KR101964681B1 - A free voltage led driving device with high uniformity ratio between LEDs - Google Patents

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Abstract

본 발명은 고 발광 균제도 프리 볼트 LED 구동장치를 공개한다. 이 장치는 외부로부터 교류 전압을 인가받아 정류하여 직류 전압을 출력하는 정류소자; 상호 직렬 연결되어 상기 직류 전압을 인가받아 발광 다이오드를 발광시키는 복수개의 LED 배열부; 상기 복수개의 LED 배열부 각각의 사이에 위치하여 상기 복수개의 LED 배열부 각각에서 출력되는 전류를 인가받아 배수의 전류값을 가지는 복수개의 전류를 출력하는 복수개의 전류 배수 스위치 소자; 상기 복수개의 전류를 인가받아 내장된 복수개의 트랜지스터의 개폐에 따라 전류의 전달을 제어하는 직렬형 스위치 소자; 상기 직렬형 스위치 소자에 연결되어 상기 인가되는 교류전압이 변화하는 경우 저항값이 가변하여 전력이 일정하게 출력되도록 조절하는 전류제어 가변저항부; 및 일측이 상기 정류 소자와 연결되어 상기 직류 전압을 감지하고 타측이 상기 전류제어 가변저항부와 연결되어, 상기 저항값의 가변을 제어하는 전압감지 회로부;를 구비하는 것을 특징으로 한다. The present invention discloses a high luminous uniformity prevoltage LED driving apparatus. This device includes: a rectifying device that receives an AC voltage from the outside to rectify and output a DC voltage; A plurality of LED arrays connected in series to each other to apply the direct current voltage to emit the light emitting diodes; A plurality of current drain switch elements positioned between each of the plurality of LED arrays and receiving a current outputted from each of the plurality of LED arrays and outputting a plurality of currents having a drain current value; A series type switch element which receives the plurality of currents and controls the transfer of current in accordance with opening and closing of a plurality of built-in transistors; A current control variable resistor connected to the series-type switching device and having a resistance variable when the applied AC voltage changes, so that power is constantly output; And a voltage sensing circuit part connected to one end of the rectifying device to sense the direct current voltage and the other end of the current sensing device connected to the current control variable resistor part to control the variation of the resistance value.

Description

고 발광 균제도 프리 볼트 LED 구동 장치 {A free voltage led driving device with high uniformity ratio between LEDs}BACKGROUND OF THE INVENTION 1. Field of the Invention [0001] The present invention relates to a free voltage LED driving device,

본 발명은 교류전압 직결형 LED 구동장치에 관한 것으로, 특히 LED 조명장치에서 외부의 공급 교류전압이 변화하는 경우 이를 감지하여 저항값을 가변하여 국가별로 상이한 교류 정격 전압에 관계없이 전력이 일정하게 출력되도록 조절함으로써, 높은 발광 균제도로 구동이 가능한 고 발광 균제도 프리 볼트 LED 구동 장치에 관한 것이다.
The present invention relates to an AC voltage direct-coupled LED driving apparatus, and more particularly, it relates to an LED lighting apparatus which detects an external supply AC voltage when an external AC voltage is changed and varies a resistance value, So that it can be driven with a high light emission uniformity.

종래의 일반 조명장치는 고열에 의해 빛이 발생하는 백열등, 고전압 방전에 의해 빛이 발생하는 형광등이 있는데, 고열 및 고전압 동작을 하기 때문에 수명이 길지 않았다. Conventional general lighting devices have incandescent lamps that generate light due to high temperature, and fluorescent lamps that generate light by high voltage discharge. Since the lamps operate at high temperature and high voltage, their service life is not long.

근래에 개발된 LED는 전류가 흐름에 따라 반도체 내의 전자, 정공의 결합에 의해 빛이 발생하여 낮은 전압, 낮은 전류에서 동작하기 때문에 수명이 길다. LEDs developed in recent years generate light by the combination of electrons and holes in the semiconductor as the current flows, and operate at a low voltage and a low current.

이러한 LED의 구동에는 보통 정전압, 정전류 방식이 많이 사용된다. In order to drive these LEDs, a constant voltage and a constant current method are commonly used.

이 중에서도 정전류 구동방식이 많이 사용되며, LED 배열의 전압은 보통 48V 이하로 구동된다. Among them, the constant current driving method is widely used, and the voltage of the LED array is usually driven to 48V or less.

따라서, 100V~277V 정도의 높은 교류전압 전원으로부터 낮은 전압을 얻기 위해 주로 변압기를 사용한다. Therefore, a transformer is mainly used to obtain a low voltage from a high AC voltage power source of about 100V to 277V.

저주파인 교류전원을 그대로 변압기에 인가하면 변압기가 매우 커야 하기 때문에 스위칭을 하여 고주파로 바꾸어 상대적으로 작은 변압기를 사용한다. If a low-frequency AC power source is applied to a transformer as it is, the transformer must be very large. Therefore, the transformer is switched to a high frequency and uses a relatively small transformer.

이 때, 고주파에 의한 잡음, 고조파 및 역률 제어 등이 난해하여 매우 복잡한 회로로 구현된다. At this time, noise, harmonics, and power factor control due to high frequency are difficult to implement, resulting in a very complicated circuit.

이러한 이유로 가격이 높고 신뢰성이 낮고 수명이 짧아 수년 내에 수리 또는 교체하는 문제점들이 발생하고 있다. For these reasons, the price is high, the reliability is low, and the life span is short, causing problems in repairing or replacing within several years.

최근 이러한 문제점들을 해결할 수 있는 교류전압 직결형 LED 구동방식이 소형이면서 경제적이며 높은 신뢰성으로 구현되어 많이 사용되고 있다. In recent years, an AC voltage direct type LED driving method capable of solving these problems has been implemented in a compact, economical, and highly reliable manner and is widely used.

그러나 교류전압 직결형 LED 구동방식은 기능상 아직도 개선해야 할 점들이 많은 상태이다.However, there is still a lot of improvement in the function of direct current type LED driving method of AC voltage.

일반적으로 교류전압 직결형 LED 구동 장치는 교류전원, 정류기, LED, 스위치 소자, 전류 제어 저항으로 구성된다. In general, an AC voltage direct LED drive device is composed of an AC power source, a rectifier, an LED, a switching device, and a current control resistor.

전력의 제어는 전류제어 저항에 의해 이루어진다. The control of the electric power is performed by the current control resistor.

전류 제어 저항의 크기가 증가하면 전력이 감소하며, 전류 제어 저항의 크기가 감소하면 전력이 증가한다. As the magnitude of the current control resistor increases, the power decreases and as the magnitude of the current control resistor decreases, the power increases.

이러한 교류 직결형 LED 구동장치를 구성하기 위한 스위치 소자는 LED와의 연결방식에 따라 3개의 종류로 직렬형, 병렬형, 그리고 전류 배수형이 있다. There are three types of switch elements for constituting the direct current type LED driving apparatus according to the connection method with the LED, that is, the series type, the parallel type, and the current drain type.

제1종 스위치 소자인 직렬형 스위치 소자는 LED 배열의 (-)단자에 직렬 연결되어 스위치가 On 되면 LED가 점등되고, 스위치가 Off 되면 LED가 소등된다. The series type switch element which is the first type switch element is connected in series to the (-) terminal of the LED array. When the switch is on, the LED is on. When the switch is off, the LED is off.

제2종 스위치 소자인 병렬형 스위치 소자는 LED 배열의 양단에 병렬로 연결되어 스위치가 On 되면 LED가 소등되고, 스위치가 Off 되면 LED가 점등된다. The second type switch element, a parallel type switch element, is connected in parallel at both ends of the LED array. When the switch is on, the LED is off. When the switch is off, the LED is on.

교류전압이 제1 LED 배열의 전압보다 낮은 상태에서는 소등상태이다. And is off when the AC voltage is lower than the voltage of the first LED array.

교류전압이 제1 LED 배열의 전압보다 높아지면 LED가 점등된다. When the AC voltage becomes higher than the voltage of the first LED array, the LED is turned on.

교류전압이 제1 및 제2 LED 배열 전압의 합보다 높아지면 제1 및 제2 LED 배열이 점등된다. When the AC voltage is higher than the sum of the first and second LED array voltages, the first and second LED arrays are turned on.

교류전압이 더 올라감에 따라 LED 배열이 순차적으로 점등된다. As the ac voltage increases further, the LED arrays turn on sequentially.

이와 같이, 일반적인 방식에 의하여 LED 배열의 수만큼 직렬형 및 병렬형 스위치 소자를 배치하면 순차적으로 점등되는 문제점이 있었다. As described above, when the series-connected and parallel-connected switch elements are arranged by the number of LED arrays by a general method, there is a problem that they are sequentially turned on.

이러한 문제점을 해결하기 위하여 LED 배열의 수보다 많은 스위치 소자를 적절히 추가 배치하면 LED 배열 전압 이상의 교류전압에서 모든 LED 배열이 동시 점등되도록 할 수 있다. In order to solve this problem, it is possible to arrange all the LED arrays at the AC voltage equal to or more than the LED array voltage by appropriately arranging more switch elements than the number of LED arrays.

이와 같은 동시 점등 방식은 조광시에 매우 좋은 발광 균제도 특성을 가진다. Such a simultaneous lighting method has a very good luminous uniformity characteristic at the time of dimming.

이러한 동시점등방식에 있어서도 병렬형 스위치 소자만 사용하는 경우와 병렬형과 직렬형 스위치 소자를 혼합하여 사용하는 경우가 있다. In such a simultaneous lighting mode, there are cases where only parallel type switching elements are used and a case where parallel type and series type switching elements are used in combination.

그런데, 직렬형 스위치 소자를 사용하는 경우에는 전류 제어 저항을 한 곳에만 배치해도 동작이 가능하지만, 병렬형 스위치 소자를 사용하는 경우에는 각 스위치 소자 별로 전류 제어 저항을 배치하여야 한다. However, in the case of using a series type switch element, it is possible to arrange the current control resistor only in one place, but when a parallel type switch element is used, a current control resistor should be arranged for each switch element.

이렇게 여러 곳에 전류 제어 저항을 배치하는 문제점을 해결하기 위하여 제3종 스위치 소자인 전류 배수 스위치 소자가 있다. In order to solve the problem of placing current control resistors in such a plurality of places, there is a current drain switch element which is a third type switch element.

전류 배수 스위치 소자는 해당 LED 배열의 전류가 직렬형 스위치 소자로 흐르면 이를 감지하여 해당 LED 배열의 (+)단으로부터 다음 LED 배열의 (+)단으로 원하는 배수의 전류가 흐르도록 하는 기능을 가진 소자이다. A current drain switch element is a device that senses when the current in the LED array flows into a series switch element and allows a desired drain current to flow from the (+) terminal of the LED array to the (+) terminal of the next LED array to be.

이 전류 배수 스위치 소자를 사용하면 직렬형 스위치 소자의 전류를 제어하기 위해서 배치된 저항으로 직렬형 스위치 소자에서 제어되는 전류와 비례하도록 각 LED 배열에 전류를 분기시킬 수 있다.This current drain switch element allows the current to be diverted into each LED array to be proportional to the current controlled in the series switch element by a resistor placed to control the current in the series switch element.

그러나, 교류전압이 변동하거나 각 나라나 지역별로 전압이 다를 때에는 전압을 고려하여 이 장치를 새로 설계 제작하여야 한다. However, when the alternating voltage fluctuates or the voltage differs for each country or region, the device should be newly designed and manufactured considering the voltage.

국가 별로 보통 2개 이상의 전압을 사용하기 때문에 정격전압이 다른 2종 이상의 제품이 필요하게 된다. Since more than two voltages are usually used in each country, two or more products with different rated voltages are required.

