KR101265136B1 - Unidirectional lighting emitting diode module device capable of dimming control - Google Patents

Unidirectional lighting emitting diode module device capable of dimming control Download PDF

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Abstract

본 발명은 교류 전원의 인가시에 디밍 제어범위를 확대할 수 있는 디밍 제어가 가능한 단방향 LED 모듈 장치를 제공한다.
본 발명에 따르면, 디밍 제어가 가능한 단방향 엘이디 모듈 장치는, 디머를 이용하여 엘이디 모듈의 조도를 제어하는 단방향 엘이디 모듈 장치에 있어서, 단방향으로 접속된 복수의 엘이디를 포함하는 단방향 엘이디 모듈부(330); 상기 단방향 엘이디 모듈부와 정류부의 출력단 사이에 인가되는 전압이 소정 레벨을 초과하면 정전압을 유지하는 정전압부(340); 활성영역과 포화영역에서 동작하는 제1 반도체 스위칭 소자(Q2)를 포함하고, 상기 제1 반도체 스위칭 소자를 이용하여 상기 단방향 엘이디 모듈부가 소정 범위 내에서 정전력을 유지토록 제어하는 정전력제어부(350); 상기 정전압부로부터 출력되는 정전압을 분압 및 증폭하여 증폭된 분압전압을 출력하는 증폭부(370); 상기 정전압부의 출력을 이용하여 기준전압을 제공하는 기준전압제공부(380); 상기 증폭된 분압전압을 상기 기준전압과 비교하여 상기 정전력제어부의 제어전압으로 출력하는 제1 제어전압출력부를 포함하는 조정전압제공부(390); 및 상기 단방향 엘이디 모듈부에 인가되는 전압이 상기 단방향 엘이디 모듈부의 순방향 전압 강하분보다 낮으면 오동작 방지 전류를 흐르게 하고, 상기 엘이디 모듈부의 순방향 전압 강하분보다 높으면 상기 오동작 방지 전류를 차단하는 오동작 방지부(400)를 포함한다.The present invention provides a unidirectional LED module device capable of dimming control that can extend the dimming control range when the AC power is applied.
According to the present invention, the unidirectional LED module device capable of dimming control, in the unidirectional LED module device for controlling the illuminance of the LED module by using a dimmer, the unidirectional LED module unit 330 including a plurality of LEDs connected in one direction ; A constant voltage unit 340 for maintaining a constant voltage when a voltage applied between the unidirectional LED module unit and the output terminal of the rectifying unit exceeds a predetermined level; A constant power control unit 350 including a first semiconductor switching element Q2 operating in an active region and a saturation region, and controlling the unidirectional LED module to maintain a constant power within a predetermined range by using the first semiconductor switching element. ); An amplifier 370 for dividing and amplifying the constant voltage output from the constant voltage unit to output the amplified divided voltage; A reference voltage providing unit 380 providing a reference voltage using the output of the constant voltage unit; An adjustment voltage providing unit 390 including a first control voltage output unit configured to output the amplified divided voltage to the control voltage of the constant power control unit by comparing the amplified divided voltage with the reference voltage; And a malfunction preventing current flowing when the voltage applied to the unidirectional LED module portion is lower than the forward voltage drop of the unidirectional LED module, and blocking the malfunction preventing current when the voltage is higher than the forward voltage drop of the LED module. 400.

Figure R1020110089496
Figure R1020110089496

Description

디밍 제어가 가능한 단방향 엘이디 모듈 장치{UNIDIRECTIONAL LIGHTING EMITTING DIODE MODULE DEVICE CAPABLE OF DIMMING CONTROL}Unidirectional LED module device with dimming control {UNIDIRECTIONAL LIGHTING EMITTING DIODE MODULE DEVICE CAPABLE OF DIMMING CONTROL}

본 발명은 단방향 LED 모듈 장치에 관한 것으로, 구체적으로는 디밍 제어가 가능한 단방향의 LED 모듈 장치에 관한 것이다. The present invention relates to a unidirectional LED module device, and more particularly to a unidirectional LED module device capable of dimming control.

LED(Luminescent Diode)는 전류 구동 소자로 정전류가 안정적으로 공급되어야 동작할 수 있다. 특히 고전력을 요구하는 LED는 구동 전류가 크기 때문에(보통 350mA 이상) LED 자체에서 많은 열이 발생하며, 이로 인해 휘도의 열화율이 저전력에서의 LED보다 크다. 이는 LED의 수명과 직접적으로 연결되며 조명 시장에서 매우 중요한 요소로 작용하게 된다. 이에 따라, 고전력에서의 LED는 모두 정전류로 구동하고 있으며, 정전류의 전원으로 사용되는 SMPS의 전력을 보다 효율적으로 사용하기 위해 PWM(Pulse Width Modulation) 방식으로 구동하고 있다.LED (Luminescent Diode) can operate when a constant current is supplied to the current driving device. In particular, LEDs that require high power generate a lot of heat in the LEDs themselves because of their large driving current (typically 350mA or more), which results in a higher degradation rate of luminance than LEDs at low power. This is directly linked to the lifetime of the LED and is very important in the lighting market. Accordingly, all LEDs at high power are driven with a constant current, and are driven in a pulse width modulation (PWM) scheme to more efficiently use the power of the SMPS used as the constant current power source.

