WO2016060465A2 - 플리커 성능이 개선된 led 구동회로 및 이를 포함하는 led 조명장치 - Google Patents

플리커 성능이 개선된 led 구동회로 및 이를 포함하는 led 조명장치 Download PDF

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한상욱
정영도
이형진
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    • Y02B20/30—Semiconductor lamps, e.g. solid state lamps [SSL] light emitting diodes [LED] or organic LED [OLED]

Definitions

  • the present invention relates to an LED driving circuit having improved flicker performance and an LED lighting device including the same. More specifically, in the AC driving type LED lighting device, the light output deviation of the LED lighting device is reduced by removing the LED off section using the charging / discharging unit during the compensation section, and at the same time, the LED lighting device using the charging / discharging unit during the additional discharge section.
  • the present invention relates to an LED driving circuit having improved flicker performance and an LED lighting device including the same, which can improve power efficiency by supplying driving voltages to other components of the apparatus.
  • LED driving is generally DC driving.
  • AC-DC converters such as SMPS are indispensable in the case of direct current driving, and these power converters increase the manufacturing cost of the lighting fixture, make it difficult to miniaturize the lighting fixture, reduce the energy efficiency of the lighting fixture, and short lifespan. Due to this there is a problem that shortens the life of the lighting fixture.
  • the circuit according to this technology not only has a problem that the power factor is lowered due to a mismatch between the input voltage and the current output from the LED, but also when the non-emitting period of the LED becomes longer, the flicker that the user perceives flickering light. There is a problem that the phenomenon occurs.
  • FIG. 1 is a conceptual diagram for describing flicker performance.
  • the definition and regulation of flicker which is the standard of flicker performance of the recent Energy Star specification (SPEC), are as follows.
  • Flicker refers to a phenomenon in which the brightness of the light changes for a certain period of time, and in severe cases, the user may notice a phenomenon in which the light shakes or flickers. Most of these flickers are caused by a difference between the maximum light output and the minimum light output for a certain time.
  • the flicker index is a light output waveform diagram of one cycle, obtained by dividing an area (Area 1) having an average light output or more by the total light output area (Area 1 + Area 2). It means the value. Therefore, the flicker index is a numerical value indicating how much light above the average light output is generated in one cycle. The lower the flicker index, the better the flicker level.
  • Percent Flicker refers to an indicator that quantifies the minimum and maximum amount of light over a period of time. This percentage flicker can be calculated as 100 * (maximum light amount-minimum light amount) / (maximum light amount + minimum light amount).
  • Percent Flicker ⁇ 0.033 x 2 x Frequency is an unaffected interval.
  • Percent flicker ⁇ 0.033 x 2 x frequency or less is reported as a low risk interval.
  • the flicker level is emerging as an important criterion in the performance of the LED lighting device.
  • Figure 2 is a schematic block diagram of a four-stage sequential driving LED lighting apparatus according to the prior art
  • Figure 3 is a driving voltage vs. LED driving current of the four-stage sequential driving LED lighting apparatus according to the prior art disclosed in FIG.
  • the LED lighting apparatus 100 may include a rectifying unit 10, an LED light emitting unit 20, and an LED driving controller 30.
  • the rectifying unit 10 of the LED lighting device 100 rectifies the AC voltage (V AC ) input from the external power source to generate a rectified voltage (Vrec), the generated rectified voltage (Vrec) LED emitting unit And an output to the LED drive control unit 30.
  • the rectifier 10 one of various known rectifier circuits such as a full-wave rectifier circuit and a half-wave rectifier circuit may be used.
  • FIG. 2 shows a bridge full-wave rectifier circuit composed of four diodes D1, D2, D3, and D4. It is.
  • the LED light emitting unit 20 according to the prior art is composed of four LED groups from the first LED group 21 to the fourth LED group 24, sequentially under the control of the LED drive control unit 30 It is turned on and turned off sequentially.
  • the LED driving controller 30 according to the related art is configured to perform a control function of sequentially turning on and off the first LED group 21 to the fourth LED group 24 according to the voltage level of the rectified voltage Vrec. do.
  • the LED driving controller 30 is configured to perform a constant current control function for each sequential driving section by increasing or decreasing the LED driving current according to the voltage level of the input voltage (that is, the rectified voltage Vrec). It is to improve the power quality of the LED lighting device by improving the power factor (PF) and total harmonics distortion (THD) by allowing the driving current to have a stepped wave shape close to the sine wave.
  • PF power factor
  • TDD total harmonics distortion
  • the LED driving controller 30 includes a first constant current switch SW1, a second constant current switch SW2, and a third constant current switch in order to control the sequential driving of the LED groups. (SW3), and the fourth constant current switch (SW4).
  • the LED driving controller 30 according to the related art has a first voltage in a section (first stage operating section) in which the rectified voltage Vrec is greater than or equal to the first forward voltage level Vf1 and less than the second forward voltage level Vf2. turn-only LED group (21) is turned on and the constant current control so that the 1 LED drive current (I LED1), the LED driving current (I LED).
  • the LED driving controller 30 in a section (second stage operation period) in which the rectified voltage Vrec is greater than or equal to the second forward voltage level Vf2 and less than the third forward voltage level Vf3, By turning off the first constant current switch SW1 and turning on the second constant current switch SW2, only the first LED group 21 and the second LED group 22 are turned on and the LED driving current I LED is turned on. ) Is controlled to be a constant current to become the second LED driving current (I LED2 ).
  • the second driving section 30 includes the second rectifying voltage Vrec equal to or greater than the third forward voltage level Vf3 and less than the fourth forward voltage level Vf4 (the third stage operating section).
  • the LED driving controller 30 By turning off the constant current switch SW2 and turning on the third constant current switch SW3, the first LED group 21 to the third LED group 23 are turned on and the LED driving current I LED is turned on. Control the constant current to the third LED driving current (I LED3 ).
  • the LED driving controller 30 turns off the third constant current switch SW3 in a section (fourth stage operating period) in which the rectified voltage Vrec is greater than or equal to the fourth forward voltage level Vf4. And turn on the fourth constant current switch SW4 to turn on all of the first LED group 21 to the fourth LED group 24 and turn on the LED driving current I LED to the fourth LED driving current I. LED4 ) to control the constant current. As shown in FIG.
  • the LED driving current (ie, the second LED driving current) in the second stage operating period than the LED driving current (ie, the first LED driving current I LED1 ) in the first stage operating section. (I LED2 )) is controlled to be larger, and likewise, the third LED driving current (I LED3 ) is controlled to be larger than the second LED driving current (I LED2 ), and the fourth LED driving current (I LED4 ) is the most. It is controlled to be large. Accordingly, the total light output of the LED lighting apparatus 100 according to the prior art has a stepped wave shape as shown in FIG.
  • the LED lighting apparatus 100 since the total number and the driving current of the LEDs emitted according to the operation section is different, the light output is different for each operation section, and thus the user outputs the light for each operation section. There is a problem that the discomfort due to the difference, and the flicker as described above is poor. That is, in the case of the LED lighting apparatus of the sequential driving method according to the prior art as described above, the situation is needed to improve because the percentage flicker reaches 100%.
  • the present invention is to solve the problems of the prior art as described above.
  • the present invention provides an AC drive type LED lighting device, LED flicker performance improved flicker performance is improved, which can provide a natural light to the user by removing the non-emitting section to reduce the deviation of the light output and
  • An object of the present invention is to provide an LED lighting device including the same.
  • Another object of the present invention is to provide an LED driving circuit having improved flicker performance and an LED lighting apparatus including the same, which can improve power efficiency through additional discharge of the charging and discharging unit.
  • a rectifying unit is connected to the AC power supply rectified by the AC voltage, and provides a full-wave rectified first rectified voltage as the first driving voltage to the LED light emitting unit;
  • An LED light emitting unit which receives the rectified voltage from the rectifying unit as the first driving voltage in an uncompensated section and emits light, and receives and receives a second driving voltage from the first charging and discharging unit in a compensation section;
  • a first charging and discharging unit which charges energy using the rectified voltage in a charging section and provides the second driving voltage to the LED light emitting unit in the compensation section;
  • an LED driving controller which controls operations of the LED light emitting unit and the first charging and discharging unit, and further discharges the first charging and discharging unit during an additional discharge section between the rising section of the rectified voltage and the charging section. LED lighting is provided.
  • the additional discharge section may be a section in which the voltage level of the rectified voltage is greater than or equal to the forward voltage level of the LED light emitting part and the voltage level of the first charging and discharging part is greater than or equal to the voltage level of the rectified voltage.
  • the LED driving control unit may be configured to control the LED light emitting unit and the first charging and discharging unit to be connected to the LED driving control unit in parallel during the additional discharge period.
  • the LED lighting device is disposed between a first node between the cathode end of the LED light emitting unit and the first charging and discharging unit and the LED driving control unit, and selectively selects a first current path under the control of the LED driving control unit.
  • Forming a first constant current switch A second constant current switch disposed between the second node between the first charging and discharging unit and the ground and the LED driving controller, and selectively forming a second current path under the control of the LED driving controller;
  • a third constant current switch disposed between the third node between the first node and the first charging and discharging unit and the LED driving control unit, and selectively forming a third current path under the control of the LED driving control unit.
  • the LED driving control unit turns on the first constant current switch and the second constant current switch during the additional discharge period so that the LED light emitting part and the first charging and discharging part are connected in parallel, and the third current path.
  • the first charge and discharge unit may be configured to control to further discharge.
  • the LED driving control unit performs a constant current control of the first current flowing through the first constant current switch to a predetermined first current value, and the second current flowing through the second constant current switch to a preset second current value.
  • the controller may be configured to control the constant current and control the third current flowing through the third constant current switch to a predetermined third current value.
  • the LED lighting device may further include a current limiting unit disposed between the third node and the third constant current switch.
  • the LED driving control unit supplies a driving voltage to the component by supplying an additional discharge current discharged from the first charging and discharging unit through the third current path to the component of the LED lighting device during the additional discharge period. It can be configured to.
  • the LED lighting device is connected to the first charging and discharging unit through the third current path, and uses the additional discharge current discharged from the first charging and discharging unit through the third current path during the additional discharge section.
  • the apparatus may further include a second charge / discharge unit configured to charge energy and supply a driving voltage to the components of the LED lighting apparatus using the charged energy.
  • the LED driving circuit for controlling the driving of the LED light emitting unit of the LED lighting device, the full-wave rectification of the AC voltage connected to the AC power supply, the first rectified voltage of the full-wave rectified voltage
  • a rectifying unit provided as a voltage to the LED light emitting unit
  • a first charging and discharging unit which charges energy using the rectified voltage in a charging section and provides the second driving voltage to the LED light emitting unit in the compensation section
  • an LED driving controller which controls operations of the LED light emitting unit and the first charging and discharging unit, and further discharges the first charging and discharging unit during an additional discharge section between the rising section of the rectified voltage and the charging section.
  • An LED drive circuit is provided.
  • the additional discharge section may be a section in which the voltage level of the rectified voltage is greater than or equal to the forward voltage level of the LED light emitting part and the voltage level of the first charging and discharging part is greater than or equal to the voltage level of the rectified voltage.
  • the LED driving control unit may be configured to control the LED light emitting unit and the first charging and discharging unit to be connected to the LED driving control unit in parallel during the additional discharge period.
  • the LED driving circuit is disposed between a first node between the cathode end of the LED light emitting unit and the first charging and discharging unit and the LED driving control unit, and selectively selecting a first current path under the control of the LED driving control unit.
  • Forming a first constant current switch A second constant current switch disposed between the second node between the first charging and discharging unit and the ground and the LED driving controller, and selectively forming a second current path under the control of the LED driving controller;
  • a third constant current switch disposed between the third node between the first node and the first charging and discharging unit and the LED driving control unit, and selectively forming a third current path under the control of the LED driving control unit.
  • the LED driving control unit turns on the first constant current switch and the second constant current switch during the additional discharge period so that the LED light emitting part and the first charging and discharging part are connected in parallel, and the third current path.
  • the first charge and discharge unit may be configured to control to further discharge.
  • the LED driving control unit performs a constant current control of the first current flowing through the first constant current switch to a predetermined first current value, and the second current flowing through the second constant current switch to a preset second current value.
  • the controller may be configured to control the constant current and control the third current flowing through the third constant current switch to a predetermined third current value.
  • the LED driving circuit may further include a current limiting unit disposed between the third node and the third constant current switch.
  • the LED driving control unit supplies a driving voltage to the component by supplying an additional discharge current discharged from the first charging and discharging unit through the third current path to the component of the LED lighting device during the additional discharge period. It can be configured to.
  • the LED driving circuit is connected to the first charging and discharging unit through the third current path, and uses the additional discharge current discharged from the first charging and discharging unit through the third current path during the additional discharge period.
  • the apparatus may further include a second charge and discharge unit configured to charge energy and supply a driving voltage to the components of the LED lighting apparatus using the charged energy.
  • the LED light emitting unit A rectifier for receiving AC power and full-wave rectifying to generate and output a driving voltage for driving the LED light emitting unit; A driving current control unit controlling a driving current flowing to the LED light emitting unit; And a capacitor configured to charge electric charges for driving the LED light emitting part under control of the driving current controller.
  • the driving current control unit includes a first diode connected in parallel with the LED light emitting unit; A first driving current circuit connected in parallel between the LED light emitting unit and the capacitor; And a second driving current circuit connected in series with the first driving current circuit and the capacitor.
  • the first and second driving current circuits may include at least one diode or at least one switching element.
  • the switching element may be a bipolar junction transistor (BJT), a field effect transistor (FET), or the like, and is not limited in kind.
  • the switching element according to the invention may be a MOSFET.
  • the first driving current circuit includes a first switching element for connecting the LED light emitting portion and the capacitor in parallel
  • the second driving current circuit includes a second switching for connecting the LED light emitting portion and the capacitor in series. It may include a device.
  • the second driving current circuit includes a second diode which connects the LED light emitting unit and the capacitor in series
  • the first driving current circuit includes a switching element for connecting the LED light emitting unit and the capacitor in parallel. can do.
  • the LED driving circuit may further include a third driving current circuit located between the rectifying unit and the LED light emitting unit.
  • the third driving current circuit may include at least one diode or at least one switching element.
  • the switching element may be a BJT, FET, etc., and is not limited in kind.
  • the switching element according to the invention may be a MOSFET.
  • the switching device may further include a third diode for stable constant current driving.
  • the LED light emitting unit a driving current control unit for controlling the driving current flowing to the LED light emitting unit; And a capacitor connected in series with the LED light emitting unit during a first period in which an input voltage equal to or higher than a forward voltage level for driving the LED light emitting unit is supplied.
  • the capacitor may be connected in parallel with the LED light emitting unit during a second period in which an input voltage below a forward voltage level for driving the LED light emitting unit is supplied.
  • the driving current control unit includes a first diode connected in parallel with the LED light emitting unit; A first driving current circuit connected in parallel between the LED light emitting unit and the capacitor; And a second driving current circuit connected in series with the first driving current circuit and the capacitor.
  • the first and second driving current circuits may include at least one diode or at least one switching element.
  • the switching element may be a bipolar junction transistor (BJT), a field effect transistor (FET), or the like, and is not limited in kind.
  • the switching element according to the invention may be a MOSFET.
  • the first driving current circuit includes a first switching element for connecting the LED light emitting portion and the capacitor in parallel
  • the second driving current circuit includes a second switching for connecting the LED light emitting portion and the capacitor in series. It may include a device.
  • the second driving current circuit includes a second diode which connects the LED light emitting unit and the capacitor in series
  • the first driving current circuit includes a switching element for connecting the LED light emitting unit and the capacitor in parallel. can do.
  • the LED driving circuit may further include a third driving current circuit located between the rectifying unit and the LED light emitting unit.
  • the third driving current circuit may include at least one diode or at least one switching element.
  • the switching element may be a BJT, FET, etc., and is not limited in kind.
  • the switching element according to the invention may be a MOSFET.
  • the switching device may further include a third diode for stable constant current driving.
  • 1 is a conceptual diagram for describing flicker performance.
  • Figure 2 is a schematic block diagram of a four-stage sequential driving LED lighting apparatus according to the prior art.
  • FIG. 3 is a waveform diagram illustrating a relationship between a driving voltage and an LED driving current of the LED lighting apparatus according to the related art shown in FIG. 2.
  • FIG. 4 is a schematic block diagram of an LED lighting apparatus according to a first embodiment of the present invention.
  • 5A to 5D are block diagrams illustrating switch control states and LED driving currents according to operation sections of the LED lighting apparatus according to the first embodiment of the present invention illustrated in FIG. 4.
  • FIG. 6 is a waveform diagram showing the relationship between the rectified voltage, the LED driving current, the charging and discharging unit current, the input current, and the light output unit of the LED lighting apparatus according to the first embodiment of the present invention shown in FIG. to be.
  • FIG. 7 is a schematic block diagram of an LED lighting apparatus according to a second embodiment of the present invention.
  • FIG. 8 is a schematic block diagram of an LED lighting apparatus according to a third embodiment of the present invention.
  • FIG. 9 is a schematic structural block diagram of an LED lighting apparatus according to a fourth embodiment of the present invention.
  • FIG. 10 is a schematic block diagram of an LED lighting apparatus according to a fifth embodiment of the present invention.
  • FIG. 11 is a diagram illustrating a configuration of an LED driving circuit according to still another embodiment of the present invention.
  • FIG. 12 is a view showing an LED driving circuit according to a sixth embodiment of the present invention.
  • FIG. 13 is a view showing an LED driving circuit according to a seventh embodiment of the present invention.
  • FIG. 14 is a view showing an LED driving circuit according to an eighth embodiment of the present invention.
  • 15 is a view showing an LED driving circuit according to the ninth embodiment of the present invention.
  • FIG. 16 is a view illustrating an operation period of an LED group according to an input voltage (driving voltage) level in the sixth embodiment of the present invention.
  • the term 'LED light emitting unit' refers to a set of LEDs including one or more LED groups and emitting light under the control of the LED driving controller.
  • the term 'LED group' means that a plurality of LEDs (or a plurality of light emitting cells) are connected in series / parallel / parallel parallel, so that the operation is controlled as one unit under the control of the LED driving controller (ie, Means a set of LEDs).
  • first forward voltage level Vf1' refers to a threshold voltage level capable of driving the first group of LEDs
  • second forward voltage level Vf2' refers to a first LED group connected in series and Means a threshold voltage level capable of driving the second LED group (ie, the voltage level of the forward voltage level of the first LED group plus the forward voltage level of the second LED group), and the term 'third forward voltage level (Vf3).
  • 'Me ans a threshold voltage level capable of driving the first to third LED groups connected in series.
  • the 'nth forward voltage level Vfn' is a threshold voltage level capable of driving the first to nth LED groups connected in series (that is, the forward voltage level of the first LED group to the forward voltage of the nth LED group). Voltage level plus all levels). Therefore, when the LED light emitting part includes only the first LED group, the forward voltage level Vf of the LED light emitting part becomes the first forward voltage level Vf1, and the LED light emitting part includes the first LED group and the second LED group. If present, the forward voltage level Vf of the LED light emitting unit becomes the second forward voltage level Vf2. Similarly, when the LED light emitting unit includes the first LED group to the nth LED group, the forward voltage level of the LED light emitting unit ( Vf) becomes the nth forward voltage level Vfn.
  • the term 'first driving voltage' refers to a driving voltage that is supplied to the LED groups primarily because the input voltage itself or the input voltage is uniformly processed (for example, through a process such as a rectifying circuit).
