KR20170100916A - 조명 장치의 제어 회로 - Google Patents

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Abstract

본 발명은 발광 다이오드를 광원으로 이용하는 조명 장치의 제어 회로를 개시하며, 정류 전압을 모니터링한 결과와 발광 다이오드 그룹 중 특정한 발광 다이오드 그룹의 출력 전압을 모니터링한 결과를 이용하여 구동 회로의 구동 전류를 제어한다.

Description

조명 장치의 제어 회로{CONTROL CIRCUIT FOR LIGHTING APPARATUS}
본 발명은 조명 장치에 관한 것이며, 보다 상세하게는 발광 다이오드를 광원으로 이용하는 조명 장치의 제어 회로에 관한 것이다.
조명 장치는 에너지 절감을 위하여 적은 양의 에너지로 높은 발광 효율을 갖는 광원을 이용하도록 개발되고 있다. 최근 발광 다이오드(LED)가 조명 장치의 대표적인 광원으로 이용되고 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.
상기 교류 다이렉트 방식의 조명 장치는 교류 전원을 정류 전압으로 변환하고 정류 전압을 이용한 전류 구동에 의하여 발광 다이오드가 발광하도록 구성된다. 교류 다이렉트 방식의 조명 장치는 인덕터 및 캐패시터를 사용하지 않고 정류 전압을 사용하기 때문에 역률(POWER FACTOR)이 양호한 특성이 있다. 정류 전압은 교류 전압이 전파 정류된 전압을 의미한다.
교류 다이렉트 방식의 조명 장치는 적어도 하나의 발광 다이오드 그룹을 포함하며, 발광 다이오드 그룹은 적어도 하나의 발광 다이오드를 포함하도록 구성되고 정류 전압의 변화에 대응하여 발광한다.
상기한 조명 장치는 발광 다이오드 그룹의 발광에 대응한 전류 경로가 IC로 제작된 구동 회로를 통하여 형성되도록 구성된다.
교류 전원이 불안정하여서 설계보다 높은 피크(peak) 값을 갖는 정류 전압이 발생하는 경우, 정류 전압의 레벨에 대응하는 많은 양의 전류가 구동 회로의 전류 경로를 흐르게 되고, 구동 회로에 과열이 발생한다.
상기와 같은 과열은 조명 장치의 안정적인 동작을 저해하고 IC로 제작된 구동 회로를 손상시킬 수 있다. 그러므로, 조명 장치는 높은 정류 전압에 의해서 구동 회로가 과열되지 않도록 전류 제어가 필요하다.
본 발명의 목적은 정류 전압의 피크값을 모니터링하고 피크값의 상승에 대응하여 발광 다이오드 그룹의 발광에 대응하는 구동 전류를 제한함으로써 IC로 제작된 구동 회로의 발열을 저감시켜서 구동 회로를 보호하기 위한 조명 장치의 제어 회로를 제공함에 있다.
본 발명의 다른 목적은 정류 전압의 피크값과 발광 다이오드의 잉여 전압을 모니터링하고 피크값과 잉여 전압의 상승에 대응하여 발광 다이오드 그룹의 발광에 대응하는 구동 전류를 제한함으로써 IC로 제작된 구동 회로의 발열을 저감시켜서 구동 회로를 보호하기 위한 조명 장치의 제어 회로를 제공함에 있다.
본 발명의 정류 전압을 이용하여 발광되는 직렬로 연결된 복수의 발광 다이오드 그룹을 포함하는 조명 장치의 제어 회로는, 상기 정류 전압을 모니터링한 결과를 제1 제어 신호로 제공하는 제1 모니터링부; 상기 발광 다이오드 그룹 중 특정한 상기 발광 다이오드 그룹의 출력 전압을 모니터링한 결과를 제2 제어 신호로 제공하는 제2 모니터링부; 내부의 기준 전압과 센싱 전압을 비교하여 발광을 위한 전류 경로를 복수의 상기 발광 다이오드 그룹 중 하나에 제공하고 상기 전류 경로에 대한 전류 레귤레이션을 수행하며, 상기 제1 제어 신호와 상기 제2 제어 신호를 합한 제어 신호를 수신하고, 상기 제어 신호에 대응하여 상기 전류 경로의 구동 전류의 양을 조절하여 상기 구동 전류에 의한 발열을 제어하는 구동 회로; 및 상기 전류 경로에 연결되며 상기 센싱 전압을 제공하는 센싱 저항;을 포함함을 특징으로 한다.
