KR20100091681A

KR20100091681A - Ｎｔｃ를 이용한 ｌｅｄ조명 제어방법

Info

Publication number: KR20100091681A
Application number: KR1020090010988A
Authority: KR
Inventors: 김태영; 홍영호; 이원균
Original assignee: (주)유진시그날
Priority date: 2009-02-11
Filing date: 2009-02-11
Publication date: 2010-08-19

Abstract

본 발명은 LED(light emitting diode, 이하 LED라 함)를 이용한 가로등이나 보안등 및 전등 등의 각종 조명을 구성함에 있어, 외부 온도변화는 물론, 장시간 조명 점등시 발생되는 온도에 의한 고온현상을 자동 감지하여 온도 변화에 따른 LED조명의 출력을 제어함과 동시에, 고온에 의한 조명의 오류 및 훼손을 방지하여 수명을 연장시킬 수 있으며, 온도변화에 따른 자동 정출력 제어를 통해 조명에 소비되는 전력의 효율을 높일 수 있도록 한 것이다.

본 발명은 LED를 이용한 조명제어 방법에 있어서, 전원이 저항을 통해 공급이 이루어지되, 온도변화에 의해 저항값이 변화되는 NTC가 연결되어 구성되며, 온도변화에 의해 NTC를 통해 변환된 저항값이 연산증폭기를 거쳐 출력부를 통해 LED 점등을 위해 전압이 공급되되, 상기 NTC에 의해 변환된 저항값이 마이컴을 통해 제어된 후, 출력부를 통해 출력되어 LED가 점등되도록 구성된 것이다.

가로등, 조명, 저항, 마이컴, 출력부, LED

Description

ＮＴＣ를 이용한 ＬＥＤ조명 제어방법{LED lighting control method using NTC}

본 발명은 NTC를 이용한 LED 조명 제어방법에 관한 것으로서, 보다 상세하게는 LED(light emitting diode, 이하 LED라 함)를 이용한 가로등이나 보안등 및 전등 등의 각종 조명을 구성함에 있어, 외부 온도변화는 물론, 장시간 조명 점등시 발생되는 온도에 의한 고온현상을 자동 감지하여 온도 변화에 따른 LED조명의 출력을 제어함과 동시에, 고온에 의한 조명의 오류 및 훼손을 방지하여 수명을 연장시킬 수 있으며, 온도변화에 따른 자동 정출력 제어를 통해 조명에 소비되는 전력을 절감할 수 있도록 한 것이다.

본 발명은 NTC를 이용하여 LED 조명을 제어함에 있어, 연산부와 마이컴에 의한 제어부가 구성되므로, 사용자가 조명을 설치하고자 하는 환경에 따른 온도변화에 알맞는 자동 제어범위를 설정할 수 있도록 한 것이다.

일반적으로, 가로등이나 보안등, 전등 등은 백열등이나 형광등을 주로 사용하여왔으나, 최근에는 에너지 소비효율이 높고 사용수명이 긴 LED를 이용한 조명이 사용되고 있다.

현재, 조명으로 사용되는 LED는 적은 전력으로도 고도의 빛을 발광시킬 수 있다는 장점과 사용수명이 길다는 특성으로 인해 다양한 분야에서 조명이나 신호등 등으로 널리 사용되고 있다.

한편, 종래의 LED를 이용한 조명 구동회로는 광세선서를 구성하여 광센서에 의해 LED의 구동전류나 전압을 제어하고 있으나, 이러한 제어회로를 구성하기 위해서는 입력교류를 직류로 변환함으로써, 구동회로의 손실이 크게 되어 역률과 THD(total harmonic distortion) 보상을 위한 별도의 회로를 구성해야하는 단점과, 광센서가 고가이므로 전체적인 조명의 원가가 상승하게 되는 폐단을 안고 있다.

이러한, 종래의 LED 조명에서 발생되는 폐단을 해소하기 위한 방법으로 미국특허 제 5,661,645호에 의해 제안된 바 있으며, 국내 특허 제 345039호(이하, 선발명이라 함)에 의해 "정광출력 발광다이오드 신호등 구동회로"가 등록된 바 있다.

