KR20140057925A - 전원전압 변화 시의 광량 보상 기능을 갖는 엘이디 조명 구동회로 - Google Patents
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Abstract
본 발명은 교류 다이렉트 방식의 LED 조명 구동회로에서 교류 전원의 절대값 변화가 발생하더라도 최종 LED 발광량의 변화는 최소화되고 따라서 LED 조명이 불안정한 전원 상태에서도 빛의 깜박임이나 흔들림 현상 없이 안정적인 동작 상태를 유지할 수 있는 전원전압 변화 시의 광량 보상 기능을 갖는 엘이디 조명 구동회로에 관한 것으로서, 본 발명에 따른 전원전압 변화 시의 광량 보상 기능을 갖는 엘이디 조명 구동회로는, 외부의 교류전원이 공급되는 전원공급부 및 상기 전원공급부를 통해 인가되는 교류전원의 정류회로를 포함하는 전원부와, 상기 전원부와의 접속점으로부터 최단 거리에 위치한 제1 LED를 시작으로 전원부에서 최장 거리에 위치한 제n LED를 포함하여 상기 제1 LED가 상기 전원부에 접속되는 동시에 각각의 LED가 직렬 연결되는 LED 조명부와, 상기 LED 조명부를 형성하는 각 LED의 출력단에 개별 접속되어 해당 LED에 대한 전류공급채널을 형성하는 복수의 스위칭 회로부와, 상기 전원부 및 제1 LED 간의 접속라인에 병렬 접속되어 상기 전원부를 통해 입력되는 교류전원의 절대값 변화 시 상기 LED 조명부에 공급되는 전류 값의 조정신호를 출력하는 전원전압 보정부와, 상기 전원전압 보정부로부터 입력되는 신호를 기준으로 상기 스위칭 회로부 각각에 기준 전압을 인가하는 기준전압 공급부를 포함하여 구성된다.
Description
본 발명은 전원전압 변화 시의 광량 보상 기능을 갖는 엘이디 조명 구동회로에 관한 것으로서, 특히 교류 다이렉트 방식의 LED 조명 구동회로에서 교류 전원의 절대값 변화가 발생하더라도 최종 LED 발광량의 변화는 최소화되고 따라서 LED 조명이 불안정한 전원 상태에서도 빛의 깜박임이나 흔들림 현상 없이 안정적인 동작 상태를 유지할 수 있는 전원전압 변화 시의 광량 보상 기능을 갖는 엘이디 조명 구동회로에 관한 것이다.
LED(Light Emitting Diode)는 전류 구동 소자로써, 정전류가 안정적으로 공급되어야 정상적으로 동작할 수 있다. 특히 고전력을 요구하는 LED는 구동 전류가 크기 때문에(보통 350㎃ 이상) LED 자체에서 많은 열이 발생되고, 따라서 휘도의 열화율이 저전력에서의 LED보다 크다. 이는 LED의 수명과 직접적으로 연결되며 조명 시장에서 매우 중요한 요소로 작용하게 된다.
초기 LED 조명의 경우 통상 SMPS(Switched mode power supply)의 buck type으로 구현되었고, 이후 절연 기능을 고려하여 변압기(transformer)를 이용한 플라이백(fly-back) 타입으로 구현되었으며, 상기 플라이백 타입이 개선되어 PSR(Primary side regulation) 방식의 플라이백(fly-back) 타입이 짧은 기간이지만 제안되어 개발되기도 하였다.
그리고 최근에는 대용량의 무효분(reactive component) 수를 획기적으로 줄인 교류 다이렉트 방식의 LED 조명 구동 방식이 제안 및 실시되고 있다.
이와 같은 교류 다이렉트 방식의 LED 조명 구동 방식은 교류 전원이 직접 LED의 열에 인가되고, 시간상으로 변화하는 교류 전원의 전압값에 적합한 개수의 LED가 선택된 후, 선택된 LED만이 점등되도록 전류원을 평행 배치하여 제어하는 방식이다. 다시 말해, 기존의 SMPS(Switched mode power supply) 방식이라 분류될 수 있는 buck, fly-back, PSR fly-back은 기본적으로 교류 전원을 DC 전압으로 변환하여 LED를 구동하는 것이지만, 교류 다이렉트 방식의 LED 조명 구동 방식은 기본적으로 교류 전원이 직접 LED의 열에 인가된다.
도 1은 종래 교류 다이렉트 방식의 LED 조명 구동회로를 개념적으로 보인 것으로서, 디머(dimmer)가 없는 경우를 예로 한 것이며, AC전원(10), 정파정류기(20), 다수의 LED(31~34) 및 이러한 LED(31~34)의 수에 대응되는 전류원(41~44), 그리고 회로 전체의 제어를 위한 알고리즘 회로로 구성된다.
