KR20170019943A

KR20170019943A - 조명 장치

Info

Publication number: KR20170019943A
Application number: KR1020150114487A
Authority: KR
Inventors: 김용근; 안양준
Original assignee: 주식회사 실리콘웍스
Priority date: 2015-08-13
Filing date: 2015-08-13
Publication date: 2017-02-22
Also published as: US20170048944A1; CN106455191A

Abstract

본 발명은 발광 다이오드를 광원으로 이용하는 조명 장치를 개시하며, 상기 조명 장치는 디머의 접속에 대응하여 입력되는 디밍 신호에 대응하는 제1 디밍 제어 신호와 상기 디머의 비접속 상태에 대응하는 제2 디밍 제어 신호 중 하나를 디밍 제어 신호로서 제공하는 디밍 제어부 및 상기 디밍 제어부의 디밍 제어 신호에 대응하여 발광 다이오드를 포함하는 조명부의 발광에 대응하는 구동 전류를 제어하는 구동 전류 제어 회로를 포함한다.

Description

조명 장치{LIGHTING APPARATUS}

본 발명은 조명 장치에 관한 것이며, 보다 상세하게는 발광 다이오드를 광원으로 이용하는 조명 장치에 관한 것이다.

조명 장치는 에너지 절감을 위하여 적은 양의 에너지로 높은 발광 효율을 갖는 광원을 이용하도록 개발되고 있다. 최근 발광 다이오드(LED)가 조명 장치의 대표적인 광원으로 이용되고 있다. 발광 다이오드는 에너지 소비량, 수명 및 광질 등과 같은 다양한 요소에서 다른 광원들과 차별화되는 이점을 갖는다.

발광 다이오드는 전류에 의하여 구동되는 특성을 갖는다. 그러므로, 발광 다이오드를 광원으로 하는 조명 장치는 전류 구동을 위한 추가적인 회로가 많이 필요한 문제점이 있다. 상기한 문제점을 해결하고자, 조명 장치는 교류 다이렉트 방식(AC DIRECT TYPE)으로 교류 전원을 발광 다이오드에 제공하도록 개발된 바 있다.

상기 교류 다이렉트 방식의 조명 장치는 교류 전원을 정류 전압으로 변환하고 정류 전압을 이용한 전류 구동에 의하여 발광 다이오드가 발광하도록 구성된다. 교류 다이렉트 방식의 조명 장치는 인덕터 및 캐패시터를 사용하지 않고 정류 전압을 사용하기 때문에 역률(POWER FACTOR)이 양호한 특성이 있다. 여기에서, 정류 전압은 교류 전압이 전파 정류된 전압을 의미한다.

상기 교류 다이렉트 방식의 조명 장치는 적어도 하나의 발광 다이오드 그룹을 포함하며, 발광 다이오드 그룹은 적어도 하나의 발광 다이오드를 포함하도록 구성되고 정류 전압의 변화에 대응하여 발광한다.

그리고, 교류 다이렉트 방식의 조명 장치는 조도 제어를 필요로 하는 경우 디머를 접속할 수 있다. 디머는 직류 전압을 제공하는 아날로그 디머 또는 펄스 폭 변조 신호인 펄스를 제공하는 디지털 디머 등 다양하게 이용될 수 있다.

교류 다이렉트 방식의 조명 장치는 적어도 하나의 발광 다이오드 그룹의 발광에 대응한 전류 경로를 제공하고 구동 전류를 레귤레이션하는 구동 회로를 포함한다. 구동 회로는 별도로 구성되는 디밍 제어부로부터 제공되는 디밍 제어 신호를 수신하여서 구동 전류를 제어하며, 디밍 제어부는 디머와 접속되고 디머의 디밍 신호를 수신하며 디밍 신호에 대응하는 디밍 제어 신호를 구동 회로에 제공한다.

상기한 교류 다이렉트 방식의 조명 장치에 디머가 접속되지 않는 경우, 디머의 접속을 위한 디밍 제어부의 디밍 신호 입력 단자는 플로팅된다. 상기한 플로팅을 방지하기 위하여, 디밍 제어부의 디밍 신호 입력 단자는 쇼트(Short)와 같은 방법으로 부가적인 회로 처리를 필요로 하며, 그 결과 디밍 제어부의 디밍 신호 입력 단자의 플로팅이 방지된다.

그러나, 디머의 접속 여부에 따라 디밍 제어부의 디밍 신호 입력 단자의 접속 상태를 변경하는 것은 조명 장치의 설계 및 제작 과정에서 번거로움을 유발하며 조명 장치를 다양하게 실시하는데 제약 요소로 작용한다.

그러므로, 교류 다이렉트 방식의 조명 장치는 디머의 접속 상태를 별도의 회로적인 처리없이 자체적으로 판단하여 동작할 수 있도록 설계되는 것이 요구된다.

본 발명의 목적은 디머의 접속을 감지하고 디머가 접속되지 않은 경우 미리 설정된 정전압을 이용하여 발광 다이오드의 발광에 대응한 구동 전류의 제어를 수행하는 조명 장치를 제공함에 있다.

본 발명의 조명 장치는, 디머의 접속에 대응하여 입력되는 디밍 신호에 대응하는 제1 디밍 제어 신호와 상기 디머의 비접속 상태에 대응하는 제2 디밍 제어 신호 중 하나를 디밍 제어 신호로서 제공하는 디밍 제어부; 및 상기 디밍 제어부의 디밍 제어 신호에 대응하여 발광 다이오드를 포함하는 조명부의 발광에 대응하는 구동 전류를 제어하는 구동 전류 제어 회로;를 포함함을 특징으로 한다.

