WO2014123360A1

WO2014123360A1 - 엘이디 조명장치

Info

Publication number: WO2014123360A1
Application number: PCT/KR2014/000998
Authority: WO
Inventors: 공명국; 유경호; 조용욱; 추길호; 김종일; 이영준; 한승종
Original assignee: 주식회사 루멘스
Priority date: 2013-02-05
Filing date: 2014-02-05
Publication date: 2014-08-14

Abstract

본 발명은 복수개의 엘이디가 연결되어 있는 엘이디부에 저항을 연결하여 정격전압 이상이 입력되는 경우에 저항에서 열을 분산하여 발생하게 함으로써, 스위칭 IC 회로에서 발생하는 열을 감소시켜 스위칭 IC 회로를 보호하는 것이 목적이다. 이를 위해서, 전원부로부터 입력전원을 공급받아 정류된 정류전원을 출력하는 정류회로부;와 복수개의 엘이디(LED) 채널이 직렬로 연결되고 상기 엘이디 채널의 마지막 단에 저항부가 연결되어 있는 엘이디부;와 전류 센싱 저항; 및 복수개의 스위치를 포함하며, n 번째의 스위치는 n 번째의 엘이디 채널의 뒷단에 연결되어 상기 엘이디 채널의 동작을 제어하고, 상기 전류 센싱 저항에 흐르는 n 번째 스위치의 전류 및 n+1 번째 스위치의 전류의 합에 의해서 상기 n 번째의 스위치가 제어되는 스위치회로부; 를 포함하는 엘이디 조명장치가 제공된다.

Description

[규칙 제26조에 의한 보정 24.02.2014]　엘이디 조명장치

본 발명은 LED(Light Emitting Diode) 조명 장치에 관한 것으로, 입력전압에 의해서 엘이디를 동작시키는 스위치가 자동적으로 전환되고, 정격전압이상으로 전압이 입력되는 경우에 발생되는 스위칭 IC에 발생하는 발열 문제를 해결하는 조명장치에 대한 것이다.

최근에는 저전력 고효율 및 긴 수명으로 인해 엘이디 다이오드(이하, 엘이디라고 표기함)를 조명 장치에 많이 이용하고 있다.

광원으로 엘이디를 사용하기 위해서는 입력전압에 따라 엘이디를 동작시키는 스위칭 회로가 필요하다.

기존의 스위칭 회로는 전압 센싱 회로 또는 주기 센싱 회로를 포함하여 입력전압에 따라 전압의 크기 또는 전압의 입력주기를 센싱하여 엘이디에 해당하는 스위치를 제어한다. 그런데 이러한 기존의 스위칭 회로는 전압 센싱 회로 또는 주기 센싱 회로를 포함하고 있으므로, 전체 회로의 사이즈가 커지는 문제가 발생한다. 따라서 엘이디를 더 포함할 수 있는 면적이 적어진다.

또한, 스위칭 회로는 FET 로 구성되어 있는데, 이러한 FET IC는 민감한 부품이기 때문에 발명에 취약한 문제점을 가지고 있다. 여기서 입력전압이 정격전압 이상으로 입력되는 경우에는 스위칭 회로에 많은 열이 발생하는 문제가 있다. 즉, 입력 전압이 정격전압이상으로 입력되는 경우에 스위칭 회로에 높은 암페어의 전류가 흐르게 되어 스위칭 회로에 많은 발열이 발생하게 되는 문제가 있다.

미국등록특허 US6989807 에는 실시간으로 전압이 변동하는 교류입력전압에서 직렬로 연결된 복수개의 LED 그룹에 병렬로 연결된 복수개의 스위치를 조절함으로써 실시간으로 변동하는 전압에서 LED를 구동할 수 있도록 하는 특징이 언급되어 있으나, 미국등록특허 US6989807 에서도 입력 전압을 센싱하는 전압 센싱 회로가 포함되어 있어, 엘이디를 추가할 수 있는 면적이 작아지고, 정격전압이 100% 이상 입력되는 경우에는 스위칭 회로에 많은 발열이 발생하여 소모 전력이 증가하여 효율이 떨어지며, 스위칭 회로에 발생하는 높은 열로 인해서 회로의 오동작이 발생할 가능성이 커지게 된다.

본 발명이 이루고자 하는 과제는, 복수개의 엘이디가 연결되어 있는 엘이디부에 정격전압 이상이 입력되는 경우에 저항에서 열을 분산하여 발생하게 함으로써, 스위치부에서 발생하는 열을 감소시켜 스위치부를 보호하는 것이 다.

본 발명의 다른 목적은 입력전압을 센싱하는 전압 센싱회로 또는 주기 센싱회로를 구성하지 않고 스위치부를 구성하여 제한된 면적에 엘이디를 추가로 구성할 수 있도록 하는 것이다.

본 발명의 또 다른 목적은 캐패시터를 엘이디에 연결하여 flicker 현상을 방지하는 것이다.

본 발명의 또 다른 목적은 엘이디의 디밍을 경제적으로 제어하는 것이다.

본 발명의 다른 목적들은 이하의 실시예에 대한 설명을 통해 쉽게 이해될 수 있을 것이다.

본 발명의 일측면에 따르면, 입력전원을 공급하는 전원부;와 상기 전원부로부터 입력전원을 공급받아 정류된 정류전원을 출력하는 정류회로부;와 복수개의 엘이디(LED) 채널이 직렬로 연결되고 상기 엘이디 채널의 마지막 단에 저항부가 연결되어 있는 엘이디부;와 전류 센싱 저항; 및 복수개의 스위치를 포함하며, n 번째의 스위치는 n 번째의 엘이디 채널의 뒷단에 연결되어 상기 엘이디 채널의 동작을 제어하고, 상기 전류 센싱 저항에 흐르는 n 번째 스위치의 전류 및 n+1 번째 스위치의 전류의 합에 의해서 상기 n 번째의 스위치가 제어되는 스위치부; 를 포함하는 엘이디 조명장치가 제공된다.

여기서, 마지막 엘이디 채널에 저항부가 연결되어 있고 상기 스위치부에 상기 저항부와 연결되는 스위치가 포함되어 있어, 상기 저항부가 상기 스위치부에서 발생하는 열을 분배하여 감소시킬 수 있다.

여기서, 상기 엘이디 채널은 하나 이상의 엘이디를 포함할 수 있다.

여기서, n 번째 엘이디 채널은 n 번째의 스위치에서 발생하는 전력 소모를 줄이기 위해 서로 다른 순방향전압(Vf)을 가질 수 있다.

여기서, 상기 n+1 번째 스위치의 포화전류가 n 번째 스위치의 포화전류보다 높게 설정될 수 있다.

여기서, 상기 전류 센싱 저항에 걸리는 전압은 이웃하는 n 번째와 n+1 번째의 스위치에 흐르는 전류의 합에 의해서 변화되고, 상기 입력전압이 n+1 번째의 엘이디 채널의 순방향 전압(Vf)이상이 되어 상기 n+1 번째 스위치에 포화전류가 흐르게 되면, n 번째 스위치는 오프(OFF)될 수 있다.

여기서, 복수의 엘이디동작부;를 더 포함하되, 각 엘이디동작부는 상기 정류회로부, 상기 엘이디부, 상기 전류 센싱 저항: 및 상기 스위치회로부;를 포함하고 있으며, 상기 복수의 엘이디동작부는 각각 상기 전원부와 병렬로 연결될 수 있다.

여기서, 복수의 엘이디동작부는 동일한 전원부의 입력전원에 대해서 각각 서로 동일하거나 다른 전압을 출력하는 정류회로부를 포함할 수 있다.

여기서, 상기 엘이디부는 블럭으로 구성되고, 상기 엘이디 조명장치는 매트릭스 연결 구조를 가지고 있어 상기 블럭으로 구성된 상기 엘이디부가 연결되는 경우에 서로 특정의 연결 구조를 가지도록 하는 블럭 연결부;를 더 포함할 수 있다.

여기서, 상기 블럭으로 구성되어 있는 상기 엘이디부를 복수개 이용하여 각각 병렬로 연결할 수 있다.

여기서, 상기 엘이디 채널은 하나 이상의 엘이디가 포함되어 있는 블럭으로 구성될 수 있다.

여기서, 상기 엘이디부는 각각의 엘이디 채널과 각각 병렬로 연결되어 있는 캐패시터들을 더 포함할 수 있다. 나아가, 상기 캐패시터는 상기 입력전압이 병렬연결된 엘이디 채널을 동작시키지 못하는 전압으로 입력되는 경우에 병렬연결된 엘이디 채널에 전압을 공급할 수 있다.

여기서, 온도 센서를 포함하고 있어 상기 스위치회로부의 온도를 측정하고 상기 스위치회로부의 온도에 따라 상기 스위치회로부에 흐르는 전류를 제어하는 전류제어부; 를 더 포함할 수 있다. 나아가, 상기 전류제어부에는 오동작 온도가 설정되어 있고, 상기 전류제어부가 상기 스위치회로부의 온도를 측정한 결과, 상기 오동작 온도 이상이 되는 경우에 상기 스위치들을 제어하여 상기 스위치회로부에 전류가 흐르지 않도록 제어하는 것을 특징으로 하는 전류제어를 통해 스위치회로부를 보호할 수 있다.

여기서, 상기 저항부와 직렬로 연결되어 있고 흐르는 전류를 감지하여 상기 스위치 회로부에 흐르는 전류를 차단하는 스위치회로부 전류차단부;를 더 포함할 수 있다. 나아가, 상기 스위치회로부 전류차단부는 상기 스위치 회로부를 안정하게 동작시킬 수 있는 안정동작 전류값이 설정되어 있어, 상기 스위치회로부 전류차단부에 흐르는 전류가 상기 안정동작 전류값보다 커지는 경우에 상기 스위치 회로부의 스위치 중에서 전류가 흐르는 스위치를 차단시켜 상기 스위치회로부에 전류가 흐르지 않도록 하는 것을 특징으로 하는 전류제어를 통해 스위치회로부를 보호할 수 있다.

여기서, 상기 저항부와 마지막 스위치 사이에 구성되어 상기 스위치회로부에 흐르는 전류를 차단하는 전류 전환스위치; 및 상기 스위치회로부에 과전류가 흐르는 경우에 상기 전류 전환스위치를 제어하여 상기 스위치회로부로 흐르는 전류를 차단하는 전류차단제어부;를 더 포함할 수 있다. 나아가, 상기 전류차단제어부는 상기 스위치 회로부를 안정하게 동작시킬 수 있는 안정동작 전류값이 설정되어 있어, 상기 스위치회로부에 흐르는 전류가 상기 안정동작 전류값보다 커지는 경우에 상기 전류 전환스위치를 제어하여 상기 스위치회로부에 전류가 흐르지 않도록 할 수 있다.

본 발명의 다른 측면에 따르면, 전원부로부터 입력전원을 공급받아 정류된 정류전원을 출력하는 정류회로부; 복수개의 엘이디(LED) 채널이 직렬로 연결되고 상기 엘이디 채널의 마지막 단에 저항부가 연결되어 있는 엘이디부; 가변저항을 포함하여 구성되어 상기 엘이디부에 흐르는 전류를 제어하여 상기 엘이디 채널의 디밍을 제어하는 디밍제어부; 및 복수개의 스위치를 포함하며, n 번째의 스위치는 n 번째의 엘이디 채널의 뒷단에 연결되어 상기 엘이디 채널의 동작을 제어하고, 상기 가변저항에 흐르는 n 번째 스위치의 전류 및 n+1 번째 스위치의 전류의 합에 의해서 n 번째의 스위치가 제어되는 스위치회로부;를 포함하는 엘이디 조명장치가 제공된다.

여기서, 상기 디밍제어부는 디밍제어스위치를 더 포함하여 상기 스위치를 통해서 상기 가변저항의 저항값을 변화시켜서 상기 엘이디부의 상기 엘이디 채널의 동작 개수를 제어하여 디밍제어를 수행할 수 있다. 또한, 상기 디밍제어부는 디밍제어스위치를 더 포함하여 상기 스위치를 통해서 상기 가변저항의 저항값을 변화시켜서 상기 엘이디부의 상기 엘이디 채널에 흐르는 전류값을 제어하여 디밍제어를 수행할 수 있다.

본 발명의 또 다른 측면에 따르면, 전원부로부터 입력전원을 공급받아 정류된 정류전원을 출력하는 정류회로부; 상기 정류회로부로부터 전원을 공급받아 고전압인 경우에는 전하를 저장하고 저전압인 경우에는 저장된 전하를 방출하는 전하저장회로부; 복수개의 엘이디(LED) 채널이 직렬로 연결되고 상기 엘이디 채널의 마지막 단에 저항부가 연결되어 있는 엘이디부; 전류 센싱 저항: 및 복수개의 스위치를 포함하며, n 번째의 스위치는 n 번째의 엘이디 채널의 뒷단에 연결되어 상기 엘이디 채널의 동작을 제어하고, 상기 전류 센싱 저항에 흐르는 n 번째 스위치의 전류 및 n+1 번째 스위치의 전류의 합에 의해서 n 번째의 스위치가 제어되는 스위치회로부; 를 포함하는 엘이디 조명장치가 제공된다.

여기서, 상기 전하저장회로부는 제1 콘덴서, 제2 콘덴서, 제1 다이오드, 제2 다이오드, 제3 다이오드를 포함하고, 상기 제1 콘덴서와 상기 제2 콘덴서 사이에는 상기 제2 다이오드가 순방향으로 연결되고, 상기 제1 콘덴서의 일측은 상기 정류회로부의 전원전압 노드와 연결되고 상기 제2 콘덴서의 일측은 그라운드와 연결되어 있으며, 상기 제1 다이오드는 상기 제1 콘덴서와 상기 제2 다이오드가 접속하는 노드와 상기 그라운드 사이에 역방향으로 연결되어 있으며, 상기 제3 다이오드는 상기 제2 콘덴서와 상기 제2 다이오드가 접속하는 노드와 상기 엘이디부 사이에 연결되어 있어, 상기 정류회로부에서 출력되는 전압이 상기 전하저장회로부에 저장되는 전압보다 낮아지는 경우에 저장된 전하를 방출하여 상기 엘이디부에 전압을 공급할 수 있다.

본 발명의 또 다른 측면에 따르면, 전원부로부터 입력전원을 공급받아 정류된 정류전원을 출력하는 정류회로부; 상기 입력전원을 공급받아 전하를 저장하고 상기 입력전원이 감소되는 경우에 저장된 전하를 방출하여 리플이 제거된 전원을 출력하는 리플제거 회로부; 복수개의 엘이디(LED) 채널이 직렬로 연결되고 상기 엘이디 채널의 마지막 단에 저항부가 연결되어 있는 엘이디부; 전류 센싱 저항: 및 복수개의 스위치를 포함하며, n 번째의 스위치는 n 번째의 엘이디 채널의 뒷단에 연결되어 상기 엘이디 채널의 동작을 제어하고, 상기 전류 센싱 저항에 흐르는 n 번째 스위치의 전류 및 n+1 번째 스위치의 전류의 합에 의해서 n 번째의 스위치가 제어되는 스위치회로부; 를 포함하는 엘이디 조명장치가 제공된다.

여기서, 상기 리플제거회로부는 저항 및 캐패시터로 구성되어 상기 입력전원이 감소되는 경우에 상기 캐패시터에 저장된 전하를 방출하는 것을 특징으로 하는 리플을 제거하는 회로를 포함할 수 있다.

본 발명의 일부 실시예에 따르면, 스위치부의 발열을 분배하는 저항단을 구성함으로써 정격전압 이상이 입력되는 경우에도 스위치부의 과도한 발열을 방지하여 IC로 구성된 스위치부의 동작을 정상적으로 유지할 수 있는 효과가 있다.

또한, 본 발명의 일부 실시예에 따르면, 엘이디 채널의 순방향 전압을 재분배하여 스위치부에서 발생하는 소모전력을 감소시켜 효율을 증가시킬 수 있는 효과가 있다.

또한, 본 발명의 일부 실시예에 따르면, 가변저항을 이용하여 엘이디의 동작 갯수 또는 엘이디의 동작 전류를 제어하여 디밍제어를 수행할 수 있는 효과가 있다.

또한, 본 발명의 일부 실시예에 따르면, 입력 전압에 따른 플리커 현상을 감소시켜 일정한 밝기의 조명을 동작하는 효과가 있다.

또한, 본 발명의 일부 실시예에 따르면, 스위치부에 과전류가 흐르게 되는 것을 방지하여 스위치부를 보호하는 효과가 있다.

도1은 본 발명의 일부 실시예로 정격전압 이상의 전압이 입력되는 경우에 스위치부의 발열을 감소시키는 조명장치의 구조를 도시한 도면이다.

도2는 입력 전압에 따른 엘이디 채널 위치에 걸리는 전압을 나타낸 도면이고, 도3은 본 발명의 스위치부에서 발생하는 소비전력을 도시한 도면이다.

도4는 본 발명의 일부 실시예로 하나의 엘이디동작부를 포함하는 엘이디 조명장치의 구조를 도시한 도면이다.

도5는 본 발명의 일부 실시예로 엘이디동작부를 직렬로 연결한 구조를 도시한 도면이다.

도6은 본 발명의 일부 실시예로 엘이디동작부를 병렬로 연결한 구조를 도시한 도면이다.

도7은 본 발명의 일부 실시예로 입력전압의 크기에 따른 엘이디동작부를 동작을 설명하기 위한 도면이다.

도8은 본 발명의 일부 실시예로 기본적인 엘이디 조명장치의 구조를 도시한 도면이다.

도9는 본 발명의 일부 실시예로 복수의 엘이디동작부가 전원부에 연결되어 있는 구조를 도시한 도면이다.

도10은 본 발명의 일부 실시예로 하나의 엘이디부를 포함하는 엘이디 조명장치의 구조를 도시한 도면이다.

도11은 본 발명의 일부 실시예로 하나 이상의 엘이디부를 포함하는 회로구조를 도시한 도면이다.

도12와 도13은 본 발명의 일부 실시예로 하나 이상의 엘이디들을 포함하는 엘이디채널의 구조를 도시한 도면이다.

도14는 본 발명의 일부 실시예로 정격전압 이상의 전압이 입력되는 경우에 스위치부의 발열을 감소시키는 조명장치의 구조를 도시한 도면이다.

도15는 본 발명의 일부 실시예로 입력 전압에 따른 엘이디 채널 위치에 걸리는 전류를 나타낸 도면이다.

도16은 본 발명의 일부 실시예로 엘이디 채널에 흐르는 전류값을 변화시켜 디밍제어를 수행하는 것을 나타낸 도면이다.

도17은 본 발명의 일부 실시예로 엘이디 채널에 캐패시터를 병렬 연결하여 플리커 현상을 방지하는 엘이디 조명장치의 구조를 도시한 도면이다.

도18은 본 발명의 일부 실시예로 입력 전압에 따른 엘이디 채널의 동작을 설명하기 위한 도면이다.

도19는 본 발명의 일부 실시예로 입력 전압에 따른 밝기 변화를 나타낸 도면이다.

도20은 본 발명의 일부 실시예로 플리커 현상을 감소시키는 회로를 포함하는 엘이디 조명장치의 구조를 도시한 도면이다.

도21은 본 발명의 일부 실시예로 전하저장회로부의 구조 및 기능을 설명하기 위한 도면이다.

도22는 본 발명의 일부 실시예로 엘이디동작부에 공급되는 전압의 크기를 나타낸 도면이다.

도23은 본 발명의 일부 실시예로 리플을 제거하는 회로를 포함하는 엘이디 조명장치의 구조를 도시한 도면이다.

도24는 본 발명의 일부 실시예로 리플제거 회로부에 의해서 엘이디동작부로 입력되는 전압을 도시한 도면이다.

