発光装置及びその駆動回路
発光装置は、互いに直列に接続された第１の発光ユニット及び第２の発光ユニットと、第１の発光ユニットには並列に接続されて第２の発光ユニットには直列に接続されたＰＴＦユニットとを含む。第１の発光ユニット及び第２の発光ユニットは、それぞれ少なくとも一つの発光ダイオードを含む。ＰＴＦユニットは、交流電源の印加時、第１の発光ユニットが動作する前に第２の発光ユニットを動作させる。発光装置は、全高調波歪み及びフリッカ現象を低減し、力率及び光効率を改善する。発光装置の駆動回路も開示される。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、発光装置及びその駆動回路に関し、より詳細には、力率を改善し、全高調波歪み及びフリッカ現象などを減らし、光効率を高めることができる発光装置及びその駆動回路に関する。
【背景技術】
【０００２】
発光ダイオード（Ｌｉｇｈｔ Ｅｍｉｔｔｉｎｇ Ｄｉｏｄｅ、ＬＥＤ）は、順方向しきい値電圧以上が印加される場合にターンオンされて動作する一般的なダイオードの共通の特性を有している。また、交流電源が印加される際の発光領域を増やすために、二つまたはそれ以上の発光ダイオードを逆並列に接続（以下、接続されたＬＥＤｓを「交流ＬＥＤ」ともいう）して使用することもある。この場合、交流電源の正の半周期では正の半周期の電圧に対して順方向に接続された発光ダイオードに順方向しきい値電圧以上が印加される場合に交流ＬＥＤはターンオンされ、負の半周期でも負の半周期の電圧に対して順方向に接続された発光ダイオードに順方向しきい値電圧以上が印加される場合に交流ＬＥＤはターンオンされる特性を有する。
【０００３】
従って、発光ダイオードに交流電源を印加する場合、夫々の発光ダイオードのターンオン区間が短いため、フリッカ現象や全高調波歪み現象が多く発生し、これにより、交流ＬＥＤの光効率も低下するという問題点が存在する。このような問題点は、特に上記のように複数の交流ＬＥＤが直列に接続される場合にはさらに顕著に現れる。上記の交流ＬＥＤの問題点を添付図面を参照して説明する。
【０００４】
図１は、従来の交流ＬＥＤの等価回路図であり、図２は図１に示した交流ＬＥＤの電圧及び電流の特性を示すグラフである。
【０００５】
まず、図１を参照すると、発光装置１０、交流電源Ｖａｃ及び抵抗素子Ｒ１１が互いに直列に接続されている。ここでは、ＬＥＤ１２（Ｄ１１、Ｄ１２）及びＬＥＤ１４（Ｄ１３、Ｄ１４を夫々交流ＬＥＤと称する。
【０００６】
正の半周期の交流電源Ｖａｃが交流ＬＥＤ１２、１４側に印加される場合には、発光ダイオードＤ１１、Ｄ１３が動作する。勿論、発光ダイオードＤ１１、Ｄ１３は直列接続された形態であるため、電圧の大きさが発光ダイオードＤ１１、Ｄ１３夫々の順方向しきい値電圧の和より大きい場合に発光ダイオードＤ１１、Ｄ１３は動作する。
【０００７】
これと同様に、負の半周期の交流電源Ｖａｃが交流ＬＥＤ１４、１２側に印加される場合には、発光ダイオードＤ１４、Ｄ１２が動作する。この場合にも、電圧の大きさが発光ダイオードＤ１４、Ｄ１２夫々の順方向しきい値電圧の和より大きい場合に発光ダイオードＤ１４、Ｄ１２は動作する。ここにおける発光ダイオードの動作とは、発光ダイオードの発光動作を意味し、以下の説明においても全て同じ意味に解釈される。
【０００８】
交流電源Ｖａｃの正の半周期または負の半周期において、交流ＬＥＤ１２、１４の動作時の電流の大きさは、抵抗素子Ｒ１１によって決まる。
【０００９】
図２を参照すると、ｖ１は電圧グラフ、ｉ１は電流グラフである。Ｘ軸は時間を示し、Ｙ軸は電圧及び電流の大きさを示す。これは、以下の電圧及び電流のグラフにおいて全て同様である。
【００１０】
図１を参照して説明したように、交流電源Ｖａｃの交流ＬＥＤへの印加時、交流電源Ｖａｃの正の半周期または負の半周期に応じて、交流電源Ｖａｃに対して順方向に接続される発光ダイオードの夫々の順方向しきい値電圧の和より大きい電圧が印加される場合に電流が流れる。このような特性は、図２の電圧及び電流のグラフに詳細に示されている。勿論、発光装置が一つの交流ＬＥＤ（１２または１４）を含む場合にも、このような電圧及び電流の特性は類似に示される。さらに、図１では二つの交流ＬＥＤ１２、１４が例示されているが、三つ以上の交流ＬＥＤを有する発光装置も図２と類似の電圧及び電流の特性を示す。
【００１１】
このように、印加される交流電圧の大きさが順方向しきい値電圧の和以上である場合にのみ動作する交流ＬＥＤ１２、１４の動作特性は、いくつかの問題を引き起こす。即ち、交流ＬＥＤ１２、１４に印加される交流電源Ｖａｃが電圧に対して順方向に接続される発光ダイオードの順方向しきい値電圧以上である場合に突然電流が流れて動作する特性、及び交流電源が印加される一周期の交流ＬＥＤの動作区間が短いため、全高調波歪み（ｔｏｔａｌ ｈａｒｍｏｎｉｃ ｄｉｓｔｏｒｔｉｏｎ：ＴＨＤ）が増加し、フリッカ（ｆｌｉｃｋｅｒ）現象が過多に発生し、光効率が低下するという問題点がある。
【００１２】
従って、交流電源の印加による交流ＬＥＤの動作特性により発生する力率の低下、全高調波歪み、及び過多なフリッカ現象の問題を改善することができる発光装置、またはその駆動回路が強く要求されている。
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【００１３】
本発明が解決しようとする課題は、交流電源の交流ＬＥＤへの印加時、電圧に対して順方向に接続されるＬＥＤの順方向しきい値電圧の和以上の電圧が印加される場合に突然電流が流れて交流ＬＥＤが動作する特性、及び交流電源が印加される一周期の交流ＬＥＤの動作区間が短いという特性により発生する、力率の減少、全高調波歪みの増加、過多なフリッカ現象の問題点を改善することができる発光装置及びその駆動回路を提供することにある。
【課題を解決するための手段】
【００１４】
上記の課題を解決するための本発明の一実施形態による発光装置は、互いに直列に接続されて、それぞれ少なくとも一つの発光ダイオードを含む第１の発光ユニット及び第２の発光ユニットと、前記第１の発光ユニットには並列に接続され、前記第２の発光ユニットには直列に接続されるＰＴＦユニットと、を含む。
【００１５】
好ましくは、前記第１の発光ユニット及び前記第２の発光ユニットのうち何れか一方、または両方は、逆並列に接続された二つの発光ダイオードを含んでもよい。
【００１６】
好ましくは、前記ＰＴＦユニットは、交流電源の印加時、前記第１の発光ユニットが動作する前に前記第２の発光ユニットが動作させてもよい。
【００１７】
好ましくは、前記第１の発光ユニットは互いに逆並列接続された第１の発光ダイオード及び第２の発光ダイオードを含み、前記第２の発光ユニットは互いに逆並列接続された第３の発光ダイオード及び第４の発光ダイオードを含んでもよく、前記第１の発光ダイオード及び前記第３の発光ダイオードは前記交流電源の正の半周期区間で動作し、前記第２の発光ダイオード及び前記第４の発光ダイオードは前記交流電源の負の半周期区間で動作して、前記交流電源の正の半周期区間で前記第１の発光ダイオードが動作する前に前記第３の発光ダイオードが動作し、前記交流電源の負の半周期区間で前記第２の発光ダイオードが動作する前に前記第４の発光ダイオードが動作する。
【００１８】
好ましくは、前記発光装置は、前記発光装置と前記交流電源との間に接続される整流部をさらに含んでもよい。
【００１９】
好ましくは、前記ＰＴＦユニットは、前記交流電源の印加時、前記第１の発光ユニットが動作する前に前記第２の発光ユニットが動作させてもよい。
【００２０】
好ましくは、前記ＰＴＦユニットはキャパシタを含んでもよい。
【００２１】
本発明の他の態様による発光装置は、順方向に直列接続された少なくとも二つの発光ダイオードを夫々含み、互いに逆並列接続された第１及び第２の発光ユニットと、前記第１の発光ユニットの一部の発光ダイオードに並列接続された第１のＰＴＦユニットと、前記第２の発光ユニットの一部の発光ダイオードに並列接続された第２のＰＴＦユニットと、を含む。
【００２２】
好ましくは、前記第１のＰＴＦユニット及び第２のＰＴＦユニットは、交流電源の印加時、前記第１のＰＴＦユニットが並列接続された一部の発光ダイオードまたは前記第２のＰＴＦユニットが並列接続された一部の発光ダイオードを動作させる前に、前記第１のＰＴＦユニットが並列接続された一部の発光ダイオード以外の前記第１の発光ユニットの発光ダイオードまたは前記第２のＰＴＦユニットが並列接続された一部の発光ダイオード以外の前記第２の発光ユニットの発光ダイオードを動作させる。
【００２３】
本発明のさらに他の態様による発光装置は、少なくとも一つの発光ダイオードを含む第１の発光ユニットを少なくとも一つ含む第１の発光グループと、少なくとも一つの発光ダイオードを含む第２の発光ユニットを少なくとも一つ含む第２の発光グループと、前記第１の発光グループには並列に接続され、前記第２の発光グループには直列に接続される少なくとも一つのＰＴＦユニットと、を含む。
【００２４】
好ましくは、前記ＰＴＦユニットは、電源の印加時、前記第１の発光グループが動作する前に前記第２の発光グループが動作させてもよい。
【００２５】
好ましくは、前記第１の発光グループが少なくとも二つの第１の発光ユニットを含む場合、前記第１の発光ユニットは互いに並列接続され、前記ＰＴＦユニットは前記第１の発光ユニットに共通に並列接続される。
【００２６】
好ましくは、前記第１の発光グループが少なくとも二つの第１の発光ユニットを含み、前記第２の発光グループが少なくとも二つの第２の発光ユニットを含み、前記第１の発光ユニット夫々は前記第２の発光ユニット夫々に一つずつ対応して互いに直列に接続され、前記ＰＴＦユニットは前記第１の発光ユニット夫々に並列に接続されてもよい。
【００２７】
好ましくは、前記第１の発光ユニット及び第２の発光ユニットのうち何れか一方または両方が少なくとも二つの発光ダイオードを含む場合、前記少なくとも二つの発光ダイオードは、互いに順方向の直列接続、並列接続、逆並列接続、及び直列または並列接続の組み合わせのうち何れか一つの接続関係により互いに接続される。
【００２８】
好ましくは、前記第１の発光グループまたは前記第２の発光グループは、単一基板上にモノリシックに集積されてもよい。
【００２９】
好ましくは、前記第１の発光ユニット夫々または前記第２の発光ユニット夫々は、個別パッケージに形成されてもよい。
【００３０】
好ましくは、前記第１の発光ユニットの発光ダイオードの夫々または前記第２の発光ユニットの発光ダイオードの夫々は、個別パッケージに形成されてもよい。
【００３１】
好ましくは、前記第１の発光グループまたは前記第２の発光グループは一つのパッケージに形成され、一つのパッケージに形成された前記第１の発光グループ内の発光ダイオードまたは前記第２の発光グループ内の発光ダイオード夫々は、個別パッケージに形成されてもよい。
【００３２】
好ましくは、前記第１の発光ユニットは、第１乃至第４のノードを介して互いに接続された第１の発光ダイオード乃至第４の発光ダイオードを含んでもよく、前記第１の発光ダイオードは前記第１のノードから前記第３のノードの方向に順方向に接続され、前記第２の発光ダイオードは第４のノードから前記第１のノードの方向に順方向に接続され、前記第３の発光ダイオードは前記第２のノードから前記第３のノードの方向に順方向に接続され、前記第４の発光ダイオードは前記第４のノードから前記第２のノードの方向に順方向に接続されて、前記第３のノードは前記第４のノードと電気的に接続される。
【００３３】
好ましくは、前記発光装置は、前記第３のノードと前記第４のノードとの間に前記第３のノードから前記第４のノードの方向に順方向に接続される第５の発光ダイオードをさらに含んでもよい。
【００３４】
本発明のさらに別の態様による駆動回路は、少なくとも一つの発光ダイオードをそれぞれ有する第１の発光ユニット及び第２の発光ユニットが第１のノードを介して直列に接続される発光装置を交流電源で駆動し、前記第１の発光ユニットには並列に接続され、前記第２の発光ユニットには直列に接続されるＰＴＦユニットを含む。
【００３５】
好ましくは、前記第１の発光ユニット及び前記第２の発光ユニットのうち何れか一方または両方は、互いに逆並列接続された二つの発光ダイオードを含んでもよい。
【００３６】
好ましくは、前記ＰＴＦユニットは、前記交流電源の印加時、前記第１の発光ユニットが動作する前に前記第２の発光ユニットが動作させてもよい。
【００３７】
好ましくは、前記ＰＴＦユニットはキャパシタを含んでもよい。
【００３８】
好ましくは、前記発光装置は、前記第１の発光ユニット及び前記ＰＴＦユニットに第２のノードを介して直列接続される抵抗素子をさらに含んでもよく、前記第１の発光ユニットは前記ＰＴＦユニットに前記第１のノードと前記第２のノードとの間で並列接続されてもよい。
【００３９】
好ましくは、前記発光装置は、前記交流電源と前記第１の発光ユニットとの間で前記第１の発光ユニットと直列接続される抵抗素子をさらに含んでもよく、前記ＰＴＦユニットは、前記抵抗素子と前記第１の発光ユニットとに並列接続されてもよい。
【００４０】
好ましくは、前記第１の発光ユニットは互いに逆並列接続された第１の発光ダイオード及び第２の発光ダイオードを含み、前記第２の発光ユニットは互いに逆並列接続された第３の発光ダイオード及び第４の発光ダイオードを含んでもよく、前記第１の発光ダイオード及び前記第３の発光ダイオードは前記交流電源の正の半周期区間で動作し、前記第２の発光ダイオード及び前記第４の発光ダイオードは前記交流電源の負の半周期区間で動作し、前記交流電源の正の半周期区間において前記第１の発光ダイオードが動作する前に前記第３の発光ダイオードが動作し、前記交流電源の負の半周期区間において前記第２の発光ダイオードが動作する前に前記第４の発光ダイオードが動作する。
【００４１】
好ましくは、前記発光装置は、前記発光装置と前記交流電源との間に接続された整流部をさらに含んでもよい。
【００４２】
好ましくは、前記ＰＴＦユニットは、前記交流電源の印加時、前記第１の発光ユニットが動作する前に前記第２の発光ユニットを動作させてもよい。
【００４３】
本発明のさらに別の態様による駆動回路は、少なくとも一つの発光ダイオードをそれぞれ有する第１の発光ユニット及び第２の発光ユニットが第１のノードを介して互いに直列接続される発光装置を交流電源で駆動し、第２のノードを介して前記第１の発光ユニットに直列接続される第１の抵抗素子と、第３のノードと前記第１のノードとの間で、前記第１の発光ユニットと前記第１の抵抗素子とに並列接続されるキャパシタと、前記第３のノードと前記第１のノードとの間で、前記キャパシタに直列接続される第２の抵抗素子と、を含む。
