KR101431614B1

KR101431614B1 - 발광 다이오드 조명등 및 발광 다이오드 조명 장치

Info

Publication number: KR101431614B1
Application number: KR1020120146531A
Authority: KR
Inventors: 김용근; 이상영; 안기철; 문경식
Original assignee: 주식회사 실리콘웍스
Priority date: 2012-12-14
Filing date: 2012-12-14
Publication date: 2014-08-21
Also published as: KR20140077574A; WO2014092499A1

Abstract

본 발명은 사용 환경에 대한 유연성을 갖도록 개선한 발광 다이오드 조명등 및 발광 다이오드 조명 장치를 개시한다. 상기 발광 다이오드 조명등은 발광 영역의 중앙에 일렬로 배치되면서 직렬로 연결된 제1 발광 다이오드들을 포함하는 직렬부 및 상기 발광 영역의 길이 방향 양단에 각각 일렬로 배치되면서 병렬로 연결된 제2 발광 다이오드들을 포함하는 병렬부를 포함하며, 상기 제1 발광 다이오드들과 상기 제2 발광 다이오드들은 일렬로 배치되면서 전기적으로 접속됨으로써 광원을 이루는 구성을 갖는다. 상기 발광 다이오드 조명 장치는 상기 발광 다이오드 조명등, 상용 전원을 변환한 정류 전압을 상기 발광 다이오드 조명등에 제공하는 전원부 및 상기 발광 다이오드 조명등의 채널 별로 턴온을 위한 전류 경로를 제공하는 전류 제어 회로를 포함하는 구성을 갖는다. 상기한 구성을 갖는 발광 다이오드 조명등과 발광 다이오드 조명 장치는 발광 다이오드들의 수량은 일정하게 유지하면서 낮은 동작 전압에도 동작 가능하도록 변경된 설계 환경에 의하여 사용 환경에 대한 유연성을 가질 수 있으며, 발광 영역에 낮은 전압에 대응한 구동 능력을 갖는 병렬부에 의하여 사용 환경의 변화에 대응할 수 있는 효과가 있다.

Description

발광 다이오드 조명등 및 발광 다이오드 조명 장치{LED LIGHTING AND LED LIGHTING SYSTEM}

본 발명은 발광 다이오드 조명에 관한 것으로서, 보다 상세하게는 사용 환경에 대한 유연성을 갖도록 개선한 발광 다이오드 조명등 및 발광 다이오드 조명 장치에 관한 것이다.

조명 기술은 에너지 절감을 위하여 광원으로 발광 다이오드(LED)를 채택하는 추세로 개발되고 있다.

고휘도 발광 다이오드는 에너지 소비량, 수명 및 광질 등과 같은 다양한 요소에서 다른 광원들과 차별화되는 이점을 갖는다.

그러나, 발광 다이오드를 광원으로 하는 조명 장치는 발광 다이오드가 정전류에 의하여 구동되는 특성에 의하여 추가적인 회로가 많이 필요한 문제점이 있다.

상기한 문제점을 해결하고자 개발된 일 예가 교류 다이렉트 방식(AC DIRECT TYPE)의 조명 장치이다.

교류 다이렉트 방식의 발광 다이오드 조명 장치는 상용 교류 전원에서 정류 전압을 생성하여 발광 다이오드를 구동하는 것이다. 교류 다이렉트 방식의 발광 다이오드 조명 장치는 인턱터 및 캐패시터를 사용하지 않고 정류 전압을 입력 전압으로 바로 사용하기 때문에 역률(POWER FACTOR)이 양호한 특성이 있다.

일반적인 발광 다이오드 조명 장치는 상용 전원을 정류한 정류 전압으로 구동되도록 설계된다.

발광 다이오드 조명 장치의 발광 다이오드 조명등은 많은 수의 발광 다이오드들을 직렬로 연결하여서 구동하는 구성을 갖는 것이 일반적이다.

그러므로, 발광 다이오드 조명 장치는 직렬로 연결된 많은 수의 발광 다이오드들을 턴온할 수 있는 정류 전압을 제공하도록 구성된다.

그러나, 발광 다이오드 조명 장치는 다양한 사용 환경에서 구동될 수 있다.

발광 다이오드 조명 장치는 설계 사양과 사용 환경이 불일치하는 경우 비정상적으로 동작되는 문제점이 있다.

일 예로 발광 다이오드 조명 장치의 발광 다이오드 조명등은 12V에서 턴온되도록 설계될 수 있다. 그러나, 상용 교류 전원이 불안정하거나 또는 상용 교류 전원이 불충분한 레벨로 공급되는 경우, 발광 다이오드 조명 장치는 발광 다이오드 조명등에 12V 이하의 전압을 제공할 수 있다.

이와 같이 설계 사양과 사용환경이 불일치하는 경우, 발광 다이오드 조명 장치는 발광하지 않거나 또는 비정상적인 밝기로 발광할 수 있다.

그러므로, 낮은 전압에서도 정상적인 조명이 가능한 발광 다이오드 조명 장치의 개발이 소망되는 실정이다.

본 발명은 발광 다이오드 조명 장치가 사용 환경에 대한 유연성을 갖도록 함을 목적으로 한다.

본 발명은 발광 다이오드의 수량은 일정하게 유지하면서 낮은 동작 전압에도 동작 가능하도록 발광 다이오드 조명 장치의 설계 환경을 변경함으로써 발광 다이오드 조명 장치가 사용 환경에 대한 유연성을 갖도록 함을 다른 목적으로 한다.

