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KR102277126B1 - Led 구동 장치 및 조명 장치 - Google Patents

Led 구동 장치 및 조명 장치 Download PDF

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KR102277126B1
KR102277126B1 KR1020140077240A KR20140077240A KR102277126B1 KR 102277126 B1 KR102277126 B1 KR 102277126B1 KR 1020140077240 A KR1020140077240 A KR 1020140077240A KR 20140077240 A KR20140077240 A KR 20140077240A KR 102277126 B1 KR102277126 B1 KR 102277126B1
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Abstract

본 발명의 실시 형태에 따른 LED 구동 장치는, 복수의 LED 그룹을 구동하는 LED 구동 장치에 있어서, 교류 전원을 정류하여 정류 전원을 생성하는 정류부, 상기 복수의 LED 그룹이 상기 정류 전원을 입력받아 동작하도록 상기 복수의 LED 그룹 각각의 동작을 제어하는 교류 구동부, 및 상기 정류 전원의 피크 값이 증가하면 상기 복수의 LED 그룹 각각에 인가되는 전류를 줄이고, 상기 정류 전원의 피크 값이 감소하면 상기 복수의 LED 그룹 각각에 인가되는 전류를 높이는 광량 제어부를 포함한다.

Description

LED 구동 장치 및 조명 장치{DRIVING DEVICE FOR LEDs AND LIGHTING DEVICE}
본 발명은 LED 구동 장치 및 조명 장치에 관한 것이다
발광 다이오드(Light Emitting Diode, LED)는 낮은 소비전력, 고휘도 등의 여러 장점 때문에 광원으로서 널리 사용된다. 특히 최근 발광소자는 조명장치 및 대형 액정디스플레이(Liquid Crystal Display, LCD)용 백라이트(Backlight) 장치로 채용되고 있다. 이러한 발광소자는 조명장치 등 각종 장치에 장착되기 용이한 패키지형태로 제공되며, 특히 최근에는 교류(AC)-직류(DC) 컨버터 없이 교류 전원으로 LED를 바로 구동할 수 있는 AC 스텝 드라이버 방식의 LED 구동 장치가 다양하게 연구되고 있다.
당 기술분야에서는, 동시에 교류-직류 컨버터 없이 LED를 교류 전원으로 구동할 수 있는 LED 구동 장치 및 조명 장치가 요구되고 있다.
본 발명의 일 실시 형태에 따른 LED 구동 장치는, 복수의 LED 그룹을 구동하는 LED 구동 장치에 있어서, 교류 전원을 정류하여 정류 전원을 생성하는 정류부, 상기 복수의 LED 그룹이 상기 정류 전원을 입력받아 동작하도록 상기 복수의 LED 그룹 각각의 동작을 제어하는 교류 구동부, 및 상기 정류 전원의 피크 값이 증가하면 상기 복수의 LED 그룹 각각에 인가되는 전류를 줄이고, 상기 정류 전원의 피크 값이 감소하면 상기 복수의 LED 그룹 각각에 인가되는 전류를 높이는 광량 제어부를 포함한다.
본 발명의 일부 실시 형태에서, 상기 광량 제어부는, 상기 정류 전원을 검출하여 제1 전압을 생성하는 전압 검출부, 및 상기 제1 전압에 따라 상기 복수의 LED 그룹 각각에 인가되는 전류를 조절하는 전류 제어부를 포함할 수 있다.
본 발명의 일부 실시 형태에서, 상기 전압 검출부는, 상기 정류 전원을 검출하여 실질적으로 일정한 레벨을 갖는 상기 제1 전압으로 변환하는 레귤레이터(regulator) 회로를 포함할 수 있다.
본 발명의 일부 실시 형태에서, 상기 전류 제어부는, 출력단, 입력단, 및 제어단을 포함하며, 상기 복수의 LED 그룹 중 적어도 하나가 상기 출력단에 연결되는 스위치 소자, 및 상기 제1 전압 및 소정의 기준 전압을 입력받아 상기 스위치 소자의 상기 출력단에 연결된 상기 적어도 하나의 LED 그룹에 흐르는 전류를 제어하는 연산 증폭기를 포함할 수 있다.
본 발명의 일부 실시 형태에서, 상기 전류 제어부는, 상기 제1 전압을 인가받는 전압 팔로워(Voltage Follower) 회로, 및 상기 전압 팔로워 회로의 출력에 의해 상기 복수의 LED 그룹 중 적어도 하나에 흐르는 전류를 제어하는 스위치 소자를 포함할 수 있다.
본 발명의 일부 실시 형태에서, 상기 교류 구동부는, 상기 정류 전원을 하나 이상의 임계 전압과 비교하여 상기 정류 전원의 한 주기를 복수의 구간으로 구분하고, 상기 복수의 구간 각각에서 상기 복수의 LED 그룹의 동작을 제어할 수 있다.
본 발명의 일부 실시 형태에서, 상기 광량 제어부는, 상기 정류 전원의 피크 값이 증가하면 상기 복수의 구간 각각에서 상기 복수의 LED 그룹에 인가되는 전류를 줄이고, 상기 정류 전원의 피크 값이 감소하면 상기 복수의 구간 각각에서 상기 복수의 LED 그룹에 인가되는 전류를 높일 수 있다.
본 발명의 일부 실시 형태에서, 상기 하나 이상의 임계 전압은 제1 임계 전압 및 상기 제1 임계 전압보다 큰 제2 임계 전압을 가지며, 상기 교류 구동부는, 상기 정류 전원이 상기 제1 임계 전압보다 작은 제1 구간에서 제1 LED 그룹을 턴-온하고, 상기 정류 전원이 제1 임계 전압보다 크고 제2 임계 전압보다 작은 제2 구간에서 제1 LED 그룹 및 상기 제1 LED 그룹보다 낮은 광출력을 갖는 제2 LED 그룹을 턴-온할 수 있다.
본 발명의 일부 실시 형태에서, 상기 하나 이상의 임계 전압은 제1 임계 전압 및 상기 제1 임계 전압보다 큰 제2 임계 전압을 가지며, 상기 교류 구동부는, 상기 정류 전원이 상기 제1 임계 전압보다 작은 제1 구간에서 제1 LED 그룹과 제2 LED 그룹을 서로 병렬로 연결하여 턴-온하고, 상기 정류 전원이 제1 임계 전압보다 크고 제2 임계 전압보다 작은 제2 구간에서 상기 제1 LED 그룹 및 상기 제2 LED 그룹을 서로 직렬로 연결하여 턴-온할 수 있다.
본 발명의 일 실시 형태에 따른 조명 장치는, 복수의 LED 그룹을 갖는 광원부, 교류 전원을 정류하여 정류 전원을 생성하는 정류부, 상기 광원부가 상기 정류 전원을 입력받아 빛을 출력하도록 상기 복수의 LED 그룹의 동작을 제어하는 교류 구동부, 및 상기 정류 전원의 피크 값이 증가하면 상기 복수의 LED 그룹 각각에 인가되는 전류를 줄이고, 상기 정류 전원의 피크 값이 감소하면 상기 복수의 LED 그룹 각각에 인가되는 전류를 높이는 광량 제어부를 포함한다.
