WO2016028043A1 - 동기식 다채널 발광 다이오드 구동 장치 - Google Patents

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박시홍
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(주)포인트텍
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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 synchronous multi-channel light emitting diode driving device, and more particularly, to an AC power supply (linear) linear multi-channel light emitting diode (LED) driving device that does not use a converter.
  • the present invention relates to a synchronous multi-channel LED driving device capable of simultaneously emitting light emitting diodes of all channels regardless of the magnitude of voltage.
  • the driving of the lighting using the light emitting diode is mainly a converter method that controls the current by using an inductor and a capacitor such as a switching mode power supply (SMPS) and directly uses commercial AC power without using an SMPS. It can be divided into AC power direct type linear system that controls current by using SMPS.
  • SMPS switching mode power supply
  • the AC power direct-type linear method directly controls the current by using an AC power source, which is a commercial power source.
  • the circuit has a simple advantage over the converter method, but the AC power voltage is lowered by using an inductor and a capacitor, which are energy storage elements. Unlike a converter system capable of flowing a constant current to a light emitting diode even in a section, there is a problem in that flicker occurs.
  • the flicker refers to the fact that the periodic change of the brightness is visually felt
  • the method of quantifying the degree of flicker includes the percentage flicker and the flicker index.
  • the percentage flicker is a percentage of the value obtained by dividing the difference between the highest light quantity and the lowest light quantity by the sum of the two, and the higher the flicker characteristic is
  • the flicker index is a value obtained by dividing the amount of light exceeding the average by the average light quantity. It has a value of 0 to 1, and a lower value means better flicker characteristics.
  • the percentage flicker In order to improve the percentage flicker in the case of using an AC input, an inductor or a capacitor, which is an energy storage element, is required because a light emitting diode and a current must be supplied even when the input is at zero voltage. Therefore, the percentage flicker always shows the worst value in the case of the linear drive method using the AC voltage directly without the converter or capacitor. As a result, in the case of the linear driving method, the difference may be specifically identified through the flicker index rather than the percentage flicker.
  • FIGS. 1A and 1B show voltages VIN and Vin and currents IIN and Iin input over time t to a conventional linear drive circuit and a conventional linear drive circuit, respectively.
  • detailed figures and units have been omitted since the general trend is more important than the specific values of the time t, the voltages VIN and Vin, and the currents IIN and Iin.
  • FIG. 2A is a diagram illustrating a conventional multi-channel driving circuit of a sequential driving method
  • FIG. 2B is a graph illustrating characteristics of voltage and current input over time with respect to the multi-channel driving circuit of a conventional sequential driving method.
  • the plurality of switches SW1, SW2, SW3, and SW4 are controlled according to the level of the input voltage VIN, thereby improving flicker index, power factor, THD and efficiency characteristics. Can be.
  • FIG. 3 is a view for explaining the operation of the conventional multi-channel driving circuit of the sequential driving method shown in Figure 2a, with reference to this input voltage and the operation of the light emitting diodes (LED1, LED2, LED3, LED4) The explanation is as follows.
  • the input voltage Vin is greater than the driving voltage VLED1 of the first light emitting diode LED1 and the sum of the driving voltage of the first light emitting diode LED1 and the driving voltage of the second light emitting diode LED2 VLED1 + VLED2. ) Or less (section 1), only the first light emitting diode LED1 remains turned on, and the remaining three light emitting diodes LED2, LED3, and LED4 are turned off.
  • the input voltage Vin is greater than the sum of the driving voltage of the first light emitting diode LED1 and the driving voltage of the second light emitting diode LED2 (VLED1 + VLED2) and the driving voltage of the first light emitting diode LED1 to the first voltage.
  • VLED1 + VLED2 + VLED3 section 2
  • the input voltage Vin is greater than the sum of the driving voltage of the first light emitting diode LED1 to the driving voltage of the third light emitting diode LED3 (VLED1 + VLED2 + VLED3) and the driving voltage of the first light emitting diode LED1.
  • the sum of the driving voltages of the fourth light emitting diode LED4 VLED1 + VLED2 + VLED3 + VLED4 or less (section 3)
  • the first light emitting diode LED1, the second light emitting diode LED2, and the third light emitting diode Only LED3 remains turned on, and the other fourth light emitting diode LED4 is turned off.
  • the input voltage is the driving voltage of all the light emitting diodes.
  • all LEDs turn on at the same time only in a period larger than the sum of LEDs and LEDs turn off in a section in which the input voltage is low, resulting in a high flicker index.
  • the present invention employs a multi-channel synchronous light-emitting circuit that can adjust the connection state of the light emitting diode according to the level of the input voltage according to the level of the input voltage, thereby avoiding the use of an energy reservoir such as a capacitor.
  • the object of the present invention is to provide a synchronous multi-channel LED driving device capable of satisfying flicker improvement, high power factor, high light efficiency, and low THD.
  • the rectifier for receiving the rectified AC power supply voltage;
  • a multi-channel light emitting diode unit which receives the current rectified by the rectifying unit and emits light, wherein a plurality of light emitting diodes including at least a first light emitting diode and a second light emitting diode are connected in series;
  • a current detector for detecting a current flowing in the first light emitting diode;
  • a current mirror unit for mirroring a current detected by the current detector and supplying the mirrored current to the second light emitting diode; And a path of a current flowing through the first light emitting diode or a current flowing through the second light emitting diode connected to the first light emitting diode and the second light emitting diode, and activating the current detector according to an input voltage level.
  • a sequential current driver for detecting a current flowing in the first light emitting diode
  • a current mirror unit for mirroring a current detected by the current detector and supplying the mirrored current to the second light
  • the current mirror unit a first terminal is connected to the anode of the first light emitting diode, a second terminal is connected to the current detector, a third terminal is connected to the anode of the second light emitting diode, the detection A current mirror to generate the mirrored current by the applied current; And an anode is connected to the cathode of the first light emitting diode, and a cathode is connected to the anode of the second light emitting diode to receive the mirrored current and deliver it to the second light emitting diode, wherein the mirrored current is the second light emitting diode.
  • 1 may include a diode to prevent the backflow to the light emitting diode.
  • the current detection unit a first terminal is connected to the cathode of the first light emitting diode, a second terminal is connected to the current mirror, a third terminal is connected to the sequential current driver, and the detected current It may include a current detector for transmitting to the sequential current driver.
  • the sequential current driver may receive a voltage for determining an amount of current flowing through the first light emitting diode through a gate, a drain terminal may be connected to a second terminal of the current detector, and a source terminal may be connected to the rectifier side.
  • a first MOSFET turned on when the input voltage level is equal to or greater than a driving voltage of the first light emitting diode and equal to or less than a sum of the driving voltage of the first light emitting diode and the driving voltage of the second light emitting diode; And a voltage for determining an amount of current flowing through the second light emitting diode through a gate, a drain terminal is connected to a cathode of the second light emitting diode, and a source terminal is connected to the rectifier side to turn on the first MOSFET.
  • the second MOSFET may be turned on or turned on when the input voltage level exceeds the sum of the driving voltage of the first LED and the driving voltage of the second LED.
  • the current detector the first terminal is connected to the cathode of the first light emitting diode, the second terminal is a first sensing resistor connected to the sequential current driver; And a first transistor connected to the first terminal of the first sensing resistor, a source terminal connected to the second terminal of the first sensing resistor, and a drain terminal connected to the current mirror.
  • the current mirror may include: a second sensing resistor having a first terminal connected to an anode of the first light emitting diode and a second terminal connected to a drain terminal of the first transistor; And a second transistor having a gate connected to the second terminal of the second sensing resistor, a source terminal connected to the first terminal of the second sensing resistor, and a drain terminal connected to an anode of the second light emitting diode. It may include.
  • the current mirror may be an amplifier circuit for generating an amplified current proportional to the detected current as the mirrored current.
  • the first transistor may be an N-type MOSFET
  • the second transistor may be a P-type MOSFET.
  • the current detector may be a first cascode current mirror circuit, and the current mirror may be a second cascode current mirror circuit complementary to the first cascode current mirror circuit.
  • the current detector may be a first Wilson current mirror circuit
  • the current mirror may be a second Wilson current mirror circuit complementary to the first Wilson current mirror circuit.
  • the current detector may be a first Widler current mirror circuit, and the current mirror may be a second Widler current mirror circuit complementary to the first Widler current mirror circuit.
  • the current detector may include an amplifier circuit that detects a current proportional to the detected current and delivers the current to the current mirror unit.
  • the current detector the first terminal is connected to the cathode of the first light emitting diode, the second terminal is a third sensing resistor connected to the sequential current driver; And a first terminal is connected to the first terminal of the third sensing resistor, a second terminal is connected to the second terminal of the third sensing resistor, and a third terminal is connected to the current mirror. And a first voltage-to-current conversion circuit converting the voltage applied to the three sensing resistors into a current and transferring the voltage to the current mirror.
  • the current mirror may further include: a fourth sensing resistor having a first terminal connected to the anode of the first light emitting diode and a second terminal connected to the third terminal of the first voltage-current conversion circuit; And a first terminal is connected to the first terminal of the fourth sensing resistor, a second terminal is connected to the second terminal of the fourth sensing resistor, and a third terminal is connected to the anode of the second light emitting diode. And a second voltage-to-current conversion circuit converting the voltage applied to the fourth sensing resistor into a current and transferring the voltage to the second light emitting diode.
  • the multi-channel light emitting diode unit may further include a third light emitting diode, and the current mirror unit may include a first terminal connected to an anode of the second light emitting diode and a second terminal connected to the current detector. And a parallel current mirror having three terminals connected to the anode of the third light emitting diode to generate the mirrored current by the detected current, wherein the current mirror comprises: a first connected to the anode of the third light emitting diode; It may further include four terminals.
  • the rectifier for receiving the rectified AC power supply voltage;
  • a multi-channel light emitting diode unit which receives the current rectified by the rectifying unit and emits light, wherein a plurality of light emitting diodes including at least a first light emitting diode and a second light emitting diode are connected in series;
  • a current mirror unit for mirroring a current flowing through the first light emitting diode and supplying the mirrored current to the second light emitting diode; And a path of a current flowing through the first light emitting diode or a current flowing through the second light emitting diode connected to the first light emitting diode and the second light emitting diode, the current mirror unit according to a plurality of input voltage levels. Activating current detection and sequential current drivers.
  • the current detection and sequential current driver receives a first input voltage having the plurality of input voltage levels and a first input voltage level through a gate, and a drain terminal is connected to a cathode of the first light emitting diode.
  • a first current driving MOSFET connected to the rectifier side and turned on according to the first input voltage level;
  • a second input voltage having the plurality of input voltage levels and a second input voltage level is input to a gate;
  • a drain terminal is connected to a cathode of the second light emitting diode; and a source terminal is connected to the rectifier side;
  • a second current driving MOSFET turned on according to an input voltage level;
  • a first current detection MOSFET connected to a gate of the first current driving MOSFET and a source terminal of the first current driving MOSFET to be turned on according to the first input voltage level;
  • a gate connected to a gate of the second current driving MOSFET, and a source terminal connected to a source terminal of the second current driving MOSFET,
  • the current detection and sequential current driving unit may include a bias voltage at each of the drain terminals of the first current driving MOSFET, the second current driving MOSFET, the first current detecting MOSFET, and the second current detecting MOSFET.
  • a bias MOSFET applied to the gate can be arranged in series to form a cascode circuit.
  • the current detection and sequential current driver may receive a first input voltage having the plurality of input voltage levels and a first input voltage level through a gate, and the drain terminal may be connected to the cathode side of the first light emitting diode.
  • a second input voltage having the plurality of input voltage levels and a second input voltage level is input to a gate, a drain terminal is connected to a cathode side of the second light emitting diode, and a source terminal is connected to the rectifier side;
  • a second current driving MOSFET turned on according to a second input voltage level;
  • a bias MOSFET in which a bias voltage is applied to the gate may be arranged in series to form a cascode circuit.
  • the multi-channel LED may further include a third LED, wherein the current mirror may include a first terminal connected to an anode of the second LED and a second terminal connected to the current detector. And a parallel current mirror having three terminals connected to the anode of the third light emitting diode to generate the mirrored current by the detected current, wherein the parallel current mirror is connected to the anode of the third light emitting diode. It may further include a fourth terminal connected.
  • the synchronous multi-channel LED driving apparatus can drive all the light emitting diodes above the minimum input voltage without using an inductor or a transformer, and does not require a high frequency switching operation.
  • the elimination of an EMI filter makes the overall system very simple and reduces manufacturing costs.
  • 1A is a view showing a conventional linear drive circuit.
  • Figure 1b is a graph showing the voltage and current input over time with respect to the conventional linear drive circuit.
  • 2A is a diagram illustrating a conventional multi-channel driving circuit of a sequential driving method.
  • FIG. 2B is a graph illustrating a voltage and a current input over time with respect to a multi-channel driving circuit according to a conventional sequential driving method.
  • FIG. 3 is a graph for describing an operation of a conventional multi-channel driving circuit shown in FIG. 2A.
  • FIG. 4 illustrates a synchronous multi-channel LED driving apparatus according to an embodiment of the present invention.
  • FIG. 5 is a view illustrating a form in which a current mirror unit is in series in a synchronous multichannel LED driving apparatus according to an exemplary embodiment of the present invention.
  • FIG. 6 is a view illustrating a form in which a current mirror unit is parallel among the synchronous multichannel LED driving apparatuses according to an embodiment of the present invention.
  • FIG. 7 is a graph illustrating an operation of the synchronous multi-channel LED driving apparatus according to an embodiment of the present invention.
  • FIG. 8 is a diagram illustrating a first example of a current mirror and a current detector in the synchronous multichannel LED driving apparatus shown in FIG. 5.
  • FIG. 9 is a diagram illustrating a second example of the current mirror and the current detector in the synchronous multichannel LED driving apparatus shown in FIG. 5.
  • FIG. 10 is a diagram illustrating a third example of the current mirror and the current detector in the synchronous multichannel LED driving apparatus shown in FIG. 5.
  • FIG. 11 is a diagram illustrating an example of a current mirror and a current detector in the synchronous multichannel LED driving apparatus shown in FIG. 6.
  • 12A to 12E are diagrams showing examples of current detectors used in the synchronous multi-channel LED driving apparatus according to the embodiment of the present invention.
  • FIG. 13A to 13E illustrate an example of a current mirror used in a synchronous multichannel LED driving apparatus according to an embodiment of the present invention.
  • FIG. 14 illustrates a synchronous multi-channel LED driving apparatus according to another embodiment of the present invention.
  • FIG. 15 illustrates a first example of the current detection and sequential current driver of the synchronous multi-channel LED driving apparatus according to another embodiment of the present invention.
  • FIG. 16 illustrates a second example of the current detection and sequential current driver of the synchronous multi-channel LED driving apparatus according to another embodiment of the present invention.
  • 17 is a view illustrating a third example of the current detection and sequential current driver of the synchronous multi-channel LED driving apparatus according to another embodiment of the present invention.
  • FIG. 18 is a view illustrating a form in which a current mirror unit is a parallel type in the synchronous multichannel LED driving apparatus according to another embodiment of FIG. 14.
  • first and second are intended to distinguish one component from another component, and the scope of rights should not be limited by these terms.
  • first component may be named a second component, and similarly, the second component may also be named a first component.
  • FIG. 4 is a view showing a synchronous multi-channel LED driving apparatus according to an embodiment of the present invention, the synchronous multi-channel LED driving apparatus according to an embodiment of the present invention, the rectifying unit 100, the multi-channel LED driving unit 200, a current detector 300, a current mirror 400, and a sequential current driver 500.
  • the rectifier 100 receives an AC power supply voltage from the AC power source AC, rectifies the applied voltage, and supplies the rectified current to the multi-channel LED 200.
  • the rectifier 100 may be a bridge diode, but is not limited thereto, and any circuit may be used as long as it can convert an alternating current changing in two directions, positive and negative, into a current having only one direction. .
  • the multi-channel LED 200 receives the rectified current from the rectifier 100 and emits light, and a plurality of LEDs including at least a first LED and a second LED are connected in series.
  • the cathode of the first light emitting diode or the N-1 light emitting diode among the plurality of light emitting diodes in the multi-channel light emitting diode unit 200 is connected to the current detector 300 to be connected to the first light emitting diode or the N-1 light emitting diode.
  • the flowing current is detected, and the cathode of the last connected Nth light emitting diode (where N is a natural number of 2 or more, is the same below) is connected to the sequential current driver 500 to be connected to the path of the input current according to the input voltage level. But it is not limited thereto.
  • the current detector 300 is activated in accordance with the flow of the input current of the current driver 500 sequentially, detects the current flowing in the first light emitting diode, and provides the detected current to the current mirror unit 400.
  • the current mirror unit 400 receives and mirrors the current detected by the current detector 300, and supplies the mirrored current to the second light emitting diode.
  • the sequential current driver 500 activates the current detector 300 according to the input voltage level so that the current mirror unit 400 mirrors the detected current, thereby converting the mirrored current into the driving current of the light emitting diode. To be used.
  • FIG. 5 is a view illustrating a form in which the current mirror unit 400 is in series among the synchronous multichannel LED driving apparatuses according to an embodiment of the present invention. Referring to FIG. 5, FIG. The circuit connection structure of the multi-channel LED driving apparatus is described below.