도25는 본 발명의 일부 실시예로 리플제거 회로부가 없는 경우의 밝기를 나타낸 도면이고, 도26은 본 발명의 일부 실시예로 리플제거 회로부가 있는 경우의 밝기를 나타낸 도면이다.

도27은 본 발명의 일부 실시예로 전류제어를 통해 스위치부를 보호하는 엘이디 조명장치의 구조를 도시한 도면이다.

도28은 본 발명의 일부 실시예로 입력 전압에 따른 엘이디 채널 위치에 걸리는 전류를 나타낸 도면이다.

도29는 본 발명의 일부 실시예로 스위치부의 전류를 제어하여 스위치제어부의 온도를 제어하는 것을 나타낸 도면이다.

도30은 본 발명의 일부 실시예로 전류제어를 통해 스위치부를 보호하는 엘이디 조명장치의 구조를 도시한 도면이다.

도31은 본 발명의 일부 실시예로 입력 전압에 따른 엘이디 채널 위치에 걸리는 전류를 나타낸 도면이다.

도32는 본 발명의 일부 실시예로 입력 전압이 정격전압이상으로 입력되는 경우에 스위치부에 흐르는 전류를 차단하는 것을 나타낸 도면이다.

도33은 본 발명의 일부 실시예로 전류제어를 통해 스위치부를 보호하는 엘이디 조명장치의 구조를 도시한 도면이다.

도34는 본 발명의 일부 실시예로 전류차단제어부가 스위치부와 전류 센싱 저항 사이에 구성되어 있는 것을 도시한 도면이다.

도35는 본 발명의 일부 실시예로 입력 전압에 따른 엘이디 채널 위치에 걸리는 전류를 나타낸 도면이다.

도36은 본 발명의 일부 실시예로 입력 전압이 정격전압이상으로 입력되는 경우에 스위치부에 흐르는 전류를 차단하는 것을 나타낸 도면이다.

<부호의 설명>

10 : 전원부 20 : 정류회로부

30 : 엘이디부

31,32,33,34,35,36,37 : 엘이디 채널

38 : 저항부

40 : 스위치부

41,42,43,44,45,46,47,48 : 스위치

50 : 전류 센스 저항

본 발명은 다양한 변환을 가할 수 있고 여러 가지 실시예를 가질 수 있는 바, 특정 실시예들을 도면에 예시하고 상세한 설명에 상세하게 설명하고자 한다. 그러나, 이는 본 발명을 특정한 실시 형태에 대해 한정하려는 것이 아니며, 본 발명의 사상 및 기술 범위에 포함되는 모든 변환, 균등물 내지 대체물을 포함하는 것으로 이해되어야 한다.

본 발명에서 사용한 용어는 단지 특정한 실시예를 설명하기 위해 사용된 것으로, 본 발명을 한정하려는 의도가 아니다. 1번 및 2번 또는 상기 용어들은 하나의 구성요소를 다른 구성요소로부터 구별하는 목적으로만 사용된다. 또한 단수의 표현은 문맥상 명백하게 다르게 뜻하지 않는 한, 복수의 표현을 포함할 수 있다.

이하, 본 발명의 실시예를 첨부한 도면들을 참조하여 상세히 설명하기로 한다.

본 발명의 조명장치는 정류회로부(20), 엘이디부(30), 스위치부(40) 및 전류 센싱 저항(50)을 포함한다.

전원부(10)는 입력전원을 공급하고, 정류회로부(20)는 전원부(10)로부터 교류의 입력전원을 공급받아 정류된 정류전원을 출력한다.

엘이디부(30)는 직렬로 연결되어 있는 n 개의 엘이디(LED) 채널을 포함하고 있으며, 마지막 엘이디 채널의 마지막 단에는 저항부(38)가 연결되어 있다.

도1에는 예시적으로 엘이디부(30)는 7개의 엘이디 채널(31,32,33,34,35,36,37)을 포함하고 있다. 저항부(38)는 서로 직렬로 연결되어 있는 엘이디 채널의 마지막 엘이디 채널(37)의 다음단에 연결되어 있다.

스위치부(40)는 입력 전원에 따라 엘이디 채널을 동작시키기 위한 n+1 개의 스위치를 포함하고 있다. 여기서 n 개의 스위치는 입력 전원에 따라 엘이디 채널의 동작을 제어하고, n+1 번째의 스위치는 저항부(38)를 동작 시킨다.

도1을 예로 들어 설명하면, 1번 엘이디 채널(31)의 다음단에는 2번 엘이디 채널(32)과 1번 스위치(41)가 연결되어 있다. 2번 엘이디 채널(32)의 다음단에는 3번 엘이디 채널(33)과 2번 스위치(42)가 연결되어 있다. 3번 엘이디 채널(33)의 다음단에는 4번 엘이디 채널(34)과 3번 스위치(43)가 연결되어 있다. 4번 엘이디 채널(34)의 다음단에는 5번 엘이디 채널(35)과 4번 스위치(44)가 연결되어 있다. 5번 엘이디 채널(35)의 다음단에는 6번 엘이디 채널(36)과 5번 스위치(45)가 연결되어 있다. 6번 엘이디 채널(36)의 다음단에는 7번 엘이디 채널(37)과 6번 스위치(46)가 연결되어 있다. 7번 엘이디 채널(37)의 다음단에는 저항부(38)와 7번 스위치(47)가 연결되어 있다. 저항부(38)의 다음단에는 8번 스위치(46)가 연결되어 있다.

여기서 각각의 스위치는 FET(Field Effect Transistor)로 구성된다. 특히, NMOS FET 로 구성한다.

전류 센싱 저항(50)은 스위치부(40)에 포함되어 있는 각각의 스위치(41,42,43,44,45,46,47,48)와 연결되어 있다. 따라서 스위치에 전류가 흐르게 되면 전류 센싱 저항(50)에 흐르는 전류는 스위치에 흐르는 전류의 합이 된다.

본 발명에서는 입력 전원의 크기에 따라 엘이디 채널이 동작하게 된다. 엘이디부(30)로 입력되는 정류 전원의 크기에 따라 해당하는 엘이디 채널이 동작하게 된다.

본 발명의 스위치부(40)의 동작은 다음과 같다.

먼저 초기에는 모든 스위치(41,42,43,44,45,46,47,48)의 게이트에 각각의 스위치가 동작할 수 있도록(즉, 전류가 흐르도록) 동작전압을 입력한다. 여기서, Vgs1 < Vgs2 < Vgs3 < Vgs4 < Vgs5 < Vgs6 < Vgs7 인 조건을 만족한다. 각각의 Vgs1, Vgs2, Vgs3, Vgs4, Vgs5, Vgs6, Vgs7은 전류 센싱 저항(50)과 연결되어 전류 센싱 저항(50)에 걸리는 전압에 의해서 영향을 받는다.

이후에 엘이디부(30)로 입력되는 정류전압의 크기에 따라 전류 센싱 저항(50)에 걸리는 전압값에 의해서 스위치부(40)의 스위치는 자동으로 제어되어 엘이디 채널을 동작시킨다. 본 발명에서 스위칭 조건이란 이웃하는 두 스위치에 모두 전류가 흐르는 경우에, 이웃하는 두 스위치에 흐르는 전류의 합에 의해서 전류 센싱 저항에 전압이 발생하게 되고, 전류 센싱 저항에 걸리는 전압에 의해서 동작 전압이 하강하여 동작 전압이 낮은 스위치가 먼저 오프되는 것을 의미한다.

예를 들어, 전류 센싱 저항은 10옴으로 설정한다.

다음 <표1>은 스위치(FET)에 따른 포화 전류값과 스위치에 포화 전류가 흐르는 경우에 전류 센싱 저항에 걸리는 전압을 표시하고 있다.

여기서, Id는 해당 스위치의 포화전류를 의미한다. 스위치가 동작하여 전류가 흐르는 경우의 포화 전압을 의미한다. Vrs는 전류 센싱 저항에 걸리는 전압을 의미한다.

표 1

	Id(mA)	Vrs
1번 FET	20	0.2
2번 FET	40	0.4
3번 FET	60	0.6
4번 FET	80	0.8
5번 FET	100	1.0
6번 FET	120	1.2
7번 FET	140	1.4
8번 FET	160	1.6

또한, 각 엘이디 채널의 순방향전압(Vf)은 30V 라고 한다.

이러한 경우에 입력 전압이 상승하여 30V 근처에 이르게 되면, 1번 엘이디 채널(31)이 동작하게 되고 1번 스위치(41)를 통해서 전류(I1)가 서서히 흐르게 된다. 그리고 입력 전압이 30V 이상이 되면 1번 스위치(41)는 20mA의 포화전류가 흐르고 전류 센싱 저항에 걸리는 전압은 0.2V 가 된다.

입력 전압이 상승하여 60V 근처에 이르게 되면 2번 엘이디 채널(32)이 동작하게 되고 2번 스위치(42)를 통해서 전류(I2)가 서서히 흐르게 된다. 이때에 전류 센싱 저항(50)에서는 1번 스위치(41)에 흐르는 전류인 20mA와 2번 스위치(42)에 흐르는 전류(I2)의 합만큼 전류가 흐르게 된다. 따라서 전류 센싱 저항(50)에는 전압이 점점 높아지게 된다. 이렇게 전류 센싱 저항(50)에 걸리는 전압이 상승하게 되면 상대적으로 1번 스위치(41)의 게이트에 입력되는 전압(Vgs1)이 낮아지게 되어 1번 스위치(41)는 온 상태에서 오프 상태로 바뀌는 스위칭 조건에 들어가게 되고, 입력 전압이 점차 상승하여 2번 스위치(42)에서 흐르는 전류(I2)가 점차 증가하게 되면, 전류 센싱 저항(50)의 전압값이 점차 상승하여 Vgs1의 전압값이 낮아지게 되어 1번 스위치(41)는 오프 상태가 된다.

입력 전압이 60V 이상이 되면 2번 스위치(42)는 40mA의 포화전류가 흐르고 1번 스위치(41)는 완전히 오프 상태가 된다.

입력 전압이 상승하여 90V 근처에 이르게 되면 3번 엘이디 채널(33)이 동작하게 되고 3번 스위치(43)를 통해서 전류(I3)가 서서히 흐르게 된다. 이때에 전류 센싱 저항(50)에서는 2번 스위치(42)에 흐르는 전류인 40mA와 3번 스위치(43)에 흐르는 전류(I3)의 합만큼 전류가 흐르게 된다. 따라서 전류 센싱 저항(50)에는 전압이 점점 높아지게 된다. 이렇게 전류 센싱 저항(50)에 걸리는 전압이 상승하게 되면 상대적으로 2번 스위치(42)의 게이트에 입력되는 전압(Vgs2)이 낮아지게 되어 2번 스위치(42)는 온 상태에서 오프 상태로 바뀌는 스위칭 조건에 들어가게 되고, 전류 센싱 저항(50)의 전압값이 점차 상승하여 Vgs2의 전압값이 낮아지면 2번 스위치(42)는 오프 상태가 된다.

입력 전압이 90V 이상이 되면 3번 스위치(43)는 60mA의 포화전류가 흐르고 2번 스위치(42)는 완전히 오프 상태가 된다.

상술한 바와 같이 이렇게 입력전압에 따라 스위치는 순차적으로 n+1번 스위치에 전류가 흐르기 시작하면, n번 스위치는 오프 상태로 전환되게 된다.

입력 전압이 상승하여 210V 근처에 이르게 되면 7번 엘이디 채널(37)이 동작하게 되고, 7번 스위치(47) 및 8번 스위치(48)를 통해서 전류(I7 및 I8)가 서서히 흐르게 된다. 이때에 전류 센싱 저항(50)에서는 6번 스위치(46)에 흐르는 전류인 120mA와 7번 스위치(47) 및 8번 스위치(48)에 흐르는 전류의 합만큼 전류가 흐르게 된다. 마찬가지로 입력 전압이 210V 이상이 되면 7번 스위치(47)는 140mA의 포화전류가 흐르고 6번 스위치(46)는 완전히 오프 상태가 된다.

그런데 입력전압이 210V 이상에 되어 정격 전압보다 더 높은 전압이 입력되는 경우에는 동일한 이유로 7번 스위치(47)은 오프 상태가 되고 8번 스위치(48)만 동작하게 된다.

여기서 종래와 같이 저항부(38) 위치에 저항 대신에 엘이디가 연결되어 있다고 하면, 정격전압 이상의 입력전압이 입력되는 경우에 8번 스위치(48)에 과도한 전류가 흐르게 되어 많은 열이 발생하게 된다. 즉, 마지막 엘이디 채널을 동작시키는 스위치에 과도한 전류가 발생하게 된다. 따라서 이렇게 발생되는 과도한 열은 IC 부품으로 구성되는 스위치부(40)에 상당히 나쁜 영향을 주게 되어 부품의 고장 및 발생되는 열로 인한 효율의 저하를 가져 오게 된다.

따라서, 본 발명에서와 같이 저항부(38)를 연결하여 저항부(38)에서 전압을 분배하여 정격전압 이상이 입력되는 경우에는 8번 스위치(48)에서 발생하는 열을 저항부(38)로 분배하게 하여 8번 스위치(48)에 과도한 열이 발생하는 것을 차단해 준다. 이렇게 함으로써, 본 발명에서는 입력전압이 정격전압 이상으로 입력되는 경우에도 스위치부(40)에 과도한 열이 발생하지 않게 되어 IC 로 구성된 스위치부(40)의 안정성을 유지할 수 있다.

또한, 본 발명에서는 정류회로부(20)와 각 엘이디 채널(31, 32, 33, 34, 35, 36, 37) 사이에 캐패시터를 연결하여 플리커(flicker) 현상을 방지하도록 구성할 수도 있다.

도2는 입력 전압에 따른 엘이디 채널 위치에 걸리는 전압을 나타낸 도면이고, 도3은 본 발명의 스위치부에서 발생하는 소비전력을 나타낸 도면이다.

도2에 도시된 바와 같이 입력전압(A)에 따라 엘이디부(30)의 전압은 각 엘이디 채널의 순방향 전압에 의해서 계단식 전압(B)으로 변하게 된다. 여기서 ①은 1번 엘이디 채널이 동작하는 경우에 엘이디부(30)에 걸리는 전압이고, ②은 2번 엘이디 채널이 동작하는 경우에 엘이디부(30)에 걸리는 전압이고, ③은 3번 엘이디 채널이 동작하는 경우에 엘이디부(30)에 걸리는 전압이고, ④은 4번 엘이디 채널이 동작하는 경우에 엘이디부(30)에 걸리는 전압이고, ⑤은 5번 엘이디 채널이 동작하는 경우에 엘이디부(30)에 걸리는 전압이고, ⑥은 6번 엘이디 채널이 동작하는 경우에 엘이디부(30)에 걸리는 전압이고, ⑦은 7번 엘이디 채널이 동작하는 경우에 엘이디부(30)에 걸리는 전압이고, ⑧은 8번 스위치에 전류가 흐르는 경우에 엘이디부(30)에 걸리는 전압이다.

여기서, 정격전압 이상의 전압(예를 들어 입력 전압의 110% 이상에 해당하는 전압)이 입력되는 경우에는 엘이디부(30)에 걸리는 전압은 증가하게 된다. 이렇게 입력전압이 정격 전압 이상으로 입력되는 경우에는 엘이디단(30)에 걸리는 전압이 상승하게 되고, 이에 따라서 마지막 단에 연결되어 있는 스위치에 흐르는 전류도 상승하게 된다.

이렇게 전류가 증가하게 되면 전력은 전류의 제곱에 비례하여 증가하게 된다.

도3은 동작하는 엘이디 채널에 따라 스위치부(40)에서 발생하는 소모 전력을 도시한 것이다.

도3(a)는 엘이디 채널의 순방향 전압이 모두 일정하고 저항부(38) 대신에 엘이디를 연결한 경우에 스위치부(40)에서 발생하는 소비전력을 나타낸 도면으로 1은 1번 스위치(41)에 전류가 흐르는 경우의 소모 전력을 나타낸 것이고, 2는 2번 스위치(42)에 전류가 흐르는 경우의 소모 전력을 나타낸 것이고, 3은 3번 스위치(43)에 전류가 흐르는 경우의 소모 전력을 나타낸 것이고, 4는 4번 스위치(44)에 전류가 흐르는 경우의 소모 전력을 나타낸 것이고, 5는 5번 스위치(45)에 전류가 흐르는 경우의 소모 전력을 나타낸 것이고, 6은 6번 스위치(46)에 전류가 흐르는 경우의 소모 전력을 나타낸 것이고, 7은 7번 스위치(47)에 전류가 흐르는 경우의 소모 전력을 나타낸 것이고, 8은 8번 스위치(48)에 전류가 흐르는 경우 및 정격전압 이상이 입력되는 경우의 소모 전력을 나타낸 것이다.

1번 스위치에서 7번 스위치까지는 입력전압이 상승하는 경우에 n번 엘이디 채널에서 순방향 전압만큼 전압이 상쇄하고 남은 전압으로 n번 스위치를 동작시키고, 그 이상의 전압이 입력되는 경우에는 n번 스위치는 오프 상태로 되고, n+1번 스위치가 동작하게 되므로 각 스위치에서 소모되는 전력(열)은 증가하기는 하나, 수치 0.3을 초과하지 않는 범위이내이다. 그런데 마지막 스위치인 8번 스위치(48)는 정격전압 이상이 입력되는 경우에는 과도한 전류가 흐르게 되어 소모되는 전력(열)이 수치 1을 초과하게 된다. 따라서 정격전압이상이 입력되는 경우에 8번 스위치(48)에서는 과도한 열을 발생하게 된다.

본 발명에서는 저항부(38)을 두어 정격전압 이상이 입력되는 경우에도 저항부(38)에서 열을 발생시킴으로써 8번 스위치(48)에 발생하는 열을 상쇄시킬 수 있다.

또한, 본 발명에서는 각 엘이디 채널의 순방향전압(Vf)을 서로 다르게 재분배함으로서 각 스위치에서 소모하는 전력을 거의 동일한 수준이 되도록 만들 수 있다. 즉, n 번째 엘이디 채널의 순방향전압(Vf)보다 n+1 번째의 엘이디 채널의 순방향전압(Vf)을 증가시켜 n 번째와 n+1 번째의 스위치에서 소모되는 전력을 거의 동일한 수준으로 만들 수 있다. 이렇게 엘이디 채널의 순방향전압(Vf)를 재분배함으로서 입력전압이 변하는 경우에도 스위치부(40)에서 발생하는 열이 동일하도록 할 수 있다.

도3(b)는 각각의 엘이디 채널의 순방향전압을 재분배함으로써 입력 전압이 상승하는 경우에도 스위치부(40)에서 소모하는 전력이 수치 0.2 이하가 되도록 나타낸 도면이다. 여기서 엘이디 채널별로는 순방향전압(Vf)을 자유롭게 변경하여 배치할 수 있으나, 전체 순방향전압(Vf)의 합은 입력전압의 최대값에 맞도록 설정을 한다.

또한, 도(b)에서는 저항부(38)을 두어 입력전압이 정격전압이상인 경우에도 마지막 스위치인 8번 스위치(48)에서 소모되는 전력(열)이 다른 스위치에서 소모되는 전력과 동일하도록 한 것을 나타낸 도면이다.

이상과 같이 구성하는 본 발명의 조명장치는 다음과 같은 장점을 가지고 있다.

입력전압 센싱회로나 입력주기 센싱회로를 구성하지 않고도 FET 스위치의 스위칭을 입력전압에 따라 자동적으로 수행할 수 있다. 또한, 스위치부를 간단하게 구성할 수 있으므로 동일 면적 대비 여분의 엘이디 채널을 추가할 수 있다. 또한, 엘이디 채널별 순방향전압(Vf)을 조정하여 재배치함으로써 스위치부의 효율증대를 가져 올 수 있으며, 자유로운 엘이디의 조합을 수행할 수 있다.