또한, 본 발명의 정류 전압을 이용하여 발광되는 직렬로 연결된 복수의 발광 다이오드 그룹을 포함하는 조명 장치의 제어 회로는, 상기 발광 다이오드 그룹 중 특정한 상기 발광 다이오드 그룹의 출력 전압을 모니터링한 결과를 제어 신호로 제공하는 모니터링부; 내부의 기준 전압과 센싱 전압을 비교하여 발광을 위한 전류 경로를 복수의 상기 발광 다이오드 그룹 중 하나에 제공하고 상기 전류 경로에 대한 전류 레귤레이션을 수행하며, 상기 제어 신호에 대응하여 상기 전류 경로의 구동 전류의 양을 조절하여 상기 구동 전류에 의한 발열을 제어하는 구동 회로; 및 상기 전류 경로에 연결되며 상기 센싱 전압을 제공하는 센싱 저항;을 포함함을 특징으로 한다.
본 발명에 의하면 정류 전압의 피크값을 모니터링하고 피크값의 상승에 대응하여 구동 전류를 제한할 수 있고, 발광 다이오드의 잉여 전압을 모니터링하고 잉여 전압의 상승에 대응하여 발광 다이오드 그룹의 발광에 대응하는 구동 전류를 제한할 수 있다. 그러므로, 본 발명은 높은 피크값을 갖는 정류 전압에 의해서 IC로 제작된 구동 회로가 발열되는 것을 제어할 수 있다.
도 1은 본 발명의 조명 장치의 제어 회로에 따른 바람직한 실시예를 나타내는 블록도
도 2는 도 1의 구동 회로의 상세 회로도.
도 3은 한 주기의 정류 전압의 변화에 대응한 구동 전류의 변화를 예시한 파형도.
도 4는 서로 다른 피크값을 갖는 정류 전압들을 예시한 파형도.
도 5는 서로 다른 피크값을 갖는 정류 전압들에 의하여 형성되는 잉여 전압들을 예시한 파형도.
도 6은 정류 전압의 피크값과 제어 신호 Vcomp 간의 관계를 표시한 그래프.
도 7은 정류 전압의 피크값과 구동 전류 간의 관계를 표시한 그래프.
도 8은 제1 제어 신호에 의하여 제어 신호 Vcomp이 결정되는 경우 구동 전류의 변화를 예시한 파형도.
도 9는 제1 및 제2 제어 신호에 의한여 제어 신호 Vcomp이 결정되는 경우 구동 전류의 변화를 예시한 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.
도 1을 참조하면, 본 발명의 실시예는 전원부(10), 조명부(20), 구동 회로(30), 제1 모니터링부(40) 및 제2 모니터링부(50)를 포함할 수 있다.
전원부(10)는 정류 전압 Vrec을 제공하도록 구성되며, 이를 위하여 교류 전원(VAC)과 정류기(12)를 포함할 수 있다. 교류 전원(VAC)은 상용 교류 전원으로 구성될 수 있으며 교류 전압을 제공한다. 정류기(12)는 교류 전원(VAC)의 교류 전압을 전파 정류한 정류 전압 Vrec을 출력한다. 정류기(12)는 통상의 브릿지 다이오드 구조를 갖도록 구성될 수 있다.
전원부(10)에서 제공되는 정류 전압 Vrec은 교류 전압의 반주기에 대응하는 리플 성분을 갖는다. 이하 본 발명의 실시예에서 정류 전압 Vrec의 변화는 리플의 증감을 의미하는 것으로 정의한다.
조명부(20)는 정류 전압 Vrec에 대응하여 발광하며, 발광 다이오드들을 포함한다. 조명부(20)에 포함된 발광 다이오드들은 복수 개의 발광 다이오드 그룹으로 구분될 수 있으며, 도 1의 실시예는 직렬로 연결된 4 개의 발광 다이오드 그룹(LED1, LED2, LED3, LED4)을 포함한 조명부(20)를 예시한다. 발광 다이오드 그룹의 수는 제작자의 의도에 따라 다양하게 적용될 수 있다.
또한, 각 발광 다이오드 그룹(LED1, LED2, LED3, LED4)은 적어도 하나의 발광 다이오드 또는 직렬, 병렬 또는 직병렬 연결된 복수 개의 발광 다이오드를 포함할 수 있다.
각 발광 다이오드는 발광 전압을 가지며, 발광 다이오드 그룹들은 발광 다이오드를 포함하는 수에 비례하는 레벨의 발광 전압을 갖는다.
발광 다이오드 그룹(LED1)이 발광하는 전압은 발광 다이오드 그룹(LED1)의 발광 전압 V1이라 정의할 수 있고, 발광 다이오드 그룹들(LED1, LED2)이 발광하는 전압은 발광 다이오드 그룹(LED2)의 발광 전압 V2이라 정의할 수 있고, 발광 다이오드 그룹들(LED1, LED2, LED3)이 발광하는 전압은 발광 다이오드 그룹(LED3)의 발광 전압 V3이라 정의할 수 있고, 발광 다이오드 그룹들(LED1, LED2, LED3, LED4)이 발광하는 전압은 발광 다이오드 그룹(LED4)의 발광 전압 V4이라 정의할 수 있다.
