KR20150047951A - Led 전원 공급 장치 및 이를 사용하는 led 조명 기구 - Google Patents

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Abstract

LED 전원 공급 장치는, 교류 전원을 정류하는 정류부, 제 1 범위의 주파수를 갖는 제 1 스위칭 제어신호에 따라 스위칭 되는 제 1 스위칭 소자를 포함하고, 상기 제 1 스위칭 소자의 스위칭 동작에 따라 상기 정류부에서 출력된 전원을 승압하는 제 1 컨버터, 상기 제 1 스위칭 소자를 경유하여 흐르는 전류에 기초하여, 상기 제 1 스위칭 제어신호를 생성하는 제 1 제어부, 제 2 범위의 주파수를 갖는 제 2 스위칭 제어신호에 따라 동작하는 제 2 스위칭 소자를 포함하고, 상기 제 2 스위칭 소자의 스위칭 동작에 따라 상기 제 1 컨버터에서 출력된 전압을 강압하는 제 2 컨버터 및 상기 제 2 스위칭 소자를 경유하여 흐르는 전류에 기초하여, 상기 제 2 스위칭 제어신호를 생성하는 제 2 제어부를 포함하되, 상기 제 1 범위의 주파수는 상기 제 2 범위의 주파수 보다 낮은 주파수인 것을 특징으로 한다.

Description

LED 전원 공급 장치 및 이를 사용하는 LED 조명 기구{LED POWER SUPPLY AND LED LIGHTING APPARATUS USING THE SAME}
본 발명은 LED 전원 공급 장치 및 이를 사용하는 LED 조명 기구에 관한 것이다.
발광 다이오드(Light Emitting Diode, LED)는 저전력으로 고휘도의 광을 발생시킬 수 있는 소자로, 최근 들어 다양한 분야에 광원으로서 사용되고 있다. 이를 이용한 LED 조명 장치는 소비 전력이 작고, 수명이 길다는 장점으로 인하여, 백열등, 형광등과 같은 종래 조명 기구의 단점을 해소해줄 것으로 기대되고 있다. 통상적인, LED 조명 장치는 LED의 구동을 위하여 직류 전압을 이용하는 방식을 사용하며, 이를 위해, 교류 전압을 직류 전압으로 변환하는 별도의 제 1 컨버터 회로 또는 SMPS를 추가시켜야 하는 부담이 있다. 이러한, 별도의 제 1 컨버터 회로를 추가함에 따라 비용의 증가는 물론 LED 조명 장치의 부피가 커지는 문제점이 발생한다.
따라서, LED 조명 장치의 구성을 위하여 제 1 컨버터와 같은 별도의 전력변환회로 없이 상용 교류전원에서 구동이 가능하도록 동작하는 것이 필요하다. 이와 관련하여, 종래 기술에서는 역병렬 구조로 복수의 발광 다이오드를 접속시키고 교류 전압을 정류시켜 공급함으로써, 비교적 단순한 구조로 교류 발광 다이오드를 구현할 수 있었다. 예를 들면, 브릿지 정류 회로를 통해 교류 전원을 전파 정류하여 LED에 공급한다. 그러나, 이러한 구성을 취할 경우 전원 전력 품질과 관련하여 고조파 또는 역률 특성이 저하되거나, 플리커(flicker) 현상 등이 발생함으로 인하여 사용상의 제약이 따르는 문제점이 있었다. 예를 들어, 발광 다이오드의 특성상 일정 전압이 발광 다이오드에 인가되기 전까지는 발광 다이오드는 OFF 상태로 존재하며, 이로 인해 입력 전압이 발광 다이오드의 문턱 전압에 이르기 전까지는 입력 전류가 흐르지 않는 상태가 존재하며, 이에 따라 입력 유효전력과 입력 실효전력의 비로 표현되는 역률이 저하되거나, 고조파 성분이 증가하게 된다.
이러한 문제를 해소하기 위하여, 브릿지 정류 회로의 전단 또는 후단에 역률 보상 회로(PFC: power factor correction)를 추가하고 있다. 다만, 이러한 역률 보상회로에는 상당한 크기의 용량을 갖는 전해 콘덴서를 사용하게 되는데, 일반적으로 전해 콘덴서는 콘덴서 내부의 전해액이 동작시간과 온도에 비례하여 증발하기 때문에 전해 콘덴서의 수명은 LED의 수명보다 짧아지게 되며, LED의 교체 주기보다 LED의 구동 회로의 교체 주기가 더 짧아지게 되는 문제점이 있다.
한편, 이와 관련하여 대한 민국 공개 특허(제2012-0056162호, 발명의 명칭: LED 전원 공급 장치)는 적어도 하나의 LED를 구비하는 발광부; 외부 전원으로부터 인가된 교류 전압을 정류하는 정류부; 상기 발광부에 구동 전원을 공급하며, 상기 발광부의 출력단과 연결되는 인덕터를 포함하는 전원공급부; 상기 정류부로부터 출력된 전압을 인가 받아 상기 정류부로부터 출력된 전압에 비례하는 기준전압을 생성하고, 상기 기준전압과 상기 인덕터에 흐르는 전류를 검출하여 생성된 입력 전압을 비교하여, 상호 전압이 일치하는 시점에서 스위치를 오프시켜 상기 인덕터에 흐르는 전류의 피크를 연결한 파형이 상기 입력 전압이 나타내는 파형과 비례하도록 스위치를 온/오프 제어하는 스위치 제어부; 및 상기 스위치 제어부와 연결되어 상기 발광부로 입력되는 전원을 제어하는 스위치를 포함하는 LED 전원 공급 장치를 개시하고 있다.
본 발명은 전술한 종래 기술의 문제점을 해결하기 위한 것으로서, 본 발명의 일부 실시예는 전해 커패시터를 채용하지 않고서도 교류 구동시 플리커가 발생하는 문제를 최소화할 수 있는 LED 전원 공급 장치 및 이를 사용하는 LED 조명 기구를 제공하는 것을 목적으로 한다.
상술한 기술적 과제를 달성하기 위한 기술적 수단으로서, 본 발명의 제 1 측면에 따른 LED 전원 공급 장치는, 교류 전원을 정류하는 정류부, 제 1 범위의 주파수를 갖는 제 1 스위칭 제어신호에 따라 스위칭 되는 제 1 스위칭 소자를 포함하고, 상기 제 1 스위칭 소자의 스위칭 동작에 따라 상기 정류부에서 출력된 전원을 승압하는 제 1 컨버터, 상기 제 1 스위칭 소자를 경유하여 흐르는 전류에 기초하여, 상기 제 1 스위칭 제어신호를 생성하는 제 1 제어부, 제 2 범위의 주파수를 갖는 제 2 스위칭 제어신호에 따라 동작하는 제 2 스위칭 소자를 포함하고, 상기 제 2 스위칭 소자의 스위칭 동작에 따라 상기 제 1 컨버터에서 출력된 전압을 강압하는 제 2 컨버터 및 상기 제 2 스위칭 소자를 경유하여 흐르는 전류에 기초하여, 상기 제 2 스위칭 제어신호를 생성하는 제 2 제어부를 포함하되, 상기 제 1 범위의 주파수는 상기 제 2 범위의 주파수 보다 낮은 주파수인 것을 특징으로 한다.
