시예에 따른 발광 다이오드 구동장치와 동일한 부호를 병기하고 상세한 설명은 생략하기로 한다.
본 발명의 제4 실시예에 따른 발광 다이오드 구동장치는 발광 다이오드 그룹(170)의 온도를 센싱하는 온도센싱부(190)를 더 포함한다.
상기 온도센싱부(190)는 발광 다이오드 그룹(170)의 온도를 센싱할 수 있는 온도 저항을 포함할 수 있다. 도면에는 구체적으로 도시되지 않았지만, 상기 온도센싱부(190)는 상기 발광 다이오드 그룹(170)의 피드백 신호라인에 온도저항이 접속될 수 있다.
상기 온도센싱부(190)는 센싱된 온도 데이터를 LED 구동 제어부(130)에 제공한다.
상기 LED 구동 제어부(130)는 기준값을 기준으로 상기 온도센싱부(190)로부터 제공된 온도 데이터와 비교하여 제1 내지 제3 선택기(161, 163, 165)를 개별적으로 제어하는 제1 내지 제3 선택제어신호(SCS1, SCS2, SCS3)를 생성한다.
상기 기준값은 발광 다이오드 그룹(170)의 발열이 시작되는 임계온도(TR)의 시작시점과 대응된다.
상기 온도 데이터가 기준값 이상인 경우, 상기 LED 구동 제어부(130)로부터의 제1 내지 제3 선택제어신호(SCS1, SCS2, SCS3)에 의해 제1 내지 제3 선택기(161, 163, 165)로부터 2차 펄스 구동 신호가 발광 다이오드 그룹(170)으로 출력된다.
상기 2차 펄스 구동 신호는 하이구간 및 로우구간을 가지며, 상기 하이구간 및 로우구간의 폭은 동일하고, 상기 2차 펄스 구동 신호의 하이구간은 상기 1차 구동 신호의 전압레벨보다 2배 높은 전압레벨을 가진다. 또한, 상기 2차 펄스 구동 신호의 로우구간은 발광 다이오드 그룹(170)에 공급되는 전류가 차단되는 구간으로 정의될 수 있다.
따라서, 본 발명의 제4 실시예에 따른 발광 다이오드 구동장치는 정류전압(Vrec)의 전압레벨에 따라 제1 내지 제3 LED 그룹(171, 173, 175)을 순차적으로 구동하는 방식에 있어서, 발광 다이오드 그룹(170)의 온도변화에 따라 2차 펄스 구동 신호를 이용하여 발광 다이오드 그룹(170)의 온/오프 구동을 반복함으로써, 발광소자의 발열 발생을 억제할 수 있다. 또한, 본 발명은 우수한 방열기능뿐만 아니라 정류전압(Vrec)의 전압레벨에 따라 2차 펄스 구동 신호의 하이구간의 펄스크기가 조절되어 발광 다이오드 그룹(170)에 제공되는 구동전압의 크기 또는 구동전류의 세기가 조절되어 고효율을 구현할 수 있다.
본 발명의 제1 내지 제4 실시예에 따른 발광 다이오드 구동장치는 정류전압의 전압레벨 또는 온도에 따라 LED 그룹의 전체 구동방식 또는 LED 그룹의 순차구동 방식의 고효율 및 방열에 유리한 기술 사상을 한정하여 설명하고 있지만, 이에 한정하지 않고, 다른 실시예의 발광 다이오드 조명모듈을 더 포함할 수 있다.
다른 실시예의 발광 다이오드 조명 모듈은 발광 다이오드 모듈과, 정류전압을 이용하여 1A 이상의 전류값을 가지는 1차 구동 신호를 생성하는 구동신호 생성부와, 상기 1차 구동신호를 변조하여 2차 펄스 구동 신호를 생성하는 LED 구동신호 변조부를 포함하고, 별도의 구동 제어신호가 인가되지 않은 경우, 상기 2차 펄스 구동 신호를 70 A/cm2 이상의 피크전류밀도로 발광 다이오드 그룹에 제공하는 구동신호 제공부를 포함할 수 있다.
이상에서, 본 발명의 다양한 실시예들 및 특징들에 대해 설명하였지만, 본 발명은 위에서 설명한 실시예들 및 특징들에 한정되는 것은 아니며, 본 발명의 사상을 벗어나지 않는 범위 내에서 다양하게 변형될 수 있다.

Claims (39)

  1. 교류전압을 제공하는 전원부;
    상기 전원부로부터의 교류전압을 정류하는 정류부;
    상기 정류부로부터의 정류전압을 이용하여 1차 구동 신호를 생성하는 구동신호 생성부; 및
    상기 1차 구동 신호를 변조하여 2차 펄스 구동 신호를 생성하는 LED 구동신호 변조부를 포함하고,
    상기 발광 다이오드 그룹은 상기 2차 펄스 구동 신호에 의해 구동되는 발광 다이오드 구동장치.
