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WO2014189284A1 - 발광 다이오드 조명 장치의 제어 회로 및 전압 생성 방법 - Google Patents

발광 다이오드 조명 장치의 제어 회로 및 전압 생성 방법 Download PDF

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Publication number
WO2014189284A1
WO2014189284A1 PCT/KR2014/004537 KR2014004537W WO2014189284A1 WO 2014189284 A1 WO2014189284 A1 WO 2014189284A1 KR 2014004537 W KR2014004537 W KR 2014004537W WO 2014189284 A1 WO2014189284 A1 WO 2014189284A1
Authority
WO
WIPO (PCT)
Prior art keywords
voltage
light emitting
emitting diode
circuit
current
Prior art date
Application number
PCT/KR2014/004537
Other languages
English (en)
French (fr)
Inventor
김용근
Original Assignee
주식회사 실리콘웍스
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by 주식회사 실리콘웍스 filed Critical 주식회사 실리콘웍스
Priority to DE112014002525.9T priority Critical patent/DE112014002525T5/de
Priority to US14/892,940 priority patent/US9730286B2/en
Priority to CN201480029676.1A priority patent/CN105230130B/zh
Publication of WO2014189284A1 publication Critical patent/WO2014189284A1/ko

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    • Y02B20/40—Control techniques providing energy savings, e.g. smart controller or presence detection

Definitions

  • the present invention relates to a light emitting diode lighting apparatus, and more particularly, to a control circuit of a light emitting diode lighting apparatus that performs lighting using a rectified voltage and a light emitting diode lighting apparatus that generates a voltage for a peripheral circuit using the rectified voltage. It relates to a voltage generation method.
  • Lighting technology is being developed in the trend of adopting a light emitting diode (LED) as a light source for energy saving.
  • LED light emitting diode
  • High brightness light emitting diodes have the advantage of differentiating from other light sources in various factors such as energy consumption, lifetime and light quality.
  • a lighting device using a light emitting diode as a light source has a problem in that a lot of additional circuits are required due to the characteristic that the light emitting diode is driven by a constant current.
  • One example developed to solve the above problems is an AC direct type lighting device.
  • the AC direct type LED lighting apparatus is generally designed to rectify a commercial power source to drive a light emitting diode with a rectified voltage having approximately twice the ripple of the commercial frequency.
  • the voltage obtained by full-wave rectification of an AC voltage by a commercial power supply is called a rectified voltage.
  • the AC direct type LED lighting apparatus has a good power factor because the rectifier voltage is directly used as an input voltage without using an inductor and a capacitor.
  • the LED lighting device includes a large number of LEDs connected in series, and the LEDs may be divided into a plurality of LED groups.
  • the plurality of LED groups may be configured to emit or quench sequentially according to the increase and decrease of the rectified voltage having the ripple.
  • the LED lighting apparatus operated by the rectified voltage may further include peripheral circuits for dimming control or operation control. That is, a sensor board for performing dimming control or switching control including a sensor for sensing illuminance or a human body, or a communication device for communicating with the outside may be configured as a peripheral circuit of the LED lighting apparatus.
  • the LED lighting apparatus needs to include a separate power supply circuit to supply an operating voltage to a peripheral circuit such as a sensor board or a communication device.
  • the LED lighting apparatus has a problem in that a configuration is complicated when mounting an additional power supply circuit to supply an operating voltage to a peripheral circuit independently.
  • the LED lighting apparatus is independently supplied with additional components other than the LED, the total power usage may increase and the power efficiency may decrease.
  • the present invention uses a rectified voltage for illumination of a light emitting diode, and a control circuit and a voltage generating method of a light emitting diode lighting apparatus that can use the voltage used for illumination as an operating voltage of a peripheral circuit for dimming control or communication. For the purpose of providing it.
  • another object of the present invention is to provide a control circuit and a voltage generation method of a light emitting diode lighting device, which can use a voltage used for lighting of a light emitting diode with a simple configuration as an operating voltage of a peripheral circuit for dimming control or communication. It is done.
  • the present invention uses the voltage used for the lighting of the light emitting diode as the operating voltage of the peripheral circuit for performing dimming control or communication, etc., the control circuit of the LED lighting device that can improve the power efficiency while reducing the overall power consumption To provide another purpose.
  • Another object of the present invention is to implement dimming control by controlling the constant current by current regulation while controlling the illumination of the light emitting diode using the rectified voltage.
  • the control circuit of the LED lighting apparatus for controlling the light emission of the plurality of LED groups driven by the rectified voltage of the present invention, the voltage of which the rectified voltage is lowered by one or more LEDs included in the LED groups
  • a voltage regulating circuit for regulating and outputting the dropped voltage.
  • control circuit of the LED lighting device including a plurality of LED groups driven by the rectified voltage of the present invention, the current control circuit for providing a current path corresponding to the sequential light emission of the LED groups;
  • a voltage regulation circuit configured to receive and charge the rectified voltage by the at least one light emitting diode included in the light emitting diode group, regulate the charged voltage, and output the constant voltage;
  • a dimming control circuit operating by using the constant voltage provided by the voltage regulation circuit and controlling a current flow on the current path in response to at least one of an internal sensing signal and an external control signal.
  • the voltage generation method of the LED lighting apparatus for controlling the light emission of the plurality of LED groups driven by the rectified voltage of the present invention the rectified voltage by one or more light emitting diodes included in the LED group 1 Descent car; Outputting a DC voltage by secondly lowering the first dropped voltage; And providing the DC voltage to the peripheral circuit.
  • the surplus voltage used for lighting of the light emitting diode can be recycled to the operating voltage of the peripheral circuit, so that the overall power consumption can be reduced and the power efficiency can be improved.
  • the voltage dropped in the light emitting diode can be used to provide an operating voltage of a peripheral circuit having low power consumption, a configuration for lowering a high level rectified voltage and converting it into an operating voltage is unnecessary.
  • the circuit providing the operating voltage of the peripheral circuit can be economically implemented with a simple structure.
  • dimming control is possible by controlling the illumination of the light emitting diode using the rectified voltage and controlling the constant current by current regulation.
  • FIG. 1 is a circuit diagram showing a preferred embodiment according to the control circuit of the LED lighting apparatus of the present invention.
  • FIG. 2 is a detailed circuit diagram illustrating an example of the current controller of FIG. 1.
  • FIG. 2 is a detailed circuit diagram illustrating an example of the current controller of FIG. 1.
  • FIG. 3 is a waveform diagram according to the operation of the embodiment of the present invention.
  • FIG. 5 is a circuit diagram showing another embodiment according to the control circuit of the LED lighting apparatus of the present invention.
  • FIG. 6 is a waveform diagram according to the operation of the embodiment of FIG.
  • An embodiment of the present invention discloses a control circuit of a light emitting diode illumination device driven by an alternating current direct method.
  • Embodiments of the present invention utilize a rectified voltage for light emitting diode illumination in an alternating current direct manner.
  • the rectified voltage means a voltage having the characteristic that the AC voltage is full-wave rectified so that the voltage level is repeatedly raised and lowered in half cycles of the AC voltage.
  • rising or falling of the rectified voltage may be understood to mean rising or falling of the ripple of the rectified voltage.
  • the control circuit of the LED lighting apparatus has a configuration in which current regulation for light emission of the lamp 10 is performed as shown in FIGS. 1 and 2.
  • control circuit of the LED lighting apparatus is a peripheral circuit such as the sensor board 20 by using the voltage dropped by the light emission of the LED (or LED group) consisting of the lamp 10. It has a configuration to provide the operating voltage of the circuit.
  • control circuit of the LED lighting apparatus has a function of controlling the dimming of the lamp 10 in response to a sensing signal or an external control signal.
  • the embodiment of the present invention provides a lamp 10, a power supply for providing a rectified voltage to the lamp 10, a current path for light emission for each LED group (LED1, LED2, LED3, LED4) of the lamp 10. It includes a current control circuit.
  • the lamp 10 includes light emitting diodes, which are divided into a plurality of light emitting diode groups LED1, LED2, LED3, and LED4. The lamp 10 sequentially emits and extinguishes each LED group by the rectified voltage.
  • the lamp 10 illustrates four light emitting diode groups (LED1, LED2, LED3, LED4).
  • Each LED group LED1, LED2, LED3, and LED4 may include the same or different number of LEDs, and the dashes illustrated in FIG. 1 for each LED group LED1, LED2, LED3, and LED4 may be used.
  • the dashed line means that the illustration of the light emitting diode (s) is omitted.
  • the lamp 10 illustrates four light emitting diode groups (LED1, LED2, LED3, LED4).
  • the present invention is not limited thereto, and may be applied to a variety of light emitting diode groups.
  • the power supply unit may be configured to rectify an external AC voltage and output the rectified voltage, and may include an AC power supply (VAC) for providing an AC voltage and a rectifier circuit 12 for rectifying the AC voltage to output a rectified voltage.
  • VAC AC power supply
  • the AC power source VAC may be a commercial power source.
  • the rectifier circuit 12 full-wave rectifies an AC voltage having a sinusoidal waveform and outputs the rectified voltage.
  • the current control circuit may include a current controller 14 and a sensing resistor Rs.
  • the current controller 14 performs current regulation for light emission of each LED group LED1, LED2, LED3, and LED4.
  • the current controller 14 is configured to provide a current path for current regulation through the sensing resistor Rs.
  • the LED groups LED1, LED2, LED3, and LED4 of the lamp 10 sequentially emit or quench in response to the ripple of the rising or falling rectified voltage according to the above-described configuration. do.
  • the current controller 14 may emit light for each LED group LED1, LED2, LED3, and LED4.
  • CH1, CH2, CH3, and CH4 of the current controller 14 mean terminals for providing a current path for each LED group LED1, LED2, LED3, and LED4.
  • CVs of the current controller 14 refers to a terminal connected to the sensing resistor Rs.
  • the light emission voltage VCH4 for emitting the light emitting diode group LED4 is defined as a voltage for light emitting all the light emitting diode groups LED1, LED2, LED3, and LED4, and the light emission voltage VCH3 for emitting the light emitting diode group LED3 is a light emitting diode.