통상적인 각 국가 별 교류전압의 범위는 100V에서 277V의 범위에 있다.The typical AC voltage range for each country is in the range of 100V to 277V.

그런데, 이를 혼동하여 LED가 구비된 트라이악(TRIAC) 조광기 또는 0-10V 조광기를 사용하는 LED 발광 장치, 전자 기기, 전기 설비 등을 설치할 때, 동작 불량에 의해 과열, 파괴, 화재 등의 안전 문제가 발생할 수 있는 위험성이 있었다.
However, when installing the LED light emitting device, the electronic device, and the electric equipment using the triac (TRIAC) dimmer or the 0-10V dimmer equipped with the LED, it is difficult to prevent safety problems such as overheat, There was a risk that it could occur.

KR 10-1217063 B1KR 10-1217063 B1

본 발명의 목적은 외부에서 공급되는 교류전압이 변화하는 경우 이를 감지하여 저항값을 가변하여 전력이 일정하게 출력되도록 조절함으로써, 교류전압과 직결되는 LED 조명장치에서 높은 발광 균제도로 구동이 가능하며 국가별로 상이한 교류 정격 전압에 관계없이 일정한 전력으로 구동이 가능한 고 발광 균제도 프리 볼트 LED 구동장치를 제공하는 것이다.
It is an object of the present invention to provide an LED lighting device which is directly connected to an AC voltage and which can be driven with a high luminance uniformity by adjusting the resistance value so that the power is constantly outputted when the AC voltage supplied from the outside is changed, Emitting diode (LED) drive device capable of driving at a constant power irrespective of a different AC rated voltage.

상기 목적을 달성하기 위한 본 발명의 고 발광 균제도 프리 볼트 LED 구동장치는 외부로부터 교류 전압을 인가받아 정류하여 직류 전압을 출력하는 정류소자; 상호 직렬 연결되어 상기 직류 전압을 인가받아 발광 다이오드를 발광시키는 복수개의 LED 배열부; 상기 복수개의 LED 배열부 각각의 사이에 위치하여 상기 복수개의 LED 배열부 각각에서 출력되는 전류를 인가받아 배수의 전류값을 가지는 복수개의 전류를 출력하는 복수개의 전류 배수 스위치 소자; 상기 복수개의 전류를 인가받아 내장된 복수개의 트랜지스터의 개폐에 따라 전류의 전달을 제어하는 직렬형 스위치 소자; 상기 직렬형 스위치 소자에 연결되어 상기 인가되는 교류전압이 변화하는 경우 저항값이 가변하여 전력이 일정하게 출력되도록 조절하는 전류제어 가변저항부; 및 일측이 상기 정류 소자와 연결되어 상기 직류 전압을 감지하고 타측이 상기 전류제어 가변저항부와 연결되어, 상기 저항값의 가변을 제어하는 전압감지 회로부;를 구비하는 것을 특징으로 한다. According to an aspect of the present invention, there is provided a high-emission-level pre-volt LED driving apparatus including: a rectifier for rectifying a rectified voltage by receiving an AC voltage from an external source to output a DC voltage; A plurality of LED arrays connected in series to each other to apply the direct current voltage to emit the light emitting diodes; A plurality of current drain switch elements positioned between each of the plurality of LED arrays and receiving a current outputted from each of the plurality of LED arrays and outputting a plurality of currents having a drain current value; A series type switch element which receives the plurality of currents and controls the transfer of current in accordance with opening and closing of a plurality of built-in transistors; A current control variable resistor connected to the series-type switching device and having a resistance variable when the applied AC voltage changes, so that power is constantly output; And a voltage sensing circuit part connected to one end of the rectifying device to sense the direct current voltage and the other end of the current sensing device connected to the current control variable resistor part to control the variation of the resistance value.

상기 목적을 달성하기 위한 본 발명의 고 발광 균제도 프리 볼트 LED 구동장치의 상기 전류제어 가변저항부는 등가 저항(RS)이 아래의 수학식으로 산출되되,

Figure 112017077896267-pat00001
상기 P는 상기 LED 구동장치의 전력이고, 상기 VAC는 외부로부터 인가되는 상기 교류 전압이며, 상기 VC는 상기 전류제어 가변저항부의 최대 전압값인 것을 특징으로 한다. In order to achieve the above object, the current control variable resistor unit of the high luminous intensity uniform pre-bolt LED driving apparatus of the present invention is characterized in that an equivalent resistance (R S ) is calculated by the following equation,
Figure 112017077896267-pat00001
The P is the power of the LED driving device, V AC is the AC voltage applied from the outside, and V C is the maximum voltage value of the current control variable resistor.

상기 목적을 달성하기 위한 본 발명의 고 발광 균제도 프리 볼트 LED 구동장치의 상기 전압감지 회로부는 일측이 상기 정류 소자의 (+) 단자에 연결되어 상기 직류 전압을 인가받고, 타측이 접지되어 상기 인가받은 직류 전압을 분기하는 직렬 연결된 제1 내지 제3 분기 저항; 상기 제2 및 제3 분기 저항에 병렬 연결되어 상기 분기된 직류 전압을 충전하는 직류 전압 충전부; 및 상기 직류 전압 충전부에 병렬 연결되어 상기 제3 분기 저항에 분기되는 직류 전압의 크기에 따라 개폐하여 상기 충전된 직류 전압의 크기를 조절하여 출력 전압 포트로 출력하는 제1 스위칭부;를 구비하는 것을 특징으로 한다. In order to achieve the above object, the voltage sensing circuit part of the high-emission-level pre-bolt LED driving device of the present invention has one side connected to the (+) terminal of the rectifying device and receiving the DC voltage, First to third branching resistors connected in series for branching a DC voltage; A DC voltage charging unit connected in parallel to the second and third branch resistors to charge the branched DC voltage; And a first switching unit connected in parallel to the DC voltage charging unit to open and close according to the magnitude of the DC voltage branched to the third branching resistor to adjust the magnitude of the charged DC voltage and output to the output voltage port .

상기 목적을 달성하기 위한 본 발명의 고 발광 균제도 프리 볼트 LED 구동장치의 상기 직류 전압 충전부는 일측이 제2 직류전압 단자에 연결되어 상기 직류 전압을 인가받고, 타측이 접지되는 제1 커패시터; 및 상기 제1 커패시터에 병렬 연결되어 상기 충전되는 직류 전압의 과전압을 방지하는 제너 다이오드;를 구비하는 것을 특징으로 한다. In order to achieve the above object, the DC voltage charging unit of the high-emission-level pre-bolt LED driving apparatus of the present invention includes a first capacitor having one side connected to a second DC voltage terminal and receiving the DC voltage and the other side grounded; And a zener diode connected in parallel to the first capacitor to prevent an overvoltage of the charged DC voltage.

상기 목적을 달성하기 위한 본 발명의 고 발광 균제도 프리 볼트 LED 구동장치의 상기 제1 스위칭부는 게이트 단자가 제3 직류전압 단자에 연결되고, 소스 단자가 접지되는 제1 전계 효과 트랜지스터; 일측이 제1 직류전압 단자에 연결되고, 타측이 상기 제1 전계 효과 트랜지스터의 드레인 단자에 연결되는 드레인 저항; 일측이 상기 제1 전계 효과 트랜지스터의 소스 단자에 연결되고, 타측이 접지되는 소스 저항; 및 일측이 상기 제1 전계 효과 트랜지스터의 드레인 단자 및 상기 출력 전압 포트에 연결되고, 타측이 접지되는 제2 커패시터;를 구비하는 것을 특징으로 한다. In order to achieve the above object, the first switching unit of the high luminous intensity pre -bolted LED driving apparatus of the present invention includes a first field effect transistor in which a gate terminal is connected to a third DC voltage terminal and a source terminal is grounded; A drain resistor having one side connected to the first DC voltage terminal and the other side connected to the drain terminal of the first field effect transistor; A source resistor having one side connected to the source terminal of the first field effect transistor and the other side grounded; And a second capacitor having one side connected to the drain terminal and the output voltage port of the first field effect transistor and the other side grounded.

상기 목적을 달성하기 위한 본 발명의 고 발광 균제도 프리 볼트 LED 구동장치의 상기 복수개의 LED 배열부는 LED 배열부 개수가 4개일 경우, 53 내지 79 V 를 기본 구동 전압으로 하는 것을 특징으로 한다. In order to attain the above object, the plurality of LED arrangements of the high-emission-level pre-bolt LED driving apparatus according to the present invention are characterized in that the basic driving voltage is 53 to 79 V when the number of LED array units is four.

상기 목적을 달성하기 위한 본 발명의 고 발광 균제도 프리 볼트 LED 구동장치의 상기 복수개의 LED 배열부는 병렬 연결되는 LED 개수가 3:1:1:1의 비율로 구성되는 것을 특징으로 한다. In order to achieve the above object, the LED array of the high-emission-level pre-bolt LED driving apparatus of the present invention is characterized in that the number of LEDs connected in parallel is 3: 1: 1: 1.

상기 목적을 달성하기 위한 본 발명의 고 발광 균제도 프리 볼트 LED 구동장치의 상기 복수개의 LED 배열부는 병렬 연결되는 LED 개수가 4:2:1:1의 비율로 구성되는 것을 특징으로 한다. In order to achieve the above object, the present invention provides a high-emission-level pre-bolt LED driving apparatus, wherein the plurality of LED array units have a number of LEDs connected in parallel at a ratio of 4: 2: 1: 1.

상기 목적을 달성하기 위한 본 발명의 고 발광 균제도 프리 볼트 LED 구동장치의 상기 복수개의 LED 배열부는 LED 배열부 개수가 5개일 경우, 40 내지 60 V 를 기본 구동 전압으로 하는 것을 특징으로 한다. In order to achieve the above object, the plurality of LED arrangements of the high-emission-level pre-bolt LED driving apparatus according to the present invention are characterized by having a basic driving voltage of 40 to 60 V when the number of LED arrangements is five.

상기 목적을 달성하기 위한 본 발명의 고 발광 균제도 프리 볼트 LED 구동장치의 상기 복수개의 LED 배열부는 병렬 연결되는 LED 개수가 4:1:1:1:1의 비율로 구성되는 것을 특징으로 한다. In order to accomplish the above object, the present invention provides a high-emission-level pre-bolt LED driving apparatus, wherein the plurality of LED array units are formed in a ratio of 4: 1: 1: 1: 1 in number of LEDs connected in parallel.

상기 목적을 달성하기 위한 본 발명의 고 발광 균제도 프리 볼트 LED 구동장치의 상기 복수개의 LED 배열부는 병렬 연결되는 LED 개수가 6:2:2:1:1의 비율로 구성된다. In order to achieve the above object, the plurality of LED arrangements of the high-emission-level pre-bolt LED driving apparatus of the present invention are configured such that the number of LEDs connected in parallel is 6: 2: 2: 1: 1.

상기 목적을 달성하기 위한 본 발명의 고 발광 균제도 프리 볼트 LED 구동장치의 상기 복수개의 LED 배열부는 LED 배열부 개수가 6개일 경우, 36 내지 54 V 를 기본 구동 전압으로 하는 것을 특징으로 한다. In order to achieve the above object, the plurality of LED arrangements of the high-emission-level pre-bolt LED driving apparatus according to the present invention are characterized by having a basic driving voltage of 36 to 54 V when the number of LED array portions is six.

상기 목적을 달성하기 위한 본 발명의 고 발광 균제도 프리 볼트 LED 구동장치의 상기 복수개의 LED 배열부는 병렬 연결되는 LED 개수가 3:3:2:2:1:1의 비율로 구성된다. In order to achieve the above object, the LED array of the high-emission-level pre-bolt LED driving apparatus of the present invention has a number of LEDs connected in parallel at a ratio of 3: 3: 2: 2: 1: 1.

