KR20140019888A - Apparatus for lighting using light emitting diode - Google Patents

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타쿠야 와타나베
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엘지전자 주식회사
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Abstract

The present invention relates to a lighting device and more specifically, to a lighting device using an LED. The present invention includes: an electronic transformer which drops an AC voltage inputted from an AC power source and outputs the dropped voltage; a dimmer which is located between the AC power source and the electronic transformer; a rectifying unit which rectifies the output voltage of the electronic transformer; a boost converter which is connected to the rectifying unit; a boost converter control unit which controls the boost converter; a buck converter which is connected to the boost converter; a light emitting unit which is connected to the output terminal of the buck converter and includes a plurality of LEDs; and a buck converter control unit which controls the buck converter to constantly maintain the output voltage of the boost converter. [Reference numerals] (20) Dimmer; (210) First control IC; (30) Electronic transformer; (410) Second control IC

Description

발광 다이오드 조명 장치 {Apparatus for lighting using light emitting diode}Light Emitting Diode Lighting Device {Apparatus for lighting using light emitting diode}

본 발명은 조명 장치에 관한 것으로 특히, 발광 다이오드를 이용하는 조명 장치에 관한 것이다.The present invention relates to a lighting device, and more particularly, to a lighting device using a light emitting diode.

조명 기기에 대한 광원, 발광 방식, 구동 방식 등에 대한 연구들이 진행되고 있으며, 최근에는 효율, 색 다양성, 디자인의 자율성 등에 장점이 있는 발광 다이오드(light emitting diode; LED)가 조명의 광원으로 주목받고 있다. Researches on light sources, light emitting methods, driving methods, etc. for lighting devices have been conducted, and recently, light emitting diodes (LEDs), which have advantages in efficiency, color diversity, and autonomy of design, have attracted attention as a light source for lighting. .

발광 다이오드는 순 방향으로 전압을 가했을 때 발광하는 반도체 소자로서, 수명이 길고, 소비 전력이 낮으며, 대량 생산에 적합한 전기적, 광학적, 물리적 특성을 가지고 있다.A light emitting diode is a semiconductor device which emits light when a voltage is applied in a forward direction, has a long lifetime, low power consumption, and has electrical, optical, and physical characteristics suitable for mass production.

이러한 발광 다이오드를 조명의 광원으로 효과적으로 이용하기 위하여 상용 교류 전원으로 구동할 수 있는 구동 시스템이 요구된다.In order to effectively use such a light emitting diode as a light source for illumination, a driving system capable of driving with a commercial AC power source is required.

본 발명이 이루고자 하는 기술적 과제는, 상용 교류 전원에 의해 조광기와 전자 트랜스포머를 이용하여 발광 다이오드를 구동하는 경우에 플리커(flicker)나 발광 다이오드의 전류 리플을 억제하여 안정된 조명을 수행할 수 있도록 하는 발광 다이오드 조명 장치를 제공하고자 한다.SUMMARY OF THE INVENTION The present invention has been made in view of the above problems, and it is an object of the present invention to provide a light emitting diode capable of suppressing current ripple of a flicker or a light emitting diode to perform stable illumination when a light emitting diode is driven using a dimmer and an electronic transformer by a commercial AC power source Thereby providing a diode lighting device.

상기 기술적 과제를 이루기 위하여, 본 발명은, 교류 전원으로부터 입력되는 교류 전압을 강압하여 출력하는 전자 트랜스포머; 상기 교류 전원과 전자 트랜스포머 사이에 위치하는 조광기; 상기 전자 트랜스포머의 출력 전압을 정류하는 정류부; 상기 정류부에 연결되는 승압 컨버터; 상기 승압 컨버터를 제어하는 승압 컨버터 제어부; 상기 승압 컨버터에 연결되는 강압 컨버터; 상기 강압 컨버터의 출력단에 연결되며, 복수의 발광 다이오드를 포함하는 발광부; 및 상기 승압 컨버터의 출력 전압을 일정하게 유지하도록 상기 강압 컨버터를 제어하는 강압 컨버터 제어부를 포함하여 구성될 수 있다.According to an aspect of the present invention, there is provided an electronic device including: an electronic transformer for reducing an AC voltage input from an AC power source and outputting the AC voltage; A dimmer disposed between the AC power source and the electronic transformer; A rectifying unit for rectifying an output voltage of the electronic transformer; A boost converter connected to the rectifying unit; A step-up converter control unit for controlling the step-up converter; A step-down converter connected to the step-up converter; A light emitting unit connected to an output terminal of the step-down converter and including a plurality of light emitting diodes; And a step-down converter controller for controlling the step-down converter to maintain the output voltage of the step-up converter at a constant level.

여기서, 강압 컨버터 제어부는, 상기 강압 컨버터의 입력 전력이 저하되는 경우에 상기 승압 컨버터의 출력 전압이 설정된 기준 전압보다 낮아지려고 하면 상기 강압 컨버터의 출력을 줄임으로써 상기 승압 컨버터의 출력 전압을 일정하게 유지시킬 수 있다.Here, when the input voltage of the step-down converter is lowered when the output voltage of the step-up converter is lower than the set reference voltage, the step-down converter control unit reduces the output of the step-down converter to keep the output voltage of the step-up converter constant .

