KR102322319B1 - 조명 장치 - Google Patents

Abstract

본 발명은 조명 장치를 개시한다. 상기 조명 장치는 정류 전압의 상승에 대응하여 순차적으로 발광하는 복수 개의 발광 다이오드 그룹을 포함하는 둘 이상의 조명부를 포함하며, 둘 이상의 조명부는 다른 조명부와 비교하여 발광 순서가 동일하고 발광 시점이 다른 적어도 하나의 발광 다이오드 그룹을 포함하도록 구성된다. 따라서, 전류 하모닉이 저감될 수 있고, 전력 효율이 개선될 수 있다.

Description

조명 장치{LED LIGHTING APPARATUS}

본 발명은 조명 장치에 관한 것으로서, 보다 상세하게는 전류 하모닉(Current Harmonic)을 개선한 조명 장치에 관한 것이다.

조명 장치는 에너지 절감을 위하여 적은 양의 에너지로 높은 발광 효율을 갖는 광원을 이용하도록 개발되고 있다. 조명 장치에 이용되는 대표적인 광원은 발광 다이오드(LED)가 예시될 수 있다.

발광 다이오드는 에너지 소비량, 수명 및 광질 등과 같은 다양한 요소에서 다른 광원들과 차별화되는 이점을 갖는다. 발광 다이오드는 전류에 의하여 구동되는 특성을 갖는다. 그러므로, 발광 다이오드를 광원으로 하는 조명 장치는 전류 구동을 위한 추가적인 회로가 많이 필요한 문제점이 있다.

상기한 문제점을 해결하고자, 조명 장치는 교류 다이렉트 방식(AC DIRECT TYPE)으로 교류 전원을 발광 다이오드에 제공하도록 개발된 바 있다. 조명 장치는 교류 전원을 정류 전압으로 변환하고 정류 전압을 이용한 전류 구동에 의하여 발광 다이오드가 발광하도록 구성된다. 상기한 조명 장치는 인덕터 및 캐패시터를 사용하지 않고 정류 전압을 사용하기 때문에 역률(POWER FACTOR)이 양호한 특성이 있다. 정류 전압은 정류기의 전파 정류에 의하여 교류 전압이 전파 정류된 전압을 의미한다.

상술한 조명 장치는 교류 다이렉트 방식으로 비선형적으로 구동된다. 그러므로, 전류 하모닉이 발생할 수 있다. 전류 하모닉은 조명 장치의 전력 효율을 저감시키는 문제점을 발생할 수 있다.

따라서, 조명 장치는 전류 하모닉을 저감시키고 전력 효율을 개선할 수 있는 방법의 제시가 필요한 실정이다.

한국 공개특허 10-2012-0079831(발명의 명칭 : 디밍 기능한 AC LED용 스펙트럼 시프트 제어)

본 발명은 발광 다이오드를 포함하는 조명 장치를 교류 다이렉트 방식으로 구동하고 전류 하모닉을 개선하여 전력 효율을 개선함을 목적으로 한다.

또한, 본 발명은 비선형적 구동에 따른 전류 하모닉을 개선할 수 있는 발광 다이오드를 포함하는 조명 장치를 제공함을 다른 목적으로 한다.

상기 기술적 과제를 해결하기 위한 본 발명의 조명 장치는, 정류 전압을 제공하는 정류 회로; 상기 정류 전압의 상승에 대응하여 순차적으로 발광하는 복수 개의 발광 다이오드 그룹을 포함하는 둘 이상의 조명부; 및 상기 둘 이상의 조명부에 각각 대응하도록 구성되며 해당 상기 조명부의 전류를 규제하는 둘 이상의 구동 회로;를 포함하며, 상기 둘 이상의 조명부에서 발광 순서가 동일한 적어도 하나의 상기 발광 다이오드 그룹의 발광 시점이 다름을 특징으로 한다.

또한, 본 발명의 조명 장치는, 정류 전압을 제공하는 전원부; 상기 정류 전압의 변화에 대응하여 순차적으로 발광하는 복수 개의 발광 다이오드 그룹을 포함하는 조명부; 및 상기 복수 개의 발광 다이오드 그룹의 적어도 일부를 공유하는 둘 이상의 구동 회로;를 포함하며, 상기 둘 이상의 구동 회로는 순차적인 발광을 위한 구동 전류를 독립적으로 제어하며 상기 구동 전류들의 전류량 변화 시점의 일부가 서로 다르도록 제어하고, 순차적인 발광에 대응하는 전체 구동 전류의 상기 전류량 변화 시점의 수는 상기 둘 이상의 구동 회로 중 가장 많은 상기 전류량 변화 시점의 수를 초과하도록 설정됨을 특징으로 한다.

따라서, 본 발명에 의하면 교류 다이렉트 방식으로 구동됨에 따라 발생할 수 있는 전류 하모닉을 개선할 수 있고, 비선형적 구동에 따른 전류 하모닉을 개선함으로써 전력 효율이 개선될 수 있는 효과가 있다.

도 1은 본 발명의 바람직한 실시예에 따른 조명 장치의 회로도.
도 2a는 도 1의 조명부(200)의 일 예를 예시한 회로도.
도 2b는 도 1의 조명부(210)의 일 예를 예시한 회로도.
도 3은 도 1의 구동 회로의 상세 회로도.
도 4는 도 1의 각 구동부의 동작을 설명하기 위한 그래프.
도 5는 도 1의 실시예의 정류 전압 변화에 대응한 전류 파형도.
도 6은 본 발명의 다른 실시예에 따른 조명 장치의 회로도.

이하, 첨부된 도면을 참조하여 본 발명의 바람직한 실시예를 상세하게 설명한다. 본 명세서 및 특허청구범위에 사용된 용어는 통상적이거나 사전적 의미로 한정되어 해석되지 아니하며, 본 발명의 기술적 사항에 부합하는 의미와 개념으로 해석되어야 한다.

본 명세서에 기재된 실시예와 도면에 도시된 구성은 본 발명의 바람직한 실시예이며, 본 발명의 기술적 사상을 모두 대변하는 것이 아니므로, 본 출원 시점에서 이들을 대체할 수 있는 다양한 균등물과 변형예들이 있을 수 있다.

본 발명의 조명 장치는 전기 에너지를 빛 에너지로 변환하는 반도체 발광 특성을 갖는 광원을 이용할 수 있으며, 반도체 발광 특성을 갖는 광원은 발광 다이오드를 포함할 수 있다.

본 발명의 실시예는 도 1과 같이 교류 다이렉트 방식으로 구동되는 조명 장치를 이용하여 개시될 수 있다. 도 1의 실시예의 조명 장치는 교류 전원에 의하여 광원이 발광하며, 광원의 발광에 대응하여 전류를 규제하기 위한 전류 레귤레이션을 수행되도록 구성된다.

도 1을 참조하여, 본 발명의 실시예를 설명한다. 본 발명의 실시예는 전원 회로(100), 조명부들(200, 210), 구동부들(300, 310) 및 전류 센싱 저항들(Rs1, Rs2)을 포함한다.

상기한 구성에서, 전원 회로(100)는 정류된 전력을 제공하며, 조명부들(200, 210)은 정류된 전력에 의하여 발광하고, 구동부들(300, 310)은 조명부들(200, 210)의 발광에 대응한 전류를 규제하기 위한 전류 레귤레이션을 수행하고 발광을 위한 전류 경로를 제공한다. 그리고, 전류 센싱 저항들(Rs1, Rs2)은 전류 경로를 제공하며 구동부들(300, 310)의 전류 레귤레이션을 위한 센싱 전압을 제공한다.

이 중, 전원 회로(100)는 전원(Vs) 및 정류 회로(20)를 포함한다. 여기에서, 전원(Vs)은 교류 전력을 제공하는 상용 교류 전원일 수 있다.

정류 회로(20)는 교류 전압의 부극성 전압을 정극성 전압으로 변환한다. 즉,정류 회로(20)는 교류 전원(Vs)에서 제공되는 교류 전력의 정현파 파형을 갖는 교류 전압을 전파 정류한 정류 전압을 출력한다. 정류 전압은 상용 교류 전압의 반 주기 단위로 전압 레벨이 승하강하는 리플을 갖는 특성이 있다. 본 발명의 실시예에서 정류 전압의 변화(상승 또는 하강)는 정류 전압의 리플 성분의 상승 또는 하강을 의미하는 것으로 이해될 수 있다.

