KR101252073B1 - Ｌｅｄ 구동 회로 및 이것을 사용한 ｌｅｄ 조명등 기구 - Google Patents

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아츠시 카나모리
히로히사 와리타
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Abstract

위상 제어식 조광기를 통하여 교류 전원에 접속가능하고 LED 부하를 구동하는 LED 구동 회로가 제공된다. LED 구동 회로는 스위칭 소자를 갖는 스위칭 전원부와, 스위칭 전류를 검출하는 스위칭 전류 검출부와, LED 전류를 검출하는 LED 전류 검출부와, 상기 스위칭 전류 검출부의 출력으로부터 소정값을 감산하는 제 1 감산부와, 스위칭 전류가 제한되는 목표값을 외부로부터 입력된 복수의 전압의 연산을 통하여 결정하는 제 1 결정부와, 상기 LED 전류 검출부의 출력으로부터 소정값을 감산하는 제 2 감산부와, LED 전류의 목표값을 외부로부터 입력된 복수의 전압의 연산을 통하여 결정하는 제 2 결정부와, 상기 제 1 감산부에 의한 감산 결과가 상기 제 1 결정부에 의한 결정 결과를 초과한 경우에 상기 스위칭 소자를 오프시켜 스위칭 전류를 제한하는 스위칭 전류 제한부와, 상기 제 2 감산부에 의한 감산 결과가 상기 제 2 결정부에 의한 결정 결과와 일치하도록 상기 스위칭 소자를 구동하여 LED 전류를 제어하는 LED 전류 제어부를 포함한다.

Description

ＬＥＤ 구동 회로 및 이것을 사용한 ＬＥＤ 조명등 기구{LED DRIVE CIRCUIT AND LED ILLUMINATION COMPONENT USING THE SAME}
본 발명은 LED 구동 회로 및 이것을 사용한 LED 조명등 기구에 관한 것이다.
LED(Light Emitting Diode)는 낮은 전류 소비, 긴 수명 등에 의해 특징지어지고, 디스플레이 장치뿐만 아니라 조명 기구 등에도 그 적용 범위가 확장되고 있다. LED 조명 기구는 소망의 조도를 얻기 위해 복수의 LED를 사용하는 경우가 많다(예를 들면, JP-A-2004-327152, JP-A-2006-319172, 및 JP-A-2008-104273 참조).
일반용 조명 기구는 상용 교류 전원을 사용하는 것이 많아, 예를 들면 백열등 등의 일반용 조명 대신에 LED 조명등 기구가 사용되는 경우를 고려하여 LED 조명등 기구도 일반용 조명등 기구와 마찬가지로 상용 교류 전원을 사용하도록 구성되는 것이 바람직하다.
또한, 백열등의 조광을 행하는데 있어서 스위칭 소자(일반적으로는 사이리스터 소자나 트라이악 소자)를 교류 전원 전압의 특정 위상각에서 온으로 스위칭함으로써 조광을 백열등으로의 전원 공급의 제어를 통하여 볼륨 소자의 간단한 조작으로 쉽게 행할 수 있는 위상 제어식 조광기(일반적으로는 백열 조광기라고 함)가 사용된다(예를 들면, JP-A-2005-26142 참조). 그러나, 위상 제어식 조광기를 사용하여 낮은 와트 수의 백열등의 조광을 행하는데 있어서 조광기에 백열등을 접촉하는 것은 깜박임(flickering) 또는 점멸(blinking)의 발생을 초래하여 조광을 제대로 행할 수 없다는 것이 알려져 있다.
교류 전원을 사용하는 LED 조명등 기구의 조광을 행하는데 있어서 LED 조명등 기구는 기존의 백열등용 위상 제어식 조광기에 그대로 접속가능한 것이 바람직하다. 기존의 조광 설비를 사용하면서 조명등 기구만 LED 조명등 기구로 변경함으로써 백열등을 사용하는 경우에 비해 전력 소비가 상당히 감소될 수 있다. 또한, 조광 설비를 LED 조명등 기구 전용의 유형으로 변경할 필요없이 호환성을 확보할 수 있으므로 설비 비용이 저감된다.
이제, 도 16은 교류 전원을 사용하는 LED 조명등 기구의 조광을 행할 수 있는 LED 조명 시스템의 종래예를 나타낸다. 도 16에 나타낸 LED 조명 시스템은 위상 제어식 조광기(200), 다이오드 브리지(DB1)와 전류 제한부(IL)를 갖는 LED 구동 회로(300), 및 LED를 직렬로 접속함으로써 형성된 LED 어레이(400)를 포함한다. 교류 전원인 상용 전원(100)과 전류 제한부(IL) 사이에 위상 제어식 조광기(200)가 직렬로 접속된다. 위상 제어식 조광기(200)에서는 가변 저항기(Rvar)의 저항값이 변화됨으로써 저항값에 의존한 전원 위상각에서 트라이악(Tri)이 온으로 스위칭된다. 전형적으로, 가변 저항기(Rvar)는 회전 노브 또는 슬라이더 형태로 이루어져 있고, 노브의 회전 각도 또는 슬라이더의 위치를 변경하여 조명등 기구를 조광하도록 구성된다. 또한, 위상 제어식 조광기(200)에서는 커패시터(Ca) 및 인덕터(L)가 노이즈 억제 회로를 구성하여 위상 제어식 조광기(200)로부터 교류 전원 라인으로 피드백되는 노이즈를 저감시킨다. 도 17은 0°, 45°, 90°, 및 135°의 위상 제어식 조광기(200)의 위상각 각각에 대응하는 조광기의 출력 파형 및 다이오드 브리지(DB1)의 출력 파형을 나타낸다. 위상각이 증가될수록 다이오드 브리지의 출력 파형의 전압 평균값이 감소된다. 위상 제어식 조광기(200)에 LED 조명등 기구가 접속되는 경우에 조광기의 위상각이 증가될수록 그 결과로서 밝기가 감소된다.
위상 제어식 조광기(200)의 위상각이 증가되어 그 결과로서 LED의 밝기가 감소될 때 다이오드 브리지(DB1)의 출력 전압이 LED 어레이(400)가 빛나기 시작할 때에 얻어진 순방향 전압(VF)보다 작아지는 경우, LED 어레이(400)는 더 이상 빛나지 않고 조광기를 통하여 흐르는 전류에 급격한 감소가 발생한다. 이러한 급격한 감소 때문에 조광기를 통하여 흐르는 전류는 조광기 내의 트라이악(Tri)의 온 상태 유지 전류의 레벨 이하로 떨어지므로 트라이악은 오프로 스위칭되어 조광기의 출력을 정지시키므로 불안정한 상태가 되어 LED 어레이(400)의 밝기 깜박임의 발생을 초래한다. 또한, 조광기 출력의 위상 제어를 통하여 트라이악(Tri)이 오프 상태로부터 온 상태로 스위칭될 때 LED가 오프 상태로부터 온 상태로 스위칭되어 LED의 임피던스에 급격한 변동이 발생한다. 이것은 출력 전압이 급격하게 변하는 조광기의 출력 전압의 에지(edge)에서 링잉(ringing)을 발생시켜서 트라이악(Tri)이 불안정한 상태로 오프되어 밝기 깜박임의 발생을 초래한다. 상술한 이유로, 위상 제어식 조광기를 사용하도록 된 LED 조명 시스템에서는 LED가 빛나지 않을 때에 트라이악이 오프로 스위칭되는 것을 방지하기 위해 유지 전류를 강제적으로 통과시키는 전류 드로잉(drawing) 회로가 사용된다. 그러나, 이러한 경우에 드로잉 전류가 모두 열로 변환되어 LED 조명 시스템의 효율의 악화를 초래하고 방열 대책도 필요하게 된다.
종래의 백열등 부하를 사용하는 경우에는 텅스텐 등의 필라멘트가 부하를 구성하므로 위상 제어식 조광기의 트라이악이 오프 상태로부터 온 상태로 스위칭되어도 임피던스의 변동은 거의 발생하지 않으므로 낮은 임피던스 상태가 유지된다. 따라서, 위상 제어식 조광기를 통하여 흐르는 전류의 급격한 변화는 발생하지 않아 교류 전원이 0V 부근 또는 그 이상의 전압값을 갖는 한 안정된 조광 동작이 행해질 수 있다.
