KR101440954B1 - 점등 스위치를 통한 smps 일체형 led 조명 제어 장치 및 그 방법 - Google Patents

Abstract

본 발명은 점등 스위치를 통한 SMPS 일체형 LED 조명 제어 장치 및 그 제어 방법에 관한 것으로, 종래의 전원 스위치의 동작을 감지하여 LED 조명의 디밍을 제어하는 장치에서 필요로 하는 SMPS와 디밍제어모듈을 일체화시킴으로써, 전원 스위치의 동작에 대한 정확하고 빠른 감지가 가능하고, SMPS의 출력을 전원 스위치 동작 감지회로를 거치지 않고 바로 디밍제어모듈로 인가함으로써 광 효율을 개선하는 효과가 있으며, 이와 같은 광 효율의 개선은 LED 광원부의 수명을 연장하고, 고장률을 줄여주며, 전력소모도 절감할 수 있는 부가적인 효과가 있다.

Description

점등 스위치를 통한 SMPS 일체형 LED 조명 제어 장치 및 그 방법{APPARATUS AND METHOD FOR LED LIGHTS CONTROLS INTEGRATING SMPS THROUGH ON-OFF SWITCHES}

본 발명은 점등 스위치를 통한 SMPS 일체형 LED 조명 제어 장치 및 그 방법에 관한 것으로, 더욱 상세하게는, 전원(점등) 스위치의 동작을 감지하여 LED 조명의 디밍을 제어하는 장치에서 필요로 하는 SMPS와 디밍제어모듈을 일체화시킴으로써, 전원 스위치의 동작에 대한 정확하고 빠른 감지가 가능하고, SMPS의 출력을 전원 스위치 동작 감지회로를 거치지 않고 바로 디밍제어모듈로 인가함으로써 광효율을 개선하는 것을 목적으로 하는 점등 스위치를 통한 일체형 LED 조명 제어 장치 및 그 제어 방법에 관한 것이다.

일반적으로 LED 조명 제어 장치는 교류 전원을 SMPS(Switching Mode Power Supply)를 통해서 원하는 직류전원으로 변환한 다음 디밍제어모듈을 통해서 LED 광원부를 제어할 수 있도록 구성한다. 또한 LED 조명 장치의 주요 특징은 종래의 백열등이나 형광등에 비해서 수명이 길다는 점과 전력 및 광 효율이 높다는 점이다. 그러나 LED 조명 장치는 구동부인 조명 제어 장치를 구비하여야 하며, 실제 LED 광원부의 수명이나 효율성보다 주변장치인 조명 제어 장치의 신뢰성, 수명 및 효율이 전체 조명장치에 더 큰 영향을 미칠 수 있어 이에 대한 대책이 필요하다.

SMPS는 대부분의 전자 통신 기기에 폭넓게 이용되고 있는 직류 안정화 전원으로서, 임의의 전원을 특정 부하 장비에서 사용 가능하도록 전원 특성을 전환하여 주는 장치를 말한다. 상기 SMPS는 반도체 소자의 스위칭 특성을 이용하여 전력의 흐름을 제어함으로써 고효율의 전원 공급이 가능하고, 또한 커패시터나 인덕터와 같은 에너지 축전용 소자를 소형화함으로써 소형 및 경량화가 가능하다. 이와 같은 고효율, 소형 및 경량화라는 장점으로 인해 SMPS는 LED 조명 장치의 전원 공급 장치로서 널리 사용되고 있다.

한편, 종래의 LED 조명의 디밍(dimming) 제어 장치는 밝기를 조절하는 부분인 디밍 스위치와 LED 조명의 구동부 사이에 SMPS의 전원공급 배선과는 별도의 디밍용 배선을 연결하여야 하는 구조로 되어 있었다. 하지만 본 발명은 별도의 부가적인 디밍제어용 배선이 필요 없는 디밍제어 장치에 관한 기술이다.

본 발명의 배경이 되는 기술인 한국등록특허 제1201803호(2012.11.09)는 점등 스위치형 디밍제어 모듈을 이용한 LED 조명 디밍제어장치에 관한 것으로, 더욱 상세하게는 SMPS와 LED 광원부 사이에 설치되어 점등스위치의 온-오프 반복횟수를 감지한 후, 감지한 온-오프 반복횟수에 따라 PWM신호를 출력시켜 밝기를 제어하는 점등 스위치형 디밍제어모듈이 포함되어 구성됨으로서, 별도의 디밍 조절 스위치 및 전기배선의 변경없이 점등스위치의 온-오프 반복횟수를 디밍의 밝기 단계 설정치로 인식시켜 디밍제어기에서 광원부의 전원공급을 조절할 수 있고, SMPS의 온-오프 전류변화를 디밍을 위한 밝기 조절 입력치로 활용해서, 이의 반복횟수를 정해진 밝기가 되도록 LED 광원부의 공급전원을 제어하여 출력을 조절시킬 수 있는 LED 조명 제어 장치에 관한 기술을 제시하고 있다.

