KR101580666B1 - 컨버터 내장형 led램프의 전원구동장치 - Google Patents

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Abstract

본 발명은,
형광램프용 안정기의 출력단자에 구비된 4개 단자를 통해 제공되는 교류를 받아 LED램프용 직류로 변환하는 컨버터 내장형 LED램프의 전원구동장치로서,
상기 4개 단자 중 2개 단자를 단락시켜 하나의 입력선으로 접속하고 다른 2개 단자는 다른 두 개의 입력선으로 각각 접속하여 상기 교류를 정류하는 정류부(100);
상기 정류부(100)의 출력전압을 두 개의 저항(R1, R2)으로 직렬 연결하여 분압하고 상기 두 개의 저항(R1, R2) 접점을 저항(R3)을 통해 포토커플러(PH1)의 발광부에 접속시켜 무부하 상태 시 상기 정류부(100)의 출력전압이 일정 전압 이상으로 됨에 따라 상기 포토커플러(PH1)의 수광부는 단락되어 차단부(120)에 구비된 릴레이(RL1)가 구동되도록 하는 입력전압 감지부(110);
상기 수광부가 단락되는 경우 구비된 릴레이(RL1)의 B접점을 구동시켜 상기 정류부(100)와 용량성 부하(130)의 연결을 차단해서 상기 정류부(100)의 출력전압이 줄어들도록 하는 차단부(120);
상기 정류부(100)의 출력을 평활하는 평활부(140);
상기 정류부(100)의 출력 측 양단 사이에 접속된 바이어스 전원부(150)로부터 제공되는 바이어스 전원을 받아 동작하여 스위칭부(180)에 걸리는 전압을 감안하여 일정한 스위칭용 신호를 출력하는 컨트롤부(160);
상기 컨트롤부(160)로부터 제공되는 스위칭용 신호에 따라 상기 정류부(100)의 출력을 일정하게 스위칭하는 스위칭부(180);
복수의 션트저항(R14, R15, R16, R17)이 병렬로 연결되어 상기 스위칭부(180)에 흐르는 전류를 감지하여 이 전류에 대응하는 전압을 검출해서 상기 컨트롤부(160)로 제공하여 상기 컨트롤부(160)가 출력을 조절하도록 하는 출력 조절부(170);
다이오드(D7) 및 직렬 인덕터(L1, L2)에 의한 벅 컨버터 회로를 사용하여 상기 스위칭부(180)의 출력을 필터링 하는 출력필터(190); 및
상기 출력필터(190)의 출력을 평활하여 LED램프용 직류를 출력하는 출력부(200);
를 포함하는 것을 특징으로 한다.

Description

컨버터 내장형 LED램프의 전원구동장치{Power driving device of converter built-in LED lamp}
본 발명은 컨버터 내장형 LED램프의 전원구동장치에 관한 것이다.
도 1은 종래의 기술에 따른 전자식 안정기의 일 실시 예를 나타낸 회로도로, 교류전원을 입력하는 입력단자(10), 필터부(20), 퓨즈(FUSE1), 정류 및 평활부(30), 자려형 변압기(T1), 스위칭부(40), 반파탭부(50) 및 출력부(60)로 구성된다.
이와 같은 종래의 전자식 안정기는 자려발진 방식의 인버터로, 출력단자(62)에 구비된 4개 단자를 통해 출력되는 출력 주파수와 출력전압 파형이 일정하지 않기 때문에 출력단자(62)에 연결되는 출력부하에 따라 발진 펄스의 폭이 변한다. 이때 발진 펄스의 폭이 클수록 출력전압은 올라간다.
즉, 출력단자(62)를 통해 출력되는 출력전압이 떨어지면 도 2와 같은 본 발명에 따른 컨버터 내장형 LED램프의 전원구동장치가 출력단자(62)를 통해 출력되는 출력전압을 변환하는 효율이 나빠져 최종적으로 LED램프의 구동효율이 떨어진다.
한편, 이와 같은 전자식 안정기의 출력단자(62)에 연결 가능한 종래의 컨버터 내장형 LED램프의 전원구동장치는 소형화되고 부품의 객체수를 줄이기 위해 간단한 회로로 구성됨에 따라 소정의 회로에서 열이나 과전압이 발생하여 화재로까지 이어지는 결점이 있다.
