KR100860565B1

KR100860565B1 - Control apparatus for lighting leds

Info

Publication number: KR100860565B1
Application number: KR1020080007444A
Authority: KR
Inventors: 김시종; 백성현; 황재원
Original assignee: (주) 파워에이앤디; 김시종; 백성현; 황재원
Priority date: 2008-01-24
Filing date: 2008-01-24
Publication date: 2008-09-26

Abstract

A control apparatus for lighting LEDs(Light Emitting Diode) is provided to miniaturize a power supply and stably supply constant voltage and current without an SMPS(Switching Mode Power Supply). A current control unit(9) has a plurality of condensers to control current through internal resistance to LED load capacity. A ripple improving unit(10) prevents output voltage from being rectified at a level higher than reference input voltage when converting input power into DC power through a rectifying device(D1). The rectifying device rectifies the input AC power. An optimal load power generating unit(11) divides the ripple outputted from the rectifying device by voltage of a gate terminal of a control circuit required for a load. First and second constant voltage control units(12) control an output value of the optimal load power generating unit and the ripple at the predetermined constant voltage. An output control unit(13) generates constant current of required load power. An output ripple improving unit(14) removes a ripple component from the signal constant-current controlled through the output control unit to output the signal without the ripple component to a load lighting LED unit(15).

Description

LED control apparatus for multiple lightings {Control Apparatus for Lighting LEDs}

본 발명은 복수의 조명용 LED 장치에 관한 것으로서, 특히 복수의 조명용 LED의 부하구동을 위한 정전압, 정전류 제어회로 및 균등부하제어회로를 포함하는 복수의 조명용 LED 제어장치에 관한 것이다.BACKGROUND OF THE INVENTION 1. Field of the Invention The present invention relates to a plurality of lighting LED devices, and more particularly to a plurality of lighting LED control devices including a constant voltage, a constant current control circuit and an equal load control circuit for driving loads of a plurality of lighting LEDs.

현재 백열램프 및 형광등같은 기존의 조명장치 이외에 LED를 이용한 조명으로 사용하기 위하여 조명용 LED 모듈이 많은 영역에 걸쳐서 사용되고 있는데, 예를 들어 교통신호등 , 거리 조명용 경관등 및 차량 조명등 같은 곳에 관련된 상품 이외에 가정에서 일부 특정목적으로 손전등, 스탠드 조명등 및 간접조명용 등기구등에서 사용되고 있지만, 아직도 제품이 고가이고, LED 소자에서 발생하는 열적문제 등을 해결하지 못해 형광등을 대처하는 일반 상용화는 되지 못하고 있는 실정이다. 하지만, 제품의 저가화와 열적 문제만 해결한다면 충분히 지금의 일반적인 조명 매체인 형광등 조명을 대체할 수 있을 것이기 때문에 많은 연구가 이루어지고 있다. Currently, LED modules for lighting are used in many areas in addition to conventional lighting devices such as incandescent lamps and fluorescent lamps. For example, in homes other than products related to places such as traffic lights, street lighting landscape lights, and vehicle lights, etc. Although it is used in flashlights, stand lamps, and indirect lighting lamps for some specific purposes, the products are still expensive and cannot be commercialized to deal with fluorescent lamps because they do not solve thermal problems occurring in LED devices. However, many researches are being conducted because if the low cost and thermal problem of the product can be solved, it will be enough to replace the fluorescent lighting, which is a general lighting medium.

종래 LED 조명장치의 상용화에는 두가지의 큰 문제점이 있는데, 현재 고휘도용 LED를 직/병렬 조합으로 배열 구성하여 모듈화하고, 이 모듈을 직/병렬로 구성하여 패킷화한 조명용 LED 장치로서 높은 광효율을 내고 있는데, 이런 조명용 LED 장치의 가격은 기존의 형광등과 같은 광효율을 내기 위해 구성시 상당히 고가일 수밖에 없으며, 구동 전력의 불안정으로 인해 효율이 저하되고 LED의 수명도 반영구적이 되지 못하는 문제점이 있다. There are two major problems in the commercialization of the conventional LED lighting device, and the high-brightness LED is arranged in a series / parallel combination to modularize, and this module is configured in a series / parallel to packetize the LED device for lighting to produce a high light efficiency However, the price of such an LED device for lighting is inevitably expensive when configured to produce the same light efficiency as a conventional fluorescent lamp, there is a problem that the efficiency is lowered due to instability of the driving power and the life of the LED is not semi-permanent.

