KR20130122080A

KR20130122080A - 공통 전류 소스를 가지는 엘이디 조명 장치

Info

Publication number: KR20130122080A
Application number: KR1020120045129A
Authority: KR
Inventors: 한재덕; 안가람
Original assignee: 주식회사 티엘아이
Priority date: 2012-04-30
Filing date: 2012-04-30
Publication date: 2013-11-07
Also published as: KR101326479B1

Abstract

공통 전류 소스를 가지는 엘이디 조명 장치가 게시된다. 본 발명의 LED 조명장치는 정류 전압에 의하여 발광되며, 서로 직렬로 배열되는 제1 내지 제n(여기서, n은 2이상의 정수)의 LED 모듈을 포함하는 LED 발광 블락으로서, 상기 제1 내지 제n의 LED 모듈은 각각 캐소드 단자에 각자의 탭이 형성되어 있는 상기 LED 발광 블락; 각자에 대응하는 제1 내지 제n 스위칭 제어 신호에 따라 상기 각자의 탭과 공통 신호 사이에 전기적 패스를 형성하는 제1 내지 제n 스위치를 포함하는 스위칭 블락; 상기 공통 신호의 전류를 소싱하는 공통 전류 소스; 및 상기 정류 전압의 레벨에 따른 논리상태를 가지는 상기 제1 내지 제n 스위칭 제어 신호를 발생하는 컨트롤 블락을 구비한다. 상기와 같은 본 발명의 LED 조명장치에서는, 형성되는 폐회로 즉, 발광되는 LED 모듈에 관계없이 하나의 공통 전류 소스에 의하여 소싱 전류량이 제어된다. 그러므로, 본 발명의 LED 조명장치에 의하면, LED 모듈에서의 과전류의 발생이 방지되어, 전체적으로 신뢰성이 향상된다.

Description

공통 전류 소스를 가지는 엘이디 조명 장치{LED Lighting System having Common Current Source}

본 발명은 엘이디(LED) 조명장치에 관한 것으로서, 특히, 공통 전류 소스를 가져, 과전류의 발생을 방지하는 LED 조명장치에 관한 것이다.

발광 다이오드(Light Emitting Diode: LED) 소자는 화합물 반도체의 일종으로서, 인가되는 전압에 의하여 발광되는 소자이다. 이러한 LED 소자는 소형이고, 수명이 길며, 또한, 전기 에너지를 빛 에너지로 변환시키는 효율이 높다는 장점을 지닌다. 이에 따라, LED 소자를 이용한 LED 조명장치는 점차 백열전구와 형광등을 대체하는 조명장치로 발전되고 있다.

그리고, 최근의 LED 조명장치는 회로 구조의 복잡함 및 커패시터, 인덕터, PFC IC 사용없이 간단하게 전력 효율, 역률을 개선 및 증대시킬 수 있게 하기 위하여, 외부에서 제공되는 교류 전압의 크기에 대응하여, 발광되는 LED 소자의 수가 제어되는 발광 LED 수 제어형 LED 조명장치가 개발되고 있다.

도 1은 기존의 LED 조명장치를 설명하기 위한 도면으로서, 발광 LED 수 제어형 LED 조명장치를 나타낸다. 기존의 LED 조명장치에서, 브릿지 다이오드(MRC)는 교류 전압(VAC)을 정류하여, 정류 전압(VREC)으로 발생한다. 그리고, 복수개의 LED 모듈(MD1~n)들로 분류되는 상기 LED 발광 블락(10)의 LED 소자들은 상기 정류 전압(VREC)에 의하여 발광한다.

한편, 제어 블락(40)에서 발생되는 스위칭 제어 신호들(VCON1~n)은 상기 정류 전압(VREC)의 크기에 따라 활성화되어, 복수개의 LED 모듈(MD1~n)에 대응하는 스위치(SW1~n)들을 턴온시킨다. 그리고, 각 LED 모듈(MD1~n) 사이의 탭(TP1~n)과 접지 전압(VSS) 사이에 형성되는 스위치(SW1~n)들의 턴온 여부에 따라, 형성되는 폐회로에 포함되는 LED 모듈(MD1~n)의 수가 제어된다. 이때, 스위치(SW1~n)들의 턴온에 의하여 형성되는 폐회로에 포함되는 LED 모듈(MD1~n)은 발광된다.

