ＬＥＤ駆動回路及びＬＥＤアレイ装置
【課題】ＡＣ電圧を直接使用して、ＬＥＤの使用数を少なくすることができるＬＥＤ駆動回路およびＬＥＤアレイ装置を提供すること。
【解決手段】本発明による台形網ＬＥＤ回路は第１及び第２接点ａ、ｂの間で第１中間接点ｃ１、ｃ２により連結された３個の第１ブランチと、第１及び第２接点ａ、ｂの間で第２中間接点ｄ１、ｄ２により連結された３個の第２ブランチを含み、順番に第１及び第２中間接点ｃ１とｄ１、ｃ２とｄ２の間に連結された２個の中間ブランチを有する。ここで、第１及び第２ブランチと中間ブランチには夫々ＬＥＤ素子８、９、１０、１１、１２、１３、１４、１５が配置される。
【解決手段】本発明による台形網ＬＥＤ回路は第１及び第２接点ａ、ｂの間で第１中間接点ｃ１、ｃ２により連結された３個の第１ブランチと、第１及び第２接点ａ、ｂの間で第２中間接点ｄ１、ｄ２により連結された３個の第２ブランチを含み、順番に第１及び第２中間接点ｃ１とｄ１、ｃ２とｄ２の間に連結された２個の中間ブランチを有する。ここで、第１及び第２ブランチと中間ブランチには夫々ＬＥＤ素子８、９、１０、１１、１２、１３、１４、１５が配置される。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、ＬＥＤ駆動回路に関するもので、より詳細にはＤＣ電源に変換させるコンバージョン装置なしでＡＣ電源で直接使用可能なＬＥＤ駆動回路及びＬＥＤアレイ装置に関するものである。
【背景技術】
【０００２】
半導体発光ダイオード（ＬＥＤ）は、出力及び効率や信頼性の側面で光源として有益な長所を有するため、照明装置またはディスプレイ装置のバックライトを代替することができる高出力、高効率の光源として積極的に研究開発されている。
【０００３】
一般的に、発光ダイオードは低い直流電流で駆動される。従って、正規電圧（交流２２０Ｖ）で発光ダイオードを駆動するためには低いＤＣ出力電圧を供給するさらなる回路（例えば、ＡＣ/ＤＣコンバータ）が要求される。しかし、このようなさらなる回路の導入は、ＬＥＤモジュールの構成を複雑にする上、供給電源の変換過程において効率性と信頼性の低下が引き起こされることができる。また、光源の他の追加的な部品により製品の価額が増加し製品の大きさが増加され、スイッチングモードの動作時に周期成分によりＥＭＩの特性が悪くなる短所がある。
【０００４】
このような問題を解決するために、追加的なコンバータなしにＡＣ電圧でも駆動可能な多様な形態のＬＥＤ駆動回路が提案されている。しかし、一般的にＡＣ駆動型ＬＥＤ駆動回路では、大部分のＬＥＤがＡＣ電圧の特定半周期でのみ駆動ができるように配列されるため、所望の光量を得るために必要なＬＥＤの数が大きく増加する。
【０００５】
このようなＬＥＤの必要な数は、同じ光量を提供してもそのＬＥＤの配列方法により異ならせることができるが、従来の配列では非常に低い効率を有している。例えば、従来の代表的な逆並列配列またはブリッジ配列の場合には、夫々実際連続的に発光されるＬＥＤ数は、全体ＬＥＤ数の５０％と６０％程度に過ぎない。即ち、所望の発光水準を得るために消耗されるＬＥＤ数が多くなる非効率的な問題がある。
【０００６】
従って、より効率的なＬＥＤの配列を通じ同じ光量をより少ない数のＬＥＤを使用して提供することができ、これはＡＣ駆動型ＬＥＤ回路の製造と販売の経済性の側面において非常に重要な問題である。
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００７】
上述の従来技術の問題に鑑みてなされたもので、本発明の主目的はＡＣ電圧を直接使用することができ、しかもＬＥＤの使用数を少なくすることができる新たなＬＥＤ駆動回路を提供することにある。
【０００８】
本発明の他の目的は、上記のＬＥＤ駆動回路により具現されたＬＥＤアレイ装置を提供することにある。
【課題を解決するための手段】
【０００９】
上記の目的を達成するために、本発明の好適な実施の形態によれば、第１及び第２接点の間でｎ（ここで、ｎはｎ≧２の整数である）個の第１中間接点により並んで連結された（ｎ＋１）個の第１ブランチと、上記第１ブランチと並列に上記第１及び第２接点の間でｎ個の第２中間接点により並んで連結された（ｎ＋１）個の第２ブランチと、同じｍ番目の第１及び第２中間接点を夫々連結するｎ個の中間ブランチを含み、ここで、上記夫々のブランチは少なくとも一つのＬＥＤ素子を含み、ｍは上記第１接点から上記（ｎ＋１）個の第１及び第２ブランチと上記ｎ個の中間接点の順序を定義する正の整数である少なくとも一つの台形網回路と、（２ｍ−１）番目の第１ブランチと２ｍ番目の第２ブランチ及び上記ｎ個の中間ブランチに連結され、それに属し直列に連結された第１ＬＥＤグループを有する第１電流ループと、２ｍ番目の第１ブランチと（２ｍ−１）番目の第２ブランチ及び上記ｎ個の中間ブランチに連結され、それに属し上記第１ＬＥＤグループと逆極性になるように直列に連結された第２ＬＥＤグループを有する第２電流ループを含むＬＥＤ駆動回路が提供される。
【００１０】
ここで、上記第１及び第２ブランチと上記中間ブランチは、夫々１個のＬＥＤ素子を含むことができる。また、上記第１及び第２ブランチと上記中間ブランチのうち、少なくとも一つのブランチは、夫々相互直列または並列に連結された複数のＬＥＤ素子を含むことができる。
【００１１】
さらに、上記第１及び第２ブランチは夫々１個のＬＥＤ素子を含み、上記中間ブランチは相互直列に連結された複数のＬＥＤ素子を含むことができる。また、逆方向電圧を考慮し、上記中間ブランチは相互直列に連結された２個または３個のＬＥＤ素子を含むことが好ましい。
【００１２】
また上記台形網回路は複数で、複数の台形網回路は一台形網回路の第２接点と他の台形網回路の第１接点が接続され直列に連結することができる。
【００１３】
また、上述のＬＥＤ駆動回路が具現された、複数のＬＥＤ素子を有するＬＥＤアレイ装置を提供することができる。
【００１４】
また、上記の目的を達成するために、本発明の他の好適な実施の形態によれば、第１接点と第２接点の間に同じ極性の電極が接続されたｎ（ここで、ｎはｎ≧２の整数である）個の第１中間接点を有するように並んで連結されたＫ（ここで、ＫはＫ≧３の整数である）個の第１ＬＥＤ素子と、上記第１及び第２接点の間に同じ極性の電極が接続されたｎ個の第２中間接点を有するように並んで連結され、上記第１及び第２接点に連結された第１ＬＥＤ素子の電極の極性と反対の極性の電極が上記第１及び第２接点に連結されたＬ(ここで、ＬはＬ≧３の整数である）個の第２ＬＥＤ素子と、同じｍ番目（ここで、ｍは上記第１接点から上記ｎ個の第１及び第２中間接点の順序を定義する正の整数である）の第１及び第２中間接点に夫々上記第１及び第２ＬＥＤ素子の電極と反対の極性の電極が連結されたＭ（ここで、ＭはＭ≧ｎの整数である）個の第３ＬＥＤ素子を含むＬＥＤアレイ装置が提供される。
【００１５】
ここで、上記第１及び第２ＬＥＤ素子は（ｎ＋１）個で、上記第１及び第２ＬＥＤ素子は夫々同じ極性同士を連結できる。これと同様に、上記第３ＬＥＤ素子は上記第１及び第２中間接点の間に夫々一つずつ連結できる。
【００１６】
必要な場合には、上記第３ＬＥＤ素子は少なくとも一つの第１及び第２中間接点の間に夫々複数で連結され、上記少なくとも一つの第１及び第２中間接点の間に第３ＬＥＤ素子が相互直列または並列に連結されてもよい。
【発明の効果】
【００１７】
上述のように、本発明は台形網原理を応用し総ＬＥＤ数のうち、常に駆動されるＬＥＤ素子数の比率を増加させることにより同じ出力に対して使用されるＬＥＤ素子数を相対的に減少させ、全体効率を改善させる新たなＬＥＤ駆動回路及びこれを具現したＬＥＤアレイ装置を提供することができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１８】
