JP6420026B2

JP6420026B2 - 発光装置の電源供給装置

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Publication number: JP6420026B2
Application number: JP2013090451A
Authority: JP
Inventors: フンキム，デ
Original assignee: LG Innotek Co Ltd
Current assignee: LG Innotek Co Ltd
Priority date: 2012-08-29
Filing date: 2013-04-23
Publication date: 2018-11-07
Anticipated expiration: 2033-04-23
Also published as: EP2713677A1; EP2713677B1; KR20140028630A; US9445481B2; JP2014050313A; US20140062332A1; KR102063502B1

Description

本発明は、発光装置の電源供給装置に関するものである。

発光素子（Light Emitting Diode Device：ＬＥＤ）は、半導体ＰＮ接合素子で電気エネルギーを光エネルギーに変える発光半導体であって、発光素子は化合物半導体端子に電流を流してＰＮ接合付近あるいは活性層で電子とホールとの結合により光を放出する素子である。

発光ダイオードを照明として有する照明装置の場合、照明装置の制御として有線及び無線制御が同時に提供されている。

この際、有線を通じて基本電源の印加を受けて駆動される有線制御だけでなく、無線制御が同時に進行される場合、無線通信のための無線モジュールを要する。

無線モジュールは外部で印加される無線制御信号を受信して照明制御信号を生成するようになるので、無線モジュールは常にオン状態を維持しなければならない。

したがって、無線モジュールのオン状態を維持するための常時電源が必要であり、常時電源は有線制御を通じて印加される電源から求めることができる。

しかしながら、無線制御のために有線制御モジュールを常にオン状態に維持する場合、多量の待機電力が消耗される。

このために、バックアップバッテリーを用いる方式が提案されたが、バックアップバッテリーの場合、発光ダイオードの耐久性より短い耐久性を有するので、取替えなどの問題を有する。

本発明の目的は、無線制御のための待機電力を減らすことができる発光素子用電源供給装置を提供することにある。

本発明は、交流電源を受けて駆動電圧を生成し、照明駆動信号を出力する有線制御部、無線で照明制御信号を受信して有線制御部に照明制御信号を出力する無線制御部、そして駆動電圧から待機基準電圧を受信して格納してから無線制御部の待機電力として供給する待機電力供給部を含む電源供給装置を提供する。

また、本発明は、複数の発光ダイオードを含む照明部、そして交流電源を受けて、有線または無線で照明部に対する照明制御信号を受信して照明部に照明駆動信号を出力する照明制御部を含み、照明制御部は交流電源から待機基準電圧を生成して格納してから無線で照明制御信号を受信するための待機電力として供給するキャパシタを含む照明装置を提供する。

一方、複数の発光ダイオードを含む照明部、そして交流電源を受けて、有線または無線で照明部に対する照明制御信号を受信して照明部に照明駆動信号を出力し、交流電源から待機基準電圧を生成して格納してから無線で照明制御信号を受信するための待機電力として供給するキャパシタを有する照明制御部を含む照明装置の駆動方法において、周期的にキャパシタの電圧レベルをチェックするステップ、キャパシタの電圧レベルが第１基準電圧より低い場合、交流電源からキャパシタを充電するステップ、そしてキャパシタの電圧レベルが第２基準電圧より高い場合、交流電源を遮断してキャパシタの電圧を待機電力のための電圧に放電するステップを含む照明装置の駆動方法を提供する。

本発明によれば、有線／無線通信を用いた照明制御装置において、無線制御部のターンオンのための常時電源をスーパーキャパシタから収得することによって、有線制御部の電源発生部の常時ターンオンを要しない。したがって、待機電力を減らすことによって、消費電力を減らすことができる。また、スーパーキャパシタを適用して発光ダイオードの寿命に合せて半永久的に具現することによって、無線制御部の動作の信頼性が確保される。

本発明の実施形態に従う照明装置の構成図である。図１の有線制御部の構成図である。図２の無線制御部の構成図である。図３の待機電源供給部の構成図である。図１の照明制御モジュールの動作を示す順序図である。図５の初期化段階の詳細順序図である。

以下、添付した図面を参考にして本発明の実施形態に対して本発明が属する技術分野で通常の知識を有する者が容易に実施できるように詳細に説明する。しかしながら、本発明はさまざまな相異なる形態に具現されることができ、ここで説明する実施形態に限定されるものではない。

