WO2013157884A1 - 발광다이오드 조명 기기를 위한 스위칭 전원 공급 장치 회로 - Google Patents

발광다이오드 조명 기기를 위한 스위칭 전원 공급 장치 회로 Download PDF

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WO2013157884A1
WO2013157884A1 PCT/KR2013/003336 KR2013003336W WO2013157884A1 WO 2013157884 A1 WO2013157884 A1 WO 2013157884A1 KR 2013003336 W KR2013003336 W KR 2013003336W WO 2013157884 A1 WO2013157884 A1 WO 2013157884A1
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circuit
terminal
power supply
diode
bias
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PCT/KR2013/003336
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English (en)
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Inventor
김영안
Original Assignee
Kim Young-Ahn Daniel
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    • H05—ELECTRIC TECHNIQUES NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
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    • H05B45/30—Driver circuits
    • H05B45/37—Converter circuits
    • H05B45/3725—Switched mode power supply [SMPS]
    • Y—GENERAL TAGGING OF NEW TECHNOLOGICAL DEVELOPMENTS; GENERAL TAGGING OF CROSS-SECTIONAL TECHNOLOGIES SPANNING OVER SEVERAL SECTIONS OF THE IPC; TECHNICAL SUBJECTS COVERED BY FORMER USPC CROSS-REFERENCE ART COLLECTIONS [XRACs] AND DIGESTS
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    • Y02B—CLIMATE CHANGE MITIGATION TECHNOLOGIES RELATED TO BUILDINGS, e.g. HOUSING, HOUSE APPLIANCES OR RELATED END-USER APPLICATIONS
    • Y02B20/00—Energy efficient lighting technologies, e.g. halogen lamps or gas discharge lamps
    • Y02B20/30—Semiconductor lamps, e.g. solid state lamps [SSL] light emitting diodes [LED] or organic LED [OLED]

Definitions

  • the present invention relates to a switching mode power supply equipment circuit for power supply of light emitting diode (LED) lighting equipment.
  • LED light emitting diode
  • LED light emitting diode
  • LED lighting devices can express natural colors, are simple to install, and have about 10% power consumption compared to the same brightness as general incandescent lamps, thus saving a lot of power through high efficiency power design. As a result, the lighting device is being replaced by a light emitting diode (LED) lighting device in terms of energy saving from a social point of view.
  • LED light emitting diode
  • the general AC power source is often used 110V or 220V with a frequency of 50Hz or 60Hz, and the method of driving the light emitting diode (LED) device of the LED lighting device is largely classified into three methods.
  • the LED and LED devices are driven by controlling voltage and current in a linear manner.
  • the AC voltage is reduced by using a transformer, and then a constant level DC power is obtained through a rectifier.
  • It is a method of driving a constant current by connecting a light emitting diode (LED) element and a resistor to a constant voltage output from the (Integrated Circuit), and the linear constant current method outputs a constant current using a constant current IC.
  • the linear approach has the disadvantage that the drive circuit is simple, but the power efficiency is mainly due to the generation of heat in the resistor.
  • the switching method uses a duty ratio of ON-OFF of a square wave.
  • the linear method is a driving method using a pulse width modulation (PWM) method.
  • PWM pulse width modulation
  • heat generated in additional circuits other than the light emitting diode (LED) device can be reduced, thereby improving the life of the light emitting diode (LED) device.
  • current driving devices of LED lighting apparatuses generally use a switching mode power supply (SMPS) method that converts AC power into DC power using an inverter.
  • SMPS switching mode power supply
  • the switching power supply circuit has to be applied to the driving device.
  • a light emitting diode (LED) lighting device including a driving device using a conventional switching power supply device has a problem in that the circuit design and appearance design are difficult and the installation conditions for installing the light emitting diode (LED) lighting device are limited.
  • the prior art shown in FIG. 1 is connected to an input filter circuit including an noise suppression capacitor C1, C2 and a line filter LF, and an input filter circuit to alternating an alternating voltage.
  • Bridge diode DB for full-wave rectification of voltage, and smoothing capacitor C3 with a capacity of 1 ⁇ F or less connected to the output of the bridge diode DB to smooth the pulse voltage.
  • a DC-DC conversion circuit (here a step-down chopper circuit) connected to both ends of a smoothing capacitor C3 and light emission connected to the output of the DC-DC conversion circuit.
  • a DC-DC conversion circuit control circuit is suppressed by suppressing high frequency noise propagated at the same time and suppressing applied electromotive force after rectification at the time of application of a lightning surge in a common mode. It is claimed to have the effect of preventing the destruction of a control circuit or a light emitting diode (LED) device.
  • the conventional technique of FIG. 1 recommends a value of 1uF or less (represented value of 0.23 uF) of the smoothing capacitor C3
  • the maximum DC voltage of the pulse wave waveform after the bridge diode (DB) is considered in the case of 220V commercial AC power.
  • the internal pressure of the smoothing capacitor C3 is generally 400 V or more.
  • the high-pressure capacitor is generally used to reduce the volume and unit cost, even if the capacitor is relatively small.
  • an expensive electrolytic capacitor having an operating temperature characteristic of 105 degrees Celsius is generally used, and its lifetime is also longer than that of a general electrolytic capacitor of about 2,000 hours.
  • LED light emitting diode
  • more than 10,000 hours are used, and efforts are being made to minimize the overall lifespan of LED lighting equipment.
  • the lifetime of electrolytic capacitors is limited, which has a very short life cycle compared to other components, which greatly affects the shortening of the overall life of LED lighting devices. You can't avoid going crazy.
  • the present invention in the light emitting diode (LED) lighting device circuit, using the rectified output in the state of the pulsating state in which the rectifying part smoothing capacitor used in the conventional prior art is used as the positive electrode mains terminal (Vd) as it is, step-down chopper In the chopper switching power supply circuit, a current sensing diode D6 and a positive feedback loop are provided in a current detector 91 resistor R8 for sensing the maximum current flowing through the light emitting diode (LED) light load 22.
  • the present invention devises a relatively simple and simple switching power supply circuit without using an electrolytic capacitor which is a key cause of cost increase and lifespan in a light emitting diode (LED) lighting device power supply.
  • LED light emitting diode
  • the present invention provides switching power supply circuits for light emitting diode (LED) luminaires that not only significantly reduce production costs but also significantly extend their lifetime.
  • 1 is a circuit diagram showing an embodiment of the prior art.
  • FIG. 2 is a circuit diagram showing a first embodiment of a switching power supply circuit for a light emitting diode (LED) lighting device according to the present invention
  • FIG. 3 is a circuit diagram showing a second embodiment in which a charge pump circuit is applied to a bias 24 power supply in a switching power supply circuit for a light emitting diode (LED) lighting apparatus according to the present invention
  • FIG. 4 is a circuit diagram showing a third embodiment in which a semiconductor temperature compensation circuit is applied to a switching power supply circuit for a light emitting diode (LED) lighting apparatus according to the present invention
  • Fig. 5 is a circuit diagram showing a fourth embodiment in which a flickering prevention circuit employing a differential amplifier circuit is applied to a switching power supply circuit for a light emitting diode (LED) lighting device according to the present invention.
  • FIG. 6 is a circuit diagram showing a fifth embodiment of applying a thermistor (NTC) temperature compensation circuit with reverse resistance in a switching power supply circuit for a light emitting diode (LED) lighting apparatus according to the present invention.
  • NTC thermistor
  • FIG. 7 shows a sixth embodiment to which a complementary circuit using a complementary device, which is an electronic circuit, is applied to a switching power supply circuit for a light emitting diode (LED) lighting apparatus according to the present invention.
  • a complementary circuit using a complementary device which is an electronic circuit
  • a switching power supply circuit for a light emitting diode (LED) lighting apparatus according to the present invention.
  • Fig. 8 is a waveform diagram showing in detail the operation waveforms of the main parts in the switching power supply circuit for the light emitting diode (LED) lighting apparatus according to the present invention.
  • Fig. 9 is a circuit diagram showing a seventh embodiment to which a stabilization circuit of an operating state is applied in a switching power supply circuit for a light emitting diode (LED) lighting apparatus according to the present invention.
  • Fig. 10 is a circuit diagram showing an eighth embodiment of applying a flickering prevention circuit employing a potential-current conversion constant current control circuit in a switching power supply circuit for a light emitting diode (LED) lighting apparatus according to the present invention.
  • Fig. 11 is a circuit diagram showing a ninth embodiment in which a temperature change compensation circuit is additionally applied to a potential-current conversion constant current control circuit in a switching power supply circuit for a light emitting diode (LED) lighting apparatus according to the present invention.
  • FIG. 12 is a circuit diagram showing a tenth embodiment in which a DC power supply such as a battery is applied as an input power supply in a switching power supply circuit for a light emitting diode (LED) lighting apparatus according to the present invention.
  • a DC power supply such as a battery
  • LED light emitting diode
  • Fig. 13 is a circuit diagram showing an eleventh embodiment in which a power efficiency improving circuit is applied in a switching power supply circuit for a light emitting diode (LED) lighting device according to the present invention.
  • Fig. 14 is a circuit diagram showing a twelfth embodiment for light output flickering compensation of a light emitting diode (LED) light load in a switching power supply circuit for a light emitting diode (LED) lighting device according to the present invention.
  • Fig. 15 is a circuit diagram showing a thirteenth embodiment for providing power factor and THD improvement function in a switching power supply circuit for a light emitting diode (LED) lighting device according to the present invention
  • FIG. 16 is a circuit diagram showing a fourteenth embodiment in a switching power supply circuit for a light emitting diode (LED) lighting apparatus according to the present invention.
  • an input AC power source Vs passes through a rectifying unit to form a power supply unit having a circuit ground G and a positive main power terminal Vd in the form of a pulse current.
  • the main power supply terminal Vd is connected to the series load circuit section 28 to which at least one step-down choke coil L2 and the light emitting diode (LED) lighting load 22 are connected in series and is connected between the load circuit section and the circuit ground (G).
  • the semiconductor switching element Q1 is formed of at least one field effect transistor (FET or MOSFET), a junction transistor (BJT), or an insulated gate bipolar transistor (IGBT), and the anode main power supply terminal Vd and the semiconductor switching element
  • FET or MOSFET field effect transistor
  • BJT junction transistor
  • IGBT insulated gate bipolar transistor
  • a free wheel diode D4 is present in circuit between Q1 so that the anode of the regenerative diode D4 is located at the drain terminal or the collector terminal of the semiconductor switching element Q1.
  • a terminal is connected, and a cathode terminal of a regenerative diode D4 is connected to the cathode main power terminal Vd, and a resistor R1 and a capacitor C1 are connected in series between the anode main power terminal Vd and the circuit ground G.
  • a current detector 91 resistor R8 is provided in series between the terminal and the circuit ground G, and a current is detected at a connection node between one end of the current detector 91 resistor R8 and the switching semiconductor element Q1. After the anode terminal of the diode D6 is connected, the cathode terminal of the current detecting diode D6 is connected to the junction-type transistor Q2 for ON-OFF switching control of the semiconductor switching element.
  • the bias supply circuit 23 of the base terminal When connected to the ear supply circuit 23, the bias supply circuit 23 of the base terminal includes a charge / discharge capacitor C3 in parallel between the cathode terminal of the current detecting diode D6 and the circuit ground G. After the discharge resistor R7 is provided in parallel, the connection node of the current detecting diode D6 and the capacitor C3 is connected to a circuit composed of resistors R6 and R5 and connected to the switching control junction transistor Q2.
  • the collector terminal is connected to the gate terminal when the switching semiconductor element Q1 is a field effect transistor (FET) or an insulated gate bipolar transistor (IGBT), and the base terminal when the junction transistor BJT is connected.
  • FET field effect transistor
  • IGBT insulated gate bipolar transistor
  • a light emitting diode LED
  • the supply circuit 23 in the circuit typically comprises a resistor Rh which provides hysteresis (hysteresis) between the characteristic is disclosed.
  • the AC input power supply Vs which has passed through the power switch SW1 and the overcurrent blocking fuse F1, respectively, passes through the varistor Z1, which is an overvoltage surge absorbing element, in parallel.
  • the varistor Z1 which is an overvoltage surge absorbing element, in parallel.
  • the bridge diode (DB1) rectifying unit is a circuit for providing an onion rectifying (or full-wave rectifying) waveform and may be configured by combining one integrated bridge diode element or four general rectifying diodes, and the rectifying unit is a half-wave rectifying unit consisting of one rectifying diode. It may be configured using a circuit.
  • the positive electrode mains terminal Vd passing through the rectifier provides a bias power VCC through a voltage drop and smoothing step through a resistor R1 and a capacitor C1, and a resistor switching semiconductor element Q1 through a zener diode D3. Limits the maximum bias voltage magnitude of the device to prevent destruction of the device.
