KR101716245B1 - Led 램프용 정전력 컨버터 - Google Patents

Abstract

본 발명의 일 측면에 따른 LED 램프용 컨버터는 광원부의 오프셋 전압의 범위를 판단하는 전압 범위 판단부와 측정 전압의 범위가 서로 상이한 복수개의 전압 판단 모듈을 갖고 상기 전압 범위 판단부에서 판단된 전압의 범위에 따라 상기 전압 판단 모듈 중 어느 하나를 선택하여 오프셋 전압을 판단하는 전압 판단부와, 기 설정된 소비전력이 되도록 상기 오프셋 전압에 따른 인가 전류를 산정하는 전력 비교부, 및 전류를 조절하여 상기 인가 전류를 상기 광원부로 전달하는 전류 조절부를 포함한다.

Description

LED 램프용 정전력 컨버터{CONVERTOR FOR LEDLAMP}

본 발명은 LED 램프용 정전력 컨버터에 관한 것이다.

최근 각종 조명장치의 광원으로 LED 소자가 각광을 받고 있다. LED 소자는 종래의 조명에 비해 발열량이 적고, 적은 소비전력과 긴 수명, 내충격성 등의 장점을 갖고 있다. 또한, 제조과정에서 형광등과 같이 수은이나 방전용 가스를 사용하지 않으므로 환경오염을 유발하지 않는 장점이 있다.

복수 개의 LED 소자들이 광원을 이루는데 광원에는 직류 전류가 인가된다. 광원의 오프셋 전압은 LED 소자의 개수에 따라 정해지는데 광원을 구성하는 LED 소자의 개수가 변하면 광원의 소비 전력도 변하게 된다. 이에 따라 광원의 종류에 따라 다른 컨버터가 적용된다. 이와 같이 LED 소자의 개수에 따라 컨버터를 달리하면 컨버터의 제조와 관리가 어려운 문제가 있다.

또한, LED 램프는 오랜시간 사용할수록 열화가 진행되어 오프셋 전압이 감소하고 광출력이 저하되는 문제가 발생한다. 이러한 출력의 저하는 광원부의 수명을 감소시키는 원인이 된다.

본 발명은 전술한 종래기술을 해결하기 위한 것으로서, 본 발명의 목적은 서로 다른 광원에 적용할 수 있는 LED 램프용 컨버터 및 LED 램프의 전류 제어 방법을 제공함에 있다.

또한, 본 발명의 목적은 보다 안전하게 전류를 조절할 수 있는 컨버터 및 LED 램프의 전류 제어 방법을 제공함에 있다.

그러나 본 발명의 목적들은 상기에 언급된 목적으로 제한되지 않으며, 언급되지 않은 또 다른 목적들은 아래의 기재로부터 당업자에게 명확하게 이해될 수 있을 것이다.

본 발명의 일 측면에 따른 LED 램프용 컨버터는 광원부의 오프셋 전압의 범위를 판단하는 전압 범위 판단부와 측정 전압의 범위가 서로 상이한 복수개의 전압 판단 모듈을 갖고 상기 전압 범위 판단부에서 판단된 전압의 범위에 따라 상기 전압 판단 모듈 중 어느 하나를 선택하여 오프셋 전압을 판단하는 전압 판단부와, 기 설정된 소비전력이 되도록 상기 오프셋 전압에 따른 인가 전류를 산정하는 전력 비교부, 및 전류를 조절하여 상기 인가 전류를 상기 광원부로 전달하는 전류 조절부를 포함한다.

여기서, 상기 전압 범위 판단부는 제1 저항을 구비하고 상기 제1 저항은 상기 전압 판단 모듈에 설치된 보조 저항들보다 더 큰 값을 갖는 저항으로 이루어질 수 있다.

