KR100942234B1 - 발광다이오드 조명장치 - Google Patents

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Abstract

본 발명은, 교류전원에 병렬로 접속되며, 적어도 하나의 LED로 이루어진 복수의 LED 그룹으로 그룹핑되며, 그 복수의 LED그룹이 직렬로 배열되고, 각 LED 그룹 사이와 마지막 LED 그룹의 캐소드단자에 각각 탭이 형성되어 있는 LED 어레이와; 기준전압을 생성하는 기준전압원과; 상기 교류 입력 전압의 증가 및 감소에 따라 기준전압을 기준으로 상기 각 LED그룹 별로 피크 전류를 효율적으로 제어하는 스위칭부를 포함하여 구성되어, 넓은 입력전압범위에서 고효율, 고역률 및 저고조파 특성을 갖는 발광다이오드 조명장치를 제공한다.

Description

발광다이오드 조명장치 {Illumination system of using light emitting diode}
본 발명은 발광다이오드(이하 LED라 칭함)를 사용하는 조명장치에 관한 것으로, 보다 상세하게는 넓은 입력전압범위에서 고효율, 고역률 및 저고조파 특성을 갖는 발광다이오드 조명장치에 관한 것이다.
일반적으로 밝기 조절이 가능한 LED 조명 장치는 일정한 전압을 바탕으로 공급되는 전류를 변화시켜 밝기를 조정하는 방법을 적용하는 것이 널리 사용되고 있다. 또한 전류를 센싱하여 일정 전류를 흐르도록 하는 전류제어방식도 널리 사용되고 있는 방법중의 하나이다.
점차로 확대되고 있는 상용화 시장의 임박 및 표준 규격이 확립되는 LED 조명시장에서, LED 조명구동회로 설계 및 테스트시 크게 부각 되고 있는 중요한 인자(Factor)들로서 효율 및 역률, THD(Total Harmonic Distortion)의 규격 만족이 가장 큰 이슈(ISSUE)로 부각되고 있다.
첫 번째로, LED 구동장치에 있어서 회로의 효율을 높이기 위해 다양한 방법이 사용되고 있는데, 그 중 대표적인 것이 SMPS(Switching Mode Power Supply)를 사용하는 방법이다. 현재 LED 조명회로의 대부분이 SMPS를 사용하는 방식인데, 이 방식을 사용하는 경우에는 전기 효율은 높아지는 반면 회로가 복잡해지고 스위칭 모드(Switching mode)를 사용하므로 높은 주파수의 노이즈 발생, 커패시터 및 인덕터의 사용에 의한 수명의 저하, 역률 감소 등의 단점을 갖는다.
두 번째로, 전력 개념에 있어서의 가장 중요한 요소인 역률은 공급된 피상 전력이 얼마 만큼 효율적으로 소비되는가를 나타내는 것으로서, 이는 피상 전력과 실제 유효 전력과의 비로 나타낼 수 있으며, 현재 대두되고 있는 스마트 그리드 일환으로 효율적인 에너지 관리를 통한 에너지 손실 및 에너지 소비를 획기적으로 줄이고자 하는 세계적인 추세에 필수적인 요소로 작용하고 있다.
세 번째로, THD(Total Harmonic Distortion)으로서 역률의 요소가 중요한 인자(FACTOR)로 부각이 되면서 단순히 전압과 전류의 위상 차만이 아닌 THD과의 비율도 관리를 하는 추세이다. 이러한 역률 및 THD를 개선하기 위해 PFC(Power Factor Correction) 회로를 보완적으로 적용하고 있다. 능동형 PFC 회로는 출력 전압 안정화 및 전류 레퍼런스 파형을 만들어주고, 제어 회로는 션트 스위치(Shunt Switch)를 관리하여 인덕터 전류가 레퍼런스 파형을 따르도록 하는 CRM(Critical Conduction Mode)와, 평균 전류를 AC 레퍼런스 신호와 동일하게 유지해주는 CCM(Continuous Current Mode)로 구분되어진다. 세계 각 전력 IC 제조 업체들이 다양한 기능들과 함께 이 두 가지 모두를 지원하는 IC를 생산 중이다.
LED 조명 KS 인증 규격인 KSC7656을 살펴보면 다음과 같다.
◇ 역률 (POWER FACTOR) : 실제전력(Real Power)과 피상전력(Apparent Power) 비
식 1 : 실제소비 전력은 한 주기당 나타나는 평균순간전압과 순간전류의 곱
Figure 112009044916591-pat00001
식 2 : 피상전력은 단순히 RMS(Root-Mean-Square ) 전압과 전류의 곱
Figure 112009044916591-pat00002
식 3 : 역률은 대개 백분율로 표시되며 다음처럼 둘 간의 비율로 표시된다.
Figure 112009044916591-pat00003
비유도성의 경우는 전압과 전류 파형이 모두 사인곡선이고 동상이므로 실제와 피상조건이 동일해서 단일 역률이 되지만, 유도성(리액티브) 부하는 전류와 인가된 전압 사이에 위상 편이를 일으킨다. 그러나 전류 파형은 선형 임피던스를 보이기 때문에 사인곡선을 유지한다. 이 때의 역률은 식 4와 같다.
식 4 : 유도성 임피던스에서 피상전력
Figure 112009044916591-pat00004
θ는 위상편이이며, 식 5와 같이 임피던스에 의해 직접 유도된다.
식 5 :
Figure 112009044916591-pat00005
여기서, XL은 리액티브 임피던스이고, RL은 저항 임피던스이다.
■ KS 인증규격 : 0.9 이상 ( 5W 이하의 경우 0.85)
◇ THD(Total Harmonic Distortion)
그러나 가장 크고 일반적으로 사용하는 선형 리액티브 부하는 유도성을 띈다. 이러한 유도성 부하는 위상 지연(Phase lag)를 발생시킨다. 일반적인 역률 보상(PFC; Power Factor Correction)방식에는 커패시터와 퓨즈, 스위칭 기어 등이 있으며, 이러한 커패시터의 사용은 충전 전류의 주기적인 충방전에 의한 기본전류 파형에 고조파 성분을 발생시키며, 역률과 함께 고조파 성분이 LED 조명 규격에 있어서 중요한 요소로 작용한다.
◇ KS 인증규격 : 표 1 참조. (지식경제부: 2009-0009-표준-디지털-01)
<표 1> 유효입력 전력 > 25W
고조파 차수(n) 최대 허용 고조파 전류 ＠ 입력전류의 기본주파수 단위
2 2 %
3 30*회로역률 %
5 10 %
7 7 %
9 5 %
11≤n≤39 (홀수차수) 3 %
<표 2> 유효입력 전력 < 25W
고조파 차수(n) 최대 허용 고조파 전류 ＠ W (mA/W) 최대 허용 고조파 전류 (A)
2 3.4 2.30
3 1.9 1.14
5 1.0 0.77
7 0.5 0.40
9 0.35 0.33
11≤n≤39 (홀수차수) 3.85/n KSC IEC61000 3-6 표 1 참조
다음으로 LED 구동 방식에 대하여 살펴보기로 한다.