본 발명에 의하면, 디머의 접속을 감지할 수 있으며, 디머가 접속되지 않은 경우 정전압을 이용하여 발광 다이오드의 발광에 의한 조도를 제어할 수 있다. 그러므로, 조명 장치는 디머의 비접속을 고려한 설계 및 제작 과정이 불필요하며 디머의 접속 또는 비접속을 감지할 수 있어서 다양하게 실시될 수 있다.

도 1은 본 발명의 조명 장치의 바람직한 실시예를 나타내는 블록도
도 2는 도 1의 구동 회로의 실시예를 예시하는 회로도.
도 3은 정류 전압의 변화에 따른 구동 전류의 변화를 나타내는 그래프.
도 4는 도 1의 디밍 제어부의 일 실시예를 예시하는 회로도.
도 5는 도 4의 디밍 제어부에 의한 조도 변화를 설명하는 그래프.
도 6은 도 1의 디밍 제어부의 다른 실시예를 예시하는 회로도.
도 7은 본 발명의 조명 장치의 다른 실시예를 나타내는 블록도.
도 8은 도 7의 구동 회로의 실시예를 예시하는 회로도.
도 9는 도 7의 구동 회로의 다른 실시예를 예시하는 회로도.
도 10은 도 7의 구동 회로의 또다른 실시예를 예시하는 회로도.

이하, 첨부된 도면을 참조하여 본 발명의 바람직한 실시예를 상세하게 설명한다. 본 명세서 및 특허청구범위에 사용된 용어는 통상적이거나 사전적 의미로 한정되어 해석되지 아니하며, 본 발명의 기술적 사항에 부합하는 의미와 개념으로 해석되어야 한다.

본 명세서에 기재된 실시예와 도면에 도시된 구성은 본 발명의 바람직한 실시예이며, 본 발명의 기술적 사상을 모두 대변하는 것이 아니므로, 본 출원 시점에서 이들을 대체할 수 있는 다양한 균등물과 변형예들이 있을 수 있다.

본 발명은 조도를 제어하는 디머가 접속된 상태를 감지하고, 디머가 접속되지 않은 경우 미리 설정된 정전압을 이용하여 조도를 고정하도록 실시될 수 있다.

조명 장치에서 조도를 제어하기 위하여 구동 회로(30)에 디밍 제어 신호를 적용하는 방법은 다양하게 실시될 수 있다. 일 실시예로, 구동 회로(30)의 전류 경로에 연결되는 센싱 저항(Rs)의 전류량을 제어함으로써 조도를 제어하는 것이 예시될 수 있다. 다른 실시예로, 구동 회로(30)가 디밍 제어 단자(DIM)를 가지며, 디밍 제어 단자(DIM)에 인가되는 디밍 제어 신호에 대응하여 구동 회로(30)의 내부 구동 전류를 제어함으로써 조도를 제어하는 것이 예시될 수 있다. 전자는 도 1의 실시예로 구현될 수 있고, 후자는 도 7의 실시예로 구현될 수 있다.

먼저, 도 1을 참조하여 본 발명의 실시예를 설명한다.

도 1에서, 본 발명의 실시예는 전원부(10), 조명부(20), 구동 회로(30), 디밍 제어부(40) 및 구동 전류 제어 회로(42)를 포함한다. 디밍 제어부(40)는 디밍 신호 입력 단자를 가지며 디밍 신호 입력 단자에 외부의 디머(50)가 전기적으로 접속될 수 있다.

전원부(10)는 정류 전압 Vrec을 제공하도록 구성되며, 이를 위하여 교류 전원(VAC)과 정류기(12)를 포함할 수 있다.

교류 전원(VAC)은 상용 교류 전원으로 구성될 수 있으며 교류 전압을 제공한다. 정류기(12)는 교류 전원(VAC)의 교류 전압을 전파 정류한 정류 전압 Vrec을 출력한다. 정류기(12)는 통상의 브릿지 다이오드 구조를 갖도록 구성될 수 있다.

전원부(10)에서 제공되는 정류 전압 Vrec은 교류 전압의 반주기에 대응하는 리플 성분을 갖는다. 이하 본 발명의 실시예에서 정류 전압 Vrec의 변화는 리플의 증감을 의미하는 것으로 정의한다.

조명부(20)는 정류 전압 Vrec에 대응하여 발광하며, 발광 다이오드들을 포함한다. 조명부(20)에 포함된 발광 다이오드들은 복수 개의 발광 다이오드 그룹으로 구분될 수 있으며, 도 1의 실시예는 직렬로 연결된 4 개의 발광 다이오드 그룹을 각각 포함한 조명부(20)를 예시한다. 즉, 조명부(20)는 직렬로 연결된 발광 다이오드 그룹들(LED1~LED4)을 포함한다. 조명부(20)에 포함되는 발광 다이오드 그룹의 수는 제작자의 의도에 따라 다양하게 적용될 수 있다.

또한, 조명부(20)에 포함된 발광 다이오드 그룹들은 적어도 하나의 발광 다이오드 또는 직렬, 병렬 또는 직병렬 연결된 복수 개의 발광 다이오드를 포함할 수 있다.

한편, 발광 다이오드 그룹이 발광하는 전압은 발광 전압으로 정의할 수 있다. 보다 구체적으로, 발광 다이오드 그룹(LED1)이 발광하는 전압은 발광 다이오드 그룹(LED1)의 발광 전압 V1이라 정의할 수 있고, 발광 다이오드 그룹들(LED1, LED2)이 발광하는 전압은 발광 다이오드 그룹(LED2)의 발광 전압 V2이라 정의할 수 있고, 발광 다이오드 그룹들(LED1~LED3)이 발광하는 전압은 발광 다이오드 그룹(LED3)의 발광 전압 V3이라 정의할 수 있고, 발광 다이오드 그룹들(LED1~LED4)이 발광하는 전압은 발광 다이오드 그룹(LED4)의 발광 전압 V4이라 정의할 수 있다.