이와 관련된 선행기술문헌 정보 : 등록특허 제10-1045457호(등록일자 2011년06월23일) "컨버터 내장형 발광다이오드 램프"
본 발명은 전술한 과제를 해결하기 위하여 안출한 것으로, 형광램프용 안정기의 출력단자에 형광램프 대체용으로 장착되어 전원구동에 따른 발열을 최소화하고 전원구동에 따른 과전압 보호기능을 설정하여 안전하게 전원구동을 하도록 하기 위한 컨버터 내장형 LED램프를 제공하는데 그 목적이 있다.
이와 같은 목적을 달성하기 위하여,
본 발명의 일 형태에 따르면,
형광램프용 안정기의 출력단자에 구비된 4개 단자를 통해 제공되는 교류를 받아 LED램프용 직류로 변환하는 컨버터 내장형 LED램프의 전원구동장치로서,
상기 4개 단자 중 2개 단자를 단락시켜 하나의 입력선으로 접속하고 다른 2개 단자는 다른 두 개의 입력선으로 각각 접속하여 상기 교류를 정류하는 정류부(100);
상기 정류부(100)의 출력전압을 두 개의 저항(R1, R2)으로 직렬 연결하여 분압하고 상기 두 개의 저항(R1, R2) 접점을 저항(R3)을 통해 포토커플러(PH1)의 발광부에 접속시켜 무부하 상태 시 상기 정류부(100)의 출력전압이 일정 전압 이상으로 됨에 따라 상기 포토커플러(PH1)의 수광부는 단락되어 차단부(120)에 구비된 릴레이(RL1)가 구동되도록 하는 입력전압 감지부(110);
상기 수광부가 단락되는 경우 구비된 릴레이(RL1)의 B접점을 구동시켜 상기 정류부(100)와 용량성 부하(130)의 연결을 차단해서 상기 정류부(100)의 출력전압이 줄어들도록 하는 차단부(120);
상기 정류부(100)의 출력을 평활하는 평활부(140);
상기 정류부(100)의 출력 측 양단 사이에 접속된 바이어스 전원부(150)로부터 제공되는 바이어스 전원을 받아 동작하여 스위칭부(180)에 걸리는 전압을 감안하여 일정한 스위칭용 신호를 출력하는 컨트롤부(160);
상기 컨트롤부(160)로부터 제공되는 스위칭용 신호에 따라 상기 정류부(100)의 출력을 일정하게 스위칭하는 스위칭부(180);
복수의 션트저항(R14, R15, R16, R17)이 병렬로 연결되어 상기 스위칭부(180)에 흐르는 전류를 감지하여 이 전류에 대응하는 전압을 검출해서 상기 컨트롤부(160)로 제공하여 상기 컨트롤부(160)가 출력을 조절하도록 하는 출력 조절부(170);
다이오드(D7) 및 직렬 인덕터(L1, L2)에 의한 벅 컨버터(BUCK CONVERTER) 회로를 사용하여 상기 스위칭부(180)의 출력을 필터링 하는 출력필터(190); 및
상기 출력필터(190)의 출력을 평활하여 LED램프용 직류를 출력하는 출력부(200);
를 포함하는 것을 특징으로 한다.
상기 용량성 부하(130)는 두 개의 캐패시터(C1, C3)가 직렬 연결된 것을 특징으로 한다.
상기 바이어스 전원부(150)는 상기 정류부(100)의 출력 측 양단 위에서 아래로 저항(R7, R8, R9)이 직렬 접속되고 상기 저항(R8, R9)의 접점으로부터 바이어스 전원을 제공하는 것을 특징으로 한다.
본 발명은, 컨버터 내장형 LED램프의 전원구동장치가 형광램프용 안정기의 출력단자에 형광램프 대체용으로 장착되어 전원구동에 따른 발열을 최소화하고 전원구동에 따른 과전압 보호기능을 설정하여 안전하게 전원구동을 하도록 하기 때문에, 이미 설치된 형광램프용 안정기를 이용하여 컨버터 내장형 LED램프를 안전하게 사용할 수 있게 되는 효과가 있다.
도 1은 종래의 기술에 따른 전자식 안정기의 일 실시 예를 나타낸 회로도이다.
도 2는 본 발명에 따른 컨버터 내장형 LED램프의 전원구동장치의 일 실시 예를 나타낸 회로도이다.
이하, 첨부된 도면을 참조하여 본 발명에 따른 실시 예를 상세히 설명하면 다음과 같다.
도 2는 본 발명에 따른 컨버터 내장형 LED램프의 전원구동장치의 일 실시 예를 나타낸 회로도로, 정류부(100), 입력전압 감지부(110), 차단부(120), 용량성 부하(130), 평활부(140), 바이어스 전원부(150), 컨트롤부(160), 출력 조절부(170), 스위칭부(180), 출력필터(190) 및 출력부(200)로 구성된다. 이때 CN1은 제1 입력단자이고 CN2는 제2 입력단자이며, FUSE1은 제1 퓨즈이고 FUSE2는 제2 퓨즈이며, CN3은 출력단자이다.