LED에 전류를 흘려 광을 출력시킴에 있어서 LED를 구동시키는 방식은 여러 가지가 있는데, 전압 또는 전류로 구동시키는 방식, 스위칭 여부에 따른 리니어 또는 스위칭 방식 등이 있다.
도 1은 일반적으로 널리 사용되는 것으로서 직렬 저항을 이용한 LED 구동방식을 도시한 회로도이다. LED에 흐르는 전류는 인가된 전압(Vi)과 LED에 직렬로 연결된 저항(R) 값에 의해 결정되는 전압 구동 방식이다. 그 구조가 간단하므로 가장 널리 사용되는 구조이며, 회로가 간단한 대신 입력 전압의 변화에 대해 전류 제어가 불가능하며, 전력 효율이 낮은 단점을 가진다.
도 2는 액티브(Active) 소자를 이용한 LED 구동방식을 도시한 회로도이다. LED 소자에 흐르는 전류를 제어하기 위해 가변 전압원 또는 전류원을 사용하는 방식의 구동 회로를 나타내며, 가변 전압원 또는 전류원을 사용하는 방식은 그 기본 원리는 유사하며 리니어 방식을 사용하거나 스위칭 방식을 이용하여 전압 또는 전류를 조정한다.
도 3은 직렬 전압제어 레귤레이터를 이용한 전류제어형 LED 구동회로를 도시한 도면이다. LED에 흐르는 전류를 트랜지스터(TR)와 연산 증폭기로 조정하게 되 는 구조를 나타낸 것으로서, 감지 저항(RSENSE)에 걸리는 전압을 피드백(feedback)시켜 LED에 흐르는 전류를 조정하게 된다. 회로의 구조가 비교적 간단하고 LED에 흐르는 전류를 비교적 안정되게 조정할 수 있다는 장점이 있으나 LED에 흐르는 전류를 제어하기 위해 트랜지스터(TR)의 콜렉터와 에미터 사이에 걸리는 전압 강하로 전기적인 효율이 저하되는 단점을 가진다.
도 4는 스위칭 레귤레이터를 이용한 전류제어형 LED 구동회로를 도시한 도면이다. LED에 흐르는 전류를 스위칭 방식의 회로와 연산 증폭기로 조정하게 되는 구조를 나타낸 것으로서, 감지 저항(RSENSE)에 걸리는 전압을 피드백시켜 LED에 흐르는 전류를 조정하게 된다. 상기한 리니어 방식과 달리 스위칭 방식을 이용하게 되므로 스위칭 블록에서의 전력소모가 줄어들게 되어 전기적인 효율이 증대되는 장점을 가지므로 비교적 큰 전력이 소모되는 경우에 널리 사용되는 방식이다.
그러나 이러한 스위칭 레귤레이터를 이용한 전류제어형 LED 구동회로는 스위칭 레귤레이터를 적용해야 하므로 회로가 복잡해지고, 스위칭 레귤레이터를 구성하는 인덕터, 캐패시터 등이 요구되므로 전기적인 수명이 낮아질 뿐만 아니라 회로 설계가 잘못되는 경우에는 효율 저하가 발생할 우려가 있다는 문제점이 있다.
따라서 본 발명은 상기한 종래 문제점을 해결하기 위해 안출된 것으로, 종래 방식에 있어서 가지는 회로 구조의 복잡함 및 캐패시터, 인덕터, PFC(Power Factor Correction) IC 사용없이 간단하게 전력 효율, 역률 및 THD(Total Harmonic Distortion)를 개선 및 증대시킬 수 있는 발광다이오드 조명장치를 제공하고자 함에 그 목적이 있다.
또한, 본 발명은 입력 전압에 따라 LED 회로 연결을 변화시키는 구조를 채용하여, LED에 공급되는 넓은 입력 전압 범위에 따른 전류를 제어함으로써 전체 평균전력을 일정하게 유지 하며, 공급 전력에 대하여 출력 전력을 최대화하여 효율을 극대화하며, 별도의 PFC와 같은 IC를 사용하지 않고 LED 어레이를 입력 전압의 레벨에 따라 효율적으로 스위칭함으로써 획기적인 역률 개선 및 THD 규격을 만족시킬 수 있도록 하는 발광다이오드 조명장치를 제공하고자 함에 그 다른 목적이 있다.
상기한 목적을 달성하기 위해 본 발명에 따른 발광다이오드 조명장치는, 교류전원에 병렬로 접속되며, 적어도 하나의 LED로 이루어진 복수의 LED 그룹으로 그룹핑되며, 그 복수의 LED그룹이 직렬로 배열되고, 각 LED 그룹 사이와 마지막 LED 그룹의 캐소드단자에 각각 탭이 형성되어 있는 LED 어레이와; 기준전압을 생성하는 기준전압원과; 상기 LED 어레이의 각각의 탭 사이에 접속되어, 상기 교류 입력 전압의 증가 및 감소에 따라 기준전압을 기준으로 상기 각 LED그룹 별로 피크 전류를 제어하는 스위칭부를 포함하여 구성된다.
또한, 본 발명에 따른 발광다이오드 조명장치는, 상기 교류전원에 병렬로 접속된 정전류원과; 상기 교류전원에 병렬로 접속되어 상기 LED 어레이의 출력전력이 증가하지 않도록 보상하는 전력보상부를 추가로 포함하여도 된다.
여기서, 상기 스위칭부는, 상기 각각의 탭사이에 각각 병렬로 접속되고 서로 직렬로 접속된 적어도 하나의 스위치와; 상기 각 스위치에 대응하여 설치되어 상기 기준전압원으로부터의 기준전압을 비반전단자(+)로 입력받고 하위 탭의 전압을 반전입력단자(-)로 입력받아 대응하는 각 스위치를 스위칭 제어하는 비교기를 포함하여 구성된다. 상기 비교기는, 상기 기준전압원으로부터의 기준전압을 비반전단자(+)로 입력받고 하위 탭인 탭의 전압을 반전입력단자(-)로 입력받아, 반전입력단자(-)로 입력되는 전압이 기준전압보다 낮으면 대응하는 상기 스위치가 온(On)(클로스 상태)되도록 스위칭 제어하는 반면, 반전입력단자(-)로 입력되는 전압이 기준전압보다 높아지면 대응하는 스위치가 오프(Off)(오픈)되도록 스위칭 제어하는 것이 바람직하다.
또한, 상기 LED 어레이를 구성하는 LED그룹의 배열 구조는, 하나의 LED 모듈 안에 수 십개의 LED 칩 다이(Die)를 어레이하고, 그 어레이 내에서 복수의 LED를 한 그룹으로 하여 n(여기서, n>2)개의 LED 그룹으로 나누되, 인접한 LED가 서로 다른 그룹에 속하도록 패턴을 형성하고 필요한 (n-1)개의 탭(여기서 마지막 탭인 n번째 탭은 캐소드 단자임)을 만들어 외부와 연결하는 배열 구조를 사용할 수 있다.