구동 회로(30)는 조명부(20)의 발광을 위한 전류 레귤레이션을 수행하며 순차 발광을 위한 전류 경로를 제공한다.

보다 구체적으로, 구동 회로(30)는 정류 전압 Vrec의 변화에 따라 조명부(20)의 발광 다이오드 그룹들(LED1~LED4)이 발광하는 것에 대응하여 변화되는 전류 경로를 제공하고, 전류 경로에 대한 전류 레귤레이션을 수행하도록 구성될 수 있다.

이를 위하여, 구동 회로(30)는 조명부(20)에 포함된 발광 다이오드 그룹들(LED1~LED4)의 각 출력단에 연결되며 채널을 형성하는 단자들(C1, C2, C3, C4)을 포함하며, 내부에 형성된 전류 경로를 센싱 저항과 연결하기 위한 센싱 저항 단자(Riset) 및 접지를 위한 접지 단자(GND)를 포함한다.

구동 회로(30)는 전류 경로를 제공하기 위하여 센싱 저항 단자(Riset)를 통하여 제공되는 센싱 전압을 이용한다.

구동 회로(30)는 센싱 전압과 각 발광 다이오드 그룹들(LED1~LED4)에 대응하여 내부에서 제공되는 기준 전압들을 각각 비교한다. 센싱 전압과 기준 전압들을 각각 비교한 결과에 따라서, 구동 회로(30)는 센싱 저항 단자(Riset)와 단자들(C1, C2, C3, C4) 간을 연결하는 전류 경로를 제공할 수 있다.

조명부(20)는 주기적으로 증감되는 정류 전압 Vrec의 변화에 대응하여 순차 발광을 수행한다. 정류 전압 Vrec이 상승하면 순차 발광하는 발광 다이오드 그룹의 수가 증가하고, 정류 전압 Vrec이 하강하면 순차 발광하는 발광 다이오드 그룹의 수가 감소한다. 그리고, 구동 회로(30)는 조명부(20)의 순차 발광에 대응하여 변경된 전류 경로를 제공하며, 순차 발광을 위한 전류 경로 상의 구동 전류는 단계적으로 변화한다.

디밍 제어부(40)는 디머(50)의 접속에 대응하여 입력되는 디밍 신호 입력 단자에 디밍 신호에 대응하는 제1 디밍 제어 신호(DIM_in)와 디머(50)의 비접속 상태에 대응하는 제2 디밍 제어 신호(DIM_max) 중 하나를 디밍 제어 신호로서 제공한다.

그리고, 구동 전류 제어 회로(42)는 디밍 제어부(40)의 디밍 제어 신호에 대응하여 발광 다이오드를 포함하는 조명부(20)의 발광에 대응하는 구동 전류를 제어한다. 이를 위하여 도 1의 구동 전류 제어 회로(42)는 구동 회로(30)에서 출력된 구동 전류가 흐르는 센싱 저항(Rs)에 직렬로 구성된다.

구동 전류 제어 회로(42)는 NPN 바이폴라 트랜지스터(Qs)가 센싱 저항(Rs)과 접지 사이에 연결되며, NPN 바이폴라 트랜지스터(Qs)의 베이스에 디밍 제어부(40)에서 제공되는 제1 디밍 제어 신호(DIM_in)와 제2 디밍 제어 신호(DIM_max) 중 하나가 디밍 제어 신호로서 인가된다.

한편, 도 1의 구동 회로(30)는 도 2를 참조하여 설명될 수 있다.

구동 회로(30)는 발광 다이오드 그룹들(LED1, LED2, LED3, LED4)에 대한 전류 경로를 제공하는 복수의 스위칭 회로(31, 32, 33, 34)와 기준 전압 VREF1, VREF2, VREF3, VREF4을 제공하기 위한 기준 전압 공급부(36)를 포함한다.

기준 전압 공급부(36)는 제작자의 의도에 따라 서로 다른 레벨의 기준 전압 VREF1, VREF2, VREF3, VREF4을 제공하는 것으로 구현될 수 있다.

기준 전압 공급부(36)는 예시적으로 직렬 연결된 복수의 저항을 포함하며, 직렬 연결된 복수의 저항은 정전압(Vcc)이 인가되고 접지 단자(GND)에 연결된다. 상기한 기준 전압 공급부(36)는 저항 간의 노드 별로 서로 다른 레벨의 기준 전압 VREF1, VREF2, VREF3, VREF4을 출력하도록 구성될 수 있다. 또한, 기준 전압 공급부(36)는 상기와 달리 서로 다른 레벨의 기준 전압 VREF1, VREF2, VREF3, VREF4을 제공하는 독립적인 전압공급원들을 포함하는 것으로 구성될 수 있다.

서로 다른 레벨의 기준 전압들 VREF1, VREF2, VREF3, VREF4은 기준 전압 VREF1이 가장 낮은 전압 레벨을 가지며, 기준 전압 VREF4가 가장 높은 전압 레벨을 가지고, 기준 전압 VREF1, VREF2, VREF3, VREF4의 순으로 점차 전압 레벨이 높도록 제공될 수 있다.

기준 전압 VREF1은 발광 다이오드 그룹(LED2)이 발광하는 시점에 스위칭 회로(31)를 턴오프하기 위한 레벨을 갖는다. 보다 구체적으로 기준 전압 VREF1은 발광 다이오드 그룹(LED2)의 발광 시점에 센싱 저항(Rs)에 형성되는 센싱 전압보다 낮은 레벨로 설정될 수 있다.

그리고, 기준 전압 VREF2은 발광 다이오드 그룹(LED3)이 발광하는 시점에 스위칭 회로(32)를 턴오프하기 위한 레벨을 갖는다. 보다 구체적으로 기준 전압 VREF2는 발광 다이오드 그룹(LED3)의 순차 발광 시점에 센싱 저항(Rs)에 형성되는 센싱 전압보다 낮은 레벨로 설정될 수 있다.

