KR20170021480A - 조명 장치 - Google Patents

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KR20170021480A
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Abstract

본 발명은 발광 다이오드를 광원으로 이용하는 조명 장치를 개시하며, 상기 조명 장치는 정류 전압에 대응하여 발광하는 복수 개의 발광 다이오드 그룹을 포함하는 조명부, 상기 복수 개의 발광 다이오드 그룹의 발광에 대응하는 제1 전류 경로를 제공하며 상기 제1 전류 경로 상의 제1 구동 전류를 제한하는 제1 구동 회로 및 상기 복수 개의 발광 다이오드 그룹 중 일부의 발광에 대응하는 제2 전류 경로를 제공하고 상기 제2 전류 경로 상의 제2 구동 전류를 제한하는 하나 이상의 제2 구동 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.
교류 다이렉트 방식의 조명 장치는 적어도 하나의 발광 다이오드 그룹의 발광에 대응한 전류 경로를 제공하고 구동 전류를 레귤레이션하는 구동 회로를 포함한다.
조명 장치가 복수 개의 발광 다이오드 그룹을 포함하는 경우, 복수 개의 발광 다이오드 그룹은 정류 전압의 변화에 대응하여 순차적으로 발광하며, 구동 회로는 순차적인 발광을 위한 전류 경로와 전류 경로 별 구동 전류의 제한을 수행한다.
정류 전압이 낮은 경우 적은 양의 구동 전류가 구동 회로에 흐르며, 정류 전압이 높은 경우 많은 양의 구동 전류가 구동 회로에 흐른다. 구동 회로는 구동 전류의 양에 비례하여 발열될 수 있다.
조명 장치는 설치되는 환경의 주변 온도가 높거나 설치되는 공간이 협소하여 낮은 발열량을 갖도록 요구될 수 있다.
상기한 요구를 충족하도록 조명 장치가 설계될 필요가 있으나, 구동 회로의 내부적인 설계 변경으로 상기한 요구를 충족시키는데 한계가 있다.
본 발명의 목적은 낮은 발열량을 갖도록 구동 회로의 설계가 요구되는 경우 상기 요구를 만족시킬 수 있는 조명 장치를 제공함에 있다.
본 발명의 다른 목적은 발광 다이오드의 발광에 대응하는 전류를 분산시켜서 구동 회로가 부담하는 발열량을 경감시킴으로써 집적회로로 구현되는 구동 회로의 발열량을 줄일 수 있는 조명 장치를 제공함에 있다.
본 발명의 조명 장치는, 정류 전압에 대응하여 발광하는 복수 개의 발광 다이오드 그룹을 포함하는 조명부; 상기 복수 개의 발광 다이오드 그룹의 발광에 대응하는 제1 전류 경로를 제공하며 상기 제1 전류 경로 상의 제1 구동 전류를 제한하는 제1 구동 회로; 및 상기 복수 개의 발광 다이오드 그룹 중 적어도 일부의 발광에 대응하는 제2 전류 경로를 제공하고, 상기 제2 전류 경로 상의 제2 구동 전류를 제한하는 하나 이상의 제2 구동 회로;를 포함함을 특징으로 한다.
또한, 본 발명의 조명 장치는, 정류 전압에 대응하여 발광하는 복수 개의 발광 다이오드 그룹을 포함하는 조명부; 상기 복수 개의 발광 다이오드 그룹의 발광에 대응하는 제1 전류 경로를 제공하며 상기 제1 전류 경로 상의 제1 구동 전류를 제한하는 구동 회로; 및 상기 복수 개의 발광 다이오드 그룹 중 일부의 발광에 대응하는 상기 제 2 전류 경로를 제공하고, 상기 제2 전류 경로 상의 제2 구동 전류에 대한 레귤레이션을 수행하는 하나 이상의 레귤레이션 회로;를 포함함을 특징으로 한다.
본 발명은 발광 다이오드의 발광에 대응하는 구동 전류를 분산시킴으로써 발광 다이오드의 발광에 대응하는 전류 경로를 제공하는 구동 회로가 낮은 발열량을 유지하면서 구동될 수 있다.
