KR20140134858A

KR20140134858A - 조명장치

Info

Publication number: KR20140134858A
Application number: KR1020130054777A
Authority: KR
Inventors: 박갑선
Original assignee: (주)이엘아이
Priority date: 2013-05-15
Filing date: 2013-05-15
Publication date: 2014-11-25
Also published as: WO2014185585A1

Abstract

본 발명은 동작 전원으로부터 전하를 충전하고, 방전회로부를 두어 시스템 전원이 오프되는 경우에 충전된 전하를 급속히 방전시켜, 동작 전압이 인가되지 않는 경우에 엘이디단이 동작하는 것을 방지하는 것이 목적이다. 이를 위해서, 교류전원을 공급받아 동작 전압을 출력하는 정류회로부;와 엘이디단을 포함하고 있으며, 상기 동작 전압을 공급받아 전하를 저장하고 상기 동작 전압이 상기 엘이디단을 동작시키지 못하는 전압에서도 저장된 전하를 이용하여 상기 엘이디단을 동작시키는 캐패시터를 포함하는 조명부;와 상기 조명부와 연결되어 있어 전원 오프시에 상기 캐패시터에 충전되어 있는 전하를 급속 방전시키는 방전회로부; 및 상기 엘이디단의 동작을 제어하는 스위치를 포함하는 스위치 제어부;를 포함하는 조명장치가 제공된다.

Description

조명장치{Illumination device}

본 발명은 조명 장치에 관한 것으로, 특히 에너지 저장특징을 가지는 LED(Light Emitting Diode) 조명장치에 대한 것이다.

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

엘이디를 이용하여 조명장치를 제공하는 기술은 교류 전원을 정류하여 동작 전원으로 사용하므로, 복수의 엘이디를 이용하는 경우에 동작 전원의 크기에 따라 엘이디가 동작하는 구간이 달라진다.

즉, 종래의 조명장치에서는 입력된는 동작 전압에 따라 엘이디를 순차적으로 점등함으로 엘이디가 켜진 구간과 엘이디가 완전히 꺼진 구간을 반복하기 때문에 엘이디의 밝기 변화가 크다. 따라서 동작 전압의 크기에 따라 엘이디가 동작하는 갯수가 달라지므로 깜빡임 현상(flicker)이 발생한다. flicker 의 정도가 심할 수록 빛의 품질이 저하되고 에너지 효율 및 시력에 나쁜 영향을 주게 된다.

미국등록특허 US6989807 에는 실시간으로 전압이 변동하는 교류입력전압에서 직렬로 연결된 복수개의 LED 그룹에 병렬로 연결된 복수개의 스위치를 조절함으로써 실시간으로 변동하는 전압에서 최대의 LED를 구동할 수 있도록 하는 특징이 언급되어 있으나, 입력전압이 전체 LED 그룹의 문턱전압보다 높은 전압구간(시간)에서만 전체 LED를 동작시킬 수 있을 뿐, 그보다 낮은 전압에서는 후단에 연결된 일부 LED는 꺼지게 된다. 특히 입력전압이 첫번째 LED 그룹의 문턱전압보다 낮을 때에는 모든 LED가 꺼져서 회로에 연결된 LED들의 평균사용율(평균적으로 켜져 있는 시간)이 낮게 되는 문제가 여전히 발생한다.

본 발명의 종래의 문제점을 해결하기 위해서, 동작 전원으로부터 전하를 충전하고, 동작 전원이 엘이디단을 동작시킬 수 있는 전압보다 낮은 전압인 경우에는 충전된 전하를 방전하여 엘이디단에 전원을 공급함으로써, 모든 동작 전압의 구간에서도 모든 엘이디단을 동작시킬 수 있는 조명장치를 제공하는 것이 목적이다.

본 발명의 또 다른 목적은 방전회로부를 두어 시스템 전원이 오프되는 경우에 충전된 전하를 급속히 방전시켜, 동작 전압이 인가되지 않는 경우에 엘이디단이 동작하는 것을 방지하는 것이 목적이다.

본 발명의 또 다른 목적은 초기 급속 충전회로부를 두어 시스템 전원이 온되는 순간에 캐패시터에 전하를 급속하게 충전하여, 동작 전압이 인가되는 순간에 즉시 엘이디단이 동작하도록 하는 것이 목적이다.

본 발명의 또 다른 목적은 전압 딜레이회로부를 두어 시스템 전원이 온되는 순간에 발생하는 급격한 피크 전류로 인해 스위치 제어부의 이상이 발생하는 것을 방지하는 것이 목적이다.

