KR20100052812A - 엘이디 조명 및 램프의 효율적 구동을 위한 전류 발란스 회로 - Google Patents

엘이디 조명 및 램프의 효율적 구동을 위한 전류 발란스 회로 Download PDF

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Abstract

본 발명은 LED 조명 및 램프의 효율적 구동을 위한 전류 발란스 회로에 관한 것으로, 전류를 공급하는 전류구동원과; 병렬로 구성된 복수 개의 LED; 및 상기 전류구동원으로부터 전류를 공급받아 턴수가 동일한 1차 및 2차 코일의 상호인덕턴스 작용에 의해 상기 복수 개의 LED로 동일한 전류를 공급하는 1개 이상의 상호인덕턴스 코일;을 포함하거나 또는 전류를 공급하는 전류구동원과; 병렬로 구성된 복수 개의 LED; 및 상기 LED를 통해 전류를 공급받아 턴수가 동일한 1차 및 2차 코일의 상호인덕턴스 작용에 의해 상기 LED에 흐르는 전류를 동일하게 만드는 1개 이상의 상호인덕턴스 코일;을 포함하여 구성함으로써, LED소자를 이용한 조명등 및 램프를 제작할 때 LED의 직렬 및 병렬 구동시 각 LED에 인가되는 전류를 동일하게 컨트롤(Control)하여 LED의 고신뢰성, 수명 연장 및 효율 극대화를 이룰 수 있고 LED구동회로의 제조비용을 절감할 수 있다.
전류 발란스 회로, LED, 램프, 발란스코일, 인덕턴스, 변압기, 회로

Description

엘이디 조명 및 램프의 효율적 구동을 위한 전류 발란스 회로{Current Balance Circuit for Intelligent Drive of LED}
본 발명은 LED 조명 및 램프의 효율적 구동을 위한 전류 발란스 회로에 관한 것으로, 보다 상세하게는 LED조명 및 램프 내의 LED소자에 인가되는 전류 편차를 줄인 LED 조명 및 램프의 효율적 구동을 위한 전류 발란스 회로에 관한 것이다.
전류 구동소자인 LED로 구성된 조명 및 램프에서 병렬형태로 LED소자를 구성하였을 시 LED간 Vf(LED 포워드 전압)오차에 의한 편차로 인하여 병렬로 구성된 LED 소자마다 전류 편차가 발생하게 되며 이를 도 1 및 도 2에 도시하였다. 도 1 및 도 2에서 보는 바와 같이, 병렬로 구성된 각LED 간의 전류편차는 LED 제조 회사마다 조금씩 다르나 본 실험에서 보는바와 같이 최소 순방향 전류에 비하여 최대 순방향 전류가 약 92.8% 정도 증가하는 것을 볼 수가 있다. 이로 인해 LED소자에 걸리는 전력을 비교하여 보면 수학식1 및 수학식 2와 같다.
P(LED) = 350mA × 3.4V = 1.19W(Min)
P(LED) = 675mA × 3.4V = 2.30W(Max)
이와 같이 LED소자를 병렬 구동하였을 경우 LED간 순방향 전압의 차이로 인하여 순방향 전류의 양이 LED 소자간 큰 차이를 보임으로써 각 LED에 걸리는 전력이 달라지며, 그로인해 전력량이 크게 걸리는 LED소자의 발열이 증가하게되어 LED수명을 단축시키며 광 효율 또한 저감시키는 결과를 초래하게 된다.
이 문제를 해결하기 위한 종래의 기술을 보면 LED 소자를 병렬 형태가 아닌 직렬형태로 구성하여 정전류 컨트롤(Control)를 하거나 병렬 형태로 구성된 LED 소자를 각각 전류 컨트롤(Control)를 하는 방식을 사용하였으며 그 구성 방법은 도 3 및 도 4와 같다.
그러나, 같은 방법으로 LED를 구동하였을 경우 직렬로 연결된 LED중 1개의 LED가 고장이 났을 경우 전체 LED가 구동되지 못하는 단점과 LED 구동 전압이 높아지는 단점이 발생된다. 또한, 도 4와 같이 병렬로 구동할 경우에는 회로 제작비용이 증가하며 전류 컨트롤(Control) 소자의 발열로 인해서 효율이 떨어지는 단점이 있다.
본 발명은 상기 기술적 과제를 해결하기 위하여 제안된 것으로, LED조명 및 램프 내의 LED소자에 인가되는 전류 편차를 줄일 수 있는 LED 조명 및 램프의 효율적 구동을 위한 전류 발란스 회로를 제공하는 데 그 목적이 있다.
또한, 본 발명의 다른 목적은 LED소자를 이용한 조명등 및 램프를 제작할 때 LED의 직렬 및 병렬 구동시 각 LED에 인가되는 전류를 동일하게 컨트롤(Control)하여 LED의 고신뢰성, 수명 연장 및 효율 극대화를 이룰 수 있고 LED구동회로의 제조비용을 절감할 수 있는 LED 조명 및 램프의 효율적 구동을 위한 전류 발란스 회로를 제공하는 데 그 목적이 있다.
또한, 본 발명의 또 다른 목적은 동일 자계를 공유하는 코일을 서로 반대 방향으로 같은 턴수를 감아 어느 한쪽으로 흐르는 전류를 상호작용에 의하여 다른 한쪽도 동일한 전류로 유지하는 상호인덕턴스의 작용원리를 이용하여, LED의 직렬 및 병렬 구동시 각 LED에 인가되는 전류를 동일하게 컨트롤(Control)할 수 있는 LED 조명 및 램프의 효율적 구동을 위한 전류 발란스 회로를 제공하는 데 그 목적이 있다.
상술한 과제를 해결하기 위한 수단으로서, 본 발명에 의한 전류 발란스 회로는 특허청구범위 제1항에 기재된 바와 같이, 전류를 공급하는 전류구동원과; 병렬 로 구성된 복수 개의 LED; 및 상기 전류구동원으로부터 전류를 공급받아 턴수가 동일한 1차 및 2차 코일의 상호인덕턴스 작용에 의해 상기 복수 개의 LED로 동일한 전류를 공급하는 1개 이상의 상호인덕턴스 코일;을 포함한다.
상술한 과제를 해결하기 위한 수단으로서, 본 발명에 의한 전류 발란스 회로는 특허청구범위 제2항에 기재된 바와 같이, 전류를 공급하는 전류구동원과; 병렬로 구성된 복수 개의 LED; 및 상기 LED를 통해 전류를 공급받아 턴수가 동일한 1차 및 2차 코일의 상호인덕턴스 작용에 의해 상기 LED에 흐르는 전류를 동일하게 만드는 1개 이상의 상호인덕턴스 코일;을 포함한다.
상기 상호인덕턴스 코일은 특허청구범위 제3항에 기재된 바와 같이, 상기 전류를 공급받는 제 1 상호인덕턴스 코일(M1)과; 상기 제 1 상호인덕턴스 코일(M1)의 1차 코일의 출력단에 접속된 제 2 상호인덕턴스 코일(M2); 및 상기 제 1 상호인덕턴스 코일(M1)의 2차 코일의 출력단에 접속된 제 3 상호인덕턴스 코일(M3);을 포함하는 것을 특징으로 한다.
상기 상호인덕턴스 코일은 특허청구범위 제4항에 기재된 바와 같이, 상기 제 2 상호인덕턴스 코일(M2)의 1차 코일의 출력단에 접속된 제 4 상호인덕턴스 코일(M4);을 더 포함하는 것을 특징으로 한다.
상기 상호인덕턴스 코일은 특허청구범위 제5항에 기재된 바와 같이, 상기 제 3 상호인덕턴스 코일(M3)의 2차 코일의 출력단에 접속된 제 5 상호인덕턴스 코일(M5);을 더 포함하는 것을 특징으로 한다.
상기 상호인덕턴스 코일은 특허청구범위 제6항에 기재된 바와 같이, 상기 제 2 상호인덕턴스 코일(M2)의 1차 코일의 출력단에 접속된 제 4 상호인덕턴스 코일(M4); 및 상기 제 3 상호인덕턴스 코일(M3)의 2차 코일의 출력단에 접속된 제 5 상호인덕턴스 코일(M5);을 더 포함하는 것을 특징으로 한다.
상기 상호인덕턴스 코일은 특허청구범위 제7항에 기재된 바와 같이, 상기 전류를 공급받는 제 1 상호인덕턴스 코일(M1)과; 상기 전류를 공급받는 제 2 상호인덕턴스 코일(M2); 및 상기 제 1 상호인덕턴스 코일(M1)의 1차 및 2차 코일의 공동 출력단에 1차 코일이 접속되고 상기 제 2 상호인덕턴스 코일(M2)의 1차 및 2차 코일의 공동 출력단에 2차 코일이 접속된 제 3 상호인덕턴스 코일(M3);을 포함하는 것을 특징으로 한다.
