KR20140086593A - 발광 다이오드 조명 장치의 제어 회로 - Google Patents

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김경민
이종민
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Abstract

본 발명은 디밍 제어 기능을 갖는 발광 다이오드 조명 장치의 제어 회로를 개시하며, 상기 발광 다이오드 조명 장치의 제어 회로는, 정류 전압에 응답하여 상기 채널의 턴온 상태에 대응하는 전류 경로를 제공하고, 외부의 디밍 제어 펄스에 대응하는 제어 펄스를 생성하며, 상기 제어 펄스에 의하여 상기 전류 경로의 전류량을 제어하는 제어부;를 포함함을 특징으로 한다. 따라서, 본 발명은 아날로그 방식으로 입력되는 외부 전압을 이용하여 생성된 펄스를 이용하거나 또는 외부 전압을 디밍 제어 전압으로 변환하여 조명등의 전류를 레귤레이팅할 수 있어서 사용자의 편의성 및 만족감을 향상시킬 뿐만 아니라 제품의 신뢰성을 향상시킬 수 있는 효과가 있다.

Description

발광 다이오드 조명 장치의 제어 회로{CIRCUIT TO CONTROL LED LIGHTING APPARATUS}
본 발명은 발광 다이오드 조명 장치에 관한 것으로서, 보다 상세하게는 디밍 제어 기능을 갖는 발광 다이오드 조명 장치의 제어 회로에 관한 것이다.
조명 기술은 에너지 절감을 위하여 광원으로 발광 다이오드(LED)를 채택하는 추세로 개발되고 있다.
고휘도 발광 다이오드는 에너지 소비량, 수명 및 광질 등과 같은 다양한 요소에서 다른 광원들과 차별화되는 이점을 갖는다.
그러나, 발광 다이오드를 광원으로 하는 조명 장치는 발광 다이오드가 정전류에 의하여 구동되는 특성에 의하여 추가적인 회로가 많이 필요한 문제점이 있다.
상기한 문제점을 해결하고자 개발된 일 예가 교류 다이렉트 방식(AC DIRECT TYPE)의 조명 장치이다.
교류 다이렉트 방식의 발광 다이오드 조명 장치는 상용 교류 전원에서 정류 전압을 생성하여 발광 다이오드를 구동하는 것이다. 교류 다이렉트 방식의 발광 다이오드 조명 장치는 인턱터 및 캐패시터를 사용하지 않고 정류 전압을 입력 전압으로 바로 사용하기 때문에 역률(POWER FACTOR)이 양호한 특성이 있다.
일반적인 발광 다이오드 조명 장치는 상용 전원을 정류한 정류 전압으로 구동되도록 설계된다.
발광 다이오드 조명 장치의 발광 다이오드 조명등은 많은 수의 발광 다이오드들을 직렬로 연결하여서 구동하는 구성을 갖는 것이 일반적이다.
그러므로, 발광 다이오드 조명 장치는 직렬로 연결된 많은 수의 발광 다이오드들을 턴온할 수 있는 정류 전압을 제공하도록 구성된다.
발광 다이오드 조명 장치는 밝기를 조절하기 위하여 조광기가 일반적으로 설치된다.
최근, 발광 다이오드 조명 장치 관련 기술이 개발되면서 사용상 편의성을 고려하기 위하여 다양한 기능이 요구되고 있다.
특히, 발광 다이오드 조명 장치는 조광기를 이용한 방법 이외에 부가적으로 밝기를 조절할 수 있는 기능의 제시가 요구되는 실정이다.
그러므로, 종래의 발광 다이오드 조명 장치는 다양한 방법으로 밝기를 조절할 수 있어서 사용자의 편의성 및 만족감을 향상시킬 수 있고 그로써 제품의 신뢰성을 향상시킬 수 있는 기능의 개발이 필요하다.
본 발명은 디지털 방식으로 외부에서 입력되는 디밍 제어 펄스를 이용하여 조명등의 밝기를 조절할 수 있는 발광 다이오드 조명 장치의 제어 회로를 제공함을 목적으로 한다.
또한, 본 발명은 조명등의 발광을 위한 전류 경로를 형성하는 스위칭 소자의 구동을 디지털 방식으로 외부에서 입력되는 디밍 제어 펄스를 이용하여 제어하여서 디밍을 제어할 수 있는 발광 다이오드 조명 장치의 제어 회로를 제공함을 다른 목적으로 한다.
또한, 본 발명은 외부에서 입력되는 디밍 제어 펄스를 이용하여 기준 전압을 구동하여서 조명등의 밝기를 조절할 수 있는 발광 다이오드 조명 장치의 제어 회로를 제공함을 또다른 목적으로 한다.