전원 회로(100)는 밝기를 제어하기 위하여 디머(도시되지 않음)를 포함할 수 있다. 디머는 정류 회로(20)에 제공되는 교류 전압의 위상을 제어할 수 있다. 디머의 위상 제어에 의하여, 조명부들(200, 210)에 제공되는 전체 구동 전류의 양이 제어될 수 있고, 결과적으로 조명 장치의 밝기가 제어될 수 있다.

한편, 본 발명의 실시예에서 광원으로 구성되는 조명부들(200, 210)은 정류 회로(20)에서 제공되는 정류 전압에 의하여 발광된다. 정류 회로(20)에서 제공되는 전체 구동 전류는 Irec로 표시할 수 있으며, 전체 구동 전류 Irec에서 분산되어서 조명부들(200, 210)에 각각 제공되는 구동 전류는 Irs1, Irs2로 표시할 수 있다. 조명부들(200, 210)에 각각 제공되는 구동 전류는 각 전류 센싱 저항들(Rs1, Rs2)에 흐르는 전류와 동일하다.

각 조명부들(200, 210)은 복수의 발광 다이오드를 포함하고, 복수의 발광 다이오드가 복수의 그룹으로 구분되어서 순차적으로 발광 또는 소광하도록 구성될 수 있다. 도 1에서 각 조명부들(200, 210)은 네 개의 발광 다이오드 그룹(LED11~LED14, LED21~LED24)으로 구분하여 표시된다. 각 발광 다이오드 그룹(LED11~LED14, LED21~LDE24)은 하나 이상의 발광 다이오드를 포함할 수 있으며, 도 1에서 설명의 편의를 위하여 하나의 다이오드 부호로 도면에 표기한다.

조명부들(200, 210)에는 각각 구동 회로가 구성된다. 조명부(200)에 대응하는 구동 회로는 구동부(300)와 전류 센싱 저항(Rs1)을 포함하고, 조명부(210)에 대응하는 구동 회로는 구동부(310)와 전류 센싱 저항(Rs2)을 포함한다.

구동부들(300, 310)은 구동 전류를 규제하며 조명부들(200, 210)의 발광에 대응하여 정전류의 흐름을 유도한다. 이를 위하여, 구동부들(300, 310)은 각 발광 다이오드 그룹(LED11~LED14, LED21~LED24)의 발광을 위한 전류 레귤레이션을 수행하고, 일단이 접지된 각 전류 센싱 저항(Rs1, Rs2)과 더불어 발광을 위한 전류 경로를 제공하도록 구성된다.

도 1의 실시예는 정류 전압의 상승 또는 하강에 대응하여 조명부들(200, 210)의 발광 다이오드 그룹들(LED11~LED14, LED21~LED24)이 순차적으로 발광되거나 소광된다.

구동부들(300, 310)은 정류 전압이 상승하여서 발광 다이오드 그룹들(LED11~LED14, LED21~LED24) 별 발광 전압에 순차적으로 도달하면 발광을 위한 전류 경로를 제공한다.

여기에서, 발광 다이오드 그룹(LED14)을 발광시키는 발광 전압 V14은 발광 다이오드 그룹들(LED11, LED12, LED13, LED14)을 모두 발광시키는 전압으로 정의된다. 발광 다이오드 그룹(LED13)을 발광시키는 발광 전압 V13은 발광 다이오드 그룹들(LED11, LED12, LED13)을 모두 발광시키는 전압으로 정의된다. 발광 다이오드 그룹(LED12)을 발광시키는 발광 전압 V12은 발광 다이오드 그룹들(LED11, LED12)을 모두 발광시키는 전압으로 정의된다. 발광 다이오드 그룹(LED11)을 발광시키는 발광 전압 V11은 발광 다이오드 그룹(LED11)만 발광시키는 전압으로 정의된다.

또한, 발광 다이오드 그룹(LED24)을 발광시키는 발광 전압 V24은 발광 다이오드 그룹들(LED21, LED22, LED23, LED24)을 모두 발광시키는 전압으로 정의된다. 발광 다이오드 그룹(LED23)을 발광시키는 발광 전압 V23은 발광 다이오드 그룹들(LED21, LED22, LED23)을 모두 발광시키는 전압으로 정의된다. 발광 다이오드 그룹(LED22)을 발광시키는 발광 전압 V22은 발광 다이오드 그룹들(LED21, LED22)을 모두 발광시키는 전압으로 정의된다. 그리고, 발광 다이오드 그룹(LED21)을 발광시키는 발광 전압 V21은 발광 다이오드 그룹(LED21)을 발광시키는 전압으로 정의된다.

구동부들(300, 310)은 전류 센싱 저항(Rs1, Rs2)에 의하여 각각 센싱 전압을 제공받는다. 센싱 전압은 조명부(200, 210)의 발광 다이오드 그룹 별 발광 상태에 따라 구동부들(300, 310) 내에 가변된 위치에 형성되는 전류 경로에 의하여 가변될 수 있다. 이때, 전류 센싱 저항들(Rs, Rs2)에 흐르는 구동 전류는 정전류일 수 있다.

상술한 구성에서, 조명부들(200, 210)에서 발광 순서가 동일한 적어도 하나의 발광 다이오드 그룹의 발광 시점이 다를 수 있다. 본 발명의 실시예의 조명부들(200, 210)에서 발광 다이오드 그룹 LED11과 발광 다이오드 그룹 LED21의 발광 순서가 동일하고, 발광 다이오드 그룹 LED12와 발광 다이오드 그룹 LED22의 발광 순서가 동일하며, 발광 다이오드 그룹 LED31과 발광 다이오드 그룹 LED23의 발광 순서가 동일하고, 그리고 발광 다이오드 그룹 LED14와 발광 다이오드 그룹 LED24의 발광 순서가 동일하다.

본 발명의 실시예는 상기와 같이 발광 순서가 동일한 발광 다이오드 그들 중 적어도 한 쌍의 발광 다이오드 그룹이 서로 다른 발광 시점을 갖도록 구성될 수 있다.

상기와 같이 발광 순서가 동일하고 발광 시점이 다른 발광 다이오드 그룹의 쌍은 적어도 10% 이상의 차이를 갖는 서로 다른 발광 전압에 대응하여 발광하도록 구성될 수 있다.

또한, 상기와 같이 발광 순서가 동일하고 발광 시점이 다른 발광 다이오드 그룹은 적어도 10% 이상의 차이를 갖는 상기 정류 전압의 서로 다른 위상에 대응하여 발광하도록 구성될 수 있다.

그리고, 조명부(200, 210) 각각의 전체 발광 전압은 어느 하나의 조명부의 전체 발광 전압을 기준으로 20 퍼센트보다 적은 차를 갖도록 설정될 수 있다.

본 발명의 실시예에서 조명부(200, 210)는 마지막 발광 순서의 한 쌍의 발광 다이오드 그룹의 발광 시점이 실질적으로 동일하도록 구성하고 다른 발광 다이오드 그룹의 쌍들은 서로 다른 발광 시점을 갖도록 예시한다.

이를 위하여 조명부(200, 210)의 첫번째 발광하는 발광 다이오드 그룹들(LED11, LED21)은 직렬로 연결된 발광 다이오드의 수가 다르도록 구성될 수 있다.

도 2a 및 도 2b를 참조하면, 조명부(200)의 발광 다이오드 그룹(LED11)은 직렬로 연결된 두 개의 발광 다이오드를 포함하고, 조명부(210)의 발광 다이오드 그룹(LED21)은 직렬로 연결된 세 개의 발광 다이오드를 포함한다. 조명부(200)의 발광 다이오드 그룹(LED12)과 조명부(210)의 발광 다이오드 그룹(LED22)은 두 개의 발광 다이오드가 직렬로 연결된 것을 예시하며, 조명부(200)의 발광 다이오드 그룹들(LED13, LED14)과 조명부(210)의 발광 다이오드 그룹들(LED23, LED24)은 하나의 발광 다이오드를 포함하는 것으로 예시한다. 여기에서, 발광 다이오드 그룹들(LED11, LED12, LED21, LED22)은 복수의 병렬 연결된 열을 포함하도록 구성될 수 있다.