또한, 승압 컨버터는, 전력 제어 소자; 및 전력 제어 소자의 전류를 검출하기 위한 전류 검출 소자를 포함하여 구성될 수 있다.The step-up converter further includes: a power control element; And a current detecting element for detecting a current of the power control element.

승압 컨버터 제어부는, 상기 전류 검출 소자의 양단의 전압을 검출하여 상기 전력 제어 소자의 전류의 평균값이 일정하도록 상기 승압 컨버터를 제어할 수 있다.The step-up converter control unit can detect the voltage at both ends of the current detection element and control the step-up converter so that the average value of the current of the power control element is constant.

승압 컨버터의 전류 검출 소자의 위치는, 상기 전력 제어 소자에 직렬로 연결되는 제 1위치, 상기 정류부의 제 1단자에 연결되는 제 2위치, 및 상기 정류부의 제 2단자에 연결되는 제 3위치 중 어느 한 위치에 연결될 수 있다.The position of the current detection element of the step-up converter is connected to the power control element at a first position connected in series to the power control element, at a second position connected to the first terminal of the rectification part, and at a third position connected to the second terminal of the rectification part It can be connected to any one position.

여기서, 승압 컨버터 제어부는, 상기 전력 제어 소자 및 전류 검출 소자와 연결되는 제 1제어 IC; 기준 전압부; 및 상기 승압 컨버터의 출력 전압과 상기 기준 전압부의 기준 전압을 비교하는 비교기를 포함하여 구성될 수 있다.Here, the step-up converter control unit includes: a first control IC connected to the power control device and the current detection device; A reference voltage section; And a comparator for comparing an output voltage of the voltage-up converter with a reference voltage of the reference voltage unit.

이러한 승압 컨버터 제어부는, 상기 비교기의 출력에 의하여 상기 출력 전압이 상기 기준 전압에 의하여 정해지는 과전압 검출 전압보다 큰 경우 상기 제 1제어 IC의 동작을 정지시킬 수 있다.The boost converter control unit may stop the operation of the first control IC when the output voltage of the comparator is greater than the overvoltage detection voltage determined by the reference voltage.

한편, 강압 컨버터는, 전력 제어 소자; 및 상기 발광부와 직렬로 연결되는 전류 검출 소자를 포함하여 구성될 수 있다.On the other hand, the step-down converter includes a power control element; And a current detecting element connected in series with the light emitting portion.

또한, 강압 컨버터 제어부는, 상기 전류 검출 소자의 전압을 검출하여, 상기 전압의 평균값이 일정하도록 제어하고, 규정 전압 이하의 전압에 대해서는 연속적으로 출력 전류를 감소시키는 제 2제어 IC를 포함하여 구성될 수 있다.The step-down converter control unit includes a second control IC that detects the voltage of the current detection element and controls the average value of the voltage to be constant, and continuously decreases the output current with respect to a voltage equal to or less than the specified voltage .

여기서, 강압 컨버터 제어부는, 상기 제 2제어 IC에 연결되는 저역 통과 필터; 기준 전압부; 및 상기 저역 통과 필터와 기준 전압부 사이에 연결되는 증폭기를 포함하여 구성될 수 있다.Here, the step-down converter control unit includes: a low-pass filter connected to the second control IC; A reference voltage section; And an amplifier connected between the low-pass filter and the reference voltage unit.

본 발명은 다음과 같은 효과가 있는 것이다.The present invention has the following effects.

먼저, LED 조명 장치의 입력 전압과 승압 컨버터의 출력 전력은 비례 관계가 되도록 구성되어 있으므로, LED 조명 장치로의 입력 전압 증감에 의해, 승압 컨버터의 출력 전압을 일정하게 유지하면서, 이에 연결되는 강압 컨버터의 전력(LED 전류에 비례)을 제어 가능하게 되는 것이다.Since the input voltage of the LED lighting device and the output power of the step-up converter are proportional to each other, the output voltage of the step-up converter is kept constant by increasing or decreasing the input voltage to the LED lighting device, (Proportional to the LED current).

따라서, 교류(AC) 입력 전압의 변화에 의해, 발광부를 이루는 발광 다이오드 전류의 증감을 수행할 수 있다.Therefore, it is possible to increase or decrease the light emitting diode current constituting the light emitting portion by changing the AC input voltage.

또한, 교류 입력 전압이 정상 상태인 경우에는 발광부를 이루는 발광 다이오드의 양산 불균일에 의한 발광 다이오드 전류의 불균일을 억제한다.In addition, when the AC input voltage is in a steady state, the non-uniformity of the light emitting diode current due to the unevenness in mass production of the light emitting diode constituting the light emitting portion is suppressed.

결국, 발광 다이오드 전류의 리플률을 낮게 억제할 수 있고, 조광기와 전자 트랜스포머로 발광 다이오드 조명 장치를 구동하는 경우의 동작 안정성을 확보할 수 있다.As a result, the ripple rate of the light emitting diode current can be suppressed to a low level, and the operation stability can be ensured when the light emitting diode lighting device is driven by the dimmer and the electronic transformer.