그런데, 도 1의 LED 조명장치에서는, 폐회로의 LED 모듈(MD1~n)의 전류를 조절하기 위한 전류 소스(SC1~n)가 각 스위치(SW1~n)마다 배치된다. 이 경우, 2이상의 전류 소스(SC1~n)에 동시에 전류가 흐를 수 있게 된다. 이에 따라, 도 1의 LED 조명장치에서는, LED 모듈(MD1~n)에 과전류가 발생하여 신뢰성이 저하되는 문제점이 발생된다.

본 발명의 목적은 상기 종래기술의 문제점을 해결하기 위한 것으로서, 형성되는 폐회로의 LED 모듈에 과전류의 발생을 방지하여, 전체적으로 신뢰성을 향상시키는 LED 조명장치를 제공하는 데 있다.

상기의 목적을 달성하기 위한 본 발명의 일면은 LED 조명장치에 관한 것이다. 본 발명의 LED 조명장치는 정류 전압에 의하여 발광되며, 서로 직렬로 배열되는 제1 내지 제n(여기서, n은 2이상의 정수)의 LED 모듈을 포함하는 LED 발광 블락으로서, 상기 제1 내지 제n의 LED 모듈은 각각 캐소드 단자에 각자의 탭이 형성되어 있는 상기 LED 발광 블락; 각자에 대응하는 제1 내지 제n 스위칭 제어 신호에 따라 상기 각자의 탭과 공통 신호 사이에 전기적 패스를 형성하는 제1 내지 제n 스위치를 포함하는 스위칭 블락; 상기 공통 신호의 전류를 소싱하는 공통 전류 소스; 및 상기 정류 전압의 레벨에 따른 논리상태를 가지는 상기 제1 내지 제n 스위칭 제어 신호를 발생하는 컨트롤 블락을 구비한다.

본 발명의 LED 조명장치에서는, 발광되는 LED 모듈에 관계없이 하나의 공통 전류 소스에 의하여 소싱 전류량이 제어된다. 그러므로, 본 발명의 LED 조명장치에 의하면, 형성되는 폐회로의 LED 모듈에 과전류의 발생이 방지되어, 전체적으로 신뢰성이 향상된다.

본 발명에서 사용되는 각 도면의 간단한 설명이 제공된다.
도 1은 기존의 LED 조명장치를 설명하기 위한 도면이다.
도 2는 본 발명의 일실시예에 따른 LED 조명장치를 나타내는 도면이다.
도 3은 도 2의 공통 전류 소스의 예를 나타내는 도면이다.
도 4는 도 2의 컨트롤 블락을 자세히 나타내는 블락도이다.
도 5는 도 4의 스위칭 제어 신호 발생부를 더욱 자세히 나타내는 도면이다.
도 6은 도 4의 소스 제어 신호 발생부를 구체적으로 나타내는 도면이다.

본 발명과 본 발명의 동작상의 잇점 및 본 발명의 실시에 의하여 달성되는 목적을 충분히 이해하기 위해서는 본 발명의 바람직한 실시예를 예시하는 첨부 도면 및 첨부 도면에 기재된 내용을 참조하여야만 한다. 각 도면을 이해함에 있어서, 동일한 부재는 가능한 한 동일한 참조부호로 도시하고자 함에 유의해야 한다. 그리고, 본 발명의 요지를 불필요하게 흐릴 수 있다고 판단되는 공지 기능 및 구성에 대한 상세한 기술은 생략된다.

이하 첨부된 도면을 참조하면서 본 발명의 일 실시예에 따른 다리 접이 작업대의 구조를 설명하기로 한다.

도 2는 본 발명의 일실시예에 따른 LED 조명장치를 나타내는 도면이다. 도 2를 참조하면, 본 발명의 LED 조명장치는 LED 발광 블락(100), 스위칭 블락(200), 공통 전류 소스(300) 및 컨트롤 블락(400)을 구비한다.

상기 LED 발광 블락(100)은 정류 발생 블락(GPW)으로부터 발생되는 정류 전압(VREC)에 연결된다. 바람직하기로는, 상기 정류 발생 블락(GPW)은 교류 공급기(MSAC) 및 정류기(MRC)를 구비한다. 상기 교류 공급기(MSAC)는 교류 전압(VAC)을 공급한다. 상기 정류기(MRC)는 상기 교류 전압(VAC)을 정류하여, 상기 정류 전압(VREC)을 제공한다. 이때, 상기 정류 전압(VREC)은 접지전압(VSS)에 대하여 일방향의 전압을 가지며, 시간에 따라 변화된다.

바람직하기로는, 상기 정류기(MRC)는 상기 교류 전압(VAC)의 전(全) 영역을 동일한 방향의 전압으로 정류하여 상기 정류 전압(VREC)을 제공하는 전파(全波) 정류기이다.