또한, 본 발명의 제 2 측면에 따른 직관형 LED 조명 기구는 하나 이상의 LED를 포함하는 발광부, 상기 발광부의 출력광을 확산시키는 광 확산부재, 상기 직관형 LED 조명 기구의 길이 방향으로 연장되며, 상기 광 확산부재와 결합되고, 상기 발광부가 외측면에 결합되는 방열부재 및 상기 방열부재의 내측면에 내장되고, 외부 교류 전원과 접속되며, 상기 발광부에 전원을 공급하는 전원 공급 장치를 포함하되, 상기 전원 공급 장치는 제 1 범위의 주파수를 갖는 제 1 스위칭 제어신호에 따라 스위칭되는 제 1 스위칭 소자의 동작에 따라 전원을 승압하는 제 1 컨버터 및 제 2 범위의 주파수를 갖는 제 2 스위칭 제어신호에 따라 스위칭되는 제 2 스위칭 소자의 동작에 따라 상기 제 1 컨버터에서 출력된 전압을 강압하는 제 2 컨버터를 포함하되, 상기 제 1 범위의 주파수는 상기 제 2 범위의 주파수 보다 낮은 주파수인 것을 특징으로 한다.
전술한 본 발명의 과제 해결 수단에 의하면, LED의 교류 구동에 따른 플리커 현상을 최소화시키면서도 전해 커패시터를 사용하지 않아, LED 전원 공급 장치 또는 LED 조명기구의 교체주기를 연장시킬 수 있다. 또한, 전해 커패시터를 사용하지 않으면서도 LED 전원 공급장치에 요구되는 역률 보상 기준을 만족하고, 플리커 현상을 95% 이상 제거할 수 있다. 또한, 전원 효율 85% 이상의 컨버팅 효과를 가능하도록 한다. 이러한 구성을 통해 전원 공급 장치의 기본 수명을 획기적으로 연장할 수 있다.
도 1은 본원 발명의 일 실시예에 따른 LED 조명 장치를 도시한 도면이다.
도 2는 본원 발명의 일 실시예에 따른 LED 조명 장치를 도시한 도면이다.
도 3은 본원 발명의 일 실시예에 따른 LED 조명 장치의 구성을 도시한 블록도이다
도 4는 본원 발명의 일 실시예에 따른 LED 조명 장치의 구체적인 구성을 도시한 도면이다.
도 5는 본원 발명의 일 실시예에 따른 LED 조명 장치의 동작을 설명하기 위한 도면이다.
아래에서는 첨부한 도면을 참조하여 본 발명이 속하는 기술 분야에서 통상의 지식을 가진 자가 용이하게 실시할 수 있도록 본 발명의 실시예를 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. 또한 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.
도 1은 본원 발명의 일 실시예에 따른 LED 조명 장치를 도시한 도면이다.
도시된 LED 조명 장치는 LED 직관 램프(10)를 도시한 것으로, 본원 발명의 기술적 사상을 설명하기 위한 예시에 해당하며, 본원 발명의 LED 전원 공급 장치는 LED직관 램프(10)외에도 다양한 형태의 LED 조명 장치에 적용될 수 있다.
LED 직관 램프(10)는 기구적인 면에서는 일반 형광등과 관경, 관의 길이 및 연결핀의 구조가 동일하나, 내부 구성과 구동 방법은 전혀 상이하다. LED 직관 램프(10)는 제 1 결합부(20), 하우징(30), 제 2 결합부(40), LED 어레이(50)를 포함한다. 제 1 결합부(20), 제 2결합부(40) 및 하우징(30)의 형상과 크기는 표준 형광등의 형상 및 크기와 거의 동일하여, 형광등 소켓에 결합될 수 있다.
제 1 결합부(20)와 제 2 결합부(40)는 통상의 형광등 소켓에 각각 결합되는 구성으로서, 제 1 결합부(20)는 전원 공급 단자를 포함한다. 제 1 결합부(20)는 형광등 소켓을 통해 인가되는 외부 AC 전원과 접속되는 제 1 전극(22) 및 제 2 전극(24)을 포함하고, 각각의 전극(22, 24)은 LED 전원 공급 장치(미도시됨)와 결합된다. 한편, 제 2 결합부(40)는 형광등의 소켓에 결합되는 돌기(42, 44)를 포함할 뿐, 전극 등은 포함하지 않는 구성일 수 있다. 즉, 제 1 결합부(20)만을 통해 전원이 공급되도록 구성될 수 있다.
한편, 제 1 결합부(20)와 결합되는 LED 전원 공급 장치는 LED 어레이(50)에 전원을 공급하는 전원 공급 장치로서, AC 구동 방식에 따라 LED를 구동하면서도, 전해 콘덴서를 포함하지 않는 구성을 통해, 그 부피를 최소화 함으로써 LED 직관 램프(10)에 내장되는 형태로 구현될 수 있다. 예를 들면, 제 1 결합부(20) 내부 또는 제 1 결합부(20)와 제 2 결합부(40)에 나뉘어 소형의 PCB 상에 회로부품을 결합한 형태로 LED 전원 공급 장치가 내장될 수 있다. 또는, 직관램프에 구비된 방열부재 내에 LED 전원 공급 장치가 내장 될 수 있다.
한편, LED 직관 램프(10)는 전원 공급 장치를 내장하고 있는 구성이기 때문에, 제 1 결합부(20)의 제 1 전극(22)과 제 2 전극(24)을 통해 상용 교류 전원을 접속시키는 것 만으로, LED를 점등할 수 있으며, 예를 들면, 형광등의 구동을 위한 안정기나 LED 전용 외장형 제 1 컨버터와 같은 별도의 회로 장치를 필요로 하지 않는다.
도 2는 본원 발명의 일 실시예에 따른 LED 조명 장치를 도시한 도면이다.
도시된 바와 같이, LED 조명 장치(10)는 광 확산부재(32)와 방열부재(34)를 포함하는 형태로 구성될 수 있다. 광 확산부재(32)와 방열부재(34)가 결합된 형상은 원기둥 또는 직관 형상으로서, 각각은 단면이 반원인 직관 형상을 갖게 된다. 광 확산부재(32)는 LED 어레이(50)에 의하여 방출되는 광을 확산하는 구성으로서, 광 확산부재(32)에 의하여 형성된 공간내에 LED 어레이(50)가 내장된다.
