KR20140100390A - 플리커 방지 엘이디 조명장치 - Google Patents

Abstract

본 발명은 엘이디 채널에 캐패시터를 병렬연결하여 입력전압에 관계없이 항상 모든 엘이디 채널을 동작하도록 하여 플리커 현상을 방지하는 것이 목적이다. 이를 위해서, 입력전압을 공급하는 전원부;와 상기 전원부로부터 입력전압을 공급받아 정류된 정류전원을 출력하는 정류회로부;와 하나 이상의 엘이디(LED) 채널이 직렬로 연결되고 상기 엘이디 채널의 마지막 단에 저항부가 연결되어 있으며, 각각의 엘이디 채널과 각각 병렬로 연결되어 있는 캐패시터들을 포함하는 엘이디부;와 전류 센싱 저항; 및 하나 이상의 스위치를 포함하며, m 번 스위치는 m 번 엘이디 채널의 뒷단에 연결되어 있고 마지막 스위치는 상기 저항부의 뒷단에 연결되어 있어, 상기 전류 센싱 저항에 흐르는 이웃하는 두 스위치에 흐르는 전류의 합에 의해서 이전 스위치를 제어하는 스위치회로부;를 포함하는 플리커 방지 엘이디 조명장치가 제공된다.

Description

플리커 방지 엘이디 조명장치{LED illumination device for preventing flicker}

본 발명은 LED(Light Emitting Diode) 조명 장치에 관한 것으로, 입력전압에 따라 엘이디의 플리커 현상을 방지하기 위해 캐패시터를 연결하여 캐패시터에서 전압을 공급하여 플리커 현상을 방지하는 조명장치에 대한 것이다.

최근에는 저전력 고효율 및 긴 수명으로 인해 엘이디 다이오드(이하, 엘이디라고 표기함)를 조명 장치에 많이 이용하고 있다.

광원으로 엘이디를 사용하기 위해서는 입력전압에 따라 엘이디를 동작시키는 스위칭 회로가 필요하다.

기존의 스위칭 회로는 전압 센싱 회로 또는 주기 센싱 회로를 포함하여 입력전압에 따라 전압의 크기 또는 전압의 입력주기를 센싱하여 엘이디에 해당하는 스위치를 제어한다. 그런데 이러한 기존의 스위칭 회로는 전압 센싱 회로 또는 주기 센싱 회로를 포함하고 있으므로, 전체 회로의 사이즈가 커지는 문제가 발생한다. 따라서 엘이디를 더 포함할 수 있는 면적이 적어진다.

또한, 스위칭 회로는 FET 로 구성되어 있는데, 이러한 FET는 민감한 부품이기 때문에 발명에 취약한 문제점을 가지고 있다. 여기서 입력전압이 정격전압 이상으로 입력되는 경우에는 스위칭 회로에 많은 열이 발생하는 문제가 있다. 즉, 입력 전압이 정격전압이상으로 입력되는 경우에 스위칭 회로에 높은 암페어의 전류가 흐르게 되어 스위칭 회로에 많은 발열이 발생하게 되는 문제가 있다.

미국등록특허 US6989807 에는 실시간으로 전압이 변동하는 교류입력전압에서 직렬로 연결된 복수개의 LED 그룹에 병렬로 연결된 복수개의 스위치를 조절함으로써 실시간으로 변동하는 전압에서 LED를 구동할 수 있도록 하는 특징이 언급되어 있으나, 미국등록특허 US6989807 에서도 입력 전압을 센싱하는 전압 센싱 회로가 포함되어 있어, 엘이디를 추가할 수 있는 면적이 작아지고, 정격전압이 100% 이상 입력되는 경우에는 스위칭 회로에 많은 발열이 발생하여 소모 전력이 증가하여 효율이 떨어지며, 스위칭 회로에 발생하는 높은 열로 인해서 회로의 오동작이 발생할 가능성이 커지게 된다.

또한 종래의 스위칭 회로부를 두어 엘이디의 동작을 제어하는 조명장치에서는 입력전압에 따라 동작하는 엘이디의 갯수가 달라지므로 플리커 현상이 발생하게 되는 문제가 있다.