이 경우, 상기 LED 어레이를 구성하는 LED그룹의 배열 구조는, 하나의 LED 모듈 안에 수 십개의 LED 칩 다이를 직렬로 어레이하고, 그 직렬 어레이 내에서 복수의 LED를 한 그룹으로 하여 n개의 LED 그룹으로 나누며, 인접한 LED가 서로 다른 그룹에 속하도록 패턴을 형성하고 필요한 (n-1)개의 탭(여기서 마지막 탭인 n번째 탭은 캐소드 단자임)과 애노드 단자 및 캐소드 단자를 만들어 외부와 연결하도록 구성한 배열 구조이어도 된다. 또는, 상기 LED 어레이를 구성하는 LED그룹의 배열 구조는, 하나의 LED 모듈 안에 수 십개의 LED 칩 다이를 직렬로 어레이하고 이 직렬 어레이를 복수개 병렬로 구성하며, 그 각 직렬 어레이 내에서 복수의 LED를 한 그룹으로 하여 n개의 LED 그룹으로 나누며, 인접한 LED가 서로 다른 그룹에 속하도록 패턴을 형성하고 필요한 (n-1)개의 탭(여기서 마지막 탭인 n번째 탭은 캐소드 단자임)과 애노드 단자 및 캐소드 단자를 만들어 외부와 연결하도록 구성한 배열 구조이어도 된다.
또한, 상기 LED 어레이를 구성하는 LED그룹의 배열 구조는, 하나의 LED 칩만으로 이루어진 범용 LED 모듈을 복수 개 사용하여 직렬로 어레이하고, 그 직렬 LED 모듈 어레이 내에서 복수의 LED 모듈을 한 그룹으로 하여 n(여기서, n>2)개의 LED 그룹으로 나누며, 인접한 LED 모듈이 서로 다른 그룹에 속하도록 패턴을 형성하고 필요한 (n-1)개의 탭(여기서 마지막 탭인 n번째 탭은 캐소드 단자임)과 애노드 단자 및 캐소드 단자를 만들어 연결하도록 구성한 배열 구조를 사용할 수 있다.
또한, 상기 LED 어레이를 구성하는 LED그룹의 배열 구조는, 하나의 LED 칩만으로 이루어진 범용 LED 모듈을 복수 개 사용하여 직렬로 어레이하고, 이 직렬 LED 모듈 어레이를 복수개 병렬로 구성하며, 그 각 직렬 LED 모듈 어레이 내에서 복수 의 LED 모듈을 한 그룹으로 하여 n(여기서, n>2)개의 LED 그룹으로 나누며, 인접한 LED 모듈이 서로 다른 그룹에 속하도록 패턴을 형성하고 필요한 (n-1)개의 탭(여기서 마지막 탭인 n번째 탭은 캐소드 단자임)과 애노드 단자 및 캐소드 단자를 만들어 연결하도록 구성한 배열 구조를 사용할 수 있다.
또한, 상기 LED 어레이를 구성하는 LED그룹의 배열 구조는, 복수의 LED 칩이 직렬로 내장되고 애노드 단자와 캐소드 단자만이 외부에 형성된 범용 LED 모듈을 복수개 사용하여 직렬로 어레이하고, 그 직렬 LED 모듈 어레이 내에서 복수의 LED 모듈을 한 그룹으로 하여 n(여기서, n>2)개의 LED 모듈 그룹으로 나누며, 인접한 LED 모듈이 서로 다른 그룹에 속하도록 패턴을 형성하고 필요한 (n-1)개의 탭(여기서 마지막 탭인 n번째 탭은 캐소드 단자임)과 애노드 단자 및 캐소드 단자를 만들어 연결하도록 구성한 배열 구조를 사용할 수 있다.
또한, 상기 LED 어레이를 구성하는 LED그룹의 배열 구조는, 복수의 LED 칩이 직렬로 내장되고 애노드 단자와 캐소드 단자만이 외부에 형성된 기존 LED 모듈을 수십 개 사용하여 직렬로 어레이하고, 이 직렬 LED 모듈 어레이를 복수개 병렬로 구성하며, 그 각 직렬 LED 모듈 어레이 내에서 복수의 LED 모듈을 한 그룹으로 하여 n(여기서, n>2)개의 LED 그룹으로 나누며, 인접한 LED 모듈이 서로 다른 그룹에 속하도록 패턴을 형성하고 필요한 (n-1)개의 탭(여기서 마지막 탭인 n번째 탭은 캐소드 단자임)과 애노드 단자 및 캐소드 단자를 만들어 연결하도록 구성한 배열 구조를 사용할 수 있다.
또한, 상기 LED 어레이를 구성하는 LED그룹의 배열 구조는, 복수의 LED 칩이 병렬로 내장되고 각 LED 칩 별로 애노드 단자와 캐소드 단자가 외부에 형성된 기존 LED 모듈을 수십 개 사용하여 직렬로 어레이하고, 그 직렬 LED 모듈 어레이 내에서 복수의 LED 모듈을 한 그룹으로 하여 n(여기서, n>2)개의 LED 모듈 그룹으로 나누며, 인접한 LED 모듈이 서로 다른 그룹에 속하도록 패턴을 형성하고 필요한 (n-1)개의 탭(여기서 마지막 탭인 n번째 탭은 캐소드 단자임)과 애노드 단자 및 캐소드 단자를 만들어 연결하도록 구성한 배열 구조를 사용할 수 있다.
또한, 상기 LED 어레이를 구성하는 LED그룹의 배열 구조는, 복수의 LED 칩이 병렬로 내장되고 각 LED 칩 별로 애노드 단자와 캐소드 단자가 외부에 형성된 기존 LED 모듈을 수십 개 사용하여 직렬로 어레이하고, 이 직렬 LED 모듈 어레이를 복수개 병렬로 구성하며, 그 각 직렬 LED 모듈 어레이 내에서 복수의 LED 모듈을 한 그룹으로 하여 n(여기서, n>2)개의 LED 그룹으로 나누며, 인접한 LED 모듈이 서로 다른 그룹에 속하도록 패턴을 형성하고 필요한 (n-1)개의 탭(여기서 마지막 탭인 n번째 탭은 캐소드 단자임)과 애노드 단자 및 캐소드 단자를 만들어 연결하도록 구성한 배열 구조를 사용할 수 있다.
상기와 같이 구성된 본 발명에 의하면, 회로 구조의 복잡함 및 캐패시터, 인덕터, PFC IC 사용없이 간단하게 전력 효율, 역률 및 THD를 개선 및 증대시킬 수 있게 된다. 또한, LED에 공급되는 넓은 입력 전압 범위에 따른 전류를 제어함으로써 전체 평균전력을 일정하게 유지 하며, 공급 전력에 대하여 출력 전력을 최대화하여 효율을 극대화하며, 별도의 PFC와 같은 IC를 사용하지 않고 LED 어레이를 입력 전압의 레벨에 따라 효율적으로 스위칭함으로써 획기적인 역률 개선 및 THD 규격을 만족시킬 수 있게 된다.