본 발명에 따른 발광 다이오드 조명등은, 발광 영역에 일렬로 배치되면서 직렬로 연결된 제1 발광 다이오드들을 포함하는 직렬부; 및 상기 발광 영역에 일렬로 배치되면서 병렬로 연결된 제2 발광 다이오드들을 포함하는 병렬부;를 포함하며, 상기 제1 발광 다이오드들과 상기 제2 발광 다이오드들은 일렬로 배치되면서 전기적으로 접속됨으로써 광원을 이룸을 특징으로 한다.

또한, 본 발명에 따른 발광 다이오드 조명 장치는, 발광 영역에 일렬로 배치되면서 직렬로 연결된 제1 발광 다이오드들을 포함하는 직렬부 및 상기 발광 영역에 일렬로 배치되면서 병렬로 연결된 제2 발광 다이오드들을 포함하는 병렬부를 포함하며, 상기 제1 발광 다이오드들과 상기 제2 발광 다이오드들은 일렬로 배치되면서 전기적으로 접속됨으로써 광원을 이루고, 상기 광원은 턴온과 턴오프가 순차적으로 이루어지는 복수의 채널로 구분되는 발광 다이오드 조명등; 상용 전원을 변환한 정류 전압을 상기 발광 다이오드 조명등에 제공하는 전원부; 및 상기 발광 다이오드 조명등의 채널 별로 턴온을 위한 전류 경로를 제공하는 전류 제어 회로;를 포함함을 특징으로 한다.

따라서, 본 발명에 따른 발광 다이오드 조명등과 발광 다이오드 조명 장치는 발광 다이오드들의 수량은 일정하게 유지하면서 낮은 동작 전압에도 동작 가능하도록 변경된 설계 환경에 의하여 사용 환경에 대한 유연성을 가질 수 있는 효과가 있다.

또한, 본 발명에 따른 발광 다이오드 조명등과 발광 다이오드 조명 장치는 발광 영역에 낮은 전압에 대응한 구동 능력을 갖도록 병렬부를 형성함으로써 사용 환경의 변화에 대응하여 유연성을 가질 수 있는 효과가 있다.

도 1은 본 발명에 따른 발광 다이오드 조명등의 바람직한 실시예를 나타내는 발광 다이오드들의 배치도.
도 2는 도 1의 변형 실시예를 나타내는 배치도.
도 3은 도 1의 병렬부의 다른 실시예를 나타내는 배치도.
도 4는 본 발명에 따른 발광 다이오드 조명등의 다른 실시예를 나타내는 발광 다이오드들의 배치도.
도 5는 본 발명에 따른 발광 다이오드 조명 장치의 일 실시예를 나타내는 블록도.
도 6은 도 5의 전류 제어 회로를 예시한 회로도.
도 7은 도 5의 실시예의 동작을 설명하는 파형도.

이하, 첨부된 도면을 참조하여 본 발명의 바람직한 실시예를 상세하게 설명한다. 본 명세서 및 특허청구범위에 사용된 용어는 통상적이거나 사전적 의미로 한정되어 해석되지 아니하며, 본 발명의 기술적 사항에 부합하는 의미와 개념으로 해석되어야 한다.

본 명세서에 기재된 실시예와 도면에 도시된 구성은 본 발명의 바람직한 실시예이며, 본 발명의 기술적 사상을 모두 대변하는 것이 아니므로, 본 출원 시점에서 이들을 대체할 수 있는 다양한 균등물과 변형예들이 있을 수 있다.

본 발명에 따른 발광 다이오드 조명등(10)은 도 1 및 도 2와 같이 복수의 발광 다이오드들(16, 18)이 하나의 열로 구성된 광원으로 구성된다. 그리고, 발광 다이오드 조명등(10)은 복수의 채널(CH1, CH2, CH3, CH4)로 구분된 발광 다이오드들(16, 18)을 포함하며, 복수의 채널(CH1, CH2, CH3, CH4)는 후술되는 설명과 같이 순차적으로 발광 및 소광된다.

도 1 및 도 2의 실시예는 복수의 발광 다이오드들(16, 18)이 일렬로 균일하게 배치된 발광 영역을 갖는다.

발광 다이오드 조명등(10)의 발광 영역은 직렬부(S)와 병렬부(P)로 구분될 수 있다. 직렬부(S)는 발광 영역의 중앙에 형성되며, 병렬부(P)는 직렬부(S)의 양단에 형성된다.

직렬부(S)는 일렬로 배치된 발광 다이오드들(16)이 전기적으로 직렬로 연결된 구성을 가지며, 병렬부(P)는 일렬로 배치된 발광 다이오드들(18)이 전기적으로 병렬로 연결된 구성을 갖는다.

이하, 직렬부(S)에 배치된 발광 다이오드들(16)은 제1 발광 다이오드들로 정의하고, 병렬부(P)에 배치된 발광 다이오드들(18)은 제2 발광 다이오드들이라 정의한다.

직렬부(S)의 제1 발광 다이오드들(16)은 순 방향으로 어레이를 이루는 구성을 가지며 균일한 간격으로 이격 배치된다. 그리고, 직렬부(S)에 순방향으로 인접한 제1 발광 다이오드들(16)은 서로 마주하는 출력단과 입력단이 배선으로 연결된다.

직렬부(S)에 포함되는 제1 발광 다이오드들(16)은 이격 간격이 크면 점 광원으로 인식될 수 있다. 그러므로 직렬부(S)에 포함되는 제1 발광 다이오드들(16)은 선 광원으로 인식될 수 있도록 10mm 이하의 균일한 간격으로 이격 배치됨이 바람직하다.

병렬부(P)의 제2 발광 다이오드들(18)도 직렬부(S)와 같이 순 방향으로 일렬로 배치된다.