도 2a 및 도 2b와 같이, 조명부(200)의 발광 다이오드 그룹들(LED12, LED13, LED14)은 조명부(210)의 발광 다이오드 그룹들(LED22, LED23, LED24)과 동일한 수의 발광 다이오드를 포함하도록 설정될 수 있다.

또한, 조명부(210)의 발광 다이오드 그룹(LED21)은 조명부(200)의 발광 다이오드 그룹(LED11)보다 많은 수의 직렬 연결된 발광 다이오드를 포함할 수 있다. 즉, 조명부(210)의 발광 다이오드 그룹(LED21)은 조명부(200)의 발광 다이오드 그룹(LED11)보다 높은 발광 전압을 갖는다. 그 결과 발광 다이오드 그룹(LED21)의 발광 시점이 발광 다이오드 그룹(LED11)보다 늦게 형성된다. 그리고, 조명부(210)의 발광 다이오드 그룹(LED21)과 조명부(200)의 발광 다이오드 그룹(LED11)은 동일한 수의 발광 다이오드를 포함하도록 병렬로 연결되는 수가 조절될 수 있다.

상기와 같이 발광 다이오드 그룹들(LED11, LED21)의 쌍이 서로 다른 발광 시점을 가짐에 따라서 발광 다이오드 그룹들(LED12 : LED22, LED13 : LED23)의 발광 시점도 다르게 형성될 수 있다.

본 발명의 실시예는 발광 다이오드 그룹들(LED14, LED24)의 발광 시점이 동일하게 형성될 수 있도록 발광 다이오드 그룹(LED24)은 발광 다이오드 그룹(LED14)보다 낮은 발광 전압을 갖도록 구성될 수 있다. 보다 구체적으로, 발광 다이오드 그룹(LED11)은 발광 다이오드 그룹들(LED11, LED21)의 발광 전압의 차만큼 발광 다이오드 그룹(LED11)의 발광 전압 보다 낮은 발광 전압을 갖도록 구성될 수 있다. 이에 따라서 발광 다이오드 그룹(LED14)과 발광 다이오드 그룹(LED24)은 동일한 발광 시점을 가질 수 있다.

한편, 상술한 조명부들(200, 210)을 구동하기 위한 구동부들(300, 310)의 상세한 구성 및 동작에 대하여 도 3를 참조하여 설명하며, 대표적으로 구동부(300)을 예시하여 설명한다. 구동부(310)는 구동부(300)와 동일하게 구성될 수 있으므로 이에 대한 중복 설명은 생략한다.

구동부(300)는 도 3와 같이 발광 다이오드 그룹들(LED11~ LED14)에 대한 전류 경로를 제공하는 복수의 스위칭 회로(31, 32, 33, 34)와 기준 전압 VREF1, VREF2, VREF3, VREF4을 제공하기 위한 기준 전압 공급부(30)를 포함할 수 있으며, 하나의 칩으로 구성될 수 있다.

기준 전압 공급부(30)는 제작자의 의도에 따라 다양하게 서로 다른 레벨의 기준 전압 VREF1, VREF2, VREF3, VREF4을 제공하는 것으로 구현될 수 있다.

기준 전압 공급부(30)는 예시적으로 정전압이 인가되는 직렬 연결된 복수의 저항을 포함하여 저항 간의 노드 별로 서로 다른 레벨의 기준 전압 VREF1, VREF2, VREF3, VREF4을 출력하는 것으로 구성될 수 있으며, 이와 달리 서로 다른 레벨의 기준 전압 VREF1, VREF2, VREF3, VREF4을 제공하는 독립적인 전압공급원들을 포함하는 것으로 구성될 수 있다.

여기에서, GND는 접지를 표시하는 것이며, 접지(GND)는 기준 전압 공급부(30)와 전류 센싱 저항(Rs)에 공통으로 적용될 수 있다. 기준 전압 공급부(30)에서 접지(GND)는 레벨의 기준 전압 VREF1, VREF2, VREF3, VREF4을 출력하는 직렬로 연결된 복수의 저항들에 적용될 수 있다.

서로 다른 레벨의 기준 전압들 VREF1, VREF2, VREF3, VREF4은 기준 전압 VREF1이 가장 낮은 전압 레벨을 가지며 기준 전압 VREF4이 가장 높은 전압 레벨을 갖도록 제공될 수 있다.

여기에서, 기준 전압 VREF1은 발광 다이오드 그룹(LED12)이 발광하는 시점에 스위칭 회로(31)를 턴오프하기 위한 레벨을 갖는다. 보다 구체적으로 기준 전압 VREF1은 발광 다이오드 그룹(LED12)의 발광에 대응하여 전류 센싱 저항(Rs1)에 형성되는 센싱 전압보다 낮은 레벨로 설정될 수 있다.

그리고, 기준 전압 VREF2은 발광 다이오드 그룹(LED13)이 발광하는 시점에 스위칭 회로(32)를 턴오프하기 위한 레벨을 갖는다. 보다 구체적으로 기준 전압 VREF2는 발광 다이오드 그룹(LED13)의 발광에 대응하여 전류 센싱 저항(Rs1)에 형성되는 센싱 전압보다 낮은 레벨로 설정될 수 있다.

그리고, 기준 전압 VREF3은 발광 다이오드 그룹(LED14)이 발광하는 시점에 스위칭 회로(33)를 턴오프하기 위한 레벨을 갖는다. 보다 구체적으로 기준 전압 VREF3는 발광 다이오드 그룹(LED14)의 발광에 대응하여 전류 센싱 저항(Rs1)에 형성되는 센싱 전압보다 낮은 레벨로 설정될 수 있다.

그리고, 기준전압 VREF4은 정류 전압의 상한 레벨 영역에서 스위칭 회로(34)를 통한 전류 경로를 유지하도록 설정됨이 바람직하다.

한편, 스위칭 회로들(31, 32, 33, 34)은 전류 레귤레이션 및 전류 경로 형성을 위하여 센싱 전압을 제공하는 센싱 저항(Rs1)에 공통으로 연결된다.

스위칭 회로들(31, 32, 33, 34)은 전류 센싱 저항(Rs1)에서 센싱된 센싱 전압과 기준 전압 생성 회로(30)의 각각의 기준 전압 VREF1, VREF2, VREF3, VREF4를 비교하여서 조명부(200)를 발광하기 위한 선택적인 전류 경로를 형성한다.

구동부(300)의 스위칭 회로들(31, 32, 33, 34)은 각 발광 다이오드 그룹(LED11, LEED12, LED13, LED14)의 발광에 대응하여 규제된 정전류의 흐름을 유도하며, 각 발광 다이오드 그룹(LED11, LED12, LED13, LED14)의 순차적인 발광에 대응하여 설정된 전류를 초과하지 않도록 전류 레귤레이션을 수행한다.

즉, 스위칭 회로들(31, 32, 33, 34)은 자신에 설정된 규제 전류 값 이하의 구동 전류에 대해서는 전류 레귤레이션 동작을 수행하지 않고 자신에 설정된 규제 전류 값 이상의 구동 전류에 대해서는 규제된 레벨을 초과하지 않도록 전류 레귤레이션 동작을 수행한다.

스위칭 회로들(31, 32, 33, 34)은 정류 전압이 인가되는 위치에서 먼 발광 다이오드 그룹(LED11, LED12, LED13, LED14)에 연결된 것일수록 높은 레벨의 기준 전압을 제공받는다.

각 스위칭 회로(31, 32, 33, 34)는 비교기(36)와 스위칭 소자(37)를 포함하며, 스위칭 소자(37)는 NMOS 트랜지스터로 구성됨이 바람직하다.

각 스위칭 회로(31, 32, 33, 34)의 비교기(36)는 포지티브 입력단(+)에 기준 전압이 인가되고, 네가티브 입력단(-)에 센싱 전압이 인가되며, 출력단으로 기준 전압과 센싱 전압을 비교한 결과를 출력한다.