이와 같은 구성에 의하여, 조광기와 전자 트랜스포머로 발광 다이오드 조명 장치를 구성함에 있어서, 승압 컨버터와 강압 컨버터를 묶는 제어 전용 신호가 필요 없고, 전자 트랜스포머의 안정 동작에 필요한 입력 전류 파고값을 확보할 수 있어, 승압 컨버터의 출력 전압을 안정화하면서 입력 전압에 따라 LED 전류를 증감 가능하여, 안정된 조광 성능을 얻을 수 있는 것이다.With such a configuration, in constructing the light emitting diode lighting device with the dimmer and the electronic transformer, there is no need for a control exclusive signal for coupling the voltage-up converter and the voltage-falling converter, and the input current peak value necessary for the stable operation of the electronic transformer can be secured , The LED current can be increased or decreased according to the input voltage while stabilizing the output voltage of the step-up converter, and stable light control performance can be obtained.

도 1은 발광 다이오드 조명 장치의 일례를 나타내는 회로도이다.
도 2는, 도 1의 조명 장치의 예에 의한 전류-전압 값의 측정 결과를 나타내는 그래프이다.
도 3은 발광 다이오드 조명 장치의 다른 예를 나타내는 회로도이다.
도 4는 발광 다이오드 조명 장치의 또 다른 예를 나타내는 회로도이다.1 is a circuit diagram showing an example of a light emitting diode illumination device.
2 is a graph showing the measurement result of the current-voltage value in the example of the illumination device of FIG.
3 is a circuit diagram showing another example of the light emitting diode illumination device.
4 is a circuit diagram showing another example of the light emitting diode illumination device.

이하, 첨부된 도면을 참고하여 본 발명에 의한 실시예를 상세히 설명하면 다음과 같다.Hereinafter, embodiments of the present invention will be described in detail with reference to the accompanying drawings.

본 발명이 여러 가지 수정 및 변형을 허용하면서도, 그 특정 실시예들이 도면들로 예시되어 나타내어지며, 이하에서 상세히 설명될 것이다. 그러나 본 발명을 개시된 특별한 형태로 한정하려는 의도는 아니며, 오히려 본 발명은 청구항들에 의해 정의된 본 발명의 사상과 합치되는 모든 수정, 균등 및 대용을 포함한다. While the invention is susceptible to various modifications and alternative forms, specific embodiments thereof are shown by way of example in the drawings and will herein be described in detail. Rather, the intention is not to limit the invention to the particular forms disclosed, but rather, the invention includes all modifications, equivalents and substitutions that are consistent with the spirit of the invention as defined by the claims.

층, 영역 또는 기판과 같은 요소가 다른 구성요소 "상(on)"에 존재하는 것으로 언급될 때, 이것은 직접적으로 다른 요소 상에 존재하거나 또는 그 사이에 중간 요소가 존재할 수도 있다는 것을 이해할 수 있을 것이다. It will be appreciated that when an element such as a layer, region or substrate is referred to as being present on another element "on," it may be directly on the other element or there may be an intermediate element in between .

비록 제1, 제2 등의 용어가 여러 가지 요소들, 성분들, 영역들, 층들 및/또는 지역들을 설명하기 위해 사용될 수 있지만, 이러한 요소들, 성분들, 영역들, 층들 및/또는 지역들은 이러한 용어에 의해 한정되어서는 안 된다는 것을 이해할 것이다.Although the terms first, second, etc. may be used to describe various elements, components, regions, layers and / or regions, such elements, components, regions, layers and / And should not be limited by these terms.

도 1은 발광 다이오드 조명 장치의 제 1실시예를 나타내고 있다.1 shows a first embodiment of a light emitting diode illumination device.

도 1에서 도시하는 바와 같이, 발광 다이오드(LED) 조명 장치는, 교류 전원(10)을 소정의 비율로 강압시키는 전자 트랜스포머(30)가 구비되고, 이러한 교류 전원(10)과 전자 트랜스포머(30) 사이에는 조광기(디머; dimmer; 20)가 구비될 수 있다.1, the light emitting diode (LED) lighting apparatus is provided with an electronic transformer 30 for reducing an AC power supply 10 at a predetermined ratio, and the AC power supply 10 and the electronic transformer 30, A dimmer (dimmer) 20 may be provided.

이러한 전자 트랜스포머(30)에는 정류부(40)가 연결된다. 이 정류부(40)는 브리지 다이오드를 이용한 전파 정류 회로를 이용할 수 있다.The rectifying unit 40 is connected to the electronic transformer 30. This rectifying section 40 can use a full-wave rectification circuit using a bridge diode.

이와 같은 정류부(40)에는 발광부(500)를 구동하는 조명 회로(600)가 연결된다.The rectifying unit 40 is connected to an illumination circuit 600 for driving the light emitting unit 500.

따라서, 교류 전원(10)이 조광기(20)에 의해 위상이 커트된 후, 전자 트랜스포머(30)에 의해 소정의 비율로 강압된 후, 정류부(40)를 거쳐서 복수의 발광 다이오드(LED; 510)를 포함하는 발광부(500)를 구동하는 조명 회로(600)로 입력된다. Accordingly, after the phase of the AC power source 10 is cut by the dimmer 20, the phase of the AC power is lowered by the electronic transformer 30 at a predetermined ratio, and then the plurality of light emitting diodes (LEDs) To an illumination circuit (600) for driving a light emitting portion (500).