以下、添付の図面を参照して本発明の一実施形態を詳細に説明する。
【００１９】
図１は、本発明の一実施形態によるＬＥＤ駆動回路を表す。
【００２０】
図１に図示されたＬＥＤ駆動回路は、台形網ＬＥＤ回路を含む。即ち、本実施形態による台形網ＬＥＤ回路は第１及び第２接点ａ、ｂの間で第１中間接点ｃ１、ｃ２により連結された３個の第１ブランチと、第１及び第２接点ａ、ｂの間で第２中間接点ｄ１、ｄ２により連結された３個の第２ブランチを含み、上記ＬＥＤ駆動回路は順番に第１及び第２中間接点ｃ１とｄ１、ｃ２とｄ２の間に連結された２個の中間ブランチを有する。ここで、上記第１及び第２ブランチと中間ブランチには夫々ＬＥＤ素子８、９、１０、１１、１２、１３、１４、１５が配置される。
【００２１】
上記ＬＥＤ駆動回路は、交流電圧の相互に異なる半周期に駆動されるように２個の電流ループＬ１、Ｌ２を有する。第１電流ループＬ１は交流電圧の第１半周期で駆動されるように直列に連結されたＬＥＤ素子８、９、１０、１１、１２を含む。第２電流ループＬ２は交流電圧の第２半周期で駆動されるように直列に連結されたＬＥＤ素子１３、１１、１４、９、１５を含む。このように、ＡＣ電圧が印加された状態の回路動作はＬＥＤ素子９、１１が両方向で全て駆動されることができる。
【００２２】
このような台形網回路におけるＬＥＤ配列は、上記第１接点ａから上記第１及び第２ブランチと上記中間ブランチの順序をｍと定義した時に下記のように説明することができる。
【００２３】
上記ＬＥＤ素子８、９、１０、１１、１２、１３、１４、１５は、駆動可能な交流電圧の周期により第１及び第２ＬＥＤグループに分けることができる。上記第１ＬＥＤグループは奇数である（２ｍ−１）番目の第１ブランチと全ての中間ブランチ及び偶数である２ｍ番目の第２ブランチに属するＬＥＤ８、９、１０、１１、１２により構成され、相互直列に連結される。上記第２ＬＥＤグループは偶数である２ｍ番目の第１ブランチと全ての中間ブランチと奇数である（２ｍ−１）番目の第２ブランチに属するＬＥＤ１３、１１、１４、９、１５により構成され、上記第１ＬＥＤグループと逆極性の方向になるように相互直列に連結される。
【００２４】
従って、上記第１ＬＥＤグループは交流電圧の第１半周期で駆動される第１電流ループ（Ｌ１）を形成し、上記第２ＬＥＤグループは交流電圧の第２半周期で駆動される第２電流ループ（Ｌ２）を形成することができる。このような駆動によると、中間ブランチに位置し第１及び第２ＬＥＤグループに共通に属するＬＥＤ素子９、１１は交流電圧の全体週期で連続的に動作することができる。
【００２５】
このように、８個のＬＥＤ素子８、９、１０、１１、１２、１３、１４、１５により構成されたＬＥＤ駆動回路で２個のＬＥＤ素子１０、１４が交流電圧の全体周期で駆動されるので、実際台形網回路で連続的に発光されるＬＥＤ素子を５個（使用ＬＥＤ数対比駆動ＬＥＤ数：６２．５％）に確保することができる。これは従来のＡＣ駆動型ＬＥＤ配列である逆極性配列（５０％）またはブリッジ配列（通常６０％）より改善された数値である。
【００２６】
本発明によるＬＥＤ駆動回路は、ＬＥＤ素子９とＬＥＤ素子１１が並列連結ではなく直列連結である点でブリッジ構造とは大きな差異がある。即ち、本発明によるＬＥＤ駆動回路ではＬＥＤ素子９とＬＥＤ素子１１の間にＬＥＤ素子１０、１４を挿入した配列であるため、ＬＥＤ素子９とＬＥＤ素子１１は直列連結され、このような点で根本的にブリッジ構造とは異なる台形網構造になる。
【００２７】
本発明によるＬＥＤ駆動回路では、交流電圧の全体周期、即ち、両方向で全て駆動されるＬＥＤの連結はＬＥＤ素子１０、１４を挿入して４個の中間接点ｃ１、ｃ２、ｄ１、ｄ２を連結して並列ではなく直列に構成される。このようなＬＥＤ配列連結構造上、一つのループを形成するが、実際の駆動では上述のように、中間接点で構成されたループ内ではＬＥＤの各々の電位差が異なるため、電流ループを形成はせず、一つの直列形態に動作するようになる。
【００２８】
本発明の他の実施形態では、図１に図示された台形網構造で第１及び第２中間接点を連結するループを一つの段（ｓｔａｃｋ）である時、複数の段で連続的に連結して多用なＬＥＤ駆動回路を提供することができる。即ち、第１及び第２中間接点は夫々３個以上の同じ数で構成することができ、第１及び第２ブランチは４個以上の同じ数とすることができる。
【００２９】
図２ａには本発明の他の実施形態の例として、第１及び第２中間接点ｃ１、ｃ２、ｃ３、ｃ４とｄ１、ｄ２、ｄ３、ｄ４が夫々４個であるＬＥＤ駆動回路が図示されている。
【００３０】
図２ａに図示されたＬＥＤ駆動回路は、上記第１及び第２中間接点を順番に連結する４個の中間ブランチを含む。このような駆動回路は３個の段を有する台形網回路と理解することができる。
【００３１】
図２ａでは、各ブランチには一つずつＬＥＤ素子が配置される。このようなＬＥＤ素子の配列は、交流電圧の異なる半周期で駆動される第１及び第２電流ループを有するように配列される。即ち、交流電圧の第１周期で、Ａ１−Ｃ１−Ｂ２−Ｃ２−Ａ３−Ｃ３−Ｂ４−Ｃ４−Ａ５に従い第１電流ループを有するように該当ＬＥＤ素子が直列に配列され、交流電圧の第２周期で、Ｂ１−Ｃ１−Ａ２−Ｃ２−Ｂ３−Ｃ３−Ａ４−Ｃ４−Ｂ５に従い第２電流ループを有するように該当ＬＥＤ素子が直列に配列される。
【００３２】
本実施形態によるＬＥＤ駆動回路では、中間ブランチに位置し第１及び第２電流ループに共通的に加担する４個のＬＥＤ素子Ｃ１、Ｃ２、Ｃ３、Ｃ４は、交流電圧の全体周期で連続的に動作することができる。
【００３３】
このように、総１４個のＬＥＤ素子で構成されたＬＥＤ駆動回路で４個のＬＥＤ素子Ｃ１、Ｃ２、Ｃ３、Ｃ４が交流電圧の全体周期で駆動できるため、実際の台形網回路で連続的に発光されるＬＥＤ素子を９個（ＬＥＤ使用効率：約６４％）に確保することができる。本実施形態では上述の実施形態より大きいＬＥＤの使用数の節減効果を期待することができる。
【００３４】
図１及び図２ａに図示された駆動回路では、上記第１及び第２ブランチと上記中間ブランチは夫々１個のＬＥＤ素子を含む形態として例示したが、これとは異なり、上記第１及び第２ブランチと上記中間ブランチは夫々複数のＬＥＤ素子を含むことができる。但し、この場合にも同じブランチに属した複数のＬＥＤ素子は相互直列に連結されるべきである。
【００３５】
特に、中間ブランチのＬＥＤ数を増加させる場合に、両方向で駆動されるＬＥＤ数が相対的に増加されるため、使用ＬＥＤ数に対する発光効率を大きく向上させることができ、結果的に、交流電圧で所望の発光水準を得るのに必要なＬＥＤ数を減少させることができる。
【００３６】
図２ｂに図示されたＬＥＤ駆動回路は、図２ａに図示されたＬＥＤ駆動回路で、各中間ブランチに直列に連結された２個のＬＥＤ素子を配置した形態である。
【００３７】
交流電圧の第１半周期で、Ａ１−Ｃ１−Ｃ１’−Ｂ２−Ｃ２−Ｃ２’−Ａ３−Ｃ３−Ｃ３'−Ｂ４−Ｃ４−Ｃ４'−Ａ５に従い第１電流ループを有するように該当ＬＥＤ素子が直列に配列され、交流電圧の第２半周期で、Ｂ１−Ｃ１−Ｃ１'−Ａ２−Ｃ２−Ｃ２'−Ｂ３−Ｃ３−Ｃ３'−Ａ４−Ｃ４−Ｃ４'−Ｂ５に従い第２電流ループを有するように該当ＬＥＤ素子が直列に配列される。
【００３８】
本実施形態によるＬＥＤ駆動回路では、中間ブランチに属するＬＥＤ素子Ｃ１、Ｃ１'、Ｃ２、Ｃ２'、Ｃ３、Ｃ３'、Ｃ４、Ｃ４'は８個である。即ち、交流電圧の全体週期で連続的に動作するように第１及び第２電流ループに共通的に加担するＬＥＤ素子Ｃ１、Ｃ１'、Ｃ２、Ｃ２'、Ｃ３、Ｃ３'、Ｃ４、Ｃ４'は図２ａに図示されたＬＥＤ駆動回路より２倍増加する。
