WO2012026672A1 - 엘이디 점등용 안정기 회로 - Google Patents

엘이디 점등용 안정기 회로 Download PDF

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WO2012026672A1
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capacitor
power
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PCT/KR2011/004418
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Inventor
김성윤
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Kim Seong-Yoon
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    • H05B45/00—Circuit arrangements for operating light-emitting diodes [LED]
    • H05B45/30—Driver circuits
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    • H05B45/3725—Switched mode power supply [SMPS]
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    • Y02B20/00—Energy efficient lighting technologies, e.g. halogen lamps or gas discharge lamps
    • Y02B20/30—Semiconductor lamps, e.g. solid state lamps [SSL] light emitting diodes [LED] or organic LED [OLED]

Definitions

  • the present invention relates to a ballast circuit for LED lighting, and more particularly, by using a capacitor having a proper capacity to charge and discharge at 60HZ cycle in accordance with the characteristics of the AC power supply as a current limiting means for adjusting the LED operating current,
  • the circuit is very simple and inexpensive, has high reliability, low heat, high efficiency, and is a semiconductor switching device because it does not use the Switching Mode Power Supply (abbreviated as 'SMPS'). It is a simple circuit configuration by control rectifier (SCR) and RC time constant circuit. Surge voltage generated when power is supplied by supplying current to light emitting diode (LED) through SCR after a certain time while power is applied.
  • SCR control rectifier
  • RC time constant circuit Surge voltage generated when power is supplied by supplying current to light emitting diode (LED) through SCR after a certain time while power is applied.
  • LEDs light emitting diodes
  • a conventional lamp uses a 220 volt alternating current (AC) power source and does not require a separate power supply.
  • a light emitting diode uses a direct current (DC) power source.
  • DC direct current
  • the power factor adjuster is used at the front end of the SMPS.
  • the circuit itself is not only complicated, but also an inductor, an electrolytic capacitor, etc. increases the volume of the device.
  • the conventional ballast circuit for the LED lamp is composed of a DC constant voltage circuit mainly by using the SMPS, and is configured to drive the LED stably by using the current limiting resistor in each LED module.
  • the SMPS is composed of a very precise and complex circuit, and in principle, high-speed switching, there is a problem of high heat generation and noise (noise) generation, expensive, high reliability, long life it is difficult to expect.
  • a simple power supply device capable of driving a simple electronic device by dropping a voltage from a commercial power supply to a resistor or a capacitor without a transformer is widely known by a so-called 'transmitter power supply', such as a door sensor, Although it is partly used for remote control receivers and control parts of home appliances, voltage fluctuations due to load fluctuations can be severe and only a small current can flow, and there is no countermeasure against various noises from the power source. It cannot be used as a device.
  • the applied voltage is stably applied only by the potential difference ⁇ number of LEDs due to the characteristics of the LED which is a kind of diode.
  • the lighting LEDs which are very sensitive to electric shock and require a long service life, are directly connected to the commercial power supply without any protection circuit due to the surge voltage generated when the power is turned on and the high frequency component noise that may be included in the power supply. As the LEDs are destroyed, they may be experimentally possible but have no industrial applicability.
  • the present invention has been proposed to solve the above-mentioned problems of the prior art, and an object of the present invention is to charge and discharge at 60HZ cycles according to the characteristics of AC power, and to adjust the LED operating current of a capacitor having an appropriate capacity.
  • the circuit is very simple and inexpensive, and provides a LED lighting ballast circuit having high reliability, low heat generation, and high efficiency characteristics.
  • another object of the present invention is a simple circuit configuration by the silicon control rectifier (SCR) and the RC time constant circuit, which is a switching element, which occurs when the power is supplied by supplying a current to the SCR after a certain time in a state where the power is applied.
  • the LED is protected from surge voltage, reverse voltage, and inrush current, which is completely independent of various inhibitory factors when power is applied to ensure the reliability of the LED, which is very sensitive to electric shock, and has almost no heat generation and energy loss.
  • the present invention provides a current limiting means for charging and discharging at 60HZ period of an AC power source, and controlling the LED operating current, a bridge diode for rectifying an AC voltage through the current limiting means to a DC voltage, and
  • the ballast circuit includes a smoothing capacitor for smoothing the DC voltage through the bridge diode, a discharge resistor for discharging the charging voltage of the smoothing capacitor, and a surge up server for protecting the LED from surges generated when the power is turned on or off.
