KR20100012706A - 양방향 입력전원 처리가 가능한 엘이디모듈 형광등구동회로 - Google Patents

Abstract

본 발명은 LED모듈 형광등의 구동회로에 관한 것으로서, 보다 상세하게는 이미 설치되어 있는 수은방전관 형광등 프레임의 양측 소켓 어느 쪽에서 전원이 입력되더라도 LED모듈을 점등시킬 수 있어 LED모듈 형광등을 프레임에 설치시 그 결합방향을 고려할 필요가 없어 소비자의 편의성을 증진시키고, 입력전원의 과전압 및 과전류를 차단하고 외부에서 유입되는 서지전압 및 노이즈를 제거하고 항상 일정 크기의 안정적인 정전류를 LED모듈에 공급하여 LED모듈이 일정한 조도를 갖고 깜박이 없이 점등될 수 있도록 하는 양방향 입력전원 처리가 가능한 LED모듈 형광등 구동회로에 관한 것이다.

본 발명의 양방향 입력전원 처리가 가능한 LED모듈 형광등 구동회로는 입력전원의 과전압 및 과전류를 방지하는 보호부와, 상기 보호부 출력전원의 노이즈를 제거하는 노이즈제거부와, 상기 노이즈제거부의 출력전원을 평활하는 평활부를 포함하여 이루어지고, 형광등 프레임의 양측 소켓에 각각 전기적으로 연결되는 제1전원입력부 및 제2전원입력부; 상기 제1전원입력부 또는 제2전원입력부로부터 입력되는 출력전원을 LED모듈 구동에 필요한 일정크기의 정전류로 변환하여 출력하는 구동부; 상기 LED모듈로 공급되는 전류를 감지하여 상기 구동부로 피드백하는 피드백부;를 포함하여 이루어진다.

LED, 형광등, 제1,2전원입력부, 정전류, 피드백, 인덕터, 트랜지스터

Description

양방향 입력전원 처리가 가능한 엘이디모듈 형광등 구동회로{DRIVING CIRCUIT FOR LED-MODULE LAMP}

본 발명은 LED모듈 형광등의 구동회로에 관한 것으로서, 보다 상세하게는 이미 설치되어 있는 수은방전관 형광등 프레임의 양측 소켓 어느 쪽에서 전원이 입력되더라도 LED모듈을 점등시킬 수 있어 LED모듈 형광등을 프레임에 설치시 그 결합방향을 고려할 필요가 없어 소비자의 편의성을 증진시키고, 어느 한 소켓에서 전원이 입력되더라도 다른 쪽 소켓으로는 전원(전압 또는 전류)의 유출이 없어 인체가 접촉되어도 안전하고, 입력전원의 과전압 및 과전류를 차단하고 외부에서 유입되는 서지전압 및 노이즈를 제거하고 항상 일정 크기의 안정적인 정전류를 LED모듈에 공급하여 LED모듈이 일정한 조도를 갖고 깜박이 없이 점등될 수 있도록 하는 양방향 입력전원 처리가 가능한 LED모듈 형광등 구동회로에 관한 것이다.

백열전구에 비하여 눈부심이 적고 발광 효율은 높으며 수명이 길어 많이 사용하는 조명 기구의 하나로 형광등이 있다.

이 형광등은 진공유리관(수은방전관)에 소량의 수은 증기와 아르곤가스를 넣어 밀폐한 다음 양단에 전압을 인가하여 기체의 방전에 의해 빛이 발하도록 하고 있다.

이러한 수은방전관 형광등은 수은방전관이 충분히 밀폐되어야 함으로 제작에 많은 어려움이 있고, 수명이 다하면 깜박이는 문제가 있고, 빈번한 스위칭 작동이 이루어지는 경우에 수명이 급격하게 단축되고, 많은 소비전력이 소요되는 문제가 있다.

이러한 수은방전관 형광등을 대체하는 조명기구로 최근에 LED를 광원으로 사용하는 조명기구들이 다양하게 개시되고 있다.