상기 상호인덕턴스 코일은 특허청구범위 제8항에 기재된 바와 같이, 상기 제 1 상호인덕턴스 코일(M1)의 1차 코일의 입력단에 접속된 제 4 상호인덕턴스 코일(M4);을 더 포함하는 것을 특징으로 한다.
상기 상호인덕턴스 코일은 특허청구범위 제9항에 기재된 바와 같이, 상기 제 2 상호인덕턴스 코일(M2)의 2차 코일의 출력단에 접속된 제 5 상호인덕턴스 코일(M5);을 더 포함하는 것을 특징으로 한다.
상기 상호인덕턴스 코일은 특허청구범위 제10항에 기재된 바와 같이, 상기 제 1 상호인덕턴스 코일(M1)의 1차 코일의 입력단에 접속된 제 4 상호인덕턴스 코일(M4); 및 상기 제 2 상호인덕턴스 코일(M2)의 2차 코일의 출력단에 접속된 제 5 상호인덕턴스 코일(M5);을 더 포함하는 것을 특징으로 한다.
상기 상호인덕턴스 코일은 특허청구범위 제11항에 기재된 바와 같이, 상기 전류를 공급받는 제 1 상호인덕턴스 코일(M1)과; 상기 제 1 상호인덕턴스 코일(M1)의 2차 코일의 출력단에 접속된 제 2 상호인덕턴스 코일(M2); 및 상기 제 2 상호인덕턴스 코일(M2)의 2차 코일의 출력단에 접속된 제 3 상호인덕턴스 코일(M3);을 포함하는 것을 특징으로 한다.
상기 상호인덕턴스 코일은 특허청구범위 제12항에 기재된 바와 같이, 상기 전류를 공급받는 제 1 상호인덕턴스 코일(M1)과; 상기 제 1 상호인덕턴스 코일(M1)의 1차 코일의 출력단에 접속된 제 2 상호인덕턴스 코일(M2); 및 상기 제 2 상호인덕턴스 코일(M2)의 1차 코일의 출력단에 접속된 제 3 상호인덕턴스 코일(M3);을 포함하는 것을 특징으로 한다.
본 발명에 의한 LED 조명 및 램프의 효율적 구동을 위한 전류 발란스 회로에 의하면, 전류 구동 소자인 LED를 직렬 및 병렬 형태로 구성된 LED조명 및 램프에서 각각의 LED소자에 흐르는 전류를 동일하게 조절하여 LED조명 및 램프의 실효 수명 연장과 함께 고른 열분포를 통하여 방열 효과를 극대화함으로 LED조명 및 램프의 신뢰성 및 상품성을 극대화할 수 있는 효과가 있다.
또한, LED 조명 및 램프의 구동회로의 제조비용을 절감할 수 있는 효과가 있다.
더욱이, 대체에너지 및 신재생에너지 개발이 시급한 현 상황에서 LED가 가지고 있는 단점을 보완하여 상대적으로 에너지 효율이 높은 LED를 대체 조명 및 광원 으로 사용함으로써 에너지절약 효과를 극대화 할수 있다.
본 발명은 발란스코일을 이용한 전류CONTROL 방법으로 상호인덕턴스의 작용원리를 이용한 것으로, 동일 자계를 공유 하는 코일을 서로 반대 방향으로 같은 턴수를 감아 어느 한쪽으로 흐르는 전류를 상호작용에 의하여 다른 한쪽도 동일한 전류로 유지 하는 방식으로 도 5에 나타냈으며, 수학식3 내지 수학식 5와 같이 증명됨을 알 수 있다.
먼저, 코일을 통과하는 자속이 변화하면 코일전류가 자속의 변화를 감소시키는 방향으로 유도기전력이 발생한다. 그 크기는 다음과 같은 식으로 표현된다.
Figure 112008077958716-PAT00001
(e = 기전력의 크기, N = 코일을 감은 수,
Figure 112008077958716-PAT00002
는 자속)
코일에 흘려주는 전류가 달라지면 코일을 통과하는 자속이 변화하여 그 자속에 의하여 자속의 변화를 감소시키는 방향으로 유도기전력이 발생한다.그 크기는 다음과 같은 식으로 표현된다.
Figure 112008077958716-PAT00003
,
Figure 112008077958716-PAT00004
(L = 자체인덕턴스, N = 코일을 감은 수)
자기적으로 결합된 두 코일 중 하나에 전류를 변화시키면 다른 하나의 코일 에 유도기전력이 발생된다. 그 크기는 다음과 같이 표현된다.
Figure 112008077958716-PAT00005
Figure 112008077958716-PAT00006
(e2 = 기전력의 크기, M = 상호 인덕턴스, △i1 = 코일에 흘려주는 전류, N2 = 코일을 감은 수,
Figure 112008077958716-PAT00007
= 자속)
따라서, 상호 인덕턴스(M)는 다음과 같은 식으로 표현된다.
Figure 112008077958716-PAT00008
i1에 의해서 생기는 상호 인덕턴스(M1)은
Figure 112008077958716-PAT00009
이며, i2에 의해서 생기는 상호 인덕턴스(M2)는
Figure 112008077958716-PAT00010
이다. 여기서, 같은 자속계를 N1과 N2가 공유함으로,
Figure 112008077958716-PAT00011
이 되며, 식은 다음과 같다.
Figure 112008077958716-PAT00012
수학식 5에서 N1과 N2의 턴수를 동일하게 하면
Figure 112008077958716-PAT00013
으로 전류가 동일해지 는 것을 알 수 있다.
이하, 첨부된 도면을 참조하여 본 발명의 바람직한 실시 예에 대해 상세히 설명하기로 한다. 그리고 본 발명의 실시 예를 설명할 때 동일한 기능 및 작용을 하는 구성요소에 대해서는 동일한 도면 부호를 사용하기로 한다.
제 1 실시예
도 5는 본 발명의 바람직한 제 1 실시예에 의한 LED 조명 및 램프의 효율적 구동을 위한 전류 발란스 회로도이다.
상기 제 1 실시예의 전류 발란스 회로는 도 5에 도시한 바와 같이, 그라운드 전위(0V)를 갖는 노드 Nd4에 일측이 접속되고 타측에 접속된 노드 Nd1로 전류를 공급하는 전류구동원(10)과, 상기 노드 Nd1와 노드 Nd2 사이에 1차 코일이 접속되고 상기 노드 Nd1와 노드 Nd3 사이에 상기 1차 코일과 동일한 턴수로 2차 코일이 접속된 상호인덕턴스(electromagnetic induction) 코일(M)과, 상기 노드 Nd2와 노드 Nd4 사이에 접속된 제 1 LED(LED1)와, 상기 노드 Nd3와 노드 Nd4 사이에 접속된 제 2 LED(LED2)로 구성된다.
앞에서 설명한 바와 같이, 상기 상호인덕턴스 코일(M)은 상호인덕턴스의 작용원리를 이용한 것으로, 동일 자계를 공유하는 코일을 서로 반대 방향으로 같은 턴수로 감으면 어느 한쪽으로 흐르는 전류는 상호작용에 의하여 다른 한쪽도 동일한 전류로 유지가 된다. 즉, 1차 코일과 2차 코일의 턴수를 동일하게 하면, 상기 수학식 5로부터 상기 제 1 및 제 2 LED(LED1,LED2)로 흐르는 전류(i1,i2)가 동일하다(
Figure 112008077958716-PAT00014
).
본 발명은 이와 같은 원리를 이용하여 각각 병렬로 구성된 LED에 전류를 동일하게 흐르게 하여 LED간 걸리는 파워 편차를 줄여 줌으로써, LED의 고신뢰성, 수명연장 및 효율 극대화 또한 LED구동 회로 제조비용 절감을 실현 할 수 있다.
제 2 실시예
도 6은 본 발명의 바람직한 제 2 실시예에 의한 LED 조명 및 램프의 효율적 구동을 위한 전류 발란스 회로도이다.
상기 제 2 실시예의 전류 발란스 회로는 도 6에 도시한 바와 같이, 그라운드 전위(0V)를 갖는 노드 Nd8에 일측이 접속되고 타측에 접속된 노드 Nd1로 전류를 공급하는 전류구동원(10)과, 상기 노드 Nd1와 노드 Nd2 사이에 1차 코일이 접속되고 상기 노드 Nd1와 노드 Nd3 사이에 상기 1차 코일과 동일한 턴수로 2차 코일이 접속된 제 1 상호인덕턴스 코일(M1)과, 상기 노드 Nd2와 노드 Nd4 사이에 1차 코일이 접속되고 상기 노드 Nd2와 노드 Nd5 사이에 상기 1차 코일과 동일한 턴수로 2차 코일이 접속된 제 2 상호인덕턴스 코일(M2)과, 상기 노드 Nd4와 상기 노드 Nd8 사이에 접속된 제 1 LED(LED1)와, 상기 노드 Nd5와 상기 노드 Nd8 사이에 접속된 제 2 LED(LED2)와, 상기 노드 Nd3과 노드 Nd6 사이에 1차 코일이 접속되고 상기 노드 Nd3과 노드 Nd7 사이에 상기 1차 코일과 동일한 턴수로 2차 코일이 접속된 제 3 상 호인덕턴스 코일(M3)과, 상기 노드 Nd6과 상기 노드 Nd8 사이에 접속된 제 3 LED(LED3)와, 상기 노드 Nd7과 상기 노드 Nd8 사이에 접속된 제 4 LED(LED4)로 구성된다.
