KR101414902B1

KR101414902B1 - 교류 led 구동회로

Info

Publication number: KR101414902B1
Application number: KR1020130133449A
Authority: KR
Inventors: 신소봉; 권옥환
Original assignee: 메를로랩 주식회사
Priority date: 2013-11-05
Filing date: 2013-11-05
Publication date: 2014-07-03
Anticipated expiration: 2033-11-05
Also published as: WO2015068978A1; CN105027681A; US20160278177A1; CN105027681B; US9603215B2

Abstract

본 발명은 플리커 프리(flicker free) 특성이 크게 개선되고 이와 동시에 양호한 파워 팩터(power factor)를 구현할 수 있는 교류 LED 구동회로에 관한 것으로서, 본 발명에 따른 교류 LED 구동회로는, 전원공급부의 출력단에 접속되는 LED 조명부와, 상기 LED 조명부의 전류공급채널 형성을 위해 상기 LED 조명부의 출력단에 접속되는 전류채널 스위칭부와, 상기 전원공급부 및 LED 조명부 간의 접속라인에 병렬 접속되어 상기 전원공급부로부터 전압 충전을 하고 상기 LED 조명부에 대한 스위칭 기능을 가져 충전 전압을 상기 LED 조명부에 선택적으로 공급하는 전압 충전부와, 상기 전압 충전부의 스위칭 기능을 제어하는 충전전압 스위칭 제어부를 포함하여 구성되며, 또한 상기 전원공급부의 공급 전압값을 V1 상기 LED 조명부 및 전류채널 스위칭부의 정상 동작을 위해 필요한 전압값을 VT로 정하면, 상기 충전전압 스위칭 제어부는 VT〉V1일 때 상기 전압 충전부의 스위칭 기능을 상기 LED 조명부에 대한 단락 상태로 전환하는 것을 특징으로 한다.

Description

교류 LED 구동회로{AC LED driving circuit}

본 발명은 교류 LED 구동회로에 관한 것으로서, 특히 플리커 프리(flicker free) 특성이 크게 개선되고 이와 동시에 양호한 파워 팩터(power factor)를 구현할 수 있는 교류 LED 구동회로에 관한 것이다.

교류(AC) 전원 하에서 LED를 구동하는 방식으로 제안된 교류 LED 구동회로는 SMPS(Switched mode power supply) 방식에 비해 제조 과정이 단순하고 불량률이 낮으며 수명이 긴 장점이 있다.

도 1을 참조하면, 도 1은 종래 일반적인 교류 LED 구동회로를 보인 도면으로서, 이러한 교류 LED 구동회로는 전류원을 순차적으로 제어하는 것이 근본 원리이다.

그러나 이러한 교류 LED 구동회로는 SMPS형 LED 조명 드라이버(driver)와 비교해 높은 효율성과 수명 및 신뢰성 그리고 LED 조명의 크기 감소를 얻을 수 있는 뛰어난 장점들에도 불구하고, 근본 구동 방식에 의한 플리커(flicker) 발생의 측면에서 큰 약점을 가진다. 즉, 교류 LED 구동회로는 기본적으로 변화하는 입력 전압에 대하여 전류를 순차적으로 구동하는 방식이므로, LED의 음영에 대해 완벽하게 자유롭게 만드는 것이 매우 어렵다

도 2를 참조하면, 도 2의 (a)는 실제 교류 LED 구동회로가 사용된 상용 조명을 촬영하여 이미지화한 것으로서, 도 2의 (b)에서 보여지는 바와 같이 전원이 60Hz로 구동 시 120Hz로 발생하는 주기적인 LED 점멸이 발생된다. 이때, 사람은 통상 80Hz 이상의 규칙적인 빛의 깜박임은 감지하지 못하므로 육안으로는 전혀 문제될게 없지만, 도 2의 (b)와 같이 동작하는 광원을 직접 촬영하는 경우 사진 및 동영상에서 도 2의 (a)처럼 가로 또는 세로의 규칙적인 검은 줄무늬가 발생된다. 이러한 규칙적인 검은 줄무늬 발생 현상을 stroboscopic 효과라고 한다.

한국등록특허 제1202304호(2012.11.19.공고), “교류전원 구동용 LED 조명장치” 한국등록특허 제1311730호(2013.09.26.공고), “플리커레스 기능이 구비된 LED조명등기구”

본 발명은 상기와 같은 문제점을 해결하기 위해 제안된 것으로서, 플리커 프리(flicker free) 특성이 크게 개선되고 이와 동시에 양호한 파워 팩터(power factor)를 구현할 수 있는 교류 LED 구동회로를 제공하는데 목적이 있다.