그리고, 각 스위칭 회로(31, 32, 33, 34)의 스위칭 소자(37)는 게이트로 인가되는 각 비교기(36)의 출력에 따라 스위칭 동작을 수행한다.

도 3의 구동부(300)의 동작은 도 4를 참조하여 설명할 수 있다.

전원 회로(100)는 교류 전력에 대응하는 정류 전압을 조명부(200)로 제공하며, 이때 정류 전압은 도 4에 예시된 바와 같다.

정류 전압이 초기 상태인 경우, 각 스위칭 회로(31, 32, 33, 34)는 포지티브 입력단(+)에 인가되는 기준 전압들 VREF1, VREF2, VREF3, VREF4이 네가티브 입력단(-)에 인가되는 전류 센싱 저항(Rs1) 양단의 센싱 전압보다 높으므로 모두 턴온된 상태를 유지한다. 이때, 스위칭 회로(31)에 흐르는 구동 전류는 스위칭 회로(31)에 의하여 규제되는 전류 값 이하이다. 그러므로, 스위칭 회로(31)는 흐르는 구동 전류를 규제하지 않는다. 즉, 스위칭 회로(31)에 의한 전류 레귤레이션 동작은 수행되지 않는다.

그 후 정류 전압이 상승하여 발광 전압 V11에 도달하면, 조명부(200)의 발광 다이오드 그룹(LED11)이 발광된다. 발광 다이오드 그룹(LED11)이 발광되면, 발광 다이오드 그룹(LED11)에 연결된 구동부(300)의 스위칭 회로(31)는 전류 경로를 제공한다.

상기와 같이 정류 전압이 발광 전압 V11에 도달하여 발광 다이오드 그룹(LED11)이 발광되고 스위칭 회로(31)를 통한 전류 경로가 형성되면, 전류 센싱 저항(Rs1)의 센싱 전압의 레벨이 상승한다. 그러나, 이때의 센싱 전압의 레벨은 낮기 때문에 스위칭 회로들(31, 32, 33, 34)의 턴온 상태는 변경되지 않는다. 그리고, 스위칭 회로(31)에 흐르는 구동 전류는 스위칭 회로(31)의 전류 레귤레이션 동작에 의하여 규제된다.

그 후 정류 전압이 발광 전압 V11 이상으로 상승할 수 있다. 이때, 스위칭 회로(32)에 흐르는 구동 전류는 스위칭 회로(32)에 의하여 규제되는 전류 값 이하이다. 그러므로, 스위칭 회로(32)는 흐르는 구동 전류를 규제하지 않는다. 즉, 스위칭 회로(31)에 의한 전류 레귤레이션 동작이 수행되고, 스위칭 회로(32)에 의한 전류 레귤레이션 동작은 수행되지 않는다.

그 후 정류 전압이 계속 상승하여 발광 전압 V12에 도달하면, 조명부(200)의 발광 다이오드 그룹(LED12)이 발광된다. 발광 다이오드 그룹(LED12)이 발광되면, 발광 다이오드 그룹(LED12)에 연결된 구동부(300)의 스위칭 회로(32)는 전류 경로를 제공한다. 이때, 발광 다이오드 그룹(LED11)도 발광 상태를 유지한다.

상기와 같이 정류 전압이 발광 전압 V12에 도달하여 발광 다이오드 그룹(LED12)이 발광되고 스위칭 회로(32)를 통한 전류 경로가 형성되면, 전류 센싱 저항(Rs1)의 센싱 전압의 레벨이 상승한다. 이때의 센싱 전압의 레벨은 기준 전압 VREF1보다 높다. 그러므로, 스위칭 회로(31)의 스위칭 소자(37)는 비교기(36)의 출력에 의하여 턴오프된다. 즉, 스위칭 회로(31)는 턴오프되고, 스위칭 회로(32)가 발광 다이오드 그룹(LED12)의 발광에 대응한 선택적인 전류 경로를 제공한다. 이때, 스위칭 회로(32)에 흐르는 구동 전류는 스위칭 회로(32)의 전류 레귤레이션 동작에 의하여 규제된다.

그 후 정류 전압이 계속 상승하여 발광 전압 V13에 도달하면, 조명부(200)의 발광 다이오드 그룹(LED13)이 발광된다. 그리고, 발광 다이오드 그룹(LED13)이 발광되면, 발광 다이오드 그룹(LED13)에 연결된 구동부(300)의 스위칭 회로(33)는 전류 경로를 제공한다. 이때, 발광 다이오드 그룹들(LED11, LED12)도 발광 상태를 유지한다.

상기와 같이 정류 전압이 발광 전압 V13에 도달하여 발광 다이오드 그룹(LED13)이 발광되고 스위칭 회로(33)를 통한 전류 경로가 형성되면, 전류 센싱 저항(Rs1)의 센싱 전압의 레벨이 상승한다. 이때의 센싱 전압의 레벨은 기준 전압 VREF2보다 높다. 그러므로, 스위칭 회로(32)의 스위칭 소자(37)는 비교기(36)의 출력에 의하여 턴오프된다. 즉, 스위칭 회로(32)는 턴오프되고, 스위칭 회로(33)가 발광 다이오드 그룹(LED13)의 발광에 대응한 선택적인 전류 경로를 제공한다. 이때, 스위칭 회로(33)에 흐르는 구동 전류는 스위칭 회로(33)의 전류 레귤레이션 동작에 의하여 규제된다.

그 후 정류 전압이 발광 전압 V14에 도달하면, 조명부(200)의 발광 다이오드 그룹(LED14)이 발광된다. 그리고, 발광 다이오드 그룹(LED14)이 발광되면, 발광 다이오드 그룹(LED14)에 연결된 구동부(300)의 스위칭 회로(34)는 전류 경로를 제공한다. 이때, 발광 다이오드 그룹들(LED11, LED12, LED13)도 발광 상태를 유지한다.

상기와 같이 정류 전압이 발광 전압 V14에 도달하여 발광 다이오드 그룹(LED14)이 발광되고, 스위칭 회로(34)를 통한 전류 경로가 형성되면, 전류 센싱 저항(Rs1)의 센싱 전압의 레벨이 상승한다. 이때의 센싱 전압의 레벨은 기준 전압 VREF3보다 높다. 그러므로, 스위칭 회로(33)의 스위칭 소자(37)는 비교기(36)의 출력에 의하여 턴오프된다. 즉, 스위칭 회로(33)는 턴오프되고, 스위칭 회로(34)가 발광 다이오드 그룹(LED14)의 발광에 대응한 선택적인 전류 경로를 제공한다. 이때, 스위칭 회로(34)에 흐르는 구동 전류는 스위칭 회로(34)의 전류 레귤레이션 동작에 의하여 규제된다.

그 후 정류 전압이 발광 전압 V14 이상으로 상승할 수 있다. 이때, 스위칭 회로(34)는 흐르는 구동 전류를 규제할 수 있다. 그리고, 정류 전압이 계속 상승하여도, 스위칭 회로(34)에 제공되는 기준전압 VREF4이 정류 전압의 상한 레벨 영역에서 전류 센싱 저항(Rs)에 형성되는 구동 전류가 소정의 정전류 형태가 되도록 스위칭 회로(34)는 턴온 상태를 유지한다.

상술한 바와 같이 정류 전압의 상승에 대응하여 발광 다이오드 그룹들(LED11~LED14)이 순차적으로 발광되면 전류 경로 상의 구동 전류도 도 4와 같이 계단 전류 파형을 갖도록 단계적으로 증가한다.

구동부(300)는 상기와 같이 정전류 레귤레이션 동작을 수행한다. 그러므로, 발광 다이오드 그룹 별 발광에 대응한 구동 전류는 일정한 수준을 유지하고 발광되는 발광 다이오드 그룹의 수가 증가하면 그에 대응하여 레벨이 증가한다.

한편, 정류 전압은 상술한 바와 같이 상한 레벨까지 상승한 후 하강을 시작한다. 정류 전압이 하강하여서 발광 전압 V14 이하로 떨어지면, 조명부(200)의 발광 다이오드 그룹(LED14)이 소광된다.

조명부(200)는 발광 다이오드 그룹(LED14)이 소광되면, 발광 다이오드 그룹널들(LED13, LED12, LED11)에 의한 발광 상태를 유지하며, 그에 따라서 발광 다이오드 그룹(LED13)에 연결된 스위칭 회로(33)에 의하여 전류 경로가 형성된다.

