KR20140070126A - 조명 구동 장치 및 조명 구동 방법 - Google Patents

Abstract

본 발명은 입력 전압을 전파 정류하는 정류부, 상기 전파 정류된 입력 전압을 감지하는 감지부, 적어도 하나의 스위칭 소자를 포함하며, 상기 스위칭 소자의 스위칭 동작에 의해 상기 전파 정류된 전압을 소정의 크기로 변환하여 발광소자로 공급하는 전력 변환부, 상기 발광소자에 흐르는 출력 전류를 보상하기 위한 보상 전압을 발생하는 보상부, 상기 정류기에 입력되는 전압의 위상을 제어하는 조광기;
상기 정류기에 입력되는 전압의 제어 여부에 따라 상기 발광소자로의 출력 전류를 제어하기 위한 조건을 결정하는 조건 결정부 및 상기 조건 결정부의 조건에 따라 상기 감지부의 입력 전압 또는 상기 보상부의 보상 전압 중 어느 하나를 기초로 상기 스위칭 소자를 제어하는 제어부를 포함하는 조명 구동 장치 및 조명 구동 방법을 포함한다.

Description

조명 구동 장치 및 조명 구동 방법{Apparatus and method of operating the the illumination apparatus}

본 발명은 조명 구동 장치에 관한 것으로, 특히 조광기(dimmer)의 동작에 따라 LED(light Emitting Diode)로 공급되는 출력 전류를 제어하는 조명 구동 장치 및 조명 구동 방법에 관한 것이다.

전력변환장치는 전동기, 조명기기 및 각종 통신기기 등에 전력을 공급하기 위하여 사용되며 트랜스포머(Transformer)를 통해 공급되는 전압을 일정 크기의 전압으로 제어하여 상기 장치들을 구동시킨다.

특히, LED(Light Emitting Diode)는 통신기기, TV, 모니터 등의 전자제품에서 여러 가지 신호 전달용으로 사용되고 있는데, 신호 전달용으로 사용되는 LED는 인가되는 전압이 문턱 전압(Threshold)보다 높을 경우 발광하게 되고, 문턱 전압보다 낮을 경우 발광하지 않는 특성을 지니고 있다.

최근, 조명기기로 사용되는 백열전구보다 조명 효율이 높은 백색 LED가 개발됨에 따라 백열등 또는 형광등과 같은 조명기기를 LED로 대체하기 위한 연구가 진행되고 있으며, 조명용 LED는 저휘도의 신호 전달용 LED와는 달리 LED에 흐르는 전류량이 많고 밝은 빛을 낼 수 있는 고휘도 LED를 사용해야 한다.

이와 같이, 일반 조명 등의 애플리케이션에서 LED를 다수개 직렬연결하여 사용하는 경우, 상기 LED에 일정한 정전류를 제공할 수 있는 정전류 제어가 가능한 구동회로가 필요하다.

도 1은 종래 기술에 따른 조명 구동 장치를 나타낸 도면이다.

도 1을 참조하면, 종래 기술에 따른 조명 구동 장치는, 상용 교류 전원을 입력받고, 상기 입력된 상용 교류 전원의 위상을 조정하는 조광기(10)와, 상기 조광기(10)를 통해 위상이 조정된 상용 교류 전원을 입력받고, 상기 입력받은 상용 교류 전원을 전파 정류하는 정류기(20)와, 적어도 하나의 스위칭 소자를 포함하며, 상기 스위칭 소자의 스위칭 동작에 의해 부하에 필요한 구동 전원을 공급하는 전력 변환부(30)와, 상기 정류기(20)를 통해 전파 정류된 입력 전압을 감지하는 감지 저항(40)과, 상기 감지 저항(40)을 통해 감지된 전압 레벨과 상기 전력 변환부(30)의 스위칭 소자에 흐르는 전압을 감지하고, 이를 토대로 상기 스위칭 소자의 스위칭 동작을 제어하는 제어부(50)를 포함한다.

제어부(50)는 비교기(52)와 스위칭 제어부(54)를 포함한다.

비교기(52)는 (+) 단자를 통해 상기 감지 저항(40)에 의해 감지된 입력 전압(Va)을 수신하고, (-) 단자를 통해 상기 스위칭 소자의 드레인-소스 사이에 흐르는 전압을 입력받는다.

즉, 비교기(52)는 상기 입력 전압(Va)과 드레인-소스 사이에 흐르는 전압 값을 비교하고, 상기 비교 결과를 출력한다.

스위칭 제어부(54)는 상기 비교기(52)의 비교 결과에 따라 상기 드레인-소스 사이에 흐르는 전압이 상기 입력 전압(Va)보다 높아지는 시점에 상기 스위칭 소자의 턴-오프가 이루어지도록 스위칭 신호를 출력한다.

