KR101626360B1 - 교류 led 구동회로 - Google Patents

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Abstract

본 발명의 실시 예는 플리커 프리(flicker free) 특성이 크게 개선되는 동시에 높은 파워 팩터(power factor)가 구현되면서도 디머의 항시 정상적인 동작을 통한 안정적인 디밍 기능을 구현할 수 있는 교류 LED 구동회로에 관한 것으로서, 본 발명의 실시 예에 따른 교류 LED 구동회로는, 교류전원의 교류전압을 인가받는 디머 및 상기 디머의 출력전압에 대한 정류회로를 포함하는 전원공급부와, 상기 정류회로의 출력단에 접속되는 LED 조명부와, 상기 LED 조명부의 전류공급채널 형성을 위해 상기 LED 조명부의 출력단에 접속되는 전류채널 스위칭부와, 상기 전원공급부 및 LED 조명부 간의 접속라인에 병렬 접속되어 상기 전원공급부로부터 전압 충전을 하고 상기 LED 조명부에 대한 스위칭 기능을 가져 충전 전압을 상기 LED 조명부에 선택적으로 공급하는 전압 충전부와, 상기 전압 충전부의 스위칭 기능을 제어하는 충전전압 스위칭 제어부를 포함하는 LED 구동부와, 상기 정류회로와 상기 LED 조명부의 입력단 간 접속라인 및 상기 LED 조명부의 출력단과 상기 정류회로 간 접속라인에 입력단과 출력단이 각각 접속되는 전압제어 전류원(voltage controlled current source, VCCS)과, 상기 전압제어 전류원의 출력라인 및 상기 LED 조명부의 출력단과 상기 정류회로 간 접속라인에 공통 접속되는 공통저항과, 상기 전압제어 전류원의 출력단과 상기 정류회로 간의 상기 공통저항을 포함한 접속라인 상에 병렬 접속되어 상기 전압제어 전류원에 (+) 기준전압을 인가하는 기준전압 공급부를 포함하며, 상기 공통 저항과 직렬 연결된 상기 전압제어 전류원의 출력 전압이 상기 전압제어 전류원의 (-) 전압으로 입력되어 상기 정류회로로부터 상기 LED 구동부에 공급되는 전류가 부귀환 경로에 포함되는 디머 구동부와, 상기 정류회로의 출력단과 상기 디머 구동부 간의 접속라인에 접속되어 상기 디머 구동부에 입력되는 전압의 디밍 각도(dimming angle)를 감지 후 감지된 디밍 각도의 값을 기준으로 상기 LED 구동부에 포함된 LED 구동부의 구동전류 가변을 위한 제어 전압을 생성하는 기준전압 위상 변환부를 포함할 수 있다.

Description

교류 LED 구동회로{AC LED driving circuit}
본 발명의 실시 예는 교류 LED 구동회로에 관한 것으로서, 예컨대, 플리커 프리(flicker free) 특성이 크게 개선되는 동시에 높은 파워 팩터(power factor)가 구현되면서도 디머의 항시 정상적인 동작을 통한 안정적인 디밍 기능을 구현할 수 있는 교류 LED 구동회로에 관한 것이다.
교류(AC) 전원 하에서 LED를 구동하는 방식으로 제안된 교류 LED 구동회로는 SMPS(Switched mode power supply) 방식에 비해 제조 과정이 단순하고 불량률이 낮으며 수명이 긴 장점이 있다.
도 1을 참조하면, 도 1은 종래 일반적인 교류 LED 구동회로를 보인 도면으로써, 교류 LED 구동회로는 전류원을 순차적으로 제어하는 것이 근본 원리이며, 높은 효율성과 긴 수명 그리고 신뢰성 및 LED 조명의 크기 감소 등 여러 장점을 가진다.
한편, 이러한 교류 LED 구동회로는 플리커(Flicker) 발생 측면에서 약점이 있는바, 본 출원인은 한국 등록특허 제1414902호(발명의 명칭 : “교류 LED 구동회로”)를 제안한바 있다.
도 2는 이러한 “교류 LED 구동회로”를 개념적으로 보인 도면으로써, 도시된 바와 같이, LED 구동 시 전압이 부족할 경우, 전압충전부에서 부족한 전압을 공급하여 광 꺼짐 현상을 제거하고 이를 통해 플리커(Flicker) 특성을 개선한다. 또한 전압충전부가 전원 전압의 최고점을 지나서도 고정 전류값을 유지하게 하는 스위치 제어 기능을 함으로써, 파워 팩터(power factor) 특성 역시 개선된다.
부연 설명하면, 도 2에 따른 교류 LED 구동회로는 상술한 바와 같이 플리커 현상을 없애고 또한 파워 팩터를 향상시키는 것과 비교하여 LED 조명의 또 다른 기능인 조광(Dimming, 이하 “디밍”의 용어를 사용함) 기능의 측면에서 상대적으로 약점을 보이는 것이었다.
본 출원인은 한국 등록특허 제1357916호(발명의 명칭 : “발광소자를 이용한 조명장치의 디밍 시스템”)를 통해 일반적인 교류 LED 구동회로에서 디밍을 위해 디머(Dimmer) 구동을 위한 추가적인 독립적 전류 path(I_HOLD)를 형성하는 방법을 제안하였다.
도 3은 이러한 발광소자를 이용한 조명장치의 디밍 시스템의 교류 LED 구동회로를 보인 것이다.
그리고 현재까지 제안된 디밍 방식을 본 출원인의 한국 등록특허 제1414902호에 적용할 수 있는 기술이 현재 제공되지 못하며, 따라서 이의 연구가 필요한 상황이다.
부연 설명하면, 일반적인 교류 LED 구동회로는 기존의 디밍 방법으로 단순히 디머만 구동시켜주면 전압의 크기에 따라 전류원을 순차적으로 제어하는 방식이므로, 디머를 통해 바뀐 입력 전압의 파형에 따라 빛의 밝기도 자연스럽게 바뀌게 되어 즉각적인 디밍 기능의 구현이 가능하다.
이에 비하여 도 2에 따른 교류 LED 구동회로는 전압의 크기에 관계없이 일정하게 전류를 유지해주는 형태이므로, 디밍 기능을 구현하기 위해서는 디밍 각도(Dimming angle)에 따라 LED 전류의 양을 변화시켜주는 기능이 요구된다.
한국 등록특허 제10-1414902호(2014.07.03.공고), “교류 LED 구동회로” 한국 등록특허 제10-1357916호(2014.02.03.공고), “발광소자를 이용한 조명장치의 디밍 시스템”
본 발명의 실시 예는 플리커 프리(flicker free) 특성이 크게 개선되는 동시에 높은 파워 팩터(power factor)가 구현되면서도 디머의 항시 정상적인 동작을 통한 안정적인 디밍 기능을 구현할 수 있는 교류 LED 구동회로를 제공한다.
본 발명의 실시 예에 따른 교류 LED 구동회로는, 교류전원의 교류전압을 인가받는 디머 및 상기 디머의 출력전압에 대한 정류회로를 포함하는 전원공급부와, 상기 정류회로의 출력단에 접속되는 LED 조명부와, 상기 LED 조명부의 전류공급채널 형성을 위해 상기 LED 조명부의 출력단에 접속되는 전류채널 스위칭부와, 상기 전원공급부 및 LED 조명부 간의 접속라인에 병렬 접속되어 상기 전원공급부로부터 전압 충전을 하고 상기 LED 조명부에 대한 스위칭 기능을 가져 충전 전압을 상기 LED 조명부에 선택적으로 공급하는 전압 충전부와, 상기 전압 충전부의 스위칭 기능을 제어하는 충전전압 스위칭 제어부를 포함하는 LED 구동부와, 상기 정류회로와 상기 LED 조명부의 입력단 간 접속라인 및 상기 LED 조명부의 출력단과 상기 정류회로 간 접속라인에 입력단과 출력단이 각각 접속되는 전압제어 전류원(voltage controlled current source, VCCS)과, 상기 전압제어 전류원의 출력라인 및 상기 LED 조명부의 출력단과 상기 정류회로 간 접속라인에 공통 접속되는 공통저항과, 상기 전압제어 전류원의 출력단과 상기 정류회로 간의 상기 공통저항을 포함한 접속라인 상에 병렬 접속되어 상기 전압제어 전류원에 (+) 기준전압을 인가하는 기준전압 공급부를 포함하며, 상기 공통 저항과 직렬 연결된 상기 전압제어 전류원의 출력 전압이 상기 전압제어 전류원의 (-) 전압으로 입력되어 상기 정류회로로부터 상기 LED 구동부에 공급되는 전류가 부귀환 경로에 포함되는 디머 구동부와, 상기 정류회로의 출력단과 상기 디머 구동부 간의 접속라인에 접속되어 상기 디머 구동부에 입력되는 전압의 디밍 각도(dimming angle)를 감지 후 감지된 디밍 각도의 값을 기준으로 상기 LED 구동부에 포함된 LED 구동부의 구동전류 가변을 위한 제어 전압을 생성하는 기준전압 위상 변환부를 포함할 수 있다.
