KR102172227B1 - 조명 장치, 조명 구동 장치 및 방법 - Google Patents

Abstract

조명 장치, 조명 구동 장치 및 방법에 관한 것으로, 조명 구동 장치는, 전력 공급부, 상기 전력 공급부와 전기적으로 연결된 적어도 하나의 조명부 및 상기 전력 공급부 및 상기 조명부와 전기적으로 연결되고, 상기 적어도 하나의 조명부 각각에 대한 제어 신호를 생성하는 스위칭 제어부를 포함하되, 상기 스위칭 제어부는, 상기 적어도 하나의 조명부 전체에 인가되는 전체 인가 전압과, 상기 적어도 하나의 조명부 각각의 전압을 기반으로 상기 적어도 하나의 조명부 각각에 대한 제어 신호를 생성할 수 있도록 마련된다.

Description

조명 장치, 조명 구동 장치 및 방법{LIGHT APPARATUS, LIGHT DRIVING APPRATUS AND DRIVING METHOD THEREOF}

본 발명은 조명 장치, 조명 구동 장치 및 조명 구동 방법에 관한 것이다.

발광 다이오드(LED, Light emitting diode)는 전자와 양공 쌍의 재결합을 이용하여 전기 에너지를 광 에너지로 변환하는 반도체 소자로, 수명이 길고 발광 효율이 높아 다양한 분야에서 널리 사용되고 있다. 예를 들어, 발광 다이오드는 실내 또는 야외 조명등, 광고판, 디스플레이 장치 또는 차량용 조명등과 같이 다양한 분야의 다양한 장치에 채용되어 이용되고 있다.

근자에는 교류 전원에 의해 직접 발광 다이오드가 구동되는 직접 교류 발광 다이오드 구동 장치(direct AC LED drive)가 연구되고 있다. 직접 교류 발광 다이오드 구동 장치는 낮은 비용으로 높은 역률(power factor)을 얻을 수 있다는 장점이 있다. 교류 발광 다이오드 구동 장치의 구현을 위해, 종래에는 단순한 발광 다이오드 브리지 구조를 사용하는 직접 교류 발광다이오드 구동 장치가 소개된 바가 있다. 그러나, 이와 같은 장치는 20% 미만의 %플리커(%flicker) 유지가 불가능한 문제점이 있었다. 이의 해결을 위해, 직접 교류 발광다이오드 구동 장치에 자성체 및 전용 집적회로를 채용한 장치도 소개되었으나, 자성체는 부피가 커서 장치 자체의 부피도 증가될 수밖에 없다는 문제점이 있었고, 전용 집적회로는 직접 교류 발광다이오드 구동 장치의 시스템적 복잡성을 야기하여, 설계, 개발 및 제조 비용을 증가시키는 문제점을 가지고 있었다.

대한민국 공개특허 제2016-0033656호 대한민국 등록특허 제1385129호 대한민국 등록특허 제1854038호

본 발명은 높은 역률을 가지면서 플리커를 적절한 수준으로 유지할 수 있는 조명 장치, 조명 구동 장치 및 조명 구동 방법을 제공하는 것을 해결하고자 하는 과제로 한다.

상술한 과제를 해결하기 위하여 조명 장치, 조명 구동 장치 및 조명 구동 방법이 제공된다.

조명 구동 장치는, 전력 공급부, 상기 전력 공급부와 전기적으로 연결된 적어도 하나의 조명부 및 상기 전력 공급부 및 상기 조명부와 전기적으로 연결되고, 상기 적어도 하나의 조명부 각각에 대한 제어 신호를 생성하는 스위칭 제어부를 포함하되, 상기 스위칭 제어부는, 상기 적어도 하나의 조명부 전체에 인가되는 전체 인가 전압과, 상기 적어도 하나의 조명부 각각의 전압을 기반으로 상기 적어도 하나의 조명부 각각에 대한 제어 신호를 생성할 수 있다.

상기 적어도 하나의 조명부는, 서로 순차적으로 직렬 연결된 제1 조명부, 제2 조명부 및 제3 조명부를 포함할 수 있다.

상기 제1 조명부는, 외부로 광을 방출하는 제1 조명 소자 및 상기 제1 조명 소자와 병렬로 연결되고 상기 제어 신호의 수신에 대응하여 온 또는 오프로 전환되는 제1 스위치 및 상기 제1 조명 소자 및 상기 제1 스위치와 병렬로 연결된 제1 커패시터를 포함할 수 있다.

상기 스위칭 제어부는, 상기 전체 인가 전압 및 상기 제1 커패시터의 전압을 기반으로 상기 제어 신호를 생성할 수 있다.

상기 스위칭 제어부는, 상기 제1 조명부의 제1 스위치, 상기 제2 조명부의 제2 스위치 및 상기 제3 조명부의 제3 스위치 각각에 대한 제어 신호를 생성하되, 상기 제1 조명부의 제1 커패시터의 전압, 상기 제2 조명부의 제2 커패시터의 전압 및 상기 제3 조명부의 제3 커패시터의 전압 중 적어도 하나를 이용하여 상기 제어 신호를 생성할 수 있다.

상기 스위칭 제어부는, 상기 제1 커패시터의 전압, 상기 제2 커패시터의 전압 및 상기 제3 커패시터의 전압 중 적어도 두 개의 커패시터의 전압의 합과 상기 전체 인가 전압 사이의 비교 결과를 기반으로 상기 적어도 하나의 조명부 중 적어도 하나에 대한 제어 신호를 생성할 수 있다.

상기 스위칭 제어부는, 상기 전체 인가 전압이 상기 제1 커패시터의 전압 및 상기 제3 커패시터의 전압의 합보다 작거나 또는 상기 제2 커패시터의 전압 및 상기 제3 커패시터의 전압의 합보다 작으면, 상기 제1 스위치가 턴 온 되고, 상기 제2 스위치 및 상기 제3 스위치가 턴 오프 되도록 하거나, 상기 전체 인가 전압이 상기 제1 커패시터의 전압 및 상기 제3 커패시터의 전압의 합보다 크고 상기 제1 커패시터의 전압 및 상기 제2 커패시터의 전압의 합보다 작으면, 상기 제2 스위치가 턴 온 되고, 상기 제1 스위치 및 상기 제3 스위치가 턴 오프 되도록 하거나, 상기 전체 인가 전압이 상기 제1 커패시터의 전압 및 상기 제2 커패시터의 전압의 합보다 크고 상기 제1 커패시터의 전압 내지 상기 제3 커패시터의 전압의 합보다 작으면, 상기 제3 스위치가 턴 온 되고, 상기 제1 스위치 및 상기 제2 스위치가 턴 오프 되도록 하거나, 또는 상기 전체 인가 전압이 상기 제1 커패시터의 전압 내지 상기 제3 커패시터의 전압의 합보다 크면, 상기 제1 스위치 내지 상기 제3 스위치가 턴 오프 되도록 할 수 있다.

상기 전력 공급부는, 교류 전류를 공급하는 교류 전원 및 상기 교류 전류의 위상-컷을 수행하는 위상 제어부를 포함할 수 있다.

조명 구동 장치는, 상기 전력 공급부와 전기적으로 연결되고, 기준 전압을 출력하는 기준 전압 출력부 및 상기 기준 전압을 기반으로 상기 적어도 하나의 조명부를 통과하여 출력된 전류를 조정하는 전류 조정부를 더 포함할 수 있다.

상기 전류 조정부는, 상기 위상 제어부에 의해 수행된 위상-컷에 반비례하도록 상기 적어도 하나의 조명부를 통과하여 출력된 전류를 조정할 수 있다.

조명 구동 장치는, 상기 스위칭 제어부와 전기적으로 연결되고, 상기 스위칭 제어부로부터 조정 전압이 인가되면 조정 전압에 대응하여 역률 보정 전류를 출력하여 상기 조명부를 통과하여 출력된 전류를 조정하는 역률보정부를 더 포함할 수 있다.

상기 위상 제어부는, 트라이액 조광기를 포함할 수 있다.

조명 장치는, 전력 공급부, 상기 전력 공급부와 전기적으로 연결된 적어도 하나의 조명부 및 상기 적어도 하나의 조명부 각각에 대한 제어 신호를 생성하는 스위칭 제어부를 포함할 수 있으며, 상기 스위칭 제어부는, 상기 적어도 하나의 조명부 전체에 인가되는 전체 인가 전압과, 상기 적어도 하나의 조명부 각각에 인가되는 전압을 기반으로 상기 적어도 하나의 조명부 각각에 대한 제어 신호를 생성할 수 있다.

조명 구동 방법은, 전력 공급부로부터 전류가 출력되는 단계, 상기 전력 공급부로부터 적어도 하나의 조명부 전체에 인가되는 전체 인가 전압이 획득되는 단계 및 상기 적어도 하나의 조명부 각각에 인가되는 전압과 상기 전체 인가 전압을 이용하여 상기 적어도 하나의 조명부 각각에 대한 제어 신호가 생성되는 단계를 포함할 수 있다.

상기 적어도 하나의 조명부는, 서로 직렬로 순차적으로 연결된 제1 조명부, 제2 조명부 및 제3 조명부를 포함할 수 있다.

상기 적어도 하나의 조명부 각각에 인가되는 전압과 상기 전체 인가 전압을 이용하여 상기 적어도 하나의 조명부 각각에 대한 제어 신호가 생성되는 단계는, 상기 제1 조명부의 제1 스위치, 상기 제2 조명부의 제2 스위치 및 상기 제3 조명부의 제3 스위치 각각에 대한 제어 신호를 생성하되, 상기 제1 조명부의 제1 커패시터의 전압, 상기 제2 조명부의 제2 커패시터의 전압 및 상기 제3 조명부의 제3 커패시터의 전압 중 적어도 하나를 이용하여 상기 제어 신호를 생성하는 단계를 포함할 수 있다.

상기 제1 조명부의 제1 스위치, 상기 제2 조명부의 제2 스위치 및 상기 제3 조명부의 제3 스위치 각각에 대한 제어 신호를 생성하는 단계는, 상기 제1 커패시터의 전압, 상기 제2 커패시터의 전압 및 상기 제3 커패시터의 전압 중 적어도 둘의 합과, 상기 전체 인가 전압을 비교하고, 비교 결과를 기반으로 상기 제어 신호를 생성하는 단계를 포함할 수 있다.

상기 제1 커패시터의 전압, 상기 제2 커패시터의 전압 및 상기 제3 커패시터의 전압 중 적어도 둘의 합과, 상기 전체 인가 전압을 비교하고, 비교 결과를 기반으로 상기 제어 신호를 생성하는 단계는, 상기 전체 인가 전압이 상기 제1 커패시터의 전압 및 상기 제3 커패시터의 전압의 합보다 작거나 또는 상기 제2 커패시터의 전압 및 상기 제3 커패시터의 전압의 합보다 작으면, 상기 제1 스위치가 턴 온 되고, 상기 제2 스위치 및 상기 제3 스위치가 턴 오프 되도록 제어 신호를 생성하는 단계, 상기 전체 인가 전압이 상기 제1 커패시터의 전압 및 상기 제3 커패시터의 전압의 합보다 크고 상기 제1 커패시터의 전압 및 상기 제2 커패시터의 전압의 합보다 작으면, 상기 제2 스위치가 턴 온 되고, 상기 제1 스위치 및 상기 제3 스위치가 턴 오프 되도록 제어 신호를 생성하는 단계, 상기 전체 인가 전압이 상기 제1 커패시터의 전압 및 상기 제2 커패시터의 전압의 합보다 크고 상기 제1 커패시터의 전압 내지 상기 제3 커패시터의 전압의 합보다 작으면, 상기 제3 스위치가 턴 온 되고, 상기 제1 스위치 및 상기 제2 스위치가 턴 오프 되도록 제어 신호를 생성하는 단계 및 상기 전체 인가 전압이 상기 제1 커패시터의 전압 내지 상기 제3 커패시터의 전압의 합보다 크면, 상기 제1 스위치 내지 상기 제3 스위치가 턴 오프 되도록 제어 신호를 생성하는 단계 중 적어도 하나를 포함할 수 있다.