병렬부(P)에 포함되는 제2 발광 다이오드들(18)은 전기적으로 둘 이상으로 분기된 병렬 구조를 이루도록 배선이 형성될 수 있다.

도 1 및 도 2의 병렬부(P)는 둘로 분기된 병렬 구조를 예시하며, 병렬부(P)의 분기된 구조는 제작자의 의도에 따라서 도 1 및 도 2로 예시된 것 이외의 다양한 방법으로 실시될 수 있다.

도 1의 병렬부(P)는 홀수 번째와 짝수 번째 배치된 제2 발광 다이오드들(18)이 서로 다른 경로로 직렬로 연결되도록 배선이 형성된다. 즉, 도 1의 병렬부(P)의 배선은 인터레이스(Interlace) 방식으로 홀수 번째 또는 짝수 번째 발광 다이오드들(18)이 구분되면서 직렬로 연결되도록 레이아웃된다.

그리고, 짝수 번째와 홀수 번째 배치된 제2 발광 다이오드들(18)은 직렬부(S)에 대하여 병렬을 이루도록 결합된다. 즉, 직렬부(S)에 대하여 병렬부(P)의 홀수 번째와 짝수 번째 제2 발광 다이오드들(18)은 두 그룹으로 분기된 구조로 공통 연결된다.

한편, 도 2의 병렬부(P)는 제2 발광 다이오드들(18)이 배열된 순서대로 동일한 수로 두 개의 그룹으로 구분하고, 각 그룹의 제2 발광 다이오드들(18)이 직렬로 연결되도록 배선이 형성된다. 그리고, 직렬로 연결된 각 그룹의 제2 발광 다이오드들(18)이 직렬부(S)에 대하여 둘로 분기되어서 병렬을 이루도록 배선이 형성된다.

또한편, 병렬부(P)는 도 3과 같이 다단 병렬 구조로 구성될 수 있다. 다단 병렬 구조는 둘 이상의 병렬 구조가 직렬로 연결된 것을 의미하며, 각 병렬 구조는 서로 다른 수의 분기 구조를 갖도록 발광 다이오드들(18)의 그룹이 구분될 수 있다.

도 3의 병렬부(P)는 네 개의 그룹으로 구분되어서 분기된 제1 병렬부(P4)와 두 개의 그룹으로 구분되어서 분기된 제2 병렬부(P2)가 직렬로 연결된 다단 병렬 구조를 예시한다.

도 1 내지 도 3과 같이 예시되는 병렬부(P)의 제2 발광 다이오드들(18)은 직렬부(S)의 제1 발광 다이오드들(16)과 같은 간격으로 균일하게 이격 배치되어 선 광원으로 인식될 수 있도록 구성될 수 있다.

도 1 및 도 2의 병렬부(P)의 제2 발광 다이오드들(18)에는 직렬부(S)의 제1 발광 다이오드들(16)에 인가되는 전압보다 낮은 전압이 인가된다. 즉, 병렬부(P)의 발광 다이오드들(18)은 병렬 연결에 의하여 분압된 낮은 전압이 인가된다.

상기와 같은 전압 인가 환경에 의하여 도 1 및 도 2의 제2 발광 다이오드들(18)의 조도는 제1 발광 다이오드들(16)보다 낮다.

따라서, 발광 다이오드 조명등(10)의 발광 영역은 직렬부(S)가 구성된 중앙은 높은 조도를 유지하고 병렬부(P)가 구성된 길이 방향 양단은 상대적으로 낮은 조도를 유지하는 효과를 얻을 수 있다.

이와 달리, 제작자의 의도에 따라서 병렬부(P)와 직렬부(S)가 균일한 조도를 갖도록 본 발명에 따른 실시예가 변형될 수 있다.

병렬부(P)와 직렬부(S)가 균일한 조도를 갖기 위해서 병렬부(P)의 제2 발광 다이오드들(18)은 이격 간격이 직렬부(S)에 비하여 좁도록 배치될 수 있다.

상기와 같이 병렬부(P)의 제2 발광 다이오드들(18)의 배치 밀도를 높게 함으로써 병렬부(P)의 조도가 직렬부(S)와 동일해질 수 있다.

이때, 병렬부(P)의 제2 발광 다이오드들(18)의 배치 밀도 즉 이격 간격은 직렬부(S)의 제1 발광 다이오드들(16)과 병렬부(P)의 제2 발광 다이오드들(18)에 인가되는 전압들의 관계에 비례하도록 설정될 수 있다.

보다 구체적으로, 제1 발광 다이오드들(16)에 1V의 전압이 인가되고 제2 발광 다이오드들(18)에 0.5V의 전압이 인가되는 제 1 상태와 제1 발광 다이오드들(16)의 이격 간격이 10mm로 설정된 제2 상태를 가정하면, 제2 발광 다이오드들(18)의 이격 간격은 5mm로 설정될 수 있다.

이와 같은 제2 발광 다이오드들(18)의 배치 밀도 즉 이격 간격의 조정은 병렬부(P)의 조도를 직렬부(S)와 동일한 수준으로 개선하기 위한 것이다. 즉, 제1 발광 다이오드들(16)과 제2 발광 다이오드들(18)에 인가되는 전압에 차이가 발생하며, 상기한 전압 차이에 의하여 제2 발광 다이오드들(18)의 조도가 제1 발광 다이오드들(16)보다 1/2로 떨어지는 현상이 발생한다. 상기한 현상은 제2 발광 다이오드들(18)의 배치 밀도를 2배 증가시킴으로써 보상될 수 있다.