교류 구동부는 별도의 교류-직류 컨버터 없이 정류부가 출력하는 정류 전원으로 LED가 동작하도록 제어할 수 있다. 또한, 광량 제어부는 정류 전원의 피크 값의 증가 또는 감소에 따라 LED에 인가되는 전류가 변동하도록 제어함으로써, LED에 입력되는 정류 전원의 변화에 따른 LED의 광출력 편차를 최소화할 수 있다.
본 발명의 다양하면서도 유익한 장점과 효과는 상술한 내용에 한정되지 않으며, 본 발명의 구체적인 실시형태를 설명하는 과정에서 보다 쉽게 이해될 수 있을 것이다.
도 1 및 도 2는 본 발명의 일 실시 형태에 따른 LED 구동 장치를 나타낸 블록도이다.
도 3은 도 1에 도시한 LED 구동 장치에 적용될 수 있는 광량 제어부를 나타낸 회로도이다.
도 4는 도 2에 도시한 LED 구동 장치에 적용될 수 있는 광량 제어부를 나타낸 회로도이다.
도 5 및 도 6은 본 발명의 일 실시 형태에 따른 LED 구동 장치의 동작을 설명하기 위한 파형도이다.
도 7 및 도 8은 본 발명의 일 실시 형태에 따른 LED 구동 장치의 동작에 따른 복수의 LED 그룹의 연결 구조를 나타내는 회로도이다.
도 9 및 도 10은 본 발명의 일 실시 형태에 따른 LED 구동 장치를 포함하는 조명 장치에 적용될 수 있는 LED 패키지를 나타낸 것이다.
도 11은 본 발명의 일 실시 형태에 따른 LED 구동 장치를 포함할 수 있는 조명 장치를 나타낸 도이다.
이하, 첨부된 도면을 참조하여 본 발명의 바람직한 실시 형태들을 다음과 같이 설명한다.
본 발명의 실시 형태는 여러 가지 다른 형태로 변형되거나 여러 가지 실시 형태가 조합될 수 있으며, 본 발명의 범위가 이하 설명하는 실시 형태로 한정되는 것은 아니다. 또한, 본 발명의 실시 형태는 당해 기술분야에서 평균적인 지식을 가진 자에게 본 발명을 더욱 완전하게 설명하기 위해서 제공되는 것이다. 따라서, 도면에서의 요소들의 형상 및 크기 등은 보다 명확한 설명을 위해 과장될 수 있으며, 도면 상의 동일한 부호로 표시되는 요소는 동일한 요소이다.
도 1 및 도 2는 본 발명의 일 실시 형태에 따른 LED 구동 장치를 나타낸 블록도이다.
도 1을 참조하면, 본 실시 형태에 따른 LED 구동 장치(100)는 정류부(110), 광량 제어부(120) 및 교류 구동부(130)를 포함할 수 있다. 정류부(110)는 일반적인 교류 전원(AC)을 입력 받아 정류 전원(VREC)을 출력할 수 있다. 교류 구동부(130)는 광원부(10)가 정류 전원(VREC)을 직접 입력받아 동작할 수 있도록 광원부(10)에 포함되는 복수의 LED 그룹(11, 12, 13, 14)의 동작을 제어할 수 있다. 광량 제어부(120)는 정류 전원(VREC)의 전압 레벨을 검출하여 광원부(10)에 인가되는 전류(ILED)를 조절함으로써 광원부(10)의 광 출력을 제어할 수 있다.
본 실시 형태에 따라 동작하는 LED 구동 장치(100)는 복수의 LED 그룹(11, 12, 13, 14)을 포함하는 광원부(10)의 동작을 제어할 수 있다. 광원부(10)에 포함되는 복수의 LED 그룹(11, 12, 13, 14)은 서로 동일한 광 출력을 갖거나, 또는 서로 다른 광 출력을 가질 수 있다.
복수의 LED 그룹(11, 12, 13, 14)이 서로 동일한 광 출력을 갖는 경우, 교류 구동부(130)는 정류 전원(VREC)의 한 주기 내에서 정류 전원(VREC)의 전압 레벨에 따라 복수의 LED 그룹(11, 12, 13, 14)의 직/병렬 연결 구조를 변경할 수 있다. 교류 구동부(130)는 정류 전원(VREC)의 한 주기 내에서 정류 전원(VREC)의 레벨을 몇 개의 구간으로 구분하고, 정류 전원(VREC)의 레벨이 낮은 구간에서는 서로 병렬로 연결되는 LED 그룹(11, 12, 13, 14)의 개수를 늘리고, 정류 전원(VREC)의 레벨이 높은 구간에서는 서로 직렬로 연결되는 LED 그룹(11, 12, 13, 14)의 개수를 늘릴 수 있다.
복수의 LED 그룹(11, 12, 13, 14)이 서로 다른 광 출력을 갖는 경우, 교류 구동부(130)는 정류 전원(VREC)의 한 주기 내에서 정류 전원(VREC)의 전압 레벨에 따라 턴-온되는 복수의 LED 그룹(11, 12, 13, 14)의 개수를 변경할 수 있다. 교류 구동부(130)는 정류 전원(VREC)의 한 주기 내에서 정류 전원(VREC)의 레벨을 몇 개의 구간으로 구분하고, 정류 전원(VREC)의 레벨이 높은 구간에서 많은 수의 LED를 턴-온할 수 있다.
광량 제어부(120)는 정류 전원(VREC)의 전압 레벨을 검출하여 광원부(10)에 인가되는 전류(ILED)를 조절할 수 있다. 이상적으로, 정류 전원(VREC)의 전압 레벨은 정류부(110)에 입력되는 교류 전원(AC)의 전압 레벨에 의해 결정되나, 실제로는 정류 전원(VREC)의 전압 레벨이 일정하게 유지되지 않고 정류 전원(VREC)의 각 주기마다 변동할 수 있다. 예를 들어, 정류부(110)가 다이오드 브릿지 회로를 포함하고 교류 전원(AC)이 220V의 피크 값을 갖는 전압 신호를 생성하는 경우, 정류부(110)가 생성하는 정류 전원(VREC)의 전압 레벨은 매 주기마다 220V의 피크 값을 가질 수 있다. 그러나, 여러 가지 원인에 의해 정류부(110)가 생성하는 정류 전원(VREC)의 전압 레벨이 매 주기마다 조금씩 다른 피크 값을 가질 수 있으며, 이는 광원부(10)의 광 출력 변동의 요인이 될 수 있다.
광량 제어부(120)는 상기와 같이 정류 전원(VREC)의 전압 레벨 변화에 다른 광 출력 변동을 최소화하기 위해, 정류 전원(VREC)의 전압 레벨을 검출하여 광원부(10)에 인가되는 전류(ILED)를 조절할 수 있다. 예를 들어, 정류 전원(VREC)의 피크 값이 증가하면, 광량 제어부(120)는 정류 전원(VREC)의 한 주기 내에서 광원부(10)에 인가되는 전류(ILED)를 줄일 수 있다. 반대로, 정류 전원(VREC)의 피크 값이 감소하면, 광량 제어부(120)는 정류 전원(VREC)의 한 주기 내에서 광원부(10)에 인가되는 전류(ILED)를 높일 수 있다. 따라서, 정류 전원(VREC)의 각 주기마다 정류 전원(VREC)의 전압 레벨이 변하는 경우에도 광원부(10)의 광 출력 변동을 최소화할 수 있다.
