KR102411182B1 - Led조명기기용 고역률 구동회로 - Google Patents

Led조명기기용 고역률 구동회로 Download PDF

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최재덕
김호성
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루멘전광 주식회사
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Abstract

본 발명의 특징에 따르면, 전원입력단(101)에 회로연결되어 상용전원이 입력되고 입력된 전원을 필터링하여 안정화시키며 복수의 커패시터(C1,C2) 및 인덕터(LF1)를 포함하는 제1LC공진회로(111)가 마련된 필터회로부(110); 안정화된 교류전압의 전원을 직류전압으로 정류하고 평활시키는 정류회로부(120); 입력된 제어신호에 따라 정류 및 평활된 직류전압의 전원을 설정전압의 크기로 변환하여 출력하는 트랜스회로부(130); 제어신호에 따라 정류 및 평활된 직류전압의 전원을 발진하는 발진회로부(140); 입력되는 디밍제어신호에 따라 복수의 디밍단계 중 설정된 디밍단계로 LED모듈이 발광하도록 전원출력단(102)을 통해 출력되는 출력전원을 제어하는 제어회로부(150); 및 디밍단계 변화에 따라 역률이 보상되도록 상기 제1LC공진회로(111)에 포함된 일부 커패시터를 선택적으로 회로개방시켜 제1LC공진회로(111)의 전체 커패시턴스를 조절하는 역률조절 회로부(160);를 포함하는 LED조명기기용 고역률 구동회로가 제공된다.

Description

LED조명기기용 고역률 구동회로{HIGH POWER FACTOR DRIVING CIRCUIT FOR LED LIGHTING APPARATUS}
본 발명은 LED조명기기용 고역률 구동회로에 관한 것으로, 보다 상세하게는 복수의 디밍단계로 LED모듈의 점등밝기가 조절되도록 구동전원을 공급하되 디밍단계의 변화와 무관하게 항상 고역률을 유지할 수 있는 LED조명기기용 고역률 구동회로에 관한 것이다.
일반적으로 LED조명기기는 전원공급라인상에 배치된 전원스위치를 ON/OFF 조작하여 사용자가 임의로 LED모듈을 점등시키거나 소등시킬 수 있다. 또한, LED조명기기의 전원공급장치에 디밍회로를 구성하여 단순히 LED모듈을 점소등시키는 것 이외에 점등밝기를 단계적으로 저절하는 디밍기능을 구현할 수 있었다.
이를 위해, 전원공급장치에는 상용전원을 직류로 정류하고 LED모듈를 발광시키기 위한 구동전원의 형태로 변환하기 위한 컨버터(구동회로)가 구비되며 상기 컨버터에는 커패시터와 인덕터로 이루어져 역률을 개선하기 위한 LC공진회로가 구성되었다.
그러나, 상기 LC공진회로에 구비된 커패시터는 LED모듈을 정격으로 발광시키는 출력전력에서 역률이 최적화될 수 있는 커패시턴스를 갖기 때문에 디밍제어되면서 어두운 점등밝기의 하향 단계로 조절되는 경우, 출력전력이 낮아지게 되나 상기 커패시터가 갖는 커패시턴스는 고정되어 있기 때문에 출력전력이 낮아질수록 역률이 저하되는 문제점이 있었다. 이러한 문제점을 해결하기 위해 저하되는 역률을 보상하기 위한 다양한 시도가 있었으나 대부분 역률의 보상정도가 미비하거나 여러 개의 컨버터를 구비하는 등 회로설계가 복잡하여 제품비용이 대폭 상승하는 문제점이 있었다.
한편, 도 10에는 종래 기술에 따른 LED조명기기의 개략적인 구성이 개시되어 있다. 도면을 참고하면 종래의 LED조명기기는 입력되는 구동전원에 따라 발광구동하는 LED모듈(20) 및, 상용전원 입력단(10)으로부터 입력된 상용전원을 구동전원의 형태로 변환하여 LED모듈(20)에 공급하는 컨버터(31)로 구성되며, 상용전원 입력단(10)과 컨버터(31) 사이에는 전원스위치(32)가 구비되어 LED모듈(20)의 점등과 소등을 사용자가 조작할 수 있었다.
그러나, 조명설치작업시 도면에서와 같이 상용전원 입력단(10) 중 R,S,T 상이 인가되는 제1입력단(BK)에 전원스위치(32)가 회로연결되지 않고 오결선으로 인해 중성선인 제2입력단(WH)에 전원스위치(32)가 회로연결된 경우, 전원스위치(32)가 OFF 조작되어 제2입력단(WH)이 차단되더라도 + 측 전원라인인 제1입력단(BK)이 컨버터(31)의 회로기판에 회로연결되어 있고 이 회로기판은 접지되도록 설치되기 때문에 정전유도전압이 발생하여 미세전류가 흐르면서 LED모듈(20)에 인가되어 잔광이 발생하는 문제점이 있었다.
또한, 도면에서와 같이 컨버터(31)의 내부에는 평활용 캐패시터와 같이 컨버터(31)의 구동동작시 일정용량의 전하가 충전되는 캐패시터(C)가 회로구성되는데, 이러한 캐패시터(C)가 컨버터(31)와 LED모듈(20) 사이의 전원출력라인(L) 상에 회로연결되는 경우 전원스위치(32)가 OFF 조작되어 컨버터(31)의 구동이 정지되더라도 캐패시터(C)에 충전된 전하가 전원출력라인(L)을 통해 LED모듈(20)에 인가되어도 잔광이 발생하는 문제점이 있었다.
더불어, 전원스위치(32)가 제1입력단(BK)에 설치되더라도 스위치 자체에 소등상태를 표나타내는 표시램프가 장착된 경우 이 표시램프에 전압이 인가되도록 하기 위한 저항이 병렬로 회로연결되기 때문에 전원스위치(32)가 OFF동작하여 제1입력단(BK)이 차단되더라도 표시램프와 저항을 연하는 회로라인을 통해 미세전류가 전원출력라인(L)에 인가되어 잔광이 발생하는 문제점이 있었다.
한편, 최근에는 전원스위치(32)를 대신하여 스마트폰이나 테블릿 등의 스마트기기(40)로 LED모듈(20)의 점소등을 조작가능한 LED조명기기가 개시된 바 있다. 이를 위해 도면에서와 같이 컨버터(31)에는 스마트기기(40)와 무선연결되는 통신모듈(33)이 회로연결되어 사용자가 스마트기기(40)를 조작하면 통신모듈(33)을 통해 컨버터(31)로 제어신호에 입력되어 LED모듈(20)을 점등제어할 수 있었다.
그러나, 이와 같이 통신모듈(33)을 이용하여 LED모듈(20)이 소등되도록 조작하더라도 컨버터(31)에는 상용전원이 인가된 상태이기 때문에 접지단(FG)과 컨버터(120)의 회로기판 사이의 전위차로 인해 허수전압이나 미세전류가 발생하게 되고, 이러한 미세전류는 LED모듈(20)과 연결된 전원출력라인(L)을 통해 LED모듈(20)에 인가되어 미세하게 점등되는 잔광현상이 발생하는 문제점이 있었다.
등록특허공보 제19-1796431호(2017.11.04), 역률 보상형 LED 구동장치 및 구동방법. 공개특허공보 제10-2015-0091796호(2015.08.12), LED조명용 구동회로.
본 발명은 상술한 문제점을 해결하기 위하여 창출된 것으로, 본 발명의 목적은 LC공진회로에 구비된 커패시터의 커패시턴스가 고정된 상황에서 디밍입력신호에 따라 어두운 점등밝기의 하향 단계로 디밍제어되면서 출력전력이 낮아지더라도 LC공진회로의 역률이 저하되지 않도록 LC공진회로의 전체 커패시턴스를 자동으로 조절하여 95% 이상의 고역률을 구현할 수 있는 LED조명기기용 고역률 구동회로를 제공하는 것에 있다.
본 발명의 다른 목적은 LED모듈이 소등되도록 전원스위치로 조작되어 구동회로로부터 출력전원이 출력되지 않으면 자동으로 구동회로의 출력측이 접지단에 접속되도록 하여 구동회로를 통해 인가되는 미세전류에 의해 LED모듈이 미세하게 점등되는 잔광현상을 원천적으로 방지할 수 있는 LED조명기기용 고역률 구동회로를 제공하는 것에 있다.