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

본 발명의 일측면에 따르면, 교류전원을 공급받아 동작 전압을 출력하는 정류회로부;와 엘이디단을 포함하고 있으며, 상기 동작 전압을 공급받아 전하를 저장하고 상기 동작 전압이 상기 엘이디단을 동작시키지 못하는 전압에서도 저장된 전하를 이용하여 상기 엘이디단을 동작시키는 캐패시터를 포함하는 조명부;와 상기 조명부와 연결되어 있어 전원 오프시에 상기 캐패시터에 충전되어 있는 전하를 급속 방전시키는 방전회로부; 및 상기 엘이디단의 동작을 제어하는 스위치를 포함하는 스위치 제어부;를 포함하는 조명장치가 제공된다.

여기서, 상기 캐패시터는 상기 엘이디단과 병렬연결되어 있고, 상기 동작 전압을 통해 전하를 충전하고, 상기 동작 전원이 상기 엘이디단을 동작시킬 수 있는 전압보다 낮은 전압인 경우에 충전된 전하를 방전하여 상기 엘이디단에 전원을 공급하는 것을 특징으로 할 수 있다.

여기서, 상기 스위치 제어부는 복수개의 스위치; 및 상기 동작 전압 또는 상기 조명부에 흐르는 전류를 감지하여 상기 복수개의 스위치를 제어하는 스위치 제어회로;를 포함하는 것을 특징으로 할 수 있다.

여기서, 복수개의 스위치의 n 번째 스위치는 n 번째 그룹과 연결되어 있으며, 상기 스위치 제어회로는 상기 동작 전압이 상기 첫번째 그룹으로부터 상기 n 번째 그룹까지 직렬로 연결되어 있는 상기 캐패시터들을 충전할 수 있는 전압에 이르면, 상기 n 번째 스위치를 온(on) 상태로 두고 상기 n-1 번째까지의 스위치를 오프(off) 상태로 두어, n번째 그룹까지 직렬로 연결된 상기 캐패시터들을 동시에 충전하는 것을 특징으로 할 수 있다.

여기서, 엘이디단은 복수의 엘이디가 직렬 또는 병렬연결되어 있는 것을 특징으로 할 수 있다.

여기서, 상기 방전회로부는 상기 조명부와 병렬연결되어 동작 전압이 입력되지 않는 경우에 상기 캐패시터에 충전되어 있는 전하를 급속 방전하는 것을 특징으로 할 수 있다.

여기서, 동작 전원이 공급되어 상기 캐패시터가 충전되는 경우에 상기 캐패시터에 충전되는 전하를 급속 충전시키기 위해서, 상기 조명부와 연결되어 있는 초기 급속 충전회로부;를 더 포함하는 것을 특징으로 할 수 있다.

여기서, 상기 초기 급속충전회로부는 상기 조명부와 직렬연결되어 동작 전압이 최초로 입력되는 경우에 상기 캐패시터를 급속하게 충전시키는 것을 특징으로 할 수 있다.

여기서, 초기 동작 전압이 입력되는 경우에 발생하는 전류의 급격한 변화를 방지하기 위하여, 상기 교류전원과 상기 정류회로부 사이에 연결되어 상기 동작 전압을 딜레이 시키는 전압 딜레이회로부;를 더 포함하는 것을 특징으로 할 수 있다.

여기서, 상기 전압 딜레이 회로부는 하나 이상의 인덕터를 포함하고 있어, 상기 조명부와 상기 스위치 제어부에 인가되는 초기 피크 전류를 낮추어서 시스템을 보호하는 것을 특징으로 할 수 있다.

본 발명은 동작 전원의 크기에 상관없이 모든 엘이디단을 동작시킬 수 있어 flicker 현상을 방지하는 효과가 있다.

또한, 입력 전압이 높은 경우에 전하를 충전하고 전원부의 전압이 낮은 경우에 충전된 전하를 방출하여 엘이디단에 전압을 공급함으로써 전원부의 변화에도 불구하고 대부분의 시간 동안 엘이디단을 동작시킬 수 있는 효과가 있다.

또한, 방전회로부를 두어 시스템 전원이 오프되는 경우에 충전된 전하를 급속히 방전시켜, 동작 전압이 인가되지 않는 경우에 엘이디단이 동작하는 것을 방지하는 효과가 있다.

또한, 초기 급속 충전회로부를 두어 시스템 전원이 온되는 순간에 캐패시터에 전하를 급속하게 충전하여, 동작 전압이 인가되는 순간에 즉시 엘이디단이 동작하도록 하는 효과가 있다.

