KR20110035837A

KR20110035837A - Apparatus for dimming light emmiting devices

Info

Publication number: KR20110035837A
Application number: KR1020100060859A
Authority: KR
Inventors: 이윤석; 김도형; 강현구
Original assignee: 서울반도체 주식회사
Priority date: 2009-09-30
Filing date: 2010-06-25
Publication date: 2011-04-06
Also published as: KR101705831B1

Abstract

PURPOSE: A dimmer for a light emitting device is provided to control the effective voltage of alternating current through pulse width modulation control and to efficiently achieve a dimming function about the light emitting device. CONSTITUTION: A rectifier(120) outputs rectifying voltage by rectifying AC power source. A switching unit(130) switches rectifying voltage to the light emitting device according to the switching control signal. A current detector(170) outputs a current detecting signal by detecting the current. A controller(150) outputs a dimming control signal and a switching control signal which control the dimming of the light emitting device.

Description

Dimmer for light emitting devices {APPARATUS FOR DIMMING LIGHT EMMITING DEVICES}

본 발명은 발광 장치를 위한 조광장치에 관한 것으로서, 보다 상세하게는 교류를 정류하고 펄스폭 변조 제어를 통해 고속으로 스위칭하여 입력된 교류의 실효전압을 조절함으로써 발광 장치에 대한 조광 기능을 효과적으로 달성하기 위한 발광 장치를 위한 조광장치에 관한 것이다.BACKGROUND OF THE INVENTION 1. Field of the Invention The present invention relates to a light control apparatus for a light emitting device. More particularly, the present invention relates to rectifying alternating current and switching at high speed through a pulse width modulation control to effectively achieve a dimming function for a light emitting device. A light control apparatus for a light emitting device for the same.

일반적으로, 램프의 조광(dimming) 기능은 램프의 밝기를 제어하여 사용자의 편의에 따라 사용하기 위한 기능으로서 그 사용이 매우 제한적이었다. 그러나, 현재 전기 에너지 사용량의 증가로 인해 에너지 소비 절약이 매우 중요한 문제로 대두되었고, 그에 따라 종래 단순한 사용자의 편의를 위한 선택적인 기능이었던 램프의 조광 기능은 전기 에너지 절약을 위한 필수적인 기능으로 부각되었다. 또한, 그러한 전기 에너지 절약의 필요성에 부합하고, 친환경 조명을 제공하는 LED(Light Emitting Diode)가 각광받고 있다.In general, the dimming function of the lamp is a function for controlling the brightness of the lamp to be used for the convenience of the user, and its use has been very limited. However, due to the current increase in the use of electrical energy, energy consumption saving has emerged as a very important problem, and thus the dimming function of the lamp, which is an optional function for convenience of the conventional simple user, has emerged as an essential function for saving electric energy. In addition, LED (Light Emitting Diode), which meets the need for such electric energy saving and provides eco-friendly lighting, is in the spotlight.

도 1은 일반적인 LED 조광 장치의 구성 블록도이다.1 is a block diagram illustrating a general LED dimming device.

도 1을 참조하면, LED 조광장치는, EMI 필터부(12), AC-DC 컨버터(13), 스위칭부(14),제어 전원공급부(16), PWM(Pulse Width Modulation) 제어부(17), 전류 검출부(18)를 포함한다. AC-DC 컨버터(13)는 교류전원(11)으로부터 인가된 교류 전압을 EMI 필터부(12)를 통해 전달받아 소정 레벨의 직류 전압을 생성한다. 스위칭부(14)는 PWM 제어부(17)의 출력에 따라 온/오프(on/off)되어 직류 전압을 LED(15)에 전달한다. PWM 제어부(17)는 제어 전원 공급부(16) 및 전류 검출부(18)의 출력에 따라 스위칭부(14)의 동작을 제어한다. Referring to FIG. 1, the LED dimmer includes an EMI filter unit 12, an AC-DC converter 13, a switching unit 14, a control power supply unit 16, a pulse width modulation (PWM) control unit 17, And a current detector 18. The AC-DC converter 13 receives an AC voltage applied from the AC power source 11 through the EMI filter unit 12 and generates a DC voltage of a predetermined level. The switching unit 14 is turned on / off according to the output of the PWM control unit 17 to transmit a DC voltage to the LED 15. The PWM control unit 17 controls the operation of the switching unit 14 according to the output of the control power supply unit 16 and the current detection unit 18.

그런데, 현실적으로 교류전원(11)에 따른 교류전압은 상용 교류 계통에서 다양한 형태로 형성되는 부하에 따라 전압 레벨이 약 10~20% 가변된다. 이 경우 교류전원(11)의 교류 전압 변화에 따라 LED(15)로 전달되는 직류 전압 레벨도 변화된다. 그러면, LED(15)가 불규칙적으로 점등되어 플리커(flicker) 현상이 나타나는 문제점이 있다. 또한, LED(15)를 구동하기 위해서는 AD-DC 컨버터(13)를 반드시 사용해야 함에 따라, AC-DC 컨버터(13)에 사용되는 전해 콘덴서와 같은 부품들의 수명이나, 신뢰성이 LED 조광 장치의 수명을 감소시키는 문제점이 있다.However, in practice, the AC voltage according to the AC power source 11 varies in voltage level by about 10 to 20% depending on the load formed in various forms in the commercial AC system. In this case, the DC voltage level transmitted to the LED 15 also changes according to the AC voltage change of the AC power source 11. Then, there is a problem in that the LED 15 is irregularly lit and flicker occurs. In addition, since the AD-DC converter 13 must be used to drive the LED 15, the lifetime of components such as an electrolytic capacitor used in the AC-DC converter 13 and the reliability of the LED dimming device There is a problem to reduce.

따라서, 본 발명이 해결하고자 하는 과제는 상술한 조광장치의 문제점을 해결할 수 있는 개선된 발광 장치를 위한 조광 장치를 제공하는데 있다.Accordingly, an object of the present invention is to provide a dimming device for an improved light emitting device that can solve the problems of the dimming device described above.

본 발명의 일측면에 의하면, 발광 장치에 대한 조광을 수행하는 조광 장치로서, 교류 전원을 공급받아 전파정류하여 정류 전압을 출력하는 정류부; 스위칭 제어 신호에 따라 스위칭 되어 상기 정류 전압을 상기 발광 장치로 전달하는 스위칭부; 상기 발광 장치에 흐르는 전류를 검출하여 전류 검출 신호를 출력하는 전류 검출부; 및 외부의 기기로부터 상기 발광 장치의 조광을 제어하는 조광 제어신호 및 상기 전류 검출신호에 따라 상기 스위칭 제어 신호를 출력하는 제어부를 포함하는 조광 장치가 제공된다. According to an aspect of the present invention, a dimming device for dimming the light emitting device, the rectifier for receiving full-wave rectified by receiving AC power to output a rectified voltage; A switching unit which is switched according to a switching control signal to transfer the rectified voltage to the light emitting device; A current detector which detects a current flowing in the light emitting device and outputs a current detection signal; And a controller configured to output a dimming control signal for controlling dimming of the light emitting device from an external device and the switching control signal according to the current detection signal.

상기 제어부는 상기 전류 검출 신호 및 상기 조광 제어 신호 간의 차이에 대응하는 듀티비를 갖는 상기 스위칭 제어 신호를 출력할 수 있다.The controller may output the switching control signal having a duty ratio corresponding to a difference between the current detection signal and the dimming control signal.

상기 제어부는 램프 신호를 더 입력받고, 상기 제어부는, 상기 조광 제어 신호를 입력 받는 비반전 단자 및 상기 전류 검출 신호를 입력 받는 반전 단자를 포함하는 제1 연산 증폭기; 및 상기 제1 연산 증폭기의 출력을 입력 받는 반전 단자 및 상기 램프 신호를 입력 받는 비반전 단자를 포함하는 비교기를 포함할 수 있다.The control unit may further receive a ramp signal, and the control unit may include: a first operational amplifier including a non-inverting terminal receiving the dimming control signal and an inverting terminal receiving the current detection signal; And a comparator including an inverting terminal receiving an output of the first operational amplifier and a non-inverting terminal receiving the ramp signal.

상기 조광 장치는 상기 교류 전원의 전압 변동을 판단하기 위한 전압 검출 신호를 출력하는 전압 검출부를 더 포함할 수 있다. The light control apparatus may further include a voltage detector configured to output a voltage detection signal for determining a voltage variation of the AC power source.

상기 제어부는 상기 전류 검출 신호 및 상기 전압 검출 신호 각각과 상기 조광 제어 신호 간의 차이에 대응하는 듀티비를 갖는 상기 스위칭 제어 신호를 출력할 수 있다.The controller may output the switching control signal having a duty ratio corresponding to a difference between each of the current detection signal and the voltage detection signal and the dimming control signal.

