KR100992167B1 - 고역률 및 조도조절이 가능한 엘이디 램프 제어장치 - Google Patents
고역률 및 조도조절이 가능한 엘이디 램프 제어장치 Download PDFInfo
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Abstract
본 발명은 고역률 및 조도조절이 가능한 LED 램프 제어장치에 관한 것으로서, 특히 입력전원을 정류하여 컨버터부의 구동전원으로 공급하는 입력전원부와; 입력전원부에서 공급되는 전원을 LED 구동부에서 피드백되는 역률보상 제어정보에 따라 스위칭제어하여 전압에 전류성분이 채워지도록하여 역률이 개선되도록 하여 램프부로 공급하는 컨버터부와; 다수의 LED가 어레이되어 있는 램프부와; 램프부의 조도 조절을 위한 조도제어신호를 공급하는 조도조절부와; 상기 조도조절부에서 공급되는 조도제어신호에 따라 램프부로 공급되는 전압과 전류를 제어하여 램프부가 점등되도록 제어하고, 램프부를 통과하는 전압 및 전류값을 측정하여 원하는 전류값이 램프부로 공급될 수 있도록 하는 역률보상 제어정보를 컨버터부로 피드백시키는 LED 구동부; 로 구성하므로서, 광원으로 LED 램프를 적용하므로 환경 유해사항을 제거하고, 수명이 반영구적이며, 필요에 따라 LED 램프의 조도를 용이하게 조절할 수 있도록 하여 에너지 절감에 기여함은 물론 고역률의 전원으로 LED 램프를 점등시켜 소비전력을 줄여줄 수 있도록 한 고역률 및 조도조절이 가능한 LED 램프 제어장치에 관한 것이다.
LED 램프, 고역률, 조도조절, 인덕터, 스위칭소자,
Description
본 발명은 고역률 및 조도조절이 가능한 LED 램프 제어장치에 관한 것으로서, 더욱 상세하게는 광원으로 LED 램프를 적용하므로 환경 유해사항을 제거하고, 수명이 반영구적이며, 필요에 따라 LED 램프의 조도를 용이하게 조절할 수 있도록 하여 에너지 절감에 기여함은 물론 고역률의 전원으로 LED 램프를 점등시켜 소비전력을 줄여줄 수 있도록 한 고역률 및 조도조절이 가능한 LED 램프 제어장치에 관한 것이다.
기존의 램프 시스템은 수은을 사용한 형광등 램프를 사용하기 때문에 환경에 매우 나쁜 영향을 주고 있으며, 형광등 램프의 특성상 수명이 약 6개월로 짧아 램프를 자주 교체해야만 하는 등 사용상 번거로움이 가중되는 문제점이 발생하였고, 또한 종래의 램프시스템은 광원으로 형광등을 사용하기 때문에 조도조절이 용이하지 않아서 소비전력이 증가하여 불필요한 에너지를 소비하게되는 문제점이 발생하고 있었다.
따라서, 상기 문제점을 해결하기 위한 본 발명은 광원으로 LED 램프를 적용하므로 환경 유해사항을 제거하면서 수명이 반영구적인 LED를 사용하므로 잦은 램프의 교체를 필요로하지 않아 사용이 편리하고, 필요에 따라 LED 램프의 조도를 용이하게 조절할 수 있도록 하여 에너지 절감에 기여함은 물론 고역률의 전원으로 LED 램프를 점등시켜 소비전력을 줄여줄 수 있도록 한 고역률 및 조도조절이 가능한 LED 램프 제어장치를 제공함을 목적으로 한다.
상기 목적달성을 위한 본 발명은,
입력전원을 정류하여 컨버터부의 구동전원으로 공급하는 입력전원부와;
입력전원부에서 공급되는 전원을 LED 구동부에서 피드백되는 역률보상 제어정보에 따라 스위칭제어하여 전압에 전류성분이 채워지도록하여 역률이 개선되도록 하여 램프부로 공급하는 컨버터부와;
다수의 LED가 어레이되어 있는 램프부와;
램프부의 조도 조절을 위한 조도제어신호를 공급하는 조도조절부와; 상기 조도조절부에서 공급되는 조도제어신호에 따라 램프부로 공급되는 전압과 전류를 제어하여 램프부가 점등되도록 제어하고, 램프부를 통과하는 전압 및 전류값을 측정하여 원하는 전류값이 램프부로 공급될 수 있도록 하는 역률보상 제어정보를 컨버 터부로 피드백시키는 LED 구동부; 로 구성한 것을 특징으로 한다.
