KR101216677B1 - Ｌｅｄ조명용 ａｃ－ｄｃ컨버터의 제어기 - Google Patents

Ｌｅｄ조명용 ａｃ－ｄｃ컨버터의 제어기 Download PDF

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Abstract

본 발명은 빌딩이나 가정에서 사용되는 AC100~AC250V 내외의 전기를 사용해서 LED조명을 제어하는 AC-DC컨버터의 제어기에 관한 것으로, 더욱 상세하게는 LED조명의 밝기를 효과적으로 제어할 수 있는 LED조명용 AC-DC컨버터의 제어기에 관한 것이다.
본 발명에 따른 LED조명용 AC-DC컨버터의 제어기는 간단한 회로구성으로 AC파워오프 시 정보를 측정하고 기억할 수 있으며, 케페시터나 저항과 같은 간단한 전자부품을 이용하여 편리하게 밝기조절 동작과 AC파워온오프기록기의 기능을 선택하고 조절할 수 있는 효과가 있다.

Description

ＬＥＤ조명용 ＡＣ－ＤＣ컨버터의 제어기{A Controller of AC-DC Converter for LED lighting}
본 발명은 빌딩이나 가정에서 사용되는 AC100~AC250V 내외의 전기를 사용해서 LED조명을 제어하는 AC-DC컨버터의 제어기에 관한 것으로, 더욱 상세하게는 LED조명의 밝기를 효과적으로 제어할 수 있는 LED조명용 AC-DC컨버터의 제어기에 관한 것이다.
빌딩 및 실내용 AC전기를 이용하여 LED조명을 구현하기 위해서 LED용 AC-DC컨버터를 사용하며, 이를 제어하는 장치가 AC-DC컨버터제어기이다. AC-DC컨버터와 AC-DC컨버터 제어기에 의해 조절되는 LED조명등의 점등 및 소등을 위해 주로 벽면에 부착된 AC전력스위치를 사용한다.
LED조명의 밝기를 조정하려면 밝기제어용 콘솔을 벽면에 설치해야하고 이 콘솔과 전등 사이에 별도의 유무선 통신선로를 설치해야 하는 문제가 있었다. 이를 해결하기 위한 한 가지 수단으로 기존의 벽면스위치를 주어진 시간에 켜고 끄는 동작을 반복할 때 이러한 온오프이력정보를 기반으로 LED조명의 밝기를 조절하는 장치가 사용될 수 있으며 이에 대한 연구가 진행되고 있다.
AC-DC컨버터의 제어기가 온오프정보를 기억하기 위해서는, AC전력이 차단되었을 때 AC-DC컨버터 제어기에 전기에너지가 공급되고 있어야 한다. 이를 해결하기 위한 한 가지 방법은 AC전력이 차단되었을 때 전기에너지를 공급하기 위한 대용량의 배터리를 장착하는 방법이 있다. 그러나 이는 회로를 복잡하게 하고 추가적인 비용을 증가시키며 전체 AC-DC컨버터의 수명을 단축시키는 문제가 있다.
한편, AC-DC컨버터 제어기가 온오프정보를 이용하여 밝기조절동작 기능을 가질 경우, 다양한 밝기조절동작을 미리 설정해두고, 사용자가 다양한 밝기조절동작 중 일부를 쉽게 선택할 수 있도록 할 필요가 있다.
본 발명이 해결하고자 하는 기술적 과제는 AC100V~AC250V 사이의 AC전원을 사용하는 건물의 조명을 제어하는데 있어서, 간단한 전자부품을 이용하여 AC 전력선의 파워온오프 정보를 측정하고 기억함으로써 LED 조명의 점등, 소등 및 밝기조정 등의 동작을 효과적으로 조절할 수 있는 LED조명용 AC-DC컨버터의 제어기를 제공하는데 있다.
상기 기술적 과제를 이루기 위한 본 발명의 일 실시예에 따른 LED조명용 AC-DC컨버터의 제어기는, AC파워온오프신호(s1)를 입력받아서 AC전력선(LN1a,LN1b)의 파워온횟수, 파워오프횟수, 파워온시간 및 파워오프시간에 대한 온오프정보를 측정하고 AC파워온오프기록신호(s2)를 출력하는 AC파워온오프기록기(110); 외부와 연결되는 제1설정단자(N1)의 전압 또는 전류에 따라 제1설정신호(s6)를 발생시키는 제1센싱회로(121); 상기 AC파워온오프기록신호(s2) 및 상기 제1설정신호(s6)에 응답하여 밝기기준신호(s3)를 생성하는 밝기기준신호발생기(120);상기 LED조명용 AC-DC컨버터에서 측정된 전압 또는 전류를 처리하여 AC-DC컨버터상태신호(s4)를 출력하는 전기신호처리회로(130); 및 상기 AC-DC컨버터상태신호(s4)를 이용하여 상기 밝기기준신호(s3)에 대응되는 밝기를 구현하기 위해 스위칭신호(s5)를 생성하는 스위칭신호발생기(140);를 구비하는 것을 특징으로 한다.
