KR101777566B1 - 엘이디 램프 - Google Patents

엘이디 램프 Download PDF

Info

Publication number
KR101777566B1
KR101777566B1 KR1020160006004A KR20160006004A KR101777566B1 KR 101777566 B1 KR101777566 B1 KR 101777566B1 KR 1020160006004 A KR1020160006004 A KR 1020160006004A KR 20160006004 A KR20160006004 A KR 20160006004A KR 101777566 B1 KR101777566 B1 KR 101777566B1
Authority
KR
South Korea
Prior art keywords
electrode
impedance matching
unit
energy storage
voltage output
Prior art date
Application number
KR1020160006004A
Other languages
English (en)
Other versions
KR20170086314A (ko
Inventor
박명구
Original Assignee
금호전기주식회사
박명구
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by 금호전기주식회사, 박명구 filed Critical 금호전기주식회사
Priority to KR1020160006004A priority Critical patent/KR101777566B1/ko
Publication of KR20170086314A publication Critical patent/KR20170086314A/ko
Application granted granted Critical
Publication of KR101777566B1 publication Critical patent/KR101777566B1/ko

Links

Images

Classifications

    • H05B33/0806—
    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F21—LIGHTING
    • F21S—NON-PORTABLE LIGHTING DEVICES; SYSTEMS THEREOF; VEHICLE LIGHTING DEVICES SPECIALLY ADAPTED FOR VEHICLE EXTERIORS
    • F21S2/00—Systems of lighting devices, not provided for in main groups F21S4/00 - F21S10/00 or F21S19/00, e.g. of modular construction
    • F21S2/005—Systems of lighting devices, not provided for in main groups F21S4/00 - F21S10/00 or F21S19/00, e.g. of modular construction of modular construction
    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F21—LIGHTING
    • F21V—FUNCTIONAL FEATURES OR DETAILS OF LIGHTING DEVICES OR SYSTEMS THEREOF; STRUCTURAL COMBINATIONS OF LIGHTING DEVICES WITH OTHER ARTICLES, NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
    • F21V23/00—Arrangement of electric circuit elements in or on lighting devices
    • F21V23/02—Arrangement of electric circuit elements in or on lighting devices the elements being transformers, impedances or power supply units, e.g. a transformer with a rectifier
    • H05B33/0815—
    • H05B33/0842—
    • H05B37/02—
    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F21—LIGHTING
    • F21Y—INDEXING SCHEME ASSOCIATED WITH SUBCLASSES F21K, F21L, F21S and F21V, RELATING TO THE FORM OR THE KIND OF THE LIGHT SOURCES OR OF THE COLOUR OF THE LIGHT EMITTED
    • F21Y2101/00—Point-like light sources
    • Y—GENERAL TAGGING OF NEW TECHNOLOGICAL DEVELOPMENTS; GENERAL TAGGING OF CROSS-SECTIONAL TECHNOLOGIES SPANNING OVER SEVERAL SECTIONS OF THE IPC; TECHNICAL SUBJECTS COVERED BY FORMER USPC CROSS-REFERENCE ART COLLECTIONS [XRACs] AND DIGESTS
    • Y02—TECHNOLOGIES OR APPLICATIONS FOR MITIGATION OR ADAPTATION AGAINST CLIMATE CHANGE
    • Y02B—CLIMATE CHANGE MITIGATION TECHNOLOGIES RELATED TO BUILDINGS, e.g. HOUSING, HOUSE APPLIANCES OR RELATED END-USER APPLICATIONS
    • Y02B20/00—Energy efficient lighting technologies, e.g. halogen lamps or gas discharge lamps
    • Y02B20/30—Semiconductor lamps, e.g. solid state lamps [SSL] light emitting diodes [LED] or organic LED [OLED]
    • Y02B20/341—

Landscapes

  • Engineering & Computer Science (AREA)
  • General Engineering & Computer Science (AREA)
  • Power Engineering (AREA)
  • Circuit Arrangement For Electric Light Sources In General (AREA)

Abstract

본 발명의 일실시 형태는, 제1 전극 및 제2 전극을 포함하는 제1 전원입력단자와, 제3 전극 및 제4 전극을 포함하는 제2 전원입력단자와, 상기 제1 전원입력단자 및 제2 전원입력단자로부터 입력되는 교류전류를 전파 정류하며, 고전압 출력단 및 저전압 출력단을 갖는 정류부와, 상기 정류부의 고전압 출력단과 저전압 출력단 사이에 연결되는 에너지 저장부와, 상기 에너지 저장부에서 출력되는 전압으로 구동되는 구동부, 및 상기 구동부에 연결되는 LED 어레이를 포함하는 LED 램프에 있어서, 상기 제1 전극과 제2 전극 사이에 배치되는 제1 임피던스 매칭부와, 상기 제3 전극과 제4 전극 사이에 배치되는 제2 임피던스 매칭부, 및 상기 에너지 저장부에 인가되는 전압에 따라 상기 제1 임피던스 매칭부와 제2 임피던스 매칭부 중 적어도 하나의 전극사이 연결을 온-오프 제어하는 스위칭 제어부를 포함하는 것을 특징으로 하는 LED 램프를 제공할 수 있다.

