KR102135688B1 - 발광 다이오드 조명 장치 - Google Patents

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Abstract

LED 조명 장치가 적어도 2개의 발광 장치, 2개의 전류 감지 소자, 및 2개의 전류 조절기를 포함한다. 제1 전류와 제2 전류에 따라 광을 제공하기 위해, 제1 발광 장치와 제2 발광 장치는 정류된 AC 전압에 의해 각각 구동된다. 제1 전류 감지 소자는 제1 전류와 연관된 제1 피드백 전압을 제공하고, 제2 전류 감지 소자는 제2 전류와 연관된 제2 피드백 전압을 제공한다. 제1 전류 조절기는 제1 피드백 전압 및 정류된 AC 전압과 연관된 라인 전압 검출 전압에 따라 제1 조절 전류 설정을 제공한다. 여기서, 제1 조절 전류 설정의 파형이 정류된 AC 전압의 파형을 따른다. 제2 전류 제어기는 제2 발광 장치에 병렬로 연결되어 제2 피드백 전압에 따라 일정한 제2 조절 전류 설정을 제공한다.

Description

발광 다이오드 조명 장치{LIGHT-EMITTING DIODE LIGHTING DEVICE}
본 출원은 2017년 10월 24일에 출원된 미국 가출원 제62/576,091호에 대해 우선권을 주장하는 바이다. 본 발명은 복수의 구동단을 가진 LED 조명 장치에 관한 것으로, 상세하게는 전류 고조파를 개선하기 위한 복수의 구동단을 가진 LED 조명 장치에 관한 것이다.
전통적인 백열 전구에 비교할 때, 전력 소비가 낮고, 수명이 길며, 크기가 작고, 예열 시간 없으며, 반응 속도가 빠르고, 소형 장치 또는 어레이 장치로서 제조될 수 있다는 점에서 발광 다이오드(LED)가 유리하다. 휴대폰, 또는 노트북 컴퓨터, 또는 개인 정보 단말기(PDA)와 같은 다양한 전자 장치용 옥외 표시 장치, 교통 표지판, 액정 표시 장치(LCD) 뿐만 아니라, LED는 형광등이나 백열등 대신 옥내/옥외 조명 장치로도 널리 사용된다.
일상 생활에서 전자 장치의 사용이 늘어남에 따라, 저전압 교류(AC) 공용 전원 네트워크(public mains network)의 고조파 전류로 인한 스트레스가 크게 증가했다. 이러한 네트워크의 품질을 유지하기 위해, 부하에 의해 다시 네트워크로 유입되는 고조파 전류에 대한 레벨을 설정하기 위해 유럽 표준인 EN 61000-3-2가 제정되었다. EN 61000-3-2에 따르면, 조명 장비에서의 최대 허용 고조파 전류가 기본 입력 전류의 백분율로서 제공된다. 일반적으로, 정류된 AC 전압에 의해 직접 구동되는 LED 조명 장치는 직렬로 연결된 복수의 LED를 채택하여 필요한 휘도를 제공한다. LED 조명 장치를 구동하는 종래의 방법에서는, LED가 유효 동작 전압 범위를 증가시키기 위해 단계적으로 점등될 수 있다. 그러나, LED 조명 장치의 전류 고조파가 개선될 필요가 있다.
본 발명은 복수의 구동단을 가진 LED 조명 장치를 제공한다. 상기 LED 조명 장치는 정류된 AC 전압에 의해 구동되고, 제1 전류에 따라 광을 제공하도록 구성된 제1 발광 장치(first luminescent device); 상기 제1 전류와 연관된 제1 피드백 전압을 제공하도록 구성된 제1 전류 감지 소자(first current sensing element); 상기 제1 피드백 전압 및 상기 정류된 AC 전압과 연관된 라인 전압 검출 전압에 따라 제1 조절 전류 설정을 제공하도록 구성된 제1 전류 조절기(first current regulator) - 상기 제1 조절 전류 설정의 파형은 상기 정류된 AC 전압의 파형을 따름 -; 상기 제1 발광 장치에 직렬로 연결되고, 제2 전류에 따라 광을 제공하도록 구성된 제2 발광 장치; 상기 제2 전류와 연관된 제2 피드백 전압을 제공하도록 구성된 제2 전류 감지 소자; 및 상기 제2 발광 장치에 병렬로 연결되고, 상기 제2 피드백 전압에 따라 일정한 제2 조절 전류 설정을 제공하도록 구성된 제2 전류 제어기를 포함한다.
다양한 그림과 도면에 예시된 바람직한 실시예의 다음의 상세한 설명을 읽은 후, 본 발명의 이러한 목적과 다른 목적이 당업자에게 확실히 명백해질 것이다.
