WO2017018785A1 - 배터리 사용 조명의 대기전력소모 감소장치 - Google Patents

배터리 사용 조명의 대기전력소모 감소장치 Download PDF

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WO2017018785A1
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microcomputer
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enable
lamp
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양우석
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    • Y02B70/30—Systems integrating technologies related to power network operation and communication or information technologies for improving the carbon footprint of the management of residential or tertiary loads, i.e. smart grids as climate change mitigation technology in the buildings sector, including also the last stages of power distribution and the control, monitoring or operating management systems at local level
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    • Y04S—SYSTEMS INTEGRATING TECHNOLOGIES RELATED TO POWER NETWORK OPERATION, COMMUNICATION OR INFORMATION TECHNOLOGIES FOR IMPROVING THE ELECTRICAL POWER GENERATION, TRANSMISSION, DISTRIBUTION, MANAGEMENT OR USAGE, i.e. SMART GRIDS
    • Y04S20/00—Management or operation of end-user stationary applications or the last stages of power distribution; Controlling, monitoring or operating thereof
    • Y04S20/20—End-user application control systems

Definitions

  • the present invention relates to an apparatus for reducing standby power consumption, and more particularly, to an apparatus for reducing standby power consumption of lighting using a battery.
  • a current limiting circuit is used to control the brightness, and a microcomputer is also used to operate the current limiting circuit smoothly.
  • FIG. 1 is a view for explaining a conventional battery-powered lighting product, the operation principle is as follows.
  • the battery protection circuit unit 30 is for protecting the battery 40 from overcharge, overdischarge, overvoltage, and the like.
  • the DC / DC boosting unit 50 boosts the 3.7V voltage input through the charging circuit unit 20 or the battery protection circuit unit 30 to 5V and provides it to the microcomputer 70 and the current limiting circuit unit 80 as driving power. do.
  • the charging detection unit 72 of the microcomputer 70 detects whether the battery 40 is charged through the charging circuit unit 20. For example, by checking the current flowing from the charging circuit unit 20 to the battery protection circuit unit 30, if the current does not flow any more, it will be determined as a fully charged state.
  • the microcomputer 70 should be operated to detect whether it is charged, external power or battery power is consumed due to the continuous operation of the microcomputer 70 and the DC / DC booster 50.
  • the brightness control unit 71 of the microcomputer 70 controls the amount of current flowing through the current limiting circuit unit 80 according to the corresponding on signal so that the lamp 90 returns to the corresponding brightness. Make it light.
  • the microcomputer 70 and the brightness controller 71 will operate by the 5V driving power provided from the DC / DC booster 50, the power of the battery 40 is the microcomputer 70, the current limiting circuit unit ( 80) and the DC / DC booster 50 is consumed.
  • the brightness control unit 71 of the microcomputer 70 should always be prepared to receive an on signal from the dimming switch 60. Therefore, even in the standby state, the microcomputer 70 should continuously receive the driving power from the DC / DC booster 50.
  • the current limiting circuit unit 80 should also be supplied with 5V driving power from the DC / DC boosting unit 50.
  • the standby power is continuously consumed by the microcomputer 70, the current limiting circuit unit 80, and the DC / DC boosting unit 50.
  • the battery protection circuit unit 30 forcibly cuts off the power supply of the battery 40.
  • the battery 40 is about three months old, the battery 40 is completely discharged, and eventually the product cannot be used.
  • the microcomputer 70, the current limiting circuit unit 80, and the DC / DC boosting unit 50 consume excessive amounts of standby power and leave the battery 40 even if left alone. ), The lighting product can no longer be used.
  • the problem to be solved by the present invention is that when the switch is turned off, the microcomputer, the current limiting circuit part, and the DC / DC booster are not operated but are turned off and the DC / DC switch is turned on.
  • the DC booster is started to operate the microcomputer and the current limiting circuit through the driving power output from the DC / DC booster, thereby providing a standby power consumption reduction device that can solve the above-mentioned conventional problems related to standby power consumption. have.
  • a switch installed to determine whether the lamp is turned on or off according to whether it is on / off;
  • a current limiting circuit unit installed to limit the amount of current flowing through the lamp
  • a microcomputer that controls the current limiting circuit unit through a brightness controller so that the lamp is turned on at a brightness that matches a corresponding on signal when the switch is turned on;
  • a DC / DC booster for boosting the power of the battery and outputting the current limiting circuit unit and the driving power of the microcomputer
  • An enable unit configured to control the DC / DC boost unit to operate only for a predetermined initial operation time after the DC / DC boost unit is started when the switch is turned on; It is made, including
  • the microcomputer The microcomputer
  • a reset unit configured to receive the driving power output from the DC / DC boosting unit and to start the microcomputer by starting the DC / DC boosting unit;
  • a feedback controller configured to provide an on control signal to the enable unit so that the DC / DC booster continues to operate even after the initial operation time when the microcomputer is started by the reset unit.
  • the DC / DC boosting unit The DC / DC boosting unit
  • the on control signal is provided to the enable unit, it is installed to continue to operate even after the initial operation time.
  • the brightness control unit controls the current limiting circuit unit to turn off the lamp when the switch is turned off, and provides an off control signal to the enable unit through the feedback control unit, and boosts the DC / DC voltage.
  • the unit may be installed to be turned off to no longer operate when the off control signal is provided to the enable unit.
