KR102048542B1 - 스위치를 포함하는 고효율 고신뢰성의 플리커 프리 디밍 컨버터로 구동되는 led 조명기구 - Google Patents

스위치를 포함하는 고효율 고신뢰성의 플리커 프리 디밍 컨버터로 구동되는 led 조명기구 Download PDF

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Abstract

본 발명은 스위치를 포함하는 고효율 고신뢰성의 플리커 프리 디밍 컨버터로 구동되는 LED 조명기구에 관한 것으로, 스위칭 동작을 통해 제1 입력 전압을 출력하기 위한 제1 스위치부, 스위칭 동작을 통해 제2 입력 전압을 출력하기 위한 제2 스위치부, 상기 제1 및 제2 스위치부와 연결되며, 상기 제1 및 제2 입력 전압 중 적어도 하나에 대응하는 구동 전류를 생성하기 위한 공통 컨버터부, 및 상기 구동 전류에 응답하여 구동되는 LED램프부를 포함하는 스위치를 포함하는 고효율 고신뢰성의 플리커 프리 디밍 컨버터로 구동되는 LED 조명기구가 제공된다.

Description

스위치를 포함하는 고효율 고신뢰성의 플리커 프리 디밍 컨버터로 구동되는 LED 조명기구{LED LIGHTING DEVICE DRIVEN BY HIGH EFFICIENCY AND HIGH RELIABILLTY FLICKER FREE DIMMING CONVERTER INCLUDING SWITCH}
본 발명은 스위치를 포함하는 고효율 고신뢰성의 플리커 프리 디밍 컨버터로 구동되는 LED 조명기구에 관한 것으로, 더욱 상세하게는 하나의 컨버터를 구성하여 LED 조명 등기구의 디밍 동작을 안정적으로 제어할 수 있는 스위치를 포함하는 고효율 고신뢰성의 플리커 프리 디밍 컨버터로 구동되는 LED 조명기구에 관한 것이다.
인류가 불을 발견하면서 어두운 밤에도 낮과 같은 밝은 환경이 보장되었으며 이러한 밝은 환경을 보다 효율적으로 보장받기 위하여 조명 기구가 개발되었다. 이전에는 조명 기구의 광원으로 백열등과 형광등이 사용되었지만 기술 개발을 통해 요즈음에는 조명 기구의 광원으로 LED가 사용되고 있다. LED는 조도가 높으면서도 소비 전력은 적고, 반영구적인 수명을 가지고 있다는 장점으로 인하여 최근 대부분의 조명 기구는 광원으로 LED를 사용하는 것이 일반적이다.
이러한 LED를 이용한 조명 기구는 현재까지도 구조적이나 기능적으로 기술 개발이 이루어지고 있으며, 기능적인 기술 중 하나가 디밍 동작이다. 디밍 동작은 광원으로 사용되는 LED를 동시에 동작시키는 것이 아니라 선택적으로 점멸하는 방식으로 불필요한 전력 소모와 시력 보호를 위한 기술이다.
이하에서 설명할 본 발명은 스위치를 포함하는 고효율 고신뢰성의 플리커 프리 디밍 컨버터에 관한 것으로서 최소한의 구성으로 LED 조명 등기구의 디밍 동작을 정상적으로 제어할 수 있는 스위치를 포함하는 고효율 고신뢰성의 플리커 프리 디밍 컨버터를 제안하고자 한다.
따라서, 본 발명은 다수의 스위치에 대응하여 하나의 공통 컨버터를 구성하여 LED 조명 등기구의 디밍 동작을 수행할 수 있는 스위치를 포함하는 고효율 고신뢰성의 플리커 프리 디밍 컨버터로 구동되는 LED 조명기구를 제공하는데 목적이 있다.
또한, 본 발명은 예정된 듀티비의 펄스파를 DC 전압으로 변환하고 이에 대응하는 구동 전류를 통해 LED를 제어할 수 있는 스위치를 포함하는 고효율 고신뢰성의 플리커 프리 디밍 컨버터로 구동되는 LED 조명기구를 제공하는데 다른 목적이 있다.
본 발명의 해결과제는 이상에서 언급한 것들에 한정되지 않으며, 언급되지 아니한 다른 해결과제들은 아래의 기재로부터 당업자에게 명확하게 이해될 수 있을 것이다.
상기 본 발명의 목적들 및 다른 특징들을 달성하기 위한 본 발명의 일 관점에 따르면, 스위칭 동작을 통해 제1 입력 전압을 출력하기 위한 제1 스위치부; 스위칭 동작을 통해 제2 입력 전압을 출력하기 위한 제2 스위치부; 상기 제1 및 제2 스위치부와 연결되며, 상기 제1 및 제2 입력 전압 중 적어도 하나에 대응하는 구동 전류를 생성하기 위한 공통 컨버터부; 및 상기 구동 전류에 응답하여 구동되는 LED램프부를 포함하는 스위치를 포함하는 고효율 고신뢰성의 플리커 프리 디밍 컨버터로 구동되는 LED 조명기구를 제공한다.
본 발명에 있어서 상기 공통 컨버터부는 상기 제1 및 제2 스위치부에 대응하는 하나의 단일 모듈이며, 상기 제1 및 제2 스위치부와 연결되며 상기 제1 및 제2 입력 전압을 입력받는 입력부; 상기 입력부의 출력단에 연결되며 상기 입력부로 입력되는 상용전원의 노이즈를 제거하기 위한 라인 필터부; 상기 필터부로 출력되는 상기 상용전원을 정류하여 맥류 전원으로 변환하기 위한 정류 브릿지부; 상기 정류 브릿지부의 출력 전압을 입력받는 제1 제어회로에 의하여 스위칭 동작하는 트랜스를 구비하며, 상기 LED램프부에 정전류가 공급되도록 역률을 개선하는 역률 개선부; 상기 트랜스에서 유기되는 출력 전원을 직류화하기 위한 정전압부; 상기 제1 및 제2 입력 전압에 대응하여 예정된 듀티비의 펄스파를 생성하기 위한 제어부; 및 상기 예정된 듀티비의 펄스파를 입력받아 상기 LED램프부의 구동 전류를 생성하기 위한 변환부를 포함하는 것이 바람직하다.
