KR101095506B1

KR101095506B1 - 다양한 색온도(캘빈도) 구현의 ｌｅｄ 램프 구동을 위한 집단조도제어용 전원공급장치

Info

Publication number: KR101095506B1
Application number: KR1020090087390A
Authority: KR
Inventors: 백성현; 황재원
Original assignee: 황재원; 백성현
Priority date: 2009-09-16
Filing date: 2009-09-16
Publication date: 2011-12-16
Also published as: KR20110029626A

Abstract

본 발명은 하나 또는 그 이상의 부하 라인상에 연결된 LED 램프들을 대상으로 각각의 LED 램프마다 반드시 필요로 하는 LED 램프 전원 구동용 컨버터가 필요없이 1대의 다등용 LED 컨버터 기능을 가지고 정해진 용량 내에서 다수의 LED 램프를 점/소등 및 조도조절이 가능한 전원공급장치에 관한 것이다. 상기 목적을 위해 본 발명에 의한 장치는 상용 AC 입력전원을 노이즈 필터링하여 정전력을 생성하는 정전력 생성부; 상기 정전력 생성부에서 생성된 구동전력을 CPU의 조도 레벨폭을 제어(PWM)하는 신호를 이용하여 고전력을 제어하기 위하여 병렬의 저전력소자들로 구성된 전력제어부; 상기 전력제어부로부터 출력되는 구동전력을 필터링하여 출력하는 출력전원필터부와, 상기 출력전원필터부로부터 디밍출력되는 전원을 받아 부하인 LED 램프에 정전류가 공급되도록 전류값을 조절하는 전류조절부와, 상기 전류조절부에 연결되어 공급되는 복수의 LED 램프 구동 정전력이 제어되지 않을 경우 LED 램프부하의 임피던스 저항값에 의해서 루핑되는 전류를 조절하고 역전압에 의한 피해를 보호하기 위해 다이오드로 구성된 출력보호장치부를 포함하는 공진형출력 전력처리부; 및 상기 정전력생성부와 전력제어부 및 상기 공진형출력 전력처리부의 전류조절부에 필요한 제어신호를 공급하고 감시하는 CPU 제어부를 포함하는 것을 특징으로 한다.

LED 집단조도제어, LED 램프, LED 전원공급장치

Description

다양한 색온도(캘빈도) 구현의 ＬＥＤ 램프 구동을 위한 집단조도제어용 전원공급장치{Power Supply Apparatus for Illumination Control and Driving a plurality of LED Lamps which is capable of performing various color temperature}

본 발명은 다수의 LED 램프 구동을 위한 집단조도제어용 전원공급장치에 관한 것으로서, 특히 하나 또는 그 이상의 부하 라인상에 연결된 LED 램프들을 대상으로 각각의 LED 램프마다 반드시 필요로 하는 LED 램프 전원 구동용 컨버터가 필요없이 1대의 다등용 LED 컨버터 기능을 가지고 정해진 용량 내에서 다수의 LED 램프를 점/소등 및 조도조절이 가능하며, 또한 색온도가 낮은대역(이하 제1광원)의 캘빈도를 갖는 조명용 LED 소자로 구성된 램프와 색온도가 높은대역(이하 제2광원)의 캘빈도를 갖는 조명용 LED 소자로 구성된 램프를 LED 다등용 컨버터 조도제어장치를 이용하여 LED 램프의 조도및 광량을 제어함으로서 서로 다른 색온도가 자연스럽게 혼합되어 LED 조명등의 여러 가지 무한한 색온도를 표현시킬 수 있는 전원공급장치에 관한 것이다.

