KR20130011047A - Current compensation type alternating current driving light emitting diode circuit - Google Patents

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Abstract

PURPOSE: An alternating driving LED circuit of a current compensation mode is provided to implement a product of a small size by using a multi chip bypass of an LED package. CONSTITUTION: A rectifier(110) converts an AC power source into a DC power source. A smoothing unit(120) removes AC power source included in DC power source. The smoothing unit forms the conduction noise stabilization of the power source. A constant current unit(130) regularly outputs current. A current compensation unit is connected to the constant current unit. [Reference numerals] (110) Rectifier; (130) Constant current unit; (140) Current compensation unit; (150) LED package unit

Description

전류보상방식의 교류구동 엘이디 회로{Current compensation type alternating current driving Light Emitting Diode circuit}Current compensation type alternating current driving Light Emitting Diode circuit

본 발명은 발광 다이오드(Light Emitting Diode, 이하 LED) 등기구 회로에 관한 것으로, 더욱 자세하게는 AC(Alternating Current) 전원으로 동작하는 LED 등기구 회로에서 AC 전압의 변동시 발생하는 전류의 증가 또는 감소 분을 별도의 전류보상 회로로 보상하여 전력 및 전력용량이 일정하게 유지되도록 하는 것이다.BACKGROUND OF THE INVENTION 1. Field of the Invention The present invention relates to a light emitting diode (LED) luminaire circuit, and more particularly, an increase or decrease in current generated when an AC voltage is changed in an LED luminaire circuit operated by an alternating current (AC) power source. Compensation with the current compensation circuit to ensure that the power and power capacity is kept constant.

일반적으로 LED 소자 한 개는 용량이 작아 많은 빛을 내기 위해서는 LED를 직병렬로 연결하여 사용하게 된다. 이에, LED를 직병렬 혹은 병렬로 사용시 LED 간의 전압 및 전류의 특성 오차로 인하여 LED 열마다 전류오차가 발생하게 된다. 각 열간의 전류 오차는 LED 열간의 발열 분포를 비균일하게 하여 전체 LED 등기구의 신뢰성을 떨어뜨리게 되며, LED 등기구의 빛의 밝기를 균일하지 못하게 된다.In general, a single LED device has a small capacity, so that LEDs are connected in series and in parallel to emit a lot of light. Thus, when LEDs are used in parallel or in parallel, current errors occur for each LED column due to characteristic errors in voltage and current between the LEDs. The current error between the columns makes the heat distribution between the LED rows non-uniform, reducing the reliability of the entire LED luminaire, and the brightness of the LED luminaire becomes uneven.

한편, 최근에는 교류(AC) 전원으로 직접 구동하는 LED 등기구가 출시되고 있다. 도 8은 종래 AC 직접 구동 방식의 LED 회로를 나타낸 도면이다. 종래 LED 회로는 교류(AC) 전원이 인가되면 정류회로(810)와 평활회로(820) 및 정전류부(830)를 거쳐 안정화되어 LED 패키지부(840)에 전달됨으로써 LED 패키지에서 각각의 LED가 발광하게 된다. Recently, LED luminaires that are directly driven by AC power have been released. 8 is a view showing an LED circuit of the conventional AC direct drive method. Conventional LED circuit is stabilized through the rectifier circuit 810 and smoothing circuit 820 and the constant current unit 830 when the AC power is applied to the LED package unit 840 by emitting each LED in the LED package Done.

도 9는 종래 LED 회로에서 평활 콘덴서의 미사용 조건에서 정전류 유지를 위해 열로 소모되는 영역을 나타낸 도면이다. 도 9에서, (가)는 AC 전압의 변동이 없을 때를 나타낸 것이고, (나)는 AC 전압이 증가한 경우를 나타낸 것이다. 즉, AC 전압의 변동시 전압 변동분만큼 소모 전력량이 증가하며, 소모 전력량이 회로 상에서 열로 방출되어 회로 수명을 단축시키는 단점이 있다. 도 9에서, 평활 콘덴서의 미적용시, AC 전압은 전압의 변동이 심하다. 이때 전압 증가시 정전류 유지구간이 변화하므로 정전류원이 있어도 정전류가 유지되지 않으며, 정전류 유지 구간에서 전력손실이 증가하게 되며, 이로 인해 LED 광효율의 급격한 저하가 발생하여 LED 광원으로서의 역할이 거의 불가능하게 되는 문제점이 있다.9 is a view showing a region consumed by heat for maintaining a constant current in the non-use condition of the smoothing capacitor in the conventional LED circuit. In FIG. 9, (a) shows when there is no change in the AC voltage, and (b) shows the case where the AC voltage increases. That is, when the AC voltage fluctuates, the amount of power consumed increases by the voltage fluctuation, and the power consumption is released as heat on the circuit, which shortens the circuit life. In Fig. 9, when the smoothing capacitor is not applied, the AC voltage is severely changed in voltage. At this time, since the constant current holding section changes when the voltage increases, the constant current is not maintained even if there is a constant current source, and the power loss increases in the constant current holding section, which causes a sharp decrease in the LED light efficiency, making it almost impossible to serve as an LED light source. There is a problem.

도 10은 종래 LED 회로에서 평활회로의 사용 조건에서 정전류 유지를 위해 열로 소모되는 영역을 나타낸 도면이다. 도 10에서, (가)는 AC 전압의 변동이 없을 때를 나타낸 것이고, (나)는 AC 전압이 증가한 경우를 나타낸 것이다. 도 10에 도시된 바와 같이, 평활 콘덴서를 적용한 경우, 정전류는 유지되지만, 전압 증가시 정전류 유지 구간에서 전력용량이 증가하며, 증가된 용량은 열손실로 발생하며, 대용량 콘덴서에 의한 돌입전류 및 역류가 저하되며, 전류위상 왜곡으로 고조파 문제가 발생한다. 10 is a view showing a region consumed by heat for maintaining a constant current in the conditions of use of the smoothing circuit in the conventional LED circuit. In FIG. 10, (a) shows when there is no change in the AC voltage, and (b) shows the case where the AC voltage increases. As shown in FIG. 10, when the smoothing capacitor is applied, the constant current is maintained, but the power capacity increases in the constant current maintaining section when the voltage increases, and the increased capacity occurs as heat loss, and the inrush current and the reverse flow by the large capacity capacitor are shown. Is lowered and harmonic problems occur due to current phase distortion.

