KR101080080B1

KR101080080B1 - 전력량 제어를 통한 ｌｅｄ 디밍 장치

Info

Publication number: KR101080080B1
Application number: KR1020090123877A
Authority: KR
Inventors: 최운용
Original assignee: (주)이노셈코리아
Priority date: 2009-12-14
Filing date: 2009-12-14
Publication date: 2011-11-04
Anticipated expiration: 2029-12-14
Also published as: KR20110067323A

Abstract

본 발명은 기존의 LED 램프 연결용 제1 전원선과 LED 램프 사이에 탈부착식으로 연결되어 LED 램프의 밝기를 조절하는 장치로 이루어지고, 그 LED 램프 밝기 조절 장치는 전력량 제어 회로부, AD-DC 변환 회로부, 전력량 감지 회로부, PWM형 LED 구동회로부가 구성됨으로서, 기존의 LED 램프 연결용 제1 전원선과 탈부착식으로 연결되어 호환성이 좋고, 사용자가 설정한 전력량에 따라 PWM 듀티비를 설정한 후, 설정된 PWM 듀티비를 통해 LED 온/오프 시간을 조절하여 LED 램프의 밝기를 조절할 수 있고, LED 램프의 초기 돌입전류를 감소시켜 수명의 안정성을 확보함과 동시에 안정적으로 전원을 공급할 수 있는 전력량 제어를 통한 LED 디밍 장치를 제공하는데 그 목적이 있다.

전력량 제어 회로부, AD-DC 변환 회로부, 전력량 감지 회로부, PWM형 LED 구동회로부

Description

전력량 제어를 통한 ＬＥＤ 디밍 장치{THE APPARATUS OF LED DIMMING WITH ELECTRIC POWER CONTROL MOUDLE}

본 발명은 기존의 LED 램프 연결용 제1 전원선과 LED 램프 사이에 탈부착식으로 연결되어 LED 램프의 밝기를 조절하는 장치에 관한 것이다.

일반적으로 LED 램프를 구동시키는 방법은 크게 2가지로 나누어진다.

첫째는 선형 방식으로 전압, 전류를 제어하는 방식이다.

선형전압 방식은 정전압 IC에서 출력된 일정한 전압에 LED와 저항을 연결하여 일정한 전류를 흐르게 하여 구동시키는 방법이며, 선형 정전류 방식은 정전류 IC를 이용하여 일정한 전류를 출력하여 사용하는 방식이다.

이 선형 방식은 회로가 간단한 반면 효율이 좋지 않아 열의 발생이 크다는 단점을 가지고 있다.

두 번째는 스위칭 방식으로 구형파의 온/오프의 듀티 비를 이용하여 제어하는 방식이다. 이 방식은 펄스폭 변조(PWM) 방식을 이용한 구동 방법으로 선형 방식 보다 효율이 좋아 LED에 발생되는 열을 줄일 수 있어 LED수명을 높일 수 있는 장점을 가지고 있다.

요즘 들어, 스위칭 방식으로 구형파의 온/오프의 듀티비를 이용하여 제어하는 방식이 많이 사용되고 있다.

하지만, 기존에는 상기 LED 램프와, 스위칭 방식의 LED 구동 모듈이 일체형으로 연결되어 있어, 특정 위치에 설치된 LED 램프의 밝기를 조절하기 위해서는 LED 램프와 LED 구동 모듈 전체를 통째로 바꿔야 하는 문제점이 발생하였다.

또한, 기존의 LED 램프 연결용 전원선에 전력량 조절장치가 별도가 구비되더라도, 변경된 전력량이 그대로 LED 램프로 인가되어 초기 돌입전류가 증가되기 때문에, LED 램프의 수명을 단축시키는 요인이 되었다.

상기의 문제점을 해결하기 위해, 본 발명에서는 기존의 LED 램프 연결용 제1 전원선과 탈부착식으로 연결되어 호환성이 좋고, 사용자가 설정한 전력량에 따라 PWM 듀티비를 설정한 후, 설정된 PWM 듀티비를 통해 LED 온/오프 시간을 조절하여 LED 램프의 밝기를 조절할 수 있고, LED 램프의 초기 돌입전류를 감소시켜 수명의 안정성을 확보함과 동시에 안정적으로 전원을 공급할 수 있는 전력량 제어를 통한 LED 디밍 장치를 제공하는데 그 목적이 있다.