한편, 이 실시예의 변형된 예에서, 잔불(ghost light)이 생기는 것을 방지하기 위해서, 1차 엘이디(31)가 제거되고, 1차 스위치(41) 위치에 잔불방지 저항(미도시)이 부가될 수도 있다. 예를 들어, 엘이디 조명장치의 온오프 스위치 위치를 나타내기 위해서 이러한 온오프 스위치가 오프되는 경우 약하게 발광되는 보조 조명이 부가될 수 있다. 이 경우 잔불방지 저항이 없는 경우, 온오프 스위치가 오프되어 있는 상태에서도 이러한 보조 조명의 발광 경로를 통해서 엘이디부(30)의 1차 엘이디(31)가 발광되는 문제가 발생될 수도 있다. 이러한 문제를 없애기 위해서, 1차 엘이디(31)를 제거하고, 1차 스위치(41) 위치에 잔불방지 저항을 부가하여 이러한 잔불방지 저항을 통해서 전류 경로를 만들어 줌으로써 잔불이 생기는 것을 방지할 수 있다. 이러한 잔불 방지 구조는 이후 실시예에도 유사하게 적용될 수 있다.

전원부(10)는 입력전원을 공급하고, 교류전원을 이용하므로 시간에 따라 입력전압의 크기가 주기적으로 변한다. 정류회로부(20)는 전원부(10)로부터 교류의 입력전원을 공급받아 정류된 정류전원을 출력한다.

엘이디동작부는 엘이디부(30), 스위치부(40), 전류 센싱 저항(50)을 포함한다. 엘이디부(30)는 정류회로부(20)로부터 전원을 공급받아 동작을 수행하며, 복수(n)개의 엘이디(LED) 채널이 직렬로 연결되고 마지막 엘이디 채널의 하단부에 저항부(35)가 연결되어 있다.

이하에서는 설명의 편의를 위해서 n=4 라고 가정하여 설명하기로 한다.

스위치부(40)는 복수개의 스위치(41,42,43,44,45)를 포함하며, n 번째의 스위치는 n 번째의 엘이디 채널의 뒷단에 연결되어 엘이디 채널의 동작을 제어하고, 전류 센싱 저항(50)에 흐르는 n 번째 스위치의 전류 및 n+1 번째 스위치의 전류의 합에 의해서 n 번째의 스위치가 제어된다.

전류 센싱 저항(50)은 스위치부(40)에 포함되어 있는 각각의 스위치(41,42,43,44,45)와 연결되어 있다. 따라서 스위치에 전류가 흐르게 되면 전류 센싱 저항(50)에 흐르는 전류는 스위치에 흐르는 전류의 합이 된다.

도4를 예로 들어 설명하면, 1번 엘이디 채널(31)의 다음단에는 2번 엘이디 채널(32)과 1번 스위치(41)가 연결되어 있다. 2번 엘이디 채널(32)의 다음단에는 3번 엘이디 채널(33)과 2번 스위치(42)가 연결되어 있다. 3번 엘이디 채널(33)의 다음단에는 4번 엘이디 채널(34)과 3번 스위치(43)가 연결되어 있다. 4번 엘이디 채널(34)의 다음단에는 저항부(35)와 5번 스위치(44)가 연결되어 있다. 저항부(35)의 다음단에는 5번 스위치(45)가 연결되어 있다.

전류 센싱 저항(50)은 가변저항으로 구성될 수도 있다.

본 발명의 스위치부(40)의 동작은 다음과 같다.

먼저 초기에는 모든 스위치(41,42,43,44,45)의 게이트에 각각의 스위치가 동작할 수 있도록(즉, 전류가 흐르도록) 동작 전압을 입력한다.

여기서, 1번 스위치(41)의 동작 전압을 Vgs1, 2번 스위치(42)의 동작 전압을 Vgs2, 3번 스위치(43)의 동작 전압을 Vgs3, 4번 스위치(44)의 동작 전압을 Vgs4, 5번 스위치(45)의 동작 전압을 Vgs5 라고 한다.

여기서, Vgs1 < Vgs2 < Vgs3 < Vgs4 < Vgs5 인 조건을 만족한다.

각각의 Vgs1, Vgs2, Vgs3, Vgs4, Vgs5 는 전류 센싱 저항(50)과 연결되어 전류 센싱 저항(50)에 걸리는 전압에 의해서 영향을 받는다.

이후에 엘이디부(30)로 입력되는 정류전압의 크기에 따라 전류 센싱 저항(50)에 걸리는 전압값에 의해서 스위치부(40)의 스위치는 자동으로 제어되어 엘이디 채널을 동작시킨다.

본 발명에서 스위칭 조건이란 이웃하는 두 스위치에 모두 전류가 흐르는 경우에, 이웃하는 두 스위치에 흐르는 전류의 합에 의해서 전류 센싱 저항에 전압이 발생하게 되고, 전류 센싱 저항에 걸리는 전압에 의해서 동작 전압이 하강하여 동작 전압이 낮은 스위치가 먼저 오프되는 것을 의미한다.

본 발명에서의 전류 센싱 저항(50)은 예를 들어 10옴으로 설정한다.

다음 <표2>은 스위치(FET)에 따른 포화 전류값과 스위치에 포화 전류가 흐르는 경우에 전류 센싱 저항(50)에 걸리는 전압을 표시하고 있다.

여기서, Id는 해당 스위치의 포화전류를 의미한다. 스위치가 동작하여 전류가 흐르는 경우의 포화 전압을 의미한다. Vrs는 전류 센싱 저항(50)에 걸리는 전압을 의미한다.

표 2

	Id(mA)	Vrs
1번 FET	20	0.2
2번 FET	40	0.4
3번 FET	60	0.6
4번 FET	80	0.8
5번 FET	100	1.0

또한, 각 엘이디 채널의 순방향전압(Vf)은 50V 라고 한다.

이러한 경우에 입력 전압이 상승하여 50V 근처에 이르게 되면, 1번 엘이디 채널(31)이 동작하게 되고 1번 스위치(41)를 통해서 전류(I1)가 서서히 흐르게 된다. 그리고 입력 전압이 50V 이상이 되면 1번 스위치(41)는 20mA의 포화전류가 흐르고 전류 센싱 저항(50)에 걸리는 전압은 0.2V 가 된다.

입력 전압이 상승하여 100V 근처에 이르게 되면 2번 엘이디 채널(32)이 동작하게 되고 2번 스위치(42)를 통해서 전류(I2)가 서서히 흐르게 된다. 이때에 전류 센싱 저항(50)에서는 1번 스위치(41)에 흐르는 전류인 20mA와 2번 스위치(42)에 흐르는 전류(I2)의 합만큼 전류가 흐르게 된다. 따라서 전류 센싱 저항(50)의 전압이 점점 높아지게 된다. 이렇게 전류 센싱 저항(50)에 걸리는 전압이 상승하게 되면 상대적으로 1번 스위치(41)의 게이트에 입력되는 전압(Vgs1)이 낮아지게 되어 1번 스위치(41)는 온 상태에서 오프 상태로 바뀌는 스위칭 조건에 들어가게 되고, 입력 전압이 점차 상승하여 2번 스위치(42)에서 흐르는 전류(I2)가 점차 증가하게 되면, 전류 센싱 저항(50)에 걸리는 전압이 점차 상승하여 상대적으로 Vgs1의 전압값이 낮아지게 되어 1번 스위치(41)는 오프 상태가 된다.

입력 전압이 100V 이상이 되면 2번 스위치(42)는 40mA의 포화전류가 흐르고 1번 스위치(41)는 완전히 오프 상태가 된다.

입력 전압이 상승하여 150V 근처에 이르게 되면 3번 엘이디 채널(33)이 동작하게 되고 3번 스위치(43)를 통해서 전류(I3)가 서서히 흐르게 된다. 이때에 전류 센싱 저항(50)에서는 2번 스위치(42)에 흐르는 전류인 40mA와 3번 스위치(43)에 흐르는 전류(I3)의 합만큼 전류가 흐르게 된다. 따라서, 전류 센싱 저항(50)에 걸리는 전압이 점점 높아지게 된다. 이렇게 전류 센싱 저항(50)에 걸리는 전압이 상승하게 되면 상대적으로 2번 스위치(42)의 게이트에 입력되는 전압(Vgs2)이 낮아지게 되어 2번 스위치(42)는 온 상태에서 오프 상태로 바뀌는 스위칭 조건에 들어가게 되고, 전류 센싱 저항(50)의 전압값이 점차 상승하여 Vgs2의 전압값이 상대적으로 낮아지면 2번 스위치(42)는 오프 상태가 된다.

입력 전압이 150V 이상이 되면 3번 스위치(43)는 60mA의 포화전류가 흐르고 2번 스위치(42)는 완전히 오프 상태가 된다.

입력 전압이 상승하여 200V 근처에 이르게 되면 4번 엘이디 채널(34)이 동작하게 되고, 3번 스위치(43) 및 4번 스위치(44)를 통해서 전류(I3 및 I4)가 서서히 흐르게 된다. 이때에 전류 센싱 저항(50)에서는 3번 스위치(43)에 흐르는 전류인 60mA와 4번 스위치(44) 및 5번 스위치(45)에 흐르는 전류의 합만큼 전류가 흐르게 된다. 마찬가지로 입력 전압이 200V 이상이 되면 4번 스위치(44)는 80mA의 포화전류가 흐르고 3번 스위치(43)는 완전히 오프 상태가 된다.

그런데 입력전압이 정격 전압보다 더 높은 전압이 입력되는 경우(예를 들어 250V 정도의 전압)에는 동일한 이유로 4번 스위치(44)은 오프 상태가 되고 5번 스위치(45)만 동작하게 된다.

여기서 종래와 같이 저항부(35) 위치에 저항 대신에 엘이디 채널이 연결되어 있다고 가정하면, 정격전압 이상의 입력전압이 입력되는 경우에 5번 스위치(45)에 과도한 전류가 흐르게 되어 많은 열이 발생하게 된다. 즉, 마지막 엘이디 채널을 동작시키는 스위치에 과도한 전류가 발생하게 된다. 따라서 이렇게 발생되는 과도한 열은 IC 부품으로 구성되는 스위치부(40)에 상당히 나쁜 영향을 주게 되어 부품의 고장 및 발생되는 열로 인한 효율의 저하를 가져 오게 된다.

따라서, 본 발명에서와 같이 엘이디부(30)의 마지막 단에 저항부(35)를 연결하여 저항부(35)에서 전압을 분배하여 정격전압 이상이 입력되는 경우에는 5번 스위치(45)에서 발생하는 열을 저항부(35)로 분배하게 하여, 5번 스위치(45)에 과도한 열이 발생하는 것을 차단해 준다. 이렇게 함으로써, 본 발명에서는 입력전압이 정격전압 이상으로 입력되는 경우에도 스위치부(40)에 발생하는 과도한 열을 저항부(35)에서 일부 분배하여 발열함으로써 IC 로 구성된 스위치부(40)에 과도한 열이 발생하는 것을 줄이게 되어 스위치부(40)의 안정성을 유지할 수 있다.

또한, 본 발명은 전력 소모면에서 다음과 같은 특징을 가질 수 있다.

1번 스위치에서 4번 스위치까지는 입력전압이 상승하는 경우에 n번 엘이디 채널에서 순방향 전압만큼 전압이 상쇄하고 남은 전압으로 n번 스위치를 동작시키고, 그 이상의 전압이 입력되는 경우에는 n번 스위치는 오프 상태로 되고, n+1번 스위치가 동작하게 되므로 각 스위치에서 소모되는 전력(열)은 증가하기는 하나, 전체적인 전력의 소모는 일정한 시스템 규격 범위이내이다. 그런데 마지막 스위치인 5번 스위치(45)는 정격전압 이상이 입력되는 경우에는 과도한 전류가 흐르게 되어 소모되는 전력(열)이 시스템의 규격의 범위를 초과하게 된다. 따라서 정격전압이상이 입력되는 경우에 5번 스위치(45)에서는 과도한 열을 발생하게 된다.

본 발명에서는 저항부(35)을 두어 정격전압 이상이 입력되는 경우에도 저항부(35)에서 열을 발생시킴으로써 5번 스위치(45)에 발생하는 열을 상쇄시킬 수 있다.

여기서 엘이디 채널별로는 순방향전압(Vf)을 자유롭게 변경하여 배치할 수 있으나, 전체 순방향전압(Vf)의 합은 입력전압의 최대값에 맞도록 설정을 한다.

본 발명에서는 엘이디동작부를 도5에 도시된 바와 같이 직렬로 연결하여 구성할 수 있다.

도5에서는 서로 직렬로 연결되어 있는 2개의 엘이디동작부(100, 200)를 포함하는 엘이디 조명장치를 나타내고 있다.

각각의 엘이디동작부(100,200)는 도4에서 상술한 바와 같이 엘이디부(30), 스위치부(40) 및 전류 센싱 저항(50)을 포함하고 있다.

도5와 같이 엘이디동작부(100,200)를 직렬로 연결하는 경우에 입력전압의 최대전압을 Vmax 라고 하고, 첫번째 엘이디 동작부(100)와 두번째 엘이디 동작부(200)의 엘이디부에는 모두 동일한 순방향전압(Vf)을 가지는 엘이디를 사용한다고 하면, 첫번째 엘이디 동작부(100)는 입력전압의 (1/2)*Vmax 범위내에서 스위칭 동작을 수행하고, 두번째 엘이디동작부(200)는 입력전압의 (1/2)*Vmax 이상의 전압에서 스위칭 동작을 수행된다.

입력 전압의 최대값이 220V라고 하면, 입력전압이 110V 이내인 경우에는 첫번째 엘이디동작부(100)의 엘이디부(30) 및 스위치부(40)의 스위칭 동작이 도4에서 상술한 바와 같이 동작을 수행한다.

즉, 입력 전압이 110V ~ 220V 사이에서는 첫번째 엘이디동작부(100)의 모든 엘이디 채널은 동작하여 빛을 발산하고, 두번째 엘이디동작부(200)의 엘이디부(30) 및 스위치부(40)의 스위칭 동작이 도4에서 상술한 바와 같이 동작을 수행한다.

만일 첫번째 엘이디 동작부(100)와 두번째 엘이디 동작부(200)의 엘이디부에 서로 다른 순방향전압(Vf)을 가지는 엘이디가 사용된다고 하면, 각각의 엘이디 동작부(100, 200)가 동작하는 입력 전압의 범위는 각 엘이디동작부(100,200)가 가지고 있는 순방향전압(Vf)의 크기에 따라 달라지게 된다.

도5에서와 같이 엘이디동작부(100,200)를 직렬로 연결하게 되면, 입력전압이 일정 전압의 크기 이상에서는 하나의 엘이디동작부를 이용하는 것보다 2배의 밝기를 이용할 수 있다.

본 발명에서는 엘이디동작부를 도6에 도시된 바와 같이 병렬로 연결하여 구성할 수 있다.

도6에서는 서로 병렬로 연결되어 있는 2개의 엘이디동작부(300, 400)를 포함하는 엘이디 조명장치를 나타내고 있다.

각각의 엘이디동작부(300,400)는 도4에서 상술한 바와 같이 엘이디부(30), 스위치부(40) 및 전류 센싱 저항(50)을 포함하고 있고, 각각의 엘이디동작부(300, 400)의 스위치부(40)의 스위칭 동작 및 엘이디부(30)의 동작은 도4에서 상술한 바와 동일하다.

도6과 같이 엘이디동작부(300, 400)를 병렬로 연결하는 경우에 첫번째 엘이디 동작부(300)와 두번째 엘이디 동작부(400)의 엘이디부에는 모두 동일한 순방향전압(Vf)을 가지는 엘이디를 사용한다고 하면, 입력전압(V)의 크기에 따라 첫번째 엘이디 동작부(300)와 두번째 엘이디동작부(400)는 각각 독립적으로 동일한 입력전압의 크기에서 동일한 동작을 수행한다.

즉, 동일한 입력전압의 범위내에서 첫번째 엘이디동작부(300)의 엘이디부(30) 및 스위치부(40)의 스위칭 동작과 두번째 엘이디동작부(400)의 엘이디부(30) 및 스위치부(40)의 스위칭 동작은 도4에서 상술한 바와 같이 서로 동일하게 동작을 수행한다.

만일 첫번째 엘이디 동작부(300)와 두번째 엘이디 동작부(400)의 엘이디부에 서로 다른 순방향전압(Vf)을 가지는 엘이디가 사용된다고 하면, 각각의 엘이디 동작부(300, 400)가 동작하는 입력 전압의 범위는 각 엘이디동작부(300, 400)가 가지고 있는 순방향전압(Vf)의 크기에 따라 달라지게 된다.

도6에서와 같이 엘이디동작부(300, 400)를 병렬로 연결하게 되면 동일한 전원에서 하나의 엘이디동작부를 이용하는 것보다 2배의 밝기를 가지게 된다.

V1을 첫번째 엘이디동작부의 모든 엘이디 채널이 동작하는 입력 전압의 크기라고 하고 V2를 입력전압의 최대값이라고 한다.

만일, 도5에서와 같이 첫번째 엘이디동작부(100)와 두번째 엘이디동작부(200)를 직렬로 연결하면, 입력전압이 V1 크기 이내에서는 첫번째 엘이디동작부(100)만 도4에서 설명한 바와 같이 동작하게 된다. 그리고, 입력전압이 V1 크기 이상이 되면 첫번째 엘이디동작부(100)의 엘이디부(30)의 엘이디 채널은 모두 동작(발광)을 하게 되고, 두번째 엘이디동작부(200)는 입력 전압의 크기에 따라 도4에서 설명한 바와 같이 동작하게 된다.

따라서 구간 A에서는 첫번째 엘이디동작부(100)만이 도4에서 상술한 바와 같은 스위칭 동작을 수행하여 입력전압의 크기에 따라 해당 엘이디 채널이 동작을 하게 된다. 구간 B에서는 첫번째 엘이디동작부(100)의 모든 엘이디 채널은 동작을 수행하고, 두번째 엘이디동작부(200)만이 도4에서 상술한 바와 같은 스위칭 동작을 수행하여 입력전압의 크기에 따라 해당 엘이디 채널이 동작을 하게 된다.

만일, 도6에서와 같이 첫번째 엘이디동작부(300)와 두번째 엘이디동작부(400)를 병렬로 연결하면, 입력전압의 크기에 따라 첫번째 엘이디동작부(300)와 두번째 엘이디동작부(400)는 동일한 입력전압의 크기에서 도4에서 설명한 바와 같은 동작을 동일하게 수행한다.

이상과 같이 구성하는 본 발명의 엘이디 조명장치는 다음과 같은 장점을 가지고 있다.

입력전압 센싱회로나 입력주기 센싱회로를 구성하지 않고도 FET 스위치의 스위칭을 입력전압에 따라 자동적으로 수행할 수 있다. 또한, 스위치부를 간단하게 구성할 수 있으므로 동일 면적 대비 여분의 엘이디 채널을 추가할 수 있다. 또한, 엘이디 채널별 순방향전압(Vf)을 조정하여 재배치 함으로써 스위치부의 효율증대를 가져 올 수 있으며, 자유로운 엘이디의 조합을 수행할 수 있다. 또한, 복수개의 엘이디동작부를 직렬로 연결하면 n 번째의 엘이디동작부가 동작을 수행하는 구간에서는 엘디이동작부를 하나만 사용할 때 보다 n 배의 밝기를 이용할 수 있다. 또한, m개의 엘이디동작부를 병렬로 연결하면 엘디이동작부를 하나만 사용할 때 보다 입력전압의 크기에 상관없이 항상 m 배의 밝기를 이용할 수 있다.