그리고, 기준 전압 VREF3은 발광 다이오드 그룹(LED4)이 발광하는 시점에 스위칭 회로(33)를 턴오프하기 위한 레벨을 갖는다. 보다 구체적으로 기준 전압 VREF3은 발광 다이오드 그룹(LED4)의 발광 시점에 센싱 저항(Rs)에 형성되는 센싱 전압보다 낮은 레벨로 설정될 수 있다.

그리고, 기준전압 VREF4는 정류 전압 Vrec의 상한 레벨 영역에서 센싱 저항(Rs)에 흐르는 전류가 소정의 정전류 형태가 되도록 설정됨이 바람직하다.

한편, 스위칭 회로들(31, 32, 33, 34)은 전류 레귤레이션 및 전류 경로 형성을 위하여 센싱 저항(Rs)에 공통으로 연결된다.

스위칭 회로들(31, 32, 33, 34)은 센싱 저항(Rs)의 센싱 전압과 기준 전압 공급부(36)의 각각의 기준 전압 VREF1, VREF2, VREF3, VREF4를 비교하여서 조명부(20)의 발광을 위한 전류 경로를 형성한다.

스위칭 회로들(31, 32, 33, 34)은 정류 전압 Vrec이 인가되는 위치에서 먼 발광 다이오드 그룹(LED1, LED2, LED3, LED4)에 연결된 것일수록 높은 레벨의 기준 전압을 제공받는다.

각 스위칭 회로(31, 32, 33, 34)는 비교기(38a, 38b, 38c, 38d)와 스위칭 소자를 포함하며, 스위칭 소자는 NMOS 트랜지스터(39a, 39b, 39c, 39d)로 구성됨이 바람직하다.

각 스위칭 회로(31, 32, 33, 34)의 비교기(38a, 38b, 38c, 38d)는 포지티브 입력단(+)에 기준 전압이 인가되고 네가티브 입력단(-)에 센싱 전압이 인가되며 출력단으로 기준 전압과 센싱 전압을 비교한 결과를 출력하도록 구성된다.

그리고, 각 스위칭 회로(31, 32, 33, 34)의 NMOS 트랜지스터(39a, 39b, 39c, 39d)는 게이트로 인가되는 각 비교기(38a, 38b, 38c, 38d)의 출력에 따라 스위칭 동작을 수행한다. 각 NMOS 트랜지스터(39a, 39b, 39c, 39d)의 드레인과 각 비교기(38a, 38b, 38c, 38d)의 네가티브 입력단(-)은 센싱 저항(Rs)에 공통으로 연결된다.

상기한 구성에 의하여 센싱 저항(Rs)은 센싱 전압을 각 비교기(38a, 38b, 38c, 38d)의 입력단(-)에 인가하는 한편 각 스위칭 회로(31, 32, 33, 34)의 NMOS 트랜지스터(39a, 39b, 39c, 39d)에 대응한 전류 경로를 제공할 수 있다.

상술한 본 발명의 조명 장치의 실시예에서 정류 전압 Vrec의 변화에 대응하여 발광 다이오드 그룹들(LED1, LED2, LED3, LED4)이 순차적으로 발광하고, 발광 다이오드 그룹들(LED1, LED2, LED3, LED4)의 순차적인 발광에 대응하는 전류 경로가 구동 회로(30)를 통하여 제공될 수 있다.

상술한 도 1 및 도 2와 같이 구성된 본 발명의 실시예의 동작을 설명하며, 설명의 편의를 위하여 구동 전류 제어 회로(42)의 NPN 바이폴라 트랜지스터(Qs)가 최대치의 구동 전류 흐름을 보장하는 것을 가정한다.

정류 전압 Vrec이 초기 상태인 경우, 각 스위칭 회로(31, 32, 33, 34)는 포지티브 입력단(+)에 인가되는 기준 전압들 VREF1, VREF2, VREF3, VREF4이 네가티브 입력단(-)에 인가되는 센싱 저항(Rs1) 양단의 센싱 전압보다 높으므로 모두 턴온된 상태를 유지한다. 그러나, 정류 전압 Vrec이 발광 다이오드 그룹들(LED1~LED4)을 발광하기에 불충분한 레벨이므로 발광 다이오드 그룹들(LED1~LED4)은 발광하지 않는다.

그 후 정류 전압 Vrec이 상승하여 발광 전압 V1에 도달하면, 발광 다이오드 그룹(LED1)이 발광한다. 조명부(20)의 발광 다이오드 그룹(LED1)이 발광하면, 발광 다이오드 그룹(LED1)에 연결된 스위칭 회로(31)는 발광을 위한 전류 경로를 제공한다.

정류 전압 Vrec이 발광 전압 V1에 도달하여 발광 다이오드 그룹(LED1)이 발광하고 스위칭 회로(31)를 통한 전류 경로가 형성되면, 일정한 레벨로 증가된 구동 전류 Irec가 발광 다이오드 그룹(LED1), 구동 회로(30)의 스위칭 회로(31) 및 센싱 저항(Rs)을 경유하는 경로로 흐른다.

그 후 정류 전압 Vrec이 계속 상승하여, 발광 전압 V2에 도달하면, 발광 다이오드 그룹(LED2)이 발광한다. 조명부(20)의 발광 다이오드 그룹(LED2)이 발광하면, 발광 다이오드 그룹(LED2)에 연결된 스위칭 회로(32)는 발광을 위한 전류 경로를 제공한다.

