KR20110007673A

KR20110007673A - 엘이디 조명등용 안정기

Info

Publication number: KR20110007673A
Application number: KR1020090065224A
Authority: KR
Inventors: 이효상
Original assignee: 이효상
Priority date: 2009-07-17
Filing date: 2009-07-17
Publication date: 2011-01-25

Abstract

본 발명은 LED 조명등을 점등하기 위한 전원 방식을 SMPS 방식을 채택하지 않고 위상제어 방식의 컨버터와 선형방식의 전류제한 회로방식을 구성하여 LED 조명등의 수명을 연장하고, 제품의 가격을 떨어뜨리고, 부피를 축소시켜 소형화를 구현할 수 있는 엘이디 조명등용 안정기를 제시한다.

위상제어, 컨버터, 가변저항, 전력제어부, 브릿지다이오드, 전류제한회로

Description

엘이디 조명등용 안정기{ARRANGEMENTS FOR LED LAMP}

본 발명은 엘이디 조명등용 안정기에 관한 것으로서, 더욱 상세하게는 위상제어 방식의 컨버터를 채택함으로써 LED 조명등용 안정기의 제조비용을 낮추고, 안정기의 수명을 연장시킬 수 있으며, 또한 LED 조명등의 크기를 최소화하여 제품의 소형화를 구현할 수 있는 엘이디 조명등용 안정기에 관한 것이다.

일반적으로, 야간 또는 실내에서 광을 제공하거나 물체를 조명하기 위해 다양한 종류의 조명등이 이용되고 있다. 이러한 조명등은 전원을 공급받아 전기에너지를 광에너지로 변환시켜 광을 제공하거나 물체를 조사하는 것으로서, 대체로 백열전구 또는 형광등을 사용하는 것이 일반적이다.

그러나 백열전구는 빛보다는 열이 더 많이 발생되어 저렴하게 제작될 수 있음에도 사용이 지양되고 있으며, 이러한 단점을 개선하여 등장한 것이 형광등인데, 이는 비록 전구보다 전기에너지를 빛에너지로 전환하는 비율이 높아서 에너지 절약이라는 장점을 가지지만 점등에 소요되는 시간이 길고 그 수명이 짧다는 한계로 새 로운 매체를 요구하는 실정이었다.

이에 부응하고자 개발된 것이 엘이디(light emitting diode: 이하 "LED"라 함)로서, 비록 아직까지 제작비용은 경제성이 떨어지지만 작은 전력으로 높은 조도를 얻으면서 그 수명도 1회 사용에 특별한 수리 없이도 7년 이상으로 획기적으로 길어서 조명등으로서 선호되고 있다. 이와 같이 LED를 이용한 조명등은 조명기구의 수명을 연장시키고 에너지 효율을 대폭 향상시킬 뿐만 아니라 소비전력을 백열구에 비해 80% 이상, 형광등에 비해서는 50% 이상을 절감할 수 있어서 이용가치가 상당히 크다고 하겠다.

한편, 상기한 바와 같은 LED 조명등은 일반 전구와 같이 220V의 교류 전원을 사용하지 않고 직류 전원을 사용하기 때문에 220V의 상용 전원을 직류로 정류하고, 정류된 직류 전압을 점등에 요구되는 크기의 직류 전압으로 변환하기 위하여 별도의 전원장치인 스위칭 모드 파워 서플라이(switching mode power supply: 이하 "SMPS"라 함)가 필요하게 된다.

이러한 SMPS는 이미 널리 공지된 기술이기 때문에 상세한 설명은 생략하기로 하며, 부가적으로 상기 LED 조명등용 안정기에 사용되는 SMPS의 기술적 구성은 대한민국 등록특허공보 등록번호 제10-0457878호(발명의 명칭: LED 램프용 안정기 회로)에 상세히 기술되어 있다.