또한, 상기 전류 조절부는 PWM 제어기를 포함할 수 있다

또한, 상기 전압 판단부는 제1범위 전압 판단 모듈과 제2범위 전압 판단 모듈을 포함하고, 상기 제2범위 전압 판단 모듈은 상기 제1범위 전압 판단 모듈보다 더 큰 범위의 전압을 측정할 수 있다.

또한, 상기 제1범위 전압 판단 모듈이 갖는 보조 저항은 상기 제2범위 전압 판단 모듈이 갖는 보조 저항보다 더 작은 값을 갖도록 이루어질 수 있다.

또한, 상기 제1범위 전압 판단 모듈은 10V 이상 20V 미만 범위의 전압을 판단하며, 상기 제2 범위 전압 판단 모듈은 20V 이상 30V 미만 범위의 전압을 판단할 수 있다.

또한, 상기 전압 판단부는 제3범위 전압 판단 모듈, 제3범위 전압 판단 모듈을 더 포함하고, 상기 제3범위 전압 판단 모듈은 30V 이상 40V 미만 범위의 전압을 판단하며, 상기 제4 범위 전압 판단 모듈은 40V 이상 50V 미만 범위의 전압을 판단할 수 있다.

또한, 상기 전압 범위 판단부는 오프셋 전압의 범위가 상기 전압 판단 모듈들이 측정할 수 있는 범위를 벗어난 경우 상기 광원부로 인가되는 전류를 차단할 수 있다.

또한, 상기 LED 램프용 컨버터는 상기 오프셋 전압의 감소 여부를 판단하는 전압 감소 측정부를 더 포함하며, 상기 전류 조절부는 오프셋 전압이 감소된 경우 전류를 증가시킬 수 있다.

또한, 상기 전압 감소 측정부는 오프셋 전압의 감소치가 기 설정된 비율 이하로 감소된 경우 전류증가 신호를 발생시키고, 상기 전류 조절부는 오프셋 전압의 감소비율과 상기 인가 전류를 곱한 값만큼 전류를 증가시킬 수 있다.

한편, 본 발명의 다른 측면에 따른 LED 램프의 전류 조절 방법은 광원부의 오프셋 전압의 범위를 판단하는 전압 범위 판단 단계와, 측정 전압의 범위가 서로 상이한 복수개의 전압 판단 모듈들 중 어느 하나를 선택하여 오프셋 전압을 판단하는 전압 판단 단계와, 기 설정된 소비전력이 되도록 상기 오프셋 전압에 따른 인가 전류를 산정하는 전력 비교 단계, 및 전류를 조절하여 상기 인가 전류를 상기 광원부로 전달하는 전류 조절 단계를 포함한다.

또한, 상기 전류 조절 단계는 PWM 제어기를 이용하여 전류를 조절할 수 있다.

본 발명의 LED 램프는 전압 범위와 전압을 판단하여 오프셋 전압 치에 따라 전류를 조절하므로 일정한 전력 소비를 유지하여 다양한 종류의 광원에 하나의 컨버터를 적용할 수 있다.

또한, 전압 감소 측정부를 구비하여 오프셋 전압의 감소에 따라 전류를 증가시킴으로써 LED 램프의 수명을 증가시킬 수 있다.

도 1은 본 발명의 제1실시예에 따른 LED 램프용 컨버터의 구성도이다.
도 2는 본 발명의 제1실시예에 따른 LED 램프의 전류 제어 방법을 설명하기 위한 순서도이다.
도 3은 본 발명의 제2실시예에 따른 LED 램프용 컨버터의 구성도이다.

본 발명은 다양한 변경을 가할 수 있고 여러 가지 실시 예를 가질 수 있는바, 특정 실시 예들을 도면에 예시하여 상세하게 설명한다. 그러나, 이는 본 발명을 특정한 실시 형태에 대해 한정하려는 것이 아니며, 본 발명의 사상 및 기술범위에 포함되는 모든 변경, 균등물 내지 대체물을 포함하는 것으로 이해되어야 한다.