이때 스위칭소자의 턴-온시간은 순시적으로 변화되는 입력전압에 따라 동일한 턴-온 시간을 가지게 되고 동일한 턴-온시간에 따라 입력 전류는 입력전압과 같은 sine 전류가 흐르게 되어 고PF 특성을 가지게 된다.

그러나, 상기와 같은 정전류 제어 방식은 이론상 출력 전류가 일정하도록 되어 있지만, 각종 소자의 오차에 따라 실질적으로 출력되는 전류는 일정하지 않은 문제점이 있다.

이와 같은 Peak current 제어방식은 Dimmable 제품에서 널리 이용되지만 Dimmable이 아닌 제품에서는 큰 출력전류의 오차에 따라 사용되지 않는 추세이기 때문에 Non-dimmable 제품에서는 널리 사용되지 않고 있다. 따라서 Non-dimmable 제품과 Dimmable 제품을 개발하기 위해서는 특성이 다른 제어IC를 사용하여야 하고 따로 개발되어야 하는 문제점이 발생하게 된다.

만약에 Non-dimmable IC를 사용하여 출력전류를 제어하도록 회로를 조광기(10)를 포함하는 조명 구동 장치에 적용하여 시스템을 구성할 경우 상기 조광기의 동작에 따라 출력 전류는 감소해야 한다. 하지만, 정전류 제어를 위해 보상기를 토대로 출력 전류를 제어하게 되면, 상기 조광기가 동작하여도 계속적인 정전류 제어가 이루어지며, 이에 따라 출력 전류가 감소하지 않는 문제점이 있다.

이에 따라, 조광기의 동작이 필요한 경우, 상기 설명한 바와 같이 피크 전류 제어를 통해 입력 전압의 변화에 따라 피크 전류를 제한하여 출력 전류를 제어하는 방식이 사용된다.

하지만, 이러한 피크 전류 제어는 감지 저항의 오차 또는 전력 변환부에 사용되는 자기소자의 오차에 따른 전류의 기울기 변화, 그리고 IC 내부의 오차, 입력 전압 변화 등에 따라 일정한 출력 전류의 제어를 하지 못하여 LED수명 또는 PSU 소자들의 수명감소와 같은 문제점이 있다.

본 발명이 이루고자 하는 기술적 과제는 새로운 방식의 출력 전류 제어 방식을 사용하는 조명 구동 장치 및 조명 구동 방법을 제공하는 것이다.

본 발명은 입력 전압을 전파 정류하는 정류부, 상기 전파 정류된 입력 전압을 감지하는 감지부, 적어도 하나의 스위칭 소자를 포함하며, 상기 스위칭 소자의 스위칭 동작에 의해 상기 전파 정류된 전압을 소정의 크기로 변환하여 발광소자로 공급하는 전력 변환부, 상기 발광소자에 흐르는 출력 전류를 보상하기 위한 보상 전압을 발생하는 보상부, 상기 정류기에 입력되는 전압의 위상을 제어하는 조광기;

상기 정류기에 입력되는 전압의 제어 여부에 따라 상기 부하로의 출력 전류를 제어하기 위한 조건을 결정하는 조건 결정부 및 상기 조건 결정부의 조건에 따라 상기 감지부의 입력 전압 또는 상기 보상부의 보상 전압 중 어느 하나를 기초로 상기 스위칭 소자를 제어하는 제어부를 포함하는 조명 구동 장치를 포함한다.

또한 본 발명은 입력 전압을 전파 정류하여 감지하는 단계와 상기 감지된 전압의 크기에 따라 부하에 공급되는 출력 전류의 제어를 위한 조건을 결정하는 단계와 상기 결정된 조건에 따라 출력 전류를 공급하기 위한 스위칭 신호를 발생하는 단계 및 상기 스위칭 신호에 따라 입력 전압을 소정의 크기로 변환하여 부하에 출력 전류를 공급하는 단계를 포함하며 상기 결정된 조건은 피크 전류 제어 조건 또는 정전류 제어 조건 중 어느 하나인 조명 구동 방법을 포함한다.

본 발명에 따른 실시예에 의하면, 트라이악 조광기(Triac Dimmer)의 선형성과 호환성을 증가시킬 수 있다. 또한 트라이악 조광기가 적용되지 않는 경우 출력 정전류의 제어가 가능하도록 할 수 있다.

즉, 본 발명에서는 트라이악 조광기의 동작에 따라 인덕터에 흐르는 최대 전류를 감소시켜 코어(core)의 포화 문제와 피크(peak) 전류에 따른 다른 소자의 손상을 감소 시킬 수 있고, 출력 전류를 조광기의 동작에 따라 선형적으로 변화 시킬 수 있다.