방열부재(34)는 금속으로 이루어진 것으로, 외측면에는 LED 어레이(50)가 결합되고, 내측면에는 LED 전원 공급 장치(60)가 결합된다. 즉, 방열부재(34)에 의하여 형성된 공간 내에 LED 전원 공급 장치(60)가 내장되는 형태이다. 이와 같은 구성을 통해, LED 어레이(50)와 LED 전원 공급 장치(60)에서 발생하는 열이 외부 공기 중으로 방출될 수 있다.
이때, 직관램프의 크기나 형상은 사실상 표준에 해당하는 규격을 가지기 때문에, 방열부재(34)에 의하여 형성된 공간 역시 소정 규격으로 한정된 상태이며, 해당 규격내에 내장될 수 있는 LED 전원 공급 장치(60)를 구성하기 위해서는, 회로 구성 및 소자의 규격 선택이 제한되는 상태이다.
도 3은 본원 발명의 일 실시예에 따른 LED 조명 장치의 구성을 도시한 블록도이다.
LED 조명 장치(100)는 정류부(120), 제 1 컨버터(130), 제 1 제어부(140), 제 2 컨버터(150), 제 2 제어부(160) 및 발광부(180)를 포함한다. 실시예에 따라, EMI 필터(170)가 추가될 수 있다. 이 중, 정류부(120), 제 1 컨버터(130), 제 1 제어부(140), 제 2 컨버터(150), 제 2 제어부(160) 및 EMI 필터(170)가 LED 전원 공급 장치를 구성하게 된다.
먼저, LED 조명 장치(100)는 상용 교류 전원에 의하여 구동되는 것으로, 상용 교류 전원(110)의 주파수 및 전압값은 지역 또는 국가에 따라 상이할 수 있다. 이때, 교류 전원(110)은 LED 직관 램프(10)에 형성된 전극 등을 통해 LED 조명 장치로 전원을 공급할 수 있다.
정류부(120)는 교류 전원(110)을 정류하여 제 1 컨버터(130)로 전달한다. 예를 들면, 정류부(120)는 브릿지 정류회로와 같은 전파 정류 회로를 포함할 수 있다.
제 1 컨버터(130)는 정류부(120)에서 출력된 전압을 승압하여 제 2 컨버터(150)로 전달한다. 이때, 제 1 컨버터(130)로는 부스트(boost) 컨버터 구조를 사용할 수 있으며, 구체적인 구성에 대해서는 추후 설명하기로 한다. 한편, 제 1 컨버터(130)의 출력단에는 전파 정류된 전원의 맥동을 제거하기 위한 평활소자가 결합된다. 이때, 평활소자에 충전된 전압은 발광부(180)로 전달되며, 전파 정류된 전원의 맥동을 제거한다. 교류 전원이 정류된 경우라 하더라도, 이를 그대로 사용할 경우 교류 전원의 전압이 최저가 되는 지점인 맥류(脈流)의 골에서는 LED가 점멸하게 되는 플리커(flicker) 현상이 발생하게 된다. 이러한 플리커를 제거하기 위해서 통상적으로 커패시터와 같은 평활소자를 결합하게 되는데, 현재의 상용품에서는 교류 전원을 직류에 가깝게 평활시키기 위해서는 수백 마이크로 패럿에 달하는 상당한 용량의 전해 커패시터를 사용한다.
일반적인 LED전용의 교류를 직류로 변환하는 AC/DC 컨버터는 20W의 소비전력을 갖는 직관램프의 경우 40V이하의 낮은 전압으로 구동하기 때문에, 구동전류가 500~1000mA 로 높게 되어 높은 축전용량이 요구된다. 이로 인하여, 높은 축전용량이 가능한 전해 커패시터를 사용하게 된다. 반면, 본 발명에서는 100~220V의 교류전원을 입력전원으로 직접 사용하기 때문에, 입력전류가 100mA-300mA로 낮아지므로, 축전용량이 1/5~1/10로 낮은 커패시터를 사용할 수 있게 된다.
또한, 본 발명에서는 이러한 평활소자를 사용함에 있어서, 전해 커패시터를 대체할 수 있도록 한다. 예를 들면, MFC(Metallized Film Capacitor)나 고체 전해 커패시터(solid electrolytic capacitor)와 같은 형태의 커패시터를 사용할 수 있다. 고체 전해 커패시터의 경우, 일반적인 전해 커패시터와는 달리 전해물질이 고체 상태에 있어, 그 수명이 연장될 수 있다. 이에 따라, 전해 커패시터의 짧은 수명으로 인한 여러 문제점을 해소할 수 있다.
제 1 제어부(140)는 제 1 컨버터(130)에 포함된 스위칭 소자에 대하여 소정 범위의 주파수를 갖는 스위칭 제어 신호를 공급하여, 승압 컨버팅 동작을 수행하도록 한다. 또한, 제 1 제어부(140)는 교류 전원의 교류 성분을 억제하고, 제 1 컨버터(130)의 평활소자에 의하여 발생된 부하 입력 전류와 전압 간의 위상차를 보상하여 역률을 개선한다. 제 1 제어부(140)의 구체적인 구성에 대해서는 추후 설명하기로 한다.
제 2 컨버터(150)는 제 1 컨버터(130)로부터 전달되는 전압을 강압하여 발광부(180)로 전달한다. 이때, 제 2 컨버터(160)로는 벅(buck) 컨버터 구조를 사용할 수 있으며, 구체적인 구성에 대해서는 추후 설명하기로 한다.
제 2 제어부(160)는 제 1 컨버터(130)에서 출력된 전압에 기초하여, 제 2 컨버터(160)에 포함된 스위칭 소자에 대하여 소정 범위의 주파수를 갖는 스위칭 제어 신호를 공급하여, 강압 컨버팅 동작을 수행하도록 한다. 제 2 제어부(160)의 구체적인 구성에 대해서는 추후 설명하기로 한다.
EMI 필터(170)는 발광부(180)로 전달되는 신호에서 전자파 성분을 제거한다.
발광부(180)는 하나 이상의 LED를 포함하며, 예를 들어 직렬 접속된 복수의 LED를 포함할 수 있다. 또한, 실시예에 따라 직렬 접속된 복수의 LED 어레이를 복수 개 포함하는 구성을 사용할 수 있다.
도 4는 본원 발명의 일 실시예에 따른 LED 조명 장치의 구체적인 구성을 도시한 도면이다.
먼저, 정류부(120)는 네 개의 다이오드(D1~D4)로 이루어진 브릿지 정류 회로를 포함한다. 브릿지 정류 회로의 다이오드(D1)와 다이오드(D2)의 접속노드 및 다이오드(D3)와 다이오드(D4)의 접속노드는 교류 전원과 접속되고, 다이오드(D1)와 다이오드(D3)의 접속노드는 접지에 접속되고, 다이오드(D2)와 다이오드(D4)의 접속노드는 제 1 컨버터(130)와 접속된다.
