KR101610617B1

KR101610617B1 - 발광 다이오드 조명 장치

Info

Publication number: KR101610617B1
Application number: KR1020130058309A
Authority: KR
Inventors: 김용근; 이상영; 안기철
Original assignee: 주식회사 실리콘웍스
Priority date: 2013-05-23
Filing date: 2013-05-23
Publication date: 2016-04-08
Also published as: KR20140137602A; DE112014002534T5; WO2014189310A1; US9883559B2; CN105247964A; CN105247964B; US20160135256A1

Abstract

본 발명은 정류 전압으로 조명을 수행하는 발광 다이오드 조명 장치를 개시하며, 발광 다이오드 조명 장치의 조명등을 복수 개의 발광 모듈로 구분하고 발광 모듈이 캐스케이드(Casecade) 방법으로 동작하도록 구현하여서 서지 전압에 의하여 내부 부품이 손상되는 것을 개선하는 구조를 갖는다. 그리고, 본 발명은 기판 상에 발광 다이오드 채널이 배치되는 구조를 개선하여 광량을 균일화하는 효과를 가질 수 있다.

Description

발광 다이오드 조명 장치{LED LIGHTING APPARATUS}

본 발명은 발광 다이오드 조명 장치에 관한 것으로서, 보다 상세하게는 정류 전압을 이용하여 조명을 수행하는 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 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 방식으로 구동되는 발광 다이오드 조명 장치는 상용 전원을 정류한 정류 전압으로 발광 다이이오드들을 구동하도록 설계되는 것이 일반적이다. 여기에서, 정류 전압은 상용 전원의 대략 두 배의 주파수의 리플을 가질 수 있다. 그리고, 개별 발광 다이오드는 일례로 2.8V 내지 3.8V의 발광 전압(Vf)을 갖도록 설계될 수 있다.

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 장치는 발광 다이오드들이 복수의 발광 다이오드 채널로 구분되고, 복수의 발광 다이오드 채널은 리플을 갖는 정류 전압의 증감에 따라 순차적으로 발광 또는 소광된다.

교류 다이렉트 방식의 발광 다이오드 조명 장치는 발광 다이오드들의 발광 또는 소광을 제어하기 위하여 다수의 스위칭용 소자(일례로, FET)를 포함할 수 있다. 다수의 스위칭용 소자는 각 발광 다이오드 채널 별로 구성될 수 있으며 각 발광 다이오드 채널의 발광 또는 소광에 대응하여 스위칭 동작이 제어되도록 구성된다.

예시적으로, AC 220V의 입력 전압을 이용하는 것으로 발광 다이오드 조명 장치가 설계된 경우, 발광 다이오드 채널들에 인가되는 정류 전압의 피크 전압은 311V 정도로 형성될 수 있다.

상술한 교류 다이렉트 방식으로 구동되는 발광 다이오드 조명 장치는 서지 전압(Surge Voltage)으로부터 보호될 수 있도록 설계되어야 한다. 서지 전압은 다양한 원인에 의하여 발생할 수 있으며 입력 전압 라인을 통하여 발광 다이오드 조명 장치로 유입될 수 있다.

311V 정도의 피크 전압을 갖는 정류 전압이 인가되는 환경에서 발광 다이오드 채널들을 구동하는 경우, 대략 450V 이상의 서지 전압이 내부 회로에 영향을 미칠 수 있다. 그러나, 발광 다이오드 조명 장치에 구성되는 상기한 다수의 스위칭용 소자는 450V 내지 700V 정도의 내압을 갖도록 설계되는 것이 일반적이다. 그러나, 설계된 내압 이상의 서지 전압이 인가되는 경우 스위칭용 소자는 서지 전압을 견디지 못하고 손상될 수 있다. 그러므로, 종래의 발광 다이오드 조명 장치는 설계된 내압 이상의 과다한 서지 전압에 의하여 다수의 스위칭용 소자가 파괴되는 등의 신뢰성 문제점을 가질 수 있다.

발광 다이오드 조명 장치는 서지 전압에 대한 안정성을 확보하기 위하여 고전압에 견딜 수 있는 스위칭용 소자를 포함하여 구성될 수 있다. 그러나, 고전압에 견딜 수 있는 스위칭용 소자는 높은 단가가 요구되므로, 상기한 방법은 발광 다이오드 조명 장치의 제조 단가를 상승시키는 원인으로 작용할 수 있다.

한편, 교류 다이렉트 방식으로 구동되는 발광 다이오드 조명 장치는 정류 전압의 파형 왜곡을 방지하고 동작 특성(하모닉 특성)을 충족시키기 위하여 복수의 발광 다이오드 채널 중 첫째 발광하는 발광 다이오드 채널의 발광 다이오드의 수가 많도록 설계하는 것이 바람직하다.

일례로, 발광 다이오드 조명 장치의 조명등은 AC 220V의 입력 전압이 인가되는 환경을 기준으로 96개 내지 104개의 발광 다이오드들로 구성될 수 있다.

96개 내지 104개의 발광 다이오드들은 복수의 발광 다이오드 채널로 구분되도록 설계되고, 각 발광 다이오드 채널들에 포함되는 발광 다이오드들의 수는 서로 다르게 구성될 수 있다.

구체적인 일례로, 발광 다이오드 채널이 네 개로 구분되는 경우, 첫째 발광 다이오드 채널은 30개의 발광 다이오드들로 구성하고 나머지 발광 다이오드 채널들은 23개의 발광 다이오드들로 구성할 수 있다.

이 경우, 첫째 발광 다이오드 채널은 다른 채널들에 비하여 많은 수의 발광 다이오드들이 포함되므로 높은 발광 전압(Vf)이 필요하다. 보다 구체적으로 살펴보면, 첫째 발광 다이오드 채널은 90V의 발광 전압(Vf)이 필요하도록 설계될 수 있고, 나머지 발광 다이오드 채널들은 70V의 발광 전압(Vf)이 필요하도록 설계될 수 있다.

이 경우, 첫째 발광 다이오드 채널과 나머지 발광 다이오드 채널들 간의 발광 전압(Vf)은 20V 이상의 차이가 발생할 수 있다. 이와 같은 발광 전압(Vf)의 차이는 첫째 발광 다이오드 채널과 나머지 발광 다이오드 채널 간의 광량의 차이를 발생시키는 원인이 된다. 그리고, 첫째를 제외한 나머지 발광 다이오드 채널들의 광량도 발광 시간의 차이 등의 원인으로 둘째, 셋째 및 마지막의 순으로 점차 낮아진다.

발광 다이오드 조명 장치는 형광등과 유사한 구조의 엘-튜브(L-Tube)로 구성될 수 있으며, 상기한 이유로 입력 전압이 인가되는 위치에서 멀수록 발광 다이오드 채널의 광량은 낮아진다. 실제의 경우, 가장 높은 전압이 인가되는 첫번째 발광 다이오드 채널의 광량과 가장 낮은 전압이 인가되는 마지막 발광 다이오드 채널의 광량은 70％ 이하 수준의 차이를 가질 수 있다.