본 발명에 있어서 상기 입력부는, 상기 제1 입력 전압이 입력되는 제1 출력단; 상기 제2 입력 전압이 입력되는 제2 출력단; 및 상기 상용전원이 입력되는 입력단을 포함하는 것이 바람직하다.
본 발명에 있어서 상기 라인 필터부는, 상기 제1 출력단에 연결되는 제1 라인필터; 상기 제1 라이필터와 병렬 연결되고, 상기 제2 출력단에 연결되는 제2 라인필터; 및 상용전원이 입력되는 입력단에 직렬로 연결된 인덕터를 포함하는 것이 바람직하다.
본 발명에 있어서 상기 정류 브릿지부는, 브릿지 다이오드에 연결되는 제1 및 제2 다이오드를 포함하며, 상기 브릿지 다이오드와 상기 제1 및 제2 다이오드는 상기 제1 및 제2 입력 전원 각각에 대응하여 폐회로를 형성하는 것을 특징으로 하는 것이 바람직하다.
본 발명에 있어서 상기 제1 라인필터는 상기 제1 출력단과 상기 입력단이 연결되고 상기 브릿지 다이오드를 포함하는 폐회로로 구성되며, 상기 제2 라인필터는 상기 제2 출력단과 상기 입력단이 연결되고 상기 브릿지 다이오드와 상기 제1, 제2 다이오드를 포함하는 폐회로로 구성되는 것을 특징으로 하는 것이 바람직하다.
본 발명에 있어서 상기 정류 브릿지부는, 상기 제1 출력단에 대응하는 제1 브릿지 다이오드; 및 상기 제2 출력단에 대응하는 제2 브릿지 다이오드를 포함하되, 상기 제1 브릿지 다이오드의 EMI 제어를 위하여 상기 제1 라인필터의 입출력단에 각각 병렬 연결되는 커패시터; 및 상기 제2 브릿지 다이오드의 EMI 제어를 위하여 상기 제2 라인필터의 입출력단에 각각 병렬 연결되는 커패시터를 더 포함하는 것이 바람직하다.
본 발명에 있어서 상기 제1 및 제2 브릿지 다이오드 각각의 출력단에 직렬 연결되는 다이오드 및 저항을 더 포함하는 것이 바람직하다.
본 발명에 있어서 상기 제어부는, 상기 제1 입력 전압을 입력받아 구형파로 출력하는 제1 절연회로; 상기 제2 입력 전압을 입력받아 구형파로 출력하는 제2 절연회로; 및 상기 제1 및 제2 절연회로에서 출력되는 구형파를 전달받아 상기 예정된 듀티비의 펄스파를 생성하는 제2 제어회로를 포함하는 것이 바람직하다.
본 발명에 있어서 상기 변환부는, 상기 예정된 듀티비의 펄스파를 DC 전압으로 변환하기 위한 저항회로; 및 상기 DC 전압에 응답하여 상기 구동 전류를 생성하는 제3 제어회로를 포함하는 것이 바람직하다.
본 발명에 따른 스위치를 포함하는 고효율 고신뢰성의 플리커 프리 디밍 컨버터로 구동되는 LED 조명기구는 다음과 같은 효과를 제공한다.
본 발명은 다수의 스위치에 대응하여 하나의 공통 컨버터를 구성하기 때문에 LED 조명 등기구의 디밍 동작을 수행하는데 있어서 설치되는 구성을 최소화할 수 있는 효과가 있다.
본 발명은 스위치를 포함하는 고효율 고신뢰성의 플리커 프리 디밍 컨버터를 제작하는데 소모되는 비용을 최소화할 수 있는 효과가 있다.
본 발명은 DC 전압을 통해 디밍 동작을 제어하기 때문에 플리커 현상을 원천적으로 제거할 수 있는 효과가 있다.
본 발명의 효과는 이상에서 언급된 것들에 한정되지 않으며, 언급되지 아니한 다른 효과들은 아래의 기재로부터 당업자에게 명확하게 이해될 수 있을 것이다.
도 1 은 본 발명의 실시예에 따른 스위치를 포함하는 고효율 고신뢰성의 플리커 프리 디밍 컨버터로 구동되는 LED 조명기구를 설명하기 위한 블록도.
도 2 는 도 1 의 공통 컨버터부를 설명하기 위한 회로도.
도 3 은 도 2 의 정류 브릿지부의 다른 실시예를 설명하기 위한 회로도.
본 발명에 관한 설명은 구조적 내지 기능적 설명을 위한 실시예에 불과하므로, 본 발명의 권리범위는 본문에 설명된 실시예에 의하여 제한되는 것으로 해석되어서는 아니 된다. 즉, 실시예는 다양한 변경이 가능하고 여러 가지 형태를 가질 수 있으므로 본 발명의 권리범위는 기술적 사상을 실현할 수 있는 균등물들을 포함하는 것으로 이해되어야 한다. 또한, 본 발명에서 제시된 목적 또는 효과는 특정 실시예가 이를 전부 포함하여야 한다거나 그러한 효과만을 포함하여야 한다는 의미는 아니므로, 본 발명의 권리범위는 이에 의하여 제한되는 것으로 이해되어서는 아니 될 것이다.