  • the light emitting voltage VCH2 for emitting all of the groups LED1, LED2 and LED3 is defined, and the light emitting voltage VCH2 for emitting the LED group LED2 is defined as the voltage for emitting all of the LED groups LED1 and LED2, and emits light.
  • the light emission voltage VCH1 for emitting the diode group LED1 is defined as a voltage for emitting only the light emitting diode group LED1.
  • the current controller 14 is provided with a sensing voltage by the sensing resistor Rs.
  • the sensing voltage may be changed by a current path that is formed differently according to the light emitting state of each LED group of the lamp 10.
  • the current flowing through the sensing resistor Rs may be a constant current.
  • the current controller 14 that performs current regulation corresponding to the rise of the rectified voltage may be configured as shown in FIG. 2.
  • the current controller 14 includes a plurality of switching circuits 31, 32, 33, 34 and a reference voltage VREF1, which provide current paths for the LED groups LED1, LED2, LED3, and LED4. And a reference voltage supply 30 for providing VREF2, VREF3, VREF4.
  • the reference voltage supply unit 30 may be implemented by providing reference voltages VREF1, VREF2, VREF3, and VREF4 of various different levels according to the manufacturer's intention.
  • the reference voltage supply unit 30 may include a plurality of series connected resistors to which a constant voltage is applied, and output the reference voltages VREF1, VREF2, VREF3, and VREF4 having different levels for each node between the resistors.
  • the reference voltage supply unit 30 may be configured to include independent voltage sources for providing reference voltages VREF1, VREF2, VREF3, and VREF4 of different levels.
  • the reference voltages VREF1, VREF2, VREF3, and VREF4 of different levels have the lowest voltage level with the reference voltage VREF1, the reference voltage VREF4 with the highest voltage level, and gradually increase in the order of the reference voltages VREF1, VREF2, VREF3, and VREF4.
  • the voltage level can be provided to be high.
  • the reference voltage VREF1 has a level for turning off the switching circuit 31 at the time when the LED group LED2 emits light. More specifically, the reference voltage VREF1 may be set to a level equal to or lower than the sensing voltage formed on the sensing resistor Rs by the light emission voltage VCH2 of the LED group LED2.
  • the reference voltage VREF2 has a level for turning off the switching circuit 32 at the time when the LED group LED3 emits light. More specifically, the reference voltage VREF2 may be set to the same level or lower than the sensing voltage formed on the sensing resistor Rs by the light emission voltage VCH3 of the LED group LED3.
  • the reference voltage VREF3 has a level for turning off the switching circuit 33 at the time when the LED group LED4 emits light. More specifically, the reference voltage VREF3 may be set to the same level or lower than the sensing voltage formed on the sensing resistor Rs by the light emission voltage VCH4 of the LED group LED4.
  • the reference voltage VREF4 is preferably set such that a current flowing through the sensing resistor Rs becomes a predetermined constant current in the upper limit level region of the rectified voltage.
  • the switching circuits 31, 32, 33, and 34 are commonly connected to a sensing resistor Rs that provides a sensing voltage for current regulation and current path formation.
  • the switching circuits 31, 32, 33, and 34 compare the sensing voltage of the sensing resistor Rs with the respective reference voltages VREF1, VREF2, VREF3, and VREF4 of the reference voltage generation circuit 30 to emit the lamp 10. To form an optional current path.
  • the switching circuits 31, 32, 33, and 34 are provided with a higher level of reference voltage as they are connected to the LED groups LED1, LED2, LED3, and LED4 farther from the position where the rectified voltage is applied.
  • Each switching circuit 31, 32, 33, 34 includes a comparator 50 and a switching element, and the switching element is preferably composed of the NMOS transistor 52.
  • the comparator 50 of each switching circuit 31, 32, 33, 34 has a reference voltage applied to the positive input terminal (+), a sensing voltage applied to the negative input terminal (-), and compares the reference voltage and the sensing voltage to the output terminal. It is configured to output the result.
  • the NMOS transistors 52 of the switching circuits 31, 32, 33, and 34 each perform a switching operation according to the output of each comparator 50 applied to the gate.
  • the drain of the NMOS transistor 52 and the negative input terminal (-) of the comparator 50 are commonly connected to the sensing resistor Rs.
  • the sensing resistor Rs applies the sensing voltage to the input terminal (-) of the comparator 50 while emitting light with any one of the NMOS transistors 52 of each switching circuit 31, 32, 33, 34. It is possible to provide a current path corresponding to.
  • Embodiments of the present invention perform current regulation and control current path formation to control light emission of the LED group.
  • the sensing resistor Rs provides a low level sensing voltage.
  • the level of the rectified voltage in the initial state may be defined lower than the light emission voltage VCH1 for emitting the light emitting diode group LED1.
  • each switching circuit 31, 32, 33, and 34 has a sensing voltage at which reference voltages VREF1, VREF2, VREF3, and VREF4 are applied to the negative input terminal ( ⁇ ). Higher, so they all turn on.
  • the rectified voltage rises to reach the light emitting voltage VCH1
  • the turned-on switching circuit 31 of the current control unit 14 connected to the LED group LED1 provides a current path, and the LED group of the lamp 10 is provided.
  • LED1 emits light.
  • the level of the sensing voltage of the sensing resistor Rs is increased by the flow of current through the switching circuit 31 providing the current path. To rise.
  • the LED group LED2 emits light, and a current path for light emission is formed by the turned-on switching circuit 32. At this time, the LED group LED1 also maintains a light emitting state.
  • the switching circuit 31 is turned off by the sensing voltage of the sensing resistor Rs. That is, when the rectified voltage reaches the emission voltage VCH2 and the LED group LED2 emits light, the level of the sensing voltage of the sensing resistor Rs increases. The sensing voltage level at this time is higher than the reference voltage VREF1. Therefore, the NMOS transistor 52 of the switching circuit 31 is turned off by the output of the comparator 50. That is, the switching circuit 32 provides a selective current path corresponding to the light emission of the LED group LED2, and the switching circuit 31 is turned off.
  • the LED group LED3 emits light, and a current path for light emission is formed by the turned-on switching circuit 33. At this time, the LED groups LED1 and LED2 also maintain a light emitting state.
  • the switching circuit 32 is turned off by the sensing voltage of the sensing resistor Rs. That is, when the rectified voltage reaches the emission voltage VCH3 and the LED group LED3 emits light, the level of the sensing voltage of the sensing resistor Rs increases. The sensing voltage level at this time is higher than the reference voltage VREF2. Therefore, the NMOS transistor 52 of the switching circuit 32 is turned off by the output of the comparator 50. That is, the switching circuit 33 provides an optional current path corresponding to the light emission of the LED group LED3, and the switching circuit 32 is turned off.
  • the LED group LED4 emits light, and a current path for light emission is formed by the turned-on switching circuit 34. At this time, the LED groups LED1, LED2, and LED3 also maintain a light emitting state.
  • the switching circuit 33 is turned off by the sensing voltage of the sensing resistor Rs. That is, when the rectified voltage reaches the emission voltage VCH4 and the LED group LED4 emits light, the level of the sensing voltage of the sensing resistor Rs increases. The sensing voltage level at this time is higher than the reference voltage VREF3. Therefore, the NMOS transistor 52 of the switching circuit 33 is turned off by the output of the comparator 50. That is, the switching circuit 34 provides a selective current path corresponding to the light emission of the LED group LED2, and the switching circuit 33 is turned off.
  • the switching circuit 34 Since the reference voltage VREF4 provided to the switching circuit 34 is higher than the sensing voltage formed in the sensing resistor Rs by the upper limit level of the rectified voltage even if the rectified voltage continues to rise thereafter, the switching circuit 34 Keep turned on.
  • the current corresponding to the emission state also increases stepwise as shown in FIG. 3. That is, since the current controller 14 performs a constant current regulation operation, the current corresponding to the light emitting diode group maintains a constant level, and when the number of light emitting diode groups increases, the current level increases correspondingly.
  • the rectified voltage starts to fall after rising to an upper limit level.
  • the LED group LED4 When the rectified voltage falls from the upper limit level and falls below the emission voltage VCH4, the LED group LED4 is difficult to maintain light emission. At this time, the switching circuit 33 is turned on by the falling of the sensing voltage of the sensing resistor Rs. Therefore, the light emitting diode group LED4 is quenched and light emission by the light emitting diode groups LED3, LED2, and LED1 is maintained. The current path for light emission of the LED groups LED3, LED2, LED1 is provided by the turned on switching circuit 33.
  • the switching circuits 32, 31 are sequentially turned on, and the light emitting diode groups LED3, LED2, LED1) is sequentially extinguished.
  • the current controller 14 controls the selective current path formed by the switching circuits 33, 32, and 31. Provide while shifting. In addition, the level of the sensing current also decreases in stages corresponding to the extinction state of the LED groups LED1, LED2, LED3, and LED4.
  • the embodiment of the present invention performs sequential emission and quenching of the LED groups in response to the rise and fall of the rectified voltage, and controls current regulation and current path formation corresponding to the emission and quenching of the LED groups. can do.
  • embodiments of the present invention may include a transfer circuit and a voltage regulation circuit to supply an operating voltage of the peripheral circuit.
  • an embodiment according to the present invention is a transfer circuit and a voltage component for transferring a voltage of which the rectified voltage is lowered by one or more light emitting diodes included in the light emitting diode groups LED1, LED2, LED3, and LED4 of the lamp 10.
  • a voltage regulation circuit configured to perform regulation including charging and discharging operation of electrical energy including one or more of current components. More specifically, the voltage regulation circuit may be configured to charge the voltage dropped in the lamp 10 and regulate the charged voltage to output the constant voltage.
  • the transfer circuit may include one or more diodes connected in a forward direction for each of the positions where the dropped voltage is output. 1 illustrates that a diode D4 connected to an output terminal of the LED group LED4 is configured. If configured to include two or more diodes, the dropped voltage may be delivered to the voltage regulation circuit through a common node to which the two or more diodes are coupled.