  • LED arrays having a plurality of forward LEDs connected in series to the positive terminal of the ballast circuit output terminal, and LED arrays having a plurality of reverse LEDs connected in series with the negative terminal of the ballast circuit output terminal. Characterized in that is configured to be connected.
  • the present invention is characterized in that the current limiting means is composed of a capacitor and a resistor connected in parallel.
  • the present invention is characterized in that the surge-up server is composed of a capacitor and a resistor connected in series.
  • the present invention is characterized in that the protective terminal for protecting the LED array is connected to the positive terminal of the output terminal of the ballast circuit.
  • the ballast circuit is composed of a current limiting means for charging and discharging in the 60HZ period of the AC power supply to adjust the LED operating current, and a bridge diode rectifying the AC voltage through the current limiting means to a DC voltage, A capacitor and a resistor are connected in series between both ends of the bridge diode, and a silicon control rectifier is connected in parallel to a resistor and a capacitor connected in series to one end of the bridge diode.
  • the LED lighting ballast circuit made as described above, expensive SMPS by using a capacitor having a proper capacity to charge and discharge at 60HZ cycle according to the characteristics of the AC power supply as a current limiting means to adjust the LED operating current
  • the circuit is very simple, inexpensive, and has the effect of having high reliability, low heat generation, and high efficiency characteristics, and provides the following effects.
  • the silicon control rectifier (SCR) and RC time constant circuit which are switching elements, and the surge voltage and reverse voltage generated when the power is supplied by supplying the current to the SCR after a certain time while the power is applied. It protects LEDs from inrush current and is completely independent of various inhibitory factors generated when power is applied to ensure the reliability of LEDs that are very sensitive to electric shocks and have more efficient characteristics with little heat generation and energy loss. There is an effect that can provide a ballast circuit.
  • the present invention has the advantage that the surge up server circuit composed of a resistor and a capacitor is simple and inexpensive.
  • the time constant circuit composed of series-connected resistors and capacitors supplies the LEDs with a certain time difference after the power is turned on, the LEDs can be protected by double protection, which is more reliable and uses high efficiency LED lighting with little power loss.
  • a ballast circuit can be provided.
  • the parts score is very small and the volume of the circuit itself is small, the area of the heat sink can be increased, especially when manufacturing a bulb type LED lamp that requires a control circuit to be installed in a narrow space, thereby improving the lifespan and reliability of the bulb by efficient heat dissipation.
  • product cost can be significantly reduced.
  • FIG. 1 is a block diagram of the LED lighting ballast circuit of an embodiment according to the present invention.
  • FIG. 2 is a block diagram of the LED lighting ballast circuit of another embodiment according to the present invention.
  • FIG. 1 is a block diagram of an LED lighting ballast circuit according to an embodiment of the present invention.
  • the ballast circuit 10 is connected to a current limiting means for charging and discharging at an end of an AC power supply (AC 220V) at 60HZ cycles and controlling the LED operating current.
  • AC 220V AC power supply
  • the current limiting means is composed of a resistor R1 connected in parallel with a capacitor C1 having an appropriate capacity corresponding to the characteristics of the AC power source AC 220V.
  • a bridge diode (BD) for rectifying an AC voltage to a DC voltage is connected to an output terminal of the current limiting means, and a smoothing capacitor (C2), a discharge resistor (R2), and surge-up are sequentially connected to both ends of the output terminal of the bridge diode (BD).
  • a capacitor C3 and a resistor R3 of a series connection, which is a server (surge absorber), are connected, and an LED protection resistor R4 is connected in series to one end of an output terminal of the bridge diode BD.
  • the positive terminal of the output terminal of the ballast circuit 10 is connected to the LED array (DA1, DA2 ... DAn) in which a plurality of forward LEDs are connected in series, the output terminal of the ballast circuit (10)
  • the negative terminal is connected to an array of LED arrays (DA11, DA12 ... DA1n) in which a plurality of reverse LEDs are connected in series.
  • Figure 2 shows a schematic diagram of the LED lighting ballast circuit of another embodiment according to the present invention.
  • the current limiting means consisting of a capacitor C1 and a resistor R1 connected in parallel to charge and discharge in a 60HZ cycle of AC power supply (AC 220V) and regulate the LED operating current
  • the current limiting means A bridge diode BD for rectifying the alternating current voltage to a DC voltage, a capacitor C3 and a resistor R3 are connected in series between both ends of the bridge diode BD, and one end of the bridge diode BD is connected in series.
