KR101360642B1 - 조명 구동 장치 및 이의 조명 구동 방법 - Google Patents

Abstract

본 발명의 실시 예에 따른 조명 구동 방법은 전력 스위치의 스위칭 동작에 의해 부하에 공급되는 출력 전류를 변경하는 조명 구동 장치의 조명 구동 방법에 있어서, 상기 부하에 공급되는 출력 전류를 검출하는 단계; 상기 검출한 출력 전류에 대응하는 충전 전류를 발생하는 단계; 상기 발생한 충전 전류를 토대로 상기 전력 스위치의 오프 시간을 결정하는 단계; 및 상기 결정된 오프 시간에 따른 스위칭 신호를 발생하는 단계를 포함한다.

Description

조명 구동 장치 및 이의 조명 구동 방법{Device and method of operating the illumination apparatus}

본 발명은 조명 구동 장치에 관한 것으로, 특히 스위칭 소자의 턴-오프 시간 제어를 통해 일정한 출력 전류를 발생할 수 있는 조명 구동 장치 및 이의 조명 구동 방법에 관한 것이다.

이러한 전력변환장치는 전동기, 조명기기 및 각종 통신기기 등에 전력을 공급하기 위하여 사용되며 트랜스포머(Transformer)를 통해 공급되는 전압을 일정 크기의 전압으로 제어하여 상기 장치들을 구동시킨다.

특히, LED(Light Emitting Diode)는 통신기기, TV, 모니터 등의 전자제품에서 여러 가지 신호 전달용으로 사용되고 있는데, 신호 전달용으로 사용되는 LED는 인가되는 전압이 문턱 전압(Threshold)보다 높을 경우 발광하게 되고, 문턱 전압보다 낮을 경우 발광하지 않는 특성을 지니고 있다.

최근, 조명기기로 사용되는 백열전구보다 조명 효율이 높은 백색 LED가 개발됨에 따라 백열등 또는 형광등과 같은 조명기기를 LED로 대체하기 위한 연구가 진행되고 있으며, 조명용 LED는 저휘도의 신호 전달용 LED와는 달리 LED에 흐르는 전류량이 많고 밝은 빛을 낼 수 있는 고휘도 LED를 사용해야 한다.

이와 같이, 일반 조명 등의 애플리케이션에서 LED를 다수 개 직렬연결하여 사용하는 경우, 상기 LED에 일정한 정전류를 제공할 수 있는 정전류 제어가 가능한 구동회로가 필요하다.

도 1은 종래 기술에 따른 조명 구동 장치를 나타낸 도면이다.

도 1을 참조하면, 종래 기술에 따른 조명 구동 장치는, 상용 교류 전원을 입력받고, 상기 입력된 상용 교류 전원의 위상을 조정하는 조광기(Dimmer, 10)와, 상기 조광기(10)를 통해 위상이 조정된 상용 교류 전원을 입력받고, 상기 입력받은 상용 교류 전원을 전파 정류하는 정류기(20)와, 적어도 하나의 스위칭 소자를 포함하며, 상기 스위칭 소자의 스위칭 동작에 의해 부하에 필요한 구동 전원을 공급하는 전력 변환부(30)와, 상기 정류기(20)를 통해 전파 정류된 입력 전압을 감지하는 감지 저항(40)과, 상기 감지 저항(40)을 통해 감지된 전압 레벨과 상기 전력 변환부(30)의 스위칭 소자에 흐르는 전압을 감지하고, 이를 토대로 상기 스위칭 소자의 스위칭 동작을 제어하는 제어부(50)를 포함한다.

제어부(50)는 비교기(52)와 스위칭 제어부(54)를 포함한다.

비교기(52)는 (-) 단자를 통해 상기 감지 저항(40)에 의해 감지된 입력 전압(Va)을 수신한다.

또한, 비교기(52)는 (+) 단자를 통해 상기 스위칭 소자의 드레인-소스 사이에 흐르는 전압을 입력받는다.

즉, 비교기(52)는 상기 입력 전압(Va)과 드레인-소스 사이에 흐르는 전류 값을 비교하고, 상기 비교 결과를 출력한다.

스위칭 제어부(54)는 상기 비교기(52)의 비교 결과에 따라 상기 드레인-소스 사이에 흐르는 전압이 상기 입력 전압(Va)보다 높아지는 시점에 상기 스위칭 소자의 턴-오프가 이루어지도록 스위칭 신호를 출력한다.

그러나, 상기와 같은 정전류 제어 방식은 이론상 출력 전류가 일정하도록 되어 있지만, 각종 소자의 오차에 따라 실질적으로 출력되는 전류는 일정하지 않은 문제점이 있다.

즉, 조광기를 포함하는 조명 구동 장치를 구성할 경우, 상기 조광기의 동작에 따라 출력 전류는 감소해야 한다. 하지만, 정전류 제어를 위해 보상기를 토대로 출력 전류를 제어하게 되면, 상기 조광기가 동작하여도 계속적인 정전류 제어가 이루어지며, 이에 따라 출력 전류가 감소하지 않는 문제점이 있다.

