KR20170084954A - 조명 장치 - Google Patents

Abstract

본 발명은 발광 다이오드를 광원으로 이용하는 조명 장치를 개시하며, 상기 조명 장치는 발광 다이오드 그룹의 발광에 대응하여 저전력용 스위칭 소자를 흐르는 제1 전류의 흐름을 기준 전압과 센싱 전압을 비교하여서 제어하는 제1 드라이버; 발광 다이오드 그룹의 발광에 대응하여 고전력용 스위칭 소자를 통한 제2 전류의 흐름을 제1 드라이버의 제1 전류의 흐름에 연동하여 형성하는 제2 드라이버를 포함하며, 고전력에 대응한 전류를 위한 전류 경로를 안정적으로 제공한다.

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 포함하고 정류 전압의 변화에 대응하여 발광한다.

교류 다이렉트 방식의 조명 장치는 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 경로를 제공한다.

상기한 구동 회로는 하나의 칩으로 제작되며, 전류 경로의 형성과 레귤레이션이 칩 내부에서 수행되도록 구성된다.

조명 장치는 용도에 따라 저전력으로 구성되거나 고전력으로 구성될 수 있다. 고전력에 의하여 조명 장치가 구성되는 경우, 높은 정류 전압이 발광을 위하여 발광 다이오드 그룹에 인가되며 많은 양의 구동 전류가 구동 회로에 의하여 제공되는 전류 경로를 흐르게 된다.

칩으로 제작된 구동 회로는 발열에 취약하며, 고전력 및 높은 정류 전압에 의하여 많은 양의 구동 전류가 흐르는 경우, 구동 회로는 발열에 의하여 오동작되거나 손상될 수 있다.

또한, 고전력으로 조명 장치를 구동하기 위해서는 고전력을 감당할 수 있도록 복수 개의 저전력 구동 회로가 병렬로 구성되어야 한다. 일반적으로 구동 회로는 복잡하고 중요한 제어 회로를 내장한다. 이와 같은 구동 회로가 복수 개가 사용되면, 조명 장치의 원가가 상승하는 문제점이 발생하고, 많은 수의 구동 회로를 병렬 접속에 의하여 기판 상에 배치해야하는 설계 상 어려움이 발생한다.

그러므로, 고전력용 조명 장치는 복잡한 제어 기능을 갖는 구동 회로의 수를 절감할 필요가 있고, 구동 회로의 수를 줄이기 위하여 구동 회로에 연동하여 고전력을 구동할 수 있는 별도의 회로가 설계될 필요성이 있다.

본 발명의 목적은 고전력에 대응하는 전류를 위한 전류 경로를 제공하며, 고전력에 따르는 발열을 해소할 수 있는 조명 장치를 제공함에 있다.

본 발명의 다른 목적은 저전력에 대응하는 제1 전류를 위한 전류 경로와 고전력에 대응하는 제2 전류를 위한 전류 경로를 제공하며, 제1 전류의 흐름에 연동하여 제2 전류의 흐름이 안정적으로 형성될 수 있는 조명 장치를 제공함에 있다.

본 발명의 또다른 목적은 고전력에 대응하는 전류를 위한 전류 경로를 형성하며, 저전력에 대응하는 전류 경로의 전류 제어 또는 고전력에 대응하는 전류 경로의 전류에 대한 레귤레이션을 수행하여 발광을 위한 안정적인 전류 흐름을 보장할 수 있는 조명 장치를 제공함에 있다.

본 발명의 조명 장치는, 정류 전압에 대응하여 발광하는 발광 다이오드 그룹; 제1 스위칭 소자를 포함하며, 상기 발광 다이오드 그룹의 발광에 대응하여 상기 제1 스위칭 소자를 통한 제1 전류의 흐름을 제어하는 제1 드라이버; 제2 스위칭 소자를 포함하며, 상기 발광 다이오드 그룹의 발광에 대응하여 상기 제2 스위칭 소자를 통한 제2 전류의 흐름을 상기 제1 드라이버의 상기 제1 전류의 흐름에 연동하여 형성하는 제2 드라이버; 및 상기 제1 전류와 상기 제2 전류의 흐름을 위한 전류 경로를 제공하며, 상기 전류 경로를 흐르는 구동 전류를 센싱한 상기 센싱 전압을 제공하는 센싱 저항;을 포함하며, 상기 제1 드라이버는 기준 전압과 센싱 전압의 비교에 의하여 상기 구동 전류를 제어함을 특징으로 한다.

또한, 본 발명의 조명 장치는, 정류 전압에 대응하여 순차적으로 발광하는 발광 다이오드 그룹들을 포함하는 조명부; 기준 전압과 센싱 전압을 비교하여, 상기 발광 다이오드 그룹 별 발광에 대응하는 제1 전류 경로를 순차적으로 제공하고 상기 제1 전류 경로의 제1 전류의 흐름을 제어하는 제1 드라이버; 일부 또는 전체의 상기 발광 다이오드 그룹 별 발광에 대응하여 상기 제1 전류 경로와 병렬로 형성되는 제2 전류 경로의 제2 전류의 흐름을 상기 제1 전류의 흐름에 연동하여 형성하는 제2 드라이버; 및 상기 제1 드라이버와 상기 제2 드라이버에 병렬로 연결되어서 구동 전류를 센싱한 상기 센싱 전압을 제공하는 센싱 저항;을 포함하며, 상기 제1 드라이버는 상기 기준 전압과 상기 센싱 전압의 비교에 의하여 상기 구동 전류를 제어함을 특징으로 한다.

또한, 본 발명의 조명 장치는, 정류 전압에 대응하여 순차적으로 발광하는 발광 다이오드 그룹들을 포함하는 조명부; 기준 전압과 제1 센싱 전압을 비교하여, 상기 발광 다이오드 그룹 별 발광에 대응하는 제1 전류 경로를 순차적으로 제공하고 상기 제1 전류 경로의 제1 전류의 흐름을 제어하는 제1 드라이버; 일부 또는 전체의 상기 발광 다이오드 그룹 별 발광에 대응하여 상기 제1 전류 경로와 병렬로 형성되는 제2 전류 경로의 제2 전류의 흐름을 상기 제1 전류의 흐름에 연동하여 형성하는 제2 드라이버; 상기 제1 전류 경로의 상기 제1 전류를 센싱한 상기 제1 센싱 전압을 제공하는 제1 센싱 저항; 및 상기 제2 전류 경로의 상기 제2 전류가 흐르는 제2 센싱 저항;을 포함함을 특징으로 한다.

따라서, 본 발명에 의하면 고전력에 대응하는 전류를 위한 전류 경로를 제공하며, 고전력에 따르는 발열을 해소할 수 있는 효과가 있다.

또한, 본 발명에 의하면 저전력에 대응하는 제1 전류를 위한 전류 경로와 고전력에 대응하는 제2 전류를 위한 전류 경로를 제공하며, 제1 전류의 흐름에 연동하여 제2 전류의 흐름이 안정적으로 형성될 수 있는 효과가 있다.

또한, 본 발명에 의하면, 고전력에 대응하는 전류를 위한 전류 경로를 형성하며, 저전력에 대응하는 전류 경로의 전류 제어 또는 고전력에 대응하는 전류 경로의 전류에 대한 레귤레이션을 수행하여 발광을 위한 안정적인 전류 흐름을 보장할 수 있다.

