KR20140134473A - 조명 엘이디용 절전 회로 - Google Patents

Abstract

본 발명은 조명 엘이디용 절전 회로에 관한 것으로, 정류 회로의 출력단에 엘이디를 연결하고, 정류 회로의 전원 입력단에는 입력 전원과 직렬로, 정류 회로의 전원 입력단에서 발생하는 역전류를 충전할 수 있는 용량의 콘덴서를 연결한 것을 특징으로 한다.

Description

조명 엘이디용 절전 회로{ENERGY SAVING CIRCUIT FOR ILLUMINATING LIGHT EMITTING DIODE}

본 발명은 조명 엘이디용 절전 회로에 관한 것으로, 더 상세하게는 조명 엘이디의정류회로 전원 입력단에 발생하는 역방향 전류를 충전하여 조명 엘이디의 전력으로 재사용할 수 있는 조명 엘이디용 절전 회로에 관한 것이다.

엘이디 조명장치의 절전회로가 한국등록특허공보 등록번호 제10-1164800호에 개시되어 있다. 제10-1164800호 발명은 입력전원의 매 주기마다 규칙적인 패턴의 엘이디구동제어신호 및 규칙적인 패터의 차지리사이클구동제어신호를 출력하는 엘이디 구동장치와, 엘이디구동제어신호에 의해 구동되는 엘이디를 하나 이상 구비한 엘이디부와, 입력전원의 매 주기 내에서 차지리사이클구동제어신호에 의해 구동되어 엘이디부의 임의의 엘이디를 통해 출력되는 엘이디 구동전력의 잉여전력의 전압을 충전하고, 충전된 전압으로 임의의 엘이디를 구성시키는 차지 리사이클링부를 포함하는 엘이디 조명장치의 절전회로를 개시하고 있다. 전류회로의 정류전압 출력단에서 엘이디에 공급되는 정류 전압 중 엘이디 점등에 사용되지 않은 전압을 커패시터에 충전하고, 정류 전압이 엘이디를 점등할 수 없는 레벨이하로 낮아진 구간에서 커패시터에 충전된 충전 전압을 정류 전압을 대신하여 사용하여 엘이디를 점등시킨다는 것이다. 그러나 이러한 점등회로는, 정류 회로의 부하측에서 절전을 구현한 것으로, 그 구동제어가 어렵고 복잡할 뿐만 아니라, 충전 전압의 이용 범위가 매우 협소하여 큰 절전효과를 가져오기 어려운 단점이 있다.

본 발명은 상술한 엘이디 조명장치의 절전회로가 갖는 단점을 해결하기 위하여 이루어진 것으로, 본 발명이 해결하고자 하는 과제는 정류 회로의 입력측, 즉 전원 입력단에서 발생하는 역전류를 다시 복귀시켜 재사용하거나 2차전지 등의 전원부에 충전시켜 사용할 수 있는 조명 엘이디용 절전 회로를 제공하는 데 있다.

상술한 본 발명의 과제는 정류 회로의 출력단에는 엘이디를 연결하고, 정류 회로의 전원 입력단에는 입력 전원과 직렬로, 정류 회로의 전원 입력단에서 발생하는 역전류를 충전할 수 있는 용량의 콘덴서를 연결함으로써 해결된다.

상기 콘덴서로, 스위칭 회로에 의하여 서로 병렬 및 직렬로 전환되어 직력 연결시 양단 전압이 병렬 연결시보다 2배로 되는 동일한 용량의 콘덴서 2개를 사용할 경우, 입력 전원으로 2차전지를 사용할 수 있다.

일반적인 전기는 순방향으로 흐름을 원칙으로 한 회로로 구성하며 그 순방향 전류의 흐름은 전력소모를 수반한다. 그러나, 본 발명에 따른 절전 회로는 전류 흐름을 그대로 사용하고 흐르는 전류를 콘덴서에 충전한 후 그 전력을 다시 복귀하여 재사용하거나 입력 전원에 충전함으로써 전력 효과를 증대시킨다. 이는 마치 2차전지 내에 다시 충전하여 사용하는 것과 같은 효과를 얻는 것이며 그것으로 상당한 절전 효과를 얻을 수 있다. 특히, 저전압형 엘이디(LED) 조명에서는 큰 전력 효과, 즉 소비전력의 현저한 저감 효과를 얻을 수 있다.

도 1은 본 발명의 제1실시 예에 대한 회로도이다.
도 2는 본 발명의 제1실시 예에 대한 전류도이다.
도 3은 본 발명의 제2실시 예에 대한 회로도이다.
도 4는 본 발명의 제2실시 예에 대한 전류도이다.

이하, 첨부한 도면을 참조하여 본 발명의 구체적인 실시 예를 상세히 설명한다.

<제1실시 예>

제1실시 예는 교류 전원을 입력 전원으로 사용하는 경우이다. 브리지 정류 회로(3)의 출력단(t3, t3)에는 엘이디(1)가 연결되고, 브리지 정류 회로(3)의 전원 입력단(t1, t2)에는 교류 전원(5)이 연결된 구조를 갖는다. 교류 전압이 양(+) 방향일 때 다이오드 D1, D3가 동시에 통전되어 엘이디(1)에 전력을 공급하고, 교류 전압이 음(-) 방향일 때 다이오드 D2, D4가 동시에 통전되어 엘이디(1)에 전력을 공급하는 구조를 갖는다.

도 1에 도시된 바와 같이, 정류 회로(3)의 출력단(t3, t4)에는 엘이디(1)를 연결하고, 정류 회로(3)의 전원 입력단(t1, t2)에는 입력 전원(5)을 연결하되, 입력 전원(5)과 직렬로, 정류 회로의 전원 입력단에서 발생하는 역전류(b)를 충전할 수 있는 용량의 콘덴서(C1)를 연결한 데 본 발명의 특징이 있다.

