KR101205121B1

KR101205121B1 - 플리커가 개선된 엘이디 조명장치

Info

Publication number: KR101205121B1
Application number: KR1020120045950A
Authority: KR
Inventors: 이동원
Original assignee: 이동원
Priority date: 2012-03-01
Filing date: 2012-05-01
Publication date: 2012-11-26

Abstract

본 발명은 LED(발광다이오드)를 사용하는 조명장치에 관한것으로, 보다 상세하게는 플리커(Flicker)가 개선된 LED 조명장치에 관한 것이다. 일반적은 스위칭 전원장치(SMPS: Switching mode power supply)를 사용하지 않는 종래의 직구동 LED 조명장치에서는 퍼센트 플리커(이하 "%F")가 100 % 이지만, 본 발명에 따른 플리커가 개선된 엘이디 조명장치는 자기식 안정기를 사용한 형광등 수준인 40 % 이하가 제공된다.

Description

플리커가 개선된 엘이디 조명장치{LED Lighting Device which has improved flicker}

본 발명은 LED(발광다이오드)를 사용하는 조명장치에 관한 것으로, 보다 상세하게는 일반적인 스위칭 전원장치(SMPS: Switching mode power supply)를 사용하지 않고 정류전압으로 바로 구동되는 플리커(Flicker)가 개선된 LED 조명장치에 관한 것이다.

발광다이오드(LED)는 전류가 흐르면 빛을 방출하는 전광변환 반도체소자로, 표시기 백라이트 등에 널리 사용되고 있으며, 기술의 발달로 전광변환 효율이 기존의 백열등 및 형광등보다 높아져서 현재는 일반 조명으로 그 범위를 넓혀가고 있다.

LED 를 구동하는 방법 중에서, 일반적인 스위칭 전원장치(SMPS: Switching mode power supply)를 사용하지 않고 정류전압으로 LED 램프를 구동하는 방법(이하, "LED 직구동 방법")들이 본 발명인의 특허 제 10-1110380 호를 비롯하여 다수 개 소개되어 있다.

이하 도 1 내지 도 4를 사용하여 종래의 LED 직구동 방법에 대하여 설명한다.

< 종래의 기술 예 1 >

종래의 LED 조명장치는 도 1에 도시된 바와 같이, 교류전압을 공급하는 교류전원(910), 상기 교류전압을 직류의 정류전압(Vrect)로 변환하는 정류회로(940), 상기 정류회로(940)의 출력으로 구동되는 부하인 LED 발광블럭(970) 및 상기 LED 발광블럭 (970)에 흐르는 전류를 제한하는 전류제한소자(930)을 포함하여 구성된다.

그런데 종래의 LED 조명장치에서는, LED 발광블럭(970)의 문턱전압 이하에서는 전류가 흐르지 않기 때문에 전광변환소자인 LED 발광블럭(970)에서 빛의 방출이 없으며, 순시 최대 정류전압에서는 최대의 빛을 방출한다. 그래서 빛의 밝기가 시간에 따라서 고르지 못하고 변동하는 문제점이 있다.

이하 도 2 및 도3 을 사용하여 구체적으로 살펴본다.

도 2에서, 전류-전압 특성곡선(950)은 서울반도체사의 AX2200 교류구동 LED 소자의 특성곡선이다. 상기 AX2200 자체가 교류로 구동되는 소자이므로 상기 소자를 사용하는 LED 조명장치에서는 정류회로(940)이 별도로 필요하지는 않다. 그러나 전류-전압 특성곡선은 일반적인 다이오드 특선곡선과 동일한 형태(전압이 선형적으로 증가하는데 전류는 지수적으로 증가)이므로 수치적으로 설명하기 위하여 본 명세서에서는 상기 AX2200 의 특성곡선을 사용한다.( 도2 의 가로축은 실효전압이고, 세로축은 실효전류이다. 본 명세서 에서는 본 발명의 취지를 설명하는데 있어서 설명의 편의를 위하여 상기 축들을 각각 순시전압 및 순시전류로 설정하여 설명한다.)

도 2에서 전류-전압 특성곡선(950)에서 문턱전압은 62.5 V 임을 알 수 있다. 제1 직선모델(951) 및 제2 직선모델(952)는 상기 특성곡선(950)을 간단하게 직선으로 모델링한 것으로써, 제1 직선모델(951)은 순시 정류전압(Vrect)가 0 V ~ 112.5 V 사이를 움직일 때 모델링 하는데 사용 가능하며, 62.5 V 에서 전류는 0 mA 그리고 112.5 V 에서는 31 mA 가 흐르는 것을 알 수 있다. 그리고, 제2 직선모델(952)는 순시 정류전압(Vrect)가 0 V ~ 87.5 V 사이를 움직일 때 모델링 하는데 사용 가능하며, 62.5 V 에서 전류는 0 mA 그리고 87.5 V 에서는 11 mA 가 흐르는 것을 알 수 있다.

도 3은 상기 제1 직선모델(951) 및 제2 직선모델(952)를 전원주파수가 50 Hz 인 경우에 적용한 일 예이다.

먼저, 정류최대전압 112.5 V 를 적용한 제1 직선모델(951)의 경우, 정류전압 (Vrect)은 파형(951V), 정류전류는 파형(951A)로 나타내었다. 그리고, 정류최대전압 87.5 V 를 적용한 제2 직선모델(952)의 경우, 정류전압(Vrect)은 파형 (952V), 정류전류는 파형(952A)로 나타내었다.

여기서, 동일한 발광블럭(970)에 입력 정류전압의 크기만 변경되었으므로, 상기 발광블럭의 문턱전압은 62.5 V 로 동일하지만, 상기 LED 발광블럭(970)의 점등 개시시각은 정류전압(Vrect) 실효값이 높아질수록 빨라진다. 일 예로, 전원주파수 50 Hz 에 대하여, 정류최대전압이 87.5 V 및 112.5 V 에 대하여 LED 발광블럭(970)의 문턱전압인 62.5 V 를 통과하는 시각을 각각 계산해보면 2.53 ms 및 1.87 ms 이다. 이것을 정류전압 위상으로 각각 환산하여 보면 위상 45.5 ( = 2.53 / 5 x 90 ) 도 및 위상 33.7 ( = 1.87 / 5 x 90 ) 도 이다.

즉, 정류최대전압이 87.5 V 로 공급되면 정류전압위상 45.5 도 이전에는 정류전압이발광블럭(970)의 문턱전압 이하로 전류가 흐르지 않으므로 빛 방출이 제로이다. 또한, 정류최대전압이 112.5 V 로 공급되면 정류전압위상 33.7 도 이전에는 정류전압이 발광블럭(970)의 문턱전압 이하로 전류가 흐르지 않으므로 빛 방출이 제로이다.

그리고, 정류전압위상 90 도에서 전류파형(952A) 및 전류파형(951A) 에 도시된 바와 같이 최대의 전류가 흐른다.

도 3을 요약하면, 정류전압(Vrect) 실효값이 높아질수록 LED 발광모듈의 점등 개시시각이 점점 더 빨라져서 점등되는 시간이 길어지지만, 발광블럭(970)의 문턱전압 이하에서는 빛이 방출되지 않아서 순시 최소 빛 밝기가 제로인 구간이 존재하는 문제점이 있다.

