KR20100042323A - Led fluorescent lamp - Google Patents
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Abstract
Description
본 발명은 LED 형광램프에 관한 것으로, 더욱 상세하게는 기존의 형광등을 대체하여 사용할 수 있는 LED 형광램프에 관한 것이다.The present invention relates to an LED fluorescent lamp, and more particularly to an LED fluorescent lamp that can be used to replace the existing fluorescent lamp.
기술의 발전에 따라, 과거 인디게이터 등의 소전력 지시등용으로 밖에 사용되지 못하던 LED(Light Emitting Diode)의 광효율이 실생활에 사용될 수 있을 만큼 향상되고 있다. 또한, LED는 다른 광원들과 달리 수은이 함유되지 않은 친환경 광원으로, 휴대폰용 백라이트, LDC TV용 백라이트, 차량용 램프, 및 일반 조명 등에 사용되는 차세대 광원으로 널리 각광을 받고 있다. 이에 따라, 지난 100여년 동안 조명의 주광원으로 사용되어 왔던 백열등이나 형광등이 LED 램프로 대체되기 시작하고 있다.With the development of technology, the light efficiency of LEDs (Light Emitting Diodes), which have been used only for small power indicators such as indicators in the past, is being improved enough to be used in real life. In addition, unlike other light sources, LED is an environmentally friendly light source that does not contain mercury, and is widely used as a next-generation light source used for a backlight for a mobile phone, a backlight for an LDC TV, a vehicle lamp, and general lighting. Accordingly, incandescent and fluorescent lamps, which have been used as the main light source for lighting for the last 100 years, are beginning to be replaced by LED lamps.
그러나, LED 램프의 경우, 백열등의 대체할 경우에는 E26 base 호환형등의 경우 그대로 교체가 가능하지만, 일반 조명의 주류를 이루고 있는 형광등을 대체할 경우에는 등기구를 바꾸거나 전용 안정기를 별도로 설치하여야 한다. 따라서, 등기구 내부의 배선을 바꾸어야 하는 등의 어려움이 있어 형광등형 LED 램프가 널리 보급되지 못하고 있는 실정이다.However, in the case of LED lamps, incandescent lamps can be replaced in the case of E26 base compatible lamps, but when replacing fluorescent lamps that are the mainstream of general lighting, the lighting fixtures or a special ballast must be installed separately. . Therefore, there is a difficulty in changing the wiring inside the luminaire, so that the fluorescent LED lamp is not widely used.
따라서, 본 발명의 목적은, 별도의 전용 안정기나 배선의 변경없이 기존 형광등용 안정기를 그대로 사용하여 구동가능한 LED 형광램프를 제공함에 있다.Accordingly, an object of the present invention is to provide an LED fluorescent lamp which can be driven using an existing ballast for a fluorescent lamp without changing a separate dedicated ballast or wiring.
상기 목적을 달성하기 위한 본 발명에 따른 LED 형광램프는, 외부 연결핀, 직렬접속된 복수의 LED를 포함하는 LED 어레이, 및 상기 LED 어레이와 상기 외부 연결핀 사이에 연결되어, 상기 외부 연결핀을 통해 접속되는 형광등 안정기의 임피던스를 변경시키는 적어도 하나의 용량성 소자를 포함한다. LED fluorescent lamp according to the present invention for achieving the above object, an external connection pin, an LED array including a plurality of LEDs connected in series, and connected between the LED array and the external connection pin, the external connection pin It includes at least one capacitive element for changing the impedance of the fluorescent ballast connected through.
또한, 상기 목적을 달성하기 위한 본 발명에 따른 LED 형광램프는, 직렬접속된 복수의 LED를 포함하는 LED 어레이, 제1 내지 제4 연결핀, 상기 제1 연결핀과 상기 LED 어레이의 일단 사이에 연결되는 제1 커패시터, 상기 제2 연결핀과 상기 LED 어레이의 상기 일단 사이에 연결되는 제2 커패시터, 상기 제3 연결핀과 상기 LED 어레이의 타단 사이에 연결되는 제3 커패시터, 및 상기 제4 연결핀과 상기 LED 어레이의 상기 타단 사이에 연결되는 제4 커패시터를 포함한다.In addition, the LED fluorescent lamp according to the present invention for achieving the above object, LED array including a plurality of LEDs connected in series, between the first to fourth connection pins, the first connection pin and one end of the LED array A first capacitor connected, a second capacitor connected between the second connection pin and the one end of the LED array, a third capacitor connected between the third connection pin and the other end of the LED array, and the fourth connection And a fourth capacitor connected between the pin and the other end of the LED array.
본 발명에 따르면, 별도의 전용 안정기 설치나 등기구 내부의 배선 변경없이 기존 형광등용 안정기를 그대로 사용할 수 있는 LED 형광램프가 제공된다. 따라서, 특별한 변경없이 기존 형광등을 대체하여 고효율의 조명을 이용할 수 있다. According to the present invention, there is provided an LED fluorescent lamp that can be used as is the existing ballast for fluorescent lamps without installing a separate dedicated ballast or changing the wiring inside the luminaire. Therefore, it is possible to use a high-efficiency lighting by replacing the existing fluorescent lamp without special modification.
