KR101964681B1 - 고 발광 균제도 프리 볼트 led 구동 장치 - Google Patents

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Abstract

본 발명은 고 발광 균제도 프리 볼트 LED 구동장치를 공개한다. 이 장치는 외부로부터 교류 전압을 인가받아 정류하여 직류 전압을 출력하는 정류소자; 상호 직렬 연결되어 상기 직류 전압을 인가받아 발광 다이오드를 발광시키는 복수개의 LED 배열부; 상기 복수개의 LED 배열부 각각의 사이에 위치하여 상기 복수개의 LED 배열부 각각에서 출력되는 전류를 인가받아 배수의 전류값을 가지는 복수개의 전류를 출력하는 복수개의 전류 배수 스위치 소자; 상기 복수개의 전류를 인가받아 내장된 복수개의 트랜지스터의 개폐에 따라 전류의 전달을 제어하는 직렬형 스위치 소자; 상기 직렬형 스위치 소자에 연결되어 상기 인가되는 교류전압이 변화하는 경우 저항값이 가변하여 전력이 일정하게 출력되도록 조절하는 전류제어 가변저항부; 및 일측이 상기 정류 소자와 연결되어 상기 직류 전압을 감지하고 타측이 상기 전류제어 가변저항부와 연결되어, 상기 저항값의 가변을 제어하는 전압감지 회로부;를 구비하는 것을 특징으로 한다.

Description

고 발광 균제도 프리 볼트 LED 구동 장치 {A free voltage led driving device with high uniformity ratio between LEDs}
본 발명은 교류전압 직결형 LED 구동장치에 관한 것으로, 특히 LED 조명장치에서 외부의 공급 교류전압이 변화하는 경우 이를 감지하여 저항값을 가변하여 국가별로 상이한 교류 정격 전압에 관계없이 전력이 일정하게 출력되도록 조절함으로써, 높은 발광 균제도로 구동이 가능한 고 발광 균제도 프리 볼트 LED 구동 장치에 관한 것이다.
종래의 일반 조명장치는 고열에 의해 빛이 발생하는 백열등, 고전압 방전에 의해 빛이 발생하는 형광등이 있는데, 고열 및 고전압 동작을 하기 때문에 수명이 길지 않았다.
근래에 개발된 LED는 전류가 흐름에 따라 반도체 내의 전자, 정공의 결합에 의해 빛이 발생하여 낮은 전압, 낮은 전류에서 동작하기 때문에 수명이 길다.
이러한 LED의 구동에는 보통 정전압, 정전류 방식이 많이 사용된다.
이 중에서도 정전류 구동방식이 많이 사용되며, LED 배열의 전압은 보통 48V 이하로 구동된다.
따라서, 100V~277V 정도의 높은 교류전압 전원으로부터 낮은 전압을 얻기 위해 주로 변압기를 사용한다.
저주파인 교류전원을 그대로 변압기에 인가하면 변압기가 매우 커야 하기 때문에 스위칭을 하여 고주파로 바꾸어 상대적으로 작은 변압기를 사용한다.
이 때, 고주파에 의한 잡음, 고조파 및 역률 제어 등이 난해하여 매우 복잡한 회로로 구현된다.
이러한 이유로 가격이 높고 신뢰성이 낮고 수명이 짧아 수년 내에 수리 또는 교체하는 문제점들이 발생하고 있다.
최근 이러한 문제점들을 해결할 수 있는 교류전압 직결형 LED 구동방식이 소형이면서 경제적이며 높은 신뢰성으로 구현되어 많이 사용되고 있다.
그러나 교류전압 직결형 LED 구동방식은 기능상 아직도 개선해야 할 점들이 많은 상태이다.
일반적으로 교류전압 직결형 LED 구동 장치는 교류전원, 정류기, LED, 스위치 소자, 전류 제어 저항으로 구성된다.
전력의 제어는 전류제어 저항에 의해 이루어진다.
전류 제어 저항의 크기가 증가하면 전력이 감소하며, 전류 제어 저항의 크기가 감소하면 전력이 증가한다.
이러한 교류 직결형 LED 구동장치를 구성하기 위한 스위치 소자는 LED와의 연결방식에 따라 3개의 종류로 직렬형, 병렬형, 그리고 전류 배수형이 있다.
제1종 스위치 소자인 직렬형 스위치 소자는 LED 배열의 (-)단자에 직렬 연결되어 스위치가 On 되면 LED가 점등되고, 스위치가 Off 되면 LED가 소등된다.
제2종 스위치 소자인 병렬형 스위치 소자는 LED 배열의 양단에 병렬로 연결되어 스위치가 On 되면 LED가 소등되고, 스위치가 Off 되면 LED가 점등된다.
교류전압이 제1 LED 배열의 전압보다 낮은 상태에서는 소등상태이다.
교류전압이 제1 LED 배열의 전압보다 높아지면 LED가 점등된다.
교류전압이 제1 및 제2 LED 배열 전압의 합보다 높아지면 제1 및 제2 LED 배열이 점등된다.
교류전압이 더 올라감에 따라 LED 배열이 순차적으로 점등된다.
이와 같이, 일반적인 방식에 의하여 LED 배열의 수만큼 직렬형 및 병렬형 스위치 소자를 배치하면 순차적으로 점등되는 문제점이 있었다.
이러한 문제점을 해결하기 위하여 LED 배열의 수보다 많은 스위치 소자를 적절히 추가 배치하면 LED 배열 전압 이상의 교류전압에서 모든 LED 배열이 동시 점등되도록 할 수 있다.
이와 같은 동시 점등 방식은 조광시에 매우 좋은 발광 균제도 특성을 가진다.
이러한 동시점등방식에 있어서도 병렬형 스위치 소자만 사용하는 경우와 병렬형과 직렬형 스위치 소자를 혼합하여 사용하는 경우가 있다.
그런데, 직렬형 스위치 소자를 사용하는 경우에는 전류 제어 저항을 한 곳에만 배치해도 동작이 가능하지만, 병렬형 스위치 소자를 사용하는 경우에는 각 스위치 소자 별로 전류 제어 저항을 배치하여야 한다.
이렇게 여러 곳에 전류 제어 저항을 배치하는 문제점을 해결하기 위하여 제3종 스위치 소자인 전류 배수 스위치 소자가 있다.
전류 배수 스위치 소자는 해당 LED 배열의 전류가 직렬형 스위치 소자로 흐르면 이를 감지하여 해당 LED 배열의 (+)단으로부터 다음 LED 배열의 (+)단으로 원하는 배수의 전류가 흐르도록 하는 기능을 가진 소자이다.
이 전류 배수 스위치 소자를 사용하면 직렬형 스위치 소자의 전류를 제어하기 위해서 배치된 저항으로 직렬형 스위치 소자에서 제어되는 전류와 비례하도록 각 LED 배열에 전류를 분기시킬 수 있다.
그러나, 교류전압이 변동하거나 각 나라나 지역별로 전압이 다를 때에는 전압을 고려하여 이 장치를 새로 설계 제작하여야 한다.
