KR101251915B1 - 고효율 및 고신뢰성 컨버터로 구동되는 ｌｅｄ 조명기구 - Google Patents

고효율 및 고신뢰성 컨버터로 구동되는 ｌｅｄ 조명기구 Download PDF

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Abstract

본 발명은 발광다이오드, 즉, LED와, LED에 점등을 위한 정격전원을 공급하는 컨버터를 포함하는 LED 조명기구에 관한 것으로서, 보다 상세하게는 입력전원인 상용전원의 역률을 개선하는 역률개선부와, LED에 정격전원이 공급되도록 하는 PWM부를 각각 구비하여 역률개선부와 PWM부가 별개로 구동되는 것이 아니라 역률개선 정격전원의 공급이 역률개선 PWM부에서 동시에 행해지고, 역률개선부의 출력전원을 평활하여 트랜스에 공급하는 평활부가 필요 없고, 피드백부의 구동전원을 트랜스 2차측의 보조권선에서 공급받아 기존 출력전원에서 유기시킬 때 필요한 저항과 제너다이오드에서의 손실을 발생시키지 않음으로써 컨버터에서 소비되는 소비전력을 최소화하여 효율을 극대화하고, 정격전원을 위해 전압과 전류를 감지하여 피드백하는 피드백부의 구동전원을 트랜스 2차측의 보조권선에서 유기시킴으로써 LED 부하가 쇼트될 때에도 구동전원은 잠시 동안 유지되기 때문에 과전류 감지를 즉시 피드백하여 보호할 수 있는 고효율 및 고신뢰성 컨버터로 구동되는 LED 조명기구에 관한 것이다.
본 발명에 따른 고효율 및 고신뢰성 컨버터로 구동되는 LED 조명기구는 입력전원을 정류하는 정류부; 상기 정류부에서 출력되는 맥류전원을 변압하는 트랜스; 상기 트랜스의 출력전원을 직류화하여 LED에 공급하는 직류부; 상기 트랜스의 스위칭을 PWM 방식으로 제어하여 정격전원이 출력되도록 하며 역률을 개선하는 역률개선 PWM부;를 포함하여 이루어진다.

Description

고효율 및 고신뢰성 컨버터로 구동되는 ＬＥＤ 조명기구{LED lighting unit}
본 발명은 발광다이오드, 즉, LED와, LED에 점등을 위한 정격전원을 공급하는 컨버터를 포함하는 LED 조명기구에 관한 것으로서, 보다 상세하게는 입력전원인 상용전원의 역률을 개선하는 역률개선부와, LED에 정격전원이 공급되도록 하는 PWM부를 각각 구비하여 역률개선부와 PWM부가 별개로 구동되는 것이 아니라 역률개선 정격전원의 공급이 역률개선 PWM부에서 동시에 행해지고, 역률개선부의 출력전원을 평활하여 트랜스에 공급하는 평활부가 필요 없고, 피드백부의 구동전원을 트랜스 2차측의 보조권선에서 공급받아 기존 출력전원에서 유기시킬 때 필요한 저항과 제너다이오드에서의 손실을 발생시키지 않음으로써 컨버터에서 소비되는 소비전력을 최소화하여 효율을 극대화하고, 정격전원을 위해 전압과 전류를 감지하여 피드백하는 피드백부의 구동전원을 트랜스 2차측의 보조권선에서 유기시킴으로써 LED 부하가 쇼트될 때에도 구동전원은 잠시 동안 유지되기 때문에 과전류 감지를 즉시 피드백하여 보호할 수 있는 고효율 및 고신뢰성 컨버터로 구동되는 LED 조명기구에 관한 것이다.
조명기구의 광원은 백열등과 형광등을 거쳐 최근에는 LED가 사용되고 있다.
LED는 조도는 높으면서도 소비전력은 적고, 반영구적인 수명을 갖고, 친환경적, 감성적 조명 등의 다양한 장점을 가져, 최근 조명기구의 광원으로 대세를 형성하고 있다.
