KR101590045B1

KR101590045B1 - 엘이디 등기구 정전류 제어장치

Info

Publication number: KR101590045B1
Application number: KR1020150074239A
Authority: KR
Inventors: 고응진
Original assignee: (주)비츠로
Priority date: 2015-05-27
Filing date: 2015-05-27
Publication date: 2016-01-29

Abstract

본 발명은 엘이디 등기구 정전류 제어장치에 있어서, 브리지 정류회로로 구성되어 교류를 직류로 변환하는 전압정류부와; 정전류IC(IC1) 및 MOSFET 트랜지스터(Q1)로 구성되어 전압정류부에서 출력되는 전류를 인가받아 정전류를 출력하고, MOSFET 트랜지스터(Q1)의 소스(Source)와 MOSFET 트랜지스터(Q1)의 소스 사이에 병렬 연결된 저항(R4, R5, R6)이 구성되고, 정전류IC(IC1)의 VS 단자와 발진부 사이에 연결되는 저항(R10)이 구성되고, 정전류부는 정전류IC(IC1)의 COMI 단자와 발진부 사이에 연결되는 콘덴서(C7)와, 정전류IC(IC1)의 HV 단자와 전해콘덴서(C6) 사이에서 발진부(5)에 순차 직렬 연결된 저항(R11) 및 다이오드(D1)가 구성되는 정전류부와; 정전류부의 전류를 인가받고 정전류IC(IC1)에서 발생되는 고주파의 전자방해잡음(EMI)을 제거하는 인덕터(L4)로 구성된 발진부와; 콘덴서(C9), 저항(R12) 및 인덕터(L5)로 구성되어 발진부에서 인가된 전류를 정전압 및 정전류로 출력하는 미세전압전류부로 구성되어; 정전류IC(IC1)가 외부로부터 인가된 스위칭 모드 파워 서플라이(SMPS) 전원 전압을 이용하여 엘이디에 일정 크기의 정전류를 공급하고, 역전류방지부에 의하여 고주파 대역의 공통 모드의 노이즈가 억제되고 브리지 정류회로에서 돌입되는 역전류가 접지로 바이패스(By-Pass)되는 등의 효과가 있다.

Description

엘이디 등기구 정전류 제어장치 {Static Current Regulation Apparatus for Light Emitting Diode Lamp}

본 발명은 엘이디 등기구 정전류 제어장치에 관한 것으로서, 구체적으로는 정전류IC에서 MOSFET 트랜지스터(Q1)에 흐르는 전류를 제어하여 정전류가 흐르게 하고, 고주파 대역의 공통 모드의 노이즈를 억제하고, 브리지 정류회로에서 돌입되는 역전류가 접지로 바이패스(By-Pass)하고, 직류레벨을 안정화된 전류를 엘이디에 공급하는 엘이디 등기구 정전류 제어장치에 관한 것이다.

발광다이오드(LED: Light Emitting Diode) 관련 기술이 급속히 발전함에 따라, 청색 엘이디와 형광체를 이용하여 백색광을 방출하는 백색 엘이디가 등장하게 되었는데, 이러한 백색 엘이디는 기존의 조명 광원에 비해 극소형이며, 소비전력이 적고, 수명이 반영구적이며, 자외선과 같은 유해파 방출이 없고, 수은 및 방전가스를 사용하지 않는 환경친화적인 조명광원으로, 기존의 조명 광원을 대체할 수 있는 유력한 수단으로 각광받고 있다.

최근 저탄소 녹색성장시대가 도래함에 따라 국제적으로 녹색환경운동이 전개되고 있으며 이러한 국제적인 추세에 발맞추어 한국 정부에서도 녹색성장 5개년 계획을 수립하여 적극적으로 지원하고 있는 실정이다.

이러한 저탄소 녹색성장 부문 중에서 조명 분야는 엘이디(LED)가 광전환효율이 높고 수은을 사용하지 않으며 이산화탄소 배출이 낮아 저탄소 녹색성장의 트렌드에 부합하는 제품으로 각광을 받고 있다.

상기 엘이디는 일반 조명등, 건물 장식등, 무드(mood)등, 차량등, 교통 신호등, 실내 및 실외 전광판, 유도등, 경고등, 각종 보안장비용 광원, 살균 또는 소독용 광원 등에 폭넓게 활용되고 있다.

일반적으로 엘이디 조명 기기는 교류를 직류로 변환시켜 일정한 전압을 바탕으로 공급되는 전류를 변화시켜 엘이디의 밝기 조절이 가능하도록 이루어져 있어서 주요한 조명기기로서 널리 이용되고 있다.

