KR101422036B1 - Apparatus for lighting using light emitting diode - Google Patents

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엘지전자 주식회사
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Abstract

본 발명은 조명 장치에 관한 것으로 특히, 발광 다이오드를 이용하는 조명 장치에 관한 것이다. 이러한 본 발명은, 교류 전원으로부터 입력되는 교류 전압을 강압하여 출력하는 안정기; 상기 교류 전원과 안정기 사이에 위치하는 디머; 상기 안정기의 출력 전압을 정류하는 정류부; 상기 정류부에 연결되는 SEPIC 컨버터; 상기 SEPIC 컨버터와 연결되는 컨버터 제어부; 상기 SEPIC 컨버터의 출력단에 연결되며, 복수의 발광 다이오드를 포함하는 발광부; 및 상기 발광부에 연결되어 상기 SEPIC 컨버터의 출력 전압을 이용하여 상기 발광부를 구동하는 구동부를 포함하여 구성될 수 있다.The present invention relates to a lighting apparatus, and more particularly to a lighting apparatus using a light emitting diode. According to the present invention, there is provided a ballast comprising: a ballast for reducing an AC voltage input from an AC power source and outputting the AC voltage; A dimmer positioned between the AC power source and the ballast; A rectifier for rectifying an output voltage of the ballast; An SEPIC converter connected to the rectifying part; A converter controller coupled to the SEPIC converter; A light emitting unit connected to an output terminal of the SEPIC converter and including a plurality of light emitting diodes; And a driving unit connected to the light emitting unit and driving the light emitting unit using the output voltage of the SEPIC converter.

Figure R1020120091691
Figure R1020120091691

Description

발광 다이오드 조명 장치 {Apparatus for lighting using light emitting diode}[0001] The present invention relates to a light emitting diode (LED)

본 발명은 조명 장치에 관한 것으로 특히, 발광 다이오드를 이용하는 조명 장치에 관한 것이다.The present invention relates to a lighting apparatus, and more particularly to a lighting apparatus using a light emitting diode.

조명 기기에 대한 광원, 발광 방식, 구동 방식 등에 대한 연구들이 진행되고 있으며, 최근에는 효율, 색 다양성, 디자인의 자율성 등에 장점이 있는 발광 다이오드(light emitting diode; LED)가 조명의 광원으로 주목받고 있다. Recently, light emitting diodes (LEDs) having advantages such as efficiency, color diversity, and design autonomy have been attracting attention as a light source of illumination .

발광 다이오드는 순 방향으로 전압을 가했을 때 발광하는 반도체 소자로서, 수명이 길고, 소비 전력이 낮으며, 대량 생산에 적합한 전기적, 광학적, 물리적 특성을 가지고 있다.A light emitting diode is a semiconductor device which emits light when a voltage is applied in a forward direction, has a long lifetime, low power consumption, and has electrical, optical, and physical characteristics suitable for mass production.

이러한 발광 다이오드를 조명의 광원으로 효과적으로 이용하기 위하여 상용 교류 전원으로 발광 다이오드를 구동할 수 있는 조명 장치가 요구된다.In order to effectively utilize such a light emitting diode as a light source of illumination, an illumination device capable of driving a light emitting diode with commercial AC power is required.

본 발명이 이루고자 하는 기술적 과제는, 교류 전원에 의해 디머와 전자 트랜스포머를 이용하여 발광 다이오드를 구동하는 경우에 플리커(flicker)나 발광 다이오드의 전류 리플을 억제하여 안정된 조명을 수행할 수 있도록 하는 발광 다이오드 조명 장치를 제공하고자 한다.SUMMARY OF THE INVENTION The present invention has been made in view of the above problems, and it is an object of the present invention to provide a light emitting diode capable of suppressing flicker or current ripple of a light emitting diode to drive a light emitting diode using a dimmer and an electronic transformer, To provide a lighting device.

상기 기술적 과제를 이루기 위하여, 본 발명은, 교류 전원으로부터 입력되는 교류 전압을 강압하여 출력하는 안정기; 상기 교류 전원과 안정기 사이에 위치하는 디머; 상기 안정기의 출력 전압을 정류하는 정류부; 상기 정류부에 연결되는 SEPIC 컨버터; 상기 SEPIC 컨버터와 연결되는 컨버터 제어부; 상기 SEPIC 컨버터의 출력단에 연결되며, 복수의 발광 다이오드를 포함하는 발광부; 및 상기 발광부에 연결되어 상기 SEPIC 컨버터의 출력 전압을 이용하여 상기 발광부를 구동하는 구동부를 포함하여 구성될 수 있다.According to an aspect of the present invention, there is provided a ballast control apparatus comprising: a ballast for reducing an AC voltage input from an AC power source and outputting the AC voltage; A dimmer positioned between the AC power source and the ballast; A rectifier for rectifying an output voltage of the ballast; An SEPIC converter connected to the rectifying part; A converter controller coupled to the SEPIC converter; A light emitting unit connected to an output terminal of the SEPIC converter and including a plurality of light emitting diodes; And a driving unit connected to the light emitting unit and driving the light emitting unit using the output voltage of the SEPIC converter.

여기서, SEPIC 컨버터와 구동부 사이에 연결되는 레벨 컨버터를 더 포함할 수 있다.Here, it may further include a level converter connected between the SEPIC converter and the driving unit.

이러한 레벨 컨버터는, 상기 SEPIC 컨버터의 출력 전압이 상기 발광부의 기준 전압으로 설정되도록 상기 구동부와 연결될 수 있다.The level converter may be connected to the driving unit such that an output voltage of the SEPIC converter is set to a reference voltage of the light emitting unit.