그러므로, 조명 장치는 설치되는 환경의 주변 온도가 높거나 설치되는 공간이 협소한 경우에도 낮은 발열량을 유지하며 안정적으로 동작될 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 본 발명의 조명 장치의 다른 실시예를 나타내는 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 일부 발광 다이오드 그룹의 발광에 대응하여 구동 전류를 분산하기 위한 하나 이상의 구동 회로 또는 하나 이상의 레귤레이션 회로를 포함하며, 전체 발광 다이오드 그룹의 발광에 대응하는 전류 경로를 제공하는 구동 회로의 발열량을 개선하기 위한 기술을 개시한다.
먼저, 도 1을 참조하여 본 발명의 실시예를 설명한다.
도 1에서, 본 발명의 실시예는 전원부(100), 조명부(200) 및 구동 회로들(300, 310)을 포함한다.
전원부(100)는 정류 전압 Vrec을 제공하도록 구성되며, 이를 위하여 교류 전원(Vs)과 정류기(20)를 포함할 수 있다.
교류 전원(Vs)은 상용 교류 전원으로 구성될 수 있으며 교류 전압을 제공한다. 정류기(20)는 교류 전원(Vs)의 교류 전압을 전파 정류한 정류 전압 Vrec을 출력한다. 정류기(20)는 통상의 브릿지 다이오드 구조를 갖도록 구성될 수 있다.
전원부(100)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(200)는 정류 전압 Vrec에 대응하여 발광하며, 발광 다이오드들을 포함한다. 조명부(200)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(200)를 예시한다. 즉, 조명부(200)는 직렬로 연결된 발광 다이오드 그룹들(LED1~LED4)을 포함한다. 조명부(200)에 포함되는 발광 다이오드 그룹의 수는 제작자의 의도에 따라 다양하게 적용될 수 있다.
또한, 조명부(200)에 포함된 발광 다이오드 그룹들(LED1~LED4)은 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(300)는 조명부(200)의 발광을 위한 전류 레귤레이션을 수행하며 순차 발광을 위한 전류 경로를 제공한다.
보다 구체적으로, 구동 회로(300)는 정류 전압 Vrec의 변화에 따라 조명부(200)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(300)는 조명부(200)에 포함된 발광 다이오드 그룹들(LED1~LED4)의 각 출력단에 연결되며 채널을 형성하는 단자들(C11, C12, C13, C14)을 포함하며, 내부에 형성된 전류 경로를 센싱 저항(Rs1)과 연결하기 위한 센싱 저항 단자(Riset1) 및 접지를 위한 접지 단자(GND1)를 포함한다.
구동 회로(300)는 전류 경로를 제공하기 위하여 센싱 저항 단자(Riset1)를 통하여 제공되는 센싱 저항(Rs1)의 센싱 전압을 이용한다.
구동 회로(300)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(300)는 센싱 저항 단자(Riset1)와 단자들(C11, C12, C13, C14) 간을 연결하는 전류 경로를 제공할 수 있다.
조명부(200)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(300)는 조명부(200)의 순차 발광에 대응하여 변경된 전류 경로를 제공하며, 순차 발광을 위한 전류 경로 상의 구동 전류는 단계적으로 변화한다.
한편, 도 1의 구동 회로(300)는 도 2를 참조하여 설명될 수 있다.
구동 회로(300)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(Rs1)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(Rs1)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(Rs1)에 형성되는 센싱 전압보다 낮은 레벨로 설정될 수 있다.
그리고, 기준전압 VREF4는 정류 전압 Vrec의 상한 레벨 영역에서 센싱 저항(Rs1)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(Rs1)에 공통으로 연결된다.
스위칭 회로들(31, 32, 33, 34)은 센싱 저항(Rs1)의 센싱 전압과 기준 전압 공급부(36)의 각각의 기준 전압 VREF1, VREF2, VREF3, VREF4를 비교하여서 조명부(200)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(Rs1)에 공통으로 연결된다.
