KR20120065199A

KR20120065199A - 정전류 구동 엘이디 조명장치

Info

Publication number: KR20120065199A
Application number: KR1020100126576A
Authority: KR
Inventors: 이동원
Original assignee: 이동원
Priority date: 2010-12-11
Filing date: 2010-12-11
Publication date: 2012-06-20

Abstract

본 발명은, LED 조명장치에 있어서, 교류전압을 정류하여 직류의 정류전압으로 변환하는 정류회로; 상기 정류회로에서 전류를 공급받는 1개 이상의 LED를 구비한 LED 발광 블럭;상기 LED 발광블럭과 직렬로 연결되며 정류전류가 흐르기 시작되는 문턱전압을 LED 발광블럭 문턱전압보다 높게 만드는데 사용되는 1개 이상의 문턱전압블럭;상기 문턱전압블럭에 정류전류가 흐르도록 또는 흐르지 않도록(바이패스) 하는 목적으로 사용하는 1개 이상의 스위치를 포함하는 스위치 블럭; 정류전압을 검출하고 상기 스위치블럭 내부의 스위치 개폐를 제어하는 제어부;를 포함하여 구성되어 교류입력전압이 변하여도 정전류 구동되는 것을 특징으로하는 정전류 LED 조명장치에 관한 것이다.

Description

정전류 구동 엘이디 조명장치{LED Lighting Device by constant current}

본 발명은 LED를 사용하는 조명장치에 관한 것으로, 보다 상세하게는 교류입력전압이 바뀌어도 동일한 밝기를 가지는 LED 조명장치에 관한 것이다.

발광다이오드는 전류가 흐르면 빛을 방출하는 전광변환 반도체소자로서, 표시기 백라이트 등에 널리 사용되고 있으며, 기술의 발달로 전광변환 효율이 기존의 백열등 및 형광등보다 높아져서 현재는 일반 조명용으로 그 범위를 넓혀가고 있다.

그러나, 발광 다이오드(Light Emitting diode, LED)는 미량의 전압변동에도 전류가 크게 변화된다. 이 때문에 정밀한 전류제어가 요구된다.

종래의 LED 조명장치는 도1에 도시된 바와 같이 , 교류전원을 공급하는 교류전원 (910), 상기 교류전원(910)으로부터 공급받은 교류전압을 직류의 정류전압으로 변환하는 정류회로(940), 상기 정류회로의 출력인 정류전압으로 구동되는 LED 발광블럭(970) 및 상기 LED 발광블럭(970)의 전류기울기를 설정하는 전류 기울기 설정 저항(930)으로 구성된다.

그런데 종래의 LED 조명장치에서는, 교류입력전압이 높아지면 LED 발광블럭(970)에 흐르는 전류도 계속 증가하여 소비전력이 높아지고 열발생도 많아져서 LED 소자의 특성이 저하되기도 한다.

이하 도 2를 사용하여 종래의 문제점을 설명한다.

먼저 LED 발광블럭 특성곡선(931)은 전류 기울기 설정 저항(930)이 영 오옴일 경우이다. 그리고 특성곡선(932)는 서울반도체사의 아크리치 AX2200 기술문서에 도시된 특성곡선을 인용한 것이다. 상기 특성곡선(930)을 갖는 LED 발광블럭(970)에 적절한 기울기 설정 저항(930)을 직렬로 연결하면 상기 특성곡선(932)를 얻을 수 있으며, 상기 특성곡선(932)의 문턱전압은 도 2에서 62.5V 임을 알 수 있다.

상기 기술문서에서 AX2200 교류입력전압이 85V에서 115V에 대한 밝기그래프가 도시되어 있으므로, 동일한 전압구간 특성곡선(932)를 사용하여 전류의 변화를 검토해 본다. 먼저 교류입력전압이 87.5V(85V에 가까우며 수직 참고선이 있으므로 사용)인 LED에 흐르는 전류는 면적(950)이다. 그리고, 교류입력전압이 100V인 경우는 LED에 흐르는 전류는 면적(950) 및 면적(951)를 더한 값이다. 또한 112.5V(115V에 가까우며 수직참고선이 있으므로 사용)인 경우에는 LED에 흐르는 전류는 면적 (950), 면적(951) 및 면적(952)를 모두 더한 값이다. 즉 교류입력 전압이 증가할수록 상기 LED 발광블럭(70)에 흐르는 전류량은 많아진다.