이 실시예의 조명장치는 전원부(10)로부터 전원을 공급받는 엘이디동작부(100)를 포함한다. 여기서 엘이디동작부(100)가 복수개로 구성되어 전원부(10)와 각각 병렬로 연결될 수 있으나, 도8에서는 엘이디동작부(100)의 동작의 설명을 위해서 하나의 엘이디동작부(100)가 전원부(10)에 연결되어 있는 것을 예로 들어 설명하기로 한다.

전원부(10)는 입력전원을 공급한다. 전원부(10)는 교류전원을 이용하므로 시간에 따라 입력전압의 크기가 주기적으로 변한다.

엘이디동작부(100)는 정류회로부(20), 엘이디부(30), 스위치부(40), 전류 센싱 저항(50)을 포함한다.

정류회로부(20)는 전원부(10)로부터 교류의 입력전원을 공급받아 정류된 정류전원을 출력한다.

엘이디부(30)는 정류회로부(20)로부터 전원을 공급받아 동작을 수행하며, 복수(n)개의 엘이디(LED) 채널이 직렬로 연결되고 마지막 엘이디 채널의 하단부에 저항부(35)가 연결되어 있다.

스위치부(40)는 복수개의 스위치(41,42,43,44,45)를 포함하며, n 번째의 스위치는 n 번째의 엘이디 채널의 뒷단에 연결되어 엘이디 채널의 동작을 제어하고, 전류 센싱 저항에 흐르는 n 번째 스위치의 전류 및 n+1 번째 스위치의 전류의 합에 의해서 n 번째의 스위치가 제어된다.

도8을 예로 들어 설명하면, 1번 엘이디 채널(31)의 다음단에는 2번 엘이디 채널(32)과 1번 스위치(41)가 연결되어 있다. 2번 엘이디 채널(32)의 다음단에는 3번 엘이디 채널(33)과 2번 스위치(42)가 연결되어 있다. 3번 엘이디 채널(33)의 다음단에는 4번 엘이디 채널(34)과 3번 스위치(43)가 연결되어 있다. 4번 엘이디 채널(34)의 다음단에는 저항부(35)와 5번 스위치(44)가 연결되어 있다. 저항부(35)의 다음단에는 5번 스위치(45)가 연결되어 있다.

전류 센싱 저항(50)은 가변저항으로 구성될 수도 있다.

이 실시예에 따른 스위치부(40), 전류 센싱 저항(50), 저항부(35)의 동작은 전술한 도 4의 설명을 그대로 참조할 수 있다.

이에 따르면, 본 발명에서와 같이 엘이디부(30)의 마지막 단에 저항부(35)를 연결하여 저항부(35)에서 전압을 분배하여 정격전압 이상이 입력되는 경우에는 5번 스위치(45)에서 발생하는 열을 저항부(35)로 분배하게 하여, 5번 스위치(45)에 과도한 열이 발생하는 것을 차단해 준다. 이렇게 함으로써, 본 발명에서는 입력전압이 정격전압 이상으로 입력되는 경우에도 스위치부(40)에 발생하는 과도한 열을 저항부(35)에서 일부 분배하여 발열함으로써 IC 로 구성된 스위치부(40)에 과도한 열이 발생하는 것을 줄이게 되어 스위치부(40)의 안정성을 유지할 수 있다.

또한, 이 실시예에서 전력 소모면에서 특징은 도 4의 실시예의 특징을 그대로 갖게 된다. 이에 따르면, 엘이디 채널의 순방향전압(Vf)를 재분배함으로서 입력전압이 변하는 경우에도 스위치부(40)에서 발생하는 열이 동일하도록 할 수 있다.

본 발명에서는 도9에 도시된 바와 같이 엘이디동작부를 전원부(10)에 각각 병렬로 연결하여 구성할 수 있다.

도9에서는 서로 병렬로 연결되어 있는 3개의 엘이디동작부(100_1, 100_2, 100_3)를 포함하는 엘이디 조명장치를 나타내고 있다.

각각의 엘이디동작부(100_1, 100_2, 100_3)는 도8에서 상술한 바와 같이 정류회로부(20), 엘이디부(30), 스위치부(40) 및 전류 센싱 저항(50)을 포함하고 있고, 각각의 엘이디동작부(100_1, 100_2, 100_3)의 스위치부(40)의 스위칭 동작 및 엘이디부(30)의 동작은 도8에서 상술한 바와 동일하다.

도9와 같이 엘이디동작부(100_1, 100_2, 100_3)를 병렬로 연결하는 경우에 첫번째 엘이디동작부(100_1)와 두번째 엘이디동작부(100_2) 및 세번째 엘이디동작부(100_3)의 엘이디부에는 모두 동일한 순방향전압(Vf)을 가지는 엘이디를 사용한다고 하면, 입력전압(V)의 크기에 따라 첫번째 엘이디동작부(100_1)와 두번째 엘이디동작부(100_2) 및 세번째 엘이디동작부(100_3)는 각각 독립적으로 동일한 입력전압의 크기에서 동일한 동작을 수행한다.

만일 첫번째 엘이디동작부(100_1)와 두번째 엘이디동작부(100_2) 및 세번째 엘이디동작부(100_3)의 엘이디부에 서로 다른 순방향전압(Vf)을 가지는 엘이디가 사용된다고 하면, 각각의 엘이디동작부(100_1, 100_2, 100_3)가 동작하는 입력 전압의 범위는 각 엘이디동작부(100_1, 100_2, 100_3)에 사용되는 엘이디부의 엘이디들의 순방향전압(Vf)의 크기에 따라 달라지게 된다.

도9에서와 같이 3개의 엘이디동작부(100_1, 100_2, 100_3)를 병렬로 연결하게 되면 동일한 전원에서 하나의 엘이디동작부(100)를 이용하는 것보다 3배의 밝기를 가지게 된다.

본 발명에서는 엘이디동작부(100_1, 100_2, 100_3)를 각각 블럭구조로 구성하고 각각의 블럭을 사용자의 편의에 따라 원하는 블럭 갯수를 연결함으로써 자동적으로 스위칭이 이루어지는 조명장치로 보다 넓은 범위에서 이용할 수 있다. 예를 들어 야구장이나 축구장 같은 경기장의 조명으로 사용하는 경우에 본 발명에서와 같이 엘이디동작부를 운동장의 모든 범위를 커버 할 수 있는 갯수로 구성하는 경우에 보다 간편하고 쉽게 경기장의 조명으로 사용할 수 있는 특징을 가지고 있다.

복수의 엘이디동작부(100_1, 100_2, 100_3)에 포함되어 있는 정류회로부는 서로 동일한 정류회로부로 구성되어 있을 수도 있고, 서로 다른 출력 전압범위를 가지는 정류회로부로 구성되어 있을 수도 있다.

복수의 엘이디동작부(100_1, 100_2, 100_3)가 서로 동일한 정류회로부를 포함하는 경우에는 전원부(10)에서 출력되는 입력전압에 따라서 복수의 엘이디동작부(100_1, 100_2, 100_3) 각각은 모두 동일한 조명특성을 가지게 된다. 그러나, 복수의 엘이디동작부(100_1, 100_2, 100_3)가 서로 다른 정류회로부를 포함하는 경우에는 전원부(10)에서 출력되는 입력전압에 따라서 복수의 엘이디동작부(100_1, 100_2, 100_3) 각각은 모두 다른 조명특성을 가지게 된다. 따라서, 조명의 특성이 서로 다르게 필요한 지역(범위)에서는 복수의 엘이디동작부(100_1, 100_2, 100_3)가 서로 다른 정류회로부를 포함하도록 하여 해당 지역에 맞는 조명특성을 가지도록 구성할 수 있다.

이상과 같이 구성하는 본 발명의 엘이디 조명장치는 다음과 같은 장점을 가지고 있다. 입력전압 센싱회로나 입력주기 센싱회로를 구성하지 않고도 FET 스위치의 스위칭을 입력전압에 따라 자동적으로 수행할 수 있다. 또한, 스위치부를 간단하게 구성할 수 있으므로 동일 면적 대비 여분의 엘이디 채널을 추가할 수 있다. 또한, 엘이디 채널별 순방향전압(Vf)을 조정하여 재배치 함으로써 스위치부의 효율증대를 가져 올 수 있으며, 자유로운 엘이디의 조합을 수행할 수 있다. 또한, 엘이디동작부를 블럭으로 구성함으로서 블럭을 연결하는 구조로 용이하게 조명을 확장할 수 있는 특징을 가질 수 있다. 또한, m개의 엘이디동작부를 병렬로 연결하면 엘디이동작부를 하나만 사용할 때 보다 입력전압의 크기에 상관없이 항상 m 배의 밝기를 이용할 수 있다. 또한, 각각의 엘이디동작부의 정류회로부를 서로 다른 특성을 정류회로특성을 가지게 하여 조명을 확장하는 경우에 확장되는 지역에 맞는 조명을 이용할 수 있는 특징이 있다.

도10을 예로 들어 설명하면, 1번 엘이디 채널(31)의 다음단에는 2번 엘이디 채널(32)과 1번 스위치(41)가 연결되어 있다. 2번 엘이디 채널(32)의 다음단에는 3번 엘이디 채널(33)과 2번 스위치(42)가 연결되어 있다. 3번 엘이디 채널(33)의 다음단에는 4번 엘이디 채널(34)과 3번 스위치(43)가 연결되어 있다. 4번 엘이디 채널(34)의 다음단에는 저항부(35)와 5번 스위치(44)가 연결되어 있다. 저항부(35)의 다음단에는 5번 스위치(45)가 연결되어 있다.

전류 센싱 저항(50)은 가변저항으로 구성될 수도 있다.

본 발명에서는 엘이디부(30)를 블럭으로 구성할 수 있다. 따라서, 블럭으로 구성된 엘이디부(30)는 복수개를 이용하여 도11에 도시되어 있는 바와 같이 병렬로 연결하여 병렬 구조로 구성된 엘이디부를 가지는 조명장치를 구성할 수 있다.

이를 위해서 본원 발명의 블럭으로 구성된 엘이디부를 포함하는 엘이디 조명장치는 매트릭스 연결 구조를 가지고 있는 블럭 연결부가 구성되어 있다.

블럭으로 구성된 엘이디부(30)는 일정한 연결구조를 가지는 블럭 구조로 형성되어 있어 블럭 연결부에 끼움씩으로 연결될 수 있다. 즉, 블럭 연결부의 블럭으로 구성된 엘이디부(30)를 끼우고 블럭 연결부의 매트릭스 구조를 원하는 회로 구조를 가지도록 연결하여 원하는 회로구조를 가지도록 할 수 있다. 예를 들어 도11에서 도시되어 있는 바와 같이 블럭 연결부는 복수의 병렬 연결 구조를 가지도록 연결되어 있고 엘이디부(30)를 해당 위치에 끼워줌으로서 블럭으로 구성된 엘이디부(30_1, 30_2, 30_3)가 서로 병렬 연결 구조를 가지도록 할 수 있다.

도11에서와 같이 엘이디부(30_1, 30_2, 30_3)를 서로 병렬로 연결하는 경우에 동일한 입력전압이 입력되는 경우에 하나의 엘이디부(30)로 구성된 조명장치에 비해서 3배 밝기를 가지는 조명장치를 구성할 수 있다.

도11에서는 엘이디부를 블럭으로 구성하여 블럭 연결부에 연결하는 것을 예로 들어 설명하였으나, 엘이디 채널을 블럭으로 구성하고 블럭 연결부에 연결하여 원하는 회로를 구성할 수도 있다.

도11에서는 엘이디부(30)를 블럭으로 구성하여 하나 이상의 엘이디부(30)를 병렬로 연결하여 조명의 밝기가 증대되는 회로 구조를 설명하였으나, 각각의 엘이디 채널(31,32,33,34)을 블럭으로 구성하고, 하나 이상의 엘이디 채널(31,32,33,34)을 매트릭스 연결 구조를 가지는 블럭 연결부에 연결하여 원하는 조명 밝기와 조명색을 가지는 조명장치를 구성할 수도 있다.

예를 들어 도12와 같이 직렬로 연결된 4개의 엘이디를 포함하는 엘이디 채널(31)을 하나의 블럭으로 구성할 수 있다.

또는 예를 들어 도13과 같이 직렬로 연결된 4개의 엘이디를 하나의 그룹으로 하고 4개의 엘이디를 포함하는 그룹을 각각 병렬 연결하는 구조를 가지는 엘이디부(32)로 구성할 수도 있다.

이렇게 엘이디를 포함하는 구성을 블럭으로 구성함으로써 입력전압이 110V 또는 220V 에 따라서 해당 입력전압에 따른 엘이디 블럭을 구성할 수 있다. 즉, 입력전압의 크기에 따라 최대 효율을 가지는 엘이디 회로를 손쉽게 구현할 수 있다.

여기서 각각의 블럭들은 서로 다른 조명 색을 가지도록 구성할 수도 있다.

이상과 같이 구성하는 본 발명의 엘이디 조명장치는 다음과 같은 장점을 가지고 있다. 입력전압 센싱회로나 입력주기 센싱회로를 구성하지 않고도 FET 스위치의 스위칭을 입력전압에 따라 자동적으로 수행할 수 있다. 또한, 스위치부를 간단하게 구성할 수 있으므로 동일 면적 대비 여분의 엘이디 채널을 추가할 수 있다. 또한, 엘이디 채널별 순방향전압(Vf)을 조정하여 재배치함으로써 스위치부의 효율증대를 가져 올 수 있으며, 자유로운 엘이디의 조합을 수행할 수 있다. 또한, 복수개의 엘이디동작부를 직렬로 연결하면 n 번째의 엘이디동작부가 동작을 수행하는 구간에서는 엘디이동작부를 하나만 사용할 때 보다 n 배의 밝기를 이용할 수 있다. 또한, 블럭으로 구성된 엘이디 채널 또는 엘이디부를 블럭 연결부에 연결함으로써 원하는 조명 밝기나 조명 색을 가지는 조명장치의 회로를 용이하게 구현할 수 있다.

본 발명의 정격전압 이상의 전압이 입력되는 경우에 스위치부의 발열을 감소시키는 조명장치는 전원부(10), 정류회로부(20), 엘이디부(30), 스위치부(40) 및 디밍제어부(50)을 포함한다.

엘이디부(30)는 직렬로 연결되어 있는 n 개의 엘이디(LED) 채널을 포함하고 있으며, 마지막 엘이디 채널(34)의 마지막 단에는 저항부(35)가 연결되어 있다.

도14에는 엘이디부(30)는 예시적으로 4개의 엘이디 채널(31,32,33,34)을 포함하고 있다. 저항부(35)은 서로 직렬로 연결되어 있는 엘이디 채널의 마지막 엘이디 채널(34)의 다음단에 연결되어 있다.

스위치부(40)는 입력 전원에 따라 엘이디 채널을 동작시키기 위한 n+1 개의 스위치를 포함하고 있다. 여기서 n 개의 스위치는 입력 전원에 따라 엘이디 채널의 동작을 제어하고, n+1 번째의 스위치는 저항부(35)를 동작 시킨다.

도14를 예로 들어 설명하면, 1번 엘이디 채널(31)의 다음단에는 2번 엘이디 채널(32)과 1번 스위치(41)가 연결되어 있다. 2번 엘이디 채널(32)의 다음단에는 3번 엘이디 채널(33)과 2번 스위치(42)가 연결되어 있다. 3번 엘이디 채널(33)의 다음단에는 4번 엘이디 채널(34)과 3번 스위치(43)가 연결되어 있다. 4번 엘이디 채널(34)의 다음단에는 저항부(35)와 5번 스위치(44)가 연결되어 있다. 저항부(35)의 다음단에는 5번 스위치(45)가 연결되어 있다.

디밍제어부(50)는 가변저항(51)을 포함하여 구성된다.

가변저항(51)은 스위치부(40)에 포함되어 있는 각각의 스위치(41,42,43,44,45)와 연결되어 있다. 따라서 스위치에 전류가 흐르게 되면 전류 가변 저항(51)에 흐르는 전류는 스위치에 흐르는 전류의 합이 된다.

디밍제어부(50)에는 도면에 도시되어 있지는 않으나 가변저항(51)의 저항값을 제어하는 스위치를 더 포함하여 구성된다.

도15에 상술한 바와 같이 각각의 엘이디 채널(31,32,33,34)은 입력전압에 따라 순방향전압(Vf)이상이 입력되면 포화전류가 흐르게 된다.

도15의 a 구간은 첫번째 엘이디채널(31)을 동작시키는 입력전압이 입력되는 구간이다. 따라서, 입력전압이 a인 구간에서는 첫번째 엘이디채널(31) 및 첫번째 스위치(41)에는 I1의 전류가 흐르게 된다.

b 구간은 두번째 엘이디채널(32)을 동작시키는 입력전압이 입력되는 구간이다. 따라서, 입력전압이 b인 구간에서는 두번째 엘이디채널(32) 및 두번째 스위치(42)에는 I2의 전류가 흐르게 된다.

c 구간은 세번째 엘이디채널(33)을 동작시키는 입력전압이 입력되는 구간이다. 따라서, 입력전압이 c인 구간에서는 세번째 엘이디채널(33) 및 세번째 스위치(43)에는 I3의 전류가 흐르게 된다.

d 구간은 네번째 엘이디채널(34)을 동작시키는 입력전압이 입력되는 구간이다. 따라서, 입력전압이 d인 구간에서는 네번째 엘이디채널(34) 및 네번째 스위치(44)에는 I4의 전류가 흐르게 된다.

도15에서는 a 구간은 첫번째 스위치가 동작하여 첫번째 엘이디 채널이 동작을 하는 구간이고, b 구간은 두번째 스위치가 동작하여 첫번째 엘이디 채널 및 두번째 엘이디 채널이 동작을 하는 구간이고, c 구간은 세번째 스위치가 동작하여 첫번째 엘이디 채널과 두번째 엘이디 채널 및 세번째 엘이디 채널이 동작을 하는 구간이고, d 구간은 네번째 스위치가 동작하여 첫번째 엘이디 채널과 두번째 엘이디 채널과 세번째 엘이디 채널 및 네번째 엘이디 채널이 동작을 하는 구간이다.

본 발명에서 디밍제어를 수행하는 방법은 다음과 같은 두 가지 방법을 이용한다.

첫번째로, 디빙제어부(50)에 포함되어 있는 가변저항(51)의 저항값을 제어하여 n 번째 및 n+1번째의 스위치를 동작을 제어하여, n 번째 및 n+1번째의 엘이디채널의 동작을 제어함으로써 디밍제어를 수행할 수 있다.

즉, 가변저항(51)의 저항값을 제어하여 엘이디 채널의 동작 갯수를 제어할 수 있다. 따라서 입력전압에 관계없이 가변저항(51)의 저항값을 제어하여 동작하는 스위치의 순번을 제어함으로써 동작을 하는 엘이디 채널의 갯수를 제어할 수 있다.

따라서, 밝은 조명이 필요한 경우에는 가변 저항값을 낮춰서 동작하는 스위치의 순번을 높게 하여 동작을 수행하는 엘이디 채널의 갯수를 많게 함으로써 조명을 밝게 할 수 있으며, 어두운 조명이 필요한 경우에는 가변 저항값을 높여서 동작하는 스위치의 순번을 낮게 하여 동작을 수행하는 엘이디 채널의 갯수를 적게 함으로써 조명을 어둡게 할 수 있다.

즉, 입력전압의 구간에 관계없이 동작을 수행하는 엘이디 갯수를 제어하여 디밍 제어를 수행할 수 있다.