상기 제어부는 램프 신호를 더 입력받고, 상기 제어부는, 상기 조광 제어 신호를 입력 받는 비반전 단자 및 상기 전압 검출 신호를 입력 받는 반전 단자를 포함하는 제1 연산 증폭기; 상기 제1 연산 증폭기의 출력을 입력 받는 비반전 단자 및 상기 전류 검출 신호를 입력 받는 반전 단자를 포함하는 제2 연산 증폭기; 및 상기 제2 연산 증폭기의 출력을 입력 받는 반전 단자 및 상기 램프 신호를 입력 받는 비반전 단자를 포함하는 비교기를 포함할 수 있다. The control unit may further receive a ramp signal, and the control unit may include a first operational amplifier including a non-inverting terminal receiving the dimming control signal and an inverting terminal receiving the voltage detection signal; A second operational amplifier including a non-inverting terminal receiving an output of the first operational amplifier and an inverting terminal receiving the current detection signal; And a comparator including an inverting terminal receiving an output of the second operational amplifier and a non-inverting terminal receiving the ramp signal.

상기 전류 검출부는 상기 스위칭부에 연결된 저항을 포함하며, 상기 전류 검출부는 상기 저항에 흐르는 전류를 상기 전류 검출신호로 출력할 수 있다.The current detector may include a resistor connected to the switching unit, and the current detector may output a current flowing through the resistor as the current detection signal.

상기 전류 검출부는 상기 스위칭부에 연결된 전류 센서를 포함할 수 있다.The current detector may include a current sensor connected to the switching unit.

상기 정류부는, 상기 교류 전원의 전압을 분압하기 위한 분압 회로; 상기 분압 회로에 의해 분압된 전압을 전파정류하기 위한 전파정류 회로; 및 상기 전파정류 회로에 의해 전파정류된 전압을 안정화시키기 위한 전압 안정화 회로를 포함하 수 있다.The rectifier includes: a voltage divider circuit for dividing the voltage of the AC power supply; A full-wave rectifying circuit for full-wave rectifying the voltage divided by the voltage dividing circuit; And a voltage stabilization circuit for stabilizing the voltage rectified by the full wave rectification circuit.

상기 조광 장치는 상기 교류 전원에 포함되는 전자기간섭을 제거하기 위한 전자기간섭 필터부를 더 포함할 수 있다. The dimming device may further include an electronic interference filter unit for removing the electronic interference included in the AC power.

본 발명에 의하면, 외부의 기기로부터 발광장치의 조광 기능을 제어하기 위한 조광 제어 신호, 전압 검출부로부터 전압 검출 신호, 및 전류 검출부로부터 전류 검출 신호를 입력받아 펄스폭변조 제어를 통해 스위칭 제어신호를 출력함에 따라, 조광 제어 신호와 비례하는 스위칭 제어신호를 보다 정확하게 만들어 낼 수 있다. 더불어, 홈네트웍 시스템이나 리모컨등의 디지털 기반의 외부 기기와 상호 연결이 아날로그 제어회로보다 용이하게 이루어질 수 있다.According to the present invention, a dimming control signal for controlling the dimming function of a light emitting device from an external device, a voltage detection signal from a voltage detector, and a current detection signal from a current detector are received and output a switching control signal through pulse width modulation control. As a result, a switching control signal proportional to the dimming control signal can be produced more accurately. In addition, interconnection with digital-based external devices such as a home network system or a remote controller can be made easier than an analog control circuit.

또한, 저항과 커패시터로 이루어진 아날로그 회로의 타이머 회로는 수동 소자의 용량값 편차에 따라 출력값에 오차를 발생시킬 수 있으나, 본 발명에 의하면, 마이크로 컨트롤러에 의한 디지털 제어를 수행함으로써 내부 타이머를 이용하여 정확한 시간 계산이 가능하고 펄스폭변조 신호 생성 또한 아날로그 제어기에 비하여 정밀하게 출력할 수 있다.In addition, the timer circuit of the analog circuit composed of a resistor and a capacitor may generate an error in the output value according to the capacitance value deviation of the passive element, but according to the present invention, by performing a digital control by a microcontroller, using an internal timer Time calculation is possible and pulse width modulated signal generation can be output more precisely than analog controller.

도 1은 종래의 펄스폭 변조 LED 조광 장치의 구성 블록도이다.
도 2는 본 발명의 일실시예에 따른 LED 조광장치의 구성 블록도이다.
도 3은 본 발명의 일실시예에 따른 LED 조광장치에서의 정류부로서 구현된 회로도의 일예이다.
도 4는 본 발명의 일실시예에 따른 LED 조광장치에서의 스위칭부로서 구현된 회로도의 일예이다.
도 5는 본 발명의 일실시예에 따른 LED 조광장치에서의 전압 검출부로서 구현된 회로도의 일예이다.
도 6은 본 발명의 일실시예에 따른 LED 조광장치에서의 전압 검출부로서 구현된 회로도의 다른 예이다.
도 7은 본 발명의 일실시예에 따른 LED 조광장치에서의 스위칭부로부터 LED에 출력되는 전류를 검출하는 것을 설명하기 위한 도면이다.
도 8은 본 발명의 일실시예에 따른 LED 조광장치에서의 스위칭부에서 전류를 검출하는 것을 설명하기 위한 도면이다.
도 9는 본 발명의 일실시예에 따른 LED 조광장치에서의 제어부로서 구현된 회로도의 일예이다.
도 10은 본 발명의 일실시예에 따른 LED 조광장치에서의 입출력 전압 및 전류 파형을 보여주는 그래프이다.
도 11은 본 발명의 일실시예에 따른 LED 조광장치에서의 제어부로서 구현된 회로도의 다른 예이다.1 is a block diagram of a conventional pulse width modulated LED dimming device.
2 is a block diagram illustrating a configuration of an LED dimmer according to an exemplary embodiment of the present invention.
3 is an example of a circuit diagram implemented as a rectifying unit in the LED dimmer according to an embodiment of the present invention.
4 is an example of a circuit diagram implemented as a switching unit in the LED dimmer according to an embodiment of the present invention.
5 is an example of a circuit diagram implemented as a voltage detector in an LED dimmer according to an embodiment of the present invention.
6 is another example of a circuit diagram implemented as a voltage detector in an LED dimmer according to an embodiment of the present invention.
7 is a view for explaining the detection of the current output to the LED from the switching unit in the LED dimmer according to an embodiment of the present invention.
8 is a view for explaining the detection of the current in the switching unit in the LED dimmer according to an embodiment of the present invention.
9 is an example of a circuit diagram implemented as a control unit in the LED dimmer according to an embodiment of the present invention.
10 is a graph illustrating input and output voltage and current waveforms of the LED dimmer according to the exemplary embodiment of the present invention.
FIG. 11 is another example of a circuit diagram implemented as a controller in an LED dimmer according to an embodiment of the present invention. FIG.

이하, 첨부한 도면을 참조하여 본 발명의 실시예를 상세히 설명한다. 다음에 소개되는 실시예는 당업자에게 본 발명의 사상이 충분히 전달될 수 있도록 하기 위해 예로서 제공되는 것이다. 따라서, 본 발명은 이하 설명되는 실시예에 한정되지 않고 다른 형태로 구체화될 수 있다. 그리고, 도면에 있어서, 구성요소의 폭, 길이, 두께 등은 편의를 위하여 과장되어 표현될 수 있다. 명세서 전체에 걸쳐서 동일한 참조번호들은 동일한 구성요소들을 나타낸다.Hereinafter, with reference to the accompanying drawings will be described an embodiment of the present invention; The following embodiments are provided by way of example so that those skilled in the art can fully understand the spirit of the present invention. Accordingly, the present invention is not limited to the embodiments described below and may be embodied in other forms. In the drawings, widths, lengths, thicknesses, and the like of components may be exaggerated for convenience. Like numbers refer to like elements throughout.

도 2는 본 발명의 일실시예에 따른 LED 조광장치의 구성 블록도이다.2 is a block diagram illustrating a configuration of an LED dimmer according to an exemplary embodiment of the present invention.