또한 LED 조명에 있어서 정전압/전류가 부하에 제공되어야 부하 열적 문제와 안정성 수명성등이 보장되는데 아직까지는 이에 대한 근본적인 문제의 해결보다는 주변의 문제들만 해결하려고 노력하는 실정이다. 즉, 도 4와 같이 열적 문제 해결을 위해 LED 부하로 흐르는 전류제어를 위해 저항류를 삽입하는 방법 및 도 2와 같이 LED부하부에 대한 열감지를 하여 온도 보상 조정회로를 적용하는 방법, 그 밖에 히트싱크를 사용하여 열을 분산 시키는 방법 등의 회로나 기구 보완적인 방법과 정전력이 공급되지 않아 LED 최대 효율을 내지 못하는 것을 주변 기구물의 개선을 통해 즉, 도광판등의 적용을 통한 빛의 확산등으로 효율의 개선을 구현하고 있는 실정이다. In addition, in the LED lighting, a constant voltage / current must be provided to the load to ensure load thermal problems and stability lifespan. Thus, the present invention is trying to solve only the surrounding problems rather than solving the fundamental problems. That is, a method of inserting a resistance flow for controlling the current flowing to the LED load to solve the thermal problem as shown in FIG. 4 and a method of applying a temperature compensation adjustment circuit by detecting the heat of the LED load as shown in FIG. Complementary methods such as a method of dissipating heat by using a sink, and complementary methods, and the lack of a constant power supply, failing to maximize the efficiency of LEDs through the improvement of peripheral devices, that is, through the application of light guide plates. The situation is to improve the efficiency.

도 1은 일반적인 조명용 LED 모듈의 회로를 나타낸 것으로서 일반적으로 DC 전원을 공급받거나, AC 신호를 공급받아 스위칭 파워라 불리는 SMPS(스위칭 모드 파워 서플라이)로부터 다양한 DC전원을 생성하는 전원공급부를 형성하여 부하회로를 구동시킨다. 1 is a circuit diagram of a general lighting LED module, which is generally supplied with DC power or AC signal to form a power supply for generating various DC power from an SMPS (switching mode power supply) called switching power. Drive.

한편, 조명용 LED 모듈에서 구동전력의 불안정문제는 주로 SMPS로 인하여 문제가 일어난다. 즉, SMPS는 AC전원을 정류다이오드를 거쳐 DC 레벨화 한다음 이를 쵸핑 발진을 통하여 필요한 전원을(예를들면, DC5V 300mA or DC12V 500mA 등) 생성 출력전원을 만드는 방식으로 출력되는 전압 및 전류의 값을 정격화 하는데, 만약 부하에서의 장애 발생으로 어느 한쪽에서 정격치를 오버하면 전력원의 급격한 변화가 생기며 결국은 SMPS가 파손된다. On the other hand, the instability of the drive power in the LED module for lighting is mainly caused by SMPS. In other words, SMPS level the AC power through the rectifier diode and then generate the required power (for example, DC5V 300mA or DC12V 500mA, etc.) through the chopping oscillation to generate the output power. If the load overloads the rated value, a sudden change in the power source will occur and eventually the SMPS will break.

또한, 부하인 LED 모듈에서는 입력전원 일단의 구동 전압에서 전류의 세기가 공칭전류 세기의 일정률 이하로 하락하면, 전류세기와 구동부하인 조명용 LED 광 출력 사이의 관계는 더 크게 비선형이 되어, 조명용 LED 모듈의 광 효율은 전혀 최적화되지 않는다. 즉, 조명용 LED 소자에 급격한 전류변화로 고열을 동반하다가 소자가 파괴되거나, 또는 급격한 광 출력의 변화로 소자의 장애로 나타나게 되는 것이다. 이러한 문제가 부하전력의 불균일로 인한 LED 부하의 장애로 발전되어 LED 부품들의 수명도 급격히 감소하게 된다. In addition, in the LED module that is the load, when the current intensity drops below a certain percentage of the nominal current intensity at the driving voltage of one input power source, the relation between the current intensity and the LED light output for illumination, which is the driving load, becomes more non-linear. The light efficiency of the LED module is not optimized at all. In other words, the lighting LED device is accompanied by a high temperature due to a rapid current change, the device is destroyed, or a sudden change in the light output appears as a failure of the device. This problem develops to the failure of the LED load due to the uneven load power, and the life of the LED components is also drastically reduced.

다른 문제점은 조명용 LED 모듈의 객체로 살펴보면 고휘도 발광다이오드로 이루어져 있는데, 일반적으로 반도체 발광소자는 최적의 구동 전력을 받지 못하면 시간의 경과나 온도변화에 대해 발광강도가 변하는 것으로 알려져 있다. 예를 들면 , 시간의 경과에 따라 발광출력이 반도체 발광소자의 열화에 수반하여 출력저하 하는 것으로 알려져 있으며, 만일, 일정 광출력을 낼 수 있도록 구동전력을 공급하였을 경우에도 구동전류나 구동전압중 어느 하나가 이상이 생기면 반도체 발광소자의 열화와 함께 온도가 상승하여, 머지않아 발광하지 않게 되어 수명이 짧아지고, 또한, 온도가 높아지면 조명용 LED등에 역치 전류가 높아짐과 동시에 같은 발광출력을 얻는데 보다 많은 구동전류나 구동전압이 필요하게 되는 문제점이 생긴다.Another problem is that the object of the lighting LED module consists of a high-brightness light emitting diode. In general, a semiconductor light emitting device is known to change its luminescence intensity over time or temperature change if it does not receive optimal driving power. For example, it is known that the luminous output decreases with the deterioration of the semiconductor light emitting device as time passes, and even if the driving power is supplied to produce a constant light output, either the driving current or the driving voltage is reduced. If one abnormality occurs, the temperature rises with deterioration of the semiconductor light emitting element, and it does not emit light in the near future, and the life is shortened.In addition, if the temperature increases, the threshold current increases in the lighting LED lamp, and at the same time, it obtains the same emission output. There arises a problem that a driving current or a driving voltage is required.