  • the bridge diode 110 in the rectifier 100 has a positive terminal connected to the anode of the first light emitting diode 210 in the multi-channel light emitting diode unit 200, and the negative terminal has a sequential current. It is connected to the driver 500, can rectify the current by the AC voltage (AC).
  • AC AC voltage
  • the multi-channel light emitting diode unit 200 may include a first light emitting diode 210, a second light emitting diode 220, a third light emitting diode 230, and a fourth light emitting diode 240.
  • a four-channel light emitting diode circuit is exemplified, but is not limited thereto.
  • the present invention may be applied to a light emitting diode having two channels or more and less than N channels.
  • the first light emitting diode 210 the anode is connected to the positive terminal of the bridge diode 110, the cathode is connected to the anode of the first diode 412 in the current mirror 400, the current Can emit light when
  • the second light emitting diode 220, the anode is connected to the cathode of the first diode 412 in the current mirror portion 400, the cathode and the anode of the second diode 422 in the current mirror portion 400 When connected, it can emit light when electric current is conducted.
  • the third light emitting diode 230 has an anode connected to the cathode of the second diode 422 in the current mirror unit 400, and the cathode is connected to the anode of the third diode 432 in the current mirror unit 400. When connected, it can emit light when electric current is conducted.
  • the fourth light emitting diode 240 the anode is connected to the cathode of the third diode 432 in the current mirror portion 400, the cathode is connected to the current driver 500 in order to emit light when the current is conducted. Can be.
  • the cathode of the fourth light emitting diode 240 is a MOSFET (Metal Oxide Silicon Field Effect Transistor, not shown) which the current driver 500 receives the gate voltage to conduct current inputted to the drain terminal to the source terminal. In the case of including, may be connected to the drain terminal of the MOSFET, but is not limited thereto.
  • the current detector 300 may include a first current detector 310, a second current detector 320, and a third current detector 330 in a four-channel type.
  • the first current detector 310 has a first terminal connected to the cathode of the first light emitting diode 210 to detect a current flowing in the first light emitting diode 210, and the second terminal is a current mirror unit 400. ) Is connected to the first current mirror 411, and a third terminal is connected to the sequential current driver 500 to provide the detected current to the sequential current driver 500.
  • the third terminal of the first current detector 310 includes a MOSFET in which the sequential current driver 500 receives the gate voltage and conducts the current I1 input to the drain terminal to the source terminal. It may be connected to the drain terminal of the MOSFET, but is not limited thereto.
  • the second current detector 320 detects a current flowing in the second light emitting diode 220 by connecting the first terminal to the cathode of the second light emitting diode 220, and the second terminal of the current mirror unit 400. ) Is connected to the second current mirror 421, and the third terminal is connected to the sequential current driver 500 to provide the detected current to the sequential current driver 500.
  • the third terminal of the second current detector 320 includes a MOSFET in which the sequential current driver 500 receives the gate voltage and conducts the current I2 input to the drain terminal to the source terminal. It may be connected to the drain terminal of the MOSFET, but is not limited thereto.
  • the third current detector 330 the first terminal is connected to the cathode of the third light emitting diode 230 detects the current flowing in the third light emitting diode 230, the second terminal is the current mirror portion 400 ) Is connected to the third current mirror 431, and the third terminal is connected to the sequential current driver 500 to provide the detected current to the sequential current driver 500.
  • the third terminal of the third current detector 330 includes a MOSFET in which the sequential current driver 500 receives the gate voltage and conducts the current I3 input to the drain terminal to the source terminal. It may be connected to the drain terminal of the MOSFET, but is not limited thereto.
  • the current mirror unit 400 includes a first current mirror 411, a first diode 412, a second current mirror 421, a second diode 422, a third current mirror 431, and a third It may include a diode 432.
  • the first current mirror 411 has a first terminal connected to an anode of the first light emitting diode 210, a second terminal connected to a second terminal of the first current detector 310, and a third terminal. Is coupled to the cathode of the first diode 412 and the anode of the second light emitting diode 220.
  • the first current mirror 411 mirrors the current detected by the first current detector 310, that is, the current flowing through the first light emitting diode 210, and transmits the mirrored current to the second light emitting diode 220.
  • the mirrored current is not limited to the same magnitude as the current flowing through the first light emitting diode 210, but may have a proportional relationship with the current flowing through the first light emitting diode 210.
  • the first diode 412 has an anode connected to the cathode of the first light emitting diode 210 and the cathode connected to the anode of the second light emitting diode 220 and the third terminal of the first current mirror 411.
  • the current mirrored by the first current mirror 411 serves to prevent backflow to the first light emitting diode 210.
  • the first current detector 310, the first current mirror 411, and the first diode 412 transmit a driving current to the second light emitting diode 220
  • the first current detector 310, the first current mirror 411, and the first diode 412 may be treated as one driving block. It may be.
  • the second current mirror 421 has a first terminal connected to an anode of the second light emitting diode 220, a second terminal connected to a second terminal of the second current detector 320, and a third terminal. Is coupled to the cathode of the second diode 422 and the anode of the third light emitting diode 230.
  • the second current mirror 421 mirrors the current detected by the second current detector 320, that is, the current flowing through the second light emitting diode 220, and transmits the mirrored current to the third light emitting diode 230.
  • the mirrored current is not limited to the same magnitude as that of the current flowing in the second light emitting diode 220, but may have a proportional relationship with the current flowing in the second light emitting diode 220.
  • the second diode 422 has an anode connected to the cathode of the second light emitting diode 220 and the cathode connected to the anode of the third light emitting diode 230 and the third terminal of the second current mirror 421.
  • the current mirrored by the second current mirror 421 serves to prevent backflow to the second light emitting diode 220.
  • the second current detector 320, the second current mirror 421, and the second diode 422 transfer driving current to the third light emitting diode 230, the second current detector 320, the second current mirror 421, and the second diode 422 may be treated as one driving block. It may be.
  • the third current mirror 431 has a first terminal connected to the anode of the third light emitting diode 230, a second terminal connected to the second terminal of the third current detector 330, and a third terminal. Is connected to the cathode of the third diode 432 and the anode of the fourth light emitting diode 240.
  • the third current mirror 431 mirrors the current detected by the third current detector 330, that is, the current flowing through the third light emitting diode 230, and transmits the mirrored current to the fourth light emitting diode 240.
  • the mirrored current is not limited to the same magnitude as the current flowing through the third light emitting diode 230, but may have a proportional relationship with the current flowing through the third light emitting diode 230.
  • the third diode 432 has an anode connected to the cathode of the third light emitting diode 230 and a cathode connected to the anode of the fourth light emitting diode 240 and the third terminal of the third current mirror 431.
  • the current mirrored by the third current mirror 431 serves to prevent the current flowing back to the third light emitting diode 230.
  • the third current detector 330, the third current mirror 431, and the third diode 432 transmit a driving current to the fourth light emitting diode 240
  • the third current detector 330, the third current mirror 431, and the third diode 432 may be treated as one driving block. It may be.
  • the sequential current driver 500 includes a switching element therein, and conducts a current in a different path according to the input voltage level. For example, in a section of the input voltage level as shown in FIG. In section 0, no current flows through all paths. In section 1, the first input current I1 is conducted only in the first path, and in section 2, the second input current I2 is conducted only in the second path. In 3, the third input current I3 may be conducted only in the third path, and in the interval 4, the fourth input current I4 may be conducted only in the fourth path.
  • FIG. 6 is a view illustrating a form in which the current mirror unit 400 is parallel among the synchronous multichannel LED driving apparatuses according to an embodiment of the present invention.
  • FIG. 6 is a synchronous multichannel LED driving apparatus illustrated in FIG. Since the connection structure of the current mirror unit 400 is different from that of the synchronous multi-channel LED driving apparatus shown in FIG. 5, the components performing similar functions are denoted by the same reference numerals as in FIG. 5, and the description thereof is for convenience. Omit.
  • the fourth current mirror 413 has a first terminal connected to the anode of the first light emitting diode 210, a second terminal connected to the second terminal of the first current detector 310, and a third terminal.
  • the cathode of the first diode 412 and the anode of the second light emitting diode 220 and the fourth terminal are the anode of the third light emitting diode 230 and the third terminal and the fifth terminal of the fifth current mirror 423
  • the anode of the fourth light emitting diode 240 is connected to the fourth terminal of the fifth current mirror 423 and the third terminal of the sixth current mirror 433.
  • the fourth current mirror 413 mirrors the current detected by the first current detector 310, that is, the current flowing through the first light emitting diode 210 to mirror the second light emitting diode 220 and the third light emission.
  • the mirrored current is not limited to the same magnitude as the current flowing through the first light emitting diode 210, the current flowing through the first light emitting diode 210 It may also have a proportional relationship to.
  • the fifth current mirror 423 has a first terminal connected to an anode of the second light emitting diode 220, a second terminal connected to a second terminal of the second current detector 320, and a third terminal. Is the cathode of the second diode 422, the anode of the third light emitting diode 230, the fourth terminal of the fourth current mirror 413, and the fourth terminal is the fifth terminal of the fourth current mirror 413, and the sixth terminal. It is connected to the third terminal of the current mirror 433 and the anode of the fourth light emitting diode 240.
  • the fifth current mirror 423 mirrors the current detected by the second current detector 320, that is, the current flowing through the second light emitting diode 220, so that the third light emitting diode 230 and the fourth light emission may be mirrored. Transferring to the diode 240, the mirrored current is not limited to the same magnitude of the current flowing through the second light emitting diode 220 may have a proportional relationship with the current flowing through the second light emitting diode 220. .
  • a first terminal is connected to an anode of the third light emitting diode 230
  • a second terminal is connected to a second terminal of the third current detector 330
  • a third terminal Is connected to the cathode of the third diode 432, the anode of the fourth light emitting diode 240, the fifth terminal of the fourth current mirror 413, and the fourth terminal of the fifth current mirror 423.
  • the sixth current mirror 433 mirrors a current detected by the third current detector 330, that is, a current flowing through the third light emitting diode 230, and transmits the mirrored current to the fourth light emitting diode 240.
  • the mirrored current is not limited to the same magnitude as the current flowing through the third light emitting diode 230, but may have a proportional relationship with the current flowing through the third light emitting diode 230.
  • FIG. 7 is a graph illustrating an operation of a synchronous multi-channel LED driving apparatus according to an embodiment of the present invention, with reference to FIGS. 4 to 7 synchronous multi-channel LED driving apparatus according to an embodiment of the present invention If all the light emitting diodes 210, 220, 230, and 240 are applied even when a low voltage corresponding to a degree in which the input voltage V IN slightly exceeds the driving voltage V LED1 of the first light emitting diode 210 is applied.
  • the operation of driving is as follows. In this case, the voltage value and the current value on the graph are sufficient to indicate the trend for explaining the operation of the present invention, and the detailed numerical value is not important.
  • the unit and the numerical value are omitted, but the range and the unit of the preferable numerical value are known to those skilled in the art. Will be self explanatory.
  • the driving current I IN does not flow through the sequential current driver 500. Therefore, all the light emitting diodes 210, 220, 230, and 240 are turned off.
  • the input voltage V IN is greater than or equal to the driving voltage V LED1 of the first light emitting diode 210 and the sum of the driving voltage of the first light emitting diode 210 and the driving voltage of the second light emitting diode 220 (V).
  • the first path of the sequential current driver 500 is conducted so that the first input current I1 flows through the first light emitting diode 210.
  • the current flowing through the first light emitting diode 210 is detected by the first current detector 310, and the detected current is mirrored by the first current mirror 411 to the second light emitting diode 220. Will flow.
  • the current flowing through the second light emitting diode 220 is detected by the second current detector 320, and the detected current is mirrored by the second current mirror 421 to the third light emitting diode 230. Will flow.
  • the current flowing through the third light emitting diode 230 is detected by the third current detector 330, and the detected current is mirrored by the third current mirror 431 to the fourth light emitting diode 240. Will flow.
  • the input voltage V IN is equal to or greater than the driving voltage V LED1 of the first light emitting diode 210 and the sum of the driving voltage of the first light emitting diode 210 and the driving voltage of the second light emitting diode 220 (V).
  • the first light emitting diode 210 has the first driving current I LED1 and the second light emission as in the case where four light emitting diodes 210, 220, 230, and 240 are connected in parallel.
  • the second driving current I LED2 is in the diode 220
  • the third driving current I LED3 is in the third light emitting diode 230
  • the fourth driving current I LED4 is in the fourth light emitting diode 240.
  • the four light emitting diodes 210, 220, 230, and 240 may all be turned on.
  • the input voltage V IN is the sum of the driving voltage of the first light emitting diode 210 and the driving voltage of the second light emitting diode 220 (V LED1). + V LED2 ) greater than the sum of the driving voltage of the first light emitting diode 210 to the driving voltage of the third light emitting diode 230 (V LED1). + V LED2 When less than + V LED3 ), the first path in the sequential current driver 500 is blocked, and only the second path is conducted so that the second input current I2 flows. Therefore, the second input current I2 flows through the first light emitting diode 210 and the second light emitting diode 220.
  • the current flowing through the second light emitting diode 220 is detected by the second current detector 320, and the detected current is mirrored by the second current mirror 421 to the third light emitting diode 230. Will flow.
  • the current flowing through the third light emitting diode 230 is detected by the third current detector 330, and the detected current is mirrored by the third current mirror 431 to the fourth light emitting diode 240. Will flow.
  • the input voltage V IN is the sum of the driving voltage of the first light emitting diode 210 and the driving voltage of the second light emitting diode 220 (V LED1). + V LED2 ) greater than the sum of the driving voltage of the first light emitting diode 210 to the driving voltage of the third light emitting diode 230 (V LED1). + V LED2 In the case of less than + V LED3 ), the first light emitting diode 210 is first driven as if the three light emitting diodes 220, 230, and 240 are connected in parallel, and the first light emitting diode 210 is connected in series.
  • the current I LED1 , the second driving current I LED2 to the second light emitting diode 220, the third driving current I LED3 to the third light emitting diode 230, and the fourth light emitting diode 240 In the fourth driving current I LED 4, four light emitting diodes 210, 220, 230, and 240 may be turned on. That is, according to the conventional circuit, the current of the second light emitting diode 220 is regenerated even in a period where the operation of the third light emitting diode 230 and the fourth light emitting diode 240 is impossible. The light emitting diode 240 may be operated.
  • the input voltage V IN is the sum of the driving voltage of the first light emitting diode 210 to the driving voltage of the third light emitting diode 230 (V LED1). + V LED2 + V LED3 ) and the sum of the driving voltage of the first light emitting diode 210 to the driving voltage of the fourth light emitting diode 240 (V LED1). + V LED2 When less than + V LED3 + V LED4 ), the first path and the second path in the sequential current driver 500 are blocked, and only the third path is conducted so that the third input current I3 flows. Therefore, the third input current I3 flows through the first to third light emitting diodes 210 to 230.
  • the current flowing through the third light emitting diode 230 is detected by the third current detector 330, and the detected current is mirrored by the third current mirror 431 to the fourth light emitting diode 240. Will flow.
  • the input voltage V IN is the sum of the driving voltage of the first light emitting diode 210 to the driving voltage of the third light emitting diode 230 (V LED1). + V LED2 + V LED3 ) and the sum of the driving voltage of the first light emitting diode 210 to the driving voltage of the fourth light emitting diode 240 (V LED1). + V LED2 + V LED3 + V LED4 ), even when the two light emitting diodes 230 and 240 are connected in parallel, such as when the first light emitting diode 210 and the second light emitting diode 220 are connected in series.
  • the light emitting diode 210 has the first driving current I LED1
  • the second light emitting diode 220 has the second driving current I LED2
  • the third light emitting diode 230 has the third driving current I LED3 .
  • the fourth driving current I LED 4 flows to the fourth light emitting diode 240 so that all four light emitting diodes 210, 220, 230, and 240 may be turned on. That is, according to the conventional circuit, the fourth light emitting diode 240 may be operated by regenerating a current of the third light emitting diode 230 even in a section where the operation of the fourth light emitting diode 240 is impossible.
  • the input voltage V IN is the sum of the driving voltage of the first light emitting diode 210 to the driving voltage of the fourth light emitting diode 240 (V LED1). + V LED2 + V LED3
  • the first to third paths in the sequential current driver 500 are blocked, and only the fourth path is conducted so that the fourth input current I4 flows. Accordingly, the fourth input current I4 flows through the first to fourth light emitting diodes 210 to 240, and all current detectors 310, 320, and 330 and all current mirrors 411, 421, and 431 are used. ) Does not work.
  • the synchronous multi-channel LED driving apparatus may perform an operation similar to changing the connection state of the plurality of LEDs according to the level of the input voltage.
  • the magnitudes of the currents I LED1 to I LED4 flowing through the respective light emitting diodes are the plurality of current detectors 310, 320, and 330 and the plurality of current mirrors ( This can be changed by adjusting 411, 421, and 431.
  • the first light emitting diode 210 is changed from the second light emitting diode 220.
  • the mirroring current transmitted is a current value corresponding to three times the first input current I1
  • the mirroring current transmitted from the second light emitting diode 220 to the third light emitting diode 230 is the second input current I2.
