WO2012099281A1 - Ｃｐｕ를 이용한 ｌｅｄ램프의 제어장치 - Google Patents

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    • 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 control device of an LED lamp using a CPU, and more particularly, to a control device of an LED lamp using a CPU to control the current flowing through the LED module to prevent overheating of the lamp and greatly improve the power efficiency. It is about.
  • LED light emitting diode
  • an overload occurs due to an electrical characteristic of supplying driving power to an LED module by using a switching mode power supply (SMPS) or a condenser, which causes a lot of heat and power consumption.
  • SMPS switching mode power supply
  • condenser condenser
  • a heat dissipation member made of a structure such as a heat sink or a heat dissipation coil must be used in order to prevent heat generation due to an increase in temperature. Therefore, the manufacturing cost is increased and the size of the LED module is increased. There were many concerns about the shortening of the lifetime due to LED degradation.
  • An object of the present invention is to provide a control device of an LED lamp using a CPU to stably supply power to the LED module to minimize the heat generated by the LED module to increase the power efficiency in order to solve this problem.
  • the present invention includes a power supply unit for supplying AC power and having an overcurrent cutoff device, and an AC / DC converter for converting AC power to DC power and blocking reverse pulses, and the CPU is adjusted to DC 5V by a voltage regulator.
  • a data setting unit configured to control a LED module having a plurality of LED emitters by a CPU driven by a voltage, and to store reference values necessary for driving the LED module;
  • a soft start unit for removing the starting voltage, noise and countercurrent and protecting the device at the output stage;
  • a feedback circuit for sensing a current of the LED module and applying a signal to the comparator;
  • a comparator for comparing the signal applied through the feedback circuit with a reference value of the data setting unit and outputting a modified signal;
  • a carrier generator for generating a pulse width modulated signal according to the modified signal of the comparator;
  • a synchronization controller for detecting a period of the pulse width modulated signal and synchronizing it;
  • an LED driver for controlling the LED module by an output signal of the
  • LED lamp according to the present invention can minimize the heat generation of the LED module and increase the power efficiency by extending the life of the LED module by providing a stable power to the LED module by the CPU without using a heat sink, heat radiation coil, other heat dissipation materials Since the size can be reduced, the design can be diversified, and the soft start part can protect the output element.
  • FIG. 1 is a block diagram showing a control device of an LED lamp using a CPU according to the present invention.
  • Figure 2 is an exemplary view showing the output signal of the comparator provided in the control device of the LED lamp using the CPU of the present invention.
  • Figure 3 is an exemplary view showing a pulse width modulation signal of the carrier generator provided in the control device of the LED lamp using the CPU of the present invention.
  • Figure 4 is an exemplary view showing a synchronization signal of the synchronization control unit provided in the control device of the LED lamp using the CPU of the present invention.
  • comparator 360 carrier generator
  • An apparatus for controlling an LED lamp using a CPU includes: a data setting unit configured to store a reference value necessary for driving an LED module while controlling an LED module having a plurality of LED emitters by a CPU; A soft start unit for removing the starting voltage, noise and countercurrent and protecting the device at the output stage; A feedback circuit for sensing a current of the LED module and applying a signal to the comparator; A comparator for comparing the signal applied through the feedback circuit with a reference value of the data setting unit and outputting a modified signal; A carrier generator for generating a pulse width modulated signal according to the modified signal of the comparator; A synchronization controller for detecting a period of the pulse width modulated signal and synchronizing it; And an LED driver for controlling the LED module by an output signal of the synchronous control unit.
  • the LED module Power is supplied through the AC power supply unit that supplies AC power and is provided with an overcurrent cutoff device, and an AC / DC converter that converts AC power into DC power and blocks reverse pulses.
  • the CPU It is preferable that power supplied to the LED module is applied and driven by a voltage regulator regulated to DC 5V.
  • the comparator The signal applied through the feedback circuit and the reference value signal of the data setting unit are input to output a signal when the two signals are the same.
  • FIG. 1 is a block diagram showing a control device of an LED lamp using a CPU according to the present invention.
  • a power supply unit 100 for supplying AC power and having an overcurrent blocking device, an AC / DC converter 110 for converting the AC power into DC power and blocking reverse pulses; It consists of a LED lamp consisting of a LED module 200 with a plurality of LED emitters, but the LED module 200 is configured to be controlled by the CPU (300).