종래기술의 등록실용신안공보 제20-0405272호의 엘이디 전구의 전원 제어장치를 도 1 및 도 2에 의하여 살펴보면,

전류가 흐르면 점등되어 빛을 발생하는 다수의 엘이디들(LED1∼LED4)과 다수의 엘이디(LED1∼LED4)들 각각에 직렬로 연결된 다수의 저항들(RE1∼RE4)로 구성된 발광부(50)와, 상기 엘이디(LED1∼LED4)에 전원을 공급하기 위한 직류 또는 교류전압이 인가되는 전원공급부(10)와, 상기 전원공급부(10)로 공급되는 공급전압(Vin)을 수신하여 수신된 공급전압(Vin)을 직류전압(Vdc)으로 변환시켜 출력하는 정류부(20)와, 상기 정류부(20)의 출력인 직류전압(Vdc)을 수신하여 스위칭제어신호(SC)에 따라 온 또는 오프되며 온 될 때 상기 정류부의 직류전압을 제1노드로 출력하는 스위칭부(SW)와, 한 단자가 제1노드(N1)에 연결되고 다른 단자가 출력노드(NO)에 연결된 코일(L)과 한 단자가 출력노드(NO)에 연결되고 다른 단자가 접지전압(Vss)에 연결된 캐피시터(C)로 구성되어 출력노드(NO)에 리플성분이 제거된 정전압(Vcc)을 출력하는 필터부(37)와, 제1저항(Ra)과 제2저항(Rb)으로 구성되며 제1저항(Ra)의 한 단자는 출력노드(NO)에 연결되고 제1저항(Ra)의 다른 단자는 제2저항(Rb)의 한 단자와 연결되어 분배전압(Va)을 출력하며 제2저항(Rb)의 다른 단자는 접지전압(Vss)에 연결된 분배부(39)와, 기준전압(Vref)과 분배전압(Va)을 수신하여 분배전압(Va)이 변화되면 그 변화되는 양에 따른 편차신호(DL)를 출력하는 편차발생부(33) 및 삼각파발생부(31)로부터 출력되는 삼각파신호(T)와 편차신호(DL)를 비교하여 편차신호(DL)에 따라 듀티가 상이한 스위칭제어신호(SC)를 출력하는 비교부(35)로 구성되어 일정한 전압을 갖는 정전압(Vcc)을 출력하는 정전압발생부(30);및 상기 정전압발생부(30)의 출력인 정전압(Vcc)을 수신하여 전류미러회로를 사용한 정전류원부(41)와 출력부(43)로 구성되며, 정전류원부(41)는 일반적으로 사용되는 전류미러회로로 구성된 2개의 N채널 모스트랜지스터들인 제1, 제2모스트랜지스터들(M1,M2)과 2개의 P채널 모스트랜지스터들인 제3,제4모스트랜지스터들(M3,M4)로 구성되고, 공급전압으로 정전압(Vcc)이 입력되어 제1모스트랜지스터(M1)와 제3모스트랜지스터(M3)에 흐르는 전류에 의해 제2모스트랜지스터(M2)와 제4모스트랜지스터(M4)에 흐르는 전류가 결정되며, 출력부(43)의 제5모스트랜지스터(M5)에 흐르는 전류(Iout)는 제4모스트랜지스터(M4)에 흐르는 전류에 의해 일정한 전류값을 갖는 정전류(Iout)를 발광부(50)의 다수의 엘이디(LED1∼LED4)에 공급하는 정전류발생부(40)로 구성되어 있다.

상기 종래기술의 엘이디 전구의 전원 제어장치는 정전압발생부가 스위칭 전원회로를 사용하여 삼각파발생부, 편차발생부, 비교부, 필터부 및 분배부로 구성되어 그 구성 회로가 복잡한 문제점이 있다.

또한, 상기 종래기술은 정전류발생부가 정전류원부와 출력부로 구성되어 그 구성 회로가 복잡하면서 모스트랜지스의 수량이 많이 소요되는 문제점이 있다.

본 발명은 상기한 문제점을 해결하기 위하여 창출된 것으로서, 정전류IC에서 MOSFET 트랜지스터(Q1)에 흐르는 전류를 제어하여 일정한 정전류가 흐르게 하고, 역전류방지부를 구성하여 고주파 대역의 공통 모드의 노이즈를 억제하고 브리지 정류회로에서 돌입되는 역전류가 접지로 바이패스(By-Pass)하고, 미세전압조절부를 구성하여 직류레벨을 안정화된 전류를 엘이디에 제공하는 엘이디 등기구 정전류 제어장치를 제공함에 있다.