또한, 전압 딜레이회로부를 두어 시스템 전원이 온되는 순간에 발생하는 급격한 피크 전류로 인해 스위치 제어부의 이상이 발생하는 것을 방지하는 효과가 있다.

도1은 본 발명의 일 실시예로 전하를 충전하여 엘이디단에 전압을 제공하는 조명장치의 구성을 도시한 도면이다.
도2는 본 발명의 일 실시예로 전하를 충전하여 엘이디단에 전압을 제공하는 조명장치에 방전회로부와 초기 급속 충전회로부 및 전압 딜레이회로부를 추가한 조명장치의 도면이다.
도3은 본 발명의 일 실시예로 방전회로부의 기능을 설명하기 위한 도면이다.
도4는 본 발명의 일 실시예로 초기 급속 충전회로부의 기능을 설명하기 위한 도면이다.
도5는 본 발명의 일 실시예로 전압 딜레이회로부의 기능을 설명하기 위한 도면이다.
도6은 본 발명의 일 실시예로 역류방지 다이오드의 구성 위치를 변경한 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. 제1 및 제2 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 전하를 충전하여 엘이디단에 전압을 제공하는 조명장치의 구성을 도시한 도면이다.

본 발명의 전하를 충전하여 엘이디단에 전압을 제공하는 조명장치는 교류전원(100), 정류회로(200), 조명부(300), 스위치 제어부(400)를 포함한다.

정류회로(200)는 교류전원(100)으로부터 교류전원을 공급받아 정류된 동작전압을 출력한다. 따라서, 정류회로(200)는 브리지 정류회로를 포함하여 구성될 수 있다.

조명부(300)는 정류회로(200)로부터 정류된 동작전압을 공급받아 전하를 충전하고 충전된 전하를 엘이디단(313,323,333)에 전원으로 공급하여 엘이디단을 동작시키는 기능을 수행한다.

여기서, 엘이디단(313,323,333)은 복수의 엘이디가 직렬 또는 병렬연결되어 있을 수 있다.

이를 위해서 조명부(300)는 n 개의 그룹으로 구성되고 각각의 그룹은 서로 직렬연결되어 있는 회로구조를 가진다.

또한, 스위치 제어부(400)는 상기 조명부(300)의 각 그룹의 엘이디단(313,323,333)을 동작시키고 전하저장 캐패시터를 충전시키기 위해 n 개의 스위치를 포함하여 구성된다. 또한, 입력 전압 또는 상기 조명부(300)에 흐르는 전류를 감지하여 상기 복수개의 스위치를 제어하는 스위치 제어회로(401)를 더 포함한다.

본 발명에서는 설명의 편의를 위해서 n=3인 3개의 그룹으로 구성된 조명부(300) 및 3개의 스위치를 포함하는 스위치 제어부(400)를 예를 들어 설명하기로 한다.

첫번째 그룹(310)은 역류방지 다이오드(311), 전하저장 캐패시터(312), 엘이디단(313)을 포함하여 구성되고, 전하저장 캐패시터(312)와 엘이디단(313)은 서로 병렬연결되어 있고 병렬로 연결된 전하저장 캐패시터(312)와 엘이디단(313)의 음극과 역류방지 다이오드(311)의 양극이 연결되고, 역류방지 다이오드(311)의 음극은 스위치 제어회로의 첫번째 스위치(410)와 연결되어 있는 구조이다.

두번째 그룹(320)은 역류방지 다이오드(321), 전하저장 캐패시터(322), 엘이디단(323)을 포함하여 구성되고, 전하저장 캐패시터(322)와 엘이디단(323)은 서로 병렬연결되어 있고 병렬로 연결된 전하저장 캐패시터(322)와 엘이디단(323)의 음극과 역류방지 다이오드(321)의 양극이 연결되고, 역류방지 다이오드(321)의 음극은 스위치 제어회로의 두번째 스위치(420)와 연결되어 있는 구조이다.

세번째 그룹(330)은 역류방지 다이오드(331), 전하저장 캐패시터(332), 엘이디단(333)을 포함하여 구성되고, 전하저장 캐패시터(332)와 엘이디단(333)은 서로 병렬연결되어 있고 병렬로 연결된 전하저장 캐패시터(332)와 엘이디단(333)의 음극과 역류방지 다이오드(331)의 양극이 연결되고, 역류방지 다이오드(331)의 음극은 스위치 제어회로의 세번째 스위치(430)와 연결되어 있는 구조이다.

각 그룹간의 연결구조는 다음과 같다.