상술한 조명 장치, 조명 구동 장치 및 조명 구동 방법에 의하면, 높은 역률을 달성하면서도 플리커를 원하는 수준에서 유지할 수 있게 되는 효과를 얻을 수 있다.

또한, 별도의 부품 없이, %플리커가 일정 수준 이하가 되도록 하면서 동시에 트라이악 디밍(TRIAC dimming)을 구현할 수 있게 되는 효과도 얻을 수 있다.

또한, 자성체, 변압기, 인턱터 또는 별도로 제작된 맞춤형 인쇄회로 없이도 트라이악 디머(TRIAC dimmer)와 호환되는 직접 교류 발광 다이오드 드라이버 및 이를 기반으로 하는 장치를 구현할 수 있게 되는 장점을 얻을 수 있다.

또한, 다수의 불필요한 부품의 설치를 필요로 하지 않기 때문에 전체적인 장치의 부피가 감소되고 제작의 난이도가 낮아지며 제작비가 절감되는 효과도 얻을 수 있다.

본 발명의 상세한 설명에서 인용되는 도면을 보다 충분히 이해하기 위하여 각 도면의 상세한 설명이 제공된다.
도 1은 본 발명의 일 실시예에 의한 조명 구동 장치의 블록도이다.
도 2는 도 1에 도시된 조명 구동 장치의 회로도의 일 예이다.
도 3은 조명 구동 장치의 각 단계에서의 동작 상태를 설명하기 위한 도표이다.
도 4는 조명 구동 장치의 동작의 변화의 일례를 시간에 따라 도시한 타이밍 다이어그램이다.
도 5는 스위칭 제어부의 일 실시예에 대한 회로도이다.
도 6은 스위칭 제어부의 동작의 일례에 대한 타이밍 그래프이다.
도 7은 전압 상태에 따라서 스위칭 제어부의 각 부품의 동작의 일례를 도시한 도포이다.
도 8은 기준 전압 출력부의 일 실시예에 대한 회로도이다.
도 9는 위상 컷(phase-cut)을 하지 않은 경우에서의 전압 파형의 일례를 도시한 것이다.
도 10은 위상 컷을 한 경우에서의 전압 파형의 일례를 도시한 것이다.
도 11은 역률 보정을 위한 전류의 공급의 일례를 설명하기 위한 도표이다.
도 12는 조명 장치의 일 실시예에 대한 사시도이다.
도 13은 조명 장치의 과도 응답(transient response)에 대한 측정 결과의 일례를 도시한 그래프 도면이다.
도 14는 조명 장치의 밝기에 대한 측정 결과의 일례를 도시한 그래프 도면이다.
도 15는 위상 컷 비율에 따른 평균 밝기의 일례를 도시한 것이다.
도 16은 조명 구동 방법의 일 실시예에 대한 흐름도이다.

이하 명세서 전체에서 동일 참조 부호는 특별한 사정이 없는 한 동일 구성요소를 지칭한다. 이하에서 사용되는 '부'가 부가된 용어는 소프트웨어 또는 하드웨어로 구현될 수 있으며, 실시예에 따라 '부'가 하나의 부품으로 구현되거나, 하나의 '부'가 복수의 부품들로 구현되는 것도 가능하다.

명세서 전체에서 어떤 부분이 다른 부분과 연결되어 있다고 할 때, 이는 어떤 부분과 다른 부분에 따라서 물리적 연결을 의미할 수도 있고, 또는 전기적으로 연결된 것을 의미할 수도 있다. 또한, 어떤 부분이 다른 부분을 포함한다고 할 때, 이는 특별히 반대되는 기재가 없는 한 다른 부분 이외의 또 다른 부분을 제외하는 것이 아니며, 설계자의 선택에 따라서 또 다른 부분을 더 포함할 수 있음을 의미한다.

'제1' 이나 '제2' 등의 용어는 하나의 부분을 다른 부분으로부터 구별하기 위해 사용되는 것으로, 특별한 기재가 없는 이상 이들이 순차적인 표현을 의미하는 것은 아니다. 또한, 단수의 표현은 문맥상 명백하게 예외가 있지 않는 한, 복수의 표현을 포함할 수 있다.

이하 도 1 내지 도 15를 참조하여 조명 구동 장치 및 이를 이용하는 조명 장치의 일 실시예에 대해서 설명하도록 한다.

도 1은 본 발명의 일 실시예에 의한 조명 구동 장치의 블록도이고, 도 2는 도 1에 도시된 조명 구동 장치의 회로도의 일 예이다.

도 1과 도 2를 참조하면, 조명 구동 장치(100)는 전력 공급부(110), 스위칭 제어부(120) 및 조명 모듈(160)을 포함할 수 있다. 실시예에 따라, 조명 구동 장치(100)는 기준 전압 출력부(130), 역률 보정부(140) 및 전류 조정부(150) 중 적어도 하나를 더 포함할 수 있다. 전력 공급부(110), 스위칭 제어부(120), 기준 전압 출력부(130), 역률 보정부(140), 전류 조정부(150) 및 조명 모듈(160) 중 적어도 둘은 상호 전기적으로 연결되어, 적어도 일 방향으로 전류가 전달될 수 있도록 마련된다. 또한, 전력 공급부(110), 스위칭 제어부(120), 기준 전압 출력부(130), 역률 보정부(140), 전류 조정부(150) 및/또는 조명 모듈(160)은 하나 또는 둘 이상의 물리적으로 분리된 장치나 부품(예를 들어, 기판 등)에 설치될 수 있다. 예를 들어, 하나의 물리적 기판 내에 전력 공급부(110), 스위칭 제어부(120), 기준 전압 출력부(130), 역률 보정부(140), 전류 조정부(150) 및 조명 모듈(160)이 모두 설치될 수도 있고, 물리적으로 분리된 둘 이상의 기판에 전력 공급부(110), 스위칭 제어부(120), 기준 전압 출력부(130), 역률 보정부(140), 전류 조정부(150) 및 조명 모듈(160)이 분산되어 설치될 수도 있다. 또한, 설계자의 선택에 따라서 이들 구성 중 일부는 생략될 수도 있다.

전력 공급부(110)는 조명 구동 장치(100) 내에 소정의 크기의 전압(Vrect, 이하 정류 전압)을 인가하여, 조명 구동 장치(100) 내에서 유동하는 전류를 공급한다. 일 실시예에 의하면, 전력 공급부(110)는 소정 전압(Vin)의 교류 전류를 제공하는 교류 전원(111) 및 교류 전원(111)에서 출력된 교류 전류의 위상-컷(phase-cut)을 수행하는 위상 제어부(112)를 포함할 수 있다. 실시 예에 따라, 전력 공급부(110)는 외부 교류 전원으로부터 교류 전류를 제공받을 수도 있다. 즉, 전력 공급부(110)에는 교류 전원이 포함되지 않을 수도 있다.

일 실시예에 의하면, 위상 제어부(112)는 교류의 위상 제어를 위해 사이리스터(Thyristor) 소자를 포함할 수 있다. 사이리스터는, 예를 들어, 트라이액(TRIAC, Triode AC)일 수 있다. 다시 말해서, 위상 제어부(112)는 트라이액을 이용하여 입력 교류 전압/전류의 일부만을 출력하는 트라이액 조광기(TRIAC dimmer)일 수 있다.

도 2에 도시된 바에 의하면, 전력 공급부(110)와 다른 부품(120 내지 160) 사이에는 브리지 정류기(190)가 더 마련될 수도 있다. 브리지 정류기(190)는 전력 공급부(110)의 교류 전원(111) 및 위상 제어부(112)와 전기적으로 연결되고, 전력 공급부(110)의 교류 전원(111)에서 출력되는 교류 입력 전압(VIN)으로부터 정류 전압(Vrect)을 출력한다. 출력된 정류 전압(Vrect)은 스위칭 제어부(120), 기준 전압 출력부(130) 및 조명 모듈(160) 중 적어도 하나에 인가될 수 있다. 브리지 정류기(190)는, 예를 들어 복수의 다이오드(191 내지 194, 이하 제1 정류기 다이오드 내지 제4 정류기 다이오드) 및 케이블(또는 금속회로 등)을 포함할 수 있다. 만약 교류 전류가 교류 전원(111)에서 위상 제어부(112)를 경유하여 브리지 정류기(190)에 제공되면, 전류는 제1 정류기 다이오드(191)를 통해 다른 부품(120 내지 160 등)으로 전달되고, 제2 정류기 다이오드(192)를 통해 교류 전원(111)으로 되돌아온다. 만약 전류가 교류 전원(111)에서 바로 브리지 정류기(190)로 입력되면, 전류는 제3 정류기 다이오드(193)를 통해 다른 부품(120 내지 160 등)으로 전달되고, 제4 정류기 다이오드(194)를 경유하여 위상 제어부(112)로 입력된 후, 교류 전원(111)으로 되돌아 오게 된다.

스위칭 제어부(120)는, 도 2에 도시된 바와 같이, 각 조명부(161, 162, 163)의 스위치(161-2, 162-2, 163-2) 각각과 전기적으로 연결되어, 각각의 스위치(161-2, 162-2, 163-2)의 개폐를 제어할 수 있도록 마련된다.

구체적으로, 스위칭 제어부(120)는 조명 모듈(160)에 대한 소정 전압의 전기적 신호(Vsc)를 생성할 수 있다. 이 경우, 스위칭 제어부(120)는 적어도 하나의 조명부(161 내지 163) 중 적어도 하나에 대응하는 전기적 신호(Vsc1 내지 Vsc3)를 각각마다 생성할 수 있다. 예를 들어, 조명 모듈(160)이 3개의 조명부, 즉 제1 조명부 내지 제3 조명부(161 내지 163)를 포함하는 경우, 스위칭 제어부(120)는 제1 조명부(161)에 대한 제어 신호(Vsc1), 제2 조명부(162)에 대한 제어 신호(Vsc2) 및 제3 조명부(163)에 대한 제어 신호(Vsc3) 중 적어도 하나를 생성할 수 있다.

일 실시예에 의하면, 스위칭 제어부(120)는 조명 모듈(160)에 인가되는 전체적인 전압(이하, 전체 인가 전압, Vled) 및 각 조명부(161 내지 163)의 전압(Vled1 내지 Vled3, 이하 전체 인가 전압)을 기반으로 각 조명부(161 내지 163) 중 적어도 하나에 대한 제어 신호를 생성할 수 있다. 이 경우, 스위칭 제어부(120)는 조명부(161 내지 163)의 각각의 커패시터(161-3 내지 163-3)에 인가된 전압(Vled1 내지 Vled3) 중 적어도 하나와, 전체 인가 전압(Vled)를 이용하여, 소정의 전압의 제어 신호(Vsc1 내지 Vsc3)를 각각 발생시킬 수도 있다.

