WO2014109429A1 - 전압 에지 검출부를 이용한 교류 led 조명장치 - Google Patents
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Definitions
- the present invention relates to an alternating current LED lighting apparatus using a voltage edge detector, and more specifically, to detect the slope of the increase or decrease of the sinusoidal signal (for example, the rectified voltage Vrec) by using the voltage edge detector.
- the present invention relates to an AC LED lighting apparatus using a voltage edge detection unit capable of controlling a sequential driving of an AC LED lighting apparatus and a series-parallel connection relationship among a plurality of LED light emitting groups.
- a light emitting diode that is, a light emitting diode is a semiconductor made of Ga (gallium), P (phosphorus), As (arsenic), indium (In), nitrogen (N), aluminum (Al), or the like. It has the characteristics of a diode and emits red, green, and yellow light when a current flows through it. Compared to light bulbs, they have a longer lifespan, a faster response time (time for light to flow through a current), and low power consumption.
- the light emitting device could only be driven by a DC power supply due to diode characteristics. Therefore, the light emitting device using the conventional light emitting device is not only limited in use, but also includes a separate circuit such as an SMPS to be used in an AC power source currently used in homes. Accordingly, there is a problem that the circuit of the light emitting device becomes complicated and its manufacturing cost increases.
- FIG. 1 is a block diagram illustrating an AC LED lighting apparatus according to the prior art
- FIG. 2 is a waveform diagram illustrating a waveform of a rectified voltage and an LED driving current of the AC LED lighting apparatus according to the prior art illustrated in FIG. 1.
- the AC LED lighting apparatus is rectified by receiving an AC voltage from an AC power supply (V AC ) to rectify and output a rectified voltage (Vrec) and a rectified voltage (Vrec).
- the drive control unit 40 controls the sequential driving of the light emitting group 20, the second light emitting group 22, the third light emitting group 24 and the fourth light emitting group 26, and has a switching function and a constant current control function.
- the first LED group driver SW1, the second LED group driver SW2, the third LED group driver SW3, and the fourth LED group driver SW4 are included.
- the drive controller 40 determines the voltage level of the rectified voltage (Vrec) applied from the rectifier 10, and determined The first light emitting group 20, the second light emitting group 22, the third light emitting group 24, and the fourth light emitting group 26 are sequentially driven according to the voltage level of the rectified voltage Vrec.
- a first threshold voltage (V TH1) and not more than the second threshold voltage (V TH2) is less than interval (based on the one period of the rectified voltage V t1 ⁇ t2, t7 ⁇ t8),
- the driving controller 40 maintains the first switch SW1 in a turn-on state, and maintains the second switch SW2, the third switch SW3, and the fourth switch SW4 in a turn-off state. Only the first light emitting group 20 is controlled to be driven.
- the driving controller 40 maintains the second switch SW2 in the turn-on state, and maintains the first switch SW1, the third switch SW3, and the fourth switch SW4 in the turn-off state. Only the first light emitting group 20 and the second light emitting group 22 are controlled to be driven.
- the driving controller 40 maintains the third switch SW3 in the turn-on state and maintains the first switch SW1, the second switch SW2, and the fourth switch SW4 in the turn-off state.
- the first light emitting group 20, the second light emitting group, and the third light emitting group 24 are controlled to be driven.
- the driving controller 40 turns the fourth switch SW4 on.
- the first light emitting group 20, the second light emitting group, and the first light source SW20, the second switch SW2, and the third switch SW3 are kept in the turn-off state.
- the third light emitting group 24 and the fourth light emitting group 26 are controlled to be driven.
- the AC LED lighting apparatus when the AC voltage is applied, the slope of the increase or decrease of the sinusoidal signal with time changes according to the magnitude of the AC voltage signal, so that the switch for sequential driving The moment of switching is different. Therefore, when the sine wave signal has a large slope (that is, when the magnitude of the input voltage is increased), the moment when the LED is turned on is faster, and when the magnitude of the input voltage is decreased, the LED is switched late so that the current flows. As the time becomes shorter, the power consumption is irregularly reduced. As a result, in the case of using the AC LED lighting apparatus according to the prior art, there is a problem in that it is difficult to keep the power constant because the LED switching time varies according to the magnitude of the input voltage as a whole.
- the AC LED lighting apparatus includes a plurality of LED arrays, and sequentially turns on and off the plurality of light emitting groups according to the voltage level of the rectified voltage, so that the light emitting sections of the plurality of light emitting groups are different.
- the light uniformity of the AC LED lighting device is impaired, and the lifespan of the plurality of light emitting groups is different from each other, so that the LED array having a long light emitting period of the AC LED lighting device has a problem.
- the object of the present invention is to solve the problems of the prior art mentioned above.
- An object of the present invention is to provide an AC LED lighting device that can detect the slope of the increase or decrease of the input voltage using the voltage edge detection unit, and thereby accurately control the drive control timing of the AC LED lighting device.
- Another object of the present invention by using a voltage edge detector to detect the slope of the increase or decrease of the input voltage, and accordingly to precisely control the change time of the serial-to-parallel connection relationship between the plurality of light emitting groups, It is to provide an AC LED lighting device that all the light emitting groups are emitted above a certain voltage level to improve the light uniformity and brightness of the lighting device.
- the rectifier for rectifying the AC voltage to convert the rectified voltage of the direct current DC;
- An LED light emitting unit including a first light emitting group and a second light emitting group including at least one LED;
- a LED driving control unit for controlling a series-parallel connection relationship between the first light emitting group and the second light emitting group by comparing a voltage level of the rectified voltage input from the rectifying unit and a reference voltage.
- An AC LED lighting apparatus is provided which detects the slope of the rectified voltage, and simultaneously sets the reference voltage by sensing the voltage level of the rectified voltage and the detected slope of the rectified voltage.
- the LED driving control unit the voltage edge detection unit for detecting the slope of the rectified voltage currently being input, and outputs a second control signal corresponding to the detected slope of the rectified voltage to the control logic;
- a reference voltage generator configured to generate and output a reference voltage according to a reference voltage setting signal output from the control logic;
- a comparison unit comparing the set reference voltage with the voltage level of the rectified voltage currently input and outputting a first control signal corresponding to a comparison result to the control logic;
- a control logic configured to detect the first control signal and the second control signal input from the comparator, to control a serial / parallel connection relationship between the first light emitting group and the second light emitting group, and to output the reference voltage setting signal. It may include.
- the second control signal may include information on whether the rectified voltage currently being input is in the rising section or the falling section.
- the control logic if the voltage level of the rectified voltage reaches the first threshold voltage in the state that the reference voltage is set to the first threshold voltage, if the current rectified voltage is in the rising section The reference voltage is changed to a second threshold voltage, the reference voltage setting signal is generated to maintain the reference voltage at a first threshold voltage when the current rectified voltage is in a falling section, and the reference voltage is a second voltage.
- the reference voltage is maintained as the second threshold voltage. If the rectified voltage currently being input is in the falling section, the reference voltage is set to change the reference voltage to the first threshold voltage. It can be configured to generate a signal.
- the second control signal may include the actual slope information of the current rectified voltage.
- control logic senses the actual slope information of the currently input rectified voltage included in the second control signal in order to compensate for the delay caused by the signal processing in the LED driving control unit. It can be configured to set the voltage.
- the LED light emitting unit, the first switch, the second switch and the third switch for changing the circuit so that the first light emitting group and the second light emitting group is connected in either series or parallel according to the voltage level of the rectified voltage
- the LED driving control unit may further include paralleling a connection relationship between the first light emitting group and the second light emitting group by controlling the first to third switches according to the first control signal and the second control signal. Or in series control.
- the LED driving controller turns on the first switch and the second switch and turns off the third switch.
- the first light emitting group and the second light emitting group may be configured to be controlled to be connected in parallel.
- the LED driving control unit turns off the first switch and the second switch and turns on the third switch to turn on the first light emitting group.
- the second light emitting group may be configured to be connected in series.
- control of the first switch, the second switch and the third switch included in the LED light emitting unit may be configured to be controlled by the switch control signals CS1 to 3 output from the LED driving controller.
- the switches are a metal oxide semiconductor field effect transistor (MOSFET), an insulated gate bipolar transistor (IGBT), a junction transistor (BJT), a junction field effect transistor (JFET), a silicon controlled rectifier, a triac, Triac ) May be selected one.
- MOSFET metal oxide semiconductor field effect transistor
- IGBT insulated gate bipolar transistor
- BJT junction transistor
- JFET junction field effect transistor
- silicon controlled rectifier a triac
- Triac Triac
- the LED drive control unit for controlling the serial-to-parallel connection relationship between a plurality of light emitting groups according to the voltage level of the rectified voltage, detecting the slope of the rectified voltage currently being input, the detected A voltage edge detector for outputting a second control signal corresponding to a slope of the rectified voltage to the control logic;
- a reference voltage generator configured to generate and output a reference voltage according to a reference voltage setting signal output from the control logic;
- a comparison unit comparing the set reference voltage with the voltage level of the rectified voltage currently input and outputting a first control signal corresponding to a comparison result to the control logic;
- a control logic configured to detect the first control signal and the second control signal input from the comparator, to control a serial / parallel connection relationship between the first light emitting group and the second light emitting group, and to output the reference voltage setting signal.
- the control logic may include calculating a change amount of the rectified voltage during a delay time, and setting a voltage level obtained by subtracting the calculated change amount of the rectified voltage from a threshold voltage as a reference voltage in a rising section of the rectified voltage. Generating a reference voltage setting signal, and generating the reference voltage setting signal to set a voltage level obtained by adding a threshold voltage to a calculated change amount of the rectified voltage as a reference voltage in a falling section of the rectified voltage; A control unit is provided.
- the second control signal output from the voltage edge detector includes actual slope information of the rectified voltage currently being input, and the control logic is configured to include the actual slope information of the rectified voltage included in the second control signal.
- Substituting the delay time can be configured to calculate the amount of change in the rectified voltage during the delay time.
- the voltage edge detector detects the amount of change in the rectified voltage during the delay time, generates and outputs the second control signal further including the amount of change in the detected rectified voltage, and wherein the control logic is configured to output the second control signal.
- the reference voltage setting signal may be generated based on the detected change amount of the rectified voltage included in the control signal.
- the control logic calculates a reference voltage adjustment value by subtracting a predetermined margin value from the change amount of the rectified voltage during the calculated delay time, and adjusts the calculated reference voltage at a threshold voltage in a rising section of the rectified voltage.
- the reference voltage setting signal is generated to set a voltage level obtained by subtracting a value to a reference voltage, and in the falling section of the rectified voltage, the voltage level obtained by adding the calculated reference voltage adjustment value to a threshold voltage is set as the reference voltage. It may be configured to generate a reference voltage setting signal.
- the LED driving control unit controls a series-parallel connection relationship between the first light emitting group and the second light emitting group, and the LED light emitting unit including the first light emitting group and the second light emitting group is controlled by the LED driving control unit.
- the LED driving control unit further comprising a first switch, a second switch, and a third switch for changing a circuit such that the first light emitting group and the second light emitting group are connected to one of a series or a parallel, wherein the LED driving controller is configured to control the first control.
- the first to third switches may be controlled according to a signal and the second control signal to control the connection relationship between the first light emitting group and the second light emitting group in parallel or in series.
- the control logic sets a voltage level obtained by subtracting the change in the calculated rectified voltage from the first threshold voltage as the first reference voltage, and calculates the calculated voltage at the second threshold voltage.
- the voltage level obtained by subtracting the change amount of the rectified voltage is set as a second reference voltage
- the control logic is a voltage level obtained by adding up the first threshold voltage and the calculated change amount of the rectified voltage when the input rectified voltage is in a falling section. May be set as the first reference voltage, and the voltage level obtained by adding the second threshold voltage and the calculated change amount of the rectified voltage may be set as the second reference voltage.
- control logic turns on the first switch and the second switch and turns on the third switch when the voltage level of the input rectified voltage is greater than or equal to the first reference voltage and less than the second reference voltage. -Off to control the first light emitting group and the second light emitting group to be connected in parallel.
- the control logic turns off the first switch and the second switch and turns on the third switch to thereby turn on the first switch.
- the light emitting group and the second light emitting group may be configured to be controlled to be connected in series.
- the slope of the increase or decrease of the input voltage can be detected using the voltage edge detector, and accordingly, an effect of accurately controlling the driving control timing of the AC LED lighting apparatus can be expected.
- the slope of the increase or decrease of the input voltage is detected by using the voltage edge detection unit, and accordingly, it is expected that the effect of precisely controlling the change time of the series-parallel connection relationship between the plurality of light emitting groups can be expected. Can be.
- the present invention by actively controlling the serial-to-parallel connection relationship between the plurality of LED light emitting groups according to the voltage level of the rectified voltage, all the LED light emitting groups are emitted above a certain voltage level, so that light uniformity and You can expect the effect of improving the brightness.
- FIG. 1 is a block diagram of an alternating current LED lighting device according to the prior art.
- Figure 2 is a waveform diagram showing the waveform of the rectified voltage and the LED drive current of the AC LED lighting apparatus according to the prior art shown in FIG.
- FIG. 3 is a block diagram of the AC LED lighting apparatus according to an embodiment of the present invention.
- FIG. 4 is a circuit diagram of an AC LED lighting apparatus according to a preferred embodiment of the present invention.
- FIG. 5 is a waveform diagram showing the waveforms of the rectified voltage and the LED driving current of the AC LED lighting apparatus according to an embodiment of the present invention.
- Figure 6a is a waveform diagram showing the relationship between the rectified voltage and the LED control time of the AC LED lighting apparatus according to the prior art.
- Figure 6b is a waveform diagram showing the relationship between the rectified voltage and the LED control time of the AC LED lighting apparatus according to an embodiment of the present invention.
- FIG. 7A is a circuit diagram in which a first light emitting group and a second light emitting group are connected in parallel according to an embodiment of the present invention.
- FIG. 7B is a circuit diagram in which a first light emitting group and a second light emitting group are connected in series according to an exemplary embodiment of the present invention.