도 1은 본 발명의 일 실시예에 따른 LED 조명 장치를 나타낸 도면이다.
도 2는 본 발명의 다른 실시예에 따른 LED 조명 장치를 나타낸 도면이다.
도 3은 본 발명의 또 다른 실시예에 따른 LED 조명 장치를 나타낸 도면이다.
도 4는 본 발명의 일 실시예에 따른 LED 조명 장치의 전류 조절기를 구현하는 전류 조절기 블록을 나타낸 도면이다.
도 5는 본 발명의 일 실시예에 따른 도 1의 LED 조명 장치의 전류 조절기를 구현하는 전류 조절기 블록을 나타낸 도면이다.
도 6은 본 발명의 일 실시예에 따른 도 2의 LED 조명 장치의 전류 조절기를 구현하는 전류 조절기 블록을 나타낸 도면이다.
도 7은 본 발명의 일 실시예에 따른 도 3의 LED 조명 장치의 전류 조절기를 구현하는 전류 조절기 블록을 나타낸 도면이다.
도 8은 본 발명의 일 실시예에 따른 도 1과 도2의 LED 조명 장치의 전류/전압 특성을 나타낸 도면이다.
도 9는 본 발명의 다른 실시예에 따른 도 1과 도 2의 LED 조명 장치의 전류/전압 특성을 나타낸 도면이다.
도 10은 본 발명의 일 실시예에 따른 도 3의 LED 조명 장치의 전류/전압 특성을 나타낸 도면이다.
도 11은 본 발명의 다른 실시예에 따른 도 3의 LED 조명 장치의 전류/전압 특성을 나타낸 도면이다.
도 1 내지 도 3은 본 발명의 실시예에 따른 LED 조명 장치(101-103)를 나타낸 도면이다. LED 조명 장치(101-103) 각각은 전원 회로(110), 전압 분배 회로(120), (N+1)개의 발광 장치(LED0-LEDN), (N+1)개의 전류 조절기(CR0-CRN), (N+1)개의 전류 감지 소자(RS0-RSN)(N은 양의 정수)를 포함한다. 발광 장치(LED0-LEDN)는 직렬로 연결된다. 전류 조절기(CR0-CRN)는 발광 장치(LED0-LEDN)를 통해 흐르는 전류를 조절하도록 각각 구성된다.
LED 조명 장치(101-103)를 구동하기 위해, 전원 회로(110)는 양의 주기와 음의 주기를 가진 AC 전압(VS)을 수신하고, 브리지 정류기(112)를 이용하여 음의 주기 동안 AC 전압(VS)의 출력을 변환하도록 구성됨으로써, 값이 시간에 따라 주기적으로 변하는 정류된 AC 전압(VAC)을 제공한다. N1이 전원 회로(110)의 양의 출력단을 나타내고, N2가 전원 회로(110)의 음의 출력단을 나타낸다. 다른 실시예에서, 전원 회로(110)는 임의의 AC 전압(VS)을 수신하고, AC-AC 컨버터를 이용하여 전압 변환을 수행하며, 변환된 AC 전압(VS)을 브리지 정류기(112)를 이용하여 정류함으로써, 값이 시간에 따라 주기적으로 변하는 정류된 AC 전압(VAC)을 제공할 수 있다. 하지만, 전원 회로(110)의 구성이 본 발명의 보호범위를 한정하지 않는다.
전압 분배 회로(120)는 전원 회로(110)의 양의 출력단(N1)과 음의 출력단(N2) 사이에 직렬로 연결된 복수의 저항(RD1-RDM)(M은 1보다 큰 정수)를 포함한다. 전압 분배 회로(120)는 정류된 AC 전압(VAC)의 레벨과 연관된 전압(VLVD)을 전류 조절기(CR0)에 제공하도록 구성된다. 하지만, 전압 분배 회로(120)의 구조가 본 발명의 보호범위를 한정하지 않는다.
LED 조명 장치(101-103)에서, 발광 장치(LED0-LEDN) 각각은 단일 LED 또는 직렬로 연결된 복수의 LED를 채용할 수 있다. 도 1 내지 도 3은 단일 접합 LED, 다중 접합 고전압(high-voltage, HV) LED, 또는 다양한 유형의 LED의 임의의 조합으로 구성될 수 있는 복수의 LED를 이용하는 실시예를 도시하고 있다. 그러나, 발광 장치(LED0-LEDN)의 유형과 구성이 본 발명의 보호범위를 한정하지 않는다.
LED 조명 장치(101-103)에서, 전류 감지 소자(RS0-RSN) 각각은 저항 또는 유사한 기능을 제공하는 다른 장치를 채용할 수 있다. 그러나, 전류 감지 소자의 유형이 본 발명의 보호범위를 한정하지 않는다.
