WO2016126030A1 - 발광 소자 구동 장치 및 이를 포함하는 발광 모듈 - Google Patents

발광 소자 구동 장치 및 이를 포함하는 발광 모듈 Download PDF

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김민학
김도엽
윤재훈
이광재
정승범
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    • H05B—ELECTRIC HEATING; ELECTRIC LIGHT SOURCES NOT OTHERWISE PROVIDED FOR; CIRCUIT ARRANGEMENTS FOR ELECTRIC LIGHT SOURCES, IN GENERAL
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    • H05B45/50—Circuit arrangements for operating light-emitting diodes [LED] responsive to malfunctions or undesirable behaviour of LEDs; responsive to LED life; Protective circuits

Definitions

  • Embodiments relate to a light emitting device driving apparatus for driving a light emitting device and a light emitting module including the same.
  • LEDs light emitting diodes Due to the development of semiconductor technology, the efficiency of light emitting diodes (LEDs) has been greatly improved. Accordingly, LEDs have a long life and low energy consumption as well as being economical and environmentally friendly compared to conventional lighting devices such as incandescent bulbs or fluorescent lamps. Due to these advantages, LEDs are currently attracting attention as a light source to replace the backlight of a flat panel display such as a traffic light or a liquid crystal display (LCD).
  • a flat panel display such as a traffic light or a liquid crystal display (LCD).
  • LCD liquid crystal display
  • a light emitting element control apparatus for controlling a plurality of LEDs generally rectifies an alternating current (AC) voltage and controls the lighting and turning off of the plurality of LEDs by the rectified pulsating voltage.
  • AC alternating current
  • the embodiment provides a light emitting device driving apparatus capable of driving a light emitting unit in a wide AC input power range and a light emitting module including the same.
  • the embodiment relates to a light emitting device driving apparatus for controlling a plurality of light emitting device arrays connected in series, the rectifying unit for rectifying the AC signal to output a rectified signal; And detecting a level of the rectified signal, comparing a level of the detected rectified signal with a reference voltage, and based on a result of the comparison, a first group of the plurality of light emitting device arrays and a first of the plurality of light emitting device arrays. And a controller for serially or paralleling two groups, wherein the controller sequentially drives the first and second groups of light-emitting element arrays connected in parallel or serially based on the magnitude of the sensed level of the rectified signal.
  • the first and second groups of light emitting device arrays connected to each other are sequentially driven.
  • the controller When the level of the rectified signal is less than or equal to the reference voltage, the controller connects at least one light emitting element array belonging to the first group and at least one light emitting element array belonging to the second group in parallel, and When the level exceeds the reference voltage, the light emitting device arrays belonging to the first group and the light emitting device arrays belonging to the second group are connected in series.
  • the first group includes light emitting device arrays connected in series from a first light emitting device array to a first node, and the second group includes light emitting device arrays connected in series from the first node to a last light emitting device array;
  • the first node may be a contact point of two adjacent light emitting device arrays of light emitting device arrays connected in series.
  • the controller is connected between one end of the rectifier and the first node, and forms a current path between one end of the rectifier and the first node based on a result of comparing the sensed level of the rectified signal with the reference voltage.
  • Toggle switch unit And a plurality of switches, each of the plurality of switches including a switching unit connected to an output terminal of a corresponding one of the plurality of light emitting element arrays connected in series.
  • the plurality of switches may include the sensed rectified signal. Based on the magnitude of the level of, can be switched.
  • the controller may include: an input voltage detector configured to detect a level of the rectified signal and provide a detection voltage according to the detected result; A control circuit comparing the sensed voltage with the reference voltage Vref, generating a first control signal according to a result of the comparison, and generating second control signals based on the level of the sensed voltage; A switching switch unit connecting between one end of the rectifying unit and the first node and switching based on the first control signal; And a plurality of switches for switching based on second control signals, each of the plurality of switches being connected between a corresponding one of the output terminals of the plurality of light emitting element arrays connected in series and the control circuit. It may include a switching unit.
  • the changeover switch may include a first changeover switch connecting one end of the rectifier to the first node; And a second changeover switch providing a gate control voltage from the control circuit to the first changeover switch for controlling the operation of the first changeover switch based on the first control signal.
  • the changeover switch may include a first resistor connected between the first drain and the first gate of the first changeover switch; And a second resistor connected between the first gate of the first switch and the second switch.
  • the changeover switch may further include a Zener diode connected between the first source of the first changeover switch and the first gate.
  • the changeover switch may further include a first diode connected between the cathode terminal of the last light emitting device array of the first group of light emitting device arrays and the first node.
  • the display device may further include a second diode connected between the first changeover switch and the first node.
  • the control unit may further include a protection unit including a first capacitor connected between a second node and the other end of the rectifying unit, wherein the second node includes the last light emitting device array and the plurality of light emitting device arrays connected in series.
  • a protection unit including a first capacitor connected between a second node and the other end of the rectifying unit, wherein the second node includes the last light emitting device array and the plurality of light emitting device arrays connected in series.
  • the switches of the switch may be a node to which the corresponding switch and the corresponding switch.
  • the protection unit may further include a second capacitor connected between a third node and the other end of the rectifier, and the third node may be a node to which a light emitting device array immediately before the last light emitting device array and a switch corresponding thereto are connected. .
  • the protection unit may further include a transistor including a source and a drain connected between a third node and the other end of the rectifier, and a gate controlled by the control circuit.
  • the number of light emitting device arrays of the first group and the number of light emitting device arrays of the second group may be the same.
  • the node may be a contact point of two adjacent light emitting element arrays of the light emitting element arrays connected in series.
  • the plurality of light emitting device arrays may include a first group including light emitting device arrays connected in series from a first light emitting device array to the first node, and light emitting device arrays connected in series from the first node to a last light emitting device array. And a second group including at least one of the light emitting device arrays included in the first group and the light emitting device arrays included in the second group by switching of the switching switch unit and switching of the plurality of switches. At least one may be connected in series or in parallel.
  • the changeover switch may electrically connect between one end of the rectifier and the first node to form a current path between one end of the rectifier and the first node.
  • the changeover switch may disconnect the current path between one end of the rectifier and the first node to electrically disconnect between one end of the rectifier and the first node.
  • the reference voltage may be equal to or greater than the sum of the driving voltages of the light emitting device arrays of the first group and the driving voltage of any one of the second group.
  • the light emitting module may include a light emitting part including a plurality of light emitting element arrays connected in series; And a light emitting device driving apparatus according to the embodiment.
  • the embodiment can drive the light emitting unit in a wide AC input power range.
  • FIG. 1 is a schematic block diagram of a light emitting module according to an embodiment.
  • FIG. 2 is a block diagram illustrating a light emitting module including a light emitting device driver according to an exemplary embodiment.
  • FIG 3 illustrates the operation of the light emitting device driver when the level of the rectified signal is equal to or less than the reference voltage.
  • FIG. 5 is a block diagram illustrating a light emitting module including a light emitting device driver according to another exemplary embodiment.
  • FIG. 6A shows a waveform diagram of an AC signal supplied from the AC power supply unit shown in FIG. 1.
  • FIG. 6B illustrates a rectified signal output from the rectifying unit shown in FIG. 1.
  • each layer (region), region, pattern, or structure is “on” or “under” the substrate, each layer (film), region, pad, or pattern.
  • “up” and “under” include both “directly” or “indirectly” formed through another layer. do.
  • the criteria for up / down or down / down each layer will be described with reference to the drawings.
  • Like reference numerals denote like elements throughout the description of the drawings.
  • FIG. 1 is a schematic block diagram of a light emitting module 100 according to an embodiment.
  • the light emitting module 100 includes a light emitting unit 101 for generating light, and a light emitting device driver 102 for driving and controlling the light emitting unit 101.
  • the light emitting unit 101 includes a plurality of light emitting element arrays (LED1 to LEDn, a natural number of n> 1) connected in series.
  • the plurality of light emitting elements may be connected in series, in parallel, or in series and in parallel.
  • the light emitting device driver 102 may include an AC power source 110, a rectifier 120, and a controller 130.
  • the AC power supply unit 110 provides an AC signal Vac to the rectifier 120.
  • FIG. 6A shows a waveform diagram of the AC signal Vac supplied from the AC power supply unit 110 shown in FIG. 1.
  • the AC signal Vac may be a sine wave or cosine wave having a maximum value of MAX and a minimum value of MIN, but is not limited thereto.
  • the AC signal Vac may have a maximum value of about 100 to 220 volts (V), and may be an AC voltage having a frequency of 50 Hz to 60 Hz, but is not limited thereto.
  • the rectifier 120 rectifies the AC signal Vac provided from the AC power supply 110 and outputs a rectified signal VR that is a ripple current according to the rectified result.
  • FIG. 6B illustrates a rectified signal VR output from the rectifier 120 shown in FIG. 1.
  • the rectifier 120 may full-wave rectify the AC signal Vac illustrated in FIG. 6A and output a pulse current signal VR as illustrated in FIG. 6B.
  • the rectified signal VR may be a full-wave rectified AC voltage.
  • the controller 130 turns on and off the light-emitting element arrays D1 to Dn, a natural number of n> 1 connected in series, based on the level of the rectified signal VR provided from the rectifier 120. To control.
  • the controller 130 of the first group of light emitting device arrays for example, LED1 and LED2 and the second group of light emitting device arrays. (Eg, LED3 and LED4) may be connected in parallel, and the first and second groups of light emitting device arrays connected in parallel may be sequentially driven based on the level of the rectified signal VR.
  • the reference voltage Vref may be set based on the number of light emitting device arrays and an operating voltage of the light emitting device array.
  • the reference voltage Vref may be 160 [V], but is not limited thereto.
  • the first node N1 may be a contact point of two adjacent light emitting device arrays of light emitting device arrays connected in series.
  • the number of light emitting device arrays in the first group and the number of light emitting device arrays in the second group may be the same, but are not limited thereto.
  • the controller 130 sequentially orders the first through nth light emitting device arrays based on the level of the rectified signal VR. Can be driven.
  • the light emitting device driver may further include a fuse (not shown) connected between the AC power source 110 and the rectifier 120.
  • the fuse serves to protect the light emitting device driver 102 from an AC signal having an instantaneous high level. That is, when an AC signal having a high level is instantaneously provided, the light emitting element driver 102 can be protected from an AC signal having a high level by breaking the fuse.
  • FIG. 2 illustrates a configuration diagram of a light emitting module 100A including a light emitting device driver 102A according to an exemplary embodiment.
  • the same reference numerals as in FIG. 1 denote the same components, and the description of the same components will be simplified or omitted.
  • the light emitting module 100A may include a light emitting unit 101 and a light emitting device driver 102A.
