KR101073498B1

KR101073498B1 - 광고 간판용 엘이디 모듈 장치

Info

Publication number: KR101073498B1
Application number: KR1020110065979A
Authority: KR
Inventors: 홍성현; 박승민
Original assignee: (주)우도
Priority date: 2011-07-04
Filing date: 2011-07-04
Publication date: 2011-10-17

Abstract

본 발명은 상용전압 억압 R-C 병렬회로, 정류부, 평활부, 정전류 구형파 변환 회로, LED 패키지로 간략화 구성한다. 정전류 구형파 변환 회로는 컷오프 전압 이상에서 펄스 변환기능과 정전류 기능을 동시에 수행하도록 하였다. 펄스 변환기능은 정류된 120Hz 맥류 전압의 25퍼센트 이상일 때 활성화되며, 사람 눈에는 10mS 미만의 주기로 점멸하는 불빛을 연속하는 빛으로 보이도록 하였다. 또한 R-C병렬 회로에서 커패시터로의 전류 충전 시간을 지연시켜 역률을 개선하고 기존의 위상제어 소자인 트라이액이나 SCR 및 LED 구동 스위칭 드라이버등의 복잡하고 크기가 크며 고가인 회로로서는 저가의 소형 경량화를 요구하는 광고 간판용 LED 모듈 장치에 적용할 수 없어, 이러한 기술과 방법들을 부품과 재료들의 원론적 자연현상 특성을 최대한 이용하여 회로를 간략화하여 높은 역률과 효율을 제공하는 것을 특징으로 하는 광고 간판용 LED 모듈 장치를 제공한다.

Description

광고 간판용 엘이디 모듈 장치{Ligth Emitting Diode module for public information signboard and device.}

본 발명은 광고 간판용 LED 모듈 장치에 관한 것으로, 더욱 상세하게는 스위칭 전원장치나 인버터등 별도의 추가 전원장치를 사용하지 않고 상용전원인 110V 또는 220V를 직접 광고 간판용 LED모듈의 전원으로 인가하여 사용할 수 있도록 하고, 케이스 내부에 집적화로 소형 경량화한 광고 간판용 LED 모듈 장치에 관한 것이다.

LED는 극성에 적합하게 전원을 인가하면 발광을 하지만, 출력 광은 전압 및 주변 온도의 변화 등에 의하여 변화하게 된다. 그리고 일반 백열등 광원에 비하여 상당히 낮은 전압과 작은 전류로 점등하며, 고속 점멸이 가능하다는 장점이 있으나 LED 점등회로에 있어서 특징적인 특성을 갖는 수 와트(W)에서 수 킬로와트(kW) 출력용량의 전용 전원장치가 반드시 필요하다.

상용전원에서 LED를 점등하기 위한 종래의 방법들은 현실적으로 상용화 제작하기에 문제점을 가지고 있는데 출원번호 10-2010-0064344호의 경우에는 본 발명과 전혀 다른 방법으로, LED 소자 1개당 순방향 전압이 3.3V 일 때 교류 220V에서 사용하려면 130개의 LED소자 상호 간 역방향 병렬접속을 하거나 65개 이상의 소자를 순방향 직렬 접속하여 교류전압에서 사용할 수 있도록 한 것으로 가정이나 사무실 및 옥외용 가로등 조명 전용으로 사용할 수 있도록 구성하여 제시된 방법으로서 광고간판용 LED 모듈로는 사용할 수가 없다.

출원번호 10-2009-0096179호의 경우 교류전압을 전파 정류한 맥류를 이용하여 정전류 다이오드와 정전류 다이오드 보상저항을 통해 LED를 점등하는 방법에 관한 것으로 이 제시안도 많은 문제점을 가지고 있다.

특히 교류전압 변동에 의해 정전류 다이오드와 병렬로 연결된 저항에 의해 교류전압 상승이 LED에 인가되는 전류의 상승으로 LED의 열적 안정도가 낮아지게 되고 교류전압의 변동시 점등 효율이 같이 변하는 단점과 교류전압 상승으로 인한 과도전류 유입으로 LED가 소손되며, 교류전압 220V에서 사용할 경우 3.3V의 LED소자 70개를 직렬로 연결해야 한다는 제한적인 요소를 갖고 있어 장치 구성이 대형화 된다는 아주 큰 문제점을 가지고 있는 바 이 또한 사무실이나 옥외 가로등 전용으로 사용할 수 있도록 제시된 방법으로 수볼트에서 수십볼트 사이에서 수mA 미만의 저전압 저전류 소형 경량화를 요구하는 상용전원을 주전원으로 이용하는 광고간판용 LED 모듈로서 사용할 수 없다.

공개특허 10-2007-0006073호에 제시된 방법은 교류전압을 저항과 콘덴서를 직렬로 연결하여 교류전압을 강압하고 이를 LED에 직접 인가하는 방법으로 강압된 교류전압의 반사이클인 60Hz의 맥류로 점등하도록 제시된 방법이며 LED를 점등하는 방법으로 상용전원인 AC220V가 주변 환경요인 변화에 의해 217V, 227V, 230V, 233V, 300V 등으로 변화가 있을 때 LED 정격전압의 변동이 아주 심하다는 문제점이 있고, 밝기도 30∼40% 정도 낮아진다는 문제점이 있었다.

본 발명은 광고 간판용 LED 모듈 장치를 제공하기 위한 것으로서, 별도의 SMPS나 인버터 및 직류 전원장치를 사용하지 않고, 상용전원을 주전원으로 이용하여 LED를 점등할 때 상용전원을 LED 정격전력에 최적화시킨 위상에서 고정시켜 정전류 다이오드의 문턱전압(threshold voltage)과 전자사태(electron avalanche)효과를 이용하여 120Hz의 고정형 PWM 정전류로 변환하고 LED에 인가하여 점등효율을 개선하여 저비용, 저소비전력 및 고효율 소형 경량화로 열적 안정화 및 전기적 안전성을 고려한 상용전원을 이용하는 광고 간판용 LED 모듈과 장치를 제공하는 것이 목적이다.

본 발명은, 상기 종래 기술의 방법을 해결하기 위해 스위칭 전원장치나 인버터 등 별도의 추가 전원장치를 사용하지 않고 상용전원인 110V 또는 220V를 직접 광고 간판용 LED모듈의 전원으로 인가하여 사용할 수 있도록 상용전원을 적정 필요전압으로 억압하는 상용전압 억압회로, 역률개선 커패시터, 전류충전시간 지연회로, 전파 정류부, 구형파 정전류 기능을 수행하는 정전류 역률개선 펄스 스위칭 회로와 LED에 120Hz의 PWM 정격 정전류 구형파를 공급 구동하는 LED 구동부, 다수의 LED를 직렬이나 병렬 또는 직병렬로 연결하고, 케이스 내부에 집적화로 소형 경량화한 광고 간판용 LED 모듈 장치를 제공하기 위한 것이다.

상기 기술한 발명의 목적을 달성하기 위해서, 상용전원의 범위와 LED 사용 수량, LED 한 개당 순방향 전압 강하, LED를 사용수량 만큼 연결했을 때의 사용 전압과 전류값을 산출하고, 상용전원에 대하여 트라이액과 다이액 및 입력단 콘덴서와 다이오드의 특성으로부터 LED에 사용되는 최종 전압과 전류로 억압하여 LED PWM 스위칭 드라이버 전원회로와 스위칭 회로에 공급하여 상용전원 변동시에도 항상 일정한 정전류로서 점등할 수 있는 광고 간판용 LED 모듈과 장치를 제공한다.