첫번째 그룹(310)의 전하저장 캐패시터(312)와 병렬로 연결된 엘이디단(313)의 음극과 두번째 그룹(320)의 전하저장 캐패시터(322)와 병렬로 연결된 엘이디단(323)의 양극이 서로 직렬연결되어 있고, 두번째 그룹(320)의 전하저장 캐패시터(322)와 병렬로 연결된 엘이디단(323)의 음극과 세번째 그룹(330)의 전하저장 캐패시터(332)와 병렬로 연결된 엘이디단(333)의 양극이 서로 직렬연결되어 있고, 세번째 그룹(330)의 전하저장 캐패시터(332)와 병렬로 연결된 엘이디단(333)의 음극과 네번째 그룹(340)의 전하저장 캐패시터(342)와 병렬로 연결된 엘이디단(334)의 양극이 서로 직렬연결되어 있다.

스위치 제어부(400)의 첫번째 스위치는 조명부(300)의 첫번째 그룹(310)의 역류방지 다이오드(311)의 음극과 연결되어 있다. 스위치 제어부(400)의 두번째 스위치는 조명부(300)의 두번째 그룹(320)의 역류방지 다이오드(321)의 음극과 연결되어 있다. 스위치 제어부(400)의 세번째 스위치는 조명부(300)의 세번째 그룹(330)의 역류방지 다이오드(331)의 음극과 연결되어 있다. 스위치 제어부(400)의 네번째 스위치는 조명부(300)의 네번째 그룹(340)의 역류방지 다이오드(341)의 음극과 연결되어 있다.

본 발명에서는 3개의 스위치(410,420,430)의 초기상태는 모두 온(on)상태로 둔다.

동작 전압이 조명부(300)로 인가되고 첫번째 스위치(410)가 온 상태인 경우에 전하저장 캐패시터(312)와 역류방지 다이오드(311) 및 첫번째 스위치(410)를 통해 전류가 흐른다. 그러면 전하저장 캐패시터(312)에 전하가 충전되고, 전하저장 캐패시터(312)에 충전된 전압이 첫번째 엘이디단(313)을 동작시킬 수 있는 전압이하이면 전류는 전하저장 캐패시터(312)를 통해서만 흐르게 된다. 그러다 동작전압에 의해 충전된 전하저장 캐패시터(312)의 충전전압이 첫번째 엘이디단(313)을 동작시킬 수 있는 전압 이상으로 증가하면 첫번째 엘이디단(313)을 통해서도 전류가 흐르게 된다. 즉 첫번째 엘이디단(313)이 동작하게 된다.

그리고, 동작 전압이 계속 증가하여 첫번째 그룹(310)과 두번째 그룹(320)에 걸리는 전압이 직렬로 연결된 첫번째와 두번째 그룹의 전하저장 캐패시터(312)를 충전할 수 있는 전압이상이 되면, 첫번째 그룹의 전하저장 캐패시터(312)와 두번째 그룹의 전하저장 캐패시터(322) 및 두번째 그룹의 역류방지 다이오드(321)와 두번째 스위치(420)를 통해 전류가 흐른다. 그러면 첫번째 전하저장 캐패시터(312) 및 두번째 전하저장 캐패시터(322)에 전하가 충전된다. 첫번째 또는 두번째 그룹의 캐패시터에 충전된 전압이 각 그룹의 엘이디단을 동작시킬 수 있는 전압이하이면 전류는 캐패시터를 통해서만 흐르게 된다. 그러다 동작전압에 의해 충전된 캐패시터의 충전전압이 병렬로 연결된 각 그룹의 엘이디단을 동작시킬 수 있는 전압 이상으로 증가하면 해당 그룹의 엘이디단을 통해서도 전류가 흐르게 된다. 즉 첫번째와 두번째 그룹의 엘이디단이 모두 동작하게 된다.

이와 같이 조명부의 두번째 그룹(320)에 전류가 흐르게 되면 스위치 제어회로(401)는 첫번째 스위치(410)를 오프(off) 상태로 전환한다.

따라서 동작전압으로부터 인가되는 전류는 첫번째 그룹의 전하저장 캐패시터(312)와 엘이디단(313)과 두번째 그룹의 전하저장 캐패시터(322)와 엘이디단(323)과 두번째그룹의 역류방지 다이오드(321)와 두번째 스위치(420)를 통해 전류가 흐른다.