< 종래의 기술 예 2 >

도 4는 본 발명인의 특허 제 10-1110380 호 에서 인용한 도면이다. 본 발명의 관점에서 도 4의 특징을 설명하면, 1) 부하인 종래의 LED 발광블럭(970)을 다수개의 서브 발광블럭 [ 즉 제1 발광블럭(10), 제2 발광블럭(11) 및 제3 발광블럭(12) ] 으로 나누었다. 그리고, 2) 순시전압에 맞추어서 부하전류가 흐르는 경로를 변경하여 점등된 서브 발광블럭의 개수를 조정하는 병렬 스위치블럭 [ (제1 스위치(S11) 및 제2 스위치(S12) ] 및 제어기(4)를 구비하였다. 또한, 3) 전류제한장치(CS2)를 사용하여 부하전류를 제한하였다.

순시전압이 낮을 때는 적은 개수의 발광블럭을 직렬로 배열하여 구동한다. 그러면 부하인 발광블럭의 문턱전압은 종래기술1 보다 낮아져서 상대적으로 빠른 전압위상에서 전류가 흐르므로 LED 발광블럭에서 빛이 방출되지 않는 시간이 줄어든다.

여기서, 단 하나의 서브 발광블럭을 점등할 때를 살펴보면, 서브 발광블럭의 문턱전압 이하에서는 빛이 방출되지 않음으로, 순시 최소 빛 밝기가 제로인 구간이 존재하는 문제점은 여전히 해결되지 않는다.

특허 제 10-1110380 호 특허 제 10-0942234 호 특허 제 10-0971757 호 특허 제 10-0997050 호 특허 제 10-0979432 호

본 발명은 종래의 문제점을 해결하기 위하여 도출한 것으로서, LED 조명장치에서 방출되는 순시 최소 빛 밝기와 순시 최대 빛 밝기의 차를 줄여서 순시 빛 밝기 편차가 저감되어서 플리커(Flicker) 품질이 개선된 LED 조명장치를 제공하는데 있다.

이를 위해, 본 발명에 따른 플리커가 개선된 LED 조명장치는, 제1 상 교류전압 및 제2 상 교류전압 공급하는 교류전원; 교류전압을 직류의 정류전압으로 변환하는 제1 정류회로 및 제2 정류회로; 부하로써 1 개 이상의 LED로 구성된 제1 LED 발광블럭 및 제2 LED 발광블럭; 전류량을 제한하는 제1 전류제한장치 및 제2 전류제한장치; 상기 제1 상 교류전압을 정류하는 상기 제1 정류회로, 상기 제1 정류회로의 출력으로 구동되는 제1 LED 발광블럭 및 상기 제1 LED 발광블럭 전류량을 제한하는 제1 전류제한장치 를 포함하는 제1 LED 조명블럭; 상기 제2 상 교류전압을 정류하는 상기 제2 정류회로, 상기 제2 정류회로의 출력으로 구동되는 제2 LED 발광블럭 및 상기 제2 LED 발광블럭 전류량을 제한하는 제2 전류제한장치 를 포함하는 제2 LED 조명블럭;을 포함하여 구성되며, 상기 각 LED 조명블럭은, 각 LED 조명블럭에 공급되는 교류전압이 제로볼트를 통과하여 상승하는 시각을 전압위상 0 도로 할 경우, 상기 전압위상 10 도 이전에 각 LED 조명블럭에 전류가 공급 개시되어 빛 방출이 개시되고, 각 LED 조명블럭의 퍼센트 플리커 (Percent flicker)가 100 % 인 것;을 특징으로 한다.

또한, 본 발명에 따른 플리커가 개선된 LED 조명장치는,제3 상 교류전압을 공급하는 교류전원; 상기 제3 상 교류전압을 정류하는 제3 정류회로; 상기 제3 정류회로의 출력으로 구동되는 제3 LED 발광블럭 및 상기 제3 LED 발광블럭 전류량을 제한하는 제3 전류제한장치 를 포함하는 제3 LED 조명블럭;을 더 포함하여 구성되며, 상기 각 LED 조명블럭은, 각 LED 조명블럭에 공급되는 교류전압이 제로볼트를 통과하여 상승하는 시각을 전압위상 0 도로 할 경우, 상기 전압위상 40 도 이전에 각 LED 조명블럭에 전류가 공급 개시되어 빛 방출이 개시되고, 각 LED 조명블럭의 퍼센트 플리커 (Percent flicker)가 100 % 인 것;도 바람직하다.

그리고, 상기 제1 LED 발광블럭은 2 개 이상의 서브 LED 발광블럭이 직렬로 연결된 발광블럭이고, 상기 제1 LED 조명블럭은 전류의 흐름을 변경하여 점등되는 서브 LED 발광블럭의 개수를 조절하는 (1 개 이상의 스위치로 구성된) 제1 스위치 블럭 및 (제1 전류제한장치 및 제1 스위치 블럭을 제어하는) 제1 제어기를 더 포함하여 구성되고; 상기 제2 LED 발광블럭은 2 개 이상의 서브 LED 발광블럭이 직렬로 연결된 발광블럭이고, 상기 제2 LED 조명블럭은 전류의 흐름을 변경하여 점등되는 서브 LED 발광블럭의 개수를 조절하는 (1 개 이상의 스위치로 구성된) 제2 스위치 블럭 및 (제2 전류제한장치 및 제2 스위치 블럭을 제어하는) 제2 제어기를 더 포함하여 구성되고; 상기 제3 LED 발광블럭은 2 개 이상의 서브 LED 발광블럭이 직렬로 연결된 발광블럭이고, 상기 제3 LED 조명블럭은 전류의 흐름을 변경하여 점등되는 서브 LED 발광블럭의 개수를 조절하는 (1 개 이상의 스위치로 구성된) 제3 스위치 블럭 및 (제3 전류제한장치 및 제3 스위치 블럭을 제어하는) 제3 제어기를 더 포함하여 구성되며; 상기 각 LED 조명블럭은, 각 LED 조명블럭에 공급되는 교류전압이 제로볼트를 통과하여 상승하는 시각을 전압위상 0 도로 할 경우, 상기 전압위상 30 도 이전에 각 LED 조명블럭에 전류가 공급 개시되어 빛 방출이 개시되며; 상기 제1 제어기 내지 제3 제어기는 정류전압과 동위상의 정현파신호(이하, "정현파1 신호"라 칭함)로 상기 제1 전류제한장치 내지 제3 전류제한장치를 각각 제어하는 것;이 바람직하다.

그리고, 상기 제1 제어기 내지 제3 제어기는 순시 정류전압 또는 정류전압위상 중 어느 하나에 근거하여 계단파 형태로 상기 제1 전류제한장치 내지 제3 전류제한장치를 각각 제어하는 것;이 바람직하다.

또한, 상기 제1 제어기 내지 제3 제어기는 정류주파수 보다 낮은 주파수의 정현파신호(이하 "정현파2 신호"라 칭함)를 발생하고, 상기 정현파2 신호에 대응하는 전류를 부하에 공급하도록 상기 제1 전류제한장치 내지 제3 전류제한장치를 각각 제어하는 것;이 바람직하다.