본 발명은, 광고 간판용으로 설치되는 다수의 LED가 직렬 연결된 LED패키지(300)에 LED 구동전원을 공급하기 위한 LED 모듈 장치에 있어서,

상용전원(예; 220VAC)의 입력단(P1, P2) 사이에 연결되어 노이즈를 억압하기 위한 입력필터부와; 상기 입력필터부를 통해 상기 일측 입력단(P1)에 연결되어 직류성분을 억압하고 교류전원으로 리액터(L2)의 1차측 입력단으로 입력시키는 입력 커패시터와; 상기 타측 입력단(P2)과 상기 리액터(L2)의 2차측 일측단자 사이에 연결되어 상기 입력 커패시터에 의해 LED 정격 공급 전원에 맞도록 위상 고정 제어를 하는 위상각 제어부와; 상기 리액터(L2)의 1차측 및 2차측 타측 출력단 사이에 연결되어 교류 역률을 보상하는 교류역률 보상부와; 상기 교류 역률 보상부의 출력 전원을 전파 정류하여 평활용 콘덴서를 통해 평활된 직류전원을 출력하는 정류부와; 상기 정류부에서 출력되는 직류전원을 스위칭시키기 위한 펄스폭변조(PWM) 스위칭 신호를 발생하는 펄스폭변조 신호발생부와; 상기 정류부에서 출력되는 직류전원을 안정화시켜 상기 펄스폭변조 신호발생부의 동작전원(Vcc)으로 공급하는 펄스폭변조 스위칭 전원 안정화회로와; 상기 펄스폭변조 신호발생부의 펄스폭변조 스위칭신호에 의거하여 상기 정류부(100)에서 LED 패키지에 공급되는 직류전원을 펄스폭변조방식으로 스위칭시키는 LED 구동부와; 상기 LED 구동부에 의해 스위칭 되는 LED 패키지 구동전원의 일정한 제어 전압 이상의 충격 펄스를 상쇄시켜 스위칭 회로를 보호하기 위한 충격 댐퍼부를 포함하여 구성된 것을 특징으로 한다.

또한 본 발명은, 상기 입력필터부, 입력커패시터, 위상각 제어부 및 교류역률보상부를 간략화시켜 상용전압 억압 R-C 병렬회로로 구성할 수 있다.

즉, 상용전원(예; 220VAC)을 입력 커패시터 및 저항의 병렬 연결을 통하고, 저항을 통해서 후술되는 정류부로 출력하는 상용전압 억압 R-C 병렬회로와; 상기 상용전압 억압 R-C 병렬회로의 출력전원을 브릿지 다이오드(BD1)를 통해 전파 정류하는 정류부와; 정류부의 출력을 평활시키는 평활부와; 상기 평활부에서 출력되는 직류전원을 스위칭시키기 위한 펄스폭변조(PWM) 스위칭 신호를 발생하는 펄스폭변조 신호발생부와; 상기 평활부에서 출력되는 직류전원을 안정화시켜 상기 펄스폭변조 신호발생부의 동작전원(Vcc)으로 공급하는 펄스폭변조 스위칭 전원 안정화회로와; 상기 펄스폭변조 신호발생부의 펄스폭변조 스위칭신호에 의거하여 상기 정류부(100)에서 LED 패키지에 공급되는 직류전원을 펄스폭변조방식으로 스위칭시키는 LED 구동부와; 상기 LED 구동부에 의해 스위칭 되는 LED 패키지 구동전원의 일정한 제어 전압 이상의 충격 펄스를 상쇄시켜 스위칭 회로를 보호하기 위한 충격 댐퍼부를 포함하여 구성된 것을 특징으로 한다.

또한 본 발명은, 상기 상용전압 억압 R-C 병렬회로에 타측에 입력전원단에 연결된 커패시터를 더 포함시켜 구성하고, 펄스폭변조신호 발생부, LED구동부, 전원 안정화회로, 충격 댐퍼부를 간략화시켜 다이오드의 컷오프 전압을 이용해 직류전압을 구형파 전압으로 LED 패키지에 구동전압을 공급하도록 하는 정전류 구형파 변환회로로 대체 구성할 수 있다.

즉, 상기 상용전원(예; 220VAC)을 입력 커패시터 및 저항의 병렬 연결을 통하고, 타측이 일측 전원단자(P2)에 연결된 커패시터를 통한 후, 저항을 통해서 후술되는 정류부로 출력하는 상용전압 억압 R-C 병렬회로와; 상기 상용전압 억압 R-C 병렬회로의 출력전원을 브릿지 다이오드(BD1)를 통해 전파 정류하는 정류부와; 정류부의 출력을 평활시키는 평활부와; 상기 평활부에서 출력되는 직류전원을 다이오드를 통해서 상기 LED패키지의 구동전원으로 공급하는 정전류 구형파 변환 회로를 포함하여 구성된 것을 특징으로 한다.

여기서, 비용절감을 위하여 소수의 LED를 연결하여 사용하는 경우에 상기 타측이 일측전원단자에 연결된 커패시터 대신에 저항을 연결하여 사용할 수도 있다.

또한 본 발명은, 상기 상용전압 억압 R-C 병렬회로를 상용전압 억압 R-C 직렬회로로 변형하고, 정전류 구형파 변환회로를 복수의 다이오드를 직렬연결하여 컷오프 전압에 의해 구형파 펄스로 LED패키지를 제어하도록 구성한다.

즉, 상용전원(예; 220VAC)을 입력 커패시터(C410)를 통하고, 타측이 일측 전원단자(P2)에 연결된 저항(R410)을 통한 후, 저항(R411)을 통해서 후술되는 정류부(100)로 출력하는 상용전압 억압 R-C 직렬회로와; 상기 상용전압 억압 R-C 직렬회로의 출력전원을 브릿지 다이오드(BD1)를 통해 전파 정류하는 정류부와;

정류부의 출력을 평활시키는 평활부와;

상기 평활부에서 출력되는 직류전원을 직렬연결된 2개의 다이오드를 통해서 상기 LED패키지의 구동전원으로 공급하는 정전류 구형파 변환 회로를 포함하여 구성된 것을 특징으로 한다.

또한 본 발명은, 정류부의 맥파신호를 과도전압 억압 다이오드(TVS 다이오드)를 이용하여 과도전압을 억압하는 과도전압 억압부를 더 포함하여 구성함에 특징이 있다.

또한 본 발명은 과도전압 억압부를 구비하는 경우, 소수의 LED패키지 구동회로를 구성하는 경우에는 평활부의 커패시터를 제거하여 더욱 소형화 할 수 있다.

또한 본 발명은, 상기 정전류 구형파 변환회로를, 상기 평활부에서 출력되는 직류전원을 직렬연결된 2개의 다이오드(CLD1)(CLD2)를 통해서 상기 LED패키지의 구동전원으로 공급하도록 연결하고, 상기 다이오드(CLD2)의 출력을 제너다이오드(ZD2)를 통하여 상기 2개의 다이오드(CLD1)(CLD2)의 중간접속점에 연결함과 아울러 제너다이오드(ZD1)를 다시 통해서 상기 다이오드(CLD1)의 입력단에 연결하여 구성함에 특징이 있다.

광고 간판용 LED 모듈 장치는 케이스 내부에 상용전압 억압부와 역률 개선부 및 120Hz PWM 정전류 고정부에 의한 집적화로 소형 경량화와 고효율 및 저소비전력으로 기술적 경제적 산업적 파급효과와 LED의 메이커에 무관한 어떠한 종류의 LED도 적용할 수 있다는 아주 큰 특징을 같는 효과가 있다.

도 1은 본 발명에 따른 광고 간판용 LED 모듈 장치의 회로와 원리 구성을 상세하게 나타낸 제1실시예 회로도.
도 2는 본 발명의 광고 간판용 LED 모듈 장치에 있어서 상용전압 억압회로를 R-C병렬회로로 치환하여 간략화한 구성을 나타낸 제2 실시예 회로도.
도 3은 본 발명의 제 2 실시예에서 LED 점등을 위한 PWM 스위칭회로를 정전류 구형파 변환 회로로 개선 치환하여 간략화한 구성을 나타낸 제 3 실시예 회로도.
도 4는 본 발명의 도 3에 따른 상용전압 억압부의 회로를 직렬 회로로 간략화 개선하여 나타낸 제 4 실시예 회로도.
도 5는 본 발명의 도 4에 따른 과도전압 억압부 및 평활부를 삭제하여 간략화한 제5실시예 회로도.
도 6의 (가) 내지 (라)는 본 발명의 제3실시예에 따른 파형 특성도.
도 7의 (가) 내지 (라)는 본 발명의 과도전압 억압부와 평활부를 설명하기 위한 파형도.

