WO2015178564A1

WO2015178564A1 - 교류전원을 이용하는 led 조명장치

Info

Publication number: WO2015178564A1
Application number: PCT/KR2015/000315
Authority: WO
Inventors: 유수근; 공명국; 이호영; 최홍걸
Original assignee: 주식회사 루멘스
Priority date: 2014-05-21
Filing date: 2015-01-13
Publication date: 2015-11-26
Also published as: WO2015178565A1

Abstract

입력되는 전압의 크기가 최소 발광전압을 초과하는 경우, 전압의 크기에 관계없이 항상 모든 발광소자가 발광하도록 되어 있으며, 상기 전압의 크기가 작을수록 상기 발광소자들이 병렬로 연결되는 구성을 갖게 되고, 상기 전압의 크기가 크질수록 상기 발광소자들이 직렬로 연결되는 구성을 갖게 되는 것을 특징으로 하는 발광장치를 공개한다.

Description

교류전원을 이용하는 LED 조명장치

본 발명은 조명장치에 관한 것으로서, 특히 교류전원을 이용하는 LED 조명장치에 관한 것이다.

발광 다이오드(Light Emitting Diode; LED)는 화합물 반도체(compound semiconductor)의 PN 다이오드 형성을 통해 발광원을 구성함으로써, 다양한 색의 광을 구현할 수 있는 일종의 반도체 소자를 말한다. 이러한 발광 소자는 수명이 길고, 소형화 및 경량화가 가능하며, 저전압 구동이 가능하다는 장점이 있다. 또한, 이러한 LED는 충격 및 진동에 강하고, 예열시간과 복잡한 구동이 불필요하며, 다양한 형태로 기판이나 리드프레임에 실장한 후, 패키징할 수 있어서 여러 가지 용도로 모듈화하여 백라이트 유닛(backlight unit)이나 각종 조명 장치 등에 적용할 수 있다.

한 개의 독립된 조명을 제공하기 위하여 복수 개의 발광 다이오드가 사용될 수 있는데, 이때 발광 다이오드들은 서로 직렬 또는 병렬로 연결되어 사용될 수 있다. 이때 모든 발광 다이오드들을 항상 켜진 상태로 두기 위하여 상용의 교류전원을 직류전원으로 변환하여 발광 다이오드들에게 인가할 수 있다.

위와 같은 방법에서는 직류전원을 제공하여 사용하는 경우 별도의 직류정류부가 필요한데, 다른 방법에서는 직류정류부의 구성을 제거하고 교류 전원을 직접 발광 다이오드들에게 인가할 수 있다. 이때, 발광 다이오드들은 서로 직렬로 연결되어 있을 수 있으며, 변동하는 입력 전압의 크기에 따라 각 발광 다이오드들의 온/오프 상태가 변화될 수 있다. 따라서 이 경우, 온/오프 상태가 반복되면서 플리커 현상이 발생하고, 각 LED의 이용률이 저하되며 따라서 광출력 효율이 감소한다는 단점이 있다.

발광 다이오드들로 구성된 조명장치를 교류 전원으로 구동하더라도 (1) 플리커 현상을 없애거나 완화시킬 수 있다면, 그리고 (2) 교류 전원 동작에 따른 역률 저하를 방지할 수 있다면, 직류 전원 장치를 사용하지 않고 교류 전원을 사용하는 것이 유리할 수 있다.

한편 상용 교류 전원의 피크전압은 지역마다 다를 수 있다. 이때, LED를 이용한 하나의 조명장치를 서로 다른 크기의 교류 전원에 인가하는 경우 상기 조명장치의 밝기는 달라질 수 있으며 전력효율도 달라질 수 있다. 따라서 서로 다른 크기의 교류 전원을 인가하더라도 균일한 광출력과 효율을 나타낼 수 있는 교류 전원용 LED 조명이 필요하다.

본 발명에서는 본 발명에서는 교류전원을 직접 인가하는 LED 구동방식에 있어서의 상술한 문제점을 해결하여 LED 이용률을 증가시키고, 아울러 광출력 효율을 증가시킬 수 있는 LED 구동장치에 관한 기술을 제공하고자 한다.

또한, 본 발명에서는 이종전원을 지원할 수 있는 LED 구동장치를 제공하고자 한다.

본 발명의 일 관점에 따른 조명장치는, 전류입력단자, 전류출력단자, 전류 바이패스 출력단자, 및 상기 전류입력단자에 입력된 전류에 의해 발광되는 제1 발광그룹을 포함하는 발광유닛; 및 상기 전류출력단자를 통해 출력된 전류의 적어도 일부를 제공받도록 연결되어 있는 제2 발광그룹을 포함한다. 이때, 상기 전류출력단자는 상기 전류입력단자를 통해 입력된 전류 중 전부의 전류 또는 적어도 일부의 전류를 선택적으로 출력하도록 되어 있고, 상기 전류 바이패스 출력단자는, 상기 전류출력단자가 상기 적어도 일부의 전류만을 출력하는 경우 상기 전부의 전류 중 상기 적어도 일부의 전류를 제외한 나머지 전류를 출력하도록 되어 있다.

이때, 상기 발광유닛은 상기 전류입력단자와 상기 전류출력단자 사이에 연결된 제1바이패스부를 더 포함하며, 상기 제1바이패스부가 온 상태인 경우에는 상기 전류입력단자를 통해 입력된 전류의 일부가 상기 제1바이패스부가 제공하는 바이패스 경로를 통해 흐르도록 되어 있고, 상기 제1바이패스부가 오프 상태인 경우에는 상기 전류입력단자를 통해 입력된 전류가 상기 바이패스 경로를 통해 흐르지 않도록 되어 있으며, 상기 제1바이패스부의 온 상태 및 오프 상태 간의 전환은 상기 전류출력단자의 전압에 의해 조절될 수 있다.

이때, 상기 제1바이패스부는, 일 단자가 상기 전류출력단자에 연결되고 타 단자가 상기 제1 발광그룹 쪽에 연결된 저항; 상기 타 단자와 상기 전류입력단자 사이에 연결된 트랜지스터; 및 상기 트랜지스터의 게이트와 상기 전류출력단자 사이에 미리 결정된 전위차가 발생하도록 하는 바이어스 전압 제공 소자를 더 포함할 수 있다.

이때, 상기 발광유닛은 상기 전류 바이패스 출력단자와 상기 제1 발광그룹의 출력부 사이에 연결된 제2바이패스부를 더 포함하며, 상기 제1바이패스부가 온 상태인 경우 상기 제2바이패스부가 온 상태이며, 상기 제1바이패스부가 오프 상태인 경우 상기 제2바이패스부가 오프 상태일 수 있다.

그리고 상기 전류출력단자는, 상기 전류입력단자에 인가되는 전압이 제1전위인 경우에는 상기 적어도 일부의 전류를 출력하도록 되어 있고, 상기 전류입력단자에 인가되는 전압이 상기 제1전위보다 큰 제2전위인 경우에는 상기 전부의 전류를 출력하도록 되어 있을 수 있다.

또한, 상기 발광유닛은 역류방지부를 더 포함하며, 상기 역류방지부는, 상기 제2바이패스부가 상기 제1 발광그룹의 출력부에 접속하는 접속점과, 상기 저항의 상기 타 단자 사이에 연결된 것을 특징으로 할 수 있다.

또한, 제2 발광그룹은, 또 다른 전류입력단자, 또 다른 전류출력단자, 또 다른 전류 바이패스 출력단자, 및 상기 또 다른 전류입력단자에 입력된 전류에 의해 발광되는 상기 제2 발광그룹을 포함하는 또 다른 발광유닛에 포함된 것일 수 있다. 이때, 상기 또 다른 전류입력단자는 상기 전류출력단자에 전기적으로 연결되며, 상기 또 다른 전류출력단자는 상기 또 다른 전류입력단자를 통해 입력된 전류 중 전부의 제2전류 또는 적어도 일부의 제2전류를 선택적으로 출력하도록 되어 있고, 상기 또 다른 전류 바이패스 출력단자는, 상기 또 다른 전류출력단자가 상기 적어도 일부의 제2전류만을 출력하는 경우 상기 또 다른 전류입력단자를 통해 입력된 전류 중 상기 적어도 일부의 제2전류를 제외한 나머지 전류를 출력하도록 되어 있으며, 상기 조명장치는 상기 또 다른 전류출력단자를 통해 출력된 전류의 적어도 일부를 제공받도록 연결되어 있는 제3 발광그룹을 더 포함할 수 있다.

이때, 상기 또 다른 발광유닛은 상기 또 다른 전류입력단자와 상기 또 다른 전류출력단자 사이에 연결된 또 다른 제1바이패스부를 더 포함하며, 상기 또 다른 제1바이패스부가 온 상태인 경우에는 상기 또 다른 전류입력단자를 통해 입력된 전류의 일부가 상기 또 다른 제1바이패스부가 제공하는 또 다른 바이패스 경로를 통해 흐르도록 되어 있고, 상기 또 다른 제1바이패스부가 오프 상태인 경우에는 상기 또 다른 전류입력단자를 통해 입력된 전류가 상기 또 다른 바이패스 경로를 통해 흐르지 않도록 되어 있으며, 상기 또 다른 제1바이패스부의 온 상태 및 오프 상태 간의 전환은 상기 또 다른 전류출력단자의 전압에 의해 조절되는 것을 특징으로 할 수 있다.

이때, 상기 또 다른 제1바이패스부는, 일 단자가 상기 또 다른 전류출력단자에 연결되고 타 단자가 상기 제2 발광그룹 쪽에 연결된 또 다른 저항; 상기 또 다른 저항의 상기 타 단자와 상기 또 다른 전류입력단자 사이에 연결된 또 다른 트랜지스터; 및 상기 또 다른 트랜지스터의 게이트와 상기 또 다른 전류출력단자 사이에 미리 결정된 전위차가 발생하도록 하는 또 다른 바이어스 전압 제공소자를 더 포함할 수 있다.

이때, 상기 또 다른 발광유닛은, 상기 또 다른 전류 바이패스 출력단자와 상기 제2 발광그룹의 출력부 사이에 연결된 또 다른 제2바이패스부를 포함하며, 상기 또 다른 제1바이패스부가 온 상태인 경우 상기 또 다른 제2바이패스부 또한 온 상태이며, 상기 또 다른 제1바이패스부가 오프 상태인 경우 상기 또 다른 제2바이패스부 또한 오프 상태인 것을 특징으로 할 수 있다.

또한, 상기 또 다른 전류출력단자는, 상기 또 다른 전류입력단자에 인가되는 전압이 제3전위인 경우에는 상기 적어도 일부의 제2전류를 출력하도록 되어 있고, 상기 또 다른 전류입력단자에 인가되는 전압이 제3전위보다 큰 제4전위인 경우에는 상기 전부의 제2전류를 출력하도록 되어 있을 수 있다.

또한, 상기 또 다른 발광유닛은 또 다른 역류방지부를 더 포함하며, 상기 또 다른 역류방지부는, 상기 제2 발광그룹의 출력부와 상기 또 다른 제2바이패스부가 접속하는 접속점과, 상기 또 다른 저항의 상기 타 단자 사이에 연결된 것을 특징으로 할 수 있다.

본 발명의 다른 관점에 따른 조명장치는 전위가 변동 가능한 전원을 공급하는 전원공급부; 상류에서 하류방향으로 순번을 가지도록 서로 전기적으로 연결되고 상기 전원공급부로부터 전원을 공급받는 복수의 발광그룹; 제1 바이패스부; 및 제2 바이패스부를 포함한다. 이때, 상기 각각의 발광그룹은, 적어도 하나 이상의 발광소자를 포함하고, 상기 제1 바이패스부와 상기 제2 바이패스부는 모두, 임의 순번째인 제1 발광그룹이 속한 발광유닛에 포함되며, 상기 제1 바이패스부는, 상기 제1 발광그룹의 상류단과 상기 제1 발광그룹보다 하류에서의 임의 순번째인 제2 발광그룹의 상류단을 단속 가능하게 전기적으로 연결하도록 되어 있고, 상기 제2 바이패스부는, 상기 제1 발광그룹의 하류단과 접지를 단속 가능하게 전기적으로 연결하도록 되어 있으며, 상기 제2 바이패스부와 상기 제1 발광그룹의 하류단이 연결되는 접속점은, 적어도 상기 제1 바이패스부와 상기 제2 발광그룹의 상류단이 연결되는 접속점보다 상류에 위치한다.

이때, 상기 제1 바이패스부가 상기 제1 발광그룹의 상류단과 상기 제2 발광그룹의 상류단을 연결할 때에, 상기 제1 바이패스부는 정전류원으로서 동작하도록 되어 있을 수 있다.

또한, 상기 제1 바이패스부를 통해 전류가 흐를 때에는 상기 제2 바이패스부를 통해 전류가 흐르도록 되어 있고, 상기 제1 바이패스부를 통해 전류가 흐르지 않을 때에는 상기 제2 바이패스부를 통해 전류가 흐르지 않도록 되어 있을 수 있다.

또한, 상기 발광장치는 상기 제2 발광그룹보다 하류에서의 임의 순번째인 제3 발광그룹; 및 또 다른 제1 바이패스부 및 또 다른 제2 바이패스부를 더 포함하되, (a) 상기 또 다른 제1 바이패스부는, 상기 제1 바이패스부와 상기 제2 발광그룹의 상류단이 연결되는 접속점보다 하류인 상기 제2 발광그룹의 또 다른 상류단과, 상기 제2 발광그룹의 하류단을 단속 가능하게 전기적으로 연결하도록 되어 있으며; 상기 또 다른 제2 바이패스부는, 상기 제2 발광그룹의 하류단과 접지를 단속 가능하게 전기적으로 연결하도록 되어 있으며; 상기 또 다른 제2 바이패스부가 상기 제2 발광그룹의 하류단에 연결되는 접속점은, 상기 또 다른 제1 바이패스부가 상기 제2 발광그룹의 하류단에 연결되는 접속점보다 상류에 위치할 수 있다. 또는 (b) 상기 또 다른 제1 바이패스부는 상기 제2 발광그룹보다 하류에서의 임의 순번째인 제3 발광그룹의 상류단과, 상기 제3 발광그룹의 하류단을 단속 가능하게 전기적으로 연결하도록 되어 있으며; 상기 또 다른 제2 바이패스부는, 상기 제3 발광그룹의 하류단과 접지를 단속 가능하게 전기적으로 연결하도록 되어 있으며; 상기 또 다른 제2 바이패스부가 상기 제3 발광그룹의 하류단에 연결되는 접속점은, 상기 또 다른 제1 바이패스부가 상기 제3 발광그룹의 하류단에 연결되는 접속점보다 상류에 위치할 수 있다.

