KR101705831B1 - Apparatus for dimming light emmiting devices - Google Patents

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Abstract

교류 전원을 사용하는 교류 발광 장치에 대한 조광을 수행하는 조광 장치로서, 스위칭 제어 신호에 따라 스위칭 되어 상기 교류 전원을 상기 교류 발광 장치로 전달하며, 교류 초퍼가 가능토록 구성된 스위칭부; 상기 교류 발광 장치에 흐르는 전류를 검출하여 전류 검출 신호를 출력하는 전류 검출부; 및 외부의 기기로부터 상기 교류 발광 장치의 조광을 제어하는 조광 제어신호 및 상기 전류 검출신호에 따라 상기 스위칭 제어 신호를 출력하는 제어부를 포함하는 조광 장치가 제공된다.A switching device comprising: a switching unit configured to switch an AC power source according to a switching control signal to transmit the AC power source to the AC light emitting device, and configured to enable an AC chopper; A current detector for detecting a current flowing in the AC light emitting device and outputting a current detection signal; And a control section for outputting the switching control signal in accordance with the dimming control signal for controlling dimming of the AC light emitting device from an external device and the current detection signal.

Description

발광 장치를 위한 조광 장치{APPARATUS FOR DIMMING LIGHT EMMITING DEVICES}TECHNICAL FIELD [0001] The present invention relates to a dimming device for a light emitting device,

본 발명은 발광 장치를 위한 조광장치에 관한 것으로서, 보다 상세하게는 교류를 정류하고 펄스폭 변조 제어를 통해 고속으로 스위칭하여 입력된 교류의 실효전압을 조절함으로써 발광 장치에 대한 조광 기능을 효과적으로 달성하기 위한 발광 장치를 위한 조광장치에 관한 것이다.The present invention relates to a light modulation device for a light emitting device, and more particularly, to a light modulation device for a light emitting device by effectively rectifying an alternating current and switching an effective voltage of an input AC by switching at high speed through pulse width modulation control And more particularly, to a light control device for a light emitting device for a light emitting device.

일반적으로, 램프의 조광(dimming) 기능은 램프의 밝기를 제어하여 사용자의 편의에 따라 사용하기 위한 기능으로서 그 사용이 매우 제한적이었다. 그러나, 현재 전기 에너지 사용량의 증가로 인해 에너지 소비 절약이 매우 중요한 문제로 대두되었고, 그에 따라 종래 단순한 사용자의 편의를 위한 선택적인 기능이었던 램프의 조광 기능은 전기 에너지 절약을 위한 필수적인 기능으로 부각되었다. 또한, 그러한 전기 에너지 절약의 필요성에 부합하고, 친환경 조명을 제공하는 LED(Light Emitting Diode)가 각광받고 있다.Generally, the dimming function of the lamp has a limited use as a function for controlling the brightness of the lamp and using it according to the convenience of the user. However, due to the increase in electric energy consumption, energy saving has become a very important issue. Therefore, the dimming function of the lamp, which was an optional function for convenience of the user, has become an essential function for electric energy saving. In addition, LEDs (Light Emitting Diodes) that meet the necessity of such electric energy saving and provide environment-friendly illumination are attracting attention.

도 1은 일반적인 LED 조광 장치의 구성 블록도이다.1 is a block diagram of a general LED dimming device.

도 1을 참조하면, LED 조광장치는, EMI 필터부(12), AC-DC 컨버터(13), 스위칭부(14),제어 전원공급부(16), PWM(Pulse Width Modulation) 제어부(17), 전류 검출부(18)를 포함한다. AC-DC 컨버터(13)는 교류전원(11)으로부터 인가된 교류 전압을 EMI 필터부(12)를 통해 전달받아 소정 레벨의 직류 전압을 생성한다. 스위칭부(14)는 PWM 제어부(17)의 출력에 따라 온/오프(on/off)되어 직류 전압을 LED(15)에 전달한다. PWM 제어부(17)는 제어 전원 공급부(16) 및 전류 검출부(18)의 출력에 따라 스위칭부(14)의 동작을 제어한다. 1, an LED light modulation apparatus includes an EMI filter unit 12, an AC-DC converter 13, a switching unit 14, a control power supply unit 16, a PWM (Pulse Width Modulation) And a current detector 18. The AC-DC converter 13 receives the AC voltage applied from the AC power source 11 through the EMI filter unit 12 and generates a DC voltage of a predetermined level. The switching unit 14 is turned on / off according to the output of the PWM control unit 17 to transmit the DC voltage to the LED 15. The PWM control unit 17 controls the operation of the switching unit 14 according to the outputs of the control power supply unit 16 and the current detection unit 18. [

그런데, 현실적으로 교류전원(11)에 따른 교류전압은 상용 교류 계통에서 다양한 형태로 형성되는 부하에 따라 전압 레벨이 약 10~20% 가변된다. 이 경우 교류전원(11)의 교류 전압 변화에 따라 LED(15)로 전달되는 직류 전압 레벨도 변화된다. 그러면, LED(15)가 불규칙적으로 점등되어 플리커(flicker) 현상이 나타나는 문제점이 있다. 또한, LED(15)를 구동하기 위해서는 AD-DC 컨버터(13)를 반드시 사용해야 함에 따라, AC-DC 컨버터(13)에 사용되는 전해 콘덴서와 같은 부품들의 수명이나, 신뢰성이 LED 조광 장치의 수명을 감소시키는 문제점이 있다.However, in reality, the AC voltage according to the AC power source 11 varies in the voltage level by about 10 to 20% depending on the load formed in various forms in the commercial AC system. In this case, the DC voltage level transmitted to the LED 15 changes in accordance with the AC voltage change of the AC power source 11. In this case, the LED 15 is irregularly lit, causing a flicker phenomenon. In addition, since the AD-DC converter 13 must be used to drive the LED 15, the lifetime and reliability of the components such as the electrolytic capacitor used in the AC-DC converter 13 can be shortened There is an issue of reducing.

따라서, 본 발명이 해결하고자 하는 과제는 상술한 조광장치의 문제점을 해결할 수 있는 개선된 발광 장치를 위한 조광 장치를 제공하는데 있다.Accordingly, it is an object of the present invention to provide a dimming device for an improved light emitting device capable of solving the problem of the dimming device.

본 발명의 일측면에 의하면, 발광 장치에 대한 조광을 수행하는 조광 장치로서, 교류 전원을 공급받아 전파정류하여 정류 전압을 출력하는 정류부; 스위칭 제어 신호에 따라 스위칭 되어 상기 정류 전압을 상기 발광 장치로 전달하는 스위칭부; 상기 발광 장치에 흐르는 전류를 검출하여 전류 검출 신호를 출력하는 전류 검출부; 및 외부의 기기로부터 상기 발광 장치의 조광을 제어하는 조광 제어신호 및 상기 전류 검출신호에 따라 상기 스위칭 제어 신호를 출력하는 제어부를 포함하는 조광 장치가 제공된다. According to an aspect of the present invention, there is provided a light modulation device for performing dimming on a light emitting device, comprising: a rectifying part that receives an AC power and performs full wave rectification to output a rectified voltage; A switching unit switched according to a switching control signal to transmit the rectified voltage to the light emitting device; A current detector for detecting a current flowing through the light emitting device and outputting a current detection signal; And a control section for outputting the switching control signal in accordance with the dimming control signal for controlling dimming of the light emitting device from an external device and the current detection signal.

상기 제어부는 상기 전류 검출 신호 및 상기 조광 제어 신호 간의 차이에 대응하는 듀티비를 갖는 상기 스위칭 제어 신호를 출력할 수 있다.The control unit may output the switching control signal having a duty ratio corresponding to the difference between the current detection signal and the dimming control signal.

상기 제어부는 램프 신호를 더 입력받고, 상기 제어부는, 상기 조광 제어 신호를 입력 받는 비반전 단자 및 상기 전류 검출 신호를 입력 받는 반전 단자를 포함하는 제1 연산 증폭기; 및 상기 제1 연산 증폭기의 출력을 입력 받는 반전 단자 및 상기 램프 신호를 입력 받는 비반전 단자를 포함하는 비교기를 포함할 수 있다.A first operational amplifier including a non-inverting terminal for receiving the dimming control signal and an inverting terminal for receiving the current detecting signal; And a comparator including an inverting terminal receiving the output of the first operational amplifier and a non-inverting terminal receiving the ramp signal.

상기 조광 장치는 상기 교류 전원의 전압 변동을 판단하기 위한 전압 검출 신호를 출력하는 전압 검출부를 더 포함할 수 있다. The light modulation apparatus may further include a voltage detector for outputting a voltage detection signal for determining a voltage variation of the AC power source.

상기 제어부는 상기 전류 검출 신호 및 상기 전압 검출 신호 각각과 상기 조광 제어 신호 간의 차이에 대응하는 듀티비를 갖는 상기 스위칭 제어 신호를 출력할 수 있다.The control unit may output the switching control signal having a duty ratio corresponding to a difference between each of the current detection signal and the voltage detection signal and the dimming control signal.