이하 본 발명의 바람직한 실시 예의 상세한 설명이 첨부된 도면들을 참조하여 설명하면 다음과 같다.

[실시예 1]

도 1은 본 발명의 따른 광고 간판용 LED 모듈 장치에 대한 제1실시 예를 보인 회로도이다.

광고 간판용으로 설치되는 다수의 LED가 직렬 연결된 LED패키지(300)에 LED 구동전원을 공급하기 위한 LED 모듈 장치에 있어서,

상용전원(예; 220VAC)의 입력단(P1, P2) 사이에 연결되어 노이즈를 억압하기 위한 입력필터부(10)와;

상기 입력필터부(10)를 통해 상기 일측 입력단(P1)에 연결되어 직류성분을 억압하고 교류전원으로 리액터(L2)의 1차측 입력단으로 입력시키는 입력 커패시터(20)와;

상기 타측 입력단(P2)과 상기 리액터(L2)의 2차측 일측단자 사이에 연결되어 상기 입력 커패시터(20)에 의해 LED 정격 공급 전원에 맞도록 위상 고정 제어를 하는 위상각 제어부(30)와;

상기 리액터(L2)의 1차측 및 2차측 타측 출력단 사이에 연결되어 교류 역률을 보상하는 교류역률 보상부(70)와;

상기 교류 역률 보상부(70)의 출력 전원을 전파 정류하여 평활된 직류전원을 출력하는 정류부(100)와;

상기 정류부(100)에서 출력되는 직류전원을 스위칭 시키기 위한 펄스폭변조(PWM) 스위칭 신호를 발생하는 펄스폭변조 신호발생부(130)와;

상기 정류부(100)에서 출력되는 직류전원을 안정화시켜 상기 펄스폭변조 신호발생부(130)의 동작전원(Vcc)으로 공급하는 펄스폭변조 스위칭 전원 안정화회로(131)와;

상기 펄스폭변조 신호발생부(130)의 펄스폭변조 스위칭신호에 의거하여 상기 정류부(100)에서 LED 패키지(300)에 공급되는 직류전원을 펄스폭변조방식으로 스위칭 시키는 LED 구동부(170)와;

상기 LED 구동부(170)에 의해 스위칭 되는 LED 패키지 구동전원의 일정한 제어 전압 이상의 충격 펄스를 상쇄시켜 스위칭 회로를 보호하기 위한 충격 댐퍼부(180)를 포함하여 구성됨을 특징으로 한다.

도 1을 참조하여 전체 구성회로에 대한 원리와 기능에 대해 상세히 설명하면 다음과 같다.

상용전원(220VAC)은 ELB[Electric Leakage Breaker:누전차단기](F1), 온오프 스위치(SW), 상용전원입력단자(P1, P2)를 통해 입력된다. 입력전원은 입력필터부(10)를 통해서 전원 노이즈를 흡수하고, 입력 커패시터(C20)(20)를 통해 교류 커플링이 이루어진다.

이때 위상각 제어부(30)에서 LED 점등에 필요한 규정된 전압과 전류로 억압을 하게 되는데, 충격전류 방지 및 전압강하 입력 커패시터(20)와 위상각 제어부(30)에서 상용전원을 억압하는 원리와 구성에 대해 상세히 설명하면 다음과 같다.

우선 충격전류 방지 및 전압강하 입력 커패시터(20)는 상용전원으로 부터 유입되는 전원에 외부 교란에 의한 충격성 펄스파가 혼합 되어 입력되는 것을 차단함과 동시에 상용전원에서 공급 되어지는 교류전원을 LED점등에 필요한 전압과 전류로 억압하는 기능을 수행한다. 이와 동시에 위상각 제어부(30)에서 충격전류 방지 및 전압강하 입력 커패시터(20)의 내압과 교류통과 허용전류에 최적화시킨 위상각에서만 전류가 흐르도록 고정시켜 온 오프를 반복할 때 발생되는 노이즈가 전원라인을 타고 상용전원 측으로 역류되는 것과 방사상으로 전파되어 주변의 다른 전자장비에 미치는 교란을 억제하는 기능과 역할을 한다.

입력 커패시터의 용량과 내압 및 재료의 종류에 따라 큰 차이가 있어 선정시 주의를 해야 하고, 도 2를 참조하여 커패시터를 이용한 억압된 전류는 I=2πfCV에 의해 로 구할 수 있다. 일 예로서 정격전류가 20mA이고 순방향전압이 4.2V인 LED 10개를 직렬로 연결했을 때 전체 소비전류는 200mA이고 정격순방향전압이 42V일 때 상용전원의 억압된 전류는 205mA가 되어야 하므로 충격전류 방지 및 전압강하 입력 커패시터(20)의 용량은 2.435마이크로패럿의 용량을 사용해야 하며, 이론치보다 높게 해야 하는 원인은 회로의 부품과 PCB 패턴 상호간의 손실과 전압강하 때문에 이처럼 부품의 선정과 원리적 구조를 명확히 적용해야 하는 것에 유의해야 한다.

다시 도 1을 참조하면, 위상각 제어부(30)에서의 기능은 위상각 고정 저항(R2)와 위상각 고정 커패시터(C5)를 직렬로 연결하여 다이액(DAC1)을 통해 트라이액(TRIAC1)의 게이트를 항상 일정한 위상각에서 반복적으로 온오프 하여 항상 일정한 전류를 제공한다. 다이액(DAC1)은 트라이액(TRIAC1)의 게이트를 가장 효과적으로 제어하기 위한 것으로서 트라이액(TRIAC1)의 게이트 단자에 부가함으로서 매우 부드러운 제어를 할 수 있는 것이며, 종류에 따라 다르지만 입력전압이 30V를 넘어서면 통전하여 전류가 흐르고, 반대로 30V 이하가 되면 흐르던 전류가 차단되어 원래 상태로 복귀한다.

이러한 특징을 위상각 제어부(30)에 적용하고, 상용전원을 강제 억압하여 LED 점등회로의 전원으로 이용하기에는 통상적인 방법으로서는 실현이 어려우므로 반드시 충격전류 방지 및 전압강하 입력 커패시터(20)와 LED 구동을 위한 펄스폭변조 신호발생부(130)와의 시정수를 명확히 해야 하는데 상기 기술한 본 발명에 있어서는 사람 눈에는 10mS 미만의 주기로 점멸하는 불빛을 연속하는 빛으로 보이게 하도록 120Hz의 PWM신호를 10mS 이하로 위상각 고정 제어회로와 연동하도록 하였다.

위상각 제어부(30)는 항상 일정한 위상각에서만 전류가 흐르도록 하여 순간적인 돌입전류 또는 과전류에 의해 충격전류 방지 및 전압강하 입력 커패시터(20)가 절연파괴되는 것을 방지할 뿐만 아니라 충격전류 방지 및 전압강하를 위한 입력 커패시터(20)의 내전압과 크기를 줄일 수 있어 저비용 소형경량화 할 수 있다.

위상각 제어부(30)와 충격전류 방지 및 전압강하를 위한 입력 커패시터(20)에 의해 억압된 전원은 교류역률보상부(70)에서 보상된 후 정류부(100)의 브릿지 다이오드오와 평활용 커패시터(C13)에 의해 직류전원으로 변환하게 되는데 이는 통상적인 방법으로 설명은 생략한다.