본 발명에 따른 엘이디 등기구 정전류 제어장치는 브리지 정류회로로 구성되어 교류를 직류로 변환하는 전압정류부와; 정전류IC(IC1) 및 MOSFET 트랜지스터(Q1)로 구성되어 전압정류부에서 출력되는 전류를 인가받아 정전류를 출력하는 정전류부와; 정전류부의 전류를 인가받고 정전류IC(IC1)에서 발생되는 고주파의 전자방해잡음(EMI)을 제거하는 인덕터(L4)로 구성된 발진부와; 콘덴서(C9), 저항(R12) 및 인덕터(L5)로 구성되어 발진부에서 인가된 전류를 정전압 및 정전류로 출력하는 미세전압전류부로 구성된다.

또한, 본 발명은 상기 정전류부가 MOSFET 트랜지스터(Q1)의 소스(Source)와 MOSFET 트랜지스터(Q1)의 소스 사이에 병렬 연결된 저항(R4, R5, R6)이 구성되고, 정전류IC(IC1)의 VS 단자와 발진부 사이에 연결되는 저항(R10)이 구성된다.

또한, 본 발명은 상기 정전류부가 정전류IC(IC1)의 COMI 단자와 발진부 사이에 연결되는 콘덴서(C7)와, 정전류IC(IC1)의 HV 단자와 전해콘덴서(C6) 사이에서 발진부(5)에 순차 직렬 연결된 저항(R11) 및 다이오드(D1)가 구성된다.

또한, 본 발명은 상기 인덕터(L4)에서 인가된 직류 전류를 충전하고 인덕터(L4)의 출력선과 접지선에 병열로 연결되는 콘덴서(C9)와, 콘덴서(C9)의 후방에 구성되면서 인덕터(L4)에서 인가된 직류 전류를 충전하고 인덕터(L4)의 출력선과 접지선에 병열로 연결되고 고전압을 바이패스(By-Pass)하는 저항(R12)으로 구성된 미세전압전류부가 구성된다.

또한, 본 발명은 상기 저항(R12)의 후방에 전원 입력선과 접지선에 구성되고 엘이디의 점등에 적합하도록 출력 전원의 직류레벨을 안정화하는 인덕터(L5)가 구성된다.

또한, 본 발명은 상기 브리지 정류회로의 출력단에 직렬 연결된 인덕터(L3)와 인덕터(L3) 후방에서 브리지 정류회로의 출력단과 접지(GND) 사이에 연결된 콘덴서(C5)가 구성된다.

또한, 본 발명은 상기 전압정류부에 입력되는 교류 전원에 순차 병렬로 구성되는 콘덴서(C3) 및 콘덴서(C4)로 구성되고 콘덴서(C3) 및 콘덴서(C4) 사이가 접지된다.

본 발명에 의한 엘이디 등기구 정전류 제어장치는 정전류IC(IC1)가 외부로부터 인가된 스위칭 모드 파워 서플라이(SMPS) 전원 전압을 이용하여 엘이디에 일정 크기의 정전류를 공급하는 효과가 있다.

또한, 본 발명은 콘덴서(C3) 및 콘덴서(C4)로 구성되고 콘덴서(C3) 및 콘덴서(C4) 사이가 접지된 역전류방지부에 의하여 고주파 대역의 공통 모드의 노이즈가 억제되고 브리지 정류회로에서 돌입되는 역전류가 접지로 바이패스(By-Pass)되는 효과가 있다.

또한, 본 발명은 전원에 순차 병렬로 구성되는 콘덴서(C9), 저항(R12)과 전원선 각각에 구성되는 인덕트(L5)로 구성된 미세전압조절에 의하여 직류레벨이 안정화된 전류를 엘이디에 제공하는 효과가 있다.

또한, 본 발명은 교류필터부의 인덕터(L1, L2)가 써지 전류를 걸러내는 필터 작용을 하여 고주파 대역의 차동 모드(Differential Mode)의 노이즈를 억제하는 효과가 있다.

또한, 본 발명은 교류필터부의 콘덴서(C1)와 콘덴서(C2)는 바리스터(VR) 또는 인덕터(LF1)가 저주파 대역의 차동 모드의 노이즈를 필터링하는 효과가 있다.

도 1: 종래기술의 엘이디 등기구 정전류 제어장치의 구성도.
도 2: 종래기술의 엘이디 전구의 전원 제어장치의 정전류 발생부의 구성도.
도 3: 본 발명 엘이디 등기구 정전류 제어장치의 블럭도.
도 4: 본 발명 엘이디 등기구 정전류 제어장치의 구성도.

본 발명의 실시예에 따른 구성 및 동작에 대하여 첨부된 도 2 내지 도 3을 참조하여 보다 상세히 설명하면 다음과 같다.

본 발명 엘이디 등기구 정전류 제어장치는 교류필터부(1), 역전류방지부(2), 전압정류부(3), 정전류부(4), 발진부(5), 미세전압전류부(6)로 구성된다.