제1, 제2 등과 같이 서수를 포함하는 용어는 다양한 구성 요소들을 설명하는데 사용될 수 있지만, 상기 구성 요소들은 상기 용어들에 의해 한정되지는 않는다. 상기 용어들은 하나의 구성요소를 다른 구성 요소로부터 구별하는 목적으로만 사용된다.

예를 들어, 본 발명의 권리범위를 벗어나지 않으면서 제1 구성요소는 제2 구성요소로 명명될 수 있고, 유사하게 제2 구성요소도 제1 구성 요소로 명명 될 수 있다. 및/또는 이라는 용어는 복수의 관련된 기재된 항목들의 조합 또는 복수의 관련된 기재된 항목들 중의 어느 항목을 포함한다.

다르게 정의되지 않는 한, 기술적이거나 과학적인 용어를 포함해서 여기서 사용되는 모든 용어들은 본 발명이 속하는 기술분야에서 통상의 지식을 가진자에 의해 일반적으로 이해되는 것과 동일한 의미를 가지고 있다. 일반적으로 사용되는 사전에 정의되어 있는 것과 같은 용어들은 관련기술의 문맥상 가지는 의미와 일치하는 의미를 가지는 것으로 해석되어야 하며, 본 출원에서 명백하게 정의하지 않는 한, 이상적이거나 과도하게 형식적인 의미로 해석되지 않는다.

이하, 첨부 도면을 참조하여 본 발명 및 본 발명의 바람직한 실시예를 상세하게 설명한다.

도 1은 본 발명의 제1실시예에 따른 LED 램프용 컨버터의 구성도이다.

도 1을 참조하여 설명하면, 본 제1 실시예에 따른 LED 램프용 컨버터(101)는 교류 전류를 직류 전류로 변환하는 정류부(24)와 광원부(10)의 오프셋 전압의 범위를 판단하는 전압 범위 판단부(21)와 오프셋 전압을 판단하는 전압 판단부(22), 오프셋 전압에 따른 인가 전류의 범위를 산정하는 전력 비교부(23), 기 설정된 소비 전력이 되도록 광원부(10)로 전달되는 전류를 조절하는 전류 조절부(26)를 포함한다.

광원부(10)는 기판 상에 배치된 LED 모듈을 포함하며, 직관형 램프, 벌브형 램프 등 다양한 형태로 이루어질 수 있다. 광원부(10)는 LED 모듈이 실장된 기판과, 방열판, 및 커버 렌즈를 포함할 수 있다. 정류부(24)는 입력된 교류 전류를 직류 전류로 변환하는데, EMI 차폐기와 변압기 등을 포함할 수 있다.

전압 범위 판단부(21)는 제1 저항을 구비하여 광원부(10)의 오프셋 전압의 범위를 판단한다. 광원부(10)의 전압은 10V에서 60V까지 다양한 범위로 이루어질 수 있는데 측정 전압 범위가 매우 넓으므로 전압의 정확한 오프셋 전압을 측정하기 어려운 문제가 있다. 또한 높은 전압을 측정하기 위해서 제1 저항은 상대적으로 큰 값을 갖는데, 이에 따라 전압 측정의 정확도가 낮아진다. 특히 제1 저항은 전압 판단 모듈(22)에 설치된 보조 저항들보다 더 큰 값을 갖는다.

이에 전압 범위 판단부(21)는 전압을 측정하고 측정된 전압이 속하는 범위를 판단한다. 또한 높은 전압을 측정하기 위해서 제1 저항은 상대적으로 큰 값을 갖는다. 또한 전압 범위 판단부(21)는 측정된 전압 범위를 전압 판단부(22)로 전달한다.

다만 전압 범위 판단부(21)는 측정된 전압의 범위가 전압 판단부(22)가 측정할 수 있는 범위를 벗어난 경우에는 광원부(10)로 인가되는 전류를 차단한다.