본 발명의 특징에 따르면, 전원입력단(101)에 회로연결되어 상용전원이 입력되고 입력된 전원을 필터링하여 안정화시키며 복수의 커패시터(C1,C2) 및 인덕터(LF1)를 포함하는 제1LC공진회로(111)가 구비된 필터회로부(110); 안정화된 교류전압의 전원을 직류전압으로 정류하고 평활시키는 정류회로부(120); 입력된 제어신호에 따라 정류 및 평활된 직류전압의 전원을 설정전압의 크기로 변환하여 출력하는 트랜스회로부(130); 제어신호에 따라 정류 및 평활된 직류전압의 전원을 발진하는 발진회로부(140); 복수의 디밍단계 중 설정된 디밍단계로 LED모듈이 발광하도록 전원출력단(102)을 통해 출력되는 출력전원을 제어하는 제어회로부(150); 및 디밍단계 변화에 따라 역률이 보상되도록 상기 제1LC공진회로(111)에 포함된 복수 개의 커패시터(C1,C2) 중 하나 이상의 커패시터(C2)를 선택적으로 회로개방시켜 제1LC공진회로(111)의 커패시턴스를 조절하는 역률조절 회로부(160);를 포함하는 LED조명기기용 고역률 구동회로가 제공된다.
본 발명의 다른 특징에 따르면, 상기 정류회로부(120)는 복수의 커패시터(C3,C4) 및 인덕터(LF2)를 포함하는 제2LC공진회로(121)가 구비되고, 상기 역률조절 회로부(160)는 디밍단계 변화에 따라 역률이 보상되도록 상기 제2LC공진회로(121)에 포함된 복수 개의 커패시터(C3,C4) 중 하나 이상의 커패시터(C4)를 선택적으로 더 회로개방시켜 상기 제1LC공진회로(111) 및 제2LC공진회로(121)의 전체 커패시턴스를 조절하는 것을 특징으로 하는 LED조명기기용 고역률 구동회로가 제공된다.
본 발명의 또 다른 특징에 따르면, 상기 제1LC공진회로(111)의 커패시터(C1)는 일측이 전원입력단(101)의 제1입력단(BK)에 연결되고 타측이 전원입력단(101)의 제2입력단(WH)에 연결되며, 상기 제1LC공진회로(111)의 인덕터(LF1)는 일측이 상기 커패시터(C1)의 일측에 연결되고 타측이 전원입력단(101)의 제2입력단(WH) 및 제3입력단(FG)에 연결되며, 상기 제1LC공진회로(111)의 커패시터(C2)는 일측이 상기 인덕터(LF1)의 일측에 연결되고, 상기 정류회로부(120)는 필터회로부(110)의 출력측에 연결되어 입력전원을 정류하는 브리지다이오드(BD1)를 더 포함하며, 상기 제2LC공진회로(121)의 커패시터(C3)는 일측이 브리지다이오드(BD1)의 출력측에 연결되고, 상기 제2LC공진회로(121)의 인덕터(LF2)는 일측이 상기 커패시터(C3)의 일측에 연결되며 상기 제2LC공진회로(121)의 커패시터(C4)는 일측이 상기 인덕터(LF2)의 타측에 연결되고 브리지다이오드(BD1)의 출력측에 연결되며, 상기 역률조절 회로부(160)는, 역률조절을 위한 제어신호가 입력되는 제어신호 입력단(161)과, 상기 제어신호 입력단(161)의 제1입력단(PWM+)에 베이스(B)가 연결되고 제어신호 입력단(161)의 제2입력단(PWM-)에 이미터(E)가 연결되는 스위칭소자(Q1)와, 상기 제1입력단(PWM+)과 스위칭소자(Q1)의 베이스(B) 사이에 연결되는 저항(R1) 및, 상기 전원출력단(102)의 가동전원 출력단(DC+)에 일측이 연결되어 가동전원이 인가되되 타측이 상기 스위칭소자(Q1)의 컬렉터(C)에 연결되어 상기 스위칭소자(Q1)의 스위칭동작에 따라 상기 가동전원이 선택적으로 인가되는 코일(162)과, 상기 제1LC공진회로(111)의 커패시터(C2)의 타측에 연결되는 제1접점단자(163)와, 무접속단자(NC1)에 연결된 제2접점단자(164)와, 상기 제3입력단(FG)에 일측이 연결되고 상기 코일(162)에 인가되는 가동전원에 따라 상기 제1접점단자(163) 및 제2접점단자(164) 중 하나의 접점단자에 접속되는 제1가동단자(165)와, 상기 제2LC공진회로(121)의 커패시터(C3)의 타측에 연결되는 제3접점단자(166)와, 무접속단자(NC2)에 연결된 제4접점단자(167) 및, 접지단(GND)에 일측이 연결되고 상기 코일(162)에 인가되는 가동전원에 따라 상기 제3접점단자(166) 및 제4접점단자(167) 중 하나의 접점단자에 접속되는 제2가동단자(168)를 포함하는 역률조절용 릴레이(RY1)를 포함하며, 상기 제어회로부(150)는, 복수의 디밍단계 중 설정된 적정역률기준치의 역률이 유지되는 디밍단계로 설정되면 상기 제1가동단자(165)는 제1접점단자(163)에 접속되어 커패시터(C2)가 제1LC공진회로(111)에 연결되도록 하고 상기 제2가동단자(168)는 제3접점단자(166)에 접속제2LC공진회로(121)에 연결되도록 하며, 복수의 디밍단계 중 정격출력전력보다 상대적으로 출력전력이 감소되어 상기 적정역률기준치보다 역률이 낮아지는 제1역률조절 디밍단계로 설정되면 상기 제1가동단자(165)는 제2접점단자(164)에 접속되어 커패시터(C2)가 제1LC공진회로(111)로부터 개방되도록 하고 상기 제2가동단자(168)는 제4접점단자(166)에 접속되어 커패시터(C3)가 제2LC공진회로(121)로부터 개방되도록 상기 스위칭소자(Q1)를 구동제어하는 것을 특징으로 하는 LED조명기기용 고역률 구동회로가 제공된다.
본 발명의 또 다른 특징에 따르면, 상기 발진회로부(140)는 트랜스회로부(130)에 연결된 복수의 저항(R14,R15,R16,R13) 및, 입력신호에 따라 상기 복수의 저항(R14,R15,R16,R13) 중 하나 이상의 저항(R14,R15,R16)이 선택적으로 회로개방되도록 스위칭동작하는 스위칭소자(Q2)를 포함하고, 상기 제어회로부(150)는, 상기 제1LC공진회로(111)의 커패시터(C2) 및 제2LC공진회로(121)의 커패시터(C3)가 개방된 제1역률조절 디밍단계보다 상대적으로 출력전력이 감소되어 상기 적정역률기준치보다 역률이 낮아지는 제2역률조절 디밍단계로 설정되면 상기 하나 이상의 저항(R14,R15,R16)이 회로개방되도록 상기 스위칭소자(Q2)를 구동제어하는 것을 특징으로 하는 LED조명기기용 고역률 구동회로가 제공된다.