  • the voltage regulation circuit may include a charging circuit for charging the dropped voltage and a voltage regulator 18 for regulating the voltage charged in the charging circuit and outputting the constant voltage.
  • the charging circuit may include a capacitor C1 connected in parallel with the diode D4 and the voltage regulator 18.
  • the charging circuit may additionally further include a resistor R1, and the resistor R1 may be connected in parallel to the capacitor C1 to transfer the charging voltage.
  • a capacitor C2 for stabilizing the output voltage of the voltage regulator 18 may be further configured.
  • the voltage regulator 18 regulates and outputs the voltage charged in the capacitor C1 to a constant voltage.
  • the voltage regulator 18 preferably includes a constant voltage source that outputs a constant voltage in response to a variable input voltage to regulate the constant voltage.
  • a zener diode may be used as the constant voltage source.
  • the voltage regulator 18 may be configured to output a constant voltage at the 5V level that is typically available as the operating voltage of the peripheral circuit.
  • the capacitor C1 included in the charging circuit of the voltage regulation circuit may be configured to have a capacitance capable of charging a voltage of about 10V to about 50V to ensure the output of the voltage regulator 18. .
  • the capacitor C1 may be configured to charge a voltage of about 10V to about 50V by receiving a voltage having a reduced rectified voltage by one or more diodes included in the lamp 10.
  • the position at which the voltage is supplied to the capacitor C1 is at the output terminal of each of the LED groups LED1, LED2, LED3, and LED4 or at the output terminal of the LEDs inside the LED groups LED1, LED2, LED3, and LED4.
  • One or more of may be selected.
  • the voltages S11, S12, S21, S22, S31, S32, S41, and S42 may be output at respective positions where the drop of the rectified voltage occurs in the lamp 10, and the voltages S11, S12, S21, One or a plurality of S22, S31, S32, S41, and S42 may be applied to the capacitor C1. If a plurality of voltages are applied to the capacitor C1, the plurality of voltages are preferably configured to be applied to the capacitor C1 in parallel through a common node.
  • the capacitor C1 included in the voltage regulation circuit among the above-described signals may receive the output of two or more LED groups as the dropped voltage.
  • the capacitor C1 may receive the output of one or more of the LED groups having the highest and next highest emission voltages as the dropped voltage.
  • the light emitting voltage of the LED group LED1 is 45V
  • the light emitting voltage of the light emitting diode group LED2 is 45V
  • the light emitting voltage of the light emitting diode group LED3 is 30V
  • the light emitting diode group is Assume that the light emission voltage of (LED4) is 15V.
  • the voltage required for all the LED groups LED1, LED2, LED3, and LED4 to emit light is required to be 135V.
  • the rectified voltage may be provided to have a peak value of 150V. After the LED group LED4 emits light, an excess voltage of about 15V may occur.
  • the voltage S41 outputted to the output terminal of the LED group LED4 after the LED group LED4 is emitted may be changed to the waveform as shown in FIG. 3. That is, the voltage S41 is output from the LED group LED4 to have a peak value of about 15V.
  • the charging voltage of the capacitor C1 is output from the light emitting diode group LED4 from the time when the light emitting diode group LED4 is emitted as shown in FIG. It rises until the voltage S41 reaches the peak value. After the voltage S41 output from the LED group CH4 reaches a peak value as shown in FIG. 3, the charging voltage of the capacitor C1 decreases to a point where the LED group LED4 emits light again. .
  • Capacitor C1 is preferably designed such that the charge voltage can be maintained above 10V to 50V so that voltage regulator 18 can maintain a constant voltage output.
  • the charging voltage of the charged capacitor C1 is provided to the voltage regulator 18, and the voltage regulator 18 may regulate the charging voltage to output a constant voltage of 5V level.
  • a separate capacitor C2 may be further configured at the output terminal of the voltage regulator 18 to stabilize the output constant voltage.
  • the constant voltage output from the voltage regulator 18 may be used as the operating voltage Vcc of the peripheral circuit.
  • the embodiment according to the present invention can easily implement a configuration that can be provided as the operating voltage of the peripheral circuit using the voltage dropped in the light emitting diode (or light emitting diode group) consisting of the lamp 10.
  • the embodiment of the present invention converts a voltage dropped to a low voltage into an operating voltage, thereby implementing a circuit that provides an operating voltage with a simple structure and inexpensive components.
  • the embodiment of the present invention can provide the operating voltage by recycling the surplus voltage emitting the lamp 10 can be reduced the overall power consumption and can be expected to the effect of improving the power efficiency.
  • the peripheral circuit may include one or more of a sensor board 20 for performing dimming control and a communication device for transmitting and receiving a signal for dimming control in response to at least one of an internal sensing signal and an external control signal.
  • the sensor board 20 is configured as a peripheral circuit, and the sensor board 20 is configured to receive a constant voltage output from the voltage regulator 18 as an operating voltage Vcc.
  • the embodiment of the present invention may be configured such that the sensor board 20 controls the dimming of the lamp 10 in response to an internal sensing signal or an external control signal.
  • an embodiment of the present invention may include a sensor board 20 and a dimming control circuit 16, and additionally output circuit 22 for transmitting the output of the sensor board 20 to the dimming control circuit 16. ) May be configured.
  • the sensor board 20 may include an illumination sensor CDS or a human body sensor PIR.
  • the illuminance sensor CDS is a sensor for controlling dimming by sensing the brightness (illuminance) of the surroundings
  • the human body detecting sensor PIR is a sensor for controlling the on / off of the lamp 10 by detecting a human body.
  • the sensor board 20 may be configured to control the dimming of the lamp 10 or on / off in response to an external control signal as well as the above-described internal sensing signal.
  • the sensor board 20 may be configured to receive a working voltage Vcc and output a dimming control signal for controlling dimming or on / off in response to an internal sensing signal or an external control signal.
  • control pulse PWM is output as a dimming control signal.
  • the control pulse PWM may be output to have a varying duty ratio for controlling dimming or turning on and off.
  • control pulse may be output by varying the duty ratio in the range of 10 to 100 for dimming control.
  • control pulse may be output to have a duty ratio of less than 10 for extinction of the lamp 10.
  • the duty ratio for extinction of the lamp 10 is illustrated for the purpose of description of the present invention and may be varied to determine the extinction level within the range of 5 to 30 depending on the intention of the manufacturer.
  • the dimming control signal may be output as a DC voltage in addition to the above-described control pulse. That is, the dimming or light emission of the lamp 10 may be controlled in response to the DC level of the dimming control signal.
  • An embodiment of the present invention is described as outputting a control pulse for the purpose of description, but is not limited thereto.
  • the output circuit 22 may include a resistor R3 and a capacitor C3 for filtering the control pulse PWM output from the sensor board 20.
  • the resistor R3 may be connected in series to the output terminal of the sensor board 20, and the capacitor C3 may be configured to be grounded at one end while being connected in parallel to the resistor R3.
  • the above-described output circuit 22 may perform an RC filter operation on the control pulse PWM.
  • the output circuit 22 may receive a constant voltage output from the voltage regulator 18 through the resistor R4. In this case, the output circuit 22 carries a control pulse PWM on the constant voltage to adjust the dimming control circuit. (16) can be provided.
  • the dimming control circuit 16 is connected in series to the sensing resistor Rs to form a current path and provides a minimum current holding voltage for forming the current path while providing a dimming control signal provided by the sensor board 20. Correspondingly, it may have a function of controlling the amount of current in the current path formed in the current controller 14.
  • the dimming control circuit 16 includes a resistor Rf and a variable resistor VR connected in parallel to the sensing resistor Rs.
  • the resistor Rf provides a fixed resistance value corresponding to the current path and has a function of providing a minimum current holding voltage of the current path.
  • the variable resistor VR may include a variable resistor VR whose resistance value is changed by a dimming control signal output from the sensor board 20, that is, a control pulse PWM.
  • the variable resistor VR may include an NMOS transistor having a source and a drain connected to the resistor Rf, and the resistance value (turn-on resistance) of the NMOS transistor may be adjusted according to the control pulse PWM applied to the gate. have.
  • the resistance value of the NMOS transistor corresponding to the control pulse PWM may be defined as corresponding to the turn-on time. If the dimming control signal is applied to the DC voltage, the resistance value of the NMOS transistor may correspond to the level of the DC voltage controlling the current flow.
  • the NMOS transistor including the variable resistor controls the amount of current flowing in the current path formed in the current controller 14 in response to the control pulse PWM provided from the sensor board 20. That is, the NMOS transistor ensures the flow of current during the high level period of the control pulse PWM, and the NMOS transistor blocks the flow of current during the low level period of the control pulse PWM.
  • the dimming control circuit 16 may control the flow of current by the operation of the NMOS transistor composed of the variable resistor VR. That is, the maximum current may flow through the dimming control circuit 16 when the duty of the control pulse PWM is maximum, and the minimum current is dimming control when the duty of the control pulse PWM is minimum. May flow through circuit 16.
  • FIG. 4 illustrates setting the case where the duty ratio of the control pulse PWM is less than 5 to 10 to the extinction area of the lamp 10.
  • the illuminance when the duty ratio reaches 85 to 90 or more is illustrated in FIG.
  • a saturation region can be formed that approximates the maximum brightness.
  • the embodiment of the present invention may implement dimming control by performing current regulation by the control pulse PWM provided from the sensor board 20 and controlling the constant current by the current regulation.
  • the position at which the voltage is supplied to the capacitor C1 connected to the input terminal of the voltage regulator 18 may be determined at the output terminal or each of the LED groups LED1, LED2, LED3, and LED4.
  • One or more of the output terminals of the light emitting diodes in the light emitting diode groups LED1, LED2, LED3, and LED4 may be selected, and an example thereof may be illustrated as shown in FIG. 5.
  • the charging section charged in the capacitor C1 may be different from the embodiment described with reference to FIGS. 1 to 4.
