KR101185157B1 - LED Dimming Control Circuit using Dimming Ballast Output - Google Patents

LED Dimming Control Circuit using Dimming Ballast Output Download PDF

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Abstract

기존에는 일반 형광등 디밍 안정기에 LED 램프를 연결하였을 때 기존의 일반 형광등 디밍 안정기와는 별도로 LED 램프의 디밍을 위해서는 LED 램프에 적합한 디밍 안정기를 사용해야 했다. 따라서, 기존의 일반 형광등 디밍 안정기를 대체하여 LED 램프에 적합한 디밍 안정기를 이용할 수 밖에 없으나 현재 사용하고 있는 일반 형광등 디밍 안정기를 교체하기에는 막대한 경제적, 시간적 손실이 뒤따른다. 그러므로 본 발명은 형광등 디밍 안정기의 출력을 이용한 LED 디밍 제어회로를 이용하여 기존의 일반 형광등 디밍 안정기를 교체 없이 사용할 수 있는 것을 목적으로 하는 것이다.
본 발명은 일반 형광등 디밍 안정기의 출력을 반파만 출력하기 위하여 커패시터(11, 12)와 다이오드(13)로 구성된 회로(A부)와, 구형파(B파형)를 만들기 위해 상기의 회로(A부)에서 출력된 반파와 전원(14)을 동시에 입력하는 비교기(21)와, 상기의 비교기(21)를 통과해 출력된 구형파(B파형)를 일정시간 동안 지연을 시키는 단안정 멀티바이브레이터(22)와, 상기의 단안정 멀티바이브레이터(22)의 출력을 DC 전압으로 변환하는 적분회로(LPF)(23)와, 상기의 적분회로(LPF)(23)에서 출력된 DC 전압을 LED 구동회로의 디밍방식, 또는 제어 전압 레벨에 대응하는 DC 반전 증폭기(24), 저주파 발진 회로(25) 및 디밍 지원 LED 드라이버(LED Driver with dimming)(26)를 포함하여 구성된다.In the past, when a LED lamp was connected to a general fluorescent dimming ballast, a dimming ballast suitable for an LED lamp had to be used for dimming the LED lamp separately from the general fluorescent dimming ballast. Therefore, there is no choice but to use a dimming ballast suitable for the LED lamp by replacing the conventional fluorescent dimming ballast, but there is enormous economic and time loss to replace the current fluorescent dimming ballast. Therefore, it is an object of the present invention to use an existing general fluorescent dimming ballast without replacing the LED dimming control circuit using the output of the fluorescent dimming ballast.
The invention (circuit A) consisting of a capacitor (11, 12) and a diode 13 for outputting only half-wave output of the ordinary fluorescent lamp dimming ballast, and the circuit (A section) to make a square wave (B waveform) The comparator 21 for simultaneously inputting the half wave and the power supply 14 outputted from the output signal, and the monostable multivibrator 22 for delaying the square wave outputted through the comparator 21 for a predetermined time. Dimming method of the integrated circuit (LPF) 23 for converting the output of the monostable multivibrator 22 to the DC voltage and the DC voltage output from the integrated circuit (LPF) 23 Or a DC inverting amplifier 24 corresponding to the control voltage level, a low frequency oscillation circuit 25 and a dimming assist LED driver 26.

Description

형광등 디밍 안정기의 출력을 이용한 엘이디 디밍 제어회로{LED Dimming Control Circuit using Dimming Ballast Output}LED Dimming Control Circuit using Dimming Ballast Output}

본 발명은 LED 디밍 제어회로에 관한 것으로서, 더 상세하게는 일반 형광등 디밍 안정기의 출력을 이용하여 LED 램프를 직접 디밍 제어할 수 있도록 한 LED 디밍 제어회로에 관한 것이다. The present invention relates to an LED dimming control circuit, and more particularly, to an LED dimming control circuit that enables direct dimming control of an LED lamp using the output of a general fluorescent dimming ballast.