조명 회로(600)는 승압 컨버터(100), 승압 컨버터 제어부(200), 승압 컨버터에 연결되는 강압 컨버터(300), 및 강압 컨버터 제어부(400)를 포함하며, 강압 컨버터(300)의 출력 측에는 발광부(500)가 연결된다.The lighting circuit 600 includes a step-up converter 100, a step-up converter control unit 200, a step-down converter 300 connected to a step-up converter, and a step-down converter control unit 400, The unit 500 is connected.

승압 컨버터(100)에는 제 1제어 IC(210)를 포함하는 승압 컨버터 제어부(200)가 연결되고, 강압 컨버터(300)에는 제 2제어 IC(410)를 포함하는 강압 컨버터 제어부(400)가 연결된다.The step-up converter control part 200 including the first control IC 210 is connected to the step-up converter 100 and the step-down converter control part 400 including the second control IC 410 is connected to the step-down converter 300 do.

승압 컨버터(100)는 정류부(40)와 연결되는 인덕터(110), 다이오드(120), 전해 캐패시터(130), 전력 제어 소자(140) 및 전류 검출 소자(150)를 포함하여 구성된다.The step-up converter 100 includes an inductor 110, a diode 120, an electrolytic capacitor 130, a power control element 140, and a current detecting element 150 connected to the rectifying part 40.

여기서 승압 컨버터 제어부(200)는 전류 검출 소자(150)의 양단 전압으로부터 전력 제어 소자(140)의 전류를 검출하고, 이 전류의 평균값이 일정해지도록 승압 컨버터(100)를 제어한다. The boost converter control unit 200 detects the current of the power control device 140 from the voltage across the current detection device 150 and controls the voltage step-up converter 100 so that the average value of the current is constant.

이 결과, 승압 컨버터(100)의 입력 전류는 입력 전압에 상관없는 일정 값에 거의 가까워지므로, 승압 컨버터(100)의 입력 전력 및 출력 전력은 입력 전압과 거의 비례 관계를 갖게 된다.As a result, since the input current of the voltage-up converter 100 is almost equal to a constant value irrespective of the input voltage, the input power and the output power of the voltage-up converter 100 are almost proportional to the input voltage.

승압 컨버터 제어부(200)는, 제 1제어 IC(210) 및 기준 전압부(230)와 사이에 연결되는 비교기(220)를 포함한다.The boost converter control unit 200 includes a comparator 220 connected between the first control IC 210 and the reference voltage unit 230.

이러한 비교기(220)는 승압 컨버터(100)의 출력 전압과 기준 전압부(230)의 기준 전압을 비교하여, 출력 전압이 기준 전압(230)에 의해 정해지는 과전압 검출 전압을 넘은 경우, 제 1제어 IC(210)의 동작을 정지시켜 출력 전압이 과잉이 되는 것을 막는 기능을 갖는다.The comparator 220 compares the output voltage of the voltage-up converter 100 with the reference voltage of the reference voltage unit 230. When the output voltage exceeds the overvoltage detection voltage determined by the reference voltage 230, And has a function of stopping the operation of the IC 210 to prevent the output voltage from becoming excessive.

승압 컨버터(100)의 출력은 강압 컨버터(300)로 입력된다.The output of step-up converter 100 is input to step-down converter 300.

이러한 강압 컨버터(300)는, 인턱터(310), 다이오드(320), 커패시터(330), 및 전력 제어 소자(340)를 포함하고, 커패시터(330)와 병렬로 접속된 발광부(500)를 전류 구동한다. 그리고, 승압 컨버터(100)와 캐패시터(330) 사이에 전류 검출 소자(350)가 구성된다.This step-down converter 300 includes a light emitting portion 500 including an inductor 310, a diode 320, a capacitor 330, and a power control element 340 and connected in parallel with the capacitor 330, . A current detecting element 350 is formed between the step-up converter 100 and the capacitor 330.

이러한 강압 컨버터(300)에는 강압 컨버터 제어부(400)가 연결되는데, 강압 컨버터 제어부(400)는 제 2제어 IC(410), 기준 전압부(430)와 연결되는 OP 앰프(420)를 포함하고, 이 OP 앰프(420)는 저역 통과 필터(low pass filter; LPF; 440)를 통하여 제 2제어 IC(410)에 연결된다.The step-down converter control unit 400 is connected to the step-down converter 300. The step-down converter control unit 400 includes a second control IC 410 and an operational amplifier 420 connected to the reference voltage unit 430, The OP amplifier 420 is connected to the second control IC 410 through a low pass filter (LPF) 440.

강압 컨버터 제어부(400)의 제 2제어 IC(410)는 전류 검출 소자(350)의 양단과 연결되어, 이 전류 검출 소자(350)의 양단 전압으로부터 출력 전류를 검출하고, 그 평균값이 일정해지도록 제어한다. The second control IC 410 of the step-down converter control unit 400 is connected to both ends of the current detection element 350 to detect the output current from the voltage between both ends of the current detection element 350, .

또한, 제 2제어 IC(410)는 규정 전압 이하의 전압에 대하여 연속적으로 출력 전류를 감소시키는 CONT 핀을 갖는다. 이 CONT 핀은 저역 통과 필터(440)와 연결된다.Further, the second control IC 410 has the CONT pin continuously decreasing the output current with respect to the voltage not more than the specified voltage. The CONT pin is connected to the low-pass filter 440.