그러나 상기와 같은 SMPS 전원 방식은 복수개의 변압기와 콘덴서 및 저항 등이 매우 복잡하게 실장되어 회로를 구성함으로써 제조 단가가 높아짐은 물론 전기적인 피로 하중에 의해 변압기 또는 콘덴서의 내구성이 저하되어 빈번한 유지보수 가 요구되는 단점이 있었다. 뿐만 아니라 상기 회로가 복잡하게 구성됨으로써 전원 인가에 따라 LED의 반응 속도가 저감되는 문제가 있었다.

또한, 종래의 SMPS 전원 방식은 수명이 2~3년 정도로 짧기 때문에 제품의 단가가 높을 뿐만 아니라 LED의 수명이 끝나기 전에 SMPS의 수명이 먼저 끝나기 때문에 LED 조명등을 교체해야만 하고, 이는 소비자로 하여금 경제적인 부담감을 가중시키는 문제점이 있었다.

특히, 종래의 쵸크 코일을 이용한 PWM 전원 방식은 외부로부터 공급되는 AC 전압(예를 들어, 220V)을 정류하여 직류 300V를 그대로 LED 조명등으로 공급하기 때문에 LED의 피로도를 높여 수명을 단축시키는 문제점이 있었다.

<종래기술의 문헌정보>

[문헌 1] 등록특허공보 등록번호 제10-0457878호(발명의 명칭: LED 램프용 안정기 회로, 공고일자: 2004. 11. 18.)

본 발명은 위상제어 방식의 컨버터를 사용하여 LED 조명등의 제조원가를 낮추고, 수명을 연장시키고, LED 조명등의 크기를 최소화하여 제품의 소형화를 구현할 수 있는 엘이디 조명등용 안정기를 제공하는데 그 목적이 있다.

본 발명의 다른 목적은 SMPS 안정기에서 발생하는 각종 전자기파의 발생을 최소화할 수 있는 엘이디 조명등용 안정기를 제공함에 있다.

본 발명은 AC 전원을 DC 전원으로 변환시키고 상기 교류 전력량을 임의대로 가변시킬 수 있는 전력 제어부를 포함하는 위상제어 방식의 컨버터와, 상기 DC 전력을 LED 조명등에 공급하기 위한 선형방식 또는 PWM 방식의 전류제한회로를 포함하여 구성하는 것을 특징으로 한다.

본 발명은 SMPS 전원 방식을 채택하지 않고 위상제어 방식의 컨버터를 사용함으로써 LED 조명등의 제조원가를 낮추고, LED의 수명이 끝날 때까지 LED 조명등을 사용할 수 있는 장점이 있다. 뿐만 아니라 LED 조명등의 크기를 최소화하여 제품의 소형화를 구현할 수 있고, 전자기파의 발생을 억제할 수 있는 장점이 있다.

또한, 본 발명은 위상제어 방식의 컨버터의 사용으로 인해 LED 조명등의 종 류와 갯수(예를 들어, 0W~40W의 범위 내에서 점등하는 다양한 종류의 LED 조명등)에 관계없이 임의대로 사용할 수 있으며, 뿐만 아니라 회로 구성의 단순화로 인해 소비전력을 최소화하고, LED의 반응속도를 높일 수 있는 효과가 있다.

이하 본 발명의 실시 예를 첨부된 도면을 참조하여 설명하면 다음과 같다. 후술 될 상세한 설명에서는 상술한 기술적 과제를 이루기 위해 본 발명에 있어 대표적인 실시 예를 제시할 것이다. 그리고 본 발명으로 제시될 수 있는 다른 실시 예들은 본 발명의 구성에서 설명으로 대체한다.

본 발명에서는 LED 조명등을 점등하기 위한 전원 방식을 SMPS 방식을 채택하지 않고 위상제어 방식의 컨버터와 선형방식 또는 PWM 방식의 전류제한회로를 구성하여 LED 조명등의 수명을 연장하고, 또한 제품의 가격을 떨어뜨리면서 LED 조명등의 부피를 축소시켜 소형화를 구현할 수 있는 엘이디 조명등용 안정기를 구현하고자 한다.