현재 가정을 비롯한 영업 매장 및 산업 여러 분야에서 저전력이면서 환경문 제를 고려한 LED 램프가 점차로 기존의 형광등 및 일반 조명등 시장을 대체하고 있다. 그러나, 영업 매장의 이미테이션을 고려한 LED 램프 대체시 및 기존의 형광등 , 백열등 및 할로겐등의 대체용 LED 램프등, 등등의 다양한 LED 램프가 적용되어 사용될 때, 기존등보다는 저전력이면서 고휘도의 장점을 고려한 중/소형의 LED 램프등류(형광등 대체용 LED 램프등, 백열등 대체용 LED 램프등 , 할로겐 대체용 LED 램프등, 가로등 대체용 LED 램프 등등)가 기존의 일반등보다 약 수십% 정도의 저 전력이지만 (예를들면, 32W급 전자식 안정기가 적용된 직관형광등을 LED 램프로 대체 한다면 소비전력 측면에서 32W의 경우는 부하전력이 30W 이고, 32W 형광등 대체용 LED 램프는 24W의 부하전력 차이로 에너지 저감 효과는 약20% 정도임),고휘도 LED 램프로 구성되어 있기 때문에 필요이상의 높은 조도화로 많은 전력을 소모하고 있다.

특히 건물내외에 구성된 LED 램프가 지상의 매장 및 사무실등등 일부 오픈된 경우는 고 휘도 LED 램프를 이용하여 24시간 유지하는 경우 자연채광이 가능한 낮시간 때는 LED 램프의 ON/OFF 기능을 포함한 조도를 조절함으로서 불필요한 전력을 절약할 필요가 있으며, 현재 LED 램프의 운용시 열적 문제가 해결되지 않고 있다.

그러므로 조도를 조절하여 운용하면 열적문제도 해결할 수 있으며, 조명용 LED의 유지보수 비용도 줄일 수 있다. 아울러, 조명용 LED 램프의 조도를 제어함으로서 매장 및 사무실 등의 조명 연출 및 에너지 절감도 이룰 수 있다.

LED 램프의 조도를 제어할 수 있는 방법으로는 전압을 조절하는 방법이 일반화 되어있는데, 이 방법은 LED 구동 회로단에서 PWM 신호를 사용하여 몇 단계 정도 의 레벨 변환만 이루어지도록 구성된 제어모듈을 사용하는 것으로, 이는 LED 구동 소자 제조사에서 LED 램프 컨버터 구성시에 참고자료(어플리케이션 노트)로 제공하는 회로를 사용하도록 하고 있다. 이런이유로 LED 소자가 DC 전원을 사용하며, 구동전압의 범위가 약 2V~3V대의 정도 밖에 되지 않으며, 구동전류 범위 또한, 약 230mA~300mA 정도이기 때문에, LED 제조사마다 구동 전력 사양이 달라서 여러 제조회사의 LED 램프를 사용할 시에는 집단 제어가 불가능 하며, 상기 LED 제조사에서 제공하는 구동회로를 이용하여 다등용 제어 회로를 구성 운용시 LED 램프별로 제어효과가 다르게 나타나, 균일한 조도제어 표현에 어려운 문제가 있다.

도 1 및 도 2는 종래의 LED 램프의 조도제어를 위한 방식의 구성도이며, 도 3 및 도 4는 각각 도 1,도 2의 개별 LED 램프의 조도제어를 집단으로 구성할 경우의 구성도이다.

도 3 및 도 4의 집단으로 구성된 LED 램프의 조도제어를 위해서는 디밍제어용 유니트 및 제어기가 있어야 하고, LED 램프용 컨버터마다 제어신호선을 사용하여 디밍제어 통합제어기와 연결하여야 하므로 배선이 복잡해지며 제어를 위한 고가의 시스템 통합 제어기를 같이 설치해야 하므로 공사의 난이도 및 복잡도가 높아지고 설치비용 또한 고비용이 될 수 밖에 없는데, 또한, 지역단위별로 조도제어를 위한 회로구성시에 설비공사가 추가되어야 하므로 LED 램프 설치 및 조도제어의 적용이 어렵고 전력설비의 구성변화등의 문제점이 있다.

또한, 현대에서 조명은 연색성이 높은 백색 LED의 구현보다는 회로 구성을 통해 각각의 LED 밝기를 조절하여 다양한 색상의 연출을 필요로 하는 특수 조명을 선호하고 있다. 즉, 색상의 변화로 주변환경을 바꾸듯 조명을 이용한 색온도의 다양한 연출로 즉 빛의 색깔과 밝기를 자유롭게 변화시켜 실내에서 태양광의 변화와 비슷한 다양한 환경에서 다양한 색채감을 구현하여 심리적 환경 및 생활의 편안함을 느끼고자하는 욕구가 많다.