한편, 본 출원에서 서술되는 용어의 의미는 다음과 같이 이해되어야 할 것이다.
"제1", "제2" 등의 용어는 하나의 구성요소를 다른 구성요소로부터 구별하기 위한 것으로, 이들 용어들에 의해 권리범위가 한정되어서는 아니 된다. 예를 들어, 제1 구성요소는 제2 구성요소로 명명될 수 있고, 유사하게 제2 구성요소도 제1 구성요소로 명명될 수 있다.
어떤 구성요소가 다른 구성요소에 "연결되어"있다고 언급된 때에는, 그 다른 구성요소에 직접적으로 연결될 수도 있지만, 중간에 다른 구성요소가 존재할 수도 있다고 이해되어야 할 것이다. 반면에, 어떤 구성요소가 다른 구성요소에 "직접 연결되어"있다고 언급된 때에는 중간에 다른 구성요소가 존재하지 않는 것으로 이해되어야 할 것이다. 한편, 구성요소들 간의 관계를 설명하는 다른 표현들, 즉 "~사이에"와 "바로 ~사이에" 또는 "~에 이웃하는"과 "~에 직접 이웃하는" 등도 마찬가지로 해석되어야 한다.
단수의 표현은 문맥상 명백히 다르게 뜻하지 않는 한 복수의 표현을 포함하는 것으로 이해되어야 하고, "포함하다" 또는 "가지다" 등의 용어는 실시된 특징, 숫자, 단계, 동작, 구성요소, 부분품 또는 이들을 조합한 것이 존재함을 지정하려는 것이며, 하나 또는 그 이상의 다른 특징이나 숫자, 단계, 동작, 구성요소, 부분품 또는 이들을 조합한 것들의 존재 또는 부가 가능성을 미리 배제하지 않는 것으로 이해되어야 한다.
여기서 사용되는 모든 용어들은 다르게 정의되지 않는 한, 본 발명이 속하는 분야에서 통상의 지식을 가진 자에 의해 일반적으로 이해되는 것과 동일한 의미를 가진다. 일반적으로 사용되는 사전에 정의되어 있는 용어들은 관련 기술의 문맥상 가지는 의미와 일치하는 것으로 해석되어야 하며, 본 출원에서 명백하게 정의하지 않는 한 이상적이거나 과도하게 형식적인 의미를 지니는 것으로 해석될 수 없다.
본 발명은 다양한 변경을 가할 수 있고 여러 가지 형태를 가질 수 있는 바, 실시예들을 본문에 상세하게 설명하고자 한다. 그러나 이는 본 발명을 특정한 개시 형태에 대해 한정하려는 것이 아니며, 본 발명의 사상 및 기술범위에 포함되는 모든 변경, 균등물 내지 대체물을 포함하는 것으로 이해되어야 한다.
각 도면에서 동일한 참조부호, 특히 십의 자리 및 일의 자리 수, 또는 십의 자리, 일의 자리 및 알파벳이 동일한 참조부호는 동일 또는 유사한 기능을 갖는 부재를 나타내고, 특별한 언급이 없을 경우 도면의 각 참조부호가 지칭하는 부재는 이러한 기준에 준하는 부재로 파악하면 된다.
본 명세서에서 사용한 용어는 단지 특정한 실시예를 설명하기 위해 사용된 것으로, 본 발명을 한정하려는 의도가 아니다. 단수의 표현은 문맥상 명백하게 다르게 뜻하지 않는 한, 복수의 표현을 포함한다. 본 출원에서, ~포함하다~ 또는 ~이루어진다~ 등의 용어는 명세서 상에 기재된 특징, 숫자, 단계, 동작, 구성요소, 부분품 또는 이들을 조합한 것이 존재함을 지정하려는 것이지, 하나 또는 그 이상의 다른 특징들이나 숫자, 단계, 동작, 구성요소, 부분품 또는 이들을 조합한 것들의 존재 또는 부가 가능성을 미리 배제하지 않는 것으로 이해되어야 한다.
다르게 정의되지 않는 한, 기술적이거나 과학적인 용어를 포함해서 여기서 사용되는 모든 용어들은 본 발명이 속하는 기술분야에서 통상의 지식을 가진 자에 의해 일반적으로 이해되는 것과 동일한 의미를 가지고 있다. 일반적으로 사용되는 사전에 정의되어 있는 것과 같은 용어들은 관련 기술의 문맥 상 가지는 의미와 일치하는 의미를 가지는 것으로 해석되어야 하며, 본 출원에서 명백하게 정의하지 않는 한, 이상적이거나 과도하게 형식적인 의미로 해석되지 않는다.
본 명세서에서 기재한 ~제1~, ~제2~ 등은 서로 다른 구성 요소들임을 구분하기 위해서 지칭할 것일 뿐, 제조된 순서에 구애받지 않는 것이며, 발명의 상세한 설명과 청구범위에서 그 명칭이 일치하지 않을 수 있다.
도 1 은 본 발명의 실시예에 따른 스위치를 포함하는 고효율 고신뢰성의 플리커 프리 디밍 컨버터로 구동되는 LED 조명기구를 설명하기 위한 블록도이다.
도 1 을 참조하면, 스위치를 포함하는 고효율 고신뢰성의 플리커 프리 디밍 컨버터로 구동되는 LED 조명기구는 제1 스위치부(110)와, 제2 스위치부(120)와, 공통 컨버터부(130), 및 LED램프부(140)를 포함한다.
