(57)【要約】【課題】本発明は本発明は商用交流電源でＬＥＤを駆動するＬＥＤ回路に関する。【解決手段】本発明の実施例は、複数の発光ダイオードを含む発光部と、前記発光部の陽極に交流電源の正の電圧のみが印加されるようにスイチングするスイッチ部とを含むＬＥＤ回路に関する。これをよって、駆動回路の複雑さを減らすことができる。また、電解キャパシタ及びブリッジ回路を使用しないため、寿命及び効率を向上させることができる。さらに、すべての発光ダイオードが常時駆動しているため、いずれかの発光ダイオードが全体の寿命を決めることを防止することができ、寿命を向上させることができる。【選択図】図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
複数の発光ダイオードを含む発光部と、
前記発光部の陽極に交流電源の正の電圧のみが印加されるようにスイチングするスイッチ部と
を含むＬＥＤ回路。
【請求項２】
前記スイッチ部は、
前記交流電源の陽極に接続された第１のＳＰＤＴ（ｓｉｎｇｌｅ  ｐｏｌｅ  ｄｏｕｂｌｅ  ｔｈｒｏｗ）と、
前記交流電源の陰極に接続された第２のＳＰＤＴと、
前記第１のＳＰＤＴ及び前記第２のＳＰＤＴを制御する制御部と、
を含む、請求項１に記載のＬＥＤ回路。
【請求項３】
前記制御部は、
交流電源の正の電圧が印加される場合、前記第１のＳＰＤＴのポールを前記発光部の陽極に、前記第２のＳＰＤＴのポールを前記発光部の陰極に接続するように制御し、
交流電源の負の電圧が印加される場合、前記第１のＳＰＤＴのポールを前記発光部の陰極に、前記第２のＳＰＤＴのポールを前記発光部の陽極に接続するように制御する、請求項２に記載のＬＥＤ回路。
【請求項４】
前記第１のＳＰＤＴは、ポール（ｐｏｌｅ）が前記交流電源の陽極に接続され、スロー（ｔｈｒｏｗ）が前記発光部の陽極と陰極にそれぞれ接続され、
前記第２のＳＰＤＴは、ポール（ｐｏｌｅ）が前記交流電源の陰極に接続され、スロー（ｔｈｒｏｗ）が前記発光部の陽極と陰極にそれぞれ接続された、請求項２または３に記載のＬＥＤ回路。
【請求項５】
前記制御部は、
前記交流電源の電圧の極性に従属的な出力を生成する比較器を含む、請求項２から４の何れか１項に記載のＬＥＤ回路。
【請求項６】
前記スイッチ部は、
前記交流電源の負の電圧を制御信号として使い、前記交流電源の正の電圧を前記発光部に供給する第１のスイッチ部と、
前記交流電源の正の電圧を制御信号として使い、前記交流電源の負の電圧を前記発光部に供給する第２のスイッチ部と
を含む、請求項１に記載のＬＥＤ回路。
【請求項７】
前記第１のスイッチ部は、
前記交流電源の一端に接続されたドレイン、前記発光部の陽極に接続されたソース及び前記交流電源の他端に接続されたゲートを含む第１のｐチャンネルＭＯＳＦＥＴと、
前記第１のｐチャンネルＭＯＳＦＥＴのドレインに接続されたソース、前記発光部の陰極に接続されたドレイン及び前記交流電源の他端に接続されたゲートを含む第１のｎチャンネルＭＯＳＦＥＴと
を含む、請求項６に記載のＬＥＤ回路。
【請求項８】
前記第２のスイッチ部は、
前記交流電源の他端に接続されたドレイン、前記発光部の陽極に接続されたソース及び前記交流電源の一端に接続されたゲートを含む第２のｐチャンネルＭＯＳＦＥＴと、
前記第２のｐチャンネルＭＯＳＦＥＴのドレインに接続されたソース、前記発光部の陰極に接続されたドレイン及び前記交流電源の一端に接続されたゲートを含む第２のｎチャンネルＭＯＳＦＥＴと
を含む、請求項６または請求項７に記載のＬＥＤ回路。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は商用交流電源でＬＥＤを駆動するＬＥＤ回路に関する。