본 발명의 또 다른 특징에 따르면, 상기 제어회로부(150)는, 제1핀(1), 제2핀(2), 제3핀(3), 제4핀(4), 제5핀(5) 및 제6핀(6)을 포함하되 상기 제4핀(4) 및 제6핀(6)은 트랜스회로부(130)의 출력측에 연결되고 상기 제2핀(2) 및 제3핀(3)은 발진회로부(140)에 연결되는 제어IC(U1)와, 상기 트랜스회로부(130)의 출력측에 병렬로 회로연결되어 유기되는 전압을 정류하는 다이오드(D2) 및 다이오드(D3)와, 상기 다이오드(D2) 및 다이오드(D3)와 함께 트랜스회로부(130)의 출력측에 병렬로 회로연결되는 저항(R34) 및 커패시터(CC13)와, 상기 다이오드(D3)에 연결되는 커패시터(EC2), 상기 커패시터(CC13)에 연결되는 커패시터(EC3) 및 상기 다이오드(D2)에 연결되는 저항(R36)과, 상기 트랜스회로부(130)의 출력측과 제어IC(U1)의 제4핀(4) 사이에 연결되어 제어IC(U1)의 동작전압을 정류하고 전압값을 설정하는 다이오드(SD2) 및 저항(R3)과, 상기 저항(R3)과 제어IC(U1)의 제4핀(4) 사이에 병렬로 연결되어 제어IC(U1)의 동작전압을 안정시키는 커패시터(CC3) 및 커패시터(EC1)와, 상기 제어IC(U1)의 제1핀(1)에 회로연결되는 커패시터(CC5), 커패시터(CC6) 및 저항(R10)과, 상기 제어IC(U1)의 제2핀(2)에 회로연결되는 커패시터(CC7) 및, 상기 트랜스회로부(130)의 출력측에 회로연결되어 정전압 제어하는 저항(R4), 가변저항(VR1) 및 저항(R6)을 포함하고, 상기 발진회로부(140)는 트랜스회로부(130)에 일측이 연결되는 커패시터(CC8)를 더 포함하고, 상기 스위칭소자(Q2)는 커패시터(CC8)의 일측에 드레인(D)이 연결되며 커패시터(CC8)의 타측에 소스(S)가 연결되고 상기 제어IC(U1)의 제3핀(3)에 게이트(G)가 연결되며, 상기 발진회로부(140)의 저항(R14), 저항(R15) 및 저항(R16)은 상기 스위칭소자(Q1)의 소스(S)에 일측이 연결되고 타측이 접지단에 각각 연결되며, 상기 발진회로부(140)의 저항(R13)은 상기 스위칭소자(Q2)의 소스(S)에 일측이 연결되고 타측이 제어IC(U1)의 제2핀(2)에 연결되며, 상기 발진회로부(140)는 상기 저항(R13)의 일측과 제어IC(U1)의 제3핀(3) 사이에 연결되는 저항(R17)과, 상기 스위칭소자(Q2)의 게이트(G)와 제어IC(U1)의 제3핀(3) 사이에 병렬로 연결되는 저항(R12), 저항(R11) 및 다이오드(SD3)을 더 포함하고, 상기 스위칭소자(Q2)는 게이트(G)로 입력되는 제어IC(U1)의 입력신호에 따라 스위칭동작하여 상기 발진회로부(140)에 포함된 복수의 저항(R14,R15,R16,R13) 중 하나 이상의 저항(R14,R15,R16)이 선택적으로 회로개방되도록 하여 발진회로부(140)의 바이어스 전압을 조절하는 것을 특징으로 하는 LED조명기기용 고역률 구동회로가 제공된다.
한편. 본 발명의 또 다른 특징에 따르면, 상기 전원출력단(102)과 LED모듈(20)의 입력측이 연결된 전원출력라인(L)에 연결되어 상기 전원출력라인(L)에 출력전원이 출력되면 LED모듈(20)에 공급되도록 하고 출력전원이 출력되지 않으면 전원출력라인(L)을 접지단(GND)에 접속시켜 전원출력라인(L)을 통해 미세전류가 LED모듈(20)에 인가되지 않도록 차단하는 잔광제거회로부(170);를 더 포함하며, 상기 잔광제거회로부(170)는, 상기 전원출력라인(L)의 +측 라인(L1)과 -측 라인(L2)에 양측이 각각 연결되어 출력전원이 선택적으로 인가되는 코일(171)과, 무접속단자(NC3)에 연결된 제1접점단자(172)와, 접지단(GND)에 연결된 제2접점단자(173) 및, 상기 코일(171)에 연결되고 상기 코일(171)에 출력전원이 인가되면 제1접점단자(172)에 접속되고 출력전원이 인가되지 않으면 제2접점단자(172)에 접속되는 가동단자(174)를 포함하는 잔광제거용 릴레이(RY2) 및, 상기 전원출력라인(L)의 +측 라인(L1)과 코일(171) 사이에 회로연결되어 출력전원이 상기 코일(171)에 인가되도록 하는 저항(R41)을 포함하는 것을 특징으로 하는 LED조명기기용 고역률 구동회로가 제공된다.
이상에서와 같이 본 발명에 의하면,
첫째, 필터회로부(110)는 전원입력단(101)에 회로연결되어 상용전원이 입력되고 입력된 전원을 필터링하여 안정화시키며 복수의 커패시터(C1,C2) 및 인덕터(LF1)를 포함하는 제1LC공진회로(111)가 구비되고, 정류회로부(120)는 안정화된 교류전압의 전원을 직류전압으로 정류하고 평활시키며, 트랜스회로부(130)는 입력된 제어신호에 따라 정류 및 평활된 직류전압의 전원을 설정전압의 크기로 변환하여 출력하고, 발진회로부(140)는 제어신호에 따라 정류 및 평활된 직류전압의 전원을 발진하며, 제어회로부(150)는 복수의 디밍단계 중 설정된 디밍단계로 LED모듈이 발광하도록 전원출력단(102)을 통해 출력되는 출력전원을 제어하고, 역률조절 회로부(160)는 디밍단계 변화에 따라 역률이 보상되도록 상기 제1LC공진회로(111)에 포함된 복수 개의 커패시터(C1,C2) 중 하나 이상의 커패시터(C2)를 선택적으로 회로개방시켜 제1LC공진회로(111)의 커패시턴스를 조절하는 것과 같이, 상기 제1LC공진회로(111)에 구비된 커패시터(C1,C2)의 커패시턴스가 고정된 상황에서 디밍제어신호에 따라 어두운 점등밝기의 하향 단계로 디밍제어되면서 출력전력이 낮아지더라도 제1LC공진회로(111)의 역률이 저하되지 않도록 제1LC공진회로(111)의 커패시턴스를 자동으로 조절하여 95% 이상의 고역률을 구현할 수 있다.
둘째, 상기 정류회로부(120)는 복수의 커패시터(C3,C4) 및 인덕터(LF2)를 포함하는 제2LC공진회로(121)가 구비되고, 상기 역률조절 회로부(160)는 디밍단계 변화에 따라 역률이 보상되도록 상기 하나 이상의 커패시터(C2)가 회로개방된 상태에서 상기 제2LC공진회로(121)에 포함된 복수 개의 커패시터(C3,C4) 중 하나 이상의 커패시터(C4)를 선택적으로 더 회로개방시켜 상기 제1LC공진회로(111) 및 제2LC공진회로(121)의 전체 커패시턴스를 조절함으로써, 커패시턴스의 조절범위를 대폭 증대시킬 수 있으며 각 디밍단계에서 역률을 보상하기 위해 요구되는 커패시턴스에 맞추어 제1LC공진회로(111)와 제2LC공진회로(121)의 각 커패시턴스를 적절하게 조절하여 고역률을 유지할 수 있다.
셋째, 릴레이(RY), 트랜지스터(스위칭소자 Q) 및 커패시터(C)와 같이 비교적 저가의 부품소자를 이용한 간소한 구조의 회로설계로 커패시턴스 자동조절 기능을 구현할 수 있어 고역률을 유지하면서도 제조비용을 대폭절감할 수 있다.
넷째, 상기 발진회로부(140)는 트랜스회로부(130)에 연결된 복수의 저항(R14,R15,R16,R13) 및, 입력신호에 따라 상기 복수의 저항(R14,R15,R16,R13) 중 하나 이상의 저항(R14,R15,R16)이 선택적으로 회로개방되도록 스위칭동작하는 스위칭소자(Q2)를 포함하고, 상기 제어회로부(150)는, 상기 제1LC공진회로(111)의 커패시터(C2) 및 제2LC공진회로(121)의 커패시터(C3)가 회로개방된 제1역률조절 디밍단계의 출력전력보다 상대적으로 더 낮아져 역률이 저하되는 제2역률조절 디밍단계로 설정되면 상기 하나 이상의 저항(R14,R15,R16)이 회로개방되도록 상기 스위칭소자(Q2)를 구동제어함으로써, 출력전력이 정격전력의 1/10 수준으로 대폭으로 낮아져 커패시턴스의 조절만으로 역률이 개선되지 않는 제2역률조절 디밍단계에서 바이어스 전압값을 조절하여 고역률을 구현할 수 있다.