  • the surplus voltage generated by the rectified voltage rising after the light emission of the LED group LED3 becomes the voltage S31 output from the LED group LED3, and the voltage S31 is passed through the forward diode D3. It is delivered to the capacitor C1 and charged. That is, the capacitor C1 performs charging until the rectified voltage reaches a peak value after the light emission of the LED group LED3, and then gradually discharges the battery until the time when the LED group LED3 emits light again.
  • the lowered voltage which is lower than the rectified voltage is converted into an operating voltage, an operating voltage necessary for other components may be generated and provided with a simple structure and inexpensive components.

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Abstract

본 발명은 정류 전압으로 조명을 수행하는 발광 다이오드 조명 장치의 제어 회로 및 전압 생성 방법을 개시하며, 발광 다이오드 조명 장치의 발광이 전류 레귤레이션에 의하여 구현될 수 있고, 발광에 이용된 정류 전압을 이용하여 주변 회로에 필요한 정전압을 제공할 수 있으며, 전류 레귤레이션에 의하여 형성되는 전류 경로를 흐르는 전류를 제어하여 디밍을 구현할 수 있다.

Description

발광 다이오드 조명 장치의 제어 회로 및 전압 생성 방법
본 발명은 발광 다이오드 조명 장치에 관한 것으로서, 보다 상세하게는 정류 전압을 이용하여 조명을 수행하는 발광 다이오드 조명 장치의 제어 회로와 정류 전압을 이용하여 주변 회로를 위한 전압을 생성하는 발광 다이오드 조명 장치의 전압 생성 방법에 관한 것이다.
조명 기술은 에너지 절감을 위하여 광원으로 발광 다이오드(LED)를 채택하는 추세로 개발되고 있다.
고휘도 발광 다이오드는 에너지 소비량, 수명 및 광의 품질 등과 같은 다양한 요소에서 다른 광원들과 차별화되는 이점을 갖는다.
그러나, 발광 다이오드를 광원으로 하는 조명 장치는 발광 다이오드가 정전류에 의하여 구동되는 특성에 의하여 추가적인 회로가 많이 필요한 문제점이 있다.
상기한 문제점을 해결하고자 개발된 일 예가 교류 다이렉트 방식(AC DIRECT TYPE)의 조명 장치이다.
교류 다이렉트 방식의 발광 다이오드 조명 장치는 상용 전원을 정류하여 상용 주파수의 대략 두 배의 리플을 갖는 정류 전압으로 발광 다이오드를 구동하도록 설계되는 것이 일반적이다. 상용 전원에 의한 교류 전압을 전파 정류한 전압을 정류 전압이라 한다.
상기한 교류 다이렉트 방식의 발광 다이오드 조명 장치는 인덕터 및 캐패시터를 사용하지 않고 정류 전압을 입력 전압으로 바로 사용하기 때문에 역률(POWER FACTOR)이 양호한 특성이 있다.
발광 다이오드 조명 장치는 직렬로 연결된 많은 수의 발광 다이오드들을 포함하며, 발광 다이오드들은 다수의 발광 다이오드 그룹으로 구분될 수 있다. 다수의 발광 다이오드 그룹은 리플을 갖는 정류 전압의 증감에 따라 순차적으로 발광 또는 소광되도록 구성될 수 있다.
정류 전압에 의하여 동작되는 발광 다이오드 조명 장치는 디밍(Dimming) 제어나 동작 제어를 위한 주변 회로를 추가적으로 포함할 수 있다. 즉, 조도나 인체를 센싱하는 센서를 포함하여 디밍 제어 또는 스위칭 제어를 수행하는 센서 보드 또는 외부와 통신을 위한 통신 장치 등이 발광 다이오드 조명 장치의 주변 회로로 구성될 수 있다.
이 경우, 발광 다이오드 조명 장치는 센서 보드나 통신 장치와 같은 주변 회로에 동작 전압을 공급하기 위하여 별도의 전원 회로를 포함할 필요가 있다.
발광 다이오드 조명 장치는 주변 회로에 독립적으로 동작 전압을 공급하기 위하여 부가적인 전원 회로를 실장하는 경우 구성이 복잡해지는 문제점이 있다.
또한, 발광 다이오드 조명 장치는 발광 다이오드 이외의 부가적인 부품에 독립적으로 전원이 공급됨에 따라서 전체 전력 사용량이 증가하고 전력 효율성이 저하될 수 있다.
본 발명은 발광 다이오드의 조명을 위하여 정류 전압을 이용하며, 조명에 이용되는 전압을 디밍 제어 또는 통신 등을 수행하는 주변 회로의 동작 전압으로 이용할 수 있는 발광 다이오드 조명 장치의 제어 회로 및 전압 생성 방법을 제공함을 목적으로 한다.
또한, 본 발명은 발광 다이오드의 조명에 이용되는 전압을 간단한 구성으로 디밍 제어 또는 통신 등을 수행하는 주변 회로의 동작 전압으로 이용할 수 있는 발광 다이오드 조명 장치의 제어 회로 및 전압 생성 방법을 제공함을 다른 목적으로 한다.
또한, 본 발명은 발광 다이오드의 조명에 이용되는 전압을 디밍 제어 또는 통신 등을 수행하는 주변 회로의 동작 전압으로 이용하여서 전체 전력 사용량을 절감하면서 전력 효율성을 개선할 수 있는 발광 다이오드 조명 장치의 제어 회로를 제공함을 또다른 목적으로 한다.
또한, 본 발명은 정류 전압을 이용하여 발광 다이오드의 조명을 제어하는 한편 전류 레귤레이션에 의하여 정전류를 제어하여 디밍 제어를 구현함을 또다른 목적으로 한다.
본 발명의 정류 전압에 의하여 구동되는 복수의 발광 다이오드 그룹의 발광을 제어하는 발광 다이오드 조명 장치의 제어 회로는, 상기 발광 다이오드 그룹들에 포함된 하나 이상의 발광 다이오드에 의하여 상기 정류 전압이 강하된 전압을 전달하는 전달 회로; 및 상기 강하된 전압을 레귤레이션하여 출력하는 전압 레귤레이팅 회로;를 포함함을 특징으로 한다.
또한, 본 발명의 정류 전압에 의하여 구동되는 복수의 발광 다이오드 그룹을 포함하는 발광 다이오드 조명 장치의 제어 회로는, 상기 발광 다이오드 그룹들의 순차적인 발광에 대응하는 전류 경로를 제공하는 전류 제어 회로; 상기 발광 다이오드 그룹에 포함된 적어도 하나 이상의 발광 다이오드에 의하여 상기 정류 전압이 강하된 전압을 제공받아서 충전하고 충전된 전압을 레귤레이션하여 정전압으로 출력하는 전압 레귤레이션 회로; 및 상기 전압 레귤레이션 회로에서 제공되는 상기 정전압을 이용하여 동작하며 내부 센싱 신호와 외부 제어 신호 중 하나 이상에 대응하여 상기 전류 경로 상의 전류 흐름을 제어하는 디밍 제어 회로;를 포함함을 다른 특징으로 한다.
또한, 본 발명의 정류 전압에 의하여 구동되는 복수의 발광 다이오드 그룹의 발광을 제어하는 발광 다이오드 조명 장치의 전압 생성 방법은, 상기 발광 다이오드 그룹들에 포함된 하나 이상의 발광 다이오드에 의하여 상기 정류 전압을 1차 강하하는 단계; 상기 1차 강하된 전압을 2차 강하하여 직류 전압을 출력하는 단계; 및 상기 직류 전압을 주변 회로로 제공하는 단계;를 포함함을 특징으로 한다.
본 발명에 의하면 발광 다이오드의 조명에 이용되고 남은 잉여 전압이 주변 회로의 동작 전압으로 재활용될 수 있어서 전체 전력 사용량이 절감될 수 있고 전력 효율성이 개선될 수 있는 효과가 있다.
또한, 본 발명에 의하면 발광 다이오드에서 강하된 전압이 소비 전력이 낮은 주변 회로의 동작 전압을 제공하는데 이용될 수 있어서 높은 레벨의 정류 전압을 강하하여 동작 전압으로 변환하는 구성이 불필요하다.
그리고, 본 발명에 의하면 정류 전압보다 낮은 전압을 동작 전압으로 변환하므로 간단한 구조와 저렴한 부품으로 동작 전압을 제공하는 회로가 구현될 수 있다. 따라서, 본 발명에 의하면 주변 회로의 동작 전압을 제공하는 회로가 간단한 구조를 가지면서 경제적으로 구현될 수 있는 효과가 있다.
또한, 본 발명에 의하면 정류 전압을 이용하여 발광 다이오드의 조명을 제어하는 한편 전류 레귤레이션에 의하여 정전류를 제어하여 디밍 제어가 가능한 효과가 있다.
도 1은 본 발명의 발광 다이오드 조명 장치의 제어 회로에 따른 바람직한 실시예를 나타내는 회로도.
도 2는 도 1의 전류 제어부의 일예로 예시된 상세 회로도.
도 3은 본 발명의 실시예의 동작에 따른 파형도.
도 4는 디밍 제어를 설명하는 파형도.
도 5는 본 발명의 발광 다이오드 조명 장치의 제어 회로에 따른 다른 실시예를 나타내는 회로도.
도 6은 도 5의 실시예의 동작에 따른 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 교류 다이렉트 방식으로 구동되는 발광 다이오드 조명 장치의 제어 회로를 개시한다.
본 발명의 실시예는 교류 다이렉트 방식으로 발광 다이오드 조명을 위하여 정류 전압을 이용한다. 정류 전압은 교류 전압이 전파 정류되어서 교류 전압의 반 주기 단위로 전압 레벨이 반복적으로 승하강하는 특성을 갖는 전압을 의미한다. 본 발명의 실시예에서 정류 전압의 상승 또는 하강은 정류 전압의 리플의 상승 또는 하강을 의미하는 것으로 이해될 수 있다.
본 발명의 실시예에 따른 발광 다이오드 조명 장치의 제어 회로는 도 1 및 도 2와 같이 조명등(10)의 발광을 위한 전류 레귤레이션이 수행되는 구성을 갖는다.