상기한 구성에 의하여 센싱 저항(Rs1)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(300)를 통하여 제공될 수 있다.
본 발명의 조명 장치는 발광 다이오드 그룹들(LED1, LED2, LED3, LED4) 중 일부의 발광에 대응하는 전류 경로를 제공하고, 전류 경로 상의 구동 전류를 제한하는 하나 이상의 구동 회로(310)를 더 포함한다. 도 1의 실시예는 하나의 구동 회로(310)가 구동 회로(300)와 전류를 분산하도록 구성된 것을 예시한다.
구동 회로(310)는 발광 다이오드 그룹들(LED1, LED2, LED3, LED4) 중 발광 다이오드 그룹들(LED3, LED4) 의 발광을 위한 전류 레귤레이션을 수행하며 순차 발광을 위한 전류 경로를 제공한다.
보다 구체적으로, 구동 회로(310)는 정류 전압 Vrec의 변화에 따라 조명부(200)의 발광 다이오드 그룹들(LED3, LED4)이 발광하는 것에 대응하여 변화되는 전류 경로를 제공하고, 전류 경로에 대한 전류 레귤레이션을 수행하도록 구성될 수 있다.
이를 위하여, 구동 회로(300)는 조명부(200)에 포함된 발광 다이오드 그룹들(LED3, LED4)의 각 출력단에 연결되며 채널을 형성하는 단자들(C23, C24)을 포함하며, 내부에 형성된 전류 경로를 센싱 저항(Rs2)과 연결하기 위한 센싱 저항 단자(Riset2) 및 접지를 위한 접지 단자(GND2)를 포함한다.
구동 회로(310)는 전류 경로를 제공하기 위하여 센싱 저항 단자(Riset2)를 통하여 제공되는 센싱 저항(Rs2)의 센싱 전압을 이용한다.
구동 회로(310)는 센싱 전압과 각 발광 다이오드 그룹들(LED3, LED4)에 대응하여 내부에서 제공되는 기준 전압들을 각각 비교한다. 센싱 전압과 기준 전압들을 각각 비교한 결과에 따라서, 구동 회로(310)는 센싱 저항 단자(Riset2)와 단자들(C23, C24) 간을 연결하는 전류 경로를 제공할 수 있다.
서로 동일한 구조를 갖는 경우, 구동 회로(310)는 각 발광 다이오드 그룹들(LED3, LED4)을 단자들(C23, C24)에 연결할 수 있으며, 각 발광 다이오드 그룹들(LED3, LED4)의 발광에 대응하여 구동 전류를 구동 회로(300)와 분산하여 공급받을 수 있다. 상기 구동 회로(310)의 상세한 구성은 도 2를 참조한 구동 회로(300)와 동일하므로 이에 대한 중복 설명은 생략한다.
다만, 구동 회로(310)의 센싱 저항(Rs2)은 센싱 저항 단자(Riset2)와 접지 단자(GND2) 사이에 구성되며, 센싱 저항(Rs1)과 직렬로 연결된다.
그러므로, 구동 회로들(300, 310)은 동일한 발광 다이오드 그룹의 발광에 대응하여 일부 공유되도록 전류 경로들을 형성할 수 있다. 보다 바람직하게 구동 회로들(300, 310)에 의하여 형성되는 전류 경로들은 각각 센싱 저항(Rs1)과 센싱 저항(Rs2)을 포함하며, 구동 회로(310)에 의하여 형성되는 전류 경로는 센싱 저항(Rs1)을 더 포함하도록 구성된다.
구동 회로들(300, 310)은 동일한 발광 다이오드 그룹의 발광에 대응하여 서로 다른 전류량으로 구동 전류를 제한하도록 구성될 수 있다. 보다 바람직하게는 구동 회로(310)가 구동 회로(300) 보다 많은 양의 구동 전류를 갖도록 구성될 수 있다.