상기 선행기술에서 디밍제어모듈은 SMPS와 LED 광원부 사이에 위치하였다. 따라서 상기와 같은 구조에서는 디밍제어모듈이 점등 스위치의 온-오프 신호를 SMPS의 출력측에서 측정되는 전압변동을 통해 감지하는 수밖에 없었다.

그러나 SMPS에 입력되는 전원은 LED 광원부에서 사용될 수 있도록 여러 단계의 전원 특성 전환 및 안정화 단계를 거친 후에 SMPS에서 출력되기 때문에, 상기와 같이 SMPS의 출력측 전압변동을 감지하여 점등 스위치의 온-오프 반복횟수를 인식하는 것은 스위치 신호 입력과 LED 조명의 디밍제어 간에 시간 차이가 발생할 수밖에 없는 문제점이 있었다.

또한, 상기 선행기술에서는 SMPS의 출력측 전압을 디밍제어모듈의 전체 전원으로 사용하였다. 이로 인해 SMPS에서 LED 광원부로 공급되는 전력의 손실이 발생하여 광효율이 떨어지는 문제점 및 이로 인해 LED 광원부의 수명이 단축되는 문제점이 발생하였다.

본 발명은 상기와 같은 실정에 따라 상기 한국등록특허 제1201803호의 기술을 보완하기 위한 것으로서, 상기의 기술에서 SMPS와 LED 광원부 사이에 설치되어 있던 디밍제어모듈을 SMPS와 일체화시켜, 점등스위치의 온-오프 반복횟수를 빠르게 감지하고 더불어 LED 광원부로 공급되는 전원의 손실을 방지할 수 있도록 하는 새로운 기술을 제시하고자 한다.

다음은 본 발명의 기술 분야에 존재하는 선행기술에 대하여 간단하게 설명하고, 이어서 본 발명이 상기 선행기술에 비해서 차별적으로 이루고자 하는 기술적 사항에 대해서 기술하고자 한다.

먼저, 한국공개특허 제2014-0018604호(2014.02.13)는 LED 등기구 ON-OFF를 통한 디밍제어 시스템에 관한 것으로, 더욱 상세하게는 상이 다른 2개 이상의 외부전원이 공급되는 환경에서 절연 방식의 SMPS를 2개 이상 사용한 LED 등기구에 별도의 디밍 회로를 포함하지 않고 각 SMPS의 외부전원의 ON-OFF만으로 LED 조명의 디밍제어가 가능하며, 상기 제어 시 부하 즉, LED 모듈 또는 LED 램프의 불량 발생이 발생되면 컨트롤러를 이용하여 전류량을 제어하면서 추가 불량을 방지하고, 2등용 이상의 LED 램프를 사용 시 동일한 디밍제어를 통해 LED의 균등한 수명을 보장 하는 LED 디밍제어 시스템에 관한 기술을 제시하고 있다.

또한, 한국등록특허 제1192580호(2012.10.12)는 전원공급장치(SMPS) 및 디밍제어장치를 이용하여 다수의 LED 모듈을 제어하는 LED 조명 디밍제어 시스템에 관한 것으로, 복수의 LED 모듈들과 병렬로 연결되어, 상기 컨트롤 보드로 메인전원을 공급하는 전원공급장치 및 상기 복수의 LED 모듈들과 병렬로 연결되어, 컨트롤 보드로 조명의 밝기를 조절하기 위한 디밍 신호를 공급하는 디밍제어부를 포함하는 LED 조명장치에 대한 기술을 제시하고 있다.

상기 선행기술문헌은 별도의 디밍 회로를 사용하지 않고 외부전원의 ON-OFF만으로 LED 조명의 디밍을 제어하는 기술 및 LED 광원부로 공급되는 전원의 손실을 방지하고 빠르고 효율적으로 LED 조명의 디밍을 제어하는 기술이라는 점에서 본 발명과 그 기술 분야에서 일부 유사점이 있지만, 본 발명과 같이 디밍제어부와 SMPS를 일체화시킴으로써, 안정적으로 LED 광원부에 전원을 공급하고, 빠르게 LED 조명의 디밍을 제어할 수 있는 장치 및 방법에 대해서는 제시하고 있지 않다는 점에서 본 발명과 차이점이 있다.

