KR102132665B1 - 이중 브리지 다이오드를 이용한 led 구동회로, 이를 포함하는 led 조명장치 - Google Patents

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Abstract

본 발명에 따르면, 교류전원에 연결되어 인가되는 교류전압을 전파정류하고, 전파정류된 제 1 정류전압을 제 1 구동전압으로서 LED 발광모듈에 제공하는 제 1 정류모듈; 및 상기 교류전원에 상기 제 1 정류모듈과 병렬로 연결되며, 인가되는 교류전압을 전파정류하여 제 2 정류전압을 생성하고, 충전구간에서 상기 생성된 제 2 정류전압을 이용하여 에너지를 충전하며, 보상구간에서 상기 LED 발광모듈에 제 2 구동전압을 제공하는 제 2 구동전압 제공모듈;을 포함하는 것을 특징으로 하는, LED 구동회로가 제공된다.

Description

이중 브리지 다이오드를 이용한 LED 구동회로, 이를 포함하는 LED 조명장치{LED DRIVE APPARATUS FOR WITH DUAL FULL BRIDGE DIODES, AND LED LUMINESCENT APPARUTUS COMPRISING THE SAME}
본 발명은 이중 브리지 다이오드를 이용한 LED 구동회로, 이를 포함하는 LED 조명장치에 관한 것으로서, 보다 구체적으로 에너지 충방전이 가능한 소자 및/또는 회로를 이용하여 LED 조명의 광출력을 보상할 수 있는 이중 브리지 다이오드를 이용한 LED 구동회로, 이를 포함하는 LED 조명장치에 관한 것이다.
LED 구동은 직류구동 방식이 일반적이다. 직류구동 방식의 경우 SMPS 등의 AC-DC 컨버터가 필수적으로 요구되며, 이러한 전원 컨버터는 조명기구의 제조단가를 상승시키고, 조명기구의 소형화를 어렵게 하며, 조명기구의 에너지 효율을 떨어뜨리고, 짧은 수명으로 인해 조명기구의 수명을 단축시킨다는 문제점이 있다.
이러한 직류구동 방식의 문제점을 해결하기 위하여, LED의 교류구동 방식이 제안되었다(한국 특허공개공보 제10-2012-0032509호 등). 그러나 이러한 기술에 따른 회로의 경우 입력전압과 LED에서 출력되는 전류의 불일치로 인하여 역률이 저하되는 문제가 있을 뿐 아니라, LED의 비발광 구간이 길어 사용자가 조명의 깜빡거림을 인지하게되는 플리커 현상이 발생한다는 문제점이 있다.
전술한 바와 같은 LED 교류구동 방식의 문제점을 해결하기 위하여, 교류 LED의 순차구동 방식이 제안되었다(한국 특허공개공보 제10-2012-0041093호 등). 이러한 교류 LED의 순차구동 방식에 따르면, 입력전압이 시간에 따라 증가하는 상황에서, Vf1에서 제 1 LED가 먼저 발광을 시작하고, Vf1보다 높은 전압인 Vf2에서 제 2 LED가 제 1 LED와 직렬연결되어 제 2 LED가 발광을 시작하고, Vf2보다 높은 전압인 Vf3에서 제 3 LED가 제 2 LED 및 제 1 LED와 직렬연결되어 제 3 LED가 발광을 시작하게 된다. 또한, 입력전압이 시간에 따라 감소하는 상황에서, Vf3에서 제 3 LED가 먼저 발광을 중지하고, Vf2에서 제 2 LED가 발광을 중지하며, Vf1에서 제 1 LED가 마지막으로 발광을 중지함으로써, LED 구동전류가 입력전압에 근사하도록 설계된다. 이러한 교류 LED 순차구동 방식에 따르는 경우, LED 구동전류가 교류 입력전압과 비슷한 형태로 수렴하기 때문에 역률이 개선되는 장점이 있으나, 여전히 입력전압이 Vf1에 미치지 못하는 비발광구간에서의 플리커 현상이 발생되며, LED 발광모듈별 발광시간이 상이하여 조명장치의 광특성이 균일하지 못하다는 문제점이 있다.
한편, 전술한 바와 같은 교류 LED 순차구동 방식의 문제점을 해결하기 위하여, 평활 캐패시터, 역률 보상회로 등을 이용하여 비발광구간을 제거하기 위한 다양한 기술이 제안되었다(한국 특허공개공보 제10-2010-0107196호). 그러나 이러한 기술에 따르는 경우, 평활 캐패시터가 충전을 시작하는 시점에서 전류가 급격히 증가하는 소자특성으로 인해 전체 고조파 왜곡률(Total Harmonic Distortion, THD)이 오히려 악화되는 문제점이 있다. 또한, 비발광구간에서 모든 LED를 구동하기 위해서 평활 캐패시터는 적어도 Vf3 이상의 전압을 유지해야 하기 때문에 높은 정전용량이 요구된다는 문제점이 있다. 또한, 이로 인하여, 평활 캐패시터의 가격이 증가하고, LED 조명기구의 소형화가 어려워진다는 문제점이 있다. 도 1a는 종래기술에 따른 평활 커패시터를 포함하는 LED 조명장치의 구성 블록도이며, 도 1b는 도 1a에 도시된 LED 조명장치에 입력되는 교류전원의 전압 파형, 교류전원의 전류 파형 및 LED 그룹에 실제 인가되는 구동전압의 파형을 설명하기 위한 파형도이다. 도 1a에 도시된 바와 같이, 종래기술에 따른 평활 커패시터를 포함하는 LED 조명장치는 정류모듈(10), LED 구동모듈(20), 복수의 LED 그룹들(31 내지 34)을 포함하는 LED 모듈(30) 및 평활 커패시터(Cdc1)를 포함할 수 있다. 정류모듈(10)은 4개의 다이오드(D1~D4)가 풀-브리지 다이오드를 형성하며, 인가되는 교류전압(VAC)을 전파 정류하고, 전파 정류된 정류전압(Vrec)을 출력하는 기능을 수행한다. 평활 커패시터(Cdc1)는 정류전압(Vrec)의 전압레벨에 따라 충전 또는 방전되어, 정류전압(Vrec)을 평활하는 기능을 수행하게 된다. 평활 커패시터(Cdc1)의 정전용량은 필요에 따라 다양하게 구성될 수 있으나, 도 1a에 도시된 종래기술의 경우 비발광구간에서 3개의 LED 그룹(31~33)을 구동할 수 있도록, 평활 커패시터(Cdc1)의 최소 전압레벨이 Vf3 이상이 되도록 평활 커패시터(Cdc1)의 정전용량이 선택된 예를 도시하고 있다. LED 구동모듈(20)은 인가되는 구동전압(Vp)의 전압레벨을 판단하고, 구동전압(Vp)의 전압레벨에 따라 복수의 LED 그룹들(31~34)의 구동을 제어한다. LED 구동모듈(20)은 4개의 LED 그룹들(31~34)의 구동을 제어할 수 있으나, 전술한 바와 같이 평활 커패시터(Cdc1)로 인하여 LED 그룹들(31~34)에 입력되는 구동전압(Vp)이 최소 Vf3 이상으로 유지되므로, 실질적으로 제 1 LED 그룹(31), 제 2 LED 그룹(32)의 구동을 제어하는 제 1 LED 그룹 구동부(VDR1), 제 2 LED 그룹 구동부(VDR2)는 동작하지 않는다. LED 구동모듈(20)은 구동전압(Vp)의 전압레벨(평활 커패시터(Cdc1)의 리플 전압의 전압레벨)에 따라 제 3 LED 그룹 구동부(VDR3) 또는 제 4 LED 그룹 구동부(VDR4)를 제어하여 제 1 내지 제 3 LED 그룹(31~33) 또는 제 1 내지 제 4 LED 그룹(31~34)이 발광하도록 제어하게 된다. 그러나 도 1a에 도시된 바와 같은 종래기술의 경우, 교류전원의 입력전류(IAC)와 LED 구동전류는 평활 커패시터(Cdc1)에 의해 완전히 분리되며(decoupling), LED 모듈(30)의 광량 및 전력 특성이 평활 커패시터(Cdc1)에 거의 전적으로 의존하게 된다. 한편, 도 1b의 교류전원의 입력전류(IAC) 파형도에 도시되어 있는 바와 같이, 도통시간(즉, 평활 커패시터(Cdc1)의 충전시간)(시간 구간 t1 ~ t3, t5 ~ t7)이 비교적 짧고, 입력전류의 크기가 크다(첨예하다)는 것을 확인할 수 있다. 따라서, 도 1a 및 도 1b에 도시된 바와 같은 종래기술의 경우, 교류전원으로부터 입력되는 전류(IAC)가 LED 구동에 거의 이용되지 않으며, THD 및 PF(Power Factor) 특성이 매우 떨어져 고 용량 제품에 적용이 어렵다는 문제점이 있다.
한편, 전술한 바와 같은 종래기술의 문제점을 해결하기 위하여, 밸리-필(valley-fill) 회로와 같은 역률 보상 회로를 포함하는 LED 조명장치가 제안되었다. 도 2a는 밸리-필 회로를 포함하는 종래기술에 따른 LED 조명장치의 구성 블록도이며, 도 2b는 도 2a에 도시된 LED 조명장치에 입력되는 교류전원의 전압 파형, 교류전원의 전류 파형, LED 그룹에 실제 인가되는 구동전압의 파형 및 LED 구동전류를 설명하기 위한 파형도이다. 도 2a에 도시된 바와 같이, 밸리-필 회로를 포함하는 LED 조명장치는 정류모듈(10), LED 구동모듈(20), 복수의 LED 그룹들(31 내지 34)을 포함하는 LED 모듈(30) 및 밸리-필 회로(40)를 포함할 수 있다. 정류모듈(10), LED 구동모듈(20), 복수의 LED 그룹들(31 내지 34)을 포함하는 LED 모듈(30)에 대한 설명은 도 1a를 참조하여 이상에서 설명한 바와 동일하므로, 중복되는 내용에 대한 설명은 생략하고 밸리-필 회로(40)를 중심으로 설명하도록 한다. 밸리-필 회로(40)는 역률을 보상하기 위한 회로로서, 정류전압(Vrec)의 전압레벨에 따라 충전 또는 방전되어, 정류전압(Vrec)을 보상하는 기능을 수행하게 된다. 필요에 따라 다양한 용량의 밸리-필 회로가 채택되어 적용될 수 있으나, 도 2a 및 도 2b에 도시된 밸리-필 회로(40)는 최소 2개의 LED 그룹(31, 32)을 구동할 수 있도록 용량이 선택된 예를 도시하고 있다. 따라서, 밸리-필 회로(40)로 인하여 LED 그룹들(31~34)에 입력되는 구동전압(Vp)이 최소 Vf2 이상으로 유지되므로, 실질적으로 제 1 LED 그룹(31)의 구동을 제어하는 제 1 LED 그룹 구동부(VDR1)는 동작하지 않는다. LED 구동모듈(20)은 구동전압(Vp)의 전압레벨에 따라 제 2 LED 그룹 구동부(VDR2) 또는 제 3 LED 그룹 구동부(VDR3) 또는 제 4 LED 그룹 구동부(VDR4)를 제어하여, 제 1 내지 제 2 LED 그룹(31, 32), 또는, 제 1 내지 제 3 LED 그룹(31~33), 또는, 제 1 내지 제 4 LED 그룹(31~34)이 발광하도록 제어하게 된다. 도 2a에 도시된 바와 같은 종래기술의 경우, 도 2b의 교류전원의 입력전류(IAC) 파형도에 나타나 있는 바와 같이, LED 모듈(30)을 구동하기 위하여 교류전원으로부터 입력되는 입력전류(IAC)와 밸리-필 회로(40)의 커패시터들(C1, C2)에 저장된 에너지가 함께 사용됨에 따라, 종래기술의 평활 커패시터를 포함하는 LED 조명장치에 비하여 커패시터 용량을 작게 할 수 있다는 장점이 있다. 또한, PF 특성에 있어, 종래기술의 평활 커패시터를 포함하는 LED 조명장치에 비하여 비교적 높은 값을 유지할 수 있다는 장점이 있다. 그러나, 도 2b의 교류전원의 입력전류(IAC) 파형도에 도시되어 있는 바와 같이, 도통시간(즉, 밸리-필 회로(40)의 충전시간)(시간 구간 t3 ~ t4, t11 ~ t12)이 비교적 짧고, 입력전류의 크기가 크다(첨예하다)는 것을 확인할 수 있다. 따라서, 도 2a 및 도 2b에 도시된 바와 같은 종래기술의 경우, THD 특성을 개선하기 위하여 별도의 전류 제한 회로가 필요하다는 문제점이 있으며, 밸리-필 회로(40)의 충전이, 입력전압(VAC)이 4개의 LED 그룹들(31~34) 모두가 구동되는 전압레벨(즉, Vf4)이 되는 시점으로부터 최대가 되는 시점까지만 이루어질 수 있다는 문제점이 있다.
다른 한편으로, 전술한 바와 같은 종래기술의 문제점들을 해결하기 위하여 MOSFET 소자 등의 능동 소자를 사용하여 에너지 충방전부의 충전 및/또는 방전을 제어하는 기술이 제안되었으나, 이러한 기술의 경우 능동 소자에서 소모되는 에너지로 인하여 충방전 손실이 발생한다는 문제점이 있다.
한국 특허공개공보 제10-2012-0032509호 한국 특허공개공보 제10-2012-0041093호 한국 특허공개공보 제10-2010-0107196호
본 발명은 전술한 바와 같은 종래기술의 문제점을 해결하기 위한 것이다.