그리고, 동작 전압이 계속 증가하여 첫번째 그룹(310)과 두번째 그룹(320)과 세번째 그룹(330)에 걸리는 전압이 직렬로 연결된 첫번째와 두번째와 세번째 그룹의 전하저장 캐패시터들(312,322,332,342)을 모두 충전할 수 있는 전압이상이 되면, 첫번째 그룹의 전하저장 캐패시터(312)와 두번째 그룹의 전하저장 캐패시터(322)와 세번째 그룹의 전하저장 캐패시터(332)와 세번째 그룹의 역류방지 다이오드(331) 및 세번째 스위치(430)를 통해 전류가 흐른다. 그러면 첫번째 전하저장 캐패시터(312)와 두번째 전하저장 캐패시터(322) 및 세번째 전하저장 캐패시터(332)에 전하가 충전된다. 첫번째, 두번째 또는 세번째 그룹의 전하저장 캐패시터들(312,322,332)에 충전된 전압이 각 그룹의 엘이디단(313,323,333)을 동작시킬 수 있는 전압이하이면 전류는 전하저장 캐패시터들(312,322,332)을 통해서만 흐르게 된다. 그러다 동작전압에 의해 충전된 전하저장 캐패시터들(312,322,332)의 충전전압이 병렬로 연결된 각 그룹의 엘이디단(313,323,333)을 동작시킬 수 있는 전압 이상으로 증가하면 해당 그룹의 엘이디단(313,323,333)을 통해서도 전류가 흐르게 된다. 즉 첫번째와 두번째, 세번재 그룹의 엘이디단(313,323,333)이 동작하게 된다.

이와 같이 조명부의 세번째 그룹(330)에 전류가 흐르게 되면 스위치 제어회로(401)는 두번째 스위치(420)를 오프(off) 상태로 전환한다.

따라서, 동작전압으로부터 인가되는 전류는 첫번째 그룹의 전하저장 캐패시터(312)와 엘이디단(313)과 두번째 그룹의 전하저장 캐패시터(322)와 엘이디단(323)과 세번째 그룹의 전하저장 캐패시터(332)와 엘이디단(333)과 세번째 그룹의 역류방지 다이오드(331)와 세번째 스위치(430)를 통해 전류가 흐른다.

일단 동작전압으로부터 충전된 각 그룹의 전하저장 캐패시터의 충전전압이 병렬로 연결된 각 엘이디단의 동작전압이상이고, 충전된 전하로 병렬로 연결된 각 연결된 엘이디단에 전류를 일정시간이상, 즉 교류전원의 1/2 주기 이상 흘려줄 수 있는 용량의 전하저장 캐패시터를 구비하면, 입력전압이 어떤 엘이디도 켤 수 없는 낮은 구간에서도 각 그룹의 전하저장 캐패시터의 전하에 의해 모든 엘이디는 항상 켜져 있는 것이 본 발명의 특징이다.

상술한 바와 같이 본 발명의 조명장치는 엘이디단(313,323,333)과 병렬연결된 전하저장 캐패시터(312,322,332)에서 전하를 충전하고 있고, 엘이디단(313,323,333)을 동작시킬 수 있는 동작 전압보다 낮은 전압이 조명부(300)에 인가되는 경우에는 병렬연결된 전하저장 캐패시터(312,322,332)에서 전하를 방전하여 병렬연결되어 있는 엘이디단(313,323,333)에 전압을 공급하여 엘이디단(313,323,333)을 동작시킬 수 있다.

즉, 동작 전압이 세번째 엘이디단(333)을 동작시킬 수 있는 전압보다 낮아지는 경우에는 병렬연결되어 있는 세번째 전하저장 캐패시터(332)에서 저장되어 있는 전하를 공급하여 세번째 엘이디단(333)을 동작시킨다. 그리고, 동작 전압이 두번째 엘이디단(323)을 동작시킬 수 있는 전압보다 낮아지는 경우에는 병렬연결되어 있는 두번째 전하저장 캐패시터(322)에서 저장되어 있는 전하를 공급하여 두번째 엘이디단(333)을 동작시킨다. 그리고, 동작 전압이 첫번째 엘이디단(313)을 동작시킬 수 있는 전압보다 낮아지는 경우에는 병렬연결되어 있는 첫번째 전하저장 캐패시터(312)에서 저장되어 있는 전하를 공급하여 첫번째 엘이디단(313)을 동작시킨다.

따라서, 본 발명의 조명장치는 동작 전압의 모든 구간에서 엘이디단이 동작하여 flicker 현상이 발생하지 않는다.

여기서, 본 발명의 전하저장 캐패시터의 충방전 용량은 병렬연결되는 엘이디단의 전류소모량을 감안해서 충분히 크도록 설정한다.