또한 전압 판단부(22)는 측정 전압의 범위가 서로 상이한 복수개의 전압 판단 모듈을 갖고 전압 범위 판단부(21)에서 판단된 전압의 범위에 따라 전압 판단 모듈 중 어느 하나를 선택하여 오프셋 전압을 판단한다.

전압 판단부(22)는 제1범위 전압 판단 모듈(22a), 제2범위 전압 판단 모듈(22b), 제3범위 전압 판단 모듈(22c), 제4범위 전압 판단 모듈(22d), 제5범위 전압 판단 모듈(22e)을 포함한다.

제2범위 전압 판단 모듈(22b)은 제1 범위 전압 판단 모듈(22a) 보다 더 큰 범위의 전압을 판단하고 제3범위 전압 판단 모듈(22c)은 제2 범위 전압 판단 모듈(22b) 보다 더 큰 범위의 전압을 판단한다. 또한, 제4범위 전압 판단 모듈(22d)은 제3 범위 전압 판단 모듈(22c) 보다 더 큰 범위의 전압을 판단하며, 제5범위 전압 판단 모듈(22e)은 제4 범위 전압 판단 모듈(22d) 보다 더 큰 범위의 전압을 판단한다.

제1범위 전압 판단 모듈(22a)은 10V 이상 20V 미만 범위의 전압을 판단하고, 제2범위 전압 판단 모듈(22b)은 20V 이상 30V 미만 범위의 전압을 판단하며 제3범위 전압 판단 모듈(22c)은 30V 이상 40V 미만 범위의 전압을 판단한다. 또한, 제4범위 전압 판단 모듈(22d)은 40V 이상 50V 미만 범위의 전압을 판단하며 제5범위 전압 판단 모듈(22e)은 50V 이상 60V 미만 범위의 전압을 판단한다.

한편, 전압 판단 모듈들은 각각 보조 저항을 갖는데 제1범위 전압 판단 모듈(22a)이 갖는 보조 저항은 제2범위 전압 판단 모듈(22b)이 갖는 보조 저항보다 더 작은 값을 갖고, 제2범위 전압 판단 모듈(22b)이 갖는 보조 저항은 제3범위 전압 판단 모듈(22c)이 갖는 보조 저항보다 더 작은 값을 갖는다. 또한, 제4범위 전압 판단 모듈(22d)이 갖는 보조 저항은 제3범위 전압 판단 모듈(22c)이 갖는 보조 저항보다 더 작은 값을 갖고, 제5범위 전압 판단 모듈(22e)이 갖는 보조 저항은 제4범위 전압 판단 모듈(22d)이 갖는 보조 저항보다 더 작은 값을 갖는다.

또한, 전압 판단부(22)는 전압 범위 판단부(21)에서 수신된 신호를 해당 전압 판단 모듈로 전달하여 선택된 전압 판단 모듈이 정밀한 전압을 측정하도록 한다. 이에 따라 보다 정밀하게 광원부의 오프셋 전압을 측정할 수 있다.

전력 비교부(23)는 기 설정된 소비전력이 되도록 오프셋 전압에 따른 인가 전류를 산정한다. 전력 비교부(23)에는 소비전력이 입력되어 있으며, 오프셋 전압이 측정되면 전력 비교부(23)는 소비전력에 맞추어 인가 전류를 계산하여 전류 조절부(26)로 전달한다. 예를 들어 소비젼력이 300W이고, 오프셋 전압이 30V인 경우 인가 전류는 10A로 산정될 수 있다. 이에 따라 광원부(10)의 오프셋 전압이 어떤 값을 갖더라도 동일한 소비전력으로 작동한다.

전류 조절부(26)는 광원부(10)에 인가되는 전류의 양을 변화시키는데, 전력 비교부(23)에서 전달된 신호를 바탕으로 전류의 양을 변화시킨다. 전력 비교부(23)에서 산정된 인가 전류 또는 이와 허용 오차 범위 내의 전류를 광원부(10)로 전달한다. 전류 조절부(26)는 PWM 제어기(26a)를 포함하는데, PWM 제어기(26a)를 통해서 인가되는 펄스의 폭을 변화시켜서 전류의 양을 증가시킬 수 있다.