이는 조명용 LED 발광 다이오드에 대해서도 마찬가지로 온도가 높아지면 일정한 구동전류에 있음에도 불구하고 발광출력이 저하하고, 반대로 저온이 되면 같은 전류값이라도 보다 큰 발광출력을 얻을 수 있다. 이러한 반도체 발광소자의 경과시간에 따른 순간 전력 변화나 온도변화에 수반하는 발광출력의 변동, 변화가 생기면 발광다이오드로 이루어지는 디스플레이나 조명의 경우 빛의 강도나 색의 얼룩등이 생기는 원인이 된다. Similarly, for a light emitting LED light emitting diode, when the temperature is increased, the light emitting output is lowered even though it is in a constant driving current. On the contrary, when the temperature is low, a larger light emitting output can be obtained even at the same current value. When the change or change in the light emission output accompanied by the instantaneous power change or temperature change according to the elapsed time of the semiconductor light emitting device occurs, the light intensity or color unevenness may occur in the case of a display or a light emitting diode.

이런 통상의 조명용 LED 모듈장치는 부하측의 LED 특성상 연결방법에 따라서 전압 변동이 심하기 때문에 구동정전력원에 보상용 회로(2)를 두고 ,부하블럭 전단에 높은 용량의 보상용 필터(캐퍼시티 뱅크(3))를 두었으나 LED는 개별소자로서 LED 소자마다 특성에 차이가 있으므로 근본적인 문제가 해결되지 않고 있는 것이다. 이는 LED 소자의 생산시 발생되는 소자특성의 오차등의 문제점을 포함함으로 해결될 수가 없다.Such a conventional lighting LED module device has a compensating circuit (2) in the driving constant power source because the voltage fluctuates depending on the connection method due to the characteristics of the LED on the load side, and a high capacity compensation filter (capacity bank (3) in front of the load block. However, since the LED is an individual device and the characteristics of each LED device are different, the fundamental problem is not solved. This cannot be solved by including a problem such as an error in device characteristics generated in the production of LED devices.

상기의 문제점등을 무시한채로 LED 부하 갯수에 따라 구동정전력원에서 정전압을 만들어 제공하면서 보상용 캐퍼시터를 사용하는 방법은 장시간 구동 시킬때 개별 LED 소자에 대한 근본적인 문제로 최적의 광효율을 맞추지 못함으로 인해 열적 문제로 소자에 피로도를 올려 급격하게 광 효율을 잃게된다.Ignoring the above problems, the method of using a compensation capacitor while providing constant voltage at the driving constant power source according to the number of LED loads is a fundamental problem for individual LED devices when driving for a long time, due to the failure to meet the optimum light efficiency. Thermal issues raise fatigue in the device, which leads to a sudden loss of light efficiency.

이러한 광출력의 변동에 대한 문제점을 보완하기 위해 도 2에 기재된 것처럼 조명용 LED 모듈의 온도를 감시 보상하여 개선하는 회로가 있으나, 이는 최소한 FET 나 바이폴라 트랜지스터등과 서미스터로 이루어지는 복잡한 회로로 구성되어져 있어, 고가의 제품 일 수밖에 없다.In order to compensate for such a problem in the variation of the light output, there is a circuit that monitors and improves the temperature of the lighting LED module as described in FIG. 2, but it is composed of a complex circuit consisting of at least a FET, a bipolar transistor, etc. It is an expensive product.

또한, 실제 상용화 제품에서 발생되는 상기 문제점을 해결하기 위해 도 3에 기재된 바와 같이, LED 소자의 열 문제의 처리를 위해 일반적으로 LED에 공급하는 전력에서 전압보다는 전류의 변동이 많아 LED 소자에 열이 많이 발생되므로 전류가 정격전류보다 많이 공급된다고 판단하여, 전류의 세기(양)를 줄이기 위해 회로상에 직렬로 저항을 삽입하는 경우가 있는데, 이것 역시 근본적인 문제해결은 되지 않는데, 직렬로 접속한 저항에는 전체부하 회로상의 잉여 전류가 열로 나타나므로 접속된 직렬 저항은 소모 전력분에 대한 열에 견딜 수 있는 수 Watt급의 저항류(탄소,시멘트)가 되어야 하며, 저항 또한, 열적 피로도에 의해 빨리 파손되며 파손시 제품의 장애로 나타나게된다. In addition, as described in FIG. 3 to solve the above-described problems in the actual commercial products, the heat is applied to the LED device due to the variation of the current rather than the voltage in the power supplied to the LED for the treatment of the thermal problem of the LED device. Since it is generated a lot, it is judged that the current is supplied more than the rated current, and there is a case that a resistor is inserted in series in the circuit to reduce the intensity (current), which also does not solve the fundamental problem. Since the surplus current in the entire load circuit is shown as heat, the connected series resistance should be a multi-watt resistance class (carbon, cement) that can withstand the heat of power consumption, and the resistance is also broken quickly by thermal fatigue. When broken, it will appear as a failure of the product.