설명의 목적을 위해, 설명 및 도면 전체에 걸쳐 LED 조명 장치(101-103)의 동작을 설명하기 위해 다음의 기호가 사용된다. ILED1-ILEDN은 발광 장치(LED1-LEDN)를 통해 흐르는 전류를 나타낸다. ILED는 발광 장치 LED0를 통해 흐르는 전류를 나타내고, 또한 LED 조명 장치(101-103)를 통해 흐르는 전체 전류이다. IT1-ITN은 각각 전류 조절기(CR1-CRN)로 유출되는 전류를 나타낸다.
도 4는 본 발명의 일 실시예에 따른 LED 조명 장치(101-103)의 전류 조절기(CR1-CRN)를 구현하는 전류 조절기 블록(40)을 나타낸 도면이다. 전류 조절기 블록(40)은 전류 제어기(56)와 제어 가능한 전류원(58)을 포함한다. 전류 조절기 블록(40)은 3핀 장치로서 동일한 칩에 제조될 수 있다. 여기서, 핀(P1)이 대응하는 조명 장치의 제1 단부에 연결되는 입력 핀이고, 핀(P2)이 대응하는 후속단 전류 조절기의 제1 단부의 핀(P1)에 연결되는 접지 핀이며, 핀(P3)이 대응하는 조명 장치의 제2 단부에 연결되는 제어 핀이다. 전류 감지 소자(RS1-RSN)는 각각, 전류 조절기(CR1-CRN)를 구현하는 대응하는 전류 조절기 블록(40)의 핀(P2)과 핀(P3) 사이에 연결된다. 전류 조절기(CR1-CRN)를 구현하는 전류 조절기 블록(40)의 제어 가능한 전류원(58)은 각각 발광 장치(LED1-LEDN)에 대한 조절 전류(IT1-ITN)를 생성하도록 구성된다. 전류 감지 소자(RS1-RSN)는, 발광 장치(LED1-LEDN)를 통해 흐르는 전류(ILED1-ILEDN)를 모니터링하여 핀(P3)을 통해 피드백 전압(VFB)을 전류 제어기(56)에 제공하도록 구성된다. 전류 조절기(CR1-CRN)를 구현하는 전류 조절기 블록(40)의 전류 제어기(56)는 각각, 전류 감지 소자(RS1-RSN)에 의해 제공된 피드백 전압(VFB)에 따라, 대응하는 제어 가능한 전류원(58)을 동작시키기 위해 제어 신호(VG)를 생성하도록 구성된다. 전류 조절기(CR1-CRN)를 구현하는 전류 조절기 블록(40)의 제어 가능한 전류원(58)은, 발광 장치(LED1-LEDN)를 통해 흐르는 전류(ILED1-ILEDN)에 따라 발광 장치(LED1-LEDN)에 대한 각각의 일정한 조절 전류(IT1-ITN)를 각각의 일정한 레벨로 생성하도록 구성된다. 더 구체적으로, 발광 장치를 통해 흐르는 전류가 너무 크면, 대응하는 전류 제어기(56)는, 더 많은 전류를 분류(shunt)하기 위해 대응하는 제어 가능한 전류원(58)을 구동하여 조절 전류를 증가시키도록 구성됨으로써, 발광 장치를 통해 흐르는 전류와 제어 가능한 전류원(58)을 통해 흐르는 전류의 합을 일정한 값으로 유지하고; 발광 장치를 통해 흐르는 전류가 너무 작으면, 대응하는 전류 제어기(56)는, 더 적은 전류를 분류하기 위해 대응하는 제어 가능한 전류원(58)을 구동하여 조절 전류를 감소시키도록 구성됨으로써, 발광 장치를 통해 흐르는 전류와 제어 가능한 전류원(58)을 통해 흐르는 전류의 합을 일정한 값으로 유지한다.