상기 교류필터부(1)는 전류가 흐르면 점등되어 빛을 발생하는 다수의 엘이디(LED) 전구로 공급하기 위하여 전원으로부터 인가된 교류 전류에서 발생하는 순간 과전압 또는 써지(surge) 전류를 감쇄하여 엘이디 등기구 정전류 제어장치의 회로의 손상을 방지하고 주파 노이즈를 제거한다.

상기 교류필터부(1)는 입력되는 교류 전원의 어느 하나의 입력 선(AC IN1)에 구성되는 과전류보호용 퓨즈(F)와, 퓨즈(F)의 후방에 구성되고 입력되는 교류 전원(AC IN1, AC IN2)에 순차 병렬로 구성되는 과전압보호용 바리스터(VR; Varistor), 콘덴서(C1), 콘덴서(C2)와, 바리스터(VR)와 콘덴서(C1) 사이에 구성되고 교류 전원(AC IN1, AC IN2)에 각각 직렬로 구성되는 2단 인덕터(L1, L2: Inductor)와, 콘덴서(C1)과 콘덴서(C2) 사이에 구성되고 교류 전원(AC IN1, AC IN2)에 구성되는 인덕터(LF1)으로 구성된다.

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

상기 바리스터(VR)는 입력되는 교류 전원(AC IN1, AC IN2)에 병렬로 구성되어 입력되는 낙뢰 등으로 인하여 전압 서지가 발생하면 즉 교류 전원(AC IN1, AC IN2)이 일정 전압을 초과하면 저항치가 낮아져 전류를 흘려 즉, 스스로 바이패스로(By-Pass-路)가 되어 회로의 고장을 방지하게 한다.

상기 바리스터(VR)는 평소에는 저항이 높아 전류가 흐르지 않지만, 전압이 상승함에 따라 저항이 낮아져 전압 서지가 발생하는 경우 전류가 흐르게 되어 회로를 보호한다.

즉, 상기 바리스터(VR)는 정전기(ESD: Electrostatic Discharge) 또는 낙뢰 등의 서지로 인한 과전압 인입시 순간 전압을 억제하고 고압 전류를 방전하도록 구성되어 정상적인 조건에서는 저항이 무한대로 커서 설정된 일정 전압까지는 높은 저항치를 나타내다가 과전압이 인입되면 즉 설정 전압을 초과하면 저항치가 급격히 낮아져서 대전류를 흘려버려 입력되는 교류 전원(AC IN1, AC IN2)의 순간 과전압 또는 써지 전류로부터 회로를 보호한다.

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

상기 인덕터(L1, L2)는 전류의 변화량에 비례해 전압을 유도함으로써 전류의 급격한 변화를 억제하고 써지 전류를 걸러내는 필터 작용을 하여 고주파 대역의 차동 모드(Differential Mode)의 노이즈를 억제한다.

상기 콘덴서(C1)와 콘덴서(C2)는 바리스터(VR) 또는 인덕터(LF1)를 통하여 흐르는 교류 전압이 일정값 이상이 되거나 교류 전류(AC IN2)에서 입력되는 교류 전압이 일정값 이상이 되면 도통되어 저주파 대역의 차동 모드의 노이즈를 필터링한다.

상기 역전류방지부(2)는 입력되는 교류 전원(AC IN1, AC IN2) 즉 교류필터부(1)에서 인가되는 교류 전원(AC IN1, AC IN2)에 순차 병렬로 구성되는 콘덴서(C3) 및 콘덴서(C4)로 구성되고 콘덴서(C3) 및 콘덴서(C4) 사이가 접지되어 구성된다.

상기 역전류방지부(2)의 콘덴서(C3) 및 콘덴서(C4)는 고주파 대역의 공통 모드(Common Mode)의 노이즈를 억제하고, 콘덴서(C3) 및 콘덴서(C4) 사이의 접지는 전압정류부(3)의 브리지 정류회로에서 교류를 직류로 변환할 때 돌입되는 역전류가 발생하면 역전류를 접지로 바이패스(By-Pass)하여 교류필터부(1)의 회로를 보호하고 감전 또는 누전을 방지한다.

상기 전압정류부(3)는 역전류방지부(2)에서 인가된 교류 전류를 입력하여 직류 전류로 변환하며, 정류용 다이오드(D4, D5, D6, D7: Diode)로 구성된 브리지 정류회로(Bridge Rectifier)와 브리지 정류회로의 출력단에 직렬 연결된 인덕터(L3)와 인덕터(L3) 후방에서 브리지 정류회로의 출력단과 접지(GND) 사이에 연결된 콘덴서(C5)로 구성된다.

상기 브리지 정류회로가 역전류방지부(2)에서 강하된 교류 전류를 직류 전류로 정류하며, 브리지 정류회로는 다이오드(D4), 다이오드(D5)의 음극(Cathode)이 직류 전류의 +부로 구성되어 엘이디(LED) 전구의 +부(F1, LED+)에 연결되고, 다이오드(D6), 다이오드(D7)의 양극(Anode)이 직류 전류의 -부로 구성되어 엘이디(LED) 전구의 -부(F2, LED-)에 연결된다.

