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KR101267957B1 - Apparatus for control of led lamp - Google Patents

Apparatus for control of led lamp Download PDF

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KR101267957B1
KR101267957B1 KR1020120020452A KR20120020452A KR101267957B1 KR 101267957 B1 KR101267957 B1 KR 101267957B1 KR 1020120020452 A KR1020120020452 A KR 1020120020452A KR 20120020452 A KR20120020452 A KR 20120020452A KR 101267957 B1 KR101267957 B1 KR 101267957B1
Authority
KR
South Korea
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unit
led
tap
current
power supply
Prior art date
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Active
Application number
KR1020120020452A
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Korean (ko)
Inventor
한용현
주응택
Original Assignee
주응택
그린칩 주식회사
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Publication date
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Abstract

본 발명은 LED조명 제어장치에 있어서, 교류 입력 전원 전압을 정류하여 입력 전압 레벨에 따라 탭(TAP) 구조를 갖는 발광다이오드 어레이를 각기 다르게 스위칭함으로써, 고효율, 고역률, 저고주파 특성, 회로 및 구조의 단순함을 특성으로 하는 교류입력전원을 사용하는데 그 목적이 있다.
본 발명의 목적은 LED어레이부와, LED어레이부의 각 LED의 점,소등을 제어하는 LED제어부로 구성된 LED조명 제어장치에 있어서, LED에레이부는 정류부로부터의 라인전압에 병렬로 연결되며, 다수의 LED가 직,병렬 연결된 다수의 LED그룹으로 구성되며, 각 LED그룹 사이에 탭이 형성되며, LED제어부는 상기 LED어레이부의 각 탭을 온/오프 스위칭하는 탭스위칭부; 신호제어부의 출력에 따라 정류부로부터의 라인전압과 LED어레이부의 각 탭으로부터의 LED제어부의 공급전원을 라인전압레벨에 따라 각기 다르게 공급받도록 스위칭하는 전원공급스위칭부; 정류부로부터 인가된 라인전압을 검출하는 라인전압검출부; 라인전압검출부의 기준전압을 비교하는 비교부; 비교부의 출력신호에 따라 전원공급스위칭부 및 전류제어부를 제어하는 신호제어부; 신호제어부의 제어신호에 따라 탭스위칭부를 제어하는 최대전류를 제어하는 전류제어부;를 포함하여 이루어진 것을 특징으로 한다.
The present invention is a LED lighting control device, by rectifying the AC input power supply voltage to switch the light emitting diode array having a tap (TAP) structure differently according to the input voltage level, high efficiency, high power factor, low frequency characteristics, circuit and structure Its purpose is to use an AC input power source with the characteristics of simplicity.
SUMMARY OF THE INVENTION An object of the present invention is to provide an LED lighting control device including an LED array unit and an LED control unit for controlling the point and turn-off of each LED of the LED array unit, wherein the LED array unit is connected in parallel to the line voltage from the rectifying unit, and the plurality of LEDs. And a plurality of LED groups connected in parallel, with tabs formed between the LED groups, and an LED control unit configured to switch on / off each tab of the LED array unit; A power supply switching unit for switching the line voltage from the rectifying unit and the power supply of the LED control unit from the respective tabs of the LED array unit to be supplied differently according to the line voltage level according to the output of the signal control unit; A line voltage detector detecting a line voltage applied from the rectifier; A comparison unit comparing the reference voltage of the line voltage detection unit; A signal controller for controlling the power supply switching unit and the current controller according to the output signal of the comparator; And a current controller for controlling a maximum current for controlling the tap switching unit according to the control signal of the signal controller.

Figure R1020120020452
Figure R1020120020452

Description

LED조명 제어장치 {Apparatus for Control of LED Lamp}LED lighting controller {Apparatus for Control of LED Lamp}

본 발명은 교류입력전원을 사용하는 발광다이오드(이하, LED라 칭함) 조명장치에 관한 것으로서, 보다 상세하게는 교류 입력 전원 전압을 정류하여 입력 전압 레벨에 따라 탭(TAP) 구조를 갖는 발광다이오드 어레이를 각기 다르게 스위칭함으로써, 고효율, 고역률, 저고주파 특성, 회로 및 구조의 단순함을 특성으로 하는 교류입력전원을 사용하는 LED조명 제어장치에 관한 것이다.
BACKGROUND OF THE INVENTION 1. Field of the Invention The present invention relates to a light emitting diode (hereinafter referred to as LED) lighting device using an AC input power source, and more particularly, to a light emitting diode array having a TAP structure according to an input voltage level by rectifying an AC input power supply voltage. The present invention relates to an LED lighting control device using an AC input power source that features high efficiency, high power factor, low frequency characteristics, and simplicity of circuit and structure by switching differently.