또한 도 2는 디머(dimmer)가 있는 종래 교류 다이렉트 방식의 LED 조명 구동회로를 개념적으로 보인 것으로서, 도 1과 마찬가지로 AC전원(10), 정파정류기(20), 다수의 LED(31~34) 및 이러한 LED(31~34)의 수에 대응되는 전류원(41~44), 그리고 회로 전체의 제어를 위한 알고리즘 회로를 포함하는 동시에 디머(50) 및 이러한 디머(50)의 안정적인 구동을 위한 블리딩(bleeding) 전류원(60)을 추가로 포함하는 구성이다.
이와 같은 도 1 및 도 2에 따른 교류 다이렉트 방식의 LED 조명 구동회로는 상술한 기존 SMPS 방식의 LED 구동회로와 비교할 때, 큰 값의 인덕터(inductor) 또는 변압기(transformer)를 필요로 하지 않는 점, 큰 값의 전해 콘덴서를 필요로 하지 않는 점, 상대적으로 제어 알고리즘이 간단한 점 등 여러 이점이 있으며, 결론적으로 부품 수와 제조 공정 및 모듈 크기에서 우위에 있다.
그러나 도 1 및 도 2에 따른 교류 다이렉트 방식의 LED 조명 구동회로는 상기와 같은 이점이 있는 반면에, AC전압의 크기가 순간적으로 변할 경우 LED의 밝기 역시 순간 반응하고, 또한 AC전압의 크기가 주기적으로 변할 경우 LED의 밝기 역시 주기적으로 반응하며, 이는 사용자의 눈에 LED 조명의 깜박임과 흔들림의 불량 동작으로 보이게 된다.
다시 말해, 기존 SMPS 방식의 LED 조명 구동회로도 설계하기에 따라서는 실제 동작 환경에서 불안정한 교류 전압으로 인해 LED 밝기에 변화가 발생할 수 있지만, 기본적으로 SMPS 방식의 LED 조명 구동회로는 교류를 DC로 바꿔주는 역할을 하는바, 교류 전원이 불안정한 동작을 하더라도 그 영향이 감소된 형태로 동작하는 구조적인 장점을 가짐은 분명하다.
이에 비하여 종래 교류 다이렉트 방식의 LED 조명 구동회로는 기본적으로 전원 전압 발생 시 LED를 적절히 점등하는 시스템으로써, 이에 따라 종래 교류 다이렉트 방식의 LED 조명 구동회로는 교류 전압의 절대값(magnitude)이 변하면 각 전류원이 점멸하는 구간 역시도 그에 맞춰 변하는 동작을 한다.
도 3의 (a)(b)를 참조하면, (a)는 종래 교류 다이렉트 방식의 LED 조명 구동회로(디머가 없는 경우)에서 전원 변화에 따른 전류 파형의 변화를 보인 것이고, (b)는 종래 교류 다이렉트 방식의 LED 조명 구동회로(디머가 없는 경우)에서 전원 변화에 따른 전류 파형의 변화를 보인 것이다.
도시된 바와 같이, 교류 다이렉트 방식의 LED 조명 구동회로에서 AC전압이 1회성으로 변할 경우, 최대 전류를 구동하는 전류원의 그 동작 영역의 폭(L1,L2)이 넓어짐을 확인할 수 있으며, 이러한 현상은 디머의 존재 여부에 상관없이 발생한다.
이는 교류 다이렉트 방식의 LED 조명 구동회로에서 전류원들을 순차적으로 제어하는 내부 기준 전압은 고정된 반면, 외부에서 들어오는 전원이 동일한 주파수에서 크기만 변함에 따라, 전류원의 점멸 시간에 변동이 발생하는 것에서 비롯된다.
그리고 이와 같은 현상은 사용자가 LED 조명의 빛 상태를 깜박임 및 흔들림의 불량 상태로 인식하는 주원인이 되는바, 이의 해결은 교류 다이렉트 방식의 LED 조명 구동회로를 기능 개선하는데 매우 중요한 부분이라 할 수 있다.
본 발명은 교류 다이렉트 방식의 LED 조명 구동회로에서 교류 전원의 절대값 변화가 발생하더라도 최종 LED 발광량의 변화는 최소화되고 이에 따라 LED 조명은 불안정한 전원 상태에서도 그 빛의 깜박임이나 흔들림 현상을 발생하지 않고 안정적인 조명 기능을 유지 및 발휘하게 되는 전원전압 변화 시의 광량 보상 기능을 갖는 엘이디 조명 구동회로를 제공하는데 목적이 있다.
상기와 같은 목적을 달성하기 위해 본 발명에 따른 전원전압 변화 시의 광량 보상 기능을 갖는 엘이디 조명 구동회로는, 외부의 교류전원이 공급되는 전원공급부 및 상기 전원공급부를 통해 인가되는 교류전원의 정류회로를 포함하는 전원부와, 상기 전원부와의 접속점으로부터 최단 거리에 위치한 제1 LED를 시작으로 전원부에서 최장 거리에 위치한 제n LED를 포함하여 상기 제1 LED가 상기 전원부에 접속되는 동시에 각각의 LED가 직렬 연결되는 LED 조명부와, 상기 LED 조명부를 형성하는 각 LED의 출력단에 개별 접속되어 해당 LED에 대한 전류공급채널을 형성하는 복수의 스위칭 회로부와, 상기 전원부 및 제1 LED 간의 접속라인에 병렬 접속되어 상기 전원부를 통해 입력되는 교류전원의 절대값 변화 시 상기 LED 조명부에 공급되는 전류 값의 조정신호를 출력하는 전원전압 보정부와, 상기 전원전압 보정부로부터 입력되는 신호를 기준으로 상기 스위칭 회로부 각각에 기준 전압을 인가하는 기준전압 공급부를 포함하여 구성된다.