정류부(100)에 의해 안정화된 직류 전원은 전원 안정화회로(131)에 인가되어 펄스폭변조 신호발생부(130)에서 필요로하는 직류 15V로 안정화시킨 전원을 펄스폭변조 신호발생부(130)로 입력한다. 펄스폭변조 신호발생부(130)는 LED 구동에 필요한 PWM 스위칭신호를 발생하며, 이 펄스폭변조 스위칭신호에 의거하여 평활부(100)의 직류전원을 스위칭하여 LED패키지(300)를 구동시키게 된다.

펄스폭변조 신호 발생부(130)는 출력신호가 출력감지 궤환 다이오드(D11)와 PWM 스위칭 기준전압 저항(R11, R12)에 항상 일정하게 궤환되게 하여 LED를 구동하도록 한 것은 LED의 소손을 방지하기 위한 것이다. 스위칭 출력 신호가 없으면 스위칭 동작을 정지되도록 하게 되는 것이다.

펄스폭변조 신호발생부(130)에서 발생된 펄스폭변조 스위칭신호는 LED 구동부(170)의 스위칭소자(NDRV)를 구동시켜 정류부(100)의 직류전원을 펄스폭변조 스위칭에 의해 LED패키지(300)의 구동전원으로 공급하게 된다.

PWM 전류에 의해 점등과 소등을 반복할 때 발생되는 과도신호를 제거하기 위해 충격 댐퍼부(180)을 추가하였으며, LED 구동전류가 200mA 이하일 경우에는 충격 댐퍼부(18)를 사용하지 않아도 된다. 이로서 다수의 LED를 점등하는데 있어서 상용전원의 변화와 LED 연결 수량에 의한 전원의 편차, LED 제조사와 종류에 무관하게 사용할 수 있으며 색도와 광도를 일정하게 유지할 수 있다.

[실시예 2]

도 2는 본 발명에 있어 상용전압 억압회로를 치환하여 간략화한 구성도를 나타낸 제 2 실시 예로서 도 2의 제 1 실시 예에 따른 개선된 광고 간판용 LED 모듈 장치에 대한 것으로, 도 2의 상용전원의 노이즈를 필터링하는 라인 필터부(10)와, 위상각 제어부(20)를 간략화한 것으로 더욱 소형 경량화와 한 것이다.

도 2를 참조하면, 커패시터(C400)와 저항(R400, R401)만을 이용하여 상용전원을 LED 구동에 필요한 전원으로 억압하는 간략화한 것으로, 도 2의 입력 필터부(10)와, 상용전원 입력 커패시터(20)와 위상각 고정 제어회로(30)와 동일한 기능과 동작을 하도록 상용전압 억압 R-C회로(400)를 구성하였다.

커패시터와 저항만을 이용하여 상용전압 억압회로를 구성할 때 커패시터의 원리와 구조 및 특성에 대해 깊이 있는 원론적 지식과 현장적용 기술이 필요하며, 일반적인 개념만으로는 LED 특성에 맞는 구동 전원을 얻기가 아주 난해하다.

도 2를 참조하여 커패시터와 저항을 이용하여 상용전원을 억압하는 원리와 구성에 대해 상세히 설명하면 다음과 같다. 광고 간판용 LED 모듈 제조 방법과 장치는, 매우 작은 케이스에 에폭시 수지에 의해 몰드 되는 것으로 정격전압과 온도계수에 아주 민감하고 장치의 수명과도 직접적인 영향을 준다. 모든 커패시터는 도체판 사이에서 견딜 수 있는 전압에 한계가 있다. 정격전압은 소자에 손상을 주지 않고 가할 수 있는 최대 직류 전압을 말한다. 만약 파괴전압(Breakdown) 또는 동작전압(Working Voltage)이라고 부르는 최대 전압을 초과하면 커패시터는 영구적인 손상을 받는다.

따라서 커패시터를 상용전압 억압회로에 실제로 사용하기 전에 커패시턴스와 정격전압을 고려해야 한다. 커패시턴스 값과 종류는 특정 회로의 요구에 따라 결정되며 정격전압은 사용될 회로에서 예상되는 최대전압보다 항상 커야한다. 또한 온도계수는 온도에 따라 커패시턴스가 변화하는 정도와 방향을 나타낸다.

양의 온도계수는 온도가 증가함에 따라 커패시턴스가 증가하고 온도가 감소함에 따라 커패시턴스가 감소하게 되며 음의 온도계수는 그 반대가 된다. 이외 유전강도, 누설전류가 있는데 모두 확실하게 고려하지 않으면 상용전원을 억압하는 용도로서 사용하기가 난해하다.

이러한 난해한 기술을 해결한 기술적 방법이 도 2에 보여준 상용전압 억압 R-C회로(400)이다. 커패시터 인풋형 전압강하 방식의 경우 전하가 충전되어야만 전압이 형성되는 특성으로 인해 전류의 위상이 전압의 위상보다 90도 앞서는 특징을 정의하여 회로의 원리를 명확히 알고 구성을 해야 한다.

도 2의 상용전압 억압 R-C 병렬회로(400)에 나타낸 바와 같이 커패시터(C400)와 저항(R400)에 걸리는 전압의 위상이 모두 같고 총 전류는 커패시터(C400)와 저항(R400)으로 흐르는 전류로 나누어지며, 저항(R400) 양단의 전압과 저항(R400)을 통해 흐르는 전류의 위상은 서로 같다. 또한 커패시터(C400)를 통해 흐르는 전류는 커패시터(C400) 양단의 전압보다 90도만큼 앞선다. 따라서 커패시터(C400)를 통해 흐르는 전류는 저항(R400)을 통해 흐르는 전류보다 90도만큼 앞서게 된다.

커패시터(C400)와 병렬로 연결된 저항(R400)의 주된 목적은 초기 주전원 인가시 스위치 또는 자연적인 원인으로 인해 발생되는 충격전류와 전압을 흡수하여 열로서 소비 하므로서 커패시터(C400)를 아주 과도한 충격파로부터 보호하기 위한 것이고, 또 다른 하나는 점등 후 주전원 오프시 커패시터(C400)에 충전되어 있는 전압을 방전시켜 항상 구성된 회로 내부의 전위를 0으로 하여 유지관리나 이전 설치시 감전으로 부터 방지하기 위한 목적인 것이다.

즉, 전원 오프시 저항(R400)은 커패시터(C400)에 충전되어 있던 전압을 자기방전시키는 기능을 하고, 전원 온시 과도 전압 유입시 커패시터(C400)를 충격전압으로부터 보호하는 기능을 한다. 이는 R-C 시정수를 계산하여 차단하고자 하는 과도전압의 전압레벨을 결정하고, LED패키지 연결수가 증가하면 전체 소비전류가 증가하면서 과도전류가 정격 전류의 3-5배 증가한다. 이때 발생되는 과도전압을 제거하는 기능을 하는 것이다.

키르히호프 전류 법칙에 의해 총 전류는 이 두 전류의 페이저 합이 된다.

커패시터(C400=>C)와 저항(R400=>R)에 흐르는 총 전류를 구하면

이 되고, 저항에 흐르는 전류와 총 전류 사이의 위상각은

이 되며,

과 같게 된다. 도 2의 상용전압 억압 R-C 병렬회로(400)에서 커패시터에 흐르는 전류가 저항에 흐르는 전류보다 90도 앞서고 저항에 흐르는 전류는 전압과 동상임을 주목해야한다.

이와 같이 본 발명의 제2실시예에서는 상용전압 억압 R-C병렬회로(400)를 이용하여 입력되는 상용전원의 억압 및 위상각과 역률 개선을 제어하고, 브릿지 다이오드인 정류부(100)와 평활부(110)를 통해서 직류전원으로 변환 후, 펄스폭변조 신호발생부(130) 및 LED 구동부(170)를 통해서 LED패키지(300)에 펄스폭변조 스위칭에 의한 구형파 신호로서 구동전원을 공급한다. 이때 충격 댐퍼회로(180)에서 충격 펄스를 완충시키는 기능을 한다. 이는 다이오드(23)과 커패시터(C6)를 통하는 경로와, 역방향 제너다이오드(ZD)와 저항(R10)을 통하는 경로를 병렬구성하여 부하측 변동으로 인하여 충격펄스가 발생되면, 제너다이오드(ZD)가 도통되면서 바이패스 경로를 형성함으로써 충격펄스를 완충시킨다.