또한, 도 16에 나타낸 종래예의 경우에 있어서 다이오드 브리지(DB1)의 출력 전압이 LED 어레이(400)가 빛나기 시작할 때에 얻어진 순방향 전압(VF)보다 낮을 때에는 LED가 오프로 스위칭되고, 교류 전원의 주파수가 60㎐라고 가정하면 다이오드 브리지에 의해 전파 정류가 행해지므로 교류 전원 주파수의 2배인 120㎐의 주파수에서 LED는 반복적으로 온/오프로 스위칭된다. 이러한 LED의 온/오프 스위칭은 깜박임을 발생시키고, 불리하게는 사용자가 스포츠 경기 등에서 빠른 움직임을 따라잡기 위해 그/그녀의 시선을 빠르게 움직였을 때에 사용자에 의해 깜박임이 감지되기 쉽게 할 것이다. 백열등을 사용하는 경우에는 필라멘트가 0.1초 정도의 응답 속도를 가져 120㎐에서 온/오프 동작에 반응하지 않으므로 상술한 바와 같은 깜박임은 눈에 띄는 정도로 발생하지 않는다. 한편, LED를 사용하는 경우에 그 응답 속도는 백열등에 사용되는 필라멘트의 응답 속도보다 100만배 이상이므로 깜박임은 눈에 띄는 정도로 발생하는 경향이 있다.
또한, 도 18은 도 16에 나타낸 종래의 LED 조명 시스템의 경우 및 백열등 조명 시스템의 경우 각각에 있어서 위상 제어식 조광기의 위상각(θ)과 조명 밝기 사이의 관계(조광 곡선)를 나타낸다. 종래의 LED 조명 시스템에 있어서 위상각(θ)=0°~45°에서는 밝기의 변화가 발생하지 않지만, θ=45°이상에서는 리니어하게 광량이 변하고, θ=130°에서는 LED 조명 시스템이 꺼진다. 백열등은 광량이 θ=0°에서 시작하여 완만하게 저하되고, θ=50°~100°에서 종래의 LED 조명 시스템의 조광 곡선을 따라 변화되고, θ=120°~150°에서 완만하게 저하되는 것으로 특징지어 지는 곡선을 나타낸다. 사람의 눈에 의해 대수적으로 밝기가 감지되므로 저조도에서 광량의 미세 제어를 위해서는 위상각(θ)에 대하여 광량이 완만하게 저하한다는 특징이 중요하다. 종래의 LED 조명 시스템은 θ=130°부근에서 급격히 어두워지므로 120°~150°부근의 위상각에서 광량이 백열등의 경우에 비해 미세하게 제어될 수 없다는 점에서 불리하였다.
본 발명의 목적은 스위칭 전류 및 LED 전류를 미세 제어하여 위상 제어식 조광기의 유지 전류를 유지함으로써 조광기가 불안정한 상태로 밝기 깜박임을 발생하는 현상이 억제될 수 있고 증가된 효율이 성취될 수 있는 LED 구동 회로 및 LED 조명등 기구를 제공하는 것이다. 또한, 본 발명의 다른 목적은 깜박임 발생을 억제하고 백열등의 조광 곡선에 근접하는 조광 곡선이 얻어지도록 하여 위화감이 없는 조광을 가능하게 하는 것이다.
본 발명은 위상 제어식 조광기를 통하여 교류 전원에 접속가능하고 LED 부하를 구동하는 LED 구동 회로를 제공한다. LED 구동 회로는 스위칭 소자를 갖는 스위칭 전원부와, 스위칭 전류를 검출하는 스위칭 전류 검출부와, LED 전류를 검출하는 LED 전류 검출부와, 상기 스위칭 전류 검출부의 출력으로부터 소정값을 감산하는 제 1 감산부와, 스위칭 전류가 제한되는 목표값을 외부로부터 입력된 복수의 전압의 연산을 통하여 결정하는 제 1 결정부와, 상기 LED 전류 검출부의 출력으로부터 소정값을 감산하는 제 2 감산부와, LED 전류의 목표값을 외부로부터 입력된 복수의 전압의 연산을 통하여 결정하는 제 2 결정부와, 상기 제 1 감산부에 의한 감산 결과가 상기 제 1 결정부에 의한 결정 결과를 초과한 경우 상기 스위칭 소자를 오프시켜 스위칭 전류를 제한하는 스위칭 전류 제한부와, 상기 제 2 감산부에 의한 감산 결과가 상기 제 2 결정부에 의한 결정 결과와 일치하도록 상기 스위칭 소자를 구동하여 LED 전류를 제어하는 LED 전류 제어부를 포함한다(제 1 구성).
이러한 구성에 의하면, 스위칭 전류 및 LED 전류는 미세하게 제어되어 유지 전류가 유지된다. 위상 제어식 조광기의 전류 유지 유닛이 오프로 스위칭되어 LED 부하의 밝기 깜박임의 발생을 초래하는 불안정한 상태를 가져오는 현상 억제할 수 있고, 증가된 효율을 성취할 수 있다.
또한, 상술한 제 1 구성에 있어서 상기 스위칭 전원부는 부스터 회로로 형성될 수 있다(제 2 구성). 이것은 LED 부하에 인가되는 순방향 전압을 안정화할 수 있고, 깜박임의 발생을 억제할 수 있다.
또한, 상술한 제 1 구성에 있어서 다음 사항이 채택될 수 있다. 즉, 상기 제 1 감산부는 상기 스위칭 전류 검출부의 출력 전압과 기준 전압의 차분을 얻는 제 1 에러 증폭기이고, 상기 제 1 결정부는 스위칭 전류 제한 설정 전압과 제 1 오프셋 전압의 차분을 얻는 제 2 에러 증폭기이다. 상기 제 2 감산부는 상기 LED 전류 검출부의 출력 전압과 상기 기준 전압의 차분을 얻는 제 3 에러 증폭기이고, 상기 제 2 결정부는 LED 전류 설정 전압과 제 2 오프셋 전압의 차분을 얻는 제 4 에러 증폭기이다. 상기 스위칭 전류 제한부는 상기 제 1 에러 증폭기의 출력을 상기 제 2 에러 증폭기의 출력와 비교하는 비교기를 갖고, 상기 비교기의 출력에 의거하여 상기 스위칭 소자를 오프로 스위칭한다. 상기 LED 전류 제어부는 상기 제 3 에러 증폭기의 출력과 상기 제 4 에러 증폭기의 출력의 차분을 얻는 제 5 에러 증폭기, 및 상기 제 5 에러 증폭기의 출력에 따라 PWM 신호를 발생하는 PWM 신호 발생부를 갖고, 상기 PWM 신호에 의거하여 상기 스위칭 소자를 구동한다(제 3 구성).
또한, 상술한 제 3 구성에 있어서 다음 사항이 채택될 수 있다. 즉, 전체 회로의 전류를 검출하는 회로 전류 검출부, 및 전류를 드로잉하는 전류 드로잉부를 더 제공한다. 상기 회로 전류 검출부의 출력은 상기 기준 전압으로서 사용되고, 상기 전류 드로잉부는 상기 회로 전류 검출부의 출력에 의거하여 전체 회로의 전류가 일정하게 되도록 전류를 드로잉한다(제 4 구성).
이러한 구성에 의하면, 스위칭 전류, LED 전류, 및 드로잉 전류의 합계가 일정하게 되도록 제어가 행해짐으로써 위상 제어식 조광기의 유지 전류가 유지될 수 있다.
또한, 상술한 제 4 구성에 있어서 다음 사항이 채택될 수 있다. 즉, 상기 회로 전류 검출부는 회로 전류를 전압으로 변환하는 저항 소자, 및 변환된 전압을 평균화하는 평균 전압 검출부를 갖는다. 상기 전류 드로잉부는 상기 평균 전압 검출부가 기준 전압과 동등한 출력을 갖도록 전류를 드로잉한다(제 5 구성).