본 발명은 비발광구간을 제거하여 플리커 현상을 효과적으로 제거할 수 있는 이중 브리지 다이오드를 이용한 LED 구동회로, 이를 포함하는 LED 조명장치를 제공하는 것을 일 목적으로 한다.
또한, 본 발명은 제 1 구동전압을 제공하기 위한 제 1 정류부와는 별개로, 동일한 교류 전원으로부터 제 2 구동전압 제공을 위한 에너지 충방전 소자(또는 회로)를 충전하기 위한 정류 전압을 생성하는 제 2 정류부를 이용하여, LED 조명장치의 THD 특성과 역률을 동시에 개선할 수 있는, 이중 브리지 다이오드를 이용한 LED 구동회로, 이를 포함하는 LED 조명장치를 제공하는 것을 일 목적으로 한다.
또한, 본 발명은 보상구간에서 제 2 구동전압을 LED 모듈에 제공하는 제 2 구동전압 제공모듈을 수동 소자만을 이용하여 구성함으로써, 에너지 충방전 소자(또는 회로)의 충방전시 손실을 최소화할 수 있는, 이중 브리지 다이오드를 이용한 LED 구동회로, 이를 포함하는 LED 조명장치를 제공하는 것을 일 목적으로 한다.
상기한 바와 같은 본 발명의 목적을 달성하고, 후술하는 본 발명의 특유의 효과를 달성하기 위한, 본 발명의 특징적인 구성은 하기와 같다.
본 발명의 일 측면에 따르면, 교류전원에 연결되어 인가되는 교류전압을 전파정류하고, 전파정류된 제 1 정류전압을 제 1 구동전압으로서 LED 발광모듈에 제공하는 제 1 정류모듈; 및 상기 교류전원에 상기 제 1 정류모듈과 병렬로 연결되며, 인가되는 교류전압을 전파정류하여 제 2 정류전압을 생성하고, 충전구간에서 상기 생성된 제 2 정류전압을 이용하여 에너지를 충전하며, 보상구간에서 상기 LED 발광모듈에 제 2 구동전압을 제공하는 제 2 구동전압 제공모듈;을 포함하는 것을 특징으로 하는, LED 구동회로가 제안된다.
보다 바람직하게, 상기 제 2 구동전압 제공모듈은, 상기 교류전원의 제 1 출력단과 제 2 정류부의 제 1 입력단 사이에 직렬로 연결되며, 상기 교류전원으로부터 인가되는 교류전압을 조정하여 상기 제 2 정류부의 제 1 입력단으로 출력하는 제 1 라인 커패시터; 상기 교류전원의 제 2 출력단과 상기 제 2 정류부의 제 2 입력단 사이에 직렬로 연결되며, 상기 교류전원으로부터 인가되는 교류전압을 조정하여 상기 제 2 정류부의 제 2 입력단으로 출력하는 제 2 라인 커패시터; 상기 제 1 라인 커패시터 및 상기 제 2 라인 커패시터를 통해 입력되는 상기 조정된 교류전압을 전파정류하여 상기 제 2 정류전압을 생성 및 출력하는 제 2 정류부; 및 상기 제 2 정류부의 제 1 출력단과 제 2 출력단 사이에 연결되며, 상기 충전구간에서 상기 제 2 정류전압을 인가받아 충전되고, 상기 보상구간에서 방전되어 상기 제 2 구동전압을 제공하는 에너지 충방전부;를 포함할 수 있다.
보다 바람직하게, 상기 제 1 라인 커패시터 및 상기 제 2 라인 커패시터는 상기 인가되는 교류전압의 위상을 지연시키고 강압하도록 구성될 수 있다.
보다 바람직하게, 상기 에너지 충방전부는, 상기 충전구간에서 상기 제 2 정류전압을 인가받아 충전되고, 상기 보상구간에서 방전되어 상기 제 2 구동전압을 제공하는 에너지 충방전소자; 및 상기 제 1 정류모듈의 제 1 출력단과 상기 에너지 충방전소자 사이에 직렬로 연결되어, 상기 제 1 정류모듈로부터 출력되는 제 1 정류전압이 상기 에너지 충방전소자에 충전되지 않도록 제 1 정류전압을 차단하는 제 1 정류전압 차단부;를 포함할 수 있다.
보다 바람직하게, 상기 에너지 충방전소자는 충방전 커패시터로 구성될 수 있다.
보다 바람직하게, 상기 제 1 정류전압 차단부는 다이오드로 구성될 수 있다.
보다 바람직하게, 상기 제 1 라인 커패시터와 상기 제 2 라인 커패시터의 정전용량이 동일하게 구성될 수 있다.
보다 바람직하게, 상기 보상구간은 상기 제 1 정류전압의 전압레벨이 Vf1 미만인 구간일 수 있다.
보다 바람직하게, 상기 LED 발광모듈은 제 1 LED 그룹 내지 제 n LED 그룹(n은 2 이상의 정수)을 포함하며, 상기 LED 구동회로는, 비보상구간에서 상기 제 1 구동전압의 전압레벨에 따라 상기 제 1 LED 그룹 내지 제 n LED 그룹을 순차구동하며, 보상구간에서 상기 제 2 구동전압의 전압레벨에 따라 상기 제 1 LED 그룹 내지 제 n LED 그룹 중 적어도 하나의 LED 그룹을 구동하는 LED 구동모듈;을 더 포함할 수 있다.
보다 바람직하게, 상기 보상구간은 상기 제 1 정류전압의 전압레벨이 Vf2 미만인 구간일 수 있다.
보다 바람직하게, 상기 제 1 라인 커패시터 또는 상기 제 2 라인 커패시터는 상기 충전구간에서 상기 인가되는 교류전압에 의해 충전되며, 상기 보상구간 중 상기 에너지 충방전부에 의해 상기 제 2 구동전압이 제공되지 않는 구간에서 방전되어 상기 제 1 정류모듈을 통해 상기 LED 발광모듈에 제 2 구동전압을 제공하도록 구성될 수 있다.
본 발명의 다른 일 측면에 따르면, 교류전원에 연결되어 인가되는 교류전압을 전파정류하고, 전파정류된 제 1 정류전압을 제 1 구동전압으로서 LED 발광모듈에 제공하는 제 1 정류모듈; 및 상기 교류전원에 상기 제 1 정류모듈과 병렬로 연결되며, 인가되는 교류전압을 변환하여 직류전압을 생성하고, 보상구간에서 상기 생성된 직류전압을 제 2 구동전압으로서 상기 LED 발광모듈에 제공하는 제 2 구동전압 제공모듈;을 포함하는 것을 특징으로 하는 LED 구동회로가 제안된다.
보다 바람직하게, 상기 제 2 구동전압 제공모듈은, 상기 교류전원으로부터 입력되는 교류전압을 변환하여 직류전압을 생성하는 전력 변환부; 및 상기 제 1 정류모듈의 제 1 출력단과 상기 전력 변환부 사이에 직렬로 연결되어, 상기 제 1 정류모듈로부터 출력되는 제 1 정류전압을 차단하는 제 1 정류전압 차단부;를 포함할 수 있다.
보다 바람직하게, 상기 LED 발광모듈은 제 1 LED 그룹 내지 제 n LED 그룹(n은 2 이상의 정수)을 포함하며, 상기 LED 구동회로는, 비보상구간에서 상기 제 1 구동전압의 전압레벨에 따라 상기 제 1 LED 그룹 내지 제 n LED 그룹을 순차구동하며, 보상구간에서 상기 제 2 구동전압의 전압레벨에 따라 상기 제 1 LED 그룹 내지 제 n LED 그룹 중 적어도 하나의 LED 그룹을 구동하는 LED 구동모듈;을 더 포함할 수 있다.
본 발명의 또 다른 일 측면에 따르면, 교류전원에 연결되어 인가되는 교류전압을 전파정류하고, 전파정류된 제 1 정류전압을 제 1 구동전압으로서 LED 발광모듈에 제공하는 제 1 정류모듈; 상기 교류전원에 상기 제 1 정류모듈과 병렬로 연결되며, 인가되는 교류전압을 전파정류하여 제 2 정류전압을 생성하고, 충전구간에서 상기 생성된 제 2 정류전압을 이용하여 에너지를 충전하며, 보상구간에서 상기 LED 발광모듈에 제 2 구동전압을 제공하는 제 2 구동전압 제공모듈; 및 비보상구간에서 상기 제 1 정류모듈로부터 제공되는 제 1 구동전압을 인가받아 구동되며, 상기 보상구간에서 상기 제 2 구동전압 제공모듈로부터 제공되는 제 2 구동전압을 인가받아 구동되는 LED 발광모듈;을 포함하는 것을 특징으로 하는 LED 조명장치가 제안된다.
보다 바람직하게, 상기 제 2 구동전압 제공모듈은, 상기 교류전원의 제 1 출력단과 제 2 정류부의 제 1 입력단 사이에 직렬로 연결되며, 상기 교류전원으로부터 인가되는 교류전압을 조정하여 상기 제 2 정류부의 제 1 입력단으로 출력하는 제 1 라인 커패시터; 상기 교류전원의 제 2 출력단과 상기 제 2 정류부의 제 2 입력단 사이에 직렬로 연결되며, 상기 교류전원으로부터 인가되는 교류전압을 조정하여 상기 제 2 정류부의 제 2 입력단으로 출력하는 제 2 라인 커패시터; 상기 제 1 라인 커패시터 및 상기 제 2 라인 커패시터를 통해 입력되는 상기 조정된 교류전압을 전파정류하여 상기 제 2 정류전압을 생성 및 출력하는 제 2 정류부; 및 상기 제 2 정류부의 제 1 출력단과 제 2 출력단 사이에 연결되며, 상기 충전구간에서 상기 제 2 정류전압을 인가받아 충전되고, 상기 보상구간에서 방전되어 상기 제 2 구동전압을 제공하는 에너지 충방전부;를 포함할 수 있다.
보다 바람직하게, 상기 제 1 라인 커패시터 및 상기 제 2 라인 커패시터는 상기 인가되는 교류전압의 위상을 지연시키고 강압하도록 구성될 수 있다.
보다 바람직하게, 상기 에너지 충방전부는, 상기 충전구간에서 상기 제 2 정류전압을 인가받아 충전되고, 상기 보상구간에서 방전되어 상기 제 2 구동전압을 제공하는 에너지 충방전소자; 및 상기 제 1 정류모듈의 제 1 출력단과 상기 에너지 충방전소자 사이에 직렬로 연결되어, 상기 제 1 정류모듈로부터 출력되는 제 1 정류전압이 상기 에너지 충방전소자에 충전되지 않도록 제 1 정류전압을 차단하는 제 1 정류전압 차단부;를 포함할 수 있다.
보다 바람직하게, 상기 에너지 충방전소자는 충방전 커패시터로 구성될 수 있다.
보다 바람직하게, 상기 제 1 정류전압 차단부는 다이오드로 구성될 수 있다.
보다 바람직하게, 상기 제 1 라인 커패시터와 상기 제 2 라인 커패시터의 정전용량이 동일할 수 있다.
보다 바람직하게, 상기 보상구간은 상기 제 1 정류전압의 전압레벨이 Vf1 미만인 구간일 수 있다.
보다 바람직하게, 상기 LED 발광모듈은 제 1 LED 그룹 내지 제 n LED 그룹(n은 2 이상의 정수)을 포함하며, 상기 LED 조명장치는, 상기 비보상구간에서 상기 제 1 구동전압의 전압레벨에 따라 상기 제 1 LED 그룹 내지 제 n LED 그룹을 순차구동하며, 보상구간에서 상기 제 2 구동전압의 전압레벨에 따라 상기 제 1 LED 그룹 내지 제 n LED 그룹 중 적어도 하나의 LED 그룹을 구동하는 LED 구동모듈;을 더 포함하고, 상기 LED 발광모듈은 상기 제 1 정류모듈로부터 제공되는 제 1 구동전압을 인가받아 상기 LED 구동모듈의 제어에 따라 순차구동되며, 상기 보상구간에서 상기 제 2 구동전압 제공모듈로부터 제공되는 제 2 구동전압을 인가받아 상기 LED 구동모듈의 제어에 따라 적어도 하나의 LED 그룹이 구동되도록 구성될 수 있다.
보다 바람직하게, 상기 보상구간은 상기 제 1 정류전압의 전압레벨이 Vf2 미만인 구간일 수 있다.
보다 바람직하게, 상기 제 1 라인 커패시터 또는 상기 제 2 라인 커패시터는 상기 충전구간에서 상기 인가되는 교류전압에 의해 충전되며, 상기 보상구간 중 상기 에너지 충방전부에 의해 상기 제 2 구동전압이 제공되지 않는 구간에서 방전되어 상기 제 1 정류모듈을 통해 상기 LED 발광모듈에 제 2 구동전압을 제공하며, 상기 LED 모듈은 상기 보상구간 중 상기 제 2 구동전압이 제공되지 않는 구간에서 상기 제 2 구동전압을 제공받아 구동되도록 구성될 수 있다.
본 발명의 또 다른 일 측면에 따르면, 교류전원에 연결되어 인가되는 교류전압을 전파정류하고, 전파정류된 제 1 정류전압을 제 1 구동전압으로서 LED 발광모듈에 제공하는 제 1 정류모듈; 상기 교류전원에 상기 제 1 정류모듈과 병렬로 연결되며, 인가되는 교류전압을 변환하여 직류전압을 생성하고, 보상구간에서 상기 생성된 직류전압을 제 2 구동전압으로서 상기 LED 발광모듈에 제공하는 제 2 구동전압 제공모듈; 및 비보상구간에서 상기 제 1 정류모듈로부터 제공되는 제 1 구동전압을 인가받아 구동되며, 상기 보상구간에서 상기 제 2 구동전압 제공모듈로부터 제공되는 제 2 구동전압을 인가받아 구동되는 LED 발광모듈;을 포함하는 것을 특징으로 하는 LED 조명장치가 제안된다.