  • the enable unit is the enable unit
  • a diode D1 disposed between the switch and the RC delay circuit, the output terminal of which is connected between the resistor R2 and the capacitor C such that a forward current flows in the direction of the RC delay circuit.
  • the enable unit is the enable unit
  • a diode D2 disposed between the feedback control unit and the RC delay circuit, wherein the diode D2 has an output terminal connected between the resistor R2 and the capacitor C such that a forward current flows in the direction in which the RC delay circuit is located. It is preferable.
  • the switch when the switch is turned off and in the standby state, when the DC / DC booster, the microcomputer, and the current limiting circuit are completely turned off and not operated, the switch is turned on. Since the DC / DC booster 150 is started and the microcomputer and the current limiting circuit are operated by the driving power output from the DC / DC booster, power consumption is minimized in the standby state. This is very useful in the case of battery-powered lighting.
  • 1 is a view for explaining a conventional battery-use lighting products.
  • FIG. 2 is a view for explaining a standby power consumption reduction device according to the present invention.
  • FIG. 2 is a view for explaining a standby power consumption reduction device according to the present invention.
  • the charging terminal 110, the charging circuit unit 120, the battery protection circuit unit 130, and the battery 140 are connected in series, and when the charging terminal 110 is connected to an external power source, the charging circuit unit (The battery 140, for example, a lithium secondary battery, may be charged through the 120 and the battery protection circuit 130. In this charging process, whether the battery 140 is charged is checked through the charge detecting unit 172 of the microcomputer 170.
  • the battery 140 for example, a lithium secondary battery
  • the problem is that the charging process is finished and the dimming switch 160 is off (off) so that standby power is not consumed when in the standby state, in order to solve this problem, the dimming switch 160 is off (off)
  • the DC / DC booster 150, the microcomputer 170, and the current limiting circuit unit 180 are completely turned off and not operated, the DC / DC booster 150, the microcomputer 170, and the current limiting circuit unit 180 are turned off.
  • the / DC boosting unit 150 is started to operate the microcomputer 170 and the current limiting circuit unit 180 by the driving power output from the DC / DC boosting unit 150.
  • the lamp 190 is installed to be turned on by using the power of the battery 140. Of course, the charging process will be turned on through external power.
  • the dimming switch 160 is turned on, the lamp 190 is turned on.
  • the dimming switch 160 is turned off, the lamp 190 is turned off.
  • the current limiting circuit unit 180 is for limiting the amount of current flowing through the lamp 190.
  • the output of the operational amplifier OPAMP is input to the gate of the transistor FET, and the resistor is applied to the source or drain of the transistor FET. It may be implemented by connecting R3 and connecting the lamp 190 to the drain or source of the transistor FET to be located opposite the resistor R3.
  • the DC / DC booster 150 boosts the voltage of the battery 140 (for example, 3.7V to 5V) and outputs it as driving power of the microcomputer 170 and the current limiting circuit unit 180.
  • the enable part 200 operates only for a predetermined initial operating time, for example, 7 seconds after driving the DC / DC booster 150 when the dimming switch 160 is turned on.
  • the DC / DC booster 150 is controlled to output power.
  • This operation may be implemented by the enable unit 200 including an RC delay circuit and a diode D1.
  • the RC delay circuit is installed such that the resistor R2 and the capacitor C are sequentially connected to the DC / DC booster 150.
  • the diode D1 is installed between the dimming switch 160 and the RC delay circuit, but the output terminal is connected between the resistor R2 and the capacitor C so that a forward current flows in the direction of the RC delay circuit.
  • the diode D1 is for preventing interference between the signal provided to the brightness controller 171 in the dimming switch 160 and the RC delay circuit.
  • the dimming switch 160 When the dimming switch 160 is turned on, power of the battery 140 is provided to the DC / DC booster 150 through the diode D1 and the RC delay circuit to start the DC / DC booster 150. In this case, the charge is accumulated and discharged in the capacitor C, and the operation of the DC / DC booster 150 is maintained for the discharge time, for example, for about 7 seconds. In other words, the discharge time of the capacitor C becomes the initial operation time.
  • the microcomputer 170 includes a brightness controller 171, a charge detector 172, a reset unit 173, and a feedback controller 174.
  • the brightness controller 171 controls the current limiting circuit 180 when the dimming switch 160 is turned on so that the lamp 190 is turned on at a brightness that matches the corresponding on signal. To this end, the brightness controller 171 is installed such that an output of the brightness controller 171 is input to an input terminal (inverted or non-inverted terminal) of the associative amplifier OPAMP in the current limiting circuit unit 180.
  • the reset unit 173 receives the 5V driving power output from the DC / DC boosting unit 150 by starting the DC / DC boosting unit 150 to start the microcomputer 170.
  • the feedback controller 174 controls the on / off of the enable unit 200 so that the DC / DC booster 150 continues to operate even after the initial operation time. Provide a signal. The DC / DC booster 150 continues to operate even after the initial operation time when the on control signal is provided to the enable unit 200.
  • This operation may be implemented by the enable unit 200 including the diode D2.
  • the diode D2 is installed between the feedback control unit 174 and the RC delay circuit, and an output terminal is connected between the resistor R2 and the capacitor C so that a forward current flows in the direction of the RC delay circuit.
  • the diode D2 is for preventing interference between the on / off control signal provided from the feedback controller 174 and the RC delay circuit.
  • the feedback controller 174 is operated, and a current is provided to the RC delay circuit through the diode D2 through the feedback controller 174.