Description

엘이디 램프{LED Lamp}
본 발명은 엘이디 램프에 관한 것으로서, 보다 상세하게는 기존의 형광등용 등기구에 설치되어 있는 전자식 또는 자기식 안정기의 종류를 불문하고, 직접 형광등을 대체하여 범용적이고 안정적으로 사용할 수 있는 엘이디 램프에 관한 것이다.
기술의 발전에 따라, 과거 기존 형광등의 광효율에도 미치지 못했던 LED(Light Emitting Diode)의 성능이 이제는 기존 형광등을 훨씬 뛰어넘는 수준으로 발전하여 경제성이 급속이 높아지고 있다. 또한, LED 는 다른 광원들과 달리 수은이 함유되지 않은 친환경 광원으로, 휴대폰용 백라이트, LCD TV 용 백라이트, 차량용 램프 및 일반 조명 등에 사용되는 차세대 광원으로 널리 각광받고 있다. 이에 따라, 지난 100여넌 동안 조명의 주광원으로 사용되어 왔던 백열등이나 형광등이 전세계적으로 급속히 퇴출되는 단계에 이르렀다.
그러나, LED 램프의 경우, 백열등을 대체할 경우에는 E26 base 호환형등의 경우 그대로 교체가 가능하지만, 일반 조명의 주류를 이루고 있는 형광등을 대체할 경우에는 등기구를 바꾸거나 전용 안정기를 별도로 설치하여야 한다. 따라서, 등기구 내부의 배선을 바꾸어야 하는 등의 어려움이 있어 형광등용 LED 램프가 널리 보급되는데 있어 커다란 제약조건이 되고 있다.
도 1 및 도 2는 본 발명의 종래기술을 설명하기 위한 도면이다.
도 1은, 종래의 형광램프용 안정기의 일예로서 하프브릿지(Half Bridge) 방식의 형광등용 안정기의 회로구성을 나타내며, 도 2는 상기 형광등용 안정기에 연결하여 작동가능하도록 구현된 LED 램프(200)의 회로도이다.
도 1의 하프브릿지 방식의 형광등 안정기는, 스위칭 소자로 구성된 하프브릿지 인버터의 스위칭(Q1, Q2) 출력점에 인덕터(L0)와 커패시터(C1, C0)로 직렬 공진회로를 구성하고, 커패시터(C1) 양단에 LED 램프(100)를 연결하여, 인버터의 직렬공진에 의해 유기되는 공진전압으로 부하인 LED램프(100)를 점등시킨다. 일단 점등이 이루어진 후에는 인덕터(L0)의 임피던스인 jwL0 로 LED 램프에 흐르는 전류를 제어한다. 여기서 캐패시터 C0는 그 용량이 C1에 비해 매우 크므로 C1과 C0로 이루어진 직렬공진회로의 복합 캐패시턴스 값(Ca)은 아래의 수학식 1로 나타낼 수 있다.
Figure 112016005404116-pat00001
Figure 112016005404116-pat00002
(∵
Figure 112016005404116-pat00003
)
도 2에 도시된 LED 램프(200)는, 선행문헌 한국등록특허 0949087 호 등에 개시되어 있다. 상기 LED 램프(200)는 제1 내지 제4 전극(211, 212, 213, 214), 정류부(220), 에너지 저장부(230), 구동부(240) 및 LED 어레이(250)를 포함할 수 있다.
정류부(220)는 제1 정류부(221) 및 제2 정류부(222)를 포함하며, 제1 내지 제4 전극 중 어느 쪽으로 전류가 입력되든지 교류전력을 전파정류하도록 각각 브릿지 다이오드 조합으로 구성될 수 있다.
제1 전극 내지 제4 전극을 통해 일반 상용전원이나 전자식 안정기로부터 고주파의 전력이 인가되면, 제1 정류부(221) 및 제2 정류부(222)에 의해 전파 정류된 DC 전원이 캐패시터인 에너지 저장부(230)에 충전되게 되고, 이 저장된 전력 에너지에 의해 드라이버 IC(241), 반도체 스위치(242), 인덕터(243) 등으로 구성된 구동부(240)와 이에 접속된 LED 모듈(250)이 구동하게 된다.
이와같이, 전자식 안정기로부터 얻어진 직렬공진 에너지를 저장하기 위한 에너지 저장부인 캐패시터(230)에 일정한 전압이 인가되면 벅 컨버터(241)를 정전력으로 구동시킬 수 있다. 그러나, 정전압이 아니라 직렬공진 방식의 공진회로에서는 캐패시터(230)에 인가되는 전압이 전체 공진 회로의 특성함수(Quality Factor)에 영향을 받는다. 전체 공진회로의 Quality Factor(Q0)는 아래의 수학식 2로 나타낼 수 있다.
Figure 112016005404116-pat00004
여기서, R0는 직렬공진회로 내부의 저항값을 나타내며 이 때, 공진 캐패시터 C1에 유기되는 전압을 Vc 라 놓으면, Vc는 아래 수학식 3으로 나타낼 수 있다.
Figure 112016005404116-pat00005
와 같이 나타낼 수 있다.
따라서, 전자 안정기 내부의 L0, C1, 및 내부저항 R0의 값에 의해 Q0 의 값이 극한으로 커질 경우에는 캐패시터(230)에 인가되는 전압이 캐패시터(230)의 정격전압을 훨씬 넘어서 캐패시터와 인버터 구동회로를 파괴시키는 문제가 발생될 수 있다.
삭제
한국특허등록 제10-0949087호 (2010.3.16) 한국공개특허공보 제10-0139273호 (2015.12.11)
