KR20160137012A - 플리커 저감 기능을 갖는 ac 직결형 led 조명장치 - Google Patents

플리커 저감 기능을 갖는 ac 직결형 led 조명장치 Download PDF

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Abstract

본 발명은 AC 직결형 조명장치의 발광부가 병렬 구조 동작시, 각각의 발광부에 대응하는 전류센서저항 및 비교기를 구비하되, 각 센서저항 값을 동일하게 설정하고, 각 비교기의 비반전단자로 동일한 전압값이 입력되도록 제어하는 구성을 통해 전류 루트마다 개별적인 전류제어가 가능한 동시에, 광 균일도를 향상시킬 수 있는 플리커 저감 기능을 갖는 AC 직결형 LED 조명장치를 제공하는 것을 목적으로 한다. 따라서 본 발명에 따른 플리커 저감 기능을 갖는 AC 직결형 LED 조명장치는 AC 직결형 조명장치의 발광부가 병렬 구조 동작시, 각각의 발광부에 대응하는 전류센서저항 및 비교기를 구비하되, 각 센서저항 값을 동일하게 설정하고, 각 비교기의 비반전단자로 동일한 전압값이 입력되도록 제어하는 구성을 통해 전류 루트마다 개별적인 전류제어가 가능한 동시에, 광 균일도를 향상시킬 수 있는 장점이 있다.

Description

플리커 저감 기능을 갖는 AC 직결형 LED 조명장치{AC DIRECT CONNECTION TYPE LED LIGHTING DEVICE WITH FUNCTION OF FLICKER REDUCTION}
본 발명은 플리커 저감 기능을 갖는 AC 직결형 LED 조명장치에 관한 발명으로서, 더욱 상세하게는 AC 직결형 조명장치의 발광부가 병렬 구조 동작시, 각각의 발광부에 대응하는 전류센서저항 및 비교기를 구비하되, 각 센서저항 값을 동일하게 설정하고, 각 비교기의 비반전단자로 동일한 전압값이 입력되도록 제어하는 구성을 통해 전류 루트마다 개별적인 전류제어가 가능한 동시에, 광 균일도를 향상시킬 수 있는 플리커 저감 기능을 갖는 AC 직결형 LED 조명장치에 관한 것이다.
최근 소형 조명장치에 있어서, 기존의 백열전구와 같은 조명장치를 대체하기 위한 LED(Light Emitting Diode) 조명장치가 각광을 받고 있다.
이러한 LED 조명장치에 있어서, 종래에는 AC-DC 컨버터 등의 구동장치를 사용해서 교류와 직류간의 변환을 만족시키고 있으나, 상기와 같이 구동장치를 사용하여 조명장치를 구성하기에는 구동장치에 따른 조명장치의 크기 및 부품수가 증가할 수 있는 단점이 있다.
또한, 단수명의 전해 커패시터로 인한 수명 단축, 상기 구동장치에서의 발열문제로 인한 과도한 방열장치 사용, 조명장치의 구성과 디자인 제약 등 다양한 문제점이 있다.
이러한 문제점을 해결하기 위해 LED 조명장치에 관한 여러가지 구동방법과 기술들이 고안되고 있으며, 이 중 대표적인 것이 AC 직결형 조명장치이다.
상기 AC 직결형 조명장치는 발광부의 연결구조에 따라 직렬구조를 갖는 방식과 직,병렬구조의 혼합방식 등이 있다.
도 1은 직렬구조를 갖는 AC 직결형 조명장치의 구성을 나타낸 도면으로서, 도면과 같이, 임의의 교류전원(10)을 전파정류하는 정류부(20), 상기 정류부(20)의 양극단자에 직렬로 설치된 복수의 발광부(30), 상기 정류부(20)의 음극단자(GND)와 상기 발광부(30) 사이에 접속된 제1,2 스위치(71b, 72b)의 전류를 검출하고, 임의의 검출전압을 출력하는 센서저항(40), 상기 정류부(20)에서 공급된 라인전압을 검출하는 라인전압 검출부(50), 상기 라인전압 검출부(50)가 검출한 라인전압의 레벨에 따라 제어전압을 출력하는 제어부(60) 및 상기 제어부(60)에서 출력된 제어전압과 상기 센서저항(40)에서 출력된 검출전압을 비교하여 스위칭 제어신호를 출력하는 제1, 2 비교기(71a, 72a)를 포함하여 구성된다.
이러한 직렬구조의 경우, 시간 구간별 라인전압 레벨에 따라 각 발광부(31, 32)를 순차 스위칭하는 방식이며, 이때, 특정구간(예컨대, 저전압구간)에서 일부 발광부(32)가 미점등 상태에 있는 현상을 내포하고 있다.
또한, 도 2는 병렬구조를 갖는 AC 직결형 조명장치의 구성을 나타낸 도면으로서, 도면과 같이, 전류제어방법에 있어서, 하나의 센서저항(40)을 사용하여 전류를 제어함으로써, 병렬구조 동작시에 특정 전류루트로의 전류가 몰리게 되는 현상이 발생하며, 이에 따라 조명장치의 광 품질을 저해하는 문제가 발생할 수 있다.
또한, 각 발광부(31, 32)의 전류 스트레스 차이를 발생시켜, 상기 각 발광부(31, 32)의 수명에 영향을 주게 되고, 이는 곧 조명장치의 수명저하 요인이 된다.
한국 등록특허번호 제10-1312628호(2013.09.23.)