상기 제어부는 램프 신호를 더 입력받고, 상기 제어부는, 상기 조광 제어 신호를 입력 받는 비반전 단자 및 상기 전압 검출 신호를 입력 받는 반전 단자를 포함하는 제1 연산 증폭기; 상기 제1 연산 증폭기의 출력을 입력 받는 비반전 단자 및 상기 전류 검출 신호를 입력 받는 반전 단자를 포함하는 제2 연산 증폭기; 및 상기 제2 연산 증폭기의 출력을 입력 받는 반전 단자 및 상기 램프 신호를 입력 받는 비반전 단자를 포함하는 비교기를 포함할 수 있다. A first operational amplifier including a non-inverting terminal receiving the dimming control signal and an inverting terminal receiving the voltage detecting signal; A second operational amplifier including a non-inverting terminal receiving the output of the first operational amplifier and an inverting terminal receiving the current detecting signal; And a comparator including an inverting terminal receiving the output of the second operational amplifier and a noninverting terminal receiving the ramp signal.

상기 전류 검출부는 상기 스위칭부에 연결된 저항을 포함하며, 상기 전류 검출부는 상기 저항에 흐르는 전류를 상기 전류 검출신호로 출력할 수 있다.The current detector may include a resistor connected to the switching unit, and the current detector may output a current flowing in the resistor as the current detection signal.

상기 전류 검출부는 상기 스위칭부에 연결된 전류 센서를 포함할 수 있다.The current detection unit may include a current sensor connected to the switching unit.

상기 정류부는, 상기 교류 전원의 전압을 분압하기 위한 분압 회로; 상기 분압 회로에 의해 분압된 전압을 전파정류하기 위한 전파정류 회로; 및 상기 전파정류 회로에 의해 전파정류된 전압을 안정화시키기 위한 전압 안정화 회로를 포함하 수 있다.The rectifying unit includes: a voltage dividing circuit for dividing the voltage of the AC power source; A full-wave rectifying circuit for full-wave rectifying a voltage divided by the voltage dividing circuit; And a voltage stabilization circuit for stabilizing the voltage that is full-wave rectified by the full-wave rectification circuit.

상기 조광 장치는 상기 교류 전원에 포함되는 전자기간섭을 제거하기 위한 전자기간섭 필터부를 더 포함할 수 있다. The light modulation apparatus may further include an electromagnetic interference filter unit for eliminating electromagnetic interference included in the AC power source.

본 발명에 의하면, 외부의 기기로부터 발광장치의 조광 기능을 제어하기 위한 조광 제어 신호, 전압 검출부로부터 전압 검출 신호, 및 전류 검출부로부터 전류 검출 신호를 입력받아 펄스폭변조 제어를 통해 스위칭 제어신호를 출력함에 따라, 조광 제어 신호와 비례하는 스위칭 제어신호를 보다 정확하게 만들어 낼 수 있다. 더불어, 홈네트웍 시스템이나 리모컨등의 디지털 기반의 외부 기기와 상호 연결이 아날로그 제어회로보다 용이하게 이루어질 수 있다.According to the present invention, a dimming control signal for controlling the dimming function of the light emitting device from an external device, a voltage detection signal from the voltage detection section, and a current detection signal from the current detection section are received and output through the pulse width modulation control The switching control signal proportional to the dimming control signal can be more accurately generated. In addition, interconnection with external devices based on digital network such as home network system or remote control can be made easier than analog control circuit.

또한, 저항과 커패시터로 이루어진 아날로그 회로의 타이머 회로는 수동 소자의 용량값 편차에 따라 출력값에 오차를 발생시킬 수 있으나, 본 발명에 의하면, 마이크로 컨트롤러에 의한 디지털 제어를 수행함으로써 내부 타이머를 이용하여 정확한 시간 계산이 가능하고 펄스폭변조 신호 생성 또한 아날로그 제어기에 비하여 정밀하게 출력할 수 있다.In addition, the timer circuit of the analog circuit composed of the resistor and the capacitor can generate an error in the output value according to the capacitance value deviation of the passive element. However, according to the present invention, by performing the digital control by the microcontroller, Time calculation is possible and pulse width modulation signal generation can also be precisely compared with analog controller.

도 1은 종래의 펄스폭 변조 LED 조광 장치의 구성 블록도이다.
도 2는 본 발명의 일실시예에 따른 LED 조광장치의 구성 블록도이다.
도 3은 본 발명의 일실시예에 따른 LED 조광장치에서의 정류부로서 구현된 회로도의 일예이다.
도 4는 본 발명의 일실시예에 따른 LED 조광장치에서의 스위칭부로서 구현된 회로도의 일예이다.
도 5는 본 발명의 일실시예에 따른 LED 조광장치에서의 전압 검출부로서 구현된 회로도의 일예이다.
도 6은 본 발명의 일실시예에 따른 LED 조광장치에서의 전압 검출부로서 구현된 회로도의 다른 예이다.
도 7은 본 발명의 일실시예에 따른 LED 조광장치에서의 스위칭부로부터 LED에 출력되는 전류를 검출하는 것을 설명하기 위한 도면이다.
도 8은 본 발명의 일실시예에 따른 LED 조광장치에서의 스위칭부에서 전류를 검출하는 것을 설명하기 위한 도면이다.
도 9는 본 발명의 일실시예에 따른 LED 조광장치에서의 제어부로서 구현된 회로도의 일예이다.
도 10은 본 발명의 일실시예에 따른 LED 조광장치에서의 입출력 전압 및 전류 파형을 보여주는 그래프이다.
도 11은 본 발명의 일실시예에 따른 LED 조광장치에서의 제어부로서 구현된 회로도의 다른 예이다.Fig. 1 is a block diagram showing the configuration of a conventional pulse-width-modulated LED dimmer.
2 is a block diagram of the configuration of an LED light modulation apparatus according to an embodiment of the present invention.
3 is an example of a circuit diagram realized as a rectifying section in an LED light modulation apparatus according to an embodiment of the present invention.
4 is an example of a circuit diagram implemented as a switching unit in an LED light modulation apparatus according to an embodiment of the present invention.
5 is an example of a circuit diagram implemented as a voltage detecting unit in an LED light modulation apparatus according to an embodiment of the present invention.
6 is another example of a circuit diagram implemented as a voltage detecting unit in an LED light modulation apparatus according to an embodiment of the present invention.
7 is a diagram for explaining detection of a current output from an LED to a LED in a LED dimmer according to an exemplary embodiment of the present invention.
8 is a diagram for explaining detection of a current in a switching unit in an LED light modulation apparatus according to an embodiment of the present invention.
9 is an example of a circuit diagram implemented as a control unit in an LED light modulation apparatus according to an embodiment of the present invention.
10 is a graph showing input / output voltage and current waveforms in an LED dimmer device according to an embodiment of the present invention.
11 is another example of a circuit diagram implemented as a control unit in an LED light modulation apparatus according to an embodiment of the present invention.

이하, 첨부한 도면을 참조하여 본 발명의 실시예를 상세히 설명한다. 다음에 소개되는 실시예는 당업자에게 본 발명의 사상이 충분히 전달될 수 있도록 하기 위해 예로서 제공되는 것이다. 따라서, 본 발명은 이하 설명되는 실시예에 한정되지 않고 다른 형태로 구체화될 수 있다. 그리고, 도면에 있어서, 구성요소의 폭, 길이, 두께 등은 편의를 위하여 과장되어 표현될 수 있다. 명세서 전체에 걸쳐서 동일한 참조번호들은 동일한 구성요소들을 나타낸다.Hereinafter, embodiments of the present invention will be described in detail with reference to the accompanying drawings. The following embodiments are provided by way of example so that those skilled in the art can fully understand the spirit of the present invention. Therefore, the present invention is not limited to the embodiments described below, but may be embodied in other forms. In the drawings, the width, length, thickness, etc. of constituent elements can be exaggerated for convenience. Like reference numerals designate like elements throughout the specification.

도 2는 본 발명의 일실시예에 따른 LED 조광장치의 구성 블록도이다.2 is a block diagram of the configuration of an LED light modulation apparatus according to an embodiment of the present invention.

도 2를 참조하면, 본 발명의 일실시예에 따른 LED 조광장치(100)는 EMI(ElectroMagnetic Interference) 필터부(110), 정류부(120), 스위칭부(130), 제어 전원 공급부(140), 제어부(150), 전압 검출부(160), 및 전류 검출부(170)를 포함한다. EMI 필터부(110)는 교류 전원(101)에 포함되는 전자기간섭을 제거하여 정류부(120)로 출력한다. 즉, EMI 필터부(110)는 교류 전원(101)에서 LED(180)까지의 전력선에 실리는 LED 조광장치(100)의 내부 또는 외부의 전자기간섭으로 인한 임펄스성 노이즈, 고조파 등을 제거한다. EMI 필터부(110)의 사용은 선택적일 수 있으나, 전자기간섭으로 인한 영향을 줄이고, 역률을 개선하기 위해서는 포함되는 것이 더욱 바람직하다.2, an LED light modulation apparatus 100 according to an exemplary embodiment of the present invention includes an EMI (ElectroMagnetic Interference) filter unit 110, a rectification unit 120, a switching unit 130, a control power supply unit 140, A control unit 150, a voltage detection unit 160, and a current detection unit 170. The EMI filter unit 110 removes the electromagnetic interference included in the AC power source 101 and outputs the electromagnetic interference to the rectifying unit 120. That is, the EMI filter unit 110 removes impulsive noise, harmonics, and the like due to electromagnetic interference inside or outside the LED dimmer 100 mounted on the power line from the AC power source 101 to the LEDs 180. The use of the EMI filter unit 110 may be optional, but is preferably included to reduce the effects of electromagnetic interference and improve the power factor.