즉, 상기 정류기(MRC)에 의하여, 상기 교류 전압(VAC)에서 음(-)의 전압은 상기 정류 전압(VREC)의 양(+)의 전압으로 정류된다.

더욱 바람직하기로는, 상기 정류기(MRC)는 브리지 다이오드(bridge diode)이다.

계속 도 2를 참조하면, 상기 LED 발광 블락(100)은 서로 직렬로 연결되는 제1 내지 제n LED 모듈(MD1~n)을 포함한다. 그리고, 상기 제1 내지 제n LED 모듈들(MD1~n)은 상기 정류전압(VREC)에 의하여 발광되도록 제어된다. 이때, 상기 각 LED 모듈(MD1~n) 사이와 마지막 LED 모듈(MD3)의 캐소드 단자에 각각의 탭(TP1~n)이 형성되어 있다.

상기 스위칭 블락(200)은 상기 LED 발광 블락(100)의 각각의 탭(TP1~n)에 접속되어, 각각의 탭(TP1~n)까지의 상기 LED 모듈(MD1~n)의 폐회로를 형성하도록 구동된다.

상기 스위칭 블락(200)은 제1 내지 제n 스위치(SW1~SWn)를 포함한다. 상기 제1 내지 제n 스위치(SW1~SWn)는 대응하는 제1 내지 제n 스위칭 제어 신호(VCON1~n)에 응답하여, 상기 자신에 대응하는 탭(TP1~n)과 공통 신호(VCOM) 사이에 전기적 패스(path)를 형성한다.

그리고, 상기 공통 전류 소스(300)는 상기 공통 신호(VCOM)의 소싱 전류량을 조절한다. 즉, 상기 공통 전류 소스(300)는 상기 공통 신호(VCOM)와 상기 접지전압(VSS) 사이에 형성되어, 형성되는 폐회로에 흐르는 전류량을 조절한다.

바람직하기로는, 상기 공통 전류 소스(300)의 소싱 전류량은 소스 제어 신호(VCSC)의 전압 레벨에 의하여 제어된다. 그리고, 더욱 바람직하기로는, 상기 소스 제어 신호(VCSC)의 전압 레벨은 상기 정류 전압(VREC)의 레벨에 의하여 제어된다.

도 3은 도 2의 공통 전류 소스(300)의 예를 나타내는 도면으로서, 전압 제어형 공통 전류 소스를 나타낸다. 도 3을 참조하면, 상기 공통 전류 소스(300)는 구체적으로 소스 비교기(310), 소스 트랜지스터(320) 및 소스 저항(330)을 구비한다.

상기 소스 비교기(310)는 상기 소스 제어 신호(VCSC)와 피드백 신호(VFB)의 전압 레벨을 비교한다. 본 실시예에서는, 상기 소스 비교기(310)의 비반전 입력단(+)에는 상기 소스 제어 신호(VCSC)가 인가되며, 상기 소스 비교기(310)의 반전 입력단(-)에는 상기 피드백 신호(VFB)가 인가된다.

상기 소스 트랜지스터(320)는 상기 소스 비교기(310)의 출력신호에 게이팅되어, 상기 공통 신호(VCOM)와 상기 피드백 신호(VFB)를 전기적으로 연결한다. 본 실시예에서, 상기 소스 트랜지스터(320)는 게이트 단자에 상기 소스 비교기(310)의 출력신호가 인가되며, 두 접합이 상기 공통 신호(VCOM)와 상기 피드백 신호(VFB)에 연결되는 앤모스 트랜지스터이다.

그리고, 상기 소스 저항(330)은 상기 피드백 신호(VFB)와 접지 전압(VSS) 사이에 형성된다.

상기와 같은 구성에 의하여, 상기 공통 전류 소스(300)의 소스 전류량(ISC)는 상기 소스 제어 신호(VCSC)의 전압 레벨에 따라 제어된다.

다시 도 2를 참조하면, 상기 컨트롤 블락(400)은 상기 정류 전압(VREC)의 레벨을 감지하여, 상기 제1 내지 제n 스위칭 제어 신호(VCON1~n)를 발생한다. 이때, 상기 제1 내지 제n 스위칭 제어 신호(VCON1~n)는 상기 정류 전압(VREC)의 전압 레벨에 따른 논리상태를 가진다.

도 4는 도 2의 컨트롤 블락(400)을 자세히 나타내는 블락도이다. 도 4를 참조하면, 상기 컨트롤 블락(400)은 스위칭 제어 신호 발생부(410) 및 소스 제어 신호 발생부(430)를 구비한다.