보다 바람직하게, 상기 제 2 구동전압 제공모듈은, 상기 교류전원으로부터 입력되는 교류전압을 변환하여 직류전압을 생성하는 전력 변환부; 및 상기 제 1 정류모듈의 제 1 출력단과 상기 전력 변환부 사이에 직렬로 연결되어, 상기 제 1 정류모듈로부터 출력되는 제 1 정류전압을 차단하는 제 1 정류전압 차단부;를 포함할 수 있다.
보다 바람직하게, 상기 LED 발광모듈은 제 1 LED 그룹 내지 제 n LED 그룹(n은 2 이상의 정수)을 포함하며, 상기 LED 조명장치는, 상기 비보상구간에서 상기 제 1 구동전압의 전압레벨에 따라 상기 제 1 LED 그룹 내지 제 n LED 그룹을 순차구동하며, 보상구간에서 상기 제 2 구동전압의 전압레벨에 따라 상기 제 1 LED 그룹 내지 제 n LED 그룹 중 적어도 하나의 LED 그룹을 구동하는 LED 구동모듈;을 더 포함하고, 상기 LED 발광모듈은 상기 제 1 정류모듈로부터 제공되는 제 1 구동전압을 인가받아 상기 LED 구동모듈의 제어에 따라 순차구동되며, 상기 보상구간에서 상기 제 2 구동전압 제공모듈로부터 제공되는 제 2 구동전압을 인가받아 상기 LED 구동모듈의 제어에 따라 적어도 하나의 LED 그룹이 구동되도록 구성될 수 있다.
본 발명의 바람직한 일 실시예에 따르면, 비발광구간을 제거하여 플리커 현상을 제거할 수 있다는 효과를 기대할 수 있다.
또한, 본 발명에 따르면, 제 1 구동전압을 제공하기 위한 제 1 정류부와는 별개로, 동일한 교류 전원으로부터 제 2 구동전압 제공을 위한 에너지 충방전 소자(또는 회로)를 충전하기 위한 정류 전압을 생성하는 제 2 정류부를 이용함으로써, LED 조명장치의 THD 특성과 역률을 동시에 개선할 수 있는 효과를 기대할 수 있다.
또한, 본 발명에 따르면, 제 2 구동전압 제공모듈을 수동 소자만을 이용하여 구성함으로써, 에너지 충방전 소자(또는 회로)의 충방전시 손실을 최소화할 수 있다는 효과를 기대할 수 있다.
도 1a는 종래기술에 따른 평활 커패시터를 포함하는 LED 조명장치의 구성 블록도.
도 1b는 도 1a에 도시된 LED 조명장치에 입력되는 교류전원의 전압 파형, 교류전원의 전류 파형 및 LED 그룹에 실제 인가되는 구동전압의 파형을 설명하기 위한 파형도.
도 2a는 밸리-필 회로를 포함하는 종래기술에 따른 LED 조명장치의 구성 블록도.
도 2b는 도 2a에 도시된 LED 조명장치에 입력되는 교류전원의 전압 파형, 교류전원의 전류 파형, LED 그룹에 실제 인가되는 구동전압의 파형 및 LED 구동전류를 설명하기 위한 파형도.
도 3은 본 발명의 바람직한 일 실시예에 따르는 LED 조명장치의 개략적인 구성 블록도.
도 4는 본 발명의 바람직한 일 실시예에 따르는 LED 조명장치의 상세 구성 블록도.
도 5a는 본 발명의 바람직한 일 실시예에 따르는 제 2 순방향 전압레벨 보상을 수행하도록 구성된 LED 조명장치의 제 1 정류모듈에 입력되는 교류전압, 제 2 2정류부에 입력되는 조정된 교류전압, 교류전원으로부터 입력되는 교류전류, LED 모듈에 인가되는 구동전압, LED 구동전류를 설명하기 위한 파형도.
도 5b는 본 발명의 바람직한 일 실시예에 따르는 제 2 순방향 전압레벨 보상을 수행하도록 구성된 LED 조명장치의 제 1 라인 커패시터 및 제 2 라인 커패시터의 충전 전류/방전 전류, 에너지 충방전소자의 충전 전류/방전 전류를 설명하기 위한 파형도.
도 6은 본 발명의 다른 바람직한 일 실시예에 따르는 LED 조명장치의 상세 구성 블록도.
후술하는 본 발명에 대한 상세한 설명은, 본 발명이 실시될 수 있는 특정 실시예를 예시로서 도시하는 첨부 도면을 참조한다. 이들 실시예는 당업자가 본 발명을 실시할 수 있기에 충분하도록 상세히 설명된다. 본 발명의 다양한 실시예는 서로 다르지만 상호 배타적일 필요는 없음이 이해되어야 한다. 예를 들어, 여기에 기재되어 있는 특정 형상, 구조 및 특성은 일 실시예에 관련하여 본 발명의 정신 및 범위를 벗어나지 않으면서 다른 실시예로 구현될 수 있다. 또한, 각각의 개시된 실시예 내의 개별 구성요소의 위치 또는 배치는 본 발명의 정신 및 범위를 벗어나지 않으면서 변경될 수 있음이 이해되어야 한다. 따라서, 후술하는 상세한 설명은 한정적인 의미로서 취하려는 것이 아니며, 본 발명의 범위는 적절하게 설명된다면 그 청구항들이 주장하는 것과 균등한 모든 범위와 더불어 첨부된 청구항에 의해서만 한정된다. 도면에서 유사한 참조부호는 여러 측면에 걸쳐서 동일하거나 유사한 기능을 지칭한다.
이하, 본 발명이 속하는 기술분야에서 통상의 지식을 가진 자가 본 발명을 용이하게 실시할 수 있도록 하기 위하여, 본 발명의 바람직한 실시예들에 관하여 첨부된 도면을 참조하여 상세히 설명하기로 한다.
[본 발명의 바람직한 실시예]
본 발명의 실시예에서, 용어 'LED 그룹'이란 복수의 LED들(또는 복수의 발광셀들)이 직렬/병렬/직병렬로 연결되어, LED 구동모듈의 제어에 따라 하나의 단위로서 동작이 제어되는(즉, 같이 점등/소등되는) LED들의 집합을 의미한다.
또한, 용어 '제 1 순방향 전압 레벨(Vf1)'은 제 1 LED 그룹을 구동할 수 있는 임계 전압레벨을 의미하며, 용어 '제 2 순방향 전압 레벨(Vf2)'은 직렬로 연결된 제 1 LED 그룹 및 제 2 LED 그룹을 구동할 수 있는 임계 전압레벨을 의미하고, 용어 '제 3 순방향 전압 레벨(Vf3)'은 직렬로 연결된 제 1 내지 제 3 LED 그룹들을 구동할 수 있는 임계 전압레벨을 의미한다. 즉, '제 n 순방향 전압 레벨(Vfn)'은 직렬로 연결된 제 1 내지 제 n LED 그룹들을 구동할 수 있는 임계 전압레벨을 의미한다.
또한, 용어 'LED 구동모듈'이란 교류전압을 입력받아 LED를 구동 및 제어하는 모듈을 의미하며, 본 명세서 내에서 정류전압을 이용해 LED의 구동을 제어하는 실시예를 기준으로 설명하고 있으나 이에 한정되는 것은 아니며, 포괄적이고 광의적으로 해석되어야 한다.
또한, 용어 '순차구동 방식'이란 시간에 따라 크기가 변화하는 입력전압을 인가받아 LED를 구동하는 LED 구동모듈에 있어, 인가되는 입력전압의 증가에 따라 복수의 LED 그룹들을 순차적으로 발광시키고, 인가되는 입력전압의 감소에 따라 복수의 LED 그룹들을 순차적으로 소등시키는 구동방식을 의미한다.
또한, 용어 '제 1 구동전압'이란 입력전압 자체 또는 입력전압이 일정하게 처리되어(예를 들어, 정류회로 등의 과정을 통한 처리) LED 그룹들에 1차적으로 공급되는 구동전압을 의미한다. 또한, 용어 '제 2 구동전압'이란 입력전압이 에너지 저장 소자에 저장된 후, 에너지 저장 소자로부터 LED 그룹들에 2차적으로 공급되는 구동전압을 의미한다. 이러한 제 2 구동전압은, 예시적으로, 입력전압이 캐패시터에 저장된 후, 충전된 캐패시터로부터 LED 그룹들에 공급되는 구동전압일 수 있다. 따라서, 특별히 '제 1 구동전압' 또는 '제 2 구동전압'으로 구별되어 지칭되는 경우 외에, 용어 '구동전압'은 LED 그룹들에 공급되는 제 1 구동전압 및/또는 제 2 구동전압을 포괄하는 의미이다.
또한, 용어 '보상구간'이란 순차구동 방식에 있어, 입력전압(정류전압)의 전압레벨이 미리 설정된 순방향 전압레벨 미만인 구간으로서 LED 그룹에 구동전류를 공급하지 못하는 구간을 의미한다. 예를 들어, 제 1 순방향 전압레벨(Vf1) 보상구간은 정류전압의 전압레벨이 Vf1 미만인 구간을 의미한다. 이 경우, 보상구간은 비발광 구간이 된다. 또한, 제 2 순방향 전압레벨(Vf2) 보상구간은 정류전압의 전압레벨이 Vf2 미만인 구간을 의미한다. 따라서 제 n 순방향 전압레벨(Vfn) 보상구간은 정류전압의 전압레벨이 Vfn 미만인 구간을 의미한다. 또한, 용어 제 1 순방향 전압레벨(Vf1) 보상이란 제 1 순방향 전압레벨(Vf1) 보상구간에서 제 2 구동전압을 LED 그룹에 공급함으로써 LED 그룹에 구동전류를 공급하는 것을 의미하며, 용어 제 2 순방향 전압레벨(Vf2) 보상이란 제 2 순방향 전압레벨(Vf2) 보상구간에서 제 2 구동전압을 LED 그룹에 공급하는 것을 의미한다. 따라서, 제 n 순방향 전압레벨(Vfn) 보상이란 제 n 순방향 전압레벨(Vfn) 보상구간에서 제 2 구동전압을 LED 그룹에 공급하는 것을 의미한다.
또한, 용어 '비보상구간'(또는 '정상 동작구간')이란 순차구동 방식에 있어, 입력전압(정류전압)의 전압레벨이 미리 설정된 미리 설정된 순방향 전압레벨 이상인 구간으로서, 입력전압(제 1 구동전압)이 LED 그룹에 공급되어 LED 그룹(들)이 발광하는 구간을 의미한다. 예시적으로, 제 1 순방향 전압레벨(Vf1) 보상을 수행하는 실시예에 있어 '비보상구간'(또는 '정상 동작구간')은 입력전압의 전압레벨이 Vf1 이상인 구간을 의미하며, 제 2 순방향 전압레벨(Vf2) 보상을 수행하는 실시예에 있어 '비보상구간'(또는 '정상 동작구간')은 입력전압의 전압레벨이 Vf2 이상인 구간을 의미한다. 따라서, 제 n 순방향 전압레벨(Vfn) 보상을 수행하는 실시예에 있어 '비보상구간'(또는 '정상 동작구간')은 입력전압의 전압레벨이 Vfn 이상인 구간을 의미한다.
또한, 용어 'LED 그룹 전압레벨'이란 특정 LED 그룹의 양단에 걸리는 전압레벨을 의미한다. 예를 들어, 제 1 LED 그룹 전압레벨이란, 제 1 LED 그룹의 양단에 걸리는 전압레벨을 의미하며, 제 2 LED 그룹 전압레벨이란, 제 2 LED 그룹의 양단에 걸리는 전압레벨을 의미한다. 따라서, '제 n LED 그룹 전압레벨'이란, 제 n LED 그룹의 양단에 걸리는 전압레벨을 의미한다.
또한, 본 명세서 내에서 임의의 특정 전압, 특정 시점, 특정 온도 등을 나타내기 위하여 사용되는 V1, V2, V3,..., t1, t2,..., T1, T2, T3, 등의 용어는 절대적인 값을 나타내기 위하여 사용되는 것이 아니라 서로를 구분하기 위하여 사용되는 상대적인 값이다.
LED 조명장치의 개괄
도 3은 본 발명의 바람직한 일 실시예에 따르는 LED 조명장치의 개략적인 구성 블록도이다. 이하에서, 도 3을 참조하여 본 발명에 따른 LED 조명장치(1000)의 구성과 기능에 대하여 개괄적으로 살펴보도록 한다.
먼저, 본 발명에 따른 LED 조명장치(1000)는 제 1 정류모듈(1100), LED 구동모듈(1200) 및 제 2 구동전압 제공모듈(1400)을 포함하는 LED 구동회로(1500)와 LED 구동회로의 제어에 따라 구동되는 LED 발광모듈(1300)을 포함할 수 있다.
