KR101325079B1

KR101325079B1 - 엘이디 조명등용 플리커 감쇄 전원회로

Info

Publication number: KR101325079B1
Application number: KR1020130070887A
Authority: KR
Inventors: 박재덕
Original assignee: 주식회사 디에스이
Priority date: 2013-06-20
Filing date: 2013-06-20
Publication date: 2013-11-05

Abstract

본원 발명은 서지흡수기(SA1: Surge Absorber)와 바리스터(VR1: Varistor)로 구성된 AC필터부, 콘덴서(C1: Condenser)로 구성된 전압조절부, 브리지 정류회로(Bridge Rectifier)로 구성된 AC/DC변환부 및 저항으로 구성된 전류조절부로 구성되어 엘이디(LED: Light emitting diode) 조명등을 점등시키는 엘이디 조명등용 플리커 감쇄 전원회로에 있어서, 상기 전류조절부의 직류 +부에 입력단자가 연결되고 엘이디 조명등의 +부에 출력단가 연결되고 엘이디 조명등의 -부(LM)에 접지단자가 연결되어 직류의 직류레벨을 일정하는 전압 레귤레이터(Voltage regulator)와, 전압 레귤레이터 전방에 구성되고 전원의 입력선과 출력선에 병렬로 구성되는 콘덴서(C3)와, 전압 레귤레이터 후방에 구성되고 전원의 입력선과 출력선에 병렬로 구성되는 콘덴서(C4) 에 의한 플리커 감쇄회로의 플리커감쇄부와; 상기 플리커감쇄부와 엘이디 조명등 사이에 플리커감쇄부에서 출력되는 전원의 직류 +부에 직렬로 구성되는 정전류 다이오드(CRD1, CRD2)와 병렬로 구성되는 정전류 다이오드(CRD1, CRD2)로 구성되는 전류 레귤레이터(Current regulator)의 전류안정화부가 더 구성되어; 플리커를 직류 레벨의 리플을 5% 미만으로 감소되고, 어느 하나의 엘이디 조명등이 점등되지 아니하더라도 나머지 엘이디 조명등에 플리커의 영향이 미치지 아니하는 등의 효과가 있다.

Description

엘이디 조명등용 플리커 감쇄 전원회로 {Flicker Prevention Circuit for Light Emitting Diode Lamp}

본원 발명은 엘이디(LED: Light Emitting Diode: 발광다이오드) 조명등의 플리커 감쇄 전원회로에 관한 것으로서, 구체적으로는 엘이디 조명등의 전원회로 상에 플리커 감쇄회로를 구성하여 조명등으로 유입되는 플리커(Flicker)를 제어 감쇄시킴으로써 서지흡수기(Surge Absorber), 바리스터(Varistor), 콘덴서(Condenser), 저항, 다이오드(Diode) 등 부품의 수명단축, 조명등의 수명 단축, 휴즈의 단선을 방지하는 엘이디 조명등용 플리커 감쇄 전원회로에 관한 것이다.

일반적으로 엘이디 조명 기기는 일정한 전압을 바탕으로 공급되는 전류를 변화시켜 밝기를 조정하거나, 전류를 센싱하여 일정 전류를 흐르도록 하는 전류제어방식을 이용함에 의하여 엘이디의 밝기 조절이 가능하도록 이루어져 있어서 주요한 조명기기로서 널리 이용되고 있다.

엘이디 조명 기기에서의 전원 회로는 완벽한 직류의 구현이 어렵고, 이로 인하여 리플 성분(120㎐)이 직류에 혼입된 형태로 작동하게 된다.

통상적으로 이러한 리플성분이 전체 직류레벨의 15% 이상이어도 사람 눈의 잔상효과로 느끼지 못하나 예민한 사람은 감지하여 플리커를 느끼게 되며, 플리커는 직류레벨이 출렁이기 때문에 눈으로 느끼는 빛의 껌벅임으로 디지털 카메라를 통행서 정확하게 확인할 수 있다.

이러한 플리커가 개선된 엘이디 조명장치에 대한 종래기술을 살펴보면,

특허 출원 제10-2012-0045950호(2012년05월01일))의 플리커가 개선된 엘이디 조명장치(등록특허공보 제10-1205121호: 2012년11월26일)는 제1상 교류전압 및 제2상 교류전압 공급하는 교류전원; 교류전압을 직류의 정류전압으로 변환하는 제1정류회로 및 제2정류회로; 부하로써 1개 이상의 엘이디로 구성된 제1엘이디 발광블럭 및 제2엘이디 발광블럭; 전류량을 제한하는 제1전류제한장치 및 제2전류제한장치; 상기 제1상 교류전압을 정류하는 제1정류회로, 상기 제1정류회로의 출력으로 구동되는 제1엘이디 발광블럭 및 제1엘이디 발광블럭 전류량을 제한하는 제1전류제한장치를 포함하는 제1엘이디 조명블럭;상기 제2상 교류전압을 정류하는 제2정류회로, 제2정류회로의 출력으로 구동되는 제2엘이디 발광블럭 및 제2엘이디발광블럭 전류량을 제한하는 제2전류제한장치를 포함하는 제2엘이디 조명블럭으로 구성되어 각 엘이디 조명블럭은 각 엘이디 조명블럭에 공급되는 교류전압이 제로볼트를 통과하여 상승하는 시각을 전압위상 0도로 할 경우, 상기 전압위상 40도 이전에 각 엘이디 조명블럭에 전류가 공급 개시되어 빛 방출이 개시되게 구성된다.