  • the light emitting device driver 102A may include an AC power source 110, a rectifier 120A, and a controller 130A.
  • the rectifier 120A may be implemented as a full-wave diode bridge circuit including four diodes BD1, BD2, BD3, and BD4, and output the rectified signal VR to both ends a and b of the rectifier 120A.
  • One end a of the rectifying unit 120A may be connected to the anode terminal of the first light emitting device array LED1 among the light emitting device arrays connected in series.
  • the negative terminal of the last light emitting device array LEDn among the light emitting device arrays connected in series may be electrically connected to the other end b of the rectifying unit 120A.
  • the controller 130A may include an input voltage detector 210, a control circuit 220, a switching switch 230, a switching unit 240, and a protection unit 250.
  • the input voltage detector 210 senses the level of the rectified signal VR provided from the rectifier 120A and provides the control circuit 220 with a sense voltage Vs according to the detected result.
  • the input voltage detector 210 may be implemented in the form of a voltage divider including resistors (eg, R1 to R3) connected in series to both ends (a, b) of the rectifier 120A.
  • the voltage applied to at least one of the resistors may be provided to the control circuit 220 as a sense voltage Vs.
  • the control circuit 220 controls the first control signal S1 for controlling the switching switch unit 230 and the switching unit 230 based on the sensing voltage Vs provided from the input voltage sensing unit 210.
  • the second control signals S21 to S2n and a natural number of n> 1 may be generated.
  • control circuit 220 may compare the sensing voltage Vs and the reference voltage Vref and generate the first control signal S1 according to the comparison result.
  • the reference voltage Vref may be determined according to the operating voltage Vf of the light emitting unit 101 and the number of light emitting elements included in the light emitting unit 101.
  • the reference voltage may be 160 [V], but is not limited thereto.
  • control circuit 220 may generate second control signals S21 to S2n, a natural number of n> 1, based on the level of the sensing voltage Vs.
  • the changeover switch 230 may include the first group of light emitting arrays (eg, LED1 and LED2) and the second group of light emitting arrays (LED3) according to a result of comparing the rectified signal VR and the reference voltage Vref. Connect LED4) in series or in parallel.
  • first group of light emitting arrays eg, LED1 and LED2
  • LED3 the second group of light emitting arrays
  • the changeover switch 230 connects between one end a of the rectifier 120A and the first node N1, and based on the first control signal S1 provided from the control circuit 220, One group of light emitting arrays (eg, LED1 and LED2) and a second group of light emitting arrays (LED3, LED4) may be connected in series or in parallel.
  • the rectified signal VR may be output from one end a of the rectifier 120A.
  • the changeover switch 230 may include one end of the rectifier 120A to form a current path between one end of the rectifier 120A and the first node N1. It is possible to electrically connect between (a) and the first node (N1).
  • the changeover switch 230 may block the current path between one end of the rectifier 120A and the first node N1 when the level of the rectified signal exceeds the reference voltage Vref. It is possible to electrically disconnect between one end of the (a) and the first node (N1).
  • the changeover switch 230 includes a first changeover switch Q1-1 connecting between one end a of the rectifier 120A and the first node N1 and a first control signal S1. And a second changeover switch Q1-2 which provides a gate control voltage Ge for controlling the operation of the changeover switch Q1-1 to the first changeover switch Q1-1 from the control circuit 220. have.
  • the first switching switch Q1-1 may include a first gate and a first source and a first drain connected to one end a of the rectifier 120A and the first node N1.
  • the second switching switch Q1-2 is a second gate to which the first control signal S1 is applied, and a second source connected to the first gate of the first switching switch Q1-1 and the control circuit 220. And a second drain.
  • the second changeover switch Q1-2 may provide the gate control voltage Ge from the control circuit 220 to the first gate of the first changeover switch Q1-1 in response to the first control signal S1. have.
  • the turn-on or turn-off of the first changeover switch Q1-1 may be determined, and a current between one end a of the rectifier 120A and the first node N1 may be determined. It is possible to form a path or to block the current path.
  • the first and second switching switches Q1-1 and Q1-2 may be implemented as transistors, for example, a field effect transistor (FET) transistor or a BJT transistor, but are not limited thereto.
  • FET field effect transistor
  • BJT BJT transistor
  • the first switch Q1-1 may be a FET transistor
  • the second switch Q1-2 may be a BJT transistor, but is not limited thereto.
  • the changeover switch 230 may include a resistor R4 connected between the first drain and the first gate of the first changeover switch Q1-1, and the first gate and the first switch of the first changeover switch Q1-1. It may further include a resistor (R5) connected between the two changeover switch (Q1-2).
  • the resistors R3 and R4 may serve to bias the first changeover switch Q1-1 to be turned on.
  • the gate voltage of the first changeover switch Q1-1 may be maintained at or below an operating voltage, and the second changeover switch is provided through the resistors R4 and R5. Current may flow to Q1-2, and thus, overcurrent may be prevented from flowing to the collector of the second switching switch Q1-2.
  • the changeover switch 230 may further include a zener diode ZD1 connected between the first source and the first gate of the first changeover switch Q1-1.
  • the Zener diode ZD1 may be connected to be forward from the first source of the first switching switch Q1-1 to the first gate.
  • the Zener diode ZD1 applies a constant voltage to the gate of the first switch Q1-2 when the second switch Q1-2 is turned off so that the gate of the first switch Q1-1 is turned on. Voltage can be stabilized.
  • the switching switch 230 further includes a first diode D1 connected between the cathode terminal of the last light emitting element array (eg, LED2) and the first node N1 of the first group of light emitting element arrays. can do.
  • the first diode D1 may be connected in a forward direction from the cathode terminal of the last light emitting element array (eg, LED2) of the first group of light emitting element arrays to the first node N1.
  • the first diode D1 receives current flowing through the first changeover switch Q1-1 from the first node N1. ) To prevent the flow from the second switch (Q2).
  • the changeover switch 230 may further include a second diode D2 connected between the first source of the first changeover switch Q1-1 and the first node N1.
  • the second diode D2 may be connected to be forward from the first source of the first switching switch Q1-1 to the first node N1.
  • the second diode D2 is connected to the first node N1 from the second light emitting element array LED2 of the first group. ) May block a current flowing through the zener diode ZD1, the resistor R5, and the second changeover switch Q1-2.
  • Switching unit 240 includes a plurality of switches (Q1 to Qn, n> 1 natural number), each of the plurality of switches (Q1 to Qn, n> 1 natural number) array of a plurality of light emitting element Can be connected to an output terminal (eg, a negative electrode terminal) of any one of the LEDs (LED1 to LEDn, a natural number of n> 1).
  • Each of the plurality of switches Q1 to Qn and a natural number of n> 1 may be switched in response to a corresponding one of the second control signals S21 to S2n and a natural number of n> 1.
  • each of the plurality of switches Q1 to Qn may be implemented as a bipolar transistor, and an emitter connecting the corresponding one output terminal (eg, negative terminal) to the control circuit 220. And a base to which the collector and corresponding second control signals S21 to S2n are input.
  • each of the plurality of switches may be implemented in the form of a field effect transistor, wherein the second control signal may be input to the gate of the field effect transistor.
  • the protection unit 250 may protect the switches Q3 and Q4 of the switching unit 240 by serving as a buffer for the surge voltage when the surge voltage is included in the rectified signal VR. .
  • the protection unit 250 is connected to at least one of the contacts to which the switches Q21 to Q2n (n> 1 natural number) of the switching unit 240 and the light emitting element arrays (LED1 to LEDn, n> 1 natural number) are connected. It may include at least one capacitor connected between the other end (b) of the rectifier (120A).
  • the protection unit 250 may include a first capacitor C4 connected between the second node N2 and the other end b of the rectifier 120A, and the other end (3) of the third node N3 and the rectifier 120A.
  • b) may include a second capacitor (C3) connected between.
  • the second node N2 may be a node to which the output terminal of the last light emitting device array (eg, LED4) and the switch (eg, Q4) corresponding to the last light emitting device array (eg, LED4) of the switches are connected.
  • the third node N3 may be a node to which an output terminal of the light emitting element array (eg, LED3) immediately before the last light emitting element array (eg, LED4) and a corresponding switch (eg, Q3) are connected.
  • an output terminal of the light emitting element array eg, LED3 immediately before the last light emitting element array (eg, LED4) and a corresponding switch (eg, Q3) are connected.
  • the third and fourth switches Q3 and Q4 when the level of the rectified voltage VR is greater than or equal to the sum of the total operating voltages of the light emitting element arrays LED1 to LEDn (n> 1) due to the inflow of the surge voltage. A high voltage is applied to the power supply, thereby increasing power consumed by the third and fourth switches Q3 and Q4, thereby causing excessive heat generation.
  • the third and fourth switches Q3 and Q4 are formed by the first and second capacitors C3 and C4 of the protection unit 250.
  • the voltage applied to the voltage may be lowered, thereby preventing overheating of the third and fourth switches Q3 and Q4. This is because the surge voltage is distributed to and applied to the first and second capacitors C3 and C4, thereby lowering the voltage applied to the third and fourth switches Q3 and Q4.
  • FIG 3 illustrates the operation of the light emitting device driver 102A when the level of the rectified signal VR is lower than or equal to the reference voltage Vref.
  • control circuit 220 may detect the level of the rectified voltage VR based on the sensing voltage Vs provided by the input voltage sensing unit 210.
  • the first changeover switch Q1-1 of the changeover switch 230 may be turned on.
  • the first group of light emitting device arrays eg, LED1 and LED2
  • the second group of light emitting device arrays eg, LED3 and LED4
  • the first through fourth switches (eg, Q1 through) by the second control signals (eg, S21 through S24). Q4) may all be turned off, and the first and second groups of light emitting element arrays (eg, D1 and D2, D3 and D4) connected in parallel may all be turned off.
  • the second control signals (eg, S21 to S24) may be used.
  • the first and third switches (eg, Q1, Q3) may be turned on, and the second and fourth switches (eg, Q2, Q4) may be turned off, and any one of the light emitting element arrays of the first group Any of the light emitting device arrays of the and second group may be connected in parallel, and the light emitting device arrays of the first and second groups connected in parallel may be turned on.
  • the first group of light emitting elements LED1 of the first group and the third group of light emitting elements of the second group may be connected in parallel, and the first and third light emitting element arrays (eg, D1) connected in parallel. , D3) may be turned on.
  • the second control signals (eg, S21 to S24) may be used.
  • the second and fourth switches Q2 and Q4 may be turned on, the first and third switches Q1 and Q3 may be turned off, and the first group of light emitting element arrays (eg, LED1 and the LED2) and the second group of light emitting element arrays (eg, LED3 and LED4) may be connected in parallel, and the first and second groups of light emitting element arrays (eg, D1 and D2, D3 and D4) connected in parallel are turned on. Can be turned on.