또한, 본 발명의 실시예에 따른 발광 다이오드 조명 장치의 제어 회로는 조명등(10)으로 구성되는 발광 다이오드(또는 발광 다이오드 그룹)의 발광에 의하여 강하된 전압을 이용하여 센서 보드(20)와 같은 주변 회로의 동작 전압으로 제공하는 구성을 갖는다.
또한, 본 발명의 실시예에 따른 발광 다이오드 조명 장치의 제어 회로는 센싱 신호 또는 외부의 제어 신호에 대응하여 조명등(10)의 디밍을 제어하는 기능을 갖는다.
먼저, 본 발명의 실시예는 조명등(10), 정류 전압을 조명등(10)에 제공하는 전원부, 조명등(10)의 발광 다이오드 그룹(LED1, LED2, LED3, LED4) 별로 발광을 위한 전류 경로를 제공하는 전류 제어 회로를 포함한다.
조명등(10)은 발광 다이오드들을 포함하며, 발광 다이오드들은 복수의 발광 다이오드 그룹(LED1, LED2, LED3, LED4)으로 구분된다. 조명등(10)은 정류 전압에 의하여 발광 다이오드 그룹 별로 순차적으로 발광 및 소광된다.
실시예에서 조명등(10)은 네 개의 발광 다이오드 그룹(LED1, LED2, LED3, LED4)을 포함한 것을 예시한다. 그리고, 각 발광 다이오드 그룹(LED1, LED2, LED3, LED4)은 같거나 다른 수의 발광 다이오드를 포함할 수 있으며, 각 발광 다이오드 그룹(LED1, LED2, LED3, LED4) 별로 도 1에 도시된 대시(Dash) 선은 발광다이오드(들)의 도시를 생략한 것을 의미한다. 실시예로 조명등(10)은 네 개의 발광 다이오드 그룹(LED1, LED2, LED3, LED4)을 포함한 것을 예시하고 있다. 그러나 본 발명은 이에 제한되지 않고 다양한 수의 발광 다이오드 그룹을 포함한 것에 적용될 수 있다.
전원부는 외부의 교류 전압을 정류하여서 정류 전압으로 출력하는 구성을 가지며, 교류 전압을 제공하는 교류 전원(VAC) 및 교류 전압을 정류하여 정류 전압을 출력하는 정류 회로(12)를 포함할 수 있다. 여기에서, 교류 전원(VAC)은 상용 전원일 수 있다.
정류 회로(12)는 정현파 파형을 갖는 교류 전압을 전파 정류하여 정류 전압으로 출력한다.
전류 제어 회로는 전류 제어부(14)와 센싱 저항(Rs)을 포함할 수 있다.
전류 제어부(14)는 각 발광 다이오드 그룹(LED1, LED2, LED3, LED4)의 발광을 위한 전류 레귤레이션을 수행한다.
전류 제어부(14)는 센싱 저항(Rs)을 통하여 전류 레귤레이션을 위한 전류 경로를 제공하도록 구성된다.
본 발명의 실시예는 상술한 구성에 의하여 상승 또는 하강하는 정류 전압의 리플에 대응하여 조명등(10)의 발광 다이오드 그룹들(LED1, LED2, LED3, LED4)이 순차적으로 발광하거나 소광하는 동작을 수행한다.
정류 전압이 상승하여서 발광 다이오드 그룹들(LED1, LED2, LED3, LED4) 별 발광 전압에 순차적으로 도달하면, 전류 제어부(14)는 각 발광 다이오드 그룹(LED1, LED2, LED3, LED4) 별로 발광을 위한 전류 경로를 제공한다. 전류 제어부(14)의 CH1, CH2, CH3, CH4는 각 발광 다이오드 그룹(LED1, LED2, LED3, LED4) 별로 전류 경로를 제공하기 위한 단자를 의미한다. 그리고, 전류 제어부(14)의 CVs는 센싱 저항(Rs)에 연결되는 단자를 의미한다.
발광 다이오드 그룹(LED4)을 발광시키는 발광 전압 VCH4은 발광 다이오드 그룹들(LED1, LED2, LED3, LED4)을 모두 발광시키는 전압으로 정의되고, 발광 다이오드 그룹(LED3)을 발광시키는 발광 전압 VCH3은 발광 다이오드 그룹들(LED1, LED2, LED3)을 모두 발광시키는 전압으로 정의되며, 발광 다이오드 그룹(LED2)을 발광시키는 발광 전압 VCH2은 발광 다이오드 그룹들(LED1, LED2)을 모두 발광시키는 전압으로 정의되고, 발광 다이오드 그룹(LED1)을 발광시키는 발광 전압 VCH1은 발광 다이오드 그룹(LED1)만 발광시키는 전압으로 정의된다.
전류 제어부(14)는 센싱 저항(Rs)에 의하여 센싱 전압을 제공받는다. 센싱 전압은 조명등(10)의 발광 다이오드 그룹 별 발광 상태에 따라 다르게 형성되는 전류 경로에 의하여 가변될 수 있다. 이때, 센싱 저항(Rs)에 흐르는 전류는 정전류일 수 있다.
한편, 정류 전압의 상승에 대응한 전류 레귤레이션을 수행하는 전류 제어부(14)는 도 2와 같이 구성될 수 있다.
도 2를 참조하면, 전류 제어부(14)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(30)를 포함한다.
기준 전압 공급부(30)는 제작자의 의도에 따라 다양하게 서로 다른 레벨의 기준 전압 VREF1, VREF2, VREF3, VREF4을 제공하는 것으로 구현될 수 있다.
기준 전압 공급부(30)는 예시적으로 정전압이 인가되는 직렬 연결된 복수의 저항을 포함하여 저항 간의 노드 별로 서로 다른 레벨의 기준 전압 VREF1, VREF2, VREF3, VREF4을 출력하는 것으로 구성될 수 있다. 또한, 기준 전압 공급부(30)는 상기와 달리 서로 다른 레벨의 기준 전압 VREF1, VREF2, VREF3, VREF4을 제공하는 독립적인 전압공급원들을 포함하는 것으로 구성될 수 있다.
서로 다른 레벨의 기준 전압들 VREF1, VREF2, VREF3, VREF4은 기준 전압 VREF1이 가장 낮은 전압 레벨을 가지며, 기준 전압 VREF4가 가장 높은 전압 레벨을 가지고, 기준 전압 VREF1, VREF2, VREF3, VREF4의 순으로 점차 전압 레벨이 높도록 제공될 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 전압 VCH2에 의하여 센싱 저항(Rs)에 형성되는 센싱 전압과 같거나 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 전압 VCH3에 의하여 센싱 저항(Rs)에 형성되는 센싱 전압과 같거나 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 전압 VCH4에 의하여 센싱 저항(Rs)에 형성되는 센싱 전압과 같거나 낮은 레벨로 설정될 수 있다.
그리고, 기준전압 VREF4는 정류 전압의 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 조명등(10)을 발광하기 위한 선택적인 전류 경로를 형성한다.
스위칭 회로들(31, 32, 33, 34)은 정류 전압이 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(50)와 스위칭 소자를 포함하며, 스위칭 소자는 NMOS 트랜지스터(52)로 구성됨이 바람직하다.
각 스위칭 회로(31, 32, 33, 34)의 비교기(50)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(52)는 게이트에 인가되는 각 비교기(50)의 출력에 따라 스위칭 동작을 수행한다. NMOS 트랜지스터(52)의 드레인과 비교기(50)의 네가티브 입력단(-)은 센싱 저항(Rs)에 공통으로 연결된다.
상기한 구성에 의하여 센싱 저항(Rs)은 센싱 전압을 비교기(50)의 입력단(-)에 인가하는 한편 각 스위칭 회로(31, 32, 33, 34)의 NMOS 트랜지스터(52) 중 어느 하나와 발광에 대응한 전류 경로를 제공할 수 있다.
본 발명의 실시예는 발광 다이오드 그룹의 발광을 제어하기 위하여 전류 레귤레이션을 수행하고 전류 경로 형성을 제어한다.
이에 대하여 구체적으로 설명하면, 정류 전압이 초기 상태인 경우 발광 다이오드 그룹들은 발광되지 않은 상태이다. 이때, 센싱 저항(Rs)은 낮은 레벨의 센싱 전압을 제공한다. 여기에서, 초기 상태의 정류 전압의 레벨은 발광 다이오드 그룹(LED1)을 발광시키는 발광 전압 VCH1보다 낮게 정의될 수 있다.
정류 전압이 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 센싱 전압보다 높으므로 모두 턴온을 유지한다.
그 후 정류 전압이 상승하여 발광 전압 VCH1에 도달하면, 발광 다이오드 그룹(LED1)에 연결된 전류 제어부(14)의 턴온된 스위칭 회로(31)는 전류 경로를 제공하고, 조명등(10)의 발광 다이오드 그룹(LED1)이 발광된다. 상기와 같이 정류 전압이 발광 전압 VCH1에 도달하여 발광 다이오드 그룹(LED1)이 발광되면, 전류 경로를 제공하는 스위칭 회로(31)를 통한 전류의 흐름에 의하여 센싱 저항(Rs)의 센싱 전압의 레벨이 상승한다.
그 후 정류 전압이 계속 상승하여 발광 전압 VCH2에 도달하면 발광 다이오드 그룹(LED2)은 발광하며, 발광을 위한 전류 경로는 턴온된 스위칭 회로(32)에 의하여 형성된다. 이때, 발광 다이오드 그룹(LED1)도 발광 상태를 유지한다.
한편, 센싱 저항(Rs)을 흐르는 전류량이 스위칭 회로(31)가 턴온을 유지할 수 있는 한계치를 초과하면 센싱 저항(Rs)의 센싱 전압에 의하여 스위칭 회로(31)는 턴오프된다. 즉, 정류 전압이 발광 전압 VCH2에 도달하여 발광 다이오드 그룹(LED2)이 발광되면, 센싱 저항(Rs)의 센싱 전압의 레벨이 상승한다. 이때의 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(32)가 발광 다이오드 그룹(LED2)의 발광에 대응한 선택적인 전류 경로를 제공하고, 스위칭 회로(31)는 턴오프된다.