【背景技術】
【０００２】
発光ダイオード（ＬＥＤ，Ｌｉｇｈｔ  Ｅｍｉｔｔｉｎｇ  Ｄｉｏｄｅ）とは、ｐ−ｎ接合構造に形成され電子とホールの再結合によって光を放出する半導体素子のことをいう。このような発光ダイオードは、優れた単色性ピーク波長を有し、光効率性に優れ、小型化が可能であるという長所と、環境にやさしく低消費電力などの理由から、既存の照明を高速に取り替えている。
【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。そのため、従来の発光ダイオードを駆動するための回路は、商用交流電源を整流した後、フライバック（ＦＬＹＢＡＣＫ）などのコンバータを用いて発光素子に定電流を供給する方式が大部分であった。
【０００４】
このような駆動回路は比較的複雑な制御構造を有し、ブリッジ回路、制御ＩＣなどの様々な素子を要する。特に、平滑のための電解コンデンサは寿命が長くないため、発光ダイオードを使用した照明機器の寿命を短縮させるという問題点があった。また、交流電源を直接使用する駆動回路は、発光部の発光ダイオードのうち常時駆動しないものがあり、それら一部が発光部全体の寿命を決めるという問題点もあった。
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
本発明の実施例は、交流／直流変換を使用することなく、商用交流電源で発光ダイオードを直接駆動させ、複数の発光ダイオードが交流電源の波形変化に関わらず常時駆動できるＬＥＤ回路を具現するものである。
【課題を解決するための手段】
【０００６】
本発明の第１技術的な側面は、複数の発光ダイオードを含む発光部と、上記発光部の陽極に交流電源の正の電圧のみが印加されるようにスイチングするスイッチ部と、を含むＬＥＤ回路に関する。
【０００７】
また、上記スイッチ部は、上記交流電源の陽極に接続された第１のＳＰＤＴと、上記交流電源の陰極に接続された第２のＳＰＤＴと、上記第１のＳＰＤＴ及び第２のＳＰＤＴを制御する制御部と、を含むことができる。
【０００８】
また、上記制御部は、交流電源の正の電圧が印加される場合、上記第１のＳＰＤＴのポールを上記発光部の陽極に、上記第２のＳＰＤＴのポールを上記発光部の陰極に接続するように制御し、交流電源の負の電圧が印加される場合、上記第１のＳＰＤＴのポールを上記発光部の陰極に、上記第２のＳＰＤＴのポールを上記発光部の陽極に接続するように制御することができる。
【０００９】
また、上記第１のＳＰＤＴは、ポール（ｐｏｌｅ）が上記交流電源の陽極に接続され、スロー（ｔｈｒｏｗ）が上記発光部の陽極と陰極にそれぞれ接続され、上記第２のＳＰＤＴは、ポール（ｐｏｌｅ）が上記交流電源の陰極に接続され、スロー（ｔｈｒｏｗ）が上記発光部の陽極と陰極にそれぞれ接続されることができる。
【００１０】
また、上記制御部は、上記交流電源電圧の極性に従属的な出力を生成する比較器を含むことができる。
【００１１】
また、上記スイッチ部は、上記交流電源の負の電圧を制御信号として使い、上記交流電源の正の電圧を上記発光部に供給する第１のスイッチ部と、上記交流電源の正の電圧を制御信号として使い、上記交流電源の負の電圧を上記発光部に供給する第２のスイッチ部と、を含むことができる。
【００１２】
また、上記第１のスイッチ部は、上記交流電源の一端に接続されたドレイン、上記発光部の陽極に接続されたソース及び上記交流電源の他端に接続されたゲートを含む第１のｐチャンネルＭＯＳＦＥＴと、上記第１のｐチャンネルＭＯＳＦＥＴのドレインに接続されたソース、上記発光部の陰極に接続されたドレイン及び上記交流電源の他端に接続されたゲートを含む第１のｎチャンネルＭＯＳＦＥＴと、を含むことができる。