  2. 청구항 1에 있어서, 상기 발광 다이오드 그룹은, 성장기판 및 상기 성장기판 상에서 성장하는 반도체층을 포함하는 발광 다이오드를 포함하여 구성되고, 상기 성장기판 및 상기 반도체층은 질화갈륨계 반도체를 포함하는 발광 다이오드 구동장치.
  3. 청구항 1에 있어서, 상기 발광 다이오드 그룹은, 성장기판 및 상기 성장기판 상에서 반도체층을 포함하는 발광 다이오드를 포함하여 구성되고, 상기 반도체층은 상기 성장기판의 무분극면에서 성장하는 발광 다이오드 구동장치.
  4. 청구항 1에 있어서, 상기 1차 구동 신호 또는 상기 2차 펄스 구동 신호 중 어느 하나를 상기 발광 다이오드 그룹으로 출력하는 선택기를 더 포함하는 발광 다이오드 구동장치.
  5. 청구항 4에 있어서, 미리 설정된 기준값을 기준으로 상기 1차 구동 신호 또는 상기 2차 펄스 구동 신호 중 어느 하나가 출력되도록 상기 선택기를 제어하는 LED 구동 제어부를 더 포함하는 발광 다이오드 구동장치.
  6. 청구항 4에 있어서, 상기 선택기는, 상기 정류전압의 전압레벨이 기준전압값 이상인 경우 상기 2차 펄스 구동 신호를 상기 발광 다이오드로 출력하고, 그렇지 않은 경우 상기 1차 구동 신호를 상기 발광 다이오드로 출력하는 발광 다이오드 구동장치.
  7. 청구항 1에 있어서, 상기 발광 다이오드 구동장치는, 상기 발광 다이오드 그룹의 온도를 센싱하여 측정 온도값을 생성하는 온도 센싱부를 더 포함하고,
    상기 선택기는, 상기 온도 센싱부의 상기 측정 온도값이 기준온도값 이상인 경우 상기 2차 펄스 구동신호를 상기 발광 다이오드 그룹으로 출력하고, 그렇지 않은 경우 상기 1차 구동 신호를 상기 발광 다이오드 그룹으로 출력하는 발광 다이오드 구동장치.
  8. 청구항 1에 있어서, 상기 2차 펄스 구동 신호는 상기 발광 다이오드 그룹의 구동을 온(on)시키는 하이구간 및 상기 발광 다이오드 그룹의 구동을 오프(off)시키는 로우구간을 포함하고, 상기 하이구간 및 상기 로우구간은 동일한 폭을 가지는 발광 다이오드 구동장치.
  9. 청구항 8에 있어서, 상기 2차 펄스 구동 신호의 상기 하이 구간은 상기 1차 구동 신호의 전압레벨 보다 2배 큰 전압레벨을 가지는 발광 다이오드 구동장치.
  10. 청구항 1에 있어서, 상기 2차 펄스 구동 신호는 60Hz 이상의 구동주파수를 가지는 발광 다이오드 구동장치.
  11. 교류전압을 제공하는 전원부;
    상기 교류입력전압을 정류하여 정류전압을 생성하는 정류부;
    상기 정류전압을 이용하여 1차 구동신호를 생성하는 복수의 LED 구동부들; 및
    상기 1차 구동 신호를 변조하여 2차 펄스 구동 신호를 생성하는 복수의 LED 구동신호 변조부를 포함하고,
    상기 발광 다이오드 그룹은 상기 2차 펄스 구동 신호에 의해 구동되는 발광 다이오드 구동장치.
  12. 청구항 11에 있어서, 상기 발광 다이오드 그룹은, 성장기판 및 상기 성장기판 상에서 성장하는 반도체층을 포함하는 발광 다이오드를 포함하여 구성되고, 상기 성장기판 및 상기 반도체층은 질화갈륨계 반도체를 포함하는 발광 다이오드 구동장치.
  13. 청구항 11에 있어서, 상기 발광 다이오드 그룹은, 성장기판 및 상기 성장기판 상에서 반도체층을 포함하는 발광 다이오드를 포함하여 구성되고, 상기 반도체층은 상기 성장기판의 무분극면에서 성장하는 발광 다이오드 구동장치.
  14. 청구항 11에 있어서, 상기 1차 구동 신호 및 상기 2차 펄스 구동 신호 중 어느 하나를 상기 복수의 발광 다이오드 그룹으로 출력하는 복수의 선택기를 더 포함하는 발광 다이오드 구동장치.
