KR101778494B1 - 플리커 제거 기능을 가지는 교류 및 직류 겸용 광원제어장치 - Google Patents

플리커 제거 기능을 가지는 교류 및 직류 겸용 광원제어장치 Download PDF

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Abstract

본 발명은 광원제어장치에 관한 것으로, 더욱 상세하게는 교류 및 직류 소스전원 둘 모두를 이용하여 평상시 교류 소스전원을 통해 동작하고 정전 발생 시 직류 전원을 공급하여 동작하며, 교류 및 직류 중 어느 하나로 동작 시 광원에서 발생하는 플리커 현상을 제거하는 플리커 제거 기능을 가지는 교류 및 직류 겸용 광원제어 장치에 관한 것이다.

Description

플리커 제거 기능을 가지는 교류 및 직류 겸용 광원제어장치{Apparatus for light controller both AC and DC with flicker removal function}
본 발명은 광원제어장치에 관한 것으로, 더욱 상세하게는 교류 및 직류 소스전원 둘 모두를 이용하여 평상시 교류 소스전원을 통해 동작하고 정전 발생 시 직류 전원을 공급하여 동작하며, 교류 및 직류 중 어느 하나로 동작 시 광원에서 발생하는 플리커 현상을 제거하는 플리커 제거 기능을 가지는 교류 및 직류 겸용 광원제어 장치에 관한 것이다.
최근 모든 분야에서 교류 기반의 광원에서 직류 기반으로 동작하는 광원으로 전환되고 있는 추세이다.
직류 기반의 광원은 발광다이오드(Light Emitting Diode: LED)가 적용되고 있다. 발광다이오드를 구동하는 광원제어장치는 통상 스위칭 모드 전력 공급(Switched Mode Power Supply: SMPS)을 적용하여 교류전원을 안정적인 직류전원으로 변환하여 광원에 공급한다.
그러나 교류(AC)-직류(DC) 타입의 SMPS는 전력을 축적하였다가 방전하는 전해콘덴서의 역할이 중요하다. 그러나 전해 커패시터의 수명이 비교적 짧은 문제점이 있었다.
또한, SMPS는 안정적인 전압을 공급하기 위한 많은 부품들이 적용되어 제조단가가 높은 문제점이 있었으며, 플리커 현상을 일으키는 문제점이 있었다.
한편, 최근에는 LED가 조명 및 등기구 뿐만 아니라 액정표시장치(Liquid Crystal Display: LCD), 유기발광다이오드(Organic Light Emitting Diode: OLED) 등과 같은 디스플레이 장치 등에도 광범위하게 적용되고 있다.
특히, LCD, OLED 등의 디스플레이 장치는 기존의 SMPS를 적용하는 경우 플리커 현상이 발생하는 문제점이 있었다. 이러한 플리커 현상은 시청자의 시력 등의 건강에도 영향을 줄 수 있는 문제점이 있었다.
또한, 이러한 플리커 현상은 디스플레이 장치의 화면 크기가 커짐에 따라 더욱 두드러질 수 있는 문제점이 있었다.
또한, 일반적인 광원으로 전력을 공급하는 전원공급장치에는 정정 시에 대비하기 위한 정전대책 기능이 포함되어 있지 않은 문제점이 있었다.
등록특허 제10-0315269호(2001.11.08.: 등록)
따라서 본 발명의 목적은 교류 및 직류 소스전원 둘 모두를 이용하여 평상시 교류 소스전원을 통해 동작하고 정전 발생 시 직류 전원을 공급하여 동작하며, 교류 및 직류 중 어느 하나로 동작 시 광원에서 발생하는 플리커 현상을 제거하는 플리커 제거 기능을 가지는 교류 및 직류 겸용 광원제어 장치를 제공함에 있다.
