WO2017086674A1 - 발광 다이오드 조명 장치 - Google Patents

발광 다이오드 조명 장치 Download PDF

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WO2017086674A1
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rectified voltage
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김용근
문경식
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주식회사 실리콘웍스
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Definitions

  • LED groups LED1, LED2, LED3, and LED4 of the lighting unit 200 included in the light source module LB are connected in series, and a rectified voltage input terminal L0 is connected to an input terminal of the LED group LED1.
  • the light source module terminals L1 to L4 are connected to the output terminals of the LED groups LED1, LED2, LED3, and LED4, respectively, in parallel.
  • the channel terminals CH1 to CH4 of the driver 300 are connected to the output terminals of the LED groups LED1 to LED4 through the driving module terminals T1 to t4 and the light source module terminals L1 to L4, respectively. .
  • Each switching circuit 31 to 34 includes a comparator 50 and a switching element, and the switching element is preferably composed of an NMOS transistor 52.
  • the capacitor C4 starts charging by the current provided from the rectifying circuit 12 from the time when the rectified voltage Vrec rises above the light emitting voltage V4, and in the rectifying circuit 12 while the rectified voltage Vrec maintains the light emitting voltage V4 or more. Maintain charge by the current provided. Thereafter, when the rectified voltage Vrec drops below the light emission voltage V4, the capacitor C4 provides a discharge current due to the charge voltage to the light emitting diode group LED4.
  • the driving current I1 flows through the LED group LED1.
  • the driving current I1 may be determined as the sum of the current provided from the rectifier circuit 12 of the power supply unit 100, that is, the driving current Id and the current discharged from the capacitor C1.
  • the diode D1 blocks the reverse current flow that may occur when the potential of the output terminal of the LED group LED1 becomes lower than the potential of the channel terminal CH1 of the driver 300.
  • the present invention may be implemented by including one capacitor C14 configured in parallel to the LED groups LED1 to LED4 as shown in FIG. 7.
  • FIG. 7 illustrates that capacitors are configured in parallel in units of a plurality of light emitting diodes, unlike capacitors in parallel in individual LED groups as shown in FIG. 1.
  • the waveforms of the driving currents Id and I1 to I4 according to the embodiment of FIG. 7 may be expressed as shown in FIG. 8.
  • the design is based on a drive module (DB) without a capacitor, and the required drive module (DB) is combined with a standardized light emitting module (LB). Can meet.

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Abstract

본 발명은 표준화된 모듈을 이용하여 구성하는 발광 다이오드 조명 장치를 개시하며, 발광 다이오드 조명 장치는 표준화된 발광 모듈과 요구 사양을 반영하는 구동 모듈이 조립되어 구성될 수 있고, 구동 모듈은 발광 다이오드 그룹의 발광에 대응하는 전류 경로를 제공하고 구동 전류를 레귤레이션하는 드라이버, 드라이버의 상기 전류 경로에 연결되는 센싱 저항, 드라이버의 각 채널 단자 별로 역방향 전류를 차단하기 위하여 구성되는 다이오드 및 적어도 하나의 상기 발광 다이오드 그룹에 병렬로 연결되는 하나 이상의 캐패시터를 포함한다.

Description

발광 다이오드 조명 장치
본 발명은 발광 다이오드 조명 장치에 관한 것으로서, 보다 상세하게는 표준화된 모듈을 이용하여 구성하는 발광 다이오드 조명 장치에 관한 것이다.
조명 장치는 에너지 절감을 위하여 적은 양의 에너지로 높은 발광 효율을 갖는 광원을 이용하도록 개발되고 있다. 조명 장치에 이용되는 대표적인 광원은 발광 다이오드(LED)가 예시될 수 있다.
발광 다이오드는 에너지 소비량, 수명 및 광질 등과 같은 다양한 요소에서 다른 광원들과 차별화되는 이점을 갖는다. 발광 다이오드는 전류에 의하여 구동되는 특성을 갖는다. 그러므로, 발광 다이오드를 광원으로 하는 조명 장치는 전류 구동을 위한 추가적인 회로가 많이 필요한 문제점이 있다.
상기한 문제점을 해결하고자, 조명 장치는 교류 다이렉트 방식(AC DIRECT TYPE)으로 교류 전원을 발광 다이오드에 제공하도록 개발된 바 있다. 조명 장치는 교류 전원을 정류 전압으로 변환하고 정류 전압을 이용한 전류 구동에 의하여 발광 다이오드가 발광하도록 구성된다. 정류 전압은 교류 전압이 전파 정류된 전압을 의미한다. 상기한 조명 장치는 인덕터 및 캐패시터를 사용하지 않고 정류 전압을 사용하기 때문에 역률(POWER FACTOR)이 양호한 특성이 있다. 상기와 같이 발광 다이오드를 이용하는 조명 장치는 이하 발광 다이오드 조명 장치라 한다.
발광 다이오드 조명 장치는 정류 전압의 레벨이 낮은 경우 소광하고 정류 전압의 레벨이 높은 경우 발광하며, 교류 파형을 갖는 특성에 의하여 정류 전압의 레벨의 변화에 따라 발광과 소광을 반복한다. 즉, 발광 다이오드 조명 장치에는 소광과 발광이 반복됨에 의하여 플리커가 발생한다. 상기한 플리커는 조명의 질을 저하시키는 주요 요인으로 작용한다. 그러므로, 발광 다이오드 조명 장치는 양질의 조명을 제공하기 위하여 플리커를 해소할 필요성이 있다.
한편, 발광 다이오드 조명 장치는 필요에 따라 다양한 사양으로 설계 변경이 요구될 수 있다. 일례로, 발광 다이오드 조명 장치의 설계 및 제작 시, 상기한 플리커 개선 기능의 채용이 요구되거나 요구되지 않을 수 있다.
일반적으로, 발광 다이오드 조명 장치는 요구되는 사양 별로 전체 구성 요소들이 일괄적으로 설계 및 제작되어야 한다.
그러나, 요구되는 사양에 맞게 발광 다이오드 조명 장치가 전체적으로 설계되고 제작되는 경우, 발광 다이오드 조명 장치의 개발과 제작에 많은 노력, 시간 및 비용이 요구된다.
본 발명의 목적은 정류 전압의 변화에 대응하여 발생하는 플리커를 해소하여 양질의 조명을 제공할 수 있는 발광 다이오드 조명 장치를 제공함에 있다.
또한, 본 발명의 목적은 전체 구성 요소를 복수의 모듈로 표준화하고, 요구되는 기능을 구현하기 위한 일부 모듈을 나머지 모듈과 조립하여 발광 다이오드 조명 장치를 구성함으로써 요구되는 사양을 충족하면서 개발과 제작에 소요되는 노력, 시간 및 비용을 절감할 수 있는 발광 다이오드 조명 장치를 제공함에 있다.
또한, 본 발명의 다른 목적은 플리커를 개선하기 위하여 발광 다이오드 그룹에 병렬로 구성된 캐패시터의 방전 전류가 드라이버를 거쳐서 채널 단자를 통해 흐르는 역방향 전류 흐름을 차단함으로써 방전 전류의 누설을 방지함에 있다.
본 발명의 발광 다이오드 조명 장치는 발광 다이오드들이 복수 개의 발광 다이오드 그룹으로 구분되며, 정류 전압의 변화에 대응하여 복수 개의 상기 발광 다이오드 그룹이 순차적으로 발광하는 조명부를 포함하는 발광 모듈; 및 복수 개의 상기 발광 다이오드 그룹의 발광에 대응하는 전류 경로를 제공하는 드라이버, 복수 개의 발광 다이오드 그룹 중 적어도 하나의 발광 다이오드 그룹에 병렬로 연결되고 상기 정류 전압에 의해 충전되며 상기 적어도 하나의 발광 다이오드 그룹에 플리커 저감을 위해 방전 전류를 제공하는 캐패시터 및 상기 드라이버의 각 채널 단자 별로 구성되어서 상기 방전 전류가 상기 드라이버를 거쳐서 상기 채널 단자를 통해 흐르는 역방향 전류 흐름을 차단하는 복수 개의 다이오드를 포함하는 구동 모듈;을 포함함을 특징으로 한다.
