KR200465924Y1 - 역률 개선을 위한 엘이디용 전원 공급 장치 - Google Patents

Abstract

본 고안은 소형이고 저가이며 고역률 달성이 가능한 LED용 역률 개선 회로를 제공한다.
본 고안은, 역률 개선을 위한 엘이디용 전원 공급 장치에 있어서,
입력되는 교류 전압을 정류하는 정류회로(1);
엘이디와 직렬로 연결되는 정전류 회로(3);
상기 직렬로 연결된 정전류 회로(3)와 엘이디가 병렬로 연결되는 콘덴서(C);
상기 정류회로(1)의 출력과 콘덴서(C) 사이에 존재하는 저항(R)을 포함하는 것을 특징으로 한다.
이상과 같은 본 고안의 역률 개선 회로를 이용하면, 소형이면서 저가이며 고역률의 역률 개선 회로를 제공할 수 있다.

Description

역률 개선을 위한 엘이디용 전원 공급 장치{LED Power Supply Device for Power Factor Improvement}

본 고안은 LED용 소형 전원 공급 장치에서 역률을 개선하는 회로에 관한 것이다.

LED램프는 크기가 작기 때문에, 내부에 소형 전원 공급 장치가 사용되고, 종래의 LED용 전원 공급 장치는, 도1에서와 같은 구성을 가지고 있어서, 교류(AC)가 브리지 다이오드 회로에 공급되어 맥류를 형성하고, LED에 인가하는 전압을 일정하게 하기 위해 다시 전해 콘덴서를 이용하여 직류(DC)에 근접하게 만들어서 LED에 공급되게 된다.

그런데, 이러한 종래기술에서는 단순히 전해 콘덴서를 사용하기 때문에, 도3의 두 번째 그래프처럼 입력 전압의 피크치 근처에서 신속히 충전이 시작하고 신속히 방전되므로, 입력 전류가 흐르는 기간이 짧아서 입력 전압의 파형 중에서 일부 기간에만 입력 전류가 흘러서 역률이 저하되어 전력을 공급하는 전송선로에 손실이 발생한다.

이를 개선하기 위해서는 역률 개선 회로(Power Factor Correction Circuit : PFC)를 가진 전원 공급 장치를 적용해야 하는데, LED램프에서는 회로를 수용할 수 있는 내부 공간 크기가 작고 역률 개선회로 추가에 따른 비용 증가가 발생하므로, 역률 개선 회로를 적용한 전원 공급 장치를 저가이고 소형화하기가 어려워서 많은 경우에 이러한 역률 개선 회로를 적용하지 않아서 에너지 낭비가 초래된다.

한편, 역률 개선 회로에는 수동(Passive) 방식과 능동(Active) 방식이 있는데, 수동 방식의 대표적인 방법은 도2에서와 같이 전해 콘덴서(C)에 대응하는 인덕터(L)를 사용하는 LC공진회로 방식이고, 이 방식에서는 도3의 세 번째 그래프와 같이 2번째 그래프에 비해 인덕터가 콘덴서의 위상 차이를 보상해 주어 역률이 개선되며(즉, 콘덴서에 의한 진상을 인턱터의 지상으로 보상해 준다), 이 수동방식에서는 보통 0.8정도까지 역률을 개선할 수 있다.

그러나, 교류 전류가 50Hz 내지 60Hz의 저주파수이므로 저주파 인덕터를 만들기 위해서는 인덕터의 크기가 크고, 이에 따라 무게가 무거워서, 소형 전원 공급 장치에 사용할 수 없다.

또한, 능동방식은 스위칭 방식을 이용하여 고역률을 구현 가능하지만, 회로가 복잡하여 가격이 비싸고 스위칭에 따른 고조파 발생으로 인하여 EMI 등의 대책을 세워야 하는 문제가 있어서, 내부 공간이 협소하고 저가격 제조가 필요한 소형 전원 공급 장치에서는 이러한 능동 방식의 역률 개선 회로를 사용하기 어렵다.

본 고안은 상기와 같은 종래의 능동 방식 및 수동 방식의 역률 개선 장치의 문제점을 감안하여, 소형이고 저가이며 고역률 달성이 가능한 LED용 역률 개선 회로를 제공한다.