도 1은 종래기술에 따른 조명 구동 장치를 나타낸 도면이다.
도 2는 본 발명의 실시 예에 따른 조명 구동 장치를 나타내는 블록도이다.
도 3은 도 2의 조명 구동 장치의 조건 결정부의 상세 구성도이다.
도 4는 조건 결정부와 보상부의 동작상태에 따른 제어부 IC 내부 전압 변화를 나타내는 그래프이다.
도 5는 본 발명의 실시 예에서 조광기가 동작하지 않는 경우 전압 변화를 설명하는 도면이다.
도 6은 본 발명의 실시 예에서 조광기가 동작하는 경우 전압 변화를 설명하는 도면이다.
도 7은 본 발명의 실시 예에 따른 조명 구동 방법을 설명하기 위한 도면이다.

아래에서는 첨부한 도면을 참고로 하여 본 발명의 실시예에 대하여 본 발명이 속하는 기술 분야에서 통상의 지식을 가진 자가 용이하게 실시할 수 있도록 상세히 설명한다. 그러나 본 발명은 여러 가지 상이한 형태로 구현될 수 있으며 여기에서 설명하는 실시예에 한정되지 않는다. 그리고 도면에서 본 발명을 명확하게 설명하기 위해서 설명과 관계없는 부분은 생략하였으며, 명세서 전체를 통하여 유사한 부분에 대해서는 유사한 도면 부호를 붙였다.

명세서 전체에서, 어떤 부분이 다른 부분과 "연결"되어 있다고 할 때, 이는 "직접적으로 연결"되어 있는 경우뿐 아니라, 그 중간에 다른 소자를 사이에 두고 "전기적으로 연결"되어 있는 경우도 포함한다.

명세서 전체에서, 어떤 부분이 어떤 구성요소를 "포함"한다고 할 때, 이는 특별히 반대되는 기재가 없는 한 다른 구성요소를 제외하는 것이 아니라 다른 구성요소를 더 포함할 수 있는 것을 의미한다. 또한, 명세서에 기재된 "…부", "…기", "모듈" 등의 용어는 적어도 하나의 기능이나 동작을 처리하는 단위를 의미하며, 이는 하드웨어나 소프트웨어 또는 하드웨어 및 소프트웨어의 결합으로 구현될 수 있다.

이하에서는 도 2 내지 도 7을 참고하여 조광기가 동작하지 않는 상태에서는 LED로의 출력 전류가 기준 전압을 추종하도록 회로를 구성하여 일정한 출력 전류를 얻고, 조광기가 동작하는 상태에서는 조광기에 의해 왜곡되는 입력 전압의 레벨에 따라 출력 전류를 제어할 수 있는 조명 구동 장치 및 이의 조명 구동 방법에 대해 설명하기로 한다.

도 2는 본 발명의 실시 예에 따른 조명 구동 장치를 나타내는 블록도이다.

도 2를 참조하면, 본 발명의 실시 예에 따른 조명 구동 장치는, 교류 전원의 위상을 조정하는 조광기(100)와 교류 전원을 전파 정류하는 정류부(200)와, 발광소자에 필요한 구동 전원을 공급하는 전력 변환부(300)와, 구동 전원에 의해 동작하는 발광소자(400)와, 보상 정보를 출력하는 보상부(500)와, 입력 전압을 감지하는 감지부(700)와 전력 변환부(300)에 스위칭 신호를 출력하는 제어부(600)를 포함한다.

상기 조광기(100)는 외부로부터 입력되는 조광 신호에 따라 상기 입력된 상용 교류 전원의 위상을 제어하여 출력한다. 상기 조광 신호는 외측의 조도에 따라 발생할 수 있으며, 이에 따라 상기 외측의 조도에 따라 상기 조광기(100)는 상기 입력 교류 전원의 위상을 변환하여 출력할 수 있다.

상기 정류부(200)는 상기 조광기(100)를 통해 입력되는 교류 전원을 전파 정류하여 출력할 수 있다. 이때 정류부(200)는 하프 브리지 다이오드 또는 풀 브리지 다이오드로 구현가능하며, 이에 대하여 한정하지는 않는다.

상기 전력변환부(300)는 상기 정류부(200)를 통해 전파 정류된 전원을 공급받고, 상기 전력변환부(300)에 포함되는 스위칭 소자의 스위칭 동작에 따라 상기 전파 정류된 전원의 크기를 변환하여 출력할 수 있다. 이때, 상기 전력 변환부(300)는 절연형 또는 비절연형으로 구성되며, 이에 따라 상기 전파 정류된 전원을 상기 발광소자(400)를 구동시키기 위한 직류 형태의 구동 전류로 변환시켜 출력한다.

상기 발광소자(400)는 상기 전력 변환부(300)를 통해 출력되는 구동 전류에 의해 구동되다. 이때, 상기 발광소자(400)는 상기 구동 전류에 의해 빛을 발생시키는 LED(light Emitting Diode)일 수 있다.

상기 보상부(500)는 상기 발광소자(400)로 출력되는 출력 전류를 감지하고, 상기 감지한 출력 전류와 기준 전류를 비교할 수 있다. 또한, 상기 보상부(500)는 상기 출력 전류와 기준 전류에 차이가 발생하는 경우, 상기 출력 전류가 상기 기준 전류를 추종하기 위한 보상 전류를 발생시킬 수 있다. 이때, 상기 보상부(500)는 상기 발생한 보상 전류에 따른 빛을 발생하여, 상기 보상부(500)를 통해 발생한 보상 전류에 따른 정보를 전달하는 광 발생부를 포함한다.