  • Is twice the current value and the mirroring current transmitted from the third light emitting diode 230 to the fourth light emitting diode 240 may be the same current value as the third input current I3.
  • the power factor of the synchronous multi-channel LED driving apparatus since the current flowing through the sequential current driver 500 finally determines the first input current (set in the sequential current driver 500 ( It is determined by the magnitudes of I1) to the fourth input current I4, and is not affected by the operations of the current detector 300 and the current mirror unit 400.
  • the plurality of light emitting diodes 210, 220, 230, and 240 are changed according to the change of the input voltage level.
  • the magnitudes of the currents I LED1 to I LED4 flowing in the can be adjusted, and in this case, the power factor value depends on the magnitudes of the first input current I1 to the fourth input current I4 set in the current driver 500 sequentially. Will change.
  • FIG. 8 is a view illustrating a first example of the current mirrors 411, 421, and 431 and the current detectors 310, 320, and 330 of the synchronous multichannel LED driving apparatus according to an embodiment of the present invention.
  • the current detectors 310, 320, and 330 use a current mirror circuit composed of an N-type MOSFET or an NPN transistor
  • the current mirrors 411, 421, and 431 use a current mirror circuit composed of a P-type MOSFET or a PNP transistor. May be used, but is not limited thereto.
  • FIG. 9 is a view illustrating a second example of the current mirrors 411, 421, and 431 and the current detectors 310, 320, and 330 of the synchronous multi-channel LED driving apparatus according to an embodiment of the present invention.
  • the current detectors 310, 320, 330 use a current mirror circuit consisting of a resistor and an N-type MOSFET or an NPN transistor
  • the current mirrors 411, 421, 431 use a resistor and a P-type MOSFET or a PNP transistor. It is possible to use a current mirror circuit consisting of, but is not limited thereto.
  • the current detector 310 may include a first sensing resistor 311 and a first transistor 312 which is an N-type MOSFET. That is, the first sensing resistor 311 may have a structure in which a first terminal is connected to the cathode of the first light emitting diode 210 and a second terminal is connected to the current driver 500 sequentially. 312, a gate is connected to the first terminal of the first sensing resistor 311, a source terminal is connected to the second terminal of the first sensing resistor 311, and a drain terminal is connected to the current mirror 411. It may be a structure.
  • the current mirror 411 may include a second sensing resistor 411a and a second transistor 411b which is a P-type MOSFET. That is, the second sensing resistor 411a may have a structure in which a first terminal is connected to an anode of the first light emitting diode 210 and a second terminal is connected to a drain terminal of the first transistor 312.
  • the second transistor 411b has a gate connected to the second terminal of the second sensing resistor 411a, a source terminal connected to the first terminal of the second sensing resistor 411a, and a drain terminal of the second light emitting diode. It may be a structure connected to the anode of the diode 220.
  • FIG. 10 is a view illustrating a third example of the current mirrors 411, 421, and 431 and the current detectors 310, 320, and 330 of the synchronous multichannel LED driving apparatus according to an embodiment of the present invention.
  • the 310, 320, and 330 use a resistor and a voltage-to-current converter, and the current mirrors 411, 421, and 431 may also use a resistor and a voltage-to-current converter, but are not limited thereto.
  • the current detector 310 may include a third sensing resistor 313 and a first voltage-current conversion circuit 314. That is, the third sensing resistor 313 may have a structure in which a first terminal is connected to the cathode of the first light emitting diode 210, and a second terminal is connected to the current driver 500 sequentially.
  • the first terminal is connected with the first terminal of the third sensing resistor 313, the second terminal is connected with the second terminal of the third sensing resistor 313, and the third terminal is Connected to the current mirror 411, the voltage applied to the third sensing resistor 313 may be converted into a current and transferred to the current mirror 411.
  • the current mirror 411 may include a fourth sensing resistor 411c and a second voltage-current conversion circuit 411d. That is, the fourth sensing resistor 411c has a structure in which a first terminal is connected to an anode of the first light emitting diode 210 and a second terminal is connected to a third terminal of the first voltage-current conversion circuit 314.
  • the second voltage-current conversion circuit 411d may include a first terminal connected to a first terminal of the fourth sensing resistor 411c and a second terminal of the second terminal of the fourth sensing resistor 411c.
  • the third terminal may be connected to an anode of the second light emitting diode 220, and may convert a voltage applied to the fourth sensing resistor 411c into a current to transmit the current to the second light emitting diode 220.
  • FIG. 11 illustrates a current mirror unit 413, 423, 433 and a current detector 310, 320, 330 of the synchronous multi-channel LED driving apparatus according to an embodiment of the present invention, in which the current mirror unit 400 is parallel.
  • the current detectors 310, 320, and 330 use a current mirror circuit composed of N-type MOSFETs, and the current mirrors 413, 423, and 433 are P-types.
  • a plurality of current mirror circuits composed of MOSFETs can be connected and used in parallel, so that the current mirrored by each current mirror 413, 423, 433 is connected to the lower portion of each current mirror 413, 423, 433. Can be supplied at the same time.
  • MOSFETs were used as components of the current mirrors 413, 423, 433 and the current detectors 310, 320, 330.
  • Darlington and cascode were formed by using a junction transistor (BJT) and a MOSFET.
  • the transistor used as a component may be selected from, but is not limited to, an insulating gate bipolar transistor (IGBT), a junction transistor, and a junction field effect transistor (JFET).
  • FIG. 12A to 12E illustrate examples of the current detectors 310, 320, and 330 used in the synchronous multichannel LED driving apparatus according to an embodiment of the present invention.
  • a cascode current mirror circuit as shown in FIG. 12A, FIGS. 12B and 12C
  • the same Wilson current mirror circuit, the Widler current mirror circuit as in FIG. 12D, and the circuit using the amplifier as in FIG. 12E may be used.
  • FIGS. 13B and 13C are diagrams showing examples of current mirrors 411, 413, 421, 423, 431, and 433 used in the synchronous multichannel LED driving apparatus according to an embodiment of the present invention. It can be used as long as it is a circuit that supports the function of generating a current (Iout) proportional to this based on the current (Iin) generated in the 320, 330, and supply it to the next stage light emitting diode, the current detector (310, As a complementary circuit of 320 and 330, a cascode current mirror circuit as shown in FIG. 13A, a Wilson current mirror circuit as shown in FIGS. 13B and 13C, a Widler current mirror circuit as shown in FIG. 13D, and a circuit using an amplifier as shown in FIG. 13E may be used. Can be.
  • FIG. 14 is a diagram illustrating a synchronous multi-channel LED driving apparatus according to another embodiment of the present invention, the synchronous multi-channel LED driving apparatus according to another embodiment of the present invention, the synchronous multi-channel LED driving device shown in FIG.
  • the current detection unit 300 and the sequential current driver 500 of the driving device to perform both the current detection and the sequential current driver 600.
  • the remaining components except for the current detector 300 and the sequential current driver 500 are similar to those shown in FIG. 5, reference numerals and detailed descriptions will be omitted for convenience.
  • the current detection and sequential current driver 600 detects a current flowing through the multi-channel light emitting diode unit 200 and transmits the current to the current mirror unit 400.
  • the current detector 300 and the sequential current driver 500 are provided. The function of can be formed in various forms combined and described below.
  • FIG. 15 is a view illustrating a first example of the current detection and sequential current driver 600 of the synchronous multi-channel LED driving apparatus according to another embodiment of the present invention, wherein the current detection and sequential current driver 600 includes a gate voltage.
  • the current driving MOSFETs 610 and 620 that receive (V1, V2, V3, V4) and conduct current (I1, I2, I3, I4) input to the drain terminal to the source terminal, the current driving.
  • a current detection MOSFET 620 (in this case, detection) that is connected in parallel to the gate and source terminals of the MOSFET 610, respectively and proportionally detects (I1 ', I2', I3 ') the current flowing in the first light emitting diode.
  • the current may correspond to I1 '.
  • the first current driving MOSFET 610 in the current detection and sequential current driver 600 receives an input voltage having an input voltage level through a gate, and a drain terminal of the cathode of the first light emitting diode 210.
  • the source terminal is connected to the rectifier 100 and turned on according to the first input voltage V1.
  • the input voltage level is greater than or equal to the driving voltage of the first light emitting diode 210.
  • the driving voltage of 210 is equal to or less than the sum of the driving voltages of the second light emitting diodes 220, the first input current I1 may be turned on.
  • the first current detecting MOSFET 620 may include a gate connected to a gate of the first current driving MOSFET 610, and a source terminal connected to a source terminal of the first current driving MOSFET 610.
  • the first input voltage V1 is turned on.
  • the input voltage level is greater than or equal to the driving voltage of the first light emitting diode 210, and the driving voltage of the first light emitting diode 210 and the driving of the second light emitting diode 220.
  • the sum is less than or equal to the voltage, it can be turned on to conduct the detection current I1 '.
  • the second current driving MOSFET 630 receives an input voltage through a gate, a drain terminal is connected to the cathode of the second light emitting diode 220, and a source terminal is connected to the rectifier 100. It is turned on according to the input voltage V2. For example, when the input voltage level exceeds the sum of the driving voltage of the first light emitting diode 210 and the driving voltage of the second light emitting diode 220, the second voltage is turned on to generate the second voltage.
  • the input current I2 can be conducted.
  • the second current detecting MOSFET 640 may include a gate connected to a gate of the second current driving MOSFET 630, and a source terminal connected to a source terminal of the second current driving MOSFET 630. 2 is turned on according to the input voltage V2, for example, when the input voltage level exceeds the sum of the driving voltage 210 of the first light emitting diode and the driving voltage of the second light emitting diode 220.
  • FIG. 16 is a diagram illustrating a second example of the current detection and sequential current driver 600 of the synchronous multi-channel LED driving apparatus according to another embodiment of the present invention, wherein the current driving MOSFET and the current detecting MOSFET are cascoded. A circuit capable of improving the current detection characteristic is disclosed.
  • MOSFETs having a bias voltage Vbias applied to their gates may be disposed in series to form cascode circuits.
  • FIG. 17 is a view showing a third example of the current detection and sequential current driver 600 of the synchronous multi-channel LED driving apparatus according to another embodiment of the present invention.
  • a circuit that implements a function and connects a cascode element thereon to improve current detection characteristics is disclosed.
  • the current detection and sequential current driving unit 600 is connected to the first current driving MOSFET 610 and the second current driving MOSFET 630 serving as a switching role, and the first terminal is disposed on the current mirror unit 400 side.
  • a first current detection mirror 650 connected to a cathode side of the first light emitting diode 210, and a third terminal connected to a drain terminal of the first current driving MOSFET 610;
  • the first terminal is connected to the current mirror unit 400 side, the second terminal is connected to the cathode side of the second light emitting diode 220, and the third terminal is connected to the drain terminal of the second current driving MOSFET 630. It may be in the form of adding a second current detection mirror 660 connected.
  • the current detection and sequential current driver 600 includes the drain terminals of the first current driving MOSFET 610 and the second current driving MOSFET 620, and the first current detecting mirror 650 and the second.
  • a bias MOSFET in which a bias voltage is applied to the gate of each of the first terminals of the current detection mirror 660 may be disposed in series to form a cascode circuit.
  • FIG. 18 is a view illustrating a form in which the current mirror unit 400 is parallel among the synchronous multichannel LED driving apparatuses according to another embodiment of the present invention shown in FIG. 14, and as shown in FIG. 18. Also in the synchronous multi-channel LED driving apparatus according to another embodiment, the combined structure of the current detection and the sequential current driver 600 as shown in Figure 15 to 17 can be applied, the current detection unit 300 and the sequential The rest of the configuration except for the current driver 500 is similar to that shown in FIG.

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Abstract

본 발명은 입력 전압의 크기에 상관없이 모든 채널의 발광 다이오드를 동시에 발광할 수 있는 동기식 다채널 발광 다이오드 구동 장치에 관한 것으로, 교류 전원 전압을 인가받아 정류하는 정류부; 상기 정류부로부터 정류된 전류를 제공받아 발광하고, 적어도 제1 발광 다이오드 및 제2 발광 다이오드를 포함하는 복수개의 발광 다이오드가 직렬로 연결된 다채널 발광 다이오드부; 상기 제1 발광 다이오드에 흐르는 전류를 검출하는 전류 검출부; 상기 전류 검출부에 의하여 검출된 전류를 미러링하고, 미러링된 전류를 상기 제2 발광 다이오드에 공급하는 전류 미러부; 및 상기 제1 발광 다이오드 및 상기 제2 발광 다이오드에 연결되어, 상기 제1 발광 다이오드에 흐르는 전류 또는 상기 제2 발광 다이오드에 흐르는 전류의 경로를 제공하고, 입력 전압 레벨에 따라 상기 전류 검출부를 활성화하는 순차 전류 구동부를 포함한다.

Description

동기식 다채널 발광 다이오드 구동 장치
본 발명은 동기식 다채널 발광 다이오드 구동 장치에 관한 것으로서, 특히 컨버터를 사용하지 않는 교류 전원(AC) 직결형 리니어(Linear) 방식의 다채널 발광 다이오드(LED, Light Emitting Diode) 구동 장치에 있어서, 입력 전압의 크기에 상관없이 모든 채널의 발광 다이오드를 동시에 발광할 수 있는 동기식 다채널 발광 다이오드 구동 장치에 관한 것이다.
발광 다이오드를 사용한 조명의 구동은 크게 SMPS(Switching Mode Power Supply)와 같이 인덕터(Inductor)와 캐패시터(Capacitor)를 사용하여 전류를 제어하는 컨버터(Converter) 방식과 SMPS를 사용하지 않고 상용 교류 전원을 직접 이용하여 전류를 제어하는 교류 전원 직결형 리니어 방식으로 구분할 수 있다.
먼저, 컨버터 방식의 경우, 시스템의 구성이 복잡하고 시스템의 크기와 무게를 감소시키기가 힘들 뿐 아니라, 역률(Power Factor) 향상을 위해서는 별도의 역률 보정 회로를 사용해야 하고, 스위칭 시 발생하는 전자파 발생을 억제하기 위한 추가적인 회로를 구성해야 하므로 생산원가가 높은 문제점이 있다.
반면, 교류 전원 직결형 리니어 방식은, 상용 전원인 교류 전원을 직접 이용하여 전류를 제어하므로, 컨버터 방식에 비해 회로가 단순한 장점이 있으나, 에너지 저장 소자인 인턱터와 캐패시터를 사용하여 교류 전원 전압이 낮은 구간에서도 발광다이오드에 일정한 전류를 흘릴 수 있는 컨버터 방식과는 달리 플리커(Flicker)가 발생하는 문제점이 있다.
여기서, 플리커라 함은, 광도의 주기적 변화가 시각적으로 느껴지는 것을 말하며, 플리커의 정도를 수치화하는 방법으로는 퍼센티지 플리커(Percentage Flicker) 와 플리커 인덱스(Flicker Index)가 있다. 이때, 퍼센티지 플리커는, 최고광량과 최저광량의 차를 둘의 합으로 나눈 값을 백분율화 한 것으로 높을수록 플리커 특성이 나쁜 것을 의미하고, 플리커 인덱스는, 평균을 초과하는 광량을 평균광량으로 나눈 값으로 0 ~ 1의 값을 가지며 낮은 값일수록 플리커 특성이 좋은 것을 의미한다.
교류입력을 사용할 경우에 있어 퍼센티지 플리커를 개선하기 위해서는 입력이 영전압인 경우에도 발광다이오드와 전류를 공급해야 하므로 에너지 저장 소자인 인덕터 혹은 캐패시터가 반드시 필요하다. 따라서, 교류전압을 컨버터나 캐패시터 없이 직접 사용하는 리니어 구동 방식의 경우 퍼센티지 플리커는 항상 100%로 가장 나쁜 값을 보인다. 그 결과, 리니어 구동방식의 경우는 퍼센티지 플리커보다는 플리커 인텍스를 통해서 그 차이를 구체적으로 구분할 수 있다.
도 1a 및 도 1b는 각각 종래의 리니어 방식의 구동 회로 및 종래의 리니어 방식의 구동 회로에 시간(t)에 따라 입력되는 전압(VIN, Vin) 및 전류(IIN, Iin)를 나타낸다. 여기서, 시간(t), 전압(VIN, Vin) 및 전류(IIN, Iin)의 구체적인 수치보다는 개략적인 추이가 중요하므로 상세한 수치 및 단위는 생략하였다.
도 1a 및 도 1b에 도시된 바와 같이, 입력 전압(VIN, Vin)이 발광 다이오드(LED1, LED2, LED3, LED4)의 턴온(Turn On) 전압보다 낮은 구간 동안에는 발광다이오드에 전류가 흐르지 않기 때문에 플리커 인덱스가 높고 역률이 낮으며 THD(Total Harmonic Distortion)도 높게 나타난다.
도 2a는 종래의 순차적 구동 방식의 다채널 구동 회로를 나타낸 도면이고, 도 2b는 종래의 순차적 구동 방식의 다채널 구동 회로에 대하여 시간에 따라 입력되는 전압 및 전류의 특성을 나타낸 그래프로서, 도 1a에 도시된 하나의 채널만으로 동시에 구동시키는 기존 방식에 비해서 입력 전압(VIN)의 레벨에 따라 복수개의 스위치(SW1, SW2, SW3, SW4)가 제어되므로 플리커 인덱스, 역률, THD 및 효율 특성에 있어 개선될 수 있다.