明細書の全体で、どの部分がどの構成要素を「含む」とする時、これは特別に反対になる記載がない限り、他の構成要素を除外するものでなく、他の構成要素をさらに含むことができることを意味する。

本発明は無線制御部を含む照明制御装置において、無線制御部に電源を供給する別途の電源部を置いて有線制御部を常時ターンオンせず、無線で制御できる照明制御装置を提供する。

以下、図１乃至図４を参考して本発明の実施形態に従う照明装置１０を説明する。

図１は本発明の実施形態に従う照明装置１０の構成図であり、図２は図１の有線制御部４０の構成図であり、図３は図２の無線制御部５０の構成図であり、図４は図３の待機電源供給部６０の構成図である。

図１を参考すると、照明装置１０は照明部３０及び照明制御部２０を含む。

照明部３０は複数の発光ダイオードを含み、複数の発光ダイオードは図１のように直列に連結できるが、これと異なり、並列に連結されることもできる。

照明部３０は複数の発光ダイオードがグルーピングされてランプの形態に形成されることができるが、これと異なり、導光板または拡散板を含んで面光源として形成されることもできる。

また、照明部３０は複数の色を放出する発光ダイオードを含むことができ、例えば発光ダイオードが赤色、青色、及び緑色の発光ダイオードを含む場合、各々の発光ダイオードのオン・オフ状態及び時間を制御して色温度を調節することができる。

照明制御部２０は、照明部３０のオン・オフを制御する駆動信号を発生する。

照明駆動信号はパルス信号であって、パルスのデューティによって発光ダイオードのターンオン時間が決まる。

照明制御部２０は、有線制御部４０、無線制御部５０、及び待機電源供給部６０を含む。

有線制御部４０は有線で基準交流電源の印加を受けて変換して駆動電圧を生成し、有線で制御信号を受信して制御信号によって照明駆動信号を生成する。

有線制御部４０は、図２のようにＡＣ−ＤＣ整流部４１、無線モジュール電源部４３、及びＬＥＤ駆動部４５を含む。

ＡＣ−ＤＣ整流部４１は１１０／２２０Ｖ交流電源を受信し、交流電源を照明制御部２０を駆動する駆動電源レベルに変換して提供する。

駆動電源は直流電源であって、ＡＣ−ＤＣ整流部４１は交流を直流に変換する整流回路及び電圧レベルを調節するトランスミッタを含むことができる。

整流回路はブリッジ整流器を含むことができ、トランスミッタは一般的に使われる変圧器、例えばフライバックコンバータなどを適用することができる。

ＬＥＤ駆動部４５は、ＡＣ−ＤＣ整流部４１から駆動電源を受信し、駆動電源により動作して照明部３０の発光ダイオードをターンオンするレベルの照明駆動信号を生成する。

ＬＥＤ駆動部４５は、パルス幅モジュール回路ＰＷＭなどを含むことができ、パルスのデューティ比によって明るさの調節が可能である。

ＬＥＤ駆動部４５は、駆動電源として１９Ｖの供給を受けることができるが、これに限定されるものではない。

一方、有線制御部４０は無線モジュール電源部４３を含む。

無線モジュール電源部４３は、ＡＣ−ＤＣ整流部４１から駆動電源を受信し、これを変換して無線制御部５０を駆動する駆動電源を生成するための無線基準電源を生成する。

無線基準電源は、３．６Ｖであることがあるが、これは無線制御部５０のスペックによって可変可能である。

無線モジュール電源部４３は、ＤＣ−ＤＣコンバータを含むことができる。

一方、照明制御部２０は一般的に使われるリモートコントローラまたはスマートフォンのような無線ネットワークを用いて制御信号を受信して照明部３０を制御する無線制御部５０を含む。