  • a field effect transistor FET
  • FET field effect transistor
  • a junction transistor BJT or an insulated gate bipolar transistor IGBT may be used.
  • an ON-OFF control signal is applied to the switching semiconductor element Q1 through the bias resistor R2 by the switching transistor Q2 at the gate terminal or the base terminal of the switching semiconductor element Q1.
  • This bias circuit consists of a charge / discharge capacitor (C3) and resistors R5, R6, and R7 (resistors for setting the discharge time of capacitor C3), and are omitted for resistor R7 depending on the capacitance value of capacitor C3 and the presence or absence of resistor R5. Can be applied.
  • the current detecting diode D6 receives a voltage proportional to the load current value flowing through the resistor R8 of the current detector 91 when the switching semiconductor element Q1 is in the conduction state (ON), thereby charging the bias supply circuit 23. The electric charge is charged in the discharge capacitor C3 to supply the bias power through the base terminal of the switching transistor Q2.
  • the current detecting diode D6 is responsible for blocking the charge charged in the current detecting charge / discharge capacitor C3 from being rapidly discharged backward through the current detecting unit 91 resistor R8.
  • a Schottky diode having a low forward voltage is preferably used, and the charge / discharge capacitor C3 of the bias supply circuit 23 is a base bias of the junction transistor Q2 for switching control only. The discharge is performed only through the circuit, and maintains the conduction state of the switching control junction transistor Q2 for a predetermined time, thereby determining the Toff value, which is the OFF state time of the switching semiconductor element Q1. do.
  • hysteresis characteristics are given to the base bias circuit 23 of the switching transistor Q2.
  • the hysteresis characteristics are positively feedbacked in a circuit.
  • a resistor Rh providing hysteresis characteristics is provided between the bias supply circuits 23 of the base terminal of the switching control junction transistor Q2.
  • the bias supply circuit 23 includes a resistor R4 and a zener diode D5. Additional circuitry is added. In this case, the zener diode D5 may be replaced with a general switching diode. The larger the resistance value of Rh or R4 that provides this hysteresis characteristic in circuit, the smaller the Toff time.
  • a line filter circuit is added as a generally well-known circuit between the varistor Z1 and the bridge diode DB1 AC input unit, which is an overvoltage surge absorbing element, to reduce noise. Inflows and outflows can be attenuated to some extent.
  • a charge pump function from one end of the series load circuit section 28 in a switching power supply circuit for a light emitting diode (LED) lighting device according to the invention.
  • the capacitor C2 and the inductor L1 are formed in series circuit and then connected together with the anode terminal of the at least one charge pump charging diode D1 and the cathode terminal of the charge pump discharge diode D2,
  • An additional circuit diagram is characterized in that the cathode terminal of the charge pump charging diode D1 is connected to the bias circuit power supply Vcc, and the anode terminal of the other charge pump discharge diode D2 is connected to the circuit ground G. Is disclosed.
  • the circuit shown in FIG. 3 is due to the gate capacitance when the field effect transistor (FET) is used in the switching semiconductor element Q1 or the need for sufficient base driving current when the junction transistor BJT is used.
  • FET field effect transistor
  • the current drop across bias resistor R2 needs to meet several milliamps (eg, around 10 mA) to improve switching speed.
  • a charge pump circuit including the capacitor C2 and the inductor L1 and the diodes D1 to D2 is used.
  • the cathode terminal and the circuit of the current detecting diode (D6) When there is a temperature compensating diode D31 and a junction transistor Q31 circuit between ground G, the diode D6 is biased through a series circuit with a resistor R31 at the base terminal of the junction transistor Q31.
  • a circuit is provided, and the emitter terminal of the junction transistor Q31 is connected to the circuit ground G, and the collector terminal is a junction transistor Q2 for ON-OFF switching control of the semiconductor switching element Q1.
  • a circuit is characterized in that it is connected to a bias supply circuit (23) of a base terminal of.
  • the third embodiment of the present invention compensates for operating characteristics that change as the operating temperature of each device increases with respect to the current detecting diode D6 and the switching control junction transistor Q2.
  • the current detecting diode D6 generally has a property of decreasing forward voltage characteristics compared to the same operating current as the temperature of the device rises.
  • the temperature of the device is similarly increased. As it increases, the voltage characteristic between base emitters decreases compared to the same operating current. Therefore, the temperature compensation diode D31 is preferably an element having the same electrical temperature operating characteristics as the current detection diode D6.
  • the temperature compensation junction transistor Q31 is also used for the switching control junction transistor ( It is reasonable to use an element having an electrical temperature operating characteristic such as Q2). Therefore, in the embodiment of Fig. 4, Q1 is a state in which the elements of D6 and Q2 are low in the current detection value detected through R8 due to the lowered operating voltage characteristic due to the increase in operating temperature, i.e., in the state where the maximum value of the load current is small. Compensation for the switching operation is performed to prevent the average value of the load current from changing according to the ambient temperature change.
  • the conduction-blocking (ON) of the semiconductor switching element Q1 in the switching power supply circuit for the light emitting diode (LED) lighting apparatus according to the present invention.
  • -OFF When there is a differential amplifier circuit 51 to be connected to the bias supply circuit of the base terminal of the switching transistor Q2 for switching control, a voltage is supplied from the positive current main terminal Vd of the pulse current through the resistors R41 to R42.
  • the fourth embodiment of the present invention prevents the brightness of the light emitting diode illumination load 22 from changing due to a variation in the average voltage of the input AC power supply Vs, and in particular, prevents the input AC from changing.
  • Vs variation period of the voltage
  • LED light emitting diode
  • the flickering frequency setting to be compensated depends on the time constant values of the capacitor C41 and the resistor R43, and is preferably set to about 20 hertz (Hz).
  • the differential amplifier circuit 51 may use components in the form of integrated circuits (ICs), such as operational amplifiers (OP-Amps), and the embodiment is omitted since it is well known to those skilled in the art. I shall.
  • FIG. 6 shows a fifth embodiment in a switching power supply circuit for a light emitting diode (LED) lighting apparatus according to the present invention, wherein the semiconductor switching element (Q1) is for ON-OFF switching control junction.
  • a circuit is disclosed in which a thermistor (NTC) and a resistor (R51) having reverse resistance characteristics for temperature compensation are provided between a base terminal of a type transistor (Q2) and a circuit ground (G) in a series circuit.
  • NTC thermistor
  • R51 resistor
  • G circuit ground
  • having a temperature reverse resistance characteristic means that the resistance value decreases as the temperature of the device rises, and the bias current flowing in Q2 in combination with the resistance reduction rate of NTC and the series resistor R51 in a certain temperature range. By compensating for it, it is possible to stabilize the switching operation unevenness of Q1 due to the change of the operating point of D6 to Q2 according to the temperature change.
  • FIG. 7 shows a sixth embodiment in a switching power supply circuit for a light emitting diode (LED) lighting apparatus according to the present invention, and an electronic circuit complementary element corresponding to the circuit as the first embodiment shown in FIG.
  • a circuit diagram is disclosed in which a complementary circuit using a complementary device is used instead.
  • the complementary device refers to an N-channel device and a P-channel device for a field effect transistor (FET), and an NPN device for a junction transistor (BJT).
  • FET field effect transistor
  • BJT junction transistor
  • PNP-type devices are used to refer to each other, and each of these devices is manufactured with the opposite polarity of electrical operation but with almost the same characteristics.
  • the complementary circuit is a circuit designed by reversing the electrical polarity of the original circuit using the complementary device, and the wiring of the components having the polarity is reversed.
  • Typical polar components include diodes, electrolytic capacitors, and tantalum capacitors.
  • FIG. 8 shows a switching power supply circuit for a light emitting diode (LED) lighting device according to the present invention, wherein the input AC voltage (Vs) and the positive main power terminal (Vd), which are main parts of the embodiment shown in FIG. And an operating waveform diagram of Vp representing the gate-source voltage or the base emitter voltage of the semiconductor switching element Q1 and the load current Io flowing through the light emitting diode (LED) load 22 is shown.
  • the load current Io is repeatedly increased and decreased around the switching threshold Imax to supply current to the light emitting diode (LED) load 22, and when the semiconductor switching element Q1 is in the ON state,
  • the time from when it starts to rise and reaches Imax and changes the semiconductor switching element Q1 to the OFF state is Ton, and the discharge time constant value of the base bias circuit part of Q2 centering on the capacitor C3 and the resistor R7 is After the predetermined time Toff value, the semiconductor switching device Q1 is repeatedly turned on.
  • the operating frequency varies from about 10 kilohertz (KHz) to 100 kilohertz (KHz), depending on the voltage state of the positive mains terminal (Vd) in the form of a pulse, and the visual organs of the human body Operation occurs in high frequency bands outside the perceivable range.
  • FIG. 9 is a circuit diagram illustrating a seventh embodiment in which a stabilization circuit in an operating state is applied in a switching power supply circuit for a light emitting diode (LED) lighting device according to the present invention.
  • a part 25 and a second semiconductor switching element Q4 interlocked therewith are provided to be inserted between the bias circuit power supply Vcc and the bias circuit portion of the main semiconductor switching element Q1 to form a switching circuit to form a second bias power supply Vcc2.
  • Vcc When providing the second semiconductor switching element (Q4) is turned into a conductive state (ON) after the bias circuit power supply Vcc reaches a predetermined potential level or more to supply power to the second bias power supply Vcc2, Vcc Is turned off when the power supply falls below a predetermined potential level so that the power supply to the second bias power supply Vcc2 is cut off.
  • a switching power supply circuit for a lighting device is disclosed.
  • a series on the gate terminal or base terminal connection node of the semiconductor switching element (Q1) The low diode D9 is inserted so that the anode terminal of the diode D9 is connected to the gate terminal or the base terminal of the semiconductor switching element Q1, and the cathode terminal of the diode D9 is the switching control junction transistor Q2.
  • a second switching control transistor Q3 together with the diode D9, and the collector terminal in the case of a junction transistor or the drain terminal in the case of a field effect transistor is connected to the bias power supply unit Vcc.
  • the base terminal to the gate terminal is connected to the cathode terminal of the diode (D9) and the switching control contact It is connected to the connection node with the collector terminal of the transistor Q2, the emitter terminal to the source terminal of the coupling node of the anode terminal of the diode (D9) and the gate terminal to the base terminal of the semiconductor switching element (Q1)
  • the conduction of the semiconductor switching element Q1 due to the gate or base input capacitance of the semiconductor switching element Q1 at the time of its conduction (ON) operation ( ON) prevents a decrease in the operating speed
  • the operation state of the diode D9 inserted in series is a forward conduction (ON) operation when the switching control junction transistor Q2 is connected to circuit ground (ON).
  • the semiconductor switching element Q1 is discharged to the circuit ground G while the charge charged in the gate or base input capacitance of the semiconductor switching element Q1 is quickly discharged. It is characterized in that the (OFF) to improve the operation speed.
  • a capacitor in parallel with the current detector 91 resistor is provided, and a circuit in which a capacitor C4 or a capacitor C4 and a resistor R10 are connected in series is used as the load circuit unit 28.
  • the stabilization result can be obtained, and in the bias supply circuit 23 of the base terminal of the switching control junction transistor Q2, a resistor R5 in parallel between the base terminal of the switching control junction transistor Q2 and the circuit ground.
  • At least one capacitor C3 and at least one resistor R7 is provided in parallel between the connection node and the circuit ground of the cathode.
  • a cathode terminal of the diode D5 is connected to a bias supply circuit 23 of the base terminal of the switching control junction transistor Q2, and an anode terminal of the diode D5 is connected to a circuit ground (
  • a switching power supply circuit for a light emitting diode (LED) lighting device is provided in connection with G), and the diode D5 can be used in the form of a zener diode.
  • FIG. 10 shows an eighth embodiment in which a flickering prevention circuit employing a potential-current conversion constant current control circuit 26 is applied to a switching power supply circuit for a light emitting diode (LED) lighting device according to the present invention.
  • the potential-current conversion constant current control circuit 26 connected with the bias supply circuit 23 of the base terminal of the junction-type transistor Q2 for ON-OFF switching control of the semiconductor switching element is described above.
  • the anode which is input from the anode main power supply terminal Vd, undergoes voltage division of the resistors R13 to R14, passes through the rectifying diode D14, and is formed through a parallel circuit of the smoothing capacitor C8 and the discharge resistor R17.
  • the potential-current conversion constant current control circuit 26 is connected to the anode main power supply.
  • a constant current sink inversely proportional to the magnitude of the average potential of (Vd) is provided to the bias supply circuit 23 of the base terminal of the junction transistor Q2 for ON-OFF switching control of the semiconductor switching element.
  • a switching power supply circuit for a light emitting diode (LED) lighting device is disclosed.