도 1은 본 발명의 조명 장치에 대한 바람직한 실시예를 나타내는 블록도
도 2는 도 1의 제1 드라이버를 예시하는 회로도.
도 3은 도 1의 제2 드라이버의 일부를 예시하는 회로도.
도 4는 도 1의 실시예에 의한 파형도.
도 5는 본 발명의 조명 장치에 대한 다른 실시예를 나타내는 블록도.
도 6은 본 발명의 조명 장치에 대한 또다른 실시예를 나타내는 블록도.
도 7은 도 6의 제2 드라이버의 일부를 예시하는 회로도.
도 8은 본 발명의 조명 장치에 대한 또다른 실시예를 나타내는 블록도.
도 9는 도 8의 제2 드라이버의 일부를 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 발명의 조명 장치는 고전력에 의한 전류를 위한 전류 경로를 별도의 드라이버에서 제공하도록 구성된다. 저전력용 구동 회로이며 반도체 칩으로 구성되는 드라이버는 제1 드라이버(300)라 정의하고, 제1 드라이버와 별도로 고전력에 의한 전류를 위한 전류 경로를 제공하는 회로는 제2 드라이버(400)라 정의한다. 제2 드라이버(400)는 높은 정류 전압 Vrec에 대응하여 전류 경로를 형성하며, 제1 드라이버(300)로 흐르는 전류의 흐름에 연동하여 자신에 형성되는 전류 경로의 전류의 흐름이 안정적으로 형성될 수 있도록 구성된다. 이하, 제1 드라이버의 전류 경로와 전류는 제1 전류 경로 및 제1 전류라 하고, 제2 드라이버의 전류 경로와 전류는 제2 전류 경로 및 제2 전류라 한다. 제1 전류는 제2 전류 이하의 양을 갖도록 제어된다.

본 발명의 조명 장치는 도 1과 같이 실시될 수 있다. 도 1을 참조하면, 조명 장치는 전원부(100), 조명부(200), 제1 드라이버(300), 제2 드라이버(400) 및 센싱 저항(Rs)을 포함한다.

이들 중, 전원부(100)는 정류 전압 Vrec을 제공하며, 조명부(200)는 정류 전압 Vrec에 대응하여 순차적으로 발광하는 조명부(200)의 발광 다이오드 그룹을 포함한다.

그리고, 제1 드라이버(300)는 기준 전압과 센싱 전압을 비교하여, 조명부(200)의 발광 다이오드 그룹 별 발광에 대응하는 제1 전류 경로를 순차적으로 제공하고 제1 전류 경로의 제1 전류의 흐름을 제어한다.

그리고, 제2 드라이버(400)는 조명부(200)의 일부 또는 전체의 발광 다이오드 그룹 별 발광에 대응하여 제1 전류 경로와 병렬로 형성되는 제2 전류 경로의 제2 전류의 흐름을 제1 전류의 흐름에 연동하여 형성한다. 도 1에서 제2 드라이버(400)는 전체 발광 다이오드 그룹 별 발광에 대응하여 제2 전류 경로를 제공하도록 실시된다.

그리고, 센싱 저항(Rs)은 제1 드라이버(300)와 제2 드라이버(400)에 병렬로 연결되어서 구동 전류를 센싱한 센싱 전압을 제공한다. 보다 구체적으로, 센싱 저항(Rs)은 제2 전류 경로가 형성되지 않은 경우 제1 전류 경로의 구동 전류를 센싱한 센싱 전압을 제공하고, 제1 전류 경로와 제2 전류 경로가 병렬로 형성되는 경우 제1 전류 경로와 제2 전류 경로가 합류되는 제3 전류 경로를 제공하며 제3 전류 경로의 구동 전류를 센싱한 센싱 전압을 제공한다.

제1 드라이버(300)가 고전력 및 높은 정류 전압 Vrec에 의한 발열에 영향을 받지 않기 위하여, 제1 드라이버(300)와 별도로 FET와 같은 스위칭 소자를 포함하는 제2 드라이버가 구성된다.

본 발명의 실시예는 제1 드라이버(300)의 구동 능력을 초과하는 전력으로 발광 다이오드 그룹을 발광시키기 위해서 제1 드라이버(300)에 연동하여 제2 드라이버(400)가 동작되는 구성을 개시한다.

상기와 같이 제1 드라이버(300)와 제2 드라이버(400)가 연동되는 본 발명의 실시예의 구성 및 동작을 구체적으로 설명한다.

먼저, 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 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.

제1 드라이버(300)는 조명부(200)의 발광을 위한 전류 레귤레이션을 수행하며 발광 다이오드 그룹들(LED1~LED4)의 순차 발광을 위한 제1 전류 경로를 제공한다.

보다 구체적으로, 제1 드라이버(300)는 정류 전압 Vrec의 변화에 따라 조명부(200)의 발광 다이오드 그룹들(LED1~LED4)이 발광하는 것에 대응하여 제1 전류 경로를 제공하고, 제1 전류 경로의 제1 전류에 대한 전류 레귤레이션을 수행하도록 구성될 수 있다.

이를 위하여, 제1 드라이버(300)는 조명부(200)에 포함된 발광 다이오드 그룹들(LED1~LED4)의 각 출력단에 연결되며 채널을 형성하는 단자들(CH1, CH2, CH3, CH4)을 포함하며, 내부에 형성된 제1 전류 경로를 센싱 저항(Rs)과 연결하기 위한 센싱 저항 단자(Riset) 및 접지를 위한 접지 단자(GND)를 포함한다.

제1 드라이버(300)는 제1 전류 경로를 제공하기 위하여 센싱 저항 단자(Riset)를 통하여 제공되는 센싱 저항(Rs)의 센싱 전압을 이용한다.

제1 드라이버(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, 제1 드라이버(300)는 센싱 저항 단자(Riset)와 단자들(CH1, CH2, CH3, CH4) 간을 선택적으로 연결하는 제1 전류 경로를 제공하고 제1 전류 경로의 제1 전류에 대한 제어를 수행할 수 있다. 제1 드라이버(300)의 각 단자들(CH1, CH2, CH3, CH4)에 전달되는 제1 전류 경로의 제1 전류는 IL1~IL4로 표시한다.

조명부(200)의 발광 다이오드 그룹들(LED1~LED4)은 주기적으로 증감되는 정류 전압 Vrec의 변화에 대응하여 순차 발광을 수행한다. 정류 전압 Vrec이 상승하면 발광하는 발광 다이오드 그룹의 수가 증가하고, 정류 전압 Vrec이 하강하면 발광하는 발광 다이오드 그룹의 수가 감소한다. 그리고, 제1 드라이버(300)는 조명부(200)의 순차 발광에 대응하여 변경되는 제1 전류 경로를 제공한다.

제1 드라이버(300)의 단자들(CH1~CH4)과 발광 다이오드 그룹들(LED1~LED4) 사이에 전달 저항들(SR1~SR4)이 각각 구성된다. 전달 저항들(SR1~SR4)은 발광 다이오드 그룹들(LED1~LED4)에서 제1 드라이버(300)의 각 단자들(CH1~CH4)로 제1 전류를 전달하여 제1 드라이버(300)의 제1 전류를 제한한다.

제2 드라이버(400)는 발광 다이오드 그룹들(LED1~LED4)에 전달 저항들(SR1~SR4)과 병렬로 각각 연결되는 블록들(BL1~BL4)을 포함한다.