【００１３】
また、上記第２のスイッチ部は、上記交流電源の他端に接続されたドレイン、上記発光部の陽極に接続されたソース及び上記交流電源の一端に接続されたゲートを含む第２のｐチャンネルＭＯＳＦＥＴと、上記第２のｐチャンネルＭＯＳＦＥＴのドレインに接続されたソース、上記発光部の陰極に接続されたドレイン及び上記交流電源の一端に接続されたゲートを含む第２のｎチャンネルＭＯＳＦＥＴと、を含むことができる。
【発明の効果】
【００１４】
本発明によると、交流／直流変換装置を必要とせずに駆動回路の複雑さを減らすことができる。また、電解キャパシタ及びブリッジ回路を使用しないため、寿命及び効率を向上させることができる。さらに、すべての発光ダイオードが常時駆動しているため、いずれかの発光ダイオードが全体の寿命を決めることを防止することができ、寿命を向上させることができる。
【図面の簡単な説明】
【００１５】
【図１】本発明の実施例によるＬＥＤ回路の構成図である。
【図２】図１のＬＥＤ回路における波形を示すグラフである。
【図３】本発明の他の実施例によるＬＥＤ回路の構成図である。
【発明を実施するための形態】
【００１６】
以下、添付の図面を参照し、本発明の実施例を説明する。
【００１７】
本発明は後述される実施例に限定されず、本発明の実施例は本発明の技術的思想を容易に理解するためのものである。本発明に参照される図面において実質的に同じ構成と機能を有する構成要素には同じ符号を使用する。
【００１８】
図１は、本発明の実施例によるＬＥＤ回路の構成図である。
【００１９】
図１を参照すると、本発明の実施例によるＬＥＤ回路は、発光部１００とスイッチ部２００ａとを含むことができる。
【００２０】
図１において、発光部１００は、直列接続された複数の発光ダイオードを含むことができる。ここで、発光部１００の発光ダイオードの構成は例示であり、直列、並列、直並列など、多様な構造と個数を有することができる。
【００２１】
スイッチ部２００ａは、発光部１００の陽極に交流電源の正の電圧のみが印加されるようにスイチングすることができる。即ち、交流電源ＡＣは、一定の周波数（例えば、６０Ｈｚ）で正の電圧と負の電圧を交互に繰り返すが、スイッチ部２００ａは、交流電源が正の電圧を供給する区間では発光部１００の陽極にそれを供給し、負の電圧を供給する区間では発光部１００の陰極が接続されるように動作できる。
【００２２】
スイッチ部２００ａは、第１のＳＰＤＴ（ｓｉｎｇｌｅ  ｐｏｌｅ  ｄｏｕｂｌｅ  ｔｈｒｏｗ）２１０と、第２のＳＰＤＴ２２０と、制御部２３０とを含むことができ、制御部２３０は、比較器２３１を含むことができる。
【００２３】
制御部２３０は、交流電源の電圧極性に従属的な出力を生成する比較器２３１を含むことができる。即ち、交流電源の電圧波形が正の場合に比較器２３１は正の電圧を出力し、交流電源の電圧波形が負の場合に比較器２３１は負の電圧を出力することができる。
【００２４】
この比較器２３１は、交流電源の陽極に非反転端子が接続され、接地に反転端子が入力されることができる。これにより、交流電圧の電圧波形に追従して電圧波形の符号変化に応じて出力を生成することができる。
【００２５】
第１のＳＰＤＴ２１０はポールＣＯ１が交流電源の陽極に接続され、第１スローＮＰ１は発光部１００の陽極に接続され、第２スローＮＮ１は発光部１００の陰極に接続される。また、第２のＳＰＤＴ２２０はポールＣＯ２が交流電源の陰極に接続され、第１スローＮＮ２は発光部１００の陰極に接続され、第２スローＮＰ２は発光部１００の陽極に接続される。
