KR100949392B1 - The lighting circuit of module led - Google Patents

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Abstract

PURPOSE: A lighting circuit of an LED module is provided to minimize power consumption and heat generation by removing a transformer and a condenser. CONSTITUTION: An AC/DC converter(10) is connected to an AC 220V power terminal. A reference voltage generator(60) is connected to an AC/DC converter and includes a current limit resistor and a zener diode. A comparator(20) is connected between the current limit resistor and the zener diode of the referent voltage generator. The driving terminal of a constant current supply unit(30) is connected to the output terminal of the comparator. An LED module(200) is connected to the output terminal of the constant current supply unit. The LED module is connected to the zener diode and the AC/DC converter through the resistor.

Description

발광다이오드 모듈의 점등회로{The lighting circuit of module LED}Lighting circuit of light emitting diode module

본 발명은 다수의 발광다이오드(LED)가 하나의 패케이지 안에 배열된 집합체(이하 '발광다이오드 모듈'이라 정의함)에 교류전압을 직접 인가하여 정전류 구동하는 발광다이오드 모듈의 점등회로에 관한 것으로써, 더욱 상세하게는 발열소자(트랜스포머, 컨덴서)를 사용하지 않는 간단한 구성으로 제작됨에 따라 집적화(IC)가 가능하고, 입력전원의 전압 및 주파수의 변동에도 항시 일정한 밝기가 유지되며, 돌입전류와 노이즈가 발생하지 않아 발광다이오드의 안정된 점등이 유지될 뿐만 아니라, 일정한 수명을 갖는 컨덴서의 제거로 인한 자체 전력소비의 최소화는 물론, 수명을 반영구적으로 유지할 수 있도록 하는 발광다이오드 모듈의 점등회로에 관한 것이다.BACKGROUND OF THE INVENTION 1. Field of the Invention The present invention relates to a lighting circuit of a light emitting diode module in which a constant current is driven by directly applying an AC voltage to an assembly in which a plurality of light emitting diodes (LEDs) are arranged in one package (hereinafter, referred to as a 'light emitting diode module'). In more detail, since it is manufactured in a simple configuration that does not use heating elements (transformers, capacitors), integration (IC) is possible, and constant brightness is maintained at all times even when the voltage and frequency of the input power are changed. The present invention relates to a lighting circuit of a light emitting diode module which not only maintains stable lighting of the light emitting diode but also minimizes power consumption due to the elimination of a capacitor having a certain life, and also maintains the life semipermanently.

일반적으로 발광다이오드 모듈의 점등회로는 스위칭 전원으로 AC/DC로 교환한 후, 다시 정전류 회로를 통해 발광다이오드를 점등하는 방식을 사용하고 있으나, 이러한 방식은 스위칭 전원의 손실과 정전류 회로에서의 손실로 인하여 실제 일반 형광등 보다 높지 않으며, 스위칭 전원부에 포함되는 전해 컨덴서의 지속적인 충방전에 따른 전해액이 건조로 실제 컨덴서의 수명이 발광다이오드 보다 짧게 되어 스위칭 전원부의 수명 단축이 곧 발광다이오드 모듈의 수명을 단축으로 이어지는 문제점 있으며, 스위칭 전원부에 포함되는 평활용 컨덴서로 인해 돌입전류가 발생되어 시스템 전체의 수명이 현저히 단축됨으로서 돌입전류의 대책이 필요하게 되는 등 많은 문제점을 안고 있는 것이다.In general, the lighting circuit of the light emitting diode module uses a method of turning on the light emitting diode through a constant current circuit after replacing it with AC / DC as a switching power source. Due to the fact that it is not higher than ordinary fluorescent lamps, and the electrolyte is dried due to the continuous charging and discharging of the electrolytic capacitor included in the switching power supply, the life of the actual capacitor is shorter than that of the light emitting diode. There is a problem that follows, the inrush current is generated due to the smoothing capacitor included in the switching power supply unit has a number of problems, such as the need for countermeasure of the inrush current is significantly reduced.