본 발명에 의하면, 반영구적으로 사용할 수 있는 LED를 광원으로 사용하므로 램프장치의 수명을 연장시킬 수 있으며, 유해성분인 수은을 포함하고 있지 않은 LED를 사용하므로 친환경적인 램프장치를 제공할 수 있고, 잦은 램프의 교체를 필요로하지 않아 사용이 편리하고, 필요에 따라 LED 램프의 조도를 용이하게 조절할 수 있도록 하여 에너지 절감에 기여함은 물론 고역률의 전원으로 LED 램프를 점등시켜 소비전력을 줄여줄 수 있도록 한 고역률 및 조도조절이 가능한 LED 램프 제어장치를 제공하는 효과를 기대할 수 있다.
이하, 첨부된 도면 도 1 내지 도 4 를 참조하여 본 발명의 바람직한 실시예를 설명하면 다음과 같다.
상기 도면에 의하면, 본 발명은,
입력전원을 정류하여 컨버터부(2)의 구동전원으로 공급하는 정류기(11)로 이루어진 입력전원부(1)와;
입력전원부(1)에서 공급되는 전원을 LED 구동부(3)에서 피드백되는 역률보상 제어정보에 따라 스위칭제어하여 전압에 전류성분이 채워지도록하여 역률이 개선되도록 하여 램프부(31)로 공급하는 컨버터부(2)와;
다수의 LED가 어레이되어 있는 램프부(31)와;
램프부(31)의 조도 조절을 위한 조도제어신호를 공급하는 조도조절부(4)와;
상기 조도조절부(4)에서 공급되는 조도제어신호에 따라 램프부(31)로 공급되는 전압과 전류를 제어하여 램프부(31)가 점등되도록 제어하고, 램프부(31)를 통과하는 전압 및 전류값을 측정하여 원하는 전류값이 램프부(31)로 공급될 수 있도록 하는 역률보상 제어정보를 컨버터부(2)로 피드백시키는 LED 구동부(3); 로 구성된다.
상기 램프부(31)는 여러개의 LED를 어레이시켜 설치하거나 한개 또는 두개의 LED를 선택적으로 사용할 수 있다.
상기 조도 조절부(4)는
사용자의 조작 또는 미리 설정된 제어프로그램에 따라 조도조절신호를 출력하는 조도제어신호 발생부(41)와,
상기 조도제어신호 발생부(41)에서 출력된 조도조절신호를 LED 구동부(3)로 공급하는 조도신호 전달부(42)로 구성되고,
상기 컨버터부(2)는
입력전원부(1)에서 공급되는 전원에서 전류성분을 지연시키는 인덕터(L1)와,
상기 인덕터(L1)를 구동시키는 제 1 스위칭소자(21)와,
상기 인덕터(L1)의 출력전원을 램프부(31)로 공급하는 제 2 스위칭소자(22)와,
상기 LED구동부(3)에서 피드백되는 역률보상 제어정보에 따라 상기 제 1 및 제 2 스위칭소자(21,22)를 소정의 주파수로 스위칭 작동시켜 인덕터(L1)에서 출력되는 전압에 전류성분이 채워져 역률이 보상되도록 제어하는 제 1 스위칭제어기(23)로 구성된다.
상기 스위칭소자(21)(22)는 FET와 같은 트랜지스터 또는 파워트랜지스터를 사용하는 것이 바람직하다.
상기 LED구동부(3)는,
상기 조도조절부(4)에서 공급되는 조도제어신호에 따라 PWM방식으로 램프부(31)의 ON DUTY를 제어하거나 S2C 또는 I2C 와 같은 디지털 방식으로 제어하여 램프부(31)로 공급되는 전압과 전류를 제어하여 램프부(31)의 조도가 제어되도록 하고, 램프부(31)를 통과하는 전압 및 전류값을 측정하여 피드백부(32)로 공급하는 LED 구동제어부(32)와,
상기 램프부(31)로 공급되는 전압 및 전류값과 상기 LED 구동제어부(32)에서 감지되어 공급되는 전압 및 전류값을 비교하고, 그 비교결과 얻어진 역률보상 제어정보를 컨버터부(2)로 피드백시키는 피드백부(33)로 구성된다.
상기 설명된 조도제어신호 발생부(41)는 RADIO FREQUENCY(라디오 주파수) 또는 INFRA RED에 의해 원격제어되도록 하여 사용상 편리성을 향상시킬 수 있다.
이와같이 구성된 본 발명의 동작을 설명하면 다음과 같다.