【００４４】
好ましくは、前記第２の抵抗素子は、前記キャパシタの充電／放電時間を調節する役割と、ノイズ及び電磁気干渉を低減する役割をしてもよい。
【００４５】
好ましくは、前記駆動回路は、前記交流電源と前記発光装置との間に直列接続されるサーミスタ素子をさらに含んでもよい。
【発明の効果】
【００４６】
本発明の実施形態によると、発光装置及びその駆動回路は、交流ＬＥＤの動作特性、即ち、交流ＬＥＤに印加され交流電源が電圧に対して順方向に接続されるＬＥＤの順方向しきい値電圧以上である場合に突然電流が流れて動作する特性と、印加される交流電源の一周期において交流ＬＥＤの動作区間が短いという特性とに起因する力率の減少、重度の全高調波歪み、過多なフリッカ現象などといった問題を解決することができる。さらに、本実施形態による発光装置は、ピーク電流及び全高調波歪みを減少させて、力率を改善し、光効率も改善するという利点を有する。
【図面の簡単な説明】
【００４７】
【図１】従来の交流ＬＥＤの等価回路図である。
【図２】図１の交流ＬＥＤの電圧及び電流の特性を示すグラフである。
【図３】本発明の実施形態による発光装置またはその駆動回路のブロック図である。
【図４】本発明の実施形態による発光装置またはその駆動回路のブロック図である。
【図５】本発明の実施形態による発光装置またはその駆動回路のブロック図である。
【図６】図３乃至図５の発光装置またはその駆動回路の電圧及び電流の特性を示すグラフである。
【図７】図４に示す発光装置またはその駆動回路の等価回路図である。
【図８】交流電源の印加時、正の半周期での発光装置の動作を説明するための等価回路図である。
【図９】交流電源の印加時、正の半周期での発光装置の動作を説明するための等価回路である。
【図１０】図８及び図９に対応する電圧及び電流のグラフである。
【図１１】交流電源の印加時、負の半周期での発光装置の動作を説明するための等価回路図である。
【図１２】交流電源の印加時、負の半周期での発光装置の動作を説明するための等価回路図である。
【図１３】図１１及び図１２に対応する電圧及び電流のグラフである。
【図１４】図８乃至図１３で説明した交流電源の正の半周期及び負の半周期を両方組み合わせることによって得られた交流電源の一周期内での電圧及び電流のグラフである。
【図１５】発光装置が低周波フィルタの役割を行う抵抗素子を備える図５に対応する発光装置またはその駆動回路の等価回路図である。
【図１６】本発明の別の実施形態による発光装置またはその駆動回路の等価回路図である。
【図１７】図１６に対応する電圧及び電流のグラフである。
【図１８】本発明のさらなる実施形態による発光装置またはその駆動回路の等価回路図である。
【図１９】本発明のさらに他の実施形態による発光装置またはその駆動回路のブロック図である。
【図２０】本発明のさらに他の実施形態による発光装置またはその駆動回路のブロック図である。
【図２１】本発明の一実施形態による発光ユニットの一例を示す等価回路図である。
【図２２】本発明の一実施形態による発光ユニットの一例を示す等価回路図である。
【図２３】本発明の一実施形態による発光ユニットの多様な例を示す等価回路図である。
【発明を実施するための形態】
【００４８】
以下、添付図面を参照して本発明の実施形態を説明する。以下の説明及び図面は、本発明が属する技術分野において通常の知識を有する者が、本発明を理解できるようにするために例示されたものに過ぎず、本発明の範囲を限定すると解釈されるべきではない。
【００４９】
図３乃至図５は、本発明の実施形態による発光装置またはその駆動回路のブロック図である。
【００５０】
図３を参照すると、発光装置は、第１の発光ユニット３２と、第２の発光ユニット３４と、ＰＴＦユニット３６と、を含む。第１の発光ユニット３２及び第２の発光ユニット３４は、それぞれ、互いに逆並列接続された少なくとも二つの発光ダイオードを含む。ＰＴＦユニット３６は、第１の発光ユニット３２には並列接続され、第２の発光ユニット３４には直列接続されて、電源入力端ＩＮ１、ＩＮ２に交流電源が印加される場合、第１の発光ユニット３２が動作する前に第２の発光ユニット３４が動作させるように機能する。
【００５１】
ＰＴＦユニット３６は、例えば、抵抗素子、キャパシタ、及びインダクタなどの多様な素子を含んでもよい。即ち、ＰＴＦユニット３６は、交流電源が印加時に、第１の発光ユニット３２が動作する前に第２の発光ユニット３４が動作させるように機能するものであれば、多様な素子を含んでもよい。
【００５２】
例えば、第１の発光ユニット３２が二つのＬＥＤが互いに逆並列接続された交流ＬＥＤであり、第２の発光ユニット３４も二つのＬＥＤが互いに逆並列接続された別の交流ＬＥＤであれば、第１の発光ユニット３２の動作は、交流ＬＥＤの二つのＬＥＤのうち順方向に接続されたＬＥＤの動作を意味する。
【００５３】
言い換えると、印加される交流電源に対して順方向に接続される第１の発光ユニット３２内のＬＥＤが動作する前（即ち、順方向電圧の大きさが、第１の発光ユニット３２内のＬＥＤの順方向しきい値電圧より小さく、第２の発光ユニット３４内のＬＥＤの順方向しきい値電圧よりは大きい場合）には、電流がノードＮ３４、ＰＴＦユニット３６、ノードＮ３２、第２の発光ユニット３４及びノードＮ３６の経路に流れる。一方、ＰＴＦユニット３６がない場合、発光装置は、第１の発光ユニット３２内のＬＥＤの順方向しきい値電圧と第２の発光ユニット３４内のＬＥＤの順方向しきい値電圧との和より大きな電圧が印加される場合にのみ動作するということは、既に説明したとおりである。
【００５４】
ＰＴＦユニット３６がない発光装置に比べて、本実施形態による発光装置の動作期間は遥かに長くなり、第１の発光ユニット３２及び第２の発光ユニット３４において、交流電源の正の半周期または負の半周期による交流電源に対して順方向に接続されるＬＥＤの順方向しきい値電圧の和より大きな電圧が印加される場合に突然電流が流れるという問題点も解消することができる。従って、本実施形態の発光装置は、力率（Ｐｏｗｅｒ Ｆａｃｔｏｒ）を改善し、全高調波歪み（Ｔｏｔａｌ Ｈａｒｍｏｎｉｃｓ Ｄｉｓｔｏｒｔｉｏｎ）を低減し、フリッカ（Ｆｌｉｋｅｒ）現象を低減する。ＰＴＦユニットは、力率、全高調波歪み、フリッカ現象の改善に係わるため、ＰＴＦユニットはこれらの改善に由来する略語である。
【００５５】
図３では、ＰＴＦユニット３６が第１の発光ユニット３２に並列に接続された場合を例示しているが、ＰＴＦユニット３６が第２の発光ユニット３４に並列に接続された場合にも、同様の機能を実行することが理解される。さらに、夫々の発光ユニットは、ＬＥＤ単一素子の逆並列接続で構成されてもよく、二つのＬＥＤの逆並列接続の組み合わせが一つのパッケージに形成されたものであってもよい。或いは、ＰＴＦユニット３６を含む発光ユニット全体は、一つのパッケージに形成されてもよい。
【００５６】
また、本実施形態では、１つの第１の発光ユニット３２及び１つの第２の発光ユニット３４を備える発光装置を例示したが、第１の発光ユニット３２及び第２の発光ユニット３４夫々には、少なくとも一つの第３の発光ユニットが並列に接続されてもよい。さらに、第１の発光ユニット３２、ＰＴＦユニット３６、及び第２の発光ユニット３４をそれぞれ含む複数の発光装置が互いに連続して並列に接続されてもよい。
【００５７】
さらに、第１の発光ユニット３２及び第２の発光ユニット３４夫々に、少なくとも一つの第３の発光ユニットが直列に接続されてもよく、或いは、上記のように、少なくとも一つの第４の発光ユニットが並列に接続された第１の発光ユニット３２及び第２の発光ユニット３４夫々に、少なくとも一つの第３の発光ユニットが直列に接続されてもよい。
【００５８】
さらに、ＰＴＦユニット３６が発光ユニットに並列に接続される位置は変更されてもよく、ＰＴＦユニット３６に並列に接続される発光ユニットの数も変更されてもよい。
【００５９】
したがって、直列接続及び／または並列接続によって要素を付加する様々な方法を介して、本発明の実施形態による発光装置に多様な要素を付加することにより様々な変更が可能であることは明らかであり、このような変更も本発明の範囲内に属する。
【００６０】
図４を参照すると、抵抗素子４８が入力端ＩＮ１とＩＮ２との間に印加される交流電源とノードＮ４４との間に接続され、抵抗素子４８、並列接続された第１の発光ユニット４２とＰＴＦユニット４６、及び第２の発光ユニット４４が直列接続された形態である。
【００６１】
図３と同様に、ＰＴＦユニット４６と第１の発光ユニット４２及び第２の発光ユニット４４との相互接続関係を説明すると、ＰＴＦユニット４６は、第１の発光ユニット４２には並列接続され、第２の発光ユニット４４には直列接続されて、交流電源が発光装置に印加される場合、第１の発光ユニット４２が動作する前に第２の発光ユニット４４を動作させる。抵抗素子４８は、第１の発光ユニット４２及び／または第２の発光ユニット４４の動作時に、電流の大きさを決める役割をする。
【００６２】
図４では、抵抗素子４８が交流電源と第１の発光ユニット４２との間に接続された場合が例示されているが、交流電源の入力端のうち入力端ＩＮ２と第２の発光ユニット４４との間に直列に接続されてもよい。
【００６３】
図５では、抵抗素子５８と第１の発光ユニット５２が直列接続され、抵抗素子５８と第１の発光ユニット５２とがＰＴＦユニット５６と並列接続されている。図４の場合と同様に、ＰＴＦユニット５６は、交流電源が発光装置に印加される場合、第１の発光ユニット５２が動作する前に第２の発光ユニット５４を動作させる。また、抵抗素子５８は、第１の発光ユニット５２及び／または第２の発光ユニット５４の動作時に、電流の大きさを決定する。さらに、図４の場合と同様に、抵抗素子５８は、交流電源の入力端のうち入力端ＩＮ２と第２の発光ユニット５４との間に直列に接続されてもよい。
【００６４】
図６は、図３乃至図５に示した発光装置またはその駆動回路の電圧及び電流の特性を示すグラフである。図２及び図６を参照すると、ＰＴＦユニット３６、４６、５６がない従来の発光装置よりも、本発明の実施形態による発光装置の動作区間が広くなることが分かる。即ち、図６の電流グラフｉ１０に示すように、第１の発光ユニット３２、４２、５２が動作する前に第２の発光ユニット３４、４４、５４が動作するため、ＰＴＦユニット３６、４６、５６がない従来の発光装置が動作していなかった区間においても本発明の実施形態による発光装置は動作する。そのため、本発明の実施形態による発光装置は、より広い動作区間を有し、低い電圧で予めオンされているため、フリッカ現象及び全高調波歪みの顕著な低減を可能にする。
【００６５】
図３において、第１の発光ユニット３２及び第２の発光ユニット３４を構成する交流ＬＥＤの数は同一であってもよく、異なっていてもよい。第１の発光ユニット４２、５２及び第２の発光ユニット４４、５４も、同じ数の交流ＬＥＤで構成されてもよく異なる数の交流ＬＥＤで構成されてもよい。第１の発光ユニット３２、４２、５２を構成する交流ＬＥＤの数と第２の発光ユニット３４、４４、５４を構成する交流ＬＥＤの数とが異なる場合には、第２の発光ユニット３４、４４、５４の動作時間及び第１の発光ユニット３２、４２、５２の動作時間に影響を及ぼす。そのため、発光装置の所望の設計に応じて、交流ＬＥＤの数を適宜決定することが好ましい。さらに、上述したように、交流電源または交流ＬＥＤを構成する発光ダイオードの順方向しきい値電圧を考慮して、要素間の多様な形態の直列／並列接続、個々の発光ダイオードの接続により得られる多様な形態の発光ユニット、、及び一つのチップ内における発光ダイオードの多様な配置が適用されてもよい。
【００６６】
図７は図４に示す発光装置またはその駆動回路の等価回路図である。図７を参照すると、ＰＴＦユニット４６はキャパシタＣ４１を含んでおり、第１の発光ユニット４２及び第２の発光ユニット４４は、夫々二つの発光ダイオードを含んでいる。第１の発光ユニット４２は、第１のノードＮ４２を介して第２の発光ユニット４４に直列接続されており、とキャパシタＣ４１に並列接続されている。ここで、第１の発光ユニット４２及びキャパシタＣ４１には、抵抗素子４８が第２のノードＮ４４を介して直列接続されている。即ち、第１のノードＮ４２と第２のノードＮ４４との間で第１の発光ユニット４２とキャパシタＣ４１とが並列接続されている。また、キャパシタＣ４１、第１の発光ユニット４２及び第２の発光ユニット４４の間の接続関係を説明すると、キャパシタＣ４１は、第１の発光ユニット４２とは並列接続されており、第２の発光ユニット４４とは直列接続されている。
【００６７】
第１の発光ユニット４２は互いに逆並列接続された第１の発光ダイオードＤ４１及び第２の発光ダイオードＤ４２を含み、第２の発光ユニット４４は互いに逆並列接続された第３の発光ダイオードＤ４３及び第４の発光ダイオードＤ４４を含む。図７に図示された第１の発光ユニット４２及び第２の発光ユニット４４は、夫々もっとも基本的な交流ＬＥＤを例示しているに過ぎず、第１の発光ユニット４２及び第２の発光ユニット４４は、それぞれ一つの交流ＬＥＤを含んでいてもよく、より多くの数の交流ＬＥＤを含んでいてもよいということは上述のとおりである。さらに、一つの交流ＬＥＤ（例えば、４２）も、交流電源の印加によって動作できる特性を有するものであれば、二つ以上の発光ダイオードを含んでもよい。
【００６８】
交流電源Ｖａｃの印加時、第１の発光ダイオードＤ４１及び第３の発光ダイオードＤ４３は交流電源の正の半周期区間で動作し、第２の発光ダイオードＤ４２及び第４の発光ダイオードＤ４４は交流電源の負の半周期区間で動作する。交流電源Ｖａｃの正の半周期区間では第１の発光ダイオードＤ４１が動作する前に第３の発光ダイオードＤ４３が動作し、交流電源Ｖａｃの負の半周期区間では第２の発光ダイオードＤ４２が動作する前に第４の発光ダイオードＤ４４が動作する。
【００６９】
図７では、一つのキャパシタＣ４１がＰＴＦユニット４６として示されているが、ＰＴＦユニットは、抵抗素子やインダクタ、または抵抗素子、キャパシタなどの多様な素子の接続ユニットであってもよい。
【００７０】
