KR20160066374A - Dimmer Switch using DC Switching Device - Google Patents
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- Y02B20/30—Semiconductor lamps, e.g. solid state lamps [SSL] light emitting diodes [LED] or organic LED [OLED]
Abstract
Description
본 발명은 조명등을 온[ON], 오프[OFF]제어하는 스위치가 조명등의 밝기제어도 가능하게 한 스위치, 즉 디머 스위치에 관한 것이다.The present invention relates to a switch, that is, a dimmer switch, in which a switch for controlling the ON / OFF illumination of the illumination lamp is also capable of controlling the brightness of the illumination lamp.
최근 에너지 절감을 위한 그린산업의 확산이 글로벌하게 전개되고 있다. 특히 조명등의 경우는 사용자의 활동 내용에 따라 밝기를 가변하여 가면서 사용하는 것이 보편화 되어 있다. 그러나 종래의 디머스위치는 트라이악을 사용하여 위상 제어하는 방식의 디머를 사용하기 때문에,Recently, the green industry has been spreading globally to save energy. Especially, in the case of the illumination lamp, it is common to use the brightness varying depending on the activity contents of the user. However, since the conventional dimmer position uses a dimmer in which phase control is performed using a triac,
1. 디밍했을 때 역율[Power Factor]이 현저하게 나빠지는 점.1. Power Factor is significantly worse when dimming.
2. 백열전구를 제외한 기타 등에서 밝기가 흔들리는 플리커현상이 심한 점.2. The point where flickering phenomenon of brightness shakes in guitar except incandescent bulb is severe point.
등의 문제점이 있어, 백열전구를 제외한 기타 등에서는 사용하기 힘들었다. 따라서 역율[Power Factor]이 현저하게 저하되지 않으면서, 플리커현상이 없는, 그러한 디머스위치가 요구되어 왔다.And it was difficult to use it in other places except the incandescent lamp. Therefore, such a dimmer position has been required in which the power factor is not remarkably lowered and there is no flicker phenomenon.
본 발명의 목적은, 디머 스위치가 스위치에 연결되어 사용되는 램프를 디밍하여도, 역율[Power Factor]이 현저하게 저하하지 않으면서, 플리커현상이 없는, 그러한 디머스위치를 제공함에 있다.It is an object of the present invention to provide such a dimmer position in which a dimmer switch is connected to a switch and dims a lamp to be used but the flicker phenomenon does not significantly decrease in the power factor.
본 발명의 디머스위치는 스위치에 연결되어 사용되는 램프를 디밍제어할 때 종래방식인 AC 스위칭소자[트라이악등]를 사용한 위상제어 방식을 사용하지 않고, 직류 고속스위치[FET 등]를 사용해서 다양한 방식으로 램프의 밝기를 제어함으로써, 역율을 개선하고, 플리커[Flicker]현상을 개선한 디머스위치이다.The dimmer position of the present invention can be controlled by using a DC high speed switch [FET or the like] without using a phase control method using a conventional AC switching device [TRIAC, etc.] It is a dimmer position that improves the power factor and improves the flicker by controlling the brightness of the lamp in various ways.
모든 가정이 종래의 위상제어방식의 디머스위치를 사용하여 부하전력을 50%씩 감소시켜 사용한다면, 각 가정에 공급되는 전원의 질이 현저하게 왜곡되고 심한 경우 변압기가 터진다거나, 발전소의 발전기에 극심한 무리를 주게 된다. 그래서 대한민국을 포함한 거의 모든 국가가 조명램프의 역율 90%이상을 요구하고 있다. 이러한 관점에서 볼 때 종래방식인 위상제어방식의 디머스위치는 판매를 금지 시켜야 함이 마땅할 것이다.If all households use 50% of the load power by using the conventional phase control dimmer position, the quality of the power supplied to each household is remarkably distorted and if the transformer is severely blown, It gives an extreme crowd. Almost all countries, including the Republic of Korea, therefore require more than 90% power factor of lighting lamps. From this point of view, it would be appropriate to prohibit the sale of the dimmer position of the conventional phase control method.