또한, 본 발명에 따른 LED 어레이를 구성하는 LED그룹의 배열 구조를 채용하면 순차적인 LED 점등에 따른 LED 발광 위치의 물리적인 거리를 최소화함으로써 본 발명에 따른 구동 회로의 적용시에 발생할 수 있는 밝기 차이를 없앨 수 있게 된다.
이하, 첨부 도면을 참조하여 본 발명의 바람직한 실시예에 따른 발광다이오드 조명장치에 대하여 상세히 설명한다.
도 5는 본 발명의 바람직한 실시예에 따른 발광다이오드 조명장치를 도시한 도면이다.
동 도면에 도시한 바와 같이, 본 발명에 따른 발광다이오드 조명장치는, 교류전원(AC)과 브릿지 회로부(10)에 병렬로 접속된 것으로서 복수의 LED그룹(G1~G4)이 직렬로 배열된 LED 어레이(20)와; 교류전원(AC)과 브릿지 회로부(10)에 병렬로 접속된 정전류원(30)과; 교류전원(AC)과 브릿지 회로부(10)에 병렬로 접속되어 상기 LED 어레이(20)의 출력전력이 증가하지 않도록 보상하는 전력보상부(40)와; 기준전압을 생성하는 기준전압원(50)과; 상기 교류 입력 전압의 증가 및 감소에 따라 기준전압을 기준으로 각 LED 그룹 별 피크 전류(Peak current)를 효율적으로 제어하는 스위칭부(60)를 포함하여 구성된다.
상기 LED 어레이(20)는 적어도 하나의 LED로 이루어진 복수의 LED 그 룹(G1,G2,G3,G4)으로 그룹핑되어 있으며, 각 LED 그룹(G1,G2,G3,G4) 사이와 마지막 LED 그룹(G4)의 출력단(캐소드단자)에 각각 탭(T1,T2,T3,T4)이 형성되어 있다.
상기 스위칭부(60)는 상기 네 개의 탭(T1,T2,T3,T4)사이에[즉, 두 번째에서 부터 네 번째 LED 그룹(G2,G3,G4)사이에] 각각 병렬로 접속되고 서로 직렬로 접속된 세 개의 스위치(SW1,SW2,SW3)와; 각 스위치(SW1,SW2,SW3)에 대응하여 설치되어 기준전압원(50)으로부터의 기준전압을 비반전단자(+)로 입력받고 하위 탭의 전압을 반전입력단자(-)로 입력받아 대응하는 각 스위치(SW1,SW2,SW3)를 스위칭 제어하는 비교기(OP1,OP2,OP3)를 포함하여 구성된다.
즉, 상기 비교기(OP1)는 기준전압을 비반전단자(+)로 입력받고 하위 탭인 탭(T2)의 전압을 반전입력단자(-)로 입력받아, 반전입력단자(-)로 입력되는 전압이 기준전압보다 낮으면 탭(T1)과 탭(T2) 사이에[즉, 두 번째 LED 그룹(G2) 사이에] 병렬 접속된 스위치(SW1)가 온(On)되도록 스위칭 제어하는 반면, 반전입력단자(-)로 입력되는 전압이 기준전압보다 높아지면 스위치(SW1)가 오프(Off)되도록 스위칭 제어한다.
또한, 상기 비교기(OP2)는 기준전압을 비반전단자(+)로 입력받고 하위 탭인 탭(T3)의 전압을 반전입력단자(-)로 입력받아, 반전입력단자(-)로 입력되는 전압이 기준전압보다 낮으면 탭(T2)과 탭(T3) 사이에[즉, 세 번째 LED 그룹(G3) 사이에] 병렬 접속된 스위치(SW2)가 온(On)되도록 스위칭 제어하는 반면, 반전입력단자(-)로 입력되는 전압이 기준전압보다 높아지면 스위치(SW2)가 오프(Off)되도록 스위칭 제어한다.
또한, 상기 비교기(OP3)는 기준전압을 비반전단자(+)로 입력받고 하위 탭인 탭(T4)의 전압을 반전입력단자(-)로 입력받아, 반전입력단자(-)로 입력되는 전압이 기준전압보다 낮으면 탭(T3)과 탭(T4)(캐소드 단자) 사이에[즉, 네 번째 LED 그룹(G4) 사이에] 병렬 접속된 스위치(SW3)가 온(On)되도록 스위칭 제어하는 반면, 반전입력단자(-)로 입력되는 전압이 기준전압보다 높아지면 스위치(SW3)가 오프(Off)되도록 스위칭 제어한다.
한편, 본 실시예에서는 LED 그룹이 4개로 형성되어 있지만, LED 그룹은 2개 이상으로 이루어져 있으면 된다. 이 경우, LED 그룹이 n(n≥2이상의 자연수)개이면, 탭의 개수도 (n-1)개(여기서 마지막 탭인 n번째 탭은 캐소드 단자임)이고 스위치와 비교기는 (n-1)개가 되면 된다는 것은 당해 기술분야에 통상의 지식을 가진자라면 용이하게 이해할 수 있을 것이다.
상기한 회로의 동작을 설명하면 다음과 같다.
즉, 브릿지 회로부(10)로부터 입력되는 교류 입력 전압이 라인 주기의 낮은 전압에서부터 증가하므로, 교류 입력전압이 낮은 전압인 경우에는 스위치(SW1,SW2,SW3) 모두가 온(On)상태(즉, Close 상태)에 있게 되고, 이에 따라 전류 경로는 첫 번째 LED 그룹(G1)과 스위치(SW1,SW2,SW3)를 통해서 흐르게 되므로 첫 번째 LED그룹(G1)만이 발광하게 된다.
그후, 교류 입력전압이 증가하여 탭(T2)의 전압이 기준전압 이상이 되면, 스위치(SW1)가 오프(Off)상태(즉, Open 상태)로 되고 스위치(SW2,SW3)가 온(On)상태(즉, Close 상태)를 유지하게 되고, 이에 따라 전류 경로는 첫 번째 LED 그룹(G1) 과 두 번째 LED 그룹(G2) 및 스위치(SW2,SW3)를 통해서 흐르게 되므로 첫 번째 및 두 번째 LED그룹(G1,G2)이 발광하게 된다.
이어, 교류 입력전압이 더 증가하여 탭(T3)의 전압이 기준전압 이상이 되면, 스위치(SW1,SW2)가 오프(Off)상태(즉, Open 상태)로 되고 스위치(SW3)가 온(On)상태(즉, Close 상태)를 유지하게 되고, 이에 따라 전류 경로는 첫 번째 LED 그룹(G1)과 두 번째 LED 그룹(G2), 세 번째 그룹(G3) 및 스위치(SW3)를 통해서 흐르게 되므로 첫 번째, 두 번째 및 세번째 LED그룹(G1,G2,G3)이 발광하게 된다.
