KR101155048B1 - Overheat Protection Circuit and Function in LED Converter Power Control - Google Patents

Overheat Protection Circuit and Function in LED Converter Power Control Download PDF

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KR101155048B1 KR1020110074617A KR20110074617A KR101155048B1 KR 101155048 B1 KR101155048 B1 KR 101155048B1 KR 1020110074617 A KR1020110074617 A KR 1020110074617A KR 20110074617 A KR20110074617 A KR 20110074617A KR 101155048 B1 KR101155048 B1 KR 101155048B1
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박기주
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스마트론파워(주)
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    • G05D—SYSTEMS FOR CONTROLLING OR REGULATING NON-ELECTRIC VARIABLES
    • G05D23/00—Control of temperature
    • G05D23/19—Control of temperature characterised by the use of electric means
    • G05D23/20—Control of temperature characterised by the use of electric means with sensing elements having variation of electric or magnetic properties with change of temperature
    • G05D23/24—Control of temperature characterised by the use of electric means with sensing elements having variation of electric or magnetic properties with change of temperature the sensing element having a resistance varying with temperature, e.g. a thermistor

Abstract

PURPOSE: An overheat protecting function and an overheat protecting circuit are provided to diagnose an overheat in an LED converter by comparing a detection value of a temperature detecting device with a critical value. CONSTITUTION: A temperature detecting device(240) measures an inner temperature of an LED converter. A proportional control circuit(250) monitors a temperature measurement value of the temperature detecting device. A power control circuit(218) generates a frequency control signal according to a control signal of the proportional control circuit. An FET driving circuit(214) increases an oscillation frequency according to the frequency control signal. The FET driving circuit reduces power supplied to a load.

Description

엘이디 컨버터 전력 제어를 통한 과열 보호기능 및 회로 {Overheat Protection Circuit and Function in LED Converter Power Control}BACKGROUND OF THE INVENTION 1. Field of the Invention [0001] The present invention relates to an overheat protection circuit,

본 발명은 전원 공급장치에 관한 것으로서, 특히 LED 컨버터의 전력 제어를 통한 과열제어 기능 및 회로에 관한 것이다.BACKGROUND OF THE INVENTION 1. Field of the Invention The present invention relates to a power supply apparatus, and more particularly, to an overheat control function and circuit through power control of an LED converter.

발광 다이오드(이하, 'LED램프'라 한다)의 경우 반도체 소자이므로 수명이 길고 점등 속도가 빠르며 소비 전력이 적다. 또한 충격에 강하며 소형화 및 박막화에 유리하다. 최근, 에너지 절약과 환경문제가 대두되면서, LED 램프는 가정이나 각종 매장, 공장과 같은 산업현장에서 점차 기존의 형광등 및 일반 조명등을 대체하고 있다. In the case of a light emitting diode (hereinafter, referred to as an 'LED lamp'), since it is a semiconductor device, its lifetime is long, lighting speed is high, and power consumption is low. It is also resistant to impact and is advantageous for miniaturization and thinning. Recently, with the rise of energy conservation and environmental problems, LED lamps are gradually replacing existing fluorescent lamps and general lighting lamps in industrial fields such as homes, various stores, and factories.

일반적으로, 형광 램프가 교류전압(AC)으로 구동되는데 비하여 LED램프는 직류전압(DC)으로 구동된다. 따라서, LED램프를 광원으로 이용하기 위해서는 교류 전압을 직류전압으로 변환하고, 원하는 레벨의 직류전압(DC)을 생성하는 전력공급 장치가 필요하다. 이러한 전력공급 장치는 대개 밀폐형 구조의 방열 케이스에 내장되기 때문에 발열문제를 해결해야 하며, 발열문제를 개선하기 위해서는 최대한 방열이 가능하도록 방열 케이스를 디자인해야 함은 물론, 과열제어를 위한 회로설계가 요구된다.Generally, a fluorescent lamp is driven by an AC voltage (AC), whereas an LED lamp is driven by a DC voltage (DC). Therefore, in order to use the LED lamp as a light source, a power supply device that converts an AC voltage to a DC voltage and generates a DC voltage (DC) of a desired level is needed. In order to solve the heat generation problem, it is necessary to design the heat dissipation case so that the heat dissipation can be maximized and the circuit design for the over-heat control is required do.

도1은 종래 LED컨버터의 과열 제어를 나타낸 도면이다.1 is a diagram showing an overheat control of a conventional LED converter.

종래의 경우, 도1에 도시된 바와 같이, LED컨버터(100) 내부의 온도 과열을 방지하기 위해, 프로텍트(protect)기능을 실행시킨다. 즉, FET구동회로의 동작을 정지시킴으로서 LED컨버터(100) 내부의 과열된 온도가 내려가도록 한다. 과열제어를 위한 마이크로 컨트롤러를 별도로 구비하지 않은 LED컨버터(100)의 경우, 대부분 이러한 방식으로 내부의 회로 및 소자들이 과열되어 파손되는 것을 방지하게 된다. In the conventional case, as shown in FIG. 1, a protect function is executed to prevent the internal temperature of the LED converter 100 from being overheated. That is, by stopping the operation of the FET driving circuit, the overheated temperature inside the LED converter 100 is lowered. In the case of the LED converter 100 having no microcontroller for controlling the overheating, most of the internal circuits and elements are prevented from being overheated and damaged.