  • the power supply unit 100 supplies AC power and has a function of blocking the supply of overcurrent to block the flow of current when an overcurrent such as a lightning strike is supplied to protect the LED module 200 and the CPU 300. Do it.
  • the AC / DC converter 110 performs a function of converting AC power to DC power and also blocks reverse pulses.
  • the CPU 300 is supplied with power supplied to the LED module 200 to be driven at a voltage adjusted to DC 5V by the voltage regulator 310, and the data setting unit 320 and the soft start unit ( 330, a feedback circuit 340, a comparator 350, a carrier generator 360, a synchronization controller 370, and an LED driver 380.
  • the data setting unit 320 stores the reference value required for driving the LED module 200 and sends the reference value to the comparator 350.
  • the reference value setting range is set according to the number of the LED module 200 and the like, but is 0 to. It is desirable to be able to set within the 100 mA range.
  • the soft start unit 330 is composed of a general soft start circuit to remove the starting voltage, noise, and counter current, and to protect the device at the output terminal, so that the normal state signal can be output to the carrier generator 360.
  • the feedback circuit 340 senses the current of the LED module 200 and is then fed back through the feedback circuit 340 to apply a signal to the comparator 350 to be input to the comparator 350.
  • the comparator 350 outputs a modified signal by comparing the detected signal of the LED module 200 fed back through the feedback circuit 340 with a reference value set in the data setting unit 320 and outputting a modified signal.
  • the signal applied through and the reference value signal of the data setting unit 320 is input to output a signal when the two signals are the same,
  • Figure 2 is an exemplary view showing an output signal by the comparator 350 of the present invention .
  • the carrier generator 360 generates a pulse width modulated signal for generating a pulse of a constant waveform according to the modified signal of the comparator, and outputs a constant average value increased or decreased by the pulse width modulated signal to the synchronization controller 370.
  • 3 is an exemplary diagram illustrating a pulse width modulated signal by the carrier generator 360.
  • the synchronization controller 370 may supply stable power to the LED module 200 through the LED driver 380 that detects the period of the pulse width modulated signal generated by the carrier generator 360 and synchronizes and controls the period.
  • the synchronization controller 370 may use all frequency bands, and FIG. 4 is an exemplary view illustrating a synchronization signal by the synchronization controller 370.
  • the control device of the LED lamp using the CPU of the present invention as described above when the signal applied through the feedback circuit for sensing the current of the LED module and feedback it and the reference value of the data setting unit is input to the comparator and the two signals are the same
  • the LED module is outputted and modulated to have a constant average value by the pulse width modulated signal of the carrier generator, and then the LED module is controlled by the LED driver which outputs the signal synchronized by the synchronous control unit. Minimize heat generation and increase power efficiency.

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

Abstract

본 발명은 CPU를 이용한 LED 램프의 제어장치에 관한 것으로, 더욱 구체적으로는 LED 모듈에 흐르는 전류를 제어하여 LED 램프의 과열을 방지하고 전력효율성을 크게 향상시킬 수 있도록 한 CPU를 이용한 LED 램프의 제어장치에 관한 것이다. 즉, 본 발명은 다수의 LED 발광체가 구비된 LED 모듈을 CPU에 의하여 제어할 수 있도록 하되 LED 모듈의 구동에 필요한 기준값을 저장하는 데이타설정부와; 기동전압이나 노이즈, 역기전류를 제거하고 출력단의 소자를 보호하는 소프트스타트부와; LED 모듈의 전류를 감지하여 비교기로 신호를 인가하는 피드백회로와; 피드백회로를 통해 인가된 신호와 데이타설정부의 기준값을 비교하여 수정된 신호를 출력하는 비교기와; 비교기의 수정된 신호에 따라 펄스폭 변조 신호를 발생시키는 캐리어발생기와; 펄스폭 변조 신호의 주기를 검출하여 이를 동기화시키는 동기제어부와; 동기제어부의 출력신호에 의해 LED 모듈을 제어하는 LED 구동부;를 포함하여 구성되는 CPU를 이용한 LED 램프의 제어장치를 특징으로 한다.