주택이나 빌딩 등에 설치되는 조명으로는 일반적으로 백열등이나 형광등을 사용하고 있으며, 에너지 효율 차원에서 형광등이 조명수단으로 주류를 이루고 있으나, 최근에는 고휘도, 저전력, 소형, 경량 및 반영구적 사용이 가능하다는 등의 장점이 있어 LED 모듈을 이용한 엘이디(Light Emitting Diode) 램프가 실내용 조명으로 각광받고 있으며, 다양한 분야에 적용되면서 형광등이 엘이디 램프로 교체되고 있는 실정이다.In general, incandescent lamps and incandescent lamps are used as incandescent lamps and fluorescent lamps. Fluorescent lamps have become mainstream for energy efficiency. However, recently, high brightness, low power, small size, light weight and semi-permanent use are possible. LED lamps using LED modules are getting the spotlight as indoor lighting, and fluorescent lamps are being replaced with LED lamps as they are applied to various fields.

LED 램프 역시 형광등과 마찬가지로 전등의 밝기를 조절하여 에너지 소비를 줄이도록 해 주는 디밍 장치가 결합되어 동작되므로 기존의 일반 형광등 디밍 안정기와는 별도로 LED 램프의 디밍을 위해서는 LED 램프에 적합한 디밍 안정기를 사용한다. Like fluorescent lamps, LED lamps operate in combination with a dimming device that reduces energy consumption by controlling the brightness of the lamp.In addition to the conventional fluorescent lamp dimming ballasts, a dimming ballast suitable for LED lamps is used for dimming LED lamps. .

조명수단으로 형광등을 LED 램프로 대체할 경우에 현재 일반 형광등의 점유율이 높은 상황에서 LED 램프에 적합한 디밍 안정기에 따른 추가적인 경비 및 기존의 일반 형광등 디밍 안정기의 폐기 등에 문제점이 발생한다.In the case of replacing the fluorescent lamp with the LED lamp as a lighting means, there is a problem such as the additional expense due to the dimming ballast suitable for the LED lamp and the disposal of the conventional fluorescent lamp dimming ballast in the situation where the share of the general fluorescent lamp is high.

본 발명은 상기와 같은 종래의 문제점을 개선하기 위하여 창출된 것으로서, LED 디밍 제어회로의 제공에 목적이 있으며, 보다 구체적으로는 일반 형광등 디밍 안정기에 LED 램프를 연결하였을 때 LED 램프의 디밍을 위해서 별도의 디밍 제어신호를 사용하지 않고, 기존의 일반 형광등 디밍 안정기의 제어신호를 이용하여 LED 램프의 디밍을 할 수 있도록 하는 LED 디밍 제어회로의 제공을 목적으로 하는 것이다.The present invention has been made to improve the conventional problems as described above, and has an object to provide an LED dimming control circuit, and more specifically, for dimming the LED lamp when the LED lamp is connected to a general fluorescent dimming ballast It is an object of the present invention to provide an LED dimming control circuit for dimming an LED lamp using a control signal of a conventional fluorescent lamp dimming ballast without using a dimming control signal.

상기 목적달성을 위한 본 발명의 형광등 디밍 안정기의 출력을 이용한 LED 디밍 제어회로는,LED dimming control circuit using the output of the fluorescent lamp dimming ballast of the present invention for achieving the above object,

일반 형광등 디밍 안정기의 출력을 반파만 출력하기 위하여 커패시터(11, 12)와 다이오드(13)로 구성된 회로(A부)와,A circuit (part A) consisting of capacitors 11 and 12 and a diode 13 for outputting only half-waves of the output of a general fluorescent dimming ballast,

구형파(B파형)를 만들기 위해 상기의 회로(A부)에서 출력된 반파와 전원(14)을 동시에 입력하는 비교기(21)와,A comparator 21 for simultaneously inputting the half wave and the power supply 14 outputted from the circuit (part A) to form a square wave (B waveform),

상기의 비교기(21)를 통과해 출력된 구형파(B파형)를 일정시간 동안 지연을 시키는 단안정 멀티바이브레이터(22)와,A monostable multivibrator 22 for delaying the square wave (B waveform) output through the comparator 21 for a predetermined time period,

