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KR20160076055A - 발광 소자 구동 장치 - Google Patents

발광 소자 구동 장치 Download PDF

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KR20160076055A
KR20160076055A KR1020140185732A KR20140185732A KR20160076055A KR 20160076055 A KR20160076055 A KR 20160076055A KR 1020140185732 A KR1020140185732 A KR 1020140185732A KR 20140185732 A KR20140185732 A KR 20140185732A KR 20160076055 A KR20160076055 A KR 20160076055A
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KR
South Korea
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sensing
voltage
signal
light emitting
unit
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KR1020140185732A
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KR102256631B1 (ko
Inventor
윤재훈
김도엽
김민학
정승범
Original Assignee
엘지이노텍 주식회사
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Filing date
Publication date
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Priority to PCT/KR2015/011819 priority patent/WO2016104940A1/ko
Priority to US15/535,537 priority patent/US10334681B2/en
Priority to EP15873468.1A priority patent/EP3240369B1/en
Priority to CN201580070312.2A priority patent/CN107113947A/zh
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Abstract

실시 예는 발광부를 구동하는 직류 신호를 제공하는 전압 발생부, 센싱 저항, 및 상기 발광부와 상기 센싱 저항 사이에 연결되고, 상기 센싱 저항 및 상기 발광부에 흐르는 전류를 제어하는 디밍부를 포함하며, 상기 디밍부는 상기 발광부와 상기 스위치가 접속하는 제1 노드의 전압을 감지한 결과에 따른 제1 센싱 전압, 및 상기 발광부와 상기 센싱 저항이 접속하는 제2 노드의 전압을 감지한 결과에 따른 제2 센싱 전압에 기초하여, 상기 직류 신호의 레벨을 조정한다.

Description

발광 소자 구동 장치{AN APPARATUS FOR DRIVING A LIGHT EMITTING DEVICE}
실시 예는 발광 소자 구동 장치에 관한 것이다.
최근 들어, 적은 소비 전력으로 구동하면서도 백열등과 같은 조명 장치에 필적할 정도의 휘도를 가진 LED 조명에 대한 관심이 높아지고 있다. 특히 LED 조명에 일정한 전류가 흐르도록 전류를 제어하여 LED 조명을 구동시키기 위한 조명 구동 장치에 대한 연구, 개발이 활발하게 진행되고 있다.
이러한, 조명 구동 장치는 다양한 조명 연출 기능을 보유하고 있는데, 특히 직병렬 접속으로 배열 설치된 LED 소자들의 디밍을 변경함으로써, 다양한 조명 연출이 가능하다.
일반적으로 조명 구동 장치는 교류 전원에서 출력되는 전파를 정류하는 정류 회로와, 정류 회로로부터 출력되는 전압의 크기를 변환하여 출력하는 변압 회로와, 변압 회로의 출력 전압을 조절하여 교류 전원에서 출력되는 전원의 역률을 보상하는 역률 보상 회로와, 변압 회로로부터 출력되는 전압을 평활화하여 안정적인 DC 전압을 출력하고 그 출력 전압을 LED 모듈로 공급하는 평활 회로와, LED 모듈에 일정한 구동 전류가 흐르도록 LED 전류를 제어하는 정전류 구동 회로와, PWM(Pulse Width Modualtion) 방식에 의해 정전류 구동 회로를 제어하여 LED 모듈의 전류 흐름을 조절하여 디밍을 제어하는 디밍 제어 회로를 포함할 수 있다.
실시 예는 전력 효율을 향상시킬 수 있고, 깜빡임을 방지할 수 있는 발광 소자 구동 장치를 제공한다.
실시 예에 따른 발광 소자 구동 장치는 발광부를 구동하는 직류 신호를 제공하는 전압 발생부: 센싱 저항; 및 상기 발광부와 상기 센싱 저항 사이에 연결되고, 상기 센싱 저항 및 상기 발광부에 흐르는 전류를 제어하는 디밍부를 포함하며, 상기 디밍부는 상기 발광부와 상기 스위치가 접속하는 제1 노드의 전압을 감지한 결과에 따른 제1 센싱 전압, 및 상기 발광부와 상기 센싱 저항이 접속하는 제2 노드의 전압을 감지한 결과에 따른 제2 센싱 전압에 기초하여, 상기 직류 신호의 레벨을 조정한다.
상기 디밍부는 상기 제1 센싱 전압과 상기 제2 센싱 전압의 차이가 제1 기준 전압 이하가 되도록 상기 직류 신호의 레벨을 조정할 수 있다.
상기 디밍부는 상기 제1 센싱 전압과 상기 제2 센싱 전압의 차이가 제2 기준 전압을 초과하면, 상기 발광부와 상기 센싱 저항 사이의 전류 흐름을 차단할 수 있다.
상기 디밍부는 상기 발광부와 상기 센싱 저항 사이에 연결되는 스위치; 정전류 제어 신호가 입력되는 제1 입력 단자, 상기 제2 노드와 연결되는 제2 입력 단자, 및 출력 단자를 포함하는 증폭기; 상기 제1 센싱 전압, 및 상기 제2 센싱 전압을 출력하는 전압 센싱부; 및 상기 제1 및 제2 센싱 전압들에 기초하여, 디밍(dimming) 신호를 생성하는 제어부를 포함하며, 상기 스위치는 상기 증폭기의 출력에 응답하여 스위칭되고, 상기 전압 발생부는 상기 디밍 신호에 기초하여 상기 직류 신호의 레벨을 조정할 수 있다.
상기 정전류 제어 신호는 아날로그 신호일 수 있다.
상기 디밍부는 펄스 폭 변조 신호를 평활하고, 평활한 결과에 따른 신호를 상기 정전류 제어 신호로 제공할 수 있다.
상기 제어부는 상기 제1 센싱 전압과 상기 제2 센싱 전압의 차이가 제1 기준 전압 이하가 되도록 상기 직류 신호의 레벨을 조정할 수 있다.
상기 스위치는 트랜지스터로 구현되며, 상기 제1 기준 전압은 상기 스위치의 드레인-소스 온 상태 전압일 수 있다.
상기 제어부는 상기 제1 센싱 전압과 상기 제2 센싱 전압의 차이가 상기 제1 기준 전압을 초과하고 제2 기준 전압 이하일 때, 상기 직류 신호의 레벨을 감소시킬 수 있다.
상기 제어부는 상기 제1 센싱 전압과 상기 제2 센싱 전압의 차이가 상기 제2 기준 전압을 초과할 때, 상기 정전류 제어 신호의 레벨을 제로(zero)로 변경할 수 있다.
상기 발광 소자 구동 장치는 교류 신호를 정류하고, 정류된 결과에 따른 정류 신호를 제공하는 정류기; 및 상기 정류 신호의 역률을 보정하고, 역률이 보정된 정류 신호를 상기 전압 발생부로 출력하는 역률 보정부를 더 포함할 수 있다.
상기 제어부는 상기 제2 센싱 전압에 기초하여 상기 센싱 저항에 흐르는 센싱 전류를 산출하고, 산출된 상기 센싱 전류에 기초하여 상기 역률 보정부를 턴 온 또는 턴 오프할 수 있다.
상기 제어부는 상기 센싱 전류가 기준 전류 값보다 작을 때, 상기 역률 보정부를 턴 오프시킬 수 있다.
다른 실시 예에 따른 발광 소자 구동 장치는 디밍 신호(dimming signal)에 기초하여 발광부를 구동하는 직류 신호를 제공하는 전압 발생부: 정전류 제어 신호가 입력되는 제1 입력 단자, 제2 입력 단자, 및 출력 단자를 포함하는 증폭기; 일단이 상기 증폭기의 상기 제2 입력 단자에 접속되는 센싱 저항; 상기 발광부와 상기 센싱 저항의 일단 사이에 연결되고, 상기 증폭기의 출력에 응답하여 스위칭하는 스위치; 상기 발광부와 상기 스위치가 접속하는 제1 노드의 전압을 감지한 결과에 따른 제1 센싱 전압, 및 상기 발광부와 상기 센싱 저항의 일단이 접속하는 제2 노드의 전압을 감지한 결과에 따른 제2 센싱 전압을 출력하는 전압 센싱부; 및 상기 제1 센싱 전압과 상기 제2 센싱 전압의 차이에 기초하여 상기 직류 신호의 레벨을 조정하는 상기 디밍 신호를 상기 전압 발생부로 제공하는 제어부를 포함한다.