그리고, 구동 회로(310)는 구동 회로(300)보다 전류 경로를 먼저 형성하도록 구성될 수 있다. 여기에서, 발광된 상기 발광 다이오드 그룹에 대응하는 전류 중 구동 회로(310)의 전류 경로에서 제한되는 전류량을 초과하는 전류는 구동 회로(300)의 전류 경로로 흐를 수 있다.
구동 회로들(300, 310)은 동일한 발광 다이오드 그룹의 발광에 대응하여 서로 다른 전류량으로 구동 전류를 제한하기 위하여, 기준 전압 또는 센싱 저항값이 다르도록 구성될 수 있다.
또한, 구동 회로(310)는 구동 회로(300)보다 적은 수의 채널을 포함하도록 구성될 수 있다.
본 발명의 도 1의 실시예의 동작은 도 3을 참조하여 설명한다. 설명의 편의를 위하여 구동 회로(310)가 구동 회로(300)보다 많은 양의 전류를 흐르도록 설계된 것을 가정한다.
정류 전압 Vrec이 발광 전압 V3 미만인 경우 구동 회로(310)는 조명부(200)의 발광에 대응한 전류 경로를 제공하지 않으며, 정류 전압 Vrec이 발광 전압 V3 이상인 경우 구동 회로(310)는 조명부(200)의 발광 다이오드 그룹들(LED3, LED4)의 발광에 대응한 전류 경로를 제공한다.
보다 구체적으로 구동 회로들(300, 310)에 의한 발광 동작의 제어를 설명한다.
정류 전압 Vrec이 초기 상태인 경우, 구동 회로(300)의 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(200)의 발광 다이오드 그룹(LED1)이 발광하면, 발광 다이오드 그룹(LED1)에 연결된 구동 회로(300)의 스위칭 회로(31)는 발광을 위한 전류 경로를 제공한다.
정류 전압 Vrec이 발광 전압 V1에 도달하여 발광 다이오드 그룹(LED1)이 발광하고 구동 회로(300)의 스위칭 회로(31)를 통한 전류 경로가 형성되면, 일정한 레벨로 증가된 구동 전류 Irec가 발광 다이오드 그룹(LED1), 구동 회로(300)의 스위칭 회로(31) 및 센싱 저항(Rs1)을 경유하는 경로로 흐른다.
그 후 정류 전압 Vrec이 계속 상승하여, 발광 전압 V2에 도달하면, 발광 다이오드 그룹(LED2)이 발광한다. 조명부(200)의 발광 다이오드 그룹(LED2)이 발광하면, 발광 다이오드 그룹(LED2)에 연결된 구동 회로(300)의 스위칭 회로(32)는 발광을 위한 전류 경로를 제공한다.
상기와 같이 정류 전압 Vrec이 발광 전압 V2에 도달하여 발광 다이오드 그룹(LED2)이 발광하고 구동 회로(300)의 스위칭 회로(32)를 통한 전류 경로가 형성되면, 센싱 저항(Rs1)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 Irec는 구동 회로(300)의 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 구동 회로들(300, 310)의 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 구동 회로들(300, 310)의 스위칭 회로(33)를 통한 전류 경로가 형성되면, 센싱 저항들(Rs1, Rs2)의 센싱 전압의 레벨이 상승한다. 이때의 센싱 전압의 레벨은 기준 전압 VREF2보다 높다. 그러므로, 구동 회로들(300, 310)의 스위칭 회로(32)의 NMOS 트랜지스터(39b)는 비교기(38b)의 출력에 의하여 턴오프된다. 즉, 구동 회로들(300, 310)의 스위칭 회로(32)는 턴오프되고, 구동 회로들(300, 310)의 스위칭 회로(33)가 발광 다이오드 그룹(LED3)의 순차 발광에 대응한 전류 경로를 제공한다. 이때, 발광 다이오드 그룹들(LED1, LED2)도 발광 상태를 유지한다.