본 발명에서 해결하고자 하는 과제는, 종래의 LED 램프에서 발생될 수 있는 전자식 안정기의 인버터의 특성함수(Quality Factor)에 의해 에너지 저장부에 이상 고전압이 인가되는 것을 방지하고 다양한 전자 안정기와의 매칭에서도 일정한 정전력 특성을 가지는 LED 램프를 제공하는 것이다.
본 발명의 일실시 형태는, 제1 전극 및 제2 전극을 포함하는 제1 전원입력단자와, 제3 전극 및 제4 전극을 포함하는 제2 전원입력단자와, 상기 제1 전원입력단자 및 제2 전원입력단자로부터 입력되는 교류전류를 전파 정류하며, 고전압 출력단 및 저전압 출력단을 갖는 정류부와, 상기 정류부의 고전압 출력단과 저전압 출력단 사이에 연결되는 에너지 저장부와, 상기 에너지 저장부에서 출력되는 전압으로 구동되는 구동부, 및 상기 구동부에 연결되는 LED 어레이를 포함하는 LED 램프에 있어서, 상기 제1 전극과 제2 전극 사이에 배치되는 제1 임피던스 매칭부와, 상기 제3 전극과 제4 전극 사이에 배치되는 제2 임피던스 매칭부, 및 상기 에너지 저장부에 인가되는 전압에 따라 상기 제1 임피던스 매칭부와 제2 임피던스 매칭부 중 적어도 하나의 전극사이 연결을 온-오프 제어하는 스위칭 제어부를 포함하는 것을 특징으로 하는 LED 램프를 제공할 수 있다.
본 발명에 따르면, 다양한 전자식 안정기와 연결하더라도 일정한 정전력 특성을 가지는 LED 램프를 얻을 수 있다.
도 1은, 종래기술에 따른 LED 램프를 형광등용 안정기에 연결한 회로도이다.
도 2는 종래기술에 따른 LED 램프의 회로도이다.
도 3은, 본 발명의 일실시 형태에 따른 LED 램프의 회로도이다.
도 4는, 본 발명의 다른 실시형태에 따른 LED 램프의 회로도이다.
도 5는, 상기 도 4의 실시형태에 따른 LED 램프의 동작특성을 나타내는 그래프이다.
이하, 첨부된 도면을 참조하여 본 발명을 상세히 설명하겠다.
도 3은, 본 발명의 일실시 형태에 따른 LED 램프의 회로도이다.
본 실시형태에 따른 LED 램프(300)는, 제1 전원입력단자(311, 312), 제2 전원입력단자(313, 314), 정류부(320), 에너지 저장부(330), 구동부(340), LED 어레이(350), 임피던스 매칭부(360, 370) 및 스위칭 제어부(380)를 포함할 수 있다.
제1 전원입력단자(311, 312) 및 제2 전원입력단자(313, 314)는 전극을 통해 교류전원을 입력받을 수 있다. 입력단자는 전자식 안정기, 자기식 안정기, 혹은 일반 상용전원의 출력단에 연결될 수 있으며 전자식 안정기, 자기식 안정기, 일반 상용전원에 따라 넓은 범위의 전압 범위를 가지며, 그 구동 주파수도 다르다. 예를 들면 전자식 안정기의 출력단의 전압은 안정기 내부의 Q0 값에 따라 수십 내지 수백 볼트의 값을 가질 수 있으며 주파수는 약 50KHz 내지 100KHz 정도이고, 자기식 안정기의 출력단 전압은 약 200V 내지 350V이고 주파수는 약 50/60 Hz 정도이고, 일반 사용전원은 220V, 50/60Hz 이다. 자기식 또는 전자식 안정기에 접속시 LED 램프로의 교류전원 입력은 다양한 경로를 통해 형성될 수 있다. 즉, 제1 전극-제2 전극, 제3 전극-제4 전극, 제1 전극-제3 전극, 제1 전극-제4 전극, 제2 전극-제3 전극, 제2 전극-제4 전극 중 어느 하나를 통해 이루어질 수도 있고, 제1 전극-제2전극과 제3 전극-제4 전극 양쪽 모두를 통해 입력될 수도 있다.
정류부(320)는 제1 정류부(321)와 제2 정류부(322)를 포함하며 제1 내지 제4 전극을 통해 입력되는 교류전원을 전파정류하여 출력할 수 있다. 제1 정류부(321)와 제2 정류부(322)는 각각 브릿지 다이오드의 조합(D1~D4, D5~D8)으로 형성되고 제 1 정류부와 제2 정류부의 출력단은 전류가 정류부에서 나가는 방향에 고전압(인가전압) 출력단이 형성되고 전류가 정류부로 들어오는 방향에 저전압(그라운드) 출력단이 형성될 수 있다. 이처럼 제1 정류부와 제2 정류부를 브릿지 다이오드로 구성함으로써, 외부의 교류전원이 제1 전원입력단자의 2개 전극중 하나와 제2 전원입력단자의 2개 전극 중 하나를 통해 입력되더라도, 제1 정류부(321)와 제2 정류부(322)에 포함된 다이오드 4개가 새로운 조합의 브릿지 다이오드를 형성할 수 있다.
에너지 저장부(330)는, 상기 정류부(320)의 고전압 출력단과 저전압 출력단 사이에 연결되는 캐패시터일 수 있다. 본 실시형태에서는 하나의 캐패시터로 에너지 저장부(330)를 구현하였으나, 상기 에너지 저장부는 복수개의 캐패시터의 직렬, 병렬 혹은 직병렬 연결구조로 구현할 수 있다. 에너지 저장부(330)는 LED 램프가 형광등용 안정기에 연결시 직렬 공진회로에 의한 공진전력을 1차로 저장하고, 이 전력에 의해 에너지 저장부(330)에 접속된 구동부(340)를 동작시켜 부하인 엘이디 어레이(350)를 점등시킬 수 있다.