즉, 상기 보상부(500)는 상기 발광소자(400)의 출력 전류를 감지하고, 상기 감지한 출력 전류와 기준 전류의 차이에 따른 보상 전류에 대응하는 광을 발생하는 광 발생부를 통해 상기 보상 전류에 따른 정보를 제어부(600)로 출력할 수 있다.

상기 감지부(700)는 복수의 저항을 포함하고, 상기 복수의 저항이 상호 연결되며, 이에 따라 상기 정류기(200)를 통해 전파 정류된 입력 전압의 레벨을 감지할 수 있다.

상기 조건 결정부(800)는 상기 조광기(100)의 동작 여부에 따라 상기 발광소자(400)로 공급되는 출력 전류의 제어를 위한 조건을 결정할 수 있다.

바람직하게는, 상기 조건 결정부(800)는 상기 제어부(600)가 상기 조광기(100)의 동작 여부에 따라 상기 보상부(500)를 통해 출력되는 보상 전압 또는 상기 감지부(700)를 통해 감지된 입력 전압 중 어느 하나의 전압 값을 토대로 상기 출력 전류의 제어가 이루어지도록 할 수 있다.

상기 조건 결정부(800)의 동작에 대해서는 하기에서 더욱 상세히 설명하기로 한다.

상기 제어부(600)는 상기 보상기(500) 또는 상기 조건 결정부(800)를 통해 결정된 전압을 수신하고, 상기 수신한 전압을 토대로 상기 전력 변환부(300)의 스위칭 소자로 스위칭 신호를 출력하여, 상기 발광소자(400)로 공급되는 출력 전류를 제어할 수 있다.

즉, 상기 제어부(600)는 상기 수신한 전압에 따라 상기 전력 변환부(300)에 구비된 스위칭 소자의 스위칭 동작을 위한 스위칭 신호를 출력하고, 상기 출력한 스위칭 신호에 의해 상기 전력변환부(300)를 통해 출력되는 전류의 레벨 변경이 이루어지도록 할 수 있다.

이때, 상기 스위칭 신호는 전력 변환을 위하여 펄스 폭을 가지는데, 상기 조광기(100)가 동작하는 경우에는 상기 감지부(700)에서 감지된 입력 전압에 의해 상기 펄스 폭이 결정되고, 상기 조광기(100)가 동작하지 않는 경우에는 상기 보상부(500)로부터 보상 전압에 의해 상기 펄스 폭이 결정될 수 있다.

이하, 상기 조건 결정부(800)에 대하여 설명한다.

도 3은 도 2의 조명 구동 장치의 조건 결정부의 상세 구성도이다.

도 3을 참조하면, 조건 결정부(800)는 비교부(810), 반전부(830), 필터부(850), 다이오드(D1)를 포함한다.

접지가 아니며 상기 비교부(810)와 상기 반전부(830)가 연결되는 노드는 제1 노드이고, 상기 반전부(830)와 상기 필터부(850)가 연결되는 노드는 제2 노드이며, 상기 필터부(850)와 다이오드(D1)이 연결되는 노드는 제3 노드이다.

상기 비교부(810)는 OP앰프를 포함하는 레귤레이터(RG1) 또는 비교기를 포함한다.

상기 비교부(810)는 상기 감지부(700)를 통해 감지된 입력 전압을 기준 전압과 비교하여 기준 전압 보다 높은 전압이 입력되는 경우 로우(low) 신호를 출력하고, 기준 전압 보다 낮은 전압이 입력되는 경우 하이(high) 신호를 출력할 수 있다. 상기 레귤레이터(RG1)에 연결되는 커패시터(C1)는 감지부(700)로부터 입력되는 전압의 잡음을 제거하는 필터 역할을 할 수 있다.상기 반전부(830)는 상기 비교부(810)로부터 입력되는 신호에 따라 트랜지스터(TR1)를 온-오프 하여 상기 비교부(810)의 출력 신호를 반전시킨 신호를 출력할 수 있다.

일 예로 상기 반전부(830)는 제너 다이오드(Z1), 트랜지스터(TR1), 저항(R1, R2, R3, R4)를 포함한다. 제1 저항(R1)의 일단은 비교부(810)의 출력단과 제너 다이오드(Z1)에 연결되고, 타단은 제4 저항(R4)에 연결될 수 있다. 제4 저항(R4)의 타단은 필터부(850)의 입력단과 트랜지스터(TR1)의 컬렉터에 연결될 수 있다. 제너 다이오드(Z1)의 타단은 제2 저항(R2)에 정방향 연결되고, 제2 저항(R2)의 타단은 제3 저항(R3)의 일단과 트랜지스터(TR1)의 베이스에 연결될 수 있다. 제3 저항(R3)의 타단과 트랜지스터(TR1)의 이미터는 접지에 연결될 수 있다. 다만, 반전부(830)의 구성은 이에 한정하지 않는다.

