KR20150055937A - Led 구동 장치, 조명 장치 및 led 구동 장치의 제어 회로 - Google Patents

Led 구동 장치, 조명 장치 및 led 구동 장치의 제어 회로 Download PDF

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KR20150055937A
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Abstract

본 발명의 실시 형태에 따른 LED 구동 장치는, 교류 전압을 정류하여 제1 전압을 생성하는 정류부, 상기 제1 전압으로부터 복수의 LED를 구동하기 위한 제2 전압을 생성하는 컨버터부, 상기 정류부의 입력단에 연결되는 가변 임피던스부, 및 상기 제1 전압 및 상기 제2 전압 중 적어도 하나에 기초하여 상기 가변 임피던스부의 임피던스를 조절하는 제어부; 를 포함한다.

Description

LED 구동 장치, 조명 장치 및 LED 구동 장치의 제어 회로{LED DRIVING DEVICE, LIGHTING DEVICE AND CONTROL CIRCUIT FOR LED DRIVING DEVICE}
본 발명은 LED 구동 장치, 조명 장치 및 LED 구동 장치의 제어 회로에 관한 것이다.
발광 다이오드(Light Emitting Diode, LED)는 낮은 소비전력, 고휘도 등의 여러 장점 때문에 광원으로서 널리 사용된다. 특히 최근 발광소자는 조명장치 및 대형 액정디스플레이(Liquid Crystal Display, LCD)용 백라이트(Backlight) 장치로 채용되고 있다. 이러한 발광소자는 조명장치 등 각종 장치에 장착되기 용이한 패키지형태로 제공된다. 다양한 방면으로 조명용으로서 LED의 사용 비중이 증가함에 따라 기존에 설치되어 있던 조명 장치를 대체하기 위한 호환성 확보가 중요한 이슈로 등장하고 있다.
당 기술분야에서는, 형광등이나 백열등과 같은 기존의 조명 기구를 동작하기 위한 설비 등에 LED 조명을 그대로 적용할 수 있는 LED 구동 장치가 요구되고 있다.
본 발명의 일 실시 형태에 따른 LED 구동 장치는, 교류 전압을 정류하여 제1 전압을 생성하는 정류부, 상기 제1 전압으로부터 복수의 LED를 구동하기 위한 제2 전압을 생성하는 컨버터부, 상기 정류부의 입력단에 연결되는 가변 임피던스부, 및 상기 제1 전압 및 상기 제2 전압 중 적어도 하나에 기초하여 상기 가변 임피던스부의 임피던스를 조절하는 제어부를 포함한다.
상기 제어부는, 상기 제1 전압 및 상기 제2 전압 중 적어도 하나를 검출하는 검출 회로, 상기 검출 회로가 검출한 전압을 하나 이상의 기준 전압과 비교하여 상기 가변 임피던스부의 임피던스를 조절하는 비교 회로, 및 상기 비교 회로에 포함되는 능동 소자의 동작 타이밍을 제어하는 지연 회로를 포함할 수 있다.
상기 비교 회로는 상기 검출 회로가 검출한 전압을 제1 기준 전압과 비교하는 제1 비교 회로와, 상기 검출 회로가 검출한 전압을 제2 기준 전압과 비교하는 제2 비교 회로를 포함하고, 상기 제1 기준 전압은 상기 제2 기준 전압보다 클 수 있다.
상기 비교 회로는, 상기 검출 회로가 검출한 전압이 상기 제1 기준 전압보다 크면 상기 교류 전압의 레벨이 감소하도록 상기 가변 임피던스부의 임피던스를 조절하고, 상기 검출 회로가 검출한 전압이 상기 제2 기준 전압보다 작으면 상기 교류 전압의 레벨이 증가하도록 상기 가변 임피던스부의 임피던스를 조절할 수 있다.
상기 제1 비교 회로와 상기 제2 비교 회로는 연산 증폭기를 포함하며, 상기 검출 회로가 검출한 전압은 상기 제1 비교 회로에 포함되는 연산 증폭기의 비반전 단자 및 상기 제2 비교 회로에 포함되는 연산 증폭기의 반전 단자로 각각 입력될 수 있다.
상기 지연 회로는 상기 제1 비교 회로 및 상기 제2 비교 회로에 포함되는 연산 증폭기의 동작 타이밍을 소정 시간만큼 지연시킬 수 있다.
상기 지연 회로가 상기 제1 비교 회로 및 상기 제2 비교 회로에 포함되는 연산 증폭기의 동작 타이밍을 지연시키는 시간은, 상기 제1 비교 회로 및 상기 제2 비교 회로에 포함되는 연산 증폭기가 동작을 시작하여 상기 제2 기준 전압보다 큰 전압을 출력할 때까지의 시간일 수 있다.
상기 제1 비교 회로와 제2 비교 회로는, 상기 연산 증폭기의 출력단에 연결되는 래치(latch) 회로를 포함할 수 있다.
상기 가변 임피던스부는 서로 병렬로 연결되는 복수의 커패시터를 갖는 커패시터 뱅크를 포함할 수 있다.
상기 제어부는 상기 제1 전압 및 상기 제2 전압 중 적어도 하나가 제1 기준 전압보다 크면 상기 복수의 커패시터 중에서 상대적으로 큰 용량을 갖는 커패시터가 상기 정류부의 입력단에 병렬로 연결되도록 제어하고, 상기 제1 전압 및 상기 제2 전압 중 적어도 하나가 상기 제1 기준 전압보다 작은 제2 기준 전압보다 작으면, 상기 복수의 커패시터 중에서 상대적으로 작은 용량을 갖는 커패시터가 상기 정류부의 입력단에 병렬로 연결되도록 제어할 수 있다.
상기 컨버터부는 서로 직렬로 연결되는 PFC 컨버터 및 벅 컨버터를 포함할 수 있다.
상기 제어부는 상기 PFC 컨버터의 입력 전압 및 출력 전압 중 적어도 하나를 검출하여 상기 가변 임피던스부의 임피던스를 조절할 수 있다.
본 발명의 일 실시 형태에 따른 조명 장치는, 복수의 LED를 포함하는 발광부, 할로겐 램프용 변압기 및 형광 램프용 안정기 중 적어도 하나가 생성하는 교류 전압을 입력받아 상기 복수의 LED를 구동하는 구동부, 상기 구동부의 입력단에 연결되는 가변 임피던스부, 및 상기 가변 임피던스부의 임피던스를 제어하여 상기 구동부에 입력되는 상기 교류 전압의 레벨을 조절하는 제어부를 포함한다.
상기 구동부는 상기 교류 전압을 정류하여 제1 전압을 생성하는 정류부, 및 상기 제1 전압으로부터 상기 복수의 LED를 구동하기 위한 제2 전압을 생성하는 컨버터부를 포함하며, 상기 가변 임피던스부는 상기 정류부의 입력단에 연결될 수 있다.
상기 제어부는 상기 제1 전압 및 상기 제2 전압 중 적어도 하나가 소정의 전압 범위를 벗어나면, 상기 교류 전압의 레벨을 조절할 수 있다.
상기 제어부는 상기 제1 전압 및 상기 제2 전압 중 적어도 하나가 상기 소정의 전압 범위의 하한 레벨보다 작으면, 상기 교류 전압의 레벨이 증가하도록 상기 가변 임피던스부의 임피던스를 조절하고, 상기 제1 전압 및 상기 제2 전압 중 적어도 하나가 상기 소정의 전압 범위의 상한 레벨보다 크면, 상기 교류 전압의 레벨이 감소하도록 상기 가변 임피던스부의 임피던스를 조절할 수 있다.
본 발명의 일 실시 형태에 따른 LED 구동 장치의 제어 회로는, 교류 전압을 입력받아 복수의 LED를 구동하는 LED 구동 장치의 제어 회로에 있어서, 상기 LED 구동 장치의 입력 전압 및 출력 전압 중 적어도 하나를 검출하는 검출 회로, 상기 LED 구동 장치의 입력 전압 및 출력 전압 중 적어도 하나를 제1 기준 전압 및 상기 제1 기준 전압보다 작은 제2 기준 전압과 비교하는 비교 회로, 및 상기 제1 비교 회로 및 제2 비교 회로에 포함되는 능동 소자의 동작 타이밍을 지연시키는 지연 회로를 포함할 수 있다.
상기 비교 회로는, 상기 LED 구동 장치의 입력 전압 및 출력 전압 중 적어도 하나를 상기 제1 기준 전압과 비교하는 제1 연산 증폭기와, 상기 제1 연산 증폭기의 출력단에 연결되는 래치 회로를 갖는 제1 비교 회로, 및 상기 LED 구동 장치의 입력 전압 및 출력 전압 중 적어도 하나를 상기 제2 기준 전압과 비교하는 제2 연산 증폭기와, 상기 제2 연산 증폭기의 출력단에 연결되는 래치 회로를 갖는 제2 비교 회로를 포함할 수 있다.
상기 비교 회로는 상기 LED 구동 장치의 입력 전압 및 출력 전압 중 적어도 하나가 상기 제1 기준 전압보다 크면 상기 교류 전압의 레벨을 감소시키고, 상기 LED 구동 장치의 입력 전압 및 출력 전압 중 적어도 하나가 상기 제2 기준 전압보다 작으면 상기 교류 전압의 레벨을 증가시킬 수 있다.
상기 비교 회로는 상기 LED 구동 장치에 포함되는 커패시터 뱅크의 커패시턴스 값을 조절하여 상기 교류 전압의 레벨을 증가 또는 감소시킬 수 있다.
LED를 구동하는 LED 구동 장치의 입력단에 가변 임피던스부를 연결하고, LED 구동 장치의 입력 전압 또는 출력 전압에 기초하여 가변 임피던스부의 임피던스를 결정할 수 있다. 따라서 다양한 스펙(SPEC)의 할로겐 램프용 변압기 및 형광등용 안정기에 적용될 수 있는 높은 호환성의 LED 구동 장치를 제공할 수 있다. 특히, 가변 임피던스부의 임피던스를 조절하여 변압기 또는 안정기의 전압 이득을 조절함으로써 조광기의 위상 제어와 별도로 LED의 밝기를 조절할 수 있으며, LED 구동 장치에 포함되는 회로의 효율을 높임과 동시에 발열량을 낮출 수 있다.
본 발명의 다양하면서도 유익한 장점과 효과는 상술한 내용에 한정되지 않으며, 본 발명의 구체적인 실시형태를 설명하는 과정에서 보다 쉽게 이해될 수 있을 것이다.
도 1은 본 발명의 일 실시예에 따른 조명 장치를 개략적으로 도시하는 블록도이다.
도 2는 본 발명의 일 실시예에 따른 조명 장치에 포함되는 전자식 변압기의 동작을 설명하는 데에 제공되는 등가 회로도이다.
도 3 및 도 4는 도 2에 도시한 등가 회로도의 전압 이득 곡선을 나타낸 그래프이다.
도 5 내지 도 8은 본 발명의 일 실시예에 따른 LED 구동 장치를 개략적으로 도시하는 블록도이다.
도 9는 본 발명의 일 실시예에 따른 LED 구동 장치를 나타낸 회로도이다.
도 10 내지 도 12는 본 발명의 일 실시예에 따른 LED 구동 장치의 동작을 설명하기 위한 그래프이다.
도 13은 본 발명의 일 실시 형태에 따른 조명 시스템을 개략적으로 나타내는 블록도이다.
도 14는 도 13에 도시된 조명 시스템의 조명부의 상세 구성을 개략적으로 나타낸 블록도이다.
도 15는 도 13에 도시된 조명 시스템의 제어방법을 설명하기 위한 순서도이다.
도 16은 도 13에 도시된 조명 시스템을 개략적으로 구현한 사용 예시도이다.
도 17은 본 발명의 다른 실시 형태에 따른 조명 시스템의 블록도이다.
도 18은 본 발명의 일 실시 형태에 따른 조명 시스템에 채용 가능한 지그비 신호의 포맷도이다.
도 19는 본 발명의 센싱 신호 분석부 및 동작 제어부의 설명도이다.
도 20은 본 발명의 무선 조명 시스템의 동작 흐름도이다.
도 21은 본 발명의 또 다른 실시 형태에 따른 조명 시스템의 구성 요소를 간략히 도시한 블록도이다.
도 22은 조명 시스템의 제어방법을 도시한 흐름도이다.
도 23은 또 다른 실시 형태에 따른 조명 시스템의 제어방법을 도시한 흐름도이다.
도 24는 또 다른 실시 형태에 따른 조명 시스템의 제어방법을 도시한 흐름도이다.
도 25 내지 도 27은 본 발명의 일 실시 형태에 따른 조명 장치를 나타낸 도이다.
이하, 첨부된 도면을 참조하여 본 발명의 바람직한 실시 형태들을 다음과 같이 설명한다.
