KR100845305B1 - 엘이디 조명 제어장치 및 그 방법 - Google Patents

Abstract

본 발명은 LED에 흐르는 전류의 양에 따라 듀티(Duty)를 변경함으로써 LED조명의 조도를 일정하게 유지하고 수명 연장을 도모하여 전력 손실을 방지하며, LED프레임의 개수에 따라 각기 다른 전압용 LED조명을 장착하여도 LED간의 전압 편차를 자동으로 보정 함으로써 하나의 파워 서플라이로 여러 개의 LED조명을 제어할 수 있도록 한 엘이디 조명 제어에 관한 것으로서, 이러한 본 발명은 입력되는 교류 전원을 직류 전원으로 정류하는 정류부, 공급되는 직류전압을 LED조명 구동 전원으로 출력하는 조명 구동 전원 출력부, LED조명으로부터 피드백되는 전류를 검출하는 전류 검출부, 검출한 전류와 기준 전류를 비교하여 LED조명에 공급되는 전류를 제어하기 위한 제어신호를 발생하는 메인 제어부, 발생하는 제어신호에 대응하여 LED조명에 공급되는 전압을 제어하기 위한 전압제어 신호를 발생하는 전압 제어신호 발생부, 발생한 전압 제어신호에 따라 조명 구동 전원 출력부에서 출력되는 조명 구동 전원의 전압을 조절하는 전압 조절부, 메인 제어부에서 발생하는 제어신호에 대응하여 조명 구동 전원 출력부에서 출력되는 전압의 전류를 조절하여 LED조 명에 공급하는 전류 조절부를 구비한다.

LED조명, 조명 제어장치 및 방법, 파워 서플라이, 전류 검출, 듀티 제어

Description

엘이디 조명 제어장치 및 그 방법{LED lighting controller and method thereof}

도 1은 본 발명에 따른 엘이디 조명 제어장치의 구성을 보인 블록도.

도 2a 및 도 2b는 본 발명에 따른 엘이디 조명 제어장치의 구성을 보인 회로도.

도 3은 본 발명에 따른 엘이디 조명 제어방법을 보인 흐름도.

<도면의 주요 부분에 대한 부호의 설명>

110… 정류부

120… 조명 구동 전원 출력부

140… 전류 검출부

150… 메인 제어부

160… 전압 제어신호 발생부

170… 전압 조절부

180… 전류 조절부

본 발명은 엘이디(LED) 조명 제어에 관한 것으로서, 더욱 상세하게는 LED에 흐르는 전류의 양에 따라 듀티(Duty)를 변경함으로써 LED 조명의 조도를 일정하게 유지하고 수명 연장을 도모하여 전력 손실을 방지하도록 한 엘이디 조명 제어장치 및 그 방법에 관한 것이다.

발광다이오드(LED)에 의해 구현된 조명장치는 일반램프에 비해 적은 소모전력으로 구동된다. 특히 LED 조명장치는 다수 배열 설치된 LED의 점멸 순서, 발광색상, 밝기 등의 제어에 의해 다양한 연출을 할 수 있다. 이러한 LED 조명장치는 주로 실내 인테리어의 일반조명 및 특정의 분위기를 연출하기 위한 무드(mood)조명, 상점의 광고조명 등으로 다양하게 실시되고 있다.

일반적으로, LED 조명장치는 일정 색상의 빛을 출사하는 LED 모듈과, LED모듈에서 출사되는 빛의 색상, 점멸상태 등을 제어하는 제어회로로 구성된다. 아울러 LED 조명장치의 제어회로에는 외부에서 인가받은 전원을 LED모듈과 제어회로에 적합한 전압, 전류로 변환하여 공급하는 전원부(파워 서플라이)를 포함하여 구성된다.

LED모듈은 회로기판(주로 PCB기판)에 다수의 LED소자가 일정한 배열로 장착되어 구성되며, LED소자는 단일 색상의 빛을 출사하는 것일 수도 있고, 외부의 전기/전자 신호에 따라 여러 색상을 선택적으로 출사하는 것을 적용할 수 있다.

제어회로는 다수의 LED에 대한 점멸 순서, 발광색상, 밝기 등의 동작을 제어 하기 위한 신호를 출력하는 구성이다. 특히 제어회로는 주로 특정의 펄스 신호를 발생하는 발진회로, 이를 디지털 클록 신호로 변환하는 컨버팅회로, 컨버팅된 신호를 스위칭하는 스위칭회로(또는 연산, 프로세스를 수행하는 별도의 각 프로세스 회로), 파워 서플라이 등 여러 기능을 수행하는 다수의 회로가 복합적으로 결합 된다. 이와 같은 제어회로는 다수의 회로가 복합적으로 결합되어 회로가 구현된 보드의 크기가 대형이고, 대형의 보드는 별도의 컨트롤박스에 케이싱되어 사용자에 의해 조작되도록 구성되어 있다.

한편, LED는 시간이 경과 할수록 전류 소모가 증가하여 밝기가 달라지는 특성이 있는데, 기존 제어회로에 포함되는 파워 서플라이는 정전압-정전류 방식을 사용하여 LED조명을 제어하게 되므로, LED의 특성 변화에 대응할 수 없는 단점이 있었다.

이러한 단점으로 인해 장시간 LED 조명을 켜두었을 경우 과도한 전류 도통으로 인하여 LED조명의 조도가 변하고, LED의 수명이 단축되어 불필요한 전력의 손실을 가져오는 문제점을 발생하였다.

또한, LED조명은 LED프레임의 개수에 따라 필요한 전압이 달라지는데, 이때 종래에는 파워 서플라이를 그 LED조명에 맞는 전압용으로 따로 제작하여 사용하므로, 파워 서플라이의 별도 제작에 따른 시간적/경제적인 손실을 발생하였다.