정류 전압 Vrec이 상승하면 순차 발광하는 발광 다이오드 그룹의 수가 증가하고, 정류 전압 Vrec이 하강하면 순차 발광하는 발광 다이오드 그룹의 수가 감소한다.
구동 회로(30)는 내부의 기준 전압과 센싱 전압을 비교하여 발광을 위한 전류 경로를 발광 다이오드 그룹들(LED1~LED4) 중 하나에 제공하고 전류 경로에 대한 전류 레귤레이션을 수행한다.
이를 위하여, 구동 회로(30)는 조명부(20)에 포함된 발광 다이오드 그룹들(LED1, LED2, LED3, LED4)의 각 출력단에 연결되는 단자들(C1, C2, C3, C4)을 포함하며, 전류 경로를 형성하기 위한 센싱 저항(Rs)에 연결된다. 센싱 저항(Rs)에 인가되는 전압은 센싱 전압이라 하고 센싱 저항(Rs)에 흐르는 전류는 구동 전류라 한다. 구동 회로(30)는 하나의 IC로 제작될 수 있으며, 접지단(GND)과 센싱 저항(Rs)이 연결되는 센싱 저항단(Riset)을 갖는다.
구동 회로(30)는 전류 경로를 제공하기 위하여 센싱 저항(Rs)의 센싱 전압을 이용한다. 구동 회로(30)는 센싱 저항(Rs)에 흐르는 구동 전류에 대응하는 센싱 전압과 각 발광 다이오드 그룹들(LED1, LED2, LED3, LED4)에 대응하여 내부에서 제공되는 기준 전압들을 각각 비교한다. 센싱 전압과 기준 전압들을 각각 비교한 결과에 따라서, 구동 회로(30)는 센싱 저항(Rs)과 단자들(C1, C2, C3, C4) 간을 선택적으로 연결하는 전류 경로를 제공할 수 있다.
그리고, 구동 회로(30)는 제어 신호 Vcomp를 수신하는 제어 단자(Vcompt)를 갖는다. 구동 회로(30)는 후술하는 제1 제어 신호와 후술하는 제2 제어 신호를 합한 제어 신호 Vcomp를 수신하고, 제어 신호 Vcomp에 대응하여 전류 경로의 구동 전류 Irec의 양을 조절하여 발열을 제어한다. 상기 제1 제어 신호는 파워를 균일하게 유지하기 위한 것이고, 상기 제2 제어 신호는 상기 발광 다이오드 그룹의 출력 전압의 상승에 대응하여 파워를 감소시키기 위한 것이다.
한편, 제1 모니터링부(40)는 정류 전압 Vrec의 피크값을 모니터링하며 제1 제어 신호를 출력하도록 구성된다. 이를 위하여 제1 모니터링부(40)는 정류 전압 Vrec을 분압하는 저항들(R11, R12)과 저항(R12)에 분압된 전압을 충전하는 캐패시터(CA)를 포함한다. 캐패시터(CA)의 충전 전압이 제1 제어 신호로 제공된다.
정류 전압 Vrec의 피크값이 상승하면 캐패시터(CA)의 충전 전압의 레벨이 상승하며, 정류 전압 Vrec의 피크값이 하강하면 캐패시터(CA)의 충전 전압의 레벨이 하강한다. 캐패시터(CA)는 이전 주기의 정류 전압의 피크치를 모니터링한 충전 전압을 현재 주기의 정류 전압에 대응한 전류 제어를 위한 제1 제어 신호로서 제어 단자(Vcompt)에 제공된다.
제2 모니터링부(50)는 발광 다이오드 그룹들(LED1, LED2, LED3, LED4) 중 특정한 상기 발광 다이오드 그룹의 잉여 전압을 모니터링한 결과를 제2 제어 신호로 제공한다.
본 발명의 실시예로 제2 모니터링부(50)는 조명부(20)에서 마지막 발광하는 발광 다이오드 그룹(LED4)의 발광에 대응하여 형성되는 잉여 전압의 레벨 변화를 모니터링하여 제2 제어 신호를 출력하도록 구성된다.
이를 위하여, 제2 모니터링부(50)는 발광 다이오드 그룹(LED4)의 출력단에 형성되는 잉여 전압을 분압하는 저항들(R21, R22)과 저항들(R21, R22) 간의 노드와 제어단자(Vcompt) 사이의 다이오드(DA)를 포함한다. 즉, 저항(R22)에 인가되는 전압이 제2 제어 신호로 제공된다.