도 5는 본 발명의 일 실시예에 따른 LED 조명 장치(101)의 전류 조절기(CR0)를 구현하는 전류 조절기 블록(41)를 나타낸 도면이다. 전류 조절기 블록(41)은 전압 감지 회로(54), 전류 제어기(56), 및 제어 가능한 전류원(58)을 포함한다. LED 조명 장치(101)의 전류 조절기(CR0)를 구현하는 전류 조절기 블록(41)은 4핀 장치로서 동일한 칩에 제조될 수 있다. 여기서, 핀(P1)이 조명 장치(LED1-LEDN)에 직렬로 연결되는 입력 핀이고, 핀(P2)이 전원 회로(110)의 음의 출력단(N2)에 연결되는 접지 핀이며, 핀(P3)이 제어 핀이고, 핀(P4)는 정류된 AC 전압(VAC)의 레벨과 연관된 전압(VLVD)에 기초하여 전원 회로(110)의 상태를 모니터링하기 위한 전압 분배 회로(120) 내의 2개의 인접한 저항 사이에 연결되는 라인 전압 검출 핀(line voltage detection pin)이다. LED 조명 장치(101)의 전류 조절기 블록(41)을 구현하는 전류 조절기 블록(41)의 핀(P2)과 핀(P3) 사이에 연결되는 전류 감지 소자(RS0)는, 전류(ILED)의 전류 레벨과 연관된 피드백 전압(VFB)을 제공하도록 구성된다. 전압 감지 회로(54)는 핀(P4)로부터의 전압(VLVD)에 따라 전류 제어기(56)용 제어 신호(S1)를 생성하도록 구성된다. 전류 조절기(CR0)를 구현하는 전류 조절기 블록(41)의 전류 제어기(56)는, 제어 가능한 전류원(58)이 전류 고조파를 개선하기 위해 전압(VLVD)의 파형을 따르는 파형을 가지게끔 전류(ILED)를 조절할 수 있도록, 제어 신호(VG)를 생성하여 제어 신호(S1)와 핀(P3)으로부터의 피드백 전압(VFB)에 따라 제어 가능한 전류원(58)을 구동하도록 구성된다.
도 6은 본 발명의 일 실시예에 따른 LED 조명 장치(102)의 전류 조절기(CR0)를 구현하는 전류 조절기 블록(42)을 나타낸 도면이다. LED 조명 장치(102)의 전류 조절기(CR0)를 구현하는 전류 조절기 블록(42)은 내부 조절기(52), 전압 감지 회로(54), 전류 제어기(56), 및 제어 가능한 전류원(58)을 포함한다. LED 조명 장치(102)의 전류 조절기(CR0)를 구현하는 전류 조절기 블록(42)은 5핀 장치로서 동일한 칩에 제조될 수 있다. 여기서, 핀(P1)이 조명 장치(LED1-LEDN)에 직렬로 연결되는 입력 핀이고, 핀(P2)이 전원 회로(110)의 음의 출력단(N2)에 연결되는 접지 핀이며, 핀(P3)이 제어 핀이고, 핀(P4)이 전압 분배 회로(120) 내의 2개의 인접한 저항 사이에 연결되는 라인 전압 검출 핀이며, 핀(P5)이 저항(R1)을 통해 전원(110)의 양의 출력단에 연결되는 전력 핀(power pin)이다. LED 조명 장치(102)의 전류 조절기(CR0)를 구현하는 전류 조절기 블록(42)의 핀(P2)과 핀(P3) 사이에 연결된 전류 감지 소자(RS0)는, 전류(ILED)의 전류 레벨과 연관된 피드백 전압(VFB)을 제공하도록 구성된다. 전압 분배 회로(120)와 함께, LED 조명 장치(102)의 전류 조절기(CR0)를 구현하는 전류 조절기 블록(42)은 정류된 AC 전압(VAC)의 레벨과 연관된 핀(P4)에 설정된 전압(VLVD)에 따라 전원 회로(110)의 상태를 모니터링할 수 있다. 전압 감지 회로(54)는 핀(P4)으로부터의 전압(VLVD)에 따라 전류 제어기(56)용 제어 신호(S1)를 생성하도록 구성된다. LED 조명 장치(102)의 전류 조절기(CR0)를 구현하는 전류 조절기 블록(42)의 전류 제어기(56)는, 제어 가능한 전류원(58)이 전류 고조파를 개선하기 위해 전압(VLVD)의 파형을 따르는 파형을 가지게끔 전류(ILED)를 조절할 수 있도록, 제어 신호(VG)를 생성하여 제어 신호(S1) 및 핀(P3)으로부터의 피드백 전압(VFB)에 따라 제어 가능한 전류원(58)을 구동하도록 구성된다. 핀(P5)이 내부 조절기(52)를 통해 전력을 공급하여 핀(P1)의 드롭 아웃 전압(drop-out voltage)을 낮출 수 있다.