이때, 입력 전압이 기준 전압부(430)의 기준 전압보다 높은 경우, OP 앰프(420)의 출력은 "하이(High)"가 되고, 저역 통과 필터(440)를 통한 CONT 핀 전압도 "하이(High)"가 되어, 제 2제어 IC(410)와 전류 검출 소자(350)에 의해 정해지는 일정 전류를 발광부(500)로 출력한다. At this time, when the input voltage is higher than the reference voltage of the reference voltage part 430, the output of the operational amplifier 420 becomes " High ", and the CONT pin voltage through the low- High) ", and outputs a constant current determined by the second control IC 410 and the current detection element 350 to the light emitting portion 500. [

만일, 조광기(20)에 의해 입력 전압이 줄었을 경우, 승압 컨버터(100)의 출력 전력도 입력 전압에 비례하여 저하된다. If the input voltage is reduced by the dimmer 20, the output power of the voltage-up converter 100 also decreases in proportion to the input voltage.

입력 전력이 저하되었을 경우에도 발광부(500)에 규정의 일정 전류를 흘리면 승압 컨버터(100)의 출력이 저하되지만, 승압 컨버터(100)의 출력 전압이 기준 전압부(430)의 기준 전압보다 낮아지려고 하면 OP 앰프(420)의 출력이 인하되어 제 2제어 IC(410)의 CONT 핀의 전압이 내려가, 강압 컨버터(400)의 출력을 줄임으로써 승압 컨버터(100)의 출력 전압을 일정하게 유지하도록 작용한다.The output of the voltage-up converter 100 is lowered when a predetermined constant current is supplied to the light-emitting unit 500. However, when the output voltage of the voltage-up converter 100 is lower than the reference voltage of the reference voltage unit 430 The output of the operational amplifier 420 is lowered and the voltage of the CONT pin of the second control IC 410 is lowered to reduce the output of the step-down converter 400 so as to keep the output voltage of the step-up converter 100 constant .

이상의 동작에 의해, 입력 전류 파고 값을 일정하게 유지하고, 승압 컨버터(100)의 출력 전압을 일정하게 유지하면서 발광부(500)의 발광 다이오드(510)를 통해 흐르는 전류를 입력 전압에 비례하여 증감시키는 것이 가능한 것이다.The current flowing through the light emitting diode 510 of the light emitting portion 500 is increased or decreased in proportion to the input voltage while the input current peak value is kept constant and the output voltage of the voltage up converter 100 is kept constant, .

조광기(20)와 전자 트랜스포머(30)의 조합으로 발광 다이오드를 구동하는 경우의 안정 동작 확보가 발광 다이오드 조명 장치에서는 중요한 사항 중 하나이다. The stabilization of operation in the case of driving the light emitting diode by the combination of the dimmer 20 and the electronic transformer 30 is one of important matters in the light emitting diode lighting apparatus.

왜냐하면 많은 조광기나 전자 트랜스포머는, 수십 와트(W) 이상의 백열전구나 할로겐 램프를 부하로 이용하는 것을 전제로 한 간결한 회로로 구성되어 있고, 동등의 광속을 갖는 10 W 이하의 발광 다이오드 조명에서는 부하가 너무 작아 정상적으로 동작을 보증할 수 없기 때문이다. This is because many dimmers and electronic transformers are composed of a simple circuit based on the assumption that an incandescent lamp or a halogen lamp of tens of watts (W) or more is used as a load. In a light emitting diode lighting of 10 W or less having the same luminous flux, The operation can not be guaranteed normally.

백열전구가 거의 순저항으로 리액턴스(Reactance) 성분을 갖지 않는 데에 반해, 발광 다이오드(LED) 조명은 내부에 전원 회로를 가져 일반적으로 무시할 수 없는 리액턴스 성분을 갖는 것도 전원 전류 파형에 영향을 미쳐 조광기나 전자 트랜스포머의 오동작의 원인이 될 수 있다.The light emitting diode (LED) lighting has a power supply circuit in its interior and has a reactance component which can not generally be ignored, while the incandescent lamp has almost no reactance component due to almost pure resistance, Or cause malfunction of the electronic transformer.

한편, LED 전류의 리플률을 낮게 억제하는 것은, 조명 사용자의 눈의 피로를 억제하기 위해 필요한 것을 나타낸 사례가 있어 실내 조명용으로서 중요한 항목 중 하나이다.On the other hand, suppressing the ripple rate of the LED current to a low level is one of important items for indoor illumination because there is an example showing what is necessary to suppress fatigue of an eye of a lighting user.

이와 같은 사항을 동시에 해결하려면, 입력의 리액턴스 성분을 작게 하기 위해, 정류 후에 직접 대용량의 커패시터를 접속하지 않고, PFC 동작이 가능한 컨버터를 통과한 후 대용량의 커패시터에 충전하고 평활한 후, 다음 단의 컨버터로 LED를 구동하는 방식이 유효할 수 있다.In order to solve these problems simultaneously, it is necessary to pass a converter that can perform a PFC operation without directly connecting a large capacity capacitor after rectification, to fill a capacitor of a large capacity and smoothing to reduce the reactance component of the input, A method of driving LEDs with a converter may be effective.