여기에서, 구동 전류 Irec는 구동 회로(300)에 의한 구동 전류 I1와 구동 회로(310)에 의한 구동 전류 I2로 분산된다. 이때, 구동 회로(310)가 더 많은 구동 전류를 흐르도록 설계되므로, 도 3과 같이 구동 전류 I2가 구동 전류 I1 보다 많은 양을 갖는다. 이때 전체 구동 전류 Irec는 구동 전류 I1와 구동 전류 I2를 합한 값과 동일하며, 구동 회로들(300, 310)의 스위칭 회로(32)를 통하는 구동 전류들 I1, I2는 스위칭 회로(33)에 의하여 레귤레이션되는 서로 다른 레벨로 제어된다.
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 구동 회로들(300, 310)의 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 구동 회로들(300, 310)의 스위칭 회로(34)를 통한 전류 경로가 형성되면, 센싱 저항들(Rs1, Rs2)의 센싱 전압의 레벨이 상승한다. 이때의 센싱 전압의 레벨은 기준 전압 VREF3보다 높다. 그러므로, 구동 회로들(300, 310)의 스위칭 회로(33)의 NMOS 트랜지스터(39c)는 비교기(38c)의 출력에 의하여 턴오프된다. 즉, 구동 회로들(300, 310)의 스위칭 회로(33)는 턴오프되고, 구동 회로들(300, 310)의 스위칭 회로(34)가 발광 다이오드 그룹(LED4)의 순차 발광에 대응한 전류 경로를 제공한다. 이때, 발광 다이오드 그룹들(LED1~LED3)도 발광 상태를 유지한다.
이때도, 구동 전류 Irec는 구동 회로(300)에 의한 구동 전류 I1와 구동 회로(310)에 의한 구동 전류 I2로 분산되며, 구동 전류 I2가 구동 전류 I1 보다 많은 양을 갖는다.
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.
한편, 본 발명은 도 4와 같이 전원부(100), 조명부(200), 구동 회로(300) 및 레귤레이션 회로(330, 340)를 포함하여 실시될 수 있다.
본 발명은 하나 이상의 레귤레이션 회로를 포함할 수 있으며, 하나 이상의 레귤레이션 회로는 복수 개의 발광 다이오드 그룹 중 일부의 발광에 대응하는 전류 경로를 제공하고, 전류 경로 상의 구동 전류에 대한 레귤레이션을 수행한다.
본 발명의 도 4의 실시예는 두 개의 레귤레이션 회로(330, 340)을 포함한다. 도 4와 같이 둘 이상의 레귤레이션 회로를 포함하는 경우, 레귤레이션 회로는 조명부(200)의 발광 다이오드 그룹의 발광 순서가 후순위일수록 선순위와 대비하여 구동 전류를 레귤레이션하는 양이 같거나 크도록 구성됨이 바람직하다.
구동 회로(300)와 레귤레이션 회로(330, 340)는 동일한 발광 다이오드 그룹의 발광에 대응하여 서로 다른 전류량으로 구동 전류를 형성하도록 구성될 수 있다.
그리고, 구동 회로(300)와 레귤레이션 회로(330, 340)는 동일한 발광 다이오드 그룹의 발광에 대응하여 형성되는 전류 경로가 일부 공유되도록 구성될 수 있다.
그리고, 레귤레이션 회로(330, 340)는 동일한 발광 다이오드 그룹의 발광에 대응하여 구동 회로(300)보다 먼저 전류 경로를 형성하도록 구성될 수 있다.
도 4에서 전원부(100) 조명부(200) 및 구동 회로(300)의 구성 및 동작은 도 1 및 도 2와 동일하므로 이에 대한 중복 설명은 생략한다.
각 레귤레이션 회로(330, 340)는 전류 경로를 제공하며 전류 경로 상의 구동 전류를 제한하는 전류 제어 소자(Q31, Q41), 전류 제어 소자(Q31, Q41)에서 출력되는 구동 전류의 양을 센싱하는 센싱 저항(Rs3, Rs4) 및 센싱 저항(Rs3, Rs4)의 센싱 전압에 대응하여 전류 제어 소자(Q31, Q41)의 동작을 제어하는 레귤레이션 제어 소자(Q32, Q42)를 포함한다.