따라서, 교류 다이렉트 방식으로 구동되는 발광 다이오드 조명 장치는 조명등의 위치 별로 광량(또는 조도)이 균일해지도록 구성하는데 어려움이 있다.

본 발명은 서지 전압에 대응하여 부품이 손상되는 것을 방지하여 제품의 신뢰성을 확보할 수 있는 발광 다이오드 조명 장치를 제공함을 목적으로 한다.

또한, 본 발명은 교류 다이렉트 방식으로 발광 다이오드 채널들을 구동하고, 스위칭 소자에 인가될 수 있는 서지 전압의 발생 가능한 레벨을 다운시켜서 스위칭 소자의 안정성을 확보할 수 있는 발광 다이오드 조명 장치를 제공함을 다른 목적으로 한다.

또한, 본 발명은 엘-튜브 등으로 구성되는 발광 다이오드 조명 장치의 조명등이 위치 별로 균일한 광량을 제공할 수 있도록 함을 또 다른 목적으로 한다.

본 발명에 따른 발광 다이오드 조명 장치는, 정류 전압을 제공하는 전원부; 및 발광 다이오드들이 복수 개의 발광 다이오드 채널로 구분되고 상기 복수 개의 발광 다이오드 채널이 순차적으로 발광 및 소광되는 둘 이상의 발광 모듈;을 포함하며, 상기 정류 전압은 상기 둘 이상의 발광 모듈들을 통하여 순차적으로 전달됨을 특징으로 한다.

또한, 본 발명에 따른 발광 다이오드 조명 장치는, 기판; 제1 및 제2 열로 분할 배치되고 각 열 별로 직렬로 연결된 발광 다이오드들; 상기 제1 열에 포함된 발광 다이오드들을 복수의 발광 다이오드 채널로 구분하고 정류 전압에 의하여 순차적으로 발광하는 상기 제1 열의 상기 발광 다이오드 채널 별로 제1 전류 경로를 제공하는 제1 전류 레귤레이터; 및 상기 제2 열에 포함된 발광 다이오드들을 복수의 발광 다이오드 채널로 구분하고 상기 제1 전류 레귤레이터의 상기 제1 전류 경로를 통하여 전달되는 상기 정류 전압에 의하여 순차적으로 발광하는 상기 제2 열의 상기 발광 다이오드 채널 별로 제2 전류 경로를 제공하는 제2 전류 레귤레이터;를 포함함을 특징으로 한다.

따라서, 본 발명에 의하면 복수 개의 발광 모듈이 분압에 의하여 강하된 정류 전압에 의하여 구동되는 구조를 갖는다. 그러므로, 전압 입력 라인을 통하여 유입될 수 있는 서지 전압의 레벨은 강하된 정류 전압에 비례하여 감소될 수 있다.

결국, 발광 다이오드 채널 별로 전류 경로를 제공하기 위한 스위칭 소자와 같은 부품들이 서지 전압에 의하여 손상되는 것이 방지될 수 있으며, 제품의 신뢰성이 확보될 수 있는 효과가 있다.

또한, 본 발명에 의하면 조명등을 이루는 발광 다이오드 채널들의 배치가 개선됨에 따라서 발광 다이오드 조명 장치는 위치 별로 균일한 광량을 가질 수 있는 효과가 있다.

도 1은 본 발명에 따른 발광 다이오드 조명 장치의 바람직한 실시예를 나타내는 회로도.
도 2는 도 1의 전압 레귤레이터의 일예로 예시된 상세 회로도.
도 3은 본 발명에 따른 실시예의 동작에 따른 파형도.
도 4는 도 1의 실시예의 조명등이 구성되는 일예를 나타내는 배치도.

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 장치를 개시한다.

본 발명에 따른 실시예는 도 1과 같이 전원부와 두 개 이상의 발광 모듈(3, 5)을 포함한다.

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 발명에 따른 실시예로 구성되는 전원부는 교류 전압이 변환된 상기한 정류 전압을 제공한다. 전원부는 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.

본 발명에 따른 실시예는 설명의 편의를 위하여 도 1에 두 개의 발광 모듈(3, 5)이 구성된 것을 예시하였으나 이에 국한되지 않고 제작자의 의도에 따라서 다양한 수의 발광 모듈이 구성될 수 있다.

두 개의 발광 모듈들(3, 5)은 직렬로 연결된다. 그리고, 직렬 연결된 발광 모듈들(3, 5)의 양단에 전원부에서 제공되는 정류 전압이 인가된다.

그리고, 각 발광 모듈(3, 5)은 복수 개의 발광 다이오드 채널로 구분되는 발광 다이오드들을 포함하고 복수 개의 발광 다이오드 채널이 순차적으로 발광 및 소광되도록 구성된다.

본 발명에 따른 실시예에 포함되는 두 개의 발광 모듈 중 발광 모듈(3)은 조명등(10), 전류 제어부(14) 및 전류 센싱 저항(Rs1)을 포함한다. 그리고, 발광 모듈(5)은 조명등(20), 전류 제어부(16) 및 전류 센싱 저항(Rs2)을 포함한다.

본 발명에 따른 실시예로 구성되는 상기한 발광 모듈들(3, 5)은 서로 동일한 구조를 갖도록 구성됨이 바람직하다.

그리고, 상기한 발광 모듈들(3, 5)은 발광 다이오드 채널의 수와 각 발광 다이오드 채널 별 발광 다이오드의 수가 동일하게 구성됨이 바람직하다.

그리고, 상기한 발광 모듈들(3, 5)은 정류 전압의 변화에 대응하는 각 발광 다이오드 채널의 발광을 위한 전류 경로 상의 전류가 동일하도록 설정됨이 바람직하다.

그리고, 상기한 발광 모듈들(3, 5)에 포함되는 발광 다이오드 채널들은 서로 동기되어 발광 또는 소광됨이 바람직하다.

그리고, 상기한 발광 모듈들(3, 5)은 서로 다른 발광 전압을 갖도록 설정될 수 있다. 이 경우, 발광 모듈들(3, 5)은 발광 다이오드 채널 별로 동일한 분압비를 갖도록 설정됨이 바람직하고, 서로 대응하는 발광 다이오드 채널의 발광을 위한 전류 경로 상의 전류가 동일하도록 설정됨이 바람직하다.

상기한 설명과 달리, 본 발명에 따른 실시예는 제작자의 의도에 따라서 발광 모듈들(3, 5)이 서로 상이한 구조로 구성될 수 있다. 이 경우, 각 발광 모듈들(3, 5)은 발광 다이오드 채널의 수가 다르거나 또는 발광 다이오드의 수가 다르게 구성될 수 있다.

그리고, 발광 모듈들(3, 5)은 정류 전압의 변화에 대응하여 발광되는 각 발광 다이오드 채널의 전류량이 차이를 갖도록 설정될 수 있다.

또한, 발광 모듈들(3, 5)은 발광 및 소광이 비동기식으로 구성될 수 있으며, 이 경우, 발광 모듈들(3, 5)에 포함된 적어도 하나 이상의 발광 다이오드 채널들이 동기되어 발광 또는 소광되도록 구성됨이 바람직하다.

