KR20170012610A - LED driving circuit for changing the colour temperature of LED Module - Google Patents

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Abstract

The present invention relates to a circuit which changes a color temperature of an LED module and, more specifically to an LED driving circuit which changes currents flowing in each LED constituting an LED module through a change of a voltage inputted to the LED module made of multiple types of LEDs having different color temperatures, thereby varying the color temperature of the entire LED module.

Description

LED 모듈의 색온도 가변을 위한 LED 구동회로 {LED driving circuit for changing the colour temperature of LED Module}[0001] The present invention relates to an LED driving circuit for changing the color temperature of an LED module,

본 발명은 LED 모듈의 색온도를 변화시키는 회로에 관한 것으로, 색온도가 상이한 복수 종류 이상의 LED로 구성된 LED 모듈에 입력되는 전압의 변화를 통하여 LED 모듈을 구성하는 각각의 LED에 흐르는 전류를 변화시킴으로써 전체 LED 모듈의 색온도를 가변시키는 LED 구동회로에 관한 것이다.The present invention relates to a circuit for changing the color temperature of an LED module, and more particularly, it relates to a circuit for changing the color temperature of an LED module by changing the current flowing through each LED constituting the LED module through a change in voltage inputted to the LED module composed of LEDs of plural kinds of color temperature, And an LED driving circuit for varying the color temperature of the module.

색온도는 광원으로부터 방사되는 빛의 색을 온도로 표시한 것으로, 색온도는 광원 자체의 온도가 아니고, 흑체라고 하는 가상 물체의 온도로 표시한 것으로 어떤 광원으로부터의 빛의 색과 어떤 온도의 흑체로부터 방사되는 빛의 색이 같을 경우 그 흑체의 온도를 그 광원의 색온도라 하고 절대온도 oK로 표시한다.The color temperature is the temperature of the light emitted from the light source. The color temperature is not the temperature of the light source itself, but the temperature of a virtual object called a black body. It is the color of light from a light source, The temperature of the blackbody is referred to as the color temperature of the light source and expressed as the absolute temperature oK .

도 1은 태양광과 다양한 인공 광원의 색온도를 보여주는 도면으로서, 표시된 색온도는 절대적인 수치가 아니라, 일반적으로 측정되어지지 대략적인 수치를 하고 있으며, 이에 따르면 시간에 따라서 태양광의 색온도가 변화되고, 인공광원의 경우에도 그 종류별로도 색온도가 다름을 일 수 있다. LED 조명기술이 발달함에 따라 기존의 인공광원을 LED 조명이 대체해 가고 있으며, 기존의 친숙한 인공광원의 색온도에 맞추어 다양한 제품이 출시되고 있다. FIG. 1 is a graph showing the color temperature of sunlight and various artificial light sources. The displayed color temperature is not an absolute value but is generally measured and approximates a numerical value. According to this, the color temperature of sunlight changes with time, The color temperature may be different for each type. As the LED lighting technology develops, LED light is replacing the existing artificial light source, and various products are being launched in accordance with the color temperature of the conventional artificial light source.

태양광의 경우, 해뜰 때와 질 경우 2,000~3,000oK, 낮에는 5,000oK, 흐리고 푸른 하늘은 8000~10,000oK 정도로 우리가 접하는 태양광의 색온도는 널리 펴져 있고 친숙하고 오랜 시간 사용되어 온 인공 광원인 백열전구, 할로겐 램프는 2,000~4,000oK, 형광등은 3,500~6,500oK 으로 태양광의 색온도와 밀접하게 관련되어 있다. LED 제조기술 발달로 LED가 다양한 색온도를 방출할 수 있게 됨에 따라, 다양한 색온도를 가질 수 있게 되어 태양광 또는 기존의 다양한 인공광원을 표현할 수 있게 되었다. 이러한 기능을 가지는 LED 조명기구를 감성조명 또는 색온도 가변 LED 조명 (Tunable White LED Lighting)이라 부르며, 이에 대한 개발이 활발히 이루어지고 있다.In the case of sunlight, the color temperature of 2,000 ~ 3,000 o K at sunrise and sunset, 5,000 o K at daytime and 8,000 ~ 10,000 o K cloudy blue sky are widely spread, and the artificial light source The incandescent bulbs, halogen lamps are 2,000 ~ 4,000 o K and fluorescent lamps are 3,500 ~ 6,500 o K, which are closely related to the color temperature of sunlight. With the development of LED manufacturing technology, LEDs can emit various color temperatures, so that they can have various color temperatures, and thus can express sunlight or a variety of conventional artificial light sources. An LED lighting apparatus having such a function is called an emotional lighting or a tunable white LED lighting, and development thereof is actively being carried out.

일반적으로 사용되는 LED 색온도 제어 방식은 주로 센서 또는 디지털 통신을 통해 전달된 제어 정보에 기초하여 색온도를 달리하는 여러 종류의 LED로 구성된 LED 모듈에 펄스폭(PWM)을 변경하는 PWM 제어방식이 사용된다(공개특허번호 제10-2010-0016469호 참조). The commonly used LED color temperature control method mainly uses a PWM control method for changing pulse width (PWM) in an LED module composed of various types of LEDs having different color temperatures based on control information transmitted through a sensor or digital communication (See Laid-open Patent No. 10-2010-0016469).

도 2는 이와 같은 일반적인 LED 색온도 제어 방식에 대한 구성도인데, 이러한 제어 방식을 구현하는 구성요소들로는 LED 모듈과, LED 모듈의 각 LED 그룹에 LED 밝기 제어신호를 제공하는 LED 드라이버(LED Driver)들과, LED 드라이버들을 제어하는 제어회로와, LED 컨버터 및 통신모듈로 연결되는 조명제어시스템을 구비하고 있다. 여기에서, 조명제어시스템은 건물 통합 제어를 위한 시스템일 수 있으며, LED 조명기기의 조도나 색온도에 대한 데이터를 통신 모듈을 통해 해당 LED 조명기기의 제어회로로 보내는 역할을 한다. 통신 방식으로는 0-10V 또는 1-10V로 밝기를 제어하는 아날로그 통신, DMX-512와 같은 RS-485을 이용한 디지털 통신, 그리고 지그비, 블루투스를 이용한 무선 통신 등을 사용할 수 있다. 통신 모듈을 이용한 방법 이외에 개별적인 제어를 위해, 조도 센서 등의 센서류를 통해 LED 조명기기를 제어하기 위한 정보를 얻을 수 있다. LED 컨버터는 LED 구동을 위한 전원을 공급하는 역할을 하며, AC 전원을 DC 전원으로 변환하는 AC-DC 컨버터, DC전원을 DC전원으로 변환하는 DC-DC 컨버터로 구성된다. 제어회로는 주로 LED 컨버터를 통해 전원을 공급받아, 통신모듈을 통한 정보나 센서를 통한 정보를 분석하여 LED 모듈의 밝기를 조절할 수 있는 제어 신호를 각각의 LED 드라이버에 보내는 역할을 한다. 제어 신호는 주로 전압값(Voltage Level)을 사용하는 아날로그 신호 또는 PWM과 같은 디지털 신호이다. LED 드라이버는 LED 모듈을 구동하는 회로로 정전압 방식 또는 정전류 방식을 사용한다. LED 모듈은 색온도 변환을 위해 두 종류 이상의 다른 색온도를 가지는 LED 그룹으로 구성된다. 주로 사용되는 LED 그룹 조합은 RGB(RED, GREEN, BLUE), RGBW(RED, GREEN, BLUE, WHITE) 또는 다른 색온도를 가지는 White LED 조합이다. White LED 조합의 예로는 Warm White (2,700~3,000oK) 와 Cool White (5,000~7,000oK) 조합, Amber LED와 White LED 그룹의 조합 등이다.FIG. 2 is a block diagram illustrating a general LED color temperature control method. FIG. 2 is a block diagram of a conventional LED color temperature control method. FIG. 2 is a block diagram of a conventional LED color temperature control method. Referring to FIG. 2, the LED color temperature control method includes LED modules, LED drivers A control circuit for controlling the LED drivers, and a lighting control system connected to the LED converter and the communication module. Here, the lighting control system may be a system for integrated building control, and transmits data on the illuminance and color temperature of the LED lighting apparatus to the control circuit of the corresponding LED lighting apparatus through the communication module. Communication methods include analog communication, which controls brightness by 0-10 V or 1-10 V, digital communication using RS-485 such as DMX-512, and wireless communication using Zigbee and Bluetooth. In addition to the method using a communication module, information for controlling the LED lighting apparatus can be obtained through a sensor such as an illuminance sensor for individual control. The LED converter serves as a power source for LED driving, and is composed of an AC-DC converter that converts AC power to DC power, and a DC-DC converter that converts DC power to DC power. The control circuit receives the power mainly through the LED converter, analyzes the information through the communication module and the information through the sensor, and sends control signals to the respective LED drivers to control the brightness of the LED module. The control signal is mainly an analog signal using a voltage level or a digital signal such as PWM. The LED driver is a circuit that drives the LED module and uses either a constant voltage method or a constant current method. The LED module consists of a group of LEDs having two or more different color temperatures for color temperature conversion. Mainly used LED group combinations are RGB (RED, GREEN, BLUE), RGBW (RED, GREEN, BLUE, WHITE) or white LED combination with different color temperature. Examples of White LED combinations are Warm White (2,700 to 3,000 o K), Cool White (5,000 to 7,000 o K), Amber LED and White LED group combination.