본 발명의 종래의 문제점을 해결하기 위해서, 엘이디 채널에 캐패시터를 병렬연결하여 입력전압에 관계없이 항상 모든 엘이디 채널을 동작하도록 하여 플리커 현상을 방지하는 것이 목적이다.

본 발명의 또 다른 목적은 복수개의 엘이디가 연결되어 있는 엘이디부에 열분산용 저항을 연결하여 정격전압 이상이 입력되는 경우에 저항에서 열을 분산하여 발생하게 함으로써, FET 로 구성되어 있는 스위치회로부에서 발생하는 열을 감소시켜 스위치회로부를 보호하는 것이 목적이다.

본 발명의 또 다른 목적은 센싱 저항을 두어 센싱 저항에 걸리는 전압에 따라 자동적으로 엘이디부의 엘이디의 동작을 스위칭을 하도록 하는 것이 목적이다.

본 발명의 또 다른 목적은 입력전압을 센싱하는 전압 센싱회로 또는 주기 센싱회로를 구성하지 않고 스위치회로부를 구성하여 제한된 면적에 엘이디를 추가로 구성할 수 있도록 하는 것이 목적이다.

본 발명의 다른 목적들은 이하의 실시예에 대한 설명을 통해 쉽게 이해될 수 있을 것이다.

본 발명의 일측면에 따르면, 입력전압을 공급하는 전원부;와 상기 전원부로부터 입력전압을 공급받아 정류된 정류전원을 출력하는 정류회로부;와 하나 이상의 엘이디(LED) 채널이 직렬로 연결되고 상기 엘이디 채널의 마지막 단에 저항부가 연결되어 있으며, 각각의 엘이디 채널과 각각 병렬로 연결되어 있는 캐패시터들을 포함하는 엘이디부;와 전류 센싱 저항; 및 하나 이상의 스위치를 포함하며, m 번 스위치는 m 번 엘이디 채널의 뒷단에 연결되어 있고 마지막 스위치는 상기 저항부의 뒷단에 연결되어 있어, 상기 전류 센싱 저항에 흐르는 이웃하는 두 스위치에 흐르는 전류의 합에 의해서 이전 스위치를 제어하는 스위치회로부;를 포함하는 플리커 방지 엘이디 조명장치가 제공된다.

여기서, 상기 캐패시터는 상기 입력전압이 병렬연결된 엘이디 채널을 동작시키지 못하는 전압으로 입력되는 경우에 병렬연결된 엘이디 채널에 전압을 공급하는 것을 특징으로 할 수 있다.

여기서, 상기 엘이디 채널은 하나 이상의 엘이디를 포함하고 있는 것을 특징으로 할 수 있다.

여기서, 상기 엘이디 채널들은 각각의 스위치에서 발생하는 전력 소모를 줄이기 위해 서로 다른 순방향전압(Vf)을 가지는 것을 특징으로 할 수 있다.

여기서, m+1 번 스위치의 포화전류가 m 번 스위치의 포화전류보다 높게 설정되어 있는 것을 특징으로 할 수 있다.

여기서, 상기 전류 센싱 저항의 전압은 이웃하는 m 번과 m+1 번 스위치에 흐르는 전류의 합에 의해서 변화되고, 상기 입력전압이 m+1 번 엘이디 채널의 순방향 전압(Vf)이상이 되어 상기 m+1 번 스위치에 포화전류가 흐르게 되면, m 번 스위치는 오프(OFF)되는 것을 특징으로 할 수 있다.

본 발명은 엘이디 채널에 캐패시터를 병렬연결하여 입력전압이 높아지는 경우에는 전압을 충전하고 입력전압이 낮아지는 경우에 충전된 전압을 방전하여 엘이디 채널에 공급함으로써 플리커 현상을 방지하는 효과가 있다.

또한, 스위치회로부의 발열을 분배하는 저항단을 구성함으로써 정격전압 이상이 입력되는 경우에도 스위치회로부의 과도한 발열을 방지하여 IC로 구성된 스위치회로부의 동작을 정상적으로 유지할 수 있는 효과가 있다.