또한, 상기 전원부는 상기 전원공급부에 접속되어 교류전압을 인가받고 상기 정류회로에 출력전압을 인가하는 디머를 더 포함하는 것을 특징으로 한다.
또한, 상기 전원전압 보정부는 상기 전원부 및 상기 제1 LED 간의 접속라인에 병렬 접속되는 평균전압값 산출부와, 상기 전원부 및 상기 제1 LED 간의 접속라인에 병렬 접속되는 순간전압값 검출부와, 상기 평균전압값 산출부 및 순간전압값 검출부의 출력 전압 값을 입력받아 두 전압 값의 차이를 연산 후 해당 값에 특정 이득을 곱한 값을 출력하는 연산부와, 상기 연산부의 출력 전압값을 엘이디 조명 구동회로 내의 전체 기준전압값으로부터 뺄셈하여 기준전압값의 보정 값을 산출 후 이를 상기 기준전압 공급부에 입력하는 기준전압값 보정부를 포함하는 것을 특징으로 한다.
또한, 상기 전원전압 보정부는 상기 평균전압값 산출부 및 순간전압값 검출부 중 어느 하나 또는 둘 모두와 상기 전원부 간의 접속라인에 설치되어 상기 전원부를 통해 입력되는 교류전원을 엘이디 조명 구동회로의 구동 전압으로 낮추는 전압조정부를 더 포함하는 것을 특징으로 한다.
또한, 상기 전압조정부는 상기 전원부 및 평균전압값 산출부 간의 접속라인에 직렬 접속되며, 상기 순간전압값 검출부는 상기 전압조정부와 평균전압값 산출부 간의 접속라인에 병렬 접속되는 것을 특징으로 한다.
또한, 상기 평균전압값 산출부는 상기 전압조정부를 통해 입력되는 파형 기준의 전원전압 크기를 평균화하여 평균전압값을 산출하는 것을 특징으로 한다.
또한, 상기 평균전압값 산출부는 1시간 이상 지속해서 입력된 전원전압의 전체 크기를 펄스 파형 기준으로 평균화하여 평균전압값을 산출하는 것을 특징으로 한다.
또한, 상기 전압조정부는 상기 정류회로와 제1 LED 간의 접속라인에 병렬 접속되어 상기 전원부의 교류전원을 입력신호로써 입력받거나 또는 상기 전원공급부와 정류회로 간의 접속라인에 병렬 접속되어 상기 전원부의 교류전원을 입력신호로써 입력받는 것을 특징으로 한다.
또한, 상기 전원공급부 및 정류회로 간의 접속라인에 병렬 접속되는 상기 전압조정부의 접속라인에는 직렬 연결되는 한 쌍의 저항이 구비되어 상기 한 쌍의 저항 사이에서 상기 전압조정부에 대한 접속라인이 분기되는 것을 특징으로 한다.
또한, 상기 순간전압값 검출부는 상기 전압조정부를 통해 입력되는 파형 기준의 전원전압 크기가 순간 변화할 때 해당 파형의 전압크기를 순간전압값으로 검출하는 것을 특징으로 한다.
또한, 본 발명에 따른 전원전압 변화 시의 광량 보상 기능을 갖는 엘이디 조명 구동회로는, 상기 스위칭 회로부들이 공통적으로 접지되는 공통 접지 저항을 더 포함하며, 상기 스위칭 회로부는 상기 LED 구동부의 LED 출력단에 접속되는 동시에 상기 공통 접지 저항에 접속되는 스위칭 소자 및 상기 LED 구동부의 LED에 대한 상기 기준전압 공급부의 기준전압과 상기 공통 접지 저항의 공통전압을 비교하는 비교기를 포함하고 상기 스위칭 소자는 상기 비교기의 출력에 따라 상기 LED 구동부의 LED에 접속되는 제1 전류경로 및 상기 공통 접지 저항에 접속되는 제2 전류경로 중 어느 한 쪽으로 스위칭 동작하여 상기 공통 접지 저항의 공통전압을 가변하는 것을 특징으로 한다.
또한, 상기 스위칭 소자는 상기 LED 구동부의 LED 출력단에 드레인이 접속되고 상기 공통 접지 저항에 소스가 접속되며 상기 비교기에 게이트가 접속되는 전계효과 트랜지스터(MOS FET)인 것을 특징으로 한다.
본 발명에 따르면, 교류 다이렉트 방식의 LED 조명 구동회로에서 교류 전원의 절대값 변화가 발생하더라도 최종 LED 발광량의 변화는 최소화되고 이에 따라 LED 조명은 불안정한 전원 상태에서도 그 빛의 깜박임이나 흔들림 현상을 발생하지 않고 안정적인 조명 기능을 유지 및 발휘할 수 있다.