이하에서는 도면을 참조하여 본 발명을 보다 상세하게 설명한다.Hereinafter, with reference to the drawings will be described the present invention in more detail.
일반적으로 널리 사용되고 있는 전자식 형광등용 안정기의 기본 회로에는, 하프브릿지 방식, 인스턴트 스타터 방식, 소프트 스타터 방식 등이 있고, 종래의 철심형 쵸크식 안정기로는, 스타터 램프를 이용하는 방식, 레피드 스타터 방식 등이 사용되고 있다. 본 발명에 따른 LED 형광램프는 이러한 형광등용 안정기에 모두 적용이 가능하도록 구성된다. 먼저, 본 발명에 따른 LED 형광램프의 구성에 대하여 설명하고, 다음으로 본 발명에 따른 LED 형광램프가 다양한 형광등용 안정기에 사용된 경우 동작 과정을 설명하기로 한다.The basic circuits of ballasts for electronic fluorescent lamps, which are widely used in general, include a half bridge method, an instant starter method, a soft starter method, and the conventional iron core choke type ballasts, a method using a starter lamp, a rapid starter method, and the like. Is being used. LED fluorescent lamp according to the present invention is configured to be applicable to all of these ballasts for fluorescent lamps. First, the configuration of the LED fluorescent lamp according to the present invention will be described, and next, the operation process when the LED fluorescent lamp according to the present invention is used for various fluorescent ballasts will be described.
도 1은 본 발명의 제1 실시예에 따른 LED 형광램프의 회로도이다. 도 1을 참조하면, 본 실시예에 따른 LED 형광램프(110)는 LED 어레이(10)와 용량성 소자인 커패시터 C11, C12, C13 및 C14를 포함하며, 외부 연결핀인 제1 내지 제4 연결핀(111, 112, 113, 114)을 구비한다. LED 어레이(10)는 두 개 이상이 병렬연결된 구조로 사용될 수 있으며, 이하 설명하는 다른 실시예에 따른 LED 형광램프에서도 마찬가지이다. 1 is a circuit diagram of an LED fluorescent lamp according to a first embodiment of the present invention. Referring to FIG. 1, the LED
LED 어레이(10)는 직렬연결된 복수의 LED를 포함하며, 애노드측 단자(10a)와 캐소드측 단자(10b)를 구비한다. 커패시터 C11은 LED 어레이(10)의 애노드측 단자(10a)와 제1 연결핀(111)사이에 연결되고, 커패시터 C12는 LED 어레이(10)의 애노드측 단자(10a)와 제2 연결핀(112) 사이에 연결된다. 커패시터 C13은 LED 어레이(10)의 캐소드측 단자(10b)와 제3 연결핀(113) 사이에 연결되고, 커패시터 C14는 LED 어레이(10)의 캐소드측 단자(10b)와 제4 연결핀(114) 사이에 연결된다.The
커패시터 C11 내지 C14는 제1 내지 제4 연결핀(111, 112, 113, 114) 중 적어도 하나를 통해 후술하는 하프브릿지 방식의 형광등용 안정기 회로 등과 접속되는 경우, 인덕터와 커패시터를 포함하는 직렬공진 회로의 공진주파수를 변화시킬 수 있다. 이와 같은 공진 주파수의 변화에 따라, 형광등용 안정기 회로내의 전류제어 인덕터의 임피던스를 증가시켜 LED 형광램프(110)로 흐르는 전류가 감소되므로, 기존의 형광등용 안정기를 변경없이 사용할 수 있게 된다.When the capacitors C11 to C14 are connected to a half-bridge type ballast circuit for a fluorescent lamp described later through at least one of the first to
도 2는 도 1에 도시한 LED 어레이의 구성을 나타낸 도면이다. 도 2의 (a)에 도시한 바와 같이, LED 어레이(10)는 복수의 LED가 직렬연결되는 구성이 일반적이다. 그러나, 직렬연결된 LED의 보호를 위해, 도 2의 (b)에 도시한 바와 같이, 제너 다이오드 Z1 내지 Zn이 각각의 LED에 역방향으로 병렬연결될 수도 있다. FIG. 2 is a diagram illustrating a configuration of the LED array shown in FIG. 1. As shown in (a) of FIG. 2, the
이와 같이, 각 LED에 병렬로 제너 다이오드가 사용되고 있어, 교류 전압의 (+) 주기에는 D1 내지 Dn 다이오드를 통해 전류가 흐르나, (-) 주기에서는 제너 다이오드 Z1 내지 Zn을 통해 전류가 흐를 수 있다. 제너 다이오드 Z1 내지 Zn를 통한 전류의 흐름은 무효 손실이 될 수 있다. 따라서, 제너 다이오드 Z1 내지 Zn를 통한 전류의 흐름을 방지하여 효율을 높이기 위해 본 발명에 따른 LED 형광램프는 다음에 설명하는 실시예와 같이 구성이 변경될 수 있다. As described above, since a Zener diode is used in parallel with each LED, a current may flow through the D1 through Dn diodes in a positive period of the AC voltage, but a current may flow through the Zener diodes Z1 through Zn in a negative period. The flow of current through the zener diodes Z1 through Zn can be a reactive loss. Therefore, in order to prevent the flow of current through the Zener diodes Z1 to Zn to increase the efficiency, the LED fluorescent lamp according to the present invention can be changed as in the following embodiment.