본 발명의 실시 형태는 여러 가지 다른 형태로 변형되거나 여러 가지 실시 형태가 조합될 수 있으며, 본 발명의 범위가 이하 설명하는 실시 형태로 한정되는 것은 아니다. 또한, 본 발명의 실시 형태는 당해 기술분야에서 평균적인 지식을 가진 자에게 본 발명을 더욱 완전하게 설명하기 위해서 제공되는 것이다. 따라서, 도면에서의 요소들의 형상 및 크기 등은 보다 명확한 설명을 위해 과장될 수 있으며, 도면 상의 동일한 부호로 표시되는 요소는 동일한 요소이다.
도 1은 본 발명의 일 실시예에 따른 조명 장치를 개략적으로 도시하는 블록도이다.
도 1을 참조하면, 본 실시예에 따른 조명 장치(10)는 교류 전원(11), 조광기(12), 변압기(13), LED 구동 장치(14) 및 발광부(15)를 포함할 수 있다. 발광부(15)는 서로 직렬 또는 병렬로 연결되는 복수의 LED를 포함할 수 있다. 교류 전원(11)은 상용 교류 전원일 수 있으며, 일례로 220V AC 전원일 수 있다.
조광기(12)는 교류 전원(11)과 변압기(13) 사이에 연결될 수 있으며, 트레일링 엣지(trailing edge) 또는 리딩 엣지(leading edge) 방식 등으로 교류 전원의 위상을 제어함으로써 발광부(15)가 출력하는 빛의 밝기를 제어하는 데에 이용될 수 있다. 변압기(13)는 자기식 또는 전자식 변압기일 수 있으며, 변압기(13)의 출력단에 할로겐 램프가 연결되는 경우 할로겐 램프를 턴-온시키는 동작을 수행할 수 있다. 도 1에 도시한 조명 장치(10)는 할로겐 램프용 변압기(13)를 포함하는 것으로 도시하였으나, 형광등용 안정기(stabilizer)가 조광기(12)과 LED 구동 장치(14) 사이에 연결될 수도 있다.
변압기(13)가 자기식 변압기인 경우, 코어에 1차측 코일 및 2차측 코일이 감긴 형태로 제공될 수 있다. 1차측 코일은 교류 전원(11)에 연결되며, 2차측 코일에서 12V AC 전원이 출력되도록 1차측 코일과 2차측 코일 사이의 턴수 비가 결정될 수 있다.
한편 변압기(13)가 전자식 변압기인 경우, 변압기(13)는 EMI(Electro- Magnetic Interference) 필터, 전파 정류 회로, 하프 브릿지 인버터 회로 및 출력단 변압기 등을 포함할 수 있다. 교류 전원(11)이 인가되면 EMI 필터를 지나 교류를 직류로 변환하는 전파 정류 회로 및 직류를 교류로 다시 변환하는 하프 브릿지 인버터를 통과할 수 있다. 하프 브릿지 인버터는 복수의 스위치와 인덕터 및 커패시터를 포함할 수 있으며, 복수의 스위치를 구동하는 방식에 따라 전자식 변압기는 다시 자려식(Self-Oscillation)과 타려식(External-Oscillation)으로 구분될 수 있다. 자려식은 별도의 IC 없이 수동 소자인 펄스 변압기를 이용하여 스위치 구동 신호를 생성하는 방식이며, 타려식은 IC를 이용하여 스위치 구동 신호를 생성하는 방식이다.
직류를 교류로 변환하는 하프 브릿지 인버터의 출력단에는 인덕터와 DC 링크 커패시터를 포함하는 LC 공진 탱크가 연결될 수 있으며, LC 공진 탱크 출력단에 LED 구동 장치(14)가 연결될 수 있다. 일정한 임피던스를 갖는 저항성 부하인 할로겐 램프와 달리, 복수의 LED를 포함하는 발광부(15)와, 발광부(15)의 동작을 제어하는 LED 구동 장치(14)는 회로의 토폴로지 및 회로에 포함되는 스위치의 동작 주파수 및 듀티 비(Duty Ratio) 등에 따라 그 임피던스가 달라질 수 있다. 따라서, LED 구동 장치(14)의 입력 임피던스 변화에 의해, LED 구동 장치(14)에 포함되는 스위치의 동작 주파수 및 듀티 비 제어만으로는 임피던스 매칭 및 정전류 공급 제어가 어려울 수 있다. 본 발명의 실시예에서는 변압기(13)의 출력단과 연결되는 LED 구동 장치(14)의 입력단에 가변 임피던스부를 배치함으로써, LED 구동 장치(14)로 전달되는 전압의 크기를 조절할 수 있다.
도 2는 본 발명의 일 실시예에 따른 조명 장치에 포함되는 변압기의 동작을 설명하는 데에 제공되는 등가 회로도이다.
도 2의 등가 회로도(20)는 도 1에 도시한 조명 장치(10)에서 변압기(13)의 동작을 설명한 것으로, 특히 전자식 변압기를 가정한 등가 회로도이다. 전자식 변압기에 포함되는 하프 브릿지 인버터가 출력하는 교류 전원 VHB가 LC 공진 탱크에 포함되는 커패시터 CS를 통해 1차측 코일 L1에 인가될 수 있다. L1의 양단에 인가된 전압은 턴수 비만큼 감소하여 2차측 코일 L2 양단에 유기될 수 있으며, 2차측 코일 L2의 양단에는 LED 구동 장치(14) 및 발광부(15)의 임피던스 ZLED와, LED 구동 장치(14)의 입력단에 마련되는 가변 임피던스부의 임피던스 ZVAR이 병렬로 연결될 수 있다.
2차측의 임피던스는 턴수비에 의해 1차측으로 반영되며, 이는 아래의 수학식 1과 같이 표현될 수 있다. 수학식 1에서 N은 1차측 코일 L1과 2차측 코일 L2의 턴수 비이며, ZEQ는 1차 측에서 바라본 등가 임피던스를 의미한다.
Figure pat00001
수학식 1에서 알 수 있듯이, 가변 임피던스부의 임피던스 ZVAR이 변하면 1차측에서 바라본 2차측의 등가 임피던스 ZEQ가 변하며, 결국 변압기 출력단의 전압 이득이 변할 수 있다. 가변 임피던스부는 커패시터 뱅크, 가변 인덕터, 온도 제어 소자, 스위치 소자 등 다양한 종류의 소자를 포함할 수 있다. 가변 임피던스가 커패시터 뱅크인 경우, 커패시터 뱅크의 커패시턴스 값 변화에 따른 변압기의 전압 이득 변화는 도 3 및 도 4에 나타낸 그래프와 같이 나타날 수 있다. 이하, 도 3 및 도 4를 참조하여 설명하기로 한다.
도 3 및 도 4는 도 2에 도시한 등가 회로도의 전압 이득 곡선을 나타낸 그래프이다.
도 3을 참조하면, 도 3에서 X축은 변압기(13)의 구동 주파수를 의미하며, Y축은 전압 이득을 의미한다. 서로 다른 추세를 나타내는 복수의 전압 이득 곡선은, 커패시터 뱅크로 구현되는 가변 임피던스부의 커패시턴스 값 변화에 따른 것일 수 있다. 도 3에서 전압 이득은 변압기(13)의 구동 주파수가 10 내지 30kHz인 범위 내에서 최대 값을 갖는 것으로 도시되었으며, 통상적인 변압기(13)의 구동 주파수가 40~60kHz, 특히 일반적으로 50kHz 내외에서 동작하는 점을 감안할 때, 50kHz 내외의 구동 주파수에서 커패시턴스 값 변화에 따라 변압기(13)의 전압 이득이 증가 또는 감소하는 경향이 중요할 수 있다.
도 4는 변압기(13)의 구동 주파수가 40 내지 60kHz 범위일 때, 가변 임피던스부의 커패시턴스 값 변화에 따른 전압 이득 곡선 변화를 확대해서 나타낸 도이다. 도 4를 참조하면, 가변 임피던스부가 연결되지 않은 기준 곡선(reference curve)에 비해, 작은 값의 커패시턴스를 갖는 가변 임피던스부가 LED 구동 장치(14)의 입력단에 연결되면 전압 이득이 증가하고, 큰 값의 커패시턴스를 갖는 가변 임피던스부가 LED 구동 장치(14)의 입력단에 연결되면 전압 이득이 감소하는 것을 알 수 있다.
커패시터 뱅크를 포함하는 가변 임피던스부가 LED 구동 장치(14)의 입력단에 병렬로 연결되는 경우, 커패시터 뱅크가 전압보다 90도 빠른 위상을 갖는 전류를 공급하므로 변압기(13)의 부하측에서 역률 개선 효과를 얻을 수 있다. 따라서 적절한 크기의 커패시터 뱅크를 LED 구동 장치(14) 입력단에 연결하여 전압 변동률을 개선함으로써 전압 이득을 높일 수 있다. 이와 반대로, 큰 커패시턴스를 갖는 커패시터 뱅크를 LED 구동 장치(14) 입력단에 연결함으로써, 전압 이득이 낮아지도록 제어할 수도 있다.
도 5 내지 도 8은 본 발명의 일 실시예에 따른 LED 구동 장치를 개략적으로 도시하는 블록도이다.
도 5를 참조하면, 본 실시예에 따른 LED 구동 장치(100)는 가변 임피던스부(110), 정류부(120), 제어부(130) 및 컨버터부(140)를 포함할 수 있다. 정류부(120)는 일반적인 다이오드 브릿지로 구성되어 교류 전압을 직류 전압으로 변환할 수 있으며, LED 구동 장치(100)의 입력단자 A, B와 정류부(120) 사이에 가변 임피던스부(110)가 연결될 수 있다. 가변 임피던스부(110)는 커패시터 뱅크, 가변 인덕터, 온도 제어 소자, 스위치 소자 등을 포함할 수 있으며, 가변 임피던스부(110)의 임피던스 값은 제어부(130)에 의해 결정될 수 있다.
도 5에서 제어부(130)는 컨버터부(140)의 입력 전압을 검출하여 가변 임피던스부(110)의 임피던스를 결정할 수 있다. 또한 다른 실시예로, 제어부(130)는 컨버터부(140)의 출력 전압을 검출하거나, 컨버터부(140)의 입력 전압 및 출력 전압을 모두 검출하여 가변 임피던스부(110)의 임피던스를 결정할 수 있다.
제어부(130)는 컨버터부(140)의 입력 전압 및 출력 전압 중 적어도 하나를 검출하는 검출 회로, 검출 회로가 검출한 전압을 소정의 기준 전압과 비교하여 가변 임피던스부(110)의 임피던스를 결정하는 비교 회로 등을 포함할 수 있다. 또한 선택적으로, 제어부(130)는 비교 회로의 동작을 일정 시간만큼 지연시키는 지연 회로를 포함할 수 있으며, 지연 회로는 제어부(130)에 의한 LED 구동 장치(100)의 오동작을 방지할 수 있다. 지연 회로의 자세한 동작에 대해서는 도 9의 회로도를 참조하여 후술하기로 한다.
컨버터부(140)는 하나의 컨버터 회로 또는 복수의 컨버터 회로를 포함할 수 있다. 컨버터부(140)가 하나의 컨버터 회로를 포함하는 경우, 컨버터부(140)는 정류부(120)가 생성하는 직류 전원을 발광부 구동에 적합한 전원 VOUT 및 ILED로 변환하는 벅 컨버터(Buck Converter) 회로를 포함할 수 있다. 한편, 컨버터부(140)가 복수의 컨버터 회로를 포함하는 경우, 컨버터부(140)는 정류부(120)와 LED 구동 장치(100)의 출력단자 C, D 사이에 순차적으로 연결되는 PFC 컨버터 회로 및 벅 컨버터 회로 등을 포함할 수 있다.
컨버터부(140)가 하나의 벅 컨버터 회로를 포함하는 실시예에서, 벅 컨버터는 입력 전압이 출력 전압보다 크기 때문에, 제어부(130)는 가변 임피던스부(110)의 임피던스를 조절하여 LED 구동 장치(100)의 입력단자 A, B로 전달되는 변압기(13)의 전압 이득을 증가시킬 수 있다. 일례로, 가변 임피던스부(110)가 커패시터 뱅크를 포함하는 경우, 제어부(130)는 입력단자 A, B로 전달되는 전압 Vin의 크기가 소정의 기준 전압보다 작으면, 작은 커패시턴스 값을 갖는 커패시터가 입력단자 A, B 사이에 연결되도록 가변 임피던스부(110)를 제어함으로써 변압기(13)의 전압 이득을 증가시킬 수 있다.
도 6을 참조하면, LED 구동 장치(200)는 입력단자 A, B를 통해 교류 전압 Vin을 인가받으며, 입력 전압 Vin은 제어부(230)에 의해 임피던스가 조절되는 가변 임피던스부(210)를 통해 정류부(220)에 입력될 수 있다. 정류부(220)는 교류 전압 Vin을 직류 전압으로 변환하여 컨버터부(240)로 전달하는데, 본 실시예에서 컨버터부(240)는 서로 직렬로 연결되는 제1 컨버터(243)와 제2 컨버터(245)를 포함할 수 있다. 제1 컨버터(243)는 PFC 컨버터일 수 있으며, 제2 컨버터(245)는 벅 컨버터일 수 있다.
