KR101536108B1 - 발광 다이오드 조명 장치의 제어 회로 및 전압 생성 방법 - Google Patents

발광 다이오드 조명 장치의 제어 회로 및 전압 생성 방법 Download PDF

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Abstract

본 발명은 정류 전압으로 조명을 수행하는 발광 다이오드 조명 장치의 제어 회로 및 전압 생성 방법을 개시하며, 발광 다이오드 조명 장치의 발광이 전류 레귤레이팅에 의하여 구현될 수 있고, 발광에 이용된 전압을 이용하여 주변 회로에 필요한 정전압을 제공할 수 있으며, 전류 레귤레이팅에 의하여 형성되는 전류 경로를 흐르는 전류를 제어하여 디밍을 구현할 수 있다.

Description

발광 다이오드 조명 장치의 제어 회로 및 전압 생성 방법{CONTROL CIRCUIT AND VOLTAGE GENERATING METHOD FOR LED LIGHTING APPARATUS}
본 발명은 발광 다이오드 조명 장치에 관한 것으로서, 보다 상세하게는 정류 전압을 이용하여 조명을 수행하는 발광 다이오드 조명 장치의 제어 회로와 발광 다이오드 조명 장치에 조명에 이용되는 정류 전압을 이용하여 전압을 생성하는 전압 생성 방법에 관한 것이다.
조명 기술은 에너지 절감을 위하여 광원으로 발광 다이오드(LED)를 채택하는 추세로 개발되고 있다.
고휘도 발광 다이오드는 에너지 소비량, 수명 및 광의 품질 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 전원을 정류하여 상용 주파수의 대략 두 배의 리플을 갖는 정류 전압으로 발광 다이오드를 구동하도록 설계되는 것이 일반적이다.
상기한 교류 다이렉트 방식의 발광 다이오드 조명 장치는 인덕터 및 캐패시터를 사용하지 않고 정류 전압을 입력 전압으로 바로 사용하기 때문에 역률(POWER FACTOR)이 양호한 특성이 있다.
발광 다이오드 조명 장치에 구성되는 개별 발광 다이오드 소자는 일예로 2.8V 에서 3.8V 정도의 전압에서 동작되도록 설계될 수 있다. 그리고, 발광 다이오드 조명 장치는 직렬로 연결된 많은 수의 발광 다이오드들이 발광할 수 있는 레벨의 정류 전압으로 동작하도록 설계된다.
발광 다이오드 조명 장치는 많은 수의 발광 다이오드들이 리플을 갖는 정류 전압의 증감에 따라 발광 다이오드 채널 별로 순차적으로 발광 또는 소광되도록 구성될 수 있다.
정류 전압에 의하여 동작되는 발광 다이오드 조명 장치는 디밍(Dimming) 제어나 동작 제어를 위한 주변 회로가 추가적으로 구성될 수 있다. 즉, 발광 다이오드 조명 장치는 조도나 인체를 센싱하는 센서를 포함하여 디밍 제어 또는 스위칭 제어를 수행하는 센서 보드 또는 외부와 통신을 위한 통신 장치 등이 주변 회로로 구성될 수 있다.
이 경우, 발광 다이오드 조명 장치는 센서 보드나 통신 장치와 같은 주변 회로에 동작 전압을 공급하기 위하여 별도의 전원 회로를 구성할 필요가 있다.
발광 다이오드 조명 장치는 상기와 같이 독립적으로 동작 전압을 공급하기 위하여 전원 회로를 실장하는 경우 구성이 복잡해지는 문제점이 있다.
또한, 발광 다이오드 조명 장치는 발광 다이오드 이외의 부가적인 부품에 독립적으로 전원이 공급됨에 따라서 전체 전력 사용량이 증가하고 전력 효율성이 저하될 수 있다.
본 발명은 정류 전압을 이용하여 발광 다이오드의 조명을 제어하며, 조명에 이용된 전압을 디밍 제어 또는 통신 등을 수행하는 주변 회로의 동작 전압으로 이용할 수 있는 발광 다이오드 조명 장치의 제어 회로 및 전압 생성 방법을 제공함을 목적으로 한다.
또한, 본 발명은 발광 다이오드의 조명에 이용된 전압을 간단한 구성으로 디밍 제어 또는 통신 등을 수행하는 주변 회로의 동작 전압으로 이용할 수 있는 발광 다이오드 조명 장치의 제어 회로 및 전압 생성 방법을 제공함을 다른 목적으로 한다.
또한, 본 발명은 발광 다이오드의 조명에 이용된 전압을 디밍 제어 또는 통신 등을 수행하는 주변 회로의 동작 전압으로 이용하여서 전체 전력 사용량을 절감하면서 전력 효율성을 개선할 수 있는 발광 다이오드 조명 장치의 제어 회로를 제공함을 또다른 목적으로 한다.
또한, 본 발명은 정류 전압을 이용하여 발광 다이오드의 조명을 제어하는 한편 전류 레귤레이팅에 의하여 흐르는 정전류를 제어하여 디밍 제어를 구현함을 또다른 목적으로 한다.
본 발명에 따른 정류 전압에 의하여 구동되는 복수의 발광 다이오드 채널의 발광을 제어하는 발광 다이오드 조명 장치의 제어 회로는, 상기 발광 다이오드 채널들에 포함된 하나 이상의 발광 다이오드에 의하여 상기 정류 전압이 강하된 전압을 전달하는 전달 회로; 및 상기 강하된 전압을 레귤레이팅하여 출력하는 전압 레귤레이팅 회로;를 포함함을 특징으로 한다.
또한, 본 발명에 따른 정류 전압에 의하여 구동되는 복수의 발광 다이오드 채널을 포함하는 발광 다이오드 조명 장치의 제어 회로는, 상기 발광 다이오드 채널들의 순차적인 발광에 대응하는 전류 경로를 제공하는 전류 제어 회로; 상기 발광 다이오드 채널에 포함된 적어도 하나 이상의 발광 다이오드에 의하여 상기 정류 전압이 강하된 전압을 제공받아서 충전하고 충전된 전압을 레귤레이팅하여 정전압으로 출력하는 전압 레귤레이팅 회로; 및 상기 전압 레귤레이팅 회로에서 제공되는 상기 정전압을 이용하여 동작하며 내부 센싱 신호와 외부 제어 신호 중 하나 이상에 대응하여 상기 전류 경로 상의 전류 흐름을 제어하는 디밍 제어 회로;를 포함함을 다른 특징으로 한다.
또한, 본 발명에 따른 정류 전압에 의하여 구동되는 복수의 발광 다이오드 채널의 발광을 제어하는 발광 다이오드 조명 장치의 전압 생성 방법은, 상기 발광 다이오드 채널들에 포함된 하나 이상의 발광 다이오드에 의하여 상기 정류 전압을 1차 강하하는 단계; 상기 1차 강하된 전압을 2차 강하하여 직류 전압을 출력하는 단계; 및 상기 직류 전압을 주변 회로로 제공하는 단계;를 포함함을 특징으로 한다.