도 1은 종래 교류 다이렉트 방식 LED 구동회로의 디머가 없는 형태를 개념적으로 예시한 회로도
도 2는 종래 교류 다이렉트 방식 LED 구동회로의 디머가 있는 형태를 개념적으로 예시한 회로도
도 3은 종래 교류 다이렉트 방식 LED 구동회로에서 전원 변화에 따른 전류 파형의 변화를 예시한 도면
도 4는 본 발명에 따른 전원전압 변화 시의 광량 보상 기능을 갖는 엘이디 조명 구동회로를 개념적으로 보인 회로도
도 5는 본 발명에 따른 전원전압 변화 시의 광량 보상 기능을 갖는 엘이디 조명 구동회로의 다른 예를 개념적으로 보인 회로도
도 6은 본 발명의 일 실시예에 따른 전원전압 변화 시의 광량 보상 기능을 갖는 엘이디 조명 구동회로를 보인 회로도
도 7은 본 발명의 다른 실시예에 따른 전원전압 변화 시의 광량 보상 기능을 갖는 엘이디 조명 구동회로를 보인 회로도
도 8은 본 발명의 실시예들에 따른 전원전압 변화 시의 광량 보상 기능을 갖는 엘이디 조명 구동회로에서 전원 변화에 따른 전류 파형의 변화를 예시한 도면
도 2는 종래 교류 다이렉트 방식 LED 구동회로의 디머가 있는 형태를 개념적으로 예시한 회로도
도 3은 종래 교류 다이렉트 방식 LED 구동회로에서 전원 변화에 따른 전류 파형의 변화를 예시한 도면
도 4는 본 발명에 따른 전원전압 변화 시의 광량 보상 기능을 갖는 엘이디 조명 구동회로를 개념적으로 보인 회로도
도 5는 본 발명에 따른 전원전압 변화 시의 광량 보상 기능을 갖는 엘이디 조명 구동회로의 다른 예를 개념적으로 보인 회로도
도 6은 본 발명의 일 실시예에 따른 전원전압 변화 시의 광량 보상 기능을 갖는 엘이디 조명 구동회로를 보인 회로도
도 7은 본 발명의 다른 실시예에 따른 전원전압 변화 시의 광량 보상 기능을 갖는 엘이디 조명 구동회로를 보인 회로도
도 8은 본 발명의 실시예들에 따른 전원전압 변화 시의 광량 보상 기능을 갖는 엘이디 조명 구동회로에서 전원 변화에 따른 전류 파형의 변화를 예시한 도면
이하에서는, 첨부된 도면을 참조하여 본 발명의 일 실시예에 따른 전원전압 변화 시의 광량 보상 기능을 갖는 엘이디 조명 구동회로를 상세하게 설명한다.
도 4는 본 발명에 따른 전원전압 변화 시의 광량 보상 기능을 갖는 엘이디 조명 구동회로를 개념적으로 보인 회로도이다.
도시된 바와 같이, 본 발명에 따른 전원전압 변화 시의 광량 보상 기능을 갖는 엘이디 조명 구동회로(100 : 이하 “엘이디 조명 구동회로”라 함)는 전원부(110), LED 조명부(120), 스위칭 회로부(130), 전원전압 보정부(140), 기준전압값 입력부(150), 기준전압 공급부(160)를 포함하여 구성된다.
전원부(110)는 전원공급부(111) 및 정류회로(112)를 포함하여 구성된다. 또한 전원부(110)는 디머(113)를 더 포함하여 구성될 수 있다. 전원공급부(111)는 외부의 교류전원(AC전원, 이하 ‘교류전원’이라 함)과 접속되어 해당 교류전원을 공급받으며, 정류회로(112)는 전원공급부(111)를 통해 인가되는 교류전원을 정류한다. 그리고 디머(113)는 전원공급부(111)와 정류회로(112) 간 접속라인에 직렬 접속되어 전원공급부(111)로부터 교류전압을 인가받은 후 정류회로(112)에 출력전압을 인가한다. 여기서 디머(113)는 통상의 디머 중 어느 한 종류가 선택되어 사용될 수 있으며, 따라서 본 실시예에서 이에 대한 구체적인 설명 및 도시는 생략한다.
LED 조명부(120)는 복수의 LED(120-1~120-n)를 포함하여 형성되는 것으로서, 즉 전원부(110)와의 접속점으로부터 최단 거리에 위치한 제1 LED(120-1) 및 이러한 제1 LED(120-1)를 시작으로 전원부(110)로부터 최장 거리에 위치한 제n LED(120-n)를 포함하여 구성된다. 그리고 제1 LED(120-1)는 전원부(110)에 전기적으로 접속되며, 이러한 제1 LED(120-1) 및 조명부(120)에 포함되는 모든 LED(120-1~120-n)는 서로 직렬 연결된다.