LED 구동회로(1500)는 교류 전원으로부터 교류전압(VAC)을 입력받고, 입력된 교류전압을 정류하여 제 1 정류전압(Vrec1)을 생성한다. 또한, LED 구동회로(1500)는 생성된 제 1 정류전압(Vrec1)을 제 1 구동전압으로써 LED 발광모듈(1300)에 제공함으로써 LED 발광모듈(1300)의 구동을 제어하도록 구성된다. 예시적인 목적으로, 그리고, 명료한 이해를 위하여, 이하에서, 본 발명에 따른 LED 구동회로(1500)가 입력되는 교류전압(VAC)을 정류한 후, 생성된 정류전압을 이용하여 LED 발광모듈(1300)의 구동을 제어하는 실시예를 기준으로 설명한다. 따라서, 이러한 실시예에 있어, 제 1 구동전압은 제 1 정류전압(Vrec1)이다. 그러나, 본 발명에 따른 LED 구동회로(1500)가 제 1 정류전압(Vrec1)을 이용하는 것에 한정되는 것은 아니며, 오히려, 순차구동방식이 채택될 수 있는, 즉, 입력전압의 크기가 시간에 따라 변화하는 다양한 경우에 있어 본 발명에 따른 LED 구동회로(1500)가 적용될 수 있음에 유의하여야 한다. 예를 들어, 본 발명에 따른 LED 구동회로(1500)는 교류전압(VAC)을 직접적으로 인가받아 순차구동될 수 있는 교류 LED(예시적으로, LED 그룹들이 서로 역병렬로 배치된 LED)의 구동에 이용될 수도 있다.
또한, 본 발명에 따른 LED 구동회로(1500)는 교류 전원으로부터 교류전압(VAC)을 입력받고, 입력된 교류전압을 정류하여 제 2 정류전압(Vrec2)을 생성하며, 전술한 바와 같이 비보상구간 동안 생성된 제 2 정류전압(Vrec2)을 이용하여 에너지를 충전하고, 전술한 바와 같은 보상구간 동안 저장된 에너지를 제 2 구동전압으로서 LED 발광모듈(1300)에 공급하는 기능을 함께 수행하도록 구성된다. 이러한 구성으로 인하여, 본 발명에 따른 LED 구동회로(1500)는 LED 발광모듈(1300)의 비발광구간을 없앰으로써 플리커 현상을 개선할 수 있다.
전술한 바와 같은 기능을 수행하기 위하여, 본 발명에 따른 LED 조명장치(1000)는, 도 3에 도시된 바와 같이, 제 1 정류모듈(1100), LED 구동모듈(1200), 제 2 구동전압 제공모듈(1400) 및 LED 발광모듈(1300)을 포함할 수 있다.
먼저, LED 발광모듈(1300)은 복수의 LED 그룹들로 구성될 수 있으며, LED 발광모듈(1300)에 포함된 복수의 LED 그룹들은, 비보상구간에서 LED 구동모듈(1200)의 제어에 따라 순차적으로 발광되고, 순차적으로 소등된다. 도 3 및 도 4에는 제 1 LED 그룹(1301), 제 2 LED 그룹(1302), 제 3 LED 그룹(1303) 및 제 4 LED 그룹(1304)을 포함하고 있는 LED 발광모듈(1300)이 개시되어 있으나, 필요에 따라 LED 발광모듈(1300)에 포함되는 LED 그룹의 수가 다양하게 변경될 수 있음은 당업자에게 자명할 것이다.
한편, 실시예를 구성하기에 따라, 제 1 LED 그룹(1301), 제 2 LED 그룹(1302), 제 3 LED 그룹(1303) 및 제 4 LED 그룹(1304)은 각각 서로 상이한 순방향 전압 레벨을 가질 수도 있다. 예를 들어, 제 1 LED 그룹(1301), 제 2 LED 그룹(1302), 제 3 LED 그룹(1303) 및 제 4 LED 그룹(1304)이 각각 상이한 수의 LED 소자를 포함하여 구성되는 경우, 제 1 LED 그룹(1301), 제 2 LED 그룹(1302), 제 3 LED 그룹(1303) 및 제 4 LED 그룹(1304)은 서로 다른 순방향 전압 레벨을 가지게 될 것이다.
본 발명에 따른 제 1 정류모듈(1100)은 외부 전원으로부터 입력되는 교류전압(VAC)을 정류하여 제 1 정류전압(Vrec1)을 생성 및 출력하도록 구성된다. 이러한 제 1 정류모듈(1100)로서 전파 정류회로, 반파 정류회로 등 공지된 다양한 정류회로 중 하나가 이용될 수 있다. 제 1 정류모듈(1100)로부터 출력되는 제 1 정류전압(Vrec1)은 LED 발광모듈(1300), LED 구동모듈(1200)로 출력된다. 도 3 및 도 4에는 4개의 다이오드(D1, D2, D3, D4)로 구성된 브리지 전파 정류회로가 도시되어 있다.
본 발명에 따른 LED 구동모듈(1200)은 입력되는 구동전압(비보상구간에서는 제 1 구동전압(제 1 정류전압(Vrec1)), 보상구간에서는 제 2 구동전압)의 전압레벨을 판단하고, 판단된 구동전압의 크기에 따라 LED 발광모듈(1300)(보다 구체적으로는 LED 발광모듈(1300)에 포함되는 복수의 LED 그룹들(1301~1304) 각각)에 제공될 LED 구동신호의 크기, LED 구동신호의 제공시점 및 차단시점을 결정한다. 또한, LED 구동모듈(1200)은 결정된 LED 구동신호의 제공시점에 하나 또는 복수의 LED 그룹(들)(1301~1304 중 하나 이상)으로 결정된 크기를 갖는 LED 구동신호를 제공하며, 결정된 LED 구동신호의 차단시점에 하나 또는 복수의 LED 그룹(들)(1301~1304 중 하나 이상)으로의 LED 구동신호의 제공을 중지함으로써, LED 발광모듈(1300)의 구동을 제어하도록 구성된다. 이러한 본 발명에 따른 LED 구동모듈(1200)의 상세 구성과 기능에 대해서는 도 4를 참조하여 후술하도록 한다.
본 발명에 따른 제 2 구동전압 제공모듈(1400)은 교류전원에 제 1 정류모듈(1100)과 병렬로 연결되며, 교류전원으로부터 인가되는 교류전압을 전파정류하여 제 2 정류전압(Vrec2)을 생성하고, 충전구간에서 생성된 제 2 정류전압(Vrec2)을 이용하여 에너지를 저장하며, 보상구간에서 저장된 에너지를 제 2 구동전압으로서 LED 발광모듈(1300)에 제공하는 기능을 수행하도록 구성된다. 이러한 본 발명에 따른 제 2 구동전압 제공모듈(1400)의 상세 구성과 기능에 대해서는 도 4를 참조하여 후술하도록 한다.
LED 구동모듈의 구성과 기능
도 4는 본 발명의 바람직한 일 실시예에 따르는 LED 조명장치의 상세 구성 블록도이다. 이하에서, 도 4를 참조하여, 본 발명에 따른 LED 조명장치(1000)의 상세 구성과 기능에 대하여 설명하도록 한다.
LED 구동제어 기능
도 4에 도시된 바와 같이, 본 발명에 따른 LED 구동모듈(1200)은 LED 그룹들(1301~1304)의 구동 및 제어를 위하여, 복수의 LED 그룹 구동부들(1220) 및 LED 구동 제어부(1210)를 포함할 수 있다.
먼저, LED 구동 제어부(1210)는 입력되는 구동전압(비보상구간에서 제 1 정류모듈(1100)로부터 입력되는 제 1 구동전압 또는 보상구간에서 제 2 구동전압 제공모듈(1400)로부터 입력되는 제 2 구동전압)의 크기를 판단하고, 구동전압의 크기에 따라 LED 그룹들(1301~1304) 각각에 제공될 LED 구동신호의 크기, LED 구동신호의 제공시점 및 차단시점을 결정하도록 구성된다. 또한, LED 구동 제어부(1210)는 결정된 LED 그룹별 LED 구동신호의 제공시점에 LED 그룹 구동부들(1220)을 제어하여 해당 LED 그룹(들)으로 LED 구동신호를 제공함으로써 해당 LED 그룹을 점등시키고, 결정된 LED 그룹별 LED 구동신호의 차단시점에 LED 그룹 구동부들(1220)을 제어하여 해당 LED 그룹(들)으로의 LED 구동신호의 제공을 차단함으로써 해당 LED 그룹을 소등하도록 구성된다.
복수의 LED 그룹 구동부들(1220)은 복수의 LED 그룹들(1301~1304)에 1대1로 대응되며, LED 구동 제어부(1210)의 제어에 따라 복수의 LED 그룹들(1301~1304) 각각에 LED 구동신호를 제공하거나 또는 LED 구동신호의 제공을 차단하는 기능을 수행하게 된다. 이를 보다 상세하게 살펴보면, 도 4에 도시된 바와 같이, 제 1 LED 그룹 구동부(1221)는 제 1 LED 그룹(1301)에 연결되어 있으며, LED 구동 제어부(1210)의 제어에 따라 제 1 LED 그룹(1301)으로 LED 구동신호를 제공하거나 또는 차단하도록 구성된다. 유사하게, 제 2 LED 그룹 구동부(1222)는 제 2 LED 그룹(1302)에 연결되고, 제 3 LED 그룹 구동부(1223)는 제 3 LED 그룹(1303)에 연결되어, 대응하는 LED 그룹으로의 LED 구동신호 제공 및 차단 기능을 수행하도록 구성된다. 또한, 마찬가지로, 제 4 LED 그룹 구동부(1224)는 제 4 LED 그룹(1304)에 연결되어 있으며, LED 구동 제어부(1210)의 제어에 따라 제 4 LED 그룹(1304)으로 LED 구동신호를 제공하거나 또는 차단하도록 구성된다.
전술한 바와 같은 LED 그룹 구동부들(1221~1224)은 각기 BJT(bipolar junction transistor), FET(field effect transistor) 등의 전자식 스위칭 소자를 이용하여 구현될 수 있으며, 그 종류에 제한을 받지 않는다. LED 그룹 구동부들(1221~1224)이 전자식 스위칭 소자를 이용하여 구현되는 경우, LED 구동 제어부(1210)는 펄스 형태의 제어신호를 이용하여 LED 그룹 구동부들(1221~1224) 각각의 턴-온 및 턴-오프를 제어함으로써, 특정 LED 그룹으로의 LED 구동신호 제공 및 차단을 제어하게 된다.
한편, 보다 바람직하게, 본 발명에 따른 LED 그룹 구동부들(1221~1224)은 LED 구동 제어부(1210)의 제어에 따라 각각 경로(P1, P2, P3, P4)의 온/오프를 제어하고, 동시에 정전류 제어기능을 수행할 수 있도록 구성되는 것이 바람직하다. 이러한 정전류 제어기능을 수행하기 위하여, 본 발명에 따른 LED 그룹 구동부들(1221~1224)은 각각 정전류 제어부(미도시)를 포함할 수 있다. 정전류 제어부는 다양한 공지된 기술을 이용하여 구현될 수 있다. 예를 들어, 본 발명에 따른 정전류 제어부는 전류 검출하기 위한 센싱 저항, 기준 전류 값과 현재 검출된 전류 값을 비교하기 위한 차동 증폭기, 차동 증폭기의 출력에 따라 경로의 연결을 제어하며, 또한 경로가 연결된 경우 경로를 통해 흐르는 LED 구동전류 값을 정전류로 제어하도록 구성되는 스위칭 소자를 포함할 수 있다.
이를 구체적으로 살펴보면, 구동전압(Vp)의 전압레벨이 제 1 순방향 전압 레벨(Vf1) 이상이고 제 2 순방향 전압 레벨(Vf2) 미만인 구간에서, LED 구동 제어부(1210)의 제어에 따라 제 1 LED 그룹 구동부(1201)가 턴-온되어 제 1 전류경로(P1)가 연결되며, 이에 따라 제 1 전류경로(P1)를 통해 제 1 LED 구동전류(ILED1)가 흐른다. 제 1 LED 그룹 구동부(1201)는 제 1 LED 구동신호(구동전류)(ILED1)를 검출하고, 제 1 LED 구동신호(ILED1)가 제 1 기준전류(IREF1)로 유지될 수 있도록 정전류 제어기능을 수행하게 된다.
유사하게, 구동전압(Vp)의 전압레벨이 제 2 순방향 전압 레벨(Vf2) 이상이고 제 3 순방향 전압 레벨(Vf3) 미만인 구간에서, LED 구동 제어부(1210)의 제어에 따라 제 1 LED 그룹 구동부(1201)가 턴-오프되고 제 2 LED 그룹 구동부(1202)가 턴-온되어 제 2 전류경로(P2)가 연결되며, 이에 따라 제 2 전류경로(P2)를 통해 제 2 LED 구동전류(ILED2)가 흐른다. 제 2 LED 그룹 구동부(1202)는 제 2 LED 구동신호(구동전류)(ILED2)를 검출하고, 제 2 LED 구동신호(ILED2)가 제 2 기준전류(IREF2)로 유지될 수 있도록 정전류 제어기능을 수행하게 된다.
또한, 구동전압(Vp)의 전압레벨이 제 3 순방향 전압 레벨(Vf3) 이상이고 제 4 순방향 전압 레벨(Vf4) 미만인 구간에서, LED 구동 제어부(1210)의 제어에 따라 제 2 LED 그룹 구동부(1202)가 턴-오프되고 제 3 LED 그룹 구동부(1203)가 턴-온되어 제 3 전류경로(P3)가 연결되며, 이에 따라 제 3 전류경로(P3)를 통해 제 3 LED 구동전류(ILED3)가 흐른다. 제 3 LED 그룹 구동부(1203)는 제 3 LED 구동신호(구동전류)(ILED3)를 검출하고, 제 3 LED 구동신호(ILED3)가 제 3 기준전류(IREF3)로 유지될 수 있도록 정전류 제어기능을 수행하게 된다.