국가 별로 보통 2개 이상의 전압을 사용하기 때문에 정격전압이 다른 2종 이상의 제품이 필요하게 된다.
통상적인 각 국가 별 교류전압의 범위는 100V에서 277V의 범위에 있다.
그런데, 이를 혼동하여 LED가 구비된 트라이악(TRIAC) 조광기 또는 0-10V 조광기를 사용하는 LED 발광 장치, 전자 기기, 전기 설비 등을 설치할 때, 동작 불량에 의해 과열, 파괴, 화재 등의 안전 문제가 발생할 수 있는 위험성이 있었다.
KR 10-1217063 B1
본 발명의 목적은 외부에서 공급되는 교류전압이 변화하는 경우 이를 감지하여 저항값을 가변하여 전력이 일정하게 출력되도록 조절함으로써, 교류전압과 직결되는 LED 조명장치에서 높은 발광 균제도로 구동이 가능하며 국가별로 상이한 교류 정격 전압에 관계없이 일정한 전력으로 구동이 가능한 고 발광 균제도 프리 볼트 LED 구동장치를 제공하는 것이다.
상기 목적을 달성하기 위한 본 발명의 고 발광 균제도 프리 볼트 LED 구동장치는 외부로부터 교류 전압을 인가받아 정류하여 직류 전압을 출력하는 정류소자; 상호 직렬 연결되어 상기 직류 전압을 인가받아 발광 다이오드를 발광시키는 복수개의 LED 배열부; 상기 복수개의 LED 배열부 각각의 사이에 위치하여 상기 복수개의 LED 배열부 각각에서 출력되는 전류를 인가받아 배수의 전류값을 가지는 복수개의 전류를 출력하는 복수개의 전류 배수 스위치 소자; 상기 복수개의 전류를 인가받아 내장된 복수개의 트랜지스터의 개폐에 따라 전류의 전달을 제어하는 직렬형 스위치 소자; 상기 직렬형 스위치 소자에 연결되어 상기 인가되는 교류전압이 변화하는 경우 저항값이 가변하여 전력이 일정하게 출력되도록 조절하는 전류제어 가변저항부; 및 일측이 상기 정류 소자와 연결되어 상기 직류 전압을 감지하고 타측이 상기 전류제어 가변저항부와 연결되어, 상기 저항값의 가변을 제어하는 전압감지 회로부;를 구비하는 것을 특징으로 한다.
상기 목적을 달성하기 위한 본 발명의 고 발광 균제도 프리 볼트 LED 구동장치의 상기 전류제어 가변저항부는 등가 저항(RS)이 아래의 수학식으로 산출되되,
Figure 112017077896267-pat00001
상기 P는 상기 LED 구동장치의 전력이고, 상기 VAC는 외부로부터 인가되는 상기 교류 전압이며, 상기 VC는 상기 전류제어 가변저항부의 최대 전압값인 것을 특징으로 한다.
상기 목적을 달성하기 위한 본 발명의 고 발광 균제도 프리 볼트 LED 구동장치의 상기 전압감지 회로부는 일측이 상기 정류 소자의 (+) 단자에 연결되어 상기 직류 전압을 인가받고, 타측이 접지되어 상기 인가받은 직류 전압을 분기하는 직렬 연결된 제1 내지 제3 분기 저항; 상기 제2 및 제3 분기 저항에 병렬 연결되어 상기 분기된 직류 전압을 충전하는 직류 전압 충전부; 및 상기 직류 전압 충전부에 병렬 연결되어 상기 제3 분기 저항에 분기되는 직류 전압의 크기에 따라 개폐하여 상기 충전된 직류 전압의 크기를 조절하여 출력 전압 포트로 출력하는 제1 스위칭부;를 구비하는 것을 특징으로 한다.
상기 목적을 달성하기 위한 본 발명의 고 발광 균제도 프리 볼트 LED 구동장치의 상기 직류 전압 충전부는 일측이 제2 직류전압 단자에 연결되어 상기 직류 전압을 인가받고, 타측이 접지되는 제1 커패시터; 및 상기 제1 커패시터에 병렬 연결되어 상기 충전되는 직류 전압의 과전압을 방지하는 제너 다이오드;를 구비하는 것을 특징으로 한다.
상기 목적을 달성하기 위한 본 발명의 고 발광 균제도 프리 볼트 LED 구동장치의 상기 제1 스위칭부는 게이트 단자가 제3 직류전압 단자에 연결되고, 소스 단자가 접지되는 제1 전계 효과 트랜지스터; 일측이 제1 직류전압 단자에 연결되고, 타측이 상기 제1 전계 효과 트랜지스터의 드레인 단자에 연결되는 드레인 저항; 일측이 상기 제1 전계 효과 트랜지스터의 소스 단자에 연결되고, 타측이 접지되는 소스 저항; 및 일측이 상기 제1 전계 효과 트랜지스터의 드레인 단자 및 상기 출력 전압 포트에 연결되고, 타측이 접지되는 제2 커패시터;를 구비하는 것을 특징으로 한다.
상기 목적을 달성하기 위한 본 발명의 고 발광 균제도 프리 볼트 LED 구동장치의 상기 복수개의 LED 배열부는 LED 배열부 개수가 4개일 경우, 53 내지 79 V 를 기본 구동 전압으로 하는 것을 특징으로 한다.
상기 목적을 달성하기 위한 본 발명의 고 발광 균제도 프리 볼트 LED 구동장치의 상기 복수개의 LED 배열부는 병렬 연결되는 LED 개수가 3:1:1:1의 비율로 구성되는 것을 특징으로 한다.
상기 목적을 달성하기 위한 본 발명의 고 발광 균제도 프리 볼트 LED 구동장치의 상기 복수개의 LED 배열부는 병렬 연결되는 LED 개수가 4:2:1:1의 비율로 구성되는 것을 특징으로 한다.
상기 목적을 달성하기 위한 본 발명의 고 발광 균제도 프리 볼트 LED 구동장치의 상기 복수개의 LED 배열부는 LED 배열부 개수가 5개일 경우, 40 내지 60 V 를 기본 구동 전압으로 하는 것을 특징으로 한다.
상기 목적을 달성하기 위한 본 발명의 고 발광 균제도 프리 볼트 LED 구동장치의 상기 복수개의 LED 배열부는 병렬 연결되는 LED 개수가 4:1:1:1:1의 비율로 구성되는 것을 특징으로 한다.
상기 목적을 달성하기 위한 본 발명의 고 발광 균제도 프리 볼트 LED 구동장치의 상기 복수개의 LED 배열부는 병렬 연결되는 LED 개수가 6:2:2:1:1의 비율로 구성된다.
상기 목적을 달성하기 위한 본 발명의 고 발광 균제도 프리 볼트 LED 구동장치의 상기 복수개의 LED 배열부는 LED 배열부 개수가 6개일 경우, 36 내지 54 V 를 기본 구동 전압으로 하는 것을 특징으로 한다.