구동부(340)는 벅-부스트 컨버터(Buck-boost converter)회로를 포함하여 에너지 저장부(330)에서 출력되는 직류전압을 LED 어레이(350)의 순방향 전압의 합에 맞도록 일정하게 제어하면서 LED 어레이를 점등할 수 있다. 상기 구동부(340)는 공지의 벅-부스트 컨버터 제어방식을 사용하여 LED 어레이(350)에 공급되는 전압 및 전류를 에너지 저장부(330)의 출력에 무관하게 일정하게 제어할 수 있다. 따라서 본 실시형태에 따른 LED 램프(300)가 연결되는 안정기 형태에 따라 에너지 저장부(330)의 출력이 다르더라도 엘이디 어레이(350)의 순방향 전압의 합과 맞추기 위한 별도의 조정 작업이 필요없는 장점이 있다. 여기서 벅-부스트 컨버터 제어방식에는, 고정된 주파수의 클럭 펄스의 듀티 싸이클을 변화시켜 출력 전압을 일정하게 유지하는 펄스폭 변조(PWM: Pulse Width Modulation) 제어방식, 고정된 펄스폭을 가진 클럭 주기를 변화시켜 출력 전압을 일정하게 유지하는 펄스주파수 변조(PFM : Pulse Frequency Modulation) 제어방식, 또는 출력전압 오류에 따라 고정된 펄스로 출력되는 클럭을 제어하여 출력전압을 일정하게 유지하는 가변주파수 변조(VFM : Variable Frequency Modulation) 제어방식 등이 적용될 수 있다.
상기 LED 어레이(350)는 직렬접속된 복수의 LED를 포함할 수 있으며, 상기 직렬접속된 복수의 LED 가 병렬로 복수 개 연결될 수도 있다. 본 실시형태에 사용되는 LED 어레이의 구성은 다양하게 구현될 수 있으며, LED 는 LED 칩일 수도 있고, 복수의 LED 칩이 실장된 하나의 패키지 또는 COB(Chip on Board) 패키지일 수도 있다.
제1 임피던스 매칭부(360)는 제1 전극(311)과 제2 전극(312) 사이에 연결되며, 제2 임피던스 매칭부(370)는 제3 전극(313)과 제4 전극(314) 사이에 연결될 수 있다. 본 실시형태에서 제1 임피던스 매칭부(360) 및 제2 임피던스 매칭부(370)는 각각 캐패시터일 수 있다. 이와 같이 제1 임피던스 매칭부(360) 및 제2 임피던스 매칭부(370)가 각각 제1 전극-제2 전극, 제3 전극- 제4 전극 사이에 연결된 경우, 본 실시형태에 따른 LED 램프(300)를 도 1의 하프브릿지 방식의 안정기에 연결하면 L0- Ca- C1- Cb- C0 로 구성된 직렬 공진회로에 의한 공진전력을 에너지 저장부(330)가 1차로 저장하고, 이 전력에 의해 캐패시터(330)에 접속된 구동부(340)가 동작하여 부하인 엘이디 어레이(350)가 점등될 수 있다.
그러나, 본 실시형태에 따른 LED 램프를 구동하기 위한 전자 안정기의 특성함수 Q0의 값이 너무 커져서 에너지 저장부(330)에 충전되는 전압이 캐패시터(330)와 여기에 접속된 구동부(340) 허용 인가전압의 최대치를 넘어서게 되면 LED 램프의 소비전력이 급격하게 상승하게 되어 LED램프가 파괴되는 경우가 발생할 수 있다.
본 실시형태에서는 이러한 문제점을 해결하기 위해 제1 임피던스 매칭부(360) 및/또는 제2 임피던스 매칭부(370)의 전극 사이의 온-오프 연결을 제어할 수 있는 스위칭 제어부(380)를 형성할 수 있다. 상기 스위칭 제어부(380)는, 에너지 저장부(330)에 인가되는 전압을 측정하여 인가전압이 미리 설정된 임계치에 도달하게 되면 상기 제1 임피던스 매칭부(360) 혹은 제2 임피던스 매칭부(370)의 전극 사이의 연결을 오프(off) 시킬 수 있다. 상기 스위칭 제어부(380)는 상기 제1 임피던스 매칭부(360) 및 제2 임피던스 매칭부(370)를 동시에 혹은 개별적으로 제어하도록 설정할 수 있다. 상기 스위칭 제어부(380)의 작동은 스위칭을 위한 소자 등에 따라 적절히 선택할 수 있으며, 이하에서는 제2 임피던스 매칭부(370)의 온-오프 동작을 제어하는 것으로 설명하겠다.
본 실시형태에 따른 LED 램프(300)가 도 1의 하프브릿지 방식의 안정기에 연결된 경우의 동작을 살펴보면, L0 - Ca - C1 - Cb - C0 로 구성된 직렬 공진회로에 의한 공진전력을 에너지 저장부(330)가 1차로 저장하고, 이 전력에 의해 캐패시터(330)에 접속된 구동부(340)가 동작하여 부하인 엘이디 어레이(350)가 점등된다. 전자 안정기의 특성함수 Q0의 값에 의해 상기 에너지 저장부(330)의 전압이 미리 설정된 임계치(최고전압)에 도달하게 되면, 상기 스위칭 제어부(380)는 제2 임피던스 매칭부(370)의 제3 전극(313)과 제4 전극(314) 사이의 연결을 오프(off)시킬 수 있다. 이렇게 되면, 직렬공진회로가 오프되어 에너지 저장부(330)의 전압을 낮출 수 있다. 또한, 상기 에너지 저장부(330)의 전압이 기설정된 전압(최저전압)보다 낮아진다면 상기 스위칭 제어부(380)는 다시 상기 제2 임피던스 매칭부(370)의 제3 전극(313)과 제4 전극(314) 사이의 연결을 온(on)시킬 수 있다. 이와 같이 스위칭 제어부(380)는 에너지 저장부(330)의 전압에 따라 임피던스 매칭부(370)의 연결을 온-오프 제어함으로서 상기 에너지 저장부(330)의 전압을 일정하게 유지할 수 있다.