일반적으로 조명장치는 상용화 시장에서 고효율, 고역률, 저고주파의 전기적 특성뿐 아니라, 조명장치의 고수명화, 저가격화, 부품의 간소화, 제작의 간편화, 친환경화등이 요구되고 있다.In general, lighting devices require high efficiency, high power factor, and low frequency electrical characteristics in the commercialization market, as well as high lifespan, low cost, simplification of parts, simplicity of production, and environmental friendliness.

이러한 시장의 요구 조건에 맞추어 조명 설계자는 다양한 광원를 사용하여 변화하는 조명시장에 대응하고 있으며 광범위한 조명장치 중 현재 LED 광원의 다양한 장점으로 인해 LED 조명시장이 확대되고 있으며 각광받고 있는 추세이다.According to the requirements of the market, lighting designers are responding to the changing lighting market by using various light sources, and the LED lighting market is expanding and gaining popularity due to various advantages of the LED light source among a wide range of lighting devices.

LED 조명장치를 구현하는데 있어서 기본적인 제어방식은 전압 제어방식과 전류제어방식으로 나눌수 있다.The basic control method for implementing LED lighting device can be divided into voltage control method and current control method.

전압제어방식은 하나 이상의 LED로 구성된 LED의 양단 전압을 제어하여 발광량을 제어하는 방식이다. 전류제어방식은 LED를 통해 흐르는 전류를 제어하여 발광량을 조절하는 방식이다. LED의 특성상 순방향시 LED 양단의 작은 전압 변화에 큰 전류 변화특성을 갖는다. 또한 온도에 따라 전압특성이 많이 변하므로 일반적으로 LED 조명 장치는 전류 제어방식을 주로 이용한다.The voltage control method is a method of controlling the amount of light emitted by controlling the voltage across the LED consisting of one or more LEDs. The current control method is a method of controlling the amount of light emitted by controlling the current flowing through the LED. Due to the characteristics of the LED, it has a large current change characteristic with a small voltage change across the LED in the forward direction. In addition, since the voltage characteristics change a lot with temperature, the LED lighting device generally uses a current control method.

도 1은 종래기술에 따른 교류 입력 전원을 사용하는 기본적인 전압제어방식의 일 예로서, LED 양단의 전압을 검출하여 기준 전압과 비교하여 출력 전압을 일정하게 제어하는 방식이다. AC TO DC 변환 회로는 간단한 평활 회로부터 PFC IC를 이용한 복잡한 회로 등 다양하다. 1 is an example of a basic voltage control method using an AC input power source according to the prior art, a method of detecting the voltage across the LED to control the output voltage in comparison with the reference voltage. AC TO DC conversion circuits range from simple smoothing to complex circuits using PFC ICs.

캐패시터를 이용한 간단한 평활 회로의 경우 고역률 조명장치를 만들기가 힘든 단점이 있으며, PFC IC를 이용하는경우 역률은 좋아지나 회로가 복잡하고 많은 부품을 필요로 한다. A simple smoothing circuit using a capacitor has a disadvantage in that it is difficult to make a high power factor lighting device. When using a PFC IC, the power factor is good, but the circuit is complicated and requires many parts.

출력전압을 제어하는 방식중 리니어 방식의 경우 입력전압은 출력전압보다 커야하고 리니어 소자에서의 전력 손실이 발생하여 효율이 떨어지는 단점이 있다.In the case of the linear method among the methods of controlling the output voltage, the input voltage has to be larger than the output voltage, and power loss occurs in the linear element, resulting in a decrease in efficiency.

스위칭방식의 경우 효율은 좋아지나 회로가 복잡하고 고주파 특성이 발생하고 가격이 바싸지는 단점이 있다. 또한 전압 제어 방식은 LED 어레이에서의 발열시 동일한 출력 전압에서 전류 특성이 많이 변하므로 조명장치의 발열시 조명장치의 밝기가 변하는 단점이 있다.. In the case of the switching method, the efficiency is improved, but there are disadvantages in that the circuit is complicated, high frequency characteristics are generated, and the price is expensive. In addition, the voltage control method has a disadvantage in that the brightness of the lighting device is changed when the heating of the lighting device because the current characteristics at the same output voltage changes a lot when the LED array.