- the term 'light emitting group' is a set of LEDs (LED packages) that emit light in the lighting apparatus by connecting a plurality of LEDs in series / parallel / parallel, and according to the control of the controller. As a unit, it refers to a set of LEDs whose operation is controlled (i.e. lit / turned off together).
- the term 'threshold voltage (V TH )' is a voltage level capable of driving one light emitting group
- 'first threshold voltage (V TH1 )' means a voltage level capable of driving the first light emitting group.
- the second threshold voltage V TH2 refers to a voltage level capable of driving the first and second light emitting groups.
- the n th threshold voltage V THn refers to a voltage level capable of driving all of the first to n th light emitting groups.
- FIG. 3 is a block diagram of the AC LED lighting apparatus according to an embodiment of the present invention.
- FIG. 3 will be described in detail the configuration and function of the AC LED lighting apparatus according to an embodiment of the present invention.
- the AC LED lighting apparatus may include a rectifying unit 100, an LED driving control unit 200, and an LED light emitting unit 300.
- the rectifying unit 100 may be configured to perform the function of rectifying and receiving the AC power V AC from an AC supply source inside or outside the AC LED lighting device to output the rectified power Vrec.
- the rectifying unit 100 according to the present invention may be implemented as a full wave rectifying circuit composed of a half wave rectifying circuit or a full bridge.
- the rectifier 100 according to the present invention is a surge protection unit (not shown) that can be implemented as an element such as a varistor that can protect the circuit from a surge voltage, which can protect the circuit from overcurrent It may further include a fuse (not shown) that can be implemented as a device such as a fuse.
- the LED light emitting unit 300 receives the rectified voltage Vrec applied from the rectifying unit 100 to emit light.
- Various types of LED light emitting unit 300 may be adopted in the AC LED lighting apparatus according to the present invention, more preferably, the LED light emitting unit under the control of the LED driving control unit 200 according to the voltage level of the rectified voltage (Vrec)
- An LED light emitting unit 300 may be used in which a connection relationship between a plurality of LED light emitting groups constituting the 300 may be switched in series or in parallel.
- the LED light emitting unit 300 includes a first light emitting group 310 including at least one or more LEDs, and a second light emitting group including at least one or more LEDs (
- S2 it may be configured to include a third switch (S3).
- S3 a plurality of LEDs connected in series for convenience of explanation and understanding are described with reference to the first light emitting group 310 and the second light emitting group 320 having the same threshold voltage.
- first switch S1, second switch S2, and third switch S3 may be turned on or turned off according to a switch control signal input from the LED driving controller 200.
- MOSFET Metal Oxide Semiconductor Field Effect Transistor
- IGBT Insulated Gate Bipolar Transistor
- BJT Junction Transistor
- JFET Junction Field Effect Transistor
- Silicon controlled rectifier Triac Can be implemented.
- the first switch S1, the second switch S2, and the third switch S3 control the constant current to a predetermined constant current value through a current flowing through the switch under the control of the LED driving controller 200. It may be configured to.
- the first switch S1 is connected between the cathode terminal of the first light emitting group 310 and the ground GND, and the second switch S2 is an anode of the first light emitting group 310.
- a third switch S3 is connected between the cathode end of the first light emitting group 310 and the anode end of the second light emitting group 320 to drive the LED. It is turned on or turned off according to the switch control signal output from the controller 200.
- the LED driving control unit 200 receives the rectified voltage (Vrec) output from the rectifying unit 100, compares the voltage level and the reference voltage of the input rectified voltage (Vrec) and the LED light emitting unit according to the result It performs a function of controlling the series-parallel connection relationship between the first light emitting group 310 and the second light emitting group 320 of (300).
- the LED driving controller 200 includes a voltage edge detector 240, a reference voltage generator 220, a comparator 230, and a control logic ( 210).
- the voltage edge detector 240 detects the slope of the rectified voltage Vrec currently being input, generates a second control signal EN_2 corresponding to the detected slope of the rectified voltage, and outputs the second control signal EN_2 to the control logic 210. Will be performed. As shown in FIG. 3, the voltage edge detector 240 monitors a voltage between the both ends of the LED light emitter 300, that is, the rectified voltage Vrec and is currently input based on the amount of change in the voltage level. The slope of the rectified voltage Vrec is detected. The voltage edge detector 240 generates a second control signal EN_2 corresponding to the detected slope and outputs the second control signal EN_2 to the control logic 210.
- the second control signal EN_2 may include only information indicating whether the rectified voltage Vrec is in the current rising section or the falling section, or the detected slope information itself is included. It may also include.
- the reference voltage generator 220 receives the reference voltage setting signal CS4 output from the control logic 210, generates a reference voltage V REF according to the input reference voltage setting signal, and outputs the reference voltage V REF to the comparator 230. To perform the function.
- the reference voltage generator 220 according to the present invention may output the first threshold voltage (V TH1 ) as the reference voltage (V REF ) according to the reference voltage setting signal CS4, and other reference voltages.
- the second threshold voltage V TH2 may be output as the reference voltage V REF .
- the reference voltage generator 220 may be set in the rising section of the rectified voltage Vrec according to the reference voltage setting signal CS4.
- a voltage adjusted by adjusting the threshold voltage V TH1 (for example, a voltage corresponding to 90% of the first threshold voltage V TH1 ) may be output as the reference voltage VREF, and another reference voltage setting signal when receiving the (CS4) the voltage a second adjusting a threshold voltage (V TH2) outputs a reference voltage (V REF) (e. g., a second voltage or the like corresponding to 90% of the threshold voltage (V TH2)) It can be configured to.
- the reference voltage generator 220 adjusts the first threshold voltage V TH1 in the falling section of the rectified voltage Vrec according to the reference voltage setting signal CS4 (for example, the first voltage).
- 110% of the threshold voltage (V TH1 ) can be output as the reference voltage (VREF), and when receiving another reference voltage setting signal (CS4), the second threshold voltage (V TH2 ) is adjusted.
- the voltage eg, a voltage corresponding to 110% of the second threshold voltage V TH2
- the comparator 230 compares the set reference voltage V REF with the voltage level of the rectified voltage Vrec currently being input, and outputs the first control signal EN_1 corresponding to the comparison result to the control logic 210.
- the comparator 230 may be configured using an operational amplifier.
- the reference voltage V REF output from the reference voltage generator 220 is input to the inverting input of the comparator 230, and the sensing voltage VB across the sensing resistor Rs is input to the non-inverting input of the comparator 230. Is input.
- the comparator 230 compares the set reference voltage V REF with the sensing voltage VB across the sensing resistor Rs and outputs the first control signal EN_1 corresponding to the comparison result to the control logic 210. Is configured to.
- the control logic 210 controls the serial / parallel connection relationship between the first light emitting group 310 and the second light emitting group 320 according to the first control signal EN_1 input from the comparator 230.
- the reference voltage setting signal CS4 is output based on the signal EN_1 and the second control signal EN_2 input from the voltage edge detector 240.
- the control logic 210 at the time when the voltage level of the rectified voltage (Vrec) reaches the first threshold voltage (V TH1 ) in the rising section, the first light emitting group 310 and the second In order to connect the light emitting groups 320 in parallel, a first switch control signal CS1 and a second switch control signal CS2 for turning on the first switch S1 and the second switch S2 are generated. The first switch S1 and the second switch S2 are output, and the third switch control signal CS3 for turning off the third switch S3 is generated and output to the third switch S3. As a result, a parallel connection relationship between the first light emitting group 310 and the second light emitting group 320 is shown in FIG. 7A.
- the control logic 210 controls the first light emitting group 310 and the second light emitting group 320.
- a first switch control signal CS1 and a second switch control signal CS2 for turning off the first switch S1 and the second switch S2 are generated to generate the first switch S1.
- the second switch S2 and generate a third switch control signal CS3 for turning on the third switch S3 and output the same to the third switch S3.
- FIG. 7B a series connection relationship between the first light emitting group 310 and the second light emitting group 320 is illustrated in FIG. 7B.
- first light emitting group 310 and the second light emitting group 320 are connected in parallel when the voltage level of the rectified voltage Vrec reaches the second threshold voltage V TH2 while in the falling section.
- a first switch control signal CS1 and a second switch control signal CS2 are generated to turn on the first switch S1 and the second switch S2 to generate the first switch S1 and the second switch ( S3), a third switch control signal CS3 for turning off the third switch S3 is generated, and output to the third switch S3.
- control logic 210 at the time when the voltage level of the rectified voltage (Vrec) reaches the first threshold voltage (V TH1 ) in the falling section, the first switch (S1), the second switch (S2) and the first 3 Turn off all switches S3.
- control logic 210 generates the reference voltage generator 220 by generating the reference voltage setting signal CS4 based on the first control signal EN_1 and the second control signal EN_2 as described above. Will output Looking at this in detail, the control logic 210 is now the reference voltage (V REF) is first in a state which is set to a threshold voltage (V TH1), the voltage level of the rectified voltage (Vrec), the first threshold voltage (V TH1), If reaches, the reference voltage (V REF ) is set to the second threshold voltage (V TH2 ) if the rectified voltage (Vrec) is currently in the rising section, and if the rectifying voltage currently being input is in the falling section, the reference voltage is set.
- V TH1 threshold voltage
- Vrec the voltage level of the rectified voltage
- V TH1 the first threshold voltage
- V REF the reference voltage
- V TH2 the second threshold voltage
- the reference voltage setting signal CS4 is generated to maintain the voltage V REF at the first threshold voltage V TH1 .
- the control logic 210 may determine that the voltage level of the rectified voltage Vrec reaches the second threshold voltage V TH2 while the current reference voltage V REF is set to the second threshold voltage V TH2 . In this case, if the current rectified voltage Vrec is in the rising section, the reference voltage V REF is maintained at the second threshold voltage V TH2 , and if the current rectifying voltage Vrec is in the falling section, And generate a reference voltage setting signal CS4 to set the voltage V REF to the first threshold voltage V TH1 .
- control logic 210 may generate a reference voltage setting signal CS4 to compensate for the delay caused by the signal processing in the LED driving control unit 200.
- FIG. 6A is a waveform diagram showing the relationship between the rectified voltage and the LED control time of the AC LED lighting apparatus according to the prior art. Referring to FIG. 6A, a delay that occurs according to signal processing in the LED driving controller 200 will be described by way of example.
- FIG. 6A illustrates an embodiment in which the reference voltage V REF is set equal to the threshold voltage V TH . Therefore, the first reference voltage V REF1 is the first threshold voltage V TH1 , and the second reference voltage V REF2 is the second threshold voltage V TH2 .
- the control logic 210 controls the first switch control signal CS1 and the second to connect the first light emitting group 310 and the second light emitting group 320 in series.
- the switch control signal CS2 and the third switch control signal are generated and output, and the first switch S1, the second switch S2, and the third switch S3 are generated by the first control signal according to the input control signal.
- the connection relationship between the group 310 and the second light emitting group 320 is changed in series. In this case, when the actual switches change the serial / parallel connection relationship, the voltage level of the rectified voltage Vrec is the second threshold voltage.
- the time point at which a predetermined time has elapsed that is, the time point at which the delay time td further elapses
- the voltage level of the rectified voltage Vrec is the second threshold voltage V TH2.
- the delay time td is generated between the time t2 and the time t2 + td at which the actual switches occur.
- FIG. 6b is a waveform diagram showing the relationship between the rectified voltage and the LED control time of the AC LED lighting apparatus according to an embodiment of the present invention.
- the control logic 210 uses the actual slope information of the rectified voltage Vrec included in the second control signal EN_2 to delay time td.
- the change amount ⁇ V of the voltage level of the rectified voltage Vrec during the step S) may be calculated, and the reference voltage V REF may be set based on this.
- the voltage edge detector 240 detects the actual change amount ⁇ V of the voltage level of the rectified voltage Vrec during the delay time td and converts the detected change amount into the second control signal ( EN_2) and outputs to the control logic 210, the control logic 210 of the actual change amount ( ⁇ V) of the voltage level of the rectified voltage (Vrec) during the delay time (td) included in the second control signal (EN_2) ) Can be used to set the reference voltage (V REF ). That is, the control logic 210 according to the present invention uses the change amount ⁇ V and the threshold voltage V TH of the voltage level of the rectified voltage Vrec during the calculated or measured delay time td and the reference voltage (V TH ).
- V REF V REF
- the control logic 210 subtracts the voltage value obtained by subtracting the voltage level change amount ⁇ V from the first threshold voltage V TH1 and applying the first reference voltage V REF1 ′ . And a voltage value obtained by subtracting the voltage level change amount ⁇ V from the second threshold voltage V TH2 as the second reference voltage V REF2 ′ .
- the control logic 210 may add a voltage value obtained by adding the first threshold voltage V TH1 and the voltage level change amount ⁇ V to the first reference voltage V. FIG. REF1 ′′ ), and set the voltage value obtained by adding the second threshold voltage V TH2 and the voltage level change amount ⁇ V to the second reference voltage V REF2 ′′ .
- the voltage level of the rectified voltage subtracts the change amount ⁇ V of the voltage level of the rectified voltage Vrec during the delay time td from the reference voltage V REF (that is, the threshold voltage V TH ) or
- the point at which the reference voltage, which is summed and adjusted, is reached, that is, the point of time at which control is started by the LED driving controller 200 (t1-td, t2-td, t4-td, t5-td) is shown by a dotted line.
- the solid-state time points t1, t2, t4, and t5 at which the control of the actual switches are performed to change the series-parallel connection relationship between the first light emitting group 310 and the second light emitting group 320 are illustrated.
- the first threshold voltage V TH1 is 65V
- the second threshold voltage V TH2 is 130V
- the delay time td calculated using the actual slope information of the rectified voltage Vrec. It is assumed that the change amount ⁇ V of the rectified voltage Vrec is 10V. In this case, when the voltage level of the rectified voltage Vrec reaches the second threshold voltage V TH2 in the rising period of the rectified voltage Vrec, the control logic 210 may control the switches.