다섯째, 잔광제거회로부(170)는 전원출력단(102)과 LED모듈(20)의 입력측이 연결된 전원출력라인(L)에 연결되어 상기 전원출력라인(L)에 출력전원이 출력되면 LED모듈(20)에 공급되도록 하고 출력전원이 출력되지 않으면 전원출력라인(L)을 접지단(GND)에 접속시켜 전원출력라인(L)을 통해 미세전류가 LED모듈(20)에 인가되지 않도록 차단하는 것과 같이, 전원스위치(32)로 LED모듈(20)이 소등되도록 조작되어 고역률 구동회로로부터 출력전원이 출력되지 않으면 자동으로 고역률 구동회로의 출력측이 접지단(GND)에 접속되도록 하여 고역률 구동회로를 통해 인가되는 미세전류에 의해 LED모듈(20)이 미세하게 점등되는 잔광현상을 원천적으로 방지할 수 있다.
도 1은 본 발명의 바람직한 실시예에 따른 LED조명기기용 고역률 구동회로의 회로구성을 나타낸 회로도,
도 2는 본 발명의 바람직한 실시예에 따른 LED 조명기기용 고역률 구동회로의 각 디밍단계별 동작상태를 설명하기 위한 테이블표,
도 3 및 도 4는 본 발명의 바람직한 실시예에 따른 제어회로부에 구비되는 디밍제어단의 회로구성을 나타낸 회로도,
도 5는 본 발명의 바람직한 실시예에 따른 역률조절 회로부의 회로구성을 나타낸 회로도,
도 6은 본 발명의 바람직한 실시예에 따른 역률조절 회로부의 동작원리를 나타낸 회로도,
도 7은 본 발명의 바람직한 실시예에 따른 잔광제거회로부의 회로구성을 나타낸 회로도,
도 8 및 도 9는 본 발명의 바람직한 실시예에 따른 잔광제거회로부의 동작상태를 설명하기 위한 회로도,
도 10은 종래기술에 따른 LED조명기기의 구성을 나타낸 개략도이다.
상술한 본 발명의 목적, 특징들 및 장점은 다음의 상세한 설명을 통하여 보다 분명해질 것이다. 이하, 본 발명의 바람직한 실시예를 첨부한 도면에 의거하여 설명하면 다음과 같다.
본 발명의 바람직한 실시예에 따른 LED 조명기기용 고역률 구동회로는, LED조명기기에 장착되어 복수의 디밍단계로 LED모듈의 점등밝기가 조절되도록 구동전원을 공급하되 디밍단계의 변화와 무관하게 항상 고역률을 유지할 수 있는 구동회로로서, 도 1에 도시된 바와 같이 필터회로부(110), 정류회로부(120), 트랜스회로부(130), 발진회로부(140), 제어회로부(150) 및 역률조절 회로부(160)를 포함한다.
먼저, 상기 필터회로부(110)는 제1입력단(BK), 제2입력단(WH) 및 제3입력단(FG)을 포함하는 전원입력단(101)에 회로연결되어 상용전원이 입력되고 입력된 전원을 필터링하여 안정화시키며 이를 위해 퓨즈(FUSE1) 및 바리스타(VA1)를 포함하여 회로구성될 수 있다. 또한, 상기 필터회로부(110)에는 도면에서와 같이 복수의 커패시터(C1,C2) 및 인덕터(LF1)을 포함하는 제1LC공진회로(111)가 마련된다.
더불어, 상기 제1LC공진회로(111)의 커패시터(C1)는 일측이 전원입력단(101)의 제1입력단(BK)에 연결되고 타측이 전원입력단(101)의 제2입력단(WH)에 연결되며, 상기 인덕터(LF1)는 일측이 상기 커패시터(C1)의 일측에 연결되고 타측이 전원입력단(101)의 제2입력단(WH) 및 제3입력단(FG)에 연결되며, 상기 커패시터(C2)는 일측이 상기 인덕터(LF1)의 일측에 연결된다.
상기 정류회로부(120)는 필터회로부(110)의 후단에 배치되어 안정화된 교류전압의 전원을 직류전압으로 정류하고 평활시킨다. 필터회로부(110)의 출력측에 연결되어 입력전원을 정류하는 브리지다이오드(BD1)가 회로구성되고 바리스타(VA2)가 회로연결되어 평활된 전원을 더욱 안정화시킬 수 있다.
여기서, 도면에 도시된 바와 같이 상기 정류회로부(120)는 복수의 커패시터(C3,C4) 및 인덕터(LF2)를 포함하는 제2LC공진회로(121)가 마련된다. 보다 구체적으로 설명하면, 상기 제2LC공진회로(121)의 커패시터(C3)는 일측이 브리지다이오드(BD1)의 출력측에 연결되고, 상기 인덕터(LF2)는 일측이 커패시터(C3)의 일측에 연결되며 상기 제2LC공진회로(121)의 커패시터(C4)는 일측이 인덕터(LF2)의 타측에 연결되고 브리지다이오드(BD1)의 출력측에 연결된다.
상기 트랜스회로부(130)는 정류회로부(120)의 후단에 배치되어 입력된 제어신호에 따라 정류 및 평활된 직류전압의 전원을 설정전압의 크기로 변환하여 출력한다. 이를 위해 커패시터(CC10), 커패시터(CC11), 저항(R7), 저항(R8), 저항(R18), 저항(R19), 커패시터(CC9), 트랜스포머(L1), 다이오드(D1)를 포함하여 회로구성될 수 있다.
상기 발진회로부(140)는 트랜스회로부(130)의 후단에 배치되어 제어회로부(150)의 제어신호에 따라 정류 및 평활된 직류전압의 전원을 발진한다. 이를 위해 커패시터(CC8), 스위칭소자(Q2), 저항(R14), 저항(R15), 저항(R16), 저항(R13), 저항(R17), 저항(R12), 저항(R11) 및 다이오드(SD3)를 포함하여 회로구성될 수 있다.
상기 제어회로부(150)는 발진회로부(140)의 후단에 배치되어 입력되는 디밍입력신호에 따라 복수의 디밍단계 중 설정된 디밍단계로 LED모듈(20)이 발광하도록 전원출력단(102)을 통해 출력되는 출력전원을 제어한다. 이를 위해 제어IC(U1), 다이오드(D2) 및 다이오드(D3), 저항(R34) 및 커패시터(CC13), 커패시터(EC2), 상커패시터(EC3), 저항(R36), 다이오드(SD2) 및 저항(R3), 커패시터(CC3) 및 커패시터(EC1), 커패시터(CC5), 커패시터(CC6) 및 저항(R10), 커패시터(CC7) 및, 저항(R4), 가변저항(VR1) 및 저항(R6)을 포함하여 회로구성될 수 있다.
보다 구체적으로 설명하면, 도 1에 도시된 바와 같이 상기 제어IC(U1)는 제1핀(1), 제2핀(2), 제3핀(3), 제4핀(4), 제5핀(5) 및 제6핀(6)을 포함하되 상기 제4핀(4) 및 제6핀(6)은 트랜스회로부(130)의 출력측에 연결되고 상기 제2핀(2) 및 제3핀(3)은 발진회로부(140)에 연결된다.
상기 다이오드(D2) 및 다이오드(D3)는 트랜스회로부(130)의 출력측(2차측)에 병렬로 회로연결되어 유기되는 전압을 정류하고, 상기 저항(R34) 및 커패시터(CC13)는 다이오드(D2) 및 다이오드(D3)와 함께 트랜스회로부(130)의 출력측에 병렬로 회로연결되어 PEAK성 전압을 충전하고 방전하며, 커패시터(EC2)는 다이오드(D3)에 연결되고 커패시터(EC3)는 커패시터(CC13)에 연결되며 저항(R36)은 다이오드(D2)에 연결된다. 상기 커패시터(EC2) 및 커패시터(EC3)는 리플전류를 최소화하기 위한 커패시터이고, 저항(R36)은 커패시터(EC2) 및 커패시터(EC3)의 충전전압을 안전하게 방전하기 위한 방전저항으로 기능한다.