제1 스위치부(110)는 스위칭 동작을 통해 제1 입력 전압을 출력하기 위한 구성으로서 사용자가 제1 스위치부(110)를 구동하는 경우 AC 전원이 제1 입력 전압으로써 제1 출력단(BK)에 인가된다. 제2 스위치부(120)는 스위칭 동작을 통해 제2 입력 전압을 생성하기 위한 구성으로서 사용자가 제2 스위치부(120)를 구동하는 경우 AC 전원이 제2 입력 전압으로써 제2 출력단(Y)에 인가된다. 여기서, AC 전원은 제1 스위치부(110)와 제2 스위치부(120)에 인가되는 전압이 될 수 있다.
그래서 사용자가 제1 및 제2 스위치부(110, 120)를 선택적으로 구동하는 경우 그에 따라 제1 입력 전압이 제1 출력단(BK)에 인가되거나, 제2 입력 전압이 제2 출력단(Y)에 인가되거나, 제1 및 제2 입력 전압 각각이 제1 출력단(BK)과 제2 출력단(Y) 각각에 인가되는 것이 가능하다.
다음으로, 공통 컨버터부(130)는 제1 스위치부(110)와 제2 스위치부(120)와 연결되며, 제1 및 제2 입력 전압 중 적어도 하나에 대응하는 구동 전류를 생성한다. 여기서, 공통 컨버터부(130)는 제1 스위치부(110)와 제2 스위치부(120)에 대응하는 하나의 단일 모듈이다.
본 발명의 실시예에 따른 스위치를 포함하는 고효율 고신뢰성의 플리커 프리 디밍 컨버터로 구동되는 LED 조명기구는 제1 스위치부(110)와 제2 스위치부(120)를 하나의 공통 컨버터부(130)에 연결하여 사용하는 것이 가능하며, 이러한 최소한의 구성을 통해 스위치를 포함하는 고효율 고신뢰성의 플리커 프리 디밍 컨버터를 제작하는데 소모되는 비용을 최소화할 수 있다.
마지막으로, LED램프부(140)는 공통 컨버터부(130)에서 생성되는 구동 전류(I)에 응답하여 광원을 구동하기 위한 구성으로서, LED램프부(140)는 제1 및 제2 입력 전압 중 적어도 하나의 대응하는 구동 전류(I)에 따라 해당하는 조도가 설정된다.
즉, 공통 컨버터부(130)가 제1 입력 전압에 응답하여 구동 전류를 생성하는 경우 예컨대, 50%의 조도가 설정되고, 제2 입력 전압에 응답하여 구동 전류를 생성하는 경우 50%의 조도가 설정되며, 제1 및 제2 입력 전압에 응답하여 구동 전류를 생성하는 경우 100%의 조도가 설정된다. 그리고, 제1 및 제2 입력 전압이 모두 생성되지 않는 경우 이는 LED부(140)의 소등을 의미한다.
참고로, 제1 입력 전압에 응답하여 생성되는 구동 전류와 제2 입력 전압에 응답하여 생성되는 구동 전류의 전류량은 설정이 가능하며, 이에 따라 제1 입력 전압에 응답하여 30%의 조도를 설정하고, 제2 입력 전압에 응답하여 70%의 조도를 설정하며, 제1 및 제2 입력 전압에 응답하여 100%의 조도를 설정하는 것도 가능할 것이다.
위에서 이미 설명하였지만, 제1 입력 전압과 제2 입력 전압은 제1 스위치부(110)와 제2 스위치부(120)의 구동 여부에 따라 생성되며, 이는 곧 사용자가 제1 스위치부(110)와 제2 스위치부(120)를 구동함에 따라 LED램프부(140)의 조도를 조절할 수 있다는 것을 의미한다. 즉, LDE부(140)는 제1 및 제2 스위치부(110, 120)의 스위칭 동작에 따라 조도가 가변되는 디밍 동작이 가능하다.
정리하면, 본 발명의 실시예에 따른 스위치를 포함하는 디밍용 플리커 프리 컨버터로 구동되는 LED 조명기구는 제1 스위치부(110)와 제2 스위치부(120)를 포함하는 다수의 스위치부와 다수의 스위치부에 대응하는 하나의 공통 컨버터부(130)를 이용한 최소한의 구성으로 LED램프부(140)의 디밍 동작이 가능하다.
도 2 는 도 1 의 공통 컨버터부(130)를 설명하기 위한 회로도이다.
도 2 를 참조하면, 공통 컨버터부(130)는 입력부(210)와, 라인 필터부(220)와, 정류 브릿지부(230)와, 역률개선부(240)와, 정전압부(250)와, 제어부(260), 및 변환부(270)를 포함한다.
입력부(210)는 도 1 의 제1 스위치부(110)의 제1 출력단(BK)과 제2 스위치부(120)의 제2 출력단(Y), 및 상용전원이 입력되는 입력단(WH)을 포함한다. 그리고, 입력부(210)는 상용전원에 과전류가 입력되는 경우 이를 차단하여 컨버터를 보호하는 퓨즈(F1)와, 상용전원에 과전압 즉, 서지전압이 입력되는 때에 클램핑하여 이를 차단함으로써 컨버터를 보호하기 위한 바리스터(MOV1, MOV2)가 연결된다.
다음으로, 라인 필터부(220)는 퓨즈(F1)와 바리스터(MOV1, MOV2)의 출력측에 연결되어 입력되는 상용전원에 포함되어 있는 전도성 노이즈를 제거한다. 퓨즈(F1)의 출력단은 인덕터(L)와 연결되며, 인덕터(L)는 제1 커패시터(C1)와 제2 커패시터(C2)의 중간 노드에 연결된다. 그리고, 제1 커패시터(C1)와 제2 커패시터(C2) 각각은 제1 출력단(BK)에 대응하는 제1 라인필터(LF1)와 제2 출력단(Y)에 대응하는 제2 라인필터(LF2)에 연결된다. 그리고, 제1 및 제2 라인필터(LF1, LF2)는 제3 내지 제5 커패시터(C3, C4, C5)와 연결된다.