이때, 상기 발광장치는 역류방지부를 더 포함하며, 상기 역류방지부는, (a) 상기 제2 바이패스부와 상기 제1 발광그룹의 하류단이 연결되는 접속점과, 상기 제1 바이패스부와 상기 제2 발광그룹의 상류단이 연결되는 접속점 사이, (b) 상기 또 다른 제2 바이패스부와 상기 제2 발광그룹의 하류단에 연결되는 접속점과, 상기 또 다른 제1 바이패스부와 상기 제2 발광그룹의 하류단에 연결되는 접속점 사이, 및 (c) 상기 또 다른 제2 바이패스부와 상기 제3 발광그룹의 하류단에 연결되는 접속점과, 상기 또 다른 제1 바이패스부와 상기 제3 발광그룹의 하류단에 연결되는 접속점 사이 중 적어도 한 곳에 연결된 것을 특징으로 할 수 있다.

본 발명의 또 다른 관점에 따른 조명장치는 최상류부터 최하류까지 순번을 가지도록 선형으로 전기 연결된 복수개의 발광그룹들; 상기 발광그룹들 사이의 연결점과 접지를 연결하는 제1회로부; 및 상기 발광그룹들 사이의 또 다른 연결점들을 바이패스 연결하는 제2회로부;를 포함하며, 공급되는 교류전원의 전위가 상승하는 동안 최상류의 발광그룹부터 최하류의 모든 발광그룹을 순차적으로 병렬연결에서 직렬연결로 전환시키도록 되어 있거나, 또는, 공급되는 교류전원의 전위가 하강하는 동안 최하류의 발광그룹부터 최상류의 모든 발광그룹을 순차적으로 직렬연결에서 병렬연결로 전환시키도록 되어 있다. 이때, 상기 각각의 발광그룹은 한 개 이상의 LED소자를 구비한다.

본 발명의 또 다른 관점에 따른 조명장치는 제1 발광그룹, 제1 바이패스부, 제2 바이패스부, 및 상기 제1 발광그룹의 입력단과 상기 제1 바이패스부의 입력단에 공통으로 연결되어 상기 제1 발광그룹과 상기 제1 바이패스부에 전류를 공급하는 전류입력단자를 포함하는 발광유닛; 및 제1 회로상태에서 상기 제1 발광그룹의 출력단에서 출력된 전류를 공급받고 제2 회로상태에서 상기 제1 바이패스부의 출력단에서 출력된 전류를 공급받도록, 상기 발광유닛에 연결되어 있는 제2 발광그룹;을 포함한다. 이때, 상기 제1 회로상태에서, 상기 제1 바이패스부를 통해 전류가 흐르지 않도록 상기 제1 바이패스부가 차단되도록 되어 있고, 상기 제1 발광그룹에서 출력된 전류는 상기 제2 바이패스부를 통해 흐르지 않도록 상기 제2 바이패스부가 차단되도록 되어 있다. 또한, 상기 제2 회로상태에서, 상기 제1 바이패스부를 통해 전류가 흐르도록 되어 있고, 상기 제1 발광그룹에서 출력된 전류의 적어도 일부가 상기 제2 바이패스부를 통해 흐르도록 되어 있고, 상기 제2 발광그룹에 전류가 공급될 때에 상기 제2 바이패스부를 통해 흐르는 전류는 상기 제2 발광그룹으로 흐르지 않도록 되어 있다.

이때, 상기 제2 바이패스부의 출력단자는 접지에 연결되도록 되어 있으며, 상기 발광유닛은, 상기 제1 바이패스부에 연결된 전류출력단자를 더 포함하며, 상기 제1 바이패스부의 차단여부는 상기 전류출력단자의 전압에 의해 조절되는 것을 특징으로 할 수 있다.

이때, 상기 제1 바이패스부는, 일 단자가 상기 전류출력단자에 연결되고 타 단자가 상기 제1 발광그룹 쪽에 연결된 저항; 상기 타 단자와 상기 전류입력단자 사이에 연결된 트랜지스터; 및 상기 트랜지스터의 게이트와 상기 전류출력단자 사이에 미리 결정된 전위차가 발생하도록 하는 바이어스 전압 제공소자를 더 포함할 수 있다.

또한, 상기 제1 회로상태는 제1 입력전압레벨을 갖는 상태를 나타내고, 상기 제2 회로상태는 제2 입력전압레벨을 갖는 상태를 나타내며, 상기 제1 입력전압레벨은 상기 제2 입력전압레벨보다 클 수 있다.

<플리커 감소를 위하여 LED에 커패시터가 병렬로 연결된 조명장치>

본 발명의 일 관점에 따른 조명장치는, 전류입력단자, 전류출력단자, 전류 바이패스 출력단자, 상기 전류입력단자에 입력된 전류에 의해 발광되는 제1 발광그룹, 및 상기 제1 발광그룹의 양단에 병렬로 연결되어 있는 콘덴서(커패시터)를 포함하는 발광유닛; 및 상기 전류출력단자를 통해 출력된 전류의 적어도 일부를 제공받도록 연결되어 있는 제2 발광그룹;을 포함한다. 그리고 상기 전류출력단자는 상기 전류입력단자를 통해 입력된 전류 중 전부의 전류 또는 적어도 일부의 전류를 선택적으로 출력하도록 되어 있고, 상기 전류 바이패스 출력단자는, 상기 전류출력단자가 상기 적어도 일부의 전류만을 출력하는 경우 상기 전류입력단자를 통해 입력된 전류 중 상기 적어도 일부의 전류를 제외한 나머지 전류를 출력하도록 되어 있다.

이때, 상기 발광유닛은 상기 전류입력단자와 상기 전류출력단자 사이에 연결된 제1바이패스부를 더 포함하며, 상기 제1바이패스부가 온 상태인 경우에는 상기 전류입력단자를 통해 입력된 전류의 일부가 상기 제1바이패스부가 제공하는 바이패스 경로를 통해 흐르도록 되어 있고, 상기 제1바이패스부가 오프 상태인 경우에는 상기 전류입력단자를 통해 입력된 전류가 상기 바이패스 경로를 통해 흐르지 않도록 되어 있으며, 상기 제1바이패스부의 온 상태 및 오프 상태 간의 전환은 상기 전류출력단자의 전압에 의해 조절되는 것을 특징으로 할 수 있다.

또한, 상기 제1바이패스부는, 일 단자가 상기 전류출력단자에 연결되고 타 단자가 상기 제1 발광그룹 쪽에 연결된 저항; 상기 타 단자와 상기 전류입력단자 사이에 연결된 트랜지스터; 및 상기 트랜지스터의 게이트와 상기 전류출력단자 사이에 미리 결정된 전위차가 발생하도록 하는 바이어스 전압 제공소자를 포함할 수 있다.

이때, 상기 트랜지스터의 온오프 상태는, 상기 트랜지스터와 상기 타 단자 간의 연결점인 제1노드와 상기 트랜지스터와 상기 바이어스 전압 제공소자 간의 연결점인 제2노드 간의 전압에 상기 저항의 양단에 걸린 전압을 더한 값이, 상기 미리 결정된 전위차보다 큰지 또는 작은지에 따라 결정될 수 있다.

또한, 상기 전류 바이패스 출력단자는 상기 제1 발광그룹의 출력부와 그라운드 사이에 연결된 제2바이패스부를 포함하며, 상기 제1바이패스부가 온 상태인 경우 상기 제2바이패스부가 온 상태이며, 상기 제1바이패스부가 오프 상태인 경우 상기 제2바이패스부가 오프 상태인 것을 특징으로 할 수 있다.

또한, 상기 나머지 전류는 상기 제1 발광그룹을 통해 흐르는 전류의 적어도 일부 또는 전부일 수 있다.

그리고 상기 발광유닛은 역류방지부를 더 포함하며, 상기 역류방지부는, 상기 제2바이패스부가 상기 제1 발광그룹의 출력부에 접속하는 접속점과, 상기 저항의 상기 타 단자 사이에 연결된 것을 특징으로 할 수 있다.

또한, 상기 제2 발광그룹은, 또 다른 전류입력단자, 또 다른 전류출력단자, 또 다른 전류 바이패스 출력단자, 상기 또 다른 전류입력단자에 입력된 전류에 의해 발광되는 상기 제2 발광그룹, 및 상기 제2 발광그룹의 양단에 병렬로 연결되어 있는 콘덴서를 포함하는 또 다른 발광유닛에 포함된 것일 수 있다. 이때, 상기 또 다른 전류입력단자는 상기 전류출력단자에 전기적으로 연결되며, 상기 또 다른 전류출력단자는 상기 또 다른 전류입력단자를 통해 입력된 전류 중 전부의 전류 또는 적어도 일부의 제2전류를 선택적으로 출력하도록 되어 있고, 상기 또 다른 전류 바이패스 출력단자는, 상기 또 다른 전류출력단자가 상기 적어도 일부의 제2전류만을 출력하는 경우 상기 전부의 제2전류 중 상기 적어도 일부의 제2전류를 제외한 나머지 전류를 출력하도록 되어 있으며, 상기 조명장치는 상기 또 다른 전류출력단자를 통해 출력된 전류의 적어도 일부를 제공받도록 연결되어 있는 제3 발광그룹을 더 포함할 수 있다.

또한, 상기 전류출력단자는, 상기 전류입력단자에 인가되는 전압이 제1전위인 경우에는 상기 적어도 일부의 전류를 출력하도록 되어 있고, 상기 전류입력단자에 인가되는 전압이 제1전위보다 큰 제2전위인 경우에는 상기 전부의 전류를 출력하도록 되어 있을 수 있다.

본 발명의 다른 관점에 따른 조명장치는, 전위가 변동 가능한 전원을 공급하는 전원공급부; 상류에서 하류방향으로 순번을 가지도록 서로 전기적으로 연결되고 상기 전원공급부로부터 전원을 공급받는 복수의 발광그룹; 제1 바이패스부; 및 제2 바이패스부를 포함한다. 이때, 상기 각각의 발광그룹은, 적어도 하나 이상의 발광소자를 포함하며, 상기 제1 바이패스부와 상기 제2 바이패스부는 모두, 임의 순번째인 제1 발광그룹이 속한 발광유닛에 포함되며, 상기 제1 바이패스부는, 상기 제1 발광그룹의 상류단과 상기 제1 발광그룹보다 하류에서의 임의 순번째인 제2 발광그룹의 상류단을 단속 가능하게 전기적으로 연결하도록 되어 있고, 상기 제2 바이패스부는, 상기 제1 발광그룹의 하류단과 접지를 단속 가능하게 전기적으로 연결하도록 되어 있다. 이때, 상기 제2 바이패스부와 상기 제1 발광그룹의 하류단이 연결되는 접속점은, 적어도 상기 제1 바이패스부와 상기 제2 발광그룹의 상류단이 연결되는 접속점보다 상류에 위치하며, 상기 복수의 발광그룹 각각의 양 단자에는 콘덴서가 병렬로 연결되어 있는 것을 특징으로 한다.

본 발명의 또 다른 관점에 따른 조명장치는, 최상류부터 최하류까지 순번을 가지도록 선형으로 전기 연결된 복수개의 발광그룹들; 상기 발광그룹들 사이의 연결점과 접지를 연결하는 제1회로부; 및 상기 발광그룹들 사이의 또 다른 연결점들을 바이패스 연결하는 제2회로부;를 포함하며, 공급되는 교류전원의 전위가 상승하는 동안 최상류의 발광그룹부터 최하류의 모든 발광그룹을 순차적으로 병렬연결에서 직렬연결로 전환시키도록 되어 있거나, 또는 공급되는 교류전원의 전위가 하강하는 동안 최하류의 발광그룹부터 최상류의 모든 발광그룹을 순차적으로 직렬연결에서 병렬연결로 전환시키도록 되어 있다. 이때, 상기 각각의 발광그룹은 한 개 이상의 LED소자를 구비하며, 상기 복수개의 발광그룹들 각각의 양 단자에는 콘덴서가 병렬로 연결되어 있는 것을 특징으로 한다.

본 발명의 또 다른 관점에 따른 조명장치는, 제1 발광그룹, 제1 바이패스부, 제2 바이패스부, 및 상기 제1 발광그룹의 입력단과 상기 제1 바이패스부의 입력단에 공통으로 연결되어 상기 제1 발광그룹과 상기 제1 바이패스부에 전류를 공급하는 전류입력단자를 포함하는 발광유닛; 및 제1 회로상태에서 상기 제1 발광그룹의 출력단에서 출력된 전류를 공급받고 제2 회로상태에서 상기 제1 바이패스부의 출력단에서 출력된 전류를 공급받도록, 상기 발광유닛에 연결되어 있는 제2 발광그룹;을 포함한다. 이때, 상기 제1 회로상태에서 상기 제1 바이패스부를 통해 전류가 흐르지 않도록 상기 제1 바이패스부가 차단되도록 되어 있고, 상기 제1 발광그룹에서 출력된 전류는 상기 제2 바이패스부를 통해 흐르지 않도록 상기 제2 바이패스부가 차단되도록 되어 있으며, 상기 제2 회로상태에서 상기 제1 바이패스부를 통해 전류가 흐르도록 되어 있고, 상기 제1 발광그룹에서 출력된 전류의 적어도 일부가 상기 제2 바이패스부를 통해 흐르도록 되어 있고, 상기 제1 발광그룹과 상기 제2 발광그룹에는 각각 콘덴서가 병렬로 연결되어 있는 것을 특징으로 한다.

이때, 상기 제1 바이패스부를 통해 전류가 흐르거나 흐르지 않는 것은 상기 제1 바이패스부의 전류출력단자의 전압에 의해 조절되는 것을 특징으로 할 수 있다.

이때, 상기 제2 바이패스부의 출력단자는 접지에 연결되도록 되어 있을 수 있다.

이때, 상기 제2 발광그룹은, 상기 발광유닛과 동일한 구성을 갖는 또 다른 발광유닛에 포함된 것이며, 제3 회로상태에서 상기 제2 발광그룹의 출력단에서 출력된 전류를 공급받고 제4 회로상태에서 상기 또 다른 발광유닛에 포함된 제1 바이패스부의 출력단에서 출력된 전류를 공급받도록, 상기 또 다른 발광유닛에 연결되어 있는 제3 발광그룹을 포함하며, 상기 제3 발광그룹에는 콘덴서가 병렬로 연결되어 있는 것을 특징으로 할 수 있다.

또한, 상기 제1 회로상태는 제1 시구간을 나타내며, 상기 제2 회로상태는 상기 제1 시구간과는 다른 제2 시구간을 나타낼 수 있다.