  • an eighth embodiment of a switching power supply circuit for a light emitting diode (LED) lighting apparatus according to the present invention shown in FIG. 10 is applied to a bias supply circuit 23 of a base terminal of the switching transistor Q2.
  • a circuit is disclosed in which an anode terminal of a diode D11 is connected to a node connected to the resistor Rh, and a cathode terminal of the diode D11 is connected to the bias power supply unit Vcc.
  • power consumption of the bias power supply Vcc can be increased as a result of reducing unnecessary power consumption when D5 is a zener diode.
  • FIG. 11 shows a ninth embodiment in which a temperature change compensation circuit is additionally applied to the potential-current conversion constant current control circuit 26 in the switching power supply circuit for the LED lighting device according to the present invention.
  • the potential-current is provided after voltage division circuits R21 to R22 are provided from the bias power supply unit Vcc through a series connection circuit of a resistor and at least one anode terminal of the temperature compensation diode D16 is connected from the voltage division circuit.
  • the base terminal of the NPN-type junction transistor Q6 constituting the constant current circuit portion 30 of the conversion constant current control circuit 26 is connected in series through a resistor R19, and the temperature compensation diode D16 and the series connection resistor are connected to each other.
  • a switching power supply circuit for a light emitting diode (LED) lighting device is characterized in that it acts to increase the supplied bias current.
  • FIG. 12 is a circuit diagram illustrating a tenth embodiment in which a DC power supply such as a battery is applied as an input power supply in a switching power supply circuit for a light emitting diode (LED) lighting apparatus according to the present invention.
  • the input power is rectified from the AC power supply to receive the input power in a pulsating state without the smoothing capacitor, and is sufficient to be used as a light emitting diode (LED) power supply as well as a battery system.
  • the LCD (LCD) TV (TV) backlight (Back Light) system has the advantage that can be applied to low cost. Therefore, such a system is mainly used to rectify the AC power through a general AC power source or a generator, the DC power that went through a smoothing process, the technology according to the present invention can be effectively applied.
  • FIG. 13 is a circuit diagram of an eleventh embodiment to which a power efficiency improving circuit is applied in a switching power supply circuit for a light emitting diode (LED) lighting apparatus according to the present invention, and a resistor Rh for providing hysteresis characteristics.
  • a switching power supply circuit for a light emitting diode (LED) lighting device characterized in that a capacitor (Ch) is connected in series. Due to the insertion of the series connection capacitor Ch on the positive feedback loop, the value of the resistor Rh can be set to a relatively small capacitance value, and the result is a bias supply circuit of the base terminal of the switching transistor Q2.
  • the positive feedback loop current value supplied to (23) is instantaneously increased, resulting in an effect of rapidly improving the overall circuit circuit operation speed, which is consumed during the switching operation of the semiconductor switching element Q1.
  • the reduced power consumption has the advantage of increasing the overall power efficiency of the switching power supply circuit system for a light emitting diode (LED) lighting device according to the present invention.
  • FIG. 14 is a circuit diagram illustrating a twelfth embodiment for compensating optical output flickering of a light emitting diode (LED) light load in a switching power supply circuit for a light emitting diode (LED) lighting device according to the present invention.
  • LED An embodiment in which the capacitor C91 is provided in parallel with the lighting loads LED11 to LED1n is shown.
  • the capacitor C91 is provided in parallel with the lighting loads LED11 to LED1n is shown.
  • the diode D91 is provided in series with the resistor R8 of the current detector 91 in FIG. 14, through which the base operating voltage variation of the junction transistor Q2 and the forward direction of the current detection diode D6 are changed. It is possible to compensate for voltage fluctuations, so that stable operation characteristics can be expected due to temperature changes in a circuit.
  • FIG. 15 is a circuit diagram illustrating a thirteenth embodiment for providing power factor and Total Harmonic Distortion (THD) improvement function in a switching power supply circuit for an LED lighting device according to the present invention.
  • (3) a three-stage circuit of a potential dividing circuit 93, a potential-current conversion bias circuit 94, and a constant current sink circuit 95 to form a junction transistor for ON-OFF switching control of the semiconductor switching element.
  • a power factor and total harmonic distortion (THD) compensator 92 is provided, which is provided to a bias supply circuit of a base terminal.
  • FIG. 16 is a circuit diagram showing a fourteenth embodiment in a switching power supply circuit for a light emitting diode (LED) lighting apparatus according to the present invention, and shows initial power from the anode main power supply terminal (Vd) to the bias circuit (24).
  • An embodiment in which a circuit of a charge pump charging diode D1 and a charge pump discharge diode D2 is inserted between a resistor R1 and a capacitor C1 for supplying is shown. This has the effect of reducing the number of circuit-connected nodes, thereby reducing the number of pins in the package when fabricating an integrated circuit (IC).
  • IC integrated circuit
  • a switching power supply circuit for a light emitting diode (LED) lighting device is produced from office lighting equipment, for office use and production. It can be used in all places where single-phase AC 110V to 220V can be supplied, from factory lighting equipment to street lamps, and LCD TVs using LED backlights.
  • the present invention provides a lighting device device having high power efficiency, long life, and easy installation at low manufacturing cost in various fields including a battery-powered vehicle light emitting diode (LED) lighting device.

Landscapes

  • Circuit Arrangement For Electric Light Sources In General (AREA)

Abstract

본 발명은 발광다이오드(LED) 조명기기의 구동을 위한 전원 공급 장치 회로에 대한 것으로, 더욱 상세하게는 발광다이오드(LED) 조명 전원 공급 장치 회로에 있어서 기존의 종래 기술에서 사용하는 정류부 평활 콘덴서을 제거한 결과로 맥류 상태의 정류 출력 또는 배터리 직류 전원을 그대로 양극 주전원 단자(Vd)로 사용하고 강압 초퍼(chopper) 스위칭 전원 회로에 있어서 발광다이오드(LED) 조명 부하(22)에 흐르는 최대 전류 감지를 위한 전류 검출부(91) 저항기(R8)에 전류 감지용 다이오드(D6) 및 전류 검출용 충-방전 콘덴서(C3) 그리고 히스테리시스(hysteresis) 특성을 회로적으로 제공하는 저항기(Rh)를 조합한 회로와 접합형 트랜지스터(BJT:Bipolar Junction Transistor, Q2)의 베이스 바이어스 회로와 결합된 비교적 간단한 회로를 사용하여 매우 훌륭한 성능을 실현할 수 있는 발광다이오드(LED) 조명 기기를 위한 고효율 변환 스위칭 전원 공급 장치 회로인 것이다.

Description

발광다이오드 조명 기기를 위한 스위칭 전원 공급 장치 회로
본 발명은 발광다이오드(LED) 조명 기기의 전원 공급을 위한 스위칭 방식 전원 공급 장치 회로(switching mode power supply equipment circuit)에 관한 것이다.
에디슨이 전구를 발명한 이래 전기 조명은 인류의 생활에 매우 큰 편리함을 제공하였다. 이러한 전기 조명장치는 백열전구를 비롯하여 형광등 및 할로겐 램프에 이르기까지 조도를 비롯하여 전력의 효율성 측면에서 많은 발전을 거듭해왔다. 근래 들어서는 전자 및 반도체 기술의 발전으로 다양한 발광 소자들이 개발되고 있으며, 전류가 인가되면, 빛을 발광하는 발광다이오드(LED:Light Emitting Diode) 소자가 개발되어 많은 분야에서 사용되고 있다. 발광다이오드(LED) 소자는 신뢰성이 높고, 변조가 용이하며, 동작이 안정된다는 장점을 가지고 있으며, 이러한 장점으로 다양한 분야의 조명 기구, 예를 들어, 가로등 시스템의 조명 기구, 경관용 조명 기구, 실내용 조명 기구 등에 적용되고 있다. 이러한 발광다이오드(LED) 조명기기는 자연스러운 색체를 표현할 수 있고, 설치가 간단하며, 일반 백열등에 비하여 같은 밝기 대비 전력 소비량은 대략 10%에 불과한 장점이 있어서 고효율 전원 설계를 통하여 많은 전력을 절감할 수 있게 되어,사회적 측면에서 에너지 절약 측면에서 조명 기기가 발광다이오드(LED) 조명기기로 교체되고 있는 실정이다.
일반 교류전원은 주파수 50Hz 또는 60Hz 의 110V 또는 220V 가 많이 사용되며, 이들 교류 전원으로부터 발광다이오드(LED) 조명기기의 발광다이오드(LED) 소자를 구동시키는 방법은 크게 3가지로 구분된다.
1) 첫째는, 선형 방식으로 전압 및 전류를 제어하여 발광다이오드(LED) 소자를 구동하는 방식으로, 변압기를 사용하여 교류 전압을 강압 시킨 후 정류기를 통해 일정 수준의 직류 전원을 얻은 다음, 정전압 IC(Integrated Circuit)에서 출력된 일정한 전압에 발광다이오드(LED) 소자와 저항기를 연결하여 일정한 전류를 흐르게 하여 구동시키는 방식이며, 선형 정전류 방식은 정전류 IC를 이용하여 일정한 전류를 출력한다. 선형 방식은 구동 회로가 간단한 반면 주로 저항기에서 열의 발생으로인한 전력 효율이 낮은 단점을 가지고 있다.
2) 둘째는, 교류 입력 단자에 직렬로 콘덴서를 연결하여 이를 브리지 정류부에 가한 후 상기 콘덴서의 충방전 시에 직류 전원에 발광다이오드(LED) 소자와 저항기를 연결하여 입력 교류 전압의 평균치에 비례하는 평균 구동 전류를 흐르게 하여 구동시키는 방식이며, 이러한 방식은 초기 전원 인가 시에 돌입전류에 대한 문제와 입력 교류 전압의 변동에 따른 발광다이오드(LED) 소자의 밝기가 변동하는 단점을 가지고 있다.
3) 셋째는, 스위칭 방식으로 구형파의 도통-차단(ON-OFF)의 듀티(Duty) 비를 이용하여 제어하는 방식으로, 펄스 폭 변조(PWM :pulse width modulation) 방식을 이용한 구동 방식으로 선형 방식보다 효율이 향상되어 발광다이오드(LED) 소자 이외의 부가적인 회로에서 발생되는 열을 줄일 수 있음으로 인하여 발광다이오드(LED) 소자의 수명을 향상시킬 수 있다. 그러나 현재 발광다이오드(LED) 조명기기의 구동 장치는 일반적으로 인버터(inverter)를 사용하여 교류 전원을 직류 전원으로 변환하는 스위칭 전원 공급장치 (SMPS:Switching Mode Power Supply)방식을 취하고 있다. 기존 인버터 방식 스위칭 전원 공급장치를 이용하여 발광다이오드(LED) 조명기기의 구동 장치를 구현하는 경우에는 이미 설계 구현이 완성된 스위칭 전원 공급장치를 구동 장치에 적용해야 하기 때문에 스위칭 전원 공급장치로 인한 회로 설계가 어려우며, 스위칭 전원 공급장치가 이미 완성되어 있기 때문에 구동 장치를 포함하는 발광다이오드(LED) 조명기기의 모양을 다양하게 설계할 수 없고, 발광다이오드(LED) 조명기기를 설치할 때 구동 장치로 인해 그 설치 조건이 한정된다. 즉, 기존 스위칭 전원 공급장치를 이용한 구동 장치를 포함하는 발광다이오드(LED) 조명기기는 회로 설계 및 외형 설계가 어려우며 발광다이오드(LED) 조명기기를 설치할 수 있는 설치 조건이 한정되는 문제가 있다.
이러한 문제점들로 인하여 최근에는 발광다이오드(LED) 조명 전원 공급장치 회로로서 기존의 인버터방식의 스위칭 전원 공급장치(SMPS)를 탈피하여, 기존의 인버터 방식의 스위칭 전원 공급장치의 회로에 필수적인 수백 볼트의 고압 대용량 콘덴서와 동작 주파수가 대략 50KHz 전-후인 고주파 트랜스 등을 사용하지 않은 직접적인 교류-직류 변환 전원 장치 회로에 대한 연구 개발이 활발하게 이루어지고 있어 발광다이오드(LED) 조명 소자의 구동에 적용시키려는 시도가 활발히 일어나고 있으며, 이에 대한 대표적인 선행 기술로서 일본 공개특허 JP 2010-178571호를 일예로 들 수 있다.
보다 더 상세한 설명을 위하여 종래 기술로서 도 1에 도시된 일본 공개특허 JP 2010-178571을 통해 본 발명에서 해결하고자하는 과제를 제시하고자 한다.
