KR102083895B1 - LED illumination device involving led-working groups - Google Patents
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Abstract
본 발명은 엘이디동작부를 복수개로 구성하여 각각의 엘이디동작부를 직렬 또는 병렬로 연결하여 최적의 효율로 엘이디를 동작시키도록 하는 것이 목적이다. 이를 위해서, 입력전원을 공급하는 전원부;와 상기 전원부로부터 입력전원을 공급받아 정류된 정류전원을 출력하는 정류회로부; 및 하나 이상의 엘이디동작부; 를 포함하되, 상기 엘이디동작부는 복수개의 엘이디(LED) 채널이 직렬로 연결되고 상기 엘이디 채널의 마지막 단에 저항부가 연결되어 있는 엘이디부;와 전류 센싱저항: 및 복수개의 스위치를 포함하며, n 번째의 스위치는 n 번째의 엘이디 채널의 뒷단에 연결되어 상기 엘이디 채널의 동작을 제어하고, 상기 전류 센싱 저항에 흐르는 n 번째 스위치의 전류 및 n+1 번째 스위치의 전류의 합에 의해서 n 번째의 스위치가 제어되는 스위치회로부; 를 포함하는 하나 이상의 엘이디동작부를 포함하는 엘이디 조명장치가 제공된다.An object of the present invention is to configure a plurality of LED operation unit to connect each LED operation unit in series or in parallel to operate the LED with optimum efficiency. To this end, a power supply unit for supplying input power; and a rectifier circuit unit for receiving the input power from the power supply unit to output the rectified rectified power; And at least one LED operation unit; The LED operating unit includes a plurality of LED (LED) channels connected in series and an LED unit having a resistor connected to the last end of the LED channel; and a current sensing resistor: and a plurality of switches, wherein n The switch of is connected to the rear end of the nth LED channel to control the operation of the LED channel, and the nth switch is connected by the sum of the current of the nth switch and the current of the n + 1th switch flowing through the current sensing resistor. Controlled switch circuit unit; Provided is an LED lighting device including one or more LED operating unit including a.
Description
본 발명은 LED(Light Emitting Diode) 조명 장치에 관한 것으로, 입력전압에 의해서 엘이디를 동작시키는 스위치가 자동적으로 전환되고, 하나 이상의 엘이디동작부를 포함하여 100V 및 220V 모두에서 최적의 동작을 수행하도록 하고, 정격전압이상으로 전압이 입력되는 경우에 발생되는 스위칭 IC에 발생하는 발열 문제를 해결하는 엘이디 조명장치에 대한 것이다. The present invention relates to an LED (Light Emitting Diode) lighting device, the switch for operating the LED by the input voltage is automatically switched, including at least one LED operation unit to perform the optimal operation at both 100V and 220V, The present invention relates to an LED lighting device that solves a heat generation problem occurring in a switching IC generated when a voltage is input above a rated voltage.
최근에는 저전력 고효율 및 긴 수명으로 인해 엘이디 다이오드(이하, 엘이디라고 표기함)를 조명 장치에 많이 이용하고 있다.Recently, LED diodes (hereinafter referred to as LEDs) have been widely used in lighting devices due to low power efficiency and long life.
광원으로 엘이디를 사용하기 위해서는 입력전압에 따라 엘이디를 동작시키는 스위칭 회로가 필요하다.In order to use an LED as a light source, a switching circuit for operating the LED according to an input voltage is required.
기존의 스위칭 회로는 전압 센싱 회로 또는 주기 센싱 회로를 포함하여 입력전압에 따라 전압의 크기 또는 전압의 입력주기를 센싱하여 엘이디에 해당하는 스위치를 제어한다. 그런데 이러한 기존의 스위칭 회로는 전압 센싱 회로 또는 주기 센싱 회로를 포함하고 있으므로, 전체 회로의 사이즈가 커지는 문제가 발생한다. 따라서 엘이디를 더 포함할 수 있는 면적이 적어진다. Conventional switching circuits include a voltage sensing circuit or a cycle sensing circuit to control a switch corresponding to the LED by sensing the magnitude of the voltage or the input period of the voltage according to the input voltage. However, since the conventional switching circuit includes a voltage sensing circuit or a periodic sensing circuit, a problem arises in that the size of the entire circuit becomes large. Therefore, the area that can further include the LED is less.
또한, 스위칭 회로는 FET 로 구성되어 있는데, 이러한 FET는 민감한 부품이기 때문에 발명에 취약한 문제점을 가지고 있다. 여기서 입력전압이 정격전압 이상으로 입력되는 경우에는 스위칭 회로에 많은 열이 발생하는 문제가 있다. 즉, 입력 전압이 정격전압이상으로 입력되는 경우에 스위칭 회로에 높은 암페어의 전류가 흐르게 되어 스위칭 회로에 많은 발열이 발생하게 되는 문제가 있다.In addition, the switching circuit is composed of FETs, which are vulnerable to the invention because they are sensitive components. If the input voltage is input above the rated voltage there is a problem that a lot of heat is generated in the switching circuit. That is, when the input voltage is input above the rated voltage, a high ampere current flows through the switching circuit, causing a lot of heat generation in the switching circuit.