도 2는 종래기술에 따른 교류 입력 전원을 사용하는 기본적인 전류제어방식의 일 예를 보인 블록 구성도로서, 전류제어방식은 LED 어레이에 흐르는 전류를 검출하여 LED 어레이에 흐르는 전류가 일정하도록 제어하는 방식이다. 2 is a block diagram showing an example of a basic current control method using an AC input power according to the prior art, the current control method is a method for controlling the current flowing in the LED array by detecting a current flowing in the LED array to be.

이와 같은 전류제어 방식의 장점은 전류 제어방식보다 LED의 전기적 특성상 제어가 좀더 수월하며 LED 어레이에서의 발열에도 전류의 변화가 적어 조명장치의 밝기 변화가 적다는 장점이 있다.The advantage of such a current control method is that it is easier to control due to the electrical characteristics of the LED than the current control method, and there is an advantage that the brightness change of the lighting device is small since the current change is small even when the LED array generates heat.

도 3은 교류 입력 전원을 사용하는 통상적으로 가장 많이 적용되는 스위칭 방식을 이용한 전류 제어 조명 장치의 블록 구성도로서, LED 어레이에 흐르는 전류는 전류센서저항를 통해 전압 변환되며 변환된 전압과 연산증폭기의 기준전압과 비교하여 출력 전압을 제어하며 결론적으로 LED 어레이의 전류가 제어된다.  Figure 3 is a block diagram of a current control lighting device using a switching method commonly used AC input power, the current flowing through the LED array is voltage-converted through the current sensor resistor and the reference of the converted voltage and operational amplifier The output voltage is controlled compared to the voltage, and consequently the current in the LED array is controlled.

이와 같은 스위칭 방식의 조명장치는 고효율 특성을 갖는 장점이 있으나 회로가 복잡하고 부품가격이 크기 때문에 비교적 전력이 크고 고가의 조명장치에 널리 사용되고 있다.Such a switching type lighting device has the advantage of having high efficiency characteristics, but because of the complicated circuit and the large part price, it is widely used for relatively large power and expensive lighting device.

도 4는 LED의 기본적인 전압, 전류 특성을 나타내는 일 실시예를 보인 그래프로서, 조명장치에 있어서 고려해야 될 중요 요소들로는 전력효율 및 광효율, 역률(PF), EMI, EMC, 조명장치의 수명, 가격, 부품의 간소화, 안정성, 조명의 감성적 느낌 등이 있으며, 조명 설계자들은 이러한 다양한 요소들을 고려하여 조명장치를 설계한다.
Figure 4 is a graph showing an embodiment of the basic voltage, current characteristics of the LED, the important factors to be considered in the lighting device power efficiency, light efficiency, power factor (PF), EMI, EMC, lifetime of the lighting device, price, The simplification of components, the stability and the emotional sensation of lighting, and the lighting designers consider the various factors to design the lighting device.

본 발명은 교류 입력 전원 전압을 정류하여 입력 전압 레벨에 따라 탭(TAP) 구조를 갖는 발광다이오드 어레이를 각기 다르게 스위칭함으로써, 고효율, 고역률, 저고주파 특성, 회로 및 구조의 단순함을 특성으로 하는 교류입력전원을 사용하는 LED조명 제어장치를 제공하는데 그 목적이 있다.The present invention rectifies the AC input power supply voltage to switch the light emitting diode array having a tap (TAP) structure differently according to the input voltage level, thereby providing high efficiency, high power factor, low frequency characteristics, AC characteristics characterized by simplicity of circuit and structure. It is an object of the present invention to provide an LED lighting control device using an input power source.