광량 제어부(120)는 전압 검출부(123), 및 전류 제어부(125)를 포함할 수 있다. 전압 검출부(123)는 정류 전원(VREC)의 전압 레벨을 검출할 수 있는 전압 레귤레이터 회로를 포함할 수 있다. 전류 제어부(125)는 전압 검출부(123)의 출력을 소정의 기준 전압과 비교하여 광원부(10)에 인가되는 전류(ILED)의 크기를 제어할 수 있다. 광량 제어부(120)의 자세한 동작은 도 3을 참조하여 후술하기로 한다.
다음으로 도 2를 참조하면, 본 실시 형태에 따른 LED 구동 장치(200)는 정류부(210), 광량 제어부(220) 및 교류 구동부(230)를 포함할 수 있다. 정류부(210)는 일반적인 교류 전원(AC)을 입력 받아 정류 전원(VREC)을 출력할 수 있다. 교류 구동부(230)는 광원부(20)가 정류 전원(VREC)을 직접 입력받아 동작할 수 있도록 광원부(20)에 포함되는 복수의 LED 그룹(21, 22, 23, 24)의 동작을 제어할 수 있다. 광량 제어부(220)는 정류 전원(VREC)의 전압 레벨을 검출하여 광원부(20)에 인가되는 전류(ILED)를 조절함으로써 광원부(20)의 광 출력을 제어할 수 있다.
도 1의 실시 형태와 유사하게, 교류 구동부(230)는 정류 전원(VREC)의 전압 레벨에 따라 복수의 LED 그룹(21, 22, 23, 24)의 동작을 제어할 수 있다. 정류 전원(VREC)의 한 주기 내에서 정류 전원(VREC)의 전압 레벨 변화에 따라, 교류 구동부(230)는 LED 그룹(21, 22, 23, 24)의 직/병렬 연결 구조를 변경하거나, 또는 턴-온되는 LED 그룹(21, 22, 23, 24)의 개수를 변경할 수 있다. 즉, 교류 구동부(230)는, 광원부(10)가 교류 특성을 갖는 정류 전원(VREC)을 바로 입력받아 구동할 수 있도록 복수의 LED 그룹(21, 22, 23, 24)의 동작을 제어할 수 있다.
한편, 광원부(10)에 인가되는 전류(ILED)의 크기는 광량 제어부(220)에 의해 조절될 수 있다. 광량 제어부(220)는 정류 전원(VREC)의 전압 레벨을 검출하여 광원부(10)에 인가되는 전류(ILED)의 크기를 조절할 수 있다. 일 실시 형태에서, 광량 제어부(220)는 정류 전원(VREC)의 전압 레벨의 피크 값이 증가하면 광원부(10)에 인가되는 전류(ILED)의 크기를 줄이고, 정류 전원(VREC)의 전압 레벨의 피크 값이 감소하면 광원부(10)에 인가되는 전류(ILED)의 크기를 높일 수 있다.
광량 제어부(220)는 전압 검출부(223), 전압 팔로워(225), 및 전류 제어부(227)를 포함할 수 있다. 전압 검출부(223)는 정류 전원(VREC)의 전압 레벨을 검출할 수 있는 전압 레귤레이터 회로를 포함할 수 있으며, 전류 제어부(125)는 전압 검출부(223)의 출력을 소정의 기준 전압과 비교하여 광원부(20)에 인가되는 전류(ILED)의 크기를 제어할 수 있다. 전압 팔로워(225)는 전압 검출부(223)와 전류 제어부(227) 사이에 임피던스 매칭 목적으로 배치될 수 있다. 광량 제어부(220)의 자세한 동작은 도 4를 참조하여 후술하기로 한다.
도 3은 도 1에 도시한 LED 구동 장치에 적용될 수 있는 광량 제어부를 나타낸 회로도이다. 이하, 도 3에 도시한 광량 제어부(120)의 동작을, 도 5 및 도 6에 도시한 파형도를 함께 참조하여 설명하기로 한다.
도 3을 참조하면, 본 실시 형태에 따른 광량 제어부(120)는 정류부(110)가 생성하는 정류 전원(VREC)의 전압 레벨을 검출하는 전압 검출부(113) 및 전압 검출부(113)가 검출한 전압을 소정의 기준 전압(VREF)과 비교하여 광원부(10)에 인가되는 전류(ILED)를 조절하는 전류 제어부(115)를 포함할 수 있다. 전류 제어부(115)는 연산 증폭기(U1)와 스위치 소자(TR1)를 포함할 수 있다. 스위치 소자(TR1)가 BJT (Bipolar Junction Transistor) 인 경우, 스위치 소자(TR1)의 컬렉터 단자는 광원부(10)와 연결될 수 있으며, 광원부(10)에 인가되는 전류(ILED)가 스위치 소자(TR1)의 컬렉터 단자에 흐를 수 있다.
전압 검출부(113)는 정류부(110)가 출력하는 정류 전원(VREC)의 전압 레벨을 검출할 수 있다. 전압 검출부(113)는 전압 레귤레이터 회로를 포함할 수 있으며, 전압 검출부(113)의 출력은 연산 증폭기(U1)의 비반전 단자로 입력되어 기준 전압(VREF)과 비교될 수 있다.
연산 증폭기의 특성 상, 비반전 단자에 입력되는 전압과 반전 단자에 입력되는 전압은 서로 같아야 하므로, 정류 전원(VREC)의 전압 레벨이 증가하면 저항 R1에 흐르는 전류가 증가할 수 있다. 한편, 저항 Rs의 양단에 걸리는 전압을 Vs로 정의하면, 연산 증폭기(U1)의 비반전 단자에 입력되는 전압 V+는 수학식 1과 같이 정의될 수 있다. 수학식 1에서 I2는 저항 R2에 흐르는 전류이며, 저항 R2에 흐르는 전류이다.
Figure 112014058942816-pat00001
정류 전원(VREC)의 전압 레벨이 증가하면, 저항 R2에 흐르는 전류 I2가 증가하게 되며, 전압 Vs는 감소할 수 있다. 스위치 단자(TR1)의 이미터 전류는 저항 Rs에 흐르는 전류와 전류 I2의 차이로 주어질 수 있으므로, 정류 전원(VREC)의 전압 레벨 증가에 따라 스위치 단자(TR1)의 이미터 전류는 감소할 수 있다. 따라서, 스위치 단자(TR1)의 컬렉터 전류가 감소하게 되고, 광원부(10)에 흐르는 전류(ILED) 역시 감소하게 되어 광원부(10)의 광 출력이 줄어들 수 있다.
반대로, 정류 전원(VREC)의 전압 레벨이 감소하면, 전류 I2가 감소하고 전압 Vs는 증가할 수 있다. 따라서 저항 R2에 흐르는 전류가 증가하게 되므로, 스위치 단자(TR1)의 이미터 전류 및 컬렉터 전류가 증가할 수 있다. 결국, 광원부(10)에 흐르는 전류(ILED)가 증가하므로, 광원부(10)의 광 출력이 높아질 수 있다.
