KR20170071229A - 조광기와 드라이버가 전기적 절연 구조를 가지는 조명 장치 및 시스템 - Google Patents

조광기와 드라이버가 전기적 절연 구조를 가지는 조명 장치 및 시스템 Download PDF

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Abstract

본 발명은 입력 전원부, 입력 전원을 조명부 공급 전원으로 변환하는 컨버터, 조명부 공급 전원이 인가되어 발광하는 조명부, 조명부를 제어하는 조광 신호를 입력하는 조광기(Dimmer), 조광 신호를 수신하여 PWM 신호를 생성하는 PWM 생성부, PWM 신호에 따라 조명부 공급 전원을 제어하는 PWM 제어부를 포함하고, 입력 전원부, 컨버터, 조명부, PWM 제어부는 제1 접지에 연결되고, 조광기, PWM 생성부는 제2 접지에 연결되며, 제1 접지와 제2 접지는 전기적으로 분리되는 것을 특징으로 하는 조광기와 드라이버가 전기적 절연 구조를 가지는 조명 장치에 관한 것이다.

Description

조광기와 드라이버가 전기적 절연 구조를 가지는 조명 장치 및 시스템 {Lighting apparatus and system having an electrical insulation structure between Dimmer and Driver}
본 발명은 입력 전원부, 입력 전원을 조명부 공급 전원으로 변환하는 컨버터, 조명부 공급 전원이 인가되어 발광하는 조명부, 조명부를 제어하는 조광 신호를 입력하는 조광기(Dimmer), 조광 신호를 수신하여 PWM 신호를 생성하는 PWM 생성부, PWM 신호에 따라 조명부 공급 전원을 제어하는 PWM 제어부를 포함하고, 입력 전원부, 컨버터, 조명부, PWM 제어부는 제1 접지에 연결되고, 조광기, PWM 생성부는 제2 접지에 연결되며, 제1 접지와 제2 접지는 전기적으로 분리되는 것을 특징으로 하는 조광기와 드라이버가 전기적 절연 구조를 가지는 조명 장치에 관한 것이다.
LED(Light Emitting Diode)는 전기 에너지를 빛으로 변환하는 반도체 소자의 일종이다. 발광 다이오드는 형광등, 백열등 등 기존의 광원에 비해 저소비전력, 반영구적인 수명, 빠른 응답속도, 안전성, 환경친화성의 장점을 가진다. 특히, LED 조명장치는 다수 배열설치된 LED의 점멸 순서, 발광 색상 및 밝기 등의 제어에 의해 다양한 연출을 수행할 수 있다.
이에 기존의 재래식 광원을 발광 다이오드로 대체하기 위한 많은 연구가 진행되고 있으며, 발광 다이오드는 실내외에서 사용되는 각종 램프, 액정표시장치, 전광판, 가로등 등의 조명 장치의 광원으로서 사용이 증가되고 있는 추세이다. 특히 실내 인테리어의 일반 조명, 특정 분위기를 연출하기 위한 무대 조명, 광고 조명 및 경관 조명 등의 용도로 사용되고 있다.
조명 장치는 경과 조명으로써 건물 외벽, 공원, 가로등, 다리 난간 또는 공연장에 설치될 수 있는데, 적용되는 용도나 대상 또는 위치에 따라 그 크기 및 적용 시스템이 각각 달리질 수 있다. 즉, 건물 외벽용은 건물 외벽에 띠 형태로 단순히 점멸 기능이나 단색 또는 조합된 색상으로 단순 표출되어서 사용하고, 공원이나 가로등, 다리 난간 등은 대상물의 형태에 따라 불규칙적으로 조명을 설치하여 점멸이나 색상을 변경하여 사용된다.
아울러, LED 조명은 긴 수명과 재래 조명 대비 높은 효율로 인하여 급속하게 보급되고 있으며, 기후 변화와 시간에 따라 조도를 변경할 수 있는 조광기(Dimmer)가 상용화되고 있다. 이러한 조광기의 제어방식에 대한 종류는 무선통신과 유선통신으로 나눌 수 있으며, 특히 무선통신을 이용하는 경우 각각의 드라이버에 Dim(+-) 라인을 조정하여 밝기를 조절하고 있다.
또한, 최근에 여러 분야에서 다양하게 사용되는 조명 장치의 디밍 제어는 매우 정밀한 제어를 필요로 한다. 단순히 조명 장치가 온/오프 됨을 벗어나, 조명 장치를 약/중약/중/중강/강 등 사용자의 요구에 따라서 여러 조도로 정밀하게 제어하여야 하는 필요성이 요구되고 있었다.