이와 같은 목적을 달성하기 위하여, 본 고안은, 역률 개선을 위한 엘이디용 전원 공급 장치에 있어서,

입력되는 교류 전압을 정류하는 정류회로(1);

엘이디와 직렬로 연결되는 정전류 회로(3);

상기 직렬로 연결된 정전류 회로(3)와 엘이디가 병렬로 연결되는 콘덴서(C);

상기 정류회로(1)의 출력과 콘덴서(C) 사이에 존재하는 저항(R)을 포함하는 것을 특징으로 한다.

이상과 같은 본 고안의 역율 개선 회로를 이용하면, LED램프에 사용하기에 적합한, 소형이면서 저가이며 고역률의 역률 개선 회로를 제공할 수 있다.

도1은 종래기술에 따른 전원 공급 장치를 도시함.
도2는 종래기술에서, 전해 콘덴서(C)에 대응하는 인덕터(L)를 사용하는 LC공진회로 방식의 역률개선회로를 도시함.
도3은 종래기술과 본 발명에 따른 입력 전류의 파형을 도시함.
도4는 본 발명에 따른 전원 공급 장치를 도시함.

이하에서는 도면을 참조하여 본 고안을 보다 구체적으로 설명한다.

본 고안은 도4와 같이, 교류 전원이 브리지 다이오드 회로(1)에 의해 맥류 형태로 정류되고, 전류제한용 저항(2)과 정전류 회로(3)를 사용한다.

이렇게 하면, 교류전원(Vin)이 브리지 다이오드 회로(1)에 의해 맥류로 정류되고 콘덴서(C)에 의해 전압 변동이 적게 되고(거의 정전압 상태), 부하 측에는 정전류 회로(3)에 의해 일정한 전류가 흐르게 되어, 부하인 LED에는 콘덴서(C)에 의한 거의 일정한 전압이 걸리고 정전류 회로(3)에 의해 일정한 전류가 흐르게 되어, 부하인 LED에는 정전압과 전전류가 인가되므로 밝기가 일정하게 유지되게 된다.

그리고, 전류 제한용 저항(2)에 의해 충전 전류가 제한되어 콘덴서(C)에 전하가 서서히 충전되어 충전시간이 늘어나게 되고, 정전류회로(3)에 의해 방전시간을 늘려주게 되어, 도3의 네 번째 도면과 같은 입력 전류 파형이 되어서, 도3의 첫 번째 도면에 나타난 입력 전압 파형의 위상과 도3의 네 번째 도면에 나타난 입력 전류 파형의 위상이 거의 일치하게 되어, 역율이 크게 개선되게 된다.

또한, 정전류회로(3)는 원칩으로 제작되므로 가격이 저렴하고 부피가 작아서, LED램프와 같은 소형이고 저가의 전원장치에 적용되어 전체적으로 고역률이 달성되므로, 에너지 절감 효과가 크게 된다.

이상에서는 본 고안의 바람직한 실시예를 설명하였으나, 본 고안은 상기의 실시예에 한정되는 것이 아니라, 본 고안의 정신을 벗어나지 않는 범위 내에서 다양한 변형이 가능하다는 점에 유의해야 한다.

Claims (2)

1. 역률 개선을 위한 엘이디용 전원 공급 장치에 있어서,
   입력되는 교류 전압을 정류하는 정류회로(1);
   엘이디와 직렬로 연결되는 정전류 회로(3);
   상기 직렬로 연결된 정전류 회로(3)와 엘이디가 병렬회로를 구성하는 콘덴서(C);
   상기 정류회로(1)의 출력을 모두 입력 받고 상기 병렬회로에 출력이 직접 연결되어 상기 병렬회로 측으로 흐르는 전류를 제한하는 저항(R)을 포함하는 것을 특징으로 하는 역률 개선을 위한 엘이디용 전원 공급 장치.
2. 제1항에 있어서.
   상기 정류회로(1)는 브리지 다이오드 회로인 것을 특징으로 하는 역률 개선을 위한 엘이디용 전원 공급 장치.
   

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