그러나, 이러한 방식은 전자부품을 필요로 하여 제조비용이 증가하는 문제점이 있다. 따라서, 최근에는 교류전원을 정류하여 직렬연결된 LED 모듈에 인가하는 방식을 적용하고 있다.However, this method requires an electronic component, which increases the manufacturing cost. Therefore, recently, a method of rectifying AC power and applying the same to an LED module connected in series has been applied.

도 1은 종래기술에 따른 단방향 LED 모듈 장치이다.1 is a unidirectional LED module device according to the prior art.

종래기술에 따른 단방향 LED 모듈 장치는, 인가되는 교류전원(110)을 정류하는 브릿지 다이오드(120)와, 브릿지 다이오드(120)에 저항(R1)을 통해 결합되는 단방향 LED모듈(130)을 포함한다.The unidirectional LED module device according to the prior art includes a bridge diode 120 for rectifying the applied AC power source 110, and a unidirectional LED module 130 coupled to the bridge diode 120 through a resistor (R1). .

여기서, 저항(R1)은 단방향 LED모듈(130)에 흐르는 전류의 크기를 결정한다.
Here, the resistor R1 determines the magnitude of the current flowing in the unidirectional LED module 130.

도 2는 종래기술에 따른 단방향 LED 모듈에서의 인가 전압 및 구동 전류 파형도로서, v는 인가되는 전압 파형이고, i는 인가되는 교류전압에 따라 브릿지 다이오드(120)의 전단에 흐르는 전류 파형이다. 2 is a waveform diagram of applied voltage and driving current in a unidirectional LED module according to the related art, where v is a voltage waveform to be applied and i is a current waveform flowing to the front of the bridge diode 120 according to the applied AC voltage.

교류전원(110)의 양의 반주기 전압이 인가되면, 전압의 크기가 LED 모듈(130)의 순방향 문턱 전압 이상인 경우에 전류가 흐르고 LED 모듈(130)이 발광하게 된다. 마찬가지로, 교류전원(110)의 음의 반주기에서도 전압의 크기가 LED 모듈(130)의 순방향 문턱 전압 이상인 경우에 전류가 흐르고 LED 모듈(130)이 발광하게 된다. 즉, 도 2에 보이는 바와 같이, a 구간과 b 구간에서 부하전류가 흐르지 않는다.When the positive half-cycle voltage of the AC power source 110 is applied, current flows and the LED module 130 emits light when the magnitude of the voltage is greater than or equal to the forward threshold voltage of the LED module 130. Likewise, when the magnitude of the voltage is equal to or greater than the forward threshold voltage of the LED module 130, the current flows and the LED module 130 emits light even in the negative half cycle of the AC power source 110. That is, as shown in Figure 2, the load current does not flow in the section a and b.

이와 같이, 인가되는 전압의 크기가 순방향 문턱 전압 이상인 경우에만 동작하는 LED 모듈(130)의 동작 특성, 즉, 교류 전원의 인가에 의해 순방향 연결되는 LED 모듈(130)의 순방향 문턱 전압 이상인 경우에 도통되어 급작스럽게 전류가 흘러 동작하는 점과, 인가되는 교류 전원의 한 주기 내에서 LED 모듈의 동작 구간이 짧은 점 등으로 인해, 역률(power factor)이 낮으며, 고조파 왜곡(total harmonic distortion, THD)이 증가하고, 플리커(flicker) 현상이 과다하게 발생하는 문제점이 존재한다. 또한, 이로 인해 광 효율이 저하되는 문제점도 있다. As described above, when the magnitude of the applied voltage is greater than or equal to the forward threshold voltage, the conduction is performed when the operating characteristic of the LED module 130 that is operated only, that is, is greater than or equal to the forward threshold voltage of the LED module 130 connected forward by the application of AC power. The power factor is low and total harmonic distortion (THD) is caused by the sudden flow of current and the short operating range of the LED module within one cycle of the applied AC power. There is a problem that this increases, and excessive flicker occurs. In addition, there is also a problem that the light efficiency is lowered due to this.

나아가, 디머를 교류 전원(110)과 브릿지 다이오드(120) 사이에 디머를 배치하여 LED 모듈(130)의 조도를 제어하고자 하는 경우에는 LED 모듈(130)이 순방향 문턱 전압을 초과한 이후에 비로소 부하전류가 흐르면서 디머 내 트라이액이 턴온되어 동작할 수 있다. 즉, 트라이액이 미리 턴온되지 않고, LED 모듈(130)이 순방향 문턱 전압을 초과한 이후에 턴온되기 때문에 디밍 제어 범위가 매우 협소하다는 문제점도 있다.Further, when the dimmer is to be disposed between the AC power source 110 and the bridge diode 120 to control the illuminance of the LED module 130, the LED module 130 may not be loaded until the forward threshold voltage is exceeded. As the current flows, the triac in the dimmer can turn on and operate. That is, since the triac is not turned on in advance and the LED module 130 is turned on after exceeding the forward threshold voltage, the dimming control range is very narrow.