一実施形態によると、発光装置の駆動回路は、交流電源Ｖａｃと発光装置４０との間に直列接続されるサーミスタ（ｔｈｅｒｍｉｓｔｏｒ）素子Ｒ４４をさらに含んでもよい。サーミスタ素子は、一般的に、温度が高くなると抵抗値が小さくなる負温度係数の特性を有するＮＴＣ（Ｎｅｇａｔｉｖｅ Ｔｅｍｐｅｒａｔｕｒｅ Ｃｏｅｆｆｉｃｉｅｎｔ ｔｈｅｒｍｉｓｔｏｒ）サーミスタと、温度が高くなると抵抗値が大きくなる正温度係数の特性を有するＰＴＣ（Ｐｏｓｉｔｉｖｅ Ｔｅｍｐｅｒａｔｕｒｅ Ｃｏｅｆｆｉｃｉｅｎｔ ｔｈｅｒｍｉｓｔｏｒ）サーミスタとに分類されることができるが、本実施形態では、発光装置４０の温度が高くなる場合、発光装置４０への供給電流を減少させるＰＴＣサーミスタを用いることが好ましい。
【００７１】
また、発光装置４０の動作時、電流の大きさを決めるための抵抗素子４８及び抵抗素子Ｒ４３の数は、説明の便宜上、二つの抵抗素子Ｒ４１、Ｒ４２及び一つの抵抗素子Ｒ４３で示したが、抵抗素子の数と抵抗の大きさ、及び抵抗素子間の接続形態などは、発光装置４０内の発光ダイオードの数及び定格電力などを考慮して、必要に応じて多様に設計されることができる。さらに、抵抗素子Ｒ４３はサーミスタ素子Ｒ４４と並列接続された形態が示されているが、本発明による発光装置の駆動回路はこのような形態に限定されず、多様な形態に変形されてもよい。
【００７２】
図８乃至図１３は、図７の発光装置またはその駆動回路の動作を説明するための等価回路図及びグラフであり、特に、図８及び図９は交流電源Ｖａｃの印加時の正の半周期での発光装置の動作を説明するための等価回路図であり、図１０は図８及び図９に対応する電圧及び電流のグラフであり、図１１及び図１２は交流電源Ｖａｃの印加時の負の半周期での発光装置の動作を説明するための等価回路図であり、図１３は図１１及び図１２に対応する電圧及び電流のグラフである。
【００７３】
図８を参照すると、交流電源Ｖａｃの正の半周期で、電圧の大きさが第１の発光ダイオードＤ４１及び第３の発光ダイオードＤ４３の順方向しきい値電圧の和より小さい場合には、第３の発光ダイオードＤ４３のみが動作する。即ち、電流が矢印Ａ１及びＡ２で示す経路に沿って流れる。ここで、交流電源Ｖａｃの正の半周期で、電圧の大きさが０Ｖから第３の発光ダイオードＤ４３の順方向しきい値電圧より小さい範囲である場合には、キャパシタＣ４１の影響により、電圧の大きさが第３の発光ダイオードＤ４３の順方向電圧より小さい場合にも矢印Ａ１及びＡ２で示す経路に沿って電流が流れる（これは、後に説明する交流電源Ｖａｃの負の半周期を考慮し、キャパシタＣ４１の動作特性のうち電流の位相の進み現象を考慮することにより理解することができる）。
【００７４】
次に、電圧の大きさが増加して第１の発光ダイオードＤ４１及び第３の発光ダイオードＤ４３の順方向しきい値電圧の和より大きくなる場合には、矢印Ａ３及びＡ４で示す経路に沿って電流が流れる。これにより、第１の発光ダイオードＤ４１及び第３の発光ダイオードＤ４３がともに動作する。
【００７５】
即ち、交流電源Ｖａｃの正の半周期において、矢印Ａ１及びＡ２で示す経路に沿って流れる電流は、第１の発光ダイオードＤ４１がオンされる時点で遮断され、矢印Ａ３及びＡ４で示す経路に沿って電流が流れるようになる。
【００７６】
交流電源Ｖａｃの正の半周期全体を考慮すると、第１の発光ダイオードＤ４１が動作する前に第３の発光ダイオードＤ４３が先にオンされて動作し（図８のＡ１及びＡ２に沿った電流経路）、以後に第１の発光ダイオードＤ４１及び第３の発光ダイオードＤ４３がともに動作するようになる。
【００７７】
図１０は、図８及び図９に対応する交流電源Ｖａｃの正の半周期区間の電圧ｇ１と電流ｇ２のグラフである。図１０に示されるように、第３の発光ダイオードＤ４３が第１の発光ダイオードＤ４１よりも先に動作し、その後に第１の発光ダイオードＤ４１及び第３の発光ダイオードＤ４３がともに動作するようになる。
【００７８】
次に、図１１を参照すると、交流電源Ｖａｃの負の半周期で、電圧の大きさが第２の発光ダイオードＤ４２及び第４の発光ダイオードＤ４４の順方向しきい値電圧の和より小さい場合には、第４の発光ダイオードＤ４４のみが動作する。即ち、矢印Ａ５及びＡ６で示す経路に沿って電流が流れる。ここで、交流電源Ｖａｃの負の半周期で、電圧の大きさが０Ｖから第４の発光ダイオードＤ４４の順方向しきい値電圧より小さい範囲である場合には、キャパシタＣ４１の影響により、電圧の大きさが第４の発光ダイオードＤ４４の順方向電圧より小さい場合にも、矢印Ａ５及びＡ６で示す経路に沿って発光装置に電流が流れる。これは、キャパシタＣ４１の動作特性のうち電流の位相の進み現象、即ち、電流の位相が電圧の位相より進む特性を考慮することによって、理解することができる。
【００７９】
次に、電圧の大きさが増加して第２の発光ダイオードＤ４２及び第４の発光ダイオードＤ４４の順方向しきい値電圧の和より大きくなる場合には、矢印Ａ７及びＡ８で示す経路に沿って電流が流れる。これにより、第２の発光ダイオードＤ４２及び第４の発光ダイオードＤ４４がともに動作するようになる。
【００８０】
即ち、交流電源Ｖａｃの負の半周期では、第４の発光ダイオードＤ４４からキャパシタＣ４１に沿って流れる電流は、第２の発光ダイオードＤ４２がオンされる時点で遮断され、第４の発光ダイオードＤ４４及び第２の発光ダイオードＤ４２を介して電流が流れるようになる。
【００８１】
以後、交流電圧の負の半周期の後に続く新しい正の半周期には、図８乃至図１０を参照して説明した動作と同じ動作が繰り返される。
【００８２】
図１３は、図１１及び図１２に対応する交流電源Ｖａｃの負の半周期区間の電圧ｇ３及び電流ｇ４のグラフである。図１３に示されるように、第４の発光ダイオードＤ４４が第２の発光ダイオードＤ４２よりも先に動作し、その後に第２の発光ダイオードＤ４２及び第４の発光ダイオードＤ４４がともに動作するようになる。
【００８３】
図１４は、図８乃至図１３を参照して説明した交流電源Ｖａｃの正の半周期及び負の半周期を両方組み合わせた交流電源Ｖａｃの一周期内での電圧ｇ５及び電流ｇ６のグラフである。
【００８４】
交流電源Ｖａｃの一周期全体を考慮すると、正の半周期では、第１の発光ダイオードＤ４１が動作する前に第３の発光ダイオードＤ４３が先に動作し、その後に第１の発光ダイオードＤ４１及び第３の発光ダイオードＤ４３がともに動作し、負の半周期では、第２の発光ダイオードＤ４２が動作する前に第４の発光ダイオードＤ４４が先に動作し、その後に第２の発光ダイオードＤ４２及び第４の発光ダイオードＤ４４がともに動作するようになる。
【００８５】
これにより、図１及び図２に示したようなＰＴＦユニットがない従来の発光装置と比較すると、本発明の実施形態による発光装置またはその駆動回路は、動作区間が広くなる。そのため、本実施形態による発光装置は、フリッカ現象を減少させ、従来の発光装置において、順方向に接続される二つの発光ダイオードのしきい値電圧の和以上の電圧が印加される場合に発生していた発光装置が突然動作する現象を減少させる。さらに、本実施形態による発光装置は、ピーク電流及び全高調波歪みを減少させて、力率を改善し、光効率も改善するという利点を有する。
【００８６】
以上の実施の形態は、本発明の特徴を効果的に示すために、定性的分析に基づいて述べられたものであることを理解するべきである。即ち、本発明の実施形態による発光装置またはその駆動回路において、具体的なキャパシタの容量や抵抗素子の抵抗値、及び交流ＬＥＤの数や負荷などの詳細な条件を考慮して、第１の発光ユニット及び第２の発光ユニットの動作時点に多少の差があり得ることを理解すべきである。
【００８７】
図１５は、図５に示す発光装置に対応する発光装置またはその駆動回路の等価回路図であり、前記発光装置は低周波フィルタの役割を実行する抵抗素子を備える。図１５を参照すると、第１の発光ユニット５２、第２の発光ユニット５４、キャパシタＣ５１、第１の抵抗素子５８及び第２の抵抗素子Ｒｃが示されている。
【００８８】
第１の発光ユニット５２及び第２の発光ユニット５４が第１のノードＮ５２を介して直列接続されて発光装置５０を構成している。発光装置５０に交流電源Ｖａｃを印加して発光装置を駆動する駆動回路は、第１の抵抗素子５８、キャパシタＣ５１及び第２の抵抗素子Ｒｃを含む。
【００８９】
第１の抵抗素子５８は、第２のノードＮ５４を介して第１の発光ユニット５２に直列接続され、発光装置５０の動作時において電流の大きさを決める。キャパシタＣ５１は、第３のノード５８と第１のノードＮ５２との間で、第１の発光ユニット５２及び第１の抵抗素子５８に並列接続される。キャパシタＣ５１は、図５を参照したＰＴＦ素子５６についての説明で既に説明したとおりである。
【００９０】
第２の抵抗素子Ｒｃは、第３のノード５８と第１のノードＮ５２との間でキャパシタＣ５１に直列接続される。第３のノード５８から第１のノードＮ５２の方向を見ると、第２の抵抗素子Ｒｃ、キャパシタＣ５１の順に直列接続された形態が例示されているが、第２の抵抗素子Ｒｃ、キャパシタＣ５１の直列接続の順序が逆になっても同様に機能することは理解されるべきである。また、この実施形態では、第２の抵抗素子Ｒｃが一つの抵抗素子として示されているが、第２の抵抗素子の数や接続は特に制限されない。
【００９１】
このような第２の抵抗素子Ｒｃは、キャパシタＣ５１の充電／放電時間を調節するとともに、電磁気干渉またはノイズに起因する高周波を遮断する低周波フィルタとしての役割を実行することができる。
【００９２】
さらに、交流電源Ｖａｃと発光装置５０との間にはサーミスタ素子Ｒ５４が直列に接続されてもよく、このようなサーミスタ素子の機能については上述したとおりである。本実施形態の発光装置の基本的な動作は、図８乃至図１３を参照して説明した発光装置の動作と実質的に同一であるため、重複する説明は省略する。
【００９３】
図１６は、本発明の他の実施形態による発光装置またはその駆動回路の等価回路図である。図１６を参照すると、発光装置またはその駆動回路は、整流部６８と、第１の発光ユニットＤ６１と、第２の発光ユニットＤ６２と、ＰＴＦユニット６６と、を含む。
【００９４】
本実施形態において、整流部６８は、四つの整流ダイオードを用いたブリッジ整流回路として示したが、多様な形態を有する整流回路を用いることができる。
【００９５】
さらに、第１の発光ユニットＤ６１及び第２の発光ユニットＤ６２は、それぞれ一つの発光ダイオードを含むものとして示したが、本発明はこの構成に限定されない。例えば、第１の発光ユニットＤ６１及び第２の発光ユニットＤ６２は、それぞれ順方向に互いに直列／並列接続される複数の発光ダイオードを含んでもよい。
【００９６】
図１７は、図１６に対応する電圧及び電流のグラフである。図１７の電流グラフｉ２０から分かるように、ＰＴＦユニット６６がない発光装置（図２の正の半周期部分の電流グラフｉ１参照）よりも、発光装置の動作が遥かに早くなったことが分かる。
【００９７】
図１８は、本発明のさらに他の実施形態による発光装置またはその駆動回路の等価回路図である。図１８を参照すると、第１の発光ユニットＤ７１、Ｄ７３、第２の発光ユニットＤ７２、Ｄ７４、第１のＰＴＦユニット７６ａ、及び第２のＰＴＦユニット７６ｂが示されている。
【００９８】
第１の発光ユニットＤ７１、Ｄ７３及び第２の発光ユニットＤ７２、Ｄ７４は、順方向に直列接続される少なくとも二つの発光ダイオードをそれぞれ含む。図１８には、夫々の発光ユニットが順方向に直列接続された二つの発光ダイオードを含むものとして示されているが、前述の実施形態と同様に、各発光ユニットは順方向に直列接続された複数の発光ダイオードを含んでもよい。
【００９９】
第１のＰＴＦユニット７６ａは第１の発光ユニットＤ７１、Ｄ７３の何れか一つの発光ダイオードに並列接続され、第２のＰＴＦユニット７６ｂは第２の発光ユニットＤ７２、Ｄ７４の何れか一つの発光ダイオードに並列接続される。第１のＰＴＦユニット７６ａ及び第２のＰＴＦユニット７６ｂは、上述したように、抵抗素子、キャパシタ、インダクタなどの多様な素子をそれぞれ含んでもよい。第１のＰＴＦユニット７６ａは第１の発光ユニットの発光ダイオードＤ７１が動作する前に発光ダイオードＤ７３を動作させるようにし、第２のＰＴＦユニット７６ｂは第２の発光ユニットの発光ダイオードＤ７４が動作する前に発光ダイオードＤ７２を動作させるようにする。
【０１００】
図３乃至図１８において、発光装置またはその駆動回路を明確に区別して説明しておらず、ある場合には、発光装置は発光ユニットのみ含むものとして説明した。例えば、図３において、第１の発光ユニット３２、第２の発光ユニット３４及びＰＴＦユニット３６全てを含むものが発光装置であるとみなすことができ、発光ユニットの直列接続３０のみが発光装置であるとみなすこともできる。後者の場合、ＰＴＦユニット３６を含む残りの部分（例えば、図７の抵抗素子４８、Ｒ４７などを含む）が発光装置の駆動回路であるとみなすこともできるため、発光装置またはその駆動回路を明確に区別して説明していない。
【０１０１】
図１９及び図２０は、本発明のさらに他の実施形態による発光装置またはその駆動回路のブロック図である。まず、図１９を参照すると、発光装置は、少なくとも一つの発光ダイオードをそれぞれ含む第１の発光ユニット１９２１、…、１９２ｎを一つ以上含む第１の発光グループ１９１と、少なくとも一つの発光ダイオードをそれぞれ含む第２の発光ユニット１９４１、…、１９４ｎを一つ以上含む第２の発光グループ１９３と、前記第１の発光グループ１９１には並列接続され、前記第２の発光グループ１９３には直列接続されるＰＴＦユニット１９６と、を含む。ＰＴＦユニット１９６は、入力端ＩＮ１、ＩＮ２を介して交流電源が印加される場合、第１の発光グループ１９１が動作する前に第２の発光グループ１９３を動作させるようにする。
【０１０２】
第１の発光グループ１９１が一つの第１の発光ユニット（例えば１９２１）を含む場合、第１の発光グループ１９１が第１の発光ユニット１９２１になり、この構成は、図３における実施形態と同様である。これは、第２の発光グループ１９３の場合にも同様である。そのため、本実施形態においては、第１の発光グループ１９１が二つ以上の発光ユニット１９２１、…、１９２ｎを含み、第２の発光グループ１９３が二つ以上の発光ユニット１９４１、…、１９４ｎを含む場合について説明する。
【０１０３】
第１の発光ユニット１９２１、…、１９２ｎは、ノードＮ１９４とノードＮ１９２との間で互いに並列接続される。ＰＴＦユニット１９６は、ノードＮ１９４とノードＮ１９２との間に接続され、第１の発光ユニット１９２１、…、１９２ｎに共通に並列接続される。
【０１０４】
同様に、第２の発光ユニット１９４１、…、１９４ｎも互いに並列接続される。
【０１０５】
これにより、上述したように、ＰＴＦユニット１９６は、第１の発光グループ１９１に並列接続され、第２の発光グループ１９３に直列接続される。
【０１０６】
