(57)【要約】【課題】本発明は、入力電圧のレベルに応じてＬＥＤ配列構造の変更が可能なＬＥＤ回路に関する。【解決手段】本発明は、入力電圧が供給される１番目のノードを含む４Ｎ＋４（Ｎは、自然数）個のノードのうち、２Ｋ−１番目のノードと２Ｋ番目のノードとの間に連結された２Ｎ＋２個の発光部（Ｋは、２Ｎ＋２より小さいか等しい全ての自然数）と、２Ｋ番目のノードと接地との間に連結された２Ｎ＋２個のスイッチ（Ｋは、２Ｎ＋２より小さいか等しい全ての自然数）と、２Ｌ−１番目のノードと２Ｌ＋１番目のノードとの間に連結された２Ｎ＋１個のスイッチと、２Ｌ番目のノードと２Ｌ＋１番目のノードとの間に連結された２Ｎ＋１個のスイッチ（Ｌは、２Ｎ＋１より小さいか等しい全ての自然数）と、上記１番目のノードと４Ｍ＋１番目のノードとの間に連結されたＮ個のスイッチ（Ｍは、Ｎより小さいか等しい全ての自然数）と、を含むことができる。【選択図】図１
2012243755.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
入力電圧が供給される１番目のノードを含む４Ｎ＋４（Ｎは、自然数）個のノードが設けられ、
２Ｋ−１番目のノードと２Ｋ番目のノードとの間に連結された２Ｎ＋２個の発光部（Ｋは、２Ｎ＋２より小さいか等しい全ての自然数）と、
２Ｋ番目のノードと接地との間に連結された２Ｎ＋２個のスイッチ（Ｋは、２Ｎ＋２より小さいか等しい全ての自然数）と、
２Ｌ−１番目のノードと２Ｌ＋１番目のノードとの間に連結された２Ｎ＋１個のスイッチと、２Ｌ番目のノードと２Ｌ＋１番目のノードとの間に連結された２Ｎ＋１個のスイッチ（Ｌは、２Ｎ＋１より小さいか等しい全ての自然数）と、
前記１番目のノードと４Ｍ＋１番目のノードとの間に連結されたＮ個のスイッチ（Ｍは、Ｎより小さいか等しい全ての自然数）と
を含む、ＬＥＤ回路。
【請求項２】
前記ＬＥＤ回路は、前記入力電圧の電圧レベルに応じて前記スイッチを制御する制御部をさらに含む、請求項１に記載のＬＥＤ回路。
【請求項３】
前記制御部は、
前記入力電圧が既設定された第１の電圧より大きく既設定された第２の電圧より小さい場合、前記２Ｎ＋２個の発光部が並列連結されるように前記スイッチを制御し、前記入力電圧が前記第２の電圧より大きく既設定された第３の電圧より小さい場合、前記２Ｎ＋２個の発光部のうち２Ｍ個ずつが直列連結された発光部群が並列連結されるように前記スイッチを制御し、前記入力電圧が前記第３の電圧より大きい場合、前記２Ｎ＋２個の発光部が直列連結されるように前記スイッチを制御する請求項２に記載のＬＥＤ回路。
【請求項４】
前記Ｎ＝１であり、
前記制御部は、
前記入力電圧が既設定された第１の電圧より大きく既設定された第２の電圧より小さい場合、２Ｌ−１番目のノードと２Ｌ＋１番目のノードとの間に連結された２Ｎ＋１個のスイッチ（Ｌは、２Ｎ＋１より小さいか等しい全ての自然数）及び２Ｋ番目のノードと接地との間に連結された２Ｎ＋２個のスイッチ（Ｋは、２Ｎ＋２より小さいか等しい全ての自然数）をオンさせ、他のスイッチをオフさせて前記２Ｎ＋２個の発光部を前記並列連結させ、
