KR101576062B1

KR101576062B1 - Led 조명 조광 회로, 및 led 조명 조광 방법

Info

Publication number: KR101576062B1
Application number: KR1020137033379A
Authority: KR
Inventors: 도시히코 나가사카; 가쓰야 이케다; 세이이치 다카사카
Original assignee: 신덴겐코교 가부시키가이샤
Priority date: 2013-02-13
Filing date: 2013-02-13
Publication date: 2015-12-09
Also published as: TW201434350A; KR20140111218A; US20150216012A1; EP2958404A1; EP2958404B1; EP2958404A4; TWI540934B; WO2014125579A1; JP5596236B1; CN104106314B; JPWO2014125579A1; CN104106314A; US9247606B2

Abstract

LED 조명 조광 회로는, 제1 출력 단자에 일단이 접속되고, 제2 출력 단자에 타단이 접속된 컨덴서와, 컨덴서의 타단에 일단이 접속된 코일과, 코일의 타단에 일단이 접속된 스위치 소자와, 스위치 소자의 타단에 일단이 접속되고, 접지 단자에 타단이 접속된 저항과, 전원 단자에 캐소드가 접속되고, 코일의 타단에 애노드가 접속된 다이오드와, LED 소자의 조광율을 나타내는 조광 신호, 저항의 전압 하강에 따른 검출 전압, 및 코일에 흐르는 검출 전류에 따라, 스위치 제어 신호에 의해 스위치 소자의 동작을 제어하는 제어 회로를 구비한다.

Description

LED 조명 조광 회로, 및 LED 조명 조광 방법{LED ILLUMINATION DIMMING CIRCUIT AND LED ILLUMINATION DIMMING METHOD}

본 발명은, LED 조명 조광(調光) 회로, 및 LED 조명 조광 방법에 관한 발명이다.

종래, 예를 들면, 일본공개특허 제2009―123681호 공보, 및 일본공개특허 제2012―59662호 공보에 기재된 바와 같이, LED 소자의 조광을 제어하는 LED 조명 조광 회로(100A)가 있다(도 5).

이 LED 조명 조광 회로(100A)는, 저항(R1)과, 전원(2)에 애노드가 접속된 LED 소자(4)의 캐소드에 콜렉터가 접속된 바이폴러 트랜지스터(Q1)와, 바이폴러 트랜지스터(Q1)의 이미터와 접지와의 사이에 접속된 정전류(定電流) 회로(6)와, 조광기(調光器)(1)가 출력한 조광 신호에 따라, 바이폴러 트랜지스터(Q1)와 정전류 회로(6)를 제어하는 마이크로 컴퓨터(5)를 구비한다(도 5).

이 LED 조명 조광 회로(100A)에 의해, 전류 임계 모드로 정전류 제어를 행하는 경우, 바이폴러 트랜지스터(Q1)를 제어하여, 피크 전류를 내려 조광(리니어 조광)을 행한다.

일본공개특허 제2009―123681호 공보 일본공개특허 제2012―59662호 공보

그러나, 상기 종래의 LED 조명 조광 회로(100A)에서는, 전류 임계 모드로 정전류 제어를 행하는 경우, 피크 전류를 내려 조광(리니어 조광)을 행하면, 바이폴러 트랜지스터(Q1)의 스위칭 주파수가 높아져 버린다.

그리고, 스위칭 주파수가 높아지면, 노이즈가 커지거나, 효율이 떨어지거나 하는 등, 다양한 문제가 있다.

조광을 행하지 않을 때의 스위칭 주파수를 낮게 설정하는 방법도 있지만, 가청 주파수 이하로는 할 수 없기 때문에 실제의 조광 범위는 한정되어 있다.

또한, 이 때의 스위칭 주파수를 낮게 설정하면 트랜스 등의 부품이 커지므로 바람직하지 않다.

또한, 상기 종래의 LED 조명 조광 회로(100A)에서는, 바이폴러 트랜지스터(Q1)를 온하는 온 폭을 규정하기 위한 신호를 수신하는 신호 단자와, 바이폴러 트랜지스터(Q1)를 오프하는 오프 폭을 규정하기 위한 신호를 수신하는 신호 단자가 필요해진다.

즉, 상기 종래의 LED 조명 조광 회로(100A)에서는, 복수의 단자가 필요해진다.

본 발명의 일 태양(態樣)에 관한 실시예에 따른 LED 조명 조광 회로는,

LED 소자의 조광을 제어하는 LED 조명 조광 회로로서, 전원 전압이 공급되는 전원 단자와,

접지에 접속되는 접지 단자와,

상기 전원 단자에 접속되고, 또한 상기 LED 소자의 애노드 측이 접속되는 제1 출력 단자와,

상기 LED 소자의 캐소드 측이 접속되는 제2 출력 단자와,

상기 제1 출력 단자에 일단이 접속되고, 상기 제2 출력 단자에 타단이 접속된 컨덴서와,

상기 컨덴서의 타단에 일단이 접속된 코일과, 상기 코일의 타단에 일단이 접속된 스위치 소자와, 상기 스위치 소자의 타단에 일단이 접속되고, 상기 접지 단자에 타단이 접속된 저항과,

상기 전원 단자에 캐소드가 접속되고, 상기 코일의 타단에 애노드가 접속된 다이오드와,

상기 LED 소자의 조광율(調光率)을 나타내는 조광 신호, 상기 저항의 전압 하강에 따른 검출 전압, 및 상기 코일에 흐르는 검출 전류에 따라, 스위치 제어 신호에 의해 상기 스위치 소자의 동작을 제어하는 제어 회로를 구비하고,

상기 제어 회로는,

상기 조광 신호가 제1 조광율을 나타내는 제1 모드에서, 상기 스위치 소자를 온하는 온 기간과 상기 스위치 소자를 오프하는 오프 기간으로 이루어지는 스위칭 동기(同期)를 고정시키고,

상기 조광 신호가 상기 제1 조광율로부터 상기 제1 조광율보다 낮은 제2 조광율까지의 제1 조광 구간의 조광율을 나타내는 제2 모드에서, 상기 조광 신호가 나타내는 조광율이 저하되는 경우, 상기 스위칭 동기를, 상기 온 기간과 상기 오프 기간의 비율을 유지한 채, 작게 하고,

상기 조광 신호가 상기 제2 조광율로부터 상기 제2 조광율보다 낮은 제3 조광율까지의 제2 조광 구간의 조광율을 나타내는 제3 모드에서, 상기 조광 신호가 나타내는 조광율이 저하되는 경우, 상기 오프 기간을 고정시킨 채, 상기 온 기간을 짧게 하고,

상기 조광 신호가 상기 제3 조광율로부터 상기 제3 조광율보다 낮은 제4 조광율까지의 제3 조광 구간의 조광율을 나타내는 제4 모드에서, 상기 조광 신호가 나타내는 조광율이 저하되는 경우, 상기 온 기간을 짧게 하면서, 상기 오프 기간을 길게 하고,

상기 조광 신호가 상기 제4 조광율의 조광율을 나타내는 제5 모드에서, 상기 온 기간을 고정시키고, 또한 상기 오프 기간을 상기 제4 모드에서의 오프 기간보다 긴 기간으로 고정시키고,

상기 조광 신호의 값이 제1 임계값 이상인 경우에는, 상기 LED 조명 조광 회로의 제어 모드가 상기 제1 모드인 것으로 판단하고,

상기 조광 신호의 값이 상기 제1 임계값보다 작은 제2 임계값 이상이고 또한 상기 제1 임계값 미만인 경우에는, 상기 제어 모드가 제2 모드인 것으로 판단하는 것을 특징으로 한다.

상기 LED 조명 조광 회로에 있어서,

상기 제어 회로는,

상기 제1 모드에서, 상기 스위치 소자를 온함으로써 상기 검출 전압이 상승하여 미리 설정된 비교 전압에 도달하면, 상기 스위치 소자를 오프하고, 그 후, 상기 스위치 소자를 오프함으로써 상기 코일에 흐르는 전류가 제로로 저하되면, 상기 스위치 소자를 온하는 것을 특징으로 한다.

상기 LED 조명 조광 회로에 있어서,

상기 제어 회로는,

상기 제2 모드에서, 상기 스위치 소자를 온함으로써 상기 검출 전압이 상승하여 상기 조광 신호를 분압(分壓)한 분압값에 도달하면, 상기 스위치 소자를 오프하고, 그 후, 상기 스위치 소자를 오프함으로써 상기 코일에 흐르는 전류가 제로로 저하되었을 때, 상기 스위치 소자를 온하는 것을 특징으로 한다.