따라서, 본 발명에 의하면 발광 다이오드의 조명에 이용되고 남은 잉여 전압이 주변 회로의 동작 전압으로 재활용될 수 있어서 전체 전력 사용량이 절감될 수 있고 전력 효율성이 개선될 수 있는 효과가 있다.
또한, 본 발명에 의하면 발광 다이오드에서 강하된 전압이 소비 전력이 낮은 주변 회로의 동작 전압을 제공하는데 이용될 수 있어서 높은 레벨의 정류 전압을 강하하여 동작 전압으로 변환하는 구성이 불필요하다.
그리고, 본 발명에 의하면 정류 전압에 비하여 저압 상태인 강하된 전압을 동작 전압으로 변환하므로 간단한 구조와 저렴한 부품으로 동작 전압을 제공하는 회로가 구현될 수 있다. 따라서, 본 발명에 의하면 주변 회로의 동작 전압을 제공하는 회로가 간단한 구조를 가지면서 경제적으로 구현될 수 있는 효과가 있다.
또한, 본 발명에 의하면 정류 전압을 이용하여 발광 다이오드의 조명을 제어하는 한편 전류 레귤레이팅에 의하여 흐르는 정전류를 제어하여 디밍 제어가 가능한 효과가 있다.
도 1은 본 발명에 따른 발광 다이오드 조명 장치의 제어 회로의 바람직한 실시예를 나타내는 회로도.
도 2는 도 1의 전류 제어부의 일예로 예시된 상세 회로도.
도 3은 본 발명에 따른 실시예의 동작에 따른 파형도.
도 4는 디밍 제어를 설명하는 파형도.
도 5는 본 발명에 따른 발광 다이오드 조명 장치의 제어 회로의 다른 실시예를 나타내는 회로도.
도 6은 도 5의 실시예의 동작에 따른 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 실시예는 교류 다이렉트 방식으로 구동되는 발광 다이오드 조명 장치의 제어 회로를 개시한다.
본 발명에 따른 실시예는 교류 다이렉트 방식으로 발광 다이오드 조명을 위하여 정류 전압을 이용한다. 정류 전압은 교류 전압이 전파 정류되어서 교류 전압의 반 주기 단위로 전압 레벨이 반복적으로 승하강하는 특성을 갖는 전압을 의미한다. 본 발명에 따른 실시예에서 정류 전압의 상승 또는 하강은 정류 전압의 리플의 상승 또는 하강을 의미하는 것으로 이해될 수 있다.
본 발명의 실시예에 따른 발광 다이오드 조명 장치의 제어 회로는 도 1 및 도 2와 같이 조명등(10)의 발광을 위한 전류 레귤레이팅이 수행되는 구성을 갖는다.
또한, 본 발명의 실시예에 따른 발광 다이오드 조명 장치의 제어 회로는 조명등(10)으로 구성되는 발광 다이오드(또는 발광 다이오드 채널)에서 강하된 전압을 이용하여 센서 보드(20)와 같은 주변 회로의 동작 전압으로 제공하는 구성을 갖는다.
또한, 본 발명의 실시예에 따른 발광 다이오드 조명 장치의 제어 회로는 센싱 신호 또는 외부의 제어 신호에 대응하여 조명등(10)의 디밍을 제어하는 기능을 갖는다.
먼저, 본 발명에 따른 실시예는 조명등(10), 교류 전압이 변환된 정류 전압을 조명등(10)에 제공하는 전원부, 조명등(10)의 발광 다이오드 채널(LED_CH1, LED_CH2, LED_CH3, LED_CH4) 별로 발광을 위한 전류 경로를 제공하는 전류 제어 회로를 포함한다.
조명등(10)은 발광 다이오드들을 포함하며, 발광 다이오드들은 복수의 발광 다이오드 채널(LED_CH1, LED_CH2, LED_CH3, LED_CH4)로 구분된다. 조명등(10)은 정류 전압에 의하여 발광 다이오드 채널 별로 순차적으로 발광 및 소광된다.
실시예에서 조명등(10)은 네 개의 발광 다이오드 채널(LED_CH1, LED_CH2, LED_CH3, LED_CH4)을 포함한 것을 예시한다. 그리고, 각 발광 다이오드 채널(LED_CH1, LED_CH2, LED_CH3, LED_CH4)은 같거나 다른 복수의 발광 다이오드를 포함할 수 있으며, 각 발광 다이오드 채널(LED_CH1, LED_CH2, LED_CH3, LED_CH4) 별로 도 1에 도시된 점선은 발광다이오드들의 도시를 생략한 것을 의미한다. 실시예로 조명등(10)은 네 개의 발광 다이오드 채널(LED_CH1, LED_CH2, LED_CH3, LED_CH4)을 포함한 것을 예시하고 있으나 본 발명은 이에 제한되지 않고 다양한 수의 발광 다이오드 채널을 포함한 것에 적용될 수 있다.
전원부는 외부에서 유입되는 교류 전압을 정류하여서 정류 전압으로 출력하는 구성을 가지며, 교류 전압을 제공하는 교류 전원(VAC) 및 교류 전압을 정류하여 정류 전압을 출력하는 정류 회로(12)를 포함할 수 있다. 여기에서, 교류 전원(VAC)은 상용 전원일 수 있다.
정류 회로(12)는 정현파 파형을 갖는 교류 전압을 전파 정류하여 정류 전압으로 출력한다.
전류 제어 회로는 전류 제어부(14)와 센싱 저항(Rs)을 포함할 수 있다.
전류 제어부(14)는 각 발광 다이오드 채널(LED_CH1, LED_CH2, LED_CH3, LED_CH4)의 발광을 위한 전류 레귤레이팅을 수행한다.
전류 제어부(14)는 센싱 저항(Rs)을 통하여 전류 레귤레이팅을 위한 전류 경로를 제공하도록 구성된다.
본 발명에 따른 실시예는 상술한 구성에 의하여 정류 전압의 상승 또는 하강에 대응하여 조명등(10)의 각 발광 다이오드 채널(LED_CH1, LED_CH2, LED_CH3, LED_CH4)이 순차적으로 발광되거나 소광된다.
정류 전압이 상승하여서 발광 다이오드 채널들(LED_CH1, LED_CH2, LED_CH3, LED_CH4) 별 발광 전압에 순차적으로 도달하면, 전류 제어부(14)는 각 발광 다이오드 채널(LED_CH1, LED_CH2, LED_CH3, LED_CH4) 별로 발광을 위한 전류 경로를 제공한다. 전류 제어부(14)의 CH1, CH2, CH3, CH4는 각 발광 다이오드 채널(LED_CH1, LED_CH2, LED_CH3, LED_CH4) 별로 전류 경로를 제공하기 위한 단자를 의미한다. 그리고, 전류 제어부(14)의 CVs는 센싱 저항(Rs)에 연결되는 단자를 의미한다.