본 발명에 따른 발광 다이오드 조명 장치의 제어 회로는 정류 전압에 응답하여 채널의 턴온 상태에 대응하는 전류 경로를 제공하고, 외부의 디밍 제어 펄스에 대응하는 제어 펄스를 생성하며, 상기 제어 펄스에 의하여 상기 전류 경로의 전류량을 제어하는 제어부;를 포함함을 특징으로 한다.
따라서, 본 발명에 따른 발광 다이오드 조명 장치의 제어 회로는 디지털 방식으로 외부에서 입력되는 디밍 제어 펄스를 이용하여 밝기를 조절할 수 있어서 사용자의 편의성 및 만족감을 향상시킬 수 있는 효과가 있다.
도 1은 본 발명에 따른 발광 다이오드 조명 장치의 제어 회로의 바람직한 실시예를 나타내는 회로도.
도 2는 도 1의 실시예의 동작을 설명하기 위한 파형도.
도 3의 (a) 및 (b)는 디밍 제어 펄스의 예시도.
도 4는 본 발명에 따른 발광 다이오드 조명 장치의 제어 회로의 다른 실시예를 나타내는 회로도.
이하, 첨부된 도면을 참조하여 본 발명의 바람직한 실시예를 상세하게 설명한다. 본 명세서 및 특허청구범위에 사용된 용어는 통상적이거나 사전적 의미로 한정되어 해석되지 아니하며, 본 발명의 기술적 사항에 부합하는 의미와 개념으로 해석되어야 한다.
본 명세서에 기재된 실시예와 도면에 도시된 구성은 본 발명의 바람직한 실시예이며, 본 발명의 기술적 사상을 모두 대변하는 것이 아니므로, 본 출원 시점에서 이들을 대체할 수 있는 다양한 균등물과 변형예들이 있을 수 있다.
본 발명은 조명기 이외에 디지털 방식으로 외부에서 입력되는 디밍 제어 펄스를 이용하여 디밍 제어를 구현하는 실시예들을 개시한다.
도 1의 실시예는 디지털 방식으로 외부에서 입력되는 디밍 제어 펄스를 이용하여 내부의 제어 펄스를 생성하고, 제어 펄스로써 스위칭 회로의 스위칭 소자를 구동하여 전류 레귤레이팅 및 디밍 제어를 수행하는 구성을 갖는다.
도 1을 참조하면, 본 발명에 따른 실시예는 조명등(10), 상용 전원을 변환한 정류 전압을 조명등(10)에 제공하는 전원부 및 조명등(10)의 채널 별로 턴온을 위한 전류 경로를 제공하는 제어부(14)를 포함한다.
조명등(10)은 발광 다이오드들을 포함하며, 발광 다이오드들은 복수의 채널로 구분된다. 조명등(10)은 전원부에서 제공되는 정류 전압의 리플 성분에 의하여 채널 별로 순차적으로 턴온 및 턴오프가 이루어지는 발광을 수행한다.
도 1의 조명등(10)은 네 개의 채널(CH1, CH2, CH3, CH4)을 포함한 것을 예시한다. 그리고, 각 채널(CH1, CH2, CH3, CH4)은 복수의 발광 다이오드를 포함할 수 있으며, 설명의 편의를 위하여 하나의 다이오드 부호로 도면에 표기한다.
전원부는 외부에서 유입되는 교류 전압을 정류하여서 정류 전압으로 출력하는 구성을 갖는다.
전원부는 교류 전압을 갖는 교류 전원(VAC), 교류 전원(VAC)을 정류하여 정류 전압을 출력하는 정류 회로(12) 및 정류 회로(12)에서 출력되는 정류 전압을 평활하는 캐패시터(C)를 포함할 수 있다.
여기에서 교류 전원(VAC)은 상용 전원일 수 있다.
그리고, 정류 회로(12)는 교류 전원(VAC)의 사인 파형을 갖는 교류 전압을 전파 정류하여서 정류 전압을 출력한다. 따라서, 정류 전압은 도 2와 같이 상용 교류 전압의 반 주기 단위로 전압 레벨이 승하강하는 리플 성분을 갖는 특성이 있다.
제어부(14)는 각 채널(CH1, CH2, CH3, CH4)의 발광을 위한 전류 레귤레이팅을 수행한다. 그리고, 제어부(14)는 일단이 접지된 전류 검출 저항(Rg)를 포함하는 전류 검출부를 통하여 전류 경로를 제공하도록 구성된다.
상술한 구성에 의하여, 본 발명에 따른 실시예는 정류 전압의 상승 또는 하강에 대응하여 조명등(10)의 각 채널(CH1, CH2, CH3, CH4)을 순차적으로 발광하거나 소광한다. 그리고, 정류 전압이 상승하여서 채널들(CH1, CH2, CH3, CH4) 별 턴온 전압에 순차적으로 도달하면, 제어부(14)는 각 채널(CH1, CH2, CH3, CH4)의 발광을 위하여 선택적으로 전류 경로를 제공한다.