제어부(230)는 제1 컨버터(243)의 입력 전압을 검출하고, 검출한 입력 전압을 소정의 기준 전압과 비교하여 가변 임피던스부(210)의 임피던스 값을 조절할 수 있다. 일 실시예로, 제어부(230)는 제1 컨버터(243)의 입력 전압을 제1 기준 전압 및 제2 기준 전압과 각각 비교하고, 비교 결과에 기초하여 가변 임피던스부(210)의 임피던스 값을 결정할 수 있다. 이때, 제1 기준 전압과 제2 기준 전압은 서로 다른 레벨의 전압일 수 있으며, 이하 설명의 편의를 위하여 제1 기준 전압이 제2 기준 전압보다 큰 레벨을 갖는 것을 가정하기로 한다.
본 실시예서는 컨버터부(240)가 서로 직렬로 연결되는 복수의 컨버터 회로(243, 245)를 포함하고, 특히 제1 컨버터(243)가 PFC 컨버터이므로, 제1 컨버터(243)의 출력 전압을 일정 레벨로 제어하기 위해서 제1 컨버터(243)의 입력 전압이 일정한 범위 내로 제한될 수 있다. 따라서, LED 구동 장치(200)의 입력단자 A, B에 인가되는 전압 Vin의 레벨이 제1 기준 전압보다 크면, 입력단자 A, B에 연결된 변압기(13)의 전압 이득을 낮추고, 반대로 전압 Vin의 레벨이 제2 기준 전압보다 낮으면 변압기(13)의 전압 이득을 높이도록 가변 임피던스부(210)의 임피던스가 결정되어야 한다.
일례로 가변 임피던스부(210)가 커패시터 뱅크를 포함하는 경우, 제어부(230)는 서로 다른 커패시턴스 값을 갖는 커패시터를 입력단자 A, B 사이에 연결함으로써, 입력단자 A, B로 전압 Vin을 공급하는 변압기(13)의 전압 이득을 조절할 수 있다. 제1 컨버터(243)의 입력 전압이 제1 기준 전압보다 크면, 제어부(230)는 상대적으로 높은 커패시턴스 값을 갖는 커패시터가 입력단자 A, B 사이에 연결되도록 가변 임피던스부(210)를 제어하여 변압기(13)의 전압 이득을 낮출 수 있다. 반대로 제1 컨버터(243)의 입력 전압이 제2 기준 전압보다 작으면, 제어부(230)는 상대적으로 낮은 커패시턴스 값을 갖는 커패시터가 입력단자 A, B 사이에 연결되도록 가변 임피던스부(210)를 제어하여 변압기(13)의 전압 이득을 높일 수 있다. 제1 컨버터(243)의 입력 전압이 제1 기준 전압보다 작고 제2 기준 전압보다 크면, 제어부(230)는 가변 임피던스부(210)에 별도의 제어를 하지 않을 수 있다.
다음으로 도 7을 참조하면, LED 구동 장치(300)는 입력단자 A, B를 통해 변압기(13)로부터 교류 전압 Vin을 인가받으며, 교류 전압 Vin은 제어부(330)에 의해 커패시턴스 값이 제어되는 커패시터 뱅크(310)를 통해 정류부(320)로 인가될 수 있다. 정류부(320)는 교류 전압 Vin을 직류 전압으로 변환하여 컨버터부(340)에 전달하며, 컨버터부(340)는 서로 직렬로 연결되는 제1 컨버터(343)와 제2 컨버터(345)를 포함할 수 있다. 도 6의 실시예와 마찬가지로, 제1 컨버터(343)는 PFC 컨버터일 수 있고, 제2 컨버터(345)는 벅 컨버터일 수 있다.
본 실시예에서, 커패시터 뱅크(310)의 커패시턴스 값을 제어하는 제어부(330)는 검출 회로(333), 비교 회로(335) 및 지연 회로(337)를 포함할 수 있다. 검출 회로(333)는 제1 컨버터(343)의 입력 전압 및 출력 전압 중 적어도 하나를 검출하여 비교 회로(335)로 전달하며, 비교 회로(335)는 검출한 전압을 제1 기준 전압 및 제2 기준 전압과 비교하여 커패시터 뱅크(310)의 커패시턴스 값을 결정할 수 있다. 지연 회로(337)는 비교 회로(335)에 포함되는 능동 소자의 동작 타이밍을 소정 시간만큼 지연시킴으로써 제어부(330) 및 커패시터 뱅크(310)에 따른 LED 구동 장치(300)의 오동작을 방지할 수 있다.
커패시터 뱅크(310)는 스위치 소자 Q1, Q2, ... Qn과, 커패시터 C1, C2, ... Cn을 포함할 수 있다. 하나의 스위치 소자와 하나의 커패시터는 각각 서로 직렬로 연결되고, 커패시터 C1, C2, ... Cn은 서로 병렬로 연결될 수 있다. 커패시터 C1, C2, ... Cn은 서로 다른 커패시턴스 값을 가질 수 있으며, 스위치 소자 Q1, Q2, ... Qn의 온/오프 동작은 제어부(330)의 비교 회로(335)에 의해 제어될 수 있다.
커패시터 C1, C2, ... Cn가 C1부터 Cn으로 갈수록 큰 커패시턴스 값을 갖는 경우를 가정하면, 제어부(330)는 제1 컨버터(343)의 입력 전압이 제2 기준 전압보다 작은 경우 C1과 같이 작은 커패시턴스 값을 갖는 커패시터를 연결하기 위해 스위치 소자 Q1을 턴-온할 수 있다. 제1 컨버터(343)의 입력 전압이 제1 기준 전압보다 큰 경우라면, 제어부(330)는 Cn과 같이 큰 커패시턴스 값을 갖는 커패시터를 연결하기 위해 스위치 소자 Qn을 턴-온할 수 있다. 결과적으로, 입력단자 A, B 사이에 연결되는 커패시터는 제1 컨버터(343)의 입력 전압이 제2 기준 전압보다 얼마나 작은지, 또는 제1 컨버터(343)의 입력 전압이 제1 기준 전압보다 얼마나 큰지에 따라 결정될 수 있다.
도 8을 참조하면, LED 구동 장치(400)는 입력단자 A, B를 통해 변압기(13)로부터 교류 전압 Vin을 인가받으며, 교류 전압 Vin은 정류부(420)에 의해 직류 전압으로 변환되어 컨버터부(440)에 전달될 수 있다. 컨버터부(440)는 정류부(420)가 변환한 직류 전압을 이용하여 복수의 LED를 구동하기 위한 출력 전압 VOUT 및 전류 ILED를 생성할 수 있다. 도 7의 실시예와 비슷하게, 정류부(420)와 입력단자 A, B 사이에는 커패시터 뱅크(410)가 연결될 수 있으며, 커패시터 뱅크(410)에 포함되는 스위치 소자 Q1, Q2, ... Qn의 온/오프 동작은 제어부(430)에 의해 제어될 수 있다.
제어부(430)는 제1 컨버터(443)의 입력 전압 및 출력 전압 중 적어도 하나를 검출하는 검출 회로(433), 검출 회로(433)가 검출한 전압을 제1 기준 전압 및 제2 기준 전압과 비교하는 비교 회로(435), 비교 회로(435)에 포함되는 능동 소자의 동작 타이밍을 제어하는 지연 회로(437) 및 무선 통신 모듈(439)을 포함할 수 있다. 무선 통신 모듈(439)은 별도로 제공되는 컨트롤러와 Zigbee, 블루투스, 적외선 통신, Wifi, UWB 등의 무선 통신망을 통해 연결될 수 있다. 무선 통신 모듈(439)을 통해 컨트롤러에서 발광부(15)가 출력하는 빛의 밝기를 제어할 수 있으며, 특히 조광기(12)를 통한 제어와 무관하게 컨트롤러로 조명 장치를 무선 제어할 수 있다. 무선 통신 모듈(439)을 통해 컨트롤러부터 전달되는 제어 커맨드에 의해, 발광부(15)에 입력되는 전류 ILED의 크기를 조절함으로써 발광부(15)가 출력하는 빛의 밝기를 제어할 수 있다.
특히, 무선 통신 모듈(439)을 통해 컨트롤러로부터 전달되는 명령은 조광기와 같이 교류 전압의 위상을 제어하는 방식이 아니라 커패시터 뱅크(410)의 커패시턴스 값을 조절하는 방식으로 발광부(15)가 출력하는 빛의 밝기를 제어할 수 있다. 결국, 무선 통신 모듈(439)을 통해 커패시터 뱅크(410)의 커패시턴스 값을 변경하여 입력 단자 A, B에 연결된 변압기(13)의 전압 이득 자체를 조절할 수 있으므로 조광기(12)가 최대 밝기를 내도록 설정되어 있어도 무선 제어로 발광부(15)가 출력하는 빛의 밝기를 조절할 수 있다.
도 9는 본 발명의 일 실시예에 따른 LED 구동 장치를 나타낸 회로도이다.
도 9를 참조하면, 본 실시예에 따른 LED 구동 장치(500)는 변압기(13)로부터 교류 전압 Vin이 인가되는 입력단자 A, B와, 입력단자 A, B 사이에 연결되는 커패시터 뱅크(510), 정류부(520), 제어부(530), 제1 컨버터(543), 제2 컨버터(545)를 포함할 수 있다. 제2 컨버터(545)의 출력단자 C, D에는 복수의 LED(560)를 포함하는 발광부(550)가 연결될 수 있다.
커패시터 뱅크(510)는 편의상 2개의 커패시터 C1, C2와 2개의 스위치 소자 Q1, Q2만을 포함하는 것으로 도시하였으나, 이보다 많은 수의 커패시터 및 스위치 소자를 포함할 수도 있다. 커패시터 C1가 커패시터 C2보다 더 큰 커패시턴스 값을 가지며, 스위치 소자 Q1과 Q2의 온/오프 동작은 각각 제어부(530)에 포함되는 인덕터 LQ1과 LQ2에 흐르는 전류에 의해 제어될 수 있다.
정류부(520)는 도 7 및 도 8과 마찬가지로 다이오드 브릿지 회로를 포함할 수 있다. 정류부(520)에 포함되는 다이오드 D1~D4는 변압기(13)가 출력하는 전압 Vin을 전파 정류하여 리플 성분이 포함된 직류 전압으로 변환할 수 있으며, 빠른 스위칭 속도를 갖기 위해 쇼트키 다이오드로 구현될 수 있다.
정류부(520)에 의해 전파 정류된 직류 전압은 인덕터 L1, 스위치 소자 Q5, 다이오드 D7, 및 커패시터 C6를 포함하는 제1 컨버터(543)로 전달될 수 있다. 제1 컨버터(543)는 PFC 컨버터일 수 있으며, 스위치 소자 Q5가 턴-오프되는 동안 커패시터 C6이 전파 정류된 직류 전압에 의해 충전되고, 스위치 소자 Q5가 턴-온되는 동안 커패시터 C6에 충전된 전하가 턴-온된 스위치 소자 Q6을 통해 제2 컨버터(545)로 전달될 수 있다.
제2 컨버터(545)는 벅 컨버터일 수 있으며, 스위치 소자 Q6, 인덕터 L2, 다이오드 D8, 및 커패시터 C7을 포함할 수 있다. 커패시터 C7과 병렬로 복수의 LED(560)를 포함하는 발광부(550)가 연결될 수 있다. 스위치 소자 Q6이 턴-온되면 제1 컨버터(543)의 커패시터 C6에 충전된 전하가 인덕터 L2를 통해 공급되며, 스위치 소자 Q6이 턴-오프되면 인덕터 L2에 여기된 에너지가 발광부(550)에 공급되어 복수의 LED(560)가 발광할 수 있다. 벅 컨버터로 동작하는 제2 컨버터(545)에서 출력 전압 VOUT은 스위치 소자 Q6의 듀티 비(Duty Ratio)에 의해 결정될 수 있다.
이하, 도 9의 LED 구동 장치(500)에서 제어부(530) 및 커패시터 뱅크(510)의 동작을 설명한다. 도 9에는 제어부(530)의 검출 회로(533)가 제1 컨버터(543)의 입력 전압을 검출하는 것으로 도시하였으나, 제1 컨버터(543)의 출력 전압을 검출할 수도 있다.
검출 회로(533)는 저항 R1, R2, 및 커패시터 C4, C5를 포함할 수 있다. 저항 R1, R2에 의해 분배된 제1 컨버터(543)의 입력 전압은, 커패시터 C4에 의해 노이즈가 제거되고 커패시터 C5에 전하를 충전할 수 있다. 즉, 검출 회로(533)는 제1 컨버터(543)의 입력 전압을 검출하여 커패시터 C5의 전압 VC를 생성할 수 있다.
전압 VC는 각각 제1 비교 회로(534) 및 제2 비교 회로(535)로 입력될 수 있다. 도 9를 참조하면, 제1 비교 회로(534)와 제2 비교 회로(535)는 각각 연산 증폭기 U1, U2를 포함할 수 있으며, 전압 VC는 제1 비교 회로(534)에 포함되는 연산 증폭기 U1의 비반전 단자 및 제2 비교 회로(535)에 포함되는 연산 증폭기 U2의 반전 단자에 입력될 수 있다. 연산 증폭기 U1의 반전 단자에는 제1 기준 전압 V1이 인가되고, 연산 증폭기 U2의 비반전 단자에는 제2 기준 전압 V2가 인가될 수 있다.