상기 LED 조명 조광 회로에 있어서,

상기 제어 회로는,

상기 제3 모드에서, 상기 스위치 소자를 온함으로써 상기 검출 전압이 상승하여 상기 조광 신호를 분압한 분압값에 도달하면, 상기 스위치 소자를 오프하고, 그 후, 상기 스위치 소자를 오프하고나서 오프 폭 고정 기간이 경과하면, 상기 스위치 소자를 온하는 것을 특징으로 한다.

상기 LED 조명 조광 회로에 있어서,

상기 제어 회로는,

상기 제4 모드에서, 상기 스위치 소자를 온함으로써 상기 검출 전압이 상승하여 상기 조광 신호를 분압한 분압값에 도달하면, 상기 스위치 소자를 오프하고, 그 후, 상기 스위치 소자를 오프하고나서, 상기 조광 신호의 값에 따라 변화하고 또한 상기 오프 폭 고정 기간보다 긴 제1 오프 폭 변조 기간이 경과하면, 상기 스위치 소자를 온하는 것을 특징으로 한다.

상기 LED 조명 조광 회로에 있어서,

상기 제어 회로는,

상기 제5 모드에서, 상기 스위치 소자를 온함으로써 상기 검출 전압이 상승하여 상기 조광 신호를 분압한 분압값에 도달하면, 상기 스위치 소자를 오프하고, 그 후, 상기 스위치 소자를 오프하고나서, 상기 제1 오프 폭 변조 기간보다 긴 제2 오프 폭 변조 기간이 경과하면, 상기 스위치 소자를 온하는 것을 특징으로 한다.

상기 LED 조명 조광 회로에 있어서,

상기 제어 회로는,

상기 제2 모드에서, 상기 조광 신호가 나타내는 조광율이 상승하는 경우, 상기 스위칭 동기를, 상기 온 기간과 상기 오프 기간의 비율을 유지한 채, 크게 하는 것을 특징으로 한다.

상기 LED 조명 조광 회로에 있어서,

상기 제어 회로는,

상기 제3 모드에서, 상기 조광 신호가 나타내는 조광율이 상승하는 경우, 상기 오프 기간을 고정시킨 채, 상기 온 기간을 길게 하는 것을 특징으로 한다.

상기 LED 조명 조광 회로에 있어서,

상기 제어 회로는,

상기 제4 모드에서, 상기 조광 신호가 나타내는 조광율이 상승하는 경우, 상기 온 기간을 길게 하면서, 상기 오프 기간을 짧게 하는 것을 특징으로 한다.

상기 LED 조명 조광 회로에 있어서,

상기 제어 회로는,

상기 조광 신호가 입력되는 신호 입력 단자와 내부 전원 전압이 일단에 공급된 정전류원(定電流源)과, 상기 정전류원의 타단에 애노드가 접속되고, 상기 신호 입력 단자에 캐소드가 접속된 입력 다이오드와,

상기 신호 입력 단자에 일단이 접속된 제1 분압 저항과,

상기 제1 분압 저항의 타단에 일단이 접속되고, 접지에 타단이 접속된 제2 분압 저항과,

상기 저항의 일단에 접속되고, 상기 검출 전압이 입력되는 비반전 입력 단자와, 상기 제1 분압 저항의 타단에 접속되고, 상기 조광 신호를 분압한 분압값이 입력되는 제1 반전 입력 단자와, 상기 비교 전압이 입력되는 제2 반전 입력 단자를 가지고, 상기 분압값이 상기 비교 전압 이상인 경우에는, 상기 비교 전압과 상기 검출 전압을 비교한 결과에 따른 신호를 출력하고, 한편, 상기 분압값이 상기 비교 전압 미만인 경우에는, 상기 분압값과 상기 검출 전압을 비교한 결과에 따른 신호를 출력하는 3입력 비교기와,

상기 3입력 비교기가 출력하는 신호에 기초하여, 상기 검출 전압이 상기 비교 전압 또는 상기 분압값에 달하는 것을 검출했을 때 임펄스형(impulse type)의 오프 신호를 출력하는 오프 타이밍 검출 회로와,

상기 코일의 타단에 입력이 접속되고, 상기 코일에 흐르는 전류가 제로로 되었을 때 임펄스형의 온 신호를 출력하는 온 타이밍 검출 회로와,

상기 오프 신호 및 상기 온 신호가 입력되고, 상기 온 신호의 타이밍에서 상승 또한 상기 오프 신호의 타이밍에서 하강하는 제1 펄스 신호를 출력하는 제1 펄스 발생 회로와,

상기 조광 신호의 값에 기초하여, 제2 펄스 신호를 출력하는 제2 펄스 발생 회로와,

상기 제1 펄스 신호와 상기 제2 펄스 신호를 AND 연산하고, 이 연산 결과를 상기 스위치 제어 신호로서 출력하는 AND 회로를 구비하고,

상기 제2 펄스 발생 회로는,

상기 조광 신호의 값이 상기 제1 임계값 이상인 경우에는, 상기 제2 펄스 신호의 펄스폭 및 펄스 간격을 고정시키고,

상기 조광 신호의 값이 상기 제1 임계값 미만이고 또한 상기 제3 임계값 이상인 경우에는, 상기 조광 신호의 값의 저하에 따라 상기 펄스폭을 작게 하고, 또한 상기 펄스 간격을 고정시키고,

상기 조광 신호의 값이 상기 제3 임계값 미만이고 또한 상기 제4 임계값 이상인 경우에는, 상기 조광 신호의 값의 저하에 따라 상기 펄스폭을 작게 하고 또한 상기 펄스 간격을 넓게 하고,

상기 조광 신호의 값이 상기 제4 임계값 미만인 경우에는, 상기 펄스폭을 고정시키고, 상기 조광 신호의 값의 저하에 따라 상기 펄스 간격을 넓게 하는 것을 특징으로 한다.

상기 LED 조명 조광 회로에 있어서,

상기 제1 모드에서의 상기 제1 조광율에 대응하는 상기 스위칭 동기의 역수(逆數)인 스위칭 주파수는, 가청 주파수보다 높은 것을 특징으로 한다.

상기 LED 조명 조광 회로에 있어서,

상기 제5 모드에서의 상기 제4 조광율에 대응하는 상기 스위칭 동기의 역수인 스위칭 주파수는, 상기 제1 모드에서의 상기 제1 조광율에 대응하는 상기 스위칭 주기의 역수인 스위칭 주파수보다 낮은 것을 특징으로 한다.

본 발명의 일 태양에 관한 실시예에 따른 LED 조명 조광 방법은,

LED 소자의 조광을 제어하는 LED 조명 조광 회로로서, 전원 전압이 공급되는 전원 단자와, 접지에 접속되는 접지 단자와, 상기 전원 단자에 접속되고, 또한 상기 LED 소자의 애노드 측이 접속되는 제1 출력 단자와, 상기 LED 소자의 캐소드 측이 접속되는 제2 출력 단자와, 상기 제1 출력 단자에 일단이 접속되고, 상기 제2 출력 단자에 타단이 접속된 컨덴서와, 상기 컨덴서의 타단에 일단이 접속된 코일과, 상기 코일의 타단에 일단이 접속된 스위치 소자와, 상기 스위치 소자의 타단에 일단이 접속되고, 상기 접지 단자에 타단이 접속된 저항과, 상기 전원 단자에 캐소드가 접속되고, 상기 코일의 타단에 애노드가 접속된 다이오드와, 상기 LED 소자의 조광율을 나타내는 조광 신호, 상기 저항의 전압 하강에 따른 검출 전압, 및 상기 코일에 흐르는 검출 전류에 따라, 스위치 제어 신호에 의해 상기 스위치 소자의 동작을 제어하는 제어 회로를 구비하는 LED 조명 조광 회로에 의한 LED 조명 조광 방법으로서,

상기 제어 회로는,

상기 조광 신호가 제1 조광율을 나타내는 제1 모드에서, 상기 스위치 소자를 온하는 온 기간과 상기 스위치 소자를 오프하는 오프 기간으로 이루어지는 스위칭 주기를 고정시키고,

상기 조광 신호가 상기 제1 조광율로부터 상기 제1 조광율보다 낮은 제2 조광율까지의 제1 조광 구간의 조광율을 나타내는 제2 모드에서, 상기 조광 신호가 나타내는 조광율이 저하되는 경우, 상기 스위칭 주기를, 상기 온 기간과 상기 오프 기간의 비율을 유지한 채, 작게 하고,

본 발명에 관한 LED 조명 조광 회로에서는, 조광 시에 스위칭 주파수가 높아지지 않도록 스위치 소자의 오프 폭을 변조시켜, 한정된 주파수 범위에서 최대의 조광 범위를 가능하게 한다.