도 5 및 도 6은 본 발명의 일 실시 형태에 따른 LED 구동 장치의 동작을 설명하기 위한 파형도이다. 우선 도 5를 참조하여 정류 전원(VREC)의 전압 레벨이 증가할 때 LED 구동 장치(100)의 동작을 설명하기로 한다.
도 5를 참조하면, 첫 번째 주기(T1)에서 정류 전원(VREC)은 제1 피크 값(Vpeak1)을 가질 수 있으며, 총 8개의 구간(t1~t8)으로 구분될 수 있다. 첫 번째 주기(T1)를 구분하는 8개의 구간(t1~t8)은 정류 전원(VREC)과 복수의 임계 전압(Vth1, Vth2, Vth3)에 의해 정의될 수 있다. 마찬가지로, 두 번째 주기(T2) 역시 정류 전원(VREC)과 복수의 임계 전압(Vth1`, Vth2`, Vth3`)에 의해 8개의 구간(t1`~t8`)으로 구분될 수 있다. 첫 번째 주기(T1)의 각 구간(t1~t8)에서 교류 구동부(130)는 광원부(10)에 포함된 복수의 LED 그룹(11, 12, 13, 14) 중에서 턴-온되는 LED 그룹(11, 12, 13, 14)의 개수를 서로 다르게 설정하거나, 또는 LED 그룹(11, 12, 13, 14) 사이의 직/병렬 연결 구조를 다르게 설정할 수 있다.
복수의 LED 그룹(11, 12, 13, 14) 각각이 실질적으로 동일한 광 출력을 갖는 경우, 교류 구동부(130)는 정류 전원(VREC)의 전압 레벨이 낮을 때에는 서로 병렬로 연결되는 LED 그룹(11, 12, 13, 14)의 수를 늘리고, 정류 전원(VREC)의 전압 레벨이 높을 때에는 서로 직렬로 연결되는 LED 그룹(11, 12, 13, 14)의 수를 늘릴 수 있다. 예를 들어, 교류 구동부(130)는 첫 번째 주기(T1)의 제1 및 제8 구간(t1, t8)에서 모든 LED 그룹(11, 12, 13, 14)을 서로 병렬로 연결할 수 있으며, 첫 번째 주기(T1)의 제4 및 제5 구간(t4, t5)에서는 모든 LED 그룹(11, 12, 13, 14)을 서로 직렬로 연결할 수 있다.
복수의 LED 그룹(11, 12, 13, 14) 각각이 서로 다른 광 출력을 갖는 경우, 교류 구동부(130)는 정류 전원(VREC)의 전압 레벨이 낮을 때에는 동작하는 LED 그룹(11, 12, 13, 14)의 수를 줄이고, 정류 전원(VREC)의 전압 레벨이 높을 때에는 동작하는 LED 그룹(11, 12, 13, 14)의 수를 늘릴 수 있다. 이때, 정류 전원(VREC)의 각 주기(T1, T2) 내에서 광 출력 차이를 최소화하기 위해, 정류 전원(VREC)의 전압 레벨이 낮을 때 동작하는 LED 그룹(11)은 다른 LED 그룹(12, 13, 14)에 비해 상대적으로 높은 광 출력을 가질 수 있다.
교류 구동부(130)는 첫 번째 주기(T1)의 제1 및 제8 구간(t1, t8)에서 가장 높은 광 출력을 갖는 LED 그룹(11) 만을 턴-온하고, 나머지 LED 그룹(12, 13, 14)은 턴-오프할 수 있다. 첫 번째 주기(T1)의 제4 및 제5 구간(t4, t5)에서, 교류 구동부(130)는 모든 LED 그룹(11, 12, 13, 14)을 턴-온할 수 있다.
한편, 광량 제어부(120)는 정류 전원(VREC)의 각 주기(T1, T2)마다 광원부(10)에 인가되는 전류(ILED)의 크기를 조절할 수 있다. 도 5를 참조하면, 정류 전원(VREC)의 전압 레벨은, 첫 번째 주기(T1)보다 두 번째 주기(T2)에서 더 작은 값을 가질 수 있다. 도 5를 참조하면, 첫 번째 주기(T1)에서 나타나는 정류 전원(VREC)의 전압 피크 값(Vpeak1)이 두 번째 주기(T2)에서 나타나는 정류 전원(VREC)의 전압 피크 값(Vpeak2)보다 클 수 있다.
정류 전원(VREC)의 각 주기 별로 나타날 수 있는 전압 레벨의 변화에 관계 없이 광원부(10)에 전류(ILED)가 인가되는 경우, 정류 전원(VREC)의 전압 레벨이 감소하는 두 번째 주기(T2)에서 광원부(10)의 광 출력이 첫 번째 주기(T1)에서의 광 출력보다 크게 감소할 수 있다. 이는 사용자가 인지할 수 있을 정도의 광 출력 변동으로 느껴질 수 있으며, LED 구동 장치(100)의 신뢰성 저하로 이어질 수 있다.
본 실시 형태에서는, 정류 전원(VREC)의 전압 레벨이 감소하는 경우, 도 3을 참조하여 설명한 바와 같이 광량 제어부(120)가 광원부(10)에 흐르는 전류(ILED)를 높일 수 있다. 따라서, 도 5에 도시한 바와 같이, 정류 전원(VREC)의 전압 레벨이 감소하는 두 번째 주기(T2)에서 오히려 광원부(10)에 흐르는 전류(ILED)의 크기는 높아질 수 있다. 또한, 가장 큰 전류(ILED)가 광원부(10)에 흐르는 구간(t4`, t5`)의 길이가 첫 번째 주기(T1)에 비해 짧아질 수 있다. 따라서, 첫 번째 주기(T1) 및 두 번째 주기(T2)에서 광원부(10)의 광 출력 차이를 최소화할 수 있다.
다음으로 도 6을 참조하면, 정류 전원(VREC)의 전압 레벨이 첫 번째 주기(T1)에 비해 두 번째 주기(T2)에서 더 높아질 수 있다. 즉, 첫 번째 주기(T1)에서 정류 전원(VREC)의 전압 피크 값(Vpeak1)보다, 두 번째 주기(T2)에서 정류 전원(VREC)의 전압 피크 값(Vpeak2)이 더 클 수 있다.
앞서 설명한 바와 같이, 광량 제어부(120)는 정류 전원(VREC)의 전압 레벨이 증가하면 광원부(10)에 흐르는 전류(ILED)의 크기를 낮출 수 있다. 도 6을 참조하면, 두 번째 주기(T2)에서 각 구간(t1`~t8`)마다 광원부(10)에 흐르는 전류(ILED)는 첫 번째 주기(T1)에서 각 구간(t1~t8)마다 광원부(10)에 흐르는 전류(ILED)보다 작을 수 있다. 또한, 두 번째 주기(T2)에서 가장 큰 전류(ILED)가 광원부(10)에 흐르는 구간(t4`, t5`)의 길이가 첫 번째 주기(T1)에 비해 길어질 수 있다. 따라서, 첫 번째 주기(T1)와 두 번째 주기(T2)에서 광원부(10)의 광 출력 차이를 최소화할 수 있다.