상기와 같은 목적을 달성하기 위한 본 발명의 플리커 제거 기능을 가지는 교류 및 직류 겸용 광원제어장치는: 교류전원을 반파 정류하여 반파 교류전원을 출력하는 전원부; 상기 교류전원을 입력받아 에너지를 저장하는 에너지 저장부; 상기 에너지 저장부에서 출력되는 에너지를 상기 반파 교류전원으로 변환하여 출력하는 반파 전원 공급부; 상기 전원부 및 반파 전원 공급부와 연결되어 둘 중 하나로 선택적으로 스위칭되어 연결되고, 연결된 구성으로부터 입력되는 반파 교류전원을 출력하는 스위칭부; 상기 스위칭부로부터 반파 교류전원을 인가받아 구동전원을 공급하는 모듈 구동부; 및 상기 구동전원을 인가받고, 상기 구동전원의 주파수를 지연시키고, 지연된 주파수의 구동전원에 의해 빛을 방출하는 광원모듈을 포함하는 것을 특징으로 한다.
상기 장치는: 상기 전원부와 연결되어 상기 교류전원의 공급여부에 의한 정전을 감지하고, 정전 감지 시 정전 신호를 상기 스위칭부로 출력하는 정전 감지부를 더 포함하고, 상기 스위칭부는 전원부에 연결되어 있다가 상기 정전 신호 입력 시 상기 반파전원 공급부로 스위칭 연결하는 것을 특징으로 한다.
상기 에너지 저장부는, 울트라커패시터 또는 슈퍼커패시터인 것을 특징으로 한다.
상기 광원모듈은, 적어도 하나 이상의 발광다이오드가 직렬로 연결되는 광원; 및 상기 광원과 병렬로 연결되어 상기 광원으로 공급되는 구동전원의 교류주파수를 지연시키는 플리커 제거부를 포함하는 것을 특징으로 한다.
상기 플리커 제거부는, 상기 광원모듈의 입력단과 상기 광원 사이에 연결되어 인접한 광원모듈과 격리시키는 다이오드; 일단이 상기 다이오드 및 광원 사이에 연결되고 상기 광원과 병렬로 연결되는 저항; 및 상기 저항과 병렬로 연결되는 커패시터를 포함하여, 상기 저항 값과 커패시터의 커패시턴스에 의해 상기 구동전원의 교류주파수를 지연시키는 것을 특징으로 한다.
본 발명은 교류전원과, 교류 전원의 공급 시 교류 전원에 의해 전력을 충전하는 에너지 저장 수단으로부터 출력되는 직류전원 중 하나를 선택하여 공급할 수 있으므로 광원모듈에 보다 안정적으로 전원을 공급할 수 있는 효과를 갖는다.
또한, 본 발명은 평상 시 교류전원으로 동작하고 정전 시 에너지 저장 수단에 저장된 직류전원을 이용하여 전원을 공급하므로 정전 시에도 광원모듈로 안정적인 전원을 공급할 수 있는 효과를 갖는다.
또한, 본 발명의 각 광원모듈은 광원과 병렬로 구성되어 입력되는 교류 반파 구동에 의한 구동전원을 충방전을 지연시켜 완만한 주파수(예: 120Hz)로 공급하므로 광원모듈에서 발생할 수 있는 플리커 현상을 제거할 수 있는 효과를 갖는다.
도 1은 본 발명에 따른 플리커 제거 기능을 갖는 교류 및 직류 겸용 광원제어장치의 구성을 나타낸 도면이다.
도 2는 본 발명에 따른 플리커 제거 기능을 갖는 교류 및 직류 겸용 광원제어장치 중 교류 구동에 대응하는 회로 구성을 나타낸 도면이다.
이하 첨부된 도면을 참조하여 본 발명의 플리커 제거 기능을 가지는 교류 및 직류 겸용 광원제어장치의 구성 및 동작을 설명한다.
도 1은 본 발명에 따른 플리커 제거 기능을 갖는 교류 및 직류 겸용 광원제어장치의 구성을 나타낸 도면이고, 도 2는 본 발명에 따른 플리커 제거 기능을 갖는 교류 및 직류 겸용 광원제어장치 중 교류 구동에 대응하는 회로 구성을 나타낸 도면이다.
도 1 및 도 2를 참조하면, 본 발명에 따른 플리커 제거 기능을 가지는 교류 및 직류 겸용 광원제어장치는 전원부(10), 에너지 저장부(20), 반파 전원 공급부(40), 스위칭부(50), 모듈 구동부(60) 및 하나 이상의 광원모듈(70)을 포함하고, 실시예에 따라 정전 감지부(30)를 더 포함할 수 있을 것이다.
전원부(10)는 교류전원(AC)을 인가받아 반파 정류하여 반파 (교류)전원을 스위칭부(50)로 공급한다.