상기 목적을 달성하기 위한 본 발명의 고 발광 균제도 프리 볼트 LED 구동장치의 상기 전류제어 가변저항부는 드레인 단자가 상기 직렬형 스위치 소자와 연결되어 전류를 전달받고, 게이트 단자가 상기 출력 전압 포트에 연결되어 인가되는 출력 전압의 세기에 따라 개폐되는 제2 전계 효과 트랜지스터; 일측이 상기 전계 효과 트랜지스터의 드레인 단자에 연결되고 타측이 접지되는 제1 제어 저항; 및 일측이 상기 전계 효과 트랜지스터의 소스 단자에 연결되고 타측이 접지되는 제2 제어 저항;을 구비하는 것을 특징으로 한다. In order to achieve the above object, the current control variable resistor unit of the high luminous uniformity prevoltage LED driving device of the present invention has a drain terminal connected to the series type switch element to receive a current, and a gate terminal connected to the output voltage port A second field effect transistor opened and closed according to an intensity of an applied output voltage; A first control resistor having one side connected to the drain terminal of the field effect transistor and the other side grounded; And a second control resistor having one side connected to the source terminal of the field effect transistor and the other side grounded.

상기 목적을 달성하기 위한 본 발명의 고 발광 균제도 프리 볼트 LED 구동장치의 상기 전류제어 가변저항부는 아날로그 디밍 단자로 대체 가능한 것을 특징으로 한다. In order to achieve the above object, the current control variable resistor unit of the high-emission-level pre-volt LED driving apparatus of the present invention can be replaced with an analog dimming terminal.

상기 목적을 달성하기 위한 본 발명의 고 발광 균제도 프리 볼트 LED 구동장치의 상기 전류제어 가변저항부는 기준전압 발생기로 대체 가능한 것을 특징으로 한다. In order to achieve the above object, the present invention is characterized in that the current control variable resistor portion of the high-emission-level pre-bolt LED driving device of the present invention can be replaced with a reference voltage generator.

상기 목적을 달성하기 위한 본 발명의 고 발광 균제도 프리 볼트 LED 구동장치의 상기 직렬형 스위치 소자는 드레인 단자가 상기 복수개의 전류 배수 스위치 소자 각각에 연결되고 소스 단자가 공통 노드를 통해 상기 전류제어 가변저항부에 연결되어 게이트 단자에 인가되는 전압의 세기에 응답하여 개폐하는 복수개의 전계 효과 트랜지스터;를 구비하는 것을 특징으로 한다.
In order to achieve the above object, the series type switch element of the high luminous uniformity prevoltage LED driving apparatus of the present invention has a drain terminal connected to each of the plurality of current drain switch elements and a source terminal connected to the current control variable resistor And a plurality of field effect transistors connected to the gate terminal and opened and closed in response to a voltage applied to the gate terminal.

기타 실시예의 구체적인 사항은 "발명을 실시하기 위한 구체적인 내용" 및 첨부 "도면"에 포함되어 있다.Specific details of other embodiments are included in the " Detailed Description of the Invention " and the accompanying drawings.

본 발명의 이점 및/또는 특징, 그리고 그것들을 달성하는 방법은 첨부되는 도면과 함께 상세하게 후술되어 있는 각종 실시예를 참조하면 명확해질 것이다.BRIEF DESCRIPTION OF THE DRAWINGS The advantages and / or features of the present invention and the manner of achieving them will be apparent by reference to various embodiments described in detail below with reference to the accompanying drawings.

그러나, 본 발명은 이하에서 개시되는 각 실시예의 구성만으로 한정되는 것이 아니라 서로 다른 다양한 형태로도 구현될 수도 있으며, 단지 본 명세서에서 개시한 각각의 실시예는 본 발명의 게시가 완전하도록 하며, 본 발명이 속하는 기술 분야에서 통상의 지식을 가진 자에게 본 발명의 범주를 완전하게 알려주기 위해 제공되는 것이며, 본 발명은 청구범위의 각 청구항의 범주에 의해 정의될 뿐임을 알아야 한다.
However, it is to be understood that the present invention is not limited to the disclosed embodiments, but may be embodied in many different forms and should not be construed as limited to the embodiments set forth herein. It will be understood by those of ordinary skill in the art that various changes in form and details may be made therein without departing from the spirit and scope of the invention as defined by the appended claims.

본 발명에 의할 경우, 저전압부터 고전압까지 하나의 교류 직결형 LED 구동장치로 동일한 전력으로 작동하며, 순간적인 전압 변동에 의한 구동장치의 밝기의 변화도 감소된다.According to the present invention, one AC direct LED drive device operating from the low voltage to the high voltage operates at the same power, and the change in the brightness of the drive device due to the instantaneous voltage fluctuation is also reduced.

또한, 사용정격전압보다 높은 고전압 발생 시에도 안전한 구동이 가능하고, 조광기 사용 시에도 밝기의 제어가 양호하다.In addition, safe driving is possible even when a high voltage higher than the rated voltage is used, and brightness control is good even when the dimmer is used.

또한, 국가 별로 다른 정격전압을 가지는 LED가 구비된 전자 기기나 전기 설비 등을 설치할 때 동작 불량에 의한 과열, 파괴, 화재 등의 위험 가능성을 방지할 수 있어 제품의 성능이 향상된다.
In addition, when installing electronic devices or electric equipments equipped with LEDs having different rated voltages in different countries, it is possible to prevent the risk of overheating, destruction, and fire due to malfunction, thereby improving the performance of the product.

도 1은 본 발명의 일 실시 예에 따른 고 발광 균제도 프리 볼트 LED 구동장치의 회로도이다.
도 2는 도 1에 도시된 회로를 구동시켰을 때, 교류전압의 시간에 따른 사분의 일 주기 파형과 LED 배열의 시간에 따른 구동전압 및 구동 전류를 나타낸 파형도이다.
도 3은 도 1에 도시된 회로에서 일정한 전력 17W를 구현하기 위해 각 인가 교류전압에서 요구되는 전류제어 가변저항부의 등가 저항값(RS)를 나타낸 파형도이다.
도 4는 도 1에 도시된 LED 구동장치 내 전압감지 회로부와 전류제어 가변저항부의 회로도이다.
도 5는 도 1에 도시된 LED 구동장치를 통하여 전류 제어 가변저항부의 각 노드 전압을 시뮬레이션한 결과의 그래프이다.
도 6은 도 1에 도시된 LED 구동장치에 인가되는 교류 구동 전압에 따른 전력을 시뮬레이션한 결과를 목표 전력 값과 비교한 그래프이다.
도 7은 도 1에 도시된 LED 구동장치를 인쇄 회로 기판에 실제 회로로 구성한 사진이다.
도 8은 도 7에 도시된 본 발명의 LED 실제 회로를 통해 측정한 전력 값을 도 6 에 도시된 시뮬레이션 결과 및 목표 전력 값과 비교한 그래프이다.
1 is a circuit diagram of a high luminous uniformity prevoltage LED driving apparatus according to an embodiment of the present invention.
FIG. 2 is a waveform diagram showing a drive waveform and a drive voltage according to time of an LED array and a quarter cycle waveform according to time of an AC voltage when the circuit shown in FIG. 1 is driven.
3 is a waveform diagram showing an equivalent resistance value (R S ) of the current control variable resistance portion required for each applied AC voltage in order to realize a constant power of 17 W in the circuit shown in FIG.
4 is a circuit diagram of the voltage sensing circuit portion and the current control variable resistance portion in the LED driving apparatus shown in FIG.
5 is a graph showing a result of simulating the voltage of each node of the current control variable resistor through the LED driving device shown in FIG.
FIG. 6 is a graph illustrating a result of simulating power according to an AC driving voltage applied to the LED driving apparatus shown in FIG. 1, and comparing the result with a target power value.
Fig. 7 is a photograph of the LED driving device shown in Fig. 1, which is constituted by an actual circuit on a printed circuit board.
FIG. 8 is a graph comparing power values measured through the LED real circuit of the present invention shown in FIG. 7 with simulation results and target power values shown in FIG.

이하, 첨부한 도면을 참고로 하여 본 발명의 바람직한 실시예에 대하여 상세히 설명하면 다음과 같다.Hereinafter, preferred embodiments of the present invention will be described in detail with reference to the accompanying drawings.

본 발명을 상세하게 설명하기 전에, 본 명세서에서 사용된 용어나 단어는 통상적이거나 사전적인 의미로 무조건 한정하여 해석되어서는 아니되며, 본 발명의 발명자가 자신의 발명을 가장 최선의 방법으로 설명하기 위해서 각종 용어의 개념을 적절하게 정의하여 사용할 수 있다.Before describing the present invention in detail, terms and words used herein should not be construed as being unconditionally limited in a conventional or dictionary sense, and the inventor of the present invention should not be interpreted in the best way The concepts of various terms can be properly defined and used.

더 나아가 이들 용어나 단어는 본 발명의 기술적 사상에 부합하는 의미와 개념으로 해석되어야 함을 알아야 한다.Furthermore, it should be understood that these terms and words are to be construed in light of the meanings and concepts consistent with the technical idea of the present invention.

즉, 본 명세서에서 사용된 용어는 본 발명의 바람직한 실시예를 설명하기 위해서 사용되는 것일 뿐이고, 본 발명의 내용을 구체적으로 한정하려는 의도로 사용된 것이 아니다.In other words, the terminology used herein is for the purpose of describing preferred embodiments of the present invention, and is not intended to specifically limit the contents of the present invention.

이들 용어는 본 발명의 여러 가지 가능성을 고려하여 정의된 용어임을 알아야 한다.It should be understood that these terms are defined terms in view of the various possibilities of the present invention.

또한, 본 명세서에 있어서, 단수의 표현은 문맥상 명확하게 다른 의미로 지시하지 않는 이상, 복수의 표현을 포함할 수 있다.Further, in this specification, the singular forms "a", "an," and "the" include plural referents unless the context clearly dictates otherwise.

또한, 유사하게 복수로 표현되어 있다고 하더라도 단수의 의미를 포함할 수 있음을 알아야 한다.Also, it should be understood that the present invention can include a single meaning even if it is similarly expressed in plural.

본 명세서의 전체에 걸쳐서 어떤 구성 요소가 다른 구성 요소를 "포함"한다고 기재하는 경우에는, 특별히 반대되는 의미의 기재가 없는 한 임의의 다른 구성 요소를 제외하는 것이 아니라 임의의 다른 구성 요소를 더 포함할 수도 있다는 것을 의미할 수 있다.Where an element is referred to as " comprising " another element throughout this specification, the term " comprises " does not exclude any other element, It can mean that you can do it.

더 나아가서, 어떤 구성 요소가 다른 구성 요소의 "내부에 존재하거나, 연결되어 설치된다"고 기재한 경우에는, 이 구성 요소가 다른 구성 요소와 직접적으로 연결되어 있거나 접촉하여 설치되어 있을 수 있다.Furthermore, in the case where a component is described as being "inside or connected to another component", the component may be directly connected or in contact with another component.

또한, 일정한 거리를 두고 이격되어 설치되어 있을 수도 있으며, 일정한 거리를 두고 이격되어 설치되어 있는 경우에 대해서는 해당 구성 요소를 다른 구성 요소에 고정 내지 연결시키기 위한 제 3의 구성 요소 또는 수단이 존재할 수 있다.In addition, there may be a third component or means for fixing or connecting the component to another component when the component is spaced apart from the first component by a predetermined distance .