연산 증폭기 U1과 U2의 출력단에는 각각 OR 게이트 U3, U4를 포함하는 래치(Latch) 회로가 연결될 수 있다. 전압 VC가 제1 기준 전압 V1보다 크거나 제2 기준 전압 V2보다 작아서 커패시터 뱅크(510)가 동작하는 경우, 커패시터 뱅크(510)에 포함되는 스위치 소자 Q1, Q2가 온/오프를 반복하여 발생할 수 있는 오동작이 래치 회로에 의해 방지될 수 있다. 래치 회로의 자세한 동작에 대해서는 도 10 및 도 11을 참조하여 후술하기로 한다.
전압 VC가 제1 기준 전압 V1보다 작거나 제2 기준 전압 V2보다 큰 경우, 즉 전압 VC가 적절한 레벨 범위 내에 있는 경우에는 연산 증폭기 U1과 U2가 모두 LOW 신호를 출력할 수 있다. 따라서, 래치 회로에 포함되는 OR 게이트 U3, U4 모두 동작하지 않으며, 인덕터 LQ1과 LQ2에 모두 전류가 흐르지 않으므로 커패시터 뱅크(510)의 스위치 소자 Q1, Q2는 모두 턴-오프 상태를 유지할 수 있다.
전압 VC가 제1 기준 전압 V1보다 큰 경우는 변압기(13)에서 과도하게 큰 레벨의 전압 Vin이 생성되어 LED 구동 장치(500)로 유입되는 경우에 해당할 수 있다. 이때 제2 비교 회로(544)에 포함되는 연산 증폭기 U2는 LOW 신호를 출력하는 반면, 제1 비교 회로(543)에 포함되는 연산 증폭기 U1은 HIGH 신호를 출력할 수 있다. 따라서, 연산 증폭기 U1의 출력단에 연결된 OR 게이트 U3가 HIGH 신호를 출력하게 되며, 스위치 소자 Q3가 턴-온되어 인덕터 LQ1에 전류가 흐르게 됨으로써 커패시터 뱅크(510)의 스위치 소자 Q1가 턴-온될 수 있다.
즉, 커패시터 뱅크(510)에 포함된 커패시터 C1, C2 중에서 상대적으로 더 큰 커패시턴스 값을 갖는 커패시터 C1가 LED 구동 장치(500)의 입력단자 A, B 사이에 연결될 수 있다. 따라서, 변압기(13)의 전압 이득이 감소하게 되어 교류 전압 Vin의 레벨이 감소할 수 있다. 이때, 교류 전압 Vin이 감소함에 따라 연산 증폭기 U1의 비반전 단자로 인가되는 전압 VC가 제1 기준 전압 V1보다 작아지게 되고, 그로 인해 연산 증폭기 U1의 출력 신호가 HIGH에서 LOW로 전환될 수 있다. 연산 증폭기 U1의 출력 신호가 LOW로 전환된 이후에도 OR 게이트 U3는 자신의 출력을 피드백 받기 때문에 계속 HIGH 신호를 출력하게 되며, 결국 스위치 소자 Q3가 계속 턴-온되고 인덕터 LQ1에 계속 전류가 인가되어 커패시터 뱅크(510)의 스위치 소자 Q2는 턴-온 상태를 유지할 수 있다.
한편, 전압 VC가 제2 기준 전압 V2보다 작은 경우는 변압기(13)에서 작은 레벨의 전압 Vin이 생성되어 LED 구동 장치(500)로 유입되는 경우에 해당할 수 있다. 이때 제1 비교 회로(543)에 포함되는 연산 증폭기 U1은 LOW 신호를 출력하는 반면, 제2 비교 회로(544)에 포함되는 연산 증폭기 U2는 HIGH 신호를 출력할 수 있다. 따라서, 연산 증폭기 U2의 출력단에 연결된 OR 게이트 U4가 HIGH 신호를 출력하게 되며, 스위치 소자 Q4가 턴-온되어 인덕터 LQ2에 전류가 흐르게 됨으로써 커패시터 뱅크(510)의 스위치 소자 Q2가 턴-온될 수 있다.
상대적으로 작은 커패시턴스 값을 갖는 커패시터 C2가 입력단자 A, B 사이에 연결됨으로써, 변압기(13)의 전압 이득은 증가하고, 결국 교류 전압 Vin이 증가할 수 있다. 교류 전압 Vin이 증가함에 따라 연산 증폭기 U2의 반전 단자로 입력되는 전압 VC가 증가하여 제2 기준 전압 V2보다 커질 수 있고, 따라서 연산 증폭기 U2의 출력 신호가 HIGH에서 LOW로 전환될 수 있다. OR 게이트 U4의 입력단자에도 LOW 신호가 전달되지만, OR 게이트 U4의 다른 입력단자에는 OR 게이트 U4의 출력 신호가 피드백되서 전달되므로, 여전히 HIGH 신호가 입력될 수 있다. 따라서, 스위치 소자 Q4는 턴-온 상태를 유지하게 되고 인덕터 LQ2에 지속적으로 전류가 흐름으로써 커패시터 C1이 연결 상태를 계속 유지할 수 있다.
제어부(530)는 검출 회로(533)와 제1, 제2 비교 회로(534, 535) 이외에 지연 회로(537)를 더 포함할 수 있다. 지연 회로(537)는 커패시터 C3와, 비교기로 동작하는 연산 증폭기 U5, U6를 포함할 수 있다. 일례로, 연산 증폭기 U5와 U6는 슈미트 트리거(Schmitt Trigger) 회로로 동작할 수 있다.
전압 VCC에 의해 커패시터 C3가 충전되는데, 커패시터 C3의 전압이 슈미트 트리거로 동작하는 U5와 U6의 기준 전압에 도달하기 전까지 U5와 U6는 LOW 신호를 출력할 수 있다. 커패시터 C3에 전하가 충분히 충전되어 커패시터 C3의 전압이 슈미트 트리거의 기준 전압에 도달하면, 연산 증폭기 U5, U6의 출력 신호가 HIGH로 전환되어 제1, 제2 비교 회로(534, 535)의 연산 증폭기 U1, U2에 구동 신호가 공급될 수 있다. 즉, 커패시터 C3의 크기에 따라 연산 증폭기 U1, U2의 구동 시작 타이밍이 지연되는 시간이 결정될 수 있으며, 이로부터 LED 구동 장치(500)의 오동작을 방지할 수 있다. 지연 회로(537)의 구체적인 동작에 대해서는 도 12를 참조하여 후술하기로 한다.
도 10 내지 도 12는 본 발명의 일 실시예에 따른 LED 구동 장치의 동작을 설명하는 데에 제공되는 그래프이다.
도 10은 LED 구동 장치(500)에 공급되는 교류 전압 Vin의 레벨이 제1 기준 전압 V1보다 큰 경우에 LED 구동 장치(500)의 동작을 설명하기 위해 제공되는 그래프이다. 도 10을 참조하면, 교류 전압 Vin의 레벨이 증가함에 따라 전압 VC의 레벨이 증가하여 제1 기준 전압 V1보다 커지면, 시간 t1 이후 연산 증폭기 U1에 구동 전압 VD가 공급됨에 따라 연산 증폭기 U1이 HIGH 신호를 출력할 수 있다. 연산 증폭기 U1의 출력이 HIGH로 전환됨에 따라 OR 게이트 U3 역시 HIGH 신호를 출력하게 되어 스위치 소자 Q3가 턴-온되고 인덕터 LQ1에 전류가 흐르게 되어 커패시터 뱅크(510)의 스위치 소자 Q1이 턴-온될 수 있다. 상대적으로 큰 커패시턴스 값을 갖는 C1이 입력단자 A, B 사이에 연결됨에 따라 변압기(13)의 전압 이득이 감소하게 되고 교류 전압 Vin의 레벨이 감소함에 따라 전압 VC가 제1 기준 전압 V1보다 작아질 수 있다.
전압 VC가 제1 기준 전압 V1보다 작아지면, 연산 증폭기 U1의 출력이 HIGH에서 LOW로 전환될 수 있다. 그러나, 연산 증폭기 U1의 출력단에 연결된 OR 게이트 U3의 입력단 중 하나는, 자신의 출력을 피드백받기 때문에 OR 게이트 U3의 출력은 계속 HIGH로 유지되고, 스위치 소자 Q3는 턴-온 상태를 유지할 수 있으며 커패시터 뱅크(510)의 스위치 소자 Q1도 계속 턴-온되어 커패시터 C1이 연결 상태를 유지할 수 있다.
래치 회로가 없는 경우, 즉 OR 게이트 U3가 없는 경우를 가정하면, 연산 증폭기 U1의 출력이 HIGH에서 LOW로 전환됨에 따라 스위치 소자 Q3가 턴-오프되고, 그로 인해 인덕터 LQ1에 흐르는 전류가 차단되어 스위치 소자 Q1 역시 턴-오프될 수 있다. 커패시터 C1의 연결이 해제됨으로써 변압기(13)의 전압 이득은 다시 상승하게 되고, 다시 높은 레벨의 교류 전압 Vin이 인가되어 전압 VC가 제1 기준 전압 V1보다 커짐으로써 연산 증폭기 U1의 출력이 LOW에서 HIGH로 전환되는 동작을 반복하게 될 수 있다. 결국, 래치 회로를 연산 증폭기 U1의 출력단에 연결함으로써 상기와 같은 반복 동작을 방지할 수 있고, 시간 t2 이후에도 계속 안정적인 레벨의 교류 전압 Vin이 LED 구동 장치(500)에 인가되도록 제어할 수 있다.
도 11은 LED 구동 장치(500)에 공급되는 교류 전압 Vin의 레벨이 제2 기준 전압 V2보다 작은 경우에 LED 구동 장치(500)의 동작을 설명하기 위해 제공되는 그래프이다. 도 11을 참조하면, 교류 전압 Vin의 레벨에 의해 결정되는 전압 VC의 레벨이 제2 기준 전압 V2보다 작으면, 시간 t1 이후 연산 증폭기 U2에 구동 전압 VD가 공급됨에 따라 연산 증폭기 U2이 HIGH 신호를 출력할 수 있다. 연산 증폭기 U2의 출력이 HIGH로 전환됨에 따라 OR 게이트 U4 역시 HIGH 신호를 출력하게 되어 스위치 소자 Q4가 턴-온되고 인덕터 LQ2에 전류가 흐르게 되어 커패시터 뱅크(510)의 스위치 소자 Q2이 턴-온될 수 있다. 상대적으로 작은 커패시턴스 값을 갖는 C2가 입력단자 A, B 사이에 연결됨에 따라 변압기(13)의 전압 이득이 증가하게 되고 교류 전압 Vin의 레벨이 증가하여 전압 VC가 제2 기준 전압 V2보다 커질 수 있다.
전압 VC가 제2 기준 전압 V2보다 커지면, 연산 증폭기 U2의 출력이 HIGH에서 LOW로 전환될 수 있다. 그러나, 연산 증폭기 U2의 출력단에 연결된 OR 게이트 U4의 입력단 중 하나는, 자신의 출력을 피드백받기 때문에 OR 게이트 U4의 출력은 계속 HIGH로 유지되고, 스위치 소자 Q4는 턴-온 상태를 유지할 수 있으며 커패시터 뱅크(510)의 스위치 소자 Q2도 계속 턴-온되어 커패시터 C2이 연결 상태를 유지할 수 있다.
래치 회로가 없는 경우, 즉 OR 게이트 U4가 없는 경우를 가정하면, 연산 증폭기 U2의 출력이 HIGH에서 LOW로 전환됨에 따라 스위치 소자 Q4가 턴-오프되고, 그로 인해 인덕터 LQ2에 흐르는 전류가 차단되어 스위치 소자 Q2 역시 턴-오프될 수 있다. 커패시터 C2의 연결이 해제됨으로써 변압기(13)의 전압 이득은 다시 감소하게 되고, 다시 낮은 레벨의 교류 전압 Vin이 인가되어 전압 VC가 제2 기준 전압 V2보다 작아짐으로써 연산 증폭기 U2의 출력이 LOW에서 HIGH로 전환되는 동작을 반복하게 될 수 있다. 결국, 래치 회로를 연산 증폭기 U2의 출력단에 연결함으로써 상기와 같은 반복 동작을 방지할 수 있고, 시간 t2 이후에도 계속 안정적인 레벨의 교류 전압 Vin이 LED 구동 장치(500)에 인가되도록 제어할 수 있다.