상기와 같이 정류 전압 Vrec이 발광 전압 V2에 도달하여 발광 다이오드 그룹(LED2)이 발광하고 스위칭 회로(32)를 통한 전류 경로가 형성되면, 센싱 저항(Rs)의 센싱 전압의 레벨이 상승한다. 이때의 센싱 전압의 레벨은 기준 전압 VREF1보다 높다. 그러므로, 스위칭 회로(31)의 NMOS 트랜지스터(39a)는 비교기(38a)의 출력에 의하여 턴오프된다. 즉, 스위칭 회로(31)는 턴오프되고, 스위칭 회로(32)가 발광 다이오드 그룹(LED2)의 발광에 대응한 전류 경로를 제공한다. 이때, 발광 다이오드 그룹(LED1)도 발광 상태를 유지하며, 구동 전류 Irec가 레벨은 스위칭 회로(32)에 의하여 레귤레이션되는 레벨로 상승한다.

그 후 정류 전압 Vrec이 계속 상승하여, 발광 전압 V3에 도달하면, 발광 다이오드 그룹(LED3)이 발광한다. 발광 다이오드 그룹(LED3)이 발광하면, 발광 다이오드 그룹(LED3)에 연결된 스위칭 회로(33)는 발광을 위한 전류 경로를 제공한다.

상기와 같이 정류 전압 Vrec이 발광 전압 V3에 도달하여 발광 다이오드 그룹(LED3)이 순차 발광하고 스위칭 회로(33)를 통한 전류 경로가 형성되면, 센싱 저항(Rs)의 센싱 전압의 레벨이 상승한다. 이때의 센싱 전압의 레벨은 기준 전압 VREF2보다 높다. 그러므로, 스위칭 회로(32)의 NMOS 트랜지스터(39b)는 비교기(38b)의 출력에 의하여 턴오프된다. 즉, 스위칭 회로(32)는 턴오프되고, 스위칭 회로(33)가 발광 다이오드 그룹(LED3)의 순차 발광에 대응한 전류 경로를 제공한다. 이때, 발광 다이오드 그룹들(LED1, LED2)도 발광 상태를 유지하며, 구동 전류 Irec의 레벨은 스위칭 회로(33)에 의하여 레귤레이션되는 레벨로 상승한다.

그 후 정류 전압 Vrec이 계속 상승하여, 발광 전압 V4에 도달하면, 발광 다이오드 그룹(LED4)이 발광한다. 발광 다이오드 그룹(LED4)이 발광되면, 발광 다이오드 그룹(LED4)에 연결된 스위칭 회로(34)는 발광을 위한 전류 경로를 제공한다.

상기와 같이 정류 전압 Vrec이 발광 전압 V4에 도달하여 발광 다이오드 그룹(LED4)이 순차 발광하고 스위칭 회로(34)를 통한 전류 경로가 형성되면, 센싱 저항(Rs)의 센싱 전압의 레벨이 상승한다. 이때의 센싱 전압의 레벨은 기준 전압 VREF3보다 높다. 그러므로, 스위칭 회로(33)의 NMOS 트랜지스터(39c)는 비교기(38c)의 출력에 의하여 턴오프된다. 즉, 스위칭 회로(33)는 턴오프되고, 스위칭 회로(34)가 발광 다이오드 그룹(LED4)의 순차 발광에 대응한 전류 경로를 제공한다. 이때, 발광 다이오드 그룹들(LED1~LED3)도 발광 상태를 유지하며, 구동 전류 Irec의 레벨은 스위칭 회로(34)에 의하여 레귤레이션되는 레벨로 상승한다.

발광 다이오드 그룹(LED4)의 발광은 정류 전압 Vrec이 최대치까지 상승한 후 하강하여서 발광 전압 V4에 도달될 때까지 유지된다.

이후, 정류 전압 Vrec이 감소하면, 발광 다이오드 그룹(LED4, LED3, LED2, LED1)에 연결된 스위칭 회로들(34, 33, 32, 31)이 순차적으로 턴오프되며, 발광 다이오드 그룹들(LED4~LED1)은 순차적으로 소광되고, 구동 전류 Irec도 단계적으로 감소된다.

본 발명에 따른 실시예에서, 디밍 제어부(40)는 디머(50)의 접속 상태에 따라 디머(50)에서 제공되는 디밍 신호에 대응하는 제1 디밍 제어 신호(DIM_in)와 미리 설정된 일정한 정전압 상태의 제2 디밍 제어 신호(DIM_max) 중 하나를 디밍 제어 신호로서 구동 전류 제어 회로(42)에 제공하도록 구성된다.

그리고, 구동 전류 제공 회로(42)는 조명부(20)의 발광에 대응하여 전류 경로를 제공하는 구동 회로(30)에서 출력된 구동 전류 Irec를 제어한다. 이를 위하여 구동 전류 제공 회로(42)는 구동 회로(30)의 구동 전류 출력단(센싱 저항단(Riset))에 연결되는 센싱 저항(Rs)과 직렬로 연결되는 전류 제어 소자를 포함하며, 전류 제어 소자는 디밍 제어부(40)에서 제공되는 제1 디밍 제어 신호(DIM_in)와 제2 디밍 제어 신호(DIM_max) 중 하나에 의하여 구동 전류 Irec를 제어한다.

전류 제어 소자는 NPN 바이폴라 트랜지스터(Qs)를 포함할 수 있다.

그리고, 구동 전류 제공 회로(42)는 NPN 바이폴라 트랜지스터(Qs)의 베이스로 제1 디밍 제어 신호(DIM_in)를 전달하는 다이오드(D1) 및 NPN 바이폴라 트랜지스터(Qs)의 베이스로 미리 설정된 일정한 정전압 상태의 제2 디밍 제어 신호(DIM_max)를 전달하는 다이오드(D2)를 포함한다.