도 3은 본 발명의 제2 실시예에 따른 LED 형광램프의 회로도이다. 도 3을 참조하면, 본 실시예에 따른 LED 형광램프(120)는, 제1 실시예에 따른 LED 형광램프(110)에 비해 LED 어레이(12)의 양단자에 직렬연결된 다이오드 D21, D22가 추가된다. 사용환경에 따라서는 다이오드 D21 및 D22 중 어느 하나만 추가될 수도 있 다. 다이오드 D21 및 D22는 LED 어레이(12)에 순방향으로만 전류가 흐르도록 한다. 따라서, LED 어레이(12) 내부에 병렬로 제너 다이오드가 연결된 경우, (-) 주기에서 제너 다이오드를 통해 전류가 흘러 전력손실이 발생하는 것을 방지한다.3 is a circuit diagram of an LED fluorescent lamp according to a second embodiment of the present invention. Referring to FIG. 3, the LED
도 4는 본 발명의 제3 실시예에 따른 LED 형광램프의 회로도이다. 도 4를 참조하면, 본 실시예에 따른 LED 형광램프(130)는 제1 내지 제4 연결핀(131, 132, 133, 134)에 각각 연결되는 캐퍼시터 C31 내지 C34에 다이오드 D33 내지 D36이 각각 병렬로 추가된다. 이와 같은 다이오드 D33 내지 D36은 제1 내지 제4 연결핀(131, 132, 133, 134)에 입력되는 전압의 극성에 따라 병렬연결된 커패시터를 쇼트상태로 만들어 후술하는 하프브릿지 방식 등과 같은 형광등용 안정기에서 동작가능하도록 한다.4 is a circuit diagram of an LED fluorescent lamp according to a third embodiment of the present invention. Referring to FIG. 4, the LED
예컨대, 제2 연결핀(132)에 (+) 전압이 인가되는 경우, 커패시터 C32는 다이오드 D34에 의해 쇼트 상태가 되고, 커패시터 C34는 다이오드 D36에 의해 쇼트 상태가 된다. 이와 같은 경우, 외부 커패시터가 제1 연결핀(131)과 제3 연결핀(133)에 연결되어 있으면, 커패시터 C31 - 외부 커패시터 - 커패시터 C33의 전류 흐름에 의해 형광등용 안정기 회로의 공진주파수를 변경시킬 수 있다. For example, when a positive voltage is applied to the
도 5는 본 발명의 제4 실시예에 따른 LED 형광램프의 회로도이다. 본 실시예에 따른 LED 형광램프(140)에는 다이오드 D47 내지 D50이 추가되어, 다양한 형광등용 안정기에서 교류 전압의 위상변화와 무관하게 본 실시예에 따른 LED 형광램프(140)가 동작되도록 한다.5 is a circuit diagram of an LED fluorescent lamp according to a fourth embodiment of the present invention. Diodes D47 to D50 are added to the LED
도 6은 본 발명의 제5 실시예에 따른 LED 형광램프의 회로도이다. 본 실시예 에 따른 LED 형광램프(150)에는 제1 내지 제4 연결핀(151, 152, 153, 154)에 각각 연결되는 커패시터 C51 내지 C54에, 인버터의 초기 트리거 구동을 위한 전류를 공급하기 위해 저항 R51 내지 R54가 각각 병렬로 추가된다. 6 is a circuit diagram of an LED fluorescent lamp according to a fifth embodiment of the present invention. In the LED
상기한 바와 같은 구성의 LED 형광램프는 별도의 회로변경 없이, 기존에 사용되는 형광등용 안정기에 연결되어 사용될 수 있다. 이에 대해 설명의 편의상 도 5에서 설명한 LED 형광램프를 예로 들어 다양한 형광등용 안정기에서 동작 과정을 설명하기로 한다. The LED fluorescent lamp of the configuration as described above can be used in connection with the ballast for a conventional fluorescent lamp used without a separate circuit change. For convenience of description, an operation process of various fluorescent ballasts will be described using the LED fluorescent lamp described with reference to FIG. 5 as an example.