상기 구성과 같이, 본 발명의 제 2 실시예에서는 제 1 상호인덕턴스 코일(M1)의 1차 코일과 2차 코일의 출력단 각각에 제 2 상호인덕턴스 코일(M2)과 제 3 상호인덕턴스 코일(M3)을 구성하고, 상기 제 2 및 제 3 상호인덕턴스 코일(M2)(M3)의 1차 코일과 2차 코일의 출력단에 LED 조명 및 램프(LED1∼LED4)를 구성한 것이다.
여기서, 상기 제 1 내지 제 3 상호인덕턴스 코일(M1∼M3)은 1차 코일과 2차 코일의 턴수가 동일하게 구성되어 있다. 따라서, 상기 제 1 내지 제 3 상호인덕턴스 코일(M1∼M3)의 1차 코일과 2차 코일에서 출력되는 전류는 상기 수학식 5에 의해 동일하기 때문에 상기 제 1 내지 제 4 LED(LED1∼LED4)로 흐르는 전류(i1∼i4)도 동일하다.
제 3 실시예
도 7은 본 발명의 바람직한 제 3 실시예에 의한 LED 조명 및 램프의 효율적 구동을 위한 전류 발란스 회로도이다.
상기 제 3 실시예의 전류 발란스 회로는 도 7에 도시한 바와 같이, 그라운드 전위(0V)를 갖는 노드 Nd8에 일측이 접속되고 타측에 접속된 노드 Nd1로 전류를 공 급하는 전류구동원(10)과, 상기 노드 Nd1와 상기 노드 Nd2 사이에 접속된 제 1 LED(LED1)와, 상기 노드 Nd1와 상기 노드 Nd3 사이에 접속된 제 2 LED(LED2)와, 상기 노드 Nd2와 노드 Nd6 사이에 1차 코일이 접속되고 상기 노드 Nd3과 노드 Nd6 사이에 상기 1차 코일과 동일한 턴수로 2차 코일이 접속된 제 1 상호인덕턴스 코일(M1)과, 상기 노드 Nd1와 상기 노드 Nd4 사이에 접속된 제 3 LED(LED3)와, 상기 노드 Nd4와 상기 노드 Nd5 사이에 접속된 제 4 LED(LED4)와, 상기 노드 Nd4와 노드 Nd7 사이에 1차 코일이 접속되고 상기 노드 Nd5과 노드 Nd7 사이에 상기 1차 코일과 동일한 턴수로 2차 코일이 접속된 제 2 상호인덕턴스 코일(M2)과, 상기 노드 Nd6과 상기 노드 Nd8 사이에 1차 코일이 접속되고 상기 노드 Nd7과 노드 Nd8 사이에 상기 1차 코일과 동일한 턴수로 2차 코일이 접속된 제 3 상호인덕턴스 코일(M3)로 구성된다.
상기 구성과 같이, 본 발명의 제 3 실시예에서는 상기 제 1 상호인덕턴스 코일(M1)의 1차 코일과 2차 코일의 출력 전류(i1+i2)와 상기 제 2 상호인덕턴스 코일(M2)의 1차 코일과 2차 코일의 출력 전류(i3+i4)가 상기 제 3 상호인덕턴스 코일(M3)의 1차 코일과 2차 코일로 각각 입력되고, 상기 제 1 및 제 2 상호인덕턴스 코일(M1,M2)의 1차 코일과 2차 코일의 입력단에 LED 조명 및 램프(LED1∼LED4)를 구성한 것이다.
여기서, 상기 제 1 내지 제 3 상호인덕턴스 코일(M1∼M3)은 1차 코일과 2차 코일의 턴수가 동일하게 구성되어 있다. 따라서, 상기 제 1 내지 제 3 상호인덕턴 스 코일(M1∼M3)의 1차 코일과 2차 코일에서 출력되는 전류는 상기 수학식 5에 의해 동일하기 때문에 상기 제 1 내지 제 4 LED(LED1∼LED4)로 흐르는 전류(i1∼i4)도 동일하다.
제 4 실시예
도 8은 본 발명의 바람직한 제 4 실시예에 의한 LED 조명 및 램프의 효율적 구동을 위한 전류 발란스 회로도이다.
상기 제 4 실시예의 전류 발란스 회로는 도 8에 도시한 바와 같이, 그라운드 전위(0V)를 갖는 노드 Nd8에 일측이 접속되고 타측에 접속된 노드 Nd1로 전류를 공급하는 전류구동원(10)과, 상기 노드 Nd1와 노드 Nd2 사이에 1차 코일이 접속되고 상기 노드 Nd1와 노드 Nd3 사이에 상기 1차 코일과 동일한 턴수로 2차 코일이 접속된 제 1 상호인덕턴스 코일(M1)과, 상기 노드 Nd1과 노드 Nd4 사이에 1차 코일이 접속되고 상기 노드 Nd2와 노드 Nd5 사이에 상기 1차 코일과 동일한 턴수로 2차 코일이 접속된 제 2 상호인덕턴스 코일(M2)과, 상기 노드 Nd4와 상기 노드 Nd8 사이에 접속된 제 1 LED(LED1)와, 상기 노드 Nd5와 상기 노드 Nd8 사이에 접속된 제 2 LED(LED2)와, 상기 노드 Nd3과 노드 Nd6 사이에 1차 코일이 접속되고 상기 노드 Nd1과 노드 Nd7 사이에 상기 1차 코일과 동일한 턴수로 2차 코일이 접속된 제 3 상호인덕턴스 코일(M3)과, 상기 노드 Nd6과 상기 노드 Nd8 사이에 접속된 제 3 LED(LED3)와, 상기 노드 Nd7과 상기 노드 Nd8 사이에 접속된 제 4 LED(LED4)로 구 성된다.
상기 구성과 같이, 본 발명의 제 4 실시예에서는 상기 전류구동원(10)에서 공급되는 전류와 상기 제 1 상호인덕턴스 코일(M1)의 1차 코일에서 출력되는 전류를 상기 제 2 상호인덕턴스 코일(M2)의 1차 코일과 2차 코일로 각각 입력되도록 하고, 상기 제 1 상호인덕턴스 코일(M1)의 1차 코일에서 출력되는 전류와 상기 전류구동원(10)에서 공급되는 전류를 상기 제 2 상호인덕턴스 코일(M2)의 1차 코일과 2차 코일로 각각 입력되도록 하며, 상기 제 2 및 제 3 상호인덕턴스 코일(M2)(M3)의 1차 코일과 2차 코일의 출력단에 LED 조명 및 램프(LED1∼LED4)를 구성한 것이다.
여기서, 상기 제 1 내지 제 3 상호인덕턴스 코일(M1∼M3)은 앞에서와 마찬가지로 1차 코일과 2차 코일의 턴수가 동일하게 구성되어 있다. 따라서, 상기 제 1 내지 제 3 상호인덕턴스 코일(M1∼M3)의 1차 코일과 2차 코일에서 출력되는 전류는 상기 수학식 5에 의해 동일하기 때문에 상기 제 1 내지 제 4 LED(LED1∼LED4)로 흐르는 전류(i1∼i4)도 동일하다.
제 5 실시예
도 9는 본 발명의 바람직한 제 5 실시예에 의한 LED 조명 및 램프의 효율적 구동을 위한 전류 발란스 회로도이다.
상기 제 5 실시예의 전류 발란스 회로는 도 9에 도시한 바와 같이, 그라운드 전위(0V)를 갖는 노드 Nd8에 일측이 접속되고 타측에 접속된 노드 Nd1로 전류를 공 급하는 전류구동원(10)과, 상기 노드 Nd1와 상기 노드 Nd2 사이에 접속된 제 1 LED(LED1)와, 상기 노드 Nd1와 상기 노드 Nd3 사이에 접속된 제 2 LED(LED2)와, 상기 노드 Nd2와 상기 노드 Nd8 사이에 1차 코일이 접속되고 상기 노드 Nd3과 노드 Nd6 사이에 상기 1차 코일과 동일한 턴수로 2차 코일이 접속된 제 1 상호인덕턴스 코일(M1)과, 상기 노드 Nd1와 상기 노드 Nd4 사이에 접속된 제 3 LED(LED3)와, 상기 노드 Nd1과 상기 노드 Nd5 사이에 접속된 제 4 LED(LED4)와, 상기 노드 Nd4와 노드 Nd7 사이에 1차 코일이 접속되고 상기 노드 Nd5와 상기 노드 Nd8 사이에 상기 1차 코일과 동일한 턴수로 2차 코일이 접속된 제 2 상호인덕턴스 코일(M2)과, 상기 노드 Nd6과 상기 노드 Nd8 사이에 1차 코일이 접속되고 상기 노드 Nd7과 노드 Nd8 사이에 상기 1차 코일과 동일한 턴수로 2차 코일이 접속된 제 3 상호인덕턴스 코일(M3)로 구성된다.