조광은, 5가지의 모드로 행한다. 즉, 최대 전류로 LED 소자를 발광시키는 최대 전류 모드와, 피크 전류를 내려 조광을 행하는 주파수 변조 모드와, 오프 폭을 고정하여 온 폭만 좁히는 오프 폭 고정 모드와, 오프 폭을 늘리고, 온 폭을 좁히는 오프 폭 변조 모드와, 최소 전류로 LED 소자를 발광시키는 최소 전류 모드의 5가지의 모드를 연속하여 실행한다.

이와 같이, 스위치 소자의 온 폭을 좁히면서 동시 스위치 소자의 오프 폭을 넓히면, 주파수 변동 범위를 좁게 할 수 있다.

그리고, 조광율이 낮을 때(어두울 때)에 스위칭 주파수를 내리는 제어이므로, 가청 주파수에 가깝게 될 때는, 전류(에너지)는 최소로 되어 있다.

따라서, LED 조명 조광 회로의 스위치 소자의 스위칭에 기인하는 음은 사용자에게 거의 들리지 않는다.

한편, 종래 기술에서는, 전류(에너지)가 최대 시에 가청 주파수에 가깝게 되기 때문에, LED 조명 조광 회로의 스위치 소자의 스위칭에 기인하는 음은 사용자에게 들리기 쉽다.

이상과 같이, 본 발명에 관한 LED 조명 조광 회로는, 좁은 주파수 변동 범위에서 넓은 조광 범위를 실현할 수 있다.

특히, 효율이 양호하고, 노이즈가 적은 전류 임계 모드의 장점을 살리면서, 주파수 변동을 작게 할 수 있다.

또한, 본 발명에 관한 LED 조명 조광 회로에서는, 1개의 신호 입력 단자를 통하여 입력되는 조광 신호에 의해 조광의 제어가 실행되므로, 조광의 제어에 필요한 단자를 감소시킬 수 있다.

도 1은, 본 발명의 일 태양인 실시예 1에 관한 LED 조명 조광 회로(100)의 구성의 일례를 나타낸 도면이다.
도 2는, 도 1에 나타낸 제어 회로(CON)의 구성의 일례를 나타낸 블록도이다.
도 3은, 도 1에 나타낸 LED 조명 조광 회로(100)의 각각의 모드에서의 동작 파형의 일례를 나타낸 도면이다.
도 4는, 도 1에 나타낸 LED 조명 조광 회로(100) 및 종래의 LED 조명 조광 회로의 조광율과 스위칭 주파수와 관계를 나타낸 특성도이다.
도 5는, 종래의 LED 조명 조광 회로(100A)의 구성의 일례를 나타낸 도면이다.

이하, 본 발명에 관한 각각의 실시예에 대하여 도면을 참조하여 설명한다.

실시예 1

도 1은, 본 발명의 일 태양인 실시예 1에 관한 LED 조명 조광 회로(100)의 구성의 일례를 나타낸 도면이다. 또한, 도 2는, 도 1에 나타낸 제어 회로(CON)의 구성의 일례를 나타낸 블록도이다. 또한, 도 3은, 도 1에 나타낸 LED 조명 조광 회로(100)의 각각의 모드에서의 동작 파형의 일례를 나타낸 도면이다. 그리고, 도 3에 있어서, 제1, 제2 출력 단자(TOUT1, TOUT2) 사이에 흐르는 출력 전류 Io의 피크값은 Ip로 표기되어 있다.

도 1에 나타낸 바와 같이, LED 조명 조광 회로(100)는, 전원 단자(TB)와, 접지 단자(TE)와, 제1 출력 단자(TOUT1)와, 제2 출력 단자(TOUT2)와, 컨덴서(C)와, 코일(L)과, 저항(R)과, 스위치 소자(SW)와, 제어 회로(CON)를 구비한다.

전원 단자(TB)는, 전원 전압이 공급되도록 되어 있다. 이 전원 단자(TB)에 배터리(전원)(B)의 플러스극이 접속된다.

접지 단자(TE)는, 접지에 접속되도록 되어 있다. 이 접지 단자(TE)에 배터리 (전원)(B)의 마이너스극이 접속된다.

제1 출력 단자(TOUT1)는, 전원 단자(TB)에 접속되고, 또한 LED 소자(A)의 애노드 측이 접속되도록 되어 있다.

제2 출력 단자(TOUT2)는, LED 소자(A)의 캐소드 측이 접속되도록 되어 있다.

컨덴서(C)는, 제1 출력 단자(TOUT1)에 일단이 접속되고, 제2 출력 단자(TOUT2)에 타단이 접속되어 있다.

코일(L)은, 컨덴서(C)의 타단에 일단이 접속되어 있다.

스위치 소자(SW)는, 코일(L)의 타단에 일단이 접속되어 있다.

저항(R)은, 스위치 소자(SW)의 타단에 일단이 접속되고, 접지 단자(TE)에 타단이 접속되어 있다.

다이오드(D)는, 전원 단자(TB)에 캐소드가 접속되고, 코일(L)의 타단에 애노드가 접속되어 있다.

제어 회로(CON)는, LED 소자(A)의 조광율을 나타내는 조광 신호(REF), 저항(R)의 전압 하강에 따른 검출 전압(SX)[저항(R)의 저항값×전류(Id)의 전류값], 및 코일(L)에 흐르는 검출 전류에 따라, 스위치 제어 신호(GATE)에 의해 스위치 소자(SW)의 동작을 제어하도록 되어 있다.

그리고, 스위치 소자(SW)는, 예를 들면, 코일(L)의 타단에 일단이 접속되고, 저항(R)의 일단에 타단이 접속되고, 상기 스위치 제어 신호(GATE)가 게이트에 공급되는 M0S 트랜지스터(도 1의 예에서는, nM0S 트랜지스터)이다.

예를 들면, 스위치 제어 신호(GATE)("High"레벨)에 의해 스위치 소자(SW)가 온으로 제어되고 있을 때는, 전류(Id)가 흐른다. 한편, 스위치 제어 신호(GATE) ("Low"레벨)에 의해 스위치 소자(SW)가 오프로 제어되고 있을 때는, 전류(IF)가 흐른다.

여기서, 도 2에 나타낸 바와 같이, 제어 회로(CON)는, 신호 입력 단자(TREF)와, 정전류원(IS)과, 입력 다이오드(DS)와, 제1 분압 저항(DR1)과, 제2 분압 저항(DR2)과, 3입력 비교기(COMP)와, 오프 타이밍 검출 회로(UDO)와, 온 타이밍 검출 회로(ODC)와, 제1 펄스 발생 회로(PGC1)와, 제2 펄스 발생 회로(PGC2)와, 전압 전류 변환 회로(VlC)와, 전류 시간 변환 회로(ITC)와, AND 회로(OC)를 구비한다.

신호 입력 단자(TREF)는, 조광 신호(REF)가 입력되도록 되어 있다.

정전류원(IS)은, 내부 전원 전압(VDd)이 일단에 공급되고, 정전류를 출력하도록 되어 있다.

입력 다이오드(DS)는, 정전류원(IS)의 타단에 애노드가 접속되고, 신호 입력 단자(TREF)에 캐소드가 접속되어 있다.

제1 분압 저항(DR1)은, 신호 입력 단자(TREF)에 일단이 접속되어 있다.

제2 분압 저항(DR2)은, 제1 분압 저항(DR1)의 타단에 일단이 접속되고, 접지에 타단이 접속되어 있다.

3입력 비교기(COMP)는, 저항(R)의 일단[제1 노드(X)]에 접속되고, 검출 전압(SX)이 입력되는 비반전 입력 단자와, 제1 분압 저항(DR1)의 타단에 접속되고, 조광 신호(REF)를 분압한 분압값(Vx)이 입력되는 제1 반전 입력 단자와, 비교 전압(V100)이 입력되는 제2 반전 입력 단자를 가진다.

이 3입력 비교기(COMP)는, 분압값(Vx)이 비교 전압(V100) 이상인 경우에는, 비교 전압(V100)과 검출 전압(SX)를 비교한 결과에 따른 신호를 출력하도록 되어 있다.

한편, 이 3입력 비교기(COMP)는, 분압값(Vx)이 비교 전압(V100) 미만인 경우에는, 분압값(Vx)과 검출 전압(SX)을 비교한 결과에 따른 신호를 출력하도록 되어 있다.