이와 같은 시스템에 사용되는 색온도 가변용 LED 모듈(이하, 'Tunable White LED 모듈'이라고도 칭함)의 한 예로는 도 3에 도시된 바와 같이 LED ENGIN사에서 생산되는 Tunable White LED 모듈의 예가 있다. 도 3과 같이 색온도 가변을 위한 LED 드라이버, 통신용 회로 (아날로그: 0-10V, 디지털: DMX-512), 그리고 제어용 마이크로 컨트롤러(공개특허공보 제 10-2015-0030171호 참조)를 구비하고 있으며, 외부에는 이를 제어하기 위한 조명 제어 시스템이 추가로 필요하여, 색온도 가변 LED 조명기기를 제어하기 위해서는 많은 부가 장치들이 필요로 하게 된다.An example of a tunable white LED module manufactured by LED ENGIN is shown in FIG. 3 as an example of a color temperature variable LED module (hereinafter also referred to as a 'tunable white LED module') used in such a system. (Analog: 0-10V, digital: DMX-512), and a control microcontroller (see Patent Document 10-2015-0030171) for varying the color temperature as shown in Fig. An additional lighting control system is required to control the LED lighting device. Therefore, many additional devices are required to control the color temperature variable LED lighting device.

그러나, 이와 같은 기존의 방식으로 색온도 가변 LED 조명기기를 제작할 경우에는 시스템이 복잡해지고 제조단가 및 판매 가격이 상승하여, 일반 소비자가 사용하기에는 많은 어려움이 따른다는 문제점이 있다.However, there is a problem in that when the color temperature variable LED lighting device is manufactured by the conventional method as described above, the system becomes complicated, the manufacturing unit price and the selling price increase, and it becomes difficult for the general consumer to use.

따라서, 본 발명은 색온도를 달리하는 여러 종류의 LED 그룹으로 구성된 LED 모듈을 구비한 색온도 가변 LED 조명기기를 구성함에 있어서 종래 기술과 같은 복잡하고 높은 제작 비용이 소요되는 제어 장치요소들의 사용을 배제하고, 기존의 일반적인 조명장치에서 사용되고 있는 트라이악 디머와 같은 조광기와 일반적인 디밍용 LED 컨버터를 활용하여 LED 모듈의 공급 전압을 가변할 수 있는 구성을 제공하고, 여기에 LED 모듈로 공급되는 가변 전압의 수준에 따라서 색온도를 달리하는 각각의 LED 그룹의 통전 레벨을 조절하는 수단을 구현하는 것을 그 기술적 과제로 삼고 있다.Accordingly, the present invention excludes the use of control elements that are complicated and expensive to manufacture at a high cost in the construction of a color temperature variable LED lighting apparatus having LED modules composed of LED groups of different kinds of color temperature, , A dimmer such as a triac dimmer and a dimmer LED for general dimming, which are used in conventional lighting devices, can be used to vary the supply voltage of the LED module, and the level of the variable voltage supplied to the LED module And a means for adjusting the energization level of each LED group having a different color temperature in accordance with the brightness level of the LED group.

본 발명은 상술한 과제를 해결하기 위하여, In order to solve the above-described problems,

색온도를 달리하는 여러 종류의 LED 그룹으로 구성된 LED 모듈과;An LED module composed of a plurality of LED groups having different color temperatures;

상기 LED 모듈로의 공급 전압을 가변할 수 있는 공급 전압 가변 장치와; 그리고A supply voltage variable device capable of varying a supply voltage to the LED module; And

상기 LED 모듈로 공급되는 가변 전압의 수준에 따라서 색온도를 달리하는 각각의 LED 그룹의 통전 레벨을 조절하는 색온도 가변 제어회로를 포함하여 이루어지는 LED 모듈의 색온도 가변을 위한 LED 구동회로를 제공한다And a color temperature variable control circuit for controlling a current supply level of each LED group having a different color temperature according to a level of a variable voltage supplied to the LED module, the LED driver circuit for varying the color temperature of the LED module

여기에서, 상기 공급 전압 가변 장치로서 조광기 및 디밍용 LED 컨버터가 제공되는 것이 바람직하나, 반드시 트라이악 디머와 같은 조광기와 디밍용 LED 컨버터를 사용하여야 하는 것은 아니며, LED 모듈의 공급 전압을 가변할 수 있는 대체 구성을 통해 본 발명의 목적을 달성할 수도 있다.Here, it is preferable that the dimmer and the dimming LED converter are provided as the supply voltage variable device. However, it is not necessarily required to use a dimmer such as a triac dimmer and an LED converter for dimming, May achieve the object of the present invention through an alternative arrangement.

또한, 상기 색온도 가변 제어회로는 LED 모듈에 입력되는 구동 전압이 낮은 단계에서는 LED 모듈을 구성하는 일부의 LED 그룹에서만 전류가 통전하게 되고, 구동 전압의 증가에 따라서 통전되던 LED 그룹을 흐르는 전류의 세기가 설정 수준에 도달하게 되면 통전되던 LED 그룹과 다른 색온도를 가진 LED 그룹에도 전류가 흐르게 제어하도록 형성되는 것이 바람직하며, 구체적으로 In addition, in the color temperature variable control circuit, when a driving voltage input to the LED module is low, electric current flows only in a part of the LED groups constituting the LED module, and the intensity of current flowing through the LED group, It is preferable that current is controlled to flow to the LED group having a color temperature different from that of the LED group which is energized. Specifically,

낮은 전압에도 통전되는 제1 LED 그룹에 흐르는 전류를 센싱하여 각각의 LED 그룹에 제공되는 제어회로에 설정된 기준값 이상이 되면 당해 LED 그룹의 전류 제어요 소자가 도통되어 전류가 흐르도록 전류를 제어하는 집중 제어 방식으로 구현될 수 있으며, 이와 달리 낮은 전압에도 통전되는 제1 LED 그룹에 흐르는 전류를 센싱하여 제2 LED 그룹과 연결되는 제어회로에 설정된 기준값 이상이 되면 제2 LED 그룹의 전류 제어용 소자를 도통시켜서 전류가 흐르도록 전류를 제어하고, 제2 LED 그룹이 통전되게 되면 제2 LED 그룹에 흐르는 전류도 센싱하여 제3 LED 그룹과 연결되는 제어회로에 설정된 기준값 이상이 되면 제3 LED 그룹의 전류 제어용 소자도 도통시켜서 전류가 흐르도록 전류를 제어하는 순차 제어 방식으로 구현될 수 있다.When the current flowing through the first LED group which is energized even at a low voltage is sensed and reaches the reference value set in the control circuit provided for each LED group, the current control device of the LED group is turned on, Alternatively, if the current flowing through the first LED group, which is energized even at a low voltage, is sensed and the current control element of the second LED group is notified to the control circuit connected to the second LED group, When the second LED group is energized, the current flowing in the second LED group is also sensed. If it exceeds the reference value set in the control circuit connected to the third LED group, the current control of the third LED group And the current can be controlled so that the current flows through the device.

상기 LED 그룹의 전류 제어용 소자로서는 트랜지스터, 전계 효과 트랜지스터(FET)와 같은 반도체 소자를 사용하는 것이 바람직하고, 그리고 상기 LED 그룹과 연결되는 제어회로는 분배 저항 및 도통 저항을 포함하여 구성된 전압 분배 저항회로로 구성되며, 도통 저항의 양단 전압을 상기 LED 그룹의 전류 제어용 소자로서 제공되는 트랜지스터의 베이스-에미터 전압으로 인가하며 트랜지스터 도통 전압 이상이 되면 상기 LED 그룹의 전류 제어용 소자가 온(ON)됨으로써 당해 LED 그룹이 통전되도록 구성되는 것이 바람직하다.It is preferable to use a semiconductor element such as a transistor or a field effect transistor (FET) as the current controlling element of the LED group, and the control circuit connected to the LED group is preferably a voltage dividing resistor circuit Emitter voltage of a transistor provided as a current controlling element of the LED group, and when the transistor conduction voltage is higher than the voltage of the transistor, the current controlling element of the LED group is turned on It is preferable that the LED group is configured to be energized.

본 발명에 따르면 색온도를 달리하는 여러 종류의 LED 그룹으로 구성된 LED 모듈을 구비한 색온도 가변 LED 조명기기를 구성함에 있어서 종래 기술과 같은 복잡하고 높은 제작 비용이 소요되는 제어 장치요소들의 사용을 배제하고, 기존의 일반적인 조명장치에서 사용되고 있는 트라이악 디머와 같은 조광기와 일반적인 디밍용 LED 컨버터를 활용하여 LED 모듈의 공급 전압을 가변할 수 있는 구성을 제공하고, 여기에 LED 모듈로 공급되는 가변 전압의 수준에 따라서 색온도를 달리하는 각각의 LED 그룹의 통전 레벨을 조절할 수 있도록 하는 색온도 가변 제어회로를 간단한 장치로써 구현하여 기존의 디밍 시스템을 그대로 사용할 수 있는 효과를 제공하게 된다.According to the present invention, in the construction of a color temperature variable LED lighting apparatus having LED modules composed of LED groups of different kinds of color temperature, it is possible to eliminate the use of control device elements, It is possible to vary the supply voltage of the LED module by using a dimmer such as a triac dimmer and a general dimming LED converter used in conventional lighting devices. Accordingly, a variable temperature control circuit for controlling the current supply level of each LED group having different color temperatures can be implemented as a simple device, and the existing dimming system can be used as it is.