도 3은, 정류전압파형 및 정류전류파형을 전원주파수가 50Hz 인 경우에 대하여 일 도시한 것이다. 여기서 정류전류파형은 1)점등개시시각(문턱전압 통과시각)에서 정류전류는 제로(시간-전류좌표 지점A)이고, 2)전압위상 90도에서 흐르는 최대정류전류는 전압전류 특성곡선에서 찾을수 있으며(시간-전류좌표 지점B) 3)실제 전류는 상기 좌표A 와 상기 좌표B 사이를 LED 발광블럭의 전압전류 특성곡선에 따라 흐르지만, 전압전류 특성곡선이 상기 좌표A 와 상기 좌표B를 통과하는 직선이라고 가정하고 도시하였다. 즉 전압이 선형적으로 변하면 전류도 선형적으로 변하고, 사인(sin)함수적으로 변하면 전류도 사인(sin)함수적으로 변할것 이므로, 상기 좌표A와 좌표B 사이를 사인함수를 사용하여 도시하였다.

먼저 교류입력전압이 87.5 Vrms 인 경우 정류전압은 파형(971V), 정류전류는 파형(971A)로 나타나며, 112.5 Vrms 인 경우는 정류전압은 파형(972V), 정류전류는 파형(972A)로 나타내었다. 동일한 LED 발광모듈(970)을 사용하였으므로 교류입력 전압의 고저에 관계없이 문턱전압은 62.5 V로 동일하지만, 상기 LED 발광모듈이 점등을 개시하는 시각은 교류입력전압이 높아질수록 빨라진다. 일 예로 교류전원 주파수가 50Hz 인 일때, 교류입력전압이 87.5 Vrms 점등개시시각은 각각 2.53ms, 교류입력전압이 112.5 Vrms 인 경우 1.87ms 로 점등개시시각로 계산되어 점등개시시각이 빨라진다. 그리고 정류전류파형(971A) 및 정류전류파형(972)를 비교해보면 교류입력전압이 높으면 동일시각에 흐르는 전류량도 많음을 알 수 있다.

상기 도 3을 요약하면, 교류입력전압이 높아지면 LED 발광모듈의 점등 개시시각이 빨라져서 점등되는 시간이 길어지고, 그리고 동일한 시각에 흐르는 전류량도 많아지는 문제점이 있다. 즉, 교류입력전압이 변하면 회로전류도 같이 바뀌어 LED 조명장치의 밝기가 변하는 문제점이 있다. 그리고 설계이상의 높은 교류입력전압이 인가될 경우는 보호회로가 없어서 상기 LED 발광모듈이 과전류에 의하여 파손될 수 있는 문제점이 있다.

본 발명의 종래기술의 문제점을 해결하기 위하여 도출한 것으로서, 교류입력전압의 변동에 관계없이 빛의 밝기가 일정한 정전류 구동 LED 조명장치를 제공 하고, 설계이상의 높은 교류입력전압이 인가될 경우는 상기 LED 조명장치에 흐르는 전류를 차단하여 상기 LED 조명장치를 보호하는 보호회로를 제공하는데 있다.

상기 목적을 달상하기 위해 본 발명에 따른 정전류 LED 조명장치는, 교류전압을 정류하여 직류의 정류전압으로 변환하는 정류회로; 상기 정류회로에서 전류를 공급받는 1개 이상의 LED를 구비한 LED 발광 블럭; 상기 LED 발광블럭과 직렬로 연결되며 정류전류가 흐르기 시작되는 문턱전압을 LED 발광블럭 문턱전압보다 높게 만드는데 사용되는 1개 이상의 문턱전압블럭; 상기 문턱전압블럭에 정류전류가 흐르도록 또는 흐르지 않도록(바이패스) 하는 목적으로 사용하는 1개 이상의 스위치를 포함하는 스위치 블럭; 정류전압을 검출하고 상기 스위치블럭 내부의 스위치 개폐를 제어하는 제어부;를 포함하여 구성된다.

또한, 본 발명에 따른 정전류 LED 조명장치는, 상기 스위치블럭이, 상기 LED 발광 블럭에 정류전류가 흐르지 않도록 설정이 가능한 스위치 블럭; 으로 구성하는 것이 바람직 하다.

또한, 본 발명에 따른 정전류 LED 조명장치는, 상기 LED 발광블럭에 전류가 흐르지 않을때(일예로 상기 LED 발광 블럭의 문턱전압 이하) 상기 스위치 블럭의 조작을 변경하는 제어기;로 구성되는 것이 바람직하다.

그리고, 문턱전압블럭을 1개 더 추가 할때는, 마지막 문턱전압블럭(n)의 출력단에 추가될 문턱전압블럭(n+1)이 연결되고, 상기 문턱전압블럭(n+1)의 출력단과 접지(V_neg) 사이에 추가될 스위치(n+1);로 구성하는 것이 바람직하다.