  • the term 'second driving voltage' refers to a driving voltage supplied second to the LED groups from the energy storage element after the input voltage is stored in the energy storage element.
  • the second driving voltage may be a driving voltage supplied to the LED groups from the charged capacitor after the input voltage is stored in the capacitor.
  • the term 'drive voltage' encompasses a first drive voltage and / or a second drive voltage supplied to the LED groups. It means.
  • the term 'compensation section' is a section in which the voltage level of the input voltage (rectified voltage) is less than the forward voltage level of the LED light emitting unit, and means a section in which a driving current cannot be supplied to the LED group.
  • the first forward voltage level Vf1 compensation section means a section in which the voltage level of the rectified voltage is less than Vf1.
  • the compensation section is a non-light emitting section.
  • first forward voltage level Vf1 compensation means supplying a driving current to the LED group by supplying a second driving voltage to the LED group in the first forward voltage level Vf1 compensation section. Therefore, the n th forward voltage level Vfn compensation means supplying the second driving voltage to the LED group in the n th forward voltage level Vfn compensation section.
  • the term 'non-compensation section' is a section in which the voltage level of the input voltage (rectified voltage) is higher than or equal to a preset forward voltage level, and the input voltage (first driving voltage) It means a period in which the LED group (s) is supplied to emit light.
  • the 'non-compensation section' refers to a section in which the voltage level of the input voltage is Vf1 or more, and the second forward direction.
  • the 'non-compensation section' (or 'normal operation section') means a section in which the voltage level of the input voltage is Vf2 or more. Therefore, in the embodiment of performing the n th forward voltage level Vfn compensation, the 'non-compensation section' (or 'normal operation section') means a section in which the voltage level of the input voltage is Vfn or more.
  • the term 'additional discharge section' means a section in which the charging and discharging unit supplying the second driving voltage additionally discharges in the non-compensation section instead of the compensation section under the control of the LED driving controller.
  • V1, V2, V3, ..., t1, t2, ..., T1, T2, T3, etc. used to indicate any particular voltage, a specific time point, a specific temperature, etc. within the present specification. Is not used to represent an absolute value, but is a relative value used to distinguish one from another.
  • the LED lighting apparatus 1000 As described above, in the case of a sequential drive AC LED lighting apparatus according to the prior art, since the LED groups are sequentially turned on and off according to the voltage level of the driving voltage supplied to the LED light emitting unit 20, In a section in which the voltage level of the voltage is less than the first forward voltage level Vf1, a non-light emitting section in which no LED group of the LED groups emits light occurs.
  • the number of LEDs that are turned on increases as the voltage level of the driving voltage supplied to the LED light emitting unit 20 increases, it is supplied to the LED light emitting unit 20 As the voltage level of the driving voltage decreases, the number of LEDs to be turned on decreases. Because of these characteristics of the sequential drive AC LED lighting device, there is a problem in particular that the flicker performance is poor.
  • the most basic technical idea of the present invention is to remove the LED light emitting unit 400 of the LED lighting apparatus 1000 during the operation of the LED lighting device 1000, that is, by removing the non-light emitting section, LED lighting It is to improve the flicker performance of the apparatus 1000.
  • the present invention proposes a loop-back charging and discharging unit, and supplies a second driving voltage to the LED light emitting unit 400 during the non-light emitting period through the first charging and discharging unit 300. Thereby eliminating the non-luminescing section.
  • the voltage (that is, the rectified voltage Vrec) input to the LED light emitting unit 400 changes with time, and accordingly, the voltage of the rectified voltage Vrec. Since the margin of the rectified voltage Vrec is not used in a section where the level is higher than the forward voltage level of the LED light emitting unit 400, there is a problem in that the power efficiency of the LED lighting apparatus 1000 is poor. This problem may occur even when the LED lighting apparatus 1000 is configured to perform compensation using the first charging and discharging unit 300 as described above. Therefore, the present invention further discharges the first charging and discharging unit 300 during the additional discharge period and supplies the driving voltage to other components in the LED lighting apparatus 1000, thereby improving the power efficiency of the LED lighting apparatus 1000. The LED lighting device 1000 can be further improved.
  • FIG. 4 is a schematic block diagram of an LED lighting device (hereinafter referred to as an LED lighting device) with improved flicker performance according to a first embodiment of the present invention.
  • an LED lighting device hereinafter referred to as an LED lighting device
  • FIG. 4 the configuration and function of the LED lighting apparatus 1000 according to the present invention will be briefly described with reference to FIG. 4.
  • the LED lighting apparatus 1000 includes a rectifier 200, a first charge / discharge unit 300, an LED light emitter 400, a first constant current switch SW1, and a second constant current.
  • the switch SW2, the third constant current switch SW3, and the LED driving controller 500 may be included.
  • the rectifier 200, the first charge / discharge unit 300, the LED light emitter 400, the first constant current switch SW1, the second constant current switch SW2, and the third constant current may constitute an LED driving circuit.
  • the LED light emitting unit 400 may be composed of a plurality of LED groups, the LED light emitting unit 400 shown in FIG. 4 is illustrated as including only one LED group. However, it will be apparent to those skilled in the art that any number of LED groups may be included in the LED light emitting unit 400 according to the embodiment, and as long as the technical gist of the present invention is included as it is, it is within the scope of the present invention. It will be apparent to those skilled in the art. When the LED light emitter 400 includes a plurality of LED groups, the plurality of LED groups included in the LED light emitter 400 may be sequentially emitted and sequentially turned off under the control of the LED driving controller 500. .
  • the LED light emitting unit 400 will be described based on the embodiment configured as one LED group, but the present invention is not limited thereto.
  • the LED light emitting unit 400 is designed to have a forward voltage level that can be driven by the second driving voltage supplied by the first charging and discharging unit 300 in the compensation interval. Accordingly, the LED light emitting unit 400 is always maintained in the turn-on state at all cycles of the AC voltage (V AC ).
  • the LED light emitting unit 400 according to the present invention includes a plurality of LED groups as described above, for example, including two LED groups, that is, the first LED group and the second LED group
  • the first charge / discharge unit 300 may be designed such that at least the first group of LEDs is always turned on in the entire period of the AC voltage V AC .
  • the rectifier 200 is configured to rectify the AC voltage V AC input from an external power source to generate and output a rectified voltage Vrec.
  • the rectifier 200 one of various known rectifier circuits such as a full-wave rectifier circuit and a half-wave rectifier circuit may be used.
  • the rectifier 200 is configured to provide the generated rectified voltage Vrec to the first charge / discharge unit 300, the LED light emitter 400, and the LED driving controller 500. 4 shows a bridge full-wave rectification circuit composed of four diodes D1, D2, D3, and D4.
  • the first charging and discharging unit 300 charges energy using the rectified voltage Vrec in the charging section, provides a second driving voltage to the LED light emitting unit 400 in the compensation section, and further discharges. Further discharge in the section to other components of the LED lighting device 1000 (for example, LED driving control unit 500, external sensor (not shown), wireless communication module (not shown), external control circuit (not shown)) It can be configured to supply a driving voltage to.
  • the first capacitor C1 is illustrated as the first charge / discharge unit 300 according to the present invention.
  • the present invention is not limited thereto, and one of various known compensation circuits (for example, a valley fill circuit, etc.) may be adopted and used as necessary.
  • one end of the first charge / discharge unit 300 is connected to the LED driving controller 500 through a ground (not shown) and a second constant current switch SW2, and the first charge / discharge unit ( The other end of the 300 is connected to the LED driving controller 500 through the anode end of the LED light emitting unit 400 and the third constant current switch SW3.
  • the charging period that is, the voltage level of the rectified voltage (Vrec) is the forward voltage level (Vf) of the LED light emitting unit 400 ) Is charged during a period above the predetermined voltage level
  • a non-light emitting period ie, a period in which the voltage level of the rectified voltage Vrec is less than the forward voltage level Vf
  • the LED light emitting unit 400 of the LED lighting apparatus 1000 according to the present invention includes four LED groups from the first LED group to the fourth LED group.
  • the first charge / discharge unit 300 may be charged in a fourth operation section (that is, a section in which the voltage level of the rectified voltage Vrec is greater than or equal to the fourth forward voltage level Vf4).
  • a fourth operation section that is, a section in which the voltage level of the rectified voltage Vrec is greater than or equal to the fourth forward voltage level Vf4.
  • the first charging and discharging unit 300 may be It should be noted that charging may be performed in the nth operation section (ie, the section in which the voltage level of the rectified voltage Vrec is greater than or equal to the nth forward voltage level Vfn).
  • the first charging and discharging unit 300 is further discharged during an additional discharge period under the control of the LED driving control unit 500, so that other components of the LED lighting apparatus 1000 (for example, the LED driving control unit) 500, an external sensor (not shown), a wireless communication module (not shown), and an external control circuit (not shown) may be configured to supply a driving voltage.
  • the additional discharge section may be variously designed as needed, and in one embodiment of the present invention, the additional discharge section may include a rectified voltage Vrec during a period in which an input voltage, that is, a rectified voltage Vrec rises.
  • the voltage level of the LED light emitting unit 400 may be more than the forward voltage level (Vf) of less than the voltage level of the first charging and discharging unit 300 can be designed. This is for stable driving of the LED lighting apparatus 1000. That is, when the additional discharge section is designed in the section in which the rectified voltage Vrec falls, it may not be possible to stably supply the second driving voltage to the LED light emitting unit 400 in the compensation section. Therefore, in the present invention, the additional discharge section is set to a section satisfying a specific condition among the sections where the rectified voltage Vrec rises.
  • the period in which the voltage level of the rectified voltage Vrec is less than the forward voltage level Vf of the LED light emitting unit 400 is excluded from the additional discharge period because it is a compensation period, and the voltage level of the rectified voltage Vrec is the first charge and discharge.
  • the above voltage level of all 300 may be excluded from the additional discharge section because the section may also belong to the charging section.
  • the LED driving controller 500 controls the first constant current switch SW1 to the third constant current switch SW3 according to the voltage level of the rectified voltage Vrec applied thereto, thereby controlling the LED light emitting unit 400 and the first light emitting unit 400. 1 is configured to control the operation of the charging and discharging unit 300.
  • the first constant current switch SW1 may include a first node node1 and an LED between the cathode end of the LED light emitting unit 400 and the first charge / discharge unit 300. It is disposed between the drive control unit 500, it may be configured to selectively form the first current path (P1) under the control of the LED drive control unit 500.
  • the second constant current switch SW2 may include the second node node2 and the LED driving controller 500 between the first charging and discharging unit 300 and the ground. It is disposed between, and may be configured to selectively form the second current path (P2) under the control of the LED drive control unit 500.
  • P2 the second current path
  • the third constant current switch SW3 may include the third node node3 and the LED between the first node node1 and the first charging / discharging unit 300. It is disposed between the drive control unit 500, it may be configured to selectively form a third current path (P3) under the control of the LED drive control unit 500.
  • the LED driving controller 500 allows the second driving voltage to be supplied from the first charging and discharging unit 300 to the LED light emitting unit 400 through the fourth current path P4 during the compensation period.
  • the first charge / discharge unit 300 is further discharged through the third current path P3 during the discharge period, and the first charge / discharge unit 300 uses the rectified voltage Vrec to discharge the second current path P2 during the charge period.
  • the first constant current switch SW1 to the third constant current switch SW3 are controlled to be charged through.
  • the LED drive control unit 500 according to the present invention since the additional discharge section is designed as a specific section of the rising section of the rectified voltage (Vrec), the LED drive control unit 500 according to the present invention is currently rectified It is configured to determine whether the voltage Vrec belongs to the rising section or the falling section.
  • the LED driving control unit 500 according to the present invention may include a zero crossing detection function, or by detecting a change in slope of the rectified voltage Vrec measured for a predetermined time. It may be configured to determine the rising section or the falling section. Since the function itself adopts a known technique, a detailed description thereof will be omitted.
  • the LED driving controller 500 includes a first current I1 and a fourth current I4 flowing through the first constant current switch SW1, and a second current flowing through the second constant current switch SW2. (I2), the first constant current switch SW1 to the third constant current switch SW3 may be controlled to control the constant current of the third current I3 flowing through the third constant current switch SW3 to a preset current value, respectively. .
  • the first constant current switch SW1 to the third constant current switch SW3 of the present invention as described above may be implemented using various known techniques.
  • each of the first constant current switch SW1 to the third constant current switch SW3 is a sensing resistor for detecting current, a reference current value and a current detected value.
  • the differential amplifier for comparing the current value, and may control the connection of the path according to the output of the differential amplifier, and may also include a switching element configured to control the LED drive current value flowing through the path to a constant current when the path is connected.
  • the switching elements of the first constant current switch SW1 to the third constant current switch SW3 of the present invention may be a metal oxide semiconductor field effect transistor (MOSFET), an insulated gate bipolar transistor (IGBT), or a junction type.
  • the transistor may be implemented using one of a transistor BJT, a junction field effect transistor JFET, a silicon controlled rectifier, and a triac.
  • FIGS. 5A to 5D are block diagrams illustrating switch control states and LED driving currents according to operation sections of the LED lighting apparatus according to the first embodiment of the present invention illustrated in FIG. 4, and FIG. 6 is shown in FIG. 4.
  • the waveform diagram shows the relationship between the rectified voltage, the LED drive current, the charge / discharge unit current, the input current, and the light output of the LED light emitting unit according to time of the LED lighting apparatus according to the first embodiment of the present invention.
  • FIG. 5A shows an open / closed state of the first constant current switch SW1 to the third constant current switch SW3 and the current flowing in the LED lighting apparatus 1000 during the additional discharge period.
  • the voltage level of the rectified voltage Vrec is equal to or higher than the forward voltage level Vf of the LED light emitting unit 400 during the period in which the input voltage, that is, the rectified voltage Vrec increases. And is less than the voltage level of the first charging and discharging unit 300. Therefore, referring to FIG. 6, the additional discharge sections are time sections t2 to t3 and time sections t8 to t9.
  • the LED driving controller 500 is configured to determine whether to enter or leave the additional discharge section based on the voltage level of the rectified voltage Vrec and to control the first constant current switch SW1 to the third constant current switch SW3 accordingly. do. More specifically, the LED driving controller 500 enters the additional discharge section, that is, the rectified voltage Vrec is in the rising section, and the voltage level of the rectified voltage Vrec is the forward voltage of the LED light emitting unit 400. At the time when the level Vf or more is reached, the first constant current switch SW1 is closed to form the first current path P1, and the third constant current switch SW3 is closed to form the third current path P3. 2 The constant current switch SW2 is controlled to open. This switch control state is shown in FIG. 5A.
  • the LED driving control unit 500 for the stable operation of the LED lighting device 1000, the voltage level of the rectified voltage (Vrec) is higher than the forward voltage level (Vf) of the LED light emitting unit 400 It may be configured to determine the time when the stabilization to the additional discharge section entry time. That is, in one embodiment, the LED driving control unit 500 is the time when the voltage level of the rectified voltage (Vrec) becomes the forward voltage level (Vf) of the LED light emitting unit 400 (for example, the time of FIG. Instead of determining t1)) as the switch control time, it may be configured to determine the time when the predetermined stabilization time has elapsed (for example, time point t2 in FIG. 6) as the switch control time.
  • the LED driving controller 500 determines whether the first current I1 flowing through the first constant current switch SW1 is stabilized, and determines when the first current I1 is stabilized. It may be configured to determine as the entry point of the additional discharge section. Further, in another embodiment, the LED driving control unit 500 has a voltage level of the rectified voltage (Vrec) is a first threshold voltage level (here, the first threshold voltage level is the forward voltage level of the LED light emitting unit 400 (A set to a value higher than Vf) may be configured to determine the point of entry of the additional discharge section.
  • Vrec voltage level of the rectified voltage
  • the first threshold voltage level is the forward voltage level of the LED light emitting unit 400 (A set to a value higher than Vf) may be configured to determine the point of entry of the additional discharge section.
  • the LED driving current that is, the first current I1 flows through the first current path P1, and the additional discharge current through the third current path P3. That is, the third current I3 flows.
  • the LED driving control unit 500 controls the first current I
  • the additional discharge current discharged from the first charging and discharging unit 300 during the additional discharge period is the component inside the LED drive control unit 500 and / or the configuration of the external LED drive control unit 500 through the LED drive control unit 500 Can be supplied to the urea. This configuration will be described later with reference to FIGS. 9 and 10.
  • the LED driving controller 500 stops further discharge of the first charge / discharge unit 300 by opening the third constant current switch SW3. This control state is shown in FIG. 5B. In the state shown in FIG. 5B, the LED driving controller 500 may control the first current I1 flowing through the first current path P1 to a predetermined constant current value.
  • the LED driving controller 500 is shown in FIG. 5C.
  • the charging section is entered by opening the first constant current switch SW1 and closing the second constant current switch SW2.
  • the LED driving controller 500 may control the second current I2 flowing through the second constant current switch SW2 to a predetermined constant current value.
  • the second current I2 is the LED driving current and the charging current of the first charging / discharging unit 300.
  • the LED driving controller 500 As time passes, when the voltage level of the rectified voltage Vrec reaches the highest point, when the voltage level starts to fall and reaches the time point for leaving the charging section (for example, time point t5 of FIG. 6), the LED driving controller As shown in FIG. 5D, the charging section 500 is separated from the charging section by opening the second constant current switch SW2 and closing the first constant current switch SW1. As described above, since the additional discharge section is a part of the rising section of the rectified voltage Vrec, the additional discharge section does not exist during the falling section of the rectified voltage Vrec as shown in FIG. 6. In the state illustrated in FIG. 5D, the LED driving controller 500 controls the first current I1 flowing through the first constant current switch SW1 to a predetermined constant current value.
  • the LED driving controller 500 monitors the current value of the second current (I2) flowing through the second constant current switch (SW2) to determine when the charging section entry time and departure time as described above. It can be configured to. For example, the LED driving controller 500 determines the time when the second current I2 is stabilized to a predetermined value or more as the charging section entry time, and determines when the second current I2 falls below the preset value. It may be configured to determine the departure time of the charging section. On the other hand, in another embodiment, the LED driving control unit 500 may be configured to determine the entry point and departure point of the charging section as described above by monitoring the voltage level of the rectified voltage (Vrec).
  • Vrec rectified voltage
  • the LED driving control unit 500 may include a second threshold voltage level at which the voltage level of the rectified voltage Vrec is preset, where the second threshold voltage level is a forward voltage level of the LED light emitting unit 400 and a first voltage level.
  • the charging point is determined to be a charging point entry time, and the time when the voltage level of the rectified voltage Vrec falls below the second predetermined threshold voltage level is determined. It may be configured to determine the departure time.
  • various techniques apparent to those skilled in the art may be used to determine whether the charging section enters and leaves as needed.
  • the LED driving controller 500 determines that the compensation period is entered. In this case, as shown in FIG. 5E, a separate control may not be performed in the switch control state of FIG. 5D. That is, as in FIG. 5D, the first constant current switch SW1 may be kept closed during the compensation period, and the second constant current switch SW2 and the third constant current switch SW3 may be kept open.
  • the fourth current path P4 is discharged from the first charging and discharging unit 300 due to the potential difference even without a separate switch control.
  • the fourth current I4 (that is, the discharge current) is supplied to the LED light emitting unit 400 through the LED. Therefore, the LED light emitting unit 400 continues to emit light.
  • FIG. 6 illustrates a waveform diagram of two cycles of the rectified voltage Vrec when the first charging and discharging unit 300 of the LED lighting apparatus 1000 is charged.