- the second reference voltage V REF2 in the rising period is 120V (adjusted second threshold voltage V TH2 ) minus the change amount 10V during the delay time td from the second threshold voltage V TH2 130V. Can be set to ' ). Therefore, the process for controlling the switches is started at the time t2-td when the voltage level of the rectified voltage Vrec reaches 120V, and the voltage level of the rectified voltage Vrec at the time t2 at which the actual switches are switched. Since the second threshold voltage V TH2 130V is reached, the delay as described above can be compensated for.
- the control logic 210 may control the switches. From the second threshold voltage V TH2 130V, 140 V (adjusted second threshold voltage V TH2 ) plus the change amount ⁇ V (10V) for the delay time td is converted to the second reference voltage V REF2 ′. Can be set to ' ). Therefore, at the time t4-td when the voltage level of the rectified voltage Vrec reaches 140 V, the processing for the control of the switches is started, and when the delay time elapses after the start of the processing, that is, the actual switches are switched. Since the voltage level of the rectified voltage Vrec reaches the second threshold voltage V TH2 130V at the time point t4, the delay as described above may be compensated.
- the control logic 210 may be configured to further apply a margin in performing the delay td compensation.
- the margin value is set to 3V
- the control logic 210 according to the present invention calculates the calculated change amount ( Calculate the reference voltage adjustment value to adjust the reference voltage V REF to compensate for the delay time td by subtracting the predetermined margin value from ⁇ V) (ie 10v), and use the calculated reference voltage adjustment value. It may be configured to set the reference voltage (V REF ).
- the control logic calculates the reference voltage adjustment value 7V by subtracting the preset margin value 3V from the variation amount ⁇ V (10V) of the rectified voltage during the calculated delay time, and calculates the voltage of the rectified voltage Vrec.
- the reference voltage setting signal CS4 is generated to set the voltage level obtained by subtracting the reference voltage adjustment value 7V calculated from the threshold voltage V TH to the reference voltage V REF , and the rectified voltage Vrec.
- the reference voltage setting signal CS4 may be generated to set the voltage level obtained by adding the reference voltage adjustment value 7V calculated to the threshold voltage V TH to the reference voltage V REF in the falling section of.
- control logic 210 may be configured to further apply the minimum reference voltage adjustment value and the maximum reference voltage adjustment value in performing the delay time td compensation. That is, the control logic 210 according to the present invention compares the calculated change amount ⁇ V with the set minimum reference voltage adjustment value and the set maximum reference voltage adjustment value, and the calculated change amount ⁇ V is equal to or greater than the set minimum reference voltage adjustment value. And set the reference voltage (V REF ) by using the calculated change amount ( ⁇ V) as the reference voltage adjustment value when it is less than or equal to the set maximum reference voltage adjustment value, and set the minimum reference value when the calculated change amount ( ⁇ V) is less than the set minimum reference voltage adjustment value.
- V REF Set the reference voltage (V REF ) by using the voltage adjustment value as the reference voltage adjustment value. If the calculated change amount ( ⁇ V) exceeds the set maximum reference voltage adjustment value, set the maximum reference voltage adjustment value as the reference voltage adjustment value It may be configured to set the reference voltage (V REF ). For example, assuming that the minimum reference voltage adjustment value is set to 5 V and the maximum reference voltage adjustment value is set to 15 V, the control logic 210 determines that the calculated change amount ⁇ V is greater than or equal to the minimum reference voltage adjustment value. When the reference voltage adjustment value is less than (eg, 7 V), the reference voltage V REF is set by using the calculated change amount ⁇ V as the reference voltage adjustment value.
- the control logic 210 sets the reference voltage V REF as the reference voltage adjustment value. Will be set.
- the control logic 210 sets the reference voltage V REF as the reference voltage adjustment value. ) Will be set.
- control logic 210 may be configured to further apply the margin value, the minimum reference voltage adjustment value, the maximum reference voltage adjustment value as described above.
- Table 1 is a table showing the adjusted reference voltage set so that the actual switching control can be made at the time of reaching the target threshold voltage in the rising section and the falling section to compensate for the amount of voltage change during the delay time.
- V REF Regulated Reference Voltage
- the control in the rising section of the rectified voltage Vrec, the control can be started in advance by subtracting the amount of change in the rectifying voltage Vrec during the delay time, and delaying in the falling section of the rectifying voltage Vrec.
- the amount of change in the rectified voltage Vrec over time may be added so that control can be started in advance.
- the LED driving controller 200 is positioned between the rectified voltage Vrec input node and the sensing resistor Rs to control signals output from the control logic 210.
- the electronic device may further include a fourth switch S4 for controlling a connection between the sensing resistor Rs, the rectified voltage Vrec input node, and the sensing resistor Rs.
- FIG. 4 is a circuit diagram of an AC LED lighting apparatus according to a preferred embodiment of the present invention. 4 illustrates a case in which the first switch S1, the second switch S2, and the third switch S3 illustrated in FIG. 3 are implemented using a metal oxide semiconductor field effect transistor (MOSFET). The circuit diagram of is shown. Since the same configuration and function as the LED lighting device of Figure 3, further detailed description will be omitted.
- MOSFET metal oxide semiconductor field effect transistor
- FIG. 5 is a waveform diagram illustrating waveforms of a rectified voltage and an LED driving current of an AC LED lighting apparatus according to an exemplary embodiment of the present invention.
- FIG. 5 the driving process of the AC LED lighting apparatus according to the present invention with time will be described in detail.
- Table 2 below is a table summarizing the operating states of the components of the AC LED lighting apparatus according to the control of the LED driving controller 200 based on the voltage level of the rectified voltage Vrec during one period of the rectified voltage.
- Vrec Rectified Voltage (Vrec) Reference voltage (V REF ) Slope of rectified voltage S1 S2 S3 action 0 ⁇ Vrec ⁇ V TH1 V TH1 Increase OFF OFF OFF None V TH1 ⁇ Vrec ⁇ V TH2 V TH2 Increase ON ON OFF Parallel V TH2 ⁇ Vrec ⁇ Vrec_max V TH2 Increase OFF OFF ON Serial V TH2 descent OFF OFF ON Serial V TH1 ⁇ Vrec ⁇ V TH2 V TH1 descent ON ON OFF Parallel 0 ⁇ Vrec ⁇ V TH1 V TH1 descent OFF OFF OFF None
- Time interval 1 (t0 ⁇ t1):
- the fourth switch S4 When the fourth switch S4 is turned on, the voltage VB across the sensing resistor Rs increases as the rectified voltage Vrec changes.
- the first control signal EN_1 output from the comparator 230 and the second control output from the voltage edge detector 240 are provided.
- the control logic 210 receiving the signal EN_2 (rising section) sets the reference voltage setting signal CS4 to the reference voltage generator 220 to set the reference voltage V REF to the first threshold voltage V TH1 .
- the first switch S1, the second switch S2, and the third switch S3 are all maintained in a turn-off state.
- Time interval 2 (t1 ⁇ t2):
- the first control signal EN_1 and the voltage edge detector 240 output from the comparator 230 when the VB exceeds the first threshold voltage V TH1 while the fourth switch S4 is turned on.
- the control logic 210 which receives the second control signal EN_2 (rising section) output from the control circuit 210 turns on the first switch S1 and the second switch S2 and turns the third switch S3 on. By turning off, the first light emitting group 310 and the second light emitting group 320 of the LED light emitting unit 300 is connected in parallel to emit light.
- the control logic 210 outputs the reference voltage setting signal CS4 to the reference voltage generator 220 to set the reference voltage V REF to the second threshold voltage V TH2 . At this time, the current flowing through the LED light emitting unit 300 is controlled to be a constant current to the first current value I 1 based on the reference voltage V REF .
- Time interval 3 (t2 ⁇ t3):
- the first control signal EN_1 output from the comparator 230 and the second control signal EN_2 output from the voltage edge detector 240 are raised.
- the control logic 210 receives the first switch S1 and the second switch S2 and turns off the third switch S3 to turn on the first light emitting group of the LED light emitting unit 300 ( 310 and the second light emitting group 320 is configured to be connected in series to emit the LED.
- the control logic 210 outputs the reference voltage setting signal CS4 to the reference voltage generator 220 to maintain the reference voltage V REF at the second threshold voltage V TH2 .
- the current flowing through the LED light emitting unit 300 is controlled to be a constant current to the second current value I 2 based on the reference voltage V REF .
- Time interval 4 (t3 ⁇ t4):
- the control logic 210 receiving the first control signal EN_1 output from the comparator 230 and the second control signal EN_2 (falling section) output from the voltage edge detector 240 is applied to the sensing resistor Rs. It is determined that the applied voltage VB is still greater than the second threshold voltage V TH2 , and the first switch S1 and the second switch S2 are kept in the turn-off state, and the third switch S3 is turned on. Control to maintain the turn-on state.
- the control logic 210 outputs the reference voltage setting signal CS4 to the reference voltage generator 220 to maintain the reference voltage V REF at the second threshold voltage V TH2 . At this time, the current flowing through the LED light emitting unit 300 is controlled to be a constant current to the second current value I 2 based on the reference voltage V REF .
- the second control signal EN_2 output from the voltage edge detector 240 and the first control signal EN_1 output from the comparator 230 are output.
- the control logic 210 receives the first switch S1 and the second switch S2, and the third switch S3 turns off the first light emitting group 310 and the second light emission.
- the group 320 is controlled to be connected in parallel. Therefore, in time period 5, the connection relationship between the first light emitting group 310 and the second light emitting group 320 is changed in series to parallel to maintain light emission corresponding to the applied voltage.
- the control logic 210 outputs the reference voltage setting signal CS4 to the reference voltage generator 220 to set the reference voltage V REF to the first threshold voltage V TH1 . At this time, the current flowing through the LED light emitting unit 300 is controlled to be a constant current to the first current value I 1 based on the reference voltage V REF .
- the control logic 210 receives the LEDs of the LED light emitting unit 300 by turning off the first switch S1, the second switch S2, and the third switch S3 of the LED light emitting unit 300. Turn off all of them.
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- Circuit Arrangement For Electric Light Sources In General (AREA)
Abstract
본 발명은 전압 에지 검출부를 이용한 교류 LED 조명장치에 관한 것이다. 본 발명에 따르면 교류전압을 정류하여 직류의 정류전압으로 변환하여 출력하는 정류부; 적어도 하나 이상의 LED로 구성되는 제 1 발광그룹 및 제 2 발광그룹을 포함하는 LED 발광부; 및 상기 정류부로부터 입력되는 상기 정류전압의 전압레벨과 기준전압을 비교하여 상기 제 1 발광그룹과 상기 제 2 발광그룹의 직병렬 연결관계를 제어하는 LED 구동 제어부를 포함하되, 상기 LED 구동 제어부는 상기 정류전압의 기울기를 검출하고, 상기 정류전압의 전압레벨과 상기 검출된 상기 정류전압의 기울기를 동시에 감지하여 상기 기준전압을 설정하는 것을 특징으로 하는 교류 LED 조명장치가 제안된다.
Description
본 발명은 전압 에지 검출부를 이용한 교류 LED 조명장치에 관한 것으로서, 보다 구체적으로 전압 에지 검출부를 이용하여 정현파 신호(예를 들어, 정류전압(Vrec))의 증가 또는 감소의 기울기를 검출하고, 그에 따라 교류 LED 조명장치의 순차구동 및 복수의 LED 발광그룹들 간의 직병렬 연결관계를 제어할 수 있는 전압 에지 검출부를 이용한 교류 LED 조명장치에 관한 것이다.
LED(light emitting diode), 즉, 발광 다이오드란 Ga(갈륨), P(인), As(비소), 인듐(In), 질소(N), 알루미늄(Al) 등을 재료로 하여 만들어진 반도체로서, 다이오드의 특성을 가지고 있으며, 전류를 흐르게 하면 붉은색, 녹색, 노란색으로 빛을 발한다. 전구에 비해 수명이 길고 응답 속도(전류가 흘러서 빛을 발하기까지의 시간)가 빠르며, 전력 소비량이 작다는 이점이 있어 널리 이용되고 있는 추세이다.
일반적으로 발광 소자는 다이오드 특성에 의해 DC전원에서만 구동할 수 있었다. 이에 종래의 발광 소자를 이용한 발광 장치는 그 사용이 제한적일 뿐 아니라, 현재 가정에서 사용하는 교류전원에서 사용하기 위해서는 SMPS와 같은 별도의 회로를 포함하여야 한다. 이에 따라 발광 장치의 회로가 복잡해지고, 이의 제작 단가가 높아지게 되는 문제가 있었다.
이러한 문제를 해결하기 위해 다수의 발광 셀을 직렬 또는 병렬 연결하여 AC전원에서도 구동할 수 있는 발광 소자에 관한 연구가 활발히 진행 중이다.
도 1은 종래기술에 따른 교류 LED 조명장치의 구성 블록도이고, 도 2는 도 1에 도시한 종래기술에 따른 교류 LED 조명장치의 정류전압과 LED 구동전류의 파형을 도시한 파형도이다.
도 1에 도시된 바와 같이, 종래기술에 따른 교류 LED 조명장치는 교류전원(VAC)으로부터 교류전압을 인가받아 전파 정류하여 정류전압(Vrec)을 출력하는 정류부(10), 정류전압(Vrec)을 공급받아 순차구동되는 제 1 발광그룹(20), 제 2 발광그룹(22), 제 3 발광그룹(24) 및 제 4 발광그룹(26), 정류전압(Vrec)의 전압레벨에 따라 제 1 발광그룹(20), 제 2 발광그룹(22), 제 3 발광그룹(24) 및 제 4 발광그룹(26)의 순차 구동을 제어하는 구동 제어부(40), 스위칭 기능과 정전류 제어기능을 구비한 제 1 발광그룹 구동부(SW1), 제 2 발광그룹 구동부(SW2), 제 3 발광그룹 구동부(SW3), 제 4 발광그룹 구동부(SW4)를 포함하여 구성된다.