본 발명의 목적을 달성하기 위한 LED조명 제어장치는 공급된 교류전원을 전파정류하는 정류부로부터 공급된 라인전압에 의해 점,소등되는 LED어레이부와, 상기 LED어레이부의 각 LED의 점,소등을 제어하는 LED제어부로 구성된 LED조명 제어장치에 있어서, 상기 LED에레이부는 상기 정류부로부터의 라인전압에 병렬로 연결되며, 다수의 LED가 직,병렬 연결된 다수의 LED그룹(DG1~DGN)으로 구성되며, 상기 각 LED그룹 (DG1~DGN) 사이에 탭(TAP 1~TAP N)이 형성되며, 상기 LED제어부는 상기 LED어레이부의 각 탭(TAP 1~TAP N)을 온/오프 스위칭하는 탭스위칭부; 상기 정류부로부터 공급되는 라인전압의 전압레벨에 따라 상기 LED제어부의 전원공급 경로를 라인전압 또는 상기 각 탭 중 하나를 선택하여 공급되도록 변환스위칭하는 전원공급스위칭부; 상기 정류부로부터 인가된 라인전압을 검출하는 라인전압검출부; 상기 라인전압검출부의 기준전압을 비교하는 비교부; 상기 비교부의 출력신호에 따라 상기 전원공급스위칭부 및 전류제어부를 제어하는 신호제어부; 상기 신호제어부의 제어신호에 따라 상기 탭스위칭부를 온/오프되도록 제어하며 상기 탭스위칭부의 최대전류를 제어하는 전류제어부;;를 포함하여 이루어진 것을 특징으로 한다.LED lighting control device for achieving the object of the present invention is controlled by the line voltage supplied from the rectifying unit for full-wave rectifying the supplied AC power, the LED array unit, and the point, the light off of each LED of the LED array unit In the LED lighting control device consisting of an LED control unit, wherein the LED array unit is connected in parallel to the line voltage from the rectifying unit, a plurality of LEDs are composed of a plurality of LED groups (DG1 ~ DGN) connected in parallel, the Taps (TAP 1 to TAP N) are formed between each LED group (DG1 to DGN), and the LED control unit includes: a tap switching unit for switching on / off each tap (TAP 1 to TAP N) of the LED array unit; A power supply switching unit for converting and switching the power supply path of the LED control unit to be supplied by selecting one of the line voltage and each of the taps according to the voltage level of the line voltage supplied from the rectifying unit; A line voltage detector detecting a line voltage applied from the rectifier; A comparison unit comparing the reference voltage of the line voltage detection unit; A signal control unit controlling the power supply switching unit and the current control unit according to the output signal of the comparison unit; And a current control unit controlling the tap switching unit to be turned on / off according to a control signal of the signal controller and controlling a maximum current of the tap switching unit.

상기 탭스위칭부와 상기 신호제어부 사이에 부가되며, 상기 탭스위칭부에 흐르는 전류를 검출하는 전류검출부; 및 상기 전류검출부로부터의 과전류, 과전압 또는 과온도를 검출하고, 검출결과에 따라 상기 신호제어부를 제어하여 각 부 회로를 보호하는 보호회로부;를 더 포함하여 구성된다.A current detector added between the tap switching unit and the signal control unit and detecting a current flowing in the tap switching unit; And a protection circuit unit for detecting an overcurrent, an overvoltage, or an over temperature from the current detection unit, and controlling the signal control unit according to a detection result to protect each subcircuit.

상기 정류부는 AC전원을 전파정류 변환출력하는 브릿지회로를 포함한다.
The rectifier includes a bridge circuit for full-wave rectifying and outputting AC power.

본 발명에 따른 LED조명 제어장치는 기존방식이 가지는 회로의 복잡함 및 과다한 부품사용 및 발광다이오드 조명장치 제어수단의 캐패시터, 인덕터 사용에 의한 사이즈 증대가 가져오는 조명장치의 효율적 설계의 어려움 등을 캐패시터, 인덕터의 사용없이 AC 입력전압의 넓은 범위에서 고효율, 고역률, 장수명, 부품의 간소화, 저가격화를 이룰 수 있는 효과가 있다.LED lighting control device according to the present invention is a capacitor, the difficulty of the efficient design of the lighting device brought about by the complexity of the circuit and the excessive use of the components and the capacitor of the LED lighting device control means, the size increase by the use of the inductor, High efficiency, high power factor, long life, component simplification and low cost can be achieved over a wide range of AC input voltage without using inductor.

또한, 본 발명에 의하면, 라인 입력전압에 따라 LED를 효율적으로 스위칭하여 제어장치의 저전력 소모가 되도록 탭스위칭부의 스위칭 소자가 LED어레이의 탭과 병렬구조로 되도록 구성함으로써, LED조명장치의 LED제어부에서의 전력소모를 극소화되도록 하여 조명장치의 고효율화가 가능한 효과가 있다.Further, according to the present invention, the switching element of the tap switching unit is configured in parallel with the tap of the LED array so as to efficiently switch the LED according to the line input voltage so as to consume low power of the control device. By minimizing the power consumption of the lighting device it is possible to increase the efficiency of the lighting device.