그러나, 종래기술의 플리커가 개선된 엘이디 조명장치는 엘이디를 블럭화하여 블럭단위로 엘이디가 전압 위상 차에 의하여 점등되게 한 것으로서 하나 하나의 개별 엘이디 조명등의 플리커가 개선되지 아니한 문제점이 있다.

또한, 종래기술은 엘이디를 블럭단위로 점등하는 것으로서 어느 하나의 엘이디 블럭에 문제점이 발생할 경우에는 플리커가 현상이 발생하는 문제점이 있다.

또한, 종래기술은 전압 위상 차에 의하여 블럭단위로 엘이디가 점등되어 플리커의 개선률을 상승시키기 위해서는 블럭단위의 수를 많게 하여야 하는 문제점이 있다.

또한, 종래기술은 블럭단위의 수를 많게 하여도 엘이디 조명등의 점등 시간이 중첩되어 플리커를 완전하게 감쇄할 수 없는 문제점이 있다.

또한, 종래기술은 개별 엘이디에 문제점이 발생 즉 점등되지 아니하면 문제점에 인접한 다른 블럭의 엘이디는 플리커가 현상이 발생하는 문제점이 있다.

본원 발명은 상기한 문제점을 해결하기 위하여 창출된 것으로서, 엘이디 조명등 등으로 유입되는 전원회로에 전압 레귤레이터(Voltage regulator)를 사용하여 전원회로 상에 직류레벨의 리플이 5% 미만으로 되게 감소시켜 직류의 레벨이 일정하게 유지되게 하여 플리커가 없는 엘이디 조명등용 플리커 감쇄 전원회로를 제공함에 있다.

본원 발명에 따른 엘이디 조명등용 플리커 감쇄 전원회로는 서지흡수기(SA1)와 바리스터(VR1)로 구성된 AC필터부, 콘덴서(C1)로 구성된 전압조절부, 브리지 정류회로로 구성된 AC/DC변환부 및 저항으로 구성된 전류조절부로 구성되어 엘이디) 조명등을 점등시키는 엘이디 조명등용 플리커 감쇄 전원회로에 있어서, 상기 전류조절부의 직류 +부에 입력단자가 연결되고 엘이디 조명등의 +부에 출력단가 연결되고 엘이디 조명등의 -부(LM)에 접지단자가 연결되어 직류의 직류레벨을 일정하는 전압 레귤레이터에 의한 플리커 감쇄회로의 플리커감쇄부가 구성되는 것이다.

또한, 본원 발명은 상기 플리커감쇄부는 전압 레귤레이터(VR1) 전방에 구성되고 전원의 입력선과 출력선에 병렬로 구성되는 콘덴서(C3)와, 전압 레귤레이터(VR1) 후방에 구성되고 전원의 입력선과 출력선에 병렬로 구성되는 콘덴서(C4)가 더 구성되는 것이다.

또한, 본원 발명은 상기 플리커감쇄부와 엘이디 조명등 사이에 플리커감쇄부에서 출력되는 전원의 직류 +부에 직렬로 구성되는 정전류 다이오드(CRD1, CRD2)와 병렬로 구성되는 정전류 다이오드(CRD1, CRD2)로 구성되는 전류 레귤레이터(Current regulator)의 전류안정화부가 더 구성되는 것이다.

본원 발명에 따른 엘이디 조명등용 플리커 감쇄 전원회로는 전압 레귤레이터를 사용하여 플리커를 직류 레벨의 리플을 5% 미만으로 감소시켜 예민한 사람이라도 플리커를 느낄수 없으며 디지털 카메라로 엘이디 조명등의 점등상태를 촬영하여도 플리커가 발생하지 아니하는 효과가 있다.

또한, 본원 발명은 엘이디 조명등이 플리커를 직류 레벨의 리플을 5% 미만으로 감소되는 효과가 있다.

또한, 본원 발명은 어느 하나의 엘이디 조명등에 문제점 즉 점등이 되지 아니하더라도 나머지 엘이디 조명등에 플리커의 영향이 미치지 아니하는 효과가 있다.

또한, 본원 발명은 전류 레귤레이터를 병행 사용하여 정전압 및 정전류를 간단하게 구현할 수 있는 효과가 있다.

또한, 본원 발명은 전압 레귤레이터 및 전류 레귤레이터의 특성 범위 내에서는 항상 일정한 전원을 엘이디 조명등에 공급하므로 고품질의 엘이디 조명이 되는 효과가 있다.

또한, 본원 발명은 전압 레귤레이터를 병렬로 구성할 수 있어서 대부하 용량이나 용도에 따른 엘이디 조명등에 적용이 가능한 효과가 있다.

또한, 본원 발명은 전압 레귤레이터의 전후에 직류의 +부와 -부에 병렬로 연결된 콘덴서(C3, C4)에 의하여 안정된 전압이 전압 레귤레이터에 입력되고, 전압 레귤레이터에서 출력되는 전원의 전압이 평활화되어 엘이디 조명등에 입력되는 효과가 있다.

