KR20140053650A

KR20140053650A - 발광 다이오드 조명 장치

Info

Publication number: KR20140053650A
Application number: KR1020120119844A
Authority: KR
Inventors: 이상호; 임윤진; 홍영근
Original assignee: 엘지전자 주식회사
Priority date: 2012-10-26
Filing date: 2012-10-26
Publication date: 2014-05-08

Abstract

본 발명은 조명 장치에 관한 것으로 특히, 대기 전력을 개선할 수 있는 발광 다이오드 조명 장치에 관한 것이다. 이러한 본 발명은, 교류 전원을 정류하여 직류 전원을 공급하는 전원부; 1차 측에 주권선 및 보조 권선을 가지고, 2차 측에 출력 권선을 가지는 트랜스포머; 상기 전원부의 출력단에 연결되고 상기 트랜스포머의 주권선과 연결되는 스위치 소자 및 상기 스위치 소자를 제어하는 제어 소자를 포함하는 PWM 제어부; 상기 트랜스포머의 출력 권선에 연결되어 구동되며 복수의 발광 다이오드를 포함하는 발광부; 상기 발광부와 연결되는 디밍 제어부; 상기 출력 권선과 발광부 사이에 구비되는 전압 및 전류 제어부; 및 상기 PWM 제어부 및 보조 권선에 연결되어, 상기 발광부가 오프된 대기 모드 시에 상기 교류 전원의 입력 전압 대역에서 일정 범위의 주기로 간헐적 온/오프 동작이 가능하도록 하는 대기 전력 제어부를 포함하여 구성될 수 있다.

Description

발광 다이오드 조명 장치 {Apparatus for lighting using light emitting diode}

본 발명은 조명 장치에 관한 것으로 특히, 대기 전력을 개선할 수 있는 발광 다이오드 조명 장치에 관한 것이다.

조명 기기에 대한 광원, 발광 방식, 구동 방식 등에 대한 연구들이 진행되고 있으며, 최근에는 효율, 색 다양성, 디자인의 자율성 등에 장점이 있는 발광 다이오드(light emitting diode; LED)가 조명의 광원으로 주목받고 있다.

발광 다이오드는 순 방향으로 전압을 가했을 때 발광하는 반도체 소자로서, 수명이 길고, 소비 전력이 낮으며, 대량 생산에 적합한 전기적, 광학적, 물리적 특성을 가지고 있다.

이러한 발광 다이오드를 조명의 광원으로 효과적으로 이용하기 위하여 상용 교류 전원으로 구동할 수 있는 발광 다이오드 조명 장치가 필요하다.

또한, 이와 같은 조명 장치에서 발광 다이오드가 오프(off)되는 경우에는 일정 전력 이하로 대기 전력을 제한할 수 있는 방안이 요구된다.

본 발명이 이루고자 하는 기술적 과제는, 입력 전압의 변동에 상관없이 대기 전력을 개선할 수 있는 발광 다이오드를 이용하는 조명 장치를 제공하고자 한다.

상기 기술적 과제를 이루기 위하여, 본 발명은, 교류 전원을 정류하여 직류 전원을 공급하는 전원부; 1차 측에 주권선 및 보조 권선을 가지고, 2차 측에 출력 권선을 가지는 트랜스포머; 상기 전원부의 출력단에 연결되고 상기 트랜스포머의 주권선과 연결되는 스위치 소자 및 상기 스위치 소자를 제어하는 제어 소자를 포함하는 PWM 제어부; 상기 트랜스포머의 출력 권선에 연결되어 구동되며 복수의 발광 다이오드를 포함하는 발광부; 상기 발광부와 연결되는 디밍 제어부; 상기 출력 권선과 발광부 사이에 구비되는 전압 및 전류 제어부; 및 상기 PWM 제어부 및 보조 권선에 연결되어, 상기 발광부가 오프된 대기 모드 시에 상기 교류 전원의 입력 전압 대역에서 일정 범위의 주기로 간헐적 온/오프 동작이 가능하도록 하는 대기 전력 제어부를 포함하여 구성될 수 있다.