특히, 등록특허 제0844538호 "안정기를 갖는 형광등 소켓에 사용할 수 있는 LED 조명등"은 도1에서 보는 바와 같이 커버(5,6)와 단자캡(4), 그리고 커버에 내장되는 LED모듈(1)로 구성되어, 기 설치되어 있는 형광등 프레임의 양측 소켓에 수은방전관과 같은 방식으로 결합시켜 사용할 수 있도록 하고 있다.

본 발명도 도1과 같이 기 설치되어 있는 형광등 프레임을 그대로 사용할 수 있도록 한 LED모듈 형광등을 구동(점등)시키기 위한 구동회로에 관한 것이다.

수은방전관 형광등은 교류전원을 구동전원으로 사용하고, 초기점등을 유도하고 점등 후 안정적인 전원이 공급되도록 안정기가 프레임에 구비되어 있다.

이에 반해 LED모듈 형광등은 통상 직류전원을 구동전원으로 사용하고 있으므 로, 기 설치되어 있는 형광등 프레임을 그대로 사용하기 위해서는 안정기를 통해 입력되는 교류전원을 직류전원으로 변환시켜 LED모듈로 공급하는 구동회로가 필요하다.

도1의 등록특허를 포함하여 종래의 LED모듈 형광등의 구동회로는 통상 한 방향에서만 구동전원을 입력받는다. 따라서 LED모듈 형광등을 프레임의 소켓에 설치시 구동전원이 LED모듈에 인가될 수 있게 하기 위해서는 그 결합 방향에 주의하여야 하는 불편이 있다.

또한, 도1의 등록특허를 포함하여 종래의 LED모듈 형광등의 구동회로는 도1 등록특허의 도8에서 보는 바와 같이 안정기를 통해 입력되는 교류전원을 정류하는 브릿지다이오드와, 상기 다이오드의 출력전원을 평활하여 질류화하는 커패시터로 구성되어 있을 뿐, 구동회로에 입력되는 입력전원의 과전압, 과전류, 서지 등으로부터 구동회로 및 LED모듈을 보호하기 위해 수단이나, 외부에서 입력전원에 유입되는 노이즈를 제거하기 위한 수단이나, LED모듈에 안정적이고 일정레벨의 전원을 지속적으로 공급할 수 있는 수단이 구비되어 있지 않다.

그리하여 종래의 LED모듈 형광등 구동회로는 LED모듈이 안정적이고 지속적으로 일정한 조도를 가지고 점등되도록 하기 어렵고, 반영구적인 LED의 수명에 비해 구동회로의 수명이 짧아질 수 있어 구동회로를 수시로 교체해야하는 번거로움을 내포하고 있다.

본 발명은 상기와 같은 문제점을 해소하기 위해 안출된 것으로서, LED모듈 형광등을 그 결합방향에 무관하게 프레임의 소켓에 설치하더라도 안정기를 통해 교류전원을 입력받을 수 있도록 프레임의 양측 소켓에 각각 전기적으로 연결되는 제1전원입력부 및 제2전원입력부를 구비하되, 어느 한 전원입력부로 전원이 입력될 시에 반대편의 전원입력부로는 전원이 유출되지 아니하여 인체가 접촉되어도 안전한 양방향 입력전원 처리가 가능한 LED모듈 형광등 구동회로를 제공함을 목적으로 한다.

그리고 안정기를 통해 입력되는 전원의 과전압, 과전류, 서지 등과 같은 비 정상적인 전원을 차단하여 구동회로 및 LED모듈을 보호하고, 외부에서 유입되는 서지, 노이즈 등을 제거하고 일정 크기의 정전류를 LED모듈에 공급하여 LED모듈이 깜박이는 현상 없이 항상 일정한 크기의 조도를 갖고 발광할 수 있도록 한 양방향 입력전원 처리가 가능한 LED모듈 형광등 구동회로를 제공함을 목적으로 한다.