종래와 같이, LED컨버터(100) 내부의 온도 과열을 방지하기 위해 FET구동회로의 동작을 정지시킬 경우 LED램프에 인가되는 전원공급이 차단되므로 사용자는 LED램프 전원공급장치에 불량이나 고장이 있는 것으로 인식하게 되는 문제를 가져오게 된다.When the operation of the FET driving circuit is stopped to prevent the temperature inside the LED converter 100 from being overheated, the supply of power to the LED lamp is interrupted, so that the user may have a defect or failure in the LED lamp power supply Which leads to problems that are perceived.

종래의 경우, LED컨버터(100) 내부의 과열을 방지하기 위해, 온도 센서(140)가 프로텍트(protect)기능을 실행시켜 FET구동회로의 동작을 정지시킴으로서 LED컨버터(100) 내부의 과열된 온도를 낮추었다. 그러나, FET구동회로의 동작을 정지시킬 경우 LED램프에 인가되는 전원공급을 차단하므로, 사용자들에게 LED램프장치나 LED컨버터(100)에 불량(결함)이 있는 것으로 인식되도록 하는 문제점을 갖는다.The temperature sensor 140 performs a protect function to stop the operation of the FET drive circuit to prevent the overheated temperature inside the LED converter 100 . However, when the operation of the FET driving circuit is stopped, the supply of power to the LED lamp is interrupted, which causes the users to recognize that there is a defect (defect) in the LED lamp device or the LED converter 100.

또한, LED 램프를 끄지않고 컨트롤러를 보호하기 위해서 고비용의 마이크로 컨트롤러를 LED컨버터(100)에 장착하는 경우, 제조 단가와 비용의 상승으로 인해 가격 경쟁에서 우위를 점할 수 없게 된다.In addition, when a high-cost microcontroller is mounted on the LED converter 100 to protect the controller without turning off the LED lamp, the price can not be dominated by the increase in manufacturing cost and cost.

본 발명의 목적은, 써미스터와 트랜지스터를 사용하여 LED컨버터의 과열상태를 인지하고, 온도 제어신호의 곡선 기울기를 적절하게 설계하여 LED컨버터 내부의 과열제어를 수행하는 LED컨버터의 과열 제어장치 및 방법을 제공하는데 있다.SUMMARY OF THE INVENTION An object of the present invention is to provide an apparatus and method for overheating an LED converter to recognize an overheated state of an LED converter by using a thermistor and a transistor and to control overheating inside the LED converter by appropriately designing a curve slope of the temperature control signal .

본 발명의 부가적인 특성 및 이점들은 아래의 설명에 기재될 것이며, 부분적으로는 상기 설명에 의해 명백해지거나 본 발명의 실행을 통해 숙지될 것이다. 본 발명의 목표 및 다른 이점들은 특히 아래 기재된 설명 및 부가된 도면뿐만 아니라 청구항에서 지적한 구조에 의해 구현될 것이다.Additional features and advantages of the invention will be set forth in the description which follows, and in part will be apparent from the description, or may be learned by practice of the invention. The objectives and other advantages of the present invention will be realized and attained by the structure particularly pointed out in the claims, as well as the following description and the annexed drawings.

본 발명은, 온도 검출소자(240)의 검출값을 임계치와 비교함으로써 LED컨버터 내부의 과열상태를 진단하고, LED램프에 인가되는 전원공급을 차단하는 대신 전원공급을 유지하면서 트랜스포머(220)에 걸린 전력을 제어함으로써 LED컨버터 내부의 과열상태를 해소하여, LED램프장치에 대한 신뢰성을 향상시켰다. The present invention can diagnose an overheated state inside the LED converter by comparing the detection value of the temperature detection element 240 with a threshold value and diagnose an overheated state inside the LED converter by detecting the temperature of the transformer 220 By controlling the power, overheating inside the LED converter is eliminated and reliability of the LED lamp unit is improved.

또한, 고비용의 과열제어용 마이크로 컨트롤러없이도, 회로의 구성이 간단하고 저렴한 비용으로 소형화된 LED컨버터 회로를 구현할 수 있도록 하였다.In addition, it is possible to implement a miniaturized LED converter circuit with a simple circuit configuration and low cost without a high cost micro controller for overheat control.

도1은 종래 LED컨버터의 과열 제어를 나타낸 도면.
도2는 본 발명에 따른 과열제어의 예시도.
도3은 본 발명에 따른 비례 제어회로의 회로도.
도4는 온도와 제어신호간의 일반적 상관 관계를 나타낸 그래프.
도5는 본 발명에서, 온도 상승에 따라 변하는 써미스터 용량과 제어신호 크기를 나타낸 그래프.
도6은 본 발명에 따른 LED컨버터(200)의 동작을 나타낸 흐름도.FIG. 1 is a diagram showing an overheat control of a conventional LED converter. FIG.
2 is an illustration of an overtemperature control according to the present invention.
3 is a circuit diagram of a proportional control circuit according to the present invention;
4 is a graph showing a general correlation between temperature and control signals;
5 is a graph showing the thermistor capacity and control signal magnitude varying with temperature rise in the present invention.
6 is a flow chart illustrating the operation of the LED converter 200 according to the present invention.