미국등록특허 US6989807 에는 실시간으로 전압이 변동하는 교류입력전압에서 직렬로 연결된 복수개의 LED 그룹에 병렬로 연결된 복수개의 스위치를 조절함으로써 실시간으로 변동하는 전압에서 LED를 구동할 수 있도록 하는 특징이 언급되어 있으나, 미국등록특허 US6989807 에서도 입력 전압을 센싱하는 전압 센싱 회로가 포함되어 있어, 엘이디를 추가할 수 있는 면적이 작아지고, 정격전압이 100% 이상 입력되는 경우에는 스위칭 회로에 많은 발열이 발생하여 소모 전력이 증가하여 효율이 떨어지며, 스위칭 회로에 발생하는 높은 열로 인해서 회로의 오동작이 발생할 가능성이 커지게 된다.U.S. Patent No. US6989807 mentions a feature for driving an LED at a voltage that changes in real time by adjusting a plurality of switches connected in parallel to a plurality of LED groups connected in series at an AC input voltage whose voltage changes in real time. In addition, the US Patent US6989807 also includes a voltage sensing circuit for sensing the input voltage, the area to add the LED is small, when the rated voltage is input more than 100% generates a lot of heat generated in the switching circuit power consumption This increases the efficiency, and the high heat generated in the switching circuit increases the possibility of malfunction of the circuit.
본 발명의 종래의 문제점을 해결하기 위해서, 엘이디동작부를 복수개로 구성하여 각각의 엘이디동작부를 직렬 또는 병렬로 연결하여 최적의 효율로 엘이디를 동작시키도록 하는 것이 목적이다.In order to solve the conventional problems of the present invention, it is an object to configure a plurality of LED operation unit to connect each LED operation unit in series or parallel to operate the LED with optimum efficiency.
본 발명의 또 다른 목적은 복수개의 엘이디가 연결되어 있는 엘이디부에 열분산용 저항을 연결하여 정격전압 이상이 입력되는 경우에 저항에서 열을 분산하여 발생하게 함으로써, FET 로 구성되어 있는 스위칭 IC 회로에서 발생하는 열을 감소시켜 스위칭 IC 회로를 보호하는 것이 목적이다.Still another object of the present invention is to provide a switching IC circuit composed of FETs by connecting a heat dissipation resistor to an LED portion to which a plurality of LEDs are connected to generate heat by dissipating heat in the resistor when a rated voltage or more is input. The goal is to protect the switching IC circuit by reducing the heat generated from the circuit.
본 발명의 또 다른 목적은 센싱 저항을 두어 센싱 저항에 발생하는 전압에 따라 자동적으로 스위칭을 하도록 하는 것이 목적이다.Another object of the present invention is to put a sensing resistor to automatically switch according to the voltage generated in the sensing resistor.
본 발명의 또 다른 목적은 입력전압을 센싱하는 전압 센싱회로 또는 주기 센싱회로를 구성하지 않고 스위치회로부를 구성하여 제한된 면적에 엘이디를 추가로 구성할 수 있도록 하는 것이 목적이다.Still another object of the present invention is to provide an LED in a limited area by configuring a switch circuit without configuring a voltage sensing circuit or a periodic sensing circuit for sensing an input voltage.
본 발명의 다른 목적들은 이하의 실시예에 대한 설명을 통해 쉽게 이해될 수 있을 것이다.Other objects of the present invention will be readily understood through the following description of the embodiments.
본 발명의 일측면에 따르면, 입력전원을 공급하는 전원부;와 상기 전원부로부터 입력전원을 공급받아 정류된 정류전원을 출력하는 정류회로부; 및 하나 이상의 엘이디동작부; 를 포함하되, 상기 엘이디동작부는 복수개의 엘이디(LED) 채널이 직렬로 연결되고 상기 엘이디 채널의 마지막 단에 저항부가 연결되어 있는 엘이디부;와 전류 센싱저항: 및 복수개의 스위치를 포함하며, n 번째의 스위치는 n 번째의 엘이디 채널의 뒷단에 연결되어 상기 엘이디 채널의 동작을 제어하고, 상기 전류 센싱 저항에 흐르는 n 번째 스위치의 전류 및 n+1 번째 스위치의 전류의 합에 의해서 n 번째의 스위치가 제어되는 스위치회로부; 를 포함하는 하나 이상의 엘이디동작부를 포함하는 엘이디 조명장치가 제공된다.According to an aspect of the invention, the power supply unit for supplying input power; and a rectifier circuit unit for receiving the input power from the power supply unit to output the rectified rectified power; And at least one LED operation unit; The LED operating unit includes a plurality of LED (LED) channels connected in series and an LED unit having a resistor connected to the last end of the LED channel; and a current sensing resistor: and a plurality of switches, wherein n The switch of is connected to the rear end of the nth LED channel to control the operation of the LED channel, and the nth switch is connected by the sum of the current of the nth switch and the current of the n + 1th switch flowing through the current sensing resistor. Controlled switch circuit unit; Provided is an LED lighting device including one or more LED operating unit including a.
여기서, 복수개의 엘이디동작부를 포함하고 각각의 엘이디동작부는 직렬로 연결되어 있어 특정 입력전압 이상에서는 하나의 엘이디동작부를 사용하는 것보다 더 밝은 조명을 이용할 수 있는 것을 특징으로 할 수 있다.Here, a plurality of LED operation unit and each of the LED operation unit is connected in series it can be characterized in that a brighter illumination than can be used than using one LED operation unit above a specific input voltage.
여기서, m 개의 엘이디동작부를 포함하고 각각의 엘이디동작부는 병렬로 연결되어 있어, 하나의 엘이디동작부를 사용하는 것보다 항상 m 배 더 밝은 조명을 이용할 수 있는 것을 특징으로 할 수 있다.Here, the m LED operating unit and each LED operating unit is connected in parallel, it can be characterized in that it is always possible to use a light m times brighter than using one LED operating unit.
여기서, 상기 저항부는 상기 스위치회로부의 마지막번째 스위치와 연결되어 있어, 상기 저항부가 상기 스위치회로부에서 발생하는 열을 분배하여 감소시키는 것을 특징으로 할 수 있다.Here, the resistor unit may be connected to the last switch of the switch circuit unit, so that the resistor unit distributes and reduces heat generated from the switch circuit unit.