따라서 본 발명은 상기와 같은 종래 LED조명 장치에서 발생하는 제반 문제점 을 해결하기 위해서 제안된 것으로서,

본 발명의 목적은, LED에 흐르는 전류의 양에 따라 듀티(Duty)를 변경함으로써 LED조명의 조도를 일정하게 유지하고 수명 연장을 도모하여 전력 손실을 방지하도록 한 엘이디 조명 제어장치 및 그 방법을 제공하는 데 있다.

본 발명의 다른 목적은, 파워 서플라이에서 정전류방식을 사용하고 LED프레임의 개수에 따른 각기 다른 전압용 LED조명을 장착하여도 LED간의 전압 편차를 자동으로 보정 함으로써 하나의 파워 서플라이로 여러 개의 LED조명을 제어할 수 있도록 한 엘이디 조명 제어장치 및 그 방법을 제공하는 데 있다.

상기와 같은 목적을 달성하기 위한 본 발명에 따른 "엘이디 조명 제어장치"는,

입력되는 상용 교류 전원을 전파 정류하여 소정의 직류 전원으로 정류하는 정류부와;

상기 정류부에서 공급되는 직류전압을 LED조명 구동 전원으로 출력하는 조명 구동전원 출력부와;

상기 LED조명으로부터 피드백되는 전류를 검출하는 전류 검출부와;

상기 전류 검출부에서 검출한 전류와 기준 전류를 비교하여 상기 LED조명에 공급되는 전류를 제어하기 위한 제1 및 제2 제어신호를 발생하는 메인 제어부와;

상기 메인 제어부에서 발생하는 제1 제어신호에 대응하여 상기 LED조명에 공 급되는 전압을 제어하기 위한 전압제어 신호를 발생하는 전압제어신호 발생부와;

상기 전압제어신호 발생부에서 발생한 전압 제어신호에 따라 상기 조명 구동전원 출력부에서 출력되는 조명 구동 전원의 전압을 조절하는 전압 조절부와;

상기 메인 제어부에서 발생하는 제2 제어신호에 대응하여 상기 조명 구동 전원 출력부에서 출력되는 전압의 전류를 조절하여 상기 LED 조명에 공급하는 전류 조절부를 포함하는 것을 특징으로 한다.

상기에서 전류 검출부는,

상기 LED조명으로부터 피드백되는 전류를 검출하는 전류 검출기와;

상기 전류 검출기에 의해 검출된 전류를 전압으로 변환하기 위한 전류-전압 변환소자와;

상기 전류-전압 변환소자에 의해 변환된 전압을 소정 레벨로 증폭하기 위한 증폭기를 포함한다.

상기에서 메인 제어부는 LED 조명 프레임의 개수에 대응하는 기준 전류 값을 저장하기 위한 메모리를 더 포함하고, 상기 기준 전류 값과 상기 전류 검출부에 의해 검출되는 검출 전류를 비교하여 상기 LED조명에 일정한 전류가 공급되도록 듀티 제어를 수행하는 것을 특징으로 한다.

상기에서 전압 제어신호 발생부는 상기 메인 제어부에서 출력되는 전압 제어를 위한 펄스폭 변조 신호(제1제어신호)를 분배하기 위한 제1 분배 저항과; 상기 제1 분배 저항에 의해 분배된 전압과 상기 전류 검출부에 의해 검출된 전압의 차 전압을 소정 레벨로 증폭하는 연산증폭기와; 상기 연산증폭기의 출력 전압을 분배 하기 위한 제2 분배 저항과; 상기 제2 분배 저항에 의해 출력되는 전압으로 전압 제어신호를 발생하는 스위칭 소자를 포함한다.

상기에서 전류 조절부는 상기 메인 제어부에서 출력되는 제2 제어신호에 따라 스위칭 동작을 수행하는 스위칭 소자와; 상기 스위칭 소자의 스위칭에 대응하여 상기 조명 구동 전원 출력부에서 출력되는 조명 구동을 위한 전류의 레벨을 조절하는 전계효과 트랜지스터를 포함한다.

또한, 본 발명에 따른 "엘이디 조명 제어장치"는,

상기 LED 조명의 프레임 개수에 대응하여 상기 조명 구동 전원 출력부에 공급되는 전압의 레벨을 적절하게 조절해주기 위한 공급전압 조절부와;

디밍 제어를 위한 LED조명 선택과 디밍 레벨을 입력하기 디밍 입력부와;

리모컨에서 송출된 LED조명 선택신호 및 디밍 제어신호를 수신하기 위한 리모컨 신호 수신기와;

상기 디밍 입력부 또는 리모컨 신호 수신기로부터 발생된 신호에 따라 디밍 제어할 LED조명과 디밍 레벨에 대한 신호를 발생하는 보조 제어부와;

LED 조명 설치자에 의해 선택되는 정전류 레벨을 상기 메인 제어부에 제공하기 위한 정전류 입력단자와;

상기 전류 조절부에 의해 전류 레벨이 조절된 전압을 접속된 LED조명에 공급하고, 상기 LED조명에 의해 피드백되는 전류를 상기 전류 검출부로 전달하기 위한 조명 커넥터를 더 포함하는 것을 특징으로 한다.

상기와 같은 목적을 달성하기 위한 본 발명에 따른 "엘이디 조명 제어방법" 은,

사용자에 의해 점등할 엘이디(LED) 조명과 디밍 조절이 선택되면, 제어할 LED조명 설정 및 디밍 제어를 설정하는 제1단계와;

상기 제어할 LED조명 및 디밍을 설정한 후 설치자에 의해 설정되는 정전류를 검출하여 기준 전류를 설정하는 제2단계와;

상기 LED조명에서 피드백되는 전류를 검출하는 제3단계와;

상기 검출 전류와 상기 기준 전류를 비교하여, 그 차이만큼 보상할 제어 값을 산출하는 제4단계와;

상기 산출한 보상 값으로 LED조명의 전류를 상기 기준 전류 값이 되도록 제어하는 제5단계를 포함한다.