여기서, 대기 전력 제어부는, 상기 직류 전원을 검출하는 전압 검출부; 상기 스위치 소자를 통해 흐르는 전류를 검출하는 전류 검출부; 및 상기 전압 검출부 및 전류 검출부 사이에 연결되는 전압 보상 저항을 포함할 수 있다.

전류 검출부는, 상기 스위치 소자에 흐르는 전류량을 감지하는 감지 저항을 포함할 수 있다.

또한, 전압 보상 저항은, 상기 입력 전압의 변동이 발생하는 경우에 상기 감지 저항 양단에 걸리는 전압을 보상할 수 있다.

이때, 전압 보상 저항은, 상기 입력 전압의 변동이 발생하는 경우에 상기 감지 저항 양단에 걸리는 전압이 급격히 변동하지 않도록 할 수 있다.

여기서, 전압 검출부는, 상기 전원부의 출력 전압을 분배하는 분압 저항을 포함할 수 있다.

대기 전력 제어부가 동작하는 교류 전원의 입력 전압 대역은 100 V 내지 240 V일 수 있다.

여기서, 대기 모드는, 2차측의 출력 전류가 최대 전류의 20% 이하인 경우에 이루어지도록 할 수 있다.

한편, 발광부에 연결되는 보조 전원부를 더 포함할 수 있다.

본 발명은 다음과 같은 효과가 있는 것이다.

발광부가 오프된 대기 모드 시에 교류 전원의 입력 전압 대역에서 동일한 주기로 간헐적 온(on)/오프(off) 동작 가능하도록 하는 대기 전력 제어부를 구현함으로써 일정 전력 이하의 대기 전력을 만족시킬 수 있다.

이와 같이, 전원의 출력이 입력 전압의 크기에 상관없이, 일정한 주기로 간헐적으로 동작하도록 함으로써 저전력 대기 전력 조건을 만족시킬 수 있는 것이다.

따라서, 출력 전압의 리플(Ripple)이나, 통신 모듈 리셋(Reset)으로 인한 플리커(Flicker) 현상 없이 대기전력을 만족시킬 수 있게 된다.

또한, 이러한 기능은 입력 최소/최대 동작 범위에서 발광부가 오프되기 이전에 스킵 동작 발생시, 제안된 회로를 활용하여 스킵 동작 구간을 설계자가 임의로 수정가능 하므로, 발광부의 플리커 현상을 개선하는 효과도 있게 된다.

도 1은 발광 다이오드 조명 장치의 일례를 나타내는 회로도이다.
도 2 및 도 3은 디밍 조건을 나타내는 그래프이다.
도 4 및 도 5는 각각 입력 전원 100 VAC 및 240 VAC인 경우, 대기 전력 제어부가 구비되지 않은 경우의 파형을 나타내는 도이다.
도 6 및 도 7은 각각 입력 전원 100 VAC 및 240 VAC인 경우, 대기 전력 제어부가 구비된 경우의 파형을 나타내는 도이다.

이하, 첨부된 도면을 참고하여 본 발명에 의한 실시예를 상세히 설명하면 다음과 같다.

본 발명이 여러 가지 수정 및 변형을 허용하면서도, 그 특정 실시예들이 도면들로 예시되어 나타내어지며, 이하에서 상세히 설명될 것이다. 그러나 본 발명을 개시된 특별한 형태로 한정하려는 의도는 아니며, 오히려 본 발명은 청구항들에 의해 정의된 본 발명의 사상과 합치되는 모든 수정, 균등 및 대용을 포함한다.

층, 영역 또는 기판과 같은 요소가 다른 구성요소 "상(on)"에 존재하는 것으로 언급될 때, 이것은 직접적으로 다른 요소 상에 존재하거나 또는 그 사이에 중간 요소가 존재할 수도 있다는 것을 이해할 수 있을 것이다.

비록 제1, 제2 등의 용어가 여러 가지 요소들, 성분들, 영역들, 층들 및/또는 지역들을 설명하기 위해 사용될 수 있지만, 이러한 요소들, 성분들, 영역들, 층들 및/또는 지역들은 이러한 용어에 의해 한정되어서는 안 된다는 것을 이해할 것이다.