그러므로 본 발명은 상기 문제점을 해결하기 위해 조도제어용 콘트롤러와 다수의 LED 램프 구동을 위한 컨버터 기능을 함께 갖춘 장치로써 LED 램프에 직접 제어 전원을 공급하여 LED 램프 구동 전압을 보상하면서 전류를 제어함으로써 , 복수의 LED 램프의 종류가 서로 다른 경우에도 전원구동시 문제가 되는 구동 정전압 및 정전류를 일치시켜 복수의 집단 LED 램프 조도제어를 실현하며, 서로 다른 색온도가 다른 조명용 LED 램프를 사용하여 특수 목적의 조명에 사용하는 것을 목적으로 한다.

상기 목적을 위해 본 발명은 조도제어용 콘트롤러와 다수의 LED 램프 구동을 위한 컨버터 기능을 함께 갖춘 장치로서, LED 램프에 필요한 전원 구동용 컨버터를 사용하지 않고, 출력 전원을 LED 램프의 전원 입력단에 직접 공급하고 출력 전원 레벨을 변환시켜 가변 공급함으로써, LED 램프 설치시 전원 컨버터 없이 LED 소자가 동수인 다양한 LED 램프류를 장치 허용용량에 따라 LED 램프의 점소등 및 조도제어가 가능하며 특수목적의 조명에 사용가능하도록 한다.

DC 정전력을 필요로 하는 LED 램프에 전원구동용 컨버터를 사용하지 않고 입력 AC 전압으로 고전압의 DC 출력전원을 생성하여 LED 램프에 직접 본 장치의 제어 출력 전력을 공급함으로써 다등의 컨버터로 운용하며, 출력전력의 레벨을 변환 시켜 정전류를 제어함으로써 조도제어 시에도 LED 램프를 구동하는데 반드시 필요한 LED 램프에 정전류를 유지하게 되어 다등의 LED 램프에 컨버터가 필요없이 집단 조도 제어가 가능하며 조명부하인 LED 램프는 다양한 색 혼합이 가능하여 특수목적의 조명에 사용할 수가 있다.

도 5는 본 발명에 따른 캘빈도(색온도)가 다른 복수의 LED 램프가 구성된 것을 나타낸 도면이다.

색온도는 일출 일몰 때에는 붉은 빛, 새벽녘에는 푸른 빛, 형광등 아래에서는 녹색 빛, 백열등 아래에서는 주황 빛, 그늘에서는 푸른 빛과 같이 빛마다 가지는 고유의 색으로 정의하는 것이며, 색온도의 단위는 캘빈도(k)이다.

그래서 주요 광원의 색온도는 일반적으로. 형광등은 7000 K , 백열등은 3000 K , 촛불은 1000K 로 광원(태양, 백열등, 촛불 등 빛을 내는 물체)마다 가지는 색온도가 다르기 때문에 빛의 색이 다른것이다.

그러므로 두 가지 광원(또는 색온도가) 또는 3가지의(R,G,B)의 광원의 LED 형광등 등을 이용하여 조도제어를 행하면 각각의 LED 형광등의 색온도 변화를 LED 등내에서 색온도의 조합으로 다양한 색상 연출이 가능한 것이다. 예를 들어서 R/G/B의 광원을 이용하면 각각의 색의 밝기를 조합하여 화이트색을 얻을 수 있는것과 같다.색온도가 다른 제 1광원램프 및 제 2광원램프가 가 복수로 구성되어 특수 목적의 조명을 위해서는 색온도가 다른 LED 등을 적절히 배치하여 목적을 달성할 수가 있다.