또한, 발광 모듈들(3, 5)은 서로 대응하는 발광 다이오드 채널의 발광을 위한 적어도 하나 이상의 전류 경로의 전류가 동일하도록 설정될 수 있다.

한편, 두 개의 발광 모듈(3, 5)은 발광을 위한 전류 경로에 공통으로 적용되는 전류 센싱 저항(Rs1)을 포함할 수 있으며, 전류 센싱 저항(Rs1)을 통하여 직렬 연결이 이루어질 수 있다.

본 발명에 따른 실시예에서, 각 발광 모듈들(3, 5)은 기준 전압과 전류 센싱 전압을 비교하여 전류 경로를 제공하며, 전류 센싱 전압은 전류 센싱 저항(Rs1, Rs2)에 형성되는 전압을 이용하도록 구성된다.

그리고, 발광 모듈들(3, 5)은 전류 경로 제공을 위한 전류 레귤레이터를 각각 포함하며, 각각의 전류 레귤레이터는 전류 제어부들(14, 16)로 구성되고 기준 전압과 전류 센싱 전압의 비교 결과에 따라 전류 경로를 형성하도록 구성된다.

전원부에서 인가되는 정류 전압은 직렬 연결된 발광 모듈들(3, 5)에 의하여 분압된다.

예시적으로, 발광 다이오드 조명 장치가 AC 220V의 입력 전압을 이용하는 것으로 설계된 경우 정류 전압의 전체 피크 전압은 약 311V 정도로 형성될 수 있다. 그러나, 도 1과 같이 발광 모듈들(3, 5)이 직렬 연결됨에 따라서 피크 전압은 발광 모듈들(3, 5) 별로 분압되며, 각 발광 모듈들(3, 5)에는 각각 약 156V로 분압된 피크 전압이 형성될 수 있다.

이하, 도 1 및 도 2를 참조하여 발광 모듈들(3, 5)의 상세한 구성을 살펴본다.

본 발명에 따른 실시예로 구성되는 발광 모듈(3, 5)은 상술한 바와 같이 동일한 구조의 조명등(10, 20), 전류 제어부(14, 16) 및 전류 센싱 저항(Rs1, Rs2)을 포함한다.

먼저, 발광 모듈(3)에 포함되는 조명등(10)은 발광 다이오드들을 포함하며, 조명등(10)에 포함되는 발광 다이오드들은 복수의 발광 다이오드 채널(LED_CH11, LED_CH12, LED_CH13, LED_CH14)로 구분된다. 조명등(10)은 정류 전압에 의하여 발광 다이오드 채널 별로 순차적으로 발광 및 소광된다.

본 발명의 실시예에서 조명등(10)은 네 개의 발광 다이오드 채널(LED_CH11, LED_CH12, LED_CH13, LED_CH14)을 포함한 것으로 예시한다. 그러나, 본 발명의 실시예로 구성되는 조명등(10)은 이에 제한되지 않고 다양한 수의 발광 다이오드 채널들로 구성될 수 있다.

그리고, 본 발명의 실시예로 구성되는 각 발광 다이오드 채널(LED_CH11, LED_CH12, LED_CH13, LED_CH14)은 같거나 다른 복수의 발광 다이오드를 포함할 수 있으며, 각 발광 다이오드 채널(LED_CH11, LED_CH12, LED_CH13, LED_CH14) 별로 도 1에 도시된 점선은 발광다이오드들의 도시를 생략한 것을 의미한다.

또한, 본 발명에 따른 실시예로 구성되는 각 발광 다이오드 채널(LED_CH11, LED_CH12, LED_CH13, LED_CH14) 들 중 발광 다이오드 채널(LED_CH11)은 정류 전압의 파형 왜곡을 방지하고 동작 특성(하모닉 특성)을 충족시키기 위하여 다른 발광 다이오드 채널들(LED_CH12, LED_CH13, LED_CH14)보다 발광 다이오드의 수가 많도록 설계하는 것이 바람직하다.

한편, 본 발명에 따른 실시예로 구성되는 전류 제어부(14)는 각 발광 다이오드 채널(LED_CH11, LED_CH12, LED_CH13, LED_CH14)의 발광을 위한 전류 레귤레이팅을 수행하는 전류 레귤레이터로 구성됨이 바람직하다.

전류 제어부(14)는 전류 센싱 저항(Rs1)을 통하여 전류 레귤레이팅을 위한 전류 경로를 제공하도록 구성된다.

상술한 구성에 의하여, 본 발명에 따른 실시예는 정류 전압의 상승 또는 하강에 대응하여 조명등(10)의 각 발광 다이오드 채널(LED_CH11, LED_CH12, LED_CH13, LED_CH14)이 순차적으로 발광되거나 소광된다.

정류 전압이 상승하여서 발광 다이오드 채널들(LED_CH11, LED_CH12, LED_CH13, LED_CH14) 별 발광 전압에 순차적으로 도달하면, 전류 제어부(14)는 각 발광 다이오드 채널(LED_CH11, LED_CH12, LED_CH13, LED_CH14) 별로 발광을 위한 전류 경로를 제공한다.

전류 제어부(14)의 CH11, CH12, CH13, CH14는 각 발광 다이오드 채널(LED_CH11, LED_CH12, LED_CH13, LED_CH14) 별로 전류 경로를 제공하기 위한 단자를 의미한다. 그리고, 전류 제어부(14)의 Cs1은 전류 센싱 저항(Rs1)에 연결되는 단자(전류 센싱 저항 단자)를 의미하고, GND1는 접지 단자를 의미한다. Cs1은 전류 센싱 저항(Rs1)을 경유하여 접지 단자(GND1)와 연결된다.

전류 제어부(14)는 전류 센싱 저항(Rs1)에 의하여 전류 센싱 전압을 제공받는다. 전류 센싱 전압은 조명등(10)의 발광 다이오드 채널 별 발광 상태에 따라 전류 제어부(14)에 다르게 형성되는 전류 경로에 의하여 가변될 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_CH11, LED_CH12, LED_CH13, LED_CH14)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_CH12)이 발광하는 시점에 스위칭 회로(30_1)를 턴오프하기 위한 레벨을 갖는다. 보다 구체적으로 기준 전압 VREF1은 발광 다이오드 채널(LED_CH12)의 발광 시점에 전류 센싱 저항(Rs1)에 형성되는 전류 센싱 전압보다 낮은 레벨로 설정될 수 있다.

그리고, 기준 전압 VREF2은 발광 다이오드 채널(LED_CH13)이 발광하는 시점에 스위칭 회로(30_2)를 턴오프하기 위한 레벨을 갖는다. 보다 구체적으로 기준 전압 VREF2는 발광 다이오드 채널(LED_CH13)의 발광 시점에 전류 센싱 저항(Rs1)에 형성되는 전류 센싱 전압보다 낮은 레벨로 설정될 수 있다.

그리고, 기준 전압 VREF3은 발광 다이오드 채널(LED_CH14)이 발광하는 시점에 스위칭 회로(30_3)를 턴오프하기 위한 레벨을 갖는다. 보다 구체적으로 기준 전압 VREF3은 발광 다이오드 채널(LED_CH14)의 발광 시점에 전류 센싱 저항(Rs1)에 형성되는 전류 센싱 전압보다 낮은 레벨로 설정될 수 있다.