도 1: 종래기술의 리플율 50%에서의 엘이디 조명등의 점등시 플리커 현상을 실사한 사진.
도 2: 종래기술의 리플율 50%에서의 엘이디 조명등의 점등시 전압파형도.
도 3: 본원 발명의 엘이디 조명등용 플리커 감쇄 전원회로의 블럭도.
도 4: 본원 발명의 엘이디 조명등용 플리커 감쇄 전원회로도.
도 5: 다른 실시예의 본원 발명의 엘이디 조명등용 플리커 감쇄 전원회로도.
도 6: 본원 발명의 리플율 5%에서의 엘이디 조명등의 점등시 실사한 사진.
도 7: 본원 발명의 리플율 5%에서의 엘이디 조명등의 점등시 전압파형도.

엘이디 조명등에서 가장 큰 문제가 되고 있는 것은 플리커의 발생 문제인데, 이러한 플리커 현상은 교류 전원의 주기적인 전류변화에 의한 밝기 변화에 의해 유발되는 것으로서 사람의 눈에 24Hz 이상의 경우는 착시현상으로 인해 구분이 힘드나, 카메라와 같은 기기의 경우 초당 24 frame정도로 화면이 중첩형태로 디스플레이되면서, 이러한 전류변화에 따른 음영영역이 줄무늬 형태로 나타나는 현상을 말한다.

이러한 플리커 현상은 거리에 반비례하여 그 레벨이 현저하게 줄어들 수 있는 것으로 보통 일반 조명으로 사용하는 경우 사용자들이 육안으로 두드러지게 느끼지는 못한다.

상기 플리커 현상이 발생되는 조명등을 사용자가 장시간 사용하게 되는 경우에는 눈의 피로감을 느끼게 될 뿐만 아니라 플리커에 의해 노출되는 주변의 실내 상태에 의해 사용자의 심리 상태에도 좋지 않는 영향을 끼칠 가능성이 있다.

본원 발명은 이러한 플리커 현상을 없애기 위하여 서지흡수기(Surge Absorber), 바리스터(Varistor)로 구성된 AC필터부(1), 콘덴서(Condenser)로 구성된 전압조절부(2), 브리지 정류회로(Bridge Rectifier)로 구성된 AC/DC변환(3)부 및 저항으로 구성된 전류조절부(4)로 구성되어 엘이디(LED: Light emitting diode) 조명등을 점등시키는 엘이디 조명등용 플리커 감쇄 전원회로에 있어서 전원으로부터 공급되는 직류의 직류레벨을 일정하게 유지하여 리플 성분을 감쇄시켜 엘이디 조명등의 점등 시에 빛의 깜벅임이 없이 엘이디가 발광되게 하는 엘이디 조명등용 플리커 감쇄 전원회로를 구성하는 것이다.

상기 AC필터부(1)는 전원과 전압조절부(2) 사이에 구성되고 입력되는 교류 전원(IN1, IN2)에 병렬로 구성되는 과전압보호용 서지흡수기(SA1: Surge Absorber)와, 서지흡수기(SA1)의 후방에 구성되고 입력되는 교류 전원(IN1, IN2)에 병렬로 구성되는 과전압보호용 바리스터(VR1: Varistor)로 구성된다.

상기 AC필터부(1)는 엘이디 조명등(LP, LM)의 엘이디 조명등용 플리커 감쇄 전원회로의 입력 보호 소자들로 구성되어 입력되는 교류 전원(IN1, IN2)의 어느 하나의 입력 선(IN1)에 구성되는 과전류보호용 퓨즈(FUSE1)와, 퓨즈(FUSE1)의 후방에 구성되고 입력되는 교류 전원(IN1, IN2)에 병렬로 구성되는 과전압보호용 서지흡수기(SA1)와, 서지흡수기(SA1)의 후방에 구성되고 입력되는 교류 전원(IN1, IN2)에 병렬로 구성되는 과전압보호용 바리스터(VR1)로 구성된다.

상기 AC필터부(1)는 전류가 흐르면 점등되어 빛을 발생하는 다수의 엘이디(LED) 조명등으로 공급하기 위하여 전원으로부터 인가된 교류 전류(IN1, IN2)에서 발생하는 순간 과전압 또는 서지(surge) 전류를 감쇄하고 흡수하여 엘이디 조명등용 플리커 감쇄 전원회로를 보호한다.

상기 서지흡수기(SA1)는 전원으로부터 인가되는 순간 과전압 또는 서지 전류 중에서 초기 순간 과전압 또는 서지 전류를 감쇄하고, 바리스터(VR1)는 전원으로부터 인가되는 순간 과전압 또는 서지 전류 중에서 후기 순간 과전압 또는 서지 전류를 흡수하여 엘이디 조명등용 플리커 감쇄 전원회로를 보호한다.

상기 서지 전류는 아주 짧은 시간이지만 흐르는 시간에 따라 파형과 진폭이 변화하는데 초기에는 파형이 높고 즉 피크가 높고 진폭이 작으나 시간이 흐를수록 파형이 낮고 진폭이 크게 되면서 후기로 갈수록 전류성분이 크게 된다.

상기 서지흡수기(SA1)는 바리스터(VR1)보다 반응속도가 빠르므로 바리스터(VR1)의 전방에 구성하여 AC필터부(1)에 입력되는 서지 전류를 먼저 감쇄하고, 서지흡수기(SA1)에서 감쇄하지 못하고 흐르는 서지 전류를 바리스터(VR1)가 흡수한다.

