WO2014185584A1 - 조명장치 - Google Patents

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WO2014185584A1
WO2014185584A1 PCT/KR2013/005234 KR2013005234W WO2014185584A1 WO 2014185584 A1 WO2014185584 A1 WO 2014185584A1 KR 2013005234 W KR2013005234 W KR 2013005234W WO 2014185584 A1 WO2014185584 A1 WO 2014185584A1
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WO
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charge storage
group
voltage
storage capacitor
switch
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Application number
PCT/KR2013/005234
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English (en)
French (fr)
Inventor
박갑선
Original Assignee
(주)이엘아이
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Publication date
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    • H05B—ELECTRIC HEATING; ELECTRIC LIGHT SOURCES NOT OTHERWISE PROVIDED FOR; CIRCUIT ARRANGEMENTS FOR ELECTRIC LIGHT SOURCES, IN GENERAL
    • H05B45/00—Circuit arrangements for operating light-emitting diodes [LED]
    • H05B45/40—Details of LED load circuits
    • H05B45/44—Details of LED load circuits with an active control inside an LED matrix
    • H05B45/48—Details of LED load circuits with an active control inside an LED matrix having LEDs organised in strings and incorporating parallel shunting devices
    • H—ELECTRICITY
    • H05—ELECTRIC TECHNIQUES NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
    • H05B—ELECTRIC HEATING; ELECTRIC LIGHT SOURCES NOT OTHERWISE PROVIDED FOR; CIRCUIT ARRANGEMENTS FOR ELECTRIC LIGHT SOURCES, IN GENERAL
    • H05B45/00—Circuit arrangements for operating light-emitting diodes [LED]
    • H05B45/10—Controlling the intensity of the light
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    • H05—ELECTRIC TECHNIQUES NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
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    • H05B45/00—Circuit arrangements for operating light-emitting diodes [LED]
    • H05B45/40—Details of LED load circuits
    • H05B45/44—Details of LED load circuits with an active control inside an LED matrix
    • H05B45/46—Details of LED load circuits with an active control inside an LED matrix having LEDs disposed in parallel lines

Definitions

  • the present invention relates to a lighting device, and more particularly to an LED (Light Emitting Diode) lighting device having an energy storage feature.
  • LED Light Emitting Diode
  • LED diodes (hereinafter referred to as LEDs) have been widely used in lighting devices due to low power efficiency and long life.
  • the technology for providing a lighting device using LEDs rectifies AC power and uses it as an operating power source, when a plurality of LEDs are used, a section in which the LED operates varies according to the size of the operating power source.
  • the LEDs are sequentially lighted according to the input operating voltage, the LED brightness change is large because the LED is repeated and the LED is completely turned off. Therefore, flicker occurs because the number of LEDs varies depending on the magnitude of the operating voltage. The greater the flicker, the lower the quality of light and the worse the energy efficiency and visual acuity.
  • U.S. Patent No. US6989807 mentions a feature that can drive a maximum of LEDs at varying voltages in real time by adjusting a plurality of switches connected in parallel to a plurality of LED groups connected in series at an AC input voltage whose voltage fluctuates in real time.
  • all LEDs can be operated only in the voltage section (time) where the input voltage is higher than the threshold voltage of all LED groups, and at lower voltages, some LEDs connected to the rear end are turned off.
  • the input voltage is lower than the threshold voltage of the first LED group, there is still a problem that all the LEDs are turned off to lower the average utilization rate (average on time) of the LEDs connected to the circuit.
  • a rectifier circuit unit for receiving an AC power and outputting an operating voltage; and an LED stage, and receives the operating voltage to store charge and the operating voltage does not operate the LED stage
  • An illumination unit which operates the LED stage using the stored charge even at a voltage
  • a switch controller including a switch for controlling the operation of the LED stage, wherein the lighting unit comprises a plurality of groups, each group comprising: a charge storage capacitor; and an LED connected in parallel with the charge storage capacitor. only; And a backflow prevention diode, wherein each group is provided with an illumination device having a structure in which charge storage capacitors of groups adjacent to the charge storage capacitors are connected in series.
  • the capacitor charges the charge through the operating voltage, and discharges the charged charge when the operating power is a voltage lower than a voltage capable of operating the LED stage connected in parallel with the capacitor. It may be characterized in that the power supply to.
  • the switch controller may include a plurality of switches; And a switch control circuit configured to control the plurality of switches by sensing the operating voltage or the current flowing in the lighting unit.
  • the n th switch of the plurality of switches is connected to the n th group, and the switch control circuit is capable of charging the charge storage capacitors whose operating voltages are connected in series from the first group to the n th group.
  • the nth switch is turned on and the n-1th switch is turned off to simultaneously charge the charge storage capacitors connected in series to the nth group.
  • the LED stage may be characterized in that a plurality of LEDs are connected in series or in parallel.
  • the non-return diode may be connected between a switch of the switch controller and a node where a neighboring group of the lighting unit meets.
  • the backflow prevention diode may be connected between the charge storage capacitors of the neighboring group of the lighting unit.
  • the backflow prevention diode may be connected between the rectifier circuit unit and the first charge storage capacitor or between the last charge storage capacitor and the last switch.
  • the present invention can operate all the LED stages regardless of the size of the operating power supply has the effect of preventing the flicker phenomenon.
  • the LED stage can be operated for most of the time despite the change of the power supply. There is.
  • FIG. 1 is a view showing the configuration of a lighting apparatus of the present invention in one embodiment of the present invention.
  • FIG. 2 is a view for explaining a process of charging a charge in a charge storage capacitor according to an embodiment of the present invention.
  • FIG. 3 is a diagram illustrating a current flowing through a switch controller according to an operating voltage according to an embodiment of the present invention.
  • FIG. 4 is a diagram showing the magnitude of the voltage charged in the charge storage capacitor according to the operating voltage according to an embodiment of the present invention.
  • FIG. 5 is a diagram illustrating providing a voltage to an LED terminal in a charge storage capacitor according to an embodiment of the present invention.
  • FIG. 6 and 7 illustrate a configuration change of the backflow prevention diode according to an embodiment of the present invention.
  • FIG. 1 is a view showing the configuration of a lighting apparatus of the present invention in one embodiment of the present invention.
  • Illumination apparatus of the present invention includes an AC power supply 100, rectifier circuit 200, lighting unit 300, switch control unit 400.
  • the rectifier circuit 200 receives the AC power from the AC power source 100 and outputs the rectified operating voltage. Therefore, the rectifier circuit 200 may include a bridge rectifier circuit.
  • the lighting unit 300 receives the operating voltage rectified from the rectifier circuit 200 to charge the charge and supplies the charged charge to the LED stages 313, 323, 333, and 343 as a power source to operate the LED stage.
  • the LED stages 313, 323, 333, and 343 may have a plurality of LEDs connected in series or in parallel.
  • the lighting unit 300 is composed of n groups and each group has a circuit structure connected in series with each other.
  • the switch controller 400 includes n switches to operate the LED stages 313, 323, 333, and 343 of each group of the lighting unit 300 and to charge the charge storage capacitor.
  • the apparatus may further include a switch control circuit 401 for controlling the plurality of switches by sensing an input voltage or a current flowing through the lighting unit 300.
  • the first group 310 includes the backflow prevention diode 311, the charge storage capacitor 312, the LED stage 313, the charge storage capacitor 312 and the LED stage 313 are connected in parallel and parallel Connected to the negative electrode of the charge storage capacitor 312 and the LED stage 313 and the positive electrode of the non-return diode 311, the negative electrode of the non-return diode 311 is connected to the first switch 410 of the switch control circuit It is a structure.