이와 같이, 전기적 신호(Vsc1 내지 Vsc3)가 발생되면, 발생된 전기적 신호(Vsc)는 도선이나 회로 등을 통하여 각 조명부(161 내지 163)로 전달될 수 있으며, 각 조명부(161 내지 163)의 스위치(161-2, 162-2, 163-2)는 스위칭 제어부(120)에서 전달되는 전기적 신호(Vsc)에 의해 턴 온 되거나 또는 턴 오프된다.

또한, 일 실시예에 의하면, 스위칭 제어부(120)는 역률 보정부(140)에 대한 전기적 신호(Vpf, 이하 조정 전압)를 발생시킬 수도 있다. 조정 전압은 역률 보정부(140)에 인가되고, 이에 따라 역률 보정부(140)는 전기적 신호(Vpf)에 대응하는 역률 보정 전류(Ipf)를 생성할 수 있다.

기준 전압 출력부(130)는 위상 제어부(112)의 동작에 따른 위상 컷에 반비례하는 기준 전압(Vref)을 발생시킬 수 있다. 기준 전압(Vref)은 전류 조정부(150)에 인가된다. 보다 구체적으로 기준 전압(Vref)은 앰프(152)의 양극(+)에 인가되고, 이에 따라 전류 조정부(150)는 조명 모듈(160)을 통과하여 출력되는 전류(Is)를 조정할 수 있게 된다.

역률 보정부(140)는 스위칭 제어부(120)로부터 전달된 전기적 신호(즉, 인가된 조정 전압(Vpf)에 대응하여 역률 보정 전류(Ipf)를 생성할 수 있다. 이에 따라서, 조명 모듈(160)을 통과하여 출력되는 전류(Is)의 역률(power factor)은 조정될 수 있다. 역률 보정 전류(Ipf)는 전류 조정부(150)에 공급될 수 있으며, 전류 조정부(150) 내에서 전류 조정부(150)에 의해 조정된 전류(Icr)에 추가될 수 있다. 역률 보정 전류(Ipf)의 추가에 의해, 입력 전류(Iin)는 사인파와 보다 유사하게 될 수 있으며, 이에 따라 역률을 개선할 수 있다. 역률 보정부(140)는 트랜지스터를 이용하여 구현될 수 있으며, 트랜지스터는, 예를 들어, 장 효과 트랜지스터(FET, Field effect transistor)를 포함할 수 있다. 보다 구체적으로 역률 보정부(140)는 모스펫(MOSFET, Metal-Oxide-Semiconductor Field-Effect Transistor)을 채용하여 구현되는 것도 가능하다.

전류 조정부(150)는 기준 전압 출력부(130)에 의해 인가되는 기준 전압(Vref)을 기반으로 조명 모듈(160)을 통과하여 출력되는 전류(Is)를 조정할 수 있다. 이 경우, 전류 조정부(150)는 조명 모듈(160)을 통과하여 출력된 전류(Is)를 위상-컷 비율(phase-cut ratio)에 반비례하도록 조정할 수도 있다. 도 1 및 도 2에 도시된 바와 같이 기준 전압 출력부(120) 및 전류 조절부(150)는 상호 전기적으로 연결되어 있으며, 이에 따라 기준 전압 출력부(120)에서 출력된 기준 전압(Vref)은 전류 조절부(150)에 입력될 수 있게 된다. 결과적으로, 위상-컷 비율에 반비례하도록 각각의 조명부(161, 162, 163)를 통과한 전류(Is)의 제어가 가능해진다.

전류 조정부(150)는, 도 2에 도시된 바와 같이, 드레인이 제3 조명부(163)와 연결된 트랜지스터(151), 트랜지스터(151)의 게이트와 연결되고 트랜지스터(151)의 게이트에 게이트 전압을 인가하는 앰프(152) 및 트랜지스터(151)의 소스와 연결된 저항(153)을 포함할 수 있다. 또한, 전류 조정부(150)는 역률 보정부(140)를 구현하는 트랜지스터의 소스 및 드레인과 연결되고, 전류 조정부(150)에서 저항(153)을 통과하는 전류(Icr)는 역률 보정부(140)에서 인가되는 전류(Ipf)가 부가된 후, 전력 공급부(110) 방향으로 전달된다. 상술한 바와 같이, 전류는 순차적으로 브리지 정류기(190)의 제2 정류기 다이오드(192) 또는 제4 정류기 다이오드(194)로 전달될 수 있다.

조명 모듈(160)은 광을 방출할 수 있도록 마련된다. 일 실시예에 따르면, 조명 모듈(160)은 적어도 하나의 조명부(161 내지 163)을 포함할 수 있다. 예를 들어, 조명 모듈(160)은 도 1에 도시된 바와 같이 세 개의 조명부, 즉 제1 조명부 내지 제3 조명부(161 내지 163)를 포함할 수도 있다. 그러나, 조명 모듈(160)이 포함하는 조명부(161 내지 163)의 개수는 이에 한정되는 것은 아니다. 설계자의 선택에 따라서 조명 모듈(160)은 2개 또는 4개 이상의 조명부를 포함하는 것도 가능하다.

세 개의 조명부, 즉 제1 조명부 내지 제3 조명부(161 내지 163)는 서로 직렬로 연결되어 있을 수 있다. 상세하게는, 제1 조명부 내지 제3 조명부(161 내지 163) 각각의 제1 조명 소자 내지 제3 조명 소자(161-1, 162-1, 163-1)는, 도 2에 도시된 바와 같이, 순차적으로 직렬로 연결되어 있을 수 있다.

제1 조명부(161)는 제1 조명 소자(161-1), 제1 스위치(161-2) 및 제1 커패시터(161-3)를 포함할 수 있다. 또한, 제1 조명부(161)와 동일하게, 제2 조명부(162)는 제2 조명 소자(162-1), 제2 스위치(162-2) 및 제2 커패시터(162-3)를 포함할 수 있으며, 제3 조명부(163)는 제3 조명 소자(163-1), 제3 스위치(163-2) 및 제3 커패시터(163-3)를 포함할 수 있다.

제1 조명 소자(161-1), 제2 조명 소자(162-1) 및 제3 조명 소자(163-1)는 광을 방출할 수 있는 장치를 의미하며, 예를 들어 발광 다이오드(LED)를 포함할 수 있다. 또한, 제1 조명 소자 내지 제3 조명 소자(161-1, 162-1 및 163-1)의 동작 전압(예컨대, 각각의 발광 다이오드의 문턱 전압)은 제1 조명 소자(161-1), 제2 조명 소자(162-1), 제3 조명 소자(163-1) 순으로 클 수 있다. 제1 조명 소자(161-1), 제2 조명 소자(162-1) 및 제3 조명 소자(163-1)는 서로 동종의 부품/장치를 이용하여 구현될 수도 있고, 모두 서로 상이한 부품/장치를 이용하여 구현될 수도 있으며, 일부만이 서로 동종의 부품/장치를 이용하여 구현될 수도 있다.

제1 조명 소자(161-1)는 하나의 발광 장치(예를 들어, 발광 다이오드)를 포함할 수도 있고, 복수의 발광 장치를 포함할 수도 있다. 다시 말해서, 제1 조명 소자(161-1)는 복수의 발광 다이오드 소자(들)의 조합으로 구현될 수도 있다. 이 경우, 복수의 발광 다이오드 소자는 서로 직렬로 연결되어 있을 수도 있고, 및/또는 서로 병렬로 연결되어 있을 수도 있다. 또한, 동일하게 제2 조명 소자(162-1) 및 제3 조명 소자(163-1) 각각도, 하나 또는 둘 이상의 발광 장치를 포함할 수도 있다.

제1 스위치(161-2), 제2 스위치(162-2) 및 제3 스위치(163-2)는 스위칭 제어부(120)에서 전달되는 각각의 제어 신호(Vsc1 내지 Vsc3)에 따라 턴 온 되거나 또는 턴 오프 된다. 제1 스위치(161-2), 제2 스위치(162-2) 및 제3 스위치(163-2) 각각은 동일한 조명부(161, 162, 163) 내의 각각의 조명 소자, 즉 제1 조명 소자(161-1), 제2 조명 소자(162-1) 및 제3 조명 소자(163-1)에 병렬적으로 연결되어 마련된다.

제1 스위치(161-2), 제2 스위치(162-2) 및 제3 스위치(163-2)는 모두 동종일 수도 있고, 이들(161-2 내지 163-2) 중 일부만 동종일 수도 있으며, 또는 모두(161-2 내지 163-2) 서로 상이할 수도 있다. 일 실시예에 의하면, 제1 스위치(161-2), 제2 스위치(162-2) 및 제3 스위치(163-2)는, 바이패스 스위치를 이용하여 구현될 수 있으며, 보다 구체적으로는 PNP 달링턴 페어 바이패스 스위치(PNP Darlington pair bypass switch)를 이용하여 구현될 수도 있다.

제1 스위치(161-2), 제2 스위치(162-2) 및/또는 제3 스위치(163-2)는, 외부로부터 소정의 전압이 인가되는 베이스를 포함할 수 있으며, 베이스에 인가되는 전압에 따라서, 전류를 흐르게 하거나 또는 흐르지 않게 할 수 있다. 이에 따라 제1 스위치(161-2), 제2 스위치(162-2) 및/또는 제3 스위치(163-2)는 온 상태 또는 오프 상태로 전환될 수 있게 된다. 이 경우, 베이스는 스위칭 제어부(120)와 전기적으로 연결될 수 있으며, 스위칭 제어부(120)에서 인가되는 전압에 따라서 온 상태 또는 오프 상태가 될 수도 있다.

각각의 스위치(161-2 내지 163-2)의 온/오프 동작에 따라서, 제1 조명 소자(161-1), 제2 조명 소자(162-1) 및 제3 조명 소자(163-1)는 모두 플로팅 되거나 또는 제1 조명 소자(161-1), 제2 조명 소자(162-1) 및 제3 조명 소자(163-1) 중 적어도 하나에 전류(Is)가 흐르게 될 수 있다.

제1 커패시터(161-3)는 제1 조명 소자(161-1)에 병렬로 장치(100) 내에 배치될 수 있다. 동일하게 제2 커패시터(162-3)는 제2 조명 소자(162-1)에 병렬로 배치되고, 제3 커패시터(163-3)는 제3 조명 소자(163-1)에 병렬로 설치될 수 있다.

제1 커패시터 내지 제3 커패시터(161-3 내지 163-3)는 대응되는 제1 조명 소자 내지 제3 조명 소자(161-1 내지 161-3) 각각에 전류가 연속적으로 공급될 수 있도록 마련된다. 즉, 만약 특정한 스위치(161-2 내지 163-2)가 턴 온 되더라도, 제1 조명 소자 내지 제3 조명 소자(161-1, 162-1. 163-1)의 전류는 제1 커패시터 내지 제3 커패시터(161-3 내지 163-3)에 의해 연속적으로 공급될 수 있게 된다.