본 발명으로 AC 스위칭 소자가 아닌 DC 스위칭 소자를 사용하여 조명램프를 디밍 제어하는 것이 가능하게 되어, 조명램프를 디밍하여도, 종래의 방식과 같이 전원의 질을 현저하게 왜곡시키지도 않고 발전기에 부담도 주지 않으면서, 조명램프에서 발생할 수 있는 플리커현상을 제거한 개선효과가 있다.It is possible to dimming the illumination lamp by using the DC switching element instead of the AC switching element according to the present invention. Even if dimming the illumination lamp, the power supply quality is not significantly distorted as in the conventional method, There is an improvement effect that eliminates the flicker phenomenon that may occur in the illumination lamp.
도 1 은 AC 스위칭 소자를 사용한 종래의 디머스위치의 회로구성도 및 블럭도
도 2 는 DC 스위칭 소자를 사용한 본 발명의 디머스위치의 1 실시 예를 나타내는 회로구성도 및 블럭도
도 2.1 은 도 2 에서 제 1 브릿지 정류회로 블럭의 회로구성도
도 2.2 는 도 2 에서 제 2 브릿지 정류회로 블럭의 회로구성도
도 3.1 은 종래의 AC 스위칭소자를 사용하여 50% 디밍하였을 때, 조명램프에 공급되는 전력의 파형
도 3.2 는 본 발명에 있어, DC 스위칭 소자를 사용하여 50% PWM 디밍하였을 때 조명램프에 공급되는 전력의 파형.
도 3.3 는 본 발명에 있어, DC 스위칭 소자를 사용하여 입력 전기파형의 중앙부가 오프되게 디밍하였을 때 조명램프에 공급되는 전력의 파형
도 3.4 는 본 발명에 있어 DC 스위칭 소자를 사용하여 입력전기 신호의 중앙부가 오프 되게 하면서 PWM 디밍하였을때의 조명램프에 공급되는 전력의 파형
<도면의 주요부분에 대한 부호의 설명>
AC ; 교류전원
SW ; 디머스위치
SWIN ; 디머스위치로 AC전원이 입력되는 스위치 입력 단자
SW 1out ; AC전원이 램프1로 출력되는 스위치 출력 단자
SW 2out ; AC전원이 램프2로 출력되는 스위치 출력 단자
1 ; 전원부
11 ; 정전압회로부
2 ; 중앙제어부
21 ; 마이콤제어부
22 ; 리모콘 센서
23 ; key 센서
24 ; 위상센서부
3 ; 스위칭 소자부
4 ; 브릿지 정류부
4.1 ; 제1브릿지 정류회로 블럭
4.2 ; 제2브릿지 정류회로 블럭
1IN ; 제1브릿지 정류회로 입력단자
1OUT ; 제1브릿지 스위치 출력단자
1+ ; 제1브릿지 정류회로+출력단자
1G ; 제1브릿지 정류회로 접지단자
2IN ; 제2브릿지 정류회로 입력단자
2OUT ; 제2브릿지 정류회로 스위치 출력단자
2+ ; 제2브릿지 정류회로+출력단자
2G ; 제2브릿지 정류회로 접지단자
S1 [FET1], S2[FET2]; 제1, 제2 DC스위칭 소자
D1, D2 ; 제1, 제2다이오드
C1 ; 제1콘덴서
L1,L2 ; 제1, 제2 노이즈 대책코일
R1,R2 ; 제1, 제2저항1 is a circuit diagram and block diagram of a conventional dimmer position using an AC switching element
2 is a circuit diagram and block diagram showing one embodiment of the dimmer position of the present invention using a DC switching element;
Fig. 2.1 is a circuit diagram of the first bridge rectifier circuit block in Fig.
Fig. 2.2 is a circuit configuration diagram of the second bridge rectifier circuit block in Fig.
Figure 3.1 shows the waveform of the power supplied to the illumination lamp when 50% dimming using a conventional AC switching device
Figure 3.2 shows the waveform of the power supplied to the illumination lamp when 50% PWM dimming is performed using a DC switching device in the present invention.
Figure 3.3 shows the waveform of the electric power supplied to the illumination lamp when the central portion of the input electric waveform is dimmed by using the DC switching element in the present invention,
Figure 3.4 shows the waveform of the power supplied to the illumination lamp when PWM dimming is performed while the central portion of the input electrical signal is turned off using the DC switching element in the present invention.