【００２６】
交流電源の正の電圧が印加される場合、第１のＳＰＤＴ２１０は制御部２３０の制御を受けてポールＣＯ１をスローＮＰ１に接続させ、交流電源の陽極と発光部１００の陽極が互いに接続されるようにする。同時に、第２のＳＰＤＴ２２０のポールＣＯ２をスローＮＮ２に接続させ、交流電源の陰極と発光部１００の陰極が接続されるように動作できる。
【００２７】
図１に示されたノードＮ１〜Ｎ４及びスイッチ部２００ａの各ポールとスローを通じて上記接続による閉経路を見ると、交流電源から正の電圧が印加される場合、Ｎ１−ＣＯ１−ＮＰ１−Ｎ２−発光部１００−Ｎ３−ＮＮ２−ＣＯ２−Ｎ４の経路に沿って電流が流れるようになる。
【００２８】
交流電源の負の電圧が印加される場合、第１のＳＰＤＴ２１０は制御部２３０の制御を受けてポールＣＯ１を第２スローＮＮ１に接続させ、交流電源の陽極と発光部１００の陰極が互いに接続されるようにする。同時に、第２のＳＰＤＴ２２０のポールＣＯ２をスローＮＰ２に接続させ、交流電源の陰極と発光部１００の陰極が接続されるように動作できる。
【００２９】
この場合、正の電圧を基準にして電流経路を見ると、Ｎ４−ＣＯ２−ＮＰ２−Ｎ２−発光部１００−Ｎ３−ＮＮ１−ＣＯ１−Ｎ１の閉ルーフを成すようになる。
【００３０】
従って、上述した実施例によると、交流電源の電圧極性が変わっても、発光部１００の陽極には常に正の電圧が印加されるため、交流電源の全周期に渡って発光部１００が常時駆動され得るという効果がある。
【００３１】
図２は、図１のＬＥＤ回路における波形を示すグラフである。
【００３２】
図２を参照すると、図２の（ａ）は交流電源の波形、（ｂ）は制御部２３０の出力、（ｃ）は交流電源の波形及び制御部２３０の出力に関する第１のＳＰＤＴ２１０のポールＣＯ１と接続されるスロー、及び第２のＳＰＤＴ２２０のポールＣＯ２と接続されるスローを示す。
【００３３】
図２の（ａ）、（ｂ）を参照すると、交流電源は、一定の周波数で正の電圧と負の電圧にスイングしており、比較部２３０の出力は、この交流電源の電圧変化を追従しながら正または負の一定の電圧を出力していることが分かる。
【００３４】
さらに、２の（ｃ）を参照すると、第１のＳＰＤＴ２１０のポールＣＯ１は比較部２３０の出力を制御信号として、スローＮＰ１及びスローＮＮ１と交互に接続されることが分かる。また、第１のＳＰＤＴ２１０のポールとスローの接続に相応する第２のＳＰＤＴ２２０のポールとスローの接続状態も確認できる。
【００３５】
図３は、本発明の他の実施例によるＬＥＤ回路の構成図である。
【００３６】
図３を参照すると、スイッチ部２００ｂは、交流電源の負の電圧を制御信号として使い、交流電源の正の電圧を発光部１００に供給する第１のスイッチ部２４０と、交流電源の正の電圧を制御信号として使い、交流電源の負の電圧を発光部１００に供給する第２のスイッチ部２５０と、を含むことができる。
【００３７】
第１のスイッチ部２４０は、交流電源の一端に接続されたドレイン、発光部１００の陽極に接続されたソース及び交流電源の他端に接続されたゲートを含む第１のｐチャンネルＭＯＳＦＥＴ２４１と、第１のｐチャンネルＭＯＳＦＥＴ２４１のドレインに接続されたソース、発光部１００の陰極に接続されたドレイン及び交流電源の他端に接続されたゲートを含む第１のｎチャンネルＭＯＳＦＥＴ２４２と、を含むことができる。
【００３８】