마지막으로, 구동전압(Vp)의 전압레벨이 제 4 순방향 전압 레벨(Vf4) 이상인 구간에서, LED 구동 제어부(1210)의 제어에 따라 제 3 LED 그룹 구동부(1203)가 턴-오프되고 제 4 LED 그룹 구동부(1204)가 턴-온되어 제 4 전류경로(P4)가 연결되며, 이에 따라 제 4 전류경로(P4)를 통해 제 4 LED 구동전류(ILED4)가 흐른다. 제 4 LED 그룹 구동부(1204)는 제 4 LED 구동신호(구동전류)(ILED4)를 검출하고, 제 4 LED 구동신호(ILED4)가 제 4 기준전류(IREF4)로 유지될 수 있도록 정전류 제어기능을 수행하게 된다.
한편, 본 발명에 따른 LED 구동회로(1500)는 역률(Power Factor, PF)과 전고조파 왜곡(Total Harmonic Distortion, THD) 특성을 향상시키기 위하여, LED 구동전류의 파형이 정류전압의 파형에 근사화될 수 있도록 제 1 기준전류(IREF1), 제 2 기준전류(IREF2), 제 3 기준전류(IREF3), 제 4 기준전류(IREF4)의 값을 서로 상이하게 설정하여, 제 1 LED 구동전류(ILED1) 내지 제 4 LED 구동전류(ILED4)를 사인파형에 근사화할 수 있도록 구성될 수 있다. 예를 들어, 제 4 LED 그룹 구동부(1224)는 제 4 구동 제어신호(예를 들어, 4V)를 인가받아 동작하며, 제 4 LED 구동전류(ILED4)를 100mA로 정전류 제어하도록 구성될 수 있다. 또한, 제 3 LED 그룹 구동부(1223)는 제 3 구동 제어신호(예를 들어, 3V)를 인가받아 동작하며, 제 3 LED 구동전류(ILED3)를 제 4 LED 구동전류(ILED4)의 80%~95%인 80mA~95mA 중 어느 하나의 값으로 정전류 제어하도록 구성될 수 있다. 유사하게, 제 2 LED 그룹 구동부(1222)는 제 2 구동 제어신호(예를 들어, 2V)를 인가받아 동작하며, 제 2 LED 구동전류(ILED2)를 제 4 LED 구동전류(ILED4)의 65%~80%인 65mA~80mA 중 어느 하나의 값으로 정전류 제어하도록 구성될 수 있다. 또한, 제 1 LED 그룹 구동부(1221)는 제 1 구동 제어신호(예를 들어, 1V)를 인가받아 동작하며, 제 1 LED 구동전류(ILED1)를 제 4 LED 구동전류(ILED4)의 30%~65%인 30mA~65mA 중 어느 하나의 값으로 정전류 제어하도록 구성될 수 있다.
제 1 실시예에 따른 제 2 구동전압 제공모듈의 구성과 기능
이하에서, 도 4를 참조하여, 본 발명에 따른 제 2 구동전압 제공모듈(1400)의 구성과 기능에 대하여 살펴보도록 한다. 도 4에 도시된 바와 같이, 본 발명에 따른 제 2 구동전압 제공모듈(1400)은 상기 제 2 구동전압 제공모듈은, 제 1 라인 커패시터(CL1), 제 2 라인 커패시터(CL2), 제 2 정류부(1420), 에너지 충방전부(1430)를 포함할 수 있다.
종래기술과 구별되는 본 발명에 따른 제 2 구동전압 제공모듈(1400)의 가장 큰 특징은 교류전원으로부터 입력되는 교류전압(VAC)을 전파정류하여 제 2 정류전압(Vrec2)을 생성하는 별도의 제 2 정류부(1420)를 포함하여 구성된다는 점이다. 즉, 본 발명은 LED 발광모듈(1300)에 제 1 구동전압으로서 제 1 정류전압(Vrec1)을 공급하는 제 1 정류모듈(100)과 에너지 충방전부(1430)에 제 2 정류전압(Vrec2)을 공급하는 제 2 정류부(1420)를 분리함으로써, 역률 특성과 THD 특성을 동시에 개선할 수 있도록 구성된다.
제 1 라인 커패시터(CL1)와 제 2 라인 커패시터(CL2)는 교류전원과 제 2 정류부(1420) 사이에 위치되어, 교류전원과 충전용 직류전원(제 2 정류전압(Vrec2))을 분리하기 위하여 구비된다. 보다 바람직하게, 제 1 라인 커패시터(CL1)는 교류전원의 제 1 출력단과 제 2 정류부의 제 1 입력단 사이에 직렬로 연결되며, 제 2 라인 커패시터(CL2)는 교류전원의 제 2 출력단과 상기 제 2 정류부의 제 2 입력단 사이에 직렬로 연결된다.
또한, 제 1 라인 커패시터(CL1)와 제 2 라인 커패시터(CL2)는 교류전원의 교류전압(VAC)을 조정하여 조정된 교류전압(VAC')을 제 2 정류부(1420)로 출력하는 기능을 더 수행하게 된다. 보다 구체적으로, 제 1 라인 커패시터(CL1)와 제 2 라인 커패시터(CL2)는 교류전원의 교류전압(VAC)의 크기를 줄이고, 위상을 지연시켜 인가되는 교류전압(VAC)을 조정하고, 조정된 교류전압(VAC')을 제 2 정류부(1420)로 출력하도록 구성된다. 잠깐, 도 5 a를 참조하면, 도 5a의 최상단에는 제 1 정류모듈(1100) 및 제 1 라인 커패시터(CL1)와 제 2 라인 커패시터(CL2)에 인가되는 교류전원의 교류전압(VAC) 파형이 도시되어 있으며, 그 아래에는 제 1 라인 커패시터(CL1)와 제 2 라인 커패시터(CL2)에 의해 크기가 줄어들고 위상이 지연되어 제 2 정류부(1420)로 입력되는 조정된 교류전압(VAC')의 파형이 도시되어 있다. 2개의 도면들을 통해 확인할 수 있는 바와 같이, 제 1 라인 커패시터(CL1)와 제 2 라인 커패시터(CL2)에 의해 인가되는 교류전압(VAC)의 위상과 크기가 조정되는 것을 확인할 수 있다.
또한, 제 1 라인 커패시터(CL1)와 제 2 라인 커패시터(CL2)는 충방전 커패시터(Cdc1)와의 관계에 있어, 전압을 분배하는 기능을 수행하게 된다. 즉, 충방전 커패시터(Cdc1)의 충전 전압은 기본적으로 제 1 라인 커패시터(CL1)와 제 2 라인 커패시터(CL2) 및 충방전 커패시터(Cdc1)의 임피던스 관계에서 결정되며, LED 구동모듈(1200)과의 관계에 있어 LED 그룹의 순방향 전압과 LED 구동전류에 의해 결정될 수 있다. 즉, 충방전 커패시터(Cdc1)의 정전용량은 제 2 구동전압을 이용해 구동하고자 하는 LED 그룹의 종류와 수 및 보상구간의 길이에 따라 결정될 수 있다. 전술한 바와 같이, '보상구간'이란 순차구동 방식에 있어, 제 1 구동전압의 전압레벨이 미리 설정된 순방향 전압레벨 미만인 구간을 의미한다. 충방전 커패시터(Cdc1)의 정전용량은 이러한 보상구간에서 제 2 구동전압을 공급해야 하는 LED 그룹들의 순방향 전압레벨의 합에 기초하여 결정될 수 있다. 예를 들어, 충방전 커패시터(Cdc1)가 보상구간에서 제 1 LED 그룹(1301)에 제 2 구동전압을 공급해야 하는 경우(즉, 제 1 순방향 전압레벨(Vf1) 보상을 수행하도록 구성된 경우), 동작 중 충방전 커패시터(Cdc1) 전압의 최소 값이 Vf1가 되도록 충방전 커패시터(Cdc1)의 정전용량이 결정되어야 한다. 이러한 경우, 제 1 구동전압의 전압레벨이 Vf1 이상인 구간에서 충방전 커패시터(Cdc1)가 충전되며, 제 1 구동전압의 전압레벨이 Vf1 미만인 구간에서 충방전 커패시터(Cdc1)가 방전되어 제 2 구동전압을 공급하게 된다. 다른 예로서, 충방전 커패시터(Cdc1)가 보상구간에서 제 1 LED 그룹(1301) 및 제 2 LED 그룹(1302)에 제 2 구동전압을 공급해야 하는 경우(즉, 제 2 순방향 전압레벨(Vf2) 보상을 수행하도록 구성된 경우), 동작 중 충방전 커패시터(Cdc1) 전압의 최소 값이 Vf2가 되도록 충방전 커패시터(Cdc1)의 정전용량이 결정되어야 한다. 이러한 경우, 제 1 구동전압의 전압레벨이 Vf2 이상인 구간에서 충방전 커패시터(Cdc1)가 충전되며, 제 1 구동전압의 전압레벨이 Vf2 미만인 구간에서 충방전 커패시터(Cdc1)가 방전되어 제 2 구동전압을 공급하게 된다. 이하에서는 설명과 이해의 편의를 위하여, 충방전 커패시터(Cdc1)가 제 2 순방향 전압레벨(Vf2) 보상을 수행하도록 구성된 실시예를 기준으로 설명하나, 본 발명이 이에 한정되는 것은 아니며 본 발명의 범위 내에서 다양한 변형과 변용이 가능하다.
한편, 제 1 라인 커패시터(CL1)와 제 2 라인 커패시터(CL2) 또한 커패시터의 기능, 즉, 충전 및 방전기능을 수행할 수 있다. 따라서, 제 1 라인 커패시터(CL1)와 제 2 라인 커패시터(CL2)는 입력되는 교류전압에 의해 충전되고, 보상구간 중 충방전 커패시터(Cdc1)에 의해 제 2 구동전압이 제공되지 않는 구간에서 방전되어 제 1 정류모듈(1100)을 통해 LED 발광모듈(1300)에 제 2 구동전압을 제공하도록 구성될 수 있다. 도 5b를 참조하면, 도 5b의 최상단에는 제 1 라인 커패시터(CL1)의 충전 전류 및 방전 전류의 파형이 도시되어 있으며, 그 하단에는 제 2 라인 커패시터(CL2)의 충전 전류 및 방전 전류의 파형이 도시되어 있고, 최하단에는 충방전 커패시터(Cdc1)의 충전 전류 및 방전 전류의 파형이 도시되어 있다. 도 5b를 참조하면, 제 1 라인 커패시터(CL1)는 교류전원의 양의 반주기 동안 충전 전류(Ic)가 인가되어 충전되며, 교류전원의 음의 반주기의 보상구간(도 5a 및 5b에 도시된 실시예의 경우 제 2 순방향 전압레벨(Vf2) 보상을 수행하도록 구성됨) 중 충방전 커패시터(Cdc1)의 방전이 종료되는 시점(t7)에서부터 충전 전류(Ic)가 인가되는 시점(t8)까지 방전 전류(Idis)를 방전하여 제 2 구동전압을 LED 발광모듈(1300)에 제공하도록 구성되어 있음을 확인할 수 있다. 제 1 라인 커패시터(CL1)로부터 방전되는 전류는 제 1 정류모듈(1100)의 다이오드(D1)를 통해 LED 발광모듈(1300)에 입력된다. 유사하게, 도 5b를 참조하면, 제 2 라인 커패시터(CL2)는 교류전원의 음의 반주기 동안 충전 전류(Ic)가 인가되어 충전되며, 교류전원의 양의 반주기의 보상구간(즉, 제 1 구동전압이 Vf2 미만인 구간) 중 충방전 커패시터(Cdc1)의 방전이 종료되는 시점(t0)에서부터 충전 전류(Ic)가 인가되는 시점(t1)까지 방전 전류(Idis)를 방전하여 제 2 구동전압을 LED 발광모듈(1300)에 제공하도록 구성되어 있음을 확인할 수 있다. 제 2 라인 커패시터(CL2)로부터 방전되는 전류는 제 1 정류모듈(1100)의 다이오드(D3)를 통해 LED 발광모듈(1300)에 입력된다. 따라서, 제 1 라인 커패시터(CL1)와 제 2 라인 커패시터(CL2)가 소정의 구간에서 제 2 구동전압을 LED 발광모듈(1300)에 공급하도록 구성되므로, 충방전 커패시터(Cdc1)의 정전용량은 이러한 제 1 라인 커패시터(CL1)와 제 2 라인 커패시터(CL2)의 정전용량을 고려해서 결정되어야 하며, 이러한 경우, 제 2 순방향 전압레벨(Vf2) 보상을 수행하기 위하여 요구되는 충방전 커패시터(Cdc1)의 정전용량이 줄어들게 된다. 충방전 커패시터(Cdc1), 제 1 라인 커패시터(CL1)와 제 2 라인 커패시터(CL2)의 충전 및 방전에 대한 상세한 설명은 도 5a 및 도 5b를 참조하여 후술하도록 한다. 또한, 전술한 바와 같은 제 1 라인 커패시터(CL1)와 제 2 라인 커패시터(CL2)는 바람직하게 필름 커패시터, 적층 세라믹 커패시터(MLCC)를 이용해 구현될 수 있으며, 충방전 커패시터(Cdc1)는 전해 커패시터, 필름 커패시터, 적층 세라믹 커패시터(MLCC)를 이용해 구현될 수 있다.
한편, 제 2 정류부(1420)는 4개의 다이오드(D5, D6, D7, D8)로 구성된 풀-브리지 다이오드 정류부로서, 제 1 라인 커패시터(CL1)와 제 2 라인 커패시터(CL2)를 통해 위상과 크기가 조정된 교류전압(VAC')을 입력받고 전파정류하여 제 2 정류전압(Vrec2)을 생성/출력하도록 구성된다. 제 2 정류부(1420)의 구성과 기능 자체는 전술한 제 1 정류모듈(1100)의 구성 및 기능과 동일하므로, 제 2 정류부(1420)에 대한 더 이상의 상세한 설명은 생략하도록 한다.