도 7은 본 발명의 일실시예에 따른 LED 형광램프를 하프브릿지(Half Bridge) 방식의 형광등용 안정기에 사용한 경우 회로 구성을 나타낸 도면이다. 하프브릿지 방식의 형광등 안정기는, 스위칭 소자로 구성된 하프브릿지 인버터의 스위칭 출력점에 인덕터와 커패시터로 직렬 공진 회로를 구성하고, 커패시터 양단에 걸리는 직렬공진 전압으로 형광등을 초기 점등시키고, 일단 형광등이 점등된 후에 형광등에 흐르는 안정화 전류는 직렬공진 회로의 인덕터로 제어하는 방식이다.FIG. 7 is a diagram illustrating a circuit configuration when an LED fluorescent lamp according to an embodiment of the present invention is used for a fluorescent lamp ballast of a half bridge type. The half-bridge fluorescent ballast is composed of a series resonant circuit consisting of an inductor and a capacitor at the switching output point of a half-bridge inverter composed of switching elements, initially turns on the fluorescent lamp with a series resonance voltage across the capacitor, and once the fluorescent lamp is turned on. The stabilization current flowing through the fluorescent lamp is controlled by the inductor of the series resonance circuit.
도 7을 참조하면, 전자식 안정기에 있어서는 전류 트랜스포머 T0에 의해 직렬 공진회로의 공진주파수와 스위칭 소자 Q61, Q62의 동작 주파수가 동기되며, DC 전원의 전압을 Vs라 하고, 인버터로 공급되는 평균 전류 Is 라 하면, 전력 Ps 는 다음과 같다.Referring to FIG. 7, in the electronic ballast, the resonant frequency of the series resonant circuit and the operating frequencies of the switching elements Q61 and Q62 are synchronized by the current transformer T0. The voltage of the DC power supply is referred to as Vs, and the average current Is supplied to the inverter. In this case, the power Ps is as follows.
이때, 스위칭 소자 Q61, Q62가 동기되어 동작하는 동작 주파수를 f로 표시하 면, 부하전류는 DC 전원에 흐르는 평균 전류는 같게 되므로, Co ≫ C1, Co ≫ C41 ~ C44 이면, 평균 전류 Is 는 다음과 같이 나타낼 수 있다.In this case, if the operating frequency at which the switching elements Q61 and Q62 operate synchronously is expressed as f, the load current is equal to the average current flowing in the DC power supply. Therefore, if Co''C1, Co''C41 to C44, the average current Is is It can be expressed as
여기서, C41, C42, C43, C44를 C2라고 놓으면, Ca = C2*C1/(C2 + 2C1)이고, Ro는 램프가 고주파로 점등시의 램프의 등가 저항을 나타낸다. Here, if C41, C42, C43, and C44 are set to C2, Ca = C2 * C1 / (C2 + 2C1), and Ro represents the equivalent resistance of the lamp when the lamp is turned on at high frequency.
이때, 인터터의 동작 주파수 f는 다음과 같이 나타낼 수 있다.At this time, the operating frequency f of the inter may be expressed as follows.
또한, w0는 다음과 같이 나타낼 수 있다.In addition, w 0 can be represented as follows.
따라서, [수학식 2] 및 [수학식 5]로부터 전류 Is는 다음과 같이 나타낼 수 있다.Therefore, the current Is from
여기서, Z는 다음과 같이 나타낼 수 있다.Here, Z can be represented as follows.
[수학식 3]에 의해 Co 》C1 의 경우, 공진 주파수 f의 기본 영역은 Ca의 값에 의해 결정된다. 따라서, LED 형광램프(140)가 연결되면 다음과 같이 동작하게 된다.In the case of Co >> C1 by Equation 3, the basic region of the resonance frequency f is determined by the value of Ca. Therefore, when the
스위칭 소자 Q61이 온(ON) 상태가 되어, (A) 점의 전위가 Vs가 되면, 공진 전류는 인덕터 L0 - D44 - C41 - C1 - C43 - D46 - 2Co 의 경로로 흐르게 된다. 스위칭 소자 Q62가 온상태가 되면 (A) 점이 접지전위가 되고 반대로 전류가 흐르게 된다.When the switching element Q61 is turned ON and the potential at the point (A) becomes Vs, the resonant current flows in the path of the inductors L0-D44-C41-C1-C43-D46-2Co. When switching element Q62 is turned on, the point (A) becomes the ground potential and the current flows in reverse.