여기에서, 채널(CH4)의 턴온 전압은 채널들(CH1, CH2, CH3, CH4)을 모두 턴온하는 전압으로 정의되고, 채널(CH3)의 턴온 전압은 채널들(CH1, CH2, CH3)을 모두 턴온하는 전압으로 정의되며, 채널(CH2)의 턴온 전압은 채널들(CH1, CH2)을 모두 턴온하는 전압으로 정의되고, 채널(CH1)의 턴온 전압은 채널(CH1)만 턴온하는 전압으로 정의된다.
제어부(14)는 전류 검출 저항(Rg)에 의하여 전류 검출 전압을 검출하며, 전류 검출 전압은 조명등(10)의 채널 별 턴온 상태에 따라 달라지는 전류 경로의 전류에 의하여 가변될 수 있다. 이때, 전류 검출 저항(Rg)에 흐르는 전류는 정전류일 수 있다.
제어부(14)는 채널들(CH1, CH2, CH3, CH4)에 대한 전류 경로를 제공하는 복수의 스위칭 회로(30_1, 30_2, 30_3, 30_4)와 기준 전압(VREF1, VREF2, VREF3, VREF4)을 제공하기 위한 기준 전압 공급부(20)를 포함한다.
기준 전압 공급부(20)는 정전압(VREF)이 인가되는 직렬 연결된 다수의 저항(R1, R2, R3, R4, R5)을 포함한다.
저항(R1)은 접지에 연결되고, 저항(R5)에는 정전압(VREF)이 인가된다. 저항(R5)은 출력을 조정하기 위한 부하 저항으로 작용한다. 저항들(R1, R2, R3, R4)은 서로 다른 레벨의 기준 전압 VREF1, VREF2, VREF3, VREF4를 출력하기 위한 것이다. 기준 전압들 VREF1, VREF2, VREF3, VREF4 중에서 기준 전압 VREF1이 가장 낮은 전압 레벨을 가지며 기준 전압 VREF4가 가장 높은 전압 레벨을 갖는다.
각 저항(R1, R2, R3, R4)은 채널(CH1, CH2, CH3, CH4)로 인가되는 정류 전압의 변동에 대응하여 점점 높은 레벨을 가지는 4 개의 기준 전압 VREF1, VREF2, VREF3, VREF4를 출력하도록 설정되는 것이 바람직하다.
여기에서, 기준 전압 VREF1은 채널(CH2)이 턴온하는 시점에 스위칭 회로(30_1)를 턴오프하기 위한 레벨을 갖는다. 보다 구체적으로 기준 전압 VREF1은 채널(CH2)의 턴온 전압에 의하여 전류 검출 저항(Rg)에 형성되는 전류 검출 전압과 같거나 낮은 레벨로 설정될 수 있다.
그리고, 기준 전압 VREF2은 채널(CH3)이 턴온하는 시점에 스위칭 회로(30_2)를 턴오프하기 위한 레벨을 갖는다. 보다 구체적으로 기준 전압 VREF2는 채널(CH3)의 턴온 전압에 의하여 전류 검출 저항(Rg)에 형성되는 전류 검출 전압과 같거나 낮은 레벨로 설정될 수 있다.
그리고, 기준 전압 VREF3은 채널(CH4)이 턴온하는 시점에 스위칭 회로(30_3)를 턴오프하기 위한 레벨을 갖는다. 보다 구체적으로 기준 전압 VREF3은 채널(CH4)의 턴온 전압에 의하여 전류 검출 저항(Rg)에 형성되는 전류 검출 전압과 같거나 낮은 레벨로 설정될 수 있다.
그리고, 기준전압 VREF4는 정류 전압의 상한 레벨에 의하여 전류 검출 저항(Rg)에 형성되는 전류 검출 전압보다 높은 레벨로 설정됨이 바람직하다.
스위칭 회로들(30_1, 30_2, 30_3, 30_4)은 전류 검출 전압을 제공하는 전류 검출 저항(Rg)에 공통으로 연결된다.
스위칭 회로들(30_1, 30_2, 30_3, 30_4)은 전류 검출 저항(Rg)에서 검출된 전류 검출 전압과 기준 전압 생성 회로(20)의 각각의 기준 전압(VREF1, VREF2, VREF3, VREF4)을 비교하여서 조명등(10)을 발광하기 위한 선택적인 전류 경로를 제공한다.
스위칭 회로들(30_1, 30_2, 30_3, 30_4)은 정류 전압이 인가되는 위치에서 먼 채널(CH1, CH2, CH3, CH4)에 연결된 것일수록 높은 레벨의 기준 전압을 제공받는다.
각 스위칭 회로(30_1, 30_2, 30_3, 30_4)는 비교기(50)와 스위칭 소자를 포함하며, 스위칭 소자는 NMOS 트랜지스터(52)로 구성됨이 바람직하다.
