WO2012115425A9 - 스마트 디밍 컨버터 장치 - Google Patents

스마트 디밍 컨버터 장치 Download PDF

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WO2012115425A9
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voltage
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박영기
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주식회사 싸인텔레콤
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    • Y02B20/00—Energy efficient lighting technologies, e.g. halogen lamps or gas discharge lamps
    • Y02B20/40—Control techniques providing energy savings, e.g. smart controller or presence detection

Definitions

  • the present invention relates to a smart dimming converter of an LED light, and more particularly, to a smart dimming converter device that blocks the flicker caused by a low control current in a method of controlling the brightness of the LED light by a current.
  • Lighting devices increase the amount of time that humans can be active, making them indispensable not only in everyday life but also in human economic activity.
  • the lighting device is easy to control on and off, and furthermore, it is important to control the brightness.
  • the lighting device using electricity has been favored by the advantages of easy control and improved more conveniently in use. Recently, a light emitting diode (LED) with low power consumption has been used as a light source.
  • LED light emitting diode
  • LEDs have a lifespan of about 100,000 hours, but as the trend continues to increase due to the continuous development of technology, the lifespan is semi-permanent, and high-brightness LEDs that consume watt-class current can be used for industrial purposes as well.
  • AC alternating current
  • DC direct current
  • LED is made of semiconductor (semiconductor) as a material, it is directional, it is common to use direct current (DC) as the operating power source.
  • semiconductor semiconductor
  • DC direct current
  • the prior art using alternating current has a problem of tired eyes due to the flicker phenomenon in which LEDs appear to blink.
  • an SMPS switched mode power supply
  • an adapter converting AC into a direct current (adapter) was used.
  • the adapter or SMPS inputs and rectifies AC of commercial power and converts it to DC, and supplies the converted DC to the operating power of the LED lamp.
  • dimming (dimming) device for adjusting the brightness of the LED lamp it is common to use a method for adjusting the amount of current supplied.
  • pulse width modulation (PWM) and DC-DC conversion method are used to control the amount of current.
  • the LED can brighten the light by supplying a lot of current, and dim it by reducing the amount of current supplied.
  • the present invention for solving the problems and necessity of the prior art is to provide a smart dimming converter device that does not generate a flicker phenomenon at low current while adjusting the brightness of the LED light.
  • Smart dimming converter device for adjusting the brightness of the LED light, the power supply unit for inputting a commercial AC power and converting the power factor to a DC power compensated output;
  • a pulse width control unit for inputting the DC power of the power supply unit, including a triangular wave generating unit and a comparator, and switching the input DC power by a pulse width modulation method;
  • a DC-DC converter unit for inputting the switched power output from the pulse width control unit and converting the voltage into a voltage having a level for driving the LED lamp;
  • the pulse width is detected by converting the current output from the DC-DC converter unit into a constant current and outputting the current output from the output current smoothing unit and the output current smoothing unit to the LED lamp, and amplifying and compensating an error with the current setting signal.
  • a dimming control unit for feeding back to the control unit.
  • the power supply unit inputs the AC power and blocks the noise signal to stabilize the noise filter in one step;
  • An overvoltage cut-off unit which blocks the input of a voltage higher than an allowable reference voltage of the AC power source and stabilizes it in two stages;
  • a bridge rectifier for inputting the stabilized AC power, full-wave rectifying and outputting the DC power to the bridge circuit, and an active power factor compensator for inputting the DC power and actively compensating and outputting the power factor.
  • An inductor (L) having one end and the other end of the output current smoothing unit, the one end of which is connected to one end of the output side of the DC-DC converter unit;
  • a first capacitor (C1) having one end and the other end and having one end connected to the other end of the inductor;
  • a second capacitor C2 and a second capacitor C2 having one end and the other end and connected to a node to which the inductor and the first capacitor are connected, the other end of the second capacitor C2, and the DC -The other end of the DC converter section includes a resistor (R) for connecting one end to the node to be connected and the other end to the LED lamp.
  • the dimming control unit may include a current measuring unit detecting an output current output by the output current smoothing unit; A current-voltage converter configured to input a current output by the current measurement unit, convert the current into a voltage, and output the converted voltage; A synthesizer for inputting and synthesizing a current setting signal consisting of a voltage and a pulse waveform output by the current-voltage converter and outputting a difference value, and amplifying and compensating the difference value output by the combiner to a comparator input terminal of the pulse width control unit. It includes an amplification and compensation unit for outputting.
  • the flicker phenomenon does not occur in the LED lamp even in the case of low current while controlling the brightness by adjusting the waveform of the current supplied to the LED lamp.
  • FIG. 2 is a detailed functional configuration diagram of a power supply unit constituting the LED lamp smart dimming converter device according to an embodiment of the present invention
  • FIG. 3 is a detailed functional configuration diagram of a pulse width control unit, an output current smoothing unit, and a dimming control unit according to an embodiment of the present invention.