범용성을 위하여 LED 형광램프(140)는 대칭성을 가져야 하므로, LED 형광램프(140) 연결핀에 따라 극성을 가져서는 안되기 때문에 LED 형광램프(140) 내부의 커패시터 C41 내지 C44 를 같은 값인 C2로 놓으면, C41 - C1 - C43 의 직렬로 이루 어진 복합 캐피시터 Ca 값은 다음과 같이 나타낼 수 있다.Since the
따라서, C2 ≪ C1의 경우, C의 값은 C ≒ C2와 같이 나타낼 수 있고, [수학식 7] 및 [수학식 8]에 의해 Z 값은 커지게 되며, 그 만큼 LED 형광램프(140)에 흐르는 전류는 감소하게 되어, 전류를 제어할 수 있게 된다. 이에 따라, 하프브릿지 방식의 형광등 안정기에 본 발명에 따른 LED 형광램프를 회로 변경없이 장착하여 사용할 수 있다.Therefore, in the case of C2 < C1, the value of C can be expressed as C ≒ C2, and the Z value is increased by the following
도 8은 본 발명의 일실시예에 따른 LED 형광램프를 인스턴트 스타터(Instant Start) 방식의 전자식 형광등용 안정기에 사용한 경우 회로 구성을 나타낸 도면이다. 도 8을 참조하면, 인스턴트 스타터(Instant Start) 방식의 전자식 형광등용 안정기는, 트랜스포머 T1, T2와 커패시터 C1으로 구성되는 회로의 자체 발진동작에 의하여, 스위칭 소자의 Q71, Q72가 스위칭 동작을 지속토록 하고, 스위칭점 (A)의 출력을 AC적으로는 쇼트 상태이며 DC적으로는 1/2 Vcc인 직렬로 연결된 커패시터 Co의 중점인 (B)점에, 트랜스포머 T2의 1차 권선 T2-1으로 연결하여, 트랜스포머 T2의 2차 권선 T2-2에 유기되는 고전압으로 형광램프를 초기 방전시키고, 일단 방전이 이루어진 후에는 램프부하와 직렬로 연결된 커패시터 C1에 의해 안정화 램프 전류를 제어하는 방식이다. 8 is a circuit diagram illustrating a circuit configuration when an LED fluorescent lamp according to an embodiment of the present invention is used for an electronic fluorescent ballast of an instant start method. Referring to FIG. 8, the instant start type electronic fluorescent ballast is maintained by Q71 and Q72 of the switching element by the self-oscillation operation of a circuit composed of transformers T1, T2 and capacitor C1. The output of the switching point (A) is shorted to AC and (B) is the midpoint of the series-connected capacitor Co which is 1/2 Vcc DC to the primary winding T2-1 of transformer T2. In this connection, the fluorescent lamp is initially discharged with a high voltage induced in the secondary winding T2-2 of the transformer T2, and once discharged, the stabilizing lamp current is controlled by the capacitor C1 connected in series with the lamp load.
이 방식의 형광등 안정기를 사용했을 경우, 기본 동작을 살펴보면, 트랜스포 머 T2는 자체 발진에 의하여 2차 권선 T2-2에 고주파의 AC 전압을 유기시키며 (D) 점을 기준으로 (C) 점이 (+) 전위인 경우, (C)점 - C1 - D43 - D41 - LED 어레이(14) - D42 - D45 - (D)점의 경로로 전류가 흐르고, (C) 점이 (-) 구간이 되는 구간에서는 (D)점 - D48- D41 - LED 어레이(14) - D42 - D47- C1 - (C) 점으로 전류가 흐르게 된다. 이외에도 (D)점 - C43 - D47 - C1 - (C) 점, (D)점 - D48 - C41 - C1 -(C) 점의 전류 패스가 형성될 수도 있다. In the case of using a fluorescent ballast of this type, the basic operation is shown. Transformer T2 induces an AC voltage of high frequency to secondary winding T2-2 by self oscillation. +) In the case of potential, in the section where (C)-C1-D43-D41-LED array 14-D42-D45-(D) the current flows, and (C) the point becomes (-) Current flows to point (D)-D48-D41-LED array 14-D42-D47-C1-(C). In addition, a current path may be formed at points (D)-C43-D47-C1-(C) and (D)-D48-C41-C1-(C).
따라서, LED 어레이(10)에 흐르는 전류값은 안정기의 전류제어 커패시터 C1의 1/jwC1에 의해 제어된다Thus, the current value flowing in the
도 9는 본 발명의 일실시예에 따른 LED 형광램프를 소프트 스타터 방식의 전자식 형광등용 안정기에 사용한 경우 회로 구성을 나타낸 도면이다. 이 방식의 전자식 형광등용 안정기는 스위칭 소자 Q81, Q82의 스위칭점인 (A)점에 인덕터 T3와 커패시터 C1으로 구성된 직렬 공진 회로를 접속하고, 공진 커패시터 C1의 양단에 1개 또는 복수의 램프를 연결하는 구성으로 되어 있으며, 기본동작은 도 7에서 설명한 회로 구성과 유사하다. 단, 이 방식에 있어서, 형광램프 수명의 극대화를 위하여, 공진용 트랜스에 T3 2차 예열권선 T3-a, T3-b를 감아 램프 초기 점등시에 이 예열권선에서 발생하는 2차 전압으로 형광램프의 필라멘트를 충분히 예열 시킨 후, 고전압을 램프에 인가하는 방식으로, 점등시 램프 필라멘트의 옥사이드 비산을 최소화함으로써 램프 수명을 극대화 시키고자 하는 것이다.9 is a circuit diagram illustrating a circuit configuration when an LED fluorescent lamp according to an embodiment of the present invention is used in an electronic fluorescent ballast of a soft starter method. The ballast for electronic fluorescent lamps of this type connects a series resonant circuit composed of an inductor T3 and a capacitor C1 to the switching point (A) of switching elements Q81 and Q82, and connects one or more lamps to both ends of the resonant capacitor C1. The basic operation is similar to the circuit configuration described with reference to FIG. In this method, however, in order to maximize the life of the fluorescent lamp, T3 secondary preheating windings T3-a and T3-b are wound around the resonant transformer, and the fluorescent lamp is generated by the secondary voltage generated in the preheating winding when the lamp is initially turned on. After sufficiently preheating the filament, by applying a high voltage to the lamp, it is to maximize the lamp life by minimizing the oxide scattering of the lamp filament during lighting.