오프 타이밍 검출 회로(UDO)는, 3입력 비교기(COMP)가 출력하는 신호에 기초하여, 검출 전압(SX)가 비교 전압(V100) 또는 분압값(Vx)에 달하는 것을 검출했을 때 임펄스형의 오프 신호(Soff)(도 3)를 출력하도록 되어 있다.

온 타이밍 검출 회로(ODC)는, 코일(L)의 타단[제2 노드(Y)]에 입력이 접속되고, 코일(L)에 흐르는 전류가 제로로 되었을 때 임펄스형의 온 신호(Son)(도 3)를 출력하도록 되어 있다.

제1 펄스 발생 회로(PGC1)는, 오프 신호(Soff) 및 온 신호(Son)가 입력되고, 온 신호(Son)의 타이밍에서 상승 또한 오프 신호(Soff)의 타이밍에서 하강하는 제1 펄스 신호(SZ)(도 3)을 출력하도록 되어 있다.

전압 전류 변환 회로(VIC)는, 조광 신호(REF)의 값을 전압 전류 변환하고, 얻어진 전류값을 출력하도록 되어 있다.

전류 시간 변환 회로(ITC)는, 전류값을 전류 시간 변환하고, 얻어진 시간의 값을 출력하도록 되어 있다.

제2 펄스 발생 회로(PGC2)는, 얻어진 시간의 값에 기초하여, 제2 펄스 신호(ST)를 출력하도록 되어 있다.

전술한 바와 같이, 상기 시간은, 상기 전류값에 기초하여, 또한 상기 전류값은 상기 조광 신호(REF)의 값에 기초한다. 즉, 제2 펄스 발생 회로(PGC2)는, 조광 신호(REF)의 값에 기초하여, 제2 펄스 신호(ST)를 출력하도록 되어 있다.

예를 들면, 제2 펄스 발생 회로(PGC2)는, 조광 신호(REF)의 값이 제1 임계값(TH1) 이상인 경우에는, 제2 펄스 신호(ST)의 펄스폭 및 펄스 간격을 고정시킨다.

또한, 제2 펄스 발생 회로(PGC2)는, 조광 신호(REF)의 값이 제1 임계값(TH1) 미만이고 또한 제3 임계값(TH3) 이상인 경우에는, 조광 신호(REF)의 값의 저하에 따라 제2 펄스 신호(ST)의 펄스폭을 작게 하고, 또한 펄스 간격을 고정시킨다.

또한, 제2 펄스 발생 회로(PGC2)는, 조광 신호(REF)의 값이 제3 임계값(TH3) 미만이고 또한 제4 임계값(TH4) 이상인 경우에는, 조광 신호(REF)의 값의 저하에 따라 제2 펄스 신호(ST)의 펄스폭을 작게 하고 또한 펄스 간격을 넓게 한다.

또한, 제2 펄스 발생 회로(PGC2)는, 조광 신호(REF)의 값이 제4 임계값(TH4) 미만인 경우에는, 펄스폭을 고정시키고, 조광 신호(REF)의 값의 저하에 따라 제2 펄스 신호(ST)의 펄스 간격을 넓게 한다.

AND 회로(OC)는, 제1 펄스 신호(SZ)와 제2 펄스 신호(ST)를 AND 연산하고, 이 연산 결과를 스위치 제어 신호(GATE)(도 3)로서 출력하도록 되어 있다.

여기서, 예를 들면, 제어 회로(CON)는, 조광 신호(REF)가 제1 조광율 x1을 나타내는 제1 모드(최대 전류 모드)(M1)에 있어서[도 3의 시각(ta) 이전], 스위치 소자(SW)를 온하는 온 기간(t1)과 스위치 소자(SW)를 오프하는 오프 기간(t2)으로 이루어지는 스위칭 동기를 고정하도록 되어 있다.

예를 들면, 제어 회로(CON)는, 이 제1 모드(M1)에 있어서, 스위치 소자(SW)를 온함으로써 검출 전압(SX)[저항(R)의 저항값×전류(Id)의 전류값]이 상승하여 미리 설정된 비교 전압(V100)에 도달하면, 스위치 소자(SW)를 오프하고, 그 후, 스위치 소자(SW)를 오프함으로써 코일(L)에 흐르는 전류(IF)가 제로로 저하되면, 스위치 소자(SW)를 온한다. 이로써, 전술한 제1 모드(M1)의 스위칭 동기의 제어가 달성된다.

그리고, 제1 모드(M1)에서의 제1 조광율 x1에 대응하는 스위칭 동기의 역수인 스위칭 주파수는, 가청 주파수보다 높아지도록 설정되어 있다.

그리고, 제1 조광율 x1은, 예를 들면, 100%이다.

그리고, 제어 회로(CON)는, 조광 신호(REF)의 값이 제1 임계값(TH1) 이상인 경우에는, LED 조명 조광 회로의 제어 모드가 제1 모드(M1)인 것으로 판단하도록 되어 있다(도 3).

또한, 제어 회로(CON)는, 조광 신호(REF)가 제1 조광율 x1으로부터 제1 조광율 x1보다 낮은 제2 조광율 x2까지의 제1 조광 구간(l1)의 조광율을 나타내는 제2 모드(주파수 변조 모드)(M2)에 있어서[도 3의 시각(ta)∼시각(tb)], 조광 신호(REF)가 나타내는 조광율이 저하되는 경우, 스위칭 동기를, 온 기간(t1)과 오프 기간(t2)의 비율을 유지한 채, 작게 하도록 되어 있다.

한편, 제어 회로(CON)는, 이 제2 모드(M2)에 있어서, 조광 신호(REF)가 나타내는 조광율이 상승하는 경우, 스위칭 동기를, 온 기간(t1)과 오프 기간(t2)의 비율을 유지한 채, 크게 하도록 되어 있다.

예를 들면, 제어 회로(CON)는, 이 제2 모드(M2)에 있어서, 스위치 소자(SW)를 온함으로써 검출 전압(SX)[저항(R)의 저항값×전류(1d)의 전류값]이 상승하여 조광 신호(REF)를 분압한 분압값(Vx)에 도달하면, 스위치 소자(SW)를 오프하고, 그 후, 스위치 소자(SW)를 오프함으로써 코일(L)에 흐르는 전류(IF)가 제로로 저하되었을 때, 스위치 소자(SW)를 온한다(도 3). 이로써, 전술한 제2 모드(M2)의 스위칭 동기의 제어가 달성된다.

그리고, 제어 회로(CON)는, 제1 모드(M1)로부터 제2 모드(M2)로 이행하는 경우, 스위칭 동기를, 온 기간(t1)과 오프 기간(t2)의 비율을 유지한 채, 작게 하도록 되어 있다.

한편, 제어 회로(CON)는, 제2 모드(M2)로부터 제1 모드(M1)로 이행하는 경우, 스위칭 동기를, 온 기간(t1)과 오프 기간(t2)의 비율을 유지한 채, 크게 하도록 되어 있다.

그리고, 제어 회로(CON)는, 조광 신호(REF)의 값이 제1 임계값(TH1)보다 작은 제2 임계값(TH2) 이상 또한 제1 임계값(TH1) 미만인 경우에는, 제어 모드가 제2 모드인 것으로 판단하도록 되어 있다(도 3).

또한, 제어 회로(CON)는, 조광 신호(REF)가 제2 조광율 x2로부터 제2 조광율 x2보다 낮은 제3 조광율 x3까지의 제2 조광 구간(l2)의 조광율을 나타내는 제3 모드(오프 폭 고정 모드)(M3)에 있어서[도 3의 시각(TB)∼시각(tc)], 조광 신호(REF)가 나타내는 조광율이 저하되는 경우, 오프 기간(t2)을 고정시킨 채 온 기간(t1)을 짧게 하도록 되어 있다.

한편, 제어 회로(CON)는, 이 제3 모드(M3)에 있어서, 조광 신호(REF)가 나타내는 조광율이 상승하는 경우, 오프 기간(t2)을 고정시킨 채 온 기간(t1)을 길게 하도록 되어 있다.

예를 들면, 제어 회로(CON)는, 이 제3 모드(M3)에 있어서, 스위치 소자(SW)를 온함으로써 검출 전압(SX)[저항(R)의 저항값×전류(Id)의 전류값]이 상승하여 조광 신호(REF)를 분압한 분압값(Vx)에 도달하면, 스위치 소자(SW)를 오프하고, 그 후, 스위치 소자(SW)를 오프하고나서 오프 폭 고정 기간(Hx)이 경과하면, 스위치 소자(SW)를 온한다(도 3). 이로써, 전술한 제3 모드(M3)의 스위칭 동기의 제어가 달성된다.