한편, 종래 AC 직접 구동 방식의 LED 회로는 평활용 콘덴서의 리액턴스 성분에 의해 역률이 50~60 % 수준에 불과하고, AC 전압이 변동되는 환경에서는 미세한 변동에 큰폭으로 회로의 전력이 증가하여 대용량의 제품에 사용이 부적합하고, 대용량의 콘덴서에 의한 돌입전류가 높으며, 별도의 돌입전류에 대한 보호소자가 필요하다.On the other hand, the conventional AC direct drive type LED circuit has a power factor of only 50 to 60% due to the reactance component of the smoothing capacitor. It is not suitable for the product, the inrush current is high by the large capacity capacitor, and the protection device against the inrush current is needed.

또한, 역률 저하에 따른 전류 위상 왜곡으로 고조파 문제가 발생하고, SMPS나 컨버터 방식의 경우 전압변동에 따라 전력 변환 효율의 변화가 심하며, 스위칭 소자 사용으로 잡음(Noise) 발생이 심하다는 문제점이 있다.In addition, the harmonic problem occurs due to the current phase distortion caused by the power factor decrease, the power conversion efficiency is severely changed according to the voltage variation in the SMPS or converter method, and the noise is severely generated by using the switching element.

전술한 문제점을 해결하기 위한 본 발명은, AC 전원으로 동작하는 LED 등기구 회로에서 AC 전압의 변동시 발생하는 전류의 증가 또는 감소 분을 별도의 전류보상 회로로 보상하여 전력 및 전력용량이 일정하게 유지할 수 있도록 된, 전류보상방식의 교류구동 엘이디 회로를 제공함에 그 목적이 있다.The present invention for solving the above-described problems, by maintaining a constant power and power capacity by compensating for the increase or decrease of the current generated when the AC voltage fluctuates in the LED luminaire circuit operating with AC power by a separate current compensation circuit It is an object of the present invention to provide an AC drive LED circuit of a current compensation method.

전술한 목적을 달성하기 위한 본 발명의 일 측면에 따르면, 교류 전원(AC)을 입력받아 직류(DC) 전원으로 변환하여 정류하는 정류부; 상기 정류부를 통한 정류 후 직류에 포함된 교류성분을 제거하여 전원의 전도 잡음(Noise) 안정화를 위한 평활부; 상기 전원을 보다 높은 주파수 또는 낮은 주파수로 변환하여 변압하고 전류를 일정하게 출력하는 정전류부(Regulator); 상기 정전류부에 병렬로 연결되고, 상기 전원의 전압이 높아지면 저항이 높아져 전류를 낮게 하고, 상기 전원의 전압이 낮아지면 저항이 낮아져 전류를 높게하는 전류 보상부; 및 상기 정전류부로부터 인가받은 전류나, 상기 전류 보상부에 의한 전류에 의해 각각의 LED를 발광시키는 LED 패키지부를 포함하는 전류보상방식의 교류구동 엘이디 회로가 제공된다.According to an aspect of the present invention for achieving the above object, the rectifier for receiving rectified AC power (AC) to convert to a direct current (DC) power; A smoothing unit for stabilizing conduction noise of a power source by removing an AC component included in a DC after rectifying through the rectifying unit; A constant current unit for converting the power into a higher frequency or a lower frequency, transforming the power, and outputting a constant current; A current compensating unit connected in parallel to the constant current unit, the resistance increases when the voltage of the power is increased to lower the current, and the resistance is decreased when the voltage of the power is lowered to increase the current; And an LED package unit for emitting each LED by the current applied from the constant current unit or the current by the current compensating unit.

또한, 상기 정류부는, 내부 보호용이며 과전류 차단을 위한 퓨즈(F1)를 포함하고, 서지용이며 정전기 방전(ESD:electrostatic discharge) 보호를 위한 바리스터(ZNR)를 포함한다.In addition, the rectifier includes a fuse (F1) for internal protection and overcurrent blocking, and a varistor (ZNR) for surge protection and electrostatic discharge (ESD) protection.

또한, 상기 정류부는, 4 개의 정류용 다이오드를 포함하고, 상기 4 개의 정류용 다이오드에 정류 후 전원의 전도 노이즈 안정화를 위한 콘덴서(XC)가 연결된다.In addition, the rectifier includes four rectifying diodes, and the four rectifier diodes are connected to a capacitor (XC) for stabilizing conduction noise of the power supply after rectification.

또한, 상기 정류부의 정류 후 전원의 전도 노이즈 안정화를 위한 초크 코일(L1)이 상기 정류부에 직렬로 연결된다.In addition, the choke coil L1 for stabilizing conduction noise of the power source after rectification of the rectifier is connected in series with the rectifier.

또한, 상기 정전류부는, 양단에 걸리는 전압이 일정 전압을 초과하면 정전류가 유지되는 리니어 정전류 소자(Linear Current Regulator, CC1)를 포함하고, 상기 리니어 정전류 소자(CC1)의 과전압 인가를 보호하기 위해 사용되는 TVS 다이오드(D5)가 상기 리니어 정전류 소자에 병렬로 연결된다.In addition, the constant current unit includes a linear constant current element (Linear Current Regulator, CC1) that maintains a constant current when the voltage across both ends exceeds a predetermined voltage, and is used to protect the overvoltage application of the linear constant current element (CC1) The TVS diode D5 is connected in parallel with the linear constant current element.

또한, 상기 정전류부는, 전류의 확장하기 위해 하나 이상의 트랜지스터(TR1~TRn)를 포함하고, 각각의 트랜지스터에 전류 쏠림을 방지하기 위한 버퍼저항(R4)이 각각 연결되며, 양단에 걸리는 전압이 일정 전압을 초과하면 정전류가 유지되도록 하고 정전류 손상시 과전류 보호를 위한 하나 이상의 리니어 정전류 소자(Linear Current Regulator, CC1)를 포함하며, 상기 리니어 정전류 소자(CC1)의 과전압 인가를 보호하기 위해 사용되는 TVS 다이오드(D5)가 상기 리니어 정전류 소자에 병렬로 연결된다.In addition, the constant current unit includes one or more transistors TR1 to TRn to expand the current, and buffer resistors R4 are connected to the respective transistors to prevent the current from being drawn, respectively, and the voltage across both ends is a constant voltage. TVS diodes used to protect the application of overvoltage of the linear constant current device (CC1) to include a one or more linear constant current device (CC1) for maintaining a constant current if exceeding, and to protect the overcurrent in the case of constant current damage (CC1) D5) is connected in parallel to the linear constant current element.