이 방식을 사용한 경우, 스위칭 소자 Q81, Q82의 스위칭 주파수를 인덕터 T3의 인덕턴스값 L1과 커패시터 C1의 직렬공진 주파수에 일치시켜면, 도 7에서 설명 한 바와 같이, f는 Co≫ C1 일 경우, Co를 무시하면 다음과 같이 된다. In this case, if the switching frequency of the switching elements Q81 and Q82 is matched with the inductance value L1 of the inductor T3 and the series resonant frequency of the capacitor C1, as shown in FIG. 7, when f is Co''C1, Co is If you ignore, you get
커패시터 C1의 양단에는 주파수 f의 AC 전압이 유기되게 된다. 동작 중에서는 인덕터 T3에 커플링되어 있는 필라멘트 가열용 권선 T3-a에 흐르는 전류는 도트 극성쪽이 (+)주기에는 Ca - D43 - C42의 경로로 전류가 흐르게 되며, (-)주기에서 D44 - C41- Ca의 경로로 흐르게 된다. 권선 T3-b에 흐르는 전류는 (+) 주기에는 C43 - D45 - Cb의 경로로 흐르고, (-) 주기에는 Cb- C43- D46 의 경로로 흐르며, 이때의 전류를 제어하는 커패시터의 값은 C41, C42, C43, C44 값을 동일하게 C2라 놓으면 An AC voltage of frequency f is induced across the capacitor C1. In operation, the current flowing through the filament heating winding T3-a coupled to the inductor T3 flows in the path of Ca-D43-C42 at the positive polarity period, and at D44-in the negative period. It flows through the path of C41-Ca. The current flowing in the winding T3-b flows in the path of C43-D45-Cb in the positive period and in the path of Cb-C43-D46 in the negative period, and the value of the capacitor controlling the current is C41, If we put the values C42, C43, and C44 equal to C2,
이 되며, 실제 Ca 》C2 이므로, 권선 T3-a, T3-b에 흐르는 전류는 C41 내지 C44값인 C2에 의해 결정되며, 이 커패시터 값은 수천 피코 파라드 정도 이하의 아주 작은 값이고, 이 또한 권선 T3-a, T3-b에 유기되는 전압은 수 볼트 정도의 낮은 전압이므로 인덕터 T3-a, T3-b에 의해 흐르는 전류는 거의 무시할 수 있다.Since the current Ca >> C2, the current flowing in the windings T3-a, T3-b is determined by C2, which is the value of C41 to C44, and this capacitor value is a very small value of several thousand picoparades or less. Since the voltage induced by T3-a and T3-b is as low as a few volts, the current flowing through the inductors T3-a and T3-b can be almost ignored.
LDE 형광램프(100)에 흐르는 주전류는 (B) 점의 전위가 (C)점 대비 (+) 주기에서는 (B) 점 - D44 - D41 - LED어레이(14) - D42 - D46 의 경로로 전류가 흐르게 되며, (-) 주기에는 그 반대로 (C)점 - D49 - D41 - LED 어레이(14) - D42 - D50 - (B) 점의 경로로 전류가 흐르게 된다.The main current flowing through the LDE fluorescent lamp 100 is that the potential of the point (B) is (B) in the positive period compared to the point (C) (B)-D44-D41-LED array (14)-D42-D46 In the negative period, current flows in the path of the point (C)-D49-D41-LED array 14-D42-D50-(B).
도 10은 본 발명의 일실시예에 따른 LED 형광램프를 스타터 램프 방식의 쵸크식 안정기에 사용한 경우 회로 구성을 나타낸 도면이다.10 is a circuit diagram illustrating a circuit configuration when an LED fluorescent lamp according to an embodiment of the present invention is used in a choke type ballast of a starter lamp type.