  • the DC / DC booster 150 continues to operate even after the initial operation time.
  • the brightness control unit 171 controls the current limiting circuit unit 180 by providing a signal corresponding to the operational amplifier (OPAMP) so that the lamp 190 is turned off, and also controls the brightness control unit (
  • the control unit 174 controls the feedback control unit 174 to provide an off control signal from the feedback control unit 174 to the enable unit 200.
  • the off control signal means that the current does not flow to the RC delay circuit in the configuration as shown in FIG. 2.
  • the DC / DC boosting unit 150 stops operation when the off control signal is provided to the enable unit 200 and is turned off.
  • the DC / DC booster 150 does not operate and 5V driving power is not output from the DC / DC booster 150, not only the DC / DC booster 150 but also the microcomputer 170 and the current limiting circuit unit ( 180) are all off and not operated.
  • the dimming switch 160 When the dimming switch 160 is pressed on once, 3.7V power provided from the battery 140 is supplied to the RC delay circuit through the diode D1, and the DC / DC booster 160 is connected to the RC.
  • the delay circuit is operated for the initial operation time, for example 7 seconds.
  • the DC / DC boosting unit 160 started as described above boosts 3.7V to 5V during the initial operation time and outputs the driving power of the microcomputer 170 and the current limiting circuit unit 180.
  • the microcomputer 170 and the current limiting circuit unit 180 then operate only at that time.
  • the microcomputer 170 does not operate as an off state in the beginning, but starts when the 5V driving power is input from the DC / DC boosting unit 160 through the reset unit 173.
  • the brightness control unit 171 detects that the dimming switch 160 is pressed once and outputs the maximum brightness signal to the operational amplifier OPAMP of the current limiting circuit unit 180.
  • the lamp 190 is then lit to maximum brightness.
  • the feedback control unit 174 provides a current to the RC delay circuit through the diode D2.
  • the current at this time corresponds to the on control signal.
  • the brightness controller 171 detects the intermediate brightness signal and limits the intermediate brightness signal to the current limiting circuit unit 180.
  • the lamp 190 is turned on to medium brightness by outputting to the associative amplifier OPAMP.
  • the feedback controller 174 continuously provides the on control signal to the enable unit 200 so that the DC / DC booster 150 continues to operate.
  • the brightness controller 171 detects the minimum brightness signal and associates the minimum brightness signal with the OPAMP of the current limiting circuit unit 180. Will output The lamp 190 is then lit to minimum brightness.
  • the feedback controller 174 continuously provides the on control signal to the enable unit 200 so that the DC / DC booster 150 continues to operate.
  • the brightness controller 171 detects this and turns off the unlit signal to the associative amplifier OPAMP of the current limiting circuit unit 180.
  • the lamp 190 is turned off by outputting.
  • the feedback control unit 174 stops providing current to the enable unit 200 by detecting the light-off signal from the brightness control unit 171. This state in which no current is provided corresponds to the off control signal. Then, after the capacitor C of the RC delay circuit is discharged, the operation of the DC / DC booster 150 is stopped, and thus the operation of the microcomputer 170 and the current limiting circuit unit 180 are also stopped. That is, the DC / DC boosting unit 150, the microcomputer 170, and the current limiting circuit unit 180 are all in an off state in which operation is stopped.
  • the dimming switch 160 When the dimming switch 160 is pressed on for 4 seconds or more, the DC / DC booster 160 is operated during the initial operation time by the RC delay circuit as described above, and thus the microcomputer 170 and the current The limit circuit unit 180 is started.
  • the microcomputer 170 does not operate as an off state at first, but when starting up, the microcomputer 170 detects that the dimming switch 160 is pressed for 4 seconds or more through the brightness control unit 171, and outputs a flashing signal to the current limiting circuit unit. Output to the operational amplifier (OPAMP) (180). Then, the lamp 190 blinks. This flashing of the lamp 190 can be very usefully used as an emergency signal.
  • OPAMP operational amplifier
  • the DC / DC booster 150 does not stop even after the initial operation time. It keeps running.
  • the dimming switch 160 when the dimming switch 160 is turned off and in the standby state, the DC / DC boosting unit 150, the microcomputer 170, and the current limiting circuit unit 180 are completely turned off. However, when the dimming switch 160 is turned on, the DC / DC booster 150 is started to limit the current and the microcomputer 170 by the driving power output from the DC / DC booster 150. Since the circuit unit 180 is operated, power consumption in the standby state is minimized. This is very useful in the case of battery-powered lighting.

Abstract

인에이블부(200)는 디밍스위치(160)가 온(on) 되었을 때에 DC/DC 승압부(150)가 비로소 시동된 후 그로부터 소정의 초기동작시간 동안만 동작하도록 DC/DC 승압부(150)를 제어하고, 마이컴(170)의 리셋부(173)는 DC/DC 승압부(150)가 시동됨으로 인해 DC/DC 승압부(150)에서 출력되는 구동전력을 제공받아 마이컴(170)을 시동시키고, 마이컴(170)의 피드백 제어부(174)는 리셋부(173)에 의해 마이컴(170)이 시동되었을 경우 DC/DC 승압부(150)가 상기 초기동작시간 이후에도 계속 동작되도록 인에이블부(200)로 온(on) 제어신호를 제공하며, DC/DC 승압부(150)는 상기 온 제어신호가 인에이블부(200)에 제공되면 상기 초기동작시간 이후에도 계속 동작하도록 설치된다.