도 1은 발광 다이오드 조명 회로의 일례를 나타내고 있다. 이러한 조명 회로는 트랜스포머(T1)를 이용하는 절연형으로서, 2차 측(Secondary)에는 정전류 및 정전압 제어 방식을 가지며, 넓은 대역의 전원 입력에 대응하는 예를 나타내고 있다.

즉, 전원부(100)에는 전원(110)으로 교류 전원 100 V 또는 220 V 등이 접속되고, 이 전원(110)에는 정류부(130)가 연결된다. 이러한 정류부(130)는 브리지 다이오드를 이용한 전파 정류 회로를 이용할 수 있다.

이러한 전원(110)과 정류부(130) 사이에는 전자기 간섭(electro-magnetic interference; EMI)을 줄여주기 위한 EMI 필터(120)가 구비될 수 있다.

정류부(130)에는 스위칭 전류를 흡수하기 위한 소용량 캐패시터(Cp)가 연결될 수 있으며, 이러한 정류 회로(130)와 캐패시터(Cp)에 의하여 전파 정류 전압을 생성한다.

이러한 정류부(130)에는 트랜스포머(T1)가 연결되는데, 이 트랜스포머(T1)는 플라이 백(Fly-back) 트랜스포머가 이용될 수 있다.

이와 같은 트랜스포머(T1)는 1차 측(Primary)에는 주권선(P1) 및 보조 권선(P2)을 가지고, 2차 측(Secondary)에 출력 권선(S1)을 가진다.

트랜스포머(T1)의 주권선(P1)에는 스위치 소자(Q1)를 포함하는 PWM 제어부(200)가 연결되는데, 이 PWM 제어부(200)는 트랜스포머(T1)의 주권선(P1)에 스위칭 전류를 생성한다.

여기서 스위치 소자(Q1)로는 MOSFET 소자가 이용될 수 있다.

전원부(100)에는 분압 저항(R1, R2)이 연결된다. 이 분압 저항(R2, R2)을 통하여 스위치 소자(Q1)의 구동 펄스를 발생시키는 제어 소자(210)가 연결된다. 이러한 제어 소자(210)는 PWM 제어 IC 칩으로 구현하여 이용할 수 있다.

트랜스포머(T1)의 2차 측은 출력 권선(S1)에 정전류 및 정전압을 제어하는 전압 및 전류 제어부(400)를 통하여 다수의 발광 다이오드(D1, ... , Dn)로 이루어지는 발광부(500)와 연결된다.

이러한 발광부(500)에는 직렬로 연결되는 다수의 발광 다이오드 채널들이 병렬로 연결된 여러 채널로 구비될 수 있다.

발광부(500)의 정전압(constant voltage; CV) 제어와 (constant current; CC) 제어는 각각 정전압 제어부(410) 및 정전류 제어부(420)에 의해 이루어질 수 있다. 이러한 정전압 제어부(410) 및 정전류 제어부(420)는 증폭기(OP AMP)를 이용하여 구현할 수 있다.

정전압 제어부(410)의 입력 (+) 핀은 레퍼런스 전압(예를 들어, 2.5 V)으로 고정시키고 입력 (-) 핀은 출력 전압을 감지하게 하여, - 핀 전압이 레퍼런스 전압(2.5V) 이상이 되면, 포토 다이오드(Dp) 및 포토 트랜지스터(Trp)로 이루어지는 포토 커플러에 전류를 발생시켜 1차 측에서 2차 측으로 전달되는 에너지의 양을 줄이게 되고, 다시 2.5V 이하가 되면, 1차 측에서 2차 측으로 전달되는 에너지의 양을 늘려 정전압이 유지되도록 한다.

단, 이때 정전압이 유지되는 전압의 기준은 발광부(500)의 최대 전압보다 높게 설계하여 정전류 동작과 정전압 동작 구간이 다르게 구성할 수 있다.