스위칭 회로부(130)는 LED 조명부(120)를 형성하는 각 LED((120-1~120-n)의 출력단에 개별 접속되며, 이러한 스위칭 회로부(130) 각각은 해당 LED((120-1~120-n)에 대한 전류공급채널을 형성한다.
전원전압 보정부(140)는 전원부(110) 및 LED 조명부(120)의 제1 LED(120-1) 간 접속라인에 병렬 접속되며, 이와 같은 전원전압 보정부(140)는 전원부(110)를 통해 입력되는 교류전원의 절대값 변화 시 LED 조명부(120)에 공급되는 전류 값의 조정신호를 출력한다.
기준전압값 입력부(150)는 엘이디 조명 구동회로(100) 내의 전체 기준전압값을 검출하여 전원전압 보정부(140)에 입력한다. 즉 기준전압값 입력부(150)를 통해 엘이디 조명 구동회로(100) 내의 전체 기준전압값이 전원전압 보정부(140)에 입력된다.
기준전압 공급부(160)는 전원전압 보정부(140)를 통해 입력되는 신호를 기준으로 스위칭 회로부(130)들에 대한 기준 전압(REF1~REFn)을 개별 인가한다.
상기와 같은 구성에 의해서, 전원전압 보정부(140)의 출력 값은 스위칭 회로부(130)의 기준 전류 혹은 기준 전압을 생성하는 기준전압 공급부(160)에 제공되며, 이에 따라 모든 스위칭 회로부(130)의 공급전류는 전원전압 보정부(140)의 출력 값에 연동하여 그 전류값이 제어된다.
한편, 도 5는 본 발명에 따른 전원전압 변화 시의 광량 보상 기능을 갖는 엘이디 조명 구동회로의 다른 예를 개념적으로 보인 회로도로서, 도시된 바와 같이, 전원전압 보정부(140)가 전원공급부(111)와 정류회로(113) 간의 접속라인에 병렬 접속되어 전원부(110)의 교류전원을 입력신호로써 입력받는 형태를 나타낸 것이다. 여기서 전원공급부(111) 및 정류회로(113) 간 접속라인에 병렬 접속되는 전원전압 보정부(140)의 접속라인에는 직렬 연결되는 한 쌍의 저항이 구비되어 이러한 한 쌍의 저항 사이에서 전원전압 보정부(140)에 대한 접속라인이 분기되는 것일 수 있다. 그리고 이와 같은 도 5에서 도 4와 동일한 구성 요소에 대해서는 동일한 부호를 사용하였다.
다음은 도 6을 참조하여 본 발명의 일 실시예에 따른 전원전압 변화 시의 광량 보상 기능을 갖는 엘이디 조명 구동회로(100 : 이하 “엘이디 조명 구동회로”라 함)에 대해 설명한다. 그리고 본 실시예에 따른 엘이디 조명 구동회로(100)는 도 4에서 설명한 엘이디 조명 구동회로와 전체적인 구성에서 유사하며, 따라서 도 4와 동일한 구성에 대해서는 동일 부호를 사용하는 동시에 일부 동일 구성에 대해서는 그 상세 설명을 생략한다.
도시된 바와 같이, 본 발명의 일 실시예에 따른 엘이디 조명 구동회로(100)는 전원부(110), LED 조명부(120), 스위칭 회로부(130), 전원전압 보정부(140), 기준전압값 입력부(150), 기준전압 공급부(160)를 포함하여 구성된다.
전원부(110)와 LED 조명부(120)는 도 4에 따른 엘이디 조명 구동회로와 동일 구성이므로 여기서 그 설명은 생략한다.
스위칭 회로부(130)는 LED 조명부(120)를 형성하는 각 LED(121~124)의 출력단에 개별 접속되는 것으로서, 다시 말해 스위칭 회로부(130)는 LED의 수와 동일한 복수의 구성이다.
여기서 복수의 스위칭 회로부(130)가 공통적으로 접지되는 공통 접지 저항(133)이 엘이디 조명 구동회로(100)에 더 포함된다.
그리고 스위칭 회로부(130)는 스위칭 소자(131)와 비교기(132)를 포함하는 것으로서, 스위칭 소자(131)는 LED 구동부(120)의 LED 출력단에 접속되는 동시에 공통 접지 저항(133)에 접속되며, 비교기(132)는 기준전압 공급부(160)의 기준전압과 공통 접지 저항(133)의 공통전압을 비교한다. 또한 스위칭 소자(130)는 비교기(132)의 출력에 따라 LED 구동부(120)의 LED(121~124)에 접속되는 제1 전류경로 및 공통 접지 저항(130)에 접속되는 제2 전류경로 중 어느 한 쪽으로 스위칭 동작하여 공통 접지 저항(133)의 공통전압을 가변한다. 본 실시예에서는 스위칭 소자(131)가 LED 구동부(120)의 LED 출력단에 드레인이 접속되고, 공통 접지 저항(133)에 소스가 접속되며, 비교기(132)에 게이트가 접속되는 전계효과 트랜지스터(MOS FET)인 것을 예로 하였으나, 본 발명이 이에 한정되는 것은 아니다.