상기 필터부(850)는 상기 반전부(830)의 출력을 필터링하여 저장할 수 있다. 상기 필터부는 저항(R5)과 커패시터(C2)를 포함한다.

또한 다른 실시예로 인덕터와 커패시터를 이용하여 필터부를 구성할 수 있다.

상기 다이오드(D1)에는 상기 조광기(100)의 동작 여부에 따라 선택적으로 전류가 흐르거나 흐르지 않는다.

상기 조광기(100)가 동작하여, 상기 조광기(100)에 의해 입력전압이 왜곡됨에 따라 상기 입력 전압의 평균 레벨이 감소하는 경우, 상기 비교부(810)는 하이 신호를 출력하여 비교부 제1 노드 전압(Va)은 고전압 출력 구간이 늘어난다. 즉 듀티비가 증가한다. 제1 노드의 듀티비가 증가하는 경우 트랜지스터(TR1)의 턴-온 구간 또한 늘어나게 된다. 따라서 제2 노드 전압(Vb)은 상기 비교부(810)의 반전 신호인 로우 신호가 출력되는 구간이 늘어난다. 즉, 듀티비는 감소하게 된다. 제2 노드퓨의 듀티비가 감소하면, 상기 필터부(850)에도 상대적으로 낮은 평균 전압이 저장된다. 상기 필터부(850)에 낮은 평균 전압이 저장되는 경우 다이오드(D1)의 캐소드에는 상대적으로 낮은 전압이 걸리게 되고, 보상부(500)에 비해 낮은 전압이 인가되기 때문에 다이오드(D1)는 도통 상태가 되어 상기 제어부(600)로 입력 신호를 출력할 수 있다.

반대로 상기 조광기(100)가 동작하지 않는 경우 상기 입력 전압의 평균 레벨은 높은 상태이고, 이 경우 상기 비교부(810)는 로우 신호를 출력하여 제1 노드 전압(Va)은 저전압이 출력되는 구간이 늘어난다. 즉, 듀티비가 감소하게 된다. 제1 노드의 듀티비가 낮아지는 경우, 트랜지스터(TR1)의 턴-온 구간 또한 감소하게 된다. 따라서 제2 노드 전압(Vb)은 상기 비교부(810)의 반전 신호인 하이 신호가 출력되는 구간이 늘어난다. 즉, 듀티비가 증가하게 된다. 제2 노드 듀티비가 증가하면 상기 필터부(850)에도 상대적으로 높은 평균 전압이 저장된다. 상기 필터부(850)에 높은 평균 전압이 저장되는 경우 상기 다이오드(D1)의 캐소드에는 상대적으로 높은 전압이 걸리게되고, 보상부(500)에 비해 높은 전압이 인가되기 때문에 다이오드(D1)는 턴-오프 상태가 되어 상기 제어부(600)로 입력 신호를 출력할 수 없다.

도 4는 조건 결정부(800)와 보상부(500)의 동작상태에 따른 제어부(600) IC 내부 전압 변화를 나타내는 그래프이다.

그래프의 가로축은 조광기(100)의 동작에 따른 입력 전압의 phase cut의 크기를 나타내고, 세로축은 제어부 IC 내부 전압(Vcomp) 변화에 따른 발광 소자(400)의로의 출력 전류(output currrent)의 변화를 나타낸다.

제어부(600)의 내부 전압(Vcomp)이 높아지게 되면 출력 전류(oupput current)는 증가하게 되고, 제어부의 전압(Vcomp)이 낮아지게 되면 출력 전류(output current)는 감소하게 된다.

즉, 조광기(100)의 동작에 따라 조건 결정부(800)의 전압이 낮아지게 되고, 제어부(600)에 조건 결정부에서 출력되는 낮은 전압이 인가되고, 조광기(100)의 phase cut 레벨에 따라 출력 전류가 가변하게 된다.

상기 조건 결정부(800)는 상기 조광기의 동작에 따라 다이오드(D1)가 온 - 오프되도록 조절하여, 조광기(100)가 동작하는 경우에는 입력 전압을 기준으로 발광소자(400)에 공급되는 출력 전류를 제어하는 피크 전류 제어 방식을 선택하고, 조광기가 동작하지 않는 경우에는 보상부(500)의 보상 전압을 기준으로 발광소자(400)에 공급되는 출력 전류를 제어하는 정전류 제어 방식으로 출력 전류를 제어할 수 있도록 조건을 결정하는 역할을 할 수 있다.

이하에서 조광기(100)의 동작 여부에 따른 조건 결정부(800)의 주요 소자에 걸리는 전압 변화에 대하여 설명한다.