그러나, 도 1a와 마찬가지로 도 2a에서도 교류 전원(VAC)을 사용하여 직접 발광 다이오드(LED1, LED2, LED3, LED4)를 구동하기 때문에 직렬로 연결된 발광 다이오드에 인가되는 전압이 발광 다이오드(LED1, LED2, LED3, LED4) 전체의 구동에 필요한 전압보다 낮은 경우 발광 다이오드가 구동되지 않는 구간이 많이 존재하여 플리커 인덱스가 높아지게 된다.
도 3은 도 2a에 도시된 종래의 순차적 구동 방식의 다채널 구동 회로의 동작을 설명하기 위한 도면으로, 이를 참조하여 입력 전압 및 그에 따른 발광 다이오드(LED1, LED2, LED3, LED4)의 동작에 대하여 설명하면 다음과 같다.
먼저, 입력 전압(Vin)이 제1 발광 다이오드(LED1)의 구동 전압(VLED1) 이하인 경우(구간 0)에는, 모든 발광 다이오드(LED1, LED2, LED3, LED4)는 턴오프 상태가 된다.
한편, 입력 전압(Vin)이 제1 발광 다이오드(LED1)의 구동 전압(VLED1)보다 크고 제1 발광 다이오드(LED1)의 구동 전압 및 제2 발광 다이오드(LED2)의 구동 전압의 합(VLED1+VLED2) 이하인 경우(구간 1)에는, 제1 발광 다이오드(LED1)만 턴온 상태를 유지하고, 나머지 세 개의 발광 다이오드(LED2, LED3, LED4)는 턴오프 상태가 된다.
또한, 입력 전압(Vin)이 제1 발광 다이오드(LED1)의 구동 전압 및 제2 발광 다이오드(LED2)의 구동 전압의 합(VLED1+VLED2)보다 크고 제1 발광 다이오드(LED1)의 구동 전압 내지 제3 발광 다이오드(LED3)의 구동 전압의 합(VLED1+VLED2+VLED3) 이하인 경우(구간 2)에는, 제1 발광 다이오드(LED1) 및 제2 발광 다이오드(LED2)만 턴온 상태를 유지하고, 나머지 두 개의 발광 다이오드(LED3, LED4)는 턴오프 상태가 된다.
한편, 입력 전압(Vin)이 제1 발광 다이오드(LED1)의 구동 전압 내지 제3 발광 다이오드(LED3)의 구동 전압의 합(VLED1+VLED2+VLED3)보다 크고 제1 발광 다이오드(LED1)의 구동 전압 내지 제4 발광 다이오드(LED4)의 구동 전압의 합(VLED1+VLED2+VLED3+VLED4) 이하인 경우(구간 3)에는, 제1 발광 다이오드(LED1), 제2 발광 다이오드(LED2) 및 제3 발광 다이오드(LED3)만 턴온 상태를 유지하고, 나머지 제4 발광 다이오드(LED4)는 턴오프 상태가 된다.
마지막으로, 입력 전압(Vin)이 제1 발광 다이오드(LED1)의 구동 전압 내지 제4 발광 다이오드(LED4)의 구동 전압의 합(VLED1+VLED2+VLED3+VLED4)보다 큰 경우(구간 4)에는, 모든 발광 다이오드(LED1, LED2, LED3, LED4)가 턴온 상태가 된다.
상술한 바와 같이, 종래의 순차적 구동 방식의 다채널 구동 회로는, 입력 전압의 레벨에 따라 발광 다이오드가 턴온 또는 턴오프하게 되므로, 발광 다이오드가 턴오프하는 시간이 길고, 그에 따라 플리커 특성이 나빠진다.
한편, 최근의 LED 조명에 대해서는 한층 더 강화된 플리커 규정을 설정하려는 움직임이 활발하다. 규정강화의 근거는 높은 플리커 인덱스를 갖는 조명에 장시간 노출된 경우 민감한 사람에게서 어지러움이나 발작 같은 문제를 야기할 수 있다는 연구가 보고되기 때문이다. 즉, 교류 전원을 직접 사용하는 리니어 방식은 스위칭 방식 대비 시스템의 단순함에서 오는 높은 신뢰성, 경박단소한 시스템과 낮은 제조 원가 등의 장점을 가지고 있음에도 불구하고, 향후 제정될 것으로 전망되는 신 규정에서 요구하는 플리커 특성을 만족하지 못할 경우 일반조명에 있어 더 이상 사용될 수 없는 문제점이 있다.
또한, 도 2a에 도시된 바와 같은 종래의 순차적 구동 방식의 다채널 구동 회로의 경우, 입력 전압의 크기에 증가함에 따라 구동되는 발광 다이오드의 수가 늘어나게 되는 구조이므로, 입력 전압이 모든 발광 다이오드의 구동 전압의 합보다 큰 구간에서만 모든 발광 다이오드가 동시에 턴온하고 입력전압이 낮은 구간에서는 턴오프하는 발광다이오드가 존재하게 되어, 그 결과 플리커 인덱스가 높게 나타나게 되는 문제점이 있다.
본 발명은 상기와 같은 제반 문제점을 해결하기 위하여, 입력 전압의 레벨에 따라 그 레벨에 적합하게 발광 다이오드의 연결 상태를 조정할 수 있는 다채널 동기식 발광 회로를 채용함으로써, 캐패시터와 같은 에너지 저장소자를 사용하지 않으면서도 플리커 개선, 고역률, 고 광효율 및 저 THD의 특성을 만족시킬 수 있는 동기식 다채널 발광 다이오드 구동 장치를 제공하는데 그 목적이 있다.
상기와 같은 목적을 달성하기 위하여 본 발명의 일 실시예는, 교류 전원 전압을 인가받아 정류하는 정류부; 상기 정류부로부터 정류된 전류를 제공받아 발광하고, 적어도 제1 발광 다이오드 및 제2 발광 다이오드를 포함하는 복수개의 발광 다이오드가 직렬로 연결된 다채널 발광 다이오드부; 상기 제1 발광 다이오드에 흐르는 전류를 검출하는 전류 검출부; 상기 전류 검출부에 의하여 검출된 전류를 미러링하고, 미러링된 전류를 상기 제2 발광 다이오드에 공급하는 전류 미러부; 및 상기 제1 발광 다이오드 및 상기 제2 발광 다이오드에 연결되어, 상기 제1 발광 다이오드에 흐르는 전류 또는 상기 제2 발광 다이오드에 흐르는 전류의 경로를 제공하고, 입력 전압 레벨에 따라 상기 전류 검출부를 활성화하는 순차 전류 구동부를 포함한다.
여기서, 상기 전류 미러부는, 제1 단자가 상기 제1 발광 다이오드의 애노드에 연결되고, 제2 단자가 상기 전류 검출부에 연결되며, 제3 단자가 상기 제2 발광 다이오드의 애노드에 연결되어, 상기 검출된 전류에 의해 상기 미러링된 전류를 생성하는 전류 미러; 및 애노드가 상기 제1 발광 다이오드의 캐소드에 연결되고, 캐소드가 상기 제2 발광 다이오드의 애노드에 연결되어, 상기 미러링된 전류를 입력받아 상기 제2 발광 다이오드로 전달하고, 상기 미러링된 전류가 상기 제1 발광 다이오드로 역류하지 않도록 하는 다이오드를 포함할 수 있다.
한편, 상기 전류 검출부는, 제1 단자가 상기 제1 발광 다이오드의 캐소드에 연결되고, 제2 단자가 상기 전류 미러에 연결되며, 제3 단자가 상기 순차 전류 구동부에 연결되어, 상기 검출된 전류를 상기 순차 전류 구동부로 전달하는 전류 검출기를 포함할 수 있다.
또한, 상기 순차 전류 구동부는, 게이트로 상기 제1 발광 다이오드에 흐르는 전류량을 결정하는 전압을 입력받고, 드레인 단자는 상기 전류 검출기의 제2 단자에 연결되며, 소스 단자는 상기 정류부 측에 연결되어, 상기 입력 전압 레벨이 상기 제1 발광 다이오드의 구동 전압 이상 상기 제1 발광 다이오드의 구동 전압 및 상기 제2 발광 다이오드의 구동 전압의 합 이하인 경우에 턴온되는 제1 MOSFET; 및 게이트로 상기 제2 발광 다이오드에 흐르는 전류량을 결정하는 전압을 입력받고, 드레인 단자는 상기 제2 발광 다이오드의 캐소드에 연결되며, 소스 단자는 상기 정류부 측에 연결되어, 상기 제1 MOSFET의 턴온에 따라 턴온되거나, 상기 입력 전압 레벨이 상기 제1 발광 다이오드의 구동 전압 및 상기 제2 발광 다이오드의 구동 전압의 합을 초과하는 경우에 턴온되는 제2 MOSFET을 포함할 수 있다.
한편, 상기 전류 검출기는, 제1 단자는 상기 제1 발광 다이오드의 캐소드에 연결되고, 제2 단자는 상기 순차 전류 구동부에 연결되는 제1 센싱 저항; 및 게이트는 상기 제1 센싱 저항의 상기 제1 단자와 연결되고, 소스 단자는 상기 제1 센싱 저항의 상기 제2 단자와 연결되며, 드레인 단자는 상기 전류 미러에 연결되는 제1 트랜지스터를 포함할 수 있다.
또한, 상기 전류 미러는, 제1 단자는 상기 제1 발광 다이오드의 애노드에 연결되고, 제2 단자는 상기 제1 트랜지스터의 드레인 단자에 연결되는 제2 센싱 저항; 및 게이트는 상기 제2 센싱 저항의 상기 제2 단자와 연결되고, 소스 단자는 상기 제2 센싱 저항의 상기 제1 단자와 연결되며, 드레인 단자는 상기 제2 발광 다이오드의 애노드에 연결되는 제2 트랜지스터를 포함할 수 있다.
또한, 상기 전류 미러는, 상기 검출된 전류에 비례하는 증폭된 전류를 상기 미러링된 전류로 발생시키기 위한 증폭기 회로일 수 있다.
한편, 상기 제1 트랜지스터는 N형 MOSFET이고, 상기 제2 트랜지스터는 P형 MOSFET일 수 있다.
또한, 상기 전류 검출기는 제1 캐스코드 전류 미러 회로이고, 상기 전류 미러는 상기 제1 캐스코드 전류 미러 회로에 상보적인 제2 캐스코드 전류 미러 회로일 수 있다.
한편, 상기 전류 검출기는 제1 윌슨 전류 미러 회로이고, 상기 전류 미러는 상기 제1 윌슨 전류 미러 회로에 상보적인 제2 윌슨 전류 미러 회로일 수 있다.
또한, 상기 전류 검출기는 제1 위들러 전류 미러 회로이고, 상기 전류 미러는 상기 제1 위들러 전류 미러 회로에 상보적인 제2 위들러 전류 미러 회로일 수 있다.
또한, 상기 전류 검출기는, 상기 검출된 전류에 비례하는 전류를 검출하여 상기 전류 미러부로 전달하는 증폭기 회로를 포함할 수 있다.
한편, 상기 전류 검출기는, 제1 단자는 상기 제1 발광 다이오드의 캐소드에 연결되고, 제2 단자는 상기 순차 전류 구동부에 연결되는 제3 센싱 저항; 및 제1 단자는 상기 제3 센싱 저항의 상기 제1 단자와 연결되고, 제2 단자는 상기 제3 센싱 저항의 상기 제2 단자와 연결되며, 제3 단자는 상기 전류 미러에 연결되어, 상기 제3 센싱 저항에 걸린 전압을 전류로 변환하여 상기 전류 미러로 전달하는 제1 전압-전류 변환 회로를 포함할 수 있다.
또한, 상기 전류 미러는, 제1 단자는 상기 제1 발광 다이오드의 애노드에 연결되고, 제2 단자는 상기 제1 전압-전류 변환 회로의 상기 제3 단자에 연결되는 제4 센싱 저항; 및 제1 단자는 상기 제4 센싱 저항의 상기 제1 단자와 연결되고, 제2 단자는 상기 제4 센싱 저항의 상기 제2 단자와 연결되며, 제3 단자는 상기 제2 발광 다이오드의 애노드에 연결되어, 상기 제4 센싱 저항에 걸린 전압을 전류로 변환하여 상기 제2 발광 다이오드로 전달하는 제2 전압-전류 변환 회로를 포함할 수 있다.
또한, 상기 다채널 발광 다이오드부는, 제3 발광 다이오드를 더 포함하고, 상기 전류 미러부는, 제1 단자가 상기 제2 발광 다이오드의 애노드에 연결되고, 제2 단자가 상기 전류 검출부에 연결되며, 제3 단자가 상기 제3 발광 다이오드의 애노드에 연결되어 상기 검출된 전류에 의해 상기 미러링된 전류를 생성하는 병렬식 전류 미러를 더 포함하고, 상기 전류 미러는, 상기 제3 발광 다이오드의 애노드에 연결된 제4 단자를 더 포함할 수 있다.
상기와 같은 목적을 달성하기 위하여 본 발명의 다른 실시예는, 교류 전원 전압을 인가받아 정류하는 정류부; 상기 정류부로부터 정류된 전류를 제공받아 발광하고, 적어도 제1 발광 다이오드 및 제2 발광 다이오드를 포함하는 복수개의 발광 다이오드가 직렬로 연결된 다채널 발광 다이오드부; 상기 제1 발광 다이오드를 흐르는 전류를 미러링하고, 미러링된 전류를 상기 제2 발광 다이오드에 공급하는 전류 미러부; 및 상기 제1 발광 다이오드 및 상기 제2 발광 다이오드에 연결되어, 상기 제1 발광 다이오드에 흐르는 전류 또는 상기 제2 발광 다이오드에 흐르는 전류의 경로를 제공하고, 복수개의 입력 전압 레벨에 따라 상기 전류 미러부를 활성화하는 전류 검출 및 순차 전류 구동부를 포함한다.
여기서, 상기 전류 검출 및 순차 전류 구동부는, 게이트로 상기 복수개의 입력 전압 레벨 제1 입력 전압 레벨을 갖는 제1 입력 전압을 입력받고, 드레인 단자는 상기 제1 발광 다이오드의 캐소드에 연결되며, 소스 단자는 상기 정류부 측에 연결되어, 상기 제1 입력 전압 레벨에 따라 턴온되는 제1 전류 구동용 MOSFET; 게이트로 상기 복수개의 입력 전압 레벨 제2 입력 전압 레벨을 갖는 제2 입력 전압을 입력받고, 드레인 단자는 상기 제2 발광 다이오드의 캐소드에 연결되며, 소스 단자는 상기 정류부 측에 연결되어, 상기 제2 입력 전압 레벨에 따라 턴온되는 제2 전류 구동용 MOSFET; 게이트는 상기 제1 전류 구동용 MOSFET의 게이트에 연결되고, 소스 단자는 상기 제1 전류 구동용 MOSFET의 소스 단자에 연결되어, 상기 제1 입력 전압 레벨에 따라 턴온되는 제1 전류 검출용 MOSFET; 및 게이트는 상기 제2 전류 구동용 MOSFET의 게이트에 연결되고, 소스 단자는 상기 제2 전류 구동용 MOSFET의 소스 단자에 연결되어, 상기 제2 입력 전압 레벨에 따라 턴온되는 제2 전류 검출용 MOSFET을 포함한다.
여기서, 상기 전류 검출 및 순차 전류 구동부는, 상기 제1 전류 구동용 MOSFET, 상기 제2 전류 구동용 MOSFET, 상기 제1 전류 검출용 MOSFET 및 상기 제2 전류 검출용 MOSFET의 상기 드레인 단자 각각에 바이어스 전압이 게이트로 인가되는 바이어스용 MOSFET이 직렬로 배치되어 캐스코드 회로를 형성할 수 있다.
또한, 상기 전류 검출 및 순차 전류 구동부는, 게이트로 상기 복수개의 입력 전압 레벨 제1 입력 전압 레벨을 갖는 제1 입력 전압을 입력받고, 드레인 단자는 상기 제1 발광 다이오드의 캐소드 측에 연결되며, 소스 단자는 상기 정류부 측에 연결되어, 상기 제1 입력 전압 레벨에 따라 턴온되는 제1 전류 구동용 MOSFET; 게이트로 상기 복수개의 입력 전압 레벨 제2 입력 전압 레벨을 갖는 제2 입력 전압을 입력받고, 드레인 단자는 상기 제2 발광 다이오드의 캐소드 측에 연결되며, 소스 단자는 상기 정류부 측에 연결되어, 상기 제2 입력 전압 레벨에 따라 턴온되는 제2 전류 구동용 MOSFET; 제1 단자는 상기 전류 미러부 측에 연결되고, 제2 단자는 상기 제1 발광 다이오드의 캐소드 측에 연결되며, 제3 단자는 상기 제1 전류 구동용 MOSFET의 드레인 단자에 연결되는 제1 전류 검출용 미러; 및 제1 단자는 상기 전류 미러부 측에 연결되고, 제2 단자는 상기 제2 발광 다이오드의 캐소드 측에 연결되며, 제3 단자는 상기 제2 전류 구동용 MOSFET의 드레인 단자에 연결되는 제2 전류 검출용 미러를 포함하고, 상기 제1 전류 구동용 MOSFET 및 상기 제2 전류 구동용 MOSFET의 상기 드레인 단자 각각과, 상기 제1 전류 검출용 미러 및 상기 제2 전류 검출용 미러의 상기 제1 단자 각각에 바이어스 전압이 게이트로 인가되는 바이어스용 MOSFET이 직렬로 배치되어 캐스코드 회로를 형성할 수 있다.