상기 구성과 같이, 본 발명의 제 5 실시예에서는 상기 제 1 상호인덕턴스 코일(M1)의 2차 코일의 출력 전류와 상기 제 2 상호인덕턴스 코일(M2)의 1차 코일의 출력 전류가 상기 제 3 상호인덕턴스 코일(M3)의 1차 코일과 2차 코일로 각각 입력되고, 상기 제 1 및 제 2 상호인덕턴스 코일(M1, M2)의 1차 코일과 2차 코일의 입력단에 LED 조명 및 램프(LED1∼LED4)를 구성한 것이다.
여기서, 상기 제 1 내지 제 3 상호인덕턴스 코일(M1∼M3)은 1차 코일과 2차 코일의 턴수가 동일하게 구성되어 있다. 따라서, 상기 제 1 내지 제 3 상호인덕턴스 코일(M1∼M3)의 1차 코일과 2차 코일에서 출력되는 전류는 상기 수학식 5에 의 해 동일하기 때문에 상기 제 1 내지 제 4 LED(LED1∼LED4)로 흐르는 전류(i1∼i4)도 동일하다.
제 6 실시예
도 10은 본 발명의 바람직한 제 6 실시예에 의한 LED 조명 및 램프의 효율적 구동을 위한 전류 발란스 회로도이다.
상기 제 6 실시예의 전류 발란스 회로는 도 10에 도시한 바와 같이, 그라운드 전위(0V)를 갖는 노드 Nd8에 일측이 접속되고 타측에 접속된 노드 Nd1로 전류를 공급하는 전류구동원(10)과, 상기 노드 Nd1와 노드 Nd2 사이에 1차 코일이 접속되고 상기 노드 Nd1와 노드 Nd3 사이에 상기 1차 코일과 동일한 턴수로 2차 코일이 접속된 제 1 상호인덕턴스 코일(M1)과, 상기 노드 Nd2와 노드 Nd4 사이에 1차 코일이 접속되고 상기 노드 Nd2와 노드 Nd5 사이에 상기 1차 코일과 동일한 턴수로 2차 코일이 접속된 제 2 상호인덕턴스 코일(M2)과, 상기 노드 Nd4와 상기 노드 Nd8 사이에 접속된 제 1 LED(LED1)와, 상기 노드 Nd5와 상기 노드 Nd8 사이에 접속된 제 2 LED(LED2)와, 상기 노드 Nd3과 노드 Nd6 사이에 1차 코일이 접속되고 상기 노드 Nd3과 노드 Nd7 사이에 상기 1차 코일과 동일한 턴수로 2차 코일이 접속된 제 3 상호인덕턴스 코일(M3)과, 상기 노드 Nd6과 상기 노드 Nd8 사이에 접속된 제 3 LED(LED3)와, 상기 노드 Nd7과 노드 Nd10 사이에 1차 코일이 접속되고 상기 노드 Nd1과 노드 Nd11 사이에 상기 1차 코일과 동일한 턴수로 2차 코일이 접속된 제 4 상호인덕턴스 코일(M4)과, 상기 노드 Nd10과 상기 노드 Nd8 사이에 접속된 제 4 LED(LED4)와, 상기 노드 Nd11과 상기 노드 Nd8 사이에 접속된 제 5 LED(LED5)로 구성된다.
상기 구성과 같이, 본 발명의 제 6 실시예에서는 상기 제 1 상호인덕턴스 코일(M1)의 1차 및 2차 코일의 출력단 각각에 상기 제 2 및 제 3 상호인덕턴스 코일(M2,M3)의 1차 및 2차 코일의 입력단이 함께 접속되고, 상기 제 3 상호인덕턴스 코일(M3)의 2차 코일의 출력단에 상기 제 4 상호인덕턴스 코일(M4)의 1차 코일이 접속되고, 상기 제 2 내지 제 4 상호인덕턴스 코일(M1∼M4)의 1차 코일과 2차 코일의 출력단에 LED 조명 및 램프(LED1∼LED5)를 구성한 것이다.
여기서, 상기 제 1 내지 제 4 상호인덕턴스 코일(M1∼M4)은 앞에서와 마찬가지로 1차 코일과 2차 코일의 턴수가 동일하게 구성되어 있다. 따라서, 상기 제 1 내지 제 4 상호인덕턴스 코일(M1∼M4)의 1차 코일과 2차 코일에서 출력되는 전류는 상기 수학식 5에 의해 동일하기 때문에 상기 제 1 내지 제 5 LED(LED1∼LED5)로 흐르는 전류(i1∼i5)도 동일하다.
제 7 실시예
도 11은 본 발명의 바람직한 제 7 실시예에 의한 LED 조명 및 램프의 효율적 구동을 위한 전류 발란스 회로도이다.
상기 제 7 실시예의 전류 발란스 회로는 도 11에 도시한 바와 같이, 그라운 드 전위(0V)를 갖는 노드 Nd10에 일측이 접속되고 타측에 접속된 노드 Nd1로 전류를 공급하는 전류구동원(10)과, 상기 노드 Nd1과 상기 노드 Nd2 사이에 접속된 제 1 LED(LED1)와, 상기 노드 Nd1과 상기 노드 Nd3 사이에 접속된 제 2 LED(LED2)와, 상기 노드 Nd2와 노드 Nd10 사이에 1차 코일이 접속되고 상기 노드 Nd3과 노드 Nd4 사이에 상기 1차 코일과 동일한 턴수로 2차 코일이 접속된 제 1 상호인덕턴스 코일(M1)과, 상기 노드 Nd1과 상기 노드 Nd3 사이에 접속된 제 3 LED(LED3)와, 상기 노드 Nd2과 노드 Nd6 사이에 1차 코일이 접속되고 상기 노드 Nd5와 상기 노드 Nd6 사이에 상기 1차 코일과 동일한 턴수로 2차 코일이 접속된 제 2 상호인덕턴스 코일(M2)과, 상기 노드 Nd1과 상기 노드 Nd7 사이에 접속된 제 4 LED(LED4)와, 상기 노드 Nd1과 상기 노드 Nd8 사이에 접속된 제 5 LED(LED5)와, 상기 노드 Nd7과 노드 Nd9 사이에 1차 코일이 접속되고 상기 노드 Nd8과 상기 노드 Nd9 사이에 상기 1차 코일과 동일한 턴수로 2차 코일이 접속된 제 3 상호인덕턴스 코일(M3)과, 상기 노드 Nd6과 노드 Nd10 사이에 1차 코일이 접속되고 상기 노드 Nd9와 상기 노드 Nd10 사이에 상기 1차 코일과 동일한 턴수로 2차 코일이 접속된 제 4 상호인덕턴스 코일(M4)로 구성된다.
상기 구성과 같이, 본 발명의 제 7 실시예에서는 LED 조명 및 램프(LED1, LED2)의 출력단에 제 1 상호인덕턴스 코일(M1)의 1차 코일과 2차 코일의 입력단이 접속되고, 상기 제 1 상호인덕턴스 코일(M1)의 2차 코일의 출력단과 LED 조명 및 램프(LED3)의 출력단에 상기 제 2 상호인덕턴스 코일(M2)의 1차 및 2차 코일의 입력단이 접속되고, 상기 제 2 상호인덕턴스 코일(M2)의 1차 코일과 2차 코일의 출력 단과 상기 제 3 상호인덕턴스 코일(M3)의 1차 코일과 2차 코일의 출력단에 상기 제 4 상호인덕턴스 코일(M4)의 1차 코일과 2차 코일의 입력단이 접속되며, 상기 제 1 내지 제3 상호인덕턴스 코일(M1∼M3)의 1차 코일과 2차 코일의 입력단에 LED 조명 및 램프(LED1∼LED5)을 구성한 것이다.
여기서, 상기 제 1 내지 제 4 상호인덕턴스 코일(M1∼M4)은 1차 코일과 2차 코일의 턴수가 동일하게 구성되어 있다. 따라서, 상기 제 1 내지 제 4 상호인덕턴스 코일(M1∼M4)의 1차 코일과 2차 코일에서 출력되는 전류는 상기 수학식 5에 의해 동일하기 때문에 상기 제 1 내지 제 5 LED(LED1∼LED5)로 흐르는 전류(i1∼i5)도 동일하다.
제 8 실시예
도 12는 본 발명의 바람직한 제 8 실시예에 의한 LED 조명 및 램프의 효율적 구동을 위한 전류 발란스 회로도이다.