  • FIG. 6A illustrates the waveform of the rectified voltage Vrec
  • FIG. 6B illustrates the waveform of the LED driving current
  • FIG. 6C illustrates the first charge / discharge unit 300.
  • FIG. 6D illustrates an input current
  • FIG. 6E illustrates a light output of the LED light emitting unit 400.
  • the LED driving control unit 500 is shown in FIG. 5E during the period in which the rectified voltage Vrec voltage level is lower than the forward voltage level of the LED light emitting unit 400, that is, the discharge period (time period 0 to t1). Control each of the switches to a state. That is, the first constant current switch SW1 is kept closed during the discharge period, and the second constant current switch SW2 and the third constant current switch SW3 are kept open.
  • the LED driving controller 500 is applied. Determines that the non-compensation section has been entered and controls each of the switches in the state shown in FIG. 5B. That is, during this period, the first constant current switch SW1 and the second constant current switch SW2 are kept closed, and the third constant current switch SW3 is kept open.
  • the LED driving controller 500 determines that the additional discharge section has been entered and returns to the state shown in FIG. 5A. Control each of the switches. That is, during this additional discharge period, the first constant current switch SW1 and the third constant current switch SW3 remain closed, and the second constant current switch SW2 remains open.
  • the first current I1 (that is, the LED driving current) flowing through the first constant current switch SW1 is constant current controlled to a value preset by the first constant current switch SW1
  • the third current I3 (that is, the additional discharge current) flowing through the third constant current switch SW3 is controlled to be a constant current to a preset value by the third constant current switch SW3.
  • the LED driving controller 500 determines that the additional discharge section is out of step 5b. Control each of the switches to the state shown. That is, during this period, the first constant current switch SW1 and the second constant current switch SW2 are kept closed, and the third constant current switch SW3 is kept open. At this time, in one embodiment, whether or not the additional discharge interval may be configured to be determined by monitoring the value of the third current (I3) flowing through the third constant current switch (SW3).
  • the LED driving controller 500 may be configured to determine the time when the third current I3 falls below the preset threshold as the additional discharge section departure time. In another embodiment, the LED driving controller 500 determines whether the additional discharge section deviates by detecting the voltage level of the rectified voltage Vrec and comparing it with the voltage level of the first charging / discharging unit 300 which is set in advance. It may be configured to.
  • the LED driving controller 500 determines that the charging section has been entered and each of the switches in the state shown in FIG. 5C. To control. That is, during this charging period, the first constant current switch SW1 and the third constant current switch SW3 are kept open and the second constant current switch SW2 is kept closed. Therefore, during the charging period, the LED driving controller 500 performs a constant current control on the second current I2 flowing through the second constant current switch SW2 to a preset value.
  • the LED driving controller 500 detects the voltage level of the rectified voltage Vrec and compares it with a preset second threshold voltage level, thereby determining whether to enter or leave the charging section. It can be configured to.
  • the LED driving controller 500 may be configured to determine whether the charging section enters or leaves by monitoring the second current I2 flowing through the second constant current switch SW2. For example, when the second current I2 flowing through the second constant current switch SW2 is stabilized to a value higher than or equal to a preset value, the LED driving controller is configured to allow the voltage level of the rectified voltage Vrec to enter the charging section. Can be judged. Similarly, when the second current I2 flowing through the second constant current switch SW2 falls below a preset value after entering the charging section, the LED driving controller may be configured to determine that the charging section is out of the charging section.
  • the LED driving control unit 500 determines that the charging section is out of the charging section and switches to the state shown in FIG. 5D. Control each of them. That is, during this period, the first constant current switch SW1 is kept open, and the second constant current switch SW2 and the third constant current switch SW3 are kept closed. In addition, during this period, the first current I1 flowing through the first constant current switch SW1 is controlled to be constant current at a predetermined constant current value. On the other hand, as described above, whether the departure of the charging section is determined by directly detecting the voltage level of the rectified voltage (Vrec) and compared with the second threshold voltage level, or by monitoring the current value of the second current (I2) Can be determined.
  • the LED driving controller determines that the compensation period has been entered, and is shown in FIG. 5E. To control each of the switches. As described above, a separate switch control is not performed at this time, and the second is naturally passed through the fourth current path P4 by the potential difference between the rectified voltage Vrec and the voltage of the first charge / discharge unit 300.
  • the driving voltage may be supplied to the LED light emitting unit 400.
  • the LED driving current is kept constant for the entire period of the rectified voltage (Vrec), accordingly the LED light emitting unit 400 The light output is kept constant.
  • the above-described process is repeatedly performed every cycle of the rectified voltage Vrec, whereby the LED light emitting unit 400 continues to emit light, and at the same time, the first charging and discharging unit 300 further discharges during the additional discharge period.
  • the power efficiency of the LED lighting apparatus 1000 may be improved by supplying a driving voltage to other components of the LED lighting apparatus 1000.
  • FIGS. 7 to 10 the configuration and function of the LED lighting apparatuses according to other embodiments of the present invention will be described with reference to FIGS. 7 to 10.
  • the same parts as the configuration and function of the LED lighting apparatus 1000 according to the first embodiment described above with reference to FIGS. 4 to 6 are used above, and the LED according to the first embodiment according to each embodiment is used.
  • Various other embodiments of the present invention will be described with reference to a different part from the lighting apparatus 1000.
  • the LED lighting apparatus 2000 may include a third node node3 and a third node in addition to the configuration of the LED lighting apparatus 1000 according to the first embodiment. It may further include a current limiting unit 600 disposed between the constant current switch (SW3).
  • the current limiting unit 600 has a function of limiting the third current I3 when the third constant current switch SW3 is turned on in the additional discharge section and the third current I3 flows through the third current path. Configured to perform.
  • the current limiting unit 600 serves to protect the third constant current switch SW3 from overcurrent, surge current, and the like.
  • the current limiting unit 600 is implemented with a resistor R1
  • the present invention is not limited thereto.
  • a capacitor, Inductors, additional resistors, and / or combinations thereof may be variously used as needed.
  • the LED lighting apparatus 3000 according to the third embodiment of the present invention is a schematic block diagram of an LED lighting apparatus according to a third embodiment of the present invention.
  • the third constant current switch SW3 is omitted.
  • the first constant current switch SW1 may perform the functions of the third constant current switch SW3 of the LED lighting apparatus 1000 according to the first exemplary embodiment. It is composed. That is, the current further discharged from the first charging and discharging unit 300 and the LED driving current (that is, the input current input from the rectifying unit 200) flow through the first constant current switch SW1 during the additional discharge period.
  • the LED lighting apparatus 3000 according to the third exemplary embodiment has an advantage of reducing manufacturing costs and simplifying circuit configuration as circuit components are reduced. However, the stability of the LED driving circuit is relatively reduced.
  • FIG. 9 is a schematic structural block diagram of an LED lighting apparatus according to a fourth embodiment of the present invention.
  • the LED lighting apparatus 4000 according to the fourth embodiment of the present invention illustrated in FIG. 9 may further include a Vcc power supply unit 510 in the LED driving controller 500. That is, the configuration and function of the LED driving circuit itself of the LED lighting apparatus 4000 according to the fourth embodiment is the same as the LED lighting apparatus 1000 according to the first embodiment, except that the first charging / discharging part ( The additional discharge current (ie, the third current I3) discharged from 300 may be used for the Vcc power supply unit 510, which is an internal power supply unit of the LED driving control unit 500.
  • the additional discharge current ie, the third current I3 discharged from 300
  • Vcc power supply unit 510 inside the LED driving control unit 500 as a component that receives a driving voltage by the additional discharge of the first charging and discharging unit 300, but the present invention is not limited thereto.
  • various other components such as an external sensor, a wireless communication module, an external control circuit, and the like in the LED lighting device 4000 may be configured to receive the driving voltage by the additional discharge of the first charging and discharging unit 300.
  • the LED lighting apparatus 5000 according to the fifth embodiment of the present invention illustrated in FIG. 9 may further include a Vcc power supply unit 510 and a second charge / discharge unit 700 in the LED driving controller 500. That is, the configuration and function of the LED driving circuit itself of the LED lighting apparatus 5000 according to the fifth embodiment is the same as the LED lighting apparatus 1000 according to the first embodiment, except that the first charging / discharging part ( An additional discharge current (ie, the third current I3) discharged from the 300 is charged in the second charge / discharge unit 700, and the second charge / discharge unit 700 is a Vcc power supply unit that is an internal power supply unit of the LED driving controller 500.
  • FIG. 10 illustrates a Vcc power supply unit 510 inside the LED driving control unit 500 as a component that receives a driving voltage from the second charging and discharging unit 700, the present invention is not limited thereto, and alternatively or additionally.
  • various other components such as an external sensor, a wireless communication module, and an external control circuit in the LED lighting device 4000 may be configured to receive a driving voltage from the second charge / discharge unit 700.
  • FIGS. 11 to 16 Still other embodiments described with reference to FIGS. 11 through 16 are embodiments configured to control charge and discharge of a capacitor using a driving current controller. It looks at in detail below.
  • FIG 11 is a view showing the configuration of the LED drive circuit of the present invention
  • Figure 12 is a view showing an LED drive circuit according to a sixth embodiment of the present invention.
  • the LED lighting apparatus 6000 of the present invention includes a rectifier 200, a drive current controller, an LED light emitter 400, and a capacitor C.
  • the LED light emitting unit 400 includes a plurality of LEDs in which at least two or more LEDs are connected in series or in parallel, and in the exemplary embodiment of the present invention, four first to fourth LED groups LED1 to LED4 will be described. However, the present invention is not limited thereto, and the number of LED groups may be variously changed.
  • the rectifier 200 rectifies the AC voltage V AC supplied from an AC power source, and generates and outputs a driving voltage Vp having a form of a pulse current voltage.
  • the rectifier 200 is not particularly limited, and any one of various known rectifier circuits, such as a full-wave rectifier circuit and a half-wave rectifier circuit, may be used.
  • the rectifier 200 may be a bridge full-wave rectifier circuit composed of first to fourth diodes D1 to D4.
  • the driving current controller includes a fifth diode D5 connected in parallel with the LED light emitting unit, a second driving current circuit 820 connected in series between the LED light emitting unit 400 and the capacitor C, and the A second driving current circuit 820 and a first driving current circuit 810 connected in parallel with the capacitor C may be included.
  • the fifth diode D5 causes a driving current to flow to the LED light emitting part 400.
  • the first driving current circuit 810 connects the capacitor C and the LED light emitting unit 400 in parallel in a second section below a forward voltage level for driving the LED light emitting unit 400 to the capacitor C.
  • FIG. Can be discharged.
  • the second driving current circuit 820 connects the capacitor C and the LED light emitting unit 400 in series at a first section of a forward voltage level or higher for driving the LED light emitting unit 400. Can be charged.
  • the present invention provides the charge charged in the capacitor C during the first section to the second section defined as the non-light emitting section, thereby improving the light efficiency and improving the flicker.
  • the present invention can satisfy the power factor and total harmonic distortion criteria.
  • the driving current controller will be described in more detail with reference to FIGS. 12 to 15.
  • the driving current controller includes a first driving current circuit including a first switching element Q1 and a second driving including a second switching element Q2. It includes a current circuit.
  • Bipolar junction transistors BJTs
  • FETs field effect transistors
  • the first and second switching elements Q1 and Q2 may be MOSFETs.
  • the first and second switching elements Q1 and Q2 may be controlled according to the level of the driving current input from the driving IC.
  • the first switching element Q1 may include a seventh diode D7 for driving a stable constant current
  • the second switching element Q2 may include an eighth diode D8 for driving a stable constant current.
  • the first switching element Q1 is turned off and the second switching element Q2 is turned on in a first section of a forward voltage level or higher for driving the LED light emitting unit 400.
  • (C) and the LED light emitting unit 400 are connected in series. Therefore, the capacitor C may be charged.
  • the first switching device Q1 is turned on and the second switching device Q2 is turned on in a second section below the forward voltage level for driving the LED light emitting unit 400.
  • the capacitor C and the LED light emitting unit 400 are connected in parallel. Therefore, the charged charge may be discharged in the capacitor C.
  • the present invention eliminates the non-light emitting period by driving the LED light emitting unit 400 by using the charge charged in the capacitor (C) during the non-light emitting period of the normal AC sequential driving to improve the light efficiency and improve flicker Has the advantage.
  • FIG. 13 is a view showing an LED driving circuit according to a seventh embodiment of the present invention.
  • the LED driving circuit according to the seventh embodiment of the present invention has all configurations except the second driving current circuit including the sixth diode D6 according to the sixth embodiment of the present invention. Since it is the same as the driving circuit, the same reference numerals are written together and detailed description thereof will be omitted.
  • the first switching device Q1 is turned off in a first section of a forward voltage level or higher for driving the LED light emitting unit 400 so that the capacitor C and the The LED light emitting unit 400 is connected in series through the sixth diode D6. Therefore, the capacitor C may be charged.
  • the first switching device Q1 is turned on in a second section below the forward voltage level for driving the LED light emitting unit 400 so that the capacitor C and the LED light emitting unit 400 are turned on. Are connected in parallel. Therefore, the charged charge may be discharged in the capacitor C.
  • the present invention drives the LED light emitting unit 400 by using the charge charged in the capacitor C during the non-light emitting period of the normal AC sequential driving to eliminate the non-light emitting period, thereby improving the light efficiency and flickering. Has the advantage of improving.
  • FIG. 14 is a view showing an LED driving circuit according to an eighth embodiment of the present invention
  • FIG. 15 is a view showing an LED driving circuit according to a ninth embodiment of the present invention.
  • the third driving current circuit 830 may be connected between the rectifier 200 and the LED light emitting unit 400 to prevent current flowing in the reverse direction.
  • the third driving current circuit 830 may include at least one diode or at least one switching element.
  • the switching element may be a BJT, FET, etc., and is not limited in kind.
  • the switching element according to the invention may be a MOSFET.
  • FIG. 16 is a view showing an operation period of the LED group according to the input voltage (driving voltage) level of the sixth embodiment.
  • the charge may be charged in the capacitor C during the first period C1 of which the input voltage AC Input is higher than the forward voltage level Vf. . That is, the LED light emitting unit 400 is connected in series with the capacitor C in the first section C1.
  • the LED light emitting unit 400 may be driven by a constant current by a stable driving current during the first period (C1) of the forward voltage level (Vf) or more.
  • the LED driving circuit charges may be discharged in the capacitor C during the second period C2 of which the input voltage AC Input is less than the forward voltage level Vf. That is, the LED light emitting unit 400 is connected in parallel with the capacitor C in the third section C2.
  • the LED light emitting unit 400 may be driven by a constant current by the charge discharged from the capacitor (C) during the second period (C2).
  • the present invention drives the LED light emitting unit 400 by using the charge charged in the capacitor C during the non-light emitting period of the normal AC sequential driving to eliminate the non-light emitting period, thereby improving the light efficiency and flickering. Has the advantage of improving.
  • the present invention can satisfy the power factor and total harmonic distortion criteria.

Abstract

교류 구동 방식의 LED 조명장치에 있어, 보상구간 동안 충방전부를 이용해 LED 오프 구간을 제거함으로써 LED 조명장치의 광 출력 편차를 저감하고, 동시에 추가 방전구간 동안 충방전부를 이용해 LED 조명장치의 다른 구성요소에 구동전압을 공급함으로써 전력 효율을 향상시킬 수 있는, 플리커 성능이 개선된 LED 구동회로 및 이를 포함하는 LED 조명장치가 개시된다.

Description

플리커 성능이 개선된 LED 구동회로 및 이를 포함하는 LED 조명장치
본 발명은 플리커 성능이 개선된 LED 구동회로 및 이를 포함하는 LED 조명장치에 관한 것이다. 보다 구체적으로, 교류 구동 방식의 LED 조명장치에 있어, 보상구간 동안 충방전부를 이용해 LED 오프 구간을 제거함으로써 LED 조명장치의 광 출력 편차를 저감하고, 동시에 추가 방전구간 동안 충방전부를 이용해 LED 조명장치의 다른 구성요소에 구동전압을 공급함으로써 전력 효율을 향상시킬 수 있는, 플리커 성능이 개선된 LED 구동회로 및 이를 포함하는 LED 조명장치에 관한 것이다.
LED 구동은 직류구동 방식이 일반적이다. 직류구동 방식의 경우 SMPS 등의 AC-DC 컨버터가 필수적으로 요구되며, 이러한 전원 컨버터는 조명기구의 제조단가를 상승시키고, 조명기구의 소형화를 어렵게 하며, 조명기구의 에너지 효율을 떨어뜨리고, 짧은 수명으로 인해 조명기구의 수명을 단축시킨다는 문제점이 있다.
이러한 직류구동 방식의 문제점을 해결하기 위하여, LED의 교류구동 방식이 제안되었다. 그러나 이러한 기술에 따른 회로의 경우 입력전압과 LED에서 출력되는 전류의 불일치로 인하여 역률이 저하되는 문제가 있을 뿐 아니라, LED의 비발광 구간이 길어질 경우, 사용자가 조명의 깜빡거림을 인지하게되는 플리커 현상이 발생한다는 문제점이 있다.
도 1은 플리커(Flicker) 성능을 설명하기 위한 개념도이다. 최근 에너지 스타(Energy Star) 스펙(SPEC)의 플리커 성능의 기준이 되는 플리커의 정의와 규정은 아래와 같다.
(1) 플리커의 정의
플리커란 일정 시간 동안 조명의 밝기가 변화하는 현상을 지칭하며, 심할 경우 사용자가 빛이 흔들거리거나 또는 깜박거리는 현상을 인지할 수 있다. 이러한 플리커는 대부분 일정 시간 동안의 최대 광 출력과 최소 광 출력이 달라서 발생하게 되는 현상이다.
(2) 플리커 성능을 나타내는 지표의 종류
a) 플리커 인덱스(Flicker Index) : 도 1에 도시된 바와 같이, 플리커 인덱스란, 1주기의 광출력 파형도 상에서, 평균 광출력 이상의 면적(Area1)을 전체 광출력 면적(Area1+Area2)으로 나눈 값을 의미한다. 따라서, 플리커 인덱스는 1주기 동안 평균 광출력 이상의 광이 얼마나 발생되는지를 수치적으로 나타내는 값으로서, 플리커 인덱스가 낮을수록 플리커 수준이 양호하다.
b) 퍼센트 플리커(Percent Flicker) 또는 변조 깊이(Modulation Depth) : 퍼센트 플리커란 일정시간 동안의 최소 광량과 최대 광량을 수치화한 지표를 지칭한다. 이러한 퍼센트 플리커는 100*(최대 광량 - 최소 광량)/(최대 광량 + 최소 광량)으로 산출될 수 있다.
(3) 에너지 스타 플리커 인덱스 규정
- 광 출력 파형(Light output waveform) ≥ 120Hz
- 플리커 인덱스 ≤ 주파수 x 0.001 (at Max. Dimmer, 800Hz 이상의 경우 제외)(따라서, 120 Hz에서의 플리커 인덱스 ≤ 0.12 )
(4) 퍼센트 플리커에 대한 연구 결과
퍼센트 플리커에 대한 연구 논문들에 따르면,
퍼센트 플리커 < 0.033 x 2 x 주파수 이하는 영향이 없는 구간으로,
퍼센트 플리커 < 0.033 x 2 x 주파수 이하는 저 위험 구간으로 발표되었다.
이상에서 살펴본 바와 같이, LED 조명장치의 성능에 있어 플리커 수준이 중요한 기준으로 부각되고 있다.