이러한 문제점을 해결하기 위하여, 본 발명은 AC 직결형 조명장치의 발광부가 병렬 구조 동작시, 각각의 발광부에 대응하는 전류센서저항 및 비교기를 구비하되, 각 센서저항 값을 동일하게 설정하고, 각 비교기의 비반전단자로 동일한 전압값이 입력되도록 제어하는 구성을 통해 전류 루트마다 개별적인 전류제어가 가능한 동시에, 광 균일도를 향상시킬 수 있는 플리커 저감 기능을 갖는 AC 직결형 LED 조명장치를 제공하는 것을 목적으로 한다.
상기한 목적을 달성하기 위하여 본 발명은 임의의 교류전압을 전파정류하는 정류부; 상기 정류부의 양극단자와 제1 다이오드의 애노드 사이에 연결한 제1 발광부; 상기 제1 발광부의 캐소드와 제2 발광부의 애노드 사이에 연결한 제1 다이오드; 상기 제1 다이오드와 제3 스위치 사이에 연결한 제2 발광부; 상기 정류부의 양극단자와 제2 발광부의 애노드 사이에 접속된 제1 스위치; 상기 제1 발광부의 캐소드와 제1 센서저항 사이에 접속된 제2 스위치; 상기 제2 발광부와 제2 센서저항 사이에 접속된 제3 스위치; 상기 제2 스위치와 정류부의 음극단자 사이에 접속된 제1 센서저항; 상기 제3 스위치와 정류부의 음극단자 사이에 접속된 제2 센서저항; 상기 제1 센서저항의 출력전압과 제어부의 제어전압을 입력받아 비교하고, 상기 비교에 따라 상기 제2 스위치를 제어하도록 접속된 제1 비교기; 상기 제2 센서저항의 출력전압과 상기 제어부의 제어전압을 입력받아 비교하고, 상기 비교에 따라 상기 제3 스위치를 제어하도록 접속된 제2 비교기; 상기 정류부의 양극단자에서 출력되는 라인전압을 검출하는 라인전압 검출부; 및 상기 라인전압 검출부에서 검출된 라인전압의 레벨에 따라 상기 제1 발광부와 제2 발광부가 시간 구간별 직렬 또는 병렬 중 적어도 어느 하나의 구조로 동작하도록 제어하고, 상기 제1,2 비교기의 비반전단자로 제어전압을 출력하는 제어부를 포함하여 구성한다.
또한, 본 발명에 따른 상기 제1 센서저항 및 제2 센서저항은 동일한 저항값을 갖도록 설정한 것을 특징으로 한다.
또한, 본 발명에 따른 상기 제어부는 제1 비교기의 비반전단자 및 상기 제2 비교기의 비반전단자로 동일한 제어전압 값을 출력하는 것을 특징으로 한다.
본 발명에 따른 플리커 저감 기능을 갖는 AC 직결형 LED 조명장치는 AC 직결형 조명장치의 발광부가 병렬 구조 동작시, 각각의 발광부에 대응하는 전류센서저항 및 비교기를 구비하되, 각 센서저항 값을 동일하게 설정하고, 각 비교기의 비반전단자로 동일한 전압값이 입력되도록 제어하는 구성을 통해 전류 루트마다 개별적인 전류제어가 가능한 동시에, 광 균일도를 향상시킬 수 있는 장점이 있다.
도 1 은 종래 기술에 따른 직렬 연결 구조의 AC 직결형 LED 조명장치의 구성도.
도 2 는 종래 기술에 따른 병렬 연결 구조의 AC 직결형 LED 조명장치를 나타낸 도면.
도 3 은 본 발명에 따른 플리커 저감 기능을 갖는 AC 직결형 LED 조명장치를 나타낸 구성도.
도 4 는 본 발명에 따른 플리커 저감 기능을 갖는 AC 직결형 LED 조명장치에 따른 동작을 나타낸 도면.
도 5 는 본 발명에 따른 플리커 저감 기능을 갖는 AC 직결형 LED 조명장치의 다른 실시예를 나타낸 구성도.
도 6 은 본 발명에 따른 플리커 저감 기능을 갖는 AC 직결형 LED 조명장치의 또 다른 실시예를 나타낸 구성도.
이하, 첨부된 도면을 참조하여 본 발명에 따른 플리커 저감 기능을 갖는 AC 직결형 LED 조명장치의 패키지의 바람직한 실시예를 상세하게 설명한다.
(제1 실시예)
도 3은 본 발명에 따른 플리커 저감 기능을 갖는 AC 직결형 LED 조명장치를 나타낸 구성도이고, 도 4는 본 발명에 따른 플리커 저감 기능을 갖는 AC 직결형 LED 조명장치에 따른 동작을 나타낸 도면이다.
도 3 내지 도 4에 나타낸 바와 같이, 본 발명의 제1 실시예에 따른 플리커 저감 기능을 갖는 AC 직결형 LED 조명장치(100)는 2단의 발광부를 포함하는 구성으로서, 정류부(120), 제1 발광부(131), 제1 다이오드(D1), 제2 발광부(132), 제1 스위치(141), 제2 스위치(142), 제3 스위치(143), 제1 센서저항(151), 제2 센서저항(152), 제1 비교기(161), 제2 비교기(162), 라인전압 검출부(170) 및 제어부(180)를 포함하여 구성한다.