이와 같은 본 발명을 상세히 보면 다음과 같다.
도 2에 있어서, 먼저 형광램프용 안정기의 출력단자에 구비된 4개 단자를 통해 교류가 제공된다.
한편, 도 1과 같은 전자식 안정기의 출력단자(62)에 구비된 4개 단자 중에는 커패시터(C4) 커플링이 연결되어 있으며, 이 4개 단자에 형광램프를 연결한다. 이때 형광램프는 방전등으로서 커패시터의 역할을 함에 따라 두 개의 커패시터(C4, 형광램프의 커패시터)가 직렬 연결되어 출력부하로 작용하게 된다.
도 1과 같은 전자식 안정기의 출력단자(62)를 통한 출력전압은 커패시터(C4)와 도 2의 입력단에 있는 용량성 부하(130)인 커패시터(C1, C3)와 직렬로 커플링이 없을 경우 통상적으로 130V 피크투피크(peak to peak)이고 커패시터(C1, C3)의 커플링을 연결하는 경우 260V 피크투피크로, 출력전압이 두 배 가까이 상승하여 전력변환효율과 역률이 좋아지지만 단점도 있다.
즉, 전자식 안정기의 출력단자(62)에 접속하는 컨버터 내장형 LED램프의 전원구동장치가 고장이 나거나 복수의 LED램프 중 하나만 단선되어도 부하상태의 저항이 커지거나 무한대가 된다. 예로, 전자식 안정기의 출력전압은 무부하 시 무려 600~650V까지 상승한다.
이와 같은 과전압에 대한 보호기능은 아래의 차단부(120) 및 차단부(120) 관련 동작 등을 통해 설명하기로 한다.
정류부(100)는 출력단자에 구비된 4개 단자 중 2개 단자를 단락시켜 하나의 입력선으로 접속하고 다른 2개 단자는 다른 두 개의 입력선으로 각각 접속하여 총 세 개의 입력선을 통해 제공되는 교류를 정류한다.
입력전압 감지부(110)는 정류부(100)의 출력전압을 두 개의 저항(R1, R2)으로 직렬 연결하여 분압하고 두 개의 저항(R1, R2) 접점을 저항(R3)을 통해 포토커플러(PH1)의 발광부에 접속시켜 무부하 상태 시 정류부(100)의 출력전압이 일정 전압 이상으로 됨에 따라 포토커플러(PH1)의 수광부는 단락되어 차단부(120)에 구비된 릴레이(RL1)가 온되어 구동되도록 한다.
차단부(120)는 과전압 시 회로의 고장 및 화재를 방지하기 위한 것으로, 수광부가 단락되는 경우 구비된 릴레이(RL1)의 B접점을 구동시켜 정류부(100)와 용량성 부하(130)의 연결을 차단해서 정류부(100)의 출력전압이 줄어들도록 한다. 이때 용량성 부하(130)는 두 개의 캐패시터(C1, C3)가 직렬 연결됨으로써 정류부(100)의 전압은 2배로 상승하여 본 발명에 따른 "컨버터 내장형 LED램프의 전원구동장치"의 효율을 상승시키고 입력전원의 역률도 개선시켜 본 발명에 따른 "컨버터 내장형 LED램프의 전원구동장치"가 안정적으로 동작하도록 한다.
즉, 차단부(120)의 릴레이(RL1)는 한 번 온되면 병렬로 연결된 A접점에 의해 계속 차단된다. 이는 부하 상황에 따라 릴레이(RL1)의 온-오프(on-off)가 계속되는 히스테리시스 오작동을 방지하기 위함이다. 릴레이(RL1)가 차단되어 B접점에 연결된 용량성 부하(130)를 끊어 안정기에서 나오는 출력전압을 반으로 줄여 이에 관련된 회로가 단선되거나 화재로 이어지는 것을 방지할 수 있다. 이때 용량성 부하(130)에 구비된 커패시터(C1, C3)는 부하 역할을 함에 따라 발열하기 때문에 이 발열을 방지하기 위해 2개로 분산하여 구성하는 것이 좋다.
평활부(140)는 정류부(100)의 출력을 평활한다. 이때 커패시터(C4, C5)는 평활용이고 커패시터(C6)는 잡음제거용이며, 저항(R6)은 전원이 꺼질 경우 방전용이다.