제1 커패시터(161-3), 제2 커패시터(162-3) 및 제3 커패시터(163-3)는 모두 동종일 수도 있고, 이들(161-3 내지 163-3) 중 일부만 이종일 수도 있고 또는 모두(161-3 내지 163-3) 이종일 수도 있다. 일 실시예에 의하면, 제1 커패시터(161-3), 제2 커패시터(162-3) 및 제3 커패시터(163-3)는 디커플링 커패시터를 이용하여 구현 가능하다.

실시예에 따라서, 각 조명부(161 내지 163)는 다이오드(161-4 내지 163-4)를 각각 더 포함할 수도 있다. 각각의 다이오드(161-4 내지 163-4)는 각각에 대응하는 스위치(161-2, 162-2, 163-2)가 턴 온 된 경우, 각각의 조명 소자(161-1, 162-1. 163-1)와 커패시터(161-3, 162-3, 163-3)의 플로팅을 위해서 장치(100) 내에 설치된 것일 수 있다.

조명부(160)는, 도 1 및 도 2에 도시된 바와 같이 소정의 전류(Is)를 출력할 수 있다. 이 경우, 출력되는 전류(Is)는 전류 조절부(150)를 통과하는 전류(ICR) 및 역률 보정부(140)를 통해 흐르는 전류(IPF)의 합과 동일할 수 있다. 여기서, 전류 조절부(150)를 통과하는 전류(ICR)는 기준 전압 출력부(130)에 의해 발생된 기준 전압(VREF)에 의해 제어되는 전류이고, 역률 보정부(140)를 통해 흐르는 전류(IPF)는 역률을 개선하기 위한 입력 전압(Vin)과 유사하게 생성된 전류이다.

이하 상술한 조명 구동 장치(100)의 동작에 대해 구체적으로 설명한다.

도 3은 조명 구동 장치의 각 단계에서의 동작 상태를 설명하기 위한 도표이다. 도 4는 조명 구동 장치의 동작의 변화의 일례를 시간에 따라 도시한 타이밍 다이어그램으로, 입력 전압(Vin)의 반주기의 전압 및 전류의 파형을 도시한 것이다. 도 4의 x축은 시간이고, y축은 위로부터 각각 전압(V), 전류(I), 스위치의 상태 및 단계(위상)을 나타낸다. 도 4의 Vd는 전류 조정부(150)에 인가되는 전압이다.

도 3에 도시된 바와 같이, 각 조명부(161, 162, 163)의 스위치(161-2, 162-2, 162-3)는 전체 인가 전압(Vled) 및 각각의 커패시터(161-3, 162-3, 162-3)의 전압(Vled1, Vled2, Vled3)에 따라서 온 상태로 전환되거나 또는 오프 상태로 전환될 수 있다. 이에 따라서 각각의 조명부(161, 162, 163)의 상태(즉, 전류가 흐르는 상태인지 또는 플로팅 상태인지 여부)가 결정된다. 스위치(161-2, 162-2, 163-2)의 온/오프 상태 전환은, 도 4에 도시된 바와 같이 시간의 변화에 따라 수행될 수 있다.

도 3 및 도 4의 제1 상과 같이, 만약 전체 인가 전압(Vled)이 제2 커패시터(162-3)의 전압(Vled2, 이하 제2 전압) 및 제3 커패시터(163-3)의 전압(Vled3, 이하 제3 전압)의 합보다 작으면, 제1 스위치(161-2)는 턴 온 상태로 전환되거나 또는 턴 온 상태를 유지하게 된다. 제1 스위치(161-2)의 턴 온 상태 전환/유지는 상술한 바와 같이 스위칭 제어부(120)로부터 전달된 전기적 신호(제어 신호)에 의해 수행될 수 있다. 한편, 제2 스위치(162-2) 및 제3 스위치(163-2)는 턴 오프 상태로 전환되거나 유지된다. 만약 제2 스위치(162-2) 및/또는 제3 스위치(163-2)가 이미 턴 오프 상태인 경우라면, 기존의 턴 오프 상태가 유지되고, 반대로 만약 제2 스위치(162-2) 및/또는 제3 스위치(163-2)가 턴 온 상태였다면, 스위칭 제어부(120)의 제어 신호 등에 의해 제2 스위치(162-2) 및/또는 제3 스위치(163-2)는 턴 오프 상태로 전환된다. 이 경우, 제1 조명 소자 내지 제3 조명 소자(161-1 내지 163-1)는 모두 플로팅되게 된다.

제2 상과 같이 만약 전체 인가 전압(Vled)이 제2 전압(Vled2)과 제3 전압(Vled3)의 합보다는 크지만, 제1 커패시터(162-1)의 전압(Vled1, 이하 제1 전압)과 제3 전압(Vled3)의 합보다 작으면, 제1 스위치(161-2)가 온 상태가 되도록 제어되고, 제2 스위치(162-2)와 제3 스위치(163-2)는 오프 상태가 되도록 제어된다. 다시 말해서, 스위칭 제어부(120)는 제1 스위치(161-2)만 턴 온 시킨다. 이 경우, 도 3에 도시된 바와 같이, 제1 조명 소자(161-1)는 플로팅 된다. 이에 따라, 조명 모듈(160)에 입력된 전류(Is: Iled2, Iled3)는, 제2 조명 소자(162-1) 및 제3 조명 소자(163-1)를 경유하여 전류 조정부(150)로 전달되게 된다. 따라서, 도 4에 도시된 바와 같이, 제2 조명 소자(162-1)를 경유하는 전류(Iled2) 및 제3 조명 소자(163-1)를 경유하는 전류(Iled3)는 증가한다.

제3 상과 같이 만약 전체 인가 전압(Vled)이 제1 전압(Vled1) 및 제3 전압(Vled3)보다 크고, 제1 전압(Vled1) 및 제2 전압(Vled2)의 합보다 작으면, 제2 스위치(162-2)가 턴 온 된다. 제1 스위치(161-2)와 제3 스위치(163-2)는 턴 오프 상태를 갖게 된다. 구체적으로, 스위칭 제어부(120)의 제어에 따라 제1 스위치(161-2)는 턴 오프 되고, 제2 스위치(162-2)는 턴 온 된다. 제3 스위치(162-3)는 오프 상태를 유지한다. 전류(Is: Iled1, Iled3)는 제1 조명 소자(161-1) 및 제3 조명 소자(163-1)를 경유하여 흐르게 된다. 아울러, 제2 조명 소자(163-2)는 플로팅된다. 따라서, 제1 조명 소자(161-1)를 경유하는 전류(Iled1) 및 제3 조명 소자(163-1)를 경유하는 전류(Iled3)는 증가하게 된다.

제4 상과 같이, 만약 전체 인가 전압(Vled)이 제1 전압(Vled1) 및 제2 전압(Vled2)의 합보다 크되, 제1 전압 내지 제3 전압(Vled1, Vled2, Vled3) 모두의 합보다 작으면, 제3 스위치(163-2)가 턴 온 된다. 한편, 제1 스위치(161-2) 및 제2 스위치(162-2)는 꺼진다. 이 경우, 제3 조명 소자(163-3)는 플로팅 되고, 전류(Is: Iled1, Iled2)는 제1 조명 소자(161-1) 및 제2 조명 소자(162-1)를 통하여 흐르게 된다. 이에 따라 제1 조명 소자(161-1)를 경유하는 전류(Iled1) 및 제2 조명 소자(162-1)를 경유하는 전류(Iled2)가 도 4에 도시된 바와 같이 증가하게 된다.

제5 상과 같이, 만약 전체 인가 전압(Vled)이 모든 전압의 합, 즉 제1 전압 내지 제3 전압(Vled1, Vled2, Vled3)의 합보다 작게 되면, 모든 스위치는 꺼지고 턴 오프 상태가 된다. 이 경우, 어떤 조명 소자(161-1 내지 163-1)도 플로팅 상태가 되지 않으며, 전류(Is: Iled1 내지 Iled3)는 모든 조명 소자(161-1 내지 163-1)를 통해 흐르게 된다. 따라서, 모든 조명 소자(161-1 내지 163-1)의 전류(Iled1, Iled2, Iled3) 모두 증가하게 된다.

상술한 제1 상 내지 제5 상은, 도 4에 도시된 바와 같이, 순차적으로 수행될 수 있다. 조명 모듈(160)에는 인가되는 교류 전압(Vled)은 시간의 흐름에 따라 점차적으로 증가하다가 감소하게 된다. 교류 전압(Vled)이 증가하면, 이에 따라서 교류 전압(Vled)의 크기는 제1 전압 내지 제3 전압(Vled1, Vled2, Vled3) 중 적어도 둘의 합보다 커지고(제1 상 내지 제4 상), 최종적으로는 제1 전압 내지 제3 전압(Vled1, Vled2, Vled3) 모두의 합보다도 커지게 된다(제5 상). 즉, 조명 모듈(160)에는 인가되는 교류 전압(Vled)은 최초에는 제2 전압 및 제3 전압(Vled2, Vled3)의 합보다 작다가도, 시간의 경과에 따라 제2 전압 및 제3 전압(Vled2, Vled3)의 합, 제1 전압 및 제3 전압(Vled1, Vled3)의 합, 제1 전압 및 제2 전압(Vled1, Vled2)의 합 및 제1 전압 내지 제3 전압(Vled1, Vled2, Vled3)의 합보다 더 커지게 된다. 이 경우, 스위칭 제어부(120)는 조명 모듈(160)에 인가되는 교류 전압(Vled)의 증가에 따라서, 상술한 제1 상 내지 제5 상의 순서로 제1 스위치 내지 제3 스위치(161-2, 162-2, 163-2)의 동작 상태를 전환하여 제어한다. 이에 따라서, 각 조명 소자(161-1, 162-1, 163-1)는 상황에 따라 플로팅 상태가 되거나 또는 전류가 흐를 수 있는 상태가 될 수 있게 된다.

또한, 반대로 교류 전압(Vled)이 시간의 흐름에 따라 감소하는 경우, 스위칭 제어부(120)는 교류 전압(Vled)이 증가할 때와는 반대의 순서(즉, 제5 상, 제4 상, 제3 상, 제2 상 및 제1 상의 순서)로 제1 스위치 내지 제3 스위치(161-2, 162-2, 163-2)의 동작 상태를 전환함으로써 각 조명 소자(161-1, 162-1, 163-1)가 상황에 따라 플로팅 상태 또는 전류가 흐를 수 있는 상태가 되도록 제어할 수 있게 된다.

이와 같이 조명 모듈(160)에 인가되는 교류 전압(Vled)의 변화에 대응하여, 스위칭 제어부(120)는, 상술한 바와 같이 각 조명부(161, 162, 163)의 스위치(161-2, 162-2, 163-2)를 턴 온 시키거나 또는 턴 오프 시킴으로써, 소정의 조명부(161, 162, 163)의 조명 소자(161-1, 162-1, 163-1) 상태를 제어할 수 있게 된다.

한편, 상술한 바와 같이 제어 신호에 따라서 스위치(161-2, 162-2, 163-2)가 턴 온 상태가 되었다고 하더라도, 각 조명 소자(161-1, 162-1, 163-1)에는 대응하는 커패시터(161-3, 162-3, 163-3)으로부터 계속적으로 전류가 공급된다.