상기의 단안정 멀티바이브레이터(22)의 출력을 DC 전압으로 변환하는 적분회로(LPF)(23)와,An integrated circuit (LPF) 23 for converting the output of the monostable multivibrator 22 to a DC voltage,

상기의 적분회로(LPF)(23)에서 출력된 DC 전압을 LED 구동회로의 디밍방식, 또는 제어 전압 레벨에 대응하는 DC 반전 증폭기(24), 저주파 발진 회로(25) 및 디밍 지원 LED 드라이버(LED Driver with dimming)(26)를 포함하여 이루어진다.The DC voltage output from the integrated circuit (LPF) 23 is a dimming method of the LED driving circuit or the DC inverting amplifier 24 corresponding to the control voltage level, the low frequency oscillating circuit 25 and the dimming supporting LED driver (LED). Driver with dimming) (26).

상기 본 발명에 따른 형광등 디밍 안정기의 출력을 이용한 LED 디밍 제어회로에서 기존의 일반 형광등 디밍 안정기(1)의 출력을 커패시터 C2(11), C3(12) 와 다이오드 D2(13)를 사용하여 반파만 추출하고, 상기의 반파와 전원 V1(14)을 비교기(21)를 사용하여 구형파로 형성한 후, 상기의 구형파를 단안정 멀티바이브레이터(22)를 이용하여 일정시간 동안 지연을 시켜서 C 파형(도 2 참조)을 만들고 상기의 단안정 멀티바이브레이터(22)의 출력을 적분회로(LPF)(23)를 통과하게 하여 DC 전압으로 변환한다. In the LED dimming control circuit using the output of the fluorescent lamp dimming ballast according to the present invention, the output of the conventional general fluorescent dimming ballast 1 is only half-wave using capacitors C2 (11), C3 (12) and diode D2 (13). After extracting the half wave and the power supply V1 14 to form a square wave using the comparator 21, the square wave is delayed for a predetermined time using the monostable multivibrator 22 and then the C waveform (Fig. 2), and the output of the above-mentioned monostable multivibrator 22 passes through the integrating circuit (LPF) 23 to convert it into a DC voltage.

그리고, 상기의 적분회로(LPF)(23)를 거쳐서 형성된 DC 전압을 DC 반전 증폭기(24)와 저주파 발진 회로(25)를 이용하여 LED 구동회로의 디밍 신호를 형성하게 되는 것에 의해 기존의 형광등 디밍 안정기의 출력을 본 발명인 제어회로에 입력하여 출력된 디밍 신호로 LED 구동회로를 제어하게 되는 것으로 이루어진다. In addition, the dimming signal of the LED driving circuit is formed using the DC inverting amplifier 24 and the low frequency oscillation circuit 25 by using the DC voltage formed through the integrating circuit (LPF) 23 as described above. The output of the ballast is input to the control circuit of the present invention to control the LED driving circuit with the output dimming signal.

본 발명은 현재 기존의 일반 형광등 디밍 안정기의 점유율이 LED 램프를 디밍 할 수 있는 LED 디밍 안정기의 점유율보다 높은 상황에서 기존의 일반 형광등 디밍 안정기의 교체작업 없이 기존의 일반 형광등 디밍 안정기를 계속해서 사용할 수 있는 장점이 있으며, 또한 일반적으로 DC 전압을 이용하여 LED의 밝기를 제어하는 리니어 디밍 방식과 PWM신호를 이용하여 LED의 점등시간을 조절하여 빛의 밝기를 조절하는 PWM 디밍 방식에 모두 적용될 수 있도록 하여 본 발명의 적용범위를 넓힐 수 있는 효과를 가진다. The present invention can continue to use the conventional general fluorescent dimming ballast without the replacement of the conventional general fluorescent dimming ballast in the situation that the current share of the conventional fluorescent dimming ballast is higher than the share of the LED dimming ballast that can dimm the LED lamp. In addition, in general, it can be applied to both the linear dimming method of controlling the brightness of the LED using DC voltage and the PWM dimming method of controlling the brightness of the light by adjusting the lighting time of the LED using the PWM signal. It has the effect of broadening the scope of the present invention.