상기에서 디밍 제어는 제어 레벨을 7단계로 설정하고, 사용자의 디밍 조절의 선택에 따라 대응하는 제어 레벨 값을 통해 디밍을 제어하는 것을 특징으로 한다.

또한, 상기 제4단계의 보상할 제어 값은, 상기 검출 전류와 상기 기준 전류간의 차이를 보상하기 위한 전압, 전류 보상 제어 값인 것을 특징으로 한다.

또한, 상기 제5단계의 제어는 0.01초 간격을 주기로 상기 LED조명에 일정한 전류가 공급되도록 듀티 제어를 수행하는 것을 특징으로 한다.

이하 본 발명의 바람직한 실시 예를 첨부한 도면에 의거 상세히 설명하면 다음과 같다. 본 발명을 설명하기에 앞서 관련된 공지 기능 혹은 구성에 대한 구체적인 설명이 본 발명의 요지를 불필요하게 흐릴 수 있다고 판단되는 경우에는 그에 대한 상세한 설명은 생략한다.

도 1은 본 발명에 따른 LED조명 제어장치의 구성을 보인 블록도이고, 도 2a 및 도 2b는 본 발명에 따른 LED 조명 제어장치의 구성을 보인 회로도이다.

여기서 참조부호 110은 입력되는 상용 교류 전원을 전파 정류하여 소정의 직류 전원으로 정류하는 정류부로서, 입력되는 상용 교류 전원의 라인 잡음을 제거하는 라인 필터(LF1)와, 상기 상용 교류 전원을 전파 정류하기 위한 브리지 다이오드(CB1)와, 상기 브리지 다이오드(CB1)를 통해 변환된 직류 전압을 평활하기 위한 평활 콘덴서(C20)와, 리액턴스(L1)를 포함한다.

또한, 참조부호 120은 상기 정류부(110)에서 공급되는 직류전압을 LED조명 구동 전원으로 출력하는 조명 구동 전원 출력부로서, 역 전류 방지용 다이오드(D1)와, 충방전용 콘덴서(C8)와, 스위칭 동작에 따라 1차측 입력 전압을 2차측으로 유도하는 트랜스(TF2)와, 2차측 유기전압을 충방전하기 위한 콘덴서(C12, C13)를 포함하는 것이 바람직하다.

또한, 참조부호 130은 LED 조명의 프레임 개수에 대응하여 사용자가 선택하는 전압(VSEL)에 따라 상기 조명 구동 전원 출력부(120)에 공급되는 전압의 레벨을 적절하게 조절해주기 위한 공급전압 조절부를 나타내고, 참조부호 140은 상기 LED조명으로부터 피드백(F/B)되는 전류를 검출하는 전류 검출부로서, 상기 LED조명으로부터 피드백되는 전류를 검출하는 전류 검출기(R68)와, 상기 전류 검출기(R68)에 의해 검출된 전류를 전압으로 변환하기 위한 전류-전압 변환소자(R100, R80)와, 상기 전류-전압 변환소자(R100, R80)에 의해 변환된 전압을 소정 레벨로 증폭하기 위한 증폭기(141)를 구비하는 것이 바람직하다. 여기서 전류 검출기(R68)는 전류 검 출용 저항으로 구현하는 것이 바람직하다.

또한, 참조부호 150은 상기 전류 검출부(140)에서 검출한 전류와 기준 전류를 비교하여 상기 LED조명에 공급되는 전류를 제어하기 위한 제1 및 제2 제어신호를 발생하는 메인 제어부로서, 기준 전류를 저장하기 위한 메모리와 일반적인 제어용 프로세서인 마이컴으로 구현하는 것이 바람직하며, 나아가 마이컴은 상기 기준 전류 값과 상기 전류 검출부(140)에 의해 검출되는 검출 전류를 비교하여 상기 LED조명에 일정한 전류가 공급되도록 듀티 제어를 수행한다.

또한, 참조부호 160은 상기 메인 제어부(150)에서 발생하는 펄스폭 변조 신호(PWM신호)인 제1 제어신호에 대응하여 상기 LED조명에 공급되는 전압을 제어하기 위한 전압제어 신호를 발생하는 전압제어신호 발생부로서, 상기 메인 제어부(150)에서 출력되는 전압 제어를 위한 펄스폭 변조 신호(제1제어신호)를 분배하기 위한 제1 분배 저항(R72, R73)과, 상기 제1 분배 저항(R72, R73)에 의해 분배된 전압과 상기 전류 검출부(140)에 의해 검출된 전압의 차 전압을 소정 레벨로 증폭하는 연산증폭기(161)와, 상기 연산증폭기(161)의 출력 전압을 분배하기 위한 제2 분배 저항(R92, R93)과, 상기 제2 분배 저항(R92, R93)에 의해 출력되는 전압으로 전압 제어신호를 발생하는 스위칭 소자(Q10)를 포함하는 것이 바람직하다.