도 7은 본 발명의 일 실시예에 따른 LED 조명 장치(103)의 전류 조절기(CR0)를 구현하는 전류 조절기 블록(43)을 나타낸 도면이다. LED 조명 장치(103)의 전류 조절기(CR0)를 구현하는 전류 조절기 블록(43)은 내부 조절기(52), 전압 감지 회로(54), 전류 제어기(56), 및 제어 가능한 전류원(58)를 포함한다. LED 조명 장치(103)의 전류 조절기(CR0)를 구현하는 전류 조절기 블록(43)은 6핀 장치로서 동일한 칩에 제조될 수 있다. 핀(P1)이 조명 장치(LED1-LEDN)에 직렬로 연결되는 입력 핀이고, 핀(P2)이 전원 회로(110)의 음의 출력단(N2)에 연결되는 접지 핀이며, 핀(P3)이 제어 핀이고, 핀(P4)이 전압 분배 회로(120) 내의 2개의 인접한 저항 사이에 연결되고 또한 정류된 AC 전압의 실효값(RMS)(VAC)을 얻기 위해 저항(R2)와 커패시터(C1)를 통해 전원(110)의 음의 출력단(N2)에 연결되는 라인 전압 검출 핀이며, 핀(P5)이 저항(R1)을 통해 전원(110)의 양의 출력단에 연결되는 전력 핀이며, 핀(P6)이 핀(P4)으로부터 정류된 AC 전압(VAC)의 RMS를 수신하도록 연결되는 RMS의 라인 전압 검출이다. LED 조명 장치(103) 내의 전류 조절기(CR0)를 구현하는 전류 조절기 블록(43)의 핀(P2)과 핀(P3) 사이에 연결된 전류 감지 소자(RS0)는, 전류(ILED)의 전류 레벨과 연관된 피드백 전압(VFB)을 제공하도록 구성된다. 전압 분배 회로(120)과 함께, LED 조명 장치(103)의 전류 조절기(CR0)를 구현하는 전류 조절기 블록(43)은, 정류된 AC 전압(VAC)의 레벨과 연관된 핀(P4)에 설정된 전압(VLVD)에 따라 전원 회로(110)의 상태를 모니터링할 수 있다. 전압 감지 회로(54)는 핀(P4)으로부터의 전압(VLVD) 및 핀(P6)으로부터의 전압(VLVDR)에 따라 전류 제어기(56)용 제어 신호(S1)를 생성하도록 구성된다. 전류 고조파를 최소화하기 위해 대응하는 제어 가능한 전류원(58)이 파형이 전압(VLVD)과 전압(VLVD)의 파형을 따르는 조절 전류(IT0)를 생성할 수 있도록, 전류 조절기(CR0)의 전류 제어기(56)는 제어 전압(VG)을 생성하여 제어 신호(S1) 및 핀(P3)으로부터의 피드백 전압(VFB)에 따라 대응하는 제어 가능한 전류원(58)을 구동하도록 구성된다. 핀(P5)이 내부 조절기(52)를 통해 전력을 공급하여 핀(P1)의 드롭 아웃 전압을 낮출 수 있다. LED 조명 장치(103)의 전류 조절기(CR0)는 정류된 Ac 전압(VAC)의 RMS 값을 핀(P6)에서 추가로 검출하여 라인 조절을 개선할 수 있다.
본 발명에서는, 제어 가능한 전류원(58)은 금속 산화막 반도체 전계 효과 트랜지스터(metal-oxide-semiconductor field-effect　transistor, MOSFET), 양극성 접합 트랜지스터(bipolar junction transistor, BJT), 또는 유사한 기능을 가진 다른 장치를 채용할 수 있다. 그러나, 제어 가능한 전류원(58)의 유형이 본 발명의 보호범위를 한정하지 않는다.
도 8 및 도 9는 본 발명에 따른 LED 조명 장치(101, 102)의 전류/전압 특성을 나타낸 도면이다. 예시적인 목적을 위해, 도 8 및 도 9는 N=2인 경우의 실시예를 도시하고 있다. 여기서, 전류 조절기(CR1, CR2)는 전류 조절기 블록(40)으로 구현되어 있고, 전류 조절기(CR0)는 전류 조절기 블록(41 또는 42)으로 구현되어 있다. 전류(ILED)의 전체 조절 전류 설정(regulating current setting)은 전류 조절기(CR0, CR2)에 의해 제어된다. 여기서, 전류 조절기(CR1)의 조절 전류 설정은 ISET1로 표시되고, 전류 조절기(CR2)의 조절 전류 설정은 ISET2로 표시되며, 전류 조절기(CR0)의 조절 전류 설정은 ISET0(t)로 표시된다. 전술한 바와 같이, 전류 조절기(CR1, CR2)는 일정한 조절 전류 설정(ISET1, ISET2)을 제공하도록 구성되고, 전류 조절기(CR0)는 정류된 AC 전압(VAC)의 파형을 따르는 조절 전류 설정(ISET0(t))을 제공하도록 구성된다.