먼저, 입력전원부(1)의 정류기(11)는 입력전원을 정류하여 직류전원을 컨버터부(2)의 인덕터(L1)로 공급하고, 상기 인덕터(L1)는 입력전원에서 전류성분을 지연시킨다.
이때, 제 1 스위칭제어기(23)의 제어에 따라 제 1 및 제 2 스위칭소자(21)(22)가 소정의 주파수로 스위칭 동작함에 따라 상기 인덕터(L1)가 동작하게되므로 인덕터(L1)에 의해 전류성분이 지연되어 역률이 개선된 전압이 램프부(31)로 공급되어 램프부(31)를 구성하는 다수의 LED가 점등된다.
상기 램프부(31)가 점등될때 LED 구동부(3)는 램프부(31)로 공급되는 전압, 전류량을 조절하여 램프부(31)가 원하는 조도를 유지하도록 하는데 그 동작은 다음과 같다.
사용자의 조작이나 리모컨을 이용한 원격조작 또는 미리 설정된 프로그램에 따라 조도제어신호 발생부(41)에서 조도 조절을 위한 제어신호가 출력되어 조도신호 전달부(42)로 공급되고, 상기 조도신호 전달부(42)는 조도 제어신호를 LED구동부(3)의 LED구동제어부(32)로 공급하며, 상기 LED구동제어부(32)는 입력되는 조도 제어신호에 따라 PWM 제어신호를 발생시켜 램프부(31)의 ON DUTY를 제어하거나 또는 I2C, S2C와 같은 디지털 방식으로 램프부(31)를 통과하는 전류량을 제어하여 램프부(31)의 조도가 제어되도록 한다.
한편, 상기 LED구동제어부(32)는 램프부(31)를 통과하는 전류량을 감지하여 피드백부(33)로 공급하고, 상기 피드백부(33)는 램프부(31)로 공급되는 전류량과 LED구동제어부(32)에서 감지된 전류량을 비교하여 그 차이가 보상되도록 하는 역률보상제어신호를 제 1 스위칭제어기(23)로 공급하며, 이 역률보상제어신호를 받은 제 1 스위칭제어기(23)가 제 1 및 제 2 스위칭소자(21)(22)의 스위칭제어주기를 가 변시킴에 따라 인덕터(L1)의 구동주파수가 조절되어 램프부(31)로 공급되는 전류량이 조절되어 역률이 개선된 전원이 램프부(31)로 공급될 수 있게되는 것이다.
상기 설명과 같이 동작하는 본 발명에 의하면, 고역률을 갖도록 전원이 램프부(31)로 공급되므로 소비전력을 줄여줄 수 있고, 램프의 조도를 조절할 수 있게되어 이또한 소비전력을 줄여줄 수 있는 요인으로 작용하게 된다.
또한 반영구적으로 사용할 수 있는 LED를 광원으로 사용하므로 잦은 램프의 교체를 실시하지 않아도 되므로 사용상 편리함을 제공한다.
한편, 도 3 은 본 발명에 적용된 컨버터부(2)의 제 2 실시예를 도시한 것으로서, 상기 컨버터부(2)는
입력전원부(1)에서 공급되는 전원에서 전류성분을 지연시키는 인덕터(L2)와,
상기 인덕터(L2)를 구동시키는 제 3 스위칭소자(24)와,
상기 인덕터(L2)의 출력전원을 램프부(31)로 공급하는 부스트 다이오드(D1)와,
상기 LED구동부(3)에서 피드백되는 역률보상 제어정보에 따라 상기 제 3 스위칭소자(24)를 소정의 주파수로 스위칭 작동시켜 인덕터(L2)에서 출력되는 전압에 전류성분이 채워져 역률이 보상되도록 제어하는 제 2 스위칭제어기(25)로 구성된다.
상기 컨버터부(2)의 제 2 실시예는 입력전원부(1)에서 공급되는 전원을 인덕터(L2)가 전류성분을 지연시키고, 제 2 스위칭제어기(25)의 제어에 따라 스위칭동 작하는 제 3 스위칭소자(24)가 상기 인덕터(L2)를 작동시켜 전류성분이 채워진 전원이 램프부(31)로 공급되도록 하는 것이며, 상기 부스트 다이오드(D1)는 인덕터(L2)에서 출력된 전압을 램프부(31)로 공급한다.
상기 제 2 실시예에 적용된 제 2 스위칭제어기(25) 역시 LED구동부(3)의 피드백부(33)에서 피드백되는 역률보상 제어정보에 따라 제 3 스위칭소자(24)의 스위칭 주파수를 조절하여 역률이 보상되도록 한다.