본 발명의 또 다른 관점에 따른 조명장치는, 전류입력단자, 전류출력단자, 전류 바이패스 출력단자, 상기 전류입력단자에 입력된 전류에 의해 발광되는 발광그룹, 상기 발광그룹의 양단에 병렬로 연결된 콘덴서, 및 상기 전류입력단자와 상기 전류출력단자를 연결하는 제1바이패스부를 포함하는 제1 발광유닛; 상기 제1 발광유닛과 동일한 구조를 갖는 제2 발광유닛; 및 전류입력단자, 전류출력단자, 상기 전류입력단자에 입력된 전류에 의해 발광되는 발광그룹, 상기 발광그룹의 양단에 병렬로 연결된 콘덴서를 포함하는 제3 발광유닛;을 포함한다. 이때, 상기 제1 발광유닛의 전류출력단자는 상기 제2 발광유닛의 전류입력단자에 연결되고, 상기 제2 발광유닛의 전류출력단자는 상기 제3 발광유닛의 전류입력단자에 연결되며, 상기 제1 발광유닛 및 상기 제2 발광유닛 각각에 대하여 - 상기 전류출력단자는 상기 전류입력단자를 통해 입력된 전류 중 전부의 전류 또는 일부의 전류를 선택적으로 출력하도록 되어 있고, 상기 전류 바이패스 출력단자는 상기 전류출력단자가 상기 일부의 전류만을 출력하는 경우 상기 전부의 전류 중 상기 일부의 전류를 제외한 나머지 전류를 출력하도록 되어 있으며, 상기 제1 발광유닛 및 상기 제2 발광유닛 각각에 대하여 - 상기 제1바이패스부가 온 상태인 경우에는 상기 전류입력단자를 통해 입력된 전류의 일부가 상기 제1바이패스부가 제공하는 바이패스 경로를 통해 흐르도록 되어 있고, 상기 제2바이패스부가 오프 상태인 경우에는 상기 전류입력단자를 통해 입력된 전류가 상기 바이패스 경로를 통해 흐르지 않도록 되어 있으며, 상기 제1 발광유닛 및 상기 제2 발광유닛 각각에 대하여 - 상기 제1바이패스부의 온 상태 및 오프 상태 간의 전환은 상기 전류출력단자의 전압에 의해 조절되는 것을 특징으로 한다.

<이종전원에 사용할 수 있는 조명장치>

본 발명의 일 관점에 따른 조명장치는, 제1 발광부(=제1 LED부); 제2 발광부(=제2 LED부); 및 입력된 입력전원의 피크값에 따라 제어전압을 출력하도록 되어 있는 제어전압 출력부를 포함하며, 상기 제1 발광부와 상기 제2 발광부는 상기 제어전압의 값에 따라 서로 직렬연결상태와 병렬연결상태를 상호 전환하도록 되어 있다.

이때, 상기 제어전압 출력부는, 상기 입력된 전원의 피크값을 홀드하여 피크전압(Vpeak)을 출력하도록 되어 있는 피크 검출부; 및 상기 피크전압이 미리 결정된 값보다 큰 경우에는 제1 로직값에 대응하는 범위의 값을 갖고 그렇지 않은 경우에는 제2 로직값에 대응하는 범위의 값을 갖는 상기 제어전압을 출력하도록 되어 있는 전압 비교부를 포함할 수 있다.

이때, 상기 제1 로직값은 로지컬 하이이고 상기 제2 로직값은 로지컬 로우이거나, 또는 상기 제1 로직값은 로지컬 로우이고 상기 제2 로직값은 로지컬 하이일 수 있다.

또한, 상기 피크 검출부는, 다이오드 및 콘덴서를 포함할 수 있다.

그리고 상기 제1 발광부의 제1 상류단과 상기 제2 발광부의 제2 상류단 사이를 연결하는 스위치부; 및 상기 제1 발광부의 제1 하류단과 상기 제2 상류단 사이를 연결하는 역류방지부를 더 포함할 수 있다. 이때, 상기 스위치부는 상기 제어전압이 제1 로직값을 갖는 경우에는 상기 제1 상류단과 상기 제2 상류단 간의 전류경로를 형성하도록 되어 있고, 제2 로직값을 갖는 경우에는 상기 전류경로를 차단하도록 되어 있을 수 있다.

그리고 상기 조명장치는 제1 구동부; 및 제2 구동부를 더 포함하며, 상기 제1 구동부는, 상기 입력전원이 제1 값을 가질 때에는 상기 제1 LED부를 통해 흐르는 전류의 값을 제어하도록 되어 있고, 상기 입력전원이 상기 제1 값보다 큰 제2 값을 가질 때에는 상기 제1 LED부를 통해 흐르는 전류의 값을 제어하지 않도록 되어 있으며, 상기 제2 구동부는, 상기 입력전원이 상기 제1 값을 가질 때에는 상기 제2 LED부를 통해 흐르는 전류의 값을 제어하도록 되어 있고, 상기 입력전원이 상기 제2 값을 가질 때에는 상기 제1 LED부 및 상기 제2 LED부를 통해 흐르는 전류의 값을 제어하도록 되어 있을 수 있다.

또한, 상기 제2 구동부의 내부회로는, 상기 입력전원이 상기 제1 값을 가질 때에는 제1구성을 갖도록 되어 있고, 상기 입력전원이 상기 제2 값을 가질 때에는 제2구성을 갖도록 되어 있으며, 상기 조명장치는, 상기 입력전원이 상기 제1 값을 가질 때와 상기 제2 값을 가질 때 모두 동일한 광 출력을 갖도록 되어 있을 수 있다.

또한, 상기 제1 LED부는 복수 개의 LED 그룹(=LED 채널, 발광그룹)을 포함하며, 상기 복수 개의 LED 그룹은 상기 입력전압의 전압값이 상승할 때에 상기 복수 개의 LED 그룹의 상류단으로부터 하류단까지 순차적으로 켜지도록 되어 있을 수 있다.

또한, 상기 제1 LED부는 복수 개의 LED 그룹을 포함하며, 상기 복수 개의 LED 그룹은 상기 입력전압의 전압값이 상승할 때에 상기 복수 개의 LED 그룹 간의 연결관계가 병렬연결에서 직렬연결 상태로 전환되도록 되어 있을 수 있다.

또한, 상기 제2 LED부는 복수 개의 LED 그룹을 포함하며, 상기 복수 개의 LED 그룹은 상기 입력전압의 전압값이 상승할 때에 상기 복수 개의 LED 그룹의 상류단으로부터 하류단까지 순차적으로 켜지도록 되어 있을 수 있다.

또한, 상기 제2 LED부는 복수 개의 LED 그룹을 포함하며, 상기 복수 개의 LED 그룹은 상기 입력전압의 전압값이 상승할 때에 상기 복수 개의 LED 그룹 간의 연결관계가 병렬연결에서 직렬연결 상태로 전환되도록 되어 있을 수 있다.

본 발명에 따르면, 교류전원을 직접 인가하는 LED 구동방식에 있어서, LED 이용률을 증가시키고 광출력 효율을 증가시킬 수 있는 LED 구동장치를 제공할 수 있으며, 플리커가 완화되는 LED 구동장치를 제공할 수 있다.

또한, 본 발명에 따르면, LED 구동방식에 있어서 교류 전원 전압의 피크값에 따라 직병렬 연결상태를 상호 전환할 수 있는 LED 구동장치를 제공할 수 있으며, 교류 전원의 입력전압에 상관없이 LED 구동장치의 총광출력이 동일하도록 조절할 수 있는 LED 구동장치를 제공할 수 있다.

도 1은 일 실시예에 따른 4채널의 발광그룹을 갖는 교류전원 다이렉트 LED 조명장치의 회로의 예를 나타낸 것이다.

도 2의 (a)는 도 1의 입력전원의 입력전압(Vi)의 파형의 일 예를 시간 축 상에 나타낸 것이다. 도 2의 (b), (c), (d), 및 (e)는 각각 도 2의 (a)의 입력전압(Vi)에 따른 각 발광그룹(CH1~CH4)에서의 전류 파형(ID1~ID4)의 예를 시간 축 상에 나타낸 것이다.

도 3은 본 발명의 제1 실시예에 따른 LED 조명장치 및 그 동작 원리의 예를 나타낸 것이다.

도 4는 본 발명의 제2 실시예에 따른 LED 조명장치의 예를 나타낸 것이다.

도 5는 도 4의 LED 조명장치에 포함된 각 스위치들의 입력전압에 따른 온/오프 상태를 나타낸 것이다.

도 6a 내지 도 6e는 각각 시구간(P1~P5)에서의 LED 조명장치(1)의 회로구조를 나타낸다.

도 7a 내지 도 7e는 각각 도 6a 내지 도6e에 따른 회로의 근사화된 등가회로를 나타낸다.

도 8a는 본 발명의 제4 실시예에 따른 발광장치의 구조를 설명하기 위한 도면이다.

도 8b는 도 8a에 나타낸 전원공급부, 발광그룹, 제1 바이패스부, 제2 바이패스부, 발광소자의 구성예를 나타낸 것이다.

도 9는 본 발명의 제5 실시예에 따른 LED 조명장치(200)의 구조를 설명하기 위한 도면이다.

도 10은 본 발명의 제6 실시예에 따른 LED 조명장치(300)의 구조를 설명하기 위한 도면이다.

도 11은 본 발명의 제7 실시예에 따른 LED 조명장치(400)의 구조를 설명하기 위한 도면이다.

도 12는 본 발명의 제8 실시예에 따른 LED 조명장치를 구성하는 발광유닛의 일 실시예를 설명하기 위한 것이다.

도 13은 본 발명의 제9 실시예에 따라, 교류전원으로 직접 LED를 구동할 때에, LED에 인가되는 전류를 항상 인가하도록 되어 있는 LED 조명장치를 나타낸 것이다.

도 14는 도 13에 나타낸 회로에서 임의의 한 개의 채널 부분만 분리하여 나타낸 것이다.

도 15의 (a)는 도 14에 나타낸 역류방지 다이오드(D)를 통해 흐르는 입력전류(I_k)의 파형을 나타낸 것이고, 도 15의 (b)는 발광그룹(CH)을 통해 흐르는 발광전류(I_LED)의 파형을 나타낸 것이고, 도 15의 (c)는 콘덴서(C)를 통해 흐르는 콘덴서전류(I_C)의 파형을 나타낸 것이다.

도 16은 본 발명의 제10 실시예에 따른 LED 조명장치의 구조를 나타낸 것이다.

도 17은 본 발명의 제11 실시예에 따른 LED 조명장치(700)를 나타낸 것이다.

도 18a는 도 17의 LED 조명장치(700)가 제1전압(ex: 120V)을 갖는 상용전원에 의해 동작하는 경우의 상태를 나타낸 것이다.

도 18b는 도 17의 LED 조명장치(700)가 제1전압보다 높은 제2전압(ex: 277V)을 갖는 상용전원에 의해 동작하는 경우의 상태를 나타낸 것이다.

도 19a 및 도 19b는 도 17에 제시한 LED부와 구동부로서 도 1의 조명장치에 도시한 회로가 적용된 예를 나타낸 것이다.

이하, 본 발명의 실시예를 첨부한 도면을 참고하여 설명한다. 그러나 본 발명은 본 명세서에서 설명하는 실시예에 한정되지 않으며 여러 가지 다른 형태로 구현될 수 있다. 본 명세서에서 사용되는 용어는 실시예의 이해를 돕기 위한 것이며, 본 발명의 범위를 한정하고자 의도된 것이 아니다. 또한, 이하에서 사용되는 단수 형태들은 문구들이 이와 명백히 반대의 의미를 나타내지 않는 한 복수 형태들도 포함한다.

도 1은 일 실시예에 따른 4채널의 발광그룹을 갖는 교류전원 다이렉트 LED 조명장치의 회로의 예를 나타낸 것이다. 도 1에서, 4개의 발광그룹(CH1~CH4)에는 각각 3개의 LED가 포함되어 있는 것으로 예시하였다. 각 발광그룹(CH1~CH4)의 전류출력단에 연결된 전류원(CS1~CS4)에 의해서 전체 THD를 만족하도록 전류(I)가 제어된다. 도 1에 따른 회로의 동작원리는 대한민국 특허공개번호 10-2014-0100393 (2014.08.14)에 기재되어 있으며, 대한민국 특허공개번호 10-2014-0100393 (2014.08.14)에 기재된 내용을 본 명세서에 참조로서 포함한다.

도 2의 (a)는 도 1의 입력전원의 입력전압(Vi)의 파형의 일 예를 시간 축 상에 나타낸 것이다. 도 2의 (b), (c), (d), 및 (e)는 각각 도 2의 (a)의 입력전압(Vi)에 따른 각 발광그룹(CH1~CH4)에서의 전류 파형(ID1~ID4)의 예를 시간 축 상에 나타낸 것이다. 도 2에 따르면 각 발광그룹(CH1~CH4)에 대하여 전류가 흐르지 않는 시구간이 존재함을 알 수 있고, 교류전원에서 멀리 배치된 발광그룹일수록 전류가 흐르지 않는 시구간이 더 길어지며, 시간에 따른 전류의 모양이 구형파에 더 가까워짐을 알 수 있다.

도 1에 나타낸 LED 조명장치에 있어서, 임의의 제1 발광그룹과 제2 발광그룹 중, 상기 제1 발광그룹이 상기 제2 발광그룹보다 입력전원에 더 가까이 있다고 가정하였을 때에, 상기 입력전원이 상기 제1 발광그룹에 직접 전력을 공급하는 제1시간의 길이는 상기 입력전원이 상기 제2 발광그룹에 직접 전력을 공급하는 제2시간의 길이보다 길다는 점은 도 2를 통해 확인할 수 있다.

본 발명의 제1 내지 제8 실시예에 따른 조명장치에서는 상기 제1시간의 길이가 상기 제2시간의 길이와 실질적으로 동일하게 할 수 있는 구성을 제공할 수 있다.

제1 실시예

도 3의 (a)에 나타낸 LED 조명장치(1)에는 복수 개의 발광그룹(CH1~CH2)이 서로 연결되어 있다. 발광그룹(CH1~CH2)은 직렬연결상태와 병렬연결상태로 상호 변환 가능한데, 이러한 연결상태의 재구성은 배전스위치(CS1) 및 우회스위치(BS1)의 온/오프 상태를 조절함으로써 이루어질 수 있다. 배전스위치(CS1) 및 우회스위치(BS1)의 온/오프 상태는 입력전압(Vi)의 크기에 따라 자동으로 조절될 수 있다.

도 3의 (a)에서 우회스위치(BS1) 및 배전스위치(CS1)는 트랜지스터로 되어 있을 수 있다. 트랜지스터의 예로는 BT(Bipolar Transistor), FET(Field Effect Transistor), IGBT(Insulated gate bipolar transistor) 등이 있으나, 본 발명의 범위가 이에 의해 한정되는 것은 아니다.