제 1 컨버터(130)는 제 1 내지 제 4 인덕터(L1, L2, L3, L4), 제 1 내지 제 3 커패시터(C1, C2, C3), 제 1 다이오드(D5), 제 1스위칭 소자(SW1), 제 1 내지 제 5 저항 소자(R1, R2, R3, R4, R5)를 포함한다. 제 1 컨버터(130)는 제 1 스위칭 소자(SW1)의 동작에 따라 정류부(120)로부터 전달되는 전력을 제 1 커패시터(C1), 제 2 커패시터(C2), 제 1 인덕터(L1), 제 2 인덕터(L2), 및 제 3 인덕터(L3) 를 경유하여 평활기능을 갖는 제 3 커패시터(C3)로 전달한다.
제 1 커패시터(C1)는 정류부(120)의 다이오드(D2)와 다이오드(D4)의 접속노드에 일측단자가 접속되고, 타측단자가 접지된다. 아울러, 제 1 커패시터(C1)의 일측단자는 제 1 인덕터(L1)의 일측단자와 접속된다. 제 1 커패시터(C1)는 교류 전원으로부터 전달되는 고주파 신호를 필터링할 수 있다.
제 1 인덕터(L1)의 일측단자는 제 1 커패시터(C1)의 일측단자와 접속되고, 타측단자는 제 2 인덕터(L2)의 일측단자와 직렬접속된다. 한편, 제 1 인덕터(L1)와 제 2 인덕터(L2)는 두 인덕턴스의 합과 동일한 인덕턴스를 갖는 하나의 인덕터로 대체될 수 있다. 본 실시예에서는, 각 인덕터의 인덕턴스에 따른 회로 소자의 크기를 고려하여 두 개의 인덕터를 배치하였다.
제 2 커패시터(C2)의 일측단자는 제 2 인덕터(L2)의 타측단자와 접속되고, 제 2 커패시터(C2)의 타측단자는 접지된다. 제 2 커패시터(C2)는 제 1 인덕터(L1)와 제 2 인덕터(L2)로부터 전달되는 고주파 신호를 필터링할 수 있다.
제 3 인덕터(L3)의 일측단자는 제 2 인덕터(L2)와 제 2 커패시터(C2)의 접속노드에 접속되고, 제 3 인덕터(L3)의 타측단자는 제 1 스위칭 소자(SW1)의 일측단자와 제 1 다이오드(D5)의 애노드 단자와의 접속노드에 접속된다. 제 3 인덕터(L3)는 소자의 특성에 따라 제 1 커패시터(C1), 제 1 인덕터(L1), 제 2 인덕터(L2) 및 제 2 커패시터(C2)에서 전달된 전원을 제 3 커패시터(C3)로 전달한다.
제 1 스위칭 소자(SW1)는 제 3 인덕터(L3)의 타측단자와 제 1 다이오드(D5)의 애노드 단자가 접속된 노드와 저항소자(R2, R3, R4) 사이에 접속되고, 제 1 제어부(140)에서 출력된 제어신호에 따라 스위칭된다. 예를 들어, 제 1 스위칭 소자(SW1)는 제어신호를 게이트로 수신하는 FET 스위치 일 수 있으나, 이는 예시에 해당하는 것으로 본원 발명이 이에 제한되는 것은 아니다.
한편, 제 1 스위칭 소자(SW1)의 타측단자에는 복수의 저항소자(R2, R3, R4)가 접속될 수 있다. 각 저항소자(R2, R3, R4)는 제 1 스위칭 소자(SW1)의 타측단자와 접지사이에 병렬 접속되며, 각 저항값은 상이하게 설정될 수 있다. 각 저항소자(R2, R3, R4)와 제 1 스위칭 소자(SW1)의 접속노드와 제 1 제어부(140)에 포함된 IC 소자를 접속시키는 제 1 저항 소자(R1)가 포함된다. 저항 소자(R1, R2, R3, R4)의 구성에 의하여, 제 1 스위칭 소자(SW1)를 경유하여 흐르는 전류값이 IC 소자로 피드백되고, IC 소자는 피드백된 전류값에 기초하여 PWM 제어를 수행한다.
제 1 다이오드(D5)는 제 3 인덕터(L3)의 타측단자와 제 1 스위칭 소자(SW1)의 접속노드와 제 3 커패시터(C3)의 일측 단자 사이에 결합된다. 제 1 다이오드(D5)의 애노드 단자는 제 3 인덕터(L3)의 타측단자와 제 1 스위칭 소자(SW1)의 접속노드에 접속되고, 캐소드 단자는 제 3 커패시터(C3)의 일측 단자에 결합되므로, 제 3 인덕터(L3)를 경유하여 흐르는 전류가 제 3 커패시터(C3)를 향하는 방향으로만 흐르게 된다.
제 3 커패시터(C3)의 일측단자는 제 1 다이오드(D5)의 캐소드 단자와 제 2 컨버터(150), EMI 필터(170)의 접속노드에 결합되고, 제 3 커패시터(C3)의 타측단자는 접지에 접속된다. 이때, 제 3 커패시터(C3)로는 전해 커패시터가 아닌 커패시터를 사용할 수 있다. 예를 들어, 맥류의 평활을 위해 통상적으로는 220uF 정도의 고용량 커패시터를 사용하였으나, 본원 발명에서는 서로 다른 주파수 대역에서 스위칭되는 제 1 컨버터(130) 및 제 2 컨버터(150)의 구성에 따라 낮은 용량의 커패시터를 통해서도 동일한 평활 성능을 구현할 수 있다.
한편, 제 3 커패시터(C3)의 일측단자는 후에 설명할 제 2 제어부의 저항소자(R12)의 일측단자와 접속된다. 이를 통해, 제 2 제어부(160)는 제 1 컨버터(130)의 출력전압을 기초로 스위칭 제어신호를 생성할 수 있다.
제 5 저항소자(R5)는 제 3 커패시터(C3)에 병렬접속된다. 즉, 제 5 저항소자(R5)의 일측단자는 제 3 커패시터(C3)의 일측단자에 접속되고, 제 5 저항소자(R5)의 타측단자는 접지된다. LED 조명장치(100)의 동작 모드에 따라 제 3 커패시터(C3)에 충전된 전압이 제 5 저항소자(R5)를 통해 방전될 수 있다.
제 1 컨버터(130)의 동작을 살펴보면, 제 1 스위칭 소자(SW1)가 단락(short) 상태인 경우, 제 3 인덕터(L3)를 통과하는 인덕터 전류가 상승하게 된다. 반면에, 제 1 스위칭 소자(SW1)가 개방(open) 상태인 경우, 인덕터 전류는 제 1 다이오드(D5)를 경유하여 제 3 커패시터(C3)로 흐르게 되고, 이에 따라 제 3 커패시터(C3)가 충전된다.
제 1 제어부(140)는 제 1 IC 소자(142) 및 제 1 IC 소자(142)의 각 핀에 결합된 커패시터(C5)와 저항소자(R6)를 포함한다.