상기 정류부(120)는 임의의 교류전압(110)을 입력받아 정류된 라인전압을 공급하는 구성으로서, 바람직하게는, 전원부(미도시)로부터 공급되는 교류전압(110)을 4개의 다이오드를 통해 DC맥류전압으로 변환시키는 브릿지 정류회로로 이루어지며, 상기 교류전압(110)을 전파정류하여 출력한다.
상기 제1 발광부(131)는 정류부(120)의 양극단자와 후술되는 제1 다이오드(D1)의 애노드 사이에 연결한 구성으로, 상기 정류부(120)로부터 라인전압을 공급받아 제어부(180)의 제어에 따라 점등 또는 소등된다.
상기 제1 다이오드(D1)는 제1 발광부(131)의 캐소드와 후술되는 제2 발광부(132)의 애노드 사이에 연결한 구성으로, 전류를 일방향(순방향)으로 흘려보내는 기능을 수행한다.
상기 제2 발광부(132)는 제1 다이오드(D1)와 후술되는 제3 스위치(143) 사이에 연결한 구성으로, 그 기능은 전술한 상기 제1 발광부(131)와 같다.
여기서, 상기 제1 발광부(131) 및 제2 발광부(132)는 적어도 하나 이상의 LED(Light Emitting Diode) 소자로 구성되는 것이 바람직하다.
상기 제1 스위치(141)는 정류부(120)의 양극단자와 제2 발광부(132)의 애노드 사이에 접속된 구성으로, 상기 제어부(180)의 제어에 따라 전류 루트를 변환하는 기능을 수행한다.
이는 후술될 동작설명에서 더 구체적으로 설명하기로 한다.
상기 제2 스위치(142)는 제1 발광부(131)의 캐소드와 후술될 제1 센서저항(151) 사이에 접속된 구성으로, 상기 제어부(180)에 의해 제어되도록 구성할 수 있다.
상기 제3 스위치(143)는 제2 발광부(132)와 후술될 제2 센서저항(152) 사이에 접속된 구성으로, 상기 제어부(180)에 의해 제어되도록 구성할 수 있다.
상기 제1 센서저항(151)은 제2 스위치(142)와 상기 정류부(120)의 음극단자(GND) 사이에 접속된 구성으로, 상기 제2 스위치(142)의 전류를 검출하고, 후술될 제1 비교기(161)에 반전입력이 되는 전압을 출력하는 기능을 수행한다.
상기 제2 센서저항(152)은 제3 스위치(143)와 상기 정류부(120)의 음극단자(GND) 사이에 접속된 구성으로, 상기 제3 스위치(143)의 전류를 검출하고, 후술될 제2 비교기(162)에 반전입력이 되는 전압을 출력하는 기능을 수행한다.
여기서, 상기 제1 센서저항(151) 및 제2 센서저항(152)은 동일한 저항값을 갖도록 설정하는 것이 바람직하다.
상기 제1 비교기(161)는 제1 센서저항(151)의 출력전압과 상기 제어부(180)의 제어전압을 입력받아 비교하고, 상기 비교에 따라 상기 제2 스위치(142)를 제어하도록 접속된다.
상기 제2 비교기(162)는 제2 센서저항(152)의 출력전압과 상기 제어부(180)의 제어전압을 입력받아 비교하고, 상기 비교에 따라 상기 제3 스위치(143)를 제어하도록 접속된다.
상기 라인전압 검출부(170)는 정류부(120)의 양극단자에서 출력되는 라인전압을 검출하는 기능을 수행한다.
상기 제어부(180)는 라인전압 검출부(170)에서 검출된 라인전압의 레벨에 따라 상기 제1 발광부(131)와 제2 발광부(132)가 시간 구간별 직렬 또는 병렬 중 적어도 어느 하나의 구조로 동작하도록 제어하고, 상기 제1,2 비교기(161, 162)의 비반전단자로 제어전압을 출력하는 기능을 수행한다.
여기서, 본 발명의 실시예에 따르면, 상기 제어부(180)는 제1 비교기(161)의 비반전단자 및 상기 제2 비교기(162)의 비반전단자로 동일한 제어전압 값을 출력하도록 구성하는 것이 바람직하다.
이하, 도 4를 참조하여, 본 발명의 실시예에 따른 AC 직결형 LED 조명장치(100)의 동작상태를 라인전압의 저전압구간인 T1과 고전압구간인 T2로 구분하여 설명하기로 한다.
상기 T1과 T2의 분리시점은 라인전압과 상기 제1,2 발광부(131, 132)의 특성 등을 고려하여 라인전압이 피크라인전전압/2인 시점에서 분리되도록 조절하는 것이 바람직하다.
상기 T1 구간에서의 동작을 살펴보면, 도 4의 (a)와 같이, 상기 제1 발광부(131)와 제2 발광부(132)는 병렬 연결구조로 동작되며, 이러한 동작은 상기 제어부(180)에 의해 제어될 수 있다.
상기 제어부(180)는 제1 스위치(141)가 ON 상태가 되도록 제어하며, 상기 제2 스위치(142) 및 제3 스위치(143) 또한 ON 상태가 되도록 제어한다.
이때, 상기 제1 발광부(131), 제2 스위치(142), 제1 센서저항(151)을 통해 전류1(L1)의 전류 루트가 발생되고, 상기 전류1(L1)의 크기는 상기 제1 센서저항(151)의 출력전압과 상기 제어부(180)의 제어전압이 입력이 되는 상기 제1 비교기(161)에 의해 결정될 수 있다.