상기 기술적 과제를 이루기 위한 본 발명의 다른 일 실시예에 따른 LED조명용 AC-DC컨버터의 제어기는, AC파워온오프신호(s1)를 입력받아서 AC전력선(LN1a,LN1b)의 파워온횟수, 파워오프횟수, 파워온시간 및 파워오프시간에 대한 온오프정보를 측정하고 AC파워온오프기록신호(s2)를 출력하는 AC파워온오프기록기(110); 상기 AC파워온오프기록신호(s2)에 응답하여 밝기기준신호(s3)를 생성하는 밝기기준신호발생기(120); 상기 LED조명용 AC-DC컨버터에서 측정된 전압 또는 전류를 신호 처리하는 전기신호처리회로(130); 및 상기 전기신호처리회로의 출력신호인 AC-DC컨버터상태신호(s4)를 이용하여 상기 밝기기준신호(s3)에 대응되는 밝기를 구현하기 위해 스위칭신호(s5)를 생성하는 스위칭신호발생기(140);를 포함하되, 상기 스위칭신호발생기(140)에 전기를 공급하는 제1전원공급단자(NP1)로 부터 분리되어 있으며 상기 AC파워온오프기록기(110)에 전기를 별도로 공급하는 제2전원공급단자(NP2); 또는 상기 AC전력선에 전기가 들어오지 않을 때 상기 AC파워오프기록기(110)는 동작시키고 상기 스위칭신호발생기(140)는 동작을 정지시켜서 전기에너지 소모를 줄이는 전원관리회로(150)를 더 구비하는 것을 특징으로 한다.
본 발명에 따른 LED조명용 AC-DC컨버터의 제어기는 소 용량의 케페시터로 AC파워오프 시 정보를 측정하고 기억할 수 있으며, 케페시터나 저항과 같은 간단한 전자부품을 이용하여 편리하게 밝기조절 동작과 AC파워온오프기록기의 기능을 선택하고 조절할 수 있는 효과가 있다.
도 1은 일반적인 LED용 AC-DC컨버터와 본 발명에 따른 LED조명용 AC-DC컨버터의 제어기의 연결을 나타낸 블록도이다.
도 2는 본 발명에 따른 LED조명용 AC-DC컨버터의 제어기의 AC파워센서의 일실시예를 나타내는 도면이다.
도 3은 본 발명에 따른 LED조명용 AC-DC컨버터의 제어기의 AC파워센서의 다른 실시예를 나타내는 도면이다.
도 4는 본 발명에 따른 LED조명용 AC-DC컨버터의 제어기의 AC파워센서의 또 다른 실시예를 나타내는 도면이다.
이하에서는 본 발명의 구체적인 실시 예를 도면을 참조하여 상세히 설명하도록 한다.
도 1은 일반적인 LED용 AC-DC컨버터와 본 발명에 따른 LED조명용 AC-DC컨버터의 제어기의 연결을 나타낸 블록도이다.
도 1을 참고하면 본 발명에 따른 LED조명용 AC-DC컨버터의 제어기는 LED조명용 AC-DC컨버터(10)와 연결되어 상기 LED조명용 AC-DC컨버터(10)를 제어한다.
일반적인 LED조명용 AC-DC컨버터(10)는 통상 AC100V~AC250V내외의 전압을 정류하여 DC로 변환하는 정류회로(1), 정류된 전기의 고주파성분을 제거하기 위한 저역통과필터(2), 저역통과필터를 통과한 DC를 이용하여 LED에 적절한 전류로 공급하기 위한 DC-DC컨버터(3)로 구성되어 있다.
상기 정류회로(1), 저역통과필터(2), DC-DC컨버터(3)은 본 발명의 AC-DC컨버터제어기와 연결되어 사용되는 일반적인 AC-DC컨버터의 구성요소의 일예이며 세부의 상세한 회로방식 및 구성요소는 특별한 형태로 제한하지 않는다. 상기 정류회로(1)의 일례는 도1과 같이 제1다이오드(D1a,D1b,D1c,D1d)로 구성된 전파 정류회로로 구현될 수 있다.
도 1에 도시된 바와 같이 본 발명에 따른 LED조명용 AC-DC컨버터의 제어기는 AC파워온오프기록기(110), 제1센싱회로(121), 밝기기준신호발생기(120), 전기신호처리회로(130), 스위칭신호발생기(140) 및 전원관리회로(150)을 구비한다.
상기 AC파워온오프기록기(110)는 AC파워온오프신호(s1)를 입력받아서 AC전력선(LN1a,LN1b)의 파워온횟수, 파워오프횟수, 파워온시간 또는 파워오프시간 등의 온오프정보를 측정하여 AC파워온오프기록신호(S2)를 출력한다.
상기 AC파워온오프기록기(110)는 전력스위치를 껏다가 켜는 동작을 수회 반복할 때 AC파워센서에서 들어오는 신호인 AC파워온오프신호(s1)을 이용하여 AC전력선의 온오프정보를 기록하고 온오프정보를 출력하는 장치이다. 상기 온오프정보는 파워온횟수 또는 파워오프횟수 또는 파워온시간 또는 파워오프시간 중의 하나가 될 수 있다.
상기 파워오프시간과 파워온시간은 사용자가 LED조명등의 스위치를 켯다가 끄는 동작을 반복할 때, 켜진 횟수는 파워온횟수이고, 켜져 있는 시간을 파워온시간이며, 꺼진 횟수는 파워오프횟수이고, 꺼져 있는 시간은 파워오프시간이다.
일례로 LED조명등의 시간t=0에서 스위치를 켠 후, 시간t=0.9초에서 끄고 시간t=1.3초에서 다시 켜고, 시간t=1.8초에서 다시 끄고 시간t=2.1초에서 다시 켜면, 파워온횟수는 3이고, 파워오프횟수는 2이고, 파워온시간은 각각 0.9초(0.9-0)와 0.5초(1.8-1.3)이며, 파워오프시간은 각각 0.4초(1.3-0.9)와 0.3초(2.1-1.8)가 된다.