또 다른 해결책으로 도 4에 기재된 바와 같이 구동전류 보정용 블럭의 회로상에 직/병렬로 연결된 부하 연결점에 저항 또는 콘덴서를 이용하여 필터 또는 전원용 바이어스 소자로 구현하기도 하는데 이러한 방법 또한, 부하의 전체적인 전원 에 대한 보완 회로가 되기도 하지만, LED소자의 특성을 만족시키지 못하기 때문에 즉, 소자의 전류적 정특성은 만족시키지 못하기 때문에 결국 열폭주 현상을 막지 못하는 문제가 있다. As another solution, as shown in FIG. 4, a resistor or a capacitor may be used as a bias element for a filter or a power supply to a load connection point connected in series / parallel on the circuit of the drive current correction block. Although it may be a complementary circuit for the circuit, it does not satisfy the characteristics of the LED device, that is, it does not satisfy the current static characteristics of the device, there is a problem that can not prevent the thermal runaway phenomenon.

따라서,본 발명은 상기 언급된 문제들을 해결하기 위하여 구동전력원이 부하의 변화에 안정적으로 대처하고 온도변화나 전압/전류의 불안정한 변화 공급에 대해서도 항상 일정한 정전압/정전류를 공급하여 조명용 LED 장치의 광 출력이 최적화 되도록 하면서, SMPS를 사용하지 않고, 정전력원을 부하 변동에 따라 정전류/전압이 공급될 수 있도록하는 제어회로를 공급함으로써 조명용 LED와 함께 구성된 전원장치의 소형화 및 안정된 정전류원 및 정전압의 공급이 가능하며, 저가의 제품이 되도록 하는 것이다. Therefore, in order to solve the above-mentioned problems, the present invention stably copes with the change of load and supplies constant constant voltage / constant current even for temperature change or unstable change of voltage / current to provide the light of the LED device for lighting. Minimization of the power supply device configured with the LED for lighting and stable constant current source and constant voltage by supplying a control circuit that allows the constant current / voltage to be supplied according to the load variation without using SMPS while optimizing the output. It is possible to supply, and to make a low-cost product.

본 발명에 따른 복수의 조명용 LED 구동을 위한 장치는 기존의 부하전원을 위해 생성된 전원 생성부와 구동전원부를 개량 개선하여 입력전압의 변화에 대해 보다 안정된 정전압을 유지하고 항상 부하에 대한 정전압/정전류를 생성 제어하여 공급함으로써 부하에 대해 정전력이 공급되도록 하고, The apparatus for driving a plurality of lighting LEDs according to the present invention improves the power generation unit and the driving power unit generated for the existing load power source to maintain a more stable constant voltage against a change in the input voltage and always constant voltage / constant current for the load. By generating and controlling the supply of constant power is supplied to the load,

기존의 직렬구성된 조명용 LED 회로에 적절한 값의 콘덴서를 병렬 접속한 균등 부하 제어 회로에 의하여 회로구현에 따른 비용을 최소화하며, 순간 이상 전력에 의한 발열문제를 해결하고, 또한 조명용 LED 장치의 구성시에 각 LED 소자에 대한 전압/전류변동을 최소화하여 광효율의 변동을 없앰으로써 조광 효율과 안정성 을 높혀 유지 및 보수비용등을 개선할 수 있다.The equal load control circuit connects the capacitor of appropriate value in parallel to the existing series of lighting LED circuits, minimizing the cost of implementing the circuit, solving the heat problem caused by the abnormal power, and also in the construction of the lighting LED device. By minimizing the voltage / current fluctuation for each LED device, it eliminates the fluctuation of the light efficiency, thereby improving the dimming efficiency and stability and improving maintenance and repair costs.

도 5는 본 발명에 따른 복수의 조명용 LED의 구동 장치의 불럭도이며, 도 6은 이에 따른 구체적인 회로도이다.FIG. 5 is a block diagram of a driving device of a plurality of LEDs for lighting according to the present invention, and FIG. 6 is a specific circuit diagram thereof.

도5에서 살펴보면 외부에서 제공되는 변동이 큰 입력 전원을 공급받아 부하에 용이하도록 구성된 전류조절부(9)는 조명용 LED의 숫자 증감에 따른 부하가변에 따라 구성된 소자값을 변동함으로써 용이하게 대처할 수 있으며, 부하용량에 대한 내부저항값을 통한 전류의 값을 제어해준다. 특히 고정부하의 개념에서 부하량의 증가 또는 감소에 대해 전류조절부내의 소자값을 변경시킴으로써 쉽게 대응될 수 있다. 상기의 전류조절부에서 출력된 전원은 리플개선부(10)와 정류소자(D1)에 입력된다. Referring to FIG. 5, the current control unit 9 configured to be easily supplied to the load by receiving input power having a large fluctuation from the outside can be easily coped with by changing the device value according to the load variation according to the increase or decrease of the number of LEDs for illumination. It controls the value of the current through the internal resistance value for the load capacity. Especially in the concept of fixed load, it can be easily responded to by increasing or decreasing the load amount by changing the element value in the current regulating section. Power output from the current control unit is input to the ripple improving unit 10 and the rectifier (D1).