상기 목적의 LED 형광등으로 다양한 색온도를 연출하기 위하여 LED를 상기 제1광원용, 제2광원용으로 선택해 LED 램프로 각각 제작하고, 이들 두 개의 LED 램프를 한개의 LED등으로 구성하고 본 발명에 따른 다등용 LED 컨버터를 이용해 조도를 제어함으로써 본 발명의 시스템을 구현한다. 본 발명의 목적인 LED등의 색온도 제어는 상관온도캘빈이 서로 다른 복수의 LED 형광등을 사용하고 다등용 LED 컨버터를 이용해 조도를 제어하여 색 조합을 통한 LED등의 연색성 및 색온도를 이용한 LED 램프의 조도제어를 통한 색온도의 변화 구현을 위해 부하 LED 램프를 구성하는 LED 소자를 램프별로 여러 가지 광원(cool white 또는 warm white 계열군의 색온도 및 연색성을 활용)중 한쪽은 쿨화이트 계열의 LED램프로, 다른 한쪽은 웜화이트 계열의 LED 램프로 구성하고, 이들 LED 램프를 일정거리를 유지시켜 케이스가 있는 등에 부착한 다음 LED 다등용 컨버트의 디밍 기능을 활용하여 각각의 장치에 디밍레벨을 달리 연출하게 함으로써 등내에서 적절한 색 혼합이 이루어져 등커버 통해 색상이 변화됨이 연출되도록 한 것이다.

즉, 다등용 컨버트(수백와트급 또는 수킬로와트급) 2대를 이용하여 다등용 컨버트 용량 이내에서 제1광원 및 제2광원을 갖는 한 쌍으로 구성된 LED 등을(연색성 또는 광원별로 제작된) 디밍 연출 표현하고자하는 일정 구역(등케이스가 있고, 전면 커버가 있는) 내에 적절히 배치한 다음 다등용 컨버트의 디밍레벨을 장치별로 변경하면서 운용하면 기존의 램프별 색온도를 제어하고, 그 상태를 등의 커버나 간접조명의 형태로 확인 할수 가 있다. 각 LED 등은 확산용 반투명플라스틱제 덮개 및 광원별 전원선이 설치되어 있다.

도 6은 본 발명의 실시예에 관한 것으로 기존 다수의 형광등을 LED 램프로 교체시에 본 발명에 따른 LED 램프 집단 조도조절기를 사용함으로서 기존 장치에 부가적인 설비 및 장치의 변화가 없이도 조도제어가 가능한 것을 나타낸 것이다. 즉, 기존의 형광등 설비에서 LED 램프로 대체시에는 형광등형 안정기를 반드시 LED 구동형 인버터로 교체하여야 하나, 본 발명에 따라 각 LED 램프마다 LED 램프의 구동형 인버터를 설치할 필요가 없이 도 7에서와 같이 병렬로 LED 램프를 연결하면서 제어용량만큼의 수량에 대해 집단적으로 동시에 제어할 수가 있으며 이런 집단제어군을 여러 개를 동시에 제어할 수가 있다.

도 8은 본 발명에 따른 다등용 LED 램프 인버터 기능을 가진 집단 조도조절기의 블럭도로서, 본 발명에 따른 장치는 입력전원부(1), 정전력생성부(2), 전력제어부(3), 공진형 출력전력처리부(4) 및 CPU 제어부(5)로 구성된다. 도9는 도 8의 상세 블록도를 나타낸 것이다.

도 10은 본 발명에 따른 장치의 내부구성 회로도를 나타낸 것이다.

입력전원부(1)는 AC 입력 전원의 노이즈를 필터링한 다음, 정전력 생성부(2) 에 공급된다. 정전력생성부(2)는 정류부(21), 정전압 생성부(23), 고압정류부(22), 및 팬 모터 제어부(24)로 구성되어 있다.

정전력생성부(2)는 노이즈 필터된 입력전원부(1)의 전원을 받아 정류부에 공급되어 정류된 전압을 정전압 생성부(23) 및 전력제어부(3) 소자의 발열을 제어하기 위한 팬 모터 제어부(24)에 공급한다. 정전압생성부(23)는 CPU제어부(5)의 아날로그유니트와의 접속포트인 데이터처리부(52) 및 상기 팬모터제어부(24)와 전력제어부(3)에 필요한 정전압을 공급한다.