발광 다이오드 채널(LED_CH4)을 발광시키는 발광 전압 VCH4은 발광 다이오드 채널들(LED_CH1, LED_CH2, LED_CH3, LED_CH4)을 모두 발광시키는 전압으로 정의되고, 발광 다이오드 채널(LED_CH3)을 발광시키는 발광 전압 VCH3은 발광 다이오드 채널들(LED_CH1, LED_CH2, LED_CH3)을 모두 발광시키는 전압으로 정의되며, 발광 다이오드 채널(LED_CH2)을 발광시키는 발광 전압 VCH2은 발광 다이오드 채널들(LED_CH1, LED_CH2)을 모두 발광시키는 전압으로 정의되고, 발광 다이오드 채널(LED_CH1)을 발광시키는 발광 전압 VCH1은 발광 다이오드 채널(LED_CH1)만 발광시키는 전압으로 정의된다.
전류 제어부(14)는 센싱 저항(Rs)에 의하여 센싱 전압을 제공받는다. 센싱 전압은 조명등(10)의 발광 다이오드 채널 별 발광 상태에 따라 다르게 형성되는 전류 경로에 의하여 가변될 수 있다. 이때, 센싱 저항(Rs)에 흐르는 전류는 정전류일 수 있다.
한편, 정류 전압의 상승에 대응한 전류 레귤레이팅을 수행하는 전류 제어부(14)는 도 2와 같이 구성될 수 있다.
도 2를 참조하면, 전류 제어부(14)는 발광 다이오드 채널들(LED_CH1, LED_CH2, LED_CH3, LED_CH4)에 대한 전류 경로를 제공하는 복수의 스위칭 회로(30_1, 30_2, 30_3, 30_4)와 기준 전압 VREF1, VREF2, VREF3, VREF4을 제공하기 위한 기준 전압 공급부(32)를 포함한다.
기준 전압 공급부(32)는 제작자의 의도에 따라 다양하게 서로 다른 레벨의 기준 전압 VREF1, VREF2, VREF3, VREF4을 제공하는 것으로 구현될 수 있다.
기준 전압 공급부(32)는 예시적으로 정전압이 인가되는 직렬 연결된 복수의 저항을 포함하여 저항 간의 노드 별로 서로 다른 레벨의 기준 전압 VREF1, VREF2, VREF3, VREF4을 출력하는 것으로 구성될 수 있다. 또한, 기준 전압 공급부(32)는 상기와 달리 서로 다른 레벨의 기준 전압 VREF1, VREF2, VREF3, VREF4을 제공하는 독립적인 전압공급원들을 포함하는 것으로 구성될 수 있다.
서로 다른 레벨의 기준 전압들 VREF1, VREF2, VREF3, VREF4은 기준 전압 VREF1이 가장 낮은 전압 레벨을 가지며, 기준 전압 VREF4가 가장 높은 전압 레벨을 가지고, 기준 전압 VREF1, VREF2, VREF3, VREF4의 순으로 점차 전압 레벨이 높도록 제공될 수 있다.
여기에서, 기준 전압 VREF1은 발광 다이오드 채널(LED_CH2)이 발광하는 시점에 스위칭 회로(30_1)를 턴오프하기 위한 레벨을 갖는다. 보다 구체적으로 기준 전압 VREF1은 발광 다이오드 채널(LED_CH2)의 발광 전압 VCH2에 의하여 센싱 저항(Rs)에 형성되는 센싱 전압보다 낮은 레벨로 설정될 수 있다.
그리고, 기준 전압 VREF2은 발광 다이오드 채널(LED_CH3)이 발광하는 시점에 스위칭 회로(30_2)를 턴오프하기 위한 레벨을 갖는다. 보다 구체적으로 기준 전압 VREF2는 발광 다이오드 채널(LED_CH3)의 발광 전압 VCH3에 의하여 센싱 저항(Rs)에 형성되는 센싱 전압보다 낮은 레벨로 설정될 수 있다.
그리고, 기준 전압 VREF3은 발광 다이오드 채널(LED_CH4)이 발광하는 시점에 스위칭 회로(30_3)를 턴오프하기 위한 레벨을 갖는다. 보다 구체적으로 기준 전압 VREF3은 발광 다이오드 채널(LED_CH4)의 발광 전압 VCH4에 의하여 센싱 저항(Rs)에 형성되는 센싱 전압보다 낮은 레벨로 설정될 수 있다.
그리고, 기준전압 VREF4는 정류 전압의 상한 레벨 영역에서 센싱 저항(Rs)에 흐르는 전류가 소정의 정전류 형태가 되도록 설정됨이 바람직하다.
한편, 스위칭 회로들(30_1, 30_2, 30_3, 30_4)은 전류 레귤레이팅 및 전류 경로 형성을 위하여 센싱 전압을 제공하는 센싱 저항(Rs)에 공통으로 연결된다.
스위칭 회로들(30_1, 30_2, 30_3, 30_4)은 센싱 저항(Rs)에서 센싱된 센싱 전압과 기준 전압 생성 회로(32)의 각각의 기준 전압 VREF1, VREF2, VREF3, VREF4를 비교하여서 조명등(10)을 발광하기 위한 선택적인 전류 경로를 형성한다.
스위칭 회로들(30_1, 30_2, 30_3, 30_4)은 정류 전압이 인가되는 위치에서 먼 발광 다이오드 채널(LED_CH1, LED_CH2, LED_CH3, LED_CH4)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, 30_4)의 비교기(50)는 포지티브 입력단(+)에 기준 전압이 인가되고 네가티브 입력단(-)에 센싱 전압이 인가되며 출력단으로 기준 전압과 센싱 전압을 비교한 결과를 출력하도록 구성된다.
그리고, 각 스위칭 회로(30_1, 30_2, 30_3, 30_4)의 NMOS 트랜지스터(52)는 게이트로 인가되는 각 비교기(50)의 출력에 따라 스위칭 동작을 수행한다. NMOS 트랜지스터(52)의 드레인과 비교기(50)의 네가티브 입력단(-)은 센싱 저항(Rs)에 공통으로 연결된다.
상기한 구성에 의하여 센싱 저항(Rs)은 센싱 전압을 비교기(50)의 입력단(-)에 인가하는 한편 각 스위칭 회로(30_1, 30_2, 30_3, 30_4)의 NMOS 트랜지스터(52) 중 어느 하나의 턴온에 대응한 전류 경로를 제공할 수 있다.
상기와 같이 구성된 본 발명에 따른 실시예는 발광 다이오드 채널의 발광의 제어를 위한 전류 레귤레이팅과 전류 경로 형성 제어를 수행한다.
이에 대하여 구체적으로 설명하면, 정류 전압이 초기 상태인 경우 발광 다이오드 채널들은 발광되지 않은 상태이다. 그리고, 센싱 저항(Rs)은 로우 레벨의 센싱 전압을 제공한다. 여기에서, 정류 전압의 초기 상태는 정류 전압의 레벨이 발광 다이오드 채널(LED_CH1)을 턴온시키는 발광 전압 VCH1보다 낮은 상태로 정의될 수 있다.