도 2를 참조하여 전술한 바와 같은 종래기술에 따른 교류 LED 조명장치의 구동과정을 살펴보면, 구동 제어부(40)는 정류부(10)로부터 인가되는 정류전압(Vrec)의 전압레벨을 판단하고, 판단된 정류전압(Vrec)의 전압레벨에 따라 제 1 발광그룹(20), 제 2 발광그룹(22), 제 3 발광그룹(24) 및 제 4 발광그룹(26)을 순차 구동하게 된다.
따라서, 정류전압(Vrec)의 전압레벨이 제 1 문턱전압(VTH1) 이상이고 제 2 문턱전압(VTH2) 미만인 구간(정류전압의 한 주기를 기준으로 t1~t2, t7~t8)에서, 구동 제어부(40)는 제 1 스위치(SW1)를 턴-온 상태로 유지하고, 제 2 스위치(SW2), 제 3 스위치(SW3), 제 4 스위치(SW4)를 턴-오프 상태로 유지하여, 제 1 발광그룹(20)만이 구동되도록 제어한다.
또한, 정류전압(Vrec)의 전압레벨이 제 2 문턱전압(VTH2) 이상이고 제 3 문턱전압(VTH3) 미만인 구간(정류전압의 한 주기를 기준으로 t2~t3, t6~t7)에서, 구동 제어부(40)는 제 2 스위치(SW2)를 턴-온 상태로 유지하고, 제 1 스위치(SW1), 제 3 스위치(SW3), 제 4 스위치(SW4)를 턴-오프 상태로 유지하여, 제 1 발광그룹(20)과 제 2 발광그룹(22)만이 구동되도록 제어한다.
또한, 정류전압(Vrec)의 전압레벨이 제 3 문턱전압(VTH3) 이상이고 제 4 문턱전압(VTH4) 미만인 구간(정류전압의 한 주기를 기준으로 t3~t4, t5~t6)에서, 구동 제어부(40)는 제 3 스위치(SW3)를 턴-온 상태로 유지하고, 제 1 스위치(SW1), 제 2 스위치(SW2), 제 4 스위치(SW4)를 턴-오프 상태로 유지하여, 제 1 발광그룹(20), 제 2 발광그룹, 제 3 발광그룹(24)이 구동되도록 제어한다.
또한, 정류전압(Vrec)의 전압레벨이 제 4 문턱전압(VTH4) 이상인 구간(정류전압의 한 주기를 기준으로 t4~t5)에서, 구동 제어부(40)는 제 4 스위치(SW4)를 턴-온 상태로 유지하고, 제 1 스위치(SW1), 제 2 스위치(SW2), 제 3 스위치(SW3)를 턴-오프 상태로 유지하여, 제 1 발광그룹(20), 제 2 발광그룹, 제 3 발광그룹(24), 제 4 발광그룹(26) 모두가 구동되도록 제어한다.
그러나 전술한 바와 같은 종래기술에 따른 교류 LED 조명장치는, 교류전압이 인가되는 경우 교류전압 신호의 크기에 따라 시간에 따르는 정현파 신호의 증가 또는 감소의 기울기가 변화하게 되어, 순차구동을 위해 스위치가 스위칭되는 순간이 달리지게 된다. 따라서, 정현파 신호의 기울기가 큰 경우(즉, 입력전압의 크기가 증가하는 경우)에는 LED가 도통(on)되는 순간이 빨라지고, 입력전압의 크기가 작아지는 경우 LED가 늦게 스위칭되어 전류가 흐르는 도통시간이 짧아지게 되면서, 소모 전력량이 불규칙하게 감소된다. 결과적으로, 종래기술에 따른 교류 LED 조명장치를 사용하는 경우 전체적으로 입력전압의 크기에 따라 LED가 스위칭되는 시간이 달라지게 되어 전력을 일정하게 유지하기 힘들다는 문제점이 있다.
또한, 이러한 종래기술에 따른 교류 LED 조명장치는 복수의 LED 어레이들을 포함하고, 정류전압의 전압레벨에 따라 복수의 발광그룹들을 순차적으로 점등 및 소등시키므로, 복수의 발광그룹들 각각의 발광구간이 상이하여 교류 LED 조명장치의 광 균일도가 저해되고, 복수의 발광그룹들의 수명이 서로 상이하게 되어 교류 LED 조명장치의 수명이 긴 발광구간을 갖는 LED 어레이에 종속된다는 문제점이 있다.
본 발명의 목적은 위에서 언급한 종래기술의 문제점을 해결하는 것이다.
본 발명의 일 목적은, 전압 에지 검출부를 이용하여 입력전압의 증가 또는 감소의 기울기를 검출하고, 그에 따라 교류 LED 조명장치의 구동제어 시점을 정확히 제어할 수 있는 교류 LED 조명장치를 제공하는 것이다.
또한, 본 발명의 또 다른 일 목적은, 전압 에지 검출부를 이용하여 입력전압의 증가 또는 감소의 기울기를 검출하고, 그에 따라 복수의 발광그룹들 간의 직병렬 연결 관계를 변경 시점을 정밀하게 제어하여, 일정한 전압레벨 이상에서 모든 발광그룹들이 발광되어 조명장치의 광 균일성 및 밝기를 개선할 수 있는 교류 LED 조명장치를 제공하는 것이다.
상기한 바와 같은 본 발명의 목적을 달성하고, 후술하는 본 발명의 특유의 효과를 달성하기 위한, 본 발명의 특징적인 구성은 하기와 같다.
본 발명의 일 태양에 따르면, 교류전압을 정류하여 직류의 정류전압으로 변환하여 출력하는 정류부; 적어도 하나 이상의 LED로 구성되는 제 1 발광그룹 및 제 2 발광그룹을 포함하는 LED 발광부; 및 상기 정류부로부터 입력되는 상기 정류전압의 전압레벨과 기준전압을 비교하여 상기 제 1 발광그룹과 상기 제 2 발광그룹의 직병렬 연결관계를 제어하는 LED 구동 제어부를 포함하되, 상기 LED 구동 제어부는 상기 정류전압의 기울기를 검출하고, 상기 정류전압의 전압레벨과 상기 검출된 상기 정류전압의 기울기를 동시에 감지하여 상기 기준전압을 설정하는 것을 특징으로 하는 교류 LED 조명장치가 제공된다.
바람직하게, LED 구동 제어부는, 현재 입력되고 있는 정류전압의 기울기를 검출하고, 상기 검출된 정류전압의 기울기에 대응하는 제 2 제어신호를 제어 로직으로 출력하는 전압 에지 검출부; 상기 제어 로직으로부터 출력되는 기준전압 설정신호에 따라 기준전압을 생성하여 출력하는 기준전압 생성기; 설정된 기준전압과 현재 입력되고 있는 정류전압의 전압레벨을 비교하여, 비교결과에 대응하는 제 1 제어신호를 상기 제어 로직으로 출력하는 비교부; 및 상기 비교부로부터 입력되는 상기 제 1 제어신호 및 상기 제 2 제어신호를 감지하여 제 1 발광그룹과 상기 제 2 발광그룹의 직병렬 연결관계를 제어하며, 상기 기준전압 설정신호를 출력하는 제어 로직을 포함할 수 있다.
바람직하게, 제 2 제어신호는 상기 현재 입력되고 있는 정류전압이 상승구간에 있는지 또는 하강구간에 있는지 여부에 대한 정보를 포함할 수 있다.
바람직하게, 제어 로직은, 상기 기준전압이 제 1 문턱전압으로 설정되어 있는 상태에서 상기 정류전압의 전압레벨이 상기 제 1 문턱전압에 도달한 경우, 상기 현재 입력되고 있는 정류전압이 상승구간에 있다면 상기 기준전압을 제 2 문턱전압으로 변경하며, 상기 현재 입력되고 있는 정류전압이 하강구간에 있다면 상기 기준전압을 제 1 문턱전압으로 유지하도록 상기 기준전압 설정신호를 생성하며, 상기 기준전압이 제 2 문턱전압으로 설정되어 있는 상태에서 상기 정류전압의 전압레벨이 상기 제 2 문턱전압에 도달한 경우, 상기 현재 입력되고 있는 정류전압이 상승구간에 있다면 상기 기준전압을 제 2 문턱전압으로 유지하며, 상기 현재 입력되고 있는 정류전압이 하강구간에 있다면 상기 기준전압을 제 1 문턱전압으로 변경하도록 상기 기준전압 설정신호를 생성하도록 구성될 수 있다.
바람직하게, 제 2 제어신호는 상기 현재 입력되고 있는 정류전압의 실제 기울기 정보를 포함할 수 있다.
바람직하게, 제어 로직은, 상기 LED 구동 제어부 내에서의 신호처리에 의해 발생하는 지연을 보상하기 위하여, 상기 제 2 제어신호에 포함된 상기 현재 입력되고 있는 정류전압의 실제 기울기 정보를 감지하여 상기 기준전압을 설정하도록 구성될 수 있다.
바람직하게, LED 발광부는, 상기 정류전압의 전압레벨에 따라 상기 제 1 발광그룹 및 상기 제 2 발광그룹이 직렬 또는 병렬 중 어느 하나로 연결되도록 회로를 변경하는 제 1 스위치, 제 2 스위치 및 제 3 스위치를 더 포함하며, 상기 LED 구동 제어부는 상기 제 1 제어신호 및 상기 제 2 제어신호에 따라 상기 제 1 스위치 내지 제 3 스위치를 제어하여 상기 제 1 발광그룹과 상기 제 2 발광그룹의 연결 관계를 병렬 또는 직렬로 제어하도록 구성될 수 있다.
바람직하게, 입력되는 정류전압이 상기 제 1 문턱전압 이상이고 상기 제 2 문턱전압 미만인 경우, 상기 LED 구동 제어부는 상기 제 1 스위치와 상기 제 2 스위치를 턴-온하고 상기 제 3 스위치를 턴-오프하여, 상기 제 1 발광그룹과 상기 제 2 발광그룹이 병렬로 연결되도록 제어하도록 구성될 수 있다.
바람직하게, 입력되는 정류전압이 상기 제 2 문턱전압 이상인 경우, 상기 LED 구동 제어부는 상기 제 1 스위치와 상기 제 2 스위치를 턴-오프하고 상기 제 3 스위치를 턴-온하여, 상기 제 1 발광그룹과 상기 제 2 발광그룹이 직렬로 연결되도록 제어하도록 구성될 수 있다.
바람직하게, LED 발광부에 포함된 상기 제 1 스위치, 상기 제 2 스위치 및 상기 제 3 스위치의 제어는 상기 LED 구동 제어부로부터 출력되는 스위치 제어신호(CS1~3)에 의해 조절되도록 구성될 수 있다.
바람직하게, 스위치들은 금속 산화막 반도체 전계효과 트랜지스터(MOSFET), 절연 게이트 양극성 트랜지스터(IGBT), 접합형 트랜지스터(BJT), 접합형 전계효과 트랜지스터(JFET), 사이리스터(Silicon controlled rectifier), 트라이악(Triac) 중 선택된 하나일 수 있다.
본 발명의 다른 일 태양에 따르면, 정류전압의 전압레벨에 따라 복수의 발광그룹들 간의 직병렬 연결관계를 제어하는 LED 구동 제어부에 있어서, 현재 입력되고 있는 정류전압의 기울기를 검출하고, 상기 검출된 정류전압의 기울기에 대응하는 제 2 제어신호를 제어 로직으로 출력하는 전압 에지 검출부; 상기 제어 로직으로부터 출력되는 기준전압 설정신호에 따라 기준전압을 생성하여 출력하는 기준전압 생성기; 설정된 기준전압과 현재 입력되고 있는 정류전압의 전압레벨을 비교하여, 비교결과에 대응하는 제 1 제어신호를 상기 제어 로직으로 출력하는 비교부; 및 상기 비교부로부터 입력되는 상기 제 1 제어신호 및 상기 제 2 제어신호를 감지하여 제 1 발광그룹과 상기 제 2 발광그룹의 직병렬 연결관계를 제어하며, 상기 기준전압 설정신호를 출력하는 제어 로직을 포함하되, 상기 제어 로직은 지연시간 동안의 상기 정류전압의 변화량을 산출하고, 상기 정류전압의 상승구간에서는 문턱전압에서 상기 산출된 정류전압의 변화량을 차감한 전압레벨을 기준전압으로 설정하도록 상기 기준전압 설정신호를 생성하며, 상기 정류전압의 하강구간에서는 문턱전압에 상기 산출된 정류전압의 변화량을 합산한 전압레벨을 기준전압으로 설정하도록 상기 기준전압 설정신호를 생성하는 것을 특징으로 하는 LED 구동 제어부가 제공된다.
바람직하게, 전압 에지 검출부로부터 출력되는 상기 제 2 제어신호는 현재 입력되고 있는 정류전압의 실제 기울기 정보를 포함하며, 상기 제어 로직은 상기 제 2 제어신호에 포함된 상기 정류전압의 실제 기울기 정보에 상기 지연시간을 대입하여 상기 지연시간 동안의 상기 정류전압의 변화량을 산출하도록 구성될 수 있다.
바람직하게, 전압 에지 검출부는 상기 지연시간 동안의 상기 정류전압의 변화량을 검출하고, 상기 검출된 정류전압의 변화량을 더 포함하는 상기 제 2 제어신호를 생성하여 출력하며, 상기 제어 로직은 상기 제 2 제어신호에 포함된 상기 검출된 정류전압의 변화량에 기초하여 상기 기준전압 설정신호를 생성하도록 구성될 수 있다.
바람직하게, 제어 로직은 상기 산출된 지연시간 동안의 상기 정류전압의 변화량으로부터 미리 설정된 마진값을 차감하여 기준전압 조정값을 산출하고, 상기 정류전압의 상승구간에서는 문턱전압에서 상기 산출된 기준전압 조정값을 차감한 전압레벨을 기준전압으로 설정하도록 상기 기준전압 설정신호를 생성하며, 상기 정류전압의 하강구간에서는 문턱전압에 상기 산출된 기준전압 조정값을 합산한 전압레벨을 기준전압으로 설정하도록 상기 기준전압 설정신호를 생성하도록 구성될 수 있다.