상기 목적을 달성하기 위한 본 발명의 고 발광 균제도 프리 볼트 LED 구동장치의 상기 복수개의 LED 배열부는 병렬 연결되는 LED 개수가 3:3:2:2:1:1의 비율로 구성된다.
상기 목적을 달성하기 위한 본 발명의 고 발광 균제도 프리 볼트 LED 구동장치의 상기 전류제어 가변저항부는 드레인 단자가 상기 직렬형 스위치 소자와 연결되어 전류를 전달받고, 게이트 단자가 상기 출력 전압 포트에 연결되어 인가되는 출력 전압의 세기에 따라 개폐되는 제2 전계 효과 트랜지스터; 일측이 상기 전계 효과 트랜지스터의 드레인 단자에 연결되고 타측이 접지되는 제1 제어 저항; 및 일측이 상기 전계 효과 트랜지스터의 소스 단자에 연결되고 타측이 접지되는 제2 제어 저항;을 구비하는 것을 특징으로 한다.
상기 목적을 달성하기 위한 본 발명의 고 발광 균제도 프리 볼트 LED 구동장치의 상기 전류제어 가변저항부는 아날로그 디밍 단자로 대체 가능한 것을 특징으로 한다.
상기 목적을 달성하기 위한 본 발명의 고 발광 균제도 프리 볼트 LED 구동장치의 상기 전류제어 가변저항부는 기준전압 발생기로 대체 가능한 것을 특징으로 한다.
상기 목적을 달성하기 위한 본 발명의 고 발광 균제도 프리 볼트 LED 구동장치의 상기 직렬형 스위치 소자는 드레인 단자가 상기 복수개의 전류 배수 스위치 소자 각각에 연결되고 소스 단자가 공통 노드를 통해 상기 전류제어 가변저항부에 연결되어 게이트 단자에 인가되는 전압의 세기에 응답하여 개폐하는 복수개의 전계 효과 트랜지스터;를 구비하는 것을 특징으로 한다.
기타 실시예의 구체적인 사항은 "발명을 실시하기 위한 구체적인 내용" 및 첨부 "도면"에 포함되어 있다.
본 발명의 이점 및/또는 특징, 그리고 그것들을 달성하는 방법은 첨부되는 도면과 함께 상세하게 후술되어 있는 각종 실시예를 참조하면 명확해질 것이다.
그러나, 본 발명은 이하에서 개시되는 각 실시예의 구성만으로 한정되는 것이 아니라 서로 다른 다양한 형태로도 구현될 수도 있으며, 단지 본 명세서에서 개시한 각각의 실시예는 본 발명의 게시가 완전하도록 하며, 본 발명이 속하는 기술 분야에서 통상의 지식을 가진 자에게 본 발명의 범주를 완전하게 알려주기 위해 제공되는 것이며, 본 발명은 청구범위의 각 청구항의 범주에 의해 정의될 뿐임을 알아야 한다.
본 발명에 의할 경우, 저전압부터 고전압까지 하나의 교류 직결형 LED 구동장치로 동일한 전력으로 작동하며, 순간적인 전압 변동에 의한 구동장치의 밝기의 변화도 감소된다.
또한, 사용정격전압보다 높은 고전압 발생 시에도 안전한 구동이 가능하고, 조광기 사용 시에도 밝기의 제어가 양호하다.
또한, 국가 별로 다른 정격전압을 가지는 LED가 구비된 전자 기기나 전기 설비 등을 설치할 때 동작 불량에 의한 과열, 파괴, 화재 등의 위험 가능성을 방지할 수 있어 제품의 성능이 향상된다.
도 1은 본 발명의 일 실시 예에 따른 고 발광 균제도 프리 볼트 LED 구동장치의 회로도이다.
도 2는 도 1에 도시된 회로를 구동시켰을 때, 교류전압의 시간에 따른 사분의 일 주기 파형과 LED 배열의 시간에 따른 구동전압 및 구동 전류를 나타낸 파형도이다.
도 3은 도 1에 도시된 회로에서 일정한 전력 17W를 구현하기 위해 각 인가 교류전압에서 요구되는 전류제어 가변저항부의 등가 저항값(RS)를 나타낸 파형도이다.
도 4는 도 1에 도시된 LED 구동장치 내 전압감지 회로부와 전류제어 가변저항부의 회로도이다.
도 5는 도 1에 도시된 LED 구동장치를 통하여 전류 제어 가변저항부의 각 노드 전압을 시뮬레이션한 결과의 그래프이다.
도 6은 도 1에 도시된 LED 구동장치에 인가되는 교류 구동 전압에 따른 전력을 시뮬레이션한 결과를 목표 전력 값과 비교한 그래프이다.
도 7은 도 1에 도시된 LED 구동장치를 인쇄 회로 기판에 실제 회로로 구성한 사진이다.
도 8은 도 7에 도시된 본 발명의 LED 실제 회로를 통해 측정한 전력 값을 도 6 에 도시된 시뮬레이션 결과 및 목표 전력 값과 비교한 그래프이다.
이하, 첨부한 도면을 참고로 하여 본 발명의 바람직한 실시예에 대하여 상세히 설명하면 다음과 같다.
본 발명을 상세하게 설명하기 전에, 본 명세서에서 사용된 용어나 단어는 통상적이거나 사전적인 의미로 무조건 한정하여 해석되어서는 아니되며, 본 발명의 발명자가 자신의 발명을 가장 최선의 방법으로 설명하기 위해서 각종 용어의 개념을 적절하게 정의하여 사용할 수 있다.
더 나아가 이들 용어나 단어는 본 발명의 기술적 사상에 부합하는 의미와 개념으로 해석되어야 함을 알아야 한다.
즉, 본 명세서에서 사용된 용어는 본 발명의 바람직한 실시예를 설명하기 위해서 사용되는 것일 뿐이고, 본 발명의 내용을 구체적으로 한정하려는 의도로 사용된 것이 아니다.
이들 용어는 본 발명의 여러 가지 가능성을 고려하여 정의된 용어임을 알아야 한다.
또한, 본 명세서에 있어서, 단수의 표현은 문맥상 명확하게 다른 의미로 지시하지 않는 이상, 복수의 표현을 포함할 수 있다.
또한, 유사하게 복수로 표현되어 있다고 하더라도 단수의 의미를 포함할 수 있음을 알아야 한다.
본 명세서의 전체에 걸쳐서 어떤 구성 요소가 다른 구성 요소를 "포함"한다고 기재하는 경우에는, 특별히 반대되는 의미의 기재가 없는 한 임의의 다른 구성 요소를 제외하는 것이 아니라 임의의 다른 구성 요소를 더 포함할 수도 있다는 것을 의미할 수 있다.
더 나아가서, 어떤 구성 요소가 다른 구성 요소의 "내부에 존재하거나, 연결되어 설치된다"고 기재한 경우에는, 이 구성 요소가 다른 구성 요소와 직접적으로 연결되어 있거나 접촉하여 설치되어 있을 수 있다.