본 발명은 상기된 과제를 해결하기 위해 창작된 것으로, 전원 스위치의 동작을 감지하여 LED 조명의 디밍을 제어하는 장치에 있어서, LED 조명 장치의 SMPS와 디밍제어모듈을 일체화시킴으로써, 전원 스위치의 입력에 대한 정확하고 빠른 감지가 가능하고, SMPS의 출력을 전원 스위치 동작 감지회로를 거치지 않고 바로 디밍제어모듈로 인가함으로써 광효율을 개선할 수 있는 일체형 LED 조명 제어 장치 및 그 제어 방법을 제공하는 데 그 목적이 있다.

본 발명의 일 실시예에 따른 점등 스위치를 통한 SMPS 일체형 LED 조명 제어 장치는, 점등스위치에서 입력되는 입력 전원에 대한 노이즈를 제거하는 필터링부와 상기 필터링된 전원을 정류하는 정류부를 포함하는 SMPS부; 및 상기 정류부에서 정류된 전원으로부터 스위치 입력을 감지하는 전원(점등) 스위치 입력 센싱부와 상기 전원(점등) 스위치 입력 센싱부에서 감지된 제어 정보와 SMPS에서 출력된 전원을 이용하여 LED 광원부의 디밍을 제어하는 디밍제어부를 포함하는 디밍제어모듈;을 포함하여, 상기 SMPS부와 디밍제어모듈이 일체형으로 구성되는 것을 특징으로 특징으로 한다.

또한, 본 발명의 일 실시예에 따른 점등 스위치를 통한 SMPS 일체형 LED 조명 제어 장치에서, 상기 전원(점등) 스위치 입력 센싱부는, 상기 SMPS부의 정류부에서 정류된 전원으로부터 점등 스위치에서 전달되어온 펄스 정보를 추출하여, 디밍제어부에서 디밍을 제어하기 위한 정보로 사용하도록 하는 기능을 수행하는 것을 특징으로 한다.

또한, 본 발명의 일 실시예에 따른 점등 스위치를 통한 SMPS 일체형 LED 조명 제어 장치는, 상기 SMPS부와 디밍제어모듈을 일체형으로 구성하여, LED 광원부을 구동하는 전원이 전달되는 경로와 전원에서 추출한 제어 정보가 전달되는 경로를 분리하여 LED 광원부의 광 효율을 높이고, 스위치 입력에 대한 센싱 감도를 높이는 것을 특징으로 한다.

아울러 본 발명의 또 다른 일 실시예에 따른 점등 스위치를 통한 SMPS 일체형 LED 조명 제어 방법은, 전원에 포함된 노이즈를 제어하는 단계; 상기 노이즈가 제거된 전원을 정류하는 단계; 상기 정류된 전원으로부터 스위치 입력을 감지하여 디밍제어 신호를 생성하는 단계; 상기 정류된 전원으로부터 LED를 구동하기 위한 DC 전원을 생성하는 단계; 및 상기 디밍제어 신호와 DC 전원을 이용하여 디밍제어를 수행하는 단계;를 포함하는 것을 특징으로 한다.

또한 본 발명의 또 다른 일 실시예에 따른 점등 스위치를 통한 SMPS 일체형 LED 조명 제어 방법에서, 상기 디밍제어 신호를 생성하는 단계는, 상기 정류된 전원으로부터 점등 스위치에서 전달되어온 펄스 정보를 추출하며, 상기 추출된 펄스 정보로부터 디밍을 제어하기 위한 정보로 사용하는 것을 특징으로 한다.

또한 본 발명의 또 다른 일 실시예에 따른 점등 스위치를 통한 SMPS 일체형 LED 조명 제어 방법은, 상기 정류된 전원으로부터 상기 디밍제어 신호를 생성하는 단계와 DC 전원을 생성하는 단계를 분리하여 수행하도록 함으로써, LED 광원부의 광 효율을 높이고, 스위치 입력에 대한 센싱 감도를 높이는 것을 특징으로 한다.