종래의 전하저장 캐패시터가 없는 조명장치는 동작 전압에 따라 엘이디가 순차적으로 켜지게 되므로, 낮은 동작 전압에서는 동작을 하지 않는 엘이디가 존재하고 밝기의 변화가 심한 문제가 있으나 본 발명의 기술을 적용하면 모든 엘이디를 항상 켤 수 있고, 일정 밝기로 유지할 수 있다.

도2는 본 발명의 일 실시예로 전하를 충전하여 엘이디단에 전압을 제공하는 조명장치에 방전회로부와 초기 급속 충전회로부 및 전압 딜레이회로부를 추가한 조명장치의 도면이다.

도2에서는 방전회로부(500), 초기 급속 충전회로부(600), 전압 딜레이회로부(700)를 더 포함하여 구성된다.

방전회로부(500)는 각각의 전하저장 캐패시터(312,322,332)와 연결되어 있어 동작 전원이 조명부(300)로 입력되지 않는 경우, 즉, 조명장치의 전원이 오프(off)되는 경우에 각각의 전하저장 캐패시터(312,322,332)에 저장되어 있는 전하를 급속히 방전시키는 기능을 수행한다.

방전회로부(500)의 기능에 대해서는 도3에서 상세히 설명하기로 한다.

초기 급속 충전회로부(600)는 조명부(300)와 직렬연결되어 있어 조명부(300)에 동작 전압이 최초에 인가되는 경우, 즉, 시스템의 전원이 온(on)되는 경우에 각각의 전하저장 캐패시터(312,322,332)를 급속히 충전시키는 기능을 수행한다. 초기 급속 충전회로부(600)는 조명부(300)의 마지막 전하저장 캐패시터(332)와 그라운드 사이에 직렬로 연결된 다이오드(610)와 캐패시터(620)로 구성된다. 이렇게 초기 급속 충전회로부(600)를 구성하는 경우에는 조명부(300)에 초기 동작전압이 인가되는 경우에 모든 스위치(410,420,430)에 순간적으로 동작전압의 크기와 동일한 피크전압이 걸리는 것을 방지할 수 있다. 또한, 초기 급속 충전회로부(600)와 그라운드 사이에 저항이 매우 작은 경우에는 전류가 충분히 공급될 수 있으므로, 초기에 동작 전압이 조명부(300)에 입력되는 순간에 각각의 전하저장 캐패시터(312,322,332)는 급속히 충전될 수 있다. 초기 급속 충전회로부(600)에 대해서는 도4에서 상세히 설명하기로 한다.

전압 딜레이회로부(700)는 교류전원(100)과 정류회로부(200) 사이에 연결되어 시스템의 전원이 온(on) 되는 경우에 동작 전압을 딜레이 시켜서 시스템에 전원이 인가되는 순간에 걸리는 피크 전류를 방지하여 시스템의 데미지를 방지하는 기능을 수행한다. 전압 딜레이회로부(700)에 대해서는 도5에서 상세히 설명하기로 한다.

도3은 본 발명의 일 실시예로 방전회로부의 기능을 설명하기 위한 도면이다.

도3(a)는 방전회로부가 없는 경우에 캐패시터의 충전전압의 변화를 나타낸 도면이고, 도3(b)는 방전회로부가 있는 경우에 캐패시터의 충전전압의 변화를 나타낸 도면이다.

방전회로부(500)가 없는 경우에는 조명부(300)에 동작 전압이 인가되지 않는 경우에, 즉, 시스템의 전원이 오프(off)되는 경우에는 전하 저장 캐패시터(312,322,332)의 충전된 전압이 방전되는 시간이 도3(a)에 도시된 바와 같이 오랜 걸리게 되어, 전원이 오프된 상태에도 조명부(300)의 엘이디단(313,323,333)에 전압이 공급되어서 엘이디단(313,323,333)이 동작하게 된다. 따라서, 전원이 오프된 상태에도 불구하고 조명이 켜지게되는 문제가 발생한다.

따라서, 이러한 문제점을 방지하기 위해서 전하 저장 캐패시터(312,322,332)에 방전회로부(500)를 연결하여 동작 전압이 공급되지 않는 경우(즉, 시스템 전원이 오프상태인 경우)에는 즉시에 전하 저장 캐패시터(312,322,332)에 저장되어 있는 전하를 방전하도록 하여 전원이 오프상태에도 불구하고 엘이디단(313,323,333)에 전원이 공급되어 조명이 켜지는 것을 방지하도록 한다.