두번째로, 디빙제어부(50)에 포함되어 있는 가변저항(51)의 저항값을 제어하여 n 번째의 스위치에 흐르는 전류의 값을 제어하여, n 번째의 스위치를 통해서 동작을 수행하는 엘이디 채널에 흐르는 전류값을 변화시켜 디밍제어를 수행할 수 있다.

두번째 방법을 통한 디밍 제어는 도16에서 후술하기로 한다.

본 발명에서는 디빙제어부(50)에 포함되어 있는 가변저항(51)의 저항값을 제어하여 n 번째의 스위치에 흐르는 전류의 값을 제어하여, n 번째의 스위치를 통해서 동작을 수행하는 모든 엘이디 채널에 흐르는 전류값을 변화시켜 디밍제어를 수행할 수 있다.

n 번째의 스위치를 통해서 동작을 수행하는 엘이디 채널에 흐르는 전류를 I 라고 하면, 본 발명에서는 가변 저항(51)의 저항값을 변화시켜 엘이디 채널에 흐르는 전류 I 의 전류값을 Ivmax 에서 Ivmin 의 범위내에서 변화시킬 수 있다.

즉, 밝은 조명이 필요한 경우에는 가변 저항값을 낮춰서 엘이디 채널의 동작 전류값을 Ivmax 로 하여 엘이디 채널의 디밍을 밝게 제어할 수 있고, 어두운 조명이 필요한 경우에는 가변 저항값을 높여서 엘이디 채널의 동작 전류값을 Ivmin 로 하여 엘이디 채널의 디밍을 어둡게 할 수 있다.

이상과 같이 구성하는 본 발명의 조명장치는 다음과 같은 장점을 가지고 있다. 입력전압 센싱회로나 입력주기 센싱회로를 구성하지 않고도 FET 스위치의 스위칭을 입력전압에 따라 자동적으로 수행할 수 있다. 또한, 스위치부를 간단하게 구성할 수 있으므로 동일 면적 대비 여분의 엘이디 채널을 추가할 수 있다. 또한, 엘이디 채널별 순방향전압(Vf)을 조정하여 재배치함으로써 스위치부의 효율증대를 가져 올 수 있으며, 자유로운 엘이디의 조합을 수행할 수 있다.

본 발명의 플리커 현상을 방지하는 엘이디 조명장치는 전원부(10), 정류회로부(20), 엘이디부(30), 스위치부(40), 전류 센싱 저항(50)을 포함한다.

전원부(10)는 입력전압을 공급한다. 정류회로부(20)는 전원부(10)로부터 교류의 입력전압을 공급받아 정류된 정류전원을 출력한다.

엘이디부(30)는 직렬로 연결되어 있는 n개의 엘이디(LED) 채널을 포함하고 있으며, 마지막 엘이디 채널(35)의 마지막 단에는 저항부(36)가 연결되어 있다. 또한 각각의 엘이디 채널은 캐패시터가 병렬 연결되어 있는 구조를 가지고 있다.

스위치부(40)는 n+1개의 스위치를 포함하고 있다. m 번 스위치는 m 번 엘이디 채널의 뒷단에 연결되어 있고 마지막 스위치는 상기 저항부의 뒷단에 연결되어 있다. 여기서 n 과 m은 자연수를 의미한다.

이하 설명의 편의를 위해서 n=4 라고 가정하고 설명을 하기로 한다.

도17을 예로 들어 설명하면, 1번 엘이디 채널(31)의 다음단에는 2번 엘이디 채널(32)과 1번 스위치(41)가 연결되어 있다. 2번 엘이디 채널(32)의 다음단에는 3번 엘이디 채널(33)과 2번 스위치(42)가 연결되어 있다. 3번 엘이디 채널(33)의 다음단에는 4번 엘이디 채널(34)과 3번 스위치(43)가 연결되어 있다. 4번 엘이디 채널(34)의 다음단에는 저항부(35)와 4번 스위치(44)가 연결되어 있다. 저항부(35)의 다음단에는 5번 스위치(45)가 연결되어 있다.

여기서 스위치부(40)의 각각의 스위치는 FET(Field Effect Transistor)로 구성된다. 특히, NMOS FET 로 구성한다.

전류 센싱 저항(50)은 가변저항으로 구성할 수도 있다.

전류 센싱 저항(50)은 스위치부(40)에 포함되어 있는 각각의 스위치(41,42,43,44,45)와 연결되어 있다. 따라서, 스위치에 전류가 흐르게 되면 전류 센싱 저항(50)에 흐르는 전류는 스위치에 흐르는 전류의 합이 된다.

본 발명의 스위치부(40)는 엘이디 채널에 병렬 연결된 각각의 캐패시터(36,37,38,39)가 완전히 충전되기 전에는 다음과 같이 동작한다.

이상은 엘이디 채널에 병렬 연결된 각각의 캐패시터(36,37,38,39)가 완전히 충전되기 전의 경우에 대한 스위치부(40)의 스위칭 방법을 설명하였다.

이후 입력전압이 상승하여 각각의 캐패시터(36,37,38,39)가 완전히 충전이 되면, 입력전압이 낮아지는 경우에도 캐패시터에 충전된 전압으로 병렬 연결된 엘이디 채널에 전원을 공급할 수 있다.

즉, 종래의 조명장치에서는 입력전압이 200V 미만인 경우에는 4번 엘이디 채널(34)이 동작하지 않았으나, 본 발명에서는 4번 엘이디 채널(34)과 병렬 연결되어 있는 4번 캐패시터(39)에 충전되어 있는 전압으로 4번 엘이디 채널(34)에 전압을 공급해 동작시킬 수 있다.

또한, 입력전압이 150V 미만인 경우에는 3번 엘이디 채널(33)이 동작하지 않았으나, 본 발명에서는 3번 엘이디 채널(33)과 병렬 연결되어 있는 3번 캐패시터(38)에 충전되어 있는 전압으로 3번 엘이디 채널(33)에 전압을 공급하여 동작시킬 수 있다.

또한, 입력전압이 100V 미만인 경우에는 2번 엘이디 채널(32)이 동작하지 않았으나, 본 발명에서는 2번 엘이디 채널(32)과 병렬 연결되어 있는 2번 캐패시터(37)에 충전되어 있는 전압으로 2번 엘이디 채널(32)에 전압을 공급하여 동작시킬 수 있다.

또한, 입력전압이 50V 미만인 경우에는 1번 엘이디 채널(31)이 동작하지 않았으나, 본 발명에서는 1번 엘이디 채널(31)과 병렬 연결되어 있는 1번 캐패시터(36)에 충전되어 있는 전압으로 1번 엘이디 채널(31)에 전압을 공급하여 동작시킬 수 있다.

본 발명에서는 엘이디 패널과 병렬 연결되어 있는 캐패시터가 일단 완전히 충전이 되면, 입력전압이 해당 엘이디 채널을 동작시킬 수 있는 전압에 이르지 못하는 경우에도 캐패시터에 충전되어 있는 전압으로 해당 엘이디 채널에 전압을 공급하여 엘이디 채널을 동작시킬 수 있다.

따라서, 입력전압에 관계없이 모든 엘이디 채널을 동작시킬 수 있어 플리커(flicker) 현상을 방지할 수 있다.

상술한 바와 같이 각각의 엘이디 채널(31,32,33,34)은 입력전압에 따라 순방향전압(Vf)이상이 입력되면 전류가 흐르게 된다.

도18에서 V1은 1번 엘이디 채널(31)이 동작할 수 있는 전압을 의미하고, V2은 2번 엘이디 채널(32)이 동작할 수 있는 전압을 의미하고, V3은 3번 엘이디 채널(33)이 동작할 수 있는 전압을 의미하고, V4은 4번 엘이디 채널(34)이 동작할 수 있는 전압을 의미하고, V5은 정격전압이상의 전압을 의미한다.

도18의 I1은 1번 엘이디채널(31)에 흐르는 전류이고, I2는 2번 엘이디채널(32)에 흐르는 전류이고, I3은 3번 엘이디채널(33)에 흐르는 전류이고, I4은 4번 엘이디채널(34)에 흐르는 전류이고, I5은 저항부(35)와 5번 스위치(45)에 흐르는 전류이다.

입력전류에 따른 전류의 방향은 캐패시터들이 완전히 충전되기 전에는 각각의 캐패시터들을 통해 전류가 흐르나, 충전이 완료된 캐패시터를 통해서는 더 이상의 전류가 흐르지 않고 병렬 연결된 엘이디 채널을 통해 전류가 흐르게 된다.

구간 a와 i에서는 입력전압이 V1과 V2 사이에서 입력이 되어 1번 엘이디 채널(31)이 동작하게 된다. 이 경우 1번 스위치(41)를 통해서 전류 Il이 흐르게 된다.

구간 b와 h 에서는 입력전압이 V2과 V3 사이에서 입력이 되어 2번 엘이디 채널(32)이 동작하게 된다. 이 경우 2번 스위치(42)를 통해서 전류 I2가 흐르게 된다.

구간 c와 g에서는 입력전압이 V3과 V4 사이에서 입력이 되어 3번 엘이디 채널(33)이 동작하게 된다. 이 경우 3번 스위치(43)를 통해서 전류 I3가 흐르게 된다.

구간 d와 f에서는 입력전압이 V4과 V5 사이에서 입력이 되어 4번 엘이디 채널(34)이 동작하게 된다. 이 경우 4번 스위치(44)를 통해서 전류 I4가 흐르게 된다.

구간 e에서는 입력전압이 정격전압 이상의 전압이 입력이 되어 저항부(35)와 5번 스위치(45)를 통해서 전류 I5가 흐르게 된다.

종래의 조명장치에서는 구간 a와 i에서는 1번 엘이디 채널(31)만 동작하고, 구간 b와 h 에서는 1번 엘이디 채널(31)과 2번 엘이디 채널(32)이 동작하고, 구간 c와 g에서는 1번 엘이디 채널(31)과 2번 엘이디 채널(32) 및 3번 엘이디 채널(33)이 동작하고, 구간 d와 f에서는 1번 엘이디 채널(31)과 2번 엘이디 채널(32), 3번 엘이디 채널(33) 및 4번 엘이디 채널(33)이 동작한다. 따라서 입력전압의 크기에 따라 순차적으로 엘이디 채널이 동작하거나 동작을 안하게 되어 플리커(flicker) 현상이 발생한다.

즉, 종래에는 입력전압이 해당 엘이디 채널을 동작시킬 수 있는 전압에 이르게 되는 경우에만 해당 엘이디 채널이 동작을 하나, 본 발명에서는 캐패시터에 전압이 충분히 충전되어 있는 경우에는 각 엘이디 채널과 병렬 연결되어 있는 캐패시터에서 해당 엘이디 채널에 전압을 공급하므로 입력전압에 상관없이 모든 엘이디 채널이 동작을 수행할 수 있다.

도19(a)는 종래의 조명장치의 입력전압에 따른 밝기를 나타낸 도면이다.

종래의 조명장치는 입력전압에 따라 동작을 수행하는 엘이디 채널이 변하게 되므로 입력전압의 구간에 따라 동작을 수행하는 엘이디 채널이 변하게 되어 밝기가 변하게 된다. 즉, 도19(a)에 도시되어 있는 바와 같이 밝기가 계단식으로 변하게 된다.

도19(b)는 본 발명의 플리커 방지 엘이디 조명장치의 입력전압에 따른 밝기를 나타낸 도면이다.

본 발명의 플리커 방지 엘이디 조명장치는 엘이디 채널과 병렬 연결된 캐패시터에서 전압을 공급받을 수 있으므로, 캐패시터가 완전히 충전되는 구간을 제외하고는 입력전압의 크기에 관계없이 모든 엘이디 채널이 동작을 수행할 수 있으므로, 도19(b)에 도시되어 있는 바와 같이 항상 일정한 밝기를 유지할 수 있다.

이상과 같이 구성하는 본 발명의 플리커 방지 엘이디 조명장치는 다음과 같은 장점을 가지고 있다. 전류차단제어부를 두어 정격전압 이상이 입력되어 과전류가 흐르는 경우에 IC로 구성된 스위치부에 흐르는 전류를 차단하여 스위치부를 보호한다. 또한, 입력전압 센싱회로나 입력주기 센싱회로를 구성하지 않고도 FET 스위치의 스위칭을 입력전압에 따라 자동적으로 수행할 수 있다. 또한, 스위치부를 간단하게 구성할 수 있으므로 동일 면적 대비 여분의 엘이디 채널을 추가할 수 있다. 또한, 엘이디 채널별 순방향전압(Vf)을 조정하여 재배치 함으로써 스위치부의 효율증대를 가져 올 수 있으며, 자유로운 엘이디의 조합을 수행할 수 있다.

본 발명의 플리커 현상을 감소시키는 회로를 포함하는 엘이디 조명장치는 전원부(10), 정류회로부(20), 전하저장회로부(100), 및 엘이디동작부(200)를 포함한다.

전원부(10)는 입력전원을 공급한다. 전원부(10)는 교류전원을 이용하므로 시간에 따라 입력전압의 크기가 주기적으로 변한다. 정류회로부(20)는 전원부(10)로부터 교류의 입력전원을 공급받아 정류된 정류전원을 출력한다.

전하저장회로부(100)는 정류회로부(20)로부터 입력되는 전압이 고전압인 경우에는 전하를 저장하고 저전압인 경우에는 저장된 전하를 엘이디동작부(200)로 방출하는 기능을 수행한다.

전하저장회로부(100)의 상세한 구조 및 기능은 도21에서 후술하기로 한다.

엘이디동작부(200)는 엘이디부(30), 스위치부(40), 전류 센싱 저항(50)을 포함한다.

엘이디부(30)는 직렬로 연결되어 있는 복수(n)개의 엘이디(LED) 채널을 포함하고 있으며, 마지막 엘이디 채널(34)의 하단에는 저항부(35)가 연결되어 있다.

스위치부(40)는 입력 전원에 따라 엘이디 채널을 동작시키기 위한 n+1 개의 스위치를 포함하고 있다. 여기서 n 개의 스위치는 입력 전원에 따라 엘이디 채널의 동작을 제어하고, n+1 번째의 스위치는 저항부(35)를 동작시킨다.

도20을 예로 들어 설명하면, 1번 엘이디 채널(31)의 다음단에는 2번 엘이디 채널(32)과 1번 스위치(41)가 연결되어 있다. 2번 엘이디 채널(32)의 다음단에는 3번 엘이디 채널(33)과 2번 스위치(42)가 연결되어 있다. 3번 엘이디 채널(33)의 다음단에는 4번 엘이디 채널(34)과 3번 스위치(43)가 연결되어 있다. 4번 엘이디 채널(34)의 다음단에는 저항부(35)와 5번 스위치(44)가 연결되어 있다. 저항부(35)의 다음단에는 5번 스위치(45)가 연결되어 있다.

전류 센싱 저항(50)은 가변저항으로 구성될 수도 있다.

전하저장회로부(100)는 제1 콘덴서(101), 제2 콘덴서(104), 제1 다이오드(105), 제2 다이오드(103), 제3 다이오드(106)를 포함하여 구성된다.

전하저장회로부(100)의 회로구조는 제1 콘덴서(101)와 제2 콘덴서(104) 사이에는 제2 다이오드(103)가 순방향으로 연결되고, 제1 콘덴서(101)의 일측은 정류회로부(20)의 전원전압 노드와 연결되고 제2 콘덴서(104)의 일측은 그라운드와 연결되어 있으며, 제1 다이오드(105)는 제1 콘덴서(101)와 제2 다이오드(103)가 접속하는 노드와 그라운드 사이에 역방향으로 연결되어 있으며, 제3 다이오드(106)는 제2 콘덴서(104)와 제2 다이오드(103)가 접속하는 노드와 엘이디부(30) 사이에 연결되어 있다. 여기서 제1 콘덴서(101)와 제1 다이오드(105)가 접속하는 노드와 제2 다이오드(103) 사이에 저항(102)이 더 연결될 수도 있다.

전하저장회로부(100)는 정류회로부(20)로부터 전압을 입력받아 전하를 저장한다. 그리고, 정류회로부(20)로부터 출력되는 전압이 전하저장회로부(100)에 저장되는 전압보다 낮아지는 경우에 저장된 전하를 방출하여 엘이디동작부(200)에 전원을 공급한다.

이렇게 전하저장회로부(100)는 정류회로부(20)로부터 출력되는 전압이 낮은 전압이 경우에 저장된 전하를 방출하여 엘이디동작부(200)의 엘이디부(30)에 전원을 공급함으로써 정류회로부(20)로부터 낮은 전압이 출력되는 경우에 동작을 하지 못하는 엘이디부 채널에 전압을 공급할 수 있다. 따라서, 전원부(10)로부터 낮은 입력 전압이 입력되는 경우에도 동작을 하지 못하는 엘이디 채널을 동작시킴으로써 플리커 현상을 감소시킬 수 있는 효과가 있다.

도21에서는 정류회로부(20)로부터 출력되는 전압이 고전압인 경우에 전하저장회로부(100)에 전하가 저장되는 경로를 화살표로 도시하고 있다. 전하저장회로부(100)는 정류회로부(20)로부터 출력되는 전압이 고전압인 경우에 제1 콘덴서(101), 제2 다이오드(103) 및 제2 콘덴서(104)를 통해 전류가 흐르게 되어 제1 콘덴서(101) 및 제2 콘덴서(104)에 전하가 저장되게 된다. 그리고, 정류회로부(20)로부터 출력되는 전압이 저전압인 경우(즉, 전하저장회로부(100)에 저장된 전압보다 낮은 전압인 경우)에는 제1 콘덴서(101) 및 제2 콘덴서(104)에 저장된 전하를 방출하여 엘이디부(30)에 전압을 공급하게 된다.

본 발명에서는 엘이디동작부(200)에 입력되는 전압의 크기는 도22에 도시한 바와 같이 변하게 된다.

여기서, V1은 입력 전압의 최대 전압을 의미하고 V2는 전하저장회로부(100)에 저장되는 전압을 의미한다.

전하저장회로부(100)가 포함되어 있지 않은 종래의 엘이디 조명장치의 경우에는 엘이디 채널은 입력전압의 크기에 따라 순차적으로 동작을 하거나 안하게 되어 플리커 현상이 심하게 발생할 수 있다.

그런데 본원 발명에서는 전하저장회로부(100)가 포함되어 있어 항상 일정한 전압(V2) 이상을 엘이디부(30)에 공급하여 줌으로써 종래의 엘이디 조명장치보다는 플리커 현상을 감소시킬 수가 있다.

예를 들어 전압 V1가 2번 엘이디 채널(32)이 동작할 수 있는 최소 전압의 크기라고 하면, 본 발명의 플리커 현상을 감소시키는 회로를 포함하는 엘이디 조명장치에서는 엘이디부(30)에 공급되는 전압이 항상 V1 이상이 되므로 입력전압의 크기에 관계없이 항상 1번 엘이디 채널(31)과 2번 엘이디 채널(32)는 동작을 수행한다.

즉, 종래의 엘이디 조명장치에서는 구간 A 에서 1번 엘이디 채널(31) 및 2번 엘이디 채널(32)은 입력 전압의 크기에 따라 동작을 수행하거나 안하게 되어 1번 엘이디 채널(31) 및 2번 엘이디 채널(32)에 의한 플리커 현상이 발생하였으나, 본원 발명에서는 구가 A 에서 1번 엘이디 채널(31) 및 2번 엘이디 채널(32)이 모두 동작을 수행하므로 1번 엘이디 채널(31) 및 2번 엘이디 채널(32)에 의한 플리커 현상은 발생하지 않는다.

단, 구간 B 에서는 종래의 엘이디 조명장치와 동일하게 3번 엘이디 채널(33) 및 4번 엘이디 채널(34)에 의한 플리커 현상은 발생하게 된다.