한편, 상기 제 3의 구성 요소 또는 수단에 대한 설명은 생략될 수도 있음을 알아야 한다.On the other hand, it should be noted that the description of the third component or means may be omitted.

반면에, 어떤 구성 요소가 다른 구성 요소에 "직접 연결"되어 있다거나, 또는 "직접 접속"되어 있다고 기재되는 경우에는, 제 3의 구성 요소 또는 수단이 존재하지 않는 것으로 이해하여야 한다.On the other hand, it should be understood that there is no third component or means when an element is described as being "directly connected" or "directly connected" to another element.

마찬가지로, 각 구성 요소 간의 관계를 설명하는 다른 표현들, 즉 " ~ 사이에"와 "바로 ~ 사이에", 또는 " ~ 에 이웃하는"과 " ~ 에 직접 이웃하는" 등도 마찬가지의 취지를 가지고 있는 것으로 해석되어야 한다.Likewise, other expressions that describe the relationship between the components, such as "between" and "immediately", or "neighboring to" and "directly adjacent to" .

또한, 본 명세서에 있어서 "일면", "타면", "일측", "타측", "제 1", "제 2" 등의 용어는, 하나의 구성 요소에 대해서 이 하나의 구성 요소가 다른 구성 요소로부터 명확하게 구별될 수 있도록 하기 위해서 사용된다.In this specification, terms such as "one side", "other side", "one side", "other side", "first", "second", and the like refer to one component It is used to make it clearly distinguishable from element.

하지만, 이와 같은 용어에 의해서 해당 구성 요소의 의미가 제한적으로 사용되는 것은 아님을 알아야 한다.It should be understood, however, that such terms do not limit the meaning of the component.

또한, 본 명세서에서 "상", "하", "좌", "우" 등의 위치와 관련된 용어는, 사용된다면, 해당 구성 요소에 대해서 해당 도면에서의 상대적인 위치를 나타내고 있는 것으로 이해하여야 한다.It is also to be understood that terms related to positions such as "top", "bottom", "left", "right" in this specification, if used, refer to relative positions in the drawings for the respective components.

또한, 이들의 위치에 대해서 절대적인 위치를 특정하지 않는 이상은, 이들 위치 관련 용어가 절대적인 위치를 언급하고 있는 것으로 이해하여서는 아니된다.Further, it should not be understood that these position-related terms refer to absolute positions unless an absolute position is specified for these positions.

더욱이, 본 발명의 명세서에서는, "부", "기", "모듈", "장치" 등의 용어는, 사용된다면, 하나 이상의 기능이나 동작을 처리할 수 있는 단위를 의미한다.Furthermore, in the specification of the present invention, the terms "part", "unit", "module", "apparatus" and the like mean units capable of handling one or more functions or operations, if used.

이는 하드웨어 또는 소프트웨어, 또는 하드웨어와 소프트웨어의 결합으로 구현될 수 있음을 알아야 한다.It should be appreciated that this may be implemented in hardware or software, or a combination of hardware and software.

본 명세서에 첨부된 도면에서 본 발명을 구성하는 각 구성 요소의 크기, 위치, 결합 관계 등은 본 발명의 사상을 충분히 명확하게 전달할 수 있도록 하기 위해서 또는 설명의 편의를 위해서 일부 과장 또는 축소되거나 생략되어 기술되어 있을 수 있고, 따라서 그 비례나 축척은 엄밀하지 않을 수 있다.In the drawings attached to the present specification, the size, position, coupling relationship, and the like of each constituent element of the present invention may be partially or exaggerated or omitted or omitted for the sake of clarity of description of the present invention or for convenience of explanation May be described, and therefore the proportion or scale may not be rigorous.

또한, 이하에서, 본 발명을 설명함에 있어서, 본 발명의 요지를 불필요하게 흐릴 수 있다고 판단되는 구성, 예를 들어, 종래 기술을 포함하는 공지 기술에 대한 상세한 설명은 생략될 수도 있다.
Further, in the following description of the present invention, a detailed description of a configuration that is considered to be unnecessarily blurring the gist of the present invention, for example, a known technology including the prior art may be omitted.

도 1은 본 발명에 따른 고 발광 균제도 프리 볼트 LED 구동장치의 회로도로서, 바이어스 전압 공급부(50), 1개의 정류 소자(100), LA1~LA4로 표기된 4개의 LED 배열부(210 내지 240), 3개의 전류 배수 스위치 소자(P1 내지 P3), m으로 표기되는 1개의 직렬형 스위치 소자(400), 전류제어 가변저항부(500) 및 전압감지 회로부(600)를 구비한다.1 is a circuit diagram of a high luminous uniformity prevoltage LED driving apparatus according to the present invention and includes a bias voltage supply unit 50, a rectifying device 100, four LED array units 210 to 240 indicated by LA1 to LA4, Three current drain switch elements P1 to P3, one serial switch element 400 indicated by m, a current control variable resistor section 500 and a voltage sensing circuit section 600. [

도 2는 도 1에 도시된 회로를 구동시켰을 때, 교류전압의 시간에 따른 사분의 일 주기 파형과 LED 배열부(210 내지 240)의 시간에 따른 구동전압 및 구동 전류를 나타낸 파형도이다.FIG. 2 is a waveform diagram showing a drive waveform and a drive voltage according to time of the LED array units 210 to 240 according to the time of the AC voltage when the circuit shown in FIG. 1 is driven.

도 3은 도 1에 도시된 회로에서 일정한 전력 17W를 구현하기 위해 각 인가 교류전압에서 요구되는 전류제어 가변저항부(500)의 저항값(RS)를 나타낸 파형도이다.3 is a waveform diagram showing a resistance value R S of the current control variable resistance unit 500 required for each applied AC voltage in order to realize a constant power of 17 W in the circuit shown in FIG.

도 1 내지 도 3을 참조하여 본 발명에 따른 고 발광 균제도 프리 볼트 LED 구동장치의 각 구성요소의 구조 및 기능을 설명하면 다음과 같다. The structure and function of each component of the high-emission-level pre-bolt LED driving apparatus according to the present invention will be described with reference to FIGS. 1 to 3. FIG.

정류 소자(100)는 외부로부터 교류 전압을 인가받아 정류하여 직류 전압을 출력한다.The rectifying element 100 receives an AC voltage from the outside and rectifies it to output a DC voltage.

4개의 LED 배열부(210 내지 240)은 상호 직렬 연결되어 정류 소자(100)로부터 직류 전압을 인가받아 발광 다이오드를 발광시킨다. The four LED arrays 210 to 240 are connected in series to each other to receive a DC voltage from the rectifying device 100 to emit light.

3개의 전류 배수 스위치 소자(P1~P3) 각각은 4개의 LED 배열부(210 내지 240) 각각의 사이에 위치하여 4개의 LED 배열부(210 내지 240) 각각에서 출력되는 전류를 인가받아 직렬형 스위치 소자(400)의 제어에 응답하여 배수의 전류값을 가지는 복수개의 전류를 출력한다. Each of the three current drain switch elements P1 to P3 is disposed between each of the four LED arrays 210 to 240 and receives a current output from each of the four LED arrays 210 to 240, And outputs a plurality of currents having drain current values in response to the control of the device 400.

1개의 직렬형 스위치 소자(400)는 드레인 단자가 3개의 전류 배수 스위치 소자(P1~P3) 각각에 연결되고 소스 단자가 공통 노드(CN)를 통해 전류제어 가변저항부(500)에 연결되는 4개의 NMOS 트랜지스터(NM1 내지 NM4)를 구비하고 게이트 단자에 인가되는 전압의 세기에 응답하여 개폐된다. One series-connected switch element 400 has a drain terminal connected to each of the three current drain switch elements P1 to P3 and a source terminal connected to the current control variable resistor section 500 through a common node CN NMOS transistors NM1 to NM4 and is opened / closed in response to the intensity of the voltage applied to the gate terminal.

전류제어 가변저항부(500)는 직렬형 스위치 소자(400)에 연결되어 외부에서 공급되는 교류전압이 변화해도 내장된 트랜지스터의 동작에 따라 저항값이 가변하여 전력이 일정하게 출력되도록 조절한다.The current control variable resistor unit 500 is connected to the series type switch element 400 so that the resistance value is varied according to the operation of the built-in transistor so that the power is constantly output even when the alternating voltage supplied from the outside changes.

전압감지 회로부(600)는 일측이 정류 소자(100)와 연결되고 타측이 전류제어 가변저항부(500)와 연결되어, 정류 소자(100)로부터 출력되는 직류 전압을 감지하고 전류제어 가변저항부(500)에 내장된 트랜지스터의 동작을 제어한다.One end of the voltage sensing circuit unit 600 is connected to the rectifying element 100 and the other end of the voltage sensing circuit unit 600 is connected to the current control variable resistance unit 500 to sense the DC voltage output from the rectifying element 100, 500). ≪ / RTI >

도 1에서는 예시적으로 4개의 LED 배열부(210 내지 240)을 직렬 연결되어 있는 것으로 구성하였으나, 임의의 L개로 구성할 수 있고, 이 경우 LED 배열부(210 내지 240)의 기본 구동 전압과 병렬 연결되는 LED 개수의 비율을 다르게 설정할 수 있다. Although the four LED arrangement units 210 to 240 are illustrated as being connected in series in FIG. 1, the LED array units 210 to 240 may be configured in any number of L. In this case, The ratio of the number of connected LEDs can be set differently.

예를 들어, LED 배열부 개수가 4개일 경우, LED 배열들의 각 전압은 66Vㅁ20% 즉, 53 내지 79 V 를 기본 구동 전압으로 한다.For example, if the number of LED arrays is four, each voltage of the LED arrays has a basic driving voltage of 66V? 20%, that is, 53 to 79V.

이 경우, 복수개의 LED 배열부를 구성하는 병렬 연결되는 LED 개수의 비율은 3:1:1:1 또는 4:2:1:1로 설정 할 수 있다.In this case, the ratio of the number of parallel-connected LEDs constituting the plurality of LED array units can be set to 3: 1: 1: 1 or 4: 2: 1: 1.

또한, LED 배열부 개수가 5개일 경우, LED 배열들의 각 전압은 50V20% 즉, 40 내지 60 V 를 기본 구동 전압으로 한다.Further, when the number of LED array portions is five, each voltage of the LED arrays has a basic driving voltage of 50V20%, that is, 40 to 60V.

이 경우, 복수개의 LED 배열부를 구성하는 병렬 연결되는 LED 개수의 비율은 4:1:1:1:1 또는 6:2:2:1:1로 설정 할 수 있다.In this case, the ratio of the number of parallel-connected LEDs constituting the plurality of LED array units can be set to 4: 1: 1: 1: 1 or 6: 2: 2: 1: 1.

또한, LED 배열부 개수가 6개일 경우, LED 배열들의 각 전압은 45V20% 즉, 40 내지 60 V 를 기본 구동 전압으로 한다.Further, when the number of LED array portions is six, each voltage of the LED arrays has a basic driving voltage of 45V20%, that is, 40 to 60V.

이 경우, 복수개의 LED 배열부를 구성하는 병렬 연결되는 LED 개수의 비율은 3:3:2:2:1:1로 설정 할 수 있다.In this case, the ratio of the number of parallel-connected LEDs constituting the plurality of LED array units can be set to 3: 3: 2: 2: 1: 1.

한편, LED 배열부(210 내지 240)가 L개로 구성될 경우, 직렬형 스위치 소자(400) 내 NMOS 트랜지스터도 L개로 구성되지만, 전류 배수 스위치 소자(P1 내지 P3)는 L-1 개로 구성된다.
Meanwhile, when the number of LED array units 210 to 240 is L, the number of NMOS transistors in the series-type switching device 400 is also L, but the number of current drain switch elements P1 to P3 is L-1.