상기 발광 소자 구동 장치는 펄스 폭 변조 신호를 평활하고, 평활한 결과에 따른 신호를 상기 정전류 제어 신호로 제공하는 평활 회로를 더 포함할 수 있다.
상기 제어부는 상기 펄스 폭 변조 신호를 제공할 수 있다.
상기 발광 소자 구동 장치는 교류 신호를 정류하고, 정류된 결과에 따른 정류 신호를 제공하는 정류기; 및 상기 정류 신호의 역률을 보정하고, 역률이 보정된 정류 신호를 상기 전압 발생부로 출력하는 역률 보정부를 더 포함할 수 있다.
상기 전압 발생부는 상기 디밍 신호에 기초하여 상기 역률이 보정된 정류 신호의 레벨을 변환하고, 레벨 변환된 결과에 따른 상기 직류 신호를 생성할 수 있다.
상기 제어부는 상기 제2 센싱 전압에 기초하여 상기 센싱 저항에 흐르는 센싱 전류를 산출하고, 산출된 상기 센싱 전류에 기초하여 상기 역률 보정부를 턴 온 또는 턴 오프하는 제어 신호를 출력할 수 있다.
실시 예에 따른 발광 소자 구동 장치는 복수의 발광부들을 구동하는 직류 신호를 제공하는 전압 발생부: 복수의 센싱 저항들; 상기 복수의 발광부들에 흐르는 전류를 제어하는 복수의 디밍부들; 및 상기 복수의 디밍부들 각각에 정전류 제어 신호를 제공하고, 상기 직류 신호의 레벨의 조정하는 제어부를 포함하며, 상기 복수의 디밍부들 각각은 상기 정전류 제어 신호가 입력되는 제1 입력 단자, 상기 복수의 센싱 저항들 중 대응하는 어느 하나에 접속되는 제2 입력 단자, 및 출력 단자를 포함하는 증폭기; 상기 복수의 발광부들 중 대응하는 어느 하나와 상기 복수의 센싱 저항들 중 대응하는 어느 하나의 일단 사이에 연결되고, 상기 증폭기의 출력에 응답하여 스위칭하는 스위치; 상기 복수의 발광부들 중 대응하는 어느 하나와 상기 스위치가 접속하는 제1 노드의 전압을 감지한 결과에 따른 제1 센싱 전압들, 및 상기 복수의 발광부들 중 대응하는 어느 하나와 상기 복수의 센싱 저항들 중 대응하는 어느 하나의 일단이 접속하는 제2 노드의 전압을 감지한 결과에 따른 제2 센싱 전압들을 출력하는 전압 센싱부를 포함하며, 상기 제어부는 상기 제1 센싱 전압과 상기 제2 센싱 전압의 차이들에 기초하여 상기 직류 신호의 레벨을 조정한다.
실시 예는 전력 효율을 향상시킬 수 있고, 깜빡임을 방지할 수 있다.
도 1은 실시 예에 따른 조명 장치의 구성도를 나타낸다.
도 2a는 도 1에 도시된 제1 센싱부의 일 실시 예를 나타낸다.
도 2b는 도 1에 도시된 제1 센싱부의 다른 실시 예를 나타낸다.
도 3은 다른 실시 예에 따른 조명 장치의 구성도를 나타낸다.
도 4는 다른 실시 예에 따른 조명 장치의 구성도를 나타낸다.
도 5는 도 1 및 도 3에 도시된 전압 발생부로부터 발광부에 제공되는 직류 전압의 레벨을 제어하는 제어부의 동작을 나타내는 플로차트이다.
도 6은 도 4의 역률 보정부를 제어하기 위한 제어부의 동작을 나타내는 플로차트이다.
도 7a는 PWM 신호의 듀티비에 의한 정전류 제어시의 발광부의 발광을 나타낸다.
도 7b는 실시 예에 따른 발광부의 발광을 나타낸다.
도 8은 또 다른 실시 예에 따른 조명 장치의 구성도를 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.
도면에서 크기는 설명의 편의 및 명확성을 위하여 과장되거나 생략되거나 또는 개략적으로 도시되었다. 또한 각 구성요소의 크기는 실제크기를 전적으로 반영하는 것은 아니다. 또한 동일한 참조번호는 도면의 설명을 통하여 동일한 요소를 나타낸다.
도 1은 실시 예에 따른 조명 장치(100)의 구성도를 나타낸다.
도 1을 참조하면, 조명 장치(100)는 발광부(101), 및 발광부(101)를 구동하는 발광 소자 구동 장치(102)를 포함한다.
발광부(101)는 직렬 연결된 복수의 발광 소자 어레이들(D1 내지 Dn, n>1인 자연수)을 포함한다.
복수의 발광 소자 어레이들(D1 내지 Dn, n>1인 자연수) 각각은 1개 이상의 발광 소자, 예컨대, 발광 다이오드(light emitting diode)를 포함할 수 있다.
발광 소자 어레이에 포함되는 발광 소자의 수가 복수 개일 경우, 복수의 발광 다이오드들은 서로 직렬 연결되거나, 병렬 연결되거나, 또는 직렬 및 병렬 연결될 수 있다.
발광 소자 구동 장치(102)는 교류 전원부(110), EMI 필터(115), 정류기(120), 역률 개선부(125), 전압 발생부(130), 디밍부(dimming unit, 140), 및 센싱 저항(Rsen)을 포함한다.
교류 전원부(110)는 교류 신호(AC)를 제공한다.
이때 교류 신호(AC)는 교류 전압, 또는/및 교류 전류일 수 있다.
EMI(ElectroMagnetic Interference) 필터(115)는 외부의 전자기 잡음을 차단하기 위한 것으로, 교류 전원부(110)로부터 제공되는 교류 신호(AC)에 포함되는 잡음, 예컨대, 전도성 노이즈를 제거한다. EMI 필터(115)는 커패시터, 트랜스포머, 및 인덕터 중에서 적어도 하나를 포함하도록 구현될 수 있다.
정류기(120)는 EMI 필터(115)에 의하여 전자기 잡음이 제거된 교류 신호(AC)를 정류하고, 정류된 결과에 따른 정류 신호(ripple current, VR)를 제공한다.
예컨대, 정류기(120)는 교류 신호(AC)를 전파 정류하고, 전파 정류된 결과에 따른 정류 신호(VR)를 출력할 수 있다. 즉 정류 신호(VR)는 교류 신호(AC)가 전파 정류된 신호일 수 있다.
정류기(120)는 브릿지 연결되는 4개의 다이오드들을 포함하는 전파 다이오드 브릿지 회로로 구현될 수 있으나, 이에 한정되는 것은 아니다.
역률 보정부(power factor correction unit, 125)는 정류 신호의 전압 및 전류의 위상 차이를 조정하여 정류 신호(VR)의 역률을 보정하고, 역률이 보정된 정류 신호(VR1)를 출력한다.
전압 발생부(130)는 디밍부(140)로부터 제공되는 디밍 신호(dimming signal, DS)에 기초하여, 역률 개선부(125)에 의하여 역률이 보정된 정류 신호(VR1)의 레벨을 변환하고, 레벨 변환된 직류 신호(VR2)를 출력한다. 예컨대, 직류 신호(VR2)는 직류 전압일 수 있다.
이때 전압 발생부(130)로부터 출력되는 직류 신호(VR2)의 레벨은 디밍부(140)로부터 제공되는 디밍 신호(DS)에 기초하여 설정될 수 있다.
전압 발생부(130)로부터 출력되는 직류 신호(VR2)는 발광부(101)에 제공된다. 예컨대, 전압 발생부(130)로부터 출력되는 직류 신호(VR2)는 발광부(101)의 입력단(105)에 제공될 수 있다. 여기서 발광부(101)의 입력단(105)은 직렬 연결되는 발광 소자 어레이들(D1 내지 Dn) 중 제1번째 발광 소자 어레이(D1)의 양극 단자일 수 있다.