한편, 도 2는 종래기술에 따른 4단 순차구동 LED 조명장치의 개략적인 구성 블록도이며, 도 3은 도 2에 개시된 종래기술에 따른 4단 순차구동 LED 조명장치의 구동전압 대 LED 구동전류의 관계를 도시한 파형도이다. 이하에서, 도 2 및 도 3을 참조하여, 종래기술에 따른 LED 조명장치의 문제점을 살펴보도록 한다.
먼저, 도 2에 도시된 바와 같이, 종래기술에 따른 LED 조명장치(100)는 정류부(10), LED 발광부(20) 및 LED 구동 제어부(30)를 포함할 수 있다.
종래기술에 따른 LED 조명장치(100)의 정류부(10)는 외부 전원으로부터 입력되는 교류 전압(VAC)을 정류하여 정류전압(Vrec)을 생성하고, 생성된 정류전압(Vrec)을 LED 발광부(20) 및 LED 구동 제어부(30)로 출력하도록 구성된다. 이러한 정류부(10)로서 전파 정류회로, 반파 정류회로 등 공지된 다양한 정류회로 중 하나가 이용될 수 있으며, 도 2에는 4개의 다이오드(D1, D2, D3, D4)로 구성된 브리지 전파 정류회로가 도시되어 있다. 또한, 종래기술에 따른 LED 발광부(20)는 제 1 LED 그룹(21) 내지 제 4 LED 그룹(24)까지의 4개의 LED 그룹들로 구성되며, LED 구동 제어부(30)의 제어에 따라 순차적으로 점등되고 순차적으로 소등되도록 구성된다. 한편, 종래기술에 따른 LED 구동 제어부(30)는 정류전압(Vrec)의 전압레벨에 따라 순차적으로 제 1 LED 그룹(21) 내지 제 4 LED 그룹(24) 점등 및 소등하는 제어기능을 수행하도록 구성된다.
특히, 종래기술에 따른 LED 구동 제어부(30)는 입력 전압(즉, 정류전압(Vrec))의 전압레벨에 따라 LED 구동전류를 증감시켜 순차구동 구간별로 정전류 제어기능을 수행하도록 구성되며, 이는 LED 구동전류를 정현파에 가까운 계단파 형태를 취하게 함으로써 역률(power factor: PF) 및 전고조파 왜곡률(total harmonics distortion: THD)을 개선함으로써 LED 조명장치의 전력 품질을 향상시키기 위한 것이다.
이러한 종래기술에 따른 LED 조명장치(100)의 동작 과정을 도 3을 참조하여 보다 더 상세하게 살펴보도록 한다. 도 3에 도시되어 있는 바와 같이, 종래기술에 따른 LED 구동 제어부(30)는 LED 그룹들의 순차 구동을 제어하기 위하여, 제 1 정전류 스위치(SW1), 제 2 정전류 스위치(SW2), 제 3 정전류 스위치(SW3), 및 제 4 정전류 스위치(SW4)를 포함할 수 있다. 구체적으로, 종래기술에 따른 LED 구동 제어부(30)는 정류전압(Vrec)이 제 1 순방향 전압레벨(Vf1) 이상이고 제 2 순방향 전압레벨(Vf2) 미만인 구간(제 1 단 동작구간)에서는 제 1 LED 그룹(21)만을 턴-온하고 LED 구동전류(ILED)를 제 1 LED 구동전류(ILED1)가 되도록 정전류 제어한다. 유사하게, 종래기술에 따른 LED 구동 제어부(30)는 정류전압(Vrec)이 제 2 순방향 전압레벨(Vf2) 이상이고 제 3 순방향 전압레벨(Vf3) 미만인 구간(제 2 단 동작구간)에서는, 제 1 정전류 스위치(SW1)를 턴-오프하고 제 2 정전류 스위치(SW2)를 턴-온함으로써, 제 1 LED 그룹(21) 및 제 2 LED 그룹(22)만을 턴-온하고 LED 구동전류(ILED)를 제 2 LED 구동전류(ILED2)가 되도록 정전류 제어한다. 또한, 종래기술에 따른 LED 구동 제어부(30)는 정류전압(Vrec)이 제 3 순방향 전압레벨(Vf3) 이상이고 제 4 순방향 전압레벨(Vf4) 미만인 구간(제 3 단 동작구간)에서는, 제 2 정전류 스위치(SW2)를 턴-오프하고 제 3 정전류 스위치(SW3)를 턴-온함으로써, 제 1 LED 그룹(21) 내지 제 3 LED 그룹(23)을 턴-온하고 LED 구동전류(ILED)를 제 3 LED 구동전류(ILED3)로 정전류 제어한다. 마지막으로, 종래기술에 따른 LED 구동 제어부(30)는 정류전압(Vrec)이 제 4 순방향 전압레벨(Vf4) 이상인 구간(제 4 단 동작구간)에서는, 제 3 정전류 스위치(SW3)를 턴-오프하고 제 4 정전류 스위치(SW4)를 턴-온함으로써, 제 1 LED 그룹(21) 내지 제 4 LED 그룹(24) 모두를 턴-온하고 LED 구동전류(ILED)를 제 4 LED 구동전류(ILED4)로 정전류 제어한다. 도 3에 도시된 바와 같이, 제 1 단 동작구간에서의 LED 구동전류(즉, 제 1 LED 구동전류(ILED1))보다 제 2 단 동작구간에서의 LED 구동전류(즉, 제 2 LED 구동전류(ILED2))가 더 크도록 제어되며, 마찬가지로 제 2 LED 구동전류(ILED2)보다 제 3 LED 구동전류(ILED3)가 더 크도록 제어되고, 제 4 LED 구동전류(ILED4)가 가장 크도록 제어된다. 이에 따라, 종래기술에 따른 LED 조명장치(100)의 전체 광 출력은 도 3에 도시된 바와 같이 계단파 형태를 가지게 된다. 따라서, 이러한 종래기술에 따른 LED 조명장치(100)를 이용하는 경우, 동작구간에 따라 발광되는 LED들의 총 수 및 구동전류가 상이하기 때문에 동작구간별로 광 출력이 상이하며, 따라서 사용자가 동작구간별 광 출력의 차이로 인한 불편함을 느낄 수 있고, 전술한 바와 같은 플리커가 열악해진다는 문제점이 있다. 즉, 이상에서 설명된 바와 같은 종래기술에 의한 순차구동 방식의 LED 조명장치의 경우, 퍼센트 플리커가 100%에 달하기 때문에 개선이 필요한 실정이다.
본 발명은 전술한 바와 같은 종래기술의 문제점을 해결하기 위한 것이다.
본 발명은 교류 구동 방식의 LED 조명장치에 있어, 비발광 구간을 제거하여 광출력의 편차를 저감함으로써 사용자에게 자연스러운 광을 제공할 수 있는, 플리커 성능이 개선된 플리커 성능이 개선된 LED 구동회로 및 이를 포함하는 LED 조명장치를 제공하는 것을 일 목적으로 한다.
또한, 본 발명은 충반전부의 추가 방전을 통해 전력 효율을 높일 수 있는, 플리커 성능이 개선된 플리커 성능이 개선된 LED 구동회로 및 이를 포함하는 LED 조명장치를 제공하는 것을 다른 일 목적으로 한다.
상기한 바와 같은 본 발명의 목적을 달성하고, 후술하는 본 발명의 특유의 효과를 달성하기 위한, 본 발명의 특징적인 구성은 하기와 같다.
본 발명의 일 측면에 따르면, 교류전원에 연결되어 인가되는 교류전압을 전파정류하고, 전파정류된 제 1 정류전압을 제 1 구동전압으로서 LED 발광부에 제공하는 정류부; 비보상 구간에서 상기 정류부로부터 상기 정류전압을 상기 제 1 구동전압으로서 공급받아 발광하며, 보상구간에서 제 1 충방전부로부터 제 2 구동전압을 공급받아 발광하는 LED 발광부; 충전구간에서 상기 정류전압을 이용하여 에너지를 충전하며, 상기 보상구간에서 상기 LED 발광부에 상기 제 2 구동전압을 제공하는 제 1 충방전부; 및 상기 LED 발광부 및 상기 제 1 충방전부의 동작을 제어하며, 상기 정류전압의 상승구간과 상기 충전구간 사이의 추가 방전구간 동안 상기 제 1 충방전부를 추가로 방전시키는 LED 구동 제어부를 포함하는, LED 조명장치가 제공된다.
바람직하게, 상기 추가 방전구간은 상기 정류전압의 전압레벨이 상기 LED 발광부의 순방향 전압레벨 이상이고 상기 제 1 충방전부의 전압레벨이 상기 정류전압의 전압레벨 이상인 구간일 수 있다.
바람직하게, 상기 LED 구동 제어부는 상기 추가 방전구간 동안 상기 LED 발광부 및 상기 제 1 충방전부가 상기 LED 구동 제어부에 병렬로 연결되게 제어하도록 구성될 수 있다.
바람직하게, 상기 LED 조명장치는: 상기 LED 발광부의 캐소드단과 상기 제 1 충방전부 사이의 제 1 노드와 상기 LED 구동 제어부 사이에 배치되며, 상기 LED 구동 제어부의 제어에 따라 제 1 전류경로를 선택적으로 형성하는 제 1 정전류 스위치; 상기 제 1 충방전부와 접지 사이의 제 2 노드와 상기 LED 구동 제어부 사이에 배치되며, 상기 LED 구동 제어부의 제어에 따라 제 2 전류경로를 선택적으로 형성하는 제 2 정전류 스위치; 및 상기 제 1 노드와 상기 제 1 충방전부 사이의 제 3 노드와 상기 LED 구동 제어부 사이에 배치되며, 상기 LED 구동 제어부의 제어에 따라 제 3 전류경로를 선택적으로 형성하는 제 3 정전류 스위치를 더 포함하며, 상기 LED 구동 제어부는 상기 추가 방전구간 동안 상기 제 1 정전류 스위치 및 상기 제 2 정전류 스위치를 턴-온하여 상기 LED 발광부와 상기 제 1 충방전부가 병렬로 연결되게 하며, 상기 제 3 전류경로를 통해 상기 제 1 충방전부가 추가 방전되도록 제어하도록 구성될 수 있다.
바람직하게, 상기 LED 구동 제어부는 상기 제 1 정전류 스위치를 통해 흐르는 제 1 전류를 미리 설정된 제 1 전류 값으로 정전류 제어하며, 상기 제 2 정전류 스위치를 통해 흐르는 제 2 전류를 미리 설정된 제 2 전류 값으로 정전류 제어하고, 상기 제 3 정전류 스위치를 통해 흐르는 제 3 전류를 미리 설정된 제 3 전류 값으로 정전류 제어하도록 구성될 수 있다.
바람직하게, 상기 LED 조명장치는, 상기 제 3 노드와 상기 제 3 정전류 스위치 사이에 배치되는 전류 제한부를 더 포함할 수 있다.
바람직하게, 상기 LED 구동 제어부는 상기 추가 방전구간 동안 상기 제 3 전류경로를 통해 상기 제 1 충방전부로부터 방전되는 추가 방전 전류를 상기 LED 조명장치의 구성요소에 공급함으로써 상기 구성요소에 구동전압을 공급하도록 구성될 수 있다.
바람직하게, 상기 LED 조명장치는, 상기 제 3 전류경로를 통해 상기 제 1 충방전부에 연결되고, 상기 추가 방전구간 동안 상기 제 3 전류경로를 통해 상기 제 1 충방전부로부터 방전되는 추가 방전 전류를 이용해 에너지를 충전하며, 충전된 에너지를 이용하여 상기 LED 조명장치의 구성요소에 구동전압을 공급하는 제 2 충방전부를 더 포함할 수 있다.
본 발명의 다른 일 측면에 따르면, LED 조명장치의 LED 발광부의 구동을 제어하는 LED 구동회로로서, 교류전원에 연결되어 인가되는 교류전압을 전파정류하고, 전파정류된 제 1 정류전압을 제 1 구동전압으로서 상기 LED 발광부에 제공하는 정류부; 충전구간에서 상기 정류전압을 이용하여 에너지를 충전하며, 상기 보상구간에서 상기 LED 발광부에 상기 제 2 구동전압을 제공하는 제 1 충방전부; 및 상기 LED 발광부 및 상기 제 1 충방전부의 동작을 제어하며, 상기 정류전압의 상승구간과 상기 충전구간 사이의 추가 방전구간 동안 상기 제 1 충방전부를 추가로 방전시키는 LED 구동 제어부를 포함하는, LED 구동회로가 제공된다.
바람직하게, 상기 추가 방전구간은 상기 정류전압의 전압레벨이 상기 LED 발광부의 순방향 전압레벨 이상이고 상기 제 1 충방전부의 전압레벨이 상기 정류전압의 전압레벨 이상인 구간일 수 있다.
바람직하게, 상기 LED 구동 제어부는 상기 추가 방전구간 동안 상기 LED 발광부 및 상기 제 1 충방전부가 상기 LED 구동 제어부에 병렬로 연결되게 제어하도록 구성될 수 있다.
바람직하게, 상기 LED 구동회로는: 상기 LED 발광부의 캐소드단과 상기 제 1 충방전부 사이의 제 1 노드와 상기 LED 구동 제어부 사이에 배치되며, 상기 LED 구동 제어부의 제어에 따라 제 1 전류경로를 선택적으로 형성하는 제 1 정전류 스위치; 상기 제 1 충방전부와 접지 사이의 제 2 노드와 상기 LED 구동 제어부 사이에 배치되며, 상기 LED 구동 제어부의 제어에 따라 제 2 전류경로를 선택적으로 형성하는 제 2 정전류 스위치; 및 상기 제 1 노드와 상기 제 1 충방전부 사이의 제 3 노드와 상기 LED 구동 제어부 사이에 배치되며, 상기 LED 구동 제어부의 제어에 따라 제 3 전류경로를 선택적으로 형성하는 제 3 정전류 스위치를 더 포함하며, 상기 LED 구동 제어부는 상기 추가 방전구간 동안 상기 제 1 정전류 스위치 및 상기 제 2 정전류 스위치를 턴-온하여 상기 LED 발광부와 상기 제 1 충방전부가 병렬로 연결되게 하며, 상기 제 3 전류경로를 통해 상기 제 1 충방전부가 추가 방전되도록 제어하도록 구성될 수 있다.
바람직하게, 상기 LED 구동 제어부는 상기 제 1 정전류 스위치를 통해 흐르는 제 1 전류를 미리 설정된 제 1 전류 값으로 정전류 제어하며, 상기 제 2 정전류 스위치를 통해 흐르는 제 2 전류를 미리 설정된 제 2 전류 값으로 정전류 제어하고, 상기 제 3 정전류 스위치를 통해 흐르는 제 3 전류를 미리 설정된 제 3 전류 값으로 정전류 제어하도록 구성될 수 있다.
바람직하게, 상기 LED 구동회로는, 상기 제 3 노드와 상기 제 3 정전류 스위치 사이에 배치되는 전류 제한부를 더 포함할 수 있다.
바람직하게, 상기 LED 구동 제어부는 상기 추가 방전구간 동안 상기 제 3 전류경로를 통해 상기 제 1 충방전부로부터 방전되는 추가 방전 전류를 상기 LED 조명장치의 구성요소에 공급함으로써 상기 구성요소에 구동전압을 공급하도록 구성될 수 있다.
바람직하게, 상기 LED 구동회로는, 상기 제 3 전류경로를 통해 상기 제 1 충방전부에 연결되고, 상기 추가 방전구간 동안 상기 제 3 전류경로를 통해 상기 제 1 충방전부로부터 방전되는 추가 방전 전류를 이용해 에너지를 충전하며, 충전된 에너지를 이용해 상기 LED 조명장치의 구성요소에 구동전압을 공급하는 제 2 충방전부를 더 포함할 수 있다.
본 발명의 또 다른 일 측면에 따르면, LED 발광부; 교류전원을 입력받고 전파정류하여 상기 LED 발광부를 구동시키는 구동전압을 생성 및 출력하는 정류부; 상기 LED 발광부로 흐르는 구동전류를 제어하는 구동전류 제어부; 및 상기 구동전류 제어부의 제어에 의해 상기 LED 발광부를 구동시키는 전하를 충전하는 캐패시터를 포함하는 LED 구동회로가 제공된다.
바람직하게, 상기 구동전류 제어부는 상기 LED 발광부와 병렬접속된 제 1 다이오드; 상기 LED 발광부와 상기 캐패시터 사이에 병렬접속된 제 1 구동전류 회로; 및 상기 제 1 구동전류 회로 및 상기 캐패시터와 직렬접속된 제 2 구동전류 회로를 포함할 수 있다.
바람직하게, 상기 제 1 및 제 2 구동전류 회로는 적어도 하나의 다이오드 또는 적어도 하나의 스위칭 소자를 포함할 수 있다.
바람직하게, 상기 스위칭 소자는 BJT(bipolar junction transistor), FET(field effect transistor) 등이 이용될 수 있으며, 그 종류에 제한을 받지 않는다. 예컨대, 본 발명에 따른 스위칭 소자는 MOSFET일 수 있다.
바람직하게, 상기 제 1 구동전류 회로는 상기 LED 발광부 및 상기 캐패시터를 병렬 접속시키는 제 1 스위칭 소자를 포함하고, 상기 제 2 구동전류 회로는 상기 LED 발광부 및 상기 캐패시터를 직렬 접속시키는 제 2 스위칭 소자를 포함할 수 있다.
바람직하게, 상기 제 2 구동전류 회로는 상기 LED 발광부 및 상기 캐패시터를 직렬 접속시키는 제 2 다이오드를 포함하고, 상기 제 1 구동전류 회로는 상기 LED 발광부 및 상기 캐패시터를 병렬 접속시키는 스위칭 소자를 포함할 수 있다.
바람직하게, 상기 LED 구동회로는 상기 정류부와 상기 LED 발광부 사이에 위치한 제 3 구동전류 회로를 더 포함할 수 있다.
바람직하게, 상기 제 3 구동전류 회로는 적어도 하나의 다이오드 또는 적어도 하나의 스위칭 소자를 포함할 수 있다.
바람직하게, 상기 스위칭 소자는 BJT, FET 등이 이용될 수 있으며, 그 종류에 제한을 받지 않는다. 예컨대, 본 발명에 따른 스위칭 소자는 MOSFET일 수 있다.
바람직하게, 상기 스위칭 소자는 안정적인 정전류 구동을 위한 제 3 다이오드를 더 포함할 수 있다.
본 발명의 또 다른 일 측면에 따르면, LED 발광부;상기 LED 발광부로 흐르는 구동전류를 제어하는 구동전류 제어부; 및 상기 LED 발광부를 구동시키는 순방향 전압레벨 이상의 입력전압이 공급되는 제 1 구간 동안 상기 LED 발광부와 직렬접속된 캐패시터를 포함하는 LED 구동회로는가 제공된다.
바람직하게, 상기 캐패시터는 상기 LED 발광부를 구동시키는 순방향 전압레벨 미만의 입력전압이 공급되는 제 2 구간 동안 상기 LED 발광부와 병렬접속될 수 있다.
바람직하게, 상기 구동전류 제어부는 상기 LED 발광부와 병렬접속된 제 1 다이오드; 상기 LED 발광부와 상기 캐패시터 사이에 병렬접속된 제 1 구동전류 회로; 및 상기 제 1 구동전류 회로 및 상기 캐패시터와 직렬접속된 제 2 구동전류 회로를 포함할 수 있다.
바람직하게, 상기 제 1 및 제 2 구동전류 회로는 적어도 하나의 다이오드 또는 적어도 하나의 스위칭 소자를 포함할 수 있다.