도 5는 본 발명의 실시 예에서 조광기가 동작하지 않는 경우 전압 변화를 설명하는 도면이고, 도 6은 본 발명의 실시 예에서 조광기가 동작하는 경우 전압 변화를 설명하는 도면이다.

도 5를 참고하면, 조광기(100)가 동작하지 않는 경우 감지 전압(Vac)은 정류부(200)에서 전파 정류된 전류가 감지부(700)에서 적당한 크기로 변환되어, 소정의 크기로 변환된 전파 정류 전압이 걸린다.

조건 결정부(800)의 비교부(810)는 기준 전압과 상기 감지 전압(Vac)을 비교하여, 기준 전압 보다 감지 전압(Vac)이 작은 경우에는 제1 노드 전압(Va)으로 하이(high) 신호를 출력하고, 기준 전압 보다 감지 전압(Vac)이 더 큰 경우에는 제1 노드 전압(Va)으로 로우(low) 신호를 출력한다.

상기 반전부(830)는 상기 제1 노드 전압(Va) 신호를 반전시킨다. 즉, 제1 노드에 하이 신호가 출력되는 경우 제2 노드에는 low 신호가 출력되고, 제1 노드에 로우 신호가 출력되는 경우 제2 노드에는 하이 신호가 출력된다.

필터부(850)의 커패시터(C2)에 걸리는 제3 노드 전압(Vc)은 제2 노드에 하이 신호가 걸리는 구간이 길어지면 평균 전압이 상승하고, 제2 노드에 로우 신호가 걸리는 구간이 길어지면 평균 전압이 하강한다.

상기와 같은 과정에 따라 조광기가 동작하지 않는 경우 상기 비교부(810)에서 기준전압 보다 감지 전압(Vac)의 크기가 더 큰 구간의 시간이 더 길기 때문에 제1 노드 전압(Va)는 로우 신호가 출력되는 시간이 길고, 제2 노드 전압(Vb)는 하이 신호가 출력되는 구간이 길다. 즉, 제1 노드의 듀티비는 감소하고, 제2 노드의 듀티비는 증가한다. 또한, 제2 노드의 듀티비가 증가하면, 필터부(850)에 에너지가 저장되는 시간이 길어져 제3 노드에 높은 평균 전압이 출력된다.

이 경우 조건 결정부(800)의 다이오드(D1)에는 캐소드의 높은 전압으로 인하여 다이오드(D1)가 턴-오프상태가 되고, 제어부(600)는 보상부(500)의 보상 신호에 따라 회로의 동작을 제어할 수 있다.

한편, 도 6를 참조하면, 조광기(100)가 동작하는 경우 조광기의 동작에 따라 위상이 왜곡된 감지 전압(Vac)이 걸린다.

조건 결정부(800)의 비교부(810)는 기준 전압과 상기 감지 전압(Vac)을 비교하여, 기준 전압 보다 감지 전압(Vac)이 작은 경우, 제1 노드 전압(va)은 하이(high) 신호가 출력되고, 기준 전압 보다 감지 전압(Vac)이 더 큰 경우, 제1 노드 전압(Va)은 로우(low) 신호가 출력된다.

상기 반전부(830)는 상기 제1 노드 전압(Va) 신호를 반전시킨다. 즉, 제1 노드 전압(Va)이 하이 신호인 경우 제2 노드 전압(Vb)은 로우(low) 신호가 되고, 제1 노드 전압(Va)이 로우 신호인 경우 제2 노드 전압(Vb)는 하이 신호가 된다.

필터부(850)의 커패시터(C2)에 걸리는 제3 노드 전압(Vc)은 제2 노드 전압(Vb)이 하이 신호인 경우 전압이 상승하고, 제2 노드 전압(Vb)이 로우 신호인 경우 전압이 하강한다.

상기와 같은 과정에 따라 조광기가 동작하는 경우 상기 비교부(810)에서 기준 전압 보다 감지 전압(Vac)의 크기가 더 큰 구간이 짧아졌다. 따라서 도 5에서 조광기가 동작하지 않는 경우와 비교하여 볼 때 제1 노드 전압(Va)은 하이 신호가 출력되는 시간이 길어지고, 제2 노드 전압(Vb)은 로우 신호가 출력되는 구간이 길어졌다. 즉, 제1 노드의 듀티비는 증가하고, 제2 노드의 듀티비는 감소하였다. 또한, 제2 노드의 듀티비가 감소하기 때문에 필터부(850)에 에너지가 저장되는 시간이 줄어들어 제3 노드에도 상대적으로 낮은 평균 전압이 걸리게 된다.

이 경우 조건 결정부(800)의 다이오드(D1)에는 캐소드의 낮은 전압으로 인하여 다이오드(D1)가 턴 온(turn on) 상태가 되고, 제어부(600)는 조건 결정부(800)로부터 출력되는 신호에 따라 회로의 동작을 제어할 수 있다.

도 7은 본 발명의 실시 예에 따른 조명 구동 방법을 설명하기 위한 도면이다.

