KR20130072952A - 블리드 회로, 이를 포함하는 조명 제어 회로, 조명 제어 방법 - Google Patents

블리드 회로, 이를 포함하는 조명 제어 회로, 조명 제어 방법 Download PDF

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Abstract

본 발명의 일 실시예에 따른 블리드 회로는, 입력 전압에 병렬로 연결되는 블리드 저항; 입력 전압을 기반으로 동작하는 제1 스위칭부; 상기 제1 스위칭부의 구동에 따라 상기 블리드 저항에 전류가 도통하도록 하는 제2 스위칭부를 포함함으로써, 풀 디밍에 의한 전력 손실을 감소시킬 수 있다.

Description

블리드 회로, 이를 포함하는 조명 제어 회로, 조명 제어 방법{BLEED CIRCUIT, LIGHTING CONTROL CIRCUIT AND METHOD THEREOF }
본 발명은 블리드 회로 및 이를 포함하는 조명 제어 회로에 관한 것으로서, 보다 구체적으로, 조명 장치의 디밍이 없거나, 풀 디밍(FULL DIMMING)인 경우에 블리드 회로를 연결시킬 수 있는 블리드 회로 및 이를 포함하는 조명 제어 회로에 관한 것이다.
LED는 저전류 소비 및 장수명의 특징을 갖고, LED 용도는 표시 장치뿐만아니라 조명 기구 및 다른 용도에도 확장되고 있다. LED 조명 기구에서는 소망의 조도를 얻기 위해 복수의 LED 유닛이 종종 사용된다.
일반적인 조명 기구는 상용 AC 100V 전원을 통상 사용하고, 백열 전구 또는 일반적인 조명등 기구 대신에 LED 조명등 기구를 사용할 경우에 LED 조명등 기구도 일반적인 조명등 기구와 같이 상용 AC 100V 전원을 사용하도록 구성되는 것이 바람직하다.
또한, 백열 전구에 조광 제어를 적용할 경우에 스위칭 소자(일반적으로는 사이리스터 소자나 트라이액 소자)를 교류 전원 전압의 어떤 위상각에서 온함으로써 백열 전구로의 전원 공급을 하나의 볼륨 소자로 용이하게 조광 제어할 수 있는 위상 제어식 조광기(일반적으로 백열 라이트 컨트롤이라 언급됨)가 이용되고 있다. 그러나, 백열 전구가 위상 제어식 조광기에 의해 조광될 경우에 와트수가 적은 백열 전구가 조광기에 접속되면 플리커링(flickering) 또는 블링킹(blinking)이 발생되어 정상 조광이 불가능하는 것이 알려져 있다.
한편, 종래의 조명기구에 사용 되던 조광기(Wall Dimmer)가 동작하기 위해서는 조광기 속의 부품들이 동작할 수 있도록 일정의 전류(latching & holding)가 필요하다. 종래의 조광기를 그대로 사용하기 위해서는 LED 조명용 driver가 이 전류를 제공해야 한다. 이러한 이유로 dimmable driver에 bleeding circuit이라는 주변 회로가 필요하다. Dimmable driver는 필요에 따라 dimmer와 연결해서 사용하기도 하며, dimmer 연결 없이 driver로만 사용하기도 한다. 따라서, 이 bleeding circuit은 dimmer와 연결 해서 사용하기 위해서는 꼭 필요한 회로이지만, dimmer 없이 사용할 경우 효율을 저하시키는 회로로 LED 조명의 장점을 저하시키는 요소가 된다. 또한, dip dimming 조건일 경우 출력 전류가 줄면서 전체 소비 전력이 줄기 때문에 dimmer의 holding current 부족 현상이 나며 full dimming 조건에서는 충분한 holding current가 공급 될 수 있기 때문에 불필요한 회로가 될 수 있다.
본 발명은 입력 평균 전압을 피드백 받아 딥 디밍(dip dimming), 즉, 풀 디밍 조건일 경우만 bleed circuit이 동작하도록 하여 dimmable driver의 효율을 높이도록 한다.
본 발명의 일 실시예에 따른 블리드 회로는, 입력 전압에 병렬로 연결되는 블리드 저항; 입력 전압을 기반으로 동작하는 제1 스위칭부; 상기 제1 스위칭부의 구동에 따라 상기 블리드 저항에 전류가 도통하도록 하는 제2 스위칭부를 포함한다.