상기와 같은 목적을 달성하기 위해 본 발명에 따른 교류 LED 구동회로는, 전원공급부의 출력단에 접속되는 LED 조명부와, 상기 LED 조명부의 전류공급채널 형성을 위해 상기 LED 조명부의 출력단에 접속되는 전류채널 스위칭부와, 상기 전원공급부 및 LED 조명부 간의 접속라인에 병렬 접속되어 상기 전원공급부로부터 전압 충전을 하고 상기 LED 조명부에 대한 스위칭 기능을 가져 충전 전압을 상기 LED 조명부에 선택적으로 공급하는 전압 충전부와, 상기 전압 충전부의 스위칭 기능을 제어하는 충전전압 스위칭 제어부를 포함하여 구성된다.

또한 상기 전원공급부의 공급 전압값을 V1 상기 LED 조명부 및 전류채널 스위칭부의 정상 동작을 위해 필요한 전압값을 VT로 정하면, 상기 충전전압 스위칭 제어부는 VT〉V1일 때 상기 전압 충전부의 스위칭 기능을 상기 LED 조명부에 대한 단락 상태로 전환하는 것을 특징으로 한다.

또한 상기 전압 충전부는 상기 전원공급부 및 LED 조명부 간의 접속라인에 접속되는 충전 유니트와, 상기 충전 유니트 및 LED 조명부 간의 접속라인 상에 설치되어 상기 충전전압 스위칭 제어부의 제어에 따라 개방 및 단락되는 스위치를 포함하는 것을 특징으로 한다.

또한 상기 전원공급부의 공급 전압값을 V1 상기 LED 조명부 및 전류채널 스위칭부의 정상 동작을 위해 필요한 전압값을 VT로 정하면, 상기 스위치는 V1〉VT일 때 개방(open) 상태이고 V1≤VT일 때 단락 상태이며 V1=VT일 때 단락 상태로 전환이 이루어지는 것을 특징으로 한다.

또한 상기 충전 유니트는 커패시터이고 상기 스위치는 MOS FET인 것을 특징으로 한다.

또한 상기 충전전압 스위칭 제어부는 상기 스위치의 상기 충전 유니트 쪽 접점과 접속되는 MOS FET와, 상기 스위치의 상기 충전 유니트 쪽 접점 및 상기 MOS FET 간의 접속라인 상에 설치되는 제1 저항과, 상기 MOS FET에 출력단이 접속되며 입력단에 기준전압 및 상기 MOS FET의 출력전압이 각각 입력되는 OP 앰프와, 상기 MOS FET의 출력단 및 상기 전류채널 스위칭부에 공통 접속되는 제2 저항을 포함하는 것을 특징으로 한다.

또한 상기 전류채널 스위칭부는 상기 LED 조명부의 출력단에 접속되는 MOS FET와 상기 전류채널 스위칭부의 MOS FET에 출력단이 접속되며 입력단에 기준전압 및 상기 전류채널 스위칭부 MOS FET의 출력전압이 각각 입력되는 OP 앰프를 포함하며, 상기 스위칭 제어부의 OP 앰프에 입력되는 기준전압 VREF1 및 상기 전류채널 스위칭부의 OP 앰프에 입력되는 기준전압 VREF2 간에 VREF1〈VREF2의 조건이 성립된 것을 특징으로 한다.

또한 상기 충전전압 스위칭 제어부의 OP 앰프에 입력되는 기준전압 VREF1 및 상기 전류채널 스위칭부의 OP 앰프에 입력되는 기준전압 VREF2 그리고 제2 저항 및 제3 저항 간에는 아래의 식

의 조건이 성립되는 것을 특징으로 하다.

또한 상기 충전전압 스위칭 제어부는 상기 스위치의 상기 충전 유니트 쪽 접점과 접속되는 MOS FET와, 상기 MOS FET 및 상기 스위치의 상기 충전 유니트 쪽 접점 간의 접속라인 상에 설치되는 제1 저항과, 상기 MOS FET에 출력단이 접속되며 입력단에 기준전압 및 상기 MOS FET의 출력전압이 각각 입력되는 OP 앰프와, 상기 MOS FET의 출력단 및 상기 전류채널 스위칭부의 출력단에 공통 접속되는 제2 저항과, 상기 제2 저항 및 상기 MOS FET의 출력단 간의 접속라인 상에 설치되는 제3 저항을 포함하는 것을 특징으로 한다.

또한 상기 전류채널 스위칭부는 상기 LED 조명부의 출력단에 접속되는 MOS FET와 상기 전류채널 스위칭부의 MOS FET에 출력단이 접속되며 입력단에 상기 충전전압 스위칭 제어부 OP 앰프의 입력단과 공통의 기준전압 및 상기 전류채널 스위칭부 MOS FET의 출력전압이 각각 입력되는 OP 앰프를 포함하는 것을 특징으로 한다.

또한 상기 전류채널 스위칭부는 상기 LED 조명부의 출력단에 접속되는 MOS FET와 상기 전류채널 스위칭부의 MOS FET에 출력단이 접속되며 입력단에 기준전압 및 상기 전류채널 스위칭부 MOS FET의 출력전압이 각각 입력되는 OP 앰프를 포함하며, 상기 충전전압 스위칭 제어부의 OP 앰프에 입력되는 기준전압 VREF1 및 상기 전류채널 스위칭부의 OP 앰프에 입력되는 기준전압 VREF2 그리고 제2 저항 및 제3 저항 간에는 아래의 식

의 조건이 성립되는 것을 특징으로 한다.