상기 전압정류부(3)에 공급되는 공급 전압이 직류 전압이거나 교류 전압이라도 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 인덕터(L3)는 브리지 정류회로에서 출력된 직류에 대해 전압 강하를 일으키지 않으면서 직류에 남아 있는 리플(ripple; 맥류: 脈流)을 차단하여 더욱 직류화가 되게 하며 입력되는 전류의 주파수가 높을수록 인덕터(L3)의 용량이 클수록 그 효과가 높고, 콘덴서(C5)는 직류를 축적하고 방전하여 직류화가 되게 하여 정전류부(4)의 입력 전압을 생성하고 주파수가 높을수록 콘덴서의 용량이 클수록 그 효과가 높아진다.

상기 인덕터(L3)는 브리지 정류회로에 출력되는 정류 전압을 직류 성분의 손실없이 엘이디 등기구로 전달되고 리플에 대해서는 큰 저항값으로 작용해서 엘이디 등기구로 흐르지 못하게 하고, 콘덴서(C5)는 인덕터(L3)에서 출력되는 직류 전압의 리플을 적분해서 평활화하여 출력하여 직류성을 높인다.

상기 전압정류부(3)의 정류회로에서 출력되는 정류 전압은 콘덴서(C5)의 커패시턴스(Capacitance)가 큰 경우에는 리플이 거의 존재하지 않거나 아주 작은 리플이 존재하는 직류 전압으로 되지만, 콘덴서(C5)의 커패시턴스가 작은 경우에는 큰 리플이 존재하는 직류 전압이 될 수 있고 큰 리플이 존재하는 직류 전압은 정류된 전압의 파형과 실질적으로 유사한 파형을 가지는 전압을 포함한다.

상기 정전류부(4)는 출력되는 전류 즉 전압정류부(3)에서 인가되는 전류를 검출하여 전압의 크기를 환산하여 환산된 전압과 기준 전압을 비교하여 그 차이를 보상한 전압을 출력하여 정전류IC(IC1) 이후의 회로에 향상 전류의 세기가 일정하게 하여 엘이디를 정전류에 의하여 점등되게 한다.

상기 정전류부(4)는 스위칭부가 구성되며 스위칭부는 직렬로 연결된 MOSFET 트랜지스터(Q1) 및 스위칭 저항(R4, R5, R6)을 구성되며 OSFET 트랜지스터(Q1)는 게이트 제어신호에 응답하여 동작한다.

상기 정전류부(4)는 전압정류부(3) 및 발진부(6)에 연결되어 인가되는 전류에 따라 MOSFET 트랜지스터(Q1)의 턴-온 또는 턴-오프를 동적으로 제어하고 전압정류부(3)에서 인가되는 전류의 량에 상관없이 엘이디 등기구로 정전류가 도통되도록 하는 정전류IC(IC1)와, 전압정류부(3)의 출력선에 구성되어 전압정류부(3)에서 인가되는 소정의 전류만을 인가하는 저항(BE1)과, 저항(BE1)에서 도통된 전압을 분활하여 정전류IC(IC1)에 인가하고 정전류IC(IC1)의 HV(High Voltage) 단자에 직렬로 연결된 저항(R1, R2)과, 드레인(Drain)이 저항(BE1)과 연결되고 게이트(Gate)가 정전류IC(IC1)의 Gate(PWM Signal Output) 단자와 연결되고 소스(Source)가 정전류IC(IC1) 및 발진부(5)와 연결된 MOSFET 트랜지스터(Transister: Q1)가 구성된다.

또한, 상기 MOSFET 트랜지스터(Q1)에 게이트(Gate)와 정전류IC(IC1)의 Gate 단자 사이에 직병렬로 연결된 저항(R3) 및 다이오드(D2), MOSFET 트랜지스터(Q1)의 소스(Source)와 정전류IC(IC1)의 CS(Current Sense) 단자에 병렬 연결된 저항(R7), MOSFET 트랜지스터(Q1)의 소스(Source)에 병렬 연결된 저항(R4, R5, R6), 저항(R7)과 저항(R4, R5, R6)의 사이에서 엘이디(F2: LED-)에 연결된 다이오드(D3), 저항(R2)과 정전류IC(IC1)의 HV 단자 사이에서 발진부(5)에 연결되는 콘덴서(C6), 정전류IC(IC1)의 VS(Volatage Sense) 단자와 발진부(5)에 연결되는 저항(R10), 정전류IC(IC1)의 COMI(Constant Current Loop Compensation) 단자와 발진부(5)에 연결되는 콘덴서(C7), 정전류IC(IC1)의 VS 단자와 발진부(5)에 순차 직렬 연결된 저항(R9, R8), 저항(R2) 즉 정전류IC(IC1)의 HV 단자와 전해콘덴서(C6) 사이에서 발진부(5)에 순차 직렬 연결된 저항(R11) 및 다이오드(D1)으로 구성된다.