정전류 동작 역시 정전류 제어부(420)를 통하여 (+) 핀을 레퍼런스 전압(예를 들어, 2V)으로 설정하고, (-) 핀을 출력 전류 감지 핀으로 사용하여 (-) 핀 전압이 (+) 핀보다 높거나 낮음에 따라 1차 측에서 2차 측으로 전달되는 에너지의 양을 제어하여 출력 전류가 일정하게 유지되도록 한다.

이때, 정전류가 유지되는 전압은 발광부(500)의 최소 내지 최대 전압 범위 내에서만 동작하도록 하여 정전압 동작 구간과 겹치지 않도록 할 수 있다.

발광부(500)에는 디밍 제어부(600)가 연결되어, 필요에 따라 발광부(500)의 밝기를 조절할 수 있도록 한다.

이상에서 설명한 바와 같은 조명 장치는, 발광부(500)가 연결된 상태에서는 정전류 모드로 동작하여 일정한 전류가 발광부(500)에 공급되도록 하고, 발광부(500)가 분리된 상태에서는 정전압 모드로 작동하여 출력 과전압을 방지할 수 있다.

정전류 동작 시에는 아날로그 방식(0 - 10 V)과 통신 모듈 방식(PWM)의 두 가지 디밍 기능을 제공할 수 있다. 이때, 발광부(500)에는 통신 모듈을 위한 보조 전원부(700)가 더 구비될 수 있다.

통신 모듈은 회로에서 일정 전압(예를 들어, 3 V)을 일정하게 공급해야 하며, 아래에서 설명하는 대기 모드에서도 정전압이 공급되어야 하므로, 이러한 보조 전원부(700)를 통하여 전원이 공급될 수 있다.

디밍(dimming) 기능은 별도의 디밍 스위치(610)를 통하여 0 내지 10 V의 아날로그 동작으로 디밍이 이루어질 수 있다. 이때, 디밍 스위치(610)의 입력에 의하여, OP AMP(630)와 제어부(620)를 통하여 디밍 제어부(600)에서 발광부(500) 측에 공급되는 전류를 제어하여 발광부(500)의 밝기를 조절할 수 있다.

이러한 디밍 동작 시에 조명 장치는 도 2 및 도 3에서 도시하는 바와 같이, 선형적으로 전류를 변화시켜서 발광부(500)의 밝기를 제어한다.

그런데, 이러한 아날로그 방식(0 - 10 V)과 통신 모듈 방식(PWM)의 두 가지 디밍 조건에서, 출력 전류가 최대 전류의 20 % 이하에 도달하는 경우에는 조명 회로는 강제적으로 발광부(500)를 오프(off) 시키게 되는데, 이때를 대기 모드 상태라고 한다.

대기 모드 상태에는 발광부(500) 측의 출력은 부하가 없으며 대신 통신 모듈로 공급되는 보조 전원부(700)에는 일정 전류, 보통 0.04 A의 부하가 일정하게 공급될 수 있다.

등 기구의 대기 전력은 보조 전원 3 V 및 0.04 A 조건에서 1 W 이하의 규제를 만족해야만 한다. 기본적으로 조명 제품은 역률과 THD에 대하여 규제를 받기 때문에 50 W 미만일 경우 PFC 플라이백 회로를 사용하게 된다.

그러나, PFC 플라이백 회로는 전용 설계 IC(반도체)가 없으며, PFC IC의 일부 기능을 사용하여 구현되기 때문에 디밍 기능을 가진 조명 제품에서 필요한 대기전력 기능을 구현하기 어려우며, 따라서 별도의 회로 구현 없이는 입력 동작 범위 내에서 대기 전력을 만족시키기 어렵다.

여기서는, PWM 제어부(200) 및 보조 권선(P2)에 연결되어, 발광부(500)가 오프된 대기 모드 시에 교류 전원(110)의 입력 전압 대역에서 동일한 주기로 간헐적 온(on)/오프(off) 동작 가능하도록 하는 대기 전력 제어부(300)를 구현함으로써 이러한 대기 전력을 만족시킬 수 있다.

