KR101651506B1 - Dimming Type LED Lighting Device Including Element for providing Power with Electrolysis Capacitor-less - Google Patents

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KR101651506B1 KR1020160052859A KR20160052859A KR101651506B1 KR 101651506 B1 KR101651506 B1 KR 101651506B1 KR 1020160052859 A KR1020160052859 A KR 1020160052859A KR 20160052859 A KR20160052859 A KR 20160052859A KR 101651506 B1 KR101651506 B1 KR 101651506B1
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    • H—ELECTRICITY
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    • H01G—CAPACITORS; CAPACITORS, RECTIFIERS, DETECTORS, SWITCHING DEVICES OR LIGHT-SENSITIVE DEVICES, OF THE ELECTROLYTIC TYPE
    • H01G4/00—Fixed capacitors; Processes of their manufacture
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    • H—ELECTRICITY
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    • H02M1/0064—Magnetic structures combining different functions, e.g. storage, filtering or transformation
    • H05B33/0845—
    • H02M2001/0064—

Abstract

The present invention relates to a dimming type LED lighting apparatus including an electrolysis capacitor-less power supply device in which information of an input voltage on a primary side of a transformer is sensing-controlled and an input current is sensed, so that the device is driven based on an input power, thus an electrolysis capacitor on a secondary side, which is necessary for stabilizing an output voltage and a current, is removed, and therefore an overall lifespan is improved. The LED lighting apparatus having the electrolysis capacitor-less power supply device supplying power to an LED lamp includes: a voltage input unit for inputting a commercial AC voltage; a transformer connecting a primary side thereof to the voltage input unit and connecting a secondary side thereof to the LED lamp, thereby driving the LED lamp; a power transistor connected between the primary side of the transformer and an earth terminal; a noise filter installed between the transformer and the LED lamp for removing noise included in power inputted to the LED lamp; a reference voltage generating unit for generating and outputting a reference voltage from the commercial AC voltage inputted through the voltage input unit; and a switching control unit for driving the power transistor by receiving the reference voltage generated from the reference voltage generating unit.

Description

전해 캐패시터 레스 전원 공급장치를 구비한 디밍형 LED 조명장치{Dimming Type LED Lighting Device Including Element for providing Power with Electrolysis Capacitor-less}[0001] The present invention relates to a dimming type LED lighting device having an electrolytic capacitor-less power supply device,

본 발명은 전해 캐패시터 레스 전원 공급장치를 구비한 디밍형 LED 조명장치에 관한 것으로, 특히 전해 캐패시터를 삭제하여 수명을 향상시키도록 한 전해 캐패시터 레스 전원 공급장치를 구비한 디밍형 LED 조명장치에 관한 것이다.The present invention relates to a dimming-type LED lighting apparatus having an electrolytic capacitor-less power supply, and more particularly, to a dimming-type LED lighting apparatus having an electrolytic capacitorless power supply apparatus for eliminating an electrolytic capacitor to improve lifetime .

일반적으로, 교류 전원 공급 장치(AC Power Supply)에는 스위칭 모드 전원 공급(Switching Mode Power Supply: SMPS) 방식과 선형 전원 공급(Linear Power Supply) 방식이 있는데, 가전, 컴퓨터, 통신 기기 등 대부분의 분야에서 SMPS 방식이 주로 사용되고 있다.Generally, the AC power supply has a switching mode power supply (SMPS) and a linear power supply. In most fields such as home appliances, computers, and communication devices, SMPS system is mainly used.

최근에는 LED(Light Emitting Diode) 조명의 수요가 급격히 늘면서 SMPS 장치를 이용한 LED 조명도 널리 개발되고 있다.In recent years, the demand for LED (Light Emitting Diode) lighting has been rapidly increasing, and LED lighting using SMPS devices has been widely developed.

이러한 LED는 구동 전압(Vf)이 낮아서 구동 전류(If)를 크게 하여야 고 출력의 조명 기기를 만들 수 있고, 또한 조명기기는 플리커(Flicker)가 적어야 좋은 조명이 되므로 출력단에 용량이 큰 캐패시터를 사용하여야 한다.The driving voltage (Vf) of the LED is low and the driving current (If) must be increased to make a lighting device having a high output. Further, since a lighting device requires less flicker, a large capacity capacitor shall.

그런데, LED는 소비 전력의 15% 정도가 빛으로 바뀌고 나머지 85% 정도는 열로 바뀌어 주변 온도를 급격히 높이게 된다.By the way, 15% of the power consumption of the LED turns into light, and the remaining 85% turns into heat, which rapidly increases the ambient temperature.

또한, 비교적 작은 크기의 조명 기기 내에 LED와 SMPS와 같은 전원 회로를 함께 실장해야 하는 제약이 있어 LED와 전원 회로에서 발생되는 열로 인해 전원 회로 및 LED에 불량이 발생하며, 최근 미국, 일본 등에서 이로 인한 화재 및 감전 사고 등으로 리콜(Recall)이 잇따르고 있는 실정이다.In addition, there is a restriction that a power supply circuit such as an LED and a SMPS must be mounted together in a relatively small-sized lighting apparatus, resulting in a defect in the power supply circuit and LED due to heat generated by the LED and the power supply circuit. Recalls are continuing due to fire and electric shock accidents.

또한, 전술한 발열로 인하여 LED의 수명은 약 35,000 시간인데 반해 SMPS의 수명은 20,000 시간도 되지 않는 경우가 많으며, 미국 에너지국(Department of Energy: DOE)의 2012년도 보고서에 따르면 미국 내 판매되고 있는 LED 조명의 약 1/4 가량이 1,000 시간 이내에 고장 난다는 문제점이 있으며, 이러한 고장은 주로 SMPS의 전해 캐패시터에서 발생하는 것으로 알려져 있다.In addition, since the lifetime of the LED is about 35,000 hours due to the above-described heat generation, the life span of the SMPS is often less than 20,000 hours. According to the report of the Department of Energy (DOE) 2012, About one-fourth of LED lights fail within 1,000 hours, and these failures are known to occur mainly in electrolytic capacitors of SMPS.

전술한 고장 문제를 해결하기 위하여 SMPS와 LED가 서로 격리되도록 설계하거나 전해 캐패시터 대신 고체 캐패시터를 사용하는 등의 시도가 있으나, 이러한 방법의 적용이 어려운 조건에서는 뚜렷한 개선이 이루어지지 않는 문제점과 가격이 비싸서 상용화에 어려운 점이 있었다.In order to solve the above problem, there is an attempt to isolate the SMPS and LED from each other or to use a solid capacitor instead of an electrolytic capacitor. However, the problem that the application of such a method is difficult and the price is expensive There were difficulties in commercialization.

도 1은 일반적인 부스트(Boost) 방식의 SMPS를 나타낸 회로도로, 동 도면에 도시된 바와 같이, 전파 브리지 정류기(10), 인덕터(L11), 스위치(SW11), 다이오드(D11), 및 전해 캐패시터(C11)를 포함할 수 있다.Fig. 1 is a circuit diagram showing a general boosted SMPS. As shown in Fig. 1, a full-bridge rectifier 10, an inductor L11, a switch SW11, a diode D11, and an electrolytic capacitor C11).

스위치(SW11)가 온(ON)되면 전류가 정류기(10), 인덕터(L11), 스위치(SW11), 정류기(10) 순으로 흘러 인덕터(L11)에 에너지가 축적되고, 스위치(SW11)가 오프(OFF)되면 인덕터(L11)에 저장되었던 에너지가 방출되어 정류 다이오드(D11), 전해 캐패시터(C11), 및 스위치(SW11) 순으로 흐르는데, 이 방출되는 에너지는 처음 입력된 전류와는 반대의 극성을 가지게 된다. 이렇게 전류를 흘리다가 끊어버리면 흘리던 반대 방향으로 전류가 흐르는 현상을 역기전력이라고 하며, 이 역기전력이 발생하면서 짧은 순간이지만 전압이 올라가게 되는데, 코일에서 일어나는 자체유도라는 현상으로 인해서 이 현상이 꽤 오랫동안 유지된다.When the switch SW11 is turned on, current flows in the order of the rectifier 10, the inductor L11, the switch SW11 and the rectifier 10 in order to accumulate energy in the inductor L11 and the switch SW11 is turned off The energy stored in the inductor L11 is discharged and flows in the order of the rectifier diode D11, the electrolytic capacitor C11 and the switch SW11. The energy thus radiated is the polarity opposite to the polarity . The current flowing in the direction opposite to the shedding is referred to as the back electromotive force. When this back electromotive force is generated, the voltage is raised at a short time as the back electromotive force is generated. This phenomenon is maintained for a long time due to the self induction occurring in the coil .