여기에서, 디밍 제어부(40)는 제1 디밍 제어 신호(DIM_in)와 제2 디밍 제어 신호(DIM_max)를 직류 전압으로 제공하거나 또는 일정한 펄스 폭을 갖는 펄스 신호를 제공하도록 구성될 수 있다. 본 발명의 실시예는 설명의 편의를 위하여 제1 디밍 제어 신호(DIM_in)와 제2 디밍 제어 신호(DIM_max)를 직류 전압으로 제공하는 경우로 가정한다.

디밍 제어부(40)는 디머(50)가 접속된 경우 디머(50)의 디밍 신호에 대응하는 제1 디밍 제어 신호(DIM_in)를 제공할 수 있다. 그리고, 디밍 제어부(40)는 디머(50)가 비접속된 경우 제1 디밍 제어 신호(DIM_in)의 최대치에 해당하는 레벨 즉 최대 조도를 보장하는 레벨로 제2 디밍 제어 신호(DIM_max)를 제공할 수 있다.

이를 위한 디밍 제어부(40)는 도 4와 같이 실시될 수 있다.

디밍 제어부(40)는 접속된 디머(50)의 디밍 신호를 수신하며 디밍 신호의 레벨에 대응하는 제1 디밍 제어 신호(DIM_in)를 제공하는 제1 디밍 제어 신호 제공 회로 및 디머(50)가 비접속 상태인 경우에 대응하여 제1 디밍 제어 신호(DIM_in)가 미리 설정된 레벨 이하이면 미리 설정된 조도에 대응하는 제2 디밍 제어 신호(DIM_max)를 제공하는 제2 디밍 제어 신호 제공 회로를 포함한다.

도 4에서 포토 커플러(PC)가 제1 디밍 제어 신호 제공 회로에 해당되고, NPN 바이폴라 트랜지스터(Qd) 및 저항들(R40, R42)이 제2 디밍 제어 신호 제공 회로에 해당된다.

보다 구체적으로, 도 4의 실시예의 구성 및 동작을 도 5를 참조하여 설명한다.

포토 커플러(PC)는 포토 다이오드(PD)와 포토 트랜지스터(PQ)를 포함한다. 포토 다이오드(PD)는 양단에 인가되는 디머(50)의 디밍 신호에 대응하여 발광한다. 포토 트랜지스터(PQ)는 정전압(Vcc)에 의한 전류를 포토 다이오드(PD)의 발광량에 대응하는 수광량에 따라 제어하며, 그 결과 디밍 신호에 대응하는 제1 디밍 제어 신호(DIM_in)을 출력한다.

디머(50)는 전압 Vnc보다 높고 전압 Vmax 이하의 레벨을 갖는 디밍 신호를 제공한다. 전압 Vnc와 전압 Voff 사이의 디밍 신호는 디밍 오프를 위한 것이며, 이에 대응하는 제1 디밍 제어 신호(DIM_in)에 의하여 구동 전류 제공 회로(42)는 조명부(20)를 소광할 수 있도록 구동 전류 Irec를 제어한다.

그리고, 제1 디밍 제어 신호(DIM_in)가 전압 Vnc 이상을 유지하는 경우, NPN 바이폴라 트랜지스터(Qd)는 턴온 상태를 유지하며, 그 결과 저항(R40)을 통한 제2 디밍 제어 신호(DIM_max)의 출력은 차단된다.

그리고, NPN 바이폴라 트랜지스터(Qd)는 저항(R42)을 통하여 베이스에 인가되는 제1 디밍 제어 신호(DIM_in)가 미리 설정된 레벨 이하이면 턴오프된다. 그 결과 저항(R40)을 통하여 제2 디밍 제어 신호(DIM_max)가 출력되며, 제2 디밍 제어 신호(DIM_max)는 제1 디밍 제어 신호(DIM_in)의 최대치인 정전압 Vcc 레벨로 출력될 수 있다.

즉, 디머(50)가 접속되지 않아서 포토 커플러(PC)의 포토 트랜지스터(PQ)가 오프되면, NPN 바이폴라 트랜지스터(Qd)의 동작에 의하여 디머(50)의 비접속 상태에 대응하는 제2 디밍 제어 신호(DIM_max)가 제1 디밍 제어 신호(DIM_in)의 최대치인 정전압 Vcc 레벨로 출력될 수 있다.

여기에서, 디머(50)의 접속 또는 비접속을 판단하는 기준으로 작용하는 전압 Vnc은 실질적인 0V 또는 디밍 오프를 위한 전압 Voff보다 낮은 레벨로 결정될 수 있다.

한편, 본 발명의 실시예에서 디밍 제어부(40)는 도 6과 같이 실시될 수 있다.

도 6의 디밍 제어부(40)는 디밍 신호를 수신하며 디밍 신호의 레벨에 대응하는 제1 디밍 제어 신호(DIM_in)를 제공하는 제1 디밍 제어 신호 제공 회로, 제1 디밍 제어 신호(DIM_in)가 미리 설정된 기준 전압(Vref) 이하인지 판단하는 비교기(62) 및 제1 디밍 제어 신호(DIM_in)가 기준 전압(Vref) 이하인 경우 미리 설정된 조도에 대응하는 제2 디밍 제어 신호(DIM_max)를 제공하는 제2 디밍 제어 신호 제공 회로를 포함할 수 있다.

여기에서, 제1 디밍 제어 신호 제공 회로는 포토 커플러(PC)를 포함할 수 있으며, 제2 디밍 제어 신호 제공 회로는 다이오드(Dd) 및 저항(R60)을 포함할 수 있다.

보다 구체적으로, 도 6의 실시예의 구성 및 동작을 도 5를 참조하여 설명한다. 포토 커플러(PC)의 동작은 도 4의 실시예와 동일하므로 중복된 설명은 생략한다.