잉여 전압은 발광 다이오드 그룹(LED4)이 발광되기 전에 형성되지 않고 발광 다이오드 그룹(LED4)가 발광된 후 “정류 전압 Vrec - 발광 전압 V4”에 상응하는 레벨을 갖는다. 정류 전압 Vrec의 피크값이 변화되면 잉여 전압의 피크값도 변화된다. 즉, 잉여 전압은 발광 전압 V4보다 높은 정류 전압 Vrec의 레벨 변화를 따라가도록 형성된다. 제2 모니터링부(50)는 현재 정류 전압 Vrec에 의한 잉여 전압의 변화를 모니터링한 결과로 제2 제어 신호를 제공한다.
제1 모니터링부(40)의 제1 제어 신호와 제2 모니터링부(50)의 제2 제어 신호는 공통 노드를 통하여 구동 회로(30)의 제어 단자(Vcompt)에 인가된다. 구동 회로(30)는 제1 제어 신호와 제2 제어 신호가 합해진 제어 신호 Vcomp를 제어 단자(Vcompt)를 통하여 수신한다.
여기에서, 제1 제어 신호는 0V에서 수백 V의 범위로 변화되는 정류 전압 Vrec을 모니터링한 결과를 수 V의 레벨로 표현하는 것이고, 제2 제어 신호는 0V에서 수십 V의 범위로 변화되는 잉여 전압을 모니터링한 결과를 수 V의 레벨로 표현하는 것이다. 그러므로, 제2 제어 신호가 발광 전압 V4 이상의 높은 정류 전압 Vrec의 미세한 변화를 모니터링한 결과를 제공한다.
구동 회로(30)는 발광 전압 V4 이하의 정류 전압 Vrec에 대응하여 제1 제어 신호에 의한 제어 신호 Vcomp에 의하여 작은 폭으로 전류 제어를 수행한다. 그리고, 구동 회로(30)는 발광 전압 V4 이상의 정류 전압 Vrec에 대응하여 제1 제어 신호와 제2 제어 신호를 합산한 제어 신호 Vcomp에 의하여 큰 폭으로 전류 제어를 수행한다.
본 발명에서 제2 모니터링부(50)는 발광 다이오드 그룹(LED4)의 잉여 전압을 모니터링하는 것으로 예시하고 있으나, 이에 제한되지 않고 본 발명은 구동 회로(30)의 발열 상태를 고려하여 제작자에 의하여 발광 다이오드 그룹(LED2, LED3)의 발광 이후 전압 변화를 모니터링하는 것으로 변경 실시될 수 있다.
한편, 상술한 도 1의 구동 회로(30)는 도 2를 참조하여 설명될 수 있다.
구동 회로(30)는 발광 다이오드 그룹들(LED1, LED2, LED3, LED4)에 대한 전류 경로를 제공하는 복수의 스위칭 회로(31, 32, 33, 34)와 기준 전압 VREF1, VREF2, VREF3, VREF4을 제공하기 위한 기준 전압 공급부(36)를 포함한다.
기준 전압 공급부(36)는 제작자의 의도에 따라 서로 다른 레벨의 기준 전압 VREF1, VREF2, VREF3, VREF4을 제공하는 것으로 구현될 수 있다. 그리고, 기준 전압 공급부(36)는 제어 신호 Vcomp를 수신하며, 제어 신호 Vcomp의 레벨 상승 또는 하강에 대응하여 기준 전압들 VREF1, VREF2, VREF3, VREF4의 레벨을 전체적으로 균일하게 상승 또는 하강할 수 있다.
기준 전압 공급부(36)는 예시적으로 직렬 연결된 복수의 저항을 포함하며 직렬 연결된 복수의 저항은 정전압이 인가되고 접지단(GND)에 연결된다. 상기한 기준 전압 공급부(36)는 저항 간의 노드 별로 서로 다른 레벨의 기준 전압 VREF1, VREF2, VREF3, VREF4을 출력하도록 구성될 수 있다. 이 경우, 제어 신호 Vcomp는 가장 높은 기준 전압 Vref4을 출력하는 노드에 제공되어서 전체 기준 전압들을 제어할 수 있다. 또한, 기준 전압 공급부(36)는 상기와 달리 서로 다른 레벨의 기준 전압 VREF1, VREF2, VREF3, VREF4을 제공하는 독립적인 전압공급원들을 포함하는 것으로 구성될 수 있다. 이 경우, 제어 신호 Vcomp는 전압공급원들에 각각 또는 공통으로 제공되어서 기준 전압들을 제어할 수 있다.
서로 다른 레벨의 기준 전압들 VREF1, VREF2, VREF3, VREF4 중, 기준 전압 VREF1이 가장 낮은 전압 레벨을 가지며, 기준 전압 VREF4가 가장 높은 전압 레벨을 갖는다. 기준 전압 VREF1, VREF2, VREF3, VREF4은 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 발광 시점에 센싱 저항(Rs)에 형성되는 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 발광 시점에 센싱 저항(Rs)에 형성되는 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 발광 시점에 센싱 저항(Rs)에 형성되는 센싱 전압보다 낮은 레벨로 설정될 수 있다.