前記入力電圧が前記第２の電圧より大きく既設定された第３の電圧より小さい場合、２Ｌ番目のノードと２Ｌ＋１番目のノードとの間に連結された２Ｎ＋１個のスイッチ（Ｌは、２Ｎ＋１より小さいか等しい全ての自然数）のうちＬが奇数のスイッチをオンさせ、２Ｋ番目のノードと接地との間に連結された２Ｎ＋２個のスイッチ（Ｋは、２Ｎ＋２より小さいか等しい全ての自然数）のうちＫが偶数のスイッチをオンさせ、前記１番目のノードと４Ｍ＋１番目のノードとの間に連結されたＮ個のスイッチ（Ｍは、Ｎより小さいか等しい全ての自然数）をオンさせ、他のスイッチをオフさせて前記２Ｎ＋２個の発光部のうち２Ｍ個ずつが直列連結された発光部群を並列連結させ、
前記入力電圧が前記第３の電圧より大きい場合、２Ｌ番目のノードと２Ｌ＋１番目のノードとの間に連結された２Ｎ＋１個のスイッチ（Ｌは、２Ｎ＋１より小さいか等しい全ての自然数）をオンさせ、他のスイッチをオフさせて前記２Ｎ＋２個の発光部を前記直列連結させる請求項３に記載のＬＥＤ回路。
【請求項５】
前記発光部は、複数の発光ダイオードを含む、請求項１から４の何れか１項に記載のＬＥＤ回路。
【請求項６】
前記ＬＥＤ回路は、前記２Ｋ番目のノードと接地との間に連結された２Ｎ＋２個のスイッチと接地との間に独立電流源をさらに含む、請求項１から５の何れか１項に記載のＬＥＤ回路。
【請求項７】
前記２Ｌ番目のノードと２Ｌ＋１番目のノードとの間に連結された２Ｎ＋１個のスイッチは、発光ダイオードである、請求項１から６の何れか１項に記載のＬＥＤ回路。
【請求項８】
交流電圧を整流して前記１番目のノードに供給する整流部をさらに含む、請求項１から７の何れか１項に記載のＬＥＤ回路。
【請求項９】
前記整流部は、ブリッジダイオードを含む、請求項８に記載のＬＥＤ回路。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、入力電圧のレベルに応じてＬＥＤ配列構造の変更が可能なＬＥＤ回路に関する。
【背景技術】
【０００２】
発光ダイオード（ＬＥＤ、Ｌｉｇｈｔ  Ｅｍｉｔｔｉｎｇ  Ｄｉｏｄｅ）は、ｐ−ｎ接合構造からなり、電子とホールとの再結合によって光を放出する半導体素子である。このような発光ダイオードは、優れた単色性のピーク波長を有し光効率性に優れ小型化が可能であるという長所を有すると共に環境にやさしく低消費電力であることから、既存の照明を速い速度で代替して行っている。
【０００３】
一般的に、発光ダイオードは、数ボルト（Ｖｏｌｔ）程度の直流電源で駆動される。したがって、従来の発光ダイオードを駆動させるための回路では、商用交流電圧を整流した後、ＦＬＹＢＡＣＫコンバーター等のコンバーターを利用して発光素子に定電流を供給する方式が殆どであった。
【０００４】
このような駆動回路では、平滑用キャパシタが必ず必要であるが、この平滑用キャパシタは、寿命が長くないため、発光ダイオードを用いた照明機器の寿命を短縮させる問題点があった。
【０００５】
また、平滑用キャパシタを用いないために整流された波形のみで発光ダイオードを駆動させる従来のＬＥＤ回路は、一定電圧以下では発光ダイオード全体が駆動されないため、非効率的であった。
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００６】
本発明の目的は、平滑用キャパシタを用いないために商用交流電圧を整流した電圧で発光ダイオードを駆動させ、電圧レベルに応じて発光ダイオード配列構造の変更が可能であり、且つ全発光ダイオードを常に駆動させることができるＬＥＤ回路を具現することである。
【課題を解決するための手段】
【０００７】