블록들(BL1~BL4)은 발광 다이오드 그룹들(LED1~LED4)의 발광에 대응한 제2 전류 경로를 형성한다. 블록들(BL1~BL4)은 제2 전류 경로를 형성하는 스위칭 소자(Q2)를 포함하며, 스위칭 소자(Q2)를 통한 제2 전류의 흐름을 제1 드라이버(300)에 입력되는 제1 전류 즉 전달 저항들(SR1~SR4)을 통과하는 제1 전류의 흐름의 센싱에 연동하여 형성한다. 블록들(BL1~BL4)의 제2 전류 경로의 제2 전류는 IH1~IH4로 표시한다.

상기와 같이 제2 드라이버(400)의 제2 전류는 제1 전류와 제2 전류를 합한 구동 전류에 의한 센싱 전압으로 제1 드라이버(300)가 제어되는 피드백 루프에 의해 정전류로 제어된다.

상기한 제1 드라이버(300)와 제2 드라이버(400)의 상세한 구성 및 동작에 대하여 도 2 및 도 3을 참조하여 설명한다.

제1 드라이버(300)와 제2 드라이버(400)는 동일한 발광 다이오드 그룹의 발광에 대응하여 제1 전류 경로와 제2 전류 경로를 병렬로 형성하도록 구성된다. 정류 전압 Vrec의 변동에 따라, 제1 드라이버(300)의 제1 전류 경로에서 제1 전류의 흐름이 개시된 후, 제2 드라이버(400)가 제1 전류의 흐름에 연동하여 제2 전류의 흐름을 개시한다. 그리고, 정류 전압 Vrec의 변동에 따라, 제2 드라이버(400)가 제2 전류의 흐름을 종료한 후, 제1 드라이버(300)가 제1 전류의 흐름을 차단한다.

먼저, 도 2를 참조하면, 제1 드라이버(300)는 발광 다이오드 그룹들(LED1, LED2, LED3, LED4)에 대한 제1 전류 경로를 선택적으로 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(200)의 발광을 위한 제1 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(39a, 39b, 39c, 39d)와 스위칭 소자를 포함하며, 스위칭 소자는 NMOS 트랜지스터(38a, 38b, 38c, 38d)로 구성됨이 바람직하다.

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

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

그리고, 각 스위칭 회로(31, 32, 33, 34)의 스위칭 소자인 NMOS 트랜지스터(38a, 38b, 38c, 38d)는 정류 전압 Vrec의 레벨이 자신이 연결된 발광 다이오드 그룹의 발광 전압보다 낮은 경우 기준 전압이 센싱 전압보다 높기 때문에 노멀 턴온 상태를 유지한다.

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 제1 전류 경로가 제1 드라이버(300)를 통하여 제공될 수 있다.

도 2와 같이 구성된 제1 드라이버(300)가 정류 전압 Vrec의 변화에 대응하여 제1 전류 경로를 변경하며 제1 전류 경로 상의 제1 전류를 레귤레이션하는 것에 대하여 설명한다.

정류 전압 Vrec이 초기 상태인 경우, 제1 드라이버(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(Rs) 양단의 센싱 전압보다 높으므로 모두 턴온된 상태를 유지한다. 이때, 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 제1 드라이버(300)의 스위칭 회로(31)는 발광을 위한 제1 전류 경로를 제공한다. 이때, 제1 드라이버(300)의 스위칭 회로(31)에 제1 전류(IL1)가 흐른다.

정류 전압 Vrec이 발광 전압 V1에서 발광 전압 V2로 상승하는 동안, 스위칭 회로(31)를 통하여 흐르는 제1 전류(IL1)는 피드백되는 센싱 전압에 의하여 정전류를 유지한다.

그 후 정류 전압 Vrec이 상승하여 발광 전압 V2에 도달하면, 발광 다이오드 그룹(LED2)이 발광한다. 발광 다이오드 그룹(LED2)이 발광하면, 발광 다이오드 그룹(LED2)에 연결된 제1 드라이버(300)의 스위칭 회로(32)는 발광을 위한 제1 전류 경로를 제공한다. 이때, 제1 드라이버(300)의 스위칭 회로(32)에 제1 전류(IL2)가 흐른다.

상기와 같이 정류 전압 Vrec이 발광 전압 V2에 도달하여 발광 다이오드 그룹(LED2)이 발광하고 제1 드라이버(300)의 스위칭 회로(32)를 통한 제1 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(38a)는 비교기(39a)의 출력에 의하여 턴오프된다. 즉, 스위칭 회로(31)에 의한 제1 전류 경로는 차단되고, 제1 전류(IL1)의 흐름도 종료된다.

정류 전압 Vrec이 발광 전압 V2에서 발광 전압 V3로 상승하는 동안, 스위칭 회로(32)를 통하여 흐르는 제1 전류(IL2)는 피드백되는 센싱 전압에 의하여 정전류를 유지한다.

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 제1 드라이버(300)의 스위칭 회로(33)는 발광을 위한 제1 전류 경로를 제공한다. 이때, 제1 드라이버(300)의 스위칭 회로(33)에 제1 전류(IL3)가 흐른다.

상기와 같이 정류 전압 Vrec이 발광 전압 V3에 도달하여 발광 다이오드 그룹(LED3)이 발광하고 제1 드라이버(300)의 스위칭 회로(33)를 통한 제1 전류 경로가 형성되면, 센싱 저항(Rs)의 센싱 전압의 레벨이 상승한다. 이때의 센싱 전압의 레벨은 기준 전압 VREF2보다 높다. 그러므로, 제1 드라이버(300)의 스위칭 회로(32)의 NMOS 트랜지스터(38b)는 비교기(39b)의 출력에 의하여 턴오프된다. 즉, 스위칭 회로(32)에 의한 제1 전류 경로는 차단되고, 제1 전류(IL2)의 흐름도 종료된다.

정류 전압 Vrec이 발광 전압 V3에서 발광 전압 V4로 상승하는 동안, 스위칭 회로(33)를 통하여 흐르는 제1 전류(IL3)는 피드백되는 센싱 전압에 의하여 정전류를 유지한다.

그 후 정류 전압 Vrec이 계속 상승하여, 발광 전압 V4에 도달하면, 발광 다이오드 그룹(LED4)이 발광한다. 발광 다이오드 그룹(LED4)이 발광하면, 발광 다이오드 그룹(LED4)에 연결된 제1 드라이버(300)의 스위칭 회로(34)는 발광을 위한 제1 전류 경로를 제공한다. 이때, 제1 드라이버(300)의 스위칭 회로(34)에 제1 전류(IL4)가 흐른다.

상기와 같이 정류 전압 Vrec이 발광 전압 V4에 도달하여 발광 다이오드 그룹(LED4)이 발광하고 제1 드라이버(300)의 스위칭 회로(34)를 통한 제1 전류 경로가 형성되면, 센싱 저항들(Rs)의 센싱 전압의 레벨이 상승한다. 이때의 센싱 전압의 레벨은 기준 전압 VREF3보다 높다. 그러므로, 제1 드라이버(300)의 스위칭 회로(33)의 NMOS 트랜지스터(38c)는 비교기(39c)의 출력에 의하여 턴오프된다. 즉, 스위칭 회로(33)에 의한 제1 전류 경로는 차단되고, 제1 전류(IL3)의 흐름도 종료된다.

정류 전압 Vrec이 발광 전압 V4에서 최대치로 상승하는 동안, 스위칭 회로(34)를 통하여 흐르는 제1 전류(IL4)는 피드백되는 센싱 전압에 의하여 정전류를 유지한다.

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 그룹들(LED4~LED1)에 각각 연결된 스위칭 회로들(34, 33, 32, 31)이 순차적으로 턴오프되며, 발광 다이오드 그룹들(LED4~LED1)은 순차적으로 소광되고, 제1 드라이버(300)는 발광 다이오드 그룹들(LED4~LED1)이 소광되는 순서에 따라 변경되는 제1 전류 경로를 제공한다.