  • the second group 320 includes a backflow prevention diode 321, a charge storage capacitor 322, and an LED stage 323, and the charge storage capacitor 322 and the LED stage 323 are connected in parallel and parallel to each other. Connected to the cathode of the charge storage capacitor 322 and the LED stage 323 and the anode of the non-return diode 321, the cathode of the non-return diode 321 is connected to the second switch 420 of the switch control circuit It is a structure.
  • the third group 330 includes a backflow prevention diode 331, a charge storage capacitor 332, and an LED stage 333, and the charge storage capacitor 332 and the LED stage 333 are connected to each other in parallel and in parallel Connected to the cathode of the charge storage capacitor 332 and the LED stage 333 and the anode of the non-return diode 331, the cathode of the non-return diode 331 is connected to the third switch 430 of the switch control circuit It is a structure.
  • the fourth group 340 includes a backflow prevention diode 341, a charge storage capacitor 342, and an LED stage 343, and the charge storage capacitor 342 and the LED stage 343 are connected to each other in parallel and in parallel Connected to the negative electrode of the charge storage capacitor 342 and the LED stage 343 and the negative electrode of the non-return diode 341, the negative electrode of the non-return diode 341 is connected to the fourth switch 440 of the switch control circuit It is a structure.
  • connection structure between each group is as follows.
  • the cathode of the LED stage 313 connected in parallel with the charge storage capacitor 312 of the first group 310 and the anode of the LED stage 323 connected in parallel with the charge storage capacitor 322 of the second group 320 are in series with each other.
  • An anode is connected in series with each other, the cathode of the LED stage 333 connected in parallel with the charge storage capacitor 332 of the third group 330 and the LED stage connected in parallel with the charge storage capacitor 342 of the fourth group 340
  • the anodes of 334 are connected in series with each other.
  • the first switch of the switch controller 400 is connected to the cathode of the non-return diode 311 of the first group 310 of the lighting unit 300.
  • the second switch of the switch controller 400 is connected to the cathode of the non-return diode 321 of the second group 320 of the lighting unit 300.
  • the third switch of the switch controller 400 is connected to the cathode of the non-return diode 331 of the third group 330 of the lighting unit 300.
  • the fourth switch of the switch controller 400 is connected to the cathode of the non-return diode 341 of the fourth group 340 of the lighting unit 300.
  • non-return diodes 311, 321, 331, and 341 are connected between respective switches 410, 420, 430, and 440 of the switch controller 400 and respective nodes where neighboring groups of the lighting unit 300 meet.
  • FIG. 2 is a view for explaining a process of charging a charge in a charge storage capacitor according to an embodiment of the present invention.
  • the initial states of the four switches 410, 420, 430, and 440 are all turned on.
  • the switch control circuit 401 switches the first switch 410 into an off state.
  • the current applied from the operating voltage is the first group of charge storage capacitor 312 and LED stage 313, the second group of charge storage capacitor 322 and LED stage 323 and the second group of backflow prevention diode 321 and Current flows through the second switch 420 (SW2 current).
  • the operating voltage continues to increase to charge the first, second, and third groups of charge storage capacitors 312, 322, 332, and 342 connected in series with voltages applied to the first group 310, the second group 320, and the third group 330.
  • the first group of charge storage capacitors 312, the second group of charge storage capacitors 322, the third group of charge storage capacitors 332, the third group of backflow prevention diodes 331, and the third switch ( Current flows through 430 (SW3 current). The charge is then charged in the first charge storage capacitor 312, the second charge storage capacitor 322, and the third charge storage capacitor 332.
  • the voltage charged in the first, second or third group of charge storage capacitors 312, 322, 332 is less than the voltage capable of operating the LED stages 313, 323, 333 of each group, current flows only through the charge storage capacitors 312, 322, 332. If the charge voltage of the charge storage capacitors 312, 322, 332 charged by the operating voltage increases above a voltage capable of operating the LED stages 313, 323, 333 of each group connected in parallel, the current also flows through the LED stages 313, 323, 333 of the group. Will flow. That is, the LED groups 313, 323 and 333 of the first, second and third groups are operated.
  • the switch control circuit 401 turns the second switch 420 off.
  • the current applied from the operating voltage is the first group of charge storage capacitors 312 and LED stage 313, the second group of charge storage capacitors 322 and LED stage 323 and the third group of charge storage capacitors 332 and Current flows through the LED stage 333, the third group of non-return diode 331, and the third switch 430 (SW3 current).
  • the operating voltage continues to increase so that the charge storage capacitors of the first, second, third, and fourth groups in which voltages applied to the first group 310, the second group 320, the third group 330, and the fourth group 340 are connected in series.
  • the first group of charge storage capacitor 312, the second group of charge storage capacitor 322, the third group of charge storage capacitor 332 and the fourth group of charge storage capacitor Current flows through 342 and the fourth group of backflow prevention diodes 341 and the fourth switch 440 (SW4 current). Then, charges are charged in the first charge storage capacitor 312, the second charge storage capacitor 322, the third charge storage capacitor 332, and the fourth charge storage capacitor 342.
  • the voltage charged in the first, second, third, or fourth group of charge storage capacitors 312, 322, 332, 342 is less than the voltage capable of operating the LED stage of each group, current flows only through the respective charge storage capacitors 312, 322, 332, 342. Then, when the charge voltage of the charge storage capacitors 312,322,332,342 charged by the operating voltage increases above the voltage that can operate the LED groups 313,323,333,343 connected in parallel, the current flows through the LED stage of the group. do. That is, the first, second, third, and fourth group of LEDs will all work.
  • the switch control circuit 401 switches the third switch 430 to an off state.
  • the current applied from the operating voltage is the first group of charge storage capacitors 312 and LED stage 313, the second group of charge storage capacitors 322 and LED stage 323 and the third group of charge storage capacitors 332 and The current flows through the LED stage 333, the fourth group of charge storage capacitors 342, the LED stage 343, the non-return diode 341, and the fourth switch 440 (SW4 current).
  • the charge voltage of each group of charge storage capacitors charged from the operating voltage is higher than the operating voltage of each LED stage connected in parallel, and the current is applied to the connected LED stages connected in parallel with the charged charge for a predetermined time, that is, If a charge storage capacitor of a capacity capable of flowing more than 1/2 cycle is provided, all the LEDs are always turned on by the charge of each group of charge storage capacitors even in a low period in which the input voltage cannot turn on any LEDs. It is characteristic.
  • FIG. 3 is a diagram illustrating a current flowing through a switch controller according to an operating voltage according to an embodiment of the present invention.
  • the operating voltage can be divided into four stages.
  • Section a is a section in which the charge storage capacitor 312 of the first group 310 of the lighting unit 300 is charged. Therefore, in the period a, the first switch 410 is in an on state, so that current flows through the first switch 410 (sw1 current).
  • the operating voltage V1 is determined to be a small voltage between the real time charging voltage of the charge storage capacitor 312 of the first group 310 and the operating voltage of the first LED stage 313.
  • Section b is a section in which the charge storage capacitor 322 of the second group 320 of the lighting unit 300 is charged. Therefore, in the interval b, the second switch 420 is in an on state, and current flows in the second switch 420 (sw2 current).
  • the operating voltage V2 is an operating voltage capable of operating the sum of the real-time charging voltages of the charge storage capacitors 312 and 322 of the first group 310 and the second group 320 and the LED stages 313 and 323 of the first and second groups. Is determined by a small voltage. In the interval b, the first switch 410 is turned off.
  • Section c is a section in which the charge storage capacitor 332 of the third group 330 of the lighting unit 300 is charged and the third LED stage 333 operates. Therefore, in the period c, the third switch 430 is in an on state, so that a current flows through the third switch 430 (sw3 current).