Description

배터리 사용 조명의 대기전력소모 감소장치
본 발명은 대기전력소모 감소장치에 관한 것으로서, 특히 배터리를 사용하는 조명의 대기전력소모 감소장치에 관한 것이다.
배터리를 사용하는 조명제품 중에서 밝기조절 기능이 있는 경우에 그 밝기 조절을 위해서 전류제한회로가 사용되며, 이러한 전류제한회로를 원활하게 동작시키기 위해서 마이컴도 함께 사용된다.
이때 대기전력 소모를 감소시키기 위하여 저전력 마이컴을 사용한다 할지라도 생각보다 상당히 많은 전류가 대기 전력으로 소모되어 2~3개월 정도 제품을 방치해 놓을 경우 배터리가 모두 방전되어 실제 사용 시에는 재충전을 해야 할 정도이다.
도 1은 종래의 배터리 사용 조명제품을 설명하기 위한 도면으로서, 그 동작원리를 살펴보면 다음과 같다.
[충전]
충전단자(10)를 통하여 외부 전력이 공급되면 충전회로부(20) 및 배터리 보호회로부(30)를 통해서 배터리(40), 예컨대 리튬이차전지에 충전이 시작된다. 배터리 보호회로부(30)는 과충전, 과방전, 과전압 등으로부터 배터리(40)를 보호하기 위한 것이다.
DC/DC 승압부(50)는 충전회로부(20) 또는 배터리 보호회로부(30)를 통하여 입력되는 3.7V 전압을 5V로 승압시켜 이를 마이컴(70)과 전류제한회로부(80)에 구동전력으로서 제공한다.
마이컴(70)의 충전감지부(72)는 충전회로부(20)를 통하여 배터리(40)의 충전여부를 감지한다. 예컨대, 충전회로부(20)에서 배터리 보호회로부(30)로 흐르는 전류를 체크하여 전류가 더 이상 흐르지 않는다면 이를 만충전 상태로 판단할 것이다.
이와 같이, 마이컴(70)이 충전여부를 감지하기 위하여 동작되고 있어야 하기 때문에 마이컴(70)과 DC/DC 승압부(50)의 지속적인 동작으로 인해 외부전력 또는 배터리 전력이 소비된다.
[방전]
디밍스위치(60)를 온(on) 시키면 마이컴(70)의 밝기제어부(71)는 해당 온(on) 신호에 맞게 전류제한회로부(80)에 흐르는 전류량을 제어함으로써 램프(90)가 해당 밝기로 점등되도록 한다.
이 때, 마이컴(70)과 밝기제어부(71)는 DC/DC 승압부(50)에서 제공되는 5V 구동전력에 의해 동작할 것이므로, 배터리(40)의 전력은 마이컴(70), 전류제한회로부(80), 및 DC/DC 승압부(50)의 동작에 의해 소모된다.
[대기상태]
디밍스위치(60)가 오프(off) 되어 대기상태에 있다하더라도 마이컴(70)의 밝기제어부(71)는 디밍스위치(60)로부터 온(on) 신호를 입력받을 수 있도록 항상 준비하고 있어야 한다. 따라서 비록 대기상태일지라도 마이컴(70)은 DC/DC 승압부(50)로부터 구동전력을 계속 공급받고 있어야 한다. 또한 전류제한회로부(80)도 DC/DC 승압부(50)로부터 5V 구동전력을 공급받고 있어야 한다.
이렇게 램프(90)가 점등되지 않은 대기상태임에도 불구하고 마이컴(70), 전류제한회로부(80), 및 DC/DC 승압부(50)에 의해 대기전력이 계속 소모되며, 결국 배터리(40)의 종지전압에 도달하여 배터리 보호회로부(30)가 강제로 배터리(40)의 전력공급을 차단하게 된다.
현재 시판되고 있는 TYB-16 LED 램프의 경우 대기상태에서의 전류소모가 약 2.4mA인데, 배터리(40)의 용량이 5200mAh 일 경우, "5200mAh/2.4mA = 2166 hour = 90 days = 3 month"로서 약 3개월 정도가 되면 배터리(40)가 완전 방전되어 결국 제품을 사용할 수 없는 상태가 된다.
상술한 바와 같이 종래의 조명제품은 대기상태임에도 불구하고 마이컴(70), 전류제한회로부(80), 및 DC/DC 승압부(50)에 의해 대기전력이 과다하게 소모되어 조금만 방치하더라도 배터리(40)의 방전으로 인해 조명제품을 사용할 수 없게 된다.
차량이나 가정에 비치하여 비상시 사용코자 하는 비상용 LED 램프, 낚시용 LED 램프, 등산용 LED 램프, 수중용 LED 방수램프, 야외 캠핑용 LED 램프 등이 바로 이러한 조명제품의 예라고 할 수 있는데, 이렇게 대기전력 누수로 인해 배터리 수명이 짧아진다면 정작 필요한 때에 사용할 수 없어서 해당 조명제품이 무용지물이 될 우려가 많아 바람직하지 않다.
따라서 본 발명이 해결하고자 하는 과제는, 스위치가 오프(off) 되어 있는 대기상태에서는 마이컴, 전류제한회로부, 및 DC/DC 승압부가 동작되지 않고 꺼져 있다가 스위치가 온(on) 되었을 때에 비로소 DC/DC 승압부가 시동되어 DC/DC 승압부에서 출력되는 구동전력을 통하여 마이컴과 전류제한회로부가 동작되도록 함으로써, 대기전력소모와 관련한 상술한 종래의 문제점을 해결할 수 있는 대기전력소모 감소장치를 제공하는 데 있다.