도 10 및 도 11에서 시간 t1은 모두 연산 증폭기 U1, U2에 구동 전압 VD가 인가되기 시작하는 타이밍에 대응한다. 즉, Vin이 인가되는 시점에 연산 증폭기 U1, U2가 동시에 동작을 시작하는 것이 아니며, 지연 회로(537)에 포함되는 커패시터 C3의 용량에 의해 결정되는 지연 시간 t1이 경과한 이후 연산 증폭기 U1, U2에 구동 전압 VD가 인가될 수 있다. 이는 LED 구동 장치(500)가 정상적으로 동작할 수 있는 교류 전압 Vin이 공급되는 경우에 커패시터 뱅크(510)에 포함된 커패시터 C1, C2 중 적어도 하나가 입력단자 A, B에 연결되어 발생할 수 있는 오동작을 방지하기 위함일 수 있다. 이하, 도 12를 참조하여 설명하기로 한다.
도 12는 LED 구동 장치(500)에 인가되는 교류 전압 Vin이 제1 기준 전압 V1보다 작고, 제2 기준 전압 V2보다 큰 레벨을 갖는 경우의 동작을 설명하기 위한 그래프이다. 교류 전압 Vin의 레벨이 발광부(15)의 안정적인 동작을 확보하기 위한 상한 기준인 제1 기준 전압 V1보다 작고 하한 기준인 제2 기준 전압 V2보다 높기 때문에, 제어부(530)가 커패시터 뱅크(510)를 제어하여 변압기(13)의 전압 이득을 조절하지 않을 수 있다.
도 12를 참조하면, LED 구동 장치(500)가 동작을 시작하여 교류 전압 Vin이 인가되고, 교류 전압 Vin에 의해 검출 회로(533)가 검출하는 전압 VC가 증가할 수 있다. 시간 t1 이전에는 전압 VC가 제2 기준 전압 V2보다 작기 때문에 초기 구동에 따른 상황을 고려하지 않으면 시간 t1 이전에 제2 비교 회로(535)가 동작할 수 있다.
즉, 초기 구동시에 전압 VC가 증가하여 제2 기준 전압 V2에 이르지 못 할 때까지, 제어부(530)는 교류 전압 Vin의 레벨이 하한 기준인 V2보다 작은 것으로 판단하여 커패시터 뱅크(510)에 포함된 커패시터 C2를 입력단자 A, B 사이에 연결할 수 있다. 이 경우, 커패시터 C2에 의해 변압기(13)의 전압 이득이 증가하여 교류 전압 Vin의 크기가 제1 기준 전압 V1보다 커질 수 있으며, 이번에는 제1 비교 회로(534)가 동작하여 변압기(15)의 전압 이득을 낮추게 된다. 이는 결과적으로 LED 구동 장치(500)의 오동작으로 이어질 수 있다. 또는 필요없는 제어부(530)의 동작으로 인해 LED 구동 장치(500)의 동작 효율이 저하될 수 있다.
따라서 본 실시예에서는 제어부(530) 내에 지연 회로(537)를 배치하여 상기와 같은 문제를 해결할 수 있다. 지연 회로(537)는 정전압 VCC를 인가받아 충전되는 커패시터 C3, 커패시터 C3의 전압에 의해 슈미트 트리거 회로로 동작하는 연산 증폭기 U5, U6를 포함할 수 있다. 지연 회로(537)의 출력 전압 VD는 제1 비교 회로(534)와 제2 비교 회로(535)에 포함되는 연산 증폭기 U1, U2에 동작 전압으로 인가될 수 있다.
지연 회로(537)에서 슈미트 트리거 회로로 동작하는 연산 증폭기 U5는, 커패시터 C3에 전하가 충전되어 커패시터 C3의 전압이 슈미트 트리거 회로의 기준 전압에 도달하기 전까지 LOW 신호를 출력할 수 있다. 즉, 커패시터 C3의 전압이 슈미트 트리거 회로의 기준 전압보다 큰 조건을 만족할 때, 지연 회로(537)를 통해 제1 비교 회로(534)와 제2 비교 회로(535)에 동작 전압 VD가 공급될 수 있다. 커패시터 C3에 의해 지연 회로(537)가 제1 비교 회로(534)와 제2 비교 회로(535)에 동작 전압 VD를 공급할 때까지 걸리는 시간 - 도 12에서 시간 t2 - 가 결정될 수 있으므로, 커패시터 C3를 적절한 값으로 설정하여 초기 구동 시에 교류 전압 Vin이 증가하는 과정에서 발생할 수 있는 LED 구동 장치의 오동작을 방지할 수 있다.
한편, 상술한 LED 구동 장치(100~500) 또는 그를 포함하는 조명 장치(10)는, 그 용도에 따라 크게 실내용(indoor)과 실외용(outdoor) 조명에 적용될 수 있다. 실내용 LED 조명 장치는 주로 기존 조명 대체용(Retrofit)으로 램프, 형광등(LED-tube), 평판형 조명장치가 여기에 해당되며, 실외용 LED 조명장치는 가로등, 보안등, 투광등, 경관등, 신호등 등이 해당된다.
또한, LED를 이용한 조명 장치(10)는 차량용 내외부 광원으로 활용 가능하다. 내부 광원으로는 차량용 실내등, 독서등, 계기판의 각종 광원등으로 사용 가능하며, 차량용 외부 광원으로 전조등, 브레이크등, 방향지시등, 안개등, 주행등 등 모든 광원에 사용 가능하다.
아울러, 로봇 또는 각종 기계 설비에 사용되는 광원으로 LED 조명 장치(10)가 적용될 수 있다. 특히, 특수한 파장대를 이용한 LED 조명은 식물의 성장을 촉진시키고, 감성 조명으로서 사람의 기분을 안정시키거나 병을 치료할 수도 있다.
도 13 내지 도 16을 참조하여 상술한 조명 장치를 채용한 조명 시스템을 설명한다. 본 실시 형태에 따른 조명 시스템은 주변 환경(예를 들어, 온도 및 습도)에 따라 색온도를 자동적으로 조절 가능하며, 단순한 조명의 역할이 아니라 인간의 감성을 충족시킬 수 있는 감성 조명으로써 조명 장치를 제공할 수 있다.
도 13은 본 발명의 일 실시 형태에 따른 조명 시스템을 개략적으로 나타내는 블록도이다.
도 13을 참조하면, 본 발명의 일 실시 형태에 따른 조명 시스템(1000)은 센서부(1010), 제어부(1020), 구동부(1030) 및 발광부(1040)를 포함할 수 있다.
센서부(1010)는 실내 또는 실외에 설치될 수 있으며, 온도센서(1011) 및 습도센서(1012)를 구비하여 주변의 온도 및 습도 중 적어도 하나의 공기 조건을 측정한다. 그리고, 센서부(1010)는 전기적으로 접속된 제어부(1020)로 상기 측정한 공기 조건, 즉 온도 및 습도를 전달한다.
제어부(1020)는 측정된 공기의 온도 및 습도를 사용자에 의해 미리 설정된 공기 조건(온도 및 습도 범위)과 비교하고, 그 비교 결과, 공기 조건에 상응하는 발광부(1040)의 색온도를 결정한다. 제어부(1020)는 구동부(1030)와 전기적으로 접속되며, 결정된 색온도로 발광부(1040)를 구동할 수 있도록 구동부(1030)를 제어한다.
발광부(1040)는 구동부(1030)에서 공급하는 전원에 따라 동작한다. 발광부(1040)는 도 14 내지 도 16에서 도시한 조명 장치를 적어도 하나 포함할 수 있다. 예를 들어, 발광부(1040)는 도 14에서 도시하는 바와 같이, 서로 다른 색온도를 갖는 제1 조명 장치(1041) 및 제2 조명 장치(1042)로 구성될 수 있으며, 각 조명 장치(1041, 1042)는 동일한 백색광을 발광하는 복수의 발광소자를 구비할 수 있다.
제1 조명 장치(1041)는 제1 색온도의 백색광을 방출하며, 제2 조명 장치(1042)는 제2 색온도의 백색광을 방출하며, 제1 색온도가 제2 색온도보다 낮을 수 있다. 또는, 반대로 제1 색온도가 제2 색온도보다 높을 수도 있다. 여기서, 상대적으로 색온도가 낮은 백색은 따뜻한 백색에 해당하고, 상대적으로 색온도가 높은 백색은 차가운 백색에 해당한다. 이러한 제1 및 제2 조명 장치(1041, 1042)에 전원이 공급되면, 각각 제1 및 제2 색온도를 갖는 백색광을 방출하고, 각 백색광은 서로 혼합되어 제어부(1020)에서 결정된 색온도를 갖는 백색광을 구현할 수 있다.
구체적으로, 제1 색온도가 제2 색온도보다 낮을 경우, 제어부(1020)에서 결정된 색온도가 상대적으로 높게 결정되면, 제1 조명 장치(1041)의 광량을 감소시키고, 제2 조명 장치(1042)의 광량을 증가시켜 혼합된 백색광이 상기 결정된 색온도가 되도록 구현할 수 있다. 반대로, 결정된 색온도가 상대적으로 낮게 결정되면, 제1 조명 장치(1041)의 광량을 증가시키고, 제2 조명 장치(1042)의 광량을 감소시켜 혼합된 백색광이 상기 결정된 색온도가 되도록 구현할 수 있다. 이때, 각 조명 장치(1041, 1042)의 광량은 전원을 조절하여 전체 발광소자의 광량을 조절하는 것에 의해 구현되거나, 구동되는 발광소자 수를 조절하는 것에 의해 구현될 수 있다.
도 15는 도 13에 도시된 조명 시스템의 제어방법을 설명하기 위한 순서도이다. 도 15를 참조하면, 먼저 사용자가 제어부(1020)를 통해 온도 및 습도 범위에 따른 색온도를 설정한다(S10). 설정된 온도 및 습도 데이터는 제어부(1020)에 저장된다.
일반적으로 색온도가 6000K 이상이면 청색 등의 체감적으로 시원한 느낌의 색상을 연출할 수 있으며, 색온도가 4000K 이하이면, 적색 등의 체감적으로 따뜻한 느낌의 색상을 연출할 수 있다. 따라서, 본 실시 형태에서는 사용자가 제어부(1020)를 통해 온도 및 습도가 20도 및 60%를 넘는 경우, 발광부(1040)의 색온도가 6000K 이상으로 점등되도록 설정하고, 온도 및 습도가 10도 ~ 20도 및 40% ~ 60%인 경우, 발광부(1040)의 색온도가 4000 ~ 6000K 사이로 점등되도록 설정하고, 온도 및 습도가 10도 이하 및 40% 이하인 경우, 발광부(1040)의 색온도가 4000K 이하로 점등되도록 설정한다.
다음으로, 센서부(1010)는 주변의 온도 및 습도 중 적어도 하나의 조건을 측정한다(S20). 센서부(1010)에서 측정된 온도 및 습도는 제어부(1020)로 전달된다.
이어서, 제어부(1020)는 센서부(1010)로부터 전달된 측정값과 설정값을 비교한다(S30). 여기서, 측정값은 센서부(1010)에서 측정한 온도 및 습도 데이터이며, 설정값은 사용자가 제어부(1020)에 미리 설정하여 저장된 온도 및 습도 데이터이다. 즉, 제어부(1020)는 상기 측정된 온도 및 습도와 미리 설정된 온도 및 습도를 비교한다.
비교결과, 측정값이 설정값 범위를 만족하는지 판단한다(S40). 측정값이 설정값 범위를 만족하면 현재 색온도를 유지하고, 다시 온도 및 습도를 측정한다(S20). 한편, 측정값이 설정값 범위를 만족하지 못할 경우, 측정값에 해당하는 설정값을 검출하고, 이에 해당하는 색온도를 결정한다(S50). 그리고, 제어부(1020)는 결정한 색온도로 발광부(1040)가 구동되도록 구동부(1030)를 제어한다.
그러면, 구동부(1030)는 상기 결정된 색온도가 되도록 발광부(1040)를 구동한다(S60). 즉, 구동부(1030)는 결정된 색온도를 구동하기 위해 필요한 전원을 발광부(1040)에 공급한다. 이로써, 발광부(1040)는 주변의 온도 및 습도에 따라 사용자가 미리 설정한 온도 및 습도에 해당하는 색온도로 조절될 수 있다.
이로써, 조명 시스템은 주변의 온도 및 습도 변화에 따라 자동적으로 실내 조명부의 색온도를 조절할 수 있으며, 이로써 자연 환경 변화에 따라 달라지는 인간의 감성을 충족시킬 수 있고, 또한, 심리적 안정감을 줄 수 있다.
도 16은 도 13에 도시된 조명 시스템을 개략적으로 구현한 사용 예시도이다. 도 16에 도시된 바와 같이, 발광부(1040)는 실내 조명등으로써 천장에 설치될 수 있다. 이때, 센서부(1010)는 실외의 외기 온도 및 습도를 측정하기 위해, 별도의 개별 장치로 구현되어 외부 벽에 설치될 수 있다. 그리고, 제어부(1020)는 사용자의 설정 및 확인이 용이하도록 실내에 설치될 수 있다. 하지만, 본 발명의 조명 시스템은 이에 한정되는 것은 아니며, 인테리어 조명을 대신하여 벽에 설치되거나, 스탠드등과 같이 실내외에서 사용할 수 있는 조명등에 모두 적용될 수 있다.