한편, 상기 제1 스위치(141), 제2 발광부(132), 제3 스위치(143), 제2 센서저항(152)을 통해 전류2(L2)의 전류 루트가 발생될 수 있으며, 상기 전류2(L2)의 크기는 상기 제2 센서저항(152)의 출력전압과 상기 제어부(180)의 제어전압이 입력이 되는 제2 비교기(162)에 의해 결정될 수 있다.
여기서, 본 발명의 실시예에 따르면, 상기 제1,2 센서저항(151, 152)의 저항값은 동일하게 설정하고, 상기 제어부(180)는 제1 비교기(161)의 비반전단자 및 제2 비교기(162)의 비반전단자로 동일한 제어전압값이 입력되도록 함으로써, 상기 전류1(L1)과 전류2(L2)의 크기가 같도록 할 수 있다.
또한, 이때, 전체 발광부(131, 132)의 전류는 전류1(L1)+전류2(L2)가 된다.
따라서, 병렬 연결구조인 T1 구간에서 종래에 단일센서저항을 이용함으로써, 각 발광부, 스위칭 소자, 비교기 등의 특성 차이에 따라 발생되었던 플리커 현상이나 전류가 일방적으로 몰리는 현상 등을 제거할 수 있고, 상기 제1,2 발광부(131, 132)에 의해 발생되는 빛의 크기가 균일하도록 하여 LED의 장수명은 물론, 조명장치의 품질을 향상시킬 수 있다.
상기 T2 구간에서의 동작을 살펴보면, 도 4의 (b)와 같이, 상기 제1 발광부(131)와 제2 발광부(132)는 직렬 연결구조로 동작되며, 이러한 동작은 상기 제어부(180)에 의해 제어될 수 있다.
상기 T2 구간에서 제어부(180)는 제1 스위치(141) 및 제2 스위치(142)가 OFF 상태가 되도록 제어하며, 상기 제3 스위치(143)는 ON 상태가 되도록 제어한다.
이때, 전류3(L3)의 전류 루트는 상기 제1 발광부(131), 제1 다이오드(D1), 제2 발광부(132), 제3 스위치(143) 제2 센서저항(152)를 통해 이루어진다.
또한, 이러한 전류3(L3)의 크기는 상기 제2 비교기(162)의 입력전압인 상기 제2 센서저항(152)의 출력전압과 상기 제어부(180)의 제어전압을 비교하여 결정될 수 있다.
(제2 실시예)
도 5는 본 발명에 따른 플리커 저감 기능을 갖는 AC 직결형 LED 조명장치의 제2 실시예를 나타낸 구성도이다.
도 5와 아래의 표 1을 함께 참조하여, 상기 제2 실시예에 따른 타임 분리구간 T1, T2, T3는 라인전압 전압레벨에 의해 구분되어지며, T1은 0 내지 피크라인전압*1/3, T2는 피크라인전압*1/3 내지 피크라인전압*2/3, T3은 피크라인전압*2/3 내지 피크라인전압 구간으로 분리하는 것이 바람직하다.
SW1
SW2
SW3
SW4
SW5
SW6

T1
ON
ON
OFF
ON
ON
ON

T2
OFF
OFF
ON
OFF
ON
ON

T3
OFF
OFF
OFF
OFF
OFF
ON
또한, 본 발명의 제2 실시예에 따른 플리커 저감 기능을 갖는 AC 직결형 LED 조명장치(100')는 3단의 발광부를 포함하는 구성으로서, 정류부(120), 제1,2,3,발광부(131, 132, 133), 제1,2 다이오드(D1, D2), 제1,2,3,4,5,6 스위치(141', 142', 143', 144', 145', 146'), 제1,2,3 센서저항(151, 152, 153), 제1,2,3 비교기(161, 162, 163), 라인전압 검출부(170) 및 제어부(180)를 포함하여 구성한다.
여기서, 상기 제1 실시예와 동일한 구성 및 기능에 대해서는 동일한 부호를 사용하였으며, 그에 대한 구체적인 설명은 생략함을 미리 언급한다.
상기 정류부(120)는 임의의 교류전압(110)을 전파정류하여 라인전압을 출력한다.
상기 제1 발광부(131)는 적어도 하나 이상의 LED 소자로 이루어지며 라인전압과 후술될 제1 다이오드(D1)의 애노드에 접속된다.
상기 제2 발광부(132)는 제1 다이오드(D1)의 캐소드와 후술될 제2 다이오드(D2) 사이에 접속되고, 적어도 하나 이상의 LED 소자로 구성된다.
상기 제3 발광부(133)는 제2 다이오드(D2)의 캐소드와 후술될 제6 스위치(146') 사이에 접속되고, 적어도 하나 이상의 LED로 구성된다.
상기 제1 다이오드(D1)는 제1 발광부(131)와 상기 제2 발광부(132) 사이에 접속되어, 상기 제1 발광부(131)와 제2 발광부(132)가 병렬 동작시 분리하는 역할을 수행한다.
상기 제2 다이오드(D2)는 제2 발광부(132)와 상기 제3 발광부(133) 사이에 접속되어, 상기 제2 발광부(132)와 제3 발광부(133)가 병렬 동작시 분리하는 역할을 수행한다.
상기 제1 스위치(141')는 제1 다이오드(D1)의 캐소드와 상기 정류부(120)의 양극단자에 접속되어, 상기 제1 발광부(131)와 제1 다이오드(D1)가 직렬 연결된 부분과 병렬 구조를 이루도록 하고, 상기 제어부(180)에 의해 제어되도록 구성할 수 있다.