또한, 상기 전류 보상부는, 상기 정전류부의 전류 변화 보상을 위한 하나 이상의 부저항 소자(PTC)를 포함한다.The current compensator may include at least one negative resistance element PTC for compensating for the current change of the constant current part.

또한, 상기 전류 보상부는, 상기 부저항 소자(PTC)의 특성 조정을 위해 상기 부저항 소자(PTC)에 직렬로 연결된 저항(R1)을 포함한다.In addition, the current compensator includes a resistor R1 connected in series with the negative resistance element PTC to adjust the characteristics of the negative resistance element PTC.

또한, 상기 전류 보상부는, 상기 부저항 소자(PTC)에 또는 상기 부저항 소자(PTC)와 저항(R1)의 직렬 연결에, 상기 부저항 소자(PTC)의 역전압 특성을 안정화하기 위한 콘덴서(C2)가 병렬로 연결된다.The current compensator may include a capacitor for stabilizing a reverse voltage characteristic of the negative resistance element PTC or the series resistance connection of the negative resistance element PTC and the resistor R1. C2) are connected in parallel.

또한, 상기 LED 패키지부는, 상기 교류 전원의 전압에 부합되는 수만큼 다수의 LED가 직렬이나 병렬로 연결된 LED 어레이(Array)를 포함하고, 전원 차단시 LED 어레이 측에 잔류된 전원의 제거를 위한 저항(R2)이 상기 LED 어레이에 병렬로 연결된다.The LED package unit may include an LED array in which a plurality of LEDs are connected in series or in parallel as many as the voltage of the AC power supply, and a resistor for removing power remaining on the LED array side when the power is cut off. (R2) is connected in parallel to the LED array.

그리고, 상기 LED 패키지부는, 상기 LED 어레이의 전원 안정화를 위한 콘덴서(C3)가 상기 LED 어레이에 병렬로 연결된다.In addition, the LED package unit, a capacitor (C3) for stabilizing the power supply of the LED array is connected in parallel to the LED array.

본 발명에 의하면, 범용성이 있는 LED 패키지를 사용하므로, 양산에 바로 적용이 가능하며, LED 패키지의 Multi chip/bypass 구조를 사용하므로 작은 size의 제품을 제작할 수 있고, 단선에 의하여 전체가 미점등 되는 문제가 발생하지 않는다.According to the present invention, since it uses a universal LED package, it can be directly applied to mass production, and a small size product can be manufactured because the multi-chip / bypass structure of the LED package is used, and the whole is unlit by disconnection. The problem does not occur.

또한, 평활용 콘덴서를 적용하지 않아도 리플을 최소화하고 저항회로와 특성이 유사하여 저용량에서도 90% 수준의 역률이 가능하다.In addition, even without applying a smoothing capacitor, the ripple is minimized and the characteristics of the resistance circuit are similar, allowing a power factor of 90% even at a low capacity.

또한, AC 전압의 변동시 발생하는 전류 증가/감소분을 별도의 전류보상 회로로 보상하여 전력 및 전력용량이 일정하게 유지되며, AC 전압이 변동되는 환경에서도 대용량 제품에 사용이 가능하다.In addition, the current increase / decrease generated in the AC voltage fluctuation is compensated by a separate current compensation circuit to maintain a constant power and power capacity, it is possible to use in high-volume products even in an environment where the AC voltage fluctuates.

그리고, 대용량의 콘덴서를 사용하지 않으므로 돌입전류로부터 비교적 안전하고, 전류 위상 왜곡에 의한 고조파 발생 위험이 없다.In addition, since a capacitor of a large capacity is not used, it is relatively safe from inrush current, and there is no risk of harmonic generation due to current phase distortion.

도 1은 본 발명의 실시예에 따른 전류보상방식의 교류구동 LED 회로를 나타낸 구성도이다.
도 2는 본 발명의 실시예에 따른 전류보상방식의 교류구동 LED 회로에 대한 구체적인 한 예를 나타낸 도면이다.
도 3은 본 발명의 실시예에 따른 전류보상방식의 교류구동 LED 회로에 대해 스위칭 소자로 이루어진 정전류부를 포함하는 한 예를 나타낸 도면이다.
도 4는 본 발명의 실시예에 따른 전류보상방식의 교류구동 LED 회로에서 정전류부에 대한 전류 보상부의 부저항 소자를 다양하게 구현한 예들을 도시한 도면이다.
도 5는 본 발명의 실시예에 따른 전류보상회로를 구현한 예와, 전류보상회로의 채택과 미채택에 의한 전압 변동에 따른 광효율 변화를 나타낸 도면이다.
도 6은 본 발명의 실시예에 따른 전류보상방식의 교류구동 LED 회로에서 EMC 전도 노이즈 측정 결과를 종래와 비교한 예를 나타낸 도면이다.
도 7은 본 발명의 실시예에 따른 평활 콘덴서의 미사용 조건에서 전류 보상부의 전류 보상량과, 정전류 유지를 위해 열로 소모되는 영역을 나타낸 도면이다.
도 8은 종래 AC 직접 구동 방식의 LED 회로를 나타낸 도면이다.
도 9는 종래 LED 회로에서 평활 콘덴서의 미사용 조건에서 정전류 유지를 위해 열로 소모되는 영역을 나타낸 도면이다.
도 10은 종래 LED 회로에서 평활회로의 사용 조건에서 정전류 유지를 위해 열로 소모되는 영역을 나타낸 도면이다. 1 is a block diagram showing an AC drive LED circuit of the current compensation method according to an embodiment of the present invention.
2 is a view showing a specific example of the AC drive LED circuit of the current compensation method according to an embodiment of the present invention.
3 is a view showing an example including a constant current unit consisting of a switching element for the AC drive LED circuit of the current compensation method according to an embodiment of the present invention.
4 is a diagram illustrating various implementations of negative resistance elements of a current compensator for a constant current unit in an AC driving LED circuit of a current compensation method according to an exemplary embodiment of the present invention.
5 is a view showing an example of implementing a current compensation circuit according to an embodiment of the present invention, and a change in light efficiency according to voltage variation due to the adoption and non-adoption of the current compensation circuit.
FIG. 6 is a diagram illustrating an example of comparing EMC conducted noise measurement results in a current-compensated AC drive LED circuit according to an exemplary embodiment of the present invention.
FIG. 7 is a diagram illustrating a current compensation amount of a current compensator and a region consumed by heat to maintain a constant current in an unused condition of a smoothing capacitor according to an exemplary embodiment of the present invention.
8 is a view showing an LED circuit of the conventional AC direct drive method.
9 is a view showing a region consumed by heat for maintaining a constant current in the non-use condition of the smoothing capacitor in the conventional LED circuit.
10 is a view showing a region consumed by heat for maintaining a constant current in the conditions of use of the smoothing circuit in the conventional LED circuit.