도 1은 본 발명의 형광등 디밍 안정기의 출력을 이용한 LED 디밍 제어회로이다.
도 2는 도 1에서 나타낸 본 발명의 형광등 디밍 안정기의 출력을 이용한 LED 디밍 제어회로에서의 각 A, B, C, D, E, F 부의 파형이다.
도 3은 종래의 일반적인 형광등 디밍 안정기의 구조를 나타낸 구조도 이다.1 is an LED dimming control circuit using the output of the fluorescent lamp dimming ballast of the present invention.
2 is a waveform of each of the A, B, C, D, E, F part in the LED dimming control circuit using the output of the fluorescent lamp dimming ballast of the present invention shown in FIG.
Figure 3 is a structural diagram showing the structure of a conventional fluorescent lamp dimming ballast.

이하 첨부된 도면을 참조하면서 본 발명을 상세히 설명한다. 하기에서 본 발명을 설명함에 있어 관련된 공지 기능 또는 구성에 대한 구체적인 설명이 본 발명의 요지를 불필요하게 흐릴 수 있다고 판단되는 경우에는 그 상세한 설명을 생략할 것이다. 그리고 후술되는 용어들은 본 발명에서의 기능을 고려하여 정의된 용어들로서 이는 사용자, 운용자의 의도 또는 관례 등에 따라 달라질 수 있다. 그러므로 그 정의는 본 명세서 전반에 걸친 내용을 토대로 내려져야 할 것이다.Hereinafter, the present invention will be described in detail with reference to the accompanying drawings. In the following description of the present invention, a detailed description of known functions and configurations incorporated herein will be omitted when it may make the subject matter of the present invention rather unclear. The following terms are defined in consideration of the functions of the present invention, and may be changed according to the intentions or customs of the user, the operator, and the like. Therefore, the definition should be based on the contents throughout this specification.

도 1은 본 발명의 형광등 디밍 안정기의 출력을 이용한 LED 디밍 제어회로의 회로도이고, 도 2는 도 1에서 나타낸 본 발명의 형광등 디밍 안정기의 출력을 이용한 LED 디밍 제어회로에서의 각 A, B, C, D, E, F 부의 파형을 나타낸다.1 is a circuit diagram of an LED dimming control circuit using the output of the fluorescent lamp dimming ballast of the present invention, Figure 2 is a, B, C in the LED dimming control circuit using the output of the fluorescent lamp dimming ballast of the present invention shown in FIG. , D, E, and F waveforms are shown.

본 발명은 종래의 일반 형광등 디밍 안정기(1)에 LED 램프를 연결하였을 때 LED 램프의 디밍을 위해 별도의 디밍 제어신호를 사용하지 않고, 기존의 일반 형광등 디밍 안정기(1)의 제어신호를 그대로 이용하여 LED 램프의 디밍을 할 수 있도록 고안된 회로로서, 일반적으로 형광등을 디밍하기 위해서는 형광등 디밍 안정기(1) 출력의 주파수를 가변하여 디밍을 하게 되는데 저조도일때는 형광등 디밍 안정기(1) 출력의 주파수가 높아지게 되고, 고조도일때는 형광등 디밍 안정기(1) 출력의 주파수가 낮아지게 된다. The present invention does not use a separate dimming control signal for dimming an LED lamp when the LED lamp is connected to the conventional general fluorescent dimming ballast (1), and uses the control signal of the conventional general fluorescent dimming ballast (1) as it is. This circuit is designed for dimming LED lamps. In general, in order to dimm a fluorescent lamp, the frequency of the output of the fluorescent lamp dimming ballast (1) is varied by dimming. In low light, the frequency of the fluorescent lamp dimming ballast (1) output becomes high. In case of high illumination, the frequency of the output of the fluorescent lamp dimming ballast 1 is lowered.

상기와 같은 원리를 이용하여 본 발명을 완성한 것으로, 도 1과 도 2를 참조해서 구체적으로 설명하면, The present invention has been completed by using the above principles, and will be described in detail with reference to FIGS. 1 and 2.