여기서 설명의 편의를 위해서 이하 첫번째 전하저장 캐패시터를 C1 이라하고, 두번째 전하저장 캐패시터를 C2 이라하고, 세번째 전하저장 캐패시터를 C3 라고 한다.

방전회로부(500)는 전하를 급속하게 소모할 수 있는 장치를 포함하여 구성할 수 있어 동작 전압이 입력되지 않는 경우를 detect 하여 전하 저장 캐패시터(312,322,332)에 저장되어 있는 전하를 급속하게 방전시킨다.

이렇게 방전회로부(500)를 포함하여 구성하는 경우에 도3(b)와 같이 전원이 오프 상태가 되면 C1, C2, C3 에 충전된 전압이 급속하게 방전되므로 엘이디단(313,323,333)의 조명을 전원이 오프되는 동시에 오프시킬 수 있다.

도4는 본 발명의 일 실시예로 초기 급속 충전회로부의 기능을 설명하기 위한 도면이다.

본 발명에서 초기 급속 충전회로부(600)를 포함하지 않은 경우에는 다음과 같은 문제점이 발생하게 된다.

도4(a)는 초기 급속 충전회로부(600)를 포함하지 않은 경우로, 초기에 완전히 방전된 전하저장 캐패시터(312,322,332)에 동작 전압이 인가되면, 전하저장 캐패시터(312,322,332)에 충전이 충분히 되기전까지는 도1과 도2에 도시된 노드 A, 노드 B, 노드 C에 동작 전압의 최고치 전압(P)이 걸리게 되고, 시간이 지나 각각의 전하저장 캐패시터(312,322,332)가 충전됨에 따라 서서히 노드 A, 노드 B, 노드 C에 걸리는 전압이 감소하게 된다.

이러한 초기 충전기간 동안에 스위치와 연결된 노드에 걸리는 고전압은 스위치 제어부(400)의 스위치(410,420,430) 이상을 초래할 수 있다.

또 다른 문제점은 스위치의 전류가 전하저장 캐패시터(312,322,332)의 용량에 비해 작으면 동작 전압이 공급되기 시작한 이후 전하저장 캐패시터(312,322,332)가 완전 충전될때까지 오랜 시간이 걸리게 되어 조명부(300)에 동작 전압이 인가된 이후에 엘이디단(313,323,333)이 점등되는 시간이 오래 걸리게 된다.

도4(b)는 초기 급속 충전회로부(600)를 포함하고 있는 경우로, 동작 전압에 따라 각 노드에서 걸리는 전압이 일정하게 걸리게 되어, 초기 급속 충전회로부(600)가 없는 경우에 스위치(410,420,430)에 고전압이 걸리게 되어 스위치 이상을 초래하는 것을 방지할 수 있다. 이를 위해서 조명부(300) 및 조명부(300)와 직렬연결되어 있는 초기 급속 충전회로부(600)에 포함되어 있는 모든 캐패시터(312,322,332,620)의 용량값이 같도록 구성할 수 있다.

도5는 본 발명의 일 실시예로 전압 딜레이회로부의 기능을 설명하기 위한 도면이다.

본 발명의 초기 급속 충전회로부(600)를 구성하는 경우에는 동작 전압이 최초에 인가되는 경우에, 전하저장 캐패시터(312,322,332)에 순간적으로 매우 높은 전류가 공급될 수 있어 급속 충전이 가능하나, 이러한 순간적으로 매우 높은 전류는 정상 동작 전류보다 매우 높은 전류이므로 시스템에 이상을 초래할 수 있다.

따라서, 본 발명에서는 교류전원(100)과 정류회로부(200) 사이에 하나 이상의 인덕터를 포함하는 전압 딜레이 회로부(700)를 구성한다. 그러면, 전압 딜레이 회로부(700)에 포함되어 있는 인덕터가 급격한 전류의 변화를 방지하여 동작 전압이 인가되는 순간에 시스템에 걸리는 급격한 피크 전류를 방지할 수 있다.

도6은 본 발명의 일 실시예로 역류방지 다이오드의 구성 위치를 변경한 도면이다.

본 발명의 조명부(300)는 각각의 그룹에 포함되는 역류방지 다이오드(311,321,331)는 각 그룹의 전하저장 캐패시터(312,322,332)에서 전하를 방전하는 경우에 전류의 역류를 방지하기 위해서 각 그룹의 전하저장 캐패시터(312,322,332)의 사이에 위치할 수도 있다.