그리고, 상기 제1 LED 발광블럭은 2 개 이상의 서브 LED 발광블럭이 직렬로 연결된 LED 발광블럭이고, 상기 제1 LED 조명블럭은 전류의 흐름을 변경하여 점등되는 서브 LED 발광블럭의 개수를 조절하는 (1 개 이상의 스위치로 구성된) 제1 스위치 블럭 및 (제1 전류제한장치 및 제1 스위치 블럭을 제어하는) 제1 제어기를 더 포함하여 구성되고; 상기 제2 LED 발광블럭은 2 개 이상의 서브 LED 발광블럭이 직렬로 연결된 LED 발광블럭이고, 상기 제2 LED 조명블럭은 전류의 흐름을 변경하여 점등되는 서브 LED 발광블럭의 개수를 조절하는 (1 개 이상의 스위치로 구성된) 제2 스위치 블럭 및 (제2 전류제한장치 및 제2 스위치 블럭을 제어하는) 제2 제어기를 더 포함하여 구성되고; 상기 제1 제어기 내지 제2 제어기는 정류전압과 동위상의 정현파신호(이하, "정현파1 신호"라 칭함)로 상기 제1 전류제한장치 내지 제2 전류제한장치를 각각 제어하는 것;이 바람직하다.

그리고, 상기 제1 제어기 내지 제2 제어기는 순시 정류전압 또는 정류전압위상 중 어느 하나에 근거하여 계단파 형태로 상기 제1 전류제한장치 내지 제2 전류제한장치를 각각 제어하는 것;이 바람직하다.

그리고, 상기 제1 제어기 내지 제2 제어기는 정류주파수 보다 낮은 주파수의 정현파신호(이하 "정현파2"라 칭함)를 발생하고, 상기 정현파2 신호에 대응하는 전류를 부하에 공급하도록 상기 제1 전류제한장치 내지 제2 전류제한장치를 각각 제어하는 것;이 바람직하다.

일반적인 스위칭 전원장치(SMPS: Switching mode power supply)를 사용하지 않고 정류전압으로 LED 램프를 직구동하는 종래의 조명장치에서는 퍼센트 플리커(이하 "%F")가 100 % 이지만, 본 발명에 따른 플리커가 개선된 LED 조명장치는 자기식 안정기를 사용한 형광등과 동일한 수준(25 % ~ 40 %) 또는 개선된 수준이 제공된다.

도 1은 LED 조명장치를 나타낸 도면이다.
도 2는 LED 발광블럭의 전류-전압 특성곡선이다.
도 3은 LED 발광블럭 전류파형이다.
도 4는 또 다른 LED 조명장치를 나타낸 도면이다.
도 5는 플리커 계산방법을 나타낸 도면이다.
도 6은 각 파형에서 플리커를 계산한 예이다.
도 7은 LED 광출력을 모델링한 그래프이다.
도 8은 LED 광출력을 모델링한 또 다른 그래프이다.
도 9는 3상전원의 정류전압파형 그래프이다.
도 10은 3상전원에서 빛 밝기를 각 상별로 시뮬레이션한 파형이다.
도 11은 3상전원에서 빛 밝기를 각 상별로 시뮬레이션한 또 다른 파형이다.
도 12는 3상전원에서 각 상의 밝기를 모두 합한 그래프이다.
도 13은 3상전원에서 플리커 품질지수를 계산한 표이다.
도 14는 2상전원에서 빛 밝기를 각 상별로 시뮬레이션한 파형이다.
도 15는 2상전원에서 각 상의 밝기를 모두 합한 그래프이다.
도 16는 2상전원에서 각 상별로 시뮬레이션한 또 다른 파형이다.
도 15는 2상전원에서 각 상의 밝기를 모두 합한 그래프이다.
도 18은 2상전원에서 플리커 품질지수를 계산한 표이다.

이하, 첨부된 도면을 참조하여 본 발명의 바람직한 실시예들을 상세히 설명한다. 이때 첨부된 도면에서 동일한 구성요소는 가능한 동일한 부호로 나타내고 있음에 유의하여야 한다. 또한, 이하에서 설명되는 본 명세서 및 청구범위에 사용된 용어나 단어는 통상적이거나 사전적인 의미로 한정해서 해석해서는 아니 되며, 본 발명의 기술적 사상에 부합하는 의미와 개념으로 해석되어야만 한다. 그리고 본 발명의 요지를 불필요하게 흐릴 수 있다고 판단되는 공기구성 및 기능에 대한 상세한 설명을 생략한다.

본 발명의 핵심 개념은, 퍼센트 플리커(Percent Flicker, 이하 "%F")가 100 % 인 LED 조명블럭을 삼상교류전원 2 개 상 이상에 배치하여, 전체 조명장치의 %F 가 종래의 자기식 형광등과 동일한 수준 또는 보다 개선된 수준이 되도록 하는 것이다.

< 플리커 품질지수 계산방법 >

이하 도 5 내지 도 6을 사용하여 조명에 사용되는 플리커 품질지수인 퍼센트 플리커(Percent Flicker, 이하 "%F") 와 플리커 인덱스(Flicker Index, 이하 "FI")를 계산하는 방법에 대하여 설명한다.

도 5는 북미조명학회( Illuminating Engineering Society of North America , 이하 "IESNA")에서 발간한 "IESNA Lighting Handbook, 9th Edition" 에서 플리커 계산방법을 인용한 것이다.

먼저, 도 5에서 %F 는 (수식 1)로 계산되며, 순시 최대 빛 밝기값과 순시 최소 빛 밝기값을 사용하여 계산한다.

%F = (A - B) / (A + B) x 100 -----(수식 1)

단, 순시 최소 빛 밝기값이 0 인 경우 %F 는 100 % 한다.

플리커 품질지수인 %F 는 0 % 에서 100 % 사이의 값으로 나타나며 값이 낮을수록 품질이 좋다. %F 는 널리 알려져서 보편적으로 사용되고 있으며 피크-피크 콘트라스트 (Peak-to -Peak Contrast), 마이클슨 콘트라스트(Michelson Contrast), 변조 (Modulation) 또는 변조깊이(Modulation depth) 등으로 불리기도 한다.

그리고 도 5에서, 또 다른 플리커 품질지수인 FI 는 (수식 2)로 나타나 있듯이 빛 밝기의 면적을 이용하여 계산한다.

FI = (Area 1) / (Area 1 + Area 2) -----(수식 2)

(수식 2)를 자세히 보면, 분자는 평균 빛 밝기값 이상의 밝기 면적이며, 분모는 전체 빛 밝기의 면적이다. 즉 빛 밝기 분포에서 평균이상 빛 밝기 면적이 전체 빛 밝기에서 차지하는 비이다. FI 는 0 에서 1.0 사이의 값으로 나타나며 낮을수록 품질이 좋다.

도 6은 상기 플리커 품질지수 %F 와 FI 를 계산한 예를 도시한 것이다. 빛 밝기 파형이 삼각파(81)로 나타나는 경우는 FI 가 0.25 이고, 정현파(82)로 나타나는 경우는 FI 가 0.32 이며, 구형파(83)로 나타나는 경우는 FI 가 0.50 이다. 그런데, 세 경우 모두 순시 빛 밝기가 0 인 부분이 있으므로 %F 는 100 % 이다.

여기서 %F 와 FI 사이의 관계를 살펴보면, %F 가 개선되면(낮아지면) 평균값이 높아지게 되므로 평균 빛 밝기값 이상의 빛 밝기 면적인 (Area1) 이 낮아지고, 결과적으로 상기 (수식2)의 분자가 작아져서 FI 가 개선된다(낮아진다).

< 빛 방출량 모델: 삼각파 >

도 7은 도 3에서 일부 발췌한 것으로, LED 발광블럭의 빛 방출량과 LED 발광블럭(970)에 흐르는 전류는 비례하므로 전류파형(951A) 와 전류파형(952A)는 순시 빛 방출량으로 생각할 수 있다.