이렇게 만들어진 출력전압은 출력되어 부하(1)에 공급되는데, 이때 필요한 성분의 전류만 걸러내기 위해 다이오드(D11)로 정류를 거치고, 전해 캐패시터(C11)를 거쳐 평활된 후 출력된다.The output voltage thus generated is outputted and supplied to the load 1. At this time, the output voltage is rectified by the diode D11 to filter only the current of the required component, and is smoothed through the electrolytic capacitor C11 before being output.

전술한 바와 같이 스위치(SW11)를 주기적으로 온/오프시켜 펄스 모양의 직류 전압을 만들어 부하(1)에 공급한다.As described above, the switch SW11 is periodically turned on / off to generate a pulse-like DC voltage and supply it to the load 1. [

도 2는 일반적인 벅(Buck) 방식의 SMPS를 나타낸 회로도로, 동 도면에 도시된 바와 같이, 전파 브리지 정류기(20), 스위치(SW21), 다이오드(D21), 인덕터(L21), 다이오드(D22), 및 전해 캐패시터(C21)를 포함할 수 있다.FIG. 2 is a circuit diagram showing a general SMPS of a buck type. As shown in the figure, a full-wave bridge rectifier 20, a switch SW21, a diode D21, an inductor L21, a diode D22, , And an electrolytic capacitor C21.

스위치(SW21)가 온되면 인덕터(L21)로 전류가 흘러 에너지가 축적되고 다이오드(D22)를 통해 정류되어 전해 캐패시터(C21)와 부하(1)를 통해 전류가 증가하며 흐르게 된다.When the switch SW21 is turned on, current flows to the inductor L21, energy is accumulated, and the current is rectified through the diode D22 to increase the current through the electrolytic capacitor C21 and the load 1. [

스위치(SW21)가 오프되면 다이오드(D21)는 인덕터(L21)에 축적된 에너지인 인덕터 전류가 다이오드(D22)에서 정류되어 전해 캐패시터(C21)와 부하(1)를 통해 흐르도록 통로를 만들어주고, 인덕터 전류는 스위치(SW21)가 다시 온 될 때까지 감소한다.When the switch SW21 is turned off, the diode D21 rectifies the inductor current, which is the energy stored in the inductor L21, through the diode D22 to create a path for flowing through the electrolytic capacitor C21 and the load 1, The inductor current decreases until the switch SW21 is turned on again.

이와 같이 스위치(SW21)를 주기적으로 온/오프 시켜 펄스 모양의 직류 전압을 만들어 부하(1)에 공급한다.In this manner, the switch SW21 is periodically turned on / off to generate a pulse-like DC voltage, and the DC voltage is supplied to the load 1. [

도 1,2에서 부하(1)에 전력을 공급하기 위해서는 스위칭에 의하여 인덕터를 통과한 전력을 저장하기 위해 전해 캐패시터(C11,C21)를 사용하는데, 전해 캐패시터(C11,C21)는 외부 온도, 인가 전압, 리플 전류, 충방전 패턴, 돌입전류, 및 비정상 전압 등과 같은 6가지의 조건에 의해서 수명 단축 및 고장이 발생할 수 있다.1 and 2, in order to supply power to the load 1, electrolytic capacitors C11 and C21 are used to store power passing through the inductor by switching. 6 conditions such as voltage, ripple current, charge / discharge pattern, inrush current, and abnormal voltage can shorten life and cause failure.

도 1 및 도 2에 도시한 2가지 회로의 예처럼, 기존의 SMPS는 출력 전압을 체크하고 그 체크 결과에 따라 스위치(SW11,SW21)의 온/오프 스위칭을 조절하여 출력 전압을 일정하게 조절해 준다.As in the two circuits shown in FIGS. 1 and 2, the conventional SMPS checks the output voltage and adjusts the on / off switching of the switches SW11 and SW21 according to the check result to adjust the output voltage constant give.

그런데, LED 부하(1)의 경우 온도가 1도 올라가면 구동 전압(Vf)이 2mV~5mV 정도 떨어지게 되고, 따라서 인가 전압이 그 만큼 올라간 것이 되어 LED 부하(1)에 흐르는 전류가 증가하게 된다. 통상적으로 인가 전압이 10% 정도 증가하면 LED 부하(1)에 흐르는 전류는 50~100% 증가한다.However, in the case of the LED load 1, when the temperature rises by one degree, the driving voltage Vf drops by about 2 mV to 5 mV, so that the applied voltage increases by that much, and the current flowing through the LED load 1 increases. Normally, when the applied voltage increases by about 10%, the current flowing through the LED load 1 increases by 50 to 100%.

LED 전구 같은 경우는 내부 온도가 약 85도까지 올라가는데, 이는 상온 25도에서 보다 무려 60도가 높아지는 것으로, 이로 인하여 열폭주가 발생하고 설계 이상의 전류를 소모하게 되어, 전해 캐패시터(C11, C21)에서의 리플 전류도 허용치 이상으로 발생하기 때문에, 전해 캐패시터(C11, C21)의 고장 원인이 된다.In the case of an LED bulb, the internal temperature rises to about 85 ° C, which is about 60 ° C higher than the ambient temperature of 25 ° C, which causes thermal runaway and consumes more current than the design, and the electrolytic capacitors C11 and C21 The ripple currents of the electrolytic capacitors C11 and C21 also exceed the allowable values.

(특허문헌 1) 등록특허공보 제10-1452537호(2015. 10. 16.): 돌입전류제한 기능을 갖는 엘이디 점등용 안정기 회로
(특허문헌 2) 공개특허공보 제10-2010-0050930호(2010. 05. 14.): 전원 안정화 기능을 갖는 교류전원 엘이디 조명장치(Patent Document 1) Patent Registration No. 10-1452537 (Oct. 16, 2015): Ballast lamp for LED lighting with inrush current limiting function
(Patent Document 2) Patent Document 1: Japanese Patent Application Laid-Open No. 10-2010-0050930 (Apr. 14, 2010): AC power LED lighting device having power stabilization function

본 발명은 상기와 같은 종래의 문제점을 해결하기 위한 것으로, 트랜스포머의 1차측 입력전압 정보를 센싱 제어하고 입력 전류를 센싱하여 입력전력을 기준으로 구동하므로 출력전압, 전류의 안정화에 필요한 2차측 전해 캐패시터를 제거함으로써 전체적인 수명을 향상시키도록 한 전해 캐패시터 레스 전원 공급장치를 구비한 디밍형 LED 조명장치를 제공하는데 그 목적이 있다.SUMMARY OF THE INVENTION Accordingly, the present invention has been made keeping in mind the above problems occurring in the prior art, and it is an object of the present invention to provide a secondary side electrolytic capacitor which is required to stabilize an output voltage and a current by sensing and controlling input voltage information of a primary side of a transformer, Which is provided with an electrolytic capacitor-less power supply device for improving the overall lifetime by eliminating the electrolytic capacitor-less power supply.

상기와 같은 목적을 달성하기 위한 본 발명에 의한 전해 캐패시터 레스 전원 공급장치를 구비한 디밍형 LED 조명장치는 LED 조명등으로 전원을 공급하는 전해 캐패시터 레스 전원 공급장치를 구비한 LED 조명장치이고, 상용 교류 전압을 입력하는 전압 입력부와, 상기 전압 입력부에 1차측이 연결되고 상기 LED 조명등에 2차측이 연결되어 LED 조명등을 구동하는 트랜스포머와, 상기 트랜스포머의 1차측과 접지단 사이에 연결된 파워 트랜지스터와, 상기 트랜스포머와 LED 조명등 사이에 구성되어 상기 LED 조명등으로 입력되는 전원에 포함된 노이즈를 제거하는 노이즈 필터와, 상기 전압 입력부를 통해 입력된 상용 교류 전압을 기준전압으로 생성하여 출력하는 기준전압 생성부와, 상기 기준전압 생성부에서 생성된 기준전압을 입력으로 받아 상기 파워 트랜지스터를 구동하는 스위칭 제어부를 포함하여 구성되는 것을 특징으로 한다.According to an aspect of the present invention, there is provided an LED lighting device including an electrolytic capacitorless power supply device for supplying power to an LED lighting device, A power transistor connected between a primary side and a ground terminal of the transformer; and a power transistor connected between the primary side and the ground terminal of the transformer, A reference voltage generator for generating and outputting a commercial AC voltage inputted through the voltage input unit and generating a reference voltage; The reference voltage generated by the reference voltage generating unit, That comprises a switch control unit for driving the stirrer is characterized.