여기서, 상기 엘이디 채널은 하나 이상의 엘이디를 포함하고 있는 것을 특징으로 할 수 있다.Here, the LED channel may be characterized by including one or more LEDs.
여기서, n 번째 엘이디 채널은 n 번째의 스위치에서 발생하는 전력 소모를 줄이기 위해 서로 다른 순방향전압(Vf)을 가지는 것을 특징으로 할 수 있다.Here, the n-th LED channel may have a different forward voltage Vf to reduce power consumption generated by the n-th switch.
여기서, 상기 n+1 번째 스위치의 포화전류가 n 번째 스위치의 포화전류보다 높게 설정되어 있는 것을 특징으로 할 수 있다.The saturation current of the n + 1 th switch may be set higher than the saturation current of the n th switch.
여기서, 상기 전류 센싱 저항에 걸리는 전압은 이웃하는 n 번째 스위치와 n+1 번째의 스위치에 흐르는 전류의 합에 의해서 변화되고, 상기 입력전압이 n+1 번째의 엘이디 채널의 순방향 전압(Vf)이상이 되어 n+1 번째 스위치에 포화전류가 흐르게 되면, n 번째 스위치는 오프(OFF)되는 것을 특징으로 할 수 있다.Here, the voltage applied to the current sensing resistor is changed by the sum of the currents flowing through the n th switch and the n + 1 th switch, and the input voltage is equal to or higher than the forward voltage Vf of the n + 1 th LED channel. In this case, when the saturation current flows through the n + 1 th switch, the n th switch may be turned off.
본 발명은 스위치회로부의 발열을 분배하는 저항단을 구성함으로써 정격전압 이상이 입력되는 경우에도 스위치회로부의 과도한 발열을 방지하여 IC로 구성된 스위치회로부의 동작을 정상적으로 유지할 수 있는 효과가 있다.The present invention has the effect of maintaining the operation of the switch circuit portion composed of the IC by preventing the excessive heat generation of the switch circuit portion even when the rated voltage or more is input by configuring a resistor stage for distributing the heat generation of the switch circuit portion.
또한, 엘이디 채널의 순방향 전압을 재분배하여 스위치회로부에서 발생하는 소모전력을 감소시켜 효율을 증가시킬 수 있는 효과가 있다.In addition, by redistributing the forward voltage of the LED channel, it is possible to reduce the power consumption generated in the switch circuit unit to increase the efficiency.
또한, 입력전압에 따라 엘이디를 구동시키는 스위치를 자동적으로 제어할 수 있는 효과가 있다.In addition, there is an effect that can automatically control the switch for driving the LED according to the input voltage.
또한, 입력 전압의 크기에 따라 복수개로 구성된 엘이디동작부를 직렬 또는 병렬로 연결하여 동일한 입력전압에서 보다 밝은 빛을 내는 엘이디 조명장치를 제공하는 효과가 있다.In addition, there is an effect of providing an LED lighting device that emits brighter light at the same input voltage by connecting a plurality of LED operating unit in series or in parallel according to the size of the input voltage.
도1은 본 발명의 일 실시예로 하나의 엘이디동작부를 포함하는 엘이디 조명장치의 구조를 도시한 도면이다.
도2는 본 발명의 일 실시예로 엘이디동작부를 직렬로 연결한 구조를 도시한 도면이다.
도3은 본 발명의 일 실시예로 엘이디동작부를 병렬로 연결한 구조를 도시한 도면이다.
도4는 본 발명의 일 실시예로 입력전압의 크기에 따른 엘이디동작부를 동작을 설명하기 위한 도면이다.1 is a view showing the structure of an LED lighting apparatus including one LED operation unit according to an embodiment of the present invention.
2 is a diagram illustrating a structure in which the LED operating unit is connected in series according to an embodiment of the present invention.
3 is a view showing a structure in which the LED operating unit connected in parallel as an embodiment of the present invention.
4 is a view for explaining the operation of the LED operation unit according to the magnitude of the input voltage according to an embodiment of the present invention.
본 발명은 다양한 변환을 가할 수 있고 여러 가지 실시예를 가질 수 있는 바, 특정 실시예들을 도면에 예시하고 상세한 설명에 상세하게 설명하고자 한다. 그러나, 이는 본 발명을 특정한 실시 형태에 대해 한정하려는 것이 아니며, 본 발명의 사상 및 기술 범위에 포함되는 모든 변환, 균등물 내지 대체물을 포함하는 것으로 이해되어야 한다. As the invention allows for various changes and numerous embodiments, particular embodiments will be illustrated in the drawings and described in detail in the written description. However, this is not intended to limit the present invention to specific embodiments, it should be understood to include all transformations, equivalents, and substitutes included in the spirit and scope of the present invention.
본 발명에서 사용한 용어는 단지 특정한 실시예를 설명하기 위해 사용된 것으로, 본 발명을 한정하려는 의도가 아니다. 1번 및 2번 또는 상기 용어들은 하나의 구성요소를 다른 구성요소로부터 구별하는 목적으로만 사용된다. 또한 단수의 표현은 문맥상 명백하게 다르게 뜻하지 않는 한, 복수의 표현을 포함할 수 있다. The terminology used herein is for the purpose of describing particular example embodiments only and is not intended to be limiting of the present invention. Nos. 1 and 2 or the terms are used only for the purpose of distinguishing one component from another. In addition, singular forms may include plural forms unless the context clearly indicates otherwise.
