WO2012026646A1 - 엘이디 점등용 안정기 회로 - Google Patents

Abstract

본 발명은 교류전원의 특성에 상응하여 60HZ 주기로 충, 방전하며 적정한 용량을 갖는 캐패시터를 LED 사용전류를 조절하도록 하는 전류제한수단으로 사용하여, 고가의 SMPS를 사용하지 않으므로 회로가 매우 간단하고 가격이 저렴하며, 고신뢰, 저발열, 고효율 특성을 갖는 LED 점등용 안정기 회로에 관한 것이다. 이를 위해 본 발명은 교류전원의 60HZ 주기로 충, 방전하며 LED 사용전류를 조절하도록 하는 전류제한수단과, 상기 전류제한수단을 통한 교류전압을 직류전압으로 정류하는 브리지 다이오드(BD)와, 상기 브리지 다이오드(BD)를 통한 직류전압을 평활하는 평활 캐패시터(C2)와, 상기 평활 캐패시터(C2)의 충전전압을 방전시키는 방전저항(R2)과, 전원 온, 오프시 발생되는 서지로부터 LED를 보호하기 위한 서지업서버를 포함하는 안정기회로(10)로 구성되고, 상기 안정기회로(10)의 출력단 양단에는 다수개의 LED가 직렬 접속된 LED 어레이 (DA1,DA2,...DAn), (DA11,DA12,...DA1n)가 연결된 구성이다.

Description

엘이디 점등용 안정기 회로

본 발명은 엘이디 점등용 안정기 회로에 관한 것으로, 보다 상세하게는 교류전원의 특성에 상응하여 60HZ 주기로 충, 방전하며 적정한 용량을 갖는 캐패시터를 LED 사용전류를 조절하도록 하는 전류제한수단으로 사용하여, 고가의 스위칭 모드 파워 서플라이(Switching Mode Power Supply, 이하‘SMPS’라 약칭함)를 사용하지 않으므로 회로가 매우 간단하고 가격이 저렴하며, 고신뢰, 저발열, 고효율 특성을 갖는 LED 점등용 안정기 회로에 관한 것이다.

최근에 와서, 반도체 기술의 눈부신 발달로 발광 다이오드(LED: Light Emitting Diode)의 생산이 다양화되면서 일반 전구에 비하여 동일한 조도를 얻는데 필요한 전력의 소모가 1/10 정도에 지나지 않는 발광 다이오드가 간판용, 조명용 및 신호등용 전등(lamp)으로 적용되는 추세에 있다.

그런데, 발광 다이오드(LED)를 사용한 조명등을 구동하기 위해서는 별도의 전원 장치가 필요하다.

즉, 종래의 일반 전구를 사용하는 조명등은 220 볼트의 교류(AC) 전원을 사용하므로 별도의 전원 장치를 필요로 하지 않았으나, 발광 다이오드의 경우는 직류(DC) 전원을 사용하므로 220 볼트의 상용 교류 전원을 직류로 정류하고, 정류된 직류 전압을 점등에 요구되는 크기의 직류 전압으로 변환하기 위하여 SMPS를 설치해야만 하였다.

그러나, 일반적인 SMPS 방식을 채택하게 되면, SMPS의 전단에 역률 조정부를 사용하게 되는데, 회로 자체가 매우 복잡할 뿐만 아니라 인덕터, 전해 콘덴서 등을 사용하게 됨으로써 장치의 부피가 커지게 된다.

또한, 전해 콘덴서의 수명이 2∼3년 정도 밖에 되지 않아 장기간 수명을 유지해야 하는 LED 램프에는 적합하지 않다는 문제점이 있다. 그리고, 스위칭할 때 발생되는 전자파 장해(EMI) 문제로 맥류전압 방지를 위한 노이즈 필터를 추가시키므로, 장치 회로가 더욱 복잡해지는 문제점이 있다.

부언하면, 종래의 LED 조명등용 안정기회로는 주로 SMPS를 사용하여 직류 정전압회로를 구성하고 있고, 각각의 LED 모듈에 전류제한용 저항을 사용하여 LED가 안정적으로 구동하도록 구성되어 있다.

그러나, SMPS는 매우 정밀하고 복잡한 회로로 구성되어 있고, 원리 상 고속 스위칭을 해야 하므로 발열 및 잡음(noise)발생의 우려가 크며 고가이고 고신뢰, 장수명 등을 기대하기 어려운 문제점이 있었다.

따라서, 본 발명은 상기한 종래 기술의 문제점을 해결하고자 제안된 것으로서, 본 발명의 목적은 교류전원의 특성에 상응하여 60HZ 주기로 충, 방전하며 적정한 용량을 갖는 캐패시터를 LED 사용전류를 조절하도록 하는 전류제한수단으로 사용하여 고가의 SMPS의 사용을 배제함으로서 회로가 매우 간단하고 가격이 저렴하며, 고신뢰, 저발열, 고효율 특성을 갖는 LED 점등용 안정기 회로를 제공함에 있다.