이와 같은 목적을 달성하기 위한 본 발명의 양방향 입력전원 처리가 가능한 LED모듈 형광등 구동회로는

입력전원의 과전압 및 과전류를 방지하는 보호부와, 상기 보호부 출력전원의 노이즈를 제거하는 노이즈제거부와, 상기 노이즈제거부의 출력전원을 평활하는 평활부를 포함하여 이루어지고, 형광등 프레임의 양측 소켓에 각각 전기적으로 연결되는 제1전원입력부 및 제2전원입력부;

상기 제1전원입력부 또는 제2전원입력부로부터 입력되는 출력전원을 LED모듈 구동에 필요한 일정크기의 정전류로 변환하여 출력하는 구동부;

상기 LED모듈로 공급되는 전류를 감지하여 상기 구동부로 피드백하는 피드백부;를 포함하여 이루어져,

상기 제1전원입력부 또는 제2전원입력부에 전원이 인가될 시에 반대편의 상기 제2전원입력부 또는 제1전원입력부에서는 전원의 유출이 없어 인체가 접촉되어도 안전하다.

그리고 상기 구동부는

상기 평활부의 출력전원에 의해 전류가 충전되는 인덕터와,

상기 인덕터의 충전 전류를 방전시켜 상기 평활부의 출력전원을 증폭시키는 트랜지스터와,

상기 피드백부로부터 피드백 신호를 전송받고 정전류가 출력되도록 상기 트랜지스터의 스위칭을 제어하는 제어부와,

상기 트랜지스터에 의해 증폭된 전원을 평활하여 상기 LED모듈로 공급하는 직류부를 포함하여 이루어진 것을 특징으로 하고,

상기 구동부는

상기 인턱터에 자속결합되어 있는 코일과, 상기 코일에 유기되는 전압을 평활하여 상기 제어부에 구동전원을 공급하는 커패시터를 포함하는 구동전원공급부를 더 포함하는 것을 특징으로 하고,

상기 트랜지스터의 소스단자에는 트랜지스터의 증폭동작 안정도유지를 위한 저항과 고주파 대역에서의 이득 보상을 위한 커패시터를 포함하는 이득보상부가 연결되어 있는 것을 특징으로 하고,

상기 평활부와 상기 구동부의 제어부 사이에는 상기 구동부의 초기 구동을 위한 전원을 공급하는 초기구동저항과, 상기 구동부의 동기화를 위한 동기화저항이 연결되어 있고,

상기 코일과 상기 제어부 사이에는 상기 트랜지스터의 제로스위칭을 위한 제로스위칭저항이 연결되어 있는 것을 특징으로 하고,

상기 제1전원입력부 및 제2전원입력부의

상기 보호부는 전원입력단에 병열연결되어 과전압을 방지하는 바리스터와, 전원입력단에 직열연결되어 과전류를 방지하는 퓨즈와, 전원입력단에 직렬연결되어 서지전류를 방지하는 NTC저항을 포함하여 이루어지고,

상기 노이즈제거부는 상기 보호부에 병열연결되어 노이즈를 제거하는 커패시 터를 포함하여 이루어지고,

상기 평활부는 상기 노이즈제거부의 출력전원을 정류하는 브릿지다이오드와, 상기 브릿지다이오드의 출력전원을 평활하는 저항 및 커패시터를 포함하여 이루어진 것을 특징으로 한다.

상기한 바와 같은 구성을 갖는 본 발명은 형광등 프레임의 양측 소켓에 각각 전기적으로 연결되는 제1전원입력부 및 제2전원입력부를 구비하여 LED모듈 형광등을 특정 방향과 무관하게 프레임에 설치하여도 프레임의 어느 한 소켓 또는 두 소켓으로 입력되는 전원을 받아 처리 가능하여 소비자의 설치 편의성이 증진되고, 어느 한 소켓(전원입력부)에 전원이 입력될 시에 다른쪽 소켓(전원입력부)으로는 전원이 유출되지 아니하여 인체 접촉에 의한 전기사고를 예방할 수 있고,

입력전원의 비정상적인 전원(과전압, 과전류, 서지, 노이즈 등)을 차단하여 구동회로 및 LED모듈이 보호되고, LED모듈에 안정적인 정전류를 공급하여 양질의 조명이 제공된다.

이하에서는 도면을 참조하여 본 발명을 보다 구체적으로 설명한다.

도2는 본 발명에 따른 LED모듈 형광등 구동회로의 블록도이고, 도3은 구동회로의 구체적인 회로도이다. 참고로, 이하 본 발명을 설명함에 있어 도면부호는 도1 에 도시되어 있는 도면부호와 무관함을 밝혀두는 바이다.