이하, 본 발명의 실시예를 첨부한 도면들을 참조하여 상세히 설명하기로 한다. Hereinafter, exemplary embodiments of the present invention will be described in detail with reference to the accompanying drawings.
도1은 본 발명의 일 실시예로 하나의 엘이디동작부를 포함하는 엘이디 조명장치의 구조를 도시한 도면이다.1 is a view showing the structure of an LED lighting apparatus including one LED operation unit according to an embodiment of the present invention.
전원부(10)는 입력전원을 공급한다. 전원부(10)는 교류전원을 이용하므로 시간에 따라 입력전압의 크기가 주기적으로 변한다.The
정류회로부(20)는 전원부(10)로부터 교류의 입력전원을 공급받아 정류된 정류전원을 출력한다.The
본 발명의 엘이디동작부는 엘이디부(30), 스위치회로부(40), 전류 센싱저항(50)을 포함한다.The LED operation unit of the present invention includes the
엘이디부(30)는 정류회로부(20)로부터 전원을 공급받아 동작을 수행하며, 복수(n)개의 엘이디(LED) 채널이 직렬로 연결되고 마지막 엘이디 채널의 하단부에 저항부(35)가 연결되어 있다.The
이하에서는 설명의 편의를 위해서 n=4 라고 가정하여 설명하기로 한다.In the following description, it is assumed that n = 4 for convenience of explanation.
스위치회로부(40)는 복수개의 스위치(41,42,43,44,45)를 포함하며, n 번째의 스위치는 n 번째의 엘이디 채널의 뒷단에 연결되어 엘이디 채널의 동작을 제어하고, 전류 센싱 저항에 흐르는 n 번째 스위치의 전류 및 n+1 번째 스위치의 전류의 합에 의해서 n 번째의 스위치가 제어된다.The
전류 센싱저항(50)은 스위치회로부(40)에 포함되어 있는 각각의 스위치(41,42,43,44,45)와 연결되어 있다. 따라서 스위치에 전류가 흐르게 되면 전류 센싱저항(50)에 흐르는 전류는 스위치에 흐르는 전류의 합이 된다.The
도1을 예로 들어 설명하면, 1번 엘이디 채널(31)의 다음단에는 2번 엘이디 채널(32)과 1번 스위치(41)가 연결되어 있다. 2번 엘이디 채널(32)의 다음단에는 3번 엘이디 채널(33)과 2번 스위치(42)가 연결되어 있다. 3번 엘이디 채널(33)의 다음단에는 4번 엘이디 채널(34)과 3번 스위치(43)가 연결되어 있다. 4번 엘이디 채널(34)의 다음단에는 저항부(35)와 5번 스위치(44)가 연결되어 있다. 저항부(35)의 다음단에는 5번 스위치(45)가 연결되어 있다.Referring to FIG. 1 as an example, the
여기서 각각의 스위치는 FET(Field Effect Transistor)로 구성된다. 특히, NMOS FET 로 구성한다.Here, each switch is composed of a field effect transistor (FET). In particular, it consists of NMOS FET.
전류 센싱저항(50)은 스위치회로부(40)에 포함되어 있는 각각의 스위치(41,42,43,44,45)와 연결되어 있다. 따라서 스위치에 전류가 흐르게 되면 전류 센싱저항(50)에 흐르는 전류는 스위치에 흐르는 전류의 합이 된다.The
전류 센싱저항(50)은 가변저항으로 구성될 수도 있다.The
본 발명에서는 입력 전원의 크기에 따라 엘이디 채널이 동작하게 된다. 엘이디부(30)로 입력되는 정류 전원의 크기에 따라 해당하는 엘이디 채널이 동작하게 된다.In the present invention, the LED channel is operated according to the size of the input power. The corresponding LED channel is operated according to the size of the rectified power input to the
본 발명의 스위치부(40)의 동작은 다음과 같다.The operation of the
먼저 초기에는 모든 스위치(41,42,43,44,45)가 온(on) 상태인 쇼트 상태로 설정한다.Initially, all switches 41, 42, 43, 44, and 45 are set to a short state in which the on state is turned on.
이후에 엘이디부(30)로 입력되는 정류전압의 크기에 따라 전류 센싱저항(50)에 걸리는 전압값에 의해서 스위치부(40)의 스위치는 자동으로 제어되어 엘이디 채널을 동작시킨다.Thereafter, the switch of the
본 발명에서의 전류 센싱저항(50)은 예를 들어 10옴으로 설정한다.The
*다음 <표1>은 스위치(FET)에 따른 포화 전류값과 스위치에 포화 전류가 흐르는 경우에 전류 센싱저항(50)에 걸리는 전압을 표시하고 있다.Table 1 below shows the saturation current value of the switch (FET) and the voltage applied to the
여기서, Id는 해당 스위치의 포화전류를 의미한다. 스위치가 동작하여 전류가 흐르는 경우의 포화 전압을 의미한다. Vrs는 전류 센싱저항(50)에 걸리는 전압을 의미한다. Here, Id means the saturation current of the switch. It means the saturation voltage when the switch is operated and current flows. Vrs means the voltage applied to the
또한, 각 엘이디 채널의 순방향전압(Vf)은 50V 라고 한다.In addition, the forward voltage Vf of each LED channel is 50V.