정류부(120)는 EMI 필터부(110)로부터 출력된 교류 전원(101)을 공급받아 전파 정류하여 정류 전압(Vr)을 출력한다. 스위칭부(130)는 제어부(150)로부터 출력된 스위칭 제어 신호(SCS)에 따라 온/오프(on/off) 되어 정류 전압(Vr)을 선택적으로 LED(180)로 전달한다. 본 발명의 일실시예에 따른 LED(180)는 교류 전원을 전파 정류하여 동작 가능한 LED들로 이루어진 발광 모듈 또는 단일 LED 소자를 의미한다The rectifying unit 120 receives the AC power 101 output from the EMI filter unit 110, performs full wave rectification, and outputs a rectified voltage Vr. The switching unit 130 is turned on / off according to the switching control signal SCS output from the controller 150 and selectively transmits the rectified voltage Vr to the LED 180. The LED 180 according to an embodiment of the present invention means a light emitting module or a single LED element made up of LEDs that can operate by full-wave rectifying an AC power source

제어 전원공급부(140)는 정류 기능 및 전압 변환기능을 수행한다. 제어 전원공급부(140)는 교류 전원(101)을 공급받아 전파 정류하여 직류 전압을 생성하고 강압함으로써, 전파 정류되고 강압된 제어 전압(Vcc)을 출력한다. 여기에서는, 교류 전원(101)이 제어 전원공급부(140)에 직접 입력되는 구성으로 도시되었으나, 본 발명은 이에 제한되지 않고 교류 전원(101)이 EMI필터부(110)에 의해 전자기간섭이 제거된 후 제어 전원공급부(140)에 입력되도록 구성될 수도 있다.The control power supply unit 140 performs a rectifying function and a voltage converting function. The control power supply unit 140 receives the AC power source 101 and performs full wave rectification to generate and output a DC voltage, thereby outputting a full-wave rectified and suppressed control voltage Vcc. Although the present invention is not limited to this, the AC power source 101 may be configured such that the electromagnetic interference is removed by the EMI filter unit 110 And then input to the post-control power supply unit 140. [

제어부(150)는 외부의 기기로부터 LED(180)의 조광 기능을 제어하기 위한 조광 제어 신호(Dimming Control Signal:DCS), 전압 검출부(160)로부터 전압 검출 신호(Voltage Detecting Signal: VDS), 및 전류 검출부(170)로부터 전류 검출 신호(Current Detecting Signal: CDS)를 입력받아 스위칭 제어신호(Switching Control Signal: SCS)를 출력한다.The control unit 150 includes a dimming control signal DCS for controlling the dimming function of the LED 180 from an external device, a voltage detection signal (VDS) from the voltage detection unit 160, And receives a current detection signal (CDS) from the detector 170 and outputs a switching control signal (SCS).

제어부(150)는 전압 검출 신호(VDS) 및 전류 검출 신호(CDS) 각각과 조광 제어 신호(DSC) 간의 차이에 대응하는 듀티비를 갖는 스위칭 제어신호(SCS)를 출력한다. 구체적으로, 제어부(150)는 전압 검출 신호(VDS)와 조광 제어 신호(DSC) 간의 차이가 양(+)의 값을 가지면, 해당 차이 값만큼 스위칭 제어신호(SCS)의 펄스 폭을 1차적으로 감소시키고, 전류 검출 신호(CDS)에 따라 스위칭 제어신호(SCS)의 펄스 폭을 2차적으로 제어한다. 반면, 제어부(150)는 전압 검출 신호(VDS)와 조광 제어 신호(DSC) 간의 차이가 음(-)의 값을 가지면, 해당 차이 값만큼 스위칭 제어신호(SCS)의 펄스 폭을 1차적으로 증가시키고, 전류 검출 신호(CDS)에 따라 스위칭 제어신호(SCS)의 펄스 폭을 2차적으로 제어한다.The control unit 150 outputs a switching control signal SCS having a duty ratio corresponding to the difference between each of the voltage detection signal VDS and the current detection signal CDS and the dimming control signal DSC. Specifically, when the difference between the voltage detection signal VDS and the dimming control signal DSC has a positive value, the controller 150 linearly increases the pulse width of the switching control signal SCS by the difference value And secondarily controls the pulse width of the switching control signal SCS in accordance with the current detection signal CDS. On the other hand, if the difference between the voltage detection signal VDS and the dimming control signal DSC has a negative value, the controller 150 first increases the pulse width of the switching control signal SCS by the difference value, And secondarily controls the pulse width of the switching control signal SCS in accordance with the current detection signal CDS.

한편, 본 발명의 제어부(150)는 이에 한정되지 않고 전압 검출 신호(VDS) 및 전류 검출 신호(CDS) 중 어느 하나와 조광 제어 신호(DSC) 간의 차이에 대응하도록 스위칭 제어신호(SCS)를 생성할 수 있다. 즉, 제어부(150)는 전압 검출 신호(VDS) 및 전류 검출 신호(CDS)를 감지하여 LED(180)의 조광 레벨이 조광 제어 신호(DSC)에 대응되도록 제어한다. 이를 위해 제어부(150)는 비례, 적분(PI: Proportional Integral) 아날로그 제어 회로를 포함할 수 있다. 제어부(150)는 예컨대, 프로그램 가능한 8비트 마이크로 컨트롤러로 구현될 수 도 있으며, 외부기기(예: 리모컨, 홈네트웍 시스템)와의 상호 연결의 편의성을 높이고 조광 시스템의 동작(구현) 범위를 확장시킬 수 있다.The controller 150 of the present invention generates the switching control signal SCS so as to correspond to the difference between the voltage detection signal VDS and the current detection signal CDS and the dimming control signal DSC, can do. That is, the controller 150 detects the voltage detection signal VDS and the current detection signal CDS and controls the dimming level of the LED 180 to correspond to the dimming control signal DSC. For this, the control unit 150 may include a proportional, integral (PI) analog control circuit. The control unit 150 may be implemented as a programmable 8-bit microcontroller, for example, to enhance the convenience of interconnection with an external device (such as a remote control or a home network system) and to extend the operation (implementation) range of the dimming system have.

또한, 제어부(150)는 적어도 하나의 펄스를 갖는 스위칭 제어신호(SCS)를 생성하기 위해 램프 신호(ramp signal)를 입력받는다. 스위칭 제어신호(SCS)는 20kHz 내지 100kHz 또는 그 이상의 주파수를 갖는 구형파 신호일 수 있으며, 펄스폭 변조의 제어는 듀티비 1% 내지 100%의 넓은 범위 내에서 수행될 수 있다. 스위칭 제어신호(SCS)는 스위칭부(130)를 구성하는 트랜지스터가 턴온될 수 있는 전압의 크기와 트랜지스터가 턴오프될 수 있는 게이트 단자와 소오스 단자 간의 전압의 크기에 따라 그 레벨이 변화될 수 있다. 스위칭 제어신호(SCS)의 듀티비를 제어하기 위해 가변 저항을 이용할 수도 있다. 가변저항은 LED(180)의 조광을 위한 조작부(미도시)와 직접 또는 간접적으로 결합되는 형태로 구현되어, 조광의 필요시 조작부에 의해 저항값이 조절됨으로써 LED(180)에 대한 조광 기능을 수행할 수 있다. 이하, 제어부(150)의 구체적인 설명은 도 9 및 도 11을 참조하여 설명한다. In addition, the controller 150 receives a ramp signal to generate a switching control signal SCS having at least one pulse. The switching control signal SCS may be a square wave signal having a frequency of 20 kHz to 100 kHz or more and control of the pulse width modulation may be performed within a wide range of duty ratio 1% to 100%. The level of the switching control signal SCS may be changed according to the magnitude of the voltage at which the transistors constituting the switching unit 130 are turned on and the magnitude of the voltage between the gate terminal and the source terminal at which the transistor can be turned off . A variable resistor may be used to control the duty ratio of the switching control signal SCS. The variable resistor is directly or indirectly coupled to an operation unit (not shown) for dimming the LED 180, and when the dimming is required, the resistance value is adjusted by the operation unit to perform the dimming function for the LED 180 can do. Hereinafter, a detailed description of the control unit 150 will be described with reference to Figs. 9 and 11. Fig.