한편, 상기 다채널 발광 다이오드부는, 제3 발광 다이오드를 더 포함하고, 상기 전류 미러부는, 제1 단자가 상기 제2 발광 다이오드의 애노드에 연결되고, 제2 단자가 상기 전류 검출부에 연결되며, 제3 단자가 상기 제3 발광 다이오드의 애노드에 연결되어 상기 검출된 전류에 의해 상기 미러링된 전류를 생성하는 병렬식 전류 미러를 더 포함하고, 상기 병렬식 전류 미러는, 상기 제3 발광 다이오드의 애노드에 연결된 제4 단자를 더 포함할 수 있다.
전술한 본 발명에 따르면, 입력 전압의 레벨에 따라 그 레벨에 적합하게 발광 다이오드의 연결 상태를 조정할 수 있는 다채널 동기식 발광 회로를 채용함으로써, 복잡한 회로를 필요로 하는 컨버터 방식에서의 캐패시터와 같은 에너지 저장소자를 사용하지 않으면서도 플리커 개선, 고역률, 고 광효율 및 저 THD의 특성을 만족시킬 수 있는 효과가 있다.
또한, 전술한 본 발명에 따른 동기식 다채널 발광 다이오드 구동 장치는, 인덕터나 트랜스포머를 사용하지 않으면서도 최소 입력 전압 이상에서는 모든 발광 다이오드를 구동시킬 수 있고, 고주파수의 스위칭 동작을 필요로 하지 않는 바, EMI 필터가 필요 없기 때문에, 전체 시스템이 매우 간단할 뿐만 아니라 제조 원가를 절감할 수 있는 효과가 있다.
도 1a는 종래의 리니어 방식의 구동 회로를 나타낸 도면이다.
도 1b는 종래의 리니어 방식의 구동 회로에 대하여 시간에 따라 입력되는 전압 및 전류를 나타낸 그래프이다.
도 2a는 종래의 순차적 구동 방식의 다채널 구동 회로를 나타낸 도면이다.
도 2b는 종래의 순차적 구동 방식을 다채널 구동 회로에 대하여 시간에 따라 입력되는 전압 및 전류를 나타낸 그래프이다.
도 3은 도 2a에 도시된 종래의 순차적 구동 방식의 다채널 구동 회로의 동작을 설명하기 위한 그래프이다.
도 4는 본 발명의 일 실시예에 따른 동기식 다채널 발광 다이오드 구동 장치를 나타낸 도면이다.
도 5는 본 발명의 일 실시예에 따른 동기식 다채널 발광 다이오드 구동 장치 중 전류 미러부가 직렬식인 형태를 구체적으로 나타낸 도면이다.
도 6은 본 발명의 일 실시예에 따른 동기식 다채널 발광 다이오드 구동 장치 중 전류 미러부가 병렬식인 형태를 구체적으로 나타낸 도면이다.
도 7은 본 발명의 일 실시예에 따른 동기식 다채널 발광 다이오드 구동 장치의 동작을 설명하기 위한 그래프이다.
도 8은 도 5에 도시된 동기식 다채널 발광 다이오드 구동 장치 중 전류 미러 및 전류 검출기의 제1 예를 나타낸 도면이다.
도 9는 도 5에 도시된 동기식 다채널 발광 다이오드 구동 장치 중 전류 미러 및 전류 검출기의 제2 예를 나타낸 도면이다.
도 10은 도 5에 도시된 동기식 다채널 발광 다이오드 구동 장치 중 전류 미러 및 전류 검출기의 제3 예를 나타낸 도면이다.
도 11은 도 6에 도시된 동기식 다채널 발광 다이오드 구동 장치 중 전류 미러 및 전류 검출기의 일례를 나타낸 도면이다.
도 12a 내지 도 12e는 본 발명의 일 실시예에 따른 동기식 다채널 발광 다이오드 구동 장치에 사용되는 전류 검출기의 예를 나타낸 도면이다.
도 13a 내지 도 13e는 본 발명의 일 실시예에 따른 동기식 다채널 발광 다이오드 구동 장치에 사용되는 전류 미러의 예를 나타낸 도면이다.
도 14는 본 발명의 다른 실시예에 따른 동기식 다채널 발광 다이오드 구동 장치를 나타낸 도면이다.
도 15는 본 발명의 다른 실시예에 따른 동기식 다채널 발광 다이오드 구동 장치 중 전류 검출 및 순차 전류 구동부의 제1 예를 나타낸 도면이다.
도 16은 본 발명의 다른 실시예에 따른 동기식 다채널 발광 다이오드 구동 장치 중 전류 검출 및 순차 전류 구동부의 제2 예를 나타낸 도면이다.
도 17은 본 발명의 다른 실시예에 따른 동기식 다채널 발광 다이오드 구동 장치 중 전류 검출 및 순차 전류 구동부의 제3 예를 나타낸 도면이다.
도 18은 도 14에 의한 본 발명의 다른 실시예에 따른 동기식 다채널 발광 다이오드 구동 장치 중 전류 미러부가 병렬식인 형태를 구체적으로 나타낸 도면이다.
[부호의 설명]
100: 정류부
200: 다채널 발광 다이오드부
300: 전류 검출부
400: 전류 미러부
500: 순차 전류구동부
600: 전류 검출 및 순차 전류 구동부
이하, 첨부된 도면을 참조하여 본 발명의 바람직한 실시예를 설명한다. 그러나 본 발명의 실시형태는 여러 가지의 다른 형태로 변형될 수 있으며, 본 발명의 범위가 이하 설명하는 실시형태로만 한정되는 것은 아니다. 도면에서의 요소들의 형상 및 크기 등은 보다 명확한 설명을 위해 과장될 수 있으며, 도면상의 동일한 부호로 표시되는 요소는 동일한 요소이다.
한편, 본 출원에서 서술되는 용어의 의미는 다음과 같이 이해되어야 할 것이다.
"제1", "제2" 등의 용어는 하나의 구성요소를 다른 구성요소로부터 구별하기 위한 것으로 이들 용어들에 의해 권리범위가 한정되어서는 아니 된다. 예를 들어, 제1 구성요소는 제2 구성요소로 명명될 수 있고, 유사하게 제2 구성요소도 제1 구성요소로 명명될 수 있다.
그리고 명세서 전체에서, 어떤 부분이 다른 부분과 "연결"되어 있다고 할 때 이는 "직접적으로 연결"되어 있는 경우뿐만 아니라 그 중간에 다른 소자를 사이에 두고 "전기적으로 연결"되어 있는 경우도 포함한다. 또한, 어떤 부분이 어떤 구성요소를 "포함" 또는 "구비"한다고 할 때, 이는 특별히 반대되는 기재가 없는 한 다른 구성요소를 제외하는 것이 아니라 다른 구성요소를 더 포함하거나 구비할 수 있는 것을 의미 한다.
도 4는 본 발명의 일 실시예에 따른 동기식 다채널 발광 다이오드 구동 장치를 나타낸 도면으로, 본 발명의 일 실시예에 의한 동기식 다채널 발광 다이오드 구동 장치는, 정류부(100), 다채널 발광 다이오드부(200), 전류 검출부(300), 전류 미러부(400) 및 순차 전류구동부(500)를 포함한다.
정류부(100)는, 교류 전원(AC)으로부터 교류 전원 전압을 인가받고, 인가된 전압을 정류하며, 정류된 전류를 다채널 발광 다이오드부(200)로 공급하는 역할을 한다. 여기서, 정류부(100)는, 브릿지(Bridge) 다이오드일 수 있으나, 이에 한정되지 않으며, 양과 음 두 가지 방향으로 변화하는 교류 전류를 한 가지 방향만 갖는 전류로 변환시킬 수 있는 한 어떠한 회로도 사용 가능하다.
또한, 다채널 발광 다이오드부(200)는, 정류부(100)로부터 정류된 전류를 제공받아 발광하고, 적어도 제1 발광 다이오드 및 제2 발광 다이오드를 포함하는 복수개의 발광 다이오드가 직렬로 연결된다. 이때, 다채널 발광 다이오드부(200) 내 복수개의 발광 다이오드 중 제1 발광 다이오드 또는 제N-1 발광 다이오드의 캐소드는 전류 검출부(300)에 연결되어 제1 발광 다이오드 또는 제N-1 발광 다이오드에 흐르는 전류가 검출되고, 마지막에 연결된 제N 발광 다이오드(여기서, N은 2 이상의 자연수이며, 이하 같다.)의 캐소드는 순차 전류구동부(500)에 연결되어 입력 전압 레벨에 따른 입력 전류의 경로에 연결될 수 있으나 이에 한정되지 않는다.
한편, 전류 검출부(300)는, 순차 전류구동부(500)의 입력 전류의 흐름에 따라 활성화되어, 제1 발광 다이오드에 흐르는 전류를 검출하고, 검출된 전류를 전류 미러부(400)에 제공한다.
또한, 전류 미러부(400)는, 전류 검출부(300)에 의하여 검출된 전류를 제공받아 미러링하고, 미러링된 전류를 제2 발광 다이오드에 공급한다.
한편, 순차 전류구동부(500)는, 입력 전압 레벨에 따라 전류 검출부(300)를 활성화함으로써, 전류 미러부(400)가 검출된 전류를 미러링하도록 하고, 이를 통하여 미러링된 전류를 발광 다이오드의 구동 전류로 사용할 수 있도록 한다.
도 5는 본 발명의 일 실시예에 따른 동기식 다채널 발광 다이오드 구동 장치 중 전류 미러부(400)가 직렬식인 형태를 구체적으로 나타낸 도면으로, 도 5를 참조하여 본 발명의 일 실시예에 의한 동기식 다채널 발광 다이오드 구동 장치의 회로 연결 구조에 대하여 설명하면 다음과 같다.
먼저, 정류부(100) 내 브릿지 다이오드(110)는, 양(+) 단자가 다채널 발광 다이오드부(200) 내 제1 발광 다이오드(210)의 애노드와 연결되고, 음(-) 단자는 순차 전류구동부(500)에 연결되어, 교류 전압(AC)에 의한 전류를 정류할 수 있다.
또한, 다채널 발광 다이오드부(200)는, 제1 발광 다이오드(210), 제2 발광 다이오드(220), 제3 발광 다이오드(230) 및 제4 발광 다이오드(240)를 포함할 수 있으며, 여기서, 편의상 4채널 발광 다이오드 회로를 예로 들었으나 이에 한정되지 않으며, 2채널 이상 N채널 이하의 발광 다이오드에는 본 발명이 적용될 수 있다.
이때, 제1 발광 다이오드(210)는, 애노드가 브릿지 다이오드(110)의 양(+) 단자에 연결되고, 캐소드가 전류 미러부(400) 내 제1 다이오드(412)의 애노드와 연결되어, 전류의 도통 시 발광할 수 있다.
한편, 제2 발광 다이오드(220)는, 애노드가 전류 미러부(400) 내 제1 다이오드(412)의 캐소드에 연결되고, 캐소드가 전류 미러부(400) 내 제2 다이오드(422)의 애노드와 연결되어, 전류의 도통 시 발광할 수 있다.
또한, 제3 발광 다이오드(230)는, 애노드가 전류 미러부(400) 내 제2 다이오드(422)의 캐소드에 연결되고, 캐소드가 전류 미러부(400) 내 제3 다이오드(432)의 애노드와 연결되어, 전류의 도통 시 발광할 수 있다.
한편, 제4 발광 다이오드(240)는, 애노드가 전류 미러부(400) 내 제3 다이오드(432)의 캐소드에 연결되고, 캐소드가 순차 전류구동부(500)와 연결되어, 전류의 도통 시 발광할 수 있다. 이때, 제4 발광 다이오드(240)의 캐소드는, 순차 전류구동부(500)가 게이트 전압을 인가받아 드레인 단자로 입력된 전류를 소스 단자로 도통시키는 MOSFET(Metal Oxide Silicon Field Effect Transistor, 도시되지 않음)을 포함하는 경우에, 이러한 MOSFET의 드레인 단자에 연결될 수 있으나 이에 한정되지 않는다.
또한, 전류 검출부(300)는, 4채널식인 경우, 제1 전류검출기(310), 제2 전류검출기(320) 및 제3 전류검출기(330)를 포함할 수 있다.
먼저, 제1 전류검출기(310)는, 제1 단자가 제1 발광 다이오드(210)의 캐소드에 연결되어 제1 발광 다이오드(210)에 흐르는 전류를 검출하며, 제2 단자가 전류미러부(400) 내 제1 전류 미러(411)에 연결되고, 제3 단자가 순차 전류구동부(500)에 연결되어 검출된 전류를 순차 전류구동부(500)로 제공한다. 이때, 제1 전류검출기(310)의 제3 단자는, 순차 전류구동부(500)가 게이트 전압을 인가받아 드레인 단자로 입력된 전류(I1)를 소스 단자로 도통시키는 MOSFET을 포함하는 경우에, 이러한 MOSFET의 드레인 단자에 연결될 수 있으나 이에 한정되지 않는다.
또한, 제2 전류검출기(320)는, 제1 단자가 제2 발광 다이오드(220)의 캐소드에 연결되어 제2 발광 다이오드(220)에 흐르는 전류를 검출하며, 제2 단자가 전류미러부(400) 내 제2 전류 미러(421)에 연결되고, 제3 단자가 순차 전류구동부(500)에 연결되어 검출된 전류를 순차 전류구동부(500)로 제공한다. 이때, 제2 전류검출기(320)의 제3 단자는, 순차 전류구동부(500)가 게이트 전압을 인가받아 드레인 단자로 입력된 전류(I2)를 소스 단자로 도통시키는 MOSFET을 포함하는 경우에, 이러한 MOSFET의 드레인 단자에 연결될 수 있으나 이에 한정되지 않는다.
한편, 제3 전류검출기(330)는, 제1 단자가 제3 발광 다이오드(230)의 캐소드에 연결되어 제3 발광 다이오드(230)에 흐르는 전류를 검출하며, 제2 단자가 전류미러부(400) 내 제3 전류 미러(431)에 연결되고, 제3 단자가 순차 전류구동부(500)에 연결되어 검출된 전류를 순차 전류구동부(500)로 제공한다. 이때, 제3 전류검출기(330)의 제3 단자는, 순차 전류구동부(500)가 게이트 전압을 인가받아 드레인 단자로 입력된 전류(I3)를 소스 단자로 도통시키는 MOSFET을 포함하는 경우에, 이러한 MOSFET의 드레인 단자에 연결될 수 있으나 이에 한정되지 않는다.
또한, 전류 미러부(400)는, 제1 전류 미러(411), 제1 다이오드(412), 제2 전류 미러(421), 제2 다이오드(422), 제3 전류 미러(431) 및 제3 다이오드(432)를 포함할 수 있다.
먼저, 제1 전류 미러(411)는, 제1 단자가 제1 발광 다이오드(210)의 애노드에 연결되고, 제2 단자가 제1 전류검출기(310)의 제2 단자에 연결되며, 제3 단자가 제1 다이오드(412)의 캐소드 및 제2 발광 다이오드(220)의 애노드에 연결된다. 여기서, 제1 전류 미러(411)는, 제1 전류검출기(310)에 의하여 검출된 전류, 즉, 제1 발광 다이오드(210)에 흐르는 전류를 미러링하여 제2 발광 다이오드(220)로 전달하는데, 미러링되는 전류는 제1 발광 다이오드(210)에 흐르는 전류의 크기와 동일한 크기인 것에 한정되지 않고 제1 발광 다이오드(210)에 흐르는 전류에 대하여 비례 관계를 가질 수도 있다.
이때, 제1 다이오드(412)는, 애노드가 제1 발광 다이오드(210)의 캐소드와 연결되고, 캐소드가 제2 발광 다이오드(220)의 애노드 및 제1 전류 미러(411)의 제3 단자에 연결되어, 제1 전류 미러(411)에 의하여 미러링되는 전류가 제1 발광 다이오드(210)로 역류하는 것을 방지하는 역할을 한다.
한편, 제1 전류검출기(310), 제1 전류 미러(411) 및 제1 다이오드(412)는, 제2 발광 다이오드(220)에 구동 전류를 전달하는 역할을 수행하므로 하나의 구동 블럭으로 취급될 수도 있다.
또한, 제2 전류 미러(421)는, 제1 단자가 제2 발광 다이오드(220)의 애노드에 연결되고, 제2 단자가 제2 전류검출기(320)의 제2 단자에 연결되며, 제3 단자가 제2 다이오드(422)의 캐소드 및 제3 발광 다이오드(230)의 애노드에 연결된다. 여기서, 제2 전류 미러(421)는, 제2 전류검출기(320)에 의하여 검출된 전류, 즉, 제2 발광 다이오드(220)에 흐르는 전류를 미러링하여 제3 발광 다이오드(230)로 전달하는데, 미러링되는 전류는 제2 발광 다이오드(220)에 흐르는 전류의 크기와 동일한 크기인 것에 한정되지 않고 제2 발광 다이오드(220)에 흐르는 전류에 대하여 비례 관계를 가질 수도 있다.