여기서, 제1 및 제2 라인필터(LF1, LF2)는 상용전원과 각각 연결되며, 이후 설명될 브릿지 다이오드(BD)와 제1 및 제2 다이오드(D1, D2) 각각과 별도의 폐회로 구성된다. 그리고, 제1 출력단(BK)과 제2 출력단(Y)이 각각의 폐회로를 구성함으로써 스위칭 제어에 따른 각각의 신호전압을 얻는데 있어서 간섭 현상을 제거해 주는 것이 가능하다.
다음으로, 정류 브릿지부(230)는 라인 필터부(220)에서 출력되는 상용전원을 정류하여 맥류 전원으로 변환한다. 정류 브릿지부(230)는 브릿지 다이오드(BD)와 제1 및 제2 다이오드(D1, D2)로 구성된다.
여기서, 브릿지 다이오드(BD)는 제1 출력단(BK)에 대응하는 구성으로 제1 출력단(BK)에 대응하는 제1 입력 전원에 대하여 하나의 폐회로를 형성하며, 브릿지 다이오드(BD)와 제1, 제2 다이오드(D1, D2)는 제2 출력단(Y)에 대응하는 구성으로 제2 출력단(Y)에 대응하는 제2 입력 전원에 대하여 또 다른 폐회로를 형성한다. 본 발명의 실시예에 따른 스위치를 포함하는 고효율 고신뢰성의 플리커 프리 디밍 컨버터는 이렇게 각각의 폐회로 구성을 통해 스위칭 제어에 따라 각각의 신호전압을 획득하는데 있어서 간섭이 발생할 수 있는 환경을 완전히 배제할 수 있다.
또한, 본 발명의 실시예에 따른 스위치를 포함하는 디밍용 플리커 프리 컨버터로 구동되는 LED 조명기구는 브릿지 다이오드(BD)와 제1 및 제2 데이오드(D1, D2)를 사용함으로써 스위칭 제어를 통해 원하는 신호전압을 얻기 위하여 소모되는 구성을 최소화하는 것이 가능하다.
다음으로, 역률개선부(240)는 역률을 개선하여 LED램프부(140)에 정전류를 공급하기 위한 구성으로서, 정격 전원이 출력되도록 트랜스(T1)의 스위칭을 제어한다. 트랜스(T1)는 정류 브릿지부(230)에서 출력되는 맥류전원을 변압변류하여 역률이 개선된 정격전원을 출력한다.
여기서, 역률개선부(240)는 트랜스(T1)를 온오프하여 스위칭시키는 스위칭소자(Q1)과, 스위칭소자(Q1)의 스위칭을 제어하는 제1 제어회로(U1)와, 제1 제어회로(U1)의 초기 구동을 위한 스타트 전압을 제공하는 스타트 저항(R2) 및 캐패시터(C9)와, 정류 브릿지부(230)의 출력 맥류전원의 전압 파형을 감지하여 제1 제어회로(U1)에 제공하는 전압 감지회로(R1, R3, C6)와, 트랜스(T1)의 1차측에 권선되어 자속 결합된 보조 코일(t1)과, 보조코일(t1)에서 유기되는 전압을 정전압화하여 구동 전류로 변환하여 제1 제어회로(U1)에 제공하는 구동회로(D12, R28, R21, C14, ZD2, Q3)와, 보조코일(t1)로부터 트랜스(T1)의 스위칭에 따라 유기되는 전류를 감지하여 제1 제어회로(U1)에 제공하는 저항(R13)와, 스위칭에 따라 트랜스(T1)의 1차측에 유기되는 역기전력의 세기를 제한하여 보호하는 스너버(D9, R12, C11), 및 제1 제어회로(U1)의 구동을 위해 연결되는 주변 소자(R5, R7, R8, R9, R10, R11, R14 C8)을 포함한다.
제1 제어회로(U1)는 스위칭소자(Q1)의 스위칭을 제어하여 트랜스(T1)에서 유기되는 전류의 파형을 정류 브릿지부(230)에서 출력되는 전압의 파형과 일치하도록 하여 역률을 개선한다.
보다 구체적으로 설명하며, 제1 제어회로(U1)는 전압 감지회로(R1, R3, C6)가 감지하는 정류 브릿지부(230)의 출력 맥류전원의 전압 파형에서 전압의 세기가 큰 중간시점에서는 저주파로 스위칭소자(Q1)를 온오프 스위칭시키고, 전압의 세기가 약한 시종시점에서는 상대적으로 고주파로 스위칭소자(Q1)를 온오프 스위칭시켜 스위칭에 따라 트랜스(T1)에서 매순간 유기되는 전류들을 연결하는 평균치의 전류파형이 전압 파형과 주기가 같고 모양이 일치하도록 하여 역률을 개선한다.
다음으로, 정전압부(250)는 트랜스(T1)의 2차측에 유기되는 출력전원을 직류화하여 이후 설명할 변환부(270)로 전달한다. 정전압부(250)는 트랜스(T1)의 출력전원을 정류하는 다이오드(D7, D8)와, 평활하여 직류화하는 캐패시터(C5)와, 턴온 및 턴오프시에 트랜스(T1)의 2차측에 과전압이 유기되는 것을 제한하여 보호하는 스너버로서 저항(R20) 및 캐패시터(C18)를 포함한다. 그리고, 정전압부(250)는 트랜스(T1)의 2차측 DC 전압을 피드백받아 정전압을 형성하여 제3 제어회로(U3)에 공급하기 위한 구성을 포함한다.