전압 발생부(130)는 정류 신호(VR1)의 DC 레벨을 변환할 수 있는 컨버터로 구현될 수 있다. 예컨대, 전압 발생부(130)는 DC-DC 컨버터, 공진형 LLC 하프 브리지 컨버터(Half Bridge Converter), 플라이백 컨버터(Fly back Converter), 또는 벅 컨버터(Buck converter) 중 적어도 하나를 포함하도록 구현될 수 있다.
디밍부(140)는 발광부(101)와 센싱 저항(Rsen) 사이를 연결하고, 발광부(101)에 흐르는 전류를 제어하여 발광부(101)의 밝기를 조절한다.
또한 디밍부(140)는 발광부(101)의 출력단(106)과 센싱 저항(Rsen)의 일단(107) 사이의 전압(VN)이 기설정된 기준 전압으로 유지되도록 전압 발생부(130)로부터 제공되는 직류 신호(VR2)의 레벨을 변환시킨다.
여기서 발광부(101)의 출력단(106)은 직렬 연결되는 발광 소자 어레이들(D1 내지 Dn) 중 마지막 번째 발광 소자 어레이(Dn)의 음극 단자일 수 있다. 여기서 기설정된 기준 전압은 도 5에서 설명한다.
디밍부(140)는 발광부(101)와 스위치(142)가 접속하는 제1 노드(N1)의 전압을 감지한 결과에 따른 제1 센싱 전압(Vsen1), 및 발광부(101)와 센싱 저항(Rsen)이 접속하는 제2 노드(N2)의 전압을 감지한 결과에 따른 제2 센싱 전압(Vsen2)에 기초하여, 직류 신호(VR2)의 레벨을 조정할 수 있다.
디밍부(140)는 제1 센싱 전압(Vsen1)과 제2 센싱 전압(Vsen2)의 차이(Vsen1-Vsen2)가 제1 기준 전압 이하가 되도록 직류 신호(VR2)의 레벨을 조정할 수 있다.
또한 디밍부(140)는 제1 센싱 전압(Vsen1)과 제2 센싱 전압(Vsen2)의 차이(Vsen1-Vsen2)가 제2 기준 전압을 초과하면, 발광부(101)와 센싱 저항(Rsen) 사이의 전류 흐름을 차단할 수 있다.
디밍부(140)는 스위치(142), 전압 센싱부(144), 증폭기(146), 및 제어부(148)를 포함할 수 있다.
스위치(142)는 발광부(101)의 출력단(106)과 센싱 저항(Rsen)의 일단(107) 사이에 연결되고, 제어부(148)로부터 제공되는 정전류 제어 신호(Vset)에 기초하여 스위칭된다.
예컨대, 스위치(142)는 트랜지스터, 예컨대, FET 트랜지스터 또는 BJT 트랜지스터로 구현될 수 있다.
예컨대, 스위치(142)는 발광부(101)의 출력단(106)에 접속되는 드레인(drain), 센싱 저항(Rsen)의 일단(107)에 접속되는 소스(source), 및 증폭기(146)의 출력이 입력되는 게이트(gate)를 포함하는 NMOS 트랜지스터로 구현될 수 있으나, 이에 한정되는 것은 아니다.
스위치(142)는 증폭기(146)의 출력(CS)에 응답하여 발광부(101)의 출력단(106)과 센싱 저항(Rsen)의 일단(107)을 전기적으로 연결하는 다양한 형태로 구현될 수 있다.
상술한 발광부(101)의 출력단(106)과 센싱 저항(Rsen)의 일단(107) 사이의 전압(VN)은 트랜지스터로 구현되는 스위치(142)의 소스와 드레인 간의 전압일 수 있다.
전압 센싱부(144)는 발광부(101)의 출력단(106)과 스위치(142)가 접속하는 제1 노드(N1)의 전압, 및 센싱 저항(Rsen)의 일단(107)과 스위치(142)가 접속하는 제2 노드(N2)의 전압을 센싱할 수 있다.
예컨대, 전압 센싱부(144)는 제1 노드(N1)의 전압을 감지하고, 감지된 따른 제1 센싱 전압(Vsen1)을 제어부(148)에 제공할 수 있다.
또한 전압 센싱부(144)는 제2 노드(N2)의 전압을 감지하고, 감지된 결과에 따른 제2 센싱 전압(Vsen2)을 제어부(148)에 제공할 수 있다.
전압 센싱부(144)는 제1 노드(N1)의 전압을 감지하고, 제1 센싱 전압(Vsen1)을 제공하는 제1 센싱부(144-1), 및 제2 노드(N2)의 전압을 감지하고, 제2 센싱 전압(Vsen2)을 제공하는 제2 센싱부(144-2)를 포함할 수 있다.
도 2a는 도 1에 도시된 제1 센싱부(144-1)의 일 실시 예(144a)를 나타낸다.
도 2a를 참조하면, 제1 센싱부(144a)는 제1 노드(N1)와 그라운드 전원(GND) 사이에 직렬 연결되는 복수의 저항들(예컨대, R1, R2)을 포함할 수 있으며, 복수의 저항들(예컨대, R1,R2) 중 적어도 하나(예컨대, R2)에 걸리는 전압을 제1 센싱 전압(Vsen1)으로 제어부(148)에 제공할 수 있다.
도 2b는 도 1에 도시된 제1 센싱부(144-1)의 다른 실시 예(144b)를 나타낸다.
도 2b를 참조하면, 제1 센싱부(144b)는 제1 노드(N1)와 그라운드 전원(GND) 사이에 직렬 연결되는 복수의 저항들(예컨대, R1, R2), 및 복수의 저항들(예컨대, R1,R2) 중 적어도 하나(예컨대, R2)와 병렬 연결되는 제너 다이오드(201)를 포함할 수 있으며, 제너 다이오드(201) 양단에 걸리는 전압을 제1 센싱 전압(Vsen1)으로 제어부(148)에 제공할 수 있다.
예컨대, 제1 센싱부(144b)는 제1 노드(N1)와 그라운드 전원(GND) 사이에 직렬 연결되는 제1 및 제2 저항들(R1, R2), 및 제1 및 제2 저항들(R1,R2)의 접속 노드와 그라운드 전원(GND) 사이에 연결되는 제너 다이오드(201)를 포함할 수 있으며, 제너 다이오드(201) 양단에 걸리는 전압을 제1 센싱 전압(Vsen1)으로 제어부(148)에 제공할 수 있다.
제2 센싱부(144-2)는 제2 노드(N2)에 걸리는 전압을 제2 센싱 전압(Vsen2)으로 제어부(148)에 제공할 수 있다.
예컨대, 제2 센싱부(144-2)는 센싱 저항(Rsen)에 걸리는 전압을 센싱할 수 있으며, 센싱 저항(Rsen)에 걸리는 전압을 제어부(148)에 제공할 수 있다.
다른 실시 예에서는 도 2a 및 도 2b에 도시된 실시 예들이 제2 센싱부(144-2)에 적용될 수도 있다. 다만 제2 센싱부(144-2)에 포함되는 저항들의 값은 제1 센싱부(144-1)와 다를 수 있다.
증폭기(146)는 제어부(148)로부터 제공되는 정전류 제어 신호(Vset)와 제2 노드(N2)의 전압을 증폭하고, 증폭한 결과에 따른 증폭 신호(CS)를 출력한다. 예컨대, 도 1의 제어부(148)로부터 제공되는 정전류 제어 신호(Vset)는 PWM 신호와 같은 펄스 신호가 아닌 직류 전압과 같은 아날로그 신호일 수 있다.
증폭기(146)는 정전류 제어 신호(Vset)가 입력되는 제1 입력 단자(146a), 제2 노드(N2)와 연결되는 제2 입력 단자(146b), 및 증폭 신호(CS)를 출력하는 출력 단자(146c)를 포함할 수 있다. 증폭기(146)는 연산 증폭기(Operational Amplifier)로 구현될 수 있으나, 이에 한정되는 것은 아니다. 예컨대, 제1 입력 단자(146a)는 연산 증폭기의 양극 입력 단자(+)일 수 있고, 제2 입력 단자(146b)는 연산 증폭기의 음극 입력 단자(-)일 수 있다.