그리고, 제어 회로(CON)는, 제2 모드(M2)로부터 제3 모드(M3)로 이행하는 경우, 오프 기간(t2)을 고정시킨 채 온 기간(t1)을 짧게 하도록 되어 있다.

한편, 제어 회로(CON)는, 제3 모드(M3)로부터 제2 모드(M2)로 이행하는 경우, 오프 기간(t2)을 고정시킨 채 온 기간(t1)을 길게 하도록 되어 있다.

또한, 제어 회로(CON)는, 조광 신호(REF)가 제3 조광율 x3로부터 제3 조광율 x3보다 낮은 제4 조광율 x4까지의 제3 조광 구간(l3)의 조광율을 나타내는 제4 모드(오프 폭 변조 모드)(M4)에 있어서[도 3의 시각(tc)∼시각(td)], 조광 신호(REF)가 나타내는 조광율이 저하되는 경우, 온 기간(t1)을 짧게 하면서, 오프 기간(t2)을 길게 하도록 되어 있다.

한편, 제어 회로(CON)는, 이 제4 모드(M4)에 있어서, 조광 신호(REF)가 나타내는 조광율이 상승하는 경우, 온 기간(t1)을 길게 하면서, 오프 기간(t2)을 짧게 하도록 되어 있다.

예를 들면, 제어 회로(CON)는, 이 제4 모드(M4)에 있어서, 스위치 소자(SW)를 온함으로써 검출 전압(SX)[저항(R)의 저항값×전류(Id)의 전류값]이 상승하여 조광 신호(REF)를 분압한 분압값(Vx)에 도달하면, 스위치 소자(SW)를 오프하고, 그 후, 스위치 소자(SW)를 오프하고나서, 조광 신호(REF)의 값에 따라 변화하고 또한 오프 폭 고정 기간(Hx)보다 긴 제1 오프 폭 변조 기간(H1)이 경과하면, 스위치 소자(SW)를 온한다. 이로써, 전술한 제4 모드(M4)의 스위칭 주기의 제어가 달성된다.

그리고, 제1 오프 폭 변조 기간(H1)은, 조광 신호(REF)의 값이 커지면 짧아지고, 한편, 조광 신호(REF)의 값이 작아지면 길어진다.

그리고, 제어 회로(CON)는, 제3 모드(M3)로부터 제4 모드(M4)로 이행하는 경우, 온 기간(t1)을 짧게 하면서, 오프 기간(t2)을 길게 하도록 되어 있다.

한쪽, 제어 회로(CON)는, 제4 모드(M4)로부터 제3 모드(M3)로 이행하는 경우, 온 기간(t1)을 길게 하면서, 오프 기간(t2)을 짧게 하도록 되어 있다.

그리고, 제4 조광율 x4는, 예를 들면, 0%에서 1%의 사이의 값(도 3의 예에서는, 0.2%)이다.

또한, 제어 회로(CON)는, 조광 신호(REF)가 제4 조광율 x4의 조광율을 나타내는 제5 모드(최소 전류 모드)(M5)에 있어서[도 3의 시각(td) 이후], 온 기간(t1)을 고정시키고, 또한 오프 기간(t2)을 제4 모드(M4)에서의 오프 기간(t2)보다 긴 기간으로 고정하도록 되어 있다.

예를 들면, 제어 회로(CON)는, 이 제5 모드에서, 스위치 소자(SW)를 온함으로써 검출 전압(SX)[저항(R)의 저항값×전류(1d)의 전류값]이 상승하여 조광 신호(REF)를 분압한 분압값(Vx)에 도달하면, 스위치 소자(SW)를 오프하고, 그 후, 스위치 소자(SW)를 오프하고나서, 제1 오프 폭 변조 기간(H1)보다 긴 제2 오프 폭 변조 기간(H2)이 경과하면, 스위치 소자(SW)를 온한다(도 3). 이로써, 전술한 제5 모드(M5)의 스위칭 주기의 제어가 달성된다.

그리고, 제어 회로(CON)는, 제4 모드(M4)로부터 제5 모드(M5)로 이행하는 경우, 온 기간(t1)을 유지한 채, 오프 기간(t2)을 제4 모드(M4)에서의 오프 기간(t2)보다 긴 기간으로 하도록 되어 있다.

한편, 제어 회로(CON)는, 제5 모드(M5)로부터 제4 모드(M4)로 이행하는 경우, 온 기간(t1)을 유지한 채, 오프 기간(t2)을 제5 모드(M5)에서의 오프 기간 (t2)보다 짧은 기간으로 하도록 되어 있다.

이상과 같이, LED 조명 조광 회로(100)는, 조광 신호(REF)에 따라, LED 소자(A)의 조광을 제어하도록 되어 있다. 그리고, 조광 신호(REF)는, 예를 들면, 사용자의 조작에 따라 마이크로 컴퓨터(도시하지 않음)로부터 출력된다.

다음에, 이상과 같은 구성을 가지는 LED 조명 조광 회로(100)의 동작의 일례에 대하여, 도 3을 참조하여 설명한다.

예를 들면, 도 3의 시각(ta) 이전에서는, 제어 회로(CON)는, 제어 모드가 제1 모드(최대 전류 모드)(M1)로 된다. 전술한 바와 같이, 제어 회로(CON)는 조광 신호(REF)의 값이 제1 임계값(TH1) 이상인 경우에는, LED 조명 조광 회로의 제어 모드가 제1 모드(M1)인 것으로 판단한다.

그리고, 제어 회로(CON)는, 스위치 소자(SW)를 온하는 온 기간(t1)과 스위치 소자(SW)를 오프하는 오프 기간(t2)으로 이루어지는 스위칭 주기를 고정시킨다.

예를 들면, 전술한 바와 같이, 제어 회로(CON)는, 스위치 소자(SW)를 온함으로써 검출 전압(SX)[저항(R)의 저항값×전류(Id)의 전류값]이 상승하여 미리 설정된 비교 전압(V100)에 도달하면, 스위치 소자(SW)를 오프하고, 그 후, 스위치 소자(SW)를 오프함으로써, 코일(L)에 흐르는 전류(IF)가 제로로 저하되면, 스위치 소자(SW)를 온한다.

그리고, 제어 회로(CON)는, 제1 모드(M1)로부터 제2 모드(M2)로 이행하는 경우[시각(ta)], 스위칭 주기를, 온 기간(t1)과 오프 기간(t2)의 비율을 유지한 채, 작게 한다.

다음에, 도 3의 시각(ta)∼시각(tb)에서는, 제어 회로(CON)는, 제어 모드가 제2 모드(주파수 변조 모드)(M2)로 된다. 전술한 바와 같이, 제어 회로(CON)는, 조광 신호(REF)의 값이 제1 임계값(TH1)보다 작은 제2 임계값(TH2) 이상 또한 제1 임계값(TH1) 미만인 경우에는, 제어 모드가 제2 모드인 것으로 판단한다.

그리고, 제어 회로(CON)는, 조광 신호(REF)가 나타내는 조광율이 저하되는 경우 스위칭 주기를, 온 기간(t1)과 오프 기간(t2)의 비율을 유지한 채로 작게 한다.

예를 들면, 전술한 바와 같이, 제어 회로(CON)는, 스위치 소자(SW)를 온함으로써 검출 전압(SX)[저항(R)의 저항값×전류(Id)의 전류값]이 상승하여 조광 신호(REF)를 분압한 분압값(Vx)에 도달하면, 스위치 소자(SW)를 오프하고, 그 후, 스위치 소자(SW)를 오프함으로써 코일(L)에 흐르는 전류(IF)가 제로로 저하되었을 때, 스위치 소자(SW)를 온한다.

그리고, 전술한 바와 같이, 제어 회로(CON)는, 이 제2 모드(M2)에 있어서 조광 신호(REF)가 나타내는 조광율이 상승하는 경우, 스위칭 주기를, 온 기간(t1)과 오프 기간(t2)의 비율을 유지한 채, 크게 한다.

또한, 전술한 바와 같이, 제어 회로(CON)는, 제2 모드(M2)로부터 제1 모드(M1)로 이행하는 경우, 스위칭 주기를, 온 기간(t1)과 오프 기간(t2)의 비율을 유지한 채, 크게 한다.