본 발명의 실시예에 따른 전해 캐패시터 레스 전원 공급장치를 구비한 디밍형 LED 조명장치는 다음과 같은 효과가 있다.The dimming type LED lighting apparatus provided with the electrolytic capacitor-less power supply apparatus according to the embodiment of the present invention has the following effects.

첫째, 트랜스포머의 1차측 입력전압 정보를 센싱 제어하고 입력 전류를 센싱하여 입력전력을 기준으로 구동하므로 출력전압, 전류의 안정화에 필요한 2차측 전해 캐패시터를 제거함으로써 전체적인 수명을 향상시킬 수 있다.First, since the input voltage information of the primary side of the transformer is sensed and the input current is sensed and driven based on the input power, the secondary side electrolytic capacitor necessary for stabilizing the output voltage and current can be removed, thereby improving the overall service life.

둘째, 전해 캐패시터를 제거하더라도 LED 조명의 광속을 지속적으로 유지할 수 있다.Second, even if the electrolytic capacitor is removed, the luminous flux of the LED illumination can be maintained constantly.

도 1은 일반적인 부스트(Boost) 방식의 SMPS를 나타낸 회로도
도 2는 일반적인 벅(Buck) 방식의 SMPS를 나타낸 회로도
도 3은 본 발명에 의한 전해 캐패시터 레스 전원 공급장치를 구비한 디밍형 LED 조명장치를 개략적으로 나타낸 구성도
도 4는 도 1의 기준전압 생성부를 개략적으로 나타낸 구성도
도 5는 도 4의 기준전압 생성부에서 입력 전압에 대한 기준전압의 변화를 나타낸 그래프
도 6은 도 4의 기준전압 생성부에서 입력 전압과 기준전압의 관계를 설명하기 위한 도면
도 7은 도 3의 스위칭 제어부를 개략적으로 나타낸 구성도
도 8은 도 1의 기준전압 생성부에서 생성된 기준전압의 파형과 파워 트랜지스터의 게이트에 입력되는 구동 파형을 나타낸 그래프
도 9는 도 3에 도시된 파워 트랜지스터의 스위칭 블록 다이어그램Fig. 1 is a circuit diagram showing a general boosted SMPS
Fig. 2 is a circuit diagram showing a general SMPS of a buck method
3 is a schematic view of a dimming type LED lighting apparatus having an electrolytic capacitorless power supply apparatus according to the present invention
4 is a block diagram schematically showing the reference voltage generator of FIG.
5 is a graph showing a change in reference voltage with respect to an input voltage in the reference voltage generator of FIG.
6 is a diagram for explaining the relationship between an input voltage and a reference voltage in the reference voltage generator of FIG.
FIG. 7 is a block diagram schematically showing the switching control unit of FIG.
8 is a graph showing the waveform of the reference voltage generated by the reference voltage generator of FIG. 1 and the driving waveform input to the gate of the power transistor
FIG. 9 is a block diagram of the power transistor shown in FIG.

이하 첨부된 도면을 참조하면서 본 발명의 일 실시예에 따른 전해 캐패시터 레스 전원 공급장치를 구비한 디밍형 LED 조명장치를 상세히 설명하기로 한다. 이에 앞서 본 명세서 및 청구범위에 사용된 용어나 단어는 통상적이거나 사전적인 의미로 한정해서 해석되어서는 아니 되며, 발명자는 그 자신의 발명을 가장 최선의 방법으로 설명하기 위해 용어의 개념을 적절하게 정의할 수 있다는 원칙에 입각하여, 본 발명의 기술적 사상에 부합하는 의미와 개념으로 해석되어야만 한다.DETAILED DESCRIPTION OF THE PREFERRED EMBODIMENTS Hereinafter, a dimming type LED lighting apparatus having an electrolytic capacitorless power supply apparatus according to an embodiment of the present invention will be described in detail with reference to the accompanying drawings. The terms and words used in the specification and claims should not be construed to be limited to ordinary or dictionary meanings, and the inventor should appropriately define the concept of the term to describe its invention in the best way possible It should be construed in the meaning and concept consistent with the technical idea of the present invention.

또한, 도면 부호에 관계없이 동일하거나 대응되는 구성요소는 동일한 참조번호를 부여하고 이에 대한 중복 설명은 생략하기로 하며, 설명의 편의를 위하여 도시된 각 구성 부재의 크기 및 형상은 과장되거나 축소될 수 있다.In addition, the same or corresponding components are denoted by the same reference numerals regardless of the reference numerals, and redundant description thereof will be omitted. For convenience of explanation, the size and shape of each constituent member shown may be exaggerated or reduced have.

도 3은 본 발명에 의한 전해 캐패시터 레스 전원 공급장치를 구비한 디밍형 LED 조명장치를 개략적으로 나타낸 구성도이다.3 is a block diagram schematically showing a dimming type LED lighting apparatus having an electrolytic capacitorless power supply apparatus according to the present invention.

본 발명에 의한 전해 캐패시터 레스 전원 공급장치를 구비한 디밍형 LED 조명장치는 도 3에 도시된 바와 같이, 상용 교류 전압을 입력하는 전압 입력부(110)와, 상기 전압 입력부(110)에 1차측이 연결되고 LED 조명등(100)에 2차측이 연결되어 LED 조명등(100)을 구동하는 트랜스포머(transformer)(120)와, 상기 트랜스포머(120)의 1차측과 접지단 사이에 연결된 파워 트랜지스터(130)와, 상기 전압 입력부(110)를 통해 입력된 상용 교류 전압을 기준전압으로 생성하여 출력하는 기준전압 생성부(140)와, 상기 기준전압 생성부(140)에서 생성된 기준전압을 입력으로 받아 상기 파워 트랜지스터(130)를 구동하는 스위칭 제어부(150)와, 상기 트랜스포머(120)와 LED 조명등(100) 사이에 구성되어 상기 LED 조명등(100)으로 입력되는 전원에 포함된 노이즈를 제거하는 노이즈 필터(160)와, 상기 트랜스포머(120)의 1차측에 입력되는 전류 값을 센싱하여 상기 스위칭 제어부(150)에 출력하는 전류 센싱부(170)를 포함하여 이루어진다.As shown in FIG. 3, the dimming type LED lighting apparatus having an electrolytic capacitor-less power supply according to the present invention includes a voltage input unit 110 for inputting a commercial AC voltage, And a power transistor 130 connected between the primary side and the ground terminal of the transformer 120. The transformer 120 is connected to the LED lighting lamp 100 to drive the LED lighting lamp 100, A reference voltage generating unit 140 for generating and outputting a commercial AC voltage inputted through the voltage input unit 110 as a reference voltage and receiving the reference voltage generated from the reference voltage generating unit 140, A switching controller 150 for driving the transistor 130 and a noise filter 160 for removing noise included in a power source input to the LED illuminating lamp 100 and configured between the transformer 120 and the LED illuminating lamp 100, ), And a current sensing unit 170 sensing a current value input to the primary side of the transformer 120 and outputting the sensed current value to the switching control unit 150.

여기서, 상기 스위칭 제어부(150)는 상기 기준전압 생성부(140)로부터 기준전압을 입력으로 받아 상기 전류 센싱부(170)에서 센싱된 전류 값에 따라 상기 파워 트랜지스터(130)를 구동한다.The switching controller 150 receives the reference voltage from the reference voltage generator 140 and drives the power transistor 130 according to the sensed current value in the current sensing unit 170.

상기 전압 입력부(110), 파워 트랜지스터(130), 기준전압 생성부(140) 및 스위칭 제어부(150)는 상기 트랜스포머(120)의 1차측에 연결되고, 상기 트랜스포머(120)의 2차측에 노이즈 필터(160) 및 LED 조명등(100)이 병렬 연결되어 있다. The voltage input unit 110, the power transistor 130, the reference voltage generation unit 140 and the switching control unit 150 are connected to the primary side of the transformer 120, (160) and an LED illumination light (100) are connected in parallel.