상기 다이오드(SD2) 및 저항(R3)은 트랜스회로부(130)의 출력측과 제어IC(U1)의 제4핀(4) 사이에 연결되어 제어IC(U1)의 동작전압을 정류하고 전압값을 설정하며, 커패시터(CC3) 및 커패시터(EC1)는 저항(R3)과 제어IC(U1)의 제4핀(4) 사이에 병렬로 연결되어 제어IC(U1)의 동작전압을 안정시키고, 커패시터(CC3) 및 커패시터(EC1)는 제어IC(U1)의 제1핀(1)에 회로연결되며, 커패시터(CC7)는 제어IC(U1)의 제2핀(2)에 회로연결되고, 저항(R4), 가변저항(VR1) 및 저항(R6)은 트랜스회로부(130)의 출력측에 회로연결되어 정전압 제어한다.
여기서, 상기 커패시터(CC5), 커패시터(CC6) 및 저항(R10)은 역류 및 THD(Total Harmonic Distortion) 보상회로를 구성하며, 상기 커패시터(CC7)은 전류센싱회로의 노이즈를 제거하는 기능을 하고, 상기 저항(R4), 가변저항(VR1) 및 저항(R6)은 상기 트랜스회로부(130)에 포함된 인덕터(L1)의 보조권선단 전압을 통해 저항(R4), 가변저항(VR1) 및 저항(R6)으로 정전압을 제어하는 기능을 수행한다.(IC FB 피드백)
또한, 상기 제어회로부(150)는 디밍조작스위치, 리모컨컨트롤러 또는 스마트기기(40)를 포함하는 조작수단을 통한 사용자의 조작에 따른 디밍입력신호에 따라 설정된 복수의 디밍단계별로 차등되는 출력전력이 전원출력단(102)을 통해 출력되도록 제어한다. 예를 들어, 도 2에 도시된 바와 같이 제1디밍단계에서는 10W의 출력전력이 출력되어 LED모듈이 가장 어두운 점등밝기로 발광하고 제2디밍단계부터 제9디밍단계까지는 10W씩 출력전력이 증가하도록 출력되어 단계별로 점차 밝아지는 점등밝기로 발광하며 제10디밍단계에서는 정격전력인 100W의 출력전력이 출력되어 LED모듈이 최대 점등발기로 발광할 수 있다.
이를 위해, 제어회로부(150)에는 도 3에 도시된 바와 같이 조작수단의 디밍입력신호를 수신하는 신호입력회로가 구비되고 도 4에 도시된 바와 같이 신호입력회로로부터 수신된 디밍입력신호에 따라 각 디밍단계별로 출력전력이 차등적으로 출력되도록 하는 디밍제어회로가 구비될 수 있다.
한편, 상기 제1LC공진회로(111)에 포함된 커패시터(C1,C2)는 LED모듈을 정격으로 발광시키는 출력전력에서 역률이 최대인 커패시턴스를 갖기 때문에 디밍제어되면서 어두운 점등밝기의 하향 단계로 조절될 수록 역률이 점차 낮아지게 되며 특정 디밍단계에서는 역률이 95% 이하로 낮아질 수 있다.
도 2를 참고하여 예를 들어 설명하면, 100W의 출력전력이 전원출력단(102)로 출력되는 제10디밍단계에서 역률이 99%인 경우, 디밍단계가 낮아지면서 90W의 출력전력이 출력되는 제9디밍단계에서 98%, 80W의 출력전력이 출력되는 제8디밍단계에서 97%, 70W의 출력전력이 출력되는 제7디밍단계에서 96%, 60W의 출력전력이 출력되는 제6디밍단계에서 95%로 점차 역률이 낮아지게 되며, 50W의 출력전력이 출력되는 제5디밍단계에 이르러서는 94%이하까지 낮아질 수 있다.
이에 본 발명의 바람직한 실시예에 따른 LED 조명기기용 고역률 구동회로에서는 설정된 적정역률기준치(예를 들면, 95%) 이하로 역률이 낮아지는 특정 디밍단계(예를 들면, 제5디밍단계)로 조절되면 제1LC공진회로(111)의 커패시턴스를 자동으로 감소시켜 해당 특정 디밍단계에서 역률이 적정역률기준치를 유지할 수 있도록 구비된다.
이를 위해, 상기 역률조절 회로부(160)는 디밍단계 변화에 따라 역률이 보상되도록 상기 제1LC공진회로(111)에 포함된 복수 개의 커패시터(C1,C2) 중 하나 이상의 커패시터(C2)를 선택적으로 회로개방시켜 제1LC공진회로(111)의 커패시턴스를 조절한다.
따라서, 상기 제1LC공진회로(111)에 구비된 커패시터(C1,C2)의 커패시턴스가 고정된 상황에서 디밍제어신호에 따라 어두운 점등밝기의 하향 단계로 디밍제어되면서 출력전력이 낮아지더라도 제1LC공진회로(111)의 역률이 저하되지 않도록 제1LC공진회로(111)의 커패시턴스를 자동으로 조절하여 95% 이상의 고역률을 구현할 수 있다.
또한, 도 1에 도시된 바와 같이 상기 정류회로부(120)는 복수의 커패시터(C3,C4) 및 인덕터(LF2)를 포함하는 제2LC공진회로(121)가 구비되고, 상기 역률조절 회로부(160)는 디밍단계 변화에 따라 역률이 보상되도록 상기 하나 이상의 커패시터(C2)가 회로개방된 상태에서 상기 제2LC공진회로(121)에 포함된 복수 개의 커패시터(C3,C4) 중 하나 이상의 커패시터(C4)를 선택적으로 더 회로개방시켜 상기 제1LC공진회로(111) 및 제2LC공진회로(121)의 전체 커패시턴스를 조절함으로써, 커패시턴스의 조절범위를 대폭 증대시킬 수 있으며 각 디밍단계에서 역률을 보상하기 위해 요구되는 커패시턴스에 맞추어 제1LC공진회로(111)와 제2LC공진회로(121)의 각 커패시턴스를 적절하게 조절하여 고역률을 유지할 수 있다.
이를 위해, 도 1 및 도 5에 도시된 바와 같이, 상기 역률조절 회로부(160)는, 역률조절을 위한 제어회로부(150)의 제어신호가 입력되는 제어신호 입력단(161)과, 상기 제어신호 입력단(161)의 제1입력단(PWM+)에 베이스(B)가 연결되고 제어신호 입력단(161)의 제2입력단(PWM-)에 이미터(E)가 연결되는 스위칭소자(Q1)와, 상기 제1입력단(PWM+)과 스위칭소자(Q1)의 베이스(B) 사이에 연결되는 저항(R1) 및, 역률조절용 릴레이(RY1)를 포함한다.
또한, 상기 역률조절용 릴레이(RY1)는, 상기 전원출력단(102)의 가동전원 출력단(DC+)에 일측이 연결되어 가동전원이 인가되되 타측이 상기 스위칭소자(Q1)의 컬렉터(C)에 연결되어 상기 스위칭소자(Q1)의 스위칭동작에 따라 상기 가동전원이 선택적으로 인가되는 코일(162)과, 상기 제1LC공진회로(111)의 커패시터(C2)의 타측에 연결되는 제1접점단자(163)와, 무접속단자(NC1)에 연결된 제2접점단자(164)와, 상기 제3입력단(FG)에 일측이 연결되고 상기 코일(162)에 인가되는 가동전원에 따라 상기 제1접점단자(163) 및 제2접점단자(164) 중 하나의 접점단자에 접속되는 제1가동단자(165)와, 상기 제2LC공진회로(121)의 커패시터(C3)의 타측에 연결되는 제3접점단자(166)와, 무접속단자(NC2)에 연결된 제4접점단자(167) 및, 접지단(GND)에 일측이 연결되고 상기 코일(162)에 인가되는 가동전원에 따라 상기 제3접점단자(166) 및 제4접점단자(167) 중 하나의 접점단자에 접속되는 제2가동단자(168)를 포함한다.
더불어, 상기 제어회로부(150)는, 복수의 디밍단계 중 적정역률기준치(95% 이상) 이상의 디밍단계(제10디밍단계 ~ 제6디밍단계)로 설정되면 도 5에서와 같이 상기 제1가동단자(165)는 제1접점단자(163)에 접속되어 제1LC공진회로(111)의 커패시터(C2)가 제1LC공진회로(111)에 연결되도록 하고 제2가동단자(168)는 제3접점단자(166)에 접속되어 제2LC공진회로(121)의 커패시터(C3)이 제2LC공진회로(121)에 연결되도록 한다. 이때 도 2에서와 같이 제1LC공진회로(111)과 제2LC공진회로(121)의 전체 커패시턴스는 커패시터(C1), 커패시터(C2), 커패시터(C3) 및 커패시터(C4)의 각 커패시턴스를 합친(C1+C2+C3+C4) 커패시턴스값이 된다.