図２１乃至図２３を参照すると、各第１の発光ユニット１９２１、…、１９２ｎ及び各第２の発光ユニット１９４１、…、１９４ｎは、単一の発光ダイオード（図２３（ａ））で構成されてもよく、複数の発光ダイオードの直列接続（図２３（ｂ））、並列接続（図２３（ｃ））、逆並列接続（図２３（ｄ））、逆並列接続の組み合わせ（図２３（ｅ））、及び直列または並列接続の組み合わせ（図２１、図２２）のうち何れか一つから選択されてもよいが、本発明はこれらに制限されるものではない。
【０１０７】
第１の発光グループ１９１及び第２の発光グループ１９３は、多様な方式で実現されてもよい。例えば、第１の発光グループ１９１または第２の発光グループ１９３は、単一基板上にモノリシック（ｍｏｎｏｌｉｔｈｉｃ）集積回路工程により単一パッケージに形成されてもよい。これと異なり、各第１の発光ユニット１９２１、…、１９２ｎまたは各第２の発光ユニット１９４１、…、１９４ｎは、個別（ｓｅｐａｒａｔｅ）パッケージに形成されてもよい。また、第１の発光ユニット１９２１、…、１９２ｎの各発光ダイオード（例えば、図２１乃至図２に示されたの発光ダイオード）または第２の発光ユニット１９４１、…、１９４ｎの各発光ダイオード（例えば、図２１乃至図２３に示された発光ダイオード）が、個別パッケージに形成されてもよい。さらに、第１の発光グループ１９１または第２の発光グループ１９３が一つのパッケージに形成され、第１の発光グループ１９１内の各発光ダイオード（例えば、図２１乃至図２３に示された発光ダイオード）または第２の発光グループ１９３内の各発光ダイオード（例えば、図２１乃至図２３に示された発光ダイオード）が、個別パッケージに形成されてもよい。
【０１０８】
図２０を参照すると、第１の発光グループは一つ以上の発光ユニット２０２１、…、２０２ｎを含み、第２の発光グループは一つ以上の発光ユニット２０４１、…、２０４ｎを含む。この場合、第１の発光グループが一つの発光ユニット（例えば、２０２１）のみを含む場合には、第１の発光グループが第１の発光ユニットになり、この構成は、図３において説明した実施形態と同様である。これは、第２の発光グループの場合にも同様である。そのため、ここでは、第１の発光グループが二つ以上の発光ユニット２０２１、…、２０２ｎを含み、第２の発光グループが二つ以上の発光ユニット２０４１、…、２０４ｎを含む場合について説明する。
【０１０９】
第１の発光ユニット２０２１、…、２０２ｎと第２の発光ユニット２０４１、…、２０４ｎは、それぞれ、互いに一つずつ対応して互いに直列接続される。即ち、第１の発光グループのうち何れか一つの第１の発光ユニット（例えば、２０２１）と第２の発光グループのうち何れか一つの第２の発光ユニット（例えば、２０４１）とが互いに対応して、一つの直列接続形態２００１を成す。各第１の発光ユニット２０２１、…、２０２ｎには、ＰＴＦユニット２０６１、…、２０６ｎがそれぞれ並列に接続される。
【０１１０】
本実施形態において、各発光ユニット２０２１、…、２０２ｎ、２０４１、…、２０４ｎを構成する発光ダイオードは、図２１乃至図２３に示されたような多様な形態で接続されてもよい。
【０１１１】
また、各発光ユニット２０２１、…、２０２ｎ、２０４１、…、２０４ｎは個別パッケージに形成されてもよく、対応するＰＴＦユニット２０６１、…、２０６ｎとともに個別パッケージに形成されてもよい。或いは、発光ユニット２０２１、…、２０２ｎ、２０４１、…、２０４ｎを構成する各発光ダイオードがそれぞれ個別パッケージに形成されてもよい。
【０１１２】
図２１及び図２２は、本発明の一実施形態による発光ユニットの一例を示す等価回路図である。図２１を参照すると、第１の発光ユニット２１０はノードＮ２１２を介して第２の発光ユニット２１１に直列に接続される。
【０１１３】
第１の発光ユニット２１０は、第１、２、３、４ノード（Ｎ２１１、Ｎ２１２、Ｎ２１３、Ｎ２１４）を介して互いに接続された第１、２、３、４の発光ダイオード（Ｄ２１１、Ｄ２１２、Ｄ２１３、Ｄ２１４）を含む。
【０１１４】
第１のノードＮ２１１及び第２のノードＮ２１２は、第１の発光ユニット２１０と並列に接続されるＰＴＦユニット（図示せず）が接続されるノードである。また、第２のノードＮ２１２は、第２の発光ユニット２１１が接続されるノードである。
【０１１５】
第１〜第４のノードＮ２１１、Ｎ２１２、Ｎ２１３、Ｎ２１４を介した第１〜第４の発光ダイオードＤ２１１、Ｄ２１２、Ｄ２１３、Ｄ２１４間の接続において、第１の発光ダイオードＤ２１１は第１のノードＮ２１１から第３のノードＮ２１３の方向に順方向に接続され、第２の発光ダイオードＤ２１２は第４のノードＮ２１４から第１のノードＮ２１１の方向に順方向に接続され、第３の発光ダイオードＤ２１３は第２のノードＮ２１２から第３のノードＮ２１３の方向に順方向に接続され、第４の発光ダイオードＤ２１４は第４のノードＮ２１４から第２のノードＮ２１２の方向に順方向に接続される。ここで、第３のノードＮ２１３は、例えば、電気配線などによって第４のノードＮ２１４と電気的に接続される。同様に、第２の発光ユニット２１１の発光ダイオードも、第１の発光ユニット２１０の発光ダイオードの接続形態と同様である。
【０１１６】
図２２は、図２１のノードＮ２１３、Ｎ２１４の間に第５の発光ダイオードＤ２３１をさらに含む発光ユニットの一例を示している。即ち、第５の発光ダイオードＤ２３１は、第３のノードＮ２２３と第４のノードＮ２２４との間で、第３のノードＮ２２３から第４のノードＮ２２４の方向に順方向に接続される。
【０１１７】
図２１及び図２２に示した実施形態によると、発光装置は、発光ユニット内の発光ダイオードの接続により、全高調波歪み及びフリッカ現象をより低減し、光効率を改善することができる。
【０１１８】
図２３は本発明の一実施形態による発光ユニットの多様な例を示す等価回路図である。図２３（ａ）は発光ユニットが一つの発光ダイオードからなる例であり、（ｂ）は発光ユニットが互いに直列接続された複数の発光ダイオードを含む例であり、（ｃ）は発光ユニットが互いに並列接続された複数の発光ダイオードを含む例であり、（ｄ）は発光ユニットが互いに逆並列接続された複数の発光ダイオードを含む例であり、（ｅ）は発光ユニットが逆並列接続された複数の発光ダイオードの組み合わせを含む例である。
【０１１９】
例えば、多様な発光ユニットを含む発光装置に整流回路なしに直接交流電源が印加される場合には、（ｄ）や（ｅ）に示したようなに発光ユニットの発光ダイオードが互いに逆並列接続されることが好ましい。これと異なり、例えば整流回路を介して交流電源が発光装置に印加される場合には、（ａ）、（ｂ）、（ｃ）に示したように、発光ダイオードが一方向に接続されることが好ましい。
【０１２０】
上述の説明から明らかなように、本発明の実施形態によると、発光装置及びその駆動回路は、交流ＬＥＤの動作特性、即ち、交流ＬＥＤに印加され交流電源が電圧に対して順方向に接続されるＬＥＤの順方向しきい値電圧以上である場合に突然電流が流れて動作する特性と、印加される交流電源の一周期において交流ＬＥＤの動作区間が短いという特性とに起因する力率の減少、重度の全高調波歪み、過多なフリッカ現象などといった問題を解決することができる。
【０１２１】
上述したような本発明による発光装置または発光装置の駆動回路は、本発明の範囲を外れない範囲内で多様に設計変更及び改造されることができるため、本発明の権利範囲は、詳細な説明における実施形態に限定されず、添付の請求の範囲によって決定されるべきである。
【技術分野】
【０００１】
本発明は、発光装置及びその駆動回路に関し、より詳細には、力率を改善し、全高調波歪み及びフリッカ現象などを減らし、光効率を高めることができる発光装置及びその駆動回路に関する。
【背景技術】
【０００２】
発光ダイオード（Ｌｉｇｈｔ Ｅｍｉｔｔｉｎｇ Ｄｉｏｄｅ、ＬＥＤ）は、順方向しきい値電圧以上が印加される場合にターンオンされて動作する一般的なダイオードの共通の特性を有している。また、交流電源が印加される際の発光領域を増やすために、二つまたはそれ以上の発光ダイオードを逆並列に接続（以下、接続されたＬＥＤｓを「交流ＬＥＤ」ともいう）して使用することもある。この場合、交流電源の正の半周期では正の半周期の電圧に対して順方向に接続された発光ダイオードに順方向しきい値電圧以上が印加される場合に交流ＬＥＤはターンオンされ、負の半周期でも負の半周期の電圧に対して順方向に接続された発光ダイオードに順方向しきい値電圧以上が印加される場合に交流ＬＥＤはターンオンされる特性を有する。
【０００３】
従って、発光ダイオードに交流電源を印加する場合、夫々の発光ダイオードのターンオン区間が短いため、フリッカ現象や全高調波歪み現象が多く発生し、これにより、交流ＬＥＤの光効率も低下するという問題点が存在する。このような問題点は、特に上記のように複数の交流ＬＥＤが直列に接続される場合にはさらに顕著に現れる。上記の交流ＬＥＤの問題点を添付図面を参照して説明する。
【０００４】
図１は、従来の交流ＬＥＤの等価回路図であり、図２は図１に示した交流ＬＥＤの電圧及び電流の特性を示すグラフである。
【０００５】
まず、図１を参照すると、発光装置１０、交流電源Ｖａｃ及び抵抗素子Ｒ１１が互いに直列に接続されている。ここでは、ＬＥＤ１２（Ｄ１１、Ｄ１２）及びＬＥＤ１４（Ｄ１３、Ｄ１４を夫々交流ＬＥＤと称する。
【０００６】
正の半周期の交流電源Ｖａｃが交流ＬＥＤ１２、１４側に印加される場合には、発光ダイオードＤ１１、Ｄ１３が動作する。勿論、発光ダイオードＤ１１、Ｄ１３は直列接続された形態であるため、電圧の大きさが発光ダイオードＤ１１、Ｄ１３夫々の順方向しきい値電圧の和より大きい場合に発光ダイオードＤ１１、Ｄ１３は動作する。
【０００７】
これと同様に、負の半周期の交流電源Ｖａｃが交流ＬＥＤ１４、１２側に印加される場合には、発光ダイオードＤ１４、Ｄ１２が動作する。この場合にも、電圧の大きさが発光ダイオードＤ１４、Ｄ１２夫々の順方向しきい値電圧の和より大きい場合に発光ダイオードＤ１４、Ｄ１２は動作する。ここにおける発光ダイオードの動作とは、発光ダイオードの発光動作を意味し、以下の説明においても全て同じ意味に解釈される。
【０００８】
交流電源Ｖａｃの正の半周期または負の半周期において、交流ＬＥＤ１２、１４の動作時の電流の大きさは、抵抗素子Ｒ１１によって決まる。
【０００９】
図２を参照すると、ｖ１は電圧グラフ、ｉ１は電流グラフである。Ｘ軸は時間を示し、Ｙ軸は電圧及び電流の大きさを示す。これは、以下の電圧及び電流のグラフにおいて全て同様である。
【００１０】
図１を参照して説明したように、交流電源Ｖａｃの交流ＬＥＤへの印加時、交流電源Ｖａｃの正の半周期または負の半周期に応じて、交流電源Ｖａｃに対して順方向に接続される発光ダイオードの夫々の順方向しきい値電圧の和より大きい電圧が印加される場合に電流が流れる。このような特性は、図２の電圧及び電流のグラフに詳細に示されている。勿論、発光装置が一つの交流ＬＥＤ（１２または１４）を含む場合にも、このような電圧及び電流の特性は類似に示される。さらに、図１では二つの交流ＬＥＤ１２、１４が例示されているが、三つ以上の交流ＬＥＤを有する発光装置も図２と類似の電圧及び電流の特性を示す。
【００１１】
このように、印加される交流電圧の大きさが順方向しきい値電圧の和以上である場合にのみ動作する交流ＬＥＤ１２、１４の動作特性は、いくつかの問題を引き起こす。即ち、交流ＬＥＤ１２、１４に印加される交流電源Ｖａｃが電圧に対して順方向に接続される発光ダイオードの順方向しきい値電圧以上である場合に突然電流が流れて動作する特性、及び交流電源が印加される一周期の交流ＬＥＤの動作区間が短いため、全高調波歪み（ｔｏｔａｌ ｈａｒｍｏｎｉｃ ｄｉｓｔｏｒｔｉｏｎ：ＴＨＤ）が増加し、フリッカ（ｆｌｉｃｋｅｒ）現象が過多に発生し、光効率が低下するという問題点がある。
【００１２】
従って、交流電源の印加による交流ＬＥＤの動作特性により発生する力率の低下、全高調波歪み、及び過多なフリッカ現象の問題を改善することができる発光装置、またはその駆動回路が強く要求されている。
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【００１３】
本発明が解決しようとする課題は、交流電源の交流ＬＥＤへの印加時、電圧に対して順方向に接続されるＬＥＤの順方向しきい値電圧の和以上の電圧が印加される場合に突然電流が流れて交流ＬＥＤが動作する特性、及び交流電源が印加される一周期の交流ＬＥＤの動作区間が短いという特性により発生する、力率の減少、全高調波歪みの増加、過多なフリッカ現象の問題点を改善することができる発光装置及びその駆動回路を提供することにある。
【課題を解決するための手段】
【００１４】
上記の課題を解決するための本発明の一実施形態による発光装置は、互いに直列に接続されて、それぞれ少なくとも一つの発光ダイオードを含む第１の発光ユニット及び第２の発光ユニットと、前記第１の発光ユニットには並列に接続され、前記第２の発光ユニットには直列に接続されるＰＴＦユニットと、を含む。
【００１５】
好ましくは、前記第１の発光ユニット及び前記第２の発光ユニットのうち何れか一方、または両方は、逆並列に接続された二つの発光ダイオードを含んでもよい。
【００１６】
好ましくは、前記ＰＴＦユニットは、交流電源の印加時、前記第１の発光ユニットが動作する前に前記第２の発光ユニットが動作させてもよい。
【００１７】
好ましくは、前記第１の発光ユニットは互いに逆並列接続された第１の発光ダイオード及び第２の発光ダイオードを含み、前記第２の発光ユニットは互いに逆並列接続された第３の発光ダイオード及び第４の発光ダイオードを含んでもよく、前記第１の発光ダイオード及び前記第３の発光ダイオードは前記交流電源の正の半周期区間で動作し、前記第２の発光ダイオード及び前記第４の発光ダイオードは前記交流電源の負の半周期区間で動作して、前記交流電源の正の半周期区間で前記第１の発光ダイオードが動作する前に前記第３の発光ダイオードが動作し、前記交流電源の負の半周期区間で前記第２の発光ダイオードが動作する前に前記第４の発光ダイオードが動作する。
【００１８】
好ましくは、前記発光装置は、前記発光装置と前記交流電源との間に接続される整流部をさらに含んでもよい。
【００１９】
好ましくは、前記ＰＴＦユニットは、前記交流電源の印加時、前記第１の発光ユニットが動作する前に前記第２の発光ユニットが動作させてもよい。
【００２０】
好ましくは、前記ＰＴＦユニットはキャパシタを含んでもよい。
【００２１】