에너지 충방전부(1430)는 제 2 정류부(1420)의 제 1 출력단과 제 2 출력단 사이에 연결되며, 충전구간에서 제 2 정류부(1420)로부터 출력되는 제 2 정류전압(Vrec2)을 인가받아 충전되고, 보상구간에서 방전되어 제 2 구동전압을 제공하도록 구성된다. 보다 바람직하게, 본 발명에 따른 에너지 충방전부(1430)는 에너지 충방전소자(Cdc1) 및 제 1 정류전압 차단부(DB1)를 포함할 수 있다. 도 4에 있어, 에너지 충방전소자가 충방전 커패시터(Cdc1)로 구현된 실시예가 도시되어 있으나, 본 발명에 따른 에너지 충방전부(1430)가 커패시터로 한정되는 것은 아니며, 다양한 에너지 충방전 기능을 가지고 있는 소자 또는 회로가 본 발명에 따른 에너지 충방전부(1430)로서 이용될 수 있다. 제 1 정류전압 차단부(DB1)는 제 1 정류모듈(1100)의 제 1 출력단과 충방전 커패시터 사이에 직렬로 연결되며, 제 1 정류모듈(1100)로부터 출력되는 제 1 정류전압(Vrec1)이 충방전 커패시터에 충전되지 않도록 제 1 정류전압(Vrec1)을 차단하는 기능을 수행하게 된다. 즉, 제 1 정류전압 차단부(DB1)는 제 1 정류전압(Vrec1)에 의해 흐르게 되는 전류가 충방전 커패시터(Cdc1)로 인가되는 것을 방지하는 기능을 수행한다. 이러한 제 1 정류전압 차단부(DB1)는 커패시터를 이용하여 구현될 수 있다.
LED 조명장치의 LED 구동 제어의 일례
도 5a는 본 발명의 바람직한 일 실시예에 따르는 제 2 순방향 전압레벨(Vf2) 보상을 수행하도록 구성된 LED 조명장치의 제 1 정류모듈(1100)에 입력되는 교류전압(VAC), 제 2 정류부(1420)에 입력되는 조정된 교류전압(VAC'), 교류전원으로부터 입력되는 교류전류(IAC), LED 모듈에 인가되는 구동전압(Vp), LED 구동전류(ILED)를 설명하기 위한 파형도이다. 또한, 도 5b는 본 발명의 바람직한 일 실시예에 따르는 제 2 순방향 전압레벨 보상을 수행하도록 구성된 LED 조명장치의 제 1 라인 커패시터(CL1) 및 제 2 라인 커패시터(CL2)의 충전 전류/방전 전류, 충방전 커패시터(Cdc1)의 충전 전류/방전 전류를 설명하기 위한 파형도이다.
도 5a의 최상단에는 LED 조명장치(1000)에 인가되는 교류전원의 교류전압(VAC)의 1주기의 파형이 도시되어 있으며, 그 아래에는 제 1 라인 커패시터(CL1) 및 제 2 라인 커패시터(CL2)에 의해 조정되어 제 2 정류부(1420)로 입력되는 조정된 교류전압(VAC')의 파형이 도시되어 있고, 그 아래에는 교류전원으로부터 입력되는 전류(IAC)의 파형이 도시되어 있으며, 그 아래에는 LED 발광모듈(1300)로 입력되는 구동전압(Vp)의 파형이 도시되어 있고, 최하단에는 LED 발광모듈(1300)에 흐르는 LED 구동전류(ILED)의 파형이 도시되어 있다. 또한, 도 5b의 최상단에는 제 1 라인 커패시터(CL1)의 충전 전류 및 방전 전류의 파형이 도시되어 있으며, 그 하단에는 제 2 라인 커패시터(CL2)의 충전 전류 및 방전 전류의 파형이 도시되어 있고, 최하단에는 충방전 커패시터(Cdc1)의 충전 전류 및 방전 전류의 파형이 도시되어 있다.
도 5a 및 도 5b에 도시된 파형들은, 제 2 순방향 전압레벨(Vf2) 보상을 수행하도록 구성된 LED 구동회로(1500)의 실시예를 기준으로 한다. 이하에서, LED 구동회로(1500)가 제 2 순방향 전압레벨(Vf2) 보상을 수행하여 보상구간(제 1 정류전압(Vrec1)이 제 2 순방향 전압레벨(Vf2) 미만인 구간)에서 제 2 구동전압이 제 1 LED 그룹(1301) 및 제 2 LED 그룹(1302)으로 공급하도록 구성된 실시예를 기준으로 설명한다. 다만, 이는 설명 및 이해의 편의를 위한 것일 뿐, 본 발명이 이에 한정되는 것은 아니다.
한편, 다음의 표 1은 교류전압(VAC)의 1주기를 기준으로, 제 1 구동전압의 전압레벨에 따른 제 1 라인 커패시터(CL1)의 충방전 상태, 제 2 라인 커패시터(CL2)의 충방전 상태, 충방전 커패시터(Cdc1)의 충방전 상태 및 LED 그룹들(1301~1304)의 작동 상태를 나타낸 표이다. 이하에서, 이하에서, 도 5a, 도 5b 및 표 1을 참조하여, 본 발명에 따른 LED 조명장치의 구동과정에 대하여 상세하게 살펴보도록 한다.
Vrec1 CL1 CL2 Cdc1 LED G1 LED G2 LED G3 LED G4
0≤Vrec1<Vf2 · 방전 · ON ON OFF OFF
Vf2≤Vrec1<Vf3 충전 · 충전 ON ON OFF OFF
Vf3≤Vrec1<Vf4 충전 · 충전 ON ON ON OFF
Vf4≤Vrec1 충전 · 충전 ON ON ON ON
Vf3≤Vrec1<Vf4 · · · ON ON ON OFF
Vf2≤Vrec1<Vf3 · · · ON ON OFF OFF
0≤Vrec1<Vf2 · · 방전 ON ON OFF OFF
0≤Vrec1<Vf2 방전 · · ON ON OFF OFF
Vf2≤Vrec1<Vf3 · 충전 충전 ON ON OFF OFF
Vf3≤Vrec1<Vf4 · 충전 충전 ON ON ON OFF
Vf4≤Vrec1 · 충전 충전 ON ON ON ON
Vf3≤Vrec1<Vf4 · · · ON ON ON OFF
Vf2≤Vrec1<Vf3 · · · ON ON OFF OFF
Vrec1<Vf2 · · 방전 ON ON OFF OFF
전술한 바와 같이, LED 구동회로(1500)가 제 2 순방향 전압레벨(Vf2) 보상을 수행하도록 구성되어 있으므로, 보상구간은 제 1 구동전압의 전압레벨이 Vf2 미만인 구간이며, 비보상구간은 제 1 구동전압의 전압레벨이 Vf2 이상인 구간이다. 또한, 도 5a 및 도 5b에 도시된 파형도들은 LED 조명장치(1000)가 구동된 후 소정의 시간이 경과한 시점에서의 파형들을 나타내고 있다. 따라서, 도 5a 및 도 5b에서 보상구간은 시간구간(t0~t1, t6~t8, t14~t15)이다.
시점(t0)에서 제 1 구동전압의 전압레벨이 Vf2 미만이므로, 제 2 구동전압 제공모듈(1400)에 의한 전압 보상이 이루어진다. 보다 구체적으로, 시점(t0) 바로 이전의 보상구간에서 충방전 커패시터(Cdc1)에 충전되어 있던 전류가 모두 방전된 상태이며, 따라서 교류전압(VAC)의 이전 음의 반주기 동안 충전되었던 제 2 라인 커패시터(CL2)가 시점(t0)에서 방전 전류(Idis)를 방전하기 시작한다. 즉, 시간구간(t0~t1)에서의 구동전압 보상은 제 2 라인 커패시터(CL2)에 의해 이루어진다. 도 5b에 시간구간(t0~t1) 동안 제 2 라인 커패시터(CL2)로부터 방전되는 방전 전류(Idis)가 도시되어 있다. 제 2 라인 커패시터(CL2)로부터의 방전 전류(Idis)는 제 1 정류모듈(1100)의 다이오드(D4)를 통해 LED 발광모듈(1300)로 인가되며, 이에 따라 제 2 구동전압이 LED 발광모듈(1300)에 제공된다. LED 구동 제어부(1210)는 인가되는 구동전압(Vp)이 제 2 순방향 전압레벨(Vf2) 이상이므로, 제 1 LED 그룹 구동부(1201), 제 3 LED 그룹 구동부(1203) 및 제 4 LED 그룹 구동부(1204)를 턴-오프 상태로 유지하고, 제 2 LED 그룹 구동부(1202)를 턴-온 상태로 유지하여, 전류경로(P2)가 연결된 상태를 유지한다. 이에 따라 제 2 전류경로(P2)를 통해 제 2 LED 구동전류(ILED2)가 흐르게 되어, 제 1 LED 그룹(1301) 및 제 2 LED 그룹(1302)이 발광상태를 유지한다.
시간의 경과에 따라 교류전압(VAC)의 전압레벨이 상승하고 그에 따라 제 1 구동전압의 전압레벨이 제 2 순방향 전압레벨(Vf2)에 도달하면(시점 t1), 보상구간에서 이탈하여 비보상구간에 진입하게 되므로, 제 1 정류전압(Vrec1)이 구동전압(Vp)으로서 LED 발광모듈(1300)에 공급되게 된다. 구동전압(Vp)의 전압레벨 자체는 이전의 시간구간(t0~t1)에 공급되던 제 2 구동전압과 같은 범위에 속하므로, LED 구동 제어부(1210)는 전류경로(P2)가 연결된 상태를 유지하며, 따라서 제 2 전류경로(P2)를 통해 제 2 LED 구동전류(ILED2)가 흐르게 되어, 제 1 LED 그룹(1301) 및 제 2 LED 그룹(1302)이 발광상태를 유지한다. 또한, 이 시점(t1)에서 제 1 라인 커패시터(CL1) 및 충방전 커패시터(Cdc1)의 충전이 시작된다. 교류전원의 양의 반주기이므로, 제 2 라인 커패시터(CL2)는 충전되지 않는다. 제 1 라인 커패시터(CL1) 및 충방전 커패시터(Cdc1)의 충전은 해당 커패시터들이 완전히 충전될 때까지 계속된다. 도 5b에 시점(t1) 이후에 제 1 라인 커패시터(CL1) 및 충방전 커패시터(Cdc1)에 충전되는 충전 전류(Ic)가 도시되어 있다.
시간구간(t1~t6)에서는 제 1 정류전압(Vrec1)의 전압레벨이 제 2 순방향 전압레벨(Vf2) 이상이므로 비보상구간에 해당되고, 따라서 LED 구동 제어부(1210)는 구동전압(Vp)으로서 인가되는 제 1 정류전압(Vrec1)의 전압레벨에 따라 LED 그룹들(1301~1304)이 순차구동되도록 제어한다. 이를 간략하게 살펴보면, 시간의 경과에 따라 제 1 정류전압(Vrec1)의 전압레벨이 상승하여 제 3 순방향 전압레벨(Vf3)에 도달하면(시점 t2), LED 구동 제어부(1210)는 제 2 LED 그룹 구동부(1202)를 턴-오프하고 제 3 LED 그룹 구동부(1203)를 턴-온하여 제 3 전류경로(P3)가 연결되도록 한다. 이에 따라 제 3 전류경로(P3)를 통해 제 3 LED 구동전류(ILED3)가 흐르게 되어, 제 1 LED 그룹(1301), 제 2 LED 그룹(1302) 및 제 3 LED 그룹(1303)이 발광하게 된다.
또한, 시간의 경과에 따라 제 1 정류전압(Vrec1)의 전압레벨이 상승하여 제 4 순방향 전압레벨(Vf4)에 도달하면(시점 t3), LED 구동 제어부(1210)는 제 3 LED 그룹 구동부(1203)를 턴-오프하고 제 4 LED 그룹 구동부(1204)를 턴-온하여 제 4 전류경로(P4)가 연결되도록 한다. 이에 따라 제 4 전류경로(P4)를 통해 제 4 LED 구동전류(ILED4)가 흐르게 되어, 제 1 LED 그룹(1301), 제 2 LED 그룹(1302), 제 3 LED 그룹(1303) 및 제 4 LED 그룹(1304)이 모두 발광하게 된다.
계속해서, 시간의 경과에 따라 제 1 정류전압(Vrec1)의 전압레벨이 최고점에 도달한 후 하강하여 제 4 순방향 전압레벨(Vf3) 미만으로 떨어지면(시점 t4), LED 구동 제어부(1210)는 제 4 LED 그룹 구동부(1204)를 턴-오프하고 제 3 LED 그룹 구동부(1203)를 턴-온하여 제 3 전류경로(P3)가 연결되도록 한다. 이에 따라 제 3 전류경로(P3)를 통해 제 3 LED 구동전류(ILED3)가 흐르게 되어, 제 1 LED 그룹(1301), 제 2 LED 그룹(1302) 및 제 3 LED 그룹(1303)이 발광하게 된다.