이때, 제2 다이오드(422)는, 애노드가 제2 발광 다이오드(220)의 캐소드와 연결되고, 캐소드가 제3 발광 다이오드(230)의 애노드 및 제2 전류 미러(421)의 제3 단자에 연결되어, 제2 전류 미러(421)에 의하여 미러링되는 전류가 제2 발광 다이오드(220)로 역류하는 것을 방지하는 역할을 한다.
한편, 제2 전류검출기(320), 제2 전류 미러(421) 및 제2 다이오드(422)는, 제3 발광 다이오드(230)에 구동 전류를 전달하는 역할을 수행하므로 하나의 구동 블럭으로 취급될 수도 있다.
또한, 제3 전류 미러(431)는, 제1 단자가 제3 발광 다이오드(230)의 애노드에 연결되고, 제2 단자가 제3 전류검출기(330)의 제2 단자에 연결되며, 제3 단자가 제3 다이오드(432)의 캐소드 및 제4 발광 다이오드(240)의 애노드에 연결된다. 여기서, 제3 전류 미러(431)는, 제3 전류검출기(330)에 의하여 검출된 전류, 즉, 제3 발광 다이오드(230)에 흐르는 전류를 미러링하여 제4 발광 다이오드(240)로 전달하는데, 미러링되는 전류는 제3 발광 다이오드(230)에 흐르는 전류의 크기와 동일한 크기인 것에 한정되지 않고 제3 발광 다이오드(230)에 흐르는 전류에 대하여 비례 관계를 가질 수도 있다.
이때, 제3 다이오드(432)는, 애노드가 제3 발광 다이오드(230)의 캐소드와 연결되고, 캐소드가 제4 발광 다이오드(240)의 애노드 및 제3 전류 미러(431)의 제3 단자에 연결되어, 제3 전류 미러(431)에 의하여 미러링되는 전류가 제3 발광 다이오드(230)로 역류하는 것을 방지하는 역할을 한다.
한편, 제3 전류검출기(330), 제3 전류 미러(431) 및 제3 다이오드(432)는, 제4 발광 다이오드(240)에 구동 전류를 전달하는 역할을 수행하므로 하나의 구동 블럭으로 취급될 수도 있다.
또한, 순차 전류구동부(500)는, 내부에 스위칭 소자를 구비하고, 입력 전압 레벨에 따라 상이한 경로에 전류를 도통시키게 되는데, 예를 들면, 도 3에 도시된 바와 같은 입력 전압 레벨의 구간에 있어서는, 구간 0에서는 모든 경로에 전류가 도통되지 않으며, 구간 1에서는 제1 경로에만 제1 입력 전류(I1)가 도통되고, 구간 2에서는 제2 경로에만 제2 입력 전류(I2)가 도통되며, 구간 3에서는 제3 경로에만 제3 입력 전류(I3)가 도통되고, 구간 4에서는 제4 경로에만 제4 입력 전류(I4)가 도통되도록 할 수 있다.
도 6은 본 발명의 일 실시예에 따른 동기식 다채널 발광 다이오드 구동 장치 중 전류 미러부(400)가 병렬식인 형태를 구체적으로 나타낸 도면으로, 도 6에 도시된 동기식 다채널 발광 다이오드 구동 장치는 도 5에 도시된 동기식 다채널 발광 다이오드 구동 장치와 비교하여 전류 미러부(400)의 연결 구조만 상이하므로, 유사한 기능을 수행하는 구성요소는 도 5와 동일한 도면 부호를 부여하였으며, 그에 관한 설명은 편의상 생략한다.
먼저, 제4 전류 미러(413)는, 제1 단자가 제1 발광 다이오드(210)의 애노드에 연결되고, 제2 단자가 제1 전류검출기(310)의 제2 단자에 연결되며, 제3 단자가 제1 다이오드(412)의 캐소드 및 제2 발광 다이오드(220)의 애노드, 제4 단자가 제3 발광 다이오드(230)의 애노드 및 제5 전류 미러(423)의 제3 단자, 제5 단자가 제4 발광 다이오드(240)의 애노드, 제5 전류 미러(423)의 제4 단자 및 제6 전류 미러(433)의 제3 단자에 연결된다. 여기서, 제4 전류 미러(413)는, 제1 전류검출기(310)에 의하여 검출된 전류, 즉, 제1 발광 다이오드(210)에 흐르는 전류를 미러링하여 제2 발광 다이오드(220), 제3 발광 다이오드(230) 및 제4 발광 다이오드(240)로 전달하는데, 미러링되는 전류는 제1 발광 다이오드(210)에 흐르는 전류의 크기와 동일한 크기인 것에 한정되지 않고 제1 발광 다이오드(210)에 흐르는 전류에 대하여 비례 관계를 가질 수도 있다.
또한, 제5 전류 미러(423)는, 제1 단자가 제2 발광 다이오드(220)의 애노드에 연결되고, 제2 단자가 제2 전류검출기(320)의 제2 단자에 연결되며, 제3 단자가 제2 다이오드(422)의 캐소드, 제3 발광 다이오드(230)의 애노드 및 제4 전류 미러(413)의 제4 단자, 제4 단자가 제4 전류 미러(413)의 제5 단자, 제6 전류 미러(433)의 제3 단자 및 제4 발광 다이오드(240)의 애노드에 연결된다. 여기서, 제5 전류 미러(423)는, 제2 전류검출기(320)에 의하여 검출된 전류, 즉, 제2 발광 다이오드(220)에 흐르는 전류를 미러링하여 제3 발광 다이오드(230) 및 제4 발광 다이오드(240)로 전달하는데, 미러링되는 전류는 제2 발광 다이오드(220)에 흐르는 전류의 크기와 동일한 크기인 것에 한정되지 않고 제2 발광 다이오드(220)에 흐르는 전류에 대하여 비례 관계를 가질 수도 있다.
한편, 제6 전류 미러(433)는, 제1 단자가 제3 발광 다이오드(230)의 애노드에 연결되고, 제2 단자가 제3 전류검출기(330)의 제2 단자에 연결되며, 제3 단자가 제3 다이오드(432)의 캐소드, 제4 발광 다이오드(240)의 애노드, 제4 전류 미러(413)의 제5 단자 및 제5 전류 미러(423)의 제4 단자에 연결된다. 여기서, 제6 전류 미러(433)는, 제3 전류검출기(330)에 의하여 검출된 전류, 즉, 제3 발광 다이오드(230)에 흐르는 전류를 미러링하여 제4 발광 다이오드(240)로 전달하는데, 미러링되는 전류는 제3 발광 다이오드(230)에 흐르는 전류의 크기와 동일한 크기인 것에 한정되지 않고 제3 발광 다이오드(230)에 흐르는 전류에 대하여 비례 관계를 가질 수도 있다.
도 7은 본 발명의 일 실시예에 따른 동기식 다채널 발광 다이오드 구동 장치의 동작을 설명하기 위한 그래프로서, 도 4 내지 도 7을 참조하여 본 발명의 일 실시예에 의한 동기식 다채널 발광 다이오드 구동 장치가 입력 전압(VIN)이 제1 발광 다이오드(210)의 구동 전압(VLED1)을 다소 초과하는 정도에 해당하는 낮은 전압이 인가되는 경우에도 모든 발광 다이오드(210, 220, 230, 240)를 구동하게 되는 동작을 설명하면 아래와 같다. 이때, 그래프 상의 전압값 및 전류값은 본 발명의 동작을 설명하기 위하여 그 추이를 표시하면 충분하고 상세한 수치는 중요하지 않은 바, 그 단위 및 수치는 생략하나 그 바람직한 수치의 범위 및 단위는 당업자에 의해 자명할 것이다.
먼저, 입력 전압(VIN)이 제1 발광 다이오드(210)의 구동 전압(VLED1) 미만인 경우, 즉, 최소 턴온 전압 미만인 경우에는, 순차전류구동부(500)에 구동 전류(IIN)가 흐르지 않으므로, 모든 발광 다이오드(210, 220, 230, 240)는 턴오프 상태가 된다.
한편, 입력 전압(VIN)이 제1 발광 다이오드(210)의 구동 전압(VLED1) 이상이고 제1 발광 다이오드(210)의 구동 전압 및 제2 발광 다이오드(220)의 구동 전압의 합(VLED1 + VLED2) 이하인 경우에는, 순차전류구동부(500)의 제1 경로가 도통되어 제1 입력 전류(I1)가 제1 발광 다이오드(210)를 통하여 흐르게 된다.
이때, 제1 발광 다이오드(210)를 통하여 흐르는 전류는, 제1 전류검출기(310)에 의하여 검출되고, 검출된 전류는 제1 전류 미러(411)에 의하여 미러링 되어 제2 발광 다이오드(220)로 흐르게 된다.
또한, 제2 발광 다이오드(220)를 통하여 흐르는 전류는, 제2 전류검출기(320)에 의하여 검출되고, 검출된 전류는 제2 전류 미러(421)에 의하여 미러링 되어 제3 발광 다이오드(230)로 흐르게 된다.
한편, 제3 발광 다이오드(230)를 통하여 흐르는 전류는, 제3 전류검출기(330)에 의하여 검출되고, 검출된 전류는 제3 전류 미러(431)에 의하여 미러링 되어 제4 발광 다이오드(240)로 흐르게 된다.
따라서, 입력 전압(VIN)이 제1 발광 다이오드(210)의 구동 전압(VLED1) 이상이고 제1 발광 다이오드(210)의 구동 전압 및 제2 발광 다이오드(220)의 구동 전압의 합(VLED1 + VLED2) 이하인 경우에도, 4개의 발광 다이오드(210, 220, 230, 240)가 병렬로 연결된 경우와 같이 제1 발광 다이오드(210)는 제1 구동 전류(ILED1)가, 제2 발광 다이오드(220)에는 제2 구동 전류(ILED2)가, 제3 발광 다이오드(230)에는 제3 구동 전류(ILED3)가, 제4 발광 다이오드(240)에는 제4 구동 전류(ILED4)가 흐르게 되어 4개의 발광 다이오드(210, 220, 230, 240)가 모두 턴온될 수 있다.
또한, 입력 전압(VIN)이 제1 발광 다이오드(210)의 구동 전압 및 제2 발광 다이오드(220)의 구동 전압의 합(VLED1 + VLED2)보다 크고 제1 발광 다이오드(210)의 구동 전압 내지 제3 발광 다이오드(230)의 구동 전압의 합(VLED1 + VLED2 + VLED3) 이하인 경우에는, 순차전류구동부(500) 내 제1 경로는 차단되고, 제2 경로만이 도통되어 제2 입력 전류(I2)가 흐르게 된다. 따라서, 제2 입력 전류(I2)가 제1 발광 다이오드(210) 및 제2 발광 다이오드(220)를 통하여 흐르게 된다.
이때, 제2 발광 다이오드(220)를 통하여 흐르는 전류는, 제2 전류검출기(320)에 의하여 검출되고, 검출된 전류는 제2 전류 미러(421)에 의하여 미러링 되어 제3 발광 다이오드(230)로 흐르게 된다.
한편, 제3 발광 다이오드(230)를 통하여 흐르는 전류는, 제3 전류검출기(330)에 의하여 검출되고, 검출된 전류는 제3 전류 미러(431)에 의하여 미러링 되어 제4 발광 다이오드(240)로 흐르게 된다.
따라서, 입력 전압(VIN)이 제1 발광 다이오드(210)의 구동 전압 및 제2 발광 다이오드(220)의 구동 전압의 합(VLED1 + VLED2)보다 크고 제1 발광 다이오드(210)의 구동 전압 내지 제3 발광 다이오드(230)의 구동 전압의 합(VLED1 + VLED2 + VLED3) 이하인 경우에도, 3개의 발광 다이오드(220, 230, 240)가 병렬로, 여기에 제1 발광 다이오드(210)가 직렬로 연결된 경우와 같이 제1 발광 다이오드(210)는 제1 구동 전류(ILED1)가, 제2 발광 다이오드(220)에는 제2 구동 전류(ILED2)가, 제3 발광 다이오드(230)에는 제3 구동 전류(ILED3)가, 제4 발광 다이오드(240)에는 제4 구동 전류(ILED4)가 흐르게 되어 4개의 발광 다이오드(210, 220, 230, 240)가 모두 턴온될 수 있다. 즉, 종래의 회로에 의하면 제3 발광 다이오드(230) 및 제4 발광 다이오드(240)의 동작이 불가능한 구간에서도 제2 발광 다이오드(220)의 전류를 재발생하여 제3 발광 다이오드(230) 및 제4 발광 다이오드(240)를 동작시킬 수 있다.
또한, 입력 전압(VIN)이 제1 발광 다이오드(210)의 구동 전압 내지 제3 발광 다이오드(230)의 구동 전압의 합(VLED1 + VLED2 + VLED3)보다 크고 제1 발광 다이오드(210)의 구동 전압 내지 제4 발광 다이오드(240)의 구동 전압의 합(VLED1 + VLED2 + VLED3 + VLED4) 이하인 경우에는, 순차전류구동부(500) 내 제1 경로 및 제2 경로는 차단되고, 제3 경로만이 도통되어 제3 입력 전류(I3)가 흐르게 된다. 따라서, 제3 입력 전류(I3)가 제1 발광 다이오드(210) 내지 제3 발광 다이오드(230)를 통하여 흐르게 된다.
이때, 제3 발광 다이오드(230)를 통하여 흐르는 전류는, 제3 전류검출기(330)에 의하여 검출되고, 검출된 전류는 제3 전류 미러(431)에 의하여 미러링 되어 제4 발광 다이오드(240)로 흐르게 된다.
따라서, 입력 전압(VIN)이 제1 발광 다이오드(210)의 구동 전압 내지 제3 발광 다이오드(230)의 구동 전압의 합(VLED1 + VLED2 + VLED3)보다 크고 제1 발광 다이오드(210)의 구동 전압 내지 제4 발광 다이오드(240)의 구동 전압의 합(VLED1 + VLED2 + VLED3 + VLED4) 이하인 경우에도, 2개의 발광 다이오드(230, 240)가 병렬로, 여기에 제1 발광 다이오드(210) 및 제2 발광 다이오드(220)가 직렬로 연결된 경우와 같이 제1 발광 다이오드(210)는 제1 구동 전류(ILED1)가, 제2 발광 다이오드(220)에는 제2 구동 전류(ILED2)가, 제3 발광 다이오드(230)에는 제3 구동 전류(ILED3)가, 제4 발광 다이오드(240)에는 제4 구동 전류(ILED4)가 흐르게 되어 4개의 발광 다이오드(210, 220, 230, 240)가 모두 턴온될 수 있다. 즉, 종래의 회로에 의하면 제4 발광 다이오드(240)의 동작이 불가능한 구간에서도 제3 발광 다이오드(230)의 전류를 재발생하여 제4 발광 다이오드(240)를 동작시킬 수 있다.
또한, 입력 전압(VIN)이 제1 발광 다이오드(210)의 구동 전압 내지 제4 발광 다이오드(240)의 구동 전압의 합(VLED1 + VLED2 + VLED3 + VLED4)보다 큰 경우에는, 순차전류구동부(500) 내 제1 경로 내지 제3 경로는 차단되고, 제4 경로만이 도통되어 제4 입력 전류(I4)가 흐르게 된다. 따라서, 제4 입력 전류(I4)가 제1 발광 다이오드(210) 내지 제4 발광 다이오드(240)를 통하여 흐르게 되고, 모든 전류 검출기(310, 320, 330) 및 모든 전류 미러(411, 421, 431)는 동작하지 않는다.
즉, 상술한 바와 같이 본 발명의 일 실시예에 따른 동기식 다채널 발광 다이오드 구동 장치는, 입력 전압의 레벨에 따라 복수개의 발광 다이오드의 연결 상태를 변경하는 것과 유사한 동작을 수행할 수 있다.
한편, 복수개의 발광 다이오드 중 일부가 병렬 연결된 것과 같이 동작하는 경우 각각의 발광 다이오드에 흐르는 전류(ILED1~ILED4)의 크기는 복수개의 전류 검출기(310, 320, 330) 및 복수개의 전류 미러(411, 421, 431)의 조정을 통해서 변경할 수 있다.
예를 들면, 입력 전압(VIN)에 따라 모든 발광 다이오드(210, 220, 230, 240)가 병렬 연결된 것과 같이 동작하는 경우에, 제1 발광 다이오드(210)에서 제2 발광 다이오드(220)로 전달되는 미러링 전류는 제1 입력 전류(I1)의 3배에 해당하는 전류값으로 하고, 제2 발광 다이오드(220)에서 제3 발광 다이오드(230)로 전달되는 미러링 전류는 제2 입력 전류(I2)의 2배에 해당하는 전류값으로 하며, 제3 발광 다이오드(230)에서 제4 발광 다이오드(240)로 전달되는 미러링 전류는 제3 입력 전류(I3)와 동일한 전류값으로 할 수 있다.
한편, 본 발명의 일 실시예에 따른 동기식 다채널 발광 다이오드 구동 장치의 역률 특성은, 순차 전류 구동부(500)가 최종적으로 흐르는 전류를 결정하게 되므로 순차 전류 구동부(500)에 설정된 제1 입력 전류(I1) 내지 제4 입력 전류(I4)의 크기에 의해서 결정되고, 전류 검출부(300) 및 전류 미러부(400)의 동작에는 영향을 받지 않는다.