상기의 목적을 달성하기 위해, 본 발명에 따른 전력량 제어를 통한 LED 디밍 장치는

LED 램프 연결용 제1 전원선과 LED 램프 사이에 연결되어 LED 램프의 밝기를 조절하는 장치로 이루어지고,

상기 LED 램프 밝기 조절 장치는 제1 전원선에 탈부착식으로 연결되어 LED 램프 구동용 전력량을 LED 램프의 밝기에 따라 조절하는 전력량 제어 회로부와,

전력량 제어 회로부를 통해 전력량이 변경된 제2 전원선에 연결되어 LED 램프 구동용 AC 전원을 DC 전원으로 변경하여 PWM형 LED 구동회로부로 인가시키는 AD-DC 변환 회로부와,

제2 전원선에 연결되어 전력량 제어 회로부를 통해 변경된 전력량을 감지하 여 PWM형 LED 구동회로부로 전달하는 전력량 감지 회로부와,

전력량 감지 회로부로부터 받은 전력량에 따라 PWM 듀티비를 설정한 후, 설정된 PWM 듀티비를 통해 LED 온/오프 시간을 조절하여 LED 램프의 밝기를 조절하는 PWM형 LED 구동회로부가 하나의 PCB 모듈로 모듈화되어 구성됨으로서 달성된다.

이상에서 설명한 바와 같이, 본 발명에서는 기존의 LED 램프 연결용 제1 전원선과 탈부착식으로 연결되어 호환성이 좋고, 사용자가 설정한 전력량에 따라 PWM 듀티비를 설정한 후, 설정된 PWM 듀티비를 통해 LED 온/오프 시간을 조절하여 LED 램프의 밝기를 조절할 수 있고, LED 램프의 초기 돌입전류를 감소시켜 수명의 안정성을 확보함과 동시에 안정적으로 전원을 공급할 수 있는 좋은 효과가 있다.

이하, 본 발명에 따른 바람직한 실시예를 도면을 첨부하여 설명한다.

도 1은 본 발명에 따른 LED 램프 밝기 조절 장치(10)가 하나의 PCB 모듈로 모듈화되어 LED 램프 연결용 제1 전원선(20)과 LED 램프(30) 사이에 탈부착식으로 연결된 것을 도시한 구성도에 관한 것이고, 도 2는 본 발명에 따른 전력량 제어를 통한 LED 디밍 장치의 구성요소를 도시한 블럭도에 관한 것으로, 이는 전력량 제어 회로부(100), AD-DC 변환 회로부(200), 전력량 감지 회로부(300), PWM형 LED 구동 회로부(400)로 구성된다.

먼저, 본 발명에 따른 전력량 제어 회로부(100)에 관해 설명한다.

상기 전력량 제어 회로부(100)는 제1 전원선에 탈부착식으로 연결되어 LED 램프 구동용 전력량을 LED 램프의 밝기에 따라 조절하는 역할을 한다.

이는 도 3에서 도시한 바와 같이, 퓨즈부(110), 전력량 조절 스위치(120), EMI 라인 필터부(130), 정류부(140)로 구성된다.

상기 퓨즈부(110)는 LED 램프 연결용 제1 전원선을 따라 유입되는 과전류를 차단시켜 회로를 보호하는 역할을 한다. 이는 퓨즈로 구성된다.

상기 전력량 조절 스위치(120)는 LED 램프 구동용 전력량을 LED 램프의 밝기에 따라 조절하는 것으로, 이는 가변저항 R1로 구성된다.

즉, 제1 전원선으로 인가되는 상용 전원의 전력량 파형은 도 5 및 도 6에서 도시한 바와 같이, 전력량 조절 스위치에 의해 파형 높이 및 폭이 변경되어 제2 전원선으로 전달된다.

상기 EMI 라인 필터부(130)는 전력량 조절 스위치를 통해 변경된 전력량의 노이즈를 제거하는 역할을 한다.

이는 EMI, EMC필터로 구성된다.

상기 정류부(140)는 EMI 라인 필터부에서 출력되는 전압을 정류하여 직류화 한 후에 이어지는 AD-DC 변환 회로부로 전압을 공급하는 역할을 한다.

이는 브릿지 다이오드로 구성된다.

다음으로, 본 발명에 따른 AD-DC 변환 회로부(200)에 관해 설명한다.

상기 AD-DC 변환 회로부(200)는 전력량 제어 회로부를 통해 전력량이 변경된 제2 전원선에 연결되어 LED 램프 구동용 AC 전원을 DC 전원으로 변경하여 PWM형 LED 구동회로부의 LED 구동 드라이버부로 인가시키는 역할을 한다.

이는 도 4에서 도시한 바와 같이, BOOST 컨버터 IC, 센싱저항(R5)과 전해 캐패시터(C3), 센싱 저항(R15)와 센싱저항(R16)사이에 위치하여 PWM형 LED 구동회로부로 인가시 출력되는 전압을 검출하는 출력전압검출부가 구성된다.

그리고, BOOST 컨버터 IC에서 변경된 LED 램프 구동용 DC 전원은 MOSFET 1에서 스위칭되면, 다이오드 D3을 통해 정류되어 LED 구동 드라이버부에 인가된다.