本発明の他の態様による発光装置は、順方向に直列接続された少なくとも二つの発光ダイオードを夫々含み、互いに逆並列接続された第１及び第２の発光ユニットと、前記第１の発光ユニットの一部の発光ダイオードに並列接続された第１のＰＴＦユニットと、前記第２の発光ユニットの一部の発光ダイオードに並列接続された第２のＰＴＦユニットと、を含む。
【００２２】
好ましくは、前記第１のＰＴＦユニット及び第２のＰＴＦユニットは、交流電源の印加時、前記第１のＰＴＦユニットが並列接続された一部の発光ダイオードまたは前記第２のＰＴＦユニットが並列接続された一部の発光ダイオードを動作させる前に、前記第１のＰＴＦユニットが並列接続された一部の発光ダイオード以外の前記第１の発光ユニットの発光ダイオードまたは前記第２のＰＴＦユニットが並列接続された一部の発光ダイオード以外の前記第２の発光ユニットの発光ダイオードを動作させる。
【００２３】
本発明のさらに他の態様による発光装置は、少なくとも一つの発光ダイオードを含む第１の発光ユニットを少なくとも一つ含む第１の発光グループと、少なくとも一つの発光ダイオードを含む第２の発光ユニットを少なくとも一つ含む第２の発光グループと、前記第１の発光グループには並列に接続され、前記第２の発光グループには直列に接続される少なくとも一つのＰＴＦユニットと、を含む。
【００２４】
好ましくは、前記ＰＴＦユニットは、電源の印加時、前記第１の発光グループが動作する前に前記第２の発光グループが動作させてもよい。
【００２５】
好ましくは、前記第１の発光グループが少なくとも二つの第１の発光ユニットを含む場合、前記第１の発光ユニットは互いに並列接続され、前記ＰＴＦユニットは前記第１の発光ユニットに共通に並列接続される。
【００２６】
好ましくは、前記第１の発光グループが少なくとも二つの第１の発光ユニットを含み、前記第２の発光グループが少なくとも二つの第２の発光ユニットを含み、前記第１の発光ユニット夫々は前記第２の発光ユニット夫々に一つずつ対応して互いに直列に接続され、前記ＰＴＦユニットは前記第１の発光ユニット夫々に並列に接続されてもよい。
【００２７】
好ましくは、前記第１の発光ユニット及び第２の発光ユニットのうち何れか一方または両方が少なくとも二つの発光ダイオードを含む場合、前記少なくとも二つの発光ダイオードは、互いに順方向の直列接続、並列接続、逆並列接続、及び直列または並列接続の組み合わせのうち何れか一つの接続関係により互いに接続される。
【００２８】
好ましくは、前記第１の発光グループまたは前記第２の発光グループは、単一基板上にモノリシックに集積されてもよい。
【００２９】
好ましくは、前記第１の発光ユニット夫々または前記第２の発光ユニット夫々は、個別パッケージに形成されてもよい。
【００３０】
好ましくは、前記第１の発光ユニットの発光ダイオードの夫々または前記第２の発光ユニットの発光ダイオードの夫々は、個別パッケージに形成されてもよい。
【００３１】
好ましくは、前記第１の発光グループまたは前記第２の発光グループは一つのパッケージに形成され、一つのパッケージに形成された前記第１の発光グループ内の発光ダイオードまたは前記第２の発光グループ内の発光ダイオード夫々は、個別パッケージに形成されてもよい。
【００３２】
好ましくは、前記第１の発光ユニットは、第１乃至第４のノードを介して互いに接続された第１の発光ダイオード乃至第４の発光ダイオードを含んでもよく、前記第１の発光ダイオードは前記第１のノードから前記第３のノードの方向に順方向に接続され、前記第２の発光ダイオードは第４のノードから前記第１のノードの方向に順方向に接続され、前記第３の発光ダイオードは前記第２のノードから前記第３のノードの方向に順方向に接続され、前記第４の発光ダイオードは前記第４のノードから前記第２のノードの方向に順方向に接続されて、前記第３のノードは前記第４のノードと電気的に接続される。
【００３３】
好ましくは、前記発光装置は、前記第３のノードと前記第４のノードとの間に前記第３のノードから前記第４のノードの方向に順方向に接続される第５の発光ダイオードをさらに含んでもよい。
【００３４】
本発明のさらに別の態様による駆動回路は、少なくとも一つの発光ダイオードをそれぞれ有する第１の発光ユニット及び第２の発光ユニットが第１のノードを介して直列に接続される発光装置を交流電源で駆動し、前記第１の発光ユニットには並列に接続され、前記第２の発光ユニットには直列に接続されるＰＴＦユニットを含む。
【００３５】
好ましくは、前記第１の発光ユニット及び前記第２の発光ユニットのうち何れか一方または両方は、互いに逆並列接続された二つの発光ダイオードを含んでもよい。
【００３６】
好ましくは、前記ＰＴＦユニットは、前記交流電源の印加時、前記第１の発光ユニットが動作する前に前記第２の発光ユニットが動作させてもよい。
【００３７】
好ましくは、前記ＰＴＦユニットはキャパシタを含んでもよい。
【００３８】
好ましくは、前記発光装置は、前記第１の発光ユニット及び前記ＰＴＦユニットに第２のノードを介して直列接続される抵抗素子をさらに含んでもよく、前記第１の発光ユニットは前記ＰＴＦユニットに前記第１のノードと前記第２のノードとの間で並列接続されてもよい。
【００３９】
好ましくは、前記発光装置は、前記交流電源と前記第１の発光ユニットとの間で前記第１の発光ユニットと直列接続される抵抗素子をさらに含んでもよく、前記ＰＴＦユニットは、前記抵抗素子と前記第１の発光ユニットとに並列接続されてもよい。
【００４０】
好ましくは、前記第１の発光ユニットは互いに逆並列接続された第１の発光ダイオード及び第２の発光ダイオードを含み、前記第２の発光ユニットは互いに逆並列接続された第３の発光ダイオード及び第４の発光ダイオードを含んでもよく、前記第１の発光ダイオード及び前記第３の発光ダイオードは前記交流電源の正の半周期区間で動作し、前記第２の発光ダイオード及び前記第４の発光ダイオードは前記交流電源の負の半周期区間で動作し、前記交流電源の正の半周期区間において前記第１の発光ダイオードが動作する前に前記第３の発光ダイオードが動作し、前記交流電源の負の半周期区間において前記第２の発光ダイオードが動作する前に前記第４の発光ダイオードが動作する。
【００４１】
好ましくは、前記発光装置は、前記発光装置と前記交流電源との間に接続された整流部をさらに含んでもよい。
【００４２】
好ましくは、前記ＰＴＦユニットは、前記交流電源の印加時、前記第１の発光ユニットが動作する前に前記第２の発光ユニットを動作させてもよい。
【００４３】
本発明のさらに別の態様による駆動回路は、少なくとも一つの発光ダイオードをそれぞれ有する第１の発光ユニット及び第２の発光ユニットが第１のノードを介して互いに直列接続される発光装置を交流電源で駆動し、第２のノードを介して前記第１の発光ユニットに直列接続される第１の抵抗素子と、第３のノードと前記第１のノードとの間で、前記第１の発光ユニットと前記第１の抵抗素子とに並列接続されるキャパシタと、前記第３のノードと前記第１のノードとの間で、前記キャパシタに直列接続される第２の抵抗素子と、を含む。
【００４４】
好ましくは、前記第２の抵抗素子は、前記キャパシタの充電／放電時間を調節する役割と、ノイズ及び電磁気干渉を低減する役割をしてもよい。
【００４５】
好ましくは、前記駆動回路は、前記交流電源と前記発光装置との間に直列接続されるサーミスタ素子をさらに含んでもよい。
【発明の効果】
【００４６】
本発明の実施形態によると、発光装置及びその駆動回路は、交流ＬＥＤの動作特性、即ち、交流ＬＥＤに印加され交流電源が電圧に対して順方向に接続されるＬＥＤの順方向しきい値電圧以上である場合に突然電流が流れて動作する特性と、印加される交流電源の一周期において交流ＬＥＤの動作区間が短いという特性とに起因する力率の減少、重度の全高調波歪み、過多なフリッカ現象などといった問題を解決することができる。さらに、本実施形態による発光装置は、ピーク電流及び全高調波歪みを減少させて、力率を改善し、光効率も改善するという利点を有する。
【図面の簡単な説明】
【００４７】
【図１】従来の交流ＬＥＤの等価回路図である。
【図２】図１の交流ＬＥＤの電圧及び電流の特性を示すグラフである。
【図３】本発明の実施形態による発光装置またはその駆動回路のブロック図である。
【図４】本発明の実施形態による発光装置またはその駆動回路のブロック図である。
【図５】本発明の実施形態による発光装置またはその駆動回路のブロック図である。
【図６】図３乃至図５の発光装置またはその駆動回路の電圧及び電流の特性を示すグラフである。
【図７】図４に示す発光装置またはその駆動回路の等価回路図である。
【図８】交流電源の印加時、正の半周期での発光装置の動作を説明するための等価回路図である。
【図９】交流電源の印加時、正の半周期での発光装置の動作を説明するための等価回路である。
【図１０】図８及び図９に対応する電圧及び電流のグラフである。
【図１１】交流電源の印加時、負の半周期での発光装置の動作を説明するための等価回路図である。
【図１２】交流電源の印加時、負の半周期での発光装置の動作を説明するための等価回路図である。
【図１３】図１１及び図１２に対応する電圧及び電流のグラフである。
【図１４】図８乃至図１３で説明した交流電源の正の半周期及び負の半周期を両方組み合わせることによって得られた交流電源の一周期内での電圧及び電流のグラフである。
【図１５】発光装置が低周波フィルタの役割を行う抵抗素子を備える図５に対応する発光装置またはその駆動回路の等価回路図である。
【図１６】本発明の別の実施形態による発光装置またはその駆動回路の等価回路図である。
【図１７】図１６に対応する電圧及び電流のグラフである。
【図１８】本発明のさらなる実施形態による発光装置またはその駆動回路の等価回路図である。
【図１９】本発明のさらに他の実施形態による発光装置またはその駆動回路のブロック図である。
【図２０】本発明のさらに他の実施形態による発光装置またはその駆動回路のブロック図である。
【図２１】本発明の一実施形態による発光ユニットの一例を示す等価回路図である。
【図２２】本発明の一実施形態による発光ユニットの一例を示す等価回路図である。
【図２３】本発明の一実施形態による発光ユニットの多様な例を示す等価回路図である。
【発明を実施するための形態】
【００４８】
以下、添付図面を参照して本発明の実施形態を説明する。以下の説明及び図面は、本発明が属する技術分野において通常の知識を有する者が、本発明を理解できるようにするために例示されたものに過ぎず、本発明の範囲を限定すると解釈されるべきではない。
【００４９】
図３乃至図５は、本発明の実施形態による発光装置またはその駆動回路のブロック図である。
【００５０】
図３を参照すると、発光装置は、第１の発光ユニット３２と、第２の発光ユニット３４と、ＰＴＦユニット３６と、を含む。第１の発光ユニット３２及び第２の発光ユニット３４は、それぞれ、互いに逆並列接続された少なくとも二つの発光ダイオードを含む。ＰＴＦユニット３６は、第１の発光ユニット３２には並列接続され、第２の発光ユニット３４には直列接続されて、電源入力端ＩＮ１、ＩＮ２に交流電源が印加される場合、第１の発光ユニット３２が動作する前に第２の発光ユニット３４が動作させるように機能する。
【００５１】
ＰＴＦユニット３６は、例えば、抵抗素子、キャパシタ、及びインダクタなどの多様な素子を含んでもよい。即ち、ＰＴＦユニット３６は、交流電源が印加時に、第１の発光ユニット３２が動作する前に第２の発光ユニット３４が動作させるように機能するものであれば、多様な素子を含んでもよい。
【００５２】
例えば、第１の発光ユニット３２が二つのＬＥＤが互いに逆並列接続された交流ＬＥＤであり、第２の発光ユニット３４も二つのＬＥＤが互いに逆並列接続された別の交流ＬＥＤであれば、第１の発光ユニット３２の動作は、交流ＬＥＤの二つのＬＥＤのうち順方向に接続されたＬＥＤの動作を意味する。
【００５３】
言い換えると、印加される交流電源に対して順方向に接続される第１の発光ユニット３２内のＬＥＤが動作する前（即ち、順方向電圧の大きさが、第１の発光ユニット３２内のＬＥＤの順方向しきい値電圧より小さく、第２の発光ユニット３４内のＬＥＤの順方向しきい値電圧よりは大きい場合）には、電流がノードＮ３４、ＰＴＦユニット３６、ノードＮ３２、第２の発光ユニット３４及びノードＮ３６の経路に流れる。一方、ＰＴＦユニット３６がない場合、発光装置は、第１の発光ユニット３２内のＬＥＤの順方向しきい値電圧と第２の発光ユニット３４内のＬＥＤの順方向しきい値電圧との和より大きな電圧が印加される場合にのみ動作するということは、既に説明したとおりである。
【００５４】
ＰＴＦユニット３６がない発光装置に比べて、本実施形態による発光装置の動作期間は遥かに長くなり、第１の発光ユニット３２及び第２の発光ユニット３４において、交流電源の正の半周期または負の半周期による交流電源に対して順方向に接続されるＬＥＤの順方向しきい値電圧の和より大きな電圧が印加される場合に突然電流が流れるという問題点も解消することができる。従って、本実施形態の発光装置は、力率（Ｐｏｗｅｒ Ｆａｃｔｏｒ）を改善し、全高調波歪み（Ｔｏｔａｌ Ｈａｒｍｏｎｉｃｓ Ｄｉｓｔｏｒｔｉｏｎ）を低減し、フリッカ（Ｆｌｉｋｅｒ）現象を低減する。ＰＴＦユニットは、力率、全高調波歪み、フリッカ現象の改善に係わるため、ＰＴＦユニットはこれらの改善に由来する略語である。
【００５５】
図３では、ＰＴＦユニット３６が第１の発光ユニット３２に並列に接続された場合を例示しているが、ＰＴＦユニット３６が第２の発光ユニット３４に並列に接続された場合にも、同様の機能を実行することが理解される。さらに、夫々の発光ユニットは、ＬＥＤ単一素子の逆並列接続で構成されてもよく、二つのＬＥＤの逆並列接続の組み合わせが一つのパッケージに形成されたものであってもよい。或いは、ＰＴＦユニット３６を含む発光ユニット全体は、一つのパッケージに形成されてもよい。
【００５６】
また、本実施形態では、１つの第１の発光ユニット３２及び１つの第２の発光ユニット３４を備える発光装置を例示したが、第１の発光ユニット３２及び第２の発光ユニット３４夫々には、少なくとも一つの第３の発光ユニットが並列に接続されてもよい。さらに、第１の発光ユニット３２、ＰＴＦユニット３６、及び第２の発光ユニット３４をそれぞれ含む複数の発光装置が互いに連続して並列に接続されてもよい。
【００５７】
さらに、第１の発光ユニット３２及び第２の発光ユニット３４夫々に、少なくとも一つの第３の発光ユニットが直列に接続されてもよく、或いは、上記のように、少なくとも一つの第４の発光ユニットが並列に接続された第１の発光ユニット３２及び第２の発光ユニット３４夫々に、少なくとも一つの第３の発光ユニットが直列に接続されてもよい。