여기에서, 전류 제어 소자(Q31, Q41)는 NMOS 트랜지스터로 구성될 수 있으며, 레귤레이션 제어 소자(Q32, Q42)는 NPN 바이폴라 트랜지스터로 구성될 수 있다.
그리고, 전류 제어 소자(Q31, Q41)와 센싱 저항(Rs3, Rs4) 사이의 노드에 레귤레이션 제어 소자(Q32, Q42)의 베이스가 연결될 수 있으며, 전류 제어 소자(Q31, Q41)의 게이트에 레귤레이션 제어 소자(Q32, Q42)의 동작에 따라 변화된 전압을 인가하기 위한 저항(R3, R4)이 구성될 수 있다. 저항(R3, R4)는 발광 다이오드 그룹(LED3, LED4)에 연결된다.
상술한 구성에 의하여, 각 레귤레이션 회로(330, 340)는 정류 전압 Vrec의 상승에 대응하는 발광 다이오드 그룹(LED3, LED4)의 발광에 대응한 전류 경로 제공과 구동 전류에 대한 레귤레이션을 수행한다.
보다 구체적으로 설명하면, 정류 전압 Vrec이 발광 전압 V3에 도달하여 발광 다이오드 그룹(LED3)이 발광하면, 레귤레이션 회로(330)의 전류 제어 소자(Q31)는 게이트에 인가되는 전압에 의하여 턴온되어서 발광을 위한 전류 경로를 제공한다.
그리고, 전류 제어 소자(Q31)를 흐르는 구동 전류는 센싱 저항(Rs3)에 의하여 센싱되며, 센싱 저항(Rs3)의 센싱 전압은 레귤레이션 제어 소자(Q32)의 구동을 제어하며, 전류 제어 소자(Q31)는 레귤레이션 제어 소자(Q32)의 구동 상태에 대응하여 게이트 전위가 제어되므로 일정량 이상으로 구동 전류가 흐르는 것을 제한한다.
여기에서, 구동 전류 Irec는 구동 회로(300)에 의한 구동 전류 I1와 레귤레이션 회로(330)에 의한 구동 전류 I2로 분산된다. 이때, 레귤레이션 회로(330)가 더 많은 구동 전류를 흐르도록 설계되므로, 도 3과 같이 구동 전류 I2가 구동 전류 I1 보다 많은 양을 갖는다. 이때 전체 구동 전류 Irec는 구동 전류 I1와 구동 전류 I2를 합한 값과 동일하며, 구동 회로(300)와 레귤레이션 회로(330)에 의하여 구동되는 구동 전류들 I1, I2는 서로 다른 레벨로 제어된다.
그 후 정류 전압 Vrec이 계속 상승하여, 정류 전압 Vrec이 발광 전압 V4에 도달하여 발광 다이오드 그룹(LED4)이 발광하면, 레귤레이션 회로(340)의 전류 제어 소자(Q41)는 게이트에 인가되는 전압에 의하여 턴온되어서 발광을 위한 전류 경로를 제공한다.
그리고, 전류 제어 소자(Q41)를 흐르는 구동 전류는 센싱 저항(Rs4)에 의하여 센싱되며, 센싱 저항(Rs4)의 센싱 전압은 레귤레이션 제어 소자(Q42)의 구동을 제어하며, 전류 제어 소자(Q41)는 레귤레이션 제어 소자(Q42)의 구동 상태에 대응하여 게이트 전위가 제어되므로 일정량 이상으로 구동 전류가 흐르는 것을 제한한다.