  • the operating voltage V3 operates the sum of the real-time charging voltages of the charge storage capacitors 312, 322, 332 of the first 310, the second 320, and the third group 330, and the LED stages 313, 323, 333 of the first, second, and third groups. It is determined by the small voltage among the possible operating voltages.
  • the second switch 420 is turned off. Therefore, in the interval c, the first switch 410 and the second switch 420 are turned off.
  • Section d is a section in which the charge storage capacitor 342 of the fourth group 340 of the lighting unit 300 is charged and the fourth LED stage 343 operates. Therefore, in the period d, the fourth switch 440 is in an on state, so that a current flows through the fourth switch 440 (sw4 current).
  • the operating voltage V4 is the sum of the real-time charging voltages of the charge storage capacitors 312, 322, 332, 342 of the first 310, the second 320, the third 330, and the fourth group 340, and the first, second, third, and fourth groups.
  • the third switch 430 is turned off. Therefore, in the interval d, the first switch 410, the second switch 420, and the third switch 430 are turned off.
  • FIG. 4 is a diagram showing the magnitude of the voltage charged in the charge storage capacitor according to the operating voltage according to an embodiment of the present invention.
  • the first charge storage capacitor 312 is referred to as C1
  • the second charge storage capacitor 322 is referred to as C2
  • the third charge storage capacitor 332 is referred to as C3
  • the fourth charge storage capacitor 342 is used. Is called C4.
  • the first charge storage capacitor 312 starts charging, and the charging voltage of C1 rapidly increases.
  • the slope of the charged voltage becomes smaller.
  • the first charge storage capacitor 312 starts to discharge and the charging voltage of C1 is decreased.
  • the second charge storage capacitor 322 starts charging and the charging voltage of C2 increases rapidly.
  • the slope of the charged voltage becomes smaller.
  • the second charge storage capacitor 322 starts to discharge and the charging voltage of C2 is decreased.
  • the third charge storage capacitor 332 starts charging and the charging voltage of C3 rapidly increases.
  • the slope of the charged voltage becomes smaller.
  • the third charge storage capacitor 332 starts discharging and the charging voltage of C3 decreases.
  • the fourth charge storage capacitor 342 starts charging and the charging voltage of C4 increases rapidly.
  • the fourth charge storage capacitor 342 starts discharging and the charging voltage of C4 decreases.
  • FIG. 5 is a diagram illustrating providing a voltage to an LED terminal in a charge storage capacitor according to an embodiment of the present invention.
  • the lighting apparatus of the present invention charges the charge in the charge storage capacitor connected in parallel with the LED stage, and when the voltage lower than the operating voltage capable of operating the LED stage is applied to the lighting unit 300, the charge in the charge storage capacitor
  • the LED stage may be operated by discharging the voltage to supply the LED stages connected in parallel.
  • the LEDs 313, 323, 333, and 343 in which all the charge storage capacitors 312, 322, 332 and 342 are charged with the operating voltage and the charge voltages of the charge storage capacitors 312, 322, 332 and 342 are connected in parallel. If the voltage is higher than the corresponding LED stages 313, 323, 333, and 343 operate with an operating voltage.
  • the LEDs 313, 323, 333 which charge the first, second, and third groups of charge storage capacitors 312, 322, 332 and the charge voltages of the charge storage capacitors 312, 322, 332 in parallel with the operating voltage.
  • the fourth LED stage 343 is supplied with the current (I4) from the fourth charge storage capacitor 342 connected in parallel.
  • the first and second groups of charge storage capacitors 312 and 322 are charged with the operating voltage, and at the same time, the LED stages 313 and 323 in which the charge voltages of the charge storage capacitors 312 and 322 are connected in parallel.
  • the corresponding LED stages 313 and 323 operate with the operating voltage
  • the third LED stage 333 operates by receiving current I3 from the third charge storage capacitor 332 connected in parallel.
  • the LED stage 343 operates by receiving the current I4 from the fourth charge storage capacitor 342 connected in parallel.
  • the LEDs charge the first group of charge storage capacitors 312 with the operating voltage and at the same time the operation of the LED stage 313 in which the charge voltages of the first group of charge storage capacitors 312 are connected in parallel.
  • the first LED stage 313 operates with an operating voltage
  • the second LED stage 323 operates by receiving current I2 from the second charge storage capacitor 322 connected in parallel.
  • 333 is operated by receiving the current I3 from the third charge storage capacitor 332 connected in parallel
  • the fourth LED stage 343 is operated by receiving the current I4 from the fourth charge storage capacitor 342 connected in parallel.
  • the first LED stage 313 operates by receiving the current I1 from the first charge storage capacitor 312 connected in parallel
  • the second LED stage 323 operates in parallel
  • the third LED stage 333 is operated by receiving the current I2 from the connected second charge storage capacitor 322, and the third LED stage 333 is operated by receiving the current I3 from the third connected charge storage capacitor 332 connected in parallel.
  • 343 operates by receiving the current I4 from the fourth charge storage capacitor 342 connected in parallel.
  • the LED stage is operated in all sections of the operating voltage so that the flicker phenomenon does not occur.
  • the charge and discharge capacity of the charge storage capacitor of the present invention is set to be sufficiently large in consideration of the current consumption of the LED stages connected in parallel.
  • the LEDs are sequentially turned on according to the operating voltage, there is an LED which does not operate at a low operating voltage and there is a serious problem of brightness change.
  • the LED can always be turned on and can be kept at a constant brightness.
  • FIG. 6 and 7 illustrate a configuration change of the backflow prevention diode according to an embodiment of the present invention.
  • the non-return diodes 311, 321, 331, and 341 included in each group discharge charges in each group to prevent reverse flow of current when the charges are discharged from the charge storage capacitors 312, 322, 332, and 342 of each group. It may be located between (312,322,332,342).
  • the non-return diode 311 of the first group 310 is connected between the rectifier circuit 200 and the first charge storage capacitor 312, and the second non-return diode 321 is the first.
  • the third backflow prevention diode 331 is the charge storage capacitor 322 of the second group (320).
  • the charge storage capacitor 332 of the third group 330, and the fourth backflow prevention diode 341 is the charge storage capacitor 332 of the third group 330 and the charge storage capacitor of the fourth group 340. 342 is connected.
  • the non-return diode 311 of the first group 310 is connected between the charge storage capacitor 312 of the first group 310 and the charge storage capacitor 322 of the second group 320.
  • the second backflow prevention diode 321 is connected between the charge storage capacitor 322 of the second group 320 and the charge storage capacitor 332 of the third group 330, and the third backflow prevention diode 331 is The charge storage capacitor 332 of the third group 330 and the charge storage capacitor 342 of the fourth group 340 are connected, and the fourth backflow prevention diode 341 is the charge storage capacitor 342 of the fourth group 340.
  • the fourth switch 440 is connected to the fourth switch 440.
  • the present invention charges the charge from the operating power supply, and when the operating power supply is a voltage lower than the voltage capable of operating the LED stage by discharging the charged charge to supply power to the LED stage, all the LED even in the period of all operating voltage All LED stages can be operated regardless of the size of an operating power source providing a lighting device capable of operating a stage, and thus there is industrial applicability to prevent flicker.