그 후 정류 전압이 발광 전압 V13, V12, V11 이하로 순차적으로 하강하면, 조명부(200)의 발광 다이오드 그룹들(LED13, LED12, LED11)은 순차적으로 소광된다.

상기한 조명부(200)의 발광 다이오드 그룹들(LED13, LED12, LED11)의 순차적 소광에 대응하여, 구동부(300)는 스위칭 회로(33, 32, 31)들에 의하여 형성되는 선택적인 전류 경로를 시프트하면서 제공한다. 그리고, 전류 경로 상의 구동 전류도 발광 다이오드 그룹들(LED11, LED12, LED13)의 소광 상태에 대응하여 계단 전류 파형을 갖도록 단계적으로 감소한다.

한편, 조명부(210)도 정류 전압의 상승과 하강에 대응하여 조명부(200)의 동작과 같이 순차적으로 발광 및 소광하며, 그에 대응하여 구동부(310)도 시프트되는 전류 경로를 발광에 대응하여 제공한다.

여기에서, 조명부(210)의 일부 발광 다이오드 그룹들은 조명부(200)의 발광 순서가 동일한 발광 다이오드 그룹들과 서로 다른 발광 시점을 갖는다. 그러므로, 조명부들(200, 210)은 정류 전압의 상승에 대응하여 발광하는 발광 다이오드 그룹의 수가 번갈아서 순차적으로 증가하도록 동작될 수 있다. 또한, 구동부들(300, 310)은 각 조명부(200, 210)의 발광에 대응하여 전류 변화 시점이 서로 다른 계단 전류 파형을 갖도록 구동 전류를 규제할 수 있다.

본 발명의 실시예는 각 조명부들(200, 210)이 네 개의 발광 다이오드 그룹들을 포함하는 것을 예시하고 있으며, 마지막 발광하는 것을 제외한 발광 다이오드 그룹들이 발광 순서 별로 발광 시점이 다르도록 구성된 것을 예시한다.

이에 대하여 보다 구체적으로 설명한다.

조명부(200)에 포함된 전체 발광 다이오드 그룹들(LED11~LED14)이 발광하는 전압을 조명부(200)의 전체 발광 전압으로 정의할 수 있고, 조명부(200)의 전체 발광 전압은 발광 전압 V14에 상응할 수 있다. 그리고, 조명부(210)에 포함된 전체 발광 다이오드 그룹들(LED21~LED24)이 발광하는 전압을 조명부(210)의 전체 발광 전압으로 정의할 수 있고, 조명부(210)의 전체 발광 전압은 발광 전압 V24에 상응할 수 있다.

이 경우, 어느 하나의 조명부가 다른 하나의 조명부의 전체 발광 전압을 기준으로 20 퍼센트보다 적은 값의 차를 갖도록 설정됨이 바람직하다.

조명부들(200, 210)의 순차적인 발광 순서를 기준으로, 발광 다이오드 그룹(LED11)과 발광 다이오드 그룹(LED21)이 서로 대응되고, 발광 다이오드 그룹(LED12)과 발광 다이오드 그룹(LED22)이 서로 대응되고, 발광 다이오드 그룹(LED13)과 발광 다이오드 그룹(LED23)이 서로 대응되고, 발광 다이오드 그룹(LED14)과 발광 다이오드 그룹(LED24)이 서로 대응된다.

그리고, 조명부(200)의 발광 다이오드 그룹(LED11~LED13)과 조명부(210)의 발광 다이오드 그룹(LED21~LED23)은 발광 순서가 대응하는 그룹 별로 동일한 전위 차를 갖는 발광 전압을 가질 수 있다. 상기한 발광 전압의 차는 발광 다이오드 그룹(LED21)에 더 포함된 직렬 연결된 발광 다이오드들에 의하여 결정될 수 있으며 동일한 발광 순서를 갖는 발광 다이오드 그룹들 간의 발광 전압이 10 퍼센트 이상 차를 갖도록 형성됨이 바람직하다.

보다 구체적으로, 조명부(200)의 발광 다이오드 그룹(LED11~LED13)과 조명부(210)의 발광 다이오드 그룹(LED21~LED23)은 각 채널 별로 64V의 전위 차를 갖는 발광 전압을 갖도록 구성될 수 있으며, 발광 다이오드 그룹(LED21)이 발광 다이오드 그룹(LED11)보다 32V 더 높은 발광 전압을 갖도록 구성될 수 있다.

상기한 바에 의하여, 조명부(200)의 발광 전압 V11은 64V, 발광 전압 V12는 128V, 발광 전압 V13은 192V, 발광 전압 V14는 256V로 형성되며, 각 그룹 별로 전위차는 64V로 설정될 수 있다. 그리고, 조명부(210)의 발광 전압 V21은 96V, 발광 전압 V22는 160V, 발광 전압 V23은 224V로 형성될 수 있다. 여기에서, 조명부(210)의 마지막 발광하는 발광 다이오드 그룹(LED24)의 발광 전압 V24는 조명부(200)의 마지막 발광하는 발광 다이오드 그룹(LED14)의 발광 전압 V14와 실질적으로 동일하게 형성될 수 있으며, 이를 위하여 발광 전압 V24는 256V로 형성되며, 발광 다이오드 그룹(LED23)과 발광 다이오드 그룹(LED24)의 발광 전압 간의 전위차는 32V로 설정될 수 있다.

상술한 바와 같이 설정됨에 의하여, 정류 전압이 발광 전압 V11에 해당하는 64V에 도달하도록 상승하면 발광 다이오드 그룹(LED11)이 발광하고, 정류 전압이 발광 전압 V21에 해당하는 96V에 도달하도록 상승하면 발광 다이오드 그룹(LED21)이 더 발광하며, 정류 전압이 발광 전압 V12에 해당하는 128V에 도달하면 발광 다이오드 그룹(LED12)이 더 발광하고, 정류 전압이 발광 전압 V22에 해당하는 160V에 도달하면 발광 다이오드 그룹(LED22)이 더 발광하며, 정류 전압이 발광 전압 V13에 해당하는 192V에 도달하면 발광 다이오드 그룹(LED13)이 더 발광하고, 정류 전압이 발광 전압 V23에 해당하는 224V에 도달하면 발광 다이오드 그룹(LED23)이 더 발광하며, 정류 전압이 발광 전압 V14 및 V24에 해당하는 256V에 도달하면 발광 다이오드 그룹(LED14, LED24)이 더 발광한다.

즉, 조명부들(200, 210)의 발광되는 발광 다이오드 그룹들의 수는 번갈아서 순차적인 증가할 수 있다.

상기한 조명부들(200, 210)의 발광에 대응하여, 구동부들(300, 310)은 전류 변화 시점이 서로 다른 계단 전류 파형을 갖도록 각 조명부(200, 210)의 발광에 대응한 구동 전류를 규제하기 위한 전류 레귤레이션을 수행한다.

구동부들(300, 310)은 각각 해당하는 조명부들(200, 210)의 발광에 대응한 전류 레귤레이션을 수행하여 구동 전류를 규제하며, 조명부(200)의 발광에 대응한 구동부(300)에 의하여 규제되는 구동 전류는 Irs1과 같은 계단 전류 파형을 가지고, 조명부(210)의 발광에 대응한 구동부(310)에 의하여 규제되는 구동 전류는 Irs2와 같은 계단 전류 파형을 갖는다.

조명부들(200, 210) 및 구동부들(300, 310)은 전원 회로(100)의 관점에서 부하로 작용하며, 부하에 공급되는 전류 즉 조명부들(200, 210)에 공급되는 전체 구동 전류 Irec는 구동 전류 Irs1와 구동 전류 Irs2를 합한 계단 전류 파형을 갖는다.

즉, 전체 구동 전류 Irec는 다수의 정전류 구간을 가질 수 있으며, 정전류 구간은 (상기 발광 다이오드 그룹의 수×상기 조명부의 수)-(상기 조명부의 수-1)만큼 구분됨이 바람직하다. 이를 위하여 각 조명부들(200, 210)의 마지막 발광하는 발광 다이오드 그룹들은 동일한 정전류 구간을 형성하도록 실질적으로 동일한 발광 전압을 갖도록 형성됨이 바람직하다.