상기 제 8 실시예의 전류 발란스 회로는 도 12에 도시한 바와 같이, 그라운드 전위(0V)를 갖는 노드 Nd12에 일측이 접속되고 타측에 접속된 노드 Nd1로 전류를 공급하는 전류구동원(10)과, 상기 노드 Nd1와 노드 Nd2 사이에 1차 코일이 접속되고 상기 노드 Nd1와 노드 Nd7 사이에 상기 1차 코일과 동일한 턴수로 2차 코일이 접속된 제 1 상호인덕턴스 코일(M1)과, 상기 노드 Nd2와 노드 Nd3 사이에 1차 코일이 접속되고 상기 노드 Nd2와 노드 Nd6 사이에 상기 1차 코일과 동일한 턴수로 2차 코일이 접속된 제 2 상호인덕턴스 코일(M2)과, 상기 노드 Nd7과 노드 Nd8 사이에 1차 코일이 접속되고 상기 노드 Nd7과 노드 Nd9 사이에 상기 1차 코일과 동일한 턴수로 2차 코일이 접속된 제 3 상호인덕턴스 코일(M3)과, 상기 노드 Nd8과 상기 노드 Nd12 사이에 접속된 제 4 LED(LED4)와, 상기 노드 Nd2와 상기 노드 Nd4 사이에 1차 코일이 접속되고 상기 노드 Nd3과 노드 Nd5 사이에 상기 1차 코일과 동일한 턴수로 2차 코일이 접속된 제 4 상호인덕턴스 코일(M4)과, 상기 노드 Nd4와 상기 노드 Nd12 사이에 접속된 제 1 LED(LED1)와, 상기 노드 Nd5와 상기 노드 Nd12 사이에 접속된 제 2 LED(LED2)와, 상기 노드 Nd6과 상기 노드 Nd12 사이에 접속된 제 3 LED(LED3)와, 상기 노드 Nd9와 상기 노드 Nd10 사이에 1차 코일이 접속되고 상기 노드 Nd7과 노드 Nd11 사이에 상기 1차 코일과 동일한 턴수로 2차 코일이 접속된 제 5 상호인덕턴스 코일(M5)과, 상기 노드 Nd10과 상기 노드 Nd12 사이에 접속된 제 5 LED(LED5)와, 상기 노드 Nd11과 상기 노드 Nd12 사이에 접속된 제 6 LED(LED6)로 구성된다.
상기 구성과 같이, 본 발명의 제 8 실시예에서는 상기 제 1 상호인덕턴스 코일(M1)의 1차 코일 및 2차 코일의 출력단 양쪽에 상기 제 2 상호인덕턴스 코일(M2)과 상기 제 3 상호인덕턴스 코일(M3)이 접속되고, 상기 제 2 상호인덕턴스 코일(M2)의 1차 코일의 출력단에 상기 제 4 상호인덕턴스 코일(M4)이 접속되고, 상기 제 3 상호인덕턴스 코일(M3)의 2차 코일의 출력단에 상기 제 5 상호인덕턴스 코일(M5)이 접속되고, 상기 제 1 내지 제 5 상호인덕턴스 코일(M1∼M5)의 1차 및 2차 코일의 출력단 각각에 LED 조명 및 램프(LED1∼LED6)를 구성한 것이다.
여기서, 상기 제 1 내지 제 5 상호인덕턴스 코일(M1∼M5)은 앞에서와 마찬가지로 1차 코일과 2차 코일의 턴수가 동일하게 구성되어 있다. 따라서, 상기 제 1 내지 제 5 상호인덕턴스 코일(M1∼M5)의 1차 코일과 2차 코일에서 출력되는 전류는 상기 수학식 5에 의해 동일하기 때문에 상기 제 1 내지 제 6 LED(LED1∼LED6)로 흐르는 전류(i1∼i6)도 동일하다.
제 9 실시예
도 13은 본 발명의 바람직한 제 9 실시예에 의한 LED 조명 및 램프의 효율적 구동을 위한 전류 발란스 회로도이다.
상기 제 9 실시예의 전류 발란스 회로는 도 13에 도시한 바와 같이, 그라운드 전위(0V)를 갖는 노드 Nd12에 일측이 접속되고 타측에 접속된 노드 Nd1로 전류를 공급하는 전류구동원(10)과, 상기 노드 Nd1과 상기 노드 Nd2 사이에 접속된 제 1 LED(LED1)와, 상기 노드 Nd1과 상기 노드 Nd3 사이에 접속된 제 2 LED(LED2)와, 상기 노드 Nd2와 노드 Nd4 사이에 1차 코일이 접속되고 상기 노드 Nd3과 노드 Nd5 사이에 상기 1차 코일과 동일한 턴수로 2차 코일이 접속된 제 1 상호인덕턴스 코일(M1)과, 상기 노드 Nd1과 상기 노드 Nd6 사이에 접속된 제 3 LED(LED3)와, 상기 노드 Nd5와 노드 Nd4 사이에 1차 코일이 접속되고 상기 노드 Nd6과 노드 Nd4 사이에 상기 1차 코일과 동일한 턴수로 2차 코일이 접속된 제 2 상호인덕턴스 코일(M2)과, 상기 노드 Nd1과 상기 노드 Nd7 사이에 접속된 제 4 LED(LED4)와, 상기 노드 Nd1과 상기 노드 Nd8 사이에 접속된 제 5 LED(LED5)와, 상기 노드 Nd1과 상기 노드 Nd9 사이에 접속된 제 6 LED(LED6)와, 상기 노드 Nd8과 노드 Nd10 사이에 1차 코일이 접속되고 상기 노드 Nd9와 상기 노드 Nd11 사이에 상기 1차 코일과 동일한 턴수로 2차 코일이 접속된 제 3 상호인덕턴스 코일(M3)과, 상기 노드 Nd7과 노드 Nd11 사이에 1차 코일이 접속되고 상기 노드 Nd10과 상기 노드 Nd11 사이에 상기 1차 코일과 동일한 턴수로 2차 코일이 접속된 제 4 상호인덕턴스 코일(M4)과, 상기 노드 Nd4과 노드 Nd12 사이에 1차 코일이 접속되고 상기 노드 Nd11와 상기 노드 Nd12 사이에 상기 1차 코일과 동일한 턴수로 2차 코일이 접속된 제 5 상호인덕턴스 코일(M5)로 구성된다.
상기 구성과 같이, 본 발명의 제 9 실시예에서는 상기 제 1 상호인덕턴스 코일(M1)의 2차 코일의 출력단에 상기 제 2 상호인덕턴스 코일(M2)의 1차 코일의 입력단이 접속되고, 상기 제 3 상호인덕턴스 코일(M3)의 1차 코일의 출력단에 상기 제 4 상호인덕턴스 코일(M2)의 2차 코일의 입력단이 접속되고, 상기 제 2 상호인덕턴스 코일(M2)의 1차 및 2차 코일의 출력단과 상기 제 4 상호인덕턴스 코일(M4)의 1차 및 2차 코일의 출력단에 상기 제 2 상호인덕턴스 코일(M2)의 1차 및 2차 코일의 입력단이 접속되고, 상기 제 1 내지 제 4 상호인덕턴스 코일(M1∼M4)의 1차 및 2차 코일의 출력단에 LED 조명 및 램프(LED1∼LED6)를 구성한 것이다.
여기서, 상기 제 1 내지 제 5 상호인덕턴스 코일(M1∼M5)은 1차 코일과 2차 코일의 턴수가 동일하게 구성되어 있다. 따라서, 상기 제 1 내지 제 5 상호인덕턴스 코일(M1∼M5)의 1차 코일과 2차 코일에서 출력되는 전류는 상기 수학식 5에 의 해 동일하기 때문에 상기 제 1 내지 제 6 LED(LED1∼LED6)로 흐르는 전류(i1∼i6)도 동일하다.
제 10 실시예
도 14는 본 발명의 바람직한 제 10 실시예에 의한 LED 조명 및 램프의 효율적 구동을 위한 전류 발란스 회로도이다.
상기 제 10 실시예의 전류 발란스 회로는 도 14에 도시한 바와 같이, 그라운드 전위(0V)를 갖는 노드 Nd12에 일측이 접속되고 타측에 접속된 노드 Nd1로 전류를 공급하는 전류구동원(10)과, 상기 노드 Nd1와 노드 Nd2 사이에 1차 코일이 접속되고 상기 노드 Nd1와 노드 Nd3 사이에 상기 1차 코일과 동일한 턴수로 2차 코일이 접속된 제 1 상호인덕턴스 코일(M1)과, 상기 노드 Nd2와 노드 Nd4 사이에 1차 코일이 접속되고 상기 노드 Nd2와 노드 Nd5 사이에 상기 1차 코일과 동일한 턴수로 2차 코일이 접속된 제 2 상호인덕턴스 코일(M2)과, 상기 노드 Nd3과 노드 Nd8 사이에 1차 코일이 접속되고 상기 노드 Nd3과 노드 Nd9 사이에 상기 1차 코일과 동일한 턴수로 2차 코일이 접속된 제 3 상호인덕턴스 코일(M3)과, 상기 노드 Nd1과 노드 Nd6 사이에 1차 코일이 접속되고 상기 노드 Nd4와 노드 Nd7 사이에 상기 1차 코일과 동일한 턴수로 2차 코일이 접속된 제 4 상호인덕턴스 코일(M4)과, 상기 노드 Nd6과 상기 노드 Nd12 사이에 접속된 제 1 LED(LED1)와, 상기 노드 Nd7과 상기 노드 Nd12 사이에 접속된 제 2 LED(LED2)와, 상기 노드 Nd5와 상기 노드 Nd12 사이에 접속된 제 3 LED(LED3)와, 상기 노드 Nd8과 상기 노드 Nd12 사이에 접속된 제 4 LED(LED4)와, 상기 노드 Nd9와 노드 Nd10 사이에 1차 코일이 접속되고 상기 노드 Nd1과 노드 Nd11 사이에 상기 1차 코일과 동일한 턴수로 2차 코일이 접속된 제 5 상호인덕턴스 코일(M5)과, 상기 노드 Nd10과 상기 노드 Nd12 사이에 접속된 제 5 LED(LED5)와, 상기 노드 Nd11과 상기 노드 Nd12 사이에 접속된 제 6 LED(LED6)로 구성된다.