상기 제2 스위치(142')는 제2 다이오드(D2)의 캐소드와 상기 정류부(120)의 양극단자에 접속되어, 상기 제1 발광부(131), 제1 다이오드(D1), 제2 발광부(132), 제2 다이오드(D2)가 직렬 연결된 부분과 병렬 구조를 이루도록 하고, 상기 제어부(180)에 의해 제어되도록 구성할 수 있다.
상기 제3 스위치(143')는 제1 다이오드(D1)의 캐소드와 상기 제2 다이오드(D2)의 캐소드에 접속되고, 상기 제2 발광부(132)와 제2 다이오드(D2)로 직렬 연결된 부분과 병렬 구조를 가지며 상기 제어부(180)에 의해 제어되도록 구성할 수 있다.
상기 제4 스위치(144')는 제1 발광부(131)의 캐소드와 후술될 제1 센서저항(151) 사이에 접속되어, 후술될 제1 비교기(161)의 출력에 따라 제어되도록 구성할 수 있다.
상기 제5 스위치(145')는 제2 발광부(132)의 캐소드와 후술될 제2 센서저항(152) 사이에 접속되어, 후술될 제2 비교기(162)의 출력에 따라 제어되도록 구성할 수 있다.
상기 제6 스위치(146')는 제3 발광부(133)와 후술될 제3 센서저항(153) 사이에 접속되어, 후술될 제3 비교기(163)의 출력에 따라 제어되도록 구성할 수 있다.
상기 제1 비교기(161)의 비반전단자(+)는 상기 제어부(180)와 접속되고, 반전단자(-)는 상기 제1 센서저항(151)과 접속되며, 출력은 상기 제4 스위치(144')에 접속되어 상기 제4 스위치(144')의 동작을 제어한다.
상기 제2 비교기(162)의 비반전단자(+)는 상기 제어부(180)와 접속되고, 반전단자(-)는 상기 제2 센서저항(152)와 접속되며, 출력은 상지 제5 스위치(145')에 접속되어 상기 제5 스위치(145')의 동작을 제어한다.
상기 제3 비교기(163)의 비반전단자(+)는 상기 제어부(180)와 접속되고, 반전단자(-)는 상기 제3 센서저항(153)과 접속되며, 출력은 상기 제6 스위치(146')에 접속되어 상기 제6 스위치(146')의 동작을 제어한다.
상기 제1 센서저항(151)은 제4 스위치(144')와 상기 정류부(120)의 음극단자(GND) 사이에 접속되어, 상기 제4 스위치(144')의 전류를 검출하는 기능을 수행하며, 상기 제1 비교기(161)에 반전입력이 될 전압을 출력한다.
상기 제2 센서저항(152)은 제5 스위치(145')와 상기 정류부(120)의 음극단자(GND) 사이에 접속되어, 상기 제5 스위치(145')의 전류를 검출하는 기능을 수행하며, 상기 제2 비교기(162)에 반전입력이 될 전압을 출력한다.
상기 제3 센서저항(153)은 제6 스위치(146')와 상기 정류부(120)의 음극단자(GND) 사이에 접속되어, 상기 제6 스위치(146')의 전류를 검출하는 기능을 수행하며, 상기 제3 비교기(163)에 반전입력이 될 전압을 출력한다.
상기 라인전압 검출부(170)는 정류부(120)의 양극단자와 음극단자(GND) 사이에 접속되어, 상기 정류부(120)에 의해 정류된 라인전압을 검출하여 상기 제어부(180)에 출력하는 기능을 수행한다.
상기 제어부(180)는 라인전압 검출부(170)에서 출력된 라인전압의 레벨에 따라 상기 제1,2,3 스위치(141', 142', 143'), 제1,2,3 비교기(161, 162, 163)를 제어하여 시간 구간에 따라 상기 제1,2,3 발광부(131, 132, 133)가 직렬 또는 병렬 구조로 동작되도록 한다.
또한, 상기 제어부(180)는 각 시간 구간별 상기 제1,2,3 발광부(131, 132, 133)의 전류를 제어하기 위한 신호를 상기 제1,2,3 비교기(161, 162, 163)에 출력할 수도 있다.
이하, 시간 구간별 동작 상태 중 T1 구간에서의 동작을 대표적으로 설명하면 다음과 같다.
예컨대, T1 구간에서 상기 제어부(180)는 제1,2,4,5,6 스위치(141', 142', 144', 145', 146')는 ON 상태가 되도록 제어하며, 상기 제3 스위치(143')는 OFF 상태가 되도록 제어한다.
이때, 상기 제1,2,3 발광부(131, 132, 133)는 병렬 구조로 동작되고, 전류는 3가지의 루트를 통해 흐를 수 있다.
첫번째 루트는, 상기 제1 발광부(131), 제4 스위치(144'), 제1 센서저항(151)을 통해서 흐르는 루트이다.
두번째 루트는, 상기 제1 스위치(141'), 제2 발광부(132), 제5 스위치(145'), 제2 센서저항(152)을 통해서 흐르는 루트이다.
세번째 루트는, 상기 제2 스위치(142'), 제3 발광부(133), 제6 스위치(146'), 제3 센서저항(153)을 통해서 흐르는 루트이다.