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, VREF4이 네가티브 입력단(-)에 인가되는 센싱 전압보다 높으므로 모두 턴온된 상태를 유지한다.
그 후 정류 전압이 상승하여 발광 전압 VCH1에 도달하면, 발광 다이오드 채널(LED_CH1)에 연결된 전류 제어부(14)의 턴온된 상태의 스위칭 회로(30_1)는 전류 경로를 제공하고, 조명등(10)의 발광 다이오드 채널(LED_CH1)이 발광된다. 상기와 같이 정류 전압이 발광 전압 VCH1에 도달하여 발광 다이오드 채널(LED_CH1)이 발광되면, 전류 경로를 제공하는 스위칭 회로(30_1)를 통한 전류의 흐름에 의하여 센싱 저항(Rs)의 센싱 전압의 레벨이 상승한다. 그러나, 이때의 센싱 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 발광 다이오드 채널(LED_CH1)의 출력단의 전류가 증가하고, 스위칭 회로(30_1)가 턴온을 유지할 수 있는 전류량의 한계치를 초과하면 센싱 저항(Rs)의 센싱 전압이 상승하여 스위칭 회로(30_1)는 턴오프된다. 이때 발광 다이오드 채널(LED_CH2)의 입력단 전압이 발광 전압 VCH2에 도달하고, 발광 다이오드 채널(LED_CH2)은 발광하며, 발광 다이오드 채널(LED_CH2)의 발광을 위한 전류 경로는턴온된 스위칭 회로(30_2)에 의하여 형성된다.
이때, 발광 다이오드 채널(LED_CH1)도 발광 상태를 유지한다.
상기한 스위칭 회로(30_1)의 턴오프는 센싱 저항(Rs)의 센싱 전압의 레벨 상승에 의한 것이다. 즉, 상기와 같이 정류 전압이 발광 전압 VCH2에 도달하여 발광 다이오드 채널(LED_CH2)이 발광되면, 전류 경로를 제공하는 스위칭 회로(30_2)를 통한 전류의 흐름에 의하여 센싱 저항(Rs)의 센싱 전압의 레벨이 상승한다. 이때의 센싱 전압의 레벨은 기준 전압 VREF1보다 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 발광 다이오드 채널(LED_CH2)의 발광에 대응한 선택적인 전류 경로를 제공한다.
그 후 정류 전압이 계속 상승하여 발광 다이오드 채널(LED_CH2)의 출력단의 전류가 증가하고, 스위칭 회로(30_2)가 턴온을 유지할 수 있는 전류량의 한계치를 초과하면 센싱 저항(Rs)의 센싱 전압이 상승하여 스위칭 회로(30_2)는 턴오프된다. 이때 발광 다이오드 채널(LED_CH3)의 입력단 전압이 발광 전압 VCH3에 도달하고, 발광 다이오드 채널(LED_CH3)은 발광하며, 발광 다이오드 채널(LED_CH3)의 발광을 위한 전류 경로는 턴온된 스위칭 회로(30_3)에 의하여 형성된다.
이때, 발광 다이오드 채널들(LED_CH1, LED_CH2)도 발광 상태를 유지한다.
상기한 스위칭 회로(30_2)의 턴오프는 센싱 저항(Rs)의 센싱 전압의 레벨 상승에 의한 것이다. 즉, 상기와 같이 정류 전압이 발광 전압 VCH3에 도달하여 발광 다이오드 채널(LED_CH3)이 발광되면, 스위칭 회로(30_3)를 통한 전류의 흐름에 의하여 센싱 저항(Rs)의 센싱 전압의 레벨이 상승한다. 이때의 센싱 전압의 레벨은 기준 전압 VREF2보다 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 발광 다이오드 채널(LED_CH3)의 발광에 대응한 선택적인 전류 경로를 제공한다.
그 후 정류 전압이 계속 상승하여 발광 다이오드 채널(LED_CH3)의 출력단의 전류가 증가하고, 스위칭 회로(30_3)가 턴온을 유지할 수 있는 전류량의 한계치를 초과하면 센싱 저항(Rs)의 센싱 전압이 상승하여 스위칭 회로(30_3)은 턴오프된다. 이때 발광 다이오드 채널(LED_CH4)의 입력단 전압이 발광 전압 VCH4에 도달하고, 발광 다이오드 채널(LED_CH4)은 발광하며, 발광 다이오드 채널(LED_CH4)의 발광을 위한 전류 경로는 턴온된 스위칭 회로(30_4)에 의하여 형성된다.이때, 발광 다이오드 채널들(LED_CH1, LED_CH2, LED_ CH3)도 발광 상태를 유지한다.
상기한 스위칭 회로(30_3)의 턴오프는 센싱 저항(Rs)의 센싱 전압의 레벨 상승에 의한 것이다. 즉, 상기와 같이 정류 전압이 발광 전압 VCH4에 도달하여 발광 다이오드 채널(LED_CH4)이 발광되면, 스위칭 회로(30_4)를 통한 전류의 흐름에 의하여 센싱 저항(Rs)의 센싱 전압의 레벨이 상승한다. 이때의 센싱 전압의 레벨은 기준 전압 VREF3보다 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 발광 다이오드 채널(LED_CH2)의 발광에 대응한 선택적인 전류 경로를 제공한다.
그 후 정류 전압이 계속 상승하여도, 스위칭 회로(30_4)에 제공되는 기준전압 VREF4이 정류 전압의 상한 레벨에 의하여 센싱 저항(Rs)에 형성되는 센싱 전압보다 높은 레벨이므로, 스위칭 회로(30_4)는 턴온 상태를 유지한다.
상술한 바와 같이 정류 전압의 상승에 대응하여 발광 다이오드 채널들(LED_CH1, LED_CH2, LED_CH3, LED_CH4)이 순차적으로 발광되면 발광 상태에 대응하는 턴온 전류도 도 3과 같이 단계적으로 증가한다. 즉, 전류 제어부(14)는 정전류 레귤레이팅 동작을 수행하므로 발광 다이오드 채널 별 발광에 대응한 전류는 일정한 수준을 유지하고 발광되는 발광 다이오드 채널의 수가 증가하면 그에 대응하여 전류의 레벨이 증가한다.
정류 전압은 상술한 바와 같이 상한 레벨까지 상승한 후 하강을 시작한다.
정류 전압이 상한 레벨에서 하강하여서 발광 전압 VCH4 이하로 떨어지면 발광 다이오드 채널(LED_CH4)가 발광을 유지하기 어렵다. 이때, 스위칭 회로(30_3)는 센싱 저항(Rs)의 센싱 전압의 하강으로 턴온된다. 그러므로, 발광 다이오드 채널(LED_CH4)는 소광되고 발광 다이오드 채널(LED_CH3, LED_CH2, LED_CH1)에 의한 발광이 유지된다. 발광 다이오드 채널(LED_CH3, LED_CH2, LED_CH1)의 발광을 위한 전류 경로는 턴온된 스위칭 회로(30_3)에 의하여 제공된다.그 후 정류 전압이 계속 하강하여서 발광 전압 VCH3, 발광 전압 VCH2 및 발광 전압 VCH1 이하로 순차적으로 떨어지면, 스위칭 회로들(30_2, 30_1)은 순차적으로 턴온되고, 조명등(10)의 발광 다이오드 채널들(LED_CH3, LED_CH2, LED_CH1)은 순차적으로 소광된다.