  • the ballast circuit 10 includes a surge upserver circuit for protecting the LEDs from surges generated when the power is turned on or off by connecting the silicon controlled rectifier SCR in parallel to the connected resistor R5 and the capacitor C4.
  • the LED arrays DA1 and DA2... DAn having a plurality of forward LEDs connected in series are connected to the positive terminal of the output terminal of the ballast circuit 10 and the output terminal of the ballast circuit 10.
  • Negative terminal of multiple negative LEDs Consists of a column is connected to the LED array, the LED array (DA11, DA12 .... DA1n) connection.
  • the capacitance value of the capacitor C1 charged and discharged at 60HZ cycles is set to an appropriate value in accordance with the characteristics of the commercial AC power supply (AC 220V), and the LED arrays DA1, DA2 .... DAn And the current flowing through the LED array (DA11, DA12 .... DA1n).
  • the resistor R2 serves to discharge the voltage charged in the smoothing capacitor C2.
  • the ballast circuit of one embodiment according to the present invention is a circuit directly coupled to a commercial AC power supply terminal (AC 220V) to drive the LED array (DA1, DA2 .... DAn) and LED from the surge generated when the power on, off
  • a surge-up server composed of a capacitor C3 and a resistor R3 in series connection is additionally connected between both ends of the bridge diode BD.
  • the resistor R4 connected between the output terminal of the bridge diode BD and the LED arrays DA1, DA2... DAn is a protection resistor of the LED arrays DA1, DA2... DAn.
  • LEDs are a kind of diodes, when connected in series, the voltage applied to each LED is equal to the potential difference of the PN junction portion.
  • the applied voltage of the high-brightness LED is approximately 3V, and since it uses a DC voltage of 240V by full-wave rectifying the commercial power supply voltage (AC 220V), it is very efficient because approximately 80 LEDs can be driven by one ballast.
  • ballast circuit of the present invention it is very easy to increase or decrease the number of LED modules.
  • the LED lighting ballast circuit of another embodiment according to the present invention shown in FIG. 2 omits the smoothing capacitor C2, the discharge resistor R2 and the current limiting resistor R4 from the circuit configuration of the embodiment shown in FIG. Instead, the silicon controlled rectifier (SCR), which is a switching element, and the resistor (R5) and capacitor (C4), which are time constant circuits, are connected in series and connected to the LED by the silicon controlled rectifier (SCR) after a predetermined time while the power is applied. It is configured to supply LED to protect LED from surge voltage, reverse voltage and inrush current generated when power is applied.
  • SCR silicon controlled rectifier
  • R5 and capacitor (C4) which are time constant circuits
  • the micro-current for charging the capacitor (C3, C4) through the resistors (R3, R5) The drive current is blocked only by the turn-off silicon controlled rectifier (SCR), and the resistor (R5) and capacitor (C4) absorb the surge voltage along with the resistor (R3) and capacitor (C3) and control the silicon. Rectifier (SCR) blocks the reverse voltage.
  • the power supply voltage becomes stable, and the voltage of capacitor C4 rises and the gate of the silicon controlled rectifier SCR turns on.
  • LED arrays DA1, DA2 .... DAn and LED The drive current is supplied to the arrays DA11, DA12 .... DA1n.
  • SCR silicon controlled rectifier
  • the LED lighting ballast circuit according to the present invention is also suitable for driving the LED for lighting extremely sensitive to the impact current.
  • the present invention was found to have the advantage of improving the overall power factor when considering the characteristics of the commercial power generated in the ground by using a lot of inductive loads such as transformers, motors, etc. because of the fastening effect.
  • ballast circuit C1 capacitor (current limiting means)
  • R1 resistance
  • R2 discharge resistance
  • R3 resistance
  • R4 protection resistance

Landscapes

  • Circuit Arrangement For Electric Light Sources In General (AREA)

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 가지며, 또한, 반도체 스위칭소자인 실리콘 제어정류기(SCR) 및 RC 시정수회로에 의한 간단한 회로구성으로서 전원이 인가된 상태에서 일정시간 후에 SCR로 발광 다이오드(LED: Light Emitting Diode)에 전류를 공급하여 전원 인가 시에 발생되는 서지전압, 역 전압 및 돌입전류로부터 LED를 보호하도록 하여 전원 인가 시에 발생되는 각종 저해요인으로부터 완전히 독립되어 전기적 충격에 매우 민감한 LED의 신뢰성이 확보되며 열 발생 및 에너지 손실이 거의 없어 더욱 고효율 특성을 갖도록 한 LED 점등용 안정기 회로에 관한 것이다.