한편, 상기 밝기기준신호발생기(120)는 상기 AC파워온오프기록기(110)의 AC파워온오프기록신호(s2) 만에 의존하여 밝기기준신호(s3)를 생성할 수 도 있다.
AC파워온오프기록신호(S2)에만 의존하여 밝기기준신호를 생성하는 첫째 례로, 밝기기준신호발생기는, 파워온횟수가 1이면 최대밝기에 대한 밝기기준신호를 출력하고 파워온횟수가 2이면 최대밝기의 50%에 대응되는 밝기기준신호를 출력하고 파워온횟수가 3이면 최대밝기의 25%에 대응되는 밝기기준신호를 출력하도록 사전에 설정될 수 있다. 이 경우 LED조명등의 밝기는 켜는 동작을 한번 할 때마다 점점 어두워진다.
두 번째 례로 상기 밝기기준신호발생기는 파워온시간을 이용하여 밝기기준신호를 출력하도록 사전에 설정될 수 있다. 일례로 전력스위치를 켜면 시간에 비례하여 계속 밝기가 증가하다가 현재 밝기를 유지하고 싶으면, 사전에 정해진 초기화시간이내에 껏다가 다시 켜면 끄기 직전의 밝기기준신호를 출력하도록 설정될 수 있다.
세 번째 례로 밝기기준신호발생기는 전력스위치를 켯다가 끄고 나서 다시 켤 때, 꺼져 있었던 시간 즉 파워오프시간이 증가하면 밝기가 줄어들도록 사전에 설정될 수 있다.
상기 몇 가지 예는, AC파워온횟수, 파워오프횟수, 파워온시간, 파워오프시간에 의해 밝기기준신호를 변화시키는 예이며, 밝기조절을 위한 다양한 방법을 사전에 설정할 수 있다.
상기 제1센싱회로(121)는 외부와 연결되는 제1설정단자(N1)의 전압 또는 전류에 따라 제1설정신호(s6)를 출력하여 밝기기준신호발생기(120)에 공급한다.
상기 밝기기준신호발생기(120)는 상기 AC파워온오프기록기(110)의 출력신호인 AC 파워온오프신호(s2)와 제1설정신호(s6)에 응답하여 밝기기준신호(s3)를 생성할 수도 있다.
상기 밝기기준신호발생기(120)가, 파워온횟수, 파워오프횟수, 파워온시간 및 파워오프시간중 적어도 하나 이상의 파워 온오프정보를 기반으로 사전에 여러 가지 밝기조절동작을 할 수 있도록 구현되어 있을 경우에, 제1설정단자(N1)는 이들 여러 가지 밝기조절동작들 중 하나를 선택하거나 밝기조절동작의 세부적인 특성을 변경시키는데 사용될 수 있다.
일례로, 상기 제1설정단자(N1)에 5V가 연결되어 있으면 파워온횟수에 따른 밝기변화 동작을 하게하고, 0V가 연결되어 있으면 파워온시간에 따른 밝기변화 동작이 선택되도록 할 수 있다.
다른 일례로, 제1설정단자(N1)에 1kOhm의 저항이 연결되어 있으면 한번 껐다가 켤 때 마다 10%씩 밝기가 감소하는 동작을 하고, 만약 2kOhm의 저항이 연결되어 있으면 한번 껐다가 켤 때 마다 20%씩 밝기가 감소하는 동작을 선택하도록 할 수 있다. 이때, 제1센싱회로(121)는 제1설정단자에 연결된 저항값에 따라 달라지는 제1설정단자의 전압을 감지하여 상기 저항값에 따른 제1설정신호(s6)를 발생시킨다.
따라서, 상기 제1설정단자(N1)는 여러 가지 밝기조절동작을 하도록 한번 설계 제작된 밝기기준신호발생기를 그대로 사용하면서 사용자가 쉽게 밝기조절동작을 변경하거나 선택할 수 있도록 하는데 사용된다.
상기 제1설정단자(N1)의 전압이나 전류를 변경시키는 방법으로는 직접 전압을 가하거나 전류를 흘리는 방법이 있다. 다른 방법으로 상기 제1설정단자(N1)에 저항을 연결하거나 케페시터를 연결하면 이에 대응되는 전압이 제1설정단자(N1)에 발생하도록 회로를 구성할 수 있다.
이때, 상기 제1센싱회로(121)는 상기 제1설정단자(N1)의 전압이나 전류를 측정하여 대응되는 신호를 발생시키는 역할을 한다. 일례로, 제1설정단자에 연결되는 저항값이 달라지면, 제1센싱회로가 상기 제1설정단자의 전압이나 전류를 감지하게 되고, 제1설정단자(N1)에 연결된 저항값에 대응되는 제1설정신호(s6)를 발생시킨다.
상기 제1설정단자(N1)의 단자전압이나 전류에 따라 어떤 종류의 밝기조절동작을 설정할 지는, 본 발명의 AC-DC컨버터 제어기를 제작할 때 정해질 수 있고, 사용자는 AC-DC컨버터 제어기가 제작된 뒤에도, 본 발명의 AC-DC컨버터제어기의 제1설정단자(N1)의 단자전압이다 단자전류를 바꿔서, 쉽게 사전에 정의된 다양한 밝기조절동작 중 하나를 선택하거나 밝기조절동작의 세부특성을 변경시킬 수 있는 장점이 있다.