【００５８】
さらに、ＰＴＦユニット３６が発光ユニットに並列に接続される位置は変更されてもよく、ＰＴＦユニット３６に並列に接続される発光ユニットの数も変更されてもよい。
【００５９】
したがって、直列接続及び／または並列接続によって要素を付加する様々な方法を介して、本発明の実施形態による発光装置に多様な要素を付加することにより様々な変更が可能であることは明らかであり、このような変更も本発明の範囲内に属する。
【００６０】
図４を参照すると、抵抗素子４８が入力端ＩＮ１とＩＮ２との間に印加される交流電源とノードＮ４４との間に接続され、抵抗素子４８、並列接続された第１の発光ユニット４２とＰＴＦユニット４６、及び第２の発光ユニット４４が直列接続された形態である。
【００６１】
図３と同様に、ＰＴＦユニット４６と第１の発光ユニット４２及び第２の発光ユニット４４との相互接続関係を説明すると、ＰＴＦユニット４６は、第１の発光ユニット４２には並列接続され、第２の発光ユニット４４には直列接続されて、交流電源が発光装置に印加される場合、第１の発光ユニット４２が動作する前に第２の発光ユニット４４を動作させる。抵抗素子４８は、第１の発光ユニット４２及び／または第２の発光ユニット４４の動作時に、電流の大きさを決める役割をする。
【００６２】
図４では、抵抗素子４８が交流電源と第１の発光ユニット４２との間に接続された場合が例示されているが、交流電源の入力端のうち入力端ＩＮ２と第２の発光ユニット４４との間に直列に接続されてもよい。
【００６３】
図５では、抵抗素子５８と第１の発光ユニット５２が直列接続され、抵抗素子５８と第１の発光ユニット５２とがＰＴＦユニット５６と並列接続されている。図４の場合と同様に、ＰＴＦユニット５６は、交流電源が発光装置に印加される場合、第１の発光ユニット５２が動作する前に第２の発光ユニット５４を動作させる。また、抵抗素子５８は、第１の発光ユニット５２及び／または第２の発光ユニット５４の動作時に、電流の大きさを決定する。さらに、図４の場合と同様に、抵抗素子５８は、交流電源の入力端のうち入力端ＩＮ２と第２の発光ユニット５４との間に直列に接続されてもよい。
【００６４】
図６は、図３乃至図５に示した発光装置またはその駆動回路の電圧及び電流の特性を示すグラフである。図２及び図６を参照すると、ＰＴＦユニット３６、４６、５６がない従来の発光装置よりも、本発明の実施形態による発光装置の動作区間が広くなることが分かる。即ち、図６の電流グラフｉ１０に示すように、第１の発光ユニット３２、４２、５２が動作する前に第２の発光ユニット３４、４４、５４が動作するため、ＰＴＦユニット３６、４６、５６がない従来の発光装置が動作していなかった区間においても本発明の実施形態による発光装置は動作する。そのため、本発明の実施形態による発光装置は、より広い動作区間を有し、低い電圧で予めオンされているため、フリッカ現象及び全高調波歪みの顕著な低減を可能にする。
【００６５】
図３において、第１の発光ユニット３２及び第２の発光ユニット３４を構成する交流ＬＥＤの数は同一であってもよく、異なっていてもよい。第１の発光ユニット４２、５２及び第２の発光ユニット４４、５４も、同じ数の交流ＬＥＤで構成されてもよく異なる数の交流ＬＥＤで構成されてもよい。第１の発光ユニット３２、４２、５２を構成する交流ＬＥＤの数と第２の発光ユニット３４、４４、５４を構成する交流ＬＥＤの数とが異なる場合には、第２の発光ユニット３４、４４、５４の動作時間及び第１の発光ユニット３２、４２、５２の動作時間に影響を及ぼす。そのため、発光装置の所望の設計に応じて、交流ＬＥＤの数を適宜決定することが好ましい。さらに、上述したように、交流電源または交流ＬＥＤを構成する発光ダイオードの順方向しきい値電圧を考慮して、要素間の多様な形態の直列／並列接続、個々の発光ダイオードの接続により得られる多様な形態の発光ユニット、、及び一つのチップ内における発光ダイオードの多様な配置が適用されてもよい。
【００６６】
図７は図４に示す発光装置またはその駆動回路の等価回路図である。図７を参照すると、ＰＴＦユニット４６はキャパシタＣ４１を含んでおり、第１の発光ユニット４２及び第２の発光ユニット４４は、夫々二つの発光ダイオードを含んでいる。第１の発光ユニット４２は、第１のノードＮ４２を介して第２の発光ユニット４４に直列接続されており、とキャパシタＣ４１に並列接続されている。ここで、第１の発光ユニット４２及びキャパシタＣ４１には、抵抗素子４８が第２のノードＮ４４を介して直列接続されている。即ち、第１のノードＮ４２と第２のノードＮ４４との間で第１の発光ユニット４２とキャパシタＣ４１とが並列接続されている。また、キャパシタＣ４１、第１の発光ユニット４２及び第２の発光ユニット４４の間の接続関係を説明すると、キャパシタＣ４１は、第１の発光ユニット４２とは並列接続されており、第２の発光ユニット４４とは直列接続されている。
【００６７】
第１の発光ユニット４２は互いに逆並列接続された第１の発光ダイオードＤ４１及び第２の発光ダイオードＤ４２を含み、第２の発光ユニット４４は互いに逆並列接続された第３の発光ダイオードＤ４３及び第４の発光ダイオードＤ４４を含む。図７に図示された第１の発光ユニット４２及び第２の発光ユニット４４は、夫々もっとも基本的な交流ＬＥＤを例示しているに過ぎず、第１の発光ユニット４２及び第２の発光ユニット４４は、それぞれ一つの交流ＬＥＤを含んでいてもよく、より多くの数の交流ＬＥＤを含んでいてもよいということは上述のとおりである。さらに、一つの交流ＬＥＤ（例えば、４２）も、交流電源の印加によって動作できる特性を有するものであれば、二つ以上の発光ダイオードを含んでもよい。
【００６８】
交流電源Ｖａｃの印加時、第１の発光ダイオードＤ４１及び第３の発光ダイオードＤ４３は交流電源の正の半周期区間で動作し、第２の発光ダイオードＤ４２及び第４の発光ダイオードＤ４４は交流電源の負の半周期区間で動作する。交流電源Ｖａｃの正の半周期区間では第１の発光ダイオードＤ４１が動作する前に第３の発光ダイオードＤ４３が動作し、交流電源Ｖａｃの負の半周期区間では第２の発光ダイオードＤ４２が動作する前に第４の発光ダイオードＤ４４が動作する。
【００６９】
図７では、一つのキャパシタＣ４１がＰＴＦユニット４６として示されているが、ＰＴＦユニットは、抵抗素子やインダクタ、または抵抗素子、キャパシタなどの多様な素子の接続ユニットであってもよい。
【００７０】
一実施形態によると、発光装置の駆動回路は、交流電源Ｖａｃと発光装置４０との間に直列接続されるサーミスタ（ｔｈｅｒｍｉｓｔｏｒ）素子Ｒ４４をさらに含んでもよい。サーミスタ素子は、一般的に、温度が高くなると抵抗値が小さくなる負温度係数の特性を有するＮＴＣ（Ｎｅｇａｔｉｖｅ Ｔｅｍｐｅｒａｔｕｒｅ Ｃｏｅｆｆｉｃｉｅｎｔ ｔｈｅｒｍｉｓｔｏｒ）サーミスタと、温度が高くなると抵抗値が大きくなる正温度係数の特性を有するＰＴＣ（Ｐｏｓｉｔｉｖｅ Ｔｅｍｐｅｒａｔｕｒｅ Ｃｏｅｆｆｉｃｉｅｎｔ ｔｈｅｒｍｉｓｔｏｒ）サーミスタとに分類されることができるが、本実施形態では、発光装置４０の温度が高くなる場合、発光装置４０への供給電流を減少させるＰＴＣサーミスタを用いることが好ましい。
【００７１】
また、発光装置４０の動作時、電流の大きさを決めるための抵抗素子４８及び抵抗素子Ｒ４３の数は、説明の便宜上、二つの抵抗素子Ｒ４１、Ｒ４２及び一つの抵抗素子Ｒ４３で示したが、抵抗素子の数と抵抗の大きさ、及び抵抗素子間の接続形態などは、発光装置４０内の発光ダイオードの数及び定格電力などを考慮して、必要に応じて多様に設計されることができる。さらに、抵抗素子Ｒ４３はサーミスタ素子Ｒ４４と並列接続された形態が示されているが、本発明による発光装置の駆動回路はこのような形態に限定されず、多様な形態に変形されてもよい。
【００７２】
図８乃至図１３は、図７の発光装置またはその駆動回路の動作を説明するための等価回路図及びグラフであり、特に、図８及び図９は交流電源Ｖａｃの印加時の正の半周期での発光装置の動作を説明するための等価回路図であり、図１０は図８及び図９に対応する電圧及び電流のグラフであり、図１１及び図１２は交流電源Ｖａｃの印加時の負の半周期での発光装置の動作を説明するための等価回路図であり、図１３は図１１及び図１２に対応する電圧及び電流のグラフである。
【００７３】
図８を参照すると、交流電源Ｖａｃの正の半周期で、電圧の大きさが第１の発光ダイオードＤ４１及び第３の発光ダイオードＤ４３の順方向しきい値電圧の和より小さい場合には、第３の発光ダイオードＤ４３のみが動作する。即ち、電流が矢印Ａ１及びＡ２で示す経路に沿って流れる。ここで、交流電源Ｖａｃの正の半周期で、電圧の大きさが０Ｖから第３の発光ダイオードＤ４３の順方向しきい値電圧より小さい範囲である場合には、キャパシタＣ４１の影響により、電圧の大きさが第３の発光ダイオードＤ４３の順方向電圧より小さい場合にも矢印Ａ１及びＡ２で示す経路に沿って電流が流れる（これは、後に説明する交流電源Ｖａｃの負の半周期を考慮し、キャパシタＣ４１の動作特性のうち電流の位相の進み現象を考慮することにより理解することができる）。
【００７４】
次に、電圧の大きさが増加して第１の発光ダイオードＤ４１及び第３の発光ダイオードＤ４３の順方向しきい値電圧の和より大きくなる場合には、矢印Ａ３及びＡ４で示す経路に沿って電流が流れる。これにより、第１の発光ダイオードＤ４１及び第３の発光ダイオードＤ４３がともに動作する。
【００７５】
即ち、交流電源Ｖａｃの正の半周期において、矢印Ａ１及びＡ２で示す経路に沿って流れる電流は、第１の発光ダイオードＤ４１がオンされる時点で遮断され、矢印Ａ３及びＡ４で示す経路に沿って電流が流れるようになる。
【００７６】
交流電源Ｖａｃの正の半周期全体を考慮すると、第１の発光ダイオードＤ４１が動作する前に第３の発光ダイオードＤ４３が先にオンされて動作し（図８のＡ１及びＡ２に沿った電流経路）、以後に第１の発光ダイオードＤ４１及び第３の発光ダイオードＤ４３がともに動作するようになる。
【００７７】
図１０は、図８及び図９に対応する交流電源Ｖａｃの正の半周期区間の電圧ｇ１と電流ｇ２のグラフである。図１０に示されるように、第３の発光ダイオードＤ４３が第１の発光ダイオードＤ４１よりも先に動作し、その後に第１の発光ダイオードＤ４１及び第３の発光ダイオードＤ４３がともに動作するようになる。
【００７８】
次に、図１１を参照すると、交流電源Ｖａｃの負の半周期で、電圧の大きさが第２の発光ダイオードＤ４２及び第４の発光ダイオードＤ４４の順方向しきい値電圧の和より小さい場合には、第４の発光ダイオードＤ４４のみが動作する。即ち、矢印Ａ５及びＡ６で示す経路に沿って電流が流れる。ここで、交流電源Ｖａｃの負の半周期で、電圧の大きさが０Ｖから第４の発光ダイオードＤ４４の順方向しきい値電圧より小さい範囲である場合には、キャパシタＣ４１の影響により、電圧の大きさが第４の発光ダイオードＤ４４の順方向電圧より小さい場合にも、矢印Ａ５及びＡ６で示す経路に沿って発光装置に電流が流れる。これは、キャパシタＣ４１の動作特性のうち電流の位相の進み現象、即ち、電流の位相が電圧の位相より進む特性を考慮することによって、理解することができる。
【００７９】
次に、電圧の大きさが増加して第２の発光ダイオードＤ４２及び第４の発光ダイオードＤ４４の順方向しきい値電圧の和より大きくなる場合には、矢印Ａ７及びＡ８で示す経路に沿って電流が流れる。これにより、第２の発光ダイオードＤ４２及び第４の発光ダイオードＤ４４がともに動作するようになる。
【００８０】
即ち、交流電源Ｖａｃの負の半周期では、第４の発光ダイオードＤ４４からキャパシタＣ４１に沿って流れる電流は、第２の発光ダイオードＤ４２がオンされる時点で遮断され、第４の発光ダイオードＤ４４及び第２の発光ダイオードＤ４２を介して電流が流れるようになる。
【００８１】
以後、交流電圧の負の半周期の後に続く新しい正の半周期には、図８乃至図１０を参照して説明した動作と同じ動作が繰り返される。
【００８２】
図１３は、図１１及び図１２に対応する交流電源Ｖａｃの負の半周期区間の電圧ｇ３及び電流ｇ４のグラフである。図１３に示されるように、第４の発光ダイオードＤ４４が第２の発光ダイオードＤ４２よりも先に動作し、その後に第２の発光ダイオードＤ４２及び第４の発光ダイオードＤ４４がともに動作するようになる。
【００８３】
図１４は、図８乃至図１３を参照して説明した交流電源Ｖａｃの正の半周期及び負の半周期を両方組み合わせた交流電源Ｖａｃの一周期内での電圧ｇ５及び電流ｇ６のグラフである。
【００８４】
交流電源Ｖａｃの一周期全体を考慮すると、正の半周期では、第１の発光ダイオードＤ４１が動作する前に第３の発光ダイオードＤ４３が先に動作し、その後に第１の発光ダイオードＤ４１及び第３の発光ダイオードＤ４３がともに動作し、負の半周期では、第２の発光ダイオードＤ４２が動作する前に第４の発光ダイオードＤ４４が先に動作し、その後に第２の発光ダイオードＤ４２及び第４の発光ダイオードＤ４４がともに動作するようになる。
【００８５】
これにより、図１及び図２に示したようなＰＴＦユニットがない従来の発光装置と比較すると、本発明の実施形態による発光装置またはその駆動回路は、動作区間が広くなる。そのため、本実施形態による発光装置は、フリッカ現象を減少させ、従来の発光装置において、順方向に接続される二つの発光ダイオードのしきい値電圧の和以上の電圧が印加される場合に発生していた発光装置が突然動作する現象を減少させる。さらに、本実施形態による発光装置は、ピーク電流及び全高調波歪みを減少させて、力率を改善し、光効率も改善するという利点を有する。
【００８６】
以上の実施の形態は、本発明の特徴を効果的に示すために、定性的分析に基づいて述べられたものであることを理解するべきである。即ち、本発明の実施形態による発光装置またはその駆動回路において、具体的なキャパシタの容量や抵抗素子の抵抗値、及び交流ＬＥＤの数や負荷などの詳細な条件を考慮して、第１の発光ユニット及び第２の発光ユニットの動作時点に多少の差があり得ることを理解すべきである。
【００８７】
図１５は、図５に示す発光装置に対応する発光装置またはその駆動回路の等価回路図であり、前記発光装置は低周波フィルタの役割を実行する抵抗素子を備える。図１５を参照すると、第１の発光ユニット５２、第２の発光ユニット５４、キャパシタＣ５１、第１の抵抗素子５８及び第２の抵抗素子Ｒｃが示されている。
【００８８】
第１の発光ユニット５２及び第２の発光ユニット５４が第１のノードＮ５２を介して直列接続されて発光装置５０を構成している。発光装置５０に交流電源Ｖａｃを印加して発光装置を駆動する駆動回路は、第１の抵抗素子５８、キャパシタＣ５１及び第２の抵抗素子Ｒｃを含む。