전압 검출부(160)는 교류 전원(101)의 전압을 검출하여 전압 검출 신호(VDS)를 출력한다. 전압 검출 신호(VDS)는 교류 전원(101)의 전압 변동을 판단하는데 사용된다.The voltage detector 160 detects the voltage of the AC power source 101 and outputs a voltage detection signal VDS. The voltage detection signal VDS is used to determine the voltage fluctuation of the AC power source 101. [

전류 검출부(170)는 LED(180)에 흐르는 전류를 검출하여 전류 검출 신호(CDS)를 출력한다. 전류 검출부(170)는 스위칭부(130)에 예컨대 저항 또는 전류센서등을 연결하여 스위칭부(130)로부터 LED(180)에 흐르는 전류를 검출하도록 구현될 수 있다. The current detector 170 detects a current flowing through the LED 180 and outputs a current detection signal CDS. The current detection unit 170 may be implemented to detect a current flowing from the switching unit 130 to the LED 180 by connecting a resistor or a current sensor to the switching unit 130, for example.

도 3은 도 2에 도시된 정류부(120)의 상세 회로도이다. 3 is a detailed circuit diagram of the rectifying unit 120 shown in FIG.

도 3을 참조하면, 정류부(120)는 교류 전원(101)(vac)의 전압을 분압하기 위한 분압 회로(121), 분압 회로(121)에 의해 분압된 전압을 전파정류하기 위한 제1 전파정류 회로(122), 및 제1 전파정류 회로(122)에 의해 전파정류된 전압을 안정화시키기 위한 제1 전압 안정화 회로(C32)를 포함한다.3, the rectifying unit 120 includes a voltage dividing circuit 121 for dividing the voltage of the AC power source 101 (v ac ), a first radio wave (second voltage) for full-wave rectifying the voltage divided by the voltage dividing circuit 121, A rectifying circuit 122 and a first voltage stabilizing circuit C 32 for stabilizing the voltage that is full-wave rectified by the first full-wave rectifying circuit 122.

분압 회로(121)는 교류 전원(101)(vac)에 직렬 연결된 분압용 커패시터(C31), 분압용 커패시터(C31)에 직렬 연결된 저항 소자(R31), 저항 소자(R31)에 직렬 연결된 한 쌍의 제너다이오드(ZD31, ZD32)을 포함한다. 그리고, 한 쌍의 제너다이오드(ZD31, ZD32) 양단의 소정의 제너 전압(VZD)은 제1 전파정류 회로(122)의 입력단에 병렬 연결된다.A voltage dividing circuit 121 is the AC power supply (101) (v ac) capacitor connected in series partial pressure (C 31), series-connected resistive elements (R 31) to the capacitor (C 31) for the partial pressure of the resistance element (R 31) And a pair of zener diodes ZD 31 and ZD 32 connected in series. A predetermined zener voltage V ZD across the pair of zener diodes ZD 31 and ZD 32 is connected in parallel to the input of the first full wave rectifying circuit 122.

한 쌍의 제너다이오드(ZD31, ZD32)의 역방향 직렬 연결은 교류 전원(101)(vac) 하에서 소정의 제너 전압(VZD, -VZD)을 제공하기 위한 연결이다.The reverse series connection of the pair of zener diodes ZD 31 and ZD 32 is a connection for providing a predetermined zener voltage (V ZD , -V ZD ) under the AC power source 101 (v ac ).

정류부(120)의 회로 동작을 살펴 보면, 직렬 연결된 분압용 커패시터(C31), 저항 소자(R31), 및 한 쌍의 제너다이오드(ZD31, ZD32)가 EMI 필터부(110)를 통해 교류 전원(101)(도 2와 동일하게 교류 전원 표시해주세요. Vin 대신 110 및 Vac 표시, 출력 전압은 Vr)에 연결되어 있고, 한 쌍의 제너다이오드(ZD31, ZD32) 양단이 제1 전파정류 회로(122)의 입력단에 연결되어 있으므로, 한 쌍의 제너다이오드(ZD31, ZD32)는 제1 전파정류 회로(122)의 입력 전압을 소정의 제너 전압(VZD)의 범위로 제한하는 역할을 한다.The circuit operation of the rectifying unit 120 will now be described with reference to the circuit operation of the voltage dividing capacitor C 31 , resistor R 31 and pair of Zener diodes ZD 31 and ZD 32 connected in series via the EMI filter unit 110 AC power source 101 (FIG. Please show the same AC power supply and 2. Vin instead of 110 and Vac shown, the output voltage Vr) is connected to, and, a pair of Zener diodes (ZD 31, ZD 32) both ends of the first propagation because it is connected to the input of the rectifier circuit 122, a pair of Zener diodes (ZD 31, ZD 32) is to limit the input voltage of the first full-wave rectification circuit 122, a range of a predetermined Zener voltage (V ZD) It plays a role.

또한, 분압용 커패시터(C31)의 양단 전압은 제1 전압 안정화 회로를 구성하는 커패시터(C32)의 소비 전력에 따라 가변될 수 있다. 이 경우, 분압용 커패시터(C31), 저항 소자(R31), 및 한 쌍의 제너다이오드 (ZD31, ZD32)의 직렬 연결 회로에서, 교류 전원(101)(vac)의 전압은 소정의 비율로 전압 분배되고, 커패시터(C32)의 소비전력에 의존하여 다이오드들(D31, D32, D33, D34)로 구성된 제1 전파정류 회로(122)의 교류 입력 전압은 변하게 된다.Further, the voltage across the capacitor (C 31) for the partial pressure can be varied depending on the power consumption of the capacitor (C 32) constituting a first voltage stabilizing circuit. In this case, in the series connection circuit of the voltage-dividing capacitor C 31 , the resistance element R 31 and the pair of Zener diodes ZD 31 and ZD 32 , the voltage of the AC power source 101 (v ac ) And the AC input voltage of the first full-wave rectification circuit 122 constituted by the diodes D 31 , D 32 , D 33 and D 34 is changed depending on the power consumption of the capacitor C 32 .

따라서, 커패시터(C32)의 소비 전력을 계산하여 분압용 커패시터(C31)의 용량을 설계할 수 있다. 예를 들면, 분압용 커패시터(C31)의 용량 값은 100nF ~ 330nF일 수 있다.Therefore, the power consumption of the capacitor C 32 can be calculated to design the capacity of the capacitor for partial voltage C 31 . For example, the capacitance value of the voltage-dividing capacitor C 31 may be 100 nF to 330 nF.

나아가, 커패시터(C32)의 소비 전력을 고려한 분압용 커패시터(C31)의 최적 설계 여부에 따라 한 쌍의 제너다이오드(ZD31, ZD32)의 사용은 선택적일 수 있다. Furthermore, the use of a pair of Zener diodes (ZD 31, ZD 32) depending on whether the optimal design of the capacitor (C 32) divided capacitor (C 31) for taking into account the power consumption may be optional.

커패시터(C32)는 제1 전압 안정화 회로를 구성한다. 제1 전압 안정화 회로(C32)는 제1 전파정류 회로(122)에 의해 정류된 전압을 직류로 안정화시켜 스위칭부(130)로 제공하는 역할을 한다.The capacitor C 32 constitutes the first voltage stabilization circuit. The first voltage stabilization circuit (C 32 ) stabilizes the voltage rectified by the first full-wave rectification circuit (122) to DC and supplies the stabilized voltage to the switching unit (130).

도 4는 도 2에 도시된 스위칭부(130)의 일 실시예이다. 도 4를 참조하면, 스위칭부(130)는 트랜지스터(Q1)를 포함하여 구성될 수 있다. 스위칭부(130)의 트랜지스터(Q1)는 제어부(150)로부터 출력되는 스위칭 제어 신호, 즉 펄스폭변조 신호(pulse width modulation signal)에 따라 턴온 또는 턴오프된다.FIG. 4 shows an embodiment of the switching unit 130 shown in FIG. Referring to FIG. 4, the switching unit 130 may include a transistor Q 1 . The transistor Q 1 of the switching unit 130 is turned on or off according to a switching control signal output from the controller 150, that is, a pulse width modulation signal.

펄스폭변조 신호의 듀티비에 따라 펄스폭변조 신호의 주기 내에서 스위칭부(130)가 온/오프되는 구간을 가지므로, LED(180)의 입력 전압 및 전류가 그에 따라 변하게 된다. 따라서, LED(180)의 입력 전압이 펄스폭변조 신호에 따라 변하는 구간에서의 내부 주기와, 입력 전류가 나타나는 구간에서의 내부 주기는 펄스폭변조 신호의 주기와 동일할 수 있다.The input voltage and the current of the LED 180 are changed in accordance with the duty ratio of the pulse width modulation signal because the switching unit 130 is turned on / off within the period of the pulse width modulation signal. Therefore, the internal period in the section where the input voltage of the LED 180 varies in accordance with the pulse width modulation signal and the internal period in the section in which the input current appears may be the same as the period of the pulse width modulation signal.