상기 정전류IC(IC1)는 외부로부터 인가된 스위칭 모드 파워 서플라이(SMPS: Switching Mode Power Supply) 전원 전압을 이용하여 엘이디에 일정 크기의 정전류를 공급하고 보다 효율적인 구동을 위해 펄스 폭 변조(PWM: Pulse Width Modulation)방식으로 구동된다.

상기 정전류부(4)의 정전류IC(IC1)는 펄스 폭 변조를 통해 소정의 듀티비(Duty Ratio)로 직류전압을 출력함으로써 MOSFET 트랜지스터(Q1)를 스위칭하여 손실 없는 전원이 엘이디로 인가되게 한다.

상기 정전류IC(IC1)는 내부에 구비된 펄스 폭 변조회로는 비교회로의 펄스 폭 제어신호와 발진회로에서 생성되는 톱니 파형에 기초하여 MOSFET 트랜지스터(Q1)를 온(ON) 오프(OFF) 구동하기 위한 게이트(Gate) 전압을 일정 듀티 비로 출력하고, 이에 따른 MOSFET 트랜지스터(Q1)의 온 오프 작용 시에 소스 단자로부터 저항(R4, R5, R6)에 의해 제한되는 피이드 백 신호를 저항(R7)을 통하여 정전류IC(IC1)의 비교회로로 인가하여 엘이디로 출력되는 전류가 일정하게 유지되도록 하고 MOSFET 트랜지스터(Q1)를 온(ON) 오프(OFF) 구동시키게 된다.

상기 저항(R1) 및 저항(R2)은 분압 저항으로 구성되어 전압정류부(3)에서 인가되는 전압을 분압하여 전압정류부(3)에서 인가된 전원이 일정 크기에 도달한 경우에 도통되어 일정 크기 이상의 전원을 정전류IC(IC1)로 인가하여 정전류IC(IC1)가 구동되게 하고 전원 전압의 변동에도 항상 일정한 정전류를 정전류IC(IC1)에 공급하고, 정전류IC(IC1)의 Gate 단자는 정전류IC(IC1)의 내부계층의 출력 드라이버로 사용 즉 제어용 신호를 저항(R3) 및 다이오드(D2)를 통하여 MOSFET 트랜지스터(Q1)의 게이트를 출력한다.

상기 저항(R3) 및 다이오드(D2)는 MOSFET 트랜지스터(Q1)에서 게이트 전압을 피드백시켜 MOSFET 트랜지스터(Q1)를 구동시키고, 저항(R7)은 전류 센서 저항으로 작용하며 MOSFET 트랜지스터(Q1)의 소스에서 드레인으로 흐르는 전류가 소정 전류 이하일 경우 통과시켜 정전류IC(IC1)로 피드백을 계속하여 MOSFET 트랜지스터(Q1)의 게이트 압력이 일정하게 하여 일정한 정전류가 출력되게 한다.

상기 저항(R10)은 정전류를 위하여 정전류IC(IC1)에서 출력되는 전압과 충전 시간 등의 정보를 감지하고, 저항(R8, R9)는 인덕터(L4)에서 출력되는 소정의 전류를 통과시켜 정전류IC(IC1)의 게이트 전압을 보상하고, 저항(R4, R5, R6)은 정전류IC(IC1)에서 출력되는 전류 통과시켜 MOSFET 트랜지스터(Q1)의 소스로 공급한다.

상기 저항(R4, R5, R6)은 정전류IC(IC1)에서 인가된 직류 전류를 정전류IC(IC1)의 소스 전류로 도통되게 하고 저항(R4)을 주축으로 저항(R5) 및 저항(R5)를 사용하여 각 저항에 합당한 전류 값을 통과시킨다.

상기 콘덴서(C7)는 충전과 방전하여 정전류 회로의 전압을 보상하고, 전해콘덴서(C6)는 저항(R2) 또는 HV 단자에서 인가되는 전류를 축적하고 하여 소정의 전압이 되면 도통되어 발진부(5) 및 스위칭부로 공급하고, 저항(R11) 및 다이오드(D1)은 인덕터(L4)에서 출력되는 소정의 전류를 통과시켜 정전류IC(IC1) ㄸ는 전해콘덴서(C6)로 피드백하여 인덕터(L4)에서 소정 이하의 전류가 인가되는 경우에 보상하여 정전류IC(IC1)가 구동되게 한다.