본 발명의 목적과 기술적 구성 및 그에 따른 작용 효과에 관한 자세한 사항은 본 발명의 명세서에 첨부된 도면에 의거한 이하 상세한 설명에 의해 보다 명확하게 이해될 것이다. 이하, 첨부된 도면을 참조하여 본 발명에 따른 실시예를 상세하게 설명한다.
Details of the object and technical configuration of the present invention and the resulting effects thereof will be more clearly understood by the following detailed description based on the accompanying drawings. Hereinafter, embodiments of the present invention will be described in detail with reference to the accompanying drawings.

도 1은 본 발명의 실시예에 따른 전류보상방식의 교류구동 LED 회로를 나타낸 구성도이다.1 is a block diagram showing an AC drive LED circuit of the current compensation method according to an embodiment of the present invention.

도 1을 참조하면, 본 발명의 실시예에 따른 전류보상방식의 교류구동 LED 회로(100)는, 정류부(rectifier unit)(110), 평활부(filter unit)(120), 정전류부(regulator unit)(130), 전류 보상부(current conpensation unit)(140) 및 LED 패키지부(LED package unit)(150) 등을 포함한다.1, the AC drive LED circuit 100 of the current compensation method according to an embodiment of the present invention, a rectifier unit (110), a smoothing unit (filter unit) 120, a constant current unit (regulator unit) 130), a current compensation unit (current conpensation unit) 140, and an LED package unit (LED package unit) 150 and the like.

정류부(110)는 교류 전원(AC)을 입력받아 직류(DC) 전원으로 변환하여 정류한다.The rectifier 110 receives AC power and converts the power into DC power.

평활부(120)는 정류부(110)를 통한 정류 후 직류에 포함된 교류성분을 제거하여 전원의 전도 잡음(Noise) 안정화를 위한 기능을 한다. 여기서, 평활부(120)는 정류 후의 직류에 포함되는 교류성분을 제거하는 회로로써, 직류는 통하게 하지 않고 교류는 잘 통하게 하는 콘덴서의 성질을 이용하고 있다. 즉, 평활부(120)는 정류부(110)를 통과한 맥류 파형을 평활한 직류로 만드는 회로이며, 맥류에 남아 있는 교류 성분을 제거하고 저주파의 직류 성분만을 출력하기 위해 저주파 필터회로로도 구성할 수 있다.The smoothing unit 120 functions to stabilize the conduction noise of the power source by removing the AC component included in the DC after rectifying through the rectifying unit 110. Here, the smoothing part 120 is a circuit which removes the AC component contained in the DC after rectification, and utilizes the property of the capacitor | condenser which does not let DC flow through. That is, the smoothing unit 120 is a circuit for making a smooth direct current of the pulse wave waveform passing through the rectifying unit 110, and may be configured as a low frequency filter circuit to remove the AC component remaining in the pulse stream and output only the low frequency DC component. Can be.

정전류부(130)는 전원을 보다 높은 주파수 또는 낮은 주파수로 변환하여 변압하고 전류를 일정하게 출력한다.The constant current unit 130 converts the power into a higher frequency or a lower frequency, transforms the power, and outputs a constant current.

전류 보상부(140)는 정전류부(130)에 병렬로 연결되고, 전원의 전압이 높아지면 저항이 높아져 전류를 낮게 하고, 전원의 전압이 낮아지면 저항이 낮아져 전류를 높게 한다.The current compensator 140 is connected in parallel to the constant current unit 130, and when the voltage of the power supply is increased, the resistance is increased to lower the current, and when the voltage of the power supply is lowered, the resistance is lowered to increase the current.

LED 패키지부(150)는 정전류부(130)로부터 인가받은 전류나, 전류 보상부(140)에 의한 전류에 의해 각각의 LED를 발광시킨다.
The LED package unit 150 emits each LED by a current applied from the constant current unit 130 or a current by the current compensator 140.

도 2는 본 발명의 실시예에 따른 전류보상방식의 교류구동 LED 회로에 대한 구체적인 한 예를 나타낸 도면이다.2 is a view showing a specific example of the AC drive LED circuit of the current compensation method according to an embodiment of the present invention.

도 2를 참조하면, 본 발명의 실시예에 따른 전류보상방식의 교류구동 LED 회로(100)에서, 정류부(110)는 내부 보호용이면서 과전류 차단을 위한 퓨즈(F1)를 포함하고, 서지용이면서 정전기 방전(ESD:electrostatic discharge) 보호를 위한 바리스터(ZNR)를 포함한다.Referring to Figure 2, in the current-driven AC drive LED circuit 100 according to an embodiment of the present invention, the rectifier 110 includes a fuse (F1) for the internal protection and the over-current blocking, surge and electrostatic discharge Varistor (ZNR) for electrostatic discharge (ESD) protection.

또한, 정류부(110)는, 4 개의 정류용 다이오드(D1~D4)를 포함하고, 4 개의 정류용 다이오드(D1~D4)에 정류 후 전원의 전도 노이즈 안정화를 위한 콘덴서(XC)가 병렬로 연결된다.In addition, the rectifier 110 includes four rectifying diodes D1 to D4, and the rectifiers CC for stabilizing conduction noise of the power supply after rectifying the four rectifying diodes D1 to D4 are connected in parallel. do.