각 스위칭 회로(30_1, 30_2, 30_3)의 비교기(50)는 포지티브 입력단(+)에 기준 전압이 인가되고, 네가티브 입력단(-)에 전류 검출 전압이 인가되며, 출력단으로 기준 전압과 전류 검출 전압을 비교한 결과를 출력한다.
상술한 구성에 의하여 도 1의 실시예는 조명등의 발광을 위한 동작을 수행한다. 이에 대하여 도 2를 참조하여 설명한다.
정류 전압이 초기 상태인 경우 채널들이 턴온되지 않은 상태이다. 그러므로 전류 검출 저항(Rg)은 로우 레벨의 전류 검출 전압을 제공한다.
정류 전압이 초기 상태인 경우, 각 스위칭 회로(30_1, 30_2, 30_3, 30_4)는 포지티브 입력단(+)에 인가되는 기준 전압들(VREF1, VREF2, VREF3, VREF4)보다 네가티브 입력단(-)에 인가되는 전류 검출 전압보다 높으므로 모두 턴온된 상태를 유지한다.
그 후 정류 전압이 상승하여 턴온 전압(V1)에 도달하면, 조명등(10)의 채널(CH1)이 턴온된다. 조명등(10)의 채널(CH1)이 턴온되면, 채널(CH1)에 연결된 제어부(14)의 스위칭 회로(30_1)는 전류 경로를 제공한다.
상기와 같이 정류 전압이 턴온 전압(V1)에 도달하여 채널(CH1)이 턴온되면, 스위칭 회로(30_1)을 통한 전류 경로가 형성되고, 전류 검출 저항(Rg)의 전류 검출 전압의 레벨이 상승한다. 그러나, 이때의 전류 검출 전압의 레벨은 낮기 때문에 스위칭 회로들(30_1, 30_2, 30_3, 30_4)의 턴온 상태는 변경되지 않는다.
그 후 정류 전압이 계속 상승하여 턴온 전압(V2)에 도달하면, 조명등(10)의 채널(CH2)이 턴온된다. 조명등(10)의 채널(CH2)이 턴온되면, 채널(CH2)에 연결된 제어부(14)의 스위칭 회로(30_2)는 전류 경로를 제공한다. 이때, 채널(CH1)도 턴온 상태를 유지한다.
상기와 같이 정류 전압이 턴온 전압(V2)에 도달하여 채널(CH2)이 턴온되면, 스위칭 회로(30_2)를 통한 전류 경로가 형성되고, 전류 검출 저항(Rg)의 전류 검출 전압의 레벨이 상승한다. 이때의 전류 검출 전압의 레벨은 기준 전압(VREF1)보다 높다. 그러므로, 스위칭 회로(30_1)의 NMOS 트랜지스터(52)는 비교기(50)의 출력에 의하여 턴오프된다. 즉, 스위칭 회로(30_1)는 턴오프되고, 스위칭 회로(30_2)가 채널(CH2)의 턴온에 대응한 전류 경로를 제공한다.
그 후 정류 전압이 계속 상승하여 턴온 전압(V3)에 도달하면, 조명등(10)의 채널(CH3)이 턴온된다. 조명등(10)의 채널(CH3)이 턴온되면, 채널(CH3)에 연결된 제어부(14)의 스위칭 회로(30_3)는 전류 경로를 제공한다. 이때, 채널들(CH1, CH2)도 턴온 상태를 유지한다.
상기와 같이 정류 전압이 턴온 전압(V3)에 도달하여 채널(CH3)이 턴온되면, 스위칭 회로(30_3)를 통한 전류 경로가 형성되고, 전류 검출 저항(Rg)의 전류 검출 전압의 레벨이 상승한다. 이때의 전류 검출 전압의 레벨은 기준 전압(VREF2)보다 높다. 그러므로, 스위칭 회로(30_2)의 NMOS 트랜지스터(52)는 비교기(50)의 출력에 의하여 턴오프된다. 즉, 스위칭 회로(30_2)는 턴오프되고, 스위칭 회로(30_3)가 채널(CH3)의 턴온에 대응한 전류 경로를 제공한다.
그 후 정류 전압이 계속 상승하여 턴온 전압(V4)에 도달하여 조명등(10)의 채널(CH4)이 턴온된다. 조명등(10)의 채널(CH4)이 턴온되면, 채널(CH4)에 연결된 제어부(14)의 스위칭 회로(30_4)는 전류 경로를 제공한다. 이때, 채널들(CH1, CH2, CH3)도 턴온 상태를 유지한다.