본 발명은 상기와 같은 문제점을 해소하기 위해 발광다이오드 모듈의 점등회로를 구성함에 있어 트랜스포머, 컨덴서를 사용하지 않는 간단한 구성으로 제작됨에 따라 집적화(IC)가 가능하고, 입력전원의 전압 및 주파수의 변동에도 항시 일정한 밝기가 유지되며, 돌입전류와 노이즈가 발생하지 않아 발광다이오드의 안정된 점등이 유지될 뿐만 아니라, 일정한 수명을 갖는 컨덴서의 제거로 인한 자체 전력소비 및 발열의 최소화는 물론, 수명을 반영구적으로 유지할 수 있도록 하는 것을 기술적 과제로 한다.In order to solve the problems described above, the present invention is integrated in a simple configuration that does not use a transformer or a capacitor in constructing a lighting circuit of a light emitting diode module, and thus, it is possible to integrate (IC) and to change the voltage and frequency of an input power source. In addition, constant brightness is maintained at all times, and stable lighting of the light emitting diode is maintained due to no inrush current and noise, as well as minimizing self-power consumption and heat generation due to the elimination of a capacitor having a certain lifetime, and also semi-permanently. It is technical problem to make it possible to maintain.

AC 220V 전원단에는 교류전원을 직류전원으로 변환하여 출력하는 AC/DC 변환기가 연결되고, 상기 AC/DC 변환기의 일측단에는 전류제한저항 및 제너다이오드가 직렬 접속되어 이루어진 기준전압발생부와 정전류공급부에 각각 연결되고, 상기 기준전압발생부의 전류제한저항과 제너다이오드 사이에는 비교기의 일측단에 연결되고, 상기 비교기의 출력단에는 정전류공급부의 구동단자에 연결되고, 상기 정전류공급부의 출력단에는 다수의 발광다이오드가 하나의 패케이지 안에 직렬 연결된 통상의 발광다이오드 모듈에 연결되고, 상기 발광다이오드 모듈의 출력단에는 비교기 타측단과, 저항을 통해 제너다이오드 및 AC/DC 변환기의 타측단에 각각 연결되어 이루어지는 것을 특징으로 하며, 상기 발광다이오드 모듈의 점등회로를 집적화하여 원 칩(One Chip)화 한 것을 특징으로 한다.An AC / DC converter for converting AC power to DC power and outputting the AC 220V power terminal is connected, and a reference voltage generator and a constant current supply unit having a current limiting resistor and a zener diode connected in series at one end of the AC / DC converter. Respectively connected to the one end of the comparator between the current limiting resistor and the zener diode of the reference voltage generator, the output terminal of the comparator is connected to a driving terminal of the constant current supply unit, and a plurality of light emitting diodes at the output terminal of the constant current supply unit. Is connected to a conventional light emitting diode module connected in series in one package, and the output terminal of the light emitting diode module is connected to the other end of the comparator and the other end of the zener diode and the AC / DC converter through a resistor, respectively. Integrates the lighting circuit of the light emitting diode module into one chip And that is characterized.

본 발명은 발광다이오드 모듈의 점등회로를 구성함에 있어 트랜스포머, 컨덴서를 사용하지 않는 간단한 구성으로 제작됨에 따라 집적화(IC)가 가능하고, 입력전원의 전압 및 주파수의 변동에도 항시 일정한 밝기가 유지되며, 돌입전류와 노이즈가 발생하지 않아 발광다이오드의 안정된 점등이 유지될 뿐만 아니라, 일정한 수명을 갖는 컨덴서의 제거로 인한 자체 전력소비 및 발열의 최소화는 물론, 수명을 반영구적으로 유지하는 효과가 있는 것이다.The present invention can be integrated (IC) by making a simple configuration that does not use a transformer, a capacitor in the configuration of the light-emitting diode of the light emitting diode module, constant brightness is maintained at all times even in the voltage and frequency variation of the input power source, As the inrush current and noise do not occur, not only the stable lighting of the light emitting diode is maintained, but also the minimization of self power consumption and heat generation due to the elimination of the capacitor having a certain lifetime, and the effect of maintaining the lifetime semi-permanently.