또한, 엘이디 채널의 순방향 전압을 재분배하여 스위치회로부에서 발생하는 소모전력을 감소시켜 효율을 증가시킬 수 있는 효과가 있다.

또한, 입력전압에 따라 엘이디를 구동시키는 스위치를 자동적으로 제어할 수 있는 효과가 있다.

도1은 본 발명의 일 실시예로 엘이디 채널에 캐패시터를 병렬 연결하여 플리커 현상을 방지하는 엘이디 조명장치의 구조를 도시한 도면이다.
도2는 본 발명의 일 실시예로 입력 전압에 따른 엘이디 채널의 동작을 설명하기 위한 도면이다.
도3은 본 발명의 일 실시예로 입력 전압에 따른 밝기 변화를 나타낸 도면이다.

본 발명은 다양한 변환을 가할 수 있고 여러 가지 실시예를 가질 수 있는 바, 특정 실시예들을 도면에 예시하고 상세한 설명에 상세하게 설명하고자 한다. 그러나, 이는 본 발명을 특정한 실시 형태에 대해 한정하려는 것이 아니며, 본 발명의 사상 및 기술 범위에 포함되는 모든 변환, 균등물 내지 대체물을 포함하는 것으로 이해되어야 한다.

본 발명에서 사용한 용어는 단지 특정한 실시예를 설명하기 위해 사용된 것으로, 본 발명을 한정하려는 의도가 아니다. 1번째 및 2번째 또는 상기 용어들은 하나의 구성요소를 다른 구성요소로부터 구별하는 목적으로만 사용된다. 또한 단수의 표현은 문맥상 명백하게 다르게 뜻하지 않는 한, 복수의 표현을 포함할 수 있다.

이하, 본 발명의 실시예를 첨부한 도면들을 참조하여 상세히 설명하기로 한다.

도1은 본 발명의 일 실시예로 엘이디 채널에 캐패시터를 병렬 연결하여 플리커 현상을 방지하는 엘이디 조명장치의 구조를 도시한 도면이다.

본 발명의 플리커 현상을 방지하는 엘이디 조명장치는 전원부(10), 정류회로부(20), 엘이디부(30), 스위치회로부(40), 전류 센싱 저항(50)을 포함한다.

전원부(10)는 입력전압을 공급한다.

정류회로부(20)는 전원부(10)로부터 교류의 입력전압을 공급받아 정류된 정류전원을 출력한다.

엘이디부(30)는 직렬로 연결되어 있는 n개의 엘이디(LED) 채널을 포함하고 있으며, 마지막 엘이디 채널(35)의 마지막 단에는 저항부(36)가 연결되어 있다. 또한 각각의 엘이디 채널은 캐패시터가 병렬 연결되어 있는 구조를 가지고 있다.

스위치회로부(40)는 n+1개의 스위치를 포함하고 있다. m 번 스위치는 m 번 엘이디 채널의 뒷단에 연결되어 있고 마지막 스위치는 상기 저항부의 뒷단에 연결되어 있다. 여기서 n 과 m은 자연수를 의미한다.

이하 설명의 편의를 위해서 n=4 라고 가정하고 설명을 하기로 한다.

도1을 예로 들어 스위칭 회로부(40)의 스위칭 동작을 설명하면 다음과 같다.

1번 엘이디 채널(31)의 다음단에는 2번 엘이디 채널(32)과 1번 스위치(41)가 연결되어 있다. 2번 엘이디 채널(32)의 다음단에는 3번 엘이디 채널(33)과 2번 스위치(42)가 연결되어 있다. 3번 엘이디 채널(33)의 다음단에는 4번 엘이디 채널(34)과 3번 스위치(43)가 연결되어 있다. 4번 엘이디 채널(34)의 다음단에는 저항부(35)와 4번 스위치(44)가 연결되어 있다. 저항부(35)의 다음단에는 5번 스위치(45)가 연결되어 있다.

여기서 스위치회로부(40)의 각각의 스위치는 FET(Field Effect Transistor)로 구성된다. 특히, NMOS FET 로 구성한다.