그리고, 복수의 디밍단계 중 제5디밍단계와 같이 적정역률기준치(95% 이상)보다 상대적으로 역률이 낮아지는 제1역률조절 디밍단계로 설정되면, 도 6에서와 같이 상기 제1가동단자(165)는 제2접점단자(164)에 접속되어 제1LC공진회로(111)의 커패시터(C2)가 제1LC공진회로(111)로부터 개방되도록 하고 상기 제2가동단자(168)는 제4접점단자(166)에 접속되어 제2LC공진회로(121)의 커패시터(C3)가 제2LC공진회로(121)으로부터 개방되도록 한다. 따라서, 도 2에서와 같이 제1LC공진회로(111)과 제2LC공진회로(121)의 전체 커패시턴스는 커패시터(C1) 및 커패시터(C4)의 각 커패시턴스를 합친(C1+C4) 커패시턴스값이 된다. 이때의 커패시턴스값(C1+C4)은 50W의 출력전력이 출력되는 제1역률조절 디밍단계(5단계)에서 역률이 95%이상(보다 바람직하게는 99%)가 될 수 있는 커패시턴스값이 되도록 설정되는 것이 바람직하다. 이와 같이, 설정된 제1역률조절 디밍단계에서 역률이 95% 이상이 될 수 있는 커패시턴스값으로 자동감소시켜 해당 제1역률조절 디밍단계에서 역률이 적정역률기준치를 유지할 수 있다.
한편, 상술한 바와 같이 제1역률조절 디밍단계에서의 커패시턴스를 자동조절하더라도 상기 제1역률조절 디밍단계보다 출력전력이 더 낮아지면서 조절된 커패시턴스에서 역률이 적정역률기준치보다 낮아질 수 있다. 이에 본 발명의 바람직한 실시예에 따른 LED 조명기기용 고역률 구동회로에서는 제1역률조절 디밍단계의 출력보다 상대적으로 더 낮아져 역률이 저하되는 제2역률조절 디밍단계(예를 들어, 제1디밍단계)로 설정되면 발진회로부(140)의 바이어스 전압값을 조절하여 해당 제2역률조절 디밍단계에서 역률이 적정역률기준치를 유지하도록 할 수 있다.
이를 위해, 도 1에 도시된 바와 같이 상기 발진회로부(140)는 트랜스회로부(130)에 연결된 복수의 저항(R14,R15,R16,R13) 및, 입력신호에 따라 상기 복수의 저항(R14,R15,R16,R13) 중 하나 이상의 저항(R14,R15,R16)이 선택적으로 회로개방되도록 스위칭동작하는 스위칭소자(Q2)를 포함한다.
또한, 상기 제어회로부(150)는, 상기 제1LC공진회로(111)의 커패시터(C2) 및 제2LC공진회로(121)의 커패시터(C3)가 회로개방된 제1역률조절 디밍단계의 출력전력보다 상대적으로 더 낮아져 역률이 저하되는 제2역률조절 디밍단계로 설정되면 상기 하나 이상의 저항(R14,R15,R16)이 회로개방되도록 상기 스위칭소자(Q2)를 구동제어한다.
보다 구체적으로 설명하면, 상기 발진회로부(140)는 트랜스회로부(130)에 일측이 연결되는 커패시터(CC8)를 더 포함하고, 상기 스위칭소자(Q2)는 커패시터(CC8)의 일측에 드레인(D)이 연결되며 커패시터(CC8)의 타측에 소스(S)가 연결되고 상기 제어IC(U1)의 제3핀(3)에 게이트(G)가 연결되며, 상기 발진회로부(140)의 저항(R14), 저항(R15) 및 저항(R16)은 상기 스위칭소자(Q1)의 소스(S)에 일측이 연결되고 타측이 접지단에 각각 연결되고, 상기 발진회로부(140)의 저항(R13)은 상기 스위칭소자(Q2)의 소스(S)에 일측이 연결되고 타측이 제어IC(U1)의 제2핀(2)에 연결된다.
또한, 상기 발진회로부(140)는 상기 저항(R13)의 일측과 제어IC(U1)의 제3핀(3) 사이에 연결되는 저항(R17)과, 상기 스위칭소자(Q2)의 게이트(G)와 제어IC(U1)의 제3핀(3) 사이에 병렬로 연결되는 저항(R12), 저항(R11) 및 다이오드(SD3)을 더 포함하고, 상기 스위칭소자(Q2)는 게이트(G)로 입력되는 제어IC(U1)의 입력신호에 따라 스위칭동작하여 상기 발진회로부(140)에 포함된 복수의 저항(R14,R15,R16,R13) 중 하나 이상의 저항(R14,R15,R16)이 선택적으로 회로개방되도록 하여 발진회로부(140)의 바이어스 전압을 조절한다.
예를 들어, 복수의 디밍단계 중 제2역률조절 디밍단계(제1디밍단계)보다 상위 디밍단계(제10디밍단계 ~ 제2디밍단계)에서는 저항(R14), 저항(R15) 및 저항(R16)은 스위칭소자(Q2)를 통해 발진회로부(140)에 연결되어 각 저항(R14,15,16)이 포함된 바이어스 전압값을 갖게 되나, 상기 제2역률조절 디밍단계로 설정되면 상기 제어회로부(150)는 제3핀(3)을 통해 발진회로부(140)의 스위칭소자(Q2)가 스위칭 동작하도록 하여 발진회로부(140)로부터 각 저항(R14,15,16)이 개방되도록 한다. 따라서, 상기 발진회로부(140)는 각 저항(R14,15,16)이 제외된 바이어스 전압값으로 조절된다. 이때 조절된 바이어스 전압은 제2역률조절 디밍단계에서 역률이 95%가 되도록 설정되는 것이 바람직하다.
이와 같이, 출력전력이 정격전력의 1/10 수준으로 대폭으로 낮아져 커패시턴스의 조절만으로 역률이 개선되지 않는 제2역률조절 디밍단계에서 바이어스 전압값을 조절하여 고역률을 구현할 수 있다.
그리고, 상술한 바와 같이 제1역률조절 디밍단계로 조절되면 상기 제1LC공진회로(111)의 커패시터(C2)와 제2LC공진회로(121)의 커패시터(C3)가 동시에 개방되는 것을 예시하였으나, 역률조절 디밍단계를 세분화하여 상기 커패시터(C2)와 커패시터(C3)가 서로 다른 역률조절 디밍단계에서 각각 개방되도록 구비될 수도 있다.
또한, 상술한 바와 같이 제1역률조절 디밍단계에서 제1LC공진회로(111)의 커패시터(C2)와 제2LC공진회로(121)의 커패시터(C3)가 개방되면서 1차적으로 역률이 보상되고 제2역률조절 디밍단계에서 발진회로부(140)의 저항(R14,R15,R16)이 개방되면서 2차적으로 역률이 보상되는 것을 예시하였으나, 이와 반대로 제1역률조절 디밍단계에서 발진회로부(140)의 저항(R14,R15,R16)이 개방되어 1차적으로 역률이 보상되고 제2역률조절 디밍단계에서 제1LC공진회로(111)의 커패시터(C2)와 제2LC공진회로(121)의 커패시터(C3)가 개방되어 2차적으로 역률이 보상되도록 구비될 수도 있다.
한편, 본 발명의 바람직한 실시예에 따른 LED조명기기용 고역률 구동회로(110~150)는 잔광제거회로부(170)가 구비되어 전원스위치(32)가 OFF된 상태에서 고역률 구동회로로부터 출력되는 미세전류에 의해 LED모듈(20)이 미세하게 점등되는 잔광현상을 방지할 수 있다.
이를 위해, 도 7에 도시된 바와 같이 상기 잔광제거회로부(170)는 전원출력단(102)과 LED모듈(20)의 입력측이 연결된 전원출력라인(L)에 연결되어 상기 전원출력라인(L)에 출력전원이 출력되면 LED모듈(20)에 공급되도록 하고 출력전원이 출력되지 않으면 전원출력라인(L)을 접지단(GND)에 접속시켜 전원출력라인(L)을 통해 미세전류가 LED모듈(20)에 인가되지 않도록 차단한다.