Landscapes

  • Circuit Arrangement For Electric Light Sources In General (AREA)

Abstract

본 발명은 동작 전원으로부터 전하를 충전하고, 동작 전원이 엘이디단을 동작시킬 수 있는 전압보다 낮은 전압인 경우에는 충전된 전하를 방전하여 엘이디단에 전원을 공급함으로써, 모든 동작 전압의 구간에서도 모든 엘이디단을 동작시킬 수 있는 조명장치를 제공하는 것이 목적이다. 이를 위해서, 교류전원을 공급받아 동작 전압을 출력하는 정류회로부;와 엘이디단을 포함하고 있으며, 상기 동작 전압을 공급받아 전하를 저장하고 상기 동작 전압이 상기 엘이디단을 동작시키지 못하는 전압에서도 저장된 전하를 이용하여 상기 엘이디단을 동작시키는 조명부; 및 상기 엘이디단의 동작을 제어하는 스위치를 포함하는 스위치 제어부;를 포함하되, 상기 조명부는, 복수개의 그룹으로 구성되고 각각의 그룹은, 전하저장 캐패시터;와 상기 전하저장 캐패시터와 병렬연결되어 있는 엘이디단; 및 역류방지 다이오드;를 포함하여 구성되고, 각 그룹은 전하저장 캐패시터가 이웃하는 그룹의 전하저장 캐패시터가 직렬연결되어 있는 구조인 조명장치가 제공된다.

Description

조명장치
본 발명은 조명 장치에 관한 것으로, 특히 에너지 저장특징을 가지는 LED(Light Emitting Diode) 조명장치에 대한 것이다.
최근에는 저전력 고효율 및 긴 수명으로 인해 엘이디 다이오드(이하, 엘이디라고 표기함)를 조명 장치에 많이 이용하고 있다.
엘이디를 이용하여 조명장치를 제공하는 기술은 교류 전원을 정류하여 동작 전원으로 사용하므로, 복수의 엘이디를 이용하는 경우에 동작 전원의 크기에 따라 엘이디가 동작하는 구간이 달라진다.
즉, 종래의 조명장치에서는 입력된는 동작 전압에 따라 엘이디를 순차적으로 점등함으로 엘이디가 켜진 구간과 엘이디가 완전히 꺼진 구간을 반복하기 때문에 엘이디의 밝기 변화가 크다. 따라서 동작 전압의 크기에 따라 엘이디가 동작하는 갯수가 달라지므로 깜빡임 현상(flicker)이 발생한다. flicker 의 정도가 심할 수록 빛의 품질이 저하되고 에너지 효율 및 시력에 나쁜 영향을 주게 된다.
미국등록특허 US6989807 에는 실시간으로 전압이 변동하는 교류입력전압에서 직렬로 연결된 복수개의 LED 그룹에 병렬로 연결된 복수개의 스위치를 조절함으로써 실시간으로 변동하는 전압에서 최대의 LED를 구동할 수 있도록 하는 특징이 언급되어 있으나, 입력전압이 전체 LED 그룹의 문턱전압보다 높은 전압구간(시간)에서만 전체 LED를 동작시킬 수 있을 뿐, 그보다 낮은 전압에서는 후단에 연결된 일부 LED는 꺼지게 된다. 특히 입력전압이 첫번째 LED 그룹의 문턱전압보다 낮을 때에는 모든 LED가 꺼져서 회로에 연결된 LED들의 평균사용율(평균적으로 켜져 있는 시간)이 낮게 되는 문제가 여전히 발생한다.
본 발명의 종래의 문제점을 해결하기 위해서, 동작 전원으로부터 전하를 충전하고, 동작 전원이 엘이디단을 동작시킬 수 있는 전압보다 낮은 전압인 경우에는 충전된 전하를 방전하여 엘이디단에 전원을 공급함으로써, 모든 동작 전압의 구간에서도 모든 엘이디단을 동작시킬 수 있는 조명장치를 제공하는 것이 목적이다.
본 발명의 다른 목적들은 이하의 실시예에 대한 설명을 통해 쉽게 이해될 수 있을 것이다.
본 발명의 일측면에 따르면, 교류전원을 공급받아 동작 전압을 출력하는 정류회로부;와 엘이디단을 포함하고 있으며, 상기 동작 전압을 공급받아 전하를 저장하고 상기 동작 전압이 상기 엘이디단을 동작시키지 못하는 전압에서도 저장된 전하를 이용하여 상기 엘이디단을 동작시키는 조명부; 및 상기 엘이디단의 동작을 제어하는 스위치를 포함하는 스위치 제어부;를 포함하되, 상기 조명부는, 복수개의 그룹으로 구성되고 각각의 그룹은, 전하저장 캐패시터;와 상기 전하저장 캐패시터와 병렬연결되어 있는 엘이디단; 및 역류방지 다이오드;를 포함하여 구성되고, 각 그룹은 전하저장 캐패시터가 이웃하는 그룹의 전하저장 캐패시터가 직렬연결되어 있는 구조인 조명장치가 제공된다.
여기서, 상기 캐패시터는 상기 동작 전압을 통해 전하를 충전하고, 상기 동작 전원이 상기 캐패시터와 병렬연결되어 있는 상기 엘이디단을 동작시킬 수 있는 전압보다 낮은 전압인 경우에 충전된 전하를 방전하여 상기 엘이디단에 전원을 공급하는 것을 특징으로 할 수 있다.
여기서, 상기 스위치 제어부는 복수개의 스위치; 및 상기 동작 전압 또는 상기 조명부에 흐르는 전류를 감지하여 상기 복수개의 스위치를 제어하는 스위치 제어회로;를 포함하는 것을 특징으로 할 수 있다.
여기서, 복수개의 스위치의 n 번째 스위치는 n 번째 그룹과 연결되어 있으며, 상기 스위치 제어회로는 상기 동작 전압이 상기 첫번째 그룹으로부터 상기 n 번째 그룹까지 직렬로 연결되어 있는 상기 전하저장 캐패시터들을 충전할 수 있는 전압에 이르면, 상기 n 번째 스위치를 온(on) 상태로 두고 상기 n-1 번째까지의 스위치를 오프(off) 상태로 두어, n번째 그룹까지 직렬로 연결된 상기 전하저장 캐패시터들을 동시에 충전하는 것을 특징으로 할 수 있다.
여기서, 상기 엘이디단은 복수의 엘이디가 직렬 또는 병렬연결되어 있는 것을 특징으로 할 수 있다.
여기서, 상기 역류방지 다이오드는 상기 스위치 제어부의 스위치와 상기 조명부의 이웃하는 그룹이 만나는 노드 사이에 연결되어 있는 것을 특징으로 할 수 있다.
여기서, 상기 역류방지 다이오드는 상기 조명부의 이웃하는 그룹의 전하저장 캐패시터 사이에 연결되어 있는 것을 특징으로 할 수 있다.
여기서, 상기 역류방지 다이오드가 상기 정류회로부와 첫번째 전하저장 캐패시터 사이 또는 마지막 전하저장 캐패시터와 마지막 스위치 사이에 연결되어 있는 것을 특징으로 할 수 있다.
본 발명은 동작 전원의 크기에 상관없이 모든 엘이디단을 동작시킬 수 있어 flicker 현상을 방지하는 효과가 있다.
또한, 입력 전압이 높은 경우에 전하를 충전하고 전원부의 전압이 낮은 경우에 충전된 전하를 방출하여 엘이디단에 전압을 공급함으로써 전원부의 변화에도 불구하고 대부분의 시간 동안 엘이디단을 동작시킬 수 있는 효과가 있다.
도1은 본 발명의 일 실시예로 본 발명의 조명장치의 구성을 도시한 도면이다.
도2는 본 발명의 일 실시예로 전하저장 캐패시터에 전하를 충전하는 과정을 설명하기 위한 도면이다.
도3은 본 발명의 일 실시예로 동작 전압에 따른 스위치 제어부에 흐르는 전류를 나타낸 도면이다.
도4는 본 발명의 일 실시예로 동작 전압에 따른 전하저장 캐패시터에 충전되는 전압의 크기를 나타낸 도면이다.
도5는 본 발명의 일 실시예로 전하저장 캐패시터에서 엘이디단으로 전압을 제공하는 것을 나타낸 도면이다.