상기 국내 특허 제 345039호에 의한 구동회로는 입력교류 전압을 적정한 크기의 맥류로 변환하는 변압기와 정류기가 구비되고, 저항, 재너다이오드 및 트랜지스터로 구성된 정전류 구동회로에 써미스터를 트랜지스터의 베이스단 또는 에미터단에 구비하여 온도변화에 따라 저항값이 변하도록 하는 구성으로 이루어진다.

상기 선발명에 따른 구성에서는 써미스터에 의해 외부의 온도가 변화하면 써미스터의 저항값이 변하므로 자동으로 LED의 구동전류를 변화하도록 하여 변동폭이 10%이내의 광출력을 내도록 하며, 입력교류를 전과 정류만으로 구동되므로 90%이상의 역률과 40%미만의 THD 요건을 충족시킬 수 있는 장점이 있다.

본 발명은 상기와 같은 종래의 문제점을 해결하기 위한 것으로서, 그 목적은 LED를 이용하여 조명을 구성함에 있어, NTC를 이용하여 조명의 온도변화에 따른 저항값을 조절하여 고온현상에 의한 조명의 조도, 즉 출력을 제어하고, 고온에 의한 조명의 오류 및 훼손을 방지하여 수명을 장구히 할 수 있으며, 온도변화에 따른 자동 출력 제어를 통해 조명에 소비되는 전력의 효율을 높일 수 있음은 물론, NTC를 이용하여 LED 조명을 제어함에 있어, 연산부와 마이컴에 의한 제어부를 구성시켜, 조명을 설치하고자 하는 환경에 따른 온도변화에 알맞는 자동 제어범위를 사용자가 제어 설정할 수 있도록 된 새로운 형태의 NTC를 이용한 LED 조명 제어방법에 관한 것이다.

이와 같은 목적을 달성하기 위하여, 본 발명은 전원공급부로부터 입력된 전류가 변압기에 의해 적정 사용전압으로 변환되고, 저항을 통해 점등을 위해 연결된 LED에 전달되어 발광되도록 구성된 조명제어 방법에 있어서, 전원이 저항을 통해 공급이 이루어지되, 온도변화에 의해 저항값이 변화되는 NTC(Negative Temperature Coefficient)가 연결되어 구성되며, 온도변화에 의해 NTC를 통해 변환된 저항값이 연산증폭기를 거쳐 출력부를 통해 LED 점등을 위해 전압이 공급되되, 상기 NTC에 의해 변환된 저항값이 마이컴을 통해 제어된 후, 출력부를 통해 출력되어 LED가 점등되도록 구성된 특징을 갖는다.

이와 같은 본 발명에서, 상기 NTC는 점등을 위해 회로가 구성되는 PCB의 표면온도 변화와, 외부 온도를 동시에 감지하여 저항값을 변환하게 구성되며, 상기 마이컴에는 사용자가 온도변화에 따른 출력전압 및 조명의 밝기를 임의설정할 수 있도록 데이타가 입력되어 NTC를 통해 변환된 저항값과 비교 연산처리하여 설정된 출력값을 출력부를 통해 LED에 인가시켜 온도변화에 따라 LED에 공급되는 전압을 조절하고 전압에 따른 조도를 설정할 수 있도록 구성된 특징을 갖는다.

이와 같이, 본 발명에 따른 NTC를 이용한 LED 조명 제어방법을 이용함에 따라, 가로등이나 보안등 및 전등 등의 각종 조명을 구성함에 있어, 외부 온도변화는 물론, 장시간 조명 점등시 발생되는 온도에 의한 고온현상을 자동 감지하여 온도 변화에 따른 LED조명의 출력을 제어할 수 있어 효율적이며, 고온에 의한 조명의 오류 및 훼손을 방지하여 수명을 연장시킬 수 있고, 소비되는 전력을 절감할 수 있어 경제적인 효과를 얻을 수 있는 것이다.

본 발명은 NTC를 이용한 LED 조명 제어방법에 의해 사용자가 조명을 설치하고자 하는 환경에 따른 온도변화에 알맞는 자동 제어범위를 설정할 수 있어 사용에 따른 편리함과 효율성을 향상시킬 수 있는 것이다.