실시에에 따라서, 각 상(제1 상 내지 제5 상)에 대한 3개의 조명 소자(161-1, 162-1. 163-1)의 조합은, 최대 변환 효율을 가지도록 선택된 것일 수도 있다.

이하 스위칭 제어부(120)의 일 실시예에 대해 구체적으로 설명한다.

도 5는 스위칭 제어부의 일 실시예에 대한 회로도이고, 도 6은 스위칭 제어부의 동작의 일례에 대한 타이밍 그래프이다. 도 6에서 y축은 전압, x축은 시간을 의미한다. 도 7은 전압 상태에 따라서 스위칭 제어부의 각 부품의 동작의 일례를 도시한 도포이다.

도 5에 도시된 바를 참조하면, 스위칭 제어부(120)는, 전체 인가 전압(Vled)이 인가되는 입력단(121)과, 각각의 스위치(161-2, 162-2, 163-2)에 대응하는 각각의 출력단, 일례로 제1 출력단(122), 제2 출력단(123) 및 제3 출력단(124)을 포함할 수 있다.

출력단(122, 123, 124)은 스위치 제어를 위한 전기적 신호(이하 스위치 제어 신호, Vsc1, Vsc2, Vsc3)를 출력할 수 있다. 출력단(121, 122, 123)의 개수는 제어 대상이 되는 스위치(161-2, 162-2, 163-2)의 개수에 대응하여 마련된다. 출력단(121, 122, 123)은, 각각 제1 스위치 내지 제3 스위치(161-2 내지 163-2)와 전기적으로 연결되고, 출력단(121, 122, 123) 각각의 출력 전압(VSC1 내지 VSC3)은 제1 스위치 내지 제3 스위치(161-2 내지 163-2)에 제공되어 제1 스위치 내지 제3 스위치(161-2 내지 163-2)를 온/오프 시킬 수 있다. 예를 들어, 각각의 출력 전압(VSC1 내지 VSC3)은 제1 스위치 내지 제3 스위치(161-2 내지 163-2)의 베이스에 각각 인가되어 제1 스위치 내지 제3 스위치(161-2 내지 163-2)를 통한 전류의 이동을 차단하거나 또는 가능하게 할 수 있다. 일 실시예에 의하면, 출력단(122, 123, 124)은, 각각 트렌지스터(B1, B3, B6)의 콜렉터에 연결되어 있을 수 있다.

또한, 스위칭 제어부(120)는 입력된 전체 인가 전압(Vled)의 분압을 위해 직렬로 연결된 적어도 하나의 저항(R1 내지 R4)를 포함할 수 있다. 적어도 하나의 저항(R1 내지 R4)은 입력단(121)에서 분기되는 두 개의 회선 중 어느 하나에 설치될 수 있다. 또한, 적어도 하나의 저항(R1 내지 R4)은 제어 대상이 되는 스위치(161-2, 162-2, 163-2)의 개수에 대응하여 마련된 것일 수도 있다.

각 저항(R1 내지 R4) 사이의 일 지점(p1, p2, p3)에서 회로는 분기되고 각각 트랜지스터(이하 제1 트랜지스터(M1), 제2 트랜지스터(M2) 및 제3 트랜지스터(M3))와 연결될 수 있다. 여기서 트랜지스터(M1, M2, M3)는, 예를 들어, 모스펫일 수 있으며, 이 경우, 각 저항(R1 내지 R4) 사이의 일 지점(p1, p2, p3)에서 분기된 회로는 이들 트랜지스터(M1, M2, M3)의 게이트와 연결될 수 있다. 각각의 저항(R1 내지 R4)으로 전류가 흐르면, 각 지점(p1, p2, p3)의 전압(V1, V2, V3)은 각각 대응되는 트랜지스터(M1, M2, M3)의 게이트에 인가된다. 도 6에 도시된 바와 같이, 각 지점(p1, p2, p3)의 전압(V1, V2, V3)도 전체 인가 전압(Vled)의 변화에 대응하여 변화하게 된다.

각각의 트랜지스터(M1, M2, M3)의 드레인은 입력단(121)에서 분기되는 두 개의 회선 중에서 다른 하나의 회선으로부터 분기된 적어도 하나의 회선에 각각 연결될 수 있다. 여기서, 다른 하나의 회선 및 이로부터 분기된 적어도 하나의 회선에는 각각 소정 크기의 저항이 더 설치되어 있을 수도 있다.

또한, 스위칭 제어부(120)는 복수의 트랜지스터(B1 내지 B6)를 포함할 수도 있다. 복수의 트랜지스터(B1 내지 B6)는, 예를 들어, 바이폴라 트랜지스터일 수 있으며, 보다 상세하게는 npn 트랜지스터일 수 있다(이하 이들 트랜지스터(B1 내지 B6)를 바이폴라 트랜지스터라 지칭하나, 이들 트랜지스터(B1 내지 B6)은 반드시 바이폴라 트랜지스터일 필요는 없으며, 이와 동일하거나 유사한 기능을 수행하는 다른 트랜지스터 등을 이용할 수도 있다). 이들 트랜지스터(B1 내지 B6) 중 일부의 트랜지스터(B1, B3, B6)는 콜렉터가 출력단(122, 123, 124)과 연결되어 있을 수 있다. 출력단(122, 123, 124)과 연결된 트랜지스터(B1, B3, B6) 각각의 베이스는 각각에 대응하는 트랜지스터(M1, M2, M3)의 드레인과 연결될 수 있으며, 소정의 전압(VB1, VB2, VB3, 이하 각각 제1 스위칭 제어부 전압(VB1), 제2 스위칭 제어부 전압(VB2) 및 제3 스위칭 제어부 전압(VB3)으로 지칭한다)이 인가 가능하도록 마련된다.

도 6에 도시된 바와 같이, 제1 스위칭 제어부 전압(VB1), 제2 스위칭 제어부 전압(VB2) 및/또는 제3 스위칭 제어부 전압(VB3)의 변화는 상의 변화에 대응한다. 예를 들어, 제1 상 및 제2 상에서는 제1 스위칭 제어부 전압(VB1)은 양의 값을 가지나, 제2 스위칭 제어부 전압(VB2) 및 제3 스위칭 제어부 전압(VB3)은 0을 유지하게 된다. 제3 상에서는 제1 스위칭 제어부 전압(VB1) 및 제3 스위칭 제어부 전압(VB3)은 0을 유지하나, 제2 스위칭 제어부 전압(VB2)은 양의 값을 가지게 된다. 제4 상에서는 제3 스위칭 제어부 전압(VB3)만이 양의 값을 갖는다. 아울러 제5 상에서는 모두(VB1, VB2, VB3) 0의 값을 가지게 된다. 이에 따라 각각 트랜지스터(B1, B3, B6)에는 각각의 상에 따라서 대응하는 전압이 인가되게 된다. 예를 들어, 제1 상의 경우에는 제1 스위칭 제어부 전압(VB1)이 제1 트랜지스터(B1)의 베이스에 인가되고, 이에 따라 제1 바이폴라 트랜지스터(B1)에 연결된 제1 출력단(122)에서 제1 스위치(161-2)를 턴 온 하기 위한 전기적 신호가 출력되게 된다. 다른 출력단(122, 123) 역시 동일하게 다른 트랜지스터(B3, B6)의 베이스에 인가되고 이에 따라 상에 따라서 출력단(122, 123)으로부터 제어 신호가 출력되게 된다.

도 7에 도시된 바를 참조하여, 각 상에 따라서 출력단(121 내지 123)이 전기적 신호를 출력하는 과정을 설명한다.

도 7에 도시된 바와 같이, 스위칭 제어부(120)의 트랜지스터(M1 내지 M3, B1 내지 B6) 각각의 동작은 임계 전압(Vth)을 기초로 수행될 수도 있다.

예를 들어, 제1 상 및 제2 상의 경우, 임계 전압(Vth)은 각 지점(p1, p2, p3)의 전압(V1, V2, V3) 보다 더 클 수 있으며, 이 경우, 도 5에 도시된 바를 참조하면, 제1 바이폴라 트랜지스터(B1), 제2 바이폴라 트랜지스터(B2) 및 제5 바이폴라 트랜지스터(B5)가 온 상태가 되고, 이에 따라 제1 출력단(192)에서 소정 전압(Vsc1)의 제어 신호가 출력되게 된다.

제3 상의 경우, 임계 전압(Vth)은 각 지점(p1, p2, p3)의 전압(V1, V2, V3) 중 가장 먼저 분기되는 지점(p1)의 전압(V1)보다는 작되, 다른 전압(V2, V3)보다는 더 클 수 있다. 이때, 제1 트랜지스터(M1), 제3 바이폴라 트랜지스터(B3) 및 제4 바이폴라 트랜지스터(B4)는 온 상태가 되고, 이에 따라 제2 출력단(193)는 소정 전압(Vsc2)의 제어 신호를 출력하게 된다.

제4 상에서는, 두 개의 지점(p1, p2)의 전압(V1, V2)이 임계 전압(Vth)보다 커지고, 이 경우 제1 트랜지스터(M1), 제2 트랜지스터(M2) 및 제6 바이폴라 트랜지스터(B6)는 온 상태가 된다. 제3 출력단(194)은 상술한 바와 동일하게 제어 신호를 출력한다.

또한, 제5 상의 경우, 임계 전압(Vth)은 각 지점(p1, p2, p3)의 전압(V1, V2, V3) 보다 더 작게 되며, 도 7에 도시된 바와 같이, 제1 트랜지스터(M1), 제2 트랜지스터(M2) 및 제3 트랜지스터(M3)만이 턴 온 된다. 따라서, 어느 출력단(192 내지 194)도 전기적 신호를 출력하지 않게 된다.

이와 같이 각 상에 따라서 각각의 출력단(121 내지 123)은 전기적 신호를 출력하거나 또는 출력하지 않게 되고, 결과적으로 각 조명부(161 내지 163)의 스위치(161-1, 162-1, 163-1)는 턴 온 되거나 또는 턴 오프가 될 수 있게 된다.

이하 기준 전압 출력부(130)의 일 실시예에 대해 설명한다.

도 8은 기준 전압 출력부의 일 실시예에 대한 회로도이다.

도 8에 도시된 바를 참조하면, 기준 전압 출력부(130)는 정류 전압(Vrect)이 입력되는 입력단(131)과 기준 전압(Vref)이 출력되는 출력단(132)을 포함할 수 있으며, 입력단(131)과 출력단(132) 사이에는 적어도 하나의 저항(R5, R6, R7, R8, 이하 각각 제5 저항 내지 제8 저항), 적어도 하나의 트랜지스터(M4, 이하 제4 트랜지스터) 및 적어도 하나의 다이오드(Dz)가 전기적으로 연결되어 마련될 수 있다.