또한 상기 전원공급부와 충전 유니트 간의 접속라인 그리고 상기 전원공급부와 LED 조명부 간의 접속라인 상에 각각 다이오드가 설치되는 것을 특징으로 한다.

또한 상기 전원공급부는 교류전원 및 상기 교류전원의 정류회로를 포함하는 것을 특징으로 한다.

또한 상기 LED 조명부는 단일의 LED 또는 상기 전원공급부와 전류채널 스위칭부 간의 접속라인 상에 직렬 연결되는 복수의 LED로 형성되는 것을 특징으로 한다.

본 발명에 따르면, 교류 LED 구동회로의 플리커 프리(flicker free) 특성이 크게 개선되고, 또한 교류 LED 구동회로의 양호한 파워 팩터(power factor)의 구현이 가능하게 된다.

도 1은 종래 일반적인 교류 LED 구동회로를 보인 도면
도 2는 기본적인 교류 LED 구동회로에서 발생하는 AC주파수 2체배 음형 및 stroboscopic 효과를 보인 도면
도 3은 본 발명의 일 실시예에 따른 교류 LED 구동회로를 개념적으로 보인 도면
도 4는 본 발명의 일 실시예에 따른 교류 LED 구동회로의 주요 전압 파형을 보인 도면
도 5는 본 발명의 일 실시예에 따른 교류 LED 구동회로와의 비교를 위한 다른 형태의 교류 LED 구동회로를 보인 도면
도 6은 본 발명의 일 실시예에 따른 교류 LED 구동회로와 도 5에 따른 교류 LED 구동회로의 입력 전류 파형을 구한 컴퓨터 시뮬레이션 결과를 보인 도면
도 7 내지 도 10은 본 발명의 일 실시예에 따른 교류 LED 구동회로의 구체적인 실시예들을 보인 도면

이하에서는 첨부된 도면을 참조하여 본 발명의 일 실시예에 따른 교류 LED 구동회로를 상세하게 설명한다.

도 3은 본 발명의 일 실시예에 따른 교류 LED 구동회로를 개념적으로 보인 도면이다.

도시된 바와 같이, 본 발명의 일 실시예에 따른 교류 LED 구동회로(100)는 전원공급부(110), LED 조명부(120), 전류채널 스위칭부(130), 전압 충전부(140), 충전전압 스위칭 제어부(150)를 포함하여 구성된다.

전원공급부(110)는 교류 LED 구동회로에 전원을 공급하는 것으로서, 본 실시예에서는 전원공급부(110)가 교류전원(111) 및 이러한 교류전원(111)의 정류회로(112)를 포함하는 형태인 것을 예로 하였으나, 본 발명이 이에 한정되는 것은 아니다.

LED 조명부(120)는 전원공급부(110)의 출력단에 접속되는 것으로서, 이러한 LED 조명부(120)는 단일의 LED 또는 전원공급부(110)와 전류채널 스위칭부(130) 간의 접속라인 상에 직렬 연결되는 복수의 LED로 형성되는 것일 수 있다.

전류채널 스위칭부(130)는 LED 조명부(120)의 전류공급채널 형성을 위해 LED 조명부(120)의 출력단에 접속된다.

전압 충전부(140)는 전원공급부(110) 및 LED 조명부(120) 간의 접속라인에 병렬 접속되어 전원공급부(110)로부터 전압 충전을 하며, 또한 전압 충전부(140)는 LED 조명부(120)에 대한 스위칭 기능을 가져 충전 전압을 LED 조명부(120)에 선택적으로 공급한다.

이러한 전압 충전부(140)는 충전 유니트(141) 및 스위치(142)를 포함하여 구성될 수 있다. 충전 유니트(141)는 전원공급부(110) 및 LED 조명부(120) 간의 접속라인에 접속되며, 스위치(142)는 충전 유니트(141) 및 LED 조명부(120) 간의 접속라인 상에 설치되어 충전전압 스위칭 제어부(150)의 제어에 따라 개방 및 단락된다. 본 실시예에서는 충전 유니트(141)는 커패시터이고 스위치(142)는 MOS FET인 것을 예로 하였으나, 본 발명이 이에 한정되는 것은 아니다.

충전전압 스위칭 제어부(150)는 전압 충전부(140)의 스위칭 기능을 제어한다.

도 4는 본 발명의 일 실시예에 따른 교류 LED 구동회로의 주요 전압 파형을 보인 도면으로써, 이를 참조하여 도 3의 실시예에 따른 교류 LED 구동회로의 동작 원리를 설명한다.

