KR101661982B1

KR101661982B1 - 조명 디바이스

Info

Publication number: KR101661982B1
Application number: KR1020140186217A
Authority: KR
Inventors: 안민준; 정희열; 이성윤
Original assignee: 엘지전자 주식회사
Priority date: 2014-12-22
Filing date: 2014-12-22
Publication date: 2016-10-04
Also published as: KR20160076246A

Abstract

실시 예는, LED 모듈 및 상기 LED 모듈이 요구하는 구동전원레벨을 측정하고, 입력된 dc 기준전원의 기준전원레벨을 상기 구동전원레벨로 가변시킨 dc 구동전원을 상기 LED 모듈로 공급하는 LED 구동모듈을 포함하는 조명 디바이스를 제공한다.

Description

조명 디바이스{Illumination device}

실시 예는 조명 디바이스에 관한 것이다.

근래 들어, 반도체 기술의 발전에 힘입어 LED(Light Emitting Diode, 이하 ‘LED’라 칭함)의 효율성이 많이 향상되었다. 또한, LED는 백열 전구나 형광등과 같은 기존의 조명 장치에 비하여 수명이 월등히 길고 에너지 소모가 적어 경제적일 뿐만 아니라 친환경적이라는 장점을 갖게 되었다. 이와 같은 장점들로 인하여 LED는 현재 신호등이나 엘씨디(LCD)의 백라이트 등으로 널리 사용되고 있다.

일반적으로, LED 구동모듈은 다수 개의 LED가 직렬로 접속된 LED 스트링을 복수개 구비하고, 상기 복수 개의 LED 스트링에 공급되는 전파정류된 형태의 교류전원을 온오프하여 원하는 조도가 구현되도록 하고 있다.

최근들어, LED 구동모듈은 서로 다른 전원레벨로 구동하는 다수 개의 LED를 포함하는 LED 형광등이 요구하는 서로 다른 전원레벨을 갖는 구동전원을 공급하기 위한 연구가 진행 중에 있다.

실시 예의 목적은, 서로 다른 전원레벨을 갖는 구동전원으로 구동하는 복수의 LED 모듈, 즉 LED 형광등이 요구하는 구동전원을 공급하기 용이한 조명 디바이스를 제공함에 있다.

실시 예에 따른 조명 디바이스는, LED 모듈 및 상기 LED 모듈이 요구하는 구동전원레벨을 측정하고, 입력된 dc 기준전원의 기준전원레벨을 상기 구동전원레벨로 가변시킨 dc 구동전원을 상기 LED 모듈로 공급하는 LED 구동모듈을 포함할 수 있다.

실시 예에 따른 조명 디바이스는, LED 모듈에 포함된 측정 저항을 이용하여 LED 모듈이 요구하는 구동전원레벨을 측정하여, 구동전원레벨을 갖는 dc 구동전원을 LED 모듈로 공급하도록 함으로써, 서로 다른 구동전원레벨을 갖는 구동전원으로 구동되는 LED 모듈들을 구동시킬 수 있는 이점이 있다.

도 1은 실시 예에 따른 조명 디바이스의 제어 구성을 나타낸 제어 블록도이다.
도 2는 실시 예에 따른 LED 구동모듈을 나타낸 회로도이다.
도 3은 실시 예에 따른 제1, 2 전류패스를 나타낸 패스도이다.
도 4는 실시 예에 따른 LED 구동모듈의 동작에 따른 dc 기준전원 및 dc 구동전원을 나타낸 파형도이다.

이하에서는 도면을 참조하여 실시예를 보다 상세하게 설명한다.

도 1은 실시 예에 따른 조명 디바이스의 제어 구성을 나타낸 제어 블록도 및 도 2는 제1 실시 예에 따른 LED 구동모듈을 나타낸 회로도이다.

도 1 및 도 2를 참조하면, 조명 디바이스는 LED 모듈(110) 및 LED 구동모듈(120)을 포함할 수 있다.

LED 모듈(110)는 복수의 LED(Lighti Emitting Diode, 이하 'LED'라 칭함, led) 및 측정 저항(Ru)을 포함할 수 있다.

여기서, 복수의 LED(led)는 측정 저항(Ru)과 이격되며, 전기적으로 절연되게 배치될 수 있다.

측정 저항(Ru)은 복수의 LED(led)로 공급되는 dc 구동전원(Vdc2)에 대한 구동전원레벨을 설정 또는 세팅하기 위한 저항일 수 있다.