이때, SEPIC 컨버터의 출력 전압이 발광부의 동작 전압보다 큰 경우에는 상기 구동부에서 기준 전압에 의해 설정된 전류로 상기 발광부를 구동하고, 상기 SEPIC 컨버터의 출력 전압이 발광부의 동작 전압보다 낮은 경우에는 상기 SEPIC 컨버터에 충전된 전하를 이용하여 상기 발광부를 구동하도록 할 수 있다.If the output voltage of the SEPIC converter is lower than the operating voltage of the light emitting unit, the driving unit drives the light emitting unit with a current set by the reference voltage. If the output voltage of the SEPIC converter is lower than the operating voltage of the light emitting unit, So that the light emitting unit can be driven by using the charges charged in the light emitting unit.

여기서, 구동부는, 상기 발광부와 연결되는 스위치; 및 상기 스위치를 제어하는 스위치 제어부를 포함할 수 있다.Here, the driving unit may include: a switch connected to the light emitting unit; And a switch control unit for controlling the switch.

또한, 레벨 컨버터는, 상기 SEPIC 컨버터의 출력단과 상기 스위치 제어부 사이에 연결될 수 있다.Further, a level converter may be connected between the output terminal of the SEPIC converter and the switch control section.

여기서, SEPIC 컨버터는, 루프 제어부를 더 포함할 수 있다.Here, the SEPIC converter may further include a loop control unit.

이러한 루프 제어부는, 상기 SEPIC 컨버터의 출력단에 연결되고 상기 전력 제어 소자에 피드백 전압을 공급하는 전압 분배부; 및 상기 SEPIC 컨버터의 전력 제어 소자 및 상기 컨버터 제어부와 연결되는 감지 저항을 포함하여 구성될 수 있다.The loop control unit includes: a voltage distributor connected to an output terminal of the SEPIC converter and supplying a feedback voltage to the power control device; And a sense resistor connected to the power control element of the SEPIC converter and the converter control unit.

이때, 루프 제어부는, 상기 감지 저항에 걸리는 전압과 상기 피드백 전압을 비교하여 상기 전력 제어 소자의 듀티를 결정하게 된다.At this time, the loop controller compares the voltage across the sense resistor with the feedback voltage to determine the duty of the power control device.

한편, SEPIC 컨버터는 연속 전류 모드로 동작하게 된다.On the other hand, the SEPIC converter operates in continuous current mode.

본 발명은 다음과 같은 효과가 있는 것이다.The present invention has the following effects.

먼저, 할로겐 안정기와 발광부 사이에 SEPIC 컨버터와 LED 구동부를 포함하는 조명 회로를 구성함으로써 안정적인 전압이 공급되어 발광부를 이루는 발광 다이오드(LED) 전류가 플리커 없이 일정하게 유지될 수 있다.First, by configuring the illumination circuit including the SEPIC converter and the LED driving unit between the halogen ballast and the light emitting unit, a stable voltage can be supplied to keep the light emitting diode (LED) current constituting the light emitting unit constant without flicker.

또한, SEPIC 컨버터는 연속 전류 모드(continuous current mode; CCM) 동작을 하게 되므로 할로겐 안정기와 호환성이 우수하다.In addition, the SEPIC converter has continuous current mode (CCM) operation, which makes it compatible with halogen ballasts.

한편, 교류(AC) 입력 전압의 변화에 의해, 발광부를 이루는 발광 다이오드 전류의 증감을 가져오는 디밍 동작을 안정적으로 수행할 수 있다.On the other hand, by changing the AC input voltage, it is possible to stably perform the dimming operation for increasing or decreasing the light emitting diode current which constitutes the light emitting portion.

이와 같이, 발광 다이오드 전류의 리플률을 낮게 억제할 수 있고, 디머와 할로겐 안정기로 발광 다이오드 조명 장치를 구동하는 경우의 동작 안정성을 확보할 수 있다.As described above, the ripple rate of the light emitting diode current can be suppressed to a low level, and the operation stability can be secured in the case of driving the light emitting diode lighting device with the dimmer and the halogen ballast.

따라서, 할로겐 램프를 대체하는 LED 사용시 할로겐 안정기와 디머를 교체 없이 바로 사용할 수 있는 효과가 있다.Therefore, when the LED which substitutes for the halogen lamp is used, the halogen ballast and the dimmer can be used immediately without replacement.

도 1은 발광 다이오드 조명 장치의 일례를 나타내는 회로도이다.
도 2는 조명 장치가 정상 상태일 경우의 LED 전류의 파형을 나타내는 파형도이다.
도 3은 디머에 의해 입력 전압이 변동하는 경우의 LED 전류 변동을 도식화한 파형도이다.
도 4는 디머에 의해 입력 전압이 변동하는 경우의 실제 동작 파형을 나타내는 파형도이다.
도 5는 발광 다이오드 조명 장치의 다른 예를 나타내는 회로도이다.1 is a circuit diagram showing an example of a light emitting diode illumination device.
2 is a waveform diagram showing waveforms of LED currents when the illumination device is in a normal state.
Fig. 3 is a waveform diagram showing the LED current fluctuation when the input voltage fluctuates by the dimmer.
4 is a waveform diagram showing an actual operation waveform when the input voltage fluctuates by the dimmer.
5 is a circuit diagram showing another example of the light emitting diode illumination device.

이하, 첨부된 도면을 참고하여 본 발명에 의한 실시예를 상세히 설명하면 다음과 같다.Hereinafter, embodiments of the present invention will be described in detail with reference to the accompanying drawings.