바람직하게, 상기 스위칭 소자는 BJT(bipolar junction transistor), FET(field effect transistor) 등이 이용될 수 있으며, 그 종류에 제한을 받지 않는다. 예컨대, 본 발명에 따른 스위칭 소자는 MOSFET일 수 있다.
바람직하게, 상기 제 1 구동전류 회로는 상기 LED 발광부 및 상기 캐패시터를 병렬 접속시키는 제 1 스위칭 소자를 포함하고, 상기 제 2 구동전류 회로는 상기 LED 발광부 및 상기 캐패시터를 직렬 접속시키는 제 2 스위칭 소자를 포함할 수 있다.
바람직하게, 상기 제 2 구동전류 회로는 상기 LED 발광부 및 상기 캐패시터를 직렬 접속시키는 제 2 다이오드를 포함하고, 상기 제 1 구동전류 회로는 상기 LED 발광부 및 상기 캐패시터를 병렬 접속시키는 스위칭 소자를 포함할 수 있다.
바람직하게, LED 구동회로는 상기 상기 정류부와 상기 LED 발광부 사이에 위치한 제 3 구동전류 회로를 더 포함할 수 있다.
바람직하게, 상기 제 3 구동전류 회로는 적어도 하나의 다이오드 또는 적어도 하나의 스위칭 소자를 포함할 수 있다.
바람직하게, 상기 스위칭 소자는 BJT, FET 등이 이용될 수 있으며, 그 종류에 제한을 받지 않는다. 예컨대, 본 발명에 따른 스위칭 소자는 MOSFET일 수 있다.
바람직하게, 상기 스위칭 소자는 안정적인 정전류 구동을 위한 제 3 다이오드를 더 포함할 수 있다.
본 발명의 바람직한 일 실시예에 따르면, 충방전부를 이용하여 비발광 구간을 제거함으로써 광출력의 편차를 저감하여 사용자에게 자연스러운 광을 제공할 수 있는 효과를 기대할 수 있다.
또한, 본 발명에 따르면, 충반전부의 추가 방전을 통해 전력 효율을 높일 수 있는 효과를 기대할 수 있다.
도 1은 플리커(Flicker) 성능을 설명하기 위한 개념도이다.
도 2는 종래기술에 따른 4단 순차구동 LED 조명장치의 개략적인 구성 블록도이다.
도 3은 도 2에 도시된 종래기술에 따른 LED 조명장치의 구동전압과 LED 구동전류 간의 관계를 나타낸 파형도이다.
도 4는 본 발명의 제 1 실시예에 따른 LED 조명장치의 개략적인 구성 블록도이다.
도 5a 내지 도 5d는 도 4에 도시된 본 발명의 제 1 실시예에 따른 LED 조명장치의 동작구간별 스위치 제어상태 및 LED 구동전류를 도시한 구성 블록도이다.
도 6은 도 4에 도시된 본 발명의 제 1 실시예에 따른 LED 조명장치의 시간에 따른 정류전압, LED 구동전류, 충방전부 전류, 입력 전류, 및 LED 발광부의 광 출력 관계를 도시한 파형도이다.
도 7은 본 발명의 제 2 실시예에 따른 LED 조명장치의 개략적인 구성 블록도이다.
도 8은 본 발명의 제 3 실시예에 따른 LED 조명장치의 개략적인 구성 블록도이다.
도 9는 본 발명의 제 4 실시예에 따른 LED 조명장치의 개략적인 구성 블록도이다.
도 10은 본 발명의 제 5 실시예에 따른 LED 조명장치의 개략적인 구성 블록도이다.
도 11은 본 발명의 또 다른 실시예들에 따른 LED 구동회로의 구성을 도시한 도면이다.
도 12는 본 발명의 제 6 실시예에 따른 LED 구동회로를 도시한 도면이다.
도 13은 본 발명의 제 7 실시예에 따른 LED 구동회로를 도시한 도면이다.
도 14는 본 발명의 제 8 실시예에 따른 LED 구동회로를 도시한 도면이다.
도 15는 본 발명의 제 9 실시예에 따른 LED 구동회로를 도시한 도면이다.
도 16은 본 발명의 제 6 실시예에서 입력전압(구동전압) 레벨에 따른 LED 그룹의 동작구간을 나타낸 도면이다.
후술하는 본 발명에 대한 상세한 설명은, 본 발명이 실시될 수 있는 특정 실시예를 예시로서 도시하는 첨부 도면을 참조한다. 이들 실시예는 당업자가 본 발명을 실시할 수 있기에 충분하도록 상세히 설명된다. 본 발명의 다양한 실시예는 서로 다르지만 상호 배타적일 필요는 없음이 이해되어야 한다. 예를 들어, 여기에 기재되어 있는 특정 형상, 구조 및 특성은 일 실시예에 관련하여 본 발명의 정신 및 범위를 벗어나지 않으면서 다른 실시예로 구현될 수 있다. 또한, 각각의 개시된 실시예 내의 개별 구성요소의 배치 또는 배치는 본 발명의 정신 및 범위를 벗어나지 않으면서 변경될 수 있음이 이해되어야 한다. 따라서, 후술하는 상세한 설명은 한정적인 의미로서 취하려는 것이 아니며, 본 발명의 범위는 적절하게 설명된다면 그 청구항들이 주장하는 것과 균등한 모든 범위와 더불어 첨부된 청구항에 의해서만 한정된다. 도면에서 유사한 참조부호는 여러 측면에 걸쳐서 동일하거나 유사한 기능을 지칭한다.
이하, 본 발명이 속하는 기술분야에서 통상의 지식을 가진 자가 본 발명을 용이하게 실시할 수 있도록 하기 위하여, 본 발명의 바람직한 실시예들에 관하여 첨부된 도면을 참조하여 상세히 설명하기로 한다.
[본 발명의 바람직한 실시예]
본 발명의 실시예에서, 용어 'LED 발광부'란 하나 이상의 LED 그룹들을 포함하며, LED 구동 제어부의 제어에 따라 발광하게 되는 LED들의 집합을 의미한다. 또한, 용어 'LED 그룹'이란 복수의 LED들(또는 복수의 발광셀들)이 직렬/병렬/직병렬로 연결되어, LED 구동 제어부의 제어에 따라 하나의 단위로서 동작이 제어되는(즉, 같이 점등/소등되는) LED들의 집합을 의미한다.
또한, 용어 '제 1 순방향 전압레벨(Vf1)'은 제 1 LED 그룹을 구동할 수 있는 임계 전압레벨을 의미하며, 용어 '제 2 순방향 전압레벨(Vf2)'은 직렬로 연결된 제 1 LED 그룹 및 제 2 LED 그룹을 구동할 수 있는 임계 전압레벨(즉, 제 1 LED 그룹의 순방향 전압레벨과 제 2 LED 그룹의 순방향 전압레벨을 더한 전압레벨)을 의미하고, 용어 '제 3 순방향 전압레벨(Vf3)'은 직렬로 연결된 제 1 내지 제 3 LED 그룹들을 구동할 수 있는 임계 전압레벨을 의미한다. 즉, '제 n 순방향 전압레벨(Vfn)'은 직렬로 연결된 제 1 내지 제 n LED 그룹들을 구동할 수 있는 임계 전압레벨(즉, 제 1 LED 그룹의 순방향 전압레벨 내지 제 n LED 그룹의 순방향 전압레벨들을 모두 더한 전압레벨)을 의미한다. 따라서, LED 발광부가 제 1 LED 그룹만을 포함하고 있는 경우 LED 발광부의 순방향 전압레벨(Vf)은 제 1 순방향 전압레벨(Vf1)이 되며, LED 발광부가 제 1 LED 그룹 및 제 2 LED 그룹을 포함하고 있는 경우 LED 발광부의 순방향 전압레벨(Vf)은 제 2 순방향 전압레벨(Vf2)이 되며, 유사하게, LED 발광부가 제 1 LED 그룹 내지 제 n LED 그룹을 포함하고 있는 경우 LED 발광부의 순방향 전압레벨(Vf)은 제 n 순방향 전압레벨(Vfn)이 된다.
또한, 용어 '제 1 구동전압'이란 입력전압 자체 또는 입력전압이 일정하게 처리되어(예를 들어, 정류회로 등의 과정을 통한 처리) LED 그룹들에 1차적으로 공급되는 구동전압을 의미한다. 또한, 용어 '제 2 구동전압'이란 입력전압이 에너지 저장 소자에 저장된 후, 에너지 저장 소자로부터 LED 그룹들에 2차적으로 공급되는 구동전압을 의미한다. 이러한 제 2 구동전압은, 예시적으로, 입력전압이 캐패시터에 저장된 후, 충전된 캐패시터로부터 LED 그룹들에 공급되는 구동전압일 수 있다. 따라서, 특별히 '제 1 구동전압' 또는 '제 2 구동전압'으로 구별되어 지칭되는 경우 외에, 용어 '구동전압'은 LED 그룹들에 공급되는 제 1 구동전압 및/또는 제 2 구동전압을 포괄하는 의미이다.
또한, 용어 '보상구간'이란 입력전압(정류전압)의 전압레벨이 LED 발광부의 순방향 전압레벨 미만인 구간으로서 LED 그룹에 구동전류를 공급하지 못하는 구간을 의미한다. 예를 들어, 제 1 순방향 전압레벨(Vf1) 보상구간은 정류전압의 전압레벨이 Vf1 미만인 구간을 의미한다. 이 경우, 보상구간은 비발광 구간이 된다. 또한, 용어 제 1 순방향 전압레벨(Vf1) 보상이란 제 1 순방향 전압레벨(Vf1) 보상구간에서 제 2 구동전압을 LED 그룹에 공급함으로써 LED 그룹에 구동전류를 공급하는 것을 의미한다. 따라서, 제 n 순방향 전압레벨(Vfn) 보상이란 제 n 순방향 전압레벨(Vfn) 보상구간에서 제 2 구동전압을 LED 그룹에 공급하는 것을 의미한다.
또한, 용어 '비보상구간'(또는 '정상 동작구간')이란 입력전압(정류전압)의 전압레벨이 미리 설정된 미리 설정된 순방향 전압레벨 이상인 구간으로서, 입력전압(제 1 구동전압)이 LED 그룹에 공급되어 LED 그룹(들)이 발광하는 구간을 의미한다. 예시적으로, 제 1 순방향 전압레벨(Vf1) 보상을 수행하는 실시예에 있어 '비보상구간'(또는 '정상 동작구간')은 입력전압의 전압레벨이 Vf1 이상인 구간을 의미하며, 제 2 순방향 전압레벨(Vf2) 보상을 수행하는 실시예에 있어 '비보상구간'(또는 '정상 동작구간')은 입력전압의 전압레벨이 Vf2 이상인 구간을 의미한다. 따라서, 제 n 순방향 전압레벨(Vfn) 보상을 수행하는 실시예에 있어 '비보상구간'(또는 '정상 동작구간')은 입력전압의 전압레벨이 Vfn 이상인 구간을 의미한다.
또한, 용어 '추가 방전구간'이란 제 2 구동전압을 공급하는 충방전부가 LED 구동 제어부의 제어에 따라 보상구간이 아닌 비보상구간에서 추가로 방전하게 되는 구간을 의미한다.
또한, 본 명세서 내에서 임의의 특정 전압, 특정 시점, 특정 온도 등을 나타내기 위하여 사용되는 V1, V2, V3,..., t1, t2,..., T1, T2, T3, 등의 용어는 절대적인 값을 나타내기 위하여 사용되는 것이 아니라 서로를 구분하기 위하여 사용되는 상대적인 값이다.
LED 조명장치(1000)의 제 1 실시예의 구성 및 기능
먼저, 본 발명에 따른 LED 조명장치(1000)를 구성하고 있는 전반적인 기술적 사상을 살펴보도록 한다. 이상에서 기술된 바와 같이, 종래기술에 따른 순차구동 방식의 교류 LED 조명장치의 경우, LED 발광부(20)에 공급되는 구동전압의 전압레벨에 따라 LED 그룹들이 순차적으로 점등 및 소등되기 때문에, 구동전압의 전압레벨이 제 1 순방향 전압레벨(Vf1) 미만인 구간에서 LED 그룹들 중 어떤 LED 그룹도 발광하지 않는 비발광 구간이 발생하게 된다. 또한, 종래기술에 따른 순차구동 방식의 교류 LED 조명장치의 경우, LED 발광부(20)에 공급되는 구동전압의 전압레벨이 상승할수록 점등되는 LED의 수가 증가되며, LED 발광부(20)에 공급되는 구동전압의 전압레벨이 하강할수록 점등되는 LED의 수가 감소되게 된다. 순차구동 방식의 교류 LED 조명장치의 이러한 특징들 때문에, 특히 플리커 성능이 열악하다는 문제점이 있다.
따라서, 본 발명의 가장 기본적인 기술적 사상은, LED 조명장치(1000)의 동작 중 LED 조명장치(1000)의 LED 발광부(400)가 발광하지 않는 구간, 즉, 비발광 구간을 제거함으로써, LED 조명장치(1000)의 플리커 성능을 개선하는 것이다. 이러한 기능을 수행하기 위하여, 본 발명에서는 루프백(loop back) 방식의 충방전부를 제안하며, 이러한 제 1 충방전부(300)를 통해 비발광 구간 동안 LED 발광부(400)에 제 2 구동전압을 공급함으로써 비발광 구간을 제거하도록 구성된다.
또한, 교류 구동방식의 LED 조명장치(1000)에 있어, LED 발광부(400)에 입력되는 전압(즉, 정류전압(Vrec))이 시간에 따라 변화하며, 그에 따라 정류전압(Vrec)의 전압레벨이 LED 발광부(400)의 순방향 전압레벨 이상인 구간에서 정류전압(Vrec)의 여유분이 사용되지 않기 때문에 LED 조명장치(1000)의 전력 효율이 열악하다는 문제점이 있다. 이러한 문제점은, 전술한 바와 같이, LED 조명장치(1000)가 제 1 충방전부(300)를 이용해 보상을 수행하도록 구성된 경우에도 발생할 수 있다. 따라서, 본 발명은 추가 방전구간 동안 제 1 충방전부(300)를 추가로 방전시키고 이를 이용해 LED 조명장치(1000) 내의 다른 구성요소에 구동전압을 공급함으로써, LED 조명장치(1000)의 전력 효율을 더 개선할 수 있는 LED 조명장치(1000)를 제안한다.
도 4는 본 발명의 제 1 실시예에 따른 플리커 성능이 개선된 LED 조명장치(이하 'LED 조명장치'라 함)의 개략적인 구성 블록도이다. 이하에서, 도 4를 참조하여 본 발명에 따른 LED 조명장치(1000)의 구성과 기능에 대해 간략하게 살펴보도록 한다.
도 4에 도시된 바와 같이, 본 발명에 따른 LED 조명장치(1000)는 정류부(200), 제 1 충방전부(300), LED 발광부(400), 제 1 정전류 스위치(SW1), 제 2 정전류 스위치(SW2), 제 3 정전류 스위치(SW3) 및 LED 구동 제어부(500)를 포함할 수 있다. 도 4에 도시된 구성요소들 중, 정류부(200), 제 1 충방전부(300), LED 발광부(400), 제 1 정전류 스위치(SW1), 제 2 정전류 스위치(SW2), 및 제 3 정전류 스위치(SW3)가 LED 구동회로를 구성할 수 있다.
먼저, LED 발광부(400)는 복수의 LED 그룹들로 구성될 수 있지만, 도 4에 도시된 LED 발광부(400)는 하나의 LED 그룹만을 포함하고 있는 것으로 도시된다. 그러나, 실시예에 따라 임의의 수의 LED 그룹들이 LED 발광부(400) 내에 포함될 수 있다는 것이 당업자에게 자명할 것이며, 본 발명의 기술적 요지를 그대로 포함하고 있는 한, 본 발명의 권리범위에 속함은 당업자에게 자명할 것이다. LED 발광부(400)가 복수의 LED 그룹을 포함하는 경우, LED 발광부(400)에 포함된 복수의 LED 그룹들은 LED 구동 제어부(500)의 제어에 따라 순차적으로 발광되고, 순차적으로 소등될 것이다. 이하에서는, 설명과 이해의 편의를 위하여 도 4에 도시된 바와 같이 LED 발광부(400)가 1개의 LED 그룹으로 구성된 실시예를 기준으로 설명하지만, 본 발명이 이에 한정되지는 않는다.
또한, 본 발명의 바람직할 실시예에 있어, LED 발광부(400)는 보상구간에서 제 1 충방전부(300)에 의해 공급되는 제 2 구동전압에 의해 구동될 수 있는 순방향 전압레벨을 가지도록 설계되며, 그에 따라 LED 발광부(400)는 교류 전압(VAC)의 전 주기에서 항상 턴-온 상태를 유지하게 된다. 한편, 본 발명에 따른 LED 발광부(400)가 전술한 바와 같이 복수의 LED 그룹들을 포함하는 경우, 예를 들어, 2개의 LED 그룹들, 즉, 제 1 LED 그룹 및 제 2 LED 그룹을 포함하는 경우, 적어도 제 1 LED 그룹이 교류 전압(VAC)의 전 주기에서 항상 턴-온 상태를 유지하도록 제 1 충방전부(300)가 설계될 수 있다.
도 4에 도시된 바와 같은 본 발명에 따른 정류부(200)는 외부 전원으로부터 입력되는 교류전압(VAC)을 정류하여 정류전압(Vrec)을 생성 및 출력하도록 구성된다. 이러한 정류부(200)로서 전파 정류회로, 반파 정류회로 등 공지된 다양한 정류회로 중 하나가 이용될 수 있다. 정류부(200)는 생성된 정류전압(Vrec)을 제 1 충방전부(300), LED 발광부(400), LED 구동 제어부(500)로 제공하도록 구성된다. 도 4에는 4개의 다이오드(D1, D2, D3, D4)로 구성된 브리지 전파 정류회로가 도시되어 있다.
한편, 본 발명에 따른 제 1 충방전부(300)는 충전구간에서 정류전압(Vrec)을 이용하여 에너지를 충전하며, 보상구간에서 LED 발광부(400)에 제 2 구동전압을 제공하고, 추가 방전구간에서 추가 방전되어 LED 조명장치(1000)의 다른 구성요소(예를 들어, LED 구동 제어부(500), 외부 센서(미도시), 무선 통신 모듈(미도시), 외부 제어 회로(미도시))에 구동전압을 공급할 수 있도록 구성될 수 있다. 도 4에는 제 1 커패시터(C1)가 본 발명에 따른 제 1 충방전부(300)로서 도시되어 있다. 그러나, 본 발명이 이에 한정되는 것은 아니며, 공지된 다양한 보상회로들(예를 들어, 밸리필 회로 등) 중 하나가 필요에 따라 채택되어 사용될 수 있다.
또한, 도 4에 도시된 바와 같이, 제 1 충방전부(300)의 일단이 접지(미도시) 및 제 2 정전류 스위치(SW2)를 통해 LED 구동 제어부(500)에 연결되며, 제 1 충방전부(300)의 타단이 LED 발광부(400)의 애노드단 및 제 3 정전류 스위치(SW3)를 통해 LED 구동 제어부(500)에 연결된다.