바람직하게, LED 구동 제어부는 제 1 발광그룹 및 제 2 발광그룹의 직병렬 연결관계를 제어하며, 상기 제 1 발광그룹 및 상기 제 2 발광그룹을 포함하는 LED 발광부는, 상기 LED 구동 제어부의 제어에 따라 상기 제 1 발광그룹 및 상기 제 2 발광그룹이 직렬 또는 병렬 중 어느 하나로 연결되도록 회로를 변경하는 제 1 스위치, 제 2 스위치 및 제 3 스위치를 더 포함하고, 상기 LED 구동 제어부는 상기 제 1 제어신호 및 상기 제 2 제어신호에 따라 상기 제 1 스위치 내지 제 3 스위치를 제어하여 상기 제 1 발광그룹과 상기 제 2 발광그룹의 연결 관계를 병렬 또는 직렬로 제어하도록 구성될 수 있다.
바람직하게, 제어 로직은 입력되는 정류전압이 상승구간에 있는 경우 제 1 문턱전압에서 상기 산출된 정류전압의 변화량을 차감한 전압레벨을 제 1 기준전압으로 설정하고, 제 2 문턱전압에서 상기 산출된 정류전압의 변화량을 차감한 전압레벨을 제 2 기준전압으로 설정하며, 상기 제어 로직은 입력되는 정류전압이 하강구간에 있는 경우 상기 제 1 문턱전압과 상기 산출된 정류전압의 변화량을 합산한 전압레벨을 제 1 기준전압으로 설정하고, 제 2 문턱전압과 상기 산출된 정류전압의 변화량을 합산한 전압레벨을 제 2 기준전압으로 설정하도록 구성될 수 있다.
바람직하게, 제어 로직은 상기 입력되는 정류전압의 전압레벨이 상기 제 1 기준전압 이상이고 상기 제 2 기준전압 미만인 경우, 상기 제 1 스위치와 상기 제 2 스위치를 턴-온하고 상기 제 3 스위치를 턴-오프하여, 상기 제 1 발광그룹과 상기 제 2 발광그룹이 병렬로 연결되도록 제어하도록 구성될 수 있다.
바람직하게, 제어 로직은 상기 입력되는 정류전압의 전압레벨이 상기 제 2 기준전압 이상인 경우, 상기 제 1 스위치와 상기 제 2 스위치를 턴-오프하고 상기 제 3 스위치를 턴-온하여, 상기 제 1 발광그룹과 상기 제 2 발광그룹이 직렬로 연결되도록 제어하도록 구성될 수 있다.
상술한 바와 같이 본 발명에 따르면, 전압 에지 검출부를 이용하여 입력전압의 증가 또는 감소의 기울기를 검출하고, 그에 따라 교류 LED 조명장치의 구동제어 시점을 정확히 제어할 수 있다는 효과를 기대할 수 있다.
또한, 본 발명에 따르면, 전압 에지 검출부를 이용하여 입력전압의 증가 또는 감소의 기울기를 검출하고, 그에 따라 복수의 발광그룹들 간의 직병렬 연결 관계를 변경 시점을 정밀하게 제어할 수 있다는 효과를 기대할 수 있다.
또한, 본 발명에 따르면, 정류전압의 전압레벨에 따라 복수의 LED 발광그룹들 간의 직병렬 연결 관계를 능동적으로 제어하여, 일정한 전압레벨 이상에서 모든 LED 발광그룹들이 발광되어 조명장치의 광 균일성 및 밝기를 개선할 수 있다는 효과를 기대할 수 있다.
도 1은 종래기술에 따른 교류 LED 조명장치의 구성 블록도.
도 2는 도 1에 도시한 종래기술에 따른 교류 LED 조명장치의 정류전압과 LED 구동전류의 파형을 도시한 파형도.
도 3은 본 발명의 바람직한 일 실시예에 따른 교류 LED 조명장치의 구성 블록도.
도 4는 본 발명의 바람직한 일 실시예에 따른 교류 LED 조명장치의 회로도.
도 5는 본 발명의 바람직한 일 실시예에 따른 교류 LED 조명장치의 정류전압과 LED 구동전류의 파형을 도시한 파형도.
도 6a는 종래기술에 따른 교류 LED 조명장치의 정류전압과 LED 제어시점의 관계를 도시한 파형도.
도 6b는 본 발명의 바람직한 일 실시예에 따른 교류 LED 조명장치의 정류전압과 LED 제어시점의 관계를 도시한 파형도.
도 7a는 본 발명의 바람직한 일 실시예에 따른 제 1 발광그룹과 제 2 발광그룹이 병렬로 연결되는 회로도.
도 7b는 본 발명의 바람직한 일 실시예에 따른 제 1 발광그룹과 제 2 발광그룹이 직렬로 연결되는 회로도.
후술하는 본 발명에 대한 상세한 설명은, 본 발명이 실시될 수 있는 특정 실시예를 예시로서 도시하는 첨부 도면을 참조한다. 이들 실시예는 당업자가 본 발명을 실시할 수 있기에 충분하도록 상세히 설명된다. 본 발명의 다양한 실시예는 서로 다르지만 상호 배타적일 필요는 없음이 이해되어야 한다. 예를 들어, 여기에 기재되어 있는 특정 형상, 구조 및 특성은 일 실시예에 관련하여 본 발명의 정신 및 범위를 벗어나지 않으면서 다른 실시예로 구현될 수 있다. 또한, 각각의 개시된 실시예 내의 개별 구성요소의 위치 또는 배치는 본 발명의 정신 및 범위를 벗어나지 않으면서 변경될 수 있음이 이해되어야 한다. 따라서, 후술하는 상세한 설명은 한정적인 의미로서 취하려는 것이 아니며, 본 발명의 범위는 적절하게 설명된다면 그 청구항들이 주장하는 것과 균등한 모든 범위와 더불어 첨부된 청구항에 의해서만 한정된다. 도면에서 유사한 참조부호는 여러 측면에 걸쳐서 동일하거나 유사한 기능을 지칭한다.
이하, 본 발명이 속하는 기술분야에서 통상의 지식을 가진 자가 본 발명을 용이하게 실시할 수 있도록 하기 위하여, 본 발명의 바람직한 실시예들에 관하여 첨부된 도면을 참조하여 상세히 설명하기로 한다.
[본 발명의 바람직한 실시예]
본 발명의 실시예에서, 용어 '발광그룹'이란 복수의 LED들이 직렬/병렬/직병렬로 연결되어 조명장치 내에서 발광하는 LED들(엘이디 패키지들)의 집합으로서, 제어부의 제어에 따라 하나의 단위로서 동작이 제어되는(즉, 같이 점등/소등되는) LED들의 집합을 의미한다.
또한, 용어 '문턱전압(VTH)'이란 하나의 발광그룹을 구동할 수 있는 전압레벨로서, '제 1 문턱전압(VTH1)'은 제 1 발광그룹을 구동할 수 있는 전압레벨을 의미하며, '제 2 문턱전압(VTH2)'은 제 1 및 제 2 발광그룹을 구동할 수 있는 전압레벨을 의미한다. 제 1 발광그룹의 문턱전압과 제 2 발광그룹의 문턱전압이 동일한 경우, 제 2 문턱전압(VTH2)은 2VTH1이다. 따라서 이하에서 '제 n 문턱전압(VTHn)'이라함은 제 1 내지 제 n 발광그룹을 모두 구동할 수 있는 전압레벨을 의미한다.
도 3은 본 발명의 바람직한 일 실시예에 따른 교류 LED 조명장치의 구성 블록도이다. 이하에서, 도 3을 참조하여 본 발명의 바람직한 일 실시예에 따른 교류 LED 조명장치의 구성과 기능에 대하여 상세하게 설명하도록 한다.
도 3에 도시된 바와 같이, 본 발명에 따른 교류 LED 조명장치는, 정류부(100), LED 구동 제어부(200) 및 LED 발광부(300)를 포함할 수 있다.
정류부(100)는 교류 LED 조명장치의 내부 또는 외부의 교류 공급원으로부터 교류전원(VAC)을 인가받아 정류하여 정류전원(Vrec)을 출력하는 기능을 수행하도록 구성될 수 있다. 전술한 바와 같이, 엘이디 조명장치의 특성상 SMPS 등의 정전류/정전압 회로를 구비할 수 없으므로, 본 발명에 따른 정류부(100)는 반파 정류회로 또는 풀 브리지로 구성된 전파 정류회로로 구현될 수 있다. 또한, 도시되지는 않았으나, 본 발명에 따른 정류부(100)는 서지전압으로부터 회로를 보호할 수 있는 바리스터 등의 소자로 구현될 수 있는 서지 보호부(미도시), 과전류로부터 회로를 보호할 수 있는 퓨즈 등의 소자로 구현될 수 있는 퓨즈부(미도시)를 더 포함할 수도 있다.
본 발명에 따른 LED 발광부(300)는 정류부(100)로부터 인가되는 정류전압(Vrec)을 공급받아 발광하게 된다. 다양한 형태의 LED 발광부(300)가 본 발명에 따른 교류 LED 조명장치에 채택될 수 있으나, 보다 바람직하게 정류전압(Vrec)의 전압레벨에 따라 LED 구동 제어부(200)의 제어에 따라 LED 발광부(300)를 구성하는 복수의 LED 발광그룹들 간의 연결관계가 직렬 또는 병렬로 스위칭될 수 있는 LED 발광부(300)가 이용될 수 있다. 이러한 직/병렬 스위칭 기능을 수행하기 위하여, 본 발명에 따른 LED 발광부(300)는, 적어도 하나 이상의 LED를 포함하는 제 1 발광그룹(310), 적어도 하나 이상의 LED를 포함하는 제 2 발광그룹(320)과 LED 구동 제어부(200)의 제어에 따라 제 1 발광그룹(310) 및 제 2 발광그룹(320) 사이의 연결을 직렬 또는 병렬로 스위칭하기 위한 제 1 스위치(S1), 제 2 스위치(S2), 제 3 스위치(S3)를 포함하여 구성될 수 있다. 이하에서, 설명 및 이해의 편의를 위하여 직렬로 연결된 복수의 LED를 포함하며, 동일한 문턱전압을 갖는 제 1 발광그룹(310) 및 제 2 발광그룹(320)을 기준으로 설명하지만, 본 발명이 이에 제한되지 아니하며, 본 발명의 요지를 포함하고 있는 다양한 LED 발광부(300)의 구성이 본 발명의 권리범위에 속함은 당업자에게 자명할 것이다. 한편, 전술한 제 1 스위치(S1), 제 2 스위치(S2), 제 3 스위치(S3)는, LED 구동 제어부(200)로부터 입력되는 스위치 제어신호에 따라 턴-온 또는 턴-오프 될 수 있는 금속 산화막 반도체 전계효과 트랜지스터(MOSFET), 절연 게이트 양극성 트랜지스터(IGBT), 접합형 트랜지스터(BJT), 접합형 전계효과 트랜지스터(JFET), 사이리스터(Silicon controlled rectifier), 트라이악(Triac) 중 하나를 이용하여 구현될 수 있다. 또한, 본 발명에 따른 제 1 스위치(S1), 제 2 스위치(S2), 제 3 스위치(S3)는 LED 구동 제어부(200)의 제어에 따라 스위치를 통해 흐르는 전류를 미리 설정된 정전류 값으로 정전류 제어하도록 구성될 수도 있다.
도 3에 도시된 바와 같이, 제 1 스위치(S1)는 제 1 발광그룹(310)의 캐소드단과 접지(GND) 사이에 연결되며, 제 2 스위치(S2)는 제 1 발광그룹(310)의 애노드단과 제 2 발광그룹(320)의 애노드단 사이에 연결되고, 제 3 스위치(S3)는 제 1 발광그룹(310)의 캐소드단과 제 2 발광그룹(320)의 애노드단 사이에 연결되어, LED 구동 제어부(200)로부터 출력되는 스위치 제어신호에 따라 턴-온 되거나 또는 턴-오프된다.
본 발명에 따른 LED 구동 제어부(200)는 정류부(100)로부터 출력되는 정류전압(Vrec)을 입력받고, 입력되는 정류전압(Vrec)의 전압레벨과 기준전압을 비교하여 그 결과에 따라 LED 발광부(300)의 제 1 발광그룹(310)과 제 2 발광그룹(320) 사이의 직병렬 연결관계를 제어하는 기능을 수행하게 된다. 이러한 기능을 수행하기 위하여, 도 3에 도시되어 있는 바와 같이, 본 발명에 따른 LED 구동 제어부(200)는 전압 에지 검출부(240), 기준전압 생성기(220), 비교부(230) 및 제어 로직(210)을 포함할 수 있다.
전압 에지 검출부(240)는 현재 입력되고 있는 정류전압(Vrec)의 기울기를 검출하고, 검출된 정류전압의 기울기에 대응하는 제 2 제어신호(EN_2)를 생성하여 제어 로직(210)으로 출력하는 기능을 수행하게 된다. 도 3에 도시되어 있는 바와 같이, 전압 에지 검출부(240)는 LED 발광부(300) 양단의 사이의 전압, 즉, 정류전압(Vrec)을 모니터링하고, 전압레벨의 변화량에 기초하여 현재 입력되고 있는 정류전압(Vrec)의 기울기를 검출한다. 전압 에지 검출부(240)는 검출된 기울기에 대응하는 제 2 제어신호(EN_2)를 생성하여 제어 로직(210)으로 출력하게 된다. 실시예를 구성하기에 따라, 제 2 제어신호(EN_2)는 정류전압(Vrec)이 현재 상승 구간에 있는지 또는 하강 구간에 있는지 여부를 지시하는 정보만을 포함할 수도 있으며, 또는 검출된 기울기 정보 자체를 포함할 수도 있다.