계산의 편의상 상기 전류파형(951A)를 삼각파 전류파형(51A) 로 근사하여 계산한 경우에도 %F 는 100 % 로 변동이 없다. 즉, %F 는 발광블럭의 빛 방출량을 삼각파로 모델링하면 빠르게 계산할 수 있다.

그런데, FI 는 전류파형(951A)가 삼각파 전류파형(51A) 보다 더 높게 나올 것임을 예상(도 6에서 삼각파 FI = 0.25 이고 정현파 FI = 0.32 이므로)할 수 있다. 전류파형(951A)는 도 2에서 발광블럭(970)의 전류-전압 특성곡선(950)을 직선모델(951)로 근사하여 구한 전류파형이며, 실제 전류보다 많은 전류가 공급되도록 계산되는 모델이다.

결론적으로, 발광블럭 직선모델(951)에서는 많은 전류가 계산되었고, 빛 방출량 삼각파모델(51A)에서는 작게 계산되었으므로 서로 상쇄되어서 빛 방출량 계산값은 실제와 비슷하게 계산될 것 이므로 FI 계산에 유용할 것이다. 물론 상기 전류파형(952A)를 삼각파 전류파형(52A)로 근사한 경우도 마찬가지이다.

도 8은 도 4의 회로에서 발광블럭을 4개의 서브 발광블럭으로 구성하고, 전류제한장치(CS2)는 정현파로 부하전류를 공급 하였을 경우에, 빛 방출량 모델(27L)을 도시한 일 실시예이다. 가로축은 정류전압위상이며, 세로축은 빛 방출량이다. 상기 빛 방출량은 정류전압위상 90 도에서 빛 방출량 값을 100 으로 하여서 표준화 하였다.(부하전류를 정현파로 공급하는 방법은 본 발명인의 특허 제 10-1110380 호 에 상세히 설명되어 있으므로 설명의 편의상 생략한다.)

여기서 빛 방출량 모델(27L)을 자세히 살펴보면, 서브 발광블럭을 1 개 점등할 때는 순시 빛 밝기값이 (0) 에서 (8)까지이다. 서브 발광블럭 2 개가 점등될 때는 순시 빛 밝기값이 (17)에서 (28)까지이다. 서브 발광블럭 3 개가 점등될 때는 순시 빛 밝기값이 (43)에서 (61)까지이다. 서브 발광블럭 4 개가 점등될 때는 순시 빛 밝기값이 (83)에서 (100)까지이다.

여기서 빛 밝기가 (8)에서 (17)로 수직으로 상승하는 부분이 있는데, 이것은 부하전류가 전류제한장치 (CS2)에 의하여 정현파로 제한되므로 전류증가는 조금이지만 서브 발광블럭이 하나 더 점등되어 전체 빛 방출량이 증가하여 나타나는 현상이다.

서브 발광블럭 3 개가 점등개시될 때[즉, (28) 에서 (43)으로 수직상승] 및 4 개가 점등개시될 때[즉, (61) 에서 (83)으로 수직상승]에 대해서는 앞의 경우와 동일한 원리로 해석하면 되므로 설명의 편의상 생략한다.

도 8에서 빛 방출량 모델(27L)을 조금 더 구체적으로 설명하면, 발광블럭 2 개가 점등개시 전에는 순시 빛 밝기가 (8) 에서 2 개 점등개시 후에는 순시 빛 밝기는 (17)로 약 2 배 증가하였다. 단순하게 설명하면 동일한 전류로 발광블럭 1 개를 점등하다가 2 개를 점등함으로써 밝기가 2 배가 되었다.

그리고, 발광블럭 3 개가 점등개시 전에는 순시 빛 밝기가 (28)에서 3 개 점등개시 후에는 순시 빛 밝기는 (43)으로 약 3/2 배 증가하였다. 단순하게 설명하면 동일한 전류로 발광블럭 2 개를 점등하다가 3 개를 점등함으로써 밝기가 3/2 배가 되었다.

또한, 발광블럭 3 개가 점등개시 전에는 순시 빛 밝기가 (61)에서 4 개 점등개시 후에는 순시 빛 밝기는 (83)으로 약 4/3 배 증가하였다. 단순하게 설명하면 동일한 전류로 발광블럭 3 개를 점등하다가 4 개를 점등함으로써 밝기가 4/3 배가 되었다.

이상에서 설명되었듯이, 빛 방출량 모델(27L)이 이론적으로 잘 설정되었음을 알 수 있다.

도 8에서 정류전압위상 0 도 부근에서 빛 방출량 모델(27L)과 삼각파모델(28L)이 거의 일치 함을 알 수 있다. 계산의 편의상 상기 빛 방출량 모델(27L)을 삼각파모델 (28L)로 근사하여 계산해보면 %F 는 100 % 로 변동이 없을 것이다. 따라서 %F 는 발광블럭의 빛 방출량을 삼각파로 모델링하면 빠르게 계산할 수 있음을 알 수 있다.

그리고, 도 8에서 전류가 정현파 형태로 증가[즉, (17)~(28)구간, (43)~(61)구간, (83)~(100)구간]하지 않고 계단파 형태로 증가하여도, 빛 방출량 삼각파모델에 의한 %F 및 FI 계산이 가능함은 당연하다.

이상, 조명장치의 품질지수인 %F 와 FI 는 빛 방출량을 삼각파로 모델링하여 계산하는 방법에 대하여 설명하였다.

%F 는 순시 최대 빛 밝기값과 순시 최소 빛 밝기값을 가지고 계산하기 때문에 빛 방출량 모델이 다소 부정확 하더라도 전체적인 경향은 크게 변하지 않는다. 그리고, FI 는 %F 값이 개선되면(감소하면)(즉, 평균값이 높아지면) 자동적으로 같이 개선(감소)된다. 따라서 이하에서는 %F 에 촛점을 맞추어 설명한다.

< 제1 실시예 : 3상 교류전원 >

본 발명의 제1 실시예는 삼상전원의 각 상에 LED 조명장치(도 1 또는 도 4 회로 전체를 의미함, 이하 삼상전원에서 각 상에 설치된 LED 조명장치는 "LED 조명블럭" 이라 칭함)를 각각 구비하였을 경우, %F 와 FI 를 계산한 구체적인 일 실시예이다.

제1 실시예에 사용된 회로구성은, 제1 상 교류전압을 공급하는 교류전원; 상기 제1 상 교류전압으로 구동되는 제1 조명블럭; 제2 상 교류전압을 공급하는 교류전원; 상기 제2 상 교류전압으로 구동되는 제2 조명블럭; 제3 상 교류전압을 공급하는 교류전원; 상기 제3 상 교류전압으로 구동되는 제3 조명블럭;을 포함하여 구성된다.

상기 제1 조명블럭을 상세히 설명하면, 상기 제1 상 교류전압을 정류하는 제1 정류회로; 상기 제1 정류회로의 출력으로 구동되는 1 개 이상의 LED 로 이루어진 제1 LED 발광블럭; 상기 제1 LED 발광블럭에 공급되는 전류량을 조절하는 제1 전류원(이하, "제1 전류제한장치" 라고도 칭함);을 포함하여 제1 LED 조명블럭이 구성된다.

그리고, 상기 제2 조명블럭을 상세히 설명하면, 상기 제2 상 교류전압을 정류하는 제2 정류회로; 상기 제2 정류회로의 출력으로 구동되는 1 개 이상의 LED 로 이루어진 제2 LED 발광블럭; 상기 제2 LED 발광블럭에 공급되는 전류량을 조절하는 제2 전류원(이하, "제2 전류제한장치" 라고도 칭함);을 포함하여 제2 LED 조명블럭이 구성된다.