상기 과제를 달성하기 위한 본 발명에 따른 대기전력소모 감소장치는,
배터리의 전력을 이용하여 점등되는 램프;
온(on)/오프(off) 여부에 따라 상기 램프의 점등 여부를 결정하도록 설치되는 스위치;
상기 램프에 흐르는 전류량을 제한하도록 설치되는 전류제한회로부;
상기 스위치가 온(on) 되면 상기 램프가 해당 온(on) 신호에 맞는 밝기로 점등되도록 밝기제어부를 통하여 상기 전류제한회로부를 제어하는 마이컴;
상기 배터리의 전력을 승압하여 상기 전류제한회로부 및 상기 마이컴의 구동전력으로서 출력하는 DC/DC 승압부; 및
상기 스위치가 온(on) 되었을 때에 상기 DC/DC 승압부가 비로소 시동된 후 그로부터 소정의 초기동작시간 동안만 동작하도록 상기 DC/DC 승압부를 제어하는 인에이블부; 를 포함하여 이루어지며,
상기 마이컴은,
상기 DC/DC 승압부가 시동됨으로 인해 상기 DC/DC 승압부에서 출력되는 구동전력을 제공받아 상기 마이컴을 시동시키도록 설치되는 리셋부;
상기 리셋부에 의해 상기 마이컴이 시동되었을 경우 상기 DC/DC 승압부가 상기 초기동작시간 이후에도 계속 동작되도록 상기 인에이블부로 온(on) 제어신호를 제공하는 피드백 제어부;를 포함하며,
상기 DC/DC 승압부는,
상기 온(on) 제어신호가 상기 인에이블부에 제공되면 상기 초기동작시간 이후에도 계속 동작하도록 설치되는 것을 특징으로 한다.
상기 밝기제어부는 상기 스위치가 오프(off) 되면 상기 램프가 소등되도록 상기 전류제한회로부를 제어하고 또한 상기 피드백 제어부를 통해서 상기 인에이블부로 오프(off) 제어신호가 제공되도록 하며, 상기 DC/DC 승압부는 상기 인에이블부에 상기 오프 제어신호가 제공되면 더 이상 동작하지 않게 꺼지도록 설치되는 것을 특징으로 한다.
상기 인에이블부는,
상기 DC/DC 승압부에 저항 R2와 커패시터 C가 순서대로 연결되는 RC 지연회로; 및
상기 스위치와 상기 RC 지연회로 사이에 설치되되 상기 RC 지연회로가 있는 방향으로 순방향 전류가 흐르도록 출력단이 상기 저항 R2와 커패시터 C 사이에 연결되는 다이오드 D1;을 포함하여 이루어지는 것이 바람직하다.
상기 인에이블부는,
상기 피드백 제어부와 상기 RC 지연회로 사이에 설치되는 다이오드 D2를 더 포함하여 이루어지며, 상기 다이오드 D2는 상기 RC 지연회로가 있는 방향으로 순방향 전류가 흐르도록 출력단이 상기 저항 R2와 커패시터 C사이에 연결되는 것이 바람직하다.
본 발명에 의하면, 상기 스위치가 오프(off) 되어 대기상태에 있을 때에는 상기 DC/DC 승압부, 상기 마이컴, 및 상기 전류제한회로부가 완전히 꺼져 동작되지 않고 있다가 상기 스위치가 온(on) 되었을 때에 비로소 상기 DC/DC 승압부(150)가 시동되어 상기 DC/DC 승압부에서 출력되는 구동전력에 의해 상기 마이컴과 상기 전류제한회로부가 동작되기 때문에 대기상태에서 전력소모가 최소화된다. 따라서 배터리를 사용하는 조명의 경우에 매우 유용하다.
도 1은 종래의 배터리 사용 조명제품을 설명하기 위한 도면이다.
도 2는 본 발명에 따른 대기전력소모 감소장치를 설명하기 위한 도면이다.
<부호의 설명>
10, 110: 충전단자 20, 120: 충전회로부
30, 130: 배터리 보호회로부 40, 140: 배터리
50, 150: DC/DC 승압부 70, 170: 마이컴
71, 171: 밝기제어부 72, 172: 충전감지부
80, 180: 전류제한회로부 90, 190: 램프
173: 리셋부 174: 피드백 제어부
200: 인에이블부
이하에서, 본 발명의 바람직한 실시예를 첨부한 도면들을 참조하여 상세히 설명한다. 아래의 실시예는 본 발명의 내용을 이해하기 위해 제시된 것일 뿐이며 당 분야에서 통상의 지식을 가진 자라면 본 발명의 기술적 사상 내에서 많은 변형이 가능할 것이다. 따라서 본 발명의 권리범위가 이러한 실시예에 한정되는 것으로 해석돼서는 안 된다.
도 2는 본 발명에 따른 대기전력소모 감소장치를 설명하기 위한 도면이다.
도 2를 참조하면, 충전단자(110), 충전회로부(120), 배터리 보호회로부(130), 및 배터리(140)는 직렬로 연결되며, 충전단자(110)가 외부전원에 연결되면 충전회로부(120) 및 배터리 보호회로부(130)를 통해서 배터리(140), 예컨대 리튬이차전지의 충전이 이루어진다. 이러한 충전과정에서는 마이컴(170)의 충전감지부(172)를 통하여 배터리(140)의 충전여부가 체크된다.