제어부(148)에 의하여 제공되는 정전류 제어 신호(Vset)에 의하여 센싱 저항(Rsen)을 흐르는 전류를 결정할 수 있고, 이로 인하여 실시 예는 발광부(101)에 흐르는 전류를 제어할 수 있다. 연산 증폭기의 특성에 따르면, 제2 노드(N2)의 전압은 제1 입력 단자(146a)로 입력되는 정전류 제어 신호(Vset)가 되기 때문에, 센싱 저항(Rsen)에 흐르는 센싱 전류(Isen)는 정전류 제어 신호(Vset)를 센싱 저항(Rsen)으로 나눈 값이 될 수 있다.
정전류 제어 신호(Vset)는 펄스 신호가 아닌 아날로그 신호이기 때문에 발광부(101)에서 정전류 제어 신호(Vset)의 레벨 값을 변경하지 않는 이상 발광부(101)에 흐르는 전류는 선형적일 수 있고, 이로 인하여 발광부(101)에서는 깜빡임(flicker)이 감소 또는 제거될 수 있다.
제어부(148)는 전압 센싱부(144)로부터 제공되는 제1 센싱 전압(Vsen1) 및 제2 센싱 전압(Vsen2)에 기초하여, 전압 발생부(130)로부터 출력되는 직류 신호(VR2)의 레벨이 변환되도록 전압 발생부(130)를 제어할 수 있다.
예컨대, 제어부(148)는 제1 센싱 전압(Vsen1) 및 제2 센싱 전압(Vsen2)에 기초하여 전압 발생부(130)를 제어하는 디밍 신호(DS)를 생성할 수 있고, 전압 발생부(130)는 디밍 신호(DS)에 기초하여 정류 신호(VR1)의 레벨을 변환하고, 레벨이 변환된 직류 신호(VR2)를 출력할 수 있다. 즉 디밍 신호(DS)에 기초하여 전압 발생부(130)로부터 발광부(101)로 제공되는 직류 신호(VR2)의 레벨이 결정될 수 있다.
제어부(148)는 제1 센싱 전압(Vsen1) 및 제2 센싱 전압(Vsen2)의 차이(Vsen1 - Vsen2)가 기설정된 기준 전압 이하가 되도록 전압 발생부(130)의 직류 신호(VR2)의 레벨을 조정할 수 있다.
예컨대, 제어부(148)는 제1 센싱 전압(Vsen1) 및 제2 센싱 전압(Vsen2)의 차이(Vsen1 - Vsen2)가 기설정된 제1 기준 전압과 동일하게 되도록 전압 발생부(130)의 직류 신호(VR2)의 레벨을 조정할 수 있다.
기설정된 제1 기준 전압은 트랜지스터로 구현되는 스위치(142)의 드레인-소스 온 상태 전압일 수 있으나, 이에 한정되는 것은 아니다. 예컨대, 기설정된 기준 전압은 0.4[V]일 수 있으나, 이에 한정되는 것은 아니다.
직렬 연결되는 발광 소자 어레이들을 구동하기 위하여 발광 소자 어레이들 각각의 정격 동작 전압들을 모두 합한 제1 전압이 발광 소자 어레이들의 양단에 제공된다.
발광 소자 어레이들의 졍션 온도(junction temperature)가 올라가면, 발광 소자 어레이들의 동작 전압이 감소할 수 있다. 이러한 발광 소자 어레이들의 동작 전압의 감소에 의하여 제1 전압과 실제로 발광 소자 어레이들 양단에 걸리는 동작 전압 간에는 전압 차이가 발생하게 되고, 이러한 전압 차이는 발광 구동 장치의 다른 소자에서 열로 소비될 수 있고, 이로 인하여 조명 장치의 전력 효율이 감소할 수 있다.
디밍부(140)가 제1 센싱 전압(Vsen1)과 제2 센싱 전압(Vsen2)의 차이를 센싱하고, 센싱한 결과에 따라 제1 및 제2 센싱 전압들 간의 차이(Vsen1-Vsen2)가 기설정된 전압이 되도록 유지되도록 발광부(101)에 제공되는 직류 신호(VR2)의 레벨을 조정하기 때문에, 발광부(101)의 동작 전압이 변동되더라도 스위치(142)에 의하여 소모되는 전력은 일정하게 유지될 수 있고, 조명 장치(100)의 전력 효율이 저하되는 것을 방지할 수 있다.
만약 상술한 바와 같은 디밍부(140)의 제어가 없다면, 발광부(101)의 동작 전압 감소로 인하여 전압 발생부(130)로부터 제공되는 전압과 실제로 발광부(101)에 걸리는 전압 간의 차이는 스위치(142)에서 열로 소비될 수 있고, 조명 장치(100)의 전력 효율은 저하될 수 있다.
제어부(148)는 제1 센싱 전압(Vsen1)과 제2 센싱 전압(Vsen2)의 차이(Vsen1-Vsen2)가 제2 기준 전압을 초과할 때, 전압 발생부(130)가 발광부(105)로 직류 신호(VR2)의 제공하지 않도록 하여, 발광부(105)를 턴 오프시킬 수 있다.
또는 제어부(148)는 제1 센싱 전압(Vsen1)과 제2 센싱 전압(Vsen2)의 차이(Vsen1-Vsen2)가 제2 기준 전압을 초과할 때, 정전류 제어 신호(Vset)의 레벨을 제로(zero)로 설정 또는 변경할 수 있다.
제1 센싱 전압(Vsen1)과 제2 센싱 전압(Vsen2)의 차이(Vsen1-Vsen2)가 제2 기준 전압을 초과하면, 발광부(101)에 단락(short)가 발생한 것으로 판단하여, 발광부(101)를 보호하기 위하여 발광부(101)에 전류가 흐르지 않도록 해야 한다. 이를 위하여 제어부(148)는 직류 신호(VR2)의 제공을 차단하거나 또는 정전류 제어 신호(Vset)의 레벨을 0으로 변경할 수 있다.
도 3은 다른 실시 예에 따른 조명 장치(100)의 구성도를 나타낸다. 도 1과 동일한 도면 부호는 동일한 구성을 나타내며, 동일한 구성에 대해서는 설명을 간략하게 하거나 생략한다.
도 3을 참조하면, 조명 장치(200)는 발광부(101), 및 발광부(101)를 구동하는 발광 소자 구동 장치(102a)를 포함한다.
발광 소자 구동 장치(102a)는 교류 전원부(110), EMI 필터(115), 정류기(120), 역률 개선부(125), 전압 발생부(130), 디밍부(140a), 및 센싱 저항(Rsen)을 포함한다.
디밍부(140a)는 스위치(142), 전압 센싱부(144), 증폭기(146), 및 평활 회로(310), 및 제어부(148)를 포함할 수 있다.
도 3에 도시된 디밍부(140a)는 도 1에 도시된 디밍부(140)에 평활 회로(310)를 더 구비할 수 있다.
평활 회로(310)는 제어부(148)로부터 제공되는 신호(Pw)를 평활하고, 평활된 결과에 따른 정전류 제어 신호(Vset1)를 출력한다.
제어부(148)로부터 제공되는 신호(Pw)는 펄스 폭 변조(Pulse Width Modulation, PWM) 신호일 수 있는데, 이러한 PWM 신호의 듀티비(duty ratio)에 기초하여 발광부(101)에 대한 정전류 제어를 할 경우 발광부(101)에 흐르는 전류에 리플(ripple) 성분이 있게 되고 이로 인하여 발광부(101)에 깜빡임(flicker)이 생길 수 있다.
평활 회로(310)는 이러한 깜빡임을 제거하기 위하여 제어부(148)로부터 제공되는 PWM 신호를 평활하고, 평활된 결과에 따라 맥류 성분이 제거된 직류 신호 형태의 아날로그 신호인 정전류 제어 신호(Vset1)를 생성한다.
평활 회로(310)에 의하여 생성된 정전류 제어 신호(Vset1)에 의하여 발광부(101)에 흐르는 전류는 리플 성분이 감소할 수 있다. 실시 예는 PWM 신호의 듀티비가 아닌 아날로그 신호인 정전류 제어 신호(Vset1)의 레벨 값에 의하여 발광부(101)에 대한 정전류 제어를 할 수 있으며, 이로 인하여 발광부(101)의 깜빡임 발생을 감소 또는 제거할 수 있다.