기준전압 생성기(220)는 제어 로직(210)으로부터 출력되는 기준전압 설정신호(CS4)를 입력받고, 입력된 기준전압 설정신호에 따라 기준전압(VREF)을 생성하여 비교부(230)로 출력하는 기능을 수행하게 된다. 일 실시예에 있어, 본 발명에 따른 기준전압 생성기(220)는 기준전압 설정신호(CS4)에 따라 제 1 문턱전압(VTH1)을 기준전압(VREF)으로 출력할 수 있으며, 다른 기준전압 설정신호(CS4)를 입력받는 경우 제 2 문턱전압(VTH2)을 기준전압(VREF)으로 출력하도록 구성될 수 있다. 또한, 본 발명에 따른 LED 구동 제어부(200)가 신호처리에 따른 지연을 보상하도록 구성된 경우, 기준전압 생성기(220)는 기준전압 설정신호(CS4)에 따라 정류전압(Vrec)의 상승구간에서는 제 1 문턱전압(VTH1)을 조정한 전압(예를 들어, 제 1 문턱전압(VTH1)의 90%에 해당되는 전압 등)을 기준전압(VREF)으로 출력할 수 있으며, 다른 기준전압 설정신호(CS4)를 입력받는 경우 제 2 문턱전압(VTH2)을 조정한 전압(예를 들어, 제 2 문턱전압(VTH2)의 90%에 해당되는 전압 등)을 기준전압(VREF)으로 출력하도록 구성될 수 있다. 또한, 본 발명에 따른 기준전압 생성기(220)는 기준전압 설정신호(CS4)에 따라 정류전압(Vrec)의 하강구간에서는 제 1 문턱전압(VTH1)을 조정한 전압(예를 들어, 제 1 문턱전압(VTH1)의 110%에 해당되는 전압 등)을 기준전압(VREF)으로 출력할 수 있으며, 다른 기준전압 설정신호(CS4)를 입력받는 경우 제 2 문턱전압(VTH2)을 조정한 전압(예를 들어, 제 2 문턱전압(VTH2)의 110%에 해당되는 전압 등)을 기준전압(VREF)으로 출력하도록 구성될 수 있다.
비교부(230)는 설정된 기준전압(VREF)과 현재 입력되고 있는 정류전압(Vrec)의 전압레벨을 비교하여, 비교결과에 대응하는 제 1 제어신호(EN_1)를 제어 로직(210)으로 출력하는 기능을 수행하게 된다. 도 3에 도시된 바와 같이, 본 발명에 따른 비교부(230)는 연산 증폭기를 이용하여 구성될 수 있다. 비교부(230)의 반전 입력에는 기준전압 생성기(220)로부터 출력되는 기준전압(VREF)이 입력되고, 비교부(230)의 비반전 입력에는 센싱저항(Rs) 양단의 센싱전압(VB)이 입력된다. 비교부(230)는 설정된 기준전압(VREF)과 센싱저항(Rs) 양단의 센싱전압(VB)을 비교하고, 비교결과에 대응하는 제 1 제어신호(EN_1)를 제어 로직(210)으로 출력하도록 구성된다.
제어 로직(210)은 비교부(230)로부터 입력되는 제 1 제어신호(EN_1)에 따라 제 1 발광그룹(310)과 제 2 발광그룹(320)의 직병렬 연결관계를 제어하며, 제 1 제어신호(EN_1)와 전압 에지 검출부(240)로부터 입력되는 제 2 제어신호(EN_2)에 기초해 기준전압 설정신호(CS4)를 출력하는 기능을 수행하게 된다.
이를 보다 상세하게 살펴보면, 먼저, 제어 로직(210)은 정류전압(Vrec)의 전압레벨이 상승구간에 있으면서 제 1 문턱전압(VTH1)에 도달하는 시점에 제 1 발광그룹(310)과 제 2 발광그룹(320)을 병렬로 연결되도록, 제 1 스위치(S1)와 제 2 스위치(S2)를 턴-온하기 위한 제 1 스위치 제어신호(CS1) 및 제 2 스위치 제어신호(CS2)를 생성하여 제 1 스위치(S1) 및 제 2 스위치(S2)로 출력하고, 제 3 스위치(S3)를 턴-오프하기 위한 제 3 스위치 제어신호(CS3)를 생성하여 제 3 스위치(S3)로 출력한다. 그 결과 구성되는 제 1 발광그룹(310)과 제 2 발광그룹(320) 사이의 병렬 연결관계가 도 7a에 도시되어 있다. 또한, 정류전압(Vrec)의 전압레벨이 상승구간에 있으면서 제 2 문턱전압(VTH2)에 도달하는 시점에, 제어 로직(210)은 제 1 발광그룹(310)과 제 2 발광그룹(320)이 직렬로 연결되도록, 제 1 스위치(S1)와 제 2 스위치(S2)를 턴-오프하기 위한 제 1 스위치 제어신호(CS1) 및 제 2 스위치 제어신호(CS2)를 생성하여 제 1 스위치(S1) 및 제 2 스위치(S2)로 출력하고, 제 3 스위치(S3)를 턴-온하기 위한 제 3 스위치 제어신호(CS3)를 생성하여 제 3 스위치(S3)로 출력한다. 그 결과 구성되는 제 1 발광그룹(310)과 제 2 발광그룹(320) 사이의 직렬 연결관계가 도 7b에 도시되어 있다.
또한, 정류전압(Vrec)의 전압레벨이 하강구간에 있으면서 제 2 문턱전압(VTH2)에 도달하는 시점에, 제 1 발광그룹(310)과 제 2 발광그룹(320)을 병렬로 연결되도록, 제 1 스위치(S1)와 제 2 스위치(S2)를 턴-온하기 위한 제 1 스위치 제어신호(CS1) 및 제 2 스위치 제어신호(CS2)를 생성하여 제 1 스위치(S1) 및 제 2 스위치(S2)로 출력하고, 제 3 스위치(S3)를 턴-오프하기 위한 제 3 스위치 제어신호(CS3)를 생성하여 제 3 스위치(S3)로 출력한다. 한편, 제어 로직(210)은 정류전압(Vrec)의 전압레벨이 하강구간에 있으면서 제 1 문턱전압(VTH1)에 도달하는 시점에, 제 1 스위치(S1), 제 2 스위치(S2) 및 제 3 스위치(S3)를 모두 턴-오프한다.
또한, 본 발명에 따른 제어 로직(210)은 전술한 바와 같이 제 1 제어신호(EN_1) 및 제 2 제어신호(EN_2)에 기초해 기준전압 설정신호(CS4)를 생성하여 기준전압 생성기(220)로 출력하게 된다. 이를 구체적으로 살펴보면, 제어 로직(210)은 현재 기준전압(VREF)이 제 1 문턱전압(VTH1)으로 설정되어 있는 상태에서 정류전압(Vrec)의 전압레벨이 제 1 문턱전압(VTH1)에 도달한 경우, 현재 입력되고 있는 정류전압(Vrec)이 상승구간에 있다면 기준전압(VREF)을 제 2 문턱전압(VTH2)으로 설정하며, 현재 입력되고 있는 정류전압이 하강구간에 있다면 기준전압(VREF)을 제 1 문턱전압(VTH1)으로 유지하도록 기준전압 설정신호(CS4)를 생성한다. 또한, 제어 로직(210)은 현재 기준전압(VREF)이 제 2 문턱전압(VTH2)으로 설정되어 있는 상태에서 정류전압(Vrec)의 전압레벨이 제 2 문턱전압(VTH2)에 도달한 경우, 현재 입력되고 있는 정류전압(Vrec)이 상승구간에 있다면 기준전압(VREF)을 제 2 문턱전압(VTH2)으로 유지하며, 현재 입력되고 있는 정류전압(Vrec)이 하강구간에 있다면 기준전압(VREF)을 제 1 문턱전압(VTH1)으로 설정하도록 기준전압 설정신호(CS4)를 생성하도록 구성된다.
한편, 보다 바람직하게, 본 발명에 따른 제어 로직(210)은 LED 구동 제어부(200) 내에서의 신호처리에 따라 발생하는 지연을 보상할 수 있도록 기준전압 설정신호(CS4)를 생성할 수 있다.
도 6a는 종래기술에 따른 교류 LED 조명장치의 정류전압과 LED 제어시점의 관계를 도시한 파형도이다. 도 6a를 참조하여 LED 구동 제어부(200) 내에서의 신호처리에 따라 발생하는 지연에 대하여 예를 들어 설명하도록 한다. 도 6a에는 기준전압(VREF)이 문턱전압(VTH)과 동일하게 설정되는 실시예가 도시되어 있다. 따라서, 제 1 기준전압(VREF1)은 제 1 문턱전압(VTH1)이며, 제 2 기준전압(VREF2)은 제 2 문턱전압(VTH2)이 된다. 또한, 도 6a에서, 정류전압의 전압레벨이 기준전압(VREF)(즉, 문턱전압(VTH)에 도달한 시점, 즉, LED 구동 제어부(200)에 의해 제어가 개시되는 시점(t1, t2, t4, t5)이 점선으로 도시되어 있으며, 실제 스위치들의 제어가 수행되어 제 1 발광그룹(310)과 제 2 발광그룹(320)의 직병렬 연결관계가 변경되는 시점(t1+td, t2+td, t4+td, t5+td)이 실선으로 도시되어 있다. 도 6a를 참조하여 살펴보면, 정류전압(Vrec)의 전압레벨이 제 1 문턱전압(VTH1)으로부터 상승하여 제 2 문턱전압(VTH2)에 도달하는 시점(t2)에, 제어 로직(210)은 제 1 발광그룹(310)과 제 2 발광그룹(320)을 직렬로 연결하기 위하여 제 1 스위치 제어신호(CS1), 제 2 스위치 제어신호(CS2) 및 제 3 스위치 제어신호를 생성하여 출력한다. 제 1 스위치(S1), 제 2 스위치(S2) 및 제 3 스위치(S3)는 입력되는 제어신호에 따라 제 1 발광그룹(310)과 제 2 발광그룹(320) 연결관계를 직렬로 변경한다. 이러한 경우, 실제 스위치들이 직병렬 연결관계를 변경하는 시점은, 정류전압(Vrec)의 전압레벨이 제 2 문턱전압(VTH2)에 도달하는 시점으로부터 소정의 시간이 경과한 시점(즉, 지연시간(td)가 더 경과한 시점)이 된다. 즉, 정류전압(Vrec)의 전압레벨이 제 2 문턱전압(VTH2)에 도달하는 시점(t2)과 실제 스위치들의 스위칭이 일어나는 시점(t2+td) 사이에 지연시간(td)만큼의 지연이 발생한다.
따라서, 본 발명에 따른 제어 로직(210)은 전술한 바와 같은 지연을 보상할 수 있도록 구성될 수 있다. 도 6b는 본 발명의 바람직한 일 실시예에 따른 교류 LED 조명장치의 정류전압과 LED 제어시점의 관계를 도시한 파형도이다. 도 6b를 참조하여, 본 발명에 따른 제어 로직(210)의 지연보상을 위한 구성과 기능에 대하여 살펴보도록 한다. 시스템 내부의 신호처리에 의해 발생하는 지연시간(td)이 일정하므로, 제어 로직(210)은 제 2 제어신호(EN_2)에 포함된 정류전압(Vrec)의 실제 기울기 정보를 이용하여 지연시간(td) 동안의 정류전압(Vrec)의 전압레벨의 변화량(ΔV)을 산출할 수 있고, 이에 기초하여 기준전압(VREF)을 설정할 수 있다. 물론 실시예를 구성하기에 따라, 전압 에지 검출부(240)가 지연시간(td) 동안의 정류전압(Vrec)의 전압레벨의 실제 변화량(ΔV)을 검출하고, 검출된 변화량을 제 2 제어신호(EN_2)에 포함하여 제어 로직(210)으로 출력하며, 제어 로직(210)은 제 2 제어신호(EN_2)에 포함된 지연시간(td) 동안의 정류전압(Vrec)의 전압레벨의 실제 변화량(ΔV)을 이용하여 기준전압(VREF)을 설정할 수 있다. 즉, 본 발명에 따른 제어 로직(210)은 산출되거나 또는 실측된 지연시간(td) 동안의 정류전압(Vrec)의 전압레벨의 변화량(ΔV)과 문턱전압(VTH)을 이용하여 기준전압(VREF)을 설정하도록 구성될 수 있다. 따라서, 정류전압(Vrec)이 상승 구간에 있는 경우, 제어 로직(210)은 제 1 문턱전압(VTH1)에서 전압레벨 변화량(ΔV)을 차감한 전압값을 제 1 기준전압(VREF1')으로 설정하며, 제 2 문턱전압(VTH2)에서 전압레벨 변화량(ΔV)을 차감한 전압값을 제 2 기준전압(VREF2')으로 설정하도록 구성될 수 있다. 또한, 유사하게, 정류전압(Vrec)이 하강 구간에 있는 경우, 제어 로직(210)은 제 1 문턱전압(VTH1)과 전압레벨 변화량(ΔV)을 합산한 전압값을 제 1 기준전압(VREF1'')으로 설정함며, 제 2 문턱전압(VTH2)과 전압레벨 변화량(ΔV)을 합산한 전압값을 제 2 기준전압(VREF2'')으로 설정하도록 구성될 수 있다.