전류 센싱 저항(50)은 가변저항으로 구성할 수도 있다.

전류 센싱 저항(50)은 스위치회로부(40)에 포함되어 있는 각각의 스위치(41,42,43,44,45)와 연결되어 있다. 따라서, 스위치에 전류가 흐르게 되면 전류 센싱 저항(50)에 흐르는 전류는 스위치에 흐르는 전류의 합이 된다.

본 발명의 스위치회로부(40)는 엘이디 채널에 병렬연결된 각각의 캐패시터(36,37,38,39)가 완전히 충전되기 전에는 다음과 같이 동작한다.

본 발명의 스위치회로부(40)의 동작은 다음과 같다.

먼저 초기에는 모든 스위치(41,42,43,44,45)의 게이트에 각각의 스위치가 동작할 수 있도록(즉, 전류가 흐르도록) 동작 전압을 입력한다.

여기서, 1번 스위치(41)의 동작 전압을 Vgs1, 2번 스위치(42)의 동작 전압을 Vgs2, 3번 스위치(43)의 동작 전압을 Vgs3, 4번 스위치(44)의 동작 전압을 Vgs4, 5번 스위치(45)의 동작 전압을 Vgs5 라고 한다.

여기서, Vgs1 < Vgs2 < Vgs3 < Vgs4 < Vgs5 인 조건을 만족한다.

각각의 Vgs1, Vgs2, Vgs3, Vgs4, Vgs5 는 전류 센싱 저항(50)과 연결되어 전류 센싱 저항(50)에 걸리는 전압에 의해서 영향을 받는다.

이후에 엘이디부(30)로 입력되는 정류전압의 크기에 따라 전류 센싱 저항(50)에 걸리는 전압값에 의해서 스위치회로부(40)의 스위치는 자동으로 제어되어 엘이디 채널을 동작시킨다.

본 발명에서 스위칭 조건이란 이웃하는 두 스위치에 모두 전류가 흐르는 경우에, 이웃하는 두 스위치에 흐르는 전류의 합에 의해서 전류 센싱 저항에 전압이 발생하게 되고, 전류 센싱 저항에 걸리는 전압에 의해서 동작 전압이 하강하여 동작 전압이 낮은 스위치가 먼저 오프되는 것을 의미한다.

이후에 입력전압이 정류회로부(20)에서 정류되어 엘이디부(30)로 입력되는 정류전압의 크기에 따라 엘이디부(30)를 통해 전류 센싱 저항(50)에 걸리는 전압값에 의해서 스위치회로부(40)의 스위치는 자동으로 스위칭된다.

본 발명에서는 전류 센싱 저항(50)은 예를 들어 10옴으로 설정한다.

다음 <표1>은 스위치(FET)에 따른 포화 전류값과 스위치에 포화 전류가 흐르는 경우에 전류 센싱 저항에 걸리는 전압을 표시하고 있다.

여기서, Id는 해당 스위치의 포화전류를 의미한다. 스위치가 동작하여 전류가 흐르는 경우의 포화 전압을 의미한다. Vrs는 전류 센싱 저항에 걸리는 전압을 의미한다.

	Id(mA)	Vrs
1번 FET	20	0.2
2번 FET	40	0.4
3번 FET	60	0.6
4번 FET	80	0.8
5번 FET	100	1.0

또한, 각 엘이디 채널의 순방향전압(Vf)은 50V 라고 한다.

이러한 경우에 입력 전압이 상승하여 50V 근처에 이르게 되면, 1번 엘이디 채널(31)이 동작하게 되고 1번 스위치(41)를 통해서 전류(I1)가 서서히 흐르게 된다. 그리고 입력 전압이 50V 이상이 되면 1번 스위치(41)는 20mA의 포화전류가 흐르고 전류 센싱 저항(50)에 걸리는 전압은 0.2V 가 된다.