  • each of the voltage levels LV1 to LV2 may be a voltage capable of driving the first and second groups connected in parallel.
  • the first voltage level LV1 may be a voltage capable of driving the first and second light emitting device arrays (eg, LED1 and LED2) of the first and second groups connected in parallel.
  • the first voltage level LV1 may be an operating voltage of the first light emitting device array or the second light emitting device array.
  • the second voltage level LV2 may be a voltage capable of driving the first to fourth light emitting element arrays LED1 and LED2, LED3 and LED4 of the first and second groups connected in parallel.
  • the second voltage level LV2 may be a voltage level of a sum of operating voltages of the first and second light emitting device arrays or a voltage level of a sum of operating voltages of the third and fourth light emitting device arrays.
  • the first highest level MAX1 may be less than or equal to the reference voltage Vref1.
  • FIG. 4 shows the operation of the light emitting element driver 102A when the level of the maximum value of the rectified signal VR is greater than the reference voltage Vref.
  • the control circuit 220 controls the first group of light emitting element arrays (eg, LED1 and LED2) and the second group. Light emitting device arrays (eg, LED3, LED4) may be connected in parallel.
  • the period of the detected rectified voltage VR is less than the first voltage level LV1 (VR ⁇ LV1), the detected rectified voltage VR is greater than or equal to the first voltage level LV1 and less than the second voltage level LV2.
  • the period LV1 ⁇ VR ⁇ LV2 and the detected rectified voltage VR is greater than or equal to the second voltage level LV2 and equal to or less than the first highest level MAX1, light emission of the first group is performed.
  • at least one of the device arrays and at least one of the light emitting device arrays of the second group may be turned on or turned off as described with reference to FIG. 3.
  • the first changeover switch Q1-1 of the changeover switch 230 may be turned off.
  • the first group of light emitting device arrays (eg, LED1 and LED2) and the second group of light emitting device arrays (eg, LED3 and LED4) may be connected in series. That is, the first to fourth light emitting element arrays (eg, LED1 to LED4) may be connected in series.
  • the third switches (eg, Q3) may be turned on by two control signals (eg, S21 to S24), and the first.
  • the second and fourth switches (eg, Q1, Q2, and Q4) may be turned off, the first to third light emitting element arrays LED1 to LED3 may be turned on, and the fourth light emitting element array LED4. ) May be turned off.
  • the fourth switch (eg, Q4) may be turned on by the second control signals (eg, S21 to S24), and the first to third switches (eg, Q1 to Q3) may be turned off, The first to fourth light emitting element arrays LED1 to LED4 may be turned on.
  • the third voltage level LV3 may be a voltage capable of driving the first to third light emitting element arrays (eg, Q1 to Q3) connected in series.
  • the third voltage level LV3 may be a voltage level of a sum of operating voltages of the first to third light emitting device arrays.
  • the third voltage level LV3 may be greater than or equal to the first highest level MAX1.
  • the reference voltage Vref may be greater than the sum of driving voltages of the light emitting device arrays of the first group.
  • the reference voltage Vref may be equal to or greater than the sum of the driving voltages of the light emitting element arrays of the first group and the driving voltage of any one of the second groups.
  • the reference voltage Vref may be less than the sum of the driving voltages of the light emitting element arrays of the first group and any two driving voltages of the second group.
  • the fourth voltage level LV4 may be a voltage capable of driving the first to fourth light emitting element arrays (eg, Q1 to Q4) connected in series.
  • the fourth voltage level LV4 may be a voltage level of a sum of operating voltages of the first to fourth light emitting device arrays (eg, LED1 to LED4).
  • a general AC direct light emitting device driving device may have an input voltage range of 200 [V] to 240 [V] when the input AC power is 220 V, and 100 [V] to 120 [V when the input AC power is 110 V. ] May have an input voltage range. This may be a narrower area than the SMPS method having an input voltage range of 90 [V] to 140 [V] and 180 [V] to 264 [V].
  • the current of the light emitting unit may be lowered by half.
  • the embodiment prevents the current flowing through the light emitting portion 101 from lowering even when the level of the input AC power is changed (for example, 110 [V]-> 220 [V]), and makes the light emitting portion 101 at the same brightness. I can drive it.
  • the embodiment can extend the AC input voltage range, can be commonly used in the region of the input AC voltage 100 [V], 120 [V], or 230 [V], having different AC input voltage ranges
  • Two or three products e.g., light emitting modules comprising a light emitting element array
  • one product having one AC input voltage region may be replaced by one product having one AC input voltage region.
  • FIG. 5 is a block diagram of a light emitting module 100B including a light emitting device driver 102B according to another embodiment.
  • the same reference numerals as in FIG. 2 denote the same components, and the description of the same components will be simplified or omitted.
  • the light emitting module 100B may include a light emitting unit 101 and a light emitting element driving device 102B driving the light emitting unit 101.
  • the light emitting device driver 102B may include an AC power supply 110, a rectifier 120A, and a controller 130B.
  • the controller 130B may include an input voltage detector 210, a control circuit 220, a switching switch 230, a switching unit 240, and a protection unit 250A.
  • the second capacitor C3 of the protection part 250 shown in FIG. 2 may be replaced with the transistor Q5.
  • the transistor Q5 may be a FET transistor, but is not limited thereto.
  • the transistor Q5 is connected between the third node N3 and the other end b of the rectifier 120A and is switched in response to the third control signal S3 provided by the control circuit 220.
  • the transistor Q5 may include a source and a drain connected to the third node N3 and the other end b of the rectifier 120A, and a gate to which the third control signal S3 is input.
  • the third control signal S3 may be generated based on the sensed level of the sensed voltage Vs. For example, since the level of the rectified signal VR when the surge voltage is applied is greater than the second maximum level MAX2, the control circuit 220 determines the rectified signal VR based on the level of the sensing voltage Vs. When the level of P is greater than the second maximum voltage MAX, the control signal S3 for turning on the transistor Q5 may be generated.
  • the control circuit 220 When a surge voltage is applied, the control circuit 220 turns on the FET transistor Q5 so that a portion of the surge voltage having a high voltage and a high frequency is equal to the breakdown voltage of the FET transistor Q5, eg, the source_drain voltage. It can be distributed to the FET transistor by the maximum value, thereby lowering the voltage across the switch Q3 and preventing overheating of the switch Q3.
  • the protection circuit 250 shown in FIG. 2 can be used when the magnitude of the surge voltage is 500 [V]-1 [kV], and the protection circuit 250A shown in FIG. kV] or more.
  • the embodiment drives the first and second groups of light emitting device arrays in parallel, and the level of the rectified signal VR is the reference voltage.
  • Vref the light emitting device 101 can be driven in a wide AC input power range (for example, 100 [V] to 230 [V]) by driving the first and second groups of light emitting device arrays in series. Can be.

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Abstract

실시 예는 실시 예는 직렬 연결되는 복수의 발광 소자 어레이들을 제어하는 발광 소자 구동 장치에 관한 것으로, 교류 신호를 정류하여 정류 신호를 출력하는 정류부 및 상기 정류 신호의 레벨을 감지하고 감지된 정류 신호의 레벨과 기준 전압을 비교하고, 비교한 결과에 기초하여 상기 복수의 발광 소자 어레이들 중 제1 그룹과 상기 복수의 발광 소자 어레이들 중 제2 그룹을 직렬 또는 병렬하는 제어부를 포함하며,상기 제어부는 상기 감지된 정류 신호의 레벨의 크기에 기초하여, 상기 병렬 연결되는 제1 및 제2 그룹들의 발광 소자 어레이들을 순차 구동하거나, 또는 상기 직렬 연결되는 제1 및 제2 그룹들의 발광 소자 어레이들을 순차 구동한다.

Description

발광 소자 구동 장치 및 이를 포함하는 발광 모듈
실시 예는 발광 소자를 구동하는 발광 소자 구동 장치 및 이를 포함하는 발광 모듈에 관한 것이다.
반도체 기술의 발전으로 인하여, 발광 다이오드(LED:Light Emitting Diode)의 효율성이 많이 향상되었다. 이에 따라, LED는 백열 전구나 형광등과 같은 기존의 조명 장치에 비하여 수명이 길고 에너지 소모가 적어 경제적일 뿐만 아니라 친환경적이라는 장점을 갖는다. 이러한 장점들로 인해, LED는 현재 신호등이나 액정 디스플레이(LCD:Liquid Crystal Display) 같은 평판 표시 장치의 백라이트 등을 대체할 광원으로 주목받고 있다.
일반적으로 LED를 조명 장치로 사용하는 경우, 복수의 LED는 직렬이나 병렬로 연결되고, 발광 소자 제어 장치에 의해 그의 점등과 소등이 제어된다. 이와 같이, 복수의 LED를 제어하는 발광 소자 제어 장치는 일반적으로 교류(AC:Alternating Current) 전압을 정류하고, 정류된 맥류 전압에 의해 복수의 LED의 점등과 소등을 제어한다.
실시 예는 넓은 교류 입력 전원 범위에서 발광부를 구동할 수 있는 발광 소자 구동 장치 및 이를 포함하는 발광 모듈을 제공한다.
실시 예는 직렬 연결되는 복수의 발광 소자 어레이들을 제어하는 발광 소자 구동 장치에 관한 것으로, 교류 신호를 정류하여 정류 신호를 출력하는 정류부; 및 상기 정류 신호의 레벨을 감지하고, 감지된 정류 신호의 레벨과 기준 전압을 비교하고, 비교한 결과에 기초하여 상기 복수의 발광 소자 어레이들 중 제1 그룹과 상기 복수의 발광 소자 어레이들 중 제2 그룹을 직렬 또는 병렬하는 제어부를 포함하며, 상기 제어부는 상기 감지된 정류 신호의 레벨의 크기에 기초하여, 상기 병렬 연결되는 제1 및 제2 그룹들의 발광 소자 어레이들을 순차 구동하거나, 또는 상기 직렬 연결되는 제1 및 제2 그룹들의 발광 소자 어레이들을 순차 구동한다.
상기 제어부는 상기 정류 신호의 레벨이 상기 기준 전압 이하일 때, 상기 제1 그룹에 속하는 적어도 하나의 발광 소자 어레이와 상기 제2 그룹에 속하는 적어도 하나의 발광 소자 어레이를 병렬로 연결하고, 상기 정류 신호의 레벨이 상기 기준 전압 초과일 때, 상기 제1 그룹에 속하는 발광 소자 어레이들과 상기 제2 그룹에 속하는 발광 소자 어레이들을 직렬 연결한다.