이러한 구성은 쓸모없는 전류 드로잉을 억제함으로써 향상된 효율을 제공할 수 있다.
또한, 상술한 제 3 구성에 있어서 상기 스위칭 전류 제한 설정 전압은 LED 구동 회로의 입력 전압에 비례한 전압일 수 있다. 이것은 스위칭 전류가 입력 전압에 비례한 형상의 파형을 갖도록 함으로써 역률의 향상을 제공할 수 있다(제 6 구성).
또한, 상술한 제 3 구성에 있어서 상기 LED 전류 설정 전압은 LED 구동 회로의 입력 전압의 평균 전압에 비례한 전압일 수 있다(제 7 구성). 이것은 넓은 범위의 위상각에 걸쳐 조광이 행해질 수 있도록 한다.
또한, 상술한 제 7 구성에 있어서 상기 제 2 오프셋 전압은 LED 구동 회로의 입력 전압의 에지 전압에 비례한 전압일 수 있다. 이것은 백열등의 조광 곡선에 근접하는 조광 곡선을 제공할 수 있으므로 위화감 발생을 방지하는 방식으로 조광이 행해질 수 있도록 한다.
또한, 상술한 제 7 구성에 있어서 상기 제 2 오프셋 전압은 LED 구동 회로의 입력 전압의 에지 전압에 비례한 전압을 제곱함으로써 얻어지는 전압일 수 있다. 이것은 백열등의 조광 곡선에 더 근접하는 조광 곡선을 제공할 수 있고 위화감 발생을 더욱 방지하는 방식으로 조광이 행해질 수 있다.
또한, 본 발명은 위상 제어식 조광기를 통하여 교류 전원에 접속가능하고 LED 부하를 구동하는 LED 구동 회로, 및 상기 LED 구동 회로의 출력측에 접속된 LED 부하를 포함하는 LED 조명등 기구를 제공한다. 상기 LED 구동 회로는 스위칭 소자를 갖는 스위칭 전원부와, 스위칭 전류를 검출하는 스위칭 전류 검출부와, LED 전류를 검출하는 LED 전류 검출부와, 상기 스위칭 전류 검출부의 출력으로부터 소정값을 감산하는 제 1 감산부와, 스위칭 전류가 제한되는 목표값을 외부로부터 입력된 복수의 전압의 연산을 통하여 결정하는 제 1 결정부와, 상기 LED 전류 검출부의 출력으로부터 소정값을 감산하는 제 2 감산부와, LED 전류의 목표값을 외부로부터 입력된 복수의 전압의 연산을 통하여 결정하는 제 2 결정부와, 상기 제 1 감산부에 의한 감산 결과가 상기 제 1 결정부에 의한 결정 결과를 초과한 경우에 상기 스위칭 소자를 오프시켜 스위칭 전류를 제한하는 스위칭 전류 제한부와, 상기 제 2 감산부에 의한 감산 결과가 상기 제 2 결정부에 의한 결정 결과와 일치하도록 상기 스위칭 소자를 구동하여 LED 전류를 제어하는 LED 전류 제어부를 포함한다.
도 1은 본 발명의 일실시형태에 의한 LED 조명 시스템의 전체 구성을 나타내는 도면이다.
도 2는 본 발명에 의한 LED 구동 회로의 하나의 구성예를 나타내는 도면이다.
도 3은 발진기의 하나의 구성예를 나타내는 도면이다.
도 4는 에러 증폭기 및 비교기의 하나의 구성예를 나타내는 도면이다.
도 5는 에러 증폭기의 하나의 구성예를 나타내는 도면이다.
도 6은 조광기의 위상각을 변화시키는 경우에 있어서 LED 구동 회로에 입력되는 전압의 파형을 나타내는 도면이다.
도 7은 조광기의 위상각과 입력 전압 평균값 사이의 관계를 나타내는 그래프이다.
도 8은 LED 전류 설정 전압 및 제 2 오프셋 전압을 생성하는 회로의 일례를 나타내는 도면이다.
도 9는 입력 전압 평균값, 에지 전압에 비례한 전압, 및 이들 사이의 차분 각각과 위상각 사이의 관계를 나타내는 그래프이다.
도 10은 백열등의 조광 곡선 및 본 발명의 조광 곡선을 나타내는 그래프이다.
도 11은 LED 전류 설정 전압 및 제 2 오프셋 전압을 생성하는 회로의 다른 예를 나타내는 도면이다.
도 12는 입력 전압 평균값, 에지 전압에 비례한 전압의 제곱값, 및 이들 사이의 차분 각각과 위상각 사이의 관계를 나타내는 그래프이다.
도 13은 백열등의 조광 곡선 및 본 발명의 조광 곡선을 나타내는 그래프이다.
도 14는 본 발명에 의한 LED 구동 회로의 다른 구성예를 나타내는 도면이다.
도 15는 도 14에 나타낸 LED 구동 회로의 구체적인 구성예를 나타내는 도면이다.
도 16은 LED 조명 시스템의 종래예를 나타내는 도면이다.
도 17은 조광기의 위상각이 변화되는 경우에 있어서 조광기의 출력 파형 및 다이오드 브리지의 출력 파형을 나타내는 도면이다.
도 18은 백열등 및 종래의 LED 조명 시스템 각각의 조광 곡선을 나타내는 그래프이다.
이하, 본 발명의 실시형태가 첨부 도면을 참조하여 설명될 것이다. 도 1은 본 발명의 일실시형태에 의한 LED 조명 시스템의 전체 구성을 나타낸다. 도 1에 나타낸 바와 같이, 본 발명에 의한 LED 조명 시스템은 상용 전원(100), 위상 제어식 조광기(200), 퓨즈(F1), 서지 보호 소자(NR1), 다이오드 브리지(DB1), LED 구동 회로(500), 및 LED 어레이(400)를 포함한다. 상용 전원(100)은 위상 제어식 조광기(200) 및 퓨즈(F1)를 통하여 다이오드 브리지(DB1)에 접속되고, 상용 전원(100)의 일단부와 퓨즈(F1)의 일단부 사이에 서지 보호 소자(NR1)가 접속된다. 다이오드 브리지(DB1)의 출력측에 LED 구동 회로(500)가 접속되고, LED 구동 회로(500)의 출력측에 LED 어레이(400)가 접속된다. LED 구동 회로(500)와 LED 어레이(400)는 LED 조명등 기구를 구성하고, 그 예로서 LED 전구를 포함한다.
상용 전원(100)은 국가에 따라 100V~250V 사이에서 변하는 정현파의 교류 전압을 출력하고, 전원(100)에 대하여 50㎐ 또는 60㎐의 주파수가 사용된다. 교류 전압이 위상 제어식 조광기(200)에 입력되면 조광을 위한 볼륨 소자의 회전 또는 슬라이딩 동작에 따라 교류 파형의 특정 위상 포인트를 잘라냄으로써 얻어지는 형상의 파형이 생성된다. 다이오드 브리지(DB1)에 의해 위상 제어식 조광기(200)의 출력 파형의 전파 정류가 행해져 입력 주파수의 2배의 주파수(입력 주파수 50㎐인 경우 100㎐, 및 입력 주파수 60㎐인 경우 120㎐)를 갖는 맥동 파형이 LED 구동 회로(500)의 입력 단자(T0)로 입력된다.
이제, 도 2는 LED 구동 회로(500)의 하나의 구성예를 나타낸다. 도 2에 나타낸 LED 구동 회로(500)는 스위칭 전원부(1), LED 전류 검출부(3), 스위칭 제어부(4), 및 입력 단자(T0~T5)를 갖는다. 스위칭 전원부(1)는 인덕터(L1), 다이오드(D1), 커패시터(C1), 및 nMOS 트랜지스터인 스위칭 소자(M1)로 구성되어 부스터 회로를 형성하고, 입력 단자(T0)의 입력 전압(VIN)은 스위칭 전원부(1)에 의해 부스팅된다. LED 어레이(400)의 순방향 전압은 입력 전압의 대략 2배로 설정되고, 부스팅된 전압은 LED 어레이(400)를 통하여 전류를 흘림으로써 LED 어레이(400)를 발광시킨다.