또한, 본 발명의 발광 다이오드 조명 장치는 정류 전압의 변화에 대응하여 순차적으로 발광 및 소광하는 직렬 연결된 복수 개의 발광 다이오드 그룹을 포함하고, 상기 정류 전압을 제공받는 정류 전압 입력 단자와 상기 발광 다이오드 그룹 별 출력단에 연결되는 복수 개의 발광 모듈 단자를 구비하는 발광 모듈; 및 상기 정류 전압을 제공하는 정류 전압 제공 단자, 상기 발광 모듈 단자들에 일대일 대응하도록 형성된 구동 모듈 단자들, 상기 구동 모듈 단자들에 일대일 연결되는 채널 단자들이 형성되고 상기 복수 개의 발광 다이오드 그룹들 중 적어도 하나의 발광에 대응한 전류 경로를 상기 채널 단자들을 통하여 제공하는 드라이버, 정류 전압 제공 단자와 상기 구동 모듈 단자들 중 선택된 둘 사이에 연결됨으로써 상기 복수 개의 발광 다이오드 그룹 중 적어도 하나 이상에 병렬로 연결되고 상기 정류 전압에 의해 충전되며 상기 적어도 하나의 발광 다이오드 그룹에 플리커 저감을 위해 방전 전류를 제공하는 캐패시터 및 상기 드라이버의 각 채널 단자 별로 구성되어서 상기 방전 전류가 상기 드라이버를 거쳐서 상기 채널 단자를 통해 흐르하는 역방향 전류 흐름을 차단하는 다이오드를 포함하는 구동 모듈;을 포함함을 특징으로 한다.
본 발명은 정류 전압의 변화에 대응하여 발생하는 플리커를 해소하여 양질의 조명을 제공하는 효과를 기대할 수 있다.
또한, 본 발명은 광원 모듈을 표준화할 수 있고, 표준화된 광원 모듈이 발광 다이오드 조명 장치가 요구되는 기능을 구현하기 위한 나머지 모듈과 별도로 조립되어 될 수 있어서 요구되는 사양을 충족하기 위한 발광 다이오드 조명 장치의 개발과 제작에 소요되는 노력, 시간 및 비용을 절감할 수 있다.
또한, 본 발명은 캐패시터의 충전 전압을 이용하여 발광 다이오드 그룹의 발광을 유지시키기 위한 방전 전류를 제공하는 경우 채널 단자와 캐패시터를 포함하는 회귀 경로를 통하여 방전 전류가 누설되는 것을 방지함으로써 플리커를 해소하고 양질의 조명을 제공할 수 있다.
도 1은 본 발명의 발광 다이오드 조명 장치의 바람직한 실시예를 나타내는 회로도.
도 2는 도 1의 드라이버의 상세 회로도.
도 3 및 도 4는 도 1의 실시예의 동작을 설명하기 위한 파형도.
도 5는 본 발명의 발광 다이오드 조명 장치의 다른 실시예를 나타내는 회로도.
도 6은 도 5의 실시예의 동작을 설명하기 위한 파형도.
도 7은 본 발명의 발광 다이오드 조명 장치의 또다른 실시예를 나타내는 회로도.
도 8은 도 7의 실시예의 동작을 설명하기 위한 파형도.
이하, 첨부된 도면을 참조하여 본 발명의 바람직한 실시예를 상세하게 설명한다. 본 명세서 및 특허청구범위에 사용된 용어는 통상적이거나 사전적 의미로 한정되어 해석되지 아니하며, 본 발명의 기술적 사항에 부합하는 의미와 개념으로 해석되어야 한다.
본 명세서에 기재된 실시예와 도면에 도시된 구성은 본 발명의 바람직한 실시예이며, 본 발명의 기술적 사상을 모두 대변하는 것이 아니므로, 본 출원 시점에서 이들을 대체할 수 있는 다양한 균등물과 변형예들이 있을 수 있다.
본 발명의 실시예는 조명을 위하여 전기 에너지를 빛 에너지로 변환하는 반도체 발광 특성을 갖는 광원을 이용할 수 있으며, 반도체 발광 특성을 갖는 광원은 발광 다이오드를 포함할 수 있다.
그리고, 본 발명의 실시예는 교류 다이렉트 방식으로 개시된다. 교류 다이렉트 방식은 교류 전원을 변환한 정류 전압을 이용하여 발광 다이오드를 발광하는 것을 의미한다. 여기에서 정류 전압은 상술한 바와 같이 정현파 파형을 갖는 교류 전압을 전파 정류한 파형을 갖는다. 즉, 정류 전압은 상용 교류 전압의 반 주기 단위로 전압 레벨이 승하강하는 리플 성분을 갖는 특성이 있다. 교류 전원을 변환한 정류 전압에 대응하여 발광 다이오드에 제공되는 전류는 정류 전류라 한다.
본 발명의 실시예는 도 1과 같이 발광 다이오드를 포함하는 조명부(200)가 교류 전원(Vs)에 의하여 발광하며, 조명부(200)의 발광에 대응하여 드라이버(300)가 전류 경로를 제공하도록 구성된다.
도 1을 참조하면, 본 발명의 실시예는 전원부(100), 조명부(200), 드라이버(300) 및 센싱 저항(Rs)을 포함한다.
여기에서, 하나의 기판으로 구성된 광원 모듈(LB)에 조명부(200)가 포함되며, 조명부(200)의 발광 다이오드들은 광원 모듈(LB)을 구현하는 기판 상에 실장될 수 있다. 광원 모듈(LB)은 표준화된 형태로 구성될 수 있다. 보다 구체적으로, 광원 모듈(LB)은 정류 전압 입력 단자(L0) 및 복수의 광원 모듈 단자(L1~L4)를 포함할 수 있다.
그리고, 다른 하나의 기판으로 구성된 구동 모듈(DB)은 전원부(100), 드라이버(300), 센싱 저항(Rs), 캐패시터들(C1~C4) 및 다이오드들(D1~D4)을 포함한다. 구동 모듈(DB)은 정류 전압 제공 단자(T0) 및 복수의 구동 모듈 단자(T1~T4)를 포함할 수 있다.
광원 모듈(LB)과 구동 모듈(DB)은 상호 대응하는 규격화된 단자들을 가지며 단자들 간의 접속에 의해 전기적으로 연결된다. 보다 구체적으로, 정류 전압 제공 단자(T0)는 광원 모듈(LB)의 정류 전압 입력 단자(L0)에 연결되고, 복수의 구동 모듈 단자(T1~T4)는 광원 모듈(LB)의 복수의 광원 모듈 단자(L1~L4)에 각각 연결된다. 여기에서, 단자들 간의 연결은 후술되는 전원부(100)와 조명부(200) 간의 전기적 접속 부재와 후술되는 조명부(200)의 복수 개의 발광 다이오드 그룹(LED1~LED4)의 출력단과 드라이버(300)의 채널 단자(CH1~CH4) 간의 전기적 접속을 의미하며 커넥터 등으로 구현될 수 있다.
상기한 도 1은 복수의 모듈로 구현된 하나의 실시예를 나타낸 것이며, 제작자에 의하여 다양하게 실시될 수 있다. 도 1의 구동 모듈(DB)은 캐패시터들(C1~C4)을 포함하여 구성됨으로써 광원 모듈(LB)과 결합하여 플리커 저감 기능을 제공하는 것이며, 실장되는 부품들은 제작자에 의하여 다양하게 변형될 수 있다.
전원부(100)는 교류 전원(Vs)의 교류 전압을 전파 정류하여서 정류 전압 Vrec으로 출력하는 구성을 갖는다. 전원부(100)는 교류 전압을 제공하는 교류 전원(Vs) 및 교류 전압을 전파 정류하여 정류 전압 Vrec을 출력하는 정류 회로(12)를 포함할 수 있다. 여기에서, 교류 전원(Vs)은 상용 전원일 수 있다.
본 발명의 실시예에서 정류 전압 Vrec의 상승 또는 하강은 정류 전압 Vrec의 리플 성분의 상승 또는 하강을 의미하는 것으로 이해될 수 있다. 정류 전압 Vrec의 상승 또는 하강에 대응하여 정류 회로(12)에서 조명부(200)에 입력되는 구동 전류 Id(도 3 및 도 4 참조)의 양도 변화된다.
구동 모듈(DB)의 전원부(100)는 정류 전압 제공 단자(T0) 및 광원 모듈(LB)의 정류 전압 입력 단자(L0)를 통하여 조명부(200)에 정류 전압 Vrec을 제공하도록 구성된다.
조명부(200)는 발광 다이오드들을 포함하며, 발광 다이오드들은 하나 이상의 발광 다이오드 그룹으로 구분된다. 조명부(200)는 전원부(100)에서 제공되는 정류 전압 Vrec의 증감에 의하여 발광 다이오드 그룹 별 순차적인 발광 및 소광을 수행한다.
도 1의 조명부(200)는 네 개의 발광 다이오드 그룹(LED1, LED2, LED3, LED4)을 포함한 것을 예시한다. 각 발광 다이오드 그룹(LED1, LED2, LED3, LED4)은 하나 이상의 발광 다이오드를 포함할 수 있으며, 설명의 편의를 위하여 하나의 발광 다이오드 부호로 도면에 표기한다.