우회스위치(BS1)가 비포화 영역에서 동작하는 경우, 우회스위치(BS1)를 통해 흐르는 전류(Ip1)의 크기는, 바이어스 전압(Vp1)과 저항(R1)의 값의 비율에 의해 결정될 수 있다. 즉, 우회스위치(BS1), 저항(R1) 및 바이어스 전압(Vp1)에 의해 한 개의 전류원이 제공될 수 있다. 이와 달리, 우회스위치(BS1)가 포화 영역에서 동작하는 경우 우회스위치(BS1)는 저항과 유사한 성질을 나타낼 수 있다.

또한, 배전스위치(CS1)가 비포화 영역에서 동작하는 경우, 배전스위치(CS1)를 통해 흐르는 전류(I1)의 크기는, 바이어스 전압(V1)과 저항(Rs)의 값의 비율에 의해 결정될 수 있다. 즉, 배전스위치(CS1), 저항(Rs), 및 바이어스 전압(V1)에 의해 한 개의 전류원이 제공될 수 있다. 이와 달리, 배전스위치(CS1)가 포화 영역에서 동작하는 경우 배전스위치(CS1)는 저항과 유사한 성질을 나타낼 수 있다.

도 3의 (b)는 도 3의 (a)에 나타낸 LED 조명장치(1)의 각 노드 및 소자에서의 시간에 따른 전압 및 전류 특성을 나타낸 것이다.

이하 설명의 편의를 위하여 발광그룹(CH1~CH2)의 순방향전압이 모두 Vf인 것으로 가정한다. 그리고 우회스위치(BS1), 배전스위치(CS1), 배전스위치(CS2)를 통해 흐를 수 있도록 설계된 최대 전류값을 각각 I_BS1, I_CS1, I_CS2로 설계했다고 가정한다.

노드(n1)에서의 입력전압(Vn1)이 0~Vf 사이에 존재하는 경우에는 회로를 통해 전류가 흐르지 않는다.

입력전압(Vn1)이 Vf~2Vf 사이에 존재하는 경우에는, 우회스위치(BS1) 및 배전스위치(CS1)가 비포화 영역에서 동작하여 전류원으로서 동작하고, 배전스위치(CS2)는 포화 영역에서 동작할 수 있다. 이때 우회스위치(BS1) 및 배전스위치(CS2)를 통해 I_BS1 크기의 전류가 흐를 수 있다. 그리고 이때, 배전스위치(CS1)를 통해 흐르는 전류의 크기는, I_CS1에서 배전스위치(CS2)를 통해 흐르는 전류의 값인 I_BS1를 뺀 값이 될 수 있다. 그리고 발광그룹(CH1)을 통해 흐르는 전류(ID1)는 배전스위치(CS1)를 통해 흐르는 전류의 값(I_CS1-I_BS1)과 동일하고, 발광그룹(CH2)를 통해 흐르는 전류(ID2)는 배전스위치(CS2)를 통해 흐르는 전류의 값(I_BS1)과 동일하다. 그리고 이때에는 입력전압이 충분히 높지 않기 때문에 다이오드(D1)를 통해 전류가 흐르지 않는다.

입력전압(Vn1)이 2Vf 이상이 되는 경우에는 다이오드(D1)를 통해 전류가 흐를 수 있는 상태로 된다. 이때, 저항(R1)에 다이오드(D1)를 통한 추가적인 전류가 유입되면서 우회스위치(BS1)가 오프상태로 전환되게 된다. 그리고 배전스위치(CS2)는 비포화 영역에서 동작하게 되고, 배전스위치(CS1)는 오프상태로 전환될 수 있다. 이때 배전스위치(CS2)를 통해 I_CS2 크기의 전류가 흐를 수 있다. 그리고 발광그룹(CH1) 발광그룹(CH2)을 통해 흐르는 전류(ID1)는 배전스위치(CS2)를 통해 흐르는 전류의 값(I_CS2)과 동일하다.

제2 실시예

도 4에 나타낸 LED 조명장치(1)는 도 3의 (a)에 나타낸 LED 조명장치를 확장하여 변형한 것이다.

도 4에 따른 LED 조명장치(1)에는 복수 개의 발광그룹(CH1~CH5)이 서로 연결되어 있다. 발광그룹(CH1~CH5)은 직렬 및 병렬 상태를 오갈 수 있는데, 이러한 연결상태의 재구성은 배전스위치(CS1~CS4) 및 우회스위치(BS1~BS4)의 온/오프 상태를 조절함으로써 이루어질 수 있다. 배전스위치(CS1~CS4) 및 우회스위치(BS1~BS4)의 온/오프 상태는 입력전압(Vi)의 크기에 따라 자동으로 조절될 수 있다.

도 5의 (a)의 그래프(143)는 일 실시예에 따른 입력전압(Vi)의 시간에 따른 크기를 나타낸 것이다. 입력전압은 도 5의 (a)에 도시한 것과 같이 삼각파 형태로 될 수도 있고, 다르게는 구형파, 톱니파 등 다양한 형태로 주어질 수 있다.

도 5에서, 입력전압(Vi)의 크기는 복수 개의 전압구간(LI0~LI5)으로 구분될 수 있는데, 각 전압구간(LI0~LI5)은 복수 개의 시구간(P0~P5)에 대응될 수 있다. 시간축(t) 상에서 상기 복수 개의 시구간(P0~P5)의 길이 및 위치는, 도 4에 나타낸 발광그룹(CH1~CH5)들의 순방향 전압에의 구체적인 값에 의해 결정될 수 있다.

도 5의 (a)에 나타낸 각 시구간(P0~P5)에서는 본 발명의 일 실시예에 따른 LED 회로가 정상상태(steady state)로 동작할 수 있다. 그러나 각 시구간(P0~P5)의 사이에서는 LED 회로의 상태가 전환되는 천이상태(transient state)로 동작할 수 있다. 본 명세서에서는 설명의 편의를 위하여 상기 정상상태를 중심으로 설명한다.

도 5의 (b)의 각 열(row)은 시구간(P0~P5)를 나타내며, 각 행(column)에는 도 4에 나타낸 각 스위치들(BS1~BS4, CS1~CS5)의 시구간(P0~P5)에 따른 온/오프 상태를 나타낸 것이다. 이러한 온/오프 상태의 변화는 도 3에 나타낸 LED 조명장치(1)의 기본구조에 의해 자동으로 이루어질 수 있다.

이하, 도 5, 도 6, 및 도 7을 함께 참조하여 도 3에 따른 LED 조명장치(1)의 동작원리를 설명한다.

도 6a 내지 도 6e는 각각 시구간(P1~P5)에서의 LED 조명장치(1)의 회로구조를 나타낸다. 그리고 도 6a는 시구간(P1) 뿐만 아니라 시구간(P0)에서의 LED 조명장치(1)의 구성을 나타낸다.

시구간(P0)에서는 아직 입력전압(Vi)의 크기가 충분히 크지 않기 때문에 발광그룹들(CH1~CH5) 중 어느 하나도 켜지지 않은 상태일 수 있다.

시구간(P1)에서는 우회스위치(BS1~BS4) 및 배전스위치(CS1~CS5)가 모두 켜진 상태이기 때문에, 도 4에 나타낸 회로가 도 6a와 같은 회로의 구조를 갖게 된다. 이때, 켜진 스위치 중 우회스위치(BS1) 및 배전스위치(CS1)는 비포화 영역에서 동작하여 전류원의 역할을 할 수 있다. 그리고 상기 켜진 스위치 중 나머지 스위치들은 포화 영역에서 동작할 수 있다. 이때, 역류방지용 다이오드(D1, D2, D3, D4)의 아노드의 전압이 캐쏘드의 전압보다 높기 때문에 이들 다이오드의 양단은 오픈된 것으로 간주할 수 있다. 따라서 도 6a에 나타낸 회로는 도 7a와 같은 등가회로로 나타낼 수 있다.

시구간(P2)에서는 우회스위치(BS2~BS4) 및 배전스위치(CS2~CS5)가 모두 켜진 상태이고 우회스위치(BS1) 및 배전스위치(CS1)은 모두 꺼진 상태이기 때문에 도 4에 나타낸 회로가 도 6b와 같은 회로의 구조를 갖게 된다. 이때, 켜진 스위치 중 우회스위치(BS2) 및 배전스위치(CS2)는 비포화 영역에서 동작하여 전류원의 역할을 할 수 있다. 그리고 상기 켜진 스위치 중 나머지 스위치들은 포화 영역에서 동작할 수 있다. 이때, 역류방지용 다이오드(D2, D3, D4)의 아노드의 전압이 캐쏘드의 전압보다 높기 때문에 이들 다이오드의 양단은 오픈된 것으로 간주할 수 있다. 따라서 도 6b에 나타낸 회로는 도 7b와 같은 등가회로로 나타낼 수 있다.

시구간(P3)에서는 우회스위치(BS3~BS4) 및 배전스위치(CS3~CS5)가 모두 켜진 상태이고 우회스위치(BS1~BS2) 및 배전스위치(CS1~CS2)은 모두 꺼진 상태이기 때문에 도 4에 나타낸 회로가 도 6c와 같은 회로의 구조를 갖게 된다. 이때, 켜진 스위치 중 우회스위치(BS3) 및 배전스위치(CS3)는 비포화 영역에서 동작하여 전류원의 역할을 할 수 있다. 그리고 상기 켜진 스위치 중 나머지 스위치들은 포화 영역에서 동작할 수 있다. 이때, 역류방지용 다이오드(D3, D4)의 아노드의 전압이 캐쏘드의 전압보다 높기 때문에 이들 다이오드의 양단은 오픈된 것으로 간주할 수 있다. 따라서 도 6c에 나타낸 회로는 도 7c와 같은 등가회로로 나타낼 수 있다.

시구간(P4)에서는 우회스위치(BS4) 및 배전스위치(CS4~CS5)가 모두 켜진 상태이고 우회스위치(BS1~BS3) 및 배전스위치(CS1~CS3)은 모두 꺼진 상태이기 때문에 도 4에 나타낸 회로가 도 6d와 같은 회로의 구조를 갖게 된다. 이때, 켜진 스위치 중 우회스위치(BS4) 및 배전스위치(CS4)는 비포화 영역에서 동작하여 전류원의 역할을 할 수 있다. 그리고 상기 켜진 스위치 중 나머지 스위치들은 포화 영역에서 동작할 수 있다. 이때, 역류방지용 다이오드(D4)의 아노드의 전압이 캐쏘드의 전압보다 높기 때문에 이들 다이오드의 양단은 오픈된 것으로 간주할 수 있다. 따라서 도 6d에 나타낸 회로는 도 7d와 같은 등가회로로 나타낼 수 있다.

시구간(P5)에서는 배전스위치(CS5)가 켜진 상태이고 우회스위치(BS1~BS4) 및 배전스위치(CS1~CS4)은 모두 꺼진 상태이기 때문에 도 4에 나타낸 회로가 도 6e와 같은 회로의 구조를 갖게 된다. 이때, 배전스위치(CS5)는 비포화 영역에서 동작하여 전류원의 역할을 할 수 있다. 도 6e에 나타낸 회로는 도 7e와 같은 등가회로로 나타낼 수 있다.

상술한 바와 같이 도 7a 내지 도 7e는 각각 도 6a 내지 도6e에 따른 회로의 근사화된 등가회로를 나타내는 것으로 이해할 수 있다.

도 7a 내지 도 7e에 나타낸 등가회로들을 살펴보면, 도 4에 나타낸 LED 조명장치(1)의 회로구조가 입력전압(Vi)의 크기에 따라 변경됨을 이해할 수 있다.

시구간(P1)에서의 구성을 나타내는 도 7a에서 발광그룹(CH1~CH5)는 서로 병렬로 연결되어 있다.

시구간(P2)를 나타내는 도 7b에서 발광그룹(CH2~CH5)는 서로 병렬로 연결되어 있고, 발광그룹(CH1)은 이들과 직렬로 연결되어 있다.

시구간(P3)를 나타내는 도 7c에서 발광그룹(CH3~CH5)는 서로 병렬로 연결되어 있고, 발광그룹(CH1~CH2)은 이들과 직렬로 연결되어 있다.

시구간(P4)를 나타내는 도 7d에서 발광그룹(CH4~CH5)는 서로 병렬로 연결되어 있고, 발광그룹(CH1~CH3)은 이들과 직렬로 연결되어 있다.

시구간(P5)를 나타내는 도 7e에서 발광그룹(CH1~CH5)는 서로 직렬로 연결되어 있다.

도 7a 내지 도 7e의 회로에서, 시구간(P1~P5)에서 각각 LED 조명장치에 입출되는 전류의 총합을 각각 Itt1, Itt2, Itt3, Itt4, Itt5라고 정의할 수 있다. 이때, Itt5 > Itt4 > Itt3 > Itt2 > Itt1 의 관계를 만족하도록 설계할 수 있다. 이렇게 설계할 경우, 입력전압(Vi)의 크기가 증가함에 따라 공급되는 전류의 총합도 함께 증가하는 경향을 나타내기 때문에 LED 조명장치의 역률을 향상시킬 수 있다.

제3 실시예

이하, 상술한 Itt5 > Itt4 > Itt3 > Itt2 > Itt1 의 관계를 만족하도록 설계하는 제3 실시예를 도 7a 내지 도 7e을 참조하여 설명한다.

도 7a에서 배전스위치(CS1)은 비포화 영역에서 동작하며, I1+I2+I3+I4+I5의 값이 배전스위치(CS1)가 통과시킬 수 있는 최대 전류값인 ICS1과 동일한 값이 되도록, I1의 값이 조절된다. 이때, I1과 I2+I3+I4+I5의 합 간의 비율은, 우회스위치(BS1)이 전류원으로 동작할 때 제공하는 최대전류값(IBS1)에 의해 결정될 수 있다. 따라서 Itt1=I_CS1가 성립한다.

도 7b에서 배전스위치(CS2)은 비포화 영역에서 동작하며, I2+I3+I4+I5의 값이 배전스위치(CS2)가 통과시킬 수 있는 최대 전류값인 I_CS2과 동일한 값이 되도록, I2의 값이 조절된다. 이때, I2과 I3+I4+I5의 합 간의 비율은, 우회스위치(BS2)이 전류원으로 동작할 때 제공하는 최대전류값(I_BS2)에 의해 결정될 수 있다. 따라서 Itt2=I_CS2가 성립한다.