한편, 조명 장치의 유선 조광 제어를 위해서는, 조광기와 LED 드라이버가 필연적으로 전기적인 연결이 되어야 한다. 종래의 조명 장치의 경우, 전기적인 연결로 인하여 조광기의 접지와 LED 조명부 간의 전기적인 연결(동전위)이 되어, 아래 필드 불량이 생길 수 있는 잠재적인 위험이 존재하게 된다.
이 때, 일반적인 필드 구현 조건(field implementation condition)은 하나의 조광기와 여러 개의 LED 드라이버 및 LED 조명부가 연결되는 조건이 존재하게 되는데, 이로 인하여 의도하지 않게 연결되는 다수의 LED 조명의 전위가 동일하게 공통(Common)되는 상태가 발생할 수 있다. 따라서, 조광기의 조작을 위한 별도의 인터페이스가 존재하지 않는 경우, 사용자가 조작할 때 인체를 통하여 LED 조명부의 누설전류가 흐르는 문제점이 발생할 수 있다.
본 발명은 상술한 바와 같이 조광기와 드라이버의 접지를 분리하여, LED 조명부의 누설 전류를 방지하는 조명 장치를 제공하는 것을 목적으로 한다.
본 발명이 이루고자 하는 기술적 과제는 이상에서 언급한 기술적 과제로 제한되지 않으며, 이하에서 설명할 내용으로부터 통상의 기술자에게 자명한 범위 내에서 다양한 기술적 과제가 포함될 수 있다.
상기와 같은 과제를 해결하기 위한 조광기와 드라이버가 전기적 절연 구조를 가지는 조명 장치는, 입력 전원부, 입력 전원을 조명부 공급 전원으로 변환하는 컨버터, 상기 조명부 공급 전원이 인가되어 발광하는 조명부, 상기 조명부를 제어하는 조광 신호를 입력하는 조광기(Dimmer), 상기 조광 신호를 수신하여 PWM 신호를 생성하는 PWM 생성부, 상기 PWM 신호에 따라 상기 조명부 공급 전원을 제어하는 PWM 제어부를 포함하고, 상기 입력 전원부, 상기 컨버터, 상기 조명부, 상기 PWM 제어부는 제1 접지에 연결되고, 상기 조광기, 상기 PWM 생성부는 제2 접지에 연결되며, 상기 제1 접지와 상기 제2 접지는 전기적으로 분리되는 것을 특징으로 한다.
또한, 본 발명의 일 실시예에 따른 조광기와 드라이버가 전기적 절연 구조를 가지는 조명 장치는, 상기 컨버터가 상기 PWM 제어부에 연결되는 제1 트랜지스터 및 제2 트랜지스터, 상기 제1 트랜지스터 및 상기 제2 트랜지스터에 따라 입력 전원을 변환하는 제1 트랜스포머를 포함하는 것을 특징으로 한다.
아울러, 본 발명의 일 실시예에 따른 조광기와 드라이버가 전기적 절연 구조를 가지는 조명 장치는, 상기 조광기가 0-10V 조광 신호, 1-10V 조광 신호, PWM 조광 신호 중 적어도 어느 하나의 조광 신호를 입력하는 것을 특징으로 한다.
또한, 본 발명의 일 실시예에 따른 조광기와 드라이버가 전기적 절연 구조를 가지는 조명 장치는, 상기 조광기와 직렬로 연결되는 제1 저항 및 상기 제1 저항에 병렬로 연결되는 제1 커패시터를 포함하며, 상기 조광 신호의 노이즈를 제거하는 제1 필터를 더 포함하는 것을 특징으로 한다.
또한, 본 발명의 일 실시예에 따른 조광기와 드라이버가 전기적 절연 구조를 가지는 조명 장치는, 상기 PWM 생성부가 상기 조광 신호와 입력 신호를 비교하여 PWM 신호를 생성하는 비교기를 포함하는 것을 특징으로 한다. 이 때, 상기 입력 신호는, 톱니파(sawtooth pulse) 또는 삼각파(chopping pulse)인 것을 특징으로 한다.
그리고, 본 발명의 일 실시예에 따른 조광기와 드라이버가 전기적 절연 구조를 가지는 조명 장치는, 제2 트랜스포머, 정류기 및 커패시터를 포함하는 바이어스 전원을 더 포함하고, 상기 비교기는 상기 바이어스 전원에 의해 구동 전원을 공급받는 것을 특징으로 한다. 이 때, 상기 바이어스 전원은, 제2 접지에 연결되는 것을 특징으로 한다.
또한, 본 발명의 일 실시예에 따른 조광기와 드라이버가 전기적 절연 구조를 가지는 조명 장치는, 상기 PWM 생성부의 출력단과 변환부 사이에 연결되며, 상기 PWM 신호를 변환하는 포토커플러를 더 포함하는 것을 특징으로 한다.