구체적으로 입력단(131)에 연결된 도선은 일 지점(p4)에서 분기되고, 분기된 각각의 도선에는 제5 저항(R5) 및 제6 저항(R6)이 설치된다. 제5 저항(R5)과 출력단(132) 사이에는 적어도 하나의 다이오드(Dz)가 설치될 수 있다. 여기서, 다이오드(Dz)는 일 실시예에 의하면 제너 다이오드(Zener Diode)를 포함할 수 있다. 제너 다이오드(Dz)에는 제너 전압(Vz)이 인가된다. 도선은 제5 저항(R5) 및 다이오드(Dz) 사이의 일 지점(p5)에서 분기될 수 있으며, 분기된 도선은 제4 트랜지스터(M4)의 게이트(또는 베이스)에 연결된다. 제6 저항(R6)과 출력단(132) 사이에는 제4 트랜지스터(M4)가 설치될 수 있다. 제4 트랜지스터(M4)는, 예를 들어, 모스펫 등을 이용하여 구현 가능하다. 일 실시예에 의하면, 제4 트랜지스터(M4) 및 다이오드(Dz) 각각과 출력단(132) 사이에는 저항 분배기(RD1)가 더 설치될 수 있다. 저항 분배기(RD1)는 제7 저항(R7) 및 제8 저항(R8)을 포함할 수 있다. 제7 저항(R7)은 제6 저항(R6) 및 제4 트랜지스터(M4)에 대해 직렬로 연결되어 설치된다. 제8 저항(R8)은 제7 저항(R7)과 출력단(132) 사이의 일 지점(p6)에서 분기된 도선에 설치될 수 있다. 분기된 도선은 제5 저항(R5) 및 다이오드(Dz)가 설치된 도선과 연결될 수 있다.

상술한 바와 같이 기준 전압 출력부(130)가 구현된 경우에 있어서, 기준 전압 출력부(130)의 입력단(131)에 정류 전압(Vrect)이 인가되고, 만약 입력된 정류 전압(Vrect)이 다이오드(DZ)의 전압(VZ, 일례로 제너 전압)보다 상대적으로 크면, 제4 트랜지스터(M4)의 게이트(또는 베이스)에 인가되는 전압(VG, 일례로 게이트 전압)은 다이오드(DZ)의 제너 전압(Vz)과 동일하게 된다(즉, VG=V_Z). 이와 반대로 정류 전압(Vrect)이 다이오드(DZ)의 전압(V_Z)보다 상대적으로 작으면, 제4 트랜지스터(M4)의 게이트 또는 베이스에 인가되는 전압(VG)은 정류 전압(Vrect)과 동일하게 된다(즉, VG=Vrect). 이때, 제7 저항(R7) 및 제9 저항(R9) 사이의 일 지점(p6)에서의 전압(VS)은 하기의 수학식 1을 통해 연산 될 수 있다.

[수학식 1]

여기서 V_TH는 제4 트랜지스터(M4)의 임계 전압을 의미한다.

기준 전압 출력부(130)는, 로우 패스 필터(L1)를 더 포함할 수도 있다. 로우 패스 필터(L1)는 제6 지점(p6)과 출력단(132) 사이에는 위치할 수 있다. 로우 패스 필터(L1)는 기준 전압(VREF)을 제7 저항(R7)과 제9 저항(R9) 사이의 전압(VS)의 평균값으로 변경함으로써, 출력될 기준 전압(VREF)을 조절할 수 있다. 로우 패스 필터(L1)는 패시브 로우 패스 필터일 수 있으며, 보다 구체적으로는, 저항-커패시터 필터(RC filter)일 수도 있다. 이 경우, 로우 패스 필터(L1)는, 예를 들어, 저항(R9) 및 커패시터(C1)을 포함하되, 저항(R9)은 제6 지점(p6) 및 출력단(132) 사이에 위치하고, 커패시터(C1)는 저항(R9)과 출력단(p2)을 연결하는 회선에서 분기되고 다이오드(Dz)로 연장되는 회선에 마련된 것일 수 있다.

도 9는 위상 컷(phase-cut)을 하지 않은 경우에서의 전압 파형의 일례를 도시한 것이다. 도 10은 위상 컷을 한 경우에서의 전압 파형의 일례를 도시한 것으로, 위상 컷 비율이 50%인 경우에서의 전압 파형의 일례를 도시한 것이다. 도 9 및 도 10의 각각의 x축은 시간을, y축은 전압을 의미하고, Vrect는 정류 전압, Vref는 기준 전압, Vg는 제4 트랜지스터(M4)의 게이트 또는 베이스에 인가되는 전압, Vs는 평균 전압을 각각 의미한다.

도 9에 도시된 바를 참조하면, 위상-컷이 부재한 경우에는 기준 전압 출력부(130)에는 T/2 주기의 사인파 형태로 변화하는 정류 전압(Vrect)이 입력된다. 이 경우, 제4 트랜지스터(M4)의 게이트(또는 베이스)에 인가되는 전압(VG)은, 정류 전압(Vrect)의 입력에 대응하여, 대략 0, T/2 및 T 주변의 구간에서는 급격하게 감소 및 증가하게 되고, 이외의 구간에서는 대체적으로 일정한 값을 유지하게 된다. 평균 전압(Vs)은, 수학식 1를 통해 확인할 수 있는 바와 같이, 제4 트랜지스터(M4)의 게이트(또는 베이스)에 인가되는 전압(VG) 보다 상대적으로 작게 결정된다. 또한, 평균 전압(Vs)은 대략 0, T/2 및 T 주변의 구간에서는 급격하게 감소 및 증가하고, 이외의 구간에서는 대체적으로 일정하게 유지된다. 출력 전압(Vref)은, 대체적으로 평균 전압(Vs)과 근사하게 발생되고, 대략 0, T/2 및 T 주변의 구간에서는 상대적으로 덜 급격하게 감소하고, 이외의 구간에서는 대체적으로 증가하여 대략 T/2 및 T의 시점에서 평균 전압(Vs)와 동일한 값을 갖는 경향을 보인다. 한편, 도 10에 도시된 바와 같이, 위상-컷이 된 경우에는, 위상-컷 비율에 따라서 기준 전압 출력부(130)에는, 도 9의 T/2 주기의 사인파의 일부(예를 들어, 50%)만이 입력되게 된다. 이 경우, 제4 트랜지스터(M4)의 게이트(또는 베이스)에 인가되는 전압(VG) 및 평균 전압(Vs)는, 정류 전압(Vrect)이 인가된 경우에는, 정류 전압(Vrect)에 대응하여 대체적으로 일정하게 유지된다. 반면에, 출력 전압(Vref)는, 제4 트랜지스터(M4)의 게이트(또는 베이스)에 인가되는 전압(VG) 및 평균 전압(Vs) 보다 낮게 형성된다. 한편, 출력 전압(Vref)은, 정류 전압(Vrect)이 입력되는 경우에는 증가하고, 정류 전압(Vrect)이 입력되지 않는 경우에는 감소한다.

이와 같이, 정류 전압(Vrect), 제너 전압(Vz) 및 제4 트랜지스터(M4)의 임계 전압(VTH)에 따라서 기준 전압 출력부(130)은 여러 크기의 기준 전압(Vref)을 출력할 수 있게 된다. 기준 전압 출력부(120)는, 도 1 및 도 2에 도시된 바와 같이 전류 조절부(150)와 전기적으로 연결되어 있다. 따라서, 기준 전압 출력부(120)에서 출력된 기준 전압(Vref)은, 전류 조절부(150)에 입력되고, 결과적으로 전류 조절부(150)가 위상-컷 비율에 반비례하도록 조명부(161-1, 162-1. 163-1)의 전류를 제어할 수 있게 된다.

이하 각 단계(위상) 별로 역률 보정을 위한 전류 공급의 일 실시예를 설명하도록 한다.

도 11은 역률 보정을 위한 전류의 공급의 일례를 설명하기 위한 도표이다.

상술한 바와 같이 스위칭 제어부(120)는 역률 보정부(140)로 소정 크기의 조정 전압(Vpf)을 인가할 수 있다. 여기서, 조정 전압(Vpf)은, 예를 들어, 일 지점(p1)의 전압(V1)일 수 있다. 역률 보정부(140)는, 이에 응하여, 조정 전압(Vpf)에 대응하는 역률 보정 전류(Ipf)를 전류 조정부(150)에 제공하여 조명 모듈(160)에서 출력되는 전류(Is)의 역률을 보정할 수 있다. 이 경우, 도 11에 도시된 바를 참조하면, 역률을 보정하기 위해 역률 보정부(140)에서 출력되는 전류(Ipf)는 현재의 상에 따라서 상이할 수 있다.

구체적으로 전체 인가 전압(Vled)은 제2 패시터(162-3)의 전압(Vled2) 및 제3 전압(Vled3)의 합보다 작은 제1 상의 경우, 제1 스위치(161-2)가 턴 온 상태를 유지하게 된다. 이때, 역률 보정부(140)로부터는 출력되는 전류(Ipf1)는 0의 값을 갖는다. 다시 말해서, 전류 조정부(150)로는 전류(Ipf1)가 인가되지 않을 수 있다.

제2 상(즉, 전체 인가 전압(Vled)이 제2 전압(Vled2)과 제3 전압(Vled3)의 합보다는 크지만, 제1 커패시터(162-1)의 전압(Vled1, 이하 제1 전압)과 제3 전압(Vled3)의 합보다 작아 제1 스위치(161-2)가 턴 온 된 경우)에서는, 0보다 큰 전류(Ipf2)가 역률 보정부(140)로부터 출력되어 전류 조정부(150)에 제공되고, 전류(Is)의 역률은 보정된다.

제3 상과 같이 만약 전체 인가 전압(Vled)이 제1 전압(Vled1) 및 제3 전압(Vled3)보다 크고, 제1 전압(Vled1) 및 제2 전압(Vled2)의 합보다 작아 제2 스위치(162-2)가 턴 온 된 경우라면, 제2 상에서 출력된 전류(Ipf2)보다 상대적으로 큰 전류(Ipf3)가 역률 보정부(140)로부터 출력된다.

전체 인가 전압(Vled)이 제1 전압(Vled1) 및 제2 전압(Vled2)의 합보다 크되, 제1 전압 내지 제3 전압(Vled1, Vled2, Vled3) 모두의 합보다 작은 제4 상의 경우에는, 제3 스위치(163-2)가 턴 온 되며, 제3 상에서 출력된 전류(Ipf3)보다 상대적으로 큰 전류(Ipf4)가 역률 보정부(140)로부터 출력되어 전류 조정부(150)에 제공된다.

또한, 제5 상처럼 전체 인가 전압(Vled)이 모든 전압의 합, 즉 제1 전압 내지 제3 전압(Vled1, Vled2, Vled3)의 합보다 작은 경우에는, 모든 스위치는 턴 오프 상태가 되며, 제4 상의 경우에 출력된 전류(Ipf4)보다 더 큰 전류(Ipf5)가 역률 보정부(140)로부터 출력되고, 전류 조정부(150)로 전달된다.

다시 말해서, 역률 보정부(140)는 상에 대응하여 서로 상이한 조정 전류(Ipf: Ipf1 내지 Ipf4)를 출력하여 전류 조정부(150)에 제공할 수 있으며, 이에 따라 장치(100) 내에 유동하는 전류(Is)의 역률은 보다 적절하게 보정될 수 있게 된다.

이하 상술한 조명 구동 장치(100)를 기반으로 구현된 조명 장치(200)의 일 실시예에 대해 설명하도록 한다.

도 12는 조명 장치의 일 실시예에 대한 사시도이다.

도 12에 도시된 바에 의하면, 조명 장치(200)는 기판(201), 기판(201)에 설치되는 조명 소자(210), 및/또는 조명 소자(210)의 동작을 제어하기 위한 각종 부품(211)을 포함할 수 있다.