상기 구성과 같이, 본 발명의 제 10 실시예에서는 상기 제 1 상호인덕턴스 코일(M1)의 1차 코일 및 2차 코일의 출력단 양쪽에 상기 제 2 상호인덕턴스 코일(M2)과 상기 제 3 상호인덕턴스 코일(M3)이 접속되고, 상기 제 2 상호인덕턴스 코일(M2)의 1차 코일의 출력단에 상기 제 4 상호인덕턴스 코일(M4)이 접속되고, 상기 제 3 상호인덕턴스 코일(M3)의 2차 코일의 출력단에 상기 제 5 상호인덕턴스 코일(M5)이 접속되고, 상기 제 1 내지 제 5 상호인덕턴스 코일(M1)의 1차 및 2차 코일의 출력단에 LED 조명 및 램프(LED1∼LED6)를 구성한 것이다. 이때, 상기 제 4 상호인덕턴스 코일(M4)의 1차 코일로 상기 전류구동원(10)에서 공급되는 전류가 입력되고, 상기 제 5 상호인덕턴스 코일(M5)의 2차 코일로 상기 전류구동원(10)에서 공급되는 전류가 입력된다.
여기서, 상기 제 1 내지 제 5 상호인덕턴스 코일(M1∼M5)은 앞에서와 마찬가지로 1차 코일과 2차 코일의 턴수가 동일하게 구성되어 있다. 따라서, 상기 제 1 내지 제 5 상호인덕턴스 코일(M1∼M5)의 1차 코일과 2차 코일에서 출력되는 전류는 상기 수학식 5에 의해 동일하기 때문에 상기 제 1 내지 제 6 LED(LED1∼LED6)로 흐 르는 전류(i1∼i6)도 동일하다.
제 11 실시예
도 15은 본 발명의 바람직한 제 11 실시예에 의한 LED 조명 및 램프의 효율적 구동을 위한 전류 발란스 회로도이다.
상기 제 11 실시예의 전류 발란스 회로는 도 15에 도시한 바와 같이, 그라운드 전위(0V)를 갖는 노드 Nd12에 일측이 접속되고 타측에 접속된 노드 Nd1로 전류를 공급하는 전류구동원(10)과, 상기 노드 Nd1과 상기 노드 Nd2 사이에 접속된 제 1 LED(LED1)와, 상기 노드 Nd1과 상기 노드 Nd3 사이에 접속된 제 2 LED(LED2)와, 상기 노드 Nd2와 노드 Nd12 사이에 1차 코일이 접속되고 상기 노드 Nd3과 노드 Nd4 사이에 상기 1차 코일과 동일한 턴수로 2차 코일이 접속된 제 1 상호인덕턴스 코일(M1)과, 상기 노드 Nd1과 상기 노드 Nd5 사이에 접속된 제 3 LED(LED3)와, 상기 노드 Nd4와 노드 Nd6 사이에 1차 코일이 접속되고 상기 노드 Nd5와 상기 노드 Nd6 사이에 상기 1차 코일과 동일한 턴수로 2차 코일이 접속된 제 2 상호인덕턴스 코일(M2)과, 상기 노드 Nd1과 상기 노드 Nd9 사이에 접속된 제 4 LED(LED4)와, 상기 노드 Nd1과 상기 노드 Nd7 사이에 접속된 제 5 LED(LED5)와, 상기 노드 Nd1과 상기 노드 Nd8 사이에 접속된 제 6 LED(LED6)와, 상기 노드 Nd7과 노드 Nd10 사이에 1차 코일이 접속되고 상기 노드 Nd8과 상기 노드 Nd12 사이에 상기 1차 코일과 동일한 턴수로 2차 코일이 접속된 제 3 상호인덕턴스 코일(M3)과, 상기 노드 Nd9와 상기 노드 Nd11 사이에 1차 코일이 접속되고 상기 노드 Nd10과 상기 노드 Nd11 사이에 상기 1차 코일과 동일한 턴수로 2차 코일이 접속된 제 4 상호인덕턴스 코일(M4)과, 상기 노드 Nd6과 노드 Nd12 사이에 1차 코일이 접속되고 상기 노드 Nd11와 상기 노드 Nd12 사이에 상기 1차 코일과 동일한 턴수로 2차 코일이 접속된 제 5 상호인덕턴스 코일(M5)로 구성된다.
상기 구성과 같이, 본 발명의 제 11 실시예에서는 상기 제 1 상호인덕턴스 코일(M1)의 2차 코일의 출력단에 상기 제 2 상호인덕턴스 코일(M2)의 1차 코일의 입력단이 접속되고, 상기 제 3 상호인덕턴스 코일(M3)의 1차 코일의 출력단에 상기 제 4 상호인덕턴스 코일(M2)의 2차 코일의 입력단이 접속되고, 상기 제 2 상호인덕턴스 코일(M2)의 1차 및 2차 코일의 출력단과 상기 제 4 상호인덕턴스 코일(M4)의 1차 및 2차 코일의 출력단에 상기 제 2 상호인덕턴스 코일(M2)의 1차 및 2차 코일의 입력단이 접속되고, 상기 제 1 내지 제 4 상호인덕턴스 코일(M1∼M4)의 1차 및 2차 코일의 출력단에 LED 조명 및 램프(LED1∼LED6)를 구성한 것이다. 이때, 상기 제 1 상호인덕턴스 코일(M1)의 1차 코일의 출력단은 그라운드 전위에 접속되고, 상기 제 3 상호인덕턴스 코일(M3)의 2차 코일의 출력단은 그라운드 전위에 접속된다.
여기서, 상기 제 1 내지 제 5 상호인덕턴스 코일(M1∼M5)은 1차 코일과 2차 코일의 턴수가 동일하게 구성되어 있다. 따라서, 상기 제 1 내지 제 5 상호인덕턴스 코일(M1∼M5)의 1차 코일과 2차 코일에서 출력되는 전류는 상기 수학식 5에 의해 동일하기 때문에 상기 제 1 내지 제 6 LED(LED1∼LED6)로 흐르는 전류(i1∼i6)도 동일하다.
제 12 실시예
도 16은 본 발명의 바람직한 제 12 실시예에 의한 LED 조명 및 램프의 효율적 구동을 위한 전류 발란스 회로도이다.
상기 제 12 실시예의 전류 발란스 회로는 도 16에 도시한 바와 같이, 그라운드 전위(0V)를 갖는 노드 Nd8에 일측이 접속되고 타측에 접속된 노드 Nd1로 전류를 공급하는 전류구동원(10)과, 상기 노드 Nd1와 노드 Nd2 사이에 1차 코일이 접속되고 상기 노드 Nd1와 노드 Nd3 사이에 상기 1차 코일과 동일한 턴수로 2차 코일이 접속된 제 1 상호인덕턴스 코일(M1)과, 상기 노드 Nd2와 상기 노드 Nd8 사이에 접속된 제 1 LED(LED1)와, 상기 노드 Nd3과 노드 Nd4 사이에 1차 코일이 접속되고 상기 노드 Nd1과 노드 Nd5 사이에 상기 1차 코일과 동일한 턴수로 2차 코일이 접속된 제 2 상호인덕턴스 코일(M2)과, 상기 노드 Nd4와 상기 노드 Nd8 사이에 접속된 제 2 LED(LED2)와, 상기 노드 Nd5와 노드 Nd6 사이에 1차 코일이 접속되고 상기 노드 Nd1과 노드 Nd7 사이에 상기 1차 코일과 동일한 턴수로 2차 코일이 접속된 제 3 상호인덕턴스 코일(M3)과, 상기 노드 Nd6과 상기 노드 Nd8 사이에 접속된 제 3 LED(LED3)와, 상기 노드 Nd7과 상기 노드 Nd8 사이에 접속된 제 4 LED(LED4)로 구성된다.
상기 구성과 같이, 본 발명의 제 12 실시예에서는 상기 제 1 상호인덕턴스 코일(M1)의 2차 코일의 출력단에 상기 제 2 상호인덕턴스 코일(M2)의 1차 코일의 입력단이 접속되고, 상기 제 2 상호인덕턴스 코일(M2)의 2차 코일의 출력단에 상기 제 3 상호인덕턴스 코일(M3)의 1차 코일의 입력단이 접속되고, 상기 제 1 내지 제 3 상호인덕턴스 코일(M1∼M3)의 1차 및 2차 코일의 출력단에 LED 조명 및 램프(LED1∼LED4)를 구성한 것이다.