이하 본 발명에 따른 발광다이오드 모듈의 점등회로를 첨부된 도 1 및 도 2에 의해 상세히 설명하면 다음과 같다.Hereinafter, the lighting circuit of the light emitting diode module according to the present invention will be described in detail with reference to FIGS. 1 and 2.

도 1은 본 발명에 따른 발광다이오드 모듈 점등회로(100)도로서, AC 220V 상용전원단에는 교류(AC) 전원을 직류(DC)로 변환하여 출력하는 정류 기능의 AC/DC 변환기(10)가 연결되고, 이 AC/DC 변환기(10)의 일측단에는 전류제한저항(40)과 제너다이오드(50)가 직렬로 접속되어 이루어진 기준전압발생부(60)에 연결됨과 동시에 두개의 트랜지스터(Q1)(Q2)가 직렬 연결되어 이루어진 정전류공급부(30)에 각각 병렬 접속된다.1 is a view showing a light emitting diode module lighting circuit 100 according to the present invention. In the AC 220V commercial power supply stage, an AC / DC converter 10 having a rectifying function converts AC power into DC and outputs the same. One end of the AC / DC converter 10 is connected to a reference voltage generator 60 in which a current limiting resistor 40 and a zener diode 50 are connected in series, and at the same time, two transistors Q1. Q2 are connected in parallel to the constant current supply units 30 formed in series.

또한, 상기 기준전압발생부(60)의 전류제한저항(40)과 제너다이오드(50) 사이에는 비교기(20)의 일측단에 연결되고, 상기 비교기(20)의 출력단에는 정전류공급부(30)동하는 트랜지스터(Q1)의 베이스에 연결되고, 상기 정전류공급부(30)의 출력단에는 다수의 발광다이오드(LED)가 하나의 패케이지 안에 직렬 연결된 발광다이 오드 모듈(200)에 연결되며, 이 발광다이오드 모듈(200)의 출력단에는 비교기(20)의 타측단에 접속됨과 동시에 저항(70)를 통해 제너다이오드(50) 및 AC/DC 변환기(10)의 타측단에 각각 연결된다.In addition, between the current limiting resistor 40 and the zener diode 50 of the reference voltage generator 60 is connected to one end of the comparator 20, the constant current supply unit 30 is connected to the output terminal of the comparator 20. The light emitting diode module 200 is connected to the base of the transistor Q1, and a plurality of light emitting diodes (LEDs) are connected to the light emitting diode module 200 connected in series in one package at an output terminal of the constant current supply unit 30. The output terminal of the 200 is connected to the other end of the comparator 20 and simultaneously connected to the other end of the zener diode 50 and the AC / DC converter 10 through the resistor 70.

상기와 같이 구성된 본 발명에 따른 발광다이오드 모듈의 점등회로(100)는 도 1에 도시된 바와 같이 AC 220V 상용전원이 AC/DC 변환기(10)를 경유함에 따라 DC 전원으로 변환되어 출력되며, 이 변환된 DC 전원은 전류제한저항(40)과 제너다이오드(50)가 직렬로 접속되어 이루어진 기준전압발생부(60)에 공급되어 비교기(20)의 비반전단자(+)에 기준전압(ref)을 공급하게 된다.As shown in FIG. 1, the lighting circuit 100 of the light emitting diode module according to the present invention configured as described above is converted into DC power and outputted as AC 220V commercial power is supplied via the AC / DC converter 10. The converted DC power is supplied to the reference voltage generator 60 in which the current limiting resistor 40 and the zener diode 50 are connected in series to supply the reference voltage ref to the non-inverting terminal (+) of the comparator 20. Will be supplied.