먼저 입력 전압을 전파 정류하여 감지하는 단계(S10)는 입력 전압을 정류부(200)에서 전파 정류하고 전파 정류 된 전압을 감지부(700)에서 감지한다.

상기 감지된 전압의 크기에 따라 발광소자에 공급되는 출력 전류의 제어를 위한 조건을 결정하는 단계(S20)는 비교부(810)에서 상기 감지 전압과 기준 전압을 비교하는 단계와 반전부(830)에서 비교부(810)의 출력을 반전시키는 단계와 상기 반전 된 출력을 필터링 및 저장하는 단계 그리고 상기 저장된 전압 값에 따라 다이오드가 턴-온 또는 턴-오프되는 단계를 포함한다.

상기 다이오드(D1)가 턴-온 또는 턴-오프되는 단계는 조광기(100)가 동작하는 경우 다이오드가 턴-온되고, 조광기(100)가 동작하지 않는 경우 다이오드(D1)가 턴-오프된다.

상기 조건을 결정하는 단계(S20)에서 조광기(100)가 동작하는 경우, 결정된 조건에 따라 출력 전류를 공급하기 위한 스위칭 신호를 발생하는 단계(S30)는 제어부(600)에서 상기 감지된 전압의 크기에 따라 출력 전류를 제어할 수 있는 스위칭 신호를 출력한다.

스위칭 신호에 따라 입력 전압을 소정의 크기로 변환하여 발광소자에 출력 전류를 공급하는 단계(S40)는 전력 변환부(300)에서 제어부(600)의 스위칭 신호를 입력 받아 상기 발광소자에 공급되는 출력 전류를 감소시킨다.

한편, 상기 조건을 결정하는 단계(S20)에서 조광기(100)가 동작하지 않는 경우, 보상부(500)의 출력에 따라 스위칭 신호를 발생하는 단계(S50)로 진행한다. 상기 보상부(500)의 출력에 따라 스위칭 신호를 발생하는 단계(S50)는 제어부가 발광소자(400)에 실제 흐르는 출력 전류가 기 설정된 기준 전류를 추종하도록 하기 위한 보상부(500)의 보상 전압을 입력 받아 스위칭 신호의 펄스 폭을 결정하는 단계이다.

스위칭 신호에 따라 입력 전압을 소정의 크기로 변환하여 발광소자(400)에 출력 전류를 공급하는 단계(S60)는 전력 변환부(300)에서 제어부(600)의 스위칭 신호를 입력 받아 상기 발광소자(400)에 공급되는 출력 전류가 일정할 수 있도록 출력 전류를 공급한다.

이상에서 본 발명의 실시 예에 대하여 상세하게 설명하였지만 본 발명의 권리범위는 이에 한정되는 것은 아니고 다음의 청구범위에서 정의하고 있는 본 발명의 기본 개념을 이용한 당업자의 여러 변형 및 개량 형태 또한 본 발명의 권리범위에 속하는 것이다.

100 : 조광기
200 : 정류부
300 : 전력 변환부
400 : 발광소자
500 : 보상부
600 : 제어부
700 : 감지부
800 : 조건 결정부
810 : 비교부
830 : 반전부
850 : 필터부

Claims (19)