이 때, 본 발명의 일 실시예에 따른 조광기와 드라이버가 전기적 절연 구조를 가지는 조명 장치는, 상기 포토커플러와 직렬로 연결되는 제2 저항 및 상기 제2 저항에 병렬로 연결되는 제2 커패시터를 포함하며, 상기 반전된 PWM 신호의 노이즈를 제거하는 제2 필터를 더 포함하는 것을 특징으로 한다.
또한, 본 발명의 일 실시예에 따른 조광기와 드라이버가 전기적 절연 구조를 가지는 조명 장치는, 상기 PWM 제어부와 상기 조명부 사이에 피드백 형태로 연결되는 피드백 제어부를 더 포함하는 것을 특징으로 한다.
아울러, 본 발명의 일 실시예에 따른 조광기와 드라이버가 전기적 절연 구조를 가지는 조명 장치는, 상기 컨버터 출력단의 전류값 또는 전압값을 입력받는 제1 입력단 및 상기 PWM 신호를 입력받는 제2 입력단을 포함하는, PWM 신호를 증폭하는 증폭기를 더 포함하는 것을 특징으로 한다.
이 때, 본 발명의 일 실시예에 따른 조광기와 드라이버가 전기적 절연 구조를 가지는 조명 장치는, 상기 제1 입력단이 상기 컨버터 출력단의 전류값과 전압값이 OR 게이트를 통해 입력받는 것을 특징으로 한다. 또한, 상기 PWM 신호를 상기 증폭기에 입력하기 위한 레퍼런스 값으로 변환하는 변환부를 더 포함하는 것을 특징으로 한다.
한편, 본 발명의 일 실시예에 따른 조광기와 드라이버가 전기적 절연 구조를 가지는 조명 시스템은, 조명 장치를 제어하는 조광 신호를 입력하는 조광기, 상기 조광 신호를 수신하여 PWM 신호를 생성하고, 상기 PWM 신호에 따라 조명부를 조광하는 적어도 하나 이상의 조명 장치를 포함하고, 상기 조명 장치는 제1 접지에 연결되고, 상기 조광기는 제2 접지에 연결되며, 상기 제1 접지와 상기 제2 접지는 전기적으로 분리되는 것을 특징으로 한다.
본 발명의 조광기와 드라이버가 전기적 절연 구조를 가지는 조명 장치 및 시스템은, 종래의 2차 접지와 디밍 제어부가 전기적으로 분리가 됨으로써, 잠재된 불량요인을 제거할 수 있다.
더 구체적으로, 본 발명의 조광기와 드라이버가 전기적 절연 구조를 가지는 조명 장치 및 시스템은, 외부의 낙뢰 및 서지 노이즈(surge noise)의 영향 피해를 최소화할 수 있다. 또한, 조광기로 LED 조명기구(Luminaire)의 누설 전류의 흐름을 근본적으로 제거할 수 있다.
또한, 종래의 조명 장치는 2개 이상의 LED 조명이 하나의 조광기로 연결되면서, 누설 전류의 양이 누적되어 조광기의 허용 용량에 제한이 발생하게 되지만, 본 발명의 조광기와 드라이버가 전기적 절연 구조를 가지는 조명 장치 및 시스템은 조광기로 누설 전류의 흐름이 없기 때문에 2 이상의 LED 조명기구가 연결되더라도 누설 전류로 인한 조광기 허용 용량의 제한이 없이 사용할 수 있다.
또한, 본 발명의 조광기와 드라이버가 전기적 절연 구조를 가지는 조명 장치 및 시스템은, 조광기로 LED 조명기구의 누설 전류의 흐름이 없기 때문에, 사용자의 조작으로 인하여 인체를 통해 누설전류가 흐르는 경우를 방지할 수 있다.
도 1은 종래의 조명 장치를 나타내는 구성도이다.
도 2는 본 발명의 일 실시예에 따른 조광기와 드라이버가 전기적 절연 구조를 가지는 조명 장치를 나타내는 구성도이다.
도 3, 도 4는 본 발명의 일 실시예에 따른 조광기와 드라이버가 전기적 절연 구조를 가지는 조명 장치의 조광기 및 PWM 생성부를 나타내는 예시도이다.
도 5, 도 6는 종래와 본 발명의 조명 장치가 접지를 달리하는 구성을 나타내는 예시도이다.
이하, 첨부된 도면들을 참조하여 본 발명에 따른 '조광기와 드라이버가 전기적 절연 구조를 가지는 조명 장치 및 시스템'을 상세하게 설명한다. 설명하는 실시 예들은 본 발명의 기술 사상을 통상의 기술자가 용이하게 이해할 수 있도록 제공되는 것으로 이에 의해 본 발명이 한정되지 않는다. 또한, 첨부된 도면에 표현된 사항들은 본 발명의 실시 예들을 쉽게 설명하기 위해 도식화된 도면으로 실제로 구현되는 형태와 상이할 수 있다.