이하, 본 발명을 첨부된 도면에 의해 보다 상세하게 설명하면 다음과 같다.

도 1은 본 발명에 따른 NTC를 이용한 LED 조명 제어방법을 나타내는 회로도이고, 도 2는 본 발명에 따른 NTC를 이용한 LED 조명 제어방법을 나타내는 요부 확 대 회로도로서, 전원공급부로부터 입력된 전류가 변압기에 의해 적정 사용전압으로 변환되고, 저항(R)을 통해 점등을 위해 연결된 LED에 전달되어 발광되도록 구성되는 과정에서, 전원이 저항(R)을 통해 공급이 이루어지되, NTC(10)에 의해 온도변화에 의해 인가되는 저항값이 변화되는 것이다.

온도변화에 의해 NTC(10)를 통해 변환된 저항값이 연산증폭기(20)를 거쳐 출력부(PWM, 30)를 통해 LED 점등을 위해 전압이 공급되는바, 상기 NTC(10)에 의해 변환된 저항값이 마이컴(40)을 통해 제어된 후, 출력부(30)를 통해 출력되어 LED가 점등되도록 구성되는 것이다.

이때, 상기 NTC(10)는 점등을 위해 회로가 구성되는 PCB(도면에 표시되지 않음)의 표면온도 변화와, 외부 온도를 동시에 감지하여 출력되는 저항값을 변환하게 구성되며, 상기 마이컴(40)에는 사용자가 온도변화에 따른 출력전압 및 조명의 밝기를 임의설정할 수 있도록 데이타가 입력되어 NTC(10)를 통해 변환된 저항값과 비교 연산처리하여 설정된 출력값을 출력부(30)를 통해 LED에 인가시켜 온도변화에 따라 LED에 공급되는 전압을 조절하고 전압에 따른 조도를 설정할 수 있는 것이다.

상기 NTC(10)는 저항값의 비율에 따라 중간점의 전압이 변하게 되고, 외부온도 변화에 따라 저항값이 변하게 되어 중간점의 전압이 변하게 되는 것이다.

도 3은 본 발명에 따른 NTC를 이용한 LED 조명 제어방법에 의한 출력부의 주기를 나타내는 그래프로서, 출력값이 DUTY 100%일때 조명, 즉, LED의 조도는 100으로 출력되고, DUTY의 폭이 감소하면, 조면의 밝기도 감소하게 되는 것으로, DUTY의 폭이 50%이면 조명의 밝기도 50이 되는 것을 나타내는 것이다.

도 4는 본 발명에 따른 NTC를 이용한 LED 조명 제어방법에 의한 온도와 저항값의 변화를 나타내는 그래프로서, NTC(10)는 온도에 따라 저항값이 변화는 소자로서, 온도가 상승하게 되면, 저항값이 감소하게 되는바, NTC(10)를 PCB에 부착하면 PCB의 온도변화에 의해 NTC(10)의 저항값이 변화게 되는 것이다.

본 발명에서는 조명을 구성하기 위해 통상적으로 사용되는 전기적인 연결구성과 이들에 의한 전기적인 신호방식은 생략하기로 한다.

도 1 내지 도 4에 도시된 바와 같이, 본 발명의 NTC를 이용한 LED 조명 제어방법에서는 전원공급에 의해 LED가 점등됨에 있어, 입력된 전원이 저항(R)을 거치는 과정에서 NTC(10)에 의해 저항값 즉, 온도변화에 따라 변화된 저항값이 연산증폭기(20)에 인가되고, 연산증폭기(20)를 통해 출력부(30)를 거쳐 점등을 위한 전원공급이 이루어지게 되는 것이다.

이 과정에서, 연상증폭기(20)를 통해 공급된 전원은 마이컴(40)을 통해 출력부(30)로 출력되며, 상기 마이컴(40)에는 온도변화에 따른 조명제어를 위한 설정값이 사용자에 의해 임의로 데이터로 설정되어 있으므로, NTC(10)에 의해 변화된 저항값이 마이컴(40)에 설정된 데이터값과 연산 처리되어 사용자가 원하는 출력값이 출력부(30)를 통해 공급되는 것이다.