도면에서 보는 바와 같이 본 발명의 구동회로는 제1전원입력부(10), 제2전원입력부(20), 구동부(30), 피드백부(50)를 포함하여 이루어진다.

상기 제1전원입력부(10) 및 제2전원입력부(20)는 각각 형광등 프레임(1)의 양측 소켓(3)에 전기적으로 연결되어 프레임(1)의 안정기를 통해 교류전원을 입력받고, 입력전원의 비정상적인 전원은 차단하고 평활하여 직류화하여 상기 구동부(30)에 직류전원을 공급한다.

상기 제1전원입력부(10)와 제2전원입력부(20) 중 어느 한 전원입력부만 소켓(3)을 통해 전원을 입력 받을 수 있고, 두 전원입력부가 모두 양측의 소켓(3)으로부터 전원을 공급 받을 수도 있다.

상기 제1전원입력부(10) 및 제2전원입력부(20)는 각각 보호부(11,21), 노이즈제거부(13,23), 평화부를 포함하여 이루어진다.

상기 보호부(11,21)는 상기 소켓(3)에 연결되는 전원입력단에 병열연결되어 있는 바리스터(ZNR11, ZNR21)와, 전원입력단에 직력연결되어 있는 퓨즈(F11, F21)와 NTC저항(NTC11, NTC21)을 포함하여 이루어진다.

상기 바리스터(ZNR11, ZNR21)는 입력전원의 과전압이나 외부에서 유입되는 서지전압을 차단하고, 상기 퓨즈(F11, F21)는 과전류가 입력시 이를 차단하고, 상기 NTC저항(NTC11, NTC21)은 서지전류를 차단하여 비정상적인 전원이 입력되는 것을 방지하여 구동회로 및 LED모듈(60)을 보호한다.

상기 노이즈제거부(13,23)는 상기 보호부(11,21)에 병열연결되어 있는 커패시터(C11,C12, C21,C22)로 구성된다. 도면에 도시하지 않았으나 상기 노이즈제거부(13,23)는 상기 커패시터(C11,C12, C21,C22) 출력단에 그리고 상기 보호부(11,21)에 병열연결되는 인덕터를 더 포함할 수 있다.

상기 노이즈제거부(13,23)의 커패시터(인덕터를 포함할 수 있음)는 외부에서 유입되는 서지 및 노이즈를 제거하여 출력한다.

상기 평활부(15,25)는 상기 노이즈제거부(13,23)에서 입력되는 전원을 평활하여 직류화하여 상기 구동부(30)로 공급한다.

상기 평활부(15,25)는 상기 노이즈제거부(13,23)의 출력전원을 전파정류하는 브릿지다이오드(D11~D14, D21~D24)와, 정류된 전원을 평활하는 저항(ZNR12,R11,R12, ZNR22,R21,R22) 및 커패시터(C13,C14, C23,C14)를 포함하여 이루어진다.

상기 구동부(30)는 인덕터(L31), 트랜지스터(Q), 제어부(31), 직류부(35), 구동전원공급부(37), 코일(L32), 이득보상부(33), 초기구동저항(R31,R32), 동기화 저항(R33,R34,R35), 제로스위칭저항(R37) 등을 포함하여 이루어지고, 상기 평활부(15,25)의 출력전원을 승압하고 스텝다운(전류)하여 일정크기의 정전류를 LED모듈(60)에 공급한다.

상기 인덕터(L31)는 상기 평활부(15,25)에 직렬연결되어 평활부(15,25)의 출력전류가 일시적으로 충전되고,

상기 인덕터(L31)에 드레인단자가 연결되어 있는 상기 트랜지스터(Q)는 스위칭하여 상기 인덕터(L31)의 충전전류를 방전하여 상기 평활부(15,25)의 출력전압을 승압하여(평활부(15,25)의 출력전류를 스텝다운하여) 상기 직류부(35)로 공급한다.