한편, 제2 드라이버(400)의 구성에 대하여 도 3을 참조하여 설명한다.

제2 드라이버(400)는 발광 다이오드 그룹들(LED1~LED4)에 각각 연결되며 각 전달 저항들(SR1~SR4)의 제1 전류의 흐름을 센싱하는 블록들(BL1~BL4)을 포함한다. 블록들(BL1~BL4)은 각 발광 다이오드 그룹 별로 동일하게 구성된다. 일례로, 도 3은 발광 다이오드 그룹(LED4)에 연결된 블록(BL4)을 예시한다. 나머지 발광 다이오드 그룹들(LED1~LED3)에 병렬로 연결된 블록들(BL1~BL3)의 구성은 도 3과 동일하므로 중복 설명은 생략한다.

블록(BL4)은 발광 다이오드 그룹(LED4)과 센싱 저항(Rs) 사이에 연결된다. 블록(BL4)은 스위칭 소자(Q2)를 포함하며, 스위칭 소자(Q2)를 통한 제2 전류의 흐름을 전달 저항(SR4)의 제1 전류(IL4) 흐름의 센싱에 연동하여 형성한다.

이를 위하여, 블록(BL4)은 스위칭 제어 회로와 스위칭 소자(Q2)를 포함한다. 스위칭 제어 회로는 도 3의 저항(R2), PNP 바이폴라 트랜지스터(Q1), 및 저항(R3)을 포함하는 것으로 이해될 수 있다.

스위칭 제어 회로에서, 저항(R2)은 전달 저항(SR4)의 제1 전류를 센싱하기 위한 것이며, PNP 바이폴라 트랜지스터(Q1)는 제1 전류의 흐름에 대응하여 저항(R3)에 인가되는 제어 전압을 제공하기 위한 것이고, 저항(R3)은 스위칭 소자(Q2)의 게이트에 제어 전압을 안정화하기 위한 것이다.

스위칭 소자(Q2)는 NMOS 트랜지스터로 구성됨이 바람직하다. 스위칭 소자(Q2)의 드레인과 PNP 바이폴라 트랜지스터(Q1)의 콜렉터는 병렬로 연결되어서 발광 다이오드 그룹(LED4)의 출력단에 연결된다. 스위칭 소자(Q2)의 소스와 게이트 사이에 저항(R3)이 연결된다.

상술한 구성에 의하여 스위칭 소자(Q2)는 제1 전류의 흐름에 대응하는 제어 전압에 의하여 구동되며, 제2 전류 경로를 형성하고, 제1 전류의 흐름에 연동하여 제2 전류(IH4)의 흐름을 형성한다.

제2 드라이버(400)의 블록(BL4)은 제1 전류(IL4)를 증폭하여 제2 전류(IH4)의 흐름을 형성하는 것으로 이해될 수 있다.

그리고, 스위칭 소자(Q2)의 소스와 제1 드라이버(300)의 센싱 저항 단자(Riset)는 센싱 저항(Rs)에 병렬로 연결된다. 결과적으로, 제1 전류 경로를 형성하는 제1 드라이버(300)의 스위칭 소자와 제2 전류 경로를 형성하는 제2 드라이버의 블록(BL4)의 스위칭 소자(Q2)는 센싱 저항(Rs)에 병렬로 연결된다.

그러므로, 센싱 저항(Rs)은 제1 드라이버(300)의 제1 전류 경로와 제2 드라이버(400)의 제2 전류 경로가 합류되는 제3 전류 경로를 제공하며, 제1 전류와 제2 전류를 합한 전류의 양에 대응하는 센싱 전압을 제공한다.

결과적으로, 제1 드라이버(300)는 센싱 전압을 이용하는 전류 레귤레이션에 의하여 제1 전류 경로의 제1 전류(IL4)의 흐름을 제어하고, 제2 드라이버(400)는 제1 전류와 제2 전류를 합한 전류에 의한 센싱 전압으로 제1 드라이버(300)가 제어되는 피드백 루프에 의해 제2 전류 경로의 제2 전류(IH4)의 흐름을 형성한다.

여기에서, 제1 전류 경로의 제1 전류(IL4)를 제어하는 스위칭 소자는 저전력용으로 구성됨이 바람직하며, 제2 전류 경로의 제2 전류(IH4)를 형성하는 스위칭 소자는 고전력용으로 구성됨이 바람직하다. 스위칭 소자의 저전력과 고전력의 구분은 최대허용전류치의 차이로 구분될 수 있다. 제1 전류 경로를 위한 스위칭 소자가 제2 전류 경로를 위한 스위칭 소자보다 최대허용전류치가 낮은 것으로 설명될 수 있다. 그러므로, 제1 전류는 제2 전류 이하의 양을 갖도록 제어된다.

상술한 도 1 내지 도 3과 같이 구성된 본 발명의 실시예의 동작에 대하여 도 4를 참조하여 설명한다.

정류 전압 Vrec는 상승과 하강을 반복하며, 상승하는 경우 발광 전압 V4 이상의 최대치까지 상승하고, 하강하는 경우 발광 전압 V1 이하의 최저치까지 하강한다.

정류 전압 Vrec이 초기 상태인 경우, 제1 드라이버(300)의 각 스위칭 회로(31, 32, 33, 34)는 모두 턴온된 상태(노멀 턴온 상태)를 유지하고, 제2 드라이버(400)의 블록들(BL1~BL4)은 턴오프된 상태를 유지한다.

정류 전압 Vrec가 상승하는 경우, 제1 및 제2 전류 경로의 변화와 그에 따른 구동 전류 Irec의 변화를 설명한다.

정류 전압 Vrec이 발광 전압 V1에 도달하고 발광 다이오드 그룹(LED1)만 발광하는 경우, 제1 전류(IL1)를 전달받는 제1 드라이버(300)의 스위칭 회로(31)가 발광을 위한 제1 전류 경로를 먼저 제공하고 그 이후 제2 드라이버(400)의 블록(BL1)에 포함된 스위칭 소자(Q2)가 제2 전류 경로를 형성한다. 이때, 제2 드라이버(400)의 블록(BL1)은 전달 저항(SR1)의 제1 전류(IL1)의 흐름에 대응하여 제2 전류 경로와 제2 전류(IH1)의 흐름을 형성한다.

정류 전압 Vrec이 발광 전압 V2에 도달하고 발광 다이오드 그룹들(LED1, LED2)이 발광하는 경우, 제1 전류(IL2)를 전달받는 제1 드라이버(300)의 스위칭 회로(32)가 발광을 위한 제1 전류 경로를 먼저 제공하고 그 이후 제2 드라이버(400)의 블록(BL2)에 포함된 스위칭 소자(Q2)가 제2 전류 경로를 형성한다. 이때, 제2 드라이버(400)의 제2 블록(BL2)은 전달 저항(SR2) 제1 전류(IL2)의 흐름에 대응하여 제2 전류 경로와 제2 전류(IH2)의 흐름을 형성한다.