無線制御部５０は、アンテナと連結されている無線通信部５１、ＬＥＤ照明制御部５３、電源発生部５５、及び電力制御部５７を含む。

無線通信部５１は、アンテナと連結されて無線機器、好ましくは、リモートコントローラまたはスマートフォンのように無線ネットワークを用いて無線制御信号を送受信する。

無線ネットワークはジグビーまたはブルートゥースなどの近距離無線通信を用いることができ、これと異なり、ＲＦＩＤを用いることもできる。

または、これと異なり、ＷＩＦＩを用いて送受信することもできる。

無線通信部５１は、無線ネットワークを介して受信される無線制御信号を増幅し、復調して無線制御信号から基底制御信号を抽出する。

ＬＥＤ照明制御部５３は、無線通信部５１から受信される基底制御信号を受信して基底制御信号から照明部３０の駆動のためのディーミング情報及び色温度情報を抽出してＬＥＤ駆動部４５に出力する。

一方、このような無線通信部５１は不規則的に外部から印加される無線制御信号を受信するために常にターンオン状態を維持しなければならない。

即ち、無線通信部５１は無線制御信号を受信して加工するアクティブモードの他に無線制御信号を受信するための待機状態であるスリープモードとして動作する。

無線通信部５１はスリープモードを維持するために常にターンオン状態を維持しなければならず、この際、待機電源が要求される。

無線通信部５１のターンオン状態のための待機電源を印加するために、無線制御部５０は電源発生部５５及び電力制御部５７を含む。

電源発生部５５は、待機電源供給部６０から供給される基準待機電源を受信し、無線通信部５１のスリープモードから要求される待機電源レベルに変換する。

電源発生部５５は、ＤＣ−ＤＣコンバータを含むことができる。

一方、電力制御部５７は待機電源供給部６０の状態を周期的にセンシングして待機電源供給部の電源レベルによって待機電源供給部６０に無線モジュール電源部４３の無線基準電源を供給するようにスイッチング信号を出力する。

無線制御部５０は、無線通信部５１、電源発生部５５、及び電力制御部５７の動作を全体的に制御するためのモジュール制御部（図示せず）をさらに含むことができ、モジュール制御部はプロセッサなどで具現できる。

一方、図４を参考すると、照明制御部２０は待機電源供給部６０をさらに含む。

待機電源供給部６０は、交流電源を有線制御部４０に供給し、無線基準電源を待機電源供給部に供給するためのスイッチング部６１、及びスイッチング部６１から無線基準電源の提供を受けて格納する格納部６３を含む。

格納部６３はスーパーキャパシタを含み、スーパーキャパシタは大容量のキャパシタであって、半永久的に使用が可能である。

格納部６３のスーパーキャパシタはスイッチング部６１から無線基準電源の印加を受けてこれを充電してから、無線制御部５０の電源発生部５５に放電することを繰り返す。

スーパーキャパシタは、３．６乃至５．５Ｖの充電容量を有する。

スイッチング部６１は、リレースイッチＳ１、Ｓ２を含み、少なくとも２つのスイッチＳ１、Ｓ２を含む。

スイッチング部６１は、交流電源を有線制御部４０のＡＣ−ＣＤ整流部４１に供給するための第１スイッチＳ１及び無線モジュール電源部４３の無線基準電源をスーパーキャパシタに提供するための第２スイッチＳ２を含む。

第１及び第２スイッチＳ１、Ｓ２は、電力制御部５７からスイッチング信号を受信してオン／オフされ、第１及び第２スイッチＳ１、Ｓ２は同時にターンオンされ、同時にターンオフされる。

以下、図５及び図６を参考して照明制御部２０の待機電源発生動作を説明する。

まず、有線制御部４０に交流電源が印加されて有線制御部４０が動作を始めれば（Ｓ１００）、先に全体システムを初期化する（Ｓ２００）。

システム初期化は図６のように進行することができる。

即ち、待機電力関連ハードウェアを初期化する（Ｓ２１０）。即ち、無線モジュール電源部４３、電源発生部５５、及び電力制御部５７を初期化する。

次に、ＬＥＤ駆動部４５のＰＷＭを初期化して制御信号を受信することができる状態を形成する（Ｓ２２０）。

次に、電力制御部５７がスイッチング信号を発生するリレー制御用発振器を初期化した後（Ｓ２３０）、無線制御部５０の格納部チェック用タイマーを初期化した後（Ｓ２４０）、電力制御部５７のアナログディジタルコンバータ（ＡＤＣ）を初期化して（Ｓ２５０）、スーパーキャパシタから読み込む残留電圧レベルを初期化する。