본 발명의 일 실시예에 따른 조명 제어 방법은, 디밍 제어 명령에 따른 입력 전압을 인가받는 단계; 상기 인가받은 입력 전압이 풀 디밍에 따른 전압값에 도달하는 지를 판단하는 단계; 상기 판단에 따라, 조명을 제어하기 위한 블리드 저항을 도통시키는 단계를 포함한다.
본 발명에 따르면 디밍 효과가 없는 경우의 전력 손실을 감소시킬 수 있다.
도 1은 본 발명의 일 실시예에 따른 블리드 회로를 포함하는 조명 제어 장치의 구성에 대한 블록도를 나타낸다.
도 2는 본 발명의 일 실시예에 따른 블리드 회로 구동 방법에 대한 순서도를 나타낸다.
도 1은 본 발명의 일 실시예에 따른 블리드 회로를 포함하는 조명 제어 장치의 구성에 대한 블록도를 나타낸다. 도 1을 참조하면, 본 발명의 일 실시예에 따른 조명 제어 장치(100)는, 조명의 디밍 명령을 입력받고 이를 기반으로 블리드 회로(10)에 소정 입력 전압(Vin)을 인가하기 위한 조명 제어 회로(20), 입력 전압(Vin)을 정류하기 위한 정류 회로(30), 블리드 회로(10) 및 조명 드라이버(40)를 포함할 수 있다. 조명 제어 회로(20), 정류회로(30) 및 조명 드라이버(40)는 종래 디밍 효과를 위한 조명 제어 장치의 동작과 동일하거나 유사하므로 이에 대한 설명은 생략한다.
블리드 회로(10)는, 조명 제어 회로(20)의 명령에 의해 입력 전압(Vin)을 입력받을 수 있다. 블리드 회로(10)는, 입력 전압에 병렬로 연결되는 블리드 저항(Rb), 입력 전압(Vin)을 기반으로 동작하는 제1 스위칭부(SR), 제1 스위칭부(SR)의 구동에 따라 블리드 저항(Rb)에 전류가 도통하도록 하는 제2 스위칭부(Q)를 포함할 수 있다. 제1 스위칭부(SR)는, 션트 레귤레이터(Shunt regulator)로 구성될 수 있다. 제2 스위칭부(Q)는 블리드 저항(Rb)에 직렬로 연결되어 턴-온 및 턴-오프에 따라 블리드 저항의 전류를 도통하도록 할 수 있으며, 모스 트랜지스터(MOS transistor) 또는 바이폴라 트랜지스터(Bipolar Junction Transistor)로 구성될 수 있다. 이하에서는 블리드 회로(10)의 동작에 대해 설명한다.
조명 제어 회로(20) 로부터의 명령이 풀 디밍(full dimming)인 경우에는 블리드 저항(Rb)에 의한 디밍 효과가 필요하지 아니하다. 풀 디밍에 의한 입력 전압(Vin)이 인가되는 경우에는, 제1 스위칭부(SR)에는 입력 전압의 일부, 즉, 아래의 식1과 같은 전압 Va가 인가된다. 풀 디밍 명령에 따라 입력 전압(Vin)이 최대값인 경우에는 Va값도 최대값이 된다.
Va = Vin * (Ra)/( Ra + R1 + R2) -------식1
제1 스위칭부(SR)는, 풀 디밍 명령에 따른 입력 전압(Va)이 걸리는 경우에 도통하도록 설정될 수 있다. 이에 따라, 제1 스위칭부(SR)는 턴-온 되고, 제1 스위칭부(SR)는 소정 전원 전압(Vc)과 연결될 수 있다. 즉, 제1 스위칭부(SR)로부터의 전류는 전원 전압(Vc)으로 흐를 수 있다. 이 경우, 블리드 저항(Rb)와 병렬로 연결되는 제2 스위칭부(Q)에는 방향성 다이오드(D1)가 연결될 수 있다. 방향성 다이오드(D1)는 제1 스위칭부(SR)에 의한 전류 방향과 반대 방향의 전류가 흐르도록 설정될 수 있다. 즉, 제1 스위칭부(SR)가 턴-온되는 경우에는, 다이오드(D1)에는 전류가 흐르지 않아 제2 스위칭부(Q)는 턴-오프되게 되고, 이에 따라, 블리드 저항(Rb)에는 전류가 흐르지 않으므로, 블리드 저항(Rb)에 의한 전력 손실은 없게 된다. 즉, 블리드 회로(10)가 필요하지 않는 풀 디밍 조건에서는 블리드 회로(10) 내에 배치된 블리드 저항(Rb)에 전류가 흐르지 않도록 구성함으로써, 불필요한 전력 손실을 방지할 수 있다.