또한, 상기 제3 조명블럭을 상세히 설명하면, 상기 제3 상 교류전압을 정류하는 제3 정류회로; 상기 제3 정류회로의 출력으로 구동되는 1 개 이상의 LED 로 이루어진 제3 LED 발광블럭; 상기 제3 LED 발광블럭에 공급되는 전류량을 조절하는 제3 전류원(이하, "제3 전류제한장치" 라고도 칭함);을 포함하여 제3 LED 조명블럭이 구성된다.

여기서, 상기 제1 LED 발광블럭 내지 제3 LED 발광블럭은 다수개의 직렬로 연결된 서브 발광블럭으로 구성될 수 있다. 그리고, 각 서브 발광블럭에 흐르는 전류의 흐름을 변경하여 점등 서브 발광블럭 개수를 조절하는 (1 개 이상의 스위치로 구성된) 스위치 블럭을 각 LED 조명블럭에 포함할 수 있다. 이때 각 조명블럭은 상기 스위치 블럭을 제어하는 제어기를 포함하는 것이 바람직하다.

상기 각 조명블럭 제어기는 정류전압 한 싸이클이 공급되면, 낮은 순시 정류전압에서는 적은 부하전류가 흐르고, 높은 순시 정류전압에서는 많은 부하전류가 흐르도록, 각 전류제한장치을 제어하여 역율을 개선하는 것이 바람직하다

이때, 상기 각 조명블럭 제어기는 순시 정류전압에 근거하여 계단파 전류를 부하에 공급하도록 각 전류제한장치를 제어하는 것이 바람직하다.

그리고, 상기 각 조명블럭 제어기는 정류전압위상에 근거하여 계단파 전류를 부하에 공급하도록 각 전류제한장치를 제어하는 것도 바람직하다

또한, 본 발명인의 특허 제 10-1110380 호 에서 설명하였듯이 상기 각 조명블럭 제어기는 각 조명블럭 정류전압과 동 위상의 정현파신호(이하, "정현파1 신호"라 칭함) 발생기능을 더 포함하여, 상기 정현파1 신호에 대응하는 전류( 이하 "정현파1 전류"라 칭함)를 부하에 공급하도록 각 전류제한장치를 제어하는 것이 바람직하다.

이때, 상기 각 조명블럭 제어기가 정류전압과 동 위상의 정현파1 신호를 발생하는 이유는, 각 조명블럭 교류전원에서 공급되는 교류전류가 교류전압과 동일한 위상이고, 그 형태는 정현파 이어서 역율이 개선되기를 바라기 때문이다. 그리고, 부하에 흐르는 부하전류는 상기 교류전류가 정류된 것임은 당연할 것이다.

또한, 상기 각 조명블럭 제어기는 정류주파수(교류전원 주파수의 2배 주파수)보다 낮은 주파수의 정현파신호(이하, "정현파2 신호" 라 칭함)를 발생시키고, 상기 정현파2 신호에 대응하는 전류( 이하 "정현파2 전류"라 칭함)를 부하에 공급하도록 각 조명블럭 전류제한장치를 제어하는 것이 바람직하다. 여기서, 각 정류전압위상 90 도 에서 상기 정현파2 신호의 최대 순시전압이 나타나는 것이 바람직하다.

이렇게 하면 전원전류 고조파 함유율이 정현파1 전류보다 상대적으로 높아지지만 보다 밝은 LED 조명장치를 제공할 수 있기 때문이다. 일 예를 들면, 우리나라는 저전력(예, 25 와트 이하) LED 조명장치의 전원전류 고조파 함유율을 30 % 이하로 규정하고 있다. 그런데, 정현파1 에 의하면, 전원전류 고조파 함유율이 일반 저항부하의 경우에는 이론상 0 % 이고, LED 조명장치의 경우는 1 % 이하로 만들 수 있다. 따라서 전원전류 고조파 함유율이 약간 증가(규제값인 30 % 이하까지)하여서 상대적으로 역율이 약간 낮아지더라도 밝기를 개선한 LED 조명장치를 제공하는 것이 바람직하다.

이때, 상기 정현파2 신호에 근거하여 계단파 전류를 부하에 공급하도록 각 조명블럭 전류제한장치를 제어하는 것도 바람직하다.

이상에서 설명하였듯이 부하에 전류를 공급하는 방법이 다수 개 존재하고, 이것들이 본 발명의 요지가 아니므로 반복전인 설명을 피하기 위하여 정현파1 전류를 부하에 공급하였을때 빛 방출량을 삼각파로 모델링한 것을 대표로 설명한다.

바람직하게, 상기 제1 LED 발광블럭 내지 제3 LED 발광블럭은 1개 이상의 LED 로 구성되며, 다수개의 LED 가 직렬 또는 병렬 또는 직/병렬 배열로 구성될 수 있다. 상기 발광블럭들은 널리 알려진 공지기술로 구성할 수 있으므로, 본 명세서에서는 설명의 간략화를 위하여 이에 대한 구체적인 기술은 생략한다

순시 정류전압에 적합한 개수의 LED 발광블럭이 직렬로 연결되도록 스위치블럭을 제어하는 방법, 순시 정류전압에 근거한 계단파 전류를 부하에 공급하는 방법, 순시 정류전압위상에 근거한 계단파 전류를 부하에 공급하는 방법 및 정현파1 전류를 부하에 공급하는 방법은 본 발명인의 특허 제 10-1110380 호 및 특허 10-1043533 호 을 비롯하여 그 외 널리 알려진 공지기술로 구성할 수 있으므로, 본 명세서에서는 설명의 간략화를 위하여 이에 대한 구체적인 기술은 생략한다.

이하, 도 9 및 도 10을 사용하여 본 발명의 제1 실시예를 설명한다.

먼저, 삼상교류전압을 정류하면 정류전압은 도 9에 도시된 바와 같이 된다. 즉, 전압위상 0 에서 출발한 제1 상 정류전압(301)은 전압위상 90 도 에서 순시 최대정류전압이 나타난다. 전압위상 120 도 에서 출발하는 제2 상 정류전압(302)을 따라가 보면 전압위상 30 도 에서 순시 최대정류전압이 나타난다. 그리고 전압위상 240 도 에서 출발하는 제3 정류전압(303)은 150 도 에서 순시 최대정류전압이 나타난다. 즉 전압위상 30 도, 90 도 및 150 도 에서 각 상의 순시 최대정류전압이 나타난다.

이하 도 10에서 삼각파모델을 사용하여 %F 가 100 % 가 되는 (빛 방출 개시위상) 경계조건을 설명한다

먼저 제1 조명블럭의 빛 방출량 삼각파모델(311)에 대하여 설명한다. 제1 상 정류전압(301)은 전압위상 0 도에서 출발하여 전압위상 90 도에서 최대값이 된다. 그런데, 빛 방출량 삼각파모델(311)은 전압위상 0 도 에서 전압위상 60 도 까지 빛 방출량이 0 이고, 전압위상 60 도 에서 빛 방출이 개시되며, 상기 제1 상 정류전압(301)의 최대순시정류전압이 나타나는 전압위상 90 도 에서 빛 방출량이 최대가 되도록 선형으로 증가한다. 또한 전압위상 90 도 이후에서는 값은 같지만 부호가 반대인 기울기로 감소한다. 그리고 빛 방출량이 0 이 되면 다음 정류전압 싸이클 개시 까지는 0 상태를 유지한다. 간단히 요약하면 빛 방출량 삼각파모델(311)은 "제1 상 정류전압(301) 위상보다 60 도 늦게 빛 방출을 개시하며, 순시 최대정류전압에서 빛 방출량이 최대가 되며, 정류전압위상보다 60 도 빨리 빛 방출을 마감하는 %F 가 100 % 인 모델"이다.