그리고, 기준전압 VREF4는 정류 전압의 상한 레벨 영역에서 전류 센싱 저항(Rs1)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 전류 센싱 전압을 제공하는 전류 센싱 저항(Rs1)에 공통으로 연결된다.

스위칭 회로들(30_1, 30_2, 30_3, 30_4)은 전류 센싱 저항(Rs1)에서 센싱된 전류 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_CH11, LED_CH12, LED_CH13, LED_CH14)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 전류 센싱 전압이 인가되며 출력단으로 기준 전압과 전류 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 전류 센싱 저항(Rs1)에 공통으로 연결된다.

상기한 구성에 의하여 전류 센싱 저항(Rs1)은 전류 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.

본 발명에 따른 실시예로 구성되는 발광 모듈(3)은 상술한 바 도 1 및 도 2와 같이 구성될 수 있다.

발광 모듈(5)은 조명등(20), 전류 제어부(16) 및 전류 센싱 저항(Rs2)을 포함하며 발광 모듈(3)과 동일한 구조를 갖는다. 그러므로, 발광 모듈(5)에 대한 구체적인 구성 설명은 생략한다.

즉, 발광 모듈(5)의 조명등(20), 전류 제어부(16) 및 전류 센싱 저항(Rs2)은 발광 모듈(3)의 조명등(10), 전류 제어부(14) 및 전류 센싱 저항(Rs1)과 대응되며 동일하게 구성된다.

다만, 발광 모듈(5)은 발광 모듈(3)의 전류 경로를 형성하는 전류 센싱 저항(Rs1)을 통하여 발광 모듈(3)과 직렬로 연결되며 전류 센싱 저항(Rs1)을 통하여 정류 전압을 전달받는다. 전류 센싱 저항(Rs1)을 통하여 전달되는 정류 전압 전압은 조명등(20)에 인가된다.

그리고, 발광 모듈(5)의 조명등(20)은 네 개의 발광 다이오드 채널(LED_CH21, LED_CH22, LED_CH23, LED_CH24)을 포함한 것으로 예시한다.

그리고, 발광 모듈(5)의 전류 제어부(16)의 각 단자 CH21, CH22, CH23, CH24는 발광 모듈(3)의 전류 제어부(14)의 CH11, CH12, CH13, CH14에 대응하는 것이며, Cs2는 전류 센싱 저항(Rs2)에 연결되는 단자(전류 센싱 저항 단자)를 의미하고, GND2는 접지 단자를 의미한다. CS2는 전류 센싱 저항(Rs2)을 경유하여 접지 단자(GND2)와 연결된다.

그리고, 발광 모듈(5)은 전류 제어부(16)과 전류 센싱 저항(Rs2)를 통하여 형성되는 전류 경로를 제공한다.

전류 제어부(16)는 전류 센싱 저항(Rs2)에 의하여 전류 센싱 전압을 제공받는다. 전류 센싱 전압은 조명등(20)의 발광 다이오드 채널 별 발광 상태에 따라 다르게 형성되는 전류 경로에 의하여 가변될 수 있다. 이때, 전류 센싱 저항(Rs2)에 흐르는 전류는 정전류일 수 있다.

상기와 같이 구성된 본 발명에 따른 실시예는 발광 모듈들(3, 5)의 조명등들(10, 20)의 발광 다이오드 채널의 발광의 제어를 위한 전류 레귤레이팅에 따른 발광 및 소광이 수행된다.

발광 모듈(3)은 전류 제어부(16)의 전류 레귤레이팅에 의하여 발광 다이오드 채널 LED_CH11, LED_CH12, LED_CH13 및 LED_CH14의 순으로 발광되며, 발광 모듈(5)은 전류 제어부(16)의 전류 레귤레이팅에 의하여 발광 다이오드 채널 LED_CH21, LED_CH22, LED_CH23 및 LED_CH24의 순으로 발광된다.

그리고, 본 발명에 따른 실시예의 발광 모듈들(3, 5)의 조명등들(10, 20)의 발광 다이오드 채널들은 정류 전압의 상승과 하강에 대응하여 서로 동기 또는 부분 동기되어 발광 또는 소광된다. 즉, 본 발명에 따른 실시예는 도 3과 같이 발광 다이오드 채널들이 (LED_CH11, LED_CH21),(LED_CH12, LED_CH22), LED_CH13, LED_CH23) 및 (LED_CH14, LED_CH24)의 쌍으로 순차적으로 발광하도록 동작된다.

본 발명에 따른 실시예의 동작을 설명하기 위하여, 발광 다이오드 채널들(LED_CH14, LED_CH24)을 발광시키는 발광 전압 VCH4은 발광 다이오드 채널들(LED_CH11, LED_CH12, LED_CH13, LED_CH14, LED_CH21, LED_CH22, LED_CH23, LED_CH24)을 모두 발광시키는 전압으로 정의되고, 발광 다이오드 채널들(LED_CH13, LED_CH23)을 발광시키는 발광 전압 VCH3은 발광 다이오드 채널들(LED_CH11, LED_CH12, LED_CH13, LED_CH21, LED_CH22, LED_CH23)을 모두 발광시키는 전압으로 정의되며, 발광 다이오드 채널들(LED_CH12, LED_CH22)을 발광시키는 발광 전압 VCH2은 발광 다이오드 채널들(LED_CH11, LED_CH12, LED_CH21, LED_CH22)을 모두 발광시키는 전압으로 정의되고, 발광 다이오드 채널들(LED_CH11, LED_CH21)을 발광시키는 발광 전압 VCH1은 발광 다이오드 채널들(LED_CH11, LED_CH21)을 발광시키는 전압으로 정의된다.

본 발명에 따른 실시예의 정류 회로(12)에서 출력되는 정류 전압은 직렬 연결된 발광 모듈들(3, 5)에 분압된다. 상술한 바와 같이, 발광 다이오드 조명 장치가 AC 220V의 입력 전압을 이용하는 것으로 설계된 경우 정류 전압의 전체 피크 전압은 약 311V 정도로 형성되며, 피크 전압은 직렬 연결된 발광 모듈들(3, 5) 별로 약 156V로 분압되어 형성될 수 있다.

정류 전압의 전체 피크 전압이 약 311V 정로도 형성되는 경우, 일예로, 발광 전압 VCH1은 90V로 설정되고 나머지 발광 전압들 VCH2, VCH3, VCH4은 70V로 설정되어 전체 발광 전압(Vf)은 300V로 설정될 수 있다.

이 경우, 발광 모듈들(3, 5)의 발광 다이오드 채널들(LED_CH11, LED_CH21)은 각각 45V의 분압된 발광 전압을 가질 수 있으며, 발광 모듈들(3, 5)의 나머지 발광 다이오드 채널들(LED_CH12, LED_CH13, LED_CH14, LED_CH21, LED_CH22, LED_CH23)은 각각 35V의 분압된 발광 전압을 가질 수 있다.