또한, 일정한 거리를 두고 이격되어 설치되어 있을 수도 있으며, 일정한 거리를 두고 이격되어 설치되어 있는 경우에 대해서는 해당 구성 요소를 다른 구성 요소에 고정 내지 연결시키기 위한 제 3의 구성 요소 또는 수단이 존재할 수 있다.
한편, 상기 제 3의 구성 요소 또는 수단에 대한 설명은 생략될 수도 있음을 알아야 한다.
반면에, 어떤 구성 요소가 다른 구성 요소에 "직접 연결"되어 있다거나, 또는 "직접 접속"되어 있다고 기재되는 경우에는, 제 3의 구성 요소 또는 수단이 존재하지 않는 것으로 이해하여야 한다.
마찬가지로, 각 구성 요소 간의 관계를 설명하는 다른 표현들, 즉 " ~ 사이에"와 "바로 ~ 사이에", 또는 " ~ 에 이웃하는"과 " ~ 에 직접 이웃하는" 등도 마찬가지의 취지를 가지고 있는 것으로 해석되어야 한다.
또한, 본 명세서에 있어서 "일면", "타면", "일측", "타측", "제 1", "제 2" 등의 용어는, 하나의 구성 요소에 대해서 이 하나의 구성 요소가 다른 구성 요소로부터 명확하게 구별될 수 있도록 하기 위해서 사용된다.
하지만, 이와 같은 용어에 의해서 해당 구성 요소의 의미가 제한적으로 사용되는 것은 아님을 알아야 한다.
또한, 본 명세서에서 "상", "하", "좌", "우" 등의 위치와 관련된 용어는, 사용된다면, 해당 구성 요소에 대해서 해당 도면에서의 상대적인 위치를 나타내고 있는 것으로 이해하여야 한다.
또한, 이들의 위치에 대해서 절대적인 위치를 특정하지 않는 이상은, 이들 위치 관련 용어가 절대적인 위치를 언급하고 있는 것으로 이해하여서는 아니된다.
더욱이, 본 발명의 명세서에서는, "부", "기", "모듈", "장치" 등의 용어는, 사용된다면, 하나 이상의 기능이나 동작을 처리할 수 있는 단위를 의미한다.
이는 하드웨어 또는 소프트웨어, 또는 하드웨어와 소프트웨어의 결합으로 구현될 수 있음을 알아야 한다.
본 명세서에 첨부된 도면에서 본 발명을 구성하는 각 구성 요소의 크기, 위치, 결합 관계 등은 본 발명의 사상을 충분히 명확하게 전달할 수 있도록 하기 위해서 또는 설명의 편의를 위해서 일부 과장 또는 축소되거나 생략되어 기술되어 있을 수 있고, 따라서 그 비례나 축척은 엄밀하지 않을 수 있다.
또한, 이하에서, 본 발명을 설명함에 있어서, 본 발명의 요지를 불필요하게 흐릴 수 있다고 판단되는 구성, 예를 들어, 종래 기술을 포함하는 공지 기술에 대한 상세한 설명은 생략될 수도 있다.
도 1은 본 발명에 따른 고 발광 균제도 프리 볼트 LED 구동장치의 회로도로서, 바이어스 전압 공급부(50), 1개의 정류 소자(100), LA1~LA4로 표기된 4개의 LED 배열부(210 내지 240), 3개의 전류 배수 스위치 소자(P1 내지 P3), m으로 표기되는 1개의 직렬형 스위치 소자(400), 전류제어 가변저항부(500) 및 전압감지 회로부(600)를 구비한다.
도 2는 도 1에 도시된 회로를 구동시켰을 때, 교류전압의 시간에 따른 사분의 일 주기 파형과 LED 배열부(210 내지 240)의 시간에 따른 구동전압 및 구동 전류를 나타낸 파형도이다.
도 3은 도 1에 도시된 회로에서 일정한 전력 17W를 구현하기 위해 각 인가 교류전압에서 요구되는 전류제어 가변저항부(500)의 저항값(RS)를 나타낸 파형도이다.
도 1 내지 도 3을 참조하여 본 발명에 따른 고 발광 균제도 프리 볼트 LED 구동장치의 각 구성요소의 구조 및 기능을 설명하면 다음과 같다.
정류 소자(100)는 외부로부터 교류 전압을 인가받아 정류하여 직류 전압을 출력한다.
4개의 LED 배열부(210 내지 240)은 상호 직렬 연결되어 정류 소자(100)로부터 직류 전압을 인가받아 발광 다이오드를 발광시킨다.
3개의 전류 배수 스위치 소자(P1~P3) 각각은 4개의 LED 배열부(210 내지 240) 각각의 사이에 위치하여 4개의 LED 배열부(210 내지 240) 각각에서 출력되는 전류를 인가받아 직렬형 스위치 소자(400)의 제어에 응답하여 배수의 전류값을 가지는 복수개의 전류를 출력한다.
1개의 직렬형 스위치 소자(400)는 드레인 단자가 3개의 전류 배수 스위치 소자(P1~P3) 각각에 연결되고 소스 단자가 공통 노드(CN)를 통해 전류제어 가변저항부(500)에 연결되는 4개의 NMOS 트랜지스터(NM1 내지 NM4)를 구비하고 게이트 단자에 인가되는 전압의 세기에 응답하여 개폐된다.
전류제어 가변저항부(500)는 직렬형 스위치 소자(400)에 연결되어 외부에서 공급되는 교류전압이 변화해도 내장된 트랜지스터의 동작에 따라 저항값이 가변하여 전력이 일정하게 출력되도록 조절한다.
전압감지 회로부(600)는 일측이 정류 소자(100)와 연결되고 타측이 전류제어 가변저항부(500)와 연결되어, 정류 소자(100)로부터 출력되는 직류 전압을 감지하고 전류제어 가변저항부(500)에 내장된 트랜지스터의 동작을 제어한다.
도 1에서는 예시적으로 4개의 LED 배열부(210 내지 240)을 직렬 연결되어 있는 것으로 구성하였으나, 임의의 L개로 구성할 수 있고, 이 경우 LED 배열부(210 내지 240)의 기본 구동 전압과 병렬 연결되는 LED 개수의 비율을 다르게 설정할 수 있다.
예를 들어, LED 배열부 개수가 4개일 경우, LED 배열들의 각 전압은 66Vㅁ20% 즉, 53 내지 79 V 를 기본 구동 전압으로 한다.
이 경우, 복수개의 LED 배열부를 구성하는 병렬 연결되는 LED 개수의 비율은 3:1:1:1 또는 4:2:1:1로 설정 할 수 있다.
또한, LED 배열부 개수가 5개일 경우, LED 배열들의 각 전압은 50V20% 즉, 40 내지 60 V 를 기본 구동 전압으로 한다.
이 경우, 복수개의 LED 배열부를 구성하는 병렬 연결되는 LED 개수의 비율은 4:1:1:1:1 또는 6:2:2:1:1로 설정 할 수 있다.
또한, LED 배열부 개수가 6개일 경우, LED 배열들의 각 전압은 45V20% 즉, 40 내지 60 V 를 기본 구동 전압으로 한다.