Description

ＣＰＵ를 이용한 ＬＥＤ램프의 제어장치
본 발명은 CPU를 이용한 LED 램프의 제어장치에 관한 것으로, 더욱 구체적으로는 LED 모듈에 흐르는 전류를 제어하여 램프의 과열을 방지하고 전력효율성을 크게 향상시킬 수 있도록 한 CPU를 이용한 LED 램프의 제어장치에 관한 것이다.
일반적으로 LED(light emitting diode)는 빛을 발하는 반도체 소자로서 소형이고, 수명이 길며, 에너지 절감효과가 뛰어나기 때문에 이를 이용한 다양한 조명장치의 개발이 활발하게 이루어지고 있다.
이러한 LED 램프에서는 SMPS(switching mode power supply)나 콘덴서를 이용하여 LED 모듈에 구동전원을 공급하는 전기적 특성에 의하여 과부하가 발생하여 열이 많이 발생하고 전력소모가 많아지는 단점이 있었다.
특히 종래의 LED 램프에서는 온도증가로 인한 발열상태를 방지하기 위하여 방열판이나 방열코일 등과 같은 구조물로 이루어진 방열부재를 사용해야 되므로 제조원가가 많이 들고 LED 모듈의 크기가 커지게 되는 문제점이 있을 뿐만 아니라 불필요한 전기소모가 많고 LED 열화로 인한 수명이 단축될 염려가 있었다.
본 발명은 이러한 문제점을 해결하기 위하여 LED 모듈에 전원을 안정적으로 공급하여 LED 모듈의 발열을 최소화하고 전력효율을 높일 수 있도록 한 CPU를 이용한 LED 램프의 제어장치를 제공하는 것을 목적으로 한다.
본 발명은 AC 전원을 공급하고 과전류차단장치가 구비된 전원공급부와, AC 전원을 DC 전원으로 변환하고 역펄스를 차단하는 AC/DC 변환부가 구비되고, CPU는 전압조정기에 의해 DC 5V로 조정된 전압으로 구동되게 한 CPU에 의하여 다수의 LED 발광체가 구비된 LED 모듈을 제어할 수 있도록 하되 LED 모듈의 구동에 필요한 기준값을 저장하는 데이타설정부와; 기동전압이나 노이즈, 역기전류를 제거하고 출력단의 소자를 보호하는 소프트스타트부와; LED 모듈의 전류를 감지하여 비교기로 신호를 인가하는 피드백회로와; 피드백회로를 통해 인가된 신호와 데이타설정부의 기준값을 비교하여 수정된 신호를 출력하는 비교기와; 비교기의 수정된 신호에 따라 펄스폭 변조 신호를 발생시키는 캐리어발생기와; 펄스폭 변조 신호의 주기를 검출하여 이를 동기화시키는 동기제어부와; 동기제어부의 출력신호에 의해 LED 모듈을 제어하는 LED 구동부;를 포함하여 구성된 CPU를 이용한 LED 램프의 제어장치를 특징으로 한다.
본 발명에 의한 LED 램프는 방열판, 방열코일, 기타 방열부자재를 사용하지 않고, CPU에 의해 LED 모듈에 항상 안정적인 전원을 공급할 수 있도록 하여 LED 모듈의 발열을 최소화하고 전력효율을 높일 수 있고 수명연장 및 크기를 작게 할 수 있으므로 디자인의 다양성을 도모할 수 있으며, 소프트스타트부에 의해 출력단의 소자를 보호할 수 있는 등의 효과가 있다.
도 1은 본 발명에 따른 CPU를 이용한 LED 램프의 제어장치를 나타낸 블록구성도.
도 2는 본 발명의 CPU를 이용한 LED 램프의 제어장치에 구비된 비교기의 출력신호를 나타낸 예시도.
도 3은 본 발명의 CPU를 이용한 LED 램프의 제어장치에 구비된 캐리어발생기의 펄스폭 변조 신호를 나타낸 예시도.
도 4는 본 발명의 CPU를 이용한 LED 램프의 제어장치에 구비된 동기제어부의 동기신호를 나타낸 예시도.