이와 같은 본 발명에 따르면, 구성이 단순하여 큰 비용 증가 없이 색온도 가변 LED 조명기기 제작이 가능할 뿐만 아니라, 색온도 가변형 LED 모듈의 확장도 매우 용이하게 수행될 수 있다.According to the present invention, it is possible to manufacture a variable color temperature LED lighting device without increasing the cost by a simple configuration, and also to easily expand the color temperature-variable LED module.

도 1은 태양광과 다양한 인공 광원의 색온도를 보여주는 도면.
도 2는 일반적인 LED 색온도 제어 방식에 대한 구성도.
도 3은 LED ENGIN사에서 생산되는 Tunable White LED 모듈의 구성도.
도 4a는 일반적인 트라이악 디머 회로도이고, 도 4b는 트라이악 디머를 통해 인공 광원에 공급되는 AC 입력 전압 파형을 도시한 도면.
도 5a는 LED 조명기기에 사용되는 LED용 AC-DC 컨버터 구성도이고, 도 5b는 트라이악 디머와 디밍용 LED 컨버터의 연결 구성도.
도 6a는 본 발명에 따른 LED 모듈의 색온도 가변을 위한 LED 구동회로의 바람직한 일 실시예를 도시하고 있고, 도 6b는 본 발명의 시스템 패킹 구성도.
도 7a는 본 발명에 따른 색온도 가변 제어회로의 제1 실시예를 도시한 도면이고, 도 7b는 본 발명에 따른 색온도 가변 제어회로의 제2 실시예를 도시한 도면.
도 8a는 도 7a의 제1 실시예에 대한 구체예를 도시한 도면이고, 도 8b는 도 7b의 제2 실시예에 대한 구체예를 도시한 도면.
도 9a 및 도 9b는 도 8a 및 도 8b의 구체예에서 각각의 LED 그룹에 흐르는 전류량을 제어하기 위한 추가 저항을 구비한 구체예를 도시한 도면.
도 10은 전류 센싱회로로 사용된 저항의 전력 손실을 줄이기 위해 차등 증폭기인 OP-AMP를 사용하여 구성한 실시예의 회로도.
도 11은 LED 모듈을 구성하는 LED 그룹의 파손을 방지하기 위하여 LED 그룹에 정전류 회로를 첨부한 실시예의 도면이고, 도 12a 및 도 12b는 정전류 회로의 예를 도시한 도면.
도 13a는 LED 모듈의 밝기를 조절하는 PWM 출력 LED 드라이버를 구비한 LED 조명기기의 구성도이고, 도 13b는 이에 의한 펄스폭 제어(Pulse Width Modulation: PWM)의 설명도.
도 14a는 내지 도 14c는 PWM 출력 LED 드라이버와 Low Pass Filter를 구비한 실시예를 도시한 도면.BRIEF DESCRIPTION OF THE DRAWINGS Figure 1 is a diagram showing the color temperature of sunlight and various artificial light sources.
2 is a block diagram of a general LED color temperature control method.
3 is a block diagram of a tunable white LED module manufactured by LED ENGIN.
FIG. 4A is a general triac dimmer circuit diagram, and FIG. 4B shows an AC input voltage waveform supplied to an artificial light source through a triac dimmer. FIG.
FIG. 5A is a configuration diagram of an AC-DC converter for an LED used in an LED lighting apparatus, and FIG. 5B is a connection configuration diagram of a triac dimmer and an LED converter for dimming.
FIG. 6A shows a preferred embodiment of the LED driving circuit for varying the color temperature of the LED module according to the present invention, and FIG. 6B is a system packing configuration of the present invention.
FIG. 7A is a diagram showing a first embodiment of the color temperature varying control circuit according to the present invention, and FIG. 7B is a view showing a second embodiment of the color temperature varying control circuit according to the present invention. FIG.
FIG. 8A is a view showing a specific example of the first embodiment of FIG. 7A, and FIG. 8B is a view showing a specific example of the second embodiment of FIG. 7B.
Figures 9A and 9B illustrate an embodiment with additional resistors for controlling the amount of current flowing in each group of LEDs in the embodiments of Figures 8A and 8B.
10 is a circuit diagram of an embodiment constructed using a differential amplifier OP-AMP to reduce the power loss of a resistor used in a current sensing circuit.
FIG. 11 is a view showing an embodiment in which a constant current circuit is attached to an LED group in order to prevent breakage of an LED group constituting an LED module, and FIGS. 12A and 12B are diagrams showing an example of a constant current circuit.
FIG. 13A is a block diagram of an LED lighting device having a PWM output LED driver for adjusting brightness of an LED module, and FIG. 13B is an explanatory diagram of pulse width modulation (PWM) according to the LED lighting device.
14A to 14C illustrate an embodiment having a PWM output LED driver and a low pass filter.

이하, 첨부된 도면을 참조하여 본 발명의 바람직한 실시예를 더욱 상세하게 설명한다.Hereinafter, preferred embodiments of the present invention will be described in detail with reference to the accompanying drawings.

도 6a는 본 발명에 따른 LED 모듈의 색온도 가변을 위한 LED 구동회로의 바람직한 일 실시예를 도시하고 있고, 도 6b는 본 발명의 시스템 패킹 구성도이며, 그리고 도 7a 내지 도 10은 본 발명에 따른 색온도 가변 제어회로의 보다 구체적인 실시예들을 나타내고 있다.6A shows a preferred embodiment of an LED driver circuit for varying the color temperature of an LED module according to the present invention, FIG. 6B is a system packing configuration diagram of the present invention, and FIGS. 7A to 10 are cross- More specific embodiments of the color temperature variable control circuit are shown.

본 발명에 따른 LED 모듈의 색온도 가변을 위한 LED 구동회로의 바람직한 일 실시예에 따르면, 도 6a에 도시된 바와 같이, According to a preferred embodiment of the LED driving circuit for varying the color temperature of the LED module according to the present invention, as shown in FIG. 6A,

색온도를 달리하는 여러 종류의 LED 그룹(1100, 1200, 1300)으로 구성된 LED 모듈(1000)과;An LED module 1000 including a plurality of LED groups 1100, 1200, and 1300 having different color temperatures;

상기 LED 모듈(1000)로의 공급 전압을 가변할 수 있는 공급 전압 가변 장치(2000)와; 그리고A supply voltage variable device 2000 capable of varying a supply voltage to the LED module 1000; And

상기 LED 모듈(1000)로 공급되는 가변 전압의 수준에 따라서 색온도를 달리하는 각각의 LED 그룹(1100, 1200, 1300)의 통전 레벨을 조절하는 색온도 가변 제어회로(300)를 포함하여 이루어지는 LED 모듈의 색온도 가변을 위한 LED 구동회로를 제공한다.And a color temperature variable control circuit 300 for controlling the current supply level of each of the LED groups 1100, 1200, and 1300 having different color temperatures according to the level of the variable voltage supplied to the LED module 1000 And provides an LED driving circuit for varying the color temperature.

여기에서, 상기 공급 전압 가변 장치(2000)로서 조광기(100) 및 디밍용 LED 컨버터(200)가 제공되는 것이 바람직하나, 반드시 트라이악 디머와 같은 조광기(100)와 디밍용 LED 컨버터(200)를 사용하여야 하는 것은 아니며, LED 모듈(1000)로의 공급 전압을 가변할 수 있는 대체 구성을 통해 본 발명의 목적을 달성할 수도 있을 것이다.It is preferable that the dimmer 100 and the LED converter 200 for dimming are provided as the supply voltage variable device 2000. The dimmer 100 such as a triac dimmer and the dimmer LED converter 200 The present invention may be accomplished through an alternative configuration in which the supply voltage to the LED module 1000 can be changed.

본 발명의 바람직한 실시예를 구성하는 트라이악 디머에 대해 먼저 살펴보기로 한다. 도 4a는 일반적인 트라이악 디머 회로도이고, 도 4b는 트라이악 디머를 통해 인공 광원에 공급되는 AC 입력 전압 파형을 도시하고 있는데, 트라이악 디머를 조절함에 따라 주기(Period)당 RMS 입력전압이 감소하거나 증가하게 되어서 인공 광원의 밝기가 조절될 수 있게 된다. The triac dimmer constituting the preferred embodiment of the present invention will be described first. FIG. 4A is a general triac dimmer circuit diagram, and FIG. 4B shows an AC input voltage waveform supplied to an artificial light source through a triac dimmer. As the triac dimmer is adjusted, the RMS input voltage per period decreases So that the brightness of the artificial light source can be adjusted.