도 17 내지 도 20을 참조하여 상술한 조명 장치를 사용한 조명 시스템의 다른 실시 형태를 설명한다. 본 실시 형태에 따른 조명 시스템은 감시 대상 위치의 모션 및 조도를 검출하여 정해진 제어를 자동적으로 수행할 수 있는 조명 시스템을 제공할 수 있다.
도 17은 본 발명의 다른 실시 형태에 따른 조명 시스템의 블록도이다.
도 17을 참조하면, 본 실시 형태에 따른 조명 시스템(1000')은 무선 센싱 모듈(1010') 및 무선 조명 제어 장치(1020')를 포함한다.
무선 센싱 모듈(1010')은 모션을 센싱하는 모션 센서(1011')와, 조도를 센싱하는 조도 센서(1012')와, 모션 센서(1011')로부터의 모션 센싱 신호와, 조도 센서(1012')로부터의 조도 센싱 신호를 포함하여 기설정된 통신 규약에 따르는 무선 신호를 생성하여 송신하는 제1 무선 통신부를 포함할 수 있다. 제1 무선 통신부는, 기설정된 지그비 통신 규약에 따르는 지그비 신호를 생성하여 송신하는 제1 지그비 통신부(1013')를 포함할 수 있다.
무선 조명 제어 장치(1020')는, 제1 무선 통신부로부터의 무선 신호를 수신하여 센싱 신호로 복원하는 제2 무선 통신부와, 제2 무선 통신부로부터의 센싱 신호를 분석하는 센싱 신호 분석부(1022')와, 센싱 신호 분석부(1022')의 분석 결과에 따라 미리 정해진 제어를 수행하는 동작 제어부(1023')를 포함할 수 있다. 제2 무선 통신부는 제1 지그비 통신부(1013')로부터의 지그비 신호를 수신하여 센싱 신호로 복원하는 제2 지그비 통신부(1021')로 이루어질 수 있다.
도 18은 본 발명의 지그비 신호의 포맷도이다.
도 18을 참조하면, 제1 지그비 통신부(1013')의 지그비 신호는, 통신 채널을 규정하는 채널정보, 무선망을 규정하는 무선망 식별정보(PAN_ID), 대상 디바이스를 지정하는 디바이스 주소 및 모션 및 조도 신호를 포함하는 센싱 데이터로 이루어질 수 있다.
또한, 제2 지그비 통신부(1021')의 지그비 신호는, 통신 채널을 규정하는 채널정보, 무선망을 규정하는 무선망 식별정보(PAN_ID), 대상 디바이스를 지정하는 디바이스 주소 및 모션 및 조도 신호를 포함하는 센싱 데이터로 이루어질 수 있다.
센싱 신호 분석부(1022')는, 제2 지그비 통신부(1021')로부터의 센싱 신호를 분석하여, 센싱된 모션 및 조도에 따라 복수의 조건중에서 만족하는 조건을 찾아내도록 이루어질 수 있다.
이때, 동작 제어부(1023')는, 센싱 신호 분석부(1022')에서 기설정된 복수의 조건에 따른 복수의 제어를 설정하고, 센싱 신호 분석부(1022')에서 찾아낸 조건에 해당되는 제어를 수행하도록 이루어질 수 있다.
도 19는 본 발명의 센싱 신호 분석부 및 동작 제어부의 설명도이다. 도 19를 참조하면, 예를 들어, 센싱 신호 분석부(1022')가, 제2 지그비 통신부(1021')로부터의 센싱 신호를 분석하여, 센싱된 모션 및 조도에 따라 제1, 제2 및 제3 조건(조건1, 조건2, 조건3)중에서 만족하는 조건을 찾아내도록 이루어질 수 있다.
이때, 동작 제어부(1023')는, 센싱 신호 분석부(1022')에서 기설정된 제1, 제2 및 제3 조건(조건1, 조건2, 조건3)에 따른 제1, 제2, 제3 제어(제어1, 제어2, 제어3)를 설정하고, 센싱 신호 분석부(1022')에서 찾아낸 조건에 해당되는 제어를 수행하도록 이루어질 수 있다.
도 20은 본 발명의 무선 조명 시스템의 동작 흐름도이다.
도 20에서, S110은 본 발명의 모션센서(1011')가 모션을 검출하는 과정이다. S120은 본 발명의 조도센서(1012')가 조도를 검출하는 과정이다. S200은 지그비 신호의 송수신 과정으로, 이는 제1 지그비 통신부(1013')가 지그비 신호를 송신하는 과정과 제2 지그비 통신부(1021')가 지그비 신호를 수신하는 과정을 포함한다. S220은 본 발명의 센싱 신호 분석부(1022')가 센싱 신호를 분석하는 과정이다. S230은 본 발명의 동작 제어부(1023')가 정해진 제어를 수행하는 과정이다. 그리고, S240은 시스템 종료를 판단하는 과정이다.
도 17 내지 도 20을 참조하여, 본 발명의 무선 센싱 모듈, 무선 조명 제어 장치의 작동에 대해 설명한다.
먼저 도 17, 도 18 및 도 20을 참조하여 본 발명에 따른 무선 조명 시스템의 무선 센싱 모듈(1010')에 대해 설명하면, 본 발명에 따른 무선 센싱 모듈(1010')은 조명이 설치된 장소에 설치되어, 현재 조명의 조도를 검출하고, 조명 주변의 사람의 움직임을 검출한다.
즉, 무선 센싱 모듈(1010')의 모션 센서(1011')는, 사람을 감지할 수 있는 적외선 센서 등으로 이루어져, 모션을 센싱하여 제1 지그비 통신부(1013')에 제공한다(도 26의 S110). 무선 센싱 모듈(1010')의 조도 센서(1012')는 조도를 센싱하여 제1 지그비 통신부(1013')에 제공한다(S120).
이에 따라, 제1 지그비 통신부(1013')는, 모션 센서(1011')로부터의 모션 센싱 신호와, 조도 센서(1012')로부터의 조도 센싱 신호를 포함하여 기설정된 통신 규약에 따르는 지그비 신호를 생성하여 무선으로 송신한다(S130).
도 18을 참조하면, 제1 지그비 통신부(1013')의 지그비 신호는, 통신 채널을 규정하는 채널정보, 무선망을 규정하는 무선망 식별정보(PAN_ID), 대상 디바이스를 지정하는 디바이스 주소 및 센싱 데이터를 포함할 수 있고, 센싱 데이터는 모션값 및 조도값을 포함한다.
다음, 도 17 내지 도 20을 참조하여 본 발명에 따른 무선 조명 시스템의 무선 조명 제어 장치(1020')에 대해 설명하면, 본 발명에 따른 무선 조명 제어 장치(1020')는 무선 센싱 모듈(1010')로부터의 지그비 신호에 포함된 조도값 및 모션값에 따라 미리 정해진 동작을 제어할 수 있다.
즉, 본 발명의 무선 조명 제어 장치(1020')의 제2 지그비 통신부(1021')는, 제1 지그비 통신부(1013')로부터의 지그비 신호를 수신하여 지그비 신호에서 센싱 신호를 복원하여 센싱 신호 분석부(1022')에 제공한다(도 20의 S210).
도 18을 참조하면, 제2 지그비 통신부(1021')의 지그비 신호는, 통신 채널을 규정하는 채널정보, 무선망을 규정하는 무선망 식별정보(PAN_ID), 대상 디바이스를 지정하는 디바이스 주소 및 센싱 데이터를 포함하며, 채널정보 및 무선망 식별정보(PAN_ID)에 기초해서 무선망을 식별하고, 디바이스 주소에 기초해서 센싱한 디바이스를 인식할 수 있다. 그리고, 센싱 신호는 모션값 및 조도값을 포함한다.
또한, 도 17을 참조하면, 센싱 신호 분석부(1022')는, 제2 지그비 통신부(1021')로부터의 센싱 신호에 포함된 조도값 및 모션값을 분석하여 분석결과를 동작 제어부(1023')에 제공한다(도 20의 S220).
이에 따라, 동작 제어부(1023')는, 센싱 신호 분석부(1022')의 분석 결과에 따라 미리 정해진 제어를 수행할 수 있다(S230).
센싱 신호 분석부(1022')는, 제2 지그비 통신부(1021')로부터의 센싱 신호를 분석하여, 센싱된 모션 및 조도에 따라 복수의 조건중에서 만족하는 조건을 찾아낼 수 있다. 이때, 동작 제어부(1023')는, 센싱 신호 분석부(1022')에서 기설정된 복수의 조건에 따른 복수의 제어를 설정하고, 센싱 신호 분석부(1022')에서 찾아낸 조건에 해당되는 제어를 수행할 수 있다.
도 19를 참조하여 예를 들어 설명하면, 센싱 신호 분석부(1022')가, 제2 지그비 통신부(1021')로부터의 센싱 신호를 분석하여, 센싱된 모션 및 조도에 따라 제1, 제2 및 제3 조건(조건1, 조건2, 조건3)중에서 만족하는 조건을 찾아낼 수 있다.
이때, 동작 제어부(1023')는, 센싱 신호 분석부(1022')에서 기설정된 제1, 제2 및 제3 조건(조건1, 조건2, 조건3)에 따른 제1, 제2, 제3 제어(제어1, 제어2, 제어3)를 설정하고, 센싱 신호 분석부(1022')에서 찾아낸 조건에 해당되는 제어를 수행할 수 있다.
예를 들어, 제1 조건(조건1)이 현관에 모션이 있고, 현관 조도가 어둡지 않을 때이면, 제1 제어는 기설정된 램프를 모두 오프(Off)시키는 제어일 수 있다. 제2 조건(조건2)이 현관에 모션이 있고, 현관 조도가 어두울 때이면, 제2 제어는 기설정된 램프중 일부(현관의 램프 일부와 거실의 램프 일부)를 온(On)시키는 제어일 수 있다. 그리고, 제3 조건(조건3)이 현관에 모션이 있고, 현관 조도가 아주 어두울 때이면, 제3 제어는 기설정된 램프 모두를 온시키는 제어일 수 있다.
이와 달리, 제1, 제2 및 제3 제어는 램프를 온 또는 오프 시키는 동작 이외에도 미리 설정하기에 따라 다양하게 적용될 수 있으며, 예를 들면, 여름에 램프와 에어콘 동작이나 겨울에 램프와 난방 동작에 연계될 수도 있다.
도 21 내지 도 24를 참조하여 상술한 조명 장치를 사용한 조명 시스템의 또 다른 실시 형태를 설명한다.
도 21은 본 실시 형태에 따른 조명 시스템의 구성 요소를 간략히 도시한 블록도이다. 본 실시 형태에 따른 조명 시스템(1000'')은 모션센서부(1100), 조도센서부(1200), 조명부(1300), 제어부(1400)를 포함할 수 있다.
모션센서부(1100)는 자체의 움직임을 감지한다. 조명 시스템은, 예컨대 컨테이너 또는 자동차와 같이 움직임을 갖는 물체에 부착될 수 있는데, 모션센서부(1100)는 이러한 움직이는 물체의 자체 움직임을 감지한다. 자체 움직임이 감지되면 제어부(1400)에 신호를 출력하고 조명 시스템은 활성화된다. 모션센서부(1100)는 가속도 센서 또는 지자기 센서 등을 포함할 수 있다.
조도센서부(1200)는 광센서의 일종으로 주위환경의 조도를 측정한다. 조도센서부(1200)는 모션센서부(1100)에서 자체움직임을 감지한 경우 제어부(1400)에서 출력하는 신호에 따라 활성화된다. 조명 시스템은 야간 작업이나 어두운 환경에서 조명을 밝혀 작업자에게 주위를 환기시키고, 야간 운전중인 운전자에게 가시거리를 확보하게 해주므로 자체움직임이 있는 경우라도 일정 이상의 조도가 확보된 경우(주간인 경우) 조명을 밝힐 필요가 없다. 또한, 주간의 경우라도 비가 오는 날씨에는 주위의 조도가 낮아 작업자에게 컨테이너의 이동을 알릴 필요가 있으므로 조명부의 발광이 필요하다. 따라서, 조도센서부(1200)에서 측정되는 조도값에 따라 조명부(1300)의 발광이 결정된다.
조도센서부(1200)에서 주위환경의 조도를 측정하여 측정값을 후술하는 제어부(1400)에 출력한다. 한편, 조도값이 설정값 이상인 경우 조명부(1300)의 발광이 불필요하므로 전체 시스템은 종료된다.
조명부(1300)는 조도센서부(1200)에서 측정한 조도값이 설정값 이하를 나타내는 경우 발광한다. 작업자는 조명부(1300)의 발광을 인식하여 컨테이너 등의 이동을 인식하게 된다. 이러한 조명부(1300)는 상술한 조명 장치가 채용될 수 있다.
또한, 조명부(1300)는 외부환경의 조도값에 따라 발광세기를 조절할 수 있다. 조도값이 낮은 경우 발광의 세기를 크게 하고, 조도값이 상대적으로 큰 경우 발광세기를 낮게 하여 전력의 낭비를 방지한다.