【００３９】
結果的に、総１８個のＬＥＤ素子で構成されたＬＥＤ駆動回路で８個のＬＥＤ素子Ｃ１、Ｃ１'、Ｃ２、Ｃ２'、Ｃ３、Ｃ３'、Ｃ４、Ｃ４'が交流電圧の全体周期で駆動されることができるため、実際の台形網回路で連続的に発光されるＬＥＤ素子を１３個（ＬＥＤ使用効率：約７２％）に確保することができる。本実施形態では、上述の実施形態より遥かに改善されたＬＥＤの使用数の節減効果を期待することができる。
【００４０】
図２ｃに図示されたＬＥＤ駆動回路は、図２ａに図示されたＬＥＤ駆動回路で、１番目の第１ブランチと、２番目の第２ブランチと３番目中間ブランチに夫々並列に連結されたＬＥＤ素子（Ａ１'、Ｂ２'、Ｃ３'）を配置した形態である。
【００４１】
交流電圧の第１半周期で、（Ａ１、Ａ１'）−Ｃ１−（Ｂ２、Ｂ２'）−Ｃ２−Ａ３−（Ｃ３、Ｃ３'）−Ｂ４−Ｃ４−Ａ５に従い第１電流ループを有するように該当ＬＥＤ素子が直列に配列され、交流電圧の第２半周期で、Ｂ１−Ｃ１―Ａ２−Ｃ２―Ｂ３−（Ｃ３、Ｃ３'）−Ａ４−Ｃ４−Ｂ５に従い第２電流ループを有するように該当ＬＥＤ素子が直列に配列される（但し、括弧で表示された素子は相互並列に連結される）。
【００４２】
中間ブランチに位置したＬＥＤ素子の数が増加することは両方向で駆動される素子の数を増加させるため、ＬＥＤ使用効率の向上側面で有利である。しかし、中間ブランチに位置したＬＥＤ素子の数のみを増加させる場合に、第１及び第２ブランチに属するＬＥＤ素子に印加される逆方向電圧が増加されるため、夫々のＬＥＤ素子が同じ規格の素子である場合に、中間ブランチに位置したＬＥＤ数は２個または３個のＬＥＤ素子にすることが好ましい。
【００４３】
本発明の特定実施形態では、上記台形網回路は複数で、複数の台形網回路は一台形網回路の第２接点と他の台形網回路の第１接点に接続され直列に連結することができる。このような実施形態は図３に図示されている。
【００４４】
図３を参照すると、ＬＥＤ駆動回路は、２個の台形網回路が直列に連結された構造を有している。即ち、第１台形網回路の第２接点ｂ１と第２台形網回路の第１接点ａ２が連結され、第１台形網回路の第１接点ａ１と第２台形網回路の第２接点ｂ２はＡＣ電源段に連結される構造である。また、本実施形態では、第１ブランチ、第２ブランチ及び中間ブランチに夫々直列に連結された２個のＬＥＤ素子が配置された形態である。
【００４５】
図３に図示されたＬＥＤ駆動回路の場合に、交流電圧の第１半周期で、Ａ１−Ａ１'−Ｃ１−Ｃ１'−Ｂ２−Ｂ２'−Ｃ２−Ｃ２'−Ａ３−Ａ３'（以上、第１台形網回路）−Ｂ４−Ｂ４'−Ｃ３−Ｃ３'−Ａ５−Ａ５'−Ｃ４−Ｃ４'−Ｂ６−Ｂ６'（以上、第２台形網回路）に従い第１電流ループを有するように該当ＬＥＤ素子が直列に配列され、交流電圧の第２半周期で、Ｂ１−Ｂ１'−Ｃ１−Ｃ１'−Ａ２−Ａ２'−Ｃ２−Ｃ２'−Ｂ３−Ｂ３'（以上、第１台形網回路）−Ａ４−Ａ４'−Ｃ３−Ｃ３'−Ｂ５−Ｂ５'−Ｃ４−Ｃ４'−Ａ６−Ａ６'（以上、第２台形網回路）に従い第２電流ループを有するように該当ＬＥＤ素子が直列に配列される。
【００４６】
本実施形態によるＬＥＤ駆動回路では、中間ブランチに属するＬＥＤ素子Ｃ１、Ｃ１'、Ｃ２、Ｃ２'、Ｃ３、Ｃ３'、C４、C４'は８個である。即ち、交流電圧の全体周期で連続的に動作するように第１及び第２電流ループに共通的に加担するＬＥＤ素子Ｃ１、Ｃ１、Ｃ２、Ｃ２'、Ｃ３、Ｃ３'、Ｃ４、Ｃ４'は図２ａに図示されたＬＥＤ駆動回路より２倍増加する。
【００４７】
このように、本発明による台形網構造のＡＣ駆動のためのＬＥＤ配列は多様な形態で応用できる。
【００４８】
本発明の他の側面では、上述の多様な台形網構造のＬＥＤ駆動回路が具現された、複数のＬＥＤ素子を有するＬＥＤアレイ装置を実現できる。
【００４９】
即ち、本発明のＬＥＤアレイ装置では、Ｋ（ここで、ＫはＫ≧３の整数である）個の第１ＬＥＤ素子が第１接点と第２接点の間に同じ極性の電極が接続されたｎ（ここで、ｎはｎ≧２の整数である）個の第１中間接点を有するように並んで連結される。Ｌ（ここで、ＬはＬ≧３の整数である）個の第２ＬＥＤ素子は上記第１及び第２接点の間に同じ極性の電極が接続されたｎ個の第２中間接点を有するように並んで連結され、上記第１及び第２接点に連結された第１ＬＥＤ素子の電極の極性と反対の極性の電極が上記第１及び第２接点に連結される。
【００５０】
また、上記の回路の中間ブランチに該当されるＭ（ここで、ＭはＭ≧ｎの整数である）個の第３ＬＥＤ素子は、同じｍ番目（ここで、ｍは上記第１接点から上記ｎ個の第１及び第２中間接点の順序を定義する正の整数である）の第１及び第２中間接点に夫々上記第１及び第２ＬＥＤ素子の電極と反対の極性の電極が連結される。
【００５１】
上記第１及び第２ＬＥＤ素子は夫々中間接点の間に一つずつ位置することができる。これと類似に、上記第３ＬＥＤ素子は上記第１及び第２中間接点の間に夫々一つずつ連結できる。
【００５２】
必要な場合には、上記第３ＬＥＤ素子は少なくとも一つの第１及び第２中間接点の間に夫々複数で連結され、上記少なくとも一つの第１及び第２中間接点の間の第３ＬＥＤ素子は相互直列または並列に連結できる（図２ｂまたは図２ｃ参照）。
【００５３】
本発明による台形網ＬＥＤ駆動回路のＬＥＤの使用数の節減効果を説明するために、同じＬＥＤ素子を用いて特定の出力条件を満足させるために要求されるＬＥＤ素子数の差異を他の従来のＡＣ駆動型ＬＥＤ回路（両極性回路、ブリッジ網回路）と比較した。
【００５４】
先ず、図４ａ乃至図４ｃは従来の一例によるＬＥＤ駆動回路と本発明の一例によるＬＥＤ駆動回路を表す。
【００５５】
図４ａに図示されたＬＥＤ駆動回路は通常のＡＣ駆動のための逆並列回路で、逆並列に配列されたＬＥＤ素子３０Ａ、３０Ｂを複数の段Ｓを有するように直列に連結した構造である。表１に表したように、全体的に段数を増加させても、使用数対比連続的に駆動されるＬＥＤ数の比率（ＬＥＤ使用効率）は５０％である。
【００５６】
図４ｂに図示されたＬＥＤ駆動回路はブリッジ回路で、各ブランチに一つのＬＥＤ素子を配置した構造である。一つの段は全部５個のＬＥＤ素子４０Ａ、４０Ｂ、４０Ｃ、４０Ｄ、４０Ｅで構成され、所望の出力を有するように複数の段で連結できる。このようなブリッジ網ＬＥＤ回路の使用効率は表１に表したように、段数に関係なく６０％になる。これは図４ａの逆並列の配列とは異なり中間ブランチに配置されたＬＥＤ素子４０Ｅが両方向で連続的に駆動できるためである。
【００５７】
図４ｃに図示された台形網ＬＥＤ駆動回路の場合には、図２ａに説明されたように、２個の段を有する台形網回路では総使用のＬＥＤ数が８個で、連続的に駆動されるＬＥＤ数は５個で６２．５％の高い使用効率を有する。また、表１に表したように、台形網ＬＥＤ駆動回路は段数の増加により両方向に駆動されるＬＥＤ数の比率が増加される構造であるため、ＬＥＤ使用効率は次第に増加される。
【００５８】
【表１】
【００５９】
従って、９個のＬＥＤ素子の出力が要求される場合に、図４ａに図示された逆並列ＬＥＤ回路は総１８個のＬＥＤ素子が要求され、ブリッジ網ＬＥＤ回路は３段を連結して総１５個のＬＥＤ素子が要求される。これに反し、本発明による台形網ＬＥＤ回路では、３段を連結して総１４個のＬＥＤで所望の光量（９個のＬＥＤ素子）を提供することができるため、ブリッジＬＥＤ回路よりもＬＥＤ素子の使用数を大きく節減させることができる。
【００６０】