먼저, 전원공급부(110)의 전원 전압이 상승할 경우 V1 및 V2가 동시에 상승하며, 이때 V1과 V2의 값이 동일하기 때문에 스위치(142)는 개방(open) 또는 단락(close)의 어떤 상태여도 무방하다.

그리고 전압이 상승하여 전류채널 스위칭부(130:ILED1)와 LED 조명부(120:LED1)가 정상동작 하기 위한 필요 전압값 VT에 도달하는 시점 t0부터 LED 조명부(120:LED1)에 불이 켜진다.

그리고 전원 전압이 최고점을 통과하여 감소하면, V1은 전원 전압의 감소에 따라 같이 감소하지만, V2는 최고점의 전압값을 유지한다.

그리고 V1 전압값이 감소하여 상기 VT 전압값보다 낮아지면, 충전전압 스위칭 제어부(150)는 전압 충전부(140)의 스위치(142)를 단락(close) 상태로 전환한다. 즉, 스위치(142)는 V1〉VT일 때 개방(open) 상태이고 V1≤VT일 때 단락(close) 상태이며 V1=VT일 때 단락 상태로 전환된다. 이에 따라 전압 충전부(140)의 충전 유니트(141)에 미리 충전된 V2 전압값에 의하여 전류채널 스위칭부(130:ILED1)와 LED 조명부(120:LED1)의 정상 동작 유지를 위한 전압이 확보된다.

즉, V1 전압값이 내려간 후 다음 사이클(cycle)을 지나 다시 상기 VT에 도달하는 시점까지 V2 전압값이 유지될 수 있으면 LED 조명부(120:LED1)는 꺼지지 않고 동작하게 된다. 이때, LED 조명부(120:LED1)의 전류값은 고정 값일 수도 있고, 플리커(flicker)를 무시할 수 있을 만큼 작은 변화를 가질 수도 있다.

이러한 교류 LED 구동회로(100)의 동작 원리에서 알 수 있는 바와 같이, 교류 LED 구동회로(100)는 전 사이클(cycle)에 대하여 전류채널 스위칭부(130:ILED1) 및 LED 조명부(120:LED1)가 동작하므로, 플리커 프리(flicker free)를 매우 쉽게 달성할 수 있다.

또한 교류 LED 구동회로(100)는 전압 충전부(140)의 충전 전압을 사용하는 시점이 전압값 V1,V2의 최고점부터가 아닌 전류채널 스위칭부(130:ILED1) 및 LED 조명부(120:LED1)에서 전압이 필요한 시점으로 지연되었기 때문에, 고정 전류값이 보다 오래 사용되며, 이는 전원공급부(110) 측에서 볼 때 전류의 파형이 전압과 보다 일치하게 되어 결과적으로 파워 팩터(power factor)의 현저한 개선으로 나타난다.

도 5를 참조하여 부연 설명하면, 도 5는 본 발명의 일 실시예에 따른 교류 LED 구동회로와의 비교를 위한 다른 형태의 교류 LED 구동회로를 보인 도면이다.

도시된 바와 같이, 교류 LED 구동회로(10)는 다이오드(11)와 커패시터(12)를 이용하여 전원공급부(13)로부터 공급되는 전원의 피킹 홀딩(peaking holding) 회로를 형성한 것이다.

V1 전압값은 전원의 피크(peak) 값까지 따라가고 또한 AC 전원의 감소 상황에서는 커패시터에 충전된 전압값을 유지하려고 한다.

이때, 만약 커패시터(12)의 크기가 AC 전원의 다음 상승 사이클(cycle)까지 전류원 ILED1(14)을 구동시키기에 충분한 전압을 유지할 정도로 크다면, LED1(15)은 전 사이클(cycle)에 걸쳐 점멸이나 전류의 변화를 발생하지 않을 것이고, 결과적으로 플리커(flicker)는 전혀 발생하지 않을 것이다.

그러나 이는 플리커(flicker) 만을 해결하는 것일 뿐 다음과 같은 치명적인 약점들을 나타낸다.

즉, 커패시터(12)의 크기가 너무 크고, 커패시터(12)가 충전되는 시점이 너무 빠르기 때문에 파워 팩터(power factor) 특성이 매우 나쁘며, THD 특성 역시 매우 나쁘다. 특히, LED 조명을 저전력 고효율로 구현하더라도, 파워 팩터(power factor)가 열악하다면, 발전소에 공급 전력 부담을 전가하는 것이므로 반드시 개선을 필요로 하는 것이다.

이에 비하여 본원발명의 일 실시예에 따른 교류 LED 구동회로(100)는 상술한 도 5에 따른 교류 LED 구동회로(10)의 약점들을 완벽하게 해결한 것으로서, 이를 도 6을 참조하여 확인키로 한다.

도 6은 본 발명의 일 실시예에 따른 교류 LED 구동회로와 도 5에 따른 교류 LED 구동회로의 입력 전류 파형을 구한 컴퓨터 시뮬레이션 결과를 보인 도면이다.