도 4는, 본 발명의 다른 실시형태에 따른 LED 램프의 회로도이다.
본 실시형태에 따른 LED 램프(400)는, 제1 전원입력단자(411, 412), 제2 전원입력단자(413, 414), 정류부(420), 에너지 저장부(430), 구동부(440), LED 어레이(450), 임피던스 매칭부(460, 470) 및 스위칭 제어부(480)를 포함할 수 있다. 본 실시형태에 따른 LED 램프(400)는 도 3의 실시형태와 비교하여 임피던스 매칭부 및 스위칭 제어부에 차이가 있으므로 이 부분에 대해서만 설명하겠다.
제1 임피던스 매칭부(460)는 제1 전극(411)과 제2 전극(412) 사이에 연결되며, 제2 임피던스 매칭부(470)는 제3 전극(413)과 제4 전극(414) 사이에 연결될 수 있다. 본 실시형태에서 제1 임피던스 매칭부(460)는 하나의 제1 캐패시터(Ca)로 구성되고, 제 2 임피던스 매칭부(470)는 제2 캐패시터(Cb)와 제2 캐패시터(Cc)로 구성될 수 있다. 본 실시형태에서는 제1 임피던스 매칭부를 하나의 캐패시터, 제2 임피던스 매칭부를 두 개의 캐패시터로 구성하였으나, 상기 제1 임피던스 매칭부 및 제2 임피던스 매칭부를 구성하는 캐패시터는 다양한 형태로 변화할 수 있다. 즉, 제1 임피던스 매칭부 및 제2 임피던스 매칭부를 본 실시형태와 반대 형태로도 할 수 있으며 서로 대칭되는 형태로도 구성할 수 있다.
본 실시형태에서 스위칭 제어부(480)는, 에너지 저장부(430)에 인가되는 전압을 측정하여 인가전압이 미리 설정된 임계치에 도달하게 되면 제2 임피던스 매칭부(470)의 전극 사이의 연결을 오프(off) 시키도록 형성할 수 있다. 구체적으로, 본 실시형태에서 스위칭 제어부는 제1 스위치(Qa), 제2 스위치(Qb), 및 제3 스위치(Qc)를 포함할 수 있다. 상기 제2 스위치(Qb)는 상기 제2 임피던스 매칭부(470) 중 하나인 제2 캐패시터(Cb)를 제3 전극(413)과 저전압 출력단(ground) 사이에서 온-오프 시킬 수 있다. 상기 제3 스위치(Qc)는 상기 제2 임피던스 매칭부(470) 중 나머지 하나인 제3 캐패시터(Cc)를 제4 전극(414)과 저전압 출력단(ground) 사이에서 온-오프 시킬 수 있다. 상기 제1 스위치(Qa)는 상기 에너지 저장부(430)의 입력전압에 따라 상기 제2 스위치(Qb) 및 제3 스위치(Qc)의 동작을 제어할 수 있다. 본 실시형태에서는 제1 스위치(Qa)는 트랜지스터를, 제2 및 제3 스위치(Qb,Qc)는 FET(Field Effect Transistor)를 사용하였으나, 상기 스위칭 제어부(480)는 매우 다양한 구성으로 변경 구현될 수 있다.
상기 제1 스위치(Qa)의 동작을 설명하면, 에너지 저장부(430)에 걸리는 전압을 Vc, 저항 R2에 걸리는 전압을 VR2 라 하면,
Figure 112016005404116-pat00006
이 되는 조건, 즉 저항 R2에 걸리는 전압(VR2)이 제너다이오드(ZD1)의 전압 VZD1과 트랜지스터(Qa)의 베이스-에미터 전압 VBE 의 합보다 더 올라가게 되면 제1 스위치인 트랜지스터 Qa 가 턴온된다. 그러면, R3과 제너다이오드 ZD2에 의해 미리 턴온 되어 있던 제2 스위치(Qb) 및 제3 스위치(Qc)가 턴 오프된다.
도 5는, 상기 도 4의 실시형태에 따른 LED 램프(400)를 도 1의 안정기에 연결후 동작특성을 나타내는 그래프이다. 도 5의 (a)는 에너지 저장부(430)의 전압을, (b)는 전원입력단(AC2)에서의 전류를, (c)는 전원입력단(AC2)에서의 전압을 각각 나타낸다. 도 5에서 에너지 저장부에 공진 에너지가 충방전되는 1 주기는 T0 - T2 가 되며, T0 - T1 구간은 충전주기, T1 - T2 구간은 방전주기가 된다. 도 5의 그래프는 이론상으로 나타날 수 있는 파형을 도시한 것으로서 특히 도 5의 (b) 및 (c)에 표시한 전류 및 전압파형에는 전자식 안정기의 동작 주파수인 고주파 성분을 포함하고 있음을 중첩하여 나타내었다.
상기 도 4 및 도 5를 참조하여 본 실시형태에 따른 LED 램프의 작동을 설명하겠다.