또한, 도 4 는 본 발명에 적용된 컨버터부(2)의 제 3 실시예를 도시한 것으로서, 상기 컨버터부(2)는
입력전원부(1)에서 공급되는 전원을 1차코일(L3)로 공급받고, 1차코일(L3)을 통과하는 전압에 대응하는 전압을 2차코일(L4)에 유기시켜 출력하는 트랜스(T1)와,
상기 트랜스(T1)의 1차코일(L3)을 도통시키는 제 4 스위칭소자(27)와,
상기 트랜스(T1)의 2차코일(L4)에 유기된 전압을 램프부(31)로 공급하는 부스트 다이오드(D2)와,
상기 제 4 스위칭소자(27)의 파손을 방지하는 프리휠링부(26)와,
상기 LED구동부(3)에서 피드백되는 역률보상 제어정보에 따라 상기 제 4 스위칭소자(27)를 소정의 주파수로 스위칭 작동시켜 트랜스(T1)의 2차코일(L4)에서 출력되는 전압에 전류성분이 채워져 역률이 보상되도록 제어하는 제 3 스위칭제어기(28)로 구성된다.
이와같이 구성되는 컨버터부(2)의 제 3 실시예는 입력전원부(1)에서 공급되 는 전원이 트랜스(T1)의 1차코일(L3)에 공급되고, 1차코일(L3)에 공급된 전압에 대응하여 2차코일(L4)에 소정의 전압이 유기되어 부스트 다이오드(D2)를 통해 램프부(31)로 공급되는 것이고, 이 과정에서 1 및 2차 코일(L3,L4)의 전류지연 기능에 의해 램프부(31)로 공급되는 전압의 역률이 개선되는 것이다.
그리고, 상기 1차코일(L3)에 설치된 제 4 스위칭소자(27)의 스위칭동작에 의해 트랜스(T1)의 출력이 제어되며, 제 3 스위칭제어기(28)는 LED구동부(3)의 피드백부(33)에서 공급되는 역률보상 제어정보에 따라 상기 제 4 스위칭소자(27)의 스위칭주파수를 제어하게 된다.
상기 설명된 프리휠링부(26)는 통상적으로 사용되는 프리휠링 다이오드를 사용할 수 있다.
도 1 은 본 발명의 램프 제어장치를 보인 블럭도.
도 2 는 본 발명의 램프 제어장치를 보인 회로도.
도 3 은 본 발명에 적용된 컨버터부의 제 2 실시예를 보인 도면.
도 4 는 본 발명에 적용된 컨버터부의 제 3 실시예를 보인 도면.
도면의 주요부분에 대한 부호의 설명
1: 입력전원부, 2: 컨버터부,
3: LED 구동부, 4: 조도조절부,
21,22,24,27: 스위칭소자, 23: 스위칭제어기,
31: 램프부, 32: LED 구동제어부,
33: 피드백부, 41: 조도제어신호 발생부,
42: 조도신호 전달부, L: 인덕터,
D: 다이오드, T: 트랜스,
Claims (7)
- 입력전원을 정류하여 컨버터부(2)의 구동전원으로 공급하는 입력전원부(1)와;입력전원부(1)에서 공급되는 전원을 LED 구동부(3)에서 피드백되는 역률보상 제어정보에 따라 스위칭제어하여 전압에 전류성분이 채워지도록하여 역률이 개선되도록 하여 램프부(31)로 공급하는 컨버터부(2)와;다수의 LED가 어레이되어 있는 램프부(31)와;램프부(31)의 조도 조절을 위한 조도제어신호를 공급하는 조도조절부(4)와;상기 조도조절부(4)에서 공급되는 조도제어신호에 따라 램프부(31)로 공급되는 전압과 전류를 제어하여 램프부(31)가 점등되도록 제어하고, 램프부(31)를 통과하는 전압 및 전류값을 측정하여 원하는 전류값이 램프부(31)로 공급될 수 있도록 하는 역률보상 제어정보를 컨버터부(2)로 피드백시키는 LED 구동부(3); 로 구성하고,상기 컨버터부(2)는입력전원부(1)에서 공급되는 전원에서 전류성분을 지연시키는 인덕터(L1)와,상기 인덕터(L1)를 구동시키는 제 1 스위칭소자(21)와,상기 인덕터(L1)의 출력전원을 램프부(31)로 공급하는 제 2 스위칭소자(22)와,상기 LED구동부(3)에서 피드백되는 역률보상 제어정보에 따라 상기 제 1 및 제 2 스위칭소자(21,22)를 소정의 주파수로 스위칭 작동시켜 인덕터(L1)에서 출력되는 전압에 전류성분이 채워져 역률이 보상되도록 제어하는 제 1 스위칭제어기(23), 로 구성된 것을 특징으로 하는 고역률 및 조도조절이 가능한 LED 램프 제어장치.