에너지 저장부(20)는 교류전원을 인가받아 에너지를 저장한다. 상기 에너지는 직류전원일 것이다. 에너지 저장부(20)는 스위칭부(50)가 반파 전원 공급부(40)를 통해 연결되어 있을 때 직류전원을 반파 전원 공급부(40)로 공급한다.
상기 에너지 저장부(20)는 배터리, 울트라커패시터(Ultracapacitor), 수퍼커패시터(Supercapacitor) 등이 될 수 있을 것이다. 울트라커패시터는 활성탄소를 전극재료로 하는 전기이중층 커패시터 또는 고분자나 산화물재료를 이용하는 의사커패시터 등이 될 수 있을 것이다.
반파 전원 공급부(40)는 스위칭부(50)가 스위치되어 자신 쪽으로 연결되어 있을 때 에너지 저장부(20)로부터 직류전원을 공급받아 교류전원으로 변환하고, 이를 반파 정류하여 출력한다.
스위칭부(50)는 전원부(10), 반파 전원 공급부(40), 모듈 구동부(60) 및 광원모듈(70)들과 연결되고, 소정의 제어신호에 따라 전원부(10) 및 반파 전원 공급부(40)로부터 공급되는 반파 전원 중 하나를 선택하여 모듈 구동부(60) 및 광원모듈(70)로 공급한다. 상기 제어신호는 사용자의 스위치 조작에 의한 선택에 의해 발생될 수 있는 스위치 신호일 수도 있고, 후술할 정전 감지부(30)의 정전 신호가 될 수도 있을 것이다.
모듈 구동부(60)는 스위칭부(50)로부터 반파 교류전원을 인가받아 동작하여 광원모듈(70)들을 제어한다. 상기 제어는 상기 광원모듈의 광원(71)의 온(On)/오프(Off), 광원의 밝기 등이 될 수 있을 것이다.
광원모듈(70)은 적어도 하나 이상의 발광다이오드(LED)가 직렬로 연결되는 광원(71)과 상기 광원(71)으로 공급되는 반파 교류전원의 주파수를 지연시켜 플리커 현상을 제거하는 플리커 제거부(72)를 포함한다.
플리커 제거부(72)는 도 2에서와 같이 반파 전원이 입력되거나 인접한 광원모듈(70)과 연결되는 입력단에 애노드가 연결되고 캐소드가 광원(71)에 연결되어 인접한 광원모듈(70)과 격리시키는 다이오드(D), 상기 다이오드의 캐노드와 광원 사이에 일단이 연결되어 상기 광원(71)과 병렬로 연결되는 커패시터(C) 및 상기 커패시터(C)에 병렬로 연결되는 저항(R)을 포함한다.
상기 플리커 제거부(72)는 커패시터(C)의 커패시턴스, 즉 커패시터 값 및 저항(R)의 저항 값에 의해 공급되는 반파 교류전원의 주파수를 지연시켜 플리커 현상을 제거한다.
상기 저항 값은 1KΩ 이상인 것이 바람직하고, 상기 커패시턴스는 1,1pF인 것이 바람직할 것이다. 이때의 주파수는 120Hz인 것이 바람직할 것이다.
정전 감지부(30)는 전원부(10)와 연결되어 교류전원(AC)이 공급되고 있는지를 판단하여 정전 여부를 판단하고, 정전 판단 시 정전 신호를 스위칭부(50)로 출력한다.
스위칭부(50)는 기본적으로 전원부(10)로 스위칭되어 연결되어 있으며, 상기 정전 감지부(30)로부터 정전 신호의 입력 시 반파 전원 공급부(40)로 스위칭 연결되어 반파 전원 공급부(40)로부터 입력되는 반파 전원을 모듈 구동부(60) 및 광원 모듈(70)로 공급한다.
한편, 본 발명은 전술한 전형적인 바람직한 실시예에만 한정되는 것이 아니라 본 발명의 요지를 벗어나지 않는 범위 내에서 여러 가지로 개량, 변경, 대체 또는 부가하여 실시할 수 있는 것임은 당해 기술분야에서 통상의 지식을 가진 자라면 용이하게 이해할 수 있을 것이다. 이러한 개량, 변경, 대체 또는 부가에 의한 실시가 이하의 첨부된 특허청구범위의 범주에 속하는 것이라면 그 기술사상 역시 본 발명에 속하는 것으로 보아야 한다.
10: 전원부 20: 에너지 저장부
30: 정전 감지부 40: 반파전원 공급부
50: 스위칭부 60: 모듈 구동부
70: 광원모듈 71: 광원
72: 플리커 제거부