도 1에 도시된 종래 기술은 잡음 방지용 콘덴서(condenser) C1, C2와 라인 필터(line filter) LF를 포함한 입력 필터(input filter) 회로와, 입력 필터(input filter) 회로에 접속되어 교류 전압(alternating voltage)을 전파 정류(full-wave rectification) 하는 브리지 다이오드(bridge diode) DB와, 브리지 다이오드 (bridge diode) DB의 출력에 접속되어 맥류 전압을 평활 하는 1μF이하의 용량인 평활 콘덴서(smoothing capacitor) C3와, 평활 콘덴서(smoothing capacitor) C3의 양단에 접속되는 DC－DC변환 회로(conversion circuit)(여기에서는 강압 초퍼(chopper) 회로)와, DC－DC변환 회로(conversion circuit)의 출력에 접속되는 발광다이오드(LED) 발광부 2에 따라 구성되는 발광다이오드(LED) 전원 회로(power supply circuit)와, 라인 필터(line filter) LF와 브리지 다이오드 (bridge diode) DB간의 입력 전원 라인으로부터, 지면접지 FG에 대해서 콘덴서(condenser) C11~C13를 삽입해 전원 라인으로부터 지면접지 FG에 대한 총용량이 평활 콘덴서(smoothing capacitor) C3의 1／200 이하가 되도록 설정한 것을 특징으로 하고 있으며, 이에 대한 효과로서 입력 전원 라인에 전파 되는 고주파 잡음을 억제함과 동시에 공통 모드(common mode)의 낙뢰서지(lightning surge) 인가시의 정류 후 인가 전압(applied electromotive force)을 억제해 DC－DC변환 회로(conversion circuit) 제어 회로(control circuit)나 발광다이오드(LED) 소자의 파괴를 방지할 수 있는 효과가 있음을 주장하고 있다.
그러나 도 1의 종래 기술에서는 평활 콘덴서 C3의 용량 값을 1uF 이하(제시된 값은 0.23 uF)의 값을 권장하고는 있지만 220V 상용 교류전원의 경우 브리지 다이오드(DB) 이후 맥류 파형의 최고 직류 전압을 감안하면 보통 평활콘덴서 C3 의 내압은 400V 이상이 사용되는 것이 일반적이며, 이경우 고압의 콘덴서는 비교적 작은 용량 이라 하더라도 부품의 부피가 커지므로 부피 및 단가를 줄이기 위하여 일반적으로 전해콘덴서를 사용하게 된다.
그러므로 발광다이오드(LED) 조명장치와 같이 고온의 작동 환경 하에서는 보통 섭씨 105도의 동작 온도 특성을 갖는 고가의 전해콘덴서가 사용되는 것이 일반적이며, 수명 또한 일반 전해콘덴서가 2,000 시간 내외인 것에 비하여 발광다이오드(LED) 조명장치의 경우 10,000 시간 이상의 것이 사용되어 발광다이오드(LED) 조명 기기의 전체 수명 단축을 최소화 하려는 노력이 이루어지고 있다. 그러나 고가의 고온-장수명 전해콘덴서를 사용한다 하더라도 전해콘덴서의 수명에는 한계가 있어서 다른 부품들에 비하여 상대적으로 매우 짧은 수명 주기를 갖음으로 인하여 발광다이오드(LED) 조명장치의 전체 수명 단축에 지대한 영향을 미치게 됨을 피할 수 없게 된다.
또한, 도 1의 종래 기술에서는 제어부 1의 기능을 구현하기 위하여 복잡한 제어회로를 반도체 집적회로(IC)로 제작하여 사용되는 것이 일반적이며, 이 경우 반도체 집적회로(IC) 설계 및 생산에 따른 초기 투자 비용이 많이 소요되며, 전문 반도체 생산 업체에서 상용 제품으로 나온 반도체 집적회로(IC) 부품을 사용하더라도 부품 단가가 비싸기 때문에 원가에 미치는 영향이 크다.
이러한 상기 문제점들을 해결하기 위하여 본 발명은, 발광다이오드(LED) 조명 기기 회로에 있어서 기존의 종래 기술에서 사용하는 정류부 평활 콘덴서을 제거한 맥류 상태의 정류 출력을 그대로 양극 주전원 단자(Vd)로 사용하고 강압 초퍼(chopper) 스위칭 전원 회로에 있어서 발광다이오드(LED) 조명 부하(22)에 흐르는 최대 전류 감지를 위한 전류 검출부(91) 저항기(R8)에 전류 감지용 다이오드(D6) 및 정궤환(Positive Feedback) 루프 회로를 통한 히스테리시스(hysteresis) 특성을 제공하는 저항기(Rh)를 조합한 회로와 접합형 트랜지스터(BJT: Bipolar Junction Transistor, Q3)의 베이스 바이어스 공급회로(23)와의 결합으로 비교적 간단한 회로를 사용하여 매우 훌륭한 성능을 실현할 수 있는 발광다이오드(LED) 조명 기기를 위한 스위칭 전원 공급 장치 회로인 것이다.
그러므로 본 발명은, 발광다이오드(LED) 조명 기기 전원 공급 장치에 있어서 원가 상승 및 수명 단축의 핵심 원인이 되고 있는 전해콘덴서를 사용하지 않고도, 복잡하지 않고 비교적 간단한 스위칭 전원회로를 고안하여 저가의 적은 부품 만으로도 훌륭한 성능을 달성할 수 있도록 하여, 생산 원가를 크게 절감 시킬 뿐만 아니라 수명을 크게 연장 시킬 수 있는 발광다이오드(LED) 조명 기기를 위한 스위칭 전원 공급 장치 회로를 제공한다.
도1은 종래 기술의 실시예를 도시한 회로도.
도2는 본 발명에 의한 발광다이오드(LED) 조명 기기를 위한 스위칭 전원 공급 장치 회로의 제 1 실시 예를 도시한 회로도.
도3은 본 발명에 의한 발광다이오드(LED) 조명 기기를 위한 스위칭 전원 공급 장치 회로에 있어서 바이어스(24) 전원 공급부에 전하펌프 회로를 적용한 제 2 실시 예를 도시한 회로도.
도4는 본 발명에 의한 발광다이오드(LED) 조명 기기를 위한 스위칭 전원 공급 장치 회로에 있어서 반도체 온도보상 회로를 적용한 제 3 실시 예를 도시한 회로도.
도5는 본 발명에 의한 발광다이오드(LED) 조명 기기를 위한 스위칭 전원 공급 장치 회로에 있어서 차동증폭기 회로를 채택한 플리커링(flickering) 방지 회로를 적용한 제 4 실시 예를 도시한 회로도.
도6는 본 발명에 의한 발광다이오드(LED) 조명 기기를 위한 스위칭 전원 공급 장치 회로에 있어서 역저항 특성의 써미스터(NTC) 온도보상 회로를 적용한 제 5 실시 예를 도시한 회로도.
도7는 본 발명에 의한 발광다이오드(LED) 조명 기기를 위한 스위칭 전원 공급 장치 회로에 있어서 전자회로적인 상보형소자[complementary device]를 사용한 상보형회로[complementary circuit]가 적용된 제 6 실시 예를 도시한 회로도.
도8은 본 발명에 의한 발광다이오드(LED) 조명 기기를 위한 스위칭 전원 공급 장치 회로에 있어서 주요 부위의 동작 파형를 상세히 도시한 파형도.
도9는 본 발명에 의한 발광다이오드(LED) 조명 기기를 위한 스위칭 전원 공급 장치 회로에 있어서 동작 상태의 안정화 회로가 적용된 제 7 실시 예를 도시한 회로도.
도10은 본 발명에 의한 발광다이오드(LED) 조명 기기를 위한 스위칭 전원 공급 장치 회로에 있어서 전위-전류 변환 정전류 제어 회로를 채택한 플리커링(flickering) 방지 회로를 적용한 제 8 실시 예를 도시한 회로도.
도11은 본 발명에 의한 발광다이오드(LED) 조명 기기를 위한 스위칭 전원 공급 장치 회로에 있어서 전위-전류 변환 정전류 제어 회로에 부가적으로 온도 변화 보상 회로가 적용된 제 9 실시 예를 도시한 회로도.
도12는 본 발명에 의한 발광다이오드(LED) 조명 기기를 위한 스위칭 전원 공급 장치 회로에 있어서 입력 전원 장치로 배터리(Battery) 등의 직류 전원 장치가 적용된 제 10 실시 예를 도시한 회로도.
도13는 본 발명에 의한 발광다이오드(LED) 조명 기기를 위한 스위칭 전원 공급 장치 회로에 있어서 전력 효율 향상 회로가 적용된 제 11 실시 예를 도시한 회로도.
도14는 본 발명에 의한 발광다이오드(LED) 조명 기기를 위한 스위칭 전원 공급 장치 회로에 있어서 발광다이오드(LED) 조명 부하의 광출력 플리커링 보상을 위한 제 12 실시 예를 도시한 회로도.
도15는 본 발명에 의한 발광다이오드(LED) 조명 기기를 위한 스위칭 전원 공급 장치 회로에 있어서 역률 및 THD 개선 기능을 제공하는 제 13 실시 예를 도시한 회로도.
도16는 본 발명에 의한 발광다이오드(LED) 조명 기기를 위한 스위칭 전원 공급 장치 회로에 있어서 제 14 실시 예를 도시한 회로도.
본 발명의 실시를 위한 최선의 실시 예는 도10 내지 도11에 도시되어 있으며, 그 상세한 기술적 설명은 다음 "발명의 실시를 위한 형태" 단원에 서술하기로 한다.
본 발명에 관한 상세한 기술적 설명을 도2 내지 도16 에 도시된 도면들을 통하여 개시하도록 한다.
본 발명의 제 1 실시예로서 도2에 도시된 바와 같이 입력 교류 전원(Vs)이 정류부를 통과하여 회로 접지(G) 및 맥류 형태의 양극 주전원 단자(Vd)를 갖는 전원부가 형성되며, 상기 양극 주전원 단자(Vd)는 적어도 한개 이상의 강압 초크코일(L2)과 발광다이오드(LED) 조명 부하(22)가 직렬로 연결되는 직렬 부하 회로부(28)에 결선되고 상기 부하 회로부와 회로 접지(G) 사이에 적어도 한개 이상의 전계효과 트랜지스터(FET 내지는 MOSFET) 또는 접합형 트랜지스터(BJT) 또는 절연 게이트 양극성 트랜지스터(IGBT)로 이루어지는 반도체 스위칭 소자(Q1)가 구비되며, 상기 양극 주전원 단자(Vd)와 반도체 스위칭 소자(Q1) 사이에 회생(free wheel) 다이오드(D4)가 회로적으로 존재하여 상기 반도체 스위칭 소자(Q1)의 드레인 단자 또는 콜렉터 단자에는 상기 회생 다이오드(D4)의 애노드 단자가 결선되고 상기 양극 주전원 단자(Vd)에는 회생 다이오드(D4)의 캐소드 단자가 결선 되며,상기 양극 주전원 단자(Vd)와 회로 접지(G) 사이에 저항기(R1)와 콘덴서(C1)가 직렬로 결선되어 콘덴서 양단을 통하여 상기 반도체 스위칭 소자(Q1)의 게이트 단자 내지는 베이스 단자 바이어스(24) 회로 전원 Vcc가 제공될 때, 상기 반도체 스위칭 소자(Q1)의 소스(Source) 단자 또는 에미터(Emitter) 단자와 회로 접지(G) 사이에는 직렬로 전류 검출부(91) 저항기(R8)가 구비되고 상기 전류 검출부(91) 저항기(R8)의 일단과 상기 스위칭 반도체 소자(Q1)와의 결선 노드에는 전류 검출용 다이오드(D6) 애노드(Anode) 단자가 연결된 후 전류 검출용 다이오드(D6)의 캐소드(Cathode) 단자는, 상기 반도체 스위칭 소자의 도통-차단(ON-OFF) 스위칭 제어용 접합형 트랜지스터(Q2)의 베이스 단자의 바이어스 공급회로(23)에 연결될 때 베이스 단자의 바이어스 공급회로(23)에는 상기 전류 검출용 다이오드(D6)의 캐소드(Cathode) 단자와 회로 접지(G) 사이에 병렬로 충방전 콘덴서(C3)와 방전용 저항기(R7)가 병렬로 구비된 후 상기 전류 검출용 다이오드(D6)와 콘덴서(C3)의 결선 노드는 저항기 R6, R5로 구성되는 회로에 연결되고 상기 스위칭 제어용 접합형 트랜지스터(Q2)의 콜렉터 단자가, 상기 스위칭 반도체 소자(Q1)가 전계효과 트랜지스터(FET) 또는 절연 게이트 양극성 트랜지스터(IGBT)일 경우 게이트(Gate) 단자와, 접합형 트랜지스터(BJT)일 경우 베이스(Base) 단자와 결선될 때, 상기 직렬 부하 회로부(28) 내의 한 노드 또는 상기 스위칭 반도체 소자(Q1)의 드레인 단자 내지는 콜렉터 단자로부터 상기 스위칭 제어용 접합형 트랜지스터(Q2)의 베이스 단자의 바이어스 공급회로(23) 사이에 회로적으로 히스테리시스(hysteresis) 특성을 제공하는 저항기 Rh가 구비됨을 특징으로 하는 발광다이오드(LED) 조명 기기를 위한 스위칭 전원 공급 장치 회로가 개시되어 있다.