예컨대, 평활 회로(310)는 제어부(148)와 증폭기(146)의 제1 입력 단자(146a) 사이에 연결되는 저항(R3), 및 증폭기(146)의 제1 입력 단자(146a)와 그라운드 전원(GND) 사이에 연결되는 커패시터(C1)를 포함하는 RC 평활 회로로 구현될 수 있으나, 이에 한정되는 것은 아니며, 저항, 커패시터, 또는 인덕터를 포함하여 다양한 형태로 구현될 수 있다.
도 7a는 PWM 신호의 듀티비에 의한 디밍 제어시의 발광부의 발광을 나타내고, 도 7b는 실시 예에 따른 발광부(101)의 발광을 나타낸다.
도 7a에 도시된 발광부의 발광에는 깜빡임이 발생하는 것을 알 수 있다. 반면에 도 7b에 도시된 발광부의 발광에는 깜빡임이 거의 존재하지 않는 것을 알 수 있다.
저조도시 깜빡임이 없어 발광부(101)에 흐를 수 있는 최대 전류 값의 1%까지 디밍 레인지(range)를 조절할 수 있으며, 이로 인하여 에너지 절감 효과를 얻을 수 있다.
정전류 제어 신호(Vset1)의 직류 레벨을 조절하여 발광부(101)에 흐르는 전류를 제어하기 때문에, 실시 예는 정확한 전류 제어가 가능할 수 있다.
도 5는 도 3에 도시된 전압 발생부(130)로부터 발광부(101)에 제공되는 직류 전압(VR2)의 레벨을 제어하는 제어부(148)의 동작을 나타내는 플로차트(flow chart)이다.
도 5를 참조하면, 제어부(148)는 통신 인터페이스(Communication Interface)를 통하여 외부로부터 수신되는 신호(S1)에 의하여 증폭기(146)의 제1 입력 단자(146a)로 공급되는 정전류 제어 신호(Vset1)를 설정한다(S510). 예컨대, 도 1의 Vset에 대해서는 아날로그 신호의 레벨 값이 설정 대상일 수 있고, 도 3의 Vset1에 대해서는 PWM 신호의 듀티비가 설정 대상일 수 있다. 외부 사용자의 선택에 의하여 발광부(101)의 밝기를 결정하는 정전류 제어 신호(Vset, 또는 Vset1)를 설정할 수 있다.
예컨대, 도 3을 참조하면, 제어부(148)는 외부로부터 수신되는 신호(S1)에 대응하는 펄스폭 변조 신호(Pw)를 출력할 수 있으며, 제어부(148)로부터 제공되는 신호(Pw)는 평활 회로(310)에 의하여 아날로그 신호인 정전류 제어 신호(Vset1)로 변환될 수 있다. 정전류 제어 신호(Vset1)의 레벨 값은 제어부(148)로부터 제공되는 신호(Pw)의 듀티비에 의하여 결정될 수 있다. 예컨대, 정전류 제어 신호(Vset1)의 레벨 값은 제어부(148)로부터 제공되는 신호(Pw)의 듀티비에 비례할 수 있다.
다음으로 제어부(148)는 전압 센싱부(144)로부터 제공되는 제1 및 제2 센싱 전압들(Vsen1,Vsen2)을 수신한다(S520).
다음으로 제어부(148)는 설정된 정전류 제어 신호(Vset 또는 Vset1)와 수신되는 제2 센싱 전압(Vsen2)을 비교한다(S530). 이는 전압 발생부(130)로부터 제공되는 직류 신호(VR2)에 의하여 발광부(101)에 흐르는 전류에 의하여 실제로 센싱 저항(Rsen)에 걸리는 전압(Vsen2)이 상기 설정된 정전류 제어 신호(Vset, 또는 Vset1)와 동일한지를 판단하기 위함이다.
다음으로 제2 센싱 전압(Vsen2)이 설정된 정전류 제어 신호(Vset 또는 Vset1)와 동일하지 않을 때, 제어부(148)는 전압 발생부(130)로부터 발광부(101)에 제공되는 직류 신호(VR2)의 레벨을 변경한다(S540). 제2 센싱 전압(Vsen2)이 설정된 정전류 제어 신호(Vset 또는 Vset1)와 동일할 때까지 제어부(148)는 S520 단계 내지 S540 단계를 반복 수행한다.
예컨대, 제2 센싱 전압(Vsen2)이 설정된 정전류 제어 신호(Vset 또는 Vset1)보다 작을 수 있는데, 제어부(148)는 설정된 정전류 제어 신호(Vset 또는 Vset1)와 제2 센싱 전압(Vsen2)이 동일할 때까지 직류 신호(VR2)의 레벨을 변경할 수 있다.
반면에 제2 센싱 전압(Vsen2)이 설정된 정전류 제어 신호(Vset 또는 Vset1)와 동일할 때, 제어부(148)는 수신되는 제1 센싱 전압(Vsen1)과 제2 센싱 전압(Vsen2)의 차이(Vsen1-Vsen2)가 기설정된 제1 기준 전압(Vref1) 이하인지를 판단한다(S550).
예컨대, 기설정된 제1 기준 전압(Vref1)은 트랜지스터로 구현되는 스위치(142)의 드레인-소스 온 상태 전압일 수 있다. 예컨대, 기설정된 제1 기준 전압(Vref1)은 0.4[V]일 수 있으나, 이에 한정되는 것은 아니다.
수신되는 제1 센싱 전압(Vsen1)과 제2 센싱 전압(Vsen2)의 차이(Vsen1-Vsen2)가 기설정된 제1 기준 전압(Vref1) 이하일 때는 직류 신호(VR2)의 레벨을 변경하지 않으며, 설정된 정전류 제어 신호(Vset 또는 Vset1)를 유지한다(S560).
다음으로 수신되는 제1 센싱 전압(Vsen1)과 제2 센싱 전압(Vsen2)의 차이(Vsen1-Vsen2)가 기설정된 제1 기준 전압(Vref1)을 초과할 때, 제1 센싱 전압(Vsen1)과 제2 센싱 전압(Vsen2)의 차이(Vsen1-Vsen2)가 제2 기준 전압(Vref2)을 초과하는지 판단한다(S570). 제2 기준 전압(Vref2)은 제1 기준 전압(Vref1)보다 크다(Vref2>Vref1).
제2 기준 전압(Vref2)은 발광부(101)가 단락된 것으로 판단할 수 있도록 설정된 전압일 수 있다. 예컨대, 제2 기준 전압(Vref2)은 3.5[V]일 수 있으나, 이에 한정되는 것은 아니다.
제1 센싱 전압(Vsen1)과 제2 센싱 전압(Vsen2)의 차이(Vsen1-Vsen2)가 제1 기준 전압(Vref1)을 초과하고, 제2 기준 전압(Vref2) 이하일 때(Vref1<Vsen1-Vsen2≤Vref2), 제어부(148)는 전압 발생부(130)로부터 발광부(101)로 제공되는 직류 신호(VR2)의 레벨을 변경한다(S550->S570->S540).
다음으로 제1 센싱 전압(Vsen1)과 제2 센싱 전압(Vsen2)의 차이(Vsen1-Vsen2)가 제1 기준 전압(Vref1) 이하가 될 때까지 S520,S530,S550,S570,및 S540 단계들을 반복 수행한다. 예컨대, 제어부(148)는 전압 발생부(130)로부터 발광부(101)로 제공되는 직류 신호(VR2)의 레벨을 감소시킴으로써, 제1 센싱 전압(Vsen1)과 제2 센싱 전압(Vsen2)의 차이(Vsen1-Vsen2)가 제1 기준 전압(Vref1) 이하가 되도록 할 수 있다.
예컨대, 발광부(101)의 정션 온도(junction temperature)가 상승하여 발광부(101)의 구동 전압이 감소하면, 제1 센싱 전압(Vsen1)과 제2 센싱 전압(Vsen2)의 차이(Vsen1-Vsen2)가 증가한다. 제1 센싱 전압(Vsen1)과 제2 센싱 전압(Vsen2)의 차이(Vsen1-Vsen2)가 증가하여 제1 기준 전압(Verf1)을 초과하고 제2 기준 전압(Vref2) 이하일 때, 제어부(148)는 직류 신호(VR2)의 레벨을 감소하여 전력 효율을 향상시킬 수 있다.