【００８９】
第１の抵抗素子５８は、第２のノードＮ５４を介して第１の発光ユニット５２に直列接続され、発光装置５０の動作時において電流の大きさを決める。キャパシタＣ５１は、第３のノード５８と第１のノードＮ５２との間で、第１の発光ユニット５２及び第１の抵抗素子５８に並列接続される。キャパシタＣ５１は、図５を参照したＰＴＦ素子５６についての説明で既に説明したとおりである。
【００９０】
第２の抵抗素子Ｒｃは、第３のノード５８と第１のノードＮ５２との間でキャパシタＣ５１に直列接続される。第３のノード５８から第１のノードＮ５２の方向を見ると、第２の抵抗素子Ｒｃ、キャパシタＣ５１の順に直列接続された形態が例示されているが、第２の抵抗素子Ｒｃ、キャパシタＣ５１の直列接続の順序が逆になっても同様に機能することは理解されるべきである。また、この実施形態では、第２の抵抗素子Ｒｃが一つの抵抗素子として示されているが、第２の抵抗素子の数や接続は特に制限されない。
【００９１】
このような第２の抵抗素子Ｒｃは、キャパシタＣ５１の充電／放電時間を調節するとともに、電磁気干渉またはノイズに起因する高周波を遮断する低周波フィルタとしての役割を実行することができる。
【００９２】
さらに、交流電源Ｖａｃと発光装置５０との間にはサーミスタ素子Ｒ５４が直列に接続されてもよく、このようなサーミスタ素子の機能については上述したとおりである。本実施形態の発光装置の基本的な動作は、図８乃至図１３を参照して説明した発光装置の動作と実質的に同一であるため、重複する説明は省略する。
【００９３】
図１６は、本発明の他の実施形態による発光装置またはその駆動回路の等価回路図である。図１６を参照すると、発光装置またはその駆動回路は、整流部６８と、第１の発光ユニットＤ６１と、第２の発光ユニットＤ６２と、ＰＴＦユニット６６と、を含む。
【００９４】
本実施形態において、整流部６８は、四つの整流ダイオードを用いたブリッジ整流回路として示したが、多様な形態を有する整流回路を用いることができる。
【００９５】
さらに、第１の発光ユニットＤ６１及び第２の発光ユニットＤ６２は、それぞれ一つの発光ダイオードを含むものとして示したが、本発明はこの構成に限定されない。例えば、第１の発光ユニットＤ６１及び第２の発光ユニットＤ６２は、それぞれ順方向に互いに直列／並列接続される複数の発光ダイオードを含んでもよい。
【００９６】
図１７は、図１６に対応する電圧及び電流のグラフである。図１７の電流グラフｉ２０から分かるように、ＰＴＦユニット６６がない発光装置（図２の正の半周期部分の電流グラフｉ１参照）よりも、発光装置の動作が遥かに早くなったことが分かる。
【００９７】
図１８は、本発明のさらに他の実施形態による発光装置またはその駆動回路の等価回路図である。図１８を参照すると、第１の発光ユニットＤ７１、Ｄ７３、第２の発光ユニットＤ７２、Ｄ７４、第１のＰＴＦユニット７６ａ、及び第２のＰＴＦユニット７６ｂが示されている。
【００９８】
第１の発光ユニットＤ７１、Ｄ７３及び第２の発光ユニットＤ７２、Ｄ７４は、順方向に直列接続される少なくとも二つの発光ダイオードをそれぞれ含む。図１８には、夫々の発光ユニットが順方向に直列接続された二つの発光ダイオードを含むものとして示されているが、前述の実施形態と同様に、各発光ユニットは順方向に直列接続された複数の発光ダイオードを含んでもよい。
【００９９】
第１のＰＴＦユニット７６ａは第１の発光ユニットＤ７１、Ｄ７３の何れか一つの発光ダイオードに並列接続され、第２のＰＴＦユニット７６ｂは第２の発光ユニットＤ７２、Ｄ７４の何れか一つの発光ダイオードに並列接続される。第１のＰＴＦユニット７６ａ及び第２のＰＴＦユニット７６ｂは、上述したように、抵抗素子、キャパシタ、インダクタなどの多様な素子をそれぞれ含んでもよい。第１のＰＴＦユニット７６ａは第１の発光ユニットの発光ダイオードＤ７１が動作する前に発光ダイオードＤ７３を動作させるようにし、第２のＰＴＦユニット７６ｂは第２の発光ユニットの発光ダイオードＤ７４が動作する前に発光ダイオードＤ７２を動作させるようにする。
【０１００】
図３乃至図１８において、発光装置またはその駆動回路を明確に区別して説明しておらず、ある場合には、発光装置は発光ユニットのみ含むものとして説明した。例えば、図３において、第１の発光ユニット３２、第２の発光ユニット３４及びＰＴＦユニット３６全てを含むものが発光装置であるとみなすことができ、発光ユニットの直列接続３０のみが発光装置であるとみなすこともできる。後者の場合、ＰＴＦユニット３６を含む残りの部分（例えば、図７の抵抗素子４８、Ｒ４７などを含む）が発光装置の駆動回路であるとみなすこともできるため、発光装置またはその駆動回路を明確に区別して説明していない。
【０１０１】
図１９及び図２０は、本発明のさらに他の実施形態による発光装置またはその駆動回路のブロック図である。まず、図１９を参照すると、発光装置は、少なくとも一つの発光ダイオードをそれぞれ含む第１の発光ユニット１９２１、…、１９２ｎを一つ以上含む第１の発光グループ１９１と、少なくとも一つの発光ダイオードをそれぞれ含む第２の発光ユニット１９４１、…、１９４ｎを一つ以上含む第２の発光グループ１９３と、前記第１の発光グループ１９１には並列接続され、前記第２の発光グループ１９３には直列接続されるＰＴＦユニット１９６と、を含む。ＰＴＦユニット１９６は、入力端ＩＮ１、ＩＮ２を介して交流電源が印加される場合、第１の発光グループ１９１が動作する前に第２の発光グループ１９３を動作させるようにする。
【０１０２】
第１の発光グループ１９１が一つの第１の発光ユニット（例えば１９２１）を含む場合、第１の発光グループ１９１が第１の発光ユニット１９２１になり、この構成は、図３における実施形態と同様である。これは、第２の発光グループ１９３の場合にも同様である。そのため、本実施形態においては、第１の発光グループ１９１が二つ以上の発光ユニット１９２１、…、１９２ｎを含み、第２の発光グループ１９３が二つ以上の発光ユニット１９４１、…、１９４ｎを含む場合について説明する。
【０１０３】
第１の発光ユニット１９２１、…、１９２ｎは、ノードＮ１９４とノードＮ１９２との間で互いに並列接続される。ＰＴＦユニット１９６は、ノードＮ１９４とノードＮ１９２との間に接続され、第１の発光ユニット１９２１、…、１９２ｎに共通に並列接続される。
【０１０４】
同様に、第２の発光ユニット１９４１、…、１９４ｎも互いに並列接続される。
【０１０５】
これにより、上述したように、ＰＴＦユニット１９６は、第１の発光グループ１９１に並列接続され、第２の発光グループ１９３に直列接続される。
【０１０６】
図２１乃至図２３を参照すると、各第１の発光ユニット１９２１、…、１９２ｎ及び各第２の発光ユニット１９４１、…、１９４ｎは、単一の発光ダイオード（図２３（ａ））で構成されてもよく、複数の発光ダイオードの直列接続（図２３（ｂ））、並列接続（図２３（ｃ））、逆並列接続（図２３（ｄ））、逆並列接続の組み合わせ（図２３（ｅ））、及び直列または並列接続の組み合わせ（図２１、図２２）のうち何れか一つから選択されてもよいが、本発明はこれらに制限されるものではない。
【０１０７】
第１の発光グループ１９１及び第２の発光グループ１９３は、多様な方式で実現されてもよい。例えば、第１の発光グループ１９１または第２の発光グループ１９３は、単一基板上にモノリシック（ｍｏｎｏｌｉｔｈｉｃ）集積回路工程により単一パッケージに形成されてもよい。これと異なり、各第１の発光ユニット１９２１、…、１９２ｎまたは各第２の発光ユニット１９４１、…、１９４ｎは、個別（ｓｅｐａｒａｔｅ）パッケージに形成されてもよい。また、第１の発光ユニット１９２１、…、１９２ｎの各発光ダイオード（例えば、図２１乃至図２に示されたの発光ダイオード）または第２の発光ユニット１９４１、…、１９４ｎの各発光ダイオード（例えば、図２１乃至図２３に示された発光ダイオード）が、個別パッケージに形成されてもよい。さらに、第１の発光グループ１９１または第２の発光グループ１９３が一つのパッケージに形成され、第１の発光グループ１９１内の各発光ダイオード（例えば、図２１乃至図２３に示された発光ダイオード）または第２の発光グループ１９３内の各発光ダイオード（例えば、図２１乃至図２３に示された発光ダイオード）が、個別パッケージに形成されてもよい。
【０１０８】
図２０を参照すると、第１の発光グループは一つ以上の発光ユニット２０２１、…、２０２ｎを含み、第２の発光グループは一つ以上の発光ユニット２０４１、…、２０４ｎを含む。この場合、第１の発光グループが一つの発光ユニット（例えば、２０２１）のみを含む場合には、第１の発光グループが第１の発光ユニットになり、この構成は、図３において説明した実施形態と同様である。これは、第２の発光グループの場合にも同様である。そのため、ここでは、第１の発光グループが二つ以上の発光ユニット２０２１、…、２０２ｎを含み、第２の発光グループが二つ以上の発光ユニット２０４１、…、２０４ｎを含む場合について説明する。
【０１０９】
第１の発光ユニット２０２１、…、２０２ｎと第２の発光ユニット２０４１、…、２０４ｎは、それぞれ、互いに一つずつ対応して互いに直列接続される。即ち、第１の発光グループのうち何れか一つの第１の発光ユニット（例えば、２０２１）と第２の発光グループのうち何れか一つの第２の発光ユニット（例えば、２０４１）とが互いに対応して、一つの直列接続形態２００１を成す。各第１の発光ユニット２０２１、…、２０２ｎには、ＰＴＦユニット２０６１、…、２０６ｎがそれぞれ並列に接続される。
【０１１０】
本実施形態において、各発光ユニット２０２１、…、２０２ｎ、２０４１、…、２０４ｎを構成する発光ダイオードは、図２１乃至図２３に示されたような多様な形態で接続されてもよい。
【０１１１】
また、各発光ユニット２０２１、…、２０２ｎ、２０４１、…、２０４ｎは個別パッケージに形成されてもよく、対応するＰＴＦユニット２０６１、…、２０６ｎとともに個別パッケージに形成されてもよい。或いは、発光ユニット２０２１、…、２０２ｎ、２０４１、…、２０４ｎを構成する各発光ダイオードがそれぞれ個別パッケージに形成されてもよい。
【０１１２】
図２１及び図２２は、本発明の一実施形態による発光ユニットの一例を示す等価回路図である。図２１を参照すると、第１の発光ユニット２１０はノードＮ２１２を介して第２の発光ユニット２１１に直列に接続される。
【０１１３】
第１の発光ユニット２１０は、第１、２、３、４ノード（Ｎ２１１、Ｎ２１２、Ｎ２１３、Ｎ２１４）を介して互いに接続された第１、２、３、４の発光ダイオード（Ｄ２１１、Ｄ２１２、Ｄ２１３、Ｄ２１４）を含む。
【０１１４】
第１のノードＮ２１１及び第２のノードＮ２１２は、第１の発光ユニット２１０と並列に接続されるＰＴＦユニット（図示せず）が接続されるノードである。また、第２のノードＮ２１２は、第２の発光ユニット２１１が接続されるノードである。
【０１１５】
第１〜第４のノードＮ２１１、Ｎ２１２、Ｎ２１３、Ｎ２１４を介した第１〜第４の発光ダイオードＤ２１１、Ｄ２１２、Ｄ２１３、Ｄ２１４間の接続において、第１の発光ダイオードＤ２１１は第１のノードＮ２１１から第３のノードＮ２１３の方向に順方向に接続され、第２の発光ダイオードＤ２１２は第４のノードＮ２１４から第１のノードＮ２１１の方向に順方向に接続され、第３の発光ダイオードＤ２１３は第２のノードＮ２１２から第３のノードＮ２１３の方向に順方向に接続され、第４の発光ダイオードＤ２１４は第４のノードＮ２１４から第２のノードＮ２１２の方向に順方向に接続される。ここで、第３のノードＮ２１３は、例えば、電気配線などによって第４のノードＮ２１４と電気的に接続される。同様に、第２の発光ユニット２１１の発光ダイオードも、第１の発光ユニット２１０の発光ダイオードの接続形態と同様である。
【０１１６】
図２２は、図２１のノードＮ２１３、Ｎ２１４の間に第５の発光ダイオードＤ２３１をさらに含む発光ユニットの一例を示している。即ち、第５の発光ダイオードＤ２３１は、第３のノードＮ２２３と第４のノードＮ２２４との間で、第３のノードＮ２２３から第４のノードＮ２２４の方向に順方向に接続される。
【０１１７】
図２１及び図２２に示した実施形態によると、発光装置は、発光ユニット内の発光ダイオードの接続により、全高調波歪み及びフリッカ現象をより低減し、光効率を改善することができる。
【０１１８】
図２３は本発明の一実施形態による発光ユニットの多様な例を示す等価回路図である。図２３（ａ）は発光ユニットが一つの発光ダイオードからなる例であり、（ｂ）は発光ユニットが互いに直列接続された複数の発光ダイオードを含む例であり、（ｃ）は発光ユニットが互いに並列接続された複数の発光ダイオードを含む例であり、（ｄ）は発光ユニットが互いに逆並列接続された複数の発光ダイオードを含む例であり、（ｅ）は発光ユニットが逆並列接続された複数の発光ダイオードの組み合わせを含む例である。
【０１１９】
例えば、多様な発光ユニットを含む発光装置に整流回路なしに直接交流電源が印加される場合には、（ｄ）や（ｅ）に示したようなに発光ユニットの発光ダイオードが互いに逆並列接続されることが好ましい。これと異なり、例えば整流回路を介して交流電源が発光装置に印加される場合には、（ａ）、（ｂ）、（ｃ）に示したように、発光ダイオードが一方向に接続されることが好ましい。
【０１２０】
上述の説明から明らかなように、本発明の実施形態によると、発光装置及びその駆動回路は、交流ＬＥＤの動作特性、即ち、交流ＬＥＤに印加され交流電源が電圧に対して順方向に接続されるＬＥＤの順方向しきい値電圧以上である場合に突然電流が流れて動作する特性と、印加される交流電源の一周期において交流ＬＥＤの動作区間が短いという特性とに起因する力率の減少、重度の全高調波歪み、過多なフリッカ現象などといった問題を解決することができる。
【０１２１】
上述したような本発明による発光装置または発光装置の駆動回路は、本発明の範囲を外れない範囲内で多様に設計変更及び改造されることができるため、本発明の権利範囲は、詳細な説明における実施形態に限定されず、添付の請求の範囲によって決定されるべきである。
【特許請求の範囲】
【請求項１】
少なくとも一つの発光ダイオードを各々含み、互いに直列接続される第１の発光ユニット及び第２の発光ユニットと、
前記第１の発光ユニットには並列接続され、前記第２の発光ユニットには直列接続され、交流電源の印加時、前記第１の発光ユニットが動作する前に前記第２の発光ユニットを動作させるＰＴＦユニットと、