또한, 참조부호 170은 상기 전압제어신호 발생부(160)에서 발생한 전압 제어신호에 따라 상기 조명 구동 전원 출력부(120)에서 상기 LED조명으로 출력되는 조명 구동 전원의 전압을 조절하는 전압 조절부로서, 상기 조명 구동 전원 출력부(120)에서 출력되는 LED 조명 구동 전원을 분배하는 분배 저항(R59, R60)과, 상 기 분배 저항(R59, R60)에 의해 분배된 전압을 일정 전압으로 만드는 정전압 다이오드(Q3)와, 상기 전압 제어신호 발생부(160)의 제어에 대응하여 상기 정전압 다이오드(Q3)에 의해 만들어진 전압을 그라운드로 방출시켜 조명 구동 전원의 레벨을 조절하기 위한 저항(R61) 및 콘덴서(C35)를 포함하는 것이 바람직하다.

또한, 참조부호 180은 상기 메인 제어부(150)에서 발생하는 제2 제어신호에 대응하여 상기 조명 구동 전원 출력부(160)에서 출력되는 전압의 전류를 조절하여 상기 LED 조명에 공급하는 전류 조절부로서, 상기 메인 제어부(150)에서 출력되는 제2 제어신호에 따라 스위칭 동작을 수행하는 스위칭 소자(Q11)와, 상기 스위칭 소자(Q11)의 스위칭에 대응하여 상기 조명 구동 전원 출력부(160)에서 출력되는 조명 구동을 위한 전류의 레벨을 조절하는 전계효과 트랜지스터(U4)를 포함하는 것이 바람직하다.

또한, 본 발명에 따른 "엘이디 조명 제어장치"는,

상기 LED 조명의 프레임 개수에 대응하여 상기 조명 구동 전원 출력부(160)에 공급되는 전압의 레벨을 적절하게 조절해주기 위한 공급전압 조절부(130)와; 수동으로 디밍 제어를 위한 LED조명 선택과 디밍 레벨을 입력하기 디밍 입력부(191)와; 리모컨에서 송출된 LED조명 선택신호 및 디밍 제어신호를 수신하기 위한 리모컨 신호 수신기(192)와; 상기 디밍 입력부(191) 또는 리모컨 신호 수신기(192)로부터 발생된 신호에 따라 디밍 제어할 LED조명과 디밍 레벨에 대한 신호를 발생하는 보조 제어부(193)와; LED 조명 설치자에 의해 선택되는 정전류 레벨(H = 51mA, L = 54mA)을 상기 메인 제어부(150)에 제공하기 위한 정전류 입력단자(194)와, 상기 전 류 조절부(180)에 의해 전류 레벨이 조절된 전압을 접속된 LED조명에 공급하고, 상기 LED조명에 의해 피드백되는 전류를 상기 전류 검출부(140)로 전달하기 위한 조명 커넥터(210)를 더 포함한다.

여기서 보조 제어부(193)도 통상적인 마이크로 프로세서인 마이컴과 데이터 저장용 메모리를 포함하며, 선택된 LED조명과 디밍 조절 신호를 위해서 3비트를 이용하여 7단계로 디밍 조절 신호를 발생하게 된다.

이와 같이 구성된 본 발명에 따른 LED 조명 제어장치는, 조명 커넥터(210)에 복수의 LED조명이 결합된 상태에서, 사용자가 점등시킬 조명과 디밍 레벨을 선택하면 보조 제어부(193)에서 이를 수신한 후, 선택한 조명과 디밍 레벨에 대응하는 3비트 데이터를 만들어 메인 제어부(150)에 전달한다. 예를 들어, 디밍 제어를 수행하지 않을 경우에는 3비트 데이터를 '000'으로 만들어 메인 제어부(150)에 전달하고, 1단계 디밍 제어일 경우에는 3비트 데이터를 '001'으로 만들어 메인 제어부(150)에 전달하게 되고, 따라서 같은 방법으로 7단계 디밍 제어일 경우에는 3비트 데이터를 '111'으로 만들어 메인 제어부(150)에 제공하게 된다. 본 발명에서는 디밍 제어 레벨을 7단계로 설명하였으나, 이것은 하나의 실시 예에 불과하며 설치자나 제품 설계자에 의해서 레벨 변경이 자유롭다는 것은 당업자라면 누구나 알 수 있다.

다음으로, 상용 교류 전원이 공급되면 정류부(110)의 라인 필터(LF1)에서는 입력되는 상용 교류 전원에 포함되는 라인 잡음을 제거하게 되고, 브리지 다이오드(DB1)에서는 상용 교류 전원을 전파정류하여 직류 전압으로 만들게 된다. 이렇게 만들어진 직류 전압에는 니플 성분이 포함되므로 평활 콘덴서(C20)에서 니플을 제거하고 직류 전압을 평활하게 되며, 평활된 직류 전압은 리액턴스(L1)를 통과한 후 조명 구동 전원 출력부(120)에 공급된다.

이때 공급전압 조절부(130)는 조명 커넥터(210)에 접속된 LED 조명의 개수에 대응하는 전압 선택신호(VSEL)에 따라 상기 조명 구동 전원 출력부(120)에 공급되는 전압의 레벨을 유효 적절하게 제어를 하게 된다. 여기서 공급전압 조절부(130)의 전압 레벨 제어는 트랜스의 1차측 전압을 펄스폭 변조 신호(PWM신호)를 통해 조절하는 공지의 전압 레벨 조절 방식을 그대로 채용하였으므로, 자세한 설명은 생략한다.

조명 구동 전원 출력부(120)는 역 전류 방지 다이오드(D1)를 통해 입력되는 전압을 트랜스(TF2)의 1차측으로 입력받고, 스위칭 동작에 의해 2차측으로 유기하게 된다. 트랜스(TF2)의 2차측으로 유기된 전압은 충방전 콘덴서(C12)(C13)를 통해 전류 조절부(180)로 전달되는 데, 이때 전류 조절부(180)로 전달되는 조명 구동 전원은 전압 조절부(170)에 의해 전압 레벨이 조절된 후 전달된다.