도 4는 도 2에 도시한 LED 구동 장치에 적용될 수 있는 광량 제어부를 나타낸 회로도이다.
도 4를 참조하면, 본 실시 형태에 따른 광량 제어부(220)는 전압 검출부(223), 전압 팔로워(225), 및 전류 제어부(227)를 포함할 수 있다. 전압 검출부(223)는 전압 레귤레이터 회로를 포함할 수 있으며, 정류 전원(VREC)의 피크 값에 비례하는 전압을 생성할 수 있다. 전압 검출부(223)의 출력 전압은, 전압 팔로워(225)에 포함되는 연산 증폭기(U2)의 비반전 단자에 입력될 수 있다. 연산 증폭기(U2)의 출력 전압은, 전압 팔로워(225) 회로의 특성 상 연산 증폭기(U2)의 비반전 단자에 입력되는 전압 검출부(223)의 출력 전압에 비례할 수 있다. 한편, 전압 팔로워(225)는, 전압 검출부(223)와 전류 제어부(227) 사이의 임피던스 매칭을 위해 적용되는 회로일 수 있다.
전압 팔로워(225)의 출력은 저항 Rs`를 통해 제1 스위치 소자(TR1`)의 이미터 단자 및 제2 스위치 소자(TR2`)의 베이스 단자에 연결될 수 있다. 제2 스위치 소자(TR2`)의 컬렉터 단자에는 구동 저항(Rcc)을 통해 구동 전압(Vcc)이 공급되며, 제1 스위치 소자(TR1`)의 컬렉터 단자에는 광원부(20)에 흐르는 전류(ILED)가 입력될 수 있다.
제1 스위치 소자(TR1`)의 이미터 단자와 제2 스위치 소자(TR2`)의 베이스 단자가 서로 연결되므로, 제1 스위치 소자(TR1`)의 이미터 전압은 제2 스위치 소자(TR2`)의 베이스-이미터간 전압(VBE)과 같을 수 있다. 한편, 제1 스위치 소자(TR1`)의 이미터 전압은 아래의 수학식 2와 같이 정의될 수 있다. 수학식 2에서 Is`는 저항 Rs`에 흐르는 전류이며, Vo는 연산 증폭기(U2)의 출력 전압일 수 있다.
Figure 112014058942816-pat00002
제1 스위치 소자(TR1`)의 이미터 전압은 제2 스위치 소자(TR2`)의 베이스-이미터간 전압(VBE)으로 고정되므로, 연산 증폭기(U2)의 출력 전압 Vo가 증가하면 전류 Is`는 감소하고, 연산 증폭기(U2)의 출력 전압 Vo가 감소하면 전류 Is`는 증가할 수 있다. 정류부(210)가 출력하는 정류 전원(VREC)과 연산 증폭기(U2)의 출력 전압 Vo는 서로 비례하므로, 정류 전원(VREC)의 전압 레벨이 증가하면 전류 Is`가 감소할 수 있다. 전류 Is`는 제1 스위치 소자(TR1`)의 컬렉터 전류로서 제1 스위치 소자(TR1`)의 이미터 전류인 광원부(20)에 흐르는 전류(ILED)와 비례할 수 있다. 따라서, 정류 전원(VREC)의 전압 레벨이 증가하면, 광원부(20)에 흐르는 전류(ILED)는 감소할 수 있다. 반대로 정류 전원(VREC)의 전압 레벨이 감소하면, 광원부(20)에 흐르는 전류(ILED)는 증가할 수 있다.
도 4에 도시한 광량 제어부(220)는, 도 3에 도시한 광량 제어부(120)와 유사하게 동작하며, 도 5 및 도 6과 같은 형태의 정류 전원(VREC)이 광원부(20)에 인가될 때 광원부(10)의 광 출력 편차를 최소화할 수 있다.
도 5를 참조하면, 정류 전원(VREC)의 전압 레벨이 첫 번째 주기(T1)에 비해 두 번째 주기(T2)에서 더 낮은 피크 값을 가질 수 있다. 광량 제어부(220)는 정류 전원(VREC)의 전압 레벨 감소를 반영하여 두 번째 주기(T2) 동안 광원부(20)에 흐르는 전류(ILED)의 크기를 높임으로써, 첫 번째 주기와 두 번째 주기(T1, T2)에서 광원부(20)의 광 출력 편차를 최소화할 수 있다.
다음으로 도 6을 참조하면, 정류 전원(VREC)의 전압 레벨이 첫 번째 주기(T1)에 비해 두 번째 주기(T2)에서 더 높은 피크 값을 가질 수 있다. 광량 제어부(20)는 정류 전원(VREC)의 전압 레벨 증가를 반영하여 두 번째 주기(T2) 동안 광원부(20)에 흐르는 전류(ILED)의 크기를 낮춤으로써, 첫 번째 주기와 두 번째 주기(T1, T2)에서 광원부(20)의 광 출력 편차를 최소화할 수 있다.
도 7 및 도 8은 본 발명의 일 실시 형태에 따른 LED 구동 장치의 동작에 따른 복수의 LED 그룹의 연결 구조를 나타내는 회로도이다.
우선 도 5 및 도 6과 도 7a 내지 도 7d를 참조하여 도 1에 도시한 LED 구동 장치(100)의 동작을 설명한다. 도 5 및 도 6을 참조하면, 정류부(110)가 생성하는 정류 전원(VREC)은 한 주기(T1, T2) 내에서 복수의 구간으로 구분될 수 있다. 도 5 및 도 6에서 정류 전원(VREC)의 한 주기(T1, T2)는 각각 총 8개의 구간(t1~t8, t1`~t8`)으로 구분되는 것으로 도시하였으나, 이는 하나의 실시 형태일 뿐이며 반드시 이와 같은 형태로 한정되는 것은 아니다. 이하, 설명의 편의를 위해 도 5 및 도 6의 첫 번째 주기(T1)를 기준으로 LED 구동 장치(100)의 동작을 설명하기로 한다. 다만, 첫 번째 주기(T1)에 대한 LED 구동 장치(100)의 동작은, 도 5 및 도 6의 두 번째 주기(T2)에도 동일하게 적용될 수 있다. 또한, 도 7a 내지 도 7d를 참조하여 설명하는 동작은, 도 2에 도시한 LED 구동 장치(200)에도 동일하게 적용될 수 있다.
정류 전원(VREC)이 기준 전위(0V)보다 크고 제1 임계 전압(Vth1)보다 작은 구간(t1, t8)에서, 교류 구동부(130)는 제1 LED 그룹(11)에만 전류(ILED)가 흐르도록 제어할 수 있다. 이때, 제1 LED 그룹(11)은 다른 LED 그룹(11, 12, 13, 14)보다 상대적으로 높은 광출력을 가질 수 있다.
정류 전원(VREC)이 제1 임계 전압(Vth1)보다 크고 제2 임계 전압(Vth2)보다 작은 구간(t2, t7)에서 교류 구동부(130)는 제1, 제2 LED 그룹(41, 42)이 서로 직렬로 연결되어 발광하도록 제어할 수 있다. 또한, 정류 전원(VREC)이 제2 임계 전압(Vth2)보다 크고 제3 임계 전압(Vth3)보다 작은 구간(t3, t6)에서는, 제1~제3 LED 그룹(11, 12, 13)이 발광할 수 있다. 정류 전원(VREC)이 제3 임계 전압(Vth3)보다 크고 정류 전원(VREC)의 첫 번째 주기(T1)의 피크 값(Vpeak1)보다 작은 구간(t4, t5)에서는 모든 LED 그룹(11, 12, 13, 14)이 발광할 수 있다.