도 2는 도 1에서의 A, B, C, D, E, F 부의 파형을 나타낸 것으로서, 도 1에서 A 부의 파형은 도 2에 나타낸 바와 같이 일반 형광등 디밍 안정기(1)의 출력을 C2(11), C3(12) 및 D2(13)를 이용하여 반파만 추출하고, 상기의 반파와 V1(14)을 비교기(21)를 사용하여 구형파를 만들게 된다. 그리고, 상기의 구형파는 도 2의 B파형에 나타내었다. FIG. 2 shows waveforms of A, B, C, D, E, and F in FIG. 1, and the waveform of A in FIG. 1 shows the output of the general fluorescent lamp dimming ballast 1 as shown in FIG. ), C3 (12) and D2 (13) to extract only the half wave, and the half wave and V1 (14) using the comparator 21 to make a square wave. The square wave is shown in the B waveform of FIG. 2.

이 때 만들어진 구형파의 주파수는 일반 형광등 디밍 안정기(1)의 출력주파수와 동일한 주파수이며, 또한, 상기의 구형파를 단안정 멀티바이브레이터(22)를 이용하여 일정시간 동안 지연을 시켜서 만들어낸 파형은 도 2의 C파형이 되고 상기의 C파형은 B파형의 상승 에지에서 트리거 해서 단안정 멀티바이브레이터(22)에 세팅된 일정시간(t)지연회로를 거쳐 형성되게 되며, 이 때 주파수가 높을수록 듀티(Duty)는 커지고 주파수가 낮을수록 듀티(Duty)는 작아지게 된다. The frequency of the square wave produced at this time is the same frequency as the output frequency of the ordinary fluorescent lamp dimming ballast 1, and the waveform generated by delaying the square wave for a predetermined time using the monostable multivibrator 22 is shown in Figure 2 The C waveform is formed by the delayed circuit set in the monostable multivibrator 22 by triggering on the rising edge of the B waveform. At this time, the higher the frequency, the more duty. The larger the) and the lower the frequency, the smaller the duty.

상기의 단안정 멀티바이브레이터(22)의 출력이 적분회로(LPF)(23)를 통과하게 되면 DC 전압으로 변환된다. 상기와 같이 형성된 DC 전압이 도 2의 D 전압이다. 그런데, 상기의 DC 전압이 직접적으로 LED 램프를 디밍 하기에는 LED 구동 회로의 디밍 방식이나 제어 전압 레벨이 각각 다르기 때문에 제약이 따른다. 그러므로 적분회로(LPF)(23)를 거쳐서 형성된 DC 전압을 LED 구동 회로의 디밍 방식이나 제어 전압 레벨에 맞추어줄 필요가 있기 때문에 DC 반전 증폭기(24)와 저주파 발진 회로(25)를 이용하여 LED 구동회로의 디밍 신호를 만들어 주게 된다.When the output of the monostable multivibrator 22 passes through the integration circuit (LPF) 23, it is converted into a DC voltage. The DC voltage formed as described above is the D voltage of FIG. However, the above-mentioned DC voltage is directly limited to dimming the LED lamp because the dimming method and the control voltage level of the LED driving circuit are different. Therefore, since the DC voltage formed through the integrating circuit (LPF) 23 needs to be matched to the dimming method or control voltage level of the LED driving circuit, the LED driving circuit using the DC inverting amplifier 24 and the low frequency oscillating circuit 25 is required. This will produce a dimming signal to.

또한, 일반적으로 LED 구동 회로의 디밍 방식은 DC 전압을 이용하여 LED의 밝기를 제어하는 리니어 디밍방식과 PWM 신호를 이용하여 LED의 점등시간을 조절하여 빛의 밝기를 조절하는 PWM 디밍 방식이 있는데, 본 발명에서는 상기의 두가지 방식 모두에 적용할 수 있도록 구성하였으며, 파형을 도 2의 E 전압과 F 파형으로 나타내었고 이때 PWM 신호를 만들기 위한 발진회로의 주파수는 약 250 ~ 400Hz 사이의 저주파 발진 회로(25)를 사용하였다.In addition, dimming methods of LED driving circuits generally include a linear dimming method for controlling the brightness of the LED using a DC voltage and a PWM dimming method for controlling the brightness of the light by adjusting the lighting time of the LED using a PWM signal. In the present invention, it is configured to be applicable to both of the above schemes, the waveform is shown in the E voltage and F waveform of Figure 2, wherein the frequency of the oscillator circuit for making a PWM signal is a low frequency oscillator circuit (about 250 ~ 400Hz) 25) was used.