본 발명이 여러 가지 수정 및 변형을 허용하면서도, 그 특정 실시예들이 도면들로 예시되어 나타내어지며, 이하에서 상세히 설명될 것이다. 그러나 본 발명을 개시된 특별한 형태로 한정하려는 의도는 아니며, 오히려 본 발명은 청구항들에 의해 정의된 본 발명의 사상과 합치되는 모든 수정, 균등 및 대용을 포함한다. While the invention is susceptible to various modifications and alternative forms, specific embodiments thereof are shown by way of example in the drawings and will herein be described in detail. Rather, the intention is not to limit the invention to the particular forms disclosed, but rather, the invention includes all modifications, equivalents and substitutions that are consistent with the spirit of the invention as defined by the claims.

층, 영역 또는 기판과 같은 요소가 다른 구성요소 "상(on)"에 존재하는 것으로 언급될 때, 이것은 직접적으로 다른 요소 상에 존재하거나 또는 그 사이에 중간 요소가 존재할 수도 있다는 것을 이해할 수 있을 것이다. It will be appreciated that when an element such as a layer, region or substrate is referred to as being present on another element "on," it may be directly on the other element or there may be an intermediate element in between .

비록 제1, 제2 등의 용어가 여러 가지 요소들, 성분들, 영역들, 층들 및/또는 지역들을 설명하기 위해 사용될 수 있지만, 이러한 요소들, 성분들, 영역들, 층들 및/또는 지역들은 이러한 용어에 의해 한정되어서는 안 된다는 것을 이해할 것이다.Although the terms first, second, etc. may be used to describe various elements, components, regions, layers and / or regions, such elements, components, regions, layers and / And should not be limited by these terms.

도 1은 발광 다이오드 조명 장치의 일례를 나타내고 있다.1 shows an example of a light emitting diode illumination device.

도 1에서 도시하는 바와 같이, 발광 다이오드(LED) 조명 장치는, 교류 전원(10)을 소정의 비율로 강압시키는 전자 트랜스포머로서 할로겐 안정기(30)가 구비되고, 이러한 교류 전원(10)과 할로겐 안정기(30) 사이에는 디머(dimmer; 20)가 구비될 수 있다.1, the light emitting diode (LED) lighting apparatus is provided with a halogen ballast 30 as an electronic transformer for reducing the AC power supply 10 at a predetermined ratio, and the AC power supply 10, And a dimmer 20 may be provided between the light emitting diodes 30.

디머(20)는 조명 장치의 밝기를 조절할 수 있는 장치로서, 트라이악 디머(Triac dimmer)와 같은 장치가 이용될 수 있다.The dimmer 20 is a device capable of adjusting the brightness of a lighting device, and a device such as a triac dimmer can be used.

이러한 할로겐 안정기(30)에는 정류부(40)가 연결된다. 이 정류부(40)는 브리지 다이오드를 이용한 전파 정류 회로를 이용할 수 있다.A rectifier unit 40 is connected to the halogen ballast 30. This rectifying section 40 can use a full-wave rectification circuit using a bridge diode.

이와 같은 정류부(40)에는 SEPIC 컨버터(50)가 연결된다.The rectifying unit 40 is connected to the SEPIC converter 50.

SEPIC 컨버터(50)는 캐패시터 결합형 컨버터로서, 인덕터와 캐패시터를 이용하여 에너지를 저장 및 방출하는 구조를 이룬다.The SEPIC converter 50 is a capacitor-coupled converter, which uses an inductor and a capacitor to store and discharge energy.

이러한 SEPIC 컨버터(50)는 정류부(40)와 연결되는 인덕터(L1)를 포함하고, 이 인덕터(L1)에는 캐패시터(Cp) 및 다이오드(D1)가 연결된다.The SEPIC converter 50 includes an inductor L1 connected to the rectifying unit 40 and a capacitor Cp and a diode D1 connected to the inductor L1.

인덕터(L1)와 캐패시터(Cp) 사이의 일단과 그라운드 사이에는 스위치로 작용하는 전력 제어 소자(Q1)가 연결되고, 캐패시터(Cp)와 다이오드(D1) 사이의 일단과 그라운드 사이에는 인덕터(L2)가 연결된다.A power control element Q1 serving as a switch is connected between one end between the inductor L1 and the capacitor Cp and an inductor L2 is connected between one end between the capacitor Cp and the diode D1 and the ground. Respectively.

전력 제어 소자(Q1)에는 컨버터 제어부(51)가 연결되고, 다이오드(D1)에 이어지는 출력단에는 출력 캐패시터(Co)가 연결된다.A converter control unit 51 is connected to the power control element Q1 and an output capacitor Co is connected to an output terminal connected to the diode D1.

이러한 SEPIC 컨버터(50)의 동작을 간략히 설명하면, 먼저 전력 제어 소자(Q1)가 온(on) 되는 구간에 인덕터(L1)에 정류부(40)로부터의 입력 전압이 인가되어 에너지를 저장하고, 오프(off) 기간 동안 캐패시터(Cp)를 통한 전류의 흐름에 따라 방출되어 전력 제어 소자(Q1)를 통하여 인덕터(L2)로 전달된다.The operation of the SEPIC converter 50 will be briefly described. First, the input voltage from the rectifying section 40 is applied to the inductor L1 to store the energy and the energy is stored in the inductor Ll during the period in which the power control element Q1 is turned on. is discharged according to the current flow through the capacitor Cp during the off period and is transmitted to the inductor L2 through the power control element Q1.

이때, 다이오드(D1)는 캐패시터(Cp)의 전압에 의하여 역바이어스 되므로 오프(off)되고 캐패시터(Co)에 저장되어 있던 에너지가 출력단으로 전달된다.At this time, the diode D1 is turned off because it is reverse-biased by the voltage of the capacitor Cp, and the energy stored in the capacitor Co is transferred to the output terminal.