이때, 상기 출력부(30)는 도 4에 도시된 바와 같이, 출력되는 출력값은 DUTY 100%일때 조명, 즉, LED의 조도는 100으로 출력되고, DUTY의 폭이 감소하면, 조면의 밝기도 감소하게 되는 것으로, DUTY의 폭이 50%이면 조명의 밝기도 50이 되는 것이다.

NTC(10)와 마이컴(40)을 이용하여 온도변화에 따른 자동 제어방법에 대한 실시예를 들면, 조명을 사용함에 있어, 적정한 온도를 100으로 설정하고, 마이컴(40)에는 사용자가 외부 환경이나 원하는 설정값을 적정온도의 20% 범위내에서 온도변화에 따른 출력값을 데이터하여 입력시키게 되면, NTC(10)에서 감지되는 온도변화에 따라, 저항값이 변화되고, 변화된 저항값이 마이컴(40)에 입력되어 연산 처리된 후, 출력부(30)를 통해 LED에 입력되어 원하는 출력값으로 점등이 이루어지게 되는 것이다.

즉, 외부 온도는 물론, LED 점등으로 인해 온도상승에 의한 온도보상이 NTC(10)와 마이컴(40)에 의해 자동으로 이루어지게 되는 것이다.

이와 같이, 본 발명의 NTC를 이용한 LED 조명 제어방법에서는 NTC(10)에 의해 외부 온도변화에 따른 저항값이 자동으로 변화되고, 변화된 저항값이 마이컴(40)에서 연산처리되어 외부 온도 변화에 따른 출력값이 설정되어 자동출력되는 것으로, 외부온도가 상승하면 NTC(10)에 의해 저항값이 감소한 상태로 마이컴(40)에 인가되고, 마이컴(40)에 설정된 데이터값에 의해 연산처리되어 온도상승에 따른 출력 전압이 증가하게됨에 따라, LED를 이용한 조명 사용시 장시간 사용으로 인한 온도상승에 따른 종래의 문제점을 해결할 수 있는 것이다.

도 1은 본 발명에 따른 NTC를 이용한 LED 조명 제어방법을 나타내는 회로도,

도 2는 본 발명에 따른 NTC를 이용한 LED 조명 제어방법을 나타내는 요부 확대 회로도,

도 3은 본 발명에 따른 NTC를 이용한 LED 조명 제어방법에 의한 출력부의 주기를 나타내는 그래프,

도 4는 본 발명에 따른 NTC를 이용한 LED 조명 제어방법에 의한 온도와 저항값의 변화를 나타내는 그래프이다.

<도면의 주요 부분에 대한 설명>

10:NTC 20:연산증폭기

30:출력부 40:마이컴

Claims

전원공급부로부터 입력된 전류가 변압기에 의해 적정 사용전압으로 변환되고, 저항을 통해 점등을 위해 연결된 LED에 전달되어 발광되도록 구성된 조명제어 방법에 있어서, 전원이 저항을 통해 공급이 이루어지되, 온도변화에 의해 저항값이 변화되는 NTC가 연결되어 구성되며, 온도변화에 의해 NTC를 통해 변환된 저항값이 연산증폭기를 거쳐 출력부를 통해 LED 점등을 위해 전압이 공급되되, 상기 NTC에 의해 변환된 저항값이 마이컴을 통해 제어된 후, 출력부를 통해 출력되어 LED가 점등되도록 구성된 것을 특징으로 하는 NTC를 이용한 LED 조명 제어방법.
제 1항에 있어서,

상기 NTC는 점등을 위해 회로가 구성되는 PCB의 표면온도 변화와, 외부 온도를 동시에 감지하여 저항값을 변환하게 구성되며, 상기 마이컴에는 사용자가 온도변화에 따른 출력전압 및 조명의 밝기를 임의설정할 수 있도록 데이타가 입력되어 NTC를 통해 변환된 저항값과 비교 연산처리하여 설정된 출력값을 출력부를 통해 LED에 인가시켜 온도변화에 따라, LED에 공급되는 전압을 조절하고 전압에 따른 조도를 설정할 수 있도록 구성된 것을 특징으로 하는 NTC를 이용한 LED 조명 제어방법.