도6과 도7은 본 발명의 일 실시예로 역류방지 다이오드의 구성 위치를 변경한 도면이다.
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. 제1 및 제2 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.
도1은 본 발명의 일 실시예로 본 발명의 조명장치의 구성을 도시한 도면이다.
본 발명의 조명장치는 교류전원(100), 정류회로(200), 조명부(300), 스위치 제어부(400)를 포함한다.
정류회로(200)는 교류전원(100)으로부터 교류전원을 공급받아 정류된 동작전압을 출력한다. 따라서, 정류회로(200)는 브리지 정류회로를 포함하여 구성될 수 있다.
조명부(300)는 정류회로(200)로부터 정류된 동작전압을 공급받아 전하를 충전하고 충전된 전하를 엘이디단(313,323,333,343)에 전원으로 공급하여 엘이디단을 동작시키는 기능을 수행한다.
여기서, 엘이디단(313,323,333,343)은 복수의 엘이디가 직렬 또는 병렬연결되어 있을 수 있다.
이를 위해서 조명부(300)는 n 개의 그룹으로 구성되고 각각의 그룹은 서로 직렬연결되어 있는 회로구조를 가진다.
또한, 스위치 제어부(400)는 상기 조명부(300)의 각 그룹의 엘이디단(313,323,333,343)을 동작시키고 전하저장 캐패시터를 충전시키기 위해 n 개의 스위치를 포함하여 구성된다. 또한, 입력 전압 또는 상기 조명부(300)에 흐르는 전류를 감지하여 상기 복수개의 스위치를 제어하는 스위치 제어회로(401)를 더 포함한다
본 발명에서는 설명의 편의를 위해서 n=4인 4개의 그룹으로 구성된 조명부(300) 및 4개의 스위치를 포함하는 스위치 제어부(400)를 예를 들어 설명하기로 한다.
첫번째 그룹(310)은 역류방지 다이오드(311), 전하저장 캐패시터(312), 엘이디단(313)을 포함하여 구성되고, 전하저장 캐패시터(312)와 엘이디단(313)은 서로 병렬연결되어 있고 병렬로 연결된 전하저장 캐패시터(312)와 엘이디단(313)의 음극과 역류방지 다이오드(311)의 양극이 연결되고, 역류방지 다이오드(311)의 음극은 스위치 제어회로의 첫번째 스위치(410)와 연결되어 있는 구조이다.
두번째 그룹(320)은 역류방지 다이오드(321), 전하저장 캐패시터(322), 엘이디단(323)을 포함하여 구성되고, 전하저장 캐패시터(322)와 엘이디단(323)은 서로 병렬연결되어 있고 병렬로 연결된 전하저장 캐패시터(322)와 엘이디단(323)의 음극과 역류방지 다이오드(321)의 양극이 연결되고, 역류방지 다이오드(321)의 음극은 스위치 제어회로의 두번째 스위치(420)와 연결되어 있는 구조이다.
세번째 그룹(330)은 역류방지 다이오드(331), 전하저장 캐패시터(332), 엘이디단(333)을 포함하여 구성되고, 전하저장 캐패시터(332)와 엘이디단(333)은 서로 병렬연결되어 있고 병렬로 연결된 전하저장 캐패시터(332)와 엘이디단(333)의 음극과 역류방지 다이오드(331)의 양극이 연결되고, 역류방지 다이오드(331)의 음극은 스위치 제어회로의 세번째 스위치(430)와 연결되어 있는 구조이다.
네번째 그룹(340)은 역류방지 다이오드(341), 전하저장 캐패시터(342), 엘이디단(343)을 포함하여 구성되고, 전하저장 캐패시터(342)와 엘이디단(343)은 서로 병렬연결되어 있고 병렬로 연결된 전하저장 캐패시터(342)와 엘이디단(343)의 음극과 역류방지 다이오드(341)의 양극이 연결되고, 역류방지 다이오드(341)의 음극은 스위치 제어회로의 네번째 스위치(440)와 연결되어 있는 구조이다.
각 그룹간의 연결구조는 다음과 같다.
첫번째 그룹(310)의 전하저장 캐패시터(312)와 병렬로 연결된 엘이디단(313)의 음극과 두번째 그룹(320)의 전하저장 캐패시터(322)와 병렬로 연결된 엘이디단(323)의 양극이 서로 직렬연결되어 있고, 두번째 그룹(320)의 전하저장 캐패시터(322)와 병렬로 연결된 엘이디단(323)의 음극과 세번째 그룹(330)의 전하저장 캐패시터(332)와 병렬로 연결된 엘이디단(333)의 양극이 서로 직렬연결되어 있고, 세번째 그룹(330)의 전하저장 캐패시터(332)와 병렬로 연결된 엘이디단(333)의 음극과 네번째 그룹(340)의 전하저장 캐패시터(342)와 병렬로 연결된 엘이디단(334)의 양극이 서로 직렬연결되어 있다.
스위치 제어부(400)의 첫번째 스위치는 조명부(300)의 첫번째 그룹(310)의 역류방지 다이오드(311)의 음극과 연결되어 있다. 스위치 제어부(400)의 두번째 스위치는 조명부(300)의 두번째 그룹(320)의 역류방지 다이오드(321)의 음극과 연결되어 있다. 스위치 제어부(400)의 세번째 스위치는 조명부(300)의 세번째 그룹(330)의 역류방지 다이오드(331)의 음극과 연결되어 있다. 스위치 제어부(400)의 네번째 스위치는 조명부(300)의 네번째 그룹(340)의 역류방지 다이오드(341)의 음극과 연결되어 있다.
즉, 역류방지 다이오드들(311,321,331,341)은 상기 스위치 제어부(400)의 각각의 스위치들(410,420,430,440)과 조명부(300)의 이웃하는 그룹들이 만나는 각각의 노드 사이에 각각 연결되어 있다.
도2는 본 발명의 일 실시예로 전하저장 캐패시터에 전하를 충전하는 과정을 설명하기 위한 도면이다.
본 발명에서는 4개의 스위치(410,420,430,440)의 초기상태는 모두 온(on)상태로 둔다.
동작 전압이 조명부(300)로 인가되고 첫번째 스위치(410)가 온 상태인 경우에 전하저장 캐패시터(312)와 역류방지 다이오드(311) 및 첫번째 스위치(410)를 통해 전류가 흐른다(SW1 전류). 그러면 전하저장 캐패시터(312)에 전하가 충전되고, 전하저장 캐패시터(312)에 충전된 전압이 첫번째 엘이디단(313)을 동작시킬 수 있는 전압이하이면 전류는 전하저장 캐패시터(312)를 통해서만 흐르게 된다. 그러다 동작전압에 의해 충전된 전하저장 캐패시터(312)의 충전전압이 첫번째 엘이디단(313)을 동작시킬 수 있는 전압 이상으로 증가하면 첫번째 엘이디단(313)을 통해서도 전류가 흐르게 된다. 즉 첫번째 엘이디단(313)이 동작하게 된다.
그리고, 동작 전압이 계속 증가하여 첫번째 그룹(310)과 두번째 그룹(320)에 걸리는 전압이 직렬로 연결된 첫번째와 두번째 그룹의 전하저장 캐패시터(312)를 충전할 수 있는 전압이상이 되면, 첫번째 그룹의 전하저장 캐패시터(312)와 두번째 그룹의 전하저장 캐패시터(322) 및 두번째 그룹의 역류방지 다이오드(321)와 두번째 스위치(420)를 통해 전류가 흐른다(SW2 전류). 그러면 첫번째 전하저장 캐패시터(312) 및 두번째 전하저장 캐패시터(322)에 전하가 충전된다. 첫번째 또는 두번째 그룹의 캐패시터에 충전된 전압이 각 그룹의 엘이디단을 동작시킬 수 있는 전압이하이면 전류는 캐패시터를 통해서만 흐르게 된다. 그러다 동작전압에 의해 충전된 캐패시터의 충전전압이 병렬로 연결된 각 그룹의 엘이디단을 동작시킬 수 있는 전압 이상으로 증가하면 해당 그룹의 엘이디단을 통해서도 전류가 흐르게 된다. 즉 첫번째와 두번째 그룹의 엘이디단이 모두 동작하게 된다.