상기 제1 그룹은 첫 번째 발광 소자 어레이부터 제1 노드까지 직렬 연결되는 발광 소자 어레이들을 포함하며, 상기 제2 그룹은 상기 제1 노드부터 마지막 번째 발광 소자 어레이까지 직렬 연결되는 발광 소자 어레이들을 포함하며, 상기 제1 노드는 직렬 연결되는 발광 소자 어레이들 중 어느 인접하는 2개의 발광 소자 어레이들의 접점일 수 있다.
상기 제어부는 상기 정류부의 일단과 상기 제1 노드 사이를 연결하며, 상기 감지된 정류 신호의 레벨과 상기 기준 전압을 비교한 결과에 기초하여 상기 정류부의 일단과 상기 제1 노드 사이의 전류 패스를 형성하는 전환 스위치부; 및 복수의 스위치들을 포함하며, 상기 복수의 스위치들 각각은 상기 직렬 연결되는 복수의 발광 소자 어레이들 중 대응하는 어느 하나의 출력단과 연결되는 스위칭부를 포함하며, 상기 복수의 스위치들은 상기 감지된 정류 신호의 레벨의 크기에 기초하여, 스위칭될 수 있다.
상기 제어부는 상기 정류 신호의 레벨을 감지하고, 감지된 결과에 따른 감지 전압을 제공하는 입력 전압 감지부; 상기 감지 전압과 상기 기준 전압(Vref)을 비교하고, 비교한 결과에 따른 제1 제어 신호를 생성하고, 상기 감지 전압의 레벨에 기초하여 제2 제어 신호들을 생성하는 제어 회로; 상기 정류부의 일단과 상기 제1 노드 사이를 연결하며, 상기 제1 제어 신호에 기초하여 스위칭하는 전환 스위치부; 및 제2 제어 신호들에 기초하여 스위칭하는 복수의 스위치들을 포함하며, 상기 복수의 스위치들 각각은 상기 직렬 연결되는 복수의 발광 소자 어레이들 중 대응하는 어느 하나의 출력단과 상기 제어 회로 사이에 연결되는 스위칭부를 포함할 수 있다.
상기 전환 스위치부는 상기 정류부의 일단과 상기 제1 노드 사이를 연결하는 제1 전환 스위치; 및 상기 제1 제어 신호에 기초하여 상기 제1 전환 스위치의 동작을 제어하는 게이트 제어 전압을 상기 제어 회로로부터 상기 제1 전환 스위치에 제공하는 제2 전환 스위치를 포함할 수 있다.
상기 전환 스위치부는 상기 제1 전환 스위치의 제1 드레인과 제1 게이트 사이에 연결되는 제1 저항; 및 상기 제1 전환 스위치의 상기 제1 게이트와 상기 제2 전환 스위치 사이에 연결되는 제2 저항을 더 포함할 수 있다.
상기 전환 스위치부는 상기 제1 전환 스위치의 제1 소스와 상기 제1 게이트 사이에 연결되는 제너 다이오드를 더 포함할 수 있다.
상기 전환 스위치부는 상기 제1 그룹의 발광 소자 어레이 중 마지막 번째 발광 소자 어레이의 음극 단자와 상기 제1 노드 사이에 연결되는 제1 다이오드를 더 포함할 수 있다.
상기 제1 전환 스위치와 상기 제1 노드 사이에 연결되는 제2 다이오드를 더 포함할 수 있다.
상기 제어부는 제2 노드와 상기 정류부의 타단 사이에 연결되는 제1 커패시터를 포함하는 보호부를 더 포함할 수 있으며, 상기 제2 노드는 상기 직렬 연결되는 발광 소자 어레이들 중 마지막 발광 소자 어레이와 상기 복수의 스위치들 중 상기 마지막 발광 소자 어레이와 대응하는 스위치가 접속하는 노드일 수 있다.
상기 보호부는 제3 노드와 상기 정류부의 타단 사이에 연결되는 제2 커패시터를 더 포함하며, 상기 제3 노드는 상기 마지막 발광 소자 어레이 직전의 발광 소자 어레이와 이와 대응하는 스위치가 접속하는 노드일 수 있다.
상기 보호부는 제3 노드와 상기 정류부의 타단 사이에 연결되는 소스 및 드레인, 및 상기 제어 회로에 의하여 제어되는 게이트를 포함하는 트랜지스터를 더 포함할 수 있다.
상기 제1 그룹의 발광 소자 어레이들의 개수와 상기 제2 그룹의 발광 소자 어레이들의 개수는 동일할 수 있다.
다른 실시 예에 따른 직렬 연결되는 발광 소자 어레이들을 구동하기 위한 발광 소자 구동 장치는 교류 신호를 정류하여 정류 신호를 출력하는 정류부; 상기 정류 신호의 레벨을 감지하고, 감지된 결과에 따른 감지 전압을 제공하는 입력 전압 감지부; 상기 감지 전압과 기준 전압을 비교한 결과에 따른 제1 제어 신호를 생성하고, 상기 감지 전압의 레벨에 기초하여 제2 제어 신호들을 생성하는 제어 회로; 상기 정류부의 일단과 제1 노드 사이에 연결되고, 상기 제1 제어 신호에 기초하여 스위칭되는 전환 스위치부; 및 상기 제2 제어 신호들에 기초하여 스위칭하는 복수의 스위치들을 포함하며, 상기 복수의 스위치들 각각은 상기 직렬 연결되는 복수의 발광 소자 어레이들의 출력단들 중 대응하는 어느 하나와 연결되고, 상기 제1 노드는 상기 직렬 연결되는 발광 소자 어레이들 중 어느 인접하는 2개의 발광 소자 어레이들의 접점일 수 있다.
상기 복수의 발광 소자 어레이들은 첫 번째 발광 소자 어레이부터 상기 제1 노드까지 직렬 연결되는 발광 소자 어레이들을 포함하는 제1 그룹, 및 상기 제1 노드에서 마지막 번째 발광 소자 어레이까지 직렬 연결되는 발광 소자 어레이들을 포함하는 제2 그룹을 포함하며, 상기 전환 스위치부의 스위칭 및 상기 복수의 스위치들의 스위칭에 의하여 상기 제1 그룹에 포함되는 발광 소자 어레이들 중 적어도 하나와 상기 제2 그룹에 포함되는 발광 소자 어레이들 중 적어도 하나를 직렬 또는 병렬 연결될 수 있다.
상기 전환 스위치부는 상기 정류 신호의 레벨이 상기 기준 전압 이하일 때, 상기 정류부의 일단과 상기 제1 노드 사이에 전류 패스를 형성하도록 상기 정류부의 일단과 상기 제1 노드 사이를 전기적으로 연결할 수 있다.
상기 전환 스위치부는 상기 정류 신호의 레벨이 상기 기준 전압을 초과할 때, 상기 정류부의 일단과 상기 제1 노드 사이에 전류 패스를 차단하여 상기 정류부의 일단과 상기 제1 노드 사이를 전기적으로 단선시킬 수 있다.
상기 기준 전압은 상기 제1 그룹의 발광 소자 어레이들의 구동 전압들의 합과 상기 제2 그룹의 어느 하나의 구동 전압을 합한 값과 동일하거나 클 수 있다.
실시 예에 따른 발광 모듈은 직렬 연결되는 복수의 발광 소자 어레이들을 포함하는 발광부; 및 실시 예에 따른 발광 소자 구동 장치를 포함한다.
실시 예는 넓은 교류 입력 전원 범위에서 발광부를 구동할 수 있다.
도 1은 실시 예에 따른 발광 모듈의 개략적인 블록도를 나타낸다.
도 2는 일 실시 예에 따른 발광 소자 구동부를 포함하는 발광 모듈의 구성도를 나타낸다.
도 3은 정류 신호의 레벨이 기준 전압 이하일 때, 발광 소자 구동부의 동작을 나타낸다.
도 4는 정류 신호의 최대치의 레벨이 기준 전압 초과일 때, 발광 소자 구동부의 동작을 나타낸다.
도 5는 다른 실시 예에 따른 발광 소자 구동부를 포함하는 발광 모듈의 구성도를 나타낸다.
도 6a는 도 1에 도시된 교류 전원부로부터 공급되는 교류 신호의 파형도를 나타낸다.
도 6b는 도 1에 도시된 정류부로부터 출력되는 정류 신호를 나타낸다.
이하, 실시 예들은 첨부된 도면 및 실시 예들에 대한 설명을 통하여 명백하게 드러나게 될 것이다. 실시 예의 설명에 있어서, 각 층(막), 영역, 패턴 또는 구조물들이 기판, 각 층(막), 영역, 패드 또는 패턴들의 "상/위(on)"에 또는 "하/아래(under)"에 형성되는 것으로 기재되는 경우에 있어, "상/위(on)"와 "하/아래(under)"는 "직접(directly)" 또는 "다른 층을 개재하여 (indirectly)" 형성되는 것을 모두 포함한다. 또한 각 층의 상/위 또는 하/아래에 대한 기준은 도면을 기준으로 설명한다. 동일한 참조번호는 도면의 설명을 통하여 동일한 요소를 나타낸다. 이하, 첨부된 도면을 참조하여 실시 예에 따른 발광 소자 구동 장치를 설명한다.
도 1은 실시 예에 따른 발광 모듈(100)의 개략적인 블록도를 나타낸다.
도 1을 참조하면, 발광 모듈(100)은 빛을 발생하는 발광부(101), 및 발광부(101)의 구동 및 제어하는 발광 소자 구동부(102)를 포함한다.
발광부(101)는 직렬 연결된 복수의 발광 소자 어레이들(LED1 내지 LEDn, n>1인 자연수)을 포함한다.
예컨대, 발광부(101)는 순차적으로 직렬 연결되는 제1 번째 내지 제n 번째 발광 소자 어레이들(LED1 내지 LEDn, n>1인 자연수)을 포함할 수 있다. 도 1에서는 n=4일 경우를 도시하나, 이에 한정되는 것은 아니다.
복수의 발광 소자 어레이들(LED1 내지 LEDn, n>1인 자연수) 각각은 1개 이상의 발광 소자, 예컨대, 발광 소자 다이오드(Light Emitting Diode)를 포함할 수 있다.
발광 소자 어레이에 포함되는 발광 소자의 수가 복수 개일 경우, 복수의 발광 소자들은 서로 직렬 연결되거나, 병렬 연결되거나, 또는 직렬 및 병렬 연결될 수 있다.
발광 소자 구동부(102)는 직렬 연결되는 발광 소자 어레이들(LED1 내지 LEDn, n>1인 자연수)의 점등을 제어한다.
발광 소자 구동부(102)는 교류 전원부(110), 정류부(120), 및 제어부(130)를 포함할 수 있다.
교류 전원부(110)는 교류 신호(Vac)를 정류부(120)에 제공한다.