또한, 상기 잔광제거회로부(170)는 상기 전원출력라인(L)의 +측 라인(L1)과 -측 라인(L2)에 양측이 각각 연결되어 출력전원이 선택적으로 인가되는 코일(171)과, 무접속단자(NC3)에 연결된 제1접점단자(172)와, 접지단(GND)에 연결된 제2접점단자(173) 및, 상기 코일(171)에 연결되고 상기 코일(171)에 출력전원이 인가되면 제1접점단자(172)에 접속되고 출력전원이 인가되지 않으면 제2접점단자(172)에 접속되는 가동단자(174)를 포함하는 잔광제거용 릴레이(RY2) 및, 상기 전원출력라인(L)의 +측 라인(L1)과 코일(171) 사이에 회로연결되어 출력전원이 상기 코일(171)에 인가되도록 하는 저항(R41)을 포함한다. 이러한 저항(R41)을 통해 전원출력라인(L)으로 출력되는 출력전원이 코일(171)에 인가되도록 하고 동시에 상기 출력전원의 전압이 잔광제거용 릴레이(RY2)의 내전압 범위로 조절되도록 할 수 있다.
따라서, 도 8에서와 같이 전원스위치(32)가 온동작되어 전원출력라인(L)으로 출력전원이 출력되면서 코일(171)에 출력전원이 인가되어 가동장치(174)가 제1접점단자(172)에 접속되면 제1접점단자(172)가 무접속단자(NC3)에 연결되었기 때문에 더 이상 잔광제거용 릴레이(RY2)로 출력전원이 인가되지 않으며, 도 9에서와 같이 전원스위치(32)가 오프동작되어 전원출력라인(L)으로 출력전원이 출력되지 않아 코일(171)에 더 이상의 출력전원이 인가되지 않으면 가동단자(174)가 제2접점단자(172)에 접속되면서 전원출력라인(L)으로 흐르는 미세전류는 제2접점단자(172)가 연결된 접지단(GND)을 통해 배출되어 LED모듈(20)에 인가되지 않는다.
이와 같이, 전원스위치(32)로 LED모듈(20)이 소등되도록 조작되어 고역률 구동회로로부터 출력전원이 출력되지 않으면 자동으로 고역률 구동회로의 출력측이 접지단(GND)에 접속되도록 하여 고역률 구동회로를 통해 인가되는 미세전류에 의해 LED모듈(20)이 미세하게 점등되는 잔광현상을 원천적으로 방지할 수 있다.
또한, 상기 잔광제거용 릴레이(RY2)는 전원출력라인(L)로부터 구동전원이 출력된 상태에서는 제1접점단자(172)가 무접속 상태이므로 접점변환간 스파크가 발생하지 않아 잔광제거용 릴레이(RY2)의 수며이 단축되는 것을 방지할 수 있으며, 상기 잔광제거용 릴레이(RY2)의 동작에 따라 무접속 상태나 접지단(GND)으로 회로가 연결되어 잔광제거용 릴레이(RY2)의 전류용량에 제한이 없으므로 저용량의 릴레이 제품으로도 기능구현이 가능한 장점이 있으며, 출력전원이 출력되지 않은 상태에서는 제2접점단자(173)를 통해 -측 라인(L2)이 접지 연결되기 때문에 누전이 발생하는 것을 방지할 수 있다.
더불어, 상기 잔광제거용 릴레이(RY2)는 제1접점단자(172), 제2접점단자(173) 및 가동단자(174)가 구비된 1회로 라인만이 구비되므로 크기가 작고 저렴한 소형릴레이로도 기능 구현이 가능하여 제품의 소형화를 도모하고 조명기기의 제조비용을 절감할 수 있다.
이상에서 설명한 본 발명은 전술한 실시예 및 첨부된 도면에 의해 한정되는 것이 아니고, 본 발명의 기술적 사상을 벗어나지 않는 범위 내에서 여러가지 치환, 변형 및 변경이 가능함은 본 발명이 속하는 기술분야에서 통상의 지식을 가진 자에게 명백할 것이다.
110...필터회로부 111...제1LC공진회로
120...정류회로부 121...제2LC공진회로
130...트랜스회로부 140...발진회로부
150...제어회로부 160...역률조절 회로부

Claims (6)

  1. 전원입력단(101)에 회로연결되어 상용전원이 입력되고 입력된 전원을 필터링하여 안정화시키며 복수의 커패시터(C1,C2) 및 인덕터(LF1)를 포함하는 제1LC공진회로(111)가 구비된 필터회로부(110);안정화된 교류전압의 전원을 직류전압으로 정류하고 평활시키는 정류회로부(120); 입력된 제어신호에 따라 정류 및 평활된 직류전압의 전원을 설정전압의 크기로 변환하여 출력하는 트랜스회로부(130); 제어신호에 따라 정류 및 평활된 직류전압의 전원을 발진하는 발진회로부(140); 복수의 디밍단계 중 설정된 디밍단계로 LED모듈이 발광하도록 전원출력단(102)을 통해 출력되는 출력전원을 제어하는 제어회로부(150); 및 디밍단계 변화에 따라 역률이 보상되도록 상기 제1LC공진회로(111)에 포함된 복수 개의 커패시터(C1,C2) 중 하나 이상의 커패시터(C2)를 선택적으로 회로개방시켜 제1LC공진회로(111)의 커패시턴스를 조절하는 역률조절 회로부(160);를 포함하고,
    상기 정류회로부(120)는 복수의 커패시터(C3,C4) 및 인덕터(LF2)를 포함하는 제2LC공진회로(121)가 구비되며, 상기 역률조절 회로부(160)는 디밍단계 변화에 따라 역률이 보상되도록 상기 제2LC공진회로(121)에 포함된 복수 개의 커패시터(C3,C4) 중 하나 이상의 커패시터(C4)를 선택적으로 더 회로개방시켜 상기 제1LC공진회로(111) 및 제2LC공진회로(121)의 전체 커패시턴스를 조절하고,
    상기 제1LC공진회로(111)의 커패시터(C1)는 일측이 전원입력단(101)의 제1입력단(BK)에 연결되며 타측이 전원입력단(101)의 제2입력단(WH)에 연결되고, 상기 제1LC공진회로(111)의 인덕터(LF1)는 일측이 상기 커패시터(C1)의 일측에 연결되며 타측이 전원입력단(101)의 제2입력단(WH) 및 제3입력단(FG)에 연결되고, 상기 제1LC공진회로(111)의 커패시터(C2)는 일측이 상기 인덕터(LF1)의 일측에 연결되며,
    상기 정류회로부(120)는 필터회로부(110)의 출력측에 연결되어 입력전원을 정류하는 브리지다이오드(BD1)를 더 포함하고,
    상기 제2LC공진회로(121)의 커패시터(C3)는 일측이 브리지다이오드(BD1)의 출력측에 연결되며, 상기 제2LC공진회로(121)의 인덕터(LF2)는 일측이 상기 커패시터(C3)의 일측에 연결되고 상기 제2LC공진회로(121)의 커패시터(C4)는 일측이 상기 인덕터(LF2)의 타측에 연결되며 브리지다이오드(BD1)의 출력측에 연결되고,
    상기 역률조절 회로부(160)는,
    역률조절을 위한 제어신호가 입력되는 제어신호 입력단(161)과,
    상기 제어신호 입력단(161)의 제1입력단(PWM+)에 베이스(B)가 연결되고 제어신호 입력단(161)의 제2입력단(PWM-)에 이미터(E)가 연결되는 스위칭소자(Q1)와,
    상기 제1입력단(PWM+)과 스위칭소자(Q1)의 베이스(B) 사이에 연결되는 저항(R1) 및,
    상기 전원출력단(102)의 가동전원 출력단(DC+)에 일측이 연결되어 가동전원이 인가되되 타측이 상기 스위칭소자(Q1)의 컬렉터(C)에 연결되어 상기 스위칭소자(Q1)의 스위칭동작에 따라 상기 가동전원이 선택적으로 인가되는 코일(162)과, 상기 제1LC공진회로(111)의 커패시터(C2)의 타측에 연결되는 제1접점단자(163)와, 무접속단자(NC1)에 연결된 제2접점단자(164)와, 상기 제3입력단(FG)에 일측이 연결되고 상기 코일(162)에 인가되는 가동전원에 따라 상기 제1접점단자(163) 및 제2접점단자(164) 중 하나의 접점단자에 접속되는 제1가동단자(165)와, 상기 제2LC공진회로(121)의 커패시터(C3)의 타측에 연결되는 제3접점단자(166)와, 무접속단자(NC2)에 연결된 제4접점단자(167) 및, 접지단(GND)에 일측이 연결되고 상기 코일(162)에 인가되는 가동전원에 따라 상기 제3접점단자(166) 및 제4접점단자(167) 중 하나의 접점단자에 접속되는 제2가동단자(168)를 포함하는 역률조절용 릴레이(RY1)를 포함하며,
    상기 제어회로부(150)는, 복수의 디밍단계 중 설정된 적정역률기준치의 역률이 유지되는 디밍단계로 설정되면 상기 제1가동단자(165)는 제1접점단자(163)에 접속되어 커패시터(C2)가 제1LC공진회로(111)에 연결되도록 하고 상기 제2가동단자(168)는 제3접점단자(166)에 접속제2LC공진회로(121)에 연결되도록 하며, 복수의 디밍단계 중 정격출력전력보다 상대적으로 출력전력이 감소되어 상기 적정역률기준치보다 역률이 낮아지는 제1역률조절 디밍단계로 설정되면 상기 제1가동단자(165)는 제2접점단자(164)에 접속되어 커패시터(C2)가 제1LC공진회로(111)로부터 개방되도록 하고 상기 제2가동단자(168)는 제4접점단자(166)에 접속되어 커패시터(C3)가 제2LC공진회로(121)로부터 개방되도록 상기 스위칭소자(Q1)를 구동제어하는 것을 특징으로 하는 LED조명기기용 고역률 구동회로.