한편, 상기 노이즈 필터(160)는 세라믹 캐패시터로 이루어진다.Meanwhile, the noise filter 160 is formed of a ceramic capacitor.

상기 전압 입력부(110)는 교류전압을 정류하여 출력하는 정류기(111)와, 상기 정류기(111)에서 정류된 교류전압을 분배하는 전압 분배부(112)와, 상기 트랜스포머(120)에 연결되며 상기 트랜스포머(120)의 온/오프될 때 발생하는 과도전압을 억제하는 과도전압 억제부(113)를 포함하여 이루어진다.The voltage input unit 110 includes a rectifier 111 for rectifying and outputting an AC voltage, a voltage distributor 112 for distributing an AC voltage rectified by the rectifier 111, And a transient voltage suppressing unit 113 for suppressing a transient voltage generated when the transformer 120 is turned on / off.

상기 전압 분배부(112)는 복수개의 저항들이 직렬로 연결되어 구성되며, 상기 정류기(111)의 출력 전압을 강화시켜서 출력한다.The voltage divider 112 includes a plurality of resistors connected in series, and outputs the voltage by strengthening the output voltage of the rectifier 111.

상기 정류기(111)는 LED 조명등(100)에 입력되는 상용 교류 전압(AC Voltage), 예컨대 110 또는 220볼트를 직류 전압(VIN)으로 정류한다. 상기 정류기(111)는 다양한 정류기를 구비할 수 있으며, 본 발명의 실시예에서는 브리지(bridge) 정류기를 사용하고 있다.The rectifier 111 rectifies a commercial AC voltage (for example, 110 or 220 volts) input to the LED lighting lamp 100 to a DC voltage VIN. The rectifier 111 may include various rectifiers, and a bridge rectifier is used in the embodiment of the present invention.

상기 전압 분배기(112)는 정류기(111)에 연결된다. 상기 전압 분배기(112)는 정류기(111)에서 출력되는 직류 전압(VIN)을 다양한 전압 레벨로 분배한다. 즉, 상기 전압 분배기(112)는 상기 정류기(111)에서 출력되는 직류 전압(VIN)을 그보다 낮은 전압으로 출력한다. The voltage divider 112 is connected to the rectifier 111. The voltage divider 112 divides the DC voltage VIN output from the rectifier 111 into various voltage levels. That is, the voltage divider 112 outputs the DC voltage VIN output from the rectifier 111 at a voltage lower than the DC voltage VIN.

상기 전압 분배기(112)는 2개의 직렬 연결된 저항(R1, R2)들이 직렬로 연결되어 구성되는데, 상기 2개의 직렬 연결된 저항(R1, R2))은 정류기(111)의 출력단과 접지단(GND) 사이에 연결된다. 상기 2개의 저항(R1, R2) 사이에서 전압 분배기(112)의 출력 전압(VSEN) 즉, 상기 정류기(111)의 출력 전압(VIN)보다 강하된 전압을 출력한다. The voltage divider 112 includes two series connected resistors R1 and R2 which are connected in series and the two series connected resistors R1 and R2 are connected to the output terminal of the rectifier 111 and the ground terminal GND, Respectively. And outputs a voltage lower than the output voltage VSEN of the voltage divider 112, that is, the output voltage VIN of the rectifier 111, between the two resistors R1 and R2.

상기 전압 분배기(114)의 출력 전압(VSEN)은 상기 기준전압 생성부(140)로 전달된다. 상기 전압 분배기(114)를 구성하는 저항들의 수가 증가하면, 상기 전압 분배기(112)의 출력 전압(VSEN)의 수가 늘어난다. 따라서, 상기 전압 분배기(112)는 다양한 레벨의 전압들을 출력할 수가 있다.The output voltage VSEN of the voltage divider 114 is transmitted to the reference voltage generator 140. As the number of resistors constituting the voltage divider 114 increases, the number of output voltages VSEN of the voltage divider 112 increases. Accordingly, the voltage divider 112 can output voltages of various levels.

상기 과도전압 억제부(113)는 상기 트랜스포머(120)와 전압 분배기(112) 사이에 연결되어 상기 트랜스포머(120)가 온(on)/오프(off)될 때 발생하는 과도 전압을 억제한다. The transient voltage suppressor 113 is connected between the transformer 120 and the voltage divider 112 to suppress a transient voltage generated when the transformer 120 is turned on or off.

상기 과도전압 억제부(113)는 저항(R3), 캐패시터(C1) 및 다이오드(D1)로 구성된다. 상기 저항(R3)과 캐패시터(C1)는 서로 병렬로 연결되며, 그 일단들이 정류기(111)와 트랜스포머(120)의 1차측에 연결된다. 상기 다이오드(D1)는 저항(R3)과 캐패시터(C1)에 대해 직렬로 연결된다. 즉, 상기 다이오드(D1)의 애노드 전극은 상기 트랜스포머(120)의 1차측에 연결되고, 상기 다이오드(D1)의 캐소드 전극은 상기 저항(R3)과 캐패시터(C1)에 연결된다. 따라서, 상기 트랜스포머(120)로부터 과도 전압이 발생하면 상기 다이오드(D1)를 통해서 저항(R3)으로 전달되어 제거된다.The transient voltage suppressor 113 is composed of a resistor R3, a capacitor C1, and a diode D1. The resistor R3 and the capacitor C1 are connected in parallel to each other and one ends thereof are connected to the rectifier 111 and the primary side of the transformer 120. [ The diode D1 is connected in series with the resistor R3 and the capacitor C1. That is, the anode electrode of the diode D1 is connected to the primary side of the transformer 120, and the cathode electrode of the diode D1 is connected to the resistor R3 and the capacitor C1. Therefore, when the transient voltage is generated from the transformer 120, it is transferred to the resistor R3 through the diode D1 to be removed.

상기 트랜스포머(120)의 1차측은 상기 전압 입력부(110)에 연결되고, 상기 트랜스포머(120)의 2차측에 LED 조명등(100)이 연결된다. 상기 트랜스포머(120)는 1차측에 정류기(111)의 출력 전압(VIN)이 인가되면, 이를 2차측으로 전달하여 LED 조명등(100)을 구동한다. 상기 트랜스포머(120)의 1차측에는 파워 트랜지스터(130)가 연결되어 있으며, 상기 파워 트랜지스터(130)에 의해 트랜스포머(120)의 온(on)/오프(off)가 결정된다.The primary side of the transformer 120 is connected to the voltage input unit 110 and the LED lighting lamp 100 is connected to a secondary side of the transformer 120. When the output voltage VIN of the rectifier 111 is applied to the primary side of the transformer 120, the transformer 120 transmits the output voltage VIN to the secondary side to drive the LED lighting lamp 100. A power transistor 130 is connected to the primary side of the transformer 120 and on / off of the transformer 120 is determined by the power transistor 130.

상기 파워 트랜지스터(130)는 상기 트랜스포머(120)의 1차측과 접지단(GND) 사이에 연결된다. 상기 파워 트랜지스터(130)는 파워 NMOS(N channel Metal Oxide Semiconductor) FET(Field Effect Transistor)로 구성된다. 상기 파워 NMOS FET의 드레인은 상기 트랜스포머(120)의 1차측에 연결되고, 상기 파워 NMOS FET의 소오스는 접지단(GND)에 연결되며, 상기 파워 NMOS FET의 게이트는 스위칭 제어부(150)에 연결된다. The power transistor 130 is connected between the primary side of the transformer 120 and the ground GND. The power transistor 130 is composed of a power NMOS (N-channel Metal Oxide Semiconductor) FET (Field Effect Transistor). The drain of the power NMOS FET is connected to the primary side of the transformer 120. The source of the power NMOS FET is connected to the ground GND and the gate of the power NMOS FET is connected to the switching controller 150 .

따라서, 상기 스위칭 제어부(150)에서 출력되는 신호(OUT)가 파워 트랜지스터(130)의 문턱 전압보다 높으면, 파워 트랜지스터(130)는 턴온되고, 그에 의해 트랜스포머(120)를 활성화 상태 즉, 온(on)시킨다. 만약, 상기 스위칭 제어부(150)에서 출력되는 신호(OUT)가 파워 트랜지스터(130)의 문턱 전압보다 낮으면, 상기 파워 트랜지스터(130)는 턴오프되고, 그에 의해 상기 트랜스포머(120)는 비활성화 상태 즉, 오프(off)된다. 이와 같이, 상기 파워 트랜지스터(301)는 상기 트랜스포머(120)의 동작을 제어한다.Accordingly, when the signal OUT output from the switching controller 150 is higher than the threshold voltage of the power transistor 130, the power transistor 130 is turned on, thereby turning on the transformer 120, ). If the signal OUT outputted from the switching controller 150 is lower than the threshold voltage of the power transistor 130, the power transistor 130 is turned off so that the transformer 120 is deactivated And is turned off. Thus, the power transistor 301 controls the operation of the transformer 120.