전원전압 보정부(140)는 평균전압값 산출부(141), 순간전압값 검출부(142), 연산부(143), 기준전압값 보정부(144)를 포함하여 구성된다. 또한 전원전압 보정부(140)는 전압조정부(145)를 더 포함하여 구성될 수 있다.
먼저, 전압조정부(145)에 대해 설명하면, 전압조정부(145)는 평균전압값 산출부(141) 및 순간전압값 검출부(142) 중 어느 하나 또는 둘 모두와 전원부(110) 간의 접속라인에 설치되며, 이러한 전압조정부(145)는 전원부(110)를 통해 입력되는 교류전원을 엘이디 조명 구동회로(100)의 구동 전압으로 낮추는 기능을 한다. 그리고 본 실시예에서는 전압조정부(145)가 전원부(110) 및 평균전압값 산출부(141) 간의 접속라인에 직렬 접속되고, 이러한 전압조정부(145)와 평균전압값 산출부(141) 간의 접속라인에 순간전압값 검출부(142)가 병렬 접속되는 형태를 예로 하였으나, 본 발명이 이에 한정되는 것은 아니다.
평균전압값 산출부(141)는 전압조정부(145)를 통해 입력되는 파형 기준의 전원전압 크기를 평균화하여 평균전압값(VPL)을 산출한다. 본 실시예에서는 평균전압값 산출부(141)가 1시간 이상 지속해서 입력된 전원전압의 전체 크기를 펄스 파형 기준으로 평균화하여 평균전압값(VPL)을 산출하는 것을 예로 하였다. 부연 설명하면,
순간전압값 검출부(142)는 전압조정부(145)를 통해 입력되는 파형 기준의 전원전압 크기가 순간적으로 변화될 때, 이에 해당되는 전압크기를 순간전압값(VPS)으로 검출한다.
연산부(143)는 평균전압값 산출부(141) 및 순간전압값 검출부(142)의 출력 전압 값을 입력받아 두 전압 값(VPL,VPS)의 차이를 연산하며, 이렇게 연산된 값에 특정 이득(K)을 곱한 값인 K(VPS-VPL)을 기준전압값 보정부(144)에 출력한다. 여기서 상기 특정 이득(K)은 전압값(or 전류값)의 보정 정도를 조정하기 위한 보정 이득(compensation gain)에 해당한다.
기준전압값 보정부(145)는 연산부(143)의 출력 전압값을 엘이디 조명 구동회로(100) 내의 전체 기준전압값으로부터 뺄셈하여 기준전압값의 보정 값인 VCOMP_REF=VREFO-K(VPS-VPL)을 산출 후, 이렇게 산출된 기준전압값의 보정 값을 기준전압 공급부(160)에 입력한다. 여기서 엘이디 조명 구동회로(100) 내의 전체 기준전압값(VREFO)은 기준전압값 입력부(150)로부터 기준전압값 보정부(145)에 입력된다.
그리고 기준전압 공급부(160)는 기준전압값 보정부(145)로부로 입력되는 신호를 기준으로 스위칭 회로부(130) 각각에 기준 전압(REF1~REF4)을 인가한다.
상기와 같은 구성에 의해서, 전압조정부(145)에 공급되는 전원이 흔들리지 않는 경우에는 평균전압값 산출부(141)의 평균전압값(VPL)과 순간전압값 검출부(142)의 순간전압값(VPS)는 동일하므로, 스위칭 회로부(130)에 공급되는 전류 값은 엘이디 조명 구동회로(100) 전체의 기준전압(VREFO)를 따르며, 전원이 흔들릴 경우에는 순간전압값(VPS)-평균전압값(VPL)의 값에 따라 스위칭 회로부(130)에 대한 전류 값이 보정된다.
한편, 도 7은 본 발명의 일 실시예에 따른 전원전압 변화 시의 광량 보상 기능을 갖는 엘이디 조명 구동회로의 다른 예를 개념적으로 보인 회로도로서, 도시된 바와 같이, 전원전압 보정부(140)의 전압조정부(145)가 전원공급부(111)와 정류회로(113) 간의 접속라인에 병렬 접속되어 전원부(110)의 교류전원을 입력신호로써 입력받는 형태를 나타낸 것이다. 여기서 전원공급부(111) 및 정류회로(113) 간 접속라인에 병렬 접속되는 전압조정부(145)의 접속라인에는 직렬 연결되는 한 쌍의 저항이 구비되어 이러한 한 쌍의 저항 사이에서 전압조정부(140)에 대한 접속라인이 분기되는 것일 수 있다.
그리고 이와 같은 도 7의 전원전압 변화 시의 광량 보상 기능을 갖는 엘이디 조명 구동회로는 도 6과 전체적으로 동일하며 다만 도 6의 회로 구성들을 블록화하여 도시하였을 뿐이다. 따라서 도 7의 블록 구성들에 대한 상세 설명은 생략한다.