본 발명은 점등 스위치를 통한 SMPS 일체형 LED 조명 제어 장치 및 그 제어 방법에 관한 것으로, 종래의 전원 스위치의 동작을 감지하여 LED 조명의 디밍을 제어하는 장치에서 필요로 하는 SMPS와 디밍제어모듈을 일체화시킴으로써, 전원 스위치의 동작에 대한 정확하고 빠른 감지가 가능하고, SMPS의 출력을 전원 스위치 동작 감지회로를 거치지 않고 바로 디밍제어모듈로 인가함으로써 광효율을 개선하는 효과가 있다.

도 1은 본 발명의 배경 기술인 LED 조명 제어 장치의 구조에 대해 설명하기 위한 블록도.
도 2는 본 발명의 일 실시예에 따른 점등 스위치를 통한 SMPS 일체형 LED 조명 제어 장치의 개념에 대해 설명하기 위한 예시도.
도 3은 본 발명의 일 실시예에 따른 점등 스위치를 통한 SMPS 일체형 LED 조명 제어 장치에 대해 설명하기 위한 블록 구성도.
도 4는 본 발명의 일 실시예에 따른 점등 스위치를 통한 SMPS 일체형 LED 조명 제어 장치에서 SMPS 메인모듈의 구성에 대해 설명하기 위한 블록도.
도 5는 본 발명의 일 실시예에 따른 점등 스위치를 통한 SMPS 일체형 LED 조명 제어 방법에 대해 설명하기 위한 흐름도.

이하, 첨부된 도면을 참조하여 본 발명에 따른 점등 스위치를 통한 SMPS 일체형 조명 제어 장치 및 그 제어 방법의 실시예를 설명한다.

도 1은 본 발명의 배경 기술인 LED 조명 제어 장치의 구조에 대해 설명하기 위한 블록도이다.

도 1의 (a)에 도시되어 있는 바와 같이, 종래의 일반적인 LED 조명의 디밍은 밝기를 조절하는 부분인 디밍 스위치에 가변저항 또는 전압변화를 시키는 장치가 달려 있고, 이들로부터 디밍용 배선이 별도로 디밍제어모듈에 연결되어 있는 구조였었다. 이와 같은 종래의 LED 조명 제어 장치는 별도로 추가된 디밍을 위한 전용배선과 디밍 스위치를 통해서만 LED 조명의 디밍을 제어할 수 있었기 때문에, 기존의 LED 조명 장치에 디밍제어 기능을 추가하기 위해서는 디밍을 위한 전용배선과 디밍 스위치를 추가로 설치해야 하는 문제가 있었다.

이와 같은 문제를 해결하기 위하여 한국등록특허 제1201803호는 별도의 디밍을 위한 전용배선 및 디밍 스위치를 추가하지 않고, 점등스위치(20)(전원스위치)의 온-오프 반복횟수를 LED 조명의 밝기 단계 설정치로 인식시켜 디밍제어모듈(40)에서 LED 광원부(50)로의 전원공급을 조절할 수 있도록 하였다. 즉, SMPS(30)와 LED 광원부(50) 사이에 디밍제어모듈(40)을 설치하여, SMPS(30)로부터 출력되는 전원의 전압변화를 감지하는 구조이다. 이어 상기 감지한 전압변화를 기반으로 점등스위치(20)의 온-오프 반복횟수를 측정한 후, 이에 따라 설정된 디밍의 밝기 단계 설정치로 디밍제어를 수행하는 것이다.

그러나 상기 SMPS(30)로 입력되는 외부전원은 LED 광원부(50)의 조건에 맞춰 전원을 변환하기 위해서 전원의 EMI나 노이즈를 필터링하는 필터링부, 정류부, 역률제어부 및 정전압/정전류 비교부 등을 포함한 많은 변환 및 안정화 단계를 거친 후에 출력되기 때문에, 상기와 같이 SMPS(30)의 출력측의 전압변화를 감지하여 스위치 신호를 감지하는 방법을 사용하게 되면 점등 스위치(20) 입력에 대한 빠른 응답으로 디밍제어를 수행하지 못하게 되는 문제점이 있었다. 또한, SMPS(30)에서 출력되는 전원은 이미 LED 광원부(50)의 조건에 맞게 안정화된 상태이기 때문에 이로부터 스위치 신호를 정확하게 감지하지 못할 우려가 있었다.