이때, 초기 구동시에는 발광다이오드 모듈(200)이 전원이 공급되지 않음에 따라 비교기(20)의 반전단자(-)에는 비교 전원이 인가되지 않게 되며, 이로 인해 비교기(20)의 비반전단자(+)에 인가되는 기준전압(ref)에 의해 정전류공급부(30)의 트랜지스터(Q1)(Q2)를 구동함으로써 AC/DC 변환기(10)의 DC 출력전원을 발광다이오드 모듈(200)에 공급함으로써 직렬 접속된 다수의 발광다이오드(LED)가 모두 동시에 점등된다.At this time, since the light emitting diode module 200 is not supplied with power during initial driving, the comparison power is not applied to the inverting terminal (-) of the comparator 20, and thus, the non-inverting terminal of the comparator 20 ( The DC output power of the AC / DC converter 10 is supplied to the light emitting diode module 200 by driving the transistors Q1 and Q2 of the constant current supply unit 30 by the reference voltage ref applied to +). A plurality of connected LEDs all light up at the same time.

이 후, 상기 발광다이오드 모듈(200)을 경유한 DC 전원은 비교기(20)의 반전단자(-)에 인가됨으로써 상기 비교기(20)는 전류제한저항(40)과 제너다이오드(50)에 의해 설정된 기준전압(ref)과 발광다이오드 모듈(200)을 경유한 DC 전원을 서로 비교하여 정전류공급부(30)인 트랜지스터(Q1)의 바이어스 값을 일정하게 공급하게 된다.Thereafter, the DC power supply via the light emitting diode module 200 is applied to the inverting terminal (-) of the comparator 20 so that the comparator 20 is set by the current limiting resistor 40 and the zener diode 50. The bias voltage of the transistor Q1, which is the constant current supply unit 30, is constantly supplied by comparing the reference voltage ref and the DC power supply via the light emitting diode module 200.

따라서 상기 비교기(20)로부터 정전류공급부(30)를 구성하는 트랜지스터(Q1) 에 일정한 바이어스 전압을 인가하게 되면 AC/DC 변환기(10)에서 출력되는 전원이 정전류공급부(30)에 의해 항시 일정한 DC 전원을 발광다이오드 모듈(200)에 공급하게 되는 것이다.Therefore, when a constant bias voltage is applied to the transistor Q1 constituting the constant current supply unit 30 from the comparator 20, the power output from the AC / DC converter 10 is always constant by the constant current supply unit 30. It will be supplied to the light emitting diode module 200.

도 2는 본 발명에 따른 발광다이오드 모듈 점등회로의 입력전압에 따른 출력전압 파형을 도시한 것으로서, 입력전압이 220V, 230V, 240V일 때의 정전류공급부(30)의 출력전압 파형도로서 220V, 230V, 240V에서도 출력전류는 거의 변화가 없는 안전된 정전류가 출력되는 것으로 확인되었다.FIG. 2 is a diagram illustrating output voltage waveforms according to input voltages of a light emitting diode module lighting circuit according to the present invention, which is an output voltage waveform diagram of the constant current supply unit 30 when input voltages are 220V, 230V, and 240V. Even at 240V, it was confirmed that a safe constant current is output with little change in output current.

또한, 지식경제부 기술표준원에서 발간한 중소기업을 위한 LED조명 KS인증 실무가이드북 KS C 7651(컨버터 내장형 LED램프)의 인용표준에서는 광효율이 40~50 lm/w로 기준되어 있으나, 본 발명의 발광다이오드 모듈 점등회로를 한국산업기술시험원(성적서 번호 09-1382-167-1, 09-1382-167-2)에 의뢰하여 측정한 결과 53.56~ 58.94 lm/W로 월등히 높게 나타났다.In addition, although the cited standard of LED lighting KS certification working guide book KS C 7651 (converter built-in LED lamp) for small and medium companies published by the Ministry of Knowledge Economy, the light efficiency is based on 40 ~ 50 lm / w, the light emitting diode of the present invention The module lighting circuit was measured by the Korea Institute of Industrial Technology Testing and Engineering (Report No. 09-1382-167-1, 09-1382-167-2) and was found to be significantly higher from 53.56 to 58.94 lm / W.