도 7c에서 배전스위치(CS3)은 비포화 영역에서 동작하며, I3+I4+I5의 값이 배전스위치(CS3)가 통과시킬 수 있는 최대 전류값인 I_CS3과 동일한 값이 되도록, I3의 값이 조절된다. 이때, I3과 I4+I5의 합 간의 비율은, 우회스위치(BS3)이 전류원으로 동작할 때 제공하는 최대전류값(I_BS3)에 의해 결정될 수 있다. 따라서 Itt3=I_CS3가 성립한다.

도 7d에서 배전스위치(CS4)은 비포화 영역에서 동작하며, I4+I5의 값이 배전스위치(CS4)가 통과시킬 수 있는 최대 전류값인 I_CS4과 동일한 값이 되도록, I4의 값이 조절된다. 이때, I4과 I5 간의 비율은, 우회스위치(BS4)이 전류원으로 동작할 때 제공하는 최대전류값(I_BS4)에 의해 결정될 수 있다. 따라서 Itt4=I_CS4가 성립한다.

도 7e에서 배전스위치(CS5)은 비포화 영역에서 동작한다. 따라서 Itt5=I_CS5가 성립한다.

특정 순간에 있어서 발광그룹(CH1~CH5) 간의 상대적인 밝기를 최대한 균일하게 만들기 위하여, 스위치(CS1~CS5, BS1~BS4)들이 전류원으로 작동할 때에 제공할 수 있는 최대 전류의 값을 최적화하여 설계할 수 있다.

제4 실시예

도 8a에서 발광장치(100)는 상술한 LED 조명장치(1)일 수 있다.

발광장치(100)는, 전위가 변동 가능한 전원을 공급하는 전원공급부(10) 및 복수 개의 발광그룹(20)을 포합할 수 있다.

이때, 각 발광그룹(20)은 적어도 하나 이상의 발광소자(901)를 포함하며, 상류에서 하류방향으로 순번을 가지도록 서로 전기적으로 연결되고 상기 전원공급부(10)로부터 전원을 공급받도록 되어 있다. 여기서 '상류방향'은 전원공급부(10)의 전류 출력단자에 더 가까이 배치되어 있음을 뜻하고, '하류방향'은 전원공급부(10)의 전류 출력단자로부터 더 멀리 배치되어 있음을 뜻할 수 있다.

그리고 발광장치(100)는, 임의 순번째인 제1 발광그룹(20, 21)의 상류단과 제1 발광그룹(20, 21)보다 하류에서의 임의 순번째인 제2 발광그룹(20, 22)의 상류단을 단속 가능하게 전기적으로 연결하는 제1 바이패스부(30)를 포함할 수 있다. 여기서 '상류단'은 발광그룹에 제공된 단자들 중 전원공급부(10)에 더 가까운 단자(즉, 전류 유입단자)를 의미하며, '하류단'은 발광그룹에 제공된 단자들 중 전원공급부(10)로부터 더 멀리 떨어진 단자(즉, 전류 유출단자)를 의미할 수 있다. 여기서 '단속 가능'하다라는 것은, 제1 바이패스부(30)가 제공하는 양 단자 사이에 전류의 흐름채널을 형성하거나 차단할 수 있음을 의미한다.

그리고 발광장치(100)는, 제1 발광그룹(20, 21)의 하류단과 제2 발광그룹(20, 22)의 하류단 또는 제2 발광그룹(20, 22)보다 하류에서의 임의 순번째인 제3 발광그룹(20, 23)의 하류단을 단속 가능하게 전기적으로 연결하는 제2바이패스부(40)를 포함할 수 있다. 여기서 '단속 가능'하다라는 것은, 제2 바이패스부(40)가 제공하는 양 단자 사이에 전류의 흐름채널을 형성하거나 차단할 수 있음을 의미한다.

도 8b는 도 8a에 나타낸 전원공급부(10), 발광그룹(20), 제1 바이패스부(30), 제2 바이패스부(40), 발광소자(901)를 나타낸 것이다. 그리고 이 중 발광그룹(20), 제1 바이패스부(30), 제2 바이패스부(40)의 구체적인 구현예를 함께 표시한 것이다. 이러한 구현예들은 도 4의 LED 조명장치에 적용되어 있다. 이때, 제1 바이패스부(30)가 제공하는 양 단자(T1, T2) 사이의 회로는 우회스위치(903)(BS)에 의해 단속가능하다. 제1 바이패스부(30)에는 제3 단자(T3)가 실시예에 따라 선택적으로 제공될 수도 있다. 그리고 제2 바이패스부(40)가 제공하는 양 단자(T1, T2) 사이의 회로는 배전스위치(902)(CS)에 의해 단속가능하다.

이하 본 명세서의 다양한 실시예에서, 전원공급부(10)는 '정류부' 또는 '파워서플라이'라는 용어로 지칭될 수도 있다.

그리고 발광그룹(20)은 '발광채널' 또는 'LED 발광군'이라는 용어로 지칭될 수도 있다.

그리고 제1 바이패스부(30)는 '점프회로부', '우회회선', '제1회로부'라는 용어로 지칭될 수도 있다.

그리고 제2 바이패스부(40)는 '배전회로부', '제2회로부'라는 용어로 지칭될 수도 있다.

그리고 발광소자(901)는 'LED 셀', 'LED 소자'라는 용어로 지칭될 수도 있다.

그리고 우회스위치(903)는 '점프스위치'로 지칭될 수도 있다.

제5 실시예

LED 조명장치(200)는 교류전원(90)으로부터 동작 전원을 공급 받을 수 있다.

LED 조명장치(200)는, 적어도 하나 이상의 LED 셀(901)을 포함하며, 선형으로 연결된 N개의 발광채널(20)들을 포함할 수 있다(N은 2이상의 자연수).

그리고 LED 조명장치(200)는, 발광채널(20)들의 시작단에 전기적으로 연결되어, 상기 발광채널들의 마지막단으로 전원이 공급되도록 교류전원(90)을 정류하는 정류부(10)를 포함할 수 있다. 여기서 상기 시작단은 상기 발광채널들(20) 중 정류부(10)의 전류출력단자에 가장 가까이 배치되어 있는 발광채널을 의미하고, 상기 마지막단은 가장 멀리 배치되어 있는 발광채널을 의미할 수 있다.

그리고 LED 조명장치(200)는, 발광채널(20)들 사이의 각 연결부에서 분기되어 그라운드로 연결되며, 그 연결로 상에 흐르는 전류를 단속하는 배전스위치(902)를 포함하는 복수의 배전회로부(40)을 포함할 수 있다.

그리고 LED 조명장치(200)는, 발광채널(20)들 중 M번째 발광채널(20, 211)의 입력단에서 분기되어 M+1번째 발광채널(20, 212)의 입력단으로 연결되며, 그 연결로 상에 흐르는 전류를 단속하는 점프스위치(903)를 포함하는 점프회로부(30)를 포함할 수 있다(단, M은 1 이상이며 N-1 이하인 자연수).

그리고 LED 조명장치(200)는, M번째 발광채널(20, 211)과 상기 M+1번째 발광채널(20, 212) 사이의 연결부와 M+1번째 발광채널(20, 212)의 입력단 사이의 회선 상에 배치되어, 점프회로부(30)를 통하여 M+1번째 발광채널(20, 212)의 입력단으로 흐르는 전류가 상기 정류부(10)를 향하여 흐르는 것을 방지하는 역류방지부(904)를 더 포함할 수 있다.

도 9에는 역류방지부(904)의 구현예를 함께 나타내었다. 역류방지부(904)는 다이오드(D) 또는 트랜지스터로 구현될 수 있다. 트랜지스터의 예로는 전술한 바와 같다. 이러한 구현예가 도 4에 나타낸 LED 조명장치(1)에 적용되어 있다. 역류방지부(904)는 다이오드(D)가 아닌 트랜지스터로 구현될 수도 있으며, 이 경우 도 5에 나타낸 각 시구간(P0~P5)에 따라 상기 트랜지스터의 온/오프 상태를 제어할 수 있다.

도 9에 도시한 점프회로부(30), 발광채널(20), 및 배전회로부(40)는 각각 도 8a에 나타낸 제1 바이패스부, 발광그룹, 및 제2 바이패스부와 동일한 구조로 구현될 수도 있다.

제6 실시예

LED 조명장치(300)는, 적어도 하나 이상의 LED 소자(901)를 갖는 복수 개의 LED 발광군(20)이 차례대로 연결된 구조를 가질 수 있다.

그리고 LED 조명장치(300)는, LED 발광군(20) 중 일단측의 LED 발광군(20, 203)에 교류전원을 인가하는 파워서플라이(10)를 포함할 수 있다.

그리고 LED 조명장치(300)는, LED 발광군(20) 중 적어도 어느 하나인 제1 LED 발광군(20, 204)의 입력단과 출력단을 연결하는 우회회선(30)을 포함할 수 있다.

그리고 LED 조명장치(300)는, 우회회선(30) 상에 배치되며, 파워서플라이(10)가 공급하는 전원의 전위가 제1 LED 발광군(20, 204)의 다음 LED 발광군(20, 205)을 턴온 가능한 전위보다 크지 않은 경우, 우회회선(30)을 닫는 우회스위치(903)를 포함할 수 있다.

도 10에 도시한 우회회선(30), LED 발광군(20), 및 배전회로부(40)는 각각 도 8a에 나타낸 제1 바이패스부, 발광그룹, 및 제2 바이패스부와 동일한 구조로 구현될 수도 있다. 이때 우회회선(30)의 전류출력단자와 상기 제1 LED 발광군(20, 204)의 전류출력단자 사이에는 상술한 역류방지부(904)가 배치되어 있어서, 우회회선(30)의 전류출력단자로부터 출력된 전류가 상기 제1 LED 발광군(20, 204) 쪽으로 흘러들어가지 않도록 되어 있을 수 있다.

제7 실시예

LED 조명장치(400)는 교류전원(10)으로부터 구동전력을 공급받을 수 있다.

LED 조명장치(400)는, 복수 개의 발광그룹(20)들을 포함할 수 있다. 이때, 각 발광그룹(20)은 적어도 하나 이상의 LED 소자(901)를 구비하며, 최상류부터 최하류까지 순번을 가지도록 선형으로 전기적으로 연결되어 있을 수 있다. 여기서 '최상류'는 전원공급부(10)의 전류출력단자에 가장 가까운 위치를 나타내고, '최하류'는 가장 먼 위치를 나타낸다.

그리고 LED 조명장치(400)는, 발광그룹(20)들 사이의 연결점을 바이패스하는 제1회로부(30)를 포함할 수 있다.

그리고 LED 조명장치(400)는, 공급되는 교류전원(10)의 전위가 상승하는 동안 발광그룹(20)들 중 상대적으로 상류측의 발광그룹보다 하류측의 발광그룹에 먼저 교류전원이 인가되도록 상기 연결점과 그라운드를 연결하는 제2회로부(40)을 포함할 수 있다.

이때, 임의의 상기 발광그룹(20)의 전류출력단자와, 상기 임의의 발광그룹(20)에 흐를 수 있는 전류를 바이패스하도록 되어 있는 제1회로부(30)의 전류출력단자 사이에는 역류방지부가 배치되어 있을 수 있다. 이때, 상기 제1회로부(30)의 전류출력단자로부터 출력된 전류는 상기 역류방지부를 통과할 수 없도록 되어 있다.

제8 실시예

도 12의 (a)는 본 발명의 일 실시예에 따른 발광유닛(2)의 블록도이다. 발광유닛(2)은 전류입력단자(TI), 전류출력단자(TO1), 및 전류 바이패스 출력단자(TO2)의 3개의 입출력 단자를 가질 수 있다.

그리고 발광유닛(2)은 제1 바이패스부(30), 발광그룹(20), 및 제2 바이패스부(40)를 포함할 수 있다. 그리고 발광유닛(2)은 역류방지부(904)를 선택적으로 포함할 수 있다.

제1 바이패스부(30)의 양단자가 연결되어 있을 때(즉, 제1 바이패스부를 통해 전류가 흐를 때)에는 제2 바이패스부(40)의 양 단자도 연결되어 있다(즉, 제2 바이패스부를 통해 전류가 흐름). 그리고 제1 바이패스부(30)의 양단자가 오픈상태일 때(즉, 제1 바이패스부를 통해 전류가 흐르지 않을 때)에는 제2 바이패스부(40)의 양 단자도 오픈상태로 될 수 있다(즉, 제2 바이패스부를 통해 전류가 흐르지 않는다).

따라서 제1 바이패스부(30)의 양단자가 연결되어 있을 경우, 전류입력단자(TI)를 통해 입력된 전류 중 일부는 발광그룹(20)으로 입력되고, 다른 일부는 제1 바이패스부(30)가 제공하는 경로로 바이패스될 수 있다. 그리고 발광그룹(20)의 출력단자에서 출력된 전류의 적어도 일부 또는 전부는 전류출력단자(TO1)으로는 출력되지 않고 제2 바이패스부(40)를 통해 바이패스되어 전류 바이패스 출력단자(TO2)로 출력될 수 있다. 그리고 제1 바이패스부(30)가 제공하는 경로를 통과하는 전류는 전류출력단자(TO1)로 출력될 수 있다.

이와 달리 제1 바이패스부(30)의 양단자가 오픈상태인 경우, 전류입력단자(TI)를 통해 입력된 전류는 전부 발광그룹(20)으로 입력된다. 그리고 발광그룹(20)의 출력단자에서 출력된 전류의 전부는 전류출력단자(TO1)로 출력될 수 있다.

전류 바이패스 출력단자(TO2)에는 저항이 연결될 수 있다. 상기 저항은 예컨대 도 4의 저항(R_S)일 수 있다. 상기 저항의 값 및 도 12의 (b)의 배전스위치(CS)에 입력되는 전압(V)의 값에 의해, 배전스위치(CS)에 흐르는 전류의 값이 결정될 수 있다.

도 12의 (b)는 도 12의 (a)에 나타낸 발광유닛(2)의 구현예를 나타낸다. 도 12의 (b)에 의한 발광유닛(2)의 구현예가 도 4의 LED 조명장치(1)에 적용되어 있다.

도 12의 (c)는 도 12의 (a)에 나타낸 발광유닛(2)들을 연결하여 완성한 본 발명의 일 실시예에 따른 LED 조명장치(600)를 나타낸다.

LED 조명장치(600)는, 발광그룹(20), 전류입력단자(TI), 전류출력단자(TO1), 및 전류 바이패스 출력단자(TO2)를 포함하는 발광유닛(2)을 한 개 이상 포함할 수 있다.

이때, 전류출력단자(TO1)는 전류입력단자(TI)를 통해 입력된 전류 중 전부의 전류 또는 일부의 전류를 선택적으로 출력할 수 있도록 되어 있다. 그리고 전류 바이패스 출력단자(TO2)는 상기 전류출력단자(TO1)가 상기 일부의 전류만을 출력하는 경우 상기 전부의 전류 중 상기 일부의 전류를 제외한 나머지 전류를 출력하도록 되어 있다. 그리고 이때, 상기 나머지 전류는 상기 발광그룹을 통해 흐르는 전류일 수 있다.