상기 스위칭 제어 신호 발생부(410)는 상기 제1 내지 제n 스위칭 제어 신호(VCON1~n)를 발생한다. 이때, 상기 제1 내지 제n 스위칭 제어 신호(VCON1~n)는 상기 정류 전압(VREC)에 따른 논리 상태를 가진다.

도 5는 도 4의 스위칭 제어 신호 발생부(410)를 더욱 자세히 나타내는 도면이다. 도 5를 참조하면, 상기 스위칭 제어 신호 발생부(410)는 저항 스트링(411) 및 비교기 그룹(413)을 포함한다.

상기 스위칭 제어 신호 발생부(410)는 상기 제1 내지 제n 스위칭 제어 신호(VCON1~n)에 대응하는 분배 저항들(RS1~n)을 포함한다. 이때, 상기 분배 저항들(RS1~n)은 직렬로 연결된다. 그리고, 상기 분배 저항들(RS1~n)의 연결 마디에는, 대응하는 분배 전압들(VDV1~n)이 생성된다.

상기 비교기 그룹(413)은 상기 제1 내지 제n 스위칭 제어 신호(VCON1~n)에 대응하는 제어 비교기들(COM1~n)을 포함한다. 이때, 상기 제어 비교기들(COM1~n)의 비반전 입력단(+)에는 문턱 전압(VTH)가 공통적으로 인가되며, 상기 제어 비교기들(COM1~n)의 반전 입력단(-)에는 대응하는 분배 전압들(VDV1~n)이 공통적으로 인가된다.

상기와 같은 구성에 의하여, 상기 스위칭 제어 신호 발생부(410)의 출력신호들인 상기 제1 내지 제n 스위칭 제어 신호(VCON1~n)는 상기 정류 전압(VREC)에 따른 논리 상태를 가지게 된다. 즉, 상기 정류 전압(VREC)의 상승시에는, 상기 제1 내지 제n 스위칭 제어 신호(VCON1~n)는 순서적으로 "H"에서 "L"로 된다. 그리고, 상기 정류 전압(VREC)의 하강시에는, 상기 제1 내지 제n 스위칭 제어 신호(VCON1~n)는 순서적으로 "L"에서 "H"로 된다.

이에 따라, 상기 LED 발광 블락(100)에서, 폐회로에 포함되는 LED 모듈(MD1~n)의 수 즉, 발광되는 LED 모듈(MD1~n)의 수는 상기 정류 전압(VREC)의 상승에 따라 순차적으로 증가하며, 상기 정류 전압(VREC)의 하강에 따라 순차적으로 감소된다.(도 2 참조)

다시 도 4를 참조하면, 상기 소스 제어 신호 발생부(430)는 상기 제1 내지 제n 스위칭 제어 신호(VCON1~n)의 논리 상태를 감지하여, 상기 소스 제어 신호(VCSC)를 발생한다. 이때, 상기 소스 제어 신호(VCSC)는 상기 제1 내지 제n 스위칭 제어 신호(VCON1~n)의 논리 상태에 대응하여 제어된다.

도 6은 도 4의 소스 제어 신호 발생부(430)를 구체적으로 나타내는 도면이다. 도 6을 참조하면, 상기 소스 제어 신호 발생부(430)는 기준 전압 발생유닛(431) 및 스위칭 유닛(433)을 구비한다.

상기 기준 전압 발생 유닛(431)은 상기 제1 내지 제n 스위칭 제어 신호(VCON1~n)에 대응하는 제1 내지 제n 기준 전압들(VR1~VRn)을 발생한다. 그리고, 상기 스위칭 유닛(433)은 상기 제1 내지 제n 스위칭 제어 신호(VCON1~n)의 논리 상태에 따라, 상기 제1 내지 제n 기준 전압들(VR1~VRn) 중의 어느 하나를 상기 소스 제어 신호(VCSC)로 제공하도록 구동된다.

예를 들어, 상기 정류 전압(VREC)에 따라 상기 제1 내지 제2 스위칭 제어 신호(VCON1, VCON2)의 논리 상태가 "L"이고, 상기 제3 내지 제n 스위칭 제어 신호(VCON1, VCON2)의 논리 상태가 "H"인 경우를 가정하자.

이 경우, 상기 기준 전압 발생 유닛(431)의 제3 기준 전압(VR3)에 대응하는 스위치(433_3)만 "턴온"되고, 나머지 스위치들(433_1~2, 433_3~n)은 모두 "턴오프"된다. 따라서, 상기 소스 제어 신호(VCSC)의 전압 레벨은 상기 제3 기준 전압(VR3)으로 제어된다.