이러한 대기 전력 제어부(300)는, 위에서 설명한 분압 저항(R1, R2)을 통하여 직류 전원을 검출하는 전압 검출부(310)와, 스위치 소자(Q1)를 통해 흐르는 전류를 검출하는 전류 검출부(330) 및 이러한 전압 검출부(310)와 전류 검출부(330) 사이에 연결되는 전압 보상 저항(320; R_STBY)을 포함하여 구성될 수 있다.

이때, 전류 검출부(330)는, 스위치 소자(Q1)에 흐르는 전류량을 감지하는 감지 저항(Rsense)을 포함할 수 있다.

한편, 전압 보상 저항(320)은, 입력 전압의 변동이 발생하는 경우에 감지 저항(Rsense) 양단에 걸리는 전압을 보상하게 된다.

이때, 전압 보상 저항(320)은, 입력 전압의 변동이 발생하는 경우에 감지 저항(Rsense) 양단에 걸리는 전압이 급격히 변동하지 않도록 할 수 있다.

교류 전원(110)의 입력 전압 대역은 100 V 내지 240 V일 수 있으며, 대기 전력 모드 시에는 이러한 전체 전압 대역에 대하여 간헐적 온/오프 동작, 이른바, 스킵(skip) 동작이 이루어질 수 있도록 하는 것이다.

이하, 이러한 대기 전력 제어부(300)에 대하여 자세히 설명한다.

도 4 내지 도 7은 대기 전력 제어부(300)의 적용 또는 미 적용 상태에서의 동작 파형을 나타내고 있다.

도 4 및 도 5는 대기 전력 제어부(300)가 구비되지 않은 상태에서 측정된 파형으로서, 도 4는 입력 전원이 100 VAC인 경우이고, 도 5는 입력 전원이 240 VAC인 경우를 나타내고 있다.

각 도면의 파형에서 (a)는 2차 측의 출력 전압으로서, 발광부(500) 양단의 전압 파형을 나타내고, (b)는 1차 측의 PWM 제어부(200)의 스위치 소자(Q1)의 드레인-소스 스위칭 전압 파형을 나타내며, (c)는 1차 측 PWM 제어부(200)에서 Vcc 보조 전압 파형을 나타낸다.

또한, 도 6 및 도 7은 대기 전력 제어부(300)가 구비된 상태에서 측정된 파형을 나타내고 있으며, 도 6은 입력 전원이 100 VAC인 경우이고, 도 7은 입력 전원이 240 VAC인 경우를 나타내고 있다.

도 4 내지 도 7에서 도시된 바와 같이, 최소 입력 전원이 100 VAC에서는 도 4 및 도 6의 파형에서 동일하게 약 30 ms 주기로 스킵 동작이 정상적으로 이루어짐을 알 수 있다.

그런데, 최대 입력 전원이 240 VAC에서는 도 5의 파형과 도 7의 파형으로부터 보면, 전혀 다른 동작이 발생하고 있음을 알 수 있다.

즉, 대기 전력 제어부(300)가 구비되지 않은 도 5에서는 약 4.8 초의 주기로 스킵 동작이 이루어지며, 이때 (a) 파형의 출력 전압 파형을 보면, 최대 출력 전압의 50 %에 해당하는 전압 리플(Ripple)이 발생하는 것을 알 수 있다.

이러한 현상은 통신 모듈로 공급되는 보조 전원부(700)에도 동일한 영향을 미치게 되며, 보조 전원부(700)의 흔들림으로 인하여 통신 모듈이 리셋(Reset) 되어, 이는 발광부(500)의 플리커(Flicker; 깜빡임)를 유발하는 주요 원인이 될 수 있다.

그러나, 도 7에서와 같이 대기 전력 제어부(300)가 구비된 경우에는 도 4 및 도 6에서 도시하는 파형과 동일한 약 30 ms 주기의 스킵 동작이 정상적으로 구현되는 것을 알 수 있다. 따라서, (a)의 출력 전압 파형이 리플(Ripple) 없이 일정하게 유지됨을 확인할 수 있다.