입력 전압이 상승하여 100V 근처에 이르게 되면 2번 엘이디 채널(32)이 동작하게 되고 2번 스위치(42)를 통해서 전류(I2)가 서서히 흐르게 된다. 이때에 전류 센싱 저항(50)에서는 1번 스위치(41)에 흐르는 전류인 20mA와 2번 스위치(42)에 흐르는 전류(I2)의 합만큼 전류가 흐르게 된다. 따라서 전류 센싱 저항(50)에는 전압이 점점 높아지게 된다. 이렇게 전류 센싱 저항(50)에 걸리는 전압이 상승하게 되면 상대적으로 1번 스위치(41)의 게이트에 입력되는 전압(Vgs1)이 낮아지게 되어 1번 스위치(41)는 온 상태에서 오프 상태로 바뀌는 스위칭 조건에 들어가게 되고, 입력 전압이 점차 상승하여 2번 스위치(42)에서 흐르는 전류(I2)가 점차 증가하게 되면, 전류 센싱 저항(50)에 걸리는 전압이 점차 상승하고 상대적으로 Vgs1의 전압값이 낮아지게 되어 1번 스위치(41)는 오프 상태가 된다.

입력 전압이 100V 이상이 되면 2번 스위치(42)는 40mA의 포화전류가 흐르고 1번 스위치(41)는 완전히 오프 상태가 된다.

입력 전압이 상승하여 150V 근처에 이르게 되면 3번 엘이디 채널(33)이 동작하게 되고 3번 스위치(43)를 통해서 전류(I3)가 서서히 흐르게 된다. 이때에 전류 센싱 저항(50)에서는 2번 스위치(42)에 흐르는 전류인 40mA와 3번 스위치(43)에 흐르는 전류(I3)의 합만큼 전류가 흐르게 된다. 따라서, 전류 센싱 저항(50)에 걸리는 전압이 점점 높아지게 된다. 이렇게 전류 센싱 저항(50)에 걸리는 전압이 상승하게 되면 상대적으로 2번 스위치(42)의 게이트에 입력되는 전압(Vgs2)이 낮아지게 되어 2번 스위치(42)는 온 상태에서 오프 상태로 바뀌는 스위칭 조건에 들어가게 되고, 전류 센싱 저항(50)의 전압값이 점차 상승하여 Vgs2의 전압값이 상대적으로 낮아지면 2번 스위치(42)는 오프 상태가 된다.

입력 전압이 150V 이상이 되면 3번 스위치(43)는 60mA의 포화전류가 흐르고 2번 스위치(42)는 완전히 오프 상태가 된다.

상술한 바와 같이 이렇게 입력전압에 따라 스위치는 순차적으로 m+1번째 스위치에 전류가 흐르기 시작하면, m번째 스위치는 오프 상태로 전환되게 된다.

입력 전압이 상승하여 200V 근처에 이르게 되면 4번 엘이디 채널(34)이 동작하게 되고, 3번 스위치(43) 및 4번 스위치(44)를 통해서 전류(I3 및 I4)가 서서히 흐르게 된다. 이때에 전류 센싱 저항(50)에서는 3번 스위치(43)에 흐르는 전류인 60mA와 4번 스위치(44)에 흐르는 전류의 합만큼 전류가 흐르게 된다. 마찬가지로 입력 전압이 200V 이상이 되면 4번 스위치(44)는 80mA의 포화전류가 흐르고 3번 스위치(43)는 완전히 오프 상태가 된다.

그런데 입력전압이 정격 전압보다 더 높은 전압이 입력되는 경우(예를 들어 250V 정도의 전압)에는 동일한 이유로 4번 스위치(44)은 오프 상태가 되고 5번 스위치(45)만 동작하게 된다.

여기서 종래와 같이 저항부(35) 위치에 저항 대신에 엘이디가 연결되어 있다고 가정하면, 정격전압 이상의 입력전압이 입력되는 경우에 5번 스위치(45)에 과도한 전류가 흐르게 되어 많은 열이 발생하게 된다. 즉, 마지막 엘이디 채널을 동작시키는 스위치에 과도한 전류가 발생하게 된다. 따라서 이렇게 발생되는 과도한 열은 IC 부품으로 구성되는 스위치회로부(40)에 상당히 나쁜 영향을 주게 되어 부품의 고장 및 발생되는 열로 인한 효율의 저하를 가져 오게 된다.