광원 모듈(LB)에 포함되는 조명부(200)의 네 개의 발광 다이오드 그룹(LED1, LED2, LED3, LED4)은 직렬로 연결되며, 발광 다이오드 그룹(LED1)의 입력단에 정류 전압 입력 단자(L0)가 연결되고, 각 발광 다이오드 그룹(LED1, LED2, LED3, LED4)의 출력단에 병렬로 광원 모듈 단자(L1~L4)가 각각 연결된다.
드라이버(300)는 전류 센싱 전압과 발광 다이오드 그룹들(LED1~LED4)에 각각 대응하는 기준 전압들을 비교함으로써 발광 다이오드 그룹들(LED1~LED4)에 대한 전류 경로를 제공하며, 전류 경로를 흐르는 구동 전류 Id에 대한 전류 레귤레이션을 수행하도록 구성된다. 전류 센싱 전압과 기준 전압은 후술한다.
드라이버(300)는 발광 다이오드 그룹들(LED1~LED4)의 출력단에 각각 연결되는 채널 단자들(CH1~CH4), 그라운드에 연결을 위한 그라운드 단자(GND), 및 센싱 저항(Rs)이 연결된 전류 센싱 단자(Ri)를 갖는다. 드라이버(200)는 채널 단자들(CH1~CH4)과 전류 센싱 단자(Ri) 간의 전류 경로의 변화와 전류 센싱 단자(Ri)에 연결된 센싱 저항(Rs)을 흐르는 구동 전류 Id에 대한 레귤레이션을 수행한다.
특히, 드라이버(300)의 채널 단자들(CH1~CH4)는 구동 모듈 단자(T1~t4) 및 광원 모듈 단자(L1~L4)를 통하여 발광 다이오드 그룹들(LED1~LED4)의 출력단에 각각 연결된다.
센싱 저항(Rs)은 드라이버(300)의 전류 센싱 단자(Ri)와 그라운드 사이에 연결되며, 발광 다이오드 그룹들(LED1~LED4)의 발광 상태에 대응하는 전류 센싱 전압을 제공한다. 센싱 저항(Rs)을 흐르는 구동 전류 Id에는 조명부(200)의 발광 다이오드 그룹들(LED1~LED4)의 발광 상태에 따라 변화될 수 있다.
정류 전압 Vrec이 상승하고 발광 다이오드 그룹들(LED1~LED4) 별 발광 전압에 순차적으로 도달하면, 드라이버(300)는 각 발광 다이오드 그룹(LED1~LED4)의 발광에 대응한 전류 경로를 제공한다.
여기에서, 발광 다이오드 그룹(LED4)을 발광시키는 발광 전압 V4은 발광 다이오드 그룹들(LED1~LED4)을 모두 발광시키는 전압으로 정의된다. 발광 다이오드 그룹(LED3)을 발광시키는 발광 전압 V3은 발광 다이오드 그룹들(LED1~LED3)을 모두 발광시키는 전압으로 정의된다. 발광 다이오드 그룹(LED2)을 발광시키는 발광 전압 V2은 발광 다이오드 그룹들(LED1, LED2)을 모두 발광시키는 전압으로 정의된다. 그리고, 발광 다이오드 그룹(LED1)을 발광시키는 발광 전압 V1은 발광 다이오드 그룹(LED1)만 발광시키는 전압으로 정의된다.
드라이버(300)는 도 2와 같이 발광 다이오드 그룹들(LED1~LED4)에 대한 전류 경로를 제공하는 스위칭 회로들(31~34)과 기준 전압들 VREF1~VREF4을 제공하기 위한 기준 전압 공급부(20)를 포함한다.
기준 전압 공급부(20)는 제작자의 의도에 따라 다양하게 서로 다른 레벨의 기준 전압들 VREF1~VREF4를 제공하는 것으로 구현될 수 있다.
기준 전압 공급부(20)는 서로 다른 레벨의 기준 전압들 VREF1~ VREF4를 각각 제공하는 독립적인 전압공급원들을 포함하는 것으로 구성될 수 있다. 기준 전압 공급부(20)는 예시적으로 정전압(VDD)이 인가되는 직렬 연결된 복수의 저항을 포함하며 저항 간의 노드 별로 서로 다른 레벨의 기준 전압들 VREF1~ VREF4을 출력하는 것으로 구성될 수 있다. 여기에서, 독립적인 전압공급원들은 직렬 연결된 각각의 저항에 해당될 수 있다. 그리고, 기준 전압 공급부(20)의 일단은 센싱 저항(Rs)과 그라운드를 공유하며 이를 위하여 그라운드 단자(GND)에 연결된다.
서로 다른 레벨의 기준 전압들 VREF1~ VREF4은 기준 전압 VREF1이 가장 낮은 전압 레벨을 가지며 기준 전압 VREF4가 가장 높은 전압 레벨을 가지고, 기준 전압 VREF1, VREF2, VREF3, VREF4의 순으로 기준 전압은 점차 높은 레벨을 갖도록 설정될 수 있다.
여기에서, 기준 전압 VREF1은 발광 다이오드 그룹(LED2)이 발광하는 시점에 스위칭 회로(31)를 턴오프하기 위한 레벨을 갖는다. 보다 구체적으로 기준 전압 VREF1은 발광 다이오드 그룹(LED2)의 발광에 대응하여 형성되는 전류 센싱 전압보다 낮은 레벨로 설정될 수 있다.
그리고, 기준 전압 VREF2은 발광 다이오드 그룹(LED3)이 발광하는 시점에 스위칭 회로(32)를 턴오프하기 위한 레벨을 갖는다. 보다 구체적으로 기준 전압 VREF2는 발광 다이오드 그룹(LED3)의 발광에 대응하여 형성되는 전류 센싱 전압보다 낮은 레벨로 설정될 수 있다.
그리고, 기준 전압 VREF3은 발광 다이오드 그룹(LED4)이 발광하는 시점에 스위칭 회로(33)를 턴오프하기 위한 레벨을 갖는다. 보다 구체적으로 기준 전압 VREF3은 발광 다이오드 그룹(LED4)의 발광에 대응하여 형성되는 전류 센싱 전압보다 낮은 레벨로 설정될 수 있다.
그리고, 기준전압 VREF4는 정류 전압의 상한 레벨 영역에서 전류 센싱 전압보다 높도록 설정됨이 바람직하다.
한편, 스위칭 회로들(31~34)은 전류 레귤레이션 및 전류 경로 형성을 위하여 전류 센싱 단자(Ri)를 통하여 센싱 저항(Rs)에 공통으로 연결된다.
스위칭 회로들(31~34)은 센싱 저항(Rs)의 전류 센싱 전압과 기준 전압 생성 회로(20)의 각각의 기준 전압들 VREF1~VREF4를 비교하여서 조명부(200)의 발광에 대응하는 전류 경로를 형성한다.
스위칭 회로들(31~34)은 정류 전압이 인가되는 위치에서 먼 발광 다이오드 그룹에 연결된 것일수록 높은 레벨의 기준 전압을 제공받는다.
각 스위칭 회로(31~34)는 비교기(50)와 스위칭 소자를 포함하며, 스위칭 소자는 NMOS 트랜지스터(52)로 구성됨이 바람직하다.
각 스위칭 회로(31~34)의 비교기(50)는 포지티브 입력단(+)에 기준 전압이 인가되고, 네가티브 입력단(-)에 전류 센싱 전압이 인가되며, 출력단으로 기준 전압과 전류 센싱 전압을 비교한 결과를 출력한다.
그리고, 각 스위칭 회로(31~34)의 NMOS 트랜지스터(52)는 게이트로 인가되는 각 비교기(50)의 출력에 따라 구동 전류 Id의 흐름을 제어하기 위한 스위칭 동작을 수행한다.
본 발명의 실시예는 구동 모듈(DB)에 캐패시터를 포함하며, 캐패시터는 정류 전압 제공 단자(T0)와 구동 모듈 단자들(T1~T4) 중 선택된 둘 사이에 연결됨으로써 복수 개의 발광 다이오드 그룹(LED1~LED4) 중 적어도 하나 이상에 병렬로 연결되고 정류 전압 Vrec에 의해 충전되며 적어도 하나의 발광 다이오드 그룹에 플리커 저감을 위해 방전 전류를 제공한다.