* 도면의 주요부분에 대한 부호의 설명
100 : 전원공급부 110 : AC/DC 변환부(110)
200 : LED 모듈 300 : CPU
310 : 전압조정기 320 : 데이타설정부
330 : 소프트스타트부 340 : 피드백회로
350 : 비교기 360 : 캐리어발생기
370 : 동기제어부 380 : LED 구동부
본 발명에 따른 CPU를 이용한 LED 램프의 제어장치는, 다수의 LED 발광체가 구비된 LED 모듈을 CPU에 의하여 제어할 수 있도록 하되 LED 모듈의 구동에 필요한 기준값을 저장하는 데이타설정부와; 기동전압이나 노이즈, 역기전류를 제거하고 출력단의 소자를 보호하는 소프트스타트부와; LED 모듈의 전류를 감지하여 비교기로 신호를 인가하는 피드백회로와; 피드백회로를 통해 인가된 신호와 데이타설정부의 기준값을 비교하여 수정된 신호를 출력하는 비교기와; 비교기의 수정된 신호에 따라 펄스폭 변조 신호를 발생시키는 캐리어발생기와; 펄스폭 변조 신호의 주기를 검출하여 이를 동기화시키는 동기제어부와; 동기제어부의 출력신호에 의해 LED 모듈을 제어하는 LED 구동부;를 포함하여 구성되는 것을 특징으로 한다.
또, 상기 LED 모듈은; AC 전원을 공급하고 과전류차단장치가 구비된 전원공급부와, AC 전원을 DC 전원으로 변환하고 역펄스를 차단하는 AC/DC 변환부를 거쳐 전원이 공급되게 한다.
상기 CPU는; LED 모듈로 공급되는 전원이 인가되고 전압조정기에 의해 DC 5V로 조정된 전압으로 구동되게 함이 바람직하다.
상기 비교기는; 피드백회로를 통해 인가된 신호와 데이타설정부의 기준값 신호가 입력되어 2개의 신호가 같을 때에 신호를 출력하게 된다.
이하 본 발명의 바람직한 실시예를 첨부된 도면을 참조하여 상세히 설명하면 다음과 같다. 그리고 본 발명을 설명함에 있어서, 관련된 공지기능 혹은 구성에 대한 구체적인 설명이 본 발명의 요지를 불필요하게 흐릴 수 있다고 판단되는 경우 그 상세한 설명을 생략한다.
도 1은 본 발명에 따른 CPU를 이용한 LED 램프의 제어장치를 나타낸 블록구성도이다.
도 1에 도시된 바와 같이, AC 전원을 공급하고 과전류차단장치가 구비된 전원공급부(100)와, 상기 AC 전원을 DC 전원으로 변환하고 역펄스를 차단하는 AC/DC 변환부(110)와, 다수의 LED 발광체가 구비된 LED 모듈(200)로 이루어진 LED 램프로 이루어지되 상기 LED 모듈(200)은 CPU(300)에 의하여 제어할 수 있도록 한 구성으로 되어 있다.
전원공급부(100)는, AC 전원을 공급하게 되며 과전류의 공급을 차단하는 기능이 구비되어 낙뢰 등과 같은 과전류가 공급되는 경우에 전류의 흐름을 차단하여 LED 모듈(200) 및 CPU(300)를 보호할 수 있도록 한다.
AC/DC 변환부(110)는, AC 전원을 DC 전원으로 변환하는 컨버팅 기능을 함과 아울러 역펄스를 차단하는 기능을 수행하게 된다.
상기 CPU(300)는 LED 모듈(200)로 공급되는 전원이 인가되어 전압조정기(310)에 의해 DC 5V로 조정된 전압으로 구동이 이루어지도록 되어 있고, 데이타설정부(320), 소프트스타트부(330), 피드백회로(340), 비교기(350), 캐리어발생기(360), 동기제어부(370), LED 구동부(380)를 갖는다.
데이타설정부(320)는, LED 모듈(200)의 구동에 필요한 기준값을 저장하여 비교기(350)에 보낼 수 있도록 하는 것으로, 기준값 설정범위는 LED 모듈(200)의 개수 등에 따라 설정되어지되 0 ~ 100 mA 범위 내에서 설정할 수 있도록 함이 바람직하다.
소프트스타트부(330)는, 일반적인 소프트스타트 회로로 이루어져서 기동전압이나 노이즈, 역기전류를 제거하고 출력단의 소자를 보호하기 위한 것으로 캐리어발생기(360)에 정상상태의 신호를 출력할 수 있도록 한다.
피드백회로(340)는, LED 모듈(200)의 전류를 감지한 다음 피드백회로(340)를 통해 궤환되어 비교기(350)로 신호를 인가하여 비교기(350)에 입력되게 한다.