도 6b에서, 정류전압의 전압레벨이 기준전압(VREF)(즉, 문턱전압(VTH)에서 지연시간(td) 동안의 정류전압(Vrec)의 전압레벨의 변화량(ΔV)을 차감하거나 또는 합산하여 조정되는 기준전압)에 도달한 시점, 즉, LED 구동 제어부(200)에 의해 제어가 개시되는 시점(t1-td, t2-td, t4-td, t5-td)이 점선으로 도시되어 있으며, 실제 스위치들의 제어가 수행되어 제 1 발광그룹(310)과 제 2 발광그룹(320)의 직병렬 연결관계가 변경되는 시점(t1, t2, t4, t5)이 실선으로 도시되어 있다. 도 6b를 참조하여 살펴보면, 제 1 문턱전압(VTH1)이 65V이고, 제 2 문턱전압(VTH2)이 130V이며, 정류전압(Vrec)의 실제 기울기 정보를 이용하여 산출된 지연시간(td) 동안의 정류전압(Vrec)의 변화량(ΔV)이 10V이라고 가정한다. 이러한 경우, 정류전압(Vrec)의 상승 구간에서 정류전압(Vrec)의 전압레벨이 제 2 문턱전압(VTH2)에 도달하는 시점(t2)에 스위치들을 제어하고자 하는 경우, 제어 로직(210)은 제 2 문턱전압(VTH2)(130V)에서 지연시간(td) 동안의 변화량(10V)을 뺀 120V(조정된 제 2 문턱전압(VTH2))를 상승구간에서의 제 2 기준전압(VREF2')으로 설정할 수 있다. 따라서, 정류전압(Vrec)의 전압레벨이 120V에 도달하는 시점(t2-td)에서 스위치들의 제어를 위한 처리가 개시되고, 실제 스위치들이 스위칭되는 시점(t2)에 정류전압(Vrec)의 전압레벨이 제 2 문턱전압(VTH2)(130V)에 도달하게 되므로, 전술한 바와 같은 지연이 보상될 수 있다. 유사하게, 정류전압(Vrec)의 하강 구간에서 정류전압(Vrec)의 전압레벨이 제 2 문턱전압(VTH2)에 도달하는 시점(t4)에 스위치들을 제어하고자 하는 경우, 제어 로직(210)은 제 2 문턱전압(VTH2)(130V)에서 지연시간(td) 동안의 변화량(ΔV)(10V)을 더한 140V(조정된 제 2 문턱전압(VTH2))를 제 2 기준전압(VREF2'')으로 설정할 수 있다. 따라서, 정류전압(Vrec)의 전압레벨이 140V에 도달하는 시점(t4-td)에서 스위치들의 제어를 위한 처리가 개시되고, 처리의 개시 후 지연시간이 경과한 시점, 즉, 실제 스위치들이 스위칭되는 시점(t4)에 정류전압(Vrec)의 전압레벨이 제 2 문턱전압(VTH2)(130V)에 도달하게 되므로, 전술한 바와 같은 지연이 보상될 수 있다.
한편, 오동작을 방지하기 위하여, 본 발명에 따른 제어 로직(210)은 지연시간(td) 보상을 수행함에 있어 마진(margin)값을 더 적용하도록 구성될 수도 있다. 예를 들어, 마진값이 3V로 설정되어 있는 실시예를 가정하면, 지연시간(td) 동안 10V가 변화할 것으로 산출되거나 또는 검출되는 경우, 본 발명에 따른 제어 로직(210)은 산출된 변화량(ΔV)(즉, 10v)으로부터 미리 설정된 마진값을 차감하여 지연시간(td) 보상을 위해 기준전압(VREF)을 조정하게될 기준전압 조정값을 산출하고, 산출된 기준전압 조정값을 이용하여 기준전압(VREF)을 설정하도록 구성될 수 있다. 이러한 경우, 제어 로직은 산출된 지연시간 동안의 정류전압의 변화량(ΔV)(10V)으로부터 미리 설정된 마진값(3V)을 차감하여 기준전압 조정값(7V)을 산출하고, 정류전압(Vrec)의 상승구간에서는 문턱전압(VTH)으로부터 산출된 기준전압 조정값(7V)을 차감한 전압레벨을 기준전압(VREF)으로 설정하도록 기준전압 설정신호(CS4)를 생성하며, 정류전압(Vrec)의 하강구간에서는 문턱전압(VTH)에 산출된 기준전압 조정값(7V)을 합산한 전압레벨을 기준전압(VREF)으로 설정하도록 기준전압 설정신호(CS4)를 생성할 수 있다.
다른 한편으로, 오동작을 방지하기 위하여, 본 발명에 따른 제어 로직(210)은 지연시간(td) 보상을 수행함에 있어 최소 기준전압 조정값 및 최대 기준전압 조정값을 더 적용하도록 구성될 수도 있다. 즉, 본 발명에 따른 제어 로직(210)은 산출된 변화량(ΔV)과 설정된 최소 기준전압 조정값 및 설정된 최대 기준전압 조정값을 비교하고, 산출된 변화량(ΔV)이 설정된 최소 기준전압 조정값 이상이고 설정된 최대 기준전압 조정값 이하인 경우 산출된 변화량(ΔV)을 기준전압 조정값으로 하여 기준전압(VREF)을 설정하고, 산출된 변화량(ΔV)이 설정된 최소 기준전압 조정값 미만인 경우 설정된 최소 기준전압 조정값을 기준전압 조정값으로 하여 기준전압(VREF)을 설정하며, 산출된 변화량(ΔV)이 설정된 최대 기준전압 조정값을 초과하는 경우 설정된 최대 기준전압 조정값을 기준전압 조정값으로 하여 기준전압(VREF)을 설정하도록 구성될 수 있다. 예를 들어, 최소 기준전압 조정값이 5V, 최대 기준전압 조정값이 15V로 설정되어 있는 실시예를 가정하면, 제어 로직(210)은 산출된 변화량(ΔV)이 최소 기준전압 조정값 이상이면서 최대 기준전압 조정값 이하인 경우(예를 들어 7V), 산출된 변화량(ΔV)을 기준전압 조정값으로 하여 기준전압(VREF)을 설정하게 된다. 반면, 산출된 변화량(ΔV)이 최소 기준전압 조정값 미만인 경우(예를 들어, 3V), 제어 로직(210)은 설정된 최소 기준전압 조정값을 기준전압 조정값으로 하여 기준전압(VREF)을 설정하게 된다. 또한, 산출된 변화량(ΔV)이 최대 기준전압 조정값을 초과하는 경우(예를 들어, 16V), 제어 로직(210)은 설정된 최대 기준전압 조정값을 기준전압 조정값으로 하여 기준전압(VREF)을 설정하게 된다.
또한, 실시예를 구성하기에 따라, 본 발명에 따른 제어 로직(210)은 전술한 바와 같은 마진값, 최소 기준전압 조정값, 최대 기준전압 조정값을 더 적용하도록 구성될 수도 있다.
표 1은 지연시간 동안의 전압 변화량을 보상하기 위한 상승구간, 하강구간에서의 목표 문턱전압에 도달하는 시점에 실질적인 스위칭 제어가 이루어질 수 있도록 설정되는 조정된 기준전압을 나타내는 표이다.
표 1
목표 문턱전압 | 구간 | 조정된 기준전압(VREF) |
VTH1 | 상승 | VREF1' = VTH1 - ΔV |
VTH1 | 하강 | VREF1'' = VTH1 + ΔV |
VTH2 | 상승 | VREF2' = VTH2 - ΔV |
VTH2 | 하강 | VREF2'' = VTH2 + ΔV |
표 1에 나타나 있는 바와 같이, 정류전압(Vrec)의 상승구간에서는 지연시간 동안의 정류전압(Vrec)의 변화량을 빼서 사전적으로 제어가 개시될 수 있도록 하고, 정류전압(Vrec)의 하강구간에서는 지연시간 동안의 정류전압(Vrec)의 변화량을 더하여 사전적으로 제어가 개시될 수 있도록 할 수 있다.
한편, 본 발명에 따른 LED 구동 제어부(200)는 도 3에 도시된 바와 같이, 정류전압(Vrec) 입력노드와 센싱저항(Rs) 사이에 위치되어, 제어 로직(210)으로부터 출력되는 제어신호에 따라 센싱저항(Rs)과 정류전압(Vrec) 입력노드와 센싱저항(Rs) 사이의 연결을 제어하는 제 4 스위치(S4)를 더 포함할 수 있다.
도 4는 본 발명의 바람직한 일 실시예에 따른 교류 LED 조명장치의 회로도이다. 도 4에 도시된 실시예는, 도 3에 도시된 제 1 스위치(S1), 제 2 스위치(S2), 제 3 스위치(S3)가 금속 산화막 반도체 전계효과 트랜지스터(MOSFET)를 이용하여 구현된 경우의 회로도를 나타내고 있다. 도 3의 LED 조명장치와 동일한 구성과 기능을 가지므로, 더 이상의 상세한 설명은 생략하기로 한다.
도 5는 본 발명의 바람직한 일 실시예에 따른 교류 LED 조명장치의 정류전압과 LED 구동전류의 파형을 도시한 파형도이다. 이하에서, 도 5를 참조하여, 시간의 경과에 따른 본 발명에 따른 교류 LED 조명장치의 구동과정에 대하여 상세히 살펴보도록 한다.
먼저, 다음의 표 2은 정류전압의 1주기 동안의 정류전압(Vrec)의 전압레벨에 기초한 LED 구동 제어부(200)의 제어에 따른 교류 LED 조명장치의 구성 각부의 동작상태를 정리한 표이다.
표 2
정류전압(Vrec) | 기준전압(VREF) | 정류전압의 기울기 | S1 | S2 | S3 | 동작 |
0 ≤ Vrec〈 VTH1 | VTH1 | 상승 | OFF | OFF | OFF | 안함 |
VTH1 ≤ Vrec 〈 VTH2 | VTH2 | 상승 | ON | ON | OFF | 병렬 |
VTH2 ≤ Vrec ≤Vrec_max | VTH2 | 상승 | OFF | OFF | ON | 직렬 |
VTH2 | 하강 | OFF | OFF | ON | 직렬 | |
VTH1 ≤ Vrec 〈 VTH2 | VTH1 | 하강 | ON | ON | OFF | 병렬 |
0 ≤ Vrec 〈 VTH1 | VTH1 | 하강 | OFF | OFF | OFF | 안함 |
시간구간 1(t0~t1) :
제 4스위치(S4)가 턴-온되면, 센싱저항(Rs)의 양단전압(VB)은 정류전압(Vrec)의 변화에 따라 증가한다. 이 구간에서는 VB가 LED 발광부(300)의 턴온 전압(VTH1)보다 낮으므로, 비교부(230)로부터 출력되는 제 1 제어신호(EN_1)와 전압 에지 검출부(240)로부터 출력되는 제 2 제어신호(EN_2, 상승구간)를 입력받은 제어 로직(210)은 기준전압(VREF)을 제 1 문턱전압(VTH1)으로 설정하도록 하는 기준전압 설정신호(CS4)를 기준전압 생성기(220)로 출력한다. 이때 제 1 스위치(S1), 제 2 스위치(S2), 제 3 스위치(S3)는 모두 턴-오프 상태로 유지된다.
시간구간 2(t1~t2) :
제 4스위치(S4)가 턴-온되어 있는 상태에서, VB가 제 1 문턱전압(VTH1)을 넘게 되는 순간 비교부(230)로부터 출력되는 제 1 제어신호(EN_1)와 전압 에지 검출부(240)에서 출력되는 제 2 제어신호(EN_2, 상승구간)를 수신한 제어 로직(210)은 제 1 스위치(S1)와 제 2 스위치(S2)를 턴-온하고 제 3 스위치(S3)를 턴-오프함으로써, LED 발광부(300)의 제 1 발광그룹(310)과 제 2 발광그룹(320)을 병렬 연결시켜 LED를 발광시킨다. 또한, 제어 로직(210)은 기준전압(VREF)을 제 2 문턱전압(VTH2)으로 설정하도록 기준전압 설정신호(CS4)를 기준전압 생성기(220)로 출력한다. 이 때, LED 발광부(300)에 흐르는 전류는 기준전압(VREF)에 기초해 제 1 전류값(I1)으로 정전류 제어된다.
시간구간 3(t2~t3) :
VB가 제 2 문턱전압(VTH2)을 넘어서는 시점에서, 비교부(230)로부터 출력되는 제 1 제어신호(EN_1)와 전압 에지 검출부(240)에서 출력되는 제 2 제어신호(EN_2, 상승구간)를 수신한 제어 로직(210)은 제 1 스위치(S1)와 제 2 스위치(S2)를 턴-오프하고 제 3 스위치(S3)를 턴-온하여 LED 발광부(300)의 제 1 발광그룹(310)과 제 2 발광그룹(320)이 직렬 연결되도록 구성하여 LED를 발광시킨다. 또한, 제어 로직(210)은 기준전압(VREF)을 제 2 문턱전압(VTH2)으로 유지하도록 기준전압 설정신호(CS4)를 기준전압 생성기(220)로 출력한다. 이 때, LED 발광부(300)에 흐르는 전류는 기준전압(VREF)에 기초해 제 2 전류값(I2)으로 정전류 제어된다.
시간구간 4(t3~t4) :
비교부(230)로부터 출력되는 제 1 제어신호(EN_1)와 전압 에지 검출부(240)에서 출력되는 제 2 제어신호(EN_2, 하강구간)를 수신한 제어 로직(210)은 센싱저항(Rs)에 걸리는 전압(VB)이 아직까지 제 2 문턱전압(VTH2)보다 크다고 판단하여 제 1 스위치(S1)와 제 2 스위치(S2)를 턴-오프 상태를 유지하고록 하고, 제 3 스위치(S3)는 턴-온 상태를 유지하도록 제어한다. 또한, 제어 로직(210)은 기준전압(VREF)을 제 2 문턱전압(VTH2)으로 유지하도록 기준전압 설정신호(CS4)를 기준전압 생성기(220)로 출력한다. 이 때, LED 발광부(300)에 흐르는 전류는 기준전압(VREF)에 기초해 제 2 전류값(I2)으로 정전류 제어된다.
시간구간 5(t4~T5) :
VB가 제 2 문턱전압(VTH2)보다 작아지는 시점에서, 전압 에지 검출부(240)로부터 출력되는 제 2 제어신호(EN_2, 하강)와 비교부(230)로부터 출력되는 제 1 제어신호(EN_1)을 수신한 제어 로직(210)은 제 1 스위치(S1)와 제 2 스위치(S2)를 턴-온하고, 제 3 스위치(S3)는 턴-오프하여 제 1 발광그룹(310)과 제 2 발광그룹(320)이 병렬로 연결되도록 제어한다. 따라서, 시간구간 5에서 제 1 발광그룹(310)과 제 2 발광그룹(320)의 연결관계가 직렬에서 병렬로 변경되어 인가되는 전압에 대응하는 발광을 유지하게 된다. 또한, 제어 로직(210)은 기준전압(VREF)을 제 1 문턱전압(VTH1)으로 설정하도록 하는 기준전압 설정신호(CS4)를 기준전압 생성기(220)로 출력한다. 이 때, LED 발광부(300)에 흐르는 전류는 기준전압(VREF)에 기초해 제 1 전류값(I1)으로 정전류 제어된다.