도 2를 참조하면, 본 발명의 일실시예에 따른 LED 조광장치(100)는 EMI(ElectroMagnetic Interference) 필터부(110), 정류부(120), 스위칭부(130), 제어 전원 공급부(140), 제어부(150), 전압 검출부(160), 및 전류 검출부(170)를 포함한다. EMI 필터부(110)는 교류 전원(101)에 포함되는 전자기간섭을 제거하여 정류부(120)로 출력한다. 즉, EMI 필터부(110)는 교류 전원(101)에서 LED(180)까지의 전력선에 실리는 LED 조광장치(100)의 내부 또는 외부의 전자기간섭으로 인한 임펄스성 노이즈, 고조파 등을 제거한다. EMI 필터부(110)의 사용은 선택적일 수 있으나, 전자기간섭으로 인한 영향을 줄이고, 역률을 개선하기 위해서는 포함되는 것이 더욱 바람직하다.2, the LED dimming device 100 according to an embodiment of the present invention is the EMI (Electro Magnetic Interference) filter unit 110, rectifier 120, switching unit 130, control power supply 140, The controller 150, the voltage detector 160, and the current detector 170 are included. The EMI filter unit 110 removes the electronic interference included in the AC power source 101 and outputs the electromagnetic interference to the rectifier 120. That is, the EMI filter unit 110 removes impulsive noise, harmonics, etc. due to electromagnetic interference inside or outside the LED dimmer 100 mounted on the power line from the AC power source 101 to the LED 180. The use of the EMI filter unit 110 may be optional, but it is more preferably included to reduce the influence due to electronic interference and to improve the power factor.

정류부(120)는 EMI 필터부(110)로부터 출력된 교류 전원(101)을 공급받아 전파 정류하여 정류 전압(Vr)을 출력한다. 스위칭부(130)는 제어부(150)로부터 출력된 스위칭 제어 신호(SCS)에 따라 온/오프(on/off) 되어 정류 전압(Vr)을 선택적으로 LED(180)로 전달한다. 본 발명의 일실시예에 따른 LED(180)는 교류 전원을 전파 정류하여 동작 가능한 LED들로 이루어진 발광 모듈 또는 단일 LED 소자를 의미한다The rectifier 120 receives AC power 101 output from the EMI filter 110 and rectifies the wave to output the rectified voltage Vr. The switching unit 130 is turned on / off according to the switching control signal SCS output from the controller 150 to selectively transfer the rectified voltage Vr to the LED 180. LED 180 according to an embodiment of the present invention refers to a light emitting module or a single LED device consisting of LEDs that can operate by full-wave rectifying AC power.

제어 전원공급부(140)는 정류 기능 및 전압 변환기능을 수행한다. 제어 전원공급부(140)는 교류 전원(101)을 공급받아 전파 정류하여 직류 전압을 생성하고 강압함으로써, 전파 정류되고 강압된 제어 전압(Vcc)을 출력한다. 여기에서는, 교류 전원(101)이 제어 전원공급부(140)에 직접 입력되는 구성으로 도시되었으나, 본 발명은 이에 제한되지 않고 교류 전원(101)이 EMI필터부(110)에 의해 전자기간섭이 제거된 후 제어 전원공급부(140)에 입력되도록 구성될 수도 있다.The control power supply 140 performs a rectification function and a voltage conversion function. The control power supply unit 140 receives the AC power source 101 to generate a DC voltage by full-wave rectification and outputs the DC voltage, thereby outputting the full-wave rectified and step-down control voltage Vcc. Here, although the AC power source 101 is shown as a configuration that is directly input to the control power supply unit 140, the present invention is not limited to this, the AC power source 101 is the electromagnetic interference is removed by the EMI filter unit 110 After the control power supply 140 may be configured to be input.

제어부(150)는 외부의 기기로부터 LED(180)의 조광 기능을 제어하기 위한 조광 제어 신호(Dimming Control Signal:DCS), 전압 검출부(160)로부터 전압 검출 신호(Voltage Detecting Signal: VDS), 및 전류 검출부(170)로부터 전류 검출 신호(Current Detecting Signal: CDS)를 입력받아 스위칭 제어신호(Switching Control Signal: SCS)를 출력한다.The controller 150 controls a dimming control signal (DCS) for controlling the dimming function of the LED 180 from an external device, a voltage detection signal (VDS), and a current from the voltage detector 160. The detection unit 170 receives a current detection signal (CDS) and outputs a switching control signal (CSS).

제어부(150)는 전압 검출 신호(VDS) 및 전류 검출 신호(CDS) 각각과 조광 제어 신호(DSC) 간의 차이에 대응하는 듀티비를 갖는 스위칭 제어신호(SCS)를 출력한다. 구체적으로, 제어부(150)는 전압 검출 신호(VDS)와 조광 제어 신호(DSC) 간의 차이가 양(+)의 값을 가지면, 해당 차이 값만큼 스위칭 제어신호(SCS)의 펄스 폭을 1차적으로 감소시키고, 전류 검출 신호(CDS)에 따라 스위칭 제어신호(SCS)의 펄스 폭을 2차적으로 제어한다. 반면, 제어부(150)는 전압 검출 신호(VDS)와 조광 제어 신호(DSC) 간의 차이가 음(-)의 값을 가지면, 해당 차이 값만큼 스위칭 제어신호(SCS)의 펄스 폭을 1차적으로 증가시키고, 전류 검출 신호(CDS)에 따라 스위칭 제어신호(SCS)의 펄스 폭을 2차적으로 제어한다.The controller 150 outputs a switching control signal SCS having a duty ratio corresponding to a difference between each of the voltage detection signal VDS and the current detection signal CDS and the dimming control signal DSC. Specifically, when the difference between the voltage detection signal VDS and the dimming control signal DSC has a positive value, the controller 150 primarily measures the pulse width of the switching control signal SCS by the difference value. The pulse width of the switching control signal SCS is secondarily controlled in accordance with the current detection signal CDS. On the other hand, if the difference between the voltage detection signal VDS and the dimming control signal DSC has a negative value, the controller 150 increases the pulse width of the switching control signal SCS by a corresponding difference value. The pulse width of the switching control signal SCS is secondarily controlled in accordance with the current detection signal CDS.

한편, 본 발명의 제어부(150)는 이에 한정되지 않고 전압 검출 신호(VDS) 및 전류 검출 신호(CDS) 중 어느 하나와 조광 제어 신호(DSC) 간의 차이에 대응하도록 스위칭 제어신호(SCS)를 생성할 수 있다. 즉, 제어부(150)는 전압 검출 신호(VDS) 및 전류 검출 신호(CDS)를 감지하여 LED(180)의 조광 레벨이 조광 제어 신호(DSC)에 대응되도록 제어한다. 이를 위해 제어부(150)는 비례, 적분(PI: Proportional Integral) 아날로그 제어 회로를 포함할 수 있다. 제어부(150)는 예컨대, 프로그램 가능한 8비트 마이크로 컨트롤러로 구현될 수 도 있으며, 외부기기(예: 리모컨, 홈네트웍 시스템)와의 상호 연결의 편의성을 높이고 조광 시스템의 동작(구현) 범위를 확장시킬 수 있다.Meanwhile, the controller 150 of the present invention is not limited thereto and generates the switching control signal SCS so as to correspond to a difference between any one of the voltage detection signal VDS and the current detection signal CDS and the dimming control signal DSC. can do. That is, the controller 150 detects the voltage detection signal VDS and the current detection signal CDS and controls the dimming level of the LED 180 to correspond to the dimming control signal DSC. To this end, the controller 150 may include a proportional and integral (PI) analog control circuit. The controller 150 may be implemented as a programmable 8-bit microcontroller, for example, to increase the convenience of interconnection with an external device (eg, a remote controller or a home network system) and to extend the operation (implementation) range of a dimming system. have.

또한, 제어부(150)는 적어도 하나의 펄스를 갖는 스위칭 제어신호(SCS)를 생성하기 위해 램프 신호(ramp signal)를 입력받는다. 스위칭 제어신호(SCS)는 20kHz 내지 100kHz 또는 그 이상의 주파수를 갖는 구형파 신호일 수 있으며, 펄스폭 변조의 제어는 듀티비 1% 내지 100%의 넓은 범위 내에서 수행될 수 있다. 스위칭 제어신호(SCS)는 스위칭부(130)를 구성하는 트랜지스터가 턴온될 수 있는 전압의 크기와 트랜지스터가 턴오프될 수 있는 게이트 단자와 소오스 단자 간의 전압의 크기에 따라 그 레벨이 변화될 수 있다. 스위칭 제어신호(SCS)의 듀티비를 제어하기 위해 가변 저항을 이용할 수도 있다. 가변저항은 LED(180)의 조광을 위한 조작부(미도시)와 직접 또는 간접적으로 결합되는 형태로 구현되어, 조광의 필요시 조작부에 의해 저항값이 조절됨으로써 LED(180)에 대한 조광 기능을 수행할 수 있다. 이하, 제어부(150)의 구체적인 설명은 도 9 및 도 11을 참조하여 설명한다. In addition, the controller 150 receives a ramp signal to generate a switching control signal SCS having at least one pulse. The switching control signal SCS may be a square wave signal having a frequency of 20 kHz to 100 kHz or more, and the control of the pulse width modulation may be performed within a wide range of duty ratio of 1% to 100%. The switching control signal SCS may be changed in level depending on the magnitude of the voltage at which the transistor constituting the switching unit 130 can be turned on and the magnitude of the voltage between the gate terminal and the source terminal at which the transistor can be turned off. . A variable resistor may be used to control the duty ratio of the switching control signal SCS. The variable resistor is implemented in a form that is directly or indirectly coupled to an operation unit (not shown) for dimming the LED 180, and performs a dimming function for the LED 180 by adjusting the resistance value by the operation unit when dimming is required. can do. Hereinafter, a detailed description of the controller 150 will be described with reference to FIGS. 9 and 11.