컨버터는 LED의 점등을 위해 상용전원을 입력받아 점등에 필요한 정격전원으로 변환하여 공급하는 전원공급장치이다.
LED용 컨버터는 일반적으로 상용전원을 정격전원으로 변환하기 위해 트랜스와, 트랜스를 PWM 방식으로 스위칭하는 PWM부를 갖고, 에너지 효율이 강조되면서 상용전원의 역률을 개선하는 역률개선부를 더 구비한 컨버터가 근래에 출시되고 있다.
이를 보다 구체적으로 설명하면, 도1은 종래기술에 따른 등록특허 제0910198호 "고휘도 LED 조명장치용 정전류형 전원공급장치"의 회로도로서, 도1의 종래기술에 따른 컨버터(즉, 전원공급장치)를 보면,
입력전원의 전압과 전류가 동위상이 되도록 하여 역률을 개선하는 역률개선부(30 ; PFC)와, 역률개선된 전원을 PWM 방식으로 정격전원을 변환하기 위해 평활하여 트랜스(T2)로 공급하는 평활부(C3, C7, R1, R4, R5, R12)와, 트랜스(T2)를 PWM 방식으로 스위칭하여 정격전원으로 변환화는 PWM부(40, 60)를 포함한다.
그리고 역률개선부(30 ; PFC)와 PWM부(40, 60)는 각각 별개로 구동되어 역률을 개선하고 정격전원을 만들기 위해 독자적인 IC칩(U1, U2)를 갖는다.
즉, 종래기술에서는 역률개선부(30 ; PFC)와 PWM부(40, 60)가 별개로 구비되고, 역률개선부(30 ; PFC)의 출력측에는 트랜스(T2)에 평활된 직류전원이 공급되도록 평활부(C3, C7, R1, R4, R5, R12)가 구비된다.
에너지 자원이 점차 고갈되어 가면서 전 세계적으로 에너지 절감, 즉, 불필요한 전력손실을 줄여 효율을 높이는 것이 강조되고 있는 현 추세에서, 종래기술에 따른 컨버터는 역률개선부(30 ; PFC)와 PWM부(40, 60)는 각각 별개로 구비하고, 역률개선부의 출력측에 평활부(C3, C7, R1, R4, R5, R12)를 구비함으로써, 이들 각각에서 소비되는 전력의 합은 무시할 수 없는 수준이다.
그리고 컨버터는 LED에 정격전원, 즉, 정전압 또는/및 정전류를 지속적으로 공급하기 위해서 LED에 공급되는 전압 또는/및 전류를 감지하여 트랜스의 스위칭을 제어하는 PWM부로 전송하는 피드백부를 갖고, 피드백부는 감지되는 전압 또는/및 전류를 기준 전압 또는/및 전류와 비교하고 비교결과를 PWM부로 전송하기 위해 자체적인 구동전원이 필요한데,
종래기술에서는 피드백부의 구동전원을 트랜스의 출력전원을 직류화하여 LED로 공급하는 직류부의 출력전원을 가져다가 저항 또는 제너다이오드 또는 레귤레이터로 정전압의 구동전원으로 변환하여 이용하고 있다.
종래기술과 같이 직류부의 출력전원을 가져다가 변환하여 피드백부의 구동전원으로 이용하는 때에는 구동전원을 PWM부의 정격전압에 맞추기 위해 저항이나 제너다이오드로 감쇄시키는 과정에서 전력손실이 발생하며, LED 부하에서 쇼트가 발생되는 때에 피드백부의 구동전원이 유지되기 어려워 쇼트에 따른 과전류를 감지하여 PWM부로 피드백시키지 못하는 위험이 있고, 쇼트에 따른 과전류를 피드백시키지 못함에 따라 컨버터가 손상되는 문제가 있다.