문제는 이러한 충전과정이 끝나고 디밍스위치(160)가 오프(off) 되어 대기상태에 있을 때 대기전력이 소모되지 않도록 하는 것인데, 본 발명은 바로 이를 해결하기 위하여, 디밍스위치(160)가 오프(off) 되어 대기상태에 있을 때에는 DC/DC 승압부(150), 마이컴(170), 및 전류제한회로부(180)가 완전히 꺼져 동작되지 않고 있다가 디밍스위치(160)가 온(on) 되었을 때에 비로소 DC/DC 승압부(150)가 시동되어 DC/DC 승압부(150)에서 출력되는 구동전력에 의해 마이컴(170)과 전류제한회로부(180)가 동작되도록 하는 것을 그 요지로 한다.
램프(190)는 배터리(140)의 전력을 이용하여 점등되도록 설치된다. 물론 충전과정에서는 외부전력을 통해서도 점등이 이루어질 것이다. 디밍스위치(160)가 온(on) 되면 램프(190)가 점등되고, 디밍스위치(160)가 오프(off) 되면 램프(190)가 소등된다.
전류제한회로부(180)는 램프(190)에 흐르는 전류량을 제한하기 위한 것으로서, 예컨대 연산증폭기(OPAMP)의 출력이 트랜지스터(FET)의 게이트에 입력되도록 하고, 트랜지스터(FET)의 소스 또는 드레인에 저항(R3)을 연결시키고, 저항(R3)의 반대편에 위치하도록 트랜지스터(FET)의 드레인 또는 소스에 램프(190)를 연결시킴으로써 구현될 수 있다.
DC/DC 승압부(150)는 배터리(140)의 전압을 승압시켜(예컨대 3.7V를 5V로) 이를 마이컴(170) 및 전류제한회로부(180)의 구동전력으로서 출력한다.
인에이블부(200, enable part)는 디밍스위치(160)가 온(on) 되었을 때에 DC/DC 승압부(150)가 비로소 시동된 후 소정의 초기동작시간, 예컨대 7초 동안만 동작하여 5V 구동전력을 출력하도록 DC/DC 승압부(150)를 제어한다.
이러한 동작은 인에이블부(200)가 RC 지연회로와 다이오드(D1)를 포함하여 이루어짐으로써 구현될 수 있다.
상기 RC 지연회로는 DC/DC 승압부(150)에 저항(R2)와 커패시터(C)가 순서대로 연결되도록 설치되어 이루어진다. 다이오드(D1)는 디밍스위치(160)와 상기 RC 지연회로 사이에 설치되되 상기 RC 지연회로가 있는 방향으로 순방향 전류가 흐르도록 출력단이 저항(R2)과 커패시터(C) 사이에 연결된다. 다이오드(D1)는 디밍스위치(160)에서 밝기제어부(171)로 제공되는 신호와 상기 RC 지연회로 사이의 간섭을 방지하기 위한 것이다.
디밍스위치(160)가 온(on) 되면 배터리(140)의 전력이 다이오드(D1)와 상기 RC 지연회로를 거쳐 DC/DC 승압부(150)로 제공되어 DC/DC 승압부(150)의 시동이 이루어지고, 이 때 커패시터(C)에 전하가 축적되었다가 방전되면서 그 방전시간 동안, 예컨대 약 7초간 DC/DC 승압부(150)의 동작이 유지된다. 즉, 커패시터(C)의 방전시간이 상기 초기동작시간이 되는 것이다.
마이컴(170)은 밝기제어부(171), 충전감지부(172), 리셋부(173), 및 피드백 제어부(174)를 포함하여 이루어진다.
밝기제어부(171)는 디밍스위치(160)가 온(on) 되었을 때에 전류제한회로부(180)를 제어하여 램프(190)가 해당 온(on) 신호에 맞는 밝기로 점등되도록 한다. 이를 위해 밝기제어부는(171)의 출력이 전류제한회로부(180)에 있는 연상증폭기(OPAMP)의 입력단자(반전 또는 비반전 단자)에 입력되도록 설치된다.
리셋부(173)는 DC/DC 승압부(150)의 시동에 의해 DC/DC 승압부(150)에서 출력되는 5V 구동전력을 제공받아 마이컴(170)을 시동시킨다.
피드백 제어부(174)는 리셋부(173)에 의해 마이컴(170)이 시동되었을 경우 DC/DC 승압부(150)가 상기 초기동작시간 이후에도 계속 동작하도록 인에이블부(200)로 온(on) 제어신호를 제공한다. DC/DC 승압부(150)는 상기 온(on) 제어신호가 인에이블부(200)로 제공되면 상기 초기동작시간 이후에도 계속 동작한다.
이러한 동작은 인에이블부(200)가 다이오드(D2)를 포함하여 이루어짐으로써 구현될 수 있다. 다이오드(D2)는 피드백 제어부(174)와 상기 RC 지연회로 사이에 설치되되, 상기 RC 지연회로가 있는 방향으로 순방향 전류가 흐르도록 출력단이 저항(R2)와 커패시터(C) 사이에 연결된다. 다이오드(D2)는 피드백 제어부(174)에서 제공되는 온/오프 제어신호와 상기 RC 지연회로 사이의 간섭을 방지하기 위한 것이다.