도 6a는 도 1에 도시된 교류 전원부(110)로부터 공급되는 교류 신호(Vac)의 파형도를 나타낸다.
도 6a를 참조하면, 교류 신호(Vac)는 최대치가 MAX이고, 최소치가 MIN인 사인파(sine wave) 또는 코사인파(cosine wave)일 수 있으나, 이에 한정되는 것은 아니다. 예컨대, 교류 신호(Vac)는 최대치가 약 100 내지 220 볼트(V)일 수 있고, 50㎐ 내지 60㎐의 주파수를 갖는 교류 전압일 수 있으나, 이에 한정되는 것은 아니다.
정류부(120)는 교류 전원부(110)로부터 제공되는 교류 신호(Vac)를 정류하고, 정류된 결과에 따른 맥류 신호(ripple current)인 정류 신호(VR)를 출력한다.
도 6b는 도 1에 도시된 정류부(120)로부터 출력되는 정류 신호(VR)를 나타낸다. 도 6b를 참조하면, 정류부(120)는 도 6a에 도시된 교류 신호(Vac)를 전파 정류하고 도 6b에 도시된 바와 같은 맥류 신호(VR)를 출력할 수 있다. 예컨대, 정류 신호(VR)는 전파 정류된 교류 전압일 수 있다.
제어부(130)는 정류부(120)로부터 제공되는 정류 신호(VR)의 레벨에 기초하여, 발광부(101)의 직렬 연결된 발광 소자 어레이들(D1 내지 Dn, n>1인 자연수)의 점등 및 소등을 제어한다.
예컨대, 제어부(130)는 정류 신호(VR)의 레벨이 기준 전압(Vref) 이하일 때(VR≤Vref), 제1 그룹의 발광 소자 어레이(예컨대, LED1과 LED2) 및 제2 그룹의 발광 소자 어레이(예컨대, LED3와 LED4)를 병렬 연결하고, 정류 신호(VR)의 레벨에 기초하여 병렬 연결되는 제1 및 제2 그룹들의 발광 소자 어레이들을 순차적으로 구동할 수 있다. 예컨대, 기준 전압(Vref)은 발광 소자 어레이들의 개수 및 발광 소자 어레이의 동작 전압에 기초하여 설정될 수 있다. 예컨대, 기준 전압(Vref)은 160[V]일 수 있으나, 이에 한정되는 것은 아니다.
제1 그룹은 첫 번째 발광 소자 어레이(예컨대, LED1)부터 제1 노드(N1)까지 직렬 연결되는 발광 소자 어레이들을 포함할 수 있으며, 제2 그룹은 제1 노드(N1)부터 마지막 번째 발광 소자 어레이(LEDn, 예컨대, n=4)까지 직렬 연결되는 발광 소자 어레이들을 포함할 수 있다. 제1 노드(N1)는 직렬 연결되는 발광 소자 어레이들 중 어느 인접하는 2개의 발광 소자 어레이들의 접점일 수 있다.
예컨대, 제1 그룹의 발광 소자 어레이들의 개수와 제2 그룹의 발광 소자 어레이들의 개수는 동일할 수 있으나, 이에 한정되는 것은 아니다.
또한 예컨대, 제어부(130)는 정류 신호(VR)의 레벨이 기준 전압(Vref) 초과일 때(VR>Vref), 정류 신호(VR)의 레벨에 기초하여 제1 내지 제n 발광 소자 어레이들을 순차적으로 구동할 수 있다.
발광 소자 구동부는 교류 전원부(110)와 정류부(120) 사이에 연결되는 퓨즈(fuse, 미도시)를 더 포함할 수 있다. 퓨즈는 순간적으로 높은 레벨을 갖는 교류 신호로부터 발광 소자 구동부(102)를 보호하는 역할을 한다. 즉, 순간적으로 높은 레벨을 갖는 교류 신호가 제공될 때, 퓨즈가 끊어짐으로 높은 레벨을 갖는 교류 신호로부터 발광 소자 구동부(102)가 보호될 수 있다.
도 2는 일 실시 예에 따른 발광 소자 구동부(102A)를 포함하는 발광 모듈(100A)의 구성도를 나타낸다. 도 1과 동일한 도면 부호는 동일한 구성을 나타내며, 동일한 구성에 대해서는 설명을 간략하게 하거나 생략한다.
도 2를 참조하면, 발광 모듈(100A)은 발광부(101), 및 발광 소자 구동부(102A)를 포함할 수 있다. 발광 소자 구동부(102A)는 교류 전원부(110), 정류부(120A), 및 제어부(130A)를 포함할 수 있다.
정류부(120A)는 4개의 다이오드들(BD1, BD2, BD3, BD4)을 포함하는 전파 다이오드 브릿지 회로로 구현될 수 있으며, 정류부(120A)의 양단(a,b)으로 정류 신호(VR)를 출력할 수 있으며, 정류부(120A)의 일단(a)은 직렬 연결되는 발광 소자 어레이들 중 첫 번째 발광 소자 어레이(LED1)의 양극 단자에 접속할 수 있다. 또한 직렬 연결되는 발광 소자 어레이들 중 마지막 번째 발광 소자 어레이(LEDn)의 음극 단자는 정류부(120A)의 타단(b)과 전기적으로 연결될 수 있다.
제어부(130A)는 입력 전압 감지부(210), 제어 회로(220), 전환 스위치부(230), 스위칭부(240), 및 보호부(250)를 포함할 수 있다.
입력 전압 감지부(210)는 정류부(120A)로부터 제공되는 정류 신호(VR)의 레벨을 감지하고, 감지된 결과에 따른 감지 전압(Vs)을 제어 회로(220)에 제공한다.
예컨대, 입력 전압 감지부(210)는 정류부(120A)의 양단(a,b)에 직렬 연결되는 저항들(예컨대, R1 내지 R3)을 포함하는 전압 분배기의 형태로 구현될 수 있으며, 직렬 연결되는 저항들 중 적어도 하나의 걸리는 전압을 감지 전압(Vs)으로 제어 회로(220)에 제공할 수 있다.
제어 회로(220)는 입력 전압 감지부(210)로부터 제공되는 감지 전압(Vs)에 기초하여, 전환 스위치부(230)를 제어하는 제1 제어 신호(S1), 및 스위칭부(230)를 제어하는 제2 제어 신호들(S21 내지 S2n, n>1인 자연수)를 생성할 수 있다.
예컨대, 제어 회로(220)는 감지 전압(Vs)과 기준 전압(Vref)을 비교하고, 비교한 결과에 따라 제1 제어 신호(S1)를 생성할 수 있다. 예컨대, 기준 전압(Vref)은 발광부(101)의 동작 전압(Vf), 및 발광부(101)에 포함되는 발광 소자들의 개수에 따라 결정될 수 있다. 예컨대, 기준 전압은 160[V]일 수 있으나, 이에 한정되는 것은 아니다.
또한 예컨대, 제어 회로(220)는 감지 전압(Vs)의 레벨에 기초하여, 제2 제어 신호들(S21 내지 S2n, n>1인 자연수)을 생성할 수 있다.
전환 스위치부(230)는 정류 신호(VR) 및 기준 전압(Vref)을 비교한 결과에 따라, 제1 그룹의 발광 어레이들(예컨대, LED1과 LED2) 및 제2 그룹의 발광 어레이들(LED3,LED4)을 직렬 또는 병렬 연결한다.
예컨대, 전환 스위치부(230)는 정류부(120A)의 일단(a)과 제1 노드(N1) 사이를 연결하며, 제어 회로(220)로부터 제공되는 제1 제어 신호(S1)에 기초하여, 제1 그룹의 발광 어레이들(예컨대, LED1과 LED2) 및 제2 그룹의 발광 어레이들(LED3,LED4)을 직렬 또는 병렬 연결할 수 있다. 정류부(120A)의 일단(a)으로부터 정류 신호(VR)가 출력될 수 있다.
예컨대, 전환 스위치부(230)는 정류 신호의 레벨이 기준 전압(Vref) 이하일 때, 정류부(120A)의 일단(a)과 제1 노드(N1) 간에 전류 패스를 형성하도록 정류부(120A)의 일단(a)과 제1 노드(N1) 사이를 전기적으로 연결할 수 있다.
또한 예컨대, 전환 스위치부(230)는 정류 신호의 레벨이 기준 전압(Vref)을 초과할 때, 정류부(120A)의 일단(a)과 제1 노드(N1) 간에 전류 패스를 차단하도록 정류부(120A)의 일단(a)과 제1 노드(N1) 사이를 전기적으로 단선시킬 수 있다.
전환 스위치부(230)는 정류부(120A)의 일단(a)과 제1 노드(N1) 사이를 연결하는 제1 전환 스위치(Q1-1), 및 제1 제어 신호(S1)에 기초하여 제1 전환 스위치(Q1-1)의 동작을 제어하는 게이트 제어 전압(Ge)을 제어 회로(220)로부터 제1 전환 스위치(Q1-1)에 제공하는 제2 전환 스위치(Q1-2)를 포함할 수 있다.
제1 전환 스위치(Q1-1)는 제1 게이트, 및 정류부(120A)의 일단(a)과 제1 노드(N1)에 연결되는 제1 소스 및 제1 드레인을 포함할 수 있다.
제2 전환 스위치(Q1-2)는 제1 제어 신호(S1)가 인가되는 제2 게이트, 및 제1 전환 스위치(Q1-1)의 제1 게이트와 제어 회로(220)에 연결되는 제2 소스 및 제2 드레인을 포함할 수 있다.
제2 전환 스위치(Q1-2)는 제1 제어 신호(S1)에 응답하여 제어 회로(220)로부터 게이트 제어 전압(Ge)을 제1 전환 스위치(Q1-1)의 제1 게이트로 제공할 수 있다.
즉 제1 제어 신호(S1)에 응답하여, 제1 전환 스위치(Q1-1)의 턴 온 또는 턴 오프가 결정될 수 있고, 정류부(120A)의 일단(a)과 제1 노드(N1) 간에 전류 패스를 형성하거나 또는 전류 패스를 차단할 수 있다.
제1 및 제2 전환 스위치들(Q1-1, Q1-2)은 트랜지스터, 예컨대, FET(Field Effect Transistor) 트랜지스터, 또는 BJT 트랜지스터로 구현될 수 있으나, 이에 한정되는 것은 아니다. 예컨대, 제1 전환 스위치(Q1-1)는 FET 트랜지스터일 수 있고, 제2 전환 스위치(Q1-2)는 BJT 트랜지스터일 수 있으나, 이에 한정되는 것은 아니다.