상기와 같이 정류 전압이 턴온 전압(V4)에 도달하여 채널(CH4)이 턴온되면, 스위칭 회로(30_4)을 통한 전류 경로가 형성되면, 전류 검출 저항(Rg)의 전류 검출 전압의 레벨이 상승한다. 이때의 전류 검출 전압의 레벨은 기준 전압(VREF3)보다 높다. 그러므로, 스위칭 회로(30_3)의 NMOS 트랜지스터(52)는 비교기(50)의 출력에 의하여 턴오프된다. 즉, 스위칭 회로(30_3)는 턴오프되고, 스위칭 회로(30_4)가 채널(CH2)의 턴온에 대응한 선택적인 전류 경로를 제공한다.
그 후 정류 전압이 계속 상승하여도, 스위칭 회로(30_4)에 제공되는 기준전압(VREF4)이 정류 전압의 상한 레벨에 의하여 전류 검출 저항(Rg)에 형성되는 전류 검출 전압보다 높은 레벨을 가지므로, 스위칭 회로(30_4)는 턴온 상태를 유지한다.
정류 전압은 상한 레벨을 지나면 하강을 시작한다.
정류 전압이 하강하여서 턴온 전압(V4) 이하로 떨어지면, 조명등(10)의 채널(CH4)이 턴오프된다.
조명등(10)의 채널(CH4)이 턴오프되면 채널들(CH3, CH2, CH1)의 턴온에 의한 발광을 유지하며, 제어부(14)는 채널(CH3)이 턴온된 상태에 대응하여 스위칭 회로(30_3)에 의한 전류 경로를 제공한다.
그 후 정류 전압이 계속 하강하여서 턴온 전압(V3), 턴온 전압(V2), 턴온 전압(V1) 이하로 순차적으로 떨어지면, 조명등(10)의 채널들(CH3, CH2, CH1)은 순차적으로 턴오프된다.
조명등(10)의 채널들(CH3, CH2, CH1)이 순차적으로 턴오프되면, 제어부(14)는 전류 경로를 시프트하여 스위칭 회로(30_3, 30_2, 30_1)으로 순차적인 전류 경로를 제공한다.
본 발명에 따른 도 1의 실시예는 듀티 제어부(22) 및 펄스 구동부(26)를 포함하는 디밍 회로(28)를 포함한다. 그리고, 디밍 회로(28)는 제어부(14)에 포함된다.
그리고, 도 1의 실시예는 제어부(14)가 외부의 펄스 장치(16)에서 디지털 방식으로 디밍 제어 펄스를 제공받도록 구성된다.
여기에서, 펄스 장치(16)는 외부 장치에 구성되는 마이크로 컨트롤 유니트(도시되지 않음)를 포함할 수 있다. 그리고, 마이크로 컨트롤 유니트는 조명등(10)을 원하는 밝기로 제어하기 위한 펄스 폭을 갖도록 디밍 제어 펄스를 발생하는 펄스 발생 회로와 디밍 제어 펄스를 디지털 방식으로 전송하는 전송 장치를 포함하여 구성될 수 있다. 그리고, 디밍 제어 펄스의 듀티는 펄스 장치(16)에 구비 가능한 키나 버턴과 같은 조절 부재에 의하여 조정될 수 있다.
듀티 제어부(22)는 디밍 제어 펄스를 입력받고 디밍 제어 펄스의 듀티에 대응하는 듀티를 갖는 제어 펄스를 생성하여 출력할 수 있다.
여기에서, 듀티 제어부(22)는 디밍 제어 펄스에 동기된 주기나 동기된 펄스를 갖는 제어 펄스를 생성하여 출력하도록 구성되거나 또는 디밍 제어 펄스에 대한 신호 보상 및 필터링 중 적어도 하나 이상을 수행하여 제어 펄스로 출력하도록 구성될 수 있다.
그리고, 펄스 구동부(26)는 NMOS 트랜지스터(Qc)를 포함하는 구성으로 예시될 수 있으며, 각 스위칭 회로(30_1, 30_2, 30_3, 30_4)에 포함된 스위칭 소자 즉 NMOS 트랜지스터(52)의 게이트에 공통으로 연결된 것으로 예시될 수 있다.
상술한 바와 같이 구성되는 디밍 회로(28)를 갖는 제어부(14)는 조절하고자 하는 밝기에 대응하는 듀티를 갖는 외부의 디밍 제어 펄스에 의하여 스위칭 회로(30_1, 30_2, 30_3, 30_4)에 의하여 선택적으로 제공되는 전류 경로의 전류량을 제어할 수 있다.
보다 구체적으로 설명하면, 펄스 장치(16)가 조절하고자 하는 밝기에 대응하는 듀티를 갖는 외부 디밍 제어 펄스를 듀티 제어부(22)로 제공하면, 듀티 제어부(22)는 디밍 제어 펄스의 듀티에 대응하는 듀티를 갖는 제어 펄스를 생성하여서 펄스 구동부(26)로 제공한다.
이때 펄스 장치(16)가 도 3의 (a)와 같이 듀티가 작은 디밍 제어 펄스를 출력하면, 듀티 제어부(22)는 듀티가 작은 펄스를 펄스 구동부(26)로 제공한다.