DC/DC 승압부(150)의 시동에 의하여 마이컴(170)이 일단 동작되면 피드백 제어부(174)가 가동되며, 피드백 제어부(174)를 통해 다이오드(D2)를 거쳐 RC 지연회로로 전류가 제공되어 상기 초기동작시간 이후에도 DC/DC 승압부(150)가 계속 동작되는 것이다.
디밍스위치(160)가 오프(off) 되면 밝기제어부(171)는 램프(190)가 소등되도록 그에 따른 신호를 연산증폭기(OPAMP)에 제공하여 전류제한회로부(180)를 제어하고, 또한 밝기제어부(171)는 피드백 제어부(174)에서 인에이블부(200)로 오프(off) 제어신호가 제공되도록 피드백 제어부(174)를 제어한다. 여기서 오프(off) 제어신호라는 것은 도 2와 같은 구성의 경우 상기 RC 지연회로로 전류를 흘려보내지 않는 것을 말한다. DC/DC 승압부(150)는 인에이블부(200)에 상기 오프(off) 제어신호가 제공되면 동작을 멈추고 꺼진다.
<동작원리>
이하에서, 램프(190)가 디밍스위치(160)를 1회 눌렀을 때 최대밝기, 2회 눌렀을 때 중간밝기, 3회 눌렀을 때 최소밝기, 4회 눌렀을 때 소등, 4초 이상 계속 눌렀을 때 점멸되는 경우를 상정하여 본 발명의 동작원리를 설명한다.
디밍스위치(160)가 오프(off)
DC/DC 승압부(150)가 동작되지 않아 DC/DC 승압부(150)에서 5V의 구동전력이 출력되지 않기 때문에 DC/DC 승압부(150)뿐 만 아니라 마이컴(170) 및 전류제한회로부(180)가 모두 꺼져 있어 동작되지 않는다.
디밍스위치(160)를 1회 누름
디밍스위치(160)를 1회 눌러 온(on) 시키면 배터리(140)로부터 제공되는 3.7V 전력이 다이오드(D1)를 통해 상기 RC 지연회로에 공급되며, DC/DC 승압부(160)는 상기 RC 지연회로에 의해 상기 초기동작시간, 예컨대 7초 동안 동작된다.
이렇게 시동된 DC/DC 승압부(160)는 상기 초기동작시간 동안 3.7V를 5V로 승압시켜 이를 마이컴(170)과 전류제한회로부(180)의 구동전력으로서 출력한다. 그러면 마이컴(170)과 전류제한회로부(180)는 그때서야 동작된다.
마이컴(170)은 애초에는 오프(off) 상태로서 동작되지 않고 있다가 리셋부(173)를 통하여 DC/DC 승압부(160)로부터 5V 구동전력을 입력받으면 리셋을 진행하면서 시동된다. 이렇게 시동이 이루어지면 밝기제어부(171)를 통하여 디밍스위치(160)가 1회 눌러졌음을 간파하고 최대밝기 신호를 전류제한회로부(180)의 연산증폭기(OPAMP)로 출력한다. 그러면 램프(190)가 최대밝기로 점등된다.
또한, 리셋부(173)에 의해 마이컴(170)의 시동이 이루어지면 피드백 제어부(174)는 다이오드(D2)를 거쳐 상기 RC 지연회로로 전류를 제공한다. 이때의 전류가 상기 온(on) 제어신호에 해당한다. 이로 인해 DC/DC 승압부(150)는 상기 초기동작시간 이후에도 멈추지 않고 계속 동작된다.
디밍스위치(160)를 2회 누름
DC/DC 승압부(150)에서 마이컴(170)으로 5V 구동전력이 공급되는 와중에 디밍스위치(160)를 한 번 더 누르면, 밝기제어부(171)는 이를 간파하여 중간밝기 신호를 전류제한회로부(180)의 연상증폭기(OPAMP)로 출력함으로써 램프(190)를 중간밝기로 점등시킨다.
물론, 이때에도 피드백 제어부(174)는 상기 온(on) 제어신호를 인에이블부(200)로 계속 제공하여 DC/DC 승압부(150)가 계속 동작되도록 한다.
디밍스위치(160)를 3회 누름
마이컴(170)에 5V 구동전력이 인가되는 상태에서 디밍스위치(160)를 다시 한 번 더 누르면, 밝기제어부(171)는 이를 간파하여 최소밝기 신호를 전류제한회로부(180)의 연상증폭기(OPAMP)로 출력한다. 그러면 램프(190)가 최소밝기로 점등된다.
물론, 이때에도 피드백 제어부(174)는 상기 온(on) 제어신호를 인에이블부(200)로 계속 제공하여 DC/DC 승압부(150)가 계속 동작되도록 한다.
디밍스위치(160)를 4회 누름
마이컴(170)에 5V 구동전력이 인가되는 상태에서 디밍스위치(160)를 다시 한 번 더 누르면, 밝기제어부(171)는 이를 간파하여 소등신호를 전류제한회로부(180)의 연상증폭기(OPAMP)로 출력하여 램프(190)를 소등시킨다.