한편, 디밍 제어 회로(20)로부터의 명령이 딥 디밍(full dimming)인 경우에는 블리드 저항(Rb)에 의한 디밍 효과가 필요하다. 딥 디밍에 의한 입력 전압(Vin`)이 인가되는 경우에는, 제1 스위칭부(SR)에는 입력 전압의 일부, 즉, 아래의 식 2와 같은 전압 Va`가 인가된다.
Va` = Vin` * (Ra)/( Ra + R1 + R2) -------식2
제1 스위칭부(SR)는, 딥 디밍 명령에 따른 입력 전압(Va`)이 걸리는 경우에 턴-오프되도록 설정될 수 있다. 이에 따라, 제1 스위칭부(SR)는 턴-오프 되고, 방향성 다이오드(D1)가 소정 전원 전압(Vc)과 연결될 수 있다. 이에 따라, 블리드 저항(Rb)에는 전류가 흐르게 되므로, 블리드 저항(Rb)에 의한 전력 손실이 생기게 된다. 즉, 딥 디밍 명령에 따른 블리드 회로(10)가 동작하게 되는 것이다. 즉, 1 스위칭부(SR)의 턴-온 동작시에는 소정 전원 전압(Vcc)이 제1 스위칭부에 연결되고,
제2 스위칭부(Q)의 턴-온 동작시에는, 상기 제1 스위칭부(SR)에 연결되었던 소정 전원 전압(Vcc)이 제2 스위칭부(Q)에 연결되도록 동작함으로써 디밍 명령에 따라 블리드 저항이 도통-차단될 수 있다.
여기서 풀 디밍 명령이 입력될 때 제1 스위칭부(SR)에 인가되는 전압(Va) 및 딥 디밍 명령이 입력될 때 제1 스위칭부(SR)에 인가되는 전압(Va`)은 제1 스위칭부(SR)의 동작 전압에 기초하여 설정되고, 설정된 전압값 Va, Va` 값에 따라 입력 전압 Vin, Vin`이 입력되도록 조명 제어 회로(20)가 동작할 수 있다.
결론적으로, 본 발명의 블리드 회로는, 입력 전압(Vin)은 디밍 명령을 기반으로 조절될 수 있고, 이에 따라 블리드 회로(10)와 연결되는 출력 회로(40)의 도 단계적으로 조절된다. 예컨대, 입력 전압(Vin)이 풀 디밍 명령에 따른 최대값인 경우에는 제1 스위칭부(SR)가 턴-온되어 제2 스위칭부(Q)가 턴-오프되도록 동작하고, 딥 디밍에 따른 값인 경우에는 제1 스위칭부(SR)가 턴-오프 된다.
도 2는 본 발명의 일 실시예에 따른 블리드 회로 구동 방법에 대한 순서도를 나타낸다.
단계(S11)에서, 디밍 제어 명령에 따른 입력 전압을 인가받는다.
단계(S12)에서, 인가받은 입력 전압이 풀 디밍에 따른 전압값에 도달하는 지를 판단한다.
단계(S13)에서, 인가받은 입력 전압이 풀 디밍에 따른 전압값인 경우에는, 풀 디밍을 위한 제1 스위치를 구동하여 단계(S14)에서 풀 디밍에 의해 조명을 제어한다.
단계(S23)에서, 인가받은 입력 전압이 딥 디밍에 따른 전압값인 경우에는, 딥 디밍을 위한 제2 스위치를 구동하여, 단계(S24)에서, 딥 디밍에 의해 조명을 제어한다.
이상, 본 발명의 일 실시예에 따른 블리드 회로 등에 대해 설명하였다. 본 명세서에서는 풀 디밍 또는 딥 디밍에 따른 블리드 회로를 예시하여 설명하였지만, 본 발명의 범위는 이에 한정되지 않고, 풀 디밍 및 딥 디밍의 사이의 중간 단계의 디밍 효과를 위한 블리드 회로 및 조명 제어 방법에 대해서도 적용될 수 있다. 본 발명의 일 실시예에 따른 조명 제어 방법은, 컴퓨터 판독 가능한 전자적 기록 매체에 전자적 코드로 기록되어 컴퓨터에 의해 실행될 수 있다.
이상의 설명은 본 발명의 기술 사상을 예시적으로 설명한 것에 불과한 것으로서, 본 발명이 속하는 기술 분야에서 통상의 지식을 가진 자라면 본 발명의 본질적인 특성에서 벗어나지 않는 범위에서 다양한 수정 및 변형이 가능할 것이다. 따라서, 본 발명에 개시된 실시예들은 본 발명의 기술 사상을 한정하기 위한 것이 아니라 설명하기 위한 것이고, 이러한 실시예에 의하여 본 발명의 기술 사상의 범위가 한정되는 것은 아니다. 본 발명의 보호 범위는 아래의 청구범위에 의하여 해석되어야 하며, 그와 동등한 범위 내에 있는 모든 기술 사상은 본 발명의 권리범위에 포함되는 것으로 해석되어야 할 것이다.