스위칭 소자(M1)의 소스측과 그라운드 사이에는 스위칭 전류를 검출하는 스위칭 전류 검출부(2)가 접속되고, LED 어레이(400)의 캐소드측과 그라운드 사이에는 LED를 통하여 흐르는 전류를 검출하는 LED 전류 검출부(3)가 접속된다.
스위칭 제어부(4)는 에러 증폭기(AMP1~AMP5), 비교기(CMP1 및 CMP2), RS 플립플롭(SRFF1), 발진기(OS1), 및 AND 회로(AND1)를 갖는다. 스위칭 전류 검출부(2)의 출력 전압(IDET1)이 에러 증폭기(AMP1)의 비반전 단자에 입력되고, 입력 단자(T1)에 인가되는 기준 전압(SENS)이 그 반전 단자에 입력된다. 또한, 입력 단자(T2)에 인가되는 스위칭 전류 제한 설정 전압(ILIM)이 에러 증폭기(AMP2)의 비반전 단자에 입력되고, 입력 단자(T3)에 인가되는 제 1 오프셋 전압(VOS1)이 그 반전 단자에 입력된다. 에러 증폭기(AMP1)는 입력 사이의 차분을 증폭하여 증폭된 차분을 비교기(CMP1)의 비반전 단자에 출력하고, 에러 증폭기(AMP2)는 입력 사이의 차분을 증폭하여 증폭된 차분을 비교기(CMP1)의 반전 단자에 출력한다. 비교기(CMP1)는 입력 사이에서 이루어진 비교 결과를 RS 플립플롭(SRFF1)의 세트 단자에 출력한다. RS 플립플롭(SRFF1)의 리셋 단자에는 발진기(OS1)에 의해 출력되는 구형파 신호가 입력되고, 그 Q-바 출력 단자로부터의 출력이 AND 회로(AND1)에 입력된다.
또한, LED 전류 검출부(3)의 출력 전압(IDET2)이 에러 증폭기(AMP3)의 비반전 단자에 입력되고, 입력 단자(T1)에 인가되는 기준 전압(SENS)이 그 반전 단자에 입력된다. 또한, 입력 단자(T4)에 인가되는 LED 전류 설정 전압(ILED)이 에러 증폭기(AMP4)의 비반전 단자에 입력되고, 입력 단자(T5)에 인가되는 제 2 오프셋 전압(VOS2)이 그 반전 단자에 입력된다. 에러 증폭기(AMP3)는 입력 사이의 차분을 증폭하여 증폭된 차분을 에러 증폭기(AMP5)의 반전 단자에 출력하고, 에러 증폭기(AMP4)는 입력 사이의 차분을 증폭하여 증폭된 차분을 에러 증폭기(AMP5)의 비반전 단자에 출력한다. 에러 증폭기(AMP5)는 에러 증폭기(AMP3 및 AMP4) 각각의 출력 전압 사이의 차분을 증폭하여 증폭된 차분을 비교기(CMP2)의 비반전 단자에 출력한다. 비교기(CMP2)의 반전 단자에는 발진기(OS1)에 의해 출력되는 삼각파 신호가 입력된다. 비교기(CMP2)는 입력 사이에서 이루어진 비교 결과를 AND 회로(AND1)에 출력한다. 그리고, AND 회로(AND1)의 출력은 스위칭 소자(M1)의 게이트측에 입력된다.
상술한 구성에 관하여,
(IDET1-SENS)>(ILIM-VOS1)이면,
비교기(CMP1)의 출력이 하이 레벨이 되므로 RS 플립플롭(SRFF1)이 세트되어 AND 회로(AND1)의 출력이 로우 레벨이 된다. 이 때문에, 스위칭 소자(M1)의 게이트가 로우 레벨이 되므로 스위칭 소자(M1)가 오프로 스위칭되어 스위칭을 정지한다. 그 결과, 스위칭 전류가 제한된다.
또한, 에러 증폭기(AMP5)의 출력 레벨에 의존하여 비교기(CMP2)의 출력 펄스의 듀티비가 변화되는 PWM 기능이 작동함으로써 스위칭 소자(M1)의 게이트 전압이 피드백이 행해지는 방식으로 제어되어 다음과 같이 된다.
(IDET2-SENS)=(ILED-VOS2)
그 결과, LED 전류는 일정하게 유지된다.
이제, 위상 제어식 조광기(200)를 제대로 동작시키기 위해서 위상 제어식 조광기(200)에 포함되는 트라이악이 오프로 스위칭되는 것을 방지하도록 전류를 끊임없이 흘릴 필요가 있다. 본 발명에 있어서, 입력 단자(T1~T5) 각각에 입력 전압(VIN)에 따라 적절하게 설정된 전압이 인가되어 스위칭 전류 및 LED 전류는 위상 제어식 조광기(200)에 포함되는 트라이악이 오프로 스위칭되는 것을 방지하도록 미세 제어된다. 이것은 조광기가 불안정한 상태로 되어 LED의 밝기 깜박임을 발생시키는 현상을 억제할 수 있고, 증가된 효율도 성취할 수 있다. 전형적으로, 입력 단자(T2)에 인가되는 스위칭 전류 제한 설정 전압(ILIM)은 소정 전압으로 설정되고, 입력 단자(T3)에 인가되는 제 1 오프셋 전압(VOS1)은 그라운드 레벨에 있도록 설정된다. 또한, 입력 단자(T1)에 인가되는 기준 전압(SENS)이 그라운드 레벨에 있도록 설정된다. 입력 단자(T4 및 T5) 각각에 인가되는 전압은 후술될 것이다.
입력 단자(T2)에 인가되는 스위칭 전류 제한 설정 전압(ILIM)은 입력 전압(VIN)에 비례한 전압으로 설정될 수 있다. 이것은 스위칭 전류가 입력 전압(VIN)에 비례하는 형상의 파형을 갖도록 하므로 역률의 향상을 제공한다.
또한, 부스팅 동작은 커패시터(C1)에 에너지를 저장시킴으로써 LED 어레이(400)로의 전압 인가가 안정화되어 깜박임이 발생하기 어렵다는 특징이 있다.
도 3은 발진기(OS1)의 구체적인 구성예를 나타낸다. 발진기(OS1)는 디지털 직류 전원 전압(DVCC)이 인가되는 단자(T6), 아날로그 직류 전원 전압(AVCC)이 인가되는 단자(T7), 기준 전압(VREF)이 인가되는 단자(T8), 기준 전압(VOSCH)이 인가되는 단자(T9), 기준 전압(VOSCL)(<VOSCH)이 인가되는 단자(T10), 및 출력 단자(T11 및 T12)를 갖는다. 또한, 발진기(OS1)는 정전류 pMOS 트랜지스터(M2, M3, 및 M5), 정전류 nMOS 트랜지스터(M4 및 M6), 및 nMOS 트랜지스터(M7)를 갖는다. 그것에 더하여, 발진기(OS1)는 연산 증폭기(AMP), 저항기(R), 커패시터(C2), 비교기(CMP3 및 CMP4), 및 RS 플립플롭(SRFF2)을 갖는다.
출력 단자(T11)의 출력 전압(OUT)이 기준 전압(VOSCH)(=3V) 이상의 값에 이르면 RS 플립플롭(SRFF2)이 세트됨으로써 그 Q-바 출력이 로우 레벨이 되어 nMOS 트랜지스터(M7)가 오프로 스위칭됨으로써 정전류 nMOS 트랜지스터(M6)가 온으로 스위칭되어 커패시터(C2)에 축적된 전하가 정전류(IO)로 방전되게 한다. 방전의 결과로서 커패시터(C2)의 전압이 기준 전압(VOSCL)(=1V) 이하의 값으로 낮아지면 RS 플립플롭(SRFF2)이 리셋됨으로써 그 Q-바 출력이 하이 레벨이 되어 nMOS 트랜지스터(M7)가 온으로 스위칭됨으로써 정전류 nMOS 트랜지스터(M6)가 오프로 스위칭된다. 따라서, 커패시터(C2)를 정전류(IO)에서 충전하는 동작이 행해져 일정 주파수에서 발진시킨다. 그 결과, 출력 단자(T11)로부터는 삼각파 신호가 출력되고, 출력 단자(T12)로부터는 구형파 신호가 출력된다. 삼각파 신호는 비교기(CMP2)의 반전 입력에 입력되고, 구형파 신호는 RS 플립플롭(SRFF1)의 리셋 단자에 입력된다(도 2).