한편, 이하에서 표현되는 각 구성부는 본 발명을 구현하기 위한 예일 뿐이다. 따라서, 본 발명의 다른 구현에서는 본 발명의 사상 및 범위를 벗어나지 않는 범위에서 다른 구성부가 사용될 수 있다.
또한, 어떤 구성요소들을 '포함'한다는 표현은, '개방형'의 표현으로서 해당 구성요소들이 존재하는 것을 단순히 지칭할 뿐이며, 추가적인 구성요소들을 배제하는 것으로 이해되어서는 안 된다.
또한, '제1, 제2' 등과 같은 표현은, 복수의 구성들을 구분하기 위한 용도로만 사용된 표현으로써, 구성들 사이의 순서나 기타 특징들을 한정하지 않는다.
또한, 본 발명의 '전원'은 '전압', '전력', '전류' 등 일반적인 전기 회로에 사용될 수 있는 전기 에너지의 모든 종류를 포함할 수 있다.
도 1은 종래의 조명 장치를 나타내는 구성도이다.
도 1을 참조하면, 종래의 조명 장치(100)는 입력 전원부(110), 조명부(120), 피드백 제어부(130), 조광기(140)를 포함할 수 있다.
이 때, 종래의 조명 장치는 조광기가 피드백 제어부 또는 PWM 제어부에 조광 신호를 바로 입력시키며, 컨버터나 조명부 등과 직접 전기적으로 연결되게 된다. 따라서, 접지와 조명부 간의 전기적인 연결이 발생하게 되어, 다수의 LED 조명과 연결되는 경우 전위가 공통으로 되는 상태가 발생할 수 있다.
따라서, 사용자가 조명 장치를 조작하게 되는 경우 인체를 통해 조명부의 누설전류가 흐르게 되는 문제점이 발생할 수 있으며, 이는 조명 장치의 수명과 안정성, 성능 등 여러 면에서 단점이 될 수 있다.
본 발명의 조명 장치는, 조광기와 드라이버의 접지를 서로 다른 접지를 사용하여, 드라이버는 제1 접지에, 조광기는 제2 접지에 각각 연결하고 제1 접지와 제2 접지는 전기적으로 분리되도록 구성하여 상술한 종래 조명 장치의 문제점을 해결하도록 한다. 이에 대한 상세한 설명은 도 2 내지 도 6를 참조하기로 한다.
도 2는 본 발명의 일 실시예에 따른 조광기와 드라이버가 전기적 절연 구조를 가지는 조명 장치를 나타내는 구성도이다.
도 2를 참조하면, 본 발명의 조명 장치(200)는 입력 전원부(210), 컨버터(211), 조명부(220), 조광기(240), PWM 생성부(212), PWM 제어부(212)를 포함할 수 있다.
입력 전원부(210)는 조명 장치의 전체적인 입력 전원을 공급한다. 이 때, 입력 전원부(210)에 입력되는 입력 전원은 220V 상용 전원인 것이 바람직하며, 220V 상용 전원의 경우 -311V에서 +311V 사이에서 주기적으로 교번하는 싸인파 형태를 가질 수 있다. 더 구체적으로, 입력 전원부는 전원 장치에 사용되는 여러 소자들의 공급 전원 역할을 수행할 수 있다.
컨버터(211)는 입력 전원을 조명부 공급 전원으로 변환한다. 이러한 컨버터는 주 전원을 수신하여 시스템에서 요구하는 안정적이고 효율적인 전원으로 변환 공급하는 전력 조절 역할을 수행한다. 특히, 본 발명의 컨버터는 교류 전원을 직류 전원으로 변환하는 AC/DC 컨버터(AC/DC Converter)로 구현될 수 있으며, 전력손실을 최소화하면서도 원하는 전력변환을 위하여 다이오드 정류기, 위상제어 정류기, 브릿지 정류기 등 다양한 정류 회로와, 다수의 스위치 및 트랜스포머를 이용하여 AC/DC 변환을 할 수 있다.
더 구체적으로, 컨버터(211)는 제1 트랜지스터, 제2 트랜지스터 및 제1 트랜스포머(213)를 포함할 수 있다. 제1 트랜지스터 및 제2 트랜지스터는 PWM 제어부와 연결되어 PWM 제어부의 PWM 신호에 따라 스위칭 동작을 수행하며, 트랜스포머는 스위칭 동작에 따라 입력 전원을 권선비에 의해 변환한다.