한편, 도 3과 같이 병렬부(P)가 다단 병렬 구조를 갖는 경우도 발광 다이오드 조명등(10)이 균일한 조도를 갖기 위해서 제2 발광 다이오드들(18)의 배치 밀도 즉 이격 간격이 조정될 수 있다.

상기와 같이 직렬부(S)와 병렬부(P)로 배치되어서 광원을 이루는 발광 다이오드들(16, 18)은 턴온이 순차적으로 이루어지는 복수의 채널로 구분될 수 있다.

본 발명에 따른 실시예는 상술한 도 1 및 도 2와 같이 발광 다이오드들이 네 개의 채널(CH1 - CH4)로 구분되는 것을 예시한다.

그리고, 각 채널 별에 발광 다이오드들의 수는 같거나 또는 다르게 구성될 수 있다. 일예로 도 1 및 도 2와 후술되는 도 4에 구성된 발광 다이오드 조명등(10)은 정류 전압이 인가되는 위치의 채널(CH1)이 다른 채널들(CH2, CH3, CH4)보다 많은 수로 구성된다. 그리고, 채널(CH1)에 이어지는 다른 채널들(CH2, CH3, CH4)은 동일한 수로 구성된 것으로 예시된다. 상기와 같은 채널 별 발광 다이오드들의 수는 제작자의 의도에 따라서 다양하게 실시될 수 있다.

또한, 본 발명에 따른 발광 다이오드 조명등(10)은 도 4와 같이 복수의 열을 포함할 수 있다. 도 4에서 발광 다이오드 조명등(10)은 발광 다이오드들(16, 18)이 균일하게 배치된 세 개의 열을 포함하도록 예시하고 있다.

도 4의 발광 다이오드 조명등(10)의 각 열은 직렬부(S)를 이루는 제1 발광 다이오드들(16)과 제1 발광 다이오드들(16)의 양단에 전기적으로 접속되어서 병렬부(P)를 이루는 제2 발광 다이오드들을 포함한다. 그리고, 복수 개의 열들은 사행 형상으로 연결되어서 전기적으로 직렬로 접속되도록 구성됨이 바람직하다.

도 4의 실시예의 발광 다이오드 조명등(10)도 4 개의 채널(CH1, CH2, CH3, CH4)로 구분된다.

이 중 채널(CH1)은 첫째 열과 둘째 열 그리고 세째 열의 일부를 포함함으로써 복수의 병렬부(P)를 경유하도록 형성됨을 예시한다. 즉, 본 발명의 실시예로 하나 이상의 채널이 둘 이상의 병렬부(P)를 경유하도록 형성될 수 있다.

도 4의 실시예의 직렬부(S)와 병렬부(P)의 구성은 도 1 및 도 2의 것과 동일한 구성을 예시한 것으로 이에 대한 중복된 설명은 생략한다. 그리고, 도 4의 실시예의 병렬부(P)도 일부 또는 전체가 도 3과 같이 다단 병렬 구조를 갖도록 실시될 수 있다.

도 4의 병렬부(P)의 제2 발광 다이오드들(18)도 직렬부(S)의 제1 발광 다이오드들(16)보다 낮은 전압이 인가되므로 제1 발광 다이오드들(16)보다 낮은 조도를 갖는다.

그러므로, 도 4의 발광 다이오드 조명등(10)도 도 1 및 도 2와 같이 직렬부(S)가 구성된 중앙은 높은 조도를 유지하고 병렬부(P)가 구성된 길이 방향 양단은 상대적으로 조도가 낮은 효과를 얻을 수 있다.

또한, 도 4의 실시예도 제작자의 의도에 따라서 병렬부(P)와 직렬부(S)가 균일한 조도를 갖도록 병렬부(P)의 제2 발광 다이오드들(18)의 배치 밀도 즉 이격 간격이 조절될 수 있다.

본 발명에 따른 도 1 내지 도 4의 실시예는 전체 발광 다이오드들이 직렬로 연결된 구조보다 낮은 턴온 전압이 요구될 수 있다.

도 1을 참조하여 보다 구체적으로 설명한다.

직렬부(S)에 구성된 각 발광 다이오드들(16)의 턴온에 각각 2V의 전압이 필요한 것으로 가정하면, 네 개의 직렬 연결된 발광 다이오드들의 턴온을 위하여 8V의 전압이 필요하다.

그러나, 한 쌍씩 둘로 분기된 구조를 갖는 병렬부(P)는 네 개의 발광 다이오드들(18)의 턴온을 위하여 8V의 전압이 필요하다.

그러므로, 동일한 네 개의 발광 다이오드 턴온에 필요한 전압은 직렬부(S)보다 병렬부(P)가 4V씩 강하되는 효과를 갖는다.

결국, 도 1과 같이 구성된 실시예는 양단의 병렬부(P)에 의하여 턴온에 필요한 전압이 8V 강하되는 효과를 얻을 수 있다.

그러므로, 발광 다이오드 조명등(10)이 전체 발광 다이오드들의 턴온에 필요한 전압을 100V 기준으로 설계한 경우, 상용 교류 전압이 비정상적이거나 불안정한 사용 환경에 의하여 96V로 하강하더라도, 본 발명에 따른 실시예는 병렬부(P)의 낮은 전압에 대응한 구동 능력에 의하여 정상적으로 동작할 수 있다.

즉, 본 발명에 따른 발광 다이오드 조명등(10)은 동일한 수의 발광 다이오드들에 대해서 낮은 전압 환경에도 동작이 가능하므로 사용 환경에 대한 유연성을 갖는 이점이 있다.