이와 반대로, 디밍 제어부(16)가 도 3의 (b)와 같이 듀티가 큰 디밍 제어 펄스를 출력하면, 듀티 제어부(22)는 듀티가 큰 제어 펄스를 펄스 구동부(26)로 제공한다.
펄스 구동부(26)는 펄스에 의하여 온오프를 주기적으로 반복하여 구동되며, 듀티가 큰 제어 펄스에 대응하여 긴 턴온 시간을 갖도록 온오프되고, 듀티가 작은 제어 펄스에 대응하여 짧은 턴온 시간을 갖도록 온오프된다.
상기와 같이 펄스 구동부(26)가 구동되면 스위칭 회로(30_1, 30_2, 30_3, 30_4)의 NMOS 트랜지스터(52)의 게이트 전압이 변화된다.
즉, 펄스 구동부(26)가 긴 턴온 시간을 갖도록 온오프되면, 스위칭 회로(30_1, 30_2, 30_3, 30_4)의 NMOS 트랜지스터(52)는 짧은 턴온 시간을 갖도록 온오프된다.
반대로, 펄스 구동부(26)가 짧은 턴온 시간을 갖도록 온오프되면, 스위칭 회로(30_1, 30_2, 30_3, 30_4)의 NMOS 트랜지스터(52)는 긴 턴온 시간을 갖도록 온오프된다.
일예로 정류 전압이 턴온 전압(V1)으로 상승하여 채널(CH1)이 턴온되고, 채널(CH1)의 전류 경로가 스위칭 회로(30_1)에 의하여 제공되는 경우를 가정한다.
디밍 제어 펄스가 큰 듀티를 갖도록 인가되면 펄스 구동부(26)는 스위칭 회로(30_1)의 NMOS 트랜지스터(52)가 짧은 시간의 턴온 시간을 갖도록 구동한다. 그 결과 NMOS 트랜지스터(52)로 흐르는 전류의 양은 감소한다. 그러므로, 턴온된 채널(CH1)의 밝기는 어두워진다.
반대로, 디밍 제어 펄스가 작은 듀티를 갖도록 인가되면 펄스 구동부(26)는 스위칭 회로(30_1)의 NMOS 트랜지스터(52)가 긴 시간의 턴온 시간을 갖도록 구동한다. 그 결과 NMOS 트랜지스터(52)로 흐르는 전류의 양은 증가한다. 그러므로, 턴온된 채널(CH1)의 밝기는 밝아진다.
이와 같이, 도 1의 본 발명에 따른 실시예는 외부에서 디지털 방식으로 입력되는 디밍 제어 펄스에 의하여 전류 레귤레이팅과 디밍 제어가 구현될 수 있다.
상기한 본 발명에 따른 외부의 디밍 제어 펄스를 이용한 디밍 제어는 발광 다이오드 조명 장치에 조광기를 이용한 디밍 제어와 병행하여 사용될 수 있다.
도 1의 실시예는 펄스 구동부(26)가 스위칭 회로(30_1, 30_1, 30_3, 30_4)에 공통으로 연결된 것을 개시하였다. 그러나, 이에 국한되지 않고 펄스 구동부(26)는 각 스위칭 회로(30_1, 30_2, 30_3, 30_4)에 일대일로 구성할 수 있다. 이때 듀티 제어부(22)는 복수의 펄스 구동부(26)에 공통으로 제어 펄스를 제공하도록 구성될 수 있다.
상기한 도 1의 본 발명에 따른 실시예는 스위칭 회로(30_1, 30_2, 30_3, 30_4)의 스위칭 소자 즉 NMOS 트랜지스터(52)의 게이트를 제어하여 전류 경로 상의 전류 흐름을 제어함으로써 디밍 제어를 구현한 것이다.
이와 달리, 본 발명은 제작자의 의도에 따라서 도 4와 같이 기준 전압 공급부(20)의 기준전압의 출력을 구동하여서 조명등(10)의 발광을 위한 전류량을 제어할 수 있다.
도 7의 실시예에서 도 1과 동일한 부품은 동일 부호로 표시하며 이에 대한 중복 설명은 생략한다.
도 7의 실시예는 펄스 구동부(26)가 기준 전압 공급부(20)의 저항(R5)과 저항(R4) 사이의 노드에 연결된 구성을 갖는다.
즉, 펄스 구동부(26)는 기준 전압 공급부(40)에 구성되는 저항들 간의 노드 중 가장 높은 레벨의 기준 전압을 출력하는 노드의 전압을 구동하도록 구성된다.
펄스 구동부(26)는 듀티 제어부(22)에서 제공되는 제어 펄스에 의하여 온오프를 주기적으로 반복하여 구동되며, 듀티가 큰 제어 펄스에 대응하여 긴 턴온 시간을 갖도록 온오프되고, 듀티가 작은 제어 펄스에 대응하여 짧은 턴온 시간을 갖도록 온오프된다.