도 1은 실시예로서 각 발광 다이오드 그룹(LED1~LED4)에 병렬로 캐패시터(C1~C4)가 구성된 것을 예시한다. 즉, 캐패시터(C1)가 발광 다이오드 그룹(LED1)과 병렬로 연결되기 위하여 정류 전압 제공 단자(T0)와 구동 모듈 단자(T1) 사이에 구성되고, 캐패시터(C2)가 발광 다이오드 그룹(LED2)과 병렬로 연결되기 위하여 구동 모듈 단자들(T1~T2) 사이에 구성되며, 커패시터(C3)가 발광 다이오드 그룹(LED3)과 병렬로 연결되기 위하여 구동 모듈 단자들(T2~T3) 사이에 구성되고, 캐패시터(C4)가 발광 다이오드 그룹(LED4)과 병렬로 연결되기 위하여 구동 모듈 단자들(T3~T4) 사이에 구성된다.
정류 전압 Vrec이 상승하는 구간에서, 각 캐패시터(C1~C4)는 병렬로 연결된 발광 다이오드 그룹(LED1~LED4)이 발광할 때 충전된다. 그리고, 정류 전압 Vrec이 하강하는 구간에서, 각 캐패시터(C1~C4)는 병렬로 연결된 발광 다이오드 그룹(LED1~LED4)이 소광되기 전에 방전을 시작한다. 여기에서, 충전 시간과 방전 시간은 각 캐패시터(C1~C4)의 용량에 따라 결정될 수 있다.
본 발명의 실시예는 구동 모듈(DB)에 다이오드들(D1~D4)를 포함하며, 다이오드들(D1~D4)은 드라이버(300)의 각 채널 단자(CH1~CH4) 별로 구성되어서 방전 전류가 드라이버(300)를 거쳐서 각 채널 단자(CH1~CH4)를 통해 흐르는 역방향 전류 흐름을 차단한다. 다이오드들(D1~D4)에 의한 방전 전류의 역방향 전류 흐름 차단의 구체적인 설명은 후술한다.
먼저, 도 1 및 도 2에서 캐패시터들(C1~C4)이 구성되지 않은 경우를 가정한 실시예의 동작에 대하여 도 3을 참조하여 설명한다.
정류 전압 Vrec가 초기 상태인 경우, 각 스위칭 회로(31~34)는 포지티브 입력단(+)에 인가되는 기준 전압들 VREF1~VREF4이 네가티브 입력단(-)에 인가되는 전류 센싱 전압보다 높으므로 모두 턴온된 상태를 유지한다. 이때 발광 다이오드 그룹들(LED1~LED4)은 소광 상태이다.
그 후, 정류 전압 Vrec가 상승하여 발광 전압 V1에 도달하면, 발광 다이오드 그룹(LED1)이 발광한다. 발광 다이오드 그룹(LED1)이 발광하면, 발광 다이오드 그룹(LED1)에 연결된 스위칭 회로(31)는 전류 경로를 제공한다. 즉 스위칭 회로(31)에 의하여 전류 경로가 형성된다.
발광 다이오드 그룹(LED1)이 발광하면, 스위칭 회로(31)에 의한 전류 경로에 구동 전류 Id의 흐름이 개시된다. 그러나, 이때의 전류 센싱 전압의 레벨은 낮기 때문에 스위칭 회로들(31~34)의 턴온 상태는 변경되지 않는다.
그 후 정류 전압 Vrec가 발광 전압 V2에 도달하는 과정에서, 구동 전류 Id는 스위칭 회로(31)의 레귤레이션 동작에 의하여 일정한 양을 유지하도록 규제된다.
정류 전압 Vrec가 발광 전압 V2에 도달하면, 발광 다이오드 그룹(LED2)이 발광한다. 그리고, 발광 다이오드 그룹(LED2)이 발광하면, 발광 다이오드 그룹(LED2)에 연결된 스위칭 회로(32)는 전류 경로를 제공한다. 이때, 발광 다이오드 그룹(LED1)도 발광 상태를 유지한다.
발광 다이오드 그룹(LED2)이 발광하면, 스위칭 회로(32)에 의한 정류 경로에 구동 전류 Id의 흐름이 개시되며, 이때의 전류 센싱 전압의 레벨은 기준 전압 VREF1보다 높다. 그러므로, 스위칭 회로(31)의 NMOS 트랜지스터(52)는 비교기(50)의 출력에 의하여 턴오프된다. 즉, 스위칭 회로(31)는 턴오프되고, 스위칭 회로(32)가 발광 다이오드 그룹(LED2)의 발광에 대응한 선택적인 전류 경로를 제공한다.
그 후 정류 전압 Vrec가 발광 전압 V3에 도달하는 과정에서, 구동 전류 Id는 스위칭 회로(32)의 레귤레이션 동작에 의하여 일정한 양을 유지하도록 규제된다.
정류 전압 Vrec가 발광 전압 V3에 도달하면, 발광 다이오드 그룹(LED3)이 발광한다. 발광 다이오드 그룹(LED3)이 발광하면, 발광 다이오드 그룹(LED3)에 연결된 스위칭 회로(33)는 전류 경로를 제공한다. 이때, 발광 다이오드 그룹들(LED1, LED2)도 발광 상태를 유지한다.
발광 다이오드 그룹(LED3)이 발광하면, 스위칭 회로(33)에 의한 정류 경로에 구동 전류 Id의 흐름이 개시되며, 이때의 전류 센싱 전압의 레벨은 기준 전압 VREF2보다 높다. 그러므로, 스위칭 회로(32)의 NMOS 트랜지스터(52)는 비교기(50)의 출력에 의하여 턴오프된다. 즉, 스위칭 회로(32)는 턴오프되고, 스위칭 회로(33)가 발광 다이오드 그룹(LED3)의 발광에 대응한 선택적인 전류 경로를 제공한다.
그 후 정류 전압 Vrec가 발광 전압 V4에 도달하는 과정에서, 구동 전류 Id는 스위칭 회로(33)의 레귤레이션 동작에 의하여 일정한 양을 유지하도록 규제된다.
정류 전압 Vrec가 발광 전압 V4에 도달하면, 발광 다이오드 그룹(LED4)이 발광한다. 발광 다이오드 그룹(LED4)이 발광하면, 발광 다이오드 그룹(LED4)에 연결된 스위칭 회로(34)는 전류 경로를 제공한다. 이때, 발광 다이오드 그룹들(LED1, LED2, LED3)도 발광 상태를 유지한다.
발광 다이오드 그룹(LED4)이 발광하면, 스위칭 회로(34)에 의한 정류 경로에 구동 전류 Id의 흐름이 개시되며, 이때의 전류 센싱 전압의 레벨은 기준 전압 VREF3보다 높다. 그러므로, 스위칭 회로(33)의 NMOS 트랜지스터(52)는 비교기(50)의 출력에 의하여 턴오프된다. 즉, 스위칭 회로(33)는 턴오프되고, 스위칭 회로(34)가 발광 다이오드 그룹(LED4)의 발광에 대응한 선택적인 전류 경로를 제공한다.
그 후 정류 전압 Vrec는 상한 레벨까지 상승한 후 하강을 시작한다.
정류 전압 Vrec가 상한 레벨까지 도달하는 과정에서, 구동 전류 Id는 스위칭 회로(34)의 레귤레이션 동작에 의하여 일정한 양을 유지하도록 규제된다.
이와 반대로, 정류 전압 Vrec가 상한 레벨에서 발광 전압 V4, V3, V2, V1 이하로 단계적으로 감소하면, 발광 다이오드 그룹들(LED4~LED1)은 순차적으로 소광된다. 그리고, 발광 다이오드 그룹들(LED4~LED1)의 소광에 대응하여 구동 전류 Id도 단계적으로 줄어든다.
상술한 바와 같이, 드라이버(300)는 발광 다이오드 그룹들(LED1~LED4)의 발광 상태 변화에 대응하여 전류 경로를 변경하여 제공하며, 전류 경로 상의 구동 전류 Id를 레귤레이션 한다.
상기한 도 1의 실시예에서 캐패시터들(C1~C4)이 구성되지 않은 경우, 발광 다이오드 그룹들(LED1~LED4)은 정류 전압 Vrec의 레벨이 낮은 구간에서 발광에 필요한 구동 전류 Id가 불충분하지 않기 때문에 소광된다. 즉, 도 3의 파형도는 레벨이 주기적으로 변화되는 정류 전압 Vrec에 의해서 전체의 발광 다이오드 그룹이 소등되어 조명 장치가 깜빡이는 플리커가 발생하는 것을 설명하는 것이다.