도 4는 에러 증폭기(AMP1 및 AMP2)의 구체적인 구성예를 나타낸다. 에러 증폭기(AMP1)는 MOS 트랜지스터(M8~M15), 저항기(R1~R5) 및 커패시터(C3)로 구성되는 트랜스컨덕턴스 증폭기(transconductance amplifier)이다. 에러 증폭기(AMP1)에 있어서 스위칭 전류 검출부 출력 전압(IDET1)과 기준 전압(SENS) 사이의 차분은 전류의 변화로 변환된 후 저항기(R4)에 의해 전압으로 변환된다. 저항기(R4)를 통하여 흐르는 전류의 변화는 다음에 의해 나타내어진다.
ΔI1 = (2/gm+R2)×(IDET1-SENS)
여기서, gm = MOS 트랜지스터(M11 및 M13)의 트랜스컨덕턴스이고, 저항기(R4)에 의해 변환된 전압은 다음에 의해 나타내어진다.
ΔV1 = R4×ΔI1
= R4×(2/gm+R2)×(IDET1-SENS)
한편, 에러 증폭기(AMP2)는 MOS 트랜지스터(M16~M23), 저항기(R6~R10) 및 커패시터(C4)로 구성되는 트랜스컨덕턴스 증폭기이다. 에러 증폭기(AMP2)에 있어서 스위칭 전류 제한 설정 전압(ILIM)과 제 1 오프셋 전압(VOS1) 사이의 차분은 전류의 변화로 변환된 후 저항기(R9)에 의해 전압으로 변환된다. R9를 통하여 흐르는 전류의 변화는 다음에 의해 나타내어진다.
ΔI2 = (2/gm+R7)×(ILIM-VOS1)
여기서, gm = MOS트랜지스터(M19 및 M21)의 트랜스컨덕턴스이고, 저항기(R9)에 의해 변환된 전압은 다음에 의해 나타내어진다.
ΔV2 = R9×ΔI2
= R9×(2/gm+R7)×(ILIM-VOS1)
R3=R4=R8=R9=RC, 및 R2=R7=RE라고 가정하면,
ΔV1 = RC×(2/gm+RE)×(IDET1-SENS)
ΔV2 = RC×(2/gm+RE)×(ILIM-VOS1)이고,
ΔV1과 ΔV2 사이의 비교가 비교기(CMP1)에 의해 이루어진다. 도 2에 나타낸 구성에서는 ΔV1>ΔV2, 다시 말해 (IDET1-SENS)>(ILIM-VOS1)이면 비교기(CMP1)의 출력은 하이 레벨이 되어 스위칭 소자(M1)의 게이트가 로우 레벨이 됨으로써 스위칭 전류가 제한된다.
도 5는 에러 증폭기(AMP3, AMP4 및 AMP5)의 구체적인 구성예를 나타낸다. 에러 증폭기(AMP3)는 MOS 트랜지스터(M16~M23), 저항기(R11~R15) 및 커패시터(C5)로 구성되는 트랜스컨덕턴스 증폭기이다. 에러 증폭기(AMP3)에 있어서 LED 전류 검출부 출력 전압(IDET2)과 기준 전압(SENS) 사이의 차분은 전류 변화로 변환된 후 저항기(R14)에 의해 전압으로 변환된다. 저항기(R14)를 통하여 흐르는 전류의 변화는 다음에 의해 나타내어진다.
ΔI3 = (2/gm+R12)×(IDET2-SENS)
여기서, gm = MOS 트랜지스터(M19 및 M21)의 트랜스컨덕턴스이고, 저항기(R14)에 의해 변환된 전압은 다음에 의해 나타내어진다.
ΔV3 = R14×ΔI3
= R14×(2/gm+R12)×(IDET2-SENS)
한편, 에러 증폭기(AMP4)는 MOS 트랜지스터(M24~M31), 저항기(R16~R20) 및 커패시터(C6)로 구성되는 트랜스컨덕턴스 증폭기이다. 에러 증폭기(AMP4)에 있어서 LED 전류 설정 전압(ILED)과 제 2 오프셋 전압(VOS2) 사이의 차분은 전류의 변화로 변환된 후 저항기(R19)에 의해 전압으로 변환된다. 저항기(R19)를 통하여 흐르는 전류의 변화는 다음에 의해 나타내어진다.
ΔI4 = (2/gm+R17)×(ILED-VOS2)
여기서, gm = MOS 트랜지스터(M27 및 M29)의 트랜스컨덕턴스이고, 저항기(R19)에 의해 변환된 전압은 다음에 의해 나타내어진다.
ΔV4 = R19×ΔI4
= R19×(2/gm+R17)×(ILED-VOS2)
R13=R14=R18=R19=RC, 및 R12=R17=RE라고 가정하면,
ΔV3 = RC×(2/gm+RE)×(IDET2-SENS)
ΔV4 = RC×(2/gm+RE)×(ILED-VOS2)이다.
에러 증폭기(AMP5)는 버퍼(BUF1 및 BUF2), 저항기(R21~R24), 커패시터(C7 및 C8), 및 연산 증폭기(AMP6 및 AMP7)로 구성되고, 에러 증폭기(AMP3 및 AMP4) 사이의 출력 전압의 차분을 증폭한다.
R21=R22=RIN, R23=R24=RF, 및 VREF=1V라고 가정하면, 출력 전압(VOUT)은 다음에 의해 나타내어진다.
VOUT = VREF+(R23/R21)(ΔV4-ΔV3)
= 1V+(R23/R21)×RC×(2/gm+RE)×((ILED-VOS2)-(IDET2-SENS))
도 2에 나타낸 구성에서는 부스팅 스위칭 동작을 통하여 피드백이 행해져 VOUT=VREF, 즉,
ΔV3=ΔV4, 다시 말해 (ILED-VOS2)=(IDET2-SENS)이고,
따라서 LED 전류가 일정하게 제어될 수 있다.
도 4 및 도 5를 참조하여 상술한 바와 같이, GND 레벨 이상의 레벨에서 신호가 입력될 수 있는 트랜스컨덕턴스 증폭기가 사용됨으로써 회로는 간략화될 수 있다.
이어서, 다음은 본 발명에 있어서 행해지는 조광을 설명한다. 도 6은 위상 제어식 조광기(200)의 위상각이 각각 0°, 45°, 90° 및 135°인 경우에 LED 구동 회로(500)로 입력되는 전압의 파형을 나타낸다. 입력 전압이 100Vrms라고 가정하면 전압 피크값(Vo)은 대략 141.4V이고, 그러한 위상각에서의 평균 전압은 각각 90.0V, 76.8V, 45.0V 및 13.2V의 값을 갖는다. 위상 제어식 조광기의 위상각(θ)과 평균 전압은 다음에 의해 나타내어지는 관계를 갖는다.
평균 전압 = Vo(1+cos(θ))/π
도 7은 위상 제어식 조광기의 위상각과 평균 전압 사이의 관계를 그래프화한다. 이 평균 전압에 비례한 전압이 LED 전류 설정 전압(ILED)으로서 입력 단자(T4)에 입력되어[제 2 오프셋 전압(VOS2)은 그라운드 레벨이라고 가정됨] 입력 전압의 평균값에 상응하는 LED 전류가 얻어짐으로써 조광기의 위상각에 대응하도록 LED의 조광이 행해질 수 있다. 도 10의 점선은 이러한 경우에 얻어지는 조광 곡선을 나타낸다. 이 조광 곡선과 도 18로 나타낸 종래의 LED 조명 시스템의 조광 곡선 사이의 비교는 상술한 경우가 광범위한 값의 위상각(θ)에 걸쳐 조광을 행할 수 있도록 함을 나타낸다. 입력 전압의 평균값에 비례한 전압이 LED 전류 설정 전압(ILED)으로서 출력되도록 다음의 구성이 채택된다. 즉, 도 8에 나타낸 바와 같이, 입력 전압(VIN)은 저항기(R25 및 R26) 사이에서 분압되고, 결과의 전압은 커패시터(C9)에 의해 평활화된다.