또한, 문턱전압블럭을 1개 더 추가 할때는, 마지막 문턱전압블럭(n)의 출력단과 접지(V_neg)사이에 추가될 [병렬로 연결된 추가될 문턱전압블럭(n+1)과 추가될 스위치(n+1)];로 구성하는 것도 바람직하다.

본 발명의 정전류 구동 LED 조명장치는 정류전압에 따라서 문턱전압블럭의 직렬 개수가 조정되어 정류전류의 문턱전압이 조절된다. 즉, 정류전압이 높아지면 종래는 LED 발광블럭에 전류가 더 많이 흐르게 되는데, 본 발명에서는 LED 발광블럭에 직렬로 문턱전압블럭을 추가하여 정류전류의 문턱전압을 더 높여서 회로에 흐르는 전류량을 조절(낮추어)하여 종래와 같은 전류가 흐르게 한다. 그르므로 본 발명의 정전류 구동 LED 조명장치에 따르면 교류입력전압의 높낮이에 관계없이 항상 일정한 전류를 사용하여 LED 발광블락을 점등하여서 빛의 밝기가 일정하고 과전류공급을 제한하여 소비전력을 절감하고, LED 조명장치 에서 발생하는 열을 낮추어 LED 조명장치 의 수명이 길어지는 효과가 있다.

도 1은 종래의 LED 조명장치를 나타낸 도면이다.
도 2는 종래기술의 따는 전압전류 특성곡선이다.
도 3은 종래기술의 시간경과에 대한 전류파형이다.
도 4는 본 발명의 제1 실시예에 따는 LED 조명장치 도면이다.
도 5는 본 발명에 따른 전압전류 특성곡선이다.
도 6은 종래기술의 시간경과에 대한 전류파형이다.
도 7은 본 발명에에 따른 과입력전압에 대한 전류파형이다.
도 8은 본 발명의 제2 실시예에 따는 LED 조명장치 도면이다.

이하, 첨부된 도면을 참조하여 본 발명의 바람직한 실시예들을 상세

히 설명한다. 이때 첨부된 도면에서 동일한 구성요소는 가능한 동일한 부호로 나타내고 있음에 유의하여야 한다. 또한 이하에서 설명되는 본 명세서 및 청구범위에 사용된 용어나 단어는 통상적이거나 사전적인 의미로 한정해서 해석해서는 아니 되며, 본 발명의 기술적 사상에 부합하는 의미와 개념으로 해석되어야만 한다. 그리고 본 발명의 요지를 불필요하게 흐릴 수 있다고 판단되는 공기구성 및 기능에 대한 상세한 설명을 생략한다.

본 발명의 핵심 개념은, 교류입력전압이 높아지면 정류전류의 문턱전압(정류회로에서 발광블럭으로 전류가 본격적으로 흐르기 시작하는 전압)이 높게 되도록 문턱전압블럭을 추가하는 스위치블럭 회로를 사용하여 LED 발광 블럭양단에 공급되는 전압을 일정하게 하여 상기 발광블럭에 흐르는 전류를 일정하게 하는 것이다.

< 제1 실시예 > 문턱전압블럭과 스위치의 직렬배치

이하 도 4내지 도6을 사용하여 설명한다.

먼저 도 4의 회로구성을 살펴보면, 교류전원(1), 정류회로(2) 그리고 LED 발광블럭 (70), 문턱전압블럭(11)(12)(13) 및 스위치(S10)(S11)(S12)(S13) 으로 구성되는 스위치블럭 과 제어기(3)으로 구성된다.

상기 LED 발광블럭(70)은 1개 이상의 LED 로 구성되며, 다수개의 LED 가 직렬배열 또는 병렬배열 또는 직/병렬 배열로 구성될 수 있다. 상기 LED 발광블럭(70)은 널리 알려진 공지기술로 구성할 수 있으므로, 본 명세서에서는 설명의 간략화를 위하여 이에 대한 구체적인 기술은 생략한다

그리고 상기 LED 발광블럭(70), 상기 제1 문턱전압블럭(11) 내지 제3 문턱전압블럭 (13)은 모두는 직렬로 연결되어 있다. 상기 제1 문턱전압블럭(11) 내지 제3 문턱전압블럭(13)은 1개 이상의 정류 다이오드, 스위칭 다이오드, 제너 다이오드 등과 같이 문턱전압을 높일 수 있는 소자가 직렬로 다수개 배렬된 문턱전압블럭으로 구성하는 것이 바람직하며, 상기 문턱전압블럭 또한 상기 LED 발광블럭(70)과 동일한 공지기술로 구성할 수 있음은 당연하다.