도 2는 본 발명의 제1 실시예에 따른 LED 램프의 전류 조절 방법을 설명하기 위한 순서도이다.

도 2를 참조하여 설명하면 본 실시예에 따른 전류 조절 방법은 광원부의 오프셋 전압의 범위를 판단하는 전압 범위 판단 단계(S101)와, 측정 전압의 범위가 서로 상이한 복수개의 전압 판단 모듈들 중 어느 하나를 선택하여 오프셋 전압을 판단하는 전압 판단 단계(S102)와, 기 설정된 소비전력이 되도록 오프셋 전압에 따른 인가 전류를 산정하는 전력 비교 단계(S103), 및 전류를 조절하여 인가 전류를 광원부로 전달하는 전류 조절 단계(S104)를 포함한다.

전압 범위 판단 단계(S101)는 제1 저항을 갖는 전압 범위 판단부(21)를 이용하여 오프셋 전압의 범위를 판단한다. 광원부(10)의 전압은 10V에서 60V까지 다양한 범위로 이루어질 수 있는데 측정 전압 범위가 매우 넓으므로 전압의 정확한 오프셋 전압을 측정하기 어려운 문제가 있다. 이에 전압 범위 판단 단계(S101)는 전압을 측정하고 측정된 전압이 속하는 범위를 판단한다. 여기서 전압 범위 판단 단계(S101)는 측정된 전압의 범위가 측정할 수 있는 범위를 벗어난 경우에는 광원부(10)로 인가되는 전류를 차단한다.

전압 판단 단계(S102)는 전압 범위 판단 단계(S101)에서 판단된 전압의 범위에 따라 전압 판단 모듈 중 어느 하나를 선택하여 오프셋 전압을 판단한다.

전력 비교 단계(S103)는 기 설정된 소비전력이 되도록 오프셋 전압에 따른 인가 전류를 산정한다. 전력 비교 단계(S103)는 오프셋 전압이 측정되면 소비전력에 맞추어 인가 전류를 계산하여 전류 조절 단계(S104)로 전달한다.

전류 조절 단계(S104)는 광원부(10)에 인가되는 전류의 양을 변화시키는데, 전력 비교 단계(S103)에서 전달된 신호를 바탕으로 전류의 양을 변화시킨다. 전류 조절 단계(S104)는 전력 비교 단계(S103)에서 산정된 인가 전류 또는 이와 허용 오차 범위 내의 전류를 광원부(10)로 전달한다. 전류 조절 단계(S104)는 PWM 제어기(26a)를 이용하여 인가되는 펄스의 폭을 변화시켜서 전류의 양을 변화시킬 수 있다.

도 3은 본 발명의 제2실시예에 따른 LED 램프용 컨버터의 구성도이다.

도 3을 참조하여 설명하면, 본 제2 실시예에 따른 LED 램프용 컨버터(102)는 정류부(24), 전압 범위 판단부(31), 전력 비교부(33), 전압 감소 측정부(34), 전류 조절부(36)를 포함한다.

본 제2 실시예에 따른 LED 램프용 컨버터(102)는 전압 감소 측정부(34)와 전류 조절부(36)를 제외 하고는 상기한 제1 실시예에 따른 LED 램프용 컨버터와 동일한 구조로 이루어지는 바, 동일한 구조에 대한 중복 설명은 생략한다.

전압 감소 측정부는 광원부(10)의 오프셋 전압의 감소 여부를 판단하며, 전류 조절부(36)는 오프셋 전압이 감소된 경우 전류를 증가시킨다. 전압 감소 측정부(34)는 오프셋 전압이 기 설정된 비율 이하로 감소된 경우 전류증가 신호를 발생시키고, 전류 조절부(36)는 오프셋 전압의 감소비율과 인가 전류를 곱한 값만큼 전류를 증가시킨다. 여기서 기 설정된 비율이라 함은 기준 전압은 최초 측정된 오프셋 전압의 5%로 이루어질 수 있다.