도 5에서 T0 - T1 구간에는 상기 LED 램프(400)로 전원이 공급된다. 이때, 하프브릿지 방식의 안정기와의 연결에 의해 L0- Ca- C1 - Cb - Cc - C0 로 구성된 직렬 공진회로가 형성된다. 이 직렬공진회로에 의한 공진전력을 에너지 저장부(430)가 1차로 저장하고, 이 전력에 의해 캐패시터(430)에 접속된 구동부(440)가 동작하여 부하인 엘이디 어레이(450)가 점등될 수 있다. 도 5의 (a),(b),(c)를 참조하면 상기 T0 - T1 구간동안 전원 입력단(AC2)에 전압 및 전류가 인가되고, 에너지 저장부의 전압은 점점 증가하게 된다. 전자 안정기의 특성함수 Q0의 값에 의해 상기 에너지 저장부(430)의 전압이 미리 설정된 임계치(최고전압)에 도달하게 되면(T1), 상기 스위칭 제어부(480)의 제1 스위치(Qa)가 턴온 되고, 제2 및 제3 스위치(Qb, Qc)는 턴오프된다. 본 실시형태에서는 상기 수학식 4의 조건을 만족하는 시점이 T1이 된다.
이렇게 되면, 제3 전극 및 제4 전극 사이의 연결이 오프됨으로서 L0- Ca- C1 - Cb - Cc - C0 로 구성된 직렬 직렬공진회로는 끊기게 된다. 이때부터 T1-T2 구간동안에는 전원입력단(AC2)에 전류 및 전압이 인가되지 않으며, 이 구간 동안에는 상기 에너지 저장부(430)에 저장된 에너지를 상기 구동부(440) 및 LED 어레이(450)에 공급하게 된다. 이렇게 에너지 저장부(430)의 에너지가 소비되면 전위가 낮아지게 되어 저항 R2에 걸리는 전위가 제너다이오드(ZD1)의 임계전압과 트랜지스터(Qa)의 베이스-에미터 전압 VBE 의 합보다 낮아지게 된다. 즉, 아래의 수학식 5를 만족하는 조건이 된다.
Figure 112016005404116-pat00007
본 실시형태에서는 상기 수학식 5를 만족하는 시점은 T2이다. 상기 에너지 저장부(430)의 전압이 기설정된 전압(최저전압)보다 낮아진다면(T2) 상기 스위칭 제어부(480)의 제1 스위치(Qa)가 다시 턴오프되고, 제2 및 제3 스위치(Qb, Qc)는 턴 온 되어 제3 전극과 제4 전극 사이에 제2 임피던스 매칭부(Cb, Cc)를 연결할 수 있다. 상기 제2 스위치 및 제3 스위치(Qb, Qc)가 턴온 된 이후에는 다시 L0- Ca- C1 - Cb - Cc - C0 로 구성된 직렬 공진회로가 형성되어 상기 에너지 저장부에 에너지를 저장할 수 있다. 이와 같이 스위칭 제어부(480)는 에너지 저장부(430)의 전압에 따라 임피던스 매칭부(470)의 연결을 온-오프 제어함으로서 상기 에너지 저장부(430)의 전압을 일정하게 유지할 수 있다. 따라서, 본 실시형태에 따른 LED 램프는 외부에 접속되는 안정기의 Q0 값의 차이에 구애받지 않고 안정된 정전력 특성을 유지할 수 있다.
아래의 표 1은, 상기 도 4의 실시형태에 따른 LED 램프를 복수의 안정기에 연결하여 입력전압(Vi)과 에너지 저장부에서의 전압(Vc)을 측정한 표이다.
입력전압
(Vi)		 안정기 A 안정기 B 안정기 C
소비전력(W) Vc 소비전력(W) Vc 소비전력(W) Vc
180 21.9 210.2 22.3 131.2 21.9 213.5
190 22.2 209.4 24.6 134.6 21.9 214.7
200 22.3 209.8 22.8 224.0 21.8 219.5
210 22.5 211.3 23.1 224.0 21.9 219.6
220 22.4 211.7 23.4 223.7 21.9 220.5
230 22.3 212.5 23.9 223.5 22.0 221.3
240 22.4 213.4 24.2 223.3 22.2 222.0
상기 표 1에서 볼 수 있는 바와 같이, 각각 다른 종류의 안정기에 본 발명의 일실시 형태에 따른 LED 램프를 연결한 경우 입력전압이 변하더라도 소비전력을 일정하게 유지할 수 있다.
이와 같이 본 발명에 따른 LED 램프는 일반적으로 사용되고 있는 전자식 안정기 및 자기식 안정기에 회로변경 없이 바로 장착하여 사용할 수 있다. 또한, 본 발명에 따른 LED 램프는, 상기한 바와 같이 설명된 실시예들의 구성과 방법이 한정되게 적용될 수 있는 것이 아니라, 상기 실시예들은 다양한 변형이 이루어질 수 있도록 각 실시예들의 전부 또는 일부가 선택적으로 조합되어 구성될 수도 있다.
또한, 이상에서는 본 발명의 바람직한 실시예에 대하여 도시하고 설명하였지만, 본 발명은 상술한 특정의 실시예에 한정되지 아니하며, 청구범위에서 청구하는 본 발명의 요지를 벗어남이 없이 당해 발명이 속하는 기술분야에서 통상의 지식을 가진자에 의해 다양한 변형실시가 가능한 것은 물론이고, 이러한 변형실시들은 본 발명의 기술적 사상이나 전망으로부터 개별적으로 이해 되어져서는 안될 것이다.
320 : 정류부 330 : 에너지 저장부
340 : 구동부 350 : LED 어레이
360 : 제1 임피던스 매칭부 370 : 제2 임피던스 매칭부
380 : 스위칭 제어부