발광유닛(2)의 전류출력단자(TO1)에는 다른 발광그룹(20)이 연결될 수 있다. 이때, 상기 다른 발광그룹(20)은 다른 발광유닛에 포함된 것일 수도 있고, 그렇지 않을 수도 있다.

그리고 발광유닛(2)의 전류 바이패스 출력단자(TO2)는 다른 발광그룹(20)의 전류출력단자에 연결될 수 있다. 이때, 상기 다른 발광그룹(20)은 다른 발광유닛에 포함된 것일 수도 있고, 그렇지 않을 수도 있다.

도 2로부터 알 수 있듯이, 각 발광그룹(CH1~CH4)의 밝기의 변동은 입력전압(Vi)의 주파수의 2배 주파수 값을 갖는다. 이러한 현상은, 도 1에 예시한 교류전원 다이렉트 LED 조명장치에서 일반적으로 나타나며, 퍼센트 플리커로 볼 때 100%가 된다.

본 발명의 제9 내지 제10 실시예에 따른 조명장치에서는 상기 플리커를 감소하기 위해 LED에 커패시터가 병렬로 연결되는 구성을 제공할 수 있다.

제9 실시예

도 13은 본 발명의 제9 실시예에 따라, 교류전원으로 직접 LED를 구동할 때에, LED에 인가되는 전류를 항상 인가하도록 되어 있는 LED 조명장치를 나타낸 것이다. 도 13을 참조하면, 각 발광그룹(CH1~CH4)의 사이에는 역류방지 다이오드(D, D1~D3)가 직렬로 연결되어 있다. 그리고 각 발광그룹(CH1~CH4)에는 각각 콘덴서(C1~C4)가 병렬로 연결되어 있다.

도 14는 도 13에 나타낸 회로에서 임의의 한 개의 채널 부분만 떼어서 나타낸 것이다. 도 14는 상기 임의의 한 개의 채널에 대응하는 발광그룹(CH)에 콘덴서(C)를 병렬로 연결한 것이다. 역류방지 다이오드(D)는 발광그룹(CH) 및 콘덴서(C)에 직렬로 연결되어 있다. 발광그룹(CH)은 한 개 이상의 LED로 구성될 수 있다.

도 15의 (a)는 역류방지 다이오드(D)를 통해 흐르는 입력전류(I_k)의 파형을 나타낸 것이고, 도 15의 (b)는 발광그룹(CH)을 통해 흐르는 발광전류(I_LED)의 파형을 나타낸 것이고, 도 15의 (c)는 콘덴서(C)를 통해 흐르는 콘덴서전류(I_C)의 파형을 나타낸 것이다. 도 15의 (b) 및 (c)에 나타낸 그래프의 구체적인 모양은 콘덴서(C)의 용량에 따라 달라질 수 있다.

입력전류(I_k)가 다이오드(D)를 통해 입력되면, 입력전류(I_k)는 콘덴서(C)와 발광그룹(CH)으로 나누어 흐르면서, 콘덴서(C)의 전압은 증가하며, 그에 따라 발광그룹(CH)의 발광전류(I_LED)도 증가한다.

입력전류(I_k)가 들어오지 않을 때는 콘덴서(C)로부터 방전되며, 이 방전에 의한 전류가 발광그룹(CH)으로 흘러 들어간다.

콘덴서(C)의 용량이 클수록 방전되는 시간이 길어질 수 있다. 이 방전되는 시간이 입력전원의 반주기(예: 60hz 전원일 경우 1/120초)보다 충분히 크면, 발광그룹(CH)을 통해 흐르는 전류는 0가 되지 않고, 일정 수준 이상의 값을 유지하게 된다. 따라서, 발광그룹(CH)이 시간에 따라 어두워질 수는 있지만 꺼지지는 않는다. 콘덴서(C) 용량이 더 커질수록 발광그룹(CH)을 통해 흐르는 전류는 더 평활하게 되어 플리커가 줄어 든다.

제1 실시예 내지 제8 실시예의 각각에 상술한 도 13에 제시한 콘덴서의 구성을 부가한 다른 실시예를 제공할 수 있다.

제10 실시예

도 16은 도 4에 따른 상기 제2 실시예로부터 변형된 회로이다. 도 4에서는 총 5개의 발광그룹(CH1~CH5)이 연결된 예를 들었으나, 도 16에서는 총 4개의 발광그룹(CH1~CH4)이 연결된 예를 들었다는 점이 다르다. 그리고 도 4에서는 각 발광그룹(CH1~CH5)에 콘덴서가 연결되어 있지 않지만, 도 16에서는 각 발광그룹(CH1~CH4)에 콘덴서(C1~C4)가 각각 병렬로 연결되어 있다는 점이 다르다.

제9 실시예에서 설명한 바와 동일한 원리에 의하여, 도 16의 각 발광그룹(CH1~CH4)에 교류전원이 직접 전력을 전달하지 못하는 시구간에서는, 각각의 콘덴서(C1~C4)가 자신에게 축적되어 있던 에너지를 각 발광그룹(CH1~CH4)에게 제공하기 때문에, 콘덴서(C1~C4)가 충분한 용량을 가지고 있다면 각 발광그룹(CH1~CH4)에는 언제나 0보다 큰 전류가 흐르게 될 수 있다는 점을 쉽게 이해할 수 있다.

상술한 제10 실시예와 마찬가지 방식으로, 도 12의 (a)에 표시한 발광그룹(20)의 양단자(T1, T2)에도 콘덴서가 병렬로 연결될 수 있다. 또한, 도 12의 (b)에 표시한 발광그룹(CH)의 전류입력단자와 전류출력단자 사이에 콘덴서가 병렬로 연결될 수 있다.

<이종전원에 사용할 수 있는 조명장치>

제1 실시예 내지 제10 실시예(또는 도 1 내지 도 16)에서 LED를 이용한 하나의 조명장치를 서로 다른 크기의 교류 전원에 인가하는 경우 상기 조명장치의 밝기는 달라질 수 있다. 예컨대 교류 전원이 제1값을 갖는 경우의 상기 조명장치의 제1밝기와 상기 제1값보다 큰 제2값을 갖는 경우의 상기 조명장치의 제2밝기는 서로 다를 수 있다. 뿐만 아니라, 특정 크기의 교류 전원에 최적화화서 전용으로 설계된 조명장치를 다른 크기의 교류 전원에 연결하면, 제대로 작동하지 않거나 그 효율이 매우 떨어질 수 있다.

본 발명의 제11 실시예 내지 제12 실시예에 따른 조명장치에서는 상기 서로 다른 크기의 교류전원을 인가하더라도 균일한 광출력과 효율을 나타낼 수 있는 LED 조명장치의 구성을 제공할 수 있다.

제11 실시예

도 17은 본 발명의 제11 실시예에 따른 LED 조명장치(700)를 나타낸 것이다. 도 17을 참조하여 볼 때, LED 조명장치(700)는 전원부(10), LED부(11, 12), 제어전압출력부(13), 구동부(16, 17), 스위치부(18), 및 역류방지부(19)로 이루어질 수 있다.

상기 전원부(10)는 시간에 따라 증감을 반복하는 파형을 출력하는 전원제공부 또는 전원공급부를 지칭하며, 예컨대 100Hz 또는 120Hz의 주기를 갖는 리플을 출력할 수 있다. 이때의 피크전압은 예컨대 120V*1.414 또는 277V*1.414의 값을 가질 수 있다. 그리고 상기 LED부(11, 12)는 1개 이상의 LED그룹(20)을 포함할 수 있다. 이때, LED부(11, 12)에 포함된 각 LED그룹(20)을 개별적인 LED채널 또는 발광그룹이라고 지칭할 수 있다. 예컨대 한 개의 LED부에 N개의 LED그룹이 존재하는 경우 상기 한 개의 LED부에는 N개의 LED채널이 존재하는 것으로 볼 수 있다. 본 발명의 제11 실시예에서는 LED 조명장치(700)에 제1 LED부(11)와 제2 LED부(12)가 포함되어 있는 것으로 가정한다. 그리고 상기 LED부는 발광부라고 지칭할 수 있다.

상기 제어전압출력부(13)는 피크 검출부(peak detection)(14)와 전압 비교부(15)로 이루어질 수 있다. 피크 검출부(14)는, 예컨대 전원부(10)의 출력전압의 피크값(Vpeak)을 홀딩(hold)하여 출력할 수 있다. 전압비교부(15)는 상기 피크값(Vpeak)을 미리 설정된 값과 비교하여 제어전압(Vcon)을 출력한다. 상기 제어전압(Vcon)은 피크값(Vpeak)이 상기 미리 설정된 값보다 크면 예컨대 로지컬 하이에 대응하는 구간의 값을 갖고, 그렇지 않으면 로지컬 로우에 대응하는 구간의 값을 갖도록 되어 있다. 이때, 상기 제어전압(Vcon)은 경우에 따라, 피크값(Vpeak)이 상기 미리 설정된 값보다 크면 로지컬 로우에 대응하는 구간의 값을 갖고, 그렇지 않으면 로지컬 하이에 대응하는 구간의 값을 가질 수도 있다. 상기 미리 설정된 값은 상기 전압비교부(15)에 전압분배기(R1/R2)를 이용하여 제공할 수 있다.

상기 LED부(11, 12)에는 구동부(16, 17)가 연결될 수 있다. 제1 LED부(11)는 제1 구동부(16)에 연결될 수 있으며, 제2 LED부(12)는 제2 구동부(17)에 연결될 수 있다.

제1 구동부(16)는 제어전압(Vcon)의 로직값에 따라 온/오프 상태(즉, 이네이블(enable)/디스에이블(disable)) 상태가 상호 전환되는 특징을 갖는다.

그러나 제2 구동부(17)는 제어전압(Vcon)의 로직값에 따라 온/오프 상태가 상호 전환되지 않고, 언제나 온 상태를 유지한다. 다만, 제어전압(Vcon)의 로직값에 따라 제2 구동부(17) 내부의 구성(configuration)이 달라질 수 있다.

LED 조명장치(700)가 제1전압(ex: 120V)을 갖는 상용전원에 의해 동작하는 경우에, 제1 LED부(11)에 흐르는 전류는 상기 제1 구동부(16)에 의해 제어될 수 있다.

그러나 LED 조명장치(700)가 상기 제1전압보다 높은 제2전압(ex: 277V)을 갖는 상용전원에 의해 동작하는 경우에는, 상기 제1 구동부(16)는 디스에이블 상태로 되며, 제1 LED부(11)에 흐르는 전류는 상기 제1 구동부(16)에 의해 제어되지 않고 제2 구동부(17)에 의해 제어될 수 있다.

한편, LED 조명장치(700)가 제1전압(ex: 120V)을 갖는 상용전원에 의해 동작하는 경우에, 제2 LED부(12)에 흐르는 전류는 상기 제2 구동부(17)에 의해 제어될 수 있다.

그리고 LED 조명장치(700)가 상기 제1전압보다 높은 제2전압(ex: 277V)을 갖는 상용전원에 의해 동작하는 경우에는, 상기 제1 구동부(16)는 디스에이블 상태로 되며, 제1 LED부(11) 및 제2 LED부(12)에 흐르는 전류는 제2 구동부(17)에 의해 제어될 수 있다. 이때, 제1 LED부(11)와 제2 LED부(12)로부터의 총 광 출력은 상기 제2구동부(17)에 의해서만 결정된다.

상기 제1 LED부(11)의 제1 상류단과 제2 LED부(12)의 제2 상류단 사이를 스위치부(18)가 연결할 수 있으며, 제1 LED부(11)의 제1 하류단과 제2 LED부(12)의 제2 상류단 사이를 역류방지부(19)가 연결할 수 있다. 상기 스위치부(18)는 제어전압(Vcon)의 로직값에 따라 온/오프 상태를 전환하도록 되어 있다. 스위치부(18)가 온 상태인 경우에는 전원부(10)에서 출력된 전류가 제1 LED부(11)와 제2 LED부(12)에 나뉘어서 흐르게 된다. 즉, 제1 LED부(11)와 제2 LED부(12)가 서로 병렬 연결된 상태가 된다. 이에 비하여 스위치부(18)가 오프 상태인 경우에는 제1 LED부(11)와 제2 LED부(12)가 서로 직렬로 연결되게 되며, 스위치부(18)를 통해 전류가 흐르지 않게 된다.

도 18a는 제1전압(ex: 120V)을 갖는 상용전원에 의해 동작하는 경우의 LED 조명장치(700)의 동작 및 회로 구성의 연결 여부를 나타낸 것이다. 도 18a와 같이 전원부(10)의 전압이 제1전압(ex: 120V)일 때에, 피크 검출부(14)는 120*1.414(=√2)의 전압 피크값을 출력하고, 전압 비교부(15)는 제어전압(Vcon)으로 로지컬 로우에 해당하는 구간의 값을 출력하게 된다(Vcon=>Low). 상기 전압 비교부(15)의 제어전압(Vcon=>Low) 값은 제1 구동부(16), 제2 구동부(17), 및 스위치부(18)로 입력된다. 이에 따라, 제1 구동부(16)는 온(ON) 상태를 유지하고 제2 구동부(17)의 내부회로는 제1구성을 갖게 된다. 그리고 스위치부(18)도 온(ON) 상태를 유지하게 된다. 즉, 제어전압(Vcon)이 Low에 대응하는 값을 갖는 경우에는 상기 제1 상류단과 상기 제2 상류단 간에 스위치부(18)를 통과하는 전류경로를 형성한다. 또한, 역류 방지부(19)의 다이오드가 전류의 역류를 방지하므로, 제1 LED부(11)의 하류단과 제2 LED부(12)의 상류단이 서로 단락되게 되어, 제1 구동부(16)와 제2 구동부(17)는 서로 병렬 연결되는 구성을 갖게 된다.

제1전압(ex: 120V)을 갖는 상용전원에 의해 동작하는 경우, 제1 구동부(16)는 제1 LED부(11)에 흐르는 전류의 값을 제어하도록 되어 있다. 예컨대, 제1 구동부(16)는 제1 LED부(11)가 10W의 출력을 갖도록 제어할 수 있다. 또한, 제2 구동부(17)는 제2 LED부(12)에 흐르는 전류의 값을 제어하도록 되어 있다. 예컨대, 제2 구동부(17)는 제2 LED부(12)가 10W의 출력을 갖도록 제어할 수 있다. 이를 위해 상기 제2 구동부(17)는 상술한 제1구성에 의해 동작해야 한다. 이로써, 제1 구동부(16)와 제2 구동부(17)는 함께, 제1 LED부(11)와 제2 LED부(12)가 총 20W의 출력을 갖도록 제어할 수 있다.