또한, 정류부(110)의 정류 후 전원의 전도 노이즈 안정화를 위한 초크 코일(L1)이 정류부(110)에 직렬로 연결된다.In addition, the choke coil L1 for stabilizing conduction noise of the power supply after rectifying the rectifier 110 is connected in series with the rectifier 110.

또한, 정전류부(130)는, 양단에 걸리는 전압이 일정 전압을 초과하면 정전류가 유지되는 리니어 정전류 소자(Linear Current Regulator, CC1)를 포함하고, 리니어 정전류 소자(CC1)의 과전압 인가를 보호하기 위해 사용되는 TVS 다이오드(D5)가 리니어 정전류 소자(CC1)에 병렬로 연결된다.In addition, the constant current unit 130 includes a linear constant current device (Linear Current Regulator, CC1) that maintains a constant current when the voltage across both ends exceeds a predetermined voltage, to protect the overvoltage application of the linear constant current device (CC1) The TVS diode D5 used is connected in parallel to the linear constant current element CC1.

또한, 전류 보상부(140)는, 정전류부(130)의 전류 변화 보상을 위한 하나 이상의 부저항 소자(Positive Temperature Coefficient, 이하 PTC)를 포함한다.In addition, the current compensator 140 may include at least one negative temperature coefficient (PTC) for compensating for the current change of the constant current unit 130.

PTC 소자는 티탄산 바륨(BaTiO3)계 도자기로 온도가 상승하면 전기저항이 급격히 커지는 반도체 소자이다. 정특성 서미스터(Thercister)라고도 한다. 니크롬선과 같은 것을 대신할 수 있는 안전한 발열체이다. PTC는 Fuse와는 달리 반복사용이 가능한 소자로서 Poly Switch라고도 불리우며, 정온도계수 특성을 가진 소자를 말한다. PTC라고 하면 BaTiO3계 세라믹스를 이용한 PTC와 폴리머를 이용한 것이 일반적으로 알려져 있다. 세라믹계 PTC 소자에서는 그 세라믹 본래의 성질에 의해 정상시의 고유 저항치에 하한이 있는 점, 고전압, 대전류에 대한 내구성에 한계가 있는 점 등의 단점이 있고 또한 가공성이 어렵다는 점의 이유로 제한이 있다. 따라서, 폴리머계 PTC소자의 수요가 급속하게 증가하고 있다. PTC 폴리머를 사용하면 저저항에서 대전류 용량의 용도에서 고전압용까지 여러 가지 회로의 보호소자의 제조가 가능하고 종례의 세라믹계 소자에서는 커버할 수 없었던 영역에서 과전류, 과열보호에 효과적이다.The PTC device is a barium titanate (BaTiO 3) -based ceramics, and the semiconductor device is rapidly increased in electrical resistance when the temperature rises. Also known as a static thermistor. It is a safe heating element that can replace something like nichrome wire. Unlike Fuse, PTC is a device that can be used repeatedly and is also called Poly Switch. It is a device that has a constant temperature coefficient. Speaking of PTC, it is generally known to use PTC and polymer using BaTiO3-based ceramics. Ceramic-based PTC devices have limitations due to their inherent properties such as a lower limit on the intrinsic resistivity during normal operation, a limit on durability against high voltages, and a large current, and a difficulty in workability. Accordingly, the demand for polymer-based PTC devices is rapidly increasing. The use of a PTC polymer enables the manufacture of various circuit protection devices, from low resistance to high current capacity to high voltage, and is effective for overcurrent and overheat protection in areas not covered by conventional ceramic devices.

또한, 전류 보상부(140)는 부저항 소자(PTC)의 특성 조정을 위해 부저항 소자(PTC)에 직렬로 연결된 저항(R1)을 포함한다.In addition, the current compensator 140 includes a resistor R1 connected in series with the negative resistance element PTC to adjust the characteristics of the negative resistance element PTC.

또한, 전류 보상부(140)는 부저항 소자(PTC)에 또는 부저항 소자(PTC)와 저항(R1)의 직렬 연결에, 부저항 소자(PTC)의 역전압 특성을 안정화하기 위한 콘덴서(C2)가 병렬로 연결된다.In addition, the current compensator 140 includes a capacitor C2 for stabilizing the reverse voltage characteristic of the negative resistance element PTC, or in series connection of the negative resistance element PTC and the resistor R1. ) Are connected in parallel.

또한, LED 패키지부(150)는, 교류 전원의 전압에 부합되는 수만큼 다수의 LED가 저항(R3)과 함께 직렬이나 병렬로 연결된 LED 어레이(Array)(152)를 포함하고, 전원 차단시 LED 어레이(152) 측에 잔류된 전원의 제거를 위한 저항(R2)이 LED 어레이(152)에 병렬로 연결된다.In addition, the LED package unit 150 includes an LED array 152 in which a plurality of LEDs are connected in series or in parallel with the resistor R3 as many as the voltage corresponding to the voltage of the AC power supply. A resistor R2 for removing power remaining on the array 152 side is connected in parallel to the LED array 152.

그리고, LED 패키지부(150)는 LED 어레이(152)의 전원 안정화를 위한 콘덴서(C3)가 LED 어레이(152)에 병렬로 연결된다.
In addition, the LED package unit 150 has a capacitor C3 for stabilizing the power of the LED array 152 is connected to the LED array 152 in parallel.

도 3은 본 발명의 실시예에 따른 전류보상방식의 교류구동 LED 회로에 대해 스위칭 소자로 이루어진 정전류부를 포함하는 한 예를 나타낸 도면이다.3 is a view showing an example including a constant current unit consisting of a switching element for the AC drive LED circuit of the current compensation method according to an embodiment of the present invention.

도 3을 참조하면, 본 발명의 실시예에 따른 전류보상방식의 교류구동 LED 회로(100)에서, 정전류부(130)는 전류를 확장하기 위해 하나 이상의 트랜지스터(TR1~TR4)를 포함하고, 각각의 트랜지스터(TR1~TR4)에 전류 쏠림을 방지하기 위한 버퍼저항(R4)이 각각 연결된다.Referring to Figure 3, in the current-driven AC drive LED circuit 100 according to an embodiment of the present invention, the constant current unit 130 includes one or more transistors (TR1 ~ TR4) to expand the current, respectively The buffer resistors R4 for preventing current draw are respectively connected to the transistors TR1 to TR4.