[실시예 3]

도 3을 참조하면, 도 2에서 나타낸 상용전압 억압 R-C병렬회로(400)를 변형하고, LED구동 PWM 스위칭 전원 안정화회로(131), LED구동 PWM 스위칭 회로(130), LED 구동회로(170), 충격펄스 상쇄 댐퍼회로(180)을 제거하고, 다이오드에 의해 직류전원을 구형파로 변환하여 LED 패키지(300)를 구동시키는 정전류 구형파 변환 회로(500) 하나로 치환 대체 간략화 하여 동일한 성능과 기능을 갖는 제어를 하도록 한 것이다.

도 3에 도시된 바와 같이, 상용전원(예; 220VAC)을 커패시터(C400) 및 저항(R400)의 병렬 연결을 통하고, 타측이 일측 전원단자(P2)에 연결된 커패시터(C410)를 통한 후, 저항(R401)을 통해서 후술되는 정류부(100)로 출력하는 상용전압 억압 R-C 병렬회로(400')와;

상기 상용전압 억압 R-C 병렬회로(400')의 출력전원을 브릿지 다이오드(BD1)를 통해 전파 정류하는 정류부(100)와;

상기 정류부(100)의 출력전압을 커패시터를 이용하여 평활시키는 평활부(110)와;

과도 전압 억압 다이오드(Transient Voltage Suppression DIODE)에 의해 상기 정류부(100)에서 전파 정류되고 상기 평활부(110)에서 평활되는 전압을 구형파 펄스 신호로 안정화시키기 위한 과도전압 억압부(120)와;

상기 과도전압 억압부(120)에서 출력되는 펄스 전원을 과도전압 억압 다이오드를 통하여 LED패키지(300)를 구동시키기 위한 전류 레벨로 과도 전류를 억압하여 안정화된 펄스 신호로 LED패키지(300)를 구동시키기 위한 정전류 구형파 변환 회로(500)를 포함하여 구성된 것을 특징으로 한다.

여기서, 상기 정전류 구형파 변환회로(500)는, 상기 과도전압 억압부(120)로부터 출력된 구형파 펄스 신호의 전류를 억압하도록 전원 라인에 직렬 연결된 하나의 과도전압 억압 다이오드(CLD1)로 구성될 수 있다.

또한, 상기 정전류 구형파 변환회로(500)는, 상기 과도전압 억압부(120)로부터 출력된 구형파 펄스 신호의 전류를 억압하도록 전원 라인에 직렬 연결된 둘 이상 복수의 과도전압 억압 다이오드(CLD1)(CLD2)로 구성될 수 있다.

또한, 상기 정전류 구형파 변환회로(500)는, 상기 과도전압 억압부(120)로부터 출력된 구형파 펄스 신호의 전류를 억압하도록 전원 라인에 직렬 연결된 복수의 과도전압 억압 다이오드(CLD1)(CLD2)와, 상기 복수의 과도전압 억압 다이오드(CLD1)(CLD2)와 각각 역방향으로 병렬 연결된 복수의 제너다이오드(ZD1)(ZD2)로 구성될 수 있다.

즉, 첫번째 과도전압 억압 다이오드(CLD1)에 대해서 역방향으로 두 번째 제너다이오드(ZD2)가 병렬 연결되고, 두번째 과도전압 억압 다이오드(CLD2)에 대해서 역방향으로 첫 번째 제너다이오드(ZD1)가 병렬 연결되어 구성된다.

이와 같이 구성된 본 발명의 제3실시예는, 상용전압 억압 R-C 병렬회로(400')는, 입력된 전원을 입력 커패시터(C400)와 저항(R400)의 병렬연결을 통해 입력받아 상용전압을 LED패키지 구동에 필요한 전압 레벨로 억압함과 아울러 타측이 접지된 커패시터(C410)에 의해 서지나 잡음신호를 흡수함과 아울러 저항(R410)을 통해서 정류부(100)로 출력한다. 상용전압을 R-C 병렬회로를 이용하여 LED패키지 구동에 필요한 전압으로 억압함과 아울러 잡음을 제거하는 필터링 기능을 함께 수행한다. 즉, 변형된 상용전압 R-C 병렬회로(400')는 R-C 병렬회로(R400, C400)에 의해 완전히 제거되지 못한 과도 전압을 커패시터(C410)에 의해 자기 흡수하여 완화시키는 기능을 하게 된다.

또한 상용전원과 같이 입력되는 노이즈를 제거하여 브릿지 정류다이오드의 정류부(100) 이후에 나타나는 왜곡현상을 1차적으로 자기 흡수 제거하는 기능을 한다.

만약에 커패시터(C410) 대신에 저항으로 대체하면, R-C병렬회로(R400, C400)에서 완전 제거되지 못한 과도전압만 자기흡수하여 발열기능을 하게 되며, 이는 소전류용 즉 LED 수가 적을때 효과적이고 제조 가격을 줄일 수 있다.

정전류 구형파 변환 회로(500)는 평활부(110)와 과도전압억압부(120)로부터 만들어진 120Hz 맥류 전원을 펄스 정전류 다이오드를 통과시켜 컷오프 전압 이상에서 28.8V의 직류 펄스 정전류로 변환하여 LED를 점등하도록 한 것이다. 펄스 변환기능은 정류된 120Hz 맥류 전압의 25퍼센트 이상일 때 활성화되며, 사람 눈에는 10mS 미만의 주기로 점멸하는 불빛을 연속하는 빛으로 보이도록 한다.

상용전압 억압 R-C병렬회로(400')을 통해 제어되어 브릿지 다이오드의 정류부(100)에서 정류된 전압 파형을 도 6의 (가)와 같은 맥류 파형이 된다.

도 6의 (가)는 브리지 다이오드에 의한 정류부(100)에 의해 75V, 120Hz, 35mA로 전파 정류된 맥류 전류로 변환된 것을 보인 것이다. 이때 브리지 다이오드의 고유정전용량과 신호전달지연시간 및 고유 전압강하로 인해 왜곡된 파형이 된다.

이 맥류를 LED에 직접 사용 시 점등은 되나 상용전원의 전압변동, 서지 유입 등으로 인해 깜빡거림이 매우 심하고 밝기가 정격치의 60% 이하로 되어 사용할 수 없게 된다.

이러한 문제점을 해결하기 위해 브리지 다이오드와 병렬로 수 nF 정도의 펄스 안정화 커패시터의 평활부(110)를 구성하고, 과도전압 억압 다이오드(Transient Voltage Suppression DIODE)로 과도 전압 억압부(120)를 연결하여 LED 구동에 필요한 안정화된 120Hz의 펄스 구형파가 되도록 하였다.

펄스 안정화 커패시터의 평활부(110)에서 평활되는 맥류 파형을 도 6의 (나)와 같이 과도전압 억압 다이오드[Transient Voltage Suppression DIODE]의 과도전압 억압부(120)에 의해 펄스신호의 상단부분 즉, 과도전압이 억압되면서 안정화된 전압은 도 6의 (다)와 같이 120Hz, 38.3V로 최종 안정화가 된다.

이 전압이 정전류 구형파 변환 회로(500)를 통과하면서 도 6의 (라)와 같이 LED에 필요한 20mA의 직류 펄스 정격 전류만 통과시켜 항상 일정한 밝기를 유지시키게 된다.

이 정전류 구형파 변환 회로(500)의 동작 전압은 10VDC를 유지시켜 주어야 정확한 120Hz의 직류펄스를 동작을 하게 된다. 즉 120Hz, 38.3V로 최종 안정화된 전압중 LED 점등에 필요한 전압 28.8VDC를 감한 10VDC의 전압이 정전류 구형파 변환 회로(500)의 동작 전원으로 작용하며, 정전류 구형파 변환 회로(500)의 동작점은 10VDC에서 38.3VDC 사이가 되는 것이다.