最後に、待機電力関連ソフトウェア（ＳＷ）を初期化することによって、待機電力発生動作を始めることができるようにセッティングする（Ｓ２６０）。

上述のように初期化動作が終了すれば、無線モジュール部のプロセッサは待機電力発生のメイン動作を進行する（Ｓ３００）。

まず、無線制御部５０は格納部チェックイベントが発生したか否かを判断する（Ｓ３１０）。

周期によって格納部チェックイベントが発生した場合、電力制御部５７は格納部６３のスーパーキャパシタの電圧をチェックする（Ｓ３２０）。この際、格納部チェックイベントが発生しない場合、他のイベントを処理することができる（Ｓ３１５）。

電力制御部５７は、スーパーキャパシタの電圧レベルを感知してアナログディジタルコンバータを通じて変換し（Ｓ３２１）、変換された電圧レベルをＡＤＣバリュー（value）に格納する（Ｓ３２３）。

次に、格納されたＡＤＣバリューによってスーパーキャパシタの充放電を処理する（Ｓ３３０）。

まず、照明部３０がオフ状態か否かを確認し（Ｓ３４０）、照明部３０がオフ状態の場合、スーパーキャパシタの充電状態をセンシングする（Ｓ３５０）。

スーパーキャパシタが完全な充電状態に維持され、ＡＤＣバリュー値がＶｄ値より高い場合（Ｓ３６０）、スイッチング部６１の第１及び第２スイッチＳ１、Ｓ２をオフ状態に維持する（Ｓ３７０）。

この際、Ｖｄ値は無線通信部５１のスリープモードで要求される最小待機電源である３．２５Ｖでありうる。

このように、スイッチング部６１の第１及び第２スイッチＳ１、Ｓ２がオフされれば無線モジュール電源部４３とスーパーキャパシタとの連結が遮断されてスーパーキャパシタはフローティング状態を維持し、格納されている電荷を流して放電が進行される。

一方、照明部３０がオン状態を維持する場合、スーパーキャパシタの放電状態をチェックする（Ｓ３８０）。

スーパーキャパシタが放電されている場合、スイッチング部６１の第１及び第２スイッチＳ１、Ｓ２を同時にターンオンしてスーパーキャパシタを充電する（Ｓ３８５）。

一方、照明がオフ状態でキャパシタが充電されていない場合、ＡＤＣバリュー値がＶｔより小さければ（Ｓ３９０）、スイッチング部６１の第１及び第２スイッチＳ１、Ｓ２をターンオンしてスーパーキャパシタを充電する（Ｓ３９５）。

ＡＤＣバリュー値がＶｔより大きければ、現在の状態を維持する。

この際、Ｖｔ値は２．４Ｖであることがあるが、これに限定されるものではない。

このように、スーパーキャパシタに充電された電圧を用いて待機電力を具現することによって、無線制御部５０の無線通信部５１は少なくとも２０分のスリープモードを維持することができるので、周期は２０分以内に設定できる。

また、周期的にスーパーキャパシタの電圧レベルを感知して充放電を誘導するので、継続的にスリープ状態を維持できる待機電力提供が可能である。

以上、本発明の実施形態について詳細に説明したが、本発明の権利範囲はこれに限定されるものではなく、次の請求範囲で定義している本発明の基本概念を用いた当業者のさまざまな変形及び改良形態も本発明の権利範囲に属するものである。