상기한 목적을 달성하기 위하여 본 발명은 교류전원의 60HZ 주기로 충, 방전하며 LED 사용전류를 조절하도록 하는 전류제한수단과, 상기 전류제한수단을 통한 교류전압을 직류전압으로 정류하는 브리지 다이오드와, 상기 브리지 다이오드를 통한 직류전압을 평활하는 평활 캐패시터와, 상기 평활 캐패시터의 충전전압을 방전시키는 방전저항과, 전원 온, 오프시 발생되는 서지로부터 LED를 보호하기 위한 서지업서버를 포함하는 안정기회로로 구성되고, 상기 안정기회로의 출력단 양단에는 다수개의 LED가 직렬 접속된 LED 어레이가 연결된 것을 특징으로 한다.

또한, 본 발명은 상기 전류제한수단은 병렬 접속된 캐패시터와 저항으로 구성된 것을 특징으로 한다.

또한, 본 발명은 상기 서지업서버는 직렬 접속된 캐패시터와 저항으로 구성된 것을 특징으로 한다.

또한, 본 발명은 상기 안정기회로의 일측 출력단에는 LED 어레이를 보호하는 보호저항이 연결된 것을 특징으로 한다.

이와 같이 이루어진 본 발명에 따른 엘이디 점등용 안정기 회로에 의하면, 교류전원의 특성에 상응하여 60HZ 주기로 충, 방전하며 적정한 용량을 갖는 캐패시터를 LED 사용전류를 조절하도록 하는 전류제한수단으로 사용하여 고가의 SMPS의 사용을 배제함으로서 회로가 매우 간단하고 가격이 저렴하며, 고신뢰, 저발열, 고효율 특성을 갖는 효과가 있는 것으로서, 다음과 같은 제반 효과를 제공한다.

1) 회로가 매우 간단하여 가격이 저렴하고 제품 신뢰성이 향상된다.

2) 발열이 거의 없고 효율이 높으며 각각의 LED모듈에 전류제한 저항이 필요 없다.

3) LED모듈의 개수의 증감이 용이하다.

4) 전기적 잡음(noise) 및 유해전자파의 발생이 없다.

5) 소형 경량화가 용이하며 방수구조로 제작이 용이하다.

6) 흐르는 전류값이 작으므로 배선이 가늘어 배선비용이 절감되고 취급이 용이하다.

7) 상용전원을 그대로 사용하므로 고가의 SMPS가 필요 없다.

8) 전류제한이 되어 있어 배선의 단락이나 LED소자의 내부단락에도 회로 동작이 안전하다.

도1은 본 발명에 따른 엘이디 점등용 안정기 회로 구성도.

<도면의 주요부분에 대한 부호설명>

10: 안정기회로 C1: 캐패시터(전류제한수단)

C2: 평활 캐패시터 C3: 캐패시터

R1: 저항 R2: 방전저항

R3: 저항 R4: 보호저항

BD: 브리지 다이오드 DA1,DA2,...DAn: LED 어레이

DA11,DA12,...DA1n: LED 어레이

본 발명을 첨부된 실시 예의 도면을 참조하여 상세하게 설명하면 다음과 같다.

도1은 본 발명에 따른 엘이디 점등용 안정기 회로 구성도를 나타낸다.

도1에 도시된 바와 같이 안정기회로(10)는 교류전원(AC 220V)의 일단에 60HZ 주기로 충, 방전하며 LED 사용전류를 조절하도록 하는 전류제한수단이 연결된다.

상기 전류제한수단은 교류전원(AC 220V)의 특성에 상응하여 적정한 용량을 갖는 캐패시터(C1)와 병렬로 접속된 저항(R1)으로 구성된다.

상기 전류제한수단의 출력단에는 교류전압을 직류전압으로 정류하는 브리지 다이오드(BD)가 연결되고, 상기 브리지 다이오드(BD)의 출력단 양단에는 순차적으로 평활 캐패시터(C2), 방전저항(R2), 서지업서버(surge absorber)인 직렬접속의 캐패시터(C3) 및 저항(R3)이 연결되며, 상기 브리지 다이오드(BD)의 출력단 일단에는 LED 보호저항(R4)이 직렬 접속되어 구성된다.

또한, 안정기회로(10)의 출력단 양단에는 각각 다수개의 LED 어레이(DA1,DA2....DAn)와 LED 어레이(DA11,DA12....DA1n)가 연결된다.

이와 같이 구성된 본 발명에 따른 엘이디 점등용 안정기 회로의 동작을 첨부된 도1을 참조하여 상세히 설명하면 다음과 같다.