  • the power factor in an AC power system is defined as the percentage of power that can actually be used, which is defined as a numeric value between 0 and 1 and can be expressed as a percentage value.
  • Power factor compensator is a device that compensates for high power factor of low power factor, passive type and active type, passive type is fixed power factor value, active type is automatically adjusted power factor value for input power. to be.
  • 1 is a functional configuration of the LED lamp smart dimming converter device according to an embodiment of the present invention.
  • the power supply unit 1100, the pulse width control unit 1200, the DC-DC (Dish-Dish) converter unit 1300, and output current smoothing are described.
  • the unit 1400, the LED lamp 1500 and the dimming control unit 1600 is included.
  • the power supply 1100 inputs commercial AC power, stabilizes by blocking noise and overvoltage, and then converts the signal to DC through full wave rectification and actively compensates for the power factor. Detailed configuration of the power supply 1100 will be described again with reference to the accompanying drawings below.
  • the pulse width control unit 1200 inputs a DC power supply from the power supply unit 1100, and controls a phase of a triangular wave to output a DC current switched to a selected width.
  • the phase of the triangular wave is automatically adjusted in a predetermined range by a control signal fed back from the dimming controller 1600 as a difference voltage. That is, the pulse width control unit 1200 adjusts the magnitude (quantity) of the direct current and outputs it.
  • the DC-DC converter unit 1300 converts a DC voltage input from the pulse width control unit 1200 into a DC of a higher or lower voltage and outputs the DC voltage. It is called a DC-DC converter. Since the LED constituting the LED light 1500 is driven at 3.3 volts (V), the DC-DC converter 1300 converts the DC voltage input from the pulse width control unit 1200 to a DC voltage of 3.3 volts. DC conversion and output.
  • the output current smoothing unit 1400 inputs a direct current from the DC-DC converter 1300 and smoothes the constant current at a constant level, and includes an inductor, a capacitor, and a resistor.
  • the waveform of the current may be severely distorted in the process of converting the DC voltage by the DC-DC converter 1300.
  • the flicker phenomenon is mainly caused by the LED lamp 1500. That is, the output current smoothing unit 1400 smoothly smoothes the current waveform of the DC input from the DC-DC converter 1300 and then outputs the LED to the LED light 1500.
  • the LED lamp 1500 includes an LED 1502 that emits light with high brightness by a direct current input from the output current smoothing unit 1400.
  • the LED 1502 generates light by a DC driving voltage of 3.3 volts (V).
  • the LEDs 1502 may be connected in parallel, in series, or in a state where the parallel and serial overlap.
  • the dimming controller 1600 detects the current output from the output current smoothing unit 1400, converts it into a voltage, extracts an error value that is a difference value by combining with a current setting signal, and amplifies and compensates the extracted difference value to obtain a pulse width control unit.
  • the current setting signal may be 3.3 volts (V), which is a reference operating voltage at which the LED (150) emitting light with high brightness is driven, and is a pulse waveform signal.
  • the dimming controller 1600 amplifies and compensates the detected difference voltage with an OP amp and feeds it back to the pulse width controller 1200.
  • the pulse width controller adjusts the width of the output current in the direction in which the value of the feedback difference voltage decreases. Therefore, the DC voltage output from the pulse width control unit 1200 maintains a constant level.
  • the LED 1502 constituting the LED light 1500 adjusts the amount of current supplied so that the brightness can be adjusted. In other words, increasing the amount of current emits light brightly, and decreasing the amount of current reduces brightness. As an example, if the current output from the pulse width controller 1200 is 10% or less of the current required by the LED lamp, the flicker phenomenon may occur in the LED lamp 1500.
  • the output current smoothing unit 1400 smoothes the waveform of the DC current input to the LED light so that the flicker phenomenon may not occur.
  • the pulse width control unit 1200 receives a direct current from the power supply unit 1100 and outputs a discontinuous direct current by the switching control. It converts to a driving voltage, and the output current smoothing unit 1400 smoothly outputs a waveform of current so that the flicker phenomenon does not occur in the LED light 1500.
  • FIG. 2 is a detailed functional configuration of a power supply unit constituting the LED lamp smart dimming converter device according to an embodiment of the present invention.
  • the power supply unit 1100 includes a noise filter 1110, an overvoltage blocking unit 1120, a bridge rectifying unit 1130, and an active power factor compensating unit.
  • the noise filter 1110 removes noise included in commercial AC power input.
  • Commercial power is generally 60 Hz, and frequencies above 60 Hz are noise and need to be cut off and removed.
  • the noise filter 1110 may form a ferrite material in a circular shape and configure the input power line.
  • the overvoltage blocking unit 1120 blocks input of a high overvoltage higher than a rated voltage allowed for commercial AC power through an input power line.