전력 제어 소자(Q1)가 오프(off) 되는 구간에는 정류부(40)로부터 전달되는 입력 전압과 전력 제어 소자(Q1)의 온(on) 기간 동안 저장되어 있던 에너지가 인덕터(L1)를 통하여 캐패시터(Cp)로 전달되므로 캐패시터(Cp)는 에너지를 저장하게 된다.The input voltage transmitted from the rectifying section 40 and the energy stored during the ON period of the power control element Q1 are supplied to the capacitor through the inductor Ll during a period in which the power control element Q1 is off, Cp), so that the capacitor Cp stores energy.

그리고 인덕터(L2)는 전력 제어 소자(Q1)의 온(on) 기간 동안 캐패시터(Cp)로부터 공급받아 저장하고 있던 에너지를 방출하여 출력단으로 에너지를 공급하게 되는 것이다.The inductor L2 is supplied with energy from the capacitor Cp during the on period of the power control device Q1 and discharges the stored energy to the output terminal.

이러한 SEPIC 컨버터(50)의 출력 측에는 복수의 발광 다이오드(LED; 71)를 포함하는 발광부(70)가 연결된다.A light emitting portion 70 including a plurality of light emitting diodes (LEDs) 71 is connected to the output side of the SEPIC converter 50.

발광부(70)에는 SEPIC 컨버터(50)의 출력 전압(Vout)을 이용하여 발광부(70)의 발광 다이오드(LED; 71)를 구동하는 구동부(60)가 연결된다.The driving unit 60 driving the light emitting diode (LED) 71 of the light emitting unit 70 is connected to the light emitting unit 70 using the output voltage Vout of the SEPIC converter 50.

이러한 구동부(60)는 발광부(70)를 이루는 발광 다이오드(LED; 71)에 정전류를 공급하는 정전류 제어부로 작용할 수 있다.The driving unit 60 may serve as a constant current control unit for supplying a constant current to a light emitting diode (LED) 71 constituting the light emitting unit 70.

즉, 구동부(60)는 발광부(70)에 연결되는 스위치(Q2) 및 이 스위치(Q2)를 제어하는 스위치 제어부(61)를 포함하며, 스위치(Q2)에는 저항(RLED)이 연결된다.That is, the driving unit 60 includes a switch Q2 connected to the light emitting unit 70 and a switch control unit 61 for controlling the switch Q2, and a resistor R LED is connected to the switch Q2 .

이때, SEPIC 컨버터(50)의 출력 측과 구동부(60) 사이에는 레벨 컨버터(80)가 구비될 수 있다.At this time, a level converter 80 may be provided between the output side of the SEPIC converter 50 and the driving unit 60.

이러한 레벨 컨버터(80)는 SEPIC 컨버터(50)의 출력 측과 구동부(60)의 스위치 제어부(61) 사이에 연결된다.This level converter 80 is connected between the output side of the SEPIC converter 50 and the switch control unit 61 of the driving unit 60. [

그리하여, 레벨 컨버터(80)는 SEPIC 컨버터(50)의 출력 전압(Vout)이 발광부(70)의 발광 다이오드(LED; 71)에 흐르는 전류를 결정하기 위한 기준 전압(VREF)으로 설정되도록 구동부(60)의 스위치 제어부(61)와 연결된다.Thus, the level converter 80 is controlled so that the output voltage Vout of the SEPIC converter 50 is set to the reference voltage V REF for determining the current flowing in the light emitting diode (LED) 71 of the light- Is connected to the switch control unit (61) of the control unit (60).

즉, 이와 같은 발광 다이오드(LED) 조명 장치는, 교류 전원(10), 디머(20), 할로겐 안정기(30) 및 정류부(40)가 연결되는 입력 측에, 1차측 SEPIC 컨버터(50)와 2차측 구동부(60)가 연결된다.In other words, such a light emitting diode (LED) lighting apparatus includes a primary side SEPIC converter 50 and a secondary side SEPIC converter 50 on the input side to which the AC power source 10, the dimmer 20, the halogen ballast 30, Side driving portion 60 is connected.

SEPIC 컨버터(50)의 출력 측에는발광부(70)가 구비되며, 1차측의 출력 전압이 발광부(70)의 LED 전류의 기준 전압(VREF)으로 설정되도록 구동부(60)와 연결되는 레벨 컨버터(80)가 구비되는 것이다.A level converter 70 is provided at the output side of the SEPIC converter 50 and connected to the driving unit 60 such that the output voltage of the primary side is set to the reference voltage V REF of the LED current of the light emitting unit 70. [ (80).

이와 같은 구성을 갖는 발광 다이오드 조명 장치의 동작을 설명하면 다음과 같다.The operation of the light emitting diode illumination device having such a configuration will now be described.

먼저, 교류 전원(10)이 안정기(30)에 인가되면 할로겐 안정기(30)는 일정 전압(예를 들어, 교류 12V)을 출력한다.First, when the AC power source 10 is applied to the ballast 30, the halogen ballast 30 outputs a constant voltage (for example, 12 V AC).

할로겐 안정기(30)에서 출력된 교류 전압은 정류부(40)에 의해 교류 전원에서 직류 전원으로 정류된다.The alternating voltage output from the halogen ballast 30 is rectified by the rectifying unit 40 from an AC power source to a DC power source.