예를 들어, 측정 저항(Ru)가 100 Ω이면, 복수의 LED(led)가 요구하는 dc 구동전원(Vdc2)의 구동전원레벨은 100mA이고, 측정 저항(Ru)가 200 Ω이면, 복수의 LED(led)가 요구하는 dc 구동전원(Vdc2)의 구동전원레벨은 200 mA를 나타낼 수 있다.

실시 예에서, dc 구동전원(Vdc2)의 구동전원레벨은 전류값 또는 전압값일 수 있으며, 이에 한정을 두지 않는다.

LED 구동모듈(120)은 컨버터부(122), 레벨측정부(124) 및 LED 구동부(126)를 포함할 수 있다.

여기서, 컨버터부(122)는 외부로부터 입력된 ac 전원(Vac)을 dc 기준전원(Vdc1)으로 변환 정류하여 출력할 수 있다.

컨버터부(122)는 플라이백 컨버터일 수 있으며, 이에 한정을 두지 않는다.

컨버터부(122)는 ac 전원(Vac)을 설정된 기준구동레벨을 가지는 dc 기준전원(Vdc1)으로 변환 정류할 수 있으며, 브리지 정류부 및 평활 커패시터를 포함할 수 있으며, 이에 한정을 두지 않는다.

레벨측정부(124)는 저항(Rd) 및 측정부(125)를 포함할 수 있다.

여기서, 저항(Rd)는 측정 저항(Ru)의 일측과 측정 접점(p)에서 병렬 연결될 수 있다.

즉, 저항(Rd)는 일측이 측정 접점(p)에 연결되어 측정 저항(Ru)의 일측과 전기적으로 연결되고, 타측이 그라운드와 연결될 수 있다.

측정부(125)는 측정 저항(Ru)의 타측으로 기준 전원(Vs)을 공급하고, 측정 접점(p)에 인가된 측정 전원(Vsp)을 측정할 수 있다.

이때, 측정부(125)는 측정 전원(Vsp)을 기반으로 상기 구동전원레벨을 측정할 수 있다.

즉, 측정부(125)는 하기의 [수학식 1]에 따라 측정 전원(Vsp)을 측정한 후, 측정 전원(Vsp)에 따라 측정 저항(Ru)의 저항값을 산출할 수 있다.

이후, 측정부(125)는 측정 저항(Ru)의 저항값에 따라 LED 모듈(110)이 요구하는 dc 구동전원(Vdc)의 구동전원레벨을 측정할 수 있다.

여기서, Ru는 측정 저항(Ru)의 저항값, Vsp는 측정 접점(p)에 인가된 측정 전원(vsp)의 전원값, Rd는 저항(Rd)의 저항값 및 Vs는 기준 전원(Vs)의 전원값일 수 있다.

측정부(125)는 상술한 바와 같이, 측정 접점(p)에 인가된 측정 전원(Vsd), 즉 측정 저항(Ru)과 저항(Rd) 사이의 분배 전압일 수 있다.

이와 같이, 측정부(125)는 측정 전원(Vsd), 기준 전원(Vs) 및 저항(Rd)의 저항값을 기반으로, 측정 저항(Ru)의 저항값을 산출하고, 측정 저항(Ru)의 저항값에 대응하는 설정된 스위치 신호(sc)를 생성하여, LED 구동부(126)로 출력할 수 있다.

실시 예에서, 스위치 신호(sc)는 디지털 신호 또는 아날로그 신호 일 수 있으며, 이에 한정을 두지 않는다.

LED 구동부(126)는 다이오드(D), 인덕터(L), 스위치(Q) 및 구동부(127)를 포함할 수 있다.

여기서, 다이오드(D)는 컨버터부(122)와 LED 모듈(110)이 연결된 제1 전원라인(미도시)에 병렬 연결될 수 있다.

상기 제1 전원라인은 컨버터부(122)에서 변화 정류된 dc 기준전원(Vdc1) 또는 dc 구동전원(Vdc2)가 복수의 LED(led)로 공급되는 전원라인이다.

인덕터(L)는 LED 모듈(110)의 제2 전원라인(미도시) 및 다이오드(D)와 연결될 수 있다.

즉, 인덕터(L)는 스위치(Q)의 스위칭 온 또는 오프 동작에 따라 다이오드(D), 복수의 LED(led), 스위치(Q) 및 그라운드로 제1 전류패스를 형성하거나, 또는 다이오드(D) 및 복수의 LED(led)와 제2 전류패스, 즉 폐루프를 형성할 수 있으며, 이에 한정을 두지 않는다.