또한, 정전류부(130)는 양단에 걸리는 전압이 일정 전압을 초과하면 정전류가 유지되도록 하고 정전류 손상시 과전류 보호를 위한 하나 이상의 리니어 정전류 소자(CC1~CCn)를 포함하며, 리니어 정전류 소자(CC1)의 과전압 인가를 보호하기 위해 사용되는 TVS 다이오드(D5)가 리니어 정전류 소자(CCn)에 병렬로 연결된다.
In addition, the constant current unit 130 includes one or more linear constant current devices CC1 to CCn to maintain the constant current when the voltage across both ends exceeds a predetermined voltage and to protect the overcurrent in the case of constant current damage, and the linear constant current device CC1. The TVS diode D5, which is used to protect the overvoltage application of, is connected in parallel to the linear constant current element CCn.

도 4는 본 발명의 실시예에 따른 전류보상방식의 교류구동 LED 회로에서 정전류부에 대한 전류 보상부의 부저항 소자를 다양하게 구현한 예들을 도시한 도면이다.4 is a diagram illustrating various implementations of negative resistance elements of a current compensator for a constant current unit in an AC driving LED circuit of a current compensation method according to an exemplary embodiment of the present invention.

도 4에 도시된 바와 같이, 본 발명의 실시예에 따른 전류보상방식의 교류구동 LED 회로(100)에서, 정전류부(130)에 대해 전류 보상부(140)를 병렬로 구성할 때, (가)에 도시된 바와 같이 전류 보상부(140)를 하나의 부저항 소자(PTC)로 구성할 수 있다.As shown in FIG. 4, when the current compensation unit 140 is configured in parallel with respect to the constant current unit 130 in the AC drive LED circuit 100 of the current compensation method according to the embodiment of the present invention, As shown in FIG. 1, the current compensator 140 may be configured as one negative resistance element (PTC).

또한, 정전류부(130)에 대해 전류 보상부(140)를 병렬로 구성할 때, (나)에 도시된 바와 같이 전류 보상부(140)를 하나의 부저항 소자(PTC)에 저항(R)을 직렬로 연결시켜 구성할 수 있다.In addition, when configuring the current compensator 140 in parallel with respect to the constant current unit 130, as shown in (b), the current compensator 140 to one negative resistance element (PTC) resistor (R) Can be configured in series.

그리고, 정전류부(130)에 대해 전류 보상부(140)를 병렬로 구성할 때, (다)에 도시된 바와 같이 전류 보상부(140)를 하나 이상의 부저항 소자(PTC)에 저항(R)을 직렬로 연결시켜 구성할 수 있다.
When the current compensator 140 is configured in parallel with respect to the constant current unit 130, the resistor R is applied to the at least one negative resistance element PTC as shown in (c). Can be configured in series.

한편, 도 5는 본 발명의 실시예에 따른 전류보상회로를 구현한 예와, 전류보상회로의 채택과 미채택에 의한 전압 변동에 따른 광효율 변화를 나타낸 도면이다.On the other hand, Figure 5 is a view showing an example of implementing a current compensation circuit according to an embodiment of the present invention, and changes in the light efficiency according to the voltage variation due to the adoption and non-adoption of the current compensation circuit.

도 5를 참조하면, 전류 보상부(140)를 (가)에 도시된 바와 같이 AC 전류보상회로로 구현할 수 있으며, (나)와 같은 전자파 차단(EMC) 전도 노이즈 측정 결과를 얻을 수 있다. Referring to FIG. 5, the current compensator 140 may be implemented as an AC current compensation circuit as shown in (a), and an electromagnetic wave (EMC) conducted noise measurement result as shown in (b) may be obtained.

또한, 전류보상회로를 채택하지 않은 종래 AC 직접 구동의 경우, 도 5의 (라)에 도시된 바와 같이 전압 상승에 따라 광효율이 큰 폭으로 하락함을 알 수 있다.In addition, in the case of the conventional AC direct drive that does not adopt the current compensation circuit, as shown in (d) of FIG. 5, it can be seen that the light efficiency greatly decreases as the voltage rises.

그러나, 도 5의 (다)에 도시된 바와 같이, AC 전류보상회로를 채택한 경우 전압 변동에 따른 효율 변화에 있어 전압의 증가에 따라 능동적으로 전류값이 변화하여 광효율을 최대한 유지하게 된다.
However, as shown in (c) of FIG. 5, when the AC current compensation circuit is adopted, the current value is actively changed in accordance with the increase of the voltage in the efficiency change caused by the voltage change, thereby maintaining the optical efficiency to the maximum.

도 6은 본 발명의 실시예에 따른 전류보상방식의 교류구동 LED 회로에서 EMC 전도 노이즈 측정 결과를 종래와 비교한 예를 나타낸 도면이고, 도 7은 본 발명의 실시예에 따른 평활 콘덴서의 미사용 조건에서 전류 보상부의 전류 보상량과, 정전류 유지를 위해 열로 소모되는 영역을 나타낸 도면이다.6 is a view showing an example of comparing the EMC conducted noise measurement results in the current-compensated AC drive LED circuit according to an embodiment of the present invention, Figure 7 is a non-use condition of the smoothing capacitor according to an embodiment of the present invention Shows the current compensation amount of the current compensator and the area consumed by heat to maintain a constant current.

도 6에서, (가)는 평활부(120)와 전류 보상부(140)가 없는 종래의 EMC 전도 노이즈 측정 결과를 나타낸 것이고, (나)는 전류 보상부(140)가 없는 종래의 EMC 전도 노이즈 측정 결과를 나타낸 것이며, (다)는 본 발명의 실시예에 따라 평활부(120)와 전류 보상부(140)가 채택된 EMC 전도 노이즈 측정 결과를 나타낸 것이다.In FIG. 6, (a) shows a conventional EMC conducted noise measurement result without the smoothing unit 120 and the current compensator 140, (b) the conventional EMC conducted noise without the current compensator 140. The measurement results are shown, and (c) shows the EMC conducted noise measurement results in which the smoothing unit 120 and the current compensating unit 140 are adopted according to the exemplary embodiment of the present invention.