  • an overvoltage may be a lightning strike, and may be introduced from an external source through a power line, and such an overvoltage may destroy a corresponding electric or electronic device connected to the power line in an unrecoverable state.
  • the bridge rectifying unit 1130 uses a rectifying diode to convert AC into direct current by full-wave rectifying AC.
  • the connection state of the bridge circuit using the rectifying diode is shown in the figure.
  • the active power factor compensator 1140 actively compensates for the power factor of the commercial power source input to the power source 1100.
  • the active power factor compensator 1140 automatically adjusts the capacitance of the capacitor in response to the power of the input power to automatically compensate for the maximum power factor. . It is desirable to actively compensate for the power factor value to be 0.9 or more.
  • FIG. 3 is a detailed functional configuration diagram of a pulse width control unit, an output current smoothing unit, and a dimming control unit according to an embodiment of the present invention.
  • the pulse width control unit 1200 includes a triangular wave generator 1210 and a comparator 1220
  • the output current smoothing unit 1400 includes an inductor L, first and first electrodes. 2 capacitors (C1, C2) and resistor (R).
  • the dimming controller 1600 includes a current measuring unit 1610, a current voltage converting unit 1620, a combining unit 1630, and an amplifying and compensating unit 1640.
  • the pulse width controller 1200 generates a triangular wave at the triangular wave generator 1210 and outputs the triangular wave to one input terminal of the comparator 1220, and inputs a signal output from the dimming controller 1600 to the other input terminal of the comparator 1220.
  • the pulse width control unit 1200 outputs a DC of a constant level.
  • the output terminal of the power supply unit 1100 is connected to the other input terminal of the comparator 1220.
  • the output current smoothing unit 1400 connects the inductor L in series between the positive terminal of the DC-DC converter 1300 and the positive terminal of the LED lamp 1500, and the DC-DC converter.
  • a resistor R is connected in series between the negative terminal of the negative unit 1300 and the negative terminal of the LED lamp 1500.
  • the first capacitor is connected between a node connected to the positive terminal of the inductor L and the LED lamp 1500 and a node connected to the DC-DC converter 1300 and the resistor R.
  • FIG. The C1 and the second capacitor C2 are connected in parallel.
  • the output current smoothing unit 1400 smoothly smoothes the waveform of the output current.
  • the dimming controller 1600 detects a current output from the output current smoothing unit 1400, converts the detected current into a voltage, and combines the converted voltage with a current setting signal as a reference to detect a difference value.
  • the detected difference value is amplified and compensated and fed back to the pulse width control unit 1200. Therefore, the dimming controller 1600 causes the pulse width controller 1200 to output a DC of a constant level.
  • the present invention relates to a smart dimming converter of an LED lamp. Since the flicker phenomenon caused by the low control current can be prevented, the industry needs to control the brightness of the current supplied to the LED lamp from low current to high current. Can be used for

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Abstract

스마트 디밍 컨버터 장치가 개시된다. 본 발명은 상용의 교류 전원을 입력하고 안정화시켜 정류하며 역률을 능동적으로 보상하여 직류전원으로 출력하는 전원부, 전원부의 직류전원을 펄스폭변조 방식으로 스위칭 시켜 출력하는 펄스폭제어부, 펄스폭제어부가 출력한 직류전원을 입력하고 엘이디를 구동하는 직류 전압으로 변환하는 DC-DC 컨버터부 및 DC-DC 컨버터부가 출력하는 직류 전류에 포함된 교류성분을 제거하고 평균값의 전류로 변환하여 엘이디 전등에 출력하는 출력전류평활부를 포함하는 특징에 의하여 엘이디의 밝기를 조절하면서 낮은 전류의 경우에도 플리커 현상이 발생하지 않는 효과가 있다.

Description

스마트 디밍 컨버터 장치
본 발명은 엘이디 전등의 스마트 디밍 컨버터에 관한 것으로 더욱 상세하게는 엘이디 전등의 밝기를 전류로 제어하는 방식에서 낮은 제어전류에 의하여 발생하는 플리커(flicker) 현상을 차단하는 스마트 디밍 컨버터 장치에 관한 것이다.
인간은 나무, 기름 등을 태워서 발생하는 불꽃을 광원으로 이용하여 주변을 밝게 조명하기 시작하였고, 기술발달에 의하여 전기를 이용하는 조명장치를 발명하게 되었다.
조명장치는 인간이 활동할 수 있는 시간을 늘려주므로 일상생활에서 뿐만 아니라 인간의 경제적인 활동에서 없어서는 아니 될 필수적인 요소가 되었다.
조명장치는 온(on) 오프(off)의 제어가 용이한 것이 매우 중요하며, 더 나아가서 밝기를 제어하는 것이 중요하게 되었다.