따라서, 순차 전류 구동부(500)에 설정된 제1 입력 전류(I1) 내지 제4 입력 전류(I4)의 크기를 조정하면 입력 전압 레벨의 변화에 따라 복수개의 발광 다이오드(210, 220, 230, 240)에 흐르는 전류(ILED1~ILED4)의 크기를 조절할 수 있으며, 이 경우, 역률값은 순차 전류 구동부(500)에 설정된 제1 입력 전류(I1) 내지 제4 입력 전류(I4)의 크기에 따라 변화하게 된다.
도 8은 본 발명의 일 실시예에 따른 동기식 다채널 발광 다이오드 구동 장치 중 전류 미러(411, 421, 431) 및 전류 검출기(310, 320, 330)의 제1 예를 나타낸 도면으로, 도 8에 도시된 바와 같이 전류 검출기(310, 320, 330)는 N타입 MOSFET 또는 NPN 트랜지스터로 구성된 전류 미러 회로를 사용하고, 전류 미러(411, 421, 431)는 P타입 MOSFET 또는 PNP 트랜지스터로 구성된 전류 미러 회로를 사용할 수 있으나, 이에 한정되지 않는다.
도 9는 본 발명의 일 실시예에 따른 동기식 다채널 발광 다이오드 구동 장치 중 전류 미러(411, 421, 431) 및 전류 검출기(310, 320, 330)의 제2 예를 나타낸 도면으로, 도 9에 도시된 바와 같이 전류 검출기(310, 320, 330)는, 저항과 N타입 MOSFET 또는 NPN 트랜지스터로 구성된 전류 미러 회로를 사용하고, 전류 미러(411, 421, 431)는 저항과 P타입 MOSFET 또는 PNP 트랜지스터로 구성된 전류 미러 회로를 사용할 수 있으나, 이에 한정되지 않는다.
이때, 전류 검출기(310)는, 제1 센싱 저항(311) 및 N타입 MOSFET인 제1 트랜지스터(312)를 포함할 수 있다. 즉, 제1 센싱 저항(311)은, 제1 단자는 제1 발광 다이오드(210)의 캐소드에 연결되고, 제2 단자는 순차 전류 구동부(500)에 연결되는 구조일 수 있고, 제1 트랜지스터(312)는, 게이트는 제1 센싱 저항(311)의 제1 단자와 연결되고, 소스 단자는 제1 센싱 저항(311)의 제2 단자와 연결되며, 드레인 단자는 전류 미러(411)에 연결되는 구조일 수 있다.
한편, 전류 미러(411)는, 제2 센싱 저항(411a) 및 P타입 MOSFET인 제2 트랜지스터(411b)를 포함할 수 있다. 즉, 제2 센싱 저항(411a)은, 제1 단자는 상기 제1 발광 다이오드(210)의 애노드에 연결되고, 제2 단자는 제1 트랜지스터(312)의 드레인 단자에 연결되는 구조일 수 있고, 제2 트랜지스터(411b)는, 게이트는 제2 센싱 저항(411a)의 제2 단자와 연결되고, 소스 단자는 제2 센싱 저항(411a)의 상기 제1 단자와 연결되며, 드레인 단자는 제2 발광 다이오드(220)의 애노드에 연결되는 구조일 수 있다.
도 10은 본 발명의 일 실시예에 따른 동기식 다채널 발광 다이오드 구동 장치 중 전류 미러(411, 421, 431) 및 전류 검출기(310, 320, 330)의 제3 예를 나타낸 도면으로, 전류 검출기(310, 320, 330)는 저항 및 전압-전류 변환기를 사용하고, 전류 미러(411, 421, 431)도 저항 및 전압-전류 변환기를 사용할 수 있으나 이에 한정되지 않는다.
이때, 전류 검출기(310)는, 제3 센싱 저항(313) 및 제1 전압-전류 변환 회로(314)를 포함할 수 있다. 즉, 제3 센싱 저항(313)은, 제1 단자는 제1 발광 다이오드(210)의 캐소드에 연결되고, 제2 단자는 순차 전류 구동부(500)에 연결되는 구조일 수 있고, 제1 전압-전류 변환 회로(314)는, 제1 단자는 제3 센싱 저항(313)의 제1 단자와 연결되고, 제2 단자는 제3 센싱 저항(313)의 제2 단자와 연결되며, 제3 단자는 전류 미러(411)에 연결되어, 제3 센싱 저항(313)에 걸린 전압을 전류로 변환하여 전류 미러(411)로 전달할 수 있다.
한편, 전류 미러(411)는, 제4 센싱 저항(411c) 및 제2 전압-전류 변환 회로(411d)를 포함할 수 있다. 즉, 제4 센싱 저항(411c)은, 제1 단자는 제1 발광 다이오드(210)의 애노드에 연결되고, 제2 단자는 제1 전압-전류 변환 회로(314)의 제3 단자에 연결되는 구조일 수 있고, 제2 전압-전류 변환 회로(411d)는, 제1 단자는 제4 센싱 저항(411c)의 제1 단자와 연결되고, 제2 단자는 제4 센싱 저항(411c)의 제2 단자와 연결되며, 제3 단자는 제2 발광 다이오드(220)의 애노드에 연결되어, 제4 센싱 저항(411c)에 걸린 전압을 전류로 변환하여 제2 발광 다이오드(220)로 전달할 수 있다.
도 11은 본 발명의 일 실시예에 따른 동기식 다채널 발광 다이오드 구동 장치 중 전류 미러부(400)가 병렬식인 형태에 있어서, 전류 미러(413, 423, 433) 및 전류 검출기(310, 320, 330)의 일례를 나타낸 도면으로, 도 11에 도시된 바와 같이, 전류 검출기(310, 320, 330)는 N타입 MOSFET으로 구성된 전류 미러 회로를 사용하고, 전류 미러(413, 423, 433)는 P타입 MOSFET으로 구성된 복수개의 전류 미러 회로를 병렬로 연결하여 사용할 수 있으며, 이를 통하여 각 전류 미러(413, 423, 433)에서 미러링된 전류는 각 전류 미러(413, 423, 433)에의 하위에 연결된 발광 다이오드에 동시에 공급될 수 있다.
이때, 편의상 전류 미러(413, 423, 433) 및 전류 검출기(310, 320, 330)의 구성 소자로 MOSFET을 사용했으나, 접합형 트랜지스터(BJT)와 MOSFET을 이용하여 달링톤(Darlington) 및 캐스코드(Cascode) 형태로 사용할 수도 있으며, 구성 소자로 사용되는 트랜지스터는 이에 한정되지 않고 절연 게이트 양극성 트랜지스터(IGBT), 접합형 트랜지스터, 접합형 전계효과 트랜지스터(JFET) 중에서 선택될 수 있다.
도 12a 내지 도 12e는 본 발명의 일 실시예에 따른 동기식 다채널 발광 다이오드 구동 장치에 사용되는 전류 검출기(310, 320, 330)의 예를 나타낸 도면으로, 전류 검출기(310, 320, 330)는, 발광 다이오드에 흐르는 전류(Iin)를 검출하여 이에 비례하는 출력 전류(Iout)를 발생시키는 기능을 지원하는 회로인 한 사용될 수 있으며, 도 12a와 같은 캐스코드 전류 미러 회로, 도 12b 및 도 12c와 같은 윌슨 전류 미러 회로, 도 12d와 같은 위들러 전류 미러 회로, 도 12e와 같은 증폭기를 사용한 회로가 사용될 수 있다.
도 13a 내지 도 13e는 본 발명의 일 실시예에 따른 동기식 다채널 발광 다이오드 구동 장치에 사용되는 전류 미러(411, 413, 421, 423, 431, 433)의 예를 나타낸 도면으로, 전류 검출기(310, 320, 330)에 발생된 전류(Iin)를 기준으로 이와 비례하는 전류(Iout)를 발생시켜 이를 다음 단의 발광 다이오드로 공급하는 기능을 지원하는 회로인 한 사용될 수 있으며, 전류 검출기(310, 320, 330)의 상보 회로로서 도 13a와 같은 캐스코드 전류 미러 회로, 도 13b 및 도 13c와 같은 윌슨 전류 미러 회로, 도 13d와 같은 위들러 전류 미러 회로, 도 13e와 같은 증폭기를 사용한 회로가 사용될 수 있다.
도 14는 본 발명의 다른 실시예에 따른 동기식 다채널 발광 다이오드 구동 장치를 나타낸 도면으로, 본 발명의 다른 실시예에 따른 동기식 다채널 발광 다이오드 구동 장치는, 도 4에 도시된 동기식 다채널 발광 다이오드 구동 장치의 전류 검출부(300) 및 순차 전류 구동부(500)의 기능을 모두 수행하는 전류 검출 및 순차 전류 구동부(600)를 포함하고 있다. 여기서, 전류 검출부(300) 및 순차 전류 구동부(500)를 제외한 나머지 구성은 도 5에 도시된 구성과 유사하므로 편의상 도면 부호 및 자세한 설명은 생략하기로 한다.
전류 검출 및 순차 전류 구동부(600)는, 다채널 발광 다이오드부(200)에 흐르는 전류를 검출하여 전류 미러부(400)에 전달하는 역할을 하는데, 전류 검출부(300) 및 순차 전류 구동부(500)의 기능은 다양한 형태로 결합되어 형성될 수 있으며 이에 관하여 설명하면 아래와 같다.
도 15는 본 발명의 다른 실시예에 따른 동기식 다채널 발광 다이오드 구동 장치 중 전류 검출 및 순차 전류 구동부(600)의 제1 예를 나타낸 도면으로, 전류 검출 및 순차 전류 구동부(600)가, 게이트 전압(V1, V2, V3, V4)을 인가받아 드레인 단자로 입력된 전류(I1, I2, I3, I4)를 소스 단자로 도통시키는 전류 구동용 MOSFET(610, 620)을 포함하는 경우에, 전류 구동용 MOSFET(610)의 게이트 및 소스 단자에 각각 병렬 연결되어 제1 발광 다이오드에 흐르는 전류를 비례적으로 검출(I1', I2', I3')하는 전류 검출용 MOSFET(620)(이 경우, 검출 전류는 I1'에 해당)을 포함할 수 있다.
예를 들면, 전류 검출 및 순차 전류 구동부(600) 내 제1 전류 구동용 MOSFET(610)은, 게이트로 입력 전압 레벨을 갖는 입력 전압을 입력받고, 드레인 단자는 제1 발광 다이오드(210)의 캐소드에 연결되며, 소스 단자는 정류부(100)에 연결되어, 제1 입력 전압(V1)에 따라 턴온되는데, 예를 들면, 입력 전압 레벨이 제1 발광 다이오드(210)의 구동 전압 이상 제1 발광 다이오드(210)의 구동 전압 및 제2 발광 다이오드(220)의 구동 전압의 합 이하인 경우에 턴온되어 제1 입력 전류(I1)를 도통시킬 수 있다.
또한, 제1 전류 검출용 MOSFET(620)은, 게이트는 제1 전류 구동용 MOSFET(610)의 게이트에 연결되고, 소스 단자는 제1 전류 구동용 MOSFET(610)의 소스 단자에 연결되어, 제1 입력 전압(V1)에 따라 턴온되는데, 예를 들면, 입력 전압 레벨이 제1 발광 다이오드(210)의 구동 전압 이상 제1 발광 다이오드(210)의 구동 전압 및 제2 발광 다이오드(220)의 구동 전압의 합 이하인 경우에 턴온되어 검출 전류(I1')를 도통시킬 수 있다.
한편, 제2 전류 구동용 MOSFET(630)는, 게이트로 입력 전압을 입력받고, 드레인 단자는 제2 발광 다이오드(220)의 캐소드에 연결되며, 소스 단자는 정류부(100)에 연결되어, 제2 입력 전압(V2)에 따라 턴온되는데, 예를 들면, 입력 전압 레벨이 제1 발광 다이오드(210)의 구동 전압 및 제2 발광 다이오드(220)의 구동 전압의 합을 초과하는 경우에 턴온되어 제2 입력 전류(I2)를 도통시킬 수 있다.
또한, 제2 전류 검출용 MOSFET(640)은, 게이트는 제2 전류 구동용 MOSFET(630)의 게이트에 연결되고, 소스 단자는 제2 전류 구동용 MOSFET(630)의 소스 단자에 연결되어, 제2 입력 전압(V2)에 따라 턴온되는데, 예를 들면, 상기 입력 전압 레벨이 제1 발광 다이오드의 구동 전압(210) 및 제2 발광 다이오드(220)의 구동 전압의 합을 초과하는 경우에 턴온되어 검출 전류(I2')를 도통시킬 수 있다.
도 16은 본 발명의 다른 실시예에 따른 동기식 다채널 발광 다이오드 구동 장치 중 전류 검출 및 순차 전류 구동부(600)의 제2 예를 나타낸 도면으로, 전류 구동용 MOSFET과 전류 검출용 MOSFET을 캐스코드 형태로 사용하여 전류 검출 특성을 개선할 수 있는 회로를 개시하고 있다.
즉, 도 16에 도시된 바와 같이, 제1 전류 구동용 MOSFET(610), 제2 전류 구동용 MOSFET(630), 제1 전류 검출용 MOSFET(620) 및 제2 전류 검출용 MOSFET(640)의 드레인 단자 각각에 바이어스 전압(Vbias)이 게이트로 인가되는 MOSFET이 직렬로 배치되어 캐스코드 회로를 형성할 수 있다.
도 17은 본 발명의 다른 실시예에 따른 동기식 다채널 발광 다이오드 구동 장치 중 전류 검출 및 순차 전류 구동부(600)의 제3 예를 나타낸 도면으로, 전류 구동용 MOSFET에 전류 미러 회로를 연결하여 전류 검출 기능을 구현하고, 그 위에 캐스코드 소자를 연결하여 전류 검출 특성을 개선할 수 있는 회로를 개시하고 있다.
즉, 전류 검출 및 순차 전류 구동부(600)는, 스위칭 역할을 하는 제1 전류 구동용 MOSFET(610) 및 제2 전류 구동용 MOSFET(630)에, 제1 단자는 전류 미러부(400) 측에 연결되고, 제2 단자는 제1 발광 다이오드(210)의 캐소드 측에 연결되며, 제3 단자는 제1 전류 구동용 MOSFET(610)의 드레인 단자에 연결되는 제1 전류 검출용 미러(650) 및 제1 단자는 전류 미러부(400) 측에 연결되고, 제2 단자는 제2 발광 다이오드(220)의 캐소드 측에 연결되며, 제3 단자는 제2 전류 구동용 MOSFET(630)의 드레인 단자에 연결되는 제2 전류 검출용 미러(660)를 부가하는 형태일 수 있다.
또한, 전류 검출 및 순차 전류 구동부(600)는, 제1 전류 구동용 MOSFET(610) 및 제2 전류 구동용 MOSFET(620)의 드레인 단자 각각과, 제1 전류 검출용 미러(650) 및 제2 전류 검출용 미러(660)의 제1 단자 각각에 바이어스 전압이 게이트로 인가되는 바이어스용 MOSFET이 직렬로 배치되어 캐스코드 회로를 형성할 수 있다.
도 18은 도 14에 의한 본 발명의 다른 실시예에 따른 동기식 다채널 발광 다이오드 구동 장치 중 전류 미러부(400)가 병렬식인 형태를 구체적으로 나타낸 도면으로, 도 18에 도시된 바와 같은 본 발명의 다른 실시예에 따른 동기식 다채널 발광 다이오드 구동 장치에 있어서도, 도 15 내지 도 17에 도시된 바와 같은 전류 검출 및 순차 전류 구동부(600)의 결합 구조를 적용할 수 있으며, 전류 검출부(300) 및 순차 전류 구동부(500)를 제외한 나머지 구성은 도 6에 도시된 구성과 유사하므로 편의상 도면 부호 및 자세한 설명은 생략하기로 한다.
이상에서 설명한 본 발명은 전술한 실시예 및 도면에 한정되는 것이 아니고, 본 발명의 기술적 사상을 벗어나지 않는 범위 내에서 얼마든지, 치환, 변경 및 변형이 가능하다는 것은 본 발명이 속하는 분야에서 통상의 지식을 가진 자에게 있어서 명백할 것이다.

Claims (20)

  1. 교류 전원 전압을 인가받아 정류하는 정류부;
    상기 정류부로부터 정류된 전류를 제공받아 발광하고, 적어도 제1 발광 다이오드 및 제2 발광 다이오드를 포함하는 복수개의 발광 다이오드가 직렬로 연결된 다채널 발광 다이오드부;
    상기 제1 발광 다이오드에 흐르는 전류를 검출하는 전류 검출부;
    상기 전류 검출부에 의하여 검출된 전류를 미러링하고, 미러링된 전류를 상기 제2 발광 다이오드에 공급하는 전류 미러부; 및
    상기 제1 발광 다이오드 및 상기 제2 발광 다이오드에 연결되어, 상기 제1 발광 다이오드에 흐르는 전류 또는 상기 제2 발광 다이오드에 흐르는 전류의 경로를 제공하고, 입력 전압 레벨에 따라 상기 전류 검출부를 활성화하는 순차 전류 구동부를 포함하는 동기식 다채널 발광 다이오드 구동 장치.