이 경우, 복수개의 LED 배열부를 구성하는 병렬 연결되는 LED 개수의 비율은 3:3:2:2:1:1로 설정 할 수 있다.
한편, LED 배열부(210 내지 240)가 L개로 구성될 경우, 직렬형 스위치 소자(400) 내 NMOS 트랜지스터도 L개로 구성되지만, 전류 배수 스위치 소자(P1 내지 P3)는 L-1 개로 구성된다.
도 1 내지 도 3을 참조하여 본 발명의 일 실시예에 따른 고 발광 균제도 프리 볼트 LED 구동장치의 동작을 상세하게 설명하면 다음과 같다.
도 1에서의 LED 배열부(210 내지 240)는 24 직렬로 통상 일반 구동시 72V LED 배열을 기본으로 구성하는 일 실시 예를 보인 것이다.
첫 번째 LED 배열인 LA1은 3 병렬로 이루어져 있고, 두 번째 내지 네 번째 LED 배열인 LA2~LA4는 각각 1 병렬로 구성되어 있다.
도 1에서 전류 배수 스위치 소자(P1~P3)의 동작 특성은 다음과 같다.
인가되는 교류 전압이 기본 LED 배열부(210 내지 240)의 전압에 해당하는 약 72V 이상이 되면 전류 배수 스위치 소자(P1 내지 P3)에 내장된 트랜지스터의 온오프 동작에 따라 스위치 소자의 1번 단자에서 5번 단자로 흐르는 전류의 n배의 전류가 2번 단자에서 8번 단자로 흐르게 되어 LA1~LA4가 모두 점등된다.
인가되는 전압이 기본 LED 배열부(210 내지 240)의 전압의 2배에서 4배보다 높아져서 직렬형 스위치 소자(400)의 해당 채널 전류보다 높은 전류가 다음 채널에 흐르면 해당 채널이 개방되어 전류 배수 스위치 소자(P1 내지 P3)의 2번 단자로 유입되는 전류도 0이 된다.
이에 따라, 전류 배수 스위치 소자인 P1부터 P3까지 전압이 증가하고, 순차적으로 끊어지면서 1번 단자에서 8번 단자로 직접 전류가 흐르게 된다.
도 1에서의 경우에는 1번 단자에서 5번 단자로 흐르는 전류 대비 2번에서 8번 단자로 흐르는 전류의 비가 P1~P3에서 각각 1:1, 1:2, 1:1로 설정되어 있다.
전류 배수 스위치 소자인 P1~P3을 앞에서 나타낸 비율로 설정하면 교류전압 120V에서 구동시킬 경우 전류가 2단계로 구동되며, 1번 채널 전류 값으로 구동될 때 LED 배열부(210 내지 240)는 6병렬로 구동된다.
또한, 2번 채널 전류 값으로 구동될 때는 LA2~LA4가 병렬 연결되며 병렬연결 된 LA2~LA4가 LA1과 직렬 연결되며 기본 배열의 2직 3병렬로 구동되어 각 LED에 흐르는 전류가 같아져서 발광 균제도가 100 %로 구동된다.
교류전원이 그보다 더 높은 전압으로 구동되면 각 LED 배열부(210 내지 240)에 흐르는 전류의 크기가 달라지지만, 광 효율은 120V일 때와 거의 일정하여 높은 광 효율에서 구동 가능하게 된다.
도 1 및 도 4에 도시된 직렬형 스위치 소자(400), 전압감지 회로부(600) 및 전류제어 가변저항부(500)의 구조 특성은 다음과 같다.
직렬형 스위치 소자(400)는 드레인 단자가 복수개의 전류 배수 스위치 소자(P1 내지 P3) 각각에 연결되고 소스 단자가 공통 노드(CN)를 통해 전류제어 가변저항부(500)에 연결되어 게이트 단자에 인가되는 전압의 세기에 응답하여 개폐하는 복수개의 전계 효과 트랜지스터(NM1 내지 NM4)를 구비한다.
이때, 복수개의 전계 효과 트랜지스터(NM1 내지 NM4) 각각의 게이트 단자에 인가되는 전압은 바이어스 전압 공급부(50)에서 공급한다.
즉, 바이어스 전압 공급부(50)는 바이어스 전압 분기 저항부(52), 전원 전압 강하 저항(R1), 직류 전원 전압 안정화부(C1) 및 과전압 방지부(Z2)를 구비한다.
바이어스 전압 분기 저항부(52)는 제1 내지 제5 전압 분기 저항(R2 내지 R6)을 구비하고, 일측이 정류 소자(100)의 (+) 단자에 연결되어 직류 전압을 인가받으며, 타측이 접지되어 인가받은 직류 전압을 분기한다.
전원 전압 강하 저항(R1)은 일측이 정류 소자(100)의 (+) 단자에 연결되고 타측이 바이어스 전압 분기 저항부(52)의 일측에 연결되어 전원 전압을 강하시킨다.
직류 전원 전압 안정화부(C1)는 바이어스 전압 분기 저항부(52)에 병렬 연결되어 직류 전원 전압을 안정화시킨다.
과전압 방지부(Z2)는 직류 전원 전압 안정화부(C1)에 병렬 연결되어 낙뢰 등으로 급격하게 유입되는 서지 전압 등으로부터 직류 전원 전압의 과전압의 유입을 방지한다.
따라서, 바이어스 전압 분기 저항부(52) 내 제2 내지 제5 전압 분기 저항(R3 내지 R6)을 통해 분기되는 바이어스 전압은 제4 전계 효과 트랜지스터(NM4)의 게이트 단자에 인가되고, 제3 내지 제5 전압 분기 저항(R4 내지 R6)을 통해 분기되는 바이어스 전압은 제3 전계 효과 트랜지스터(NM3)의 게이트 단자에 인가된다.
또한, 제4 내지 제5 전압 분기 저항(R5 내지 R6)을 통해 분기되는 바이어스 전압은 제2 전계 효과 트랜지스터(NM2)의 게이트 단자에 인가되고, 제5 전압 분기 저항(R6)을 통해 분기되는 바이어스 전압은 제1 전계 효과 트랜지스터(NM1)의 게이트 단자에 인가된다.
또한, 전압감지 회로부(600)는 일측이 정류 소자(100)의 (+) 단자에 연결되어 직류 전압을 인가받고, 타측이 접지되어 인가받은 직류 전압을 분기하는 제1 내지 제3 분기 저항(610), 제2 및 제3 분기 저항(Rv2, Rv3)에 병렬 연결되어 분기된 직류 전압을 충전하는 직류 전압 충전부(620), 제3 분기 저항(Rv3)에 분기되는 직류 전압의 크기에 따라 충전된 직류 전압의 크기를 조절하여 출력하는 제1 스위칭부(630)를 구비한다.
이때, 직류 전압 충전부(620)는 일측이 제2 직류전압 단자(V2)에 연결되어 직류 전압을 인가받고, 타측이 접지되는 제1 커패시터(CV1) 및 제1 커패시터(CV1)에 병렬 연결되어 충전되는 직류 전압의 과전압을 방지하는 제너 다이오드(Z1)를 구비한다.