디머(50)가 전압 Vnc보다 높고 전압 Vmax 이하의 레벨을 갖는 디밍 신호를 제공하면, 포토 커플러(PC)의 동작에 의하여 전압 Vnc와 전압 Voff 사이의 디밍 신호에 대응하는 제1 디밍 제어 신호(DIM_in)가 구동 전류 제공 회로(42)에 제공되며, 구동 전류 제공 회로(42)는 조명부(20)에서 출력된 구동 전류 Irec를 제어한다.

이때, 비교기(62)의 반전단(-)에 인가되는 제1 디밍 제어 신호(DIM_in)가 비교기(62)의 비반전단(+)에 인가되는 기준전압 Vref 이상을 유지하므로, 비교기(62)는 접지 전압을 출력하고, 다이오드(Dd)의 작용에 의하여 제2 디밍 제어 신호(DIM_max)는 접지 레벨로 떨어진다.

디머(50)가 접속되지 않아서 포토 커플러(PC)의 포토 트랜지스토(PQ)가 오프되면, 비교기(62)의 반전단(-)에 인가되는 전압이 비교기(620의 비반전단(+)에 인가되는 기준 전압 Vref보다 낮아진다. 이때, 비교기(62)는 정전압(Vcc)을 출력하고, 다이오드(Dd)는 양단 전위차가 없어서 작용하지 않는다. 그러므로, 제2 디밍 제어 신호(DIM_max)는 제1 디밍 제어 신호(DIM_in)의 최대치인 정전압 Vcc 레벨로 출력될 수 있다.

한편, 구동 회로(30)가 디밍 제어 단자(DIM)를 가지며, 디밍 제어 단자(DIM)에 인가되는 디밍 제어 신호에 대응하여 구동 회로(30)의 내부 구동 전류를 제어하는 실시예는 도 7과 같이 예시될 수 있다.

도 7의 실시예에서 디밍 제어부(40)는 도 4 및 도 6의 실시예와 동일하게 구성될 수 있으므로 이에 대한 설명은 생략한다.

도 7의 실시예에서 구동 회로(30)는 디밍 제어 단자(DIM)를 가지며, 디밍 제어 단자(DIM)에 인가되는 전압에 따라 내부의 구동 전류 Irec를 제어할 수 있다.

구동 전류 제어 회로(42)는 디밍 제어 신호가 인가되는 저항(Ro), 제1 디밍 제어 신호(DIM_in)을 전달하는 다이오드(D1) 및 제2 디밍 제어 신호(DIM_max)를 전달하는 다이오드(D2)를 포함하며, 저항(Ro), 다이오드(D1) 및 다이오드(D2)는 디밍 제어 단자(DIM)에 병렬로 연결된다.

상술한 바에서, 구동 회로(30)는 도 8과 같이 실시될 수 있다.

도 8을 참조하면, 구동 회로(30)는 조명부(20)의 발광에 대응하여 전류 경로를 선택적으로 제공하는 스위칭 회로들(31~34)에 공통으로 연결된 센싱 저항단(Riset)에 연결되는 디밍 처리부(38)를 포함하도록 구성될 수 있으며, 디밍 처리부(38)는 디밍 제어 단자(DIM)를 통하여 전달되는 디밍 제어 신호에 대응하여 출력할 구동 전류 Irec의 전류량을 제어할 수 있다.

그리고, 구동 회로(30)는 도 9와 같이 실시될 수 있다.

도 9를 참조하면, 구동 회로(30)는 센싱 저항단(Riset)을 통하여 디밍 제어 신호를 수신하는 디밍 처리부(38)와 조명부(20)의 발광에 대응하여 전류 경로를 선택적으로 제공하는 스위칭 회로들(31~34)을 포함한다. 여기에서, 디밍 처리부(38)는 디밍 제어 신호에 대응하여 전류 경로를 형성하기 위한 스위칭 회로들(31~34)의 각각의 구동 전류 Irec의 전류량을 제어하도록 구성된다.

보다 구체적으로, 디밍 처리부(38)는 디밍 제어 신호에 대응하는 제어 신호(Ds)를 각 스위칭 회로들(31~34)의 NMOS 트랜지스터(39a~39d)의 게이트에 제공함으로써 구동 전류 Irec의 전류량을 제어하도록 구성될 수 있다.

그리고, 구동 회로(30)는 도 10과 같이 실시될 수 있다.

도 10을 참조하면, 구동 회로(30)는 센싱 저항단(Riset)을 통하여 디밍 제어 신호를 수신하는 디밍 처리부(38)와 조명부(20)의 발광에 대응하여 전류 경로를 형성하기 위한 기준 전압을 제공하는 기준 전압 발생부(36)를 포함한다. 기준 전압 발생부(36)는 정전압(Vcc)과 접지전압이 양단에 인가되는 직렬 연결된 저항들(Ra, R1~R4)을 포함하며, 저항들이 연결되는 각 노드 별로 기준 전압들(Vref1~Vref4)을 출력하도록 구성된다. 여기에서, 디밍 처리부(38)는 디밍 제어 신호에 대응하여 기준 전압 발생부(36)의 기준 전압의 레벨을 변경하도록 구성된다.

보다 구체적으로, 디밍 처리부(38)는 디밍 제어 신호에 대응하는 제어 신호(Ds)를 기준 전압 발생부(36)의 가장 높은 기준 전압 Vref4을 출력하는 노드에 인가하며, 기준 전압 발생부(36)는 디밍 제어 신호의 레벨 변화에 따라 조절된 기준 전압들(Vref1~Vref4)을 출력할 수 있으며, 그 결과 구동 회로(30)는 디밍 제어 신호의 변화에 따라 구동 전류 Irec를 조절하여 출력할 수 있다.

도 8 내지 도 9의 실시예는 디머(50)가 비접속 상태인 경우 제1 디밍 제어 신호(DIM_in)의 최대치에 해당하는 제2 디밍 제어 신호(DIM_max)를 디밍 제어 단자(DIM)을 통하여 디밍 처리부(38)에 제공할 수 있다.