이와 같이 조명부의 두번째 그룹(320)에 전류가 흐르게 되면 스위치 제어회로(401)는 첫번째 스위치(410)를 오프(off) 상태로 전환한다.
따라서 동작전압으로부터 인가되는 전류는 첫번째 그룹의 전하저장 캐패시터(312)와 엘이디단(313)과 두번째 그룹의 전하저장 캐패시터(322)와 엘이디단(323)과 두번째그룹의 역류방지 다이오드(321)와 두번째 스위치(420)를 통해 전류가 흐른다(SW2 전류).
그리고, 동작 전압이 계속 증가하여 첫번째 그룹(310)과 두번째 그룹(320)과 세번째 그룹(330)에 걸리는 전압이 직렬로 연결된 첫번째와 두번째와 세번째 그룹의 전하저장 캐패시터들(312,322,332,342)을 모두 충전할 수 있는 전압이상이 되면, 첫번째 그룹의 전하저장 캐패시터(312)와 두번째 그룹의 전하저장 캐패시터(322)와 세번째 그룹의 전하저장 캐패시터(332)와 세번째 그룹의 역류방지 다이오드(331) 및 세번째 스위치(430)를 통해 전류가 흐른다(SW3 전류). 그러면 첫번째 전하저장 캐패시터(312)와 두번째 전하저장 캐패시터(322) 및 세번째 전하저장 캐패시터(332)에 전하가 충전된다. 첫번째, 두번째 또는 세번째 그룹의 전하저장 캐패시터들(312,322,332)에 충전된 전압이 각 그룹의 엘이디단(313,323,333)을 동작시킬 수 있는 전압이하이면 전류는 전하저장 캐패시터들(312,322,332)을 통해서만 흐르게 된다. 그러다 동작전압에 의해 충전된 전하저장 캐패시터들(312,322,332)의 충전전압이 병렬로 연결된 각 그룹의 엘이디단(313,323,333)을 동작시킬 수 있는 전압 이상으로 증가하면 해당 그룹의 엘이디단(313,323,333)을 통해서도 전류가 흐르게 된다. 즉 첫번째와 두번째, 세번재 그룹의 엘이디단(313,323,333)이 동작하게 된다.
이와 같이 조명부의 세번째 그룹(330)에 전류가 흐르게 되면 스위치 제어회로(401)는 두번째 스위치(420)를 오프(off) 상태로 전환한다.
따라서 동작전압으로부터 인가되는 전류는 첫번째 그룹의 전하저장 캐패시터(312)와 엘이디단(313)과 두번째 그룹의 전하저장 캐패시터(322)와 엘이디단(323)과 세번째 그룹의 전하저장 캐패시터(332)와 엘이디단(333)과 세번째 그룹의 역류방지 다이오드(331)와 세번째 스위치(430)를 통해 전류가 흐른다(SW3 전류).
그리고, 동작 전압이 계속 증가하여 첫번째 그룹(310)과 두번째 그룹(320)과 세번째 그룹(330) 및 네번째 그룹(340)에 걸리는 전압이 직렬로 연결된 첫번째와 두번째와 세번째 및 네번째 그룹의 전하저장 캐패시터들(312,322,332,342)을 충전할 수 있는 전압이상이 되면, 첫번째 그룹의 전하저장 캐패시터(312)와 두번째 그룹의 전하저장 캐패시터(322)와 세번째 그룹의 전하저장 캐패시터(332)와 네번째 그룹의 전하저장 캐패시터(342)와 네번째 그룹의 역류방지 다이오드(341) 및 네번째 스위치(440)를 통해 전류가 흐른다(SW4 전류). 그러면 첫번째 전하저장 캐패시터(312)와 두번째 전하저장 캐패시터(322) 와 세번째 전하저장 캐패시터(332) 및 네번째 전하저장 캐패시터(342)에 전하가 충전된다.
첫번째, 두번째, 세번째 또는 네번째 그룹의 전하저장 캐패시터들(312,322,332,342)에 충전된 전압이 각 그룹의 엘이디단을 동작시킬 수 있는 전압이하이면 전류는 각각의 전하저장 캐패시터들(312,322,332,342)를 통해서만 흐르게 된다. 그러다 동작전압에 의해 충전된 전하저장 캐패시터들(312,322,332,342)의 충전전압이 병렬로 연결된 각 그룹의 엘이디단들(313,323,333,343)을 동작시킬 수 있는 전압 이상으로 증가하면 해당 그룹의 엘이디단을 통해서도 전류가 흐르게 된다. 즉 첫번째와 두번째, 세번째, 네번째 그룹의 엘이디단이 모두 동작하게 된다.
이와 같이 조명부의 네번째 그룹(340)에 전류가 흐르게 되면 스위치 제어회로(401)는 세번째 스위치(430)를 오프(off) 상태로 전환한다.
따라서 동작전압으로부터 인가되는 전류는 첫번째 그룹의 전하저장 캐패시터(312)와 엘이디단(313)과 두번째 그룹의 전하저장 캐패시터(322)와 엘이디단(323)과 세번째 그룹의 전하저장 캐패시터(332)와 엘이디단(333)과 네번째그룹의 전하저장 캐패시터(342)와 엘이디단(343)과 역류방지 다이오드(341)와 네번째 스위치(440)를 통해 전류가 흐른다(SW4 전류).
일단 동작전압으로부터 충전된 각 그룹의 전하저장 캐패시터의 충전전압이 병렬로 연결된 각 엘이디단의 동작전압이상이고, 충전된 전하로 병렬로 연결된 각 연결된 엘이디단에 전류를 일정시간이상, 즉 교류전원의 1/2 주기 이상 흘려줄 수 있는 용량의 전하저장 캐패시터를 구비하면, 입력전압이 어떤 엘이디도 켤 수 없는 낮은 구간에서도 각 그룹의 전하저장 캐패시터의 전하에 의해 모든 엘이디는 항상 켜져 있는 것이 본 발명의 특징이다.
도3은 본 발명의 일 실시예로 동작 전압에 따른 스위치 제어부에 흐르는 전류를 나타낸 도면이다.
동작 전압은 4단계의 구간으로 구분할 수가 있다.
구간 a는 조명부(300)의 첫번째 그룹(310)의 전하저장 캐패시터(312)가 충전되는 구간이다. 따라서, 구간 a에서는 첫번째 스위치(410)는 온(on)상태로 있어 첫번째 스위치(410)에는 전류가 흐르게 된다(sw1 전류). 여기서, 동작 전압 V1은 첫번째 그룹(310)의 전하저장 캐패시터(312)의 실시간 충전전압과 첫번째 엘이디단(313)의 동작전압 중에 작은 전압으로 결정된다.
구간 b는 조명부(300)의 두번째 그룹(320)의 전하저장 캐패시터(322)가 충전되는 구간이다. 따라서, 구간 b에서는 두번째 스위치(420)는 온(on)상태로 있어, 두번째 스위치(420)에 전류가 흐르게 된다(sw2 전류). 여기서, 동작 전압 V2은 첫번째 그룹(310)과 두번째 그룹(320)의 전하저장 캐패시터들(312,322)의 실시간 충전전압의 합과 첫번째와 두번째 그룹의 엘이디단(313,323)을 모두 동작시킬 수 있는 동작전압 중에 작은 전압으로 결정된다. 구간 b에서는 첫번째 스위치(410)는 오프(off) 상태로 전환된다.