위에서 설명한 조명 장치는, 승압 컨버터(100)는 정(定)입력 전류 또는 그에 유사한 동작으로 하여, 입력 전류의 파고값이 전압에 상관없이 일정해지도록 제어된다. 이 파고값은 전자 트랜스포머가 안정 동작 가능한 하한값 이상으로 설정된다.In the above-described lighting apparatus, the step-up converter 100 is controlled so that the peak value of the input current becomes constant regardless of the voltage, by using a constant input current or the like. This peak value is set to be equal to or greater than a lower limit value at which the electronic transformer can stably operate.

이에 의해 입력 전압에 상관없이 입력 전류가 일정해지므로, 입력 전력은 입력 전압에 비례하는 특성이 되어, 출력 전력도 같은 경향을 나타낸다. As a result, the input current becomes constant regardless of the input voltage, so that the input power becomes a characteristic proportional to the input voltage, and the output power also exhibits the same tendency.

승압 컨버터(100)의 부하가 일정 전류(I)이었을 경우, P = VI의 관계식에 의해, 입력 전력(P)의 증가에 수반하여 출력 전압(V)도 증가한다.When the load of the step-up converter 100 is constant current I, the output voltage V increases with the increase of the input power P by the relation of P = VI.

출력 전압(V)을 일정하게 유지하려면, 입력 전력(P)의 증가에 맞추어 부하 전류(I)도 증가시키면 된다. 반대로 말하면, 출력 전압(V)이 일정해지도록 부하 전류(I)를 제어하면, 입력 전력(P)의 증감에 의해 부하 전류(I)의 제어가 가능하게 된다. In order to keep the output voltage V constant, the load current I may be increased in accordance with the increase of the input power P. Conversely, if the load current I is controlled so that the output voltage V becomes constant, the load current I can be controlled by increasing or decreasing the input power P.

위에서 설명한 바와 같이, LED 조명 장치의 입력 전압과 승압 컨버터(100)의 출력 전력은 비례 관계가 되도록 구성되어 있으므로, LED 조명 장치로의 입력 전압 증감에 의해, 승압 컨버터(100)의 출력 전압을 일정하게 유지하면서, 이에 연결되는 강압 컨버터(300)의 전력(LED 전류에 비례)을 제어 가능하게 되는 것이다.As described above, since the input voltage of the LED lighting device and the output power of the voltage-up converter 100 are proportional to each other, the output voltage of the voltage-up converter 100 is constantly (Proportional to the LED current) of the step-down converter 300 connected thereto.

결국, 위에서 설명한 기능을 가지는 조명 장치는 교류(AC) 입력 전압의 변화에 의해, 발광부(500)를 이루는 발광 다이오드(510) 전류의 증감을 수행할 수 있다.As a result, the lighting apparatus having the above-described function can increase or decrease the current of the light emitting diode 510 constituting the light emitting unit 500 by changing the AC input voltage.

또한, 교류 입력 전압이 정상 상태인 경우에는 발광부(500)를 이루는 발광 다이오드(510)의 양산 불균일에 의한 발광 다이오드(510) 전류의 불균일을 억제한다.In addition, when the AC input voltage is in a normal state, the non-uniformity of the current of the light emitting diode 510 due to the unevenness in mass production of the light emitting diode 510 constituting the light emitting portion 500 is suppressed.

결국, 발광 다이오드(510) 전류의 리플률을 낮게 억제할 수 있고, 조광기(20)와 전자 트랜스포머(30)로 발광 다이오드 조명 장치를 구동하는 경우의 동작 안정성을 확보할 수 있는 것이다.As a result, the ripple rate of the current of the light emitting diode 510 can be suppressed to a low level, and operation stability can be ensured when the light emitting diode lighting device is driven by the dimmer 20 and the electronic transformer 30.

이와 같은 구성에 의하여, 조광기(20)와 전자 트랜스포머(30)로 발광 다이오드 조명 장치를 구성함에 있어서, 승압 컨버터(100)와 강압 컨버터(300)를 묶는 제어 전용 신호가 필요 없고, 전자 트랜스포머(30)의 안정 동작에 필요한 입력 전류 파고값을 확보할 수 있어, 승압 컨버터(100)의 출력 전압을 안정화하면서 입력 전압에 따라 LED 전류를 증감 가능하여, 안정된 조광 성능을 얻을 수 있다.With this configuration, when the dimmer 20 and the electronic transformer 30 constitute the light emitting diode lighting device, there is no need for a control exclusive signal for binding the voltage-up converter 100 and the voltage-falling converter 300, and the electronic transformer 30 And stabilizes the output voltage of the voltage-up converter 100, thereby increasing or decreasing the LED current according to the input voltage, thereby achieving a stable dimming performance.

도 2는, 도 1의 조명 장치의 예에 의한 측정 결과를 나타낸다.Fig. 2 shows the measurement result of the example of the illumination device of Fig.

입력 전압(Vin)이 10 V와 같거나 작을 때에 입력 전압(Vin)과 출력 전류(Iout)가 비례 관계에 있는 한편, 승압 컨버터(100)의 출력 전압(Vboost)은 거의 일정한 값으로 되어 있다. The input voltage Vin and the output current Iout are proportional to each other when the input voltage Vin is equal to or smaller than 10 V while the output voltage Vboost of the voltage-up converter 100 has a substantially constant value.