전력제어부로 공급되는 전원은 입력전원부(1)를 거쳐 입력된 AC 220V 전원을 다시 트랜스(T2)를 통해 장치에 필요한 적정 AC 레벨(예를들어 9V)로 감압된다. 감압된 AC 전압은 정류부의 일단의 소자(BD3) 및 전압레귤레이터 IC2로 구성된 정전압생성부(23)를 통하여 전력제어부에 필요한 DC 정전압(VCE,VEE) 을 생성하여 공급된다. 또 다른 감압된 AC 전압은 정류부의 일단의 소자(BD2)을 통해 독립된 DC 전압레벨(DCC)로 변환되어 전력제어부의 방열판을 냉각하는 팬모터 제어부에 필요한 전압을 공급하고, 전압레귤레이터 IC1로 구성된 정전압생성부(23)를 통하여 CPU 제어에 필요한 전압(VCC)을 공급하고 , 또한 팬모터 제어에 필요한 부전압(그라운드) 신호를 생성하여 공급된다.

정전력생성부내의 고압정류부(22)는 입력 220V AC 전압을 고압 정류소자(BD1)을 통해 정류한 후에 전해콘덴서(EC1,EC11,EC6,EC61) 및 다이오드(D1,D2,D3,D44,D45,D46)와 결합하여 평활회로를 구성하며 리플전압을 제거하여 안정된 DC 전압이 LED 램프에 전달될 수 있는 고주파를 차단하기 위하여 고압 정류소자(BD1)의 각단에 세라믹 콘덴서를 연결하기도 한다.

CPU 제어부(5)는 저전력의 LED 램프를 집단으로 제어하는데 있어서 초기 높은 고전압의 출력전압이 부하인 LED 램프에 전달되지 않도록(부하부 보호)하고, 조도조절을 위한 디밍 온/오프 구동시에 급격한 전류의 흐름을 방지하지 위하여 소프트 스타트, 소프트 오프 기능이 되도록 하고, 소프트 스타트시 지정된 조도 레벨이 있어면 설정 레벨에서 동작 되도록 한다. 또한, CPU 제어부는 전력제어부 및 팬모터 제어부 구동에 필요한 제어신호를 데이터 처리부를 통하여 공급하며, 관리자가 원격제어기 및 컴퓨터 및 터미널 제어를 통하여 적정한 조도제어를 위해 원격으로 CPU 제어부를 통해 원하는 조도제어를 할 수 있다.