이러한 경우에 입력 전압이 상승하여 50V 근처에 이르게 되면, 1번 엘이디 채널(31)이 동작하게 되고 1번 스위치(41)를 통해서 전류(I1)가 서서히 흐르게 된다. 그리고 입력 전압이 50V 이상이 되면 1번 스위치(41)는 20mA의 포화전류가 흐르고 전류 센싱저항(50)에 걸리는 전압은 0.2V 가 된다.In this case, when the input voltage rises to about 50V, the
입력 전압이 상승하여 100V 근처에 이르게 되면 2번 엘이디 채널(32)이 동작하게 되고 2번 스위치(42)를 통해서 전류(I2)가 서서히 흐르게 된다. 이때에 전류 센싱저항(50)에서는 1번 스위치(41)에 흐르는 전류인 20mA와 2번 스위치(42)에 흐르는 전류(I2)의 합만큼 전류가 흐르게 된다. 따라서 전류 센싱저항(50)의 전압이 점점 높아지게 된다. 이렇게 전류 센싱저항(50)에 걸리는 전압이 상승하게 되면 상대적으로 1번 스위치(41)의 게이트에 입력되는 전압(Vgs1)이 낮아지게 되어 1번 스위치(41)는 온 상태에서 오프 상태로 바뀌는 스위칭 조건에 들어가게 되고, 입력 전압이 점차 상승하여 2번 스위치(42)에서 흐르는 전류(I2)가 점차 증가하게 되면, 전류 센싱저항(50)에 걸리는 전압이 점차 상승하여 상대적으로 Vgs1의 전압값이 낮아지게 되어 1번 스위치(41)는 오프 상태가 된다.When the input voltage rises to about 100V,
입력 전압이 100V 이상이 되면 2번 스위치(42)는 40mA의 포화전류가 흐르고 1번 스위치(41)는 완전히 오프 상태가 된다.When the input voltage is more than 100V,
입력 전압이 상승하여 150V 근처에 이르게 되면 3번 엘이디 채널(33)이 동작하게 되고 3번 스위치(43)를 통해서 전류(I3)가 서서히 흐르게 된다. 이때에 전류 센싱저항(50)에서는 2번 스위치(42)에 흐르는 전류인 40mA와 3번 스위치(43)에 흐르는 전류(I3)의 합만큼 전류가 흐르게 된다. 따라서, 전류 센싱저항(50)에 걸리는 전압이 점점 높아지게 된다. 이렇게 전류 센싱저항(50)에 걸리는 전압이 상승하게 되면 상대적으로 2번 스위치(42)의 게이트에 입력되는 전압(Vgs2)이 낮아지게 되어 2번 스위치(42)는 온 상태에서 오프 상태로 바뀌는 스위칭 조건에 들어가게 되고, 전류 센싱저항(50)의 전압값이 점차 상승하여 Vgs2의 전압값이 상대적으로 낮아지면 2번 스위치(42)는 오프 상태가 된다.When the input voltage rises to about 150V, the
입력 전압이 150V 이상이 되면 3번 스위치(43)는 60mA의 포화전류가 흐르고 2번 스위치(42)는 완전히 오프 상태가 된다.When the input voltage is 150V or more, the
상술한 바와 같이 이렇게 입력전압에 따라 스위치는 순차적으로 n+1번 스위치에 전류가 흐르기 시작하면, n번 스위치는 오프 상태로 전환되게 된다.As described above, according to the input voltage, when the switch sequentially starts to flow current to the n + 1 switch, the n switch is turned off.
입력 전압이 상승하여 200V 근처에 이르게 되면 4번 엘이디 채널(34)이 동작하게 되고, 3번 스위치(43) 및 4번 스위치(44)를 통해서 전류(I3 및 I4)가 서서히 흐르게 된다. 이때에 전류 센싱저항(50)에서는 3번 스위치(43)에 흐르는 전류인 60mA와 4번 스위치(44) 및 5번 스위치(45)에 흐르는 전류의 합만큼 전류가 흐르게 된다. 마찬가지로 입력 전압이 200V 이상이 되면 4번 스위치(44)는 80mA의 포화전류가 흐르고 3번 스위치(43)는 완전히 오프 상태가 된다.When the input voltage rises to about 200V,
그런데 입력전압이 정격 전압보다 더 높은 전압이 입력되는 경우(예를 들어 250V 정도의 전압)에는 동일한 이유로 4번 스위치(44)은 오프 상태가 되고 5번 스위치(45)만 동작하게 된다. However, when a voltage higher than the rated voltage is input (for example, a voltage of about 250V),
여기서 종래와 같이 저항부(35) 위치에 저항 대신에 엘이디 채널이 연결되어 있다고 가정하면, 정격전압 이상의 입력전압이 입력되는 경우에 5번 스위치(45)에 과도한 전류가 흐르게 되어 많은 열이 발생하게 된다. 즉, 마지막 엘이디 채널을 동작시키는 스위치에 과도한 전류가 발생하게 된다. 따라서 이렇게 발생되는 과도한 열은 IC 부품으로 구성되는 스위치회로부(40)에 상당히 나쁜 영향을 주게 되어 부품의 고장 및 발생되는 열로 인한 효율의 저하를 가져 오게 된다.Herein, when an LED channel is connected to the
따라서, 본 발명에서와 같이 엘이디부(30)의 마지막 단에 저항부(35)를 연결하여 저항부(35)에서 전압을 분배하여 정격전압 이상이 입력되는 경우에는 5번 스위치(45)에서 발생하는 열을 저항부(35)로 분배하게 하여, 5번 스위치(45)에 과도한 열이 발생하는 것을 차단해 준다. 이렇게 함으로써, 본 발명에서는 입력전압이 정격전압 이상으로 입력되는 경우에도 스위치회로부(40)에 발생하는 과도한 열을 저항부(35)에서 일부 분배하여 발열함으로써 IC 로 구성된 스위치회로부(40)에 과도한 열이 발생하는 것을 줄이게 되어 스위치회로부(40)의 안정성을 유지할 수 있다.Therefore, as in the present invention, when the
또한, 본 발명은 전력 소모면에서 다음과 같은 특징을 가질 수 있다. In addition, the present invention may have the following features in terms of power consumption.