전압 검출부(160)는 교류 전원(101)의 전압을 검출하여 전압 검출 신호(VDS)를 출력한다. 전압 검출 신호(VDS)는 교류 전원(101)의 전압 변동을 판단하는데 사용된다.The voltage detector 160 detects a voltage of the AC power supply 101 and outputs a voltage detection signal VDS. The voltage detection signal VDS is used to determine the voltage variation of the AC power supply 101.

전류 검출부(170)는 LED(180)에 흐르는 전류를 검출하여 전류 검출 신호(CDS)를 출력한다. 전류 검출부(170)는 스위칭부(130)에 예컨대 저항 또는 전류센서등을 연결하여 스위칭부(130)로부터 LED(180)에 흐르는 전류를 검출하도록 구현될 수 있다. The current detector 170 detects a current flowing in the LED 180 and outputs a current detection signal CDS. The current detector 170 may be implemented to detect a current flowing through the LED 180 from the switch 130 by connecting, for example, a resistor or a current sensor to the switch 130.

도 3은 도 2에 도시된 정류부(120)의 상세 회로도이다. 3 is a detailed circuit diagram of the rectifier 120 shown in FIG. 2.

도 3을 참조하면, 정류부(120)는 교류 전원(101)(v_ac)의 전압을 분압하기 위한 분압 회로(121), 분압 회로(121)에 의해 분압된 전압을 전파정류하기 위한 제1 전파정류 회로(122), 및 제1 전파정류 회로(122)에 의해 전파정류된 전압을 안정화시키기 위한 제1 전압 안정화 회로(C₃₂)를 포함한다.Referring to FIG. 3, the rectifier 120 includes a voltage dividing circuit 121 for dividing the voltage of the AC power supply 101 (v _ac ), and a first radio wave for full-wave rectifying the voltage divided by the voltage dividing circuit 121. A rectifying circuit 122 and a first voltage stabilizing circuit C ₃₂ for stabilizing the full-wave rectified voltage by the first full-wave rectifying circuit 122.

분압 회로(121)는 교류 전원(101)(v_ac)에 직렬 연결된 분압용 커패시터(C₃₁), 분압용 커패시터(C₃₁)에 직렬 연결된 저항 소자(R₃₁), 저항 소자(R₃₁)에 직렬 연결된 한 쌍의 제너다이오드(ZD₃₁, ZD₃₂)을 포함한다. 그리고, 한 쌍의 제너다이오드(ZD₃₁, ZD₃₂) 양단의 소정의 제너 전압(V_ZD)은 제1 전파정류 회로(122)의 입력단에 병렬 연결된다.A voltage dividing circuit 121 is the AC power supply (101) (v _ac) capacitor connected in series partial pressure (C _31), series-connected resistive elements (R ₃₁₎ to the capacitor (C ₃₁₎ for the partial pressure of the resistance element (R ₃₁₎ It includes a pair of zener diodes ZD ₃₁ and ZD ₃₂ connected in series. In addition, a predetermined zener voltage V _ZD across the pair of zener diodes ZD ₃₁ and ZD ₃₂ is connected in parallel to an input terminal of the first full-wave rectifier circuit 122.

한 쌍의 제너다이오드(ZD₃₁, ZD₃₂)의 역방향 직렬 연결은 교류 전원(101)(v_ac) 하에서 소정의 제너 전압(V_ZD, -V_ZD)을 제공하기 위한 연결이다.The reverse series connection of a pair of zener diodes ZD ₃₁ , ZD ₃₂ is a connection for providing a predetermined zener voltage (V _ZD , -V _ZD ) under AC power supply 101 (v _ac ).

정류부(120)의 회로 동작을 살펴 보면, 직렬 연결된 분압용 커패시터(C₃₁), 저항 소자(R₃₁), 및 한 쌍의 제너다이오드(ZD₃₁, ZD₃₂)가 EMI 필터부(110)를 통해 교류 전원(101)(도 2와 동일하게 교류 전원 표시해주세요. Vin 대신 110 및 Vac 표시, 출력 전압은 Vr)에 연결되어 있고, 한 쌍의 제너다이오드(ZD₃₁, ZD₃₂) 양단이 제1 전파정류 회로(122)의 입력단에 연결되어 있으므로, 한 쌍의 제너다이오드(ZD₃₁, ZD₃₂)는 제1 전파정류 회로(122)의 입력 전압을 소정의 제너 전압(V_ZD)의 범위로 제한하는 역할을 한다.Referring to the circuit operation of the rectifier 120, a series-voltage divided capacitor C ₃₁ , a resistor element R ₃₁ , and a pair of zener diodes ZD ₃₁ and ZD _{32 are} connected through the EMI filter 110. It is connected to AC power supply 101 (as shown in Fig. 2. AC power display 110 and Vac instead of Vin, output voltage is Vr), and both ends of a pair of zener diodes ZD ₃₁ and ZD ₃₂ are first propagated. Since it is connected to the input terminal of the rectifier circuit 122, the pair of zener diodes ZD ₃₁ and ZD ₃₂ limit the input voltage of the first full-wave rectifier circuit 122 to a range of a predetermined zener voltage V _ZD . Play a role.

또한, 분압용 커패시터(C₃₁)의 양단 전압은 제1 전압 안정화 회로를 구성하는 커패시터(C₃₂)의 소비 전력에 따라 가변될 수 있다. 이 경우, 분압용 커패시터(C₃₁), 저항 소자(R₃₁), 및 한 쌍의 제너다이오드 (ZD₃₁, ZD₃₂)의 직렬 연결 회로에서, 교류 전원(101)(v_ac)의 전압은 소정의 비율로 전압 분배되고, 커패시터(C₃₂)의 소비전력에 의존하여 다이오드들(D₃₁, D₃₂, D₃₃, D₃₄)로 구성된 제1 전파정류 회로(122)의 교류 입력 전압은 변하게 된다.In addition, the voltage across the voltage divider capacitor C ₃₁ may vary depending on the power consumption of the capacitor C ₃₂ constituting the first voltage stabilization circuit. In this case, in the series connection circuit of the divided capacitor C ₃₁ , the resistor element R ₃₁ , and the pair of zener diodes ZD ₃₁ and ZD ₃₂ , the voltage of the AC power supply 101 (v _ac ) is predetermined. The AC input voltage of the first full-wave rectifying circuit 122 composed of diodes D ₃₁ , D ₃₂ , D ₃₃ , D ₃₄ is changed depending on the power consumption of the capacitor C ₃₂ . .

따라서, 커패시터(C₃₂)의 소비 전력을 계산하여 분압용 커패시터(C₃₁)의 용량을 설계할 수 있다. 예를 들면, 분압용 커패시터(C₃₁)의 용량 값은 100nF ~ 330nF일 수 있다.Accordingly, the capacitance of the divided capacitor C ₃₁ may be designed by calculating the power consumption of the capacitor C ₃₂ . For example, the capacitance of the voltage dividing capacitor C ₃₁ may be 100 nF to 330 nF.

나아가, 커패시터(C₃₂)의 소비 전력을 고려한 분압용 커패시터(C₃₁)의 최적 설계 여부에 따라 한 쌍의 제너다이오드(ZD₃₁, ZD₃₂)의 사용은 선택적일 수 있다. Furthermore, the use of a pair of zener diodes ZD ₃₁ and ZD ₃₂ may be optional depending on whether the capacitor C ₃₁ is optimally designed in consideration of the power consumption of the capacitor C ₃₂ .

커패시터(C₃₂)는 제1 전압 안정화 회로를 구성한다. 제1 전압 안정화 회로(C₃₂)는 제1 전파정류 회로(122)에 의해 정류된 전압을 직류로 안정화시켜 스위칭부(130)로 제공하는 역할을 한다.Capacitor C ₃₂ constitutes a first voltage stabilization circuit. The first voltage stabilization circuit C ₃₂ serves to stabilize the voltage rectified by the first full-wave rectifier circuit 122 to a DC to provide the switching unit 130.