그리고, 기준전압 VREF4는 정류 전압 Vrec의 상한 레벨 영역에서 센싱 저항(Rs)에 흐르는 전류가 소정의 정전류 형태가 되도록 설정됨이 바람직하다.
한편, 스위칭 회로들(31, 32, 33, 34)은 전류 레귤레이션 및 전류 경로 형성을 위하여 센싱 전압을 제공하는 센싱 저항(Rs)에 공통으로 연결된다.
스위칭 회로들(31, 32, 33, 34)은 센싱 저항(Rs)의 센싱 전압과 기준 전압 생성 회로(30)의 각각의 기준 전압 VREF1, VREF2, VREF3, VREF4를 비교하여서 조명부(20)의 발광을 위한 전류 경로를 형성한다.
스위칭 회로들(31, 32, 33, 34)은 정류 전압 Vrec이 인가되는 위치에서 먼 발광 다이오드 그룹(LED1, LED2, LED3, LED4)에 연결된 것일수록 높은 레벨의 기준 전압을 제공받는다.
각 스위칭 회로(31, 32, 33, 34)는 비교기(38a, 38b, 38c, 38d)와 스위칭 소자를 포함하며, 스위칭 소자는 NMOS 트랜지스터(39a, 39b, 39c, 39d)로 구성됨이 바람직하다.
각 스위칭 회로(31, 32, 33, 34)의 비교기(38a, 38b, 38c, 38d)는 포지티브 입력단(+)에 기준 전압이 인가되고 네가티브 입력단(-)에 센싱 전압이 인가되며 출력단으로 기준 전압과 센싱 전압을 비교한 결과를 출력하도록 구성된다.
그리고, 각 스위칭 회로(31, 32, 33, 34)의 NMOS 트랜지스터(39a, 39b, 39c, 39d)는 게이트로 인가되는 각 비교기(38a, 38b, 38c, 38d)의 출력에 따라 스위칭 동작을 수행한다. 각 NMOS 트랜지스터(39a, 39b, 39c, 39d)의 드레인과 각 비교기(38a, 38b, 38c, 38d)의 네가티브 입력단(-)은 전류 센싱 저항(Rs)에 공통으로 연결된다.
상기한 구성에 의하여 센싱 저항(Rs)은 센싱 전압을 각 비교기(38a, 38b, 38c, 38d)의 입력단(-)에 인가하는 한편 각 스위칭 회로(31, 32, 33, 34)의 NMOS 트랜지스터(39a, 39b, 39c, 39d)에 대응한 전류 경로를 제공할 수 있다.
상술한 본 발명의 조명 장치의 실시예에서 정류 전압 Vrec의 변화에 대응하여 발광 다이오드 그룹들(LED1, LED2, LED3, LED4)이 순차적으로 발광하고, 발광 다이오드 그룹들(LED1, LED2, LED3, LED4)의 순차적인 발광에 대응하는 전류 경로가 구동 회로(30)를 통하여 제공될 수 있다.
정류 전압 Vrec의 피크값이 안정적인 레벨을 유지하는 경우, 도 1 및 도 2의 본 발명의 실시예는 도 3과 같이 동작될 수 있다.
정류 전압 Vrec이 초기 상태인 경우, 각 스위칭 회로(31, 32, 33, 34)는 포지티브 입력단(+)에 인가되는 기준 전압들 VREF1, VREF2, VREF3, VREF4이 네가티브 입력단(-)에 인가되는 저항(Rs) 양단의 센싱 전압보다 높으므로 모두 턴온된 상태를 유지한다. 상기와 같이 정류 전압 Vrec이 초기 상태인 경우 발광 다이오드 그룹들(LED1, LED2, LED3, LED4)은 발광하지 않는다.
그 후 정류 전압 Vrec이 상승하여 발광 전압 V1에 도달하면, 발광 다이오드 그룹(LED1)이 발광한다. 조명부(20)의 발광 다이오드 그룹(LED1)이 발광하면, 발광 다이오드 그룹(LED1)에 연결된 스위칭 회로(31)는 발광을 위한 전류 경로를 제공한다.
정류 전압 Vrec이 발광 전압 V1에 도달하여 발광 다이오드 그룹(LED1)이 발광하고 스위칭 회로(31)를 통한 전류 경로가 형성되면, 일정한 레벨로 증가된 구동 전류 Irec가 스위칭 회로(31)에 의한 전류 경로를 통하여 흐른다.
그 후 정류 전압 Vrec이 발광 전압 V2로 상승하는 동안, 센싱 저항(Rs)에 형성되는 센싱 전압에 의하여 스위칭 회로(31)는 전류 레귤레이션 동작을 수행하며, 스위칭 회로(31)를 통하여 흐르는 구동 전류는 정전류를 유지한다.