이와 같이 본 발명은 발광다이오드 모듈의 점등회로를 구성함에 있어 트랜스포머, 컨덴서를 사용하지 않는 간단한 구성으로 제작됨에 따라 집적화(IC)가 가능하고, 입력전원의 전압 및 주파수의 변동에도 항시 일정한 밝기가 유지되며, 돌입전류와 노이즈가 발생하지 않아 발광다이오드의 안정된 점등이 유지될 뿐만 아니라, 일정한 수명을 갖는 컨덴서의 제거로 인한 자체 전력소비 및 발열의 최소화는 물론, 수명을 반영구적으로 유지할 수 있는 것이다.As described above, the present invention is integrated in the lighting circuit of the light emitting diode module by using a simple configuration that does not use a transformer or a capacitor, and thus can be integrated (IC), and maintains a constant brightness at all times even when the voltage and frequency of the input power are changed. In addition, since the inrush current and the noise do not occur, not only the stable lighting of the light emitting diode is maintained, but also the minimization of self power consumption and heat generation due to the elimination of a capacitor having a certain lifetime, and the lifetime can be semi-permanently maintained.

도 1은 본 발명에 따른 발광다이오드 모듈 점등회로도1 is a circuit diagram of a light emitting diode module according to the present invention

도 2는 본 발명에 따른 발광다이오드 모듈 점등회로의 입력전압에 따른 출력전압 파형도.2 is an output voltage waveform diagram of an input voltage of a light emitting diode module lighting circuit according to the present invention;

[도면의 주요 부분에 대한 부호의 설명][Description of Symbols for Main Parts of Drawing]

10 : AC/DC 변환기 20 : 비교기10: AC / DC converter 20: comparator

30 : 정전류공급부 40 : 전류제한저항30: constant current supply unit 40: current limiting resistor

50 : 제너다이오드 60 : 기준전압발생부50: zener diode 60: reference voltage generator

70 : 저항 100 : LED 모듈 점등회로70: resistor 100: LED module lighting circuit

200 : 발광다이오드 모듈200: light emitting diode module

Claims (2)

AC 220V 전원단에는 교류전원을 직류전원으로 변환하여 출력하는 AC/DC 변환기(10)가 연결되고,AC / DC converter 10 which converts AC power into DC power and outputs the AC 220V power terminal is connected, 상기 AC/DC 변환기(10)의 일측단에는 전류제한저항(40) 및 제너다이오드(50)가 직렬 접속되어 이루어진 기준전압발생부(60)와 정전류공급부(30)에 각각 연결되고,One end of the AC / DC converter 10 is connected to a reference voltage generator 60 and a constant current supply unit 30 each having a current limiting resistor 40 and a zener diode 50 connected in series. 상기 기준전압발생부(60)의 전류제한저항(40)과 제너다이오드(50) 사이에는 비교기(20)의 일측단에 연결되고,Between the current limiting resistor 40 and the zener diode 50 of the reference voltage generating unit 60 is connected to one end of the comparator 20, 상기 비교기(20)의 출력단에는 정전류공급부(30)의 구동단자에 연결되고,The output terminal of the comparator 20 is connected to the driving terminal of the constant current supply unit 30, 상기 정전류공급부(30)의 출력단에는 다수의 발광다이오드(LED)가 하나의 패케이지 안에 직렬 연결된 발광다이오드 모듈(200)에 연결되고,At the output terminal of the constant current supply unit 30, a plurality of light emitting diodes (LEDs) are connected to the light emitting diode module 200 connected in series in one package, 상기 발광다이오드 모듈(200)의 출력단에는 비교기(20)의 타측단과, 저항(70)을 통해 제너다이오드(50) 및 AC/DC 변환기(10)의 타측단에 각각 연결되어 이루어지는 것을 특징으로 하는 발광다이오드 모듈의 점등회로.Light emission, characterized in that the output terminal of the light emitting diode module 200 is connected to the other end of the comparator 20 and the other end of the zener diode 50 and the AC / DC converter 10 through the resistor 70, respectively. Lighting module of diode module. 제1항에 있어서 상기 발광다이오드 모듈의 점등회로(100)를 집적화하여 원 칩(One Chip)화 한 것을 특징으로 하는 발광다이오드 모듈의 점등회로.2. The lighting circuit of a light emitting diode module according to claim 1, wherein the lighting circuit of the light emitting diode module is integrated into one chip.
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