상기와 같은 상기 소스 제어 신호 발생부(430)에서 제공되는 상기 소스 제어 신호(VCSC)는 상기 제1 내지 제n 스위칭 제어 신호(VCON1~n)의 논리 상태, 결과적으로는, 상기 정류 전압(VREC)에 대응하여 제어된다. 이에 따라, 상기 공통 전류 소스(300)의 소스 전류량(ISC)은 상기 정류 전압(VREC)에 대응하여, 적절한 값을 제어될 수 있다.

상기와 같은 본 발명의 LED 조명장치에서는, 형성되는 폐회로 즉, 발광되는 LED 모듈에 관계없이 하나의 공통 전류 소스에 의하여 소싱 전류량이 제어된다. 그러므로, 본 발명의 LED 조명장치에 의하면, LED 모듈에서의 과전류의 발생이 방지되어, 전체적으로 신뢰성이 향상된다.

본 발명은 도면에 도시된 일 실시예를 참고로 설명되었으나 이는 예시적인 것에 불과하며, 본 기술 분야의 통상의 지식을 가진 자라면 이로부터 다양한 변형 및 균등한 타 실시예가 가능하다는 점을 이해할 것이다.

예를 들면, 본 명세서에서는, 전압 제어형의 공통 전류 소스와 전압 레벨이 조절되는 소스 제어 신호를 발생하는 소스 제어 신호 발생부가 도시되고 기술되었다. 그러나, 본 발명의 기술적 사상은 전류 제어형의 공통 전류 소스와 전류량이 조절되는 소스 제어 신호를 발생하는 소스 제어 신호 발생부에 의해서도 구현될 수 있음은 당업자에게는 자명하다.

따라서, 본 발명의 진정한 기술적 보호 범위는 첨부된 등록청구범위의 기술적 사상에 의해 정해져야 할 것이다.

Claims

LED 조명장치에 있어서,
정류 전압에 의하여 발광되며, 서로 직렬로 배열되는 제1 내지 제n(여기서, n은 2이상의 정수)의 LED 모듈을 포함하는 LED 발광 블락으로서, 상기 제1 내지 제n의 LED 모듈은 각각 캐소드 단자에 각자의 탭이 형성되어 있는 상기 LED 발광 블락;
각자에 대응하는 제1 내지 제n 스위칭 제어 신호에 따라 상기 각자의 탭과 공통 신호 사이에 전기적 패스를 형성하는 제1 내지 제n 스위치를 포함하는 스위칭 블락;
상기 공통 신호의 전류를 소싱하는 공통 전류 소스; 및
상기 정류 전압의 레벨에 따른 논리상태를 가지는 상기 제1 내지 제n 스위칭 제어 신호를 발생하는 컨트롤 블락을 구비하는 것을 특징으로 하는 LED 조명 장치.
제1 항에 있어서, 상기 공통 전류 소스는
소스 제어 신호의 전압 레벨에 의하여 소싱 전류량이 제어되는 것을 특징으로 하는 LED 조명 장치.
제2 항에 있어서, 상기 소스 제어 신호의 전압 레벨은
상기 정류 전압의 레벨에 의하여 제어되는 것을 특징으로 하는 LED 조명 장치.
제2 항에 있어서, 상기 공통 전류 소스는
상기 소스 제어 신호와 피드백 신호의 전압 레벨을 비교하는 소스 비교기;
상기 소스 비교기의 출력신호에 게이팅되어, 상기 공통 신호와 상기 피드백 신호를 전기적으로 연결하는 소스 트랜지스터; 및
상기 피드백 신호와 접지전압 사이에 형성되는 소스 저항을 구비하는 것을 특징으로 하는 LED 조명 장치.
제2 항에 있어서, 상기 컨트롤 블락은
상기 제1 내지 제n 스위칭 제어 신호를 발생하는 스위칭 제어 신호 발생부로서, 상기 제1 내지 제n 스위칭 제어 신호는 상기 정류 전압에 따른 논리 상태를 가지는 상기 스위칭 제어 신호 발생부; 및
상기 소스 제어 신호를 발생하는 소스 제어 신호 발생부로서, 상기 소스 제어 신호는 상기 제1 내지 제n 스위칭 제어 신호의 논리 상태에 대응하여 제어되는 상기 소스 제어 신호 발생부를 구비하는 것을 특징으로 하는 LED 조명 장치.