본 발명은 두 개의 조명부를 포함하는 실시예를 예시하였으나 이에 제한되지 않고 세 개 이상의 조명부를 포함할 수 있다.

이 경우, 각각의 조명부의 전체 발광 전압은 어느 하나의 조명부의 전체 발광 전압을 기준으로 20 퍼센트보다 적은 값의 차를 갖도록 설정됨이 바람직하다.

그리고, 조명부들의 복수 개의 발광 다이오드 그룹들은 발광 시점의 차이를 갖는 발광 전압을 갖도록 구성됨이 바람직하다.

또한, 발광 순서를 기준으로 서로 대응하는 조명부들의 발광 다이오드 그룹들의 발광 전압은 어느 하나의 조명부의 발광 다이오드 그룹을 기준으로 10 퍼센트 이상 차를 갖도록 구성됨이 바람직하다.

상술한 바에 의하여 본 발명의 실시예에 따른 전체 구동 전류 Irec의 변화는 비선형성이 완화되는 것으로 나타나며, 조명부들의 수가 많을수록 조명을 위한 전체 구동 전류 Irec는 완화된 비선형성 파형을 가질 수 있다

그러므로, 본 발명의 실시예는 전체 구동 전류의 비선형성이 완화됨에 의하여 전류 하모닉을 저감시킬 수 있으며, 결과적으로 전력 효율을 개선할 수 있다.

본 발명의 조명 장치는 정류 전압의 변화에 대응하여 순차적으로 발광하는 복수 개의 발광 다이오드 그룹을 포함하는 조명부와 복수 개의 발광 다이오드 그룹의 적어도 일부를 공유하는 둘 이상의 구동 회로를 포함하도록 실시될 수 있다.

여기에서, 둘 이상의 구동 회로는 순차적인 발광을 위한 구동 전류를 독립적으로 제어하며 구동 전류들의 전류량 변화 시점의 일부가 서로 다르도록 제어할 수 있다.

그리고, 순차적인 발광에 대응하는 전체 구동 전류의 전류량 변화 시점의 수는 둘 이상의 구동 회로 중 가장 많은 전류량 변화 시점을 갖는 구동 회로의 전류량 변화 시점의 수를 초과하도록 설정될 수 있다.

여기에서, 전체 구동 전류는 둘 이상의 구동 회로에 의해 제어되는 구동 전류들의 합으로 설정될 수 있으며, 전체 구동 전류의 상기 전류량 변화 시점의 수는 둘 이상의 구동 회로들의 각각의 전류량 변화 시점의 수의 합 이하로 결정될 수 있다.

상기한 본 발명의 실시예는 도 6과 같이 제시될 수 있다.

도 6의 실시예는 전원 회로(100), 조명부(230), 구동부들(300, 310) 및 전류 센싱 저항들(Rs1, Rs2)을 포함한다. 여기에서, 전원 회로(100), 구동부들(300, 310) 및 전류 센싱 전압들(Rs1, Rs2)은 도 1의 실시예와 동일한 구성을 가지므로 이에 대하 중복 설명은 생략한다.

도 6의 조명부(230)는 정류 회로(20)에서 제공되는 정류 전압에 의하여 발광된다. 정류 회로(20)에서 제공되는 전체 구동 전류는 Irec로 표시할 수 있으며, 전체 구동 전류 Irec에서 분산되어서 조명부들(200, 210)에 각각 제공되는 구동 전류는 Irs1, Irs2로 표시할 수 있다. 조명부들(200, 210)에 각각 제공되는 구동 전류는 각 전류 센싱 저항들(Rs1, Rs2)에 흐르는 전류와 동일하다.

조명부(230)는 복수의 발광 다이오드를 포함하고, 복수의 발광 다이오드가 복수의 그룹으로 구분되어서 순차적으로 발광 또는 소광하도록 구성될 수 있다. 도 6에서 조명부(230)는 일곱 개의 발광 다이오드 그룹(LED11~LED14, LED21~LED23)을 포함하는 것으로 예시된다. 각 발광 다이오드 그룹(LED11~LED14, LED21~LDE23)은 하나 이상의 발광 다이오드를 포함할 수 있으며, 도 6에서 설명의 편의를 위하여 하나의 다이오드 부호로 도면에 표기한다.

조명부(230)는 LED11, lED21, LED12, LED22, LED13, LED23, LED14의 순으로 직렬로 연결된 발광 다이오드 그룹들을 포함하며, 발광 다이오드 그룹 LED11은 가장 낮은 발광 전압에 대응하여 발광하는 것으로 첫번째 발광 다이오드 그룹으로 정의될 수 있고, 발광 다이오드 그룹 LED14는 가장 높은 발광 전압에 대응하여 발광하는 것으로 마지막 발광 다이오드 그룹으로 정의될 수 있다.

조명부(230)의 홀수 번째 발광 다이오드 그룹들(LED11~LED14)에 하나의 구동 회로가 구성되고 조명부(230)의 짝수 번째 발광 다이오드 그룹들(LED21~LED23) 및 마지막 발광 다이오드 그룹(LED14)에 다른 하나의 구동 회로가 구성된다. 여기에서, 마지막 발광 다이오드 그룹(LED14)의 출력단은 두 개의 구동 회로에 공유된다. 즉, 본 발명의 실시에는 조명부(230)에 두 개의 구동 회로가 병렬로 구성되며, 두 개의 구동 회로가 복수 개의 발광 다이오드 그룹의 적어도 일부를 공유하는 구조를 갖는다.

조명부(230)의 홀수 번째 발광 다이오드 그룹들(LED11~LED14)에 대응하는 구동 회로는 구동부(300)와 전류 센싱 저항(Rs1)을 포함하고, 조명부(230)의 짝수 번째 발광 다이오드 그룹들(LED21~LED23) 및 마지막 발광 다이오드 그룹(LED14)에 대응하는 구동 회로는 구동부(310)와 전류 센싱 저항(Rs2)을 포함한다.

구동부들(300, 310)은 구동 전류들을 규제하며 조명부들(200, 210)의 발광에 대응하여 정전류의 흐름을 유도한다. 이를 위하여, 구동부들(300, 310)은 각 발광 다이오드 그룹(LED11~LED14, LED21~LED24)의 발광을 위한 전류 레귤레이션을 수행하고, 일단이 접지된 각 전류 센싱 저항(Rs1, Rs2)과 더불어 발광을 위한 전류 경로를 제공하도록 구성된다.

구동부들(300, 310)은 동일한 구조나 동일한 기준 전압을 제공하는 것이 이용될 수 있다. 또한, 전류 센싱 저항들(Rs1, Rs2)도 동일한 값을 갖는 것이 이용될 수 있다. 본 발명의 실시예는 설명의 편의를 위하여 구동부들(300, 310)의 기준 전압들이 동일하고 전류 센싱 저항들(Rs1, Rs2)의 저항값들이 동일한 것으로 가정하여 설명한다. 그러나, 제작자는 필요에 따라서 순차적인 발광을 유지하는 범위에서 구동부들(300, 310)의 기준 전압들을 다르게 설정하거나 전류 센싱 저항들(Rs1, Rs2)의 저항값들을 다르게 설정할 수 있다.

상술한 바와 같이 구성되는 도 6의 실시예는 정류 전압의 변화(상승 또는 하강)에 대응하여 조명부(230)의 발광 다이오드 그룹들(LED11~LED14, LED21~LED23)이 순차적으로 발광되거나 소광된다.