본 발명은 위와 같이 종래기술에 따른 LED 컨버터가 갖는 문제를 해결하기 위해 안출된 발명으로서,
역률도 개선하며 동시에 정격전원으로도 변환하는 역률개선 PWM부를 도입하고 트랜스의 PWM 방식 스위칭을 위한 평활부를 필요로 하지 아니하며, 피드백부의 구동전원을 트랜스 2차측 권선에서 유기시킴으로 기존 출력전원에서 유기시킬때 필요한 저항 과 제너다이오드에서의 손실을 발생시키지 않음으로써, 컨버터에서 소비되는 소비전력을 최소화하여 에너지 효율을 극대화한 고효율 및 고신뢰성 컨버터로 구동되는 LED 조명기구를 제공함을 목적으로 하고,
피드백부의 구동을 위한 구동전원을 트랜스의 2차측에 별도로 결선된 보조권선에 유기되는 전압을 이용하여 LED 부하가 쇼트될 때에도 잠시 동안 구동전원이 유지되도록 하여 쇼트에 따른 과전류를 감지하는 즉시 피드백하여 컨버터를 안전하게 보호할 수 있는 고효율 및 고신뢰성 컨버터로 구동되는 LED 조명기구를 제공함을 또 다른 목적으로 한다.
이와 같은 목적을 달성하기 위한 본 발명에 따른 고효율 및 고신뢰성 컨버터로 구동되는 LED 조명기구는
입력전원을 정류하는 정류부;
상기 정류부에서 출력되는 맥류전원을 변압하는 트랜스;
상기 트랜스의 출력전원을 직류화하여 LED에 공급하는 직류부;
상기 트랜스의 스위칭을 PWM 방식으로 제어하여 정격전원이 출력되도록 하며 역률을 개선하는 역률개선 PWM부;를 포함하여 이루어진다.
그리고 상기 직류부에서 출력되는 전압과 전류를 감지하여 상기 역률개선 PWM부로 전송하는 피드백부;를 더 포함하는 것을 특징으로 하고,
상기 트랜스의 2차측에 자속결합된 보조권선과, 상기 보조권선에서 유기되는 전압을 평활하여 상기 피드백부의 비교기에 구동전원으로 공급하는 캐패시터를 포함하는 구동전원공급부;를 더 포함하는 것을 특징으로 하고,
상기 역률개선 PWM부는
상기 트랜스를 스위칭시키는 스위칭소자와,
상기 정류부의 맥류전원의 전압파형을 감지하는 전압감지부와,
상기 트랜스의 1차측에 자속결합된 보조코일과,
상기 보조코일에 유기되는 전류를 감지하는 전류감지부와,
상기 전압감지부에서 전송되는 전압파형과 상기 전류감지부에서 전송되는 전류의 영점을 바탕으로 상기 스위칭소자의 스위칭을 제어하여, 전압과 전류가 동위상이 되도록 하는 제어부를 포함하는 것을 특징으로 한다.
이와 같은 구성을 갖는 본 발명에 따른 고효율 및 고신뢰성 컨버터로 구동되는 LED 조명기구는 에너지 효율을 높이기 위한 역률개선부와 정격전원을 위해 트랜스의 스위칭을 제어하는 PWM부를 각각 별개로 구비하고 별개로 구동되는 것이 아니고, 역률개선 PWM부에서 역률을 개선함은 물론 정격전원이 만들어지도록 하고, PWM 스위칭을 위한 평활부를 별도로 구비하지 아니하여, 피드백부의 구동전원을 트랜스 2차측의 보조권선에서 공급받아 기존 출력전원에서 유기시킬 때 필요한 저항 과 제너다이오드에서의 손실을 발생시키지 않음으로써 컨버터에서 소비되는 소비전력을 최소화하여 컨버터로 구성되는 LED 조명기구 에너지 효율이 극대화되고, 피드백부의 구동전원을 트랜스 2차측에 별도로 권선된 보조권선으로부터 공급받음으로써 LED 부하의 쇼트시에도 잠시 동안 구동전원이 유지되어 쇼트에 따른 과전류를 감지하여 즉시 피드백시켜 컨버터를 안전하게 보호하고, 더불어 상용전원의 입력측에 바리스터를 구성하여 서지전원을 차단하고, EMI 필터를 구성하여 전도 노이즈를 최소화하고, 내전원충격에 충분히 견디고 방사 노이즈가 최소화되는 구조를 갖도록 설계하여 신뢰성이 높은 고효율 및 고신뢰성 컨버터로 구동되는 LED 조명기구로서, 산업발전에 매우 유용한 발명이다.