本発明の実施形態によるＬＥＤ回路は、入力電圧が供給される１番目のノードを含む４Ｎ＋４（Ｎは、自然数）個のノードのうち、２Ｋ−１番目のノードと２Ｋ番目のノードとの間に連結された２Ｎ＋２個の発光部（Ｋは、２Ｎ＋２より小さいか等しい全ての自然数）と、２Ｋ番目のノードと接地との間に連結された２Ｎ＋２個のスイッチ（Ｋは、２Ｎ＋２より小さいか等しい全ての自然数）と、２Ｌ−１番目のノードと２Ｌ＋１番目のノードとの間に連結された２Ｎ＋１個のスイッチと、２Ｌ番目のノードと２Ｌ＋１番目のノードとの間に連結された２Ｎ＋１個のスイッチ（Ｌは、２Ｎ＋１より小さいか等しい全ての自然数）と、上記１番目のノードと４Ｍ＋１番目のノードとの間に連結されたＮ個のスイッチ（Ｍは、Ｎより小さいか等しい全ての自然数）と、を含むことができる。
【０００８】
上記ＬＥＤ回路は、上記入力電圧の電圧レベルに応じて上記スイッチを制御する制御部をさらに含むことができる。
【０００９】
上記ＬＥＤ回路は、上記入力電圧が既設定された第１の電圧より大きく既設定された第２の電圧より小さい場合、上記発光部が並列連結されるように上記スイッチを制御し、上記入力電圧が上記第２の電圧より大きく既設定された第３の電圧より小さい場合、上記発光部が直／並列連結されるように上記スイッチを制御し、上記入力電圧が上記第３の電圧より大きい場合、上記発光部が直列連結されるように上記スイッチを制御する制御部をさらに含むことができる。
【００１０】
上記ＬＥＤ回路は、上記Ｎ＝１であり、
上記入力電圧が既設定された第１の電圧より大きく既設定された第２の電圧より小さい場合、２Ｌ−１番目のノードと２Ｌ＋１番目のノードとの間に連結された２Ｎ＋１個のスイッチ（Ｌは、２Ｎ＋１より小さいか等しい全ての自然数）及び２Ｋ番目のノードと接地との間に連結された２Ｎ＋２個のスイッチ（Ｋは、２Ｎ＋２より小さいか等しい全ての自然数）をオンさせ、他のスイッチをオフさせ、
上記入力電圧が上記第２の電圧より大きく既設定された第３の電圧より小さい場合、２Ｌ番目のノードと２Ｌ＋１番目のノードとの間に連結された２Ｎ＋１個のスイッチ（Ｌは、２Ｎ＋１より小さいか等しい全ての自然数）のうちＬが奇数のスイッチをオンさせ、２Ｋ番目のノードと接地との間に連結された２Ｎ＋２個のスイッチ（Ｋは、２Ｎ＋２より小さいか等しい全ての自然数）のうちＫが偶数のスイッチをオンさせ、上記１番目のノードと４Ｍ＋１番目のノードとの間に連結されたＮ個のスイッチ（Ｍは、Ｎより小さいか等しい全ての自然数）をオンさせ、他のスイッチをオフさせ、
上記入力電圧が上記第３の電圧より大きい場合、２Ｌ番目のノードと２Ｌ＋１番目のノードとの間に連結された２Ｎ＋１個のスイッチ（Ｌは、２Ｎ＋１より小さいか等しい全ての自然数）をオンさせ、他のスイッチをオフさせる制御部をさらに含むことができる。
【００１１】
上記発光部は、複数の発光ダイオードを含むことができる。
【００１２】
上記ＬＥＤ回路は、上記２Ｋ番目のノードと接地との間に連結された２Ｎ＋２個のスイッチと接地との間に独立電流源をさらに含むことができる。
【００１３】
上記２Ｌ番目のノードと２Ｌ＋１番目のノードとの間に連結された２Ｎ＋１個のスイッチは、発光ダイオードであることができる。
【００１４】
上記ＬＥＤ回路は、交流電圧を整流して上記１番目のノードに供給する整流部をさらに含むことができる。ここで、上記整流部は、ブリッジダイオードを含むことができる。
【発明の効果】
【００１５】