このような向上効果は、大きい出力仕様でより増加する。即ち、６３個のＬＥＤ素子の出力が要求される場合に、逆並列回路とブリッジ回路はそのＡＣ駆動回路の構成のために、夫々１２６個、１０５個が要求されるが、台形網ＬＥＤ回路は９５個のみが使用されるため、従来に比べて３１個、１０個のＬＥＤ素子を節減させることができる。
【００６１】
このような理由は、ブリッジＬＥＤ回路の場合には、両方向共通に駆動されるＬＥＤの間の電流ループで最少２個以上のＬＥＤ素子が位置する反面、台形網の場合、共通に使用されるＬＥＤ素子の間に最少１個のＬＥＤ素子で充分であるためである。即ち、両方向共通に使用されるＬＥＤの間で必要なＬＥＤの最少の数は台形網がブリッジ網回路に比べ少ない数が必要であるために、台形網がブリッジ構造に比べ全体的により多い数を両方向共通に使用することができる構造になるためである。
【００６２】
図５ａ及び図５ｂは、従来の他の例によるＬＥＤ駆動回路と本発明の他の例によるＬＥＤ駆動回路を表した。
【００６３】
図５ａ及び図５ｂは夫々図４ｂ及び図４ｃと類似であるが、中間ブランチに夫々相互直列に連結された２個のＬＥＤ素子を配置した形態である。即ち、単一段で、連続的に駆動されるＬＥＤ素子の数を同じ水準に増加させた場合である。図５ｂに図示された台形網ＬＥＤ駆動回路は図２ｂに図示された形態を参照して理解することができる。
【００６４】
【表２】
【００６５】
従って、１６個のＬＥＤ素子の出力が要求される場合に、図４ａに図示された逆並列ＬＥＤ回路は総３２個のＬＥＤ素子が要求され、図５ａに図示されたブリッジ網ＬＥＤ回路は４段を連結して総２４個のＬＥＤ素子が要求される。これに反し、本発明による台形網ＬＥＤ回路では、総２２個のＬＥＤ素子で所望の光量（１６個のＬＥＤ素子）を提供することができるため、ブリッジＬＥＤ回路よりもＬＥＤ素子の使用数を大きく節減させることができる。
【００６６】
このような向上効果は大きい出力仕様でより増加する。即ち、５２個のＬＥＤ素子の出力が要求される場合に、逆並列回路とブリッジ回路はそのＡＣ駆動回路の構成のために、夫々１０４個、７８個が要求されるが、台形網ＬＥＤ回路は７０個のみが使用されるため、従来に比べ３４個、８個のＬＥＤ素子を節減させることができる。
【００６７】
このような、台形網ＬＥＤ駆動回路によると、ＡＣ駆動のための条件で既存の逆並列構造だけではなく、ブリッジ構造よりも同じ出力に対するＬＥＤの使用数を大きく節減させることができる。
【００６８】
本発明は上述の実施形態及び添付の図面により限定されるものではなく、添付の請求範囲により規定する。従って、請求範囲に記載の本発明の技術的思想から外れない範囲内で当技術分野において通常の知識を有する者により多様な形態の置換、変形及び変更が可能であり、これも本発明の範囲に属する。
【図面の簡単な説明】
【００６９】
【図１】本発明の一実施形態によるＬＥＤ駆動回路を表す図である。
【図２ａ】本発明の他の実施形態によるＬＥＤ駆動回路を表す図である。
【図２ｂ】本発明の他の実施形態によるＬＥＤ駆動回路を表す図である。
【図２ｃ】本発明の他の実施形態によるＬＥＤ駆動回路を表す図である。
【図３】本発明のさらに他の実施形態によるＬＥＤ駆動回路を表す図である。
【図４ａ】従来の一例によるＬＥＤ駆動回路を表す図である。
【図４ｂ】従来の一例によるＬＥＤ駆動回路を表す図である。
【図４ｃ】本発明の一例によるＬＥＤ駆動回路を表す図である。
【図５ａ】従来の他の例によるＬＥＤ駆動回路を表す図である。
【図５ｂ】本発明の他の例によるＬＥＤ駆動回路を表す図である。
【符号の説明】
【００７０】
６〜１５，３０Ａ，３０Ｂ，４０Ａ〜４０Ｅ ＬＥＤ素子
【技術分野】
【０００１】
本発明は、ＬＥＤ駆動回路に関するもので、より詳細にはＤＣ電源に変換させるコンバージョン装置なしでＡＣ電源で直接使用可能なＬＥＤ駆動回路及びＬＥＤアレイ装置に関するものである。
【背景技術】
【０００２】
半導体発光ダイオード（ＬＥＤ）は、出力及び効率や信頼性の側面で光源として有益な長所を有するため、照明装置またはディスプレイ装置のバックライトを代替することができる高出力、高効率の光源として積極的に研究開発されている。
【０００３】
一般的に、発光ダイオードは低い直流電流で駆動される。従って、正規電圧（交流２２０Ｖ）で発光ダイオードを駆動するためには低いＤＣ出力電圧を供給するさらなる回路（例えば、ＡＣ/ＤＣコンバータ）が要求される。しかし、このようなさらなる回路の導入は、ＬＥＤモジュールの構成を複雑にする上、供給電源の変換過程において効率性と信頼性の低下が引き起こされることができる。また、光源の他の追加的な部品により製品の価額が増加し製品の大きさが増加され、スイッチングモードの動作時に周期成分によりＥＭＩの特性が悪くなる短所がある。
【０００４】
このような問題を解決するために、追加的なコンバータなしにＡＣ電圧でも駆動可能な多様な形態のＬＥＤ駆動回路が提案されている。しかし、一般的にＡＣ駆動型ＬＥＤ駆動回路では、大部分のＬＥＤがＡＣ電圧の特定半周期でのみ駆動ができるように配列されるため、所望の光量を得るために必要なＬＥＤの数が大きく増加する。
【０００５】
このようなＬＥＤの必要な数は、同じ光量を提供してもそのＬＥＤの配列方法により異ならせることができるが、従来の配列では非常に低い効率を有している。例えば、従来の代表的な逆並列配列またはブリッジ配列の場合には、夫々実際連続的に発光されるＬＥＤ数は、全体ＬＥＤ数の５０％と６０％程度に過ぎない。即ち、所望の発光水準を得るために消耗されるＬＥＤ数が多くなる非効率的な問題がある。
【０００６】
従って、より効率的なＬＥＤの配列を通じ同じ光量をより少ない数のＬＥＤを使用して提供することができ、これはＡＣ駆動型ＬＥＤ回路の製造と販売の経済性の側面において非常に重要な問題である。
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００７】
上述の従来技術の問題に鑑みてなされたもので、本発明の主目的はＡＣ電圧を直接使用することができ、しかもＬＥＤの使用数を少なくすることができる新たなＬＥＤ駆動回路を提供することにある。
【０００８】
本発明の他の目的は、上記のＬＥＤ駆動回路により具現されたＬＥＤアレイ装置を提供することにある。
【課題を解決するための手段】
【０００９】
上記の目的を達成するために、本発明の好適な実施の形態によれば、第１及び第２接点の間でｎ（ここで、ｎはｎ≧２の整数である）個の第１中間接点により並んで連結された（ｎ＋１）個の第１ブランチと、上記第１ブランチと並列に上記第１及び第２接点の間でｎ個の第２中間接点により並んで連結された（ｎ＋１）個の第２ブランチと、同じｍ番目の第１及び第２中間接点を夫々連結するｎ個の中間ブランチを含み、ここで、上記夫々のブランチは少なくとも一つのＬＥＤ素子を含み、ｍは上記第１接点から上記（ｎ＋１）個の第１及び第２ブランチと上記ｎ個の中間接点の順序を定義する正の整数である少なくとも一つの台形網回路と、（２ｍ−１）番目の第１ブランチと２ｍ番目の第２ブランチ及び上記ｎ個の中間ブランチに連結され、それに属し直列に連結された第１ＬＥＤグループを有する第１電流ループと、２ｍ番目の第１ブランチと（２ｍ−１）番目の第２ブランチ及び上記ｎ個の中間ブランチに連結され、それに属し上記第１ＬＥＤグループと逆極性になるように直列に連結された第２ＬＥＤグループを有する第２電流ループを含むＬＥＤ駆動回路が提供される。
【００１０】
ここで、上記第１及び第２ブランチと上記中間ブランチは、夫々１個のＬＥＤ素子を含むことができる。また、上記第１及び第２ブランチと上記中間ブランチのうち、少なくとも一つのブランチは、夫々相互直列または並列に連結された複数のＬＥＤ素子を含むことができる。
【００１１】