  2. 삭제
  3. 삭제
  4. 청구항 1에 있어서,
    상기 발진회로부(140)는 트랜스회로부(130)에 연결된 복수의 저항(R14,R15,R16,R13) 및, 입력신호에 따라 상기 복수의 저항(R14,R15,R16,R13) 중 하나 이상의 저항(R14,R15,R16)이 선택적으로 회로개방되도록 스위칭동작하는 스위칭소자(Q2)를 포함하고,
    상기 제어회로부(150)는, 상기 제1LC공진회로(111)의 커패시터(C2) 및 제2LC공진회로(121)의 커패시터(C3)가 개방된 제1역률조절 디밍단계보다 상대적으로 출력전력이 감소되어 상기 적정역률기준치보다 역률이 낮아지는 제2역률조절 디밍단계로 설정되면 상기 하나 이상의 저항(R14,R15,R16)이 회로개방되도록 상기 스위칭소자(Q2)를 구동제어하는 것을 특징으로 하는 LED조명기기용 고역률 구동회로.
  5. 청구항 4에 있어서,
    상기 제어회로부(150)는,
    제1핀(1), 제2핀(2), 제3핀(3), 제4핀(4), 제5핀(5) 및 제6핀(6)을 포함하되 상기 제4핀(4) 및 제6핀(6)은 트랜스회로부(130)의 출력측에 연결되고 상기 제2핀(2) 및 제3핀(3)은 발진회로부(140)에 연결되는 제어IC(U1)와,
    상기 트랜스회로부(130)의 출력측에 병렬로 회로연결되어 유기되는 전압을 정류하는 다이오드(D2) 및 다이오드(D3)와,
    상기 다이오드(D2) 및 다이오드(D3)와 함께 트랜스회로부(130)의 출력측에 병렬로 회로연결되는 저항(R34) 및 커패시터(CC13)와,
    상기 다이오드(D3)에 연결되는 커패시터(EC2), 상기 커패시터(CC13)에 연결되는 커패시터(EC3) 및 상기 다이오드(D2)에 연결되는 저항(R36)과,
    상기 트랜스회로부(130)의 출력측과 제어IC(U1)의 제4핀(4) 사이에 연결되어 제어IC(U1)의 동작전압을 정류하고 전압값을 설정하는 다이오드(SD2) 및 저항(R3)과,
    상기 저항(R3)과 제어IC(U1)의 제4핀(4) 사이에 병렬로 연결되어 제어IC(U1)의 동작전압을 안정시키는 커패시터(CC3) 및 커패시터(EC1)와,
    상기 제어IC(U1)의 제1핀(1)에 회로연결되는 커패시터(CC5), 커패시터(CC6) 및 저항(R10)과,
    상기 제어IC(U1)의 제2핀(2)에 회로연결되는 커패시터(CC7) 및,
    상기 트랜스회로부(130)의 출력측에 회로연결되어 정전압 제어하는 저항(R4), 가변저항(VR1) 및 저항(R6)을 포함하고,
    상기 발진회로부(140)는 트랜스회로부(130)에 일측이 연결되는 커패시터(CC8)를 더 포함하고,
    상기 스위칭소자(Q2)는 커패시터(CC8)의 일측에 드레인(D)이 연결되며 커패시터(CC8)의 타측에 소스(S)가 연결되고 상기 제어IC(U1)의 제3핀(3)에 게이트(G)가 연결되며,
    상기 발진회로부(140)의 저항(R14), 저항(R15) 및 저항(R16)은 상기 스위칭소자(Q1)의 소스(S)에 일측이 연결되고 타측이 접지단에 각각 연결되며,
    상기 발진회로부(140)의 저항(R13)은 상기 스위칭소자(Q2)의 소스(S)에 일측이 연결되고 타측이 제어IC(U1)의 제2핀(2)에 연결되며,
    상기 발진회로부(140)는 상기 저항(R13)의 일측과 제어IC(U1)의 제3핀(3) 사이에 연결되는 저항(R17)과, 상기 스위칭소자(Q2)의 게이트(G)와 제어IC(U1)의 제3핀(3) 사이에 병렬로 연결되는 저항(R12), 저항(R11) 및 다이오드(SD3)을 더 포함하고,
    상기 스위칭소자(Q2)는 게이트(G)로 입력되는 제어IC(U1)의 입력신호에 따라 스위칭동작하여 상기 발진회로부(140)에 포함된 복수의 저항(R14,R15,R16,R13) 중 하나 이상의 저항(R14,R15,R16)이 선택적으로 회로개방되도록 하여 발진회로부(140)의 바이어스 전압을 조절하는 것을 특징으로 하는 LED조명기기용 고역률 구동회로.
  6. 청구항 1에 있어서,
    상기 전원출력단(102)과 LED모듈(20)의 입력측이 연결된 전원출력라인(L)에 연결되어 상기 전원출력라인(L)에 출력전원이 출력되면 LED모듈(20)에 공급되도록 하고 출력전원이 출력되지 않으면 전원출력라인(L)을 접지단(GND)에 접속시켜 전원출력라인(L)을 통해 미세전류가 LED모듈(20)에 인가되지 않도록 차단하는 잔광제거회로부(170);를 더 포함하며,
    상기 잔광제거회로부(170)는,
    상기 전원출력라인(L)의 +측 라인(L1)과 -측 라인(L2)에 양측이 각각 연결되어 출력전원이 선택적으로 인가되는 코일(171)과, 무접속단자(NC3)에 연결된 제1접점단자(172)와, 접지단(GND)에 연결된 제2접점단자(173) 및, 상기 코일(171)에 연결되고 상기 코일(171)에 출력전원이 인가되면 제1접점단자(172)에 접속되고 출력전원이 인가되지 않으면 제2접점단자(172)에 접속되는 가동단자(174)를 포함하는 잔광제거용 릴레이(RY2) 및,
    상기 전원출력라인(L)의 +측 라인(L1)과 코일(171) 사이에 회로연결되어 출력전원이 상기 코일(171)에 인가되도록 하는 저항(R41)을 포함하는 것을 특징으로 하는 LED조명기기용 고역률 구동회로.
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KR102543876B1 (ko) * 2022-08-31 2023-06-20 주식회사 라이팅스케치 빛 떨림 방지용 입력측 llc 공진 회로를 갖는 조명 장치

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