상기 출력전압검출부는 BOOST 컨버터 IC로부터 출력되는 변경된 DC 전압을 검출하여 다시 BOOST 컨버터 IC로 보내는 역할을 한다.

이때 BOOST 컨버터 IC는 변경된 DC 전압의 폭에 따른 변경된 전압레벨을 PWM 듀티비 설정전압 IC로 전달한다.

다음으로, 전력량 감지 회로부(300)에 관해 설명한다.

상기 전력량 감지 회로부(300)는 제2 전원선에 연결되어 전력량 제어 회로부를 통해 변경된 전력량을 감지하여 PWM형 LED 구동회로부로 전달하는 것으로, 이는 도 4에서 도시한 바와 같이, 저항 R4와 콘덴서 C20으로 이루어진 로우 패스 필터(Low Pass Filter)로 구성된다.

즉, 저항 R4를 통해 전력량 제어 회로부를 통해 변경된 전력량을 센싱한 후, PWM형 LED 구동회로부의 PWM 듀티비 설정전압 IC로 인가시킨다.

다음으로, PWM형 LED 구동회로부(400)에 관해 설명한다.

상기 PWM형 LED 구동회로부(400)는 전력량 감지 회로부로부터 받은 전력량에 따라 PWM 듀티비를 설정한 후, 설정된 PWM 듀티비를 통해 LED 램프의 밝기를 조절하는 것으로,

이는 PWM 듀티비 설정전압 IC(410), PWM 듀티비 컨트롤부(420), MOSFET 2(430), LED 구동 드라이버부(440)로 구성된다.

상기 PWM 듀티비 설정전압 IC(410)는 전력량 제어 회로부를 통해 변경된 전력량에 따라 PWM 듀티비 전압을 설정하거나 또는 BOOST 컨버터 IC를 통해 변경된 DC 전압의 폭에 따른 변경된 전압레벨에 따라 PWM 듀티비 전압을 설정한다.

여기서, PWM 듀티비 설정전압 IC와 전력량 감지 회로부 사이의 연결 또는 PWM 듀티비 설정전압 IC와 BOOST 컨버터 IC 사이의 연결은 외부 설정 스위치를 통 해 선택할 수가 있다.

상기 PWM 듀티비 컨트롤부(420)는 PWM 듀티비 설정전압에 따라 PWM 듀티비를 제어하는 곳으로, 이는 저항 R22, R23, 트랜지스터 Q3, Q4, Q5로 구성된다.

상기 MOSFET 2(430)는 PWM 듀티비 컨트롤부를 통해 설정된 PWM 듀티비에 따라 스위칭되어 LED 구동 드라이버부로 전달하는 역할을 한다.

상기 LED 구동 드라이버부(440)는 LED 125개를 구동시키는 것으로, 이는 MOSFET 2를 통해 스위칭된 PWM 듀티비를 인가받아 LED 램프의 밝기를 조절한다.

이하, 본 발명에 따른 전력량 제어를 통한 LED 디밍 장치의 구체적인 동작과정에 관해 설명한다.

먼저, LED 램프 연결용 제1 전원선과 LED 램프 사이에 전력량 제어를 통한 LED 디밍 장치를 연결시킨다.

이어서, 전력량 제어 회로부의 전력량 조절 스위치를 통해 LED 램프 구동용 전력량을 LED 램프의 밝기에 따라 조절한다.

이때 전력량 조절 스위치를 통해 ED 램프 구동용 전력량을 조절할 경우, 도 에서 도시한 바와 같이, 상용 전원의 전력량 파형 높이 및 폭이 변경되어 제2 전원선으로 전달된다.

이어서, AD-DC 변환 회로부에서 전력량이 변경된 LED 램프 구동용 AC 전원을 DC 전원으로 변경하여 PWM형 LED 구동회로부로 인가시킨다.

이어서, 전력량 감지 회로부를 통해 전력량 제어 회로부를 통해 변경된 전력량을 감지하여 PWM형 LED 구동회로부로 전달한다.

이어서, PWM형 LED 구동회로부에서 전력량 감지 회로부로부터 받은 전력량에 따라 PWM 듀티비를 설정한 후, 설정된 PWM 듀티비를 통해 LED 램프의 밝기를 조절한다.