이상과 같이 구성하는 본 발명의 엘이디 조명장치는 다음과 같은 장점을 가지고 있다. 입력전압 센싱회로나 입력주기 센싱회로를 구성하지 않고도 FET 스위치의 스위칭을 입력전압에 따라 자동적으로 수행할 수 있다. 또한, 스위치부를 간단하게 구성할 수 있으므로 동일 면적 대비 여분의 엘이디 채널을 추가할 수 있다. 또한, 엘이디 채널별 순방향전압(Vf)을 조정하여 재배치 함으로써 스위치부의 효율증대를 가져 올 수 있으며, 자유로운 엘이디의 조합을 수행할 수 있다. 또한, 전하저장회로부를 두어 저장된 전하를 엘이디부에 공급함으로써 낮은 전압에서 동작을 하지 못하는 엘이디 채널에 전압을 공급하여 동작을 수행하도록 하여 플리커 현상을 감소시킬 수 있다.

본 발명의 리플을 제거하는 회로를 포함하는 엘이디 조명장치는 전원부(10), 정류회로부(20), 리플제거 회로부(100), 및 엘이디동작부(200)를 포함한다.

리플제거 회로부(100)는 정류회로부(20)로부터 입력되는 전압이 고전압인 경우에는 전하를 저장하고 저전압인 경우에는 저장된 전하를 엘이디동작부(200)로 방출하는 기능을 수행한다. 이에 의해서 엘이디동작부(200)로 입력되는 전압은 도24에서 도시된 바와 같이 리플이 제거된 일정한 전압이 입력된다.

도23을 예로 들어 설명하면, 1번 엘이디 채널(31)의 다음단에는 2번 엘이디 채널(32)과 1번 스위치(41)가 연결되어 있다. 2번 엘이디 채널(32)의 다음단에는 3번 엘이디 채널(33)과 2번 스위치(42)가 연결되어 있다. 3번 엘이디 채널(33)의 다음단에는 4번 엘이디 채널(34)과 3번 스위치(43)가 연결되어 있다. 4번 엘이디 채널(34)의 다음단에는 저항부(35)와 5번 스위치(44)가 연결되어 있다. 저항부(35)의 다음단에는 5번 스위치(45)가 연결되어 있다.

전류 센싱 저항(50)은 가변저항으로 구성될 수도 있다.

상술한 스위치부(40)의 각각의 스위치(41,42,43,44,45)들의 동작 및 이에 의한 엘이디 채널(31,32,33,34)과 저항부(35)의 동작은 엘이디동작부(200)에 입력되는 입력전압의 크기에 따라 수행된다.

따라서, 리플제거 회로부(100)에 의해서 일정한 전압이 엘이디동작부(200)에 입력되는 경우에, 예를 들어 3번 엘이디 채널(33)이 동작을 수행할 수 있는 전압 이상이 입력되는 경우에는 1번 엘이디 채널(31), 2번 엘이디 채널(32), 3번 엘이디 채널(33)은 항상 동작을 수행하게 된다. 4번 엘이디 채널(34) 및 저항부(35)는 엘이디동작부(200)에 입력되는 전압의 크기에 따라 동작을 수행하거나 동작을 수행 안하게 된다.

리플제거 회로부(100)는 저항(101)과 콘덴서(102)를 포함하여 구성된다.

리플제거 회로부(100)의 회로구조는 저항(101)을 정류회로부(20)와 엘이디동작부(200) 사이에 연결하고 콘덴서(102)는 저항(101)과 엘이디동작부(200)가 연결되는 노드와 그라운드 사이에 연결한다. 이에 따라서 전원부(10)로부터 입력전원이 상승하면서 입력되면 콘덴서(102)에 전하가 저장되고 전원부(10)로부터 입력전원이 하강하면서 입력되는 경우에는 콘덴서(102)에 저장되어 있는 전하를 엘이디동작부(200)로 방출하여 리플을 상쇄시킬 수 있다.

도24는 엘이디동작부(200)로 입력되는 전압으로 리플제거 회로부(100)에서 출력되는 전하로 인해서 전압값이 거의 일정한 전압으로 입력되게 된다.

리플제거 회로부(100)가 없는 경우에는 점선으로 표시된 바와 같이 엘이디동작부(200)로 입력되는 전압은 시간에 따라 전압의 크기가 변하게 되는 리플을 가지게 된다.

여기서 콘덴서(102)의 용량을 조절하여 리플의 크기를 조정할 수도 있다. 예를 들어 용량이 큰 콘덴서(102)를 사용하게 되면 엘이디동작부(200)로 입력되는 전압은 거의 일정한 전압값을 가지게 된다.

이렇게 리플제거 회로부(100)는 정류회로부(20)로부터 출력되는 전압이 낮은 전압이 경우에 저장된 전하를 방출하여 엘이디동작부(200)의 엘이디부(30)에 전원을 공급함으로써 정류회로부(20)로부터 낮은 전압이 출력되는 경우에 동작을 하지 못하는 엘이디부 채널에 전압을 공급할 수 있다. 따라서, 전원부(10)로부터 낮은 입력 전압이 입력되는 경우에도 동작을 하지 못하는 엘이디 채널을 동작시킴으로써 플리커 현상을 감소시킬 수 있는 효과가 있다.

본 발명에서와 같은 리플제거 회로부(100)가 없는 엘이디 조명장치는 입력전압이 시간에 따라 변하게 되고 입력전압의 크기에 따라 동작을 수행하는 엘이디 채널의 수가 달라지게 되어 입력전압에 따라 조명의 밝기가 변하게 되는 단점이 있다.

V1은 1번 엘이디 채널(31)이 동작을 수행하는 전압을 의미하고, V2은 2번 엘이디 채널(32)이 동작을 수행하는 전압을 의미하고, V3은 3번 엘이디 채널(33)이 동작을 수행하는 전압을 의미하고, V4은 4번 엘이디 채널(34)이 동작을 수행하는 전압을 의미한다. 본 발명에서 리플제거 회로부(100)를 제거하는 경우에 입력전압의 크기에 따라 동작을 수행하는 엘이디 채널의 수가 변하게 된다. 즉, 리플제거 회로부(100)를 제거된 엘이디 조명장치의 밝기는 빗금으로 표시된 면적과 같이 변하게 된다. 입력전압이 V4이 경우에 밝기의 면적이 가장 넓으므로 가장 밝은 조명을 나타내게 되고 입력전압이 V4 -> V3 -> V2 -> V1로 리플을 가지며 변하게 되면 조명의 밝기는 감소하게 된다.

본 발명에서와 같이 리플제거 회로부(100)를 포함하여 엘이디 조명장치를 구성하는 경우에는 도26과 같이 엘이디동작부(200)로 리플이 제거된 일정한 입력전압이 입력되게 되어 도26에서 빗금친 면적에 해당하는 조명의 밝기를 가질 수 있다.

도26에서는 엘이디동작부(200)로 입력되는 전압이 V4 이상으로 가정한 경우로 항상 모든 엘이디 채널이 동작을 수행하여 일정한 밝기를 나타내고 있다.

본 발명에서 리플제거 회로부(100)를 포함하여 구성하는 경우의 효과는 다음과 같다.

리플제거 회로부(100)가 포함되어 있지 않은 종래의 엘이디 조명장치의 경우에는 엘이디 채널은 입력전압의 크기에 따라 순차적으로 동작을 하거나 안하게 되어 플리커 현상이 심하게 발생할 수 있다. 그런데 본원 발명에서는 리플제거 회로부(100)가 포함되어 있어 항상 일정한 전압 이상을 엘이디부(30)에 공급하여 줌으로써 종래의 엘이디 조명장치보다는 플리커 현상을 감소시킬 수가 있다.

이상과 같이 구성하는 본 발명의 엘이디 조명장치는 다음과 같은 장점을 가지고 있다. 입력전압 센싱회로나 입력주기 센싱회로를 구성하지 않고도 FET 스위치의 스위칭을 입력전압에 따라 자동적으로 수행할 수 있다. 또한, 스위치부를 간단하게 구성할 수 있으므로 동일 면적 대비 여분의 엘이디 채널을 추가할 수 있다. 또한, 엘이디 채널별 순방향전압(Vf)을 조정하여 재배치 함으로써 스위치부의 효율증대를 가져 올 수 있으며, 자유로운 엘이디의 조합을 수행할 수 있다. 또한, 리플제거 회로부를 두어 저장된 전하를 엘이디부에 공급함으로써 일정한 전압 이상을 항상 엘이디 채널에 전압을 공급하여 해당 전압에서 동작을 수행하는 엘이디 채널이 동작을 수행하도록 하여 플리커 현상을 감소시킬 수 있다.

본 발명의 전류제어를 통해 스위치부를 보호하는 엘이디 조명장치는 전원부(10), 정류회로부(20), 엘이디부(30), 스위치부(40), 전류 센싱 저항(50) 및 전류제어부(60)을 포함한다.

도27에는 엘이디부(30)는 4개의 엘이디 채널(31,32,33,34)을 포함하고 있다. 저항부(35)은 서로 직렬로 연결되어 있는 엘이디 채널의 마지막 엘이디 채널(34)의 다음단에 연결되어 있다.

스위치부(40)는 입력 전원에 따라 엘이디 채널을 동작시키기 위한 5 개의 스위치를 포함하고 있다. 여기서 첫번째부터 네번째까지의 4개의 스위치는 입력 전원에 따라 엘이디 채널의 동작을 제어하고, 5 번째의 스위치는 저항부(35)를 동작 시킨다.

도27을 예로 들어 설명하면, 1번 엘이디 채널(31)의 다음단에는 2번 엘이디 채널(32)과 1번 스위치(41)가 연결되어 있다. 2번 엘이디 채널(32)의 다음단에는 3번 엘이디 채널(33)과 2번 스위치(42)가 연결되어 있다. 3번 엘이디 채널(33)의 다음단에는 4번 엘이디 채널(34)과 3번 스위치(43)가 연결되어 있다. 4번 엘이디 채널(34)의 다음단에는 저항부(35)와 5번 스위치(44)가 연결되어 있다. 저항부(35)의 다음단에는 5번 스위치(45)가 연결되어 있다.

전류 센싱 저항(50)은 가변저항으로 구성할 수도 있다.

전류제어부(60)는 온도센서를 포함하여 구성된다.

전류제어부(60)는 온도센서를 이용하여 스위치부(40)의 온도를 측정하고 스위치부(40)의 측정온도에 따라 스위치부(40)에 흐르는 전류를 제어한다.

또한, 전류제어부(60)에는 메모리와 같은 저장장치가 포함되어 있어 스위치부(40)가 정상 동작을 할 수 있는 정상동작 온도 범위가 설정되어 있을 수 있다.

전류제어부(60)는 스위치부(40)의 온도를 온도센서를 이용하여 측정하고 측정된 스위치부(40)의 온도가 정상동작 온도의 범위를 벗어나는 경우에, 스위치부(40)의 스위치들(41,42,43,44,45)을 제어하여 스위치부(40)에 흐르는 전류를 제어할 수 있다.

예를 들어, 전류제어부(60)에 설정되어 있는 정상동작 온도 범위가 섭씨 0~80도라고 하고, 측정된 스위치부(40)의 온도가 섭씨 85도라고 하면, 측정된 스위치부(40)의 온도가 정상동작 온도의 범위를 벗어나 있으므로, 전류제어부(60)는 스위치부(40)의 스위치들(41,42,43,44,45) 중에서 동작을 수행하는 스위치(즉, 전류가 흐르는 스위치)를 오프 상태로 전환하여 스위치부(40)에 전류가 흐르지 않도록 제어한다.

도28에 상술한 바와 같이 각각의 엘이디 채널(31,32,33,34)은 입력전압에 따라 순방향전압(Vf)이상이 입력되면 포화전류가 흐르게 된다.

도28의 a 구간은 첫번째 엘이디채널(31)을 동작시키는 입력전압이 입력되는 구간이다. 따라서, 입력전압이 a인 구간에서는 첫번째 엘이디채널(31) 및 첫번째 스위치(41)에는 I1의 전류가 흐르게 된다.

도28에서는 a 구간은 첫번째 스위치가 동작하여 첫번째 엘이디 채널이 동작을 하는 구간이고, b 구간은 두번째 스위치가 동작하여 첫번째 엘이디 채널 및 두번째 엘이디 채널이 동작을 하는 구간이고, c 구간은 세번째 스위치가 동작하여 첫번째 엘이디 채널과 두번째 엘이디 채널 및 세번째 엘이디 채널이 동작을 하는 구간이고, d 구간은 네번째 스위치가 동작하여 첫번째 엘이디 채널과 두번째 엘이디 채널과 세번째 엘이디 채널 및 네번째 엘이디 채널이 동작을 하는 구간이다.

여기서 I4는 입력전압이 정격전압의 100% 근처로 입력되는 경우의 스위치제어부(40)에 흐르는 전류이다. 즉, 네번째 스위치(44)에 흐르는 전류이다.

여기서 만일 입력전압이 정격전압보다 더 높은 전압(즉 정격전압의 100% 이상의 전압)이 입력되는 경우에는 다섯번째 스위치(45)을 통해서 전류(I5)가 흐르게 된다.

도28에서는 입력전압이 정격전압의 100% 이내에서 입력되는 경우로 엘이디부(30) 및 스위치제어부(40)에 흐르는 전류는 도28에 도시된 바와 같이 입력전압에 따라 단계적으로 변하게 된다.

도29의 하단부의 반원의 점선은 입력전압을 나타낸 것이고 계단식의 실선은 입력전압에 따른 스위치부(40)의 전류를 나타낸 것이다.

도28에서 상술한 바와 같이 입력전압의 구간에 따라 동작하는 엘이디 채널이 다르므로 엘이디 채널을 동작시키는 스위치도 달라진다.

입력전압이 첫번째 엘이디 채널을 동작시킬 수 없는 전압 구간을 제외하고는 스위치부(40)에는 항상 전류가 흐르게 되므로 스위치부(40)는 입력전압이 입력되는 시간이 지남에 따라 온도가 상승하게 된다.

그런데 이렇게 스위치부(40)의 온도가 지속적으로 상승하여 어느 순간 이상의 온도가 되면 스위치부(40)는 발열로 인한 손상을 입게 되거나 오동작을 할 수 있다.

따라서, 본 발명에서는 스위치부(40)의 온도를 측정하여 정상동작 온도 이상이 되면 스위치부(40)에 흐르는 전류를 차단하여 스위치부(40)의 온도를 낮춘다.

도29를 이용하여 스위치부(40)의 온도에 따라 스위치부(40)의 전류를 차단하여 온도를 낮추는 방법을 설명하면 다음과 같다.

먼저, 스위치부의 정상동작 온도의 범위를 T2 이내라고 하고, 스위치부의 오동작을 유발하거나 이상이 발생하는 오동작 온도를 T1 이라고 가정한다. 그리고, 전류제어부(60)에는 오동작 온도(T1)가 설정되어 있다고 가정한다.

엘이디부(30)에 입력전압이 입력되어 스위치부(40)에 전류가 흐르기 시작하면 스위치부(40)의 온도는 도29에 도시된 바와 같이 상승한다.

스위치부(40)의 온도가 상승하여 정상동작 온도인 T2 이상이 되어 오동작 온도인 T1에 이르게 되면, 전류제어부(60)는 스위치제어부(40)의 전류가 흐르는 스위치를 제어하여 전류를 차단한다. 이후 스위치제어부(40)의 온도가 떨어져서 정상동작 온도인 T2 이하로 되면 전류제어부(60)는 입력되는 입력전압의 크기에 맞는 스위치를 제어하여 전류를 흐르게 하여 입력전압에 상응하는 엘이디 채널을 동작 시킨다. 이후, 스위치부(40)의 온도가 상승하여 정상동작 온도인 T2 이상이 되어 오동작 온도인 T1에 이르게 되면, 전류제어부(60)는 스위치제어부(40)의 전류가 흐르는 스위치를 제어하여 전류를 차단하고 스위치제어부(40)의 온도가 떨어져서 정상동작 온도인 T2 이하로 되면 전류제어부(60)는 입력되는 입력전압에 상응하는 엘이디 채널을 다시 동작시킨다.

이상의 전류제어부(60)의 동작을 도29를 이용하여 설명하면 다음과 같다.

입력전압이 입력되고 스위치제어부(40)의 온도가 상승하여 오동작 온도인 T1에 도달하는 1번 지점에서 전류제어부(60)는 I3 전류가 흐르는 세번째 스위치(43)을 제어하여 I3 전류를 차단한다. 그리고, 스위치제어부(40)의 온도가 하강하여 정상동작 온도인 T1 에 이르게 되는 2번 지점에서 전류제어부(60)는 이때 입력되는 입력 전압에 상응하는 첫번째 스위치(41)을 제어하여 I1 전류를 흐르도록 한다.

이후, 스위치제어부(40)의 온도가 상승하여 오동작 온도인 T1에 도달하는 3번 지점에서 전류제어부(60)는 첫번째 스위치(41)을 제어하여 I1 전류가 흐르지 못하게 차단한다. 그리고, 스위치제어부(40)의 온도가 하강하여 정상동작 온도인 T1 에 이르게 되는 4번 지점에서 전류제어부(60)는 이때 입력되는 입력 전압에 상응하는 세번째 스위치(43)을 제어하여 I3 전류를 흐르도록 한다.

이후, 스위치제어부(40)의 온도가 상승하여 오동작 온도인 T1에 도달하는 5번 지점에서 전류제어부(60)는 네번째 스위치(44)을 제어하여 I4 전류가 흐르지 못하게 차단한다. 그리고, 스위치제어부(40)의 온도가 하강하여 정상동작 온도인 T1 에 이르게 되는 6번 지점에서 전류제어부(60)는 이때 입력되는 입력 전압에 상응하는 스위치를 제어하여 해당 전류를 흐르도록 한다.

이상과 같이 구성하는 본 발명의 조명장치는 다음과 같은 장점을 가지고 있다. 온도센서를 두어 IC로 구성된 스위치부의 온도를 측정하여 스위치부에 흐르는 전류를 제어하여 항상 스위치부의 온도를 오동작 온도이상이 되지 않도록 보호한다. 또한, 입력전압 센싱회로나 입력주기 센싱회로를 구성하지 않고도 FET 스위치의 스위칭을 입력전압에 따라 자동적으로 수행할 수 있다. 또한, 스위치부를 간단하게 구성할 수 있으므로 동일 면적 대비 여분의 엘이디 채널을 추가할 수 있다. 또한, 엘이디 채널별 순방향전압(Vf)을 조정하여 재배치 함으로써 스위치부의 효율증대를 가져 올 수 있으며, 자유로운 엘이디의 조합을 수행할 수 있다.

본 발명의 전류제어를 통해 스위치부를 보호하는 엘이디 조명장치는 전원부(10), 정류회로부(20), 엘이디부(30), 스위치부(40), 전류 센싱 저항(50) 및 스위치부 전류차단부(60)을 포함한다.

엘이디부(30)는 직렬로 연결되어 있는 n+1개의 엘이디(LED) 채널을 포함하고 있으며, 마지막 엘이디 채널(35)의 마지막 단에는 저항부(36)가 연결되어 있다.

도30에는 엘이디부(30)는 5개의 엘이디 채널(31,32,33,34,35)을 포함하고 있다. 저항부(36)은 서로 직렬로 연결되어 있는 엘이디 채널의 마지막 엘이디 채널(35)의 다음단에 직렬 연결되어 있다.

스위치부(40)는 입력 전원에 따라 엘이디 채널을 동작시키기 위한 4 개의 스위치를 포함하고 있다. 여기서 첫번째부터 네번째까지의 4개의 스위치는 입력 전원에 따라 엘이디 채널의 동작을 제어한다.