이후, SEPIC 컨버터(50)의 전력 제어 소자(Q1)가 온(on) 될 때, 정류부(40)를 통한 입력 전압은 인덕터(L1)에 인가된다Thereafter, when the power control element Q1 of the SEPIC converter 50 is turned on, the input voltage through the rectifying section 40 is applied to the inductor L1

인덕터(L2) 또한 입력 전압과 동일한 전압이 인가되지만 권선의 극성으로 인해 다이오드(D1)의 애노드(anode)에는 역바이어스가 걸린다.The inductor L2 is also applied with the same voltage as the input voltage, but the anode of the diode D1 is reverse-biased due to the polarity of the winding.

이와 같이, 다이오드(D1)에 역바이어스가 걸려 회로가 오프(off) 되므로 출력 캐패시터(Co)는 이러한 온(on) 시간에 출력 측에 연결된 부하(발광부; 70)를 지원해야 하고, 이 시간은 캐패시터(Cp)가 입력 전압으로 충전되도록 한다.Since the diode D1 is reverse biased and the circuit is turned off in this way, the output capacitor Co must support the load (light emitting portion) 70 connected to the output side at this on time, So that the capacitor Cp is charged with the input voltage.

전력 제어 소자(Q1)가 온(on) 되는 동안 두 인덕터(L1, L2)의 전류는 전력 제어 소자(Q1)을 통해 접지로 흐르며 2차 전류는 캐패시터(Cp)를 거쳐 흐른다.The currents of the two inductors L1 and L2 flow to the ground through the power control element Q1 while the power control element Q1 is turned on and the secondary current flows through the capacitor Cp.

전력 제어 소자(Q1)가 오프(off) 될 때 인덕터(L1, L2)의 전압은 전류의 흐름을 유지하기 위해 극성이 반전된다.When the power control element Q1 is turned off, the voltages of the inductors L1 and L2 are reversed in polarity to maintain current flow.

인덕터(L2)의 전압은 다이오드(D1)가 전류를 2차측에 공급하도록 도통 될 때 출력 전압으로 클램핑되고, 전력 제어 소자(Q1)의 전압은 입력 전압과 출력 전압을 더한 값으로 클램핑된다.The voltage of the inductor L2 is clamped to the output voltage when the diode D1 is energized to supply current to the secondary side, and the voltage of the power control element Q1 is clamped to the sum of the input voltage and the output voltage.

전력 제어 소자(Q1)가 오프(off) 되는 동안 전류는 다이오드(D1)를 거쳐 2차측 발광부(70)의 LED(71)로 흐르게 되며, 1차 전류는 캐패시터(Cp)를 통해 흐른다.While the power control element Q1 is turned off, the current flows to the LED 71 of the secondary side light emitting portion 70 via the diode D1, and the primary current flows through the capacitor Cp.

이와 같은 동작이 반복되는 동작을 통해 출력 캐패시터(Co)에 일정한 출력 전압(Vout)이 유지된다.A constant output voltage Vout is maintained in the output capacitor Co through such an operation repeatedly performed.

이러한 1차측 SEPIC 컨버터(50)의 동작에 의해 생성된 출력 전압(Vout)은 2차측 구동부(60)의 입력 전압으로 유기된다. The output voltage Vout generated by the operation of the primary side SEPIC converter 50 is induced to the input voltage of the secondary side driver 60.

이때의 출력 전압(Vout)은 2차측에 연결된 발광부(70)에 포함된 복수의 LED(71)의 동작 전압보다 항상 높은 전압으로 설정될 수 있다.The output voltage Vout at this time may be set to a voltage which is always higher than the operation voltage of the plurality of LEDs 71 included in the light emitting unit 70 connected to the secondary side.

1차측 SEPIC 컨버터(50)의 출력 전압은 레벨 컨버터(80)를 거쳐 2차측 구동부(60)로 구동되는 LED 전류의 기준 전압(VREF)으로 설정된다.The output voltage of the primary side SEPIC converter 50 is set to the reference voltage V REF of the LED current driven by the secondary side driver 60 via the level converter 80.

정상 상태일 경우의 LED 전류의 파형은 도 2에서 도시하는 바와 같다. 즉, LED(71)의 동작 전압(Vf)보다 출력 전압(Vout)이 클 경우에만 LED 전류가 흐르게 된다. 따라서 출력 전압(Vout)이 발광부(70)를 이루는 LED(71)의 동작 전압(Vf)보다 낮을 경우에는 전류의 하강이 일어난다. 이때에는 출력 캐패시터(Co)에 의한 전류가 출력된다.The waveform of the LED current in the steady state is as shown in Fig. That is, the LED current flows only when the output voltage Vout is larger than the operating voltage Vf of the LED 71. [ Therefore, when the output voltage Vout is lower than the operation voltage Vf of the LED 71 constituting the light emitting portion 70, the current is lowered. At this time, a current by the output capacitor Co is outputted.

즉, 도 2의 (a)에서 도시되는 출력 전압(Vout)이 발광부(70)를 이루는 LED(71)의 동작 전압(Vf)보다 큰 경우에는, 도 2의 (b)에서와 같이, 발광부(70)를 이루는 LED 전류의 기준 전압(VREF)에 의해 설정된 LED 전류로 이 LED(71)를 포함하는 발광부(70)를 구동한다.That is, when the output voltage Vout shown in FIG. 2A is larger than the operation voltage Vf of the LED 71 constituting the light emitting portion 70, as shown in FIG. 2B, The light emitting unit 70 including the LED 71 is driven by the LED current set by the reference voltage V REF of the LED current constituting the unit 70. [

출력 전압(Vout)이 발광부(70)를 구성하는 LED(71)의 동작 전압(Vf)보다 낮은 경우에는 출력 캐패시터(Co)에 충전된 전하가 방전하는 동안 LED 전류가 출력된다.When the output voltage Vout is lower than the operating voltage Vf of the LED 71 constituting the light emitting portion 70, the LED current is outputted while the charge charged in the output capacitor Co is discharged.