또한 상기 기준전압 위상 변환부는 상기 디머에서 페이즈 컷(Phase cut) 된 상기 정류회로로부터의 입력신호를 펄스 형태의 신호로 변환 후 변환된 펄스를 기준전압으로 변환하는 것일 수 있다.
또한 상기 기준전압 위상 변환부는 상기 정류회로의 출력단에 접속되어 상기 디머에서 페이즈 컷(Phase cut) 된 입력신호를 구형파(square wave) 형태로 변환하는 펄스 제너레이터(Pulse Generator)와, 상기 펄스 제너레이터의 출력단에 접속되어 펄스 제너레이터에서 바뀐 펄스 신호를 기준전압으로 변환하는 전압 펄스 변환부를 포함할 수 있다.
또한 상기 펄스 제너레이터는 상기 정류회로의 출력단에 접속되는 제1 저항 및 상기 제1 저항과 직렬 연결되는 제2 저항 그리고 상기 제1 저항 및 제2 저항 간에 (+) 입력단이 병렬 접속되는 OP 앰프를 포함하며, 상기 전압 펄스 변환부는 상기 OP 앰프의 출력단에 접속되는 저역 필터를 포함할 수 있다.
또한 상기 펄스 제너레이터는 상기 정류회로의 출력단에 접속되는 제1 저항 및 상기 제1 저항과 직렬 연결되는 제2 저항 그리고 상기 제1 저항 및 제2 저항 간에 (+) 입력단이 병렬 접속되는 OP 앰프를 포함하며, 상기 전압 펄스 변환부는 상기 OP 앰프의 출력단에 접속되는 적분기 및 상기 적분기의 출력단에 접속되는 샘플홀드(Sample and Hold Circuit) 회로를 포함할 수 있다.
또한 상기 전압 펄스 변환부는 상기 정류회로의 출력단에 접속되어 정류회로를 통해 출력되는 출력 전압을 기준으로 샘플링 시간의 신호를 생성하고 생성된 신호를 기준으로 상기 샘플홀드 회로를 제어하는 샘플링시간 기준신호 생성부를 더 포함할 수 있다.
또한 상기 LED 구동부의 상기 전압 충전부는 상기 전원 공급부 및 LED 조명부 간의 접속라인에 접속되는 커패시터와, 상기 커패시터 및 LED 조명부 간의 접속라인 상에 설치되어 스위칭 기능을 하는 제1 MOS FET를 포함하고, 상기 충전전압 스위칭 제어부는 상기 제1 MOS FET의 상기 커패시터 쪽 접점과 접속되는 제2 MOS FET, 상기 제1 MOS FET의 상기 커패시터 쪽 접점 및 상기 제2 MOS FET 간의 접속라인 상에 설치되는 제1 저항, 상기 제2 MOS FET에 출력단이 접속되며 입력단에 기준전압 및 상기 제2 MOS FET의 출력전압이 각각 입력되는 제1 OP 앰프, 상기 제2 MOS FET의 출력단 및 상기 전류채널 스위칭부에 공통 접속되는 제2 저항을 포함하며, 상기 전류채널 스위칭부는 상기 LED 조명부의 출력단에 접속되는 제3 MOS FET와 상기 제3 MOS FET에 출력단이 접속되며 입력단에 기준전압 및 상기 제3 MOS FET의 출력전압이 각각 입력되는 제2 OP 앰프 그리고 상기 제3 MOS FET의 출력단 및 상기 충전전압 스위칭 제어부의 제2 저항과의 접속라인 상에 설치되는 제3저항을 포함하되, 상기 충전전압 스위칭 제어부의 제1 OP 앰프에 입력되는 기준전압 VREF1 및 상기 전류채널 스위칭부의 제2 OP 앰프에 입력되는 기준전압 VREF2 그리고 제2 저항 및 제3 저항 간에는 아래의 식
Figure 112014090717339-pat00001
의 조건이 성립되는 것일 수 있다.
또한 상기 LED 구동부의 상기 전압 충전부는 상기 전원 공급부 및 LED 조명부 간의 접속라인에 접속되는 커패시터와, 상기 커패시터 및 LED 조명부 간의 접속라인 상에 설치되어 스위칭 기능을 하는 제1 MOS FET를 포함하고, 상기 충전전압 스위칭 제어부는 상기 제1 MOS FET의 상기 커패시터 쪽 접점과 접속되는 제2 MOS FET, 상기 제1 MOS FET의 상기 커패시터 쪽 접점 및 상기 제2 MOS FET 간의 접속라인 상에 설치되는 제1 저항, 상기 제2 MOS FET에 출력단이 접속되며 입력단에 기준전압 및 상기 제2 MOS FET의 출력전압이 각각 입력되는 제1 OP 앰프, 상기 제2 MOS FET의 출력단 및 상기 전류채널 스위칭부에 공통 접속되는 제2 저항을 포함하며, 상기 전류채널 스위칭부는 상기 LED 조명부의 출력단에 접속되는 제3 MOS FET와, 상기 제3 MOS FET에 출력단이 접속되며 입력단에 기준전압 및 상기 제3 MOS FET의 출력전압이 각각 입력되는 제2 OP 앰프를 포함하되, 상기 충전전압 스위칭 제어부의 제1 OP 앰프에 입력되는 기준전압 VREF1 및 상기 전류채널 스위칭부의 제2 OP 앰프에 입력되는 기준전압 VREF2 간에 VREF1〈VREF2의 조건이 성립되고, 상기 전원 공급부의 공급 전압값을 V1, 상기 LED 조명부 및 전류채널 스위칭부의 정상 동작을 위해 필요한 전압값을 VT로 정할 때, 상기 제1 MOS FET는 V1〉VT일 때 개방(open) 상태이고, V1≤VT일 때 단락 상태이며, V1=VT일 때 단락 상태로 전환이 이루어지는 것일 수 있다.
또한 상기 LED 구동부의 상기 전압 충전부는 상기 전원 공급부 및 LED 조명부 간의 접속라인에 접속되는 커패시터와, 상기 커패시터 및 LED 조명부 간의 접속라인 상에 설치되어 스위칭 기능을 하는 제1 MOS FET를 포함하고, 상기 충전전압 스위칭 제어부는 상기 제1 MOS FET의 상기 커패시터 쪽 접점과 접속되는 제2 MOS FET, 상기 제2 MOS FET 및 상기 제1 MOS FET의 상기 커패시터 쪽 접점 간의 접속라인 상에 설치되는 제1 저항, 상기 제2 MOS FET에 출력단이 접속되며 입력단에 기준전압 및 상기 제2 MOS FET의 출력전압이 각각 입력되는 제1 OP 앰프, 상기 제2 MOS FET의 출력단 및 상기 전류채널 스위칭부의 출력단에 공통 접속되는 제2 저항, 상기 제2 저항 및 상기 제2 MOS FET의 출력단 간의 접속라인 상에 설치되는 제4 저항을 포함하며, 상기 전류채널 스위칭부는 상기 LED 조명부의 출력단에 접속되는 제3 MOS FET와 상기 제3 MOS FET에 출력단이 접속되며 입력단에 기준전압 및 상기 제3 MOS FET의 출력전압이 각각 입력되는 제2 OP 앰프를 포함하되, 상기 충전전압 스위칭 제어부의 제1 OP 앰프에 입력되는 기준전압 VREF1 및 상기 전류채널 스위칭부의 제2 OP 앰프에 입력되는 기준전압 VREF2 그리고 제2 저항 및 제4 저항 간에는 아래의 식
Figure 112014090717339-pat00002
의 조건이 성립되는 것일 수 있다.