여기서, 상기 파워 트랜지스터(130)의 온(ON) 시간이 길어지면, 상기 트랜스포머(120)의 1차측에서 2차측으로 전달되는 에너지가 많아지게 되고, 그로 인하여 LED 조명등(100)의 밝기가 과도해진다. 반대로, 상기 파워 트랜지스터(130)의 오프 시간이 길어지면, 상기 트랜스포머(120)의 1차측에서 2차측으로 전달되는 에너지가 적어지게 되고, 그로 인하여 LED 조명등(100)의 밝기는 약해진다. 그 때문에, 상기 파워 트랜지스터(130)의 온(ON) 시간과 오프(OFF) 시간을 적절히 조정함으로써 LED 조명등(100)의 밝기를 적절히 제어할 수가 있다.Here, when the ON time of the power transistor 130 is long, the energy transmitted from the primary side to the secondary side of the transformer 120 increases, and the brightness of the LED lighting lamp 100 becomes excessive . On the other hand, when the off time of the power transistor 130 is long, the energy transmitted from the primary side to the secondary side of the transformer 120 is reduced, and the brightness of the LED lighting lamp 100 is weakened. Therefore, the brightness of the LED illumination lamp 100 can be appropriately controlled by appropriately adjusting the ON time and the OFF time of the power transistor 130.

상기 파워 트랜지스터(130)와 접지단(GND) 사이에 전류 센싱부(170)가 연결되어 구성되는데, 상기 전류 센싱부(170)는 저항으로 구성될 수 있다. 즉, 상기 파워 트랜지스터(130)로부터 출력되는 전류는 상기 전류 센싱부(170)를 통하여 접지단(GND)으로 흐른다. 따라서, 상기 전류 센싱부(170)로 흐르는 전류를 감지함으로써, 상기 파워 트랜지스터(130)의 출력 전류를 파악할 수 있다.A current sensing unit 170 is connected between the power transistor 130 and the ground GND. The current sensing unit 170 may be a resistor. That is, the current output from the power transistor 130 flows through the current sensing unit 170 to the ground GND. Therefore, the output current of the power transistor 130 can be grasped by sensing the current flowing to the current sensing unit 170.

한편, 상기 트랜스포머(120)의 2차측에 교류성분을 제거하기 위해 다이오드(D2)가 구성되는데, 상기 다이오드(D2)는 상기 트랜스포머(120)의 2차측에서 출력되어 LED 조명등(100)에 인가되는 직류 신호에 포함된 교류 성분을 제거한다. 상기 다이오드(D2)는 상기 트랜스포머(120)의 2차측에서 출력되는 직류 전류를 통과시키고, 상기 노이즈 필터(160)는 상기 다이오드(D2)를 통과하는 직류 전류에 포함된 교류 신호를 흡수하여 제거한다. A diode D2 is formed on the secondary side of the transformer 120 to remove an AC component. The diode D2 is output from the secondary side of the transformer 120 and applied to the LED illumination lamp 100 The AC component included in the DC signal is removed. The diode D2 passes a direct current output from a secondary side of the transformer 120 and the noise filter 160 absorbs and removes an AC signal included in a direct current passing through the diode D2 .

따라서, 상기 트랜스포머(120)의 2차측에서 출력되는 직류 전류에 포함된 교류 성분이 제거되어 순수한 직류 전류 또는 직류 전압이 LED 조명등(100)에 전달된다. 상기 기준전압 생성부(140)는 상기 전압 입력부(110)와 스위칭 제어부(150)에 연결된다. 상기 기준전압 생성부(140)는 상기 전압 입력부(110)에서 출력되는 직류 전압(VSEN)을 입력으로 받고, 상기 직류 전압(VSEN)의 변동 레벨을 감지하여 기준전압을 생성한다.Therefore, the AC component included in the DC current output from the secondary side of the transformer 120 is removed, and a pure DC current or DC voltage is transmitted to the LED lighting lamp 100. The reference voltage generator 140 is connected to the voltage input unit 110 and the switching controller 150. The reference voltage generator 140 receives a direct current voltage VSEN output from the voltage input unit 110 and detects a variation level of the direct current voltage VSEN to generate a reference voltage.

상기 스위칭 제어부(150)는 상기 기준전압 생성부(140)와 파워 트랜지스터(130)에 연결된다. 상기 스위칭 제어부(150)는 상기 기준전압 생성부(140)의 출력을 받아서 파워 트랜지스터(130)를 구동한다. 상기 스위칭 제어부(150)의 출력단은 상기 파워 트랜지스터(130)의 게이트에 연결된다. The switching controller 150 is connected to the reference voltage generator 140 and the power transistor 130. The switching controller 150 receives the output of the reference voltage generator 140 and drives the power transistor 130. The output terminal of the switching controller 150 is connected to the gate of the power transistor 130.

따라서, 상기 스위칭 제어부(150)의 출력 신호(OUT)의 크기에 따라서 파워 트랜지스터(130)의 동작이 제어된다. 즉, 상기 스위칭 제어부(150)는 상기 기준전압 생성부(140)의 출력 신호가 크면 상기 파워 트랜지스터(130)를 길게 온(on)시키고, 상기 기준전압 생성부(140)의 출력 신호가 작으면 상기 파워 트랜지스터(130)를 짧게 온시킨다. Accordingly, the operation of the power transistor 130 is controlled according to the magnitude of the output signal OUT of the switching controller 150. [ That is, when the output signal of the reference voltage generator 140 is high, the switching controller 150 turns on the power transistor 130. When the output signal of the reference voltage generator 140 is small The power transistor 130 is short-circuited.

도 4는 도 1의 기준전압 생성부를 개략적으로 나타낸 구성도이다.4 is a block diagram schematically showing the reference voltage generator of FIG.

도 4에 도시된 바와 같이, 상기 기준전압 생성부(140)는 상기 전압 입력부(110)를 구성하는 전압 분배기(112)의 출력 전압(VSEN)에 포함된 피크전압을 감지하는 피크전압 감지부(141)와, 상기 피크전압 감지부(141)의 출력신호에 응답하여 기준전압을 생성하는 출력하는 차동 증폭기(142)와, 상기 전압 분배기(112)의 출력 전압을 받아 전파전류를 생성하는 전파전류 생성부(143)와, 상기 전파전류 생성부(143)의 출력단에 연결되어 전파전류를 전달하는 제 1 전류 미러부(144)를 포함하여 이루어진다. 4, the reference voltage generator 140 includes a peak voltage detector for detecting a peak voltage included in the output voltage VSEN of the voltage divider 112 constituting the voltage input unit 110, A differential amplifier 142 for generating a reference voltage in response to the output signal of the peak voltage sensing unit 141 and a differential amplifier 142 for receiving the output voltage of the voltage divider 112 to generate a propagation current And a first current mirror part 144 connected to an output terminal of the propagating current generating part 143 and transmitting a propagating current.

상기 피크전압 감지부(141)는 상기 전압 분배기(112)에 연결된다. 상기 피크전압 감지부(141)는 상기 전압 분배기(112)에서 출력되는 직류전압(VSEN)의 피크 전압과 최저 전압을 검출한다. 상기 전압 분배기(112)에서 출력되는 직류 전압(VSEN)은 상기 전압 입력부(110)로 입력되는 전압이 변동되면 따라서 변동된다. The peak voltage sensing unit 141 is connected to the voltage divider 112. The peak voltage detector 141 detects the peak voltage and the lowest voltage of the direct current voltage VSEN output from the voltage divider 112. The DC voltage (VSEN) output from the voltage divider 112 fluctuates when the voltage input to the voltage input unit 110 varies.

즉, 상기 전압 입력부(110)로 입력되는 전압의 변동량만큼 상기 직류 전압(VSEN)도 변동된다. 상기 피크전압 감지부(141)는 상기 직류 전압(VSEN)의 최고값 즉, 피크전압과 상기 직류 전압의 최저값 즉, 최저 전압을 검출한다.That is, the direct-current voltage VSEN is also varied by the amount of variation of the voltage input to the voltage input unit 110. The peak voltage detection unit 141 detects the peak value of the DC voltage VSEN, that is, the peak voltage and the lowest value of the DC voltage, that is, the lowest voltage.