また、第２のスイッチ部２５０は、交流電源の他端に接続されたドレイン、発光部１００の陽極に接続されたソース及び交流電源の一端に接続されたゲートを含む第２のｐチャンネルＭＯＳＦＥＴ２５１と、第２のｐチャンネルＭＯＳＦＥＴ２５１のドレインに接続されたソース、発光部１００の陰極に接続されたドレイン及び交流電源の一端に接続されたゲートを含む第２のｎチャンネルＭＯＳＦＥＴ２５２と、を含むことができる。
【００３９】
交流電源の電圧変化と、上述した第１のスイッチ部２４０及び第２のスイッチ部２５０の動作について具体的に説明すると、交流電源の正の電圧が印加される場合、第１のスイッチ部２４０の第１のｐチャンネルＭＯＳＦＥＴ２４１及び第１のｎチャンネルＭＯＳＦＥＴ２４２のゲートには交流電源の負の電圧がそれぞれ印加される。これによって、第１のｐチャンネルＭＯＳＦＥＴ２４１はターンオンされ第１のｎチャンネルＭＯＳＦＥＴ２４２はターンオフされノードＮ１に供給される正の電圧は第１のｐチャンネルＭＯＳＦＥＴ２４１のドレイン及びソースを介して発光部１００に供給される。
【００４０】
このとき、第２のスイッチ部２５０の第２のｐチャンネルＭＯＳＦＥＴ２５１及び第２のｎチャンネルＭＯＳＦＥＴ２５２のゲートには、交流電源の正の電圧がそれぞれ印加される。これによって、第２のｐチャンネルＭＯＳＦＥＴ２５１はターンオフされ第２のｎチャンネルＭＯＳＦＥＴ２５２はターン−オンされ、発光部１００に印加された正の電圧が交流電源に行くＮ１−Ｎ２−Ｎ３−Ｎ４の経路を形成できるようになる。
【００４１】
交流電源から負の電圧が供給される場合、第１のスイッチ部２４０の第１のｐチャンネルＭＯＳＦＥＴ２４１及び第１のｎチャンネルＭＯＳＦＥＴ２４２のゲートには、交流電源の正の電圧がそれぞれ印加される。これによって、第１のｐチャンネルＭＯＳＦＥＴ２４１はターンオフされ第１のｎチャンネルＭＯＳＦＥＴ２４２はターンオンされる。
【００４２】
このとき、第２のスイッチ部２５０の第２のｐチャンネルＭＯＳＦＥＴ２５１及び第２のｎチャンネルＭＯＳＦＥＴ２５２のゲートには、交流電源の負の電圧がそれぞれ印加される。これによって、第２のｐチャンネルＭＯＳＦＥＴ２５１はターンオンされ第２のｎチャンネルＭＯＳＦＥＴ２５２はターンオフされ正の電圧は閉ルーフＮ４−Ｎ２−発光部１００−Ｎ３−Ｎ１を巡回するようになる。
【００４３】
上述した第１のスイッチ部２４０及び第２のスイッチ部２５０の動作により、図１に示された実施例と同様に、交流電源の全周期に渡って発光部１００が常時駆動され得るという効果が得られる。また、図３に示された他の実施例は、制御部を含まないため、回路の構成をさらに簡単にすることができるという効果がある。
【００４４】
このように本発明の実施例によると、交流／直流変換装置を必要とせずに駆動回路の複雑さを減らすことができ、電解キャパシタ及びブリッジ回路を使用しないため、寿命及び効率を向上させることができる。さらに、すべての発光ダイオードが常時駆動しているため、いずれかの発光ダイオードが全体の寿命を決めることを防止することができ、寿命を向上させることができる。
【符号の説明】
【００４５】
１００  発光部
２００ａ、２００ｂ  スイッチ部
２１０  第１のＳＰＤＴ
２２０  第２のＳＰＤＴ
２３０  制御部
２４０  第１のスイッチ部
２５０  第２のスイッチ部
【図１】
2012244144.tif 000003
【図２】
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【図３】
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