또한, 제1 스위칭부(630)는 게이트 단자가 제3 직류전압 단자(V3)에 연결되고, 소스 단자가 접지되는 제1 전계 효과 트랜지스터(T1), 일측이 제1 직류전압 단자(V1)에 연결되고, 타측이 제1 전계 효과 트랜지스터(T1)의 드레인 단자에 연결되는 드레인 저항(RVD), 일측이 제1 전계 효과 트랜지스터(T1)의 소스 단자에 연결되고, 타측이 접지되는 소스 저항 및 일측이 제1 전계 효과 트랜지스터(T1)의 드레인 단자 및 출력 전압 포트(VO)에 연결되고, 타측이 접지되는 제2 커패시터(CV2)를 구비한다.
한편, 전류제어 가변저항부(500)는 드레인 단자가 직렬형 스위치 소자(400)의 공통 노드(CN)와 연결되어 전류를 전달받고, 게이트 단자가 출력 전압 포트(VO)에 연결되어 인가되는 출력 전압의 세기에 따라 개폐되는 제2 전계 효과 트랜지스터(T2), 일측이 제2 전계 효과 트랜지스터(T2)의 드레인 단자에 연결되고 타측이 접지되는 제1 제어 저항(RS1) 및 일측이 제2 전계 효과 트랜지스터(T2)의 소스 단자에 연결되고 타측이 접지되는 제2 제어 저항(RS2)을 구비한다.
도 1 및 도 4에 도시된 직렬형 스위치 소자(400), 전압감지 회로부(600) 및 전류제어 가변저항부(500)의 동작 특성은 다음과 같다.
직렬형 스위치 소자(400)의 1~4번 단자에 드레인 단자가 연결된 전계 효과 트랜지스터(field effect transistor, FET)의 게이트 전압이 순차적으로 증가하도록 설정된다.
이에 따라, 정류 소자(100)에서 출력되는 직류 전압의 증가에 따라 전류 배수 스위치 소자(P1 내지 P3)의 LED 배열부(210 내지 240)의 전압 별로(도 1의 경우, 약 72V 단계별로) 1~4번 단자의 설정 전류값으로 증가 구동되며, 다음 단계 전류값으로 구동 시 앞의 전계 효과 트랜지스터는 컷 오프(Cut-off)되게 된다.
따라서, 스위치 소자의 종류에 따라 세부적 동작의 차이는 있으나, 도 1의 회로도 또한 근본적으로 직렬형 스위치 소자(400)의 전류제어 가변저항부(500)의 값에 따라 4개의 LED 배열부(210 내지 240) 내 LED에 병렬 연결된 전류 배수 스위치 소자(P1 내지 P3)가 작동하여 전압 변동에 따라 도 2와 같은 전류파형 및 LED 점등이 된다.
그러나, 전류 배수 스위치 소자(P1 내지 P3)의 동작으로 컷 오프되지 않은 채널들은 전류가 나누어져 흐른다.
도 2는 도 1의 회로가 277V에서 구동될 경우, 주기의 일부에 대해 나타내었다.
이 때, vL(t)는 시간에 따라 변하는 교류전압에 의해 4개의 LED 배열부(210 내지 240) 내 LED에 가해지는 전압이고, iL(t)는 시간에 따라 변하는 전류이다.
VAC는 RMS 교류전압 값이며, IL은 회로에 흐르는 최대 전류 값이다.
vC(t)는 전류제어 가변저항부(500)의 전압으로서, 전류제어 가변저항부(500)의 등가 저항(RS)과 전류 iL(t)의 곱으로 표현된다.
N은 인가된 교류 전압에 따라 최대 전류가 나오기까지의 계단수를 의미한다.
예를 들어, 도 1의 회로에서 도 2에서처럼 RMS 전압이 120V인 경우 N은 2가 되고, 277V로 가해졌을 때 N은 4이다.
그리고, 도 1에 표기된 VC는 구동 교류 전압에서 전류제어 가변저항부(500)의 vC(t)의 최대 전압으로서, 인가되는 전압에 따른 vC(t)의 마지막 계단의 전압 값으로 산출된다.
교류전압을 인가했을 때 LED 조명장치의 전력 P는 다음의 수학식 1과 같이 표현된다.
Figure 112017077896267-pat00002
여기에서, T는 교류 전원 전압의 1주기 시간이고, VAC(t)는 시간에 따라 변하는 교류전압이며, iL(t)는 시간에 따라 변하는 전류이다.
또한, VAC는 외부로부터 인가되는 교류 전압 값이고, IL은 회로에 흐르는 최대 전류 값이다.
또한, VC는 전류제어 가변저항부(500)의 전압 vC(t)의 최대 전압이고, RS는 전류제어 가변저항부(500)의 등가 저항을 나타낸다.
그러면, 전력 P를 일정하게 하기 위한 전류제어 가변저항부(500)의 등가 저항(RS)의 값은 다음의 수학식 2로 얻어진다.
Figure 112017077896267-pat00003
여기에서, P는 LED 구동장치의 전력이고, VAC는 외부로부터 인가되는 교류 전압 값이며, VC는 전류제어 가변저항부(500)의 전압 vC(t)의 최대 전압을 나타낸다.
이를 도 1의 4개의 LED 배열부(210 내지 240)을 사용한 경우, 일 실시 예에서 전류제어 가변저항부(500)의 등가 저항(RS)의 그래프를 계산하면 도 3의 점선으로 표시된 'RS_정전력'과 같다.
교류전압이 증가함에 따라 전류제어 가변저항부(500)의 등가 저항(RS)는 증가해야 하는데, 전압이 증가함에 따라 직렬 연결되는 LED 전압이 증가하면서 직렬형 IC의 채널 전류가 계단 형태로 증가하므로 VC도 계단 형태로 증가하여 전류 제어 저항 또한 계단 형태로 증가되어야 일정 전력을 얻을 수 있다.
도 5는 도 1에 도시된 LED 구동장치를 통하여 전류 제어 가변저항부의 각 노드 전압을 시뮬레이션한 결과의 그래프이다.
도 6은 도 1에 도시된 LED 구동장치에 인가되는 교류 구동 전압에 따른 전력을 시뮬레이션한 결과를 목표 전력 값과 비교한 그래프이다.
도 7은 도 1에 도시된 LED 구동장치를 인쇄 회로 기판에 실제 회로로 구성한 사진이다.
도 8은 도 7에 도시된 본 발명의 LED 실제 회로를 통해 측정한 전력 값을 도 6 에 도시된 시뮬레이션 결과 및 목표 전력 값과 비교한 그래프이다.
도 1 내지 도 8을 참조하여 본 발명의 일 실시예에 따른 고 발광 균제도 프리 볼트 LED 구동장치의 동작을 세부적으로 설명하면 다음과 같다.
도 4에서 보는 바와 같이, 전압감지 회로부(600)에는 세 개의 외부 연결 포트(SP1, SP2, SP3)가 있으며, 전류제어 가변저항부(500)에도 세 개의 외부 연결 포트(CP1, CP2, CP3)가 있다.