또한, 본 발명에 의하면, 라인입력전원전압파형과 LED의 전류파형이 근사되도록 LED어레이를 구성하고 이를 적절하게 스위칭함으로써, LED조명장치의 고역률을 실현할 수 있는 효과가 있다.In addition, according to the present invention, by configuring the LED array so that the line input power voltage waveform and the current waveform of the LED is approximated, there is an effect that can realize a high power factor of the LED lighting device.

또한, 본 발명에 의하면, 전류제어부의 설정값에 에 의하여 라인전압의 전압레벨에 따라 LED에 흐르는 최대전류를 조절할 수 있도록 하여 LED조명 제어장치의 LED의 고역률을 구현하였다.In addition, according to the present invention, it is possible to adjust the maximum current flowing in the LED according to the voltage level of the line voltage according to the setting value of the current control unit to implement a high power factor of the LED of the LED lighting control device.

또한, 본 발명에 의하면, 전원공급스위칭부를 통하여 입력전원전압의 레벨에 따라 전원공급부의 전원공급을 라인전압 및 각기 다른 탭을 통해 공급되도록 구현하여 LED조명 제어장치 전체의 전력 소모를 극소화를 실현함으로서 본 조명장치의 효율이 극대화 되는 효과가 있다.
In addition, according to the present invention, by realizing the power supply of the power supply unit to be supplied through the line voltage and different taps according to the level of the input power voltage through the power supply switching unit to minimize the power consumption of the entire LED lighting control device by realizing The efficiency of this lighting device is maximized.

도 1은 교류입력전원을 사용하는 기본적인 전압제어방식의 일 예를 보인 LED조명 제어장치의 블록도이다.
도 2는 교류입력전원을 사용하는 기본적인 전류제어방식의 일 예를 보인 LED조명제어장치의 블록도이다.
도 3은 교류입력전원을 사용하는 통상적으로 가장 많이 적용되는 스위칭 방식을 이용한 전류제어 조명장치의 블록도이다.
도 4는 발광다이오드(LED)의 기본적인 전압,전류 특성을 나타내는 일 예를 보인 도이다.
도 5는 본 발명의 바람직한 실시예에 따른 교류입력전원을 사용하는 LED조명 제어장치를 도시한 도면이다.
도 6은 AC입력전압이 220V인 AC전압의 한주기를 정류한 라인전압을 나타낸 도 이다.
도 7은 라인전압검출부의 출력 파형을 나타낸 도이다.
도 8은 각 블록의 타이밍도이다.
도 9는 단일발광다이오드 V-I특성 및 N개의 직렬 그룹화된 발광다이오드어레이부의 각 그룹의 V-I특성 예이다.
도 10은 도 9의 특성을 갖는 발광다이오드어레이부를 구성하고 각 구간에서의 발광다이오드어레이부의 전류특성을 나타낸 도이다.
도 11은 각 라인전압구간에서의 전원전압공급부의 입력전압특성을 보인 도이다.
도 12는 전원전압공급부에 입력되는 전원소스를 라인전압에서만 받았을때 의 전압,전류 및 전력 특성을 보인 도이다.
도 13은 각각의 전류제어부 최대 전류 제한치를 다르게 구현했을 때의 특성을 나타낸 도이다.
도 14는 10% 과전압 인가시 과전압 보호가 되도록 설정한 전압 전류 특성을 나타낸 도이다.
1 is a block diagram of an LED lighting control device showing an example of a basic voltage control method using an AC input power source.
2 is a block diagram of an LED lighting control device showing an example of a basic current control method using an AC input power source.
3 is a block diagram of a current control lighting apparatus using a switching method that is most commonly applied using an AC input power source.
4 is a diagram illustrating an example of basic voltage and current characteristics of a light emitting diode (LED).
5 is a view showing an LED lighting control device using an AC input power source according to a preferred embodiment of the present invention.
FIG. 6 illustrates a line voltage obtained by rectifying one cycle of an AC voltage having an AC input voltage of 220V.
7 is a diagram illustrating an output waveform of a line voltage detector.
8 is a timing diagram of each block.
Fig. 9 shows an example of the VI characteristics of each group of the single light emitting diode VI characteristics and the N series grouped light emitting diode array portions.
FIG. 10 is a view illustrating a current characteristic of the light emitting diode array unit in each section, constituting the light emitting diode array unit having the characteristics of FIG. 9.
11 is a diagram illustrating input voltage characteristics of a power supply voltage supply unit in each line voltage section.
12 is a diagram illustrating voltage, current, and power characteristics when a power source input to a power voltage supply unit receives only a line voltage.
FIG. 13 is a diagram illustrating characteristics when the maximum current limit of each current controller is implemented differently.
14 is a diagram illustrating a voltage current characteristic set to provide overvoltage protection when 10% overvoltage is applied.