여기에서는 트랜지스터(Q1)로서 N형 MOSFET가 사용되는 예를 도시하였으나, 본 발명은 이에 제한되지 않고 트랜지스터(Q1)는 P형 MOSFET일 수도 있으며, 나아가 펄스폭변조 신호에 의해 고속으로 스위칭하여 정류부(120)에 의해 전파 정류된 정류 전압(Vr)을 LED(180)로 인가할 수 있는 어떠한 형태의 트랜지스터라도 무방하다.Although an example in which an N-type MOSFET is used as the transistor Q 1 is described here, the present invention is not limited to this, and the transistor Q 1 may be a P-type MOSFET, further switching at a high speed by a pulse width modulation signal Any type of transistor capable of applying the rectified voltage Vr full-wave rectified by the rectifying unit 120 to the LED 180 may be employed.

도 5 및 도 6은 도 2에 도시된 전압 검출부(160)의 다양한 구현예를 보여주는 회로도이다.5 and 6 are circuit diagrams showing various implementations of the voltage detector 160 shown in FIG.

도 5를 참조하면, 전압 검출부(160)는 교류전압을 비교적 손쉽게 검출하기 위해 연산 증폭기(161)를 포함하여 이루어진 차동 증폭회로로서 구현될 수 있다. Referring to FIG. 5, the voltage detector 160 may be implemented as a differential amplifier circuit including an operational amplifier 161 for relatively easily detecting the AC voltage.

교류 전원(Vac)의 제1 단자(Vac_L)가 저항(R1)을 통해 연산 증폭기(161)의 반전 단자(-)에 연결되고, 교류 전원(Vac)의 제2 단자(Vac_N)가 저항(R2)를 통해 연산 증폭기(161)의 비반전 단자(+)에 연결된다. 이때, 출력 전압의 이득은 저항(R1)과 저항(R2)으로 구성된 회로의 저항비와 저항(R3)과 저항(R4)로 구성된 회로의 저항비로 결정된다. 저항(R1)과 저항(R2)의 저항비는 저항(R3)과 저항(R4)의 저항비와 서로 같은 값이 되어야 한다. 아울러, 저항(R1)과 저항(R3)은 저항(R2)와 저항(R4)에 비해 대단히 큰 저항값이 되어야 한다.  The first terminal Vac_L of the ac power source Vac is connected to the inverting terminal (-) of the operational amplifier 161 through the resistor R1 and the second terminal Vac_N of the ac power source Vac is connected to the resistor R2 To the non-inverting terminal (+) of the operational amplifier 161 through the non-inverting terminal (+). At this time, the gain of the output voltage is determined by the resistance ratio of the circuit composed of the resistors R1 and R2 and the resistance ratio of the circuit composed of the resistors R3 and R4. The resistance ratio of the resistors R1 and R2 should be the same as the resistance ratio of the resistors R3 and R4. In addition, the resistors R1 and R3 must have a very large resistance value compared to the resistors R2 and R4.

예컨대, 220V의 교류 전원(Vac)이 사용되는 경우, 교류 전원(Vac)의 제1 단자(Vac_L)를 통해 입력되는 L상의 전압과 교류 전원(Vac)의 제2 단자(Vac_N)를 통해 입력되는 N상의 전압은 서로 220V의 차이를 유지하게 된다. 이러한 경우, 연산 증폭기(161)는 저항(R1)과 저항(R2)으로 구성된 회로의 저항비와 저항(R3)과 저항(R4)로 구성된 회로의 저항비에 따라 출력 전압 이득을 조절하기 때문에 예컨대, 1V의 전압 검출 신호(VDS)를 출력할 수 있다. For example, when an alternating-current power source Vac of 220 V is used, a voltage of L phase inputted through the first terminal Vac_L of the alternating-current power supply Vac and a second terminal Vac_N of the alternating-current power supply Vac are inputted The voltage of the N phase maintains a difference of 220 V from each other. In this case, since the operational amplifier 161 regulates the output voltage gain according to the resistance ratio of the circuit composed of the resistors R1 and R2 and the resistance ratio of the circuit composed of the resistors R3 and R4, , The voltage detection signal VDS of 1V can be outputted.

만약, 220V의 교류 전원(Vac)에서 정상적으로 동작하도록 설정된 회로에서, 변동이 생겨서 210V의 전압이 입력되거나 혹은 230V의 전압이 입력되는 경우 연산 증폭기(161)는 1V의 전압 검출 신호(VDS)가 아닌 다른 값을 출력하게 되는 것이다. 이에 따라, 전압 검출 신호(VDS)는 교류 전원(101)의 전압 변동을 판단하는데 사용된다.If a voltage of 210 V is input or a voltage of 230 V is inputted due to a change in a circuit configured to operate normally in an AC power supply (Vac) of 220 V, the operational amplifier 161 is not a voltage detection signal VDS of 1 V It outputs a different value. Accordingly, the voltage detection signal VDS is used to determine the voltage fluctuation of the AC power supply 101. [

전압 검출부(160)는 연산 증폭기(161)의 출력 단자로부터 출력되는 전압 검출 신호(VDS)를 제어부(150)에 제공한다. 제어부(150)는 전압 검출부(160)로부터 입력된 전압 검출 신호(VDS)에 기반하여 스위칭부(130)를 제어하기 위한 스위칭 제어신호를 생성하게 된다. The voltage detection unit 160 provides the control unit 150 with the voltage detection signal VDS output from the output terminal of the operational amplifier 161. The control unit 150 generates a switching control signal for controlling the switching unit 130 based on the voltage detection signal VDS input from the voltage detection unit 160.

도 6은 본 발명의 일실시예에 따른 LED 조광장치에서의 전압 검출부의 다른 구현예를 보여주는 회로도이다.6 is a circuit diagram showing another embodiment of the voltage detecting unit in the LED light modulation apparatus according to the embodiment of the present invention.

도 6을 참조하면, 도 2에 도시된 전압 검출부(160)는 포토 커플러(162)와 브릿지 정류기(D1)(163)를 포함하여, 양방향의 교류전압을 단상의 직류 전압으로 변환하여 검출할 수 있는 회로로 구현될 수 있다. 이때, 전압 검출부(160)는 포토 커플러(162)를 이용하여 교류 전압(101)으로부터 전기적으로 절연을 하여 교류 전압의 크기를 검출할 수 있는 특징이 있다. Referring to FIG. 6, the voltage detector 160 shown in FIG. 2 includes a photocoupler 162 and a bridge rectifier (D 1) 163 to convert a bidirectional AC voltage into a single- Can be implemented as a circuit. At this time, the voltage detector 160 is electrically isolated from the AC voltage 101 using the photocoupler 162 to detect the magnitude of the AC voltage.

전압 검출부(160)의 동작을 살펴보면, 브릿지 정류기(D1)(163)는 양방향의 교류전압을 단상의 직류 전압으로 변환하여 저항(R1)을 통해 광 결합기(162)의 1차 다이오드에 전류(Id)를 공급한다. 이에 따라, 광 결합기(162)의 2차 트랜지스터의 베이스 단자에 전류(Id)에 비례한 신호가 인가되면 광 결합기(162)의 2차 트랜지스터의 컬렉터 단자와 이미터 단자에는 전류(Id)에 비례하는 전류(Ice)가 흐르게 된다. 이때, 저항(R2)와 저항(R3)는 전류(Ice)의 크기를 결정하는 요소이며, 저항(R2)은 입력에 대해 반전 출력을 표현하며 저항(R3)는 비반전 출력을 표현한다. 따라서, 전류(Ice)이 저항(R3)에 흐를 때 저항(R3)에 걸리는 전압이 교류 전원의 전압 검출 신호(VDS)로 제어부(150)에 전달된다.The bridge rectifier D1 163 converts the bidirectional AC voltage into a single phase DC voltage and supplies the current I to the primary diode of the optical coupler 162 through the resistor R1 d . Accordingly, when a signal proportional to the current Id is applied to the base terminal of the secondary transistor of the optical coupler 162, the current I d is applied to the collector terminal and the emitter terminal of the secondary transistor of the optical coupler 162 A proportional current (I ce ) flows. At this time, the resistor R 2 and the resistor R 3 are elements that determine the magnitude of the current I ce , the resistor R 2 represents the inverting output for the input and the resistor R 3 is the non- Lt; / RTI > Accordingly, it is passed to the current (I ce), the resistance (R 3) resistance (R 3) a controller 150 to the voltage detection signal (VDS) of the AC power supply voltage applied to it flows in.

도 7 및 도 8은 도 2에 도시된 전류 검출부(170)의 다양한 구현예를 보여주는 회로도로서, 도 4에 도시된 스위칭부(130)의 회로에 연결되어 동작하도록 구현되어 있다. 7 and 8 are circuit diagrams showing various implementations of the current detector 170 shown in FIG. 2. The current detector 170 is implemented to operate in connection with the circuit of the switching unit 130 shown in FIG.