Claims (8)

  1. 제1 전극 및 제2 전극을 포함하는 제1 전원입력단자;
    제3 전극 및 제4 전극을 포함하는 제2 전원입력단자;
    상기 제1 전원입력단자 및 제2 전원입력단자로부터 입력되는 교류전류를 전파 정류하며, 고전압 출력단 및 저전압 출력단을 갖는 정류부;
    상기 정류부의 고전압 출력단과 저전압 출력단 사이에 연결되는 에너지 저장부;
    상기 에너지 저장부에서 출력되는 전압으로 구동되는 구동부; 및
    상기 구동부에 연결되는 LED 어레이;
    를 포함하는 LED 램프에 있어서,
    상기 제1 전극과 제2 전극 사이에 배치되는 제1 임피던스 매칭부;
    상기 제3 전극과 제4 전극 사이에 배치되는 제2 임피던스 매칭부; 및
    상기 에너지 저장부에 인가되는 전압에 따라 상기 제1 임피던스 매칭부와 제2 임피던스 매칭부 중 적어도 하나의 전극사이 연결을 온-오프 제어하는 스위칭 제어부;
    를 더 포함하고,
    상기 제1 임피던스 매칭부는,
    상기 제1전극과 제2 전극 사이에 배치되는 제1 캐패시터;
    를 포함하고,
    상기 제2 임피던스 매칭부는,
    상기 저전압출력단과 제3 전극 사이에 배치되는 제2 캐패시터; 및
    상기 저전압출력단과 제4 전극 사이에 배치되는 제3 캐패시터;
    를 포함하고,
    상기 스위칭 제어부는,
    상기 제2 캐패시터와 저전압 출력단 사이에 위치하는 제2 스위치;
    상기 제3 캐패시터와 저전압 출력단 사이에 위치하는 제3 스위치; 및
    상기 에너지 저장부의 전압에 따라 상기 제2 스위치 및 제3 스위치의 동작을 제어하는 제1 스위치;
    를 포함하고,
    상기 스위칭 제어부는,
    상기 에너지 저장부의 전압이 기설정된 전압보다 높으면 상기 제2 임피던스 매칭부를 제3전극과 제4 전극 사이에서 오프(off)시키고, 상기 에너지 저장부의 전압이 기설정된 전압보다 낮으면 상기 제2 임피던스 매칭부를 제3전극과 제4 전극 사이에서 온(on)시키는 것을 특징으로 하는 LED 램프.
  2. 제1항에 있어서,
    상기 정류부는,
    상기 제1 전극 및 제2 전극에 연결되는 브릿지 회로를 포함하는 제1 정류부; 및
    상기 제3 전극 및 제4 전극에 연결되는 브릿지 회로를 포함하는 제2 정류부
    를 포함하는 것을 특징으로 하는 LED 램프.
  3. 삭제
  4. 삭제
  5. 삭제
  6. 삭제
  7. 삭제
  8. 삭제
KR1020160006004A 2016-01-18 2016-01-18 엘이디 램프 KR101777566B1 (ko)