도2의 실시예에서 보다 상세하게는, 전원 스위치(SW1) 와 과전류 차단 퓨즈(F1)를 각각 거친 교류 입력 전원(Vs)는 과전압 써지 흡수 소자인 바리스터(Z1)를 병렬로 거친 후에 브리지 다이오드(DB1)의 교류 입력부를 거처서 맥류 형태의 양극 주전원 단자(Vd)와 회로 접지(G)를 제공하게된다. 브리지 다이오드(DB1) 정류부는 양파정류(또는 전파정류) 파형을 제공하기 위한 회로로서 한 개의 일체형 브리지 다이오드 소자 또는 일반 정류 다이오드 4개를 조합하여 구성될 수 있으며, 정류부는 정류다이오드 1개로 구성된 반파 정류회로를 사용하여 구성되어도 무방하다. 정류부를 거친 양극 주전원 단자(Vd)는 저항기(R1) 및 콘덴서(C1)를 통해 전압 강하 및 평활 단계를 거쳐 바이어스 전원 VCC를 제공하며, 이때 제너다이오드(D3)를 통해 저항기 스위칭 반도체 소자(Q1)의 최대 바이어스 전압 크기를 제한하여 소자의 파괴를 막는다. 여기서 스위칭 반도체 소자(Q1)는 전계효과 트랜지스터(FET)가 사용되는 것이 일반적이지만 경우에 따라서는 접합형 트랜지스터(BJT) 또는 절연 게이트 양극성 트랜지스터(IGBT)가 사용될 수도 있다. 이때 스위칭 반도체 소자(Q1)의 게이트 단자 또는 베이스 단자에 도통-차단(ON-OFF) 제어 신호가 스위칭 제어용 접합형 트랜지스터(Q2)에 의해 바이어스 저항 R2를 통해 스위칭 반도체 소자(Q1)에 제공된다. 이와 같이 스위칭 제어용 접합형 트랜지스터(Q2)가 정상적으로 동작하기 위하여는 베이스 단자에 적절한 바이어스 회로가 구비되어야 한다. 이 바이어스 회로는 충방전 콘덴서(C3)와 저항기 R5 ,R6 및 R7(콘덴서 C3의 방전 시간 설정용 저항기)로 이루어져 있으며, 콘덴서 C3의 정전 용량 값 및 저항기 R5의 유무에 따라 저항기 R7의 경우는 생략되어 적용될 수 있다. 전류 검출용 다이오드(D6)는 스위칭 반도체 소자(Q1)가 도통(ON) 상태일 때에 전류 검출부(91) 저항기(R8)를 통해 흐르는 부하전류치에 비례하는 전압을 받아서 바이어스 공급회로(23)의 충방전 콘덴서(C3)에 전하를 충전하여 스위칭 제어용 접합형 트랜지스터(Q2)의 베이스 단자를 통하여 바이어스 전원을 공급하게 된다. 이때 전류 검출부(91) 저항기(R8)를 통해 흐르는 부하전류의 값이 최대 설정치에 도달하게 되면 그에 거의 비례하는 전압이 바이어스 공급회로(23) 충방전 콘덴서(C3)에 충전된 전하를 통해 나타나게 되고, 이 전압에 의해 스위칭 제어용 접합형 트랜지스터(Q2)의 작동이 도통(ON) 상태로 바뀌면서 스위칭 반도체 소자(Q1)의 게이트 전위 제어 또는 베이스 전류 제어를 통해 상기 스위칭 반도체 소자(Q1)가 차단(OFF) 상태로 바뀌게 된다. 스위칭 반도체 소자(Q1)가 차단(OFF) 상태로 바뀌게 되면 전류 검출부(91) 저항기(R8)를 통해 흐르던 부하전류는 차단되어 상기 회생 다이오드(D4)로 회귀하고 상기 전류 검출부(91) 저항기(R8) 양단간의 전위차는 거의 영(zero) 볼트(V)에 가깝게 떨어진다. 이때 전류 검출용 충방전 콘덴서(C3)에 충전된 전하가 전류 검출부(91) 저항기(R8)를 통해 역으로 급속히 방전되는 것을 차단하는 역할을 전류 검출용 다이오드(D6)가 담당하고, 이때 전류 검출용 다이오드(D6)는 순방향 전압이 낮은 쇼트키 다이오드(Schottky Diode)가 사용되는 것이 바람직하며, 바이어스 공급회로(23)의 충방전 콘덴서(C3)는 오로지 스위칭 제어용 접합형 트랜지스터(Q2)의 베이스 바이어스 회로를 통하여만 방전이 이루어지면서 일정 시간 동안 스위칭 제어용 접합형 트랜지스터(Q2)의 도통(ON) 상태를 유지시켜서 결과적으로 상기 스위칭 반도체 소자(Q1)의 차단(OFF) 상태 시간인 Toff 값을 결정하게된다. 이와 같이 Toff 값이 존재하기 위하여는 스위칭 제어용 접합형 트랜지스터(Q2)의 베이스 바이어스 회로(23)에 히스테리시스(hysteresis) 특성이 부여되어야 하는데, 이러한 히스테리시스(hysteresis) 특성은 회로적으로 정궤환(Positive Feedback) 루프(Loop) 회로를 통하여 구현이 가능하며 이를 위하여 스위칭 반도체 소자(Q1)의 드레인 단자 내지는 콜렉터 단자로부터 또는 이와 함께 양극 주전원 단자(Vd) 사이에 위치한 직렬 부하 회로부(28) 내의 한 노드로부터 상기 스위칭 제어용 접합형 트랜지스터(Q2)의 베이스 단자의 바이어스 공급회로(23) 사이에 히스테리시스(hysteresis) 특성을 제공하는 저항기 Rh가 구비되며, 이러한 저항기 Rh를 통한 히스테리시스 특성이 회로적으로 안정하게 동작되기 위하여 상기 바이어스 공급회로(23)에는 저항기 R4 와 제너 다이오드 D5로 이루어진 부가적인 회로가 추가되어 있다. 이때 상기 제너다이오드 D5는 일반 스위칭 다이오드로 대체되어 사용될 수 있다. 이러한 히스테리시스 특성을 회로적으로 제공하는 Rh 또는 R4의 저항값이 클 수록 Toff 시간은 작아지게 된다.
그리고, 도 2의 본 발명에 의한 제 1 실시예에서는 생략되어 있지만 과전압 써지 흡수 소자인 바리스터(Z1)와 브리지 다이오드(DB1) 교류 입력부 사이에 일반적으로 잘 알려진 회로로서 라인필터 회로를 부가하여 노이즈의 유입 및 유출을 일정 부분 만큼 감쇄시킬 수 있다.
본 발명의 제 2 실시예로서, 도 3에 도시된 바와 같이,본 발명에 의한 발광다이오드(LED) 조명 기기를 위한 스위칭 전원 공급 장치 회로에 있어서 상기 직렬 부하 회로부(28)의 일단으로부터 전하 펌프 기능을 위한 콘덴서(C2)와 인덕터(L1)가 직렬 회로로 구성된 후 적어도 한 개 이상의 전하 펌프 충전용 다이오드(D1)의 애노드 단자와 전하 펌프 방전용 다이오드(D2)의 캐소드 단자와 함께 결선될 때, 상기 전하 펌프 충전용 다이오드(D1)의 캐소드 단자가 상기 바이어스 회로 전원 Vcc와 결선되고, 다른 전하 펌프 방전용 다이오드(D2)의 애노드 단자는 회로 접지(G)와 결선됨을 특징으로 하는 부가적인 회로도가 개시되어 있다.
상기 도 3에 도시된 회로는, 스위칭 반도체 소자(Q1)에 있어서 전계효과 트랜지스터(FET)가 사용되는 경우 게이트 정전 용량에 기인하거나 또는 접합형 트랜지스터(BJT)가 사용되는 경우 충분한 베이스 구동전류의 필요성 등으로 인하여 스위칭 속도를 향상시키기 위하여 바이어스 저항 R2 에 흐르는 전류치가 수 밀리 암페어(예컨데 10 mA 내외)를 충족시켜야될 필요가 있기 때문에 기존에 고압의 양극 주전원 단자(Vd)로부터 저항기 R1을 통한 전압 강하시 낭비되는 전력을 막기 위하여 상기 콘덴서 C2 및 인덕터 L1 과 다이오드 D1 내지 D2로 구성되는 전하 펌프 회로가 사용되게 된다.
본 발명의 제 3 실시예로서, 도 4에 도시된 바와 같이,본 발명에 의한 발광다이오드(LED) 조명 기기를 위한 스위칭 전원 공급 장치 회로에 있어서 상기 전류 검출용 다이오드(D6)의 캐소드 단자와 회로 접지(G) 사이에 온도 보상용 다이오드(D31) 및 접합형 트랜지스터(Q31) 회로가 존재할 때, 다이오드(D6)는 접합형 트랜지스터(Q31)의 베이스 단자에 저항기(R31)와 직렬 회로를 통하여 바이어스 회로를 제공하며 접합형 트랜지스터(Q31)의 에미터 단자는 회로 접지(G)와 결선되고 콜렉터 단자는 상기 반도체 스위칭 소자(Q1)의 도통-차단(ON-OFF) 스위칭 제어용 접합형 트랜지스터(Q2)의 베이스 단자의 바이어스 공급회로(23)에 연결됨을 특징으로하는 회로가 개시되어 있다.
상기 도 4에 도시된 바와 같이 본 발명의 제 3 실시예는 상기 전류 검출용 다이오드(D6) 및 스위칭 제어용 접합형 트랜지스터(Q2)에 대하여 각각의 소자의 동작 온도가 상승함에 따라 변하는 동작 특성을 보상하기 위한 목적을 가지고 있다. 이 경우 전류 검출용 다이오드(D6)는 소자의 온도가 상승함에 따라 일반적으로 같은 동작 전류 대비 순방향 전압 특성이 감소하는 성질을 가지고 있으며, 스위칭 제어용 접합형 트랜지스터(Q2)의 경우도 마찬가지로 소자의 온도가 상승함에 따라 베이스 에미터간 전압 특성치가 같은 동작 전류 대비 감소하는 특성을 가지고 있다. 그러므로 온도 보상용 다이오드(D31)은 상기 전류 검출용 다이오드(D6)와 같은 전기적 온도 동작 특성을 갖는 소자가 사용되는 것이 바람직하며, 온도 보상용 접합형 트랜지스터(Q31)도 상기 스위칭 제어용 접합형 트랜지스터(Q2)와 같은 전기적 온도 동작 특성을 갖는 소자가 사용되는 것이 타당하다. 이러므로 도 4의 실시예에서는, D6 및 Q2 의 소자가 동작 온도의 상승으로 인하여 낮아진 동작 전압 특성에 기인하여 R8 을 통하여 검출되는 전류 검출치 전압이 낮은 상태 즉, 부하 전류의 최대치가 작은 상태에서 Q1의 스위칭 동작이 이루어지는 것을 보상하여 주변 온도 변화에 따른 부하 전류의 평균치 값이 변하는 것을 방지하게 된다.
본 발명의 제 4 실시예로서, 도 5에 도시된 바와 같이,본 발명에 의한 발광다이오드(LED) 조명 기기를 위한 스위칭 전원 공급 장치 회로에 있어서 상기 반도체 스위칭 소자(Q1)의 도통-차단(ON-OFF) 스위칭 제어용 접합형 트랜지스터(Q2)의 베이스 단자의 바이어스 공급회로와 결선되는 차동 증폭기 회로(51)가 존재할 때, 상기 맥류 형태의 양극 주전원 단자(Vd)로 부터 저항기 R41 내지 R42 를 통하여 전압 분할을 거친 후 정류 다이오드(D41)를 통과하여 평활 콘덴서(C41) 및 방전 저항기(R43)의 병렬 회로를 통하여 상기 양극 주전원(Vd)에 대한 평균 전위(Vavg) 감지부 회로를 이루어 상기 차동 증폭기 회로(51)의 제 일 입력단에 결선되며, 상기 바이어스 회로 전원 Vcc로부터는 저항기 R47 내지 R48 을 통하여 전압 분할을 거치고 평활 콘덴서(C42)와 다이오드(D42)를 통한 기준 전위(Vref) 제공 회로를 이루어 상기 차동 증폭기 회로의 제 이 입력단에 결선됨을 특징으로하는 회로도가 상세히 개시되어 있다.