도 18b는 제2전압(ex: 277V)을 갖는 상용전원에 의해 동작하는 경우의 LED 조명장치(700)의 동작 및 회로 구성의 연결 여부를 나타낸 것이다. 도 18b와 같이 전원부(10)의 전압이 제2전압(ex: 277V)일 때에, 피크 검출부(14)는 277*1.414(=√2)의 전압 피크값을 출력하고, 전압 비교부(15)는 로지컬 하이에 대응하는 값을 출력하게 된다(Vcon=>High). 상기 전압 비교부(15)의 제어전압(Vcon=>High) 값은 제1 구동부(16), 제2 구동부(17), 및 스위치부(18)로 입력된다. 이에 따라 제1 구동부(16)는 오프(OFF) 상태가 되며, 제2 구동부(17)는 온(ON) 상태를 유지하고, 상기 제2 구동부(17)의 내부회로는 제2구성을 갖게 된다. 그리고 스위치부(18)는 오프(OFF) 상태를 유지한다. 즉, 제어전압(Vcon)이 High에 대응하는 구간의 값을 갖는 경우에는 상기 제1 상류단과 상기 제2 상류단 간의 전류경로가 차단된다. 따라서 제1 LED부(11)와 제2 LED부(12)는 서로 직렬 연결되는 구성을 갖게 된다.

이때, 제2 구동부(17)는 제1 LED부(11) 및 제2 LED부(12)에 흐르는 전류의 값을 제어하도록 되어 있다. 즉, 제2 구동부(17)는 제1 LED부(11) 및 제2 LED부(12)가 총 20W의 출력을 갖도록 제어할 수 있다. 이를 위해서 제2 구동부(17)는 상술한 제2구성으로 동작해야 한다.

상술한 제1구성 및 제2구성은 후술하는 센싱저항(Rs2) 및 센싱저항(Rs3)에 의한 등가저항이 제1값을 갖는 구성 및 제2값을 갖는 구성을 의미할 수 있다.

상기 LED 조명장치는 상기 LED부(11, 12)의 직렬 및 병렬 상태에 따라 다양하게 구성될 수 있다.

제12 실시예

도 19a 및 도 19b는 도 17에 제시한 LED부와 구동부로서 도 1의 조명장치가 적용된 예를 나타낸 것이다. 도 19a의 제1 LED부(31), 제1 구동부(32)는 각각 도 17의 제1 LED부(11)와 제1 구동부(16)의 내부구조의 일 실시예를 더 자세히 나타낸 것이고, 도 19b의 제2 LED부(33), 제2 구동부(34)는 각각 도 17의 제2 LED부(12), 제2 구동부(17)의 내부구조의 일 실시예를 더 자세히 나타낸 것이다.

도 19a는 본 발명의 제12 실시예에 따른, 전압부(10)의 전압상승에 따라 제1 LED부(31)에 속한 발광그룹들이 상류단에서 하류단으로 순차적으로 불이 켜지는 회로를 나타낸 것이다. 도 19b는 본 발명의 제12 실시예에 따른, 전압부(10)의 전압상승에 따라 제2 LED부(33)에 속한 발광그룹들이 상류단에서 하류단으로 순차적으로 불이 켜지는 회로를 나타낸 것이다.

제1전압(ex: 120V)을 갖는 상용전원에 의해 동작하는 경우, 제1 구동부(32)로 Low에 대응하는 구간의 값을 갖는 제어전압(Vcon)이 입력되므로 제1 구동부(32)는 온(ON) 상태가 된다. 이때, 도 17에서 설명한 스위치부(18)(도시 생략)는 제1 LED부(31)의 제1 상류단과 제2 LED부(33)의 제2 상류단 사이를 연결할 수 있다. 그리고 상기 스위치부는 Low에 대응하는 구간의 값을 갖는 제어전압(Vcon)을 입력받아 상기 제1 상류단과 상기 제2 상류단 간의 상기 스위치부를 통과하는 전류경로를 형성하므로, 제1 LED부(31)과 제2 LED부(33)은 서로 병렬 연결되는 구성을 갖게 된다. 전압부(10)의 전압이 상승함에 따라, 제1 LED부(31)과 제2 LED부(33)의 발광그룹은 동일한 번호의 발광그룹(CH1)은 동시에 켜지며, 순차적으로 다음 발광그룹(CH2~CH4)이 켜지게 된다. 즉, 제1 LED부(31)의 발광그룹(CH1)과 제2 LED부(33)의 발광그룹(CH1)이 동시에 켜지며, 그 다음 제1 LED부(31)의 발광그룹(CH2)과 제2 LED부(33)의 발광그룹(CH2)이 동시에 켜진다. 제1 LED부(31)과 제2 LED부(33)의 발광그룹(CH3, CH4)도 같은 방법으로 켜질 수 있다.

제2전압(ex: 277V)을 갖는 상용전원에 의해 동작하는 경우, 제1 구동부(32)로 High에 대응하는 구간의 값을 갖는 제어전압(Vcon)이 입력되므로 제1 구동부(32)는 오프(OFF) 상태가 된다. 이때, 스위치부(미도시)는 제1 LED부(31)의 제1 상류단과 제2 LED부(33)의 제2 상류단 사이를 연결할 수 있다. 그러나 상기 스위치부는 High에 대응하는 구간의 값을 갖는 제어전압(Vcon)을 입력받아 상기 제1 상류단과 상기 제2 상류단 간의 상기 스위치부를 통과하는 전류경로를 차단하고, 제1 LED부(31)과 제2 LED부(33)은 직렬 연결되는 구성을 갖게 된다. 전압부(10)의 전압이 상승함에 따라, 제1 LED부(31)의 발광그룹(CH1~CH4)이 어느 순간 한 번에 동시에 켜지고 이어서 제2 LED부(33)의 발광그룹(CH1~CH4)이 순차적으로 켜지게 된다.

도 19b에 대해 구체적으로 살펴보면, 상기 제2 LED부(33)을 통해 흐르는 제2 전류의 값은 상기 제2 구동부(34)에 의해 제어되며, 구체적으로는 상기 제2 구동부(34)에 포함된 센싱저항 값에 의해 제어된다. 여기서 센싱저항이란 예컨대, 제2 구동부에 도시된 Rs2와 Rs3로 이루어지는 등가저항을 의미할 수 있다. 이때, 상기 등가저항의 값은 아래와 같은 방식으로 결정될 수 있다. Vcon은 입력전압이 제1값(ex: 120V)을 갖는 경우에는 제1 로직값(ex: Low)에 대응하는 구간의 값을 갖고, 입력전압이 제2값(ex: 277V)을 갖는 경우에는 제2 로직값(ex: High)에 대응하는 구간의 값을 가질 수 있다. Vcon이 상기 제1 로직값(Low)에 대응하는 구간의 값을 갖는 경우에는 상기 제2 구동부에 존재하는 센싱저항(Rs3)이 없는 것처럼 보이기 때문에 두 개의 센싱저항(Rs2, Rs3)에 의해 이루어지는 등가저항이 제1값(=Rs2)을 갖게 된다. 그리고 Vcon이 상기 제2 로직값(High)에 대응하는 구간의 값을 갖는 경우에는 센싱저항(Rs2)과 센싱저항(Rs3)이 서로 병렬 연결되기 때문에 상기 등가저항이 제2값(=Rs2//Rs3)을 갖게 된다.

제1 구동부(32)의 센싱저항(Rs1), 그리고 제2 구동부(34)의 센싱저항(Rs2)과 센싱저항(Rs3)의 값을 적절히 선택하면, 입력전압이 제1값(ex: 120V)을 가질 때의 상기 LED 조명장치(700)의 제1 총광출력 값과, 입력전압이 제2값(ex: 277V)을 가질 때의 상기 LED 조명장치(700)의 제2 총광출력 값을 조절할 수 있다. 바람직하게는 상기 제1 총광출력과 상기 제2 총광출력이 동일하도록 조절할 수도 있다.

본 발명의 다른 실시예는 도 17의 회로를 도 3 또는 도 4에 나타낸 회로를 조합하여 제공할 수 있다.

즉, 도 3 또는 도 4에 도시한 제1소자들(CHx, Dx, Rx, BSx, Vpx)로 이루어진 제1회로부를 이용하여 도 17의 제1 LED부(11)를 구성할 수 있다. 그리고 도 3 또는 도 4에 도시한 제2소자들(CSx, Vx, Rs)로 이루어진 제2회로부를 이용하여 도 17의 제1 구동부(16)를 구성할 수 있다.

또한, 도 3 또는 도 4에 도시한 제1소자들(CHx, Dx, Rx, BSx, Vpx)로 이루어진 제1회로부를 이용하여 도 17의 제2 LED부(12)를 구성할 수 있다. 그리고 도 3 또는 도 4에 도시한 제2소자들(CSx, Vx, Rs)로 이루어진 제2회로부를 이용하여 도 17의 제2 구동부(17)를 구성할 수 있다. 이때, 제2 구동부(17)를 제공하기 위하여, 상기 제2회로부를 구성하는 상기 센싱저항(Rs)에 다른 제2의 센싱저항이 병렬로 연결될 수 있도록 되어 있을 수 있다. 이때, 상기 센싱저항(Rs)에 다른 제2의 센싱저항의 연결은 도 19b에 도시한 것과 같이 구성할 수 있다.

본 발명의 또 다른 실시예는 도 17의 회로를 도 12의 (a)에 나타낸 회로를 조합하여 제공할 수 있다.

즉, 도 12의 (a)에 도시한 제1기능부들(20, 904, 30)로 이루어진 제1회로부를 이용하여 도 17의 제1 LED부(11)를 구성할 수 있다. 그리고 도 12의 (a)에 도시한 제2기능부(40)로 이루어진 제2회로부를 이용하여 도 17의 제1 구동부(16)를 구성할 수 있다. 이때, 상기 제2기능부(40)에는 도 19a에서 설명한 센싱저항(Rs1)이 연결될 수 있다.

또한, 도 12의 (a)에 도시한 제1기능부들(20, 904, 30)로 이루어진 제1회로부를 이용하여 도 17의 제2 LED부(12)를 구성할 수 있다. 그리고 도 12의 (a)에 도시한 제2기능부(40)로 이루어진 제2회로부를 이용하여 도 17의 제2 구동부(17)를 구성할 수 있다. 이때, 상기 제2기능부(40)에는 도 19b에서 설명한 센싱저항들(Rs2, Rs3)이 연결될 수 있다.

본 발명의 또 다른 실시예는 도 17의 회로를 도 13에 나타낸 회로를 조합하여 제공할 수 있다.

즉, 도 13에 도시한 제1소자들(CHx, Dx, Rx, Cx)로 이루어진 제1회로부를 이용하여 도 17의 제1 LED부(11)를 구성할 수 있다. 그리고 도 13에 도시한 제2소자들(CSx, Vx, Rs)로 이루어진 제2회로부를 이용하여 도 17의 제1 구동부(16)를 구성할 수 있다.

또한, 도 13에 도시한 제1소자들(CHx, Dx, Rx, Cx)로 이루어진 제1회로부를 이용하여 도 17의 제2 LED부(12)를 구성할 수 있다. 그리고 도 13에 도시한 제2소자들(CSx, Vx, Rs)로 이루어진 제2회로부를 이용하여 도 17의 제2 구동부(17)를 구성할 수 있다. 이때, 제2 구동부(17)를 제공하기 위하여, 상기 제2회로부를 구성하는 상기 센싱저항(Rs)에 다른 제2의 센싱저항이 병렬로 연결될 수 있도록 되어 있을 수 있다. 이때, 상기 센싱저항(Rs)에 다른 제2의 센싱저항의 연결은 도 19b에 도시한 것과 같이 구성할 수 있다.

본 발명의 또 다른 실시예는 도 17의 회로를 도 16에 나타낸 회로를 조합하여 제공할 수 있다.

즉, 도 16에 도시한 제1소자들(CHx, Dx, Rx, Cx, BSx, Vpx)로 이루어진 제1회로부를 이용하여 도 17의 제1 LED부(11)를 구성할 수 있다. 그리고 도 16에 도시한 제2소자들(CSx, Vx, Rs)로 이루어진 제2회로부를 이용하여 도 17의 제1 구동부(16)를 구성할 수 있다.

또한, 도 16에 도시한 제1소자들(CHx, Dx, Rx, Cx, BSx, Vpx)로 이루어진 제1회로부를 이용하여 도 17의 제2 LED부(12)를 구성할 수 있다. 그리고 도 16에 도시한 제2소자들(CSx, Vx, Rs)로 이루어진 제2회로부를 이용하여 도 17의 제2 구동부(17)를 구성할 수 있다. 이때, 제2 구동부(17)를 제공하기 위하여, 상기 제2회로부를 구성하는 상기 센싱저항(Rs)에 다른 제2의 센싱저항이 병렬로 연결될 수 있도록 되어 있을 수 있다. 이때, 상기 센싱저항(Rs)에 다른 제2의 센싱저항의 연결은 도 19b에 도시한 것과 같이 구성할 수 있다.

상술한 본 발명의 실시예들을 이용하여, 본 발명의 기술 분야에 속하는 자들은 본 발명의 본질적인 특성에서 벗어나지 않는 범위 내에 다양한 변경 및 수정을 용이하게 실시할 수 있을 것이다. 특허청구범위의 각 청구항의 내용은 본 명세서를 통해 이해할 수 있는 범위 내에서 인용관계가 없는 다른 청구항에 결합될 수 있다.