이때, 레귤레이션 회로(340)의 전류 제어 소자(Q31)과 센싱 저항(Rs3)에 간의 노드는 발광 다이오드 그룹(LED3)의 발광 때 보다 많은 양의 구동 전류를 공급받는다. 그러므로, 센싱 저항(Rs3)에 높은 센싱 전압이 인가되며, 전류 제어 소자(Q31)는 양단간 전압차가 불충분하여 전류 경로를 제공하지 않는다
상기와 같이 발광 다이오드 그룹(LED4)의 발광에 대응한 구동 전류를 위한 전류 경로가 레귤레이션 회로(340)에 의하여 제공되는 경우, 구동 전류 Irec는 구동 회로(300)에 의한 구동 전류 I1와 레귤레이션 회로(340)에 의한 구동 전류 I2로 분산된다. 이때, 레귤레이션 회로(340)가 더 많은 구동 전류를 흐르도록 설계되므로, 도 3과 같이 구동 전류 I2가 구동 전류 I1 보다 많은 양을 갖는다. 이때 전체 구동 전류 Irec는 구동 전류 I1와 구동 전류 I2를 합한 값과 동일하며, 구동 회로(300)와 레귤레이션 회로(340)에 의하여 구동되는 구동 전류들 I1, I2는 서로 다른 레벨로 제어된다.
본 발명은 상술한 실시예와 같이 발광 다이오드의 발광에 대응하는 구동 전류가 부가적으로 구성되는 구동 회로 또는 레귤레이션 회로를 통하여 분산될 수 있다. 그러므로, 발광 다이오드의 발광에 대응하는 전류 경로를 제공하는 구동 회로(들)가 분산된 구동 전류에 의하여 낮은 발열량을 유지하면서 구동될 수 있다.
그러므로, 본 발명의 조명 장치는 설치되는 환경의 주변 온도가 높거나 설치되는 공간이 협소한 경우에도 낮은 발열량을 유지하며 안정적으로 동작될 수 있다.

Claims (15)

  1. 정류 전압에 대응하여 발광하는 복수 개의 발광 다이오드 그룹을 포함하는 조명부;
    상기 복수 개의 발광 다이오드 그룹의 발광에 대응하는 제1 전류 경로를 제공하며 상기 제1 전류 경로 상의 제1 구동 전류를 제한하는 제1 구동 회로; 및
    상기 복수 개의 발광 다이오드 그룹 중 적어도 일부의 발광에 대응하는 제2 전류 경로를 제공하고, 상기 제2 전류 경로 상의 제2 구동 전류를 제한하는 하나 이상의 제2 구동 회로;를 포함하는 조명 장치.
  2. 제1 항에 있어서,
    상기 제1 구동 회로와 상기 제2 구동 회로는 동일한 발광 다이오드 그룹의 발광에 대응하여 서로 다른 전류량으로 상기 제1 구동 전류와 상기 제2 구동 전류를 제한하도록 구성되는 조명 장치.
  3. 제2 항에 있어서,
    상기 제2 구동 회로는 상기 제1 구동 회로의 상기 제1 구동 전류보다 상기 제2 구동 전류의 양이 많도록 구성되는 조명 장치.
  4. 제1 항에 있어서,
    상기 제1 구동 회로와 상기 제2 구동 회로는 동일한 발광 다이오드 그룹의 발광에 대응하여 형성되는 제1 전류 경로와 상기 제2 전류 경로가 일부 공유되도록 구성되는 조명 장치.
  5. 제4 항에 있어서,
    상기 제1 구동 회로와 상기 제2 구동 회로는 상기 제1 구동 전류와 상기 제2 구동 전류를 센싱하는 제1 센싱 저항과 제2 센싱 저항을 상기 제1 전류 경로와 상기 제2 전류 경로에 각각 포함하며,
    상기 제2 구동 회로는 상기 제2 전류 경로에 상기 제1 센싱 저항을 포함하도록 구성되는 조명 장치.
  6. 제1 항에 있어서,
    상기 제2 구동 회로는 동일한 발광 다이오드 그룹의 발광에 대응하여 상기 제1 구동 회로의 상기 제1 전류 경로보다 먼저 상기 제2 전류 경로를 형성하도록 구성되며,
    발광된 상기 발광 다이오드 그룹에 대응하는 전류 중 상기 제2 전류 경로에서 제한되는 전류량을 초과하는 전류는 상기 제1 전류 경로의 상기 제1 구동 전류로 흐르는 조명 장치.