이어서, 이후 설명하겠지만 제어부(260)의 제5 핀(5)은 PWM 출력단으로 이 출력단은 제19 저항(R19)과 제20 저항(R20) 사이에 연결된다. 즉, 제5 핀(5)에서 출력되는 PWM 신호는 제13 저항(R13), 제19 및 제20 저항(R19, R20)을 통해 예정된 전압 레벨을 가지게 된다. 이러한 구조의 경우 제어부(260)에서 출력되는 신호가 없다고 하더라도 제13 저항(R13)에 연결된 노드를 예정된 전압 레벨로 구동하기 때문에 회로의 오동작을 막아주는 것이 가능하다.
다음으로, 제어부(260)는 제17 저항(R17)을 통해 입력되는 전압과 제18 저항(R18)을 통해 입력되는 전압에 응답하여 예정된 듀티비를 가지는 펄스파를 생성하기 위한 구성이다. 여기서, 제17 저항(R17)은 제1 절연회로(PC1)와 연결되고, 제18 저항(R18)은 제2 절연회로(PC2)와 연결된다.
이어서, 제1 절연회로(PC1)는 제1 출력단(BK)에 대응하는 구성으로 제17 저항(R17)을 통해 입력되는 신호를 구형파로 출력하여 제2 제어회로(U2)의 제3 핀(3)으로 전달하고, 제2 절연회로(PC2)는 제2 출력단(Y)에 대응하는 구성으로 제18 저항(R18)을 통해 입력되는 신호를 구형파로 출력하여 제2 제어회로(U2)의 제2 핀(2)으로 전달한다. 여기서, 제2 제어회로(U2)의 제5 핀(5)은 PWM 출력단이다.
제2 제어회로(U2)는 구형파의 출력 신호를 예정된 듀티비를 가지는 펄스파를 생성하고, 이렇게 생성된 펄스파는 제19 저항(R19)과 제20 저항(R20) 사이로 입력되어 DC 전원으로 변환된다. 이어서, 제2 제어회로(U2)는 구동을 위해 연결되는 주변 소자(C18, C19, ZD3, R10, C16)를 포함한다.
이하, 간략한 회로 동작에 대하여 설명하기로 한다.
우선, 제2 출력단(Y)에 대응하는 제2 핀(2)에 예컨대, 60Hz의 구형파가 입력되면(ON) 제2 제어회로(U2)는 예컨대, 1KHz의 구형파를 제5 핀(5)을 통해 출력하고, 이는 이후 설명될 제3 제어회로(U3)로 입력되어 LED램프부(140)를 30%~70% 조도로 제어한다.
그리고, 제2 핀(2)을 통해 예컨대, 5V가 입력되면(OFF) 제2 제어회로(U2)는 제3 핀(3)의 신호에 따르며, 이때 제1 출력단(BK)에 대응하는 제3 핀(3)에 60Hz의 구형파가 입력되면(ON) 제2 제어회로(U2)는 1KHz의 구형파를 제5 핀(5)을 통해 출력하고, 이는 제3 제어회로(U3)로 입력되어 LED램프부(140)를 30%~70% 조도로 제어한다.
그리고, 제2 핀(2)과 제3 핀(3)에 각각 60Hz의 구형파가 입력되면 제2 제어회로(U2)는 5V를 출력하며 제3 제어회로(U3)는 LED램프부(140)를 100% 조도로 제어한다.
한편, 변환부(270)는 제2 제어회로(U2)에서 생성된 예정된 듀티비의 펄스파를 입력받아 LED램프부(140)에 디밍 가능한 구동 전류를 생성한다. 변환부(270)는 제19 저항(R19)과 제20 저항(R20)과, 제13 저항(R13), 및 제3 제어회로(U3)를 구비하고 있으며, 제어부(260)에서 출력되는 예정된 듀티비의 펄스파는 제19 저항(R19)과, 제20 저항(R20)과, 제13 저항(R13)에 따라 분압되고, 제3 제어회로(U3)는 이렇게 분압된 DC 전압에 응답하여 LED램프부(140)를 디밍 제어하기 위한 구동 전류를 생성한다.
특히, 제3 제어회로(U3)의 경우 DC 전압을 입력받기 때문에 조도가 조절되는 디밍 구간에서 플리커를 제거하는 것이 가능하다.
도 3 은 도 2 의 정류 브릿지부(230)의 다른 실시예를 설명하기 위한 회로도이다. 참고로, 도 3 의 다른 실시예에는 도 2 의 입력부(210)와, 라인 필터부(220)와, 정류 브릿지부(230)에 대응하는 구성이 개시되어 있으며, 도 2 의 입력부(210)에 대응하는 구성에 "210A"의 도면 부호를 부여하고, 도 2 의 라인 필터부(220)에 대응하는 구성에 "220A"의 도면 부호를 부여하고, 도 2 의 정류 브릿지부(230)에 대응하는 구성에 "230A"의 도면 부호를 부여하였다.
도 3 을 참조하면, 입력부(210A)는 도 1 의 제1 스위치부(110)의 제1 출력단(BK)과 제2 스위치부(120)의 제2 출력단(Y), 및 상용전원이 입력되는 공통선인 입력단(WH)을 포함한다. 그리고, 입력부(210)는 공통선으로 과전류가 입력되는 경우 이를 차단하여 컨버터를 보호하는 퓨즈(F1)와, 공통선으로 서지전압이 입력되는 경우 이를 클램핑하여 차단함으로써 컨버터를 보호하기 위한 바리스터(MOV1, MOV2)가 연결된다.