이를 좀 더 구체적으로 설명하면, 기존의 LED 조명 제어장치는, LED 조명 프레임의 개수에 대응하는 전압에 따라 별도의 파워 서플라이를 제작해야하는 단점이 있었다.

그러나 본 발명은 LED조명 프레임의 개수에 대응하는 전류를 검출하고, 이를 이용하여 자동으로 공급 전압의 레벨을 조절하게 되므로, LED조명 프레임의 개수에 영향을 받지 않으면서 단일의 파워 서플라이로 LED조명 구동 전원을 적절하게 공급 할 수 있게 된다.

즉, 1차적으로 기본적인 구동 전압이 조명 커넥터(210)를 통해 연결된 LED조명에 공급되어 점등이 이루어지고, 점등이 이루어진 후 조명 커넥터(210)의 피드백 단자를 통해 피드백 전류가 출력되며, 이렇게 출력되는 피드백 전류는 전류 검출부(140)의 전류 검출기인 전류 검출 저항(R68)에서 검출된다.

검출된 전류는 전류-전압 변환소자(R100, R80)를 통해 전류 검출 저항(R68)의 양단 전류가 전압으로 변환되고, 이러한 양단 전압이 다시 증폭기(141)에서 차동적으로 증폭된 후 메인 제어부(150)에 인가된다.

메인 제어부(150)는 인가되는 검출 전류와 내부 메모리에 저장된 기준 전류를 비교하여, 그 차이만큼 전류 보상을 위한 제1 및 제2 제어신호를 발생한다. 여기서 발생하는 제1 제어신호는 전압 제어신호 발생부(160)에 제공되고, 제2제어신호는 전류 조절부(180)에 각각 제공된다. 아울러 메인 제어부(150)에는 정전류 입력단자(194)를 통해 초기에 정전류가 설정된다. 여기서 설정되는 정전류는 51mA(로우신호)와 54mA(하이신호)가 존재하며, 이것은 설치자에 의해 세팅된다. 그리고 설정되는 정전류에 대응하여 정전류 입력단자에는 디지털 신호(예를 들어, 하이신호, 로우신호)가 발생하여 메인 제어부(150)에 전달된다.

따라서 메인 제어부(150)는 상기와 같이 설정되는 전류를 기준 전류로 메모리에 저장하고, 상기 전류 검출부(140)에 의해 검출되는 검출 전류와 비교를 함으로써, LED 조명에 공급되는 전류를 적응적으로 제어할 수 있게 된다. 이러한 제어에 의해 LED의 특성상 점등 시간이 길어질수록 전류 소모가 커지고, 이로써 조도가 달라지며 결론적으로 LED조명의 수명이 단축되는 여러 가지의 단점을 해소하게 된다.

한편, 전압 제어신호 발생부(160)는 메인 제어부(150)에서 출력되는 제1제어신호를 제1 분배 저항(R72, R73)으로 분배하고, 이렇게 분배된 전압과 LED조명에서 피드백되는 전압을 저항(R82, R80)으로 분배한 전압과의 차 전압을 연산 증폭기(161)에서 증폭하게 된다. 증폭된 전압은 분배 저항(R92, R93)에 의해 분배되고, 그 분배 전압에 의해 스위칭 소자(Q10)가 턴-온 또는 턴-오프되어 전압 제어신호를 발생하게 된다.

전압 조절부(170)는 조명 구동 전원 출력부(120)의 출력 전압을 분배 저항(R59, R60)으로 분배하고, 정전압 다이오드(Q3)로 일정 전압으로 만든다. 다음으로, 전압 제어신호 발생부(160)의 전압 제어에 대응하여 저항(R61) 및 콘덴서(C35)로 상기 정전압 다이오드(Q3)에 의해 만들어진 전압을 전압 제어신호 발생부(160)의 스위칭 소자(Q10)를 통해 그라운드로 바이패스시킴으로써, 조명 구동 전원 출력부(120)에서 LED조명으로 출력되는 전압을 조절하게 된다.

여기서 전압 제어신호 발생부(160)는 스위칭 소자(Q10)에 의해 전압 제어신호를 발생한다고 기재하였으나, 실질적으로 스위칭 소자(Q10)에 의해 전압 조절부(170)의 바이패스 전압을 달리하여 전압을 조절하게 된다.

이렇게 전압을 조절함으로써, LED 프레임의 개수에 따라 각기 다른 전압용 LED 조명을 장착하여도, 자동으로 전압을 조절하게 되는 것이다.

한편, 전류 조절부(180)는 메인 제어부(150)에서 출력되는 제2제어신호에 따 라 스위칭 소자(Q11)와 전계효과 트랜지스터(U4)를 이용하여 LED조명에 공급되는 전류를 조절하게 된다. 여기서 제2제어신호는 검출되는 전류와 사용자가 선택한 디밍 조절 값에 따라 전류를 조절하기 위해 설정되는 제어신호이며, 이로써 LED조명의 특성상 점등한 후 시간이 길어질수록 소모 전류가 커져 조도가 달라지거나 증가하는 소모 전류에 의해 LED조명의 수명이 단축되는 것을 방지할 수 있게 된다. 그리고 각기 다른 전압용 LED조명을 장착하여도 자동 전압/전류 조절 방식에 의해 장착한 LED조명에 적합한 전압/전류의 조절이 가능하므로, 하나의 파워 서플라이로 여러 개의 LED조명을 제어할 수 있게 되는 것이다.

아울러 메인 제어부(150)는 LED조명에 흐르는 전류의 양을 검출한 후, 0.01초에 한번 씩 듀티(Duty)를 변경하는 방식으로 제어를 수행하게 되므로, LED에서 과도하게 전류를 흘리더라도 즉시 전류가 과도하게 흐르는 것을 방지할 수 있으므로, LED조명의 조도를 일정하게 유지하고 수명을 연장시키며 전력의 손실을 방지할 수 있게 되는 것이다.