구간 c는 조명부(300)의 세번째 그룹(330)의 전하저장 캐패시터(332)가 충전되고 세번째 엘이디단(333)이 동작하는 구간이다. 따라서, 구간 c에서는 세번째 스위치(430)는 온(on)상태로 있어 세번째 스위치(430)에는 전류가 흐르게 된다(sw3 전류). 여기서, 동작 전압 V3은 첫번째(310)와 두번째(320)와 세번째 그룹(330)의 전하저장 캐패시터(312,322,332)의 실시간 충전전압의 합과 첫번째와 두번째와 세번째 그룹의 엘이디단(313,323,333)을 모두 동작시킬 수 있는 동작전압 중에 작은 전압으로 결정된다. 구간 c에서는 두번째 스위치(420)은 오프(off) 상태로 전환된다. 따라서, 구간 c에서는 첫번째 스위치(410)와 두번째 스위치(420)은 오프(off) 상태로 된다.
구간 d는 조명부(300)의 네번째 그룹(340)의 전하저장 캐패시터(342)가 충전되고 네번째 엘이디단(343)이 동작하는 구간이다. 따라서, 구간 d에서는 네번째 스위치(440)는 온(on)상태로 있어 네번째 스위치(440)에는 전류가 흐르게 된다(sw4 전류). 여기서, 동작전압 V4은 첫번째(310)와 두번째(320)와 세번째(330)와 네번째 그룹(340)의 전하저장 캐패시터들(312,322,332,342)의 실시간 충전전압의 합과 첫번째와 두번째와 세번째와 네번째 그룹의 엘이디단(313,323,333,343)을 모두 동작시킬 수 있는 동작전압 중에 작은 전압으로 결정된다. 구간 d에서는 세번째 스위치(430)는 오프(off) 상태로 전환된다. 따라서, 구간 d에서는 첫번째 스위치(410)와 두번째 스위치(420) 및 세번째 스위치(430)는 오프(off) 상태로 된다.
도4는 본 발명의 일 실시예로 동작 전압에 따른 전하저장 캐패시터에 충전되는 전압의 크기를 나타낸 도면이다.
여기서, 설명의 편의를 위해서 첫번째 전하저장 캐패시터(312)를 C1 이라 하고, 두번째 전하저장 캐패시터(322)를 C2 라 하고, 세번째 전하저장 캐패시터(332)를 C3 라 하고, 네번째 전하저장 캐패시터(342)를 C4 라 한다.
동작 전압의 구간 a 에서는 첫번째 전하저장 캐패시터(312)는 충전을 시작하여 C1의 충전 전압은 급격히 상승하게 된다. 그리고 동작 전압이 구간 b,c,d 로 증가함에 따라 충전되는 전압의 기울기는 점점 작아지게 된다. 그리고, 동작 전압이 감소하여 동작 전압이 구간 a 보다 작은 전압으로 입력되는 경우에는 첫번째 전하저장 캐패시터(312)는 방전을 시작하여 C1의 충전 전압은 감소하게 된다.
동작 전압의 구간 b 에서는 두번째 전하저장 캐패시터(322)는 충전을 시작하여 C2의 충전 전압은 급격히 상승하게 된다. 그리고 동작 전압이 구간 c,d 로 증가함에 따라 충전되는 전압의 기울기는 점점 작아지게 된다. 그리고, 동작 전압이 감소하여 동작 전압이 구간 b 보다 작은 전압으로 입력되는 경우에는 두번째 전하저장 캐패시터(322)는 방전을 시작하여 C2의 충전 전압은 감소하게 된다.
동작 전압의 구간 c 에서는 세번째 전하저장 캐패시터(332)는 충전을 시작하여 C3의 충전 전압은 급격히 상승하게 된다. 그리고 동작 전압이 구간 d 로 증가함에 따라 충전되는 전압의 기울기는 점점 작아지게 된다. 그리고, 동작 전압이 감소하여 동작 전압이 구간 c 보다 작은 전압으로 입력되는 경우에는 세번째 전하저장 캐패시터(332)는 방전을 시작하여 C3의 충전 전압은 감소하게 된다.
동작 전압의 구간 d 에서는 네번째 전하저장 캐패시터(342)는 충전을 시작하여 C4의 충전 전압은 급격히 상승하게 된다. 그리고, 동작 전압이 감소하여 동작 전압이 구간 d 보다 작은 전압으로 입력되는 경우에는 네번째 전하저장 캐패시터(342)는 방전을 시작하여 C4의 충전 전압은 감소하게 된다.
도5는 본 발명의 일 실시예로 전하저장 캐패시터에서 엘이디단으로 전압을 제공하는 것을 나타낸 도면이다.
상술한 바와 같이 본 발명의 조명장치는 엘이디단과 병렬연결된 전하저장 캐패시터에서 전하를 충전하고 있고 엘이디단을 동작시킬 수 있는 동작 전압보다 낮은 전압이 조명부(300)에 인가되는 경우에는 전하저장 캐패시터에서 전하를 방전하여 병렬연결되어 있는 엘이디단에 전압을 공급하여 엘이디단을 동작시킬 수 있다.
즉, 동작 전압이 구간 d 이상인 경우에 동작전압으로 모든 그룹의 전하저장 캐패시터들(312,322,332,342)을 충전시킴과 동시에 각 전하저장 캐패시터들(312,322,332,342)의 충전전압이 병렬로 연결된 엘이디단(313,323,333,343)의 동작전압보다 높은 경우에는 해당 엘이디단(313,323,333,343)은 동작 전압으로 동작을 한다.
동작 전압이 구간 c 인 경우에는 동작전압으로 첫번째, 두번째, 세번째 그룹의 전하저장 캐패시터들(312,322,332)을 충전시킴과 동시에 각 전하저장 캐패시터들(312,322,332)의 충전전압이 병렬로 연결된 엘이디단(313,323,333)의 동작전압보다 높은 경우에는 해당 엘이디단(313,323,333)은 동작 전압으로 동작을 하고, 네번째 엘이디단(343)은 병렬 연결된 네번째 전하저장 캐패시터(342)로부터 전류(I4)를 공급받아 동작한다.
그리고, 동작 전압이 구간 b 인 경우에는 동작전압으로 모든 첫번째, 두번째 그룹의 전하저장 캐패시터들(312,322)을 충전시킴과 동시에 각 전하저장 캐패시터들(312,322)의 충전전압이 병렬로 연결된 엘이디단(313,323)의 동작전압보다 높은 경우에는 해당 엘이디단(313,323)은 동작 전압으로 동작을 하고, 세번째 엘이디단(333)은 병렬 연결된 세번째 전하저장 캐패시터(332)로부터 전류(I3)를 공급받아 동작하고, 네번째 엘이디단(343)은 병렬 연결된 네번째 전하저장 캐패시터(342)로부터 전류(I4)를 공급받아 동작한다.
그리고, 동작 전압이 구간 a 인 경우에는 동작전압으로 첫번째 그룹의 전하저장 캐패시터(312)를 충전시킴과 동시에 첫번째 그룹의 전하저장 캐패시터(312)의 충전전압이 병렬로 연결된 엘이디단(313)의 동작전압보다 높은 경우에는 첫번째 엘이디단(313)은 동작 전압으로 동작을 하고, 두번째 엘이디단(323)은 병렬 연결된 두번째 전하저장 캐패시터(322)로부터 전류(I2)를 공급받아 동작하고, 세번째 엘이디단(333)은 병렬 연결된 세번째 전하저장 캐패시터(332)로부터 전류(I3)를 공급받아 동작하고, 네번째 엘이디단(343)은 병렬 연결된 네번째 전하저장 캐패시터(342)로부터 전류(I4)를 공급받아 동작한다.