여기서, 상기 제 1 내지 제 3 상호인덕턴스 코일(M1∼M3)은 앞에서와 마찬가지로 1차 코일과 2차 코일의 턴수가 동일하게 구성되어 있다. 따라서, 상기 제 1 내지 제 3 상호인덕턴스 코일(M1∼M3)의 1차 코일과 2차 코일에서 출력되는 전류는 상기 수학식 5에 의해 동일하기 때문에 상기 제 1 내지 제 4 LED(LED1∼LED4)로 흐르는 전류(i1∼i6)도 동일하다.
제 13 실시예
도 17은 본 발명의 바람직한 제 13 실시예에 의한 LED 조명 및 램프의 효율적 구동을 위한 전류 발란스 회로도이다.
상기 제 13 실시예의 전류 발란스 회로는 도 17에 도시한 바와 같이, 그라운드 전위(0V)를 갖는 노드 Nd8에 일측이 접속되고 타측에 접속된 노드 Nd1로 전류를 공급하는 전류구동원(10)과, 상기 노드 Nd1과 상기 노드 Nd2 사이에 접속된 제 1 LED(LED1)와, 상기 노드 Nd1과 상기 노드 Nd3 사이에 접속된 제 2 LED(LED2)와, 상기 노드 Nd2와 노드 Nd8 사이에 1차 코일이 접속되고 상기 노드 Nd3과 노드 Nd4 사이에 상기 1차 코일과 동일한 턴수로 2차 코일이 접속된 제 1 상호인덕턴스 코 일(M1)과, 상기 노드 Nd1과 상기 노드 Nd5 사이에 접속된 제 3 LED(LED3)와, 상기 노드 Nd4와 상기 노드 Nd8 사이에 1차 코일이 접속되고 상기 노드 Nd5와 상기 노드 Nd6 사이에 상기 1차 코일과 동일한 턴수로 2차 코일이 접속된 제 2 상호인덕턴스 코일(M2)과, 상기 노드 Nd1과 상기 노드 Nd7 사이에 접속된 제 4 LED(LED4)와, 상기 노드 Nd6과 상기 노드 Nd8 사이에 1차 코일이 접속되고 상기 노드 Nd7과 상기 노드 Nd8 사이에 상기 1차 코일과 동일한 턴수로 2차 코일이 접속된 제 3 상호인덕턴스 코일(M3)로 구성된다.
상기 구성과 같이, 본 발명의 제 13 실시예에서는 상기 제 1 상호인덕턴스 코일(M1)의 2차 코일의 출력단에 상기 제 2 상호인덕턴스 코일(M2)의 1차 코일의 입력단이 접속되고, 상기 제 2 상호인덕턴스 코일(M2)의 2차 코일의 출력단에 상기 제 3 상호인덕턴스 코일(M3)의 1차 코일의 입력단이 접속되고, 상기 제 1 내지 제 3 상호인덕턴스 코일(M1∼M3)의 1차 및 2차 코일의 입력단에 LED 조명 및 램프(LED1∼LED4)를 구성한 것이다.
여기서, 상기 제 1 내지 제 3 상호인덕턴스 코일(M1∼M3)은 앞에서와 마찬가지로 1차 코일과 2차 코일의 턴수가 동일하게 구성되어 있다. 따라서, 상기 제 1 내지 제 3 상호인덕턴스 코일(M1∼M3)의 1차 코일과 2차 코일에서 출력되는 전류는 상기 수학식 5에 의해 동일하기 때문에 상기 제 1 내지 제 4 LED(LED1∼LED4)로 흐르는 전류(i1∼i6)도 동일하다.
제 14 실시예
도 18은 본 발명의 바람직한 제 14 실시예에 의한 LED 조명 및 램프의 효율적 구동을 위한 전류 발란스 회로도이다.
상기 제 14 실시예의 전류 발란스 회로는 도 18에 도시한 바와 같이, 그라운드 전위(0V)를 갖는 노드 Nd8에 일측이 접속되고 타측에 접속된 노드 Nd1로 전류를 공급하는 전류구동원(10)과, 상기 노드 Nd1와 노드 Nd2 사이에 1차 코일이 접속되고 상기 노드 Nd1와 노드 Nd3 사이에 상기 1차 코일과 동일한 턴수로 2차 코일이 접속된 제 1 상호인덕턴스 코일(M1)과, 상기 노드 Nd2와 노드 Nd4 사이에 1차 코일이 접속되고 상기 노드 Nd2와 노드 Nd5 사이에 상기 1차 코일과 동일한 턴수로 2차 코일이 접속된 제 2 상호인덕턴스 코일(M2)과, 상기 노드 Nd4와 상기 노드 Nd8 사이에 직렬 접속된 복수 개의 LED(LED1n)와, 상기 노드 Nd5와 상기 노드 Nd8 사이에 직렬 접속된 복수 개의 LED(LED2n)와, 상기 노드 Nd3과 노드 Nd6 사이에 1차 코일이 접속되고 상기 노드 Nd3과 노드 Nd7 사이에 상기 1차 코일과 동일한 턴수로 2차 코일이 접속된 제 3 상호인덕턴스 코일(M3)과, 상기 노드 Nd6과 상기 노드 Nd8 사이에 직렬 접속된 복수 개의 LED(LED3n)와, 상기 노드 Nd7과 상기 노드 Nd8 사이에 직렬 접속된 복수 개의 LED(LED4n)로 구성된다.
상기 구성과 같이, 본 발명의 제 14 실시예에서는 상기 제 1 상호인덕턴스 코일(M1)의 1차 코일의 출력단에 상기 제 2 상호인덕턴스 코일(M2)의 1차 및 2차 코일의 입력단이 함께 접속되고, 상기 제 1 상호인덕턴스 코일(M1)의 2차 코일의 출력단에 상기 제 3 상호인덕턴스 코일(M3)의 1차 및 2차 코일의 입력단이 함께 접 속되고, 상기 제 2 및 제 3 상호인덕턴스 코일(M2, M3)의 1차 및 2차 코일의 출력단에 복수 개의 LED 조명 및 램프가 직렬로 구성한 것이다.
여기서, 상기 제 1 내지 제 3 상호인덕턴스 코일(M1∼M3)은 앞에서와 마찬가지로 1차 코일과 2차 코일의 턴수가 동일하게 구성되어 있다. 따라서, 상기 제 1 내지 제 3 상호인덕턴스 코일(M1∼M3)의 1차 코일과 2차 코일에서 출력되는 전류는 상기 수학식 5에 의해 동일하기 때문에 상기 직렬로 접속된 복수 개의 LED 조면명 및 램프로 흐르는 전류(i1∼i4)도 동일하다.
상기 제 14 실시예의 전류 발란스 회로는 상호 인덕턴스를 이용한 전류 발란스 회로의 대표적인 회로구성도이며, 직병렬 혼합구조의 LED 구성에서 병렬로 구성된 LED의 전류 발란스에도 적용될 수 있는 것이 특징이다.
전류 발란스 회로의 실험
도 19는 본 발명에 의한 전류 발란스 회로의 실험도이고, 도 20은 종래기술에 따른 LED 구동회로의 실험도이다.
먼저, 본 발명에 의한 전류 발란스 회로의 실험은 도 19에 도시한 바와 같이, 상기 전류 발란스 회로로 전류를 공급하는 노드(Nd1)과 노드 Nd13 사이에 정전류 제어회로(20)를 접속하고, 상기 전류 발란스 회로에서 전류를 그라운드 전위로 방출하는 노드(Nd12)와 상기 노드 Nd13 사이에 스위칭 회로(30)를 접속하고, 상기 노드 Nd13와 그라운드 전위 사이에 전류 검출 저항(40)을 구성하였다.
상기 전류 발란스 회로의 실험 방법은 다음과 같다.
첫 번째 실험 방법은 입력전력 50W를 기준으로 본 발명의 전류 발란스 회로에 적용한 후 병렬로 구성된 LED모듈에 인가되는 전류를 측정한다.
두 번째 실험 방법은 입력전력 50W를 기준으로 본 발명의 전류 발란스 회로가 적용되지 않은 상태에서 병렬로 구성된 LED모듈에 인가되는 전류를 측정한다.
본 발명에 의한 전류 발란스 회로와 종래의 LED 구동회로의 실험 측정 파형과 실험 측정 전류값은 다음과 같다.
실험 측정 파형도
도 21은 본 발명에 의한 전류 발란스 회로의 실험시 측정된 파형도이고, 도 22는 종래기술에 따른 LED 구동회로의 실험시 측정된 파형도이다.