또한, 도 8에 나타낸 바와 같이, 입력 전압(VIN)은 R27과 R28 사이에서 분압되고, 결과의 전압에 의거하여 에지 검출 회로(5)와 샘플 홀딩 회로(6)에 의해 입력 전압 파형의 라이징 부분의 전압(에지 전압, 도 6 참조)에 비례한 전압이 생성된 후 제 2 오프셋 전압(VOS2)으로서 입력 단자(T5)에 입력되는 것이 가능하다.
에지 전압은 다음과 같이 나타내어지고,
에지 전압 = Vo×sin(θ),
이것에 비례한 전압은 다음과 같이 나타내어진다.
A×에지 전압 = A×Vo×sin(θ)(A는 비례 정수를 나타냄)
따라서, 이 경우에 얻어지는 조광 곡선은 다음에 비례한다.
(Vo×(1+cos(θ))/π)-(A×Vo×sin(θ))
도 9는 A=0.15 및 Vo=141.4V인 경우에 있어서 입력 전압 평균값, 에지 전압에 비례한 전압, 및 이들 사이의 차분 각각과 위상각 사이의 관계를 나타낸다. 또한, 도 10의 실선은 에지 전압에 비례한 전압이 사용되는 경우에 얻어지는 조광 곡선을 나타낸다. 이것에 의해 나타내어지는 바와 같이, 백열등의 조광 곡선에 의해 나타내어지는 것에 더욱 근접한 특성이 얻어진다.
또한, 도 11로 나타낸 바와 같이, 샘플 홀딩 회로(6)의 출력에서 제곱 회로(7)가 제공되어 입력 전압 파형의 에지 전압에 비례한 전압을 제곱함으로써 얻어지는 전압을 생성한 후 제 2 오프셋 전압(VOS2)으로서 입력 단자(T5)에 입력하는 것도 가능하다.
이 경우에 얻어지는 조광 곡선은 다음에 비례한다.
(Vo×(1+cos(θ))/π)-(A×Vo×sin(θ))2
도 12는 A2=0.15/141.4 및 Vo=141.4V인 경우에 있어서 입력 전압 평균값, 에지 전압에 비례한 전압의 제곱값, 및 이들 사이의 차분 각각과 위상각 사이의 관계를 나타낸다. 또한, 도 13의 실선은 에지 전압에 비례한 전압의 제곱값이 사용되는 경우에 얻어지는 조광 곡선을 나타낸다. 이것에 의해 나타내어지는 바와 같이, 도 10의 실선에 의해 나타내어지는 조광 곡선과 비교하여 그 조광 곡선은 큰 위상각에서 저조도를 나타내는 부분에서 백열등의 조광 곡선에 더욱 근접한다.
상기 논의된 바와 같이, 백열등용 기설의 조광기에 장착될 때 본 발명의 LED 조명등 기구는 백열등에 의해 제공되는 것과 동등한 조광 특성을 제공할 수 있으므로 그 조광이 위화감 없이 행해진다.
또한, 도 14는 본 발명의 다른 실시형태에 의한 LED 구동 회로의 구성을 나타낸다. 도 14에 나타낸 LED 구동 회로(500')는 스위칭 전류 검출부(2)의 일단부 및 LED 전류 검출부(3)의 일단부 각각과 그라운드 사이에 회로 전류 검출부(9)가 삽입되고 입력 전압 라인과 전류 검출부(9)의 일단부 사이에 전류 드로잉부(8)가 삽입되는 구성을 갖는다. 또한, 회로 전류 검출부(9)의 검출 신호가 기준 전압(SENS)으로서 에러 증폭기(AMP1 및 AMP3) 각각에 입력된다. 회로 전류 검출부(9)는 전체 회로에서 전류를 검출하고, 검출의 결과로서 얻어진 검출 신호에 의거하여 전류 드로잉부(8)는 스위칭 전류, LED 전류, 및 드로잉 전류의 합계가 일정값을 갖도록 전류를 드로잉한다. 이것은 위상 제어식 조광기(200)에 포함되는 트라이악이 오프로 스위칭되어 불안정한 상태로 LED가 발광하는 현상을 억제할 수 있다.
도 15는 LED 구동 회로(500')의 보다 구체적인 구성예를 나타낸다. 스위칭 전류 검출부(2)로서 저항기(RSW)가 사용되어 스위칭 소자(M1)를 통하여 흐르는 스위칭 전류를 전압으로 변환한 후 스위칭 전류 검출부 출력 전압(IDET1)으로서 에러 증폭기(AMP1)에 입력한다. 또한, LED 전류 검출부(3)로서 저항기(RLED)가 사용되어 LED 어레이(400)를 통하여 흐르는 LED 전류를 전압으로 변환한 후 LED 전류 검출부 출력 전압(IDET2)으로서 에러 증폭기(AMP3)에 입력한다. 또한, 전체 회로의 전류를 검출하는 전류 검출부(9)는 저항기(RSENS) 및 평균 전압 검출부(10)로 구성된다. 전류 드로잉부(8)는 기준 전압원(VREF), 에러 증폭기(AMP8), 및 nMOS 트랜지스터(M2)를 갖는다. 평균 전압 검출부(10)는 저항기(RSENS)에 의한 전압 변환된 전압의 평균값을 검출한다. 에러 증폭기(AMP8)는 평균 전압 검출부(10)에 의해 검출된 평균 전압과 기준 전압(VREF) 사이의 차분을 증폭하고, nMOS 트랜지스터(M2)를 구동하여 저항기(RSENS)를 통하여 일정한 평균값을 갖는 전류가 흐르도록 nMOS 트랜지스터(M2)를 통하여 정전류를 통과시킨다. 따라서, 위상 제어식 조광기에서 트라이악이 오프로 스위칭되는 것을 방지하도록 제어가 행해진다.
스위칭 전류는 펄싱 전류(pulsing current)이므로 저항기(RSENS) 양단의 전압은 스위칭과 동기화된 주기로 증감된다. 그러나, 저항기(RSENS)에 의해 검출된 전압은 평균 전압 검출부(10)에 의해 평활화되어 쓸모없는 전류 드로잉이 방지됨으로써 LED 구동 회로의 효율이 향상될 수 있다.

Claims (10)

  1. 위상 제어식 조광기를 통하여 교류 전원에 접속가능하고 LED 부하를 구동하는 LED 구동 회로로서:
    스위칭 소자를 갖는 스위칭 전원부와, 스위칭 전류를 검출하는 스위칭 전류 검출부와, LED 전류를 검출하는 LED 전류 검출부와,
    상기 스위칭 전류 검출부의 출력으로부터 소정값을 감산하는 제 1 감산부와,
    스위칭 전류가 제한되는 목표값을 외부로부터 입력된 복수의 전압의 연산을 통하여 결정하는 제 1 결정부와,
    상기 LED 전류 검출부의 출력으로부터 소정값을 감산하는 제 2 감산부와,
    LED 전류의 목표값을 외부로부터 입력된 복수의 전압의 연산을 통하여 결정하는 제 2 결정부와,
    상기 제 1 감산부에 의한 감산 결과가 상기 제 1 결정부에 의한 결정 결과를 초과한 경우에 상기 스위칭 소자를 오프시켜 스위칭 전류를 제한하는 스위칭 전류 제한부와,
    상기 제 2 감산부에 의한 감산 결과가 상기 제 2 결정부에 의한 결정 결과와 일치하도록 상기 스위칭 소자를 구동하여 LED 전류를 제어하는 LED 전류 제어부를 포함하고,
    스위칭 전류 및 LED 전류를 상기 위상 제어식 조광기가 오프하지 않도록 제어하는 것을 특징으로 하는 LED 구동 회로.