인덕터(L)는 스위치(Q)의 스위칭 온 동작시 복수의 LED(led)를 통하여 입력된 전원에 대응하는 전류를 저장 또는 충전할 수 있으며, 스위치(Q)의 스위칭 오프 동작시 다이오드(D)로 저장 또는 충전된 전류를 제공하여, 컨버터부(122)에서 변환 정류된 dc 기준전원(Vdc1)의 기준전원레벨을 상기 전류만큼 가변된 상기 구동전원레벨을 갖는 dc 구동전원(Vdc2)이 복수의 LED(led)로 공급되게 할 수 있다.

스위치(Q)는 구동부(127)에서 공급된 PWM 신호(sw)에 따라 스위칭 온 또는 오프 동작을 수행할 수 있다.

여기서, 스위치(Q)은 전계효과 트랜지스터(FET), 바이폴라 트랜지스터(BJT) 및 오피엠프(Op-amp) 중 적어도 하나를 포함할 수 있으며, 이에 한정을 두지 않는다.

구동부(127)는 측정부(125)로부터 스위치 신호(sc)가 입력되면, 스위치 신호(sc)에 대응하는 PWM 신호(sw)를 생성할 수 있다.

이때, 구동부(127)는 스위치 신호(sc)에 따라 상기 구동전원레벨을 갖는 dc 구동전원(Vdc2)를 생성하기 위하여, 스위치(Q)의 스위칭 온 및 오프 동작에 대응하는 동작시간을 설정한 PWM 신호(sw)를 생성 및 출력할 수 있다.

예를 들면, 구동부(127)는 스위치(Q)의 스위칭 온 동작에 대응하는 동작시간을 길게 가져가는 경우, dc 구동전원(Vdc2)의 구동전원레벨이 높아지며, 스위칭 온 동작에 대응하는 동작시간을 짧게 가져가는 경우, dc 구동전원(Vdc2)의 구동전원레벨이 낮아지도록 PWM 신호(sw)를 생성할 수 있다.

실시 예에 따른 LED 구동모듈(120)은 LED 모듈(110)로 dc 구동전원(Vdc2)를 공급하기 이전에, LED 모듈(110)에 포함된 측정 저항(Ru)를 통하여 LED 모듈(110)이 요구하는 dc 구동전원(Vdc2)의 구동전원레벨을 측정하여, 이에 대응하는 dc 구동전원(Vdc2)를 공급하도록 할 수 있는 이점이 있다.

도 3은 제1 실시 예에 따른 제1, 2 전류패스를 나타낸 패스도 및 도 4는 제1 실시 예에 따른 LED 구동모듈의 동작에 따른 dc 기준전원 및 dc 구동전원을 나타낸 파형도이다.

도 3은 LED 구동모듈(120)에서 LED 모듈(110)이 요구하는 구동전원레벨을 갖는 dc 구동전원을 공급하는 전류패스를 나타낸 도이다.

즉, 구동부(127)는 측정부(125)로부터 입력된 스위치 신호(sc)에 대응하는 PWM 신호(sw)를 스위치(Q)로 출력할 수 있다.

이때, 제1 전류패스(pass1)는 PWM 신호(sw) 중 스위칭 온 동작에 대한 신호가 스위치(Q)로 입력되면, 컨버터부(122)로부터 변환 정류된 dc 기준전원(Vdc1)이 복수의 LED(led)를 통하여 인덕터(L)에 전류전원이 저장되도록 하는 전류패스도이다.

이후, 제2 전류패스(pass2)는 PWM 신호(sw) 중 스위치 오프 동작에 대한 신호가 스위치(Q)로 입력되면, 컨버터부(122)로부터 변환 정류된 dc 기준전원(Vdc1)에 인덕터(L)에 저장된 전류전원이 합쳐져, dc 기준전원(Vdc1)의 기준전원레벨이 상기 전류전원만큼 높아진 구동전원레벨을 갖는 dc 구동전원(Vdc2)가 복수의 LED(led)로 공급되도록 하는 전류패스도이다.

여기서, PWM 신호(sw)은 스위칭 온 및 오프 동작에 대한 신호의 주기가 매우 짧으므로, 스위치(Q)의 스위칭 온 및 오프 주기가 빨라 PWM 구동을 발생시킬 수 있다.

도 4는 컨버터부(122)에서 기준전원레벨(Level1)을 갖는 dc 기준전원(Vdc1) 및 기준전원레벨(Level1)이 구동전원레벨(Level2)로 가변된 dc 구동전원(Vdc2)를 타나낸다.

여기서, 기준전원레벨(Level1)과 구동전원레벨(Level2) 사이의 차이레벨(△L)은 스위치(Q)의 스위칭 온 동작시 인덕터(L)에 저장된 전류전원에 대응될 수 있다.