상기 도 5에 도시된 바와 같이 본 발명의 제 4 실시예는 입력 교류 전원(Vs)의 평균 전압이 변동하여 발광다이오드 조명 부하(22)의 밝기가 변하는 것을 회로적인 보상으로 방지하며, 특히 입력 교류 전압(Vs)의 변동주기가 30 헤르츠(Hz) 이하에서 밝기에 있어서 일반 백열 전구와 달리 민감하게 반응하는 발광다이오드(LED) 조명 부하(22)가 주기적인 떨림 현상을 갖게 되면 인체의 시각 기관이 이를 인지하기 시작하는데 이를 플리커링(flickering)이라 하며 이를 방지하는 것에 효과가 있다. 이때 보상하고자 하는 플리커링(flickering) 주파수 설정은 콘덴서 C41과 저항기 R43의 시정수 값에 좌우되며, 바람직하게는 20 헤르츠(Hz) 전후로 설정되는 것이 좋다. 상기 차동 증폭기 회로(51)는 연산증폭기(OP-Amp)등의 집적회로(IC) 형태의 부품을 사용하여도 무방하며, 그 실시예는 이분야 통상의 지식을 가진 기술자라면 주지의 사실이므로 생략하기로한다.
도 6은 본 발명에 의한 발광다이오드(LED) 조명 기기를 위한 스위칭 전원 공급 장치 회로에 있어서 제 5 실시예를 나타내는 것으로, 상기 반도체 스위칭 소자(Q1)의 도통-차단(ON-OFF) 스위칭 제어용 접합형 트랜지스터(Q2)의 베이스 단자와 회로 접지(G) 사이에 온도 보상용 역저항 특성의 써미스터(NTC) 및 저항기(R51)가 직렬 회로를 구성하여 구비됨을 특징으로하는 회로가 개시되어 있다. 상기 도 6의 실시예는 도 4에 도시한 온도 보상 회로의 또 다른 실시 예를 나타낸 것으로서, 온도 역저항 특성을 갖는 써미스터(NTC) 즉, 일반적으로 엔티씨(NTC)라 불리는 소자를 적용한 회로이다. 여기서 온도 역저항 특성을 갖는다는 것은 소자의 온도가 상승함에 따라 저항 값이 감소하는 특성을 갖는다는 뜻으로서 일정 온도 구간에서의 NTC의 저항값 감소율과 직렬 저항기 R51과의 조합으로 Q2에 흐르는 바이어스 전류를 보상하여 온도 변화에 따른 D6 내지 Q2의 동작점 변화에 기인한 Q1의 스위칭 동작 불균일을 안정화시킬 수 있다.
도 7은 본 발명에 의한 발광다이오드(LED) 조명 기기를 위한 스위칭 전원 공급 장치 회로에 있어서 제 6 실시예를 나타내는 것으로, 도 2에 도시된 제 1 실시예인 회로에 대응하는 전자회로적 상보형소자[complementary device]를 사용한 상보형회로[complementary circuit]가 대신 사용된 회로도가 개시되어 있다. 상기 도 7의 실시예에서 상보형소자[complementary device]라 함은 전계효과트랜지스터(FET)의 경우 N-채널 소자와 P-채널 소자를, 또한 접합형 트랜지스터(BJT)의 경우에는 NPN 형 소자와 PNP형 소자를 각각 상호간 일컬을 때 사용되며 이들 각각의 소자는 전기적 동작 극성은 정 반대이나 다른 특성들은 거의 동일하게 제조된다. 그리고 상보형회로[complementary circuit]라 함은 위 상보형소자[complementary device]를 사용하여 원래의 회로에서 전기적 극성을 반대로하여 설계된 회로를 말하며, 주로 극성을 갖는 부품들의 결선이 반대로 이루어 지게 된다. 대표적인 극성 부품으로는 다이오드와 전해콘덴서 및 탄탈륨 콘덴서 등을 예로 들 수 있다.
이와 마찬가지로 도 3 내지 도 6 또는 도9 의 모든 실시예에 나타난 회로 역시 각각에 대응하는 전자회로적 상보형소자[complementary device]를 사용한 상보형회로[complementary circuit]가 대신 사용되어 적용될 수 있다는 사실은 이 분야에 종사하는 통상의 기술을 가진 기술자라면 쉽게 이해될 수 있는 부분이므로 상세한 실시 예를 생략하기로 한다.
도 8에는 본 발명에 의한 발광다이오드(LED) 조명 기기를 위한 스위칭 전원 공급 장치 회로에 있어서, 도 2에 도시된 실시 예를 중심으로 주요 부위인 입력 교류 전압(Vs)과 양극 주전원 단자(Vd) 그리고 반도체 스위칭 소자(Q1)의 게이트-소스간 전압 또는 베이스 에미터간 전압을 나타내는 Vp 및 발광다이오드(LED) 부하(22)에 흐르는 부하 전류 (Io)에 대한 동작 파형도가 도시되어 있다. 여기서 부하 전류 (Io)는 스위칭 임계치인 Imax를 중심으로 하락 상승이 반복되며 발광다이오드(LED) 부하(22)에 전류를 공급하며, 반도체 스위칭 소자(Q1)가 도통(ON) 상태일 때 전류가 상승하기 시작하여 Imax에 도달하여 반도체 스위칭 소자(Q1)가 차단(OFF) 상태로 변하기 까지의 시간이 Ton 이며, 콘덴서 C3 와 저항기 R7 를 중심으로 하는 Q2의 베이스 바이어스 회로부에 의한 방전 시정수 값에 의한 일정 시간의 Toff 값 이후에 다시 반도체 스위칭 소자(Q1)가 도통(ON) 상태로 변하는 반복 동작이 이루어진다. 이때 실제로 회로적인 적용 예에서 그 동작 주파수는 대략 10 킬로 헤르츠(KHz) 전후에서 100 킬로 헤르츠(KHz) 전후 값까지 맥류 형태의 양극 주전원 단자(Vd)의 전압 상태에 따라 변동하며 인체의 시각 기관이 인지할 수 있는 범위를 벗어난 고주파 대역에서 동작이 이루어지게 된다.
도 9는 본 발명에 의한 발광다이오드(LED) 조명 기기를 위한 스위칭 전원 공급 장치 회로에 있어서 동작 상태의 안정화 회로가 적용된 제 7 실시 예를 도시한 회로도로서, 상기 바이어스 회로 전원 Vcc의 일정 전위 수준 감지부(25)와 이와 연동하는 제 2의 반도체 스위칭 소자(Q4)가 구비되어 상기 바이어스 회로 전원 Vcc와 메인 반도체 스위칭 소자(Q1)의 바이어스 회로부 사이에 삽입되어 스위칭 회로를 이루어 제 2의 바이어스 전원 Vcc2를 제공할 때, 상기 제 2의 반도체 스위칭 소자(Q4)는 상기 바이어스 회로 전원 Vcc가 일정 전위 수준 이상에 이른 이후에 도통(ON) 상태로 변하여 제 2의 바이어스 전원 Vcc2에 전원을 공급하며, Vcc가 일정 전위 수준 이하로 하강 시에는 차단(OFF)되어 제 2의 바이어스 전원 Vcc2로의 전원 공급이 차단됨을 특징으로 하는 발광다이오드 조명 기기를 위한 스위칭 전원 공급 장치 회로를 개시하고 있다.
또한 도 9에 도시된 본 발명에 의한 발광다이오드(LED) 조명 기기를 위한 스위칭 전원 공급 장치 회로의 제 7 실시예에 있어서, 상기 반도체 스위칭 소자(Q1)의 게이트 단자 내지는 베이스 단자 연결 노드 상에 직렬로 다이오드(D9)가 삽입되어 상기 다이오드(D9)의 애노드 단자가 상기 반도체 스위칭 소자(Q1)의 게이트 단자 내지는 베이스 단자와 연결되고 상기 다이오드(D9)의 캐소드 단자는 상기 스위칭 제어용 접합형 트랜지스터(Q2)의 콜렉터 단자에 연결되며 상기 다이오드(D9)와 함께 제 2의 스위칭 제어용 트랜지스터(Q3)가 구비되어, 접합형 트랜지스터의 경우 그 콜렉터 단자 내지 전계효과 트랜지스터의 경우 그 드레인 단자는 상기 바이어스 전원부 Vcc와 연결되고, 그 베이스 단자 내지 게이트 단자는 상기 다이오드(D9)의 캐소드 단자와 스위칭 제어용 접합형 트랜지스터(Q2)의 콜렉터 단자와의 결선 노드에 연결되며, 그 에미터 단자 내지 소스 단자는 상기 다이오드(D9)의 애노드 단자와 상기 반도체 스위칭 소자(Q1)의 게이트 단자 내지 베이스 단자와의 결합 노드와 연결될 때, 상기 제 2의 스위칭 제어용 트랜지스터(Q3)는 그의 도통(ON) 동작 시점에 상기 반도체 스위칭 소자(Q1)의 게이트 내지는 베이스 입력 정전 용량에 기인한 상기 반도체 스위칭 소자(Q1)의 도통(ON) 동작 속도의 저하를 방지하며, 상기 스위칭 제어용 접합형 트랜지스터(Q2)가 회로 접지로의 도통(ON) 동작시에는 상기 직렬로 삽입된 다이오드(D9)의 동작 상태가 정방향 도통(ON) 동작 상태에서 상기 반도체 스위칭 소자(Q1)의 게이트 내지는 베이스 입력 정전 용량에 충전된 전하를 빠르게 회로 접지(G)로 방전시키면서 상기 반도체 스위칭 소자(Q1)의 차단(OFF) 동작 속도를 향상시키게 됨을 특징으로 한다.
그리고 도 9의 제 7 실시예에서는 상기 전류 검출부(91) 저항기와 병렬로 콘덴서가 구비되고, 콘덴서(C4) 또는 콘덴서(C4)와 저항기(R10)가 직렬로 결선된 회로가 상기 부하 회로부(28)의 임의의 노드로부터 스위칭 제어용 접합형 트랜지스터(Q2)의 베이스 단자의 바이어스 공급회로(23)에 저항기 Rh와 함께 연결됨으로써 상기 반도체 스위칭 소자(Q1)의 도통-차단(ON-OFF) 동작 특성이 안정화 되는 결과를 얻을 수 있으며, 상기 스위칭 제어용 접합형 트랜지스터(Q2)의 베이스 단자의 바이어스 공급회로(23)에는 상기 스위칭 제어용 접합형 트랜지스터(Q2)의 베이스 단자와 회로 접지 사이에 병렬로 저항기(R5)가 구비되고 있으나 경우에 따라서는 생략될 수 있으며, 상기 스위칭 제어용 접합형 트랜지스터(Q2)의 베이스 단자의 바이어스 공급회로(23)에는 전류 검출용 다이오드의 캐소드 단자와의 연결 노드와 회로 접지 사이에 콘덴서(C3)와 저항기(R7)가 각각 병렬로 적어도 한 개 이상 구비됨을 특징으로하고 있다. 또한 상기 스위칭 제어용 접합형 트랜지스터(Q2)의 베이스 단자의 바이어스 공급회로(23)에는 상기 저항기 Rh와의 연결 노드에 다이오드(D5)의 캐소드 단자가 연결되고 상기 다이오드(D5)의 애노드 단자는 회로 접지(G)와 연결되어 구비됨을 특징으로하는 발광다이오드(LED) 조명 기기를 위한 스위칭 전원 공급 장치 회로가 개시되고 있으며, 상기 다이오드(D5)는 제너다이오드의 형태로도 사용이 가능하다.
도 10은 본 발명에 의한 발광다이오드(LED) 조명 기기를 위한 스위칭 전원 공급 장치 회로에 있어서 전위-전류 변환 정전류 제어 회로(26)를 채택한 플리커링(flickering) 방지 회로를 적용한 제 8 실시 예를 도시한 회로도로서, 상기 반도체 스위칭 소자의 도통-차단(ON-OFF) 스위칭 제어용 접합형 트랜지스터(Q2)의 베이스 단자의 바이어스 공급회로(23)와 결선되는 전위-전류 변환 정전류 제어 회로(26)는 상기 양극 주전원 단자(Vd)로 부터 입력을 받아서 저항기(R13 내지 R14) 전압 분할을 거친 후 정류 다이오드(D14)를 통과하여 평활 콘덴서(C8) 및 방전 저항기(R17)의 병렬 회로를 통하여 구성되는 상기 양극 주전원의 평균 전위 감지 회로부(31)와, 상기 바이어스 전원부 Vcc로부터 전원을 공급 받고 필터 회로(R15 내지 C7) 및 PNP형 접합형 트랜지스터(Q5)를 구비하는 위상 반전 회로부(29)와, 그리고 NPN형 접합형 트랜지스터(Q6)를 구비하는 정전류 회로부(30)의 3가지 기능의 회로를 통하여 구성될 때, 전위-전류 변환 정전류 제어 회로(26)는 상기 양극 주전원(Vd)의 평균 전위의 크기에 반비례하는 정전류 싱크(Sink)를 상기 반도체 스위칭 소자의 도통-차단(ON-OFF) 스위칭 제어용 접합형 트랜지스터(Q2)의 베이스 단자의 바이어스 공급회로(23)에 제공함을 특징으로하는 발광다이오드(LED) 조명 기기를 위한 스위칭 전원 공급 장치 회로가 개시되어 있다.