컨트롤부(160)는 정류부(100)의 출력 측 양단 사이에 접속된 바이어스 전원부(150)로부터 제공되는 바이어스 전원을 받아 동작하는 컨트롤러(U1)('9910'이라는 훼어차일드 밴더의 제품)를 사용하여 스위칭부(180)에 걸리는 전압을 감안하여 일정한 스위칭용 신호를 출력한다. 이때 바이어스 전원부(150)는 정류부(100)의 출력 측 양단 위에서 아래로 저항(R7, R8, R9)이 직렬 접속되고 저항(R8, R9)의 접점으로부터 컨트롤러(U1) 동작용 바이어스 전원을 제공한다.
즉, 바이어스 전원부(150)는 과전압이나 저 전압일 때 출력을 차단하는 센서 역할도 하기 위한 분압회로, 통상적으로 분압저항(R7, R8)만 연결되지만 본 발명에서는 저항(R9)을 연결하여 설정치 이상의 전압으로 상승하지 않도록 보호한다.
이와 같이 용량성 부하(130)는 두 개의 캐패시터(C1, C3)가 직렬 연결될 경우 두 개의 캐패시터(C1, C3)가 연결되어 전압이 2배가 된 상태에서 부하인 LED램프의 단선이 발생하거나 평활부(140) 뒷단의 고장이 발생할 경우 평활부(140)의 전압은 600V 이상이 되어 평활부(140)의 전해 캐패시터(C4, C5)의 최대허용전압 400V를 넘어서 파손되거나 발열 또는 폭발하게 된다.
이런 폭발이나 화재가 생기지 않도록 정류부(100) 및 평활부(140)의 전압을 상시로 감지하는 입력전압 감지부(110)와 차단부(120)의 릴레이(RL1)에 의해 두 개의 캐패시터(C1, C3)를 단선시켜 정류부(100) 및 평활부(140)의 전압을 300V정도로 낮추어 전해 캐패시터(C4, C5)의 최대허용전압 400V의 아래로 도달하도록 해서 파손이나 폭발을 방지한다.
이때 차단부(120)의 릴레이(RL1)는 정상동작을 할 경우 B접점에 의해 두 개의 캐패시터(C1, C3)를 연결하고 비상시 차단하므로 정상동작 시 릴레이(RL1) 코일에 흐르는 전류는 '0'이므로 불필요한 소비 전력손실을 줄여 효율을 상승시킨다.
스위칭부(180)는 컨트롤부(160)로부터 제공되는 스위칭용 신호에 따라 정류부(100)의 출력을 일정하게 스위칭한다. 즉, 스위칭부(180)는 반도체 스위치(FET1)에 의해 펄스를 생성하고 전류감지의 오차만큼 펄스폭이 커지거나 작아져서 출력을 일정하게 정전류 제어를 한다.
출력 조절부(170)는 발열과 작은 저항값 때문에 복수의 션트저항(R14, R15, R16, R17)이 병렬로 연결되어 스위칭부(180)의 반도체 스위치(FET1)에 흐르는 전류를 감지하여 이 전류에 대응하는 전압을 검출해서 컨트롤부(160)로 제공하여 컨트롤부(160)가 출력을 조절하도록 한다.
즉, 출력 조절부(170)는 감지된 전류를 전압으로 검출해서 컨트롤러(U1)의 2번 핀으로 제공하고 기준전압을 7번 핀으로 제공한다. 이때 7번 핀에 연결된 볼륨(VR1)은 출력전류의 크기를 조절하는 가변저항기이다.
출력필터(190)는 다이오드(D7) 및 직렬 인덕터(L1, L2)에 의한 벅 컨버터 회로를 사용하여 스위칭부(180)의 출력을 필터링 한다. 이때 직렬 인덕터(L1, L2)를 사용함에 따라 발열을 줄일 수 있다.
출력부(200)는 출력필터(190)의 출력을 평활하여 LED램프용 직류를 단자 두 개를 구비한 출력단자(CN3)를 통해 출력한다.
이와 같은 본 발명은 컨버터 내장형 LED램프의 전원구동장치가 형광램프용 안정기의 출력단자에 형광램프 대체용으로 장착되어 전원구동에 따른 발열을 최소화하고 전원구동에 따른 과전압 보호기능을 설정하여 안전하게 전원구동을 하도록 하기 때문에, 이미 설치된 형광램프용 안정기를 이용하여 컨버터 내장형 LED램프를 안전하게 사용할 수 있게 되는 장점이 있다.