さらに、上記第１及び第２ブランチは夫々１個のＬＥＤ素子を含み、上記中間ブランチは相互直列に連結された複数のＬＥＤ素子を含むことができる。また、逆方向電圧を考慮し、上記中間ブランチは相互直列に連結された２個または３個のＬＥＤ素子を含むことが好ましい。
【００１２】
また上記台形網回路は複数で、複数の台形網回路は一台形網回路の第２接点と他の台形網回路の第１接点が接続され直列に連結することができる。
【００１３】
また、上述のＬＥＤ駆動回路が具現された、複数のＬＥＤ素子を有するＬＥＤアレイ装置を提供することができる。
【００１４】
また、上記の目的を達成するために、本発明の他の好適な実施の形態によれば、第１接点と第２接点の間に同じ極性の電極が接続されたｎ（ここで、ｎはｎ≧２の整数である）個の第１中間接点を有するように並んで連結されたＫ（ここで、ＫはＫ≧３の整数である）個の第１ＬＥＤ素子と、上記第１及び第２接点の間に同じ極性の電極が接続されたｎ個の第２中間接点を有するように並んで連結され、上記第１及び第２接点に連結された第１ＬＥＤ素子の電極の極性と反対の極性の電極が上記第１及び第２接点に連結されたＬ(ここで、ＬはＬ≧３の整数である）個の第２ＬＥＤ素子と、同じｍ番目（ここで、ｍは上記第１接点から上記ｎ個の第１及び第２中間接点の順序を定義する正の整数である）の第１及び第２中間接点に夫々上記第１及び第２ＬＥＤ素子の電極と反対の極性の電極が連結されたＭ（ここで、ＭはＭ≧ｎの整数である）個の第３ＬＥＤ素子を含むＬＥＤアレイ装置が提供される。
【００１５】
ここで、上記第１及び第２ＬＥＤ素子は（ｎ＋１）個で、上記第１及び第２ＬＥＤ素子は夫々同じ極性同士を連結できる。これと同様に、上記第３ＬＥＤ素子は上記第１及び第２中間接点の間に夫々一つずつ連結できる。
【００１６】
必要な場合には、上記第３ＬＥＤ素子は少なくとも一つの第１及び第２中間接点の間に夫々複数で連結され、上記少なくとも一つの第１及び第２中間接点の間に第３ＬＥＤ素子が相互直列または並列に連結されてもよい。
【発明の効果】
【００１７】
上述のように、本発明は台形網原理を応用し総ＬＥＤ数のうち、常に駆動されるＬＥＤ素子数の比率を増加させることにより同じ出力に対して使用されるＬＥＤ素子数を相対的に減少させ、全体効率を改善させる新たなＬＥＤ駆動回路及びこれを具現したＬＥＤアレイ装置を提供することができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１８】
以下、添付の図面を参照して本発明の一実施形態を詳細に説明する。
【００１９】
図１は、本発明の一実施形態によるＬＥＤ駆動回路を表す。
【００２０】
図１に図示されたＬＥＤ駆動回路は、台形網ＬＥＤ回路を含む。即ち、本実施形態による台形網ＬＥＤ回路は第１及び第２接点ａ、ｂの間で第１中間接点ｃ１、ｃ２により連結された３個の第１ブランチと、第１及び第２接点ａ、ｂの間で第２中間接点ｄ１、ｄ２により連結された３個の第２ブランチを含み、上記ＬＥＤ駆動回路は順番に第１及び第２中間接点ｃ１とｄ１、ｃ２とｄ２の間に連結された２個の中間ブランチを有する。ここで、上記第１及び第２ブランチと中間ブランチには夫々ＬＥＤ素子８、９、１０、１１、１２、１３、１４、１５が配置される。
【００２１】
上記ＬＥＤ駆動回路は、交流電圧の相互に異なる半周期に駆動されるように２個の電流ループＬ１、Ｌ２を有する。第１電流ループＬ１は交流電圧の第１半周期で駆動されるように直列に連結されたＬＥＤ素子８、９、１０、１１、１２を含む。第２電流ループＬ２は交流電圧の第２半周期で駆動されるように直列に連結されたＬＥＤ素子１３、１１、１４、９、１５を含む。このように、ＡＣ電圧が印加された状態の回路動作はＬＥＤ素子９、１１が両方向で全て駆動されることができる。
【００２２】
このような台形網回路におけるＬＥＤ配列は、上記第１接点ａから上記第１及び第２ブランチと上記中間ブランチの順序をｍと定義した時に下記のように説明することができる。
【００２３】
上記ＬＥＤ素子８、９、１０、１１、１２、１３、１４、１５は、駆動可能な交流電圧の周期により第１及び第２ＬＥＤグループに分けることができる。上記第１ＬＥＤグループは奇数である（２ｍ−１）番目の第１ブランチと全ての中間ブランチ及び偶数である２ｍ番目の第２ブランチに属するＬＥＤ８、９、１０、１１、１２により構成され、相互直列に連結される。上記第２ＬＥＤグループは偶数である２ｍ番目の第１ブランチと全ての中間ブランチと奇数である（２ｍ−１）番目の第２ブランチに属するＬＥＤ１３、１１、１４、９、１５により構成され、上記第１ＬＥＤグループと逆極性の方向になるように相互直列に連結される。
【００２４】
従って、上記第１ＬＥＤグループは交流電圧の第１半周期で駆動される第１電流ループ（Ｌ１）を形成し、上記第２ＬＥＤグループは交流電圧の第２半周期で駆動される第２電流ループ（Ｌ２）を形成することができる。このような駆動によると、中間ブランチに位置し第１及び第２ＬＥＤグループに共通に属するＬＥＤ素子９、１１は交流電圧の全体週期で連続的に動作することができる。
【００２５】
このように、８個のＬＥＤ素子８、９、１０、１１、１２、１３、１４、１５により構成されたＬＥＤ駆動回路で２個のＬＥＤ素子１０、１４が交流電圧の全体周期で駆動されるので、実際台形網回路で連続的に発光されるＬＥＤ素子を５個（使用ＬＥＤ数対比駆動ＬＥＤ数：６２．５％）に確保することができる。これは従来のＡＣ駆動型ＬＥＤ配列である逆極性配列（５０％）またはブリッジ配列（通常６０％）より改善された数値である。
【００２６】
本発明によるＬＥＤ駆動回路は、ＬＥＤ素子９とＬＥＤ素子１１が並列連結ではなく直列連結である点でブリッジ構造とは大きな差異がある。即ち、本発明によるＬＥＤ駆動回路ではＬＥＤ素子９とＬＥＤ素子１１の間にＬＥＤ素子１０、１４を挿入した配列であるため、ＬＥＤ素子９とＬＥＤ素子１１は直列連結され、このような点で根本的にブリッジ構造とは異なる台形網構造になる。
【００２７】
本発明によるＬＥＤ駆動回路では、交流電圧の全体周期、即ち、両方向で全て駆動されるＬＥＤの連結はＬＥＤ素子１０、１４を挿入して４個の中間接点ｃ１、ｃ２、ｄ１、ｄ２を連結して並列ではなく直列に構成される。このようなＬＥＤ配列連結構造上、一つのループを形成するが、実際の駆動では上述のように、中間接点で構成されたループ内ではＬＥＤの各々の電位差が異なるため、電流ループを形成はせず、一つの直列形態に動作するようになる。
【００２８】
本発明の他の実施形態では、図１に図示された台形網構造で第１及び第２中間接点を連結するループを一つの段（ｓｔａｃｋ）である時、複数の段で連続的に連結して多用なＬＥＤ駆動回路を提供することができる。即ち、第１及び第２中間接点は夫々３個以上の同じ数で構成することができ、第１及び第２ブランチは４個以上の同じ数とすることができる。
【００２９】
図２ａには本発明の他の実施形態の例として、第１及び第２中間接点ｃ１、ｃ２、ｃ３、ｃ４とｄ１、ｄ２、ｄ３、ｄ４が夫々４個であるＬＥＤ駆動回路が図示されている。
【００３０】
図２ａに図示されたＬＥＤ駆動回路は、上記第１及び第２中間接点を順番に連結する４個の中間ブランチを含む。このような駆動回路は３個の段を有する台形網回路と理解することができる。
【００３１】
図２ａでは、各ブランチには一つずつＬＥＤ素子が配置される。このようなＬＥＤ素子の配列は、交流電圧の異なる半周期で駆動される第１及び第２電流ループを有するように配列される。即ち、交流電圧の第１周期で、Ａ１−Ｃ１−Ｂ２−Ｃ２−Ａ３−Ｃ３−Ｂ４−Ｃ４−Ａ５に従い第１電流ループを有するように該当ＬＥＤ素子が直列に配列され、交流電圧の第２周期で、Ｂ１−Ｃ１−Ａ２−Ｃ２−Ｂ３−Ｃ３−Ａ４−Ｃ４−Ｂ５に従い第２電流ループを有するように該当ＬＥＤ素子が直列に配列される。