  7. 제1 항에 있어서,
    상기 제1 구동 회로는 상기 제1 구동 전류를 센싱한 제1 센싱 전압과 내부에 설정된 제1 기준 전압을 비교한 결과 상기 제1 전류 경로를 제공하고,
    상기 제2 구동 회로는 상기 제2 구동 전류를 센싱한 제2 센싱 전압과 내부에 설정된 제2 기준 전압을 비교하여 상기 제2 전류 경로를 제공하며,
    상기 제1 기준 전압과 상기 제2 기준 전압은 다른 값을 갖는 조명 장치.
  8. 제1 항에 있어서,
    상기 제1 구동 회로는 상기 제1 구동 전류를 센싱한 제1 센싱 전압과 내부에 설정된 제1 기준 전압을 비교한 결과 상기 제1 전류 경로를 제공하고,
    상기 제2 구동 회로는 상기 제2 구동 전류를 센싱한 제2 센싱 전압과 내부에 설정된 제2 기준 전압을 비교하여 상기 제2 전류 경로를 제공하며,
    상기 제1 센싱 전압을 제공하는 제1 센싱 저항과 상기 제2 센싱 전압을 제공하는 제2 센싱 저항은 다른 값을 갖는 조명 장치.
  9. 제1 항에 있어서,
    상기 제2 구동 회로는 발광 다이오드 그룹에 연결되는 하나 이상의 채널을 포함하며, 상기 제1 구동 회로보다 적은 수의 상기 채널을 포함하는 조명 장치.
  10. 정류 전압에 대응하여 발광하는 복수 개의 발광 다이오드 그룹을 포함하는 조명부;
    상기 복수 개의 발광 다이오드 그룹의 발광에 대응하는 제1 전류 경로를 제공하며 상기 제1 전류 경로 상의 제1 구동 전류를 제한하는 구동 회로; 및
    상기 복수 개의 발광 다이오드 그룹 중 일부의 발광에 대응하는 상기 제 2 전류 경로를 제공하고, 상기 제2 전류 경로 상의 제2 구동 전류에 대한 레귤레이션을 수행하는 하나 이상의 레귤레이션 회로;를 포함하는 조명 장치.
  11. 제10 항에 있어서,
    상기 구동 회로와 상기 레귤레이션 회로는 동일한 발광 다이오드 그룹의 발광에 대응하여 서로 다른 전류량으로 상기 제1 구동 전류와 상기 제2 구동 전류를 형성하도록 구성되는 조명 장치.
  12. 제10 항에 있어서,
    상기 구동 회로와 상기 레귤레이션 회로는 동일한 발광 다이오드 그룹의 발광에 대응하여 형성되는 제1 전류 경로와 상기 제2 전류 경로가 일부 공유되도록 구성되는 조명 장치.
  13. 제10 항에 있어서,
    상기 레귤레이션 회로는 동일한 발광 다이오드 그룹의 발광에 대응하여 상기 구동 회로의 상기 제1 전류 경로보다 먼저 상기 제2 전류 경로를 형성하도록 구성되며,
    발광된 상기 발광 다이오드 그룹에 대응하는 전류 중 상기 제2 전류 경로에서 제한되는 전류량을 초과하는 전류는 상기 제1 전류 경로의 상기 제1 구동 전류로 흐르는 조명 장치.
  14. 제10 항에 있어서, 상기 레귤레이션 회로는,
    상기 제2 전류 경로를 제공하며 상기 제2 전류 경로 상의 상기 제2 구동 전류를 제한하는 전류 제어 소자;
    상기 전류 제어 소자에서 출력되는 상기 제2 구동 전류의 양을 센싱하는 센싱 저항; 및
    상기 센싱 저항의 센싱 전압에 대응하여 상기 전류 제어 소자의 동작을 제어하는 레귤레이션 제어 소자;를 포함하는 조명 장치.
  15. 제10 항에 있어서,
    둘 이상의 상기 레귤레이션 회로를 포함하며,
    상기 발광 다이오드 그룹의 발광 순서가 후순위일수록 상기 레귤레이션 회로의 상기 제2 구동 전류를 레귤레이션하는 양이 같거나 큰 조명 장치.
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