제 1 제어부(140)는 제 1 스위칭 소자(SW1)를 스위칭 시키는 스위칭 제어신호를 공급한다. 예를 들면, PWM 제어신호를 생성하여, 제 1 스위칭 소자의 단락 및 개방 타이밍을 조절할 수 있고, 그에 따라 제 3 커패시터(C3)의 충방전 상태를 조절할 수 있다. 제 1 제어부(140)는 제 1 컨버터(130)의 입력단과 출력단의 전압 또는 전류값에 기초하여, 제 3 인덕터(L3)에 흐르는 전류가 입력 교류 전압의 변화를 추종할 수 있도록 PWM제어신호를 출력한다. 이에 따라, 전압과 전류의 위상차에 의해 발생하는 무효 전력을 최소화하도록 하여 역률 보상을 수행할 수 있다.
제 1 제어부(140)는 제 2 커패시터(C2)에 충전된 전압에 기초하여, 스위칭 제어신호의 주파수를 조절한다. 바람직하게는, 제 1 제어부(140)가 출력하는 스위칭 제어신호가 19~25KHz의 주파수를 갖도록 설정하여, 이에 따라, 제 3 커패시터(C3)의 충전 전압이 최대 340 V 에 이르도록 설정한다.
제 1 IC 소자(142)로는 모델번호 HV9910 (Supertex IncTM)인 IC 회로가 사용될 수 있으나 본 발명이 이에 한정되는 것은 아니며 실시자의 선택에 따라 변경 가능하다. 한편, 사용되는 IC 회로의 스펙에 따라 수동소자의 결합상태, 또는 수동소자의 파라미터 값이 달라질 수 있다.
예를 들어, HV9910의 데이터 시트에 따르면, HV9910은 PWM LED 구동 제어 IC로서, LED 구동을 담당하는 외부 스위칭 소자에 대하여 최대 300kHZ의 주파수를 갖는 제어신호를 출력한다. 또한, 1번핀(VIN)을 통해 입력 전압이 인가되고, 2번핀(CS)을 통해 LED 어레이의 전류를 감지하고, 3번핀(GND)은 접지와 접속되고, 4번핀(GATE)을 통해 외부 스위칭 소자의 제어신호를 출력하고, 5번핀(PWM_D)을 통해 저주파 PWM 디밍을 수행하도록 하고, 6번핀(VDD)을 통해 내부적으로 레귤레이팅된 전압을 공급하되, 커패시터와 접속되어 정류 전압이 공급될 때 용량을 제공하고, 7번핀(LD)을 통해 선형 디밍을 제공하고, 8번핀(RT)을 통해 발진 주파수를 조정한다.
이러한 HV9910의 규격을 활용하여 본 발명의 일 실시예에서는 제 1 IC 소자(142)의 전원입력핀(VIN)을 제 4 인덕터(L4)와 접속하였다. 이를 통해, 정류전압이 제 1 및 제 2 인덕터(L1, L2), 제 1 및 제 2 커패시터(C1, C2) 및 제 4 인덕터(L4)를 경유하여 제 1 IC 소자(142)로 전달된다. 또한, 제 1 IC 소자(142)의 5, 6, 7번 핀을 제 5 커패시터(C5)에 접속하였다. 또한, 제 1 IC 소자(142)의 8번핀(RT)에 소정의 저항값을 갖는 제 6 저항소자(R6)를 결합하였으며, 저항값의 선택에 따라 제 1 IC 소자(142)의 발진 주파수가 결정될 수 있다. 또한, 제 1 IC 소자(142)의 2번핀(CS)에 제 2 내지 제 4 저항 소자(R2~R4)를 결합하여, 제 1 스위칭 소자(SW1)를 경유하여 흐르는 전류값을 감지할 수 있도록 하였다. 또한, 제 1 IC 소자(142)의 4번핀(GATE)과 제 1 스위칭 소자(SW1)의 게이트를 접속시켜, 제 1 IC 소자(142)의 출력 제어신호가 제 1 스위칭 소자(SW1)로 전달되도록 한다.
이와 같은, 제 1 컨버터(130) 및 제 1 제어부(140)의 구성에 따라 정류부(120)에서 공급되는 전압을 승압시키고, 이를 제 2 컨버터(150)로 전달할 수 있다. 또한, 소정 범위의 주파수를 가진 스위칭 제어신호를 통해 제 3 커패시터(C3)의 충방전 상태를 조절하기 때문에, 전해 커패시터를 사용하지 않고서도 역률 보상 효과를 기대할 수 있다.
다음으로, 제 2 컨버터(150)는 제 1 컨버터(130)로부터 전달되는 전압을 강압하는 형태로 전압을 컨버팅한다.
이를 위해, 벅(buck) 컨버터 구조를 채택할 수 있다. 예를 들어, 제 2 컨버터(150)는 제 2 다이오드(D6), 제 4 커패시터(C4), 인덕턴스 제공부(152), 제 3 다이오드(D7), 제 2 스위칭 소자(SW2) 및 복수의 저항소자(R8, R9, R10, R11) 를 포함한다.
제 2 다이오드(D6)의 캐소드 단자는 제 1 컨버터(130)의 출력단인 제 3 커패시터(C3)의 일측단자에 접속된다. 또한, 제 2 다이오드(D6)의 애노드 단자는 인덕턴스 제공부(152)의 일측단자에 접속된다.
제 4 커패시터(C4)의 일측 단자는 제 2 다이오드(D6)의 캐소드 단자와 EMI 필터(170)의 입력단의 접속노드에 접속되고, 제 4 커패시터(C4)의 타측 단자는 EMI 필터(170)의 출력단과 인덕턴스 제공부(152)의 타측단자의 접속노드에 접속된다.
이때, EMI 필터(170)를 포함하지 않는 실시예의 경우, 제 4 커패시터(C4)의 일측단자는 발광부(180)의 입력단에 접속되고, 제 4 커패시터(C4)의 타측단자는 발광부(180)의 출력단에 접속될 수 있다.
인덕턴스 제공부(152)로는 일반적인 인덕터 소자가 사용될 수 있다. 다만, LED 직관램프(10)에 LED 구동회로가 내장되는 경우, 일반적인 인덕터 소자는 인덕턴스 값에 따라 코일의 크기가 증가하게 되므로, 원하는 인덕턴스 값을 갖는 인덕터 소자를 배치하지 못하는 경우가 발생할 수 있다. 이를 위해, 본 발명에서는 도시된 바와 같은 변압기 소자의 적절한 배치를 통해 작은 크기로도 원하는 인덕턴스 값을 제공할 수 있다. 예를 들면, N1의 권선수를 갖는 일차코일의 일측단자를 제 2 다이오드(D6)의 애노드 단자에 접속시키고, 일차코일의 타측단자를 제 4 커패시터(C4)의 타측단자에 접속시키고, N2의 권선수를 갖는 이차코일의 일측단자를 제 2 다이오드(D6)의 애노드 단자에 접속시키고, 이차코일의 타측 단자를 제 3 다이오드(D7)의 애노드 단자에 접속시킨다. 이와 같은 구성에 따라 동일한 인덕턴스 값을 갖는 인덕터에 비하여 더 작은 부피로 동일한 인덕턴스를 제공할 수 있다.