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 가지며, 또한, 반도체 스위칭소자인 실리콘 제어정류기(SCR) 및 RC 시정수회로에 의한 간단한 회로구성으로서 전원이 인가된 상태에서 일정시간 후에 SCR로 발광 다이오드(LED: Light Emitting Diode)에 전류를 공급하여 전원 인가 시에 발생되는 서지전압, 역 전압 및 돌입전류로부터 LED를 보호하도록 하여 전원 인가 시에 발생되는 각종 저해요인으로부터 완전히 독립되어 전기적 충격에 매우 민감한 LED의 신뢰성이 확보되며 열 발생 및 에너지 손실이 거의 없어 더욱 고효율 특성을 갖도록 한 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.
한편, 종래에 있어, 상용전원에서 트랜스포머(transformer)없이 저항 또는 캐패시터로 전압을 강하시켜 간단한 전자기기를 구동할 수 있는 간이형 전원장치가 이른바‘트랜스레스 전원’이라는 호칭으로 널리 알려져 현관 센서등, 리모콘 수신기, 가전제품 제어부 등에 일부 사용되고 있으나, 부하변동에 따른 전압변동이 심하고 적은 전류밖에는 흘릴 수가 없으며, 전원으로부터 유입되는 각종 노이즈 등에 대한 대책이 없어 일반적으로 정전압 다이오드 등을 추가하여 사용한다 하더라도 안정적인 전원장치로는 사용이 불가능하다.
다만, 적절한 용량의 캐패시터를 이용하여 상용전원으로부터 전류를 제한하고 LED를 직렬로 연결할 경우 인가전압은 일종의 다이오드인 LED의 특성 상 PN 접합부의 전위차× LED 개수만큼만 안정적으로 인가되는 특성이 있어 이를 이용하고자 하는 연구들이 진행되고 있으나, 전기적으로 충격에 매우 민감하고 긴 수명을 요구하는 조명용 LED를 상용전원에 아무런 보호회로 없이 직결하게 되면 전원투입 시 발생되는 서지전압과 전원에 포함될 수 있는 고주파성분 노이즈로 인해 LED가 파괴되어 버리므로 실험적으로는 가능할지 몰라도 산업상 이용가능성은 전혀 없다.
특히, 캐패시터와 브리지 다이오드를 매개로 전원과 직결할 경우, 실험에 의하면 최근 개발된 각종의 서지전압 억제소자(예를 들면 바리스터, TVS다이오드, 서지프로텍터 등)를 적용하더라도 LED를 효과적으로 보호할 수 없음을 알 수 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.
또한, 본 발명의 다른 목적은 스위칭소자인 실리콘 제어정류기(SCR) 및 RC 시정수회로에 의한 간단한 회로구성으로서 전원이 인가된 상태에서 일정시간 후에 SCR로 LED에 전류를 공급하여 전원 인가 시에 발생되는 서지전압, 역 전압 및 돌입전류로부터 LED를 보호하도록 하여 전원 인가 시에 발생되는 각종 저해요인으로부터 완전히 독립되어 전기적 충격에 매우 민감한 LED의 신뢰성이 확보되며 열 발생 및 에너지 손실이 거의 없어 더욱 고효율 특성을 갖도록 한 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 안정기회로 출력단의 정(+)단자에는 다수개의 순방향 LED가 직렬 접속된 LED 어레이가 연결되고, 상기 안정기회로 출력단의 부(-)단자에는 다수개의 역방향 LED가 직렬 접속된 LED 어레이가 연결되어 구성된 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 안정기회로 출력단의 정(+)단자에는 LED 어레이를 보호하는 보호저항이 연결된 것을 특징으로 한다.
또한, 본 발명은 상기 안정기회로는 교류전원의 60HZ 주기로 충, 방전하며 LED 사용전류를 조절하도록 하는 전류제한수단과, 상기 전류제한수단을 통한 교류전압을 직류전압으로 정류하는 브리지 다이오드로 구성되고, 상기 브리지 다이오드의 양단 간에 캐패시터와 저항을 직렬로 접속하고, 상기 브리지 다이오드의 일단에는 직렬 접속된 저항 및 캐패시터에 실리콘 제어정류기를 병렬로 접속하여 구성된 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.