【００３２】
本実施形態によるＬＥＤ駆動回路では、中間ブランチに位置し第１及び第２電流ループに共通的に加担する４個のＬＥＤ素子Ｃ１、Ｃ２、Ｃ３、Ｃ４は、交流電圧の全体周期で連続的に動作することができる。
【００３３】
このように、総１４個のＬＥＤ素子で構成されたＬＥＤ駆動回路で４個のＬＥＤ素子Ｃ１、Ｃ２、Ｃ３、Ｃ４が交流電圧の全体周期で駆動できるため、実際の台形網回路で連続的に発光されるＬＥＤ素子を９個（ＬＥＤ使用効率：約６４％）に確保することができる。本実施形態では上述の実施形態より大きいＬＥＤの使用数の節減効果を期待することができる。
【００３４】
図１及び図２ａに図示された駆動回路では、上記第１及び第２ブランチと上記中間ブランチは夫々１個のＬＥＤ素子を含む形態として例示したが、これとは異なり、上記第１及び第２ブランチと上記中間ブランチは夫々複数のＬＥＤ素子を含むことができる。但し、この場合にも同じブランチに属した複数のＬＥＤ素子は相互直列に連結されるべきである。
【００３５】
特に、中間ブランチのＬＥＤ数を増加させる場合に、両方向で駆動されるＬＥＤ数が相対的に増加されるため、使用ＬＥＤ数に対する発光効率を大きく向上させることができ、結果的に、交流電圧で所望の発光水準を得るのに必要なＬＥＤ数を減少させることができる。
【００３６】
図２ｂに図示されたＬＥＤ駆動回路は、図２ａに図示されたＬＥＤ駆動回路で、各中間ブランチに直列に連結された２個のＬＥＤ素子を配置した形態である。
【００３７】
交流電圧の第１半周期で、Ａ１−Ｃ１−Ｃ１’−Ｂ２−Ｃ２−Ｃ２’−Ａ３−Ｃ３−Ｃ３'−Ｂ４−Ｃ４−Ｃ４'−Ａ５に従い第１電流ループを有するように該当ＬＥＤ素子が直列に配列され、交流電圧の第２半周期で、Ｂ１−Ｃ１−Ｃ１'−Ａ２−Ｃ２−Ｃ２'−Ｂ３−Ｃ３−Ｃ３'−Ａ４−Ｃ４−Ｃ４'−Ｂ５に従い第２電流ループを有するように該当ＬＥＤ素子が直列に配列される。
【００３８】
本実施形態によるＬＥＤ駆動回路では、中間ブランチに属するＬＥＤ素子Ｃ１、Ｃ１'、Ｃ２、Ｃ２'、Ｃ３、Ｃ３'、Ｃ４、Ｃ４'は８個である。即ち、交流電圧の全体週期で連続的に動作するように第１及び第２電流ループに共通的に加担するＬＥＤ素子Ｃ１、Ｃ１'、Ｃ２、Ｃ２'、Ｃ３、Ｃ３'、Ｃ４、Ｃ４'は図２ａに図示されたＬＥＤ駆動回路より２倍増加する。
【００３９】
結果的に、総１８個のＬＥＤ素子で構成されたＬＥＤ駆動回路で８個のＬＥＤ素子Ｃ１、Ｃ１'、Ｃ２、Ｃ２'、Ｃ３、Ｃ３'、Ｃ４、Ｃ４'が交流電圧の全体周期で駆動されることができるため、実際の台形網回路で連続的に発光されるＬＥＤ素子を１３個（ＬＥＤ使用効率：約７２％）に確保することができる。本実施形態では、上述の実施形態より遥かに改善されたＬＥＤの使用数の節減効果を期待することができる。
【００４０】
図２ｃに図示されたＬＥＤ駆動回路は、図２ａに図示されたＬＥＤ駆動回路で、１番目の第１ブランチと、２番目の第２ブランチと３番目中間ブランチに夫々並列に連結されたＬＥＤ素子（Ａ１'、Ｂ２'、Ｃ３'）を配置した形態である。
【００４１】
交流電圧の第１半周期で、（Ａ１、Ａ１'）−Ｃ１−（Ｂ２、Ｂ２'）−Ｃ２−Ａ３−（Ｃ３、Ｃ３'）−Ｂ４−Ｃ４−Ａ５に従い第１電流ループを有するように該当ＬＥＤ素子が直列に配列され、交流電圧の第２半周期で、Ｂ１−Ｃ１―Ａ２−Ｃ２―Ｂ３−（Ｃ３、Ｃ３'）−Ａ４−Ｃ４−Ｂ５に従い第２電流ループを有するように該当ＬＥＤ素子が直列に配列される（但し、括弧で表示された素子は相互並列に連結される）。
【００４２】
中間ブランチに位置したＬＥＤ素子の数が増加することは両方向で駆動される素子の数を増加させるため、ＬＥＤ使用効率の向上側面で有利である。しかし、中間ブランチに位置したＬＥＤ素子の数のみを増加させる場合に、第１及び第２ブランチに属するＬＥＤ素子に印加される逆方向電圧が増加されるため、夫々のＬＥＤ素子が同じ規格の素子である場合に、中間ブランチに位置したＬＥＤ数は２個または３個のＬＥＤ素子にすることが好ましい。
【００４３】
本発明の特定実施形態では、上記台形網回路は複数で、複数の台形網回路は一台形網回路の第２接点と他の台形網回路の第１接点に接続され直列に連結することができる。このような実施形態は図３に図示されている。
【００４４】
図３を参照すると、ＬＥＤ駆動回路は、２個の台形網回路が直列に連結された構造を有している。即ち、第１台形網回路の第２接点ｂ１と第２台形網回路の第１接点ａ２が連結され、第１台形網回路の第１接点ａ１と第２台形網回路の第２接点ｂ２はＡＣ電源段に連結される構造である。また、本実施形態では、第１ブランチ、第２ブランチ及び中間ブランチに夫々直列に連結された２個のＬＥＤ素子が配置された形態である。
【００４５】
図３に図示されたＬＥＤ駆動回路の場合に、交流電圧の第１半周期で、Ａ１−Ａ１'−Ｃ１−Ｃ１'−Ｂ２−Ｂ２'−Ｃ２−Ｃ２'−Ａ３−Ａ３'（以上、第１台形網回路）−Ｂ４−Ｂ４'−Ｃ３−Ｃ３'−Ａ５−Ａ５'−Ｃ４−Ｃ４'−Ｂ６−Ｂ６'（以上、第２台形網回路）に従い第１電流ループを有するように該当ＬＥＤ素子が直列に配列され、交流電圧の第２半周期で、Ｂ１−Ｂ１'−Ｃ１−Ｃ１'−Ａ２−Ａ２'−Ｃ２−Ｃ２'−Ｂ３−Ｂ３'（以上、第１台形網回路）−Ａ４−Ａ４'−Ｃ３−Ｃ３'−Ｂ５−Ｂ５'−Ｃ４−Ｃ４'−Ａ６−Ａ６'（以上、第２台形網回路）に従い第２電流ループを有するように該当ＬＥＤ素子が直列に配列される。
【００４６】
本実施形態によるＬＥＤ駆動回路では、中間ブランチに属するＬＥＤ素子Ｃ１、Ｃ１'、Ｃ２、Ｃ２'、Ｃ３、Ｃ３'、C４、C４'は８個である。即ち、交流電圧の全体周期で連続的に動作するように第１及び第２電流ループに共通的に加担するＬＥＤ素子Ｃ１、Ｃ１、Ｃ２、Ｃ２'、Ｃ３、Ｃ３'、Ｃ４、Ｃ４'は図２ａに図示されたＬＥＤ駆動回路より２倍増加する。
【００４７】
このように、本発明による台形網構造のＡＣ駆動のためのＬＥＤ配列は多様な形態で応用できる。
【００４８】
本発明の他の側面では、上述の多様な台形網構造のＬＥＤ駆動回路が具現された、複数のＬＥＤ素子を有するＬＥＤアレイ装置を実現できる。
【００４９】
即ち、本発明のＬＥＤアレイ装置では、Ｋ（ここで、ＫはＫ≧３の整数である）個の第１ＬＥＤ素子が第１接点と第２接点の間に同じ極性の電極が接続されたｎ（ここで、ｎはｎ≧２の整数である）個の第１中間接点を有するように並んで連結される。Ｌ（ここで、ＬはＬ≧３の整数である）個の第２ＬＥＤ素子は上記第１及び第２接点の間に同じ極性の電極が接続されたｎ個の第２中間接点を有するように並んで連結され、上記第１及び第２接点に連結された第１ＬＥＤ素子の電極の極性と反対の極性の電極が上記第１及び第２接点に連結される。
【００５０】
また、上記の回路の中間ブランチに該当されるＭ（ここで、ＭはＭ≧ｎの整数である）個の第３ＬＥＤ素子は、同じｍ番目（ここで、ｍは上記第１接点から上記ｎ個の第１及び第２中間接点の順序を定義する正の整数である）の第１及び第２中間接点に夫々上記第１及び第２ＬＥＤ素子の電極と反対の極性の電極が連結される。
【００５１】
上記第１及び第２ＬＥＤ素子は夫々中間接点の間に一つずつ位置することができる。これと類似に、上記第３ＬＥＤ素子は上記第１及び第２中間接点の間に夫々一つずつ連結できる。
【００５２】
必要な場合には、上記第３ＬＥＤ素子は少なくとも一つの第１及び第２中間接点の間に夫々複数で連結され、上記少なくとも一つの第１及び第２中間接点の間の第３ＬＥＤ素子は相互直列または並列に連結できる（図２ｂまたは図２ｃ参照）。
【００５３】