제어부(1400)는 상술한 모션센서부(1100), 조도센서부(1200), 조명부(1300)를 전체적으로 제어한다. 모션센서부(1100)에서 자체의 움직임을 감지하고 신호를 제어부에 출력하면, 제어부(1400)는 조도센서부(1200)에 작동신호를 출력하고, 조도센서부(1200)에서 측정한 조도값을 받아 조명부(1300)의 발광 여부를 결정한다.
도 22는 조명 시스템의 제어방법을 도시한 흐름도이다. 이하, 이를 참조하여 조명 시스템의 제어방법을 설명한다.
먼저, 자체 움직임을 감지하여 동작신호를 출력한다(S310). 모션센서부(1100)에서 조명 시스템이 장착된 컨테이너 또는 자동차의 움직임을 감지하고, 자체 움직임이 감지된 경우 동작신호를 출력한다. 동작신호는 전체 전원을 활성화시키는 신호로 볼 수 있다. 즉 자체 움직임이 감지된 경우 모션센서부(1100)는 동작신호를 제어부(1400)에 출력한다.
다음, 동작신호에 따라 외부환경의 조도를 측정하고 조도값을 출력한다(S320). 동작신호가 제어부(1400)에 인가되면, 제어부(1400)는 조도센서부(1200)에 신호를 출력하고, 그에 따라 조도센서부(1200)는 외부환경의 조도를 측정한다. 그리고 조도센서부(1200)는 외부환경의 조도값을 다시 제어부(1400)에 출력한다. 그 후, 조도값에 따라 발광 여부를 결정하여 발광한다.
우선, 조도값과 설정값을 비교, 판단한다(S330). 제어부(1400)에 조도값이 입력되면, 제어부(1400)는 미리 저장되어있는 설정값과 비교하여 조도값이 설정값보다 작은 값을 갖는지 판단한다. 여기서 설정값은 조명의 발광여부를 결정하는 값으로, 예를 들면 해가지기 시작하여 작업자 또는 운전자의 눈으로 사물을 식별하기 어렵거나, 실수를 일으킬 수 있는 조도값에 해당하는 값이라고 볼 수 있다.
조도센서부(1200)에서 측정한 조도값이 설정값보다 큰 경우라면 조명의 발광이 불필요한 상태이므로 제어부(1400)는 전체 시스템을 종결한다.
반면에 조도값이 설정값보다 작은 경우라면 조명의 발광이 필요한 상태이므로 제어부(1400)는 조명부(1300)에 신호를 출력하고 조명부(1300)는 발광하게 된다(S340).
도 23은 본 발명의 또 다른 실시 형태에 따른 조명 시스템의 제어방법을 도시한 흐름도이다. 이하, 이를 참조하여 조명 시스템의 제어방법을 설명하기로 한다. 다만, 도 22를 참조하여 설명한 조명 시스템의 제어방법과 동일한 절차에 대한 설명은 생략하기로 한다.
도 23에 도시된 것과 같이, 본 실시 형태에 따른 조명 시스템의 제어방법은 외부환경의 조도값에 따라 조명의 발광 세기를 조절할 수 있는 것을 특징으로 한다.
상술한 것과 같이, 조도센서부(1200)에서 조도값을 제어부(1400)에 출력한다(S320). 조도값이 설정값보다 작은 경우(S330), 제어부(1400)는 조도값의 범위를 판단한다(S340-1). 제어부(1400)에는 조도값의 범위가 세분화되어 입력되어있고, 제어부(1400)는 측정된 조도값의 범위를 판단한다.
다음, 조도값의 범위가 판단되면 제어부(1400)는 조명발광의 세기를 결정하고(S340-2) 그에 따라 조명부(1300)는 발광하게 된다(S340-3). 조명발광의 세기는 조도값에 따라 세분화될 수 있는데, 조도값은 날씨, 시간, 주위환경에 따라 달라지므로, 그에 따라 조명발광의 세기도 조절될 수 있다. 조도값의 범위에 따라 발광세기를 조절함으로써 전원의 낭비를 방지할 수 있고, 작업자에게 주의를 환기시킬 수 있다.
도 24는 본 발명의 또 다른 실시 형태에 따른 조명 시스템의 제어방법을 도시한 흐름도이다. 이하, 이를 참조하여 조명 시스템의 제어방법을 설명하기로 한다. 다만, 도 22 및 도 23을 참조하여 설명한 조명 시스템의 제어방법과 동일한 절차에 대한 설명은 생략하기로 한다.
본 실시 형태에 따른 조명 시스템의 제어방법은 조명부(1300)의 발광이 발생하면, 자체 움직임이 유지되는지 여부를 판단하여 발광유지 여부를 결정하는 단계(S350)를 더 포함하는 것을 특징으로 한다.
우선, 조명부(1300)에서 발광이 시작되면 발광의 종료를 조명 시스템이 장착된 컨테이너 또는 자동차의 움직임 여부에 의해 결정될 수 있다. 이는 컨테이너의 움직임이 종결된 경우 작업이 종료한 것으로 판단할 수 있고, 또는 자동차가 횡단보도에서 일시 정지의 경우 조명의 발광을 중단하여 상대방에 대한 운전방해를 방지할 수 있다.
그리고, 컨테이너가 이동되거나, 자동차가 다시 이동하면 재차 모션센서부(1100)가 작동하여 다시 조명부(1300)의 발광이 시작될 수 있다.
이러한 발광유지 여부의 결정은 모션센서부(1100)에서 자체 움직임이 감지되는지 여부에 따라 결정된다. 모션센서부(1100)에서 자체 움직임이 계속 감지되면, 다시 조도를 측정하고 발광의 유지 여부가 결정된다. 한편 자체 움직임이 감지되지 않으면 시스템을 종료한다.
도 25 내지 도 27을 참조하여 본 발명의 일 실시 형태에 따른 조명 장치에 대해 설명한다.
우선, 도 25는 본 발명의 일 실시 형태에 따른 조명 장치를 개략적으로 나타내는 분해 사시도이고, 도 26은 본 발명의 일 실시 형태에 따른 조명 장치를 개략적으로 나타내는 단면도이다. 도 25 및 도 26에는 본 실시 형태에 따른 조명 장치로 MR16 규격에 따른 램프를 도시하였으나, 본 발명의 실시 형태에 따른 조명 장치가 반드시 MR16 규격에 따른 램프로 한정되는 것은 아니다.
도 26과 함께 도 25를 참조하면, 본 실시 형태에 따른 조명 장치(10)는 베이스(900), 하우징(800), 커버부(700), 발광부(600) 등을 포함할 수 있다.
베이스(900)는 냉각팬(700)과 발광부(600)가 장착되어 고정되는 프레임 부재의 일종으로 체결 림(rim)(910)과, 체결 림(910)의 내측에 구비되는 지지 플레이트(920)를 포함할 수 있다.
체결 림(910)은 중심축(O)에 수직한 링 형태의 구조를 가지며, 하단부에 외측 방향으로 돌출된 플랜지부(911)를 구비할 수 있다. 이러한 플렌지부(911)는 조명 장치(10)를 천장과 같은 구조물에 장착하는 경우 천장에 구비된 홀에 끼워져 조명 장치(10)가 고정되도록 하는 역할을 한다.
체결 림(910)은 중심부 방향으로 함몰된 구조의 홈(912)을 구비할 수 있다. 홈(912)은 추후 설명하는 하우징(800)의 유로(820)와 대응되는 형태를 가지며, 유로(820)와 대응되는 위치에 형성된다. 이를 통해 유로(820)는 상기 홈(912)과 연속하는 구조로 이어져 유로(820)가 체결 림(910)의 하부를 통해 외부로 노출될 수 있도록 한다.
본 실시 형태에 채용된 베이스(900)를 더욱 상세히 설명하기로 한다. 지지 플레이트(920)는 체결 림(910)의 내주면에 중심축(O) 방향과 수직한 수평 구조로 구비되며, 부분적으로 체결 림(910)과 연결될 수 있다. 지지 플레이트(920)는 서로 대향하는 평평한 일면(상면)(920a)과 타면(하면)(920b)을 가지며, 일면(920a)에 복수의 방열핀(921)을 구비할 수 있다. 복수의 방열핀(921)은 지지 플레이트(920)의 중심에서 테두리 방향을 향해 방사상으로 배열될 수 있다. 이 경우, 복수의 방열핀(921)은 각각 곡면을 가지며 전체적으로 나선형을 이루는 구조로 배열될 수 있다. 본 실시 형태에서는 구부러진 형태의 곡면을 갖는 복수의 방열핀(921)이 나선형 구조로 배열되는 것으로 도시하고 있으나, 이에 한정하는 것은 아니며, 방열핀(921)은 직선 등의 기타 다양한 형태를 가지는 것도 가능하다.
일면(920a)에는 고정부(922)가 소정 높이로 돌출되어 형성될 수 있다. 고정부(922)에는 스크류 홀이 형성되어 추후 설명하는 하우징(800) 및 냉각팬(700)을 스크류(s)와 같은 고정수단을 통해 고정시킬 수 있다.
지지 플레이트(920)의 타면(920b)에는 추후 설명하는 발광부(300)이 장착된다. 타면(920b)에는 하부 방향으로 소정 높이를 가지며 돌출된 측벽(923)이 테두리 둘레를 따라서 구비될 수 있다. 이러한 측벽(923)의 내측으로는 소정 크기의 공간이 마련되어 발광부(600)를 그 내부에 수용할 수 있다.
베이스(900)는 지지 플레이트(920)의 외주면과 체결 림(910)의 내측면 사이에 슬릿 형태의 공기 방출홀(930)을 구비할 수 있다. 공기 방출홀(930)은 공기가 지지 플레이트(920)의 일면(920a)에서 타면(920b) 방향으로 빠져나가는 통로 역할을 하며, 따라서 공기가 일면(920a) 쪽에 정체되지 않고 연속적으로 흐름을 유지할 수 있도록 한다.
베이스(900)는 열원인 발광부(600)과 직접적으로 접촉하는 부분이므로 히트 싱크와 같은 방열 기능을 수행할 수 있도록 열전도율이 우수한 재질로 이루어질 수 있다. 예를 들어, 열전도율이 우수한 금속 또는 수지 등을 사용하여 사출 성형 등을 통해 체결 림(910)과 지지 플레이트(920)가 일체로 이루어진 베이스(900)를 형성할 수 있다. 또한, 체결 림(910)과 지지 플레이트(920)는 각각 별개의 구성요소로 개별 제조되어 조립될 수 있다. 이 경우, 지지 플레이트(920)는 열전도율이 우수한 금속 또는 수지 등으로 이루어질 수 있고, 조명 장치 교체와 같은 작업 시 사용자가 직접 파지하는 부분인 체결 림(910)의 경우 화상에 의한 피해가 발생하는 것을 방지하도록 상대적으로 열전도율이 낮은 재질로 이루어질 수 있다.
도 25 및 도 26에서와 같이, 하우징(800)은 베이스(900)의 일측에 배치되며, 구체적으로 체결 림(910)에 체결되어 지지 플레이트(920)를 커버한다. 하우징(800)은 상부로 볼록한 포물면 형태를 가지며, 상단부 쪽에는 외부 전원(예를 들어, 소켓)과의 체결을 위해 단자부(810)가 구비되고, 베이스(900)와 체결되는 하단부 쪽에는 개구가 형성될 수 있다. 특히, 하우징(800)에는 외부로부터 공기의 유입을 안내하도록 하우징(800)의 외부 표면과 단차를 이루며 함몰된 영역을 형성하는 유로(820)와, 유로(820)를 통해 안내된 공기를 내부 공간으로 유입시키는 공기 유입홀(830)이 구비된다.
공기 유입홀(830)은 하우징(800)의 상단부 쪽에 인접하여 하우징(800)의 둘레를 따라서 링 형상으로 구비될 수 있다. 그리고, 유로(820)는 적어도 하나가 하우징(800)의 외부 표면에 리세스 형태의 함몰된 구조로 형성되며, 하우징(800)의 하단부에서 하우징(800)의 외측면을 따라 상부로 연장되어 공기 유입홀(830)과 연통하는 구조로 구비될 수 있다.
구체적으로, 유로(820)는 공기 유입홀(830)과 대응되는 위치에서 하우징(800)의 둘레를 따라 형성되어 공기 유입홀(830)과 연통하는 제1 유로(821)와, 제1 유로(821)로부터 하우징(800)의 하단부로 연장되어 외부로 개방되는 제2 유로(822)를 포함할 수 있다. 그리고, 제2 유로(822)는 하우징(800)의 하단부에 체결된 체결 림(910)의 홈(912)과 연속하는 구조로 이어지며, 체결 림(910)의 하부로 연장되어 외부로 개방될 수 있다. 따라서, 외부 공기는 체결 림(910)의 하부 방향에서 하우징(800)의 외부 표면의 일부인 유로(820)를 따라 유입 및 상부 방향으로 안내되고, 공기 유입홀(830)을 통해 하우징(800)의 내부 공간으로 유입될 수 있다. 본 실시 형태에서는 제2 유로(822)가 한 쌍으로 서로 마주하는 구조로 구비되는 것으로 도시하고 있으나, 제2 유로(822)의 개수 및 구비 위치는 다양하게 변경 가능하다.