도 1 은 종래기술에 따른 LED 컨버터의 회로도.
도 2 는 본 발명에 따른 고효율 및 고신뢰성 컨버터로 구동되는 LED 조명기구의 개략적인 구성도.
도 3 은 본 발명에 따른 고효율 및 고신뢰성 컨버터로 구동되는 LED 조명기구의 구체적인 회로도.
이하, 도면을 참조하여 본 발명에 따른 고효율 및 고신뢰성 컨버터로 구동되는 LED 조명기구에 대하여 보다 구체적으로 설명한다.
본 발명에 따른 컨버터를 보다 구체적으로 설명하기에 앞서,
본 발명은 다양한 변경을 가할 수 있고 여러 가지 형태를 가질 수 있는 바, 구현예(態樣, aspect)(또는 실시예)들을 본문에 상세하게 설명하고자 한다. 그러나 이는 본 발명을 특정한 개시 형태에 대해 한정하려는 것이 아니며, 본 발명의 사상 및 기술범위에 포함되는 모든 변경, 균등물 내지 대체물을 포함하는 것으로 이해되어야 한다.
각 도면에서 동일한 참조부호, 특히 십의 자리 및 일의 자리 수, 또는 십의 자리, 일의 자리 및 알파벳이 동일한 참조부호는 동일 또는 유사한 기능을 갖는 부재를 나타내고, 특별한 언급이 없을 경우 도면의 각 참조부호가 지칭하는 부재는 이러한 기준에 준하는 부재로 파악하면 된다.
또 각 도면에서 구성요소들은 이해의 편의 등을 고려하여 크기나 두께를 과장되게 크거나(또는 두껍게) 작게(또는 얇게) 표현하거나, 단순화하여 표현하고 있으나 이에 의하여 본 발명의 보호범위가 제한적으로 해석되어서는 안 된다.
본 명세서에서 사용한 용어는 단지 특정한 구현예(태양, 態樣, aspect)(또는 실시예)를 설명하기 위해 사용된 것으로, 본 발명을 한정하려는 의도가 아니다. 단수의 표현은 문맥상 명백하게 다르게 뜻하지 않는 한, 복수의 표현을 포함한다. 본 출원에서, ~포함하다~ 또는 ~이루어진다~ 등의 용어는 명세서 상에 기재된 특징, 숫자, 단계, 동작, 구성요소, 부분품 또는 이들을 조합한 것이 존재함을 지정하려는 것이지, 하나 또는 그 이상의 다른 특징들이나 숫자, 단계, 동작, 구성요소, 부분품 또는 이들을 조합한 것들의 존재 또는 부가 가능성을 미리 배제하지 않는 것으로 이해되어야 한다.
다르게 정의되지 않는 한, 기술적이거나 과학적인 용어를 포함해서 여기서 사용되는 모든 용어들은 본 발명이 속하는 기술 분야에서 통상의 지식을 가진 자에 의해 일반적으로 이해되는 것과 동일한 의미를 가지고 있다. 일반적으로 사용되는 사전에 정의되어 있는 것과 같은 용어들은 관련 기술의 문맥 상 가지는 의미와 일치하는 의미를 가지는 것으로 해석되어야 하며, 본 출원에서 명백하게 정의하지 않는 한, 이상적이거나 과도하게 형식적인 의미로 해석되지 않는다.