상기한 조명등(10)의 발광 다이오드 채널들(LED_CH3, LED_CH2, LED_CH1)의 순차적 소광에 대응하여, 전류 제어부(14)는 스위칭 회로들(30_3, 30_2, 30_1)에 의하여 형성되는 선택적인 전류 경로를 시프트하면서 제공한다. 그리고, 턴온 전류의 레벨도 발광 다이오드 채널들(LED_CH1, LED_CH2, LED_CH3, LED_CH4)의 소광 상태에 대응하여 단계적으로 감소한다.
상술한 바와 같이 본 발명에 따른 실시예는 정류 전압의 상승과 하강에 대응하여 순차적인 발광 다이오드 채널들의 발광 및 소광을 수행하며, 발광 다이오드 채널들의 발광 및 소광에 대응한 전류 레귤레이팅과 전류 경로 형성을 제어할 수 있다.
또한, 본 발명에 따른 실시예는 주변 회로의 동작 전압을 공급하기 위하여 전달 회로와 전압 레귤레이팅 회로를 포함할 수 있다.
즉, 본 발명에 따른 실시예는 조명등(10)의 발광 다이오드 채널들(LED_CH1, LED_CH2, LED_CH3, LED_CH4)에 포함된 하나 이상의 발광 다이오드에 의하여 정류 전압이 강하된 전압을 전달하는 전달 회로와 전압 성분이나 전류 성분 중 하나 이상을 포함하는 전기 에너지의 충방전 동작을 포함하여 레귤레이팅을 수행하도록 구성되는 전압 레귤레이팅 회로를 포함한다. 보다 상세하게, 전압 레귤레이팅 회로는 조명등(10)에서 강하된 전압을 제공받아서 충전하고 충전된 전압을 레귤레이팅하여 정전압으로 출력하도록 구성될 수 있다.
전달 회로는 강하된 전압이 출력되는 위치 별로 순방향으로 연결되는 하나 이상의 다이오드를 포함할 수 있다. 도 1의 실시예는 발광 다이오드 채널(LED_CH4)의 출력단에 연결된 다이오드(D4)가 구성된 것을 예시한다. 만약, 둘 이상의 다이오드를 포함하는 것으로 구성된 경우, 강하된 전압은 둘 이상의 상기 다이오드가 결합된 공통 노드를 통하여 전압 레귤레이팅 회로로 전달될 수 있다.
전압 레귤레이팅 회로는 강하된 전압을 충전하는 충전 회로 및 상기 충전 회로에 충전된 전압을 레귤레이팅하여 정전압으로 출력하는 전압 레귤레이터(18)를 포함할 수 있다.
충전 회로는 다이오드(D4)와 전압 레귤레이터(18)에 대하여 병렬로 연결된 캐패시터(C1)를 포함할 수 있다. 충전 회로는 부가적으로 저항(R1)을 더 포함할 수 있으며, 저항(R1)은 충전 전압을 전달하기 위하여 캐패시터(C1)에 병렬로 연결될 수 있다.
그리고, 전압 레귤레이터(18)는 출력 전압 안정화를 위한 캐패시터(C2)를 포함할 수 있다. 전압 레귤레이터(18)는 캐패시터(C1)에 충전된 전압을 정전압으로 레귤레이팅하여 출력한다. 전압 레귤레이터(18)는 정전압으로 레귤레이팅하기 위하여 제너 다이오드와 같이 변동되는 입력 전압에 대응하여 정전압을 출력하는 정전압원을 포함하여 구성됨이 바람직하다.
전압 레귤레이터(18)는 통상 주변 회로의 동작 전압으로 이용가능한 5V 수준의 정전압을 출력하도록 구성될 수 있다. 그리고, 전압 레귤레이팅 회로의 충전 회로에 포함되는 캐패시터(C1)는 상기한 전압 레귤레이터(18)의 출력을 보장하기 위하여 최소 10V 내지 최대 50V 정도의 전압을 충전할 수 있는 캐패시턴스를 갖는 것으로 구성될 수 있다.
캐패시터(C1)는 조명등(10)에 포함되는 하나 이상의 다이오드에 의하여 정류 전압이 강하된 전압을 제공받음으로써 10V 내지 50V 정도의 전압을 충전하도록 구성될 수 있다. 이를 위하여 캐패시터(C1)에 전압을 공급하는 위치는 각 발광 다이오드 채널들(LED_CH1, LED_CH2, LED_CH3, LED_CH4)의 출력단이나 각 발광 다이오드 채널들(LED_CH1, LED_CH2, LED_CH3, LED_CH4) 내부의 발광 다이오드들의 출력단 중 하나 이상이 선택될 수 있다.
즉, 조명등(10)에서 정류 전압의 강하가 발생한 각 위치 별로 전압들(S11, S12, S21, S22, S31, S32, S41, S42)이 출력될 수 있으며, 전압들(S11, S12, S21, S22, S31, S32, S41, S42) 중 하나 또는 복수 개가 캐패시터(C1)에 인가될 수 있다. 만약, 복수 개의 전압이 캐패시터(C1)에 인가되는 경우 복수 개의 전압은 공통 노드를 통하여 병렬로 캐패시터(C1)에 인가되도록 구성됨이 바람직하다.
구체적인 일례로 상술한 신호들 중 전압 레귤레이팅 회로에 포함되는 캐패시터(C1)는 둘 이상의 발광 다이오드 채널들의 출력을 강하된 전압으로 제공받을 수 있다. 보다 바람직한 일례로, 캐패시터(C1)는 최상위와 차상위 발광 전압을 갖는 발광 다이오드 채널들 중 하나 이상의 출력을 강하된 전압으로 제공받을 수 있다.
도 1의 실시예는 최상위 발광 전압을 갖는 발광 다이오드 채널(LED_CH4)에서 출력되는 전압(S41)이 순방향 다이오드(D4)를 통하여 병렬로 캐패시터(C1)에 인가되는 것을 예시한다.
상술한 바와 같이 본 발명에 따른 실시예가 구성됨에 의하여 캐패시터(C1)에 전압이 충전되는 충전 동작은 도 3을 참조하여 설명한다.
먼저, 발광 다이오드 채널(LED_CH1)의 발광 전압이 45V라 가정하고, 발광 다이오드 채널(LED_CH2)의 발광 전압이 45V라 가정하며, 발광 다이오드 채널(LED_CH3)의 발광 전압이 30V라 가정하고, 발광 다이오드 채널(LED_CH4)의 발광 전압이 15V라 가정한다.