다음으로, 라인 필터부(220A)는 퓨즈(F1)와 바리스터(MOV1, MOV2)의 출력측에 연결되어 입력되는 상용전원에 포함되어 있는 전도성 노이즈를 제거하기 위한 구성이다. 퓨즈(F1)의 출력단은 인덕터(L)와 연결되며, 인덕터(L)는 제1 커패시터(C1)와 제2 커패시터(C2)의 중간 노드에 연결된다. 그리고, 제1 커패시터(C1)와 제2 커패시터(C2) 각각은 제1 출력단(BK)에 대응하는 제1 라인필터(LF1)와 제2 출력단(Y)에 대응하는 제2 라인필터(LF2)에 연결된다. 그리고, 제1 및 제2 라인필터(LF1, LF2)는 제3 내지 제5 커패시터(C3, C4, C5)와 연결된다.
여기서, 제1 및 제2 라인필터(LF1, LF2)는 공통선을 통해 상용전원과 연결되며, 이후 설명될 제1 브릿지 다이오드(BD1)와 제2 브릿지 다이오드(BD2) 각각과 별도의 폐회로 구성된다. 그리고, 이러한 구성을 통해 제1 출력단(BK)과 제2 출력단(Y)이 각각의 폐회로를 구성함으로써 스위치제어에 따른 각각의 신호전압을 얻을 수 있다
특히, 본 발명의 다른 실시예는 도 1 의 제1 스위치부(110)의 제1 출력단(BK)과 제2 스위치부(120)의 제2 출력단(Y)에 대하여 상용전원이 입력되는 입력단(WH)을 공통선으로 하여 각각의 폐회로를 형성하는 특징적 구조를 가진다.
이어서, 본 발명의 다른 실시예는 라인 필터부(220A)에 제1 커패시터(C1)와, 제1 라인필터(LF1)와, 제3 커패시터(C3)를 구성하여 제1 스위치부(110)에 대응하는 폐회로의 내부 EMI를 억제시켜주는 것이 가능하고, 라인 필터부(220A)에 제2 커패시터(C2)와 제2 라인필터(LF2)와, 제5 커패시터(C5)를 구성하여 제2 스위치부(120)에 대응하는 폐회로의 내부 EMI를 억제시켜주는 것이 가능하다.
한편, 본 발명의 실시예는 공통선인 입력단(WH)은 제1 라인필터(LF1)의 한쪽 권선과 제2 라인필터(LF2)의 한쪽 권선을 공유한다. 따라서 제1 스위치부(110) 및 제2 스위치부(120) 중 하나가 오프(off)되는 경우 오프 된 폐회로의 라인필터의 한쪽 권선이 온(on) 된 폐회로의 라인필터에 간섭을 발생할 여지가 있지만, 본 발명은 라인 필터부(220A)에 인덕터(L)를 추가하여 이와 같은 간섭을 제거하는 것이 가능하다.
다음으로, 정류 브릿지부(230A)는 라인 필터부(220)에서 출력되는 상용전원을 정류하여 맥류 전원으로 변환한다. 정류 브릿지부(230)는 제1 브릿지 다이오드(BD1)와 제2 브릿지 다이오드(BD2)로 구성된다.
여기서, 제1 브릿지 다이오드(BD1)는 제1 출력단(BK)에 대응하는 구성으로 제1 출력단(BK)에 대응하는 제1 입력 전원에 대하여 하나의 폐회로를 형성하며, 제2 브릿지 다이오드(BD2)는 제2 출력단(Y)에 대응하는 구성으로 제2 출력단(Y)에 대응하는 제2 입력 전원에 대하여 또 다른 폐회로를 형성한다. 본 발명의 실시예에 따른 스위치를 포함하는 고효율 고신뢰성의 플리커 프리 디밍 컨버터는 이렇게 각각의 폐회로 구성을 통해 스위치제어에 따른 각각의 신호전압을 얻을 수 있다.
이어서, 정류 브릿지부(230A)는 제1 출력단(BK)에 대응하는 구성으로 제5 다이오드(D5)와 제17 저항(R17)이 직렬로 연결되고, 제2 출력단(Y)에 대응하는 구성으로 제6다이오드(D6)와 제18 저항(R18)이 직렬로 연결된다. 여기서, 제5 및 제6 다이오드(D5, D6)는 입력되는 교류전압부분에서 전압신호를 검출하며, 제18 및 제19 저항(R18, R19)과의 직렬 연결을 통해 저항 발열 개선 및 이후 단에 연결되는 제1 및 제2 절연회로(PC1, PC2)의 피크전압을 개선하는 것이 가능하다.
위에서 서술한 바와 같이, 본 발명의 실시예에 따른 디밍용 플리커 프리 컨버터는 다수의 스위치로 구동되는 LED 조명기구는 하나의 공통 컨버터를 구성하여 LED램프부의 디밍 동작을 수행하는 것이 가능하며, 이러한 최소한의 구성은 곧 제작 비용과 제작 시간을 줄여줄 수 있음을 의미한다. 또한, 본 발명의 실시예에 따른 디밍용 플리커 프리 컨버터는 DC 전압으로 디밍 동작을 제어하기 때문에 플리커 현상을 원천적으로 제거하는 것이 가능하다.
본 명세서에서 설명되는 실시 예와 첨부된 도면은 본 발명에 포함되는 기술적 사상의 일부를 예시적으로 설명하는 것에 불과하다. 따라서, 본 명세서에 개시된 실시 예는 본 발명의 기술적 사상을 한정하기 위한 것이 아니라 설명하기 위한 것이므로, 이러한 실시 예에 의하여 본 발명의 기술 사상의 범위가 한정되는 것은 아님은 자명하다. 본 발명의 명세서 및 도면에 포함된 기술적 사상의 범위 내에서 당업자가 용이하게 유추할 수 있는 변형 예와 구체적인 실시 예는 모두 본 발명의 권리범위에 포함되는 것으로 해석되어야 할 것이다.