또한, 상기 디밍제어모듈(40)은 SMPS(30)에서 LED 광원부(50)로 공급되는 전원의 일부를 사용하여 구동되기 때문에, LED 광원부(50)로의 전원공급에 손실이 생기게 되어, LED 광원부(50)의 광원에 대한 광 출력의 효율이 줄어들고, 광원의 수명이 줄어들며, 광원에 대한 고장의 원인이 되는 문제점이 있었다.

그리하여 본 발명은 상기 문제를 해결하기 위해 도 1의 (b)에 도시한 바와 같이, SMPS(30)와 디밍제어모듈(40)을 일체화한 형태의 일체형 LED 조명 제어 장치를 제시한다.

도 2는 본 발명의 일 실시예에 따른 점등 스위치를 통한 SMPS 일체형 LED 조명 제어 장치의 개념에 대해 설명하기 위한 예시도이다.

도 2의 (a)와 같은 종래의 LED 조명 제어 장치에서는 SMPS(30)의 출력전압(DC)을 감지하여 LED 광원부의 디밍을 제어하는 방식을 사용하였으나, 본 발명은 도 2의 (b)에 도시되어 있는 바와 같이, SMPS의 출력전압이 아닌 SMPS 내에서 전파 정류된 입력전원의 전압변화를 감지하여 LED 광원부로의 전원공급을 제어하는 것이다.

이를 위해, 본 발명은 도 2의 (a)와 같이 SMPS(30)와 디밍제어모듈(40)이 따로 설치되어 있었던 종래의 LED 조명 제어 장치의 구성을 하나로 일체화시켜 하나의 일체형 LED 조명 제어 장치(100)로 구성하였다.

도 3은 본 발명의 일 실시예에 따른 점등 스위치를 통한 SMPS 일체형 LED 조명 제어 장치에 대해 설명하기 위한 블록 구성도이다.

도 3에 도시되어 있는 바와 같이, 본 발명의 일체형 LED 조명 제어 장치는 종래의 SMPS와 디밍제어모듈의 기능이 하나로 합쳐진 일체형 LED 조명 제어 장치(100)를 이용한 것으로서, 상기 일체형 조명 제어 장치(100)는 필터링부(110), 정류부(120), SMPS 메인모듈(130), 전원 스위치 입력 감지부(140) 및 디밍제어부(150)를 포함하여 구성될 수 있다.

여기서 상기 필터링부(110), 정류부(120) 및 SMPS 메인모듈(130)은 SMPS의 기능을 수행하는 구성요소이고, 상기 전원(점등) 스위치 입력 센싱부(140) 및 디밍제어부(150)는 디밍제어 기능을 수행하는 구성요소이다.

더욱 상세하게는, 상기 필터링부(110)는 전원(점등) 스위치(20)로부터 스위치 신호를 포함한 외부전원을 입력받고, 전자파(Electromagnetic Interference, EMI)를 포함한 노이즈(잡음)를 제거하는 것이다. SMPS는 전력 반도체 소자의 스위칭을 통해서 입력단으로 입력되는 전원을 출력단으로 출력하는 시스템이기 때문에 노이즈가 많이 발생한다. 상기 노이즈는 EMI 필터 또는 확산 스펙트럼 스위칭 등을 포함한 방법을 이용하여 제거할 수 있다. 상기 EMI 필터는 전원입력부로 입력되는 외부전원에서 입력신호를 제외한 고주파의 전자파 성분을 제거하는 것이다. 상기 확산 스펙트럼 스위칭은 SMPS의 동작 주파수를 넓은 대역폭에 걸쳐 확산시키는 것이다. 상기 확산 스펙트럼 스위칭이 의도하는 효과는 SMPS의 기본동작 주파수 및 고조파에서 발생할 수 있는 EMI 피크를 낮춰 EMI 에너지를 일정 범위의 주파수에 확산시키는 것이다.

상기 정류부(120)는 상기 필터링부(110)로부터 노이즈가 제거된 비교적 양호한 전원을 입력받아 정류(rectifying)를 수행하는 역할을 한다. 즉, 입력된 교류 전원을 전파정류파로 변환하는 역할을 수행한다. 본 정류기는 보통 브리지 정류기 회로를 사용하여 구성되는 것이 일반적이나, 그 밖의 특수한 형태를 가진 회로를 사용하여 정류기를 구성하여도 무방하다.

상기 SMPS 메인 모듈(130)은 정류부(120)로부터 입력된 전원을 LED 광원부의 조건에 맞게 변환하는 것이다. 상기 SMPS 메인모듈(140)에 대한 상세한 설명은 아래 도 4를 참조하여 설명하도록 한다.