또한, 도 4에 도시된 실시예에 있어, 본 발명에 따른 제 1 충방전부(300)는 충전구간(즉, 정류전압(Vrec)의 전압레벨이 LED 발광부(400)의 순방향 전압레벨(Vf) 이상인 구간 중 미리 설정된 전압레벨 이상인 특정 구간) 동안 충전되며, 비발광 구간(즉, 정류전압(Vrec)의 전압레벨이 순방향 전압레벨(Vf) 미만인 구간)에서 방전되어 제 2 구동전압을 LED 발광부(400)로 제공하도록 구성되어 있다. 다만 본 발명이 이러한 실시예에 한정되는 것은 아니며, 본 발명에 따른 LED 조명장치(1000)의 LED 발광부(400)가 제 1 LED 그룹 내지 제 4 LED 그룹까지의 4개의 LED 그룹들을 포함하는 경우, 제 1 충방전부(300)는 제 4 동작구간(즉, 정류전압(Vrec)의 전압레벨이 제 4 순방향 전압레벨(Vf4) 이상인 구간)에서 충전될 수도 있다. 또한, 유사하게, 본 발명에 따른 LED 조명장치(1000)가 LED 발광부(400) 내지 제 n LED 그룹(미도시)까지의 n개의 LED 그룹들을 포함하는 경우, 제 1 충방전부(300)는 제 n 동작구간(즉, 정류전압(Vrec)의 전압레벨이 제 n 순방향 전압레벨(Vfn) 이상인 구간)에서 충전될 수도 있다는 것을 주의해야 한다.
또한, 본 발명에 따른 제 1 충방전부(300)는 LED 구동 제어부(500)의 제어에 따라 추가 방전구간 동안 추가로 방전되어 LED 조명장치(1000)의 다른 구성요소(예를 들어, LED 구동 제어부(500), 외부 센서(미도시), 무선 통신 모듈(미도시), 외부 제어 회로(미도시))에 구동전압을 공급하도록 구성될 수 있다. 이러한 추가 방전구간은 필요에 따라 다양하게 설계될 수 있으며, 본 발명의 일 실시예에 있어, 추가 방전구간은, 입력전압, 즉, 정류전압(Vrec)이 상승하는 구간 중, 정류전압(Vrec)의 전압레벨이 LED 발광부(400)의 순방향 전압레벨(Vf) 이상이고 제 1 충방전부(300)의 전압레벨 미만인 구간으로 설계될 수 있다. 이는, LED 조명장치(1000)의 안정적인 구동을 위함이다. 즉, 추가 방전구간이 정류전압(Vrec)이 하강하는 구간 중에서 설계되는 경우 보상구간에서 LED 발광부(400)에 안정적으로 제 2 구동전압을 공급하지 못할 수 있다. 따라서, 본 발명에 있어, 추가 방전구간은 정류전압(Vrec)이 상승하는 구간 중에서 특정 조건을 만족하는 구간으로 설정된다. 또한, 정류전압(Vrec)의 전압레벨이 LED 발광부(400)의 순방향 전압레벨(Vf) 미만인 구간은 보상구간이기 때문에 추가 방전구간에서 제외되며, 정류전압(Vrec)의 전압레벨이 제 1 충방전부(300)의 전압레벨 이상이 구간도 충전구간에 속할 수 있기 때문에 추가 방전구간에서 제외될 수 있다.
본 발명에 따른 LED 구동 제어부(500)는 인가되는 정류전압(Vrec)의 전압레벨에 따라 제 1 정전류 스위치(SW1) 내지 제 3 정전류 스위치(SW3)를 제어함으로써, LED 발광부(400) 및 제 1 충방전부(300)의 동작을 제어하도록 구성된다.
도 4에 도시된 바와 같이 본 발명의 일 실시예에 있어, 제 1 정전류 스위치(SW1)는 LED 발광부(400)의 캐소드단과 제 1 충방전부(300) 사이의 제 1 노드(node1)와 LED 구동 제어부(500) 사이에 배치되며, LED 구동 제어부(500)의 제어에 따라 제 1 전류경로(P1)를 선택적으로 형성하도록 구성될 수 있다. 또한, 도 4에 도시된 바와 같이 본 발명의 일 실시예에 있어, 제 2 정전류 스위치(SW2)는 제 1 충방전부(300)와 접지 사이의 제 2 노드(node2)와 LED 구동 제어부(500) 사이에 배치되며, LED 구동 제어부(500)의 제어에 따라 제 2 전류경로(P2)를 선택적으로 형성하도록 구성될 수 있다. 또한, 도 4에 도시된 바와 같이 본 발명의 일 실시예에 있어, 제 3 정전류 스위치(SW3)는 제 1 노드(node1)와 제 1 충방전부(300) 사이의 제 3 노드(node3)와 LED 구동 제어부(500) 사이에 배치되며, LED 구동 제어부(500)의 제어에 따라 제 3 전류경로(P3)를 선택적으로 형성하도록 구성될 수 있다.
따라서, 본 발명에 따른 LED 구동 제어부(500)는 보상구간 동안 제 4 전류경로(P4)를 통해 제 1 충방전부(300)로부터 LED 발광부(400)로 제 2 구동전압이 공급되게 하며, 추가 방전구간 동안 제 3 전류경로(P3)를 통해 제 1 충방전부(300)가 추가로 방전되게 하고, 충전구간 동안 제 1 충방전부(300)가 정류전압(Vrec)을 이용해 제 2 전류경로(P2)를 통해 충전되도록, 제 1 정전류 스위치(SW1) 내지 제 3 정전류 스위치(SW3)를 제어한다.
한편, 전술한 바와 같이, 본 발명의 일 실시예에 있어 추가 방전구간은 정류전압(Vrec)의 상승구간 중 특정 구간으로 설계되므로, 본 발명에 따른 LED 구동 제어부(500)는 현재 입력되고 있는 정류전압(Vrec)이 상승구간에 속하는지 또는 하강구간에 속하는지 판단할 수 있도록 구성된다. 이러한 기능을 수행하게 위하여, 본 발명에 따른 LED 구동 제어부(500)는 제로 크로싱(zero crossing) 검출기능을 포함할 수 있으며, 또는 소정의 시간 동안 측정되는 정류전압(Vrec)의 변동 기울기를 검출함으로써 상승구간 또는 하강구간을 결정하도록 구성될 수도 있다. 이러한 기능 자체는 이미 공지된 기술을 채택하고 있는 바, 더 이상의 상세한 설명은 생략하기로 한다.
또한, 본 발명에 따른 LED 구동 제어부(500)는 제 1 정전류 스위치(SW1)를 통해 흐르는 제 1 전류(I1) 및 제 4 전류(I4), 제 2 정전류 스위치(SW2)를 통해 흐르는 제 2 전류(I2), 제 3 정전류 스위치(SW3)를 통해 흐르는 제 3 전류(I3)를 각기 미리 설정된 전류값으로 정전류 제어하도록 제 1 정전류 스위치(SW1) 내지 제 3 정전류 스위치(SW3)를 제어할 수 있다. 본 발명에 있어, 전술한 바와 같은 본 발명의 제 1 정전류 스위치(SW1) 내지 제 3 정전류 스위치(SW3)는 다양한 공지된 기술을 이용하여 구현될 수 있다. 예를 들어, 전술한 바와 같은 정전류 제어기능과 관련하여, 본 발명에 따른 제 1 정전류 스위치(SW1) 내지 제 3 정전류 스위치(SW3) 각각은 전류 검출하기 위한 센싱 저항, 기준 전류 값과 현재 검출된 전류 값을 비교하기 위한 차동 증폭기, 차동 증폭기의 출력에 따라 경로의 연결을 제어하며, 또한 경로가 연결된 경우 경로를 통해 흐르는 LED 구동전류 값을 정전류로 제어하도록 구성되는 스위칭 소자를 포함할 수 있다. 또한, 예를 들어, 본 발명의 제 1 정전류 스위치(SW1) 내지 제 3 정전류 스위치(SW3)를 구성하는 스위칭 소자는 금속 산화막 반도체 전계효과 트랜지스터(MOSFET), 절연 게이트 양극성 트랜지스터(IGBT), 접합형 트랜지스터(BJT), 접합형 전계효과 트랜지스터(JFET), 사이리스터(Silicon controlled rectifier), 트라이악(Triac) 중 하나를 이용하여 구현될 수 있다.
이하에서, 도 5a 내지 도 5d 및 도 6을 참조하여, 이상과 같이 구성되는 본 발명의 제 1 실시예에 따른 LED 조명장치(1000)의 구동제어 과정에 대하여 구체적으로 살펴보도록 한다. 도 5a 내지 도 5d는 도 4에 도시된 본 발명의 제 1 실시예에 따른 LED 조명장치의 동작구간별 스위치 제어상태 및 LED 구동전류를 도시한 구성 블록도이며, 도 6은 도 4에 도시된 본 발명의 제 1 실시예에 따른 LED 조명장치의 시간에 따른 정류전압, LED 구동전류, 충방전부 전류, 입력 전류, 및 LED 발광부의 광 출력 관계를 도시한 파형도이다.
먼저, 도 5a는 추가 방전구간 동안의 제 1 정전류 스위치(SW1) 내지 제 3 정전류 스위치(SW3)의 개폐 상태 및 LED 조명장치(1000) 내에서 흐르는 전류를 도시하고 있다. 이러한 실시예에 있어, 추가 방전구간은, 입력전압, 즉, 정류전압(Vrec)이 상승하는 구간 중, 정류전압(Vrec)의 전압레벨이 LED 발광부(400)의 순방향 전압레벨(Vf) 이상이고 제 1 충방전부(300)의 전압레벨 미만인 구간이다. 따라서, 도 6을 참조하면 추가 방전구간은 시간구간(t2~t3) 및 시간구간(t8~t9)이다.
LED 구동 제어부(500)는 정류전압(Vrec)의 전압레벨에 기초하여 추가 방전구간의 진입/이탈 여부를 판단하고 그에 따라 제 1 정전류 스위치(SW1) 내지 제 3 정전류 스위치(SW3)를 제어하도록 구성된다. 보다 구체적으로, LED 구동 제어부(500)는 추가 방전구간에 진입하는 시점, 즉, 정류전압(Vrec)이 상승구간에 있고, 정류전압(Vrec)의 전압레벨이 LED 발광부(400)의 순방향 전압레벨(Vf) 이상이 되는 시점에 제 1 정전류 스위치(SW1)를 닫아 제 1 전류경로(P1)를 형성하고, 제 3 정전류 스위치(SW3)를 닫아 제 3 전류경로(P3)를 형성하며, 제 2 정전류 스위치(SW2)는 개방되도록 제어한다. 이러한 스위치 제어 상태가 도 5a에 도시되어 있다.
보다 바람직하게, 본 발명에 따른 LED 구동 제어부(500)는 안정적인 LED 조명장치(1000)의 동작을 위하여, 정류전압(Vrec)의 전압레벨이 LED 발광부(400)의 순방향 전압레벨(Vf) 이상으로 안정화된 시점을 추가 방전구간 진입시점으로 결정하도록 구성될 수도 있다. 즉, 일 실시예에 있어, LED 구동 제어부(500)는 정류전압(Vrec)의 전압레벨이 LED 발광부(400)의 순방향 전압레벨(Vf)이 되는 시점(예를 들어, 도 6의 시점(t1))을 스위치 제어시점으로 판단하지 않고, 이러한 시점으로부터 소정의 안정화 시간이 경과된 시점(예를 들어, 도 6의 시점(t2))을 스위치 제어시점으로 판단하도록 구성될 수도 있다. 또한, 다른 실시예에 있어, LED 구동 제어부(500)는 제 1 정전류 스위치(SW1)를 통해 흐르는 제 1 전류(I1)가 안정화되는지 여부를 판단하고, 제 1 전류(I1)가 안정화되는 시점을 추가 방전구간 진입시점으로 판단하도록 구성될 수도 있다. 또한, 또 다른 실시예에 있어, LED 구동 제어부(500)는 정류전압(Vrec)의 전압레벨이 제 1 임계 전압레벨(여기에서, 제 1 임계 전압레벨은 LED 발광부(400)의 순방향 전압레벨(Vf)보다 더 높은 값으로 설정됨)에 도달하는 시점을 추가 방전구간 진입시점으로 판단하도록 구성될 수 있다. 도 5a에 도시된 바와 같은 추가 방전구간 동안, 제 1 전류경로(P1)를 통해 LED 구동전류, 즉, 제 1 전류(I1)가 흐르게 되며, 제 3 전류경로(P3)를 통해 추가 방전전류, 즉, 제 3 전류(I3)가 흐르게 된다. 이때, LED 구동 제어부(500)는 제 1 전류(I1) 및 제 3 전류(I3)를 각기 미리 설정된 정전류 값으로 정전류 제어하게 된다.
한편, 추가 방전구간 동안 제 1 충방전부(300)로부터 방전되는 추가 방전전류는 LED 구동 제어부(500)를 통해 LED 구동 제어부(500) 내부의 구성요소 및/또는 LED 구동 제어부(500) 외부의 구성요소에 공급될 수 있다. 이러한 구성에 대해서는 도 9 및 도 10을 참조하여 후술하도록 한다.
시간이 경과함에 따라 정류전압(Vrec)의 전압레벨이 상승하여 제 1 충방전부(300)의 전압레벨 이상이 되는 시점(예를 들어, 도 6의 시점(t3))에 도달하면, LED 구동 제어부(500)는 제 3 정전류 스위치(SW3)를 개방하여 제 1 충방전부(300)의 추가 방전을 중단한다. 이러한 제어상태가 도 5b에 도시되어 있다. 도 5b에 도시되어 있는 상태에서, LED 구동 제어부(500)는 제 1 전류경로(P1)를 통해 흐르는 제 1 전류(I1)를 미리 설정된 정전류 값으로 정전류 제어할 수 있다.
계속해서 정류전압(Vrec)의 전압레벨이 상승하여 충전구간에 진입하는 시점(예를 들어, 도 6의 시점(t4))에 도달하면, LED 구동 제어부(500)는 도 5c에 도시된 바와 같이 제 1 정전류 스위치(SW1)를 개방하고 제 2 정전류 스위치(SW2)를 닫음으로써 충전구간에 진입한다. 도 5c에 도시되어 있는 상태에서, LED 구동 제어부(500)는 제 2 정전류 스위치(SW2)를 통해 흐르는 제 2 전류(I2)를 미리 설정된 정전류 값으로 정전류 제어할 수 있다. 도 5c에 도시된 상태에서 제 2 전류(I2)는 LED 구동전류이며 동시에 제 1 충방전부(300)의 충전전류이다.
시간의 경과에 따라, 정류전압(Vrec)의 전압레벨이 최고점에 도달한 후 하강하기 시작하여 충전구간을 이탈하는 시점(예를 들어, 도 6의 시점(t5))에 도달하면, LED 구동 제어부(500)는 도 5d에 도시된 바와 같이 제 2 정전류 스위치(SW2)를 개방하고 제 1 정전류 스위치(SW1)를 닫음으로써 충전구간을 이탈하게 된다. 전술한 바와 같이, 추가 방전구간은 정류전압(Vrec)의 상승 구간 중 일부 구간이기 때문에, 도 6에 도시된 바와 같이 정류전압(Vrec)의 하강 구간 동안 추가 방전구간이 존재하지 않는다. 도 5d에 도시된 상태에서, LED 구동 제어부(500)는 제 1 정전류 스위치(SW1)를 통해 흐르는 제 1 전류(I1)를 미리 설정된 정전류 값으로 정전류 제어한다.
한편, 일 실시예에 있어, LED 구동 제어부(500)는 제 2 정전류 스위치(SW2)를 통해 흐르는 제 2 전류(I2)의 전류 값을 모니터링하여 전술한 바와 같은 충전구간 진입 시점 및 이탈 시점을 판단하도록 구성될 수 있다. 예를 들어, LED 구동 제어부(500)는 제 2 전류(I2)가 미리 설정된 값 이상으로 안정화되는 시점을 충전구간 진입 시점으로 판단하고, 제 2 전류(I2)가 미리 설정된 값 이하로 떨어지는 시점을 충전구간 이탈 시점으로 판단하도록 구성될 수 있다. 반면, 다른 일 실시예에 있어, LED 구동 제어부(500)는 정류전압(Vrec)의 전압레벨을 모니터링함으로써 전술한 바와 같은 충전구간 진입 시점 및 이탈 시점을 판단하도록 구성될 수도 있다. 예를 들어, LED 구동 제어부(500)는 정류전압(Vrec)의 전압레벨이 미리 설정된 제 2 임계 전압레벨(여기에서, 제 2 임계 전압레벨은 LED 발광부(400)의 순방향 전압레벨 및 제 1 충방전부(300)의 전압레벨 이상으로 설정됨) 이상으로 안정화되는 시점을 충전구간 진입 시점으로 판단하고, 정류전압(Vrec)의 전압레벨이 미리 설정된 제 2 임계 전압레벨 이하로 떨어지는 시점을 충전구간 이탈 시점으로 판단하도록 구성될 수 있다. 이 이외에도, 당업자에게 자명한 다양한 기술들이 필요에 따라 충전구간 진입 및 이탈 여부를 판단하기 위해 사용될 수 있다.
계속해서, 시간의 경과에 따라 정류전압(Vrec)의 전압레벨이 LED 발광부(400)의 순방향 전압레벨(Vf) 미만이 되면, LED 구동 제어부(500)는 보상구간에 진입하는 것으로 판단한다. 이러한 경우, 도 5e에 도시된 바와 같이, 도 5d의 스위치 제어상태에서 별도의 제어가 수행되지 않을 수 있다. 즉, 도 5d와 마찬가지로, 보상구간 동안 제 1 정전류 스위치(SW1)가 닫힌 상태로 유지되고, 제 2 정전류 스위치(SW2) 및 제 3 정전류 스위치(SW3)는 개방된 상태로 유지될 수 있다. 이때, 제 1 충방전부(300)의 전압레벨이 정류전압(Vrec)의 전압레벨보다 높기 때문에, 별도의 스위치 제어가 없더라도 전위차에 기인하여 제 1 충방전부(300)로부터 제 4 전류경로(P4)를 통해 LED 발광부(400)로 제 4 전류(I4)(즉, 방전전류)가 공급된다. 따라서, LED 발광부(400)가 계속해서 발광하게 된다.
전술한 바와 같은 제어과정이 정류전압(Vrec)의 1주기 마다 반복적으로 수행된다. 도 6을 참조하여, 이를 간략하게 정리해보면 다음과 같다. 도 6에 도시된 파형도는 LED 조명장치(1000)의 제 1 충방전부(300)가 충전된 상태에서의 정류전압(Vrec)의 2주기의 파형도를 도시하고 있다. 구체적으로, 도 6의 (a)는 정류전압(Vrec)의 파형을 도시하며, 도 6의 (b)는 LED 구동전류의 파형을 도시하고, 도 6의 (c)는 제 1 충방전부(300)의 충방전 전류의 파형을 도시하며, 도 6의 (d)는 입력전류를 도시하고, 도 6의 (e)는 LED 발광부(400)의 광출력을 도시한다.
먼저, 정류전압(Vrec) 전압레벨이 LED 발광부(400)의 순방향 전압레벨보다 낮은 구간, 즉, 방전구간(시간구간(0~t1)) 동안 LED 구동 제어부(500)는 도 5e에 도시된 상태로 스위치들 각각을 제어한다. 즉, 방전구간 동안 제 1 정전류 스위치(SW1)가 닫힌 상태로 유지되며, 제 2 정전류 스위치(SW2) 및 제 3 정전류 스위치(SW3)는 열린 상태로 유지된다.