리플개선부(10)는 입력전원이 정류소자를 통한 DC 전원화(맥류) 할 때 출력 전압이 기준 입력전압 이상의 레벨로 이상 정류되지 못하도록 하는 것으로, 변동부하에 대한 전원의 변화를 보상할 수 있게 구성되어 부하변동에 따른 전원 안정화를 이룬다. 이때 출력신호는 맥류 DC 신호가 되는데 적정부하전력 생성부(11)을 거치면서, 부하에 필요한 제어회로의 게이트 단의 전압으로 나누어지며, 1차 정전압 제어부(12)를 통하여 일정 값의(DC 9V 이내, 이는 블록내 D2 소자의 값에 의해 결정됨) 전압으로 안정화되며 , 2차 정전압고정제어부인 정전압용 IC(U1)를 통해 더욱 안정된 정전압이 생성되며 이들 1차 정전압 제어부 및 2차 정전압고정제어부에 사용된 정전압용 IC는 일반적인 상용화된 회로소자를 사용할 수 있다. The ripple improvement unit 10 is configured to prevent the output voltage from being rectified to a level higher than the reference input voltage when the input power is DC-powered (pulsed) through the rectifying element, and is configured to compensate for the change in the power supply for the variable load. The power is stabilized according to the load fluctuation. At this time, the output signal becomes a pulsed DC signal, which is divided into the voltage of the gate terminal of the control circuit required for the load while passing through the appropriate load power generation unit 11, and has a constant value (DC 9V) through the primary constant voltage controller 12. Within the block, which is stabilized by the value of the D2 element), and a more stable constant voltage is generated through the constant voltage IC U1, which is the secondary constant voltage fixed control unit, and the primary constant voltage controller and the secondary constant voltage fixed controller As the constant voltage IC used, a general commercially available circuit element can be used.

생성된 정전압은 후술되는 출력제어부(13)를 통해 필요한 부하 전력의 정전류가 생성되는데 , 특히 본 발명에서는 가변저항기 VR1의 조정자로 가변제어시 가변저항값의 변화에 따라 부하에 따른 최적의 정전류로 가변시켜 LED 조명부하에 공급되는데, 또한 이 가변저항기 VR1의 수동소자인 조정자 대신 일반적인 마이컴의 신호에 의한 제어방법으로 대체하면 가변저항기의 수동적인 방법이 아니라 마이컴을 통해 제어된 전류에 의하여 자동으로 부하 변동 및 입력전압의 변동 등에도 능동적으로 제어할 수가 있다. The generated constant voltage is generated a constant current of the required load power through the output control unit 13, which will be described later, in particular in the present invention is variable to the optimum constant current according to the load in accordance with the change of the variable resistance value during the variable control with the regulator of the variable resistor VR1 It is supplied to the LED lighting load, and if it is replaced by the control method by general micom signal instead of the regulator which is the passive element of the variable resistor VR1, the load is automatically changed by the current controlled by the microcomputer instead of the passive method of the variable resistor. And an input voltage fluctuation can be actively controlled.

상기 출력제어부를 통해 정전류 제어된 정전력은 출력 리플 개선부(14)를 통하여 DC 전압에 유도될수 있는 리플성분을 제거할수 있도록 하여, 부하의 이상 전력이 발생되지 않도록 하여 정전력원으로 부하인 LED부에 공급된다. 상기의 제어 출력 신호를 활용하면 디밍제어에 따른 조명용 LED의 광출력의 조절이 가능하다.The constant current controlled by the output control unit can remove the ripple component that can be induced to the DC voltage through the output ripple improving unit 14, so that the abnormal power of the load is not generated, the LED as the load as a constant power source Supplied to wealth. By utilizing the control output signal, it is possible to adjust the light output of the lighting LED according to the dimming control.

부하인 조명용 LED부는 도 7에 나타난 바와 같이, 각 조명용 LED마다 콘덴서가 병렬연결된 균등부하제어회로(7)를 포함한 것으로 이는 조명용 LED와 함께 모듈화 장치로 구성될 수 있으며, 보다 자세한 것은 2007.12.7일자 본 출원인의 실용실안 출원번호 20-2007-19685호에 설명되어 있다. As shown in FIG. 7, the lighting LED unit as a load includes an equal load control circuit 7 in which a capacitor is connected in parallel for each lighting LED, which may be configured as a modular device together with the lighting LED. It is described in the Utility Model Application No. 20-2007-19685 of the applicant.

도6은 본 발명에 의한 장치의 각 구성부의 상세도로서, AC 전원은 입력포터( J1 )를 통해 입력받아 콘덴서 C1/C2/C3로 병렬구성된 전류조절부(9)의 통합된 한 단자를 통해 AC 신호중 한극성 단자와 연결되고 , 전류조절부(9)의 일련의 단자를 통해 정류 다이오드인( D1)의 AC 입력단자로 접속되는데, 입력된 전원은 전류조절부(9)의 콘덴서를 통과하면서 콘덴서의 Xc(저항치)값을 이용하여 회로에 입력되는 전류의 값을 제어하게 된다. 즉, 이는 콘덴서가 DC는 차단시키고 AC는 통과시키는 특성을 이용하는 것으로 , 리플개선부의 R소자와 함께 고주파 통과필터를 형성하는 것으로, 이 고주파 통과필터의 상수를 조정하여 차단주파수의 차단대역을 조정함으로써 상용전원에서 부하에 적절한 최대 통과전류를 조절하여 전류의 값을 제어하는 것이다. 고주파통과필터의 경우 차단주파수 이상의 주파수에서 최대전류가 흐르므로 차단주파수(Fc)를 어느 주파수로 설정할 것인가에 따라 통과하는 전류량을 제한하고 또한 일정하게 유지시켜 전류를 조절할 수 있다.
차단주파수의 공식