도 4는 도 2에 도시된 스위칭부(130)의 일 실시예이다. 도 4를 참조하면, 스위칭부(130)는 트랜지스터(Q₁)를 포함하여 구성될 수 있다. 스위칭부(130)의 트랜지스터(Q₁)는 제어부(150)로부터 출력되는 스위칭 제어 신호, 즉 펄스폭변조 신호(pulse width modulation signal)에 따라 턴온 또는 턴오프된다.FIG. 4 is an embodiment of the switching unit 130 shown in FIG. 2. Referring to FIG. 4, the switching unit 130 may include a transistor Q ₁ . The transistor Q ₁ of the switching unit 130 is turned on or off according to a switching control signal output from the control unit 150, that is, a pulse width modulation signal.

펄스폭변조 신호의 듀티비에 따라 펄스폭변조 신호의 주기 내에서 스위칭부(130)가 온/오프되는 구간을 가지므로, LED(180)의 입력 전압 및 전류가 그에 따라 변하게 된다. 따라서, LED(180)의 입력 전압이 펄스폭변조 신호에 따라 변하는 구간에서의 내부 주기와, 입력 전류가 나타나는 구간에서의 내부 주기는 펄스폭변조 신호의 주기와 동일할 수 있다.According to the duty ratio of the pulse width modulated signal has a section in which the switching unit 130 is turned on / off within the period of the pulse width modulated signal, the input voltage and current of the LED 180 is changed accordingly. Therefore, the internal period in the section in which the input voltage of the LED 180 changes according to the pulse width modulation signal, and the internal period in the section in which the input current appears may be the same as the period of the pulse width modulation signal.

여기에서는 트랜지스터(Q₁)로서 N형 MOSFET가 사용되는 예를 도시하였으나, 본 발명은 이에 제한되지 않고 트랜지스터(Q₁)는 P형 MOSFET일 수도 있으며, 나아가 펄스폭변조 신호에 의해 고속으로 스위칭하여 정류부(120)에 의해 전파 정류된 정류 전압(Vr)을 LED(180)로 인가할 수 있는 어떠한 형태의 트랜지스터라도 무방하다.Here, an example in which an N-type MOSFET is used as the transistor Q ₁ is illustrated, but the present invention is not limited thereto, and the transistor Q ₁ may be a P-type MOSFET, and may be switched at high speed by a pulse width modulation signal. The transistor of any type may apply the rectified voltage Vr, which is full-wave rectified by the rectifier 120, to the LED 180.

도 5 및 도 6은 도 2에 도시된 전압 검출부(160)의 다양한 구현예를 보여주는 회로도이다.5 and 6 are circuit diagrams illustrating various implementations of the voltage detector 160 illustrated in FIG. 2.

도 5를 참조하면, 전압 검출부(160)는 교류전압을 비교적 손쉽게 검출하기 위해 연산 증폭기(161)를 포함하여 이루어진 차동 증폭회로로서 구현될 수 있다. Referring to FIG. 5, the voltage detector 160 may be implemented as a differential amplifier circuit including an operational amplifier 161 in order to detect an AC voltage relatively easily.

교류 전원(Vac)의 제1 단자(Vac_L)가 저항(R1)을 통해 연산 증폭기(161)의 반전 단자(-)에 연결되고, 교류 전원(Vac)의 제2 단자(Vac_N)가 저항(R2)를 통해 연산 증폭기(161)의 비반전 단자(+)에 연결된다. 이때, 출력 전압의 이득은 저항(R1)과 저항(R2)으로 구성된 회로의 저항비와 저항(R3)과 저항(R4)로 구성된 회로의 저항비로 결정된다. 저항(R1)과 저항(R2)의 저항비는 저항(R3)과 저항(R4)의 저항비와 서로 같은 값이 되어야 한다. 아울러, 저항(R1)과 저항(R3)은 저항(R2)와 저항(R4)에 비해 대단히 큰 저항값이 되어야 한다. The first terminal Vac_L of the AC power source Vac is connected to the inverting terminal (−) of the operational amplifier 161 through the resistor R1, and the second terminal Vac_N of the AC power source Vac is connected to the resistor R2. ) Is connected to the non-inverting terminal (+) of the operational amplifier 161. At this time, the gain of the output voltage is determined by the resistance ratio of the circuit composed of the resistors R1 and R2 and the resistance ratio of the circuit composed of the resistors R3 and R4. The resistance ratio of the resistor R1 and the resistor R2 should be equal to the resistance ratio of the resistor R3 and the resistor R4. In addition, the resistors R1 and R3 should be very large resistance values compared to the resistors R2 and R4.

예컨대, 220V의 교류 전원(Vac)이 사용되는 경우, 교류 전원(Vac)의 제1 단자(Vac_L)를 통해 입력되는 L상의 전압과 교류 전원(Vac)의 제2 단자(Vac_N)를 통해 입력되는 N상의 전압은 서로 220V의 차이를 유지하게 된다. 이러한 경우, 연산 증폭기(161)는 저항(R1)과 저항(R2)으로 구성된 회로의 저항비와 저항(R3)과 저항(R4)로 구성된 회로의 저항비에 따라 출력 전압 이득을 조절하기 때문에 예컨대, 1V의 전압 검출 신호(VDS)를 출력할 수 있다. For example, when an AC power source Vac of 220 V is used, the voltage of the L phase input through the first terminal Vac_L of the AC power source Vac and the second terminal Vac_N of the AC power source Vac are input. The voltages of the N phases maintain the difference of 220V from each other. In this case, the operational amplifier 161 adjusts the output voltage gain according to the resistance ratio of the circuit composed of the resistors R1 and R2 and the resistance ratio of the circuit composed of the resistors R3 and R4. The voltage detection signal VDS of 1V may be output.

만약, 220V의 교류 전원(Vac)에서 정상적으로 동작하도록 설정된 회로에서, 변동이 생겨서 210V의 전압이 입력되거나 혹은 230V의 전압이 입력되는 경우 연산 증폭기(161)는 1V의 전압 검출 신호(VDS)가 아닌 다른 값을 출력하게 되는 것이다. 이에 따라, 전압 검출 신호(VDS)는 교류 전원(101)의 전압 변동을 판단하는데 사용된다.If a circuit is set to operate normally in an AC power supply (Vac) of 220V, if a change occurs and a voltage of 210V is input or a voltage of 230V is input, the operational amplifier 161 is not a voltage detection signal VDS of 1V. It will output a different value. Accordingly, the voltage detection signal VDS is used to determine the voltage variation of the AC power supply 101.

전압 검출부(160)는 연산 증폭기(161)의 출력 단자로부터 출력되는 전압 검출 신호(VDS)를 제어부(150)에 제공한다. 제어부(150)는 전압 검출부(160)로부터 입력된 전압 검출 신호(VDS)에 기반하여 스위칭부(130)를 제어하기 위한 스위칭 제어신호를 생성하게 된다. The voltage detector 160 provides the controller 150 with a voltage detection signal VDS output from an output terminal of the operational amplifier 161. The controller 150 generates a switching control signal for controlling the switching unit 130 based on the voltage detection signal VDS input from the voltage detector 160.

도 6은 본 발명의 일실시예에 따른 LED 조광장치에서의 전압 검출부의 다른 구현예를 보여주는 회로도이다.6 is a circuit diagram illustrating another embodiment of the voltage detector in the LED dimmer according to the embodiment of the present invention.

도 6을 참조하면, 도 2에 도시된 전압 검출부(160)는 포토 커플러(162)와 브릿지 정류기(D1)(163)를 포함하여, 양방향의 교류전압을 단상의 직류 전압으로 변환하여 검출할 수 있는 회로로 구현될 수 있다. 이때, 전압 검출부(160)는 포토 커플러(162)를 이용하여 교류 전압(101)으로부터 전기적으로 절연을 하여 교류 전압의 크기를 검출할 수 있는 특징이 있다. Referring to FIG. 6, the voltage detector 160 illustrated in FIG. 2 may include a photo coupler 162 and a bridge rectifier (D1) 163 to convert an AC voltage in both directions into a single-phase DC voltage. Can be implemented as a circuit. In this case, the voltage detector 160 may be electrically insulated from the AC voltage 101 using the photo coupler 162 to detect the magnitude of the AC voltage.