따라서 제1설정신호(s6)를 이용할 경우, 상기 발기기준신호발생기(120)는 상기 온오프정보에 의존하여 둘 이상의 밝기기준신호를 생성하는 동작이 미리 설정되어 있을 경우, 상기 제1설정신호(s6)는 상기 둘 이상의 동작 중에서 특정한 한 개의 동작으로 결정하게 하는 것을 특징으로 한다.
밝기를 처음부터 다시 조절하기 위해서는 상기 AC파워온오프기록기(110) 내부의 온오프정보가 초기화되어야 한다. 일례로 AC전력선이 파워오프상태가 되면 AC파워센서의 출력신호는 0으로 되고 초기화시간(tin)보다 긴 시간동안 파워오프상태를 유지하면 초기화되고, 이후 다시 파워온상태가 되면 처음부터 다시 밝기를 변경할 수 있다.
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상기 전기신호처리회로(130)는 상기 LED조명용 AC-DC컨버터에서 측정된 전압 또는 전류를 신호 처리하여 AC-DC컨버터상태신호(S4)를 생성한다.
상기 DC-DC컨버터(3)의 적절한 전류나 전압조절을 위해 내부의 임의 가지의 전류나 노드 사이의 전압을 측정할 필요가 있다. 상기 전기신호처리회로(130)는 상기 DC-DC컨버터 내부에서 측정된 전압이나 전류 신호를 처리하는 회로이다. 전기신호처리회로(130)에서 처리된 신호는 AC-DC컨버터의 전압상태나 전류상태에 관한 정보를 포함하고 있으며 AC-DC컨버터상태신호(s4)로 출력된다. 전기신호처리회로(130)는 전압신호나 전류 신호를 정확히 가져오기 위해 입력임피던스는 높고 출력임피던스는 낮은 버퍼가 포함될 수 있다. 측정된 AC-DC컨버터상태신호(s4)는 스위칭신호발생기(140)로 전송된다.
상기 스위칭신호발생기(140)는 상기 AC-DC컨버터상태신호(s4)를 이용하여 상기 밝기기준신호(s3)에 대응되는 밝기를 구현하기 위해 상기 AC-DC 컨버터 내부에 설치된 전력용 트랜지스터(미도시)의 제어단자에 가해지는 스위칭신호(s5)를 생성한다.
스위칭형 DC-DC컨버터 내부에는 한개 이상의 컨덕터에 흐르는 전류를 스위칭하는 스위칭소자가 있다. 상기 스위칭신호발생기(140)는 밝기기준신호(s3)에 대응되는 밝기를 구현하기위해 상기 DC-DC컨버터(3)내부의 스위칭트랜지스터를 스위칭하게 된다.
상기 스위칭트랜지스터를 스위칭하기 위해서 스위칭트랜지스터구동회로(미도시)가 필요하다. 스위칭신호발생기(140)가 있는 부분과 상기 스위칭트랜지스터구동회로(미도시)의 기준전위가 다르면 커플링회로(미도시)가 사용될 수 있다.
밝기기준신호(s3)가 주어졌을 때 밝기기준신호에 대응되는 밝기를 얻기 위한, 시간적 스위칭 방법은 본 발명의 범위 밖의 사항으로서 기존의 스위칭형 DC-DC컨버터의 운전방식으로 구현될 수 있으며 상세한 설명은 생략한다.
상기 밝기기준신호에 대응되도록 하는 스위칭신호발생의 일례로, 가변 듀티비를 가지고 일정한 주파수의 펄스를 출력하는 스위칭신호를 이용할 수 있다. 스위칭신호(s5)에의해 DC-DC컨버터 내부의 스위칭트랜지스터가 스위칭동작을 하면 DC-DC컨버터 내부의 전류나 전압이 달라지고 이는 상기 전기신호처리회로(130)을 통해서 측정되고 DC-DC 컨버터 내부의 전류나 전압이 제어된다.
본 발명에 따른 LED조명용 AC-DC컨버터의 제어기는 제2전원공급단자(NP2) 또는 전원관리회로(150)를 더 구비할 수 있다.
상기 제2전원공급단자(NP2)는 상기 스위칭신호발생기(140)에 전기를 공급하는 제1전원공급단자(NP1)로부터 분리되어 있으며 상기 AC파워온오프기록기(110)에 별도로 전기를 공급한다.
상기 전원관리회로(150)는 상기 AC전력선에 전기가 들어오지 않을 때 상기 AC파워오프기록기(110)는 동작시키고 상기 스위칭신호발생기(140)는 동작을 정지시켜서 전기에너지 소모를 줄이는 역할을 한다.
본 발명에 따른 LED조명용 AC-DC컨버터의 제어기는, AC전력선에 공급되는 전원이 온 오프 되는 상태를 측정하고 기록해야 한다. 이때 AC전원이 순간적으로 차단된 상태에서도 초기화시간(tin) 이내에는 상기 온오프정보 대한 기록을 유지해야 한다. AC파워 오프 시 AC-DC컨버터는 전기에너지를 담고 있는 내부의 에너지 저장소자로부터 전기를 공급받게 되고 짧은 시간에 모든 전하가 소진된다.
AC파워오프 시 전력을 가장 많이 소비하는 장치는 LED이다. AC파워가 오프상태에 갔을 때, 가능한 한 빨리 LED에 공급되는 전력을 정지시키기 위해서는 스위칭 신호발생기(140)에서 발생하는 스위칭신호(s5)를 정지시키면 된다. 상기 전원관리회로(150)는 AC파워온오프신호(s1)를 이용하여 AC파워오프 상태를 감지하여 경로s2a를 통해 제어신호를 보내서 스위칭신호발생기(140)를 정지시키고, 상기 AC파워온오프기록기(110)에는 전기를 계속 공급하여 상기 온오프정보에 대한 기록을 상기 초기화시간(tin) 이상 유지한다.