110 : 제1 스위치부 120 : 제2 스위치부
130 : 공통 컨버터부 140 : LED램프부

Claims (10)

  1. 스위칭 동작을 통해 제1 입력 전압을 출력하기 위한 제1 스위치부;
    스위칭 동작을 통해 제2 입력 전압을 출력하기 위한 제2 스위치부;
    상기 제1 및 제2 스위치부와 연결되며, 상기 제1 및 제2 입력 전압 중 적어도 하나에 대응하는 구동 전류를 생성하기 위한 공통 컨버터부; 및
    상기 구동 전류에 응답하여 구동되는 LED램프부를 포함하되,
    상기 공통 컨버터부는 상기 제1 및 제2 스위치부에 대응하는 하나의 단일 모듈이며,
    상기 제1 및 제2 스위치부와 연결되며 상기 제1 및 제2 입력 전압을 입력받는 입력부;
    상기 입력부의 출력단에 연결되며 상기 입력부로 입력되는 상용전원의 노이즈를 제거하기 위한 라인 필터부;
    상기 필터부로 출력되는 상기 상용전원을 정류하여 맥류 전원으로 변환하기 위한 정류 브릿지부;
    상기 정류 브릿지부의 출력 전압을 입력받는 제1 제어회로에 의하여 스위칭 동작하는 트랜스를 구비하며, 상기 LED램프부에 정전류가 공급되도록 역률을 개선하는 역률 개선부;
    상기 트랜스에서 유기되는 출력 전원을 직류화하기 위한 정전압부;
    상기 제1 및 제2 입력 전압에 대응하여 예정된 듀티비의 펄스파를 생성하기 위한 제어부; 및
    상기 예정된 듀티비의 펄스파를 입력받아 상기 LED램프부의 구동 전류를 생성하기 위한 변환부를 포함하되,
    상기 입력부는,
    상기 제1 입력 전압이 입력되는 제1 출력단;
    상기 제2 입력 전압이 입력되는 제2 출력단; 및
    상기 상용전원이 입력되는 입력단을 포함하되,
    상기 라인 필터부는,
    상기 제1 출력단에 연결되는 제1 라인필터;
    상기 제1 라인필터와 병렬 연결되고, 상기 제2 출력단에 연결되는 제2 라인필터; 및
    상용전원이 입력되는 입력단에 직렬로 연결된 인덕터를 포함하는
    스위치를 포함하는 고효율 고신뢰성의 플리커 프리 디밍 컨버터로 구동되는 LED 조명기구.
  2. 삭제
  3. 삭제
  4. 삭제
  5. 제1항에 있어서,
    상기 정류 브릿지부는,
    브릿지 다이오드에 연결되는 제1 및 제2 다이오드를 포함하며,
    상기 브릿지 다이오드와 상기 제1 및 제2 다이오드는 상기 제1 및 제2 입력 전원 각각에 대응하여 폐회로를 형성하는 것을 특징으로 하는
    스위치를 포함하는 고효율 고신뢰성의 플리커 프리 디밍 컨버터로 구동되는 LED 조명기구.
  6. 제5항에 있어서,
    상기 제1 라인필터는 상기 제1 출력단과 상기 입력단이 연결되고 상기 브릿지 다이오드를 포함하는 폐회로로 구성되며,
    상기 제2 라인필터는 상기 제2 출력단과 상기 입력단이 연결되고 상기 브릿지 다이오드와 상기 제1, 제2 다이오드를 포함하는 폐회로로 구성되는 것을 특징으로 하는
    스위치를 포함하는 고효율 고신뢰성의 플리커 프리 디밍 컨버터로 구동되는 LED 조명기구.
  7. 제1항에 있어서,
    상기 정류 브릿지부는,
    상기 제1 출력단에 대응하는 제1 브릿지 다이오드; 및
    상기 제2 출력단에 대응하는 제2 브릿지 다이오드를 포함하되,
    상기 제1 브릿지 다이오드의 EMI 제어를 위하여 상기 제1 라인필터의 입출력단에 각각 병렬 연결되는 커패시터; 및
    상기 제2 브릿지 다이오드의 EMI 제어를 위하여 상기 제2 라인필터의 입출력단에 각각 병렬 연결되는 커패시터를 더 포함하는
    스위치를 포함하는 고효율 고신뢰성의 플리커 프리 디밍 컨버터로 구동되는 LED 조명기구.
  8. 제7항에 있어서,
    상기 제1 및 제2 브릿지 다이오드 각각의 출력단에 직렬 연결되는 다이오드 및 저항을 더 포함하는
    스위치를 포함하는 고효율 고신뢰성의 플리커 프리 디밍 컨버터로 구동되는 LED 조명기구.
  9. 제1항에 있어서,
    상기 제어부는,
    상기 제1 입력 전압을 입력받아 구형파로 출력하는 제1 절연회로;
    상기 제2 입력 전압을 입력받아 구형파로 출력하는 제2 절연회로; 및
    상기 제1 및 제2 절연회로에서 출력되는 구형파를 전달받아 상기 예정된 듀티비의 펄스파를 생성하는 제2 제어회로를 포함하는
    스위치를 포함하는 고효율 고신뢰성의 플리커 프리 디밍 컨버터로 구동되는 LED 조명기구.
  10. 제9항에 있어서,
    상기 변환부는,
    상기 예정된 듀티비의 펄스파를 DC 전압으로 변환하기 위한 저항회로; 및
    상기 DC 전압에 응답하여 상기 구동 전류를 생성하는 제3 제어회로를 포함하는
    스위치를 포함하는 고효율 고신뢰성의 플리커 프리 디밍 컨버터로 구동되는 LED 조명기구.

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