또한, 스위칭소자인 실리콘 제어정류기(SCR) 및 RC 시정수회로에 의한 간단한 회로구성으로서 전원이 인가된 상태에서 일정시간 후에 SCR로 LED에 전류를 공급하여 전원 인가 시에 발생되는 서지전압, 역 전압 및 돌입전류로부터 LED를 보호하도록 하여 전원 인가 시에 발생되는 각종 저해요인으로부터 완전히 독립되어 전기적 충격에 매우 민감한 LED의 신뢰성이 확보되며 열 발생 및 에너지 손실이 거의 없어 더욱 고효율 특성을 갖도록 한 LED 점등용 안정기 회로를 제공할 수 있는 효과가 있다.
또한, 본 발명은 저항과 캐패시터로 구성한 서지 업서버회로가 간단하면서도 저렴한 장점이 있다.
더욱이, 직렬 접속된 저항 및 캐패시터로 구성된 시정수회로에 의해 전원 투입과 일정 시차를 두고 LED에 전류를 공급하므로 2중으로 LED를 보호할 수 있어 더욱 신뢰도가 높으며 전력손실이 거의 없는 고효율의 LED 점등용 안정기 회로를 제공할 수 있다.
또한, 부품 점수가 매우 적고 회로자체의 부피가 작으므로 특히 좁은 공간에 제어회로를 설치해야 하는 전구형 LED 램프의 제작 시 방열판의 면적을 증가시킬 수 있으므로 효율적인 방열로 전구의 수명과 신뢰도가 향상되며 또한 제품원가를 현저히 절감할 수 있다.
도1은 본 발명에 따른 일 실시예의 엘이디 점등용 안정기 회로 구성도.
도2는 본 발명에 따른 다른 실시예의 엘이디 점등용 안정기 회로 구성도이다.
본 발명을 첨부된 실시 예의 도면을 참조하여 상세하게 설명하면 다음과 같다.
도1은 본 발명에 따른 일 실시예의 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) 출력단의 정(+)단자에는 다수개의 순방향 LED가 직렬 접속된 LED 어레이(DA1,DA2....DAn)가 연결되고, 상기 안정기회로(10)의 출력단의 부(-)단자에는 다수개의 역방향 LED가 직렬 접속된 LED 어레이LED 어레이(DA11,DA12....DA1n)가 연결된다.
도2는 본 발명에 따른 다른 실시예의 엘이디 점등용 안정기 회로 구성도를 나타낸다.
도2에 도시된 바와 같이 교류전원(AC 220V)의 60HZ 주기로 충, 방전하며 LED 사용전류를 조절하도록 병렬 접속된 캐패시터(C1)와 저항(R1)으로 구성된 전류제한수단과, 상기 전류제한수단을 통한 교류전압을 직류전압으로 정류하는 브리지 다이오드(BD)와, 상기 브리지 다이오드(BD)의 양단 간에 캐패시터(C3)와 저항(R3)을 직렬로 접속하고, 상기 브리지 다이오드(BD)의 일단에는 직렬 접속된 저항(R5) 및 캐패시터(C4)에 실리콘 제어정류기(SCR)를 병렬로 접속하여 전원 온, 오프 시 발생되는 서지로부터 LED를 보호하기 위한 서지 업서버 회로를 포함하는 안정기 회로(10)를 구성하고, 상기 안정기 회로(10) 출력단의 정(+)단자에는 다수개의 순방향 LED가 직렬 접속된 LED 어레이(DA1,DA2....DAn)가 연결되고, 상기 안정기회로(10)의 출력단의 부(-)단자에는 다수개의 역방향 LED가 직렬 접속된 LED 어레이LED 어레이(DA11,DA12....DA1n)가 연결되어 구성된다.
이와 같이 구성된 본 발명에 따른 엘이디 점등용 안정기 회로의 동작을 첨부된 도1 및 도2를 참조하여 상세히 설명하면 다음과 같다.
먼저, 본 발명에 따른 일 실시예의 엘이디 점등용 안정기 회로의 동작을 설명한다.
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 일 실시예의 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.
다음에, 본 발명에 따른 다른 실시예의 엘이디 점등용 안정기 회로의 동작을 설명한다.