도 7을 참조하면, 제1 실시예에 따른 전류 검출부(170)는 저항(R1)으로 구성될 수 있으며, 도 4에 도시된 스위칭부(130)의 회로에 연결되어 스위칭부(130)에 흐르는 전류를 검출할 수 있다.즉, 제1 실시예에 따른 전류 검출부(170)는 전류 검출부(170)를 구성하는 저항(R1)의 일측 단자를 도 3에 도시된 스위칭부(130)의 스위칭 트랜지스터(Q1)의 소스 단자에 연결하고, 스위칭 트랜지스터(Q1)의 소스 단자에 연결된 저항(R1)의 일측 단자를 제어부(150)에 연결함으로써 저항(R1) 양단에 흐르는 전류가 전류 검출 신호(CDS)로 출력된다. Referring to FIG. 7, the current detector 170 according to the first embodiment may include a resistor R1. The current detector 170 may be connected to the circuit of the switching unit 130 shown in FIG. 4, The current detector 170 according to the first embodiment can detect one end of the resistor R1 constituting the current detector 170 by the switching transistor 130 of the switching unit 130 shown in FIG. The current flowing across the resistor R1 is connected to the source terminal of the switching transistor Q1 and one terminal of the resistor R1 connected to the source terminal of the switching transistor Q1 is connected to the control section 150, .

도 8을 참조하면, 제2 실시예에 따른 전류 검출부(170)는 전류센서로 구성될 수 있으며, 도 4에 도시된 스위칭부(130)의 회로에 연결되어 스위칭부(130)를 통해 LED(180)로 전달되는 전류를 검출할 수 있다. 상기 전류 검출부(170)를 구성하는 전류센서에는 전류 변성기 또는 고주파 트랜스포머가 이용될 수 있다. 즉, 제2 실시예에 따른 전류 검출부(170)는 전류 검출부(170)를 구성하는 전류센서의 일측 단자를 도 4에 도시된 스위칭부(130)의 스위칭 트랜지스터(Q1)의 소스 단자에 연결함으로써 스위칭부(130)로부터 LED(180)로 출력되는 전류를 검출할 수 있다. 전류센서로 이루어진 전류 검출부(170)에서 검출된 전류 검출 신호는 제어부(150)에 제공된다. 동작을 살펴보면, 도 7과 같다. 동작의 차이점은 도 8에 도시된 회로는 전류 변성기 또는 고주파 트랜스포머를 구비하는 전류센서를 이용함에 따라 비교적 수십 A의 높은 전류를 검출할 수 있다. 도 7에 도시된 회로에서는 전류 검출을 위해 사용하는 저항(R1)은 일정량의 전력 손실 (Io 2*R) 이 발생하기 때문에 수 A 이상의 전류 검출에는 사용이 제한적일 수 있다.Referring to FIG. 8, the current detector 170 according to the second embodiment may include a current sensor. The current detector 170 is connected to the circuit of the switching unit 130 shown in FIG. 4, 180). ≪ / RTI > A current transformer or a high frequency transformer may be used as the current sensor constituting the current detector 170. That is, the current detecting unit 170 according to the second embodiment connects one terminal of the current sensor constituting the current detecting unit 170 to the source terminal of the switching transistor Q1 of the switching unit 130 shown in Fig. 4 The current output from the switching unit 130 to the LED 180 can be detected. The current detection signal detected by the current detection unit 170 composed of the current sensor is provided to the control unit 150. [ The operation is as shown in FIG. The difference in operation is that the circuit shown in Fig. 8 can detect a relatively high current of several tens of amperes by using a current transformer or a current sensor having a high frequency transformer. In the circuit resistance (R 1) that is used for the current detection shown in Figure 7 can be used is limited, the current detection A more because a certain amount of power loss (I 2 * R o) is generated.

도 9는 본 발명의 일실시예에 따른 LED 조광장치에서의 제어부로서 구현된 회로도의 일예이다.9 is an example of a circuit diagram implemented as a control unit in an LED light modulation apparatus according to an embodiment of the present invention.

도 9를 참조하면, 제어부(150)는 전압과 전류 두 가지 변수를 모두 사용하여 평균 전압과 평균 전류를 모두 제어하는 경우의 아날로그 제어기 회로로 구현될 수 있으며, 제1 연산 증폭기(151), 제2 연산 증폭기(152), 및 비교기(153)를 포함하여 구성될 수 있다.Referring to FIG. 9, the controller 150 may be implemented as an analog controller circuit for controlling both the average voltage and the average current using both voltage and current. The first and second operational amplifiers 151, Two operational amplifiers 152, and a comparator 153. [

제1 연산 증폭기(151)의 비반전 단자에는 외부기기, 예컨대 사용자의 리모컨(remote controller)로부터 입력되는 조광범위를 결정하는 조광 제어 신호(DCS)가 입력된다. 조광 제어신호(DCS)는 전압 검출 신호(VDS)와의 차이값을 출력하기 위한 기준신호(Vref)로 사용된다. 한편, 제1 연산 증폭기(151)의 반전 단자에는 전압 검출부(160)에 의해 검출된 전압 검출 신호(VDS)가 입력된다.A non-inverting terminal of the first operational amplifier 151 is supplied with a dimming control signal DCS for determining the light-shielded range input from an external device, for example, a user's remote controller. The dimming control signal DCS is used as a reference signal V ref for outputting a difference value from the voltage detection signal VDS. On the other hand, the voltage detection signal VDS detected by the voltage detection unit 160 is input to the inverting terminal of the first operational amplifier 151. [

제1 연산 증폭기(151)는 두 입력 단자를 통해 입력된 두 입력의 차이를 출력한다. 이에 따라, 제1 연산 증폭기(151)는 조광 제어신호(DCS)를 기준신호로 하여 전압 검출부(160)에 의해 검출된 전압 검출 신호(VDS)와 외부기기로부터 입력되는 조광 제어신호(DCS)의 차이를 출력하게 된다.The first operational amplifier 151 outputs the difference between the two inputs inputted through the two input terminals. The first operational amplifier 151 outputs the voltage detection signal VDS detected by the voltage detection unit 160 and the dimming control signal DCS input from the external apparatus using the dimming control signal DCS as a reference signal The difference is output.

한편, 제2 연산 증폭기(152)의 비반전 단자에는 제1 연산 증폭기(151)의 출력이 입력된다. 한편, 제2 연산 증폭기(152)의 반전 단자에는 전류 검출부(170)에 의해 검출된 전류 검출 신호(CDS)를 입력받는다. 이에 따라, 제2 연산 증폭기(152)는 두 입력 단자를 통해 입력된 두 입력의 차이를 출력한다. 이에 따라, 제2 연산 증폭기(152)는 전압 검출부(160)에 의해 검출된 전압 검출 신호(VDS)와 사용자의 원격조절 장치로부터 입력되는 조광 제어신호(DCS)의 차이가 반영된 제1 연산 증폭기(151)의 출력을 기준신호로 하여 전류 검출부(170)에 의해 검출된 전류 검출 신호(CDS)와 사용자의 원격조절 장치로부터 입력되는 조광 제어신호(DCS)의 차이를 출력하게 된다.On the other hand, the output of the first operational amplifier 151 is input to the non-inverting terminal of the second operational amplifier 152. On the other hand, the inverted terminal of the second operational amplifier 152 receives the current detection signal CDS detected by the current detection unit 170. Accordingly, the second operational amplifier 152 outputs the difference between the two inputs inputted through the two input terminals. The second operational amplifier 152 is connected to the first operational amplifier (the second operational amplifier 152) which reflects the difference between the voltage detection signal VDS detected by the voltage detection unit 160 and the dimming control signal DCS input from the user's remote control unit And outputs the difference between the current detection signal CDS detected by the current detection unit 170 and the dimming control signal DCS input from the user's remote control apparatus using the output of the controller 151 as a reference signal.

비교기(153)는 반전 단자에 제2 연산 증폭기(152)의 출력을 입력받고 비반전 자에 삼각파(램프파형)를 입력받는다. 상기 삼각파는 제2 연산 증폭기(152)의 출력에 따라 펄스폭 변조 듀티비를 조절하기 위해 적절한 주기와 크기로 설정될 수 있다. 이에 따라, 비교기(153)는 비반전 단자에 입력된 삼각파(램프파형)에 기반하여 반전 단자에 입력된 제2 연산 증폭기(152)의 출력에 따라 펄스폭 변조 듀티비가 조절된 펄스폭 변조 신호를 출력한다.The comparator 153 receives the output of the second operational amplifier 152 at the inverting terminal and receives a triangular wave (ramp waveform) at the non-inverting terminal. The triangular wave may be set to an appropriate period and size to adjust the duty ratio of the pulse width modulation according to the output of the second operational amplifier 152. Accordingly, the comparator 153 outputs a pulse width modulation signal whose pulse width modulation duty ratio is adjusted in accordance with the output of the second operational amplifier 152 input to the inverting terminal based on the triangular wave (ramp waveform) input to the non-inverting terminal Output.