그리고, 동작 전압이 구간 a 보다 작은 전압이 입력되는 경우에는 첫번째 엘이디단(313)은 병렬 연결된 첫번째 전하저장 캐패시터(312)로부터 전류(I1)를 공급받아 동작하고, 두번째 엘이디단(323)은 병렬 연결된 두번째 전하저장 캐패시터(322)로부터 전류(I2)를 공급받아 동작하고, 세번째 엘이디단(333)은 병렬 연결된 세번째 전하저장 캐패시터(332)로부터 전류(I3)를 공급받아 동작하고, 네번째 엘이디단(343)은 병렬 연결된 네번째 전하저장 캐패시터(342)로부터 전류(I4)를 공급받아 동작한다.
따라서, 본 발명의 조명장치는 동작 전압의 모든 구간에서 엘이디단이 동작하여 flicker 현상이 발생하지 않는다.
여기서, 본 발명의 전하저장 캐패시터의 충방전 용량은 병렬연결되는 엘이디단의 전류소모량을 감안해서 충분히 크도록 설정한다.
종래의 전하저장 캐패시터가 없는 조명장치는 동작 전압에 따라 엘이디가 순차적으로 켜지게 되므로, 낮은 동작 전압에서는 동작을 하지 않는 엘이디가 존재하고 밝기의 변화가 심한 문제가 있으나 본 발명의 기술을 적용하면 모든 엘이디를 항상 켤 수 있고, 일정 밝기로 유지할 수 있다.
도6과 도7은 본 발명의 일 실시예로 역류방지 다이오드의 구성 위치를 변경한 도면이다.
본 발명의 조명부(300)는 각각의 그룹에 포함되는 역류방지 다이오드(311,321,331,341)는 각 그룹의 전하저장 캐패시터(312,322,332,342)에서 전하를 방전하는 경우에 전류의 역류를 방지하기 위해서 각 그룹의 전하저장 캐패시터(312,322,332,342)의 사이에 위치할 수도 있다.
즉, 도6에서 도시한 바와 같이 첫번째 그룹(310)의 역류방지 다이오드(311)는 정류회로(200)와 첫번째 전하저장 캐패시터(312) 사이에 연결되어 있고, 두번째 역류방지 다이오드(321)는 첫번째 그룹(310)의 전하저장 캐패시터(312)와 두번째 그룹(320)의 전하저장 캐패시터(322) 사이에 연결되어 있고, 세번째 역류방지 다이오드(331)는 두번째 그룹(320)의 전하저장 캐패시터(322)와 세번째 그룹(330)의 전하저장 캐패시터(332) 사이에 연결되어 있고, 네번째 역류방지 다이오드(341)는 세번째 그룹(330)의 전하저장 캐패시터(332)와 네번째 그룹(340)의 전하저장 캐패시터(342) 사이에 연결되어 있다.
또는, 도7에서 도시한 바와 같이 첫번째 그룹(310)의 역류방지 다이오드(311)는 첫번째 그룹(310)의 전하저장 캐패시터(312)와 두번째 그룹(320)의 전하저장 캐패시터(322) 사이에 연결되어 있고, 두번째 역류방지 다이오드(321)는 두번째 그룹(320)의 전하저장 캐패시터(322)와 세번째 그룹(330)의 전하저장 캐패시터(332) 사이에 연결되어 있고, 세번째 역류방지 다이오드(331)는 세번째 그룹(330)의 전하저장 캐패시터(332)와 네번째 그룹(340)의 전하저장 캐패시터(342) 사이에 연결되어 있고, 네번째 역류방지 다이오드(341)는 네번째 그룹(340)의 전하저장 캐패시터(342)와 네번째 스위치(440) 사이에 연결되어 있을 수 있다.
본 발명은 동작 전원으로부터 전하를 충전하고, 동작 전원이 엘이디단을 동작시킬 수 있는 전압보다 낮은 전압인 경우에는 충전된 전하를 방전하여 엘이디단에 전원을 공급함으로써, 모든 동작 전압의 구간에서도 모든 엘이디단을 동작시킬 수 있는 조명장치를 제공하는 동작 전원의 크기에 상관없이 모든 엘이디단을 동작시킬 수 있어 flicker 현상을 방지할 수 있는 산업상 이용가능성이 있다.

Claims (8)

  1. 교류전원을 공급받아 동작 전압을 출력하는 정류회로부;
    엘이디단을 포함하고 있으며, 상기 동작 전압을 공급받아 전하를 저장하고 상기 동작 전압이 상기 엘이디단을 동작시키지 못하는 전압에서도 저장된 전하를 이용하여 상기 엘이디단을 동작시키는 조명부; 및
    상기 엘이디단의 동작을 제어하는 스위치를 포함하는 스위치 제어부;를 포함하되,
    상기 조명부는,
    복수개의 그룹으로 구성되고 각각의 그룹은,
    전하저장 캐패시터;
    상기 전하저장 캐패시터와 병렬연결되어 있는 엘이디단; 및
    역류방지 다이오드;
    을 포함하여 구성되고, 각 그룹은 전하저장 캐패시터가 이웃하는 그룹의 전하저장 캐패시터와 직렬연결되어 있는 구조인 조명장치.
  2. 제1항에 있어서,
    상기 캐패시터는 상기 동작 전압을 통해 전하를 충전하고, 상기 동작 전원이 상기 캐패시터와 병렬연결되어 있는 상기 엘이디단을 동작시킬 수 있는 전압보다 낮은 전압인 경우에 충전된 전하를 방전하여 상기 엘이디단에 전원을 공급하는 것을 특징으로 하는 조명장치.
  3. 제1항에 있어서,
    상기 스위치 제어부는
    복수개의 스위치; 및
    상기 동작 전압 또는 상기 조명부에 흐르는 전류를 감지하여 상기 복수개의 스위치를 제어하는 스위치 제어회로;를 포함하는 것을 특징으로 하는 조명장치.
  4. 제3항에 있어서,
    복수개의 스위치의 n 번째 스위치는 n 번째 그룹과 연결되어 있으며, 상기 스위치 제어회로는 상기 동작 전압이 상기 첫번째 그룹으로부터 상기 n 번째 그룹까지 직렬로 연결되어 있는 상기 전하저장 캐패시터들을 충전할 수 있는 전압에 이르면, 상기 n 번째 스위치를 온(on) 상태로 두고 상기 n-1 번째까지의 스위치를 오프(off) 상태로 두어, n번째 그룹까지 직렬로 연결된 상기 전하저장 캐패시터들을 동시에 충전하는 것을 특징으로 하는 조명장치.
  5. 제1항에 있어서,
    상기 엘이디단은 복수의 엘이디가 직렬 또는 병렬연결되어 있는 것을 특징으로 하는 조명장치.
  6. 제1항에 있어서,
    상기 역류방지 다이오드는 상기 스위치 제어부의 스위치와 상기 조명부의 이웃하는 그룹이 만나는 노드 사이에 연결되어 있는 것을 특징으로 하는 조명장치.
  7. 제1항에 있어서,
    상기 역류방지 다이오드는 상기 조명부의 이웃하는 그룹의 전하저장 캐패시터 사이에 연결되어 있는 것을 특징으로 하는 조명장치.
  8. 제7항에 있어서,
    상기 역류방지 다이오드가 상기 정류회로부와 첫번째 전하저장 캐패시터 사이 또는 마지막 전하저장 캐패시터와 마지막 스위치 사이에 연결되어 있는 것을 특징으로 하는 조명장치.
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