도 5a는 LED 조명기기에 사용되는 LED용 AC-DC 컨버터 구성도로서, 앞서 설명된 트라이악 디머(100)와 디밍용 LED 컨버터(200)가 도 5b에 도시된 바와 같이 연결되어 사용되는 경우에는 AC 입력 전압의 위상을 인식하여, LED 모듈(1000)에 공급되는 DC 전류를 제어하는 LED 제어회로(230)가 구비되어 있다. 즉, 트라이악 디머(100)의 턴온(Turn ON) 시간이 줄어들면, 디밍용 LED 컨버터(200)의 LED 제어회로(230)는 LED 모듈(1000)에 공급하는 전류를 감소시켜 LED 모듈(1000)의 밝기를 감소시킨다. LED 모듈(1000)로의 공급 전류를 감소시키면, 디밍용 LED 컨버터(200)의 출력 전압 즉, LED 모듈(1000)에 공급하는 전압이 감소되는 현상이 나타난다. 결국, LED 모듈(1000)의 입력 전류 감소는 입력 전압의 감소로 나타난다. 한편 LED는 다이오드 특성을 가지기 때문에, 작은 전압 변화에도 큰 전류 변화폭을 보인다. 따라서, 색온도 가변 LED 조명기기를 원활히 제어하기 위해서는 입력 전압 뿐만 아니라 LED 모듈에 흐르는 전류에 따른 제어회로도 필요하게 된다. 5A is a configuration diagram of an AC-DC converter for an LED used in an LED lighting apparatus. When the triac dimmer 100 and the dimming LED converter 200 are connected and used as shown in FIG. 5B An LED control circuit 230 for recognizing the phase of the AC input voltage and controlling the DC current supplied to the LED module 1000 is provided. That is, when the turn ON time of the triac dimmer 100 is reduced, the LED control circuit 230 of the dimming LED converter 200 reduces the current supplied to the LED module 1000, ). When the supply current to the LED module 1000 is reduced, the output voltage of the dimming LED converter 200, that is, the voltage supplied to the LED module 1000, is reduced. As a result, the reduction of the input current of the LED module 1000 appears as a reduction of the input voltage. On the other hand, since LED has diode characteristics, it exhibits large current change width even with small voltage change. Accordingly, in order to smoothly control the color temperature variable LED lighting device, not only the input voltage but also the control circuit according to the current flowing in the LED module is required.

이를 위하여, 본 발명에 따른 LED 모듈의 색온도 가변을 위한 LED 구동회로의 바람직한 실시예는 도 6a에 도시된 바와 같이, 별도의 색온도 가변 제어회로(300)를 구비하게 된다.To this end, a preferred embodiment of the LED driving circuit for varying the color temperature of the LED module according to the present invention includes a separate color temperature variable control circuit 300 as shown in FIG. 6A.

여기에서, 상기 색온도 가변 제어회로(300)는 LED 모듈(1000)에 입력되는 구동 전압이 낮은 단계에서는 LED 모듈(1000)을 구성하는 일부의 LED 그룹(예컨대, 제1 LED 그룹(1100))에서만 전류가 통하게 되고, 구동 전압의 증가에 따라서 통전되던 LED 그룹(예컨대, 제1 LED 그룹(1100))을 흐르는 전류의 세기가 설정 수준에 도달하게 되면 기통전되던 LED 그룹(예컨대, 제1 LED 그룹(1100))과 다른 색온도를 가진 LED 그룹(예컨대, 제2 LED 그룹(1200) 및 제3 LED 그룹(1300))에도 전류가 흐르게 제어하도록 형성되는 것이 바람직한데, LED 모듈(1000)을 구성하는 LED 그룹은 도면에 도시된 바와 같이 3개의 그룹으로 형성할 수 있을 뿐만 아니라, 2개의 그룹, 또는 4개 및 5개의 그룹 등으로 축소 내지는 확장이 매우 용이하게 수행될 수 있다.Here, the color temperature variable control circuit 300 may be configured such that only a part of the LED groups (for example, the first LED group 1100) constituting the LED module 1000 are turned on at a low driving voltage input to the LED module 1000 When the current is passed and the intensity of the current flowing through the LED group (for example, the first LED group 1100) that has been energized as the driving voltage increases reaches the set level, the LED group (for example, (For example, the second LED group 1200 and the third LED group 1300) having a color temperature different from that of the LED module 1000 (for example, the first LED group 1200 and the third LED group 1300) The LED groups can be formed in three groups as shown in the figure, but also can be easily shrunk or expanded into two groups, or four and five groups.

그리고, 도 6b에는 본 발명의 시스템 구성도가 예시되어 있는데, 본 발명에 따른 색온도 가변 제어회로(300)는 도 6b의 구분 기호 ⓐ와 같이 색온도 가변 제어회로를 기존의 디밍용 LED 컨버터와 LED 모듈사이에 따로 구성하는 방법, 구분 기호 ⓑ와 같이 LED 모듈에 추가하여 구성하는 방법, 구분 기호 ⓒ와 같이 디밍용 LED 컨버터에 구성하는 방법이 가능하여, 기존의 디밍 시스템에 바로 적용할 수 있음으로써 높은 경제성과 적응성을 가지게 된다.6B illustrates a system configuration diagram of the present invention. The color temperature variable control circuit 300 according to the present invention includes a color temperature variable control circuit as shown in a discrimination symbol a in FIG. 6B, Can be constructed separately for the LED dimmer system as in the case of the LED module as shown in the separator symbol ⓑ and the LED converter for dimming as shown in the division symbol ⓒ, Economic and adaptive.

이러한 색온도 가변 제어회로(300)는, 도 7a의 제1 구체 실시예에 도시된 바와 같이, 낮은 전압에도 통전되는 제1 LED 그룹(1100)에 흐르는 전류를 전류 센싱 회로(310)를 통하여 센싱하여 나머지 각각의 LED 그룹(1200, 1300)용으로 제공되는 제어회로(321, 331)에 설정된 기준값 이상이 되면 당해 LED 그룹(1200, 1300)용 전류 제어용 소자(322, 332)가 도통되어 당해 LED 그룹(1200, 1300)에도 전류가 흐르도록 전류를 제어하는 집중 제어 방식으로 구현될 수 있으며, 이와 달리 도 7b의 제2 구체 실시예에 도시된 바와 같이, 낮은 전압에도 통전되는 제1 LED 그룹(1100)에 흐르는 전류를 제1 전류 센싱 회로(310a)를 통하여 센싱하여 제2 LED 그룹(1200)과 연결되는 제어회로(321)에 설정된 기준값 이상이 되면 제2 LED 그룹(1200)용 전류 제어용 소자(322)를 도통시켜서 제2 LED 그룹(1200)에도 전류가 흐르도록 전류를 제어하고, 그리고는 나아가 제2 LED 그룹(1200)이 통전되게 되면 제2 LED 그룹(1200)에 흐르는 전류도 제2 전류 센싱 회로(310b)를 통하여 센싱하여 제3 LED 그룹(1300)과 연결되는 제3 LED 그룹(1300)용 제어회로(331)에 설정된 기준값 이상이 되면 제3 LED 그룹(1300)의 전류 제어용 소자(332)도 도통시켜서 제3 LED 그룹(1300)에도 전류가 흐르도록 전류를 제어하는 순차 제어 방식으로 구현될 수 있다.The color temperature variable control circuit 300 senses a current flowing through the first LED group 1100, which is also energized at a low voltage, through the current sensing circuit 310 as shown in the first embodiment of FIG. 7A The current control elements 322 and 332 for the LED groups 1200 and 1300 are turned on when the current value exceeds a reference value set in the control circuits 321 and 331 provided for the remaining LED groups 1200 and 1300, Alternatively, as shown in the second specific embodiment of FIG. 7B, the first LED group 1100 (also referred to as " LED group " The current flowing through the second LED group 1200 is detected by the first current sensing circuit 310a and becomes equal to or greater than the reference value set in the control circuit 321 connected to the second LED group 1200, 322 are turned on so that current is also applied to the second LED group 1200 And the current flowing in the second LED group 1200 is also sensed through the second current sensing circuit 310b when the second LED group 1200 is energized so that the third LED group 1300 The current control element 332 of the third LED group 1300 is also turned on and the current is also supplied to the third LED group 1300 when the current value is equal to or more than the reference value set in the control circuit 331 for the third LED group 1300 connected to the third LED group 1300 A current control method of controlling the current to flow.

그리고, 도 7a 및 도 7b에 도시된 제어 방식의 보다 구체적인 실시 유형을 예시한 구체예로서 도 8a 및 도 8b에 도시된 바와 같이, 상기 LED 그룹용 전류 제어용 소자(322, 332)로서는 트랜지스터, 전계 효과 트랜지스터(FET)와 같은 반도체 소자를 사용하는 것이 바람직하고, 그리고 상기 LED 그룹과 연결되는 LED 그룹용 제어회로(321, 331)는 분배 저항(R2, R4) 및 도통 저항(R3, R5)을 포함하여 구성된 전압 분배 저항회로로 구성되는 것이 바람직한데, 예컨대 도 8a에 도시된 집중 제어 방식을 구현하기 위한 구체예에서와 같이, 도통 저항(R3)의 양단 전압을 제2 LED 그룹(1200)의 전류 제어용 소자(322)로서 제공되는 반도체 소자인 트랜지스터(Q1)의 베이스-에미터 전압으로 인가하며 트랜지스터(Q1)의 도통 전압 이상이 되면 상기 제2 LED 그룹(1200)용의 전류 제어용 소자(322)가 온(ON)됨으로써 제2 LED 그룹(1200)이 통전되도록 구성되는 것이 바람직하다.As a specific example of the control method shown in Figs. 7A and 7B, as shown in Figs. 8A and 8B, the current control elements 322 and 332 for the LED group include transistors, electric fields It is preferable to use a semiconductor element such as an effect transistor (FET), and control circuits 321 and 331 for the LED group connected to the LED group are provided with distribution resistors R2 and R4 and conductive resistors R3 and R5 For example, as in the embodiment for implementing the centralized control method shown in FIG. 8A, it is preferable that the voltage across both ends of the conduction resistor R3 is made equal to the voltage across the second LED group 1200 Emitter voltage of the transistor Q1 which is a semiconductor element provided as the current controlling element 322 and the current controlling element 322 for the second LED group 1200 ) Is (ON) being preferably configured so that the first LED group 2 (1200) the current flow.