그러므로, 디머(50)가 비접속 상태인 경우, 구동 회로(30)는 최대치의 조도에 해당하도록 구동 전류 Irec를 제어할 수 있다.

본 발명은 디머(50)의 접속을 자동으로 감자하여 구동 전류 Irec를 제어할 수 있으며, 특히 디머(50)가 접속되지 않은 경우 정전압을 이용하여 발광 다이오드의 발광에 의한 조도를 제어할 수 있다.

그러므로, 본 발명의 조명 장치는 디머(50)의 비접속을 고려한 설계 및 제작 과정이 불필요하며 디머(50)의 접속을 자동으로 감지함에 의하여 다양하게 실시될 수 있다.

Claims

디머의 접속에 대응하여 입력되는 디밍 신호에 대응하는 제1 디밍 제어 신호와 상기 디머의 비접속 상태에 대응하는 제2 디밍 제어 신호 중 하나를 디밍 제어 신호로서 제공하는 디밍 제어부; 및
상기 디밍 제어부의 디밍 제어 신호에 대응하여 발광 다이오드를 포함하는 조명부의 발광에 대응하는 구동 전류를 제어하는 구동 전류 제어 회로;를 포함하는 조명 장치.
제1 항에 있어서,
상기 디밍 제어부는 상기 제2 디밍 제어 신호로서 미리 설정된 일정한 정전압을 제공하는 조명 장치.
제1 항에 있어서,
상기 디밍 제어부는 상기 제2 디밍 제어 신호로서 미리 설정된 일정한 펄스폭을 갖는 펄스 신호를 제공하는 조명 장치.
제1 항에 있어서,
상기 디밍 제어부는 상기 제2 디밍 제어 신호를 상기 제1 디밍 제어 신호의 최대치에 해당하는 레벨로 출력하는 조명 장치.
제1 항에 있어서, 상기 디밍 제어부는,
상기 디밍 신호를 수신하며 상기 디밍 신호의 레벨에 대응하는 상기 제1 디밍 제어 신호를 제공하는 제1 디밍 제어 신호 제공 회로; 및
상기 디머가 비접속 상태인 경우에 대응하여 상기 제1 디밍 제어 신호가 미리 설정된 레벨 이하이면 미리 설정된 조도에 대응하는 상기 제2 디밍 제어 신호를 제공하는 제2 디밍 제어 신호 제공 회로;를 포함하는 조명 장치.
제1 항에 있어서, 상기 디밍 제어부는,
상기 디밍 신호를 수신하며 상기 디밍 신호의 레벨에 대응하는 상기 제1 디밍 제어 신호를 제공하는 제1 디밍 제어 신호 제공 회로;
상기 제1 디밍 제어 신호가 미리 설정된 기준 전압 이하인지 판단하는 비교기; 및
상기 제1 디밍 제어 신호가 상기 기준 전압 이하인 경우 미리 설정된 조도에 대응하는 상기 제2 디밍 제어 신호를 제공하는 제2 디밍 제어 신호 제공 회로;를 포함하는 조명 장치.
제5 항 또는 제6 항에 있어서,
상기 디밍 제어부는 포토 커플러를 내장하여 디머와 전기적으로 절연된 상기 제1 디밍 제어 신호를 제공하는 조명 장치.
제1 항에 있어서, 상기 구동 전류 제어 회로는,
상기 조명부의 발광에 대응하여 전류 경로를 제공하는 구동 회로에서 출력된 구동 전류를 제어하는 조명 장치.
제8 항에 있어서,
상기 구동 전류 제어 회로는 상기 구동 회로의 상기 구동 전류 출력단에 연결되는 센싱 저항과 직렬로 연결되는 전류 제어 소자를 포함하며,
상기 전류 제어 소자는 상기 디밍 제어부에서 제공되는 상기 제1 디밍 제어 신호와 상기 제2 디밍 제어 신호 중 하나에 의하여 상기 구동 전류를 제어하는 조명 장치.
제1 항에 있어서, 상기 구동 전류 제어 회로는,
상기 조명부의 발광에 대응하여 전류 경로를 제공하며 디밍 제어 단자에 인가되는 상기 디밍 제어 신호에 의하여 상기 구동 전류를 제어하는 구동 회로의 상기 디밍 제어 단자에 연결되며, 상기 디밍 제어부의 상기 디밍 제어 신호를 상기 디밍 제어 단자에 전달하는 조명 장치.
제10 항에 있어서,
상기 구동 회로는 상기 조명부의 발광에 대응하여 상기 전류 경로를 선택적으로 제공하는 스위칭 회로들에 공통으로 연결된 센싱 저항단에 연결되는 디밍 처리부를 포함하며 상기 디밍 처리부는 상기 디밍 제어 신호에 대응하여 출력할 상기 구동 전류의 전류량을 제어하는 조명 장치.
제10 항에 있어서,
상기 구동 회로는 상기 디밍 제어 신호를 수신하는 디밍 처리부와 상기 조명부의 발광에 대응하여 상기 전류 경로를 선택적으로 제공하는 스위칭 회로들을 포함하며, 상기 디밍 처리부는 상기 디밍 제어 신호에 대응하여 상기 전류 경로를 형성하기 위한 상기 스위칭 회로들의 각각의 구동 전류의 전류량을 제어하는 조명 장치.
제10 항에 있어서,
상기 구동 회로는 상기 디밍 제어 신호를 수신하는 디밍 처리부와 상기 조명부의 발광에 대응하여 상기 전류 경로를 형성하기 위한 기준 전압을 제공하는 기준 전압 발생부를 포함하며, 상기 디밍 처리부는 상기 디밍 제어 신호에 대응하여 상기 기준 전압 발생부의 상기 기준 전압의 레벨을 변경하는 조명 장치.