Claims

전류입력단자, 전류출력단자, 전류 바이패스 출력단자, 및 상기 전류입력단자에 입력된 전류에 의해 발광되는 제1 발광그룹을 포함하는 발광유닛; 및

상기 전류출력단자를 통해 출력된 전류의 적어도 일부를 제공받도록 연결되어 있는 제2 발광그룹;을 포함하며,

상기 전류출력단자는 상기 전류입력단자를 통해 입력된 전류 중 전부의 전류 또는 적어도 일부의 전류를 선택적으로 출력하도록 되어 있고,

상기 전류 바이패스 출력단자는, 상기 전류출력단자가 상기 적어도 일부의 전류만을 출력하는 경우 상기 전부의 전류 중 상기 적어도 일부의 전류를 제외한 나머지 전류를 출력하도록 되어 있는,

조명장치.
제1항에 있어서,

상기 발광유닛은 상기 전류입력단자와 상기 전류출력단자 사이에 연결된 제1바이패스부를 더 포함하며,

상기 제1바이패스부가 온 상태인 경우에는 상기 전류입력단자를 통해 입력된 전류의 일부가 상기 제1바이패스부가 제공하는 바이패스 경로를 통해 흐르도록 되어 있고, 상기 제1바이패스부가 오프 상태인 경우에는 상기 전류입력단자를 통해 입력된 전류가 상기 바이패스 경로를 통해 흐르지 않도록 되어 있으며,

상기 제1바이패스부의 온 상태 및 오프 상태 간의 전환은 상기 전류출력단자의 전압에 의해 조절되는 것을 특징으로 하는,

조명장치.
제2항에 있어서,

상기 제1바이패스부는,

일 단자가 상기 전류출력단자에 연결되고 타 단자가 상기 제1 발광그룹 쪽에 연결된 저항;

상기 타 단자와 상기 전류입력단자 사이에 연결된 트랜지스터; 및

상기 트랜지스터의 게이트와 상기 전류출력단자 사이에 미리 결정된 전위차가 발생하도록 하는 바이어스 전압 제공소자;를 더 포함하는,

조명장치.
제3항에 있어서,

상기 발광유닛은 상기 전류 바이패스 출력단자와 상기 제1 발광그룹의 출력부 사이에 연결된 제2바이패스부를 더 포함하며,

상기 제1바이패스부가 온 상태인 경우 상기 제2바이패스부가 온 상태이며,

상기 제1바이패스부가 오프 상태인 경우 상기 제2바이패스부가 오프 상태인 것을 특징으로 하는,

조명장치.
제1항 또는 제2항에 있어서, 상기 전류출력단자는, 상기 전류입력단자에 인가되는 전압이 제1전위인 경우에는 상기 적어도 일부의 전류를 출력하도록 되어 있고, 상기 전류입력단자에 인가되는 전압이 상기 제1전위보다 큰 제2전위인 경우에는 상기 전부의 전류를 출력하도록 되어 있는, 조명장치.
제4항에 있어서,

상기 발광유닛은 역류방지부를 더 포함하며,

상기 역류방지부는, 상기 제2바이패스부가 상기 제1 발광그룹의 출력부에 접속하는 접속점과, 상기 저항의 상기 타 단자 사이에 연결된 것을 특징으로 하는,

조명장치.
제1항에 있어서,

상기 제2 발광그룹은, 또 다른 전류입력단자, 또 다른 전류출력단자, 또 다른 전류 바이패스 출력단자, 및 상기 또 다른 전류입력단자에 입력된 전류에 의해 발광되는 상기 제2 발광그룹을 포함하는 또 다른 발광유닛에 포함된 것이며,

상기 또 다른 전류입력단자는 상기 전류출력단자에 전기적으로 연결되며,

상기 또 다른 전류출력단자는 상기 또 다른 전류입력단자를 통해 입력된 전류 중 전부의 제2전류 또는 적어도 일부의 제2전류를 선택적으로 출력하도록 되어 있고,

상기 또 다른 전류 바이패스 출력단자는, 상기 또 다른 전류출력단자가 상기 적어도 일부의 제2전류만을 출력하는 경우 상기 또 다른 전류입력단자를 통해 입력된 전류 중 상기 적어도 일부의 제2전류를 제외한 나머지 전류를 출력하도록 되어 있으며,

상기 조명장치는 상기 또 다른 전류출력단자를 통해 출력된 전류의 적어도 일부를 제공받도록 연결되어 있는 제3 발광그룹을 더 포함하는,

조명장치.
제7항에 있어서,

상기 또 다른 발광유닛은 상기 또 다른 전류입력단자와 상기 또 다른 전류출력단자 사이에 연결된 또 다른 제1바이패스부를 더 포함하며,

상기 또 다른 제1바이패스부가 온 상태인 경우에는 상기 또 다른 전류입력단자를 통해 입력된 전류의 일부가 상기 또 다른 제1바이패스부가 제공하는 또 다른 바이패스 경로를 통해 흐르도록 되어 있고, 상기 또 다른 제1바이패스부가 오프 상태인 경우에는 상기 또 다른 전류입력단자를 통해 입력된 전류가 상기 또 다른 바이패스 경로를 통해 흐르지 않도록 되어 있으며,

상기 또 다른 제1바이패스부의 온 상태 및 오프 상태 간의 전환은 상기 또 다른 전류출력단자의 전압에 의해 조절되는 것을 특징으로 하는,

조명장치.
제8항에 있어서,

상기 또 다른 제1바이패스부는,

일 단자가 상기 또 다른 전류출력단자에 연결되고 타 단자가 상기 제2 발광그룹 쪽에 연결된 또 다른 저항;

상기 또 다른 저항의 상기 타 단자와 상기 또 다른 전류입력단자 사이에 연결된 또 다른 트랜지스터; 및

상기 또 다른 트랜지스터의 게이트와 상기 또 다른 전류출력단자 사이에 미리 결정된 전위차가 발생하도록 하는 또 다른 바이어스 전압 제공소자;를 더 포함하는,

조명장치.
제9항에 있어서,

상기 또 다른 발광유닛은, 상기 또 다른 전류 바이패스 출력단자와 상기 제2 발광그룹의 출력부 사이에 연결된 또 다른 제2바이패스부를 포함하며,

상기 또 다른 제1바이패스부가 온 상태인 경우 상기 또 다른 제2바이패스부 또한 온 상태이며,

상기 또 다른 제1바이패스부가 오프 상태인 경우 상기 또 다른 제2바이패스부 또한 오프 상태인 것을 특징으로 하는,

조명장치.
제7항에 있어서, 상기 또 다른 전류출력단자는, 상기 또 다른 전류입력단자에 인가되는 전압이 제3전위인 경우에는 상기 적어도 일부의 제2전류를 출력하도록 되어 있고, 상기 또 다른 전류입력단자에 인가되는 전압이 제3전위보다 큰 제4전위인 경우에는 상기 전부의 제2전류를 출력하도록 되어 있는, 조명장치.
제10항에 있어서,

상기 또 다른 발광유닛은 또 다른 역류방지부를 더 포함하며,

상기 또 다른 역류방지부는, 상기 제2 발광그룹의 출력부와 상기 또 다른 제2바이패스부가 접속하는 접속점과, 상기 또 다른 저항의 상기 타 단자 사이에 연결된 것을 특징으로 하는,

조명장치.
제1항에 있어서, 상기 제1 발광그룹의 양단에는 커패시터가 병렬로 연결되어 있는, 조명장치.
전위가 변동 가능한 전원을 공급하는 전원공급부; 상류에서 하류방향으로 순번을 가지도록 서로 전기적으로 연결되고 상기 전원공급부로부터 전원을 공급받는 복수의 발광그룹; 제1 바이패스부; 및 제2 바이패스부를 포함하며,

상기 각각의 발광그룹은, 적어도 하나 이상의 발광소자를 포함하고,

상기 제1 바이패스부와 상기 제2 바이패스부는 모두, 임의 순번째인 제1 발광그룹이 속한 발광유닛에 포함되며,

상기 제1 바이패스부는, 상기 제1 발광그룹의 상류단과 상기 제1 발광그룹보다 하류에서의 임의 순번째인 제2 발광그룹의 상류단을 단속 가능하게 전기적으로 연결하도록 되어 있고,

상기 제2 바이패스부는, 상기 제1 발광그룹의 하류단과 접지를 단속 가능하게 전기적으로 연결하도록 되어 있으며,

상기 제2 바이패스부와 상기 제1 발광그룹의 하류단이 연결되는 접속점은, 적어도 상기 제1 바이패스부와 상기 제2 발광그룹의 상류단이 연결되는 접속점보다 상류에 위치하는,

발광장치.
제14항에 있어서, 상기 제1 바이패스부가 상기 제1 발광그룹의 상류단과 상기 제2 발광그룹의 상류단을 연결할 때에, 상기 제1 바이패스부는 정전류원으로서 동작하도록 되어 있는, 발광장치.
제14항에 있어서, 상기 제1 바이패스부를 통해 전류가 흐를 때에는 상기 제2 바이패스부를 통해 전류가 흐르도록 되어 있고, 상기 제1 바이패스부를 통해 전류가 흐르지 않을 때에는 상기 제2 바이패스부를 통해 전류가 흐르지 않도록 되어 있는, 발광장치.
제14항에 있어서,

상기 발광장치는 상기 제2 발광그룹보다 하류에서의 임의 순번째인 제3 발광그룹; 및

또 다른 제1 바이패스부 및 또 다른 제2 바이패스부를 더 포함하되,

(a) 상기 또 다른 제1 바이패스부는, 상기 제1 바이패스부와 상기 제2 발광그룹의 상류단이 연결되는 접속점보다 하류인 상기 제2 발광그룹의 또 다른 상류단과, 상기 제2 발광그룹의 하류단을 단속 가능하게 전기적으로 연결하도록 되어 있으며; 상기 또 다른 제2 바이패스부는, 상기 제2 발광그룹의 하류단과 접지를 단속 가능하게 전기적으로 연결하도록 되어 있으며; 상기 또 다른 제2 바이패스부가 상기 제2 발광그룹의 하류단에 연결되는 접속점은, 상기 또 다른 제1 바이패스부가 상기 제2 발광그룹의 하류단에 연결되는 접속점보다 상류에 위치하거나, 또는

(b) 상기 또 다른 제1 바이패스부는 상기 제2 발광그룹보다 하류에서의 임의 순번째인 제3 발광그룹의 상류단과, 상기 제3 발광그룹의 하류단을 단속 가능하게 전기적으로 연결하도록 되어 있으며; 상기 또 다른 제2 바이패스부는, 상기 제3 발광그룹의 하류단과 접지를 단속 가능하게 전기적으로 연결하도록 되어 있으며; 상기 또 다른 제2 바이패스부가 상기 제3 발광그룹의 하류단에 연결되는 접속점은, 상기 또 다른 제1 바이패스부가 상기 제3 발광그룹의 하류단에 연결되는 접속점보다 상류에 위치하는,

발광장치.
제17항에 있어서, 상기 발광장치는 역류방지부를 더 포함하며,

상기 역류방지부는,

(a) 상기 제2 바이패스부와 상기 제1 발광그룹의 하류단이 연결되는 접속점과, 상기 제1 바이패스부와 상기 제2 발광그룹의 상류단이 연결되는 접속점 사이,

(b) 상기 또 다른 제2 바이패스부와 상기 제2 발광그룹의 하류단에 연결되는 접속점과, 상기 또 다른 제1 바이패스부와 상기 제2 발광그룹의 하류단에 연결되는 접속점 사이, 및

(c) 상기 또 다른 제2 바이패스부와 상기 제3 발광그룹의 하류단에 연결되는 접속점과, 상기 또 다른 제1 바이패스부와 상기 제3 발광그룹의 하류단에 연결되는 접속점 사이

중 적어도 한 곳에 연결된 것을 특징으로 하는,

발광장치.
제14항에 있어서, 상기 각 발광그룹의 양단에는 커패시터가 병렬로 연결되어 있는, 발광장치.
최상류부터 최하류까지 순번을 가지도록 선형으로 전기 연결된 복수개의 발광그룹들;

상기 발광그룹들 사이의 연결점과 접지를 연결하는 제1회로부; 및

상기 발광그룹들 사이의 또 다른 연결점들을 바이패스 연결하는 제2회로부;를 포함하여,

공급되는 교류전원의 전위가 상승하는 동안 최상류의 발광그룹부터 최하류의 모든 발광그룹을 순차적으로 병렬연결에서 직렬연결로 전환시키도록 되어 있거나, 또는, 공급되는 교류전원의 전위가 하강하는 동안 최하류의 발광그룹부터 최상류의 모든 발광그룹을 순차적으로 직렬연결에서 병렬연결로 전환시키도록 되어 있고,

상기 각각의 발광그룹은 한 개 이상의 LED소자를 구비하는,

교류전원 LED 조명장치.
제20항에 있어서, 상기 각 발광그룹의 양단에는 커패시터가 병렬로 연결된, 교류전원 LED 조명장치.
제1 발광그룹, 제1 바이패스부, 제2 바이패스부, 및 상기 제1 발광그룹의 입력단과 상기 제1 바이패스부의 입력단에 공통으로 연결되어 상기 제1 발광그룹과 상기 제1 바이패스부에 전류를 공급하는 전류입력단자를 포함하는 발광유닛; 및

제1 회로상태에서 상기 제1 발광그룹의 출력단에서 출력된 전류를 공급받고 제2 회로상태에서 상기 제1 바이패스부의 출력단에서 출력된 전류를 공급받도록, 상기 발광유닛에 연결되어 있는 제2 발광그룹;을 포함하며,

상기 제1 회로상태에서, 상기 제1 바이패스부를 통해 전류가 흐르지 않도록 상기 제1 바이패스부가 차단되도록 되어 있고, 상기 제1 발광그룹에서 출력된 전류는 상기 제2 바이패스부를 통해 흐르지 않도록 상기 제2 바이패스부가 차단되도록 되어 있으며,

상기 제2 회로상태에서, 상기 제1 바이패스부를 통해 전류가 흐르도록 되어 있고, 상기 제1 발광그룹에서 출력된 전류의 적어도 일부가 상기 제2 바이패스부를 통해 흐르도록 되어 있고,

상기 제2 발광그룹에 전류가 공급될 때에 상기 제2 바이패스부를 통해 흐르는 전류는 상기 제2 발광그룹으로 흐르지 않도록 되어 있는,

조명장치.
제22항에 있어서, 상기 제2 바이패스부의 출력단자는 접지에 연결되도록 되어 있으며,

상기 발광유닛은, 상기 제1 바이패스부에 연결된 전류출력단자를 더 포함하며,

상기 제1 바이패스부의 차단여부는 상기 전류출력단자의 전압에 의해 조절되는 것을 특징으로 하는,

조명장치.
제23항에 있어서,

상기 제1 바이패스부는,

일 단자가 상기 전류출력단자에 연결되고 타 단자가 상기 제1 발광그룹 쪽에 연결된 저항;

상기 타 단자와 상기 전류입력단자 사이에 연결된 트랜지스터; 및

상기 트랜지스터의 게이트와 상기 전류출력단자 사이에 미리 결정된 전위차가 발생하도록 하는 바이어스 전압 제공소자;를 더 포함하는,

조명장치.
제22항에 있어서, 상기 제1 회로상태는 제1 입력전압레벨을 갖는 상태를 나타내고, 상기 제2 회로상태는 제2 입력전압레벨을 갖는 상태를 나타내며, 상기 제1 입력전압레벨은 상기 제2 입력전압레벨보다 큰, 조명장치.
제22항에 있어서, 상기 제1 발광그룹 및 상기 제2 발광그룹의 양단에는 각각 커패시터가 병렬로 연결된, 조명장치.