도 7에서, (가)는 평활 콘덴서(C1)의 미사용 조건에서 정전류 유지를 위하여 회로의 열로 소모되는 영역과, 전류 보상부(140)의 전류 보상량을 나타낸 것이고, (나)는 평활 콘덴서(C1)의 미사용 조건에서 교류 전원(AC)의 증가 시에 정전류 유지를 위하여 회로의 열로 소모되는 영역과, 전류 보상부(140)의 전류 보상량을 나타낸 것이다. 따라서, 교류 전원(AC)의 증가 시에 전류 보상부(140)의 전류 보상량이 더 줄어들었음을 알 수 있다. 즉, 전류 보상부(140)는 전류값 미달시 전류량을 증가시키고, 회로의 전류량이 증가하여 전류값에 도달한 경우 전류량을 감소시키게 된다.In FIG. 7, (a) shows an area consumed by heat of a circuit for maintaining a constant current under unused conditions of the smoothing capacitor C1, and a current compensation amount of the current compensating unit 140, and (b) shows a smoothing capacitor ( In the unused condition of C1), an area consumed by heat of the circuit to maintain a constant current when the AC power is increased, and a current compensation amount of the current compensator 140 is shown. Accordingly, it can be seen that the current compensation amount of the current compensator 140 is further reduced when the AC power source AC is increased. That is, the current compensator 140 increases the amount of current when the current value falls short, and decreases the amount of current when the current amount of the circuit increases to reach the current value.

본 발명은 정전류 소자의 정전류 제한 구간이 증가하더라도 전류보상 소자의 부저항 특성으로 보상전류를 감소시켜, 제품의 와트(Watt)값을 제한하여 하향 안정화를 이룰 수 있다. 따라서, 와트(Watt)가 증가하는 문제를 전류보상 소자에 의하여 균형을 맞출 수 있고, 동작시 와트를 하향 안정화시킬 수 있으며, 전압이 변동되는 조건에서도 사용이 가능하다는 장점이 있다.According to the present invention, even if the constant current limiting period of the constant current device is increased, the compensation current is reduced by the negative resistance characteristic of the current compensating device, thereby limiting the Watt value of the product to achieve downward stabilization. Therefore, the problem of increasing the watt (Watt) can be balanced by the current compensation element, can be stabilized down the watts during operation, there is an advantage that it can be used even in the condition that the voltage changes.

전술한 바와 같이 본 발명에 의하면, AC 전원으로 동작하는 LED 등기구 회로에서 AC 전압의 변동시 발생하는 전류의 증가 또는 감소 분을 별도의 전류보상 회로로 보상하여 전력 및 전력용량이 일정하게 유지할 수 있도록 된, 전류보상방식의 교류구동 LED 회로를 실현할 수 있다.As described above, according to the present invention, a current compensation circuit compensates for the increase or decrease of the current generated when the AC voltage is changed in the LED luminaire circuit operating with AC power so that the power and power capacity can be kept constant. It is possible to realize the AC drive LED circuit of the current compensation method.

본 발명이 속하는 기술분야의 당업자는 본 발명이 그 기술적 사상이나 필수적 특징을 변경하지 않고서 다른 구체적인 형태로 실시될 수 있으므로, 이상에서 기술한 실시예들은 모든 면에서 예시적인 것이며 한정적인 것이 아닌 것으로서 이해해야만 한다. 본 발명의 범위는 상기 상세한 설명보다는 후술하는 특허청구범위에 의하여 나타내어지며, 특허청구범위의 의미 및 범위 그리고 그 등가개념으로부터 도출되는 모든 변경 또는 변형된 형태가 본 발명의 범위에 포함되는 것으로 해석되어야 한다.It will be understood by those skilled in the art that various changes in form and details may be made therein without departing from the spirit and scope of the present invention as defined by the following claims and their equivalents. Only. The scope of the present invention is defined by the appended claims rather than the detailed description and all changes or modifications derived from the meaning and scope of the claims and their equivalents are to be construed as being included within the scope of the present invention do.

본 발명은 교류전원으로 동작하는 LED 등기구 회로에 적용할 수 있다.The present invention can be applied to an LED luminaire circuit that operates with an AC power source.

100 : 전류보상방식의 교류구동 LED 회로 110 : 정류부
120 : 평활부 130 : 정전류부
140 : 전류 보상부 150 : LED 패키지부100: AC drive LED circuit of current compensation method 110: Rectifier
120: smooth portion 130: constant current portion
140: current compensation unit 150: LED package unit

Claims (11)