또한 상기 디머 구동부는 상기 전압제어 전류원이 상기 정류회로의 출력단과 상기 제1 LED부 간의 접속라인에 드레인이 접속되고 상기 공통저항에 소스가 접속되며 상기 기준전압 공급부에 게이트가 접속되는 MOS FET를 포함하고, 상기 기준전압 공급부가 전류원(Internal supply,Iref) 및 상기 MOS FET의 출력단에 연결되는 저항을 포함하며, 상기 MOS FET의 게이트가 상기 전류원과 저항의 접속라인 상에 접속되고 상기 저항이 상기 공통저항과 정류회로 간의 접속라인 상에 병렬 접속되는 것일 수 있다.
또한 상기 LED 조명부는 상기 정류회로의 출력단으로부터 최단 거리에 위치한 제1 LED 조명부를 시작으로 상기 정류회로의 출력단으로부터 최장 거리에 위치한 제n LED 조명부를 포함하며, 상기 전류채널 스위칭부는 상기 제1 LED 조명부 내지 제n LED 조명부 각각의 출력단에 개별 접속되어 해당 LED 조명부에 대한 전류공급채널을 형성하는 것일 수 있다.
본 발명의 실시 예에 따르면, 교류 LED 구동회로가 플리커 프리(flicker free) 특성의 현저한 개선 및 높은 파워 팩터(power factor)의 구현이 가능해지면서 동시에 디머의 항시 정상적인 동작이 가능해진다.
도 1은 종래 일반적인 교류 LED 구동회로를 보인 도면
도 2는 종래 교류 LED 구동회로의 한 형태를 개념적으로 예시한 도면
도 3은 종래 교류 LED 구동회로의 도 2와 다른 한 형태를 개념적으로 예시한 도면
도 4는 본 발명의 일 실시 예에 따른 교류 LED 구동회로를 개념적으로 예시한 도면
도 5는 본 발명의 일 실시 예에 따른 교류 LED 구동회로에서 LED 구동부, 디머 구동부, 기준전압 위상 변환부의 각 실시 예를 적용한 교류 LED 구동회로를 예시한 도면
도 6은 도 5에서 기준전압 위상 변환부의 일 실시 예를 예시한 도면
도 7은 도 6의 교류 LED 구동회로에서 디밍 각도에 따른 듀티 신호의 생성을 보인 도면
도 8 및 도 9는 도 6의 교류 LED 구동회로에서 디밍 각도에 따른 기준전압을 보인 도면
도 10은 도 5에 따른 교류 LED 구동회로에서 기준전압 위상 변환부의 펄스 제너레이터 및 전압 펄스 변환부의 다른 실시 예를 보인 도면
도 11 및 도 12는 도 5에 따른 교류 LED 구동회로에서 LED 구동부의 다른 실시 형태를 예시한 도면
이하의 본 발명에 대한 상세한 설명들은 본 발명이 실시될 수 있는 실시 예이고 해당 실시 예에 대한 예시로써 도시된 첨부 도면을 참조한다. 이들 실시 예는 당업자가 본 발명을 실시하기에 충분하도록 상세히 설명된다. 본 발명의 다양한 실시 예는 서로 다르지만 상호 배타적일 필요는 없음이 이해되어야 한다. 예를 들어, 여기에 기재되어 있는 특정 형상, 구조 및 특성은 일 실시 예에 관련하여 본 발명의 사상 및 범위를 벗어나지 않으면서 다른 실시 예로 구현될 수 있다. 또한 각각의 기재된 실시 예 내의 개별 구성요소의 위치 또는 배치는 본 발명의 사상 및 범위를 벗어나지 않으면서 변경될 수 있음이 이해되어야 한다.
따라서 후술되는 상세한 설명은 한정적인 의미로서 취하려는 것이 아니며, 본 발명의 범위는 적절하게 설명된다면 그 청구항들이 주장하는 것과 균등한 모든 범위와 더불어 첨부된 청구항에 의해서만 한정된다. 도면에서 유사한 참조부호는 여러 측면에 걸쳐서 동일하거나 유사한 기능을 지칭한다.
본 발명에서 사용되는 용어는 본 발명에서의 기능을 고려하면서 가능한 현재 널리 사용되는 일반적인 용어들을 선택하였으나, 이는 당 분야에 종사하는 기술자의 의도 또는 판례, 새로운 기술의 출현 등에 따라 달라질 수 있다. 또한 특정한 경우는 출원인이 임의로 선정한 용어도 있으며, 이 경우 해당되는 발명의 설명 부분에서 상세히 그 의미를 기재할 것이다. 따라서 본 발명에서 사용되는 용어는 단순한 용어의 명칭이 아닌, 그 용어가 가지는 의미와 본 발명의 전반에 걸친 내용을 토대로 정의되어야 한다.
명세서 전체에서 어떤 부분이 어떤 구성요소를 “포함”한다고 할 때, 이는 특별히 반대되는 기재가 없는 한, 다른 구성요소를 제외하는 것이 아니라 다른 구성요소를 더 포함할 수 있음을 의미한다. 또한 명세서에 기재된 “...부”, “...모듈” 등의 용어는 적어도 하나의 기능이나 동작을 처리하는 단위를 의미하며, 이는 하드웨어 또는 소프트웨어로 구현되거나 하드웨어와 소프트웨어의 결합으로 구현될 수 있다.
도 4 내지 도 13을 참조하여 본 발명의 실시 예에 따른 교류 LED 구동회로를 설명한다.
도 4는 본 발명의 일 실시 예에 따른 교류 LED 구동회로를 개념적으로 예시한 도면이다.
도시된 바와 같이, 본 발명의 일 실시 예에 따른 교류 LED 구동회로(100)는 전원 공급부(110), LED 구동부(120), 디머 구동부(130), 기준전압 위상 변환부(140)를 포함하여 구성된다.
전원 공급부(110)는 외부의 교류전원으로부터 교류전압을 인가받는 디머(111) 및 디머(111)의 출력 전압에 대한 정류회로(112)를 포함하여 구성된다. 여기서, 디머(111)는 통상의 위상 절단(Phase-cut) 방식의 종류 중 어느 한 종류가 선택되어 사용될 수 있으며, 따라서 본 실시 예에서 디머(111)에 대한 구체적인 설명 및 도시는 생략한다. 또한 정류회로(112)는 통상의 브리지 회로가 사용될 수 있으며, 따라서 본 실시 예에서 정류회로(112)에 대한 구체적인 설명 및 도시는 생략한다.
LED 구동부(120)는 LED 조명부(121), 전류채널 스위칭부(122), 전압 충전부(123), 충전전압 스위칭 제어부(124)를 포함하여 구성된다.
LED 조명부(121)는 전원 공급부(110)의 정류회로(112) 출력단에 접속되는 것으로서, 도면에는 이러한 LED 조명부(121)가 하나의 LED로 형성되는 형태를 예시하였으나, 이는 도시의 편의를 위한 것일 뿐, LED 조명부(121)는 복수의 LED를 포함하여 형성될 수 있다. 부연 설명하면, LED 조명부(121)는 정류회로(112)의 출력단을 기준으로 최단 거리에 위치한 제1 LED부로부터 최장 거리에 위치한 제n LED부를 포함하여 구성될 수 있다. 또한 LED 조명부(121)에 포함되는 복수의 LED부는 제1 LED부로부터 제n LED부까지 순차적으로 직렬 연결되고, 각 LED부에 포함되는 개별 LED들도 순차적으로 직렬 연결되는 것일 수 있다. 또한 각각의 LED 부는 하나의 LED로 형성되거나 둘 이상의 LED가 그룹 단위로 형성되는 것일 수 있다.
전류채널 스위칭부(122)는 LED 조명부(121)의 출력단에 접속되어 LED 조명부(121)에 대한 전류공급채널을 형성한다. 그리고 본 실시 예에서는 LED 조명부(121)가 단일 구성임에 따라 전류채널 스위칭부(122)도 단일 구성인 것을 예로 하였으나, 상술한 바와 같이 LED 조명부(121)는 복수로 형성될 수 있는 것이므로, 전류채널 스위칭부(122)도 복수로 형성되어 각 LED 조명부의 출력단에 개별 접속되어 해당 LED 조명부에 대한 전류공급채널을 형성하는 것일 수 있다. 또한 전류채널 스위칭부(122)의 구체적인 구성은 도 5를 참조하여 후술키로 한다.