또한, 상기 스위치(S10) 내지 상기 스위치(S13)으로 구성되는 스위치블럭은 상기 LED 발광블럭(70)을 통과한 전류가 상기 문턱전압블럭(11) 내지 상기 문턱전압블럭 (13)을 통과하여 흐를지 않을지를 조절하는 스위치블럭 이다. 즉 바이패스 여부를 조절하는 스위치블럭 이다. 이를 수행하기 위하여 상기 스위치(S10) 내지 상기 스위치(S13)는 각 문턱전압블럭(11) 내지 상기 문턱전압블럭 (13)의 입력측 과 접지(V_neg) 사이에 연결되고, 또한 마지막 문턱전압블럭인 상기 제3 문턱전압블럭(13) 출력측과 접지(V_neg) 사이에 연결되는 것이 바람직하다.

그리고, 제어기(3)은 정류전압을 검출하고, 상기 검출된 정류전압에 적합한 스위치 제어신호(SC10)(SC11)(SC12)(SC13)을 발생하여 상기 스위치블럭의 스위치(S10) 내지 스위치(S13)을 제어한다.

(표 1)은 상기 스위치블럭의 상태에 따른 정류문턱전압의 예를 나타낸 것이다.

구분	S10	S11	S12	S 13	정류문턱전압
I	도통	무관	무관	무관	LED문턱
II	차단	도통	무관	무관	LED문턱 +제1 문특
III	차단	차단	도통	무관	LED문턱 +제1,제2 문특
IV	차단	차단	차단	도통	LED무턱 +제1,제2,제3 문특
V	차단	차단	차단	차단	(회로 개방, LED 전류공급차단)

여기서 “LED문턱“은 LED 발광블럭(70)의 문턱전압을 나타내며, ”제1 문턱”은 제1 문턱전압블럭의 문턱전압을, ”제1,제2 문턱”은 제1 문턱전압블럭과 제2 문턱전압블럭의 문턱전압 합을, 그리고 “제1,제2,제3 문턱”은 제1 문턱전압블럭, 제2 문턱전압블럭 및 제3 문턱전압블럭의 문턱전압 합을 각각 나타낸다.

(표 1)을 참고하면, 구분 I은 상기 LED 발광블럭(70)을 통과한 전류가 상기 제1 문턱전압블럭(11) 내지 제3 문턱전압블럭(13) 모두를 바이패스 하는 경우로서, 정류전류 문턱전압은 상기 발광블럭(70)의 문턱전압과 동일하다.

구분 II는 상기 LED 발광블럭(70)을 통과한 전류가 상기 제1 문턱전압블럭(11)만 통과하고, 제2 문턱전압블럭(12) 및 제3 문턱전압블럭(13)은 바이패스 하는 경우로서, 정류전류 문턱전압은 상기 발광블럭(70)의 문턱전압과 상기 제1 문턱전압블럭 (11)의 문턱전압 합과 같다. 이때 상기 제1 문턱전압블럭(11)과 상기 스위치(S11)을 직렬로 연결되어 있어서, 상기 제1 문턱전압블럭(11)을 통과한 전류는 상기 스위치(S11)을 통하여 흐르게 된다.

구분 III는 상기 LED 발광블럭(70)을 통과한 전류가 상기 제1 문턱전압블럭(11) 및 제2 문턱전압블럭(12)을 통과하고 제3 문턱전압블럭(13)은 바이패스 하는 경우로서, 정류전류 문턱전압은 상기 발광블럭(70)의 문턱전압과 상기 제1 문턱전압블럭 (11) 문턱전압 및 제2 문턱전압블럭(12) 문턱전압 합과 같다. 이때 상기 제2 문턱전압블럭(12)과 상기 스위치(S12)는 직렬로 연결되어 있어서 상기 제2 문턱전압블럭 (12)를 통과한 전류는 스위치(S12)를 통하여 흐르게 된다.

구분 IV는 상기 LED 발광블럭(70)을 통과한 전류가 상기 제1 문턱전압블럭(11) 내지 제3 문턱전압블럭(13)을 모두 통과하는 경우로서, 정류전류 문턱전압은 상기 발광블럭(70)의 문턱전압과 상기 제1 문턱전압블럭(11) 문턱전압 내지 제3 문턱전압블럭(12) 문턱전압 합과 같다. 이때 상기 제3 문턱전압블럭(13)과 스위치(S13)은 직렬로 연결되어 있어서 상기 제3 문턱전압블럭(13)를 통과한 전류는 스위치(S13)를 통하여 흐르게 된다.