1번 스위치에서 4번 스위치까지는 입력전압이 상승하는 경우에 n번 엘이디 채널에서 순방향 전압만큼 전압이 상쇄하고 남은 전압으로 n번 스위치를 동작시키고, 그 이상의 전압이 입력되는 경우에는 n번 스위치는 오프 상태로 되고, n+1번 스위치가 동작하게 되므로 각 스위치에서 소모되는 전력(열)은 증가하기는 하나, 전체적인 전력의 소모는 일정한 시스템 규격 범위이내이다. 그런데 마지막 스위치인 5번 스위치(45)는 정격전압 이상이 입력되는 경우에는 과도한 전류가 흐르게 되어 소모되는 전력(열)이 시스템의 규격의 범위를 초과하게 된다. 따라서 정격전압이상이 입력되는 경우에 5번 스위치(45)에서는 과도한 열을 발생하게 된다.From
본 발명에서는 저항부(35)을 두어 정격전압 이상이 입력되는 경우에도 저항부(35)에서 열을 발생시킴으로써 5번 스위치(45)에 발생하는 열을 상쇄시킬 수 있다.According to the present invention, even when a rated voltage or more is input by providing the
또한, 본 발명에서는 각 엘이디 채널의 순방향전압(Vf)을 서로 다르게 재분배함으로서 각 스위치에서 소모하는 전력을 거의 동일한 수준이 되도록 만들 수 있다. 즉, n 번째 엘이디 채널의 순방향전압(Vf)보다 n+1 번째의 엘이디 채널의 순방향전압(Vf)을 증가시켜 n 번째와 n+1 번째의 스위치에서 소모되는 전력을 거의 동일한 수준으로 만들 수 있다. 이렇게 엘이디 채널의 순방향전압(Vf)를 재분배함으로서 입력전압이 변하는 경우에도 스위치회로부(40)에서 발생하는 열이 동일하도록 할 수 있다.In addition, in the present invention, by redistributing the forward voltage Vf of each LED channel differently, the power consumed by each switch can be made almost the same. In other words, by increasing the forward voltage Vf of the n + 1th LED channel than the forward voltage Vf of the nth LED channel, the power consumed by the nth and n + 1th switches can be made almost equal. . By redistributing the forward voltage Vf of the LED channel in this way, even when the input voltage changes, the heat generated by the
여기서 엘이디 채널별로는 순방향전압(Vf)을 자유롭게 변경하여 배치할 수 있으나, 전체 순방향전압(Vf)의 합은 입력전압의 최대값에 맞도록 설정을 한다. Here, the forward voltage Vf may be freely changed for each LED channel, but the sum of all forward voltages Vf is set to match the maximum value of the input voltage.
도2는 본 발명의 일 실시예로 엘이디동작부를 직렬로 연결한 구조를 도시한 도면이다.2 is a view showing a structure in which the LED operating unit connected in series as an embodiment of the present invention.
본 발명에서는 엘이디동작부를 도2에 도시된 바와 같이 직렬로 연결하여 구성할 수 있다.In the present invention can be configured by connecting the LED operation unit in series as shown in FIG.
도2에서는 서로 직렬로 연결되어 있는 2개의 엘이디동작부(100, 200)를 포함하는 엘이디 조명장치를 나타내고 있다.2 shows an LED lighting device including two
각각의 엘이디동작부(100,200)는 도1에서 상술한 바와 같이 엘이디부(30), 스위치회로부(40) 및 전류 센싱저항(50)을 포함하고 있다.Each
도2와 같이 엘이디동작부(100,200)를 직렬로 연결하는 경우에 입력전압의 최대전압을 Vmax 라고 하고, 첫번째 엘이디 동작부(100)와 두번째 엘이디 동작부(200)의 엘이디부에는 모두 동일한 순방향전압(Vf)을 가지는 엘이디를 사용한다고 하면, 첫번째 엘이디 동작부(100)는 입력전압의 (1/2)*Vmax 범위내에서 스위칭 동작을 수행하고, 두번째 엘이디동작부(200)는 입력전압의 (1/2)*Vmax 이상의 전압에서 스위칭 동작을 수행된다.As shown in FIG. 2, when the
입력 전압의 최대값이 220V라고 하면, 입력전압이 110V 이내인 경우에는 첫번째 엘이디동작부(100)의 엘이디부(30) 및 스위치회로부(40)의 스위칭 동작이 도1에서 상술한 바와 같이 동작을 수행한다. If the maximum value of the input voltage is 220V, when the input voltage is within 110V, the switching operation of the
즉, 입력 전압이 110V ~ 220V 사이에서는 첫번째 엘이디동작부(100)의 모든 엘이디 채널은 동작하여 빛을 발산하고, 두번째 엘이디동작부(200)의 엘이디부(30) 및 스위치회로부(40)의 스위칭 동작이 도1에서 상술한 바와 같이 동작을 수행한다.That is, when the input voltage is between 110V and 220V, all LED channels of the first
만일 첫번째 엘이디 동작부(100)와 두번째 엘이디 동작부(200)의 엘이디부에 서로 다른 순방향전압(Vf)을 가지는 엘이디가 사용된다고 하면, 각각의 엘이디 동작부(100, 200)가 동작하는 입력 전압의 범위는 각 엘이디동작부(100,200)가 가지고 있는 순방향전압(Vf)의 크기에 따라 달라지게 된다.If LEDs having different forward voltages Vf are used in the LED portions of the first
도2에서와 같이 엘이디동작부(100,200)를 직렬로 연결하게 되면, 입력전압이 일정 전압의 크기 이상에서는 하나의 엘이디동작부를 이용하는 것보다 2배의 밝기를 이용할 수 있다.When the
도3은 본 발명의 일 실시예로 엘이디동작부를 병렬로 연결한 구조를 도시한 도면이다.3 is a view showing a structure in which the LED operating unit connected in parallel as an embodiment of the present invention.