따라서, 상기 전원관리회로(150)는 상기 AC파워온오프신호(s1)을 입력받아서 AC전력선의 파워온오프 상태를 판단하고, AC전력선에 전기가 들어오지 않는 파워오프상태가 되면 상기 AC파워오프기록기(110)는 동작시키고 상기 스위칭신호발생기(140)는 동작을 정지시켜서 전기에너지 소모를 줄인다.
한편, AC파워오프 시 AC파워온오프기록기(110)에 초기화시간(tin)이상 전기를 공급하기 위한 다른 방법으로, 전력소모가 많은 스위칭신호발생기(140)를 포함하는 회로로부터 AC파워온오프기록기(110)에 전기를 공급하는 전원공급단자를 분리하는 방법이 있다.
일례로, 도 1에 도시된 바와 같이 제1전원공급단자(NP1)와 경로p1을 통하여 스위칭신호발생기(140), 전기신호처리회로(130), 밝기기준신호발생기(120) 및 제1센싱회로(121)에 전기가 공급되며, 제2전원공급단자(NP2)와 경로p2를 통하여 AC파워온오프기록기(110)에 전기가 공급된다.
상기 제2전원공급단자(NP2)의 접지단자(NGb)는 상기 제1전원공급단자(NP1)의 접지단자(NGa)에 공통으로 연결 되어 사용하는 것이 바람직하다.
도 2 내지 도 4는 본 발명에 따른 LED조명용 AC-DC컨버터의 제어기의 AC파워센서를 나타내는 도면이다.
도 1 내지 도 4에 도시된 바와 같이 본 발명에 따른 LED조명용 AC-DC컨버터의 제어기는 상기 두 개의 AC전력선의 파워온오프 상태를 측정하여 상기 AC파워온오프신호(s1)를 출력하는 AC파워센서(160)를 더 구비할 수 있다.
AC파워센서(160)는 LED조명등을 위해 사용되는 전기가 AC전력선으로 공급되고 있는 상태인지 차단된 상태인지를 측정하기 위한 센서이다. 통상 두 개의 AC전력선(LN1a,LN1b) 양단의 전압을 직접 측정하면 AC전력선에 전기가 공급되고 있는지 알 수 있다.
도 1의 AC전력선의 온오프 상태를 측정하기 위해 AC파워센서를 AC전력선(LN1a,LN1b)양단에 접속시키면, AC-DC컨버터의 제어기의 기준전위(NGa,NGb)와 달라서 AC파워센서를 간단히 제어기에 쉽게 접속시킬 수가 없다.
도 1에서 기준전위NGa와 기준전위NGb는 둘다 본 발명의 AC-DC컨버터 제어기의 기준전위와 동일한 단자이다. 기준전위가 동일하면 측정된 AC파워센서의 출력신호를 AC-DC컨버터 제어기회로와 그대로 접속 시킬 수 있다.
도 2에 도시된 AC파워센서(160)는 입력단자가 상기 두 개의 AC전력선 중 하나의 전력선의 일 단자(N11 또는 N12) 및 상기 두 개의 AC전력선으로 들어오는 전기를 정류하는 정류회로의 출력 측 저전압단자(N14)에 각각 연결된다.
도 3에 도시된 AC파워센서(160)는 입력단자가 상기 두 개의 AC전력선으로 들어오는 전기를 정류하는 정류회로의 출력 측 고전압단자(N13) 및 상기 정류회로의 출력 측 저전압단자(N14)에 각각 연결된다.
도 4에 도시된 AC파워센서(160)는 입력단자가 상기 두 개의 AC전력선으로 들어오는 전기를 정류하는 정류회로의 출력 측 고전압단자(N13) 및 상기 정류회로의 출력 측 저전압단자(N14)에 각각 연결된다. 또한 상기 정류회로의 출력 측 고전압단자(N13)와 리플전압을 줄이기 위한 저역필터(2)의 사이에 제5다이오드(D5)가 설치되어 있다.
AC전력선로의 전압이 오프상태에 갈 때, 상기 제5다이오드(D5)는 저역필터(2)에 저장된 전하가 빠져나와서 정류회로(1)의 출력 측 고전압단자(N13)로 흐르는 것을 막기 때문에 AC파워가 오프상태에 있으면 이를 빨리 감지할 수 있다.
도 2 내지 도 4에 도시된 AC파워센서(160)는 전위가 AC-DC컨버터제어기의 다른 회로의 기준전위(NGa,NGb)와 동일하게 되어 다른 회로에 쉽게 접속시킬 수 있다.
도 2 내지 도 4에 도시된 AC파워센서(160)는 입력단자에 가해지는 전압을 감쇄시켜서 출력전압으로 내보내는 전압감쇄회로를 사용하여 구현될 수 있다.
통상 AC-DC컨버터의 제어기 내부의 신호처리를 위한 회로들은 5V 내외의 낮은 전압으로 구동된다. AC100V~AC250V내외의 높은 전압의 온오프상태를 감지하기 위해 전압감쇄기를 이용하여 신호처리가 용이한 낮은 전압으로 줄인 다음 이를 측정한다. 전압감쇄기의 입력단자에 높은 AC전압을 가해지면 전압감쇄기의 출력단자는 5V내외의 낮은 전압이 출력된다.