예시적인 목적을 위해, T0 내지 T5는 정류된 AC 전압(VAC)의 주기 동안의 서로 다른 시점을 나타낸다. T0 이전에는 그리고 T5 이후에는, 정류된 AC 전압이 조명 장치(LED0)를 턴 온하기에는 여전히 불충분하며, 전류(ILED)가 실질적으로 0이다. T0 이전에는 그리고 T1 이후에는 그리고 T4와 T5 사이에서는, 전류(ILED)의 값이 전류 조절기(CR1)의 일정한 조절 전류 설정(ISET1)과 전류 조절기(CR0)의 시변 조절 전류 설정(time-varying regulating current setting)(ISET0(t)) 중에서 더 작은 값으로 제한된다. T1과 T2 사이에서는 그리고 T3과 T4 사이에서는, 전류(ILED)의 값이 전류 조절기(CR2)의 일정한 조절 전류 설정(ISET2)과 전류 조절기(CR0)의 시변 조절 전류 설정(ISET0(t)) 중에서 더 작은 값으로 제한된다. T2와 T3 사이에서는, 전류(ILED)의 값이 전류 조절기(CR0)의 시변 조절 전류 설정(ISET0(t))으로 제한된다.
도 8에 도시된 실시예에서, LED 조명 장치(101, 102)의 전류 조절기(CR0)의 핀(P4)이 더 낮은 조절 전류 설정(ISET0(t))을 제공하는 방식으로 전압 분배 회로(120)를 통해 전원(110)의 양의 출력단(N1)에 연결된다. 예를 들어, T0과 T1 사이에서는 조절 전류 설정(ISET0(t))의 값이 조절 전류 설정(ISET1)을 초과하지 않고, T1과 T2 사이에서는 조절 전류 설정(ISET2)을 초과하지 않는다. 이러한 상황 하에서, 정류된 AC 전압(VAC)의 주기 동안에는 전류(ILED)가 전류 조절기(CR0)에 의해 조절된다.
도 9에 도시된 실시예에서, LED 조명 장치(101, 102)의 전류 조절기(CR0)의 핀(P4)이 더 높은 조절 전류 설정(ISET0(t))을 제공하는 방식으로 전압 분배 회로(120)를 통해 전원(110)의 양의 출력단(N1)에 연결된다. 예를 들어, T0와 T1 사이 및 T4와 T5 사이의 짧은 구간 동안에는 조절 전류 설정(ISET0(t))의 값이 조절 전류 설정(ISET1)를 초과하며, T2 이전과 T3 이후의 짧은 구간 동안에는 조절 전류 설정(ISET2)을 초과한다. 이러한 상황 하에서, 정류된 AC 전압(VAC)의 주기 동안의 T1 이전 그리고 T4 이후에는, 전류(ILED)가 전류 조절기(CR1)에 의해 먼저 조절되고, 그 다음에 전류 조절기(CR0)에 의해 조절된다. 정류된 AC 전압(VAC)의 주기 동안의 T1과 T2 사이 및 T3와 T4 사이에서는, 전류(ILED)가 전류 조절기(CR0)에 의해 먼저 조절되고, 그 다음에 전류 조절기(CR2)에 의해 조절된다.
도 10 및 도 11은 본 발명에 따른 LED 조명 장치(103)의 전류/전압 특성을 나타낸 도면이다. 예시적인 목적을 위해, 도 10 및 도 11은 N=2인 경우의 실시예를 도시하고 있한다. 여기서, 전류 조절기(CR1, CR2)는 전류 조절기 블록(40)으로 구현되어 있고, 전류 조절기(CR0)는 전류 조절기 블록(43)으로 구현되어 있다. LED 조명 장치(101, 102)의 동작과 유사하게, LED 조명 장치(103)에 핀(P6)을 도입하면 핀(P6)의 레벨에 따라 정의된 최대 조절 전류(ISET0_MAX)가 제공된다. 핀(P6)의 레벨이 높아지면(정류된 AC 전압(VAC)의 RMS 값이 더 높으면), 최대 조절 전류(ISET0_MAX)가 낮아질 것이고; 핀(P6)의 레벨이 낮아지면(정류된 AC 전압(VAC)의 RMS 값이 더 낮으면), 최대 조절 전류(ISET0_MAX)가 높아질 것이다.
전술한 다단 구동 방식으로, 본 발명은 LED 조명 장치의 유효 동작 전압 범위와 전류 고조파를 개선할 수 있다.
본 발명의 교시를 유지하면서 장치 및 방법의 다수의 수정과 변경이 이루어질 수 있다는 것을 당업자라면 즉시 알 수 있을 것이다. 따라서, 본 개시는 첨부된 청구 범위의 경계와 범위에 의해서만 제한된다고 해석되어야 한다.