전압 충전부(123)는 전원 공급부(110) 및 LED 조명부(121) 간의 접속라인에 병렬 접속되어 전원 공급부(110)로부터 전압 충전을 하며, 또한 전압 충전부(123)는 LED 조명부(121)에 대한 스위칭 기능을 가져 충전 전압을 LED 조명부(121)에 선택적으로 공급한다.
충전전압 스위칭 제어부(124)는 전압 충전부(123)의 스위칭 기능을 제어한다.
다음은 디머 구동부(130)의 구성에 대해 설명한다.
디머 구동부(130)는 전압제어 전류원(131)과 공통저항(132) 및 기준전압 공급부(133)를 포함하여 구성될 수 있다.
전압제어 전류원(131: voltage controlled current source, VCCS)은 전원 공급부(110)의 정류회로(112)와 LED 조명부(121)의 입력단 간 접속라인에 입력단이 접속되고, LED 조명부(121)의 출력단과 정류회로(112) 간 접속라인에 출력단이 접속된다.
공통저항(132)은 전압제어 전류원(131)의 출력라인 및 LED 조명부(121)의 출력단과 정류회로(112) 간 접속라인에 공통 접속된다.
기준전압 공급부(133)는 전압제어 전류원(131)의 출력단과 정류회로(112) 간의 공통저항(132)을 포함한 접속라인 상에 병렬 접속되며, 이러한 기준전압 공급부(133)는 전압제어 전류원(131)에 (+)기준전압을 인가한다.
즉, 기준전압 공급부(133)와 공통저항(132) 및 전압제어 전류원(131)이 부 귀환(negative feedback) 형태로 디머 구동부(130)를 형성하는 것으로서, 다시 말해 공통저항(132)과 직렬 연결된 전압제어 전류원(131)의 출력 전압이 전압제어 전류원(131)의 (-) 전압으로 입력되어 정류회로(112)로부터 LED 구동부(120)에 공급되는 전류가 디머 구동부(130)의 부 귀환 경로에 포함되며, 이에 따라 LED 구동부(120)에 공급되는 전류가 디머 구동부(130)의 부 귀한 경로에 포함되면서 전압제어 전류원(131)을 통해 흐르는 전류 값이 LED 구동부(120)에 공급되는 전류 값에 연동된다.
이를 더 구체적으로 설명하면, 전압제어 전류원(131)에 대한 기준전압 공급부(133)의 (+) 입력단과 (-) 입력단 간의 전압 차이는 전압제어 전류원(131)의 출력 전류값에 직접적인 영향을 미친다. 이때, 전압제어 전류원(131)의 출력 전류와 이에 직렬 연결된 공통저항(132) R을 전압제어 전류원(131)의 (-) 입력단에 인가하며, 전압제어 전류원(131)의 입력 전압과 출력 전류 사이에 부 귀환 경로가 형성된다. 그리고 이러한 부 귀환 경로에 다시 LED 구동부(120)에 공급되는 전류의 경로가 병렬 연결되면, LED 구동부(120)에 공급되는 전류는 공통저항(132) R에 인가되어 전압제어 전류원(131)의 입력 전압에 직접적인 영향을 미치는 동시에 부 귀환 회로에도 직접적인 영향을 준다. 그리고 이는 다음의 3가지 경우로 설명된다.
첫째, LED 구동부(120)에 공급되는 전류가 매우 커서 공통저항(132) R에 인가되는 전압이 전압제어 전류원(131)의 (+) 입력전압 VREF1보다 크면, 전압제어 전류원(131)은 꺼지고 이에 따라 전압제어 전류원(131)의 출력전류는 0이 되어 전원 공급부(110)의 정류회로(112)로부터 출력되는 전류와 LED 구동부(120)에 공급되는 전류는 동일한 값이 된다. 그리고 이는 LED 구동부(120)에 대한 공급 전류에 의해 디머(111)가 구동하는 조건에 해당된다.
둘째, LED 구동부(120)에 공급되는 전류가 0이면, 전적으로 전압제어 전류원(131)의 (+) 입력전압 VREF1 값과 공통저항(132) R의 값에 의해서 디머(111) 구동용의 부 귀환 회로가 형성되며, 이에 따라 전압제어 전류원(131)의 출력전류의 값 역시 전압제어 전류원(131)의 (+) 입력전압 VREF1 값과 공통저항(132) R의 값에 의해서 설정된다. 이때 전원 공급부(110)의 정류회로(112)로부터 출력되는 전류와 전압제어 전류원(131)의 출력전류는 동일한 값이며, 이는 디머 구동부(130)에 의해 디머(111)가 구동하는 조건에 해당된다.
셋째, LED 구동부(120)에 공급되는 전류의 값이 0보다는 크지만, LED 구동부(120)에 공급되는 전류의 값에 공통저항(132)을 곱한 값보다 VREF1의 값이 큰 조건이 되면, 디머(111) 구동용의 부 귀환 회로는 LED 구동부(120)에 공급되는 전류와 유기적으로 영향을 받으면서 구동하게 된다. 즉, LED 구동부(120)에 공급되는 전류가 커지면, (VREF1 - LED 구동부에 공급되는 전류×공통저항)의 값이 작아지고, 전압제어 전류원(131)의 출력전류는 감소한다. 반면에, LED 구동부(120)에 공급되는 전류가 작아지면 (VREF1 - LED 구동부에 공급되는 전류×공통저항)의 값이 커져서 전압제어 전류원(131)의 출력전류는 커진다.
정리하면, LED 구동부(120)에 공급되는 전류가 커지면 전압제어 전류원(131)의 출력전류는 작아지고, LED 구동부(120)에 공급되는 전류가 작아지면 전압제어 전류원(131)의 출력전류는 커지는 형태로 보완적인 형태의 구동이 이루어지게 된다. 이는 LED 구동부(120)에 대한 공급 전류 및 디머 구동부(130)의 전압제어 전류원(131)의 출력전류의 합에 의해 디머(111)가 구동하는 조건에 해당된다.
그리고 이렇게 3가지 경우로 설명되는 내용 중, 세 번째 경우는 아래의 수식으로 표현 가능한 것으로서, 아래의 수식 정리는 도 4의 회로에서 일반적인 회로 이론을 이용하여 유도 가능한 내용이다.
(VREF1〉LED 구동부에 공급되는 전류×공통저항)인 경우,
전압제어 전류원의 출력전류 = gmVREF1=gm(VREF1-VRS)=gm(VREF1-(전압제어 전류원의 출력전류+LED 구동부에 공급되는 전류)×공통저항)이다.
이는 LED 구동부(120)에 공급되는 전류의 값이 디머(111) 구동에 필요한 만큼 충분히 크지 못한 경우, 전압제어 전류원(131)의 출력전류가 그 부족한 만큼을 위의 식의 값으로 보충하여 주게 된다. 또한 LED 구동부(120)에 공급되는 전류의 값이 0이 되면 전압제어 전류원(131)의 출력전류는 전적으로 VREF1 및 공통저항(132) R을 통해서 결정됨을 나타낸다.
그리고 이와 반대로 (VREF1≤LED 구동부에 공급되는 전류×R)인 경우, (전압제어 전류원의 (+) 입력전압≤0)이므로 전압제어 전류원(131)의 출력전류는 0이 되며, 디머(111)는 전적으로 LED 구동부(120)에 공급되는 전류를 통해 구동하게 된다. 즉, 이러한 경우는 LED 구동부(120)에 공급되는 전류만으로 디머(111)가 충분히 구동될 수 있는 경우이다.
결론적으로 LED 구동부(120)에 공급되는 전류가 충분할 경우에는 LED 구동부(120)에 공급되는 전류로 디머(111)가 구동되고, LED 구동부(120)에 공급되는 전류가 디머(111)를 구동하기에 부족할 경우에는 전압제어 전류원(131)의 출력전류를 통해 보충이 이루어진다.
다음은 기준전압 위상 변환부(140)에 대해 설명한다.