도 1 내지 도 4의 발광 다이오드 조명등(10)은 교류 다이렉트 방식으로 구동되며, 도 5 내지 도 7은 발광 다이오드 조명등(10)을 구동하는 발광 다이오드 조명 장치의 일예를 도시한다.

도 5는 발광 다이오드 조명 장치의 블록도이며, 도 6은 전류 제어 회로의 상세 회로도이고, 도 7은 도 5의 실시예에 의한 동작을 설명하기 위한 파형도이다.

도 5를 참조하면, 본 발명에 따른 실시예는 발광 다이오드 조명등(10), 상용 전원을 변환한 정류 전압을 발광 다이오드 조명등(10)에 제공하는 전원부 및 발광 다이오드 조명등(10)의 채널 별로 턴온을 위한 전류 경로를 제공하는 전류 제어 회로(14)를 포함하여 구성될 수 있다.

발광 다이오드 조명등(10)은 도 1 내지 도 4 중 어느 하나로 구성될 수 있으며, 이들의 구성에 대한 구체적인 설명은 도 1 내지 도 4의 설명과 중복되므로 생략한다.

도 5에서 발광 다이오드 조명등(10)은 네 개의 발광 다이오드 채널(CH1, CH2, CH3, CH4)을 포함한 것을 예시한다. 그리고, 각 각 채널(CH1, CH2, CH3, CH4)은 도 1 내지 도 4와 같이 복수의 발광 다이오드를 포함할 수 있으며, 설명의 편의를 위하여 하나의 다이오드 부호로 도면에 표기한다.

전원부는 외부에서 유입되는 교류 전압을 정류하여서 정류 전압으로 출력하는 구성을 갖는다.

전원부는 도 5와 같이 교류 전압을 갖는 교류 전원(V_AC), 교류 전원(V_AC)을 정류하여 정류 전압을 출력하는 정류 회로(12) 및 정류 회로(12)에서 출력되는 정류 전압을 평활하는 캐패시터(C)를 포함할 수 있다.

여기에서 교류 전원(V_AC)는 상용 전원일 수 있다.

그리고, 정류 회로(12)는 교류 전원(V_AC)의 사인 파형을 갖는 교류 전압을 전파 정류하여서 도 7과 같은 정류 전압을 출력한다. 따라서, 정류 전압은 상용 교류 전압의 반 주기 단위로 전압 레벨이 승하강하는 리플 성분을 갖는 특성이 있다.

전류 제어 회로(14)는 4 개의 채널 단자(P1, P2, P3, P4)를 포함하며, 발광 다이오드 조명등(10)의 각 채널(CH1, CH2, CH3, CH4)의 출력단은 전류 제어 회로(14)의 채널 단자(P1, P2, P3, P4)에 연결된다.

전류 제어 회로(14)는 개별 소자들이 집합된 회로로 구현되거나 원-칩(One-chip)으로 구현될 수 있으며, 각 채널 단자(P1, P2, P3, P4)는 개별 소자들이 집합된 회로로 구현된 경우 각 채널(CH1, CH2, CH3, CH4)의 출력측과 연결되는 노드를 의미하고 원-칩으로 구현된 경우 각 채널(CH1, CH2, CH3, CH4)의 출력측과 연결되는 포트를 의미한다.

그리고, 전류 제어 회로(14)는 일단이 접지된 전류 검출 저항(Rg)를 포함할 수 있다.

상술한 도 5의 구성에 의하여, 본 발명에 따른 실시예는 정류 전압의 상승 또는 하강에 대응하여 발광 다이오드 조명등(10)의 각 채널(CH1, CH2, CH3, CH4)은 순차적으로 발광되거나 소광된다. 그리고, 전류 제어 회로(14)는 정류 전압이 승강함에 따라서 채널들(CH1, CH2, CH3, CH4) 별 턴온 전압에 도달하면 각 채널(CH1, CH2, CH3, CH4)의 발광 및 소광을 위하여 순차적으로 턴오프되거나 턴온되는 복수의 선택적인 전류 경로를 제공한다.

여기에서, 채널(CH4)을 턴온시키는 턴온 전압은 채널들(CH1, CH2, CH3, CH4)을 모두 턴온하는 전압으로 정의되고, 채널(CH3)을 턴온시키는 턴온 전압은 채널들(CH1, CH2, CH3)을 모두 턴온하는 전압으로 정의되며, 채널(CH2)을 턴온시키는 턴온 전압은 채널들(CH1, CH2)을 모두 턴온하는 전압으로 정의되고, 채널(CH1)을 턴온시키는 턴온 전압은 채널(CH1)만 턴온하는 전압으로 정의된다.

전류 제어 회로(14)는 전류 검출 저항(Rg)에 의하여 전류 검출 전압을 검출하며, 전류 검출 전압은 발광 다이오드 조명등(10)의 채널 별 턴온 상태에 따라 달라지는 전류에 의하여 가변될 수 있다. 이때, 전류 검출 저항(Rg)에 흐르는 전류는 정전류일 수 있다.

상기한 전류 제어 회로(14)는 제작자의 의도에 따라서 다양하게 실시될 수 있으며, 일 예로서 도 6과 같이 구성될 수 있다.

도 6를 참조하면, 전류 제어 회로(14)는 채널들(CH1, CH2, CH3, CH4)에 대한 전류 경로를 제공하는 복수의 스위칭 회로(30_1, 30_2, 30_3, 30_4)를 포함한다.

그리고, 전류 제어 회로(14)는 기준 전압(VREF1, VREF2, VREF3, VREF4)을 제공하기 위한 기준 전압 생성 회로(20)를 포함한다.