  15. 청구항 14에 있어서, 미리 설정된 기준값을 기준으로 상기 제1 구동 신호 및 상기 제2 펄스 구동 신호 중 어느 하나가 출력되도록 상기 복수의 선택기를 개별적으로 제어하는 LED 구동 제어부를 더 포함하는 발광 다이오드 구동장치.
  16. 청구항 14에 있어서, 상기 선택기는, 상기 정류전압의 전압레벨이 기준전압값 이상인 경우 상기 2차 펄스 구동 신호를 상기 발광 다이오드로 출력하고, 그렇지 않은 경우 상기 1차 구동신호를 상기 발광 다이오드로 출력하는 발광 다이오드 구동장치.
  17. 청구항 14에 있어서, 상기 발광 다이오드 구동장치는, 상기 발광 다이오드 그룹의 온도를 센싱하여 측정 온도값을 생성하는 온도 센싱부를 더 포함하고,
    상기 선택기는, 상기 온도 센싱부의 상기 측정 온도값이 기준온도값 이상인 경우 상기 2차 펄스 구동신호를 상기 발광 다이오드 그룹으로 출력하고, 그렇지 않은 경우 상기 1차 구동 신호를 상기 발광 다이오드 그룹으로 출력하는 발광 다이오드 구동장치.
  18. 청구항 11에 있어서, 상기 2차 펄스 구동 신호는 상기 발광 다이오드 그룹의 구동을 온(on)시키는 하이구간 및 상기 발광 다이오드 그룹의 구동을 오프(off)시키는 로우구간을 포함하고, 상기 하이구간 및 상기 로우구간은 동일한 폭을 가지는 발광 다이오드 구동장치.
  19. 청구항 18에 있어서, 상기 2차 펄스 구동 신호의 상기 하이 구간은 상기 1차 구동 신호의 전압레벨 보다 2배 큰 전압레벨을 가지는 발광 다이오드 구동장치.
  20. 청구항 11에 있어서, 상기 2차 펄스 구동 신호는 60Hz 이상의 구동주파수를 가지는 발광 다이오드 구동장치.
  21. 교류전압을 제공하는 단계;
    상기 교류전압을 정류하는 단계;
    상기 정류전압을 이용하여 1차 구동 신호를 생성하는 단계;
    상기 1차 구동 신호를 변조하여 2차 펄스 구동 신호를 생성하는 단계; 및
    상기 2차 펄스 구동 신호를 복수의 발광 다이오드 그룹에 제공하는 단계;를 포함하는 발광 다이오드 구동방법.
  22. 청구항 21에 있어서, 상기 발광 다이오드 그룹은, 성장기판 및 상기 성장기판 상에서 성장하는 반도체층을 포함하는 발광 다이오드를 포함하여 구성되고, 상기 성장기판 및 상기 반도체층은 질화갈륨계 반도체를 포함하고 상기 반도체층은, 상기 성장기판의 무분극면에서 성장하는 발광 다이오드 구동방법.
  23. 청구항 21에 있어서, 상기 1차 구동 신호 및 2차 펄스 구동 신호 중 어느 하나를 선택하여 상기 발광 다이오드 그룹에 제공하는 단계를 더 포함하는 발광 다이오드 구동방법.
  24. 청구항 21에 있어서, 미리 설정된 기준값을 기준으로 상기 1차 구동 신호 및 상기 2차 펄스 구동 신호 중 어느 하나가 출력되도록 제어하는 단계를 더 포함하는 발광 다이오드 구동방법.
  25. 청구항 23에 있어서, 상기 1차 구동신호 및 상기 2차 펄스 구동 신호를 선택하는 단계는 상기 정류전압의 전압레벨이 기준전압값 이상인 경우 상기 2차 펄스 구동신호를 상기 발광 다이오드 그룹을 출력하고, 그렇지 않은 경우 상기 1차 구동신호를 상기 발광 다이오드 그룹으로 출력하는 발광 다이오드 구동방법.
  26. 청구항 21에 있어서, 상기 발광 다이오드 그룹의 온도를 센싱하는 단계를 더 포함하고, 측정 온도값이 기준온도값 이상인 경우 상기 2차 펄스 구동 신호를 상기 발광 다이오드 그룹으로 출력하고, 그렇지 않은 경우 상기 1차 구동 신호를 상기 발광 다이오드 그룹으로 출력하는 발광 다이오드 구동방법.
  27. 청구항 21에 있어서, 상기 2차 펄스 구동 신호는 상기 발광 다이오드 그룹의 구동을 온(on)시키는 하이구간 및 상기 발광 다이오드 그룹의 구동을 오프(off)시키는 로우구간을 포함하고, 상기 하이구간 및 상기 로우구간은 동일한 폭을 가지는 발광 다이오드 구동방법.