즉, 발광 전압 VCH1, VCH2, VCH3 및 VCH4는 발광 모듈들(3, 5)에 의하여 분압된다. 발광 모듈들(3, 5)은 동일 구조를 갖도록 설계되므로 하나의 발광 모듈이 구성된 것과 비교하여 발광 모듈들(3, 5)에 각각 인가되는 발광 전압은 상술한 바와 같이 반으로 분압된다.

상술한 바와 같이 발광 다이오드 조명 장치가 실시됨에 따라서, 본 발명에 따른 실시예의 직렬 연결된 발광 모듈들(3, 5)에 정류 전압은 각각 AC 110V로 분압된다. 결과적으로 발광 모듈들(3, 5) 각각에 인가되는 피크 전압이 대략 156V 정도로 형성됨에 따라서 발광 모듈들(3, 5)에 각각 발생할 수 있는 서지 전압도 대략 220V 내지 230V 수준으로 떨어지는 효과가 기대될 수 있다.

한편, 본 발명에 따른 실시예의 전류 레귤레이팅에 의한 동작을 설명한다.

정류 전압이 초기 상태인 경우 발광 다이오드 채널들(LED_CH11, LED_CH12, LED_CH13, LED_CH14, LED_CH21, LED_CH22, LED_CH23, LED_CH24)은 발광되지 않은 상태이다. 그리고, 전류 센싱 저항들(Rs1, Rs2)은 로우 레벨의 전류 센싱 전압을 제공한다.

정류 전압이 초기 상태인 경우, 전류 제어부들(14, 16)의 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 전류 센싱 전압보다 높으므로 모두 턴온된 상태를 유지한다.

정류 전압이 상승하여 발광 다이오드 채널(LED_CH11)을 발광시킬 수 있는 레벨에 도달하여도 발광 다이오드 채널(LED_CH21)이 발광하지 않으므로 전류 제어부들(14, 16)에 전류 경로가 형성되지 않는다. 그러므로 발광 다이오드 채널(LED_CH11, LED_CH21)은 소광 상태를 유지한다.

그 후, 발광 전압 VCH1에 도달하면, 조명등(10)의 발광 다이오드 채널(LED_CH11)과 조명등(20)의 발광 다이오드 채널(LED_CH21)이 발광되고, 발광을 위한 전류 경로는 발광 다이오드 채널(LED_CH11)에 연결된 전류 제어부(14) 및 발광 다이오드 채널(LED_CH21)에 연결된 전류 제어부(16)의 턴온된 상태의 스위칭 회로(30_1)에 의하여 제공된다. 발광 모듈(3)의 전류 제어부(14)의 전류 경로와 발광 모듈(5)의 전류 제어부(16)의 전류 경로는 전류 센싱 저항(Rs1)을 통하여 연결된다.

상기와 같이 정류 전압이 발광 전압 VCH1에 도달하여 발광 다이오드 채널들(LED_CH11, LED_CH21)이 발광되면, 전류 제어부들(14, 16)의 전류 경로를 제공하는 스위칭 회로(30_1)를 통한 전류의 흐름에 의하여 전류 센싱 저항들(Rs1, Rs2)의 전류 센싱 전압의 레벨이 상승한다. 이때 전류 센싱 전압의 레벨은 낮기 때문에 전류 제어부들(14, 16)의 스위칭 회로들(30_1, 30_2, 30_3, 30_4)의 턴온 상태는 변경되지 않는다.

정류 전압이 상승하여 발광 다이오드 채널(LED_CH12)을 발광시킬 수 있는 레벨에 도달하여도 발광 다이오드 채널(LED_CH22)이 발광하지 않으므로, 조명등들(10, 20)의 발광 상태는 변경되지 않는다.

그 후 정류 전압이 계속 상승하여 발광 다이오드 채널(LED_CH11, LED_CH21)의 출력단의 전류가 증가하고, 전류 제어부들(14, 16)의 스위칭 회로(30_1)가 턴온을 유지할 수 있는 전류량의 한계치를 초과하면, 전류 센싱 저항들(Rs1, Rs2)의 전류 센싱 전압이 상승하여 전류 제어부들(14, 16)의 스위칭 회로(30_1)는 턴오프된다. 이때 발광 다이오드 채널들(LED_CH12, LED_CH22)의 입력단 전압이 1/2 발광 전압 VCH2에 도달하고, 발광 다이오드 채널들(LED_CH12, LED_CH22)은 전류 제어부들(14, 16)의 스위칭 회로(30_2)를 전류 경로로 이용하여 발광한다.

이때, 발광 다이오드 채널들(LED_CH11, LED_CH21)도 발광 상태를 유지한다.

상기한 전류 제어부들(14, 16)의 스위칭 회로(30_1)의 턴오프는 전류 센싱 저항들(Rs1, Rs2)의 전류 센싱 전압의 레벨 상승에 의한 것이다. 즉, 상기와 같이 정류 전압이 1/2 발광 전압 VCH2에 도달하여 발광 다이오드 채널들(LED_CH12, LED_CH22)이 발광되면, 전류 경로를 제공하는 전류 제어부들(14, 16)의 스위칭 회로(30_2)를 통한 전류의 흐름에 의하여 전류 센싱 저항들(Rs1, Rs2)의 전류 센싱 전압의 레벨이 상승한다.

이때의 전류 센싱 전압의 레벨은 기준 전압 VREF1보다 높다. 그러므로, 전류 제어부들(14, 16)의 스위칭 회로(30_1)의 NMOS 트랜지스터(52)는 비교기(50)의 출력에 의하여 턴오프된다. 즉, 전류 제어부들(14, 16)의 스위칭 회로(30_1)는 턴오프되고, 전류 제어부들(14, 16)의 스위칭 회로(30_2)가 발광 다이오드 채널들(LED_CH12, LED_CH22)의 발광에 대응한 선택적인 전류 경로를 제공한다.

정류 전압이 상승하여 발광 다이오드 채널(LED_CH13)을 발광시킬 수 있는 레벨에 도달하여도 발광 다이오드 채널(LED_CH23)이 발광하지 않으므로, 조명등들(10, 20)의 발광 상태는 변경되지 않는다.

그 후 정류 전압이 계속 상승하여 발광 다이오드 채널들(LED_CH12, LED_CH22)의 출력단의 전류가 증가하고, 전류 제어부들(14, 16)의 스위칭 회로(30_2)가 턴온을 유지할 수 있는 전류량의 한계치를 초과하면 전류 센싱 저항들(Rs1, Rs2)의 전류 센싱 전압이 상승하여 전류 제어부들(14, 16)의 스위칭 회로(30_2)는 턴오프된다. 이때 발광 다이오드 채널들(LED_CH13, LED_CH23)의 입력단 전압이 1/2 발광 전압 VCH3에 도달하고, 발광 다이오드 채널들(LED_CH13, LED_CH23)은 전류 제어부들(14, 16)의 스위칭 회로(30_3)를 전류 경로로 이용하여 발광한다.

이때, 발광 다이오드 채널들(LED_CH11, LED_CH12, LED_CH21, LED_CH22)도 발광 상태를 유지한다.