이에 따라, 조광기의 동작이 필요한 경우, 상기 설명한 바와 같이 피크 전류 제어를 통해 입력 전압의 변화에 따라 피크 전류를 제한하여 출력 전류를 제어하는 방식이 사용된다.

하지만, 이러한 피크 전류 제어는 감지 저항의 오차 또는 전력 변환부에 사용되는 자기소자의 오차에 따른 전류의 기울기 변화, 그리고 IC 내부의 오차, 입력 전압 변화 등에 따라 일정한 출력 전류의 제어를 하지 못하는 문제점이 있다.

본 발명에 따른 실시 예에서는, 스위칭 소자의 오프 타이밍 제어를 통해 부하에 일정한 출력 전류가 흐르도록 하는 조명 구동 장치 및 이의 조명 구동 방법을 제공하도록 한다.

또한, 본 발명에 따른 실시 예에서는, 조광기의 동작에 따라 보상기의 출력이 제어 범위를 벗어나면 최소 턴 오프 타이밍을 적용하여 상기 조광기에 의해 출력 전류가 선형적으로 감소할 수 있도록 하는 조명 구동 장치 및 이의 조명 구동 방법을 제공하도록 한다.

제안되는 실시 예에서 이루고자 하는 기술적 과제들은 이상에서 언급한 기술적 과제들로 제한되지 않으며, 언급되지 않은 또 다른 기술적 과제들은 아래의 기재로부터 제안되는 실시 예가 속하는 기술분야에서 통상의 지식을 가진 자에게 명확하게 이해될 수 있을 것이다.

본 발명의 실시 예에 따른 조명 구동 방법은 전력 스위치의 스위칭 동작에 의해 부하에 공급되는 출력 전류를 변경하는 조명 구동 장치의 조명 구동 방법에 있어서, 상기 부하에 공급되는 출력 전류를 검출하는 단계; 상기 검출한 출력 전류에 대응하는 충전 전류를 발생하는 단계; 상기 발생한 충전 전류를 토대로 상기 전력 스위치의 오프 시간을 결정하는 단계; 및 상기 결정된 오프 시간에 따른 스위칭 신호를 발생하는 단계를 포함한다.

또한, 본 발명의 실시 예에 따른 조명 구동 장치는 외부로부터 공급되는 전압을 전파 정류하는 정류기; 전력 스위치의 스위칭 동작에 따라 상기 정류기를 전류 정류된 전압을 변환하여 부하로 공급하는 전력 변환부; 상기 부하에 공급되는 출력 전류에 대응하는 제 1 전류를 수신하고, 상기 수신한 제 1 전류에 따른 제 2 전류를 출력하는 전류 전달부; 및 상기 전류 전달부를 통해 출력되는 제 2 전류를 토대로 상기 전력 스위치에 공급되는 스위칭 신호의 오프 시간을 제어하는 제어부를 포함한다.

본 발명에 따른 실시 예에 의하면, 스위칭 소자의 오프 타이밍을 제어하여 부하에 항상 일정한 출력 전류가 공급될 수 있도록 하며, 보상기의 출력이 제한 범위를 벗어나는 순간부터 일정한 오프 타이밍을 가지도록 하여 조광기의 동작에 따라 출력 전류의 선형적인 변경이 이루어지도록 할 수 있다.

도 1은 종래 기술에 따른 조명 구동 장치를 나타낸 도면이다.
도 2는 본 발명의 실시 예에 따른 조명 구동 장치를 나타낸 도면이다.
도 3은 본 발명의 제 1 실시 예에 따른 전류 전달부를 나타낸 도면이다.
도 4는 본 발명의 제 2 실시 예에 따른 전류 전달부를 나타낸 도면이다.
도 5는 본 발명의 실시 예에 따른 제어부를 나타낸 도면이다.
도 6은 본 발명의 일 실시 예에 의해 출력되는 전류 파형을 나타낸 도면이다.
도 7은 본 발명의 다른 실시 예에 의해 출력되는 전류 파형을 나타낸 도면이다.
도 8은 본 발명의 실시 예에 따른 조명 구동 장치의 조명 구동 방법을 단계별로 설명하는 흐름도이다.

이하의 내용은 단지 본 발명의 원리를 예시한다. 그러므로 당업자는 비록 본 명세서에 명확히 설명되거나 도시되지 않았지만 본 발명의 원리를 구현하고 본 발명의 개념과 범위에 포함된 다양한 장치를 발명할 수 있는 것이다. 또한, 본 명세서에 열거된 모든 조건부 용어 및 실시 예들은 원칙적으로, 본 발명의 개념이 이해되도록 하기 위한 목적으로만 명백히 의도되고, 이와 같이 특별히 열거된 실시 예들 및 상태들에 제한적이지 않는 것으로 이해되어야 한다.