기판(201)은 조명 소자(210) 및 부품(211)이 적절히 설치될 수 있는 구조 및 소재로 구현될 수 있다. 예를 들어, 기판(201)은 도 12에 도시된 바와 같이 원판의 형상을 가질 수도 있으며, 이외에도 설계자의 선택에 따라서 삼각형이나 사각형 등의 다각형 판의 형상 등과 같은 다양한 형상으로 디자인될 수도 있다. 또한, 기판(201)은 금속이나 합성 수지 등을 소재로 하여 제작될 수도 있다.

조명 소자(210)는 기판(201)에 적어도 하나 이상 설치될 수 있으며, 예컨대 원형 기판의 테두리를 따라서 적어도 하나의 열로 설치될 수 있다. 물론, 이외에도 설계자의 선택에 따라 다양한 방법/패턴으로 조명 소자(210)를 기판(201)에 배치시킬 수 있다.

조명 소자(210)는 복수의 조명 소자(210-1 내지 210-N, N은 1보다 큰 자연수)를 포함할 수 있다. 이 경우, 복수의 조명 소자(210-1 내지 210-N) 중에서 일부의 조명 소자(210-1 내지 210-k, 이하 제1 조명 소자 군)는 상술한 제1 조명 소자(161-1)로 이용되고, 다른 일부의 조명 소자(210-k+1 내지 210-l, 이하 제2 조명 소자 군)는 상술한 제2 조명 소자(162-1)로 이용되며, 또 다른 일부의 조명 소자(210-l+1 내지 210-N, 이하 제3 조명 소자 군)는 상술한 제3 조명 소자(163-1)로 이용될 수 있다. 각각의 조명 소자 군(210-1 내지 210-k, 210-k+1 내지 210-l, 210-l+1 내지 210-N)이 포함하는 조명 소자의 개수는 모두 동일할 수도 있고, 일부는 동일하고 다른 일부는 상이할 수도 있으며, 또는 모두 상이할 수도 있다. 예를 들어, 제1 조명 소자 군(210-1 내지 210-k)은 12개의 조명 소자를 포함하고, 제2 조명 소자 군(210-k+1 내지 210-l)은, 8개의 조명 소자를 포함하며, 제3 조명 소자 군(210-l+1 내지 210-N)은 4 개의 조명 소자를 포함하도록 마련될 수도 있다. 그러나, 이는 예시적인 것으로 설계자의 선택에 따라 각각의 조명 소자 군(210-1 내지 210-k, 210-k+1 내지 210-l, 210-l+1 내지 210-N)이 포함하는 조명 소자의 개수는 다양하게 선택될 수 있다.

각각의 조명 소자 군(210-1 내지 210-k, 210-k+1 내지 210-l, 210-l+1 내지 210-N)에 대응하는 커패시턴스는 서로 동일하도록, 또는 일부만 동일하도록, 또는 모두 상이하도록 마련될 수도 있다. 예를 들어, 제1 조명 소자군(210-1 내지 210-k)의 커패시턴스는 150μF로, 제2 조명 소자 군(210-k+1 내지 210-l)의 커패시턴스는 150μF로, 제3 조명 소자 군(210-l+1 내지 210-N)의 커패시턴스는 270uF로 설정될 수 있다.

조명 소자(210)는, 예를 들어 발광 다이오드를 포함할 수 있다.

각종 부품(211)은 조명 소자(210-1 내지 210-N)의 발광을 위해 필요한 동작을 수행하며, 전력의 입출력 단자나 조명 소자(210-1 내지 210-N)에 대응하는 적어도 하나의 조명 구동 장치 등을 포함할 수 있다.

이하 상술한 조명 장치(200)의 성능에 대한 실험 결과를 설명한다.

도 13은 조명 장치의 과도 응답(transient response)에 대한 측정 결과의 일례를 도시한 그래프 도면으로, 상단은 전압의 변화를, 하단은 전류의 변화를 도시한 것이다. x축은 시간이고, y축은 각각 전압 및 전류이다.

도 13에 도시된 바를 참조하면, 정류 전압(Vrect)의 변화에 대응하여 상술한 전류 조절부(150)에 입력되는 전압(Vd)는 각각의 위상마다 최소화된다. 이에 따라 전류 조절부(150)에서 전력 손실은 감소될 수 있으며, 이에 따라 조명 장치(200)의 효율은 개선될 수 있게 된다. 입력 전류(IIN)는 전류 조정부(150)에 의해 조정된 전류(Icr)에 역률 조정 전류(Ipf)를 추가함으로써, 사인파를 형성하게 된다. 이에 따라 더 높은 역률을 얻을 수 있게 된다. 역률이 높은 경우, 효율 역시 증가하게 된다. 실험 결과 상으론 역률 96.7%에서 84.7%의 효율을 얻었다.

도 14는 조명 장치의 밝기에 대한 측정 결과의 일례를 도시한 그래프 도면으로, 위상-컷이 없이 조명 구동 장치(100)에 의해 동작하는 각 조명 소자(210-1 내지 210-N)의 밝기는 광 전압 변환 광학 센서(light-to-voltage optical sensor)를 기반으로 측정한 것이다. 도 14의 x축은 시간을, y축은 전압을 의미한다.

도 14에 도시된 그래프를 참조하면, 시간의 흐름에 따라서 조명 소자(210-1 내지 210-N)의 밝기에 대응하는 전압은 대략 1V의 범위 내에서 주기적으로 변동하게 될 수 있다. 실험 결과 상으로는 전압의 최대값은 3.94V이고, 최저값은 2.70V이었다. 다시 말해서, 조명 소자(210-1 내지 210-N)의 밝기는 일정한 범위 내에서 깜박인다. 이때 측정된 %플리커는 대략 18.6%이었다.

도 15는 위상 컷 비율에 따른 평균 밝기의 일례를 도시한 것이다. 도 15의 x축은 위상-컷 비율을 나타내고, y축은 밝기(%)를 나타낸다.

도 15에 도시된 바를 참조하면, 위상-컷 비율이 증가함에 따라 밝기는 점차로 감소한다. 위상-컷 비율이 0에 근접할수록 밝기는 최대가 되고, 위상-컷 비율이 대략 30% 내지 35%를 초과하면 밝기는 급격히 감소하고, 50% 정도의 위상-컷 비율에서는 밝기가 대략 10%까지 낮아지게 된다. 또한, 위상-컷 비율이 대략 55%(실험 결과 상으로는 55.6%)를 초과하는 경우에는, 밝기는 0%가 된다. 이는 상술한 3개의 조명 소자(161-1, 162-1. 163-1) 각각에 병렬로 배치된 3개의 커패시터(161-3, 162-3, 163-3)는, 각 조명 소자(161-1, 162-1. 163-1)의 입력 전압을 평균화 시키기 때문에, 위상-컷 비율이 55.6%를 초과하는 경우에는 조명 소자(161-1, 162-1, 163-1)를 턴 온 시킬 수 있을 만큼 커패시터(161-3, 162-3, 163-3) 각각의 전압(Vled1, Vled2, Vled3)이 충분히 높지 않기 때문이다.

이하, 도 16을 참조하여 조명 구동 방법의 일 실시예에 대해서 설명한다.

도 16은 조명 구동 방법의 일 실시예에 대한 흐름도이다.

도 16에 도시된 조명 구동 방법은 상술한 조명 구동 장치(100) 및/또는 조명 장치(200)에 의해 수행되는 것일 수 있다.

도 16에 도시된 바를 참조하면, 먼저 조명 구동 장치(100) 및/또는 조명 장치(200)에 교류 전류가 공급된다(300). 교류 전류의 공급은 교류 전원에 의해 수행된다. 위상 제어부(예를 들어, 트라이액 디머)는 장치 내의 교류 전류에 대한 위상-컷을 수행할 수 있다. 실시예에 따라서 교류 전류는 브리지 정류기에 입력될 수도 있다. 브리지 정류기는 교류 전류에 대응하는 정류 전압을 출력할 수 있다. 출력된 정류 전압은 기준 전압 출력부, 조명 모듈 및/또는 스위칭 제어부에 인가될 수 있다.

조명 모듈 및 스위칭 제어부에는 전체 인가 전압이 인가된다(302). 이에 따라 스위칭 제어부는 조명 모듈 전체에 인가되는 전체 인가 전압을 획득할 수 있게 된다.

조명 모듈은 상술한 바와 같이 서로 직렬로 연결된 적어도 하나의 조명부(예를 들어, 순차적으로 연결된 제1 조명부 내지 제3 조명부)를 포함할 수 있으며, 스위칭 제어부는 각각의 조명부의 커패시터의 전압과 상술한 전체 인가 전압을 기반으로 적어도 하나의 조명부 각각에 대응하는 제어 신호를 출력할 수 있다(304). 이 경우, 스위칭 제어부는 각각의 조명부의 커패시터의 전압(예를 들어, 제1 커패시터의 전압, 제2 커패시터의 전압 및 제3 커패시터의 전압) 중 적어도 둘의 합과 전체 인가 전압을 비교하고, 비교 결과를 기반으로 제어 신호를 생성할 수도 있다.

스위칭 제어부에서 출력된 제어 신호는 대응하는 각각의 조명부에 전달되고, 각각의 조명부의 스위치(예를 들어, PNP 달링턴 페어 바이패스 스위치)는 스위칭 제어부에서 출력된 제어 신호의 전압이 인가됨에 따라서 온 상태가 되거나 또는 오프 상태가 된다(306). 이에 따라 각 조명부의 적어도 하나의 조명 소자는 플로팅 되거나 또는 전류가 전달될 수 있는 상태가 된다.

보다 상세하게는, 스위칭 제어부는 전체 인가 전압이 제1 커패시터의 전압 및 제3 커패시터의 전압의 합보다 작거나 또는 제2 커패시터의 전압 및 제3 커패시터의 전압의 합보다 작으면, 제어 신호를 생성하여 제1 스위치를 턴 온 시킬 수 있다. 이때, 제2 스위치 및 제3 스위치는 턴 오프 되거나 턴 오프 상태를 유지하게 된다.

만약, 전체 인가 전압이 제1 커패시터의 전압 및 제3 커패시터의 전압의 합보다 크고 제1 커패시터의 전압 및 제2 커패시터의 전압의 합보다 작으면, 스위칭 제어부는 제2 스위치를 턴 온 시키기 위해 제어 신호를 생성하여 출력한다. 제1 스위치 및 제3 스위치는 턴 오프 되거나 턴 오프 상태를 유지한다.

또한, 전체 인가 전압이 제1 커패시터의 전압 및 제2 커패시터의 전압의 합보다 크고 제1 커패시터의 전압 내지 제3 커패시터의 전압의 합보다 작으면, 스위칭 제어부는 이에 대응하는 제어 신호를 생성하고, 스위칭 제어부의 제어 신호에 따라서 제3 스위치가 턴 온 된다. 제1 스위치 및 제2 스위치는 턴 오프 되거나 턴 오프 상태를 유지하게 된다.

전체 인가 전압이 제1 커패시터의 전압 내지 제3 커패시터의 전압의 합보다 큰 경우에는, 제1 스위치 내지 제3 스위치 모두 턴 오프 된다. 스위칭 제어부는 이에 대응하는 제어 신호를 생성한다.