전압 검출부(160)의 동작을 살펴보면, 브릿지 정류기(D1)(163)는 양방향의 교류전압을 단상의 직류 전압으로 변환하여 저항(R1)을 통해 광 결합기(162)의 1차 다이오드에 전류(I_d)를 공급한다. 이에 따라, 광 결합기(162)의 2차 트랜지스터의 베이스 단자에 전류(Id)에 비례한 신호가 인가되면 광 결합기(162)의 2차 트랜지스터의 컬렉터 단자와 이미터 단자에는 전류(I_d)에 비례하는 전류(I_ce)가 흐르게 된다. 이때, 저항(R₂)와 저항(R₃)는 전류(I_ce)의 크기를 결정하는 요소이며, 저항(R₂)은 입력에 대해 반전 출력을 표현하며 저항(R₃)는 비반전 출력을 표현한다. 따라서, 전류(I_ce)이 저항(R₃)에 흐를 때 저항(R₃)에 걸리는 전압이 교류 전원의 전압 검출 신호(VDS)로 제어부(150)에 전달된다.Referring to the operation of the voltage detector 160, the bridge rectifier (D1) 163 converts the bidirectional AC voltage into a single-phase DC voltage to the primary diode of the optical coupler 162 through the resistor (R1) (I) _d ). Accordingly, when a signal proportional to the current Id is applied to the base terminal of the secondary transistor of the optical coupler 162, the collector terminal and the emitter terminal of the secondary transistor of the optical coupler 162 are applied to the current I _d . A proportional current I _ce flows. In this case, the resistor R ₂ and the resistor R ₃ are factors that determine the magnitude of the current I _ce , the resistor R ₂ represents an inverted output with respect to the input, and the resistor R ₃ is a non-inverting output. Express Accordingly, it is passed to the current (I _ce), the resistance (R ₃₎ resistance (R ₃₎ a controller 150 to the voltage detection signal (VDS) of the AC power supply voltage applied to it flows in.

도 7 및 도 8은 도 2에 도시된 전류 검출부(170)의 다양한 구현예를 보여주는 회로도로서, 도 4에 도시된 스위칭부(130)의 회로에 연결되어 동작하도록 구현되어 있다. 7 and 8 are circuit diagrams illustrating various implementations of the current detector 170 shown in FIG. 2, and are implemented to be connected to and operate on the circuit of the switching unit 130 shown in FIG. 4.

도 7을 참조하면, 제1 실시예에 따른 전류 검출부(170)는 저항(R1)으로 구성될 수 있으며, 도 4에 도시된 스위칭부(130)의 회로에 연결되어 스위칭부(130)에 흐르는 전류를 검출할 수 있다.즉, 제1 실시예에 따른 전류 검출부(170)는 전류 검출부(170)를 구성하는 저항(R1)의 일측 단자를 도 3에 도시된 스위칭부(130)의 스위칭 트랜지스터(Q1)의 소스 단자에 연결하고, 스위칭 트랜지스터(Q1)의 소스 단자에 연결된 저항(R1)의 일측 단자를 제어부(150)에 연결함으로써 저항(R1) 양단에 흐르는 전류가 전류 검출 신호(CDS)로 출력된다. Referring to FIG. 7, the current detector 170 according to the first embodiment may be configured of a resistor R1, and is connected to a circuit of the switch 130 shown in FIG. 4 and flows through the switch 130. In other words, the current detector 170 according to the first exemplary embodiment may include a switching transistor of the switching unit 130 illustrated in FIG. 3 as one terminal of the resistor R1 constituting the current detector 170. The current flowing across the resistor R1 is connected to the source terminal of Q1 and one terminal of the resistor R1 connected to the source terminal of the switching transistor Q1 to the controller 150 so that the current flowing across the resistor R1 is the current detection signal CDS. Is output.

도 8을 참조하면, 제2 실시예에 따른 전류 검출부(170)는 전류센서로 구성될 수 있으며, 도 4에 도시된 스위칭부(130)의 회로에 연결되어 스위칭부(130)를 통해 LED(180)로 전달되는 전류를 검출할 수 있다. 상기 전류 검출부(170)를 구성하는 전류센서에는 전류 변성기 또는 고주파 트랜스포머가 이용될 수 있다. 즉, 제2 실시예에 따른 전류 검출부(170)는 전류 검출부(170)를 구성하는 전류센서의 일측 단자를 도 4에 도시된 스위칭부(130)의 스위칭 트랜지스터(Q1)의 소스 단자에 연결함으로써 스위칭부(130)로부터 LED(180)로 출력되는 전류를 검출할 수 있다. 전류센서로 이루어진 전류 검출부(170)에서 검출된 전류 검출 신호는 제어부(150)에 제공된다. 동작을 살펴보면, 도 7과 같다. 동작의 차이점은 도 8에 도시된 회로는 전류 변성기 또는 고주파 트랜스포머를 구비하는 전류센서를 이용함에 따라 비교적 수십 A의 높은 전류를 검출할 수 있다. 도 7에 도시된 회로에서는 전류 검출을 위해 사용하는 저항(R₁)은 일정량의 전력 손실 (I_o ²*R) 이 발생하기 때문에 수 A 이상의 전류 검출에는 사용이 제한적일 수 있다.Referring to FIG. 8, the current detection unit 170 according to the second embodiment may be configured as a current sensor, and is connected to a circuit of the switching unit 130 shown in FIG. 4 and connected to a circuit of the LED through the switching unit 130. 180 can detect the current delivered to. A current transformer or a high frequency transformer may be used as the current sensor constituting the current detector 170. That is, the current detector 170 according to the second embodiment connects one terminal of the current sensor constituting the current detector 170 to the source terminal of the switching transistor Q1 of the switching unit 130 shown in FIG. 4. The current output from the switching unit 130 to the LED 180 may be detected. The current detection signal detected by the current detection unit 170 including the current sensor is provided to the control unit 150. Looking at the operation, as shown in FIG. The difference in operation is that the circuit shown in Fig. 8 can detect a relatively high tens of amperes of current by using a current transformer or a current sensor with a high frequency transformer. In the circuit illustrated in FIG. 7, since the resistor R ₁ used for current detection generates a certain amount of power loss (I _o ² * R), its use may be limited to current detection of several A or more.

도 9는 본 발명의 일실시예에 따른 LED 조광장치에서의 제어부로서 구현된 회로도의 일예이다.9 is an example of a circuit diagram implemented as a control unit in the LED dimmer according to an embodiment of the present invention.

도 9를 참조하면, 제어부(150)는 전압과 전류 두 가지 변수를 모두 사용하여 평균 전압과 평균 전류를 모두 제어하는 경우의 아날로그 제어기 회로로 구현될 수 있으며, 제1 연산 증폭기(151), 제2 연산 증폭기(152), 및 비교기(153)를 포함하여 구성될 수 있다.Referring to FIG. 9, the controller 150 may be implemented as an analog controller circuit in the case of controlling both the average voltage and the average current by using both the voltage and the current variables. And two operational amplifiers 152 and a comparator 153.

제1 연산 증폭기(151)의 비반전 단자에는 외부기기, 예컨대 사용자의 리모컨(remote controller)로부터 입력되는 조광범위를 결정하는 조광 제어 신호(DCS)가 입력된다. 조광 제어신호(DCS)는 전압 검출 신호(VDS)와의 차이값을 출력하기 위한 기준신호(V_ref)로 사용된다. 한편, 제1 연산 증폭기(151)의 반전 단자에는 전압 검출부(160)에 의해 검출된 전압 검출 신호(VDS)가 입력된다.A dimming control signal DCS is input to a non-inverting terminal of the first operational amplifier 151 to determine a dimming range input from an external device such as a remote controller of a user. The dimming control signal DCS is used as a reference signal V _ref for outputting a difference value from the voltage detection signal VDS. The voltage detection signal VDS detected by the voltage detector 160 is input to the inverting terminal of the first operational amplifier 151.

제1 연산 증폭기(151)는 두 입력 단자를 통해 입력된 두 입력의 차이를 출력한다. 이에 따라, 제1 연산 증폭기(151)는 조광 제어신호(DCS)를 기준신호로 하여 전압 검출부(160)에 의해 검출된 전압 검출 신호(VDS)와 외부기기로부터 입력되는 조광 제어신호(DCS)의 차이를 출력하게 된다.The first operational amplifier 151 outputs a difference between two inputs input through two input terminals. Accordingly, the first operational amplifier 151 uses the dimming control signal DCS as a reference signal to determine the voltage detection signal VDS detected by the voltage detector 160 and the dimming control signal DCS input from an external device. Will print out the difference.