상기한 전류 제어부들(14, 16)의 스위칭 회로(30_2)의 턴오프는 전류 센싱 저항들(Rs1, Rs2)의 전류 센싱 전압의 레벨 상승에 의한 것이다. 즉, 상기와 같이 정류 전압이 1/2 발광 전압 VCH3에 도달하여 발광 다이오드 채널들(LED_CH13, LED_CH23)이 발광되면, 전류 제어부들(14, 16)의 스위칭 회로(30_3)를 통한 전류의 흐름에 의하여 전류 센싱 저항들(Rs1, Rs2)의 전류 센싱 전압의 레벨이 상승한다.

이때의 전류 센싱 전압의 레벨은 기준 전압 VREF2보다 높다. 그러므로, 전류 제어부들(14, 16)의 스위칭 회로(30_2)의 NMOS 트랜지스터(52)는 비교기(50)의 출력에 의하여 턴오프된다. 즉, 전류 제어부들(14, 16)의 스위칭 회로(30_2)는 턴오프되고, 전류 제어부들(14, 16)의 스위칭 회로(30_3)가 발광 다이오드 채널들(LED_CH13, LED_CH23)의 발광에 대응한 선택적인 전류 경로를 제공한다.

정류 전압이 상승하여 발광 다이오드 채널(LED_CH14)을 발광시킬 수 있는 레벨에 도달하여도 발광 다이오드 채널(LED_CH24)이 발광하지 않으므로, 조명등들(10, 20)의 발광 상태는 변경되지 않는다.

그 후 정류 전압이 계속 상승하여 발광 다이오드 채널들(LED_CH13, LED_CH23)의 출력단의 전류가 증가하고, 전류 제어부들(14, 16)의 스위칭 회로(30_3)가 턴온을 유지할 수 있는 전류량의 한계치를 초과하면, 전류 센싱 저항들(Rs1, Rs2)의 전류 센싱 전압이 상승하여 전류 제어부들(14, 16)의 스위칭 회로(30_3)는 턴오프된다.

이때 발광 다이오드 채널들(LED_CH14, LED_CH24)의 입력단 전압이 1/2 발광 전압 VCH4에 도달하고, 발광 다이오드 채널들(LED_CH14, LED_CH24)은 전류 제어부들(14, 16)의 스위칭 회로(30_4)를 전류 경로로 이용하여 발광한다. 이때, 발광 다이오드 채널들(LED_CH11, LED_CH12, LED_ CH13, LED_CH21, LED_CH22, LED_ CH23)도 발광 상태를 유지한다.

상기한 전류 제어부들(14, 16)의 스위칭 회로(30_3)의 턴오프는 전류 센싱 저항들(Rs1, Rs2)의 전류 센싱 전압의 레벨 상승에 의한 것이다. 즉, 상기와 같이 정류 전압이 1/2 발광 전압 VCH4에 도달하여 발광 다이오드 채널들(LED_CH14, LED_CH24)이 발광되면, 전류 제어부들(14, 16)의 스위칭 회로(30_4)를 통한 전류의 흐름에 의하여 전류 센싱 저항들(Rs1. Rs2)의 전류 센싱 전압의 레벨이 상승한다.

이때의 전류 센싱 전압의 레벨은 기준 전압 VREF3보다 높다. 그러므로, 전류 제어부들(14, 16)의 스위칭 회로(30_3)의 NMOS 트랜지스터(52)는 비교기(50)의 출력에 의하여 턴오프된다. 즉, 전류 제어부들(14, 16)의 스위칭 회로(30_3)는 턴오프되고, 전류 제어부들(14, 16)의 스위칭 회로(30_4)가 발광 다이오드 채널들(LED_CH14, LED_CH24)의 발광에 대응한 선택적인 전류 경로를 제공한다.

그 후 정류 전압이 계속 상승하여도, 전류 제어부들(14, 16)의 스위칭 회로(30_4)에 제공되는 기준전압 VREF4이 정류 전압의 상한 레벨에 의하여 전류 센싱 저항들(Rs1, Rs2)에 형성되는 전류 센싱 전압보다 높은 레벨이므로, 전류 제어부들(14, 16)의 스위칭 회로(30_4)는 턴온 상태를 유지한다.

상술한 바와 같이 정류 전압의 상승에 대응하여 실시예의 발광 모듈들(3, 5)의 조명등들(10, 20)에 포함된 발광 다이오드 채널들(LED_CH11, LED_CH21), (LED_CH12, LED_CH22), (LED_CH13, LED_CH23), (LED_CH14, LED_CH24)이 서로 동기되어서 순차적으로 발광되면 발광 상태에 대응하는 턴온 전류도 도 3과 같이 단계적으로 증가한다.

즉, 전류 제어부들(14, 16)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 채널들(LED_CH14, LED_CH24)이 발광을 유지하기 어렵다. 이때, 전류 제어부들(14, 16)의 스위칭 회로(30_3)는 전류 센싱 저항들(Rs1, Rs2)의 전류 센싱 전압의 하강으로 턴온된다. 그러므로, 전류 경로는 전류 제어부들(14, 16)의 스위칭 회로(30_3)에 의하여 형성되고, 발광 다이오드 채널들(LED_CH14, LED_CH24)은 소광되고 발광 다이오드 채널들(LED_CH13, LED_CH12, LED_CH11, LED_CH23, LED_CH22, LED_CH21)에 의한 발광이 유지된다.

조명등들(10, 20)은 발광 다이오드 채널들(LED_CH14, LED_CH24)이 소광되면 발광 다이오드 채널들(LED_CH13, LED_CH12, LED_CH11, LED_CH23, LED_CH22, LED_CH21)에 의한 발광 상태를 유지한다. 그리고, 전류 경로는 발광 다이오드 채널들(LED_CH13, LED_CH23)에 연결된 전류 제어부들(14, 16)의 스위칭 회로(30_3)에 의하여 형성된다.

그 후 정류 전압이 계속 하강하여서 발광 전압 VCH3, 발광 전압 VCH2 및 발광 전압 VCH1 이하로 순차적으로 떨어지면, 전류 제어부들(14, 16)의 스위칭 회로들(30_2, 30_1)은 순차적으로 턴온되고, 조명등들(10, 20)의 발광 다이오드 채널들(LED_CH13, LED_CH12, LED_CH11, LED_CH23, LED_CH22, LED_CH21)은 순차적으로 소광된다.

상기한 조명등들(10, 20)의 발광 다이오드 채널들(LED_CH13, LED_CH12, LED_CH11, LED_CH23, LED_CH22, LED_CH21)의 순차적 소광에 대응하여, 전류 제어부들(14, 16)은 스위칭 회로들(30_3, 30_2, 30_1)에 의하여 형성되는 선택적인 전류 경로를 시프트하면서 제공한다. 그리고, 턴온 전류의 레벨도 발광 다이오드 채널들의 소광 상태에 대응하여 단계적으로 감소한다.

상술한 바와 같이 본 발명에 따른 실시예는 정류 전압의 상승과 하강에 대응하여 순차적인 조명등들(10, 20)에 포함된 발광 다이오드 채널들의 발광 및 소광을 수행하며, 발광 다이오드 채널들의 발광 및 소광에 대응한 전류 레귤레이팅과 전류 경로 형성을 제어할 수 있다.