도시된 바와 같이, 도 5에 따른 교류 LED 구동회로(10)의 황색 파형은 충전 시 급속도로 전류가 상승하고, 나머지 구간에서는 전류가 없지만, 본 발명의 일 실시예에 따른 교류 LED 구동회로(100)의 청색 전류 파형은 전원 전압의 최고점을 지나서도 고정 전류값을 유지함을 볼 수 있다. 이는 AC 전원 입장에서 파워 팩터(power factor)의 개선에 매우 큰 영향을 끼치는 것이다.

다음은 도 7 내지 도 9를 참조하여 본 발명의 일 실시예에 따른 교류 LED 구동회로의 구체적인 실시예들에 대해 설명한다.

설명에 앞서, 도 7 내지 도 9에 따른 교류 LED 구동회로들(200,300,400)은 기본적으로 도 3의 실시예에 따른 교류 LED 구동회로(100)의 구성에 준하여 전원공급부(110), LED 조명부(120), 전류채널 스위칭부(230,330,430), 전압 충전부(240) 충전전압 스위칭 제어부(250,450)를 포함하여 구성된다. 그리고 도 7 내지 도 9에 따른 교류 LED 구동회로(200,300,400)들은 전원공급부(110), LED 조명부(120)의 구성은 도 3의 실시예에 따른 교류 LED 구동회로(100)와 동일하므로 상세한 설명은 생략하는 동시에 동일 부호를 사용하며, 충전전압 스위칭 제어부(250,450), 전류채널 스위칭부(230,330,430), 전압 충전부(240)를 중심으로 설명한다.

먼저, 도 7을 참조하면, 교류 LED 구동회로(200)는 충전전압 스위칭 제어부(250)가 제2 MOS FET(251), 제1 저항(252), 제1 OP 앰프(253), 제2 저항(254)을 포함하여 구성된다.

제2 MOS FET(251)는 전압 충전부(240)의 스위치인 제1 MOS FET(242)의 충전 유니트인 커패시터(241) 쪽 접점과 접속된다.

제1 저항(252)은 제1 MOS FET(242)의 커패시터(241) 쪽 접점 및 제2 MOS FET(251) 간의 접속라인 상에 설치된다.

제1 OP 앰프(253)는 제2 MOS FET(251)에 출력단이 접속되며, 이러한 제2 OP 앰프(253)는 입력단에 기준전압 및 제2 MOS FET(251)의 출력전압이 각각 입력된다.

제2 저항(254)은 제2 MOS FET(251)의 출력단 및 전류채널 스위칭부(230)에 공통 접속된다.

그리고 전류채널 스위칭부(230)는 LED 조명부(120)의 출력단에 접속되는 제3 MOS FET(231)와, 이러한 전류채널 스위칭부(230)의 제3 MOS FET(231)에 출력단이 접속되며 입력단에 기준전압 및 제3 MOS FET(231)의 출력전압이 각각 입력되는 제2 OP 앰프(232)를 포함하여 구성된다.

이때, 충전전압 스위칭 제어부(250)의 제1 OP 앰프(253)에 입력되는 기준전압 VREF1 및 전류채널 스위칭부(230)의 제2 OP 앰프(232)에 입력되는 기준전압 VREF2 간에 VREF1〈VREF2의 조건이 성립되어야 한다.

그리고 전원공급부(110)와 충전 유니트인 커패시터(241) 간의 접속라인 그리고 전원공급부(110)와 LED 조명부(120) 간의 접속라인 상에 각각 다이오드가 설치된다.

이러한 구성에 의해서, 전류채널 스위칭부(230)의 제2 OP 앰프(232)와 제3 MOS FET(231)가 주전류원을 형성한다. 그리고 전압 V1이 주전류원 및 LED 조명부(120:LED1)의 구동에 필요한 전압 VT보다 낮아지면, 전압 V2의 충전 전압에 의하여 충전전압 스위칭 제어부(250)의 제1저항(252) R1, 제1 OP 앰프(253), 제2 MOS FET(251), 제2 저항(254) R2로 형성되는 보조 전류원이 구동되어 전류채널 스위칭부(230)의 제3 MOS FET(231)의 source-gate 간에 전압 차이 값이 발생된다. 그리고 이러한 전류채널 스위칭부(230)의 제3 MOS FET(231)의 source-gate 간 전압 차이 값이 제3 MOS FET(231)의 문턱 전압보다 커지면 전압 충전부(240)의 커패시터(241)에 충전된 전압이 LED 조명부(120)와 전류채널 스위칭부(230)에 인가되면서 주전류원에 필요한 전압이 공급된다.

그리고 이를 위해 충전전압 스위칭 제어부(250)의 제1 OP 앰프(253)에 입력되는 기준전압 VREF1 및 전류채널 스위칭부(230)의 제2 OP 앰프(232)에 입력되는 기준전압 VREF2 간에 VREF1〈VREF2의 조건이 성립되어야 하는 것이다.