도 3은 본 발명에 의한 LED조명 제어방법을 보인 흐름도로서, S는 단계(Step)를 나타낸다.

이에 도시된 바와 같이, 사용자에 의해 점등할 엘이디(LED) 조명과 디밍 조절이 선택되면, 제어할 LED조명 설정 및 디밍 제어를 설정하는 제1단계(S101 ~ S103)와; 상기 제어할 LED조명 및 디밍을 설정한 후 설치자에 의해 설정되는 정전류를 검출하여 기준 전류를 설정하는 제2단계(S105 ~ S107)와; 상기 LED조명에서 피드백되는 전류를 검출하는 제3단계(S109)와; 상기 검출 전류와 상기 기준 전류를 비교하여, 그 차이만큼 보상할 제어 값을 산출하는 제4단계(S111 ~ S113)와; 상기 산출한 보상 값으로 LED조명의 전류를 상기 기준 전류 값이 되도록 제어하는 제5단계(S115 ~ S117)를 포함한다.

이와 같이 이루어지는 본 발명에 따른 LED조명 제어방법은, 단계 S101에서와 같이 조명 커넥터(210)에 복수의 LED조명이 결합된 상태에서, 사용자가 점등시킬 조명과 디밍 레벨을 선택하면 보조 제어부(193)에서 이를 수신한 후, 선택한 조명과 디밍 레벨에 대응하는 3비트 데이터를 만들어 메인 제어부(150)에 전달한다. 예를 들어, 디밍 제어를 수행하지 않을 경우에는 3비트 데이터를 '000'으로 만들어 메인 제어부(150)에 전달하고, 1단계 디밍 제어일 경우에는 3비트 데이터를 '001'으로 만들어 메인 제어부(150)에 전달하게 되고, 따라서 같은 방법으로 7단계 디밍 제어일 경우에는 3비트 데이터를 '111'으로 만들어 메인 제어부(150)에 제공하게 된다. 본 발명에서는 디밍 제어 레벨을 7단계로 설명하였으나, 이것은 하나의 실시 예에 불과하며 설치자나 제품 설계자에 의해서 레벨 변경이 자유롭다는 것은 당업자라면 누구나 알 수 있다.

이에 따라 메인 제어부(150)는 단계 S103에서와 같이 제어할 조명을 설정하고, 디밍 제어를 설정하게 된다.

다음으로, 단계 S105에서와 같이 설치자가 정전류를 선택하면, 단계 S107에서와 같이 기준 전류를 설정하게 된다.

한편, 상용 교류 전원이 공급되면 정류부(110)는 입력되는 상용 교류 전원에 포함되는 라인 잡음을 제거하고, 전파정류하여 직류 전압으로 만들게 된다. 이렇게 만들어진 직류 전압을 평활하게 되며, 평활된 직류 전압은 조명 구동 전원 출력부(120)에 공급된다.

이때 공급전압 조절부(130)는 조명 커넥터(210)에 접속된 LED 조명의 개수에 대응하여 상기 조명 구동 전원 출력부(120)에 공급되는 전압의 레벨을 유효 적절하게 제어를 하게 된다. 여기서 공급전압 조절부(130)의 전압 레벨 제어는 트랜스의 1차측 전압을 펄스폭 변조 신호(PWM신호)를 통해 조절하는 공지의 전압 레벨 조절 방식을 그대로 채용하였으므로, 자세한 설명은 생략한다.

조명 구동 전원 출력부(120)는 입력되는 전압을 트랜스의 1차측으로 입력받고, 스위칭 동작에 의해 2차측으로 유기하게 된다. 트랜스의 2차측으로 유기된 전압은 충방전 콘덴서를 통해 전류 조절부(180)로 전달되는 데, 이때 전류 조절부(180)로 전달되는 조명 구동 전원은 전압 조절부(170)에 의해 전압 레벨이 조절된 후 전달된다.

이를 좀 더 구체적으로 설명하면, 기존의 LED조명 제어장치는, LED조명 프레임의 개수에 대응하는 전압에 따라 별도의 파워 서플라이를 제작해야하는 단점이 있었다.

그러나 본 발명은 LED조명 프레임의 개수에 대응하는 전류를 검출하고, 이를 이용하여 자동으로 공급 전압의 레벨을 조절하게 되므로, LED조명 프레임의 개수에 영향을 받지 않으면서 단일의 파워 서플라이로 LED조명 구동 전원을 적절하게 공급할 수 있게 된다.

즉, 1차적으로 기본적인 구동 전압이 조명 커넥터(210)를 통해 연결된 LED조 명에 공급되어 점등이 이루어지고, 점등이 이루어진 후 조명 커넥터(210)의 피드백 단자를 통해 피드백 전류가 출력되며, 이렇게 출력되는 피드백 전류는 전류 검출부(140)의 전류 검출기인 전류 검출 저항을 통해 검출된다(S109).

검출된 전류는 전류-전압 변환소자를 통해 전압으로 변환되고, 이러한 변환 전압이 다시 증폭기(141)에서 차동적으로 증폭된 후 메인 제어부(150)에 인가된다.