참고로, 이하에서 본 발명을 설명함에 있어, 각 구성요소에 부가되는 도면부호는 도1의 종래기술에 사용된 도면부호와는 무관함을 미리 밝혀두는 바이다.
본 발명은 도2 및 도3에서 보는 바와 같이 EMI 필터(10), 정류부(20), 역률개선 PWM부(30), 트랜스(T1), 직류부(40), 피드백부(50), 구동전원공급부(60) 등의 구성요소 대별된다.
도3을 보면 상용전원이 입력되는 입력측에는 상용전원으로 과전류가 입력되는 때에 이를 차단하여 컨버터를 보호하는 퓨즈(F1)와, 상용전원으로 순간적인 과전압 즉, 서지전압이 입력되는 때에 클램핑하여 이를 차단하여 컨버터를 보호하는 바리스터(MOV1)가 연결되어 있다.
상기 EMI 필터(10)는 상기 퓨즈(F1)와 바리스터(MOV1)의 출력측에 연결되어 입력되는 상용전원에 포함되어 있는 전도성 노이즈를 제거한다.
상기 EMI 필터(10)는 양측의 두 라인필터(LF1, LF2)와, 상기 두 라인필터(LF1, LF2)의 출력측에 각각 구비되는 캐패시터(C3, C10)와, 두 라인필터(LF1, LF2) 사이에 연결되는 캐패시터(C1, C2)들로 구성되고, 직렬 연결된 두 캐패시터(C1, C2)의 중간지점은 접지되어 상용전원의 포함된 전도성 노이즈를 접지로 흘려보내 제거한다.
상기 정류부(20)는 상기 EMI 필터(10)에서 출력되는 상용전원을 전파 정류하여 맥류전원으로 변환한다.
상기 정류부(20)는 브릿지다이오드(D1~D4)로 구성된다.
상기 트랜스(T1)는 상기 정류부(20)에서 출력되는 맥류전원을 변압변류하여 역률이 개선된 정격전원이 출력되도록 한다.
상기 역률개선 PWM부(30)는 역률을 개선하고 정격전원이 출력되도록 상기 트랜스의 스위칭을 제어한다.
상기 역률개선 PWM부(30)는
상기 트랜스(T1)를 온오프하여 스위칭시키는 스위칭소자(Q1)와,
상기 스위칭소자(Q1)의 스위칭을 제어하는 제어부(U1)와,
상기 제어부(U1)의 초기 구동을 위한 스타트 전압을 제공하는 스타트 저항(R2, R24) 및 캐패시터(C9)와,
상기 정류부(20)의 출력 맥류전원의 전압파형을 감지하여 상기 제어부(U1)에 제공하는 전압감지부(R1, R23, R3, C6)와,
상기 트랜스(T1)의 1차측에 권선되어 자속결합된 보조코일(t1)과,
상기 보조코일(t1)에서 유기되는 전압을 구동전원으로 변환하여 상기 제어부(U1)에 제공하는 구동전원부(R28, C21, ZD1, D6)와,
상기 보조코일(t1)로부터 상기 트랜스(T1)의 스위칭에 따라 유기되는 전류를 감지, 특히 전류의 세기가 0이 되는 영점을 감지하여 상기 제어부(U1)에 제공하는 전류감지부(R13)와,
스위칭에 따라 상기 트랜스(T1)의 1차측에 유기되는 역기전력의 세기를 제한하여 보호하는 스너버(D9, R12, C11)와,
상기 제어부(U1)의 구동을 위해 연결되는 주변소자(R5,7,8,9,10,11,14, C8 등)들을 포함한다.
상기 제어부(U1)는 상기 스위칭소자(Q1)의 스위칭을 제어하여 상기 트랜스(T1)에서 유기되는 전류의 파형을 상기 정류부(20)에서 출력되는 전압의 파형에 모양이 일치되도록 하여, 즉, 전압과 전류가 동위상이 되도록 하여 역률을 개선한다.