상기 AC필터부(1)로 입력되는 서지 전류 중에서 초기의 튀는 서지 전류 즉 피크가 높고 주기가 짧은 서지 전류는 서지흡수기(SA1)에 감쇄하고 후기의 피크가 낮고 주기가 길게 늘어지는 서지 전류를 바리스터(VR1)가 흡수하여 AC필터부(1)에 입력되는 서지 전류를 완벽하게 감쇄 및 흡수한다.

상기 서지흡수기(SA1)는 전원으로부터 입력되는 교류 전원(IN1, IN2)이 일정 전압을 초과하면 전류가 부하를 통해 흐르지 않고 서지흡수기(SA1) 자신을 통하여 흐르도록 하여 부하에서 발생하는 전압 강하가 과다하게 상승하는 것을 방지하여 부하를 보호한다.

다시 말하면, 상기 엘이디 조명등용 플리커 감쇄 전원회로에 서지 전류가 들어올 경우에 임피던스가 낮은 통로 즉 서지흡수기(SA1)를 통해 서지 전류가 흐르도록 하여 즉, 스스로 바이패스로(By-Pass-路)가 되어 회로의 고장을 방지하게 한다.

상기 바리스터(VR1)는 서지흡수기(SA1)에 감쇄하지 못하고 흘려 입력되는 교류 전원(IN1, IN2)이 일정 전압을 초과하면 저항치가 낮아져 전류를 흘려 즉, 스스로 바이패스로(By-Pass-路)가 되어 회로의 고장을 방지하게 한다.

즉, 상기 바리스터(VR1)는 순간 전압을 억제하고 고압 전류를 방전하도록 구성되어 설정된 일정 전압까지는 높은 저항치를 나타내다가 설정 전압을 초과하면 갑자기 저항치가 낮아져서 대전류를 흘려버려 입력되는 교류 전원(IN1, IN2)의 순간 과전압 또는 서지 전류로부터 회로를 보호한다.

상기 퓨즈(FUSE1)는 허용 전압 또는 허용 전류의 둘 중에서 어느 하나가 허용치 이상이 되면 단락되어 회로를 보호하도록 구성되며, 퓨즈(FUSE1)를 서지흡수기(SA1) 또는 바리스터(VR1)의 후방에 구성할 수 있으나 이 경우에는 퓨즈(FUSE1)가 단락되더라도 서지흡수기(SA1) 및 바리스터(VR1)가 보호되기 곤란하기 때문에 퓨즈(FUSE1)를 서지흡수기(SA1) 및 바리스터(VR1)의 전방에 구성하는 것이 바람직하다.

상기 바리스터(VR1)는 가해지는 전압의 극성에 관계없이 전압의 크기에 의해 저항이 정해지는 대칭형 바리스터와 가해지는 전압의 극성에 의해서 달라지는 비대칭형 바리스터 중에서 어느 것을 구성하여도 무방하다.

한편, 상기 AC필터부(1)의 후방에 전압조절부(2)가 구성되며, 전압조절부(2)는 AC필터부(1)에서 인가된 교류 전류(IN1, IN2)를 입력하여 입력된 교류 전류(IN1, IN2)에 대하여 엘이디 조명등의 적절한 부하 용량에 부합할 수 있도록 전압을 강하하고 미세 조절하여 AC/DC변환부(3)에 전류를 공급한다.

상기 전압조절부(2)는 퓨즈(FUSE1)에 연결된 입력선(IN1)과 병렬로 구성된 다수개의 콘덴서(C1, C2)로 구성되어 콘덴서(C1, C2)에 의하여 엘이디 조명등이 적절히 동작할 수 있도록 전원 전압을 만들어 내는 저항회로로 구성된다.

상기 전압조절부(2)는 콘덴서(C1)을 주축으로 AC입력 전압을 강하하기 위한 부품으로 콘덴서의 용량에 따라 강하하는 전압 값을 조절할 수 있으며, 강하 전압을 미세 조정하기 위하여 콘덴서(C2) 등 다수개의 콘덴서로 구성된다.

상기 전압조절부(2)에 인가된 교류 전류는 콘덴서(C1)에서 저장되어 충전되고, 콘덴서(C1)에서 충전되고 남는 여분의 전류는 콘덴서(C2)에 저장되어 충전되며 콘덴서(C1, C2)에 충전된 상태의 교류 전류는 흐를 수 있는 길이 없으므로 교류 전류는 흐르지 않는 상태로 된다.

즉, 상기 전압조절부(2)의 콘덴서가 Cn개 인 경우에는 전압조절부(2)에 인가된 교류 전류는 콘덴서(C1)→콘덴서(C2)...콘덴서(Cn-1)→콘덴서(Cn)의 순으로 순차적으로 충전되며 콘덴서(C1, C2...Cn-1, Cn)에 충전된 상태의 교류 전류는 흐를 수 있는 길이 없으므로 교류 전류는 흐르지 않는 상태로 된다.

이때, 상기 콘덴서(C1, C2...Cn-1, Cn)에 충전된 교류 전류가 일정 값 이상이 되면 콘덴서(C1, C2...Cn-1, Cn)에 충전된 전류는 전압이 강하되고 미세 조절되어 방전하게 되어 전압조절부(2)의 후방에 연결된 AC/DC변환부(3)로 전류가 흐르게 된다.