상기와 같은 문제점을 해결하기 위하여 안출된 본 발명은 교류 전원의 인가시에 디밍 제어범위를 확대할 수 있는 디밍 제어가 가능한 단방향 LED 모듈 장치를 제공함에 목적이 있다.The present invention has been made in order to solve the above problems is to provide a unidirectional LED module device capable of dimming control that can extend the dimming control range when the AC power is applied.

본 발명에 따르면, 디밍 제어가 가능한 단방향 엘이디 모듈 장치는, 디머를 이용하여 엘이디 모듈의 조도를 제어하는 단방향 엘이디 모듈 장치에 있어서, 단방향으로 접속된 복수의 엘이디를 포함하는 단방향 엘이디 모듈부(330); 상기 단방향 엘이디 모듈부와 정류부의 출력단 사이에 인가되는 전압이 소정 레벨을 초과하면 정전압을 유지하는 정전압부(340); 활성영역과 포화영역에서 동작하는 제1 반도체 스위칭 소자(Q2)를 포함하고, 상기 제1 반도체 스위칭 소자를 이용하여 상기 단방향 엘이디 모듈부가 소정 범위 내에서 정전력을 유지토록 제어하는 정전력제어부(350); 상기 정전압부로부터 출력되는 정전압을 분압 및 증폭하여 증폭된 분압전압을 출력하는 증폭부(370); 상기 정전압부의 출력을 이용하여 기준전압을 제공하는 기준전압제공부(380); 상기 증폭된 분압전압을 상기 기준전압과 비교하여 상기 정전력제어부의 제어전압으로 출력하는 제1 제어전압출력부를 포함하는 조정전압제공부(390); 및 상기 단방향 엘이디 모듈부에 인가되는 전압이 상기 단방향 엘이디 모듈부의 순방향 전압 강하분보다 낮으면 오동작 방지 전류를 흐르게 하고, 상기 엘이디 모듈부의 순방향 전압 강하분보다 높으면 상기 오동작 방지 전류를 차단하는 오동작 방지부(400)를 포함한다.According to the present invention, the unidirectional LED module device capable of dimming control, in the unidirectional LED module device for controlling the illuminance of the LED module by using a dimmer, the unidirectional LED module unit 330 including a plurality of LEDs connected in one direction ; A constant voltage unit 340 for maintaining a constant voltage when a voltage applied between the unidirectional LED module unit and the output terminal of the rectifying unit exceeds a predetermined level; A constant power control unit 350 including a first semiconductor switching element Q2 operating in an active region and a saturation region, and controlling the unidirectional LED module to maintain a constant power within a predetermined range by using the first semiconductor switching element. ); An amplifier 370 for dividing and amplifying the constant voltage output from the constant voltage unit and outputting the amplified voltage; A reference voltage providing unit 380 providing a reference voltage using the output of the constant voltage unit; An adjustment voltage providing unit 390 including a first control voltage output unit configured to output the amplified divided voltage to the control voltage of the constant power control unit by comparing the amplified divided voltage with the reference voltage; And a malfunction preventing current flowing when the voltage applied to the unidirectional LED module portion is lower than the forward voltage drop of the unidirectional LED module, and blocking the malfunction preventing current when the voltage is higher than the forward voltage drop of the LED module. 400.

본 발명에 따르면, 상기 오동작 방지부(400)는, 상기 정류부의 출력단에 결합되어 상기 오동작 방지 전류를 단속하는 제2 반도체 스위칭 소자(Q3); 및 상기 조정전압제공부의 출력단에 결합되고 제어되어 상기 제1 반도체 스위칭 소자를 스위칭하는 제3 반도체 스위칭 소자(Q4)를 포함한다.According to the present invention, the malfunction prevention unit 400 includes: a second semiconductor switching element Q3 coupled to an output terminal of the rectifying unit to regulate the malfunction prevention current; And a third semiconductor switching element Q4 coupled to and controlled by an output terminal of the regulation voltage providing unit to switch the first semiconductor switching element.

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본 발명에 따르면, 상기 조정전압제공부(390)는, 상기 기준전압과 비교한 값을 적분하여 출력하도록 적분기를 더 포함한다.According to the present invention, the adjustment voltage providing unit 390 further includes an integrator to integrate and output a value compared with the reference voltage.

본 발명에 따르면, 상기 정전력제어부 내 제1 반도체 스위칭 소자는, 전계 효과 트랜지스터, 바이폴라 정션 트랜지스터, 및 절연 게이트 바이폴라 트랜지스터 중 어느 하나일 수 있다.According to the present invention, the first semiconductor switching element in the constant power control unit may be any one of a field effect transistor, a bipolar junction transistor, and an insulated gate bipolar transistor.