또한, 본 발명의 원리, 관점 및 실시 예들뿐만 아니라 특정 실시 예를 열거하는 모든 상세한 설명은 이러한 사항의 구조적 및 기능적 균등물을 포함하도록 의도되는 것으로 이해되어야 한다. 또한 이러한 균등물들은 현재 공지된 균등물뿐만 아니라 장래에 개발될 균등물 즉 구조와 무관하게 동일한 기능을 수행하도록 발명된 모든 소자를 포함하는 것으로 이해되어야 한다.

따라서, 예를 들어, 본 명세서의 블록도는 본 발명의 원리를 구체화하는 예시적인 회로의 개념적인 관점을 나타내는 것으로 이해되어야 한다. 이와 유사하게, 모든 흐름도, 상태 변환도, 의사 코드 등은 컴퓨터가 판독 가능한 매체에 실질적으로 나타낼 수 있고 컴퓨터 또는 프로세서가 명백히 도시되었는지 여부를 불문하고 컴퓨터 또는 프로세서에 의해 수행되는 다양한 프로세스를 나타내는 것으로 이해되어야 한다.

이하에서는, 스위칭 소자의 오프 타이밍을 제어하여 부하에 항상 일정한 출력 전류가 공급될 수 있도록 하며, 보상기의 출력이 제한 범위를 벗어나는 순간부터 일정한 오프 타이밍을 가지도록 하여 조광기의 동작에 따라 출력 전류의 선형적인 변경이 이루어지도록 하는 조명 구동 장치 및 이의 조명 구동 방법에 대해 설명하기로 한다.

도 2는 본 발명의 실시 예에 따른 조명 구동 장치를 나타낸 도면이다.

도 2를 참조하면, 본 발명의 실시 예에 따른 조명 구동 장치는, 외부로부터 공급되는 상용 교류 전원을 입력받고, 상기 입력받은 상용 교류 전원을 전파 정류하는 정류기(110)와, 적어도 하나의 전력 스위치를 포함하며, 상기 전력 스위치의 스위칭 동작에 의해 부하에 필요한 구동 전원을 공급하는 전력 변환부(120)와, 상기 전력 변환부(120)를 통해 공급된 구동 전원에 의해 동작하는 부하(130)와, 상기 부하(130)에 흐르는 출력 전류를 감지하고, 상기 감지한 출력 전류를 발생하는 전류 검출부(140)와, 상기 전류 검출부(140)에 의해 검출된 출력 전류를 전달하는 전류 전달부(150)와, 상기 전류 전달부(150)를 통해 전달되는 출력 전류를 토대로 상기 전력 스위치의 오프 시간을 결정하고, 상기 결정한 오프 시간에 대응하는 스위칭 신호를 발생하는 제어부(160)를 포함한다.

이하, 상기와 같이 구성된 조명 구동 장치에 대해 보다 구체적으로 설명하기로 한다.

이때, 도면상에는 도시하지 않았지만, 상기 정류기(110)의 앞 단에는 조광기(미도시)가 더 포함될 수 있다.

상기 조광기는 상용 교류 전원을 입력받고, 상기 입력된 상용 교류 전원의 위상을 조정한다.

이때, 조광기는 외부로부터 입력되는 조광 신호에 따라 상기 입력된 상용 교류 전원의 위상을 제어하여 출력한다. 상기 조광 신호는 외측의 조도에 따라 발생할 수 있으며, 이에 따라 상기 외측의 조도에 따라 상기 조광기는 상기 입력 교류 전원의 위상을 변환하여 출력한다.

정류기(110)는 상기 조광기 또는 외부로부터 입력되는 교류 전원을 전파 정류하여 출력한다.

이때, 정류기(110)는 하프 브리지 다이오드 또는 풀 브리지 다이오드로 구현 가능하다.

전력 변환부(120)는 상기 정류기(110)를 통해 전파 정류된 전원을 공급받고, 전력 스위치의 스위칭 동작에 따라 상기 전파 정류된 전원의 크기를 변환하여 출력한다.

이때, 전력 변환부(120)는 안전 규격을 만족하기 위한 절연형으로 구현될 수 있다. 즉, 전력 변환부(120)는 절연형으로 구성되며, 이에 따라 상기 전파 정류된 전압을 부하(130)를 구동시키기 위한 직류 형태의 구동 전압으로 변환시켜 출력한다.

한편, 이와 다르게 상기 전력 변환부(120)는 벅(Buck) 타입의 비절연형으로도 구현될 수 있다.

부하(130)는 상기 전력 변환부(120)를 통해 출력되는 구동 전압에 의해 구동된다. 이때, 상기 부하(130)는 상기 구동 전압에 의해 빛을 발생하는 LED(Light Emitting Diode)일 수 있다.

전류 검출부(140)는 상기 부하(130)에 공급되는 출력 전류를 검출하고, 이를 출력한다.

전류 검출부(140)는 전류 검출 저항, 전류 검출 센서로 구현될 수 있으며, 이와 다르게 상기 출력 전류와 기준 전류의 차이를 비교하고, 상기 비교 결과에 따른 보상 전류를 발생하는 보상기(미도시)로 구현될 수도 있을 것이다.