본 발명에서는 엘이디동작부를 도3에 도시된 바와 같이 병렬로 연결하여 구성할 수 있다.In the present invention, the LED operating unit can be configured by connecting in parallel as shown in FIG.
도3에서는 서로 병렬로 연결되어 있는 2개의 엘이디동작부(300, 400)를 포함하는 엘이디 조명장치를 나타내고 있다.3 illustrates an LED lighting device including two
각각의 엘이디동작부(300,400)는 도1에서 상술한 바와 같이 엘이디부(30), 스위치회로부(40) 및 전류 센싱저항(50)을 포함하고 있고, 각각의 엘이디동작부(300, 400)의 스위치회로부(40)의 스위칭 동작 및 엘이디부(30)의 동작은 도1에서 상술한 바와 동일하다.Each of the
도3과 같이 엘이디동작부(300, 400)를 병렬로 연결하는 경우에 첫번째 엘이디 동작부(300)와 두번째 엘이디 동작부(400)의 엘이디부에는 모두 동일한 순방향전압(Vf)을 가지는 엘이디를 사용한다고 하면, 입력전압(V)의 크기에 따라 첫번째 엘이디 동작부(300)와 두번째 엘이디동작부(400)는 각각 독립적으로 동일한 입력전압의 크기에서 동일한 동작을 수행한다.When the
즉, 동일한 입력전압의 범위내에서 첫번째 엘이디동작부(300)의 엘이디부(30) 및 스위치회로부(40)의 스위칭 동작과 두번째 엘이디동작부(400)의 엘이디부(30) 및 스위치회로부(40)의 스위칭 동작은 도1에서 상술한 바와 같이 서로 동일하게 동작을 수행한다. That is, the switching operation of the
만일 첫번째 엘이디 동작부(300)와 두번째 엘이디 동작부(400)의 엘이디부에 서로 다른 순방향전압(Vf)을 가지는 엘이디가 사용된다고 하면, 각각의 엘이디 동작부(300, 400)가 동작하는 입력 전압의 범위는 각 엘이디동작부(300, 400)가 가지고 있는 순방향전압(Vf)의 크기에 따라 달라지게 된다.If LEDs having different forward voltages Vf are used in the LED portions of the first
도3에서와 같이 엘이디동작부(300, 400)를 병렬로 연결하게 되면 동일한 전원에서 하나의 엘이디동작부를 이용하는 것보다 2배의 밝기를 가지게 된다.As shown in FIG. 3, when the
도4는 본 발명의 일 실시예로 입력전압의 크기에 따른 엘이디동작부를 동작을 설명하기 위한 도면이다.4 is a view for explaining the operation of the LED operation unit according to the magnitude of the input voltage according to an embodiment of the present invention.
V1을 첫번째 엘이디동작부의 모든 엘이디 채널이 동작하는 입력 전압의 크기라고 하고 V2를 입력전압의 최대값이라고 한다. V1 is called the magnitude of the input voltage at which all the LED channels of the first LED operating part operate, and V2 is called the maximum value of the input voltage.
만일, 도2에서와 같이 첫번째 엘이디동작부(100)와 두번째 엘이디동작부(200)를 직렬로 연결하면, 입력전압이 V1 크기 이내에서는 첫번째 엘이디동작부(100)만 도1에서 설명한 바와 같이 동작하게 된다. 그리고, 입력전압이 V1 크기 이상이 되면 첫번째 엘이디동작부(100)의 엘이디부(30)의 엘이디 채널은 모두 동작(발광)을 하게 되고, 두번째 엘이디동작부(200)는 입력 전압의 크기에 따라 도1에서 설명한 바와 같이 동작하게 된다.If the first
따라서 구간 A에서는 첫번째 엘이디동작부(100)만이 도1에서 상술한 바와 같은 스위칭 동작을 수행하여 입력전압의 크기에 따라 해당 엘이디 채널이 동작을 하게 된다. 구간 B에서는 첫번째 엘이디동작부(100)의 모든 엘이디 채널은 동작을 수행하고, 두번째 엘이디동작부(200)만이 도1에서 상술한 바와 같은 스위칭 동작을 수행하여 입력전압의 크기에 따라 해당 엘이디 채널이 동작을 하게 된다.Therefore, in the section A, only the first
만일, 도3에서와 같이 첫번째 엘이디동작부(300)와 두번째 엘이디동작부(400)를 병렬로 연결하면, 입력전압의 크기에 따라 첫번째 엘이디동작부(300)와두번째 엘이디동작부(400)는 동일한 입력전압의 크기에서 도1에서 설명한 바와 같은 동작을 동일하게 수행한다. 3, when the first
이상과 같이 구성하는 본 발명의 엘이디 조명장치는 다음과 같은 장점을 가지고 있다.The LED lighting device of the present invention configured as described above has the following advantages.
① 입력전압 센싱회로나 입력주기 센싱회로를 구성하지 않고도 FET 스위치의 스위칭을 입력전압에 따라 자동적으로 수행할 수 있다.① It is possible to automatically switch the FET switch according to the input voltage without configuring the input voltage sensing circuit or the input cycle sensing circuit.
② 스위치회로부를 간단하게 구성할 수 있으므로 동일 면적 대비 여분의 엘이디 채널을 추가할 수 있다.② The switch circuit can be easily configured, so extra LED channels can be added for the same area.