또한 도 10에 도시된 본 발명에 의한 발광다이오드(LED) 조명 기기를 위한 스위칭 전원 공급 장치 회로의 제 8 실시예는 상기 스위칭 제어용 접합형 트랜지스터(Q2)의 베이스 단자의 바이어스 공급회로(23)에 상기 저항기 Rh와 연결된 노드에 다이오드(D11)의 애노드 단자가 연결되고 상기 다이오드(D11)의 캐소드 단자는 상기 바이어스 전원부 Vcc와 연결되어 구비됨을 특징으로하는 회로가 개시되어 있다. 이는 바이어스 전압 Vcc를 통한 정전압 회로가 구성되어 상기 스위칭 제어용 접합형 트랜지스터(Q2)의 베이스 단자의 바이어스 공급회로(23)에 일정 수준의 정궤환(Positive Feedback) 바이어스 전압을 상기 저항기 Rh로부터 공급하게 될 뿐만 아니라 D5가 제너다이오드일 경우 불필요하게 소모되는 전력 낭비를 줄여서 바이어스 전원 Vcc에 전력을 공급하여 결과적으로 전력 효율을 높일 수 있게 된다.
도 11은 본 발명에 의한 발광다이오드(LED) 조명 기기를 위한 스위칭 전원 공급 장치 회로에 있어서 전위-전류 변환 정전류 제어 회로(26)에 부가적으로 온도 변화 보상 회로가 적용된 제 9 실시 예를 도시한 회로도로서, 상기 바이어스 전원부 Vcc로부터 저항기의 직렬 결선 회로를 통한 전압 분할회로(R21 내지 R22)가 구비되고 상기 전압 분할회로로부터 적어도 한개 이상의 온도 보상 다이오드(D16)의 애노드 단자가 연결된 후 상기 전위-전류 변환 정전류 제어 회로(26)의 정전류 회로부(30)를 이루는 NPN형 접합형 트랜지스터(Q6)의 베이스 단자에 저항기(R19)를 통하여 직렬로 결선되며, 상기 온도 보상 다이오드(D16)와 상기 직렬 결선 저항기(R19)와의 연결 노드에는 회로 접지와의 사이에 저항기(R20)와 콘덴서(C11)가 각각 병렬로 구비되는 온도 보상회로가 존재하게 될 때, 상기 온도 보상 회로는 회로의 동작 온도가 상승함에 따라 상기 온도 보상 다이오드(D16)의 순방향 전압의 감소에 따라 상기 정전류 회로부(30)를 이루는 NPN형 접합형 트랜지스터(Q6)의 베이스 단자에 공급되는 바이어스 전류를 증가시키는 작용을 하게됨을 특징으로하는 발광다이오드(LED) 조명 기기를 위한 스위칭 전원 공급 장치 회로를 나타내고 있다.
도 12는 본 발명에 의한 발광다이오드(LED) 조명 기기를 위한 스위칭 전원 공급 장치 회로에 있어서 입력 전원 장치로 배터리(Battery) 등의 직류 전원 장치가 적용된 제 10 실시 예를 도시한 회로도로서, 본 발명은 도 2에 도시된 바와 같이 입력 전원을 교류 전원으로 부터 정류하여 평활 콘덴서 없이도 맥류 상태의 입력 전원을 받아서 발광다이오드(LED) 전원 공급 장치로 사용하기에 충분한 기능을 할 뿐만 아니라 배터리(Battery) 시스템을 주로 사용하는 차량용 조명 장치 뿐만 아니라 순간 정전 까지도 조명 동작이 유지될 필요가 있는 엘씨디(LCD) 텔레비젼(TV)의 백라이트(Back Light) 시스템에도 저렴한 원가에 적용이 가능한 장점을 가지고 있다. 따라서 이러한 시스템은 주로 일반 교류 전원이나 발전기를 통한 교류 전원을 정류하여 평활 과정을 거친 직류 전원이 사용되며, 본 발명에 의한 기술이 효과적으로 적용될 수 있다.
도 13는 본 발명에 의한 발광다이오드(LED) 조명 기기를 위한 스위칭 전원 공급 장치 회로에 있어서 전력 효율 향상 회로가 적용된 제 11 실시 예를 도시한 회로도로서, 히스테리시스(hysteresis) 특성을 제공하는 저항기 Rh와 직렬로 콘덴서(Ch)가 연결되어 구비됨을 특징으로하는 발광다이오드(LED) 조명 기기를 위한 스위칭 전원 공급 장치 회로가 개시되어 있다. 이러한 정궤환 루프상의 직렬 결선 콘덴서(Ch)의 삽입으로 인하여 저항기 Rh의 값을 비교적 작은 용량 값으로 설정이 가능하며, 이로 인한 결과는 상기 스위칭 제어용 접합형 트랜지스터(Q2)의 베이스 단자의 바이어스 공급회로(23)에 공급하는 정궤환(Positive Feedback) 루프(Loop) 전류치를 순간적으로 크게 하여 전체적인 회로 회로 동작 속도를 빠르게 향상시키는 효과를 가져오게 되며 이는 상기 반도체 스위칭 소자(Q1)의 스위칭 동작시 소모되는 낭비전력을 줄여서 본 발명에 의한 발광다이오드(LED) 조명 기기를 위한 스위칭 전원 공급 장치 회로시스템 전체적인 전력 효율을 높이는 장점이 있다.
도 14는 본 발명에 의한 발광다이오드(LED) 조명 기기를 위한 스위칭 전원 공급 장치 회로에 있어서 발광다이오드(LED) 조명 부하의 광출력 플리커링 보상을 위한 제 12 실시 예를 도시한 회로도로서, 발광다이오드(LED) 조명 부하(LED11 내지 LED1n)와 병렬로 콘덴서(C91)이 구비된 실시예가 도시되어 있다. 이로서 상기 반도체 스위칭 소자(Q1)의 빠른 스위칭 동작에 따른 발광다이오드(LED) 조명 부하(LED11 내지 LED1n)의 전류 리플을 감소시킬 뿐만 아니라, 양극 주전원 단자(Vd)의 입력 파형이 맥류 형태일 경우 발생하는 암흑 구간에 대한 광속 유지 효과를 기대할 수 있고, 이를 통하여 발광다이오드(LED) 조명 부하(LED11 내지 LED1n)의 최종 광속 효율을 증대시키는 효과를 얻을 수 있다.
또한 도 14에는 전류 검출부(91)의 저항기(R8)과 직렬로 다이오드(D91)가 구비되어 있는데, 이를 통하여 동작 온도 변화에 따른 접합형 트랜지스터 Q2의 베이스 동작 전압 변동 및 전류 검출용 다이오드 D6의 순방향 전압 변동의 보상이 가능하여 회로의 온도 변화에 따른 안정적인 동작 특성을 기대할 수 있게 된다.
도 15는 본 발명에 의한 발광다이오드(LED) 조명 기기를 위한 스위칭 전원 공급 장치 회로에 있어서 역률 및 THD(Total Harmonic Distortion) 개선 기능을 제공하는 제 13 실시 예를 도시한 회로도로서, 양극 주전원(Vd) 전위 분할 회로(93), 전위-전류 변환 바이어스 회로(94), 정전류 싱크 회로(95)의 3단계 회로로 구성되어 상기 반도체 스위칭 소자의 도통-차단(ON-OFF) 스위칭 제어용 접합형 트랜지스터의 베이스 단자의 바이어스 공급회로에 제공함 특징으로 하는 역률 및 THD(Total Harmonic Distortion) 보상부(92)가 구비된 실시예가 도시되어 있다.
도 16는 본 발명에 의한 발광다이오드(LED) 조명 기기를 위한 스위칭 전원 공급 장치 회로에 있어서 제 14 실시 예를 도시한 회로도로서, 양극 주전원 단자(Vd)로 부터 바이어스(24) 회로에 초기 전력을 공급하기 위한 저항기 R1과 콘덴서 C1 사이에 전하 펌프 충전용 다이오드(D1) 및 전하펌프 방전용 다이오드(D2)의 회로가 삽입된 실시예를 도시하고 있다. 이는 회로적인 연결 노드의 수를 감소시켜서 집적회로(IC)로 제작할 시에 패키지의 핀 수를 감소시키는 효과가 있다.
상기 도면과 서술된 기술적 내용을 종합하여 볼 때, 본 발명의 산업상 이용 가능성에 관하여, 본 발명에 의한 발광다이오드(LED) 조명 기기를 위한 스위칭 전원 공급 장치 회로는 가정용 조명기기로부터, 사무용 및 생산 공장용 조명기기를 비롯하여 가로등에 이르기까지 단상 교류 110V 에서 220V의 전력 공급이 가능한 모든 장소에서 이용이 가능하며, 또한 발광다이오드(LED) 백라이트(Back Light)가 사용되는 엘씨디(LCD) 텔레비젼(TV) 등을 비롯하여 배터리 전원을 사용하는 차량용 발광다이오드(LED) 조명 기기 등을 포함한 다양한 분야에 적은 제조 비용으로 전력 효율이 높고 수명이 오래갈 뿐만 아니라 설치가 용이한 조명 기기 장치를 제공한다.

Claims (19)

  1. 맥류 또는 직류 특성을 갖는 입력 전원을 구비하여 회로 접지 및 양극 주전원 단자를 갖는 전원부가 형성되며, 상기 양극 주전원 단자는 적어도 한개 이상의 강압 초크코일과 발광다이오드(LED) 조명 부하가 결선 순서에 관계 없이 직렬 회로로 구성된 직렬 부하 회로부에 결선되고 상기 부하 회로부와 회로 접지 사이에 적어도 한개 이상의, 전계효과 트랜지스터 또는 접합형 트랜지스터 또는 절연 게이트 양극성 트랜지스터 소자 중 어느 한 종류의 반도체 스위칭 소자가 구비되며, 상기 양극 주전원 단자와 반도체 스위칭 소자 사이에 회생 다이오드가 회로적으로 존재하여 상기 반도체 스위칭 소자의 드레인 단자 내지는 콜렉터 단자에는 상기 다이오드의 애노드 단자가 결선되고 상기 양극 주전원 단자에는 캐소드 단자가 결선 되며,상기 양극 주전원 단자와 회로 접지 사이에 저항기와 콘덴서가 직렬로 결선되어 콘덴서 양단을 통하여 상기 반도체 스위칭 소자의 게이트 단자 내지는 베이스 단자 바이어스 회로 전원 Vcc가 제공될 때, 상기 반도체 스위칭 소자의 소스 단자 내지는 에미터 단자와 회로 접지 사이에는 직렬로 전류 검출부가 구비되고 상기 전류 검출부의 일단과 상기 스위칭 반도체 소자와의 결선 노드에는 전류 검출용 다이오드 애노드 단자가 연결된 후 전류 검출용 다이오드의 캐소드 단자는 상기 반도체 스위칭 소자의 도통-차단(ON-OFF) 스위칭 제어용 접합형 트랜지스터의 베이스 단자의 바이어스 공급회로에 연결되고 상기 스위칭 제어용 접합형 트랜지스터의 콜렉터 단자는 상기 스위칭 반도체 소자의 게이트 단자 내지는 베이스 단자에 결선되고, 상기 바이어스 회로 전원 Vcc로부터는 소정의 바이어스 회로를 통하여 상기 스위칭 제어용 접합형 트랜지스터의 콜렉터 단자에 바이어스 전류가 공급될 때, 상기 반도체 스위칭 소자의 드레인 단자 내지는 콜렉터 단자로부터 또는 상기 직렬 부하 회로부 내의 한 노드로부터 상기 스위칭 제어용 접합형 트랜지스터의 베이스 단자의 바이어스 공급회로 사이에 회로적으로 히스테리시스 특성을 제공하는 저항기 Rh가 구비됨을 특징으로 하는 발광다이오드(LED) 조명 기기를 위한 스위칭 전원 공급 장치 회로.