한편, 도 1 내지 도 3과 같이 구성 및 동작되는 본 발명에 따른 실시예는 도 4와 같이 조명등들(10, 20)을 구성하는 발광 다이오드들이 기판(40) 상에 제1 및 제2 열로 분할 배치되고 각 열 별로 직렬로 연결될 수 있다. 여기에서, 제1 열의 발광 다이오드들은 조명등(10)에 포함되어 발광 다이오드 채널들(LED_CH11, LED_CH12, LED_CH13, LED_CH14)을 형성하는 것으로 구성될 수 있고, 제2 열의 발광 다이오드들은 조명등(20)에 포함되어 발광 다이오드 채널들(LED_CH21, LED_CH22, LED_CH23, LED_CH24)을 형성하는 것으로 구성될 수 있다.

그리고, 기판(40)은 본 발명에 따른 실시예의 발광 다이오드 조명 장치가 형광등과 유사한 구조의 엘-튜브(L-Tube)로 구성되는 것에 대응하여 장방형상으로 구성될 수 있고, 기판(40)의 길이 방향 양단의 인접한 외곽에 제1 전류 레귤레이터로 전류 제어부(14)와 제2 전류 레귤레이터로 전류 제어부(16)가 구성될 수 있다.

제1 전류 레귤레이터로 구성되는 전류 제어부(14)는 상술한 바와 같이 기판(40) 상에 제1 열로 구성되는 조명등(10)의 발광 다이오드 채널들(LED_CH11, LED_CH12, LED_CH13, LED_CH14)을 정류 전압에 의하여 순차적으로 발광 및 소광하기 위한 전류 경로를 제공한다.

그리고, 제2 전류 레귤레이터로 구성되는 전류 제어부(16)는 상술한 바와 같이 기판(40) 상에 제2 열로 구성되는 조명등(20)의 발광 다이오드 채널들(LED_CH21, LED_CH22, LED_CH23, LED_CH24)을 정류 전압에 의하여 순차적으로 발광 및 소광하기 위한 전류 경로를 제공한다.

전류 센싱 저항(Rs1)과 전류 센싱 저항(Rs2)은 도 4에 도시하지 않았고, 전압 Vf1은 정류 회로(12)에서 조명등(10)에 제공되는 정류 전압을 의미하며, 전압 Vf2는 발광 모듈(3)에서 전류 센싱 저항(Rs1)을 통하여 발광 모듈(5)로 전달되는 정류 전압을 의미한다.

도 4를 참조하면, 기판(40)의 제1 길이 방향에 대하여 조명등(10)에 포함되는 발광 다이오드들은 발광 다이오드 채널들 LED_CH11, LED_CH12, LED_CH13 및 LED_CH14의 순으로 배치되며, 기판(40)의 제2 길이 방향에 대하여 조명등(20)에 포함되는 발광 다이오드들은 발광 다이오드 채널들 LED_CH21, LED_CH22, LED_CH23 및 LED_CH24의 순으로 배치된다. 제1 길이 방향과 제2 길이 방향은 서로 반대 방향이다.

즉, 조명등(10)의 발광 다이오드 채널 LED_CH11은 조명등(20)의 발광 다이오드 채널 LED_CH24와 마주하도록 배치되고, 조명등(10)의 발광 다이오드 채널 LED_CH12는 조명등(20)의 발광 다이오드 채널 LED_CH23과 마주하도록 배치되며, 조명등(10)의 발광 다이오드 채널 LED_CH13은 조명등(20)의 발광 다이오드 채널 LED_CH22와 마주하도록 배치되고, 조명등(10)의 발광 다이오드 채널 LED_CH14는 조명등(20)의 발광 다이오드 채널 LED_CH21과 마주하도록 배치된다.

조명등(10)에서 광량은 발광 다이오드 채널 LED_CH11, LED_CH12, LED_CH13 및 LED_CH14의 순으로 낮아진다. 그리고, 조명등(20)에서 광량은 발광 다이오드 채널 LED_CH21, LED_CH22, LED_CH23 및 LED_CH24의 순으로 낮아진다. 즉, 조명등(10)의 가장 밝은 채널인 발광 다이오드 채널 LED_CH11이 조명등(20)의 가장 어두운 채널인 발광 다이오드 채널 LED_CH24와 마주하도록 배치되고, 조명등(10)의 가장 어두운 채널인 발광 다이오드 채널 LED_CH14는 조명등(20)의 가장 밝은 채널인 발광 다이오드 채널 LED_CH21과 마주하도록 배치된다.

그러므로, 본 발명에 따른 실시예에 따른 발광 다이오드 조명 장치는 기판(40)의 전면의 광량이 균일화될 수 있다.

또한, 본 발명에 따른 실시예는 기판의 배선에 필요한 영역을 절감할 수 있다. 즉, 조명등(10)을 형성하는 제1 열의 발광 다이오드 채널들(LED_CH11, LED_CH12, LED_CH13)에 연결되는 배선들과 조명등(20)을 형성하는 제2 열의 발광 다이오드 채널들(LED_CH21, LED_CH22, LED_CH23)에 연결되는 배선들이 일부 길이 방향으로 동일한 연장선 상에 배치되도록 패턴됨으로써 기판의 배선에 필요한 공간이 줄어들 수 있다.

보다 구체적으로, 각 조명등(10, 20)에 포함된 세 개의 채널을 형성하기 위하여 6열의 배선을 형성하기 위한 공간이 필요하다. 그러나, 도 4와 같이 각 조명등(10, 20)에 연결되는 배선들이 절곡되면서 4 열의 공간을 공유하면서 형성될 수 있다.

그러므로, 본 발명에 따른 실시예에 따른 발광 다이오드 조명 장치는 형광등과 유사한 구조의 엘-튜브(L-Tube)로 구성하기 위하여 제한된 폭의 기판(40) 상에 조명등(10, 20)을 실장하는 경우 배선에 필요한 충분한 공간을 확보할 수 있어서 설계상 편의성을 제공할 수 있다.