전기를 이용하는 조명장치는 제어가 용이하다는 장점에 의하여 선호하게 되면서 사용상 더욱 편리하게 개선되었고, 최근에는 전력소모가 작으면서 밝은 엘이디(LED: light emitting diode)가 광원으로 사용되고 있다.
엘이디는 수명이 약 100,000 시간에 해당하지만 계속된 기술 발달에 의하여 더욱 늘어나는 추세이므로 수명이 반영구적이고, 와트급 전류를 소모하는 고휘도 엘이디는 가정용에 제한되지 않고 산업용으로도 사용할 수 있다.
인간이 사용하는 전기에는 크게 교류(AC)와 직류(DC)가 있으며, 가정용, 산업용 등으로 저렴하게 사용할 수 있는 전기는 전세계적으로 교류가 일반화되어 있다.
엘이디는 반도체(semiconductor)를 재료로 이용한 것으로 방향성이 있고, 직류(DC)를 동작전원으로 사용하는 것이 일반적이다.
종래 기술에 의하여 엘이디 조명장치의 동작전원으로 교류(AC)를 사용하고자 하는 경우는 다수의 엘이디를 순방향과 역방향으로 엇갈려 결합하여야 하므로 제조가 어렵고 시간이 많이 소요되었다.
교류를 사용하는 종래 기술은 엘이디가 점멸되는 것으로 보이는 플리커 현상에 의하여 눈을 피로하게 하는 문제가 있었다.
종래 기술에 의하여 직류로 엘이디 조명장치(이하, ‘전등’이라 한다.)를 구동하는 경우는 SMPS(switched mode power supply) 또는 교류를 직류로 변환하는 아답터(adapter)를 사용하였다.
아답터 또는 SMPS는 상용전원의 교류를 입력하고 정류하여 직류로 변환하며, 변환된 직류를 엘이디 전등의 동작전원으로 공급한다.
종래 기술의 아답터 또는 SMPS 장치의 경우에도 교류를 정류하는 과정에서 교류 성분을 완전하게 제거하지 못할 수 있다.
정류과정에서 교류 성분을 완전하게 제거되지 못한 직류를 엘이디 전등의 동작전원으로 공급하는 경우, 엘이디에 플리커 현상이 발생할 수 있으나 공급되는 전류 양을 크게 하면 플리커 현상이 나타나지 않을 수 있다.
한편, 엘이디 전등의 밝기를 조절하는 디밍(dimming) 장치의 경우는 공급되는 전류의 양을 조절하는 방식을 사용하는 것이 일반적이다.
직류를 엘이디의 동작전원으로 사용하는 경우, 전류의 양을 조절하기 위하여 펄스폭변조(PWM)와 직류-직류변환 방식을 사용한다.
엘이디는 많은 전류를 공급하면 조명을 밝게 할 수 있고, 공급되는 전류의 량을 줄이면 어둡게 할 수 있다.
그러나 종래 기술에 의하여 엘이디에 공급되는 전류의 량을 너무 줄이면 엘이디에 플리커 현상이 발생하여 사용자의 눈을 쉽게 피로하게 하는 문제가 있다.
따라서 엘이디 전등에 플리커 현상이 발생하지 않으면서 밝기를 조절하는 기술을 개발할 필요가 있다.
종래 기술의 문제점과 필요성을 해소하기 위한 본 발명은 엘이디 전등의 밝기를 조절하면서 낮은 전류에서도 플리커 현상이 발생하지 않는 스마트 디밍 컨버터 장치를 제공하는 것이 그 목적이다.
본 발명의 실시 예에 따른 스마트 디밍 컨버터 장치는 엘이디 전등의 밝기를 조절하는 스마트 디밍 컨버터 장치에 있어서, 상용의 교류전원을 입력하고 역률이 보상된 직류전원으로 변환하여 출력하는 전원부; 상기 전원부의 직류전원을 입력하고 삼각파 발생부와 비교기를 포함하며 상기 입력된 직류전원을 펄스폭변조 방식으로 스위칭 시켜 출력하는 펄스폭제어부; 상기 펄스폭제어부가 출력한 스위칭된 전원을 입력하고 상기 엘이디 전등을 구동하는 레벨의 전압으로 변환하는 DC-DC 컨버터부; 상기 DC-DC 컨버터부가 출력하는 전류를 정전류로 변환하여 상기 엘이디 전등에 출력하는 출력전류평활부 및 상기 출력전류평활부로부터 출력되는 전류를 검출하고 전류설정신호와의 오차를 증폭 보상하여 상기 펄스폭제어부에 궤환하는 디밍제어부를 포함한다.