本発明によると、商用交流電圧を整流した電圧のみでも発光ダイオードを効率的に駆動させることができる効果を有する。また、平滑用キャパシタを用いないため、ＬＥＤ回路の寿命を延長させることができ、コストの面で効果的である。
【図面の簡単な説明】
【００１６】
【図１】本発明の実施形態によるＬＥＤ回路の構成図である。
【図２】常用交流電圧及び図１のＬＥＤ回路のスイッチの動作を説明するためのグラフである。
【図３】本発明の実施形態によるＬＥＤ回路の配列構造が変更されたことを示す回路図である。
【図４】本発明の実施形態によるＬＥＤ回路の配列構造が変更されたことを示す回路図である。
【図５】本発明の実施形態によるＬＥＤ回路の配列構造が変更されたことを示す回路図である。
【発明を実施するための形態】
【００１７】
以下、添付図面を参照して本発明の実施形態を詳述する。
【００１８】
本発明は、後述する実施形態に限定されず、本発明の実施形態は、本発明の技術的思想の理解のためのものである。なお、添付図面において実質的に同一の構成及び機能を有する構成要素は、同一符号を付して示す。
【００１９】
図１は、本発明の実施形態によるＬＥＤ回路の構成図である。
【００２０】
図１を参照すると、本発明の実施形態によるＬＥＤ回路は、整流部１００と、制御部３００と、複数の発光部とスイッチとを含むＬＥＤアレイ２００と、を含むことができる。
【００２１】
上記整流部１００は、商用交流電圧を整流することができる。ここで、上記整流部１００は、ブリッジダイオードからなることができる。
【００２２】
上記ＬＥＤアレイ２００は、上記整流部１００で整流された入力電圧が供給される１番目のノードを含む４Ｎ＋４（Ｎは、自然数）個のノードのうち、２Ｋ−１番目のノードと２Ｋ番目のノードとの間に連結された２Ｎ＋２個の発光部（Ｋは、２Ｎ＋２より小さいか等しい全ての自然数）と、２Ｋ番目のノードと接地との間に連結された２Ｎ＋２個のスイッチ（Ｋは、２Ｎ＋２より小さいか等しい全ての自然数）と、２Ｌ−１番目のノードと２Ｌ＋１番目のノードとの間に連結された２Ｎ＋１個のスイッチと、２Ｌ番目のノードと２Ｌ＋１番目のノードとの間に連結された２Ｎ＋１個のスイッチ（Ｌは、２Ｎ＋１より小さいか等しい全ての自然数）と、上記１番目のノードと４Ｍ＋１番目のノードとの間に連結されたＮ個のスイッチ（Ｍは、Ｎより小さいか等しい全ての自然数）と、を含むことができる。
【００２３】
ここで、Ｎ＝１の場合、図１に示すＬＥＤアレイ２００が導き出されることができる。以下では、Ｎ＝１の場合について説明する。
【００２４】
より詳細には、図１のＬＥＤアレイ２００は、Ｎ＝１であるため、全部で８個のノードＮ１〜Ｎ８を含むことができる。
【００２５】
上記発光部は、２Ｋ−１番目のノードと２Ｋ番目のノードとの間に連結されることができる（Ｋは、２Ｎ＋２より小さいか等しい全ての自然数）。
【００２６】
上記ＬＥＤアレイ２００は、Ｎ＝１であるため、１番目のノードＮ１と２番目のノードＮ２との間に連結された発光部Ｌ１と、３番目のノードＮ３と４番目のノードＮ４との間に連結された発光部Ｌ２と、５番目のノードＮ５と６番目のノードＮ６との間に連結された発光部Ｌ３と、７番目のノードＮ７と８番目のノードＮ８との間に連結された発光部Ｌ４と、を含むことができる。
【００２７】
ここで、各発光部Ｌ１〜Ｌ４は、１個又はそれ以上の発光ダイオードを含むことができる。
【００２８】
また、上記ＬＥＤアレイ２００は、２Ｋ番目のノードと接地との間に連結された２Ｎ＋２個のスイッチ（Ｋは、２Ｎ＋２より小さいか等しい全ての自然数）を含むことができる。