제1 센싱 전압(Vsen1)과 제2 센싱 전압(Vsen2)의 차이(Vsen1-Vsen2)가 제2 기준 전압(Vref2)을 초과할 때(Vsen1-Vsen2>Vref2), 제어부(148)는 설정된 정전류 제어 신호(Vset 또는 Vset1)의 레벨을 제로(zero)로 변경할 수 있다.
제1 센싱 전압(Vsen1)과 제2 센싱 전압(Vsen2)의 차이(Vsen1-Vsen2)가 제2 기준 전압(Vref2)을 초과하면, 발광부(101)에 단락(short)가 발생한 것으로 판단하여 발광부(101)에 전류가 흐르지 않도록 제어부(148)는 정전류 제어 신호(Vset 또는 Vset1)의 레벨을 0으로 변경할 수 있다.
도 4는 다른 실시 예에 따른 조명 장치(300)의 구성도를 나타낸다. 도 1과 동일한 도면 부호는 동일한 구성을 나타내며, 동일한 구성에 대해서는 설명을 간략하게 하거나 생략한다.
도 4를 참조하면, 조명 장치(300)는 발광부(101), 및 발광부(101)를 구동하는 발광 소자 구동 장치(102b)를 포함한다.
발광 소자 구동 장치(102b)는 교류 전원부(110), EMI 필터(115), 정류기(120), 역률 개선부(125), 전압 발생부(130), 디밍부(140b), 및 센싱 저항(Rsen)을 포함한다.
디밍부(140b)는 스위치(142), 전압 센싱부(144), 증폭기(146), 및 평활 회로(310), 및 제어부(148-1)를 포함할 수 있다.
제어부(148-1)는 전압 발생부(130)를 제어하기 위한 디밍 신호(DS), 및 역률 보정부(125)를 제어하는 PFC 제어 신호(TS)를 출력한다.
디밍 신호(DS)에 관한 설명은 도 1에서 설명한 바와 동일하므로, 중복을 피하기 위하여 설명을 생략한다.
제어부(148-1)는 제2 센싱부(144-2)로부터 제공되는 제2 센싱 전압(Vsen2)에 기초하여 센싱 저항(Rsen)에 흐르는 센싱 전류(Isen)를 산출하고, 산출된 센싱 전류(Isen)에 기초하여 역률 보정부(125)를 턴 온 또는 턴 오프시킨다.
도 6은 도 4의 역률 보정부(125)를 제어하기 위한 제어부(148-1)의 동작을 나타내는 플로차트이다.
도 6을 참조하면, 제어부(148-1)는 제2 센싱부(144-2)로부터 제공되는 제2 센싱 전압(Vsen2)에 기초하여 센싱 저항(Rsen)에 흐르는 센싱 전류(Isen)를 검출한다(S610).
제어부(148-1)는 센싱 저항(Rsen)의 저항값을 저장할 수 있고, 제2 센싱부(144-2)로부터 수신되는 제2 센싱 전압(Vsen2)을 저장된 센싱 저항(Rsen)으로 나눈 결과에 따른 센싱 전류(Isen)를 산출할 수 있다.
다음으로 제어부(148-1)는 검출된 센싱 전류(Isen)의 전류 값이 기설정된 기준 전류 값(Iref)보다 크거나 동일한지를 판단한다(S620). 예컨대, 제어부(148)로부터 제공되는 정전류 제어 신호(Vset 또는 Vset1)에 의하여 발광부(101)에 흐르는 전류가 제어될 수 있는데, 기설정된 기준 전류 값(Iref)은 정전류 제어 신호(Vset 또는 Vset1)에 응답하여 발광부(101)에 흐를 수 있는 최대 전류 값의 20% ~ 50%일 수 있다.
예컨대, 기설정된 기준 전류 값(Iref)은 최대 정전류 제어 신호(Vset 또는 Vset1)에 응답하여 발광부(101)에 흐를 수 있는 최대 전류 값의 20%일 수 있다.
다음으로 제어부(148-1)는 검출된 센싱 전류(Isen)의 전류 값이 기설정된 기준 전류 값(Iref)보다 작을 때에는 역률 보정부(125)가 동작을 수행하지 않도록 역률 보정부(125)를 턴 오프시킨다. 즉 검출된 센싱 전류(Isen)의 전류 값이 기설정된 기준 전류 값(Iref)보다 작을 때에는 역률 보정부(125)를 턴 오프시킴으로써 역률 보정부(125)에 의하여 전력 소모가 없도록 한다.
반면에 제어부(148-1)는 검출된 센싱 전류(Isen)의 전류 값이 기설정된 기준 전류 값(Iref)보다 크거나 같을 때에는 역률 보정부(125)가 동작을 수행하도록 역률 보정부(125)를 턴 온시킨다. 예컨대, PFC 제어 신호(TS)에 의하여 역률 보정부(125)에 제공되는 전원을 차단 또는 공급함으로써 역률 보정부(125)를 턴 오프 또는 턴 온시킬 수 있으나, 이에 한정되는 것은 아니다.
발광부(101)에 흐르는 전류의 크기가 기준 전류 값(Iref) 미만인 구간에서는 역률 보상을 하더라도 역률 개선 효과가 미흡하기 때문에, 발광부(101)에 흐르는 전류의 크기가 기준 전류 값(Iref) 미만인 구간에서 역률 보정부(125)를 턴 오프시킴으로써, 실시 예는 역률 보정부(125)의 전력 소모를 차단하고, 전력 효율을 향상시킬 수 있다.
또한 EMI(ElectroMagnetic Interference)를 줄이기 위하여 역률 보정이 필요없는 구간에서 역률 보정부(125)의 동작을 중단시킴으로써, 실시 예는 EMI 마진을 확보할 수 있다.
도 8은 또 다른 실시 예에 따른 조명 장치(400)의 구성도를 나타낸다. 도 1 및 도 3과 과 동일한 도면 부호는 동일한 구성을 나타내며, 동일한 구성에 대해서는 설명을 간략하게 하거나 생략한다.
도 8을 참조하면, 조명 장치(400)는 복수의 발광부들(101-1 내지 101-n, n>1 자연수), 및 복수의 발광부들(101-1 내지 101-n, n>1인 자연수)을 구동하는 발광 소자 구동 장치(102c)를 포함한다.
복수의 발광부들(101-1 내지 101-n, n>1인 자연수) 각각은 도 1에서 설명한 발광부(101)와 동일하게 구현될 수 있으며, 중복을 피하기 위하여 설명을 생략한다.
발광 소자 구동 장치(102c)는 교류 전원부(110), EMI 필터(115), 정류기(120), 역률 개선부(125), 전압 발생부(130), 복수의 디밍부들(140-1 내지 140-n, n>1인 자연수), 및 복수의 센싱 저항들(Rsen_1 내지 Rsen_n, n>1인 자연수), 및 제어부(148a)를 포함한다.
발광 소자 구동 장치(102c)의 교류 전원부(110), EMI 필터(115), 정류기(120), 역률 개선부(125), 전압 발생부(130)는 도 1 및 도 3에서 설명한 바와 동일할 수 있다. 전압 발생부(130)로부터 출력되는 직류 신호(VR2)는 복수의 디밍부들(140-1 내지 140-n, n>1인 자연수)에 동시에 제공된다.
복수의 디밍부들(140-1 내지 140-n, n>1인 자연수) 각각은 정전류 제어 신호들(Vset_1 내지 Vset_n,n>1인 자연수) 중 대응하는 어느 하나가 입력되는 제1 입력 단자, 복수의 센싱 저항들(Rsen_1 내지 Rsen_n,n>1인 자연수) 중 대응하는 어느 하나에 접속되는 제2 입력 단자, 및 출력 단자를 포함하는 증폭기(146), 복수의 발광부들(101-1 내지 101-n,n>1인 자연수) 중 대응하는 어느 하나와 복수의 센싱 저항들(Rsen_1 내지 Rsen_n,n>1인 자연수) 중 대응하는 어느 하나의 일단 사이에 연결되고, 증폭기(146)의 출력에 응답하여 스위칭하는 스위치(142), 복수의 발광부들(101-1 내지 101-n,n>1인 자연수) 중 대응하는 어느 하나와 스위치(142)가 접속하는 제1 노드(N1)의 전압을 감지한 결과에 따른 제1 센싱 전압들(Vsen1_1 내지 Vsen1_n,n>1인 자연수), 및 복수의 발광부들(101-1 내지 101-n, n>1인 자연수) 중 대응하는 어느 하나와 복수의 센싱 저항들(Rsen_1 내지 Rsen_n,n>1인 자연수) 중 대응하는 어느 하나의 일단이 접속하는 제2 노드(N2)의 전압을 감지한 결과에 따른 제2 센싱 전압들(Vsen2_1 내지 Vsen2_n,n>1인 자연수)을 출력하는 전압 센싱부(144)를 포함할 수 있다.