상기 전원부는 상기 교류전원을 입력하고 잡음신호를 차단하여 1 단계로 안정화시키는 노이즈 필터; 상기 교류전원의 허용 기준 전압보다 높은 전압의 입력을 차단하여 2 단계로 안정화시키는 과전압차단부; 상기 안정화된 교류전원을 입력하고 브리지 회로로 전파 정류하여 직류전원으로 출력하는 브리지 정류부 및 상기 직류전원을 입력하고 역률을 능동적으로 보상하여 출력하는 능동역률보상부를 포함한다.
상기 출력전류평활부는 일단과 타단을 구비하고 상기 일단이 상기 DC-DC 컨버터부의 출력측 일단에 접속하는 인덕터(L); 일단과 타단을 구비하고 상기 일단이 상기 인덕터의 타단과 접속하는 제 1 컨덴서(C1); 일단과 타단을 구비하고 상기 일단이 상기 인덕터와 제 1 컨덴서가 접속한 노드에 접속하는 제 2 컨덴서(C2) 및 상기 제 1 컨덴서(C1)의 타단, 상기 제 2 컨덴서C2)의 타단 및 상기 DC-DC 컨버터부의 출력측 타단이 접속하는 노드에 일단을 접속하고 타단은 엘이디 전등에 접속하는 저항(R)을 포함한다.
상기 디밍제어부는 상기 출력전류평활부가 출력하는 출력전류를 검출하는 전류측정부; 상기 전류측정부가 출력하는 전류를 입력하고 전압으로 변환하여 출력하는 전류-전압 변환부; 상기 전류-전압 변환부가 출력하는 전압과 펄스파형으로 이루어지는 전류설정신호를 각각 입력하고 합성하여 차이값을 출력하는 합성부 및 상기 합성부가 출력하는 차이값을 증폭 보상하여 상기 펄스폭제어부의 비교기 입력단에 출력하는 증폭 및 보상부를 포함한다.
본 발명의 실시 예에 따르면, 엘이디 전등에 공급되는 전류의 파형을 조절하여 밝기를 조절하면서 낮은 전류의 경우에도 엘이디 전등에 플리커 현상이 발생하지 않는 사용상 편리한 효과가 있다.
도 1 은 본 발명의 일 실시 예에 의한 엘이디 전등 스마트 디밍 컨버터 장치의 기능 구성도,
도 2 는 본 발명의 일 실시 예에 의한 것으로 엘이디 전등 스마트 디밍 컨버터 장치를 구성하는 전원부의 상세 기능 구성도,
도 3 은 본 발명의 일 실시 예에 의한 펄스폭제어부, 출력전류평활부, 디밍제어부의 상세 기능 구성도 이다.
본 발명은 다양한 변환을 가할 수 있고 여러 가지 실시 예를 가질 수 있는 바, 특정 실시 예들을 도면에 예시하고 상세한 설명에 상세하게 설명하고자 한다. 그러나 이는 본 발명을 특정한 실시 형태에 대해 한정하려는 것이 아니며, 본 발명의 사상 및 기술 범위에 포함되는 모든 변환, 균등물 내지 대체물을 포함하는 것으로 이해되어야 한다. 본 발명을 설명함에 있어서 관련된 공지 기술에 대한 구체적인 설명이 본 발명의 요지를 흐릴 수 있다고 판단되는 경우 그 상세한 설명을 생략한다.
교류 전력 시스템에서의 역율(power factor)은 실제로 사용할 수 있는 전력의 비율로 정의되며, 0 과 1 사이의 숫자 값으로 정해지고 퍼센트의 값으로 표현될 수 있다.
역률이 낮은 것은 전류를 많이 소모하는 것이므로, 전기를 사용하는 모든 장치는 역률이 높은 것을 필요로 한다. 즉, 동일한 장치이면서 역률이 높으면 전류소모가 적어 유지비용이 적게 소요된다.
역률이 낮은 장치의 역률을 높게 보상하는 장치가 역률보상장치이고, 수동형과 능동형이 있으며, 수동형은 보상하는 역률값이 고정되고, 능동형은 입력되는 전력에 대비하여 보상하는 역률값이 자동 조절되는 장치이다.
도 1 은 본 발명의 일 실시 예에 의한 엘이디 전등 스마트 디밍 컨버터 장치의 기능 구성도 이다.
이하, 첨부된 도면을 참조하여 상세히 설명하면 엘이디 전등 스마트 디밍 컨버터 장치(1000)는 전원부(1100), 펄스폭제어부(1200), DC-DC(디시-디시) 컨버터부(1300), 출력전류평활부(1400), 엘이디 전등(1500) 및 디밍제어부(1600)를 포함한다.
전원부(1100)는 상용의 교류전원을 입력하고 노이즈 차단과 과전압을 차단하여 안정화 시킨 후에 전파(full wave) 정류를 통하여 직류로 변환하며 역률을 능동적으로 보상하여 출력한다. 전원부(1100)의 상세한 구성은 이하에서 첨부된 도면을 참조하여 다시 설명하기로 한다.