도 7a 내지 도 7d는 정류 전원(VREC)의 한 주기 내에서 정류 전원(VREC)의 레벨에 따른 각 LED 그룹(11, 12, 13, 14)의 연결 구조를 나타낸 등가 회로도이다. 우선, 도 7a는 정류 전원(VREC)이 기준 전위(0V)보다 크고 제1 임계 전압(Vth1)보다 작은 구간(t1, t8)에서 복수의 LED 그룹(11, 12, 13, 14)의 연결 구조를 나타낸다. 도 7a를 참조하면, 정류 전원(VREC)이 기준 전위(0V)보다 크고 제1 임계 전압(Vth1)보다 작은 구간(t1, t8)에서는 제1 LED 그룹(41)만 발광할 수 있다. 제1 LED 그룹(11)에 흐르는 전류는 정전류 I1으로 정의될 수 있다.
도 7b는 정류 전원(VREC)이 제1 임계 전압(Vth1)보다 크고 제2 임계 전압(Vth2)보다 작은 구간(t2, t7)에서 각 LED 그룹(11, 12, 13, 14)의 연결 구조를 나타낸다. 도 7b를 참조하면, 정류 전원(VREC)이 제1 임계 전압(Vth1)보다 크고 제2 임계 전압(Vth2)보다 작은 구간(t2, t7)에서는 제1, 제2 LED 그룹(11, 12)이 서로 직렬로 연결되어 발광할 수 있다. 이때 제1, 제2 LED 그룹(11, 12)에 흐르는 정전류는 I2으로 정의될 수 있다.
마찬가지로, 도 7c와 도 7d는 정류 전원(VREC)이 제2 임계 전압(Vth2)보다 크고 제3 임계 전압(Vth3)보다 작은 구간(t3, t6) 및 정류 전원(VREC)이 제3 임계 전압(Vth3)보다 크고 정류 전원(VREC)의 피크 값(Vpeak1)보다 작은 구간(t4, t5)에서 LED 그룹(11, 12, 13, 14)의 연결 구조를 나타낸다. 즉, 도 7a와 도 7d를 참조하면, 한 주기(T1) 내에서 정류 전원(VREC)의 레벨이 피크 값(Vpeak)에 가깝게 증가할수록 많은 수의 LED 그룹(11, 12, 13, 14)이 서로 직렬로 연결되어 발광할 수 있다. 반대로, 한 주기(T1) 내에서 정류 전원(VREC)의 레벨이 기준 전위(0V)에 가깝게 감소할수록 적은 수의 LED 그룹(11, 12, 13, 14)이 서로 직렬로 연결되어 발광할 수 있다. 한 주기 내에서 정류 전원(VREC)의 레벨 변화에 따른 발광부(10)의 광출력 변화를 최소화하기 위해, 제1 LED 그룹(11)이 가장 높은 광출력을 갖고, 제4 LED 그룹(14)이 가장 낮은 광출력을 가질 수 있다.
한편, 각 구간(t1~t8)에서 광원부(10)에 흐르는 전류(ILED)는 광량 제어부(120)에 의해 결정될 수 있다. 광량 제어부(120)는 정류 전원(VREC)의 전압 레벨을 소정의 기준 전압과 비교하고, 비교 결과에 따라 광원부(10)에 흐르는 전류(ILED)를 결정할 수 있다. 도 5의 실시 형태를 가정하면, 첫 번째 주기(T1)의 첫 번째 구간(t1)에서 광원부(10)에 흐르는 전류(ILED)는, 두 번째 주기(T2)의 첫 번째 구간(t1)에서 광원부(10)에 흐르는 전류(ILED)보다 클 수 있다. 도 6의 실시 형태를 가정하면, 첫 번째 주기(T1)의 첫 번째 구간(t1)에서 광원부(10)에 흐르는 전류(ILED)는, 두 번째 주기(T2)의 첫 번째 구간(t1)에서 광원부(10)에 흐르는 전류(ILED)보다 작을 수 있다. 이는, 정류 전원(VREC)의 전압 레벨이 첫 번째 주기(T1)와 두 번째 주기(T2)에서 서로 다른 경우, 광량 제어부(120)는 광원부(10)에 흐르는 전류(ILED)의 크기를 서로 다르게 결정할 수 있다. 광량 제어부(120)가 정류 전원(VREC)의 전압 레벨에 기초하여 광원부(10)에 흐르는 전류(ILED)를 제어함으로써, 각 주기(T1, T2)마다 정류 전원(VREC)의 전압 레벨이 서로 다른 경우에도 광원부(10)의 광 출력 편차를 최소화할 수 있다.
다음으로 도 5 및 도 6과 도 8a 내지 도 8d를 참조하여 도 2에 도시한 LED 구동 장치(200)의 동작을 설명한다. 정류부(210)가 생성하는 정류 전원(VREC)은 한 주기(T1, T2) 내에서 복수의 구간(t1~t8, t1`~t8`)으로 구분될 수 있다. 도 5 및 도 6에서 정류 전원(VREC)의 한 주기(T1, T2)는 각각 총 8개의 구간(t1~t8, t1`~t8`)으로 구분되는 것으로 도시하였으나, 이는 하나의 실시 형태일 뿐이며 반드시 이와 같은 형태로 한정되는 것은 아니다. 이하, 설명의 편의를 위해 도 5 및 도 6의 첫 번째 주기(T1)를 기준으로 LED 구동 장치(200)의 동작을 설명하기로 한다. 다만, 첫 번째 주기(T1)에 대한 LED 구동 장치(200)의 동작은, 도 5 및 도 6의 두 번째 주기(T2)에도 동일하게 적용될 수 있다. 또한, 도 8a 내지 도 8d를 참조하여 설명하는 동작은, 도 1에 도시한 LED 구동 장치(100)에도 동일하게 적용될 수 있다.
정류 전원(VREC)이 기준 전위(0V)보다 크고 제1 임계 전압(Vth1)보다 작은 구간(t1, t8)에서, 교류 구동부(230)는 도 8a와 같이 각 LED 그룹(21, 22, 23, 24)이 서로 병렬로 연결되도록 제어할 수 있다. 이때, 각 LED 그룹(21, 22, 23, 24)에 흐르는 전류의 합은 정전류 I1`으로 정의될 수 있다.
정류 전원(VREC)이 제1 임계 전압(Vth1)보다 크고 제2 임계 전압(Vth2)보다 작은 구간(t2, t7)에서는, 도 8b에 도시한 바와 같이 제1, 제2 LED 그룹(21, 22)이 서로 직렬로 연결되고, 제3, 제4 LED 그룹(23, 24)이 서로 직렬로 연결될 수 있다. 또한, 제1, 제2 LED 그룹(21, 22)과 제3, 제4 LED 그룹(23, 24)은 서로 병렬로 연결될 수 있다. 정류 전원(VREC)이 제2 임계 전압(Vth2)보다 크고 제3 임계 전압(Vth3)보다 작은 구간(t3, t6)에서는, 도 8c와 같이 제1, 제3, 제4 LED 그룹(21, 23, 24)이 서로 직렬로 연결되고, 제2 LED 그룹(22)은 제1 LED 그룹(21)에 병렬로 연결될 수 있다.