그리고, 이전 제1 전류 경로였던 제1 드라이버(300)의 스위칭 회로(31)는 도 2를 참조하여 설명된 바와 같이 정류 전압 Vrec이 발광 전압 V2으로 상승함에 의하여 레벨이 상승된 센싱 전압으로 인하여 턴오프된다. 이에 연동하여, 이전 제2 전류 경로를 제공하던 제2 드라이버(400)의 블록(BL1)의 스위칭 소자(Q2)도 턴오프된다. 즉, 정류 전압 Vrec이 발광 전압 V2에 도달하면 제1 전류 경로는 제1 드라이버(300)의 스위칭 회로(31)에서 스위칭 회로(32)로 변경되고, 제2 전류 경로는 제2 드라이버(400)의 블록(BL1)에서 블록(BL2)으로 변경된다.

정류 전압 Vrec이 발광 전압 V3에 도달하고 발광 다이오드 그룹들(LED1~ LED3)이 발광하는 경우, 제1 전류(IL3)를 전달받는 제1 드라이버(300)의 스위칭 회로(33)가 발광을 위한 제1 전류 경로를 먼저 제공하고 그 이후 제2 드라이버(400)의 블록(BL3)에 포함된 스위칭 소자(Q2)가 제2 전류 경로를 형성한다. 이때, 제2 드라이버(400)의 블록(BL3)은 전달 저항(SR3)의 제1 전류(IL3)의 흐름에 대응하여 제2 전류 경로와 제2 전류(IH3)의 흐름을 형성한다.

그리고, 이전 제1 전류 경로였던 제1 드라이버(300)의 스위칭 회로(32)는 도 2를 참조하여 설명된 바와 같이 정류 전압 Vrec이 발광 전압 V3으로 상승함에 의하여 레벨이 상승된 센싱 전압으로 인하여 턴오프된다. 이에 연동하여, 이전 제2 전류 경로를 제공하던 제2 드라이버(400)의 블록(BL2)의 스위칭 소자(Q2)도 턴오프된다. 즉, 정류 전압 Vrec이 발광 전압 V3에 도달하면 제1 전류 경로는 제1 드라이버(300)의 스위칭 회로(32)에서 스위칭 회로(33)로 변경되고, 제2 전류 경로는 제2 드라이버(400)의 블록(BL2)에서 블록(BL3)으로 변경된다.정류 전압 Vrec이 발광 전압 V4에 도달하고 발광 다이오드 그룹들(LED1~ LED4)이 발광하는 경우, 제1 전류(IL4)를 전달받는 제1 드라이버(300)의 스위칭 회로(34)가 발광을 위한 제1 전류 경로를 먼저 제공하고 그 이후 제2 드라이버(400)의 블록(BL4)에 포함된 스위칭 소자(Q2)가 제2 전류 경로를 형성한다. 이때, 제2 드라이버(400)의 블록(BL4)은 전달 저항(SR4)의 제1 전류(IL4)의 흐름에 대응하여 제2 전류 경로와 제2 전류(IH4)의 흐름을 형성한다.

그리고, 이전 제1 전류 경로였던 제1 드라이버(300)의 스위칭 회로(33)는 도 2를 참조하여 설명된 바와 같이 정류 전압 Vrec이 발광 전압 V4로 상승함에 의하여 레벨이 상승된 센싱 전압으로 인하여 턴오프된다. 이에 연동하여, 이전 제2 전류 경로를 제공하던 제2 드라이버(400)의 블록(BL3)의 스위칭 소자(Q2)도 턴오프된다. 즉, 정류 전압 Vrec이 발광 전압 V4에 도달하면 제1 전류 경로는 제1 드라이버(300)의 스위칭 회로(33)에서 스위칭 회로(34)로 변경되고, 제2 전류 경로는 제2 드라이버(400)의 블록(BL3)에서 블록(BL4)으로 변경된다.상술한 정류 전압 Vrec이 발광 전압들 V1~V4에 도달하는 시점의 전류 경로들의 변화를 설명하는 일례로, 정류 전압 Vrec이 발광 전압 V4에 도달하고 발광 다이오드 그룹들(LED1~ LED4)이 발광하는 경우의 동작을 도 3을 참조하여 구체적으로 설명한다.

정류 전압 Vrec이 발광 전압 V4에 도달하여, 발광 다이오드 그룹(LED4)이 발광하고 제1 드라이버(300)의 스위칭 회로(34)를 통한 제1 전류 경로가 형성되면, 제1 전류(IL4)는 전달 저항(SR4) 및 제1 드라이버(300)의 스위칭 회로(34)를 경유하여 센싱 저항(Rs)으로 흐른다.

전달 저항(SR4)에 제1 전류(IL4)가 흐르면, 블록(BL4)은 제1 전류(IL4)를 센싱한다. 제1 전류(IL4)의 흐름이 개시되면, 블록(BL4)의 PNP 바이폴라 트랜지스터(Q1)에 흐르는 전류가 저항(R3)에 전달된다. 저항(R3)에 인가되는 제어 전압이 스위칭 소자(Q2)의 문턱 전압 이상 상승하면, 스위칭 소자(Q2)에 의한 제2 전류 경로가 형성된다.

블록(BL4)은 정류 전압 Vrec이 발광 전압 V4과 스위칭 소자(Q2)의 문턱 전압을 합한 레벨에 도달하면 제1 전류(IL4)의 흐름에 연동하여 상기와 같이 제2 전류 경로를 형성하고, 제2 전류 경로에 제2 전류(IH4)의 흐름을 형성한다.

제1 전류(IL4)는 초기 일시적으로 상승하는 피크 파형을 가질 수 있다. 그러나, 제2 전류(IH4)가 흐르면 제1 전류(IL4)는 전달 저항(SR4)에 의하여 제한되며 제1 드라이버(300)의 센싱 전압을 이용한 전류 레귤레이션에 의하여 구동 전류(Irec)가 일정한 레벨로 유지된다.

상기와 같이 정류 전압 Vrec이 발광 전압 V4에 도달하여, 제1 드라이버(300)의 스위칭 회로(34)를 통한 제1 전류 경로가 형성되고 제2 드라이버(400)의 블록(BL4)에 의하여 제2 전류 경로가 형성되는 것과 반대로, 이전 제2 전류 경로였던 제2 드라이버(400)의 블록(BL3)이 턴오프되고, 이전 제1 전류 경로였던 제1 드라이버(300)의 스위칭 회로(33)도 턴오프된다.

상기와 같이 정류 전압 Vrec의 상승에 의하여 이전에 형성된 제1 및 제2 전류 경로가 차단되는 것에 대하여, 정류 전압 Vrec이 발광 전압 V4에 도달하는 경우를 예시하여 구체적으로 설명한다.

정류 전압 Vrec이 발광 전압 V4에 도달하면, 제1 드라이버(300)의 스위칭 회로(34)의 제1 전류(IL4)와 제2 드라이버(400)의 블록(BL4)의 제2 전류(IH4)에 의하여 센싱 저항(Rs)의 센싱 전압의 레벨이 상승한다. 이때 센싱 전압의 레벨은 기준 전압 VREF3보다 높다. 그러므로, 스위칭 회로(33)의 NMOS 트랜지스터(38c)는 비교기(39c)의 출력에 의하여 턴오프된다. 즉, 스위칭 회로(33)는 턴오프되고, 스위칭 회로(34)가 발광 다이오드 그룹(LED4)의 발광에 대응한 제1 전류 경로를 제공한다.

상기와 같이 제1 드라이버(300)의 제1 전류 경로가 스위칭 회로(33)에서 스위칭 회로(34)로 변경되는 과정 즉 스위칭 회로(33)를 통한 제1 전류(IL1)의 흐름이 종료되는 과정에서, 제2 드라이버(400)의 블록(BL3)의 스위칭 소자(Q2)가 스위칭 회로(33)보다 먼저 턴오프된다. 즉, 제2 드라이버(400)의 블록(BL3)의 제2 전류(IH3)가 먼저 차단된 후 제1 드라이버의 스위칭 회로(33)의 제1 전류(IL3)가 차단된다.