즉, 전압 감소 측정부(34)에서 측정된 오프셋 전압이 최초 오프셋 전압의 95%로 감소한 경우, 전압 감소 측정부(34)는 신호를 발생시키고, 전류 조절부(36)는 인가 전류의 5%만큼 전류를 증가시킨다.

광원(10)의 사용시간이 증가할수록 LED 모듈이 열화되어 오프셋 전압이 감소하여 조도가 감소한다. 조도가 감소하면 사용자가 LED 소자의 수명이 다한 것으로 판단할 수 있다. 그러나 오프셋 전압이 감소하였을 때 전류의 양을 증가시켜서 다시 조도를 향상시키면 LED 램프의 수명을 향상시킬 수 있다.

이상과 같이, 본 명세서와 도면에는 본 발명의 바람직한 실시예에 대하여 개시하였으며, 비록 특정 용어들이 사용되었으나, 이는 단지 본 발명의 기술 내용을 쉽게 설명하고 발명의 이해를 돕기 위한 일반적인 의미에서 사용된 것이지, 본 발명의 범위를 한정하고자 하는 것은 아니다. 여기에 개시된 실시예 외에도 본 발명의 기술적 사상에 바탕을 둔 다른 변형 예들이 실시 가능하다는 것은 본 발명이 속하는 기술 분야에서 통상의 지식을 가진 자에게 자명한 것이다.

101, 102: LED 램프용 컨버터
10: 광원부
21, 31: 전압 범위 판단부
22, 32: 전압 판단부
23, 33: 전력 비교부
24: 정류부
26: 36: 전류 조절부
34: 전압 감소 측정부

Claims (12)

1. 광원부의 오프셋 전압의 범위를 판단하는 전압 범위 판단부;
   측정 전압의 범위가 서로 상이한 복수개의 전압 판단 모듈을 갖고 상기 전압 범위 판단부에서 판단된 전압의 범위에 따라 상기 전압 판단 모듈 중 어느 하나를 선택하여 오프셋 전압을 판단하는 전압 판단부;
   기 설정된 소비전력이 되도록 상기 오프셋 전압의 감소에 따라 증가하여 인가할 전류를 산정하는 전력 비교부;
   전류를 조절하여 상기 인가 전류를 상기 광원부로 전달하는 전류 조절부; 및
   상기 오프셋 전압의 감소 여부를 판단하는 전압 감소 측정부; 를 포함하고,
   상기 전압 범위 판단부는 제1 저항을 구비하고 상기 제1 저항은 상기 전압 판단 모듈에 설치된 보조 저항들보다 더 큰 값을 갖는 저항이며,
   상기 전압 범위 판단부는 오프셋 전압의 범위가 상기 전압 판단 모듈들이 측정할 수 있는 범위를 벗어난 경우 상기 광원부로 인가되는 전류를 차단하고,
   상기 전류 조절부는 오프셋 전압이 감소된 경우 전류를 증가시키고, 상기 전압 감소 측정부는 오프셋 전압의 감소치가 기 설정된 비율 이하로 감소된 경우 전류증가 신호를 발생시키고, 상기 전류 조절부는 오프셋 전압의 감소비율과 상기 인가 전류를 곱한 값만큼 전류를 증가시키고,
   상기 전압 판단부는 제1범위 전압 판단 모듈과 제2범위 전압 판단 모듈을 포함하고, 상기 제2범위 전압 판단 모듈은 상기 제1범위 전압 판단 모듈보다 더 큰 범위의 전압을 측정하고, 상기 제1범위 전압 판단 모듈이 갖는 보조 저항은 상기 제2범위 전압 판단 모듈이 갖는 보조 저항보다 더 작은 값을 갖는 것을 특징으로 하는 LED 램프용 정전력 컨버터.
   
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