Claims (9)

  1. 복수의 구동단을 가진 발광 다이오드(LED) 조명 장치로서,
    정류된 교류(AC) 전압에 의해 구동되고, 제1 전류에 따라 광을 제공하도록 구성된 제1 발광 장치(first luminescent device);
    상기 제1 전류와 연관된 제1 피드백 전압을 제공하도록 구성된 제1 전류 감지 소자(first current sensing element);
    상기 제1 피드백 전압, 및 상기 정류된 AC 전압과 연관된 라인 전압 검출 전압에 따라 제1 조절 전류 설정을 제공하도록 구성된 제1 전류 조절기(first current regulator) - 상기 제1 조절 전류 설정의 파형은 상기 정류된 AC 전압의 파형을 따름 -;
    상기 제1 발광 장치에 직렬로 연결되고, 제2 전류에 따라 광을 제공하도록 구성된 제2 발광 장치;
    상기 제2 전류와 연관된 제2 피드백 전압을 제공하도록 구성된 제2 전류 감지 소자; 및
    상기 제2 발광 장치에 병렬로 연결되고, 상기 제2 피드백 전압에 따라 일정한 제2 조절 전류 설정을 제공하도록 구성된 제2 전류 조절기
    를 포함하고,
    상기 제1 전류 조절기는,
    상기 제1 발광 장치에 직렬로 연결된 제1 핀;
    제2 핀;
    상기 제1 피드백 전압을 수신하도록 연결된 제3 핀;
    상기 라인 전압 검출 전압을 수신하도록 연결된 제4 핀;
    상기 제2 핀과 상기 제4 핀에 연결되고, 상기 라인 전압 검출 전압에 따라 제1 제어 신호를 생성하도록 구성된 전압 감지 회로;
    상기 제2 핀과 상기 제3 핀에 연결되고, 상기 제1 제어 신호와 상기 제1 피드백 전압에 따라 제2 제어 신호를 생성하도록 구성된 전류 제어기; 및
    상기 제1 핀과 상기 제3 핀에 연결되고, 상기 제1 전류가 상기 제1 조절 전류의 값을 초과하지 않도록 그리고 상기 제1 전류의 파형이 상기 라인 전압 검출 전압의 파형을 따를 수 있도록 상기 제2 제어 신호에 따라 상기 제1 전류를 조절하도록 구성된 제어 가능한 전류원(controllable current source)
    을 포함하는, 발광 다이오드(LED) 조명 장치.
  2. 제1항에 있어서,
    상기 제1 전류 조절기는,
    상기 정류된 AC 전압에 연결된 제5 핀; 및
    상기 제1 전류 조절기에 전력을 공급하기 위해 상기 제5 핀에 연결된 내부 조절기(internal regulator)
    를 더 포함하는, 발광 다이오드(LED) 조명 장치.
  3. 복수의 구동단을 가진 발광 다이오드(LED) 조명 장치로서,
    정류된 교류(AC) 전압에 의해 구동되고, 제1 전류에 따라 광을 제공하도록 구성된 제1 발광 장치(first luminescent device);
    상기 제1 전류와 연관된 제1 피드백 전압을 제공하도록 구성된 제1 전류 감지 소자(first current sensing element);
    상기 제1 피드백 전압, 및 상기 정류된 AC 전압과 연관된 라인 전압 검출 전압에 따라 제1 조절 전류 설정을 제공하도록 구성된 제1 전류 조절기(first current regulator) - 상기 제1 조절 전류 설정의 파형은 상기 정류된 AC 전압의 파형을 따름 -;
    상기 제1 발광 장치에 직렬로 연결되고, 제2 전류에 따라 광을 제공하도록 구성된 제2 발광 장치;
    상기 제2 전류와 연관된 제2 피드백 전압을 제공하도록 구성된 제2 전류 감지 소자; 및
    상기 제2 발광 장치에 병렬로 연결되고, 상기 제2 피드백 전압에 따라 일정한 제2 조절 전류 설정을 제공하도록 구성된 제2 전류 조절기
    를 포함하고,
    상기 제1 전류 조절기는,
    저항;
    커패시터;
    상기 제1 발광 장치에 직렬로 연결된 제1 핀;
    제2 핀;
    상기 제1 피드백 전압을 수신하도록 연결된 제3 핀;
    상기 라인 전압 검출 전압을 수신하기 위해 연결되고, 상기 정류된 AC 전압의 실효값(root mean square, RMS)을 획득하기 위해 상기 저항과 상기 커패시터를 통해 상기 제2 핀에 연결된 제4 핀;
    상기 정류된 AC 전압에 연결된 제5 핀;
    상기 제4 핀으로부터 상기 정류된 AC 전압의 RMS를 수신하도록 연결된 제6 핀;
    상기 제1 전류 조절기에 전력을 공급하기 위해 상기 제5 핀에 연결된 내부 조절기;
    상기 제2 핀, 상기 제4 핀, 및 상기 제6 핀에 연결되고, 상기 라인 전압 검출 전압 및 상기 제6 핀에 설정된 전압에 따라 제1 제어 신호를 생성하도록 구성된 전압 감지 회로;
    상기 제2 핀과 상기 제3 핀에 연결되고, 상기 제1 제어 신호와 상기 제1 피드백 전압에 따라 제2 제어 신호를 생성하도록 구성된 전류 제어기; 및
    상기 제1 핀과 상기 제3 핀에 연결되고, 상기 제1 전류의 파형이 상기 라인 전압 검출 전압의 파형을 따를 수 있도록 상기 제2 제어 신호에 따라 상기 제1 전류를 조절하도록 구성된 제어 가능한 전류원
    을 포함하는, 발광 다이오드(LED) 조명 장치.