본 발명의 실시예에 따른 LED조명 제어장치의 구성 및 작용을 첨부된 도면을 참고하여 상세히 설명하면 다음과 같다.Referring to the configuration and operation of the LED lighting control device according to an embodiment of the present invention in detail with reference to the accompanying drawings as follows.

도 5는 본 발명의 실시예 따른 LED조명 제어장치의 블록 구성도로서, 공급된 교류전원을 전파정류 변환하는 브릿지회로(101)와, 브릿지회로(101)로부터 공급된 라인전압에 의해 점,소등되는 LED어레이부(110)와, 상기 LED어레이부(110)의 각 LED의 점,소등을 제어하는 LED제어부(120)로 구성된다.FIG. 5 is a block diagram of an LED lighting control device according to an embodiment of the present invention, wherein the bridge circuit 101 for full-wave rectifying and converting the supplied AC power is turned on by the line voltage supplied from the bridge circuit 101. The LED array unit 110, and the LED control unit 120 for controlling the point, the light off of each LED of the LED array unit 110.

상기 LED에레이부(110)는 상기 브릿지회로(101)로부터의 라인전압에 병렬로 연결되며, 다수의 LED가 직,병렬 연결된 다수의 LED그룹(DG1~DGN)으로 구성되며, 상기 각 LED그룹 (DG1~DGN) 사이에 탭(TAP 1~TAP N)이 형성된다.The LED array unit 110 is connected in parallel to the line voltage from the bridge circuit 101, and consists of a plurality of LED groups (DG1 ~ DGN) connected in parallel, a plurality of LEDs, each LED group ( Taps TAP 1 to TAP N are formed between DG1 to DGN.

상기 LED제어부(120)는 상기 LED어레이부(110)의 각 탭(TAP 1~TAP N)을 온/오프 스위칭하는 탭스위칭부(140)와, 상기 탭스위칭부(140)에 흐르는 전류를 검출하는 전류검출부(151)와, 상기 전류검출부(151)로부터의 과전류, 과전압 또는 과온도를 검출하고, 검출결과에 따라 각부 회로를 보호하기 위한 제어신호를 발생하는 보호회로부(152)와, 상기 LED제어부(120)로 공급되는 공급전원을 상기 브릿지회로(101)로부터 공급된 라인전압과 상ㄱ lLEDdjfpdlqn110)의 각 탭으로부터 공급되도록 변환스위칭하는 전원공급스위칭부(131)와, 상기 LED제어부(120)에 구동전원을 공급하는 전원공급부(132)와, 상기 브릿지회로(101)로부터 인가된 라인전압을 검출하는 라인전압검출부(133)와, 상기 라인전압검출부(133)의 기준전압을 비교하는 비교부(170)와, 상기 비교부(170)의 출력신호 및 상기 보호회로부(152)의 제어신호에 따라 상기 전원공급스위칭부(131) 및 전류제어부(190)를 제어하는 신호제어부(170)와, 상기 신호제어부(180)의 제어신호에 따라 상기 탭스위칭부(140)를 제어하며, 상기 탭스위칭부(140)의 최대전류를 제어하는 전류제어부(190)로 구성된다.The LED controller 120 detects a tap switching unit 140 for switching on / off each tap (TAP 1 to TAP N) of the LED array unit 110 and a current flowing through the tap switching unit 140. A current detecting unit 151, a protection circuit unit 152 for detecting an overcurrent, an overvoltage or an over temperature from the current detecting unit 151, and generating a control signal for protecting each circuit according to the detection result; A power supply switching unit 131 for switching and switching the supply power supplied to the control unit 120 to be supplied from each tap of the lLEDdjfpdlqn110 with the line voltage supplied from the bridge circuit 101, and the LED control unit 120 A power supply unit 132 for supplying driving power to the power supply unit, a line voltage detector 133 for detecting a line voltage applied from the bridge circuit 101, and a comparison unit for comparing the reference voltages of the line voltage detector 133 with each other. 170, the output signal and the beam of the comparison unit 170 A signal controller 170 controlling the power supply switching unit 131 and the current controller 190 according to a control signal of the circuit unit 152, and the tap switching unit 140 according to a control signal of the signal controller 180. ) And a current control unit 190 for controlling the maximum current of the tap switching unit 140.