그리고, 제어 회로(CON)는, 제2 모드(M2)로부터 제3 모드(M3)로 이행하는 경우[시각(TB)], 오프 기간(t2)을 고정시킨 채 온 기간(t1)을 짧게 한다.

다음에, 도 3의 시각(TB)∼시각(tc)에서는, 제어 회로(CON)는, 조광 신호(REF)가 나타내는 조광율이 저하되는 경우, 오프 기간(t2)을 고정시킨 채 온 기간(t1)을 짧게 한다[제3 모드(오프 폭 고정 모드)(M3)].

예를 들면, 전술한 바와 같이, 제어 회로(CON)는, 스위치 소자(SW)를 온함으로써 검출 전압(SX)[저항(R)의 저항값×전류(Id)의 전류값]이 상승하여 조광 신호(REF)를 분압한 분압값(Vx)에 도달하면, 스위치 소자(SW)를 오프하고, 그 후, 스위치 소자(SW)를 오프하고나서 오프 폭 고정 기간(Hx)이 경과하면, 스위치 소자(SW)를 온한다.

그리고, 전술한 바와 같이, 제어 회로(CON)는, 이 제3 모드(M3)에 있어서 조광 신호(REF)가 나타내는 조광율이 상승하는 경우, 오프 기간(t2)을 고정시킨 채 온 기간(t1)을 길게 한다.

또한, 전술한 바와 같이, 제어 회로(CON)는, 제3 모드(M3)로부터 제2 모드(M2)로 이행하는 경우, 오프 기간(t2)을 고정시킨 채 온 기간(t1)을 길게 하도록 되어 있다.

그리고, 제어 회로(CON)는, 제3 모드(M3)로부터 제4 모드(M4)로 이행하는 경우[시각(tc)], 온 기간(t1)을 짧게 하면서, 오프 기간(t2)을 길게 한다.

다음에, 도 3의 시각(tc)∼시각(td)에서는, 제어 회로(CON)는, 조광 신호(REF)가 나타내는 조광율이 저하되는 경우, 온 기간(t1)을 짧게 하면서, 오프 기간(t2)을 길게 한다[제4 모드(오프 폭 변조 모드)(M4)].

예를 들면, 전술한 바와 같이, 제어 회로(CON)는, 스위치 소자(SW)를 온함으로써 검출 전압(SX)[저항(R)의 저항값×전류(Id)의 전류값]이 상승하여 조광 신호(REF)를 분압한 분압값(Vx)에 도달하면, 스위치 소자(SW)를 오프하고, 그 후, 스위치 소자(SW)를 오프하고나서, 조광 신호(REF)의 값에 따라 변화하고 또한 오프 폭 고정 기간(Hx)보다 긴 제1 오프 폭 변조 기간(H1)이 경과하면, 스위치 소자(SW)를 온한다.

그리고, 전술한 바와 같이, 제어 회로(CON)는, 이 제4 모드(M4)에 있어서 조광 신호(REF)가 나타내는 조광율이 상승하는 경우, 온 기간(t1)을 길게 하면서 오프 기간(t2)을 짧게 한다.

그리고, 전술한 바와 같이, 제어 회로(CON)는, 제4 모드(M4)로부터 제3 모드(M3)로 이행하는 경우, 온 기간(t1)을 길게 하면서, 오프 기간(t2)을 짧게 한다.

그리고, 제어 회로(CON)는, 제4 모드(M4)로부터 제5 모드(M5)로 이행하는 경우[시각(td)], 온 기간(t1)을 유지한 채, 오프 기간(t2)을 제4 모드(M4)에서의 오프 기간(t2)보다 긴 기간으로 한다.

다음에, 도 3의 시각(td) 이후에서는, 제어 회로(CON)는, 제어 모드가 제5 모드(최소 전류 모드)(M5)로 된다.

그리고, 제어 회로(CON)는, 온 기간(t1)을 고정시키고, 또한 오프 기간(t2)을 제4 모드(M4)에서의 오프 기간(t2)보다 긴 기간으로 고정시킨다.

예를 들면, 제어 회로(CON)는, 스위치 소자(SW)를 온함으로써 검출 전압(SX) [저항(R)의 저항값×전류(Id)의 전류값]이 상승하여 조광 신호(REF)를 분압한 분압값(Vx)에 도달하면, 스위치 소자(SW)를 오프하고, 그 후, 스위치 소자(SW)를 오프하고나서, 제1 오프 폭 변조 기간(H1)보다 긴 제2 오프 폭 변조 기간(H2)이 경과하면, 스위치 소자(SW)를 온한다(도 3).

그리고, 전술한 바와 같이, 제어 회로(CON)는, 제5 모드(M5)로부터 제4 모드(M4)로 이행하는 경우, 온 기간(t1)을 유지한 채, 오프 기간(t2)을 제5 모드(M5)에서의 오프 기간(t2)보다 짧은 기간으로 한다.

이상과 같이, 제어 회로(CON)는, 외부로부터 신호 입력 단자(TREF)에 입력되는 조광 신호(REF)만에 의해, 제어 모드가 단계적으로 5가지의 모드 중 어느 하나로 전환되고, 스위칭 주기를 제어하여, 입력되는 조광 신호(REF)의 값에 따른 출력 전류(Io)를 출력시킨다.

특히, 도 3에 나타낸 바와 같이, 제5 모드(M5)에서의 제4 조광율 x4에 대응하는 스위칭 동기의 역수인 스위칭 주파수는, 제1 모드(M1)에서의 제1 조광율 x1에 대응하는 스위칭 주기의 역수인 스위칭 주파수보다 낮아지도록 설정된다.

이로써, 스위칭의 에너지가 작은 제5 모드(M5)에서는 스위칭 주파수가 가청 주파수에 가까워져도, 스위칭의 에너지가 작으므로, 스위칭 노이즈는 사람의 귀에 거의 들리지 않는다. 한편, 스위칭의 에너지가 큰 제1 모드(M1)에서는 스위칭 주파수가 가청 주파수보다 높게 설정되므로, 스위칭 노이즈가 사람의 귀에 거의 들리지 않게 할 수 있다.

여기서, 도 4는, 도 1에 나타낸 LED 조명 조광 회로(100) 및 종래의 LED 조명 조광 회로의 조광율과 스위칭 주파수와 관계를 나타낸 특성도이다.

도 4에 나타낸 종래의 LED 조명 조광 회로에서는, 조광율의 크기에 관계없이, 주파수 변조 모드를 채용하고 있다. 즉, 종래의 LED 조명 조광 회로에서는, 조광율이 저하되는 경우, 스위칭 주기를, 온 기간과 오프 기간의 비율을 유지한 채, 작게 하고, 한편, 조광율이 상승하는 경우, 스위칭 주기를, 온 기간과 오프 기간의 비율을 유지한 채, 크게 한다.

따라서, 조광율이 O%에 가까와지면, 스위칭 주파수가 최대로 되고(200 kHz 이상), 조광율이 100%에 가까와지면, 스위칭 주파수가 최저로 된다.

즉, 종래의 LED 조명 조광 회로에서는, 스위치 소자의 에너지가 높아지는 조광율이 100% 근방에서, 스위칭 주파수가 가청 주파수(예를 들면, 20 kHz)보다 낮아진다.

따라서, 종래의 LED 조명 조광 회로에서는, 사람의 귀에 스위칭 노이즈가 들릴 수 있다.

또한, 종래의 LED 조명 조광 회로에서는, 조광율이 O% 근방에서, 스위칭 주파수가 높아(200kHz 이상)지므로, 효율이 저하되고, 또한 스위치 소자의 제어가 곤란하게 된다.

한편, 실시예 1에 관한 LED 조명 조광 회로(100)에서는, 전술한 바와 같이, 조광율의 크기에 맞추어, 제어 모드를 변경하고 있다.

이로써, 도 4에 나타낸 바와 같이, 조광율이 0% 근방(제5 제어 모드)에서, 스위칭 주파수가 낮아지고(20 kHz 정도), 조광율이 100%에 가까워지면(제1 제어 모드), 스위칭 주파수가 낮아진다(60 kHz 정도). 도 4의 예에서는, 스위칭 주파수의 최대값에서도, 150 kHz 정도이다.

즉, 실시예 1의 LED 조명 조광 회로(100)에서는, 스위치 소자의 에너지가 높아지는 조광율이 100% 근방에서, 스위칭 주파수가 가청 주파수(예를 들면, 6O kHz) 보다 높게 할 수 있다.