도 13에 도시되어 있는 CPU제어붕의 아날로그유니트와의 접속포트인 데이터처리부(52)(도 10에 기재된)에서는 팬모터제어부(24)을 위한 팬모터 제어 구동신호(FCON) 및 전력제어부(3)을 위한 전력제어부 구동신호(PWM_OUT)가 출력되는 데, 디밍을 위해 생성 되는 PWM 제어신호는 도 12와 같다. 도 12는 PWM_OUT 신호로서 AC 전원의 반주기(120Hz)내에서 샘플링 주파수(수십KHz)대역으로 나누어 제어되는 신호형태(AC 쵸핑)를 나타낸 것으로 AC 전원을 DC 전원으로 컨버터된 고압정류부의 출력 전원을 전력제어부를 통해 제어시 샘플링 주파수내에서 펄스폭변조(PWM)가 되도록 함으로서 보다 정밀한 디밍이 발생되도록 한 것이다. CPU 제어부는 공진형 출력전력처리부(4)의 전류조절부를 통해 부하의 구동 전류를 인식한 다음 제어시 일정시간 간격으로 부하부의 전류 변화량을 전류 조절부를 통하여 LED 램프에 가변된 정전류가 유지되도록 하면서 전력 제어부(3)로 알려주어, 다등의 LED 램프 제어시 최적의 구동전류가 흐르게 해준다. 실제 디밍 제어시 병렬 접속된 LED 램프의 공급 전압은 접속되는 LED 수량 만큼의 입력 전압(LED 갯수 x LED 구동 정전압)을 정하여 각각의 LED에 최적의 구동전력이 걸리게 함으로써 제어시 구동 전압을 제어하면서 구동전류도 같은 비율로 제어될 수 있도록 하여 조도제어 따른 LED 소자의 고장 및 수명등에 영향이 없도록 한 것이다. 도 13은 CPU 제어부(5)의 상세회로도의 한예로서, 여러 장치를 동시에 원격 제어관리를 할 수 있도록 통신포트 및 원격제어신호 수신부를 수용하거나, 그 밖에 상태정보를 나타내기 위해 공지의 표시부/가청부를 포함할 수 있다.
즉, CPU 소자(51)를 기준으로 주변회로로 여러 장치를 동시에 원격 제어관리를 할 수 있도록 통신용 드라이버 IC(50)와 장비간 연동 운용을 위한 접속 통신포트(50-1.50-2) 및 원격제어신호 수신부(55)를 수용하거나, 그 밖에 상태정보를 나타내기 위해 공지의 표시부(59,59-1,59-2)/가청부(54)를 포함할 수 있다.
또한, CPU의 보호회로(53)는, 순간적으로 장치의 메인 AC전원이 순간적으로 OFF후 ON시 CPU의 전원공급시간을 늦추어 CPU가 초기화시 장치 내부에 생기는 고전력의 자계나 스파크 노이즈에 대해 CPU를 안정되게 보호해 준다. 그리고 상기의 도10 및 도 13의 아날로그유니트와의 접속포트(52)는 이런 CPU제어부의 장치의 운용을 위한 CPU의 운용결과를 주고받는 접속포트이다.
그밖에 장치 운용을 위해 수동 운용 회로(55-1) 및 운용효율을 높이는 자동운용을 위한 센서접속 포트(55-2)등으로 구성된다.

전력제어부(3)는 도 10에 도시된 바와 같이, 고속스위칭 전용드라이버 회로(H1C1)와 전력제어소자(Q5,Q6,Q7,..Qn)로 이루어져 있다. 고속스위칭 전용 드라이버 회로는 전력 변환 IC(U2) 및 드라이버 구동 트랜지스터(Q3,Q4) 및 바이어스저항소자로 구성된 회로로 구성되어 있는데, 이들의 동작전원은 정전력생성부에서 제공되는 정전압이 공급 되며, 전력소자 드라이버 구동 트랜지스터(Q3,Q4)에서 스위칭소자(Q3)의 콜렉트단에는 VCE(+15VDC) 전압을, 스위칭소자(Q4)의 콜렉터단에는 VEE(GND) 전원를 공급하고, 스위칭 소자(Q4)의 콜렉터단은 전력변환용 IC의 5번핀과 연결되고, 또한 스위칭소자(Q3)와 스위칭소자(Q4)의 베이스단을 공통으로 접속하여, 전력변환용 IC의 6번,7번 핀에 공통 접속하고, 전력변환용 IC의 2번핀에 CPU 제어부의 PWM 출력 포트를 통해 제어 신호를 받아 전력 변환된 전력제어신호로서 전력 제어소자(Q5,Q6,Q7,---,Qn)의 게이트 신호단에 구동회로(Q3,Q4)의 에미터 공통점(FET_Gate) 출력 신호를 입력하여 고압정류부에서 생성된 전압을 온,오프 제어하게 된다. 상기의 드라이버 구동회로는 고전압시에는 스위칭소자(Q3)의 출력이, 저전압시에는 스위칭소자(Q4)의 출력이 전류의 흐름을 제어 하도록 구성함으로써 전력소자에 급격한 스위칭 레벨의 전위차에 의해 파손되는 문제를 해결할 수 있다. 또한, 전력제어부(3)는 전력소자 드라이버 구동회로(Q3,Q4)의 스위칭에 따라 1차적으로 저전력 소자(Q5,Q6,Q7, ---, Qn개)에 의해 전력제어를 하며 고속스위칭 소자(SD1)로서 제어시 변화되는 전력차를 스위칭 폭을 보다 정밀하게 하도록 하여 스위칭의 신뢰도를 높일 수 있다. 즉, 저전력소자를 부하의 용량에 따라서 소자를 병렬의 다수갯수로 연결하여 용량을 증대 할수 있도록 구성하고 고전력 제어가 운용될 수 있도록 소자의 게이트 단에는 드라이버 구동회로의 출력신호(FET-Gate)에 저항을 매칭하여 GATE 신호를 공급하고 병렬로 구성된 저전력소자에 게이트단과 드레인단 사이에 FET의 병렬 연결시 오차의 값을 조정하도록 바이패스 저항을 추가하였다(도 10의 점선원). 다수의 FET를 병렬로 연결하여 대용량으로 구동시킬수 있으며적은비용으로 대용량의 출력부를 구성할수 있는 장점이 있다.