  2. 제 1 항에 있어서,
    상기 스위칭 전원부는 부스터 회로로 형성되는 것을 특징으로 하는 LED 구동 회로.
  3. 제 1 항에 있어서,
    상기 제 1 감산부는 상기 스위칭 전류 검출부의 출력 전압과 기준 전압의 차분을 얻는 제 1 에러 증폭기이고;
    상기 제 1 결정부는 스위칭 전류 제한 설정 전압과 제 1 오프셋 전압의 차분을 얻는 제 2 에러 증폭기이고,
    상기 제 2 감산부는 상기 LED 전류 검출부의 출력 전압과 상기 기준 전압의 차분을 얻는 제 3 에러 증폭기이고,
    상기 제 2 결정부는 LED 전류 설정 전압과 제 2 오프셋 전압의 차분을 얻는 제 4 에러 증폭기이고,
    상기 스위칭 전류 제한부는 상기 제 1 에러 증폭기의 출력과 상기 제 2 에러 증폭기의 출력을 비교하는 비교기를 갖고, 상기 비교기의 출력에 의거하여 상기 스위칭 소자를 오프시키고,
    상기 LED 전류 제어부는 상기 제 3 에러 증폭기의 출력과 상기 제 4 에러 증폭기의 출력의 차분을 얻는 제 5 에러 증폭기, 및 상기 제 5 에러 증폭기의 출력에 따라 PWM 신호를 발생하는 PWM 신호 발생부를 갖고, 상기 PWM 신호에 의거하여 상기 스위칭 소자를 구동하는 것을 특징으로 하는 LED 구동 회로.
  4. 제 3 항에 있어서,
    전체 회로의 전류를 검출하는 회로 전류 검출부, 및
    전류를 드로잉하는 전류 드로잉부를 더 포함하고;
    상기 회로 전류 검출부의 출력은 상기 기준 전압으로서 사용되고;
    상기 전류 드로잉부는 상기 회로 전류 검출부의 출력에 의거하여 전체 회로의 전류가 일정하게 되도록 전류를 드로잉하는 것을 특징으로 하는 LED 구동 회로.
  5. 제 4 항에 있어서,
    상기 회로 전류 검출부는 회로 전류를 전압으로 변환하는 저항 소자, 및 변환된 전압을 평균화하는 평균 전압 검출부를 갖고,
    상기 전류 드로잉부는 상기 평균 전압 검출부가 기준 전압과 동등한 출력을 갖도록 전류를 드로잉하는 것을 특징으로 하는 LED 구동 회로.
  6. 제 3 항에 있어서,
    상기 스위칭 전류 제한 설정 전압은 LED 구동 회로의 입력 전압에 비례한 전압인 것을 특징으로 하는 LED 구동 회로.
  7. 제 3 항에 있어서,
    상기 LED 전류 설정 전압은 LED 구동 회로의 입력 전압의 평균 전압에 비례한 전압인 것을 특징으로 하는 LED 구동 회로.
  8. 위상 제어식 조광기를 통하여 교류 전원에 접속가능하고 LED 부하를 구동하는 LED 구동 회로로서,
    스위칭 소자를 갖는 스위칭 전원부와, 스위칭 전류를 검출하는 스위칭 전류 검출부와, LED 전류를 검출하는 LED 전류 검출부와,
    상기 스위칭 전류 검출부의 출력으로부터 소정값을 감산하는 제 1 감산부와,
    스위칭 전류가 제한되는 목표값을 외부로부터 입력된 복수의 전압의 연산을 통하여 결정하는 제 1 결정부와,
    상기 LED 전류 검출부의 출력으로부터 소정값을 감산하는 제 2 감산부와,
    LED 전류의 목표값을 외부로부터 입력된 복수의 전압의 연산을 통하여 결정하는 제 2 결정부와,
    상기 제 1 감산부에 의한 감산 결과가 상기 제 1 결정부에 의한 결정 결과를 초과한 경우에 상기 스위칭 소자를 오프시켜 스위칭 전류를 제한하는 스위칭 전류 제한부와,
    상기 제 2 감산부에 의한 감산 결과가 상기 제 2 결정부에 의한 결정 결과와 일치하도록 상기 스위칭 소자를 구동하여 LED 전류를 제어하는 LED 전류 제어부를 포함하고,
    스위칭 전류 및 LED 전류를 상기 위상 제어식 조광기가 오프하지 않도록 제어하는 LED 구동 회로; 및
    상기 LED 구동 회로의 출력측에 접속된 LED 부하를 포함하는 것을 특징으로 하는 LED 조명등 기구.
  9. 위상 제어식 조광기를 통하여 교류 전원에 접속가능하고 LED 부하를 구동하는 LED 구동 회로로서:
    스위칭 소자를 갖는 스위칭 전원부와, 스위칭 전류를 검출하는 스위칭 전류 검출부와, LED 전류를 검출하는 LED 전류 검출부와,
    상기 스위칭 전류 검출부의 출력으로부터 소정값을 감산하는 제 1 감산부와,
    스위칭 전류가 제한되는 목표값을 외부로부터 입력된 복수의 전압의 연산을 통하여 결정하는 제 1 결정부와,
    상기 LED 전류 검출부의 출력으로부터 소정값을 감산하는 제 2 감산부와,
    LED 전류의 목표값을 외부로부터 입력된 복수의 전압의 연산을 통하여 결정하는 제 2 결정부와,
    상기 제 1 감산부에 의한 감산 결과가 상기 제 1 결정부에 의한 결정 결과를 초과한 경우에 상기 스위칭 소자를 오프시켜 스위칭 전류를 제한하는 스위칭 전류 제한부와,
    상기 제 2 감산부에 의한 감산 결과가 상기 제 2 결정부에 의한 결정 결과와 일치하도록 상기 스위칭 소자를 구동하여 LED 전류를 제어하는 LED 전류 제어부를 포함하고,
    상기 제 1 감산부는 상기 스위칭 전류 검출부의 출력 전압과 기준 전압의 차분을 얻는 제 1 에러 증폭기이고;
    상기 제 1 결정부는 스위칭 전류 제한 설정 전압과 제 1 오프셋 전압의 차분을 얻는 제 2 에러 증폭기이고,
    상기 제 2 감산부는 상기 LED 전류 검출부의 출력 전압과 상기 기준 전압의 차분을 얻는 제 3 에러 증폭기이고,
    상기 제 2 결정부는 LED 전류 설정 전압과 제 2 오프셋 전압의 차분을 얻는 제 4 에러 증폭기이고,
    상기 스위칭 전류 제한부는 상기 제 1 에러 증폭기의 출력과 상기 제 2 에러 증폭기의 출력을 비교하는 비교기를 갖고, 상기 비교기의 출력에 의거하여 상기 스위칭 소자를 오프시키고,
    상기 LED 전류 제어부는 상기 제 3 에러 증폭기의 출력과 상기 제 4 에러 증폭기의 출력의 차분을 얻는 제 5 에러 증폭기, 및 상기 제 5 에러 증폭기의 출력에 따라 PWM 신호를 발생하는 PWM 신호 발생부를 갖고, 상기 PWM 신호에 의거하여 상기 스위칭 소자를 구동하고,
    상기 LED 전류 설정 전압은 LED 구동 회로의 입력 전압의 평균 전압에 비례한 전압이며,
    상기 제 2 오프셋 전압은 LED 구동 회로의 입력 전압의 에지 전압에 비례한 전압인 것을 특징으로 하는 LED 구동 회로.