부가적으로, 본 발명은 가변저항의 저항값을 임의대로 설정할 수 있도록 하여 LED 조명등의 종류와 설치 개수에 관계없이 한 개의 위상제어 방식의 컨버터만으로 다양한 종류의 LED 조명등을 설치하거나 복수의 LED 조명등을 설치하여 사용할 수 있으며, 또한 LED 조명등의 점등 밝기를 임의대로 조절할 수 있는 엘이디 조명등용 안정기를 제시한다.

도 1은 본 발명의 바람직한 일 실시 예에 따른 엘이디 조명등용 안정기의 구 성을 보여주고 있는 도면이다. 본 발명의 안정기는 AC 전원을 DC 전원으로 변환시키고 상기 교류 전력량을 임의대로 가변시킬 수 있는 전력제어부(10)를 포함하는 위상제어 방식의 컨버터(A)와, 상기 DC 전력을 LED 조명등(26)에 공급하기 위한 선형방식 또는 PWM 방식의 전류제한회로(B)로 구성된다. 상기 위상제어방식의 컨버터(A)는 가변저항(12)을 포함하는 전력 제어부(10)와 노이즈 필터(16)로 구성되고, 상기 전류제한회로(B)는 제너다이오드(22)와 트랜지스터(24)로 구성된다. 또한 본 발명은 브릿지 다이오드(18)와 캐퍼시터(2)를 구성하고, 통상의 LED 조명등(26)과 연결된 전류 검출부(C)를 포함한다. 이때 상기 LED 조명등(26)은 한 개 또는 복수개로 구성된다.

상기 도 1을 참조하면, 퓨즈(14)는 입력되는 교류 전원의 과전류를 차단하여 구동회로를 보호하며, 노이즈 필터(16)는 AC 선로를 통해 입력되는 노이즈를 차단한다. 전력 제어부(10)는 SMPS의 전원방식을 대신하여 출력되는 교류 전력을 임의대로 조절하고 전원을 안정화시키는 위상 제어부로서, AC 전원을 가변시키기 위한 가변저항(12)을 포함한다. 상기 가변저항(12)은 저항값을 가변시켜 출력되는 전류량을 임의대로 조절하는 것으로서, 예를 들어 0~100Ω 범위 내에서 저항값을 임의대로 가변시켜 LED 조명등(26)으로 공급되는 전원을 자유롭게 제어하여 LED 조명등(26)의 종류가 설치 갯수에 관계없이 사용할 수 있도록 하고 또한 LED 조명등(26)의 점등 밝기를 임의대로 조절할 수 있다. 즉, 상기 가변저항(12)의 저항값을 0~100Ω 범위 내에서 조절하게 되면 220V에서부터 0V에 이르기까지 다양한 전압량을 LED 조명등(26)으로 공급하게 되고, 이로 인해 0~40W 범위 내의 다양한 LED 조명등(26)을 선택적으로 사용할 수 있게 된다. 이때 상기 가변저항(12)의 저항값을 조절함으로써 LED 조명등(26)의 점등 밝기도 임의대로 조절할 수 있다.

브릿지 다이오드(18)는 다이오드 4개를 브릿지 모양으로 제작시킨 것으로, 상기 가변저항(12)의 설정된 저항값에 해당하는 교류 전원을 전파 정류하여 직류로 변환시킨다. 캐퍼시티(20)는 상기 브릿지 다이오드(18)를 통과한 전원을 평활하여 직류화로 출력하며, 제너다이오드(22)는 상기 브릿지 다이오드(18)에 의해 정류된 직류 전압을 분압시켜 기준 전압으로 만들어 트랜지스터(24)에 인가한다. 상기 트랜지스터(24)는 기준 전압용 저항과 제너다이오드(22)에 의해 전압이 기준 전압에 인가되어 입력 전압이 변동되더라도 전류를 일정하게 유지하도록 액티브 영역으로 동작한다. LED 조명등(26)은 복수의 LED로 이루어져 있으며, 통상 0W~40W 범위 내에서 작동하는 다양한 종류의 LED 조명등이 사용된다.