본 발명의 전류 발란스 회로에서는 각 LED에 흐르는 전류 파형이 도 21의 파형도와 같이 모두 일정한 것으로 측정되었지만, 종래의 LED 구동회로에서는 도 22의 파형도와 같이 각 LED에 흐르는 전류 파형이 모두 다르게 측정되었다. 이는 LED간 Vf(LED 포워드 전압) 오차에 의한 편차로 인하여 병렬로 구성된 LED 소자마다 전류 편차가 발생함으로써 각 LED에 흐르는 전류 파형이 모두 다르게 측정되는 것이다.
실험 측정 전류값
도 23은 본 발명에 의한 전류 발란스 회로의 적용 전과 적용 후에 각 LED에 서 측정된 전류값을 나타낸 실험 결과도이다.
본 발명의 전류 발란스 회로를 적용하기 전에는 도 23의 측정 결과와 같이, 각 LED 소자에서 측정한 전류값의 최대편차가 453mA까지 측정되었지만, 본 발명의 전류 발란스 회로를 적용한 후에는 각 LED 소자에서 측정한 전류값의 최대편차는 17mA로 측정되어, 전류 편차가 크게 줄어들었다.
이와 같이, 본 발명에 의한 LED 조명 및 램프의 효율적 구동을 위한 전류 발란스 회로는 동일 자계를 공유하는 코일을 서로 반대 방향으로 같은 턴수를 감아 어느 한쪽으로 흐르는 전류를 상호작용에 의하여 다른 한쪽도 동일한 전류로 유지하는 상호인덕턴스의 작용원리를 이용하여 LED의 직렬 및 병렬 구동시 각 LED에 인가되는 전류를 동일하게 컨트롤(Control)함으로써, 본 발명의 기술적 과제를 해결할 수가 있다.
이상에서 설명한 본 발명의 바람직한 실시 예들은 기술적 과제를 해결하기 위해 개시된 것으로, 본 발명이 속하는 기술분야에서 통상의 지식을 가진 자(당업자)라면 본 발명의 사상과 범위 안에서 다양한 수정, 변경, 부가 등이 가능할 것이며, 이러한 수정 변경 등은 이하의 특허청구범위에 속하는 것으로 보아야 할 것이다.
본 발명의 전류 발란스 회로는 LED 조명 및 램프를 예로 들어 설명하고 있으 나, 이에 한정되지 않고 효율적 전류 구동을 위한 모든 소자 및 회로에 적용될 수 있다.
도 1은 종래의 병렬로 구성된 LED 조명 및 램프의 회로도
도 2는 도 1의 LED 조명 및 램프에 흐르는 전류(I) 및 전압(V) 특성 그래프
도 3은 종래의 직렬로 구성된 LED 조명 및 램프의 정전류를 제어하는 회로도
도 4는 종래의 병렬로 구성된 LED 조명 및 램프의 정전류를 제어하는 회로도
도 5 내지 도 18은 본 발명의 바람직한 제 1 내지 제 14 실시예에 의한 LED 조명 및 램프의 효율적 구동을 위한 전류 발란스 회로도
도 19는 본 발명에 의한 전류 발란스 회로의 실험도
도 20은 종래기술에 따른 LED 구동회로의 실험도
도 21은 본 발명에 의한 전류 발란스 회로의 실험시 측정된 파형도
도 22는 종래기술에 따른 LED 구동회로의 실험시 측정된 파형도
도 23은 본 발명에 의한 전류 발란스 회로의 적용 전과 적용 후에 각 LED에서 측정된 전류값을 나타낸 실험 결과도
[ 도면의 주요 부분에 대한 부호의 설명 ]
10 : 전류구동원
20 : 정전류 제어회로(PWM 제어)
30 : 스위칭 회로
40 : 전류 검출 저항

Claims (12)

  1. 전류 발란스 회로에 있어서,
    전류를 공급하는 전류구동원과;
    병렬로 구성된 복수 개의 LED; 및
    상기 전류구동원으로부터 전류를 공급받아 턴수가 동일한 1차 및 2차 코일의 상호인덕턴스 작용에 의해 상기 복수 개의 LED로 동일한 전류를 공급하는 1개 이상의 상호인덕턴스 코일;을 포함하는 전류 발란스 회로.
  2. 전류 발란스 회로에 있어서,
    전류를 공급하는 전류구동원과;
    병렬로 구성된 복수 개의 LED; 및
    상기 LED를 통해 전류를 공급받아 턴수가 동일한 1차 및 2차 코일의 상호인덕턴스 작용에 의해 상기 LED에 흐르는 전류를 동일하게 만드는 1개 이상의 상호인덕턴스 코일;을 포함하는 전류 발란스 회로.
  3. 제 1 항 또는 제 2 항에 있어서, 상기 상호인덕턴스 코일은:
    상기 전류를 공급받는 제 1 상호인덕턴스 코일(M1)과;
    상기 제 1 상호인덕턴스 코일(M1)의 1차 코일의 출력단에 접속된 제 2 상호인덕턴스 코일(M2); 및
    상기 제 1 상호인덕턴스 코일(M1)의 2차 코일의 출력단에 접속된 제 3 상호인덕턴스 코일(M3);을 포함하는 것을 특징으로 하는 전류 발란스 회로.
  4. 제 3 항에 있어서, 상기 상호인덕턴스 코일은:
    상기 제 2 상호인덕턴스 코일(M2)의 1차 코일의 출력단에 접속된 제 4 상호인덕턴스 코일(M4);을 더 포함하는 것을 특징으로 하는 전류 발란스 회로.
  5. 제 3 항에 있어서, 상기 상호인덕턴스 코일은:
    상기 제 3 상호인덕턴스 코일(M3)의 2차 코일의 출력단에 접속된 제 5 상호인덕턴스 코일(M5);을 더 포함하는 것을 특징으로 하는 전류 발란스 회로.
  6. 제 3 항에 있어서, 상기 상호인덕턴스 코일은:
    상기 제 2 상호인덕턴스 코일(M2)의 1차 코일의 출력단에 접속된 제 4 상호인덕턴스 코일(M4); 및
    상기 제 3 상호인덕턴스 코일(M3)의 2차 코일의 출력단에 접속된 제 5 상호 인덕턴스 코일(M5);을 더 포함하는 것을 특징으로 하는 전류 발란스 회로.
  7. 제 1 항 또는 제 2 항에 있어서, 상기 상호인덕턴스 코일은:
    상기 전류를 공급받는 제 1 상호인덕턴스 코일(M1)과;
    상기 전류를 공급받는 제 2 상호인덕턴스 코일(M2); 및
    상기 제 1 상호인덕턴스 코일(M1)의 1차 및 2차 코일의 공동 출력단에 1차 코일이 접속되고 상기 제 2 상호인덕턴스 코일(M2)의 1차 및 2차 코일의 공동 출력단에 2차 코일이 접속된 제 3 상호인덕턴스 코일(M3);을 포함하는 것을 특징으로 하는 전류 발란스 회로.
  8. 제 7 항에 있어서, 상기 상호인덕턴스 코일은:
    상기 제 1 상호인덕턴스 코일(M1)의 1차 코일의 입력단에 접속된 제 4 상호인덕턴스 코일(M4);을 더 포함하는 것을 특징으로 하는 전류 발란스 회로.
  9. 제 7 항에 있어서, 상기 상호인덕턴스 코일은:
    상기 제 2 상호인덕턴스 코일(M2)의 2차 코일의 출력단에 접속된 제 5 상호인덕턴스 코일(M5);을 더 포함하는 것을 특징으로 하는 전류 발란스 회로.
  10. 제 3 항에 있어서, 상기 상호인덕턴스 코일은:
    상기 제 1 상호인덕턴스 코일(M1)의 1차 코일의 입력단에 접속된 제 4 상호인덕턴스 코일(M4); 및
    상기 제 2 상호인덕턴스 코일(M2)의 2차 코일의 출력단에 접속된 제 5 상호인덕턴스 코일(M5);을 더 포함하는 것을 특징으로 하는 전류 발란스 회로.
  11. 제 1 항 또는 제 2 항에 있어서, 상기 상호인덕턴스 코일은:
    상기 전류를 공급받는 제 1 상호인덕턴스 코일(M1)과;
    상기 제 1 상호인덕턴스 코일(M1)의 2차 코일의 출력단에 접속된 제 2 상호인덕턴스 코일(M2); 및
    상기 제 2 상호인덕턴스 코일(M2)의 2차 코일의 출력단에 접속된 제 3 상호인덕턴스 코일(M3);을 포함하는 것을 특징으로 하는 전류 발란스 회로.
  12. 제 1 항 또는 제 2 항에 있어서, 상기 상호인덕턴스 코일은:
    상기 전류를 공급받는 제 1 상호인덕턴스 코일(M1)과;
    상기 제 1 상호인덕턴스 코일(M1)의 1차 코일의 출력단에 접속된 제 2 상호 인덕턴스 코일(M2); 및
    상기 제 2 상호인덕턴스 코일(M2)의 1차 코일의 출력단에 접속된 제 3 상호인덕턴스 코일(M3);을 포함하는 것을 특징으로 하는 전류 발란스 회로.
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