이때, 안정기(30)에 연결된 디머(20)를 동작시킬 경우, 1차측 입력 전압이 변화하게 되고, 1차측 출력 전압 역시 변동하게 된다.At this time, when the dimmer 20 connected to the ballast 30 is operated, the primary side input voltage is changed and the primary side output voltage is also changed.

이러한 1차측 출력 전압의 변동분은 레벨 컨버터(80)를 거치게 되면서 LED 전류의 기준 전압(VREF)을 변화시킨다.The variation of the primary side output voltage changes the reference voltage V REF of the LED current through the level converter 80.

이와 같은 과정에서, 디밍 레벨에 의해 LED 전류의 기준 전압(VREF)이 변화하면서 LED 전류는 감소 또는 증가하게 된다.In this process, the LED current is decreased or increased while the reference voltage V REF of the LED current is changed by the dimming level.

도 3에서는 디머(20)에 의해 입력 전압이 변동하는 경우의 LED 전류의 변동을 도식화하여 나타내고 있다.Fig. 3 schematically shows the variation of the LED current when the input voltage is varied by the dimmer 20.

즉, 디머(20)에 의한 디밍 동작에 의하여 입력 전압이 시간에 따라 (a)와 같이 변화하는 경우에, SEPIC 컨버터(50)의 출력 전압이 변화하게 되고, 이 변화된 출력 전압은 레벨 컨버터(80)를 거쳐, (b)와 같은 LED 전류의 기준 전압(VREF)으로 출력된다.That is, when the input voltage changes with time as a result of the dimming operation by the dimmer 20, the output voltage of the SEPIC converter 50 changes, and the changed output voltage is supplied to the level converter 80 ), And is output as the reference voltage V REF of the LED current as shown in (b).

이에 따라 구동부(60)에서는 이 기준 전압(VREF)에 따라 동작하여, LED 전류가 (c)와 같이 변화하게 되는 것이다. 따라서 안정적인 디밍 동작이 수행될 수 있다. 이때의 LED 전류는 기준 전압(VREF)을 저항(RLED) 값으로 나눈 값이 된다.Accordingly, the driver 60 operates in accordance with the reference voltage V REF , and the LED current changes as shown in (c). Therefore, a stable dimming operation can be performed. The LED current at this time is a value obtained by dividing the reference voltage (V REF ) by the resistance (R LED ) value.

도 4에서는, 이러한 디밍 동작에 의한 실제 동작 파형을 나타내고 있다.Fig. 4 shows an actual operating waveform due to such a dimming operation.

할로겐 안정기(30)의 출력은 도 4의 (a)와 같다. 즉, 디밍 동작에 의하여 할로겐 안정기(30)의 출력 전압은 (a)와 같이 변화한다.The output of the halogen ballast 30 is shown in Figure 4 (a). That is, the output voltage of the halogen ballast 30 changes as shown in (a) by the dimming operation.

이때, SEPIC 컨버터(50)의 출력은 도 4의 (b)와 같이 변화하게 되며, 이 출력은 레벨 컨버터(80)를 거치면서 LED 전류의 기준 전압(VREF)을 변화시켜, 실제 LED 전류는 도 4의 (c)와 같이 감소하게 되는 것이다.At this time, the output of the SEPIC converter 50 changes as shown in FIG. 4 (b), and this output changes the reference voltage V REF of the LED current through the level converter 80, As shown in FIG. 4 (c).

할로겐 안정기(30)는 일종의 자가 발진(self-oscillating) 전원 공급 장치(Switch-mode power supply; SMPS)로 볼 수 있다. The halogen ballast 30 may be viewed as a self-oscillating power supply (Switch-mode power supply; SMPS).

이러한 할로겐 안정기(30)가 정상적으로 발진하기 위해서는 최소의 동작 전류가 필요하다. 따라서, LED(71)를 포함하는 발광부(70)를 할로겐 안정기(30)와 디머(20)에 직접 연결하는 경우에는 플리커(flicker) 현상이 발생할 수 있다.In order for the halogen ballast 30 to oscillate normally, a minimum operating current is required. Therefore, flicker may occur when the light emitting portion 70 including the LED 71 is directly connected to the halogen ballast 30 and the dimmer 20.

즉, 할로겐 안정기(30)와 디머(20)의 필요 전력 용량보다 발광부(70)의 용량이 적게 되면 깜박임이 발생할 수 있는 것이다.That is, when the capacity of the light emitting portion 70 is smaller than the required power capacity of the halogen ballast 30 and the dimmer 20, flicker may occur.

그러나, 위에서 설명한 조명 장치와 같이, 할로겐 안정기(30)와 발광부(70) 사이에 SEPIC 컨버터(50)와 구동부(60)를 포함하는 조명 회로를 구성하는 경우에는 안정적인 전압이 공급되어 LED 전류가 플리커 없이 일정하게 유지될 수 있다.However, when an illumination circuit including the SEPIC converter 50 and the driving unit 60 is formed between the halogen ballast 30 and the light emitting unit 70 as in the above-described lighting apparatus, a stable voltage is supplied, It can be kept constant without flicker.

즉, 1차측 SEPIC 컨버터(50)에 의해 생성된 출력 전압은 일정하게 유지되며, 2차측 LED 드라이버로 작용하는 구동부(60)에 안정적인 전압을 공급할 수 있으므로, 발광부(70)의 LED(71)에 플리커 없이 안정된 전류를 공급할 수 있는 것이다.That is, the output voltage generated by the primary side SEPIC converter 50 is kept constant and the stable voltage can be supplied to the driver 60 acting as the secondary side LED driver. Therefore, the LED 71 of the light- A stable current can be supplied without flicker.