앞서 설명된 집중 제어 방식의 경우를 도 7a의 실시예와 도 8a에 도시된 구체예를 들어서 설명하자면, 트라이악 디머(100)(도 6a 참조)가 턴온되어서 디밍용 LED 컨버터(200)에서 전압이 공급되기 시작하면, 제2 LED 그룹(1200) 및 제3 LED 그룹(1300)을 스위칭온시키는 반도체 소자(322, 332)인 트랜지스터(Q1, Q2)는 OPEN 상태이므로 제1 LED 그룹(1100)을 통해서만 전류가 흘러서 LED 모듈(1000) 중에서 제1 LED 그룹(1100)만 발광하게 된다. 트라이악 디머(100)의 턴온 각도가 증가하게 되어서 디밍용 LED 컨버터(200)에서 공급되는 전압이 증가함에 따라 제1 LED 그룹(1100)에 흐르는 전류가 증가하게 되고, 전류 센싱회로(310)를 구성하는 저항(R1)의 양단 전압은 수식 VR1= ILED1*R1 에 의해 증가하게 된다. 저항(R1) 양단 전압은 제2 LED 그룹용 제어회로(321)를 구성하는 전압 분배 저항회로의 분배 저항(R2)와 도통 저항(R3)에 의해 전압 분배가 되고, 도통 저항(R3) 양단의 전압, 즉 트랜지스터(Q1)의 베이스-에미터 전압{VR3=VBE=VR1*R3/(R2+R3)}이 트랜지스터의 Turn ON 전압 이상이 되면 제2 LED 그룹(1200)에 전류가 흐르게 되어서 제2 LED 그룹(1200)도 같이 발광하게 된다. 이 때, 제2 LED 그룹(1200)의 전류 제어용 소자(322)로서 제공되는 트랜지스터(Q1)의 증폭률(hFE)에 따라 컬렉터 전류 (IC=hFE*Ib)가 제어되는 원리에 따라서, 제2 LED 그룹(1200)에 흐르는 전류는 제1 LED 그룹(1100)에 흐르는 전류량(저항 R1으로 센싱되는 전류량)에 대해 선형적으로 제어된다.7A and the concrete example shown in FIG. 8A, the triac dimmer 100 (see FIG. 6A) is turned on and the voltage of the voltage The transistors Q1 and Q2 which are the semiconductor elements 322 and 332 that switch on the second LED group 1200 and the third LED group 1300 are in the OPEN state, So that only the first LED group 1100 of the LED module 1000 emits light. As the turn-on angle of the triac dimmer 100 increases, the current flowing in the first LED group 1100 increases as the voltage supplied from the dimming LED converter 200 increases, and the current sensing circuit 310 The voltage across the resistor R1 constituting it is increased by the equation V R1 = I LED1 * R1. The voltage across the resistor R1 is distributed by the distribution resistor R2 and the conduction resistor R3 of the voltage distribution resistor circuit constituting the control circuit 321 for the second LED group and the voltage across the conduction resistor R3 (V R3 = V BE = V R1 * R 3 / (R 2 + R 3)} of the transistor Q 1 is equal to or higher than the turn ON voltage of the transistor, a current is supplied to the second LED group 1200 So that the second LED group 1200 also emits light. At this time, in accordance with the principle that the collector current (I C = h FE * I b ) is controlled according to the amplification factor h FE of the transistor Q1 provided as the current control element 322 of the second LED group 1200 , The current flowing in the second LED group 1200 is linearly controlled with respect to the amount of current flowing in the first LED group 1100 (amount of current sensed by the resistor R1).

한편, 제3 LED 그룹(1300) 또한 제2 LED 그룹(1200)과 같은 방식으로 제어되며, 트랜지스터(Q2)의 베이스-에미터 전압이 분배 저항(R4) 및 도통 저항(R5)의 시정수 값에 따라 변하게 되므로, 제3 LED 그룹(1300)에 흐르는 전류량도 제2 LED 그룹(1200)의 전류량에는 관계없이 제1 LED 그룹(1100)에 흐르는 전류량에 따라서 선형적으로 제어할 수 있다.The third LED group 1300 is also controlled in the same manner as the second LED group 1200 and the base-emitter voltage of the transistor Q2 is controlled by the time constant value of the distribution resistor R4 and the conduction resistor R5 The amount of current flowing in the third LED group 1300 can be linearly controlled according to the amount of current flowing in the first LED group 1100 irrespective of the amount of current in the second LED group 1200. [

예를 들어서, 제1 LED 그룹(1100)은 AMBER LED(LED1), 제2 LED 그룹(1200)은 3000K의 Warm White LED(LED2), 제3 LED 그룹(1300)은 6000K의 Cool White LED(LED3)를 사용한 경우, 트라이악 디머(100)의 턴온 각도 (Turn on angle)가 작을 때, 디밍용 LED 컨버터(200)의 출력 전압은 낮게 되고, 따라서 디밍용 LED 컨버터(200)의 출력 전류가 적어져 낮은 색온도의 제1 LED 그룹(1100)에만 전류가 흐르게 된다. 트라이악(100)의 턴온 각도를 증가시킴에 따라 제1 LED 그룹(1100)에 흐르는 전류가 증가하게 되어서 앞서 설명한 바와 같이 제2 LED 그룹(1200)에 전류가 흐르게 되고, 이에 따라 제1 LED 그룹(1100) 및 제2 LED 그룹(1200)에 흐르는 전류가 증가하여 색온도는 2500K 가까이 증가하게 된다. 트라이악 디머(100)의 턴온 각도가 더 증가하면 제3 LED 그룹(1300)에도 전류가 흐르게 되어 색온도는 더욱 증가하게 되며, 추가적으로 전압이 상승하여 트랜지스터(Q1) 및 트랜지스터Q2가 포화 영역에 들어가게 되면, 제3 LED 그룹(1300), 제3 LED 그룹(1300), 및 제3 LED 그룹(1300)을 포함하는 전체 LED 모듈(1000)이 완전히 발광하게 된다. 이 때 LED 모듈(1000)에 흐르는 총 전류는 정전류 타입인 디밍용 LED 컨버터(200)의 출력 전류값이 된다.For example, the first LED group 1100 is an AMBER LED (LED1), the second LED group 1200 is a 3000K warm white LED (LED2), the third LED group 1300 is a 6000K Cool White LED (LED3 When the turn on angle of the triac dimmer 100 is small, the output voltage of the LED converter 200 for dimming becomes low and therefore the output current of the LED converter 200 for dimming is small So that current flows only to the first LED group 1100 having a low color temperature. As the turn-on angle of the triac 100 is increased, the current flowing through the first LED group 1100 increases, and current flows through the second LED group 1200 as described above, The current flowing through the first LED group 1200 and the second LED group 1200 increases and the color temperature increases by about 2500K. When the turn-on angle of the triac dimmer 100 is further increased, current also flows in the third LED group 1300 to further increase the color temperature. When the voltage further rises and the transistor Q1 and the transistor Q2 enter the saturation region , The third LED group 1300, the third LED group 1300, and the third LED group 1300 are completely emitted. At this time, the total current flowing through the LED module 1000 is the output current value of the dimming LED converter 200 of the constant current type.