Claims

交流電源から交流電力を受電して照明装置を駆動するための駆動電力を生成し、照明駆動信号を出力する有線制御部と、
無線で照明制御信号を受信し、前記受信した照明制御信号に基づいて、前記有線制御部に前記照明駆動信号を生成するための制御信号を出力する無線制御部と、
前記有線制御部に前記交流電力を供給し、前記有線制御部から前記駆動電力に応じた待機基準電力を受電し、前記待機基準電力によってキャパシタを蓄電し、前記無線制御部に前記キャパシタに蓄電された電力を待機電力として供給する待機電力供給部と、
を含み、
前記待機電力供給部は、
前記無線制御部から提供されるスイッチング信号によってスイッチングされて前記待機基準電力を供給するスイッチング部と、
前記有線制御部から供給される待機基準電力によって蓄電する充電動作と、前記受電された電力を待機電力として前記無線制御部に供給する放電動作を行う前記キャパシタと、を含み、
前記無線制御部は、
無線ネットワークを介して外部から前記照明制御信号を受信して処理する無線通信部と、
前記キャパシタの放電動作によって供給される電力を前記無線通信部の待機電力レベルに切り換える電源発生部と、
前記キャパシタの電圧レベルを感知して前記スイッチング部に前記スイッチング信号を出力する電力制御部と、を含み、
前記スイッチング部は、
前記交流電力を前記有線制御部に供給する第１スイッチと、
前記待機基準電力を前記キャパシタに供給する第２スイッチと、を含み、
前記電力制御部は、
前記有線制御部に連結される前記照明装置がオフ状態であり、前記キャパシタが完全充電状態であり、前記キャパシタの電圧レベルが第１基準電圧より高い場合、前記第１スイッチ及び前記第２スイッチをターンオフさせ、
前記照明装置がオン状態であり、前記キャパシタが放電状態である場合、前記第１スイッチ及び前記第２スイッチをターンオンさせ、
前記照明装置がオフ状態であり、前記キャパシタが充電されておらず、前記キャパシタの電圧レベルが第２基準電圧より低い場合、前記第１スイッチ及び前記第２スイッチをターンオンさせ、
前記無線通信部は、スリープモードにおいて、前記キャパシタを介して供給される前記待機電力に基づいて前記照明制御信号を受信することを特徴とする電源供給装置。
前記キャパシタは、３．６乃至５．５Ｖを充電するキャパシタであることを特徴とする請求項１に記載の電源供給装置。
複数の発光ダイオードを含む照明部と、
交流電源から交流電力を受電し、有線または無線で前記照明部に対する照明制御信号を受信して前記照明部に照明駆動信号を出力する照明制御部と、を含み、
前記照明制御部は、前記交流電力から生成された待機基準電力によって蓄電する充電動作と、無線で前記照明制御信号を受信するための待機電力として前記蓄電された電力を供給する放電動作を行うキャパシタを含み、
前記照明制御部は、
前記交流電力を受電して駆動電力を生成し、前記照明駆動信号を出力する有線制御部と、
無線で照明制御信号を受信し、前記受信した照明制御信号に基づいて、前記有線制御部に前記照明駆動信号を生成するための制御信号を出力する無線制御部と、
前記有線制御部に前記交流電力を供給し、前記有線制御部から前記駆動電力に応じた待機基準電力を受電し、前記受電した待機基準電力によって前記キャパシタを蓄電し、前記無線制御部に前記キャパシタに蓄電した電力を待機電力として供給する待機電力供給部と、を含み、
前記待機電力供給部は、
前記無線制御部から提供されるスイッチング信号によってスイッチングされて前記待機基準電力を供給するスイッチング部と、
前記キャパシタと、を含み、
前記無線制御部は、
無線ネットワークを介して外部から前記照明制御信号を受信して処理する無線通信部と、
前記キャパシタの放電動作によって供給される電力を前記無線通信部の待機電力レベルに切り換える電源発生部と、
前記キャパシタの電圧レベルを感知して前記スイッチング部に前記スイッチング信号を出力する電力制御部と、を含み、
前記スイッチング部は、
前記交流電力を前記有線制御部に供給する第１スイッチと、
前記待機基準電力を前記キャパシタに供給する第２スイッチと、を含み、
前記電力制御部は、
前記照明部がオフ状態であり、前記キャパシタが完全充電状態であり、前記キャパシタの電圧レベルが第１基準電圧より高い場合、前記第１スイッチ及び前記第２スイッチをターンオフさせ、
前記照明部がオン状態であり、前記キャパシタが放電状態である場合、前記第１スイッチ及び前記第２スイッチをターンオンさせ、
前記照明部がオフ状態であり、前記キャパシタが充電されておらず、前記キャパシタの電圧レベルが第２基準電圧より低い場合、前記第１スイッチ及び前記第２スイッチをターンオンさせ、
前記無線通信部は、スリープモードにおいて、前記キャパシタを介して供給される前記待機電力に基づいて前記照明制御信号を受信することを特徴とする照明装置。
前記キャパシタは、３．６乃至５．５Ｖを充電する大容量キャパシタであることを特徴とする請求項３に記載の照明装置。