상기 차동 증폭기(142)는 상기 피크전압 감지부(141)로부터 출력되는 신호에 응답하여 기준전압을 출력한다. 즉, 상기 차동 증폭기(142)는 피크전압 감지부(141)로부터 상기 피크 전압이 출력되면 기준전압의 출력 신호(OUT)를 감소시키고, 상기 피크전압 감지부(141)로부터 상기 최저 전압이 출력되면 기준전압의 출력 신호(OUT)를 증가시켜서 출력한다.The differential amplifier 142 outputs a reference voltage in response to a signal output from the peak voltage sensing unit 141. That is, when the peak voltage is output from the peak voltage detector 141, the differential amplifier 142 decreases the output signal OUT of the reference voltage. When the peak voltage detector 141 outputs the lowest voltage The output signal OUT of the reference voltage is increased and output.

상기 차동 증폭기(142)는 상기 피크전압 감지부(141)의 출력 신호(V1)가 게이트에 인가되는 제 1 NMOS 트랜지스터(NM1)와 기준 전압(V2)이 게이트에 인가되는 제 2 NMOS 트랜지스터(NM2) 및 저항들(Ra1,Ra2)을 구비하는 차동부(145)와, 상기 제 1 NMOS트랜지스터(NM1)의 드레인에 연결된 제 1 PMOS 트랜지스터(PM1), 제 2 NMOS 트랜지스터(NM2)의 드레인에 연결된 제 2 전류 미러부(146)와, 상기 차동부(145)에 연결되어 차동부(145)로부터 출력되는 전압을 전류로 변환하는 전압전류 변환기(NM3)와, 상기 제 2 전류 미러부(146)로부터 출력되는 전류를 전압으로 변환하여 기준전압 생성부(140)의 출력 신호(OUT)로써 출력하는 전류전압 변환기(Ra3) 를 포함하여 구성된다. The differential amplifier 142 includes a first NMOS transistor NM1 to which the output signal V1 of the peak voltage sensing unit 141 is applied and a second NMOS transistor NM2 to which a reference voltage V2 is applied to the gate thereof. A first PMOS transistor PM1 connected to the drain of the first NMOS transistor NM1 and a drain connected to the drain of the second NMOS transistor NM2; A voltage current converter (NM3) connected to the differential section (145) to convert a voltage output from the differential section (145) into a current; a second current mirror section (146) And a current-to-voltage converter (Ra3) for converting the current output from the reference voltage generator (140) into a voltage and outputting it as an output signal (OUT) of the reference voltage generator (140).

상기 제 1, 제 2 전류 미러부(144, 146)는 2개의 PMOS 트랜지스터들(PM2,PM3)을 구비한다.The first and second current mirror parts 144 and 146 include two PMOS transistors PM2 and PM3.

여기서, 상기 차동 증폭기(142)의 동작을 설명하면 다음과 같다. 상기 피크전압 감지부(141)의 출력 신호(V1)가 피크 전압으로써 출력되면 제 1 NMOS 트랜지스터(NM1)가 제 2 NMOS 트랜지스터(NM2)보다 많은 전류를 흘려준다. 그러면 상기 제 2 전류 미러부(146)의 출력 전류가 감소하고, 그에 따라 상기 차동 증폭기(142)의 출력 신호(OUT)의 전압 레벨이 감소한다. Hereinafter, the operation of the differential amplifier 142 will be described. When the output signal V1 of the peak voltage sensing unit 141 is output as a peak voltage, the first NMOS transistor NM1 flows more current than the second NMOS transistor NM2. Then, the output current of the second current mirror unit 146 decreases, and the voltage level of the output signal OUT of the differential amplifier 142 decreases.

반대로, 상기 피크전압 감지기(141)의 출력 신호(V1)가 최저 전압으로써 출력되면 제 2 NMOS 트랜지스터(NM2)가 제 1 NMOS 트랜지스터(NM1)보다 많은 전류를 흘려준다. 그러면 상기 제 2 전류 미러부(146)의 출력 전류가 증가하고, 그에 따라 차동 증폭기(142)의 출력 신호(OUT)의 전압 레벨이 증가한다.Conversely, when the output signal V1 of the peak voltage detector 141 is outputted as the lowest voltage, the second NMOS transistor NM2 flows more current than the first NMOS transistor NM1. Then, the output current of the second current mirror part 146 increases, and accordingly the voltage level of the output signal OUT of the differential amplifier 142 increases.

이와 같이, 상기 기준전압 생성부(140)로 입력되는 전압(VSEN)이 증가하면, 즉, 상기 전압 입력부(110)로 입력되는 전압이 증가하면, 상기 피크전압 감지부(141)는 피크 전압을 출력하고, 그에 따라 차동 증폭기(142)의 출력 신호(OUT) 즉, 상기 기준전압 생성부(140)의 출력 신호(OUT)의 전압은 감소한다. 반대로, 상기 기준전압 생성부(140)로 입력되는 전압(VSEN)이 감소하면, 즉, 전압 입력부(110)로 입력되는 전압(VAC)이 감소하면, 상기 피크전압 감지부(141)는 최저 전압을 출력하고, 그에 따라 차동 증폭기(142)의 출력 신호(OUT) 즉, 상기 기준전압 생성부(140)의 출력 신호(OUT)의 전압 레벨은 증가한다.When the voltage VSEN input to the reference voltage generator 140 increases, that is, when the voltage input to the voltage input unit 110 increases, the peak voltage detector 141 detects the peak voltage The voltage of the output signal OUT of the differential amplifier 142, that is, the voltage of the output signal OUT of the reference voltage generator 140 decreases. In contrast, when the voltage VSEN input to the reference voltage generator 140 decreases, that is, when the voltage VAC input to the voltage input unit 110 decreases, the peak voltage detector 141 outputs the lowest voltage The voltage level of the output signal OUT of the differential amplifier 142, that is, the output signal OUT of the reference voltage generator 140 increases.

도 5는 도 4의 기준전압 생성부에서 입력 전압에 대한 기준전압의 변화를 나타낸 그래프이고, 도 6은 도 4의 기준전압 생성부에서 입력 전압과 기준전압의 관계를 설명하기 위한 도면이다.FIG. 5 is a graph illustrating a change in a reference voltage with respect to an input voltage in the reference voltage generator of FIG. 4. FIG. 6 is a diagram illustrating a relationship between an input voltage and a reference voltage in the reference voltage generator of FIG.

한편, 상기 전압전류 변환기(NM3)의 I3을 결정하는 값은 전파전류 생성부(143)에서 생성된 전파전류의 값을 따라간다. 도 5에서와 같이, 110AC 입력시 I1은 작아지고 Ia는 커진다. 220VAC 입력시 I1은 커지고 Ia는 작아진다. 이 값에 의하여 기준전압(Vref)의 파형 값이 변경된다(Vin 대 Vb는 반비례 측정)(도 6).Meanwhile, the value for determining I3 of the voltage-current converter (NM3) follows the value of the propagating current generated by the propagating current generator (143). As shown in FIG. 5, when 110AC is input, I1 becomes smaller and Ia becomes larger. When 220VAC is input, I1 becomes larger and Ia becomes smaller. The waveform value of the reference voltage Vref is changed by this value (Vin vs. Vb is measured in inverse proportion) (Fig. 6).

Figure 112016041452029-pat00001
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Figure 112016041452029-pat00002
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Figure 112016041452029-pat00003
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여기서, I1, Ia, Ib, I3 Wave = Vin, Wave = Va Sinθ이다.Here, I1, Ia, Ib, I3 wave = Vin, Wave = Va sin?

Figure 112016041452029-pat00004
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Figure 112016041452029-pat00005
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Figure 112016041452029-pat00007
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Figure 112016041452029-pat00010
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따라서 Va는 입력전압의 변동에 의하여 Vref가 변동됨을 알 수 있다. Therefore, it can be seen that Va varies Vref due to the variation of the input voltage.

본 발명은 Va의 변화에 따라(입력전압 Vin 전파정류파형) Vref를 반비례로 변화하여 소비전력을 일정하게 유지하는데 있다. The present invention is to maintain power consumption constant by varying inversely Vref (input voltage Vin full-wave rectified waveform) according to the change of Va.