도 1의 실시예는 캐패시터들(C1~C4)의 작용으로 플리커가 해소될 수 있다. 이하, 캐패시터들(C1~C4)에 의하여 도 1의 실시예에서 플리커가 해소되는 것을 설명한다. 상기한 동작을 설명함에 있어서, 드라이버(300)가 정류 전압 Vrec의 변화에 대응한 발광 다이오드 그룹(LED1~LED4)의 발광을 위한 전류 경로를 제공하는 것과 각 전류 경로 별 전류 레귤레이션을 수행하는 것은 앞서 설명된 바로 이해될 수 있으므로, 이에 대한 중복 설명은 생략한다.
도 1의 실시예는 상술한 바와 같이 각 발광 다이오드 그룹(LED1~LED4)에 병렬로 캐패시터들(C1~C4)이 각각 연결된다. 그리고, 도 1의 실시예는 드라이버(300)의 각 채널 단자(CH1~CH4) 별로 구성되어서 방전 전류가 드라이버(300)를 거쳐서 각 채널 단자(CH1~CH4)를 통해 흐르는 역방향 전류 흐름을 차단하는 다이오드들(D1~D4)을 포함한다.
도 1에서 구동 전류 Id는 각 발광 다이오드 그룹들(LED1~LED4)의 발광에 대응하여 구동 전류 I1~I4로 구분하여 표시한다.
구동 전류 I4는 발광 다이오드 그룹(LED4)에 흐르는 것이다. 구동 전류 I4는 전원부(100)의 정류 회로(12)에서 제공되는 전류 즉 구동 전류 Id와 캐패시터(C4)에서 방전되는 방전 전류의 합으로 결정될 수 있다.
캐패시터(C4)는 정류 전압 Vrec이 발광 전압 V4 이상 상승하는 시점부터 정류 회로(12)에서 제공되는 전류에 의한 충전을 시작하며 정류 전압 Vrec이 발광 전압 V4 이상을 유지하는 동안 정류 회로(12)에서 제공되는 전류에 의한 충전을 유지한다. 그 후, 정류 전압 Vrec가 발광 전압 V4 이하로 하강하면 캐패시터(C4)는 충전 전압에 의한 방전 전류를 발광 다이오드 그룹(LED4)에 제공한다.
캐패시터(C4)의 방전 전류는 발광 다이오드 그룹(LED4)으로 제공되며, 발광 다이오드 그룹(LED4)은 정류 전압 Vrec가 발광 전압 V4 이하로 하강된 상태에서 방전 전류에 의한 발광을 유지한다.
다이오드(D4)는 발광 다이오드 그룹(LED4)의 출력단의 전위가 드라이버(300)의 채널 단자(CH4)의 전위보다 낮아지는 경우 발생할 수 있는 역방향 전류 흐름을 차단한다.
또한, 다이오드(D4)는 다이오드(D3), 채널 단자(CH3), 드라이버(300) 내부의 턴온된 스위칭 회로(33)의 NMOS 트랜지스터 및 턴온된 스위칭 회로(34)의 NMOS 트랜지스터 및 채널 단자(CH4)를 통하여 형성되는 캐패시터(C4)의 방전 전류의 역방향 흐름을 유도하는 전류 경로를 차단한다. 즉, 다이오드(D4)는 드라이버(300)의 채널 단자(CH4)와 캐패시터(C4) 간의 역방향 전류 흐름을 차단함으로써 방전 전류의 누설을 방지할 수 있다.
또한, 다이오드들(D1, D2, D3)은 다이오드(D3), 드라이버(300)를 통하여 발광 다이오드 그룹들(LED1, LED2, LED3)로 흐르는 전류를 차단함으로써 방전 전류의 누설을 방지할 수 있다.
정류 전압 Vrec이 발광 전압 V4 이상을 유지하는 동안, 구동 전류 I4는 정류 회로(12)에서 제공되는 전류에 의해 결정된 파형을 갖는다. 그리고, 정류 전압 Vrec이 발광 전압 V4 이하로 하강하면, 구동 전류 I4는 캐패시터(C4)의 방전 전류에 따른 파형을 갖는다.
구동 전류 I3은 발광 다이오드 그룹(LED3)에 흐르는 것이다. 구동 전류 I3은 전원부(100)의 정류 회로(12)에서 제공되는 전류 즉 구동 전류 Id와 캐패시터(C3)에서 방전되는 전류로 결정될 수 있다.
캐패시터(C3)는 정류 전압 Vrec이 발광 전압 V3 이상 상승하는 시점부터 정류 회로(12)에서 제공되는 전류에 의한 충전을 시작하며 정류 전압 Vrec이 발광 전압 V3 이상을 유지하는 동안 정류 회로(12)에서 제공되는 전류에 의한 충전을 유지한다. 그 후, 정류 전압 Vrec가 발광 전압 V3 이하로 하강하면 캐패시터(C3)는 충전 전압에 의한 방전 전류를 발광 다이오드 그룹(LED3)에 제공한다.
캐패시터(C3)의 방전 전류는 발광 다이오드 그룹(LED3)으로 제공되며, 발광 다이오드 그룹(LED3)은 정류 전압 Vrec가 발광 전압 V3 이하로 하강된 상태에서 방전 전류에 의한 발광을 유지한다.
다이오드(D3)는 발광 다이오드 그룹(LED3)의 출력단의 전위가 드라이버(300)의 채널 단자(CH3)의 전위보다 낮아지는 경우 발생할 수 있는 역방향 전류 흐름을 차단한다.
또한, 다이오드(D3)는 다이오드(D2), 채널 단자(CH2), 드라이버(300) 내부의 턴온된 스위칭 회로(32)의 NMOS 트랜지스터 및 턴온된 스위칭 회로(33)의 NMOS 트랜지스터 및 채널 단자(CH3)를 통하여 형성되는 캐패시터(C3)의 방전 전류의 역방향 흐름을 유도하는 전류 경로를 차단한다. 즉, 다이오드(D3)는 드라이버(300)의 채널 단자(CH3)와 캐패시터(C3) 간의 역방향 전류 흐름을 차단함으로써 방전 전류의 누설을 방지할 수 있다.
또한, 다이오드들(D1, D2, D4)은 다이오드(D2), 드라이버(300)를 통하여 발광 다이오드 그룹들(LED1, LED2, LED4)로 흐르는 전류를 차단함으로써 방전 전류의 누설을 방지할 수 있다.
구동 전류 I3은 정류 전압 Vrec이 발광 전압 V3 이상 상승하는 시점부터 최대치에 도달한 후 발광 전압 V4로 하강하기 전까지 정류 회로(12)에서 제공되는 전류에 의해 상승하는 파형을 갖는다.
구동 전류 I3은 정류 전압 Vrec이 발광 전압 V4에서 발광 전압 V3로 하강하는 경우 정류 전압 Vrec과 발광 전압 V3 간의 차에 해당하는 잉여 전압에 대응하는 캐패시터(C3)의 방전에 영향을 받으며, 정류 전압 Vrec이 발광 전압 V3 이하로 하강하는 경우 캐패시터(C3)의 방전 전류에 영향을 받는다. 즉, 정류 전압 Vrec이 발광 전압 V4에서 발광 전압 V3로 하강하는 구간의 구동 전류 I3의 커브는 잉여 전압에 대응하는 캐패시터(C3)의 방전에 의하여 결정되며, 정류 전압 Vrec이 발광 전압 V3 이하로 하강하는 구간의 구동 전류 I3의 커브는 캐패시터(C3)의 방전 전류에 의하여 결정된다.
구동 전류 I2는 발광 다이오드 그룹(LED2)에 흐르는 것이다. 구동 전류 I2는 전원부(100)의 정류 회로(12)에서 제공되는 전류 즉 구동 전류 Id와 캐패시터(C2)에서 방전되는 전류의 합으로 결정될 수 있다.
캐패시터(C2)는 정류 전압 Vrec이 발광 전압 V2 이상 상승하는 시점부터 정류 회로(12)에서 제공되는 전류에 의한 충전을 시작하며 정류 전압 Vrec이 발광 전압 V2 이상을 유지하는 동안 정류 회로(12)에서 제공되는 전류에 의한 충전을 유지한다. 그 후, 정류 전압 Vrec가 발광 전압 V2 이하로 하강하면 캐패시터(C2)는 충전 전압에 의한 방전 전류를 발광 다이오드 그룹(LED2)에 제공한다.
캐패시터(C2)의 방전 전류는 발광 다이오드 그룹(LED2)으로 제공되며, 발광 다이오드 그룹(LED2)은 정류 전압 Vrec가 발광 전압 V2 이하로 하강된 상태에서 방전 전류에 의한 발광을 유지한다.
다이오드(D2)는 발광 다이오드 그룹(LED2)의 출력단의 전위가 드라이버(300)의 채널 단자(CH2)의 전위보다 낮아지는 경우 발생할 수 있는 역방향 전류 흐름을 차단한다.