그리고, 앞서 설명된 순차 제어 방식의 경우를 도 7b의 실시예와 도 8b에 도시된 구체예를 들어서 설명하자면, 트라이악 디머(100)(도 6a 참조)가 턴온되어서 디밍용 LED 컨버터(200)에서 전압이 공급되기 시작하면, 제2 LED 그룹(1200) 및 제3 LED 그룹(1300)을 스위칭온시키는 반도체 소자(322, 332)인 트랜지스터(Q1, Q2)는 OPEN 상태이므로 제1 LED 그룹(1100)을 통해서만 전류가 흘러서 LED 모듈(1000) 중에서 제1 LED 그룹(1100)만 발광하게 된다. 트라이악 디머(100)의 턴온 각도가 증가하게 되어서 디밍용 LED 컨버터(200)에서 공급되는 전압이 증가함에 따라 제1 LED 그룹(1100)에 흐르는 전류가 증가하게 되고, 제1 전류 센싱회로(310a)를 구성하는 저항(R1)의 양단 전압은 수식 VR1= ILED1*R1 에 의해 증가하게 된다. 저항(R1) 양단 전압은 제2 LED 그룹용 제어회로(321)를 구성하는 전압 분배 저항회로의 분배 저항(R2)와 도통 저항(R3)에 의해 전압 분배가 되고, 도통 저항(R3) 양단의 전압, 즉 트랜지스터(Q1)의 베이스-에미터 전압{VR3=VBE=VR1*R3/(R2+R3)}이 트랜지스터의 Turn ON 전압 이상이 되면 제2 LED 그룹(1200)에 전류가 흐르게 되어서 제2 LED 그룹(1200)도 같이 발광하게 된다. 이 때, 제2 LED 그룹(1200)의 전류 제어용 소자(322)로서 제공되는 트랜지스터(Q1)의 증폭률(hFE)에 따라 컬렉터 전류 (IC=hFE*Ib)가 제어되는 원리에 따라서, 제2 LED 그룹(1200)에 흐르는 전류는 제1 LED 그룹(1100)에 흐르는 전류량(저항 R1으로 센싱되는 전류량)에 대해 선형적으로 제어된다. 7B and the concrete example shown in FIG. 8B, the triac dimmer 100 (see FIG. 6A) is turned on and the dimming LED converter 200 is turned on, The transistors Q1 and Q2 which are the semiconductor devices 322 and 332 which switch on the second LED group 1200 and the third LED group 1300 are in the OPEN state, 1100), so that only the first LED group 1100 among the LED modules 1000 emits light. As the turn-on angle of the triac dimmer 100 increases, the current flowing in the first LED group 1100 increases as the voltage supplied from the LED converter 200 for dimming increases, and the first current sensing circuit 310a ) Is increased by the formula V R1 = I LED1 * R1. The voltage across the resistor R1 is distributed by the distribution resistor R2 and the conduction resistor R3 of the voltage distribution resistor circuit constituting the control circuit 321 for the second LED group and the voltage across the conduction resistor R3 (V R3 = V BE = V R1 * R 3 / (R 2 + R 3)} of the transistor Q 1 is equal to or higher than the turn ON voltage of the transistor, a current is supplied to the second LED group 1200 So that the second LED group 1200 also emits light. At this time, in accordance with the principle that the collector current (I C = h FE * I b ) is controlled according to the amplification factor h FE of the transistor Q1 provided as the current control element 322 of the second LED group 1200 , The current flowing in the second LED group 1200 is linearly controlled with respect to the amount of current flowing in the first LED group 1100 (amount of current sensed by the resistor R1).

한편, 순차 제어 방식의 경우에는 제3 LED 그룹(1300)이 제2 LED 그룹(1200)에 의해 제어되게 되는데, 트라이악 디머(100)의 턴온 각도가 증가하게 되어서 디밍용 LED 컨버터(200)에서 공급되는 전압이 증가함에 따라 제2 LED 그룹(1200)에 흐르는 전류도 증가하게 되고, 제2 전류 센싱회로(310b)를 구성하는 저항(R9)의 양단 전압은 수식 VR9= ILED2*R9 에 의해 증가하게 된다. 저항(R9) 양단 전압은 제3 LED 그룹용 제어회로(331)를 구성하는 전압 분배 저항회로의 분배 저항(R4)와 도통 저항(R5)에 의해 전압 분배가 되고, 도통 저항(R5) 양단의 전압, 즉 트랜지스터(Q2)의 베이스-에미터 전압{VR5=VBE=VR9*R5/(R4+R5)}이 트랜지스터(Q2)의 Turn ON 전압 이상이 되면 제3 LED 그룹(1300)에도 전류가 흐르게 되어서 제3 LED 그룹(1300)도 같이 발광하게 된다. 이 때, 제3 LED 그룹(1200)의 전류 제어용 소자(332)로서 제공되는 트랜지스터(Q2)의 증폭률(hFE)에 따라 컬렉터 전류 (IC=hFE*Ib)가 제어되는 원리에 따라서, 제3 LED 그룹(1300)에 흐르는 전류는 제2 LED 그룹(1200)에 흐르는 전류량(저항 R9으로 센싱되는 전류량)에 대해 선형적으로 제어된다.On the other hand, in the case of the sequential control method, the third LED group 1300 is controlled by the second LED group 1200. Since the turn-on angle of the triac dimmer 100 increases, the dimming LED converter 200 The current flowing in the second LED group 1200 also increases as the supplied voltage increases and the voltage across the resistor R9 constituting the second current sensing circuit 310b is expressed by the equation V R9 = I LED2 * R9 . The voltage across the resistor R9 is distributed by the distribution resistor R4 and the conduction resistor R5 of the voltage distribution resistor circuit constituting the control circuit 331 for the third LED group and the voltage across the conduction resistor R5 When the base-emitter voltage V R5 = V BE = V R9 * R5 / (R4 + R5) of the transistor Q2 becomes equal to or greater than the turn ON voltage of the transistor Q2, So that the third LED group 1300 also emits light. At this time, in accordance with the principle that the collector current (I C = h FE * I b ) is controlled in accordance with the amplification factor h FE of the transistor Q2 provided as the current control element 332 of the third LED group 1200 , The current flowing in the third LED group 1300 is linearly controlled with respect to the amount of current flowing in the second LED group 1200 (amount of current sensed by the resistor R9).

이 경우에는 트랜지스터(Q2)의 베이스-에미터 전압이 분배 저항(R4) 및 도통 저항(R5)의 시정수 값에 따라 변하게 되므로, 제3 LED 그룹(1300)에 흐르는 전류량은 제1 LED 그룹(1100)에 흐르는 전류량과는 상관없이 제2 LED 그룹(1200)의 전류량에 따라서 선형적으로 제어할 수 있게 된다.In this case, since the base-emitter voltage of the transistor Q2 changes according to the time constant values of the distribution resistor R4 and the conduction resistor R5, the amount of current flowing in the third LED group 1300 is smaller than that of the first LED group The second LED group 1200 can be linearly controlled according to the amount of current regardless of the amount of current flowing in the second LED group 1200.

지금까지 도면을 통하여 설명된 본 발명의 실시예 및 구체예에 대하여, 각각의 LED 그룹에 흐르는 전류량을 보다 용이하게 제어하기 위하여 도 9a 및 도 9b의 구체예에 도시된 바와 같이 LED 그룹에 추가 조절 저항(350: R6, R7, R8)을 제공할 수도 있다.In order to more easily control the amount of current flowing in each of the LED groups with respect to the embodiments and specific examples of the present invention described above with reference to the drawings, additional adjustment to the LED groups as shown in the specific example of FIGS. 9A and 9B And may provide resistors 350 (R6, R7, R8).

또한, 본 발명에서는 전류 센싱회로로 사용된 저항의 전력 손실을 줄이기 위해 차등 증폭기인 OP-AMP를 사용하여 구성한 다른 실시예를 제공하는데, 도 10의 회로도로서 예시된 실시예에 따르면, OP-AMP U1은 전류 센싱회로의 저항(R1) 양단 전압과 같은 전압을 제2 LED 그룹(1200) 및 제3 LED 그룹(1300)용 제어회로을 구성하는 OP-AMP U2와 OP-AMP U3의 입력 신호로 공급하기 위해 사용한 것으로 OP-AMP의 높은 입력 임피던스 특성을 이용하여 제1 LED 그룹(1100)에 흐르는 전류치에 영향을 주지 않고 OP-AMP U2와 OP-AMP U3에 입력 신호를 인가할 수 있게 된다. OP-AMP U2, 저항 R2, R3 는 비반전 증폭회로로, 저항 R1의 전력 손실을 줄이기 위하여 작은 저항값을 사용했을 경우, OP-AMP U2의 출력 전압은 수식 VO=(1+R2/R3)VR1 에 따라 증폭된다. 증폭된 전압은 트랜지스터 Q1을 구동하기 충분하며, 위에서 설명한 것과 동일한 방법으로 R4와 R5에 의해 분배된 전압이 트랜지스터 Q1의 베이스에 인가하게 되어, 제2 LED 그룹(1200)의 전류는 제어된다. 제2 LED 그룹(1300)도 동일한 방법으로 저항 R8, R9에 의해 분배된 전압이 트랜지스터 Q2의 베이스에 인가하게 되어, 제2 LED 그룹(1200)의 전류도 제어된다.In addition, the present invention provides another embodiment configured by using a differential amplifier OP-AMP to reduce the power loss of a resistor used as a current sensing circuit. According to the embodiment illustrated as the circuit diagram of Fig. 10, U1 supplies a voltage equal to the voltage across the resistor R1 of the current sensing circuit to the input signals of OP-AMP U2 and OP-AMP U3 constituting the control circuit for the second LED group 1200 and the third LED group 1300 The input signal can be applied to the OP-AMP U2 and the OP-AMP U3 without affecting the current value flowing in the first LED group 1100 by using the high input impedance characteristic of the OP-AMP. OP-AMP U2, resistors R2 and R3 are noninverting amplification circuits. When a small resistance value is used to reduce the power loss of the resistor R1, the output voltage of the OP-AMP U2 is expressed by the formula V O = (1 + R2 / ) V R1 . The amplified voltage is sufficient to drive the transistor Q1 and the voltage distributed by R4 and R5 is applied to the base of the transistor Q1 in the same manner as described above so that the current in the second LED group 1200 is controlled. The second LED group 1300 also applies the voltage distributed by the resistors R8 and R9 to the base of the transistor Q2 in the same manner so that the current of the second LED group 1200 is also controlled.