  28. 청구항 27에 있어서, 상기 2차 펄스 구동 신호의 상기 하이 구간은 상기 1차 구동 신호의 전압레벨 보다 2배 큰 전압레벨을 가지는 발광 다이오드 구동방법.
  29. 교류전압을 제공하는 단계;
    상기 교류전압을 정류하는 단계;
    상기 정류전압을 이용하여 1차 구동 신호를 생성하는 단계; 상기 1차 구동 신호를 변조하여 2차 펄스 구동 신호를 생성하는 단계; 및
    상기 2차 펄스 구동 신호를 복수의 발광 다이오드 그룹에 제공하는 단계;를 포함하는 발광 다이오드 구동방법.
  30. 청구항 29에 있어서, 상기 발광 다이오드 그룹은, 성장기판 및 상기 성장기판 상에서 성장하는 반도체층을 포함하는 발광 다이오드를 포함하여 구성되고, 상기 성장기판 및 상기 반도체층은 질화갈륨계 반도체를 포함하고 상기 반도체층은, 상기 성장기판의 무분극면에서 성장하는 발광 다이오드 구동방법.
  31. 청구항 29에 있어서, 상기 1차 구동 신호 및 2차 펄스 구동 신호 중 어느 하나를 선택하는 단계를 더 포함하는 발광 다이오드 구동방법.
  32. 청구항 29에 있어서, 미리 설정된 기준값을 기준으로 상기 1차 구동 신호 및 상기 2차 펄스 구동 신호 중 어느 하나가 출력되도록 제어하는 단계를 더 포함하는 발광 다이오드 구동방법.
  33. 청구항 31에 있어서, 상기 1차 구동신호 및 상기 2차 펄스 구동 신호를 선택하는 단계는 상기 정류전압의 전압레벨이 기준전압값 이상인 경우 상기 2차 펄스 구동신호를 상기 발광 다이오드 그룹을 출력하고, 그렇지 않은 경우 상기 1차 구동신호를 상기 발광 다이오드 그룹으로 출력하는 발광 다이오드 구동방법.
  34. 청구항 29에 있어서, 상기 발광 다이오드 그룹의 온도를 센싱하는 단계를 더 포함하고, 측정 온도값이 기준온도값 이상인 경우 상기 2차 펄스 구동 신호를 상기 발광 다이오드 그룹으로 출력하고, 그렇지 않은 경우 상기 1차 구동 신호를 상기 발광 다이오드 그룹으로 출력하는 발광 다이오드 구동방법.
  35. 청구항 29에 있어서, 상기 2차 펄스 구동 신호는 상기 복수의 발광 다이오드 그룹의 구동을 온(on)시키는 하이구간 및 상기 발광 다이오드 그룹의 구동을 오프(off)시키는 로우구간을 포함하고, 상기 하이구간 및 상기 로우구간은 동일한 폭을 가지는 발광 다이오드 구동방법.
  36. 청구항 35에 있어서, 상기 2차 펄스 구동 신호의 상기 하이 구간은 상기 1차 구동 신호의 전압레벨 보다 2배 큰 전압레벨을 가지는 발광 다이오드 구동방법.
  37. 적어도 하나의 발광 다이오드를 포함하는 발광 다이오드 그룹;
    교류전압을 제공하는 전원부; 상기 전원부로부터의 교류전압을 정류하는 정류부; 상기 정류부로부터의 정류전압을 이용하여 적어도 1A 이상의 전류값을 가지는 1차 구동 신호를 생성하는 구동신호 생성부; 및
    상기 1차 구동 신호를 변조하여 2차 펄스 구동 신호를 생성하는 LED 구동신호 변조부를 포함하고,
    구동 제어신호가 인가되지 않은 경우 상기 2차 펄스 구동 신호를 70 A/cm2 이상의 피크전류밀도로 상기 발광 다이오드 그룹에 제공하는 구동신호 제공부;를 포함하는 발광 다이오드 조명모듈.
  38. 청구항 37에 있어서, 상기 발광 다이오드는, 성장기판 및 상기 성장기판 상에서 성장하는 반도체층을 포함하고,
    상기 성장기판 및 상기 반도체층은 질화갈륨계 반도체를 포함하는 발광 다이오드 조명모듈.
  39. 청구항 37에 있어서, 상기 발광 다이오드는, 성장기판 및 상기 성장기판 상에서 반도체층을 포함하는 발광 다이오드를 포함하여 구성되고, 상기 반도체층은 상기 성장기판의 무분극면에서 성장하는 발광 다이오드 조명모듈.
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