또한, SEPIC 컨버터(50)는 컨버터 제어부(51)에 의하여 연속 전류 모드(continuous current mode; CCM) 동작을 하게 되므로 할로겐 안정기(30)와 호환성이 우수하다.In addition, the SEPIC converter 50 performs a continuous current mode (CCM) operation by the converter control unit 51, and thus is excellent in compatibility with the halogen ballast 30. [

도 5는 발광 다이오드 조명 장치의 다른 예를 나타내고 있다.5 shows another example of the light emitting diode illumination device.

이와 같은 발광 다이오드(LED) 조명 장치는, 교류 전원(10), 디머(20), 할로겐 안정기(30) 및 정류부(40)가 연결되는 입력 측에, 1차측 SEPIC 컨버터(50)가 연결되고, 이러한 SEPIC 컨버터(50)의 출력 측에는 복수의 발광 다이오드(LED; 71)를 포함하는 발광부(70)가 연결된다.The light emitting diode (LED) lighting apparatus is such that a primary side SEPIC converter 50 is connected to the input side to which the AC power source 10, the dimmer 20, the halogen ballast 30 and the rectifying unit 40 are connected, A light emitting portion 70 including a plurality of light emitting diodes (LEDs) 71 is connected to the output side of the SEPIC converter 50.

또한, 발광부(70)에는 SEPIC 컨버터(50)의 출력 전압(Vout)을 이용하여 발광부(70)의 LED(71)를 구동하는 구동부(60)가 연결되고, 1차측의 출력 전압이 발광부(70)의 LED 전류의 기준 전압(VREF)으로 설정되도록 레벨 컨버터(80)가 구비되며, 이상의 사항은 도 1의 경우와 동일하다.The driving unit 60 for driving the LED 71 of the light emitting unit 70 is connected to the light emitting unit 70 by using the output voltage Vout of the SEPIC converter 50, The level converter 80 is provided so as to be set to the reference voltage V REF of the LED current of the LED driver 70, and the above description is the same as in FIG.

그러나, 이러한 발광 다이오드 조명 장치는 우선, SEPIC 컨버터(50)의 출력 측과 컨버터 제어부(51) 사이에는 루프 제어부(52)가 더 포함되는 것이 위에서 설명한 예와 다르다.However, such a light emitting diode lighting apparatus differs from the above-described example in that a loop control unit 52 is further included between the output side of the SEPIC converter 50 and the converter control unit 51.

루프 제어부(52)는 SEPIC 컨버터(50)의 출력 전압을 결정하여 이 출력 전압이 일정하게 유지되도록 컨버터 제어부(51)를 통하여 루프 제어를 하도록 한다.The loop control unit 52 determines the output voltage of the SEPIC converter 50 and controls the loop control through the converter control unit 51 so that the output voltage remains constant.

이와 같은 루프 제어부(52)의 구성은 매우 다양하게 구현할 수 있으며, 그 일례는 도 5에서 도시하는 바와 같다.The loop control unit 52 may be implemented in various ways, for example, as shown in FIG.

즉, 루프 제어부(52)는, SEPIC 컨버터(50)의 출력단에 연결되고 전력 제어 소자(Q1)에 피드백 전압을 공급하는 전압 분배부(R1, R2)를 포함한다. 이러한 전압 분배부(R1, R2)에서는 두 저항(R1, R2)의 전압 분배에 의하여 피드백 전압이 결정될 수 있다.That is, the loop control section 52 includes voltage dividing sections R1 and R2 connected to the output terminal of the SEPIC converter 50 and supplying a feedback voltage to the power control element Q1. In the voltage dividers R1 and R2, the feedback voltage can be determined by voltage division of the two resistors R1 and R2.

그리고, 루프 제어부(52)에는 SEPIC 컨버터(50)의 전력 제어 소자(Q1) 및 컨버터 제어부(51)와 사이에 연결되는 감지 저항(RSENSE)을 포함하여 구성된다.The loop control unit 52 includes a sense resistor R SENSE connected between the power control element Q1 of the SEPIC converter 50 and the converter control unit 51. [

따라서, 루프 제어부(52)는, 감지 저항(RSENSE)에 걸리는 전압과 피드백 전압을 비교하여 전력 제어 소자(Q1)의 듀티(duty)를 결정하게 됨으로써 루프 제어를 수행할 수 있는 거이다.Therefore, the loop control unit 52 can perform the loop control by comparing the voltage applied to the sense resistor R SENSE with the feedback voltage to determine the duty of the power control device Q1.

한편, 구동부(60)의 구성은 도 1의 경우와 동일하다.On the other hand, the configuration of the driving unit 60 is the same as in the case of Fig.

그 외의 설명되지 않은 부분은 도 1을 참조하여 설명한 사항 및 위에서 설명한 사항과 동일하게 적용될 수 있다.The other unexplained portions are the same as those described above with reference to FIG. 1 and the above description.

한편, 본 명세서와 도면에 개시된 본 발명의 실시 예들은 이해를 돕기 위해 특정 예를 제시한 것에 지나지 않으며, 본 발명의 범위를 한정하고자 하는 것은 아니다. 여기에 개시된 실시 예들 이외에도 본 발명의 기술적 사상에 바탕을 둔 다른 변형 예들이 실시 가능하다는 것은, 본 발명이 속하는 기술 분야에서 통상의 지식을 가진 자에게 자명한 것이다.It should be noted that the embodiments of the present invention disclosed in the present specification and drawings are only illustrative of specific examples for the purpose of understanding and are not intended to limit the scope of the present invention. It will be apparent to those skilled in the art that other modifications based on the technical idea of the present invention are possible in addition to the embodiments disclosed herein.