상기 트랜지스터(Q)의 게이트단자는 상기 제어부(31)에 연결되어 제어부(31)로부터 스위칭신호를 받아 스위칭이 제어되고, 상기 트랜지스터(Q)의 소드단자에는 저항(R43,R44,R45)과 커패시터(C35)로 구성된 이득보상부(33)가 연결되어 트랜지스터(Q)의 증폭동작(스위칭)을 안정화시키고 고주파 대역에서의 이득을 보상한다. 상기 이득보상부(33)의 저항(R43,R44,R45)은 스위칭동작을 안정화시키고, 커패시터(C35)는 고주파 대역에서 이득을 보상하는 역할을 한다.

상기 제어부(31)는 상기 피드백부(50)가 감지한 LED모듈(60)에의 공급전류 크기 신호를 피드백 받고, 상기 인덕터(L31)에 자속결합되어 있는 코일(L32)에 연결되어 있는 제로스위칭저항(R37)으로부터 제로전압점 신호를 받아 상기 트랜지스 터(Q)의 소스단자에 스위칭신호를 인가하여 일정 크기의 정전류가 지속적으로 LED모듈(60)에 공급될 수 있도록 트랜지스터(Q)의 스위칭을 제어한다.

상기 인덕터(L31)에는 코일(L32)이 자속결합되어 있어, 상기 인덕터(L31)의 양단 전압에 비례하는 전압이 상기 코일(L32)에 유기된다.

그리고 상기 코일(L32)에는 커패시터(C31,C33), 저항(R36), 다이오드(D31)를 포함하는 구동전원공급부(37)가 연결되어, 상기 코일(L32)에 유기되는 전압을 평활하여 직류화하여 상기 제어부(31)의 구동을 위한 구동전원을 공급한다. 참고로, 구동전원공급부에 연결되어 있는 제너다이오드(D32)는 제어부(31)에 공급되는 구동전원의 레벨을 조절하기 위한 것이다.

상기 직류부(35)는 상기 트랜지스터(Q)에 의해 승압되고 스텝다운(전류)된 전원을 평활하여 직류화하여 상기 LED모듈(60)로 공급한다. 상기 직류부(35)는 다이오드(D34)와, 다수의 저항(R46,R47,R48)과, 다수의 커패시터(C36,C37,C38)로 구성된다.

그리고 상기 평활부(15,25)와 상기 제어부(31) 사이에는 초기기동저항(R31,R32)과, 동기화저항(R33,R34,R35)이 연결되어 있다.

상기 초기기동저항(R31,R32)은 상기 평활부(15,25)의 출력전압을 상기 제어부(31)에 공급하여 상기 구동부(30)가 초기에 구동될 수 있도록 하고, 상기 동기화 저항(R33,R34,R35)은 상기 평활부(15,25)의 출력전압을 상기 제어부(31)에 공급하여 상기 구동부(30)를 동기화한다.

상기 피드백부(50)는 상기 LED모듈(60)에 직력연결되어 있는 저항(R51,R52)으로 구성되어 LED모듈(60)에 공급되는 정전류의 크기를 감지하여 상기 제어부(31)로 전송한다.

그리고 상기 LED모듈(60)은 PCB에 실장되어 있는 다수의 LED로 이루어지고, 다수의 LED는 상호 직렬 또는 병렬, 또는 직병렬 혼합되어 연결되고, 상기 구동회로에서 공급되는 전류의 크기와 다수 LED들의 연결관계에 따라 그 조도으 조절이 가능할 수 있다.

이상에서 본 발명을 설명함에 있어 첨부된 도면을 참조하여 특정 회로를 갖는 양방향 입력전원 처리가 가능한 LED모듈 형광등 구동회로에 대해 설명하였으나 본 발명은 당업자에 의하여 다양한 변형 및 변경이 가능하고, 이러한 변형 및 변경은 본 발명의 보호범위에 속하는 것으로 해석되어야 한다.

도 1 의 a,b는 종래 LED모듈 형광등의 사시도.

도 2 는 본 발명에 따른 LED모듈 형광등 구동회로의 블록도.

도 3 은 본 발명에 따른 LED모듈 형광등 구동회로의 회로도.