본 발명에 따르면, 상기 정전력제어부(350)는, 상기 단방향 엘이디 모듈부를 흐르는 부하전류를 검출하고, 검출된 부하전류의 크기에 따라 상기 단방향 엘이디 모듈부와 상기 정류부 타단 사이의 전압을 제1 및 제2 레벨의 구동전압으로 변환하는 제어전압 출력부(ZD2, R34); 및 상기 제1 및 제2 레벨의 구동전압에 제어되어 정전력을 제공하는 정전력 제공부(Q2)를 포함한다.According to the present invention, the constant power control unit 350 detects a load current flowing through the unidirectional LED module unit, and determines a voltage between the unidirectional LED module unit and the other end of the rectifying unit according to the detected load current. Control voltage output units ZD2 and R34 for converting to a driving voltage of a second level; And a constant power providing unit Q2 that is controlled by the driving voltages of the first and second levels to provide a constant power.

본 발명에 따르면, 상기 제어전압 출력부(ZD2, R34)는, 상기 단방향 엘이디 모듈부를 흐르는 부하전류를 검출하는 검출저항(R34); 및 상기 검출저항에 인가되는 제어전압이 설정치 이하이면 제너 전압을 출력하고, 상기 제어전압이 상기 설정치를 초과하면 애노드와 캐소드 사이에 단락상태를 유지하는 3단자 제너 다이오드(ZD2)를 포함한다.
According to the present invention, the control voltage output section (ZD2, R34), the detection resistor (R34) for detecting a load current flowing through the unidirectional LED module; And a three-terminal zener diode ZD2 for outputting a zener voltage when the control voltage applied to the detection resistor is less than or equal to the set value, and maintaining a short circuit state between the anode and the cathode when the control voltage exceeds the set value.

본 발명에 따르면, 단방향 LED 모듈 장치에서 교류 전원의 인가시에 디밍 제어범위를 확대할 수 있는 효과가 있다.
According to the present invention, the dimming control range can be expanded when the AC power is applied in the unidirectional LED module device.

도 1은 종래기술에 따른 단방향 LED 모듈 장치,
도 2는 종래기술에 따른 단방향 LED 모듈에서의 인가 전압 및 구동 전류 파형도,
도 3은 본 발명의 일실시예에 따른 디밍 제어가 가능한 단방향 LED 모듈 장치 회로도,
도 4는 본 발명에 따른 디머 회로도,
도 5는 단방향 LED 모듈 장치에서의 인가전압 대비 소비전력특성 그래프, 및
도 6은 본 발명에 따른 단방향 LED 모듈 장치에서의 인가전압 대비 전류특성 그래프이다.1 is a unidirectional LED module device according to the prior art,
Figure 2 is a waveform diagram of the applied voltage and driving current in the unidirectional LED module according to the prior art,
3 is a circuit diagram of a one-way LED module device capable of dimming control according to an embodiment of the present invention;
4 is a dimmer circuit diagram according to the present invention;
5 is a graph showing power consumption vs. applied voltage in a unidirectional LED module device; and
6 is a graph showing the current characteristics compared to the applied voltage in the unidirectional LED module device according to the present invention.

이하, 본 발명의 바람직한 실시예(들)에 대하여 첨부도면을 참조하여 상세히 설명한다. 우선 각 도면의 구성요소들에 참조부호를 부가함에 있어서, 동일한 구성요소들에 한해서는 비록 다른 도면상에 표시되더라도 가능한 한 동일한 부호로 표기되었음에 유의하여야 한다. 또한, 하기의 설명에서는 많은 특정사항들이 도시되어 있는데, 이는 본 발명의 보다 전반적인 이해를 돕기 위해서 제공된 것일 뿐 이러한 특정 사항들 없이도 본 발명이 실시될 수 있음은 이 기술분야에서 통상의 지식을 가진 자에게는 자명하다 할 것이다. 그리고 본 발명을 설명함에 있어서, 관련된 공지 기능 혹은 구성에 대한 구체적인 설명이 본 발명의 요지를 불필요하게 흐릴 수 있다고 판단되는 경우, 그 상세한 설명을 생략한다.Hereinafter, exemplary embodiment (s) of the present invention will be described in detail with reference to the accompanying drawings. First, in adding reference numerals to the elements of each drawing, it should be noted that the same elements are denoted by the same reference numerals as much as possible even if they are displayed on different drawings. In addition, many specific details are shown in the following description, which is provided to help a more general understanding of the present invention, and the present invention may be practiced without these specific details. Will be self-evident. In describing the present invention, when it is determined that a detailed description of a related known function or configuration may unnecessarily obscure the subject matter of the present invention, the detailed description thereof will be omitted.