기준 전압 공급부(20)의 저항(R5)과 저항(R4) 사이의 노드는 펄스 구동부(26)의 NMOS 트랜지스터(Qc)가 턴온된 경우 접지 전압으로 레벨이 떨어지고, 펄스 구동부(26)의 NMOS 트랜지스터(Qc)가 턴오프된 경우 기준 전압(VREF4)으로 레벨이 상승한다. 그리고, 나머지 기준 전압들(VREF1, VREF2, VREF3)이 출력되는 노드들의 전압도 펄스 구동부(26)의 구동에 연동하여 레벨이 접지 전압과 각 기준 전압 간을 스윙한다.
펄스 구동부(26)가 턴온되어서 기준 전압들(VREF1, VREF2, VREF3, VREF4)의 레벨이 모두 접지 전압으로 떨어진 경우, 각 비교기(50)는 네가티브단(-)에 인가되는 전류검출전압이 접지 전압보다 높은 레벨을 갖는다. 그러므로 각 비교기(50)는 트랜지스터(52)의 게이트에 로우 레벨의 전압을 출력한다. 상기한 각 비교기(50)의 동작에 연동하여서 스위칭 회로(30_1, 30_2, 30_3, 30_4)의 각 트랜지스터(52)는 턴오프되고, 전류 경로는 오프된다.
그리고, 펄스 구동부(26)가 턴오프되어서 기준 전압들(VREF1, VREF2, VREF3, VREF4)이 복귀되면, 각 비교기(50)는 정류 전압의 레벨에 따른 정상적인 동작을 수행한다. 그러므로, 스위칭 회로(30_1, 30_2, 30_3, 30_4)를 통한 선택적인 전류 경로가 정류 전압의 레벨에 따라 제공된다.
즉, 펄스 구동부(26)의 구동에 연동하여 각 스위칭 회로(30_1, 30_2, 30_3, 30_4)의 비교기(50)의 출력이 제어되고, 결과적으로 스위칭 회로(30_1, 30_2, 30_3, 30_4)의 NMOS 트랜지스터(52)는 펄스 구동부(26)의 NMOS 트랜지스터(Qc)의 스위칭에 연동하여 온오프된다.
스위칭 회로(30_1, 30_2, 30_3, 30_4)의 NMOS 트랜지스터(52)와 펄스 구동부(26)의 NMOS 트랜지스터(Qc)의 턴온 시간은 디밍 제어 펄스의 듀티에 따라 결정된다.
즉, 디밍 제어 펄스가 큰 듀티를 갖도록 인가되면 펄스 구동부(26)가 기준 전압을 구동함에 따라서 스위칭 회로(30_1)의 NMOS 트랜지스터(52)는 짧은 시간의 턴온 시간을 갖도록 온오프된다. 그 결과 NMOS 트랜지스터(52)로 흐르는 전류의 양은 감소한다. 그러므로, 턴온된 채널의 밝기는 어두워진다.
반대로, 디밍 제어 펄스가 작은 듀티를 갖도록 인가되면 펄스 구동부(26)가 기준 전압을 구동함에 따라서 스위칭 회로(30_1)의 NMOS 트랜지스터(52)는 긴 시간의 턴온 시간을 갖도록 온오프된다. 그 결과 NMOS 트랜지스터(52)로 흐르는 전류의 양은 증가한다. 그러므로, 턴온된 채널의 밝기는 밝아진다.
이와 같이, 도 4의 본 발명에 따른 실시예도 도 1과 같이 디지털 방식으로 입력되는 디밍 제어 펄스에 의하여 전류 레귤레이팅이 제어될 수 있고, 디밍 제어 펄스에 의한 디밍 제어가 구현될 수 있다.
상술한 실시예들과 같이 본 발명은 아날로그 방식으로 입력되는 외부 전압을 이용하여 밝기를 조절할 수 있어서 사용자의 편의성 및 만족감을 향상시킬 수 있다.
그리고, 본 발명은 조명기를 이용한 디밍 제어와 병행하여 실시될 수 있으며, 외부에서 디지털 방식으로 입력되는 디밍 제어 펄스를을 이용하여 생성된 제어 펄스를 이용하여 조명등의 전류를 레귤레이팅 및 디밍 제어를할 수 있어서, 사용자의 편의성과 만족감을 극대화할 수 있고 제품의 신뢰성을 향상시킬 수 있다.