<도면의 주요부분에 대한 부호의 설명>

10 : 제1전원입력부 20 : 제2전원입력부

11,21 : 보호부 13,23 : 노이즈제거부

15,25 : 평활부 30 : 구동부

31 : 제어부 33 : 이득보상부

35 : 직류부 37 : 구동전원공급부

50 : 피드백부 60 : LED모듈

Claims (6)

1. 입력전원의 과전압 및 과전류를 방지하는 보호부와, 상기 보호부 출력전원의 노이즈를 제거하는 노이즈제거부와, 상기 노이즈제거부의 출력전원을 평활하는 평활부를 포함하여 이루어지고, 형광등 프레임의 양측 소켓에 각각 전기적으로 연결되는 제1전원입력부 및 제2전원입력부;

   상기 제1전원입력부 또는 제2전원입력부로부터 입력되는 출력전원을 LED모듈 구동에 필요한 일정크기의 정전류로 변환하여 출력하는 구동부;

   상기 LED모듈로 공급되는 전류를 감지하여 상기 구동부로 피드백하는 피드백부;를 포함하여 이루어져,

   상기 제1전원입력부 또는 제2전원입력부에 전원이 인가될 시에 반대편의 상기 제2전원입력부 또는 제1전원입력부에서는 전원의 유출이 없어 인체가 접촉되어도 안전한 양방향 입력전원 처리가 가능한 LED모듈 형광등 구동회로.
2. 제 1 항에 있어서, 상기 구동부는

   상기 평활부의 출력전원에 의해 전류가 충전되는 인덕터와,

   상기 인덕터의 충전 전류를 방전시켜 상기 평활부의 출력전원을 증폭시키는 트랜지스터와,

   상기 피드백부로부터 피드백 신호를 전송받고 정전류가 출력되도록 상기 트랜지스터의 스위칭을 제어하는 제어부와,

   상기 트랜지스터에 의해 증폭된 전원을 평활하여 상기 LED모듈로 공급하는 직류부를 포함하여 이루어진 것을 특징으로 하는 양방향 입력전원 처리가 가능한 LED모듈 형광등 구동회로.
3. 제 2 항에 있어서, 상기 구동부는

   상기 인턱터에 자속결합되어 있는 코일과, 상기 코일에 유기되는 전압을 평활하여 상기 제어부에 구동전원을 공급하는 커패시터를 포함하는 구동전원공급부를 더 포함하는 것을 특징으로 하는 양방향 입력전원 처리가 가능한 LED모듈 형광등 구동회로.
4. 제 1 항 내지 제 3 항 중 어느 한 항에 있어서,

   상기 트랜지스터의 소스단자에는 트랜지스터의 증폭동작 안정도유지를 위한 저항과 고주파 대역에서의 이득 보상을 위한 커패시터를 포함하는 이득보상부가 연결되어 있는 것을 특징으로 하는 양방향 입력전원 처리가 가능한 LED모듈 형광등 구동회로.
5. 제 4 항에 있어서,

   상기 평활부와 상기 구동부의 제어부 사이에는 상기 구동부의 초기 구동을 위한 전원을 공급하는 초기구동저항과, 상기 구동부의 동기화를 위한 동기화저항이 연결되어 있고,

   상기 코일과 상기 제어부 사이에는 상기 트랜지스터의 제로스위칭을 위한 제로스위칭저항이 연결되어 있는 것을 특징으로 하는 양방향 입력전원 처리가 가능한 LED모듈 형광등 구동회로.
6. 제 5 항에 있어서, 상기 제1전원입력부 및 제2전원입력부의

   상기 보호부는 전원입력단에 병열연결되어 과전압을 방지하는 바리스터와, 전원입력단에 직열연결되어 과전류를 방지하는 퓨즈와, 전원입력단에 직렬연결되어 서지전류를 방지하는 NTC저항을 포함하여 이루어지고,

   상기 노이즈제거부는 상기 보호부에 병열연결되어 노이즈를 제거하는 커패시터를 포함하여 이루어지고,

   상기 평활부는 상기 노이즈제거부의 출력전원을 정류하는 브릿지다이오드와, 상기 브릿지다이오드의 출력전원을 평활하는 저항 및 커패시터를 포함하여 이루어진 것을 특징으로 하는 양방향 입력전원 처리가 가능한 LED모듈 형광등 구동회로.

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