보다 구체적으로, 정류 전압 Vrec이 발광 전압 V4에 도달함에 따라 센싱 저항(Rs)의 센싱 전압이 상승하면 스위칭 회로(33)의 제1 전류(IL3)가 감소된다. 제1 전류(IL3)가 제2 드라이버(400)의 블록(BL3)의 스위칭 소자(Q3)의 문턱 전압 이상을 유지하기 어려운 레벨로 감소되면, 블록(BL3)의 PNP 바이폴라 트랜지스터(Q1)에 흐르는 전류가 감소되고, 블록(BL3)의 저항(R3)에 인가되는 제어 전압이 스위칭 소자(Q2)의 문턱 전압 이하로 낮아진다. 그 결과, 제2 드라이버(400)의 블록(BL3)은 스위칭 소자(Q2)에 의한 제2 전류 경로의 형성과 제2 전류(IH3)의 흐름을 차단한다.

상기와 같은 제2 드라이버(400)의 블록(BL3)에 의한 제2 전류 경로의 형성과 제2 전류(IH3)의 흐름이 차단된 시점으로부터 일정 시간 후, 제1 드라이버(300)의 스위칭 회로(33)의 제1 전류(IL3)는 차단된다.

한편, 정류 전압 Vrec이 각 발광 전압들 사이에서 상승할 때 제1 드라이버(300)에 의한 제1 전류 경로와 제2 드라이버(400)에 의한 제2 전류 경로가 병렬로 형성된다.

보다 구체적으로, 발광 전압 V1에서 발광 전압 V2에 도달하기 전, 발광 전압 V2에서 발광 전압 V3에 도달하기 전, 발광 전압 V3에서 발광 전압 V4에 도달하기 전 및 발광 전압 V4에서 최대치까지의 구간으로 구분되는 정류 전압 Vrec의 상승 구간에 대응하여, 제1 드라이버(300)의 제1 전류 경로와 제2 드라이버(400)의 제2 전류 경로가 병렬로 형성된다.

이때, 센싱 저항(Rs)은 제1 전류 경로와 제2 전류 경로를 합류한 제3 전류 경로를 제공하고 제1 전류와 제2 전류를 합한 구동 전류(Irec)에 대응하는 센싱 전압을 제공한다.

제1 드라이버(300)의 제1 전류는 전달 저항에 의하여 전류가 제한되며, 제2 드라이버(400)의 제2 전류는 제1 전류의 증가에 연동하여 개시되고, 제1 전류와 제2 전류를 합한 구동 전류(Irec)는 센싱 전압을 제1 드라이버(300)에 피드백하는 피드백 루프에 의해 정전류로 제어된다.

상술한 설명에 의하여, 도 4와 같이 상승하는 정류 전압 Vrec에 대응하여, 구동 전류 Irec는 순차적인 발광에 따라 단계적으로 증가하는 파형을 가지고, 제1 전류들(IL1~IL4) 각각이 형성된 후 제2 전류들(IH1~IH4)이 각각 형성되고, 제2 전류들(IH1~IH4) 각각이 차단된 후 제1 전류들(IL1~IL4)이 각각 차단된다.

한편, 정류 전압 Vrec가 하강하는 경우, 제1 및 제2 전류 경로의 변화와 그에 따른 구동 전류 Irec의 변화를 설명한다.

정류 전압 Vrec이 감소하면, 발광 다이오드 그룹들(LED4~LED1)은 순차적으로 소광되고, 제1 드라이버(300)는 발광 다이오드 그룹들(LED4~LED1)이 소광되는 순서에 따라 변경되는 제1 전류 경로를 제공하며, 제1 전류 경로의 변경에 대응하여 제2 전류 경로도 변경된다.

구체적인 일례로, 정류 전압 Vrec가 발광 전압 V4 이상을 유지하는 경우, 제2 드라이버(400)의 전달 저항(SR4)를 통하여 제1 전류(IL4)를 전달받는 제1 드라이버(300)의 스위칭 회로(34)에 의하여 형성된 제1 전류 경로와 제2 드라이버(400)의 블록(BL4)에 포함된 스위칭 소자(Q2)에 의하여 형성된 제2 전류 경로가 병렬로 형성된다.

이 상태에서, 정류 전압 Vrec가 발광 전압 V4 보다 낮아지면, 제1 전류 경로는 제1 드라이버(300)의 스위칭 회로(33)으로 변경되고, 제2 전류 경로는 제2 드라이버(400)의 블록(BL3)에 포함된 스위칭 소자(Q2)로 변경된다.

이때, 제2 드라이버(400)의 블록(BL4)에 의한 제2 전류 경로가 제1 드라이버(300)의 스위칭 회로(34)에 의한 제1 전류 경로보다 먼저 차단된다. 또한, 제1 드라이버(300)의 스위칭 회로(33)에 의한 제1 전류 경로가 제2 드라이버(400)의 블록(BL3)에 의한 제2 전류 경로보다 먼저 형성된다.

그 후 정류 전압 Vrec의 감소에 의하여, 제1 전류 경로와 제2 전류 경로의 변경이 상술한 방법과 동일하게 진행되며, 이에 대한 중복 설명은 생략한다.

그 결과, 도 4와 같이 하강하는 정류 전압 Vrec에 대응하여, 구동 전류 Irec는 순차적인 소광에 따라 단계적으로 감소하는 파형을 가지고, 제1 전류들(IL1~IL4) 각각이 형성된 후 제2 전류들(IH1~IH4)이 각각 형성되고, 제2 전류들(IH1~IH4) 각각이 차단된 후 제1 전류들(IL1~IL4)이 각각 차단된다.

도 1 내지 도 4의 실시예는 조명부(400)의 발광 다이오드 그룹들(LED1~LED4) 모두에 제1 전류 경로와 제2 전류 경로를 제공하기 위하여 구성된 것을 예시한다.

그러나, 제작자의 의도에 따라, 본 발명은 도 5와 같이 일부의 발광 다이오드 그룹에만 제1 전류 경로와 제2 전류 경로를 제공하기 위하여 구성될 수 있다. 이 경우, 제1 전류 경로와 제2 전류 경로를 제공하기 위한 발광 다이오드 그룹의 선택은 다양하게 실시될 수 있다. 도 5의 실시예의 구성 및 동작은 도 1 내지 도 4의 실시예의 설명으로 이해될 수 있으므로, 중복된 구성 및 동작 설명은 생략한다.

도 5의 실시예는 발광 다이오드들(LED1~LED3)의 발광에 대응하여 제1 전류 경로만 형성되고 발광 다이오드(LED4)의 발광에 대응하여 제1 전류 경로와 제2 경로가 형성된다.

도 5의 실시예에서 센싱 저항(Rs)은 제2 전류 경로가 형성되지 않은 경우 제1 전류 경로의 구동 전류를 센싱한 센싱 전압을 제1 드라이버(300)의 각 스위칭 회로(31, 32, 33)에 제공한다. 이와 달리, 센싱 저항(Rs)은 제1 전류 경로와 제2 전류 경로가 병렬로 형성되는 경우 제1 전류 경로와 제2 전류 경로가 합류되는 제3 전류 경로를 제공하며 제3 전류 경로의 구동 전류를 센싱한 센싱 전압을 제1 드라이버(300)의 스위칭 회로(34)에 제공한다.