전류 전달부(150)는 복수의 스위칭 소자를 포함하며, 상기 스위칭 소자의 동작에 의해 상기 전류 검출부(140)를 통해 검출된 출력 전류에 대응하는 전류를 상기 제어부(160)로 전달한다.

상기 전류 전달부(150)는 상기 전력 변환부(120)의 구성에 따라 서로 다른 구조를 가질 수 있다.

예를 들어, 상기 전류 전달부(150)는 상기 전력 변환부(120)가 절연형인지, 아니면 비절연형인지에 따라 회로 구성이 결정될 수 있다.

제어부(160)는 상기 전류 전달부(150)를 통해 전달되는 출력 전류에 따라 상기 전력 변환부(120)에 포함된 전력 스위치의 오프 시간을 결정하고, 상기 결정된 오프 시간에 따른 스위칭 신호를 출력하여 상기 부하(130)에 공급되는 출력 전류가 변경되도록 한다.

이때, 제어부(160)는 상기 전류 전달부(150)를 통해 전달되는 전류가 증가한 경우, 상기 증가한 전류만큼 상기 오프 시간을 증가시키고, 상기 전류가 감소한 경우, 상기 감소한 전류만큼 상기 오프 시간을 감소시킨다.

이하, 상기 전류 전달부(150)에 대해 보다 구체적으로 설명하기로 한다.

도 3은 본 발명의 제 1 실시 예에 따른 전류 전달부를 나타낸 도면이다.

도 3을 참조하면, 전류 전달부(150)는 상기 전류 검출부(140)를 통해 검출된 출력 전류를 수신하는 포토 커플러(1511)와, 상기 포토 커플러(1511)와 연결되며, 상기 포토 커플러(1511)를 통해 출력되는 전류에 의해 동작하는 전류 미러(1521,1531)과, 상기 전류 미러(1521, 1531)와 병렬로 연결되고, 상기 전류 미러(1521, 1531)를 통해 전달되는 전류에 의해 동작하는 스위칭 소자(1541)와, 상기 전류 미러(1521, 1531)와 병렬로 연결되며 상기 스위칭 소자(1541)에 공급되는 전류의 범위를 제한하는 제너 다이오드(1551)을 포함한다.

상기와 같이 구성된 제 1 실시 예에 따른 전류 전달부(150)는 상기 전력 변환부(120)가 비절연형으로 구성된 경우에 사용될 수 있다.

미설명 부호는 저항이다.

포토 커플러(1511)는 상기 전류 검출부(140)를 통해 검출된 출력 전류에 빛을 발생하여, 상기 검출된 출력 전류를 전달하는 광 발생부와, 상기 광 발생부를 통해 발생된 광을 수신하는 광 수신부를 포함할 수 있다.

이때, 상기 광 발생부는 광을 발생하는 발광 다이오드와, 상기 발광 다이오드에 직렬로 연결된 저항을 포함할 수 있다. 상기 발광 다이오드는 상기 전류 검출부(140)를 통해 검출된 출력 전류에 대응하는 세기의 빛을 발생한다.

상기 광 수신부는, 상기 발광 다이오드를 통해 발생한 광을 수신하는 수광 트랜지스터로 구현될 수 있다.

전류 미러(1521, 1531)는 상기 포토 커플러(1511)를 통해 전달되는 전류에 의해 구동된다.

스위칭 소자(1541)는 상기 전류 미러(1521, 1531)의 동작에 따른 전류를 수신하고, 상기 수신한 전류를 제어부(160)로 전달한다.

제너 다이오드(1551)는 상기 스위칭 소자(1541)에 흐르는 전류의 범위를 제한한다.

상기 전류의 범위는 상기 제너 다이오드(1551)의 제너 전압에 의해 결정될 수 있으며, 상기 제너 다이오드(1551)의 제너 전압에 의해 상기 스위칭 소자(1541)의 이미터-컬렉터 사이에 흐르는 전류가 결정된다.

다시 말해서, 상기 제너 다이오드(1551)는 제너 효과를 이용하여 전압을 일정하게 유지하는 작용을 한다. 즉, 상기 제어 다이오드(1551)는 일정 기준 값 이상에서 전류가 흘러, 상기 스위칭 소자(1541)로 흐르는 전류를 변경한다.

즉, 조광기를 사용하는 경우, 상기 부하(130)로 공급되는 출력 전류는 감소되어야 한다.

그러나, 상기와 같이 출력 전류가 일정하도록 오프 시간을 제어하는 경우에는 상기 조광기를 사용하여도 상기 출력 전류가 선형적으로 감소하지 못하게 된다.

이에 따라, 본 발명의 실시 예에 따른 전류 전달부(150)는 제너 다이오드(1551)를 포함한다.

상기 제너 다이오드(1551)의 사용에 따라 상기 제어부(160)로 전달되는 전류의 범위가 상기 제어 다이오드의 제너 전압에 의해 결정되고, 이에 따라 상기 스위칭 소자(1541)의 이미터-컬렉터 사이에 흐르는 전류가 정해지기 때문에 상기 조광기의 동작에 따라 출력 전류가 선형적으로 가변되도록 할 수 있다.