제어부(148a)는 제1 센싱 전압과 제2 센싱 전압의 차이들(Vsen1_1 - Vsen2_1 내지 Vsen1_n - Vsen_2_n)에 기초하여 직류 신호(VR2)의 레벨을 조정할 수 있다.
복수의 디밍부들(140-1 내지 140-n, n>1인 자연수) 각각은 복수의 발광부들(101-1 내지 101-n, n>1인 자연수) 중 대응하는 어느 하나와 복수의 센싱 저항들(Rsen_1 내지 Rsen_n, n>1인 자연수) 중 대응하는 어느 하나를 연결하며, 복수의 발광부들(101-1 내지 101-n, n>1인 자연수)에 흐르는 전류를 제어하여 복수의 발광부들(101-1 내지 101-n, n>1인 자연수)의 밝기를 조절한다.
복수의 디밍부들(140-1 내지 140-n, n>1인 자연수) 각각은 스위치(142), 전압 센싱부(144), 및 증폭기(146)를 포함할 수 있다. 다른 실시 예에서 복수의 디밍부들(140-1 내지 140-n, n>1인 자연수) 각각은 도 3의 평활 회로(310)를 더 포함할 수 있다.
복수의 디밍부들(140-1 내지 140-n, n>1인 자연수) 각각의 스위치(142)는 복수의 발광부들(101-1 내지 101-n, n>1인 자연수) 중 대응하는 어느 하나의 출력단(106)과 복수의 센싱 저항들(Rsen_1 내지 Rsen_n, n>1인 자연수) 중 대응하는 어느 하나 사이에 연결되고, 제어부(148a)로부터 제공되는 정전류 제어 신호들(Vset_1 내지 Vset_n, n>1인 자연수) 중 대응하는 어느 하나에 기초하여 스위칭될 수 있다.
복수의 디밍부들(140-1 내지 140-n, n>1인 자연수) 각각은 제1 노드(N1)의 전압을 감지한 결과에 따른 제1 센싱 전압(Vsen1_1 내지 Vsen1_n, n>1인 자연수), 및 제2 노드(N2)의 전압을 감지한 결과에 따른 제2 센싱 전압(Vsen2_1 내지 Vsen_2_n, n>1인 자연수)을 출력할 수 있다.
제어부(148a)는 복수의 디밍부들(140-1 내지 140-n, n>1인 자연수) 각각에 디밍을 위한 정전류 제어 신호(Vset_1 내지 Vset_n, n>1인 자연수)를 제공한다.
제어부(148a)는 제1 센싱 전압(Vsen1_1 내지 Vsen1_n, n>1인 자연수)과 제2 센싱 전압(Vsen2_1 내지 Vsen_2_n, n>1인 자연수)의 차이들(Vsen1_1 - Vsen2_1 내지 Vsen1_n - Vsen_2_n)에 기초하여, 전압 발생부(130)로부터 출력되는 직류 신호(VR2)의 레벨을 변환하도록 전압 발생부(130)를 제어할 수 있다.
예컨대, 제어부(148a)는 복수의 디밍부들(140-1 내지 140-n, n>1인 자연수)로부터 제공되는 제1 센싱 전압(Vsen1_1 내지 Vsen1_n, n>1인 자연수)과 제2 센싱 전압(Vsen2_1 내지 Vsen_2_n, n>1인 자연수)의 차이들(Vsen1_1 - Vsen2_1 내지 Vsen1_n - Vsen_2_n)을 산출하고, 산출된 제1 및 제2 센싱 전압들의 차이들(Vsen1_1 - Vsen2_1 내지 Vsen1_n - Vsen_2_n)에 기초하여 제1 기준 값, 및 제2 기준 값을 설정할 수 있다.
제어부(148a)는 전압 발생부(130)로부터 제공되는 직류 신호(VR2)의 레벨을 제1 기준 값만큼 감소시킬 수 있다.
제1 기준 값은 산출된 제1 및 제2 센싱 전압들의 차이들(Vsen1_1 - Vsen2_1 내지 Vsen1_n - Vsen_2_n) 중 가장 큰 값에서 기설정된 제1 기준 전압을 뺀 값일 수 있다. 여기서 기설정된 제1 기준 전압은 트랜지스터로 구현되는 스위치(142)의 드레인-소스 온 상태 전압일 수 있다.
발광 소자 어레이들의 졍션 온도(junction temperature)의 상승, 및 정전류 제어 신호(Vset_1 내지 Vset_n)의 값의 변화에 따른 디밍(dimming)에 의하여 발광부들(101-1 내지 101-n, n>1인 자연수)의 동작 전압들은 감소할 수 있다. 이때 발광부들(101-1 내지 101-n, n>1인 자연수)의 동작 전압들의 감소량은 서로 다를 수 있으며, 복수의 디밍부들(140-1 내지 140-n, n>1인 자연수)에서 동작 전압들의 감소량에 대응하여 열로 소모되는 전력들은 서로 다를 수 있다.
발광부들(101-1 내지 101-n, n>1인 자연수)의 동작 전압이 감소할 때, 전압 발생부(130)로부터 제공되는 직류 신호(VR2)의 레벨을 제1 기준 값만큼 감소시킴으로써, 실시 예는 발광부들(101-1 내지 101-n, n>1인 자연수)이 원하는 밝기 레벨(예컨대, 100% 또는 50% 밝기 레벨)을 모두 충족함과 동시에 전력 효율을 향상시킬 수 있다.
또한 예컨대, 제어부(148a)는 전압 발생부(130)로부터 제공되는 직류 신호(VR2)의 레벨을 제1 기준 값과 제2 기준 값을 더 한 값만큼 감소시킬 수 있다.
제2 기준 값은 산출된 제1 및 제2 센싱 전압들의 차이들(Vsen1_1 - Vsen2_1 내지 Vsen1_n - Vsen_2_n) 중 가장 큰 값과 가장 작은 값의 차이보다 작은 값일 수 있다.
예컨대, 제2 기준 값은 제1 및 제2 센싱 전압들의 차이들(Vsen1_1 - Vsen2_1 내지 Vsen1_n - Vsen_2_n) 중 가장 큰 값과 가장 작은 값의 차이의 2분의 1일 수 있으나, 이에 한정되는 것은 아니다.
이때 제2 기준 값을 빼주는 이유는 발광부들(101-1 내지 101-n, n>1인 자연수)의 일부는 원하는 밝기 레벨(예컨대, 100% 또는 50% 밝기 레벨)을 충족하지 못하더라도, 전력 효율을 더욱 향상시키기 위함이다.
상술한 바와 같이, 실시 예는 복수의 발광부들(101-1 내지 101-n, n>1인 자연수)에 공통으로 제공되는 직류 신호(VR2)의 레벨을 복수의 발광부들(101-1 내지 101-n, n>1인 자연수)의 동작 전압의 변화에 대응하여 감소시킴으로써, 전력 효율을 향상시킬 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.
101: 발광부 102: 발광 소자 구동 장치
110: 교류 전원부 115: EMI 필터
120: 정류기 125: 역률 개선부
130: 전압 발생부 140: 디밍부
142: 스위치 144: 전압 센싱부
146: 증폭기 148: 제어부
Rsen: 센싱 저항.