이때, dc 구동전원(Vdc2)는 스위치(Q)의 스위칭 온 및 오프 동작이 매우 빠르게 변화함에 따라 펄스 형태로 출력될 수 있으며, 이에 한정을 두지 않는다.

본 발명에 개시된 실시예들은 본 발명의 기술 사상을 한정하기 위한 것이 아니라 설명하기 위한 것이고, 이러한 실시예에 의하여 본 발명의 기술 사상의 범위가 한정되는 것은 아니다. 본 발명의 보호 범위는 아래의 청구범위에 의하여 해석되어야 하며, 그와 동등한 범위 내에 있는 모든 기술 사상은 본 발명의 권리범위에 포함되는 것으로 해석되어야 할 것이다.

Claims

LED 형광등 모듈; 및
상기 LED 형광등 모듈이 요구하는 구동전원레벨을 측정하고, 입력된 dc 기준전원의 기준전원레벨을 상기 구동전원레벨로 가변시킨 dc 구동전원을 상기 LED 형광등 모듈로 공급하는 LED 구동모듈; 을 포함하고,
상기 LED 구동모듈은,
입력된 ac 전원을 상기 dc 기준전원으로 변환하는 컨버터부;
상기 구동전원레벨을 측정하고, 상기 구동전원레벨에 대응하는 스위치 신호를 출력하는 레벨측정부; 및
상기 레벨측정부로부터 스위치 신호 입력 시, 상기 스위치 신호에 대응하는 PWM 신호를 출력하여, 상기 기준전원레벨을 상기 구동전원레벨로 가변시킨 상기 dc 구동전원을 상기 LED 형광등 모듈로 공급하는 LED 구동부; 를 포함하고,
상기 LED 구동부는,
상기 컨버터부와 상기 LED 형광등 모듈이 연결된 제1 전원라인에 병렬 연결된 다이오드;
상기 LED 형광등 모듈의 제2 전원라인에 연결되며, 상기 다이오드와 연결된 인덕터;
상기 다이오드 및 상기 인덕터와 일측이 연결되고, 타측이 그라운드와 연결된 스위치; 및
상기 레벨측정부로부터 스위치 신호 입력 시, 상기 스위치 신호를 기반으로 상기 기준전원레벨을 상기 구동전원레벨로 가변시키기 위한 온/오프 주기가 설정된 상기 PWM 신호를 상기 스위치로 공급하여 상기 스위치를 제어하는 구동부; 를 포함하고,
상기 구동부는,
상기 스위치를 스위치 온 동작시킴으로써, 상기 LED 형광등 모듈이 그라운드와 연결되는 제1 전류패스가 형성되도록 하여, 상기 인덕터에 전류전원이 저장되게 하고,
상기 제1 전류패스가 형성 후 상기 스위치를 스위치 오프 동작시킴으로써, 상기 dc 기준전원과 상기 전류전원을 합쳐지게 하는 제2 전류패스가 형성되도록 하여, 상기 기준전원레벨을 상기 구동전원레벨로 가변시킨 상기 dc 구동전원을 제1 전원라인으로 공급하는 조명 디바이스.
제 1 항에 있어서,
상기 LED 형광등 모듈은,
상기 dc 구동전원 공급시, 광을 방출하는 복수의 LED; 및
상기 구동전원레벨을 측정하기 위한 측정 저항; 을 포함하는 조명 디바이스.
제 2 항에 있어서,
상기 측정 저항은,
상기 복수의 LED와 전기적으로 절연되게 배치된 조명 디바이스.
삭제
제 1 항에 있어서,
상기 컨버터부는,
플라이백 컨버터인 조명 디바이스.
제 1 항에 있어서,
상기 LED 형광등 모듈은,
상기 dc 구동전원 공급시, 광을 방출하는 복수의 LED 및 상기 구동전원레벨을 측정하기 위한 측정 저항을 포함하고,
상기 레벨측정부는,
상기 측정 저항의 일측과 측정 접점에서 병렬로 연결된 저항; 및
상기 측정 저항의 타측으로 기준 전원을 공급하고, 상기 측정 접점에 인가된 측정 전원을 기반으로 상기 구동전원레벨을 측정하는 측정부;를 포함하는 조명 디바이스.
제 6 항에 있어서,
상기 측정부는,
상기 구동전원레벨에 대응하는 설정된 상기 스위치 신호를 상기 LED 구동부로 출력하는 조명 디바이스.
삭제
제 1 항에 있어서,
상기 인덕터는,
상기 스위치의 스위치 온 동작시 전류전원을 저장하고, 상기 스위치의 오프 동작시 상기 전류전원을 상기 LED 형광등 모듈로 공급하는 조명 디바이스.
삭제
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