이렇게 동작점을 제어해야 하는 이유로는 LED의 온오프 시간을 빠르게 하기 위한 것으로서 점등하고 있는 동안에는 항상 0VDC로 부터 10VDC 만큼 상승되어 있도록 해야 한다. 이 동작점이 스위칭 동작점으로서 이보다 낮으면 직류 펄스 동작을 정지하기 때문이다.

도 3에서 펄스 안정화 커패시터인 평활부(110)의 용량을 수 uF로 하게 되면 순수 직류 진폭제어가 되기 때문에 발열이 높고 상용전원 변동에 의해 밝기가 변하며 시각적으로도 깜박거림을 확연히 느끼게 되므로 콘덴서 용량 선정에 유의해야 한다.

정전류 구형파 변환 회로(500)에 있어서 LED 연결 수량과 정격전압에 따라 직렬로 연결하여 전압의 범위를 확대할 수 있는데 이때의 동작점은 LED 정격 소비전압보다 10VDC 높게 해야 한다.

또한 정전류 구형파 변환 회로(500)와 역병렬로 연결된 제너다이오드(ZD1)(ZD2)는 순방향 과도전압 억압 다이오드(CLD1과 CLD2)의 직렬 연결에 의한 전압분배 불균형을 없애도록 작용한다.

[실시예 4]

도 4를 참조하면 상용전압 억압 R-C 직렬회로(410)를 구성하여 LED 구동 전원을 얻도록 더욱 소형 경량화하고 역률을 개선한 것이다. 즉, 도 3에서 기술한 상용전압 억압 R-C 병렬회로(400)를 직렬 회로로 변환하여 역률을 개선한 것이다.

상용전압 억압 R-C직렬회로(410)는 입력되는 상용전원을 커패시터(410)를 통해 입력받고, 타측이 입력전원의 타단(P2)에 연결된 저항(R410)을 통한후 직렬연결된 저항(R411)을 통해서 브릿지 다이오드인 정류부(100)로 출력하도록 구성된다.

도 4의 상용전압 억압 R-C 직렬회로(410)처럼 모든 R-C 병렬회로는 자신과 등가가 되는 직렬 R-C회로로 변환될 수 있다. 즉 본 발명에서는 도2, 도3의 R-C병렬회로를 도 5에서 보여주는 도면과 같이 아주 간략화하여 저비용 고효율 소형경량화를 요구하는 광고 간판용 LED 모듈 제조 방법과 장치에 적용할 수 있다.

또한 도 4에서 보여주는 정전류 구형파 변환 회로(600)는 LED 상용전압과 전류의 가감에 따라 2개의 펄스 정전류 다이오드(CLD1, CLD2)를 직렬로 연결하여 사용 범위를 확대할 수 있고, 다이오드 수의 추가 또는 직렬 또는 병렬연결은 설계에 따라 변형이 가능하다.

도 4의 R-C직렬회로(410)는, 저항(R410)(R411)을 더욱 소형 경량화하고 역률을 개선하기 위한 목적으로서 사용한 것으로 커패시터와 저항이 전압과 전류에 대한 위상과 유효전력에 대한 명확한 깊이 있는 지식이 필요하다. 인가전압과 전체 전류 사이의 위상각이 증가하면 역률은 감소한다. 위상각이 증가하면 회로의 성질이 용량성 회로에 가깝게 된다.

역률이 작을수록 소모되는 전력도 작아져 효율이 낮아진다. 역률은 커패시턴스 성분만을 갖는 회로에서의 값인 0과, 저항 성분만을 갖는 회로의 값인 1사이의 임의의 값을 갖는다. RC 회로에서는 전류가 전압보다 앞서므로, 이때의 역률을 진상 역률이라 한다.

도 4에서 보여주고 있는 회로는 본 발명의 회로를 실제 제작하여 특성시험평가를 한 회로로서 이 회로의 역률을 개선하는 방법에 대해 기술하면 다음과 같다.

먼저 상용전원이 220V, 주파수 60Hz, 커패시터(C410) 용량이 0.33uF, 저항(R410)이 100O오옴일 때 역률을 구하기 위해 먼저 용량성 리액턴스와 위상각을 구하면

가 된다.

따라서 역율

된다. 만약 정격 소비전력과 용량성 리액턴스의 최적화를 하지 못하면 위상각이 89°에 근사하게 되어 역률이

까지 낮아지게 된다.

그러므로 본 발명에서는 아주 소형이고 간단한 회로인 상용전압 억압 R-C직렬회로(410)를 이용하여 상용전압 억압과 위상각 제어 및 역률개선까지를 고려하여 회로설계가 가능해진다.

R-C병렬회로(400, 400')를 사용하는 경우에는 전원 오프 이후 커패시터(C400)에 충전된 전압을 자기방전시켜 감전 사고를 예방할 수 있고, 충격 과도전압을 흡수 차단하며, 전원 온/오프 반복시의 과도 전압에 강하다는 장점과 온도 변화에 강하다는 장점이 있다.

R-C 직렬회로(410)를 사용하는 경우는, 역률 개선의 효과가 있고 정격 전류 제한기능과 저항에 의한 220V 전류 제한으로 2차회로(정류부 이하 회로)를 보호하며, 자기발진을 방지할 수 있다.

그런데, R-C병렬회로(400, 400')는 역률이 낮다는 단점이 있고, 자기발진 우려(LED 수의 증가시)가 있으며, 정격 전류 제한을 위한 부가적인 직렬저항(R2),(R401)을 사용해야 한다는 단점이 있다.

R-C 직렬회로(410)는, 전원 오프시에 커패시터(C410)에 충전 전압이 있어서 이설이나 유지 관리시 순간적 감전 우려가 있고, 온도 변화에 약하여 환경적인 고려를 해야한다.

따라서, R-C 병렬회로나 R-C직렬회로의 선택은, LED의 수나, 현장의 환경 또는 비용적인 측면등을 고려하여 선택적인 사양으로 선택할 수 있다.

도 4에 도시된 바와 같이 정류부(100)의 후단 구성에 있어서, 평활용 커패시터를 사용하지 않고, 과도전압 억압 다이오드(TVS)만을 이용한 과도전압 억압부(120)만을 정류부(100)와 병렬로 구성하고, 정류부(100)의 출력신호를 2개의 펄스 정전류 다이오드(CLD1, CLD2)를 직렬로 연결하여 펄스 신호로 안정화 시켜 LED패키지(300)로 출력하는 정전류 구형파 변환 회로(600)로 구성할 수 있다. 이와 같이 평활용 커패시터는 반드시 필요한 것은 아니고, LED패키지(300)의 수나 정격 전압등에 따라 LED의 점등 펄스폭을 고려하여 평활용 커패시터를 삽입하거나, 삭제할 수도 있는 것이다.

평활용 커패시터 즉, 평활부(110)는 선택적으로 사용할 수 있는데, 예를 들어, 도 7의 (가)와 같이 정류부(100)에서 정류된 맥류 파형의 피크 전압이 75VDC 인 경우, 평활부(110)를 통하게 되면, 도 7의 (나)와 같이 빗금친 부분이 서로 상계되면서 도 7의 (다)와 같은 38VDC 직류전압 파형으로 평활 된다. 이때, 평활부(110)의 커패시턴스(콘덴서 용량)을 수 nF 정도(예; 224nF)로 줄이게 되면, 정전류 구형파 변환회로(600)를 통과하면서 도 7의 (라)와 같은 120Hz PWM 구형파 펄스로 변환시킬 수 있다. 만약, 평활부(110)의 커패시턴스가 20μF 이상이면 도 7의 (다)와 같이 직류신호가 되어 전형적인 직류 구동이 된다.