구동 전류 I2는 정류 전압 Vrec이 발광 전압 V2 이상 상승하는 시점부터 최대치에 도달한 후 발광 전압 V4로 하강하기 전까지 정류 회로(12)에서 제공되는 전류에 의해 상승하는 파형을 갖는다.
또한, 다이오드(D2)는 다이오드(D1), 채널 단자(CH1), 드라이버(300) 내부의 턴온된 스위칭 회로(31)의 NMOS 트랜지스터 및 턴온된 스위칭 회로(32)의 NMOS 트랜지스터 및 채널 단자(CH2)를 통하여 형성되는 캐패시터(C2)의 방전 전류의 역방향 흐름을 유도하는 전류 경로를 차단한다. 즉, 다이오드(D2)는 드라이버(300)의 채널 단자(CH2)와 캐패시터(C2) 간의 역방향 전류 흐름을 차단함으로써 방전 전류의 누설을 방지할 수 있다.
또한, 다이오드들(D1, D3, D4)은 다이오드(D1), 드라이버(300)를 통하여 발광 다이오드 그룹들(LED1, LED3, LED4)로 흐르는 전류를 차단함으로써 방전 전류의 누설을 방지할 수 있다.
구동 전류 I2는 정류 전압 Vrec이 발광 전압 V4과 발광 전압 V3 사이 구간에서 하강하는 경우 구동 전류 I3의 변화를 따른다. 그리고, 구동 전류 I2는 정류 전압 Vrec이 발광 전압 V3과 발광 전압 V2 사이 구간에서 하강하는 경우 정류 전압 Vrec과 발광 전압 V2 간의 차에 해당하는 잉여 전압에 대응하는 캐패시터(C2)의 방전에 영향을 받으며 정류 전압 Vrec이 발광 전압 V2 이하로 하강하는 경우 캐패시터(C2)의 방전에 영향을 받는다. 즉, 정류 전압 Vrec이 발광 전압 V3에서 발광 전압 V2로 하강하는 구간의 구동 전류 I2의 커브는 잉여 전압에 대응하는 캐패시터(C2)의 방전에 의하여 결정되며, 정류 전압 Vrec이 발광 전압 V2 이하로 하강하는 구간의 구동 전류 I2의 커브는 캐패시터(C2)의 방전 전류에 의하여 결정된다.
구동 전류 I1은 발광 다이오드 그룹(LED1)에 흐르는 것이다. 구동 전류 I1는 전원부(100)의 정류 회로(12)에서 제공되는 전류 즉 구동 전류 Id와 캐패시터(C1)에서 방전되는 전류의 합으로 결정될 수 있다.
캐패시터(C1)는 정류 전압 Vrec이 발광 전압 V1 이상 상승하는 시점부터 정류 회로(12)에서 제공되는 전류에 의한 충전을 시작하며 정류 전압 Vrec이 발광 전압 V1 이상을 유지하는 동안 정류 회로(12)에서 제공되는 전류에 의한 충전을 유지한다. 그 후, 정류 전압 Vrec가 발광 전압 V1 이하로 하강하면 캐패시터(C1)는 충전 전압에 의한 방전 전류를 발광 다이오드 그룹(LED1)에 제공한다.
캐패시터(C1)의 방전 전류는 발광 다이오드 그룹(LED1)으로 제공되며, 발광 다이오드 그룹(LED1)은 정류 전압 Vrec가 발광 전압 V1 이하로 하강된 상태에서 방전 전류에 의한 발광을 유지한다.
다이오드(D1)는 발광 다이오드 그룹(LED1)의 출력단의 전위가 드라이버(300)의 채널 단자(CH1)의 전위보다 낮아지는 경우 발생할 수 있는 역방향 전류 흐름을 차단한다.
또한, 다이오드(D1)는 센싱 저항(Rs), 드라이버(300) 내부의 턴온된 스위칭 회로(31)의 NMOS 트랜지스터 및 채널 단자(CH1)를 통하여 형성되는 캐패시터(C1)의 방전 전류의 역방향 흐름을 유도하는 전류 경로를 차단한다. 즉, 다이오드(D1)는 드라이버(300)의 채널 단자(CH1)와 캐패시터(C1) 간의 역방향 전류 흐름을 차단함으로써 방전 전류의 누설을 방지할 수 있다.
또한, 다이오드들(D2, D3, D4)은 센싱 저항(Rs) 및 드라이버(300)를 통하여 발광 다이오드 그룹들(LED2, LED3, LED4)로 흐르는 전류를 차단함으로써 방전 전류의 누설을 방지할 수 있다.
구동 전류 I1는 정류 전압 Vrec이 발광 전압 V1 이상 상승하는 시점부터 최대치에 도달한 후 발광 전압 V4로 하강하기 전까지 정류 회로(12)에서 제공되는 전류에 의해 상승하는 파형을 갖는다.
구동 전류 I1는 정류 전압 Vrec이 발광 전압 V4과 발광 전압 V2 사이 구간에서 하강하는 경우 구동 전류 I1의 변화를 따른다. 그리고, 구동 전류 I1는 정류 전압 Vrec이 발광 전압 V2과 발광 전압 V1 사이 구간에서 하강하는 경우 정류 전압 Vrec과 발광 전압 V1 간의 차에 해당하는 잉여 전압에 대응하는 캐패시터(C1)의 방전에 영향을 받으며 정류 전압 Vrec이 발광 전압 V1 이하로 하강하는 경우 캐패시터(C1)의 방전에 영향을 받는다. 즉, 정류 전압 Vrec이 발광 전압 V2에서 발광 전압 V1로 하강하는 구간의 구동 전류 I1의 커브는 잉여 전압에 대응하는 캐패시터(C1)의 방전에 의하여 결정되며, 정류 전압 Vrec이 발광 전압 V1 이하로 하강하는 구간의 구동 전류 I1의 커브는 캐패시터(C1)의 방전 전류에 의하여 결정된다.
상술한 바와 같이, 본 발명의 발광 다이오드 조명 장치는 정류 전압 Vrec이 하강할 때 캐패시터들(C1~C4)에 의한 방전 전류가 제공될 수 있으며, 정류 전압 Vrec가 낮은 구간에서도 방전 전류에 의한 발광을 유지할 수 있다.
방전 전류의 양은 캐패시터들(C1~C4)의 용량에 따라 결정될 수 있으며, 캐패시터들(C1~C4)의 용량은 예시적으로 발광 다이오드 그룹(LED1)가 항상 발광할 수 있는 레벨로 구동 전류 I1이 유지될 수 있도록 설정됨이 바람직하다.
상기한 구성에 의하여 본 발명의 발광 다이오드 조명 장치는 플리커가 저감되어 발광을 수행할 수 있다.
본 발명은 발광 다이오드 그룹(LED1)이 항상 발광하기 위한 구동 전류 I1를 확보하는 것으로 예시하였으나, 제작자에 따라 캐패시터들의 충전 용량을 변경함으로써 둘 이상의 발광 다이오드 그룹이 발광을 유지하기 위한 구동 전류를 확보하는 것으로 변형 실시될 수 있다.
본 발명은 플리커를 해소하기 위하여 다양하게 캐패시터를 구성할 수 있다.
일례로, 본 발명은 도 5와 같이 발광 다이오드 그룹들(LED1, LED2)에 병렬로 구성된 캐패시터(C12) 및 발광 다이오드 그룹들(LED3, LED4)에 병렬로 구성된 캐패시터(C34)를 포함하는 것으로 실시될 수 있다. 도 5는 도 1과 같이 개별 발광 다이오드 그룹에 캐패시터를 병렬로 구성한 것과 달리 복수 개의 발광 다이오드 단위로 캐패시터를 병렬로 구성한 것을 예시한다. 도 5의 실시예에 의한 구동 전류들 Id 및 I1~I4의 파형은 도 6과 같이 표현될 수 있다.
상기한 구성에 의하여, 캐패시터(C12)는 발광 전압 Vrec가 상승하는 구간 중 정류 전압 Vrec가 발광 전압 V2 이상 상승하는 시점부터 충전을 시작하고 발광 전압 Vrec가 최대치로 상승한 후 발광 전압 V4로 하강할 때까지 충전을 유지한다. 그리고, 캐패시터(C34)는 발광 전압 Vrec가 상승하는 구간 중 정류 전압 Vrec가 발광 전압 V4 이상 상승하는 시점부터 충전을 시작하고 발광 전압 Vrec가 최대치로 상승한 후 발광 전압 V4로 하강할 때까지 충전을 유지한다. 캐패시터(C12)는 정류 전압 Vrec가 발광 전압 V2 이하로 하강하면 정류 전압 Vrec가 발광 전압 V2에 다시 도달하기 전까지 방전하고, 캐패시터(C34)는 정류 전압 Vrec가 발광 전압 V4 이하로 하강하면 정류 전압 Vrec가 발광 전압 V4에 다시 도달하기 전까지 방전한다.