정류 전압 Vrec이 발광 전압 V2에 도달하면, 발광 다이오드 그룹(LED2)이 발광한다. 조명부(20)의 발광 다이오드 그룹(LED2)이 발광하면, 발광 다이오드 그룹(LED2)에 연결된 스위칭 회로(32)는 발광을 위한 전류 경로를 제공한다.
상기와 같이 정류 전압 Vrec이 발광 전압 V2에 도달하여 발광 다이오드 그룹(LED2)이 발광하고 스위칭 회로(32)를 통한 전류 경로가 형성되면, 센싱 저항(Rs)의 센싱 전압의 레벨이 상승한다. 이때의 센싱 전압의 레벨은 기준 전압 VREF1보다 높다.
그러므로, 스위칭 회로(31)의 NMOS 트랜지스터(39a)는 비교기(38a)의 출력에 의하여 턴오프된다. 즉, 스위칭 회로(31)는 턴오프되고, 스위칭 회로(32)가 발광 다이오드 그룹(LED2)의 발광에 대응한 전류 경로를 제공한다. 이때, 발광 다이오드 그룹(LED1)도 발광 상태를 유지하며, 스위칭 회로(32)를 통하여 흐르는 구동 전류 Irec의 레벨은 상승한다.
그 후 정류 전압 Vrec이 발광 전압 V3으로 상승하는 동안, 센싱 저항(Rs)에 형성되는 센싱 전압에 의하여 스위칭 회로(32)는 전류 레귤레이션 동작을 수행하며, 스위칭 회로(32)를 통하여 흐르는 전류는 정전류를 유지한다.
정류 전압 Vrec이 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 발광을 위한 전류 경로를 제공한다.
상기와 같이 정류 전압 Vrec이 발광 전압 V3에 도달하여 발광 다이오드 그룹(LED3)이 순차 발광하고 스위칭 회로(33)를 통한 전류 경로가 형성되면, 센싱 저항(Rs)의 센싱 전압의 레벨이 상승한다. 이때의 센싱 전압의 레벨은 기준 전압 VREF2보다 높다.
그러므로, 스위칭 회로(32)의 NMOS 트랜지스터(39b)는 비교기(38b)의 출력에 의하여 턴오프된다. 즉, 스위칭 회로(32)는 턴오프되고, 스위칭 회로(33)가 발광 다이오드 그룹(LED3)의 순차 발광에 대응한 전류 경로를 제공한다. 이때, 발광 다이오드 그룹들(LED1, LED2)도 발광 상태를 유지하며, 스위칭 회로(32)를 통하여 흐르는 구동 전류 Irec의 레벨은 상승한다.
그 후 정류 전압 Vrec이 발광 전압 V4으로 상승하는 동안, 센싱 저항(Rs)에 형성되는 센싱 전압에 의하여 스위칭 회로(33)는 전류 레귤레이션 동작을 수행하며, 스위칭 회로(33)를 통하여 흐르는 전류는 정전류를 유지한다.
그 후 정류 전압 Vrec이 계속 상승하여, 발광 전압 V4에 도달하면, 발광 다이오드 그룹(LED4)이 발광한다. 발광 다이오드 그룹(LED4)이 발광되면, 발광 다이오드 그룹(LED4)에 연결된 스위칭 회로(34)는 발광을 위한 전류 경로를 제공한다.
상기와 같이 정류 전압 Vrec이 발광 전압 V4에 도달하여 발광 다이오드 그룹(LED4)이 순차 발광하고 스위칭 회로(34)를 통한 전류 경로가 형성되면, 센싱 저항(Rs)의 센싱 전압의 레벨이 상승한다. 이때의 센싱 전압의 레벨은 기준 전압 VREF3보다 높다.
그러므로, 스위칭 회로(33)의 NMOS 트랜지스터(39c)는 비교기(38c)의 출력에 의하여 턴오프된다. 즉, 스위칭 회로(33)는 턴오프되고, 스위칭 회로(34)가 발광 다이오드 그룹(LED4)의 순차 발광에 대응한 전류 경로를 제공한다. 이때, 발광 다이오드 그룹들(LED1, LED2, LED3)도 발광 상태를 유지하며, 스위칭 회로(34)를 통하여 흐르는 구동 전류 Irec의 레벨은 상승한다.
발광 다이오드 그룹(LED4)이 발광한 후 정류 전압 Vrec이 상승하면 과전압이 될 수 있다. 정류 전압 Vrec의 상승에 대응하여 발광 다이오드 그룹(LED3)의 출력 전압도 상승한다.
그 후 정류 전압 Vrec이 피크값까지 상승한 후 발광 전압 V4으로 하강하는 동안, 센싱 저항(Rs)에 형성되는 센싱 전압에 의하여 스위칭 회로(34)는 전류 레귤레이션 동작을 수행하며, 스위칭 회로(34)를 통하여 흐르는 전류는 정전류를 유지한다.