한편, 상기 전원 스위치 입력 감지부(140)는 스위치 신호 즉, 점등 스위치(20)의 온-오프 반복횟수를 감지하는 수단으로서, 상기 정류부(120)에서 출력되는 전압의 변화를 감지하는 방법으로 스위치 신호를 감지한다. 이는 SMPS의 출력측 전압의 변화를 통해 스위치 신호를 감지했던 종래의 기술에 비해 좀 더 빠르고 정확하게 스위치 신호를 감지할 수 있기 때문에 그만큼 신속한 LED 조명의 제어가 가능하다.

전원 스위치 입력 감지부(140)는 상기와 같이 점등 스위치 신호를 감지한 후, 각각의 스위치 신호마다 설정된 LED 조명의 밝기에 해당하는 디밍제어신호를 상기 디밍제어부(150)로 전송한다.

상기 디밍제어부(150)는 상기와 같이 전원 스위치 입력 감지부(140)로부터 전송받은 디밍제어신호에 따라 SMPS 메인 모듈(130)에서 출력된 전원을 제어하여 LED 광원부로 출력함으로써 LED 광원부의 밝기를 제어하게 된다.

상기 전원(점등) 스위치 입력 감지부(140)는 점등 스위치(20)가 오프되어 전원이 공급되지 않을 시 이전의 전원이 공급되던 시간에 충전한 전원을 이용하여 동작함으로써, 별도의 백업전원이 없어도 스위치 신호를 감지할 수 있도록 구성하여야 한다. 즉, 전원이 공급되지 않더라도 필수적으로 작동하여야 하는 제어장치의 구동을 위해 제어 전원이 필요하다. 종래의 기술에서 디밍제어모듈이 SMPS의 출력을 전원으로 이용함에 따라 LED 광원부로의 전원공급 손실을 유발했던 것에 비하여, 본 발명은 종래의 디밍제어모듈의 기능을 수행하는 전원 스위치 입력 감지부(140)와 디밍제어부(150)의 전원으로, 상기 정류부(120)에서 출력되는 전원의 일부를 사용하기 때문에 LED 광원부로 공급되는 전원의 손실을 최소화할 수 있다.

상기 SMPS 메인 모듈(130)의 출력 전압은 LED 광원부가 허용하는 일정 오차 범위 내에서 항상 일정하게 공급되어야 한다. SMPS에서는 부하가 변동하면 출력 전압에 변동이 생기는데 이 변화를 최소화시키고 안정된 출력 전압을 유지하기 위하여 펄스폭 변조회로(PWM: Pulse Width Modulation)를 이용하여 스위칭 단계를 적절하게 조절해야한다.

도 4는 본 발명의 일 실시예에 따른 점등 스위치를 통한 SMPS 일체형 LED 조명 제어 장치에서 SMPS 메인 모듈의 구성에 대해 설명하기 위한 블록도이다.

도 4에 도시되어 있는 바와 같이, 본 발명의 SMPS 메인 모듈(130)은 스위칭 모드 트랜스포머(131), 출력 안정화부(132) 및 제어부(133)를 포함하여 구성된다.

먼저 SMPS 메인 모듈(130)은 입력전원의 정상여부를 감지한다. 더욱 상세하게는, SMPS로 입력되는 외부전원의 전압은 일정하지 않을 수 있는데, 이와 같이 일정하지 않은 전원의 전압은 LED 조명 장치의 정상적인 동작을 방해하고, 고장을 유발할 수 있기 때문에, SMPS로 입력되는 전원의 전압을 감지하여 비정상적인 입력을 차단한다. 예를 들어, 외부전원 AC 220V인 경우에 180V~250V 정도의 범위를 벗어나는 비정상적인 입력을 차단하는 것이다. 이는 비정상적인 전원으로 인한 회로의 손상을 방지하기 위함이다.

아울러 정류부를 거쳐서 전파 정류파로 변환된 입력을 고주파의 스위칭을 통해서 스위칭 모드 트랜스포머를 구동하여 고주파의 펄스 신호를 생성하게 되며, 이는 다시 출력 안정화부를 통해서 안정적인 출력전원으로 출력되게 된다. 이 과정에서 출력 안정화부의 출력을 감시하여 일정 수준의 전압에 미치지 못하는 경우, 제어부에서 고주파 스위칭을 수행하여 스위칭 모드 트랜스포머에서 원하는 수준의 전원을 출력하도록 제어할 수 있다.