도 3은 본 발명의 일실시예에 따른 단방향 LED 모듈 장치 회로도로서, 교류전원(300), 디머(310), 정류부(320), 단방향 LED 모듈부(330), 정전압부(340), 정전력제어부(350), 분압부(360), 증폭부(370), 기준전압제공부(380), 및 조정전압제공부(390), 오동작 방지부(400)를 포함한다.3 is a circuit diagram of a one-way LED module device according to an embodiment of the present invention, the AC power source 300, the dimmer 310, the rectifier 320, the one-way LED module 330, the constant voltage unit 340, constant power The control unit 350, the voltage dividing unit 360, the amplifier 370, the reference voltage providing unit 380, the adjustment voltage providing unit 390, and the malfunction preventing unit 400 are included.

정류부(320)는 인가되는 교류전원(300)을 정류한다.The rectifier 320 rectifies the applied AC power supply 300.

단방향 LED 모듈부(330)는 정류부(320)의 출력측과 정전류부(350)의 상단 사이에 단방향으로 접속된다.The unidirectional LED module 330 is unidirectionally connected between the output side of the rectifying unit 320 and the upper end of the constant current unit 350.

정전압부(340)는 단방향 LED 모듈부(330)와 정류부(320)의 타단 사이에 인가되는 전압이 소정 레벨, 예컨대 2.5볼트를 초과하면 제너 다이오드(ZD1) 양단은 제너 전압을 유지하고, 제1 FET(Q1)는 제너 전압에 턴온되어 제1 FET(Q1)의 소스단자(s1)에 제너 전압에 상응하는 정전압이 인가된다. 여기서, 3단자 제너 다이오드(ZD2)는 검출저항에 인가되는 제어전압이 설정치 이하이면 일반적인 제너 다이오드 특성과 동일한 특성을 가져 제너 전압을 출력하고 제어전압이 설정치를 초과하면 애노드와 캐소드 사이에 단락상태를 유지한다. 이로 인해 낮은 입력전압에서도 단방향 LED 모듈부(330)가 턴온되어 플리커 현상이 줄게 되고, LED 동작 구간이 넓어져서 유효전력이 증가함으로 역률이 개선된다.The constant voltage unit 340 maintains the zener voltage at both ends of the zener diode ZD1 when the voltage applied between the unidirectional LED module unit 330 and the other end of the rectifier 320 exceeds a predetermined level, for example, 2.5 volts. The FET Q1 is turned on at the zener voltage and a constant voltage corresponding to the zener voltage is applied to the source terminal s1 of the first FET Q1. Here, the three-terminal zener diode ZD2 outputs the zener voltage when the control voltage applied to the detection resistor is less than or equal to the set value, and outputs the zener voltage when the control voltage exceeds the set value. Keep it. As a result, the unidirectional LED module unit 330 is turned on even at a low input voltage, thereby reducing flicker, and the LED power is increased to increase the effective power, thereby improving the power factor.

정전력제어부(350)는 3단자 제너 다이오드(ZD2)의 검출저항(R33 + R34)에 인가되는 제어전압의 크기에 따라 제2 FET(Q2)를 통과하는 부하전류(I1)가 달라진다. 예컨대, 3단자 제너 다이오드(ZD2)의 검출저항(R33 + R34)에 인가되는 제어전압이 설정치 이하이면 3단자 제너 다이오드(ZD2)가 제너 전압을 출력하므로, 제2 FET(Q2)는 3단자 제너 다이오드의 제너 전압에 턴온되어 큰 부하전류(I1)가 흐른다. 한편, 큰 부하전류로 인해 션트의 검출저항(R34)에 인가되는 전압(VR34)이 상승하면 3단자 제너 다이오드(ZD2)의 검출저항(R33 + R34)에 인가되는 제어전압이 상승하게 되고, 제어전압이 설정치를 초과하면 3단자 제너 다이오드(ZD2)는 단락상태로 전환된다. 3단자 제너 다이오드(ZD2)가 단락상태로 전환되면, 제2 FET(Q2)의 드레인단자와 소스단자 사이에는 역전압(VR34)이 인가되어 제2 FET(Q2)는 활성영역에서 동작하므로 부하전류(I1)의 크기가 줄어든다. 이러한 방식으로 동작하는 제2 FET(Q2)는 정전력을 제공하는 정전력 제공부로 기능할 수 있다.The constant power controller 350 has a load current I1 passing through the second FET Q2 according to the magnitude of the control voltage applied to the detection resistor R33 + R34 of the three-terminal zener diode ZD2. For example, when the control voltage applied to the detection resistor R33 + R34 of the three-terminal zener diode ZD2 is less than or equal to a set value, the three-terminal zener diode ZD2 outputs a zener voltage, so that the second FET Q2 is a three-terminal zener. The large load current I1 flows by turning on the zener voltage of the diode. On the other hand, when the voltage VR34 applied to the detection resistor R34 of the shunt increases due to the large load current, the control voltage applied to the detection resistor R33 + R34 of the three-terminal zener diode ZD2 increases, and the control is increased. When the voltage exceeds the set value, the three-terminal zener diode ZD2 is switched to a short circuit state. When the three-terminal zener diode ZD2 is switched to a short-circuit state, a reverse voltage VR34 is applied between the drain terminal and the source terminal of the second FET Q2 so that the second FET Q2 operates in the active region, so that the load current The size of (I1) is reduced. The second FET Q2 operating in this manner may function as a constant power providing unit providing constant power.