공진형 출력전력처리부(4)는 조도제어 출력되는 DC 전력에 대해 출력전원필터부 L(리액터)에 의해 제어점에서 발생되는 저주파 및 고주파 신호를 필터링하고, R(CR1)과 C(C2)의 소자가 장치 출력단에 병렬로 연결되어 제어 출력 전원이 부하인 LED 램프부와 공진 구성을 이룬다. 출력전원필터부의 출력전원필터(LL)는 직류용 저주파 필터로서 직류 전압/전류의 직진성을 고의로 방해하여 DC 전압/전류, 스위칭 제어주파수에 함께 출력회로로 유입되는 유도성 노이즈를 제거한다. 한편, 일반적인 필터는 주로 리액턴스성의 코일 자체나 페라이트(철 분말) 계열의 코어를 사용하고 고주파성 노이즈 제거 목적의 고주파용 필터로 사용되지만, 본 발명에서는 이를 저주파 필터의 L(리액턴스)의 값이 아닌 직류저항(DC-R)의 성분을 이용하여 출력회로 신호의 임피던스 정합의 형태로 적용한 것으로 규소강판에 권선하여 저주파용으로 구성한 것이다. 또한, DC용 필터는 대부분 입력측에 사용하나 본 발명에서는 출력측에 사용함으로써 이단 필터의 효과를 가지며 이는 LED 램프의 조도 제어시 저단에서의 미세조종이 가능하게 한다. 이렇게 구성함으로써 실제 후단의 전류조절부를 비롯한 부하단과 아울러 공진형 출력전력을 이루게 함으로써 LED 램프 구동시 발생되는 자체 발열을 개선하며, 방열문제가 해결된 것이다.

공진형 출력 전력처리부(4)의 전류조절부는 도 11에서와 같이 LED 램프의 구 동 전력 변화을 최적화할 수 있도록 CPU와의 정보 교환을 하여 그 결과를 전력 제어부에 반영 함으로서, 제어시 정전류가 유지될수 있도록 하며 트랜지스터의 종류에 따라 A형 및 B형의 두가지 형태를 갖고 있다.

또한, 도 11에서와 같이 공진형 출력 전력처리부(4)의 전류조절부(41)는 다등의 LED 램프 간 및 LED램프와 전류조절부간의 LED 램프부하의 임피던스 저항값에 의해서 루핑되는 전류를 조절하고 역전압에 의한 피해를 보호하기 위해서 역전력을 방지하는 다이오드등으로 구성된 출력보호장치부(40)를 포함한다.

이와같이, 종래 LED 램프의 조도 제어시에 LED 램프별로 구동용 컨버터에 제어신호를 연결하고, 별도의 조도제어 유니트와 유니트들을 시스템화 하여 운용할 수 있는 제어기로 LED 램프 조도를 제어하던 것을, 본 발명에 의한 장치는 DC 레벨의 LED 램프 구동 전원을 생성하므로 조명용 LED램프의 인버터가 필요없고 장치의 용량내에서 LED램프의 수량에 상관없이 집단 조도제어가 가능한 제어기 기능을 수행 함으로써, LED 램프의 DC 입력 전압대역을 220V에서 최소 0V까지 안정적으로 다등의 LED 램프 조도제어 구현에 문제점 없이 이루어질 수 있다. 그리하여 전체 장치 구성이 단순해지고 설치 및 운용에 대한 비용도 아주 적어지게 된다.