즉, 첫번째 스위치(41)은 첫번째 엘이디 채널(31)과 연결되어 있어 온(on)상태인 경우에 첫번째 엘이디 채널(31)을 동작시키고, 두번째 스위치(42)은 두번째 엘이디 채널(32)과 연결되어 있어 온(on)상태인 경우에 첫번째 엘이디 채널(31)과 두번째 엘이디 채널(32)을 동작시키고, 세번째 스위치(43)은 세번째 엘이디 채널(33)과 연결되어 있어 온(on)상태인 경우에 첫번째 엘이디 채널(31)과 두번째 엘이디 채널(32)과 세번째 엘이디 채널(33)을 동작시키고, 네번째 스위치(44)은 네번째 엘이디 채널(34)과 연결되어 있어 온(on)상태인 경우에 첫번째 엘이디 채널(31)과 두번째 엘이디 채널(32)과 세번째 엘이디 채널(33)과 네번째 엘이디 채널(34)을 동작시킨다.

여기서 마지막 엘이디 채널(즉, 다섯번째 엘이디 채널(35))은 저항부(36)을 통해 스위치부 전류차단부(60)와 연결되어 있다.

도30을 예로 들어 스위칭 회로부(40)의 스위칭 동작을 설명하면 다음과 같다.

1번 엘이디 채널(31)의 다음단에는 2번 엘이디 채널(32)과 1번 스위치(41)가 연결되어 있다. 2번 엘이디 채널(32)의 다음단에는 3번 엘이디 채널(33)과 2번 스위치(42)가 연결되어 있다. 3번 엘이디 채널(33)의 다음단에는 4번 엘이디 채널(34)과 3번 스위치(43)가 연결되어 있다. 4번 엘이디 채널(34)의 다음단에는 5번 엘이디 채널(35)이 연결되어 있다. 저항부(36)는 5번 엘이디 채널(35)의 다음단에 연결되어 있다.

전류 센싱 저항(50)은 가변저항으로 구성할 수도 있다.

전류 센싱 저항(50)은 스위치부(40)에 포함되어 있는 각각의 스위치(41,42,43,44)와 연결되어 있다. 따라서, 스위치에 전류가 흐르게 되면 전류 센싱 저항(50)에 흐르는 전류는 스위치에 흐르는 전류의 합이 된다.

본 발명의 스위치부(40)의 동작은 다음과 같다.

먼저 초기에는 모든 스위치(41,42,43,44)의 게이트에 각각의 스위치가 동작 할 수 있도록(즉, 전류가 흐르도록) 동작 전압을 입력한다.

여기서, 1번 스위치(41)의 동작 전압을 Vgs1, 2번 스위치(42)의 동작 전압을 Vgs2, 3번 스위치(43)의 동작 전압을 Vgs3, 4번 스위치(44)의 동작 전압을 Vgs4라고 한다.

여기서, Vgs1 < Vgs2 < Vgs3 < Vgs4 인 조건을 만족한다.

각각의 Vgs1, Vgs2, Vgs3, Vgs4 는 전류 센싱 저항(50)과 연결되어 전류 센싱 저항(50)에 걸리는 전압에 의해서 영향을 받는다.

이후에 입력전압이 정류회로부(20)에서 정류되어 엘이디부(30)로 입력되는 정류전압의 크기에 따라 엘이디부(30)를 통해 전류 센싱 저항(50)에 걸리는 전압값에 의해서 스위치부(40)의 스위치는 자동으로 스위칭 된다.

본 발명에서는 전류 센싱 저항(50)은 예를 들어 10옴으로 설정한다.

다음 <표3>은 스위치(FET)에 따른 포화 전류값과 스위치에 포화 전류가 흐르는 경우에 전류 센싱 저항에 걸리는 전압을 표시하고 있다.

표 3

	Id(mA)	Vrs
1번 FET	20	0.2
2번 FET	40	0.4
3번 FET	60	0.6
4번 FET	80	0.8

또한, 각 엘이디 채널의 순방향전압(Vf)은 50V 라고 한다.

입력 전압이 상승하여 100V 근처에 이르게 되면 2번 엘이디 채널(32)이 동작하게 되고 2번 스위치(42)를 통해서 전류(I2)가 서서히 흐르게 된다. 이때에 전류 센싱 저항(50)에서는 1번 스위치(41)에 흐르는 전류인 20mA와 2번 스위치(42)에 흐르는 전류(I2)의 합만큼 전류가 흐르게 된다. 따라서 전류 센싱 저항(50)에는 전압이 점점 높아지게 된다. 이렇게 전류 센싱 저항(50)에 걸리는 전압이 상승하게 되면 상대적으로 1번 스위치(41)의 게이트에 입력되는 전압(Vgs1)이 낮아지게 되어 1번 스위치(41)는 온 상태에서 오프 상태로 바뀌는 스위칭 조건에 들어가게 되고, 입력 전압이 점차 상승하여 2번 스위치(42)에서 흐르는 전류(I2)가 점차 증가하게 되면, 전류 센싱 저항(50)에 걸리는 전압이 점차 상승하고 상대적으로 Vgs1의 전압값이 낮아지게 되어 1번 스위치(41)는 오프 상태가 된다.

상술한 바와 같이 이렇게 입력전압에 따라 스위치는 순차적으로 m+1번째 스위치에 전류가 흐르기 시작하면, m번째 스위치는 오프 상태로 전환되게 된다.

여기서 정격전압을 200V라고 할 때, 입력전압이 정격전압 이상으로 입력되는 경우에는 4번 스위치(44)에 스위치가 정상 동작을 수행할 수 있는 전류 이상의 전류가 흐를 수 있게 되어 스위치 과도한 전류가 흐르게 되고 이에 따라서 스위치에 많은 발열이 발생하게 된다. 이렇게 4번 스위치(44)에 많은 발열이 발생하게 되면, FET 로 이루어져 IC 로 구성되는 스위치부(40)에 치명적인 손상을 줄 수 있다.

따라서, 본 발명은 4번 엘이디 채널(34) 다음단에 5번 엘이디 채널(35)과 저항부(36)를 직렬로 연결하여 입력 전압이 정격전압 이상으로 입력되는 경우에 5번 엘이디 채널(35)을 통해서 저항부(36)로 전류가 흐르도록 해서 정격전압 이상이 입력되는 경우에 스위치부(40)에서 발생되는 열을 저항부(36)에서 분배하도록 하여 스위치부(40)에 과도한 열이 발생되는 것을 방지한다.

즉, 본 발명에서와 같이 엘이디부(30)의 마지막 단에 저항부(36)를 연결하여 저항부(36)에서 전압을 분배하여 정격전압 이상이 입력되는 경우에는 스위치부(40) 내의 4번 스위치(44)에서 발생하는 열을 저항부(36)로 분배하게 하여, 4번 스위치(44)에 과도한 열이 발생하는 것을 차단해 준다. 이렇게 함으로써, 본 발명에서는 입력전압이 정격전압 이상으로 입력되는 경우에도 스위치부(40)에 과도한 열이 발생하지 않게 되어 IC 로 구성된 스위치부(40)의 안정성을 유지할 수 있다.

또한, 본 발명은 정격전압 이상이 입력되는 경우에 스위치부(40)에 과전류가 입력되어 스위치부(40)가 손상이 발생하는 것을 방지 및 정격전압 이상의 전압이 지속적으로 입력되어 스위치부(40)에 과전류가 지속적으로 입력되어 발열로 인한 손상을 방지하기 위해서, 스위치부(40)에 전류가 흐르는 것을 차단하는 스위치부 전류차단부(60)를 스위치부(40) 외부에 구성한다.

스위치부 전류차단부(60)는 5번 엘이디 채널(35)과 저항부(36)를 통해 흐르는 전류를 감지하여 과전류가 흐르는 경우에 스위치부(40)내에 구성되어 있는 스위치부 전류 차단스위치(45)를 제어하여 스위치를 오프(off)시켜 스위치부(40)에 전류가 흐르지 않도록 제어한다.

여기서, 스위치부 전류차단부(60)는 스위치부(40)의 전류가 흐르는 스위치인 4번 스위치(44)를 직접 제어하여 4번 스위치(44)를 오프(off)시켜 스위치부(40)에 전류가 흐르지 않도록 제어할 수도 있다.

스위치부(40)에서 과전류는 보통 마지막 스위치인 4번 스위치(44)에서 발생하나, 그 외 다른 요인으로 1번 내지 3번 스위치에서 과전류가 발생할 수도 있으므로, 스위치부 전류차단부(60)는 스위치부(40)의 모든 스위치를 제어할 수 있어 스위치부(40)에 과전류가 흐르게 되면, 스위치부(40)에 전류가 흐르는 것을 차단할 수도 있다.

상기의 동작을 위해서 스위치부 전류차단부(60)에는 스위치부(40)를 안정하게 동작시킬 수 있는 안정동작 전류값이 설정되어 있다. 따라서, 스위치부 전류차단부(60)는 흐르는 전류를 감지하여 설정된 안정동작 전류값과 비교하여 안정동작 전류값보다 큰 과전류가 흐르는 경우에는, 스위치부(40)의 스위치 중에서 전류가 흐르는 스위치를 차단시켜 스위치부(40)에 전류가 흐르지 않도록 한다.

예를 들어, 스위치부 전류차단부(60)에 설정되어 있는 안정동작 전류값이 110mA라고 하면, 정격전압 이상이 입력되어 스위치부 전류차단부(60)에 110mA 이상의 전류가 흐르게 되면, 스위치부 전류차단부(60)는 즉시, 스위치부(40)의 전류가 흐르는 스위치를 오프(off) 시켜, 스위치부(40)에 전류가 흐르지 않도록 한다.

도31에서 V1은 정격전압 이내의 전압의 최대전압을 의미한다.

도31의 I1은 첫번째 엘이디채널(31)에 흐르는 전류이고, I2는 두번째 엘이디채널(32)에 흐르는 전류이고, I3은 세번째 엘이디채널(33)에 흐르는 전류이고, I4은 네번째 엘이디채널(34)에 흐르는 전류이다.

입력전압이 정격전압 이내에서 입력되는 경우에는 상술한 바와 같이 엘이디 부(30)에 흐르는 전류는 I1 -> I2 -> I3 -> I4 -> I1 순으로 순환하게 된다.

그런데 정격전압 이상이 입력되는 경우에는 다섯번째 엘이디 채널(35)이 동작하여 엘이디부(30)에는 전류 I5 가 흐르게 된다.

도31에서 정격전압 이상의 전압의 최대치를 V2 라고 하고, 구간 A 는 정격전압 이상이 입력되는 구간을 의미한다.

즉, 입력전압이 정격전압 이상이 입력되는 구간 A 에서는 다섯번째 엘이디 채널(35)이 동작하게 되고, 저항부(36)에 전류가 흐르게 되어 스위치부(40)에 발생하는 발염을 분배하여 스위치부(40)에 발생하는 과도한 열을 방지한다.

상술한 바와 같이 스위치부 전류차단부(60)에는 안정동작 전류값이 설정되어 있고 정격전압 이상이 입력되는 경우에 엘이디부(30)에 흐르는 전류를 감지하고 이를 안정동작 전류값과 비교하여 감지된 전류값이 안정동작 전류값보다 큰 전류인 경우에 스위치부(40)에 전류를 차단한다.

도32에서 정격 전압 이상이 입력되는 구간을 A 라 하고, 이때 스위치부 전류차단부(60)에서 감지된 엘이디부(30)에 흐르는 전류가 안정동작 전류값보다 큰 전류인 경우에 스위치부 전류차단부(60)는 스위치부(40)의 스위치를 제어하여 전류를 흐르지 못하도록 차단한다. 그리고, 입력전압이 정격전압 이내에서 입력되어 엘이디부(30)에 흐르는 전류가 안정동작 전류값보다 작은 전류인 경우에, 스위치부 전류차단부(60)는 마지막 스위치(즉, 4번 스위치(44))를 오프(off) 상태에서 다시 온(on) 상태로 두어 스위치부(40)에 다시 전류를 흐르도록 한다.

따라서, 구간 A 에서 스위치부 전류차단부(60)에서 감지되는 엘이디부(30)에 흐르는 전류가 안정동작 전류값보다 큰 전류라고 하면, 스위치부(30)에 흐르는 전류의 변화는 도32에서 빗금친 부분에서만 전류가 흐르게 된다.

즉, 스위치부(40)에 손상을 줄 수 있는 정격전압이 입력되는 구간 A에서는 스위치부(40)에는 전류가 흐르지 않게 된다.

1번 스위치에서 4번 스위치까지는 입력전압이 상승하는 경우에 m번 엘이디 채널에서 순방향 전압만큼 전압이 상쇄하고 남은 전압으로 m번 스위치를 동작시키고, 그 이상의 전압이 입력되는 경우에는 m번 스위치는 오프 상태로 되고, m+1번 스위치가 동작하게 되므로 각 스위치에서 소모되는 전력(열)은 증가하기는 하나, 전체적인 전력의 소모는 일정한 시스템 규격 범위이내이다.

또한, 본 발명에서는 각 엘이디 채널의 순방향전압(Vf)을 서로 다르게 재분배함으로서 각 스위치에서 소모하는 전력을 거의 동일한 수준이 되도록 만들 수 있다. 즉, m 번째 엘이디 채널의 순방향전압(Vf)보다 m+1 번째의 엘이디 채널의 순방향전압(Vf)을 증가시켜 m 번째와 m+1 번째의 스위치에서 소모되는 전력을 거의 동일한 수준으로 만들 수 있다. 이렇게 엘이디 채널의 순방향전압(Vf)를 재분배함으로서 입력전압이 변하는 경우에도 스위치부(40)에서 발생하는 열이 동일하도록 할 수 있다.

이상과 같이 구성하는 본 발명의 조명장치는 다음과 같은 장점을 가지고 있다. 스위치부 전류차단부를 구성하여 정격전압 이상이 입력되어 IC로 구성된 스위치부에 과전류가 흐르는 경우에 스위치부에 흐르는 전류를 차단하여 스위치부를 보호한다. 또한, 입력전압 센싱회로나 입력주기 센싱회로를 구성하지 않고도 FET 스위치의 스위칭을 입력전압에 따라 자동적으로 수행할 수 있다. 또한, 스위치부를 간단하게 구성할 수 있으므로 동일 면적 대비 여분의 엘이디 채널을 추가할 수 있다. 또한, 엘이디 채널별 순방향전압(Vf)을 조정하여 재배치 함으로써 스위치부의 효율증대를 가져 올 수 있으며, 자유로운 엘이디의 조합을 수행할 수 있다.

본 발명의 전류제어를 통해 스위치부를 보호하는 엘이디 조명장치는 전원부(10), 정류회로부(20), 엘이디부(30), 스위치부(40), 전류 센싱 저항(50) 및 전류 전환스위치(60)를 포함한다.

전원부(10)는 입력전원을 공급한다. 정류회로부(20)는 전원부(10)로부터 교류의 입력전원을 공급받아 정류된 정류전원을 출력한다.

엘이디부(30)는 직렬로 연결되어 있는 n개의 엘이디(LED) 채널을 포함하고 있으며, 마지막 엘이디 채널(35)의 마지막 단에는 저항부(36)가 연결되어 있다.

도33에는 엘이디부(30)는 4개의 엘이디 채널(31,32,33,34)을 포함하고 있다. 저항부(35)은 서로 직렬로 연결되어 있는 엘이디 채널의 마지막 엘이디 채널(34)의 다음단에 직렬 연결되어 있다.

전류 전환스위치(60)는 저항부(35)와 스위치부(40)의 마지막 스위치 사이에 연결되어 있다. 그리고, 전류 전환스위치(60)는 그라운드 전압과 연결되어 있어 내부의 스위치 동작에 따라서 전류의 방향을 변화시킬 수 있다.

즉, 첫번째 스위치(41)은 첫번째 엘이디 채널(31)과 연결되어 있어 온(on)상태인 경우에 첫번째 엘이디 채널(31)을 동작시키고, 두번째 스위치(42)은 두번째 엘이디 채널(32)과 연결되어 있어 온(on)상태인 경우에 첫번째 엘이디 채널(31)과 두번째 엘이디 채널(32)을 동작시키고, 세번째 스위치(43)은 세번째 엘이디 채널(33)과 연결되어 있어 온(on)상태인 경우에 첫번째 엘이디 채널(31)과 두번째 엘이디 채널(32)과 세번째 엘이디 채널(33)을 동작시킨다.

네번째 스위치(44)은 저항부(35)와 전류 전환스위치(60)를 통해서 네번째 엘이디 채널(34)과 연결되어 있어 온(on)상태인 경우에 첫번째 엘이디 채널(31)과 두번째 엘이디 채널(32)과 세번째 엘이디 채널(33)과 네번째 엘이디 채널(34)을 동작시킨다.(단, 전류 전환스위치(60)의 내부 스위치가 스위치부(60)의 네번째 스위치(44)와 연결되어 있는 경우)

도33을 예로 들어 스위칭 회로부(40)의 스위칭 동작을 설명하면 다음과 같다.

1번 엘이디 채널(31)의 다음단에는 2번 엘이디 채널(32)과 1번 스위치(41)가 연결되어 있다. 2번 엘이디 채널(32)의 다음단에는 3번 엘이디 채널(33)과 2번 스위치(42)가 연결되어 있다. 3번 엘이디 채널(33)의 다음단에는 4번 엘이디 채널(34)과 3번 스위치(43)가 연결되어 있다. 4번 엘이디 채널(34)은 저항부(35)와 전류 전환스위치(60)를 통해서 4번 스위치(44)가 연결되어 있다.

전류 센싱 저항(50)은 가변저항으로 구성할 수도 있다.

본 발명의 스위치부(40)의 동작은 다음과 같다.

여기서, 1번 스위치(41)의 동작 전압을 Vgs1, 2번 스위치(42)의 동작 전압을 Vgs2, 3번 스위치(43)의 동작 전압을 Vgs3, 4번 스위치(44)의 동작 전압을 Vgs4 라고 한다.

여기서, Vgs1 < Vgs2 < Vgs3 < Vgs4 인 조건을 만족한다.

다음 <표4>은 스위치(FET)에 따른 포화 전류값과 스위치에 포화 전류가 흐르는 경우에 전류 센싱 저항에 걸리는 전압을 표시하고 있다.

표 4

	Id(mA)	Vrs
1번 FET	20	0.2
2번 FET	40	0.4
3번 FET	60	0.6
4번 FET	80	0.8

또한, 각 엘이디 채널의 순방향전압(Vf)은 50V 라고 한다.

입력 전압이 상승하여 200V 근처에 이르게 되면 4번 엘이디 채널(34)이 동작하게 되고, 3번 스위치(43) 및 4번 스위치(44)를 통해서 전류(I3 및 I4)가 서서히 흐르게 된다. 이때에 전류 센싱 저항(50)에서는 3번 스위치(43)에 흐르는 전류인 60mA와 4번 스위치(44)에 흐르는 전류의 합만큼 전류가 흐르게 된다. 마찬가지로 입력 전압이 200V 이상이 되면 4번 스위치(44)는 80mA의 포화전류가 흐르고 3번 스위치(43)는 완전히 오프 상태가 된다.

따라서, 본 발명은 4번 엘이디 채널(34) 다음단에 저항부(35)를 직렬로 연결하여 입력 전압이 정격전압 이상으로 입력되는 경우에 저항부(35)로 전류가 흐르도록 해서 정격전압 이상이 입력되는 경우에 스위치부(40)에서 발생되는 열을 저항부(35)에서 분배하도록 하여 스위치부(40)에 과도한 열이 발생되는 것을 방지한다.