여기에서, 발광 다이오드 그룹(LED14)을 발광시키는 발광 전압 V14은 발광 다이오드 그룹들(LED11, LED21, LED12, LED22, LED13, LED23, LED14)을 모두 발광시키는 전압으로 정의된다. 발광 다이오드 그룹(LED23)을 발광시키는 발광 전압 V23은 발광 다이오드 그룹들(LED11, LED21, LED12, LED22, LED13, LED23)을 모두 발광 시키는 전압으로 정의된다. 발광 다이오드 그룹(LED13)을 발광시키는 발광 전압 V13은 발광 다이오드 그룹들(LED11, LED21, LED12, LED22, LED13)을 모두 발광시키는 전압으로 정의된다. 발광 다이오드 그룹(LED22)을 발광시키는 발광 전압 V22는 발광 다이오드 그룹들(LED11, LED21, LED12, LED22)을 모두 발광시키는 전압으로 정의된다. 발광 다이오드 그룹(LED12)을 발광시키는 발광 전압 V12은 발광 다이오드 그룹들(LED11, LED21, LED12)을 모두 발광시키는 전압으로 정의된다. 발광 다이오드 그룹(LED(21)을 발광시키는 발광 전압 V22은 발광 다이오드 그룹들(LED11, LED21)을 모두 발광 시키는 전압으로 정의된다. 발광 다이오드 그룹(LED11)을 발광시키는 발광 전압 V11은 발광 다이오드 그룹(LED11)만 발광시키는 전압으로 정의된다.

구동부들(300, 310)은 정류 전압이 상승하여서 발광 다이오드 그룹들(LED11~LED14, LED21~LED24) 별 발광 전압에 순차적으로 도달하면 발광을 위한 전류 경로를 제공한다.

상술한 도 6의 실시예의 동작은 도 5를 참조하여 설명할 수 있다.

정류 전압이 초기 상태인 경우, 구동부들(300, 310)의 각 스위칭 회로(31, 32, 33, 34)는 포지티브 입력단(+)에 인가되는 기준 전압들 VREF1, VREF2, VREF3, VREF4이 네가티브 입력단(-)에 인가되는 전류 센싱 저항들(Rs1, Rs2)의 센싱 전압보다 높으므로 모두 턴온된 상태를 유지한다.

그 후, 정류 전압이 상승하여 발광 전압 V11, V21, V12, V22, V13, V23, V14에 각각 도달하면, 발광 다이오드 그룹들(LED11, LED21, LED12, LED22, LED13, LED23, LED14)이 순차적으로 발광한다.

정류 전압이 발광 전압 V11에 도달하여 발광 다이오드 그룹(LED11)이 발광하면, 발광 다이오드 그룹(LED11)의 발광에 대응하여 구동부(300)의 스위칭 회로(31)와 전류 센성 저항(Rs1)에 의한 전류 경로가 제공된다. 그리고, 정류 전압이 발광 전압 V21에 도달하여 발광 다이오드 그룹(LED21)이 발광하면, 발광 다이오드 그룹(LED21)의 발광에 대응하여 구동부(310)의 스위칭 회로(31)와 전류 센성 저항(Rs2)에 의한 전류 경로가 제공된다. 그리고, 정류 전압이 발광 전압 V12에 도달하여 발광 다이오드 그룹(LED12)이 발광하면, 발광 다이오드 그룹(LED12)의 발광에 대응하여 구동부(300)의 스위칭 회로(32)와 전류 센성 저항(Rs1)에 의한 전류 경로가 제공된다. 그리고, 정류 전압이 발광 전압 V22에 도달하여 발광 다이오드 그룹(LED22)이 발광하면, 발광 다이오드 그룹(LED22)의 발광에 대응하여 구동부(310)의 스위칭 회로(32)와 전류 센성 저항(Rs2)에 의한 전류 경로가 제공된다. 그리고, 정류 전압이 발광 전압 V13에 도달하여 발광 다이오드 그룹(LED13)이 발광하면, 발광 다이오드 그룹(LED13)의 발광에 대응하여 구동부(300)의 스위칭 회로(33)와 전류 센성 저항(Rs1)에 의한여 전류 경로가 제공된다. 그리고, 정류 전압이 발광 전압 V23에 도달하여 발광 다이오드 그룹(LED23)이 발광하면, 발광 다이오드 그룹(LED23)의 발광에 대응하여 구동부(310)의 스위칭 회로(33)와 전류 센성 저항(Rs2)에 의한 전류 경로가 제공된다. 그리고, 정류 전압이 발광 전압 V14에 도달하여 발광 다이오드 그룹(LED14)이 발광하면, 발광 다이오드 그룹(LED14)의 발광에 대응하여 구동부(300)의 스위칭 회로(34)와 전류 센싱 저항(Rs1)에 의한 전류 경로와 구동부(310)의 스위칭 회로(34)와 전류 센싱 저항(Rs2)에 의한 전류 경로가 제공된다.

본 발명의 실시예에 구성되는 구동부들(300, 310)의 스위칭 회로들(31~34)은 기준 전압보다 센싱 전압이 높으면 턴오프되고, 자신에 연결된 발광 다이오드 그룹이 발광된 후 다음 발광 다이오드 그룹이 발광되기 전까지 정류 전압의 변화에 대응하여 전류 경로를 흐르는 구동 전류를 규제하는 전류 레귤레이션 동작을 수행한다. 그리고, 정류 전압이 발광 전압 V14 이상으로 상승하는 경우, 구동부들(300, 310)의 스위칭 회로(34)는 구동 전류를 규제하며 전류 경로를 흐르는 구동 전류가 소정의 정전류 형태가 되도록 턴온 상태를 유지한다.

상술한 바와 같이 정류 전압이 상승하면, 발광 다이오드 그룹들(LED11, LED21, LED12, LED22, LED13, LED23, LED14)이 순차적으로 발광되며, 그에 대응하여 구동부들(300, 310)의 각 전류 경로에 각각 흐르는 구동 전류 Irs1, Irs2와 조명부(230)에 제공되는 전체 구동 전류 Irec는 계단 전류 파형을 갖도록 단계적으로 증가한다. 여기에서, 전체 구동 전류 Irec는 구동부들(300, 310)의 각 전류 경로에 흐르는 구동 전류들 Irs1, Irs2의 합과 같다.

한편, 정류 전압은 상술한 바와 같이 상한 레벨까지 상승한 후 하강을 시작한다. 정류 전압이 발광 전압 V14, V23 ... V11로 점차 떨어지면, 발광 다이오드 그룹들(LED14, LED23, LED13, LED22, LED12, LED21, LED11)이 순차적으로 소광된다. 상기한 발광 다이오드 그룹들(LED14, LED23, LED13, LED22, LED12, LED21, LED11)의 순차적 소광에 대응하여, 구동부들(300, 310)에서 전류 경로가 발광의 경우와 비교하여 역순으로 시프트된다. 그리고, 전류 경로들의 구동 전류도 계단 전류 파형을 갖도록 단계적으로 감소한다.

상기한 도 6의 실시예는 LED11, LED21, LED12, LED22, LED13, LED23, LED14의 순서로 발광 다이오드 그룹들이 순차적으로 발광된다. 이에 대응하여, 발광 다이오드 그룹(LED11)이 발광할 때 구동부(300)의 스위칭 회로(31)에 의하여 전류 경로가 제공되고, 발광 다이오드 그룹(LED21)이 발광할 때 구동부들(300, 310)의 스위칭 회로(31)에 의하여 전류 경로가 제공되며, 발광 다이오드 그룹(LED12)이 발광할 때 구동부(300)의 스위칭 회로(32)와 구동부(310)의 스위칭 회로(31)에 의하여 전류 경로가 제공되고, 발광 다이오드 그룹(LED22)이 발광할 때 구동부들(300, 310)의 스위칭 회로(32)에 의하여 전류 경로가 제공되며, 발광 다이오드 그룹(LED13)이 발광할 때 구동부(300)의 스위칭 회로(33)와 구동부(310)의 스위칭 회로(32)에 의하여 전류 경로가 제공되고, 발광 다이오드 그룹(LED23)이 발광할 때 구동부들(300, 310)의 스위칭 회로(33)에 의하여 전류 경로가 제공되며, 발광 다이오드 그룹(LED14)이 발광할 때 구동부들(300, 310)의 스위칭 회로(34)에 의하여 전류 경로가 제공된다.

상술한 도 6의 실시예에서, 각 발광 다이오드 그룹들(LED11~LED14, LED21~LED23)은 발광에 대응한 전류 경로를 정류 전압의 변화에 대응하여 구동부들(300, 310) 중 어느 하나 또는 모두에 의하여 제공받는다. 즉, 구동부들(300, 310)은 발광 다이오드 그룹들(LED11~LED14, LED21~LED23)을 공유한다.