도2에 도시된 본 발명에 따른 다른 실시예의 엘이디 점등용 안정기 회로는 도1에 도시된 일 실시예의 회로구성에서 평활 캐패시터(C2)와 방전저항(R2) 및 전류제한저항(R4)을 생략하고, 그 대신에 스위칭 소자인 실리콘 제어정류기(SCR) 및 시정수회로인 저항(R5) 및 캐패시터(C4)를 직렬로 접속하여 전원이 인가된 상태에서 일정시간 후에 실리콘 제어정류기(SCR)로 LED에 전류를 공급하여 전원 인가 시에 발생되는 서지전압, 역 전압 및 돌입전류로부터 LED를 보호하도록 구성된 것이다.
이와 같이 구성된 본 발명에 따른 다른 실시예의 엘이디 점등용 안정기 회로의 동작을 설명하면, 초기 전원(AC 220V)인가 시에는 저항(R3,R5)을 거쳐 캐패시터(C3, C4)의 충전을 위한 미소전류만 흐를 뿐 구동전류는 턴 오프상태인 실리콘 제어정류기(SCR)에 의해 차단되어 있으며, 저항(R5)과 캐패시터(C4)는 저항(R3) 및 캐패시터(C3)와 더불어 서지 전압을 흡수하며 실리콘 제어정류기(SCR)는 역 전압을 차단한다.
일정시간이 경과하여 전원 전압이 안정상태가 되고, 캐패시터(C4)의 전압이 상승하여 실리콘 제어정류기(SCR)의 게이트가 턴 온상태가 되면 LED 어레이(DA1,DA2....DAn)와 LED 어레이(DA11,DA12....DA1n)에 구동전류가 공급되며, 이때에는 반도체 스위칭소자인 실리콘 제어정류기(SCR)로 스위칭을 하므로 서지 전압이 발생되지 않아 LED 어레이(DA1,DA2....DAn)와 LED 어레이(DA11,DA12....DA1n)에 악영향을 주지 않게 된다.
따라서 본 발명에 의한 엘이디 점등용 안정기 회로는 충격전류에 극도로 민감한 조명용 LED 구동에도 전혀 무리가 없다.
실험에 의하면, AC 220V, 60Hz 상용전원에서 최대정격 60mA 의 조명용 LED를 60개를 직렬연결하고, 캐패시터(C1)의 값을 1㎌ 로 하였을 때, 대략 7W, 효율 98%, 역률 73% 정도의 고효율 LED 램프를 제작할 수 있었으며 기존의 제품에 비해 효율이 높고 발열이 적으며 저렴하면서도 수명이 매우 긴 장점이 있음을 알 수 있었다.
더욱이, 본 발명은 진상 효과가 있어 트랜스, 모터 등의 유도부하를 많이 사용하여 지상이 발생하는 상용전원의 특성을 고려할 때 전체적인 역률이 개선되는 장점이 있음을 알 수 있었다.
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.
[부호의 설명]
10: 안정기회로 C1: 캐패시터(전류제한수단)
C2: 평활 캐패시터 C3: 캐패시터
C4: 캐패시터
R1: 저항 R2: 방전저항
R3: 저항 R4: 보호저항
SCR: 실리콘 제어 정류기 BD: 브리지 다이오드
DA1,DA2,...DAn: LED 어레이
DA11,DA12,...DA1n: LED 어레이

Claims (5)

  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) 출력단의 정(+)단자에는 다수개의 순방향 LED가 직렬 접속된 LED 어레이(DA1,DA2,...DAn)가 연결되고, 상기 안정기회로(10) 출력단의 부(-)단자에는 다수개의 역방향 LED가 직렬 접속된 LED 어레이(DA11,DA12,...DA1n)가 연결되어 구성된 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) 출력단의 정(+)단자에는 LED 어레이(DA1,DA2,...DAn)를 보호하는 보호저항(R4)이 연결된 것을 특징으로 하는 엘이디 점등용 안정기 회로.
  5. 제1항에 있어서,
    상기 안정기회로(10)는 교류전원의 60HZ 주기로 충, 방전하며 LED 사용전류를 조절하도록 하는 전류제한수단과, 상기 전류제한수단을 통한 교류전압을 직류전압으로 정류하는 브리지 다이오드(BD)로 구성되고, 상기 브리지 다이오드(BD)의 양단 간에 캐패시터(C3)와 저항(R3)을 직렬로 접속하고, 상기 브리지 다이오드(BD)의 일단에는 직렬 접속된 저항(R5) 및 캐패시터(C4)에 실리콘 제어정류기(SCR)를 병렬로 접속하여 구성된 것을 특징으로 하는 엘이디 점등용 안정기 회로.
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