제2 LED 조명블럭의 빛 방출량 삼각파모델(312) 및 제3 LED 조명블럭의 빛 방출량 모델(313)은 제1 조명블럭의 빛 방출량 삼각파모델(311)과 동일한 원리 구현된 것이므로 설명의 편의상 생략한다.

여기서, 상기 빛 방출량 삼각파모델(311) 내지 빛 방출량 삼각파모델(313)의 순시 빛 방출량을 모두 합하여 %F 와 FI 를 계산하면 %F 는 100 %, FI 는 0.253 이 된다. 즉, %F 가 개선(감소)되기 위해서는 각 상의 정류전압위상 60 도 이전에 빛 방출이 개시되어야 함을 알 수 있다.

이하, 삼각파모델을 사용하여 %F 가 개선되는 일 예를 설명한다.

도 11에서, 빛 방출량 삼각파모델(321)은 "제1 상 정류전압(301) 위상보다 45 도 늦게 빛 방출을 개시하며, 순시 최대정류전압에서 빛 방출량이 최대가 되며, 정류전압위상보다 45 도 빨리 빛 방출을 마감하는 %F 가 100 % 인 모델"이다.

제2 조명블럭의 빛 방출량 삼각파모델(322) 및 제3 조명블럭의 빛 방출량 삼각파모델(323)은 제1 조명블럭의 빛 방출량 삼각파모델(311)과 동일한 원리로 구현한 것이므로 설명의 편의상 생략한다.

도 12에서 순시 빛 평균파형(320)은 상기 빛 방출량 삼각파모델(321) 내지 빛 방출량 삼각파모델(323)의 순시 빛 방출량을 모두 합하여 평균한 파형이다. 상기 순시 빛 평균파형 (320)으로 %F 와 FI 를 계산하면 %F 는 20 %, FI 는 0.063 이 된다. 그리고 직선파형(325a)는 전압위상 0 도에서 180 도 사이의 평균 빛 방출량을 도시한 것이다.

이상 도 11 및 도 12를 사용하여 단상전원에서는 %F 가 100 % 인 LED 조명블럭을 삼상전원에 적용하면 %F 가 20 % 로 개선되는 일 예를 설명하였다.

도 13은 도 10 내지 도 12에 적용한 원리를 사용하여 빛 방출 개시위상을 다양값으로 계산한 결과를 도시한 표이다. 여기서 행(Ang3)은 각 상의 조명블럭에서 빛 방출을 개시하는 전압위상이며, 행(% Flicker)에는 %F 를, 행(Flicker Index)는 FI 를 계산한 결과이다.

여기서 몇몇 수치를 살펴보면, 빛 방출개시 위상이 45 도 인 경우는 %F 가 20 % 이고, 40 도 인 경우는 11.1 % 이며, 35 도인 경우는 4.8 % 임을 알 수 있다. 특이하게 빛 방출개시 위상이 30 도에서 %F 및 FI 가 0 이 되었다. 그리고 빛 방출개시 위상이 30 도 보다 더 빨라질수록 %F 는 점점더 나빠져서 전압위상 5 도 에서는 %F 가 10.2 % 가 되었다.

본 발명에서 사용한 빛 방출량 모델의 정확도와 LED 간의 밝기 편차를 고려 할때 %F 를 11.1 % 이하로 달성하기 위해서는 정류전압위상 40 도 이전에 빛 방출을 개시하는 것이 바람직하다. 또한, 정류전압위상 30도에서 빛 방출을 개시하면 %F 가 0%가 되므로 정류전압위상 30도 이전에 빛 방출을 개시하는 것도 바람직하다.

이상, 정현파1 전류를 부하에 공급하였을때 빛 방출량을 삼각파로 모델링한 것을 대표로 설명한다. 순시 정류전압에 근거한 계단파전류, 정류전압위상에 근거한 계단파 전류 및 정현파2 전류를 부하에 공급하였을 경우에도 빛 방출량을 삼각파모델로 모델링하고 %F 를 계산하여도 본 발명의 사상을 벗어나지 않음은 당연하다.

< 제2 실시예 : 2상 >

본 발명의 제2 실시예는 삼상전원에서 2개 상에 LED 조명장치(도 1 또는 도 4 회로 전체를 의미함, 이하 삼상전원에서 각 상에 설치된 LED 조명장치는 "LED 조명블럭" 이라 칭함)를 각각 구비하였을 경우 %F 와 FI 를 계산한 구체적인 일 실시예이다.

제2 실시예에 사용된 회로구성은, 제1 상 교류전압을 공급하는 교류전원; 상기 제1 상 교류전압으로 구동되는 제1 조명블럭; 제2 상 교류전압을 공급하는 교류전원; 상기 제2 상 교류전압으로 구동되는 제2 조명블럭;을 포함하여 구성된다.

여기서, 상기 제1 LED 발광블럭 내지 제2 LED 발광블럭은 다수개의 직렬로 연결된 서브 발광블럭으로 구성될 수 있다. 그리고, 전류의 흐름을 변경하여 점등되는 서브 LED 발광블럭의 개수를 조절하는 (1 개 이상의 스위치로 구성된) 스위치 블럭을 각 LED 조명블럭에 포함할 수 있다. 이때 각 조명블럭은 상기 스위치 블럭을 제어하는 제어기를 포함하는 것이 바람직하다.

상기 각 조명블럭 제어기는 정류전압 한 싸이클이 공급되면, 낮은 순시 정류전압에서는 적은 부하전류가 흐르고, 높은 순시 정류전압에서는 많은 부하전류가 흐르도록, 각 조명블럭 전류제한장치을 제어하여 역율을 개선하는 것이 바람직하다.

이때, 상기 각 조명블럭 제어기는 순시 정류전압에 근거하여 계단파 전류를 부하에 공급하도록 각 조명블럭 전류제한장치를 제어하는 것이 바람직하다.

그리고, 상기 각 조명블럭 제어기는 정류전압위상에 근거하여 계단파 전류를 부하에 공급하도록 각 조명블럭 전류제한장치를 제어하는 것도 바람직하다

또한, 본 발명인의 특허 제 10-1110380 호 에서 설명하였듯이 상기 각 조명블럭 제어기는 각 조명블럭 정류전압과 동 위상의 정현파신호(이하, "정현파1 신호"라 칭함) 발생기능을 더 포함하여, 상기 정현파1 신호에 대응하는 전류( 이하 "정현파1 전류"라 칭함)를 부하에 공급하도록 각 조명블럭 전류제한장치를 제어하는 것이 바람직하다.

이렇게 하면 전원전류 고조파 함유율이 정현파1 전류보다 상대적으로 높아지지만 보다 밝은 LED 조명장치를 제공할 수 있기 때문이다. 일 예를 들면, 우리나라는 저전력(예, 25 와트 이하) LED 조명장치의 전원전류 고조파 함유율을 30 % 이하로 규정하고 있다. 그런데, 정현파1 전류에 의하면, 전원전류 고조파 함유율이 일반 저항부하의 경우에는 이론상 0 % 이고, LED 조명장치의 경우는 1 % 이하로 만들 수 있다. 따라서 전원전류 고조파 함유율이 약간 증가(규제값인 30 % 이하까지)하여서 상대적으로 역율이 약간 낮아지더라도 밝기를 개선한 LED 조명장치를 제공하는 것이 바람직하다.