시간이 경과함에 따라 정류전압(Vrec)이 상승하여 정류전압(Vrec)의 전압레벨이 LED 발광부(400)의 순방향 전압레벨(Vf)에 도달하는 시점(t1)에, LED 구동 제어부(500)는 비보상구간에 진입한 것으로 판단하고 도 5b에 도시된 상태로 스위치들 각각을 제어한다. 즉, 이러한 구간 동안, 제 1 정전류 스위치(SW1) 및 제 2 정전류 스위치(SW2)가 닫힌 상태로 유지되며, 제 3 정전류 스위치(SW3)는 열린 상태로 유지된다.
계속해서 정류전압(Vrec)의 전압레벨이 상승하여 제 1 임계 전압레벨에 도달하는 시점(t2)에, LED 구동 제어부(500)는 추가 방전구간에 진입한 것으로 판단하고 도 5a에 도시된 상태로 스위치들 각각을 제어한다. 즉, 이러한 추가 방전구간 동안, 제 1 정전류 스위치(SW1) 및 제 3 정전류 스위치(SW3)가 닫힌 상태로 유지되며, 제 2 정전류 스위치(SW2)는 열린 상태로 유지된다. 따라서, 이러한 추가 방전구간 동안, 제 1 정전류 스위치(SW1)를 통해 흐르는 제 1 전류(I1)(즉, LED 구동전류)가 제 1 정전류 스위치(SW1)에 의해 미리 설정된 값으로 정전류 제어되며, 동시에 제 3 정전류 스위치(SW3)를 통해 흐르는 제 3 전류(I3)(즉, 추가 방전전류)가 제 3 정전류 스위치(SW3)에 의해 미리 설정된 값으로 정전류 제어된다.
계속해서 정류전압(Vrec)의 전압레벨이 상승하여 제 1 충방전부(300)의 전압레벨 이상이 되는 시점(t3)에, LED 구동 제어부(500)는 추가 방전구간을 이탈하는 것으로 판단하고 5b에 도시된 상태로 스위치들 각각을 제어한다. 즉, 이러한 구간 동안, 제 1 정전류 스위치(SW1) 및 제 2 정전류 스위치(SW2)가 닫힌 상태로 유지되며, 제 3 정전류 스위치(SW3)는 열린 상태로 유지된다. 이때, 일 실시예에 있어, 추가 방전구간의 이탈 여부는 제 3 정전류 스위치(SW3)를 통해 흐르는 제 3 전류(I3)의 값을 모니터링함으로써 결정되도록 구성될 수 있다. 즉, 정류전압(Vrec)의 전압레벨이 상승하여 제 1 충방전부(300)의 전압레벨 이상이 되면, 전위차에 기인하여 제 3 전류경로(P3)를 통해 제 3 전류(I3)가 흐르지 않게 되기 때문에, 제 3 전류(I3)가 미리 설정된 임계값 이하로 떨어지는 시점을 추가 방전구간 이탈 시점으로 판단하도록 LED 구동 제어부(500)가 구성될 수 있다. 다른 일 실시예에 있어, LED 구동 제어부(500)는 정류전압(Vrec)의 전압레벨을 자체를 검출하고 미리 설정된 제 1 충방전부(300)의 전압레벨과 비교함으로써, 추가 방전구간 이탈 여부를 판단하도록 구성될 수도 있다.
유사하게, 정류전압(Vrec)의 전압레벨이 상승하여 충전구간에 진입하는 시점(t4)에, LED 구동 제어부(500)는 충전구간에 진입한 것으로 판단하고 도 5c에 도시된 상태로 스위치들 각각을 제어한다. 즉, 이러한 충전구간 동안, 제 1 정전류 스위치(SW1) 및 제 3 정전류 스위치(SW3)가 열린 상태로 유지되고, 제 2 정전류 스위치(SW2)가 닫힌 상태로 유지된다. 따라서, 충전구간 동안 LED 구동 제어부(500)는 제 2 정전류 스위치(SW2)를 통해 흐르는 제 2 전류(I2)를 미리 설정된 값으로 정전류 제어한다. 한편, 일 실시예에 있어, 전술한 바와 같이, LED 구동 제어부(500)는 정류전압(Vrec)의 전압레벨을 검출하여 미리 설정된 제 2 임계 전압레벨과 비교함으로써, 충전구간 진입 및 이탈 여부를 판단하도록 구성될 수 있다. 다른 일 실시예에 있어, LED 구동 제어부(500)는 제 2 정전류 스위치(SW2)를 통해 흐르는 제 2 전류(I2)를 모니터링함으로써, 충전구간 진입 및 이탈 여부를 판단하도록 구성될 수도 있다. 예를 들어, 제 2 정전류 스위치(SW2)를 통해 흐르는 제 2 전류(I2)가 미리 설정된 값 이상으로 안정화되는 경우, LED 구동 제어부는 정류전압(Vrec)의 전압레벨이 충전구간에 진입하기에 충분하다고 판단할 수 있다. 유사하게, 충전구간 진입 후 제 2 정전류 스위치(SW2)를 통해 흐르는 제 2 전류(I2)가 미리 설정된 값 이하로 떨어지는 경우, LED 구동 제어부는 충전구간을 이탈한 것으로 판단하도록 구성될 수 있다.
시간의 경과에 따라 정류전압(Vrec)이 최고점을 지나 하강하여 충전구간을 이탈하는 시점(t5)에, LED 구동 제어부(500)는 충전구간을 이탈한 것으로 판단하고 도 5d에 도시된 상태로 스위치들 각각을 제어한다. 즉, 이러한 구간 동안, 제 1 정전류 스위치(SW1)가 열린 상태로 유지되며, 제 2 정전류 스위치(SW2) 및 제 3 정전류 스위치(SW3)가 닫힌 상태로 유지된다. 또한, 이러한 구간 동안, 제 1 정전류 스위치(SW1)를 통해 흐르는 제 1 전류(I1)가 미리 설정된 정전류 값으로 정전류 제어된다. 한편, 전술한 바와 같이, 충전구간의 이탈 여부는 정류전압(Vrec)의 전압레벨을 직접적으로 검출하여 제 2 임계 전압레벨과 비교하여 결정되거나, 또는 제 2 전류(I2)의 전류 값을 모니터링함으로써 결정될 수 있다.
계속해서 정류전압(Vrec)이 하강하여 LED 발광부(400)의 순방향 전압레벨(Vf) 미만이 되는 시점(t6)에, LED 구동 제어부는 보상구간에 진입한 것으로 판단하고 도 5e에 도시된 상태로 스위치들 각각을 제어한다. 전술한 바와 같이, 이러한 시점에 별도의 스위치 제어가 수행되지 않고, 정류전압(Vrec)과 제 1 충방전부(300)의 전압 사이의 전위차에 의해 자연적으로 제 4 전류경로(P4)를 통해 제 2 구동전압이 LED 발광부(400)에 공급될 수도 있다.
한편, 도 6의 (b) 및 도 6의 (e)를 통해 확인할 수 있는 바와 같이, 정류전압(Vrec)의 전 구간 동안 LED 구동전류가 일정하게 유지되며, 그에 따라 LED 발광부(400)의 광출력이 일정하게 유지된다.
전술한 바와 같은 과정이 정류전압(Vrec)의 매 주기마다 반복적으로 수행되며, 그에 따라 LED 발광부(400)가 계속해서 발광되며, 동시에 제 1 충방전부(300)가 추가 방전구간 동안 추가로 방전되어 LED 조명장치(1000)의 다른 구성요소에 구동전압을 공급함으로써 LED 조명장치(1000)의 전력 효율이 향상될 수 있다.
다른 실시예들
이하에서는, 도 7 내지 도 10을 참조하여 본 발명의 다른 실시예들에 따른 LED 조명장치들의 구성과 기능에 대해서 살펴보도록 한다. 도 4 내지 도 6을 참조하여 이상에서 설명된 제 1 실시예에 따른 LED 조명장치(1000)의 구성 및 기능과 동일한 부분에 대해서는 이상의 설명을 원용하도록 하며, 실시예별로 제 1 실시예에 따른 LED 조명장치(1000)와 상이한 부분을 중심으로 본 발명의 다른 다양한 실시예들에 대해 설명하도록 한다.
제 2 실시예에 따른 LED 조명장치(2000)의 구성 및 기능
도 7은 본 발명의 제 2 실시예에 따른 LED 조명장치의 개략적인 구성 블록도이다. 도 7에 도시되어 있는 바와 같이, 본 발명의 제 2 실시예에 따른 LED 조명장치(2000)는 제 1 실시예에 따른 LED 조명장치(1000)의 구성에 더하여 제 3 노드(node3)와 제 3 정전류 스위치(SW3) 사이에 배치되는 전류 제한부(600)를 더 포함할 수 있다. 전류 제한부(600)는 추가 방전구간에서 제 3 정전류 스위치(SW3)가 턴-온되어 제 3 전류경로를 통해 제 3 전류(I3)가 흐를 때, 제 3 전류(I3)를 제한하는 기능을 수행하도록 구성된다. 이러한 전류 제한부(600)는 과전류, 서지 전류 등으로부터 제 3 정전류 스위치(SW3)를 보호하는 기능을 수행하게 된다.
도 7에 도시된 실시예에 있어, 이러한 전류 제한부(600)가 저항(R1)으로 구현된 실시예가 도시되어 있으나, 본 발명이 이에 한정되는 것은 아니며, 대안적으로 또는 부가적으로, 커패시터, 인덕터, 추가 저항, 및/또는 이들의 조합이 필요에 따라 다양하게 이용될 수 있다.
제 3 실시예에 따른 LED 조명장치(3000)의 구성 및 기능
도 8은 본 발명의 제 3 실시예에 따른 LED 조명장치의 개략적인 구성 블록도이다. 도 8에 도시되어 있는 본 발명의 제 3 실시예에 따른 LED 조명장치(3000)는 이상의 제 1 실시예에 따른 LED 조명장치(1000)와 달리 제 3 정전류 스위치(SW3)가 생략된다. 이러한 제 3 실시예에 따른 LED 조명장치(3000)의 경우, 제 1 정전류 스위치(SW1)가 제 1 실시예에 따른 LED 조명장치(1000)의 제 3 정전류 스위치(SW3)의 기능까지 함께 수행하도록 구성된다. 즉, 추가 방전구간 동안 제 1 충방전부(300)로부터 추가로 방전되는 전류와 LED 구동전류(즉, 정류부(200)로부터 입력되는 입력전류)가 함께 제 1 정전류 스위치(SW1)를 통해 흐르게 된다. 이러한 제 3 실시예에 따른 LED 조명장치(3000)는 제 1 실시예에 따른 LED 조명장치(1000)에 비해 회로 구성요소가 감소됨에 따라 제조비용을 감소 및 회로구성의 단순화를 꾀할 수 있다는 장점이 있지만, LED 구동회로의 안정성이 상대적으로 감소하게 된다.
제 4 실시예에 따른 LED 조명장치(4000)의 구성 및 기능
도 9는 본 발명의 제 4 실시예에 따른 LED 조명장치의 개략적인 구성 블록도이다. 도 9에 도시되어 있는 본 발명의 제 4 실시예에 따른 LED 조명장치(4000)는 LED 구동 제어부(500) 내에 Vcc 전원부(510)를 더 포함할 수 있다. 즉, 제 4 실시예에 따른 LED 조명장치(4000)의 LED 구동회로 자체의 구성 및 기능은 제 1 실시예에 따른 LED 조명장치(1000)와 동일하며, 다만 추가 방전구간 동안 제 1 충방전부(300)로부터 방전되는 추가 방전전류(즉, 제 3 전류(I3))가 LED 구동 제어부(500) 내부 전원부인 Vcc 전원부(510)에 사용될 수 있음을 도시한다. 도 9에는 제 1 충방전부(300)의 추가 방전에 의해 구동전압을 공급받는 구성요소로서 LED 구동 제어부(500) 내부의 Vcc 전원부(510)가 도시되었지만, 본 발명이 이에 한정되지 않으며, 대안적으로 또는 부가적으로 LED 조명장치(4000) 내의 외부 센서, 무선 통신 모듈, 외부 제어 회로 등 다양한 다른 구성요소가 제 1 충방전부(300)의 추가 방전에 의해 구동전압을 공급받도록 구성될 수 있다.
제 5 실시예에 따른 LED 조명장치(5000)의 구성 및 기능
도 10은 본 발명의 제 5 실시예에 따른 LED 조명장치의 개략적인 구성 블록도이다. 도 9에 도시되어 있는 본 발명의 제 5 실시예에 따른 LED 조명장치(5000)는 LED 구동 제어부(500) 내의 Vcc 전원부(510) 및 제 2 충방전부(700)를 더 포함할 수 있다. 즉, 제 5 실시예에 따른 LED 조명장치(5000)의 LED 구동회로 자체의 구성 및 기능은 제 1 실시예에 따른 LED 조명장치(1000)와 동일하며, 다만 추가 방전구간 동안 제 1 충방전부(300)로부터 방전되는 추가 방전전류(즉, 제 3 전류(I3))가 제 2 충방전부(700)에 충전되며, 제 2 충방전부(700)가 LED 구동 제어부(500) 내부 전원부인 Vcc 전원부(510)에 안정적으로 구동전압을 공급하도록 구성된다. 도 10에는 제 2 충방전부(700)로부터 구동전압을 공급받는 구성요소로서 LED 구동 제어부(500) 내부의 Vcc 전원부(510)가 도시되었지만, 본 발명이 이에 한정되지 않으며, 대안적으로 또는 부가적으로 LED 조명장치(4000) 내의 외부 센서, 무선 통신 모듈, 외부 제어 회로 등 다양한 다른 구성요소가 제 2 충방전부(700)로부터 구동전압을 공급받도록 구성될 수 있다.
또 다른 실시예들
이하에서는, 도 11 내지 도 16을 참조하여 본 발명의 또 다른 실시예들에 따른 LED 조명장치들의 구성과 기능에 대해서 살펴보도록 한다. 도 11 내지 도 16을 참조하여 설명되는 또 다른 실시예들은 구동전류 제어부를 이용하여 커패시터의 충방전을 제어하도록 구성된 실시예들이다. 이하에서 구체적으로 살펴본다.
또 다른 실시예들에 따른 LED 조명장치(6000)의 구성 및 기능
도 11은 본 발명의 LED 구동회로의 구성을 도시한 도면이고, 도 12는 본 발명의 제 6 실시예에 따른 LED 구동회로를 도시한 도면이다.
도 11에 도시한 바와 같이, 본 발명의 LED 조명장치(6000)는 정류부(200), 구동전류 제어부, LED 발광부(400), 및 캐패시터(C)를 포함한다.
상기 LED 발광부(400)는 적어도 2 이상의 LED가 직렬연결 또는 병렬 연결된 복수의 LED들을 포함하고, 본 발명의 실시예에서는 4개의 제 1 내지 제 4 LED 그룹(LED1 내지 LED4)을 한정하여 설명하고 있지만, 이에 한정하지 않고, LED 그룹의 개수는 다양하게 변경될 수 있다.
상기 정류부(200)는 교류전원으로부터 공급되는 교류전압(VAC)을 정류하여 맥류 전압의 형태를 갖는 구동전압(Vp)을 생성하여 출력한다. 상기 정류부(200)는 특별히 한정되지 않고, 전파 정류회로, 반파 정류회로 등 공지된 다양한 정류회로 중 하나가 이용될 수 있다. 예컨대 상기 정류부(200)는 제 1 내지 제 4의 다이오드들(D1 내지 D4)로 구성된 브릿지 전파 정류회로일 수 있다.
상기 구동전류 제어부는 상기 LED 발광부와 병렬접속된 제 5 다이오드(D5)와, 상기 LED 발광부(400)과 상기 캐패시터(C) 사이에 직렬접속된 제 2 구동전류 회로(820), 및 상기 제 2 구동전류 회로(820) 및 상기 캐패시터(C)와 병렬접속된 제 1 구동전류 회로(810)를 포함할 수 있다.
상기 제 5 다이오드(D5)는 상기 캐패시터(C)에 충전된 전하가 방전될 경우, 구동전류가 상기 LED 발광부(400)로 흐르도록 한다.
상기 제 1 구동전류 회로(810)는 상기 LED 발광부(400)를 구동시키는 순방향 전압레벨 미만의 제 2 구간에서 상기 캐패시터(C)와 상기 LED 발광부(400)를 병렬 연결시켜 상기 캐패시터(C)에 충전된 전하가 방전될 수 있다.
상기 제 2 구동전류 회로(820)는 상기 LED 발광부(400)를 구동시키는 순방향 전압레벨 이상의 제 1 구간에서 상기 캐패시터(C)와 상기 LED 발광부(400)를 직렬 연결시켜 상기 캐패시터(C)에 전하가 충전될 수 있다.
즉, 본 발명은 제 1 구간 동안 캐패시터(C)에 충전된 전하를 비발광 구간으로 정의되는 제 2 구간에 제공하므로 광 효율을 향상시키고, 플리커를 개선할 수 있다.
또한, 본 발명은 역률(Power Factor) 및 고조파 왜곡(Total Harmonic Distortion) 기준을 충족시킬 수 있다.
상기 구동전류 제어부는 도 12 내지 도 15를 참조하여 보다 구체적으로 설명하도록 한다.
제 6 실시예에 따른 LED 조명장치의 구성 및 기능
도 12에 도시된 바와 같이, 본 발명의 제 6 실시예에 따른 구동전류 제어부는 제 1 스위칭 소자(Q1)를 포함하는 제 1 구동전류 회로 및 제 2 스위칭 소자(Q2)를 포함하는 제 2 구동전류 회로를 포함한다.
제 1 및 제 2 스위칭 소자(Q1, Q2)는 BJT(bipolar junction transistor), FET(field effect transistor) 등이 이용될 수 있으며, 그 종류에 제한을 받지 않는다. 예컨대, 본 발명에 따른 제 1 및 제 2 스위칭 소자(Q1, Q2)는 MOSFET일 수 있다.
도면에는 상세히 도시되지 않았지만, 상기 제 1 및 제 2 스위칭 소자(Q1, Q2)는 구동IC로부터 입력된 구동전류의 레벨에 따라 제어될 수 있다.
상기 제 1 스위칭 소자(Q1)는 안정적인 정전류 구동을 위한 제 7 다이오드(D7)를 포함하고, 상기 제 2 스위칭 소자(Q2)는 안정적인 정전류 구동을 위한 제 8 다이오드(D8)를 포함할 수 있다.
상기 LED 구동회로의 구동은 LED 발광부(400)를 구동시키는 순방향 전압레벨 이상의 제 1 구간에서 상기 제 1 스위칭 소자(Q1)가 턴오프되고, 상기 제 2 스위칭 소자(Q2)가 턴온되어 상기 캐패시터(C)와 상기 LED 발광부(400)가 직렬 연결된다. 따라서, 상기 캐패시터(C)는 전하가 충전될 수 있다.
한편, 상기 LED 구동회로의 구동은 상기 LED 발광부(400)를 구동시키는 순방향 전압레벨 미만의 제 2 구간에서 상기 제 1 스위칭 소자(Q1)가 턴온되고, 상기 제 2 스위칭 소자(Q2)가 턴오프되어 상기 캐패시터(C)와 상기 LED 발광부(400)가 병렬 연결된다. 따라서, 상기 캐패시터(C)는 충전된 전하가 방전될 수 있다.
본 발명은 일반적인 교류 순차구동의 비발광 구간 동안 상기 캐패시터(C)에 충전된 전하를 이용하여 상기 LED 발광부(400)를 구동시켜 비발광 구간을 삭제하므로 광 효율을 향상시키고, 플리커를 개선할 수 있는 장점을 갖는다.