에서 부하부에 공급되는 전류를 증가시킬 경우 차단주파수가 낮아지는 쪽으로 상수를 결정하고(예를 들어 캐패시턴스 값 C을 높이고 저항값 R을 높인다), 공급되는 전류를 낮출경우 차단주파수가 높아지는 쪽으로 설정함으로써 전류를 조절하는 것이다. 본 발명에서는 R 값은 고정시키고 전류조절부의 콘덴서 C의 값을 조절함으로써 차단주파수의 값을 결정하도록 하였다. 또한, AC 전원상의 DC 성분을 제거시켜, 전류의 변화를 더욱 안정화 시킬 수 있다. Fig. 6 is a detailed view of each component of the apparatus according to the present invention, in which AC power is input through an input port J1 through an integrated terminal of a current regulator 9 configured in parallel with capacitors C1 / C2 / C3. It is connected to the polarity terminal of the AC signal, and is connected to the AC input terminal of the rectifying diode (D1) through a series of terminals of the current control unit (9), while the input power is passed through the capacitor of the current control unit (9) The value of the current input to the circuit is controlled using the Xc (resistance value) value of the capacitor. That is, it uses the characteristic that the capacitor blocks DC and passes AC, and forms a high-frequency pass filter together with the R element of the ripple improving part. By adjusting the constant of the high-frequency pass filter, the cutoff band of the cutoff frequency is adjusted. In the commercial power supply, the current value is controlled by adjusting the maximum pass current appropriate for the load. In the case of the high-frequency pass filter, the maximum current flows at a frequency above the cutoff frequency, and according to which frequency the cutoff frequency (Fc) is set, the amount of current passing through can be limited and kept constant to adjust the current.
Formula of cutoff frequency

In the case of increasing the current supplied to the load, determine the constant to decrease the cutoff frequency (for example, increase the capacitance value C and increase the resistance value R), and set it to increase the cutoff frequency when lowering the supplied current. To regulate the current. In the present invention, the R value is fixed and the value of the cutoff frequency is determined by adjusting the value of the capacitor C of the current control unit. In addition, by removing the DC component on the AC power supply, it is possible to further stabilize the change in the current.

리플개선부(10)는 상기의 전류조절부(9)를 거친 전류조절된 AC 전원과 정류다이오드 D1-3핀에 연결되는 일련의 AC 신호와 AC 입력전원의 다른 한 극성양단에 병렬로 저항 R1와 R2를 연결하여 구성되며 부하의 변동에 따른 전압원의 흔들림을 개선한다. 본 발명에 따른 리플개선부는 부하의 변동에 따른 전압/전류의 변화에 대한 정전압/전류 회로이므로 전혀 다른 개념의 리플개선부이다. The ripple improvement unit 10 is a series of AC signals connected to the current regulated AC power source and the rectifier diodes D1-3 pins through the current control unit 9 and resistor R1 in parallel across the other polarity of the other AC input power source. It is composed by connecting and R2, and it improves the fluctuation of voltage source by the change of load The ripple improvement unit according to the present invention is a constant voltage / current circuit for a change in voltage / current due to a change in load, and thus is a ripple improvement unit having a completely different concept.

상기 전류조절부와 리플개선부를 거치고 정류소자를 거친 신호를 통해 생성된 DC 성분의 맥류성 전원(충분히 리플을 제거하지 않은 전원임)를 이용하여 정전압 및 정전류를 생성하는데, 일반적으로 정전압을 생성하기위해서 정류다이오드의 출력단을 통해 즉, 맥류성 DC 신호의 양극단(+/-)에 전해 콘덴서등을 병렬로 삽입하여 전원 리플을 개선 시키고, 이 신호를 정전압 IC를 통한 다음에도 리플개선을 위해 전해 콘덴서등을 병렬로 삽입시켜 리플을 완전 제거한 다음 정전원으로 생성하여 사용하지만, 본 발명에서는 정류소자 및 정전압원 소자의 전후단에 콘덴서등을 사용하지 않은 상태의 DC 신호의 맥류 전원을 사용한다.To generate a constant voltage and a constant current by using a ripple power supply of the DC component generated through a signal passing through the current control unit and the ripple improvement unit (through a ripple), which is not sufficiently ripple, generally to generate a constant voltage Improve the power supply ripple by inserting an electrolytic capacitor in parallel through the output terminal of the rectifier diode, that is, into the positive terminal (+/-) of the pulsed DC signal. Are inserted in parallel to completely remove the ripple, and then generate and use an electrostatic source. However, in the present invention, a pulse current power supply of a DC signal without a capacitor or the like is used in front and rear of the rectifying element and the constant voltage source element.