또한 전환 스위치부(230)는 제1 전환 스위치(Q1-1)의 제1 드레인과 제1 게이트 사이에 연결되는 저항(R4), 및 제1 전환 스위치(Q1-1)의 제1 게이트와 제2 전환 스위치(Q1-2) 사이에 연결되는 저항(R5)을 더 포함할 수 있다.
저항들(R3, R4)은 제1 전환 스위치(Q1-1)가 턴 온될 수 있도록 바이어스하는 역할을 할 수 있다. 예컨대, 제2 전환 스위치(Q1-2)가 턴 온되면, 제1 전환 스위치(Q1-1)의 게이트 전압을 동작 전압 이하로 유지할 수 있고, 저항들(R4, R5)을 통하여 제2 전환 스위치(Q1-2)로 전류가 흐를 수 있고, 이로 인하여 제2 전환 스위치(Q1-2)의 콜렉터에 과전류가 흐르는 것을 방지할 수 있다.
또한 전환 스위치부(230)는 제1 전환 스위치(Q1-1)의 제1 소스와 제1 게이트 사이에 연결되는 제너 다이오드(ZD1)를 더 포함할 수 있다. 제너 다이오드(ZD1)는 제1 전환 스위치(Q1-1)의 제1 소스에서 제1 게이트로 순방향이 되도록 연결될 수 있다.
제너 다이오드(ZD1)는 제2 전환 스위치(Q1-2)가 턴 오프될 때, 제1 전환 스위치(Q1-1)의 게이트에 일정한 전압이 걸리도록 하여 제1 전환 스위치(Q1-1)의 게이트 전압을 안정화시킬 수 있다.
또한 전환 스위치부(230)는 제1 그룹의 발광 소자 어레이들 중 마지막 번째 발광 소자 어레이(예컨대, LED2)의 음극 단자와 제1 노드(N1) 사이에 연결되는 제1 다이오드(D1)를 더 포함할 수 있다. 제1 다이오드(D1)는 제1 그룹의 발광 소자 어레이들 중 마지막 번째 발광 소자 어레이(예컨대, LED2)의 음극 단자에서 제1 노드(N1)로 순방향이 되도록 연결될 수 있다.
제1 전환 스위치(Q1-1)가 턴 온되어 제1 그룹과 제2 그룹이 병렬 연결될 때, 제1 다이오드(D1)는 제1 전환 스위치(Q1-1)를 흐르는 전류가 제1 노드(N1)로부터 제2 스위치(Q2)로 흐르는 것을 방지하는 역할을 할 수 있다.
또한 전환 스위치부(230)는 제1 전환 스위치(Q1-1)의 제1 소스와 제1 노드(N1) 사이에 연결되는 제2 다이오드(D2)를 더 포함할 수 있다. 제2 다이오드(D2)는 제1 전환 스위치(Q1-1)의 제1 소스에서 제1 노드(N1)로 순방향이 되도록 연결될 수 있다.
제1 전환 스위치(Q1-1)가 턴 오프되어 제1 그룹과 제2 그룹이 직렬 연결될 때, 제2 다이오드(D2)는 제1 그룹의 제2 발광 소자 어레이(LED2)로부터 제1 노드(N1)로 흐르는 전류가 제너 다이오드(ZD1), 저항(R5), 및 제2 전환 스위치(Q1-2)를 통하여 흐르는 것을 차단하는 역할을 할 수 있다.
스위칭부(240)는 복수의 스위치들(Q1 내지 Qn, n>1인 자연수)을 포함하며, 복수의 스위치들(Q1 내지 Qn, n>1인 자연수) 각각은 직렬 연결되는 복수의 발광 소자 어레이들(LED1 내지 LEDn, n>1인 자연수) 중 대응하는 어느 하나의 출력단(예컨대, 음극 단자)과 연결될 수 있다.
복수의 스위치들(Q1 내지 Qn, n>1인 자연수) 각각은 제2 제어 신호들(S21 내지 S2n, n>1인 자연수) 중 대응하는 어느 하나에 응답하여 스위칭될 수 있다.
예컨대, 복수의 스위치들(Q1 내지 Qn, n>1인 자연수) 각각은 바이폴라 트랜지스터로 구현될 수 있으며, 대응하는 어느 하나의 출력단(예컨대, 음극 단자)과 제어 회로(220)를 연결하는 이미터 및 컬렉터, 및 대응하는 제2 제어 신호(S21 내지 S2n)가 입력되는 베이스를 포함할 수 있다. 다른 실시 예에서는 복수의 스위치들 각각은 전계 효과 트랜지스터의 형태로 구현될 수도 있으며, 이때 제2 제어 신호는 전계 효과 트랜지스터의 게이트에 입력될 수 있다.
전환 스위치부(230)의 스위칭 및 스위칭부(240)의 복수의 스위치들(Q1 내지 Q4)의 스위칭에 의하여 제1 그룹에 포함되는 발광 소자 어레이들 중 적어도 하나와 제2 그룹에 포함되는 발광 소자 어레이들 중 적어도 하나는 직렬 또는 병렬 연결될 수 있다.
보호부(250)는 정류 신호(VR)에 서지 전압(surge voltage)이 포함될 때, 서지 전압에 대한 버퍼 역할을 함으로써, 스위칭부(240))의 스위치들(Q3, Q4)을 보호할 수 있다.
보호부(250)는 스위칭부(240)의 스위치들(Q21 내지 Q2n, n>1인 자연수)과 발광 소자 어레이들(LED1 내지 LEDn, n>1인 자연수)이 접속하는 접점들 중 적어도 하나와 정류부(120A)의 타단(b) 사이에 연결되는 적어도 하나의 커패시터를 포함할 수 있다.
예컨대, 보호부(250)는 제2 노드(N2)와 정류부(120A)의 타단(b) 사이에 연결되는 제1 커패시터(C4), 및 제3 노드(N3)와 정류부(120A)의 타단(b) 사이에 연결되는 제2 커패시터(C3)를 포함할 수 있다.
제2 노드(N2)는 마지막 발광 소자 어레이(예컨대, LED4)의 출력단과 스위치들 중 마지막 발광 소자 어레이(예컨대, LED4)와 대응하는 스위치(예컨대, Q4)가 접속하는 노드일 수 있다.
제3 노드(N3)는 마지막 발광 소자 어레이(예컨대, LED4) 직전의 발광 소자 어레이(예컨대, LED3)의 출력단과 이에 대응하는 스위치(예컨대, Q3)가 접속하는 노드일 수 있다.
서지 전압의 유입으로 인하여 정류 전압(VR)의 레벨이 발광 소자 어레이들(LED1 내지 LEDn, n>1인 자연수)의 총 동작 전압의 합 이상일 때, 제3 및 제4 스위치들(Q3, Q4)에는 높은 전압이 인가되고, 이로 인하여 제3 및 제4 스위치들(Q3, Q4)에서 소모되는 전력이 증가하여, 과다 발열이 발생할 수 있다.
서지 전압의 유입으로 인하여 정류 전압(VR)의 레벨이 증가할 때, 보호부(250)의 제1 및 제2 커패시터들(C3, C4)에 의하여 제3 및 제4 스위치들(Q3, Q4)에 걸리는 전압이 낮아질 수 있고, 이로 인하여 제3 및 제4 스위치들(Q3,Q4)의 과다 발열을 방지할 수 있다. 서지 전압이 제1 및 제2 커패시터들(C3,C4)에 분배되어 걸리고, 이로 인하여 제3 및 제4 스위치들(Q3,Q4)에 걸리는 전압이 낮아지기 때문이다.
도 3은 정류 신호(VR)의 레벨이 기준 전압(Vref) 이하일 때, 발광 소자 구동부(102A)의 동작을 나타낸다.
도 3을 참조하면, 입력 전압 감지부(210)에 의하여 제공되는 감지 전압(Vs)에 기초하여, 제어 회로(220)는 정류 전압(VR)의 레벨을 감지할 수 있다.
감지되는 정류 전압(VR)의 레벨이 기준 전압(Vref) 이하일 때, 제1 제어 신호(S1)에 응답하여, 전환 스위치부(230)의 제1 전환 스위치(Q1-1)는 턴 온될 수 있고, 제1 그룹의 발광 소자 어레이들(예컨대, LED1과 LED2) 및 제2 그룹의 발광 소자 어레이들(예컨대, LED3,LED4)을 병렬 연결될 수 있다.
감지되는 정류 전압(VR)이 제1 전압 레벨(LV1) 미만인 구간(VR<LV1)에서, 제2 제어 신호들(예컨대, S21 내지 S24)에 의하여 제1 내지 제4 스위치들(예컨대, Q1 내지 Q4)은 모두 턴 오프될 수 있고, 병렬 연결되는 제1 및 제2 그룹들의 발광 소자 어레이들(예컨대, D1과 D2, D3와 D4)은 모두 턴 오프될 수 있다.
감지되는 정류 전압(VR)이 제1 전압 레벨(LV1) 이상이고, 제2 전압 레벨(LV2) 미만인 구간(LV1≤VR<LV2)에서, 제2 제어 신호들(예컨대, S21 내지 S24)에 의하여 제1 및 제3 스위치들(예컨대, Q1, Q3)는 턴 온될 수 있고, 제2 및 제4 스위치들(예컨대, Q2, Q4)은 턴 오프될 수 있고, 제1 그룹의 어느 한 발광 소자 어레이와 제2 그룹의 어느 한 발광 소자 어레이가 병렬 연결될 수 있고, 병렬 연결된 제1 및 제2 그룹들의 발광 소자 어레이들은 턴 온될 수 있다.
예컨대, 제1 그룹의 제1 발광 소자 어레이(LED1)과 제2 그룹의 제3 발광 소자 어레이(예컨대, LED3)가 병렬 연결될 수 있고, 병렬 연결된 제1 및 제3 발광 소자 어레이들(예컨대, D1, D3)이 턴 온될 수 있다.
감지되는 정류 전압(VR)이 제2 전압 레벨(LV2) 이상이고, 제1 최고 레벨(MAX1) 이하인 구간(LV2≤VR<MAX1)에서, 제2 제어 신호들(예컨대, S21 내지 S24)에 의하여 제2 및 제4 스위치들(Q2, Q4)는 턴 온될 수 있고, 제1 및 제3 스위치들(Q1, Q3)은 턴 오프될 수 있고, 제1 그룹의 발광 소자 어레이들(예컨대, LED1과 LED2)과 제2 그룹의 발광 소자 어레이들(예컨대, LED3와 LED4)은 병렬 연결될 수 있고, 병렬 연결된 제1 및 제2 그룹들의 발광 소자 어레이들(예컨대, D1과 D2, D3와 D4)이 턴 온될 수 있다.
예컨대, 전압 레벨들(LV1 내지 LV2) 각각은 병렬 연결되는 제1 및 제2 그룹들을 구동할 수 있는 전압일 수 있다.