Claims (7)

  1. 블리드 회로에 있어서,
    입력 전압에 병렬로 연결되는 블리드 저항;
    입력 전압을 기반으로 동작하는 제1 스위칭부;
    상기 제1 스위칭부의 구동에 따라 상기 블리드 저항에 전류가 도통하도록 하는 제2 스위칭부를 포함하는 블리드 회로.
  2. 제1항에 있어서,
    상기 제1 스위칭부는 션트 레귤레이터(Shunt regulator)로 구성되고,
    상기 제2 스위칭부는 상기 블리드 저항에 직렬로 연결되어 턴-온 및 턴-오프에 따라 상기 블리드 저항의 전류를 도통하도록 하는 블리드 회로.
  3. 제1항에 있어서,
    상기 제1 스위칭부의 턴-온 동작시에 소정 전원 전압이 상기 제1 스위칭부에 연결되고,
    상기 제2 스위칭부의 턴-온 동작시에는, 상기 제1 스위칭부에 연결되었던 소정 전원 전압이 상기 제2 스위칭부에 연결되도록 동작하는 블리드 회로.
  4. 제1항에 있어서,
    상기 입력 전압은 상기 블리드 회로와 연결되는 출력 회로의 전압을 단계적으로 조절하기 위한 명령을 기반으로 단계적으로 조절되고, 상기 입력 전압이 최대값인 경우에는 상기 제1 스위칭부가 턴-온되고, 상기 제2 스위칭부가 턴-오프되는 블리드 회로.
  5. 제1항 내지 제4항의 블리드 회로를 포함하는 조명 제어 회로.
  6. 조명 제어 방법에 있어서,
    디밍 제어 명령에 따른 입력 전압을 인가받는 단계;
    상기 인가받은 입력 전압이 풀 디밍에 따른 전압값에 도달하는 지를 판단하는 단계; 및
    상기 판단에 따라, 조명을 제어하기 위한 블리드 저항을 도통시키는 단계를 포함하는 조명 제어 방법.
  7. 제6항에 있어서,
    인가받은 입력 전압이 풀 디밍에 따른 전압값인 경우에는, 풀 디밍을 위한 제1 스위치를 구동하고,
    인가받은 입력 전압이 딥 디밍에 따른 전압값인 경우에는, 딥 디밍을 위한 제2 스위치를 구동하는 단계를 더 포함하는 조명 제어 방법.
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