도 1 내지 도 3을 참조하여 본 발명의 일 실시예에 따른 고 발광 균제도 프리 볼트 LED 구동장치의 동작을 상세하게 설명하면 다음과 같다. The operation of the high-emission-level prebolted LED driving apparatus according to an embodiment of the present invention will be described in detail with reference to FIGS. 1 to 3. FIG.

도 1에서의 LED 배열부(210 내지 240)는 24 직렬로 통상 일반 구동시 72V LED 배열을 기본으로 구성하는 일 실시 예를 보인 것이다. The LED array units 210 to 240 shown in FIG. 1 are constituted by a 24-series and a 72-V LED array in a normal operation mode according to an embodiment of the present invention.

첫 번째 LED 배열인 LA1은 3 병렬로 이루어져 있고, 두 번째 내지 네 번째 LED 배열인 LA2~LA4는 각각 1 병렬로 구성되어 있다.The first LED array LA1 is composed of three parallel LEDs, and the second to fourth LED arrays LA2 to LA4 are formed of one parallel structure.

도 1에서 전류 배수 스위치 소자(P1~P3)의 동작 특성은 다음과 같다. The operation characteristics of the current drain switch elements P1 to P3 in FIG. 1 are as follows.

인가되는 교류 전압이 기본 LED 배열부(210 내지 240)의 전압에 해당하는 약 72V 이상이 되면 전류 배수 스위치 소자(P1 내지 P3)에 내장된 트랜지스터의 온오프 동작에 따라 스위치 소자의 1번 단자에서 5번 단자로 흐르는 전류의 n배의 전류가 2번 단자에서 8번 단자로 흐르게 되어 LA1~LA4가 모두 점등된다. When the applied AC voltage becomes equal to or higher than about 72 V corresponding to the voltage of the basic LED arrangement parts 210 to 240, N times the current flowing to terminal 5 flows from terminal 2 to terminal 8, and all of LA1 to LA4 are turned on.

인가되는 전압이 기본 LED 배열부(210 내지 240)의 전압의 2배에서 4배보다 높아져서 직렬형 스위치 소자(400)의 해당 채널 전류보다 높은 전류가 다음 채널에 흐르면 해당 채널이 개방되어 전류 배수 스위치 소자(P1 내지 P3)의 2번 단자로 유입되는 전류도 0이 된다.When the applied voltage is higher than the voltage of the basic LED array units 210 to 240 by a factor of two to four times and a current higher than the corresponding channel current of the series type switching device 400 flows to the next channel, The current flowing into the second terminal of the elements P1 to P3 also becomes zero.

이에 따라, 전류 배수 스위치 소자인 P1부터 P3까지 전압이 증가하고, 순차적으로 끊어지면서 1번 단자에서 8번 단자로 직접 전류가 흐르게 된다. As a result, the voltage increases from P1 to P3, which is the current drain switch element, and the current flows directly from terminal 1 to terminal 8 as the terminals are sequentially cut off.

도 1에서의 경우에는 1번 단자에서 5번 단자로 흐르는 전류 대비 2번에서 8번 단자로 흐르는 전류의 비가 P1~P3에서 각각 1:1, 1:2, 1:1로 설정되어 있다. 1, the ratio of the currents flowing from the first to fifth terminals to the second to eighth terminals is set to 1: 1, 1: 2, and 1: 1 respectively in P1 to P3.

전류 배수 스위치 소자인 P1~P3을 앞에서 나타낸 비율로 설정하면 교류전압 120V에서 구동시킬 경우 전류가 2단계로 구동되며, 1번 채널 전류 값으로 구동될 때 LED 배열부(210 내지 240)는 6병렬로 구동된다.When the current drain switch elements P1 to P3 are set at the above ratios, the current is driven in two stages when driven at an AC voltage of 120 V. When driven by the channel current value of the first channel, the LED array parts 210 to 240 are arranged in six parallel .

또한, 2번 채널 전류 값으로 구동될 때는 LA2~LA4가 병렬 연결되며 병렬연결 된 LA2~LA4가 LA1과 직렬 연결되며 기본 배열의 2직 3병렬로 구동되어 각 LED에 흐르는 전류가 같아져서 발광 균제도가 100 %로 구동된다. LA2 ~ LA4 are connected in parallel when driven by channel 2 current value, and LA2 ~ LA4 connected in series are connected in series with LA1, and they are driven in parallel with two rows and three columns of the basic arrangement so that the current flowing through each LED is equalized, Is driven at 100%.

교류전원이 그보다 더 높은 전압으로 구동되면 각 LED 배열부(210 내지 240)에 흐르는 전류의 크기가 달라지지만, 광 효율은 120V일 때와 거의 일정하여 높은 광 효율에서 구동 가능하게 된다.
When the AC power source is driven at a voltage higher than that, the magnitude of the current flowing through each of the LED array units 210 to 240 is changed. However, the light efficiency is substantially constant with respect to 120V,

도 1 및 도 4에 도시된 직렬형 스위치 소자(400), 전압감지 회로부(600) 및 전류제어 가변저항부(500)의 구조 특성은 다음과 같다. Structural characteristics of the series type switching device 400, the voltage sensing circuit part 600, and the current control variable resistance part 500 shown in FIGS. 1 and 4 are as follows.

직렬형 스위치 소자(400)는 드레인 단자가 복수개의 전류 배수 스위치 소자(P1 내지 P3) 각각에 연결되고 소스 단자가 공통 노드(CN)를 통해 전류제어 가변저항부(500)에 연결되어 게이트 단자에 인가되는 전압의 세기에 응답하여 개폐하는 복수개의 전계 효과 트랜지스터(NM1 내지 NM4)를 구비한다. The series switch element 400 has a drain terminal connected to each of the plurality of current drain switch elements P1 through P3 and a source terminal connected to the current control variable resistance section 500 through a common node CN, And a plurality of field effect transistors (NM1 to NM4) that open and close in response to the intensity of the applied voltage.

이때, 복수개의 전계 효과 트랜지스터(NM1 내지 NM4) 각각의 게이트 단자에 인가되는 전압은 바이어스 전압 공급부(50)에서 공급한다.At this time, a voltage applied to the gate terminal of each of the plurality of field effect transistors (NM1 to NM4) is supplied from the bias voltage supplier 50.

즉, 바이어스 전압 공급부(50)는 바이어스 전압 분기 저항부(52), 전원 전압 강하 저항(R1), 직류 전원 전압 안정화부(C1) 및 과전압 방지부(Z2)를 구비한다.That is, the bias voltage supply unit 50 includes a bias voltage branching resistance unit 52, a power supply voltage drop resistor R 1 , a DC supply voltage stabilization unit C 1 , and an overvoltage prevention unit Z 2 .

바이어스 전압 분기 저항부(52)는 제1 내지 제5 전압 분기 저항(R2 내지 R6)을 구비하고, 일측이 정류 소자(100)의 (+) 단자에 연결되어 직류 전압을 인가받으며, 타측이 접지되어 인가받은 직류 전압을 분기한다.The bias voltage branching resistance unit 52 includes first to fifth voltage dividing resistors R 2 to R 6 , one side of which is connected to the (+) terminal of the rectifying device 100 to receive the DC voltage, Is grounded to branch the applied DC voltage.

전원 전압 강하 저항(R1)은 일측이 정류 소자(100)의 (+) 단자에 연결되고 타측이 바이어스 전압 분기 저항부(52)의 일측에 연결되어 전원 전압을 강하시킨다. One side of the power supply voltage drop resistor R 1 is connected to the (+) terminal of the rectifying element 100, and the other side thereof is connected to one side of the bias voltage drop resistor section 52 to drop the power supply voltage.

직류 전원 전압 안정화부(C1)는 바이어스 전압 분기 저항부(52)에 병렬 연결되어 직류 전원 전압을 안정화시킨다.The DC power supply voltage stabilizing part C 1 is connected in parallel to the bias voltage branching resistor part 52 to stabilize the DC power supply voltage.

과전압 방지부(Z2)는 직류 전원 전압 안정화부(C1)에 병렬 연결되어 낙뢰 등으로 급격하게 유입되는 서지 전압 등으로부터 직류 전원 전압의 과전압의 유입을 방지한다.Over-voltage protection unit (Z 2) is to prevent the direct-current power supply voltage stabilizing part (C 1) is parallel-connected to the inlet of the over-voltage of the DC power supply voltage from a surge voltage or the like is suddenly introduced into the lightning strike or the like.

따라서, 바이어스 전압 분기 저항부(52) 내 제2 내지 제5 전압 분기 저항(R3 내지 R6)을 통해 분기되는 바이어스 전압은 제4 전계 효과 트랜지스터(NM4)의 게이트 단자에 인가되고, 제3 내지 제5 전압 분기 저항(R4 내지 R6)을 통해 분기되는 바이어스 전압은 제3 전계 효과 트랜지스터(NM3)의 게이트 단자에 인가된다.Therefore, the bias voltage that is branched through the second to fifth voltage dividing resistors R 3 to R 6 in the bias voltage branching resistance section 52 is applied to the gate terminal of the fourth field effect transistor NM 4, To the fifth voltage dividing resistors R 4 to R 6 is applied to the gate terminal of the third field effect transistor NM3.

또한, 제4 내지 제5 전압 분기 저항(R5 내지 R6)을 통해 분기되는 바이어스 전압은 제2 전계 효과 트랜지스터(NM2)의 게이트 단자에 인가되고, 제5 전압 분기 저항(R6)을 통해 분기되는 바이어스 전압은 제1 전계 효과 트랜지스터(NM1)의 게이트 단자에 인가된다.Further, the fourth to the fifth voltage branch bias voltage branch via a resistor (R 5 to R 6) is applied to the gate terminal of the second field effect transistor (NM2), via a fifth voltage branch resistor (R 6) The biased voltage that is branched is applied to the gate terminal of the first field effect transistor NM1.

또한, 전압감지 회로부(600)는 일측이 정류 소자(100)의 (+) 단자에 연결되어 직류 전압을 인가받고, 타측이 접지되어 인가받은 직류 전압을 분기하는 제1 내지 제3 분기 저항(610), 제2 및 제3 분기 저항(Rv2, Rv3)에 병렬 연결되어 분기된 직류 전압을 충전하는 직류 전압 충전부(620), 제3 분기 저항(Rv3)에 분기되는 직류 전압의 크기에 따라 충전된 직류 전압의 크기를 조절하여 출력하는 제1 스위칭부(630)를 구비한다. The voltage sensing circuit part 600 includes first to third branching resistors 610 and 610 which are connected to the (+) terminal of the rectifying element 100 to receive the DC voltage, and the other terminal is grounded to branch the applied DC voltage. ), A DC voltage charging unit 620 connected in parallel to the second and third branch resistors R v2 and R v3 to charge the branched DC voltage, and a DC voltage branching to the third branch resistor R v3 And a first switching unit 630 that adjusts the magnitude of the DC voltage charged to the DC voltage.

이때, 직류 전압 충전부(620)는 일측이 제2 직류전압 단자(V2)에 연결되어 직류 전압을 인가받고, 타측이 접지되는 제1 커패시터(CV1) 및 제1 커패시터(CV1)에 병렬 연결되어 충전되는 직류 전압의 과전압을 방지하는 제너 다이오드(Z1)를 구비한다. At this time, the DC voltage charging unit 620 is connected in parallel to the first capacitor C V1 and the first capacitor C V1 , one side of which is connected to the second DC voltage terminal V2 to receive the DC voltage, is provided with a zener diode (Z 1) to prevent the over-voltage of the DC voltage to be charged.