Claims (20)

  1. 발광부를 구동하는 직류 신호를 제공하는 전압 발생부:
    센싱 저항; 및
    상기 발광부와 상기 센싱 저항 사이에 연결되고, 상기 센싱 저항 및 상기 발광부에 흐르는 전류를 제어하는 디밍부를 포함하며,
    상기 디밍부는,
    상기 발광부와 상기 스위치가 접속하는 제1 노드의 전압을 감지한 결과에 따른 제1 센싱 전압, 및 상기 발광부와 상기 센싱 저항이 접속하는 제2 노드의 전압을 감지한 결과에 따른 제2 센싱 전압에 기초하여, 상기 직류 신호의 레벨을 조정하는 발광 소자 구동 장치.
  2. 제1항에 있어서, 상기 디밍부는,
    상기 제1 센싱 전압과 상기 제2 센싱 전압의 차이가 제1 기준 전압 이하가 되도록 상기 직류 신호의 레벨을 조정하는 발광 소자 구동 장치.
  3. 제1항에 있어서, 상기 디밍부는,
    상기 제1 센싱 전압과 상기 제2 센싱 전압의 차이가 제2 기준 전압을 초과하면, 상기 발광부와 상기 센싱 저항 사이의 전류 흐름을 차단하는 발광 소자 구동 장치.
  4. 제1항에 있어서, 상기 디밍부는,
    상기 발광부와 상기 센싱 저항 사이에 연결되는 스위치;
    정전류 제어 신호가 입력되는 제1 입력 단자, 상기 제2 노드와 연결되는 제2 입력 단자, 및 출력 단자를 포함하는 증폭기;
    상기 제1 센싱 전압, 및 상기 제2 센싱 전압을 출력하는 전압 센싱부; 및
    상기 제1 및 제2 센싱 전압들에 기초하여, 디밍(dimming) 신호를 생성하는 제어부를 포함하며,
    상기 스위치는 상기 증폭기의 출력에 응답하여 스위칭되고,
    상기 전압 발생부는 상기 디밍 신호에 기초하여 상기 직류 신호의 레벨을 조정하는 발광 소자 구동 장치.
  5. 제4항에 있어서,
    상기 정전류 제어 신호는 아날로그 신호인 발광 소자 구동 장치.
  6. 제4항에 있어서, 상기 디밍부는,
    펄스 폭 변조 신호를 평활하고, 평활한 결과에 따른 신호를 상기 정전류 제어 신호로 제공하는 발광 소자 구동 장치.
  7. 제4항에 있어서,
    상기 제어부는 상기 제1 센싱 전압과 상기 제2 센싱 전압의 차이가 제1 기준 전압 이하가 되도록 상기 직류 신호의 레벨을 조정하는 발광 소자 구동 장치.
  8. 제7항에 있어서,
    상기 스위치는 트랜지스터로 구현되며, 상기 제1 기준 전압은 상기 스위치의 드레인-소스 온 상태 전압인 발광 소자 구동 장치.
  9. 제4항에 있어서, 상기 제어부는,
    상기 제1 센싱 전압과 상기 제2 센싱 전압의 차이가 상기 제1 기준 전압을 초과하고 제2 기준 전압 이하일 때, 상기 직류 신호의 레벨을 감소시키는 발광 소자 구동 장치.
  10. 제4항에 있어서, 상기 제어부는,
    상기 제1 센싱 전압과 상기 제2 센싱 전압의 차이가 상기 제2 기준 전압을 초과할 때, 상기 정전류 제어 신호의 레벨을 제로(zero)로 변경하는 발광 소자 구동 장치.
  11. 제4항에 있어서,
    교류 신호를 정류하고, 정류된 결과에 따른 정류 신호를 제공하는 정류기; 및
    상기 정류 신호의 역률을 보정하고, 역률이 보정된 정류 신호를 상기 전압 발생부로 출력하는 역률 보정부를 더 포함하는 발광 소자 구동 장치.
  12. 제11항에 있어서, 상기 제어부는,
    상기 제2 센싱 전압에 기초하여 상기 센싱 저항에 흐르는 센싱 전류를 산출하고, 산출된 상기 센싱 전류에 기초하여 상기 역률 보정부를 턴 온 또는 턴 오프하는 발광 소자 구동 장치.
  13. 제12항에 있어서, 상기 제어부는,
    상기 센싱 전류가 기준 전류 값보다 작을 때, 상기 역률 보정부를 턴 오프시키는 발광 소자 구동 장치.
  14. 디밍 신호(dimming signal)에 기초하여 발광부를 구동하는 직류 신호를 제공하는 전압 발생부:
    정전류 제어 신호가 입력되는 제1 입력 단자, 제2 입력 단자, 및 출력 단자를 포함하는 증폭기;
    일단이 상기 증폭기의 상기 제2 입력 단자에 접속되는 센싱 저항;
    상기 발광부와 상기 센싱 저항의 일단 사이에 연결되고, 상기 증폭기의 출력에 응답하여 스위칭하는 스위치;
    상기 발광부와 상기 스위치가 접속하는 제1 노드의 전압을 감지한 결과에 따른 제1 센싱 전압, 및 상기 발광부와 상기 센싱 저항의 일단이 접속하는 제2 노드의 전압을 감지한 결과에 따른 제2 센싱 전압을 출력하는 전압 센싱부; 및
    상기 제1 센싱 전압과 상기 제2 센싱 전압의 차이에 기초하여 상기 직류 신호의 레벨을 조정하는 상기 디밍 신호를 상기 전압 발생부로 제공하는 제어부를 포함하는 발광 소자 구동 장치.
  15. 제14항에 있어서,
    펄스 폭 변조 신호를 평활하고, 평활한 결과에 따른 신호를 상기 정전류 제어 신호로 제공하는 평활 회로를 더 포함하는 발광 소자 구동 장치.
  16. 제15항에 있어서,
    상기 제어부는 상기 펄스 폭 변조 신호를 제공하는 발광 소자 구동 장치.
  17. 제15항에 있어서,
    교류 신호를 정류하고, 정류된 결과에 따른 정류 신호를 제공하는 정류기; 및
    상기 정류 신호의 역률을 보정하고, 역률이 보정된 정류 신호를 상기 전압 발생부로 출력하는 역률 보정부를 더 포함하는 발광 소자 구동 장치.
  18. 제17항에 있어서, 상기 전압 발생부는,
    상기 디밍 신호에 기초하여 상기 역률이 보정된 정류 신호의 레벨을 변환하고, 레벨 변환된 결과에 따른 상기 직류 신호를 생성하는 발광 소자 구동 장치.
  19. 제17항에 있어서, 상기 제어부는,
    상기 제2 센싱 전압에 기초하여 상기 센싱 저항에 흐르는 센싱 전류를 산출하고, 산출된 상기 센싱 전류에 기초하여 상기 역률 보정부를 턴 온 또는 턴 오프하는 제어 신호를 출력하는 발광 소자 구동 장치.
  20. 복수의 발광부들을 구동하는 직류 신호를 제공하는 전압 발생부:
    복수의 센싱 저항들;
    상기 복수의 발광부들에 흐르는 전류를 제어하는 복수의 디밍부들; 및
    상기 복수의 디밍부들 각각에 정전류 제어 신호를 제공하고, 상기 직류 신호의 레벨의 조정하는 제어부를 포함하며,
    상기 복수의 디밍부들 각각은,
    상기 정전류 제어 신호가 입력되는 제1 입력 단자, 상기 복수의 센싱 저항들 중 대응하는 어느 하나에 접속되는 제2 입력 단자, 및 출력 단자를 포함하는 증폭기;
    상기 복수의 발광부들 중 대응하는 어느 하나와 상기 복수의 센싱 저항들 중 대응하는 어느 하나의 일단 사이에 연결되고, 상기 증폭기의 출력에 응답하여 스위칭하는 스위치;
    상기 복수의 발광부들 중 대응하는 어느 하나와 상기 스위치가 접속하는 제1 노드의 전압을 감지한 결과에 따른 제1 센싱 전압들, 및 상기 복수의 발광부들 중 대응하는 어느 하나와 상기 복수의 센싱 저항들 중 대응하는 어느 하나의 일단이 접속하는 제2 노드의 전압을 감지한 결과에 따른 제2 센싱 전압들을 출력하는 전압 센싱부를 포함하며,
    상기 제어부는,
    상기 제1 센싱 전압과 상기 제2 센싱 전압의 차이들에 기초하여 상기 직류 신호의 레벨을 조정하는 발광 소자 구동 장치.
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