한편, 제2 연산 증폭기(152)의 비반전 단자에는 제1 연산 증폭기(151)의 출력이 입력된다. 한편, 제2 연산 증폭기(152)의 반전 단자에는 전류 검출부(170)에 의해 검출된 전류 검출 신호(CDS)를 입력받는다. 이에 따라, 제2 연산 증폭기(152)는 두 입력 단자를 통해 입력된 두 입력의 차이를 출력한다. 이에 따라, 제2 연산 증폭기(152)는 전압 검출부(160)에 의해 검출된 전압 검출 신호(VDS)와 사용자의 원격조절 장치로부터 입력되는 조광 제어신호(DCS)의 차이가 반영된 제1 연산 증폭기(151)의 출력을 기준신호로 하여 전류 검출부(170)에 의해 검출된 전류 검출 신호(CDS)와 사용자의 원격조절 장치로부터 입력되는 조광 제어신호(DCS)의 차이를 출력하게 된다.On the other hand, the output of the first operational amplifier 151 is input to the non-inverting terminal of the second operational amplifier 152. Meanwhile, the current detection signal CDS detected by the current detector 170 is input to the inverting terminal of the second operational amplifier 152. Accordingly, the second operational amplifier 152 outputs the difference between the two inputs input through the two input terminals. Accordingly, the second operational amplifier 152 may include a first operational amplifier in which the difference between the voltage detection signal VDS detected by the voltage detector 160 and the dimming control signal DCS input from the user's remote control device is reflected. Using the output of 151 as a reference signal, the difference between the current detection signal CDS detected by the current detector 170 and the dimming control signal DCS input from the user's remote control device is output.

비교기(153)는 반전 단자에 제2 연산 증폭기(152)의 출력을 입력받고 비반전 자에 삼각파(램프파형)를 입력받는다. 상기 삼각파는 제2 연산 증폭기(152)의 출력에 따라 펄스폭 변조 듀티비를 조절하기 위해 적절한 주기와 크기로 설정될 수 있다. 이에 따라, 비교기(153)는 비반전 단자에 입력된 삼각파(램프파형)에 기반하여 반전 단자에 입력된 제2 연산 증폭기(152)의 출력에 따라 펄스폭 변조 듀티비가 조절된 펄스폭 변조 신호를 출력한다.Comparator 153 receives the output of the second operational amplifier 152 to the inverting terminal and receives a triangular wave (lamp waveform) to the non-inverter. The triangle wave may be set to an appropriate period and magnitude to adjust the pulse width modulation duty ratio according to the output of the second operational amplifier 152. Accordingly, the comparator 153 generates a pulse width modulated signal whose pulse width modulation duty ratio is adjusted according to the output of the second operational amplifier 152 input to the inverting terminal based on the triangular wave (lamp waveform) input to the non-inverting terminal. Output

이와 같이, 도 9에 도시된 제어부(150)는 교류 전원으로부터 입력되는 전압 검출 신호를 조광 제어신호에 기반하여 그 차이값을 출력하고, 그 차이값을 LED(180)로 출력되는 전류 검출 신호에 기반하여 다시 한번 차이를 산출하고, 그 차이에 따라 펄스폭변조 듀티비를 조절한 펄스폭 변조 신호를 생성하여 스위칭 제어 신호로 출력하도록 구성되어 있다. 따라서, 제어부(150)의 제어 동작에 가장 큰 변수는 전류 변수가 되어 LED(180)에 보다 빠르고 일정한 평균 전류를 공급할 수 있다. 이와 같은 동작을 수행하는 제어부(150)를 구성하는 제1 연산 증폭기(151), 제2 연산 증폭기(152), 비교기(153)는 비례, 적분(PI: Proportional Integral) 아날로그 제어 회로를 포함할 수 있다. As such, the controller 150 shown in FIG. 9 outputs a difference value based on a dimming control signal based on a voltage detection signal input from an AC power source, and outputs the difference value to a current detection signal output to the LED 180. The difference is calculated once again, and a pulse width modulated signal having a pulse width modulation duty ratio adjusted according to the difference is generated and output as a switching control signal. Therefore, the largest variable in the control operation of the controller 150 may be a current variable to supply a faster and more constant average current to the LED 180. The first operational amplifier 151, the second operational amplifier 152, and the comparator 153 constituting the control unit 150 performing such an operation may include a proportional and integral (PI) analog control circuit. have.

이와 같이 구성된 본 발명의 일실시예에 따른 LED 조광 장치의 동작을 살펴보도록 한다.Looking at the operation of the LED light control device according to an embodiment of the present invention configured as described above.

제어부(150)는 도 9에 도시된 바와 같이 LED(180)에 대한 조광 기능을 제어하기 위해 외부기기, 예컨대 리모컨으로부터 입력되는 조광 제어 신호(DCS)를 기준 신호(V_ref)로 하여 전압 검출부(160) 및 전류 검출부(170)에 의해 검출된 신호들(VDS, CDS)을 기반으로 생성된 펄스폭변조 신호를 도 4에 도시된 스위칭부(130)의 스위칭 트랜지스터(Q1)의 게이트 단자에 인가한다.As illustrated in FIG. 9, the controller 150 uses the voltage detector (eg, a dimming control signal DCS) input from an external device, for example, a remote controller, as a reference signal V _ref to control a dimming function for the LED 180. 160 and a pulse width modulation signal generated based on the signals VDS and CDS detected by the current detector 170 are applied to the gate terminal of the switching transistor Q1 of the switching unit 130 shown in FIG. 4. do.

이에 따라, 스위칭부(130)를 구성하는 스위칭 트랜지스터(Q1)의 게이트 단자가 턴온(on) 상태일 때, 스위칭 트랜지스터(Q1)의 드레인 단자에서 스위칭 트랜지스터(Q1)의 소스 단자로 전류가 흘러 LED(180)에 전류가 공급되어 LED(170)가 발광된다.Accordingly, when the gate terminal of the switching transistor Q1 constituting the switching unit 130 is turned on, current flows from the drain terminal of the switching transistor Q1 to the source terminal of the switching transistor Q1. Current is supplied to the 180 to emit the LED 170.

반대로 스위칭 트랜지스터(Q1)의 게이트 단자가 턴오프(off) 상태이면 스위칭 트랜지스터(Q1)의 드레인 단자에서 스위칭 트랜지스터(Q1)의 소스 단자로 전류가 흐를 수 없으므로 LED(180)에는 전류가 공급되지 않는다. 따라서 LED(170)는 발광하지 못한다. On the contrary, when the gate terminal of the switching transistor Q1 is turned off, current cannot flow from the drain terminal of the switching transistor Q1 to the source terminal of the switching transistor Q1, so that no current is supplied to the LED 180. . Therefore, the LED 170 does not emit light.

LED(180)의 광출력은 전압과 전류의 곱에 의존하므로, 펄스폭변조 신호의 듀티비가 증가함에 따라 첨두치들이 커지게 되어 LED(170)의 광출력은 펄스폭변조 신호의 듀티비가 증가함에 따라 커지게 된다.Since the light output of the LED 180 depends on the product of the voltage and the current, the peak values become larger as the duty ratio of the pulse width modulated signal increases, so that the light output of the LED 170 increases as the duty ratio of the pulse width modulated signal increases. Will grow accordingly.

상기 펄스폭변조 신호는 소정의 범위 이내에서(예를 들면, 1%에서부터 100%까지) 듀티비를 조절함으로써 선형적으로 제어될 수 있다.The pulse width modulated signal may be linearly controlled by adjusting the duty ratio within a predetermined range (eg, from 1% to 100%).

듀티비의 조절은 외부기기(예: 리모컨)로부터 입력되는 조광 제어 신호에 의해 조절되어 질 수 있다. 조광 제어 신호는 듀티비를 조절하기 위한 기준 신호(V_ref)로 사용된다. The duty ratio may be adjusted by a dimming control signal input from an external device (eg, a remote controller). The dimming control signal is used as a reference signal V _ref for adjusting the duty ratio.

도 10은 본 발명의 일실시예에 따른 LED 조광장치에서의 입출력 전압 및 전류 파형을 보여주는 그래프이다.10 is a graph illustrating input and output voltage and current waveforms of the LED dimmer according to the exemplary embodiment of the present invention.

도 10을 참조하면, 본 발명의 일실시예에 따른 LED 조광장치에서 펄스폭변조 제어 방식에 의해 구현된 교류 입력전압과 전류(a), LED(180)에 공급되는 전압과 전류(b), LED(180)에 인가되는 평균 전압과 전류(c)에 대한 파형을 볼 수 있다.Referring to FIG. 10, an AC input voltage and a current implemented by a pulse width modulation control method in an LED dimmer according to an exemplary embodiment of the present invention, a voltage and a current b supplied to an LED 180, The waveforms for the average voltage and current (c) applied to the LED 180 can be seen.

도 10에 도시된 바와 같이 LED의 평균 전압과 전류(c)의 전류가 흐르는 구간은 LED(180)에서 빛이 나오는 발광시간과 같다As shown in FIG. 10, the period in which the average voltage of the LED and the current (c) flows is equal to the emission time at which light is emitted from the LED 180.