또한, 제1 스위칭부(630)는 게이트 단자가 제3 직류전압 단자(V3)에 연결되고, 소스 단자가 접지되는 제1 전계 효과 트랜지스터(T1), 일측이 제1 직류전압 단자(V1)에 연결되고, 타측이 제1 전계 효과 트랜지스터(T1)의 드레인 단자에 연결되는 드레인 저항(RVD), 일측이 제1 전계 효과 트랜지스터(T1)의 소스 단자에 연결되고, 타측이 접지되는 소스 저항 및 일측이 제1 전계 효과 트랜지스터(T1)의 드레인 단자 및 출력 전압 포트(VO)에 연결되고, 타측이 접지되는 제2 커패시터(CV2)를 구비한다. The first switching unit 630 includes a first field effect transistor T1 having a gate terminal connected to a third DC voltage terminal V3 and a source terminal connected to ground, a first field effect transistor T1 having a first terminal connected to the first DC voltage terminal V1, A drain resistor R VD whose one end is connected to the drain terminal of the first field effect transistor T 1 and a source resistor whose one end is connected to the source terminal of the first field effect transistor T 1 and whose other end is grounded, And a second capacitor C V2 whose one side is connected to the drain terminal and the output voltage port V O of the first field effect transistor T 1 and whose other side is grounded.

한편, 전류제어 가변저항부(500)는 드레인 단자가 직렬형 스위치 소자(400)의 공통 노드(CN)와 연결되어 전류를 전달받고, 게이트 단자가 출력 전압 포트(VO)에 연결되어 인가되는 출력 전압의 세기에 따라 개폐되는 제2 전계 효과 트랜지스터(T2), 일측이 제2 전계 효과 트랜지스터(T2)의 드레인 단자에 연결되고 타측이 접지되는 제1 제어 저항(RS1) 및 일측이 제2 전계 효과 트랜지스터(T2)의 소스 단자에 연결되고 타측이 접지되는 제2 제어 저항(RS2)을 구비한다.
The current control variable resistor 500 has a drain terminal connected to a common node CN of the series type switching device 400 to receive a current and a gate terminal connected to the output voltage port V O A first control resistance R S1 having one side connected to the drain terminal of the second field effect transistor T2 and the other side grounded and a second control resistance R S1 having one side connected to the drain terminal of the second field effect transistor T2, And a second control resistor R S2 connected to the source terminal of the field effect transistor T2 and grounded on the other side.

도 1 및 도 4에 도시된 직렬형 스위치 소자(400), 전압감지 회로부(600) 및 전류제어 가변저항부(500)의 동작 특성은 다음과 같다. The operational characteristics of the series type switching device 400, the voltage sensing circuit part 600 and the current control variable resistance part 500 shown in FIGS. 1 and 4 are as follows.

직렬형 스위치 소자(400)의 1~4번 단자에 드레인 단자가 연결된 전계 효과 트랜지스터(field effect transistor, FET)의 게이트 전압이 순차적으로 증가하도록 설정된다.The gate voltages of the field effect transistors (FETs) connected to the drain terminals of the first to fourth terminals of the series-type switching device 400 are set to be sequentially increased.

이에 따라, 정류 소자(100)에서 출력되는 직류 전압의 증가에 따라 전류 배수 스위치 소자(P1 내지 P3)의 LED 배열부(210 내지 240)의 전압 별로(도 1의 경우, 약 72V 단계별로) 1~4번 단자의 설정 전류값으로 증가 구동되며, 다음 단계 전류값으로 구동 시 앞의 전계 효과 트랜지스터는 컷 오프(Cut-off)되게 된다.1) in accordance with the voltage of the LED array portions 210 to 240 of the current drain switch elements P1 to P3 in accordance with the increase of the DC voltage outputted from the rectifying element 100 To 4th terminal, and the field effect transistor in the previous stage is cut off when driven by the next step current value.

따라서, 스위치 소자의 종류에 따라 세부적 동작의 차이는 있으나, 도 1의 회로도 또한 근본적으로 직렬형 스위치 소자(400)의 전류제어 가변저항부(500)의 값에 따라 4개의 LED 배열부(210 내지 240) 내 LED에 병렬 연결된 전류 배수 스위치 소자(P1 내지 P3)가 작동하여 전압 변동에 따라 도 2와 같은 전류파형 및 LED 점등이 된다. Although the detailed operation is different depending on the type of the switching device, the circuit of FIG. 1 also basically includes four LED arrangement parts 210 to 210, depending on the value of the current control variable resistance part 500 of the series- The current drainage switch elements P1 to P3 connected in parallel to the LEDs in the LEDs 240 to 240 are operated and the current waveform and the LED lights as shown in FIG.

그러나, 전류 배수 스위치 소자(P1 내지 P3)의 동작으로 컷 오프되지 않은 채널들은 전류가 나누어져 흐른다.However, the channels that are not cut-off due to the operation of the current drain switch elements P1 to P3 are divided into currents.

도 2는 도 1의 회로가 277V에서 구동될 경우, 주기의 일부에 대해 나타내었다.  Figure 2 shows a portion of the period when the circuit of Figure 1 is driven at 277V.

이 때, vL(t)는 시간에 따라 변하는 교류전압에 의해 4개의 LED 배열부(210 내지 240) 내 LED에 가해지는 전압이고, iL(t)는 시간에 따라 변하는 전류이다. In this case, v L (t) is a voltage applied to the LEDs in the four LED arrays 210 to 240 by an alternating voltage varying with time, and i L (t) is a current varying with time.

VAC는 RMS 교류전압 값이며, IL은 회로에 흐르는 최대 전류 값이다. V AC is the RMS AC voltage value, and I L is the maximum current flowing through the circuit.

vC(t)는 전류제어 가변저항부(500)의 전압으로서, 전류제어 가변저항부(500)의 등가 저항(RS)과 전류 iL(t)의 곱으로 표현된다.v C (t) is the voltage of the current control variable resistance unit 500 and is expressed as the product of the equivalent resistance R S of the current control variable resistance unit 500 and the current i L (t).

N은 인가된 교류 전압에 따라 최대 전류가 나오기까지의 계단수를 의미한다. N means the number of steps up to the maximum current according to the applied AC voltage.

예를 들어, 도 1의 회로에서 도 2에서처럼 RMS 전압이 120V인 경우 N은 2가 되고, 277V로 가해졌을 때 N은 4이다. For example, in the circuit of FIG. 1, N is 2 when the RMS voltage is 120 V, and N is 4 when applied at 277 V, as in FIG.

그리고, 도 1에 표기된 VC는 구동 교류 전압에서 전류제어 가변저항부(500)의 vC(t)의 최대 전압으로서, 인가되는 전압에 따른 vC(t)의 마지막 계단의 전압 값으로 산출된다. 1, V C is the maximum voltage of v C (t) of the current control variable resistor unit 500 at the drive AC voltage, and is calculated as the voltage value at the last step of v C (t) according to the applied voltage do.

교류전압을 인가했을 때 LED 조명장치의 전력 P는 다음의 수학식 1과 같이 표현된다.
When the AC voltage is applied, the power P of the LED lighting apparatus is expressed by the following equation (1).

Figure 112017077896267-pat00002
Figure 112017077896267-pat00002

여기에서, T는 교류 전원 전압의 1주기 시간이고, VAC(t)는 시간에 따라 변하는 교류전압이며, iL(t)는 시간에 따라 변하는 전류이다. Here, T is one cycle time of the AC power supply voltage, V AC (t) is an AC voltage varying with time, and i L (t) is a current varying with time.

또한, VAC는 외부로부터 인가되는 교류 전압 값이고, IL은 회로에 흐르는 최대 전류 값이다.V AC is an AC voltage value applied from the outside, and I L is a maximum current value flowing in the circuit.

또한, VC는 전류제어 가변저항부(500)의 전압 vC(t)의 최대 전압이고, RS는 전류제어 가변저항부(500)의 등가 저항을 나타낸다. V C is the maximum voltage of the voltage v C (t) of the current control variable resistor unit 500 and R S is the equivalent resistance of the current control variable resistance unit 500.

그러면, 전력 P를 일정하게 하기 위한 전류제어 가변저항부(500)의 등가 저항(RS)의 값은 다음의 수학식 2로 얻어진다.
Then, the value of the equivalent resistance (R S ) of the current control variable resistor unit 500 for making the power P constant is obtained by the following equation (2).

Figure 112017077896267-pat00003
Figure 112017077896267-pat00003

여기에서, P는 LED 구동장치의 전력이고, VAC는 외부로부터 인가되는 교류 전압 값이며, VC는 전류제어 가변저항부(500)의 전압 vC(t)의 최대 전압을 나타낸다.
Here, P is the electric power of the LED driving apparatus, V AC is the AC voltage value applied from the outside, and V C is the maximum voltage of the voltage v C (t) of the current control variable resistance unit 500.

이를 도 1의 4개의 LED 배열부(210 내지 240)을 사용한 경우, 일 실시 예에서 전류제어 가변저항부(500)의 등가 저항(RS)의 그래프를 계산하면 도 3의 점선으로 표시된 'RS_정전력'과 같다. When the four LED arrays 210 to 240 of FIG. 1 are used, the graph of the equivalent resistance (R S ) of the current control variable resistor unit 500 in one embodiment is calculated to be 'R S 'constant power'.

교류전압이 증가함에 따라 전류제어 가변저항부(500)의 등가 저항(RS)는 증가해야 하는데, 전압이 증가함에 따라 직렬 연결되는 LED 전압이 증가하면서 직렬형 IC의 채널 전류가 계단 형태로 증가하므로 VC도 계단 형태로 증가하여 전류 제어 저항 또한 계단 형태로 증가되어야 일정 전력을 얻을 수 있다.
As the AC voltage increases, the equivalent resistance (R S ) of the current control variable resistor unit 500 must increase. As the voltage increases, the series-connected LED voltage increases and the channel current of the series IC increases Therefore, V C also increases in a step form, so that the current control resistance must be increased in a step form to obtain a constant power.

도 5는 도 1에 도시된 LED 구동장치를 통하여 전류 제어 가변저항부의 각 노드 전압을 시뮬레이션한 결과의 그래프이다.5 is a graph showing a result of simulating the voltage of each node of the current control variable resistor through the LED driving device shown in FIG.

도 6은 도 1에 도시된 LED 구동장치에 인가되는 교류 구동 전압에 따른 전력을 시뮬레이션한 결과를 목표 전력 값과 비교한 그래프이다.FIG. 6 is a graph illustrating a result of simulating power according to an AC driving voltage applied to the LED driving apparatus shown in FIG. 1, and comparing the result with a target power value.

도 7은 도 1에 도시된 LED 구동장치를 인쇄 회로 기판에 실제 회로로 구성한 사진이다.Fig. 7 is a photograph of the LED driving device shown in Fig. 1, which is constituted by an actual circuit on a printed circuit board.

도 8은 도 7에 도시된 본 발명의 LED 실제 회로를 통해 측정한 전력 값을 도 6 에 도시된 시뮬레이션 결과 및 목표 전력 값과 비교한 그래프이다.FIG. 8 is a graph comparing power values measured through the LED real circuit of the present invention shown in FIG. 7 with simulation results and target power values shown in FIG.

도 1 내지 도 8을 참조하여 본 발명의 일 실시예에 따른 고 발광 균제도 프리 볼트 LED 구동장치의 동작을 세부적으로 설명하면 다음과 같다. The operation of the high-emission-level prebolted LED driving apparatus according to an embodiment of the present invention will be described in detail with reference to FIGS. 1 to 8. FIG.