이에 따라, 상기 제1 발광부(131)의 전류는 상기 제1 비교기(161)에 의해 제어되고, 상기 제2 발광부(132)의 전류는 상기 제2 비교기(162)에 의해 제어되며, 상기 제3 발광부(133)의 전류는 상기 제3 비교기(163)에 의해 제어될 수 있다.
여기서, 본 발명의 제2 실시예에 따르면, 상기 제1,2,3 센서저항(151, 152, 153)의 저항값은 동일하게 설정하고, 상기 제어부(180)는 제1 비교기(161)의 비반전단자, 제2 비교기(162)의 비반전단자 및 제3 비교기(163)의 비반전단자로 동일한 제어전압값이 입력되도록 함으로써, 상기 제1,2,3 발광부(131, 132, 133)가 동일한 전류로 동작할 수 있다.
(제3 실시예)
도 6은 본 발명에 따른 플리커 저감 기능을 갖는 AC 직결형 LED 조명장치의 제3 실시예를 나타낸 구성도이다.
도 6과 아래의 표 2를 함께 참조하여, 상기 제3 실시예에 따른 타임 분리구간 T1, T2, T3, T4는 라인전압 전압레벨에 의해 구분되어지며, T1은 0 내지 피크라인전압*1/4, T2는 피크라인전압*1/4 내지 피크라인전압*2/4, T3은 피크라인전압*2/4 내지 피크라인전압*3/4, T4는 피크라인전압*3/4 내지 피크라인전압 구간으로 분리하는 것이 바람직하다.
SW1
SW2
SW3
SW4
SW5
SW6
SW7
SW8

T1
ON
ON
ON
OFF
ON
ON
ON
ON

T2
OFF
ON
OFF
OFF
OFF
ON
OFF
ON

T3
OFF
OFF
OFF
ON
OFF
OFF
ON
ON

T4
OFF
OFF
OFF
OFF
OFF
OFF
OFF
ON
또한, 본 발명의 제3 실시예에 따른 플리커 저감 기능을 갖는 AC 직결형 LED 조명장치(100")는 4단의 발광부를 포함하는 구성으로서, 정류부(120), 제1,2,3,4 발광부(131, 132, 133, 134), 제1,2,3 다이오드(D1, D2, D3), 제1,2,3,4,5,6,7,8 스위치(141", 142", 143", 144", 145", 146", 147", 148"), 제1,2,3,4 센서저항(151, 152, 153, 154), 제1,2,3,4 비교기(161, 162, 163, 164), 라인전압 검출부(170) 및 제어부(180)를 포함하여 구성한다.
상기 제3 실시예에 따른 구성은 해당관련분야의 통상의 지식을 가진 당업자가 본 발명의 제1 실시예와 제2 실시예를 통해 다양하게 변경설계할 수 있으므로, 이에 대한 구체적인 설명은 생략하는 바이다.
다만, 상기 도 6 및 표 2를 참고하여, 상기 제3 실시예에 따른 시간 구간별 동작상태를 설명하면 다음과 같다.
T1 구간에서 상기 제1,2,3,4 발광부(131, 132, 133, 134)는 병렬 연결구조로 동작되며, 이러한 동작은 상기 제어부(180)에 의해 제어될 수 있다.
상기 제어부(180)는 제1,2,3,5,6,7,8 스위치(141", 142", 143", 145", 146", 147", 148")가 ON 상태가 되도록 제어하며, 상기 제4 스위치(144")는 OFF 상태가 되도록 제어한다.
이때, 상기 제1,2,3,4 발광부(131, 132, 133, 134)의 전류는 4가지의 루트를 통해 흐를 수 있다.
첫번째 루트는, 상기 제1 발광부(131), 제5 스위치(145"), 제1 센서저항(151)을 통해서 흐르는 루트이다.
여기서, 상기 제1 발광부(131)의 전류 크기는 상기 제1 센서저항(151)의 출력전압과 상기 제1 비교기(161)의 비반전단자에 입력되는 제어전압에 의해 제어될 수 있다.
두번째 루트는, 상기 제1 스위치(141"), 제2 발광부(132), 제6 스위치(146"), 제2 센서저항(152)을 통해서 흐르는 루트이다.
여기서, 상기 제2 발광부(132)의 전류 크기는 상기 제2 센서저항(152)의 출력전압과 상기 제2 비교기(162)의 비반전단자에 입력되는 제어전압에 의해 제어될 수 있다.
세번재 루트는, 상기 제2 스위치(142"), 제3 발광부(133), 제7 스위치(147"), 제3 센서저항(153)을 통해서 흐르는 루트이다.
여기서, 상기 제3 발광부(133)의 전류 크기는 상기 제3 센서저항(153)의 출력전압과 상기 제3 비교기(163)의 비반전단자에 입력되는 제어전압에 의해 제어될 수 있다.
네번째 루트는, 상기 제3 스위치(143"), 제4 발광부(134), 제8 스위치(148"), 제4 센서저항(154)을 통해서 흐르는 루트이다.
여기서, 상기 제4 발광부(134)의 전류 크기는 상기 제4 센서저항(154)의 출력전압과 상기 제4 비교기(164)의 비반전단자에 입력되는 제어전압에 의해 제어될 수 있다.