도 5와 같이, 대기 전력 제어부(300)가 구비되지 않았을 경우에 긴 스킵 동작 주기가 발생하는 사유는 하기와 같다.

최소 입력 전원에 대하여, 무 부하 시에 조명 회로는 극소의 입력 전류로 출력 전압을 유지하는 것이 필요하게 되며, 이때 제어 소자(210)의 COMP 핀은 간헐적으로 스위칭 소자(Q1)의 게이트(Gate)를 개폐하여 동작하므로 짧은 시간의 스킵 동작이 가능하다.

마찬가지로, 입력 전압이 높을 때에도 상기와 같은 사유로 인하여 스킵 동작이 발생하게 되는데, 최대 입력 전압 무 부하 시에는 최소 입력 전압 대비 필요한 입력 전류는 작아지게 된다.

다시 말해 COMP 핀 전압의 변화가 게이트의 개폐 시간을 결정하게 되는데, 높은 입력 전압에서는 COMP 핀 전압의 감소로 인해 게이트의 개폐 시간이 길어지게 되어, 스킵 동작의 동작시간이 늘어나는 것이다.

도 7의 파형과 같이 대기 전력 제어부(300)가 구비된 경우에는 최소/최대 입력 전압에서, 도 4 및 도 6의 파형과 같이 동일한 스킵 동작 주기를 가지는 이유는 하기와 같다.

PFC 플라이백(Flyback) 회로의 주파수는 하기의 수학식 1 및 수학식 2에서와 같이 여러 가지 인자에 의해 결정되어 지며, 이중, 입력 전압과 트랜스포머(T1) 인덕턴스 값의 영향이 매우 크다.

본 조명 장치는 입력 최소 전압을 기준으로 하여 제어 소자(210)의 최소 주파수에 도달시 동작하도록 설계되기 때문에 최대 입력 전압에서는 위의 수학식 1 및 수학식 2에서와 같이 주파수가 상승하므로 제어 소자(210)의 최소 주파수에서 멀어지게 되기 때문에 입력 최소 전압과 유사한 동작을 기대하기 어려울 수 있다.

따라서, 대기 전력 제어부(300)에서와 같이 입력 전압 변동을 감지하는 제어 소자(210)의 MULT 핀의 분압 저항(R1, R2) 양단에 걸쳐 전압 보상 저항(320; R_STBY)을 추가하게 되면, 최대 입력 전압에서 최소 입력 전압 대비 낮아진 전류 감지 전압을 보상해줄 수 있다.

이는, 마치 실제로는 높은 입력 전압이 회로에 가해지고 있지만, 제어 소자(210)는 낮은 입력이 인가되는 것으로 오인하여 동작하게 되며, 따라서 높은 입력 전압에서도 낮은 입력과 동일한 온(ON) 구간과 오프(OFF) 구간을 가지지는 않지만, 주기는 동일한 스킵 동작 구현이 가능한 것이다.

따라서, 본 발명의 조명 장치는 입력 전압 변동 범위에 구애받지 않고 입력 전 대역에서 동일한 주기로 스킵 동작하게 되므로, 출력 전압의 리플(Ripple)이나, 통신 모듈 리셋(Reset)으로 인한 플리커(Flicker) 현상 없이 대기전력을 만족시킬 수 있게 된다.

또한, 이러한 기능은 입력 최소/최대 동작 범위에서 발광부(500)가 오프되기 이전에 스킵 동작 발생시, 제안된 회로를 활용하여 스킵 동작 구간을 설계자가 임의로 수정가능 하므로, 발광부(500)의 플리커(Flicker) 현상을 개선하는 효과도 있게 된다.

이하, 위에서 설명한 조명 장치의 대기 전력 제어부(300)의 구성과 작용 효과를 부연 설명한다.

위에서 설명한 바와 같이, 대기 전력 제어부(300)는 전압 검출부(310)와 전류 검출부(330)를 포함한다.