또한, 시간의 경과에 따라 제 1 정류전압(Vrec1)의 전압레벨이 하강하여 제 3 순방향 전압레벨(Vf3) 미만으로 떨어지면(시점 t5), LED 구동 제어부(1210)는 제 3 LED 그룹 구동부(1203)를 턴-오프하고 제 2 LED 그룹 구동부(1202)를 턴-온하여 제 2 전류경로(P2)가 연결되도록 한다. 이에 따라 제 2 전류경로(P2)를 통해 제 2 LED 구동전류(ILED2)가 흐르게 되어, 제 1 LED 그룹(1301), 제 2 LED 그룹(1302) 및 제 3 LED 그룹(1303)이 발광하게 된다.
한편, 제 1 정류전압(Vrec1)의 시간의 경과에 따라 제 1 정류전압(Vrec1)의 전압레벨이 하강하여 제 2 순방향 전압레벨(Vf2) 미만으로 떨어지면(시점 t6), 제 1 정류전압(Vrec1)이 제 1 LED 그룹(1301) 및 제 2 LED 그룹(1302)을 구동할 수 없게 되므로, 이 시점에서 전압보상이 수행된다. 보다 구체적으로, 이 시점에서 충전된 충방전 커패시터(Cdc1)의 전압레벨이 제 1 정류전압(Vrec1)의 전압레벨보다 높아지게 되므로, 충방전 커패시터(Cdc1)로부터 방전 전류(Idis)가 LED 발광모듈(1300)로 흐르기 시작하며, 이에 따라 제 2 구동전압이 구동전압(Vp)으로서 LED 발광모듈(1300)에 제공된다. 도 5b에 시간구간(t6~t7) 동안 충방전 커패시터(Cdc1)로부터 방전되는 방전 전류(Idis)가 도시되어 있다. 한편, 시간구간(t6~t7) 동안 충방전 커패시터(Cdc1)에 의해 제 2 순방향 전압레벨(Vf2) 보상이 이루어지므로, LED 구동 제어부(1210)는 전류경로(P2)가 연결된 상태를 유지하며, 따라서 제 2 전류경로(P2)를 통해 제 2 LED 구동전류(ILED2)가 흐르게 되어, 제 1 LED 그룹(1301) 및 제 2 LED 그룹(1302)이 발광상태를 유지하게 된다.
또한, 시간이 경과됨에 따라, 충방전 커패시터(Cdc1)의 방전에 의해 충방전 커패시터(Cdc1)의 전압레벨이 제 1 라인 커패시터(CL1)의 전압레벨보다 작아지게 되면(t7), 충방전 커패시터(Cdc1)의 방전이 종료되고, 제 1 라인 커패시터(CL1)로부터 방전 전류(Idis)가 제 1 정류모듈(1100)의 다이오드(D1)를 통해 LED 발광모듈(1300)로 공급되게 된다. 도 5b에 시간구간(t7~t8) 동안 제 1 라인 커패시터(CL1)로부터 방전되는 방전 전류(Idis)가 도시되어 있다. 시간구간(t6~t7)과 마찬가지로 시간구간(t7~t8) 동안에 제 1 라인 커패시터(CL1)에 의해 제 2 순방향 전압레벨(Vf2) 보상이 이루어지므로, LED 구동 제어부(1210)는 전류경로(P2)가 연결된 상태를 유지하며, 따라서 제 2 전류경로(P2)를 통해 제 2 LED 구동전류(ILED2)가 흐르게 되어, 제 1 LED 그룹(1301) 및 제 2 LED 그룹(1302)이 발광상태를 유지하게 된다.
전술한 바와 같은 과정들이 주기적으로 반복되며, 이에 따라 LED 조명장치(1000)가 구동되는 동안 제 1 LED 그룹(1301) 및 제 2 LED 그룹(1302)이 계속하여 발광상태를 유지하게 되며, 따라서 LED 조명장치(1000)의 플리커 현상을 없앨 수 있다. 여기에서 유의해야할 점은, 교류전원의 양의 반주기가 시작되는 시점에서 이전의 음의 반주기에서 충전되었던 제 2 라인 커패시터(CL2)가 방전 전류(Idis)를 방전함으로써 제 2 구동전압을 제공하고, 양의 반주기 동안 제 1 라인 커패시터(CL1)가 충전되며, 음의 반주기가 시작되는 시점에서 양의 반주기 동안 충전되었던 제 1 라인 커패시터(CL1)가 방전 전류(Idis)를 방전함으로써 제 2 구동전압을 제공한다는 것이다.
제 2 실시예에 따른 제 2 구동전압 제공모듈의 구성과 기능
도 6은 본 발명의 다른 바람직한 일 실시예에 따르는 LED 조명장치의 상세 구성 블록도이다. 도 6을 참조하여, 본 발명의 제 2 실시예에 따른 제 2 구동전압 제공모듈(1400)의 구성과 기능에 대하여 살펴보도록 한다.
먼저, 본 발명에 따른 LED 구동회로(1500)의 특징을 다시 한번 살펴보면, 본 발명에 따른 LED 구동회로(1500)의 가장 큰 기술적 특징은, 동일한 교류전원으로부터의 교류를 분리(Decoupling)하지 않고 LED 구동모듈(1200) 및 LED 발광모듈(1300)로 제 1 구동전압(전류)으로서 공급하고, 동시에 동일한 교류전원으로부터의 교류를 직류로 전력변환하고, 교류전원과 분리된 직류를 제 2 구동전압으로서 보상구간 동안 LED 구동모듈(1200) 및 LED 발광모듈(1300)로 제공하도록 구성된다는 것이다. 본 발명의 제 2 실시예에 따른 제 2 구동전압 제공모듈(1400) 또한 전술한 바와 같은 본 발명의 기술적 특징을 구현하기 위한 구성요소이다. 다만, 전술한 바와 같은 제 1 실시예에 따른 제 2 구동전압 제공모듈(1400)은 에너지를 충방전하도록 구성된 반면, 제 2 실시예에 따른 제 2 구동전압 제공모듈(1400)은 안정화된 정전압을 지속적으로 제 2 구동전압으로서 출력하도록 구성된다는 점에 있어 차이점이 있다.
본 발명의 제 2 실시예에 따른 제 2 구동전압 제공모듈(1400)은 교류전원에 제 1 정류모듈(1100)과 병렬로 연결되며, 인가되는 교류전압(VAC)을 변환하여 직류전압을 생성하고, 보상구간에서 생성된 직류전압을 제 2 구동전압으로서 LED 발광모듈(1300)에 제공하도록 구성된다. 이러한 기능을 수행하기 위하여, 제 2 실시예에 따른 제 2 구동전압 제공모듈(1400)은 도 6에 도시된 바와 같이, 전력 변환부(1440) 및 제 1 정류전압 차단부(DB1)를 포함할 수 있다.
전력 변환부(1440)는 교류전원에 제 1 정류모듈(1100)과 병렬로 연결되며, 교류전원으로부터 인가되는 교류전압(VAC)을 변환하여 안정된 직류전압(VDC)을 생성하고, 생성된 직류전압을 출력하도록 구성된다. 이러한 전력 변환부(1440)로써 공지된 다양한 교류-직류 컨버터(AC-DC converter)들 중 하나가 이용될 수 있다. 전력 변환부(1440)로부터 출력되는 안정된 직류전압은 보상되는 순방향 전압레벨에 따라 결정될 수 있다. 예를 들어, 본 발명에 따른 LED 구동회로(1500)가 제 2 순방향 전압레벨(Vf2) 보상을 수행하도록 구성되는 경우, 전력 변환부(1440)로부터 출력되는 직류전압의 전압레벨은 제 2 순방향 전압레벨(Vf2)이다. 유사하게, 예를 들어, 본 발명에 따른 LED 구동회로(1500)가 제 1 순방향 전압레벨(Vf1) 보상을 수행하도록 구성되는 경우, 전력 변환부(1440)로부터 출력되는 직류전압의 전압레벨은 제 1 순방향 전압레벨(Vf1)이다.
한편, 제 1 정류전압 차단부(DB1)는 제 1 정류모듈(1100)의 제 1 출력단과 전력 변환부(1440) 사이에 직렬로 연결되어, 제 1 정류모듈로부터 출력되는 제 1 정류전압을 차단하도록 구성된다.
전력 변환부(1440)의 출력단은 제 1 정류전압 차단부(DB1)를 통해 제 1 정류모듈(1100)의 제 1 출련단에 연결되며, 따라서, 본 발명에 따른 LED 구동회로(1500)가 제 1 순방향 전압레벨(Vf1) 보상을 수행하도록 구성된 경우, 제 1 정류모듈(1100)로부터 출력되는 정류전압(Vrec)의 전압레벨이 제 1 순방향 전압레벨(Vf1) 미만인 구간에서는 전력 변환부(1440)로부터 출력되는 직류전압이 제 2 구동전압으로서 LED 발광모듈(1300)에 공급되며, 이에 따라 제 1 순방향 전압레벨(Vf1) 보상이 수행될 수 있다.
한편, 이상에서 순차구동되는 복수의 LED 그룹들(1301~1304)을 포함하는 LED 발광모듈(1300)에 기초하여 본 발명에 따른 LED 구동회로(1500)의 구성과 기능을 설명하였으나, 본 발명이 이에 한정되는 것은 아니다. 즉, 본 발명의 기술적 요지는 제 2 구동전압 제공모듈(1400)의 구성 및 기능에 있으며, 따라서 단일의 LED 그룹으로 구성되는 LED 발광모듈(1300)에도 본 발명에 따른 LED 구동회로(1500)가 적용될 수 있다. 이러한 경우, 순차구동 제어가 불필요하기 때문에, LED 구동모듈(1200)이 생략될 수 있다. 또한, 제 2 구동전압 제공모듈(1400)은 제 1 순방향 전압레벨(Vf1) 보상을 수행하도록 구성되며, 이에 따라 비발광구간(제 1 구동전압의 전압레벨이 제 1 순방향 전압레벨(Vf1) 미만인 구간)에서 제 2 구동전압 제공모듈(1400)에 의해 제 2 구동전압이 제공된다.
1000 : LED 조명장치 1100 : 제 1 정류모듈
1200 : LED 구동모듈
1210 : LED 구동 제어부 1220 : LED 그룹 구동부
1221 : 제 1 LED 그룹 구동부 1222 : 제 2 LED 그룹 구동부
1223 : 제 3 LED 그룹 구동부 1224 : 제 4 LED 그룹 구동부
1300 : LED 발광모듈
1301 : 제 1 LED 그룹 1302 : 제 2 LED 그룹
1303 : 제 3 LED 그룹 1304 : 제 4 LED 그룹
1400 : 제 2 구동전압 제공모듈
1410 : 라인 커패시터 1420 : 제 2 정류부
1430 : 에너지 충방전부
1500 : LED 구동회로

Claims (28)

  1. 교류전원에 연결되어 인가되는 교류전압을 전파정류하고, 전파정류된 제 1 정류전압을 제 1 구동전압으로서 LED 발광모듈에 제공하는 제 1 정류모듈; 및
    상기 교류전원에 상기 제 1 정류모듈과 병렬로 연결되며, 인가되는 교류전압을 전파정류하여 제 2 정류전압을 생성하고, 충전구간에서 상기 생성된 제 2 정류전압을 이용하여 에너지를 충전하며, 보상구간에서 상기 LED 발광모듈에 제 2 구동전압을 제공하는 제 2 구동전압 제공모듈;을 포함하며,
    상기 제 2 구동전압 제공모듈은,
    상기 교류전원의 제 1 출력단과 제 2 정류부의 제 1 입력단 사이에 직렬로 연결되며, 상기 교류전원으로부터 인가되는 교류전압을 조정하여 상기 제 2 정류부의 제 1 입력단으로 출력하는 제 1 라인 커패시터;
    상기 교류전원의 제 2 출력단과 상기 제 2 정류부의 제 2 입력단 사이에 직렬로 연결되며, 상기 교류전원으로부터 인가되는 교류전압을 조정하여 상기 제 2 정류부의 제 2 입력단으로 출력하는 제 2 라인 커패시터;
    상기 제 1 라인 커패시터 및 상기 제 2 라인 커패시터를 통해 입력되는 상기 조정된 교류전압을 전파정류하여 상기 제 2 정류전압을 생성 및 출력하는 제 2 정류부; 및
    상기 제 2 정류부의 제 1 출력단과 제 2 출력단 사이에 연결되며, 상기 충전구간에서 상기 제 2 정류전압을 인가받아 충전되고, 상기 보상구간에서 방전되어 상기 제 2 구동전압을 제공하는 에너지 충방전부;를 포함하는 것을 특징으로 하는 LED 구동회로.
  2. 삭제
  3. 제 1 항에 있어서,
    상기 제 1 라인 커패시터 및 상기 제 2 라인 커패시터는 상기 인가되는 교류전압의 위상을 지연시키고 강압하는 것을 특징으로 하는 LED 구동회로.
  4. 제 1 항에 있어서,
    상기 에너지 충방전부는,
    상기 충전구간에서 상기 제 2 정류전압을 인가받아 충전되고, 상기 보상구간에서 방전되어 상기 제 2 구동전압을 제공하는 에너지 충방전소자; 및
    상기 제 1 정류모듈의 제 1 출력단과 상기 에너지 충방전소자 사이에 직렬로 연결되어, 상기 제 1 정류모듈로부터 출력되는 제 1 정류전압이 상기 에너지 충방전소자에 충전되지 않도록 제 1 정류전압을 차단하는 제 1 정류전압 차단부;를 포함하는 것을 특징으로 하는 LED 구동회로.
  5. 제 4 항에 있어서,
    상기 에너지 충방전소자는 충방전 커패시터인 것을 특징으로 하는 LED 구동회로.
  6. 제 4 항에 있어서,
    상기 제 1 정류전압 차단부는 다이오드인 것을 특징으로 하는 LED 구동회로.