제 3 다이오드(D7)의 애노드 단자는 인덕턴스 제공부(152)의 이차코일의 타측 단자에 접속되고, 캐소드 단자는 제 2 스위칭 소자(SW2)의 일측단자에 접속된다. 이를 통해, 제 3 다이오드(D7)는 인덕턴스 제공부(152)에서 제 2 스위칭 소자(SW2)로 흐르는 전류의 방향을 고정할 수 있다.
제 2 스위칭 소자(SW2)의 일측 단자는 제 3 다이오드(D7)의 캐소드 단자와 접속되고, 제 2 스위칭 소자(SW2)의 타측 단자는 접지와 접속된 저항소자(R8, R9, R10, R11)에 접속된다. 제 2 스위칭 소자(SW2)는 제어신호를 게이트로 수신하는 FET 스위치 일 수 있으나, 이는 예시에 해당하는 것으로 본원 발명이 이에 제한되는 것은 아니다.
한편, 복수의 저항소자(R8, R9, R10, R11) 는 제 2 스위칭 소자(SW2)의 타측단자와 접지사이에 병렬 접속되며, 각 저항값은 상이하게 설정될 수 있다. 저항 소자(R8, R9, R10, R11)의 구성에 의하여, 제 2 스위칭 소자(SW2)를 경유하여 흐르는 전류값이 IC 소자로 피드백되고, IC 소자는 피드백된 전류값에 기초하여 PWM 제어를 수행한다.
이와 같은 구성을 통해, 제 2 스위칭 소자(SW2)가 단락(Short) 상태인 경우에는 제 1 컨버터(130)에서 전달되는 전원의 전류가 EMI 필터(170), 발광부(180)의 LED, 인덕턴스 제공부(152), 제 3 다이오드(D7), 제 2 스위칭 소자(SW2) 및 저항소자(R8, R9, R10, R11)를 경유하여 흐르게 된다.
제 2 스위칭 소자(SW2)가 개방(open) 상태인 경우에는 발광부(170)의 LED, 인덕턴스 제공부(130), 제 4 커패시터(C4) 및 제 2 다이오드(D6)가 폐회로를 구성하게 되고, 인덕턴스 제공부(130) 및 제 4 커패시터(C4)에 저장된 에너지에 의하여 전류가 흐르게 된다.
이때, 제 2 스위칭 소자(SW2)로 공급되는 스위칭 제어신호는 제 2 제어부(160)에서 생성한다.
제 2 제어부(160)는 제 2 IC 소자(162) 및 그에 접속되는 저항 소자(R7~R12, VR), 커패시터(C6)와 같은 주변 소자를 포함한다. 이와 같은 구성을 통해, 제 2 컨버터(150)에 포함된 제 2 스위칭 소자(SW2)의 동작을 제어할 수 있으며, 이를 통해 전체 LED 구동회로가 공급하는 출력을 조절할 수 있다.
제 2 IC 소자(162)는 앞서 설명한 제 1 제어부(140)와 마찬가지로, 소정 주파수의 PWM 제어신호를 출력한다. 제 2 IC 소자(162)로는 모델번호 HV9910 (Supertex IncTM)인 IC 회로가 사용될 수 있으나 본 발명이 이에 한정되는 것은 아니며 실시자의 선택에 따라 변경 가능하다. 한편, 사용되는 IC 회로의 스펙에 따라 수동소자의 결합상태, 또는 수동소자의 파라미터 값이 달라질 수 있다.
앞서 설명한 HV9910의 규격을 활용하여 본 발명의 일 실시예에서는 제 2 IC 소자(162)의 전원입력핀(VIN)을 저항소자(R12)를 통해 제 3 커패시터(C3)의 일측단자와 접속하였다. 이를 통해, 제 3 커패시터(C3)의 전압이 저항소자(R12)를 경유하여 제 2 IC 소자(162)로 전달된다. 또한, 제 2 IC 소자(162)의 5, 6, 7번 핀을 제 6 커패시터(C6)에 접속하였다. 또한, 제 2 IC 소자(162)의 8번핀(RT)에 소정의 저항값을 갖는 제 7 저항소자(R7) 및 가변저항(VR)을 병렬결합시켜 결합하였으며, 저항값의 선택에 따라 제 2 IC 소자(162)의 발진 주파수가 결정될 수 있다. 이때, 제 7 저항소자(R7)의 일측단자와 가변저항(VR)의 일측단자는 8번핀(RT)에 결합되고, 제 7 저항소자(R7)의 일측단자와 가변저항(VR)의 타측단자는 4번핀(GATE)에 결합된다. 또한, 제 2 IC 소자(162)의 4번핀(GATE)과 제 2 스위칭 소자(SW2)의 게이트를 접속시켜, 제 2 IC 소자(162)의 출력 제어신호가 제 2 스위칭 소자(SW2)로 전달되도록 한다. 또한, 제 2 IC 소자(162)의 2번핀(CS)에 제 8 내지 제 11 저항 소자(R8~R11)를 결합하여, 제 2 스위칭 소자(SW2)를 경유하여 흐르는 전류값을 감지할 수 있도록 하였다.
제 2 제어부(160)는 제 3커패시터(C3)의 접속노드에 인가되는 전압에 기초하여, 스위칭 제어신호의 주파수를 조절한다. 바람직하게는, 제 2 제어부(160)가 출력하는 스위칭 제어신호가 45~55KHz의 주파수를 갖도록 설정한다. 이와 같은 구성에 따라, 제 1 컨버터(130)에서 출력된 전압을 강압하는 형태로 발광부(180)에 공급하게 된다. 아울러, 사용자는 가변저항(VR) 값을 조절하여 발진 주파수를 조정할 수 있고, 이를 통해 LED 구동회로의 전체 출력을 조절할 수 있다. 예를 들면, 본 발명의 실시예에 따른 소자의 값에 따라 출력을 20W~18W 범위 내에서 조절할 수 있다.
이와 같은, 제 1 컨버터(130) 및 제 1 제어부(140)의 구성에 따라 정류부(120)에서 공급되는 전압을 승압시키고, 이를 제 2 컨버터(150)로 전달할 수 있다. 또한, 소정 범위의 주파수를 가진 스위칭 제어신호를 통해 제 3 커패시터(C3)의 충방전 상태를 조절하기 때문에, 전해 커패시터를 사용하지 않고서도 역률 보상 효과를 기대할 수 있다.
한편, 본원 발명에서 사용되는 커패시터(C1 ~ C6)의 용량은 종래 알려진 각종 전원 공급 장치에 비하여, 평균 1/10 정도의 수준을 갖는다. 이와 같이, 커패시터의 용량을 낮췄기 때문에, 전해 커패시터가 아닌 다른 형태의 커패시터를 사용할 수 있다.