메인 제어부(150)는 단계 S111 및 단계 S11에서와 같이 인가되는 검출 전류와 내부 메모리에 저장된 기준 전류를 비교하여, 그 차이만큼 전류 보상을 위한 제1 및 제2 제어신호를 발생한다. 여기서 발생하는 제1제어신호는 전압 제어 신호로서 전압 제어신호 발생부(160)에 제공되고, 제2제어신호는 전류 제어신호로서 전류 조절부(180)에 각각 제공된다. 아울러 메인 제어부(150)에는 정전류 입력단자(194)를 통해 초기에 정전류가 설정된다. 여기서 설정되는 정전류는 51mA(로우신호)와 54mA(하이신호)가 존재하며, 이것은 설치자에 의해 세팅된다. 그리고 설정되는 정전류에 대응하여 정전류 입력단자에는 디지털 신호(예를 들어, 하이신호, 로우신호)가 발생하여 메인 제어부(150)에 전달된다.

따라서 메인 제어부(150)는 상기와 같이 설정되는 전류를 기준 전류로 메모리에 저장하고, 상기 전류 검출부(140)에 의해 검출되는 검출 전류와 비교를 함으로써, LED조명에 공급되는 전류를 적응적으로 제어할 수 있게 된다. 이러한 제어에 의해 LED의 특성상 점등 시간이 길어질수록 전류 소모가 커지고, 이로써 조도가 달라지며 결론적으로 LED조명의 수명이 단축되는 여러 가지의 단점을 해소하게 된다.

한편, 전압 제어신호 발생부(160)는 메인 제어부(150)에서 출력되는 제1제어 신호에 따라 전압 제어신호를 발생하여 전압 조절부(170)에 제공하게 되고, 전압 조절부(170)는 상기 전압 제어신호에 따라 조명 구동 전원 출력부(120)의 출력 전압을 조절하게 된다. 즉, 기준 전류와 검출 전류 간의 전류 차에 따른 전압 보상 제어값으로 LED간의 전압 편차를 자동으로 보정 하게 된다.

이렇게 전압을 조절함으로써, LED 프레임의 개수에 따라 각기 다른 전압용 LED 조명을 장착하여도, 자동으로 전압을 조절하게 되는 것이다.

한편, 전류 조절부(180)는 메인 제어부(150)에서 출력되는 제2제어신호에 따라 LED조명에 공급되는 전류를 조절하게 된다(S117). 여기서 제2제어신호는 검출되는 전류와 사용자가 선택한 디밍 조절 값에 따라 전류를 조절하기 위해 설정되는 제어신호이며, 이로써 LED조명의 특성상 점등한 후 시간이 길어질수록 소모 전류가 커져 조도가 달라지거나 증가하는 소모 전류에 의해 LED조명의 수명이 단축되는 것을 방지할 수 있게 된다. 그리고 각기 다른 전압용 LED조명을 장착하여도 자동 전압/전류 조절 방식에 의해 장착한 LED조명에 적합한 전압/전류의 조절이 가능하므로, 하나의 파워 서플라이로 여러 개의 LED조명을 제어할 수 있게 되는 것이다.

아울러 메인 제어부(150)는 LED조명에 흐르는 전류의 양을 검출한 후, 0.01초에 한번 씩 듀티(Duty)를 변경하는 방식으로 제어를 수행하게 되므로(S115), LED에서 과도하게 전류를 흘리더라도 즉시 전류가 과도하게 흐르는 것을 방지할 수 있어, LED조명의 조도를 일정하게 유지하고 수명을 연장시키며 전력의 손실을 방지할 수 있게 되는 것이다.

본 발명은 상술한 특정의 바람직한 실시 예에 한정되지 아니하며, 청구범위 에서 청구하는 본 발명의 요지를 벗어남이 없이 당해 발명이 속하는 기술분야에서 통상의 지식을 가진 자라면 누구든지 다양한 변형실시가 가능한 것은 물론이고, 그와 같은 변경은 청구범위 기재의 범위 내에 있게 된다.

이상에서 상술한 본 발명에 따르면, LED조명에 흐르는 전류의 양을 검출한 후, 0.01초에 한번 씩 듀티(Duty)를 변경하는 방식으로 전류 제어를 수행할 수 있으므로, LED에서 과도하게 전류를 흘리더라도 즉시 전류가 과도하게 흐르는 것을 방지할 수 있어 LED조명의 조도를 일정하게 유지하고 수명을 연장시키며 전력의 손실을 방지할 수 있는 장점이 있다.

또한, 각기 다른 전압용 LED조명을 장착하여도 자동 전압/전류 조절 방식에 의해 장착한 LED조명에 적합한 전압/전류의 조절이 가능하므로, 하나의 파워 서플라이로 여러 개의 LED조명을 제어할 수 있는 장점도 있다.

또한, 이러한 장점에 의해 기존과 같이 LED조명의 전압이 다른 경우 그에 해당하는 파워 서플라이를 별도로 제작해야하는 불편함도 해소할 수 있으며, 이러한 장점에 의해 별도의 파워 서플라이 제작에 따르는 시간적/경제적인 손실도 방지할 수 있는 효과가 있다.

Claims (12)

1. 엘이디(LED) 조명을 제어하는 장치에 있어서,

   입력되는 상용 교류 전원을 전파 정류하여 소정의 직류 전원으로 정류하는 정류부와;

   상기 정류부에서 공급되는 직류전압을 LED조명 구동 전원으로 출력하는 조명 구동전원 출력부와;

   상기 LED조명으로부터 피드백되는 전류를 검출하는 전류 검출부와;

   상기 전류 검출부에서 검출한 전류와 기준 전류를 비교하여 상기 LED조명에 공급되는 전류를 제어하기 위한 제1 및 제2 제어신호를 발생하는 메인 제어부와;

   상기 메인 제어부에서 발생하는 제1 제어신호에 대응하여 상기 LED조명에 공급되는 전압을 제어하기 위한 전압제어 신호를 발생하는 전압제어신호 발생부와;