Priority Applications (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
KR1020160006004A KR101777566B1 (ko) 2016-01-18 2016-01-18 엘이디 램프

Applications Claiming Priority (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
KR1020160006004A KR101777566B1 (ko) 2016-01-18 2016-01-18 엘이디 램프

Publications (2)

Publication Number Publication Date
KR20170086314A KR20170086314A (ko) 2017-07-26
KR101777566B1 true KR101777566B1 (ko) 2017-09-13

Family

ID=59427039

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
KR1020160006004A KR101777566B1 (ko) 2016-01-18 2016-01-18 엘이디 램프

Country Status (1)

Country Link
KR (1) KR101777566B1 (ko)

Families Citing this family (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
WO2020111312A1 (ko) * 2018-11-28 2020-06-04 주식회사 아이레즈 Rcr 직렬 회로를 이용한 임피던스 매칭 필터 및 이를 이용한 절연타입 led 디밍 컨버터

Citations (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP3536309B2 (ja) * 1993-03-15 2004-06-07 松下電工株式会社 放電灯点灯装置

Patent Citations (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP3536309B2 (ja) * 1993-03-15 2004-06-07 松下電工株式会社 放電灯点灯装置

Also Published As

Publication number Publication date
KR20170086314A (ko) 2017-07-26

Similar Documents

Publication Publication Date Title
KR101576708B1 (ko) 발광 다이오드 구동장치 및 발광 다이오드의 점등 제어 방법
US8907556B2 (en) LED lamp
JP5471330B2 (ja) 発光ダイオード駆動回路及び発光ダイオードの点灯制御方法
US9839077B2 (en) LED lighting device using ballast
KR101382226B1 (ko) 형광등용 안정기를 이용한 ｌｅｄ 조명 장치
JP5821279B2 (ja) 発光ダイオード駆動装置
TWI517750B (zh) 包含充放電電容之發光二極體驅動裝置
TWI469687B (zh) 光控制電路、使用該光控制電路的照明燈、以及使用該照明燈的照明裝置
US20150181659A1 (en) Led driving device
JP2008263203A (ja) 高効率ａｃｌｅｄ駆動回路
US20140306615A1 (en) Led lighting device using ballast
US9832835B2 (en) LED fluorescent lamp
JP5355600B2 (ja) 発光素子を使用した蛍光灯回路
US6580222B2 (en) Inverter for driving EL lamp and light emitting diodes
US20110006605A1 (en) Current-sharing supply circuit for driving multiple sets of dc loads
KR101338395B1 (ko) 조명 소자
KR101777566B1 (ko) 엘이디 램프
US20160234909A1 (en) Led lamp
US9253830B2 (en) LED fluorescent lamp
KR101162512B1 (ko) Ｌｅｄ 구동 장치
CN108124346B (zh) 发光二极管驱动装置以及使用了该发光二极管驱动装置的照明、渔灯
KR101597773B1 (ko) Ｌｅｄ 조명기구의 절전 장치
KR20180133604A (ko) 형광램프용 안정기에 적용되는 엘이디램프 점등제어장치
KR101348434B1 (ko) Ｌｅｄ 조명용 회로장치 및 인쇄회로기판
US8664879B2 (en) Circuit for driving fluorescent lamp and light-emitting diode

Legal Events

Date Code Title Description
A201 Request for examination
E902 Notification of reason for refusal
E701 Decision to grant or registration of patent right
GRNT Written decision to grant