도 1은 본 발명에 따른 LED 램프 밝기 조절 장치(10)가 하나의 PCB 모듈로 모듈화되어 LED 램프 연결용 제1 전원선(20)과 LED 램프(30) 사이에 탈부착식으로 연결된 것을 도시한 구성도,

도 2는 본 발명에 따른 전력량 제어를 통한 LED 디밍 장치의 구성요소를 도시한 블럭도,

도 3은 본 발명에 따른 전력량 제어 회로부(100)의 구성요소를 도시한 블럭도,

도 4는 본 발명에 따른 전력량 제어를 통한 LED 디밍 장치의 구성요소를 도시한 회로도,

도 5는 본 발명에 따른 제1 전원선으로 인가되는 상용 전원의 전력량 파형이 전력량 조절 스위치에 의해 파형 높이가 변경되어 제2 전원선으로 전달되는 것을 도시한 그래프,

도 6은 본 발명에 따른 제1 전원선으로 인가되는 상용 전원의 전력량 파형이 전력량 조절 스위치에 의해 파형 폭이 변경되어 제2 전원선으로 전달되는 것을 도시한 그래프.

※ 도면 부호의 간단한 설명 ※

100 : 전력량 제어 회로부 110 : 퓨즈부

120 : 전력량 조절 스위치 130 : EMI 라인 필터부

140 : 정류부 200 : AD-DC 변환 회로부

300 : 전력량 감지 회로부 400 : PWM형 LED 구동회로부

410 : PWM 듀티비 설정전압 IC 420 : PWM 듀티비 컨트롤부

430 : MOSFET 2 440 : LED 구동 드라이버부

Claims

LED 램프 연결용 제1 전원선(20)과 LED 램프(30) 사이에 연결되어 LED 램프의 밝기를 조절하는 장치(10)로 이루어지고,

상기 LED 램프 밝기 조절 장치(10)는 제1 전원선에 탈부착식으로 연결되어 LED 램프 구동용 전력량을 LED 램프의 밝기에 따라 조절하는 전력량 제어 회로부(100)와,

전력량 제어 회로부를 통해 전력량이 변경된 제2 전원선에 연결되어 LED 램프 구동용 AC 전원을 DC 전원으로 변경하여 PWM형 LED 구동회로부로 인가시키는 AD-DC 변환 회로부(200)와,

제2 전원선에 연결되어 전력량 제어 회로부를 통해 변경된 전력량을 감지하여 PWM형 LED 구동회로부로 전달하는 전력량 감지 회로부(300)와,

전력량 감지 회로부로부터 받은 전력량에 따라 PWM 듀티비를 설정한 후, 설정된 PWM 듀티비를 통해 LED 온/오프 시간을 조절하여 LED 램프의 밝기를 조절하는 PWM형 LED 구동회로부(400)가 하나의 PCB 모듈로 모듈화되어 구성되는 것에 있어서,

상기 전력량 제어 회로부(100)는

LED 램프 연결용 제1 전원선을 따라 유입되는 과전류를 차단시켜 회로를 보호하는 퓨즈부(110)와,

LED 램프 구동용 전력량을 LED 램프의 밝기에 따라 조절하는 전력량 조절 스위치(120)와,

전력량 조절 스위치를 통해 변경된 전력량의 노이즈를 제거하는 EMI 라인 필터부(130)와,

EMI 라인 필터부에서 출력되는 전압을 정류하여 직류화 한 후에 이어지는 AD-DC 변환 회로부로 전압을 공급하는 정류부(140)로 구성되는 것을 특징으로 하는 전력량 제어를 통한 LED 디밍 장치.
삭제
제1항에 있어서, AD-DC 변환 회로부(200)는 BOOST 컨버터 IC로부터 출력되는 변경된 DC 전압을 검출하여 다시 BOOST 컨버터 IC로 보내는 출력전압검출부가 포함되어 구성되는 것을 특징으로 하는 전력량 제어를 통한 LED 디밍 장치.
제1항에 있어서, 전력량 감지 회로부(300)는 저항 R4를 통해 전력량 제어 회로부를 통해 변경된 전력량을 센싱한 후, PWM형 LED 구동회로부의 PWM 듀티비 설정전압 IC로 인가시키는 것을 특징으로 하는 전력량 제어를 통한 LED 디밍 장치.
제1항에 있어서, PWM형 LED 구동회로부(400)는

전력량 제어 회로부를 통해 변경된 전력량에 따라 PWM 듀티비 전압을 설정하거나 또는 BOOST 컨버터 IC를 통해 변경된 DC 전압의 폭에 따른 변경된 전압레벨에 따라 PWM 듀티비 전압을 설정하는 PWM 듀티비 설정전압 IC(410)와,

PWM 듀티비 설정전압에 따라 PWM 듀티비를 제어하는 PWM 듀티비 컨트롤부(420)와,

PWM 듀티비 컨트롤부를 통해 설정된 PWM 듀티비에 따라 스위칭되어 LED 구동 드라이버부로 전달하는 MOSFET 2(430)와,

MOSFET 2를 통해 스위칭된 PWM 듀티비를 인가받아 LED 램프의 밝기를 조절하는 LED 구동 드라이버부(440)로 구성되는 것을 특징으로 하는 전력량 제어를 통한 LED 디밍 장치.