도 11은 도 2에 도시된 제어부의 또 다른 구현예를 보여주는 회로도이다. 도 11을 참조하면, 제어부(150)는 전압 또는 전류 두 가지 변수 중 하나만을 이용하여 평균전압 제어 또는 평균 전류 제어를 하기 위한 아날로그 제어기 회로로 구현될 수 있으며, 연산 증폭기(154) 및 비교기(155)를 포함하여 구성될 수 있다.FIG. 11 is a circuit diagram illustrating still another embodiment of the control unit shown in FIG. 2. Referring to FIG. 11, the controller 150 may be implemented as an analog controller circuit for performing average voltage control or average current control using only one of two variables, voltage and current, and an operational amplifier 154 and a comparator 155. It may be configured to include).

연산 증폭기(154)의 비반전 단자에는 외부기기, 예컨대 사용자의 원격조절장치(remote controller)로부터 입력되는 조광범위를 결정하는 조광 제어 신호(DCS)가 입력된다. 조광 제어 신호(DCS)는 교류 전원의 검출된 전류 검출 신호(CDS)와의 차이를 출력하기 위한 기준 신호(V_ref)로 사용된다. 한편, 연산 증폭기(154)의 반전 단자에는 전압 검출부(160)에 의해 검출된 교류 전원(101)의 전압 검출 신호(VDS) 또는 전류 검출부(160)에 의해 검출된 LED(180)에 공급되는 전류 검출 신호(CDS)가 저항(Z1)을 통하여 입력된다.The dimming control signal DCS is input to the non-inverting terminal of the operational amplifier 154 to determine the dimming range input from an external device such as a remote controller of the user. The dimming control signal DCS is used as a reference signal V _ref for outputting a difference from the detected current detection signal CDS of the AC power supply. On the other hand, the inverting terminal of the operational amplifier 154, the current supplied to the voltage detection signal VDS of the AC power supply 101 detected by the voltage detector 160 or the LED 180 detected by the current detector 160. The detection signal CDS is input through the resistor Z1.

연산 증폭기(154)는 두 입력 단자를 통해 입력된 두 입력의 차이를 출력한다. 이에 따라, 연산 증폭기(154)는 기준신호로 하여 전압 검출부(160)로부터의 전압 검출 신호(VDS)와 또는 전류 검출부(170)로부터의 전류 검출 신호(CDS)와, 사용자의 리모컨으로부터 입력되는 조광 제어신호(DCS)의 차이를 출력하게 된다.The operational amplifier 154 outputs the difference between the two inputs input through the two input terminals. Accordingly, the operational amplifier 154 uses the voltage detection signal VDS from the voltage detector 160 or the current detection signal CDS from the current detector 170 as a reference signal, and dimming input from the user's remote controller. The difference of the control signal DCS is output.

비교기(155)는 반전 단자에 연산 증폭기(154)의 출력을 입력받고 비반전 단자에 삼각파(램프파형)를 입력받는다. 상기 삼각파는 연산 증폭기(154)의 출력에 따라 펄스폭 변조 듀티비를 조절하기 위해 적절한 주기와 크기로 설정될 수 있다. 이에 따라, 비교기(155)는 비반전 단자에 입력된 삼각파(램프파형)에 기반하여 반전 단자에 입력된 연산 증폭기(154)의 출력에 따라 펄스폭 변조 듀티비가 조절된 펄스폭 변조 신호를 출력한다.Comparator 155 receives the output of the operational amplifier 154 to the inverting terminal and receives a triangular wave (lamp waveform) to the non-inverting terminal. The triangle wave may be set to an appropriate period and magnitude for adjusting the pulse width modulation duty ratio according to the output of the operational amplifier 154. Accordingly, the comparator 155 outputs a pulse width modulated signal whose pulse width modulation duty ratio is adjusted according to the output of the operational amplifier 154 input to the inverting terminal based on the triangular wave (lamp waveform) input to the non-inverting terminal. .

이상의 본 발명은 상기에 기술된 실시예에 의해 한정되지 않고, 당업자들에 의해 다양한 변형 및 변경을 가져올 수 있으며, 이는 첨부된 청구항에서 정의되는 본 발명의 취지와 범위에 포함된다.The present invention is not limited to the above described embodiments, and various modifications and changes can be made by those skilled in the art, which are included in the spirit and scope of the present invention as defined in the appended claims.

예컨대, 상술된 본 발명의 실시예들에서는 교류 전원을 사용하는 발광 장치의 예로서, LED로서 설명하였다. 그러나, 본 발명은 이에 제한되지 않으며, 예를 들어 직류 LD(Laser Diode)등 교류 전원을 사용하여 발광을 수행하는 다양한 발광 장치에 적절하게 변형하여 적용가능할 것이다.For example, the above-described embodiments of the present invention have been described as LEDs as an example of a light emitting device using an AC power source. However, the present invention is not limited thereto, and the present invention may be appropriately modified and applied to various light emitting devices that emit light using an AC power source such as a direct current laser diode (LD).

또한, 본 발명은 교류 전원 전압을 검출하여 교류 전원을 사용하는 발광 장치에 일정한 크기의 전압을 공급하는 평균 제어 기법에 다양한 변형이 가능할 것이다.In addition, the present invention may be variously modified in the average control technique for detecting the AC power supply voltage and supplying a constant voltage to the light emitting device using the AC power supply.

또한, 본 발명은 교류 전원 전압을 검출하여 교류 전원을 사용하는 발광 장치에 일정한 크기의 전류를 공급하는 평균 전류 제어 기법에 다양한 변형이 가능할 것이다.In addition, the present invention may be variously modified in the average current control technique for detecting the AC power supply voltage and supplying a constant current to the light emitting device using the AC power supply.

아울러, 본 발명은 교류 전원을 사용하는 발광 장치의 정전압 제어 또는 보호를 목적으로 하여 제어회로의 제어변수로 사용하기 위해 적용하는 교류 전원 전압을 검출하기 위한 전압 검출부에 다양한 변형이 가능할 것이다.In addition, the present invention may be variously modified in a voltage detector for detecting an AC power supply voltage applied for use as a control variable of a control circuit for the purpose of controlling or protecting a constant voltage of a light emitting device using an AC power supply.

또한, 본 발명은 프로그램 가능한 마이크로 컨트롤러를 이용하여 펄스폭변조 방식으로 디지털 제어를 수행하는데 있어 다양한 변형이 가능할 것이다.In addition, the present invention may be variously modified in performing digital control in a pulse width modulation scheme using a programmable microcontroller.

Claims

A dimming device that performs dimming on a light emitting device,
A rectifying unit receiving AC power and rectifying the wave to output a rectified voltage;
A switching unit which is switched according to a switching control signal to transfer the rectified voltage to the light emitting device;
A current detector which detects a current flowing in the light emitting device and outputs a current detection signal; And
And a control unit for outputting the switching control signal according to the dimming control signal for controlling dimming of the light emitting device from an external device and the current detection signal.

Claim 1
And the control unit outputs the switching control signal having a duty ratio corresponding to a difference between the current detection signal and the dimming control signal.

The method according to claim 1,
The control unit further receives a ramp signal,
The control unit,
A first operational amplifier including a non-inverting terminal receiving the dimming control signal and an inverting terminal receiving the current detection signal; And
And a comparator including an inverting terminal receiving an output of the first operational amplifier and a non-inverting terminal receiving the ramp signal.

The method according to claim 1,
And a voltage detector configured to output a voltage detection signal for determining a voltage change of the AC power source.

The method according to claim 4
And the control unit outputs the switching control signal having a duty ratio corresponding to a difference between each of the current detection signal and the voltage detection signal and the dimming control signal.

The method according to claim 4,
The control unit further receives a ramp signal,
The control unit,
A first operational amplifier including a non-inverting terminal receiving the dimming control signal and an inverting terminal receiving the voltage detection signal;
A second operational amplifier including a non-inverting terminal receiving an output of the first operational amplifier and an inverting terminal receiving the current detection signal; And
And a comparator including an inverting terminal receiving an output of the second operational amplifier and a non-inverting terminal receiving the ramp signal.

The method according to claim 1,
The current detector includes a resistor connected to the switching unit,
And the current detector outputs a current flowing through the resistor as the current detection signal.

The method according to claim 1,
And a current sensor connected to the switching unit.

The method according to claim 1,
The rectifying unit,
A voltage divider circuit for dividing the voltage of the AC power supply;
A full-wave rectifying circuit for full-wave rectifying the voltage divided by the voltage dividing circuit; And
And a voltage stabilizing circuit for stabilizing the voltage rectified by the full-wave rectifying circuit.

The method according to claim 1,
And an electronic interference filter unit for removing the electronic interference included in the AC power source.