그리고, 구동부들(300, 310)에 의하여 각각 제공되는 전류 경로들 상의 구동 전류들의 전류량 변화 시점은 일부가 서로 다르도록 제어된다. 보다 구체적으로 구동부들(300, 310)은 공유된 발광 다이오드 그룹(LED14)의 발광에 대응한 전류량 변화 시점은 동일하고 나머지 발광 다이오드 그룹들의 발광에 대응한 전류량 변화 시점은 상이하다.

상기한 바와 같이 본 발명의 실시예는 전체 구동 전류 Irec의 전류량 변화 시점의 수는 구동부들(300, 310) 중 가장 많은 전류량 변화 시점의 수를 갖는 구동부의 전류량 변화 시점의 수를 초과하도록 설정될 수 있으며 구동부들(300, 310)의 각각의 구동 전류의 전류량 변화 시점의 수의 합 이하로 결정될 수 있다.

그러므로, 한 주기의 정류 전압의 변화에 대응하여 전체 구동 전류 Irec에는 많은 전류량 변화 시점이 형성될 수 있으며, 전체 구동 전류 Irec의 변화는 비선형성이 완화될 수 있다. 본 발명에서 발광 다이오드 그룹의 수가 많을수록 조명을 위한 전체 구동 전류 Irec는 완화된 비선형성 파형을 가질 수 있다.

보다 구체적으로, 도 6의 실시예에서 전체 구동 전류 Irec의 전류량 변화 시점은 정류 전압의 상승에 대응하여 7회 형성된다. 각 구동부(300, 310)의 구동 전류는 각각 4회의 전류량 변화 시점을 갖는다. 그러므로, 본 발명의 실시예는 전체 구동 전류 Irec의 전류량 변화 시점의 수가 구동부들(300, 310) 각각의 구동 전류의 전류량 변화 시점의 수를 초과하고 구동부들(300, 310)의 각각의 구동 전류의 전류량 변화 시점의 수의 합보다 작게 결정된 것을 예시한다.

이상과 같이 본 발명은 전체 구동 전류의 비선형성이 완화됨에 의하여 전류 하모닉을 저감시킬 수 있으며, 결과적으로 전력 효율을 개선할 수 있다.

100 : 전원 회로 200, 210, 220 : 조명부
300, 310 : 구동부 30 : 기준 전압 공급부
31~34 : 스위칭 회로

Claims (15)

1. 정류 전압을 제공하는 정류 회로;
   상기 정류 전압의 변화에 대응하여 순차적으로 발광하는 복수 개의 발광 다이오드 그룹을 포함하는 둘 이상의 조명부; 및
   상기 둘 이상의 조명부에 하나씩 대응하도록 구성되며 해당 상기 조명부의 구동 전류를 규제하는 둘 이상의 구동 회로;를 포함하며,
   상기 둘 이상의 조명부는 발광 순서가 동일하며 발광 전압의 차이로 인하여 발광 시점이 서로 다른 적어도 하나의 상기 발광 다이오드 그룹을 각각 포함함을 특징으로 하는 조명 장치.
2. 제1 항에 있어서,
   상기 둘 이상의 조명부의 상기 발광 순서가 동일하고 상기 발광 시점이 서로 다른 각각의 상기 적어도 하나의 발광 다이오드 그룹은 적어도 10% 이상의 차이를 갖는 서로 다른 상기 발광 전압에 대응하여 발광하는 조명 장치.
3. 제1 항에 있어서,
   상기 둘 이상의 구동 회로들은 상기 둘 이상의 조명부에 공급되는 전체 구동 전류가 (상기 발광 다이오드 그룹의 수×조명부의 수)-(조명부의 수-1)만큼 구분된 정전류 구간을 갖도록 전류를 규제하는 조명 장치.
4. 제1 항에 있어서,
   상기 둘 이상의 조명부 각각의 전체 발광 전압은 어느 하나의 상기 조명부의 상기 전체 발광 전압을 기준으로 20 퍼센트보다 적은 차를 갖도록 설정되는 조명 장치.
5. 제1 항에 있어서,
   상기 둘 이상의 조명부는 상기 발광 순서가 마지막인 상기 발광 다이오드 그룹을 제외한 발광 다이오드 그룹들에 대하여 상기 발광 순서가 동일하며 상기 발광 전압의 차이로 인하여 상기 발광 시점이 다르게 구성되는 조명 장치.
6. 제1 항에 있어서,
   상기 둘 이상의 조명부에서 상기 발광 순서가 마지막인 상기 발광 다이오드 그룹들은 상기 발광 시점이 동일하게 구성되는 조명 장치.
7. 제1 항에 있어서,
   상기 둘 이상의 조명부는 상기 발광 순서가 동일하면서 직렬 연결된 발광 다이오드의 수가 다른 적어도 하나의 상기 발광 다이오드 그룹을 포함하는 조명 장치.
8. 정류 전압을 제공하는 전원부;
   상기 정류 전압의 변화에 대응하여 순차적으로 발광하는 복수 개의 발광 다이오드 그룹을 포함하는 조명부; 및
   상기 복수 개의 발광 다이오드 그룹의 적어도 일부를 공유하는 제1 구동 회로 및 제2 구동 회로;를 포함하며,
   상기 제1 구동 회로는 상기 복수 개의 발광 다이오드 그룹 중 적어도 홀수 번째 발광 다이오드 그룹들의 순차적인 발광을 위한 제1 구동 전류를 독립적으로 제어하고,
   상기 제2 구동 회로는 상기 복수 개의 발광 다이오드 그룹 중 적어도 짝수 번째 발광 다이오드 그룹들의 순차적인 발광을 위한 제2 구동 전류를 독립적으로 제어하며,
   상기 제1 구동 전류 및 상기 제2 구동 전류는 전류량 변화 시점의 일부가 서로 다르도록 제어되고,
   순차적인 발광에 대응하는 전체 구동 전류의 전류량 변화 시점의 수는 상기 제1 구동 전류와 상기 제2 구동 전류 중 많은 상기 전류량 변화 시점을 갖는 어느 하나의 상기 전류량 변화 시점의 수를 초과하도록 설정됨을 특징으로 하는 조명 장치.
9. 제8 항에 있어서,
   상기 전체 구동 전류는 상기 제1 구동 전류와 상기 제2 구동 전류의 합으로 설정되는 조명 장치.
10. 제8 항에 있어서,
    상기 전체 구동 전류의 상기 전류량 변화 시점의 수는 상기 제1 구동 전류와 상기 제2 구동 전류의 상기 전류량 변화 시점의 수의 합 이하로 결정되는 조명 장치.
11. 제8 항에 있어서,
    상기 제1 구동 회로는 상기 홀수 번째 발광 다이오드 그룹들의 발광에 대응하여 전류를 규제하고,
    상기 제2 구동 회로는 상기 짝수 번째 발광 다이오드 그룹들의 발광에 대응하여 전류를 규제하며,
    상기 제1 구동 회로 및 상기 제2 구동 회로 중 적어도 하나 이상에 의하여 상기 조명부의 발광을 위한 전류 경로가 제공됨을 특징으로 하는 조명 장치.
12. 제11 항에 있어서,
    상기 제1 구동 회로와 상기 제2 구동 회로는 마지막 발광 다이오드 그룹의 발광에 대응하여 공통으로 상기 전류 경로를 제공하는 조명 장치.
13. 제8 항에 있어서,
    상기 제1 구동 회로 및 상기 제2 구동 회로 각각은,
    센싱 전압과 자신에 연결된 상기 발광 다이오드 그룹들에 대응하는 기준 전압들을 비교하여 전류 경로를 제공하는 구동부; 및
    상기 구동부의 상기 전류 경로에 연결되며 상기 센싱 전압을 제공하는 전류 센싱 저항;을 포함하는 조명 장치.
14. 제13 항에 있어서,
    상기 제1 구동 회로 및 상기 제2 구동 회로의 상기 기준 전압은 동일하게 설정되는 조명 장치.
15. 제13 항에 있어서,
    상기 제1 구동 회로 및 상기 제2 구동 회로의 상기 전류 센싱 저항은 동일한 저항값을 갖도록 구성되는 조명 장치.

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