도 10을 참조하면, 입력전압의 (+) 주기에서는 스타터 램프 S(200)은 오픈된 상태와 같으므로, 인턱터 L - D44 - D41 - LED 어레이(10)- D42 - D46을 통해 전류가 흐르게 되며, 이때의 전류는 인덕터 L의 임피던스 jwL에 의해 제어된다. Referring to FIG. 10, in the positive period of the input voltage, since the
또한, (-) 주기에서는 D49 - D41 - LED 어레이(14) - D42- D50- 인덕터 L의 경로로 전류가 흐르며, 이때 흐르는 전류는 입력전원 주파수 f의 2배인 2f의 주파수를 가진 맥류의 형태를 나타낸다. 따라서, 상용주파수 f로 LED 형광램프(140)를 구동할때 발생할 수 있는 플리커링(flickering) 현상을 현저히 감소시킬 수 있다.In the negative period, a current flows in the path of the D49-D41-LED array 14-D42-D50-inductor L, and the current flows in the form of a pulse with a frequency of 2f, which is twice the frequency of the input power supply f. Indicates. Therefore, flickering, which may occur when driving the
도 11은 본 발명의 일실시예에 따른 LED 형광램프를 철심형 레피트 스타터(Rapid start) 방식의 형광등용 안정기에 사용한 경우 회로 구성을 나타낸 도면이다. FIG. 11 is a circuit diagram illustrating a circuit configuration when an LED fluorescent lamp according to an embodiment of the present invention is used for a fluorescent ballast of an iron core type rapid starter.
도 11을 참조하면, 쵸크 권선의 (A)쪽에 (+) 전압이 걸릴 경우, 형광등의 필라멘트를 예열시키기 위한 쵸크의 권선 n1과 n2에 걸리는 전압을 각각 Vn1과 Vn2 라고 하면, 권선 n1에서 들여다본 부하는 전원의 (+) 주기에서 다이오드 D43은 쇼트되었다고 볼 수 있으므로, 커패시터 C42가 되고, 반대로 전원의 (-) 주기에서도 다이오드 D44는 쇼트되었다고 볼 수 있으므로 커패시터 C41이 된다. 권선 n2의 경우도 마찬가지로, (B) 점이 (+) 전압의 주기에서는 커패시터 C44, 그리고 (-) 전압 의 주기서는 커패시터 C43이 Vn2의 부하로 보이게 된다.Referring to FIG. 11, when the voltage (+) is applied to the (A) side of the choke winding, the voltages applied to the winding n1 and n2 of the choke for preheating the filament of the fluorescent lamp are referred to as the winding n1, respectively. The load is a capacitor C42 because the diode D43 is shorted in the positive period of the power supply, and the capacitor C41 is also seen as the diode D44 is shorted in the negative period of the power supply. Similarly for winding n2, point (B) shows capacitor C44 in the period of positive voltage and capacitor C43 shows the load of Vn2 in period of negative voltage.
LED 형광램프는 어느 한쪽의 소켓쪽에 극성을 가져서는 안되고, 또 대칭성을 가져야 하므로, 이를 위하여 커패시터 C41, C42, C43, C44의 값은 별도의 목적이 없는 한 같은 값으로 설계하여, 이 값을 C2로 놓으면 이 커패시터 C2는 수천 pF 이하의 상대적으로 작은 용량값을 가지게 설계되므로 50 ~60 Hz 정도의 주파수에서는 이 커패시터의 임피던스 용량값 1/jwC1은 아주 큰 값을 지니게 되므로 이를 통해 흐르는 전류는 거의 무시할 수 있다. LED fluorescent lamps should not have polarity on either side of the socket and should be symmetrical. For this purpose, the values of capacitors C41, C42, C43, and C44 are designed to be the same unless there is a separate purpose. When placed, this capacitor C2 is designed to have a relatively small capacitance value of several thousand pF or less, so at a frequency of 50 to 60 Hz, the impedance capacitance value of 1 / jwC1 of this capacitor is very large so that the current flowing through it is almost negligible. have.
LED 형광램프에 흐르는 주전류의 경로를 보게되면, 입력전원 전압을 Vo라 놓으면, If you see the path of the main current flowing in the LED fluorescent lamp, if you set the input power voltage to Vo,
와 같이 되며, Vo는 형광램프의 초기 방전을 유도할만큼 충분한 초기 방전 개시 전압 이상이 된다. LED 어레이(14)에 흐르는 전류를 보게 되면, (B) 점을 기준으로 하여 (A) 점이 (+) 주기의 구간에서는 (A)점 - D44 - D41 - LED 어레이(14) - D42 - D46 - (B) 점의 경로로 전류가 흐르게 되며, (-) 주기에서 (B)점 - D49 - D41 - LED 어레이(14) - D42 - D50 -(A) 점의 경로로 전류가 흐르게 된다.Vo is equal to or more than the initial discharge start voltage sufficient to induce the initial discharge of the fluorescent lamp. When looking at the current flowing in the
이 경우에도, 도 10의 스타터 방식의 쵸크 안정기와 마찬가지로, LED 형광램프(100)를 통해 흐르는 전류는 입력 전원주파수 f의 2배인 2f의 주파수를 가진 맥류 형태를 지닌다. 따라서, 50/60 Hz의 상용 주파수로 f로 LED 형광램프을 구동할 때 생기는 플리커 현상을 현격히 줄일 수 있는 장점이 있다.Also in this case, like the choke ballast of the starter method of FIG. 10, the current flowing through the LED fluorescent lamp 100 has a pulse current form having a frequency of 2f, which is twice the input power frequency f. Therefore, there is an advantage that can significantly reduce the flicker phenomenon when driving the LED fluorescent lamp at f at a commercial frequency of 50/60 Hz.