이어서, 교류 입력전압이 추가로 더 증가하여 탭(T4)의 전압이 기준전압 이상이 되면, 스위치(SW1,SW2,SW3)가 오프(Off)상태(즉, Open 상태)로 되고, 이에 따라 전류 경로는 첫 번째 LED 그룹(G1)과 두 번째 LED 그룹(G2), 세 번째 그룹(G3) 및 네 번째 LED그룹(G4)을 통해서 흐르게 되므로 첫 번째, 두 번째, 세번째 및 네번째 LED그룹(G1,G2,G3,G4)이 발광하게 된다.
그후, 교류 입력전압이 감소하여 탭(T4)의 전압이 기준전압 미만이 되면, 스위치(SW3)가 온(On)상태(즉, Close 상태)로 되고 스위치(SW1,SW2)가 오프(Off)상태(즉, Open 상태)를 유지하게 되고, 이에 따라 전류 경로는 첫 번째 LED 그룹(G1)과 두 번째 LED 그룹(G2), 세 번째 그룹(G3) 및 스위치(SW3)를 통해서 흐르게 되므로 첫 번째, 두 번째 및 세번째 LED그룹(G1,G2,G3)이 발광하게 된다.
이어, 교류 입력전압이 더 감소하여 탭(T3)의 전압이 기준전압 미만이 되면, 스위치(SW2,SW3)가 온(On)상태(즉, Close 상태)로 되고 스위치(SW1)가 오프(Off)상태(즉, Open 상태)를 유지하게 되고, 이에 따라 전류 경로는 첫 번째 LED 그룹(G1) 과 두 번째 LED 그룹(G2), 스위치(SW2) 및 스위치(SW3)를 통해서 흐르게 되므로 첫 번째 및 두 번째 LED그룹(G1,G2)이 발광하게 된다.
이어서, 교류 입력전압이 추가로 더 감소하여 탭(T2)의 전압이 기준전압 미만이 되면, 스위치(SW1,SW2,SW3)가 온(On)상태(즉, Close 상태)로 되고, 이에 따라 전류 경로는 첫 번째 LED 그룹(G1)과 스위치(SW1,SW2,SW3)를 통해서 흐르게 되므로 첫 번째 LED그룹(G1,G2)만이 발광하게 된다.
이러한 원리로 교류 입력 전원의 한 주기당 (n-1)개의 탭(여기서 마지막 탭인 n번째 탭은 캐소드 단자임)을 이용하여 차례로 LED 그룹을 점등 및 소등하면서, 교류 입력 전압의 증가 및 감소에 따라 각 LED 어레이 별 피크 전류(Peak current)를 효율적으로 제어하여 스위칭시 발생하는 고조파 성분 및 전류의 위상편이를 최소화함으로써 역률(Power Factor)을 최대화할 수 있게 된다.
이러한 구조는 (n-1)개의 탭(여기서 마지막 탭인 n번째 탭은 캐소드 단자임)과 LED 그룹의 개수 및 LED 그룹 내의 LED 개수를 자유롭게 설계 변경 가능하며, 이를 통해서 공시된 기존 LED 조명기기들의 성능 및 측정규격들을 만족시킬 수 있다.
그러나 이러한 순차적인 LED 어레이 스위칭 방식은 그룹별 LED 어레이 점등 시간의 차이로 약 8.33ms(120hz)의 한 주기 동안 미세한 불 밝기의 차이를 느낄 수도 있다. 이러한 단점을 보완하기 위한 점등/소등되어 있는 LED 어레이 그룹을 효율적으로 배치하여 이러한 가능성을 최소화할 수 있다.
이를 위해 본 발명에서는 하기와 같이 LED 그룹의 배열 구조를 제시한다.
즉, 첫 번째로 LED 그룹의 배열 구조는, 커스텀(Custom) 모듈화하는 것으로서, 하나의 LED 모듈 안에 수 십개의 LED 칩 다이(Die)를 어레이하고, 그 어레이 내에서 복수의 LED를 한 그룹으로 하여 n개의 LED 그룹으로 나누되, 인접한 LED가 서로 다른 그룹에 속하도록 패턴을 형성하고 필요한 (n-1)개의 탭(T1~Tn-1)(여기서 마지막 탭인 n번째 탭은 캐소드 단자임)을 만들어 외부와 연결하는 배열 구조이다.
여기서, 상기와 같은 배열 구조의 일예로서 도 6에는 하나의 LED 모듈 안에 수 십개의 LED 칩 다이를 직렬로 어레이하고, 그 직렬 어레이 내에서 복수의 LED를 한 그룹으로 하여 4개의 LED 그룹으로 나누며, 인접한 LED가 서로 다른 그룹에 속하도록 패턴을 형성하고 필요한 3개의 탭(T1~T3)(여기서 마지막 탭인 4번째 탭은 캐소드 단자임)과 애노드 단자 및 캐소드 단자를 만들어 외부와 연결하도록 한 구성이 예시적으로 도시되어 있다. 여기서, 1,2,3,4는 LED 그룹을 표시한 것이다.
또한, 상기와 같은 배열 구조의 다른 예로서 도 7에는 하나의 LED 모듈 안에 수 십개의 LED 칩 다이를 직렬로 어레이하고 이 직렬 어레이를 복수개 병렬로 구성하며, 그 각 직렬 어레이 내에서 복수의 LED를 한 그룹으로 하여 4개의 LED 그룹으로 나누며, 인접한 LED가 서로 다른 그룹에 속하도록 패턴을 형성하고 필요한 3개의 탭(T1~T3)(여기서 마지막 탭인 4번째 탭은 캐소드 단자임)과 애노드 단자 및 캐소드 단자를 만들어 외부와 연결하도록 한 구성이 예시적으로 도시되어 있다. 여기서, 1,2,3,4는 LED 그룹을 표시한 것이다.
한편, 두 번째로 LED 그룹의 배열 구조는, 적어도 하나의 LED 다이가 내장되어 있는 범용 LED 모듈을 사용하여 모듈 배치 및 회로 설계시 한 LED 모듈 안에 있 는 LED 칩 다이 중 임의의 1개를 1번째 LED 그룹에 연결하고, 다른 하나는 2번째 LED 그룹에 할당하는 식으로 하나의 LED 모듈 내의 각 LED 칩을 다른 LED 그룹에 연결하는 배열 구조이다. 여기서, 1,2,3,4는 LED 그룹을 표시한 것이다.
여기서, 상기와 같은 배열 구조의 일예로서 도 8에는 하나의 LED 칩만으로 이루어진 기존 LED 모듈을 수십 개 사용하여 직렬로 어레이하고, 그 직렬 LED 모듈 어레이 내에서 복수의 LED 모듈을 한 그룹으로 하여 4개의 LED 그룹으로 나누며, 인접한 LED 모듈이 서로 다른 그룹에 속하도록 패턴을 형성하고 필요한 3개의 탭(T1~T3)(여기서 마지막 탭인 4번째 탭은 캐소드 단자임)과 애노드 단자 및 캐소드 단자를 만든 구성이 예시적으로 도시되어 있다. 여기서, 1,2,3,4는 LED 그룹을 표시한 것이다.