상기와 같이 구성된 전류 전달부(150)의 동작 흐름을 설명하면 다음과 같다.

우선적으로, 상기 부하(130)에 공급되는 출력 전류가 감소하여, 상기 전류 검출부(140)를 통해 발생한 출력 전류가 감소하였을 경우에 대해 설명하기로 한다.

상기 출력 전류가 감소한 경우, 상기 포토 커플러(1511)의 발광 다이오드에 흐르는 전류가 감소하게 된다.

상기 발광 다이오드를 통해 흐르는 전류가 감소하기 때문에, 이를 수신하는 수광 트랜지스터에 흐르는 전류도 감소하게 된다.

이때, 상기 수광 트랜지스터에 흐르는 전류가 감소하기 때문에, 상기 전류 미러(1521, 1531)의 이미터-베이스 사이에 흐르는 전류도 감소하게 된다.

특히, 상기 전류 미러(1521, 1531)의 이미터-베이스 사이의 전류가 감소하기 때문에, 이미터-컬렉터 사이의 전압은 증가하게 된다.

상기 전류 미러(1521, 1531)의 이미터-컬렉터 사이의 전압이 증가하기 때문에, 상기 스위칭 소자(1541)의 이미터-베이스 사이의 전류가 증가하게 되며, 상기 스위칭 소자(1541)는 상기 증가한 전류를 제어부(160)로 전달하게 된다.

이와 반대로, 상기 부하(130)에 공급되는 출력 전류가 증가하여, 상기 전류 검출부(140)를 통해 발생한 출력 전류가 증가하였을 경우에 대해 설명하기로 한다.

상기 출력 전류가 증가한 경우, 상기 포토 커플러(1511)의 발광 다이오드에 흐르는 전류가 증가하게 된다.

이때, 상기 발광 다이오드를 통해 흐르는 전류가 증가하기 때문에, 이를 수신하는 수광 트랜지스터에 흐르는 전류도 증가하게 된다.

또한, 상기 수광 트랜지스터에 흐르는 전류가 증가하기 때문에, 상기 전류 미러(1521, 1531)의 이미터-베이스 사이에 흐르는 전류도 증가하게 된다.

이때, 상기 전류 미러(1521, 1531)의 이미터-베이스 사이의 전류가 증가하기 때문에, 이미터-컬렉터 사이의 전압은 감소하게 된다.

상기 전류 미러(1521, 1531)의 이미터-컬렉터 사이의 전압이 감소하기 때문에, 상기 스위칭 소자(1541)의 이미터-베이스 사이의 전류가 감소하게 되며, 상기 스위칭 소자(1541)는 상기 감소한 전류를 제어부(160)로 전달하게 된다.

도 4는 본 발명의 제 2 실시 예에 따른 전류 전달부를 나타낸 도면이다.

도 4를 참조하면, 제 2 실시 예에 따른 전류 전달부(150)는 상기 전류 검출부(140)를 통해 발생한 출력 전류에 의해 동작하는 제 1 스위칭 소자(1512)와, 상기 제 1 스위칭 소자(1512)의 스위칭 동작에 의해 흐르는 전류를 토대로 동작하는 전류 미러(1522, 1532)와, 상기 전류 미러(1522, 1532)를 통해 전달되는 전류에 대응하는 빛을 발생하는 광 발생부(1542)와, 상기 광 발생부(1542)를 통해 발생한 광을 수신하여 상기 제어부(160)로 전달하는 수광 트랜지스터(1552)를 포함한다.

상기 제 2 실시 예에 따른 전류 전달부(150)는 상기 전력 변환부(120)가 절연형으로 구성되는 경우에 상기 제 1 실시 예에 따른 전류 전달부를 대체할 수 있다.

상기 제 2 실시 예에 따른 전류 전달부(150)의 동작에 대해서는 상기 제 1 실시 예에 따른 전류 전달부(150)에서 설명하였기 때문에 생략하기로 한다.

결론적으로, 상기 전류 전달부(150)는 상기 부하(130)에 흐르는 출력 전류와 반비례하여, 감소한 전류 또는 증가한 전류를 전달한다.

예를 들어, 상기 부하(130)에 흐르는 출력 전류가 증가한 경우, 상기 전류 전달부(140)는 이전 전류보다 감소한 출력 전류를 상기 제어부(160)로 전달하고, 상기 출력 전류가 감소한 경우, 상기 이전 전류보다 증가한 출력 전류를 상기 제어부(160)로 전달한다.

또한, 상기 제어 다이오드에 의해 상기 전류 전달부(140)를 통해 전달되는 출력 전류의 범위가 제한되며, 상기 제어부(160)는 상기 출력 전류의 범위에 따라 스위칭 신호의 오프 시간을 결정한다.

도 5는 본 발명의 실시 예에 따른 제어부를 나타낸 도면이다.