상기 정전류IC(IC1)는 저항(R7)이 입력되는 전류값으로 MOSFET 트랜지스터(Q1)을 통하여 흐르는 전류를 검출하고 검출된 전류값을 출력하며 저항(R7)으로부터 입력되는 값을 모니터링하고 입력된 값이 미리 설정된 기준 값에 미달하는 경우에는 MOSFET 트랜지스터(Q1)의 게이트 전압(VGS)을 크게 하여 전류의 흐름이 증가되게 한다.

상기 정전류IC(IC1)는 전압정류부(3)로부터 인가되는 전류의 전압 크기를 판단하여 판단된 전압의 크기에 따라 스위칭부(4)의 MOSFET 트랜지스터(Q1)의 게이트 전압을 제어하여 정전류가 흐르도록 한다.

상기 MOSFET 트랜지스터(Q1)의 소스와 드레인(Drain) 간에는 게이트에 전압을 가하지 않아도 전류가 흐르게 되나 게이트에 - 전압을 걸면 전류 흐름이 감소하고 게이트에 + 전압을 걸면 전류 흐름이 증가하게 되어 정전류부(4)의 정전류IC(IC1)에서 게이트 전압(VGS)을 제어하여 드레인과 소스 사이의 전류를 제어하여 정전류가 된다.

상기 MOSFET 트랜지스터(Q1)는 정전류IC(IC1)로부터 입력되는 스위치 제어신호에 따라 턴-온 또는 턴-오프 될 수 되는 금속 산화막 반도체 전계효과 트랜지스터(MOSFET: Metal-Oxide-Semiconductor Field Effect Transister)로 구성되어 정전류IC(IC1)의 제어에 따라 MOSFET 트랜지스터(Q1)를 통하여 흐르는 전류를 미리 설정된 정전류 값으로 정전류 제어한다.

상기 발진부(5)는 정전류부(4)와 미세전압전류부(6) 사이에 구성되고 정전류부(4)의 출력선에 구성되어 적정 전압의 전류가 미세전압전류부(6)로 인가되게 하는 인덕터(L4)로 구성되고, 인덕터(L4)는 정전류IC(IC1)에서 전류 출력시에 발생되는 고주파의 전자방해잡음(EMI)을 제거하고 전압을 축적하고 축적된 전압이 소정 값이되면 통과되게 하여 미세전압전류부(6)로 도통되게 한다.

상기 미세전압전류부(6)는 발진부(5)의 후방 즉 발진부(5)와 엘이디 어레이 사이에 구성되고 콘덴서(C9)와 저항(R12)이 전원 입력선과 접지선에 순차 병렬로 구성되고 저항(R12)의 후방에 전원 입력선과 접지선에 인덕터(L5)가 구성되어 다수개의 엘이디로 구성된 엘이디 등기구의 점등에 적합하도록 출력 전원의 직류레벨을 안정화한다.

상기 미세전압전류부(6)는 인덕터(L4)에서 인가된 직류 전류를 충전하고 인덕터(L4)의 출력선과 접지선에 병열로 연결되는 콘덴서(C9)와, 콘덴서(C9)의 후방에 구성되면서 인덕터(L4)에서 인가된 직류 전류를 충전하고 인덕터(L4)의 출력선과 접지선에 병열로 연결되고 고전압을 바이패스(By-Pass)하는 저항(R12)으로 구성된다.

상기 콘덴서(C9)는 인덕터(L4)에서 발생하는 노이즈 성분을 제거하고 평활화하여 방전하고, 저항(R12)은 인덕터(L4)를 통하여 입력되는 전원의 전압이 직렬로 된 다수개의 엘이디의 점등에 필요한 적정전압 이상의 고전압일 경우에 이 고전압 전류를 바이패스(By-Pass)하여 전류를 조절하여 이로 인하여 콘덴서(C9), 저항(R12) 및 인덕터(L4)로 구성된 미세전압전류부(6)에 의해 리플성분이 제거된 정전압 및 정전류가 출력되어 다수개의 엘이디의 손상을 방지한다

따라서, 상기 미세전압전류부(6)는 직류의 과전압 또는 과전류를 방지하면서 리플성분을 제거하여 직렬의 다수개 엘이디 점등의 직류레벨을 안정화한다.

상기 콘덴서(C9), 저항(R12)을 병열로 다수개로 구성하여 더 미세하게 조절할 수 있으며, 콘덴서(C9)를 다수개로 구성할 경우에는 인덕터(L4)에서 인가되는 저 직류 전류를 콘덴서(C9-₁)에서 충전되고 콘덴서(C9-₂)...콘덴서(C9-n)의 순으로 순차적으로 충전되며, 저항(R12)를 다수개로 구성할 경우에는 인덕터(L4)에서 인가되는 고전압 전류가 저항(R12-₁)에서 제한되고 저항(R12-₂)...저항(R12-n)의 순으로 순차적으로 제한되어 미세 조절되어 바이패스(By-Pass)된다.