정류 전원(VREC)이 제3 임계 전압(Vth3)보다 크고 정류 전원(VREC)의 피크 값(Vpeak1)보다 작은 구간에서는 모든 LED 그룹(21, 22, 23, 24)이 서로 직렬로 연결될 수 있다. 즉, 본 실시 형태에서는, 정류 전원(VREC)의 한 주기(T1) 내에서 전압 레벨 변화에 관계없이 각 LED 그룹(21, 22, 23, 24)이 항상 발광할 수 있으며, 다만 정류 전원(VREC)의 한 주기(T1) 내에서 전압 레벨 변화에 따라 각 LED 그룹(21, 22, 23, 24)의 연결 구조가 바뀔 수 있다. 한편 본 실시 형태에서는, LED 그룹(21, 22, 23, 24) 각각의 광 출력이 서로 실질적으로 동일할 수 있다.
각 구간(t1~t8)에서 광원부(20)에 흐르는 전류(ILED)는 광량 제어부(220)에 의해 결정될 수 있다. 광량 제어부(220)는 정류 전원(VREC)의 전압 레벨을 검출하고, 검출한 정류 전원(VREC)의 전압 레벨을 이용하여 광원부(10)에 흐르는 전류(ILED)를 결정할 수 있다. 도 5의 실시 형태를 가정하면, 첫 번째 주기(T1)의 첫 번째 구간(t1)에서 광원부(20)에 흐르는 전류(ILED)는, 두 번째 주기(T2)의 첫 번째 구간(t1)에서 광원부(20)에 흐르는 전류(ILED)보다 클 수 있다. 도 6의 실시 형태를 가정하면, 첫 번째 주기(T1)의 첫 번째 구간(t1)에서 광원부(20)에 흐르는 전류(ILED)는, 두 번째 주기(T2)의 첫 번째 구간(t1)에서 광원부(20)에 흐르는 전류(ILED)보다 작을 수 있다. 즉, 정류 전원(VREC)의 전압 레벨이 첫 번째 주기(T1)와 두 번째 주기(T2)에서 서로 다른 경우, 광량 제어부(220)는 광원부(20)에 흐르는 전류(ILED)의 크기를 서로 다르게 결정할 수 있다. 광량 제어부(220)가 정류 전원(VREC)의 전압 레벨에 기초하여 광원부(20)에 흐르는 전류(ILED)를 제어함으로써, 각 주기(T1, T2)마다 정류 전원(VREC)의 전압 레벨이 서로 다른 경우에도 광원부(20)의 광 출력 편차를 최소화할 수 있다.
도 9 및 도 10은 본 발명의 일 실시 형태에 따른 LED 구동 장치에 의해 동작할 수 있는 LED 패키지를 나타낸 것이다. 도 9 및 도 10에 도시한 LED 패키지는 도 1 및 도 2의 발광부(10, 20)에 포함될 수 있다.
도 9를 참조하면, 반도체 발광소자 패키지(1000)는 반도체 발광소자(1001), 패키지 본체(1002) 및 한 쌍의 리드 프레임(1003)을 포함하며, 반도체 발광소자(1001)는 리드 프레임(1003)에 실장되어 와이어(W)를 통하여 리드 프레임(1003)과 전기적으로 연결될 수 있다. 실시 형태에 따라, 반도체 발광소자(1001)는 리드 프레임(1003) 아닌 다른 영역, 예컨대, 패키지 본체(1002)에 실장될 수도 있을 것이다. 또한, 패키지 본체(1002)는 빛의 반사 효율이 향상되도록 컵 형상을 가질 수 있으며, 이러한 반사컵에는 반도체 발광소자(1001)와 와이어(W) 등을 봉지하도록 투광성 물질로 이루어진 봉지체(1005)가 형성될 수 있다.
도 10을 참조하면, 반도체 발광소자 패키지(2000)는 반도체 발광소자(2001), 실장 기판(2010) 및 봉지체(2003)를 포함한다. 또한, 반도체 발광소자(2001)의 표면 및 측면에는 파장변환부(2002)가 형성될 수 있다. 반도체 발광소자(2001)는 실장 기판(2010)에 실장되어 와이어(W) 및 도전성 기판(209)를 통하여 실장 기판(2010)과 전기적으로 연결될 수 있다.
실장 기판(2010)은 기판 본체(2011), 상면 전극(2013) 및 하면 전극(2014)을 구비할 수 있다. 또한, 실장 기판(2010)은 상면 전극(2013)과 하면 전극(2014)을 연결하는 관통 전극(2012)을 포함할 수 있다. 실장 기판(2010)은 PCB, MCPCB, MPCB, FPCB 등의 기판으로 제공될 수 있으며, 실장 기판(2010)의 구조는 다양한 형태로 응용될 수 있다.
파장변환부(2002)는 형광체나 양자점 등을 포함할 수 있다. 봉지체(2003)는 상면이 볼록한 돔 형상의 렌즈 구조로 형성될 수 있지만, 실시 형태에 따라, 표면을 볼록 또는 오목한 형상의 렌즈 구조로 형성함으로써 봉지체(2003) 상면을 통해 방출되는 빛의 지향각을 조절하는 것이 가능하다.
도 11은 본 발명의 실시예에 의한 LED 구동 장치를 조명 장치에 적용한 예를 나타낸다.
도 11의 분해사시도를 참조하면, 조명장치(5000)는 일 예로서 벌브형 램프로 도시되어 있으며, 발광모듈(5003)과 구동부(5008)와 외부접속부(5010)를 포함한다. 또한, 외부 및 내부 하우징(5006, 5009)과 커버부(5007)와 같은 외형구조물을 추가적으로 포함할 수 있다. 본 실시형태에서는, 1개의 반도체 발광소자(5001)가 회로기판(5002) 상에 실장된 형태로 예시되어 있으나, 필요에 따라 복수 개로 장착될 수 있다. 또한, 반도체 발광소자(5001)가 직접 회로기판(5002)에 실장되지 않고, 패키지 형태로 제조된 후에 실장될 수도 있다.
또한, 조명장치(5000)에서, 발광모듈(5003)은 열방출부로 작용하는 외부 하우징(5006)을 포함할 수 있으며, 외부 하우징(5006)은 발광모듈(5003)과 직접 접촉되어 방열효과를 향상시키는 열방출판(5004)을 포함할 수 있다. 또한, 조명장치(5000)는 발광모듈(5003) 상에 장착되며 볼록한 렌즈형상을 갖는 커버부(5007)를 포함할 수 있다. 구동부(5008)는 내부 하우징(5009)에 장착되어 소켓구조와 같은 외부접속부(5010)에 연결되어 외부 전원으로부터 전원을 제공받을 수 있다. 또한, 구동부(5008)는 발광모듈(5003)의 반도체 발광소자(5001)를 구동시킬 수 있는 적정한 전류원으로 변환시켜 제공하는 역할을 한다. 구동부(5008)는 도 1 내지 도 5에 도시한 LED 구동 장치(100, 200) 중 적어도 하나를 포함할 수 있으며, DALI 통신 프로토콜에 의해 외부로부터 제어 커맨드를 수신할 수 있다.