그러므로, LED 수가 적은 경우에는 반드시 과도 전압을 과도전압 억압부(120)를 통해서 억압하고, 평활부(110)의 커패시턴스를 줄여 구형파 펄스신호로 만들어야만 효율적인 LED패키지 구동이 이루어진다.

평활부(110)를 사용하지 않는 경우로서, LED패키지(300)의 LED수량이 많을 때에는 평활부(110)를 제거한다. 이는 75VDC의 전압을 극대화 하여 활용하기 위한 것으로서, 에너지 손실을 줄일 수 있다. 이때에는 정전류 구형파 변환회로(600)에서 구형파 PWM신호로 안정화시켜 LED를 구동시키게 된다.

한편, 도 3과 같이 과도전압 억압부(120)와 평활부(110)를 병렬연결로 사용하는 경우는, 브릿지 정류후 맥류파형 왜곡을 없애기 위해 사용하는 것이며, 이때에도 평활부(110)의 커패시턴스는 수 nF을 사용해도 되나, 왜곡방지와 과도전압 방지를 동시에 잘해야 할 경우에는 과도전압 억압부(120)와 평활부(110)를 병렬로 연결하여 함께 구성한다.

과도전압 억압부(120)만을 사용시 과도전압 피크치를 제거하여 LED수의 증가에 따라 전압 증가 범위를 넓히고자 할때는 평활부(110)는 삭제한다.

과도전압 억압부(120)와 평활부(110)를 병렬 연결시에는 전압 범위가 좁고(예; 38VDC), 과도 전압 억압부(120) 만을 사용하는 경우는 전압 범위가 넓어진다(예. ; 75VDC)

또한 도 5에 도시된 바와 같이, 소수의 LED패키지를 구성하는 경우에는 과도전압 억압부(120)도 삭제하고, 전파 정류된 맥류 신호를 펄스 정전류 다이오드의 컷오프 전압을 이용하여 구형파 펄스로 안정화시켜 LED패키지를 구동하게 할 수도 있다. LED패키지(300)의 LED수가 증가하면 과도전압 억압부(120)를 제거하여 출력전압(전류)를 증가시킨다. 즉, 정류부(100)에서 출력되는 맥류파형에서 리플의 최대점까지를 에너지로 전환하도록 하는 것이며, 이는 정전류 구형파 변환회로(500)에 의해 이루어진다. 과도전압 억압부(120)와 평활부(110) 제거시 과도 전압제거는 정전류 구형파 변환회로(500)의 다이오드(CDL1, CDL2)에서 피크 전류를 제한하기 때문에 과도전압 제거가 이루어진다. 따라서 LED수가 많아지는 경우 과도전압 억압부(120)와 평활부(110)를 제거한 도 5와 같은 회로로 구성하여 간략화한 LED모듈을 구성할 수 있다.

본 발명에 따른 광고 간판용 LED 모듈 제조 방법과 장치는 제작 특성시험평가 및 현장적용 시험을 거쳐 검증된 것으로 본 발명이 상기 실시한 실시 예에 한정되지 않고 통상의 지식을 가진자라면 다양한 변형과 균등한 타 분야 응용 실시예가 가능한 것을 이해할 것이다.

10: 입력필터부
20: 입력 커패시터
30: 위상각 제어부
70 : 교류역률 보상부
100: 정류부
110 : 평활부
130 : 펄스폭변조신호 발생부
131 : 전원 안정화회로
170 : LED 구동부
180 : 충격 댐퍼부
300 : LED 패키지
400, 400' : 상용전압 억압 R-C 병렬회로
410 : 상용전압 억압 R-C 직렬회로
500, 600 : 정전류 구형파 변환 회로