상기와 같은 목적을 달성하기 위하여, 본 발명에 따른 LED 컨버터의 과열 제어회로는,According to an aspect of the present invention, there is provided an overheat control circuit for an LED converter,

서미스터를 이용하여, LED컨버터의 내부 온도를 측정하는 온도 검출소자 와, 상기 온도 검출소자의 측정값을 모니터하여 LED컨버터가 과열상태인지 여부를 판단하는 비례 제어회로와, LED컨버터가 과열상태인 경우, 상기 비례 제어회로의 제어신호에 따라 주파수 조정신호를 생성하는 전력 제어회로와, 상기 주파수 조정신호에 따라 발진 주파수를 높임으로써 부하에 제공되는 전력을 낮추는 FET구동회로를 포함하여 구성된다. A proportional control circuit for determining whether the LED converter is in an overheated state by monitoring a measured value of the temperature detection element, and a proportional control circuit for determining whether the LED converter is in an overheated state A power control circuit for generating a frequency adjustment signal in accordance with the control signal of the proportional control circuit and an FET driving circuit for lowering power supplied to the load by increasing the oscillation frequency in accordance with the frequency adjustment signal.

상기와 같은 목적을 달성하기 위하여, 본 발명에 따른 LED 컨버터의 과열 제어방법은,According to an aspect of the present invention, there is provided a method of controlling overheating of an LED converter,

부하의 전력 소모량 증가에 따라 트랜스포머, FET, 다이오드 등과 같이 발열이 많은 소자들의 발열온도가 증가하면, 온도 검출소자의 측정값을 모니터링하는 과정과, 상기 온도 검출소자의 측정값이 임계치를 넘으면, 그에 비례하는 제어신호를 발생시켜 전력 제어회로에 전달하는 과정과, 상기 전력 제어회로에서, 상기 제어신호에 따라 주파수 조정신호를 생성하는 과정과, FET구동회로에서, 상기 주파수 조정신호에 따라 발진 주파수를 높여 부하에 제공되는 전력을 낮추는 과정을 포함하여 이루어진다. A method of monitoring a temperature of a temperature sensor, comprising the steps of: monitoring a measured value of a temperature detecting element when an exothermic temperature of a heat generating element such as a transformer, an FET, a diode, etc. increases with an increase in power consumption of the load; Generating a proportional control signal and transmitting the proportional control signal to a power control circuit; generating a frequency adjustment signal in accordance with the control signal in the power control circuit; And lowering the power supplied to the load.

이하, 본 발명의 바람직한 실시 예를 도면을 참조하여 설명하면 다음과 같다.Hereinafter, preferred embodiments of the present invention will be described with reference to the drawings.

도2는 본 발명에 따른 과열제어의 예시도이다.2 is an illustration of an overheat control according to the present invention.

도2에 도시된 바와 같이, 본 발명에 따른 LED컨버터(200)는 크게, 제어회로(210), 트랜스포머(220), 공진콘덴서(230), 온도 검출소자(240), 비례 제어회로(250)를 포함하여 이루어진다. 2, the LED converter 200 according to the present invention mainly includes a control circuit 210, a transformer 220, a resonant capacitor 230, a temperature detecting element 240, a proportional control circuit 250, .

상기 제어회로(210)는 FET구동회로(214)와 전력 제어회로(218)를 포함하여 구성된다.The control circuit 210 includes an FET driving circuit 214 and a power control circuit 218.

상기 FET구동회로(214)는 상용 교류 전원을 입력받아 1차 정류한 후 18KHz이상의 높은 주파수의 구형파를 생성하여 트랜스포머(220)와 공진콘덴서(240)의 공진을 유도한다.The FET driving circuit 214 receives the commercial AC power and rectifies it first to generate a square wave having a high frequency of 18 KHz or more to induce the resonance of the transformer 220 and the resonant capacitor 240.

상기 제어회로(210)는 외부의 상용 교류 전원을 제공받아 FET(Field Effect Transistor)를 이용한 스위칭 과정을 수행하고 트랜스포머(220)와 공진콘덴서(240)의 공진의 크기를 제어함으로써 전력을 제어한다. The control circuit 210 receives external commercial AC power and performs a switching process using a FET (Field Effect Transistor) and controls power by controlling the resonance of the transformer 220 and the resonant capacitor 240.

접합형 트랜지스터(BJT)는 베이스 전류 IB에 의해 컬렉터-이미터 사이를 턴-온/오프하는 트랜지스터이고, MOSFET는 게이트와 소스간의 전압에 의해서 드레인-소스 사이를 턴-온/오프하는 트랜지스터이다. 즉, 접합형 트랜지스터(BJT)는 전류에 의해 구동하고, MOSFET는 전압에 의해서 구동한다. 접합형 트랜지스터(BJT)는 소용량으로 사용되고, MOSFET는 대용량으로 사용된다. 그런데, 전류구동형 회로와 전압 구동형 회로를 보면 전류구동형 회로가 좀 더 복잡하고, 응답속도도 조금 느리다.The junction type transistor (BJT) is a transistor that turns on / off between a collector and an emitter by a base current IB. A MOSFET is a transistor that turns on / off between a drain and a source by a voltage between a gate and a source. That is, the junction type transistor BJT is driven by a current, and the MOSFET is driven by a voltage. The junction type transistor (BJT) is used in a small capacity, and the MOSFET is used in a large capacity. By the way, in current-driven circuits and voltage-driven circuits, current-driven circuits are more complicated and response times are slightly slower.