이 경우 전체 발광 다이오드 채널들(LED_CH1, LED_CH2, LED_CH3, LED_CH4)이 턴온되는데 필요한 전압은 135V가 필요하다. 통상적으로 상기와 같은 구동 환경에서 정류 전압은 피크치가 150V를 갖도록 제공될 수 있다. 발광 다이오드 채널(LED_CH4)이 턴온된 후 피크치까지 약 15V의 잉여 전압이 발생한다.
상기와 같은 가정하에, 발광 다이오드 채널(LED_CH4)가 턴온된 후 발광 다이오드 채널(LED_CH4)의 출력단으로 출력되는 전압(S41)은 도 3과 같은 파형으로 변화될 수 있다. 즉, 발광 다이오드 채널(LED_CH4)에서 전압(S41)이 15V 정도의 피크치를 갖도록 출력된다.
상술한 전압이 다이오드(D4)를 통하여 캐패시터(C1)에 인가되면, 캐패시터(C1)의 충전 전압은 도 3과 같이 발광 다이오드 채널(LED_CH4)이 턴온된 시점부터 발광 다이오드 채널(LED_CH4)에서 출력되는 전압(S41)이 피크치에 도달하는 시점까지 상승한다. 그리고, 캐패시터(C1)의 충전 전압은 도 3과 같이 발광 다이오드 채널(CH4)에서 출력되는 전압(S41)이 피크치에 도달한 이후 다음으로 발광 다이오드 채널(LED_CH4)이 턴온되는 시점까지 하강한다.
캐패시터(C1)는 전압 레귤레이터(18)가 정전압의 출력을 유지할 수 있도록 10V 내지 50V 이상으로 충전 전압이 유지될 수 있도록 설계됨이 바람직하다.
상술한 바와 같이 충전된 캐패시터(C1)의 충전 전압은 전압 레귤레이터(18)로 제공되며, 전압 레귤레이터(18)는 충전 전압을 레귤레이팅하여 5V 수준의 정전압으로 출력할 수 있다. 전압 레귤레이터(18)의 출력단에는 출력되는 정전압의 안정화를 위하여 별도의 캐패시터(C2)가 더 구성될 수 있다.
상술한 바와 같이 전압 레귤레이터(18)에서 출력되는 정전압은 주변 회로의 동작 전압(Vcc)로 이용될 수 있다.
즉, 본 발명에 따른 실시예는 조명등(10)으로 구성되는 발광 다이오드(또는 발광 다이오드 채널)에서 강하된 전압을 이용하여 주변 회로의 동작 전압으로 제공할 수 있는 구성을 간단히 구현할 수 있다.
높은 레벨의 정류 전압을 이용하여 동작 전압으로 제공하는 경우, 높은 레벨의 정류 전압을 분압하고 분압된 전압을 레귤레이팅하는데 복잡한 회로가 요구될 뿐만 아니라 회로를 구성하는 부품도 높은 단가의 것이 요구될 수 있다.
그러나, 본 발명에 따른 실시예는 저압으로 강하된 전압을 동작 전압으로 변환하므로 간단한 구조와 저렴한 부품으로 동작 전압을 제공하는 회로를 구현할 수 있다.
또한, 본 발명에 따른 실시예는 조명등(10)을 발광한 잉여 전압을 재활용하여 동작 전압을 제공할 수 있어서 전체 전력 사용량이 절감될 수 있고 전력 효율성을 개선할 수 있는 효과를 기대할 수 있다.
한편, 본 발명에 따른 실시예는 전압 레귤레이터(18)에서 출력되는 정전압을 제공받는 주변 회로로서 복수의 발광 다이오드 채널의 발광의 제어에 관련한 동작을 수행하는 것이 선택될 수 있다. 보다 구체적으로 주변 회로는 내부 센싱 신호와 외부 제어 신호 중 하나 이상에 대응하여 디밍 제어를 수행하는 센서 보드(20)와 디밍 제어를 위한 신호의 송수신을 수행하는 통신 장치 중 하나 이상을 포함할 수 있다.
도 1의 실시예는 센서 보드(20)가 주변 회로로 구성된 것을 예시하며, 센서 보드(20)는 전압 레귤레이터(18)에서 출력되는 정전압을 동작 전압(Vcc)으로 제공받도록 구성된다.
또 한편, 본 발명에 따른 실시예는 내부 센싱 신호 또는 외부의 제어 신호에 대응하여 센서 보드(20)가 조명등(10)의 디밍을 제어하도록 구성될 수 있다.
이를 위하여 본 발명에 따른 실시예는 센서 보드(20) 및 디밍 조절 회로(16)를 포함할 수 있으며, 부가적으로 센서 보드(20)의 출력을 디밍 조절 회로(16)에 전달하는 출력 회로(22)가 구성될 수 있다.
여기에서, 센서 보드(20)는 조도 센서(CDS)나 인체 감지 센서(PIR)을 포함하여 구성될 수 있다. 조도 센서(CDS)는 주변의 밝기(조도)를 센싱하여 디밍을 제어하기 위한 센서이고, 인체 감지 센서(PIR)는 인체를 감지하여 조명등(10)의 온오프를 제어하기 위한 센서이다.
그리고, 센서 보드(20)는 상술한 내부의 센싱 신호 뿐만 아니라 외부의 제어 신호에 대응하여 조명등(10)의 디밍을 제어하거나 온오프를 제어하도록 구성될 수 있다.
즉, 센서 보드(20)는 동작 전압(Vcc)을 제공받아서 내부의 센싱 신호 또는 외부의 제어 신호에 대응하여 디밍을 제어하거나 또는 온오프를 제어하기 위한 디밍 제어 신호를 출력하는 구성을 가질 수 있다.
도 1의 실시예는 디밍 제어 신호로서 제어 펄스(PWM)가 출력되는 것을 예시하고 있다.
제어 펄스(PWM)는 디밍의 제어 또는 온오프를 위하여 가변된 듀티 비를 갖도록 출력될 수 있다.
일례로, 제어 펄스는 디밍 제어를 위하여 듀티 비를 10％ 내지 100％ 범위로 가변하여 출력될 수 있다. 그리고, 제어 펄스는 조명등(10)의 턴오프를 위하여 10％ 미만의 듀티 비를 갖도록 출력될 수 있다. 상기한 턴오프를 위한 듀티 비는 본 발명의 설명을 위하여 예시한 것으로 제작자의 의도에 따라서 5％ 내지 30％ 범위 내에서 턴오프 레벨을 결정하도록 가변될 수 있다.
디밍 제어 신호는 상술한 제어 펄스 외에 직류 전압으로 출력될 수 있다. 즉, 디밍 제어 신호의 직류 레벨에 대응하여 조명등(10)의 디밍 또는 온오프가 제어될 수 있다.
본 발명에 따른 실시예는 동작의 설명을 위하여 제어 펄스가 출력되는 것으로 설명하지만, 본 발명이 이에 제한되는 것은 아니다.