전압감지 회로부(600)의 외부 연결 포트(SP1)는 도 1의 정류 소자 정류전압의 (+)단과 연결되어 있다.
전류제어 가변저항부(500)의 외부 연결 포트(CP1)은 도 1의 직렬형 스위치 소자(400)의 외부 연결 포트(MP5)와 연결되어 있다.
전압감지 회로부(600)의 외부 연결 포트(SP2)는 전류제어 가변저항부(500)의 외부 연결 포트(CP2)에 연결되고, 전압감지 회로부(600)의 외부 연결 포트(SP3)과 전류제어 가변저항부(500)의 외부 연결 포트(CP3)는 정류 소자(100)의 정류전압의 (-)단과 같이 접지되어 있다.
전압감지 회로부(600)의 외부 연결 포트(SP1)에는 직렬로 3개의 분기 저항(Rv1, Rv2, Rv3)이 연결되는데, 첫 번째 분기 저항(Rv1)은 전압을 감소시켜 다른 단자에 연결된 부품들이 저전압에서 동작할 수 있도록 한다.
또한, 두 번째와 세 번째 분기 저항(Rv2, Rv3)은 첫 번째 분기 저항(Rv1)과 함께 전압을 분기하여 교류전압에 비례하게 되는데, 그에 병렬로 연결된 커패시터(Cv1)에 의해 교류전압에 비례하는 직류전압이 된다.
이 제2 직류전압(V2)은 트랜지스터(T1)의 드레인에 연결된 드레인 저항(RvD)에 전원을 공급하고, 제3 직류전압(V3)은 트랜지스터(T1)의 게이트에 연결된다.
도 1에서 외부에서 공급되는 교류전압이 증가하면 제2 직류전압(V2)가 증가하고, 전류제어 가변저항부(500)의 트랜지스터(T2)가 완전히 턴 온(Turn-on)되어 전류제어 가변저항부(500)의 외부 연결 포트(CP1)와 외부 연결 포트(CP3) 사이의 저항은 제어 저항(Rs1)과 제어 저항(Rs2)의 병렬 저항값으로 구동된다.
외부에서 공급되는 교류전압이 증가함에 따라 제2 직류전압(V2)이 증가함과 동시에 제3 직류전압(V3)이 증가하면서 전압감지 회로부(600)의 트랜지스터(T1)이 서서히 턴온된다.
이에 따라, 저항(RvD)를 통하여 전류가 흐르면서 전압강하가 일어나 출력 전압(Vo)이 감소한다.
또한, 전류제어 가변저항부(500)의 트랜지스터(T2)가 완전히 턴 온된 상태에서 전류가 감소하면서 저항이 증가하여 직렬 연결된 제2 제어 저항(Rs2)과 트랜지스터(T2) 양단의 저항이 증가하여, 교류구동 전압이 증가하면 전류가 감소하게 되어 전력이 일정하게 된다.
따라서, 본 발명의 전류제어 가변저항부(500)는 아날로그 디밍 단자 또는 기준전압 발생기로 대체 가능하다.
도 6에서 보는 바와 같이, 각 나라별 해당 교류전압인 100V, 120V, 200V, 220V, 230V, 245V, 277V 구동 시에는 목표 전력의 11%이내에서 구동되며, 전체전압 100~277V내에서는 16% 이내로 구동된다.
주 관심 전압을 실제 구동전압인 120V(미국), 220V(아시아, 유럽 일부), 277V(미국) 3개로 설정한 경우 목표전력의 오차율 1% 이내로 거의 동일한 전력으로 구동됨을 알 수 있다.
또한, 도 8에서 보는 바와 같이, 17W를 목표로 미국 사용 전압인 120V, 277V, 유럽 사용 전압인 230V에서 전력이 각각 16.7W, 17.7W, 17.8W로 17W를 기준으로 -1.8%, 4.1%, 4.8% 양호한 수준으로 전력이 일정한 결과를 볼 수 있다.
이와 같이, 본 발명은 외부에서 공급되는 교류전압이 변화하는 경우 이를 감지하여 저항값을 가변하여 전력이 일정하게 출력되도록 조절함으로써, 교류전압과 직결되는 LED 조명장치에서 높은 발광 균제도로 구동이 가능하며 국가별로 상이한 교류 정격 전압에 관계없이 일정한 전력으로 구동이 가능한 고 발광 균제도 프리 볼트 LED 구동장치를 제공한다.
이를 통하여, 저전압부터 고전압까지 하나의 교류 직결형 LED 구동장치로 동일한 전력으로 작동하며, 순간적인 전압 변동에 의한 구동장치의 밝기의 변화도 감소된다.
또한, 사용정격전압보다 높은 고전압 발생 시에도 안전한 구동이 가능하고, 조광기 사용 시에도 밝기의 제어가 양호하다.
또한, 국가 별로 다른 정격전압을 가지는 LED가 구비된 전자 기기나 전기 설비 등을 설치할 때 동작 불량에 의한 과열, 파괴, 화재 등의 위험 가능성을 방지할 수 있어 제품의 성능이 향상된다.
이상, 일부 예를 들어서 본 발명의 바람직한 여러 가지 실시예에 대해서 설명하였지만, 본 "발명을 실시하기 위한 구체적인 내용" 항목에 기재된 여러 가지 다양한 실시예에 관한 설명은 예시적인 것에 불과한 것이며, 본 발명이 속하는 기술 분야에서 통상의 지식을 가진 자라면 이상의 설명으로부터 본 발명을 다양하게 변형하여 실시하거나 본 발명과 균등한 실시를 행할 수 있다는 점을 잘 이해하고 있을 것이다.
또한, 본 발명은 다른 다양한 형태로 구현될 수 있기 때문에 본 발명은 상술한 설명에 의해서 한정되는 것이 아니며, 이상의 설명은 본 발명의 개시 내용이 완전해지도록 하기 위한 것으로 본 발명이 속하는 기술 분야에서 통상의 지식을 가진 자에게 본 발명의 범주를 완전하게 알려주기 위해 제공되는 것일 뿐이며, 본 발명은 청구범위의 각 청구항에 의해서 정의될 뿐임을 알아야 한다.