상기 전력 제어회로(218)는 상기 비례 제어회로(250)로부터 전달되는 신호를 참조하여, LED컨버터의 내부온도가 임계치(예: 70℃)보다 높으면 스위칭 주파수를 높이고, 내부온도가 상기 임계치보다 낮으면 스위칭 주파수를 낮추어 LED컨버터(200)의 전력을 조절한다.The power control circuit 218 refers to the signal transmitted from the proportional control circuit 250 to increase the switching frequency if the internal temperature of the LED converter is higher than a threshold value (for example, 70 ° C), and when the internal temperature is lower than the threshold value And adjusts the power of the LED converter 200 by lowering the switching frequency.

상기 트랜스포머(220)는 입력측 스위칭부(미도시)의 스위칭 소자(Q1, Q2)가 발생시키는 구형파 펄스 전압을 받아 공진 콘덴서와 연동하여 LC 공진을 하고 이때 트랜스포머는 공진 콘덴서와 함께 발생된 공진 전압을 2차측(DC출력측)으로 전달 하는 역할을 한다. 즉, 소정의 변조방식(예: 펄스 폭 변조(Pulse Width Modulation)으로 발진 주파수를 조절함으로써 트랜스포머(200) 내부의 인덕턴스(예: Lm, Ls)와 상기 공진 컨덴서(230)의 공진 특성을 이용하여 2차측으로 전달되는 전력을 조절한다. 트랜스포머(220)는 1차측의 교류(AC)전원을 직류(DC)로 변환하여 상기 부하(예: LED램프) 단에 인가한다. The transformer 220 receives a square-wave pulse voltage generated by the switching elements Q1 and Q2 of the input side switching unit (not shown) and performs LC resonance in conjunction with the resonance capacitor. At this time, the transformer transforms the resonance voltage generated with the resonance capacitor To the secondary side (DC output side). That is, by using the inductance (for example, Lm, Ls) inside the transformer 200 and the resonance characteristics of the resonance capacitor 230 by adjusting the oscillation frequency by a predetermined modulation scheme (e.g., pulse width modulation) The transformer 220 converts an alternating current (AC) power source of the primary side into a direct current (DC) and applies the same to the load (for example, an LED lamp).

상기 공진콘덴서(230)는 트랜스포머(200) 내부의 인덕터들(예: Lm, Ls)와 연동하여 1차측 전압을 공진한다. The resonance capacitor 230 resonates with the inductors (e.g., Lm and Ls) in the transformer 200 to resonate the primary side voltage.

상기 온도 검출소자(240)는 LED컨버터(200)의 내부 온도를 측정하는 것으로, 서미스터(thermistor)와 같이 온도에 따라 물질의 저항이 변화하는 성질의 전기적 장치를 채용하는 것이 바람직하다. LED컨버터(200)의 구성 회로 중, 발열 특성이 가장 크게 나타나는 소자나 전기적 장치(예: 트랜스포머(220), FET, 다이오드 등)의 주변에 위치하여 LED컨버터(200)의 내부 온도를 측정한다. 본 발명에 따른 온도 검출소자(240)는 가장 발열량이 많은 부품(예; 트랜스포머(220))의 바로 가까이에 위치(예: 트랜스포머(220)가 장착되는 회로기판의 밑면)하는 것이 바람직하다.The temperature detector 240 measures the internal temperature of the LED converter 200 and preferably employs an electrical device such as a thermistor that changes the resistance of the material according to the temperature. The internal temperature of the LED converter 200 is measured in the constituent circuit of the LED converter 200 in the vicinity of an element or an electric device (for example, a transformer 220, an FET, a diode or the like) It is preferable that the temperature detecting element 240 according to the present invention is located at a position (for example, the bottom surface of the circuit board on which the transformer 220 is mounted) immediately adjacent to the component (e.g., the transformer 220)

본 발명은 마이크로 컨트롤러와 같은 고가의 부품을 이용하는 대신, 도3에 도시된 바와 같이 써미스터(thermistor)와 트랜지스터와 같은 저가의 소자들을 채용하여 간단하고 저렴하게 비례 제어회로(250)를 구성하였다. The proportional control circuit 250 is constructed simply and inexpensively using low cost components such as a thermistor and a transistor as shown in FIG. 3, instead of using an expensive component such as a microcontroller.

써미스터(thermistor)는 저항기의 일종으로, 온도에 따라 물질의 저항이 변화하는 성질을 이용한 전기적 장치이다. 열 가변 저항기라고도 하며, 주로 회로의 전류가 일정 값 이상으로 오르는 것을 방지하거나, 회로의 온도를 감지하는 센서로써 이용된다. 써미스터는 주로 폴리머나 세라믹 소재로 제작되며, 섭씨 영하 90도에서 130도 사이에서 높은 정확도로 온도를 측정할 수 있다. 이러한 점에서 순수한 금속을 사용하여 고온의 온도를 측정하는 저항 온도계와는 차이를 보인다.A thermistor is a type of resistor. It is an electrical device that uses the property that the resistance of a material changes with temperature. It is also called a thermal variable resistor and is used mainly as a sensor to prevent the current of the circuit from rising above a certain value or to sense the temperature of the circuit. The thermistor is mainly made of polymer or ceramic material and can measure the temperature with high accuracy between minus 90 degrees Celsius and 130 degrees Celsius. In this respect, it differs from resistance thermometers, which measure high temperatures using pure metals.