도 27은 본 발명의 일 실시 형태에 따른 조명 장치를 나타낸다.
도 27의 분해사시도를 참조하면, 조명장치(2000)는 일 예로서 벌브형 램프로 도시되어 있으며, 발광부(2200)와 구동부(2100)와 외부 접속부(2600)를 포함한다. 또한, 하우징(2500)과 커버부(2300)와 같은 외형구조물을 추가적으로 포함할 수 있다. 발광부(2200)는 LED 패키지 구조 또는 이와 유사한 구조를 갖는 발광소자(2210)와 그 발광소자(2210)가 탑재된 기판(2220)을 포함할 수 있다. 본 실시형태에서는, 하나의 발광소자(2210)가 기판(2220) 상에 실장된 형태로 예시되어 있으나, 필요에 따라 복수 개의 발광소자(2210)가 마련될 수도 있다.
발광소자(2210)에서 발생하는 열은, 열 방출부를 통해 외부로 방출될 수 있으며, 발광부(2200)와 직접 접촉되어 방열효과를 향상시키는 히트 싱크(2400)가 본 실시 형태에 따른 조명장치(2000)에 포함될 수 있다. 커버부(2300)는 발광부(2200) 상에 장착되며 볼록한 렌즈형상을 가질 수 있다. 구동부(2100)는 하우징(2500)에 장착되어 소켓구조와 같은 외부 접속부(2600)에 연결되어 외부 전원으로부터 전원을 제공받을 수 있다. 또한, 구동부(2100)는 발광부(2200)에 포함되는 발광소자(2210)를 구동시킬 수 있는 적정한 전류원으로 변환시켜 제공하는 역할을 한다. 예를 들어, 이러한 구동부(2100)는 도 5 내지 도 9 등에서 설명한 회로를 포함할 수 있다.
또한, 조명장치(2000)는 앞서 설명한 통신 모듈을 더 포함 할 수도 있다.
LED를 이용한 상술한 조명 장치는 제품 형태, 장소 및 목적에 따라 광학 설계가 변할 수 있다. 예컨대, 상술한 감성 조명과 관련하여 조명의 색, 온도, 밝기 및 색상을 컨트롤하는 기술 외에 스마트폰과 같은 휴대기기를 활용한 무선(원격) 제어 기술을 이용하여 조명을 제어하는 기술을 들 수 있다.
또한, 이와 더불어 LED 조명 장치와 디스플레이 장치들에 통신 기능을 부가하여 LED 광원의 고유 목적과 통신 수단으로서의 목적을 동시에 달성하고자 하는 가시광 무선통신 기술도 가능하다. 이는 LED 광원이 기존의 광원들에 비해 수명이 길고 전력 효율이 우수하며 다양한 색 구현이 가능할 뿐만 아니라 디지털 통신을 위한 스위칭 속도가 빠르고 디지털 제어가 가능하다는 장점을 갖고 있기 때문이다.
가시광 무선통신 기술은 인간이 눈으로 인지할 수 있는 가시광 파장 대역의 빛을 이용하여 무선으로 정보를 전달하는 무선통신 기술이다. 이러한 가시광 무선통신 기술은 가시광 파장 대역의 빛을 이용한다는 측면에서 기존의 유선 광통신기술 및 적외선 무선통신과 구별되며, 통신 환경이 무선이라는 측면에서 유선 광통신 기술과 구별된다.
또한, 가시광 무선통신 기술은 RF 무선통신과 달리 주파수 이용 측면에서 규제 또는 허가를 받지 않고 자유롭게 이용할 수 있다는 편리성과 물리적 보안성이 우수하고 통신 링크를 사용자가 눈으로 확인할 수 있다는 차별성을 가지고 있으며, 무엇보다도 광원의 고유 목적과 통신기능을 동시에 얻을 수 있다는 융합 기술로서의 특징을 가지고 있다.
본 발명은 상술한 실시형태 및 첨부된 도면에 의해 한정되는 것이 아니며 첨부된 청구범위에 의해 한정하고자 한다. 따라서, 청구범위에 기재된 본 발명의 기술적 사상을 벗어나지 않는 범위 내에서 당 기술분야의 통상의 지식을 가진 자에 의해 다양한 형태의 치환, 변형 및 변경이 가능할 것이며, 이 또한 본 발명의 범위에 속한다고 할 것이다.
100, 200, 300, 400, 500 : LED 구동 장치
110, 210 : 가변 임피던스부
310, 410, 510 : 커패시터 뱅크
120, 220, 320, 420, 520 : 정류부
130, 230, 330, 430, 530 : 제어부
140, 240, 340, 440, 540 : 컨버터부

Claims (20)

  1. 교류 전압을 정류하여 제1 전압을 생성하는 정류부;
    상기 제1 전압으로부터 복수의 LED를 구동하기 위한 제2 전압을 생성하는 컨버터부;
    상기 정류부의 입력단에 연결되는 가변 임피던스부; 및
    상기 제1 전압 및 상기 제2 전압 중 적어도 하나에 기초하여 상기 가변 임피던스부의 임피던스를 조절하는 제어부; 를 포함하는 LED 구동 장치.
  2. 제1항에 있어서, 상기 제어부는,
    상기 제1 전압 및 상기 제2 전압 중 적어도 하나를 검출하는 검출 회로;
    상기 검출 회로가 검출한 전압을 하나 이상의 기준 전압과 비교하여 상기 가변 임피던스부의 임피던스를 조절하는 비교 회로; 및
    상기 비교 회로에 포함되는 능동 소자의 동작 타이밍을 제어하는 지연 회로; 를 포함하는 LED 구동 장치.
  3. 제2항에 있어서,
    상기 비교 회로는 상기 검출 회로가 검출한 전압을 제1 기준 전압과 비교하는 제1 비교 회로와, 상기 검출 회로가 검출한 전압을 제2 기준 전압과 비교하는 제2 비교 회로를 포함하고,
    상기 제1 기준 전압은 상기 제2 기준 전압보다 큰 LED 구동 장치.
  4. 제3항에 있어서,
    상기 비교 회로는, 상기 검출 회로가 검출한 전압이 상기 제1 기준 전압보다 크면 상기 교류 전압의 레벨이 감소하도록 상기 가변 임피던스부의 임피던스를 조절하고,
    상기 검출 회로가 검출한 전압이 상기 제2 기준 전압보다 작으면 상기 교류 전압의 레벨이 증가하도록 상기 가변 임피던스부의 임피던스를 조절하는 LED 구동 장치.
  5. 제3항에 있어서,
    상기 제1 비교 회로와 상기 제2 비교 회로는 연산 증폭기를 포함하며,
    상기 검출 회로가 검출한 전압은 상기 제1 비교 회로에 포함되는 연산 증폭기의 비반전 단자 및 상기 제2 비교 회로에 포함되는 연산 증폭기의 반전 단자로 각각 입력되는 LED 구동 장치.
  6. 제5항에 있어서,
    상기 지연 회로는 상기 제1 비교 회로 및 상기 제2 비교 회로에 포함되는 연산 증폭기의 동작 타이밍을 소정 시간만큼 지연시키는 LED 구동 장치.
  7. 제6항에 있어서,
    상기 지연 회로가 상기 상기 제1 비교 회로 및 상기 제2 비교 회로에 포함되는 연산 증폭기의 동작 타이밍을 지연시키는 시간은, 상기 제1 비교 회로 및 상기 제2 비교 회로에 포함되는 연산 증폭기가 동작을 시작하여 상기 제2 기준 전압보다 큰 전압을 출력할 때까지의 시간인 LED 구동 장치.
  8. 제5항에 있어서,
    상기 제1 비교 회로와 제2 비교 회로는, 상기 연산 증폭기의 출력단에 연결되는 래치(latch) 회로를 포함하는 LED 구동 장치.
  9. 제1항에 있어서,
    상기 가변 임피던스부는 서로 병렬로 연결되는 복수의 커패시터를 갖는 커패시터 뱅크를 포함하는 LED 구동 장치.
  10. 제9항에 있어서,
    상기 제어부는 상기 제1 전압 및 상기 제2 전압 중 적어도 하나가 제1 기준 전압보다 크면 상기 복수의 커패시터 중에서 상대적으로 큰 용량을 갖는 커패시터가 상기 정류부의 입력단에 병렬로 연결되도록 제어하고,
    상기 제1 전압 및 상기 제2 전압 중 적어도 하나가 상기 제1 기준 전압보다 작은 제2 기준 전압보다 작으면, 상기 복수의 커패시터 중에서 상대적으로 작은 용량을 갖는 커패시터가 상기 정류부의 입력단에 병렬로 연결되도록 제어하는 LED 구동 장치.
  11. 제1항에 있어서,
    상기 컨버터부는 서로 직렬로 연결되는 PFC 컨버터 및 벅 컨버터를 포함하는 LED 구동 장치.
  12. 제11항에 있어서,
    상기 제어부는 상기 PFC 컨버터의 입력 전압 및 출력 전압 중 적어도 하나를 검출하여 상기 가변 임피던스부의 임피던스를 조절하는 LED 구동 장치.
  13. 복수의 LED를 포함하는 발광부;
    할로겐 램프용 변압기 및 형광 램프용 안정기 중 적어도 하나가 생성하는 교류 전압을 입력받아 상기 복수의 LED를 구동하는 구동부;
    상기 구동부의 입력단에 연결되는 가변 임피던스부; 및
    상기 가변 임피던스부의 임피던스를 제어하여 상기 구동부에 입력되는 상기 교류 전압의 레벨을 조절하는 제어부; 를 포함하는 조명 장치.
  14. 제13항에 있어서,
    상기 구동부는 상기 교류 전압을 정류하여 제1 전압을 생성하는 정류부, 및 상기 제1 전압으로부터 상기 복수의 LED를 구동하기 위한 제2 전압을 생성하는 컨버터부를 포함하며,
    상기 가변 임피던스부는 상기 정류부의 입력단에 연결되는 조명 장치.
  15. 제13항에 있어서,
    상기 제어부는 상기 제1 전압 및 상기 제2 전압 중 적어도 하나가 소정의 전압 범위를 벗어나면, 상기 교류 전압의 레벨을 조절하는 조명 장치.
  16. 제15항에 있어서,
    상기 제어부는 상기 제1 전압 및 상기 제2 전압 중 적어도 하나가 상기 소정의 전압 범위의 하한 레벨보다 작으면, 상기 교류 전압의 레벨이 증가하도록 상기 가변 임피던스부의 임피던스를 조절하고,
    상기 제1 전압 및 상기 제2 전압 중 적어도 하나가 상기 소정의 전압 범위의 상한 레벨보다 크면, 상기 교류 전압의 레벨이 감소하도록 상기 가변 임피던스부의 임피던스를 조절하는 조명 장치.
  17. 교류 전압을 입력받아 복수의 LED를 구동하는 LED 구동 장치의 제어 회로에 있어서,
    상기 LED 구동 장치의 입력 전압 및 출력 전압 중 적어도 하나를 검출하는 검출 회로;
    상기 LED 구동 장치의 입력 전압 및 출력 전압 중 적어도 하나를 제1 기준 전압 및 상기 제1 기준 전압보다 작은 제2 기준 전압과 비교하는 비교 회로; 및
    상기 제1 비교 회로 및 제2 비교 회로에 포함되는 능동 소자의 동작 타이밍을 지연시키는 지연 회로; 를 포함하는 LED 구동 장치의 제어 회로.
  18. 제17항에 있어서, 상기 비교 회로는,
    상기 LED 구동 장치의 입력 전압 및 출력 전압 중 적어도 하나를 상기 제1 기준 전압과 비교하는 제1 연산 증폭기와, 상기 제1 연산 증폭기의 출력단에 연결되는 래치 회로를 갖는 제1 비교 회로; 및
    상기 LED 구동 장치의 입력 전압 및 출력 전압 중 적어도 하나를 상기 제2 기준 전압과 비교하는 제2 연산 증폭기와, 상기 제2 연산 증폭기의 출력단에 연결되는 래치 회로를 갖는 제2 비교 회로; 를 포함하는 LED 구동 장치의 제어 회로.
  19. 제18항에 있어서,
    상기 비교 회로는 상기 LED 구동 장치의 입력 전압 및 출력 전압 중 적어도 하나가 상기 제1 기준 전압보다 크면 상기 교류 전압의 레벨을 감소시키고, 상기 LED 구동 장치의 입력 전압 및 출력 전압 중 적어도 하나가 상기 제2 기준 전압보다 작으면 상기 교류 전압의 레벨을 증가시키는 LED 구동 장치의 제어 회로.
  20. 제19항에 있어서,
    상기 비교 회로는 상기 LED 구동 장치에 포함되는 커패시터 뱅크의 커패시턴스 값을 조절하여 상기 교류 전압의 레벨을 증가 또는 감소시키는 LED 구동 장치의 제어 회로.

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