도 5를 참조하면, 제어부(160)는 상기 전류 전달부(150)를 통해 전달되는 출력 전류에 의해 충전되는 콘덴서(161)와, 상기 콘덴서(161)를 통해 전달되는 출력 전류(상기 전류 전달부로부터 출력되는 출력 전류)와 기준 값을 비교하고, 상기 비교 결과에 따른 오프 시간을 출력하는 제 1 비교기(162)와, 상기 전력 변환부(120)의 전력 스위치에 흐르는 전류와 기준 값을 비교하고, 상기 비교 결과에 따른 상기 전력 스위치의 온 시간을 출력하는 제 2 비교기(163)와, 상기 제 1 비교기(162) 및 제 2 비교기(163)의 출력에 따라 상기 전력 스위치의 스위칭 동작을 위한 스위칭 신호를 출력하는 래치(164)를 포함한다.

상기 제어부(160)의 동작을 설명하면 다음과 같다.

상기 전력 전달부(150)의 스위칭 소자(1541)의 이미터와 컬렉터 사이에 흐르는 전류가 증가하게 되면, 상기 콘덴서(161)에 전달되는 전류가 증가하게 되며, 이에 따라 상기 콘덴서(161)의 충전 기울기는 급격하게 증가하게 된다.

이에 따라, 제어부(160)는 상기 제 1 비교기(162)의 (-) 단자에 위치한 기준 값과 비교하여, R-S F/F의 Q의 온 신호를 발생시키게 된다.

다시 말해서, 상기 제 1 비교기(162)는 상기 콘덴서(161)의 충전 기울기에 따라 오프 신호를 발생하게 되며, 상기 오프 신호가 발생되는 동안에는 상기 래치(164)를 통해 출력되는 스위칭 신호는 오프 구간을 포함한다.

이때, 상기 충전 기울기의 급격한 증가 또는 충전의 완료에 의해 상기 기준 값 상기 제 1 비교기(162)의 (+) 단자에 입력되는 값을 토대로 오프 신호가 출력되지 않으며, 이에 따라 상기 래치(164)는 상기 제 2 비교기(163)를 통해 출력되는 온 신호에 의해 온 구간이 포함된 스위칭 신호를 출력하게 된다.

결론적으로, 상기 스위칭 신호의 오프 시간은 상기 콘덴서(161)의 충전 전류에 따라 결정된다.

예를 들어, 상기 충전 전류가 감소하는 경우, 상기 스위칭 신호의 오프 시간은 상기 충전 전류의 감소에 따른 상기 콘덴서(161)의 충전 시간 증가에 따라 증가하게 된다. 이와 반대로, 상기 충전 전류가 증가하는 경우, 상기 스위칭 신호의 오프 시간은 상기 충전 전류의 증가에 따른 충전 시간의 감소에 의해 감소하게 된다.

도 6은 본 발명의 일 실시 예에 의해 출력되는 전류 파형을 나타낸 도면이다.

먼저, 도 6을 참조하여, 상기 부하(130)로 공급되는 출력 전류가 감소한 경우에 대해 설명하기로 한다.

우선적으로 (a) 도면은 제 1 시간 동안의 온 구간과, 제 2 시간 동안의 오프 구간에 의해 전류(IL)가 공급됨에 따라 최종적으로 상기 부하(130)로 공급되는 출력 전류(Iout)가 A인 경우를 나타낸다.

이때, 상기 출력되는 A는 실질적으로 상기 부하(130)에 공급되어야 하는 출력전류보다 낮은 경우이면, 상기 제어부(160)로 공급되는 출력 전류는 증가하게 된다.

상기 제어부(160)로 공급되는 출력 전류가 증가하게 되면, 상기 콘덴서(161)의 충전 기울기가 증가하며, 상기 충전 기울기의 증가에 따라 오프 시간이 감소하게 된다.

즉, 제어부(160)는 제 3 시간의 온 구간과 제 4 시간의 오프 구간을 포함하는 스위칭 신호를 출력한다.

이때, 상기 제 3 시간은 상기 제 1 시간과 동일할 수 있지만, 상기 제 4 시간은 상기 제 2 시간보다 짧다.

이에 의해, 상기 (a) 도면보다 (b) 도면에 의한 스위칭 신호가 발생한 경우, 상기 오프 구간의 감소로 인해 실제 출력되는 전류(Iout)가 증가하게 된다.

즉, 상기 (a) 도면에서와 같이 출력 전류(Iout)가 실제 출력되어야 하는 전류보다 낮은 A인 경우, 상기 스위칭 신호의 오프 구간을 감소시킴으로써, 상기 A보다 높은 B 전류가 상기 부하(140)로 공급되도록 한다.

도 7은 본 발명의 다른 실시 예에 의해 출력되는 전류 파형을 나타낸 도면이다.

먼저, 도 7을 참조하여, 상기 부하(130)로 공급되는 출력 전류가 감소한 경우에 대해 설명하기로 한다.