10, 20 : 조명등 12 : 정류 회로
14, 16 : 전류 제어부
30_1, 30_2, 30_3, 30_4 : 스위칭 회로 32 : 기준 전압 발생부
40 : 기판 50 : 비교기
52 : NMOS 트랜지스터

Claims

발광 다이오드들이 복수 개의 발광 다이오드 채널로 구분되고 정류 전압에 대응하여 상기 복수 개의 발광 다이오드 채널이 순차적으로 발광 및 소광하기 위한 전류 경로를 제공하는 발광 모듈을 두 개 이상 포함하고,
상기 두 개 이상의 발광 모듈은 상기 복수 개의 발광 다이오드 채널, 미리 설정된 기준 전압과 전류 센싱 전압의 비교 결과에 따라 상기 복수 개의 발광 다이오드 채널의 순차적인 발광 또는 소광을 위한 상기 전류 경로를 제공하는 전류 레귤레이터 및 상기 전류 경로에 연결되며 상기 전류 센싱 전압을 제공하는 전류 센싱 저항을 각각 포함하며,
상기 두 개 이상의 발광 모듈은 상기 정류 전압에 대하여 직렬 연결되고,
직렬 연결된 상기 두 개 이상의 발광 모듈 간의 상기 정류 전압의 전달은 상기 전류 센싱 저항을 통하여 이루어지며,
직렬 연결된 상기 두 개 이상의 발광 모듈은 상기 정류 전압에 대하여 상기 전류 경로들이 직렬로 연결되는 공통 전류 경로를 가지며, 상기 정류 전압이 직렬 연결된 상기 두 개 이상의 발광 모듈의 상기 공통 전류 경로의 양단에 인가되고, 서로 다른 상기 발광 모듈에 포함된 상기 발광 다이오드 채널들의 순차적인 발광 또는 소광이 상호 동기됨을 특징으로 하는 발광 다이오드 조명 장치.
제1 항에 있어서,
상기 두 개 이상의 발광 모듈은 상기 발광 다이오드 채널의 수와 각 발광 다이오드 채널 별 상기 발광 다이오드의 수가 동일하게 구성되는 발광 다이오드 조명 장치.
제1 항에 있어서,
상기 두 개 이상의 발광 모듈은 상기 발광 다이오드 채널의 수와 각 발광 다이오드 채널 별 상기 발광 다이오드의 수가 다르게 구성되는 발광 다이오드 조명 장치.
제1 항에 있어서,
상기 두 개 이상의 발광 모듈은 상기 정류 전압의 변화에 대응하여 발광되는 각 발광 다이오드 채널의 전류량이 동일하도록 설정되는 발광 다이오드 조명 장치.
제1 항에 있어서,
상기 두 개 이상의 발광 모듈은 상기 정류 전압의 변화에 대응하여 발광되는 각 발광 다이오드 채널의 전류량이 차이를 갖도록 설정되는 발광 다이오드 조명 장치.
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제1 항에 있어서,
상기 두 개 이상의 발광 모듈은 서로 동기되어 발광 또는 소광되는 상기 발광 다이오드 채널 별로 동일한 발광 전압을 갖는 발광 다이오드 조명 장치.
제1 항에 있어서,
서로 다른 상기 발광 모듈에 포함된 적어도 하나 이상의 상기 발광 다이오드 채널들의 발광 또는 소광이 동기되는 발광 다이오드 조명 장치
제1 항에 있어서,
상기 두 개 이상의 발광 모듈은 서로 동기되어 발광 또는 소광되는 상기 발광 다이오드 채널 별로 서로 다른 발광 전압을 갖도록 설정되는 발광 다이오드 조명 장치.
제1 항에 있어서,
상기 두 개 이상의 발광 모듈은 서로 대응하는 상기 발광 다이오드 채널의 발광을 위한 상기 전류 경로 상의 전류가 동일하도록 설정되는 발광 다이오드 조명 장치.
제1 항에 있어서,
상기 두 개 이상의 발광 모듈은 서로 대응하는 상기 발광 다이오드 채널의 발광을 위한 적어도 하나 이상의 상기 전류 경로의 전류가 동일하도록 설정되는 발광 다이오드 조명 장치.
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기판;
상기 기판 상 배치되고 직렬로 연결된 제1 열의 발광 다이오드들;
상기 제1 열의 상기 발광 다이오드들을 복수의 발광 다이오드 채널로 구분하고, 정류 전압에 의하여 순차적으로 발광하는 상기 제1 열의 상기 발광 다이오드 채널 별로 제1 전류 경로를 제공하는 제1 전류 레귤레이터;
상기 제1 전류 경로에 연결되는 제1 전류 센싱 저항;
상기 기판 상에 상기 제1 열과 분할 배치되고 상기 제1 전류 센싱 저항과 직렬로 연결된 제2 열의 발광 다이오드들;
상기 제2 열의 상기 발광 다이오드들을 복수의 발광 다이오드 채널로 구분하고, 상기 제1 전류 레귤레이터의 상기 제1 전류 경로 및 상기 제1 전류 센싱 저항을 통하여 전달되는 상기 정류 전압에 의하여 순차적으로 발광하는 상기 제2 열의 상기 발광 다이오드 채널 별로 제2 전류 경로를 제공하는 제2 전류 레귤레이터; 및
상기 제2 전류 경로에 연결되는 제2 전류 센싱 저항;을 포함하며,
상기 제1 열의 상기 발광 다이오드 채널들의 순차적인 발광 또는 소광과 상기 제2 열의 상기 발광 다이오드들의 순차적인 발광 또는 소광이 상호 동기되며, 상기 제1 열의 상기 발광 다이오드 채널들의 발광에 대응하는 상기 제1 전류 레귤레이터의 상기 제1 전류 경로와 상기 제2 열의 상기 발광 다이오드 채널의 발광에 대응하는 상기 제2 전류 레귤레이터의 상기 제2 전류 경로가 상기 제1 전류 센싱 저항 및 상기 제2 열의 상기 발광 다이오드들을 통하여 상기 정류 전압에 대응하여 직렬로 연결됨을 특징으로 하는 발광 다이오드 조명 장치.
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정류 전압을 제공하는 전원부;
발광 다이오드들이 복수 개의 발광 다이오드 채널로 구분되고 상기 정류 전압에 대응하여 상기 복수 개의 발광 다이오드 채널이 순차적으로 발광 및 소광하기 위한 전류 경로를 각각 제공하는 두 개 이상의 발광 모듈;
적어도 상기 발광 모듈에 포함되는 상기 복수 개의 발광 다이오드 채널들을 실장하는 기판;을 포함하며,
상기 두 개 이상의 발광 모듈은 상기 복수 개의 발광 다이오드 채널, 미리 설정된 기준 전압과 전류 센싱 전압의 비교 결과에 따라 상기 복수 개의 발광 다이오드 채널의 순차적인 발광 또는 소광을 위한 상기 전류 경로를 제공하는 전류 레귤레이터 및 상기 전류 경로에 연결되며 상기 전류 센싱 전압을 제공하는 전류 센싱 저항을 각각 포함하고,
앞선 상기 발광 모듈의 상기 전류 센싱 저항과 후속하는 상기 발광 모듈의 상기 복수 개의 발광 다이오드 채널이 직렬 연결되고, 상기 두 개 이상의 발광 모듈은 상기 정류 전압에 대하여 상기 전류 센싱 저항을 통하여 상기 전류 경로들이 직렬로 연결되는 공통 전류 경로를 가지며, 상기 정류 전압이 직렬로 연결된 상기 두 개 이상의 발광 모듈의 상기 공통 전류 경로의 양단에 인가되고, 서로 다른 상기 발광 모듈에 포함된 상기 발광 다이오드 채널들의 순차적인 발광 또는 소광이 상호 동기되며, 상기 두 개 이상의 발광 모듈의 각 상기 발광 다이오드 채널이 발광 또는 소광 순서를 기준으로 서로 반대 방향으로 열을 이루도록 상기 기판 상에 배치됨을 특징으로 하는 발광 다이오드 조명 장치.
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