그리고, 출력 회로(22)는 센서 보드(20)에서 출력되는 제어 펄스(PWM)를 필터링하는 저항(R3) 및 캐패시터(C3)를 포함하여 구성될 수 있다. 여기에서, 저항(R3)은 센서 보드(20)의 출력단에 직렬로 연결되고, 캐패시터(C3)는 저항(R3)에 병렬로 연결되면서 일단이 접지되도록 구성될 수 있다.
상술한 출력 회로(22)는 제어 펄스(PWM)에 대한 RC 필터 동작을 수행할 수 있다.
또한, 출력 회로(22)는 저항(R4)을 통하여 전압 레귤레이터(18)에서 출력되는 정전압을 제공받을 수 있으며, 이 경우 출력 회로(22)는 정전압에 제어 펄스(PWM)를 실어서 디밍 조절 회로(16)로 제공할 수 있다.
디밍 조절 회로(16)는 센싱 저항(Rs)에 직렬로 연결되어서 전류 경로를 형성하며, 전류 경로를 형성하기 위한 최소 전류 유지용 전압을 제공하는 한편 센서 보드(20)에서 제공되는 디밍 제어 신호에 대응하여 전류 제어부(14)에 형성되는 전류 경로의 전류량을 제어하는 기능을 가질 수 있다.
이를 위하여, 디밍 조절 회로(16)는 센싱 저항(Rs)에 병렬로 연결된 저항(Rf)과 가변 저항(VR)을 포함한다. 저항(Rf)은 전류 경로에 대응하여 고정된 저항값을 제공하며 전류 경로의 최소 전류 유지용 전압을 제공하는 기능을 갖는다. 그리고, 가변 저항(VR)은 센서 보드(20)에서 출력되는 디밍 제어 신호 즉 제어 펄스(PWM)에 의하여 저항값이 가변되는 가변 저항(VR)을 포함하여 구성될 수 있다.
가변 저항(VR)은 저항(Rf)에 소스와 드레인이 연결된 NMOS 트랜지스터를 포함하여 구성될 수 있으며, NMOS 트랜지스터의 저항값(턴온 저항)은 게이트에 인가되는 제어 펄스(PWM)에 따라 조절될 수 있다. 제어 펄스(PWM)에 대응한 NMOS 트랜지스터의 저항값은 턴온 시간에 해당하는 것으로 정의될 수 있다. 만약, 디밍 제어 신호가 직류 전압으로 인가되는 경우 NMOS 트랜지스터의 저항값은 전류 흐름을 제어하는 직류 전압의 레벨에 대응할 수 있다.
가변 저항으로 구성되는 NMOS 트랜지스터는 센서 보드(20)에서 제공되는 제어 펄스(PWM)에 대응하여 전류 제어부(14)에 형성된 전류 경로에 흐르는 전류의 양을 제어한다. 즉, 제어 펄스(PWM)의 하이 레벨 구간 동안 NMOS 트랜지스터는 전류의 흐름을 보장하고, 제어 펄스(PWM)의 로우 레벨 구간 동안 NMOS 트랜지스터는 전류의 흐름을 차단한다.
상술한 바와 같이 가변 저항(VR)으로 구성되는 NMOS 트랜지스터의 동작에 의하여 도 4와 같이 디밍 조절 회로(16)는 전류의 흐름을 제어할 수 있다. 즉, 제어 펄스(PWM)의 듀티가 최대일 때 최대(MAX) 전류가 디밍 조절 회로(16)를 통하여 흐를 수 있고, 제어 펄스(PWM)의 듀티가 최소일 때 최소(MIN) 전류가 디밍 조절 회로(16)를 통하여 흐를 수 있다.
도 4는 제어 펄스(PWM)의 듀티 비가 5 내지 10％ 미만인 경우 조명등(10)이 턴오프되는 소광 영역으로 설정됨을 예시하고 있고, 도 4에 구체적으로 도시하지 않았으나 듀티 비가 85 내지 90％ 이상에 도달하면 조도가 최대 밝기에 근사하는 포화(Saturation) 영역이 형성될 수 있다.
상술한 바에 의하여 본 발명에 따른 실시예는 센서 보드(20)에서 제공되는 제어 펄스(PWM)에 의하여 전류 레귤레이팅에 의하여 흐르는 정전류를 제어하여 디밍 제어를 구현할 수 있다.
한편, 본 발명에 따른 실시예는 상술한 바와 같이 전압 레귤레이터(18)의 입력단에 연결된 캐패시터(C1)에 전압을 공급하는 위치는 각 발광 다이오드 채널들(LED_CH1, LED_CH2, LED_CH3, LED_CH4)의 출력단이나 각 발광 다이오드 채널들(LED_CH1, LED_CH2, LED_CH3, LED_CH4) 내부의 발광 다이오드들의 출력단 중 하나 이상이 선택될 수 있으며, 이에 대한 일예가 도 5와 같이 예시될 수 있다.
도 5의 실시예는 차상위 발광 전압을 갖는 발광 다이오드 채널(LED_CH3)에서 출력되는 전압(S31)이 순방향 다이오드(D3)를 통하여 병렬로 캐패시터(C1)에 인가되는 것을 예시한다.
상기한 도 5의 실시예에 의하여 캐패시터(C1)에 전압이 충전되는 충전 동작은 도 6을 참조하여 설명될 수 있다.
도 5 및 도 6의 실시예는 도 1 내지 도 4로 설명된 실시예와 캐패시터(C1)에 충전되는 충전 구간이 달라질 수 있다.
즉, 발광 다이오드 채널(LED_CH3)의 발광 이후 상승하는 정류 전압에 의하여 발생되는 잉여 전압이 발광 다이오드 채널(LED_CH3)에서 출력되는 전압(S31)이 되며, 전압(S31)은 순방향 다이오드(D3)를 통하여 캐패시터(C1)에 전달되어서 충전된다. 즉, 캐패시터(C1)는 발광 다이오드 채널(LED_CH3)의 발광 후 정류 전압이 피크치에 도달하는 시점까지 충전을 수행하고 그 후 발광 다이오드 채널(LED_CH3)이 다음 발광할 때까지 점차적으로 방전된다.
따라서, 본 발명에 의하면 조명등의 다양한 위치에서 발광 다이오드의 조명에 이용되고 남은 잉여 전압을 얻을 수 있으며, 이를 주변 회로의 동작 전압으로 재활용할 수 있어서 전체 전력 사용량이 절감될 수 있고 전력 효율성이 개선될 수 있다.
그리고, 본 발명에 의하면 정류 전압에 비하여 저압 상태인 강하된 전압을 동작 전압으로 변환하므로 간단한 구조와 저렴한 부품으로 다른 구성요소에 필요한 동작 전압이 생성되어서 제공될 수 있다.