여기서 제어부(133)는 입력전원의 정상여부를 감지하여 일정 수준 이하이면 차단하는 역할을 수행한다. 아울러 출력 안정화부의 출력 전압이나 전류를 검사하여, 가변되는 전압 및 전류를 포토 커플러(Photo Coupler)를 사용하여 피드백 시킴으로써, PFC IC(Power Factor Correction IC)에서 MOSFET(Metal Oxide Semiconductor Field Effect Transistor)를 고주파로 스위칭 시키도록 한다. 이렇게 MOSFET의 고주파 스위칭에 의해 스위칭 모드 트랜스포머(131)를 제어함으로써, 원하는 전압과 전류를 안정하게 형성시키게 되는 것이다.

PFC IC는 전압과 전류의 위상각의 차이로 인해 유효전력이 낮아지는 것을 방지하기 위하여 전압과 전류의 위상각의 차이를 제어함으로써, 유효전력이 피상전력에 비해 크게 떨어지지 않도록 한다. 예를 들어 역률이 0.9이상이 되도록 제어할 수 있다. 더욱 상세하게는, 상기 제어부(133)는 역률을 제어하여 유효전력을 높일 수 있도록 전압과 전류의 위상을 비교하여 위상각의 차이를 감지함으로써 현재 상태의 역률을 감지한다. 이와 같이 감지된 역률 정보를 토대로 입력전압과 동일한 사인파 형식의 연속적인 파형이 되도록 입력전류를 제어하여 유효전력을 높인다.

도 5는 본 발명의 일 실시예에 따른 점등 스위치를 통한 SMPS 일체형 LED 조명 제어 방법에 대해 설명하기 위한 흐름도이다.

도 5는 도시되어 있는 바와 같이 본 발명에 따른 SMPS 일체형 LED 조명 제어 방법은, 먼저, 점등스위치로부터 스위치신호가 포함된 외부전원을 본 발명의 일체형 조명제어장치의 필터링부에서 입력받아 EMI 등 노이즈를 제거한다(S101). 상기 EMI를 포함한 노이즈가 제거된 전원을 정류부에서 입력받아 입력전원의 전압을 감지하여 소정의 전압레벨을 벗어나는 비정상적인 전원을 차단하고, 전파정류파로 변환한다(S102). 상기 정류부에서 출력된 전원은 SMPS 메인모듈과 전원 스위치 입력 감지부로 입력된다.

상기 전원(점등) 스위치 입력 감지부는 정류부에서 출력되는 전압의 변화를 감지하여 스위치의 펄스 정보를 파악한다(S103). SMPS 메인 모듈을 통과하여 출력된 전원은 일정한 전압 및 전류로 출력되기 때문에 SMPS 메인 모듈에서 출력되는 전원에서 스위치 신호에 따른 전압 변화를 감지하기는 매우 힘들고, 정확도도 떨어진다. 또한, 상기 SMPS 메인 모듈은 일정한 전압 및 전류의 전원을 LED 광원부로 출력하기 위하여 커패시터(capacitor)를 포함하고 있어서, 상기 SMPS 메인 모듈에서 출력되는 전원에서 스위치 신호를 감지하게 되면 점등스위치에서 입력된 스위치 신호를 즉각적으로 감지하지 못하게 된다. 이와 같은 이유로 상기 전원(점등) 스위치 입력 감지부는 SMPS 메인모듈에 입력되기 전, 전원의 전압 변화를 통해 스위치 신호를 파악하는 것이다.

상기 전원(점등) 스위치 입력 센싱부는 파악한 스위치 정보에 해당하는 LED 조명의 밝기에 대한 디밍제어신호를 생성하여 디밍제어부로 전송한다(S104).

또한, 상기 SMPS 메인 모듈은 정류부로부터 입력받은 교류 전원을 LED 광원부의 조건에 적합한 직류 전원으로 변환하고(S105), 이렇게 변환된 직류 전원이 정전압 혹은 정전류 상태인지 감지하여 재조정하는 피드백과정을 수행한 후(S106), 최종적으로 DC 전원을 출력한다(S107).

상기 디밍제어부는 전원(점등) 스위치 입력 감지부로부터 전송받은 디밍제어신호를 기반으로 LED 광원부로의 전원공급을 조절하여 LED 조명의 디밍제어를 수행한다(S108).