Description of the Related Art
AC; AC power source
SW; Dimers location
SW IN ; Switch input terminal to AC power input to dimus position
One ; Power supply
11; The constant-
2 ; The central control unit
21; Microcomputer control section
22; Remote sensor
23; key sensor
24; The phase-
3; The switching element section
4 ; Bridge rectifier
4.1; The first bridge rectifier circuit block
4.2; The second bridge rectifier circuit block
1 IN ; The first bridge rectifier circuit input terminal
1 OUT ; The first bridge switch output terminal
1+; First bridge rectifier circuit + output terminal
1 G ; First bridge rectifier circuit ground terminal
2 IN ; The second bridge rectifier circuit input terminal
2 OUT ; The second bridge rectifier circuit switch output terminal
2+; Second bridge rectifier circuit + output terminal
2 G ; Second bridge rectifier circuit ground terminal
S 1 [FET 1 ], S 2 [FET 2 ]; The first and second DC switching elements
D 1 , D 2 ; The first and second diodes
C 1 ; The first capacitor
L 1 , L 2 ; The first and second noise countermeasures coils
R 1 , R 2 ; The first and second resistors
이와 같은 목적을 달성하기 위한 본 발명의 DC 스위칭 소자를 사용한 디머스위치가, 도 3.2 에 나타난 파형과 같이 디머스위치에 연결되어 사용되는 전원을 제어하게 되면, 도 3.1 과 같은 파형으로 교류부하에 가하는 전원을 제어하는 종래의 디머 스위치에 비하여,When the dimmer position using the DC switching device of the present invention for achieving the above object is connected to the dimmer position as shown in the waveform of Fig. 3.2 to control the power source to be used, In contrast to the conventional dimmer switch for controlling the power applied thereto,
1. 전원의 역율[Power Factor]을 현저하게 개선한 효과1. Significant improvement of power factor [Power Factor]
2. 조명램프에서 발생할 수 있는 플리커현상을 제거한 효과가 있다2. It has the effect of eliminating the flicker phenomenon that may occur in the lighting lamp
이것을 실현하기 위하여 본 발명에 있어서는, 스위치선 입력[SWIN]단자와 스위치 선출력[SW1OUT, SW2OUT]단자 사이에 도 2 에서와 같이 브릿지 정류회로블럭[41,42]을 구성하였다. 브릿지 정류회로 블록의 구성은 도 2.1 과 도 2.2 에 나타나 있다. 램프 1[Lamp1]을 온[ON]하기 위해서는 제 1DC 스위칭 소자를 온[ON]시키면 되는데 이때의 전류경로를 살펴보면 SWIN 단자전압이 SWOUT 단자 전압보다 높을 때에는, 도 2 와 도 2.1 에서In order to realize this, in the present invention, bridge rectification circuit blocks [41, 42] are formed between the switch line input [SW IN ] terminal and the switch line outputs [SW1 OUT , SW2 OUT ] terminals as shown in FIG. The configuration of the bridge rectifier circuit block is shown in Fig. 2.1 and Fig. 2.2. In order to turn ON the lamp 1 [Lamp 1], the first DC switching element must be turned ON. When the SW IN terminal voltage is higher than the SW OUT terminal voltage,
의 경로로 전류가 흐르게 되고, 한편 SWIN 단자 전압이 SWout 단자전압보다 낮을 때에는And when the voltage of the SW IN terminal is lower than the voltage of the SW out terminal,
의 경로로 전류가 흐르게 된다.So that the current flows through the path of FIG.
상기 어느 경우나 1+ → L1 → S1[FET1] → 1G 의 경로로 전류가 흐르게 됨을 알 수 있다In any of the above cases, it can be seen that a current flows through a path of 1+? L 1 ? S 1 [FET 1 ]? 1G
이것은 도 2.1 에서 1IN 단자와 1OUT 단자 사이에 쌍방향으로 전류가 흐르기 위해서는 1+단자와 1G단자를 단락[Short]시키면 되는 것을 쉽게 알 수 있다.It can be easily seen that in Fig. 2.1, in order to flow the current in both directions between the 1 IN terminal and the 1 OUT terminal, the 1+ terminal and the 1 G terminal are short-circuited.
1+단자와 1G 단자를 직접 단락 시키지 않고 코일[L1]을 통하여 단락 시킨 것은 제 1 스위치 [FET1]가 온,오프할때 발생하는 노이즈를 감쇄시키기 위한 것으로 스위치 오프 순간 일시적으로 1+ → L1 → D1 → C1 → 1G 의 경로로 전류가 흐를 수 있게 하기 위함이다.The 1+ terminal and the 1G terminal are short-circuited through the coil [L 1 ] without directly shorting it to attenuate the noise generated when the first switch [FET 1 ] is turned on and off. So that the current can flow through the path of L 1 → D 1 → C 1 → 1G .