이를 보다 구체적으로 설명하면, 상기 제어부(U1)는 상기 전압감지부(R1, R23, R3, C6)가 감지하는 상기 정류부(20)의 출력 맥류전원의 전압파형에서 전압의 세기가 큰 중간시점에서는 저주파로 상기 스위칭소자(Q1)를 온오프 스위칭시키고, 전압의 세기가 약한 시종시점에서는 상대적으로 고주파로 상기 스위칭소자(Q1)를 온오프 스위칭시켜, 스위칭에 따라 트랜스(T1)에서 매순간 유기되는 전류들을 연결하는 평균치의 전류파형이 전압파형과 주기가 같고 모양이 일치되도록 하여 역률을 개선한다.
도4를 참조하여 이를 다시 설명하면,
상기 정류부(20)에서 출력되며 상기 전압감지부(R1, R23, R3, C6)가 감지한 맥류전원의 한 주기 전압(PV)의 파형이 도면과 같을 때,
전압파형(PV)이 시작되는 시점에서 상기 제어부(U1)는 상기 스위칭소자(Q1)를 턴온시킨 후에 짧게 턴오프시키고,
스위칭소자(Q1)의 턴오프에 따라 상기 트랜스(T1)에 유기되며 상기 전류감지부(R13)이 감지하는 전류의 세기가 점점 줄어들어 그 세기가 0이 되는 시점, 즉, 영점에서 상기 제어부(U1)는 상기 스위칭소자(Q1)를 다시 턴온시킨 후에 턴오프시키되, 이때는 그 전보다 전압파형의 전압 세기가 증가하였으므로 턴오프 기간을 조금 더 길게 하고, 즉, 그 전보다 턴온/턴오프 주기가 길어지도록 저주파로 스위칭하고,
이와 같이 전류감지부(R13)에서 영점이 감지되는 매 시점에서 턴온하고, 턴온/턴오프 기간(즉, 주기)은 그 때의 전압 세기에 비례하도록 하여, 즉, 전압 세기가 가장 큰 중앙 지점에서 턴오프 기간을 길게(즉, 저주파로 스위칭)하고, 양측으로 가면서 점점 턴오프 기간을 짧게(즉, 고주파로 스위칭)하면, 도면과 같이 턴온/턴오프하는 매 순간에 트랜스에 유기되는 전류(Pi)는 파형이 삼각파와 같은 모양이 되고, 매 순간 전류(Pi) 파형들을 연결하는 평균치의 전체 전류(PI) 파형은 전압(PV) 파형과 주기가 같고 모양이 같게 되어, 결과적으로 전압(PV)과 전류(PI)가 동위상이 되어 역률이 개선된다.
본 발명에서 개선되는 맥류전원의 역률을 95%에 이르러, 완벽에 가깝게 역률을 개선한다고 할 수 있다.
상기 직류부(40)는 상기 트랜스(T1)의 2차측에 유기되는 출력전원을 직류화하여 부하인 LED(L)에 공급한다.
상기 직류부(40)는 트랜스(T1)의 출력전원을 정류하는 다이오드(D7, D8)와, 평활하여 직류화하는 캐패시터(C5, C12, C17)와, 턴온 및 턴오프시에 트랜스(T1) 2차측에 과전압이 유기되는 것을 제한하여 보호하는 스너버로서 저항(R26) 및 캐패시터(C18)를 포함한다.
그리고 상기 직류부(40)의 출력측에는 LED 부하로 공급되는 정격전원에서 노이즈를 제거하는 라인필터(LF3)가 구비된다.