따라서, 본 발명의 도 1 내지 도 5의 실시예는 고전력에 대응하는 제2 전류를 위한 제2 전류 경로를 제1 드라이버(300)와 별도로 구성된 제2 드라이버(400)에서 제공하며, 저전력에 대응하는 제1 전류에 연동하여 제2 전류 경로가 형성되므로 높은 정류 전압에 대응하는 제2 전류를 위한 제2 전류 경로를 안정적으로 형성할 수 있다. 그러므로, 제1 드라이버(300)는 발열에 대한 영향을 줄일 수 있다.

또한, 본 발명의 실시예는 저전력에 대응하는 제1 전류를 위한 제1 전류 경로와 고전력에 대응하는 제2 전류를 위한 제2 전류 경로를 병렬로 제공하며, 제1 전류의 흐름에 연동하여 제2 전류의 흐름이 안정적으로 형성될 있으며, 칩이 발열에 의하여 영향을 받는 것을 최소화할 수 있다.

한편, 본 발명은 제1 전류 경로와 제2 전류 경로를 분리하여 구성될 수 있다. 이를 위하여 제1 전류 경로는 센싱 저항에 연결되고 제2 전류 경로에는 부하나 추가적인 센싱 저항이 연결되도록 구성될 수 있다.

이에 대한 일례로, 이에 대한 실시예가 도 6 및 도 7과 같이 예시될 수 있다.

도 6 및 도 7의 실시예는 제2 드라이버(400)에서 출력되는 제2 전류의 흐름을 위한 부하(Rsh)를 더 포함하며, 부하(Rsh)에 생성된 전압이 센싱 저항(Rs)으로 전달될 수 있다. 즉, 센싱 저항(Rs)은 제1 전류 경로의 제1 전류와 제2 전류 경로의 일부 제2 전류가 합류되는 제3 전류 경로를 제공하며, 제3 전류 경로의 구동 전류를 센싱하여 센싱 전압으로 제공하도록 구성될 수 있다. 이때, 부하(Rsh)는 저항으로 구성되며 제2 전류 경로의 나머지 제2 전류의 흐름을 위한 경로를 제공한다.

도 6 및 도 7의 실시예는 부하(Rsh)에 생성된 전압을 센싱 저항(Rs)으로 전달하기 위하여 센싱 저항(Rs)과 부하(Rsh) 사이에 다이오드(Ds), 저항(도시되지 않음) 또는 다이오드와 저항이 복합된 회로(도시되지 않음)가 구성된다. 다이오드(Ds)는 센싱 저항(Rs) 쪽으로 전류 흐름을 유도한다.

도 6 및 도 7은 센싱 저항(Rs), 부하(Rsh) 및 다이오드(Ds)를 제외한 나머지 구성 요소들은 도 1 및 도 3과 동일하므로 이에 대한 중복 설명은 생략한다.

도 6 및 도 7의 실시예는 제1 드라이버(300)가 도 1 및 도 3의 실시예와 대비하여 낮은 피드백 전압을 이용한다. 그러므로, 제1 드라이버(300)는 저전압 환경에서 제1 전류 경로 제공 및 전류 레귤레이션을 수행할 수 있는 이점을 가질 수 있다.

한편, 본 발명은 도 8 및 도 9의 실시예와 같이 별도의 센싱 저항(Rsh)이 더 구성될 수 있다. 센싱 저항(Rs)과 센싱 저항(Rsh)은 독립적으로 구성될 수 있다.

이 경우, 센싱 저항(Rs)은 제1 전류 경로의 제1 전류를 센싱하여 센싱 전압으로 제공하고, 센싱 저항(Rsh)은 제2 전류 경로의 제2 전류가 흐르도록 구성된다.

이때, 제2 전류 경로를 형성하는 제2 드라이버(400)의 블록은 제2 전류를 위한 전류 레귤레이션 기능을 내장할 필요가 있다. 즉, 제2 드라이버(400)의 블록은 센싱 저항(Rsh)의 센싱 전압을 이용하여 제2 전류의 흐름을 규제하도록 구성될 수 있다.

상기한 전류 레귤레이션을 구현하기 위하여 도 9의 블록(BL4)이 예시된다. 도 9에서 나머지 구성 요소들은 앞선 실시예들과 동일하므로 이에 대한 중복 설명은 생략한다.

도 9의 블록(BL4)은 NPN 바이폴라 트랜지스터(Q3)를 더 포함하며, NPN 바이폴라 트랜지스터(Q3)의 베이스와 스위칭 소자(Q2)의 소스가 센싱 저항(Rsh)에 공통으로 연결되며, NPN 바이폴라 트랜지스터(Q3)의 콜렉터와 스위칭 소자(Q2)의 게이트가 저항(R3)을 통하여 연결되고, NPN 바이폴라 트랜지스터(Q3)의 에미터는 접지된다.

상기한 구성에 의하여 블록(BL4)의 스위칭 소자(Q2)에 의한 제2 전류(IH4)가 센싱 저항(Rsh)으로 흐르는 것이 NPN 바이폴라 트랜지스터(Q3)에 의하여 센싱되며, NPN 바이폴라 트랜지스터(Q3)는 제2 전류(IH4)의 변화에 대응하여 스위칭 소자(Q2)의 게이트 전위를 변화시킨다.

상기한 구성에 의하여 도 8 및 도 9의 실시예는 제1 전류에 대응하여 제1 드라이버(300)에 의한 전류 레귤레이션을 수행하고 제2 전류에 대응하여 블록(BL4)에 의한 전류 레귤레이션을 수행한다.

따라서, 본 발명은 고전력에 대응하는 전류를 위한 전류 경로를 형성할 수 있고, 저전력에 대응하는 전류 경로의 전류 제어 또는 고전력에 대응하는 전류 경로의 전류에 대한 레귤레이션을 수행하여 발광을 위한 안정적인 전류 흐름을 보장할 수 있다.

Claims (18)