다음은 도 8을 참조하면, 도 8의 교류 LED 구동회로(300)는 도 7의 실시예에 따른 교류 LED 구동회로(200)와 비교하여 전류채널 스위칭부(330)가 제3 저항(333)을 포함하는 점에서 차이가 있다. 따라서 제3 저항(333)을 포함하는 전류채널 스위칭부(330)를 중심으로 설명하며, 나머지 구성은 도 7의 실시예에 따른 교류 LED 구동회로(200)의 해당 구성들을 참조하면 될 것이고 도면 부호 역시 동일 부호를 사용한다.

즉, 전류채널 스위칭부(330)는 LED 조명부(120)의 출력단에 접속되는 제3 MOS FET(331)와 이러한 전류채널 스위칭부(330)의 제3 MOS FET(331)에 출력단이 접속되며 입력단에 기준전압 및 제3 MOS FET(331)의 출력전압이 각각 입력되는 제2 OP 앰프(332) 그리고 전류채널 스위칭부(330)의 제3 MOS FET(331)의 출력단 및 제2 저항(254)과의 접속라인 상에 설치되는 제3 저항(333)을 포함하여 구성된다.

이때, 충전전압 스위칭 제어부(250)의 제1 OP 앰프(253)에 입력되는 기준전압 VREF1 및 전류채널 스위칭부(330)의 제2 OP 앰프(331)에 입력되는 기준전압 VREF2 그리고 제2 저항(254) R2 및 제3 저항(333) 간에는

의 조건이 성립되어야 한다.

다음은 도 9를 참조하면, 교류 LED 구동회로(400)는 충전전압 스위칭 제어부(450)가 제2 MOS FET(451), 제1 저항(452), 제1 OP 앰프(453), 제2 저항(454), 제3 저항(455)을 포함하여 구성된다.

제2 MOS FET(451)는 전압 충전부(240)의 제1 MOS FET(242)의 커패시터(241) 쪽 접점과 접속된다.

제1 저항(452)은 제1 MOS FET(242)의 커패시터(241) 쪽 접점 및 제2 MOS FET(451) 간의 접속라인 상에 설치된다.

제1 OP 앰프(453)는 제2 MOS FET(451)에 출력단이 접속되며, 이러한 제1 OP 앰프(453)는 입력단에 기준전압 및 제2 MOS FET(451)의 출력전압이 각각 입력된다.

제2 저항(454)은 제2 MOS FET(451)의 출력단 및 전류채널 스위칭부(430)의 출력단에 공통 접속된다.

제3 저항(455)은 제2 저항(454) 및 제2 MOS FET(451)의 출력단 간의 접속라인 상에 설치된다.

그리고 전류채널 스위칭부(430)는 LED 조명부(120)의 출력단에 접속되는 제3 MOS FET(431)와 제3 MOS FET(431)에 출력단이 접속되며 입력단에 충전전압 스위칭 제어부(450) 제1 OP 앰프(453)의 입력단과 공통의 기준전압 및 제3 MOS FET(431)의 출력전압이 각각 입력되는 제2 OP 앰프(432)를 포함하여 구성된다.

다음은 도 10을 참조하면, 도 10의 교류 LED 구동회로(500)는 도 9의 실시예에 따른 교류 LED 구동회로(400)와 비교하여 전류채널 스위칭부(530)의 제2 OP 앰프(532)가 그 입력단에 별도의 기준전압이 입력되는 점에서 차이가 있다. 즉, 교류 LED 구동회로(500)는 전류채널 스위칭부(530)가 LED 조명부(120)의 출력단에 접속되는 제3 MOS FET(531) 및 이러한 제3 MOS FET(531)에 출력단이 접속되며 입력단에 기준전압 및 제3 MOS FET(531)의 출력전압이 각각 입력되는 제2 OP 앰프(532)를 포함하여 구성된다.

여기서, 충전전압 스위칭 제어부(450)의 제1 OP 앰프(453)에 기준전압 VREF1이 입력되고 전류채널 스위칭부(530)의 제2 OP 앰프(532)에 기준전압 VREF2가 입력된다.

그리고 충전전압 스위칭 제어부(450)의 제1 OP 앰프(453)에 입력되는 기준전압 VREF1 및 전류채널 스위칭부(530)의 제2 OP 앰프(532))에 입력되는 기준전압 VREF2 그리고 제2 저항(454) 및 제3 저항(455) 간에는 아래의 식

의 조건이 성립되어야 한다.

그리고 교류 LED 구동회로(500)의 전원공급부(110), 전압 충전부(240), LED 조명부(120) 등의 구성은 도 9의 교류 LED 구동회로(400)와 동일하므로 도 9의 교류 LED 구동회로(400)에 준하여 이해하면 될 것이다.