전원부(100)에 입력 전압이 인가되면, EMI 필터(120) 및 정류부(130)를 통과하여 정류된 DC 전압이 분압 저항(R1, R2) 양단에 걸리게 된다. 반도체의 동작 전압은 작은 신호이므로 높은 DC 전압을 R1과 R2로 분배하여 낮은 전압을 제어 소자(210)에 인가시켜 준다.

이때 분배된 전압은 입력 AC 전압의 변화량과 비례 관계를 가지게 된다. 다시 말해, 입력 AC 전압이 증가하면 R1 및 R2에 의해 분배된 전압도 높아지고, AC 전압이 낮아지면 분배된 전압도 낮아지게 된다.

그러나, 반대로 스위치 소자(Q1)를 통하여 흐르는 전류는 입력 전압이 높아지면 낮아지고, 입력 전압이 낮아지면 높아지게 되므로, 입력 AC 전압의 변화량과 반비례 관계를 가지게 된다.

따라서, 스위치 소자(Q1)에 흐르는 전류량을 감지하는 감지 저항(Rsense) 양단 전압은 입력 AC 전압이 낮아지면 감지 저항(Rsense) 양단에 걸리는 전압이 높아지게 되며, 입력 AC 전압이 높아지면 감지 저항(Rsense) 양단에 걸리는 전압이 낮아지게 된다. 이는 감지 저항(Rsense) 양단에 걸리는 전압은 감지 저항(Rsense)에 흐르는 전류와 감지 저항(Rsense)의 곱과 같다는 오옴의 법칙으로부터 해석할 수 있다.

결과적으로 제어 소자(210)는 입력 전압의 변화량을 분압 저항(R1, R2)의 전압과는 비례 관계로, 감지 저항(Rsense)의 전압을 통해서는 반비례 관계를 통해 감지하게 된다.

따라서, 제어 소자(210)를 이루는 반도체의 동작은 낮은 입력 전압과 높은 입력 전압에서 서로 다른 전압이 감지되기 때문에 동일한 특성을 구현할 수가 없게 된다.

그러나, 대기 전력 제어부의 전압 보상 저항(320; R_STBY)을 AC 입력 전압에 대해 비례 관계로 동작하는 분압 저항(R1, R2)과, 반비례 관계로 동작하는 감지 저항(Rsense) 양단을 연결하게 되면, AC 입력 전압을 감지하는 회로가 AC 입력 전압의 변화에 상관없이 모두 비례 관계로 동작하게 되기 때문에 입력 AC 전압의 변화에 대하여 반도체는 동일한 특성을 구현할 수 있는 것이다.

부연 설명을 하게 되면 분압 저항(R1, R2)을 이용하는 분배 회로는 AC 입력 전압 변화에 대하여 기존과 동일하게 비례 관계로 동작하게 된다. 그러나, 감지 저항(Rsense) 전압은 기존 반비례 관계로 동작하는 것과 달리 분배 전압의 영향으로 비례 관계로 동작하게 된다.

AC 입력 전압이 낮을 경우에는 분압 저항(R1, R2)을 통한 분배 전압이 낮고, 감지 저항(Rsense)에 흐르는 전류가 커지기 때문에 감지 저항(Rsense) 양단 전압이 높아져 전압 보상 저항(320) 양단 전위차가 작아 전압 보상 저항(320)을 통하여 감지 저항(Rsense)에 전달되는 전류량이 미소하여 위에서 설명한 도 4 및 도 6에서와 같이 동일한 파형이 나타나게 된다.

그러나, 입력 AC 전압이 증가될 경우 분압 저항(R1, R2)의 분배 전압은 커지는 반면, 스위치 소자(Q1)로 흐르는 전류량이 작아서 감지 저항(Rsense) 양단 전압 또한 작아지게 된다. 따라서, 전압 보상 저항(320) 양단간 전위차가 커지게 되므로, 이 전압 보상 저항(320)을 통하여 큰 전류가 감지 저항(Rsense)으로 유입되어, 낮아진 전압을 보상하여 전위를 높이게 된다.