상기 AC파워센서(160)를 전압감쇄기로 구현하는 경우, 도 2 내지 도 4에 도시된 바와 같이 두 개의 전자소자 Z1과 Z2, Z3와 Z4, Z5와 Z6를 각각 직렬로 연결하고, 전체의 양단을 입력단자로 하고, 각 AC파워센서들의 일부 전자소자(Z2, Z4,Z6)의 양단을 출력으로 하는 전압감쇄기를 이용할 수 있다.
더욱 구체적인 실시예로, 상기 전압감쇄기를 구성하는 전자소자들(Z1,Z2,Z3,Z4,Z5,Z6)은 모두 저항으로 대치될 수 있으며, 일부 전자소자(Z1,Z3,Z6)는 저항으로 구현되고 일부 전자소자(Z2,Z4,Z6)는 제너다이오드와 같은 전자소자로도 구현될 수 있다.
도 2 내지 도 4에 도시된 AC파워센서(160)는 각각 출력측단자로 부터 입력측단자로 흐르는 역방향 전류를 차단하는 제3다이오드, 제4다이오드 및 제6다이오드가 각각 더 포함되도록 구성할 수 있다.
본 발명의 AC-DC컨버터 제어기는 AC전력선의 전기가 차단된 상태에서도 차단된 시간 즉 파워오프시간을 측정할 필요가 있다.
일례로 상기 AC파워온오프기록기가 AC전력선의 전기가 차단된 상태에서 상기 파워오프시간을 측정하는 경우 도2와 도3및 도4와 같이 구현될 수 있다. 도2의 제3다이오드(D3)와 도3의 제4다이오드(D4) 및 도4의 AC파워센서(160)의 제6다이오드는 각각의 AC파워센서의 출력단자로부터 입력 측 단자로 흐르는 역방향 전류를 차단하여 AC파워온오프기록기의 전하가 불필요하게 빠져 나가는 것을 방지하여 AC파워온오프기록기가 파워오프시간을 원활히 측정하도록 한다.
본 발명에 따른 LED조명용 AC-DC컨버터의 제어기는 외부와 연결되는 제2설정단자(N2)의 전압 또는 전류에 따라 제2설정신호(s7)를 발생시키는 제2센싱회로(114)를 더 구비할 수 있으며 상기 제2설정신호(s7)에 따라 AC파워온오프기록기(110)에 기록된 온오프정보를 초기화시킬 수 있다.
이때 초기화시간(tin)은 상기 제2설정단자(N2)의 전압이나 전류에 따라 결정되도록 할 수 있다. 상기 초기화시간(tin) 이상 AC파워오프 상태가 지속되면 AC파워온오프기록기(110)에 기록된 온오프정보는 초기화되어 밝기조절동작을 처음부터 다시 설정할 수 있도록 한다.
일례로, 제2설정단자(N2)에 1k 오옴(Ohm)의 저항이 연결되어 있으면 상기 초기화시간(tin)이 1초로 설정되고, 만약 2k 오옴(Ohm)의 저항이 연결되어 있으면 상기 초기화시간(tin)이 2초로 설정되도록 구현할 수 있다. 이때, 제2센싱회로(114)는 제2설정단자(N2)에 연결된 저항(200)값에 따라 달라지는 제2설정단자(N2)의 전압을 감지하여 상기 저항값에 따른 제2설정신호(s7)를 발생시킨다.
한편, 본 발명에 따른 LED조명용 AC-DC컨버터의 제어기의 제2전원공급단자(NP2)를 상기 제1전원공급단자(NP1)의 영향으로부터 보호하는 한 가지 방법으로, 상기 제1전원공급단자(NP1)와 상기 제2전원공급단자(NP2)의 사이에 연결되며 상기 제2전원공급단자로부터 상기 제1전원공급단자로 전류가 흐르는 것을 방지하는 제2다이오드(D2)를 더 포함하도록 하여 상기 제2전원공급단자를 상기 제1전원공급단자로부터 보호할 수 있다.
AC파워오프 시 AC파워온오프에 대한 측정동작 및 기록을 유지하기 위해 상기 AC파워온오프기록기(110)를 위한 별도의 제2전원공급단자(NP2)를 구비하고 이 전원공급단자에 케페시터(CP2)를 부착하는 방법이 있다. AC파워오프 시 제1전원공급단자(NP1)에 부착된 케페시터(CP1)의 전기에너지가 모두 소모되어도 상기 제2다이오드(D2)가 상기 제2전원공급단자에 연결된 케페시터(CP2)로부터 전하가 빠져 나가는 것을 방지하므로 제2전원공급단자는 제1전원공급단자와 분리되어 보호된다.
한편, 원활한 동작을 위해 상기 제2전원공급단자에 연결된 케페시터(CP2)는 초기화시간(tin)이상 전기에너지를 AC파워온오프기록기(110)에 공급할 수 있어야 한다. 바람직하게는 도 1의 점선으로 구분된 각각의 블록(10, 100)들은 모듈이나 칩 형태로 제작될 수 있지만 이 사항은 본 특허의 범위로 제한하지는 않는다.
살펴본 바와 같이 본 발명에 따른 LED조명용 AC-DC컨버터의 제어기에 의하면 AC전력이 차단되었을 때, 간단한 회로구성으로 AC파워 온오프정보를 측정하고 기억할 수 있다. 또한 본 발명의 AC전력선의 파워 온오프정보에 의해 제어되는 AC-DC컨버터 제어기는 케페시터나 저항과 같은 간단한 전자부품을 이용하여 편리하게 밝기조절동작과 AC파워온오프기록기의 기능을 조절할 수 있는 장점이 있다.