펄스폭제어부(1200)는 전원부(1100)로부터 직류전원을 입력하고, 삼각파의 위상을 제어하여 선택된 폭으로 스위칭된 직류전류를 출력한다. 삼각파의 위상은 디밍제어부(1600)로부터 차이전압으로써 궤환되는 제어신호에 의하여 소정 범위에서 자동 조절된다. 즉, 펄스폭제어부(1200)는 직류의 크기(양)를 조절하여 출력한다.
DC-DC(디시-디시) 컨버터부(1300)는 펄스폭제어부(1200)로부터 입력되는 직류(DC)의 전압을 더 높거나 더 낮게 설정된 전압의 직류(DC)로 변환하여 출력하는 것으로 직류-직류(DC-DC) 변환기(converter)라고 한다. 엘이디 전등(1500)을 구성하는 엘이디(LED)는 3.3 볼트(V)에서 구동하므로 DC-DC 컨버터부(1300)는 펄스폭제어부(1200)로부터 입력된 직류전압을 3.3 볼트의 직류전압으로 DC-DC 변환하여 출력한다.
출력전류평활부(1400)는 DC-DC 컨버터부(1300)로부터 직류를 입력하고 전류의 레벨이 일정한 정전류로 평활하는 것으로 인덕터, 콘덴서 및 저항을 포함한다. DC-DC 컨버터부(1300)에 의하여 직류의 전압을 변환하는 과정에서 전류의 파형이 심하게 왜곡될 수 있다.
파형이 왜곡되고 전류의 크기(양)가 작은 직류가 엘이디 전등(1500)에 공급되면 엘이디 전등(1500)에서 플리커 현상이 발생되는 주된 원인으로 작용한다. 즉, 출력전류평활부(1400)는 DC-DC 컨버터부(1300)로부터 입력된 직류의 전류 파형을 스마트하게 평활 시킨 후에 엘이디 전등(1500)에 출력한다.
엘이디 전등(1500)은 출력전류평활부(1400)로부터 입력되는 직류에 의하여 고휘도로 발광하는 엘이디(1502)를 포함한다. 엘이디(1502)는 3.3 볼트(V)의 직류 구동전압에 의하여 빛을 발생한다. 엘이디(1502)는 다수가 병렬로 연결되거나 직렬 연결되거나 또는 병렬과 직렬이 중복되는 상태로 연결될 수 있다.
디밍제어부(1600)는 출력전류평활부(1400)에서 출력되는 전류를 검출하고 전압으로 변환하며 전류설정신호와 합성하여 차이 값인 오차 값을 추출하고, 추출된 차이값을 증폭 및 보상하여 펄스폭제어부(1200)에 출력한다. 여기서 전류설정신호는 고휘도로 발광하는 엘이디(LED)(1502)가 구동되는 기준 동작전압인 3.3 볼트(V)일 수 있고, 펄스파형의 신호이다.
디밍제어부(1600)는 검출된 차이전압을 오피앰프(OP amp)로 증폭 및 보상하여 펄스폭제어부(1200)에 궤환(feed-back)한다. 여기서 펄스폭제어부는 궤환된 차이전압의 값이 적어지는 방향으로 출력 전류의 폭 크기를 조절한다. 그러므로 펄스폭제어부(1200)로부터 출력되는 직류전압은 일정한 레벨을 유지한다.
엘이디 전등(1500)을 구성하는 엘이디(1502)는 공급되는 전류의 양을 조절하므로 밝기를 조절할 수 있다. 즉, 전류의 양을 늘리면 밝게 발광하고 전류의 양을 줄이면 밝기를 줄일 수 있다. 일 실시 예로, 펄스폭제어부(1200)로부터 출력되는 전류가 엘이디 전등에서 필요로 하는 전류의 10 % 이하이면 엘이디 전등(1500)에서 플리커 현상이 발생될 수 있다.
엘이디 전등(1500)에서 플리커 현상이 발생하는 경우에 출력전류평활부(1400)에서 엘이디 전등에 입력되는 직류 전류의 파형을 평편하게 평활하므로 플리커 현상이 발생되지 않도록 할 수 있다.
이러한 구성으로 이루어지는 스마트 디밍 컨버터 장치(1000)는 펄스폭제어부(1200)가 전원부(1100)로부터 직류를 입력받고 스위칭 제어에 의하여 불연속적인 직류로 출력하며, DC-DC 컨버터부(1300)에서 엘이디의 구동전압으로 변환하며, 출력전류평활부(1400)에서 전류의 파형을 스마트하게 평활시켜 출력하므로 엘이디 전등(1500)에 플리커 현상이 발생하지 않는다.
도 2 는 본 발명의 일 실시 예에 의한 것으로 엘이디 전등 스마트 디밍 컨버터 장치를 구성하는 전원부의 상세 기능 구성도 이다.