  7. 제 1 항에 있어서,
    상기 제 1 라인 커패시터와 상기 제 2 라인 커패시터의 정전용량이 동일한 것을 특징으로 하는 LED 구동회로.
  8. 제 1 항에 있어서,
    상기 보상구간은 상기 제 1 정류전압의 전압레벨이 Vf1 미만인 구간인 것을 특징으로 하는 LED 구동회로.
  9. 제 1 항에 있어서,
    상기 LED 발광모듈은 제 1 LED 그룹 내지 제 n LED 그룹(n은 2 이상의 정수)을 포함하며,
    상기 LED 구동회로는,
    비보상구간에서 상기 제 1 구동전압의 전압레벨에 따라 상기 제 1 LED 그룹 내지 제 n LED 그룹을 순차구동하며, 보상구간에서 상기 제 2 구동전압의 전압레벨에 따라 상기 제 1 LED 그룹 내지 제 n LED 그룹 중 적어도 하나의 LED 그룹을 구동하는 LED 구동모듈;을 더 포함하는 것을 특징으로 하는 LED 구동회로.
  10. 제 9 항에 있어서,
    상기 보상구간은 상기 제 1 정류전압의 전압레벨이 Vf2 미만인 구간인 것을 특징으로 하는 LED 구동회로.
  11. 제 1 항에 있어서,
    상기 제 1 라인 커패시터 또는 상기 제 2 라인 커패시터는 상기 충전구간에서 상기 인가되는 교류전압에 의해 충전되며, 상기 보상구간 중 상기 에너지 충방전부에 의해 상기 제 2 구동전압이 제공되지 않는 구간에서 방전되어 상기 제 1 정류모듈을 통해 상기 LED 발광모듈에 제 2 구동전압을 제공하는 것을 특징으로 하는 LED 구동회로.

  12. 삭제
  13. 삭제
  14. 삭제
  15. 교류전원에 연결되어 인가되는 교류전압을 전파정류하고, 전파정류된 제 1 정류전압을 제 1 구동전압으로서 LED 발광모듈에 제공하는 제 1 정류모듈;
    상기 교류전원에 상기 제 1 정류모듈과 병렬로 연결되며, 인가되는 교류전압을 전파정류하여 제 2 정류전압을 생성하고, 충전구간에서 상기 생성된 제 2 정류전압을 이용하여 에너지를 충전하며, 보상구간에서 상기 LED 발광모듈에 제 2 구동전압을 제공하는 제 2 구동전압 제공모듈; 및
    비보상구간에서 상기 제 1 정류모듈로부터 제공되는 제 1 구동전압을 인가받아 구동되며, 상기 보상구간에서 상기 제 2 구동전압 제공모듈로부터 제공되는 제 2 구동전압을 인가받아 구동되는 LED 발광모듈;을 포함하며,
    상기 제 2 구동전압 제공모듈은,
    상기 교류전원의 제 1 출력단과 제 2 정류부의 제 1 입력단 사이에 직렬로 연결되며, 상기 교류전원으로부터 인가되는 교류전압을 조정하여 상기 제 2 정류부의 제 1 입력단으로 출력하는 제 1 라인 커패시터;
    상기 교류전원의 제 2 출력단과 상기 제 2 정류부의 제 2 입력단 사이에 직렬로 연결되며, 상기 교류전원으로부터 인가되는 교류전압을 조정하여 상기 제 2 정류부의 제 2 입력단으로 출력하는 제 2 라인 커패시터;
    상기 제 1 라인 커패시터 및 상기 제 2 라인 커패시터를 통해 입력되는 상기 조정된 교류전압을 전파정류하여 상기 제 2 정류전압을 생성 및 출력하는 제 2 정류부; 및
    상기 제 2 정류부의 제 1 출력단과 제 2 출력단 사이에 연결되며, 상기 충전구간에서 상기 제 2 정류전압을 인가받아 충전되고, 상기 보상구간에서 방전되어 상기 제 2 구동전압을 제공하는 에너지 충방전부;를 포함하는 것을 특징으로 하는 LED 조명장치.
  16. 삭제
  17. 제 15 항에 있어서,
    상기 제 1 라인 커패시터 및 상기 제 2 라인 커패시터는 상기 인가되는 교류전압의 위상을 지연시키고 강압하는 것을 특징으로 하는 LED 조명장치.
  18. 제 15 항에 있어서,
    상기 에너지 충방전부는,
    상기 충전구간에서 상기 제 2 정류전압을 인가받아 충전되고, 상기 보상구간에서 방전되어 상기 제 2 구동전압을 제공하는 에너지 충방전소자; 및
    상기 제 1 정류모듈의 제 1 출력단과 상기 에너지 충방전소자 사이에 직렬로 연결되어, 상기 제 1 정류모듈로부터 출력되는 제 1 정류전압이 상기 에너지 충방전소자에 충전되지 않도록 제 1 정류전압을 차단하는 제 1 정류전압 차단부;를 포함하는 것을 특징으로 하는 LED 조명장치.
  19. 제 18 항에 있어서,
    상기 에너지 충방전소자는 충방전 커패시터인 것을 특징으로 하는 LED 조명장치.
  20. 제 18 항에 있어서,
    상기 제 1 정류전압 차단부는 다이오드인 것을 특징으로 하는 LED 조명장치.
  21. 제 15 항에 있어서,
    상기 제 1 라인 커패시터와 상기 제 2 라인 커패시터의 정전용량이 동일한 것을 특징으로 하는 LED 조명장치.
  22. 제 15 항에 있어서,
    상기 보상구간은 상기 제 1 정류전압의 전압레벨이 Vf1 미만인 구간인 것을 특징으로 하는 LED 조명장치.
  23. 제 15 항에 있어서,
    상기 LED 발광모듈은 제 1 LED 그룹 내지 제 n LED 그룹(n은 2 이상의 정수)을 포함하며,
    상기 LED 조명장치는,
    상기 비보상구간에서 상기 제 1 구동전압의 전압레벨에 따라 상기 제 1 LED 그룹 내지 제 n LED 그룹을 순차구동하며, 보상구간에서 상기 제 2 구동전압의 전압레벨에 따라 상기 제 1 LED 그룹 내지 제 n LED 그룹 중 적어도 하나의 LED 그룹을 구동하는 LED 구동모듈;을 더 포함하고,
    상기 LED 발광모듈은 상기 제 1 정류모듈로부터 제공되는 제 1 구동전압을 인가받아 상기 LED 구동모듈의 제어에 따라 순차구동되며, 상기 보상구간에서 상기 제 2 구동전압 제공모듈로부터 제공되는 제 2 구동전압을 인가받아 상기 LED 구동모듈의 제어에 따라 적어도 하나의 LED 그룹이 구동되는 것을 특징으로 하는 LED 조명장치.
  24. 제 23 항에 있어서,
    상기 보상구간은 상기 제 1 정류전압의 전압레벨이 Vf2 미만인 구간인 것을 특징으로 하는 LED 조명장치.
  25. 제 15 항에 있어서,
    상기 제 1 라인 커패시터 또는 상기 제 2 라인 커패시터는 상기 충전구간에서 상기 인가되는 교류전압에 의해 충전되며, 상기 보상구간 중 상기 에너지 충방전부에 의해 상기 제 2 구동전압이 제공되지 않는 구간에서 방전되어 상기 제 1 정류모듈을 통해 상기 LED 발광모듈에 제 2 구동전압을 제공하며,
    상기 LED 발광모듈은 상기 보상구간 중 상기 제 2 구동전압이 제공되지 않는 구간에서 상기 제 2 구동전압을 제공받아 구동되는 것을 특징으로 하는 LED 조명장치.
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Families Citing this family (12)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
KR102132665B1 (ko) * 2013-03-21 2020-07-21 서울반도체 주식회사 이중 브리지 다이오드를 이용한 led 구동회로, 이를 포함하는 led 조명장치
US9572212B2 (en) * 2014-05-21 2017-02-14 Lumens Co., Ltd. LED lighting device using AC power supply
US10244596B2 (en) 2014-10-14 2019-03-26 Seoul Semiconductor Co., Ltd. LED drive circuit having improved flicker performance and LED lighting device including the same
DE102014114853A1 (de) * 2014-10-14 2016-04-14 Atlas Elektronik Gmbh Schaltung zum flackerarmen Betreiben von Leuchtdioden, sowie Leuchtmittel und Leuchte
CN107431102B (zh) * 2015-04-08 2019-05-07 西铁城时计株式会社 Led驱动电路
KR101703761B1 (ko) 2015-09-30 2017-02-17 서울엘이디(주) 전력 분배 회로 및 전력 분배 방법
DE102015117481A1 (de) * 2015-10-14 2017-04-20 Atlas Elektronik Gmbh Schaltung zum flackerarmen und normgemäßen Betreiben von Leuchtdioden, sowie Leuchtmittel und Leuchte
WO2019090066A1 (en) * 2017-11-02 2019-05-09 Innotec, Corp. Led lamp failure detection circuit and method
US11013086B2 (en) * 2018-12-12 2021-05-18 i Sine Inc. Methods and apparatus for delivery of constant magnitude power to LED strings
CN109587880B (zh) * 2018-12-18 2024-02-20 陕西亚成微电子股份有限公司 一种可控硅调光led驱动方法及电路
AU2020226734A1 (en) 2019-02-21 2021-09-30 Dialight Corporation Led lighting assembly with integrated power conversion and digital transceiver
EP3813487B1 (en) * 2019-10-25 2021-12-15 Lumileds LLC Automotive led lighting module

Family Cites Families (29)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JPH04117171A (ja) * 1990-09-05 1992-04-17 Makoto Takahashi 交流電源整流装置
US6483260B1 (en) * 2001-07-23 2002-11-19 Hubbell Incorporated Apparatus for operating respective single lamps among multiple lamps coupled to the same ballast
WO2008146974A1 (en) * 2007-05-30 2008-12-04 Airtec System Co., Ltd. Hybrid ballast for driving triode carbon nano tube lamp
JP2010135139A (ja) 2008-12-03 2010-06-17 Ushio Inc Ｌｅｄ点灯回路及びｌｅｄランプ並びにｌｅｄランプ点灯用変換ソケット
US8531109B2 (en) * 2008-12-16 2013-09-10 Ledned Holding B.V. LED tube system
KR101007902B1 (ko) 2009-03-25 2011-01-14 서울반도체 주식회사 발광다이오드 구동회로
WO2011052834A1 (ko) * 2009-10-26 2011-05-05 (주)에어텍시스템 정전류 구동 led 모듈 장치
CN102612861B (zh) * 2009-11-13 2016-01-20 日亚化学工业株式会社 发光二极管驱动装置及发光二极管的点亮控制方法
EP2522200B1 (en) * 2010-01-07 2020-05-06 Signify Holding B.V. Led lighting circuit
KR20110136577A (ko) 2010-06-15 2011-12-21 한국전기연구원 정현파 정전류 ｌｅｄ 구동 회로 및 방법
US20120098448A1 (en) * 2010-10-20 2012-04-26 Innovision Co., Ltd. Light emitting diode driving device
KR101240522B1 (ko) 2010-10-20 2013-03-11 (주) 이노비전 발광 다이오드 구동 장치
KR101110380B1 (ko) * 2010-12-16 2012-02-24 이동원 교류 구동 엘이디 조명장치
FI122954B (fi) * 2011-01-31 2012-09-14 Teknoware Oy LED-putkilamppu ja valaisinjärjestely
KR20120094275A (ko) * 2011-02-16 2012-08-24 삼성전자주식회사 광원 구동 방법, 이를 수행하기 위한 광원 모듈 및 이를 포함하는 표시 장치
KR102006007B1 (ko) 2011-04-19 2019-08-01 이동일 Ｌｅｄ 구동 장치 및 이를 이용한 ｌｅｄ 구동 방법
JP5821279B2 (ja) 2011-05-24 2015-11-24 日亜化学工業株式会社 発光ダイオード駆動装置
KR101940780B1 (ko) * 2011-09-16 2019-01-22 서울반도체 주식회사 반도체 발광 소자를 적용한 조명 장치
CN202285447U (zh) 2011-10-27 2012-06-27 黄景温 一种led灯管电源驱动电路
US9516718B2 (en) * 2011-12-29 2016-12-06 Seoul Semiconductor Co., Ltd. LED luminescence apparatus
KR20130077649A (ko) * 2011-12-29 2013-07-09 서울반도체 주식회사 백라이트 구동장치
CN202396059U (zh) 2012-01-06 2012-08-22 昆山市华英精密模具工业有限公司 Led驱动电源
KR101202175B1 (ko) 2012-03-26 2012-11-15 서울반도체 주식회사 발광 장치
US20160270168A1 (en) * 2012-10-08 2016-09-15 Seoul Semiconductor Co., Ltd. Led driving apparatus and driving method for continuously driving led
KR102061318B1 (ko) * 2012-10-08 2019-12-31 서울반도체 주식회사 Led 연속구동을 위한 led 구동장치 및 구동방법
WO2014104776A1 (ko) * 2012-12-28 2014-07-03 서울반도체 주식회사 Led 연속구동을 위한 led 구동회로, 이를 포함하는 led 조명장치 및 구동방법
KR102132665B1 (ko) * 2013-03-21 2020-07-21 서울반도체 주식회사 이중 브리지 다이오드를 이용한 led 구동회로, 이를 포함하는 led 조명장치
KR20160053527A (ko) * 2014-11-05 2016-05-13 서울반도체 주식회사 플리커가 개선된 led 구동회로 및 조명장치
US9681504B1 (en) * 2016-06-14 2017-06-13 New Energies & Alternative Technologies, Inc. Driver circuits with multiple rectifiers

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