이 때, 피드백 제어부(174)는 밝기제어부(171)로부터 이러한 소등신호를 간파하여 인에이블부(200)로의 전류제공을 멈춘다. 이렇게 전류가 제공되지 않는 상태가 상기 오프(off) 제어신호에 해당한다. 그러면, 상기 RC 지연회로의 커패시터(C)가 다 방전된 후에는 DC/DC 승압부(150)의 가동이 멈추게 되고, 이로 인해 마이컴(170)과 전류제한회로부(180)의 가동도 멈추게 된다. 즉, DC/DC 승압부(150), 마이컴(170), 및 전류제한회로부(180)가 모두 가동이 멈추어진 오프(off) 상태에 있게 된다는 것이다.
디밍스위치(160)를 4초 이상 누름
디밍스위치(160)를 4초 이상 눌러 온(on) 시키면 앞서 설명한 바와 같이 DC/DC 승압부(160)가 상기 RC 지연회로에 의해 상기 초기동작시간 동안 동작되며, 이로 인해 마이컴(170)과 전류제한회로부(180)가 시동된다.
마이컴(170)은 애초에는 오프(off) 상태로서 동작되지 않고 있다가 이렇게 시동이 이루어지면 밝기제어부(171)를 통하여 디밍스위치(160)가 4초 이상 눌러졌음을 간파하고 점멸신호를 전류제한회로부(180)의 연산증폭기(OPAMP)로 출력한다. 그러면 램프(190)가 점멸 동작한다. 이러한 램프(190)의 점멸은 비상 신호로서 매우 유용하게 사용될 수 있다.
이때, 마이컴(170)의 피드백 제어부(174)를 통해 인에이블부(200)로 상기 온(on) 제어신호로서 전류가 제공되기 때문에 DC/DC 승압부(150)는 상기 초기동작시간 이후에도 멈추지 않고 계속 동작된다.
상술한 바와 같이 본 발명에 의하면, 디밍스위치(160)가 오프(off) 되어 대기상태에 있을 때에는 DC/DC 승압부(150), 마이컴(170), 및 전류제한회로부(180)가 완전히 꺼져 동작되지 않고 있다가 디밍스위치(160)가 온(on) 되었을 때에 비로소 DC/DC 승압부(150)가 시동되어 DC/DC 승압부(150)에서 출력되는 구동전력에 의해 마이컴(170)과 전류제한회로부(180)가 동작되기 때문에 대기상태에서 전력소모가 최소화된다. 따라서 배터리를 사용하는 조명의 경우에 매우 유용하다.

Claims (4)

  1. 배터리의 전력을 이용하여 점등되는 램프;
    온(on)/오프(off) 여부에 따라 상기 램프의 점등 여부를 결정하도록 설치되는 스위치;
    상기 램프에 흐르는 전류량을 제한하도록 설치되는 전류제한회로부;
    상기 스위치가 온 되면 상기 램프가 해당 온 신호에 맞는 밝기로 점등되도록 밝기제어부를 통하여 상기 전류제한회로부를 제어하는 마이컴;
    상기 배터리의 전력을 승압하여 상기 전류제한회로부 및 상기 마이컴의 구동전력으로서 출력하는 DC/DC 승압부; 및
    상기 스위치가 온 되었을 때에 상기 DC/DC 승압부가 비로소 시동된 후 그로부터 소정의 초기동작시간 동안만 동작하도록 상기 DC/DC 승압부를 제어하는 인에이블부; 를 포함하여 이루어지며,
    상기 마이컴은,
    상기 DC/DC 승압부가 시동됨으로 인해 상기 DC/DC 승압부에서 출력되는 구동전력을 제공받아 상기 마이컴을 시동시키도록 설치되는 리셋부; 및
    상기 리셋부에 의해 상기 마이컴이 시동되었을 경우 상기 DC/DC 승압부가 상기 초기동작시간 이후에도 계속 동작되도록 상기 인에이블부로 온 제어신호를 제공하는 피드백 제어부; 를 포함하며,
    상기 DC/DC 승압부는,
    상기 온 제어신호가 상기 인에이블부에 제공되면 상기 초기동작시간 이후에도 계속 동작하도록 설치되는 것을 특징으로 하는 대기전력소모 감소장치.
  2. 제1항에 있어서, 상기 밝기제어부는 상기 스위치가 오프 되면 상기 램프가 소등되도록 상기 전류제한회로부를 제어하고 또한 상기 피드백 제어부를 통해서 상기 인에이블부로 오프 제어신호가 제공되도록 하며, 상기 DC/DC 승압부는 상기 인에이블부에 상기 오프 제어신호가 제공되면 더 이상 동작하지 않게 꺼지도록 설치되는 것을 특징으로 하는 대기전력소모 감소장치.
  3. 제1항에 있어서, 상기 인에이블부가,
    상기 DC/DC 승압부에 저항 R2와 커패시터 C가 순서대로 연결되는 RC 지연회로; 및
    상기 스위치와 상기 RC 지연회로 사이에 설치되되 상기 RC 지연회로가 있는 방향으로 순방향 전류가 흐르도록 출력단이 상기 저항 R2와 커패시터 C 사이에 연결되는 다이오드 D1;을 포함하여 이루어지는 것을 특징으로 하는 대기전력소모 감소장치.
  4. 제3항에 있어서, 상기 인에이블부가,
    상기 피드백 제어부와 상기 RC 지연회로 사이에 설치되는 다이오드 D2를 더 포함하여 이루어지며, 상기 다이오드 D2는 상기 RC 지연회로가 있는 방향으로 순방향 전류가 흐르도록 출력단이 상기 저항 R2와 커패시터 C사이에 연결되는 것을 특징으로 하는 대기전력소모 감소장치.
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