100: 정류 소자
210 내지 240: LED 배열부
P1 내지 P3: 전류 배수 스위치 소자
400: 직렬형 스위치 소자
500: 전류제어 가변저항부
600: 전압감지 회로부

Claims (17)

  1. 외부로부터 교류 전압을 인가받아 정류하여 직류 전압을 출력하는 정류소자;
    상호 직렬 연결되어 상기 직류 전압을 인가받아 발광 다이오드를 발광시키는 복수개의 LED 배열부;
    상기 복수개의 LED 배열부 각각의 사이에 위치하여 상기 복수개의 LED 배열부 각각에서 출력되는 전류를 인가받아 배수의 전류값을 가지는 복수개의 전류를 출력하는 복수개의 전류 배수 스위치 소자;
    상기 복수개의 전류를 인가받아 내장된 복수개의 트랜지스터의 개폐에 따라 전류의 전달을 제어하는 직렬형 스위치 소자;
    상기 직렬형 스위치 소자에 연결되어 상기 인가되는 교류전압이 변화하는 경우 저항값이 가변하여 전력이 일정하게 출력되도록 조절하는 전류제어 가변저항부; 및
    일측이 상기 정류 소자와 연결되어 상기 직류 전압을 감지하고 타측이 상기 전류제어 가변저항부와 연결되어, 상기 저항값의 가변을 제어하는 전압감지 회로부;
    를 구비하고,
    상기 전압감지 회로부는
    일측이 상기 정류 소자의 (+) 단자에 연결되어 상기 직류 전압을 인가받고, 타측이 접지되어 상기 인가받은 직류 전압을 분기하는 직렬 연결된 제1 내지 제3 분기 저항;
    상기 제2 및 제3 분기 저항에 병렬 연결되어 상기 분기된 직류 전압을 충전하는 직류 전압 충전부; 및
    상기 직류 전압 충전부에 병렬 연결되어 상기 제3 분기 저항에 분기되는 직류 전압의 크기에 따라 개폐하여 상기 충전된 직류 전압의 크기를 조절하여 출력 전압 포트로 출력하는 제1 스위칭부;
    를 구비하는 것을 특징으로 하는,
    고 발광 균제도 프리 볼트 LED 구동장치.
  2. 제1항에 있어서,
    상기 전류제어 가변저항부는
    등가 저항(RS)이 아래의 수학식으로 산출되되,
    Figure 112017077896267-pat00004

    상기 P는 상기 LED 구동장치의 전력이고, 상기 VAC는 외부로부터 인가되는 상기 교류 전압이며, 상기 VC는 상기 전류제어 가변저항부의 최대 전압값인 것을 특징으로 하는,
    고 발광 균제도 프리 볼트 LED 구동장치.
  3. 삭제
  4. 제1항에 있어서,
    상기 직류 전압 충전부는
    일측이 제2 직류전압 단자에 연결되어 상기 직류 전압을 인가받고, 타측이 접지되는 제1 커패시터; 및
    상기 제1 커패시터에 병렬 연결되어 상기 충전되는 직류 전압의 과전압을 방지하는 제너 다이오드;
    를 구비하는 것을 특징으로 하는,
    고 발광 균제도 프리 볼트 LED 구동장치.
  5. 제1항에 있어서,
    상기 제1 스위칭부는
    게이트 단자가 제3 직류전압 단자에 연결되고, 소스 단자가 접지되는 제1 전계 효과 트랜지스터;
    일측이 제1 직류전압 단자에 연결되고, 타측이 상기 제1 전계 효과 트랜지스터의 드레인 단자에 연결되는 드레인 저항;
    일측이 상기 제1 전계 효과 트랜지스터의 소스 단자에 연결되고, 타측이 접지되는 소스 저항; 및
    일측이 상기 제1 전계 효과 트랜지스터의 드레인 단자 및 상기 출력 전압 포트에 연결되고, 타측이 접지되는 제2 커패시터;
    를 구비하는 것을 특징으로 하는,
    고 발광 균제도 프리 볼트 LED 구동장치.
  6. 제1항에 있어서,
    상기 복수개의 LED 배열부는
    LED 배열부 개수가 4개일 경우, 53 내지 79 V 를 기본 구동 전압으로 하는 것을 특징으로 하는,
    고 발광 균제도 프리 볼트 LED 구동장치.
  7. 제6항에 있어서,
    상기 복수개의 LED 배열부는
    병렬 연결되는 LED 개수가 3:1:1:1의 비율로 구성되는 것을 특징으로 하는,
    고 발광 균제도 프리 볼트 LED 구동장치.
  8. 제6항에 있어서,
    상기 복수개의 LED 배열부는
    병렬 연결되는 LED 개수가 4:2:1:1의 비율로 구성되는 것을 특징으로 하는,
    고 발광 균제도 프리 볼트 LED 구동장치.
  9. 제1항에 있어서,
    상기 복수개의 LED 배열부는
    LED 배열부 개수가 5개일 경우, 40 내지 60 V 를 기본 구동 전압으로 하는 것을 특징으로 하는,
    고 발광 균제도 프리 볼트 LED 구동장치.
  10. 제9항에 있어서,
    상기 복수개의 LED 배열부는
    병렬 연결되는 LED 개수가 4:1:1:1:1의 비율로 구성되는 것을 특징으로 하는,
    고 발광 균제도 프리 볼트 LED 구동장치.
  11. 제9항에 있어서,
    상기 복수개의 LED 배열부는
    병렬 연결되는 LED 개수가 6:2:2:1:1의 비율로 구성된,
    고 발광 균제도 프리 볼트 LED 구동장치.
  12. 제1항에 있어서,
    상기 복수개의 LED 배열부는
    LED 배열부 개수가 6개일 경우, 36 내지 54 V 를 기본 구동 전압으로 하는 것을 특징으로 하는,
    고 발광 균제도 프리 볼트 LED 구동장치.
  13. 제12항에 있어서,
    상기 복수개의 LED 배열부는
    병렬 연결되는 LED 개수가 3:3:2:2:1:1의 비율로 구성된,
    고 발광 균제도 프리 볼트 LED 구동장치.
  14. 제1항에 있어서,
    상기 전류제어 가변저항부는
    드레인 단자가 상기 직렬형 스위치 소자와 연결되어 전류를 전달받고, 게이트 단자가 상기 출력 전압 포트에 연결되어 인가되는 출력 전압의 세기에 따라 개폐되는 제2 전계 효과 트랜지스터;
    일측이 상기 전계 효과 트랜지스터의 드레인 단자에 연결되고 타측이 접지되는 제1 제어 저항; 및
    일측이 상기 전계 효과 트랜지스터의 소스 단자에 연결되고 타측이 접지되는 제2 제어 저항;
    을 구비하는 것을 특징으로 하는,
    고 발광 균제도 프리 볼트 LED 구동장치.
  15. 제1항에 있어서,
    상기 전류제어 가변저항부는
    아날로그 디밍 단자로 대체 가능한 것을 특징으로 하는,
    고 발광 균제도 프리 볼트 LED 구동장치.
  16. 제1항에 있어서,
    상기 전류제어 가변저항부는
    기준전압 발생기로 대체 가능한 것을 특징으로 하는,
    고 발광 균제도 프리 볼트 LED 구동장치.

  17. 제1항에 있어서,
    상기 직렬형 스위치 소자는
    드레인 단자가 상기 복수개의 전류 배수 스위치 소자 각각에 연결되고 소스 단자가 공통 노드를 통해 상기 전류제어 가변저항부에 연결되어 게이트 단자에 인가되는 전압의 세기에 응답하여 개폐하는 복수개의 전계 효과 트랜지스터;
    를 구비하는 것을 특징으로 하는,
    고 발광 균제도 프리 볼트 LED 구동장치.
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