즉, T1 구간에서 상기 4가지의 루트는 병렬구조로 동작하게 되며, 본 발명의 제3 실시예에 따르면, 상기 제1,2,3,4 센서저항(151, 152, 153, 154)의 저항값은 동일하게 설정되도록 구성하고, 상기 제어부(180)는 제1,2,3,4 비교기(161, 162, 163, 164)로 동일한 제어전압값이 입력되도록 제어함으로써, 각 전류 루트의 전류 크기는 동일한 값을 가지게 된다.
다만, 상기 도 6 및 표 2를 참고하여, 상기 제3 실시예에 따른 시간 구간별 동작상태를 설명하면 다음과 같다.
다음으로, T2 구간에서는 상기 제1,2 발광부(131, 132)가 직렬 연결로 동작하는 구조와, 상기 제3,4 발광부(133, 134)가 직렬 연결로 동작하는 구조가 병렬 형태로 동작한다.
상기 제어부(180)는 제2,6,8 스위치(142", 146", 148")가 ON 상태가 되도록 제어하며, 상기 제1,3,4,5,7 스위치(141", 143", 144", 145", 147")는 OFF 상태가 되도록 제어한다.
이때, 상기 제1,2,3,4 발광부(131, 132, 133, 134)의 전류는 2가지의 루트를 통해 흐를 수 있다.
첫번째 루트는, 상기 제1 발광부(131), 제1 다이오드(D1), 제2 발광부(132), 제6 스위치(146"), 제2 센서저항(152)을 통해서 흐르는 루트이다.
여기서, 상기 제1,2 발광부(131, 132)의 전류 크기는 상기 제2 센서저항(152)의 출력전압과 상기 제2 비교기(162)의 비반전단자에 입력되는 제어전압에 의해 제어될 수 있다.
두번째 루트는, 상기 제2 스위치(142"), 제3 발광부(133), 제3 다이오드(D3), 제4 발광부(134), 제8 스위치(148"), 제4 센서저항(154)을 통해서 흐르는 루트이다.
여기서, 상기 제3,4 발광부(133, 134)의 전류 크기는 상기 제4 센서저항(154)의 출력전압과 상기 제4 비교기(164)의 비반전단자에 입력되는 제어전압에 의해 제어될 수 있다.
따라서, 상기 2가지의 루트는 각각 독립적으로 제어될 수 있다.
다음으로, T3 구간에서는 상기 제3 발광부(133)와 제4 발광부(134)가 병렬 구조를 가지며, 이 구조는 제1 발광부(131) 및 제2 발광부(132)와 직렬 연결구조로 동작된다.
이를 위해 상기 제어부(180)는 제1,2,3,5,6 스위치(141", 142", 143", 145", 146")가 OFF 상태가 되도록 제어하며, 상기 제4,7,8 스위치(144", 147", 148")는 ON 상태가 되도록 제어한다.
이때, 상기 제1,2,3,4 발광부(131, 132, 133, 134)의 전류는 2가지의 루트를 통해 흐를 수 있게 되며, 상기 루트는 상기 제1 발광부(131), 제1 다이오드(D1), 제2 발광부(132)에 의해 형성된 루트가 상기 제3 발광부(133), 제7 스위치(147"), 제3 센서저항(153)으로 흐르는 첫번째 루트와, 상기 제4 스위치(144"), 제4 발광부(134), 제8 스위치(148"), 제4 센서저항(154)으로 흐르는 두번째 루트로 분리될 수 있다.
상기 첫번재 루트에서, 상기 제1,2,3 발광부(131, 132, 133)의 전류 크기는 상기 제3 센서저항(153)의 출력전압과 상기 제3 비교기(163)의 비반전단자에 입력되는 제어전압에 의해 제어될 수 있다.
상기 두번째 루트에서, 상기 제1,2,4 발광부(131, 132, 134)의 전류 크기는 상기 제4 센서저항(154)의 출력전압과 상기 제4 비교기(164)의 비반전단자에 입력되는 제어전압에 의해 제어될 수 있다.
본 발명에 따르면, 상기 제3,4 센서저항(153, 154)의 저항값은 동일하게 설정되도록 구성하고, 상기 제어부(180)는 제3,4 비교기(163, 164)로 동일한 제어전압값이 입력되도록 제어함으로써, 각 전류 루트의 전류 크기는 동일한 값을 가지게 된다.
마지막으로, T4 구간에서는 상기 제1,2,3,4 발광부(131, 132, 133, 134)는 직렬 연결구조로 동작된다.
이를 위해 상기 제어부(180)는 제1,2,3,4,5,6,7 스위치(141", 142", 143", 144", 145", 146", 147")가 OFF 상태가 되도록 제어하며, 상기 제8 스위치(148")만이 ON 상태가 되도록 제어한다.
이때, 상기 제1,2,3,4 발광부(131, 132, 133, 134)의 전류는 직렬 연결구조를 가지는 한 가지의 루트를 통해 흐를 수 있게 되며, 상기 루트는 상기 제1 발광부(131), 제1 다이오드(D1), 제2 발광부(132), 제2 다이오드(D2), 제3 발광부(133), 제3 다이오드(D3), 제4 발광부(134), 제8 스위치(148"), 제4 센서저항(154)으로 이루어질 수 있다.
여기서, 상기 제1,2,3,4 발광부(131, 132, 133, 134)의 전류 크기는 상기 제4 센서저항(154)의 출력전압과 상기 제4 비교기(164)의 비반전단자에 입력되는 제어전압에 의해 제어될 수 있다.