도 7은 도 3의 스위칭 제어부를 개략적으로 나타낸 구성도이다.FIG. 7 is a block diagram schematically showing the switching control unit of FIG. 3. FIG.

도 7에서와 같이, 상기 스위칭 제어부(150)는 상기 기준전압 생성부(140)에서 생성된 기준전압과 전류 센싱부(170)에서 측정된 트랜스포머(120)의 1차측 전류 값을 비교하는 비교부(151)와, 상기 비교부(151)에서 비교된 신호에 응답하여 동작하는 SR 래치부(152)를 포함하여 이루어진다.7, the switching controller 150 compares the reference voltage generated by the reference voltage generator 140 with the current value of the primary side of the transformer 120 measured by the current sensing unit 170, And an SR latch unit 152 that operates in response to the comparison signal from the comparison unit 151. [

상기 RS 래치부(152)는 상기 비교부(151)의 출력 신호가 전원 전압 레벨이면 상기 RS 래치부(152)는 출력 신호를 리셋(reset)시키고, 상기 비교부(151)의 출력 신호가 접지 전압(GND) 레벨이면 상기 RS 래치부(152)는 셋(set)되어 신호를 출력한다.The RS latch unit 152 resets the output signal of the RS latch unit 152 when the output signal of the comparator 151 is at the power supply voltage level, The RS latch unit 152 is set to output a signal.

이와 같이, 본 발명에 따르면 상기 트랜스포머(120)의 2차측에서 1차측으로 전압이나 전류를 피드백(feedback)시키는 장치 없이도 LED 조명등(100)에 인가되는 전류를 항상 일정하게 유지할 수 있다. 즉, 본 발명은 피드백 장치를 사용하지 않기 때문에 구성이 간단하고, 그에 따라 제조 비용도 감소된다.As described above, according to the present invention, the current applied to the LED illumination lamp 100 can be always maintained constant without feedback of the voltage or the current from the secondary side to the primary side of the transformer 120. That is, since the present invention does not use the feedback device, the configuration is simple, and the manufacturing cost is accordingly reduced.

도 8은 도 1의 기준전압 생성부에서 생성된 기준전압의 파형과 파워 트랜지스터의 게이트에 입력되는 구동 파형을 나타낸 그래프이다.8 is a graph showing a waveform of a reference voltage generated in the reference voltage generator of FIG. 1 and a driving waveform input to the gate of the power transistor.

도 8에서와 같이, 상기 스위칭 제어부(150)에 입력된 기준전압의 파형과 파워 트랜지스터(130)의 온/오프 파형을 동일한 파형으로 유지하여 소비전력을 일정하게 유지하면서, 전압전류 파형의 위상차를 일치화하고 전류정형파를 형성할 수 있다. 8, the waveform of the reference voltage input to the switching controller 150 and the on / off waveform of the power transistor 130 are maintained at the same waveform to keep the power consumption constant, And the current shaping wave can be formed.

이와 같이 기준전압과 구동전압을 동기화함으로써 LED 조명등(100)을 일정한 소비전력을 유지하면서 높은 역률(Power Factor)과 낮은 THD를 구현할 수가 있다.By synchronizing the reference voltage and the driving voltage, the LED lighting lamp 100 can achieve a high power factor and low THD while maintaining a constant power consumption.

여기서, 상기 역률은 교류전원의 전압과 전류의 파형이 이루어내는 흐름에서 위상 시간의 코스(cos)차를 의미하고, 상기 THD는 상용전원의 기본파(60Hz)에 대한 정수배인 주파수 성분의 성분으로 분석되며 기본파 전류에 대한 전체 고조파 성분의 전류를 전류고조파 함유율이라고 한다.Here, the power factor means a cosine difference of the phase time in the flow of the voltage and current waveforms of the AC power source, and the THD is a component of an integral multiple of the fundamental wave (60 Hz) of the commercial power source The current of the total harmonic component with respect to the fundamental wave current is called the current harmonic content rate.

도 9는 도 3에 도시된 파워 트랜지스터의 스위칭 블록 다이어그램이다.9 is a switching block diagram of the power transistor shown in FIG.

도 9에서와 같이, 파워 트랜지스터(130)의 스위칭 ON시 기준전압(Vref)에 의하여 FET 전류 기울기가 결정되고 OFF시 fixed off time에 의하여 FET 스위칭 주파수가 고정이 된다. 즉 duty가 고정된다.As shown in FIG. 9, the FET current slope is determined by the reference voltage Vref when the power transistor 130 is turned on, and the FET switching frequency is fixed by the fixed off time when the power transistor 130 is turned off. That is, the duty is fixed.

별도로 2차측 Vout의 정보 필요없이 1차측에서 정보 센싱만으로 소비전력의 셋팅이 가능하다. 이로 인하여 입력소비 전력의 셋팅에 의한 부하의 출력전압 변동에도 출력전력의 고정이 가능하게 된다.Power consumption can be set only by information sensing on the primary side without the need of information of the secondary side Vout. This makes it possible to fix the output power to the output voltage fluctuation of the load by setting the input power consumption.

한편, 시간이 지나면서 LED 부하의 Vf가 감소되어 LED 조명의 초기 광속유지가 되지 않았던 것을 Vf가 감소되더라도 출력전류를 상승시키어 LED 조명의 초기 광속을 지속적으로 유지할 수가 있다.On the other hand, since the Vf of the LED load decreases over time, the initial luminous flux of the LED illumination can not be maintained. Even if Vf decreases, the output current can be increased to continuously maintain the initial luminous flux of the LED illumination.

Figure 112016041452029-pat00011
Figure 112016041452029-pat00011

Figure 112016041452029-pat00012
Figure 112016041452029-pat00012

여기서, Ton는 파워 트랜지스터의 스위칭 on time이고, Toff는 스위칭 off time이다.Where Ton is the switching on time of the power transistor and Toff is the switching off time.

Figure 112016041452029-pat00013
Figure 112016041452029-pat00013

여기서, Ip는 1차측 스위치 전류로서 센싱 저항 값(Ra)에 의해 정해진다.Here, Ip is determined by the sensing resistance value Ra as the primary side switch current.

Figure 112016041452029-pat00014
Figure 112016041452029-pat00014

Figure 112016041452029-pat00015
Figure 112016041452029-pat00015

여기서, Toff는 constant, Vo는 Ton time을 조정하면 제어 가능하다.Here, Toff is constant and Vo is controllable by adjusting Ton time.

Figure 112016041452029-pat00016
Figure 112016041452029-pat00016

소비전력은 다음의 수학식 11과 같이 구해진다.The power consumption is obtained by the following equation (11).

Figure 112016041452029-pat00017
Figure 112016041452029-pat00017

여기서, Pin는 소비전력, Vout는 출력전압, Iout는 출력전류를 각각 나타내고 있다. 한편, PSR & SSR 방식은 Vout의 변동과 Iout의 고정의 값에 따라 소비전력이 정해진다. 본 발명은 소비전력(고정)을 기준으로 Vout 변동에 따라 Iout가 변동되어 역으로 소비전력을 따라간다.Here, Pin represents power consumption, Vout represents an output voltage, and Iout represents an output current. On the other hand, in the PSR & SSR method, the power consumption is determined according to the variation of Vout and the fixed value of Iout. In the present invention, Iout fluctuates in accordance with Vout fluctuation based on power consumption (fixed) and conversely follows power consumption.

한편, 이상에서 본 발명의 기술적 사상을 예시하기 위해 구체적인 실시 예로 도시하고 설명하였으나, 본 발명은 상기와 같이 구체적인 실시 예와 동일한 구성 및 작용에만 국한되지 않고, 여러가지 변형이 본 발명의 범위를 벗어나지 않는 한도 내에서 실시될 수 있다. 따라서, 그와 같은 변형도 본 발명의 범위에 속하는 것으로 간주해야 하며, 본 발명의 범위는 후술하는 특허청구범위에 의해 결정되어야 한다.While the present invention has been particularly shown and described with reference to exemplary embodiments thereof, it is to be understood that the invention is not limited to the disclosed exemplary embodiments or constructions. Can be carried out within a limited range. Accordingly, such modifications are deemed to be within the scope of the present invention, and the scope of the present invention should be determined by the following claims.