10: 교류 전원 20: 디머
30: 할로겐 안정기 40: 정류부
50: SEPIC 컨버터 51: 컨버터 제어부
52: 루프 제어부 60: 구동부
61: 스위치 제어부 70: 발광부
71: LED 80: 레벨 컨버터10: AC power supply 20: dimmer
30: Halogen ballast 40: Rectifier
50: SEPIC converter 51: converter control section
52: Loop controller 60:
61: switch control unit 70:
71: LED 80: Level converter

Claims (10)

교류 전원으로부터 입력되는 교류 전압을 강압하여 출력하는 안정기;
상기 교류 전원과 안정기 사이에 위치하는 디머;
상기 안정기의 출력 전압을 정류하는 정류부;
상기 정류부에 연결되고 전력 제어 소자를 포함하며 연속 전류 모드로 동작하는 SEPIC 컨버터;
상기 SEPIC 컨버터의 상기 전력 제어 소자와 연결되는 컨버터 제어부;
상기 SEPIC 컨버터의 출력단에 연결되며, 복수의 발광 다이오드를 포함하는 발광부; 및
상기 발광부에 연결되어 상기 SEPIC 컨버터의 출력 전압을 이용하여 상기 발광부를 구동하는 구동부를 포함하여 구성되는 것을 특징으로 하는 발광 다이오드 조명 장치.A ballast for stepping down an AC voltage input from an AC power source and outputting the AC voltage;
A dimmer positioned between the AC power source and the ballast;
A rectifier for rectifying an output voltage of the ballast;
An SEPIC converter coupled to the rectifying section and including a power control element and operating in a continuous current mode;
A converter controller coupled to the power control element of the SEPIC converter;
A light emitting unit connected to an output terminal of the SEPIC converter and including a plurality of light emitting diodes; And
And a driving unit connected to the light emitting unit and driving the light emitting unit using the output voltage of the SEPIC converter. 제 1항에 있어서, 상기 SEPIC 컨버터와 구동부 사이에 연결되는 레벨 컨버터를 더 포함하는 것을 특징으로 하는 발광 다이오드 조명 장치.The light emitting diode illuminating apparatus according to claim 1, further comprising a level converter connected between the SEPIC converter and the driving unit. 제 2항에 있어서, 상기 레벨 컨버터는, 상기 SEPIC 컨버터의 출력 전압이 상기 발광부의 기준 전압으로 설정되도록 상기 구동부와 연결되는 것을 특징으로 하는 발광 다이오드 조명 장치.The light emitting diode lighting apparatus of claim 2, wherein the level converter is connected to the driving unit such that an output voltage of the SEPIC converter is set to a reference voltage of the light emitting unit. 제 3항에 있어서, 상기 SEPIC 컨버터의 출력 전압이 발광부의 동작 전압보다 큰 경우에는 상기 구동부에서 기준 전압에 의해 설정된 전류로 상기 발광부를 구동하고, 상기 SEPIC 컨버터의 출력 전압이 발광부의 동작 전압보다 낮은 경우에는 상기 SEPIC 컨버터에 충전된 전하를 이용하여 상기 발광부를 구동하는 것을 특징으로 하는 발광 다이오드 조명 장치.The driving circuit according to claim 3, wherein when the output voltage of the SEPIC converter is larger than the operating voltage of the light emitting unit, the driving unit drives the light emitting unit with a current set by the reference voltage, and the output voltage of the SEPIC converter And the light emitting unit is driven by using the electric charge charged in the SEPIC converter. 제 2항에 있어서, 상기 구동부는,
상기 발광부와 연결되는 스위치; 및
상기 스위치를 제어하는 스위치 제어부를 포함하는 것을 특징으로 하는 발광 다이오드 조명 장치.3. The apparatus according to claim 2,
A switch connected to the light emitting unit; And
And a switch control unit for controlling the switch. 제 5항에 있어서, 상기 레벨 컨버터는, 상기 SEPIC 컨버터의 출력단과 상기 스위치 제어부 사이에 연결되는 것을 특징으로 하는 발광 다이오드 조명 장치.6. The light emitting diode lighting apparatus according to claim 5, wherein the level converter is connected between the output terminal of the SEPIC converter and the switch control section. 제 1항에 있어서, 상기 SEPIC 컨버터는, 루프 제어부를 더 포함하는 것을 특징으로 하는 발광 다이오드 조명 장치.The light emitting diode illuminating apparatus according to claim 1, wherein the SEPIC converter further comprises a loop control unit. 제 7항에 있어서, 상기 루프 제어부는,
상기 SEPIC 컨버터의 출력단에 연결되고 상기 전력 제어 소자에 피드백 전압을 공급하는 전압 분배부; 및
상기 SEPIC 컨버터의 전력 제어 소자 및 상기 컨버터 제어부와 연결되는 감지 저항을 포함하여 구성되는 것을 특징으로 하는 발광 다이오드 조명 장치.8. The apparatus of claim 7,
A voltage divider connected to an output terminal of the SEPIC converter and supplying a feedback voltage to the power control element; And
A power control element of the SEPIC converter, and a sense resistor connected to the converter control unit. 제 8항에 있어서, 상기 루프 제어부는, 상기 감지 저항에 걸리는 전압과 상기 피드백 전압을 비교하여 상기 전력 제어 소자의 듀티를 결정하는 것을 특징으로 하는 발광 다이오드 조명 장치.The light emitting diode illuminating apparatus according to claim 8, wherein the loop controller compares a voltage across the sense resistor with the feedback voltage to determine a duty of the power control element. 삭제delete
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