이와 같이 본 발명에 따른 LED 형광램프는 일반적으로 사용되고 있는 전자식 안정기에 회로 변경없이 바로 장착하여 사용할 수 있다. 또한, 본 발명에 따른 LED 형광램프는, 상기한 바와 같이 설명된 실시예들의 구성과 방법이 한정되게 적용될 수 있는 것이 아니라, 상기 실시예들은 다양한 변형이 이루어질 수 있도록 각 실시예들의 전부 또는 일부가 선택적으로 조합되어 구성될 수도 있다.As described above, the LED fluorescent lamp according to the present invention can be directly mounted and used without changing a circuit in an electronic ballast which is generally used. In addition, the LED fluorescent lamp according to the present invention is not limited to the configuration and method of the embodiments described as described above, the embodiments are all or part of each embodiment so that various modifications can be made It may alternatively be configured in combination.
또한, 이상에서는 본 발명의 바람직한 실시예에 대하여 도시하고 설명하였지만, 본 발명은 상술한 특정의 실시예에 한정되지 아니하며, 청구범위에서 청구하는 본 발명의 요지를 벗어남이 없이 당해 발명이 속하는 기술분야에서 통상의 지식을 가진자에 의해 다양한 변형실시가 가능한 것은 물론이고, 이러한 변형실시들은 본 발명의 기술적 사상이나 전망으로부터 개별적으로 이해되어져서는 안될 것이다.In addition, although the preferred embodiment of the present invention has been shown and described above, the present invention is not limited to the specific embodiments described above, but the technical field to which the invention belongs without departing from the spirit of the invention claimed in the claims. Of course, various modifications can be made by those skilled in the art, and these modifications should not be individually understood from the technical spirit or the prospect of the present invention.
도 1은 본 발명의 제1 실시예에 따른 LED 형광램프의 회로도, 1 is a circuit diagram of an LED fluorescent lamp according to a first embodiment of the present invention,
도 2는 도 1의 LED 어레이의 구조를 나타낸 도면, 2 is a view showing the structure of the LED array of FIG.
도 3은 본 발명의 제2 실시예에 따른 LED 형광램프의 회로도,3 is a circuit diagram of an LED fluorescent lamp according to a second embodiment of the present invention;
도 4는 본 발명의 제3 실시예에 따른 LED 형광램프의 회로도,4 is a circuit diagram of an LED fluorescent lamp according to a third embodiment of the present invention;
도 5는 본 발명의 제4 실시예에 따른 LED 형광램프의 회로도,5 is a circuit diagram of an LED fluorescent lamp according to a fourth embodiment of the present invention;
도 6은 본 발명의 제5 실시예에 따른 LED 형광램프의 회로도,6 is a circuit diagram of an LED fluorescent lamp according to a fifth embodiment of the present invention;
도 7은 본 발명의 일실시예에 따른 LED 형광램프를 하프브릿지 방식의 형광등용 안정기에 사용한 경우 회로 구성을 나타낸 도면,7 is a circuit diagram illustrating a circuit configuration when an LED fluorescent lamp according to an embodiment of the present invention is used in a half-bridge type fluorescent ballast.
도 8은 본 발명의 일실시예에 따른 LED 형광램프를 인스턴트 스타터 방식의 전자식 형광등용 안정기에 사용한 경우 회로 구성을 나타낸 도면,8 is a circuit diagram illustrating a circuit configuration when an LED fluorescent lamp according to an embodiment of the present invention is used in an electronic fluorescent lamp ballast of an instant starter type;
도 9는 본 발명의 일실시예에 따른 LED 형광램프를 소프트 스타터 방식의 전자식 형광등용 안정기에 사용한 경우 회로 구성을 나타낸 도면,9 is a circuit diagram illustrating a circuit configuration when an LED fluorescent lamp according to an embodiment of the present invention is used in a soft starter type electronic fluorescent ballast.
도 10은 본 발명의 일실시예에 따른 LED 형광램프를 스타터 램프를 사용한 쵸크식 안정기에 사용한 경우 회로 구성을 나타낸 도면, 그리고10 is a view showing a circuit configuration when an LED fluorescent lamp according to an embodiment of the present invention is used in a choke type ballast using a starter lamp, and
도 11은 본 발명의 일실시예에 따른 LED 형광램프를 철심형 레피트 스타터 방식의 형광등용 안정기에 사용한 경우 회로 구성을 나타낸 도면이다. 11 is a circuit diagram illustrating a circuit configuration when an LED fluorescent lamp according to an embodiment of the present invention is used in a fluorescent ballast of an iron core type starter method.
* 도면의 주요 부분에 대한 부호의 설명 *Explanation of symbols on the main parts of the drawings
10 : LED 어레이 110 : LED 형광램프 10: LED array 110: LED fluorescent lamp
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