이상에서는 본 발명에 대한 기술사상을 첨부 도면과 함께 서술하였지만 이는 본 발명의 바람직한 실시 예를 예시적으로 설명한 것이지 본 발명을 한정하는 것은 아니다. 또한 본 발명이 속하는 기술 분야에서 통상의 지식을 가진 이라면 누구나 본 발명의 기술적 사상의 범주를 이탈하지 않는 범위 내에서 다양한 변형 및 모방이 가능함은 명백한 사실이다.

Claims (18)

  1. LED조명용 AC-DC컨버터의 제어기에 있어서,
    AC파워온오프신호(s1)를 입력받아서 AC전력선(LN1a,LN1b)의 파워온횟수, 파워오프횟수, 파워온시간 및 파워오프시간에 대한 온오프정보를 측정하고 AC파워온오프기록신호(s2)를 출력하는 AC파워온오프기록기(110);
    외부와 연결되는 제1설정단자(N1)의 전압 또는 전류에 따라 제1설정신호(s6)를 발생시키는 제1센싱회로(121);
    상기 AC파워온오프기록신호(s2) 및 상기 제1설정신호(s6)에 응답하여 밝기기준신호(s3)를 생성하는 밝기기준신호발생기(120);
    상기 LED조명용 AC-DC컨버터에서 측정된 전압 또는 전류를 처리하여 AC-DC컨버터상태신호(s4)를 출력하는 전기신호처리회로(130);
    상기 AC-DC컨버터상태신호(s4)를 이용하여 상기 밝기기준신호(s3)에 대응되는 밝기를 구현하기 위해 스위칭신호(s5)를 생성하는 스위칭신호발생기(140);를 구비하는 것을 특징으로 하는 LED조명용 AC-DC컨버터의 제어기.
  2. 제1항에 있어서,
    상기 스위칭신호발생기(140)에 전기를 공급하는 제1전원공급단자(NP1)로 부터 분리되어 있으며 상기 AC파워온오프기록기(110)에 전기를 별도로 공급하는 제2전원공급단자(NP2); 또는
    상기 AC전력선에 전기가 들어오지 않을 때 상기 AC파워온오프기록기(110)는 동작시키고 상기 스위칭신호발생기(140)는 동작을 정지시켜서 전기에너지 소모를 줄이는 전원관리회로(150)를 더 구비하는 것을 특징으로 하는 LED조명용 AC-DC컨버터의 제어기.
  3. LED조명용 AC-DC컨버터의 제어기에 있어서,
    AC파워온오프신호(s1)를 입력받아서 AC전력선(LN1a,LN1b)의 파워온횟수, 파워오프횟수, 파워온시간 및 파워오프시간에 대한 온오프정보를 측정하고 AC파워온오프기록신호(s2)를 출력하는 AC파워온오프기록기(110);
    상기 AC파워온오프기록신호(s2)에 응답하여 밝기기준신호(s3)를 생성하는 밝기기준신호발생기(120);
    상기 LED조명용 AC-DC컨버터에서 측정된 전압 또는 전류를 처리하여 AC-DC컨버터상태신호(s4)를 출력하는 전기신호처리회로(130);
    상기 AC-DC컨버터상태신호(s4)를 이용하여 상기 밝기기준신호(s3)에 대응되는 밝기를 구현하기 위해 스위칭신호(s5)를 생성하는 스위칭신호발생기(140);를 포함하되,
    상기 스위칭신호발생기(140)에 전기를 공급하는 제1전원공급단자(NP1)로 부터 분리되어 있으며 상기 AC파워온오프기록기(110)에 전기를 별도로 공급하는 제2전원공급단자(NP2); 또는
    상기 AC전력선에 전기가 들어오지 않을 때 상기 AC파워온오프기록기(110)는 동작시키고 상기 스위칭신호발생기(140)는 동작을 정지시켜서 전기에너지 소모를 줄이는 전원관리회로(150)를 더 구비하는 것을 특징으로 하는 LED조명용 AC-DC컨버터의 제어기.
  4. 제1항 또는 제3항에 있어서,
    상기 AC전력선은 두 개의 선로로 구성되어 있으며,
    상기 두 개의 AC전력선의 파워온오프 상태를 측정하여 상기 AC파워온오프신호(s1)를 출력하는 AC파워센서(160)를 더 구비하되,
    상기 AC파워센서는,
    입력단자가 상기 두 개의 AC전력선 중 하나의 전력선의 일 단자(N11 또는 N12) 및 상기 두 개의 AC전력선으로 들어오는 전기를 정류하는 정류회로의 출력 측 저전압단자(N14)에 각각 연결되는 것을 특징으로 하는 LED조명용 AC-DC컨버터의 제어기.
  5. 제4항에 있어서 상기 AC파워센서는
    입력단자에 가해지는 전압을 감쇄시켜서 출력전압으로 내보내는 전압감쇄회로를 사용하여 구현된 것을 특징으로 하는 LED조명용 AC-DC컨버터의 제어기.
  6. 제4항에 있어서, 상기 AC파워센서는
    출력단자로부터 입력단자로 흐르는 역방향 전류를 차단하는 제3다이오드를 더 포함하는 것을 특징으로 하는 LED조명용 AC-DC컨버터의 제어기.