도 4에서 보는 바와 같이, 전압감지 회로부(600)에는 세 개의 외부 연결 포트(SP1, SP2, SP3)가 있으며, 전류제어 가변저항부(500)에도 세 개의 외부 연결 포트(CP1, CP2, CP3)가 있다. 4, the voltage sensing circuit part 600 has three external connection ports SP1, SP2 and SP3 and the current control variable resistance part 500 also has three external connection ports CP1, CP2 and CP3, .

전압감지 회로부(600)의 외부 연결 포트(SP1)는 도 1의 정류 소자 정류전압의 (+)단과 연결되어 있다. The external connection port SP1 of the voltage sensing circuit unit 600 is connected to the (+) terminal of the rectifying element rectification voltage of FIG.

전류제어 가변저항부(500)의 외부 연결 포트(CP1)은 도 1의 직렬형 스위치 소자(400)의 외부 연결 포트(MP5)와 연결되어 있다. The external connection port CP1 of the current control variable resistor unit 500 is connected to the external connection port MP5 of the series type switch element 400 of FIG.

전압감지 회로부(600)의 외부 연결 포트(SP2)는 전류제어 가변저항부(500)의 외부 연결 포트(CP2)에 연결되고, 전압감지 회로부(600)의 외부 연결 포트(SP3)과 전류제어 가변저항부(500)의 외부 연결 포트(CP3)는 정류 소자(100)의 정류전압의 (-)단과 같이 접지되어 있다.The external connection port SP2 of the voltage sensing circuit unit 600 is connected to the external connection port CP2 of the current control variable resistance unit 500 and the external connection port SP3 of the voltage sensing circuit unit 600 and the current control variable The external connection port CP3 of the resistor 500 is grounded as the (-) terminal of the rectified voltage of the rectifying element 100. [

전압감지 회로부(600)의 외부 연결 포트(SP1)에는 직렬로 3개의 분기 저항(Rv1, Rv2, Rv3)이 연결되는데, 첫 번째 분기 저항(Rv1)은 전압을 감소시켜 다른 단자에 연결된 부품들이 저전압에서 동작할 수 있도록 한다. The three branching resistors R v1, R v2 and R v3 are connected in series to the external connection port SP1 of the voltage sensing circuit part 600. The first branch resistor R v1 reduces the voltage, Allows connected components to operate at low voltages.

또한, 두 번째와 세 번째 분기 저항(Rv2, Rv3)은 첫 번째 분기 저항(Rv1)과 함께 전압을 분기하여 교류전압에 비례하게 되는데, 그에 병렬로 연결된 커패시터(Cv1)에 의해 교류전압에 비례하는 직류전압이 된다. The second and third branch resistors R v2 and R v3 branch the voltage with the first branch resistor R v1 and are proportional to the ac voltage. The capacitor C v1 connected in parallel to the first branch resistor R v1 , It becomes a DC voltage proportional to the voltage.

이 제2 직류전압(V2)은 트랜지스터(T1)의 드레인에 연결된 드레인 저항(RvD)에 전원을 공급하고, 제3 직류전압(V3)은 트랜지스터(T1)의 게이트에 연결된다.The second DC voltage V 2 supplies power to the drain resistor R vD connected to the drain of the transistor T 1 and the third DC voltage V 3 is connected to the gate of the transistor T 1.

도 1에서 외부에서 공급되는 교류전압이 증가하면 제2 직류전압(V2)가 증가하고, 전류제어 가변저항부(500)의 트랜지스터(T2)가 완전히 턴 온(Turn-on)되어 전류제어 가변저항부(500)의 외부 연결 포트(CP1)와 외부 연결 포트(CP3) 사이의 저항은 제어 저항(Rs1)과 제어 저항(Rs2)의 병렬 저항값으로 구동된다. In Figure 1, when the AC voltage is increased to be supplied from outside the second DC voltage (V 2) increases, and the transistor (T2) of the current control variable resistor unit 500 is fully turned on (Turn-on) current control variable The resistance between the external connection port CP1 and the external connection port CP3 of the resistor section 500 is driven by the parallel resistance value of the control resistor Rs1 and the control resistor Rs2.

외부에서 공급되는 교류전압이 증가함에 따라 제2 직류전압(V2)이 증가함과 동시에 제3 직류전압(V3)이 증가하면서 전압감지 회로부(600)의 트랜지스터(T1)이 서서히 턴온된다.A second transistor (T1) of the direct current voltage (V 2) is increased and at the same time the third direct-current voltage a voltage sensing circuit 600, while (V 3) is increased gradually turned on, as AC voltage is increased to be supplied from the outside.

이에 따라, 저항(RvD)를 통하여 전류가 흐르면서 전압강하가 일어나 출력 전압(Vo)이 감소한다.As a result, a voltage drop occurs as a current flows through the resistor RvD and the output voltage Vo decreases.

또한, 전류제어 가변저항부(500)의 트랜지스터(T2)가 완전히 턴 온된 상태에서 전류가 감소하면서 저항이 증가하여 직렬 연결된 제2 제어 저항(Rs2)과 트랜지스터(T2) 양단의 저항이 증가하여, 교류구동 전압이 증가하면 전류가 감소하게 되어 전력이 일정하게 된다.Further, the current control transistor (T2) of the variable resistor unit 500 is completely is turned on state a second control resistor (Rs 2) the resistance across the transistor (T2) increases as the current decreases in series with the resistance is increased in the When the AC drive voltage increases, the current decreases and the power becomes constant.

따라서, 본 발명의 전류제어 가변저항부(500)는 아날로그 디밍 단자 또는 기준전압 발생기로 대체 가능하다.
Therefore, the current control variable resistor unit 500 of the present invention can be replaced with an analog dimming terminal or a reference voltage generator.

도 6에서 보는 바와 같이, 각 나라별 해당 교류전압인 100V, 120V, 200V, 220V, 230V, 245V, 277V 구동 시에는 목표 전력의 11%이내에서 구동되며, 전체전압 100~277V내에서는 16% 이내로 구동된다. As shown in FIG. 6, when the AC voltage is 100 V, 120 V, 200 V, 220 V, 230 V, 245 V, and 277 V, it is driven within 11% of the target power and within 16% .

주 관심 전압을 실제 구동전압인 120V(미국), 220V(아시아, 유럽 일부), 277V(미국) 3개로 설정한 경우 목표전력의 오차율 1% 이내로 거의 동일한 전력으로 구동됨을 알 수 있다.When the main voltage of interest is set to 120V (USA), 220V (Asia, part of Europe) and 277V (USA), the error rate of target power is within 1%.

또한, 도 8에서 보는 바와 같이, 17W를 목표로 미국 사용 전압인 120V, 277V, 유럽 사용 전압인 230V에서 전력이 각각 16.7W, 17.7W, 17.8W로 17W를 기준으로 -1.8%, 4.1%, 4.8% 양호한 수준으로 전력이 일정한 결과를 볼 수 있다.
As shown in FIG. 8, the power consumption was -1.7%, -1.7%, -1.7%, and -1.7%, respectively, based on the 17 W power of 16.7 W, 17.7 W, and 17.8 W at 120 V and 277 V, 4.8% Good results show constant power.

이와 같이, 본 발명은 외부에서 공급되는 교류전압이 변화하는 경우 이를 감지하여 저항값을 가변하여 전력이 일정하게 출력되도록 조절함으로써, 교류전압과 직결되는 LED 조명장치에서 높은 발광 균제도로 구동이 가능하며 국가별로 상이한 교류 정격 전압에 관계없이 일정한 전력으로 구동이 가능한 고 발광 균제도 프리 볼트 LED 구동장치를 제공한다.As described above, according to the present invention, when the alternating voltage supplied from the outside is changed, it is sensed and the resistance value is changed so that the power is controlled to be constantly output, so that the LED lighting device, which is directly connected to the AC voltage, The present invention provides a highly luminous uniformity pre-bolt LED driving device which can be driven with a constant power irrespective of the AC rated voltage which varies from country to country.

이를 통하여, 저전압부터 고전압까지 하나의 교류 직결형 LED 구동장치로 동일한 전력으로 작동하며, 순간적인 전압 변동에 의한 구동장치의 밝기의 변화도 감소된다.Through this, one AC direct LED drive device operating from the low voltage to the high voltage operates at the same power, and the change of the brightness of the driving device due to the instantaneous voltage fluctuation is also reduced.

또한, 사용정격전압보다 높은 고전압 발생 시에도 안전한 구동이 가능하고, 조광기 사용 시에도 밝기의 제어가 양호하다.In addition, safe driving is possible even when a high voltage higher than the rated voltage is used, and brightness control is good even when the dimmer is used.

또한, 국가 별로 다른 정격전압을 가지는 LED가 구비된 전자 기기나 전기 설비 등을 설치할 때 동작 불량에 의한 과열, 파괴, 화재 등의 위험 가능성을 방지할 수 있어 제품의 성능이 향상된다.In addition, when installing electronic devices or electric equipments equipped with LEDs having different rated voltages in different countries, it is possible to prevent the risk of overheating, destruction, and fire due to malfunction, thereby improving the performance of the product.

이상, 일부 예를 들어서 본 발명의 바람직한 여러 가지 실시예에 대해서 설명하였지만, 본 "발명을 실시하기 위한 구체적인 내용" 항목에 기재된 여러 가지 다양한 실시예에 관한 설명은 예시적인 것에 불과한 것이며, 본 발명이 속하는 기술 분야에서 통상의 지식을 가진 자라면 이상의 설명으로부터 본 발명을 다양하게 변형하여 실시하거나 본 발명과 균등한 실시를 행할 수 있다는 점을 잘 이해하고 있을 것이다.While the present invention has been particularly shown and described with reference to exemplary embodiments thereof, it is evident that many alternatives, modifications and variations will be apparent to those skilled in the art. It will be understood by those skilled in the art that various changes in form and details may be made therein without departing from the spirit and scope of the invention as defined by the appended claims.

또한, 본 발명은 다른 다양한 형태로 구현될 수 있기 때문에 본 발명은 상술한 설명에 의해서 한정되는 것이 아니며, 이상의 설명은 본 발명의 개시 내용이 완전해지도록 하기 위한 것으로 본 발명이 속하는 기술 분야에서 통상의 지식을 가진 자에게 본 발명의 범주를 완전하게 알려주기 위해 제공되는 것일 뿐이며, 본 발명은 청구범위의 각 청구항에 의해서 정의될 뿐임을 알아야 한다.
In addition, since the present invention can be embodied in various other forms, the present invention is not limited by the above description, and the above description is intended to be a complete description of the present invention, It will be understood by those of ordinary skill in the art that the present invention is only provided to fully inform the person skilled in the art of the scope of the present invention and that the present invention is only defined by the claims of the claims.