이상에서는 설명한 본 발명은 상기한 상세한 설명에 한정되지 아니하며, 본 발명의 요지를 벗어남이 없이 당해 발명이 속하는 분야에서 통상의 지식을 가진 자라면 누구든지 다양한 변형이 가능할 것이다.The present invention described above is not limited to the above detailed description, and various modifications may be made by those skilled in the art without departing from the gist of the present invention.

1. 형광등 디밍 안정기 11. C2 (커패시터)
12. C3 (커패시터) 13. D2 (다이오드)
14. V1 (전원) 21. 비교기
22. 단안정 멀티바이브레이터 23. 적분회로
24. DC 반전 증폭기 25. 저주파 발진 회로
26. 디밍 지원 LED 드라이버(LED Driver with Dimming)1. Fluorescent Dimming Ballast 11.C2 (Capacitor)
12.C3 (capacitor) 13.D2 (diode)
14.V1 (Power) 21.Comparator
22. Monostable Multivibrator 23. Integrating Circuit
24. DC inverting amplifier 25. Low frequency oscillation circuit
26.LED Driver with Dimming

Claims (2)

형광등 디밍 안정기의 출력을 이용한 LED 디밍 제어회로에 있어서,
일반 형광등 디밍 안정기의 출력을 반파만 출력하기 위하여 커패시터(11, 12)와 다이오드(13)로 구성된 회로(A부)와,
구형파(B파형)를 만들기 위해 상기의 회로(A부)에서 출력된 반파와 전원(14)을 동시에 입력하는 비교기(21)와,
상기의 비교기(21)를 통과해 출력된 구형파(B파형)를 일정시간 동안 지연을 시키는 단안정 멀티바이브레이터(22)와,
상기의 단안정 멀티바이브레이터(22)의 출력을 DC 전압으로 변환하는 적분회로(LPF)(23)와,
상기의 적분회로(LPF)(23)에서 출력된 DC 전압을 LED 구동회로의 디밍방식, 또는 제어 전압 레벨에 대응하는 DC 반전 증폭기(24), 저주파 발진 회로(25) 및 디밍 지원 LED 드라이버(LED Driver with dimming)(26)를 포함하여 이루어진 것을 특징으로 하는 형광등 디밍 안정기의 출력을 이용한 LED 디밍 제어회로.In the LED dimming control circuit using the output of the fluorescent lamp dimming ballast,
A circuit (part A) consisting of capacitors 11 and 12 and a diode 13 for outputting only half-waves of the output of a general fluorescent dimming ballast,
A comparator 21 for simultaneously inputting the half wave and the power supply 14 outputted from the circuit (part A) to form a square wave (B waveform),
A monostable multivibrator 22 for delaying the square wave (B waveform) output through the comparator 21 for a predetermined time period,
An integrated circuit (LPF) 23 for converting the output of the monostable multivibrator 22 to a DC voltage,
The DC voltage output from the integrated circuit (LPF) 23 is a dimming method of the LED driving circuit or the DC inverting amplifier 24 corresponding to the control voltage level, the low frequency oscillating circuit 25 and the dimming supporting LED driver (LED). LED dimming control circuit using the output of the fluorescent lamp dimming ballast, characterized in that it comprises a driver with dimming. 청구항 1에 있어서, PWM 신호를 만들기 위한 발진회로의 주파수가 250Hz 내지 400Hz 인 것을 특징으로 하는 형광등 디밍 안정기의 출력을 이용한 LED 디밍 제어회로. The LED dimming control circuit using the output of the fluorescent lamp dimming ballast, characterized in that the frequency of the oscillating circuit for producing a PWM signal is 250Hz to 400Hz.
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