이하, 상기한 바와 같이 구성된 본 발명의 엘이디 조명등용 안정기의 동작 상태를 도 1을 참조하여 구체적으로 설명하면 다음과 같다.

상기 도 1에 도시한 바와 같이, 정현파 교류 전력(예를 들어, 220V)이 위상제어 방식의 컨버터(A)로 공급되면, 전력 제어부(10)는 설정된 저항값에 해당하는 교류 전력을 트라이 악이나 SCR 등으로 위상을 제어한 후, 원하는 전압의 파형을 얻은 다음, 브릿지 다이오드(18)에 의해 교류 전압을 직류 전압으로 변환시킨다.

이후, 전류제한회로(B)의 소자인 제너다이오드(22)와 트랜지스터(24)에 의해 일정한 전압을 LED 조명등(26)에 공급하므로서 상기 LED 조명등(26)은 점등되어진다. 이때 전류 검출용 저항(C)에서 발생하는 전압을 피드백 받아서 전류제어용 소 자를 제어하여 전류를 제한할 수 있다.

도 1은 본 발명의 바람직한 일 실시 예에 따른 엘이디(LED) 조명등용 안정기의 구성을 보여주고 있는 도면.

<도면의 주요부분에 대한 부호의 설명>

10: 전력 제어부 12: 가변저항

14: 퓨즈 16: 노이즈 필터

18:브릿지 다이오드 20: 캐퍼시터

22: 제너다이오드 24: 트랜지스터

26: LED 조명등

A: 위상제어 방식의 컨버터

B: 선형방식의 전류제한회로

Claims

엘이디 조명등용 안정기에 있어서,

AC 전원을 DC 전원으로 변환시키고 상기 교류 전력량을 임의대로 가변시킬 수 있는 전력 제어부(10)를 포함하는 위상제어 방식의 컨버터(A)를 포함하여 구성하는 것을 특징으로 하는 엘이디 조명등용 안정기.
제1항에 있어서,

DC 전력을 LED 조명등(26)에 공급하기 위한 전류제한회로(B)를 더 포함하여 구성하는 것을 특징으로 하는 엘이디 조명등용 안정기.
제1항 또는 제2항에 있어서,

상기 전력 제어부(10)의 설정된 저항값에 해당하는 교류 전원을 전파 정류하여 직류로 변환시키는 브릿지 다이오드(18)와;

상기 브릿지 다이오드(18)를 통과한 전원을 평활하여 직류화로 출력하는 캐퍼시티(20)를 더 포함하여 구성하는 것을 특징으로 하는 엘이디 조명등용 안정기.
제1항 또는 제2항에 있어서,

상기 위상제어 방식의 컨버터(A)는;

AC 선로를 통해 입력되는 노이즈를 차단하는 노이즈 필터(16)와,

저항값을 가변시켜 출력되는 전류량을 임의대로 조절하여 AC 전력량을 가변시키는 가변저항(12)을 포함하는 전력 제어부(10)로 구성됨을 특징으로 하는 엘이디 조명등용 안정기.
제1항 또는 제2항에 있어서,

상기 전류제한회로(B)는;

상기 브릿지 다이오드(18)에 의해 정류된 직류 전압을 분압시켜 기준 전압으로 만드는 제너다이오드(22)와,

상기 기준 전압용 저항과 제너다이오드(22)에 의해 전압이 기준 전압에 인가되어 입력 전압이 변동되더라도 전류를 일정하게 유지하도록 액티브 영역으로 동작하는 트랜지스터(24)로 구성됨을 특징으로 하는 엘이디 조명등용 안정기.
제5항에 있어서,

상기 전류제한회로(B)는 선형 방식 또는 PWM 방식임을 특징으로 하는 엘이디 조명등용 안정기.