10 : 발광 다이오드 조명등 12 : 정류 회로
14 : 제어부 16 : 디밍 제어부
20 : 기준 전압 공급부 22 : 듀티 제어부
26 : 펄스 구동부
30_1, 30_2, 30_3, 30_4 : 스위칭 회로
28 : 디밍 회로 50 : 비교기
52 : NMOS 트랜지스터

Claims (10)

  1. 복수의 채널로 구분된 발광 다이오드 조명 장치의 제어 회로에 있어서,
    정류 전압에 응답하여 상기 채널의 턴온 상태에 대응하는 전류 경로를 제공하고, 외부의 디밍 제어 펄스에 대응하는 제어 펄스를 생성하며, 상기 제어 펄스에 의하여 상기 전류 경로의 전류량을 제어하는 제어부;를 포함함을 특징으로 하는 발광 다이오드 조명 장치의 제어 회로.
  2. 제1 항에 있어서,
    상기 제어부에 구성되는 복수의 스위칭 회로들에 공통으로 연결되어서 상기 전류 경로를 형성하며, 상기 전류 검출 전압을 제공하는 전류 검출부를 더 포함하는 발광 다이오드 조명 장치의 제어 회로.
  3. 제1 항에 있어서,
    상기 제어부는 상기 발광 다이오드조명 장치의 외부에 구성되는 펄스 장치를 더 포함하며, 상기 펄스 장치는 조절하고자 하는 밝기에 대응하는 듀티를 갖는 디밍 제어 펄스를 제공하는 발광 다이오드 조명 장치의 제어 회로.
  4. 제3 항에 있어서,
    상기 펄스 장치는 상기 디밍 제어 펄스를 내부에서 생성하여 제공하는 마이크로 컨트롤 유니트를 포함하는 발광 다이오드 조명 장치의 제어 회로.
  5. 제1 항에 있어서, 상기 제어부는,
    상기 채널 별로 레벨이 다른 상기 기준 전압을 제공하는 기준 전압 공급부;
    상기 채널 별로 구성되며, 각각 상기 전류 검출 전압과 상기 기준 전압을 비교하는 비교기와 상기 비교기의 출력에 의하여 상기 전류 경로 형성을 위하여 스위칭되는 스위칭 소자를 포함하는 상기 복수의 스위칭 회로; 및
    상기 디밍 제어 펄스에 대응하는 상기 제어 펄스를 생성하고 상기 제어 펄스로써 상기 스위칭 소자를 구동하여서 상기 전류 경로의 전류량을 제어하는 디밍 회로;를 포함하는 발광 다이오드 조명 장치의 제어 회로.
  6. 제5 항에 있어서, 상기 디밍 회로는,
    상기 디밍 제어 펄스가 인가되고 상기 디밍 제어 펄스에 대응하는 듀티를 갖는 상기 제어 펄스를 출력하는 듀티 제어부; 및
    상기 스위칭 소자의 턴온 시간이 상기 제어 펄스에 대응하도록 상기 스위칭 소자의 게이트를 구동하여 상기 전류 경로의 상기 전류량을 제어하는 펄스 구동부;를 포함하는 발광 다이오드 조명 장치의 제어 회로.
  7. 제6 항에 있어서,
    상기 듀티 제어부는 상기 디밍 제어 펄스에 대한 신호 보상 및 필터링 중 적어도 하나 이상을 수행하여 상기 제어 펄스를 생성하는 발광 다이오드 조명 장치의 제어 회로.
  8. 제1 항에 있어서, 상기 제어부는,
    상기 채널 별로 레벨이 다른 상기 기준 전압을 제공하는 기준 전압 공급부;
    상기 채널 별로 구성되며, 각각 상기 전류 검출 전압과 상기 기준 전압을 비교하는 비교기와 상기 비교기의 출력에 의하여 상기 전류 경로 형성을 위하여 스위칭되는 스위칭 소자를 포함하는 상기 복수의 스위칭 회로; 및
    상기 디밍 제어 펄스에 대응하는 상기 제어 펄스를 생성하고 상기 제어 펄스로써 상기 기준 전압 공급부의 상기 기준전압의 출력을 구동하여서 상기 전류 경로의 전류량을 제어하는 디밍 회로;를 포함하는 발광 다이오드 조명 장치의 제어 회로.
  9. 제8 항에 있어서, 상기 디밍 회로는,
    상기 디밍 제어 펄스가 인가되고 상기 디밍 제어 펄스에 대응하는 듀티를 갖는 상기 제어 펄스를 출력하는 듀티 제어부; 및
    상기 제어 펄스에 대응하도록 상기 기준 전압 공급부의 상기 기준 전압 공급 시간을 제어하여 상기 전류 경로의 상기 전류량을 제어하는 펄스 구동부;를 포함하는 발광 다이오드 조명 장치의 제어 회로.
  10. 제9 항에 있어서,
    상기 듀티 제어부는 상기 디밍 제어 펄스에 대한 신호 보상 및 필터링 중 적어도 하나 이상을 수행하여 상기 제어 펄스를 생성하는 발광 다이오드 조명 장치의 제어 회로.

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