- 입력전원을 정류하여 컨버터부(2)의 구동전원으로 공급하는 입력전원부(1)와;입력전원부(1)에서 공급되는 전원을 LED 구동부(3)에서 피드백되는 역률보상 제어정보에 따라 스위칭제어하여 전압에 전류성분이 채워지도록하여 역률이 개선되도록 하여 램프부(31)로 공급하는 컨버터부(2)와;다수의 LED가 어레이되어 있는 램프부(31)와;램프부(31)의 조도 조절을 위한 조도제어신호를 공급하는 조도조절부(4)와;상기 조도조절부(4)에서 공급되는 조도제어신호에 따라 램프부(31)로 공급되는 전압과 전류를 제어하여 램프부(31)가 점등되도록 제어하고, 램프부(31)를 통과하는 전압 및 전류값을 측정하여 원하는 전류값이 램프부(31)로 공급될 수 있도록 하는 역률보상 제어정보를 컨버터부(2)로 피드백시키는 LED 구동부(3); 로 구성하고,상기 컨버터부(2)는입력전원부(1)에서 공급되는 전원에서 전류성분을 지연시키는 인덕터(L2)와,상기 인덕터(L2)를 구동시키는 제 3 스위칭소자(24)와,상기 인덕터(L2)의 출력전원을 램프부(31)로 공급하는 부스트 다이오드(D1)와,상기 LED구동부(3)에서 피드백되는 역률보상 제어정보에 따라 상기 제 3 스위칭소자(24)를 소정의 주파수로 스위칭 작동시켜 인덕터(L2)에서 출력되는 전압에 전류성분이 채워져 역률이 보상되도록 제어하는 제 2 스위칭제어기(25), 로 구성된 것을 특징으로 하는 고역률 및 조도조절이 가능한 LED 램프 제어장치.
- 입력전원을 정류하여 컨버터부(2)의 구동전원으로 공급하는 입력전원부(1)와;입력전원부(1)에서 공급되는 전원을 LED 구동부(3)에서 피드백되는 역률보상 제어정보에 따라 스위칭제어하여 전압에 전류성분이 채워지도록하여 역률이 개선되도록 하여 램프부(31)로 공급하는 컨버터부(2)와;다수의 LED가 어레이되어 있는 램프부(31)와;램프부(31)의 조도 조절을 위한 조도제어신호를 공급하는 조도조절부(4)와;상기 조도조절부(4)에서 공급되는 조도제어신호에 따라 램프부(31)로 공급되는 전압과 전류를 제어하여 램프부(31)가 점등되도록 제어하고, 램프부(31)를 통과하는 전압 및 전류값을 측정하여 원하는 전류값이 램프부(31)로 공급될 수 있도록 하는 역률보상 제어정보를 컨버터부(2)로 피드백시키는 LED 구동부(3); 로 구성하고,상기 컨버터부(2)는입력전원부(1)에서 공급되는 전원을 1차코일(L3)로 공급받고, 1차코일(L3)을 통과하는 전압에 대응하는 전압을 2차코일(L4)에 유기시켜 출력하는 트랜스(T1)와,상기 트랜스(T1)의 1차코일(L3)을 도통시키는 제 4 스위칭소자(27)와,상기 트랜스(T1)의 2차코일(L4)에 유기된 전압을 램프부(31)로 공급하는 부스트 다이오드(D2)와,상기 LED구동부(3)에서 피드백되는 역률보상 제어정보에 따라 상기 제 4 스위칭소자(27)를 소정의 주파수로 스위칭 작동시켜 트랜스(T1)의 2차코일(L4)에서 출력되는 전압에 전류성분이 채워져 역률이 보상되도록 제어하는 제 3 스위칭제어기(28), 로 구성된 것을 특징으로 하는 고역률 및 조도조절이 가능한 LED 램프 제어장치.
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| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
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| KR101078973B1 (ko) | 2010-01-27 | 2011-11-01 | 송민종 | 발광다이오드 드라이버 회로 |
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|---|---|
| KR20100001716A (ko) | 2010-01-06 |
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