기준 전압 생성 회로(20)는 정전압 VREF이 인가되는 직렬 연결된 다수의 저항(R1, R2, R3, R4, R5)를 포함한다.

저항(R1)은 접지에 연결되고, 저항(R5)에는 정전압 VREF이 인가된다. 저항(R5)은 출력을 조정하기 위한 부하 저항으로 작용한다. 저항(R1, R2, R3, R4)은 서로 다른 레벨의 기준 전압 VREF1, VREF2, VREF3, VREF4를 출력하기 위한 것이다. 기준 전압들 VREF1, VREF2, VREF3, VREF4 중에서 기준 전압 VREF1이 가장 낮은 전압 레벨을 가지며 기준 전압 VREF4가 가장 높은 전압 레벨을 갖는다.

각 저항(R1, R2, R3, R4)은 채널(CH1, CH2, CH3, CH4)로 인가되는 정류 전압의 변동에 대응하여 점점 높은 레벨을 가지는 4 개의 기준 전압 VREF1, VREF2, VREF3, VREF4를 출력하도록 설정되는 것이 바람직하다.

여기에서, 기준 전압 VREF1은 채널(LED2)이 턴온하는 시점에 스위칭 회로(30_1)를 턴오프하기 위한 레벨을 갖는다. 보다 구체적으로 기준 전압 VREF1은 채널(CH2)의 턴온 전압에 의하여 전류 검출 저항(Rg)에 형성되는 전류 검출 전압보다 낮은 레벨로 설정될 수 있다.

그리고, 기준 전압 VREF2은 채널(LED3)이 턴온하는 시점에 스위칭 회로(30_2)를 턴오프하기 위한 레벨을 갖는다. 보다 구체적으로 기준 전압 VREF2는 채널(CH3)의 턴온 전압에 의하여 전류 검출 저항(Rg)에 형성되는 전류 검출 전압보다 낮은 레벨로 설정될 수 있다.

그리고, 기준 전압 VREF3은 채널(LED4)이 턴온하는 시점에 스위칭 회로(30_3)를 턴오프하기 위한 레벨을 갖는다. 보다 구체적으로 기준 전압 VREF3은 채널(CH4)의 턴온 전압에 의하여 전류 검출 저항(Rg)에 형성되는 전류 검출 전압보다 낮은 레벨로 설정될 수 있다.

그리고, 기준전압(VREF4)는 정류 전압의 상한 레벨에 의하여 전류 검출 저항(Rg)에 형성되는 전류 검출 전압보다 높은 레벨로 설정됨이 바람직하다.

한편, 상기 스위칭 회로들(30_1, 30_2, 30_3, 30_4)은 전류 검출 저항(Rg)에서 검출된 전류 검출 전압과 기준 전압 생성 회로(20)의 각각의 기준 전압(VREF1, VREF2, VREF3, VREF4)을 비교하여서 턴온 및 턴오프 동작을 수행한다.

스위칭 회로들(30_1, 30_2, 30_3, 30_4)은 각 채널 단자(P1, P2, P3, P4)를 통하여 각 채널(CH1, CH2, CH3, CH4) 별로 병렬로 연결된다. 그리고, 스위칭 회로들(30_1, 30_2, 30_3, 30_4)은 전류 검출 전압을 제공하는 전류 검출 저항(Rg)에 공통으로 연결된다.

스위칭 회로들(30_1, 30_2, 30_3, 30_4)은 각 기준 전압(VREF1, VREF2, VREF3, VREF4)과 전류 검출 저항(Rg)의 전류 검출 전압을 비교하여서 발광 다이오드 조명등(10)을 턴온하기 위한 하나의 전류 경로를 선택적으로 제공한다.

스위칭 회로들(30_1, 30_2, 30_3, 30_4)은 정류 전압이 인가되는 위치에서 먼 채널(LED1, LED2, LED3, LED4)에 연결된 것일수록 높은 레벨의 기준 전압을 제공받는다.

각 스위칭 회로(30_1, 30_2, 30_3, 30_4)는 비교기(50)와 스위칭 소자를 포함하며, 스위칭 소자는 NMOS 트랜지스터(52)로 구성됨이 바람직하다.

각 스위칭 회로(30_1, 30_2, 30_3)의 비교기(50)는 포지티브 입력단(+)에 기준 전압이 인가되고, 네가티브 입력단(-)에 전류 검출 전압이 인가되며, 출력단으로 기준 전압과 전류 검출 전압을 비교한 결과를 출력한다.

상기한 바와 도 5 및 도 6과 같이 구성된 발광 다이오드 조명 장치의 동작을 도 7을 참조하여 설명한다.

먼저, 정류 전압이 초기 상태인 경우 채널들이 턴온되지 않은 상태이다. 그러므로 전류 검출 저항(Rg)은 로우 레벨의 전류 검출 전압을 제공한다.

결국, 정류 전압이 초기 상태인 경우, 각 스위칭 회로(30_1, 30_2, 30_3, 30_4)는 포지티브 입력단(+)에 인가되는 기준 전압들(VREF1, VREF2, VREF3, VREF4)보다 네가티브 입력단(-)에 인가되는 전류 검출 전압보다 높으므로 모두 턴온된 상태를 유지한다.

그 후 정류 전압이 상승하여 채널(CH1)을 턴온하는 턴온 전압(V1)에 도달하면, 발광 다이오드 조명등(10)의 채널(CH1)이 턴온된다. 그리고, 발광 다이오드 조명등(10)의 채널(CH1)이 턴온되면, 채널(CH1)에 연결된 전류 제어 회로(14)의 스위칭 회로(30_1)는 전류 경로를 제공한다.