본 발명의 추가적인 실시예에 따르면, 도 11에 도시된 바와 같이 LED 모듈을 구성하는 LED 그룹(1100, 1200, 1300)의 파손을 방지하기 위하여 LED 그룹(1100, 1200, 1300)에 정전류 회로(1100a, 1200a, 1300a)를 부가적으로 첨부할 수 있으며, 디밍용 LED 컨버터가 정전류 타입이 아닌 경우에 입력 전압을 변화시켜 앞서 설명한 정전류 타입의 디밍용 LED 컨버터와 동일한 방법으로 색온도 가변이 가능하도록 하는 기능을 수행하게 되는데, 이와 같이 LED 그룹의 최대 전류가 각 그룹별로 제어가 가능하도록 첨부되는 정전류 회로로는 도 12a에 도시된 바와 같이 레귤레이터 LM317가 정전류 레귤레이터로서 사용될 수 있으며, 그리고 도 12b에 도시된 바와 같이 2개의 트랜지스터를 이용한 정전류 회로가 사용될 수도 있을 것이다.According to a further embodiment of the present invention, in order to prevent breakage of the LED groups 1100, 1200 and 1300 constituting the LED module as shown in FIG. 11, the LED groups 1100, 1200 and 1300 are provided with a constant current circuit 1100a , 1200a, and 1300a may be additionally provided. In the case where the LED converter for dimming is not a constant current type, a function of changing the input voltage so that the color temperature can be changed in the same manner as the constant current type LED converter for dimming 12A, the regulator LM317 may be used as a constant current regulator. In the constant current circuit shown in FIG. 12B, A constant current circuit using two transistors may be used.

도 12a는 레귤레이터 LM317를 정전류 회로(1100a, 1200a, 1300a)로서 사용할 경우의 회로도이다. LM317은 ADJUST PIN과 OUTPUT PIN의 양단 전압이 1.25V 가 되도록 INPUT PIN과 OUTPUT PIN에 걸리는 전압을 제어함으로써, 수식 IO=1.25V/R 에 의해 저항 R의 값에 따라 각각의 LED 그룹(1100, 1200, 1300)에 흐르는 전류를 제어할 수 있다. 12A is a circuit diagram when the regulator LM317 is used as the constant current circuits 1100a, 1200a, and 1300a. LM317 is by controlling the voltage applied to the PIN INPUT and OUTPUT PIN The PIN and the voltage across the ADJUST OUTPUT PIN to be 1.25V, 1.25V formula I O = / R in each of the LED groups (1100, depending on the value of the resistor R by, 1200, and 1300, respectively.

도 12b는 두 개의 트랜지스터로 구성된 정전류 회로(1100a, 1200a, 1300a)를 사용한 경우의 회로로이다. 트랜지스터 Q2는 저항 R2 양단 전압을 센싱하여 LED 그룹에 흐르는 전류를 측정한다. 트랜지스터 Q2의 베이스-에미터 전압(VBE)이 약 0.65V 정도가 되도록 트랜지스터 Q1의 베이스 전류를 제어한다. 따라서, 트랜지스터 Q1은 LED 모듈의 전류를 제어하기 위해, 증폭 영역 즉, 리니어 모드(Linear mode) 로 동작하며, 각각의 LED 그룹(1100, 1200, 1300)에 흐르는 전류는 iLED = VBE(Q2) / R2 과 같이 계산된다. 도면의 저항 R1은 트랜지시터 Q2가 동작할 수 있도록 트랜지스터 Q2의 베이스에 바이어스 전류를 공급하는 역할을 한다.12B is a circuit in the case where the constant current circuits 1100a, 1200a, and 1300a composed of two transistors are used. Transistor Q2 senses the voltage across resistor R2 and measures the current flowing through the LED group. The base current of the transistor Q1 is controlled so that the base-emitter voltage V BE of the transistor Q2 is about 0.65V. Accordingly, the transistor Q1 operates in an amplification region, i.e., a linear mode, to control the current of the LED module, and the current flowing in each of the LED groups 1100, 1200, and 1300 is i LED = V BE (Q2 ) / R2. & Lt ; / RTI > The resistor R1 in the drawing serves to supply a bias current to the base of the transistor Q2 so that the transistor indicator Q2 can operate.

한편으로, 본 발명의 관점을 적용한 다른 실시예로서, 직류 전압을 입력으로 제공하며 펄스폭 제어(Pulse Width Modulation: PWM) 방식(도 13b 참조)으로 LED 모듈의 밝기를 조절하는 PWM 출력 LED 드라이버(200a)를 구비한 LED 조명기기에도 도 13a에 도시된 바와 같이 PWM 출력 LED 드라이버(200a)를 포함한 공급 전압 가변 장치(2000)에 본 발명에 따른 색온도 가변 제어회로(300)를 적용할 수도 있게 되는데, 이에 따르면 PWM 제어용 조명제어 시스템의 큰 변경없이 색온도 가변 LED 조명기기를 제어할 수 있게 되며, 아울러서 도 14a 내지 도 14c에 도시된 바와 같이 인덕터와 캐패시터로 구성된 Low Pass Filter(400)를 구성하여 LED 모듈로 공급되는 전압을 DC 전압(도 14b 및 도 14c의 평균전압)으로 변경함으로써, PWM 제어용 조명제어 시스템의 큰 변경없이 색온도 가변 LED 조명기기를 제어할 수 있는데, 도 14b와 도 14c는 Low Pass Filter(400) 전후("A" 및 "B" 위치)의 전압 파형도를 비교할 때, Duty측의 ON 시간을 증가(변경)시킴으로써 LED 모듈(1000)로 인가되는 "B" 위치의 전압 레벨이 상승하게 된다.Meanwhile, as another embodiment to which the aspect of the present invention is applied, a PWM output LED driver (see FIG. 13B) that adjusts the brightness of the LED module by providing a DC voltage as an input and a pulse width modulation The color temperature control circuit 300 according to the present invention may be applied to the supply voltage variable device 2000 including the PWM output LED driver 200a as shown in FIG. 13A According to this, it is possible to control the color temperature variable LED lighting device without changing the PWM control lighting control system. Further, as shown in FIGS. 14A to 14C, the low pass filter 400 including the inductor and the capacitor is configured, By changing the voltage supplied to the module to the DC voltage (the average voltage in FIG. 14B and FIG. 14C), the color temperature-variable LED lighting device is controlled without major changes in the lighting control system for PWM control 14B and 14C are diagrams for explaining the voltage waveforms of the LED module 1000 by comparing the voltage waveforms before and after the Low Pass Filter 400 (positions "A" and "B" The voltage level at the "B"

이상에서 본 발명의 바람직한 실시예 및 구체예들에 대하여 상세하게 설명하였지만 본 발명의 권리범위는 이에 한정되는 것은 아니고 다음의 청구범위에서 정의하고 있는 본 발명의 기본 개념을 이용한 당업자의 여러 변형 및 개량 형태 또한 본 발명의 권리범위에 속하는 것이다.While the present invention has been particularly shown and described with reference to exemplary embodiments thereof, it is to be understood that the invention is not limited to the disclosed exemplary embodiments. The form also belongs to the scope of the present invention.

1000: LED 모듈
1100, 1200, 1300: 제1 LED 그룹, 제2 LED 그룹, 제3 LED 그룹
2000: 공급 전압 가변 장치
100: 조광기
200: 디밍용 LED 컨버터
300: 색온도 가변 제어회로
310: 전류 센싱 회로
310a, 310b: 제1 전류 센싱 회로, 제2 전류 센싱 회로
321: 제2 LED 그룹과 연결되는 제어회로
322: 제3 LED 그룹과 연결되는 제어회로
322: 제2 LED 그룹용 전류 제어용 소자
332: 제3 LED 그룹용 전류 제어용 소자1000: LED module
1100, 1200, 1300: a first LED group, a second LED group, a third LED group
2000: Supply voltage regulator
100: dimmer
200: LED converter for dimming
300: Color temperature variable control circuit
310: Current sensing circuit
310a, 310b: a first current sensing circuit, a second current sensing circuit
321: control circuit connected to the second LED group
322: control circuit connected to the third LED group
322: Current control element for the second LED group
332: Current control element for the third LED group

Claims (10)