즉, 도6에서 도시한 바와 같이 첫번째 그룹(310)의 역류방지 다이오드(311)는 정류회로(200)와 첫번째 전하저장 캐패시터(312) 사이에 연결되어 있고, 두번째 역류방지 다이오드(321)는 첫번째 그룹(310)의 전하저장 캐패시터(312)와 두번째 그룹(320)의 전하저장 캐패시터(322) 사이에 연결되어 있고, 세번째 역류방지 다이오드(331)는 두번째 그룹(320)의 전하저장 캐패시터(322)와 세번째 그룹(330)의 전하저장 캐패시터(332) 사이에 연결되어 있을 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.

100 : 교류전원 200 : 정류회로
300 : 조명부 310,320,330 : 조명부 그룹
311,321,331 : 역류방지 다이오드
312,322,332 : 전하저장 캐패시터
313,323,333 : 엘이디단
400 : 스위치 제어부 401 : 스위치 제어회로
410,420,430 : 스위치 500 : 방전회로부
600 : 초기 급속 충전회로부 700 : 전압 딜레이 회로부

Claims

교류전원을 공급받아 동작 전압을 출력하는 정류회로부;
엘이디단을 포함하고 있으며, 상기 동작 전압을 공급받아 전하를 저장하고 상기 동작 전압이 상기 엘이디단을 동작시키지 못하는 전압에서도 저장된 전하를 이용하여 상기 엘이디단을 동작시키는 캐패시터를 포함하는 조명부;
상기 조명부와 연결되어 있어 전원 오프시에 상기 캐패시터에 충전되어 있는 전하를 급속 방전시키는 방전회로부; 및
상기 엘이디단의 동작을 제어하는 스위치를 포함하는 스위치 제어부;를 포함하는 조명장치.
제1항에 있어서,
상기 캐패시터는 상기 엘이디단과 병렬연결되어 있고, 상기 동작 전압을 통해 전하를 충전하고, 상기 동작 전원이 상기 엘이디단을 동작시킬 수 있는 전압보다 낮은 전압인 경우에 충전된 전하를 방전하여 상기 엘이디단에 전원을 공급하는 것을 특징으로 하는 조명장치.
제1항에 있어서,
상기 스위치 제어부는
복수개의 스위치; 및
상기 동작 전압 또는 상기 조명부에 흐르는 전류를 감지하여 상기 복수개의 스위치를 제어하는 스위치 제어회로;를 포함하는 것을 특징으로 하는 조명장치.
제3항에 있어서,
복수개의 스위치의 n 번째 스위치는 n 번째 그룹과 연결되어 있으며, 상기 스위치 제어회로는 상기 동작 전압이 상기 첫번째 그룹으로부터 상기 n 번째 그룹까지 직렬로 연결되어 있는 상기 캐패시터들을 충전할 수 있는 전압에 이르면, 상기 n 번째 스위치를 온(on) 상태로 두고 상기 n-1 번째까지의 스위치를 오프(off) 상태로 두어, n번째 그룹까지 직렬로 연결된 상기 캐패시터들을 동시에 충전하는 것을 특징으로 하는 조명장치.
제1항에 있어서,
엘이디단은 복수의 엘이디가 직렬 또는 병렬연결되어 있는 것을 특징으로 하는 조명장치.
제1항에 있어서,
상기 방전회로부는 상기 조명부와 병렬연결되어 동작 전압이 입력되지 않는 경우에 상기 캐패시터에 충전되어 있는 전하를 급속 방전하는 것을 특징으로 하는 조명장치.
제1항에 있어서,
동작 전원이 공급되어 상기 캐패시터가 충전되는 경우에 상기 캐패시터에 충전되는 전하를 급속 충전시키기 위해서, 상기 조명부와 연결되어 있는 초기 급속 충전회로부;를 더 포함하는 것을 특징으로 하는 조명장치.
제7항에 있어서,
상기 초기 급속충전회로부는 상기 조명부와 직렬연결되어 동작 전압이 최초로 입력되는 경우에 상기 캐패시터를 급속하게 충전시키는 것을 특징으로 하는 조명장치.
제1항에 있어서,
초기 동작 전압이 입력되는 경우에 발생하는 전류의 급격한 변화를 방지하기 위하여, 상기 교류전원과 상기 정류회로부 사이에 연결되어 상기 동작 전압을 딜레이 시키는 전압 딜레이회로부;를 더 포함하는 것을 특징으로 하는 조명장치.
제9항에 있어서,
상기 전압 딜레이 회로부는 하나 이상의 인덕터를 포함하고 있어, 상기 조명부와 상기 스위치 제어부에 인가되는 초기 피크 전류를 낮추어서 시스템을 보호하는 것을 특징으로 하는 조명장치.