상기 AC/DC변환부(3)는 전압조절부(2)에서 인가된 교류 전류를 입력하여 직류 전류로 변환하며, 정류용 다이오드로 구성된 브리지 정류회로(Bridge Rectifier)로 구성된다.

상기 AC/DC변환부(3)는 정류용 다이오드를 사용한 브리지 정류회로로서 전압조절부(2)에서 강하된 교류 전류를 직류 전류로 변환하며, 브리지 정류회로는 2개의 다이오드의 음극(Cathode)부가 직류 전류의 +부로 구성되어 엘이디 조명등의 +부(LP)에 연결되고, 나머지 2개 다이오드의 양극(Anode)부가 직류 전류의 -부로 구성되어 엘이디 조명등의 -부(LM)에 연결된다.

상기 AC/DC변환부(3)는 브리지 다이오드를 사용함으로써 전압조절부(2)에서 공급되는 교류(AC) 전압을 직류(DC) 전압으로 변환시켜 출력한다.

즉, 상기 AC/DC변환부(3)에 공급되는 공급 전압이 직류 전압이거나 교류 전압이더라도 브리지 다이오드에 의해 출력되는 전압은 직류 전압이 출력되며, 사용자의 부주의에 의해 직류 전압의 극성을 반대로 연결하더라도 브리지 다이오드를 거쳐 출력되는 전압은 직류전압을 갖게 된다.

상기 전류조절부(4)는 AC/DC변환부(3)에 구성되어 AC/DC변환부(3)에서 인가된 직류 전류를 엘이디 전원에 적합한 전류로 변환시키며 브리지 정류회로의 다이오드의 캐소드(Cathode: 음극)부에 연결된 전원선의 양극에 직렬 연결되는 저항(R1)으로 구성되어, 저항(R1)이 필요한 전류는 통전하고 불필요한 전류 즉 과전압의 전류는 억제한다.

상기 저항(R1)은 AC/DC변환부(3)에서 인가되는 직류 전류가 일정 값 이상의 과전압일 경우에는 억제하고, AC/DC변환부(3)에서 인가되는 직류 전류가 설정값 이하의 전압일 경우에는 도통되게 하여 플리커감쇄부(5)로 인가되게 한다.

상기 전류조절부(4)는 저항(R1)을 병열로 다수개 즉 저항(R1-₁, R1-₂...R1-n)으로 구성하여 엘이디 조명등에 인가되는 전류를 더 미세하게 조절할 수 있으며 이 경우에는 저항(R1-₁)을 주축으로 저항(R1-₂)...저항(R1-n)의 순으로 전류 값을 미세 조정한다.

상기 전류조절부(4)에서 저항(R1)을 병열의 다수개로 구성할 경우에는 AC/DC변환부(3)에서 인가된 직류는 저항(R1-₁)에서 전류를 제한하여 조절하며, 저항-(R1-₁))에서 제한되고 남는 여분의 전류는 저항(R1-₂)에서 미세하게 조절되고, 저항(R1-₂)에서 미세하게 조절되고 남는 여분의 전류는 저항(R1-₃)에서 더 미세하게 순차 조절되게 된다.

즉, 상기 전류조절부(4)에 인가된 직류 전류는 저항(R1-₁)에서 제한되어 저항(R1-₂)→저항(R1-₃)...저항(R1-n)의 순으로 순차적으로 제한되어 미세 조절을 하게 된다.

상기 전류조절부(4)의 전류 제한용 저항은 직류의 +부에 연결되어 있지만 경우에 따라서는 -부에 연결하여 효과의 구현이 가능하며, 필요에 따라서는 +부와 -부에 이중으로 구성할 수도 있다.

상기 플리커감쇄부(5, 5-1)는 전류조절부(4)의 후방에 구성되어 전류조절부(4)에서 출력되는 직류 +부와 엘이디 조명등의 -부에 연결되어 직류의 직류레벨을 일정하게 하는 전압 레귤레이터(VR1: Voltage regulator)에 의한 플리커 감쇄회로로 구성된다.

본원 발명은 엘이디 조명등의 전원회로 상에 전압 레귤레이터(VR1)에 의한 플리커 감쇄회로를 구성하여 조명등으로 유입되는 플리커를 제어 감쇄시킴으로써 서지흡수기(Surge Absorber), 바리스터(Varistor), 콘덴서(Condenser), 저항, 다이오드(Diode) 등 부품의 수명단축, 조명등의 수명 단축, 휴즈의 단선을 방지하게 된다.

상기 플리커감쇄부(5, 5-1)는 엘이디 조명등으로 유입되는 직류의 리플 성분을 감쇄시켜 엘이디 조명등의 점등 시에 플리커가 발생하지 아니하게 하는 것으로서 AC/DC변환부(3)에서 교류를 직류로 정류하더라도 직류에 리플이 남아 있어서 플리커감쇄부(5, 5-1)에 전압 레귤레이터(VR1)를 사용하여 잔존하는 리플을 감쇄시키는 것이다.

상기 플리커감쇄부(5, 5-1)의 전압 레귤레이터(VR1)는 엘이디 조명등 등으로 유입되는 전원회로 상에 직류레벨의 리플을 5% 미만으로 감소시켜 직류의 레벨이 일정하게 유지되게 하여 조명등이 눈으로 느끼는 빛의 껌벅거림 즉 플리커가 없도록 한다.