적정부하 전력생성부(11)는 상기 정류소자의 출력되는 DC 성분의 맥류의 + 신호 사이에 R3 과 R4가 병렬로 접속하여 구성된다. 이는 출력 부하를 제어하기 위한 출력 제어부의 제어 정전압 생성을 위해 분기되는 전압에 적합한 값으로 이루어진다. The appropriate load power generation unit 11 is configured by connecting R3 and R4 in parallel between the + signals of the pulses of the DC component output from the rectifying element. This is made of a value suitable for the voltage branched to generate the control constant voltage of the output control section for controlling the output load.

상기 적정부하 전력생성부(11)에서 분기된 신호가 1차 정전압제어부(12)의 다이오드 소자( D2)에 의해 생성되는 정전원의 기준 전압이 된다. D2 의 에노우드는 - 신호단에 캐소우드는 + 신호단에 접속함으로써 DC 신호의 + 측 신호의 정전압으로 결정되는데 본 실시예에서는 제너다이오드를 사용하였다.The signal branched from the appropriate load power generation unit 11 becomes a reference voltage of the electrostatic source generated by the diode element D2 of the primary constant voltage control unit 12. The anode of D2 is determined by the positive voltage of the + side signal of the DC signal by connecting the negative signal to the + signal terminal and the zener diode in this embodiment.

D2의 용량에 따른 정전압의 크기로 D2의 캐소우드 신호가 트랜지스터(Q1)의 베이스에 입력되는데, 이 신호가 트랜지스터( Q1, Q2)의 달링톤 접속을 통해서 전류가 증대되며 제어된다. 상기 1차 정전압제어부에서 생성된 정전압원을 보다 안정된 정전압으로 안정화 시키기위해 2차적으로 정전압 고정제어부를 두고 2차 정전압 제어소자인 U1의 입력전압으로 접속되는데, 이때 출력전압은 2차 정전압 제어소자의 값에 따라 결정된다. 한편, 2차 정전압 제어소자 U1은 상용화된 정전압레귤레이터 IC를 사용할 수 있다 . The cathode signal of D2 is input to the base of transistor Q1 with the magnitude of the constant voltage according to the capacity of D2, which is controlled by increasing the current through the Darlington connection of transistors Q1 and Q2. In order to stabilize the constant voltage source generated by the primary constant voltage control unit to a more stable constant voltage, a secondary constant voltage control unit is connected to the input voltage of U1, which is the secondary constant voltage control element, and the output voltage is connected to the secondary constant voltage control element. It depends on the value. On the other hand, the secondary constant voltage control element U1 can use a commercially available constant voltage regulator IC.

상기 정전압/전류의 신호의 출력을 VR1와 같이 반고정 가변저항의 기준전원으로 입력하여 그 변화를 조정자에 주어 실제로 부하인 LED 모듈부에 정전압/전류를 가변시킴으로써 LED의 광출력을 조절하여 LED에 대한 디밍제어도 가능하다. 또한 VR1의 수동소자 대신에 마이컴의 PWM 신호로 대처함으로써 보다 쉽게 원격제어 및 자동제어를 통한 디밍제어를 이룰 수 있다. The output of the constant voltage / current signal is input to the reference power supply of the semi-fixed variable resistor as in VR1, and the change is given to the controller to control the light output of the LED by varying the constant voltage / current to the LED module which is actually a load. Dimming control is also possible. In addition, instead of the passive device of VR1, it can handle dimming control more easily by remote control and automatic control by coping with PWM signal of microcomputer.

출력제어부(13)는 R6와 R7의 바이어스 저항이 연결된 전계효과 트랜지스터( Q3) 및 고속스위칭 다이오드인 D3와 병렬연결된 R8 및 가변저항 VR1으로 구성되는데, 전계효과 트랜지스터 (Q3)의 출력으로 전류 제어가 이루어지고 고속스위칭 다이오드(D3)에 의해 스위칭되어 LED 부하부에 대한 디밍제어가 이루어지는데, 이런 디밍제어는 전계효과트랜지스터(Q3)의 드레인점에 접속된 고속 스위칭 다이오드(D3) 가 FET(Q3)의 제어 신호에 따른 운용 동작시 전류의 흐름을 루핑(Looping) 및 스위칭 속도 변환을 통한 제어 기술이며, 실질적으로는 FET를 일반적 TR로서의 제어특성을 효과적으로 활용함으로써 광출력이 흔들림 없이 안정적 으로 수행되는데, 이것에 관한 상세한 설명은 본 출원인의 특허번호 제 0661906호 “맥류를 이용한 조도제어 장치”에 잘 기술되어 있으므로 생략한다. The output control unit 13 is composed of a field effect transistor Q3 connected with the bias resistors of R6 and R7, and R8 and a variable resistor VR1 connected in parallel with the fast switching diode D3, and the current control is performed by the output of the field effect transistor Q3. And dimming control for the LED load part by switching by the fast switching diode D3. The dimming control is performed by the fast switching diode D3 connected to the drain point of the field effect transistor Q3. This is a control technology through looping and switching speed of current flow during operation according to the control signal of. In fact, the light output is stably performed without shaking by effectively utilizing the control characteristics of the FET as a general TR. A detailed description of this is well described in the applicant's Patent No. 0661906, “Light intensity control device using a pulse stream”. Omitted.