그리고, 구분 V는 상기 LED 발광블럭(70)의 모든 스위치를 차단함으로써 상기 LED 발광블럭(70)의 전류루프를 개방하여 상기 LED 발광블럭(70)에 정류전류가 흐르지 않도록 하는 것이다. 이것은 설계 상한값 이상의 정류전압이 공급되는 경우 LED 발광블럭(70)에 흐르는 전류를 차단하여, 상기 LED 발광블럭(70)을 보호 하는데 ㅅ있사용될 수 있다.

이하, 도 5를 사용하여 설명한다. 상기 도 5는 상기 LED 발광블럭(70)의 전압전류 특성을 다수개의 문턱전압별로 도시한 일 예이다.

먼저, 특성곡선(32)을 상기 도 5에서 살펴보면, 문턱전압은 62.5V 이고, 87.5V 에서 전류는 11mA, 100V 에서는 20mA, 112.5V 에서는 30mA 가 흐르는 것을 알 수 있다.

그리고, 특성곡선(33)은 특성곡선(32)에 문턱전압을 12.5V 를 더하여 특성곡선(33)은 문턱전압이 75V 인것을 나타낸 것이고, 특성곡선(34)는 특성곡선(32)에 문턱전압을 25V 를 더하여 문턱전압이 87.5V 인 것을 나타낸 것이다. 즉 상기 특성곡선 (32) 내지 특성곡선(34)는 동일한 모양(기울기)이고 단지 문턱전압만 다른 경우를 도시한 예이다.

특성곡선(32) 아래에 빗금으로 표시된 면적(52)는, 상기 특성곡선(32)의 문턱전압에서 25V 더 높은 전압까지의 전압범위에 흐르는 전류를 표시한 것이다. 또한, 특성곡선(34) 아래에 빗금으로 표시된 면적(54)은, 상기 특성곡선(34)의 문턱전압에서 25V 더 높은 전압까지의 전압범위에 흐르는 전류를 표시한 것이다.

특성곡선(34)는 특성곡선(32)의 문턱전압을 25V 더 높은곳으로 이동한 것이므로, 도 5에 따르면 상기 면적(52)와 상기 면적(54)는 면적이 동일하며 흐르는 전류도 동일하다.

상기 특성곡선(32)를 따르는 LED 발광블럭(70)과 문턱전압 12.5V 로 상기 문턱전압블럭 (11) 내지 문턱전압블럭(13)을 구성하여 구체적인 수치를 사용한 일 예를 설명하면, 입력 최대전압이 87.5V 인 경우는 상기 구분 I (즉, 모든 문턱전압블럭을 바이패스)로 상기 제어기(3)이 동작하여 LED 발광블럭(70)에 흐르는 전류는 상기 면적(52)로 나타나고 , 입력최대전압이 112.5V 인 경우는 구분 III(즉, 상기 제3 문턱전압블럭 만을 바이패스)으로 동작하여 LED 발광블럭(70)에 흐르는 전류는 상기 면적(54)로 나타난다. 즉 상기 LED 발광블럭(70)에 흐르는 전류는 교류입력전압이 87.5V 에서 112.5V 로 변동된 경우에도 동일하다.

도 6은 특성곡선(32)와 특성곡선(34)에 의한 정류전압파형 및 정류전류파형을 전원주파수 50Hz에 대하여 나타낸 것이다. 여기서 정류전류파형은 1)점등개시시각(문턱전압 통과시각)에서 정류전류는 제로(시간-전류좌표 지점A)이고, 2)전압위상 90도에서 흐르는 최대정류전류는 전압전류 특성곡선에서 찾을수 있으며(시간-전류좌표 지점B) 3)실제 전류는 상기 좌표A 와 상기 좌표B 사이를 LED 발광블럭의 전압전류 특성곡선에 따라 흐르지만, 전압전류 특성곡선이 상기 좌표A 와 상기 좌표B를 통과하는 직선이라고 가정하고 도시하였다. 즉 전압이 선형적으로 변하면 전류도 선형적으로 변하고, 사인(sin)함수적으로 변하면 전류도 사인(sin)함수적으로 변할것 이므로, 본 명세서에서는 상기 좌표A와 좌표B 사이를 사인함수를 사용하여 도시하였다.

전압파형(32V)는 입력전압이 최대 87.5V인 경우로서 상기제어기(3)는 상기구분 I로 상기 스위치블럭을 설정하여 특성곡선(32)를 사용하도록 한다 , 이때 상기 LED 발광블럭(70)에 흐르는 전류는 전류파형(32A)로 나타난다. 조금 더 구체적인 수치를사용하여 설명을 하면 정류전류의 문턱전압은 62.5V 이고 전압파형(32V)가 62.5V를 통과하는 시각(점등개시시각)은 2.53ms로 계산된며, 정류전압(32V)의 위상 90도 에서 전류는 11mA [특성곡선(32)에서 전압이 87.5V인 지점의 전류를 목측한 값] 이다.