시간구간 6(t5~t6) :
VB가 제 1 문턱전압(VTH1)보다 낮아지게 되면, 비교부(230)로부터 출력되는 제 1 제어신호(EN_1)와 전압 에지 검출부(240)로부터 출력되는 제 2 제어신호(EN_2, 하향구간)를 수신한 제어 로직(210)은 LED 발광부(300)의 제 1 스위치(S1), 제 2 스위치(S2), 제 3 스위치(S3)를 모두 턴-오프하여 LED 발광부(300)의 LED를 모두 소등시킨다.
이상과 같이 본 발명에서는 구체적인 구성 요소 등과 같은 특정 사항들과 한정된 실시예 및 도면에 의해 설명되었으나 이는 본 발명의 보다 전반적인 이해를 돕기 위해서 제공된 것일 뿐, 본 발명은 상기의 실시예에 한정되는 것은 아니며, 본 발명이 속하는 분야에서 통상적인 지식을 가진 자라면 이러한 기재로부터 다양한 수정 및 변형이 가능하다.
따라서, 본 발명의 사상은 설명된 실시예에 국한되어 정해져서는 아니되며, 후술하는 특허청구범위뿐 아니라 이 특허청구범위와 균등하거나 등가적 변형이 있는 모든 것들은 본 발명 사상의 범주에 속한다고 할 것이다.
Claims (19)
- 교류전압을 정류하여 직류의 정류전압으로 변환하여 출력하는 정류부;적어도 하나 이상의 LED로 구성되는 제 1 발광그룹 및 제 2 발광그룹을 포함하는 LED 발광부; 및상기 정류부로부터 입력되는 상기 정류전압의 전압레벨과 기준전압을 비교하여 상기 제 1 발광그룹과 상기 제 2 발광그룹의 직병렬 연결관계를 제어하는 LED 구동 제어부를 포함하되,상기 LED 구동 제어부는 상기 정류전압의 기울기를 검출하고, 상기 정류전압의 전압레벨과 상기 검출된 상기 정류전압의 기울기를 동시에 감지하여 상기 기준전압을 설정하는 것을 특징으로 하는 교류 LED 조명장치.
- 제 1 항에 있어서,상기 LED 구동 제어부는,현재 입력되고 있는 정류전압의 기울기를 검출하고, 상기 검출된 정류전압의 기울기에 대응하는 제 2 제어신호를 제어 로직으로 출력하는 전압 에지 검출부;상기 제어 로직으로부터 출력되는 기준전압 설정신호에 따라 기준전압을 생성하여 출력하는 기준전압 생성기;설정된 기준전압과 현재 입력되고 있는 정류전압의 전압레벨을 비교하여, 비교결과에 대응하는 제 1 제어신호를 상기 제어 로직으로 출력하는 비교부; 및상기 비교부로부터 입력되는 상기 제 1 제어신호 및 상기 제 2 제어신호를 감지하여 제 1 발광그룹과 상기 제 2 발광그룹의 직병렬 연결관계를 제어하며, 상기 기준전압 설정신호를 출력하는 제어 로직을 포함하는 것을 특징으로 하는 교류 LED 조명장치.
- 제 2 항에 있어서,상기 제 2 제어신호는 상기 현재 입력되고 있는 정류전압이 상승구간에 있는지 또는 하강구간에 있는지 여부에 대한 정보를 포함하는 것을 특징으로 하는 교류 LED 조명장치.
- 제 3 항에 있어서,상기 제어 로직은,상기 기준전압이 제 1 문턱전압으로 설정되어 있는 상태에서 상기 정류전압의 전압레벨이 상기 제 1 문턱전압에 도달한 경우, 상기 현재 입력되고 있는 정류전압이 상승구간에 있다면 상기 기준전압을 제 2 문턱전압으로 변경하며, 상기 현재 입력되고 있는 정류전압이 하강구간에 있다면 상기 기준전압을 제 1 문턱전압으로 유지하도록 상기 기준전압 설정신호를 생성하며,상기 기준전압이 제 2 문턱전압으로 설정되어 있는 상태에서 상기 정류전압의 전압레벨이 상기 제 2 문턱전압에 도달한 경우, 상기 현재 입력되고 있는 정류전압이 상승구간에 있다면 상기 기준전압을 제 2 문턱전압으로 유지하며, 상기 현재 입력되고 있는 정류전압이 하강구간에 있다면 상기 기준전압을 제 1 문턱전압으로 변경하도록 상기 기준전압 설정신호를 생성하는 것을 특징으로 하는 교류 LED 조명장치.
- 제 2 항에 있어서,상기 제 2 제어신호는 상기 현재 입력되고 있는 정류전압의 실제 기울기 정보를 포함하는 것을 특징으로 하는 교류 LED 조명장치.
- 제 5 항에 있어서,상기 제어 로직은,상기 LED 구동 제어부 내에서의 신호처리에 의해 발생하는 지연을 보상하기 위하여, 상기 제 2 제어신호에 포함된 상기 현재 입력되고 있는 정류전압의 실제 기울기 정보를 감지하여 상기 기준전압을 설정하는 것을 특징으로 하는 교류 LED 조명장치.
- 제 2 항에 있어서,상기 LED 발광부는, 상기 정류전압의 전압레벨에 따라 상기 제 1 발광그룹 및 상기 제 2 발광그룹이 직렬 또는 병렬 중 어느 하나로 연결되도록 회로를 변경하는 제 1 스위치, 제 2 스위치 및 제 3 스위치를 더 포함하며,상기 LED 구동 제어부는 상기 제 1 제어신호 및 상기 제 2 제어신호에 따라 상기 제 1 스위치 내지 제 3 스위치를 제어하여 상기 제 1 발광그룹과 상기 제 2 발광그룹의 연결 관계를 병렬 또는 직렬로 제어하는 것을 특징으로 하는 교류 LED 조명장치.
- 제 7 항에 있어서,입력되는 정류전압이 상기 제 1 문턱전압 이상이고 상기 제 2 문턱전압 미만인 경우, 상기 LED 구동 제어부는 상기 제 1 스위치와 상기 제 2 스위치를 턴-온하고 상기 제 3 스위치를 턴-오프하여, 상기 제 1 발광그룹과 상기 제 2 발광그룹이 병렬로 연결되도록 제어하는 것을 특징으로 하는 교류 LED 조명장치.
- 제 7 항에 있어서,입력되는 정류전압이 상기 제 2 문턱전압 이상인 경우, 상기 LED 구동 제어부는 상기 제 1 스위치와 상기 제 2 스위치를 턴-오프하고 상기 제 3 스위치를 턴-온하여, 상기 제 1 발광그룹과 상기 제 2 발광그룹이 직렬로 연결되도록 제어하는 것을 특징으로 하는 교류 LED 조명장치.
- 제 7 항에 있어서,상기 LED 발광부에 포함된 상기 제 1 스위치, 상기 제 2 스위치 및 상기 제 3 스위치의 제어는 상기 LED 구동 제어부로부터 출력되는 스위치 제어신호(CS1~3)에 의해 조절되는 것을 특징으로 하는 교류 LED 조명장치.
- 제 7 항 내지 제 10 항 중 어느 한 항에 있어서,상기 스위치들은 금속 산화막 반도체 전계효과 트랜지스터(MOSFET), 절연 게이트 양극성 트랜지스터(IGBT), 접합형 트랜지스터(BJT), 접합형 전계효과 트랜지스터(JFET), 사이리스터(Silicon controlled rectifier), 트라이악(Triac) 중 선택된 하나인 것을 특징으로 하는 교류 LED 조명장치.
- 정류전압의 전압레벨에 따라 복수의 발광그룹들 간의 직병렬 연결관계를 제어하는 LED 구동 제어부에 있어서,현재 입력되고 있는 정류전압의 기울기를 검출하고, 상기 검출된 정류전압의 기울기에 대응하는 제 2 제어신호를 제어 로직으로 출력하는 전압 에지 검출부;상기 제어 로직으로부터 출력되는 기준전압 설정신호에 따라 기준전압을 생성하여 출력하는 기준전압 생성기;설정된 기준전압과 현재 입력되고 있는 정류전압의 전압레벨을 비교하여, 비교결과에 대응하는 제 1 제어신호를 상기 제어 로직으로 출력하는 비교부; 및상기 비교부로부터 입력되는 상기 제 1 제어신호 및 상기 제 2 제어신호를 감지하여 제 1 발광그룹과 상기 제 2 발광그룹의 직병렬 연결관계를 제어하며, 상기 기준전압 설정신호를 출력하는 제어 로직을 포함하되,상기 제어 로직은 지연시간 동안의 상기 정류전압의 변화량을 산출하고, 상기 정류전압의 상승구간에서는 문턱전압에서 상기 산출된 정류전압의 변화량을 차감한 전압레벨을 기준전압으로 설정하도록 상기 기준전압 설정신호를 생성하며, 상기 정류전압의 하강구간에서는 문턱전압에 상기 산출된 정류전압의 변화량을 합산한 전압레벨을 기준전압으로 설정하도록 상기 기준전압 설정신호를 생성하는 것을 특징으로 하는 LED 구동 제어부.
- 제 12 항에 있어서,상기 전압 에지 검출부로부터 출력되는 상기 제 2 제어신호는 현재 입력되고 있는 정류전압의 실제 기울기 정보를 포함하며,상기 제어 로직은 상기 제 2 제어신호에 포함된 상기 정류전압의 실제 기울기 정보에 상기 지연시간을 대입하여 상기 지연시간 동안의 상기 정류전압의 변화량을 산출하는 것을 특징으로 하는 LED 구동 제어부.
- 제 12 항에 있어서,상기 전압 에지 검출부는 상기 지연시간 동안의 상기 정류전압의 변화량을 검출하고, 상기 검출된 정류전압의 변화량을 더 포함하는 상기 제 2 제어신호를 생성하여 출력하며,상기 제어 로직은 상기 제 2 제어신호에 포함된 상기 검출된 정류전압의 변화량에 기초하여 상기 기준전압 설정신호를 생성하는 것을 특징으로 하는 LED 구동 제어부.
- 제 12 항에 있어서,상기 제어 로직은 상기 산출된 지연시간 동안의 상기 정류전압의 변화량으로부터 미리 설정된 마진값을 차감하여 기준전압 조정값을 산출하고, 상기 정류전압의 상승구간에서는 문턱전압에서 상기 산출된 기준전압 조정값을 차감한 전압레벨을 기준전압으로 설정하도록 상기 기준전압 설정신호를 생성하며, 상기 정류전압의 하강구간에서는 문턱전압에 상기 산출된 기준전압 조정값을 합산한 전압레벨을 기준전압으로 설정하도록 상기 기준전압 설정신호를 생성하는 것을 특징으로 하는 LED 구동 제어부.
- 제 12 항에 있어서,상기 LED 구동 제어부는 제 1 발광그룹 및 제 2 발광그룹의 직병렬 연결관계를 제어하며,상기 제 1 발광그룹 및 상기 제 2 발광그룹을 포함하는 LED 발광부는, 상기 LED 구동 제어부의 제어에 따라 상기 제 1 발광그룹 및 상기 제 2 발광그룹이 직렬 또는 병렬 중 어느 하나로 연결되도록 회로를 변경하는 제 1 스위치, 제 2 스위치 및 제 3 스위치를 더 포함하고,상기 LED 구동 제어부는 상기 제 1 제어신호 및 상기 제 2 제어신호에 따라 상기 제 1 스위치 내지 제 3 스위치를 제어하여 상기 제 1 발광그룹과 상기 제 2 발광그룹의 연결 관계를 병렬 또는 직렬로 제어하는 것을 특징으로 하는 LED 구동 제어부.
- 제 16 항에 있어서,상기 제어 로직은 입력되는 정류전압이 상승구간에 있는 경우 제 1 문턱전압에서 상기 산출된 정류전압의 변화량을 차감한 전압레벨을 제 1 기준전압으로 설정하고, 제 2 문턱전압에서 상기 산출된 정류전압의 변화량을 차감한 전압레벨을 제 2 기준전압으로 설정하며,상기 제어 로직은 입력되는 정류전압이 하강구간에 있는 경우 상기 제 1 문턱전압과 상기 산출된 정류전압의 변화량을 합산한 전압레벨을 제 1 기준전압으로 설정하고, 제 2 문턱전압과 상기 산출된 정류전압의 변화량을 합산한 전압레벨을 제 2 기준전압으로 설정하는 것을 특징으로 하는 LED 구동 제어부.
- 제 17 항에 있어서,상기 제어 로직은 상기 입력되는 정류전압의 전압레벨이 상기 제 1 기준전압 이상이고 상기 제 2 기준전압 미만인 경우, 상기 제 1 스위치와 상기 제 2 스위치를 턴-온하고 상기 제 3 스위치를 턴-오프하여, 상기 제 1 발광그룹과 상기 제 2 발광그룹이 병렬로 연결되도록 제어하는 것을 특징으로 하는 LED 구동 제어부.
- 제 17 항에 있어서,상기 제어 로직은 상기 입력되는 정류전압의 전압레벨이 상기 제 2 기준전압 이상인 경우, 상기 제 1 스위치와 상기 제 2 스위치를 턴-오프하고 상기 제 3 스위치를 턴-온하여, 상기 제 1 발광그룹과 상기 제 2 발광그룹이 직렬로 연결되도록 제어하는 것을 특징으로 하는 LED 구동 제어부.
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NENP | Non-entry into the national phase |
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32PN | Ep: public notification in the ep bulletin as address of the adressee cannot be established |
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