상기 피드백부(50)는 상기 직류부(40)가 출력하는, 즉 LED(L) 부하로 공급되는 전압과 전류를 감지하여 상기 역률개선 PWM부(30)의 제어부(U1)로 전송하여, 상기 제어부(U1)가 지속적이며 안정적인 정격전원(정전압 또는/및 정전류)이 LED 부하로 공급될 수 있도록 스위칭소자(Q1)의 스위칭을 제어하도록 한다.
상기 피드백부(50)는
턴온, 턴오프하여 감지되는 전압과 전류에 대한 신호를 상기 제어부(U1)로 피드백 전송하는 포토커플러(P1)와,
상기 직류부(40)의 출력전압이 기준전압을 넘어서면 상기 포토커플러(P1)를 턴온시키는, 즉, 상기 직류부(40)의 출력전압을 감지하는 과전압 감지 제너다이오드(ZD2)와,
상기 직류부(40)의 출력전류를 감지하는 과전류 감지 저항(R21)과,
상기 과전류 감지 저항(R22)에서 감지된 전류가 기준전류를 넘어서면 상기 포토커플러(P1)를 턴온시키는 비교기(U2-A)와,
상기 비교기(U2-A)의 기준전류를 설정하는 가변저항(VR1) 및 주변소자(U3, C16, R18 등)를 포함한다.
상기 구동전원공급부(60)는 상기 피드백부(50)의 비교기(U2-A)에 구동전원을 공급한다.
상기 구동전원공급부(60)는 상기 트랜스(T2) 2차측에 자속결합된 보조권선(t2)과, 상기 보조권선(t2)에 유기되는 전압을 정류하는 다이오드(D10)와, 평활하여 상기 비교기(U2-A)에 구동전원으로 공급하는 캐패시터(C19)와 저항(R27)을 포함한다.
마지막으로 조명효율을 높이기 위하여, 상기 LED는 고휘도 칩LED를 사용하고, 상기 고휘도 칩LED가 실장되는 PCB의 표면에는 반사도료가 도포되는 것이 바람직할 수 있다.
이상에서 본 발명을 설명함에 있어 첨부된 도면을 참조하여 특정 블럭과 회로도로 구성되는 고효율 및 고신뢰성 컨버터로 구동되는 LED 조명기구.에 대해 설명하였으나 본 발명은 당업자에 의하여 다양한 변형 및 변경이 가능하고, 이러한 변형 및 변경은 본 발명의 보호범위에 속하는 것으로 해석되어야 한다.
10 : EMI 필터 20 : 정류부
30 : 역률개선 PWM부 40 : 직류부
50 : 피드백부 60 : 구동전원공급부
T1 : 트랜스

Claims (5)

  1. LED와, 상기 LED에 전원을 공급하는 컨버터를 포함하는 LED 조명기구에 있어서,

    상기 컨버터는
    입력전원을 정류하는 정류부(20);
    상기 정류부에서 출력되는 맥류전원을 변압하는 트랜스(T1);
    상기 트랜스의 출력전원을 직류화하여 LED에 공급하는 직류부(40);
    상기 트랜스의 스위칭을 PWM 방식으로 제어하여 정격전원이 출력되도록 하며 역률을 개선하는 역률개선 PWM부(30);를 포함하여 이루어지되,


    상기 역률개선 PWM부(30)는
    상기 트랜스(T1)를 온오프하여 스위칭시키는 스위칭소자(Q1)와,
    상기 스위칭소자(Q1)의 스위칭을 제어하는 제어부(U1)와,
    상기 제어부(U1)의 초기 구동을 위한 스타트 전압을 제공하는 스타트 저항(R2, R24) 및 캐패시터(C9)와,
    상기 정류부(20)의 출력 맥류전원의 전압파형을 감지하여 상기 제어부(U1)에 제공하는 전압감지부(R1, R23, R3, C6)와,
    상기 트랜스(T1)의 1차측에 권선되어 자속결합된 보조코일(t1)과,