우선적으로 (a) 도면은 제 1 시간 동안의 온 구간과, 제 2 시간 동안의 오프 구간에 의해 전류(IL)가 공급됨에 따라 최종적으로 상기 부하(130)로 공급되는 출력 전류(Iout)가 A인 경우를 나타낸다.

이때, 상기 출력되는 A는 실질적으로 상기 부하(130)에 공급되어야 하는 출력전류보다 높은 경우이면, 상기 제어부(160)로 공급되는 출력 전류는 감소하게 된다.

상기 제어부(160)로 공급되는 출력 전류가 감소하게 되면, 상기 콘덴서(161)의 충전 기울기가 감소하며, 상기 충전 기울기의 감소에 따라 오프 시간이 증가하게 된다.

즉, 제어부(160)는 제 3 시간의 온 구간과 제 4 시간의 오프 구간을 포함하는 스위칭 신호를 출력한다.

이때, 상기 제 3 시간은 상기 제 1 시간과 동일할 수 있지만, 상기 제 4 시간은 상기 제 2 시간보다 길다.

이에 의해, 상기 (a) 도면보다 (b) 도면에 의한 스위칭 신호가 발생한 경우, 상기 오프 구간의 증가로 인해 실제 출력되는 전류(Iout)가 감소하게 된다.

즉, 상기 (a) 도면에서와 같이 출력 전류(Iout)가 실제 출력되어야 하는 전류보다 높은 A인 경우, 상기 스위칭 신호의 오프 구간을 증가시킴으로써, 상기 A보다 낮은 C 전류가 상기 부하(140)로 공급되도록 한다.

본 발명에 따른 실시 예에 의하면, 스위칭 소자의 오프 타이밍을 제어하여 부하에 항상 일정한 출력 전류가 공급될 수 있도록 하며, 보상기의 출력이 제한 범위를 벗어나는 순간부터 일정한 오프 타이밍을 가지도록 하여 조광기의 동작에 따라 출력 전류의 선형적인 변경이 이루어지도록 할 수 있다.

도 8은 본 발명의 실시 예에 따른 조명 구동 장치의 조명 구동 방법을 단계별로 설명하는 흐름도이다.

도 8을 참조하면, 먼저 부하로 출력되는 출력 전류를 검출한다(110단계).

이후, 상기 검출한 출력 전류가 기준 전류보다 감소하였는지 여부를 판단한다(120단계).

상기 판단결과(120단계), 상기 출력 전류가 기준 전류보다 감소하였다면, 상기 감소된 출력 전류를 확인한다(130단계).

이후, 상기 확인한 출력 전류가 제한 범위 이내에 있는지 여부를 판단한다(140단계),

즉, 상기 감소한 출력 전류가 조광기의 동작에 의해 감소하였는지를 판단한다.

상기 감소한 출력 전류가 제한 범위 이내에 있으면, 상기 출력 전류에 따라 스위칭 신호의 오프 시간을 증가시킨다(150단계).

그러나, 상기 감소한 출력 전류가 제한 범위를 벗어나면, 기설정된 최대 오프 시간을 적용한다(160단계).

한편, 상기 판단결과(120단계), 상기 출력 전류가 증가하였다면, 상기 증가한 출력 전류에 따라 스위칭 신호의 오프 시간을 감소시킨다(170단계).

상기와 같이 본 발명에 따른 실시 예에 의하면, 스위칭 소자의 오프 타이밍을 제어하여 부하에 항상 일정한 출력 전류가 공급될 수 있도록 하며, 보상기의 출력이 제한 범위를 벗어나는 순간부터 일정한 오프 타이밍을 가지도록 하여 조광기의 동작에 따라 출력 전류의 선형적인 변경이 이루어지도록 할 수 있다.

이상에서 본 발명의 실시 예에 대하여 상세하게 설명하였지만 본 발명의 권리범위는 이에 한정되는 것은 아니고 다음의 청구범위에서 정의하고 있는 본 발명의 기본 개념을 이용한 당업자의 여러 변형 및 개량 형태 또한 본 발명의 권리범위에 속하는 것이다.

110: 정류기
120: 전력 변환부
130: 부하
140: 전류 검출부
150: 전류 전달부
160: 제어부

Claims (16)