이와 같은 과정을 통해서 본 발명은 SMPS와 디밍제어모듈을 일체화시킴으로써, 전원 스위치의 동작에 대한 정확하고 빠른 감지가 가능하고, SMPS의 출력을 전원 스위치 동작 감지회로를 거치지 않고 바로 디밍제어모듈로 인가함으로써 광 효율을 개선하는 효과가 있다. 이와 같은 광 효율의 개선은 LED 광원부의 수명을 연장하고, 고장률을 줄여주며, 전력소모도 절감할 수 있는 부가적인 효과가 있다.

이상으로 본 발명은 첨부된 도면에 도시된 실시예를 참조하여 설명되었으나, 이는 예시적인 것에 불과하며, 당해 기술이 속하는 분야에서 통상의 지식을 가진 자라면 이로부터 다양한 변형 및 균등한 타 실시예가 가능하다는 것을 이해할 것이다. 따라서 본 발명의 기술적 보호범위는 아래의 특허청구범위에 의해서 정하여져야 할 것이다.

10 : 전원부 20 : 점등 스위치
30 : SMPS 40 : 디밍제어모듈
50 : LED 광원부 100 : 일체형 조명 제어장치
110 : 필터링부 120 : 정류부
130 : SMPS 메인 모듈 140 : 전원 스위치 입력 센싱부
160 : 디밍제어부 131 : 스위칭 모드 트랜스포머
132 : 출력 안정화부 133 : 제어부

Claims (6)

1. 점등 스위치에서 입력되는 입력 전원에 대한 노이즈를 제거하는 필터링부와 상기 필터링된 전원을 전파정류하는 전파정류부를 포함하는 SMPS부; 및
   상기 전파정류부에서 전파정류된 전원으로부터 스위치 입력을 감지하는 전원 스위치 입력 센싱부와 상기 전원 스위치 입력 센싱부에서 감지된 제어 정보와 SMPS에서 출력된 전원을 이용하여 LED 광원부의 디밍을 제어하는 디밍제어부를 포함하는 디밍제어모듈;을 포함하여,
   상기 SMPS부와 디밍제어모듈을 일체형으로 구성하여, LED 광원부을 구동하는 전원이 전달되는 경로와 전원에서 추출한 제어 정보가 전달되는 경로를 분리하고, SMPS의 출력을 전원 스위치 입력 센싱부를 거치지 않고 바로 디밍제어부로 인가함으로써, LED 광원부의 광 효율을 높이고, 스위치 입력에 대한 센싱 감도를 높이는 것을 특징으로 하는 점등 스위치를 통한 SMPS 일체형 LED 조명 제어 장치.
2. 청구항 1에 있어서,
   상기 전원 스위치 입력 센싱부는,
   상기 SMPS부의 전파정류부에서 전파정류된 전원으로부터 점등 스위치에서 전달되어온 펄스 정보를 추출하여, 디밍제어부에서 디밍을 제어하기 위한 정보로 사용하도록 하는 기능을 수행하는 것을 특징으로 하는 점등 스위치를 통한 SMPS 일체형 LED 조명 제어 장치.
3. 삭제
4. 전원에 포함된 노이즈를 제어하는 단계;
   상기 노이즈가 제거된 전원을 전파정류하는 단계;
   상기 전파정류된 전원으로부터 스위치 입력을 감지하여 디밍제어 신호를 생성하는 단계;
   상기 전파정류된 전원으로부터 LED를 구동하기 위한 DC 전원을 생성하는 단계;
   상기 디밍제어 신호와 DC 전원을 이용하여 디밍제어를 수행하는 단계;를 포함하며,
   상기 전파정류된 전원으로부터 상기 디밍제어 신호를 생성하는 단계와 DC 전원을 생성하는 단계를 분리하여 수행하도록 하고, SMPS의 출력을 전원 스위치 입력 센싱을 거치지 않고 바로 디밍제어를 위해 인가함으로써, LED 광원부의 광 효율을 높이고, 스위치 입력에 대한 센싱 감도를 높이는 것을 특징으로 하는 점등 스위치를 통한 SMPS 일체형 LED 조명 제어 방법.
5. 청구항 4에 있어서,
   상기 디밍제어 신호를 생성하는 단계는,
   상기 전파정류된 전원으로부터 점등 스위치에서 전달되어온 펄스 정보를 추출하며, 상기 추출된 펄스 정보로부터 디밍을 제어하기 위한 정보로 사용하는 것을 특징으로 하는 점등 스위치를 통한 SMPS 일체형 LED 조명 제어 방법.
6. 삭제

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