  4. 복수의 구동단을 가진 발광 다이오드(LED) 조명 장치로서,
    정류된 교류(AC) 전압에 의해 구동되고, 제1 전류에 따라 광을 제공하도록 구성된 제1 발광 장치(first luminescent device);
    상기 제1 전류와 연관된 제1 피드백 전압을 제공하도록 구성된 제1 전류 감지 소자(first current sensing element);
    상기 제1 피드백 전압, 및 상기 정류된 AC 전압과 연관된 라인 전압 검출 전압에 따라 제1 조절 전류 설정을 제공하도록 구성된 제1 전류 조절기(first current regulator) - 상기 제1 조절 전류 설정의 파형은 상기 정류된 AC 전압의 파형을 따름 -;
    상기 제1 발광 장치에 직렬로 연결되고, 제2 전류에 따라 광을 제공하도록 구성된 제2 발광 장치;
    상기 제2 전류와 연관된 제2 피드백 전압을 제공하도록 구성된 제2 전류 감지 소자; 및
    상기 제2 발광 장치에 병렬로 연결되고, 상기 제2 피드백 전압에 따라 일정한 제2 조절 전류 설정을 제공하도록 구성된 제2 전류 조절기
    를 포함하고,
    상기 제2 전류 조절기는,
    상기 제2 발광 장치의 제1 단부에 연결된 제1 핀;
    상기 제2 전류 감지 소자의 제1 단부에 연결된 제2 핀;
    상기 제2 피드백 전압을 수신하기 위해 상기 제2 발광 장치의 제2 단부와 상기 제2 전류 감지 소자의 제2 단부 사이에 연결된 제3 핀;
    상기 제2 핀과 상기 제3 핀에 연결되고, 상기 제2 피드백 전압에 따라 제어 신호를 생성하도록 구성된 전류 제어기; 및
    상기 제1 핀과 상기 제3 핀에 연결되고, 상기 제2 전류가 상기 제2 조절 전류 설정을 초과하지 않도록 상기 제어 신호에 따라 상기 제2 전류를 조절하도록 구성된 제어 가능한 전류원
    을 포함하는, 발광 다이오드(LED) 조명 장치.
  5. 제1항, 제3항 및 제4항 중 어느 하나의 항에 있어서,
    상기 정류된 AC 전압을 분배하여 상기 라인 전압 검출 전압을 생성하도록 구성된 전압 분배 회로(voltage-dividing circuit)
    를 더 포함하는 발광 다이오드(LED) 조명 장치.
  6. 제1항, 제3항 및 제4항 중 어느 하나의 항에 있어서,
    상기 제2 발광 장치에 직렬로 연결되고, 제3 전류에 따라 광을 제공하도록 구성된 제3 발광 장치;
    상기 제3 전류와 연관된 제3 피드백 전압을 제공하도록 구성된 제3 전류 감지 소자; 및
    상기 제3 발광 장치에 병렬로 연결되고, 상기 제3 피드백 전압에 따라 일정한 제3 조절 전류 설정을 제공하도록 구성된 제3 전류 조절기
    를 더 포함하는 발광 다이오드(LED) 조명 장치.
  7. 제1항, 제3항 및 제4항 중 어느 하나의 항에 있어서,
    상기 정류된 AC 전압을 제공하도록 구성된 전원 회로
    를 더 포함하는 발광 다이오드(LED) 조명 장치.
  8. 제1항, 제3항 및 제4항 중 어느 하나의 항에 있어서,
    상기 제1 전류 감지 소자와 상기 제2 전류 감지 소자는 저항인, 발광 다이오드(LED) 조명 장치.
  9. 삭제
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