本発明による台形網ＬＥＤ駆動回路のＬＥＤの使用数の節減効果を説明するために、同じＬＥＤ素子を用いて特定の出力条件を満足させるために要求されるＬＥＤ素子数の差異を他の従来のＡＣ駆動型ＬＥＤ回路（両極性回路、ブリッジ網回路）と比較した。
【００５４】
先ず、図４ａ乃至図４ｃは従来の一例によるＬＥＤ駆動回路と本発明の一例によるＬＥＤ駆動回路を表す。
【００５５】
図４ａに図示されたＬＥＤ駆動回路は通常のＡＣ駆動のための逆並列回路で、逆並列に配列されたＬＥＤ素子３０Ａ、３０Ｂを複数の段Ｓを有するように直列に連結した構造である。表１に表したように、全体的に段数を増加させても、使用数対比連続的に駆動されるＬＥＤ数の比率（ＬＥＤ使用効率）は５０％である。
【００５６】
図４ｂに図示されたＬＥＤ駆動回路はブリッジ回路で、各ブランチに一つのＬＥＤ素子を配置した構造である。一つの段は全部５個のＬＥＤ素子４０Ａ、４０Ｂ、４０Ｃ、４０Ｄ、４０Ｅで構成され、所望の出力を有するように複数の段で連結できる。このようなブリッジ網ＬＥＤ回路の使用効率は表１に表したように、段数に関係なく６０％になる。これは図４ａの逆並列の配列とは異なり中間ブランチに配置されたＬＥＤ素子４０Ｅが両方向で連続的に駆動できるためである。
【００５７】
図４ｃに図示された台形網ＬＥＤ駆動回路の場合には、図２ａに説明されたように、２個の段を有する台形網回路では総使用のＬＥＤ数が８個で、連続的に駆動されるＬＥＤ数は５個で６２．５％の高い使用効率を有する。また、表１に表したように、台形網ＬＥＤ駆動回路は段数の増加により両方向に駆動されるＬＥＤ数の比率が増加される構造であるため、ＬＥＤ使用効率は次第に増加される。
【００５８】
【表１】
【００５９】
従って、９個のＬＥＤ素子の出力が要求される場合に、図４ａに図示された逆並列ＬＥＤ回路は総１８個のＬＥＤ素子が要求され、ブリッジ網ＬＥＤ回路は３段を連結して総１５個のＬＥＤ素子が要求される。これに反し、本発明による台形網ＬＥＤ回路では、３段を連結して総１４個のＬＥＤで所望の光量（９個のＬＥＤ素子）を提供することができるため、ブリッジＬＥＤ回路よりもＬＥＤ素子の使用数を大きく節減させることができる。
【００６０】
このような向上効果は、大きい出力仕様でより増加する。即ち、６３個のＬＥＤ素子の出力が要求される場合に、逆並列回路とブリッジ回路はそのＡＣ駆動回路の構成のために、夫々１２６個、１０５個が要求されるが、台形網ＬＥＤ回路は９５個のみが使用されるため、従来に比べて３１個、１０個のＬＥＤ素子を節減させることができる。
【００６１】
このような理由は、ブリッジＬＥＤ回路の場合には、両方向共通に駆動されるＬＥＤの間の電流ループで最少２個以上のＬＥＤ素子が位置する反面、台形網の場合、共通に使用されるＬＥＤ素子の間に最少１個のＬＥＤ素子で充分であるためである。即ち、両方向共通に使用されるＬＥＤの間で必要なＬＥＤの最少の数は台形網がブリッジ網回路に比べ少ない数が必要であるために、台形網がブリッジ構造に比べ全体的により多い数を両方向共通に使用することができる構造になるためである。
【００６２】
図５ａ及び図５ｂは、従来の他の例によるＬＥＤ駆動回路と本発明の他の例によるＬＥＤ駆動回路を表した。
【００６３】
図５ａ及び図５ｂは夫々図４ｂ及び図４ｃと類似であるが、中間ブランチに夫々相互直列に連結された２個のＬＥＤ素子を配置した形態である。即ち、単一段で、連続的に駆動されるＬＥＤ素子の数を同じ水準に増加させた場合である。図５ｂに図示された台形網ＬＥＤ駆動回路は図２ｂに図示された形態を参照して理解することができる。
【００６４】
【表２】
【００６５】
従って、１６個のＬＥＤ素子の出力が要求される場合に、図４ａに図示された逆並列ＬＥＤ回路は総３２個のＬＥＤ素子が要求され、図５ａに図示されたブリッジ網ＬＥＤ回路は４段を連結して総２４個のＬＥＤ素子が要求される。これに反し、本発明による台形網ＬＥＤ回路では、総２２個のＬＥＤ素子で所望の光量（１６個のＬＥＤ素子）を提供することができるため、ブリッジＬＥＤ回路よりもＬＥＤ素子の使用数を大きく節減させることができる。
【００６６】
このような向上効果は大きい出力仕様でより増加する。即ち、５２個のＬＥＤ素子の出力が要求される場合に、逆並列回路とブリッジ回路はそのＡＣ駆動回路の構成のために、夫々１０４個、７８個が要求されるが、台形網ＬＥＤ回路は７０個のみが使用されるため、従来に比べ３４個、８個のＬＥＤ素子を節減させることができる。
【００６７】
このような、台形網ＬＥＤ駆動回路によると、ＡＣ駆動のための条件で既存の逆並列構造だけではなく、ブリッジ構造よりも同じ出力に対するＬＥＤの使用数を大きく節減させることができる。
【００６８】
本発明は上述の実施形態及び添付の図面により限定されるものではなく、添付の請求範囲により規定する。従って、請求範囲に記載の本発明の技術的思想から外れない範囲内で当技術分野において通常の知識を有する者により多様な形態の置換、変形及び変更が可能であり、これも本発明の範囲に属する。
【図面の簡単な説明】
【００６９】
【図１】本発明の一実施形態によるＬＥＤ駆動回路を表す図である。
【図２ａ】本発明の他の実施形態によるＬＥＤ駆動回路を表す図である。
【図２ｂ】本発明の他の実施形態によるＬＥＤ駆動回路を表す図である。
【図２ｃ】本発明の他の実施形態によるＬＥＤ駆動回路を表す図である。
【図３】本発明のさらに他の実施形態によるＬＥＤ駆動回路を表す図である。
【図４ａ】従来の一例によるＬＥＤ駆動回路を表す図である。
【図４ｂ】従来の一例によるＬＥＤ駆動回路を表す図である。
【図４ｃ】本発明の一例によるＬＥＤ駆動回路を表す図である。
【図５ａ】従来の他の例によるＬＥＤ駆動回路を表す図である。
【図５ｂ】本発明の他の例によるＬＥＤ駆動回路を表す図である。
【符号の説明】
【００７０】
６〜１５，３０Ａ，３０Ｂ，４０Ａ〜４０Ｅ ＬＥＤ素子
【特許請求の範囲】
【請求項１】
第１及び第２接点の間でｎ（ここで、ｎはｎ≧２の整数である）個の第１中間接点により並んで連結された（ｎ＋１）個の第１ブランチと、上記第１ブランチと並列に前記第１及び第２接点の間でｎ個の第２中間接点により並んで連結された（ｎ＋１）個の第２ブランチと、同じｍ番目の第１及び第２中間接点を夫々連結するｎ個の中間ブランチを含み、ここで、前記夫々のブランチは少なくとも一つのＬＥＤ素子を含み、ｍは前記第１接点から前記（ｎ＋１）個の第１及び第２ブランチと前記ｎ個の中間接点の順序を定義する正の整数である少なくとも一つの台形網回路と、
（２ｍ−１）番目の第１ブランチと２ｍ番目の第２ブランチ及び前記ｎ個の中間ブランチに連結され、それに属し直列に連結された第１ＬＥＤグループを有する第１電流ループと、
２ｍ番目の第１ブランチと（２ｍ−１）番目の第２ブランチ及び前記ｎ個の中間ブランチに連結され、それに属し前記第１ＬＥＤグループと逆極性になるように直列に連結された第２ＬＥＤグループを有する第２電流ループを含み、
第１及び第２ブランチと中間ブランチは、電流通過によって発光する少なくとも一つの発光ダイオードを含むＬＥＤ駆動回路。
【請求項２】
前記第１及び第２ブランチと前記中間ブランチは夫々１個のＬＥＤ素子を含むことを特徴とする請求項１に記載のＬＥＤ駆動回路。
【請求項３】
前記第１及び第２ブランチと前記中間ブランチのうち、少なくとも一つのブランチは夫々相互直列に連結された複数のＬＥＤ素子を含むことを特徴とする請求項１に記載のＬＥＤ駆動回路。
【請求項４】
前記第１及び第２ブランチと前記中間ブランチのうち、少なくとも一つのブランチは、夫々相互並列に連結された複数のＬＥＤ素子を含むことを特徴とする請求項１に記載のＬＥＤ駆動回路。
【請求項５】