기준전압 위상 변환부(140)는 정류회로(112)의 출력단과 디머 구동부(130) 간의 접속라인에 접속되며, 이러한 기준전압 위상 변환부(140)는 디머 구동부(130)에 입력되는 전압의 디밍 각도(dimming angle)를 감지 후 감지된 디밍 각도의 값을 기준으로 LED 구동부(120)에 포함된 LED 조명부(121)의 구동전류 가변을 위한 제어 전압을 생성한다. 여기서, 기준전압 위상 변환부를 통해 감지되는 디머 구동부에 대한 입력 전압의 디밍 각도는 전원 공급부를 기준으로 디머 구동부와 병렬 연결된 LED 구동부에 대한 입력 전압의 디밍 각도와 동일한 값이다.
즉, LED 구동부의 LED 조명부에 공급되는 전류의 량은 기준전압 위상 변환부를 통해 감지되는 디머 구동부에 대한 입력 전압의 디밍 각도에 따라 가변되고, 이를 통해 LED 구동회로의 플리커 프리(flicker free) 특성의 개선 및 높은 파워 팩터(power factor)의 구현이 가능한 동시에 디머의 디밍 기능이 항상 안정적으로 유지될 수 있다.
다음은 도 5를 참조하여 본 발명의 일 실시 예에 따른 교류 LED 구동회로의 구체적인 예를 설명한다.
즉, 도 5는 본 발명의 일 실시 예에 따른 교류 LED 구동회로에서 LED 구동부, 디머 구동부, 기준전압 위상 변환부의 각 실시 예를 적용한 예를 보인 도면이다.
따라서 교류 LED 구동회로(200)는 전원 공급부(110), LED 구동부(120), 디머 구동부(130), 기준전압 위상 변환부(140)를 포함하여 구성되며, 전원 공급부(110)를 제외한 LED 구동부(120), 디머 구동부(130), 기준전압 위상 변환부(140)의 세부 구성을 중심으로 설명한다.
전원 공급부(110)는 디머(111) 및 정류회로(112)를 포함하여 구성되며, 디머(111) 및 정류회로(112)에 대해서는 도 4를 참조하면 될 것이다.
LED 구동부(120)는 충전전압 스위칭 제어부(124)가 제2 MOS FET(124a), 제1 저항(124b), 제1 OP 앰프(124c), 제2 저항(124d)을 포함하여 구성된다.
제2 MOS FET(124a)는 전압 충전부(123)에 포함되는 스위치 기능의 제1 MOS FET(123b)의 커패시터(123a) 쪽 접점과 접속된다.
제1 저항(124b)은 제1 MOS FET(123b)의 커패시터(123a) 쪽 접점 및 제2 MOS FET(124a) 간의 접속라인 상에 설치된다.
제1 OP 앰프(124c)는 제2 MOS FET(124a)에 출력단이 접속되며, 이러한 제1 OP 앰프(124c)는 입력단에 기준전압 및 제2 MOS FET(124a)의 출력전압이 각각 입력된다.
제2 저항(124d)은 제2 MOS FET(124a)의 출력단 및 전류채널 스위칭부(122)에 공통 접속된다.
그리고 전류채널 스위칭부(122)는 LED 조명부(120)의 출력단에 접속되는 제3 MOS FET(122a)와, 이러한 전류채널 스위칭부(122)의 제3 MOS FET(122a)에 출력단이 접속되며 입력단에 기준전압 및 제3 MOS FET(122a)의 출력전압이 각각 입력되는 제2 OP 앰프(122b)를 포함하여 구성된다.
이때, 충전전압 스위칭 제어부(124)의 제1 OP 앰프(124c)에 입력되는 기준전압 VREF1 및 전류채널 스위칭부(122)의 제2 OP 앰프(122b)에 입력되는 기준전압 VREF2 간에 VREF1〈VREF2의 조건이 성립되어야 한다.
그리고 전원공급부(110)와 커패시터(123a) 간의 접속라인 그리고 전원공급부(110)와 LED 조명부(120) 간의 접속라인 상에 각각 다이오드가 설치된다.
이러한 구성에 의해서, 전류채널 스위칭부(122)의 제2 OP 앰프(122b)와 제3 MOS FET(122a))가 주전류원을 형성한다. 그리고 전압 V1이 주전류원 및 LED 조명부(120)의 구동에 필요한 전압 VT보다 낮아지면, 전압 V2의 충전 전압에 의하여 충전전압 스위칭 제어부(124)의 제1저항(124b), 제1 OP 앰프(124c), 제2 MOS FET(124a), 제2 저항(124d)으로 형성되는 보조 전류원이 구동되어 전류채널 스위칭부(122)의 제3 MOS FET(122a)의 source-gate 간에 전압 차이 값이 발생된다. 그리고 이러한 전류채널 스위칭부(122) 제3 MOS FET(122a)의 source-gate 간 전압 차이 값이 전류채널 스위칭부(122)의 제3 MOS FET(122a)의 문턱 전압보다 커지면 전압 충전부(123)의 커패시터(123a)에 충전된 전압이 LED 조명부(120)와 전류채널 스위칭부(122)에 인가되면서 주전류원에 필요한 전압이 공급된다. 즉, 제1 MOS FET는 V1〉VT일 때 개방(open) 상태이고, V1≤VT일 때 단락 상태이며, V1=VT일 때 단락 상태로 전환이 이루어지는 것이다.
그리고 이러한 일련의 동작을 위해 충전전압 스위칭 제어부(124)의 제1 OP 앰프(124c)에 입력되는 기준전압 VREF1 및 전류채널 스위칭부(122)의 제2 OP 앰프(122b)에 입력되는 기준전압 VREF2 간에 VREF1〈VREF2의 조건이 성립되어야 하는 것이다.
디머 구동부(130)는 전압제어 전류원(131)이 제4 MOS FET(131a) 및 제3 OP 앰프(131b)로 이루어진다. 즉, 제3 OP 앰프(131b)는 제4 MOS FET(131a)의 게이트와 기준전압 공급부(133) 간의 접속라인 상에 설치되며 기준전압 공급부(133)로부터 (+) 전압이 인가되고 제4 MOS FET(131a)의 출력단과 공통저항(132) 간의 접속라인 및 LED 조명부(121)와 정류회로(112) 간 접속라인의 병렬 접속점으로부터 (-) 전압이 인가되는 형태이다.
이러한 구성에 따라, 도 4를 참조한 교류 LED 구동회로(100)의 설명 중 식의 gm 값을 크게 높일 수 있다.
따라서 전압제어 전류원(131)의 출력전류의 값이 제4 MOS FET(131a)의 gm 특성에 무관한 회로가 구현되므로, 보다 안정적인 회로 구성이 가능하다.
또한 기준전압 공급부(133)는 전류원(133a: Internal supply) 및 이러한 전류원(133a)의 출력단에 연결되는 저항(133b)을 포함하여 구성된다. 여기서, 전류원(133a)의 전압 값이 제3 OP 앰프(131b)의 (+) 입력단자에 입력되고, 저항(133b)은 공통저항(132)과 정류회로(112) 간의 접속라인 상에 병렬 접속된다.
기준전압 위상 변환부(140)는 디머(111)에서 페이즈 컷(Phase cut)된 정류회로(112)로부터의 입력신호를 펄스 형태의 신호로 변환 후 이렇게 변환된 펄스를 기준전압으로 변환한다.
따라서 기준전압 위상 변환부(140)는 펄스 제너레이터(141: Pulse Generator) 및 전압 펄스 변환부(142)를 포함하여 구성될 수 있다.
펄스 제너레이터(141)는 정류회로(112)의 출력단에 접속되며, 이러한 펄스 제너레이터(141)는 디머(111)에서 페이즈 컷(Phase cut)된 입력신호를 구형파(square wave) 형태로 변환한다.
전압 펄스 변환부(142)는 펄스 제너레이터(141)의 출력단에 접속되어 펄스 제너레이터(141)에서 바뀐 펄스 신호를 기준전압으로 변환한다.
그리고 도 6은 펄스 제너레이터 및 전압 펄스 변환부의 구체적인 형태를 예시한 도면이다.
도시된 바와 같이, 기준전압 위상 변환부(340)의 펄스 제너레이터(341)는 정류회로(112)의 출력단에 접속되는 제1 저항(341a) 및 이러한 제1 저항(341a)과 직렬 연결되는 제2 저항(341b) 그리고 제1 저항(341a) 및 제2 저항(341b) 간에 (+) 입력단이 병렬 접속되는 OP 앰프(341c)를 포함하여 구성된다.