【００２９】
即ち、上記ＬＥＤアレイ２００は、２番目のノードＮ２と接地との間に連結されたスイッチＳｇ１と、４番目のノードＮ４と接地との間に連結されたスイッチＳｇ２と、６番目のノードＮ６と接地との間に連結されたスイッチＳｇ３と、８番目のノードＮ８と接地との間に連結されたスイッチＳｇ４と、を含むことができる。
【００３０】
また、上記ＬＥＤアレイ２００は、２Ｌ−１番目のノードと２Ｌ＋１番目のノードとの間に連結された２Ｎ＋１個のスイッチ（Ｌは、２Ｎ＋１より小さいか等しい全ての自然数）を含むことができる。
【００３１】
即ち、上記ＬＥＤアレイ２００は、１番目のノードＮ１と３番目のノードＮ３との間に連結されたスイッチＳｐ１と、３番目のノードＮ３と５番目のノードＮ５との間に連結されたスイッチＳｐ２と、５番目のノードＮ１と７番目のノードＮ７との間に連結されたスイッチＳｐ３と、を含むことができる。
【００３２】
また、上記ＬＥＤアレイ２００は、２Ｌ番目のノードと２Ｌ＋１番目のノードとの間に連結された２Ｎ＋１個のスイッチ（Ｌは、２Ｎ＋１より小さいか等しい全ての自然数）を含むことができる。
【００３３】
即ち、上記ＬＥＤアレイ２００は、２番目のノードＮ２と３番目のノードＮ３との間に連結されたスイッチＳｓ１と、４番目のノードＮ４と５番目のノードＮ５との間に連結されたスイッチＳｓ２と、６番目のノードＮ６と７番目のノードＮ７との間に連結されたスイッチＳｓ３と、を含むことができる。
【００３４】
また、上記ＬＥＤアレイ２００は、１番目のノードと４Ｍ＋１番目のノードとの間に連結されたＮ個のスイッチ（Ｍは、Ｎより小さいか等しい全ての自然数）を含むことができる。
【００３５】
より詳細には、上記ＬＥＤアレイ２００は、Ｎ＝１であるため、１番目のノードＮ１と５番目のノードＮ５との間に連結されたスイッチＳｔを含むことができる。
【００３６】
また、上記ＬＥＤアレイ２００は、２Ｋ番目のノードと接地との間に連結された２Ｎ＋２個のスイッチと接地との間に独立電流源２１０をさらに含むことができる。即ち、図１に示されるように、上記独立電流源２１０は、スイッチＳｇ１〜Ｓｇ４と接地との間に連結されている。ここで、上記独立電流源２１０は、上記ＬＥＤアレイ２００に流れる電流を調節する役割をすることができる。
【００３７】
図１を参照すると、上記制御部３００は、複数の発光部Ｌ１〜Ｌ４及び複数のスイッチＳｇ１〜Ｓｇ４、Ｓｐ１〜Ｓｐ３、Ｓｓ１〜Ｓｓ３、Ｓｔを整流部１００の電圧レベルに応じて制御することができる。図１には、上記制御部３００がスイッチＳｐ３、Ｓｔのみに制御信号を送ることが示されているが、これは図面の理解のための例示に過ぎない。即ち、上記制御部３００は、上記ＬＥＤアレイ２００の全てのスイッチＳｇ１〜Ｓｇ４、Ｓｐ１〜Ｓｐ３、Ｓｓ１〜Ｓｓ３、Ｓｔを制御することができる。
【００３８】
上記制御部３００は、上記整流部１００からの入力電圧が既設定された第１の電圧Ｖ１より小さい場合、上記発光部が並列連結されるように上記スイッチを制御し、上記入力電圧が上記第１の電圧Ｖ１より大きく第２の電圧Ｖ２より小さい場合、上記発光部が直／並列連結されるように上記スイッチを制御し、上記入力電圧が上記第２の電圧Ｖ２より大きい場合、上記発光部が直列連結されるように上記スイッチを制御することができる。
【００３９】