前記第１及び第２ブランチは、夫々１個のＬＥＤ素子を含み、 前記中間ブランチは相互直列に連結された複数のＬＥＤ素子を含むことを特徴とする請求項１に記載のＬＥＤ駆動回路。
【請求項６】
前記中間ブランチは、相互直列に連結された２個または３個のＬＥＤ素子を含むことを特徴とする請求項４に記載のＬＥＤ駆動回路。
【請求項７】
前記台形網回路は、複数で、複数の台形網回路は一台形網回路の第２接点と他の台形網回路の第１接点に接続され直列に連結されたことを特徴とする請求項１に記載のＬＥＤ駆動回路。
【請求項８】
請求項１乃至請求項６のいずれか一つに記載のＬＥＤ駆動回路が具現された複数のＬＥＤ素子を含むＬＥＤアレイ装置。
【請求項９】
第１接点と第２接点の間に同じ極性の電極が接続されたｎ（ここで、ｎはｎ≧２の整数である）個の第１中間接点を有するように並んで連結されたＫ（ここで、ＫはＫ≧３の整数である）個の第１ＬＥＤ素子と、 前記第１及び第２接点の間に同じ極性の電極が接続されたｎ個の第２中間接点を有するように並んで連結され、前記第１及び第２接点に連結された第１ＬＥＤ素子の電極の極性と反対の極性の電極が前記第１及び第２接点に連結されたＬ（ここで、ＬはＬ≧３の整数である）個の第２ＬＥＤ素子と、 同じｍ番目（ここで、ｍは前記第１接点から前記ｎ個の第１及び第２中間接点の順序を定義する正の整数である）の第１及び第２中間接点に夫々前記第１及び第２ＬＥＤ素子の電極と反対の極性の電極が連結されたＭ（ここで、ＭはＭ≧ｎの整数である）個の第３ＬＥＤ素子を含み、 前記第１、第２及び第３ＬＥＤ素子は、電流通過時に発光するＬＥＤアレイ装置。
【請求項１０】
前記第１及び第２ＬＥＤ素子は（ｎ＋１）個で、前記第１及び第２ＬＥＤ素子が夫々同じ極性同士が連結されたことを特徴とする請求項９に記載のＬＥＤアレイ装置。
【請求項１１】
前記第３ＬＥＤ素子は、前記第１及び第２中間接点の間に夫々一つずつ連結されたことを特徴とする請求項９に記載のＬＥＤアレイ装置。
【請求項１２】
前記第３ＬＥＤ素子は、少なくとも一つの第１及び第２中間接点の間に夫々複数に連結され、前記少なくとも一つの第１及び第２中間接点の間の第３ＬＥＤ素子は、相互直列または並列に連結されたことを特徴とする請求項９に記載のＬＥＤアレイ装置。
【請求項１】
第１及び第２接点の間でｎ（ここで、ｎはｎ≧２の整数である）個の第１中間接点により並んで連結された（ｎ＋１）個の第１ブランチと、上記第１ブランチと並列に前記第１及び第２接点の間でｎ個の第２中間接点により並んで連結された（ｎ＋１）個の第２ブランチと、同じｍ番目の第１及び第２中間接点を夫々連結するｎ個の中間ブランチを含み、ここで、前記夫々のブランチは少なくとも一つのＬＥＤ素子を含み、ｍは前記第１接点から前記（ｎ＋１）個の第１及び第２ブランチと前記ｎ個の中間接点の順序を定義する正の整数である少なくとも一つの台形網回路と、
（２ｍ−１）番目の第１ブランチと２ｍ番目の第２ブランチ及び前記ｎ個の中間ブランチに連結され、それに属し直列に連結された第１ＬＥＤグループを有する第１電流ループと、
２ｍ番目の第１ブランチと（２ｍ−１）番目の第２ブランチ及び前記ｎ個の中間ブランチに連結され、それに属し前記第１ＬＥＤグループと逆極性になるように直列に連結された第２ＬＥＤグループを有する第２電流ループを含み、
第１及び第２ブランチと中間ブランチは、電流通過によって発光する少なくとも一つの発光ダイオードを含むＬＥＤ駆動回路。
【請求項２】
前記第１及び第２ブランチと前記中間ブランチは夫々１個のＬＥＤ素子を含むことを特徴とする請求項１に記載のＬＥＤ駆動回路。
【請求項３】
前記第１及び第２ブランチと前記中間ブランチのうち、少なくとも一つのブランチは夫々相互直列に連結された複数のＬＥＤ素子を含むことを特徴とする請求項１に記載のＬＥＤ駆動回路。
【請求項４】
前記第１及び第２ブランチと前記中間ブランチのうち、少なくとも一つのブランチは、夫々相互並列に連結された複数のＬＥＤ素子を含むことを特徴とする請求項１に記載のＬＥＤ駆動回路。
【請求項５】
前記第１及び第２ブランチは、夫々１個のＬＥＤ素子を含み、 前記中間ブランチは相互直列に連結された複数のＬＥＤ素子を含むことを特徴とする請求項１に記載のＬＥＤ駆動回路。
【請求項６】
前記中間ブランチは、相互直列に連結された２個または３個のＬＥＤ素子を含むことを特徴とする請求項４に記載のＬＥＤ駆動回路。
【請求項７】
前記台形網回路は、複数で、複数の台形網回路は一台形網回路の第２接点と他の台形網回路の第１接点に接続され直列に連結されたことを特徴とする請求項１に記載のＬＥＤ駆動回路。
【請求項８】
請求項１乃至請求項６のいずれか一つに記載のＬＥＤ駆動回路が具現された複数のＬＥＤ素子を含むＬＥＤアレイ装置。
【請求項９】
第１接点と第２接点の間に同じ極性の電極が接続されたｎ（ここで、ｎはｎ≧２の整数である）個の第１中間接点を有するように並んで連結されたＫ（ここで、ＫはＫ≧３の整数である）個の第１ＬＥＤ素子と、 前記第１及び第２接点の間に同じ極性の電極が接続されたｎ個の第２中間接点を有するように並んで連結され、前記第１及び第２接点に連結された第１ＬＥＤ素子の電極の極性と反対の極性の電極が前記第１及び第２接点に連結されたＬ（ここで、ＬはＬ≧３の整数である）個の第２ＬＥＤ素子と、 同じｍ番目（ここで、ｍは前記第１接点から前記ｎ個の第１及び第２中間接点の順序を定義する正の整数である）の第１及び第２中間接点に夫々前記第１及び第２ＬＥＤ素子の電極と反対の極性の電極が連結されたＭ（ここで、ＭはＭ≧ｎの整数である）個の第３ＬＥＤ素子を含み、 前記第１、第２及び第３ＬＥＤ素子は、電流通過時に発光するＬＥＤアレイ装置。
【請求項１０】
前記第１及び第２ＬＥＤ素子は（ｎ＋１）個で、前記第１及び第２ＬＥＤ素子が夫々同じ極性同士が連結されたことを特徴とする請求項９に記載のＬＥＤアレイ装置。
【請求項１１】
前記第３ＬＥＤ素子は、前記第１及び第２中間接点の間に夫々一つずつ連結されたことを特徴とする請求項９に記載のＬＥＤアレイ装置。
【請求項１２】
前記第３ＬＥＤ素子は、少なくとも一つの第１及び第２中間接点の間に夫々複数に連結され、前記少なくとも一つの第１及び第２中間接点の間の第３ＬＥＤ素子は、相互直列または並列に連結されたことを特徴とする請求項９に記載のＬＥＤアレイ装置。
【図１】
【図２ａ】
【図２ｂ】
【図２ｃ】
【図３】
【図４ａ】
【図４ｂ】
【図４ｃ】
【図５ａ】
【図５ｂ】
【図２ａ】
【図２ｂ】
【図２ｃ】
【図３】
【図４ａ】
【図４ｂ】
【図４ｃ】
【図５ａ】
【図５ｂ】
【公開番号】特開２０１２−１６９６８３（Ｐ２０１２−１６９６８３Ａ）
【公開日】平成２４年９月６日（２０１２．９．６）
【国際特許分類】
【出願番号】特願２０１２−１３４５７３（Ｐ２０１２−１３４５７３）
【出願日】平成２４年６月１４日（２０１２．６．１４）
【分割の表示】特願２００８−１６２５１９（Ｐ２００８−１６２５１９）の分割
【原出願日】平成２０年６月２０日（２００８．６．２０）
【出願人】（５０９１５６５３８）サムソン エルイーディー カンパニーリミテッド． (114)
【Ｆターム（参考）】
【公開日】平成２４年９月６日（２０１２．９．６）
【国際特許分類】
【出願日】平成２４年６月１４日（２０１２．６．１４）
【分割の表示】特願２００８−１６２５１９（Ｐ２００８−１６２５１９）の分割
【原出願日】平成２０年６月２０日（２００８．６．２０）
【出願人】（５０９１５６５３８）サムソン エルイーディー カンパニーリミテッド． (114)
【Ｆターム（参考）】
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