즉, 본 발명은 발광부의 병렬 구간에서 각 병렬 루트의 전류 크기를 개별적으로 제어할 수 있도록 병렬 구조에 연동된 센서저항을 구비한 것을 특징으로 하고, 이에 따라, 종래에 단일센서저항을 이용하여 전류를 제어할 시에 발생했던 플리커 현상의 감소는 물론, 전류가 몰리는 현상을 방지하여 조명장치의 광 품질을 향상 시킬 수 있다.
또한, 상기 전류가 특정 전류 루트로 몰리게 되어, 전류 스트레스 차이가 발생하고, 이에 따라 각 발광부의 수명에 영향을 주었던 단점을 해소할 수 있다.
다시 말해, 본 발명은 AC 직결형 조명장치의 발광부가 병렬 구조 동작시, 각각의 발광부에 대응하는 전류센서저항 및 비교기를 구비하되, 각 센서저항 값을 동일하게 설정하고, 각 비교기의 비반전단자로 동일한 전압값이 입력되도록 제어하는 구성을 통해 전류 루트마다 개별적인 전류제어가 가능한 동시에, 광 균일도를 향상시킬 수 있게 된다.
상기와 같이, 본 발명의 바람직한 실시 예를 참조하여 설명하였지만 해당 기술 분야의 숙련된 당업자라면 하기의 특허청구범위에 기재된 본 발명의 사상 및 영역으로부터 벗어나지 않는 범위 내에서 본 발명을 다양하게 수정 및 변경시킬 수 있음을 이해할 수 있을 것이다.
또한, 본 발명의 실시예를 설명하는 과정에서 도면에 도시된 선들의 두께나 구성요소의 크기 등은 설명의 명료성과 편의상 과장되게 도시되어 있을 수 있으며, 상술된 용어들은 본 발명에서의 기능을 고려하여 정의된 용어들로서 이는 사용자, 운용자의 의도 또는 관례에 따라 달라질 수 있으므로, 이러한 용어들에 대한 정의는 본 명세서 전반에 걸친 내용을 토대로 내려져야 할 것이다.
100, 100' : LED 조명장치 110 : 교류전원
120 : 정류부 131 : 제1 발광부
132 : 제2 광원부 133 : 제3 광원부
134 : 제4 광원부 141, 141', 141" : 제1 스위치
142, 142', 142" : 제2 스위치 143, 143', 143" : 제3 스위치
144', 144" : 제4 스위치 145', 145" : 제5 스위치
146', 146" : 제6 스위치 147" : 제7 스위치
148" : 제8 스위치 151 : 제1 센서저항
152 : 제2 센서저항 153 : 제3 센서저항
154 : 제4 센서저항 161 : 제1 비교기
162 : 제2 비교기 163 : 제3 비교기
164 : 제4 비교기 170 : 라인전압 검출부
180 : 제어부

Claims (3)

  1. 임의의 교류전압(110)을 전파정류하는 정류부(120);
    상기 정류부(120)의 양극단자와 제1 다이오드(D1)의 애노드 사이에 연결한 제1 발광부(131);
    상기 제1 발광부(131)의 캐소드와 제2 발광부(132)의 애노드 사이에 연결한 제1 다이오드(D1);
    상기 제1 다이오드(D1)와 제3 스위치(143) 사이에 연결한 제2 발광부(132);
    상기 정류부(120)의 양극단자와 제2 발광부(132)의 애노드 사이에 접속된 제1 스위치(141);
    상기 제1 발광부(131)의 캐소드와 제1 센서저항(151) 사이에 접속된 제2 스위치(142);
    상기 제2 발광부(132)와 제2 센서저항(152) 사이에 접속된 제3 스위치(143);
    상기 제2 스위치(142)와 정류부(120)의 음극단자(GND) 사이에 접속된 제1 센서저항(151);
    상기 제3 스위치(143)와 정류부(120)의 음극단자(GND) 사이에 접속된 제2 센서저항(152);
    상기 제1 센서저항(151)의 출력전압과 제어부(180)의 제어전압을 입력받아 비교하고, 상기 비교에 따라 상기 제2 스위치(142)를 제어하도록 접속된 제1 비교기(161);
    상기 제2 센서저항(152)의 출력전압과 상기 제어부(180)의 제어전압을 입력받아 비교하고, 상기 비교에 따라 상기 제3 스위치(143)를 제어하도록 접속된 제2 비교기(162);
    상기 정류부(120)의 양극단자에서 출력되는 라인전압을 검출하는 라인전압 검출부(170); 및
    상기 라인전압 검출부(170)에서 검출된 라인전압의 레벨에 따라 상기 제1 발광부(131)와 제2 발광부(132)가 시간 구간별 직렬 또는 병렬 중 적어도 어느 하나의 구조로 동작하도록 제어하고, 상기 제1,2 비교기(161, 162)의 비반전단자로 제어전압을 출력하는 제어부(180)를 포함하는 플리커 저감 기능을 갖는 AC 직결형 LED 조명장치.
  2. 제 1 항에 있어서,
    상기 제1 센서저항(151) 및 제2 센서저항(152)은 동일한 저항값을 갖도록 설정한 것을 특징으로 하는 플리커 저감 기능을 갖는 AC 직결형 LED 조명장치.
  3. 제 1 항에 있어서,
    상기 제어부(180)는 제1 비교기(161)의 비반전단자 및 상기 제2 비교기(162)의 비반전단자로 동일한 제어전압 값을 출력하는 것을 특징으로 하는 플리커 저감 기능을 갖는 AC 직결형 LED 조명장치.
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