분압부(360)는 직렬연결된 저항(R35, R36)으로 구성되어, 저항(R31)과 제너 다이오드(ZD1)에 걸리는 전압을 분압한다.The voltage divider 360 is composed of resistors R35 and R36 connected in series to divide the voltage applied to the resistor R31 and the zener diode ZD1.

증폭부(370)는 분압저항(R36)에 인가되는 분압전압을 증폭하여 증폭된 분압전압을 출력한다.The amplifier 370 amplifies the divided voltage applied to the divided resistor R36 and outputs the amplified divided voltage.

기준전압제공부(380)는 3단자 제너 다이오드(ZD2)에 인가되는 전압을 이용하여 기준전압(VR41)을 제공한다.The reference voltage provider 380 provides a reference voltage VR41 by using a voltage applied to the three-terminal zener diode ZD2.

조정전압제공부(390)는 정전력제어부(350)의 기능을 개선하기 위한 것으로, LED 모듈부(330) 후단에 인가되는 전체 전압 변동분을 검출하는 제1 검출부와, 제1 FET(Q1)의 소스단자에 인가되는 전압 변동분을 검출하는 제2 검출부를 포함한다. 예컨대, 제1 검출부는 LED 모듈부(330) 후단에 인가되는 전체 전압(VR35 + VR36)이 변동하면 변동분에 상응하는 제1 변동값을 증폭부(370)에서 증폭하여 저항(R45)을 통해 제공한다. 그리고, 제2 검출부는 션트의 검출저항(R34)에 인가되는 전압(VR34)이 변동하면 변동분에 상응하는 제2 변동값을 저항(R42)을 통해 제공한다. 제1 변동값과 제2 변동값을 가산한 합산 변동값은 기준전압(VR41)과 비교 및 적분하여 조정전압으로 출력되고, 3단자 제너 다이오드의 제어전압에 이용한다. The regulating voltage providing unit 390 is to improve the function of the electrostatic power control unit 350. The regulating voltage providing unit 390 detects the total voltage variation applied to the rear end of the LED module unit 330 and the first FET Q1. And a second detector detecting a voltage variation applied to the source terminal. For example, when the total voltage (VR35 + VR36) applied to the rear end of the LED module unit 330 changes, the first detection unit amplifies the first change value corresponding to the change in the amplifier 370 and provides it through the resistor R45. do. When the voltage VR34 applied to the detection resistor R34 of the shunt is changed, the second detector provides a second change value corresponding to the change amount through the resistor R42. The combined variation value obtained by adding the first variation value and the second variation value is compared and integrated with the reference voltage VR41 and output as an adjustment voltage, and used for the control voltage of the three-terminal zener diode.

이에 따라, 제2 FET(Q2)을 활성영역과 포화영역에서 제어하는 것이 더욱 정교해지면서 정전력 제어가 가능하다.As a result, the control of the second FET Q2 in the active region and the saturation region becomes more sophisticated and the electrostatic power control is possible.

본 발명에 따른 오동작 방지부(400)는 정류부(320)의 출력전압이 소정 레벨 이하이면 오동작 방지 전류(I2)가 흐르게 하고, 소정 레벨을 초과하면 오동작 방지 전류(I2)가 흐르는 것을 차단한다. 정류부(320)의 출력전압이 소정 레벨 이하인 상태에서 오동작 방지 전류(I2)가 흐르면, 디머 내 트라이액이 도통 상태에 놓이게 되어 디머를 이용하여 단방향 LED 모듈부(330)의 조도를 제어하는 것이 거의 전체 범위에 걸쳐 가능해진다. 좀 더 구체적으로 설명하면 다음과 같다.The malfunction preventing unit 400 according to the present invention causes the malfunction preventing current I2 to flow when the output voltage of the rectifying unit 320 is lower than or equal to a predetermined level, and blocks the malfunction preventing current I2 when the predetermined level is exceeded. When the malfunction prevention current I2 flows while the output voltage of the rectifier 320 is lower than or equal to a predetermined level, the triac in the dimmer is in a conductive state, and it is almost impossible to control the illuminance of the unidirectional LED module 330 using the dimmer. It becomes possible over the whole range. More specifically, it is as follows.