서미스터의 저항이 온도 변화에 따라 선형으로 변화한다고 가정한다면 저항과 온도와의 관계는 아래 [수학식1]과 같이 나타낼 수 있다.Assuming that the resistance of the thermistor changes linearly with temperature, the relationship between resistance and temperature can be expressed as: " (1) "

Figure 112011058108176-pat00001
Figure 112011058108176-pat00001

이때, 상기 ΔR은 저항의 변화량이고, 상기 ΔT는 온도의 변화량이고, 상기 k는 1차 저항 온도계수이다.At this time,? R is a change amount of resistance,? T is a change amount of temperature, and k is a primary resistance temperature coefficient.

상기 저항 온도계수(k)에 따라 써미스터는 크게 두 종류로 구분할 수 있다. 만일 저항 온도계수(k)>0인 경우, 써미스터의 저항은 온도에 따라 증가하며, 이러한 써미스터를 정특성 써미스터(PTC thermistor: Positive Temperature Coefficient thermistor)라 한다. 반대로 저항 온도계수(k)<0인 경우 써미스터의 저항은 온도가 증가하면 감소하게 되며, 이를 부특성 써미스터(NTC thermistor: Negative Temperature Coefficient thermistor)라 한다. 써미스터가 아닌 일반적인 저항기의 경우 저항 온도계수(k)의 값이 가능한 제로('0')에 가깝도록 제작되어, 온도에 따른 저항 변화가 거의 없도록 조절된다.The thermistor can be roughly divided into two types according to the resistance temperature coefficient k. If the resistance temperature coefficient (k)> 0, the resistance of the thermistor increases with temperature, and this thermistor is called a PTC thermistor (Positive Temperature Coefficient Thermistor). On the contrary, when the resistance temperature coefficient (k) < 0, the resistance of the thermistor decreases as the temperature increases, which is called an NTC thermistor (Negative Temperature Coefficient Thermistor). For general resistors other than thermistors, the value of the resistance temperature coefficient (k) is made as close as possible to zero (0), so that there is little resistance change with temperature.

본 발명은 상기 부특성 써미스터를 온도 검출소자(240)에 채용하여, 비례 제어회로(250)를 설계하였다.In the present invention, the proportional control circuit 250 is designed by employing the negative temperature coefficient thermistor 240 as the negative temperature coefficient thermistor.

상기 비례 제어회로(250)는 상기 온도 검출소자(240)의 측정값을 주기적으로(또는 연속적으로) 모니터링하여 상기 LED컨버터(200)의 내부 온도가 과열상태인지 여부를 판단한다. 그리고, LED컨버터(200)의 내부 온도가 과열상태인 것으로 판단되면 상기 전력 제어회로(218)에 그에 따른 제어신호를 전달한다. 비례 제어회로 (250)의 제어신호는 상기 온도 검출소자(240)의 측정값에 비례하여 커진다.The proportional control circuit 250 periodically (or continuously) monitors the measured value of the temperature detecting element 240 to determine whether the internal temperature of the LED converter 200 is in an overheated state. If it is determined that the internal temperature of the LED converter 200 is in an overheated state, the control signal is transmitted to the power control circuit 218. The control signal of the proportional control circuit 250 becomes larger in proportion to the measured value of the temperature detecting element 240. [

상기 제어신호에 따라 전력 제어회로(218)는 LED컨버터의 전력을 낮추기 위한 주파수 조정신호를 발생시킨다.In accordance with the control signal, the power control circuit 218 generates a frequency adjustment signal for lowering the power of the LED converter.

그리고, 상기 전력 제어회로(218)의 주파수 조정신호에 따라 상기 FET구동회로(214)는 발진 주파수를 높임으로써 부하에 제공되는 전력을 낮춘다. In accordance with the frequency adjustment signal of the power control circuit 218, the FET driving circuit 214 lowers the power supplied to the load by raising the oscillation frequency.

도3은 본 발명에 따른 비례 제어회로의 회로도이고, 도6은 본 발명에 따른 LED컨버터(200)의 동작을 나타낸 흐름도이다.FIG. 3 is a circuit diagram of a proportional control circuit according to the present invention, and FIG. 6 is a flowchart illustrating an operation of the LED converter 200 according to the present invention.

도2 내지 도3, 그리고 도6을 참조하여, 본 발명에 따른 LED컨버터(200)의 동작을 설명하면 다음과 같다.The operation of the LED converter 200 according to the present invention will now be described with reference to FIGS. 2 to 3 and 6. FIG.