1. 입력 전압을 전파 정류하는 정류부;
   상기 전파 정류된 입력 전압을 감지하는 감지부;
   적어도 하나의 스위칭 소자를 포함하며, 상기 스위칭 소자의 스위칭 동작에 의해 상기 전파 정류된 전압을 소정의 크기로 변환하여 발광소자로 공급하는 전력 변환부;
   상기 발광소자에 흐르는 출력 전류를 보상하기 위한 보상 전압을 발생하는 보상부;
   상기 정류기에 입력되는 전압의 위상을 제어하는 조광기;
   상기 정류기에 입력되는 전압의 제어 여부에 따라 상기 발광소자로의 출력 전류를 제어하기 위한 조건을 결정하는 조건 결정부; 및
   상기 조건 결정부의 조건에 따라 상기 감지부의 입력 전압 또는 상기 보상부의 보상 전압 중 어느 하나를 기초로 상기 스위칭 소자를 제어하는 제어부를 포함하는 조명 구동 장치.
2. 제1항에 있어서,
   상기 제어부는,
   상기 조건 결정부를 통해 결정된 조건에 따라 제1 전류 제어 방식 또는 제2 전류 제어 방식 중 어느 하나의 방식을 이용하여, 상기 발광소자로 공급되는 출력 전류를 제어하는 조명 구동 장치.
3. 제2항에 있어서,
   상기 제1 전류 제어 방식은 상기 감지부를 통해 감지된 입력 전압을 기준으로 하는 피크 전류 제어 방식이고,
   상기 제2 전류 제어 방식은 상기 보상부를 통해 발생한 보상 전압을 기준으로 하는 정전류 제어 방식인 조명 구동 장치.
4. 제1항에 있어서,
   상기 조건 결정부는,
   상기 조광기의 동작 여부에 따라 상기 조건을 결정하는 조명 구동 장치.
5. 제3항에 있어서,
   상기 조광기가 동작하는 경우 제1 전류 제어 방식으로 출력 전류를 제어하고,
   상기 조광기가 동작하지 않는 경우 제2 전류 제어 방식으로 출력 전류를 제어하는 조명 구동 장치.
6. 제1항에 있어서,
   상기 조건 결정부는,
   상기 조광기가 동작하는 경우 상기 감지부를 통해 감지된 입력 전압을 제어부로 출력하고,
   상기 조광기가 동작하지 않는 경우 상기 제어부와 개방되어, 상기 보상부의 보상 전압이 제어부로 입력되는 조명 구동 장치.
7. 제1항에 있어서,
   상기 조건 결정부는
   상기 감지부를 통해 감지된 입력 전압 및 기준 전압을 비교하는 비교부,
   상기 비교부의 출력을 반전 시키는 반전부,
   상기 반전부의 출력을 필터링하여 저장하는 필터부, 그리고
   상기 필터부의 전압 레벨에 따라 동작하는 다이오드를 포함하는 조명 구동 장치.
8. 제7항에 있어서,
   상기 비교부는 기준 전압과 특정 전압을 비교하여 신호를 발생시키는 소자를 포함하는 조명 구동 장치.
9. 제8항에 있어서,
   상기 신호를 발생시키는 소자는,
   OP-AMP, 비교기 또는 션트레귤레이터 중 적어도 하나를 포함하는 조명 구동 장치.
10. 제7항에 있어서,
    상기 필터부는 저항과 커패시터를 포함하는 조명 구동 장치.
11. 제7항에 있어서,
    상기 필터부는 인덕터와 커패시터를 포함하는 조명 구동 장치.
12. 제7항에 있어서,
    상기 다이오드는
    상기 조광기가 동작하는 경우 턴-온되고,
    상기 조광기가 동작하지 않는 경우 턴-오프되는 조명 구동 장치.
13. 제1항에 있어서,
    상기 감지부는 복수의 저항을 포함하는 조명 구동 장치.
14. 입력 전압을 전파 정류하여 감지하는 단계;
    상기 감지된 전압의 크기에 따라 발광소자에 공급되는 출력 전류의 제어를 위한 조건을 결정하는 단계;
    상기 결정된 조건에 따라 출력 전류를 공급하기 위한 스위칭 신호를 발생하는 단계; 및
    상기 스위칭 신호에 따라 입력 전압을 소정의 크기로 변환하여 발광소자에 출력 전류를 공급하는 단계를 포함하며,
    상기 결정된 조건은 피크 전류 제어 조건 또는 정전류 제어 조건 중 어느 하나인 조명 구동 방법.
15. 제14항에 있어서,
    상기 출력 전류의 제어를 위한 조건을 결정하는 단계는,
    비교부에서 상기 감지 전압과 기준 전압을 비교하는 단계,
    반전부에서 비교부의 출력을 반전시키는 단계,
    상기 반전 된 출력을 필터링 및 저장하는 단계, 그리고
    상기 저장된 전압 값에 따라 다이오드가 턴-온 또는 턴-오프되는 단계를 포함하는 조명 구동 방법.
16. 제15항에 있어서,
    다이오드가 턴-온 또는 턴-오프되는 단계는,
    조광기가 동작하는 경우 다이오드가 턴-온되고, 조광기가 동작하지 않는 경우 다이오드가 턴-오프되는 조명 구동 방법.
17. 제14항에 있어서,
    상기 피크 전류 제어 조건은 조광기가 동작하는 경우 상기 감지된 전압의 크기에 따라 출력 전류를 제어하기 위한 조건이고,
    상기 정전류 제어 조건은 상기 조광기가 동작하지 않는 경우 보상부의 보상 전압으로 출력 전류를 제어하기 위한 조건인 조명 구동 방법.
18. 제17항에 있어서,
    상기 발광소자에 출력 전류를 공급하는 단계는,
    상기 조광기가 동작하는 경우,
    상기 조광기에 의해 왜곡된 입력 전압에 따라 상기 발광소자에 공급되는 출력 전류를 감소시키는 단계를 포함하고,
    상기 조광기가 동작하지 않는 경우,
    상기 보상 전압에 따라 기설정된 기준 전류를 추종하도록 일정한 출력 전류를 공급하는 단계를 포함하는 조명 구동 방법.
19. 제14항에 있어서,
    스위칭 신호를 발생하는 단계는,
    상기 피크 전류 제어 조건에서는 왜곡된 입력 전압에 의해 상기 스위칭 신호의 펄스 폭이 결정되고,
    상기 정전류 제어 조건에서는 보상 전압에 의해 상기 스위칭 신호의 펄스 폭이 결정되는 조명 구동 방법.

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