상기 플리커감쇄부(5, 5-1)는 전류조절부(4)에서 출력되는 직류의 +부에 연결되어 AC/DC변환부(3)에서 변환되어 출력되는 직류의 전압을 감압하는 것으로서 AC/DC변환부(3)의 브리지 정류회로의 직류 +부에 전압 레귤레이터(VR1)가 직렬로 구성되어 감압 조절된 직류 전압을 엘이디 조명등에 인가한다.

상기 플리커감쇄부(5, 5-1)의 전압 레귤레이터(VR1)는 전류조절부(5)에서 인가되는 전압 변동분의 전압에 의하여 제어되는 전압 제어 전류원에 의해 가변된 전류로서 변동된 전압량을 상쇄시켜 항상 일정한 전압을 발생한다.

즉, 상기 플리커감쇄부(5, 5-1)의 전압 레귤레이터(VR1)는 출력 전압이 미리 설정되어 설정된 출력전압보다 높은 입력 전압이 전류조절부(5)에서 인가되면 설정된 출력전압을 출력하여 항상 설정된 출력 즉 입력된 직류 전압을 낮추어 일정한 직류 전압을 출력하는 한다.

상기 전압 레귤레이터(VR1)는 전류조절부(4)에서 출력되어 입력되는 전압에 상관없이 일정한 전압을 출력해 주는 역할 즉, +전압을 입력받아 입력보다 낮은 +전압을 감압하여 일정한 전압으로 출력한다.

상기 플리커감쇄부(5, 5-1)의 전압 레귤레이터(VR1)는 엘이디 조명등용 전원회로에서 미소변동 또는 서지전압의 영향을 미연에 상쇄시켜 엘이디의 점등 전압에 합당하도록 전류조절부(4)에서 출력되어 입력되는 전압이 강전 또는 약전에 상관없이 항상 안정된 일정한 전압이 되게 하여 엘이디 조명등에 공급되게 한다.

상기 전압 레귤레이터(VR1)는 입력(IN),접지(GND),출력(OUT)의 3개의 단자로 구성되어 있으며 전류조절부(4)와는 입력단자와 엘이디 조명등과는 출력단자와 AC/DC변환부(3)의 브리지 정류회로의 나머지 2개 다이오드의 양극(Anode)부 즉 엘이디 조명등의 -부(LM)에 접지단자가 연결된다.

상기 전압 레귤레이터(VR1)는 마이크로 레벨의 여러소자에 대해 외부의 서지 전압이나 과도 전압 변동에 대해 보호될 수 있는 회로로 구성되어 있어면서 전압 변동분에 대한 안정한 전압을 공급하는 회로로 구성되어 있다.

상기 플리커감쇄부(5)는 전압 레귤레이터(VR1) 전방에 구성되고 전원의 입력선과 출력선에 병렬로 구성되는 콘덴서(C3)와, 전압 레귤레이터(VR1) 후방에 구성되고 전원의 입력선과 출력선에 병렬로 구성되는 콘덴서(C4)가 더 구성된다.

상기 콘덴서(C3)는 전류조절부(4)의 저항(R1)과 전압 레귤레이터(VR1)의 사이에 구성되고 직류의 +부와 접지(GND)선에 병렬로 연결되고, 콘덴서(C4)는 전압 레귤레이터(VR1)와 엘이디 조명등 사이에 구성되고 직류의 +부와 접지(GND)선에 병렬로 연결된다.

상기 콘덴서(C3)가 전류조절부(4)를 통하여 입력되는 전원의 전압을 평활화하여 전압 레귤레이터(VR1)에 입력되게 하고, 콘덴서(C4)는 전압 레귤레이터(VR1)에서 출력되는 전원의 전압을 평활화하여 엘이디 조명등에 입력되게 한다.

상기 콘덴서(C3)는 전압 레귤레이터(VR1) 입력단자의 전원임피던스를 저하시키면서 전류조절부(4)에서 출력되는 직류 전류가 무부하 상태에서는 직류의 +부에서 계속 쌓이게 되어 정지전류가 상승하게 되므로 전류조절부(4)를 통하여 입력되는 전류를 미리 설정된 안정한 전류를 전압 레귤레이터(VR1)에 공급하기 위하여 과도 전압을 흡수하여 평활화한다.

상기 콘덴서(C3)는 AC/DC변환부(3)에 공급되는 교류를 브리지 정류회로를 통해 정류하여 직류로 만들때 완벽하게 직류가 되지 않고 직류 전압에 교류신호가 일부 남아 있는 리플(맥류: 脈流)을 제거한다.

상기 콘덴서(C4)는 전압 레귤레이터(VR1)에서 출력되는 전원의 전압을 평활화하여 엘이디 조명등에 입력되게 하고, 전압 레귤레이터(VR1)에서 발생하는 노이즈를 흡수하고 과도특성 개선 및 고주파 바이패스를 위하여 구성되어 전압 레귤레이터(VR1)에서 출력되는 고주파는 바이패스시킨다.

상기 플리커감쇄부(5)의 작용을 간략하게 설명하면 전압조절부(2)에서 출력되는 직류 전원이 플리커감쇄부(5)에 입력되면 콘덴서(C3)에서 평활되고, 평활된 직류는 전압 레귤레이터(VR1)에 제공되어 감압하여 일정 전압을 출력하게 되고 일정 전압의 직류를 콘덴서(C4)가 전압 레귤레이터(VR1)에서 발생한 노이즈를 흡수하여 축적하며 축적된 직류가 완전하게 충전되면 콘덴서(C4)에서 방전되어 방전된 직류는 엘이디 조명등에 제공된다.