Claims (5)

  1. 교류전원을 반파 정류하여 반파 교류전원을 출력하는 전원부;
    상기 교류전원을 입력받아 에너지를 저장하는 에너지 저장부;
    상기 에너지 저장부에서 출력되는 에너지를 상기 반파 교류전원으로 변환하여 출력하는 반파 전원 공급부;
    상기 전원부 및 반파 전원 공급부와 연결되어 둘 중 하나로 선택적으로 스위칭되어 연결되고, 연결된 구성으로부터 입력되는 반파 교류전원을 출력하는 스위칭부;
    상기 스위칭부로부터 반파 교류전원을 인가받아 구동전원을 공급하는 모듈 구동부; 및
    상기 구동전원을 인가받고, 상기 구동전원의 주파수를 지연시키고, 지연된 주파수의 구동전원에 의해 빛을 방출하는 광원모듈을 포함하는 것을 특징으로 하는 플리커 제거 기능을 가지는 교류 및 직류 겸용 광원제어장치.
  2. 제1항에 있어서,
    상기 전원부와 연결되어 상기 교류전원의 공급여부에 의한 정전을 감지하고, 정전 감지 시 정전 신호를 상기 스위칭부로 출력하는 정전 감지부를 더 포함하고,
    상기 스위칭부는 전원부에 연결되어 있다가 상기 정전 신호 입력 시 상기 반파전원 공급부로 스위칭 연결하는 것을 특징으로 하는 플리커 제거 기능을 가지는 교류 및 직류 겸용 광원제어장치.
  3. 제1항에 있어서,
    상기 에너지 저장부는,
    울트라커패시터 또는 슈퍼커패시터인 것을 특징으로 하는 플리커 제거 기능을 가지는 교류 및 직류 겸용 광원제어장치.
  4. 제1항에 있어서,
    상기 광원모듈은,
    적어도 하나 이상의 발광다이오드가 직렬로 연결되는 광원; 및
    상기 광원과 병렬로 연결되어 상기 광원으로 공급되는 구동전원의 교류주파수를 지연시키는 플리커 제거부를 포함하는 것을 특징으로 하는 플리커 제거 기능을 가지는 교류 및 직류 겸용 광원제어장치.
  5. 제4항에 있어서,
    상기 플리커 제거부는,
    상기 광원모듈의 입력단과 상기 광원 사이에 연결되어 인접한 광원모듈과 격리시키는 다이오드;
    일단이 상기 다이오드 및 광원 사이에 연결되고 상기 광원과 병렬로 연결되는 저항; 및
    상기 저항과 병렬로 연결되는 커패시터를 포함하여, 상기 저항 값과 커패시터의 커패시턴스에 의해 상기 구동전원의 교류주파수를 지연시키는 것을 특징으로 하는 플리커 제거 기능을 가지는 교류 및 직류 겸용 광원제어장치.
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