PWM 제어부(212)는 PWM 신호에 따라 조명부 공급 전원을 제어한다. PWM 제어부는 PWM 생성부가 생성한 PWM 신호를 수신하고, PWM 신호에 따라서 조명부를 제어하도록 한다. 특히, 트랜스포머의 에너지를 얻기 위하여 펄스 폭 모듈레이션을 수행하며, 필요한 주기(duty) 또는 주파수만큼 PWM or Frequency modulation을 수행할 수 있다.
조명부(220)는 조명부 공급 전원이 인가되어 발광한다. 컨버터가 입력 전원을 조명부 공급 전원으로 변환하여 인가한다. 특히, 본 발명의 조명부(220)는 발광 다이오드(LED)로 구성될 수 있다. 발광 다이오드(LED)는 반도체 기반의 광원으로 저가격, 장수명, 소형화, 친환경 폐기물 처리, 에너지 저소모, 고효율, 직선성 등 다양한 장점을 가지고 있어, 일반적으로 널리 사용되는 광원이다.
조광기(Dimmer, 240)는 조명부를 제어하는 조광 신호를 입력한다. 이러한 조광기는 전등의 광도, 조도 또는 색체를 연속적으로 가감하여 변화시키기 위한 장치로, 유선 조작 및 무선 조작(원격 조작)이 모두 가능하다.
특히, 본 발명의 조광기는 0-10V 조광 신호, 1-10V 조광 신호, PWM 조광 신호 중 적어도 어느 하나의 조광 신호를 입력하는 것을 특징으로 한다. 0-10V 조광 신호는 제어선의 전압을 0V에서 10V까지 가변시켜 제어하는 방식이며, 1-10V 조광 신호는 1V에서 10V까지 가변시켜 제어하는 방식이다. 또한, PWM 조광 신호는 전원을 제어하는 주파수의 폭을 변조하여 전류량을 조절하는 방식이다. 본 발명의 조광기는 이 외에도 일반적으로 사용될 수 있는 다양한 조광 신호를 입력하여 사용할 수 있다.
또한, 본 발명의 조광기에 의해 입력되는 조광 신호는 제1 필터(261, 262)에 의해 노이즈가 제거될 수 있다. 제1 필터는 조광기와 직렬로 연결되는 제1 저항(261) 및 제1 저항에 병렬로 연결되는 제1 커패시터(262)를 포함하여, RC 노이즈 제거 필터(Low-pass filter) 역할을 수행할 수 있다.
PWM 생성부(260)는 조광기로부터 조광 신호를 수신하여 PWM 신호를 생성한다. 아날로그 신호 또는 PWM 신호로 구성된 조광 신호가 PWM 신호로 변환되어, 조명부의 조광 제어에 사용될 수 있다. 도 3, 도 4는 본 발명의 일 실시예에 따른 조광기와 드라이버가 전기적 절연 구조를 가지는 조명 장치의 조광기 및 PWM 생성부를 나타내는 예시도이다.
도 3을 참조하면, 조광기의 조광 신호는 제1 필터를 통과하거나 또는 곧바로 비교기(263)에 입력될 수 있다. 이 때, 비교기(263)는 조광 신호와 입력 신호를 비교하여 PWM 신호를 생성할 수 있다. 일반적으로, 비교기(Comparator)는 어떠한 정보의 두 개의 표현 방식을 비교하여 크기, 순서, 특성 등 차이가 있는지 없는지를 판단하도록 한다. 특히, 복수의 신호를 평가하고 하이(High) 또는 로우(Low)로 출력단에서 PWM 신호를 생성하도록 한다.
더 구체적으로, 비교기는 입력단의 일단에 조광 신호를 입력단의 타단에 입력 신호를 입력받고, 두 신호를 비교한다. 이 때, 입력 신호는 톱니파(sawtooth pulse) 또는 삼각파(chopping pulse)인 것을 특징으로 한다. 또한, 비교기의 (+)단자에 넣는 신호와 (-)단자에 넣는 신호의 차가 양수인 경우 하이 레벨로, 신호의 차가 음수인 경우 로우 레벨로 변환한다.
도 4를 참조하면, 비교기에 조광 신호와 입력 신호가 입력되는 경우 생성되는 PWM 신호의 주기 폭을 확인할 수 있다. 도 4 (a)의 경우, 조광 신호가 High level일 때 톱니파와 비교하여 생성되는 PWM 신호의 주기 폭은 높은 주기폭임을 확인할 수 있다. 또한, 도 4 (b)의 경우, 조광 신호가 Low level일 때 톱니파와 비교하여 생성되는 PWM 신호의 주기 폭이 낮은 주기폭임을 확인할 수 있다.