또한, 상기와 같은 배열 구조의 다른 일예로서 도 9에는 하나의 LED 칩만으로 이루어진 기존 LED 모듈을 수십 개 사용하여 직렬로 어레이하고 이 직렬 LED 모듈 어레이를 복수개 병렬로 구성하며, 그 각 직렬 LED 모듈 어레이 내에서 복수의 LED 모듈을 한 그룹으로 하여 4개의 LED 그룹으로 나누며, 인접한 LED 모듈이 서로 다른 그룹에 속하도록 패턴을 형성하고 필요한 3개의 탭(T1~T3)(여기서 마지막 탭인 4번째 탭은 캐소드 단자임)과 애노드 단자 및 캐소드 단자를 만든 구성이 예시적으로 도시되어 있다. 여기서, 1,2,3,4는 LED 그룹을 표시한 것이다.
또한, 상기와 같은 배열 구조의 다른 일예로서 도 10에는 복수의 LED 칩이 직렬로 내장되고 애노드 단자와 캐소드 단자만이 외부에 형성된 기존 LED 모듈을 수십 개 사용하여 직렬로 어레이하고, 그 직렬 LED 모듈 어레이 내에서 복수의 LED 모듈을 한 그룹으로 하여 4개의 LED 모듈 그룹으로 나누며, 인접한 LED 모듈이 서로 다른 그룹에 속하도록 패턴을 형성하고 필요한 3개의 탭(T1~T3)(여기서 마지막 탭인 4번째 탭은 캐소드 단자임)과 애노드 단자 및 캐소드 단자를 만든 구성이 예시적으로 도시되어 있다. 여기서, 1,2,3,4는 LED 그룹을 표시한 것이다.
또한, 상기와 같은 배열 구조의 다른 일예로서 도 11에는 복수의 LED 칩이 직렬로 내장되고 애노드 단자와 캐소드 단자만이 외부에 형성된 기존 LED 모듈을 수십 개 사용하여 직렬로 어레이하고, 이 직렬 LED 모듈 어레이를 복수개 병렬로 구성하며, 그 각 직렬 LED 모듈 어레이 내에서 복수의 LED 모듈을 한 그룹으로 하여 4개의 LED 그룹으로 나누며, 인접한 LED 모듈이 서로 다른 그룹에 속하도록 패턴을 형성하고 필요한 3개의 탭(T1~T3)(여기서 마지막 탭인 4번째 탭은 캐소드 단자임)과 애노드 단자 및 캐소드 단자를 만든 구성이 예시적으로 도시되어 있다. 여기서, 1,2,3,4는 LED 그룹을 표시한 것이다.
또한, 상기와 같은 배열 구조의 다른 일예로서 도 12에는 복수의 LED 칩이 병렬로 내장되고 각 LED 칩 별로 애노드 단자와 캐소드 단자가 외부에 형성된 기존 LED 모듈을 수십 개 사용하여 직렬로 어레이하고, 그 직렬 LED 모듈 어레이 내에서 복수의 LED 모듈을 한 그룹으로 하여 4개의 LED 모듈 그룹으로 나누며, 인접한 LED 모듈이 서로 다른 그룹에 속하도록 패턴을 형성하고 필요한 3개의 탭(T1~T3)(여기서 마지막 탭인 4번째 탭은 캐소드 단자임)과 애노드 단자 및 캐소드 단자를 만든 구성이 예시적으로 도시되어 있다. 여기서, 1,2,3,4는 LED 그룹을 표시한 것이다.
또한, 상기와 같은 배열 구조의 다른 일예로서 도 13에는 복수의 LED 칩이 병렬로 내장되고 각 LED 칩 별로 애노드 단자와 캐소드 단자가 외부에 형성된 기존 LED 모듈을 수십 개 사용하여 직렬로 어레이하고, 이 직렬 LED 모듈 어레이를 복수개 병렬로 구성하며, 그 각 직렬 LED 모듈 어레이 내에서 복수의 LED 모듈을 한 그룹으로 하여 4개의 LED 그룹으로 나누며, 인접한 LED 모듈이 서로 다른 그룹에 속하도록 패턴을 형성하고 필요한 3개의 탭(T1~T3)(여기서 마지막 탭인 4번째 탭은 캐소드 단자임)과 애노드 단자 및 캐소드 단자를 만든 구성이 예시적으로 도시되어 있다. 여기서, 1,2,3,4는 LED 그룹을 표시한 것이다.
상기에서 제시한 구조적인 배열은 제안된 순차적인 LED 점등에 따른 LED 발광 위치의 물리적인 거리를 최소화함으로써 본 발명에 따른 구동 회로의 적용시에 발생할 수 있는 밝기 차이를 없앨 수 있다.
결론적으로, 본 발명에 따른 LED 구동 회로는 입력 전압의 크기에 따라 직렬로 연결되는 LED의 점등 개수가 변화하므로 LED에 흐르는 전류를 제어하기 위한 소자 또는 회로가 가지는 단점을 제거할 수 있게 된다. 즉, 도 3의 구조에서 트랜지스터(TR)가 소모하는 전력에 의한 효율 저하를 방지할 수 있고, 또한 도 4에 도시된 스위칭부에서의 인덕터 또는 캐패시터의 사용 및 고주파 스위칭 노이즈 등의 방사 등에 대한 단점을 제거할 수 있게 된다.
본 발명에 따른 LED 구동 회로는 상기한 표 1 및 표 2에 제시된 각 고조파 규격을 만족시킬 수 있으며, 역률(Power Factor)의 경우 입력 전압 변동분(10%)내에서 0.98 이상으로 PF > 0.9 @ 25W 이상 조명기기 규격을 충분히 만족한다. LED 어레이 별 입력 전력에 대한 출력 전력, 즉 전기적 효율의 평균은 약 80%로 기존의 LED 구동 회로와 비교 하면 SMPS(Switching Mode Power Supply)의 효율이 80~90%인 점을 감안했을 때 효율면에서는 동등한 규격을 유지하면서 앞서 기술한 PFC(Power Factor Correction) 및 고조파 성분 규격을 만족시킬 수 있는 장점이 있으며, 추가적으로 가격 경쟁력 및 회로 단순화를 제공함으로써 SMPS 모드가 가지고 있는 단점들을 보완할 수 있는 또 다른 장점이 있다.
도 14는 도 5의 구성에 대한 대표 입력 전압 대 입력 전류 특성을 나타낸 도면이다. 동 도면은 실제 입력 전압에 따른 전류변화를 보여주는 것으로 입력 전압이 높을수록 평균 소비전력을 일정하게 하기 위한 보상 회로의 영향으로 전류의 양이 변화함을 알 수 있으며, 하나의 입력 전압 레벨에 따라 도 5의 스위칭부에 의한 전류 스위칭을 제어함으로써 역률 및 고조파 성분을 개선시킬 수 있음을 보여준다.