이와 같이, 도 9에 도시된 제어부(150)는 교류 전원으로부터 입력되는 전압 검출 신호를 조광 제어신호에 기반하여 그 차이값을 출력하고, 그 차이값을 LED(180)로 출력되는 전류 검출 신호에 기반하여 다시 한번 차이를 산출하고, 그 차이에 따라 펄스폭변조 듀티비를 조절한 펄스폭 변조 신호를 생성하여 스위칭 제어 신호로 출력하도록 구성되어 있다. 따라서, 제어부(150)의 제어 동작에 가장 큰 변수는 전류 변수가 되어 LED(180)에 보다 빠르고 일정한 평균 전류를 공급할 수 있다. 이와 같은 동작을 수행하는 제어부(150)를 구성하는 제1 연산 증폭기(151), 제2 연산 증폭기(152), 비교기(153)는 비례, 적분(PI: Proportional Integral) 아날로그 제어 회로를 포함할 수 있다. 9 outputs the voltage detection signal inputted from the AC power supply based on the dimming control signal and outputs the difference value to the current detection signal outputted to the LED 180 And generates a pulse width modulation signal in which the pulse width modulation duty ratio is adjusted in accordance with the difference, and outputs the pulse width modulation signal as a switching control signal. Therefore, the greatest variable in the control operation of the controller 150 is the current variable, so that it is possible to supply the LED 180 with a faster and constant average current. The first operational amplifier 151, the second operational amplifier 152 and the comparator 153 constituting the control unit 150 for performing the above operation may include a proportional and integral (PI) analog control circuit have.

이와 같이 구성된 본 발명의 일실시예에 따른 LED 조광 장치의 동작을 살펴보도록 한다.Hereinafter, the operation of the LED light modulation apparatus according to an embodiment of the present invention will be described.

제어부(150)는 도 9에 도시된 바와 같이 LED(180)에 대한 조광 기능을 제어하기 위해 외부기기, 예컨대 리모컨으로부터 입력되는 조광 제어 신호(DCS)를 기준 신호(Vref)로 하여 전압 검출부(160) 및 전류 검출부(170)에 의해 검출된 신호들(VDS, CDS)을 기반으로 생성된 펄스폭변조 신호를 도 4에 도시된 스위칭부(130)의 스위칭 트랜지스터(Q1)의 게이트 단자에 인가한다.The control unit 150 converts the dimming control signal DCS input from an external device such as a remote control into a reference signal V ref to control the dimming function for the LED 180 as shown in FIG. Width modulated signal generated based on the signals VDS and CDS detected by the current detecting unit 160 and the current detecting unit 170 is applied to the gate terminal of the switching transistor Q1 of the switching unit 130 shown in FIG. do.

이에 따라, 스위칭부(130)를 구성하는 스위칭 트랜지스터(Q1)의 게이트 단자가 턴온(on) 상태일 때, 스위칭 트랜지스터(Q1)의 드레인 단자에서 스위칭 트랜지스터(Q1)의 소스 단자로 전류가 흘러 LED(180)에 전류가 공급되어 LED(170)가 발광된다.The current flows from the drain terminal of the switching transistor Q1 to the source terminal of the switching transistor Q1 when the gate terminal of the switching transistor Q1 constituting the switching unit 130 is in the ON state, A current is supplied to the LED 180 to emit light.

반대로 스위칭 트랜지스터(Q1)의 게이트 단자가 턴오프(off) 상태이면 스위칭 트랜지스터(Q1)의 드레인 단자에서 스위칭 트랜지스터(Q1)의 소스 단자로 전류가 흐를 수 없으므로 LED(180)에는 전류가 공급되지 않는다. 따라서 LED(170)는 발광하지 못한다. Conversely, when the gate terminal of the switching transistor Q1 is off, current can not flow from the drain terminal of the switching transistor Q1 to the source terminal of the switching transistor Q1, so no current is supplied to the LED 180 . Therefore, the LED 170 does not emit light.

LED(180)의 광출력은 전압과 전류의 곱에 의존하므로, 펄스폭변조 신호의 듀티비가 증가함에 따라 첨두치들이 커지게 되어 LED(170)의 광출력은 펄스폭변조 신호의 듀티비가 증가함에 따라 커지게 된다.Since the optical output of the LED 180 depends on the product of the voltage and the current, as the duty ratio of the pulse width modulated signal increases, the peak values become larger, so that the light output of the LED 170 increases the duty ratio of the pulse width modulated signal .

상기 펄스폭변조 신호는 소정의 범위 이내에서(예를 들면, 1%에서부터 100%까지) 듀티비를 조절함으로써 선형적으로 제어될 수 있다.The pulse width modulated signal can be linearly controlled by adjusting the duty ratio within a predetermined range (for example, from 1% to 100%).

듀티비의 조절은 외부기기(예: 리모컨)로부터 입력되는 조광 제어 신호에 의해 조절되어 질 수 있다. 조광 제어 신호는 듀티비를 조절하기 위한 기준 신호(Vref)로 사용된다. The adjustment of the duty ratio can be controlled by a dimming control signal input from an external device (e.g., a remote controller). The dimming control signal is used as a reference signal V ref for adjusting the duty ratio.

도 10은 본 발명의 일실시예에 따른 LED 조광장치에서의 입출력 전압 및 전류 파형을 보여주는 그래프이다.10 is a graph showing input / output voltage and current waveforms in an LED dimmer device according to an embodiment of the present invention.

도 10을 참조하면, 본 발명의 일실시예에 따른 LED 조광장치에서 펄스폭변조 제어 방식에 의해 구현된 교류 입력전압과 전류(a), LED(180)에 공급되는 전압과 전류(b), LED(180)에 인가되는 평균 전압과 전류(c)에 대한 파형을 볼 수 있다.10, an AC input voltage and current a implemented by the pulse width modulation control method in the LED light modulation apparatus according to an embodiment of the present invention, a voltage and current b supplied to the LED 180, The average voltage applied to the LED 180 and the waveform for the current c can be seen.

도 10에 도시된 바와 같이 LED의 평균 전압과 전류(c)의 전류가 흐르는 구간은 LED(180)에서 빛이 나오는 발광시간과 같다10, the interval between the average voltage of the LED and the current of the current (c) is equal to the light emission time at which the light is emitted from the LED 180

도 11은 도 2에 도시된 제어부의 또 다른 구현예를 보여주는 회로도이다. 도 11을 참조하면, 제어부(150)는 전압 또는 전류 두 가지 변수 중 하나만을 이용하여 평균전압 제어 또는 평균 전류 제어를 하기 위한 아날로그 제어기 회로로 구현될 수 있으며, 연산 증폭기(154) 및 비교기(155)를 포함하여 구성될 수 있다.FIG. 11 is a circuit diagram showing another embodiment of the control unit shown in FIG. 2. FIG. 11, the controller 150 may be implemented as an analog controller circuit for performing an average voltage control or an average current control using only one of two parameters, that is, a voltage or a current. The operational amplifier 154 and the comparator 155 ). ≪ / RTI >

연산 증폭기(154)의 비반전 단자에는 외부기기, 예컨대 사용자의 원격조절장치(remote controller)로부터 입력되는 조광범위를 결정하는 조광 제어 신호(DCS)가 입력된다. 조광 제어 신호(DCS)는 교류 전원의 검출된 전류 검출 신호(CDS)와의 차이를 출력하기 위한 기준 신호(Vref)로 사용된다. 한편, 연산 증폭기(154)의 반전 단자에는 전압 검출부(160)에 의해 검출된 교류 전원(101)의 전압 검출 신호(VDS) 또는 전류 검출부(160)에 의해 검출된 LED(180)에 공급되는 전류 검출 신호(CDS)가 저항(Z1)을 통하여 입력된다.A non-inverting terminal of the operational amplifier 154 is supplied with a dimming control signal DCS for determining an ambient light input from an external device such as a user's remote controller. The dimming control signal DCS is used as a reference signal V ref for outputting a difference from the detected current detection signal CDS of the AC power source. The inverted terminal of the operational amplifier 154 is connected to the inverted terminal of the operational amplifier 154 by the voltage detection signal VDS of the AC power source 101 detected by the voltage detection section 160 or the current The detection signal CDS is input through the resistor Z1.

연산 증폭기(154)는 두 입력 단자를 통해 입력된 두 입력의 차이를 출력한다. 이에 따라, 연산 증폭기(154)는 기준신호로 하여 전압 검출부(160)로부터의 전압 검출 신호(VDS)와 또는 전류 검출부(170)로부터의 전류 검출 신호(CDS)와, 사용자의 리모컨으로부터 입력되는 조광 제어신호(DCS)의 차이를 출력하게 된다.The operational amplifier 154 outputs the difference between the two inputs input through the two input terminals. The operational amplifier 154 outputs the voltage detection signal VDS from the voltage detection unit 160 or the current detection signal CDS from the current detection unit 170 as a reference signal, And outputs the difference of the control signal DCS.

비교기(155)는 반전 단자에 연산 증폭기(154)의 출력을 입력받고 비반전 단자에 삼각파(램프파형)를 입력받는다. 상기 삼각파는 연산 증폭기(154)의 출력에 따라 펄스폭 변조 듀티비를 조절하기 위해 적절한 주기와 크기로 설정될 수 있다. 이에 따라, 비교기(155)는 비반전 단자에 입력된 삼각파(램프파형)에 기반하여 반전 단자에 입력된 연산 증폭기(154)의 출력에 따라 펄스폭 변조 듀티비가 조절된 펄스폭 변조 신호를 출력한다.The comparator 155 receives the output of the operational amplifier 154 at the inverting terminal and receives a triangular wave (ramp waveform) at the non-inverting terminal. The triangular wave may be set to an appropriate period and size to adjust the duty ratio of the pulse width modulation according to the output of the operational amplifier 154. Thus, the comparator 155 outputs a pulse width modulated signal whose pulse width modulation duty ratio is adjusted in accordance with the output of the operational amplifier 154 input to the inverting terminal based on the triangular wave (ramp waveform) input to the non-inverting terminal .