먼저, 도1에 도시한 바와 같이 상용 교류전원(AC 220V)의 특성에 상응하여 60HZ 주기로 충, 방전하는 캐패시터(C1)의 용량값을 적정값으로 설정하여 LED 어레이(DA1,DA2....DAn)와 LED 어레이(DA11,DA12....DA1n)에 흐르는 전류를 조절한다.

이어서, 브리지 다이오드(BD)에 의해 교류를 직류로 정류한 후 평활 캐패시터(C2)를 거쳐 평활하게 하여 직류화시켜 LED 어레이(DA1,DA2....DAn)와 LED 어레이(DA11,DA12....DA1n)의 동작전원으로 사용한다.

이 때, 저항(R2)은 평활 캐패시터(C2)에 충전된 전압을 방전시키는 역할을 한다.

또한, 브리지 다이오드(BD)의 사용으로 입력되는 전압의 극성에 상관없이 사용이 가능하다.

또한, 본 발명에 따른 안정기회로는 상용 교류전원단(AC 220V)에 직접 결합하여 구동하는 회로이므로 전원 온, 오프시 발생되는 서지로부터 LED 어레이(DA1,DA2....DAn)와 LED 어레이(DA11,DA12....DA1n)를 보호하기 위하여 직렬 접속의 캐패시터(C3) 및 저항(R3)으로 구성된 서지업서버를 브리지 다이오드(BD)의 양단간에 부가적으로 연결한 것이다.

또한, 브리지 다이오드(BD)의 출력단과 LED 어레이(DA1,DA2....DAn)사이에 연결된 저항(R4)은 LED 어레이(DA1,DA2....DAn)의 보호저항이다.

주지와 같이, LED도 일종의 다이오드이므로 그의 특성 상 직렬로 연결할 경우 각각의 LED에 인가되는 전압은 PN접합부의 전위차와 동일하게 된다.

일반적으로 고휘도 LED의 인가전압은 대략 3V이며, 상용 전원전압(AC 220V)을 전파 정류하여 직류전압 DC 240V를 사용하므로 대략 80개의 LED를 1개의 안정기로 구동할 수 있어 매우 효율적이다.

또한, 본 발명에서는 예로서, LED를 병렬로 연결하고 전류값을 조정하면, 수 백개의 LED를 1개의 안정기로 구동할 수도 있다.

특히, 광고판용 조명등의 제작 시에 LED모듈의 개수를 조정해야 하는 경우가 빈번한데 본 발명의 안정기회로를 사용하면 LED모듈의 개수의 증감이 매우 용이하다.

따라서, 본 발명은 고신뢰, 저발열, 고효율 특성을 갖는 LED 점등용 안정기회로를 제공할 수 있는 유익한 발명이다.

이상 설명한 내용을 통해 당업자라면 본 발명의 기술 사상을 일탈하지 아니하는 범위에서 다양한 변경 및 수정이 가능함을 알 수 있을 것이다.

따라서, 본 발명의 기술적 범위는 실시 예에 기재된 내용으로 한정되는 것이 아니라 특허 청구의 범위 및 그와 균등한 것들에 의하여 정해져야 한다.

Claims (4)

1. 교류전원의 60HZ 주기로 충, 방전하며 LED 사용전류를 조절하도록 하는 전류제한수단과,

   상기 전류제한수단을 통한 교류전압을 직류전압으로 정류하는 브리지 다이오드(BD)와,

   상기 브리지 다이오드(BD)를 통한 직류전압을 평활하는 평활 캐패시터(C2)와,

   상기 평활 캐패시터(C2)의 충전전압을 방전시키는 방전저항(R2)과,

   전원 온, 오프시 발생되는 서지로부터 LED를 보호하기 위한 서지업서버를 포함하는 안정기회로(10)로 구성되고, 상기 안정기회로(10)의 출력단 양단에는 다수개의 LED가 직렬 접속된 LED 어레이(DA1,DA2,...DAn),(DA11,DA12,...DA1n)가 연결된 것을 특징으로 하는 엘이디 점등용 안정기 회로.
2. 제1항에 있어서,

   상기 전류제한수단은 병렬 접속된 캐패시터(C1)와 저항(R1)으로 구성된 것을 특징으로 하는 엘이디 점등용 안정기 회로.
3. 제1항에 있어서,

   상기 서지업서버는 직렬 접속된 캐패시터(C3)와 저항(R3)으로 구성된 것을 특징으로 하는 엘이디 점등용 안정기 회로.
4. 제1항에 있어서,

   상기 안정기회로(10)의 일측 출력단에는 LED 어레이(DA1,DA2,...DAn)를 보호하는 보호저항(R4)이 연결된 것을 특징으로 하는 엘이디 점등용 안정기 회로.

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