예컨대, 제1 전압 레벨(LV1)은 병렬 연결되는 제1 및 제2 그룹들의 제1 및 제2 발광 소자 어레이들(예컨대, LED1과 LED2)를 구동할 수 있는 전압일 수 있다. 예컨대, 제1 전압 레벨(LV1)은 제1 발광 소자 어레이 또는 제2 발광 소자 어레이의 동작 전압일 수 있다.
또한 제2 전압 레벨(LV2)은 병렬 연결되는 제1 및 제2 그룹들의 제1 내지 제4 발광 소자 어레이들(LED1과 LED2, LED3와 LED4)을 구동할 수 있는 전압일 수 있다. 예컨대, 제2 전압 레벨(LV2)은 제1 및 제2 발광 소자 어레이들의 동작 전압들의 합의 전압 레벨이거나, 또는 제3 및 제4 발광 소자 어레이들의 동작 전압들의 합의 전압 레벨일 수 있다.
제1 최고 레벨(MAX1)은 기준 전압(Vref1)보다 작거나 동일할 수 있다.
도 4는 정류 신호(VR)의 최대치의 레벨이 기준 전압(Vref) 초과일 때, 발광 소자 구동부(102A)의 동작을 나타낸다.
도 3에서 설명한 바와 같이, 정류 전압(VR)의 레벨이 기준 전압(Vref) 이하인 동안에는, 제어 회로(220)에 의하여 제1 그룹의 발광 소자 어레이들(예컨대, LED1과 LED2) 및 제2 그룹의 발광 소자 어레이들(예컨대, LED3,LED4)을 병렬 연결될 수 있다.
또한 감지되는 정류 전압(VR)이 제1 전압 레벨(LV1) 미만인 구간(VR<LV1), 감지되는 정류 전압(VR)이 제1 전압 레벨(LV1) 이상이고, 제2 전압 레벨(LV2) 미만인 구간(LV1≤VR<LV2), 및 감지되는 정류 전압(VR)이 제2 전압 레벨(LV2) 이상이고, 제1 최고 레벨(MAX1) 이하인 구간(LV2≤VR<MAX1)에서는 제1 그룹의 발광 소자 어레이들 중 적어도 하나와 제2 그룹의 발광 소자 어레들 중 적어도 하나가 병렬 연결된 상태에서 도 3에서 설명한 바와 같이, 발광 소자 어레이들(예컨대, LED3,LED4)이 턴온 또는 턴 오프될 수 있다.
다음으로 감지되는 정류 전압(VR)이 기준 전압(Vref) 초과일 때, 제1 제어 신호(S1)에 응답하여, 전환 스위치부(230)의 제1 전환 스위치(Q1-1)는 턴 오프될 수 있고, 제1 그룹의 발광 소자 어레이들(예컨대, LED1과 LED2) 및 제2 그룹의 발광 소자 어레이들(예컨대, LED3, LED4)을 직렬 연결할 수 있다. 즉 제1 내지 제4 발광 소자 어레들(예컨대, LED1 내지 LED4)은 직렬 연결될 수 있다.
제1 그룹 및 제2 그룹이 직렬 연결된 상태에서, 감지되는 정류 전압(VR)이 제3 전압 레벨(LV3) 이상이고, 제4 전압 레벨(LV4) 미만인 구간(LV3≤VR<LV4)에서, 제2 제어 신호들(예컨대, S21 내지 S24)에 의하여 제3 스위치들(예컨대, Q3)는 턴 온될 수 있고, 제1. 제2 및 제4 스위치들(예컨대, Q1, Q2, Q4)은 턴 오프될 수 있고, 제1 내지 제3 발광 소자 어레이들(LED1 내지 LED3)은 턴 온될 수 있고, 제4 발광 소자 어레이(LED4)는 턴 오프될 수 있다.
제1 그룹 및 제2 그룹이 직렬 연결된 상태에서, 감지되는 정류 전압(VR)이 제4 전압 레벨(LV4) 이상이고, 기설정된 제2 최대 레벨(MAX2) 미만인 구간(LV4≤VR<MAX2)에서, 제2 제어 신호들(예컨대, S21 내지 S24)에 의하여 제4 스위치(예컨대, Q4)는 턴 온될 수 있고, 제1 내지 제3 스위치들(예컨대, Q1 내지 Q3)은 턴 오프될 수 있고, 제1 내지 제4 발광 소자 어레이들(LED1 내지 LED4)은 턴 온될 수 있다.
제3 전압 레벨(LV3)은 직렬 연결되는 제1 내지 제3 발광 소자 어레이들(예컨대, Q1 내지 Q3)을 구동할 수 있는 전압일 수 있다. 예컨대, 제3 전압 레벨(LV3)은 제1 내지 제3 발광 소자 어레이들의 동작 전압들의 합의 전압 레벨일 수 있다.
제3 전압 레벨(LV3)은 제1 최고 레벨(MAX1)보다 크거나 동일할 수 있다.
또한 기준 전압(Vref)은 제1 그룹의 발광 소자 어레이들의 구동 전압들의 합보다 클 수 있다. 예컨대, 기준 전압(Vref)은 제1 그룹의 발광 소자 어레이들의 구동 전압들의 합과 제2 그룹의 어느 하나의 구동 전압의 합과 동일하거나 클 수 있다. 또한 예컨대, 기준 전압(Vref)은 제1 그룹의 발광 소자 어레이들의 구동 전압들의 합과 제2 그룹의 어느 2개의 구동 전압의 합보다 작을 수 있다.
제4 전압 레벨(LV4)은 직렬 연결되는 제1 내지 제4 발광 소자 어레이들(예컨대, Q1 내지 Q4)을 구동할 수 있는 전압일 수 있다. 예컨대, 제4 전압 레벨(LV4)은 제1 내지 제4 발광 소자 어레이들(예컨대, LED1 내지 LED4)의 동작 전압들의 합의 전압 레벨일 수 있다.
일반적인 AC direct 방식의 발광 소자 구동 장치는 입력 교류 전원이 220V일 경우 200[V] ~ 240[V]의 입력 전압 영역을 가질 수 있고, 입력 교류 전원이 110V일 경우 100[V] ~ 120[V]의 입력 전압 영역을 가질 수 있다. 이는 90[V] ~ 140[V], 180[V] ~ 264[V]의 입력 전압 영역을 갖는 SMPS 방식에 비하여 좁은 영역일 수 있다.
또한 220[V]의 구동 전압을 갖는 발광부를 구동하는 발광 소자 구동 장치에 110[V]의 AC 전원을 인가할 경우 발광부의 전류가 절반으로 낮아지는 문제점이 발생할 수 있다.
실시 예는 입력 교류 전원의 레벨이 변동하더라도(예컨대, 110[V] -> 220[V]), 발광부(101)에 흐르는 전류가 낮아지는 것을 방지하고, 발광부(101)를 동일한 밝기로 구동할 수 있다.
또한 실시 예는 교류 입력 전압 범위를 확대할 수 있고, 입력 교류 전압이 100[V], 120[V], 또는 230[V]인 지역에서 공용으로 사용할 수 있으며, 서로 다른 교류 입력 전압 영역들을 갖는 2가지 또는 3가지 제품들(예컨대, 발광 소자 어레이를 포함하는 발광 모듈들)을 하나의 교류 입력 전압 영역을 갖는 1가지 제품으로 대체할 수 있다.
도 5는 다른 실시 예에 따른 발광 소자 구동부(102B)를 포함하는 발광 모듈(100B)의 구성도를 나타낸다. 도 2와 동일한 도면 부호는 동일한 구성을 나타내며, 동일한 구성에 대해서는 설명을 간략하게 하거나 생략한다.
도 5를 참조하면, 발광 모듈(100B)은 발광부(101), 및 발광부(101)를 구동하는 발광 소자 구동 장치(102B)를 포함할 수 있다.
발광 소자 구동부(102B)는 교류 전원부(110), 정류부(120A), 및 제어부(130B)를 포함할 수 있다.
제어부(130B)는 입력 전압 감지부(210), 제어 회로(220), 전환 스위치부(230), 스위칭부(240), 및 보호부(250A)를 포함할 수 있다.
도 5에 도시된 보호부(250A)는 도 2에 도시된 보호부(250)의 제2 커패시터(C3)가 트랜지스터(Q5)로 대체될 수 있다. 트랜지스터(Q5)는 FET 트랜지스터일 수 있으나, 이에 한정되는 것은 아니다.
트랜지스터(Q5)는 제3 노드(N3)와 정류부(120A)의 타단(b) 사이에 연결되며, 제어 회로(220)에 의하여 제공되는 제3 제어 신호(S3)에 응답하여 스위칭된다.
예컨대, 트랜지스터(Q5)는 제3 노드(N3)와 정류부(120A)의 타단(b)에 접속하는 소스 및 드레인, 및 제3 제어 신호(S3)가 입력되는 게이트를 포함할 수 있다.
제3 제어 신호(S3)는 감지된 감지 전압(Vs)의 레벨에 기초하여 생성될 수 있다. 예컨대, 서지 전압이 인가될 때의 정류 신호(VR)의 레벨은 제2 최대 레벨(MAX2)보다 크기 때문에, 제어 회로(220)는 감지 전압(Vs)의 레벨에 기초하여 판단한 정류 신호(VR)의 레벨이 제2 최대 전압(MAX) 초과일 경우 트랜지스터(Q5)를 턴 온하는 제어 신호(S3)를 생성할 수 있다.
서지 전압이 인가될 때, 제어 회로(220)는 FET 트랜지스터(Q5)를 턴 온시킴으로써, 높은 전압과 높은 주파수를 갖는 서지 전압의 일부는 FET 트랜지스터(Q5)의 내압, 예컨대, 소스_드레인 전압의 최대치만큼 FET 트랜지스터에 분배될 수 있고, 이로 인하여 스위치(Q3)에 걸리는 전압을 낮출 수 있고, 스위치(Q3)의 과다 발열을 방지할 수 있다.
도 2에 도시된 보호 회로(250)는 서지 전압의 크기가 500[V] ~ 1[kV]일 때, 사용될 수 있고, 도 5에 도시된 보호 회로(250A)는 서지 전압의 크기가 1[kV] 이상일 때 사용될 수 있다.
상술한 바와 같이, 실시 예는 정류 신호(VR)의 레벨이 기준 전압(Vref) 이하일 때는 제1 및 제2 그룹의 발광 소자 어레이들을 병렬 연결하여 구동하고, 정류 신호(VR)의 레벨이 기준 전압(Vref) 초과일 때는 제1 및 제2 그룹의 발광 소자 어레이들을 직렬 연결하여 구동함으로써, 넓은 교류 입력 전원 범위(예컨대, 100[V] ~ 230[V])에서 발광부(101)를 구동할 수 있다.