③ 엘이디 채널별 순방향전압(Vf)을 조정하여 재배치 함으로써 스위치회로부의 효율증대를 가져 올 수 있으며, 자유로운 엘이디의 조합을 수행할 수 있다.③ It can increase the efficiency of switch circuit part by adjusting forward voltage (Vf) for each LED channel and can freely combine LEDs.
④ 복수개의 엘이디동작부를 직렬로 연결하면 n 번째의 엘이디동작부가 동작을 수행하는 구간에서는 엘디이동작부를 하나만 사용할 때 보다 n 배의 밝기를 이용할 수 있다.④ If a plurality of LED operating units are connected in series, n times the brightness can be used in the section where the nth LED operating unit performs operation than when only one LED operating unit is used.
⑤ m개의 엘이디동작부를 병렬로 연결하면 엘디이동작부를 하나만 사용할 때 보다 입력전압의 크기에 상관없이 항상 m 배의 밝기를 이용할 수 있다.⑤ When m LEDs are connected in parallel, m times the brightness is always available regardless of the magnitude of input voltage than when only one LED is used.
상기에서는 본 발명의 실시예를 참조하여 설명하였지만, 해당 기술 분야에서 통상의 지식을 가진 자라면 하기의 특허 청구의 범위에 기재된 본 발명의 사상 및 영역으로부터 벗어나지 않는 범위 내에서 본 발명을 다양하게 수정 및 변경시킬 수 있음을 이해할 수 있을 것이다.Although the above has been described with reference to embodiments of the present invention, those skilled in the art may variously modify the present invention without departing from the spirit and scope of the present invention as set forth in the claims below. And can be changed.
10 : 전원부 20 : 정류회로부
30 : 엘이디부 31,32,33,34 : 엘이디 채널
35 : 저항부 40 : 스위치회로부
41,42,43,44,45 : 스위치 50 : 전류 센싱저항
100, 300 : 첫번째 엘이디동작부
200, 400 : 두번째 엘이디동작부
10: power supply unit 20: rectifier circuit unit
30:
35
41, 42, 43, 44, 45: switch 50: current sense resistor
100, 300: first LED operating part
200, 400: second LED operating part
Claims (18)
상기 제 1 엘이디 동작부 및 상기 제 2 엘이디 동작부 각각은, 복수의 엘이디 채널과 하나의 저항소자를 포함하는 엘이디부; 및 복수의 스위치를 포함하는 스위치 회로부를 포함하며,
상기 복수의 스위치 중 n번째 스위치는 상기 복수의 엘이디 채널 중 n번째 엘이디 채널의 후단부에 연결되고, 상기 복수의 스위치의 타단은 전류 센싱 저항에 연결되며, 상기 n번째 스위치의 스위칭은 상기 전류 센싱 저항에 흐르는 상기 n번째 스위치의 전류 및 n+1 번째 스위치의 전류의 합에 의해서 제어되며, 상기 복수의 엘이디 채널 중 마지막 엘이디 채널과 상기 복수의 스위치 중 마지막 스위치 사이에 상기 저항소자가 연결된 것을 특징으로 하는 엘이디 조명 장치.It includes a first LED operation unit and a second LED operation unit connected in parallel to each other,
Each of the first LED operation unit and the second LED operation unit may include: an LED unit including a plurality of LED channels and one resistor element; And a switch circuit unit including a plurality of switches,
The n th switch of the plurality of switches is connected to a rear end of the n th LED channel of the plurality of LED channels, the other end of the plurality of switches is connected to a current sensing resistor, and the switching of the n th switch is the current sensing. It is controlled by the sum of the current of the n th switch and the current of the n + 1 th switch flowing through the resistance, characterized in that the resistance element is connected between the last LED channel of the plurality of LED channels and the last switch of the plurality of switches LED lighting device.
상기 제 1 엘이디 동작부 및 상기 제 2 엘이디 동작부 각각은, 복수의 엘이디 채널과 하나의 저항소자를 포함하는 엘이디부; 및 복수의 스위치를 포함하는 스위치 회로부를 포함하며,
상기 복수의 스위치 중 k번째 스위치는 상기 복수의 엘이디 채널 중 k번째 엘이디 채널의 후단부에 연결되고, 상기 복수의 스위치의 타단은 전류 센싱 저항에 연결되며, 상기 k번째 스위치의 스위칭은 상기 전류 센싱 저항에 흐르는 상기 k번째 스위치의 전류 및 k+1 번째 스위치의 전류의 합에 의해서 제어되며, 상기 복수의 엘이디 채널 중 마지막 엘이디 채널과 상기 복수의 스위치 중 마지막 스위치 사이에 상기 저항소자가 연결되고,
상기 제 1 엘이디 동작부의 전류 센싱 저항의 타단이 상기 제 2 엘이디 동작부의 상기 복수의 엘이디 채널 중 첫번째 엘이디 채널에 연결된 것을 특징으로 하는 엘이디 조명 장치.A first LED operator and a second LED operator connected in series with each other,
Each of the first LED operation unit and the second LED operation unit may include: an LED unit including a plurality of LED channels and one resistor element; And a switch circuit unit including a plurality of switches,
The kth switch of the plurality of switches is connected to the rear end of the kth LED channel of the plurality of LED channels, the other end of the plurality of switches is connected to the current sensing resistor, the switching of the kth switch is the current sensing Controlled by the sum of the current of the kth switch and the current of the k + 1th switch flowing through the resistor, wherein the resistance element is connected between the last LED channel of the plurality of LED channels and the last switch of the plurality of switches,
And the other end of the current sensing resistor of the first LED operating unit is connected to a first LED channel of the plurality of LED channels of the second LED operating unit.
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