상기와 같이 정류 전압이 턴온 전압(V1)에 도달하여 턴온된 상태의 스위칭 회로(30_1)을 통한 전류 경로가 형성되면, 전류 검출 저항(Rg)의 전류 검출 전압의 레벨이 상승한다. 그러나, 이때의 전류 검출 전압의 레벨은 낮기 때문에 스위칭 회로들(30_1, 30_2, 30_3, 30_4)의 턴온 상태는 변경되지 않는다.

그 후 정류 전압이 계속 상승하여 채널(CH2)을 턴온하는 턴온 전압(V2)에 도달하면, 발광 다이오드 조명등(10)의 채널(CH2)이 턴온된다. 이때, 채널(CH1)도 턴온 상태를 유지한다. 그리고, 발광 다이오드 조명등(10)의 채널(CH2)이 턴온되면, 채널(CH2)에 연결된 전류 제어 회로(14)의 스위칭 회로(30_2)는 전류 경로를 제공한다.

상기와 같이 정류 전압이 턴온 전압(V2)에 도달하여 턴온된 상태의 스위칭 회로(30_2)을 통한 전류 경로가 형성되면, 전류 검출 저항(Rg)의 전류 검출 전압의 레벨이 상승한다. 이때의 전류 검출 전압의 레벨은 기준 전압(VREF1)보다 높다. 그러므로, 스위칭 회로(30_1)의 NMOS 트랜지스터(52)는 비교기(50)의 출력에 의하여 턴오프된다. 즉, 스위칭 회로(30_1)는 턴오프되고, 스위칭 회로(30_2)가 채널(CH2)의 턴온에 대응한 선택적인 전류 경로를 제공한다.

그 후 정류 전압이 계속 상승하여 채널(CH3)을 턴온하는 턴온 전압(V3)에 도달하면, 발광 다이오드 조명등(10)의 채널(CH3)이 턴온된다. 이때, 채널들(CH1, CH2)도 턴온 상태를 유지한다. 그리고, 발광 다이오드 조명등(10)의 채널(CH3)이 턴온되면, 채널(CH3)에 연결된 전류 제어 회로(14)의 스위칭 회로(30_3)는 전류 경로를 제공한다.

상기와 같이 정류 전압이 턴온 전압(V3)에 도달하여 턴온된 상태의 스위칭 회로(30_3)을 통한 전류 경로가 형성되면, 전류 검출 저항(Rg)의 전류 검출 전압의 레벨이 상승한다. 이때의 전류 검출 전압의 레벨은 기준 전압(VREF2)보다 높다. 그러므로, 스위칭 회로(30_2)의 NMOS 트랜지스터(52)는 비교기(50)의 출력에 의하여 턴오프된다. 즉, 스위칭 회로(30_2)는 턴오프되고, 스위칭 회로(30_3)가 채널(CH3)의 턴온에 대응한 선택적인 전류 경로를 제공한다.

그 후 정류 전압이 계속 상승하여 채널(CH4)을 턴온하는 턴온 전압(V4)에 도달하면, 발광 다이오드 조명등(10)의 채널(CH4)이 턴온된다. 이때, 채널들(CH1, CH2, CH3)도 턴온 상태를 유지한다. 그리고, 발광 다이오드 조명등(10)의 채널(CH4)이 턴온되면, 채널(CH4)에 연결된 전류 제어 회로(14)의 스위칭 회로(30_4)는 전류 경로를 제공한다.

상기와 같이 정류 전압이 턴온 전압(V4)에 도달하여 턴온된 상태의 스위칭 회로(30_4)을 통한 전류 경로가 형성되면, 전류 검출 저항(Rg)의 전류 검출 전압의 레벨이 상승한다. 이때의 전류 검출 전압의 레벨은 기준 전압(VREF3)보다 높다. 그러므로, 스위칭 회로(30_3)의 NMOS 트랜지스터(52)는 비교기(50)의 출력에 의하여 턴오프된다. 즉, 스위칭 회로(30_3)는 턴오프되고, 스위칭 회로(30_4)가 채널(CH2)의 턴온에 대응한 선택적인 전류 경로를 제공한다.

그 후 정류 전압이 계속 상승하여도, 스위칭 회로(30_4)에 제공되는 기준전압(VREF4)이 정류 전압의 상한 레벨에 의하여 전류 검출 저항(Rg)에 형성되는 전류 검출 전압보다 높은 레벨이므로, 스위칭 회로(30_4)는 턴온 상태를 유지한다.

정류 전압이 하강하여서 채널(CH4)을 턴온하는 턴온 전압(V4) 이하로 떨어지면, 발광 다이오드 조명등(10)의 채널(CH4)이 턴오프된다.

발광 다이오드 조명등(10)의 채널(CH4)이 턴오프되면, 채널(CH3)가 턴온된 상태에 해당한다. 그러므로, 전류 제어 회로(14)는 스위칭 회로(30_3)에 의한 선택적인 전류 경로를 제공한다.

그 후 정류 전압이 계속 하강하여서 채널(CH3)을 턴온하는 턴온 전압(V3), 채널(CH2)을 턴온하는 턴온 전압(V2), 채널(CH1)을 턴온하는 턴온 전압(V1) 이하로 순차적으로 떨어지면, 발광 다이오드 조명등(10)의 채널들(CH3, CH2, CH1)은 순차적으로 턴오프된다.

발광 다이오드 조명등(10)의 채널들(CH3, CH2, CH1)이 순차적으로 턴오프되면, 그러므로, 전류 제어 회로(14)는 전류 경로를 시프트하여 스위칭 회로(30_3, 30_2, 30_1)이 순차적으로 선택적인 전류 경로를 제공한다.