입력 전압(Vin)이 10 V와 같거나 큰 경우에는 Iout이 일정해졌으나, 이 영역에서는 LED 전류는 도 1의 전류 검출 소자(350)와 제 2제어 IC(410)에 의해 결정되는 고정밀도의 일정한 전류값으로 동작하고 있다. When the input voltage Vin is equal to or greater than 10 V, Iout is constant. In this area, however, the LED current is not limited to the high accuracy of the current detection device 350 and the second control IC 410 It operates at a constant current value.

Vboost가 거의 일정한 값으로 되는 것은, 강압 컨버터(300)의 소비 전력이 제 2제어 IC(410)와 전류 검출 소자(350)에 의해 정해지는 값 이상으로는 증가하지 않으므로, 입력 전력의 상승에 의해 Vboost의 상승을 억제하는 피드백 동작이 포화된 것을 나타낸다. Vboost becomes a substantially constant value because the power consumption of the step-down converter 300 does not increase beyond a value determined by the second control IC 410 and the current detection element 350, The feedback operation for suppressing the rise of Vboost is saturated.

이 경우에는, Vboost가 과대해지지 않도록, 승압 컨버터(100)의 과전압 방지 회로가 작용하고 승압 컨버터(100)는 버스트(Burst) 형으로 동작하게 된다.In this case, the overvoltage preventing circuit of the step-up converter 100 operates so that the Vboost does not become excessive, and the step-up converter 100 operates in a burst mode.

도 3과 도 4는 발광 다이오드 조명 장치의 다른 예를 나타내고 있다.3 and 4 show another example of the light emitting diode illumination device.

이러한 다른 예는 도 1의 구성과 거의 동일하나, 승압 컨버터(100)의 전류 검출 소자(160, 170)의 위치가 다르게 구성된 차이가 있다.This other example is almost the same as the configuration of FIG. 1 except that the positions of the current detecting elements 160 and 170 of the step-up converter 100 are different.

도 3의 예에서는 승압 컨버터(100)의 전류 검출 소자(160)가 정류부(30)에 바로 연결되어, 정류부(30)의 제 1단자(41)와 인덕터(110) 사이에 위치하는 구성을 나타내고 있다.3, the current detecting element 160 of the step-up converter 100 is directly connected to the rectifying part 30 and is positioned between the first terminal 41 of the rectifying part 30 and the inductor 110 have.

즉, 도 3에서는 전류 검출 소자(160)가 전원 정류 파형의 ＋측 전류를 직접 검출하도록 구성되어 있다.That is, in FIG. 3, the current detecting element 160 is configured to directly detect the + side current of the power source rectification waveform.

또한, 도 4의 예에서는 승압 컨버터(100)의 전류 검출 소자(160)가 정류부(30)의 제 2단자(42)와 인덕터(110) 사이에 위치하는 구성을 나타내고 있다.4 shows a configuration in which the current detecting element 160 of the step-up converter 100 is located between the second terminal 42 of the rectifying section 30 and the inductor 110. [

즉, 도 4에서는 전류 검출 소자(170)가 전원 정류 파형의 그라운드(GND) 측에서 전류를 검출하도록 구성되어 있다.That is, in FIG. 4, the current detecting element 170 is configured to detect the current on the ground (GND) side of the power supply rectifying waveform.

그 외의 설명되지 않은 부분은 도 1의 예를 들어 설명한 사항과 동일한 사항이 적용될 수 있다.For the other undescribed parts, the same items as those described with reference to the example of FIG. 1 may be applied.

한편, 본 명세서와 도면에 개시된 본 발명의 실시 예들은 이해를 돕기 위해 특정 예를 제시한 것에 지나지 않으며, 본 발명의 범위를 한정하고자 하는 것은 아니다. 여기에 개시된 실시 예들 이외에도 본 발명의 기술적 사상에 바탕을 둔 다른 변형 예들이 실시 가능하다는 것은, 본 발명이 속하는 기술 분야에서 통상의 지식을 가진 자에게 자명한 것이다.It should be noted that the embodiments of the present invention disclosed in the present specification and drawings are only illustrative of specific examples for the purpose of understanding and are not intended to limit the scope of the present invention. It will be apparent to those skilled in the art that other modifications based on the technical idea of the present invention are possible in addition to the embodiments disclosed herein.

10: 교류 전원 20: 조광기
30: 전자 트랜스포머 40: 정류부
100: 승압 컨버터 200: 승압 컨버터 제어부
300: 강압 컨버터 400: 강압 컨버터 제어부
500: 발광부10: AC power source 20: Dimmer
30: Electronic transformer 40: Rectifier
100: step-up converter 200: step-
300: step-down converter 400: step-down converter control unit
500:

Claims (10)