그 후 정류 전압이 계속 상승하여 발광 전압 VCH3에 도달하면 발광 다이오드 그룹(LED3)은 발광하며, 발광을 위한 전류 경로는 턴온된 스위칭 회로(33)에 의하여 형성된다. 이때, 발광 다이오드 그룹들(LED1, LED2)도 발광 상태를 유지한다.
한편, 센싱 저항(Rs)을 흐르는 전류량이 스위칭 회로(32)가 턴온을 유지할 수 있는 한계치를 초과하면 센싱 저항(Rs)의 센싱 전압에 의하여 스위칭 회로(32)는 턴오프된다. 즉, 정류 전압이 발광 전압 VCH3에 도달하여 발광 다이오드 그룹(LED3)이 발광되면, 센싱 저항(Rs)의 센싱 전압의 레벨이 상승한다. 이때의 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(33)가 발광 다이오드 그룹(LED3)의 발광에 대응한 선택적인 전류 경로를 제공하고, 스위칭 회로(32)는 턴오프된다.
그 후 정류 전압이 계속 상승하여 발광 전압 VCH4에 도달하면 발광 다이오드 그룹(LED4)은 발광하며, 발광을 위한 전류 경로는 턴온된 스위칭 회로(34)에 의하여 형성된다. 이때, 발광 다이오드 그룹들(LED1, LED2, LED3)도 발광 상태를 유지한다.
한편, 센싱 저항(Rs)을 흐르는 전류량이 스위칭 회로(33)가 턴온을 유지할 수 있는 한계치를 초과하면 센싱 저항(Rs)의 센싱 전압에 의하여 스위칭 회로(33)는 턴오프된다. 즉, 정류 전압이 발광 전압 VCH4에 도달하여 발광 다이오드 그룹(LED4)이 발광되면, 센싱 저항(Rs)의 센싱 전압의 레벨이 상승한다. 이때의 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(34)가 발광 다이오드 그룹(LED2)의 발광에 대응한 선택적인 전류 경로를 제공하고, 스위칭 회로(33)는 턴오프된다.
그 후 정류 전압이 계속 상승하여도, 스위칭 회로(34)에 제공되는 기준전압 VREF4이 정류 전압의 상한 레벨에 의하여 센싱 저항(Rs)에 형성되는 센싱 전압보다 높은 레벨이므로, 스위칭 회로(34)는 턴온 상태를 유지한다.
상술한 바와 같이 정류 전압의 상승에 대응하여 발광 다이오드 그룹들(LED1, LED2, LED3, LED4)이 순차적으로 발광되면 발광 상태에 대응하는 전류도 도 3과 같이 단계적으로 증가한다. 즉, 전류 제어부(14)는 정전류 레귤레이션 동작을 수행하므로 발광 다이오드 그룹 별 발광에 대응한 전류는 일정한 수준을 유지하고 발광되는 발광 다이오드 그룹의 수가 증가하면 그에 대응하여 전류의 레벨이 증가한다.
정류 전압은 상술한 바와 같이 상한 레벨까지 상승한 후 하강을 시작한다.
정류 전압이 상한 레벨에서 하강하여서 발광 전압 VCH4 이하로 떨어지면 발광 다이오드 그룹(LED4)이 발광을 유지하기 어렵다. 이때, 스위칭 회로(33)는 센싱 저항(Rs)의 센싱 전압의 하강으로 턴온된다. 그러므로, 발광 다이오드 그룹(LED4)는 소광되고 발광 다이오드 그룹(LED3, LED2, LED1)에 의한 발광이 유지된다. 발광 다이오드 그룹(LED3, LED2, LED1)의 발광을 위한 전류 경로는 턴온된 스위칭 회로(33)에 의하여 제공된다. 그 후 정류 전압이 발광 전압 VCH3, 발광 전압 VCH2 및 발광 전압 VCH1 이하로 계속 하강하면, 스위칭 회로들(32, 31)은 순차적으로 턴온되고, 조명등(10)의 발광 다이오드 그룹들(LED3, LED2, LED1)은 순차적으로 소광된다.
상기한 조명등(10)의 발광 다이오드 그룹들(LED3, LED2, LED1)의 순차적 소광에 대응하여, 전류 제어부(14)는 스위칭 회로들(33, 32, 31)에 의하여 형성되는 선택적인 전류 경로를 시프트하면서 제공한다. 그리고, 센싱 전류의 레벨도 발광 다이오드 그룹들(LED1, LED2, LED3, LED4)의 소광 상태에 대응하여 단계적으로 감소한다.
상술한 바와 같이 본 발명의 실시예는 정류 전압의 상승과 하강에 대응하여 발광 다이오드 그룹들의 순차적인 발광 및 소광을 수행하며, 발광 다이오드 그룹들의 발광 및 소광에 대응한 전류 레귤레이션과 전류 경로 형성을 제어할 수 있다.
또한, 본 발명의 실시예는 주변 회로의 동작 전압을 공급하기 위하여 전달 회로와 전압 레귤레이션 회로를 포함할 수 있다.
즉, 본 발명에 따른 실시예는 조명등(10)의 발광 다이오드 그룹들(LED1, LED2, LED3, LED4)에 포함된 하나 이상의 발광 다이오드에 의하여 정류 전압이 강하된 전압을 전달하는 전달 회로와 전압 성분이나 전류 성분 중 하나 이상을 포함하는 전기 에너지의 충방전 동작을 포함하여 레귤레이션을 수행하도록 구성되는 전압 레귤레이션 회로를 포함한다. 보다 상세하게, 전압 레귤레이션 회로는 조명등(10)에서 강하된 전압을 충전하고 충전된 전압을 레귤레이션하여 정전압으로 출력하도록 구성될 수 있다.
전달 회로는 강하된 전압이 출력되는 위치 별로 순방향으로 연결되는 하나 이상의 다이오드를 포함할 수 있다. 도 1의 실시예는 발광 다이오드 그룹(LED4)의 출력단에 연결된 다이오드(D4)가 구성된 것을 예시한다. 만약, 둘 이상의 다이오드를 포함하는 것으로 구성된 경우, 강하된 전압은 둘 이상의 상기 다이오드가 결합된 공통 노드를 통하여 전압 레귤레이션 회로로 전달될 수 있다.
전압 레귤레이션 회로는 강하된 전압을 충전하는 충전 회로 및 상기 충전 회로에 충전된 전압을 레귤레이션하여 정전압으로 출력하는 전압 레귤레이터(18)를 포함할 수 있다.
충전 회로는 다이오드(D4)와 전압 레귤레이터(18)에 대하여 병렬로 연결된 캐패시터(C1)를 포함할 수 있다. 충전 회로는 부가적으로 저항(R1)을 더 포함할 수 있으며, 저항(R1)은 충전 전압을 전달하기 위하여 캐패시터(C1)에 병렬로 연결될 수 있다.
그리고, 전압 레귤레이터(18)의 출력 전압 안정화를 위한 캐패시터(C2)가 더 구성될 수 있다. 전압 레귤레이터(18)는 캐패시터(C1)에 충전된 전압을 정전압으로 레귤레이션하여 출력한다. 전압 레귤레이터(18)는 정전압으로 레귤레이션하기 위하여 변동되는 입력 전압에 대응하여 정전압을 출력하는 정전압원을 포함하여 구성됨이 바람직하며, 정전압원으로 제너 다이오드가 이용될 수 있다.
전압 레귤레이터(18)는 통상 주변 회로의 동작 전압으로 이용가능한 5V 수준의 정전압을 출력하도록 구성될 수 있다. 그리고, 전압 레귤레이션 회로의 충전 회로에 포함되는 캐패시터(C1)는 상기한 전압 레귤레이터(18)의 출력을 보장하기 위하여 최소 10V 내지 최대 50V 정도의 전압을 충전할 수 있는 캐패시턴스를 갖는 것으로 구성될 수 있다.
캐패시터(C1)는 조명등(10)에 포함되는 하나 이상의 다이오드에 의하여 정류 전압이 강하된 전압을 제공받음으로써 10V 내지 50V 정도의 전압을 충전하도록 구성될 수 있다. 이를 위하여 캐패시터(C1)에 전압을 공급하는 위치는 각 발광 다이오드 그룹들(LED1, LED2, LED3, LED4)의 출력단이나 각 발광 다이오드 그룹들(LED1, LED2, LED3, LED4) 내부의 발광 다이오드들의 출력단 중 하나 이상이 선택될 수 있다.
즉, 조명등(10)에서 정류 전압의 강하가 발생한 각 위치 별로 전압들(S11, S12, S21, S22, S31, S32, S41, S42)이 출력될 수 있으며, 전압들(S11, S12, S21, S22, S31, S32, S41, S42) 중 하나 또는 복수 개가 캐패시터(C1)에 인가될 수 있다. 만약, 복수 개의 전압이 캐패시터(C1)에 인가되는 경우, 복수 개의 전압은 공통 노드를 통하여 병렬로 캐패시터(C1)에 인가되도록 구성됨이 바람직하다.
구체적인 일례로 상술한 신호들 중 전압 레귤레이션 회로에 포함되는 캐패시터(C1)는 둘 이상의 발광 다이오드 그룹들의 출력을 강하된 전압으로 제공받을 수 있다. 보다 바람직한 일례로, 캐패시터(C1)는 최상위와 차상위 발광 전압을 갖는 발광 다이오드 그룹들 중 하나 이상의 출력을 강하된 전압으로 제공받을 수 있다.
도 1의 실시예는 최상위 발광 전압을 갖는 발광 다이오드 그룹(LED4)에서 출력되는 전압(S41)이 순방향 다이오드(D4)를 통하여 캐패시터(C1)에 인가되는 것을 예시한다.