그리고 도 6의 전압파형(34V)는 입력전압이 최대 112.5V 인 경우로서 상기제어기 (3)는 상기구분 III로 상기 스위치블럭을 설정하여 특성곡선(34)를 사용하도록 한다 , 이때 상기 LED 발광블럭(70)에 흐르는 전류는 전류파형(34A)로 나타난다. 조금 더 구체적으로 설명을 하면 정류전류의 문턱전압은 87.5V 이고 전압파형(34V)가 87.5V 를 통과하는 시각(점등개시시각)은 2.84ms 로 계산되고, 정류전압(34V)의 위상 90도 에서 전류도 11mA [특성곡선(34)에서 전압이 112.5V인 지점의 전류를 목측한 값] 이다.

즉 교류입력전압이 높아지면 문턱전압블럭을 사용하여 정류문턱전압이 높아지고, 그 결과로 점등개시시각은 늦어지며, 전압위상 90도에서 정류전류값은 변경전과 동일하다.

여기서, 상기 전류파형(32A)와 상기 전류파형(34A)를 종래기술에 의한 결과인 전류파형(971A) 및 전류파형(972A)와 비교하면, 본 발명에 의하여 LED 발광블럭(70)에 흐르는 전류는 변동이 없다고 말할 수 있다.

문제점으로, 상기 전류파형(32A)와 상기 전류파형(34A)는 전압위상 90도에서 전류값은 같지만, 점등개시시각이 다르기 때문에 약간의 전류량은 차이가 난다는 것이다. 이것은 동일한 정류전압에서 문턱전압을 낮추면 점등개시시각은 빨라지고 전압위상 90도에서 전류가 높아진다는 사실을 사용하여 해결할 수 있음은 당연하다.(즉 동일한 전류량을 흘릴 수 있음==정전류)

도 7은 설계전압 보다 높은 정류전압이 제공된 경우 상기 구분 V 에 의하여 상기 LED 발광블럭(70)의 전류를 차단하였을때 정류전압(39V) 및 정류전류(39A)를 도시한 일 예이다. 상기 구간 V 를 구비함으로써 나타나는 장점은 부하가 과전압상태에서 자유롭고, 과입력 전압에서도 조명장치의 기본기능인 빛을 방출하는 기능을 수행할 수 있다는데 있다.

이하, 본 발명에 바람직한 구동순서를 전원개시 시점부터 정류사이클 순으로 설명한다.

제1 정류 싸이클 : 최대 정류전압을 측정하여 측정값을 기억한다.

제2 정류 싸이클 : 싸이클 개시즉시(즉, LED 발광블럭에 전류가 흐르지 않을때 ), 이전 싸이클에서 측정한 최대 정류전압에 대응하는 스위치상태가 되도록 스위치블럭을 조작하여 점등개시시각을 조정한다.

그리고, 현 싸이클의 최대 정류전압을 측정하여 기억한다.

제3 정류 싸이클 이후 : 제2 정류 싸이클과 동일한 기능을 수행한다.

여기서, 여러 정류싸이클의 전압을 평균한 값으로 스위치블럭을 조정하면 스위치 조작량이 줄어들고, 노이즈 대책도 되므로, 여러 정류싸이클의 전압을 평균한 값으로 스위치블럭을 조정하는 것이 바람직하다.

본 실시예 에서는 문턱전압블럭이 3개 그리고 스위치가 4개인 스위치블럭을 포함하는 실시예를 도시하고 설명하였다. 그러나 본 발명의 기술적 사상은 문턱전압블럭을 1개 이상 포함하는 실시예에 의해서도 구현될 수 있음은 당업자에게는 자명하다.

그리고 문턱전압블럭을 1개 더 추가할 때를 일반화하여 설명하면, 마지막 문턱전압블럭(n)의 출력단과 접지(V_neg) 사이에 추가될 문턱전압블럭(n+1)과 추가될 스위치(n+1)를 순서대로 직렬로 연결된 것을 삽입하면 된다.

< 실시예 2 > 문턱전압블럭과 스위치의 병렬배치

이하 도 8을 사용하여 본 발명의 제2 실시예를 상세히 설명한다.

먼저 도 8의 회로구성을 살펴보면, 교류전원(1), 정류회로(2) 그리고 LED 발광블럭(70), 문턱전압블럭(21)(22)(23) 및 스위치(S21)(S22)(S23)(S24) 으로 구성되는 스위치블럭 과 제어기(3)으로 구성되며, 상기 구성품의 역활은 상기 제1 실시예와 동일한 작용효과를 가지므로, 본 명세서 에서는 설명의 간략화를 위하여 이에대한 구체적인 기술은 생략한다.