   상기 전압제어신호 발생부에서 발생한 전압 제어신호에 따라 상기 조명 구동 전원 출력부에서 출력되는 조명 구동 전원의 전압을 조절하는 전압 조절부와;

   상기 메인 제어부에서 발생하는 제2 제어신호에 대응하여 상기 조명 구동 전원 출력부에서 출력되는 전압의 전류를 조절하여 상기 LED 조명에 공급하는 전류 조절부를 포함하는 것을 특징으로 하는 엘이디 조명 제어장치.
2. 제1항에 있어서, 상기 전류 검출부는,

   상기 LED조명으로부터 피드백되는 전류를 검출하는 전류 검출기와;

   상기 전류 검출기에 의해 검출된 전류를 전압으로 변환하기 위한 전류-전압 변환소자와;

   상기 전류-전압 변환소자에 의해 변환된 전압을 소정 레벨로 증폭하기 위한 증폭기를 포함하는 것을 특징으로 하는 엘이디 조명 제어장치.
3. 제1항에 있어서, 상기 메인 제어부는 LED 조명 프레임의 개수에 대응하는 기준 전류 값을 저장하기 위한 메모리를 더 포함하고, 상기 기준 전류 값과 상기 전류 검출부에 의해 검출되는 검출 전류를 비교하여 상기 LED조명에 일정한 전류가 공급되도록 듀티 제어를 수행하는 것을 특징으로 하는 엘이디 조명 제어장치.
4. 제3항에 있어서, 상기 메인 제어부는 LED조명에 흐르는 과도 전류를 억제하기 위해서 0.01초 단위로 듀티 제어를 수행하는 것을 특징으로 하는 엘이디 조명 제어장치.
5. 제1항에 있어서, 상기 전압 제어신호 발생부는,

   상기 메인 제어부에서 출력되는 전압 제어를 위한 펄스폭 변조 신호(제1제어 신호)를 분배하기 위한 제1 분배 저항과; 상기 제1 분배 저항에 의해 분배된 전압과 상기 전류 검출부에 의해 검출된 전압의 차전압을 소정 레벨로 증폭하는 연산증폭기와; 상기 연산증폭기의 출력 전압을 분배하기 위한 제2 분배 저항과; 상기 제2 분배 저항에 의해 출력되는 전압으로 전압 제어신호를 발생하는 스위칭 소자를 포함하는 것을 특징으로 하는 엘이디 조명 제어장치.
6. 제1항에 있어서, 상기 전류 조절부는,

   상기 메인 제어부에서 출력되는 제2 제어신호에 따라 스위칭 동작을 수행하는 스위칭 소자와; 상기 스위칭 소자의 스위칭에 대응하여 상기 조명 구동 전원 출력부에서 출력되는 조명 구동을 위한 전류의 레벨을 조절하는 전계효과 트랜지스터를 포함하는 것을 특징으로 하는 엘이디 조명 제어장치.
7. 제1항에 있어서, 상기 엘이디 조명 제어장치는,

   상기 LED 조명의 프레임 개수에 대응하여 상기 조명 구동 전원 출력부에 공급되는 전압의 레벨을 적절하게 조절해주기 위한 공급전압 조절부와;

   디밍 제어를 위한 LED조명 선택과 디밍 레벨을 입력하기 디밍 입력부와;

   리모컨에서 송출된 LED조명 선택신호 및 디밍 제어신호를 수신하기 위한 리모컨 신호 수신기와;

   상기 디밍 입력부 또는 리모컨 신호 수신기로부터 발생된 신호에 따라 디밍 제어할 LED조명과 디밍 레벨에 대한 신호를 발생하는 보조 제어부와;

   LED 조명 설치자에 의해 선택되는 정전류 레벨을 상기 메인 제어부에 제공하기 위한 정전류 입력단자와;

   상기 전류 조절부에 의해 전류 레벨이 조절된 전압을 접속된 LED조명에 공급하고, 상기 LED조명에 의해 피드백되는 전류를 상기 전류 검출부로 전달하기 위한 조명 커넥터를 더 포함하는 것을 특징으로 하는 엘이디 조명 제어장치.
8. 엘이디(LED)조명을 제어하는 방법에 있어서,

   사용자에 의해 점등할 엘이디(LED) 조명과 디밍 조절이 선택되면, 제어할 LED조명 설정 및 디밍 제어를 설정하는 제1단계와;

   상기 제어할 LED조명 및 디밍을 설정한 후 설치자에 의해 설정되는 정전류를 검출하여 기준 전류를 설정하는 제2단계와;

   상기 LED조명에서 피드백되는 전류를 검출하는 제3단계와;

   상기 검출 전류와 상기 기준 전류를 비교하여, 그 차이만큼 보상할 제어 값을 산출하는 제4단계와;

   상기 산출한 보상 값으로 LED조명의 전류를 상기 기준 전류 값이 되도록 제어하는 제5단계를 포함하는 것을 특징으로 하는 엘이디 조명 제어방법.
9. 제8항에 있어서, 상기 디밍 제어는 제어 레벨을 7단계로 설정하고, 사용자의 디밍 조절의 선택에 따라 대응하는 제어 레벨 값을 통해 디밍을 제어하는 것을 특징으로 하는 엘이디 조명 제어방법.
10. 제8항에 있어서, 상기 제4단계의 보상할 제어 값은, 상기 검출 전류와 상기 기준 전류 간의 차이를 보상하기 위한 전압, 전류 보상 제어 값인 것을 특징으로 하는 엘이디 조명 제어방법.
11. 제8항에 있어서, 상기 제5단계의 제어는 0.01초 간격을 주기로 상기 LED조명에 일정한 전류가 공급되도록 듀티 제어를 수행하는 것을 특징으로 하는 엘이디 조명 제어방법.
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