상술한 바와 같이 본 발명에 따른 실시예가 구성됨에 의하여 캐패시터(C1)에 전압이 충전되는 충전 동작은 도 3을 참조하여 설명한다.
먼저, 발광 다이오드 그룹(LED1)의 발광 전압이 45V라 가정하고, 발광 다이오드 그룹(LED2)의 발광 전압이 45V라 가정하며, 발광 다이오드 그룹(LED3)의 발광 전압이 30V라 가정하고, 발광 다이오드 그룹(LED4)의 발광 전압이 15V라 가정한다.
이 경우 전체 발광 다이오드 그룹들(LED1, LED2, LED3, LED4)이 발광되는데 필요한 전압은 135V가 필요하다. 통상적으로 상기와 같은 구동 환경에서 정류 전압은 피크치가 150V를 갖도록 제공될 수 있다. 발광 다이오드 그룹(LED4)이 발광된 후 약 15V의 잉여 전압이 발생할 수 있다.
상기와 같은 가정하에, 발광 다이오드 그룹(LED4)이 발광된 후 발광 다이오드 그룹(LED4)의 출력단으로 출력되는 전압(S41)은 도 3과 같은 파형으로 변화될 수 있다. 즉, 발광 다이오드 그룹(LED4)에서 전압(S41)이 15V 정도의 피크치를 갖도록 출력된다.
상술한 전압이 다이오드(D4)를 통하여 캐패시터(C1)에 인가되면, 캐패시터(C1)의 충전 전압은 도 3과 같이 발광 다이오드 그룹(LED4)이 발광된 시점부터 발광 다이오드 그룹(LED4)에서 출력되는 전압(S41)이 피크치에 도달하는 시점까지 상승한다. 그리고, 캐패시터(C1)의 충전 전압은 도 3과 같이 발광 다이오드 그룹(CH4)에서 출력되는 전압(S41)이 피크치에 도달한 이후부터 다음으로 발광 다이오드 그룹(LED4)이 다시 발광되는 시점까지 하강한다.
캐패시터(C1)는 전압 레귤레이터(18)가 정전압의 출력을 유지할 수 있도록 10V 내지 50V 이상으로 충전 전압이 유지될 수 있도록 설계됨이 바람직하다.
상술한 바와 같이 충전된 캐패시터(C1)의 충전 전압은 전압 레귤레이터(18)로 제공되며, 전압 레귤레이터(18)는 충전 전압을 레귤레이션하여 5V 수준의 정전압으로 출력할 수 있다. 전압 레귤레이터(18)의 출력단에는 출력되는 정전압의 안정화를 위하여 별도의 캐패시터(C2)가 더 구성될 수 있다.
상술한 바와 같이 전압 레귤레이터(18)에서 출력되는 정전압은 주변 회로의 동작 전압(Vcc)로 이용될 수 있다.
즉, 본 발명에 따른 실시예는 조명등(10)으로 구성되는 발광 다이오드(또는 발광 다이오드 그룹)에서 강하된 전압을 이용하여 주변 회로의 동작 전압으로 제공할 수 있는 구성을 간단히 구현할 수 있다.
높은 레벨의 정류 전압을 이용하여 동작 전압을 제공하는 경우, 높은 레벨의 정류 전압을 분압하고 분압된 전압을 레귤레이션하는데 복잡한 회로가 요구될 뿐만 아니라 회로를 구성하는 부품도 높은 단가의 것이 요구될 수 있다.
그러나, 본 발명의 실시예는 저압으로 강하된 전압을 동작 전압으로 변환하므로 간단한 구조와 저렴한 부품으로 동작 전압을 제공하는 회로를 구현할 수 있다.
또한, 본 발명의 실시예는 조명등(10)을 발광한 잉여 전압을 재활용하여 동작 전압을 제공할 수 있어서 전체 전력 사용량이 절감될 수 있고 전력 효율성을 개선할 수 있는 효과를 기대할 수 있다.
한편, 본 발명의 실시예는 전압 레귤레이터(18)에서 출력되는 정전압을 제공받는 주변 회로로서 복수의 발광 다이오드 그룹의 발광의 제어에 관련한 동작을 수행하는 것이 선택될 수 있다. 보다 구체적으로 주변 회로는 내부 센싱 신호와 외부 제어 신호 중 하나 이상에 대응하여 디밍 제어를 수행하는 센서 보드(20)와 디밍 제어를 위한 신호의 송수신을 수행하는 통신 장치 중 하나 이상을 포함할 수 있다.
도 1의 실시예는 센서 보드(20)가 주변 회로로 구성된 것을 예시하며, 센서 보드(20)는 전압 레귤레이터(18)에서 출력되는 정전압을 동작 전압(Vcc)으로 제공받도록 구성된다.
또 한편, 본 발명의 실시예는 내부 센싱 신호 또는 외부의 제어 신호에 대응하여 센서 보드(20)가 조명등(10)의 디밍을 제어하도록 구성될 수 있다.
이를 위하여 본 발명의 실시예는 센서 보드(20) 및 디밍 조절 회로(16)를 포함할 수 있으며, 부가적으로 센서 보드(20)의 출력을 디밍 조절 회로(16)에 전달하는 출력 회로(22)가 구성될 수 있다.
여기에서, 센서 보드(20)는 조도 센서(CDS)나 인체 감지 센서(PIR)을 포함하여 구성될 수 있다. 조도 센서(CDS)는 주변의 밝기(조도)를 센싱하여 디밍을 제어하기 위한 센서이고, 인체 감지 센서(PIR)는 인체를 감지하여 조명등(10)의 온오프를 제어하기 위한 센서이다.
그리고, 센서 보드(20)는 상술한 내부의 센싱 신호 뿐만 아니라 외부의 제어 신호에 대응하여 조명등(10)의 디밍을 제어하거나 온오프를 제어하도록 구성될 수 있다.
즉, 센서 보드(20)는 동작 전압(Vcc)을 제공받아서 내부의 센싱 신호 또는 외부의 제어 신호에 대응하여 디밍을 제어하거나 또는 온오프를 제어하기 위한 디밍 제어 신호를 출력하는 구성을 가질 수 있다.
도 1의 실시예는 디밍 제어 신호로서 제어 펄스(PWM)가 출력되는 것을 예시하고 있다.
제어 펄스(PWM)는 디밍의 제어 또는 온오프를 위하여 가변된 듀티 비를 갖도록 출력될 수 있다.
일례로, 제어 펄스는 디밍 제어를 위하여 듀티 비를 10 내지 100 범위로 가변하여 출력될 수 있다. 그리고, 제어 펄스는 조명등(10)의 소광을 위하여 10 미만의 듀티 비를 갖도록 출력될 수 있다. 상기한 조명등(10)의 소광을 위한 듀티 비는 본 발명의 설명을 위하여 예시한 것으로 제작자의 의도에 따라서 5 내지 30 범위 내에서 소광 레벨을 결정하도록 가변될 수 있다.
디밍 제어 신호는 상술한 제어 펄스 외에 직류 전압으로 출력될 수 있다. 즉, 디밍 제어 신호의 직류 레벨에 대응하여 조명등(10)의 디밍 또는 발광이 제어될 수 있다.
본 발명의 실시예는 동작의 설명을 위하여 제어 펄스가 출력되는 것으로 설명하지만 이에 제한되는 것은 아니다.
출력 회로(22)는 센서 보드(20)에서 출력되는 제어 펄스(PWM)를 필터링하는 저항(R3) 및 캐패시터(C3)를 포함하여 구성될 수 있다. 여기에서, 저항(R3)은 센서 보드(20)의 출력단에 직렬로 연결되고, 캐패시터(C3)는 저항(R3)에 병렬로 연결되면서 일단이 접지되도록 구성될 수 있다.
상술한 출력 회로(22)는 제어 펄스(PWM)에 대한 RC 필터 동작을 수행할 수 있다.
또한, 출력 회로(22)는 저항(R4)을 통하여 전압 레귤레이터(18)에서 출력되는 정전압을 제공받을 수 있으며, 이 경우 출력 회로(22)는 정전압에 제어 펄스(PWM)를 실어서 디밍 조절 회로(16)로 제공할 수 있다.
디밍 조절 회로(16)는 센싱 저항(Rs)에 직렬로 연결되어서 전류 경로를 형성하며, 전류 경로를 형성하기 위한 최소 전류 유지용 전압을 제공하는 한편 센서 보드(20)에서 제공되는 디밍 제어 신호에 대응하여 전류 제어부(14)에 형성되는 전류 경로의 전류량을 제어하는 기능을 가질 수 있다.
이를 위하여, 디밍 조절 회로(16)는 센싱 저항(Rs)에 병렬로 연결된 저항(Rf)과 가변 저항(VR)을 포함한다. 저항(Rf)은 전류 경로에 대응하여 고정된 저항값을 제공하며 전류 경로의 최소 전류 유지용 전압을 제공하는 기능을 갖는다. 그리고, 가변 저항(VR)은 센서 보드(20)에서 출력되는 디밍 제어 신호 즉 제어 펄스(PWM)에 의하여 저항값이 가변되는 가변 저항(VR)을 포함하여 구성될 수 있다.
가변 저항(VR)은 저항(Rf)에 소스와 드레인이 연결된 NMOS 트랜지스터를 포함하여 구성될 수 있으며, NMOS 트랜지스터의 저항값(턴온 저항)은 게이트에 인가되는 제어 펄스(PWM)에 따라 조절될 수 있다. 제어 펄스(PWM)에 대응한 NMOS 트랜지스터의 저항값은 턴온 시간에 해당하는 것으로 정의될 수 있다. 만약, 디밍 제어 신호가 직류 전압으로 인가되는 경우 NMOS 트랜지스터의 저항값은 전류 흐름을 제어하는 직류 전압의 레벨에 대응할 수 있다.
가변 저항으로 구성되는 NMOS 트랜지스터는 센서 보드(20)에서 제공되는 제어 펄스(PWM)에 대응하여 전류 제어부(14)에 형성된 전류 경로에 흐르는 전류의 양을 제어한다. 즉, 제어 펄스(PWM)의 하이 레벨 구간 동안 NMOS 트랜지스터는 전류의 흐름을 보장하고, 제어 펄스(PWM)의 로우 레벨 구간 동안 NMOS 트랜지스터는 전류의 흐름을 차단한다.