이후, 정류 전압 Vrec이 감소하면, 발광 다이오드 그룹(LED4, LED3, LED2, LED1)에 연결된 스위칭 회로들(34, 33, 32, 31)이 순차적으로 턴오프되며, 발광 다이오드 그룹들(LED4~LED1)은 순차적으로 소광된다.
정류 전압 Vrec의 피크값이 도 4와 같이 Vrec1에서 Vrec2로 상승되는 경우, 발광 다이오드 그룹(LED4)의 발광 이후 형성되는 잉여 전압은 도 5와 같이 V41에서 V42와 같이 변화된다.
상기와 같이 정류 전압 Vrec이 Vrec1에서 Vrec2로 상승하면, 피크값이 상승한만큼 구동 회로(30)의 전류 경로 상의 전류량이 많아지며, 구동 회로(30)의 발열이 증가한다.
본 발명은 제1 모니터링부(40) 및 제2 모니터링부(50)의 동작에 의하여 상기한 발열 증가를 제어한다.
도 6을 참조하면, 제1 모니터링부(40)는 정류 전압 Vrec의 피크값이 변화되는 것에 대응하여 점차 증가하도록 제1 제어 신호(A)를 제공하고, 제2 모니터링부(40)는 발광 다이오드 그룹(LED4)의 발광 이후부터 제1 제어 신호(A)보다 큰 값으로 증가하도록 제2 제어 신호(B)를 제공한다.
제1 제어 신호(A)와 제2 제어 신호(B)를 합한 제어 신호 Vcomp가 구동 회로(30)의 기준 전압 공급부(36)에 제공되며, 정류 전압 Vrec이 높은 경우(Vrec2의 경우) 기준전압들 VREF1~VREF4는 높게 형성되며, 정류 전압 Vrec이 낮은 경우(Vrec1의 경우) 기준전압들 VREF1~VREF4는 낮게 형성된다.
상승된 기준전압들 VREF1~VREF4에 의하여 스위칭 회로들(31~34)은 턴온되는 시점이 제어되고 스위칭 회로들(31~34)을 흐르는 구동 전류 Irec의 양이 줄어든다. 즉, 정류 전압 Vrec가 높아지면, 본 발명에 의하여 구동 회로(30)의 전류 경로 상의 구동 전류 Irec의 양이 도 7의 Irec_A와 같이 줄어든다.
특히, 발광 다이오드 그룹(LED4)의 발광 이후부터 제1 제어 신호(A)보다 큰 값으로 증가하도록 제2 제어 신호(B)가 제공되는 경우, 기준전압들 VREF1~VREF4이 더욱 상승하며, 스위칭 회로(34)를 흐르는 구동 전류 Irec의 양이 더욱 줄어든다. 즉, 발광 전압 V4보다 높은 정류 전압 Vrec의 변화에 대응하여 구동 회로(30)의 전류 경로 상의 구동 전류 Irec의 양이 도 7의 Irec_B와 같이 줄어든다.
제1 제어 신호(A)에 의하여 제어 신호(Vcomp)가 결정되는 경우, 한 주기의 정류 전압 Vrec의 변화에 대응하여 구동 전류 Irec가 구동 전류 Irec_A로 줄어드는 것은 도 8을 참조하여 이해될 수 있다. 그리고, 제1 제어 신호(A) 및 제2 제어 신호(B)에 의하여 의하여 제어 신호(Vcomp)가 결정되는 경우, 한 주기의 정류 전압 Vrec의 변화에 대응하여 구동 전류 Irec가 구동 전류 Irec_B로 줄어드는 것은 도 9를 참조하여 이해될 수 있다.
도 8과 도 9를 대비하면, 발광 전압 V4보다 높은 정류 전압 Vrec에서 구동 전류 Irec_A보다 구동 전류 Irec_B가 더 줄어듦을 알 수 있다.
상술한 바와 같이 본 발명의 실시예는 정류 전압의 피크값을 모니터링하고 피크값의 상승에 대응하여 발광 다이오드 그룹의 발광에 대응하는 구동 전류를 제한할 수 있으며, 발광 다이오드의 잉여 전압을 모니터링하고 잉여 전압의 상승에 대응하여 발광 다이오드 그룹의 발광에 대응하는 구동 전류를 제한할 수 있다. 따라서, 정류 전압 Vrec의 피크치 상승에 대응하여 IC로 제작된 구동 회로의 발열을 저감시켜서 구동 회로를 보호할 수 있다.