따라서, 본 발명에서와 같이 엘이디부(30)의 마지막 단에 저항부(35)를 연결하여 저항부(35)에서 전압을 분배하여 정격전압 이상이 입력되는 경우에는 5번 스위치(45)에서 발생하는 열을 저항부(35)로 분배하게 하여, 5번 스위치(45)에 과도한 열이 발생하는 것을 차단해 준다. 이렇게 함으로써, 본 발명에서는 입력전압이 정격전압 이상으로 입력되는 경우에도 스위치회로부(40)에 과도한 열이 발생하지 않게 되어 IC 로 구성된 스위치회로부(40)의 안정성을 유지할 수 있다.

이상은 엘이디 채널에 병렬연결된 각각의 캐패시터(36,37,38,39)가 완전히 충전되기 전에는 스위치회로부(40)의 스위칭 방법을 설명하였다.

이후 입력전압이 상승하여 각각의 캐패시터(36,37,38,39)가 완전히 충전이 되면, 입력전압이 낮아지는 경우에도 캐패시터에 충전된 전압으로 병렬연결된 엘이디 채널에 전원을 공급할 수 있다.

즉, 종래의 조명장치에서는 입력전압이 200V 미만인 경우에는 4번 엘이디 채널(34)이 동작하지 않았으나, 본 발명에서는 4번 엘이디 채널(34)과 병렬연결되어 있는 4번 캐패시터(39)에 충전되어 있는 전압으로 4번 엘이디 채널(34)에 전압을 공급하 동작시킬 수 있다.

또한, 입력전압이 150V 미만인 경우에는 3번 엘이디 채널(33)이 동작하지 않았으나, 본 발명에서는 3번 엘이디 채널(33)과 병렬연결되어 있는 3번 캐패시터(38)에 충전되어 있는 전압으로 3번 엘이디 채널(33)에 전압을 공급하여 동작시킬 수 있다.

또한, 입력전압이 100V 미만인 경우에는 2번 엘이디 채널(32)이 동작하지 않았으나, 본 발명에서는 2번 엘이디 채널(32)과 병렬연결되어 있는 2번 캐패시터(37)에 충전되어 있는 전압으로 2번 엘이디 채널(32)에 전압을 공급하여 동작시킬 수 있다.

또한, 입력전압이 50V 미만인 경우에는 1번 엘이디 채널(31)이 동작하지 않았으나, 본 발명에서는 1번 엘이디 채널(31)과 병렬연결되어 있는 1번 캐패시터(36)에 충전되어 있는 전압으로 1번 엘이디 채널(31)에 전압을 공급하여 동작시킬 수 있다.

본 발명에서는 엘이디 패널과 병렬연결되어 있는 캐패시터가 일단 완전히 충전이 되면, 입력전압이 해당 엘이디 채널을 동작시킬 수 있는 전압에 이르지 못하는 경우에도 캐패시터에 충전되어 있는 전압으로 해당 엘이디 채널에 전압을 공급하여 엘이디 채널을 동작시킬 수 있다.

따라서, 입력전압에 관계없이 모든 엘이디 채널을 동작시킬 수 있어 플리커(flicker) 현상을 방지할 수 있다.

도2는 본 발명의 일 실시예로 입력 전압에 따른 엘이디 채널의 동작을 설명하기 위한 도면이다.

상술한 바와 같이 각각의 엘이디 채널(31,32,33,34)은 입력전압에 따라 순방향전압(Vf)이상이 입력되면 전류가 흐르게 된다.

도2에서 V1은 1번 엘이디 채널(31)이 동작할 수 있는 전압을 의미하고, V2은 2번 엘이디 채널(32)이 동작할 수 있는 전압을 의미하고, V3은 3번 엘이디 채널(33)이 동작할 수 있는 전압을 의미하고, V4은 4번 엘이디 채널(34)이 동작할 수 있는 전압을 의미하고, V5은 정격전압이상의 전압을 의미한다.