정류부(320)의 출력전압이 소정 레벨 이하이면 저항(R49)에 인가되는 전압에 따라 제3 FET(Q3)가 턴온되어 저항(R48)에 오동작 방지 전류(I2)가 흐른다. 이후, 단방향 LED 모듈부(330)가 순방향 전압 강하 전압을 초과하여 부하전류(I1)가 흐르게 되면 트랜지스터(Q4)가 턴온되고, 트랜지스터(Q4)가 턴온되면 제3 FET(Q3)의 게이트-소스 전압(Vgs)이 낮아져 제3 FET(Q3)는 턴오프하게 되고, 이에 따라 오동작 방지 전류(I2)가 차단된다.When the output voltage of the rectifier 320 is less than or equal to a predetermined level, the third FET Q3 is turned on according to the voltage applied to the resistor R49 so that the malfunction prevention current I2 flows through the resistor R48. Subsequently, when the unidirectional LED module 330 exceeds the forward voltage drop voltage and the load current I1 flows, the transistor Q4 is turned on, and when the transistor Q4 is turned on, the gate-source of the third FET Q3 is turned on. As the voltage Vgs is lowered, the third FET Q3 is turned off, thereby preventing the malfunction prevention current I2.

도 4는 본 발명에 적용되는 디머 회로도로서, 가변저항(VR)으로 디밍을 제어한다. Figure 4 is a dimmer circuit diagram applied to the present invention, the dimming is controlled by a variable resistor (VR).

도 5는 단방향 LED 모듈 장치에서의 인가전압 대비 소비전력특성 그래프로서, 인가전압이 정격전압(220V) 대비 ±10% 변동하더라도, 소비전력은 정격전압에서의 소비전력 대비 91 내지 102%로 소비전력의 변동폭이 줄어든다. 5 is a graph of power consumption versus voltage applied in a unidirectional LED module device, even if the applied voltage fluctuates by ± 10% from the rated voltage (220V), the power consumption is 91 to 102% compared to the power consumption at the rated voltage. The fluctuation range of is reduced.

도 6은 본 발명에 따른 단방향 LED 모듈 장치에서의 인가전압 대비 전류특성 그래프로서, 인가전압이 증가함에 따라 전류는 줄어드는 것을 알 수 있다.
Figure 6 is a graph of the current characteristics compared to the applied voltage in the unidirectional LED module device according to the present invention, it can be seen that the current decreases as the applied voltage increases.

이와 같이, 본 발명의 상세한 설명에서는 구체적인 실시예(들)에 관해 설명하였으나, 본 발명의 범주에서 벗어나지 않는 한도 내에서 여러 가지 변형이 가능함은 물론이다. 그러므로 본 발명의 범위는 설명된 실시예(들)에 국한되어 정해져서는 안 되며, 후술하는 특허청구범위 뿐만 아니라 이 특허청구범위와 균등한 것들에 의해 정해져야 한다.As described above, although the specific embodiment (s) have been described in the detailed description of the present invention, various modifications are possible without departing from the scope of the present invention. Therefore, the scope of the present invention should not be limited to the described embodiment (s), but should be defined by the claims below and equivalents thereof.

300: 교류전원 310: 디머
320: 정류부 330: 단방향 LED 모듈부
340: 정전압부 350: 정전력제어부
360: 분압부 370: 증폭부
380: 기준전압제공부 390: 조정전압제공부
400: 오동작 방지부300: AC power source 310: Dimmer
320: rectifier 330: unidirectional LED module
340: constant voltage unit 350: constant power control unit
360: voltage divider 370: amplifier
380: reference voltage providing unit 390: adjustment voltage providing unit
400: malfunction prevention unit

Claims (7)