도 1은 종래의 컨버터 내장형 LED 램프의 구성도

도 2는 종래의 컨버터 외장형 LED 램프의 구성도

도 3은 종래의 복수의 컨버터 내장형 램프의 조도 제어를 위한 구성도

도 4는 종래의 복수의 컨버터 외장형 램프의 조도 제어를 위한 구성도

도 5는 본 발명에 따른 캘빈도(색온도)가 다른 복수의 LED 램프가 구성된 것을 나타낸 도면

도 6은 본 발명에 따른 조도 제어기능을 갖춘 LED 램프 집단제어기의 구성을 나타내는 블록도

도 7은 본 발명에 따른 다수의 LED 램프의 램프별 LED 연결도

도 8은 본 발명에 따른 전원공급장치의 전체 구성 블록도

도 9는 본 발명에 따른 전원공급장치의 상세 블록도

도 10은 도 9의 전원공급장치의 상세회로도

도 11은 전류조절부 및 출력보호장치부의 구성을 나타낸 도면

도 12는 CPU의 PWM 구현 방식을 나타낸 도면

도 13은 CPU 제어부의 한 예를 나타낸 도면

* 도면의 주요 부분에 대한 부호의 설명 *

1: 입력전원부 2: 정전력생성부

3:전력제어부 4: 공진형출력 전력처리부

5: CPU 제어부 21: 정류부

22:정전압생성부 23:팬 모터 제어부

24: 고압정류부 40:출력보호장치부
50:통신용드라이버IC 50-1: 통신포트(RS-485)
50-2:통신포트(RS-232)
51: CPU 소자 52:CPU 제어부 접속포트
53: CPU보호회로 54:가청부
55: 원격 제어수신부 55-1: 수동제어포트
55-2 : 자동제어포트(센서포트) 59 : 표시부 드라이버회로부
59-1 : 운용표시부 59-2 : 상태표시부

Claims

복수의 색온도구현의 LED 램프 구동을 위한 전원공급장치으로서,

노이즈 필터링된 상용 AC 입력전원을 받아서 정전력을 생성하는 정전력 생성부;

상기 정전력 생성부에서 생성된 구동전력을 CPU의 조도 레벨폭을 제어(PWM)하는 신호를 이용하여 고전력을 제어하기 위하여 병렬의 저전력소자들로 구성된 전력제어부;

상기 전력제어부로부터 출력되는 구동전력을 필터링하여 출력하는 출력전원필터부와, 상기 출력전원필터부로부터 디밍출력되는 전원을 받아 부하인 LED 램프에 정전류가 공급되도록 전류값을 조절하는 전류조절부와, 상기 전류조절부에 연결되어 공급되는 복수의 LED 램프 구동 정전력이 제어되지 않을 경우 LED 램프부하의 임피던스 저항값에 의해서 루핑되는 전류를 조절하고 역전압에 의한 피해를 보호하기 위해 다이오드로 구성된 출력보호장치부를 포함하는 공진형출력 전력처리부;

상기 정전력생성부와 전력제어부 및 상기 공진형출력 전력처리부의 전류조절부에 필요한 제어신호를 공급하고 감시하는 CPU 제어부; 및

색온도가 서로 다른 광원램프를 한 등에 포함한 복수의 LED 조명등을 포함하여 구성된 것을 특징으로 하는 복수의 색온도구현의 ＬＥＤ 램프 구동을 위한 집단조도제어용 전원공급장치.
제 1항에 있어서, 상기 정전력 생성부는 입력전원을 정류하는 정류부와, 정류부로부터 정전압을 생성하는 정전압 생성부와, CPU제어부로부터 구동신호에 따라 팬 모터를 제어하는 팬 모터제어부와 복수의 LED 램프에 공급하기위한 고전압 생성을 위한 고압정류부를 포함하는 것을 특징으로 하는 복수의 LED 램프 구동을 위한 전원공급장치.
제 1항에 있어서, 상기 전력제어부는 고속 스위칭 전용드라이버회로 및 전력제어소자로 구성된 것을 특징으로 하는 복수의 LED 램프 구동을 위한 전원공급장치.