특히, 커패시터(C2)의 1와트당 용량은 0.1uF/W 정도로서 20W 기준으로는 2uF 정도의 용량으로도 정상적인 동작을 수행할 수 있도록 한다. 통상의 컨버터에 사용되는 커패시터의 용량이 200uF 정도임을 고려하면 필요한 커패시터의 용량을 획기적으로 낮춘 것이며, 이에 따라 MFC 또는 고체 전해 커패시터를 사용할 수 있게 된다.
도 5는 본원 발명의 일 실시예에 따른 LED 조명 장치의 동작을 설명하기 위한 도면이다.
(a)에 도시된 전압 파형은 정류부(120)의 출력단에서 확인할 수 있는 것으로, 교류 전원이 전파 정류된 상태를 도시하고 있다.
(b)에 도시된 전압 파형은 제 1 컨버터(130)의 출력단에 접속된 제 3 커패시터(C3)에서 확인할 수 있는 것으로, 승압 컨버팅에 의하여, 전체 전압의 레벨이 상승된 것을 확인할 수 있다.
(c)에 도시된 전압 파형은 제 2 컨버터(150)의 출력단에 접속된 제 4 커패시터(C4)에서 확인할 수 있는 것으로, 강압 컨버팅에 의하여, 전체 전압의 리플이 99.9%의 비율로 제거됨을 확인할 수 있다.
전술한 본 발명의 설명은 예시를 위한 것이며, 본 발명이 속하는 기술분야의 통상의 지식을 가진 자는 본 발명의 기술적 사상이나 필수적인 특징을 변경하지 않고서 다른 구체적인 형태로 쉽게 변형이 가능하다는 것을 이해할 수 있을 것이다. 그러므로 이상에서 기술한 실시예들은 모든 면에서 예시적인 것이며 한정적이 아닌 것으로 이해해야만 한다. 예를 들어, 단일형으로 설명되어 있는 각 구성 요소는 분산되어 실시될 수도 있으며, 마찬가지로 분산된 것으로 설명되어 있는 구성 요소들도 결합된 형태로 실시될 수 있다.
본 발명의 범위는 상기 상세한 설명보다는 후술하는 특허청구범위에 의하여 나타내어지며, 특허청구범위의 의미 및 범위 그리고 그 균등 개념으로부터 도출되는 모든 변경 또는 변형된 형태가 본 발명의 범위에 포함되는 것으로 해석되어야 한다.
100: LED 조명 장치 110: 교류 전원
120: 정류부 130: 제 1 컨버터
140: 제 1 제어부 150: 제 2 컨버터
160: 제 2 제어부 170: EMI 필터
180: 발광부

Claims (14)

  1. LED 전원 공급 장치에 있어서,
    교류 전원을 정류하는 정류부,
    제 1 범위의 주파수를 갖는 제 1 스위칭 제어신호에 따라 스위칭 되는 제 1 스위칭 소자를 포함하고, 상기 제 1 스위칭 소자의 스위칭 동작에 따라 상기 정류부에서 출력된 전원을 승압하는 제 1 컨버터,
    상기 제 1 스위칭 소자를 경유하여 흐르는 전류에 기초하여, 상기 제 1 스위칭 제어신호를 생성하는 제 1 제어부,
    제 2 범위의 주파수를 갖는 제 2 스위칭 제어신호에 따라 동작하는 제 2 스위칭 소자를 포함하고, 상기 제 2 스위칭 소자의 스위칭 동작에 따라 상기 제 1 컨버터에서 출력된 전압을 강압하는 제 2 컨버터 및
    상기 제 2 스위칭 소자를 경유하여 흐르는 전류에 기초하여, 상기 제 2 스위칭 제어신호를 생성하는 제 2 제어부를 포함하되,
    상기 제 1 범위의 주파수는 상기 제 2 범위의 주파수 보다 낮은 주파수인 LED 전원 공급 장치.
  2. 제 1 항에 있어서,
    상기 제 2 컨버터의 출력전압에 결합하여 EMI 필터링을 수행하는 EMI 필터를 더 포함하는 LED 전원 공급 장치.
  3. 제 1 항에 있어서,
    상기 제 1 컨버터는
    상기 정류부의 출력단과 접지 사이에 접속된 제 1 커패시터,
    상기 출력단과 제 1 커패시터의 접속노드에 일측단자가 접속된 제 1 인덕터,
    상기 제 1 인덕터의 타측단자에 일측 단자가 접속된 제 2 인덕터,
    상기 제 2 인덕터의 타측단자와 접지 사이에 접속된 제 2 커패시터,
    상기 제 2 인덕터와 제 2 커패시터의 접속노드에 일측단자가 접속된 제 3 인덕터,
    상기 제 3 인덕터의 타측단자에 애노드가 접속된 제 1 다이오드,
    상기 제 1 다이오드의 캐소드 단자와 접지 사이에 접속된 제 3 커패시터,
    상기 제 3 인덕터와 상기 제 1 다이오드의 접속노드에 일측 단자가 접속된 제 1 스위칭 소자 및
    상기 제 1 스위칭 소자의 타측 단자와 접지 사이에 접속된 하나 이상의 저항 소자를 포함하고,
    상기 제 1 제어부는 상기 제 1 스위칭 제어신호를 생성하는 제 1 IC 소자를 포함하되,
    상기 제 1 스위칭 소자와 상기 저항 소자의 접속노드에 흐르는 전류가 상기 제 1 IC 소자로 피드백되고, 상기 제 1 IC 소자는 피드백 전류에 기초하여 PWM 제어를 하여 상기 제 1 스위칭 제어신호를 생성하는 LED 전원 공급 장치.
  4. 제 3 항에 있어서,
    상기 제 2 컨버터는
    상기 제 1 컨버터의 출력단에 일측 단자가 접속된 제 4 커패시터,
    상기 제 4 커패시터의 일측단자에 캐소드 단자가 접속된 제 2 다이오드,
    상기 제 4 커패시터의 타측단자에 일측 단자가 접속되고, 상기 제 2 다이오드의 애노드 단자에 타측단자가 접속된 인덕턴스 제공부,
    상기 인덕턴스 제공부의 타측단자에 애노드 단자가 접속된 제 3 다이오드,
    상기 제 3 다이오드의 캐소드 단자에 일측단자가 접속된 제 2 스위칭 소자 및
    상기 제 2 스위칭 소자의 타측 단자와 접지 사이에 접속된 하나 이상의 저항 소자를 포함하고,
    상기 제 2 제어부는 상기 제 2 스위칭 제어신호를 생성하는 제 2 IC 소자를 포함하되,
    상기 제 2 스위칭 소자와 상기 저항 소자의 접속노드에 흐르는 전류가 상기 제 2 IC 소자로 피드백되고, 상기 제 2 IC 소자는 피드백 전류에 기초하여 PWM 제어를 하여 상기 제 2 스위칭 제어신호를 생성하는 LED 전원 공급 장치.