이상에서 실시 예들에 설명된 특징, 구조, 효과 등은 본 발명의 적어도 하나의 실시 예에 포함되며, 반드시 하나의 실시 예에만 한정되는 것은 아니다. 나아가, 각 실시 예에서 예시된 특징, 구조, 효과 등은 실시 예들이 속하는 분야의 통상의 지식을 가지는 자에 의해 다른 실시 예들에 대해서도 조합 또는 변형되어 실시 가능하다. 따라서 이러한 조합과 변형에 관계된 내용들은 본 발명의 범위에 포함되는 것으로 해석되어야 할 것이다.
넓은 교류 입력 전원 범위에서 발광부를 구동할 수 있는 발광 소자 구동 장치 및 조명 장치에 사용된다

Claims (20)

  1. 직렬 연결되는 복수의 발광 소자 어레이들을 제어하는 발광 소자 구동 장치에 있어서,
    교류 신호를 정류하여 정류 신호를 출력하는 정류부; 및
    상기 정류 신호의 레벨을 감지하고, 감지된 정류 신호의 레벨과 기준 전압을 비교하고, 비교한 결과에 기초하여 상기 복수의 발광 소자 어레이들 중 제1 그룹과 상기 복수의 발광 소자 어레이들 중 제2 그룹을 직렬 또는 병렬하는 제어부를 포함하며,
    상기 제어부는,
    상기 감지된 정류 신호의 레벨의 크기에 기초하여, 상기 병렬 연결되는 제1 및 제2 그룹들의 발광 소자 어레이들을 순차 구동하거나, 또는 상기 직렬 연결되는 제1 및 제2 그룹들의 발광 소자 어레이들을 순차 구동하는 발광 소자 구동 장치.
  2. 제1항에 있어서, 상기 제어부는,
    상기 정류 신호의 레벨이 상기 기준 전압 이하일 때, 상기 제1 그룹에 속하는 적어도 하나의 발광 소자 어레이와 상기 제2 그룹에 속하는 적어도 하나의 발광 소자 어레이를 병렬로 연결하고,
    상기 정류 신호의 레벨이 상기 기준 전압 초과일 때, 상기 제1 그룹에 속하는 발광 소자 어레이들과 상기 제2 그룹에 속하는 발광 소자 어레이들을 직렬 연결하는 발광 소자 구동 장치.
  3. 제1항에 있어서,
    상기 제1 그룹은 첫 번째 발광 소자 어레이부터 제1 노드까지 직렬 연결되는 발광 소자 어레이들을 포함하며,
    상기 제2 그룹은 상기 제1 노드부터 마지막 번째 발광 소자 어레이까지 직렬 연결되는 발광 소자 어레이들을 포함하며,
    상기 제1 노드는 직렬 연결되는 발광 소자 어레이들 중 어느 인접하는 2개의 발광 소자 어레이들의 접점인 발광 소자 구동 장치.
  4. 제3항에 있어서, 상기 제어부는,
    상기 정류부의 일단과 상기 제1 노드 사이를 연결하며, 상기 감지된 정류 신호의 레벨과 상기 기준 전압을 비교한 결과에 기초하여 상기 정류부의 일단과 상기 제1 노드 사이의 전류 패스를 형성하는 전환 스위치부; 및
    복수의 스위치들을 포함하며, 상기 복수의 스위치들 각각은 상기 직렬 연결되는 복수의 발광 소자 어레이들 중 대응하는 어느 하나의 출력단과 연결되는 스위칭부를 포함하며,
    상기 복수의 스위치들은 상기 감지된 정류 신호의 레벨의 크기에 기초하여, 스위칭되는 발광 소자 구동 장치.
  5. 제3항에 있어서, 상기 제어부는,
    상기 정류 신호의 레벨을 감지하고, 감지된 결과에 따른 감지 전압을 제공하는 입력 전압 감지부;
    상기 감지 전압과 상기 기준 전압(Vref)을 비교하고, 비교한 결과에 따른 제1 제어 신호를 생성하고, 상기 감지 전압의 레벨에 기초하여 제2 제어 신호들을 생성하는 제어 회로;
    상기 정류부의 일단과 상기 제1 노드 사이를 연결하며, 상기 제1 제어 신호에 기초하여 스위칭하는 전환 스위치부; 및
    제2 제어 신호들에 기초하여 스위칭하는 복수의 스위치들을 포함하며, 상기 복수의 스위치들 각각은 상기 직렬 연결되는 복수의 발광 소자 어레이들 중 대응하는 어느 하나의 출력단과 상기 제어 회로 사이에 연결되는 스위칭부를 포함하는 발광 소자 구동 장치.
  6. 제5항에 있어서, 상기 전환 스위치부는,
    상기 정류부의 일단과 상기 제1 노드 사이를 연결하는 제1 전환 스위치; 및
    상기 제1 제어 신호에 기초하여 상기 제1 전환 스위치의 동작을 제어하는 게이트 제어 전압을 상기 제어 회로로부터 상기 제1 전환 스위치에 제공하는 제2 전환 스위치를 포함하는 발광 소자 구동 장치.
  7. 제6항에 있어서, 상기 전환 스위치부는,
    상기 제1 전환 스위치의 제1 드레인과 제1 게이트 사이에 연결되는 제1 저항; 및
    상기 제1 전환 스위치의 상기 제1 게이트와 상기 제2 전환 스위치 사이에 연결되는 제2 저항을 더 포함하는 발광 소자 구동 장치
  8. 제6항에 있어서, 상기 전환 스위치부는,
    상기 제1 전환 스위치의 제1 소스와 상기 제1 게이트 사이에 연결되는 제너 다이오드를 더 포함하는 발광 소자 구동 장치.
  9. 제6항에 있어서, 상기 전환 스위치부는,
    상기 제1 그룹의 발광 소자 어레이 중 마지막 번째 발광 소자 어레이의 음극 단자와 상기 제1 노드 사이에 연결되는 제1 다이오드를 더 포함하는 발광 소자 구동 장치.
  10. 제6항에 있어서,
    상기 제1 전환 스위치와 상기 제1 노드 사이에 연결되는 제2 다이오드를 더 포함하는 발광 소자 구동 장치.
  11. 제4항에 있어서, 상기 제어부는, 제2 노드와 상기 정류부의 타단 사이에 연결되는 제1 커패시터를 포함하는 보호부를 더 포함하며,
    상기 제2 노드는 상기 직렬 연결되는 발광 소자 어레이들 중 마지막 발광 소자 어레이와 상기 복수의 스위치들 중 상기 마지막 발광 소자 어레이와 대응하는 스위치가 접속하는 노드인 발광 소자 구동 장치.
  12. 제11항에 있어서, 상기 보호부는,
    제3 노드와 상기 정류부의 타단 사이에 연결되는 제2 커패시터를 더 포함하며,
    상기 제3 노드는 상기 마지막 발광 소자 어레이 직전의 발광 소자 어레이와 이와 대응하는 스위치가 접속하는 노드인 발광 소자 구동 장치.
  13. 제11항에 있어서, 상기 보호부는,
    제3 노드와 상기 정류부의 타단 사이에 연결되는 소스 및 드레인, 및 상기 제어 회로에 의하여 제어되는 게이트를 포함하는 트랜지스터를 더 포함하는 발광 소자 구동 장치.
  14. 제1항에 있어서,
    상기 제1 그룹의 발광 소자 어레이들의 개수와 상기 제2 그룹의 발광 소자 어레이들의 개수는 동일한 발광 소자 구동 장치.
  15. 직렬 연결되는 복수의 발광 소자 어레이들을 제어하는 발광 소자 구동 장치에 있어서,
    교류 신호를 정류하여 정류 신호를 출력하는 정류부;
    상기 정류 신호의 레벨을 감지하고, 감지된 결과에 따른 감지 전압을 제공하는 입력 전압 감지부;
    상기 감지 전압과 기준 전압을 비교한 결과에 따른 제1 제어 신호를 생성하고, 상기 감지 전압의 레벨에 기초하여 제2 제어 신호들을 생성하는 제어 회로;
    상기 정류부의 일단과 제1 노드 사이에 연결되고, 상기 제1 제어 신호에 기초하여 스위칭되는 전환 스위치부; 및
    상기 제2 제어 신호들에 기초하여 스위칭하는 복수의 스위치들을 포함하며,
    상기 복수의 스위치들 각각은 상기 직렬 연결되는 복수의 발광 소자 어레이들의 출력단들 중 대응하는 어느 하나와 연결되고,
    상기 제1 노드는 상기 직렬 연결되는 발광 소자 어레이들 중 어느 인접하는 2개의 발광 소자 어레이들의 접점인 발광 소자 구동 장치.
  16. 제15항에 있어서,
    상기 복수의 발광 소자 어레이들은 첫 번째 발광 소자 어레이부터 상기 제1 노드까지 직렬 연결되는 발광 소자 어레이들을 포함하는 제1 그룹, 및 상기 제1 노드에서 마지막 번째 발광 소자 어레이까지 직렬 연결되는 발광 소자 어레이들을 포함하는 제2 그룹을 포함하며,
    상기 전환 스위치부의 스위칭 및 상기 복수의 스위치들의 스위칭에 의하여 상기 제1 그룹에 포함되는 발광 소자 어레이들 중 적어도 하나와 상기 제2 그룹에 포함되는 발광 소자 어레이들 중 적어도 하나를 직렬 또는 병렬 연결되는 발광 소자 구동 장치.
  17. 제15항에 있어서, 상기 전환 스위치부는,
    상기 정류 신호의 레벨이 상기 기준 전압 이하일 때, 상기 정류부의 일단과 상기 제1 노드 사이에 전류 패스를 형성하도록 상기 정류부의 일단과 상기 제1 노드 사이를 전기적으로 연결하는 발광 소자 구동 장치.
  18. 제15항에 있어서, 상기 전환 스위치부는,
    상기 정류 신호의 레벨이 상기 기준 전압을 초과할 때, 상기 정류부의 일단과 상기 제1 노드 사이에 전류 패스를 차단하여 상기 정류부의 일단과 상기 제1 노드 사이를 전기적으로 단선시키는 발광 소자 구동 장치.
  19. 제15항에 있어서,
    상기 기준 전압은 상기 제1 그룹의 발광 소자 어레이들의 구동 전압들의 합과 상기 제2 그룹의 어느 하나의 구동 전압의 합과 동일하거나 큰 발광 소자 구동 장치.
  20. 직렬 연결되는 복수의 발광 소자 어레이들을 포함하는 발광부; 및
    제1항 내지 제19항 중 어느 한 항의 발광 소자 구동 장치를 포함하는 발광 모듈.
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