예를 들어, 조광 신호가 0-10V 신호에서 8V 신호인 경우, 톱니파와 비교된 후 80% 주기폭의 PWM 신호가 생성될 수 있다. 또한, 조광 신호가 2V 신호인 경우, 톱니파와 비교된 후 20% 주기폭의 PWM 신호가 생성될 수 있다. 따라서, 조광기의 레벨을 조절하여 PWM 신호의 주기폭을 함께 조절할 수 있다.
또한, PWM 생성부는 PWM 생성부의 출력단과 변환부 사이에 연결되며, PWM 신호를 변환하는 포토커플러(265)를 더 포함할 수 있다. 포토커플러는 전기신호를 빛으로 결합시키는 장치이며, 발광부와 수광부가 서로 전기적으로 절연되어 있다. 또한, 포토커플러는 빛을 이용하기 때문에 소음이 적고 시스템을 구성하는 장치 간의 전류를 절연할 수 있으며, 각 장치마다의 접지가 가능하다. 본 발명의 포토커플러는 비교기에서 출력되는 PWM 신호를 수신하는 포토다이오드와, 포토다이오드의 빛 신호를 전기 신호로 변환하는 포토트랜지스터를 포함할 수 있다.
특히, 본 발명의 포토커플러는 생성된 PWM 신호를 반전시킬 수 있다. PWM 신호가 하이-로우-하이-로우-하이 레벨로 생성되는 경우, 포토커플러의 포토트랜지스터 상단에 인가되는 값은 로우-하이-로우-하이-로우 레벨로 반전될 수 있다.
이 때, 본 발명의 포토커플러에 의한 PWM 신호는 제2 필터(266)에 의해 노이즈가 제거될 수 있다. 제2 필터는 조광기와 직렬로 연결되는 제2 저항(268) 및 제2 저항에 병렬로 연결되는 제2 커패시터(267)를 포함하여, RC 노이즈 제거 필터(Low-pass filter) 역할을 수행할 수 있다. RC 필터를 거친 반전된 PWM 신호는 DC 값으로 변화하며, 조광기의 크기 변화에 따라 DC 값 크기 역시 변화할 수 있다.
한편, 본 발명의 PWM 생성부는 제1 접지와 제2 접지로 나누어 연결될 수 있다. 더 구체적으로, PWM 생성부의 제2 필터 및 포토트랜지스터는 제1 접지에 연결될 수 있고, 조광기(240), 제1 필터, 비교기(263)는 제2 접지에 연결될 수 있다. 이 때, 제1 접지와 제2 접지는 전기적으로 분리되어 있기 때문에, 조광기는 조명 장치와 전기적으로 절연 상태에 놓여질 수 있다. 따라서, 사용자가 조광기를 작동시키더라도 누설 전류로 인한 누전의 가능성을 낮추어줄 수 있다.
또한, 비교기의 공급 전원 역시 제2 접지에 연결하여 분리시킬 수 있다. 특히, 공급 전원은 일반적인 전압원을 사용하여도 무방하나, 조명 장치의 트랜스포머에서 별도의 바이어스 전원(270)을 생성하여 사용할 수도 있다.
이 때, 본 발명의 바이어스 전원(270)은 제2 트랜스포머, 정류기 및 커패시터를 포함할 수 있다. 제2 트랜스포머는 컨버터의 트랜스포머에서 권선을 연결한 것으로, 상용 전원을 그대로 사용하여 변환시킬 수 있는 장점이 있다. 또한, 바이어스 전원이 조명 장치로부터 입력 전원을 변환시키므로, 바이어스 전원 역시 제2 접지와 연결시켜 전기적인 절연을 시킬 수 있다.
피드백 제어부(230)는 PWM 신호를 수신하며, PWM 제어부와 조명부 사이에 피드백 형태로 연결된다. 피드백 제어의 경우, PWM 신호의 오류(error) 값이 크면 펄스 폭을 크게, 오류 값이 작으면 펄스 폭을 작게 조절하여, 오차를 보정할 수 있게 한다.
또한, 피드백 제어부는 PWM 생성부로부터 PWM 신호를 수신할 때, 증폭기(282)를 거칠 수 있다. 증폭기(282)는 컨버터 출력단의 전류값 또는 전압값을 입력받는 제1 입력단 및 WM 신호를 입력받는 제2 입력단을 포함하며, PWM 신호를 증폭할 수 있다.
제1 입력단은 증폭기의 (+)입력단으로 이루어질 수 있으며, 컨버터 출력단의 전류값과 전압값이 OR 게이트를 통해 입력받을 수 있다. 조명부와 연결되는 컨버터 출력단의 경우, 상황에 따라 전류값과 전압값을 감지할 수 있으며, 전류값과 전압값에 따라서 PWM 신호가 조명부를 조광 제어할 수 있다. 또한, OR 게이트로 입력되기 때문에, 전류값과 전압값 둘 중 어느 값만 충족되더라도 제1 입력단에 입력될 수 있다.