도 15는 도 5의 구성에 대한 rms198V의 입력전압에서의 고조파 성분 특성을 나타낸 도면이고, 도 16은 도 5의 구성에 대한 rms 220V의 입력전압에서의 고조파 성분 특성을 나타낸 도면이며, 도 17은 도 5의 구성에 대한 rms 242V의 입력전압에서의 고조파 성분 특성을 나타낸 도면이다.
하기의 <표 3>에는 도 5의 구성에 대한 고조파 특성 테스트 비교를 나타냈다.
<표 3>
기본주파수 (60Hz) 2고조파 (120Hz) 3고조파 (180Hz) 5고조파 (300Hz) 7고조파 (420Hz) 9고조파 (540Hz) 11고조파 (660Hz)
규격(%) 100 2 30x역률 10 7 5 3
결과 198Vrms 29.19mA - 0.36mA 1.48mA 0.43mA 0.75mA 0.49mA
220Vrms 29.16mA - 2.64mA 1.40mA 1.03mA 0.47mA 0.46mA
242Vrms 27.62mA - 4.28mA 0.44mA 1.30mA 0.84mA 0.40mA
도 15, 도 16, 도 17 및 <표 3>는 도 5의 구성에 대한 고조파 출력 특성으로 <표 1>의 25W 이하 및 25W 이상에서 모든 고조파 성분들이 규격을 만족하는 것을 볼 수 있다.
도 18은 도 5의 구성에 대한 입력 전력 대 출력 전력 특성(효율)을 나타낸 도면이다. 도 18은 도 5의 구성에 대한 효율을 나타내는 것으로 입력 전력 대 소비 전력의 비를 정규화하여 RMS 입력전압범위 10% 내에서 평균 80%이상의 효율을 얻을 수 있음을 보여주고 있다.
이상 설명한 바와 같이 본 발명에 의하면, 회로 구조의 복잡함 및 커패시터, 인덕터, PFC IC 사용없이 간단하게 전력 효율, 역률 및 THD를 개선 및 증대시킬 수 있게 된다. 또한, LED에 공급되는 넓은 입력 전압 범위에 따른 전류를 제어함으로써 전체 평균전력을 일정하게 유지 하며, 공급 전력에 대하여 출력 전력을 최대화하여 효율을 극대화하며, 별도의 PFC와 같은 IC를 사용하지 않고 LED 어레이를 입력 전압의 레벨에 따라 효율적으로 스위칭함으로써 획기적인 역률 개선 및 THD 규격을 만족시킬 수 있게 된다. 또한, 본 발명에 따른 LED 어레이를 구성하는 LED그룹의 배열 구조를 채용하면 순차적인 LED 점등에 따른 LED 발광 위치의 물리적인 거리를 최소화함으로써 본 발명에 따른 구동 회로의 적용시에 발생할 수 있은 밝기 차이를 없앨 수 있게 된다.
한편, 본 발명은 상기한 특정 실시예에 한정되는 것이 아니라 본 발명의 요지를 벗어나지 않는 범위 내에서 여러 가지로 수정 및 변경하여 실시할 수 있는 것이다. 이러한 수정 및 변경이 첨부하는 특허청구범위 내에 포함되는 것이라면 본 발명에 속하는 것임은 자명할 것이다.
도 1은 종래 직렬 저항을 이용한 LED 구동 회로를 도시한 도면이다.
도 2는 종래 액티브 소자를 이용한 LED 구동회로를 도시한 도면이다.
도 3은 종래 직렬 전압 제어 레귤레이터를 이용한 전류제어형 LED 구동회로를 도시한 도면이다.
도 4는 스위칭 레귤레이터를 이용한 전류제어형 LED 구동회로를 도시한 도면이다.
도 5는 본 발명의 바람직한 실시예에 따른 넓은 입력전압범위에서 고효율 및 고역률, 저고조파 특성을 갖는 발광다이오드 조명장치의 회로구성을 도시한 도면이다.
도 6은 본 발명에 따른 발광다이오드 조명장치에 적용되는 LED 그룹의 배열 구조의 일예를 도시한 도면이다.
도 7 내지 도 13은 각각 본 발명에 따른 발광다이오드 조명 장치에 적용되는 LED 어레이의 LED 그룹 배열 구조에 대한 예를 도시한 도면이다.
도 14는 도 5의 구성에 대한 대표 입력 전압 대 입력 전류 특성을 도시한 도면이다.
도 15는 도 5의 구성에 대한 rms198V의 입력전압에서의 고조파 성분 특성을 나타낸 도면이다.
도 16은 도 5의 구성에 대한 rms 220V의 입력전압에서의 고조파 성분 특성을 나타낸 도면이다.
도 17은 도 5의 구성에 대한 rms 242V의 입력전압에서의 고조파 성분 특성을 나타낸 도면이다.
도 18은 도 5의 구성에 대한 입력 전력 대 출력 전력 특성(효율)을 나타낸 도면이다.

Claims (13)

  1. 교류전원(AC)에 병렬로 접속되며, 적어도 하나의 LED로 이루어진 복수의 LED 그룹으로 그룹핑되며, 그 복수의 LED그룹이 직렬로 배열되고, 각 LED 그룹 사이와 마지막 LED 그룹의 캐소드단자에 각각 탭이 형성되어 있는 LED 어레이와;
    기준전압을 생성하는 기준전압원과;
    상기 LED 어레이의 각각의 탭 사이에 접속되어, 교류 입력 전압의 증가 및 감소에 따라 기준전압을 기준으로 상기 각 LED그룹 별로 피크 전류를 제어하는 스위칭부를 포함하여 구성되는 발광다이오드 조명장치.
  2. 제1항에 있어서,
    상기 교류전원에 병렬로 접속된 정전류원과; 상기 교류전원에 병렬로 접속되어 상기 LED 어레이의 출력전력이 증가하지 않도록 보상하는 전력보상부를 추가로 포함하는 것을 특징으로 하는 발광다이오드 조명장치.
  3. 제1항에 있어서,
    상기 스위칭부는, 상기 각각의 탭사이에 각각 병렬로 접속되고 서로 직렬로 접속된 적어도 하나의 스위치와;
    상기 각 스위치에 대응하여 설치되어 상기 기준전압원으로부터의 기준전압을 비반전단자(+)로 입력받고 하위 탭의 전압을 반전입력단자(-)로 입력받아 대응하는 각 스위치를 스위칭 제어하는 비교기를 포함하여 구성된 것을 특징으로 하는 발광다이오드 조명장치.
  4. 제3항에 있어서,
    상기 비교기는, 상기 기준전압원으로부터의 기준전압을 비반전단자(+)로 입력받고 하위 탭인 탭의 전압을 반전입력단자(-)로 입력받아, 반전입력단자(-)로 입력되는 전압이 기준전압보다 낮으면 대응하는 상기 스위치가 온(On)(클로즈 상태)되도록 스위칭 제어하는 반면, 반전입력단자(-)로 입력되는 전압이 기준전압보다 높아지면 대응하는 스위치가 오프(Off)(오픈 상태)되도록 스위칭 제어하는 것을 특징으로 하는 발광다이오드 조명장치.