Claims

광고 간판용으로 설치되는 다수의 LED가 직렬 연결된 LED패키지(300)에 LED 구동전원을 공급하기 위한 LED 모듈 장치에 있어서,
상용전원(예; 220VAC)의 입력단(P1, P2) 사이에 연결되어 노이즈를 억압하기 위한 입력필터부(10)와;
상기 입력필터부(10)를 통해 상기 일측 입력단(P1)에 연결되어 직류성분을 억압하고 교류전원으로 리액터(L2)의 1차측 입력단으로 입력시키는 입력 커패시터(20)와;
상기 타측 입력단(P2)과 상기 리액터(L2)의 2차측 일측단자 사이에 연결되어 상기 입력 커패시터(20)에 의해 LED 정격 공급 전원에 맞도록 위상 고정 제어를 하는 위상각 제어부(30)와;
상기 리액터(L2)의 1차측 및 2차측 타측 출력단 사이에 연결되어 교류 역률을 보상하는 교류역률 보상부(70)와;
상기 교류 역률 보상부(70)의 출력 전원을 전파 정류하여 평활된 직류전원을 출력하는 정류부(100)와;
상기 정류부(100)에서 출력되는 직류전원을 스위칭시키기 위한 펄스폭변조(PWM) 스위칭 신호를 발생하는 펄스폭변조 신호발생부(130)와;
상기 정류부(100)에서 출력되는 직류전원을 안정화시켜 상기 펄스폭변조 신호발생부(130)의 동작전원(Vcc)으로 공급하는 펄스폭변조 스위칭 전원 안정화회로(131)와;
상기 펄스폭변조 신호발생부(130)의 펄스폭변조 스위칭신호에 의거하여 상기 정류부(100)에서 LED 패키지(300)에 공급되는 직류전원을 펄스폭변조방식으로 스위칭시키는 LED 구동부(170)와;
상기 LED 구동부(170)에 의해 스위칭 되는 LED 패키지 구동전원의 일정한 제어 전압 이상의 충격 펄스를 상쇄시켜 스위칭 회로를 보호하기 위한 충격 댐퍼부(180)를 포함하여 구성된 것을 특징으로 하는 광고 간판용 LED 모듈 장치.
광고 간판용으로 설치되는 다수의 LED가 직렬 연결된 LED패키지(300)에 LED 구동전원을 공급하기 위한 LED 모듈 장치에 있어서,
상용전원(예; 220VAC)을 커패시터(C400) 및 저항(R400)의 병렬 연결을 통하고, 저항(R401)을 다시 통해서 후술되는 정류부(100)로 출력하는 상용전압 억압 R-C 병렬회로(400)와;
상기 교류 역률 보상부(70)의 출력 전원을 전파 정류하는 정류부(100) 및 직류전원을 평활시키는 평활부(110)와;
상기 평활부(100)에서 출력되는 직류전원을 스위칭시켜 LED패키지(300)를구동시키기 위한 펄스폭변조(PWM) 스위칭 신호를 발생하는 펄스폭변조 신호발생부(130)와;
상기 평활부(100)에서 출력되는 직류전원을 안정화시켜 상기 펄스폭변조 신호발생부(130)의 동작전원(Vcc)으로 공급하는 펄스폭변조 스위칭 전원 안정화회로(131)와;
상기 펄스폭변조 신호발생부(130)의 펄스폭변조 스위칭신호에 의거하여 상기 정류부(100)에서 LED 패키지(300)에 공급되는 직류전원을 펄스폭변조방식으로 스위칭시키는 LED 구동부(170)와;
상기 LED 구동부(170)에 의해 스위칭 되는 LED 패키지 구동전원의 일정한 제어 전압 이상의 충격 펄스를 상쇄시켜 스위칭 회로를 보호하기 위한 충격 댐퍼부(180)를 포함하여 구성된 것을 특징으로 하는 광고 간판용 LED 모듈 장치.
광고 간판용으로 설치되는 다수의 LED가 직렬 연결된 LED패키지(300)에 LED 구동전원을 공급하기 위한 LED 모듈 장치에 있어서,
입력되는 상용전원을 커패시터(C400) 및 저항(R400)의 병렬 연결을 통하고, 저항(R401)을 통해서 후술되는 정류부(100)로 출력하는 상용전압 억압 R-C 병렬회로와;
상기 상용전압 억압 R-C 병렬회로의 출력전원을 브릿지 다이오드(BD1)를 통해 전파 정류하는 정류부(100)와;
과도 전압 억압 다이오드(Transient Voltage Suppression DIODE)에 의해 상기 정류부(100)에서 전파 정류된 맥파 전원의 과도 전압을 억압하는 과도전압 억압부(120)와;
상기 과도전압 억압부(120)에서 출력되는 펄스 전원을 과도전압 억압 다이오드를 통하여 LED패키지(300)를 구동시키기 위한 전류 레벨로 억압하여 안정화된 펄스 신호로 LED패키지(300)를 구동시키기 위한 정전류 구형파 변환 회로(500)를 포함하여 구성된 것을 특징으로 하는 광고 간판용 LED 모듈 장치.
제 3 항에 있어서, 상기 광고 간판용 LED 모듈 장치는,
상기 정류부(100)의 출력전압을 커패시터를 이용하여 평활시키도록 상기 과도전압 억압부(120)와 병렬로 연결된 평활부(110)를 더 포함하여 구성된 것을 특징으로 하는 광고 간판용 LED 모듈 장치.
제 3 항에 있어서, 상기 정전류 구형파 변환회로(500)는,
상기 과도전압 억압부(120)로부터 출력된 구형파 펄스 신호의 전류를 억압하도록 전원 라인에 직렬 연결된 하나의 과도전압 억압 다이오드(CLD1)로 구성된 것을 특징으로 하는 광고 간판용 LED 모듈 장치.
제 3 항에 있어서, 상기 정전류 구형파 변환회로(500)는,
상기 과도전압 억압부(120)로부터 출력된 구형파 펄스 신호의 전류를 억압하도록 전원 라인에 직렬 연결된 둘 이상 복수의 과도전압 억압 다이오드(CLD1)(CLD2)로 구성된 것을 특징으로 하는 광고 간판용 LED 모듈 장치.
제 3 항에 있어서, 상기 정전류 구형파 변환회로(500)는,
상기 과도전압 억압부(120)로부터 출력된 구형파 펄스 신호의 전류를 억압하도록 전원 라인에 직렬 연결된 복수의 과도전압 억압 다이오드(CLD1)(CLD2)와, 상기 복수의 과도전압 억압 다이오드(CLD1)(CLD2)와 각각 역방향으로 병렬 연결된 복수의 제너다이오드(ZD1)(ZD2)로 구성된 것을 특징으로 하는 광고 간판용 LED 모듈 장치.
제 3 항에 있어서, 상기 상용전압 억압 R-C 병렬회로는,
입력되는 상용전원을 커패시터(C400) 및 저항(R400)의 병렬 연결을 통하고, 타측이 일측 전원단자(P2)에 연결된 커패시터(C410)를 통한 후, 저항(R401)을 통해서 후술되는 정류부(100)로 출력하도록 구성된 상용전압 억압 R-C 병렬회로(400')인 것을 특징으로 하는 광고 간판용 LED 모듈 장치.
제 3 항에 있어서, 상기 상용전압 억압 R-C 병렬회로는,
입력되는 상용전원을 커패시터(C400) 및 저항(R400)의 병렬 연결을 통하고, 타측이 일측 전원단자(P2)에 연결된 저항을 통한 후, 저항(R401)을 통해서 후술되는 정류부(100)로 출력하도록 구성된 상용전압 억압 R-C 병렬회로(400')인 것을 특징으로 하는 광고 간판용 LED 모듈 장치.
광고 간판용으로 설치되는 다수의 LED가 직렬 연결된 LED패키지(300)에 LED 구동전원을 공급하기 위한 LED 모듈 장치에 있어서,
상용전원(예; 220VAC)을 입력 커패시터(C410)를 통하고, 타측이 일측 전원단자(P2)에 연결된 저항(R410)을 통한 후, 저항(R411)을 통해서 후술되는 정류부(100)로 출력하는 상용전압 억압 R-C 직렬회로(410)와;
상기 상용전압 억압 R-C 직렬회로(410)의 출력전원을 브릿지 다이오드(BD1)를 통해 전파 정류하는 정류부(100)와;
상기 정류부(100)에서 출력되는 맥류 전원을 과도 전압 억압 다이오드(Transient Voltage Suppression DIODE)에 의해 구형파 펄스 신호로 안정화시키기 위한 과도전압 억압부(120)와;
상기 과도전압 억압부(120)에서 출력되는 구형파 펄스신호를 직렬 연결된 펄스 정전류 다이오드를 통해서 일정한 정전류의 구형파 펄스신호로 안정화시켜 상기 LED패키지(300)의 구동전원으로 공급하는 정전류 구형파 변환 회로(600)를 포함하여 구성된 것을 특징으로 하는 광고 간판용 LED 모듈 장치.
광고 간판용으로 설치되는 다수의 LED가 직렬 연결된 LED패키지(300)에 LED 구동전원을 공급하기 위한 LED 모듈 장치에 있어서,
상용전원(예; 220VAC)을 입력 커패시터(C410)를 통하고, 타측이 일측 전원단자(P2)에 연결된 저항(R410)을 통한 후, 저항(R411)을 통해서 후술되는 정류부(100)로 출력하는 상용전압 억압 R-C 직렬회로(410)와;
상기 상용전압 억압 R-C 직렬회로(410)의 출력전원을 브릿지 다이오드(BD1)를 통해 전파 정류하는 정류부(100)와;
상기 정류부(100)의 맥류 전원을 과도 전압 억압 다이오드(Transient Voltage Suppression DIODE)에 의해 구형파 펄스 신호로 안정화시키기 위한 과도전압 억압부(120)와;
상기 과도전압 억압부(120)에서 출력되는 구형파 펄스 신호를 직렬연결된 2개의 다이오드(CLD1)(CLD2)를 통해서 상기 LED패키지(300)의 구동전원으로 공급하도록 연결하고, 상기 다이오드(CLD2)의 출력을 제너다이오드(ZD2)를 통하여 상기 2개의 다이오드(CLD1)(CLD2)의 중간접속점에 연결함과 아울러 제너다이오드(ZD1)를 다시 통해서 상기 다이오드(CLD1)의 입력단에 연결하여 이루어진 정전류 구형파 변환 회로(500)를 포함하여 구성된 것을 특징으로 하는 광고 간판용 LED 모듈 장치.
제 11 항에 있어서,
상기 과도전압 억압부(120)와 병렬로 평활용 커패시터를 설치하여 맥류 전원을 평활시키는 평활부(110)를 더 포함하는 것을 특징으로 하는 광고 간판용 LED 모듈 장치.
광고 간판용으로 설치되는 다수의 LED가 직렬 연결된 LED패키지(300)에 LED 구동전원을 공급하기 위한 LED 모듈 장치에 있어서,
상용전원(예; 220VAC)을 입력 커패시터(C410)를 통하고, 타측이 일측 전원단자(P2)에 연결된 저항(R410)을 통한 후, 저항(R411)을 통해서 후술되는 정류부(100)로 출력하는 상용전압 억압 R-C 직렬회로(410)와;
상기 상용전압 억압 R-C 직렬회로(410)의 출력전원을 브릿지 다이오드(BD1)를 통해 전파 정류하는 정류부(100)와;
상기 정류부(100)에서 출력되는 맥파전원을 직렬연결된 2개의 다이오드(CLD1)(CLD2)를 통해서 상기 LED패키지(300)의 구동전원으로 공급하도록 연결하고, 상기 다이오드(CLD2)의 출력을 제너다이오드(ZD2)를 통하여 상기 2개의 다이오드(CLD1)(CLD2)의 중간접속점에 연결함과 아울러 제너다이오드(ZD1)를 다시 통해서 상기 다이오드(CLD1)의 입력단에 연결하여 이루어진 정전류 구형파 변환 회로(500)를 포함하여 구성된 것을 특징으로 하는 광고 간판용 LED 모듈 장치.