1. 정류 전압에 대응하여 발광하는 발광 다이오드 그룹;
   제1 스위칭 소자를 포함하며, 상기 발광 다이오드 그룹의 발광에 대응하여 상기 제1 스위칭 소자를 통한 제1 전류의 흐름을 제어하는 제1 드라이버;
   제2 스위칭 소자를 포함하며, 상기 발광 다이오드 그룹의 발광에 대응하여 상기 제2 스위칭 소자를 통한 제2 전류의 흐름을 상기 제1 드라이버의 상기 제1 전류의 흐름에 연동하여 형성하는 제2 드라이버; 및
   상기 제1 전류와 상기 제2 전류의 흐름을 위한 전류 경로를 제공하며, 상기 전류 경로를 흐르는 구동 전류를 센싱한 센싱 전압을 제공하는 센싱 저항;을 포함하며,
   상기 제1 드라이버는 기준 전압과 상기 센싱 전압의 비교에 의하여 상기 구동 전류를 제어함을 특징으로 하는 조명 장치.
2. 제1 항에 있어서,
   상기 정류 전압의 변동에 따른 상기 제1 스위칭 소자의 턴온으로 상기 구동 전류의 흐름이 개시된 후, 상기 제2 스위칭 소자가 상기 제1 전류의 흐름에 연동하여 턴온되고,
   상기 정류 전압의 변동에 따른 상기 제2 스위칭 소자의 턴오프 이후, 상기 제1 스위칭 소자가 턴오프되어서 상기 구동 전류의 흐름이 종료되는 조명 장치.
3. 제1 항에 있어서, 상기 제1 드라이버는,
   상기 기준 전압을 제공하는 기준 전압 공급부;
   상기 기준 전압과 상기 센싱 전압을 비교하는 비교부; 및
   상기 비교부의 출력에 의하여 상기 제1 전류의 흐름을 규제하는 상기 제1 스위칭 소자;를 포함하며,
   상기 제1 스위칭 소자는 노멀 턴온 상태를 유지하고, 상기 기준 전압보다 상기 센싱 전압이 높은 경우 턴오프되는 조명 장치.
4. 제1 항에 있어서, 상기 제2 드라이버는,
   상기 제2 스위칭 소자를 포함하며, 상기 제2 스위칭 소자를 통한 제2 전류의 흐름을 상기 제1 드라이버에 입력되는 상기 제1 전류의 흐름의 센싱에 연동하여 형성하는 조명 장치.
5. 제4 항에 있어서,
   상기 발광 다이오드 그룹에서 상기 제1 드라이버로 상기 제1 전류를 전달하는 전달 저항을 더 포함하며,
   상기 제2 드라이버는 상기 전달 저항을 통과하는 상기 제1 전류의 흐름을 센싱하는 조명 장치.
6. 제4 항에 있어서, 상기 제2 드라이버는,
   상기 제1 전류의 양에 대응하는 제어 전압을 형성하는 스위칭 제어 회로; 및
   상기 제어 전압의 레벨에 대응하여 상기 제2 전류의 흐름을 제어하는 상기 제2 스위칭 소자;를 포함하는 조명 장치.
7. 제1 항에 있어서,
   상기 제2 드라이버에서 출력되는 상기 제2 전류의 흐름을 위한 부하를 더 포함하며,
   상기 부하에 생성된 전압이 상기 센싱 저항으로 전달되는 조명 장치.
8. 제7 항에 있어서,
   상기 부하에 생성된 전압은 저항과 다이오드 중 적어도 하나를 이용하여 상기 센싱 저항으로 전달되는 조명 장치.
9. 정류 전압에 대응하여 순차적으로 발광하는 발광 다이오드 그룹들을 포함하는 조명부;
   기준 전압과 센싱 전압을 비교하여, 상기 발광 다이오드 그룹 별 발광에 대응하는 제1 전류 경로를 순차적으로 제공하고 상기 제1 전류 경로의 제1 전류의 흐름을 제어하는 제1 드라이버;
   일부 또는 전체의 상기 발광 다이오드 그룹 별 발광에 대응하여 상기 제1 전류 경로와 병렬로 형성되는 제2 전류 경로의 제2 전류의 흐름을 상기 제1 전류의 흐름에 연동하여 형성하는 제2 드라이버; 및
   상기 제1 드라이버와 상기 제2 드라이버에 병렬로 연결되어서 구동 전류를 센싱한 상기 센싱 전압을 제공하는 센싱 저항;을 포함하며,
   상기 제1 드라이버는 상기 기준 전압과 상기 센싱 전압의 비교에 의하여 상기 구동 전류를 제어함을 특징으로 하는 조명 장치.
10. 제9 항에 있어서,
    상기 센싱 저항은 상기 제2 전류 경로가 형성되지 않은 경우 상기 제1 전류 경로의 상기 구동 전류를 센싱한 상기 센싱 전압을 제공하고, 상기 제1 전류 경로와 상기 제2 전류 경로가 병렬로 형성되는 경우 상기 제1 전류 경로와 상기 제2 전류 경로가 합류되는 제3 전류 경로를 제공하며 상기 제3 전류 경로의 구동 전류를 센싱한 상기 센싱 전압을 제공하는 조명 장치.
11. 제9 항에 있어서,
    동일한 발광 다이오드 그룹의 발광에 대하여 제1 드라이버에 의한 제1 전류 경로와 제2 드라이버에 의한 제2 전류 경로가 병렬로 형성되는 경우,
    상기 정류 전압의 변동에 따라 상기 제1 전류 경로에서 상기 제1 전류의 흐름이 개시된 후, 상기 제2 드라이버가 상기 제1 전류의 흐름에 연동하여 상기 제2 전류의 흐름을 개시하고,
    상기 정류 전압의 변동에 따라 상기 제2 드라이버가 상기 제2 전류의 흐름을 종료한 후, 상기 제1 드라이버가 상기 제1 전류의 흐름을 차단하는 조명 장치.
12. 제9 항에 있어서, 상기 제1 드라이버는,
    상기 기준 전압을 제공하는 기준 전압 공급부;
    상기 기준 전압과 상기 센싱 전압을 비교하는 비교부; 및
    상기 비교부의 출력에 의하여 상기 제1 전류 경로를 제공하고, 상기 제1 전류의 흐름을 제어하는 제1 스위칭 소자;를 포함하며,
    상기 제1 스위칭 소자는 노멀 턴온 상태를 유지하고, 상기 기준 전압보다 상기 센싱 전압이 높은 경우 턴오프하는 조명 장치.
13. 제9 항에 있어서,
    상기 제2 드라이버는 일부 또는 전체의 상기 발광 다이오드 그룹에 대하여 하나 이상의 블록을 포함하고,
    상기 블록은 상기 제2 전류 경로를 형성하는 스위칭 소자를 포함하며, 상기 스위칭 소자를 통한 상기 제2 전류의 흐름을 상기 제1 드라이버에 입력되는 상기 제1 전류의 흐름의 센싱에 연동하여 형성하는 조명 장치.
14. 제13 항에 있어서,
    일부 또는 전체의 상기 발광 다이오드 그룹에서 상기 제1 드라이버로 상기 제1 전류를 전달하는 하나 이상의 전달 저항을 더 포함하고,
    하나 이상의 블록은 하나 이상의 상기 전달 저항을 각각 통과하는 상기 제1 전류의 흐름을 센싱하는 조명 장치.
15. 제13 항에 있어서, 상기 블록은,
    상기 제1 전류의 양에 대응하는 제어 전압을 형성하는 스위칭 제어 회로; 및
    상기 제어 전압의 레벨에 대응하여, 상기 제2 전류 경로와 상기 제2 전류의 흐름을 형성하는 제어하는 상기 스위칭 소자;를 포함하는 조명 장치.
16. 제9 항에 있어서,
    상기 제1 전류는 상기 제2 전류 이하의 양을 갖도록 제어되는 조명 장치.
17. 정류 전압에 대응하여 순차적으로 발광하는 발광 다이오드 그룹들을 포함하는 조명부;
    기준 전압과 제1 센싱 전압을 비교하여, 상기 발광 다이오드 그룹 별 발광에 대응하는 제1 전류 경로를 순차적으로 제공하고 상기 제1 전류 경로의 제1 전류의 흐름을 제어하는 제1 드라이버;
    일부 또는 전체의 상기 발광 다이오드 그룹 별 발광에 대응하여 상기 제1 전류 경로와 병렬로 형성되는 제2 전류 경로의 제2 전류의 흐름을 상기 제1 전류의 흐름에 연동하여 형성하는 제2 드라이버;
    상기 제1 전류 경로의 상기 제1 전류를 센싱한 상기 제1 센싱 전압을 제공하는 제1 센싱 저항; 및
    상기 제2 전류 경로의 상기 제2 전류가 흐르는 제2 센싱 저항;을 포함함을 특징으로 하는 조명 장치.
18. 제17 항에 있어서,
    상기 제2 드라이버는 상기 제2 센싱 저항의 제2 센싱 전압을 이용하여 상기 제2 전류의 흐름을 규제하는 조명 장치.

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