  5. 제1항 내지 제4항 중 어느 한 항에 있어서,
    상기 LED 어레이를 구성하는 LED그룹의 배열 구조는, 하나의 LED 모듈 안에 수 십개의 LED 칩 다이(Die)를 어레이하고, 그 어레이 내에서 복수의 LED를 한 그룹으로 하여 n(여기서, n>2)개의 LED 그룹으로 나누되, 인접한 LED가 서로 다른 그룹에 속하도록 패턴을 형성하고 필요한 (n-1)개의 탭을 만들어 외부와 연결하는 배열 구조인 것을 특징으로 하는 발광다이오드 조명장치.
  6. 제5항에 있어서,
    상기 LED 어레이를 구성하는 LED그룹의 배열 구조는, 하나의 LED 모듈 안에 수 십개의 LED 칩 다이를 직렬로 어레이하고, 그 직렬 어레이 내에서 복수의 LED를 한 그룹으로 하여 n개의 LED 그룹으로 나누며, 인접한 LED가 서로 다른 그룹에 속하도록 패턴을 형성하고 필요한 (n-1)개의 탭과 애노드 단자 및 캐소드 단자를 만들어 외부와 연결하도록 구성한 배열 구조인 것을 특징으로 하는 발광다이오드 조명장치.
  7. 제5항에 있어서,
    상기 LED 어레이를 구성하는 LED그룹의 배열 구조는, 하나의 LED 모듈 안에 수 십개의 LED 칩 다이를 직렬로 어레이하고 이 직렬 어레이를 복수개 병렬로 구성하며, 그 각 직렬 어레이 내에서 복수의 LED를 한 그룹으로 하여 n개의 LED 그룹으로 나누며, 인접한 LED가 서로 다른 그룹에 속하도록 패턴을 형성하고 필요한 (n-1)개의 탭과 애노드 단자 및 캐소드 단자를 만들어 외부와 연결하도록 구성한 배열 구조인 것을 특징으로 하는 발광다이오드 조명장치.
  8. 제1항 내지 제4항 중 어느 한 항에 있어서,
    상기 LED 어레이를 구성하는 LED그룹의 배열 구조는, 하나의 LED 칩만으로 이루어진 범용 LED 모듈을 복수 개 사용하여 직렬로 어레이하고, 그 직렬 LED 모듈 어레이 내에서 복수의 LED 모듈을 한 그룹으로 하여 n(여기서, n>2)개의 LED 그룹으로 나누며, 인접한 LED 모듈이 서로 다른 그룹에 속하도록 패턴을 형성하고 필요한 (n-1)개의 탭과 애노드 단자 및 캐소드 단자를 만들어 연결하도록 구성한 배열 구조인 것을 특징으로 하는 발광다이오드 조명장치.
  9. 제1항 내지 제4항 중 어느 한 항에 있어서,
    상기 LED 어레이를 구성하는 LED그룹의 배열 구조는, 하나의 LED 칩만으로 이루어진 범용 LED 모듈을 복수 개 사용하여 직렬로 어레이하고, 이 직렬 LED 모듈 어레이를 복수개 병렬로 구성하며, 그 각 직렬 LED 모듈 어레이 내에서 복수의 LED 모듈을 한 그룹으로 하여 n(여기서, n>2)개의 LED 그룹으로 나누며, 인접한 LED 모듈이 서로 다른 그룹에 속하도록 패턴을 형성하고 필요한 (n-1)개의 탭과 애노드 단자 및 캐소드 단자를 만들어 연결하도록 구성한 배열 구조인 것을 특징으로 하는 발광다이오드 조명장치.
  10. 제1항 내지 제4항 중 어느 한 항에 있어서,
    상기 LED 어레이를 구성하는 LED그룹의 배열 구조는, 복수의 LED 칩이 직렬로 내장되고 애노드 단자와 캐소드 단자만이 외부에 형성된 범용 LED 모듈을 복수개 사용하여 직렬로 어레이하고, 그 직렬 LED 모듈 어레이 내에서 복수의 LED 모듈을 한 그룹으로 하여 n(여기서, n>2)개의 LED 모듈 그룹으로 나누며, 인접한 LED 모듈이 서로 다른 그룹에 속하도록 패턴을 형성하고 필요한 (n-1)개의 탭과 애노드 단자 및 캐소드 단자를 만들어 연결하도록 구성한 배열 구조인 것을 특징으로 하는 발광다이오드 조명장치.
  11. 제1항 내지 제4항 중 어느 한 항에 있어서,
    상기 LED 어레이를 구성하는 LED그룹의 배열 구조는, 복수의 LED 칩이 직렬로 내장되고 애노드 단자와 캐소드 단자만이 외부에 형성된 기존 LED 모듈을 수십 개 사용하여 직렬로 어레이하고, 이 직렬 LED 모듈 어레이를 복수개 병렬로 구성하며, 그 각 직렬 LED 모듈 어레이 내에서 복수의 LED 모듈을 한 그룹으로 하여 n(여기서, n>2)개의 LED 그룹으로 나누며, 인접한 LED 모듈이 서로 다른 그룹에 속하도록 패턴을 형성하고 필요한 (n-1)개의 탭과 애노드 단자 및 캐소드 단자를 만들어 연결하도록 구성한 배열 구조인 것을 특징으로 하는 발광다이오드 조명장치.
  12. 제1항 내지 제4항 중 어느 한 항에 있어서,
    상기 LED 어레이를 구성하는 LED그룹의 배열 구조는, 복수의 LED 칩이 병렬로 내장되고 각 LED 칩 별로 애노드 단자와 캐소드 단자가 외부에 형성된 기존 LED 모듈을 수십 개 사용하여 직렬로 어레이하고, 그 직렬 LED 모듈 어레이 내에서 복수의 LED 모듈을 한 그룹으로 하여 n(여기서, n>2)개의 LED 모듈 그룹으로 나누며, 인접한 LED 모듈이 서로 다른 그룹에 속하도록 패턴을 형성하고 필요한 (n-1)개의 탭과 애노드 단자 및 캐소드 단자를 만들어 연결하도록 구성한 배열 구조인 것을 특징으로 하는 발광다이오드 조명장치.
  13. 제1항 내지 제4항 중 어느 한 항에 있어서,
    상기 LED 어레이를 구성하는 LED그룹의 배열 구조는, 복수의 LED 칩이 병렬 로 내장되고 각 LED 칩 별로 애노드 단자와 캐소드 단자가 외부에 형성된 기존 LED 모듈을 수십 개 사용하여 직렬로 어레이하고, 이 직렬 LED 모듈 어레이를 복수개 병렬로 구성하며, 그 각 직렬 LED 모듈 어레이 내에서 복수의 LED 모듈을 한 그룹으로 하여 n(여기서, n>2)개의 LED 그룹으로 나누며, 인접한 LED 모듈이 서로 다른 그룹에 속하도록 패턴을 형성하고 필요한 (n-1)개의 탭과 애노드 단자 및 캐소드 단자를 만들어 연결하도록 구성한 배열 구조인 것을 특징으로 하는 발광다이오드 조명장치.
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