또한 전압 펄스 변환부는 펄스 제너레이터(341)에 포함되는 OP 앰프(341c)의 출력단에 접속되는 저역 필터(342)로 구성된다.
그리고 도 6의 기준전압 위상 변환부(340)를 제외한 나머지 구성은 도 5의 실시 예에 따른 교류 LED 구동회로(200)의 해당 구성들과 동일하며, 따라서 도 6에서 기준전압 위상 변환부(340)의 도면 부호만 달리하였고 교류 LED 구동회로(300)의 나머지 구성에 대해서는 도면 부호 및 각 구성에 대한 구체적인 설명은 생략한다.
그리고 도 5를 참조하여 설명된 교류 LED 구동회로의 기준전압 위상 변환의 과정을 도 6을 기준으로 설명하면 다음과 같다.
먼저 페이즈 컷 디밍(Phase cut dimming)된 파형을 낮은 전압으로 스케일 다운(scale down) 한 다음, 특정 기준전압과 같이 콤퍼레이터(comparator)에 입력시키면, 위상(phase)에 따라 듀티(duty)가 다른 펄스(pulse) 신호가 도 7과 같이 생성된다.
그리고 이렇게 생성된 듀티 신호를 저역필터(Low pass Filter)에 통과시키면, 듀티 값에 따라 크기가 다른 신호를 생성할 수 있다. 즉, 도 8 및 도 9에 도시된 것처럼, 디밍 각도(dimming angle)가 높을 때 높은 전압, 반대로 디밍 각도(dimming angle)가 낮을 때 낮은 전압 신호가 생성될 수 있으므로, 이렇게 생성되는 신호를 LED 구동부의 기준전압으로 사용하며 디밍 기능을 구현할 수 있다.
다음은 도 10을 참조하여 도 5에 따른 교류 LED 구동회로에서 펄스 제너레이터 및 전압 펄스 변환부의 다른 실시 예를 설명한다.
도시된 바와 같이, 기준전압 위상 변환부(400)의 펄스 제너레이터(441)는 정류회로(112)의 출력단에 접속되는 제1 저항(441a) 및 이러한 제1 저항(441a)과 직렬 연결되는 제2 저항(441b) 그리고 제1 저항(441a) 및 제2 저항(441b) 간에 (+) 입력단이 병렬 접속되는 OP 앰프(441c)를 포함하여 구성된다.
전압 펄스 변환부(442)는 펄스 제너레이터(441)에 포함되는 OP 앰프(441c)의 출력단에 접속되는 적분기(442a), 그리고 이러한 적분기(442a)의 출력단에 접속되는 샘플홀드회로(442b: Sample and Hold Circuit)를 포함하여 구성된다.
또한 전압 펄스 변환부(442)는 정류회로(112)의 출력단에 접속되어 정류회로(112)를 통해 출력되는 출력 전압을 기준으로 샘플링 시간의 신호를 생성하고, 이렇게 생성된 신호를 기준으로 샘플홀드회로(442b)를 제어하는 샘플링시간 기준신호 생성부(442c)를 더 포함할 수 있다.
그리고 도 10의 기준전압 위상 변환부(440)를 제외한 나머지 구성은 도 5의 실시 예에 따른 교류 LED 구동회로(200)의 해당 구성들과 동일하며, 따라서 도 10에서 기준전압 위상 변환부(440)의 도면 부호만 달리하였고 교류 LED 구동회로(400)의 나머지 구성에 대해서는 도면 부호 및 각 구성에 대한 구체적인 설명은 생략하였다.
그리고 도 5 및 도 6 그리고 도 10을 참조하면, 기준전압 위상 변환부(140,340,440)의 입력 신호를 펄스 형태의 신호로 변환 후 이렇게 변환된 펄스 신호를 기준전압으로 바꾸는 것은 도 5 및 도 6 그리고 도 10의 실시 예 외에 더 많은 형태가 있을 수 있으며, 따라서 본 발명의 기준전압 위상 변환부는 도 5 및 도 6 그리고 도 10의 실시 예에 한정되는 것은 아니고, 정류회로(112)의 출력단과 디머 구동부(130) 간의 접속라인에 접속되어 디머 구동부(130)에 입력되는 전압의 디밍 각도를 감지 후 감지된 디밍 각도의 값을 기준으로 LED 구동부(120)의 구동전류 가변을 위한 제어 전압을 생성하는 조건을 만족하는 범위 내에서 더 다양하게 변형 실시될 수 있다.
그리고 도 11 및 도 12는 도 5에 따른 교류 LED 구동회로에서 LED 구동부의 다른 실시 형태를 예시한 도면이다.
먼저, 도 11에 따른 교류 LED 구동회로(500)의 경우 도 5에 따른 교류 LED 구동회로(200)와 비교하여 전류채널 스위칭부(122)가 제3 저항(122c)을 더 포함하는 점에서 차이가 있다.
즉, 전류채널 스위칭부(122)는 LED 조명부(120)의 출력단에 접속되는 제3 MOS FET(122a)와, 이러한 전류채널 스위칭부(122)의 제3 MOS FET(122a)에 출력단이 접속되며 입력단에 기준전압 및 제3 MOS FET(122a)의 출력전압이 각각 입력되는 제2 OP 앰프(122b) 그리고 전류채널 스위칭부(122)의 제3 MOS FET(122a)의 출력단 및 충전전압 스위칭 제어부(124)의 제2 저항(124d)과의 접속라인 상에 설치되는 제3 저항(122c)을 포함하여 구성된다.
그리고 이와 같이 교류 LED 구동회로(500)가 도 5의 교류 LED 구동회로(200)와 비교하여 전류채널 스위칭부(122)에 제3 저항(122c)을 포함하는 점에서만 차이가 있는 것이므로, 도 5와 공통되는 부분들에 대해서는 동일 부호를 사용하는 동시에 그 구체적인 설명은 생략하였음을 밝혀 둔다.
교류 LED 구동회로(500)는 이러한 구성에 따라, 충전전압 스위칭 제어부(124)의 제1 OP 앰프(124c)에 입력되는 기준전압 VREF1 및 전류채널 스위칭부(122)의 제2 OP 앰프(122b)에 입력되는 기준전압 VREF2 그리고 충전전압 스위칭 제어부(124)의 제2 저항(124d) 및 전류채널 스위칭부(122)의 제3 저항(122c) 간에는
Figure 112014090717339-pat00003
의 조건이 성립되어야 한다.
이러한 구성에 의해서, 전류채널 스위칭부(122)의 제2 OP 앰프(122b)와 제3 MOS FET(122a) 및 제3 저항(122c)가 주전류원을 형성한다. 그리고 전압 V1이 주전류원 및 LED 조명부(120)의 구동에 필요한 전압 VT보다 낮아지면, 전압 V2의 충전 전압에 의하여 충전전압 스위칭 제어부(124)의 제1저항(124b), 제1 OP 앰프(124c), 제2 MOS FET(124a), 공통저항(132)로 형성되는 보조 전류원이 구동되어 전류채널 스위칭부(122)의 제3 MOS FET(122a)의 source-gate 간에 전압 차이 값이 발생된다. 그리고 이러한 전류채널 스위칭부(122) 제3 MOS FET(122a)의 source-gate 간 전압 차이 값이 전류채널 스위칭부(122)의 제3 MOS FET(122a)의 문턱 전압보다 커지면 전압 충전부(123)의 커패시터(123a)에 충전된 전압이 LED 조명부(120)와 전류채널 스위칭부(122)에 인가되면서 주전류원에 필요한 전압이 공급된다. 즉, 제1 MOS FET는 V1〉VT일 때 개방(open) 상태이고, V1≤VT일 때 단락 상태이며, V1=VT일 때 단락 상태로 전환이 이루어지는 것이다.
그리고 이러한 일련의 동작을 위해 충전전압 스위칭 제어부(124)의 제1 OP 앰프(124c)에 입력되는 기준전압 VREF1 및 전류채널 스위칭부(122)의 제2 OP 앰프(122b)에 입력되는 기준전압 VREF2 그리고 충전전압 스위칭 제어부(124)의 제2 저항(124d) R2 및 전류채널 스위칭부(122)의 제3 저항(122c) 간에는
Figure 112014090717339-pat00004
의 조건이 성립되어야 하는 것이다.