이와 같이 구성할 경우, 도 1 및 도 2를 참조하면 알 수 있는 바와 같이, 입력 전원(5) 전위 피크값(P-1, P-2, P-3)과 상기 콘덴서(C1) 양단 전위 피크값은 발광체인 엘이디(1)의 양단 전위차인 V_L만큼 차이가 난다. 또한, 엘이디 양단 강하 전위 (V_L)에 의하여 콘덴서(C1)의 양단 전압은 전원 전압보다 일정시간 지연(delay)되어 시차가 발생한다. 그 결과 도 2에 도시된 바와 같이, 전원 전압의 피크점인 P-1에서 전압이 역행할 즈음에 전원 입력단의 전류(b)는 전원 전압(입력 전압)과 반대로 흐른다. 이 역전류는 전원 전압이 콘덴서(C1) 전압보다 엘이디 양단 강하 전위 (V_L)만큼 하강하는 지점에서 발생하여, 전원 전압이 반전하는 지점(D-1, D-2, D-3, D-4)까지 계속된다. 이러한 역전류(b) 발생은 입력 전위의 양방향과 음방향 모두에서 반복적으로 나타난다. 이러한 역전류(b) 구간에서는 충전 전력을 공급하는 것과 같이 전류가 역방향으로 흐르므로, 이 구간에서의 전력 소모는 발생하지 않고 오히려 전력을 증가시키는 결과를 가져온다. 측정한 결과 전원 입력측에 전력의 약 2/5를 되돌림으로써 소비전력을 감소기킨다. 도면에서 부호 a 구간은 순방향 전류 구간이고, 이구간에서만 전력소모가 됨을 알 수 있다.

<제2실시 예>

제2실시 예는 직류 전원인 2차 전지(B)을 입력 전원으로 사용하는 경우이다. 이 때 입력 전원에 연결되는 콘덴서는, 직류 전원에 대하여 직렬 연결로 연결될 수 있는 2개의 콘덴서(C2, C3)를 사용한다. 또한, 스위칭 회로(SW1, SW2)를 더 마련하여 2개의 콘덴서(C2, C3)가 서로 병렬 및 직렬로 전환될 수 있게 한다. 이는 2개의 콘덴서(C2, C3)가 서로 직력 연결시 양단 전압이 병렬 연결시보다 2배로 되는 점을 이용하기 위한 것이다.

도 3에 도시된 바와 같이, 전원측에, 2개의 콘덴서(C2, C3)을 직렬 또는 병렬로 결선할 수 있는 스위치(SW1, SW2)를 부설하고, 이들 콘덴서(C2, C3)의 조합에 직렬로 제3스위치(SW3), 인덕터(L1) 및 밧데리(B)를 연결하여 정류 회로(1)의 입력 전원으로 사용한다. 여기에서 콘덴서 C2, C3는 같은 용량의 콘덴서를 사용하고, 밧데리는 2차 밧데리를 사용한다. 발광체는 엘이디(1)를 사용하고 가능한 저전압 엘이디를 사용한다. 인덕터(L1)는 교류 성분을 제거하기 위하여 사용하는 것이다.

전원 공급시에는 스위치 S1, S2에 의해 콘덴서 C2, C3가 병렬로 전환되면 스위치 SW3에 의해 전원이 공급되고, 전류는 엘이디(1)에 흐르게 되어 발광하고, 이때 콘덴서 C2, C3에 충전이 이루어지게 된다. 도 4에 도시된 바와 같이, 밧데리(B)에서 나오는 전압은 엘이디 강하 전압(V_L)의 2~3배의 전원을 사용하여 전원을 공급하면, 병렬상태의 콘덴서 C2, C3에 역전류(b')가 흘러 들어 밧데리 전압(V_B)과 엘이디 전압(V_L)의 차(V_B - V_L)의 전압이 콘덴서 C2, C3에 충전된다. 이 때 스위치 S1, S2를 전환하여 콘덴서 C2, C3의 결선을 직렬로 바꾼 후 콘덴서 C2 및 C3의 양단 전압(Vc2 + Vc3)를 밧데리 및 엘이디(Z)에 공급하여 엘이디(Z)가 발광하게 한다. 이렇게 하면 1차 발광시에 흘러 들어간 전력의 1/2을 다시 충전하게 되어, 밧데리의 전력소모를 크게 줄일 수 있다.

이와 같이, 본 발명은 정류 회로의 입력 전원측에서 절전을 구현한 것으로, 그 구성이 간단할 뿐만 아니라, 제어가 간편하여 부가적인 전력 소모가 적고 큰 절전효과를 달성할 수 있는 것이다.

1 : 엘이디 3 : 정류 회로
5 : 교류 전원 C1, C2, C3 : 콘덴서
L1 : 인덕터 D1, D2, D3, D4 : 다이오드
SW1, SW2, SW3 : 스위치

Claims (2)

1. 정류 회로의 출력단에는 엘이디를 연결하고, 정류 회로의 전원 입력단에는 입력 전원과 직렬로, 정류 회로의 전원 입력단에서 발생하는 역전류를 충전할 수 있는 용량의 콘덴서를 연결한 것을 특징으로 하는 조명 엘이디용 절전 회로.
   
2. 제 1 항에 있어서,
   상기 입력 전원은 2차전지이고, 상기 콘덴서는 스위칭 회로에 의하여 서로 병렬 및 직렬로 전환되어, 직력 연결시 양단 전압이 병렬 연결시보다 2배로 되는 동일한 용량의 콘덴서 2개를 사용한 것을 특징으로 하는 조명 엘이디용 절전 회로.
   

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