  7. 제1항 또는 제3항에 있어서,
    상기 AC전력선은 두 개의 선로로 구성되어 있으며,
    상기 두 개의 AC전력선(LN1a,LN1b)의 파워온오프 상태를 측정하여 상기 AC파워온오프신호(s1)를 출력하는 AC파워센서(160)를 더 구비하되,
    상기 AC파워센서는,
    입력단자가 상기 두 개의 AC전력선으로 들어오는 전기를 정류하는 정류회로의 출력 측 고전압단자(N13) 및 상기 정류회로의 출력 측 저전압단자(N14)에 각각 연결되는 것을 특징으로 하는 LED조명용 AC-DC컨버터의 제어기.
  8. 제7항에 있어서 상기 AC파워센서는
    입력단자에 가해지는 전압을 감쇄시켜서 출력전압으로 내보내는 전압감쇄회로를 사용하여 구현된 것을 특징으로 하는 LED조명용 AC-DC컨버터의 제어기.
  9. 제7항에 있어서 상기 AC파워센서는
    출력단자로부터 입력단자로 흐르는 역방향 전류를 차단하는 제4다이오드를 더 포함하는 것을 특징으로 하는 LED조명용 AC-DC컨버터의 제어기.
  10. 제1항 또는 제3항에 있어서,
    상기 AC전력선은 두 개의 선로로 구성되어 있으며,
    상기 두 개의 AC전력선(LN1a,LN1b)의 파워온오프 상태를 측정하여 상기 AC파워온오프신호(s1)를 출력하는 AC파워센서(160)를 더 구비하되,
    상기 AC파워센서는,
    입력단자가 상기 두 개의 AC전력선으로 들어오는 전기를 정류하는 정류회로의 출력 측 고전압단자(N13) 및 상기 정류회로의 출력 측 저전압단자(N14)에 각각 연결되며, 상기 정류회로의 출력 측 고전압단자(N13)와 리플전압을 줄이기 위한 저역필터(2)의 사이에 제5다이오드(D5)가 설치된 것을 특징으로 하는 LED조명용 AC-DC컨버터의 제어기.
  11. 제10항에 있어서 상기 AC파워센서는
    입력단자에 가해지는 전압을 감쇄시켜서 출력전압으로 내보내는 전압감쇄회로를 사용하여 구현된 것을 특징으로 하는 LED조명용 AC-DC컨버터의 제어기.
  12. 제10항에 있어서 상기 AC파워센서는
    출력단자로부터 입력단자로 흐르는 역방향 전류를 차단하는 제6다이오드를 더 포함하는 것을 특징으로 하는 LED조명용 AC-DC컨버터의 제어기.
  13. 제1항 또는 제3항에 있어서, 상기 AC-DC컨버터의 제어기는,
    외부와 연결되는 제2설정단자(N2)의 전압 또는 전류에 따라 제2설정신호(s7)를 발생시키는 제2센싱회로(114)를 더 구비하고
    상기 제2설정신호에 따라 AC파워온오프기록기(110)에 기록된 온오프정보를 초기화시키는 것을 특징으로 하는 LED조명용 AC-DC컨버터의 제어기.
  14. 제1항에 있어서 상기 AC-DC컨버터의 제어기는
    상기 제1설정단자(N1)에 케페시터 또는 저항이 연결된 것을 특징으로 하는 LED조명용 AC-DC컨버터의 제어기.
  15. 제2항 또는 제3항에 있어서 상기 AC-DC컨버터의 제어기는
    상기 제1전원공급단자(NP1)와 상기 제2전원공급단자(NP2) 사이에 연결되며 상기 제2전원공급단자로부터 상기 제1전원공급단자로 전류가 흐르는 것을 방지하는 제2다이오드(D2)를 더 포함하는 것을 특징으로 하는 LED조명용 AC-DC컨버터의 제어기.
  16. 제1항 또는 제3항에 있어서,
    상기 AC전력선(LN1a,LN1b)의 파워온오프 상태를 측정하여 상기 AC파워온오프신호(s1)를 출력하는 AC파워센서(160)를 더 구비하는 것을 특징으로 하는 LED조명용 AC-DC컨버터의 제어기.
  17. 제16항에 있어서 상기 AC파워센서는
    입력단자에 가해지는 전압을 감쇄시켜서 출력전압으로 내보내는 전압감쇄회로를 사용하여 구현된 것을 특징으로 하는 LED조명용 AC-DC컨버터의 제어기.
  18. LED조명용 AC-DC컨버터의 제어기에 있어서,
    AC파워온오프신호(s1)를 입력받아서 AC전력선(LN1a,LN1b)의 파워온횟수, 파워오프횟수, 파워온시간 및 파워오프시간에 대한 온오프정보를 측정하고 AC파워온오프기록신호(s2)를 출력하는 AC파워온오프기록기(110);
    상기 AC파워온오프기록신호(s2)에 응답하여 밝기기준신호(s3)를 생성하는 밝기기준신호발생기(120);
    상기 LED조명용 AC-DC컨버터에서 측정된 전압 또는 전류를 처리하여 AC-DC컨버터상태신호(s4)를 출력하는 전기신호처리회로(130);
    상기 AC-DC컨버터상태신호(s4)를 이용하여 상기 밝기기준신호(s3)에 대응되는 밝기를 구현하기 위해 스위칭신호(s5)를 생성하는 스위칭신호발생기(140); 및
    AC전력선(LN1a,LN1b)의 파워온오프 상태를 측정하여 상기 AC파워온오프신호(s1)를 출력하는 AC파워센서(160)를 구비하되,
    상기 AC파워센서(160)는 AC파워센서의 출력측단자로부터 입력측단자로 흐르는 역방향 전류를 차단하는 다이오드를 더 구비하는 것을 특징으로 하는 LED조명용 AC-DC컨버터의 제어기.
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