한편 1+단자와 1G단자를 개방[OPEN]시키면 1IN 단자와 1OUT 단자 사이는 전류가 흐를 수 없음을 알 수 있다. 즉 램프 1 을 오프[OFF]하기 위해서는 1+단자와 1G 단자를 개방시키면 된다. 즉 1+단자[제 1 브릿지정류+단자]와 1G 단자[제 1 브릿지 정류 접지단자]사이에 DC 스위칭 소자[FET1]를 구성하여, 이 스위칭 소자를 온, 오프 하는 방법으로 램프 1 을 온, 오프 제어한다. 한편 온 타임[On time]과 오프타임[OFF time]을 빠른 속도로 반복하면서 온타임과 오프타임의 비율을 가변 하면 램프의 밝기가 제어된다. DC 스위칭 소자는 고속 스위칭이 가능하기 때문에, 50Hz 지역과 60Hz 지역 모두 공용으로 사용하기 위해서는 스위칭 주파수를 300(50 과 60 의 최소공배수)의 배수[300,600,1200 등]로 하면, 플리커[Flicker]없는 양질의 디밍조광이 가능하다.On the other hand, if 1+ terminal and 1G terminal are opened [OPEN], it can be seen that no current can flow between 1 IN terminal and 1 OUT terminal. In other words, to turn OFF [OFF] the
또 DC 스위칭 소자를 사용하면 도 3.3 에서와 같이 입력전기 신호의 중앙부위부터 오프 되게 제어 할 수도 있고, 도 3.4 에서와 같이 입력전기신호의 중앙부위[위상 90˚와 위상 270˚]가 반드시 오프 되고, 기타부위는 PWM 방식으로 제어할 수도 있다. 입력 전기 신호의 중앙[위상 90˚와 위상 270˚]부위가 오프 되게 하면서 디밍제어 하는 것이 디밍 제어범위를 넓히는데 가장 바람 직 하다.Also, when the DC switching device is used, it can be controlled to be turned off from the central portion of the input electrical signal as shown in FIG. 3.3, and the center portion (phase 90 degrees and phase 270 degrees) of the input electrical signal is necessarily turned off , And other parts can be controlled by PWM method. It is best to increase the dimming control range by controlling the dimming while turning off the center of the input electrical signal (phase 90 ° and phase 270 °).
도 2 에서 전원부 [1]는 디머스위치 구동전원을 공급하기 위한 구성으로, 램프의 오프타임에 D1 및 D2 를 통하여 전력을 공급받아 C1 에 저장하여 정전압회로블럭[11]에서 정전압전원을 중앙제어부[2]에 공급하는 구성이다. 중앙제어부[2]의 마이콤 제어부[21]는 리모콘센서[22]로부터 원격제어 명령을 입력 받거나 Key 센서[23]로부터 제어명령을 입력 받아 DC 스위칭소자[FET1 , FET2]를 제어한다. 종래의 디머 스위치에 있어서는 최대 밝기상태에서도 약 20%의 오프타임을 주어야 하나, 본 발명의 디머 스위치에 있어서는 최대밝기에서 도 3.4 에서와 같이 제어할 경우 약 2%미만의 오프타임만 주어도 구동전원을 충분히 공급받을 수 있다.In FIG. 2, the power supply unit [1] is configured to supply the dimmer position driving power. The power is supplied to the C 1 through D 1 and D 2 at the off-time of the lamp, To the central control unit [2]. Central control unit [2] to the microprocessor control unit [21] receives the control command from the Key sensor [23] receive or enter a remote control command from the remote control sensor [22] and controls the DC switching device [FET 1, FET 2]. In the conventional dimmer switch, about 20% off time should be given even in the maximum brightness state. However, in the dimmer switch of the present invention, when the control is performed as shown in Fig. 3.4 at the maximum brightness, You can get enough supplies.
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KR1020140170681A KR20160066374A (en) | 2014-12-02 | 2014-12-02 | Dimmer Switch using DC Switching Device |
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KR1020140170681A KR20160066374A (en) | 2014-12-02 | 2014-12-02 | Dimmer Switch using DC Switching Device |
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