부하의 전력 소모량이 증가하면 트랜스포머(220)의 발열온도도 증가하게 되며, 트랜스포머(220)의 발열에 의해 LED컨버터(200)의 내부 온도가 임계치(예: 70℃)를 넘게 되면, 상기 온도 검출소자(240)가 이를 측정하고, 온도 검출소자(240)의 측정값을 모니터링하던 비례 제어회로(250)는 LED컨버터(200)의 내부 온도가 과열상태인 것으로 판단한다. (S110 ~ S120)When the internal temperature of the LED converter 200 exceeds a threshold value (for example, 70 ° C) due to heat generation of the transformer 220, the temperature of the transformer 220 is increased The proportional control circuit 250 that the device 240 measures and monitors the measured value of the temperature detecting element 240 determines that the internal temperature of the LED converter 200 is in an overheated state. (S110 to S120)

상기 온도 검출소자(240)의 측정값이 임계치(예: 70℃)를 넘으면, 비례 제어회로(250)는 도4에 도시된 바와 같이 온도 검출소자(240)의 측정값에 비례하는 제어신호를 발생시켜 상기 전력 제어회로(218)에 전달한다. (S130) 비례 제어회로(250)의 트랜지스터 U4에서 발생되는 제어신호는 피드백 단자(FB)를 거쳐 전력 제어회로(218)로 전달된다. 상기 임계치(예: 70℃)는 환경에 따라 다소 편차가 발생하며, 도4의 온도와 제어신호간 상관 관계가 만족되도록 하기 위해서 본 발명은 상기 온도 검출소자(240)의 측정값이 임계치(예: 70℃)를 넘긴 후 1℃상승할 때마다 LED컨버터(200)의 전력을 약 20W씩 감소하도록 설계하였다. 이때, 부하 전력은 200W이고, LED컨버터(200)의 한계 온도는 80℃인 것으로 가정한다. 이를 수식으로 나타내면 다음과 같다.When the measured value of the temperature detecting element 240 exceeds a threshold value (for example, 70 DEG C), the proportional control circuit 250 outputs a control signal proportional to the measured value of the temperature detecting element 240 And transmits it to the power control circuit 218. (S130) The control signal generated in the transistor U4 of the proportional control circuit 250 is transmitted to the power control circuit 218 via the feedback terminal FB. In order to satisfy the correlation between the temperature and the control signal in FIG. 4, the present invention is characterized in that the measured value of the temperature detecting element 240 is a threshold value (for example, : 70 &lt; 0 &gt; C), and the power of the LED converter 200 is reduced by about 20 W every 1 [deg.] C rise. At this time, it is assumed that the load power is 200 W and the limit temperature of the LED converter 200 is 80 ° C. The equation is expressed as follows.

Figure 112011058108176-pat00002
Figure 112011058108176-pat00002

이때, 상기 ΔW는 전력 변화량이고, 상기 ΔT는 온도의 변화량(측정온도-임계온도)이고, 상기 WL은 부하전력이고, 상기 TL은 한계온도이고, 상기 TS는 임계온도이다. 상기 [수학식2]는 상기 온도 검출소자(240)의 측정값이 임계치를 넘겼을 때 전력 감소량(ΔW)을 구하기 위해 사용된다.Here, ΔW is a power variation, ΔT is a temperature variation (measured temperature-critical temperature), W L is a load power, T L is a critical temperature, and T s is a critical temperature. (2) is used to obtain the power reduction amount? W when the measured value of the temperature detecting element 240 exceeds the threshold value.

이후, 상기 제어신호를 전달받은 전력 제어회로(218)는 LED컨버터의 전력을 낮추기 위한 주파수 조정신호를 발생시킨다. (S140)Thereafter, the power control circuit 218 receiving the control signal generates a frequency adjustment signal for lowering the power of the LED converter. (S140)

그리고, 상기 전력 제어회로(218)의 주파수 조정신호에 따라 상기 FET구동회로(214)는 발진 주파수를 높임으로써 부하에 제공되는 전력을 낮춘다. (S150) 본 발명은 전력을 낮추어, 상기 트랜스포머(220)의 발열량을 줄이고 LED컨버터 (200)의 내부 온도 상승이 멈추는 지점까지 전력제어를 수행한다.In accordance with the frequency adjustment signal of the power control circuit 218, the FET driving circuit 214 lowers the power supplied to the load by raising the oscillation frequency. (S150) The present invention lowers the power, reduces the amount of heat generated by the transformer 220, and performs power control to a point where the internal temperature rise of the LED converter 200 stops.

도4는 온도와 제어신호간의 일반적 상관 관계를 나타낸 그래프이다.4 is a graph showing a general correlation between the temperature and the control signal.

도4에 도시된 바와 같이, LED컨버터(200)의 내부 온도가 임계온도 지점에 도달하게 되면 상기 비례 제어회로(250)로부터 제어신호(이하, '온도 제어신호'라 한다)가 발생되고 상기 임계온도를 지나 계속 상승되면 상기 온도 제어신호의 크기는 선형으로 증가하게 된다.4, when the internal temperature of the LED converter 200 reaches a critical temperature point, a control signal (hereinafter referred to as a 'temperature control signal') is generated from the proportional control circuit 250, The temperature control signal increases linearly as the temperature rises.

LED컨버터(200)의 내부 온도가 임계온도 이상으로 상승하면 상기 온도 제어신호는 온도 상승을 저지하기 위해, 점차 증가하고 그에 따라 부하단에 인가되는 전력은 점차 낮아진다. 부하단에 인가되는 전력이 낮아지면 도4에 도시된 바와 같이, 특정 온도(열&전력 평행지점(t))에서 온도 상승과 전력 하강이 멈추게 된다. When the internal temperature of the LED converter 200 rises above the critical temperature, the temperature control signal gradually increases to prevent the temperature rise, and the power applied to the negative terminal gradually decreases. When the power applied to the lower stage is lowered, the temperature rise and the power fall are stopped at a specific temperature (heat & power parallel point (t)) as shown in Fig.