이와 같이, 실시예 1의 LED 조명 조광 회로(100)에서는, 최대의 조광율로 스위칭 주파수가 가청 주파수(예를 들면, 20 kHz)보다 높아지도록 설정되어 있다.

즉, 본 발명에 관한 LED 조명 조광 회로에서는, 조광 시에 스위칭 주파수가 높아지지 않도록 스위치 소자의 오프 폭을 변조하여, 한정된 주파수 범위에서 최대의 조광 범위를 가능하게 한다.

또한, 전술한 바와 같이, 실시예 1의 LED 조명 조광 회로(100)에서는, 조광은 5가지의 모드로 행한다. 즉, 최대 전류로 LED 소자를 발광시키는 최대 전류 모드와, 피크 전류를 내려 조광을 행하는 주파수 변조 모드와, 오프 폭을 고정하여 온 폭만 좁히는 오프 폭 고정 모드와, 오프 폭을 늘리고, 온 폭을 좁히는 오프 폭 변조 모드와, 최소 전류로 LED 소자를 발광시키는 최소 전류 모드와의 5가지의 모드를 연속하여 실행한다.

이와 같이, 스위치 소자의 온 폭을 좁히면서 동시에 스위치 소자의 오프 폭을 넓히면, 주파수 변동 범위를 좁게 할 수 있다.

특히, 도 4에 나타낸 바와 같이, 제5 모드(M5)에서의 제4 조광율 x4에 대응하는 스위칭 주기의 역수인 스위칭 주파수는, 제1 모드(M1)에서의 제1 조광율 x1에 대응하는 스위칭 주기의 역수인 스위칭 주파수보다 낮아지도록 설정된다.

이로써, 스위칭의 에너지가 작은 제5 모드(M5)에서는 스위칭 주파수가 가청 주파수에 가까워져도, 스위칭의 에너지가 작으므로, 스위칭 노이즈는 사람의 귀에 거의 들리지 않는다. 즉, 조광율이 낮을 때(어두울 때)에 스위칭 주파수를 내리는 제어이므로, 가청 주파수에 가깝게 될 때는, 전류(에너지)는 최소로 되어 있다. 한편, 스위칭의 에너지가 큰 제1 모드(M1)에서는 스위칭 주파수가 가청 주파수보다 높게 설정되므로, 스위칭 노이즈가 사람의 귀에 거의 들리지 않게 할 수 있다.

한편, 종래 기술에서는, 전류(에너지)가 최대 시에 가청 주파수에 가까워지므로, LED 조명 조광 회로의 스위치 소자의 스위칭에 기인하는 음은 사용자에게 들리기 쉽다(도 4).

이상과 같이, 본 발명에 관한 LED 조명 조광 회로는, 좁은 주파수 변동 범위에서, 넓은 조광 범위를 실현할 수 있다.

그리고, 실시예는 예시이며, 발명의 범위는 이들에 한정되지 않는다.

또한, 실시예에서는, 스위치 소자로서 MOS 트랜지스터를 선택한 경우에 대하여 설명하였으나, 바이폴러 트랜지스터나 다른 스위치 소자를 선택하도록 해도 된다.

1: 조광기
2: 전원
4: LED 소자
5: 마이크로 컴퓨터
6: 정전류 회로
100, 100A: LED 조명 조광 회로
B: 배터리
A: LED 소자
TB: 전원 단자
TE: 접지 단자
TOUT1: 제1 출력 단자
TOUT2: 제2 출력 단자
C: 컨덴서
L: 코일
R, R1: 저항
SW: 스위치 소자
CON: 제어 회로
Q1: 바이폴러 트랜지스터
TREF: 신호 입력 단자
IS: 정전류원
DS: 입력 다이오드
DR1: 제1 분압 저항
DR2: 제2 분압 저항
COMP: 3입력 비교기
UDO: 오프 타이밍 검출 회로
ODC: 온 타이밍 검출 회로
PGC1: 제1 펄스 발생 회로
PGC2: 제2 펄스 발생 회로
VIC: 전압 전류 변환 회로
ITC: 전류 시간 변환 회로
OC: AND 회로
SX: 검출 전압
Vx: 분압값
X: 제1 노드
Y: 제2 노드
V100: 비교 전압