제 7 실시예에 따른 LED 조명장치의 구성 및 기능
도 13은 본 발명의 제 7 실시예에 따른 LED 구동회로를 도시한 도면이다.
도 13에 도시된 바와 같이, 본 발명의 제 7 실시예에 따른 LED 구동회로는 제 6 다이오드(D6)를 포함하는 제 2 구동전류 회로를 제외한 모든 구성이 본 발명의 제 6 실시예에 따른 LED 구동회로와 동일하므로 동일한 부호를 병기하고 상세한 설명은 생략한다.
본 발명의 제 7 실시예에 따른 상기 LED 구동회로는 LED 발광부(400)를 구동시키는 순방향 전압레벨 이상의 제 1 구간에서 상기 제 1 스위칭 소자(Q1)가 턴오프되어 상기 캐패시터(C)와 상기 LED 발광부(400)가 상기 제 6 다이오드(D6)를 통해서 직렬 연결된다. 따라서, 상기 캐패시터(C)는 전하가 충전될 수 있다.
한편, 상기 LED 구동회로는 상기 LED 발광부(400)를 구동시키는 순방향 전압레벨 미만의 제 2 구간에서 상기 제 1 스위칭 소자(Q1)가 턴온되어 상기 캐패시터(C)와 상기 LED 발광부(400)가 병렬 연결된다. 따라서, 상기 캐패시터(C)는 충전된 전하가 방전될 수 있다.
따라서, 본 발명은 일반적인 교류 순차구동의 비발광 구간 동안 상기 캐패시터(C)에 충전된 전하를 이용하여 상기 LED 발광부(400)를 구동시켜 비발광 구간을 삭제하므로 광 효율을 향상시키고, 플리커를 개선할 수 있는 장점을 갖는다.
제 8 실시예 및 제 9 실시예에 따른 LED 조명장치의 구성 및 기능
도 14는 본 발명의 제 8 실시예에 따른 LED 구동회로를 도시한 도면이고, 도 15는 본 발명의 제 9 실시예에 따른 LED 구동회로를 도시한 도면이다.
도 14 및 도 15에 도시된 바와 같이, 본 발명의 제 8 및 제 9 실시예에 따른 LED 구동회로는 제 3 구동전류 회로(830)를 제외한 모든 구성이 본 발명의 제 6 및 제 7 실시예에 따른 LED 구동회로와 동일하므로 동일한 부호를 병기하고 상세한 설명은 생략한다.
상기 제 3 구동전류 회로(830)는 정류부(200) 및 LED 발광부(400) 사이에 접속되어 역방향으로 흐르는 전류를 방지할 수 있다.
상기 제 3 구동전류 회로(830)는 적어도 하나의 다이오드 또는 적어도 하나의 스위칭 소자를 포함할 수 있다. 여기서, 상기 스위칭 소자는 BJT, FET 등이 이용될 수 있으며, 그 종류에 제한을 받지 않는다. 예컨대, 본 발명에 따른 스위칭 소자는 MOSFET일 수 있다.
제 6 실시예의 동작과정의 일 예
도 16은 제 6 실시예의 입력전압(구동전압) 레벨에 따른 LED 그룹의 동작구간을 나타낸 도면이다.
도 12 및 도 16에 도시된 바와 같이, 본 발명의 LED 구동회로는 입력전압(AC Input)이 순방향 전압레벨(Vf) 이상의 제 1 구간(C1) 동안 캐패시터(C)에 전하가 충전될 수 있다. 즉, LED 발광부(400)는 제 1 구간(C1)에서 상기 캐패시터(C)와 직렬 연결된다. 여기서, 상기 LED 발광부(400)는 순방향 전압레벨(Vf) 이상의 제 1 구간(C1) 동안 안정적인 구동전류에 의해 정전류 구동될 수 있다.
한편, 상기 LED 구동회로는 입력전압(AC Input)이 순방향 전압레벨(Vf) 미만의 제 2 구간(C2) 동안 캐패시터(C)에 전하가 방전될 수 있다. 즉, LED 발광부(400)는 제 3 구간(C2)에서 상기 캐패시터(C)와 병렬 연결된다. 여기서, 상기 LED 발광부(400)는 제 2 구간(C2) 동안 상기 캐패시터(C)로부터 방전되는 전하에 의해 정전류 구동될 수 있다.
따라서, 본 발명은 일반적인 교류 순차구동의 비발광 구간 동안 상기 캐패시터(C)에 충전된 전하를 이용하여 상기 LED 발광부(400)를 구동시켜 비발광 구간을 삭제하므로 광 효율을 향상시키고, 플리커를 개선할 수 있는 장점을 갖는다.
또한, 본 발명은 역률(Power Factor) 및 고조파 왜곡(Total Harmonic Distortion) 기준을 충족시킬 수 있다.
이상에서 다양한 실시예들에 대해 설명하였지만, 본 발명은 특정 실시예에 한정되는 것은 아니다. 또한 특정 실시예에서 설명한 구성요소는 본원 발명의 사상을 벗어나지 않는 한 다른 실시예에서 동일하거나 유사하게 적용될 수 있다.

Claims (37)

  1. 교류전원에 연결되어 인가되는 교류전압을 전파정류하고, 전파정류된 제 1 정류전압을 제 1 구동전압으로서 LED 발광부에 제공하는 정류부;
    비보상 구간에서 상기 정류부로부터 상기 정류전압을 상기 제 1 구동전압으로서 공급받아 발광하며, 보상구간에서 제 1 충방전부로부터 제 2 구동전압을 공급받아 발광하는 LED 발광부;
    충전구간에서 상기 정류전압을 이용하여 에너지를 충전하며, 상기 보상구간에서 상기 LED 발광부에 상기 제 2 구동전압을 제공하는 제 1 충방전부; 및
    상기 LED 발광부 및 상기 제 1 충방전부의 동작을 제어하며, 상기 정류전압의 상승구간과 상기 충전구간 사이의 추가 방전구간 동안 상기 제 1 충방전부를 추가로 방전시키는 LED 구동 제어부를 포함하는, LED 조명장치.
  2. 제 1 항에 있어서,
    상기 추가 방전구간은 상기 정류전압의 전압레벨이 상기 LED 발광부의 순방향 전압레벨 이상이고 상기 제 1 충방전부의 전압레벨이 상기 정류전압의 전압레벨 이상인 구간인, LED 조명장치.
  3. 제 1 항에 있어서,
    상기 LED 구동 제어부는 상기 추가 방전구간 동안 상기 LED 발광부 및 상기 제 1 충방전부가 상기 LED 구동 제어부에 병렬로 연결되게 제어하는, LED 조명장치.
  4. 제 1 항에 있어서,
    상기 LED 조명장치는:
    상기 LED 발광부의 캐소드단과 상기 제 1 충방전부 사이의 제 1 노드와 상기 LED 구동 제어부 사이에 배치되며, 상기 LED 구동 제어부의 제어에 따라 제 1 전류경로를 선택적으로 형성하는 제 1 정전류 스위치;
    상기 제 1 충방전부와 접지 사이의 제 2 노드와 상기 LED 구동 제어부 사이에 배치되며, 상기 LED 구동 제어부의 제어에 따라 제 2 전류경로를 선택적으로 형성하는 제 2 정전류 스위치; 및
    상기 제 1 노드와 상기 제 1 충방전부 사이의 제 3 노드와 상기 LED 구동 제어부 사이에 배치되며, 상기 LED 구동 제어부의 제어에 따라 제 3 전류경로를 선택적으로 형성하는 제 3 정전류 스위치를 더 포함하며,
    상기 LED 구동 제어부는 상기 추가 방전구간 동안 상기 제 1 정전류 스위치 및 상기 제 2 정전류 스위치를 턴-온하여 상기 LED 발광부와 상기 제 1 충방전부가 병렬로 연결되게 하며, 상기 제 3 전류경로를 통해 상기 제 1 충방전부가 추가 방전되도록 제어하는, LED 조명장치.
  5. 제 4 항에 있어서,
    상기 LED 구동 제어부는 상기 제 1 정전류 스위치를 통해 흐르는 제 1 전류를 미리 설정된 제 1 전류 값으로 정전류 제어하며, 상기 제 2 정전류 스위치를 통해 흐르는 제 2 전류를 미리 설정된 제 2 전류 값으로 정전류 제어하고, 상기 제 3 정전류 스위치를 통해 흐르는 제 3 전류를 미리 설정된 제 3 전류 값으로 정전류 제어하는, LED 조명장치.
  6. 제 4 항에 있어서,
    상기 LED 조명장치는, 상기 제 3 노드와 상기 제 3 정전류 스위치 사이에 배치되는 전류 제한부를 더 포함하는, LED 조명장치.
  7. 제 4 항에 있어서,
    상기 LED 구동 제어부는 상기 추가 방전구간 동안 상기 제 3 전류경로를 통해 상기 제 1 충방전부로부터 방전되는 추가 방전 전류를 상기 LED 조명장치의 구성요소에 공급함으로써 상기 구성요소에 구동전압을 공급하는, LED 조명장치.
  8. 제 4 항에 있어서,
    상기 LED 조명장치는,
    상기 제 3 전류경로를 통해 상기 제 1 충방전부에 연결되고, 상기 추가 방전구간 동안 상기 제 3 전류경로를 통해 상기 제 1 충방전부로부터 방전되는 추가 방전 전류를 이용해 에너지를 충전하며, 충전된 에너지를 이용하여 상기 LED 조명장치의 구성요소에 구동전압을 공급하는 제 2 충방전부를 더 포함하는, LED 조명장치.
  9. LED 조명장치의 LED 발광부의 구동을 제어하는 LED 구동회로로서,
    본 발명의 일 측면에 따르면, 교류전원에 연결되어 인가되는 교류전압을 전파정류하고, 전파정류된 제 1 정류전압을 제 1 구동전압으로서 상기 LED 발광부에 제공하는 정류부;
    충전구간에서 상기 정류전압을 이용하여 에너지를 충전하며, 상기 보상구간에서 상기 LED 발광부에 상기 제 2 구동전압을 제공하는 제 1 충방전부; 및
    상기 LED 발광부 및 상기 제 1 충방전부의 동작을 제어하며, 상기 정류전압의 상승구간과 상기 충전구간 사이의 추가 방전구간 동안 상기 제 1 충방전부를 추가로 방전시키는 LED 구동 제어부를 포함하는, LED 구동회로.
  10. 제 9 항에 있어서,
    상기 추가 방전구간은 상기 정류전압의 전압레벨이 상기 LED 발광부의 순방향 전압레벨 이상이고 상기 제 1 충방전부의 전압레벨이 상기 정류전압의 전압레벨 이상인 구간인, LED 구동회로.
  11. 제 9 항에 있어서,
    상기 LED 구동 제어부는 상기 추가 방전구간 동안 상기 LED 발광부 및 상기 제 1 충방전부가 상기 LED 구동 제어부에 병렬로 연결되게 제어하는, LED 구동회로.
  12. 제 9 항에 있어서,
    상기 LED 구동회로는:
    상기 LED 발광부의 캐소드단과 상기 제 1 충방전부 사이의 제 1 노드와 상기 LED 구동 제어부 사이에 배치되며, 상기 LED 구동 제어부의 제어에 따라 제 1 전류경로를 선택적으로 형성하는 제 1 정전류 스위치;
    상기 제 1 충방전부와 접지 사이의 제 2 노드와 상기 LED 구동 제어부 사이에 배치되며, 상기 LED 구동 제어부의 제어에 따라 제 2 전류경로를 선택적으로 형성하는 제 2 정전류 스위치; 및
    상기 제 1 노드와 상기 제 1 충방전부 사이의 제 3 노드와 상기 LED 구동 제어부 사이에 배치되며, 상기 LED 구동 제어부의 제어에 따라 제 3 전류경로를 선택적으로 형성하는 제 3 정전류 스위치를 더 포함하며,
    상기 LED 구동 제어부는 상기 추가 방전구간 동안 상기 제 1 정전류 스위치 및 상기 제 2 정전류 스위치를 턴-온하여 상기 LED 발광부와 상기 제 1 충방전부가 병렬로 연결되게 하며, 상기 제 3 전류경로를 통해 상기 제 1 충방전부가 추가 방전되도록 제어하는, LED 구동회로.
  13. 제 12 항에 있어서,
    상기 LED 구동 제어부는 상기 제 1 정전류 스위치를 통해 흐르는 제 1 전류를 미리 설정된 제 1 전류 값으로 정전류 제어하며, 상기 제 2 정전류 스위치를 통해 흐르는 제 2 전류를 미리 설정된 제 2 전류 값으로 정전류 제어하고, 상기 제 3 정전류 스위치를 통해 흐르는 제 3 전류를 미리 설정된 제 3 전류 값으로 정전류 제어하는, LED 구동회로.
  14. 제 13 항에 있어서,
    상기 LED 구동회로는, 상기 제 3 노드와 상기 제 3 정전류 스위치 사이에 배치되는 전류 제한부를 더 포함하는, LED 구동회로.
  15. 제 12 항에 있어서,
    상기 LED 구동 제어부는 상기 추가 방전구간 동안 상기 제 3 전류경로를 통해 상기 제 1 충방전부로부터 방전되는 추가 방전 전류를 상기 LED 조명장치의 구성요소에 공급함으로써 상기 구성요소에 구동전압을 공급하는, LED 구동회로.
  16. 제 15 항에 있어서,
    상기 LED 구동회로는,
    상기 제 3 전류경로를 통해 상기 제 1 충방전부에 연결되고, 상기 추가 방전구간 동안 상기 제 3 전류경로를 통해 상기 제 1 충방전부로부터 방전되는 추가 방전 전류를 이용해 에너지를 충전하며, 충전된 에너지를 이용해 상기 LED 조명장치의 구성요소에 구동전압을 공급하는 제 2 충방전부를 더 포함하는, LED 구동회로.
  17. LED 발광부;
    교류전원을 입력받고 전파정류하여 상기 LED 발광부를 구동시키는 구동전압을 생성 및 출력하는 정류부;
    상기 LED 발광부로 흐르는 구동전류를 제어하는 구동전류 제어부; 및
    상기 구동전류 제어부의 제어에 의해 상기 LED 발광부를 구동시키는 전하를 충전하는 캐패시터를 포함하는, LED 구동회로.
  18. 청구항 17에 있어서,
    상기 구동전류 제어부는,
    상기 LED 발광부와 병렬접속된 제 1 다이오드;
    상기 LED 발광부와 상기 캐패시터 사이에 병렬접속된 제 1 구동전류 회로; 및
    상기 제 1 구동전류 회로 및 상기 캐패시터와 직렬접속된 제 2 구동전류 회로를 포함하는, LED 구동회로.
  19. 청구항 18에 있어서,
    상기 제 1 및 제 2 구동전류 회로는 적어도 하나의 다이오드 또는 적어도 하나의 스위칭 소자를 포함하는, LED 구동회로.
  20. 청구항 19에 있어서,
    상기 스위칭 소자는 BJT(bipolar junction transistor), FET(field effect transistor) 중 하나인, LED 구동회로.
  21. 청구항 18에 있어서,
    상기 제 1 구동전류 회로는 상기 LED 발광부 및 상기 캐패시터를 병렬 접속시키는 제 1 스위칭 소자를 포함하고,
    상기 제 2 구동전류 회로는 상기 LED 발광부 및 상기 캐패시터를 직렬 접속시키는 제 2 스위칭 소자를 포함하는, LED 구동회로.
  22. 청구항 18에 있어서,
    상기 제 2 구동전류 회로는 상기 LED 발광부 및 상기 캐패시터를 직렬 접속시키는 제 2 다이오드를 포함하고,
    상기 제 1 구동전류 회로는 상기 LED 발광부 및 상기 캐패시터를 병렬 접속시키는 스위칭 소자를 포함하는, LED 구동회로.
  23. 청구항 18에 있어서,
    상기 정류부와 상기 LED 발광부 사이에 위치한 제 3 구동전류 회로를 더 포함하는, LED 구동회로.
  24. 청구항 23에 있어서,
    상기 제 3 구동전류 회로는 적어도 하나의 다이오드 또는 적어도 하나의 스위칭 소자를 포함하는, LED 구동회로.
  25. 청구항 24에 있어서,
    상기 스위칭 소자는 BJT(bipolar junction transistor), FET(field effect transistor) 중 하나인, LED 구동회로.
  26. 청구항 23에 있어서,
    상기 제 1 내지 제 3 구동전류 회로는 안정적인 정전류 구동을 위한 제 3 다이오드를 더 포함하는, LED 구동회로.
  27. LED 발광부;
    상기 LED 발광부로 흐르는 구동전류를 제어하는 구동전류 제어부; 및
    상기 LED 발광부를 구동시키는 순방향 전압레벨 이상의 입력전압이 공급되는 제 1 구간 동안 상기 LED 발광부와 직렬접속된 캐패시터를 포함하는, LED 구동회로.
  28. 청구항 27에 있어서,
    상기 캐패시터는 상기 LED 발광부를 구동시키는 순방향 전압레벨 미만의 입력전압이 공급되는 제 2 구간 동안 상기 LED 발광부와 병렬접속된, LED 구동회로.
  29. 청구항 27에 있어서,
    상기 구동전류 제어부는,
    상기 LED 발광부와 병렬접속된 제 1 다이오드;
    상기 LED 발광부와 상기 캐패시터 사이에 병렬접속된 제 1 구동전류 회로; 및
    상기 제 1 구동전류 회로 및 상기 캐패시터와 직렬접속된 제 2 구동전류 회로를 포함하는, LED 구동회로.
  30. 청구항 29에 있어서,
    상기 제 1 및 제 2 구동전류 회로는 적어도 하나의 다이오드 또는 적어도 하나의 스위칭 소자를 포함하는, LED 구동회로.
  31. 청구항 30에 있어서,
    상기 스위칭 소자는 BJT(bipolar junction transistor), FET(field effect transistor) 중 하나인, LED 구동회로.
  32. 청구항 29에 있어서,
    상기 제 1 구동전류 회로는 상기 LED 발광부 및 상기 캐패시터를 병렬 접속시키는 제 1 스위칭 소자를 포함하고,
    상기 제 2 구동전류 회로는 상기 LED 발광부 및 상기 캐패시터를 직렬 접속시키는 제 2 스위칭 소자를 포함하는, LED 구동회로.
  33. 청구항 29에 있어서,
    상기 제 2 구동전류 회로는 상기 LED 발광부 및 상기 캐패시터를 직렬 접속시키는 제 2 다이오드를 포함하고,
    상기 제 1 구동전류 회로는 상기 LED 발광부 및 상기 캐패시터를 병렬 접속시키는 스위칭 소자를 포함하는, LED 구동회로.
  34. 청구항 29에 있어서,
    교류전원을 입력받고 전파정류하여 상기 LED 발광부를 구동시키는 구동전압을 생성 및 출력하는 정류부를 더 포함하고, 상기 정류부와 상기 LED 발광부 사이에 위치한 제 3 구동전류 회로를 더 포함하는, LED 구동회로.
  35. 청구항 34에 있어서,
    상기 제 3 구동전류 회로는 적어도 하나의 다이오드 또는 적어도 하나의 스위칭 소자를 포함하는, LED 구동회로.
  36. 청구항 35에 있어서,
    상기 스위칭 소자는 BJT(bipolar junction transistor), FET(field effect transistor) 중 하나인 LED 구동회로.
  37. 청구항 34에 있어서,
    상기 제 1 내지 제 3 구동전류 회로는 안정적인 정전류 구동을 위한 제 3 다이오드를 더 포함하는, LED 구동회로.
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