또한, 조명 구동 방법은 조명 모듈을 통과하여 출력되는 전류를 조정하는 단계 및/또는 조명 모듈을 통과하여 출력되는 전류의 역률 또는 조정된 전류의 역률을 보정하는 단계를 더 포함할 수도 있다(308). 전류의 조정은 기준 전압 출력부에서 출력된 기준 전압을 기반으로 수행될 수 있다. 기준 전압 출력부는 정류 전압을 기반으로 기준 전압을 출력하도록 마련된 것일 수 있다. 구체적으로 기준 전압은 전류 조정부의 앰프의 양극에 인가될 수 있으며, 이에 따라 전류의 조정이 수행될 수 있다. 역률의 보정은, 스위칭 제어부에서 출력된 조정 전압을 소정의 트랜지스터(예를 들어, 모스펫)의 게이트에 인가하여 조정 전류가 트랜지스터를 통해 출력되도록 하고, 출력된 조정 전류를 조명 모듈을 통과하여 출력되는 전류 또는 조정된 전류에 추가함으로써 수행될 수 있다.

이상 조명 장치, 조명 구동 장치 및 방법의 여러 실시예에 대해 설명하였으나, 장치 및 방법은 오직 상술한 실시예에 한정되는 것은 아니다. 해당 기술 분야에서 통상의 지식을 가진 자가 상술한 실시예를 기초로 수정 및 변형하여 구현 가능한 다양한 조명 장치, 조명 구동 장치나 방법 역시 상술한 장치 및 방법의 일례가 될 수 있다. 예를 들어, 설명된 기술들이 설명된 방법과 다른 순서로 수행되거나, 및/또는 설명된 시스템, 구조, 장치, 회로 등의 구성 요소들이 설명된 방법과 다른 형태로 결합 또는 조합되거나 다른 구성 요소 또는 균등물에 의하여 대치되거나 또는 치환되더라도 상술한 조명 장치, 조명 구동 장치 및 방법의 일 실시예가 될 수 있다.

100: 조명 구동 장치 110: 전력 공급부
111: 교류 전원 112: 트라이악 제공부
120: 스위칭 제어부 130: 기준 전압 출력부
140: 역률 보정부 150: 전류 조정부
160: 조명 모듈 161: 제1 조명부
161-1: 제1 조명 소자 161-2: 제1 스위치
161-3: 제1 커패시터 162: 제2 조명부
162-1: 제2 조명 소자 162-2: 제2 스위치
162-3: 제2 커패시터 163: 제3 조명부
163-1: 제3 조명 소자 163-2: 제3 스위치
163-3: 제3 커패시터 190: 브리지 정류기
200: 조명 장치

Claims (18)

1. 전력 공급부;
   상기 전력 공급부와 전기적으로 연결된 적어도 하나의 조명부; 및
   상기 전력 공급부 및 상기 조명부와 전기적으로 연결되고, 상기 적어도 하나의 조명부 각각에 대한 제어 신호를 생성하는 스위칭 제어부를 포함하되,
   상기 적어도 하나의 조명부는 순차적으로 직렬 연결된 제1 조명부, 제2 조명부, 및 제3 조명부를 포함하고,
   상기 제1 조명부는 외부로 광을 방출하는 제1 조명 소자, 상기 제1 조명 소자와 병렬로 연결되고 상기 제어 신호의 수신에 대응하여 온 또는 오프로 전환되는 제1 스위치, 및 상기 제1 조명 소자 및 상기 제1 스위치와 병렬로 연결된 제1 커패시터를 포함하고,
   상기 스위칭 제어부는,
   상기 적어도 하나의 조명부 전체에 인가되는 전체 인가 전압이 상기 제1 커패시터의 전압 및 상기 제3 조명부의 제3 커패시터의 전압의 합보다 작거나 또는 상기 제2 조명부의 제2 커패시터의 전압과 상기 제3 커패시터의 전압의 합보다 작으면, 상기 제1 스위치가 턴 온 되고, 상기 제2 조명부의 제2 스위치 및 상기 제3 조명부의 제3 스위치가 턴 오프 되도록 하거나,
   상기 전체 인가 전압이 상기 제1 커패시터의 전압 및 상기 제3 커패시터의 전압의 합보다 크고 상기 제1 커패시터의 전압 및 상기 제2 커패시터의 전압의 합보다 작으면, 상기 제2 스위치가 턴 온 되고, 상기 제1 스위치 및 상기 제3 스위치가 턴 오프 되도록 하거나,
   상기 전체 인가 전압이 상기 제1 커패시터의 전압 및 상기 제2 커패시터의 전압의 합보다 크고 상기 제1 커패시터의 전압 내지 상기 제3 커패시터의 전압의 합보다 작으면, 상기 제3 스위치가 턴 온 되고, 상기 제1 스위치 및 상기 제2 스위치가 턴 오프 되도록 하거나, 또는
   상기 전체 인가 전압이 상기 제1 커패시터의 전압 내지 상기 제3 커패시터의 전압의 합보다 크면, 상기 제1 스위치 내지 상기 제3 스위치가 턴 오프 되도록 하는,
   조명 구동 장치.
   
2. 삭제
3. 삭제
4. 삭제
5. 삭제
6. 삭제
7. 삭제
8. 제1항에 있어서,
   상기 전력 공급부는,
   교류 전류를 공급하는 교류 전원; 및
   상기 교류 전류의 위상-컷을 수행하는 위상 제어부;를 포함하는 조명 구동 장치.
   
9. 제8항에 있어서,
   상기 전력 공급부와 전기적으로 연결되고, 기준 전압을 출력하는 기준 전압 출력부; 및
   상기 기준 전압을 기반으로 상기 적어도 하나의 조명부를 통과하여 출력된 전류를 조정하는 전류 조정부;를 더 포함하는 조명 구동 장치.
   
10. 제9항에 있어서,
    상기 전류 조정부는, 상기 위상 제어부에 의해 수행된 위상-컷에 반비례하도록 상기 적어도 하나의 조명부를 통과하여 출력된 전류를 조정하는 조명 구동 장치.
    
11. 제9항에 있어서,
    상기 스위칭 제어부와 전기적으로 연결되고, 상기 스위칭 제어부로부터 조정 전압이 인가되면 조정 전압에 대응하여 역률 보정 전류를 출력하여 상기 적어도 하나의 조명부를 통과하여 출력된 전류를 조정하는 역률보정부;를 더 포함하는 조명 구동 장치.
    
12. 제8항에 있어서,
    상기 위상 제어부는, 트라이액 조광기를 포함하는 조명 구동 장치.
    
13. 전력 공급부;
    상기 전력 공급부와 전기적으로 연결된 적어도 하나의 조명부; 및
    상기 적어도 하나의 조명부 각각에 대한 제어 신호를 생성하는 스위칭 제어부;를 포함하되,
    상기 적어도 하나의 제1 조명부, 제2 조명부, 및 제3 조명부를 포함하고,
    상기 제1 조명부는 광을 방출하는 제1 조명 소자, 상기 제1 조명 소자와 병렬로 연결되고 상기 제어 신호의 수신에 대응하여 온 또는 오프로 전환되는 제1 스위치, 및 상기 제1 조명 소자 및 상기 제1 스위치와 병렬로 연결된 제1 커패시터를 포함하고,
    상기 제2 조명부는 광을 방출하는 제2 조명 소자, 상기 제2 조명 소자와 병렬로 연결되고 상기 제어 신호의 수신에 대응하여 온 또는 오프로 전환되는 제2 스위치, 및 상기 제2 조명 소자 및 상기 제2 스위치와 병렬로 연결된 제2 커패시터를 포함하고,
    상기 제3 조명부는 광을 방출하는 제3 조명 소자, 상기 제3 조명 소자와 병렬로 연결되고 상기 제어 신호의 수신에 대응하여 온 또는 오프로 전환되는 제3 스위치, 및 상기 제3 조명 소자 및 상기 제3 스위치와 병렬로 연결된 제3 커패시터를 포함하고,
    상기 스위칭 제어부는 상기 적어도 하나의 조명부 전체에 인가되는 전체 인가 전압이 상기 제1 커패시터의 전압 및 상기 제3 커패시터의 전압의 합보다 작거나 또는 상기 제2 커패시터의 전압과 상기 제3 커패시터의 전압의 합보다 작으면, 상기 제1 스위치가 턴 온 되고, 상기 제2 스위치 및 상기 제3 스위치가 턴 오프 되도록 하는,
    조명 장치.
    
14. 전력 공급부로부터 전류가 출력되는 단계;
    상기 전력 공급부로부터 적어도 하나의 조명부 전체에 인가되는 전체 인가 전압이 획득되는 단계; 및
    상기 적어도 하나의 조명부 각각에 대한 제어 신호가 생성되는 단계;를 포함하고,
    상기 적어도 하나의 조명부는 순차적으로 직렬 연결된 제1 조명부, 제2 조명부 및 제3 조명부를 포함하고,
    상기 제어 신호가 생성되는 단계는, 상기 제1 조명부의 제1 스위치, 상기 제2 조명부의 제2 스위치 및 상기 제3 조명부의 제3 스위치 각각에 대한 제어 신호를 생성하되, 상기 제1 조명부의 제1 커패시터의 전압, 상기 제2 조명부의 제2 커패시터의 전압 및 상기 제3 조명부의 제3 커패시터의 전압 중 적어도 하나를 이용하여 상기 제어 신호를 생성하는 단계를 포함하고,
    상기 제어 신호를 생성하는 단계는, 상기 제1 커패시터의 전압, 상기 제2 커패시터의 전압 및 상기 제3 커패시터의 전압 중 적어도 둘의 합과, 상기 전체 인가 전압을 비교하고, 비교 결과를 기반으로 상기 제어 신호를 생성하는 단계를 포함하고,
    상기 비교 결과를 기반으로 상기 제어 신호를 생성하는 단계는,
    상기 전체 인가 전압이 상기 제1 커패시터의 전압 및 상기 제3 커패시터의 전압의 합보다 작거나 또는 상기 제2 커패시터의 전압 및 상기 제3 커패시터의 전압의 합보다 작으면, 상기 제1 스위치가 턴 온 되고, 상기 제2 스위치 및 상기 제3 스위치가 턴 오프 되도록 제어 신호를 생성하는 단계;
    상기 전체 인가 전압이 상기 제1 커패시터의 전압 및 상기 제3 커패시터의 전압의 합보다 크고 상기 제1 커패시터의 전압 및 상기 제2 커패시터의 전압의 합보다 작으면, 상기 제2 스위치가 턴 온 되고, 상기 제1 스위치 및 상기 제3 스위치가 턴 오프 되도록 제어 신호를 생성하는 단계;
    상기 전체 인가 전압이 상기 제1 커패시터의 전압 및 상기 제2 커패시터의 전압의 합보다 크고 상기 제1 커패시터의 전압 내지 상기 제3 커패시터의 전압의 합보다 작으면, 상기 제3 스위치가 턴 온 되고, 상기 제1 스위치 및 상기 제2 스위치가 턴 오프 되도록 제어 신호를 생성하는 단계; 및
    상기 전체 인가 전압이 상기 제1 커패시터의 전압 내지 상기 제3 커패시터의 전압의 합보다 크면, 상기 제1 스위치 내지 상기 제3 스위치가 턴 오프 되도록 제어 신호를 생성하는 단계; 중 적어도 하나를 포함하는,
    조명 구동 방법.
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