Claims

LED 소자의 조광(調光)을 제어하는 LED 조명 조광 회로로서,
전원 전압이 공급되는 전원 단자;
접지(接地)에 접속되는 접지 단자;
상기 전원 단자에 접속되고, 또한 상기 LED 소자의 애노드 측이 접속되는 제1 출력 단자;
상기 LED 소자의 캐소드 측이 접속되는 제2 출력 단자;
상기 제1 출력 단자에 일단이 접속되고, 상기 제2 출력 단자에 타단이 접속된 컨덴서;
상기 컨덴서의 타단에 일단이 접속된 코일;
상기 코일의 타단에 일단이 접속된 스위치 소자;
상기 스위치 소자의 타단에 일단이 접속되고, 상기 접지 단자에 타단이 접속된 저항;
상기 전원 단자에 캐소드가 접속되고, 상기 코일의 타단에 애노드가 접속된 다이오드; 및
상기 LED 소자의 조광율(調光率)을 나타내는 조광 신호, 상기 저항의 전압 하강에 따른 검출 전압, 및 상기 코일에 흐르는 검출 전류에 따라, 스위치 제어 신호에 의해 상기 스위치 소자의 동작을 제어하는 제어 회로;
를 포함하고,
상기 제어 회로는,
상기 조광 신호가 제1 조광율을 나타내는 제1 모드에서, 상기 스위치 소자를 온(on)하는 온 기간과 상기 스위치 소자를 오프(off)하는 오프 기간으로 이루어지는 스위칭 주기를 고정시키고,
상기 조광 신호가 상기 제1 조광율로부터 상기 제1 조광율보다 낮은 제2 조광율까지의 제1 조광 구간의 조광율을 나타내는 제2 모드에서, 상기 조광 신호가 나타내는 조광율이 저하되는 경우, 상기 스위칭 주기를, 상기 온 기간과 상기 오프 기간의 비율을 유지한 채, 작게 하고,
상기 조광 신호가 상기 제2 조광율로부터 상기 제2 조광율보다 낮은 제3 조광율까지의 제2 조광 구간의 조광율을 나타내는 제3 모드에서, 상기 조광 신호가 나타내는 조광율이 저하되는 경우, 상기 오프 기간을 고정시킨 채, 상기 온 기간을 짧게 하고,
상기 조광 신호가 상기 제3 조광율로부터 상기 제3 조광율보다 낮은 제4 조광율까지의 제3 조광 구간의 조광율을 나타내는 제4 모드에서, 상기 조광 신호가 나타내는 조광율이 저하되는 경우, 상기 온 기간을 짧게 하면서, 상기 오프 기간을 길게 하고,
상기 조광 신호가 상기 제4 조광율의 조광율을 나타내는 제5 모드에서, 상기 온 기간을 고정시키고, 또한 상기 오프 기간을 상기 제4 모드에서의 오프 기간보다 긴 기간으로 고정시키는,
LED 조명 조광 회로.
제1항에 있어서,
상기 제어 회로는,
상기 제1 모드에서, 상기 스위치 소자를 온함으로써 상기 검출 전압이 상승하여 미리 설정된 비교 전압에 도달하면, 상기 스위치 소자를 오프하고, 그 후, 상기 스위치 소자를 오프함으로써 상기 코일에 흐르는 전류가 제로(zero)로 저하되면, 상기 스위치 소자를 온하는, LED 조명 조광 회로.
제1항에 있어서,
상기 제어 회로는,
상기 제2 모드에서, 상기 스위치 소자를 온함으로써 상기 검출 전압이 상승하여 상기 조광 신호를 분압(分壓)한 분압값에 도달하면, 상기 스위치 소자를 오프하고, 그 후, 상기 스위치 소자를 오프함으로써 상기 코일에 흐르는 전류가 제로로 저하되었을 때, 상기 스위치 소자를 온하는, LED 조명 조광 회로.
제1항에 있어서,
상기 제어 회로는,
상기 제3 모드에서, 상기 스위치 소자를 온함으로써 상기 검출 전압이 상승하여 상기 조광 신호를 분압한 분압값에 도달하면, 상기 스위치 소자를 오프하고, 그 후, 상기 스위치 소자를 오프하고나서 오프 폭 고정 기간이 경과하면, 상기 스위치 소자를 온하는, LED 조명 조광 회로.
제1항에 있어서,
상기 제어 회로는,
상기 제4 모드에서, 상기 스위치 소자를 온함으로써 상기 검출 전압이 상승하여 상기 조광 신호를 분압한 분압값에 도달하면, 상기 스위치 소자를 오프하고, 그 후, 상기 스위치 소자를 오프하고나서, 상기 조광 신호의 값에 따라 변화하고 또한 오프 폭 고정 기간보다 긴 제1 오프 폭 변조 기간이 경과하면, 상기 스위치 소자를 온하는, LED 조명 조광 회로.
제5항에 있어서,
상기 제어 회로는,
상기 제5 모드에서, 상기 스위치 소자를 온함으로써 상기 검출 전압이 상승하여 상기 조광 신호를 분압한 분압값에 도달하면, 상기 스위치 소자를 오프하고, 그 후, 상기 스위치 소자를 오프하고나서, 상기 제1 오프 폭 변조 기간보다 긴 제2 오프 폭 변조 기간이 경과하면, 상기 스위치 소자를 온하는, LED 조명 조광 회로.
제1항에 있어서,
상기 제어 회로는,
상기 제2 모드에서, 상기 조광 신호가 나타내는 조광율이 상승하는 경우, 상기 스위칭 주기를, 상기 온 기간과 상기 오프 기간의 비율을 유지한 채, 크게 하는, LED 조명 조광 회로.
제1항에 있어서,
상기 제어 회로는,
상기 제3 모드에서, 상기 조광 신호가 나타내는 조광율이 상승하는 경우, 상기 오프 기간을 고정시킨 채, 상기 온 기간을 길게 하는, LED 조명 조광 회로.
제1항에 있어서,
상기 제어 회로는,
상기 제4 모드에서, 상기 조광 신호가 나타내는 조광율이 상승하는 경우, 상기 온 기간을 길게 하면서, 상기 오프 기간을 짧게 하는, LED 조명 조광 회로.
제1항에 있어서,
상기 제어 회로는,
상기 조광 신호가 입력되는 신호 입력 단자;
내부 전원 전압이 일단에 공급된 정전류원(定電流源);
상기 정전류원의 타단에 애노드가 접속되고, 상기 신호 입력 단자에 캐소드가 접속된 입력 다이오드;
상기 신호 입력 단자에 일단이 접속된 제1 분압 저항;
상기 제1 분압 저항의 타단에 일단이 접속되고, 접지에 타단이 접속된 제2 분압 저항;
상기 저항의 일단에 접속되고, 상기 검출 전압이 입력되는 비반전 입력 단자와, 상기 제1 분압 저항의 타단에 접속되고, 상기 조광 신호를 분압한 분압값이 입력되는 제1 반전 입력 단자와, 미리 설정된 비교 전압이 입력되는 제2 반전 입력 단자를 가지고, 상기 분압값이 상기 비교 전압 이상인 경우에는, 상기 비교 전압과 상기 검출 전압을 비교한 결과에 따른 신호를 출력하고, 한편, 상기 분압값이 상기 비교 전압 미만인 경우에는, 상기 분압값과 상기 검출 전압을 비교한 결과에 따른 신호를 출력하는 3입력 비교기;
상기 3입력 비교기가 출력하는 신호에 기초하여, 상기 검출 전압이 상기 비교 전압 또는 상기 분압값에 달하는 것을 검출했을 때 임펄스형(impulse type)의 오프 신호를 출력하는 오프 타이밍 검출 회로;
상기 코일의 타단에 입력이 접속되고, 상기 코일에 흐르는 전류가 제로로 되었을 때 임펄스형의 온 신호를 출력하는 온 타이밍 검출 회로;
상기 오프 신호 및 상기 온 신호가 입력되고, 상기 온 신호의 타이밍에서 상승하고 또한 상기 오프 신호의 타이밍에서 하강하는 제1 펄스 신호를 출력하는 제1 펄스 발생 회로;
상기 조광 신호의 값에 기초하여, 제2 펄스 신호를 출력하는 제2 펄스 발생 회로; 및
상기 제1 펄스 신호와 상기 제2 펄스 신호를 AND 연산하고, 상기 연산 결과를 상기 스위치 제어 신호로서 출력하는 AND 회로;
를 포함하고,
상기 제2 펄스 발생 회로는,
상기 조광 신호의 값이 상기 제1 임계값 이상인 경우에는, 상기 제2 펄스 신호의 펄스폭 및 펄스 간격을 고정시키고,
상기 조광 신호의 값이 상기 제1 임계값 미만이고 또한 상기 제3 임계값 이상인 경우에는, 상기 조광 신호의 값의 저하에 따라 상기 펄스폭을 작게 하고, 또한 상기 펄스 간격을 고정시키고,
상기 조광 신호의 값이 상기 제3 임계값 미만이고 또한 상기 제4 임계값 이상인 경우에는, 상기 조광 신호의 값의 저하에 따라 상기 펄스폭을 작게 하고 또한 상기 펄스 간격을 넓게 하고, 및
상기 조광 신호의 값이 상기 제4 임계값 미만인 경우에는, 상기 펄스폭을 고정시키고, 상기 조광 신호의 값의 저하에 따라 상기 펄스 간격을 넓게 하는,
LED 조명 조광 회로.
제1항에 있어서,
상기 제1 모드에서의 상기 제1 조광율에 대응하는 상기 스위칭 주기의 역수(逆數)인 스위칭 주파수는, 가청 주파수보다 높은, LED 조명 조광 회로.
제11항에 있어서,
상기 제5 모드에서의 상기 제4 조광율에 대응하는 상기 스위칭 주기의 역수인 스위칭 주파수는, 상기 제1 모드에서의 상기 제1 조광율에 대응하는 상기 스위칭 주기의 역수인 스위칭 주파수보다 낮은, LED 조명 조광 회로.
LED 소자의 조광을 제어하는 LED 조명 조광 회로로서, 전원 전압이 공급되는 전원 단자; 접지에 접속되는 접지 단자; 상기 전원 단자에 접속되고, 또한 상기 LED 소자의 애노드 측이 접속되는 제1 출력 단자; 상기 LED 소자의 캐소드 측이 접속되는 제2 출력 단자; 상기 제1 출력 단자에 일단이 접속되고, 상기 제2 출력 단자에 타단이 접속된 컨덴서; 상기 컨덴서의 타단에 일단이 접속된 코일; 상기 코일의 타단에 일단이 접속된 스위치 소자; 상기 스위치 소자의 타단에 일단이 접속되고, 상기 접지 단자에 타단이 접속된 저항; 상기 전원 단자에 캐소드가 접속되고, 상기 코일의 타단에 애노드가 접속된 다이오드; 및 상기 LED 소자의 조광율을 나타내는 조광 신호, 상기 저항의 전압 하강에 따른 검출 전압, 및 상기 코일에 흐르는 검출 전류에 따라, 스위치 제어 신호에 의해 상기 스위치 소자의 동작을 제어하는 제어 회로;를 포함하는 LED 조명 조광 회로에 의한 LED 조명 조광 방법으로서,
상기 제어 회로는,
상기 조광 신호가 제1 조광율을 나타내는 제1 모드에서, 상기 스위치 소자를 온(on)하는 온 기간과 상기 스위치 소자를 오프(off)하는 오프 기간으로 이루어지는 스위칭 주기를 고정시키고,
상기 조광 신호가 상기 제1 조광율로부터 상기 제1 조광율보다 낮은 제2 조광율까지의 제1 조광 구간의 조광율을 나타내는 제2 모드에서, 상기 조광 신호가 나타내는 조광율이 저하되는 경우, 상기 스위칭 주기를, 상기 온 기간과 상기 오프 기간의 비율을 유지한 채, 작게 하고,
상기 조광 신호가 상기 제2 조광율로부터 상기 제2 조광율보다 낮은 제3 조광율까지의 제2 조광 구간의 조광율을 나타내는 제3 모드에서, 상기 조광 신호가 나타내는 조광율이 저하되는 경우, 상기 오프 기간을 고정시킨 채, 상기 온 기간을 짧게 하고,
상기 조광 신호가 상기 제3 조광율로부터 상기 제3 조광율보다 낮은 제4 조광율까지의 제3 조광 구간의 조광율을 나타내는 제4 모드에서, 상기 조광 신호가 나타내는 조광율이 저하되는 경우, 상기 온 기간을 짧게 하면서, 상기 오프 기간을 길게 하고,
상기 조광 신호가 상기 제4 조광율의 조광율을 나타내는 제5 모드에서, 상기 온 기간을 고정시키고, 또한 상기 오프 기간을 상기 제4 모드에서의 오프 기간보다 긴 기간으로 고정시키는,
LED 조명 조광 방법.