도2의 I1은 1번 엘이디채널(31)에 흐르는 전류이고, I2는 2번 엘이디채널(32)에 흐르는 전류이고, I3은 3번 엘이디채널(33)에 흐르는 전류이고, I4은 4번 엘이디채널(34)에 흐르는 전류이고, I5은 저항부(35)와 5번 스위치(45)에 흐르는 전류이다.

입력전류에 따른 전류의 방향은 캐패시터들이 완전히 충전되기 전에는 각각의 캐패시터들을 통해 전류가 흐르나, 충전이 완료된 캐패시터를 통해서는 더이상의 전류가 흐르지 않고 병렬연결된 엘이디 채널을 통해 전류가 흐르게 된다.

구간 a와 i에서는 입력전압이 V1과 V2 사이에서 입력이 되어 1번 엘이디 채널(31)이 동작하게 된다. 이경우 1번 스위치(41)를 통해서 전류 Il이 흐르게 된다.

구간 b와 h 에서는 입력전압이 V2과 V3 사이에서 입력이 되어 2번 엘이디 채널(32)이 동작하게 된다. 이경우 2번 스위치(42)를 통해서 전류 I2가 흐르게 된다.

구간 c와 g에서는 입력전압이 V3과 V4 사이에서 입력이 되어 3번 엘이디 채널(33)이 동작하게 된다. 이경우 3번 스위치(43)를 통해서 전류 I3가 흐르게 된다.

구간 d와 f에서는 입력전압이 V4과 V5 사이에서 입력이 되어 4번 엘이디 채널(34)이 동작하게 된다. 이경우 4번 스위치(44)를 통해서 전류 I4가 흐르게 된다.

구간 e에서는 입력전압이 정격전압 이상의 전압이 입력이 되어 저항부(35)와 5번 스위치(45)를 통해서 전류 I5가 흐르게 된다.

종래의 조명장치에서는 구간 a와 i에서는 1번 엘이디 채널(31)만 동작하고, 구간 b와 h 에서는 1번 엘이디 채널(31)과 2번 엘이디 채널(32)이 동작하고, 구간 c와 g에서는 1번 엘이디 채널(31)과 2번 엘이디 채널(32) 및 3번 엘이디 채널(33)이 동작하고, 구간 d와 f에서는 1번 엘이디 채널(31)과 2번 엘이디 채널(32), 3번 엘이디 채널(33) 및 4번 엘이디 채널(33)이 동작한다. 따라서 입력전압의 크기에 따라 순차적으로 엘이디 채널이 동작하거나 동작을 안하게 되어 플리커(flicker) 현상이 발생한다.

즉, 종래에는 입력전압이 해당 엘이디 채널을 동작시킬 수 있는 전압에 이르게 되는 경우에만 해당 엘이디 채널이 동작을 하나, 본 발명에서는 캐패시터에 전압이 충분히 충전되어 있는 경우에는 각 엘이디 채널과 병렬연결되어 있는 캐패시터에서 해당 엘이디 채널에 전압을 공급하므로 입력전압에 상관없이 모든 엘이디 채널이 동작을 수행할 수 있다.

도3은 본 발명의 일 실시예로 입력 전압에 따른 밝기 변화를 나타낸 도면이다.

도3(a)는 종래의 조명장치의 입력전압에 따른 밝기를 나타낸 도면이다.

종래의 조명장치는 입력전압에 따라 동작을 수행하는 엘이디 채널이 변하게 도므로 입력전압의 구간에 따라 동작을 수행하는 엘이디 채널이 변하게 되어 밝기가 변하게 된다. 즉, 도3(a)에 도시되어 있는 바와 같이 밝기가 계단식으로 변하게 된다.

도3(b)는 본 발명의 플리커 방지 엘이디 조명장치의 입력전압에 따른 밝기를 나타낸 도면이다.

본 발명의 플리커 방지 엘이디 조명장치는 엘이디 채널과 병렬연결된 캐패시터에서 전압을 공급받을 수 있으므로, 캐패시터가 완전히 충전되는 구간을 제외하고는 입력전압의 크기에 관계없이 모든 엘이디 채널이 동작을 수행할 수 있으므로, 도3(b)에 도시되어 있는 바와 같이 항상 일정한 밝기를 유지할 수 있다.