이상에서 본 발명에 대한 기술사상을 첨부도면과 함께 서술하였지만 이는 본 발명의 바람직한 실시 예를 예시적으로 설명한 것이지 본 발명을 한정하는 것은 아니다. 또한, 이 기술분야의 통상의 지식을 가진 자라면 누구나 본 발명의 기술사상의 범주를 이탈하지 않는 범위 내에서 다양한 변형 및 모방이 가능함은 명백한 사실이다.
100 : 정류부
110 : 입력전압 감지부
120 : 차단부
130 : 용량성 부하
140 : 평활부
150 : 바이어스 전원부
160 : 컨트롤부
170 : 출력 조절부
180 : 스위칭부
190 : 출력필터
200 : 출력부

Claims (3)

  1. 형광램프용 안정기의 출력단자에 구비된 4개 단자를 통해 제공되는 교류를 받아 LED램프용 직류로 변환하는 컨버터 내장형 LED램프의 전원구동장치로서,
    상기 4개 단자 중 2개 단자를 단락시켜 하나의 입력선으로 접속하고 다른 2개 단자는 다른 두 개의 입력선으로 각각 접속하여 상기 교류를 정류하는 정류부(100);
    상기 정류부(100)의 출력전압을 두 개의 저항(R1, R2)으로 직렬 연결하여 분압하고 상기 두 개의 저항(R1, R2) 접점을 저항(R3)을 통해 포토커플러(PH1)의 발광부에 접속시켜 무부하 상태 시 상기 정류부(100)의 출력전압이 일정 전압 이상으로 됨에 따라 상기 포토커플러(PH1)의 수광부는 단락되어 차단부(120)에 구비된 릴레이(RL1)가 구동되도록 하는 입력전압 감지부(110);
    상기 수광부가 단락되는 경우 구비된 릴레이(RL1)의 B접점을 구동시켜 상기 정류부(100)와 용량성 부하(130)의 연결을 차단해서 상기 정류부(100)의 출력전압이 줄어들도록 하는 차단부(120);
    상기 정류부(100)의 출력을 평활하는 평활부(140);
    상기 정류부(100)의 출력 측 양단 사이에 접속된 바이어스 전원부(150)로부터 제공되는 바이어스 전원을 받아 동작하여 스위칭부(180)에 걸리는 전압을 감안하여 일정한 스위칭용 신호를 출력하는 컨트롤부(160);
    상기 컨트롤부(160)로부터 제공되는 스위칭용 신호에 따라 상기 정류부(100)의 출력을 일정하게 스위칭하는 스위칭부(180);
    복수의 션트저항(R14, R15, R16, R17)이 병렬로 연결되어 상기 스위칭부(180)에 흐르는 전류를 감지하여 이 전류에 대응하는 전압을 검출해서 상기 컨트롤부(160)로 제공하여 상기 컨트롤부(160)가 출력을 조절하도록 하는 출력 조절부(170);
    다이오드(D7) 및 직렬 인덕터(L1, L2)에 의한 벅 컨버터 회로를 사용하여 상기 스위칭부(180)의 출력을 필터링 하는 출력필터(190); 및
    상기 출력필터(190)의 출력을 평활하여 LED램프용 직류를 출력하는 출력부(200);
    를 포함하되,
    상기 용량성 부하(130)는 두 개의 캐패시터(C1, C3)가 직렬 연결된 것을 특징으로 하는 컨버터 내장형 LED램프의 전원구동장치.
  2. 청구항 1에 있어서,
    상기 바이어스 전원부(150)는 상기 정류부(100)의 출력 측 양단 위에서 아래로 저항(R7, R8, R9)이 직렬 접속되고 상기 저항(R8, R9)의 접점으로부터 바이어스 전원을 제공하는 것을 특징으로 하는 컨버터 내장형 LED램프의 전원구동장치.
  3. 삭제
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KR1020150071621A KR101580666B1 (ko) 2015-05-22 2015-05-22 컨버터 내장형 led램프의 전원구동장치

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Citations (4)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP2002043078A (ja) * 2000-07-26 2002-02-08 Matsushita Electric Works Ltd 無電極放電灯点灯装置
KR100949087B1 (ko) * 2008-10-25 2010-03-22 테크룩스 주식회사 엘이디 조명장치
KR20120130905A (ko) * 2011-05-24 2012-12-04 테크룩스 주식회사 직관형 엘이디 램프 조명장치
JP5266594B1 (ja) * 2012-10-25 2013-08-21 株式会社エム・システム技研 Ledランプ、そのledランプを含む照明装置、及び、ledランプの電流制御方法

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