이하, 첨부된 도면을 참조하여 상세히 설명하면 전원부(1100)는 노이즈 필터(1110), 과전압차단부(1120), 브리지 정류부(1130), 능동역률보상부를 포함한다.
노이즈 필터(1110)는 입력되는 상용의 교류전원에 포함되는 노이즈(noise)를 제거한다. 상용전원은 일반적으로 60 Hz 이고, 60 Hz 를 넘는 주파수는 노이즈이므로 차단하여 제거할 필요가 있다. 노이즈 필터(1110)로 페라이트 재질을 원형으로 제작하여 입력 전원선에 구성할 수 있다.
과전압차단부(1120)는 입력 전원선을 통하여 상용의 교류전원에 허용된 정격 전압 이상의 높은 과전압이 입력되는 것을 차단한다. 과전압은 일 실시 예로 낙뢰 등이 있으며, 외부로부터 전원선을 통하여 유입될 수 있고, 이러한 과전압은 전원선에 연결된 해당 전기, 전자 장치를 복구 불능의 상태로 파괴할 수 있다.
브리지 정류부(1130)는 교류를 전파 정류하여 직류로 변환하는 것으로 정류용 다이오드를 사용한다. 정류용 다이오드를 이용한 브리지 회로의 연결 상태는 도면에 도시되어 있다.
능동역률보상부(1140)는 전원부(1100)에 입력되는 상용전원의 역률을 능동적으로 보상하는 것으로, 입력전원의 전력에 대응하여 컨덴서의 용량값을 자동 조절하므로 최대의 역율 값이 되도록 자동 보상한다. 역률값은 0.9 이상이 되도록 능동적으로 보상하는 것이 바람직하다.
도 3 은 본 발명의 일 실시 예에 의한 펄스폭제어부, 출력전류평활부, 디밍제어부의 상세 기능 구성도 이다.
이하, 첨부된 도면을 참조하여 상세히 설명하면 펄스폭제어부(1200)는 삼각파 발생부(1210)와 비교기(1220)를 포함하고, 출력전류평활부(1400)는 인덕터(L), 제 1 및 제 2 컨덴서(C1, C2), 저항(R)을 포함한다. 그리고 디밍제어부(1600)는 전류측정부(1610), 전류전압변환부(1620), 합성부(1630), 증폭 및 보상부(1640)를 포함한다.
펄스폭제어부(1200)는 삼각파 발생부(1210)에서 삼각파를 발생하여 비교기(1220)의 일측 입력단에 출력하고, 비교기(1220)의 타측 입력단에는 디밍제어부(1600)로부터 출력되는 신호를 입력한다. 펄스폭제어부(1200)는 일정한 레벨의 직류를 출력한다. 비교기(1220)의 타측 입력단에는 전원부(1100)의 출력단이 접속한다.
출력전류평활부(1400)는 DC-DC 컨버터부(1300)의 플러스(+) 단자와 엘이디 전등(1500)의 플러스(+) 단자 사이에 인덕터(L)를 직렬로 접속하고, DC-DC 컨버터부(1300)의 마이너스(-) 단자와 엘이디 전등(1500)의 마이너스(-) 단자 사이에 저항(R)을 직렬로 접속한다.
그리고 인덕터(L)와 엘이디 전등(1500)의 플러스(+) 단자가 접속한 노드(node)와 DC-DC 컨버터부(1300)와 저항(R)이 접속한 노드(node) 사이에는 제 1 컨덴서(C1)와 제 2 컨덴서(C2)가 병렬 연결된 상태로 접속한다.
출력전류평활부(1400)는 출력되는 전류의 파형을 스마트하게 평활시킨다.
디밍제어부(1600)는 출력전류평활부(1400)로부터 출력되는 전류를 검출하고 검출된 전류를 전압으로 변환하며, 변환된 전압을 기준이 되는 전류설정신호와 합성하므로 차이값을 검출한다. 검출된 차이값을 증폭 및 보상하여 펄스폭제어부(1200)에 궤환시킨다. 그러므로 디밍제어부(1600)는 펄스폭제어부(1200)가 일정한 레벨의 직류를 출력하도록 한다.
이상에서 본 발명은 기재된 구체 예에 대해서 상세히 설명하였지만 본 발명의 기술사상 범위 내에서 다양한 변형 및 수정이 가능함은 당업자에게 있어서 명백한 것이며, 이러한 변형 및 수정이 첨부된 특허청구범위에 속함은 당연한 것이다.
본 발명은 엘이디 전등의 스마트 디밍 컨버터에 관한 것으로, 낮은 제어전류에 의하여 발생하는 플리커(flicker) 현상을 차단할 수 있기 때문에 엘이디 전등에 공급되는 전류의 파형을 낮은 전류에서 높은 전류까지 밝기 조절이 필요한 산업에 이용할 수 있다.