비교기(350)는, 피드백회로(340)를 통해 궤환된 LED 모듈(200)의 감지신호와 데이타설정부(320)에 설정된 기준값이 입력되면 이를 상호 비교하여 수정된 신호를 출력하되 피드백회로(340)를 통해 인가된 신호와 데이타설정부(320)의 기준값 신호가 입력되어 2개의 신호가 같을 때에 신호를 출력하게 되며, 도 2는 본 발명의 비교기(350)에 의한 출력신호를 나타낸 예시도이다.
캐리어발생기(360)는, 비교기의 수정된 신호에 따라 일정한 파형의 펄스를 만드는 펄스폭 변조 신호를 발생시키게 되며, 이러한 펄스폭 변조신호에 의해 증감된 일정한 평균값을 동기제어부(370)로 출력하게 되며, 도 3은 캐리어발생기(360)에 의한 펄스폭 변조 신호를 나타낸 예시도이다.
동기제어부(370)는, 캐리어발생기(360)에 발생된 펄스폭 변조 신호의 주기를 검출하고 이를 동기화시켜 이를 제어할 수 있는 LED 구동부(380)를 거쳐 LED 모듈(200)에 안정적인 전원을 공급할 수 있도록 하고, 동기제어부(370)는 모든 주파수 대역을 사용할 수 있도록 하며, 도 4는 동기제어부(370)에 의한 동기신호를 나타낸 예시도이다.
이상과 같은 본 발명의 CPU를 이용한 LED 램프의 제어장치는 LED 모듈의 전류를 감지하고 이를 궤환하는 피드백회로를 통해 인가된 신호와 데이타설정부의 기준값이 비교기에 입력되어 2개의 신호가 같을 때에 신호를 출력하여 캐리어발생기의 펄스폭 변조 신호에 의해 일정한 평균값을 갖도록 변조된 다음 동기제어부에 의해 동기화된 신호가 출력되는 LED 구동부에 의해 LED 모듈을 제어하도록 함으로서 LED 모듈에 항상 안정적인 전원을 공급하여 LED 모듈의 발열을 최소화하고 전력효율을 높일 수 있다.
이상에서 본 발명은 상기 실시예를 참고하여 설명하였지만 본 발명의 기술사상범위 내에서 다양한 변형실시가 가능함은 물론이다.

Claims (4)

  1. 다수의 LED 발광체가 구비된 LED 모듈을 CPU에 의하여 제어할 수 있도록 하되 LED 모듈의 구동에 필요한 기준값을 저장하는 데이타설정부와;
    기동전압이나 노이즈, 역기전류를 제거하고 출력단의 소자를 보호하는 소프트스타트부와;
    LED 모듈의 전류를 감지하여 비교기로 신호를 인가하는 피드백회로와;
    피드백회로를 통해 인가된 신호와 데이타설정부의 기준값을 비교하여 수정된 신호를 출력하는 비교기와;
    비교기의 수정된 신호에 따라 펄스폭 변조 신호를 발생시키는 캐리어발생기와;
    펄스폭 변조 신호의 주기를 검출하여 이를 동기화시키는 동기제어부와;
    동기제어부의 출력신호에 의해 LED 모듈을 제어하는 LED 구동부;를 포함하여 구성되는 것을 특징으로 하는 CPU를 이용한 LED 램프의 제어장치.
  2. 제 1항에 있어서,
    상기 LED 모듈은;
    AC 전원을 공급하고 과전류차단장치가 구비된 전원공급부와,
    AC 전원을 DC 전원으로 변환하고 역펄스를 차단하는 AC/DC 변환부를 거쳐 전원이 공급되게 한 것을 특징으로 하는 CPU를 이용한 LED 램프의 제어장치.
  3. 제 1항에 있어서,
    상기 CPU는;
    LED 모듈로 공급되는 전원이 인가되어 전압조정기에 의해 DC 5V로 조정된 전압으로 구동되게 한 것을 특징으로 하는 CPU를 이용한 LED 램프의 제어장치.
  4. 제 1항에 있어서,
    상기 비교기는;
    피드백회로를 통해 인가된 신호와 데이타설정부의 기준값 신호가 입력되어 2개의 신호가 같을 때에 신호를 출력하게 됨을 특징으로 하는 CPU를 이용한 LED 램프의 제어장치.
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