즉, 본 발명에서와 같이 엘이디부(30)의 마지막 단에 저항부(35)를 연결하여 정격전압 이상이 입력되는 경우에는 저항부(35)에서 전압을 분배하여 스위치부(40) 내의 4번 스위치(44)에서 발생하는 열을 저항부(35)로 분배하게 하여, 4번 스위치(44)에 과도한 열이 발생하는 것을 차단해 준다. 이렇게 함으로써, 본 발명에서는 입력전압이 정격전압 이상으로 입력되는 경우에도 스위치부(40)에 과도한 열이 발생하지 않게 되어 IC 로 구성된 스위치부(40)의 안정성을 유지할 수 있다.

또한, 본 발명은 정격전압 이상이 입력되는 경우에 스위치부(40)에 과전류가 입력되어 스위치부(40)가 손상이 발생하는 것을 방지 및 정격전압 이상의 전압이 지속적으로 입력되어 스위치부(40)에 과전류가 지속적으로 입력되어 발열로 인한 손상을 방지하기 위해서, 스위치부(40)의 전류를 차단하는 전류차단제어부(45)를 구성한다.

전류차단제어부(45)는 전류 전환스위치(60)와 4번 스위치(44) 사이에 구성될 수 있으며, 도33에 도시되어 있는 바와 같이 4번 스위치(44)와 전류 센싱 저항(50) 사이에 구성될 수도 있다.

또한, 전류차단제어부(45)는 스위치부(40) 내부에 구성될 수도 있고, 스위치부(40)와 전류 센싱 저항(50) 사이의 스위치부(40) 외부에 구성될 수도 있다.

전류차단제어부(45)는 4번 스위치(44)에 흐르는 전류를 감지하고 이를 설정되어 있는 안정동작 전류값과 비교하여 안정동작 전류값 이상의 과전류가 흐르는 경우에는 전류 전환스위치(60)를 제어하여 내부 스위치를 저항부(35)와 그라운드 전압 사이로 연결하여 스위치부(40)에 전류가 흐르는 것을 차단한다.

여기서, 안정동작 전류값은 전류차단제어부(45)에 설정되어 있을 수도 있고, 스위치부(40)의 외부에 별도의 저장부를 두어 여기에 안정동작 전류값을 설정하고 전류차단제어부(45)는 흐르는 전류값을 감지하여 안정동작 전류값보다 전류값이 커지는 경우에는 전류 전환스위치(60)를 제어하여 스위치부(40)로 전류가 흐르는 것을 차단한다.

정격전압 이상이 입력전압이 입력되어 스위치부(40)에 과전류가 흐르게 되는 경우에, 스위치부(40)의 전류를 차단하는 것은 도36에서 자세히 설명하기로 한다.

전류차단제어부(45)는 도34에 도시된 바와 같이 스위치부(40)와 전류 센싱 저항(50) 사이에 구성되어 있을 수도 있다.

전류차단제어부(45)가 스위치부(40) 외부에 구성되는 경우에 스위치부(40)를 안정하게 동작시킬 수 있는 안정동작 전류값은 전류차단제어부(45)에 설정되어 있을 수 있다. 이를 위해서 전류차단제어부(45)는 메모리를 더 포함하여 구성될 수 있다.

전류차단제어부(45)는 스위치부(40)의 4번 스위치(44)에 흐르는 전류를 감지하고 이를 설정되어 있는 안정동작 전류값과 비교하여 안정동작 전류값 이상의 과전류가 4번 스위치(44)에 흐르는 경우에는 전류 전환스위치(60)를 제어하여 스위치부(40)에 전류가 흐르는 것을 차단한다.

스위치부(40)에서 과전류는 보통 마지막 스위치인 4번 스위치(44)에서 발생하나, 그 외 다른 요인으로 1번 내지 3번 스위치에서 과전류가 발생할 수도 있다. 도34와 같이 전류차단제어부(45)가 스위치부(40)와 전류 센싱 저항(50) 사이에 구성되는 경우에는, 전류차단제어부(45)는 스위치부(40)의 모든 스위치에 흐르는 전류값을 감지하여 모니터링 할 수도 있다.

도33에 상술한 바와 같이 각각의 엘이디 채널(31,32,33,34)은 입력전압에 따라 순방향전압(Vf)이상이 입력되면 포화전류가 흐르게 된다.

도35의 a 구간은 첫번째 엘이디채널(31)을 동작시키는 입력전압이 입력되는 구간이다. 따라서, 입력전압이 a인 구간에서는 첫번째 엘이디채널(31) 및 첫번째 스위치(41)에는 I1의 전류가 흐르게 된다.

도35에서는 a 구간은 첫번째 스위치가 동작하여 첫번째 엘이디 채널이 동작을 하는 구간이고, b 구간은 두번째 스위치가 동작하여 첫번째 엘이디 채널 및 두번째 엘이디 채널이 동작을 하는 구간이고, c 구간은 세번째 스위치가 동작하여 첫번째 엘이디 채널과 두번째 엘이디 채널 및 세번째 엘이디 채널이 동작을 하는 구간이고, d 구간은 네번째 스위치가 동작하여 첫번째 엘이디 채널과 두번째 엘이디 채널과 세번째 엘이디 채널 및 네번째 엘이디 채널이 동작을 하는 구간이다.

상술한 바와 같이 전류차단제어부(45)는 스위치부(40)에 흐르는 과전류를 감지하여 설정되어 있는 안정동작 전류값과 비교하여 스위치부(40)에 안정동작 전류값이상의 과전류가 흐르는 경우에는 전류 전환스위치(60)를 제어하여 스위치부(40)에 흐르는 전류를 차단한다.

이러한 동작을 도36을 이용해 설명하면 다음과 같다.

먼저, V1은 정격전압 이내의 최대 전압값, V2는 정격전압을 벗어나는 전압의 최대값, Vx 는 정격전압 이상의 입력전압, Iset는 안정동작 전류값, Imax는 입력전압이 V2 인 경우의 엘이디부(30)에 흐르는 전류값을 의미한다.

입력 전압이 정격전압 이내에서 입력되는 경우에는 도35에서 설명한 바와 같이 스위치부(40)에 흐르는 전류는 I1 -> I2 -> I3 -> I4 -> I1 순서로 변화하며 동작을 수행한다.

그런데, 입력전압이 정격전압을 벗어나는 전압 Vx(V1과 V2 사이의 전압)로 입력되는 경우에는 도36에 도시되어 있는 바와 같이 4번 스위치(44)에 흐르는 전류 I4가 증가하게 된다.

이렇게 증가하는 전류 I4가 설정되어 있는 안정동작 전류값인 Iset 에 이르게 되면, 전류차단제어부(45)는 전류 전환스위치(60)을 제어하여 스위치부(40)에 전류가 흐르지 못하도록 한다. 따라서, 스위치부(40)에는 e 구간에서 f 구간을 뺀 구간 동안에만 전류가 증가하다가, 구간 f 에서는 스위치부(40)는 전류가 흐르지 않게 된다.

도36에서 입력전압이 증가하여 정격전압 이상이 입력되는 경우에는 스위치부(40)에 흐르는 전류는 빗금친 영역에 해당한다. 도36에 도시된 바와 같이 구간 f 에서는 스위치부(40)에는 전류가 흐르지 않게 된다.

전압 Vx이 감소하여 엘이디부(30)에 흐르는 전류가 감소하여 Iset 이하로 떨어지게 되면 전류차단제어부(45)는 전류 전환스위치(60)을 제어하여 스위치부(40)에 전류가 흐르도록 한다.

이상과 같이 구성하는 본 발명의 조명장치는 다음과 같은 장점을 가지고 있다. 전류차단제어부를 두어 정격전압 이상이 입력되어 과전류가 흐르는 경우에 IC로 구성된 스위치부에 흐르는 전류를 차단하여 스위치부를 보호한다. 또한, 입력전압 센싱회로나 입력주기 센싱회로를 구성하지 않고도 FET 스위치의 스위칭을 입력전압에 따라 자동적으로 수행할 수 있다. 또한, 스위치부를 간단하게 구성할 수 있으므로 동일 면적 대비 여분의 엘이디 채널을 추가할 수 있다. 또한, 엘이디 채널별 순방향전압(Vf)을 조정하여 재배치 함으로써 스위치부의 효율증대를 가져 올 수 있으며, 자유로운 엘이디의 조합을 수행할 수 있다.

상기에서는 본 발명의 실시예를 참조하여 설명하였지만, 해당 기술분야에서 통상의 지식을 가진 자라면 하기의 특허 청구의 범위에 기재된 본 발명의 사상 및 영역으로부터 벗어나지 않는 범위내에서 본 발명을 다양하게 수정 및 변경시킬 수 있음을 이해할 수 있을 것이다.

Claims

전원부로부터 입력전원을 공급받아 정류된 정류전원을 출력하는 정류회로부;

복수개의 엘이디(LED) 채널이 직렬로 연결되고 상기 엘이디 채널의 마지막 단에 저항부가 연결되어 있는 엘이디부;

전류 센싱 저항; 및

복수개의 스위치를 포함하며, n 번째의 스위치는 n 번째의 엘이디 채널의 뒷단에 연결되어 상기 엘이디 채널의 동작을 제어하고, 상기 전류 센싱 저항에 흐르는 n 번째 스위치의 전류 및 n+1 번째 스위치의 전류의 합에 의해서 상기 n 번째의 스위치가 제어되는 스위치회로부; 를 포함하는 엘이디 조명장치.
제1항에 있어서,

마지막 엘이디 채널에 저항부가 연결되어 있고 상기 스위치회로부에 상기 저항부와 연결되는 스위치가 포함되어 있어, 상기 저항부가 상기 스위치회로부에서 발생하는 열을 분배하여 감소시키는 엘이디 조명장치.
제1항에 있어서,

상기 엘이디 채널은 하나 이상의 엘이디를 포함하고 있는 엘이디 조명장치.
제1항에 있어서,

n 번째 엘이디 채널은 n 번째의 스위치에서 발생하는 전력 소모를 줄이기 위해 서로 다른 순방향전압(Vf)을 가지는 엘이디 조명장치.
제1항에 있어서,

상기 n+1 번째 스위치의 포화전류가 n 번째 스위치의 포화전류보다 높게 설정되어 있는 엘이디 조명장치.
제1항에 있어서,

상기 전류 센싱 저항에 걸리는 전압은 이웃하는 n 번째와 n+1 번째의 스위치에 흐르는 전류의 합에 의해서 변화되고,

상기 입력전압이 n+1 번째의 엘이디 채널의 순방향 전압(Vf)이상이 되어 상기 n+1 번째 스위치에 포화전류가 흐르게 되면, n 번째 스위치는 오프(OFF)되는 엘이디 조명장치.
제1항에 있어서,

복수개의 엘이디동작부;를 더 포함하되,

각 엘이디동작부는 상기 엘이디부, 상기 전류 센싱 저항, 및 상기 스위치회로부를 포함하고,

상기 복수개의 엘이디동작부는 서로 직렬로 연결되어 있어 특정 입력전압 이상에서는 하나의 엘이디동작부를 사용하는 것보다 더 밝은 조명을 이용할 수 있는,

엘이디 조명장치.
제1항에 있어서,

복수의 엘이디동작부;를 더 포함하되,

각 엘이디동작부는 상기 정류회로부, 상기 엘이디부, 상기 전류 센싱 저항: 및 상기 스위치회로부;를 포함하고 있으며,

상기 복수의 엘이디동작부는 각각 상기 전원부와 병렬로 연결되는, 엘이디 조명장치.
제8항에 있어서,

복수의 엘이디동작부는 동일한 전원부의 입력전원에 대해서 각각 서로 동일하거나 다른 전압을 출력하는 정류회로부를 포함하는 것을 특징으로 하는 복수의 엘이디동작부를 포함하는 엘이디 조명장치.
제1항에 있어서,

상기 엘이디부는 블럭으로 구성되고,

매트릭스 연결 구조를 가지고 있어 상기 블럭으로 구성된 상기 엘이디부가 연결되는 경우에 서로 특정의 연결 구조를 가지도록 하는 블럭 연결부;를 더 포함하는, 엘이디 조명장치.
제10항에 있어서,

상기 블럭으로 구성되어 있는 상기 엘이디부를 복수개 이용하여 각각 병렬로 연결하는 엘이디 조명장치.
제10항에 있어서,

상기 엘이디 채널은 하나 이상의 엘이디가 포함되어 있는 블럭으로 구성되어 있는 엘이디 조명장치.
제1항에 있어서,

상기 엘이디부는 각각의 엘이디 채널과 각각 병렬로 연결되어 있는 캐패시터들을 더 포함하는 엘이디 조명장치.
제13항에 있어서,

상기 캐패시터는 상기 입력전압이 병렬연결된 엘이디 채널을 동작시키지 못하는 전압으로 입력되는 경우에 병렬연결된 엘이디 채널에 전압을 공급하는 것을 특징으로 하는 플리커 방지 엘이디 조명장치.
제1항에 있어서,

온도 센서를 포함하고 있어 상기 스위치회로부의 온도를 측정하고 상기 스위치회로부의 온도에 따라 상기 스위치회로부에 흐르는 전류를 제어하는 전류제어부; 를 더 포함하는 엘이디 조명장치.
제15항에 있어서,

상기 전류제어부에는 오동작 온도가 설정되어 있고, 상기 전류제어부가 상기 스위치회로부의 온도를 측정한 결과, 상기 오동작 온도 이상이 되는 경우에 상기 스위치들을 제어하여 상기 스위치회로부에 전류가 흐르지 않도록 제어하는 것을 특징으로 하는 전류제어를 통해 스위치회로부를 보호하는 엘이디 조명장치.
제1항에 있어서,

상기 저항부와 직렬로 연결되어 있고 흐르는 전류를 감지하여 상기 스위치 회로부에 흐르는 전류를 차단하는 스위치회로부 전류차단부;를 더 포함하는 엘이디 조명장치.
제17항에 있어서,

상기 스위치회로부 전류차단부는 상기 스위치 회로부를 안정하게 동작시킬 수 있는 안정동작 전류값이 설정되어 있어, 상기 스위치회로부 전류차단부에 흐르는 전류가 상기 안정동작 전류값보다 커지는 경우에 상기 스위치 회로부의 스위치 중에서 전류가 흐르는 스위치를 차단시켜 상기 스위치회로부에 전류가 흐르지 않도록 하는, 엘이디 조명장치.
제1항에 있어서,

상기 저항부와 마지막 스위치 사이에 구성되어 상기 스위치회로부에 흐르는 전류를 차단하는 전류 전환스위치; 및

상기 스위치회로부에 과전류가 흐르는 경우에 상기 전류 전환스위치를 제어하여 상기 스위치회로부로 흐르는 전류를 차단하는 전류차단제어부;를 더 포함하는 엘이디 조명장치.
제19항에 있어서,

상기 전류차단제어부는 상기 스위치 회로부를 안정하게 동작시킬 수 있는 안정동작 전류값이 설정되어 있어, 상기 스위치회로부에 흐르는 전류가 상기 안정동작 전류값보다 커지는 경우에 상기 전류 전환스위치를 제어하여 상기 스위치회로부에 전류가 흐르지 않도록 하는 엘이디 조명장치.
전원부로부터 입력전원을 공급받아 정류된 정류전원을 출력하는 정류회로부;

복수개의 엘이디(LED) 채널이 직렬로 연결되고 상기 엘이디 채널의 마지막 단에 저항부가 연결되어 있는 엘이디부;

가변저항을 포함하여 구성되어 상기 엘이디부에 흐르는 전류를 제어하여 상기 엘이디 채널의 디밍을 제어하는 디밍제어부; 및

복수개의 스위치를 포함하며, n 번째의 스위치는 n 번째의 엘이디 채널의 뒷단에 연결되어 상기 엘이디 채널의 동작을 제어하고, 상기 가변저항에 흐르는 n 번째 스위치의 전류 및 n+1 번째 스위치의 전류의 합에 의해서 n 번째의 스위치가 제어되는 스위치회로부;를 포함하는 엘이디 조명장치.
제21항에 있어서,

상기 디밍제어부는 디밍제어스위치를 더 포함하여 상기 스위치를 통해서 상기 가변저항의 저항값을 변화시켜서 상기 엘이디부의 상기 엘이디 채널의 동작 개수를 제어하여 디밍제어를 수행하는 엘이디 조명장치.
제21항에 있어서,

상기 디밍제어부는 디밍제어스위치를 더 포함하여 상기 스위치를 통해서 상기 가변저항의 저항값을 변화시켜서 상기 엘이디부의 상기 엘이디 채널에 흐르는 전류값을 제어하여 디밍제어를 수행하는 엘이디 조명장치.
전원부로부터 입력전원을 공급받아 정류된 정류전원을 출력하는 정류회로부;

상기 정류회로부로부터 전원을 공급받아 고전압인 경우에는 전하를 저장하고 저전압인 경우에는 저장된 전하를 방출하는 전하저장회로부;

복수개의 엘이디(LED) 채널이 직렬로 연결되고 상기 엘이디 채널의 마지막 단에 저항부가 연결되어 있는 엘이디부;

전류 센싱 저항: 및

복수개의 스위치를 포함하며, n 번째의 스위치는 n 번째의 엘이디 채널의 뒷단에 연결되어 상기 엘이디 채널의 동작을 제어하고, 상기 전류 센싱 저항에 흐르는 n 번째 스위치의 전류 및 n+1 번째 스위치의 전류의 합에 의해서 n 번째의 스위치가 제어되는 스위치회로부;를 포함하는 엘이디 조명장치.
제24항에 있어서,

상기 전하저장회로부는 제1 콘덴서, 제2 콘덴서, 제1 다이오드, 제2 다이오드, 제3 다이오드를 포함하고, 상기 제1 콘덴서와 상기 제2 콘덴서 사이에는 상기 제2 다이오드가 순방향으로 연결되고, 상기 제1 콘덴서의 일측은 상기 정류회로부의 전원전압 노드와 연결되고 상기 제2 콘덴서의 일측은 그라운드와 연결되어 있으며, 상기 제1 다이오드는 상기 제1 콘덴서와 상기 제2 다이오드가 접속하는 노드와 상기 그라운드 사이에 역방향으로 연결되어 있으며, 상기 제3 다이오드는 상기 제2 콘덴서와 상기 제2 다이오드가 접속하는 노드와 상기 엘이디부 사이에 연결되어 있어, 상기 정류회로부에서 출력되는 전압이 상기 전하저장회로부에 저장되는 전압보다 낮아지는 경우에 저장된 전하를 방출하여 상기 엘이디부에 전압을 공급하는 엘이디 조명장치.
전원부로부터 입력전원을 공급받아 정류된 정류전원을 출력하는 정류회로부;

상기 입력전원을 공급받아 전하를 저장하고 상기 입력전원이 감소되는 경우에 저장된 전하를 방출하여 리플이 제거된 전원을 출력하는 리플제거 회로부;

복수개의 엘이디(LED) 채널이 직렬로 연결되고 상기 엘이디 채널의 마지막 단에 저항부가 연결되어 있는 엘이디부;

전류 센싱 저항: 및

복수개의 스위치를 포함하며, n 번째의 스위치는 n 번째의 엘이디 채널의 뒷단에 연결되어 상기 엘이디 채널의 동작을 제어하고, 상기 전류 센싱 저항에 흐르는 n 번째 스위치의 전류 및 n+1 번째 스위치의 전류의 합에 의해서 n 번째의 스위치가 제어되는 스위치회로부; 를 포함하는 엘이디 조명장치.
제26항에 있어서,

상기 리플제거회로부는 저항 및 캐패시터로 구성되어 상기 입력전원이 감소되는 경우에 상기 캐패시터에 저장된 전하를 방출하는 엘이디 조명장치.