10 : 조명등 12 : 정류 회로
14 : 전류 제어부 16 : 디밍 조절 회로
18 : 전압 레귤레이터 20 : 센서 보드
30_1, 30_2, 30_3, 30_4 : 스위칭 회로
50 : 비교기 52 : NMOS 트랜지스터

Claims (16)

  1. 정류 전압에 의하여 구동되는 복수의 발광 다이오드 채널의 발광을 제어하는 발광 다이오드 조명 장치의 제어 회로에 있어서,
    상기 발광 다이오드 채널들에 포함된 하나 이상의 발광 다이오드에 의하여 상기 정류 전압이 1차 강하된 전압을 전달하는 전달 회로; 및
    상기 1차 강하된 전압을 레귤레이팅에 의하여 2차 강하하여 직류 전압을 출력하는 전압 레귤레이팅 회로;
    를 포함함을 특징으로 하는 발광 다이오드 조명 장치의 제어 회로.
  2. 제1 항에 있어서,
    상기 전압 레귤레이팅회로는 전압 성분이나 전류 성분 중 하나 이상을 포함하는 전기 에너지의 충방전 동작을 포함하여 상기 레귤레이팅을 수행하도록 구성되는 발광 다이오드 조명 장치의 제어 회로.
  3. 제1 항에 있어서,
    복수의 발광 다이오드 채널의 발광 제어에 관련한 동작을 수행하는 주변 회로를 더 포함하며, 상기 전압 레귤레이팅 회로의 출력은 상기 주변 회로의 동작 전압으로 제공되는 발광 다이오드 조명 장치의 제어 회로.
  4. 제1 항에 있어서,
    상기 전압 레귤레이팅 회로는 복수의 발광 다이오드 채널의 발광 제어에 관련한 동작을 수행하는 주변 회로에 포함되어 구성되는 발광 다이오드 조명 장치의 제어 회로.
  5. 제3 항 또는 제4 항에 있어서,
    상기 주변 회로는 내부 센싱 신호와 외부 제어 신호 중 하나 이상에 대응하여 디밍 제어를 수행하는 센서 보드와 상기 디밍 제어를 위한 신호의 송수신을 수행하는 통신 장치 중 하나 이상을 포함하는 발광 다이오드 조명 장치의 제어 회로.
  6. 제1 항에 있어서,
    상기 발광 다이오드 채널들의 순차적인 발광에 대응하는 전류 경로를 제공하는 전류 제어 회로;
    내부 센싱 신호와 외부 제어 신호 중 하나 이상에 대응하여 디밍 제어 신호를 출력하는 센서 보드; 및
    상기 디밍 제어 신호에 대응하여 상기 전류 경로의 전류량을 제어하는 디밍 조절 회로;를 더 포함하는 발광 다이오드 조명 장치의 제어 회로.
  7. 제6 항에 있어서, 상기 디밍 조절 회로는,
    상기 전류 경로에 대응하여 고정된 저항값을 제공하는 저항; 및
    상기 저항에 병렬로 연결되고 상기 디밍 제어 신호에 의하여 저항값이 가변되는 가변 저항;을 포함하는 발광 다이오드 조명 장치의 제어 회로.
  8. 제6 항에 있어서,
    상기 전류 제어 회로는 상기 전류 경로에 연결 상태를 유지하고 센싱 전압을 제공하는 센싱 저항을 포함하고, 상기 센싱 전압을 상기 발광 다이오드 채널 별로 설정된 기준 전압들과 비교하여 상기 전류 경로의 형성 위치를 변경하는 발광 다이오드 조명 장치의 제어 회로.
  9. 제6 항에 있어서,
    상기 디밍 제어 신호는 펄스 또는 직류 전압으로 출력되는 발광 다이오드 조명 장치의 제어 회로.
  10. 정류 전압이 인가되는 직렬 연결된 복수의 발광 다이오드 채널을 포함하는 발광 다이오드 조명 장치의 제어 회로에 있어서,
    상기 발광 다이오드 채널들의 순차적인 발광에 대응하는 전류 경로를 제공하는 전류 제어 회로;
    상기 발광 다이오드 채널에 포함된 적어도 하나 이상의 발광 다이오드에 의하여 상기 정류 전압이 1차 강하된 전압을 제공받아서 충전하고 충전된 전압을 레귤레이팅하여 2차 강하된 정전압으로 출력하는 전압 레귤레이팅 회로; 및
    상기 전압 레귤레이팅 회로에서 제공되는 상기 정전압을 이용하여 동작하며 내부 센싱 신호와 외부 제어 신호 중 하나 이상에 대응하여 상기 전류 경로 상의 전류 흐름을 제어하는 디밍 제어 회로;
    를 포함함을 특징으로 하는 발광 다이오드 조명 장치의 제어 회로.
  11. 제10 항에 있어서, 상기 전류 제어 회로는,
    상기 발광 다이오드 채널들의 순차적인 발광에 대응한 상기 전류 경로를 형성하며, 센싱 전압과 상기 발광 다이오드 채널들의 출력 별로 대응하도록 미리 설정된 기준 전압들을 비교하여 상기 전류 경로의 형성을 제어하는 전류 제어부; 및
    상기 전류 제어부에 접속되어서 상기 전류 경로를 흐르는 전류를 제공받고 상기 센싱 전압을 제공하는 센싱 저항;
    을 포함하는 발광 다이오드 조명 장치의 제어 회로.
  12. 제10 항에 있어서, 상기 디밍 제어 회로는,
    상기 정전압을 이용하여 동작하며 상기 내부 센싱 신호와 상기 외부 제어 신호 중 하나 이상에 대응하는 디밍 제어 신호를 출력하는 센서 보드; 및
    상기 디밍 제어 신호에 대응하여 저항값이 변동되어서 상기 전류 경로 상의 전류 흐름을 제어하는 디밍 조절 회로;
    를 포함하는 발광 다이오드 조명 장치의 제어 회로.
  13. 제10 항에 있어서,
    상기 디밍 제어 신호는 펄스 또는 직류 전압으로 출력되는 발광 다이오드 조명 장치의 제어 회로.
  14. 정류 전압에 의하여 구동되는 복수의 발광 다이오드 채널의 발광을 제어하는 발광 다이오드 조명 장치의 전압 생성 방법에 있어서,
    상기 발광 다이오드 채널들에 포함된 하나 이상의 발광 다이오드에 의하여 상기 정류 전압을 1차 강하하는 단계;
    상기 1차 강하된 전압을 2차 강하하여 직류 전압을 출력하는 단계; 및
    상기 직류 전압을 주변 회로로 제공하는 단계;를 포함함을 특징으로 하는 발광 다이오드 조명 장치의 전압 생성 방법.
  15. 제 14 항에 있어서,
    상기 2차 강하는 전압 레귤레이션 동작을 포함함을 특징으로 하는 발광 다이오드 조명 장치의 전압 생성 방법.
  16. 제 15 항에 있어서,
    상기 전압 레귤레이션 동작은 전압 성분이나 전류 성분 중 하나 이상을 포함하는 전기 에너지의 충방전을 포함하는 발광 다이오드 조명 장치의 전압 생성 방법.
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