그리도 도 12에 따른 교류 LED 구동회로(600)는 도 5에 따른 교류 LED 구동회로(200)와 비교하여 충전전압 스위칭 제어부(124)가 제4 저항(124e)를 더 포함하는 점에서 차이가 있다.
즉, 충전전압 스위칭 제어부는 제2 MOS FET(124a), 제1 저항(124b), 제1 OP 앰프(124c), 제2 저항(124d), 제4 저항(124e)을 포함하여 구성된다.
제2 MOS FET(124a)는 전압 충전부(123)에 포함되는 스위치 기능의 제1 MOS FET(123b)의 커패시터(123a) 쪽 접점과 접속된다.
제1 저항(124b)은 제1 MOS FET(123b)의 커패시터(123a) 쪽 접점 및 제2 MOS FET(124a) 간의 접속라인 상에 설치된다.
제1 OP 앰프(124c)는 제2 MOS FET(124a)에 출력단이 접속되며, 이러한 제1 OP 앰프(124c)는 입력단에 기준전압 및 제2 MOS FET(124a)의 출력전압이 각각 입력된다.
제2 저항(124d)은 제2 MOS FET(124a)의 출력단 및 전류채널 스위칭부(122)에 공통 접속된다.
제4 저항(124e)은 전류채널 스위칭부(122)의 제3 MOS FET(122a)의 출력단 및 충전전압 스위칭 제어부(124)의 제1 MOS FET(124a)의 (-) 전압 입력단 간의 접속라인 상에 설치되는 동시에 전류채널 스위칭부(122)의 제3 MOS FET(122a)의 출력단에 대해서 충전전압 스위칭 제어부(124)의 제2 저항(124d)과 병렬 접속된다.
그리고 충전전압 스위칭 제어부(124)의 제1 OP 앰프(124c)에 입력되는 기준전압 VREF1 및 전류채널 스위칭부(122)의 제2 OP 앰프(122b)에 입력되는 기준전압 VREF2 그리고 제2 저항(124d) 및 제4 저항(124e) 간에는 아래의 식
Figure 112014090717339-pat00005
의 조건이 성립되어야 한다.
그리고 상술한 도 10에 따른 교류 LED 구동회로(600)의 작용은 도 5 및 도 11에 따른 교류 LED 구동회로(200,500)에 준하여 이해하면 될 것이다.
상술한 도 4 내지 도 12의 실시 예를 통하여 알 수 있는 바와 같이, 본 발명에 따른 교류 LED 구동회로는, 플리커 프리(flicker free) 특성의 현저한 개선 및 높은 파워 팩터(power factor)의 구현이 가능해지면서 동시에 디머의 항시 정상적인 동작을 가능케 한다.
이상과 같이 본 설명에서는 구체적인 구성 요소 등과 같은 특정 사항들과 한정된 실시 예 및 도면에 의해 설명되었으나, 이는 본 발명의 보다 전반적인 이해를 돕기 위해서 제공된 것일 뿐, 본 발명은 상기의 실시 예에 한정되는 것은 아니며, 본 발명이 속하는 분야에서 통상적인 지식을 가진 자라면 이러한 기재로부터 다양한 수정 및 변형이 가능하다.
따라서 본 발명의 사상은 설명된 실시 예에 국한되어 정해져서는 안되며, 후술되는 특허청구범위 뿐만 아니라 이 특허청구범위와 균등하거나 등가적 변형이 있는 모든 것들은 본 발명 사상의 범주에 속한다고 할 것이다.
100,200,300,400 : 교류 LED 구동회로
110,: 전원공급부
111 : 디머
112 : 정류회로
120 : LED 구동부
121 : LED 조명부
122 : 전류채널 스위칭부
122a : 제2 MOS FET
122b : 제2 OP 앰프
122c : 제3 저항
123 : 전압 충전부
123a : 커패시터
123b : 제1 MOS FET
124 : 충전전압 스위칭 제어부
124a : 제2 MOS FET
124b,341a,441a : 제1 저항
124c : 제1 OP 앰프
124d : 제2 저항
124e : 제4 저항
130 : 디머 구동부
131 : 전압제어 전류원
131a : 제4 MOS FET
131b : 제3 OP 앰프
132 : 공통저항
133 : 기준전압 공급부
133a : 전류원
133b : 저항
140,340,440 : 기준전압 위상 변환부
141,341,441 : 펄스 제너레이터
142,442 : 전압 펄스 변환부
342 : 저역 필터
442a : 적분기
442b : 샘플홀드 회로
442c : 샘플링시간 기준신호 생성부

Claims (11)

  1. 교류전원의 교류전압을 인가받는 디머 및 상기 디머의 출력전압에 대한 정류회로를 포함하는 전원공급부;
    상기 정류회로의 출력단에 접속되는 LED 조명부와, 상기 LED 조명부의 전류공급채널 형성을 위해 상기 LED 조명부의 출력단에 접속되는 전류채널 스위칭부와, 상기 전원공급부 및 LED 조명부 간의 접속라인에 병렬 접속되어 상기 전원공급부로부터 전압 충전을 하고 상기 LED 조명부에 대한 스위칭 기능을 가져 충전 전압을 상기 LED 조명부에 선택적으로 공급하는 전압 충전부와, 상기 전압 충전부의 스위칭 기능을 제어하는 충전전압 스위칭 제어부를 포함하는 LED 구동부;
    상기 정류회로와 상기 LED 조명부의 입력단 간 접속라인 및 상기 LED 조명부의 출력단과 상기 정류회로 간 접속라인에 입력단과 출력단이 각각 접속되는 전압제어 전류원(voltage controlled current source, VCCS)과, 상기 전압제어 전류원의 출력라인 및 상기 LED 조명부의 출력단과 상기 정류회로 간 접속라인에 공통 접속되는 공통저항과, 상기 전압제어 전류원의 출력단과 상기 정류회로 간의 상기 공통저항을 포함한 접속라인 상에 병렬 접속되어 상기 전압제어 전류원에 (+) 기준전압을 인가하는 기준전압 공급부를 포함하며, 상기 공통 저항과 직렬 연결된 상기 전압제어 전류원의 출력 전압이 상기 전압제어 전류원의 (-) 전압으로 입력되어 상기 정류회로로부터 상기 LED 구동부에 공급되는 전류가 부귀환 경로에 포함되는 디머 구동부; 및
    상기 정류회로의 출력단과 상기 디머 구동부 간의 접속라인에 접속되어 상기 디머 구동부에 입력되는 전압의 디밍 각도(dimming angle)를 감지 후 감지된 디밍 각도의 값을 기준으로 상기 LED 구동부에 포함된 LED 조명부의 구동전류 가변을 위한 제어 전압을 생성하는 기준전압 위상 변환부를 포함하되,
    상기 기준전압 위상 변환부는, 상기 정류회로의 출력단에 접속되어 상기 디머에서 페이즈 컷(Phase cut) 된 입력신호를 구형파(square wave)의 펄스 형태로 신호 변환하는 펄스 제너레이터(Pulse Generator)와, 상기 펄스 제너레이터의 출력단에 접속되어 펄스 제너레이터에서 바뀐 펄스 신호를 기준전압으로 변환하는 전압 펄스 변환부를 포함하며,
    상기 펄스 제너레이터는 상기 정류회로의 출력단에 접속되는 제1 저항 및 상기 제1 저항과 직렬 연결되는 제2 저항 그리고 상기 제1 저항 및 제2 저항 간에 (+) 입력단이 병렬 접속되는 OP 앰프를 포함하며,
    상기 전압 펄스 변환부는 상기 OP 앰프의 출력단에 접속되는 적분기와, 상기 적분기의 출력단에 접속되는 샘플홀드(Sample and Hold Circuit) 회로와, 상기 정류회로의 출력단에 접속되어 정류회로를 통해 출력되는 출력 전압을 기준으로 샘플링 시간의 신호를 생성하고 생성된 신호를 기준으로 상기 샘플홀드 회로를 제어하는 샘플링시간 기준신호 생성부를 포함하는 것을 특징으로 하는 교류 LED 구동회로.