を含む発光装置。
【請求項２】
前記第１の発光ユニット及び前記第２の発光ユニットのうち何れか一方、または両方は、互いに逆並列接続された二つの発光ダイオードを含むことを特徴とする請求項１に記載の発光装置。
【請求項３】
前記第１の発光ユニットは互いに逆並列接続された第１の発光ダイオード及び第２の発光ダイオードを含み、前記第２の発光ユニットは互いに逆並列接続された第３の発光ダイオード及び第４の発光ダイオードを含み、前記第１の発光ダイオード及び前記第３の発光ダイオードは前記交流電源の正の半周期区間で動作し、前記第２の発光ダイオード及び前記第４の発光ダイオードは前記交流電源の負の半周期区間で動作して、前記交流電源の正の半周期区間で前記第１の発光ダイオードが動作する前に前記第３の発光ダイオードが動作し、前記交流電源の負の半周期区間で前記第２の発光ダイオードが動作する前に前記第４の発光ダイオードが動作することを特徴とする請求項１に記載の発光装置。
【請求項４】
順方向に互いに直列接続された少なくとも二つの発光ダイオードを夫々含み、互いに逆並列接続された第１及び第２の発光ユニットと、
前記第１の発光ユニットの一部の発光ダイオードに並列接続された第１のＰＴＦユニットと、
前記第２の発光ユニットの一部の発光ダイオードに並列接続された第２のＰＴＦユニットと、
を含む発光装置。
【請求項５】
前記第１のＰＴＦユニット及び第２のＰＴＦユニットは、交流電源の印加時、前記第１のＰＴＦユニットが並列接続された一部の発光ダイオードまたは前記第２のＰＴＦユニットが並列接続された一部の発光ダイオードが動作する前に、前記第１の発光ユニットの前記第１のＰＴＦユニットが並列接続された一部の発光ダイオード以外の他の発光ダイオードまたは前記第２の発光ユニットの前記第２のＰＴＦユニットが並列接続された一部の発光ダイオード以外の他の発光ダイオードを動作させることを特徴とする請求項４に記載の発光装置。
【請求項６】
少なくとも一つの発光ダイオードを含む第１の発光ユニットを少なくとも一つ含む第１の発光グループと、
少なくとも一つの発光ダイオードを含む第２の発光ユニットを少なくとも一つ含む第２の発光グループと、
前記第１の発光グループには並列接続され、前記第２の発光グループには直列接続されて、電源の印加時、前記第１の発光グループが動作する前に前記第２の発光グループを動作させる少なくとも一つのＰＴＦユニットと、
を含む発光装置。
【請求項７】
前記第１の発光グループが少なくとも二つの第１の発光ユニットを含む場合、前記第１の発光ユニットは互いに並列に接続され、前記ＰＴＦユニットは前記第１の発光ユニットに共通に並列接続されることを特徴とする請求項６に記載の発光装置。
【請求項８】
前記第１の発光グループが少なくとも二つの第１の発光ユニットを含み、前記第２の発光グループが少なくとも二つの第２の発光ユニットを含み、各前記第１の発光ユニットと各前記第２の発光ユニットとは一つずつ対応して互いに直列に接続され、
前記ＰＴＦユニットが前記第１の発光ユニット夫々に並列に接続されることを特徴とする請求項６に記載の発光装置。
【請求項９】
前記第１の発光ユニット及び第２の発光ユニットのうち何れか一方または両方が少なくとも二つの発光ダイオードを含む場合、前記少なくも二つの発光ダイオードは、互いに順方向の直列接続、並列接続、逆並列接続、及び直列または並列接続の組み合わせのうち何れか一つの接続形態により互いに接続されることを特徴とする請求項７に記載の発光装置。
【請求項１０】
前記第１の発光グループまたは前記第２の発光グループは、単一基板上にモノリシックに集積されることを特徴とする請求項７に記載の発光装置。
【請求項１１】
前記各第１の発光ユニットまたは前記各第２の発光ユニットは、それぞれ個別パッケージに形成されることを特徴とする請求項７に記載の発光装置。
【請求項１２】
前記第１の発光ユニットの各発光ダイオードまたは前記第２の発光ユニットの各発光ダイオードは、それぞれ個別パッケージに形成されることを特徴とする請求項７に記載の発光装置。
【請求項１３】
前記第１の発光グループまたは前記第２の発光グループが一つのパッケージに形成され、且つ前記第１の発光グループの各発光ダイオードまたは前記第２の発光グループの各発光ダイオードは個別パッケージに形成されることを特徴とする請求項７に記載の発光装置。
【請求項１４】
前記第１の発光ユニットは、第１乃至第４のノードを介して互いに接続された第１の発光ダイオード乃至第４の発光ダイオードを含み、
前記第１の発光ダイオードは前記第１のノードから前記第３のノードの方向に順方向に接続され、前記第２の発光ダイオードは第４のノードから前記第１のノードの方向に順方向に接続され、前記第３の発光ダイオードは前記第２のノードから前記第３のノードの方向に順方向に接続され、前記第４の発光ダイオードは前記第４のノードから前記第２のノードの方向に順方向に接続されて、前記第３のノードは前記第４のノードに電気的に接続されることを特徴とする請求項７に記載の発光装置。
【請求項１５】
前記第３のノードと前記第４のノードとの間に前記第３のノードから前記第４のノードの方向に順方向に接続された第５の発光ダイオードをさらに含むことを特徴とする請求項１４に記載の発光装置。
【請求項１６】
前記ＰＴＦユニットはキャパシタを含むことを特徴とする請求項１、４、６の何れか一つに記載の発光装置。
【請求項１７】
第１のノードを介して互いに直列接続され、少なくとも一つの発光ダイオードを各々有する第１の発光ユニット及び第２の発光ユニットを含む発光装置を交流電源で駆動するための駆動回路であって、
第２のノードを介して前記第１の発光ユニットに直列接続された第１の抵抗素子と、
第３のノードと前記第１のノードとの間で、前記第１の発光ユニットと前記第１の抵抗素子とに並列接続されたキャパシタと、
前記第３のノードと前記第１のノードとの間で、前記キャパシタに直列接続された第２の抵抗素子と、
を含む駆動回路。
【請求項１８】
前記交流電源と前記発光装置との間に直列接続されるサーミスタ素子をさらに含むことを特徴とする請求項１７に記載の駆動回路。
【請求項１】
少なくとも一つの発光ダイオードを各々含み、互いに直列接続される第１の発光ユニット及び第２の発光ユニットと、
前記第１の発光ユニットには並列接続され、前記第２の発光ユニットには直列接続され、交流電源の印加時、前記第１の発光ユニットが動作する前に前記第２の発光ユニットを動作させるＰＴＦユニットと、
を含む発光装置。
【請求項２】
前記第１の発光ユニット及び前記第２の発光ユニットのうち何れか一方、または両方は、互いに逆並列接続された二つの発光ダイオードを含むことを特徴とする請求項１に記載の発光装置。
【請求項３】
前記第１の発光ユニットは互いに逆並列接続された第１の発光ダイオード及び第２の発光ダイオードを含み、前記第２の発光ユニットは互いに逆並列接続された第３の発光ダイオード及び第４の発光ダイオードを含み、前記第１の発光ダイオード及び前記第３の発光ダイオードは前記交流電源の正の半周期区間で動作し、前記第２の発光ダイオード及び前記第４の発光ダイオードは前記交流電源の負の半周期区間で動作して、前記交流電源の正の半周期区間で前記第１の発光ダイオードが動作する前に前記第３の発光ダイオードが動作し、前記交流電源の負の半周期区間で前記第２の発光ダイオードが動作する前に前記第４の発光ダイオードが動作することを特徴とする請求項１に記載の発光装置。
【請求項４】
順方向に互いに直列接続された少なくとも二つの発光ダイオードを夫々含み、互いに逆並列接続された第１及び第２の発光ユニットと、
前記第１の発光ユニットの一部の発光ダイオードに並列接続された第１のＰＴＦユニットと、
前記第２の発光ユニットの一部の発光ダイオードに並列接続された第２のＰＴＦユニットと、
を含む発光装置。
【請求項５】
前記第１のＰＴＦユニット及び第２のＰＴＦユニットは、交流電源の印加時、前記第１のＰＴＦユニットが並列接続された一部の発光ダイオードまたは前記第２のＰＴＦユニットが並列接続された一部の発光ダイオードが動作する前に、前記第１の発光ユニットの前記第１のＰＴＦユニットが並列接続された一部の発光ダイオード以外の他の発光ダイオードまたは前記第２の発光ユニットの前記第２のＰＴＦユニットが並列接続された一部の発光ダイオード以外の他の発光ダイオードを動作させることを特徴とする請求項４に記載の発光装置。
【請求項６】
少なくとも一つの発光ダイオードを含む第１の発光ユニットを少なくとも一つ含む第１の発光グループと、
少なくとも一つの発光ダイオードを含む第２の発光ユニットを少なくとも一つ含む第２の発光グループと、
前記第１の発光グループには並列接続され、前記第２の発光グループには直列接続されて、電源の印加時、前記第１の発光グループが動作する前に前記第２の発光グループを動作させる少なくとも一つのＰＴＦユニットと、
を含む発光装置。
【請求項７】
前記第１の発光グループが少なくとも二つの第１の発光ユニットを含む場合、前記第１の発光ユニットは互いに並列に接続され、前記ＰＴＦユニットは前記第１の発光ユニットに共通に並列接続されることを特徴とする請求項６に記載の発光装置。
【請求項８】
前記第１の発光グループが少なくとも二つの第１の発光ユニットを含み、前記第２の発光グループが少なくとも二つの第２の発光ユニットを含み、各前記第１の発光ユニットと各前記第２の発光ユニットとは一つずつ対応して互いに直列に接続され、
前記ＰＴＦユニットが前記第１の発光ユニット夫々に並列に接続されることを特徴とする請求項６に記載の発光装置。
【請求項９】
前記第１の発光ユニット及び第２の発光ユニットのうち何れか一方または両方が少なくとも二つの発光ダイオードを含む場合、前記少なくも二つの発光ダイオードは、互いに順方向の直列接続、並列接続、逆並列接続、及び直列または並列接続の組み合わせのうち何れか一つの接続形態により互いに接続されることを特徴とする請求項７に記載の発光装置。
【請求項１０】
前記第１の発光グループまたは前記第２の発光グループは、単一基板上にモノリシックに集積されることを特徴とする請求項７に記載の発光装置。
【請求項１１】
前記各第１の発光ユニットまたは前記各第２の発光ユニットは、それぞれ個別パッケージに形成されることを特徴とする請求項７に記載の発光装置。
【請求項１２】
前記第１の発光ユニットの各発光ダイオードまたは前記第２の発光ユニットの各発光ダイオードは、それぞれ個別パッケージに形成されることを特徴とする請求項７に記載の発光装置。
【請求項１３】
前記第１の発光グループまたは前記第２の発光グループが一つのパッケージに形成され、且つ前記第１の発光グループの各発光ダイオードまたは前記第２の発光グループの各発光ダイオードは個別パッケージに形成されることを特徴とする請求項７に記載の発光装置。
【請求項１４】
前記第１の発光ユニットは、第１乃至第４のノードを介して互いに接続された第１の発光ダイオード乃至第４の発光ダイオードを含み、
前記第１の発光ダイオードは前記第１のノードから前記第３のノードの方向に順方向に接続され、前記第２の発光ダイオードは第４のノードから前記第１のノードの方向に順方向に接続され、前記第３の発光ダイオードは前記第２のノードから前記第３のノードの方向に順方向に接続され、前記第４の発光ダイオードは前記第４のノードから前記第２のノードの方向に順方向に接続されて、前記第３のノードは前記第４のノードに電気的に接続されることを特徴とする請求項７に記載の発光装置。
【請求項１５】
前記第３のノードと前記第４のノードとの間に前記第３のノードから前記第４のノードの方向に順方向に接続された第５の発光ダイオードをさらに含むことを特徴とする請求項１４に記載の発光装置。
【請求項１６】
前記ＰＴＦユニットはキャパシタを含むことを特徴とする請求項１、４、６の何れか一つに記載の発光装置。
【請求項１７】
第１のノードを介して互いに直列接続され、少なくとも一つの発光ダイオードを各々有する第１の発光ユニット及び第２の発光ユニットを含む発光装置を交流電源で駆動するための駆動回路であって、
第２のノードを介して前記第１の発光ユニットに直列接続された第１の抵抗素子と、
第３のノードと前記第１のノードとの間で、前記第１の発光ユニットと前記第１の抵抗素子とに並列接続されたキャパシタと、
前記第３のノードと前記第１のノードとの間で、前記キャパシタに直列接続された第２の抵抗素子と、
を含む駆動回路。
【請求項１８】
前記交流電源と前記発光装置との間に直列接続されるサーミスタ素子をさらに含むことを特徴とする請求項１７に記載の駆動回路。
【図１】
【図２】
【図３】
【図４】
【図５】
【図６】
【図７】
【図８】
【図９】
【図１０】
【図１１】
【図１２】
【図１３】
【図１４】
【図１５】
【図１６】
【図１７】
【図１８】
【図１９】
【図２０】
【図２１】
【図２２】
【図２３】
【図２】
【図３】
【図４】
【図５】
【図６】
【図７】
【図８】
【図９】
【図１０】
【図１１】
【図１２】
【図１３】
【図１４】
【図１５】
【図１６】
【図１７】
【図１８】
【図１９】
【図２０】
【図２１】
【図２２】
【図２３】
【公表番号】特表２０１２−５２１０６７（Ｐ２０１２−５２１０６７Ａ）
【公表日】平成２４年９月１０日（２０１２．９．１０）
【国際特許分類】
【出願番号】特願２０１２−５００７０２（Ｐ２０１２−５００７０２）
【出願日】平成２１年７月６日（２００９．７．６）
【国際出願番号】ＰＣＴ／ＫＲ２００９／００３６７１
【国際公開番号】ＷＯ２０１０／１０７１６１
【国際公開日】平成２２年９月２３日（２０１０．９．２３）
【出願人】（５０７１９４９６９）ソウル セミコンダクター カンパニー リミテッド (66)
【住所又は居所原語表記】１４８−２９，Ｇａｓａｎ−ｄｏｎｇ，Ｇｅｕｍｃｈｅｏｎ−ｇｕ，Ｓｅｏｕｌ，Ｒｅｐｕｂｌｉｃ ｏｆ Ｋｏｒｅａ
【Ｆターム（参考）】
【公表日】平成２４年９月１０日（２０１２．９．１０）
【国際特許分類】
【出願日】平成２１年７月６日（２００９．７．６）
【国際出願番号】ＰＣＴ／ＫＲ２００９／００３６７１
【国際公開番号】ＷＯ２０１０／１０７１６１
【国際公開日】平成２２年９月２３日（２０１０．９．２３）
【出願人】（５０７１９４９６９）ソウル セミコンダクター カンパニー リミテッド (66)
【住所又は居所原語表記】１４８−２９，Ｇａｓａｎ−ｄｏｎｇ，Ｇｅｕｍｃｈｅｏｎ−ｇｕ，Ｓｅｏｕｌ，Ｒｅｐｕｂｌｉｃ ｏｆ Ｋｏｒｅａ
【Ｆターム（参考）】
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