이때, 설계시 주의해야 하는 점은 비례 제어회로(250)를 설계함에 있어서, 사용자가 LED램프의 밝기 변화를 인지하지 못하도록 하기 위해 온도 제어신호의 곡선 기울기를 완만하게 설정하면, 임계온도 지점에서 평형지점(t)까지 도달하는 시간이 길어져 LED컨버터(200)의 내부 소자나 회로들이 그 만큼 높은 온도에 오랜 동안 노출됨으로써, 소자나 회로들의 파손을 막지 못할 수 있다.In designing the proportional control circuit 250, if the curve slope of the temperature control signal is set gently to prevent the user from perceiving the brightness change of the LED lamp, The time for reaching the point t is prolonged, so that the internal elements or circuits of the LED converter 200 are exposed to such a high temperature for a long time, so that the damage of the elements or circuits may not be prevented.

반면, 상기 임계온도 지점에서 평형지점(t)까지의 도달시간을 짧게 하기 위해 상기 온도 제어신호의 곡선 기울기를 가파르게 설정하면, 사용자는 LED램프의 밝기 변화를 인지하게 되고 LED램프 전원공급장치가 불량이나 고장인 것으로 인식하게 된다. On the other hand, when the curve slope of the temperature control signal is set to be steep to shorten the arrival time from the critical temperature point to the equilibrium point t, the user recognizes the brightness change of the LED lamp, Or a failure.

따라서, 상기 온도 제어신호의 곡선 기울기를 적절하게 설계에 반영하는 것이 매우 중요하고, 과열상태인지 여부의 판단 기준이 되는 상기 임계치는 LED컨버터(200)의 구성 소자들 중 열에 가장 취약한 소자(素子)의 임계온도가 적용되어야 할 것이며, 과열상태의 판단 기준이 되는 임계치만으로 열에 가장 취약한 소자(素子)의 임계온도를 가늠할 수 있도록 셋트의 열전달 상황을 반복적으로 실험하고 분석해야 한다.Therefore, it is very important to appropriately reflect the curve slope of the temperature control signal in the design, and the threshold value, which is a criterion for determining whether or not it is in an overheated state, is an element most vulnerable to heat among the constituent elements of the LED converter 200, And the heat transfer condition of the set should be repeatedly experimented and analyzed so that the critical temperature of the element most vulnerable to heat can be estimated based on the threshold value which is a criterion for determining the overheat state.

그리고, 이러한 반복적으로 실험과 분석을 통해, 상기 온도 제어신호의 곡선 기울기값을 얻을 수 있다.Through the repeated experiments and analysis, the curve slope value of the temperature control signal can be obtained.

도5는 본 발명에서, 온도 상승에 따라 변하는 써미스터 용량과 제어신호 크기를 나타낸 그래프이다.5 is a graph showing the thermistor capacity and the control signal magnitude varying with the temperature rise in the present invention.

도5에 도시된 바와 같이, LED컨버터(200)의 내부 온도가 임계온도(예: 70℃)미만일 때 제어신호의 크기가 제로('0')상태를 유지하고 임계온도(예: 70℃)를 넘어서면 제어신호가 발생하여 온도가 상승할수록 제어신호의 크기가 커지는 동작 특성을 나타낸다. 5, when the internal temperature of the LED converter 200 is less than the critical temperature (e.g., 70 deg. C), the magnitude of the control signal is kept at '0' , A control signal is generated, and the control signal increases in size as the temperature rises.

도5의 그래프에 나타난 곡선들 중　써미스터(Thermistor)의 곡선 특성(예: 곡선 기울기 값)은 적용된 써미스터의 종류에따라 다소 차이가 있다. Among the curves shown in the graph of FIG. 5, curve characteristics of the thermistor (for example, curve slope values) are somewhat different depending on the type of the applied thermistor.

그리고, 제어신호의 곡선 특성(예: 곡선 기울기 값)은　써미스터(Thermistor)의 특성을 활용하여　원하는 신호 크기가 나오도록 비례 제어회로의 설계에 의해 결정된다. The curve characteristic of the control signal (for example, the curve slope value) is determined by the design of the proportional control circuit so that the desired signal size is obtained by utilizing the characteristic of the thermistor.

본 발명은 도면에 도시된 실시 예(들)를 참고로 설명되었으나 이는 예시적인 것에 불과하며, 본 기술 분야의 통상의 지식을 가진 자라면 이로부터 다양한 변형이 이루어질 수 있으며, 상기 설명된 실시예(들)의 전부 또는 일부가 선택적으로 조합되어 구성될 수도 있다는 점을 이해할 것이다. 따라서, 본 발명의 진정한 기술적 보호 범위는 첨부된 특허청구범위의 기술적 사상에 의해 정해져야 할 것이다.While the present invention has been particularly shown and described with reference to exemplary embodiments thereof, it will be understood by those skilled in the art that various changes and modifications may be made therein without departing from the spirit and scope of the invention as defined by the appended claims. May be constructed by selectively or in combination. Accordingly, the true scope of the present invention should be determined by the technical idea of the appended claims.