도 8은 본 발명의 실시예들에 따른 전원전압 변화 시의 광량 보상 기능을 갖는 엘이디 조명 구동회로에서 전원 변화에 따른 전류 파형의 변화를 예시한 도면으로서, (a)는 디머가 없는 경우에 해당되고 (b)는 디머가 있는 경우에 해당된다.
도시된 바와 같이, 전원의 급작스런 크기 변화 발생 시 전류 파형은 그 폭(L1, L2)이 넓어지는 반면 그 크기는 H1(or H2)만큼 작아지는 것을 확인할 수 있다. 즉, 전원 전압이 갑자기 증가하면, 최대 전류 구동 전류원의 동작영역이 늘어나는 대신 전류원의 전류크기는 줄어들게 됨으로써 LED 조명부의 광량은 비슷하게 유지된다.
또한 이를 통해 교류전원의 값이 갑자기 감소할 경우, 반대로 전류원의 전류 크기는 증가되어 LED 조명부의 광량이 비슷하게 유지되는 것을 쉽게 유추할 수 있다.
상술한 도 4 내지 도 8의 실시예를 통하여 알 수 있는 바와 같이, 본 발명에 따른 전원전압 변화 시의 광량 보상 기능을 갖는 엘이디 조명 구동회로는, 교류 다이렉트 방식의 LED 조명 구동회로에서 교류 전원의 절대값 변화가 발생하더라도 최종 LED 발광량의 변화는 최소화되고 이에 따라 LED 조명은 불안정한 전원 상태에서도 그 빛의 깜박임이나 흔들림 현상을 발생하지 않고 안정적인 조명 기능을 유지 및 발휘할 수 있다.
이상에서 설명한 것은 본 발명에 따른 전원전압 변화 시의 광량 보상 기능을 갖는 엘이디 조명 구동회로를 실시하기 위한 하나의 실시 예에 불과한 것으로서, 본 발명은 상기한 실시 예에 한정되지 않고, 이하의 특허청구범위에서 청구하는 바와 같이 본 발명의 요지를 벗어 남이 없이 당해 발명이 속하는 분야에서 통상의 지식을 가진 자라면 누구든지 다양한 변경 실시가 가능한 범위까지 본 발명의 기술적 정신이 있다고 할 것이다.
100 : 엘이디 조명 구동회로 110 : 전원부
111 : 전원공급부 112 : 정류회로
113 : 디머 120 : LED 조명부
120-1 : 제1 LED 120-2 : 제2 LED
120-3 : 제3 LED 120-n : 제n LED
130 : 스위칭 회로부 131 : 스위칭소자
132 : 비교기 133 : 공통 접지 저항
140 : 전원전압 보정부 141 : 평균전압값 산출부
142 : 순간전압값 검출부 143 : 연산부
144 : 기준전압값 보정부 145 : 전압조정부
150 : 기준전압값 입력부 160 : 기준전압 공급부
111 : 전원공급부 112 : 정류회로
113 : 디머 120 : LED 조명부
120-1 : 제1 LED 120-2 : 제2 LED
120-3 : 제3 LED 120-n : 제n LED
130 : 스위칭 회로부 131 : 스위칭소자
132 : 비교기 133 : 공통 접지 저항
140 : 전원전압 보정부 141 : 평균전압값 산출부
142 : 순간전압값 검출부 143 : 연산부
144 : 기준전압값 보정부 145 : 전압조정부
150 : 기준전압값 입력부 160 : 기준전압 공급부
Claims (12)
- 외부의 교류전원이 공급되는 전원공급부 및 상기 전원공급부를 통해 인가되는 교류전원의 정류회로를 포함하는 전원부;
상기 전원부와의 접속점으로부터 최단 거리에 위치한 제1 LED를 시작으로 전원부에서 최장 거리에 위치한 제n LED를 포함하여 상기 제1 LED가 상기 전원부에 접속되는 동시에 각각의 LED가 직렬 연결되는 LED 조명부;
상기 LED 조명부를 형성하는 각 LED의 출력단에 개별 접속되어 해당 LED에 대한 전류공급채널을 형성하는 복수의 스위칭 회로부;
상기 전원부 및 제1 LED 간의 접속라인에 병렬 접속되어 상기 전원부를 통해 입력되는 교류전원의 절대값 변화 시 상기 LED 조명부에 공급되는 전류 값의 조정신호를 출력하는 전원전압 보정부;
상기 전원전압 보정부로부터 입력되는 신호를 기준으로 상기 스위칭 회로부 각각에 기준 전압을 인가하는 기준전압 공급부를 포함하는 전원전압 변화 시의 광량 보상 기능을 갖는 엘이디 조명 구동회로. - 제 1 항에 있어서,
상기 전원부는, 상기 전원공급부에 접속되어 교류전압을 인가받고 상기 정류회로에 출력전압을 인가하는 디머를 더 포함하는 것을 특징으로 하는 전원전압 변화 시의 광량 보상 기능을 갖는 엘이디 조명 구동회로. - 제 1 항 또는 제 2 항에 있어서,