상기 출력제어부(13)를 통해 생성된 정전류/전압을 다이오드( D4, D5)로 이루어진 출력리플개선부(14)에 접속시킴으로써 D4는 출력정전력원의 + 전원에 대한 리플을 D5는 출력정전력원의 - 전원에 대한 리플을 개선시키고, 부하에 대하여 자체 저항값을 이용하여 일정한 과전류 흐름을 방지할 수 있다. By connecting the constant current / voltage generated by the output control unit 13 to the output ripple improving unit 14 composed of diodes D4 and D5, D4 denotes a ripple of + output of an output constant power source, and D5 denotes an output constant power. Original-Improve the ripple on the power supply and use self-resistance value for the load to prevent constant overcurrent flow.

이렇게 출력리플개선부(14)에 의해 처리된 최적의 부하구동 정전압/전류는 조명용 LED 부하와의 접속을 용이하게 하는 출력포터( J2 )를 통해 조명용 LED 부하에 공급된다.The optimal load driving constant voltage / current processed by the output ripple improving unit 14 is supplied to the lighting LED load through the output port J2 which facilitates the connection with the lighting LED load.

이와같이, 본 발명에 따른 장치는 기존의 조명용 LED 구동장치에 있는 SMPS로 제어할 경우의 전원부의 고정전압/전류회로로 인한 문제점을 없애고 입력공급 전압의 큰 변화(AC90~260V)에도 (일반 SMPS는 220V/110V 정격용 과 110V~220V 프리전압용으로 구분 됨) 정격 전압원의 생성 및 이에 따른 정전류원 생성이 용이하다.As described above, the device according to the present invention eliminates the problems caused by the fixed voltage / current circuit of the power supply unit when controlled by the SMPS in the conventional LED driving device for lighting, and also applies to a large change in the input supply voltage (AC 90 to 260 V). Divided into 220V / 110V rating and 110V ~ 220V free voltage.) It is easy to generate the rated voltage source and the constant current source accordingly.

도 1은 종래 조명용 LED 구동장치에 관한 구성도1 is a block diagram of a conventional LED driving device for lighting

도 2는 다른 종래 조명용 LED 구동장치에 관한 구성도2 is a configuration diagram related to another conventional LED driving device for lighting

도 3은 종래 조명용 LED 장치의 구동전류 보정용 회로도3 is a circuit diagram for driving current correction of a conventional LED device for lighting

도 4는 다른 종래 조명용 LED 장치의 구동전류 보정용 회로도4 is a circuit diagram for driving current correction of another conventional LED device for lighting

도 5는 본 발명에 따른 정전압, 정전류 제어회로를 포함한 조명용 LED 구동장치의 블록도5 is a block diagram of an LED driving device for lighting including a constant voltage and constant current control circuit according to the present invention.

도 6은 본 발명에 따른 정전압, 정전류 제어회로를 포함한 조명용 LED 구동장치의 상세도Figure 6 is a detailed view of the LED driving device for lighting including a constant voltage, constant current control circuit according to the present invention

도 7은 본 발명에 따른 LED 균등부하 제어회로에 관한 구성도7 is a configuration diagram of the LED equal load control circuit according to the present invention

* 도면의 주요부분에 대한 부호의 간단한 설명 *Brief description of symbols for the main parts of the drawings

1: 전원생성부 및 구동정전력원 2: 캐퍼시티 충전회로1: power generation unit and driving constant power source 2: capacity charging circuit

3: 캐퍼시티 뱅크 4,8: 조명용 LED3: Capacity Bank 4,8: LED for lighting

5: 전원생성부 6: 구동정전력원5: power generation unit 6: driving constant power source

7: 균등부하 제어회로 231,232,233: 조명용 LED7: Uniform load control circuit 231,232,233: LED for lighting

234:온도측정소자 235: 제어부234: temperature measuring element 235: control unit

9: 전류조절부 10:리플개선부9: Current control unit 10: Ripple improvement unit

11:적정부하 전력생성부 12: 1차 정전압 제어부11: Power generation unit with proper redundancy 12: Primary constant voltage control unit

13:출력제어부 14: 출력리플개선부13: Output control unit 14: Output ripple improvement unit

15:조명용 LED 부하부15: LED load part for lighting

Claims

In the lighting LED controller,

A current regulator including a plurality of capacitors in order to control the value of the current through the internal resistance of the LED load capacity by receiving the input power;

A ripple improvement unit which prevents the output voltage from being rectified to a level higher than the reference input voltage when the input power is DC-powered (pulsating) through the rectifying element;

A rectifier for rectifying the input AC power source,

An appropriate load power generation unit in which the pulse flow output from the rectifying element is divided by the voltage of the gate terminal of the control circuit necessary for the load;

A primary constant voltage control unit and a secondary constant voltage fixed control unit controlling the output value and the pulse current of the appropriate load power generation unit to a constant value of a constant value;

An output control unit for generating a constant current of load power required by the generated constant voltage, and

And an output ripple improving unit for removing the ripple component that can be induced in the DC voltage from the constant current controlled signal through the output control unit and outputting the ripple component to the load lighting LED unit.

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