디머를 이용하여 엘이디 모듈의 조도를 제어하는 단방향 엘이디 모듈 장치에 있어서,
단방향으로 접속된 복수의 엘이디를 포함하는 단방향 엘이디 모듈부(330);
상기 단방향 엘이디 모듈부와 정류부의 출력단 사이에 인가되는 전압이 소정 레벨을 초과하면 정전압을 유지하는 정전압부(340);
활성영역과 포화영역에서 동작하는 제1 반도체 스위칭 소자(Q2)를 포함하고, 상기 제1 반도체 스위칭 소자를 이용하여 상기 단방향 엘이디 모듈부가 소정 범위 내에서 정전력을 유지토록 제어하는 정전력제어부(350);
상기 정전압부로부터 출력되는 정전압을 분압 및 증폭하여 증폭된 분압전압을 출력하는 증폭부(370);
상기 정전압부의 출력을 이용하여 기준전압을 제공하는 기준전압제공부(380);
상기 증폭된 분압전압을 상기 기준전압과 비교하여 상기 정전력제어부의 제어전압으로 출력하는 제1 제어전압출력부를 포함하는 조정전압제공부(390); 및
상기 단방향 엘이디 모듈부에 인가되는 전압이 상기 단방향 엘이디 모듈부의 순방향 전압 강하분보다 낮으면 오동작 방지 전류를 흐르게 하고, 상기 엘이디 모듈부의 순방향 전압 강하분보다 높으면 상기 오동작 방지 전류를 차단하는 오동작 방지부(400)
를 포함하는 디밍 제어가 가능한 단방향 엘이디 모듈 장치.
In the unidirectional LED module device for controlling the roughness of the LED module using a dimmer,
A unidirectional LED module unit 330 including a plurality of LEDs connected in one direction;
A constant voltage unit 340 for maintaining a constant voltage when a voltage applied between the unidirectional LED module unit and the output terminal of the rectifying unit exceeds a predetermined level;
A constant power control unit 350 including a first semiconductor switching element Q2 operating in an active region and a saturation region, and controlling the unidirectional LED module to maintain a constant power within a predetermined range by using the first semiconductor switching element. );
An amplifier 370 for dividing and amplifying the constant voltage output from the constant voltage unit to output the amplified divided voltage;
A reference voltage providing unit 380 providing a reference voltage using the output of the constant voltage unit;
An adjustment voltage providing unit 390 including a first control voltage output unit configured to output the amplified divided voltage to the control voltage of the constant power control unit by comparing the amplified divided voltage with the reference voltage; And
Malfunction prevention unit for causing the malfunction prevention current to flow when the voltage applied to the unidirectional LED module portion is lower than the forward voltage drop of the unidirectional LED module portion, and blocking the malfunction prevention current if higher than the forward voltage drop of the LED module portion ( 400)
Unidirectional LED module device capable of dimming control comprising a.
제1항에 있어서, 상기 오동작 방지부(400)는,
상기 정류부의 출력단에 결합되어 상기 오동작 방지 전류를 단속하는 제2 반도체 스위칭 소자(Q3); 및
상기 조정전압제공부의 출력단에 결합되고 제어되어 상기 제1 반도체 스위칭 소자를 스위칭하는 제3 반도체 스위칭 소자(Q4)
를 포함하는 디밍 제어가 가능한 단방향 엘이디 모듈 장치.
According to claim 1, The malfunction prevention unit 400,
A second semiconductor switching element Q3 coupled to an output terminal of the rectifying unit to interrupt the malfunction preventing current; And
A third semiconductor switching element Q4 coupled to and controlled by an output terminal of the regulating voltage providing unit to switch the first semiconductor switching element;
Unidirectional LED module device capable of dimming control comprising a.
삭제delete 제1항에 있어서, 상기 조정전압제공부(390)는,
상기 기준전압과 비교한 값을 적분하여 출력하도록 적분기를 더 포함하는 것을 특징으로 하는 디밍 제어가 가능한 단방향 엘이디 모듈 장치.
The method of claim 1, wherein the adjustment voltage providing unit 390,
And an integrator for integrating and outputting a value compared with the reference voltage.
제1항에 있어서,
상기 정전력제어부 내 제1 반도체 스위칭 소자는, 전계 효과 트랜지스터, 바이폴라 정션 트랜지스터, 및 절연 게이트 바이폴라 트랜지스터 중 어느 하나인 것을 특징으로 하는 디밍 제어가 가능한 단방향 엘이디 모듈 장치.
The method of claim 1,
The first semiconductor switching element in the constant power control unit is any one of a field effect transistor, a bipolar junction transistor, and an insulated gate bipolar transistor.
제1항, 제2항, 제4항 및 제5항 중 어느 한 항에 있어서,
상기 정전력제어부(350)는,
상기 단방향 엘이디 모듈부를 흐르는 부하전류를 검출하고, 검출된 부하전류의 크기에 따라 상기 단방향 엘이디 모듈부와 상기 정류부 타단 사이의 전압을 제1 및 제2 레벨의 구동전압으로 변환하는 제어전압 출력부(ZD2, R34); 및
상기 제1 및 제2 레벨의 구동전압에 제어되어 정전력을 제공하는 정전력 제공부(Q2)
를 포함하는 디밍 제어가 가능한 단방향 엘이디 모듈 장치.
The method according to any one of claims 1, 2, 4, and 5,
The constant power control unit 350,
A control voltage output unit for detecting a load current flowing through the unidirectional LED module unit and converting a voltage between the unidirectional LED module unit and the other end of the rectifying unit into driving voltages of first and second levels according to the detected load current ( ZD2, R34); And
Constant power providing unit Q2 controlled to the driving voltage of the first and second levels to provide a constant power
Unidirectional LED module device capable of dimming control comprising a.
제6항에 있어서, 상기 제어전압 출력부(ZD2, R34)는,
상기 단방향 엘이디 모듈부를 흐르는 부하전류를 검출하는 검출저항(R34); 및
상기 검출저항에 인가되는 제어전압이 설정치 이하이면 제너 전압을 출력하고, 상기 제어전압이 상기 설정치를 초과하면 애노드와 캐소드 사이에 단락상태를 유지하는 3단자 제너 다이오드(ZD2)
를 포함하는 디밍 제어가 가능한 단방향 엘이디 모듈 장치. The method of claim 6, wherein the control voltage output unit (ZD2, R34),
A detection resistor (R34) for detecting a load current flowing through the unidirectional LED module; And
When the control voltage applied to the detection resistance is less than or equal to the set value, a zener voltage is output. When the control voltage exceeds the set value, a three-terminal zener diode ZD2 maintains a short circuit between the anode and the cathode.
Unidirectional LED module device capable of dimming control comprising a.
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