상기 전원전압 보정부는
상기 전원부 및 상기 제1 LED 간의 접속라인에 병렬 접속되는 평균전압값 산출부;
상기 전원부 및 상기 제1 LED 간의 접속라인에 병렬 접속되는 순간전압값 검출부;
상기 평균전압값 산출부 및 순간전압값 검출부의 출력 전압 값을 입력받아 두 전압 값의 차이를 연산 후 해당 값에 특정 이득을 곱한 값을 출력하는 연산부;
상기 연산부의 출력 전압값을 엘이디 조명 구동회로 내의 전체 기준전압값으로부터 뺄셈하여 기준전압값의 보정 값을 산출 후 이를 상기 기준전압 공급부에 입력하는 기준전압값 보정부를 포함하는 것을 특징으로 하는 전원전압 변화 시의 광량 보상 기능을 갖는 엘이디 조명 구동회로. - 제 3 항에 있어서,
상기 전원전압 보정부는, 상기 평균전압값 산출부 및 순간전압값 검출부 중 어느 하나 또는 둘 모두와 상기 전원부 간의 접속라인에 설치되어 상기 전원부를 통해 입력되는 교류전원을 엘이디 조명 구동회로의 구동 전압으로 낮추는 전압조정부를 더 포함하는 것을 특징으로 하는 전원전압 변화 시의 광량 보상 기능을 갖는 엘이디 조명 구동회로. - 제 4 항에 있어서,
상기 전압조정부는 상기 전원부 및 평균전압값 산출부 간의 접속라인에 직렬 접속되며, 상기 순간전압값 검출부는 상기 전압조정부와 평균전압값 산출부 간의 접속라인에 병렬 접속되는 것을 특징으로 하는 전원전압 변화 시의 광량 보상 기능을 갖는 엘이디 조명 구동회로. - 제 5 항에 있어서,
상기 평균전압값 산출부는 상기 전압조정부를 통해 입력되는 파형 기준의 전원전압 크기를 평균화하여 평균전압값을 산출하는 것을 특징으로 하는 전원전압 변화 시의 광량 보상 기능을 갖는 엘이디 조명 구동회로. - 제 6 항에 있어서,
상기 평균전압값 산출부는 1시간 이상 지속해서 입력된 전원전압의 전체 크기를 펄스 파형 기준으로 평균화하여 평균전압값을 산출하는 것을 특징으로 하는 전원전압 변화시의 광량 보상 기능을 갖는 엘이디 조명 구동회로. - 제 5 항에 있어서,
상기 전압조정부는 상기 정류회로와 제1 LED 간의 접속라인에 병렬 접속되어 상기 전원부의 교류전원을 입력신호로써 입력받거나 또는 상기 전원공급부와 정류회로 간의 접속라인에 병렬 접속되어 상기 전원부의 교류전원을 입력신호로써 입력받는 것을 특징으로 하는 전원전압 변화 시의 광량 보상 기능을 갖는 엘이디 조명 구동회로. - 제 8 항에 있어서,
상기 전원공급부 및 정류회로 간의 접속라인에 병렬 접속되는 상기 전압조정부의 접속라인에는 직렬 연결되는 한 쌍의 저항이 구비되어 상기 한 쌍의 저항 사이에서 상기 전압조정부에 대한 접속라인이 분기되는 것을 특징으로 하는 전원전압 변화 시의 광량 보상 기능을 갖는 엘이디 조명 구동회로. - 제 3 항에 있어서,
상기 순간전압값 검출부는 상기 전압조정부를 통해 입력되는 파형 기준의 전원전압 크기가 순간 변화할 때 해당 파형의 전압크기를 순간전압값으로 검출하는 것을 특징으로 하는 전원전압 변화 시의 광량 보상 기능을 갖는 엘이디 조명 구동회로. - 제 1 항에 있어서,
상기 스위칭 회로부들이 공통적으로 접지되는 공통 접지 저항을 더 포함하며,
상기 스위칭 회로부는 상기 LED 구동부의 LED 출력단에 접속되는 동시에 상기 공통 접지 저항에 접속되는 스위칭 소자 및 상기 LED 구동부의 LED에 대한 상기 기준전압 공급부의 기준전압과 상기 공통 접지 저항의 공통전압을 비교하는 비교기를 포함하고 상기 스위칭 소자는 상기 비교기의 출력에 따라 상기 LED 구동부의 LED에 접속되는 제1 전류경로 및 상기 공통 접지 저항에 접속되는 제2 전류경로 중 어느 한 쪽으로 스위칭 동작하여 상기 공통 접지 저항의 공통전압을 가변하는 것을 특징으로 하는 전원전압 변화 시의 광량 보상 기능을 갖는 엘이디 조명 구동회로. - 제 11 항에 있어서,
상기 스위칭 소자는 상기 LED 구동부의 LED 출력단에 드레인이 접속되고 상기 공통 접지 저항에 소스가 접속되며 상기 비교기에 게이트가 접속되는 전계효과 트랜지스터(MOS FET)인 것을 특징으로 하는 전원전압 변화 시의 광량 보상 기능을 갖는 엘이디 조명 구동회로.
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