Claims (4)

  1. 엘이디 전등의 밝기를 조절하는 스마트 디밍 컨버터 장치에 있어서,
    상용의 교류전원을 입력하고 역률이 보상된 직류전원으로 변환하여 출력하는 전원부;
    상기 전원부의 직류전원을 입력하고 삼각파 발생부와 비교기를 포함하며 상기 입력된 직류전원을 펄스폭변조 방식으로 스위칭 시켜 출력하는 펄스폭제어부;
    상기 펄스폭제어부가 출력한 스위칭된 전원을 입력하고 상기 엘이디 전등을 구동하는 레벨의 전압으로 변환하는 DC-DC 컨버터부;
    상기 DC-DC 컨버터부가 출력하는 전류를 정전류로 변환하여 상기 엘이디 전등에 출력하는 출력전류평활부; 및
    상기 출력전류평활부로부터 출력되는 전류를 검출하고 전류설정신호와의 오차를 증폭 보상하여 상기 펄스폭제어부에 궤환하는 디밍제어부; 를 포함하여 이루어지는 스마트 디밍 컨버터 장치.
  2. 제 1 항에 있어서,
    상기 전원부는,
    상기 교류전원을 입력하고 잡음신호를 차단하여 1 단계로 안정화시키는 노이즈 필터;
    상기 교류전원의 허용 기준 전압보다 높은 전압의 입력을 차단하여 2 단계로 안정화시키는 과전압차단부;
    상기 안정화된 교류전원을 입력하고 브리지 회로로 전파 정류하여 직류전원으로 출력하는 브리지 정류부; 및
    상기 직류전원을 입력하고 역률을 능동적으로 보상하여 출력하는 능동역률보상부; 를 포함하여 이루어지는 스마트 디밍 컨버터 장치.
  3. 제 1 항에 있어서,
    상기 출력전류평활부는,
    일단과 타단을 구비하고 상기 일단이 상기 DC-DC 컨버터부의 출력측 일단에 접속하는 인덕터(L);
    일단과 타단을 구비하고 상기 일단이 상기 인덕터의 타단과 접속하는 제 1 컨덴서(C1);
    일단과 타단을 구비하고 상기 일단이 상기 인덕터와 제 1 컨덴서가 접속한 노드에 접속하는 제 2 컨덴서(C2); 및
    상기 제 1 컨덴서(C1)의 타단, 상기 제 2 컨덴서C2)의 타단 및 상기 DC-DC 컨버터부의 출력측 타단이 접속하는 노드에 일단을 접속하고 타단은 엘이디 전등에 접속하는 저항(R);을 포함하여 이루어지는 스마트 디밍 컨버터 장치.
  4. 제 1 항에 있어서,
    상기 디밍제어부는,
    상기 출력전류평활부가 출력하는 출력전류를 검출하는 전류측정부;
    상기 전류측정부가 출력하는 전류를 입력하고 전압으로 변환하여 출력하는 전류-전압 변환부;
    상기 전류-전압 변환부가 출력하는 전압과 펄스파형으로 이루어지는 전류설정신호를 각각 입력하고 합성하여 차이값을 출력하는 합성부; 및
    상기 합성부가 출력하는 차이값을 증폭 보상하여 상기 펄스폭제어부의 비교기 입력단에 출력하는 증폭 및 보상부; 를 포함하여 이루어지는 스마트 디밍 컨버터 장치.
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* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN102820695B (zh) * 2012-09-07 2015-03-11 成都富强电子电器科技有限公司 智能节能型消防应急灯具专用应急电源系统
KR101289075B1 (ko) * 2012-11-21 2013-07-22 네오마루 주식회사 발광다이오드 구동회로
KR101455146B1 (ko) * 2013-01-02 2014-11-03 주식회사 케이비텍 고효율 ｌｅｄ 디밍 컨버터
KR102287080B1 (ko) * 2015-04-21 2021-08-10 엘지이노텍 주식회사 Led 조명용 전원 장치
WO2020111315A1 (ko) * 2018-11-28 2020-06-04 주식회사 아이레즈 절연타입 led 디밍 컨버터
KR20220058068A (ko) 2020-10-30 2022-05-09 심종대 Ac 직결형 등기구

Family Cites Families (4)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
KR100385145B1 (ko) * 2002-04-23 2003-05-22 이시영 발광다이오드 구동용 스위치드 모드 파워 서플라이 회로
JP2008159545A (ja) * 2006-12-26 2008-07-10 Sanken Electric Co Ltd 冷陰極管蛍光灯インバータ装置
KR20100050930A (ko) * 2008-11-06 2010-05-14 심현섭 전원 안정화 기능을 갖는 교류전원 엘이디 조명장치
KR20110005559A (ko) * 2009-07-10 2011-01-18 주식회사 현대엘이디 플리커 제거회로가 구비된 발광 다이오드용 파워공급장치

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