종래기술은 리플율 50%에서 도 1과 같이 엘이디 조명등의 점등시 플리커 현상을 실사하며 사진과 같이 전류변화에 따른 음영영역이 줄무늬 형태의 현상이 선명하게 나타나며, 전압파형도 도 2와 같이 엘이디 조명등의 전압파형이 골이 있는 전압파형이 형성되나, 본원 발명은 리플율 5%미만으로 되어 도 6과 같이 엘이디 조명등의 점등시 플리커 현상이 나타나지 아니하며, 도 7과 같이 엘이디 조명등의 전압파형이 평활하게 된다.

상기 전압 레귤레이터(VR1)는 엘이디 조명등의 부하 용량에 따라 용량이나 병열 방식으로 구현할 수 있고 대용량이나 용도에 따라 복수로 구성할 수 있으며, 엘이디 모듈을 보호하기 위하여 전류 레귤레이터를 병행하여 사용할 수 있다.

상기 플리커감쇄부(5, 5-1)와 엘이디 조명등 사이에 전류안정화부(6)가 더 구성 즉 플리커감쇄부(5, 5-1)의 후방에 구성되며, 전류안정화부(6)는 플리커감쇄부(5)에서 출력되는 전원의 직류 +부에 전류 레귤레이터를 구성하여 플리커감쇄부(5)에서 인가되는 전압이 변동하여도 엘이디 조명등에 일정한 전류를 공급하여 엘이디의 점등 품질을 향상시킨다.

상기 엘이디는 미소한 전압의 변동에도 밝기가 변화므로 전류안정화부(6)의 전류 레귤레이터는 엘이디의 점등을 안정화시켜 엘이디 밝기 즉 엘이디 휘도를 일정하게 한다.

상기 전류안정화부(6)의 전류 레귤레이터는 플리커감쇄부(5)에서 출력되는 직류의 +부에 직렬 및 병렬로 구성되고 전류 값을 미세조정하는 다수개의 정전류 다이오드(CRD1, CRD2, CRD3, CRD4: Current regulating diode)로 구성된다.

상기 전류안정화부(6)의 전류 레귤레이터는 플리커감쇄부(5, 5-1)에서 공급되는 전원의 전압의 변동과 엘이디의 순방향 전압(Vf: Forward voltage) 분포 및 엘이디의 순방향 전압(Vf: Forward voltage) 변동에 의하여 엘이디 휘도의 불안정, 엘이디의 수명단축, 회로의 이상 발열 등을 정전류 다이오드(CRD1, CRD2, CRD3, CRD4)의 정전류 특성에 따라서 엘이디의 점등 품질을 향상시킨다.

상기 정전류 다이오드(CRD1, CRD2)는 플리커감쇄부(5)에서 출력되는 직류의 +부에 직렬로 구성되고, 정전류 다이오드(CRD3, CRD4)는 플리커감쇄부(5)에서 출력되는 직류의 +부에 직렬로 구성된다.

상기 직렬로 구성되는 정전류 다이오드(CRD1, CRD2)는 전류를 일정 수준으로 제한하게 되므로 플리커감쇄부(5)에서 공급되는 전압에 관계없이 일정한 전류를 엘이디 조명등에 공급하게 되며, 병렬로 구성되는 정전류 다이오드(CRD1, CRD2)에 의하여 엘이디 조명등에 공급되는 전류을 량을 증가시키게 된다.

상기 정전류 다이오드(CRD1, CRD2)의 병렬 구성에 의하여 발열이 분산되어 열감소장치가 불필요하게 되며, 고온 하에서 정전류 다이오드가 전류를 제한하기 때문에 엘이디 조명등이 고온이 되어 전류 레귤레이터는 엘이디를 보호하게 된다.

상기 엘이디는 순방향 전압(Vf)이 조금만 변화여도 순방향 전류(If: (Forward Current)가 크게 변화하게 되어 순방향 전압(Vf)이 동일하여도 엘이디의 분포화 온도특성에서 순방향 전류(If)가 변화게 되는데 이때 정전류 다이오드드(CRD1, CRD2, CRD3, CRD4)가 순방향 전압(Vf)을 조정하여 순방향 전류(If)를 정전류로 하며, 전원 전압이 변화하면 순방향 전류(If)가 변화하나 이때 정전류 다이오드드(CRD1, CRD2, CRD3, CRD4)가 순방향 전류(If)를 일정하게 한다.

상기 전류안정화부(6)는 직류 전류를 엘이디 조명등에 적합한 전류 값으로 제한하기 위하여 정전류 다이오드(CRD1)가 구성되며, 정전류 다이오드(CRD1)를 주축으로 정전류 다이오드(CRD2)에서 전류 값을 미세 조정하게 되며, 정전류 다이오드(CRD1)에서 제한되지 아니하는 직류 전류는 병렬로 구성된 정전류 다이오드(CRD3)를 주축으로 정전류 다이오드(CRD4)에서 전류 값을 미세 조정하게 되면서 전류량을 증가시키게 된다.