100: 정류 소자
210 내지 240: LED 배열부
P1 내지 P3: 전류 배수 스위치 소자
400: 직렬형 스위치 소자
500: 전류제어 가변저항부
600: 전압감지 회로부
100: rectifying element
210 to 240: LED array portion
P1 to P3: Current drain switch element
400: series switch element
500: current control variable resistor section
600: voltage sensing circuit part

Claims (17)

외부로부터 교류 전압을 인가받아 정류하여 직류 전압을 출력하는 정류소자;
상호 직렬 연결되어 상기 직류 전압을 인가받아 발광 다이오드를 발광시키는 복수개의 LED 배열부;
상기 복수개의 LED 배열부 각각의 사이에 위치하여 상기 복수개의 LED 배열부 각각에서 출력되는 전류를 인가받아 배수의 전류값을 가지는 복수개의 전류를 출력하는 복수개의 전류 배수 스위치 소자;
상기 복수개의 전류를 인가받아 내장된 복수개의 트랜지스터의 개폐에 따라 전류의 전달을 제어하는 직렬형 스위치 소자;
상기 직렬형 스위치 소자에 연결되어 상기 인가되는 교류전압이 변화하는 경우 저항값이 가변하여 전력이 일정하게 출력되도록 조절하는 전류제어 가변저항부; 및
일측이 상기 정류 소자와 연결되어 상기 직류 전압을 감지하고 타측이 상기 전류제어 가변저항부와 연결되어, 상기 저항값의 가변을 제어하는 전압감지 회로부;
를 구비하고,
상기 전압감지 회로부는
일측이 상기 정류 소자의 (+) 단자에 연결되어 상기 직류 전압을 인가받고, 타측이 접지되어 상기 인가받은 직류 전압을 분기하는 직렬 연결된 제1 내지 제3 분기 저항;
상기 제2 및 제3 분기 저항에 병렬 연결되어 상기 분기된 직류 전압을 충전하는 직류 전압 충전부; 및
상기 직류 전압 충전부에 병렬 연결되어 상기 제3 분기 저항에 분기되는 직류 전압의 크기에 따라 개폐하여 상기 충전된 직류 전압의 크기를 조절하여 출력 전압 포트로 출력하는 제1 스위칭부;
를 구비하는 것을 특징으로 하는,
고 발광 균제도 프리 볼트 LED 구동장치.
A rectifying element for receiving an AC voltage from the outside to rectify and output a DC voltage;
A plurality of LED arrays connected in series to each other to apply the direct current voltage to emit the light emitting diodes;
A plurality of current drain switch elements positioned between each of the plurality of LED arrays and receiving a current outputted from each of the plurality of LED arrays and outputting a plurality of currents having a drain current value;
A series type switch element which receives the plurality of currents and controls the transfer of current in accordance with opening and closing of a plurality of built-in transistors;
A current control variable resistor connected to the series-type switching device and having a resistance variable when the applied AC voltage changes, so that power is constantly output; And
A voltage sensing circuit part having one side connected to the rectifying element to sense the direct current voltage and the other side connected to the current control variable resistance part to control variation of the resistance value;
And,
The voltage sensing circuit part
First to third branch resistors connected in series, one side of which is connected to the (+) terminal of the rectifying element to receive the DC voltage and the other of which is grounded to branch the applied DC voltage;
A DC voltage charging unit connected in parallel to the second and third branch resistors to charge the branched DC voltage; And
A first switching unit connected in parallel to the DC voltage charging unit to open and close according to a magnitude of a DC voltage branched to the third branching resistor to adjust the magnitude of the charged DC voltage to output to the output voltage port;
And a control unit
High luminous uniformity pre-bolt LED driver.
제1항에 있어서,
상기 전류제어 가변저항부는
등가 저항(RS)이 아래의 수학식으로 산출되되,
Figure 112017077896267-pat00004

상기 P는 상기 LED 구동장치의 전력이고, 상기 VAC는 외부로부터 인가되는 상기 교류 전압이며, 상기 VC는 상기 전류제어 가변저항부의 최대 전압값인 것을 특징으로 하는,
고 발광 균제도 프리 볼트 LED 구동장치.
The method according to claim 1,
The current control variable resistor portion
The equivalent resistance R S is calculated by the following equation,
Figure 112017077896267-pat00004

Wherein P is the power of the LED driving device, V AC is the AC voltage applied from the outside, and V C is the maximum voltage value of the current control variable resistor portion.
High luminous uniformity pre-bolt LED driver.
삭제delete 제1항에 있어서,
상기 직류 전압 충전부는
일측이 제2 직류전압 단자에 연결되어 상기 직류 전압을 인가받고, 타측이 접지되는 제1 커패시터; 및
상기 제1 커패시터에 병렬 연결되어 상기 충전되는 직류 전압의 과전압을 방지하는 제너 다이오드;
를 구비하는 것을 특징으로 하는,
고 발광 균제도 프리 볼트 LED 구동장치.
The method according to claim 1,
The DC voltage charging unit
A first capacitor having one side connected to the second DC voltage terminal to receive the DC voltage and the other side grounded; And
A zener diode connected in parallel to the first capacitor to prevent an overvoltage of the DC voltage to be charged;
And a control unit
High luminous uniformity pre-bolt LED driver.
제1항에 있어서,
상기 제1 스위칭부는
게이트 단자가 제3 직류전압 단자에 연결되고, 소스 단자가 접지되는 제1 전계 효과 트랜지스터;
일측이 제1 직류전압 단자에 연결되고, 타측이 상기 제1 전계 효과 트랜지스터의 드레인 단자에 연결되는 드레인 저항;
일측이 상기 제1 전계 효과 트랜지스터의 소스 단자에 연결되고, 타측이 접지되는 소스 저항; 및
일측이 상기 제1 전계 효과 트랜지스터의 드레인 단자 및 상기 출력 전압 포트에 연결되고, 타측이 접지되는 제2 커패시터;
를 구비하는 것을 특징으로 하는,
고 발광 균제도 프리 볼트 LED 구동장치.
The method according to claim 1,
The first switching unit
A first field effect transistor having a gate terminal connected to a third DC voltage terminal and a source terminal grounded;
A drain resistor having one side connected to the first DC voltage terminal and the other side connected to the drain terminal of the first field effect transistor;
A source resistor having one side connected to the source terminal of the first field effect transistor and the other side grounded; And
A second capacitor having one side connected to the drain terminal and the output voltage port of the first field effect transistor and the other side grounded;
And a control unit
High luminous uniformity pre-bolt LED driver.
제1항에 있어서,
상기 복수개의 LED 배열부는
LED 배열부 개수가 4개일 경우, 53 내지 79 V 를 기본 구동 전압으로 하는 것을 특징으로 하는,
고 발광 균제도 프리 볼트 LED 구동장치.
The method according to claim 1,
The plurality of LED arrays
And when the number of the LED array portions is four, the basic driving voltage is set at 53 to 79 V,
High luminous uniformity pre-bolt LED driver.
제6항에 있어서,
상기 복수개의 LED 배열부는
병렬 연결되는 LED 개수가 3:1:1:1의 비율로 구성되는 것을 특징으로 하는,
고 발광 균제도 프리 볼트 LED 구동장치.
The method according to claim 6,
The plurality of LED arrays
Characterized in that the number of LEDs connected in parallel is configured in a ratio of 3: 1: 1: 1.
High luminous uniformity pre-bolt LED driver.
제6항에 있어서,
상기 복수개의 LED 배열부는
병렬 연결되는 LED 개수가 4:2:1:1의 비율로 구성되는 것을 특징으로 하는,
고 발광 균제도 프리 볼트 LED 구동장치.
The method according to claim 6,
The plurality of LED arrays
Characterized in that the number of LEDs connected in parallel is configured in a ratio of 4: 2: 1: 1.
High luminous uniformity pre-bolt LED driver.
제1항에 있어서,
상기 복수개의 LED 배열부는
LED 배열부 개수가 5개일 경우, 40 내지 60 V 를 기본 구동 전압으로 하는 것을 특징으로 하는,
고 발광 균제도 프리 볼트 LED 구동장치.
The method according to claim 1,
The plurality of LED arrays
And when the number of LED array portions is five, the basic driving voltage is set to 40 to 60 V. [
High luminous uniformity pre-bolt LED driver.
제9항에 있어서,
상기 복수개의 LED 배열부는
병렬 연결되는 LED 개수가 4:1:1:1:1의 비율로 구성되는 것을 특징으로 하는,
고 발광 균제도 프리 볼트 LED 구동장치.
10. The method of claim 9,
The plurality of LED arrays
Characterized in that the number of LEDs connected in parallel is configured in a ratio of 4: 1: 1: 1: 1.
High luminous uniformity pre-bolt LED driver.
제9항에 있어서,
상기 복수개의 LED 배열부는
병렬 연결되는 LED 개수가 6:2:2:1:1의 비율로 구성된,
고 발광 균제도 프리 볼트 LED 구동장치.
10. The method of claim 9,
The plurality of LED arrays
The number of parallel-connected LEDs is configured at a ratio of 6: 2: 2: 1: 1,
High luminous uniformity pre-bolt LED driver.
제1항에 있어서,
상기 복수개의 LED 배열부는
LED 배열부 개수가 6개일 경우, 36 내지 54 V 를 기본 구동 전압으로 하는 것을 특징으로 하는,
고 발광 균제도 프리 볼트 LED 구동장치.
The method according to claim 1,
The plurality of LED arrays
And when the number of the LED array portions is 6, 36 to 54 V is set as the basic driving voltage.
High luminous uniformity pre-bolt LED driver.
제12항에 있어서,
상기 복수개의 LED 배열부는
병렬 연결되는 LED 개수가 3:3:2:2:1:1의 비율로 구성된,
고 발광 균제도 프리 볼트 LED 구동장치.
13. The method of claim 12,
The plurality of LED arrays
The number of parallel-connected LEDs is configured in a ratio of 3: 3: 2: 2: 1: 1,
High luminous uniformity pre-bolt LED driver.
제1항에 있어서,
상기 전류제어 가변저항부는
드레인 단자가 상기 직렬형 스위치 소자와 연결되어 전류를 전달받고, 게이트 단자가 상기 출력 전압 포트에 연결되어 인가되는 출력 전압의 세기에 따라 개폐되는 제2 전계 효과 트랜지스터;
일측이 상기 전계 효과 트랜지스터의 드레인 단자에 연결되고 타측이 접지되는 제1 제어 저항; 및
일측이 상기 전계 효과 트랜지스터의 소스 단자에 연결되고 타측이 접지되는 제2 제어 저항;
을 구비하는 것을 특징으로 하는,
고 발광 균제도 프리 볼트 LED 구동장치.
The method according to claim 1,
The current control variable resistor portion
A second field effect transistor having a drain terminal connected to the series switch element to receive a current and a gate terminal connected to the output voltage port to be opened or closed according to an intensity of an applied output voltage;
A first control resistor having one side connected to the drain terminal of the field effect transistor and the other side grounded; And
A second control resistor having one side connected to the source terminal of the field effect transistor and the other side grounded;
And a control unit
High luminous uniformity pre-bolt LED driver.
제1항에 있어서,
상기 전류제어 가변저항부는
아날로그 디밍 단자로 대체 가능한 것을 특징으로 하는,
고 발광 균제도 프리 볼트 LED 구동장치.
The method according to claim 1,
The current control variable resistor portion
Analog dimming terminal. ≪ RTI ID = 0.0 >
High luminous uniformity pre-bolt LED driver.
제1항에 있어서,
상기 전류제어 가변저항부는
기준전압 발생기로 대체 가능한 것을 특징으로 하는,
고 발광 균제도 프리 볼트 LED 구동장치.

The method according to claim 1,
The current control variable resistor portion
Characterized in that it is replaceable by a reference voltage generator,
High luminous uniformity pre-bolt LED driver.

제1항에 있어서,
상기 직렬형 스위치 소자는
드레인 단자가 상기 복수개의 전류 배수 스위치 소자 각각에 연결되고 소스 단자가 공통 노드를 통해 상기 전류제어 가변저항부에 연결되어 게이트 단자에 인가되는 전압의 세기에 응답하여 개폐하는 복수개의 전계 효과 트랜지스터;
를 구비하는 것을 특징으로 하는,
고 발광 균제도 프리 볼트 LED 구동장치.
The method according to claim 1,
The series-type switch element
A plurality of field effect transistors connected in series between the drain terminal of each of the plurality of current drain switch elements and the source terminal of the field effect transistor in response to an intensity of a voltage applied to the gate terminal through a common node;
And a control unit
High luminous uniformity pre-bolt LED driver.
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