상술한 바와 같이 가변 저항(VR)으로 구성되는 NMOS 트랜지스터의 동작에 의하여 도 4와 같이 디밍 조절 회로(16)는 전류의 흐름을 제어할 수 있다. 즉, 제어 펄스(PWM)의 듀티가 최대일 때 최대(MAX) 전류가 디밍 조절 회로(16)를 통하여 흐를 수 있고, 제어 펄스(PWM)의 듀티가 최소일 때 최소(MIN) 전류가 디밍 조절 회로(16)를 통하여 흐를 수 있다.
도 4는 제어 펄스(PWM)의 듀티 비가 5 내지 10 미만인 경우를 조명등(10)의 소광 영역으로 설정함을 예시하고 있고, 도 4에 구체적으로 도시하지 않았으나 듀티 비가 85 내지 90 이상에 도달하면 조도가 최대 밝기에 근사하는 포화(Saturation) 영역이 형성될 수 있다.
상술한 바에 의하여 본 발명의 실시예는 센서 보드(20)에서 제공되는 제어 펄스(PWM)에 의하여 전류 레귤레이션이 수행되고 전류 레귤레이션에 의하여 정전류를 제어함으로써 디밍 제어를 구현할 수 있다.
한편, 본 발명의 실시예는 상술한 바와 같이 전압 레귤레이터(18)의 입력단에 연결된 캐패시터(C1)에 전압을 공급하는 위치는 각 발광 다이오드 그룹들(LED1, LED2, LED3, LED4)의 출력단이나 각 발광 다이오드 그룹들(LED1, LED2, LED3, LED4) 내부의 발광 다이오드들의 출력단 중 하나 이상이 선택될 수 있으며, 이에 대한 일예가 도 5와 같이 예시될 수 있다.
도 5의 실시예는 차상위 발광 전압을 갖는 발광 다이오드 그룹(LED3)에서 출력되는 전압(S31)이 순방향 다이오드(D3)를 통하여 캐패시터(C1)에 인가되는 것을 예시한다.
상기한 도 5의 실시예에 의하여 캐패시터(C1)에 전압이 충전되는 충전 동작은 도 6을 참조하여 설명될 수 있다.
도 5 및 도 6의 실시예는 도 1 내지 도 4로 설명된 실시예와 캐패시터(C1)에 충전되는 충전 구간이 달라질 수 있다.
즉, 발광 다이오드 그룹(LED3)의 발광 이후 상승하는 정류 전압에 의하여 발생되는 잉여 전압이 발광 다이오드 그룹(LED3)에서 출력되는 전압(S31)이 되며, 전압(S31)은 순방향 다이오드(D3)를 통하여 캐패시터(C1)에 전달되어서 충전된다. 즉, 캐패시터(C1)는 발광 다이오드 그룹(LED3)의 발광 후 정류 전압이 피크치에 도달하는 시점까지 충전을 수행하고 그 후 발광 다이오드 그룹(LED3)이 다시 발광되는 시점까지 점차적으로 방전된다.
따라서, 본 발명에 의하면 조명등의 다양한 위치에서 발광 다이오드의 조명에 이용되고 남은 잉여 전압을 얻을 수 있으며, 이를 주변 회로의 동작 전압으로 재활용할 수 있어서 전체 전력 사용량이 절감될 수 있고 전력 효율성이 개선될 수 있다.
그리고, 본 발명에 의하면 정류 전압에 비하여 저압 상태인 강하된 전압을 동작 전압으로 변환하므로 간단한 구조와 저렴한 부품으로 다른 구성요소에 필요한 동작 전압이 생성되어서 제공될 수 있다.

Claims (15)

  1. 정류 전압에 의하여 구동되는 복수의 발광 다이오드 그룹의 발광을 제어하는 발광 다이오드 조명 장치의 제어 회로에 있어서,
    상기 발광 다이오드 그룹들에 포함된 하나 이상의 발광 다이오드에 의하여 상기 정류 전압이 강하된 전압을 전달하는 전달 회로; 및
    상기 강하된 전압을 레귤레이션하여 출력하는 전압 레귤레이션 회로;
    를 포함함을 특징으로 하는 발광 다이오드 조명 장치의 제어 회로.
  2. 제1 항에 있어서,
    상기 전압 레귤레이션 회로는 전압 성분이나 전류 성분 중 하나 이상을 포함하는 전기 에너지의 충방전 동작을 이용하여 상기 레귤레이션을 수행하도록 구성되는 발광 다이오드 조명 장치의 제어 회로.
  3. 제1 항에 있어서,
    복수의 발광 다이오드 그룹의 발광 제어에 관련한 동작을 수행하는 주변 회로를 더 포함하며, 상기 전압 레귤레이션 회로는 상기 출력을 상기 주변 회로의 동작 전압으로 제공되는 발광 다이오드 조명 장치의 제어 회로.
  4. 제3 항에 있어서,
    상기 전압 레귤레이션 회로는 상기 주변 회로에 포함되어 구성되는 발광 다이오드 조명 장치의 제어 회로.
  5. 제3 항에 있어서,
    상기 주변 회로는 내부 센싱 신호와 외부 제어 신호 중 하나 이상에 대응하여 디밍 제어를 수행하는 센서 보드와 상기 디밍 제어를 위한 신호의 송수신을 수행하는 통신 장치 중 하나 이상을 포함하는 발광 다이오드 조명 장치의 제어 회로.
  6. 제1 항에 있어서,
    상기 발광 다이오드 그룹들의 순차적인 발광에 대응하는 전류 경로를 제공하는 전류 제어 회로;
    내부 센싱 신호와 외부 제어 신호 중 하나 이상에 대응하여 디밍 제어 신호를 출력하는 센서 보드; 및
    상기 디밍 제어 신호에 대응하여 상기 전류 경로의 전류량을 제어하는 디밍 조절 회로;를 더 포함하는 발광 다이오드 조명 장치의 제어 회로.
  7. 제6 항에 있어서,
    상기 전류 제어 회로는 상기 전류 경로에 연결 상태를 유지하고 센싱 전압을 제공하는 센싱 저항을 포함하고 상기 센싱 전압을 상기 발광 다이오드 그룹 별로 설정된 기준 전압들과 비교하여 상기 전류 경로의 형성 위치를 변경하는 발광 다이오드 조명 장치의 제어 회로.
  8. 제6 항에 있어서,
    상기 디밍 제어 신호는 펄스 또는 직류 전압으로 출력되는 발광 다이오드 조명 장치의 제어 회로.
  9. 정류 전압이 인가되는 복수의 발광 다이오드 그룹을 포함하는 발광 다이오드 조명 장치의 제어 회로에 있어서,
    상기 발광 다이오드 그룹들의 순차적인 발광에 대응하는 전류 경로를 제공하는 전류 제어 회로;
    상기 발광 다이오드 그룹에 포함된 적어도 하나 이상의 발광 다이오드에 의하여 상기 정류 전압이 강하된 전압을 제공받아서 충전하고 충전된 전압을 레귤레이션하여 정전압으로 출력하는 전압 레귤레이션 회로; 및
    상기 전압 레귤레이션 회로에서 제공되는 상기 정전압을 이용하여 동작하며 내부 센싱 신호와 외부 제어 신호 중 하나 이상에 대응하여 상기 전류 경로 상의 전류 흐름을 제어하는 디밍 제어 회로;
    를 포함함을 특징으로 하는 발광 다이오드 조명 장치의 제어 회로.
  10. 제9 항에 있어서, 상기 전류 제어 회로는,
    상기 발광 다이오드 그룹들의 순차적인 발광에 대응한 상기 전류 경로를 형성하며, 센싱 전압과 상기 발광 다이오드 그룹들 별로 대응하도록 미리 설정된 기준 전압들을 비교하여 상기 전류 경로의 형성을 제어하는 전류 제어부; 및
    상기 전류 제어부에 접속되어서 상기 전류 경로를 흐르는 전류에 대응하는 상기 센싱 전압을 제공하는 센싱 저항;
    을 포함하는 발광 다이오드 조명 장치의 제어 회로.
  11. 제9 항에 있어서, 상기 디밍 제어 회로는,
    상기 정전압을 이용하여 동작하며 상기 내부 센싱 신호와 상기 외부 제어 신호 중 하나 이상에 대응하는 디밍 제어 신호를 출력하는 센서 보드; 및
    상기 디밍 제어 신호에 대응하여 저항값이 변동되어서 상기 전류 경로 상의 전류 흐름을 제어하는 디밍 조절 회로;
    를 포함하는 발광 다이오드 조명 장치의 제어 회로.
  12. 제9 항에 있어서,
    상기 디밍 제어 신호는 펄스 또는 직류 전압으로 출력되는 발광 다이오드 조명 장치의 제어 회로.
  13. 정류 전압에 의하여 구동되는 복수의 발광 다이오드 그룹의 발광을 제어하는 발광 다이오드 조명 장치의 전압 생성 방법에 있어서,
    상기 발광 다이오드 그룹들에 포함된 하나 이상의 발광 다이오드에 의하여 상기 정류 전압을 1차 강하하는 단계;
    상기 1차 강하된 전압을 2차 강하하여 직류 전압을 출력하는 단계; 및
    상기 직류 전압을 주변 회로로 제공하는 단계;를 포함함을 특징으로 하는 발광 다이오드 조명 장치의 전압 생성 방법.
  14. 제 13 항에 있어서,
    상기 2차 강하는 전압 레귤레이션 동작을 포함함을 특징으로 하는 발광 다이오드 조명 장치의 전압 생성 방법.
  15. 제 14 항에 있어서,
    상기 전압 레귤레이션 동작은 전압 성분이나 전류 성분 중 하나 이상을 포함하는 전기 에너지의 충방전을 포함하는 발광 다이오드 조명 장치의 전압 생성 방법.
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