  2. 삭제
  3. 삭제
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  6. 삭제
  7. 제 1 항에 있어서,
    상기 LED 구동부의 상기 전압 충전부는 상기 전원 공급부 및 LED 조명부 간의 접속라인에 접속되는 커패시터와, 상기 커패시터 및 LED 조명부 간의 접속라인 상에 설치되어 스위칭 기능을 하는 제1 MOS FET를 포함하고,
    상기 충전전압 스위칭 제어부는 상기 제1 MOS FET의 상기 커패시터 쪽 접점과 접속되는 제2 MOS FET, 상기 제1 MOS FET의 상기 커패시터 쪽 접점 및 상기 제2 MOS FET 간의 접속라인 상에 설치되는 제1 저항, 상기 제2 MOS FET에 출력단이 접속되며 입력단에 기준전압 및 상기 제2 MOS FET의 출력전압이 각각 입력되는 제1 OP 앰프, 상기 제2 MOS FET의 출력단 및 상기 전류채널 스위칭부에 공통 접속되는 제2 저항을 포함하며,
    상기 전류채널 스위칭부는 상기 LED 조명부의 출력단에 접속되는 제3 MOS FET와, 상기 제3 MOS FET에 출력단이 접속되며 입력단에 기준전압 및 상기 제3 MOS FET의 출력전압이 각각 입력되는 제2 OP 앰프를 포함하되,
    상기 충전전압 스위칭 제어부의 제1 OP 앰프에 입력되는 기준전압 VREF1 및 상기 전류채널 스위칭부의 제2 OP 앰프에 입력되는 기준전압 VREF2 간에 VREF1〈VREF2의 조건이 성립되고,
    상기 전원 공급부의 공급 전압값을 V1, 상기 LED 조명부 및 전류채널 스위칭부의 정상 동작을 위해 필요한 전압값을 VT로 정할 때, 상기 제1 MOS FET는 V1〉VT일 때 개방(open) 상태이고, V1≤VT일 때 단락 상태이며, V1=VT일 때 단락 상태로 전환이 이루어지는 것을 특징으로 하는 교류 LED 구동회로.
  8. 제 1 항에 있어서,
    상기 LED 구동부의 상기 전압 충전부는 상기 전원 공급부 및 LED 조명부 간의 접속라인에 접속되는 커패시터와, 상기 커패시터 및 LED 조명부 간의 접속라인 상에 설치되어 스위칭 기능을 하는 제1 MOS FET를 포함하고,
    상기 충전전압 스위칭 제어부는 상기 제1 MOS FET의 상기 커패시터 쪽 접점과 접속되는 제2 MOS FET, 상기 제1 MOS FET의 상기 커패시터 쪽 접점 및 상기 제2 MOS FET 간의 접속라인 상에 설치되는 제1 저항, 상기 제2 MOS FET에 출력단이 접속되며 입력단에 기준전압 및 상기 제2 MOS FET의 출력전압이 각각 입력되는 제1 OP 앰프, 상기 제2 MOS FET의 출력단 및 상기 전류채널 스위칭부에 공통 접속되는 제2 저항을 포함하며,
    상기 전류채널 스위칭부는 상기 LED 조명부의 출력단에 접속되는 제3 MOS FET와 상기 제3 MOS FET에 출력단이 접속되며 입력단에 기준전압 및 상기 제3 MOS FET의 출력전압이 각각 입력되는 제2 OP 앰프 그리고 상기 제3 MOS FET의 출력단 및 상기 충전전압 스위칭 제어부의 제2 저항과의 접속라인 상에 설치되는 제3저항을 포함하되,
    상기 충전전압 스위칭 제어부의 제1 OP 앰프에 입력되는 기준전압 VREF1 및 상기 전류채널 스위칭부의 제2 OP 앰프에 입력되는 기준전압 VREF2 그리고 제2 저항 및 제3 저항 간에는 아래의 식
    Figure 112014090717339-pat00006

    의 조건이 성립되는 것을 특징으로 하는 교류 LED 구동회로.
  9. 제 1 항에 있어서,
    상기 LED 구동부의 상기 전압 충전부는 상기 전원 공급부 및 LED 조명부 간의 접속라인에 접속되는 커패시터와, 상기 커패시터 및 LED 조명부 간의 접속라인 상에 설치되어 스위칭 기능을 하는 제1 MOS FET를 포함하고,
    상기 충전전압 스위칭 제어부는 상기 제1 MOS FET의 상기 커패시터 쪽 접점과 접속되는 제2 MOS FET, 상기 제2 MOS FET 및 상기 제1 MOS FET의 상기 커패시터 쪽 접점 간의 접속라인 상에 설치되는 제1 저항, 상기 제2 MOS FET에 출력단이 접속되며 입력단에 기준전압 및 상기 제2 MOS FET의 출력전압이 각각 입력되는 제1 OP 앰프, 상기 제2 MOS FET의 출력단 및 상기 전류채널 스위칭부의 출력단에 공통 접속되는 제2 저항, 상기 제2 저항 및 상기 제2 MOS FET의 출력단 간의 접속라인 상에 설치되는 제4 저항을 포함하며,
    상기 전류채널 스위칭부는 상기 LED 조명부의 출력단에 접속되는 제3 MOS FET와 상기 제3 MOS FET에 출력단이 접속되며 입력단에 기준전압 및 상기 제3 MOS FET의 출력전압이 각각 입력되는 제2 OP 앰프를 포함하되,
    상기 충전전압 스위칭 제어부의 제1 OP 앰프에 입력되는 기준전압 VREF1 및 상기 전류채널 스위칭부의 제2 OP 앰프에 입력되는 기준전압 VREF2 그리고 제2 저항 및 제4 저항 간에는 아래의 식
    Figure 112014090717339-pat00007

    의 조건이 성립되는 것을 특징으로 하는 교류 LED 구동회로.
  10. 제 7 항 내지 제 9 항 중 어느 한 항에 있어서,
    상기 디머 구동부는 상기 전압제어 전류원이 상기 정류회로의 출력단과 상기 LED 조명부 간의 접속라인에 드레인이 접속되고 상기 공통저항에 소스가 접속되며 상기 기준전압 공급부에 게이트가 접속되는 MOS FET를 포함하고,
    상기 기준전압 공급부가 전류원(Internal supply,Iref) 및 상기 MOS FET의 출력단에 연결되는 저항을 포함하며, 상기 MOS FET의 게이트가 상기 전류원과 저항의 접속라인 상에 접속되고 상기 저항이 상기 공통저항과 정류회로 간의 접속라인 상에 병렬 접속되는 것을 특징으로 하는 교류 LED 구동회로.
  11. 제 1 항에 있어서,
    상기 LED 조명부는 상기 정류회로의 출력단으로부터 최단 거리에 위치한 제1 LED 조명부를 시작으로 상기 정류회로의 출력단으로부터 최장 거리에 위치한 제n LED 조명부를 포함하며,
    상기 전류채널 스위칭부는 상기 제1 LED 조명부 내지 제n LED 조명부 각각의 출력단에 개별 접속되어 해당 LED 조명부에 대한 전류공급채널을 형성하는 것을 특징으로 하는 교류 LED 구동회로.
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* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN106787858B (zh) * 2016-12-09 2018-12-18 浙江工业大学 一种前馈式限定输入电流包络的单相桥式整流电路
CN106533220B (zh) * 2016-12-09 2018-09-21 浙江工业大学 一种后馈式限定输入电流包络的单相桥式整流电路

Citations (3)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP2002141802A (ja) * 2000-11-01 2002-05-17 Sony Corp Ａ／ｄ変換装置
KR101357916B1 (ko) * 2012-08-06 2014-02-03 메를로랩 주식회사 발광소자를 이용한 조명장치의 디밍 시스템
KR101414902B1 (ko) * 2013-11-05 2014-07-03 메를로랩 주식회사 교류 led 구동회로

Family Cites Families (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
KR101248605B1 (ko) * 2006-10-13 2013-03-28 페어차일드코리아반도체 주식회사 스위칭 모드 파워 서플라이 및 그 구동 방법
KR101400475B1 (ko) * 2012-08-20 2014-06-27 메를로랩 주식회사 전류원의 시간지연 기능을 갖는 엘이디 구동회로

Patent Citations (3)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP2002141802A (ja) * 2000-11-01 2002-05-17 Sony Corp Ａ／ｄ変換装置
KR101357916B1 (ko) * 2012-08-06 2014-02-03 메를로랩 주식회사 발광소자를 이용한 조명장치의 디밍 시스템
KR101414902B1 (ko) * 2013-11-05 2014-07-03 메를로랩 주식회사 교류 led 구동회로

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