본 발명은 상술한 실시형태 및 첨부된 도면에 의해 한정되는 것이 아니며 첨부된 청구범위에 의해 한정하고자 한다. 따라서, 청구범위에 기재된 본 발명의 기술적 사상을 벗어나지 않는 범위 내에서 당 기술분야의 통상의 지식을 가진 자에 의해 다양한 형태의 치환, 변형 및 변경이 가능할 것이며, 이 또한 본 발명의 범위에 속한다고 할 것이다.
100, 200: LED 구동 장치
10, 20: 발광부
110, 210: 정류부
120, 220: 광량 제어부
130, 230: 교류 구동부

Claims (10)

  1. 복수의 LED 그룹을 구동하는 LED 구동 장치에 있어서,
    교류 전원을 정류하여 정류 전원을 생성하는 정류부;
    상기 복수의 LED 그룹이 상기 정류 전원을 입력받아 동작하도록 상기 복수의 LED 그룹 각각의 동작을 제어하는 교류 구동부; 및
    상기 정류 전원의 피크 값이 증가하면 상기 복수의 LED 그룹 각각에 인가되는 전류를 줄이고, 상기 정류 전원의 피크 값이 감소하면 상기 복수의 LED 그룹 각각에 인가되는 전류를 높이는 광량 제어부; 를 포함하며,
    상기 광량 제어부는 출력단, 입력단, 제어단을 각각 갖는 제1 스위치 소자와 제2 스위치 소자, 및 상기 정류 전원에 비례하는 출력 전압을 출력하는 연산 증폭기를 포함하고,
    상기 제1 스위치 소자의 출력단은 상기 복수의 LED 그룹 중 적어도 하나에 연결되며 상기 제1 스위치 소자의 제어단은 상기 제2 스위치 소자의 출력단에 연결되고, 상기 연산 증폭기의 출력단은 상기 제1 스위치 소자의 입력단 및 상기 제2 스위치 소자의 제어단에 연결되며,
    상기 교류 구동부는 상기 정류 전원을 제1 임계 전압 및 상기 제1 임계 전압보다 큰 제2 임계 전압과 비교하고,
    상기 정류 전원이 상기 제1 임계 전압보다 작을 때 상기 복수의 LED 그룹 중 서로 병렬로 연결되는 개수는, 상기 정류 전원이 상기 제2 임계 전압보다 클 때 상기 복수의 LED 그룹 중 서로 병렬로 연결되는 개수보다 많은 LED 구동 장치.
  2. 제1항에 있어서, 상기 광량 제어부는,
    상기 정류 전원의 전압 레벨을 검출하는 전압 검출부; 및
    상기 정류 전원의 전압에 따라 상기 복수의 LED 그룹 각각에 인가되는 전류를 조절하는 전류 제어부; 를 포함하는 LED 구동 장치.
  3. 제2항에 있어서, 상기 전압 검출부는,
    상기 정류 전원의 피크 값에 비례하는 전압을 생성하는 레귤레이터(regulator) 회로를 포함하는 LED 구동 장치.
  4. 제2항에 있어서,
    상기 연산 증폭기의 출력단은 상기 연산 증폭기의 반전 입력 단자에 연결되고, 상기 연산 증폭기의 비반전 입력 단자는 상기 전압 검출부의 출력단에 연결되는 LED 구동 장치.
  5. 삭제
  6. 제1항에 있어서, 상기 교류 구동부는,
    상기 정류 전원을 상기 제1 임계 전압 및 상기 제2 임계 전압을 포함하는 복수의 임계 전압들과 비교하여 상기 정류 전원의 한 주기를 복수의 구간으로 구분하고,
    상기 복수의 구간 각각에서 상기 복수의 LED 그룹의 동작을 제어하는 LED 구동 장치.
  7. 제6항에 있어서, 상기 광량 제어부는,
    상기 정류 전원의 피크 값이 증가하면 상기 복수의 구간 각각에서 상기 복수의 LED 그룹에 인가되는 전류를 줄이고, 상기 정류 전원의 피크 값이 감소하면 상기 복수의 구간 각각에서 상기 복수의 LED 그룹에 인가되는 전류를 높이는 LED 구동 장치.
  8. 제6항에 있어서,
    상기 교류 구동부는, 상기 정류 전원이 상기 제1 임계 전압보다 작은 제1 구간에서 제1 LED 그룹을 턴-온하고, 상기 정류 전원이 제1 임계 전압보다 크고 제2 임계 전압보다 작은 제2 구간에서 제1 LED 그룹 및 상기 제1 LED 그룹보다 낮은 광출력을 갖는 제2 LED 그룹을 턴-온하는 LED 구동 장치.
  9. 제6항에 있어서,
    상기 교류 구동부는, 상기 정류 전원이 상기 제1 임계 전압보다 작은 제1 구간에서 제1 LED 그룹과 제2 LED 그룹을 서로 병렬로 연결하여 턴-온하고, 상기 정류 전원이 제1 임계 전압보다 크고 제2 임계 전압보다 작은 제2 구간에서 상기 제1 LED 그룹 및 상기 제2 LED 그룹을 서로 직렬로 연결하여 턴-온하는 LED 구동 장치.
  10. 복수의 LED 그룹을 갖는 광원부;
    교류 전원을 정류하여 정류 전원을 생성하는 정류부;
    상기 광원부가 상기 정류 전원을 입력받아 빛을 출력하도록 상기 복수의 LED 그룹의 동작을 제어하는 교류 구동부; 및
    상기 정류 전원의 피크 값이 증가하면 상기 복수의 LED 그룹 각각에 인가되는 전류를 줄이고, 상기 정류 전원의 피크 값이 감소하면 상기 복수의 LED 그룹 각각에 인가되는 전류를 높이는 광량 제어부; 를 포함하며,
    상기 광량 제어부는 출력단, 입력단, 제어단을 각각 갖는 제1 스위치 소자와 제2 스위치 소자, 및 상기 정류 전원에 비례하는 출력 전압을 출력하는 연산 증폭기를 포함하고,
    상기 제1 스위치 소자의 출력단은 상기 복수의 LED 그룹 중 적어도 하나에 연결되며 상기 제1 스위치 소자의 제어단은 상기 제2 스위치 소자의 출력단에 연결되고, 상기 연산 증폭기의 출력단은 상기 제1 스위치 소자의 입력단 및 상기 제2 스위치 소자의 제어단에 연결되며,
    상기 교류 구동부는 상기 정류 전원을 제1 임계 전압 및 상기 제1 임계 전압보다 큰 제2 임계 전압과 비교하고,
    상기 정류 전원이 상기 제1 임계 전압보다 작을 때 상기 복수의 LED 그룹 중 서로 병렬로 연결되는 개수는, 상기 정류 전원이 상기 제2 임계 전압보다 클 때 상기 복수의 LED 그룹 중 서로 병렬로 연결되는 개수보다 많은 조명 장치.
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