100 : LED 조명등 110 : 전압 입력부
120 : 트랜스포머 130 : 파워 트랜지스터
140 : 기준전압 생성부 150 : 스위칭 제어부
160 : 노이즈 필터 170 : 전류 센싱부 100: LED lamp 110: voltage input
120: Transformer 130: Power transistor
140: Reference voltage generator 150:
160: Noise filter 170: Current sensing unit

Claims (11)

LED 조명등으로 전원을 공급하는 전해 캐패시터 레스 전원 공급장치를 구비한 LED 조명장치이고,
상용 교류 전압을 입력하는 전압 입력부와,
상기 전압 입력부에 1차측이 연결되고 상기 LED 조명등에 2차측이 연결되어 LED 조명등을 구동하는 트랜스포머와,
상기 트랜스포머의 1차측과 접지단 사이에 연결된 파워 트랜지스터와,
상기 트랜스포머와 LED 조명등 사이에 구성되어 상기 LED 조명등으로 입력되는 전원에 포함된 노이즈를 제거하는 노이즈 필터와,
상기 전압 입력부를 통해 입력된 상용 교류 전압을 기준전압으로 생성하여 출력하는 기준전압 생성부와,
상기 기준전압 생성부에서 생성된 기준전압을 입력으로 받아 상기 파워 트랜지스터를 구동하는 스위칭 제어부를 포함하여 구성되고,
상기 전압 입력부는 교류전압을 정류하는 정류기와, 상기 정류기에서 정류된 교류전압을 분배하는 전압 분배기와, 상기 트랜스포머에 연결되며 상기 트랜스포머의 온/오프될 때 발생하는 과도전압을 억제하는 과도전압 억제부를 포함하여 이루어지며,
상기 기준전압 생성부는 상기 전압 입력부를 구성하는 전압 분배기의 출력 전압에 포함된 피크전압을 감지하는 피크전압 감지부와, 상기 피크전압 감지부의 출력신호에 응답하여 기준전압을 생성하는 출력하는 차동 증폭기와, 상기 전압 분배기의 출력 전압을 받아 전파전류를 생성하는 전파전류 생성부와, 상기 전파전류 생성부의 출력단에 연결되어 전파전류를 전달하는 제 1 전류 미러부를 포함하여 이루어고,
상기 차동 증폭기는 상기 피크전압 감지부의 출력 신호가 게이트에 인가되는 제 1 NMOS 트랜지스터와 기준 전압이 게이트에 인가되는 제 2 NMOS 트랜지스터 및 저항들을 구비하는 차동부와, 상기 제 1 NMOS트랜지스터의 드레인에 연결된 제 1 PMOS 트랜지스터, 제 2 NMOS 트랜지스터의 드레인에 연결된 제 2 전류 미러부와, 상기 차동부에 연결되어 차동부로부터 출력되는 전압을 전류로 변환하는 전압전류 변환기와, 상기 제 2 전류 미러부로부터 출력되는 전류를 전압으로 변환하여 기준전압 생성부의 출력 신호를 출력하는 전류전압 변환기를 포함하여 구성되는 것을 특징으로 하는 전해 캐패시터 레스 전원 공급장치를 구비한 디밍형 LED 조명장치. An LED lighting device having an electrolytic capacitorless power supply for supplying power to an LED lighting lamp,
A voltage input unit for inputting a commercial AC voltage,
A transformer having a primary side connected to the voltage input unit and a secondary side connected to the LED lighting lamp to drive the LED lighting lamp,
A power transistor connected between the primary side and the ground terminal of the transformer,
A noise filter disposed between the transformer and the LED lamp for removing noise included in the power inputted to the LED lamp,
A reference voltage generator for generating and outputting a commercial AC voltage input through the voltage input unit as a reference voltage,
And a switching controller for receiving the reference voltage generated by the reference voltage generator and driving the power transistor,
The voltage input unit includes a rectifier for rectifying the AC voltage, a voltage divider for distributing the AC voltage rectified by the rectifier, and a transient voltage suppressor connected to the transformer and for suppressing a transient voltage generated when the transformer is turned on / ≪ / RTI >
The reference voltage generator includes a peak voltage detector for detecting a peak voltage included in an output voltage of the voltage divider constituting the voltage input unit, a differential amplifier for generating a reference voltage in response to the output signal of the peak voltage detector, And a first current mirror unit connected to an output terminal of the propagation current generation unit and transmitting a propagation current, and a second current mirror unit connected to an output terminal of the propagation current generation unit,
The differential amplifier includes a differential section having a first NMOS transistor having an output signal of the peak voltage sensing section applied to its gate, a second NMOS transistor having a reference voltage applied to its gate, and resistors, and a differential amplifier connected to a drain of the first NMOS transistor A second current mirror section connected to the drains of the first PMOS transistor and the second NMOS transistor; a voltage current converter connected to the differential section for converting a voltage output from the differential section into a current; And a current-to-voltage converter for converting the current to a voltage and outputting an output signal of the reference voltage generating unit. 제 1 항에 있어서, 상기 트랜스포머의 1차측에 입력되는 전류 값을 센싱하는 전류 센싱부를 더 포함하여 이루어진 것을 특징으로 하는 전해 캐패시터 레스 전원 공급장치를 구비한 디밍형 LED 조명장치.The dimming-type LED lighting apparatus according to claim 1, further comprising a current sensing unit sensing a current value input to a primary side of the transformer. 제 2 항에 있어서, 상기 스위칭 제어부는 상기 기준전압 생성부로부터 기준전압을 입력으로 받아 상기 전류 센싱부에서 센싱된 전류 값에 따라 상기 파워 트랜지스터를 구동하는 것을 특징으로 하는 전해 캐패시터 레스 전원 공급장치를 구비한 디밍형 LED 조명장치.The apparatus of claim 2, wherein the switching controller receives the reference voltage from the reference voltage generator and drives the power transistor according to a value of the current sensed by the current sensing unit. And a dimming type LED lighting device. 제 1 항에 있어서, 상기 전압 입력부, 파워 트랜지스터, 기준전압 생성부 및 스위칭 제어부는 상기 트랜스포머의 1차측에 연결되고, 상기 트랜스포머의 2차측에 노이즈 필터 및 LED 조명등이 병렬 연결되는 것을 특징으로 하는 전해 캐패시터 레스 전원 공급장치를 구비한 디밍형 LED 조명장치2. The transformer of claim 1, wherein the voltage input unit, the power transistor, the reference voltage generator, and the switching control unit are connected to a primary side of the transformer, and a noise filter and an LED illumination lamp are connected in parallel to a secondary side of the transformer. Dimmable LED lighting device with capacitorless power supply 제 1 항에 있어서, 상기 노이즈 필터는 세라믹 캐패시터인 것을 특징으로 하는 전해 캐패시터 레스 전원 공급장치를 구비한 디밍형 LED 조명장치.2. The dimming-type LED lighting apparatus according to claim 1, wherein the noise filter is a ceramic capacitor. 삭제delete 제 1 항에 있어서, 상기 전압 분배부는 복수개의 저항들이 직렬로 연결되어 구성되며, 상기 정류기의 출력 전압을 강화시켜서 출력하는 것을 특징으로 하는 전해 캐패시터 레스 전원 공급장치를 구비한 디밍형 LED 조명장치.The dimming-type LED lighting apparatus according to claim 1, wherein the voltage distributor comprises a plurality of resistors connected in series, and the output voltage of the rectifier is enhanced and output. 삭제delete 삭제delete 제 2 항에 있어서, 상기 스위칭 제어부는 상기 기준전압 생성부에서 생성된 기준전압과 전류 센싱부에서 측정된 트랜스포머의 1차측 전류 값을 비교하는 비교부와, 상기 비교부에서 비교된 신호에 응답하여 동작하는 SR 래치부를 포함하여 이루어진 것을 특징으로 하는 전해 캐패시터 레스 전원 공급장치를 구비한 디밍형 LED 조명장치. 3. The apparatus of claim 2, wherein the switching controller comprises: a comparator for comparing a reference voltage generated by the reference voltage generator with a current value of a primary of the transformer measured by the current sensing unit; And an SR latch for operating the capacitor. The dimming type LED illuminating device has an electrolytic capacitor-less power supply. 제 1 항에 있어서, 상기 트랜스포머의 2차측에 교류성분을 제거하기 위해 다이오드가 구성되는 것을 특징으로 하는 전해 캐패시터 레스 전원 공급장치를 구비한 디밍형 LED 조명장치.  2. The dimming type LED lighting apparatus according to claim 1, wherein a diode is configured to remove an AC component from a secondary side of the transformer.
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