100, 200 : LED컨버터 110, 210 : 제어회로
120, 220 : 트랜스포머 130, 230 : 공진 콘덴서
140 : 온도센서
214 : FET구동회로 218 : 전력 제어회로
220 : 트랜스포머 230 : 공진 컨덴서
240 : 온도 검출소자 250 : 비례 제어회로100, 200: LED converter 110, 210: control circuit
120, 220: Transformer 130, 230: Resonant capacitor
140: Temperature sensor
214: FET driving circuit 218: power control circuit
220: Transformer 230: Resonant capacitor
240: temperature detecting element 250: proportional control circuit

Claims (5)

부특성 써미스터(thermistor)로서, 트랜스포머가 장착되는 회로기판의 주변에 위치하여 LED컨버터의 내부 온도를 측정하는 온도 검출소자(240)와;
상기 온도 검출소자의 온도 측정값을 모니터링하여 LED컨버터가 과열상태인지 여부를 판단하는 비례 제어회로(250)와;
LED컨버터가 과열상태인 경우, 상기 비례 제어회로의 제어신호에 따라 주파수 조정신호를 생성하는 전력 제어회로(218)와;
상기 주파수 조정신호에 따라 발진 주파수를 높임으로써 부하에 제공되는 전력을 낮추는 FET구동회로(214)를 포함하여 구성되며,
상기 비례 제어회로(250)는
상기 온도 검출소자의 측정값이 임계온도를 넘으면 LED컨버터가 과열상태인 것으로 판단하여 제어신호를 발생시키고,
상기 온도 검출소자의 측정값이 1℃상승할 때마다, LED컨버터의 전력을 소정 와트(Watt)씩 감소하도록 상기 제어신호의 크기를 증가시키는 것을 특징으로 하는 LED 컨버터의 과열 제어회로.A secondary side thermistor, comprising: a temperature detecting element (240) located around a circuit board on which a transformer is mounted and measuring an internal temperature of the LED converter;
A proportional control circuit (250) for monitoring the temperature measurement value of the temperature detection element to determine whether the LED converter is in an overheated state;
A power control circuit (218) for generating a frequency adjustment signal in accordance with a control signal of the proportional control circuit when the LED converter is in an overheated state;
And an FET driving circuit 214 for lowering power supplied to the load by raising the oscillation frequency according to the frequency adjustment signal,
The proportional control circuit 250
When the measured value of the temperature detecting element exceeds the threshold temperature, it is determined that the LED converter is in an overheated state,
And increases the magnitude of the control signal to decrease the power of the LED converter by a predetermined wattage (Watt) every time the measured value of the temperature detecting element rises by 1 占 폚. 삭제delete 제1항에 있어서, 상기 LED컨버터의 전력은
상기 온도 검출소자의 측정값이 임계치를 넘겼을 때, 온도 변화량에 따라 하기 수식과 같이 감소하는 것을 특징으로 하는 LED 컨버터의 과열 제어회로.
Figure 112012031148341-pat00003

(ΔW=전력 변화량, ΔT=온도의 변화량(측정온도-임계온도), WL= 부하전력, TL=한계온도, TS=임계온도)The method of claim 1, wherein the power of the LED converter
Wherein when the measured value of the temperature detecting element exceeds a threshold value, it is reduced according to the temperature change amount as follows.
Figure 112012031148341-pat00003

(ΔW = change in power, ΔT = change in temperature (measured temperature - the critical temperature), W L = load power, T L = the limit temperature, T S = critical temperature) 삭제delete 부하의 전력 소모량 증가에 따라 트랜스포머(220)의 발열온도가 증가하면 온도 검출소자(240)의 측정값을 모니터링하는 과정과;
상기 온도 검출소자의 측정값이 임계치를 넘으면, LED컨버터가 과열상태인 것으로 판단하여 제어신호를 발생시키는 과정과;
상기 온도 검출소자의 측정값이 1℃상승할 때마다, LED컨버터의 전력을 소정 와트(Watt)씩 감소하도록 상기 제어신호의 크기를 증가시켜 상기 전력 제어회로(218)에 전달하는 과정과;
상기 전력 제어회로에서, 상기 제어신호에 따라 주파수 조정신호를 생성하는 과정과;
FET구동회로(214)에서, 상기 주파수 조정신호에 따라 발진 주파수를 높여 부하에 제공되는 전력을 낮추는 과정을 포함하여 이루어지며,
상기 온도 검출소자(240)는 부특성 써미스터(thermistor)로서, 트랜스포머가 장착되는 회로기판의 주변에 위치하여 LED컨버터의 내부 온도를 측정하는 것을 특징으로 하는 LED 컨버터의 과열 제어방법.Monitoring the measured value of the temperature detecting element 240 when the temperature of the transformer 220 increases with an increase in power consumption of the load;
Generating a control signal by determining that the LED converter is in an overheated state when the measured value of the temperature detecting element exceeds a threshold value;
Increasing the magnitude of the control signal so that the power of the LED converter is decreased by a predetermined wattage (Watt) each time the measured value of the temperature detecting element rises by 1 ° C, and transmitting it to the power control circuit 218;
Generating, in the power control circuit, a frequency adjustment signal in accordance with the control signal;
And lowering the power supplied to the load by increasing the oscillation frequency according to the frequency adjustment signal in the FET driving circuit 214,
Characterized in that the temperature detecting element (240) is a negative temperature characteristic thermistor, which is located around the circuit board on which the transformer is mounted, and measures the internal temperature of the LED converter.
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