즉, 상기 플리커감쇄부(5, 5-1)에 인가된 직류 전류는 정전류 다이오드(CRD1)→다이오드(CRD2)...정전류 다이오드(CRD2n-1)→정전류 다이오드(CRD2n)에서 제한되고 미세 조정하게 되며, 정전류 다이오드(CRD1)에서 제한되지 아니하는 직류 전류는 정전류 다이오드(CRD3)→다이오드(CRD4)...정전류 다이오드(CRD4n-1)→정전류 다이오드(CRD4n)에서 제한되고 미세 조정하게 되며, 정전류 다이오드(CRD3)에서 제한되지 아니하는 직류 전류는 정전류 다이오드(CRD4)→다이오드(CRD5)...정전류 다이오드(CRD5n-1)→정전류 다이오드(CRD5n)(첨부된 도면에서는 정전류 다이오드 CRD2n-1, CRD2n, CRD4n-1, CRD4n, CRD5, CRD5n-1, CRD5n의 도시를 생략함)의 순으로 순차적으로 제한되어 미세 조절을 하게 된다.

상기 전류안정화부(6)의 전류 제한용 정전류 다이오드(CRD1, CRD2, CRD3, CRD4)는 직류의 +부에 연결되어 있지만 경우에 따라서는 -부에 연결하여 효과의 구현이 가능하며, 필요에 따라서는 +부와 -부에 이중으로 구성할 수도 있다.

상기 전류안정화부(6)는 엘이디 조명등의 부하전류가 높을수록 그에 비례해서 정전류 다이오드의 병렬 개수를 많게 구성함으로써 엘이디 조명등의 부하의 부하전류를 감안하여 정밀한 전원회로를 구성할 수 있다.

본원 발명은 전압 레귤레이터(VR1)의 사용으로 기존 전원회로에서 제거하기 힘들었던 플리커를 손쉽고 간편하게 구현이 가능하며 전류 레귤레이터의 병행 사용으로 정전압(CV: constant-voltage) 및 정전류(CC: constant-current)를 간단하게 구현할 수 있다.

일반 엘이디 조명등은 리플이 있기 때문에 방송 카메라에 의해 촬영된 화면은 플리커가 발생하므로 방송 촬영을 위한 조명등으로 사용할 수 없으나 본원 발명은 플리커가 없으므로 방송용으로도 적합하다.

이와 같이, 본원 발명의 상세한 설명에서는 구체적인 실시예에 관해 설명하였으나, 본원 발명의 범주에서 벗어나지 않는 한도 내에서 여러 가지 변형이 가능하다.

그러므로, 본원 발명의 범위는 설명된 실시예에 국한되어 정해져서는 아니 되며, 후술하는 특허청구범위뿐만 아니라 이 특허청구범위와 균등한 것들에 의해 정해져야 한다.

1: AC필터부 2: 전압조절부
3: AC/DC변환부 4: 전류조절부
5, 5-1: 플리커감쇄부 6: 전류안정화부

Claims

서지흡수기(SA1: Surge Absorber)와 바리스터(VR1: Varistor)로 구성된 AC필터부, 콘덴서(C1: Condenser)로 구성된 전압조절부, 브리지 정류회로(Bridge Rectifier)로 구성된 AC/DC변환부 및 저항으로 구성된 전류조절부로 구성되어 엘이디(LED: Light emitting diode) 조명등을 점등시키는 엘이디 조명등용 플리커 감쇄 전원회로에 있어서,
상기 전류조절부의 직류 +부에 입력단자가 연결되고 엘이디 조명등의 +부에 출력단자가 연결되고 엘이디 조명등의 -부(LM)에 접지단자가 연결되어 직류의 직류레벨을 일정하게 하는 전압 레귤레이터(VR1: Voltage regulator)와, 전압 레귤레이터 전방에 구성되고 전원의 입력선과 출력선에 병렬로 구성되는 콘덴서(C3)와, 전압 레귤레이터 후방에 구성되고 전원의 입력선과 출력선에 병렬로 구성되는 콘덴서(C4)에 의한 플리커 감쇄회로의 플리커감쇄부가 구성되어;
상기 전압 레귤레이터(VR1)가 엘이디 조명등으로 유입되는 직류의 리플 성분을 감쇄시키고, 콘덴서(C3)가 전류조절부를 통하여 입력되는 전원의 전압을 평활화하여 전압 레귤레이터(VR1)에 입력되게하고, 콘덴서(C4)는 전압 레귤레이터(VR1)에서 출력되는 전원의 전압을 평활화하여 엘이디 조명등에 입력되어 엘이디 조명등의 점등 시에 플리커가 없는 것을 특징으로 하는 엘이디 조명등용 플리커 감쇄 전원회로.
삭제
제1항에 있어서,
상기 플리커감쇄부와 엘이디 조명등 사이에 플리커감쇄부에서 출력되는 전원의 직류 +부에 직렬로 구성되는 정전류 다이오드(CRD1, CRD2)와 병렬로 구성되는 정전류 다이오드(CRD1, CRD2)로 구성되는 전류 레귤레이터(Current regulator)의 전류안정화부가 더 구성되어;
상기 전류안정화부가 플리커감쇄부에서 인가되는 전압의 변동에도 엘이디 조명등에 일정한 전류를 공급하는 것을 특징으로 하는 엘이디 조명등용 플리커 감쇄 전원회로.