정류 전압 Vrec가 발광 전압 V1에서 발광 전압 V2로 상승하거나 정류 전압 Vrec가 발광 전압 V2에서 발광 전압 V1로 하강하는 경우, 구동 전류 I1은 발광 다이오드 그룹(LED1)과 채널 단자(CH1)를 통한 전류 경로 형성에 의하여 정류 회로(12)에서 제공되는 전류에 대응하여 상승한다.
정류 전압 Vrec가 발광 전압 V1에서 발광 전압 V2로 상승하거나 정류 전압 Vrec가 발광 전압 V2에서 발광 전압 V1로 하강하는 경우, 구동 전류 I2는 발광 다이오드 그룹(LED1)의 전위 상승으로 인하여 캐패시터(C12)의 방전이 제한되기 때문에 구동 전류 I1이 상승하는 동안 감소된다.
정류 전압 Vrec가 발광 전압 V4에서 발광 전압 V2로 하강하는 경우 구동 전류 I1과 구동 전류 I2는 정류 회로(12)에서 제공되는 전류와 캐패시터(C12)의 방전 전류가 합해진 파형을 갖는다.
상기한 구동 전류 I1과 구동 전류 I2의 상관 관계와 동일하게, 구동 전류 I3와 구동 전류 I4도 변화된다.
구체적으로 설명하면, 정류 전압 Vrec가 발광 전압 V3에서 발광 전압 V4로 상승하거나 정류 전압 Vrec가 발광 전압 V4에서 발광 전압 V3으로 하강하는 경우, 구동 전류 I3은 발광 다이오드 그룹(LED3)과 채널 단자(CH3)를 통한 전류 경로 형성에 의하여 정류 회로(12)에서 제공되는 전류에 대응하여 상승 및 하강한다.
정류 전압 Vrec가 발광 전압 V3에서 발광 전압 V4로 상승하거나 정류 전압 Vrec가 발광 전압 V4에서 발광 전압 V3으로 하강하는 경우, 구동 전류 I4는 발광 다이오드 그룹(LED3)의 전위 상승으로 인하여 캐패시터(C34)의 방전이 제한되기 때문에 구동 전류 I3가 상승하는 동안 감소된다.
상술한 바와 같이, 본 발명의 발광 다이오드 조명 장치는 정류 전압 Vrec이 하강할 때 캐패시터들(C12, C34)에 의한 방전 전류가 제공될 수 있으며, 정류 전압 Vrec가 낮은 구간에서도 방전 전류에 의한 발광을 유지할 수 있다.
도 5의 실시예에서도 방전 전류의 양은 캐패시터들(C12, C34)의 용량에 따라 결정될 수 있으며, 캐패시터들(C12, C34)의 용량은 예시적으로 발광 다이오드 그룹(LED1)가 항상 발광할 수 있는 레벨로 구동 전류 I1가 유지될 수 있도록 설정됨이 바람직하다.
그러므로, 도 5의 실시예도 도 1의 실시예와 같이 플리커가 저감된 발광을 수행할 수 있다.
여기에서, 캐패시터들(C12, C34)의 방전 전류의 누설 방지가 다이오드들(D1~D4)에 의해 수행될 수 있다.
캐패시터(C34)가 방전되는 경우, 다이오드(D4)는 다이오드(D2), 채널 단자(CH2), 드라이버(300) 내부의 턴온된 스위칭 회로(32)의 NMOS 트랜지스터 및 턴온된 스위칭 회로(34)의 NMOS 트랜지스터 및 채널 단자(CH4)를 통하여 형성되는 캐패시터(C34)의 방전 전류의 역방향 흐름을 유도하는 전류 경로를 차단한다. 즉, 다이오드(D4)는 드라이버(300)의 채널 단자(CH4)와 캐패시터(C34) 간의 역방향 전류 흐름을 차단함으로써 방전 전류의 누설을 방지할 수 있다.
다이오드들(D1, D2, D3)은 캐패시터(C34)의 방전 전류가 드라이버(300)를 통하여 발광 다이오드 그룹들(LED1, LED2, LED4)로 분산되어 흐르는 것을 차단함으로써 방전 전류의 누설을 방지할 수 있다.
또한, 캐패시터(C12)가 방전되는 경우, 다이오드(D2)는 센싱 저항(Rs), 드라이버(300) 내부의 턴온된 스위칭 회로(32)의 NMOS 트랜지스터 및 채널 단자(CH2)를 통하여 형성되는 캐패시터(C12)의 방전 전류의 역방향 흐름을 유도하는 전류 경로를 차단한다. 즉, 다이오드(D2)는 드라이버(300)의 채널 단자(CH2)와 캐패시터(C12) 간의 역방향 전류 흐름을 차단함으로써 방전 전류의 누설을 방지할 수 있다.
다이오드들(D1, D3, D4)은 센싱 저항(Rs) 및 드라이버(300)를 통하여 발광 다이오드 그룹들(LED2, LED3, LED4)로 흐르는 전류를 차단함으로써 방전 전류의 누설을 방지할 수 있다.
또한, 본 발명은 도 7과 같이 발광 다이오드 그룹들(LED1~LED4)에 병렬로 구성된 하나의 캐패시터(C14)를 포함하는 것으로 실시될 수 있다. 도 7도 도 1과 같이 개별 발광 다이오드 그룹에 캐패시터를 병렬로 구성한 것과 달리 복수 개의 발광 다이오드 단위로 캐패시터를 병렬로 구성한 것을 예시한다. 도 7의 실시예에 의한 구동 전류들 Id, I1~I4의 파형은 도 8과 같이 표현될 수 있다.
상기한 구성에 의하여, 캐패시터(C14)는 발광 전압 Vrec가 상승하는 구간 중 정류 전압 Vrec가 발광 전압 V4 이상 상승하는 시점부터 충전을 시작하고 발광 전압 Vrec가 최대치로 상승한 후 발광 전압 V4로 하강할 때까지 충전을 유지한다. 캐패시터(C14)는 정류 전압 Vrec가 발광 전압 V4 이하로 하강하면 방전한다.
정류 전압 Vrec가 최저치에서 발광 전압 V4로 상승하거나 정류 전압 Vrec가 발광 전압 V4에서 최저치로 하강하는 경우, 구동 전류들 I1~I3은 발광 다이오드 그룹들(LED1~3)과 채널 단자들(CH1~3)을 통한 단계적인 전류 경로 형성에 의하여 정류 회로(12)에서 제공되는 전류에 대응하여 상승한다. 이 경우, 구동 전류들 I1~I3의 변화는 구동 전류 Id의 변화를 따라간다.
이와 달리, 정류 전압 Vrec가 최저치에서 발광 전압 V4로 상승하거나 정류 전압 Vrec가 발광 전압 V4에서 최저치로 하강하는 경우, 구동 전류 I4는 발광 다이오드 그룹들(LED1~LED3)의 전위 상승으로 인하여 캐패시터(C14)의 방전이 제한되기 때문에 구동 전류들 I1~I3가 상승하는 동안 감소된다. 구동 전류들 I1~I3의 감소되는 양은 발광 다이오드 그룹의 전위에 따라 달라진다.
상술한 바와 같이, 본 발명의 발광 다이오드 조명 장치는 정류 전압 Vrec이 하강할 때 캐패시터(C14)에 의한 방전 전류가 제공될 수 있으며, 정류 전압 Vrec가 낮은 구간에서도 방전 전류에 의한 발광을 유지할 수 있다.
도 7의 실시예에서도 방전 전류의 양은 캐패시터(C14)의 용량에 따라 결정될 수 있으며, 캐패시터(C14)의 용량은 예시적으로 발광 다이오드 그룹(LED1)가 항상 발광할 수 있는 레벨로 구동 전류 I1가 유지될 수 있도록 설정됨이 바람직하다.
그러므로, 도 7의 실시예도 도 1의 실시예와 같이 플리커가 저감된 발광을 수행할 수 있다.
또한, 캐패시터(C14)가 방전되는 경우, 다이오드(D4)는 센싱 저항(Rs), 드라이버(300) 내부의 턴온된 스위칭 회로(34)의 NMOS 트랜지스터 및 채널 단자(CH4)를 통하여 형성되는 캐패시터(C14)의 방전 전류의 역방향 흐름을 유도하는 전류 경로를 차단한다. 즉, 다이오드(D4)는 드라이버(300)의 채널 단자(CH4)와 캐패시터(C14) 간의 역방향 전류 흐름을 차단함으로써 방전 전류의 누설을 방지할 수 있다.