본 발명에 따른 발광 다이오드 조명 장치는 정류 전압의 상승과 하강에 대응하여 도 1 내지 도 4와 같이 구성되는 발광 다이오드 조명등(10)을 구동할 수 있다.

상기한 본 발명에 따른 발광 다이오드 조명 장치의 발광 다이오드 조명등(10)은 직렬부(S)와 병렬부(P)를 포함하도록 구현된다. 그리고, 발광 다이오드 조명 장치는 발광 다이오드 조명등(10)에 배열된 발광 다이오드들의 수에 대응하는 전압을 제공하도록 설계될 수 있다.

이와 같은 설계 환경을 갖는 본 발명에 따른 발광 다이오드 조명 장치는 상용 교류 전압이 비정상적이거나 불안정한 사용 환경에 의하여 하강하더라도 병렬부(P)의 낮은 전압에 대응한 구동 능력에 의하여 정상적으로 동작할 수 있다.

10 : 발광 다이오드 조명등 12 : 정류 회로
14 : 전류 제어 회로 16 : 제1 발광 다이오드들
18 : 제2 바로강 다이오드들 20 : 기준 전압 발생 회로
30_1, 30_2, 30_3 : 스위칭 회로 50 : 비교기
52 : NMOS 트랜지스터 S : 직렬부
P : 병렬부

Claims

발광 영역에 일렬로 배치되면서 직렬로 연결된 제1 발광 다이오드들을 포함하는 직렬부; 및
상기 발광 영역에 일렬로 배치되면서 병렬로 연결된 제2 발광 다이오드들을 포함하며, 상기 발광 영역의 길이 방향 양단 중 적어도 하나에 형성되는 병렬부;를 포함하며,
상기 직렬부와 상기 병렬부가 직렬로 연결되고, 상기 제1 발광 다이오드들과 상기 제2 발광 다이오드들은 일렬로 배치되면서 전기적으로 접속됨으로써 광원을 이루는 발광 다이오드 조명등.
제1 항에 있어서,
상기 제1 및 제2 발광 다이오드들을 포함하는 상기 광원은 턴온과 턴오프가 순차적으로 이루어지는 복수의 채널로 구분되는 발광 다이오드 조명등.
제1 항에 있어서,
상기 병렬부는 상기 발광 영역의 길이 방향 양단에 각각 형성되는 발광 다이오드 조명등.
제3 항에 있어서,
상기 광원은 상기 제1 발광 다이오드들과 상기 제1 발광 다이오드들의 양단에 전기적으로 접속되는 상기 제2 발광 다이오드들을 포함하는 열을 복수 개 포함하며, 상기 열들은 사행 형상으로 연결되어서 전기적으로 접속되는 발광 다이오드 조명등.
제4 항에 있어서,
상기 광원은 턴온과 턴오프가 순차적으로 이루어지는 복수의 채널로 구분되며, 적어도 하나의 상기 채널이 둘 이상의 병렬부를 경유하도록 형성되는 발광 다이오드 조명등.
제1 항에 있어서,
상기 병렬부는 적어도 둘 이상으로 분기된 병렬 구조를 포함하는 발광 다이오드 조명등.
제6 항에 있어서,
상기 병렬부는 다단 병렬 구조를 포함하는 발광 다이오드 조명등.
제1 항에 있어서,
상기 직렬부와 상기 병렬부의 상기 제1 및 제2 발광 다이오드들은 균일한 간격으로 배치되는 발광 다이오드 조명등.
제1 항에 있어서,
상기 병렬부의 상기 제2 발광 다이오드들은 상기 직렬부의 상기 제1 발광 다이오드보다 좁은 간격으로 배치되는 발광 다이오드 조명등.
발광 영역에 일렬로 배치되면서 직렬로 연결된 제1 발광 다이오드들을 포함하는 직렬부 및 상기 발광 영역에 일렬로 배치되면서 병렬로 연결된 제2 발광 다이오드들을 포함하며 상기 발광 영역의 길이 방향 양단 중 적어도 하나에 형성되는 병렬부를 포함하며, 상기 직렬부와 상기 병렬부가 직렬로 연결되고, 상기 제1 발광 다이오드들과 상기 제2 발광 다이오드들은 일렬로 배치되면서 전기적으로 접속됨으로써 광원을 이루고, 상기 광원은 턴온과 턴오프가 순차적으로 이루어지는 복수의 채널로 구분되는 발광 다이오드 조명등;
상용 전원을 변환한 정류 전압을 상기 발광 다이오드 조명등에 제공하는 전원부; 및
상기 발광 다이오드 조명등의 채널 별로 턴온을 위한 전류 경로를 제공하는 전류 제어 회로;를 포함함을 특징으로 하는 발광 다이오드 조명 장치.
제10 항에 있어서,
상기 광원은 상기 제1 발광 다이오드들과 상기 제1 발광 다이오드들의 양단에 전기적으로 접속되는 상기 제2 발광 다이오드들을 포함하는 열을 복수 개 포함하며, 복수 개의 열들은 사행 형상으로 연결되어서 전기적으로 접속되는 발광 다이오드 조명 장치.
제10 항에 있어서,
상기 광원은 적어도 하나의 상기 채널이 둘 이상의 병렬부를 경유하도록 형성되는 발광 다이오드 조명 장치.
제10 항에 있어서,
상기 병렬부의 상기 제2 발광 다이오드들은 상기 직렬부의 상기 제1 발광 다이오드보다 좁은 간격으로 배치되는 발광 다이오드 조명 장치.