색온도를 달리하는 여러 종류의 LED 그룹으로 구성된 LED 모듈(1000)과;
상기 LED 모듈로의 공급 전압을 가변할 수 있는 공급 전압 가변 장치(2000)와; 그리고
상기 LED 모듈로 공급되는 가변 전압의 수준에 따라서 색온도를 달리하는 각각의 LED 그룹의 통전 레벨을 조절하는 색온도 가변 제어회로(300)를 포함하여 이루어지는 LED 모듈의 색온도 가변을 위한 LED 구동회로.An LED module 1000 including a plurality of LED groups having different color temperatures;
A supply voltage variable device 2000 capable of varying a supply voltage to the LED module; And
And a color temperature variable control circuit (300) for adjusting a current supply level of each LED group having a different color temperature according to a level of a variable voltage supplied to the LED module. 제1항에 있어서, 상기 공급 전압 가변 장치(2000)로서 조광기(100) 및 디밍용 LED 컨버터(200)가 제공되는 것을 특징으로 하는 LED 모듈의 색온도 가변을 위한 LED 구동회로.The LED driving circuit according to claim 1, wherein a dimmer (100) and an LED converter (200) for dimming are provided as the supply voltage variable device (2000). 제1항에 있어서, 상기 색온도 가변 제어회로(300)는 LED 모듈(1000)에 입력되는 구동 전압이 낮은 단계에서는 LED 모듈을 구성하는 일부의 LED 그룹(1100)에서만 전류가 통하게 되고, 구동 전압의 증가에 따라서 통전되던 LED 그룹을 흐르는 전류의 세기가 설정 수준에 도달하게 되면 통전되던 LED 그룹(1100)과 다른 색온도를 가진 LED 그룹(1200, 1300)에도 전류가 흐르게 제어하도록 형성되는 것을 특징으로 하는 LED 모듈의 색온도 가변을 위한 LED 구동회로.The color temperature control circuit (300) according to claim 1, wherein, in a low driving voltage level input to the LED module (1000), current flows only through a part of the LED groups (1100) constituting the LED module, A current flows through the LED groups 1200 and 1300 having a different color temperature from that of the LED group 1100 that is energized when the intensity of the current flowing through the LED group that has been energized according to the increase reaches the set level. LED Driver Circuit for Variable Color Temperature of LED Module. 제3항에 있어서, 상기 다른 색온도를 가진 LED 그룹(1200, 1300)에 전류를 통전시키는 전류 제어용 소자(322, 332)로서 트랜지스터(Q1, Q2) 또는 전계효과 트랜지스터와 같은 반도체 소자가 제공되고, 상기 각각의 LED 그룹(1200, 1300)의 통전 레벨을 조절하도록 상기 LED 그룹(1200, 1300)과 연결되는 제어회로(321, 331)로서 분배 저항 및 도통 저항을 포함하여 구성된 전압 분배 저항회로가 제공되며, 그리고
상기 전압 분배 저항회로의 상기 도통 저항의 양단 전압을 상기 LED 그룹(1200, 1300)의 전류 제어용 소자(322, 332)로서 제공되는 반도체 소자인 트랜지스터(Q1, Q2)의 베이스-에미터 전압으로 인가하며 트랜지스터 도통 전압 이상이 되면 상기 LED 그룹(1200, 1300)의 전류 제어용 소자(322, 332)가 온(ON)됨으로써 당해 LED 그룹이 통전되도록 구성되는 것을 특징으로 하는 LED 모듈의 색온도 가변을 위한 LED 구동회로.A semiconductor device according to claim 3, wherein a semiconductor element such as a transistor (Q1, Q2) or a field effect transistor is provided as a current control element (322, 332) for passing current through the LED group (1200, 1300) A voltage distribution resistor circuit including a distribution resistor and a conduction resistor is provided as control circuits 321 and 331 connected to the LED groups 1200 and 1300 to adjust the current supply levels of the respective LED groups 1200 and 1300 And
The both terminal voltages of the conduction resistances of the voltage distribution resistance circuits are applied to the base-emitter voltages of the transistors Q1 and Q2, which are semiconductor elements provided as the current control elements 322 and 332 of the LED groups 1200 and 1300 And the current control elements 322 and 332 of the LED groups 1200 and 1300 are turned on when the voltage exceeds the transistor conduction voltage so that the LED group is energized. Drive circuit. 제3항에 있어서, 상기 색온도 가변 제어회로(300)는 낮은 전압에도 통전되는 제1 LED 그룹(1100)에 흐르는 전류를 전류 센싱 회로(310)를 통하여 센싱하여 나머지 각각의 LED 그룹(1200, 1300)용으로 제공되는 제어회로(321, 331)에 설정된 기준값 이상이 되면 당해 LED 그룹(1200, 1300)용 전류 제어용 소자(322, 332)가 도통되어 당해 LED 그룹(1200, 1300)에도 전류가 흐르도록 전류를 제어하는 집중 제어 방식으로 구현되는 것을 특징으로 하는 LED 모듈의 색온도 가변을 위한 LED 구동회로.The color temperature control circuit (300) according to claim 3, wherein the color temperature control circuit (300) senses a current flowing through the first LED group (1100) that is energized even at a low voltage through the current sensing circuit (310) The current control elements 322 and 332 for the LED groups 1200 and 1300 become conductive and current also flows to the LED groups 1200 and 1300 when the current value is equal to or higher than the reference value set in the control circuits 321 and 331 provided for the LED groups 1200 and 1300 Wherein the LED driving circuit is implemented as a centralized control method for controlling a current flowing through the LED module. 제3항에 있어서, 상기 색온도 가변 제어회로(300)는 낮은 전압에도 통전되는 제1 LED 그룹(1100)에 흐르는 전류를 제1 전류 센싱 회로(310a)를 통하여 센싱하여 제2 LED 그룹(1200)과 연결되는 제어회로(321)에 설정된 기준값 이상이 되면 제2 LED 그룹(1200)용 전류 제어용 소자(322)를 도통시켜서 제2 LED 그룹(1200)에도 전류가 흐르도록 전류를 제어하고, 그리고는 나아가 제2 LED 그룹(1200)이 통전되게 되면 제2 LED 그룹(1200)에 흐르는 전류도 제2 전류 센싱 회로(310b)를 통하여 센싱하여 제3 LED 그룹(1300)과 연결되는 제3 LED 그룹(1300)용 제어회로(331)에 설정된 기준값 이상이 되면 제3 LED 그룹(1300)의 전류 제어용 소자(332)도 도통시켜서 제3 LED 그룹(1300)에도 전류가 흐르도록 전류를 제어하는 순차 제어 방식으로 구현되는 것을 특징으로 하는 LED 모듈의 색온도 가변을 위한 LED 구동회로.The color temperature control circuit (300) according to claim 3, wherein the color temperature variable control circuit (300) senses a current flowing through the first LED group (1100) The current control element 322 for the second LED group 1200 is turned on to control the current so that the current flows through the second LED group 1200 as well, Further, when the second LED group 1200 is energized, the current flowing in the second LED group 1200 is also sensed through the second current sensing circuit 310b and the third LED group 1200 connected to the third LED group 1300 1300) control circuit 331, the current control element 332 of the third LED group 1300 is also turned on, and the current is controlled so that the current flows through the third LED group 1300 as well. LEDs for varying the color temperature of the LED module As donghoe. 제1항 내지 제6항 중 어느 하나의 항에 있어서, 각각의 LED 그룹에 흐르는 전류량을 보다 용이하게 제어하기 위하여 각각의 LED 그룹에 추가 조절 저항(350: R6, R7, R8)이 제공되는 것을 특징으로 하는 LED 모듈의 색온도 가변을 위한 LED 구동회로.7. A method according to any one of claims 1 to 6, characterized in that an additional regulating resistor (350: R6, R7, R8) is provided in each LED group in order to more easily control the amount of current flowing in each LED group LED driver circuit for variable color temperature of LED module. 제5항 또는 제6항에 있어서, 전류 센싱회로로 사용된 저항의 전력 손실을 줄이기 위해 차등 증폭기인 OP-AMP를 사용하여, 제1 LED 그룹(1100)에 흐르는 전류치에 영향을 주지 않고서 전류 센싱회로의 저항(R1) 양단 전압과 같은 전압을 제2 LED 그룹(1200) 및 제3 LED 그룹(1300)용 제어회로을 구성하는 OP-AMP U2와 OP-AMP U3의 입력 신호로 공급하도록 OP-AMP U1을 연결 사용한 것을 특징으로 하는 LED 모듈의 색온도 가변을 위한 LED 구동회로.7. A method according to claim 5 or 6, wherein the differential amplifier OP-AMP is used to reduce the power loss of the resistor used in the current sensing circuit, AMP U2 and OP-AMP U3 constituting the control circuit for the second LED group 1200 and the third LED group 1300 are supplied to the OP-AMP U3 and the OP- U1 connected to the LED driving circuit for varying the color temperature of the LED module. 제1항 내지 제6항 중 어느 하나의 항에 있어서, LED 모듈(1000)을 구성하는 LED 그룹(1100, 1200, 1300)의 파손을 방지하기 위하여 각각의 LED 그룹(1100, 1200, 1300)에 정전류 회로(1100a, 1200a, 1300a)를 추가적으로 제공하는 것을 특징으로 하는 LED 모듈의 색온도 가변을 위한 LED 구동회로.The LED module according to any one of claims 1 to 6, wherein each of the LED groups (1100, 1200, 1300) includes a plurality of LED groups (1100, 1200, 1300) Wherein the constant current circuits (1100a, 1200a, 1300a) are additionally provided. 제1항, 제3항, 제4항, 제5항, 그리고 제6항 중에서 어느 하나의 항에 있어서,
상기 공급 전압 가변 장치(2000)로서 PWM 출력 LED 드라이버(200a)를 포함한 장치를 사용하고, 그리고
상기 PWM 출력 LED 드라이버(200a)와 상기 색온도 가변 제어회로(300) 사이에 Low Pass Filter(400)를 구성하여 이루어지는 것을 특징으로 하는 LED 모듈의 색온도 가변을 위한 LED 구동회로.The method according to any one of claims 1, 3, 4, 5, and 6,
Using the device including the PWM output LED driver 200a as the supply voltage variable device 2000, and
And a low pass filter (400) is provided between the PWM output LED driver (200a) and the color temperature variable control circuit (300).
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