또한, 다이오드들(D1, D2, D3)은 센싱 저항(Rs) 및 드라이버(300)를 통하여 발광 다이오드 그룹들(LED1, LED2, LED3)로 흐르는 전류를 차단함으로써 방전 전류의 누설을 방지할 수 있다.
본 발명은 구동 모듈(DB)을 캐패시터(들)이 구성되지 않은 것 또는 도 1, 도 5 및 도 7과 같이 캐패시터(들)이 구성된 것으로 구분하여 제작될 수 있다.
발광 다이오드 조명 장치가 플리커 개선 기능을 요구하지 않는 경우 캐패시터를 채용하지 않은 구동 모듈(DB)을 기본으로 설계를 수행하고, 설계된 구동 모듈(DB)을 표준화된 발광 모듈(LB)과 결합하여 요구되는 사양을 충족시킬 수 있다.
발광 다이오드 조명 장치가 플리커 개선 기능을 요구하는 경우 캐패시터를 채용하지 않은 구동 모듈(DB)을 기본으로 설계를 수행하고, 설계된 구동 모듈(DB)을 표준화된 발광 모듈(LB)과 결합하여 요구되는 사양을 충족시킬 수 있다.
본 발명의 실시예들에서 발광 모듈(LB)은 플리커 개선 기능의 유무와 무관하게 항상 동일한 사양으로 표준화하여 이용될 수 있다. 그러므로, 본 발명은 발광 다이오드 조명 장치의 개발과 제작에 소요되는 노력, 시간 및 비용을 절감할 수 있다.

Claims (14)

  1. 발광 다이오드들이 복수 개의 발광 다이오드 그룹으로 구분되며, 정류 전압의 변화에 대응하여 복수 개의 상기 발광 다이오드 그룹이 순차적으로 발광하는 조명부를 포함하는 발광 모듈; 및
    복수 개의 상기 발광 다이오드 그룹의 발광에 대응하는 전류 경로를 제공하는 드라이버, 복수 개의 발광 다이오드 그룹 중 적어도 하나의 발광 다이오드 그룹에 병렬로 연결되고 상기 정류 전압에 의해 충전되며 상기 적어도 하나의 발광 다이오드 그룹에 플리커 저감을 위해 방전 전류를 제공하는 캐패시터 및 상기 드라이버의 각 채널 단자 별로 구성되어서 상기 방전 전류가 상기 드라이버를 거쳐서 상기 채널 단자를 통해 흐르는 역방향 전류 흐름을 차단하는 복수 개의 다이오드를 포함하는 구동 모듈;을 포함함을 특징으로 하는 발광 다이오드 조명 장치.
  2. 제1 항에 있어서,
    상기 발광 모듈은 발광 다이오드 그룹의 출력단에 연결되는 발광 모듈 단자들을 포함하고, 상기 구동 모듈은 상기 채널 단자에 연결되는 구동 모듈 단자들을 포함하며, 상기 발광 모듈 단자들과 상기 구동 모듈 단자들은 상호 대응하여 전기적으로 접속 가능하도록 구성되는 발광 다이오드 조명 장치.
  3. 제1 항에 있어서,
    상기 구동 모듈은 상기 드라이버의 상기 전류 경로에 연결되는 센싱 저항을 더 포함하며,
    상기 센싱 저항은 상기 전류 경로의 구동 전류를 레귤레이션하기 위한 센싱 전압을 제공하는 발광 다이오드 조명 장치.
  4. 제3 항에 있어서, 상기 드라이버는,
    상기 발광 다이오드 그룹 별로 설정된 기준 전압과 상기 센싱 저항의 센싱 전압을 비교함으로써 상기 전류 경로의 제공과 상기 전류 경로의 상기 구동 전류의 레귤레이션을 수행하는 발광 다이오드 조명 장치.
  5. 제1 항에 있어서,
    상기 캐패시터를 복수 개 구비하며, 상기 복수 개의 발광 다이오드 그룹 별로 병렬로 상기 캐패시터가 연결되는 발광 다이오드 조명 장치.
  6. 제1 항에 있어서,
    상기 복수 개의 발광 다이오드 그룹을 복수 개의 단위로 구분하고, 상기 단위 별로 대응하는 수의 상기 캐패시터를 구비하며, 상기 단위 별로 병렬로 상기 캐패시터가 연결되는 발광 다이오드 조명 장치.
  7. 제1 항에 있어서,
    상기 복수 개의 발광 다이오드 그룹의 전체에 병렬로 상기 캐패시터가 연결되는 발광 다이오드 조명 장치.
  8. 정류 전압의 변화에 대응하여 순차적으로 발광 및 소광하는 직렬 연결된 복수 개의 발광 다이오드 그룹을 포함하고, 상기 정류 전압을 제공받는 정류 전압 입력 단자와 상기 발광 다이오드 그룹 별 출력단에 연결되는 복수 개의 발광 모듈 단자를 구비하는 발광 모듈; 및
    상기 정류 전압을 제공하는 정류 전압 제공 단자, 상기 발광 모듈 단자들에 일대일 대응하도록 형성된 구동 모듈 단자들, 상기 구동 모듈 단자들에 일대일 연결되는 채널 단자들이 형성되고 상기 복수 개의 발광 다이오드 그룹들 중 적어도 하나의 발광에 대응한 전류 경로를 상기 채널 단자들을 통하여 제공하는 드라이버, 정류 전압 제공 단자와 상기 구동 모듈 단자들 중 선택된 둘 사이에 연결됨으로써 상기 복수 개의 발광 다이오드 그룹 중 적어도 하나 이상에 병렬로 연결되고 상기 정류 전압에 의해 충전되며 상기 적어도 하나의 발광 다이오드 그룹에 플리커 저감을 위해 방전 전류를 제공하는 캐패시터 및 상기 드라이버의 각 채널 단자 별로 구성되어서 상기 방전 전류가 상기 드라이버를 거쳐서 상기 채널 단자를 통해 흐르하는 역방향 전류 흐름을 차단하는 다이오드를 포함하는 구동 모듈;을 포함함을 특징으로 하는 발광 다이오드 조명 장치.
  9. 제8 항에 있어서,
    상기 구동 모듈은 교류 전원의 교류 전압을 전파 정류하여서 정류 전압을 출력하는 전원부를 더 포함하며,
    상기 정류 전압은 상기 정류 전압 제공 단자 및 상기 정류 전압 입력 단자를 거쳐서 상기 복수 개의 발광 다이오드 그룹에 제공되는 발광 다이오드 조명 장치.
  10. 제9 항에 있어서,
    상기 구동 모듈은 상기 드라이버의 상기 전류 경로에 연결되는 센싱 저항을 더 포함하며,
    상기 센싱 저항은 상기 전류 경로의 구동 전류를 레귤레이션하기 위한 센싱 전압을 제공하는 발광 다이오드 조명 장치.
  11. 제10 항에 있어서, 상기 드라이버는,
    상기 발광 다이오드 그룹 별로 설정된 기준 전압과 상기 센싱 저항의 센싱 전압을 비교함으로써 상기 전류 경로의 제공과 상기 전류 경로의 상기 구동 전류의 레귤레이션을 수행하는 발광 다이오드 조명 장치.
  12. 제8 항에 있어서,
    상기 캐패시터를 복수 개 구비하며, 각 캐패시터가 상기 복수 개의 발광 다이오드 그룹 별로 병렬로 연결되도록 상기 정류 전압 제공 단자 및 하나의 상기 구동 모듈 단자 사이와 각각의 상기 구동 모듈 단자들 사이에 구성되는 발광 다이오드 조명 장치.
  13. 제8 항에 있어서,
    상기 복수 개의 발광 다이오드 그룹을 복수 개의 단위로 구분하고, 상기 단위 별로 대응하는 수의 상기 캐패시터를 구비하며, 각 캐패시터가 상기 단위 별로 병렬로 연결되도록 상기 단위에 대응하는 상기 정류 전압 제공 단자 및 구동 모듈 단자들 중 선택된 둘 사이에 구성되는 발광 다이오드 조명 장치.
  14. 제8 항에 있어서,
    상기 캐패시터가 상기 복수 개의 발광 다이오드 그룹의 전체에 병렬로 연결되도록 상기 정류 전압 제공 단자와 하나의 구동 모듈 단자 사이에 구성되는 발광 다이오드 조명 장치.
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