교류 전원으로부터 입력되는 교류 전압을 강압하여 출력하는 전자 트랜스포머;
상기 교류 전원과 전자 트랜스포머 사이에 위치하는 조광기;
상기 전자 트랜스포머의 출력 전압을 정류하는 정류부;
상기 정류부에 연결되는 승압 컨버터;
상기 승압 컨버터를 제어하는 승압 컨버터 제어부;
상기 승압 컨버터에 연결되는 강압 컨버터;
상기 강압 컨버터의 출력단에 연결되며, 복수의 발광 다이오드를 포함하는 발광부; 및
상기 승압 컨버터의 출력 전압을 일정하게 유지하도록 상기 강압 컨버터를 제어하는 강압 컨버터 제어부를 포함하여 구성되는 것을 특징으로 하는 발광 다이오드 조명 장치.An electronic transformer for stepping down and outputting an AC voltage input from an AC power source;
A dimmer disposed between the AC power source and the electronic transformer;
A rectifying unit for rectifying an output voltage of the electronic transformer;
A boost converter connected to the rectifier;
A boost converter controller to control the boost converter;
A step-down converter connected to the step-up converter;
A light emitting unit connected to an output terminal of the step-down converter and including a plurality of light emitting diodes; And
And a step-down converter control unit for controlling the step-down converter to maintain the output voltage of the step-up converter at a constant level. 제 1항에 있어서, 상기 강압 컨버터 제어부는, 상기 강압 컨버터의 입력 전력이 저하되는 경우에 상기 승압 컨버터의 출력 전압이 설정된 기준 전압보다 낮아지려고 하면 상기 강압 컨버터의 출력을 줄임으로써 상기 승압 컨버터의 출력 전압을 일정하게 유지시키는 것을 특징으로 하는 발광 다이오드 조명 장치.The power converter according to claim 1, wherein the step-down converter control unit reduces the output of the step-down converter when the output voltage of the step-up converter is lower than the set reference voltage when the input power of the step- And the voltage is kept constant. 제 1항에 있어서, 상기 승압 컨버터는,
전력 제어 소자; 및
상기 전력 제어 소자의 전류를 검출하기 위한 전류 검출 소자를 포함하여 구성되는 것을 특징으로 하는 발광 다이오드 조명 장치.The method of claim 1, wherein the boost converter,
A power control element; And
And a current detection element for detecting a current of the power control element. 제 3항에 있어서, 상기 승압 컨버터 제어부는, 상기 전류 검출 소자의 양단의 전압을 검출하여 상기 전력 제어 소자의 전류의 평균값이 일정하도록 상기 승압 컨버터를 제어하는 것을 특징으로 하는 발광 다이오드 조명 장치.The light emitting diode illuminating device according to claim 3, wherein the boost converter control unit controls the boost converter such that the voltage of both ends of the current detecting element is detected and the average value of the current of the power control element is constant. 제 3항에 있어서, 상기 전류 검출 소자의 위치는, 상기 전력 제어 소자에 직렬로 연결되는 제 1위치, 상기 정류부의 제 1단자에 연결되는 제 2위치, 및 상기 정류부의 제 2단자에 연결되는 제 3위치 중 어느 한 위치에 연결되는 것을 특징으로 하는 발광 다이오드 조명 장치.The position of the current detecting element is connected to a first position connected in series to the power control element, a second position connected to the first terminal of the rectifying portion, and a second terminal of the rectifying portion. Light emitting diode illumination device, characterized in that connected to any one of the third position. 제 3항에 있어서, 상기 승압 컨버터 제어부는,
상기 전력 제어 소자 및 전류 검출 소자와 연결되는 제 1제어 IC;
기준 전압부; 및
상기 승압 컨버터의 출력 전압과 상기 기준 전압부의 기준 전압을 비교하는 비교기를 포함하여 구성되는 것을 특징으로 하는 발광 다이오드 조명 장치.The method of claim 3, wherein the boost converter control unit,
A first control IC connected to the power control device and the current detection device;
A reference voltage section; And
And a comparator for comparing an output voltage of the voltage-up converter and a reference voltage of the reference voltage unit. 제 6항에 있어서, 상기 승압 컨버터 제어부는, 상기 비교기의 출력에 의하여 상기 출력 전압이 상기 기준 전압에 의하여 정해지는 과전압 검출 전압보다 큰 경우 상기 제 1제어 IC의 동작을 정지시키는 것을 특징으로 하는 발광 다이오드 조명 장치.The method according to claim 6, wherein the step-up converter control unit stops the operation of the first control IC when the output voltage is higher than the overvoltage detection voltage determined by the reference voltage by the output of the comparator Diode lighting device. 제 1항에 있어서, 상기 강압 컨버터는,
전력 제어 소자; 및
상기 발광부와 직렬로 연결되는 전류 검출 소자를 포함하여 구성되는 것을 특징으로 하는 발광 다이오드 조명 장치.The power converter according to claim 1,
A power control element; And
And a current detecting element connected in series with the light emitting unit. 제 8항에 있어서, 상기 강압 컨버터 제어부는,
상기 전류 검출 소자의 전압을 검출하여, 상기 전압의 평균값이 일정하도록 제어하고, 규정 전압 이하의 전압에 대해서는 연속적으로 출력 전류를 감소시키는 제 2제어 IC를 포함하여 구성되는 것을 특징으로 하는 발광 다이오드 조명 장치.9. The power converter according to claim 8,
And a second control IC for detecting the voltage of the current detecting element and controlling the average value of the voltage to be constant and decreasing the output current continuously for a voltage equal to or lower than a specified voltage. Device. 제 9항에 있어서, 상기 강압 컨버터 제어부는,
상기 제 2제어 IC에 연결되는 저역 통과 필터;
기준 전압부; 및
상기 저역 통과 필터와 기준 전압부 사이에 연결되는 증폭기를 포함하여 구성되는 것을 특징으로 하는 발광 다이오드 조명 장치.10. The power converter according to claim 9, wherein the step-
A low-pass filter coupled to the second control IC;
A reference voltage section; And
And an amplifier connected between the low-pass filter and the reference voltage unit.
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