바람직하게, 상기 제1 LED 발광블럭 내지 제2 LED 발광블럭은 1개 이상의 LED 로 구성되며, 다수개의 LED 가 직렬 또는 병렬 또는 직/병렬 배열로 구성될 수 있다. 상기 발광블럭들은 널리 알려진 공지기술로 구성할 수 있으므로, 본명세서에서는 설명의 간략화를 위하여 이에 대한 구체적인 기술은 생략한다.

순시 정류전압에 적합한 개수의 LED 발광블럭이 직렬로 연결되도록 스위치블럭을 제어하는 방법, 순시 정류전압에 근거한 계단파 전류를 부하에 공급하는 방법, 순시 정류전압위상에 근거한 계단파 전류를 부하에 공급하는 방법 및 정현파1 전류를 부하에 공급하는 방법은 본 발명인의 특허 제 10-1110380 호 및 특허 10-1043533 호 을 비롯하여 그 외 널리 알려진 공지기술로 구성할 수 있으므로, 본 명세서에서는 설명의 간략화를 위하여 이에 대한 구체적인 기술은 생략한다

이하 도 9 및 도 14를 사용하여 본 발명의 제2 실시예를 설명한다.

먼저, 도 14에서 삼각파모델을 사용하여 %F 가 100%가 되는 (빛 방출 개시위상) 경계조건을 설명한다.

제1 조명블럭에 적용되는 빛 방출량 삼각파모델(201)에 대하여 설명한다. 제1 상 정류전압(301)이 전압위상 0 도에서 출발하여 전압위상 90 도에서 최대값이 된다. 그런데, 빛 방출량 삼각파모델(201)은 전압위상 0 도 에서 전압위상 30 도 까지 빛 방출량이 0 이고, 전압위상 30 도 에서 빛 방출이 개시되며, 상기 제1 상 정류전압(301)의 순시 최대정류전압이 나타나는 전압위상 90 도 에서 빛 방출량이 최대가 되도록 선형으로 증가한다. 또한 전압위상 90 도 이후에서는 값은 같지만 부호가 반대인 기울기로 감소한다. 그리고 빛 방출량이 0 이 되면 다음 정류전압 싸이클 개시 까지는 0 상태를 유지한다. 간단히 요약하면 빛 방출량 모델(201)은 "제1상 정류전압(301) 위상보다 30 도 늦게 빛 방출을 개시하며, 순시 최대정류전압에서 빛 방출량이 최대가 되며, 정류전압위상보다 30 도 빨리 빛 방출을 마감하는 %F 가 100 % 인 삼각파모델"이다.

제2 조명블럭에 적용되는 빛 방출량 모델(202)는 방출량 모델(201)과 동일한 원리 구현된 것이므로 설명의 편의상 생략한다.

도 15에서 순시 빛 평균파형(200)은 상기 빛 방출량 삼각파모델(201) 내지 빛 방출량 삼각파모델 (202)의 순시 빛 방출량을 모두 합하여 평균한 파형이다. 상기 순시 빛 평균파형(200)으로 %F 와 FI 를 계산하면 %F 는 100 %, FI 는 0.222 이 된다. 그리고 직선파형(205a)는 정류전압위상 0 도에서 180 도 사이의 평균 빛 방출량을 도시한 것이다.

여기서, %F 가 개선되기 위해서는 각 상의 정류전압위상 30 도 이전에 빛 방출이 개시되어야 함을 알 수 있다.

이하, 삼각파모델을 사용하여 %F 가 개선되는 일 실시예를 설명한다.

도 16에서, 빛 방출량 삼각파모델(211)은 "제1 상 정류전압(301) 위상보다 10 도 늦게 빛 방출을 개시하며, 순시 최대정류전압에서 빛 방출량이 최대가 되며, 정류전압위상보다 10 도 빨리 빛 방출을 마감하는 %F 가 100 % 인 모델"이다.

제2 조명블럭의 빛 방출량 삼각파모델(212)은 제1 조명블럭의 빛 방출량 삼각파모델(311)과 동일한 원리로 구현한 것이므로 설명의 편의상 생략한다.

도 17에서 순시 빛 평균파형(210)은 상기 빛 방출량 삼각파모델(211) 및 빛 방출량 삼각파모델(212)의 순시 빛 방출량을 모두 합하여 평균한 파형이다. 상기 순시 빛 평균파형(210)으로 %F 와 FI 를 계산하면 %F 는 42.9 %, FI 는 0.168 이 된다. 그리고 직선파형(215a)는 정류전압위상 0 도에서 180 도 사이의 평균 빛 방출량을 도시한 것이다.

이상 도 16 및 도 17를 사용하여 단상전원에서는 %F 가 100 % 인 LED 조명블럭을 이상전원에 각각 적용하면 %F 가 42.9 % 로 개선되는 일 예를 설명하였다.

도 18은 도 14 내지 도 16에 적용한 원리를 사용하여 빛 방출 개시위상을 다양값으로 계산한 결과를 도시한 표이다. 여기서 행(Ang2)은 각 상의 조명블럭에서 빛 방출을 개시하는 전압위상이며, 행(% Flicker)에는 %F 를, 행(Flicker Index)는 FI 를 계산한 결과이다.

여기서 몇몇 수치를 살펴보면, 빛 방출개시 위상이 20 도 인 경우는 %F 가 60 % 이고, 15 도 인 경우는 50 % 이며, 10 도인 경우는 42.9 % 그리고 5 도 인 경우는 37.5 % 임을 알 수 있다.

자기식 안정기를 채탁한 형광등의 %F 가 25 % 에서 40 % 사이임을 고려하면 정류전압위상 10 도 이전에 빛 방출을 개시하는 것이 바람직할 것이다

이상, 정현파 전류를 부하에 공급하였을때 빛 방출량을 삼각파로 모델링한 것을 대표로 설명하였다. 순시 정류전압에 근거한 계단파전류, 정류전압위상에 근거한 계단파 전류 및 정현파2 전류를 부하에 공급하였을 경우에도 빛 방출량을 삼각파모델로 모델링하고 %F 를 계산하여도 본 발명의 사상을 벗어나지 않음은 당연하다.

이상, 본 발명에 대하여 그 바람직한 실시예를 살펴보았으나 이는 예시에 불과하며, 본 기술 분야의 통상적인 지식을 가진 자라면 이로부터 다양한 변형된 실시예가 가능함을 이해하여야 할 것이다. 그러므로 , 본 명세서 와 도면에 개시된 본 발명의 실시예들은 본 발명의 기술내용을 쉽게 설명하고, 본 발명의 이해를 돕기 위해 특 정 예를 제시한 것일 뿐이며, 본 발명의 범위를 한정하고자 하는 것은 아니다.