이는 입력전압이 낮을 때와 완전히 동일하지 않을 수도 있으나 AC 입력 전압이 낮았을 때와 유사하도록 감지 저항(Rsense) 양단 전압을 유지시켜 줄 수 있다. 이로인해 제어 소자(210)에서는 높은 입력 전압에서도 높은 감지 저항(Rsense) 양단 전압을 감지하게 되므로, 제어 소자(210)는 입력 AC 전압의 변화에 상관없이 유사한 스킵 동작을 유지시켜 줄 수 있는 것이다.

한편, 본 명세서와 도면에 개시된 본 발명의 실시 예들은 이해를 돕기 위해 특정 예를 제시한 것에 지나지 않으며, 본 발명의 범위를 한정하고자 하는 것은 아니다. 여기에 개시된 실시 예들 이외에도 본 발명의 기술적 사상에 바탕을 둔 다른 변형 예들이 실시 가능하다는 것은, 본 발명이 속하는 기술 분야에서 통상의 지식을 가진 자에게 자명한 것이다.

10: 교류 전원 20: 조광기
30: 정류 회로 40: 정전류 회로
50: 발광부 60: 제어 회로
61, 64, 65, 66: 전류 감지 회로
67: 전압 적분 회로

Claims

교류 전원을 정류하여 직류 전원을 공급하는 전원부;
1차 측에 주권선 및 보조 권선을 가지고, 2차 측에 출력 권선을 가지는 트랜스포머;
상기 전원부의 출력단에 연결되고 상기 트랜스포머의 주권선과 연결되는 스위치 소자 및 상기 스위치 소자를 제어하는 제어 소자를 포함하는 PWM 제어부;
상기 트랜스포머의 출력 권선에 연결되어 구동되며 복수의 발광 다이오드를 포함하는 발광부;
상기 발광부와 연결되는 디밍 제어부;
상기 출력 권선과 발광부 사이에 구비되는 전압 및 전류 제어부; 및
상기 PWM 제어부 및 보조 권선에 연결되어, 상기 발광부가 오프된 대기 모드 시에 상기 교류 전원의 입력 전압 대역에서 일정 범위의 주기로 간헐적 온/오프 동작이 가능하도록 하는 대기 전력 제어부를 포함하여 구성되는 것을 특징으로 하는 발광 다이오드 조명 장치.
제 1항에 있어서, 상기 대기 전력 제어부는,
상기 직류 전원을 검출하는 전압 검출부;
상기 스위치 소자를 통해 흐르는 전류를 검출하는 전류 검출부; 및
상기 전압 검출부 및 전류 검출부 사이에 연결되는 전압 보상 저항을 포함하는 것을 특징으로 하는 발광 다이오드 조명 장치.
제 2항에 있어서, 상기 전류 검출부는, 상기 스위치 소자에 흐르는 전류량을 감지하는 감지 저항을 포함하는 것을 특징으로 하는 발광 다이오드 조명 장치.
제 3항에 있어서, 상기 전압 보상 저항은, 상기 입력 전압의 변동이 발생하는 경우에 상기 감지 저항 양단에 걸리는 전압을 보상하는 것을 특징으로 하는 발광 다이오드 조명 장치.
제 3항에 있어서, 상기 전압 보상 저항은, 상기 입력 전압의 변동이 발생하는 경우에 상기 감지 저항 양단에 걸리는 전압이 급격히 변동하지 않도록 하는 것을 특징으로 하는 발광 다이오드 조명 장치.
제 2항에 있어서, 상기 전압 검출부는, 상기 전원부의 출력 전압을 분배하는 분압 저항을 포함하는 것을 특징으로 하는 발광 다이오드 조명 장치.
제 1항에 있어서, 상기 교류 전원의 입력 전압 대역은 100 V 내지 240 V인 것을 특징으로 하는 발광 다이오드 조명 장치.
제 1항에 있어서, 상기 대기 모드는, 2차측의 출력 전류가 최대 전류의 20% 이하인 경우에 이루어지는 것을 특징으로 하는 발광 다이오드 조명 장치.
제 1항에 있어서, 상기 발광부에 연결되는 보조 전원부를 더 포함하는 것을 특징으로 하는 발광 다이오드 조명 장치.