以下、図１から図５を参照して本発明の実施形態を説明する。図１のＬＥＤアレイ２００は、後述するように、制御部３００の制御を受ける複数のスイッチＳｇ１〜Ｓｇ４、Ｓｐ１〜Ｓｐ３、Ｓｓ１〜Ｓｓ３、Ｓｔによってその構造が図３から図５に示す構造に変更されることができる。
【００４０】
図２は、商用交流電圧の波形を示すもので、以下では、正の半周期の各区間Ｔ１〜Ｔ３及び図１から図４のＬＥＤアレイ２００の構造について説明する。
【００４１】
図１に示すＬＥＤアレイ２００は、図２の電圧が第１の電圧Ｖ１より大きく第２の電圧Ｖ２より小さい区間（区間Ｔ１から区間Ｔ２を除いた区間）の場合、図３に示すように発光部Ｌ１〜Ｌ４が並列連結される構造を有することができる。
【００４２】
このようなＬＥＤアレイ２００の構造の変更のために、上記制御部３００は、スイッチＳｐ１〜Ｓｐ３、Ｓｇ１〜Ｓｇ４をオン（Ｏｎ）させ、他のスイッチを全てオフ（ｏｆｆ）させることができる。この際、上記第１の電圧Ｖ１は、図１に示す発光部Ｌ１〜Ｌ４のうちの一個の発光部を駆動させるための最小電圧以上に既設定されることができる。
【００４３】
図１に示すＬＥＤアレイ２００は、図２の電圧が第２の電圧Ｖ２より大きく第３の電圧Ｖ３より小さい区間（区間Ｔ２から区間Ｔ３を除いた区間）の場合、図４に示すように発光部Ｌ１〜Ｌ４が直／並列連結される構造を有することができる。
【００４４】
即ち、発光部Ｌ１と発光部Ｌ２とが直列連結され、発光部Ｌ３と発光部Ｌ４とが直列連結され、この直列連結された発光部が互いに並列連結される構造を有することができる。
【００４５】
このようなＬＥＤアレイ２００の構造の変更のために、上記制御部３００は、スイッチＳｓ１、Ｓｓ３、Ｓｇ２、Ｓｇ４、Ｓｔをオンさせ、他のスイッチを全てオフさせることができる。この際、上記第２の電圧Ｖ２は、図１に示す発光部Ｌ１〜Ｌ４のうちの２個の発光部を駆動させるための最小電圧以上に既設定されることができる。
【００４６】
図１に示すＬＥＤアレイ２００は、図２の電圧が第３の電圧Ｖ３より大きい区間Ｔ３の場合、図５に示すように発光部Ｌ１〜Ｌ４が直列連結される構造を有することができる。
【００４７】
このようなＬＥＤアレイ２００の構造の変更のために、上記制御部３００は、スイッチＳｓ１〜Ｓｓ３をオンさせ、他のスイッチを全てオフさせることができる。この際、上記第３の電圧Ｖ３は、図１に示す発光部Ｌ１〜Ｌ４を全て駆動させるための最小電圧以上に既設定されることができる。
【００４８】
以上のように、本発明の実施形態によると、商用交流電圧を整流した波形で電圧レベルの変化に応じてＬＥＤアレイ２００の構造を変更させることができる。即ち、商用交流電圧を整流した電圧で発光ダイオードを駆動させ、且つ電圧波形の殆どの区間Ｔ３でＬＥＤアレイ２００に含まれた発光ダイオードを全て発光させることができる効果を有する。
【００４９】
また、平滑用キャパシタを用いないため、ＬＥＤ回路の寿命を延長させることができ、コストの面で効果的である。
【符号の説明】
【００５０】
１００  整流部
２００  ＬＥＤアレイ
３００  制御部
【図１】
2012243755.tif 000003
【図２】
2012243755.tif 000004
【図３】
2012243755.tif 000005
【図４】
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【図５】
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