상기 인덕터(L5)는 전류의 변화량에 비례해 전압을 유도함으로써 전류의 급격한 변화를 억제하고 써지 전류를 걸러내는 필터 작용을 하여 저주파 대역의 차동 모드의 노이즈를 억제하여 엘이디에 안정적인 전류를 공급한다.

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: 역전류방지부
3: 전압정류부 4: 정전류부
5: 발진부 6: 미세전압전류부

Claims

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엘이디 등기구 정전류 제어장치에 있어서,
브리지 정류회로로 구성되어 교류를 직류로 변환하는 전압정류부와;
정전류IC(IC1) 및 MOSFET 트랜지스터(Q1)로 구성되고, 전압정류부의 출력선과 MOSFET 트랜지스터(Q1)의 소스 사이에 병렬 연결된 저항(R4, R5, R6)이 구성되고, 정전류IC(IC1)의 VS 단자와 발진부 사이에 연결되는 저항(R10)이 구성되고, 정전류IC(IC1)의 COMI 단자와 발진부 사이에 연결되는 콘덴서(C7)와, 정전류IC(IC1)의 HV 단자와 전해콘덴서(C6) 사이에서 발진부(5)에 순차 직렬 연결된 저항(R11) 및 다이오드(D1)가 구성되어 전압정류부에서 출력되는 전류를 인가받아 정전류를 출력하는 정전류부(4)와;
정전류부(4)의 전류를 인가받고 정전류IC(IC1)에서 발생되는 고주파의 전자방해잡음(EMI)을 제거하는 인덕터(L4)로 구성된 발진부와;
콘덴서(C9), 저항(R12) 및 인덕터(L5)로 구성되어 발진부에서 인가된 전류를 정전압 및 정전류로 출력하는 미세전압전류부로 구성되어;
상기 정전류IC(IC1)가 외부로부터 인가된 전원 전압을 펄스 폭 변조(PWM: Pulse Width Modulation) 방식의 구동에 의하여 엘이디에 일정 크기의 정전류를 공급하고, 저항(R4, R5, R6)이 정전류IC(IC1)에서 인가된 전류를 MOSFET 트랜지스터(Q1)의 소스로 공급하고, 저항(R10)이 정전류IC(IC1)에서 출력되는 전압과 충전 시간 등의 정보를 감지하고, 콘덴서(C7)가 충전과 방전하여 정전류 회로의 전압을 보상하고, 저항(R11) 및 다이오드(D1)가 인덕터(L4)에서 출력되는 소정의 전류를 통과시켜 정전류IC(IC1)로 피드백하여 전압정류부(3)에서 소정 이하의 전류가 출력되는 경우에 보상하여 정전류IC(IC1)를 구동하는 것을 특징으로 하는 엘이디 등기구 정전류 제어장치.
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제3항에 있어서,
상기 인덕터(L4)에서 인가된 직류 전류를 충전하고 인덕터(L4)의 출력선과 접지선에 병열로 연결되는 콘덴서(C9)와, 콘덴서(C9)의 후방에 구성되면서 인덕터(L4)에서 인가된 직류 전류를 충전하고 인덕터(L4)의 출력선과 접지선에 병열로 연결되고 고전압을 바이패스(By-Pass)하는 저항(R12)과, 저항(R12)의 후방에 전원 입력선과 접지선에 구성되는 인덕터(L5)로 구성되어 정전압 및 정전류를 출력하여, 엘이디 등기구를 점등할 수 있는 미세전압전류부가 구성되는 것을 특징으로 하는 엘이디 등기구 정전류 제어장치.
제5항에 있어서,
상기 브리지 정류회로의 출력단에 직렬 연결된 인덕터(L3)와 인덕터(L3) 후방에서 브리지 정류회로의 출력단과 접지(GND) 사이에 연결된 콘덴서(C5)가 구성되어;
상기 인덕터(L3)는 브리지 정류회로에서 출력된 직류에 남아 있는 리플(맥류)을 차단하여 직류화가 되게 하고, 콘덴서(C5)는 직류를 축적하고 리플을 바이패스하는 것을 특징으로 하는 엘이디 등기구 정전류 제어장치.
제6항에 있어서,
상기 전압정류부에 입력되는 교류 전원에 순차 병렬로 구성되는 콘덴서(C3) 및 콘덴서(C4)로 구성되고 콘덴서(C3) 및 콘덴서(C4) 사이가 접지되어;
상기 콘덴서(C3) 및 콘덴서(C4)는 고주파 대역의 공통 모드의 노이즈를 억제하고, 브리지 정류회로에서 돌입되는 역전류가 접지로 바이패스(By-Pass)되는 것을 특징으로 하는 엘이디 등기구 정전류 제어장치.