Claims (12)

  1. 정류 전압을 이용하여 발광되는 직렬로 연결된 복수의 발광 다이오드 그룹을 포함하는 조명 장치의 제어 회로에 있어서,
    상기 정류 전압을 모니터링한 결과를 제1 제어 신호로 제공하는 제1 모니터링부;
    상기 발광 다이오드 그룹 중 특정한 상기 발광 다이오드 그룹의 출력 전압을 모니터링한 결과를 제2 제어 신호로 제공하는 제2 모니터링부;
    내부의 기준 전압과 센싱 전압을 비교하여 발광을 위한 전류 경로를 복수의 상기 발광 다이오드 그룹 중 하나에 제공하며, 상기 제1 제어 신호와 상기 제2 제어 신호를 합한 제어 신호를 수신하고, 상기 제어 신호에 대응하여 상기 전류 경로의 구동 전류의 양을 조절하여 상기 구동 전류에 의한 발열을 제어하는 구동 회로; 및
    상기 전류 경로에 연결되며 상기 센싱 전압을 제공하는 센싱 저항;을 포함함을 특징으로 하는 조명 장치의 제어 회로.
  2. 제1 항에 있어서,
    상기 제1 제어 신호는 파워를 균일하게 유지하기 위한 것이고, 상기 제2 제어 신호는 상기 발광 다이오드 그룹의 출력 전압의 상승에 대응하여 파워를 감소시키기 위한 것인 조명 장치의 제어 회로.
  3. 제1 항에 있어서,
    상기 제1 모니터링부는 상기 정류 전압의 피크치를 모니터링한 결과를 상기 제1 제어 신호로 제공하는 조명 장치의 제어 회로.
  4. 제3 항에 있어서,
    상기 제1 제어 신호는 이전 주기의 상기 정류 전압을 모니터링한 결과를 상기 제1 제어 신호로 제공하는 조명 장치의 제어 회로.
  5. 제1 항에 있어서,
    상기 제1 모니터링부는 상기 정류 전압을 분압한 전압을 충전하는 캐패시터를 포함하고, 상기 캐패시터의 충전 전압을 상기 제1 제어 신호로 제공하는 조명 장치의 제어 회로.
  6. 제1 항에 있어서,
    상기 제2 모니터링부는 마지막 발광하는 상기 발광 다이오드 그룹의 잉여 전압을 모니터링한 결과를 상기 제2 제어 신호로 제공하는 조명 장치의 제어 회로.
  7. 제1 항에 있어서,
    상기 구동 회로는 상기 제어 신호의 변화에 대응하여 상기 기준 전압의 레벨을 변화시켜서 상기 구동 전류의 양을 조절하는 조명 장치의 제어 회로.
  8. 제1 항에 있어서,
    상기 구동 회로는,
    상기 발광 다이오드 그룹 별로 대응하는 서로 다른 레벨의 기준 전압들을 공급하며, 상기 제어 신호의 변화에 대응하여 상기 기준 전압들의 레벨을 변화시키는 기준 전압 공급부; 및
    상기 센싱 전압과 상기 발광 다이오드 그룹 별 상기 기준 전압을 비교하여 발광을 위한 상기 전류 경로를 복수의 상기 발광 다이오드 그룹 중 하나에 제공하는 스위칭 회로들;을 포함함을 특징으로 하는 조명 장치의 제어 회로.
  9. 정류 전압을 이용하여 발광되는 직렬로 연결된 복수의 발광 다이오드 그룹을 포함하는 조명 장치의 제어 회로에 있어서,
    상기 발광 다이오드 그룹 중 특정한 상기 발광 다이오드 그룹의 출력 전압을 모니터링한 결과를 제어 신호로 제공하는 모니터링부;
    내부의 기준 전압과 센싱 전압을 비교하여 발광을 위한 전류 경로를 복수의 상기 발광 다이오드 그룹 중 하나에 제공하며, 상기 제어 신호에 대응하여 상기 전류 경로의 구동 전류의 양을 조절하여 상기 구동 전류에 의한 발열을 제어하는 구동 회로; 및
    상기 전류 경로에 연결되며 상기 센싱 전압을 제공하는 센싱 저항;을 포함하는 조명 장치의 제어 회로.
  10. 제9 항에 있어서
    상기 제어 신호는 상기 발광 다이오드 그룹의 출력 전압의 상승에 대응하여 파워를 감소시키기 위한 것인 조명 장치의 제어 회로.
  11. 제9 항에 있어서,
    상기 모니터링부는 마지막 발광하는 상기 발광 다이오드 그룹의 잉여 전압을 모니터링한 결과를 상기 제어 신호로 제공하는 조명 장치의 제어 회로.
  12. 제9 항에 있어서,
    상기 구동 회로는 상기 제어 신호의 변화에 대응하여 상기 기준 전압의 레벨을 변화시켜서 상기 구동 전류의 양을 조절하는 조명 장치의 제어 회로.
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Comment text: Decision to Refuse Application

Patent event code: PE06012S01D

Patent event date: 20220524

Comment text: Notification of reason for refusal

Patent event code: PE06011S01I