970 LED 발광블럭 10,11,12 LED 서브 발광블럭
950 LED 전류-전압 특성곡선 951,952 LED 직선모델
CS2 전류제한장치 51A, 52A, 28L LED 빛 방출량 모델
27L LED 빛 방출량 모델(다수개의 서브 발광블럭을 구비한 경우)
311,312,313,321,322,323 삼상을 사용할 경우 LED 빛 방출량 삼각파 모델
201,202,211,212 삼상중 2개의 상을 사용할 경우 LED 빛 방출량 삼각파 모델

Claims

제1 상 교류전압 및 제2 상 교류전압 공급하는 교류전원;
교류전압을 직류의 정류전압으로 변환하는 제1 정류회로 및 제2 정류회로;
부하로써 1 개 이상의 LED로 구성된 제1 LED 발광블럭 및 제2 LED 발광블럭;
전류량을 제한하는 제1 전류제한장치 및 제2 전류제한장치;

상기 제1 상 교류전압을 정류하는 상기 제1 정류회로, 상기 제1 정류회로의 출력으로 구동되는 제1 LED 발광블럭 및 상기 제1 LED 발광블럭 전류량을 제한하는 제1 전류제한장치 를 포함하는 제1 LED 조명블럭;

상기 제2 상 교류전압을 정류하는 상기 제2 정류회로, 상기 제2 정류회로의 출력으로 구동되는 제2 LED 발광블럭 및 상기 제2 LED 발광블럭 전류량을 제한하는 제2 전류제한장치 를 포함하는 제2 LED 조명블럭;을 포함하여 구성되며,

상기 각 LED 조명블럭은, 각 LED 조명블럭에 공급되는 교류전압이 제로볼트를 통과하여 상승하는 시각을 전압위상 0 도로 할 경우, 상기 전압위상 10 도 이전에 각 LED 조명블럭에 전류가 공급 개시되어 빛 방출이 개시되고, 각 LED 조명블럭의 퍼센트 플리커 (Percent flicker)가 100 % 인 것;을 특징으로 하는 플리커가 개선된 LED 조명장치.
제1항에 있어서,
제3 상 교류전압을 공급하는 교류전원;
상기 제3 상 교류전압을 정류하는 제3 정류회로; 상기 제3 정류회로의 출력으로 구동되는 제3 LED 발광블럭 및 상기 제3 LED 발광블럭 전류량을 제한하는 제3 전류제한장치 를 포함하는 제3 LED 조명블럭;을 더 포함하여 구성되며,

상기 각 LED 조명블럭은, 각 LED 조명블럭에 공급되는 교류전압이 제로볼트를 통과하여 상승하는 시각을 전압위상 0 도로 할 경우, 상기 전압위상 40 도 이전에 각 LED 조명블럭에 전류가 공급 개시되어 빛 방출이 개시되고, 각 LED 조명블럭의 퍼센트 플리커 (Percent flicker)가 100 % 인 것;을 특징으로 하는 플리커가 개선된 LED 조명장치.
제2 항에 있어서,
상기 제1 LED 발광블럭은 2 개 이상의 서브 LED 발광블럭이 직렬로 연결된 발광블럭이고, 상기 제1 LED 조명블럭은 전류의 흐름을 변경하여 점등되는 서브 LED 발광블럭의 개수를 조절하는 (1 개 이상의 스위치로 구성된) 제1 스위치 블럭 및 (제1 전류제한장치 및 제1 스위치 블럭을 제어하는) 제1 제어기를 더 포함하여 구성되고;

상기 제2 LED 발광블럭은 2 개 이상의 서브 LED 발광블럭이 직렬로 연결된 발광블럭이고, 상기 제2 LED 조명블럭은 전류의 흐름을 변경하여 점등되는 서브 LED 발광블럭의 개수를 조절하는 (1 개 이상의 스위치로 구성된) 제2 스위치 블럭 및 (제2 전류제한장치 및 제2 스위치 블럭을 제어하는) 제2 제어기를 더 포함하여 구성되고;

상기 제3 LED 발광블럭은 2 개 이상의 서브 LED 발광블럭이 직렬로 연결된 발광블럭이고, 상기 제3 LED 조명블럭은 전류의 흐름을 변경하여 점등되는 서브 LED 발광블럭의 개수를 조절하는 (1 개 이상의 스위치로 구성된) 제3 스위치 블럭 및 (제3 전류제한장치 및 제3 스위치 블럭을 제어하는) 제3 제어기를 더 포함하여 구성되며;

상기 각 LED 조명블럭은, 각 LED 조명블럭에 공급되는 교류전압이 제로볼트를 통과하여 상승하는 시각을 전압위상 0 도로 할 경우, 상기 전압위상 30 도 이전에 각 LED 조명블럭에 전류가 공급 개시되어 빛 방출이 개시되며;

상기 제1 제어기 내지 제3 제어기는 정류전압과 동위상의 정현파신호(이하, "정현파1 신호"라 칭함)로 상기 제1 전류제한장치 내지 제3 전류제한장치를 각각 제어하는 것;을 특징으로 하는 플리커가 개선된 LED 조명장치.
제3 항에 있어서,
상기 제1 제어기 내지 제3 제어기는 순시 정류전압 또는 정류전압위상 중 어느 하나에 근거하여 계단파 형태로 상기 제1 전류제한장치 내지 제3 전류제한장치를 각각 제어하는 것;을 특징으로 하는 플리커가 개선된 LED 조명장치
제3 항에 있어서,
상기 제1 제어기 내지 제3 제어기는 정류주파수 보다 낮은 주파수의 정현파신호(이하 "정현파2 신호"라 칭함)를 발생하고, 상기 정현파2 신호에 대응하는 전류를 부하에 공급하도록 상기 제1 전류제한장치 내지 제3 전류제한장치를 각각 제어하는 것;을 특징으로 하는 플리커가 개선된 LED 조명장치
제1 항에 있어서,
상기 제1 LED 발광블럭은 2 개 이상의 서브 LED 발광블럭이 직렬로 연결된 LED 발광블럭이고, 상기 제1 LED 조명블럭은 전류의 흐름을 변경하여 점등되는 서브 LED 발광블럭의 개수를 조절하는 (1 개 이상의 스위치로 구성된) 제1 스위치 블럭 및 (제1 전류제한장치 및 제1 스위치 블럭을 제어하는) 제1 제어기를 더 포함하여 구성되고;

상기 제2 LED 발광블럭은 2 개 이상의 서브 LED 발광블럭이 직렬로 연결된 LED 발광블럭이고, 상기 제2 LED 조명블럭은 전류의 흐름을 변경하여 점등되는 서브 LED 발광블럭의 개수를 조절하는 (1 개 이상의 스위치로 구성된) 제2 스위치 블럭 및 (제2 전류제한장치 및 제2 스위치 블럭을 제어하는) 제2 제어기를 더 포함하여 구성되고;

상기 제1 제어기 내지 제2 제어기는 정류전압과 동위상의 정현파신호(이하, "정현파1 신호"라 칭함)로 상기 제1 전류제한장치 내지 제2 전류제한장치를 각각 제어하는 것;을 특징으로 하는 플리커가 개선된 LED 조명장치.
제1 항에 있어서,
상기 제1 제어기 내지 제2 제어기는 순시 정류전압 또는 정류전압위상 중 어느 하나에 근거하여 계단파 형태로 상기 제1 전류제한장치 내지 제2 전류제한장치를 각각 제어하는 것;을 특징으로 하는 플리커가 개선된 LED 조명장치.
제1 항에 있어서,
상기 제1 제어기 내지 제2 제어기는 정류주파수 보다 낮은 주파수의 정현파신호(이하 "정현파2"라 칭함)를 발생하고, 상기 정현파2 신호에 대응하는 전류를 부하에 공급하도록 상기 제1 전류제한장치 내지 제2 전류제한장치를 각각 제어하는 것;을 특징으로 하는 플리커가 개선된 LED 조명장치.