  2. 청구항 1에 있어서, 상기 반도체 스위칭 소자의 드레인 단자 내지는 콜렉터 단자로부터 또는 상기 직렬 부하 회로부 내의 한 노드로부터 전하 펌프 기능을 위한 콘덴서와 인덕터가 직렬 회로로 구성된 후 적어도 한 개 이상의 전하 펌프 충전용 다이오드의 애노드 단자와 전하 펌프 방전용 다이오드의 캐소드 단자와 함께 결선될 때, 상기 전하 펌프 충전용 다이오드의 캐소드 단자가 상기 바이어스 회로 전원 Vcc와 결선되고, 다른 전하 펌프 방전용 다이오드의 애노드 단자는 회로 접지와 결선됨을 특징으로 하는 발광다이오드(LED) 조명 기기를 위한 스위칭 전원 공급 장치 회로.
  3. 청구항 1에 있어서, 상기 전류 검출용 다이오드의 캐소드 단자와 회로 접지 사이에 온도 보상용 다이오드 및 접합형 트랜지스터 회로가 존재할 때, 상기 온도 보상용 다이오드는 상기 접합형 트랜지스터의 베이스 단자에 저항기와 직렬 회로를 통하여 바이어스 회로를 제공하며 접합형 트랜지스터의 에미터 단자는 회로 접지와 결선되고 콜렉터 단자는 상기 반도체 스위칭 소자의 도통-차단(ON-OFF) 스위칭 제어용 접합형 트랜지스터의 베이스 단자의 바이어스 공급회로에 연결됨을 특징으로하는 발광다이오드(LED) 조명 기기를 위한 스위칭 전원 공급 장치 회로.
  4. 청구항 1에 있어서, 상기 반도체 스위칭 소자의 도통-차단(ON-OFF) 스위칭 제어용 접합형 트랜지스터의 베이스 단자의 바이어스 공급회로와 결선되는 차동 증폭기 회로가 존재할 때, 상기 양극 주전원 단자로 부터 저항기 전압 분할을 거친 후 정류 다이오드를 통과하여 평활 콘덴서 및 방전 저항기의 병렬 회로를 통하여 상기 양극 주전원 평균 전위 감지부 회로를 이루어 상기 차동 증폭기 회로의 제 일 입력단에 결선되며, 상기 반도체 스위칭 소자의 바이어스 회로 전원 Vcc로부터는 저항기 전압 분할 및 평활 콘덴서와 다이오드를 통한 기준 전위 제공 회로를 이루어 상기 차동 증폭기 회로의 제 이 입력단에 결선됨을 특징으로하는 발광다이오드(LED) 조명 기기를 위한 스위칭 전원 공급 장치 회로.
  5. 청구항 1에 있어서, 상기 반도체 스위칭 소자의 도통-차단(ON-OFF) 스위칭 제어용 접합형 트랜지스터의 베이스 단자와 회로 접지 사이에 온도 보상용 역저항 특성의 써미스터 및 저항기가 직렬 회로를 구성하여 구비됨을 특징으로하는 발광다이오드(LED) 조명 기기를 위한 스위칭 전원 공급 장치 회로.
  6. 청구항 1에 있어서, 상기 바이어스 회로 전원 Vcc의 일정 전위 수준 감지부와 이와 연동하는 제 2의 반도체 스위칭 소자가 구비되어 상기 바이어스 회로 전원 Vcc와 메인 반도체 스위칭 소자의 바이어스 회로부 사이에 삽입되어 스위칭 회로를 이루어 제 2의 바이어스 전원 Vcc2를 제공할 때, 상기 제 2의 반도체 스위칭 소자는 상기 바이어스 회로 전원 Vcc가 일정 전위 수준 이상에 이른 이후에 도통(ON) 상태로 변하여 제 2의 바이어스 전원 Vcc2에 전원을 공급하며, Vcc가 일정 전위 수준 이하로 하강 시에는 차단(OFF)되어 제 2의 바이어스 전원 Vcc2로의 전원 공급이 차단됨을 특징으로 하는 발광다이오드 조명 기기를 위한 스위칭 전원 공급 장치 회로.
  7. 청구항 1에 있어서, 상기 반도체 스위칭 소자의 게이트 단자 내지는 베이스 단자 연결 노드 상에 직렬로 다이오드가 삽입되어 상기 다이오드의 애노드 단자가 상기 반도체 스위칭 소자의 게이트 단자 내지는 베이스 단자와 연결되고 상기 다이오드의 캐소드 단자는 상기 스위칭 제어용 접합형 트랜지스터의 콜렉터 단자에 연결되며 상기 다이오드와 함께 제 2의 스위칭 제어용 트랜지스터가 구비되어 그 콜렉터 단자 내지 드레인 단자는 상기 바이어스 전원부 Vcc와 연결되고, 그 베이스 단자 내지 게이트 단자는 상기 다이오드의 캐소드 단자와 스위칭 제어용 접합형 트랜지스터의 콜렉터 단자와의 결선 노드에 연결되며, 그 에미터 단자 내지 소스 단자는 상기 다이오드의 애노드 단자와 상기 반도체 스위칭 소자의 게이트 단자 내지 베이스 단자와의 결합 노드와 연결될 때, 상기 제 2의 스위칭 제어용 트랜지스터는 그의 도통(ON) 동작 시점에 상기 반도체 스위칭 소자의 게이트 내지는 베이스 입력 정전 용량에 기인한 상기 반도체 스위칭 소자의 도통(ON) 동작 속도의 저하를 방지하며, 상기 스위칭 제어용 접합형 트랜지스터가 회로 접지로의 도통(ON) 동작시에는 상기 직렬로 삽입된 다이오드의 동작 상태가 정방향 도통(ON) 동작 상태에서 상기 반도체 스위칭 소자의 게이트 내지는 베이스 입력 정전 용량에 충전된 전하를 빠르게 방전시키면서 상기 반도체 스위칭 소자의 차단(OFF) 동작 속도를 향상시키게 됨을 특징으로 하는 발광다이오드 조명 기기를 위한 스위칭 전원 공급 장치 회로.
  8. 청구항 1에 있어서, 전류 검출부는 상기 반도체 스위칭 소자의 소스 단자 내지는 에미터 단자와 회로 접지 사이에, 저항기 또는 저항기와 콘덴서의 병렬회로 또는 저항기와 다이오드의 직렬회로 또는 저항기와 다이오드의 직렬회로와 콘덴서가 병렬로 구성된 회로 중 어느 한 종류의 회로가 구비됨을 특징으로하는 발광다이오드(LED) 조명 기기를 위한 스위칭 전원 공급 장치 회로.
  9. 청구항 1에 있어서, 콘덴서 또는 콘덴서와 저항기가 직렬로 결선된 회로의 일단이, 상기 반도체 스위칭 소자의 드레인 단자 내지는 콜렉터 단자 또는 상기 직렬 부하 회로부 내의 한 노드와 연결되고 그 다른 일단은 상기 반도체 스위칭 소자의 도통-차단(ON-OFF) 스위칭 제어용 접합형 트랜지스터의 베이스 단자의 바이어스 공급회로의 저항기 Rh와의 결합 노드에 연결되어 구비됨을 특징으로하는 발광다이오드(LED) 조명 기기를 위한 스위칭 전원 공급 장치 회로.
  10. 청구항 1에 있어서, 상기 저항기 Rh와 직렬로 콘덴서가 연결되어 구비됨을 특징으로하는 발광다이오드(LED) 조명 기기를 위한 스위칭 전원 공급 장치 회로.
  11. 청구항 1에 있어서, 상기 스위칭 제어용 접합형 트랜지스터의 베이스 단자의 바이어스 공급회로에는 전류 검출용 다이오드의 캐소드 단자와의 연결 노드와 회로 접지 사이에 콘덴서와 저항기가 각각 병렬로 적어도 한 개 이상 구비됨을 특징으로하는 발광다이오드(LED) 조명 기기를 위한 스위칭 전원 공급 장치 회로.
  12. 청구항 1에 있어서, 상기 스위칭 제어용 접합형 트랜지스터의 베이스 단자의 바이어스 공급회로에는 상기 저항기 Rh와의 연결 노드에 다이오드의 캐소드 단자가 연결되고 상기 다이오드의 애노드 단자는 회로 접지와 연결되어 구비됨을 특징으로하는 발광다이오드(LED) 조명 기기를 위한 스위칭 전원 공급 장치 회로.
  13. 청구항 1에 있어서, 상기 반도체 스위칭 소자의 도통-차단(ON-OFF) 스위칭 제어용 접합형 트랜지스터의 베이스 단자의 바이어스 공급회로와 결선되는 전위-전류 변환 정전류 제어 회로부가 있어, 상기 전위-전류 변환 정전류 제어 회로는 상기 양극 주전원 단자로 부터 입력을 받아서 저항기 전압 분할을 거친 후 정류 다이오드를 통과하여 평활 콘덴서 및 방전 저항기의 병렬 회로를 통하여 구성되는 상기 양극 주전원의 평균 전위 감지 회로부와, 상기 바이어스 전원부 Vcc로부터 전원을 공급 받고 필터 회로 및 PNP형 접합형 트랜지스터를 구비하는 위상 반전 회로부와, 그리고 NPN형 접합형 트랜지스터를 구비하는 정전류 회로부의 3가지 기능의 회로를 통하여 구성될 때, 전위-전류 변환 정전류 제어 회로는 상기 양극 주전원의 평균 전위의 크기에 반비례하는 정전류 싱크를 상기 반도체 스위칭 소자의 도통-차단(ON-OFF) 스위칭 제어용 접합형 트랜지스터의 베이스 단자의 바이어스 공급회로에 제공함을 특징으로하는 발광다이오드(LED) 조명 기기를 위한 스위칭 전원 공급 장치 회로.
  14. 청구항 13에 있어서, 상기 바이어스 전원부 Vcc로부터 저항기의 직렬 결선 회로를 통한 전압 분할회로가 구비되고 상기 전압 분할회로로부터 적어도 한개 이상의 온도 보상 다이오드의 애노드 단자가 연결된 후 상기 전위-전류 변환 정전류 제어 회로의 정전류 회로부를 이루는 NPN형 접합형 트랜지스터의 베이스 단자에 저항기를 통하여 직렬로 결선되며, 상기 온도 보상 다이오드와 상기 직렬 결선 저항기와의 연결 노드에는 회로 접지와의 사이에 저항기와 콘덴서가 각각 병렬로 구비되는 온도 보상회로가 존재하게될 때, 상기 온도 보상 회로는 회로의 동작 온도가 상승함에 따라 상기 온도 보상 다이오드의 순방향 전압의 감소에 따라 상기 정전류 회로부를 이루는 NPN형 접합형 트랜지스터의 베이스 단자에 공급되는 바이어스 전류를 증가시키는 작용을 하게됨을 특징으로하는 발광다이오드(LED) 조명 기기를 위한 스위칭 전원 공급 장치 회로.
  15. 청구항 1에 있어서, 상기 스위칭 제어용 접합형 트랜지스터의 베이스 단자의 바이어스 공급회로에는 상기 저항기 Rh와 연결된 노드에 다이오드의 애노드 단자가 연결되고 상기 다이오드의 캐소드 단자는 상기 바이어스 전원부 Vcc와 연결되어 구비됨을 특징으로하는 발광다이오드(LED) 조명 기기를 위한 스위칭 전원 공급 장치 회로.
  16. 청구항 1에 있어서, 발광다이오드(LED) 조명 부하와 병렬로 콘덴서가 구비되는 것을 특징으로하는 발광다이오드(LED) 조명 기기를 위한 스위칭 전원 공급 장치 회로.
  17. 청구항 1에 있어서, 양극 주전원 전위 분할 회로, 전위-전류 변환 바이어스 회로, 정전류 싱크(Sink) 회로의 3단계 회로로 구성되어 상기 반도체 스위칭 소자의 도통-차단(ON-OFF) 스위칭 제어용 접합형 트랜지스터의 베이스 단자의 바이어스 공급회로에 제공함을 특징으로하는 발광다이오드(LED) 조명 기기를 위한 스위칭 전원 공급 장치 회로.
  18. 청구항 1에 있어서, 상기 양극 주전원 단자와 회로 접지 사이에 저항기와 콘덴서가 직렬로 결선되어 콘덴서 양단을 통하여 상기 반도체 스위칭 소자의 게이트 단자 내지는 베이스 단자 바이어스 회로 전원 Vcc가 제공될 때, 상기 저항기와 콘덴서 사이에 전하 펌프 충전용 다이오드 및 전하펌프 방전용 다이오드의 회로가 삽입되어 구비됨을 특징으로하는 발광다이오드(LED) 조명 기기를 위한 스위칭 전원 공급 장치 회로.
  19. 청구항 1 내지 청구항 18 중 어느 한 항에 있어서, 각각의 회로에 대응하는 전자회로적 상보형소자[complementary device]를 사용한 상보형회로[complementary circuit]가 대신 사용된 발광다이오드(LED) 조명 기기를 위한 스위칭 전원 공급 장치 회로.
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