    상기 보조코일(t1)에서 유기되는 전압을 구동전원으로 변환하여 상기 제어부(U1)에 제공하는 구동전원부(R28, C21, ZD1, D6)와,
    상기 보조코일(t1)로부터 상기 트랜스(T1)의 스위칭에 따라 유기되는 전류의 세기가 0이 되는 영점을 감지하여 상기 제어부(U1)에 제공하는 전류감지부(R13)와,
    스위칭에 따라 상기 트랜스(T1)의 1차측에 유기되는 역기전력의 세기를 제한하여 보호하는 스너버(D9, R12, C11)를 포함하고,

    상기 직류부(40)는
    상기 트랜스(T1)의 출력전원을 정류하는 다이오드(D7, D8)와,
    평활하여 직류화하는 캐패시터(C5, C12, C17)와,
    턴온 및 턴오프시에 트랜스(T1) 2차측에 과전압이 유기되는 것을 제한하여 보호하는 저항(R26) 및 캐패시터(C18)를 포함하고,
    상기 직류부(40)의 출력측에는 LED 부하로 공급되는 정격전원에서 노이즈를 제거하는 라인필터(LF3)가 구비되는 것을 특징으로 하는 고효율 및 고신뢰성 컨버터로 구동되는 LED 조명기구.
  2. 제 1 항에 있어서,
    상기 직류부에서 출력되는 전압과 전류를 감지하여 상기 역률개선 PWM부로 전송하는 피드백부(50);를 더 포함하되,

    상기 피드백부(50)는
    턴온, 턴오프하여 감지되는 전압과 전류에 대한 신호를 상기 제어부(U1)로 피드백 전송하는 포토커플러(P1)와,
    상기 직류부(40)의 출력전압이 기준전압을 넘어서면 상기 포토커플러(P1)를 턴온시키는, 즉, 상기 직류부(40)의 출력전압을 감지하는 과전압 감지 제너다이오드(ZD2)와,
    상기 직류부(40)의 출력전류를 감지하는 과전류 감지 저항(R21)과,
    상기 과전류 감지 저항(R21)에서 감지된 전류가 기준전류를 넘어서면 상기 포토커플러(P1)를 턴온시키는 비교기(U2-A)와,
    상기 비교기(U2-A)의 기준전류를 설정하는 가변저항(VR1)을 포함하는 것을 특징으로 하는 고효율 및 고신뢰성 컨버터로 구동되는 LED 조명기구.
  3. 제 2 항에 있어서,
    상기 트랜스의 2차측에 자속결합된 보조권선과, 상기 보조권선에서 유기되는 전압을 평활하여 상기 피드백부의 비교기에 구동전원으로 공급하는 캐패시터를 포함하는 구동전원공급부;를 더 포함하는 것을 특징으로 하는 고효율 및 고신뢰성 컨버터로 구동되는 LED 조명기구.
  4. 제 1 항 내지 제 3 항 중 어느 한 항에 있어서,
    두 라인필터(LF1, LF2)와, 상기 두 라인필터(LF1, LF2)의 출력측에 각각 구비되는 캐패시터(C3, C10)와, 두 라인필터(LF1, LF2) 사이에 연결되는 캐패시터(C1, C2)들로 구성되고, 직렬 연결된 두 캐패시터(C1, C2)의 중간지점은 접지되어 상용전원의 포함된 전도성 노이즈를 접지로 흘려보내 제거한 상용전원을 상기 정류부로 공급하는 EMI 필터(10);를 더 포함하는 것을 특징으로 하는 고효율 및 고신뢰성 컨버터로 구동되는 LED 조명기구.
  5. 제 4 항에 있어서,
    조명효율을 높이기 위하여
    상기 LED는 고휘도 칩LED를 사용하고,
    상기 고휘도 칩LED가 실장되는 PCB의 표면에는 반사도료가 도포되어 있는 것을 특징으로 하는 고효율 및 고신뢰성 컨버터로 구동되는 LED 조명기구.
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