이상의 본 발명은 상기에 기술된 실시예에 의해 한정되지 않고, 당업자들에 의해 다양한 변형 및 변경을 가져올 수 있으며, 이는 첨부된 청구항에서 정의되는 본 발명의 취지와 범위에 포함된다.The invention being thus described, it will be obvious that the same way may be varied in many ways. Such variations are not to be regarded as a departure from the spirit and scope of the invention as defined by the appended claims.

예컨대, 상술된 본 발명의 실시예들에서는 교류 전원을 사용하는 발광 장치의 예로서, LED로서 설명하였다. 그러나, 본 발명은 이에 제한되지 않으며, 예를 들어 직류 LD(Laser Diode)등 교류 전원을 사용하여 발광을 수행하는 다양한 발광 장치에 적절하게 변형하여 적용가능할 것이다.For example, in the embodiments of the present invention described above, an LED is described as an example of a light emitting device using an AC power source. However, the present invention is not limited thereto, and may be suitably modified and applied to various light emitting devices that emit light using an AC power source such as a direct current LD (Laser Diode).

또한, 본 발명은 교류 전원 전압을 검출하여 교류 전원을 사용하는 발광 장치에 일정한 크기의 전압을 공급하는 평균 제어 기법에 다양한 변형이 가능할 것이다.In addition, the present invention may be modified in various ways to an average control technique of detecting a voltage of an AC power source and supplying a constant-sized voltage to a light emitting device using an AC power source.

또한, 본 발명은 교류 전원 전압을 검출하여 교류 전원을 사용하는 발광 장치에 일정한 크기의 전류를 공급하는 평균 전류 제어 기법에 다양한 변형이 가능할 것이다.In addition, the present invention may be modified in various ways to an average current control technique of detecting a voltage of an AC power source and supplying a current of a constant magnitude to a light emitting device using an AC power source.

아울러, 본 발명은 교류 전원을 사용하는 발광 장치의 정전압 제어 또는 보호를 목적으로 하여 제어회로의 제어변수로 사용하기 위해 적용하는 교류 전원 전압을 검출하기 위한 전압 검출부에 다양한 변형이 가능할 것이다.In addition, the present invention may be modified in various ways in a voltage detecting unit for detecting an AC power supply voltage applied for use as a control variable of a control circuit for the purpose of constant voltage control or protection of a light emitting device using an AC power source.

또한, 본 발명은 프로그램 가능한 마이크로 컨트롤러를 이용하여 펄스폭변조 방식으로 디지털 제어를 수행하는데 있어 다양한 변형이 가능할 것이다.In addition, the present invention may be modified in various ways in performing digital control by a pulse width modulation method using a programmable microcontroller.

Claims (10)

발광 장치에 대한 조광을 수행하는 조광 장치로서,
교류 전원을 공급받아 전파정류하여 정류 전압을 출력하는 정류부;
스위칭 제어 신호에 따라 스위칭 되어 상기 정류 전압을 상기 발광 장치로 전달하는 스위칭부;
상기 발광 장치에 흐르는 전류를 검출하여 전류 검출 신호를 출력하는 전류 검출부; 및
외부의 기기로부터 상기 발광 장치의 조광을 제어하는 조광 제어신호 및 상기 전류 검출신호에 따라 상기 스위칭 제어 신호를 출력하는 제어부를 포함하고,
상기 정류부는,
상기 교류 전원의 전압을 분압하기 위한 분압 회로;
상기 분압 회로에 의해 분압된 전압을 전파정류하기 위한 전파정류 회로; 및
상기 전파정류 회로에 의해 전파정류된 전압을 안정화시키기 위한 전압 안정화 회로를 포함하고,
상기 분압 회로는 ,
커패시터, 상기 커패시터에 직렬 연결된 저항 소자, 및 상기 저항 소자에 직렬 연결된 한 쌍의 제너 다이오드를 포함하는 조광 장치.A light control apparatus for performing light control for a light emitting device,
A rectifying unit that receives AC power and performs full wave rectification to output a rectified voltage;
A switching unit switched according to a switching control signal to transmit the rectified voltage to the light emitting device;
A current detector for detecting a current flowing through the light emitting device and outputting a current detection signal; And
A dimming control signal for controlling dimming of the light emitting device from an external device, and a control unit for outputting the switching control signal in accordance with the current detection signal,
The rectifying unit includes:
A voltage divider circuit for dividing the voltage of the AC power source;
A full-wave rectifying circuit for full-wave rectifying a voltage divided by the voltage dividing circuit; And
And a voltage stabilization circuit for stabilizing the voltage that is full-wave rectified by the full-wave rectification circuit,
The voltage-
A resistive element connected in series to the capacitor, and a pair of zener diodes connected in series to the resistive element. 청구항 1에 있어서
상기 제어부는 상기 전류 검출 신호 및 상기 조광 제어 신호 간의 차이에 대응하는 듀티비를 갖는 상기 스위칭 제어 신호를 출력하는 조광 장치.Claim 1
Wherein the control section outputs the switching control signal having a duty ratio corresponding to the difference between the current detection signal and the dimming control signal. 청구항 1에 있어서,
상기 제어부는 램프 신호를 더 입력받고,
상기 제어부는,
상기 조광 제어 신호를 입력 받는 비반전 단자 및 상기 전류 검출 신호를 입력 받는 반전 단자를 포함하는 제1 연산 증폭기; 및
상기 제1 연산 증폭기의 출력을 입력 받는 반전 단자 및 상기 램프 신호를 입력 받는 비반전 단자를 포함하는 비교기를 포함하는 조광 장치.The method according to claim 1,
The control unit further receives a lamp signal,
Wherein,
A first operational amplifier including a non-inverting terminal receiving the dimming control signal and an inverting terminal receiving the current detecting signal; And
And a comparator including an inverting terminal receiving the output of the first operational amplifier and a non-inverting terminal receiving the ramp signal. 청구항 1에 있어서,
상기 교류 전원의 전압 변동을 판단하기 위한 전압 검출 신호를 출력하는 전압 검출부를 더 포함하는 조광 장치.The method according to claim 1,
Further comprising: a voltage detector for outputting a voltage detection signal for determining a voltage variation of the AC power source. 청구항 4에 있어서
상기 제어부는 상기 전류 검출 신호 및 상기 전압 검출 신호 각각과 상기 조광 제어 신호 간의 차이에 대응하는 듀티비를 갖는 상기 스위칭 제어 신호를 출력하는 조광 장치.Claim 4
Wherein the control unit outputs the switching control signal having a duty ratio corresponding to a difference between each of the current detection signal and the voltage detection signal and the dimming control signal. 청구항 4에 있어서,
상기 제어부는 램프 신호를 더 입력받고,
상기 제어부는,
상기 조광 제어 신호를 입력 받는 비반전 단자 및 상기 전압 검출 신호를 입력 받는 반전 단자를 포함하는 제1 연산 증폭기;
상기 제1 연산 증폭기의 출력을 입력 받는 비반전 단자 및 상기 전류 검출 신호를 입력 받는 반전 단자를 포함하는 제2 연산 증폭기; 및
상기 제2 연산 증폭기의 출력을 입력 받는 반전 단자 및 상기 램프 신호를 입력 받는 비반전 단자를 포함하는 비교기를 포함하는 조광 장치.The method of claim 4,
The control unit further receives a lamp signal,
Wherein,
A first operational amplifier including a non-inverting terminal receiving the dimming control signal and an inverting terminal receiving the voltage detecting signal;
A second operational amplifier including a non-inverting terminal receiving the output of the first operational amplifier and an inverting terminal receiving the current detecting signal; And
And a comparator including an inverting terminal receiving the output of the second operational amplifier and a non-inverting terminal receiving the ramp signal. 청구항 1에 있어서,
상기 전류 검출부는 상기 스위칭부에 연결된 저항을 포함하며,
상기 전류 검출부는 상기 저항에 흐르는 전류를 상기 전류 검출신호로 출력하는 조광 장치.The method according to claim 1,
Wherein the current detection unit includes a resistor connected to the switching unit,
And the current detection unit outputs the current flowing in the resistor as the current detection signal. 청구항 1에 있어서,
상기 전류 검출부는 상기 스위칭부에 연결된 전류 센서를 포함하는 조광 장치.The method according to claim 1,
Wherein the current detection unit includes a current sensor connected to the switching unit. 삭제delete 청구항 1에 있어서,
상기 교류 전원에 포함되는 전자기간섭을 제거하기 위한 전자기간섭 필터부를 더 포함하는 조광 장치. The method according to claim 1,
Further comprising an electromagnetic interference filter for removing electromagnetic interference included in the AC power.
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