제2 입력단은 증폭기의 (-)입력단으로 이루어질 수 있으며, PWM 생성부가 생성한 PWM 신호를 입력받는다. 특히, PWM 신호를 증폭기에 입력하기 위하여 레퍼런스 값으로 변환하는 변환부(281)를 거칠 수 있다. 이는 컨버터 출력단의 전류값 또는 전압값과 PWM 신호의 레벨이 상이할 수 있기 때문에, 변환부를 거친 후 증폭기를 통해 증폭할 수 있도록 한다. 예를 들어, 컨버터 출력단의 전압값이 0~1V 레벨로 변화하는데 PWM 신호의 레벨이 0~10V 레벨로 변화하는 경우, 변환부는 PWM 신호 레벨을 1/10으로 낮춘 후 증폭기에 입력하도록 한다.
한편, 도 5, 도 6는 종래와 본 발명의 조명 장치가 접지를 달리하는 구성을 나타내는 예시도이다. 본 발명의 조명 시스템은 조광기(340), 적어도 하나 이상의 조명 장치(331, 332, 333)를 포함할 수 있으며, 조광기와 조명 장치의 접지는 전기적으로 분리되는 것을 특징으로 한다.
도 5를 참조하면, 종래의 조명 장치는 조광기(320)와 다수의 조명 장치(311, 312, 313)의 접지가 서로 연결되어 있다. 또한, 멀티 조명용 등기구와 하나의 조광기가 서로 연결되는 경우 모두 같은 접지를 사용하므로 조명 장치에 흐르는 전류 또는 전압은 상당히 높은 값이며, 특히 복수의 조명 장치가 연결되는 경우 서로 영향을 미치므로, 이로 인하여 발생하는 누설 전류 또는 전압의 방지가 필요하게 된다.
도 6을 참조하면, 본 발명의 조명 장치는 조광기(340)와 다수의 조명 장치(331, 332, 333)의 접지가 서로 분리되어 있다. 조명 장치의 제1 접지와 조광기의 제2 접지는 서로 독립되며, 조광기로 LED 조명기구의 누설 전류의 흐름이 없기 때문에, 사용자의 조작으로 인하여 인체를 통해 누설전류가 흐르는 경우를 방지할 수 있다.
위에서 설명된 본 발명의 실시 예들은 예시의 목적을 위해 개시된 것이며, 이들에 의하여 본 발명이 한정되는 것은 아니다. 또한, 본 발명에 대한 기술 분야에서 통상의 지식을 가진 자라면 본 발명의 사상과 범위 안에서 다양한 수정 및 변경을 가할 수 있을 것이며, 이러한 수정 및 변경은 본 발명의 범위에 속하는 것으로 보아야 할 것이다.
100: 종래 조명 장치 110: 종래 입력 전원부
120: 종래 조명부 130: 종래 피드백 제어부
140: 종래 조광기
200: 조명 장치 210: 입력 전원부
211: 컨버터 212: PWM 제어부
213: 제1 트랜스포머 220: 조명부
230: 피드백 제어부 240: 조광기
251: 제1 접지 252: 제2 접지
260: PWM 생성부 261: 제1 저항
262: 제1 커패시터 263: 비교기
264: 입력 신호 265: 포토커플러
266: 제2 필터 267: 제2 저항
268: 제2 커패시터 270: 바이어스 전원
271: 제2 트랜스포머 272: 다이오드
273: 커패시터 281: 변환부
282: 증폭기 283: OR 게이트

Claims (15)

  1. 입력 전원부;
    입력 전원을 조명부 공급 전원으로 변환하는 컨버터;
    상기 조명부 공급 전원이 인가되어 발광하는 조명부;
    상기 조명부를 제어하는 조광 신호를 입력하는 조광기(Dimmer);
    상기 조광 신호를 수신하여 PWM 신호를 생성하는 PWM 생성부;
    상기 PWM 신호에 따라 상기 조명부 공급 전원을 제어하는 PWM 제어부;
    를 포함하고,
    상기 입력 전원부, 상기 컨버터, 상기 조명부, 상기 PWM 제어부는 제1 접지에 연결되고, 상기 조광기, 상기 PWM 생성부는 제2 접지에 연결되며,
    상기 제1 접지와 상기 제2 접지는 전기적으로 분리되는 것을 특징으로 하는 조광기와 드라이버가 전기적 절연 구조를 가지는 조명 장치.