상기 LED 발광블럭(70), 상기 제1 문턱전압블럭(21) 내지 제3 문턱전압블럭(23) 및 스위치(S24)가 모두는 직렬로 연결되어 있다. 그리고 상기 각 문턱전압블럭과 병열로 스위치가 각각 구비되어 있다. 더욱 상세히 설명하면, 제1 문턱전압블럭(21)과 병렬로 스위치(S22)가 구비되고, 제2 문턱전압블럭(22)와는 스위치(S22), 제3 문턱전압블럭(23)과는 스위치(S23)이 각각 병렬로 구비되어 있다.

또한, 상기 스위치(S21) 내지 상기스위치(S23)으로 구성되는 스위치블럭은 상기 LED 발광블럭(70)을 통과한 전류가 상기 문턱전압블럭(21)(22)(23)을 통과 하여 흐를지 않을지를 조절하는 스위치블럭 이다. 즉 바이패스 여부를 조절하는 스위치블럭 이다. 그리고 상기 스위치(S24)는 회로의 설계상한값 이상으로 정류전압이 공급되는 경우 상기 LED 점등블럭(70)의 전류를 차단하여 상기 LED 점등블럭(70)을 보호하는데 있다.

그리고, 제어기(3)은 정류전압을 검출하고, 상기 검출된 정류전압에 적합한 상기 스위치블럭의 스위치(S21) 내지 스위치(S24)을 제어하는 제어신호 (SC21)(SC22) (SC23)(SC24)를 발생한다. 그리고 상기 제어기는, 상기 LED 발광블럭에 전류가 흐르지 않을때(일예로 상기 LED 발광 블럭의 문턱전압 이하) 상기 스위치 블럭의 조작을 변경하는 제어기인 것이 바람직하다.

이를 위하여, 제어기(3)은 정류전압을 검출하고, 상기 검출된 정류전압에 적합한 스위치 제어신호(SC21)(SC22)(SC23)(SC24)을 발생하여 상기 스위치블럭의 스위치(S21) 내지 스위치(S24)을 제어한다.

(표 2)은 상기 스위치블럭 상태에 따른 정류문턱전압의 예를 나타낸 것이다.

구분	S21	S22	S23	S24	정류문턱전압
I	도통	도통	도통	도통	LED문턱
II	차단	도통	도통	도통	LED문턱 +제1 문특
III	차단	차단	도통	도통	LED문턱 +제1,제2 문특
IV	차단	차단	차단	도통	LED무턱 +제1,제2,제3 문특
V	무관	무관	무관	차단	(회로 개방, LED 전류공급차단)

(표 2)을 참고하면, 구분 I은 상기 LED 발광블럭(70)을 통과한 전류가 상기 제1 문턱전압블럭(21) 내지 제3 문턱전압블럭(23) 모두를 바이패스 하는 경우로서, 정류전류 문턱전압은 상기 발광블럭(70)의 문턱전압과 동일하다.

구분 II는 상기 LED 발광블럭(70)을 통과한 전류가 상기 제1 문턱전압블럭(21)만 통과하고 제2 문턱전압블럭(22) 및 제3 문턱전압블럭(23)은 바이패스 하는 경우로서, 정류전류 문턱전압은 상기 발광블럭(70)의 문턱전압과 상기 제1 문턱전압블럭 (21)의 문턱전압 합과 같다. 그리고 상기 스위치(S21)과 상기 문턱전압블럭(21)은 병렬연결이기 때문에 상기 문턱전압블럭(21)을 통과한 전류는 상기 스위치(S21)을 통과하지는 않는다.

구분 III는 상기 LED 발광블럭(70)을 통과한 전류가 상기 제1 문턱전압블럭(21) 및 제2 문턱전압블럭(22)을 통과하고 제3 문턱전압블럭(23)은 바이패스 하는 경우로서, 정류전류 문턱전압은 상기 발광블럭(70)의 문턱전압과 상기 제1 문턱전압블럭 (21) 문턱전압 및 제2 문턱전압블럭(22) 문턱전압 합과 같다. 그리고 상기 스위치 (S22)과 상기 문턱전압블럭(22)은 병렬연결이기 때문에 상기 문턱전압블럭 (22)을 통과한 전류는 상기 스위치(S22)을 통과하지는 않는다.