상술한 도 3 내지 도 10의 실시예들을 통하여 알 수 있는 바와 같이, 본 발명에 따른 교류 LED 구동회로는, 교류 LED 구동회로의 플리커 프리(flicker free) 특성이 크게 개선되고, 또한 교류 LED 구동회로의 양호한 파워 팩터(power factor)의 구현을 가능케 한다.

이상에서 설명한 것은 본 발명에 따른 교류 LED 구동회로를 실시하기 위한 하나의 실시예에 불과한 것으로서, 본 발명은 상기한 실시 예에 한정되지 않고, 이하의 특허청구범위에서 청구하는 바와 같이 본 발명의 요지를 벗어남이 없이 당해 발명이 속하는 분야에서 통상의 지식을 가진 자라면 누구든지 다양한 변경 실시가 가능한 범위까지 본 발명의 기술적 정신이 있다고 할 것이다.

100, 200,300,400,500 : 교류 LED 구동회로
110 : 전압공급부 111 : 교류전원
112 : 정류회로 120 : LED 조명부
130,230,330,430,530 : 전류채널 스위칭부
140,240,340,440 : 전압 충전부 141 : 충전 유니트
142 : 스위치
150,250,450 : 충전전압 스위칭 제어부

Claims

전원공급부의 출력단에 접속되는 LED 조명부;
상기 LED 조명부의 전류공급채널 형성을 위해 상기 LED 조명부의 출력단에 접속되는 전류채널 스위칭부;
상기 전원공급부 및 LED 조명부 간의 접속라인에 접속되는 커패시터 그리고 상기 커패시터 및 상기 LED 조명부 간의 접속라인 상에 설치되어 스위칭 기능을 하는 제1 MOS FET를 포함하는 전압 충전부;
상기 제1 MOS FET의 상기 커패시터 쪽 접점과 접속되는 제2 MOS FET, 상기 제1 MOS FET의 상기 커패시터 쪽 접점 및 상기 제2 MOS FET 간의 접속라인 상에 설치되는 제1 저항, 상기 제2 MOS FET에 출력단이 접속되며 입력단에 기준전압 및 상기 제2 MOS FET의 출력전압이 각각 입력되는 제1 OP 앰프, 상기 제2 MOS FET의 출력단 및 상기 전류채널 스위칭부에 공통 접속되는 제2 저항을 포함하는 충전전압 스위칭 제어부를 포함하며,
상기 전류채널 스위칭부는 상기 LED 조명부의 출력단에 접속되는 제3 MOS FET와 상기 제3 MOS FET에 출력단이 접속되며 입력단에 기준전압 및 상기 제3 MOS FET의 출력전압이 각각 입력되는 제2 OP 앰프를 포함하고,
상기 충전전압 스위칭 제어부의 제1 OP 앰프에 입력되는 기준전압 VREF1 및 상기 전류채널 스위칭부의 제2 OP 앰프에 입력되는 기준전압 VREF2 간에 VREF1〈VREF2의 조건이 성립되며,
상기 전원공급부의 공급 전압값을 V1 상기 LED 조명부 및 전류채널 스위칭부의 정상 동작을 위해 필요한 전압값을 VT로 정할 때, 상기 제1 MOS FET는 V1〉VT일 때 개방(open) 상태이고 V1≤VT일 때 단락 상태이며 V1＝VT일 때 단락 상태로 전환이 이루어지는 것을 특징으로 하는 교류 LED 구동회로.
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전원공급부의 출력단에 접속되는 LED 조명부;
상기 LED 조명부의 전류공급채널 형성을 위해 상기 LED 조명부의 출력단에 접속되는 전류채널 스위칭부;
상기 전원공급부 및 LED 조명부 간의 접속라인에 접속되는 커패시터 그리고 상기 커패시터 및 상기 LED 조명부 간의 접속라인 상에 설치되어 스위칭 기능을 하는 제1 MOS FET를 포함하는 전압 충전부;
상기 제1 MOS FET의 상기 커패시터 쪽 접점과 접속되는 제2 MOS FET, 상기 제1 MOS FET의 상기 커패시터 쪽 접점 및 상기 제2 MOS FET 간의 접속라인 상에 설치되는 제1 저항, 상기 제2 MOS FET에 출력단이 접속되며 입력단에 기준전압 및 상기 제2 MOS FET의 출력전압이 각각 입력되는 제1 OP 앰프, 상기 제2 MOS FET의 출력단 및 상기 전류채널 스위칭부에 공통 접속되는 제2 저항을 포함하는 충전전압 스위칭 제어부를 포함하며,
상기 전류채널 스위칭부는 상기 LED 조명부의 출력단에 접속되는 제3 MOS FET와 상기 제3 MOS FET에 출력단이 접속되며 입력단에 기준전압 및 상기 제3 MOS FET의 출력전압이 각각 입력되는 제2 OP 앰프 그리고 상기 제3 MOS FET의 출력단 및 상기 충전전압 스위칭 제어부의 제2 저항과의 접속라인 상에 설치되는 제3저항을 포함하며,
상기 충전전압 스위칭 제어부의 제1 OP 앰프에 입력되는 기준전압 VREF1 및 상기 전류채널 스위칭부의 제2 OP 앰프에 입력되는 기준전압 VREF2 그리고 제2 저항 및 제3 저항 간에는 아래의 식