  2. 제 1항에 있어서,
    상기 컨버터는,
    상기 PWM 제어부에 연결되는 제1 트랜지스터 및 제2 트랜지스터;
    상기 제1 트랜지스터 및 상기 제2 트랜지스터에 따라 입력 전원을 변환하는 제1 트랜스포머;
    를 포함하는 조광기와 드라이버가 전기적 절연 구조를 가지는 조명 장치.
  3. 제 1항에 있어서,
    상기 조광기는,
    0-10V 조광 신호, 1-10V 조광 신호, PWM 조광 신호 중 적어도 어느 하나의 조광 신호를 입력하는 것을 특징으로 하는 조광기와 드라이버가 전기적 절연 구조를 가지는 조명 장치.
  4. 제 1항에 있어서,
    상기 조광기와 직렬로 연결되는 제1 저항 및 상기 제1 저항에 병렬로 연결되는 제1 커패시터를 포함하며, 상기 조광 신호의 노이즈를 제거하는 제1 필터;
    를 더 포함하는 조광기와 드라이버가 전기적 절연 구조를 가지는 조명 장치.
  5. 제 1항에 있어서,
    상기 PWM 생성부는,
    상기 조광 신호와 입력 신호를 비교하여 PWM 신호를 생성하는 비교기;
    를 포함하는 조광기와 드라이버가 전기적 절연 구조를 가지는 조명 장치.
  6. 제 5항에 있어서,
    상기 입력 신호는,
    톱니파(sawtooth pulse) 또는 삼각파(chopping pulse)인 것을 특징으로 하는 조광기와 드라이버가 전기적 절연 구조를 가지는 조명 장치.
  7. 제 5항에 있어서,
    제2 트랜스포머, 정류기 및 커패시터를 포함하는 바이어스 전원;
    을 더 포함하고, 상기 비교기는 상기 바이어스 전원에 의해 구동 전원을 공급받는 것을 특징으로 하는 조광기와 드라이버가 전기적 절연 구조를 가지는 조명 장치.
  8. 제 7항에 있어서,
    상기 바이어스 전원은,
    제2 접지에 연결되는 것을 특징으로 하는 조광기와 드라이버가 전기적 절연 구조를 가지는 조명 장치.
  9. 제 1항에 있어서,
    상기 PWM 생성부는,
    상기 PWM 생성부의 출력단과 변환부 사이에 연결되며, 상기 PWM 신호를 변환하는 포토커플러;
    를 더 포함하는 조광기와 드라이버가 전기적 절연 구조를 가지는 조명 장치.
  10. 제 9항에 있어서,
    상기 PWM 생성부는,
    상기 포토커플러와 직렬로 연결되는 제2 저항 및 상기 제2 저항에 병렬로 연결되는 제2 커패시터를 포함하며, 상기 반전된 PWM 신호의 노이즈를 제거하는 제2 필터;
    를 더 포함하는 조광기와 드라이버가 전기적 절연 구조를 가지는 조명 장치.
  11. 제 1항에 있어서,
    상기 PWM 제어부와 상기 조명부 사이에 피드백 형태로 연결되는 피드백 제어부;
    를 더 포함하는 조광기와 드라이버가 전기적 절연 구조를 가지는 조명 장치.
  12. 제 1항에 있어서,
    상기 컨버터 출력단의 전류값 또는 전압값을 입력받는 제1 입력단 및 상기 PWM 신호를 입력받는 제2 입력단을 포함하는, PWM 신호를 증폭하는 증폭기;
    를 더 포함하는 조광기와 드라이버가 전기적 절연 구조를 가지는 조명 장치.
  13. 제 12항에 있어서,
    상기 제1 입력단은,
    상기 컨버터 출력단의 전류값과 전압값이 OR 게이트를 통해 입력받는 것을 특징으로 하는 조광기와 드라이버가 전기적 절연 구조를 가지는 조명 장치.
  14. 제 12항에 있어서,
    상기 PWM 신호를 상기 증폭기에 입력하기 위한 레퍼런스 값으로 변환하는 변환부;
    를 더 포함하는 조광기와 드라이버가 전기적 절연 구조를 가지는 조명 장치.
  15. 조명 장치를 제어하는 조광 신호를 입력하는 조광기;
    상기 조광 신호를 수신하여 PWM 신호를 생성하고, 상기 PWM 신호에 따라 조명부를 조광하는 적어도 하나 이상의 조명 장치;
    를 포함하고,
    상기 조명 장치는 제1 접지에 연결되고, 상기 조광기는 제2 접지에 연결되며,
    상기 제1 접지와 상기 제2 접지는 전기적으로 분리되는 것을 특징으로 하는 조광기와 드라이버가 전기적 절연 구조를 가지는 조명 시스템.
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