  10. 위상 제어식 조광기를 통하여 교류 전원에 접속가능하고 LED 부하를 구동하는 LED 구동 회로로서:
    스위칭 소자를 갖는 스위칭 전원부와, 스위칭 전류를 검출하는 스위칭 전류 검출부와, LED 전류를 검출하는 LED 전류 검출부와,
    상기 스위칭 전류 검출부의 출력으로부터 소정값을 감산하는 제 1 감산부와,
    스위칭 전류가 제한되는 목표값을 외부로부터 입력된 복수의 전압의 연산을 통하여 결정하는 제 1 결정부와,
    상기 LED 전류 검출부의 출력으로부터 소정값을 감산하는 제 2 감산부와,
    LED 전류의 목표값을 외부로부터 입력된 복수의 전압의 연산을 통하여 결정하는 제 2 결정부와,
    상기 제 1 감산부에 의한 감산 결과가 상기 제 1 결정부에 의한 결정 결과를 초과한 경우에 상기 스위칭 소자를 오프시켜 스위칭 전류를 제한하는 스위칭 전류 제한부와,
    상기 제 2 감산부에 의한 감산 결과가 상기 제 2 결정부에 의한 결정 결과와 일치하도록 상기 스위칭 소자를 구동하여 LED 전류를 제어하는 LED 전류 제어부를 포함하고,
    상기 제 1 감산부는 상기 스위칭 전류 검출부의 출력 전압과 기준 전압의 차분을 얻는 제 1 에러 증폭기이고;
    상기 제 1 결정부는 스위칭 전류 제한 설정 전압과 제 1 오프셋 전압의 차분을 얻는 제 2 에러 증폭기이고,
    상기 제 2 감산부는 상기 LED 전류 검출부의 출력 전압과 상기 기준 전압의 차분을 얻는 제 3 에러 증폭기이고,
    상기 제 2 결정부는 LED 전류 설정 전압과 제 2 오프셋 전압의 차분을 얻는 제 4 에러 증폭기이고,
    상기 스위칭 전류 제한부는 상기 제 1 에러 증폭기의 출력과 상기 제 2 에러 증폭기의 출력을 비교하는 비교기를 갖고, 상기 비교기의 출력에 의거하여 상기 스위칭 소자를 오프시키고,
    상기 LED 전류 제어부는 상기 제 3 에러 증폭기의 출력과 상기 제 4 에러 증폭기의 출력의 차분을 얻는 제 5 에러 증폭기, 및 상기 제 5 에러 증폭기의 출력에 따라 PWM 신호를 발생하는 PWM 신호 발생부를 갖고, 상기 PWM 신호에 의거하여 상기 스위칭 소자를 구동하고,
    상기 LED 전류 설정 전압은 LED 구동 회로의 입력 전압의 평균 전압에 비례한 전압이며,
    상기 제 2 오프셋 전압은 LED 구동 회로의 입력 전압의 에지 전압에 비례한 전압을 제곱함으로써 얻어지는 전압인 것을 특징으로 하는 LED 구동 회로.
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Families Citing this family (24)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US8536790B2 (en) * 2008-12-26 2013-09-17 Mitsubishi Electric Corporation LED lighting device and head lamp LED lighting device
TWI422130B (zh) * 2011-01-26 2014-01-01 Macroblock Inc 自適型洩流電路
KR101941286B1 (ko) * 2011-12-07 2019-01-23 매그나칩 반도체 유한회사 Ｌｅｄ 구동장치
KR20130074372A (ko) * 2011-12-26 2013-07-04 삼성전기주식회사 Ｐｗｍ 구동 회로 및 ｐｗｍ 구동 방법
KR101314425B1 (ko) * 2012-03-09 2013-10-04 이동원 디밍 가능한 엘이디 조명장치
KR101337349B1 (ko) * 2012-03-21 2013-12-06 주식회사 동운아나텍 조명 구동 장치 및 그 방법
KR101219105B1 (ko) * 2012-04-20 2013-01-11 주식회사 천일 엘이디 조명기기
KR101341976B1 (ko) * 2012-06-04 2013-12-16 주식회사 루멘스 엘이디 조명장치
JP2014107337A (ja) * 2012-11-26 2014-06-09 Tobai Koden Kagi Kofun Yugenkoshi Ｌｅｄ駆動回路
CN103052212A (zh) * 2012-11-29 2013-04-17 安徽冠宇光电科技有限公司 一种过流保护led灯
CN103872933B (zh) * 2012-12-18 2015-09-02 立锜科技股份有限公司 电源转换器、相关的控制电路及方法
JP6191940B2 (ja) * 2012-12-28 2017-09-06 パナソニックＩｐマネジメント株式会社 発光素子点灯装置、および照明器具
US9148916B2 (en) * 2013-03-12 2015-09-29 Taiwan Semiconductor Manufacturing Company, Ltd. LED linear regulator circuit with improved power factor
JP6032076B2 (ja) * 2013-03-19 2016-11-24 東芝ライテック株式会社 検出回路、電源回路及び照明装置
JP5872501B2 (ja) * 2013-03-26 2016-03-01 ミネベア株式会社 電源装置及び照明装置
CN103763825B (zh) * 2014-01-09 2015-12-30 中国科学院半导体研究所 Led恒流pwm驱动电路及三基色led混光驱动电路
FI125185B (en) * 2014-01-15 2015-06-30 Teknoware Oy Method and converter for supplying power to serially connected LEDs
CN104181954B (zh) * 2014-08-18 2017-01-11 国家电网公司 一种电子制冷器恒温控制电路
CN105636307B (zh) * 2014-11-28 2019-06-21 昱京能源科技股份有限公司 调光装置保护机制的偏移电压消除电路结构
US9538604B2 (en) 2014-12-01 2017-01-03 Hubbell Incorporated Current splitter for LED lighting system
DE112016004396T5 (de) * 2015-09-28 2018-06-14 Citizen Electronics Co., Ltd. LED-Treiberschaltung
CN107302813B (zh) * 2016-04-15 2019-05-14 普诚科技股份有限公司 一种电流控制电路
US10928046B2 (en) 2017-05-05 2021-02-23 Hubbell Incorporated Light board for lighting fixture
WO2019205071A1 (en) * 2018-04-27 2019-10-31 Tridonic Gmbh & Co Kg Power supplier circuit, controlling method and electronic equipment

Citations (3)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP2004327152A (ja) * 2003-04-23 2004-11-18 Toshiba Lighting & Technology Corp Ｌｅｄ点灯装置およびｌｅｄ照明器具
JP2007538378A (ja) * 2004-05-19 2007-12-27 ゲーケン・グループ・コーポレーション Ｌｅｄ照明コンバータ用の動的緩衝
JP2009284721A (ja) * 2008-05-26 2009-12-03 Panasonic Electric Works Co Ltd 電源装置および灯具、車両

Family Cites Families (9)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP4370832B2 (ja) 2003-07-04 2009-11-25 東芝ライテック株式会社 調光装置
JP2006067730A (ja) * 2004-08-27 2006-03-09 Sanken Electric Co Ltd 力率改善回路
JP2006319172A (ja) 2005-05-13 2006-11-24 Wako Denken Kk Ｌｅｄランプ調光用アダプタ装置
JP4748026B2 (ja) 2006-10-18 2011-08-17 パナソニック電工株式会社 位相制御可能な直流定電流電源装置
US7554473B2 (en) * 2007-05-02 2009-06-30 Cirrus Logic, Inc. Control system using a nonlinear delta-sigma modulator with nonlinear process modeling
CN101527990B (zh) * 2008-03-04 2012-10-31 原景科技股份有限公司 发光二极管驱动电路
US8487546B2 (en) * 2008-08-29 2013-07-16 Cirrus Logic, Inc. LED lighting system with accurate current control
CN101686587B (zh) * 2008-09-25 2015-01-28 皇家飞利浦电子股份有限公司 用于向led阵列提供可变功率的驱动器
US20100327835A1 (en) * 2009-06-26 2010-12-30 Intersil Americas Inc. Integrator for providing overshoot protection and light switching mode during non-zero load condition for an led driver circuitry

Patent Citations (3)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP2004327152A (ja) * 2003-04-23 2004-11-18 Toshiba Lighting & Technology Corp Ｌｅｄ点灯装置およびｌｅｄ照明器具
JP2007538378A (ja) * 2004-05-19 2007-12-27 ゲーケン・グループ・コーポレーション Ｌｅｄ照明コンバータ用の動的緩衝
JP2009284721A (ja) * 2008-05-26 2009-12-03 Panasonic Electric Works Co Ltd 電源装置および灯具、車両

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CN102378449A (zh) 2012-03-14
KR20120019372A (ko) 2012-03-06

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