구분 IV는 상기 LED 발광블럭(70)을 통과한 전류가 상기 제1 문턱전압블럭(21) 내지 제3 문턱전압블럭(23)을 모두 통과하는 경우로서, 정류전류 문턱전압은 상기 발광블럭(70)의 문턱전압과 상기 제1 문턱전압블럭(21) 문턱전압 내지 제3 문턱전압블럭(22) 문턱전압의 합과 같다. 그리고 상기 스위치(S23)과 상기 문턱전압블럭 (23)은 병렬연결이기 때문에 상기 문턱전압블럭(23)을 통과한 전류는 상기 스위치(S2)을 통과하지는 않는다.

그리고, 구분 V는 설계값 이상의 정류전압이 공급될때, 상기 LED 발광블럭(70)의 상기 스위치(S24)를 차단함으로써 상기 LED 발광블럭(70)의 전류를 차단하여 상기 LED 발광블럭(70)에 정류전류가 흐르지 않도록 하여 상기 LED 점등블럭(70)을 보호하는데 있다.

그리고, 현 싸이클의 최대 정류전압을 측정하여 기억한다.

이상, 회로 구성 및 작동에 대해서 설명하였다. 정류입력전압별로 상기 LED 발광블럭(70)에 흐르는 전류량에 대해서는 본발명의 제1 실시예에서 상세히 설명한것과 같으므로 본 명세서 에서는 설명의 간략화를 위하여 이에 대한 구체적인 설명은 생략한다.

그리고 문턱전압블럭을 1개 더 추가할 때를 일반화하여 설명하면, 마지막 문턱전압블럭(n)의 출력단과 접지(V_neg) 사이에 추가될 [병렬로 연결된 문턱전압블럭(n+1)과 추가될 스위치(n+1)]를 삽입하면 된다.

이상, 본 발명에 대하여 그 바람직한 실시예를 살펴보았으나 이는 예시에 불과하며, 본 기술 분야의 통상적인 지식을 가진 자라면 이로부터 다양한 변형된 실시예가 가능함을 이해하여야 할 것이다. 그러므로 , 본 명세서와 도면에 개시된 본 발명의 실시예들은 본 발명의 기술내용을 쉽게 설명하고, 본 발명의 이해를 돕기 위해 특정 예를 제시한 것일 뿐이며, 본 발명의 범위를 한정하고자 하는 것은 아니다.

910,1 교류전원 940,2 정류회로
970,70 LED 발광블럭 3 제어기
11,12,13,21,22,23 문턱전압블럭
S10,S11,S12,S13,S21,S22,S23 스위치
SC10,SC11,SC12,SC13 스위치 제어신호
SC21,SC22,SC23,SC24 스위치 제어신호

Claims

LED 조명장치에 있어서,
교류전압을 정류하여 직류의 정류전압으로 변환하는 정류회로;
상기 정류회로에서 전류를 공급받는 1개 이상의 LED를 구비한 LED 발광 블럭;
상기 LED 발광블럭과 직렬로 연결되며 정류전류가 흐르기 시작되는 문턱전압을 LED 발광블럭 문턱전압보다 높게 만드는데 사용되는 1개 이상의 문턱전압블럭;
상기 문턱전압블럭에 정류전류가 흐르도록 또는 흐르지 않도록(바이패스) 하는 목적으로 사용하는 1개 이상의 스위치를 포함하는 스위치 블럭;
정류전압을 검출하고 상기 스위치블럭 내부의 스위치 개폐를 제어하는 제어부;를 포함하는 것을 특징으로하는 정전류 LED 조명장치.
제1 항에 있어서,
상기 스위치블럭이, 상기 LED 발광 블럭에 정류전류가 흐르지 않도록 설정이 가능한 스위치 블럭;인 것이 특징인 정전류 LED 조명장치.
제1 항에 있어서,
상기 제어기가, 상기 LED 발광블럭에 전류가 흐르지 않을때(일예로 상기 LED 발광 블럭의 문턱전압 이하) 상기 스위치 블럭의 조작을 변경하는 제어기;인 것을 특징으로 하는 정전류 LED 조명장치.
제1 항에 있어서,
문턱전압블럭을 1개 더 추가 할때는, 마지막 문턱전압블럭(n)의 출력단에 추가될 문턱전압블럭(n+1)이 연결되고, 상기 문턱전압블럭(n+1)의 출력단과 접지(V_neg) 사이에 추가될 스위치(n+1);를 포함하는 것을 특징으로 하는 정전류 LED 조명장치.
제1 항에 있어서,
문턱전압블럭을 1개 더 추가 할때는, 마지막 문턱전압블럭(n)의 출력단과 접지(V_neg)사이에 추가될 [병렬로 연결된 추가될 문턱전압블럭(n+1)과 추가될 스위치(n+1)];를 포함하는 것을 특징으로 하는 정전류 LED 조명장치.