의 조건이 성립되는 것을 특징으로 하는 교류 LED 구동회로.
전원공급부의 출력단에 접속되는 LED 조명부;
상기 LED 조명부의 전류공급채널 형성을 위해 상기 LED 조명부의 출력단에 접속되는 전류채널 스위칭부;
상기 전원공급부 및 LED 조명부 간의 접속라인에 접속되는 커패시터 그리고 상기 커패시터 및 상기 LED 조명부 간의 접속라인 상에 설치되어 스위칭 기능을 하는 제1 MOS FET를 포함하는 전압 충전부;
상기 제1 MOS FET의 상기 커패시터 쪽 접점과 접속되는 제2 MOS FET, 상기 제2 MOS FET 및 상기 제1 MOS FET의 상기 커패시터 쪽 접점 간의 접속라인 상에 설치되는 제1 저항, 상기 제2 MOS FET에 출력단이 접속되며 입력단에 기준전압 및 상기 제2 MOS FET의 출력전압이 각각 입력되는 제1 OP 앰프, 상기 제2 MOS FET의 출력단 및 상기 전류채널 스위칭부의 출력단에 공통 접속되는 제2 저항, 상기 제2 저항 및 상기 제2 MOS FET의 출력단 간의 접속라인 상에 설치되는 제3 저항을 포함하는 충전전압 스위칭 제어부를 포함하며,
상기 전류채널 스위칭부는 상기 LED 조명부의 출력단에 접속되는 제3 MOS FET와 상기 제3 MOS FET에 출력단이 접속되며 입력단에 기준전압 및 상기 제3 MOS FET의 출력전압이 각각 입력되는 제2 OP 앰프를 포함하며,
상기 충전전압 스위칭 제어부의 제1 OP 앰프에 입력되는 기준전압 VREF1 및 상기 전류채널 스위칭부의 제2 OP 앰프에 입력되는 기준전압 VREF2 그리고 제2 저항 및 제3 저항 간에는 아래의 식

의 조건이 성립되는 것을 특징으로 하는 교류 LED 구동회로.
전원공급부의 출력단에 접속되는 LED 조명부;
상기 LED 조명부의 전류공급채널 형성을 위해 상기 LED 조명부의 출력단에 접속되는 전류채널 스위칭부;
상기 전원공급부 및 LED 조명부 간의 접속라인에 접속되는 커패시터 그리고 상기 커패시터 및 상기 LED 조명부 간의 접속라인 상에 설치되어 스위칭 기능을 하는 제1 MOS FET를 포함하는 전압 충전부;
상기 제1 MOS FET의 상기 커패시터 쪽 접점과 접속되는 제2 MOS FET, 상기 제2 MOS FET 및 상기 제1 MOS FET의 상기 커패시터 쪽 접점 간의 접속라인 상에 설치되는 제1 저항, 상기 제2 MOS FET에 출력단이 접속되며 입력단에 기준전압 및 상기 제2 MOS FET의 출력전압이 각각 입력되는 제1 OP 앰프, 상기 제2 MOS FET의 출력단 및 상기 전류채널 스위칭부의 출력단에 공통 접속되는 제2 저항, 상기 제2 저항 및 상기 제2 MOS FET의 출력단 간의 접속라인 상에 설치되는 제3 저항을 포함하는 충전전압 스위칭 제어부를 포함하며,
상기 전류채널 스위칭부는 상기 LED 조명부의 출력단에 접속되는 제3 MOS FET와 상기 제3 MOS FET에 출력단이 접속되며 입력단에 상기 충전전압 스위칭 제어부의 제1 OP 앰프의 입력단과 공통의 기준전압 및 상기 제3 MOS FET의 출력전압이 각각 입력되는 제2 OP 앰프를 포함하는 것을 특징으로 하는 교류 LED 구동회로.
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제 8 항 내지 제 10 항 중 어느 한 항에 있어서,
상기 전원공급부와 충전 유니트 간의 접속라인 그리고 상기 전원공급부와 LED 조명부 간의 접속라인 상에 각각 다이오드가 설치되는 것을 특징으로 하는 교류 LED 구동회로.
제 1 항 및 제 8 항 내지 제 10 항 중 어느 한 항에 있어서,
상기 전원공급부는 교류전원 및 상기 교류전원의 정류회로를 포함하는 것을 특징으로 하는 교류 LED 구동회로.
제 1 항 및 제 8 항 내지 제 10 항 중 어느 한 항에 있어서,
상기 LED 조명부는 단일의 LED 또는 상기 전원공급부와 전류채널 스위칭부 간의 접속라인 상에 직렬 연결되는 복수의 LED로 형성되는 것을 특징으로 하는 교류 LED 구동회로.