1. 전력 스위치의 스위칭 동작에 의해 부하에 공급되는 출력 전류를 변경하는 조명 구동 장치의 조명 구동 방법에 있어서,
   전류 검출부가 상기 부하에 공급되는 출력 전류를 검출하는 단계;
   전류 전달부가 상기 검출한 출력 전류에 대응하는 충전 전류를 발생하는 단계;
   제어부가 상기 발생한 충전 전류를 토대로 상기 전력 스위치에 공급되는 스위칭 신호의 오프 시간을 결정하는 단계; 및
   상기 제어부가 상기 결정된 오프 시간에 대응하는 스위칭 신호를 발생하는 단계를 포함하며,
   상기 전류 전달부는,
   상기 검출한 출력 전류를 수신하는 포토 커플러;
   상기 검출한 출력 전류와 반비례하게 증감하는 상기 충전 전류를 발생하는 전류 미러; 및
   상기 충전 전류를 상기 제어부로 전달하는 스위칭 소자를 포함하는 조명 구동 방법.
2. 제 1항에 있어서,
   상기 충전 전류와 출력 전류는,
   상기 출력 전류가 증가함에 따라 상기 충전 전류가 감소하고, 상기 출력 전류가 감소함에 따라 상기 충전 전류가 증가하는 반비례 관계를 가지는 조명 구동 방법.
3. 제 1항에 있어서,
   상기 충전 전류와 오프 시간은,
   상기 충전 전류가 증가함에 따라 상기 오프 시간이 감소하고, 상기 충전 전류가 감소함에 따라 상기 오프 시간이 증가하는 반비례 관계를 가지는 조명 구동 방법.
4. 제 1항에 있어서,
   상기 출력 전류와 오프 시간은,
   상기 출력 전류가 증가함에 따라 상기 오프 시간이 증가하고, 상기 출력 전류가 감소함에 따라 상기 오프 시간이 감소하는 비례 관계를 가지는 조명 구동 방법.
5. 제 1항에 있어서,
   상기 충전 전류를 발생하는 단계는,
   상기 검출된 출력 전류가 기설정된 제한 범위 내에 속하는지 여부를 판단하는 단계와,
   상기 출력 전류가 제한 범위 내에 속하면 상기 출력 전류에 대응하는 충전 전류를 발생하는 단계와,
   상기 출력 전류가 제한 범위를 벗어나면, 기설정된 최소 충전 전류를 발생하는 단계를 포함하는 조명 구동 방법.
6. 제 5항에 있어서,
   상기 출력 전류가 제한 범위를 벗어난 경우는,
   외부로부터 입력되는 조광 신호에 의해 상기 조명 구동 장치로 공급되는 교류 전원의 위상이 제어되어, 상기 출력 전류가 감소한 경우에 대응하는 조명 구동 방법.
7. 외부로부터 공급되는 전압을 전파 정류하는 정류기;
   전력 스위치의 스위칭 동작에 따라 상기 정류기를 전류 정류된 전압을 변환하여 부하로 공급하는 전력 변환부;
   상기 부하에 공급되는 출력 전류에 대응하는 제 1 전류를 수신하고, 상기 수신한 제 1 전류에 따른 제 2 전류를 출력하는 전류 전달부; 및
   상기 전류 전달부를 통해 출력되는 제 2 전류를 토대로 상기 전력 스위치에 공급되는 스위칭 신호의 오프 시간을 변경하는 제어부를 포함하며,
   상기 전류 전달부는,
   제 1 전류를 수신하는 포토 커플러;
   상기 제 1 전류와 반비례하게 증감하는 제 2 전류를 발생하는 전류 미러; 및
   상기 제 2 전류를 상기 제어부로 전달하는 스위칭 소자를 포함하는 조명 구동 장치.
8. 제 7항에 있어서,
   상기 전력 변환부는, 비절연형 전력 변환부 및 절연형 전력 변환부 중 어느 하나로 구성되는 조명 구동 장치.
9. 제 7항에 있어서,
   상기 부하에 공급되는 출력 전류에 대응하는 제 1 전류를 검출하고, 상기 검출한 제 1 전류를 상기 전류 전달부로 전달하는 전류 검출부를 더 포함하는 조명 구동 장치.
10. 삭제
11. 제 9항에 있어서,
    상기 포토 커플러는,
    상기 전류 검출부와 절연되어, 상기 제 1 전류를 수신하는 조명 구동 장치.
12. 제 9항에 있어서,
    상기 포토 커플러는,
    상기 제어부와 절연되어, 상기 제 2 전류를 상기 제어부로 전달하는 조명 구동 장치.
13. 제 7항에 있어서,
    상기 전류 전달부는,
    상기 제 2 전류의 범위를 제한하는 제너 다이오드를 더 포함하는 조명 구동 장치.
14. 제 7항에 있어서,
    상기 제어부는,
    상기 전달되는 제 2 전류에 대응하는 충전 전류를 토대로 충전 동작을 수행하는 콘덴서와,
    상기 콘덴서의 충전 전류에 따른 제 1 값과 기준 값을 비교하고, 상기 비교 결과에 따라 상기 스위칭 신호의 오프 시간을 결정하는 제 1 비교기를 포함하는 조명 구동 장치.
15. 제 14항에 있어서,
    상기 오프 시간은,
    상기 콘덴서로 공급되는 충전 전류에 반비례하게 증감하는 조명 구동 장치.
16. 제 14항에 있어서,
    상기 제어부는,
    상기 전력 스위치에 흐르는 전압 값과, 기준 값을 비교하고, 상기 비교 결과에 따라 상기 스위칭 소자의 온 시간을 결정하는 제 2 비교기와,
    상기 제 1 비교기 및 제 2 비교기를 통해 출력되는 온 시간과 오프 시간을 수신하고, 상기 수신한 온 시간과 오프 시간에 대응하는 스위칭 신호를 발생하는 래치를 더 포함하는 조명 구동 장치.

Images