  2. 청구항 1에 있어서,
    상기 전류 미러부는,
    제1 단자가 상기 제1 발광 다이오드의 애노드에 연결되고, 제2 단자가 상기 전류 검출부에 연결되며, 제3 단자가 상기 제2 발광 다이오드의 애노드에 연결되어, 상기 검출된 전류에 의해 상기 미러링된 전류를 생성하는 전류 미러; 및
    애노드가 상기 제1 발광 다이오드의 캐소드에 연결되고, 캐소드가 상기 제2 발광 다이오드의 애노드에 연결되어, 상기 미러링된 전류를 입력받아 상기 제2 발광 다이오드로 전달하고, 상기 미러링된 전류가 상기 제1 발광 다이오드로 역류하지 않도록 하는 다이오드를 포함하는 동기식 다채널 발광 다이오드 구동 장치.
  3. 청구항 2에 있어서,
    상기 전류 검출부는,
    제1 단자가 상기 제1 발광 다이오드의 캐소드에 연결되고, 제2 단자가 상기 전류 미러에 연결되며, 제3 단자가 상기 순차 전류 구동부에 연결되어, 상기 검출된 전류를 상기 순차 전류 구동부로 전달하는 전류 검출기를 포함하는 동기식 다채널 발광 다이오드 구동 장치.
  4. 청구항 3에 있어서,
    상기 순차 전류 구동부는,
    게이트로 상기 제1 발광 다이오드에 흐르는 전류량을 결정하는 전압을 입력받고, 드레인 단자는 상기 전류 검출기의 제2 단자에 연결되며, 소스 단자는 상기 정류부 측에 연결되어, 상기 입력 전압 레벨이 상기 제1 발광 다이오드의 구동 전압 이상 상기 제1 발광 다이오드의 구동 전압 및 상기 제2 발광 다이오드의 구동 전압의 합 이하인 경우에 턴온되는 제1 MOSFET; 및
    게이트로 상기 제2 발광 다이오드에 흐르는 전류량을 결정하는 전압을 입력받고, 드레인 단자는 상기 제2 발광 다이오드의 캐소드에 연결되며, 소스 단자는 상기 정류부 측에 연결되어, 상기 제1 MOSFET의 턴온에 따라 턴온되거나, 상기 입력 전압 레벨이 상기 제1 발광 다이오드의 구동 전압 및 상기 제2 발광 다이오드의 구동 전압의 합을 초과하는 경우에 턴온되는 제2 MOSFET을 포함하는 동기식 다채널 발광 다이오드 구동 장치.
  5. 청구항 4에 있어서,
    상기 전류 검출기는,
    제1 단자는 상기 제1 발광 다이오드의 캐소드에 연결되고, 제2 단자는 상기 순차 전류 구동부에 연결되는 제1 센싱 저항; 및
    게이트는 상기 제1 센싱 저항의 상기 제1 단자와 연결되고, 소스 단자는 상기 제1 센싱 저항의 상기 제2 단자와 연결되며, 드레인 단자는 상기 전류 미러에 연결되는 제1 트랜지스터를 포함하는 동기식 다채널 발광 다이오드 구동 장치.
  6. 청구항 5에 있어서,
    상기 전류 미러는,
    제1 단자는 상기 제1 발광 다이오드의 애노드에 연결되고, 제2 단자는 상기 제1 트랜지스터의 드레인 단자에 연결되는 제2 센싱 저항; 및
    게이트는 상기 제2 센싱 저항의 상기 제2 단자와 연결되고, 소스 단자는 상기 제2 센싱 저항의 상기 제1 단자와 연결되며, 드레인 단자는 상기 제2 발광 다이오드의 애노드에 연결되는 제2 트랜지스터를 포함하는 동기식 다채널 발광 다이오드 구동 장치.
  7. 청구항 4에 있어서,
    상기 전류 미러는,
    상기 검출된 전류에 비례하는 증폭된 전류를 상기 미러링된 전류로 발생시키기 위한 증폭기 회로인 동기식 다채널 발광 다이오드 구동 장치.
  8. 청구항 6에 있어서,
    상기 제1 트랜지스터는 N형 MOSFET이고, 상기 제2 트랜지스터는 P형 MOSFET인 동기식 다채널 발광 다이오드 구동 장치.
  9. 청구항 4에 있어서,
    상기 전류 검출기는 제1 캐스코드 전류 미러 회로이고, 상기 전류 미러는 상기 제1 캐스코드 전류 미러 회로에 상보적인 제2 캐스코드 전류 미러 회로인 동기식 다채널 발광 다이오드 구동 장치.
  10. 청구항 4에 있어서,
    상기 전류 검출기는 제1 윌슨 전류 미러 회로이고, 상기 전류 미러는 상기 제1 윌슨 전류 미러 회로에 상보적인 제2 윌슨 전류 미러 회로인 동기식 다채널 발광 다이오드 구동 장치.
  11. 청구항 4에 있어서,
    상기 전류 검출기는 제1 위들러 전류 미러 회로이고, 상기 전류 미러는 상기 제1 위들러 전류 미러 회로에 상보적인 제2 위들러 전류 미러 회로인 동기식 다채널 발광 다이오드 구동 장치.
  12. 청구항 4에 있어서,
    상기 전류 검출기는, 상기 검출된 전류에 비례하는 전류를 검출하여 상기 전류 미러부로 전달하는 증폭기 회로를 포함하는 동기식 다채널 발광 다이오드 구동 장치.
  13. 청구항 4에 있어서,
    상기 전류 검출기는,
    제1 단자는 상기 제1 발광 다이오드의 캐소드에 연결되고, 제2 단자는 상기 순차 전류 구동부에 연결되는 제3 센싱 저항; 및
    제1 단자는 상기 제3 센싱 저항의 상기 제1 단자와 연결되고, 제2 단자는 상기 제3 센싱 저항의 상기 제2 단자와 연결되며, 제3 단자는 상기 전류 미러에 연결되어, 상기 제3 센싱 저항에 걸린 전압을 전류로 변환하여 상기 전류 미러로 전달하는 제1 전압-전류 변환 회로를 포함하는 동기식 다채널 발광 다이오드 구동 장치.
  14. 청구항 13에 있어서,
    상기 전류 미러는,
    제1 단자는 상기 제1 발광 다이오드의 애노드에 연결되고, 제2 단자는 상기 제1 전압-전류 변환 회로의 상기 제3 단자에 연결되는 제4 센싱 저항; 및
    제1 단자는 상기 제4 센싱 저항의 상기 제1 단자와 연결되고, 제2 단자는 상기 제4 센싱 저항의 상기 제2 단자와 연결되며, 제3 단자는 상기 제2 발광 다이오드의 애노드에 연결되어, 상기 제4 센싱 저항에 걸린 전압을 전류로 변환하여 상기 제2 발광 다이오드로 전달하는 제2 전압-전류 변환 회로를 포함하는 동기식 다채널 발광 다이오드 구동 장치.
  15. 청구항 4에 있어서,
    상기 다채널 발광 다이오드부는, 제3 발광 다이오드를 더 포함하고,
    상기 전류 미러부는,
    제1 단자가 상기 제2 발광 다이오드의 애노드에 연결되고, 제2 단자가 상기 전류 검출부에 연결되며, 제3 단자가 상기 제3 발광 다이오드의 애노드에 연결되어 상기 검출된 전류에 의해 상기 미러링된 전류를 생성하는 병렬식 전류 미러를 더 포함하고,
    상기 전류 미러는, 상기 제3 발광 다이오드의 애노드에 연결된 제4 단자를 더 포함하는 동기식 다채널 발광 다이오드 구동 장치.
  16. 교류 전원 전압을 인가받아 정류하는 정류부;
    상기 정류부로부터 정류된 전류를 제공받아 발광하고, 적어도 제1 발광 다이오드 및 제2 발광 다이오드를 포함하는 복수개의 발광 다이오드가 직렬로 연결된 다채널 발광 다이오드부;
    상기 제1 발광 다이오드를 흐르는 전류를 미러링하고, 미러링된 전류를 상기 제2 발광 다이오드에 공급하는 전류 미러부; 및
    상기 제1 발광 다이오드 및 상기 제2 발광 다이오드에 연결되어, 상기 제1 발광 다이오드에 흐르는 전류 또는 상기 제2 발광 다이오드에 흐르는 전류의 경로를 제공하고, 복수개의 입력 전압 레벨에 따라 상기 전류 미러부를 활성화하는 전류 검출 및 순차 전류 구동부를 포함하는 동기식 다채널 발광 다이오드 구동 장치.
  17. 청구항 16에 있어서,
    상기 전류 검출 및 순차 전류 구동부는,
    게이트로 상기 복수개의 입력 전압 레벨 제1 입력 전압 레벨을 갖는 제1 입력 전압을 입력받고, 드레인 단자는 상기 제1 발광 다이오드의 캐소드에 연결되며, 소스 단자는 상기 정류부 측에 연결되어, 상기 제1 입력 전압 레벨에 따라 턴온되는 제1 전류 구동용 MOSFET;
    게이트로 상기 복수개의 입력 전압 레벨 제2 입력 전압 레벨을 갖는 제2 입력 전압을 입력받고, 드레인 단자는 상기 제2 발광 다이오드의 캐소드에 연결되며, 소스 단자는 상기 정류부 측에 연결되어, 상기 제2 입력 전압 레벨에 따라 턴온되는 제2 전류 구동용 MOSFET;
    게이트는 상기 제1 전류 구동용 MOSFET의 게이트에 연결되고, 소스 단자는 상기 제1 전류 구동용 MOSFET의 소스 단자에 연결되어, 상기 제1 입력 전압 레벨에 따라 턴온되는 제1 전류 검출용 MOSFET; 및
    게이트는 상기 제2 전류 구동용 MOSFET의 게이트에 연결되고, 소스 단자는 상기 제2 전류 구동용 MOSFET의 소스 단자에 연결되어, 상기 제2 입력 전압 레벨에 따라 턴온되는 제2 전류 검출용 MOSFET을 포함하는 동기식 다채널 발광 다이오드 구동 장치.
  18. 청구항 17에 있어서,
    상기 전류 검출 및 순차 전류 구동부는,
    상기 제1 전류 구동용 MOSFET, 상기 제2 전류 구동용 MOSFET, 상기 제1 전류 검출용 MOSFET 및 상기 제2 전류 검출용 MOSFET의 상기 드레인 단자 각각에 바이어스 전압이 게이트로 인가되는 바이어스용 MOSFET이 직렬로 배치되어 캐스코드 회로를 형성하는 동기식 다채널 발광 다이오드 구동 장치.
  19. 청구항 16에 있어서,
    상기 전류 검출 및 순차 전류 구동부는,
    게이트로 상기 복수개의 입력 전압 레벨 제1 입력 전압 레벨을 갖는 제1 입력 전압을 입력받고, 드레인 단자는 상기 제1 발광 다이오드의 캐소드 측에 연결되며, 소스 단자는 상기 정류부 측에 연결되어, 상기 제1 입력 전압 레벨에 따라 턴온되는 제1 전류 구동용 MOSFET;
    게이트로 상기 복수개의 입력 전압 레벨 제2 입력 전압 레벨을 갖는 제2 입력 전압을 입력받고, 드레인 단자는 상기 제2 발광 다이오드의 캐소드 측에 연결되며, 소스 단자는 상기 정류부 측에 연결되어, 상기 제2 입력 전압 레벨에 따라 턴온되는 제2 전류 구동용 MOSFET;
    제1 단자는 상기 전류 미러부 측에 연결되고, 제2 단자는 상기 제1 발광 다이오드의 캐소드 측에 연결되며, 제3 단자는 상기 제1 전류 구동용 MOSFET의 드레인 단자에 연결되는 제1 전류 검출용 미러; 및
    제1 단자는 상기 전류 미러부 측에 연결되고, 제2 단자는 상기 제2 발광 다이오드의 캐소드 측에 연결되며, 제3 단자는 상기 제2 전류 구동용 MOSFET의 드레인 단자에 연결되는 제2 전류 검출용 미러를 포함하고,
    상기 제1 전류 구동용 MOSFET 및 상기 제2 전류 구동용 MOSFET의 상기 드레인 단자 각각과, 상기 제1 전류 검출용 미러 및 상기 제2 전류 검출용 미러의 상기 제1 단자 각각에 바이어스 전압이 게이트로 인가되는 바이어스용 MOSFET이 직렬로 배치되어 캐스코드 회로를 형성하는 동기식 다채널 발광 다이오드 구동 장치.
  20. 청구항 16에 있어서,
    상기 다채널 발광 다이오드부는, 제3 발광 다이오드를 더 포함하고,
    상기 전류 미러부는,
    제1 단자가 상기 제2 발광 다이오드의 애노드에 연결되고, 제2 단자가 상기 전류 검출부에 연결되며, 제3 단자가 상기 제3 발광 다이오드의 애노드에 연결되어 상기 검출된 전류에 의해 상기 미러링된 전류를 생성하는 병렬식 전류 미러를 더 포함하고,
    상기 병렬식 전류 미러는, 상기 제3 발광 다이오드의 애노드에 연결된 제4 단자를 더 포함하는 동기식 다채널 발광 다이오드 구동 장치.
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Cited By (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN117452059A (zh) * 2023-12-25 2024-01-26 成都光创联科技有限公司 光器件多通道背光探测器的测试电路和方法

Families Citing this family (6)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US10374647B1 (en) * 2018-02-13 2019-08-06 Texas Instruments Incorporated Adjustable dynamic range signal detection circuit
KR102261852B1 (ko) * 2019-05-09 2021-06-08 (주)포인트텍 Led 구동 캐패시터를 포함하는 ac 직결형 발광 다이오드 구동장치
KR102347770B1 (ko) * 2019-06-04 2022-01-06 (주)포인트텍 컨트롤러를 포함하는 동기식 ac 직결형 발광 다이오드 구동장치
KR102150032B1 (ko) 2019-11-01 2020-08-31 주식회사 삼일지앤드엠 Uv 접합유리 제조장치
KR102347771B1 (ko) * 2020-05-28 2022-01-06 (주)포인트텍 Ac 직결형 발광 다이오드 구동장치
KR102515154B1 (ko) * 2021-02-22 2023-03-29 (주)포인트텍 다채널 발광 다이오드 구동 장치

Citations (7)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US20080068298A1 (en) * 2006-09-18 2008-03-20 Vastview Technology Inc. System and method for constant power LED driving and a redundancy dircuit thereof
KR20100121803A (ko) * 2009-05-11 2010-11-19 전자부품연구원 발광다이오드 구동 회로 및 구동 방법
US20110248640A1 (en) * 2008-09-05 2011-10-13 Petrus Johannes Maria Welten Led based lighting application
KR20130029709A (ko) * 2011-09-15 2013-03-25 (주)포인트텍 다채널 발광 다이오드 구동 장치
US20130300294A1 (en) * 2010-01-04 2013-11-14 Paul Jungwirth Method and system for driving light emitting elements
US20140117854A1 (en) * 2012-10-25 2014-05-01 Greenmark Technology Inc. Led lighting driver
KR20140086480A (ko) * 2012-12-28 2014-07-08 삼성전기주식회사 발광 다이오드 구동 장치

Family Cites Families (5)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
TWI400989B (zh) 2008-05-30 2013-07-01 Green Solution Technology Inc 發光二極體驅動電路及其控制器
US8901835B2 (en) * 2010-09-15 2014-12-02 Analog Integrations Corporation LED lighting systems, LED controllers and LED control methods for a string of LEDS
WO2013039324A2 (ko) * 2011-09-15 2013-03-21 (주)포인트텍 다채널 발광 다이오드 구동 장치
JP5664536B2 (ja) * 2011-12-19 2015-02-04 株式会社デンソー 電流検出回路および半導体集積回路装置
KR20140070289A (ko) * 2012-11-30 2014-06-10 이동원 변조지수가 개선된 엘이디 조명장치

Patent Citations (7)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US20080068298A1 (en) * 2006-09-18 2008-03-20 Vastview Technology Inc. System and method for constant power LED driving and a redundancy dircuit thereof
US20110248640A1 (en) * 2008-09-05 2011-10-13 Petrus Johannes Maria Welten Led based lighting application
KR20100121803A (ko) * 2009-05-11 2010-11-19 전자부품연구원 발광다이오드 구동 회로 및 구동 방법
US20130300294A1 (en) * 2010-01-04 2013-11-14 Paul Jungwirth Method and system for driving light emitting elements
KR20130029709A (ko) * 2011-09-15 2013-03-25 (주)포인트텍 다채널 발광 다이오드 구동 장치
US20140117854A1 (en) * 2012-10-25 2014-05-01 Greenmark Technology Inc. Led lighting driver
KR20140086480A (ko) * 2012-12-28 2014-07-08 삼성전기주식회사 발광 다이오드 구동 장치

Cited By (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN117452059A (zh) * 2023-12-25 2024-01-26 成都光创联科技有限公司 光器件多通道背光探测器的测试电路和方法
CN117452059B (zh) * 2023-12-25 2024-02-27 成都光创联科技有限公司 光器件多通道背光探测器的测试电路和方法

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