교류 전원(AC)을 입력받아 직류(DC) 전원으로 변환하여 정류하는 정류부;
상기 정류부를 통한 정류 후 직류에 포함된 교류성분을 제거하여 전원의 전도 잡음(Noise) 안정화를 위한 평활부;
상기 전원을 보다 높은 주파수 또는 낮은 주파수로 변환하여 변압하고 전류를 일정하게 출력하는 정전류부(Regulator);
상기 정전류부에 병렬로 연결되고, 상기 전원의 전압이 높아지면 저항이 높아져 전류를 낮게 하고, 상기 전원의 전압이 낮아지면 저항이 낮아져 전류를 높게하는 전류 보상부; 및
상기 정전류부로부터 인가받은 전류나, 상기 전류 보상부에 의한 전류에 의해 각각의 LED를 발광시키는 LED 패키지부;
를 포함하는 전류보상방식의 교류구동 엘이디 회로.Rectifier for converting the rectified by receiving AC power (AC) power;
A smoothing unit for stabilizing conduction noise of a power source by removing an AC component included in a DC after rectifying through the rectifying unit;
A constant current unit for converting the power into a higher frequency or a lower frequency, transforming the power, and outputting a constant current;
A current compensating unit connected in parallel to the constant current unit, the resistance increases when the voltage of the power is increased to lower the current, and the resistance is decreased when the voltage of the power is lowered to increase the current; And
An LED package unit for emitting each LED by a current applied from the constant current unit or a current by the current compensating unit;
AC drive LED circuit of the current compensation method comprising a. 제 1 항에 있어서,
상기 전류 보상부는, 상기 정전류부의 전류 변화 보상을 위한 하나 이상의 부저항 소자(PTC)를 포함하는 것을 특징으로 하는 전류보상방식의 교류구동 엘이디 회로.The method of claim 1,
And the current compensator includes one or more negative resistance elements (PTCs) for compensating for the current change of the constant current part. 제 2 항에 있어서,
상기 전류 보상부는, 상기 부저항 소자(PTC)의 특성 조정을 위해 상기 부저항 소자(PTC)에 직렬로 연결된 저항(R1)을 포함하는 것을 특징으로 하는 전류보상방식의 교류구동 엘이디 회로.The method of claim 2,
And the current compensator includes a resistor (R1) connected in series with the negative resistance element (PTC) to adjust the characteristics of the negative resistance element (PTC). 제 2 항 또는 제 3 항에 있어서,
상기 전류 보상부는, 상기 부저항 소자(PTC)에 또는 상기 부저항 소자(PTC)와 저항(R1)의 직렬 연결에, 상기 부저항 소자(PTC)의 역전압 특성을 안정화하기 위한 콘덴서(C2)가 병렬로 연결된 것을 특징으로 하는 전류보상방식의 교류구동 엘이디 회로.The method according to claim 2 or 3,
The current compensator, the capacitor C2 for stabilizing the reverse voltage characteristics of the negative resistance element (PTC) to the negative resistance element (PTC) or in series connection of the negative resistance element (PTC) and the resistor (R1) AC drive LED circuit of the current compensation method characterized in that connected in parallel. 제 1 항에 있어서,
상기 정전류부는, 양단에 걸리는 전압이 일정 전압을 초과하면 정전류가 유지되는 리니어 정전류 소자(Linear Current Regulator, CC1)를 포함하고, 상기 리니어 정전류 소자(CC1)의 과전압 인가를 보호하기 위해 사용되는 TVS 다이오드(D5)가 상기 리니어 정전류 소자에 병렬로 연결된 것을 특징으로 하는 전류보상방식의 교류구동 엘이디 회로.The method of claim 1,
The constant current unit includes a linear constant current device (Linear Current Regulator, CC1) that maintains a constant current when the voltage across both ends exceeds a predetermined voltage, TVS diode used to protect the overvoltage application of the linear constant current device (CC1) And (D5) is connected in parallel to the linear constant current device AC drive LED circuit of the current compensation method. 제 1 항에 있어서,
상기 LED 패키지부는, 상기 교류 전원의 전압에 부합되는 수만큼 다수의 LED가 직렬이나 병렬로 연결된 LED 어레이(Array)를 포함하고, 전원 차단시 LED 어레이 측에 잔류된 전원의 제거를 위한 저항(R2)이 상기 LED 어레이에 병렬로 연결된 것을 특징으로 하는 전류보상방식의 교류구동 엘이디 회로.The method of claim 1,
The LED package unit includes an LED array in which a plurality of LEDs are connected in series or in parallel as many as the voltage of the AC power supply, and a resistor (R2) for removing power remaining on the LED array side when the power is cut off. ) Is connected to the LED array in parallel AC drive LED circuit of the current compensation method. 제 6 항에 있어서,
상기 LED 패키지부는, 상기 LED 어레이의 전원 안정화를 위한 콘덴서(C3)가 상기 LED 어레이에 병렬로 연결된 것을 특징으로 하는 전류보상방식의 교류구동 엘이디 회로.The method according to claim 6,
The LED package unit, the current compensation type AC drive LED circuit, characterized in that the capacitor (C3) for stabilizing the power supply of the LED array is connected in parallel to the LED array. 제 1 항에 있어서,
상기 정류부는, 내부 보호용이며 과전류 차단을 위한 퓨즈(F1)를 포함하고, 서지용이며 정전기 방전(ESD:electrostatic discharge) 보호를 위한 바리스터(ZNR)를 포함하는 것을 특징으로 하는 전류보상방식의 교류구동 엘이디 회로.The method of claim 1,
The rectifier includes a fuse (F1) for internal protection and overcurrent blocking, and a varistor (ZNR) for surge protection and electrostatic discharge (ESD) protection. Circuit. 제 1 항에 있어서,
상기 정류부는, 4 개의 정류용 다이오드를 포함하고, 상기 4 개의 정류용 다이오드에 정류 후 전원의 전도 노이즈 안정화를 위한 콘덴서(XC)가 연결된 것을 특징으로 하는 전류보상방식의 교류구동 엘이디 회로.The method of claim 1,
The rectifier includes four rectifier diodes, and the four rectifier diodes AC drive LED circuit of the current compensation method, characterized in that the capacitor (XC) for the conduction noise stabilization of the power supply after rectification is connected. 제 9 항에 있어서,
상기 정류부의 정류 후 전원의 전도 노이즈 안정화를 위한 초크 코일(L1)이 상기 정류부에 직렬로 연결된 것을 특징으로 하는 전류보상방식의 교류구동 엘이디 회로.The method of claim 9,
And a choke coil (L1) for stabilizing conduction noise of the power supply after rectification of the rectifier is connected in series with the rectifier. 제 1 항에 있어서,
상기 정전류부는, 전류의 확장하기 위해 하나 이상의 스위칭 소자(TR1~TRn)를 포함하고, 각각의 스위칭 소자에 전류 쏠림을 방지하기 위한 버퍼저항(R4)이 각각 연결되며, 양단에 걸리는 전압이 일정 전압을 초과하면 정전류가 유지되도록 하고 정전류 손상시 과전류 보호를 위한 하나 이상의 리니어 정전류 소자(Linear Current Regulator, CC1)를 포함하며, 상기 리니어 정전류 소자(CC1)의 과전압 인가를 보호하기 위해 사용되는 TVS 다이오드(D5)가 상기 리니어 정전류 소자에 병렬로 연결된 것을 특징으로 하는 전류보상방식의 교류구동 엘이디 회로.The method of claim 1,
The constant current unit includes one or more switching elements TR1 to TRn to expand the current, and buffer resistors R4 are connected to the respective switching elements to prevent the current from being drawn, and voltages across both sides are constant voltages. TVS diodes used to protect the over-voltage application of the linear constant current device (CC1) to include a one or more linear constant current device (CC1) for maintaining a constant current when exceeding, and overcurrent protection in the event of constant current damage D5) is connected to the linear constant current device in parallel AC drive LED circuit of the current compensation method.
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