  5. 제 4 항에 있어서,
    상기 인덕턴스 제공부는
    제 1 권선수(N1)를 갖고, 일측단자가 상기 제 2 다이오드의 애노드 단자에 접속되고, 타측단자가 상기 제 4 커패시터의 타측단자에 접속된 일차코일 및 제 2 권선수를 갖고, 일측단자가 상기 제 2 다이오드의 애노드 단자에 접속되고, 타측 단자가 상기 제 3 다이오드의 애노드 단자에 접속된 이차 코일을 포함하는 변압기 소자인 LED 전원 공급 장치.
  6. 제 4 항 또는 제 5 항에 있어서,
    상기 제 1 커패시터 내지 제 4 커패시터는 MFC(Metallized Film Capacitor) 커패시터 또는 고체 전해 커패시터인 LED 전원 공급 장치.
  7. 제 1 항에 있어서,
    상기 제 1 스위칭 제어 신호는 19~25KHz의 주파수를 갖고, 상기 제 2 스위칭 제어 신호는 45~55KHz의 주파수를 갖는 것인 LED 전원 공급 장치.
  8. 직관형 LED 조명 기구에 있어서,
    하나 이상의 LED를 포함하는 발광부,
    상기 발광부의 출력광을 확산시키는 광 확산부재,
    상기 직관형 LED 조명 기구의 길이 방향으로 연장되며, 상기 광 확산부재와 결합되고, 상기 발광부가 외측면에 결합되는 방열부재 및
    상기 방열부재의 내측면에 내장되고, 외부 교류 전원과 접속되며, 상기 발광부에 전원을 공급하는 전원 공급 장치를 포함하되,
    상기 전원 공급 장치는 제 1 범위의 주파수를 갖는 제 1 스위칭 제어신호에 따라 스위칭되는 제 1 스위칭 소자의 동작에 따라 전원을 승압하는 제 1 컨버터 및
    제 2 범위의 주파수를 갖는 제 2 스위칭 제어신호에 따라 스위칭되는 제 2 스위칭 소자의 동작에 따라 상기 제 1 컨버터에서 출력된 전압을 강압하는 제 2 컨버터를 포함하되, 상기 제 1 범위의 주파수는 상기 제 2 범위의 주파수 보다 낮은 주파수인 직관형 LED 조명 기구.
  9. 제 8 항에 있어서,
    교류 전원을 정류하여 상기 제 1 컨버터에 전달하는 정류부를 더 포함하고,
    상기 제 1 컨버터는
    상기 정류부의 출력단과 접지 사이에 접속된 제 1 커패시터,
    상기 출력단과 제 1 커패시터의 접속노드에 일측단자가 접속된 제 1 인덕터,
    상기 제 1 인덕터의 타측단자에 일측 단자가 접속된 제 2 인덕터,
    상기 제 2 인덕터의 타측단자와 접지 사이에 접속된 제 2 커패시터,
    상기 제 2 인덕터와 제 2 커패시터의 접속노드에 일측단자가 접속된 제 3 인덕터,
    상기 제 3 인덕터의 타측단자에 애노드가 접속된 제 1 다이오드,
    상기 제 1 다이오드의 캐소드 단자와 접지 사이에 접속된 제 3 커패시터,
    상기 제 3 인덕터와 상기 제 1 다이오드의 접속노드에 일측 단자가 접속된 제 1 스위칭 소자 및
    상기 제 1 스위칭 소자의 타측 단자와 접지 사이에 접속된 하나 이상의 저항 소자를 포함하고,
    상기 제 1 제어부는 상기 제 1 스위칭 제어신호를 생성하는 제 1 IC 소자를 포함하되,
    상기 제 1 스위칭 소자와 상기 저항 소자의 접속노드에 흐르는 전류가 상기 제 1 IC 소자로 피드백되고, 상기 제 1 IC 소자는 피드백 전류에 기초하여 PWM 제어를 하여 상기 제 1 스위칭 제어신호를 생성하는 직관형 LED 조명 기구.
  10. 제 8 항에 있어서,
    상기 제 2 컨버터는
    상기 제 1 컨버터의 출력단에 일측 단자가 접속된 제 4 커패시터,
    상기 제 4 커패시터의 일측단자에 캐소드 단자가 접속된 제 2 다이오드,
    상기 제 4 커패시터의 타측단자에 일측 단자가 접속되고, 상기 제 2 다이오드의 애노드 단자에 타측단자가 접속된 인덕턴스 제공부,
    상기 인덕턴스 제공부의 타측단자에 애노드 단자가 접속된 제 3 다이오드,
    상기 제 3 다이오드의 캐소드 단자에 일측단자가 접속된 제 2 스위칭 소자 및
    상기 제 2 스위칭 소자의 타측 단자와 접지 사이에 접속된 하나 이상의 저항 소자를 포함하고,
    상기 제 2 제어부는 상기 제 2 스위칭 제어신호를 생성하는 제 2 IC 소자를 포함하되,
    상기 제 2 스위칭 소자와 상기 저항 소자의 접속노드에 흐르는 전류가 상기 제 2 IC 소자로 피드백되고, 상기 제 2 IC 소자는 피드백 전류에 기초하여 PWM 제어를 하여 상기 제 2 스위칭 제어신호를 생성하는 직관형 LED 조명 기구.
  11. 제 10 항에 있어서,
    상기 인덕턴스 제공부는
    제 1 권선수(N1)를 갖고, 일측단자가 상기 제 2 다이오드의 애노드 단자에 접속되고, 타측단자가 상기 제 4 커패시터의 타측단자에 접속된 일차코일 및 제 2 권선수를 갖고, 일측단자가 상기 제 2 다이오드의 애노드 단자에 접속되고, 타측 단자가 상기 제 3 다이오드의 애노드 단자에 접속된 이차 코일을 포함하는 변압기 소자인 직관형 LED 조명 기구.
  12. 제 10 항 또는 제 11 항에 있어서,
    상기 제 1 커패시터 내지 제 4 커패시터는 MFC(Metallized Film Capacitor) 커패시터 또는 고체 전해 커패시터인 직관형 LED 조명 기구.
  13. 제 8 항에 있어서,
    상기 제 1 스위칭 제어 신호는 19~25KHz의 주파수를 갖고, 상기 제 2 스위칭 제어 신호는 45~55KHz의 주파수를 갖는 것인 직관형 LED 조명 기구.
  14. 제 8 항에 있어서,
    상기 광 확산부재 및 방열부재의 관의 길이는 표준 형광등의 관의 길이와 각각 동일한 것인 직관형 LED 조명 기구.
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* Cited by examiner, † Cited by third party
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KR101699626B1 (ko) * 2015-10-28 2017-01-24 (주)보승전기 Led조명용 잔상방지회로 및 이를 포함하는 led조명 구동회로
WO2017188757A3 (ko) * 2016-04-29 2018-08-02 주식회사 엘이디파워 전해 캐패시터 레스 전원 공급장치를 구비한 디밍형 led 조명장치

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