이상과 같이 구성하는 본 발명의 플리커 방지 엘이디 조명장치는 다음과 같은 장점을 가지고 있다.

① 전류차단제어부를 두어 정격전압 이상이 입력되어 과전류가 흐르는 경우에 IC로 구성된 스위치회로부에 흐르는 전류를 차단하여 스위치회로부를 보호한다.

② 입력전압 센싱회로나 입력주기 센싱회로를 구성하지 않고도 FET 스위치의 스위칭을 입력전압에 따라 자동적으로 수행할 수 있다.

③ 스위치회로부를 간단하게 구성할 수 있으므로 동일 면적 대비 여분의 엘이디 채널을 추가할 수 있다.

④ 엘이디 채널별 순방향전압(Vf)을 조정하여 재배치 함으로써 스위치회로부의 효율증대를 가져 올 수 있으며, 자유로운 엘이디의 조합을 수행할 수 있다.

상기에서는 본 발명의 실시예를 참조하여 설명하였지만, 해당 기술 분야에서 통상의 지식을 가진 자라면 하기의 특허 청구의 범위에 기재된 본 발명의 사상 및 영역으로부터 벗어나지 않는 범위 내에서 본 발명을 다양하게 수정 및 변경시킬 수 있음을 이해할 수 있을 것이다.

10 : 전원부 20 : 정류회로부
30 : 엘이디부 31,32,33,34 : 엘이디 채널
35 : 저항부 36,37,38,39 : 캐패시터
40 : 스위치회로부 41,42,43,44,45 : 스위치
50 : 전류 센싱 저항

Claims (6)

1. 입력전압을 공급하는 전원부;
   상기 전원부로부터 입력전압을 공급받아 정류된 정류전원을 출력하는 정류회로부;
   하나 이상의 엘이디(LED) 채널이 직렬로 연결되고 상기 엘이디 채널의 마지막 단에 저항부가 연결되어 있으며, 각각의 엘이디 채널과 각각 병렬로 연결되어 있는 캐패시터들을 포함하는 엘이디부;
   전류 센싱 저항; 및
   하나 이상의 스위치를 포함하며, m 번 스위치는 m 번 엘이디 채널의 뒷단에 연결되어 있고 마지막 스위치는 상기 저항부의 뒷단에 연결되어 있어, 상기 전류 센싱 저항에 흐르는 이웃하는 두 스위치에 흐르는 전류의 합에 의해서 이전 스위치를 제어하는 스위치회로부;를 포함하는 플리커 방지 엘이디 조명장치.
   
2. 제1항에 있어서,
   상기 캐패시터는 상기 입력전압이 병렬연결된 엘이디 채널을 동작시키지 못하는 전압으로 입력되는 경우에 병렬연결된 엘이디 채널에 전압을 공급하는 것을 특징으로 하는 플리커 방지 엘이디 조명장치.
   
3. 제1항에 있어서,
   상기 엘이디 채널은 하나 이상의 엘이디를 포함하고 있는 것을 특징으로 하는 플리커 방지 엘이디 조명장치.
   
4. 제1항에 있어서,
   상기 엘이디 채널들은 각각의 스위치에서 발생하는 전력 소모를 줄이기 위해 서로 다른 순방향전압(Vf)을 가지는 것을 특징으로 하는 플리커 방지 엘이디 조명장치.
   
5. 제1항에 있어서,
   m+1 번 스위치의 포화전류가 m 번 스위치의 포화전류보다 높게 설정되어 있는 것을 특징으로 하는 플리커 방지 엘이디 조명장치.
   
6. 제1항에 있어서,
   상기 전류 센싱 저항의 전압은 이웃하는 m 번과 m+1 번 스위치에 흐르는 전류의 합에 의해서 변화되고,
   상기 입력전압이 m+1 번 엘이디 채널의 순방향 전압(Vf)이상이 되어 상기 m+1 번 스위치에 포화전류가 흐르게 되면, m 번 스위치는 오프(OFF)되는 것을 특징으로 하는 플리커 방지 엘이디 조명장치.

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