상기 탭스위칭부(140)는 LED어레이부(110)의 각 탭(TAP 1 ~ 3)과 전류검출부 사이에 병렬 접속된 각각의 탭스위치1 내지 3으로 구성되며, 상기 각 탭스위치는 전류제어부(190)에 의해 제어되도록 접속된다.The tap switching unit 140 is composed of each tap switch 1 to 3 connected in parallel between each tap (TAP 1 to 3) and the current detection unit of the LED array unit 110, each tap switch is a current control unit ( 190 is controlled to control.

상기 비교부(170)는 상기 각 탭(TAP 1 ~ 3)을 제어하도록 비교기1 내지 3으로 구성되며, 각 비교기1 내지 3의 기준전압을 설정하는 비교기기준전압1 내지 3은 각 비교기1 내지 3에 따라 각기 다르게 설정되며, 변동설정 가능하도록 구성한다.The comparator 170 is configured with comparators 1 to 3 to control the respective taps TAP 1 to 3, and comparators reference voltages 1 to 3 for setting the reference voltages of the comparators 1 to 3 are the comparators 1 to 3. It is set differently according to each, and it is configured to be changeable.

상기 신호제어부(10)는 상기 비교부(170)의 각 비교기1 내지 3로부터의 출력신호 또는 상기 보호회로부(152)로부터의 제어신호에 따라 상기 전류제어부(190)의 각 전류제어기1 내지 3을 제어하는 각 신호제어기1 내지 3으로 구성된다.The signal controller 10 controls each current controller 1 to 3 of the current controller 190 according to an output signal from each of the comparators 1 to 3 of the comparator 170 or a control signal from the protection circuit unit 152. Each signal controller 1 to 3 is controlled.

상기 전류제어부(190)는 상기 신호제어부(180)의 제어신호에 의해 상기 탭스위칭부(140)의 각 탭스위치1 내지 3을 온/오프 제어하고, 상기 각 탭스위치1 내지3의 최대전류를 제어하여 LED어레이부(110)의 최대전류를 제어하도록 상기 각 탭스위치1 내지 3에 일대일 대응하는 전류제어기1 내지 3으로 구성된다.
The current controller 190 controls on / off of each of the tap switches 1 to 3 of the tap switching unit 140 by a control signal of the signal controller 180, and controls the maximum current of each of the tap switches 1 to 3. The current controllers 1 to 3 correspond to the tap switches 1 to 3 one to one so as to control the maximum current of the LED array unit 110 by controlling.

이와 같이 구성된 본 발명의 실시예에 따른 LED조명 제어장치의 작용에 대하여 첨부된 도 5 내지 15를 참고하여 상세히 설명하면 다음과 같다.The operation of the LED lighting control device according to the embodiment of the present invention configured as described above will be described in detail with reference to FIGS. 5 to 15.

도 5는 본 발명의 실시예에 따른 LED조명 제어장치의 블록구성도로서, 브릿지회로부(101)는 상용 교류전원(AC)를 전파정류하여 본 발명의 LED조명장치에 전원을 공급하는 라인전압을 출력한다.5 is a block diagram of the LED lighting control device according to an embodiment of the present invention, the bridge circuit 101 is a line voltage for supplying power to the LED lighting device of the present invention by full-wave rectifying the commercial AC power (AC) Output

상기 LED어레이부(110)는 상기 브릿지회로부(101)의 출력 라인전압에 의해 점등되며, 하나 이상의 LED를 직렬 및 병렬 접속하여 하나의 그룹으로 그룹핑된 각 LED그룹은 다수개(DG1~DG3)으로 구성된다.The LED array unit 110 is turned on by the output line voltage of the bridge circuit unit 101, each LED group grouped into one group by connecting one or more LEDs in series and parallel to a plurality (DG1 ~ DG3) It is composed.

이와 같이 그룹핑된 다수개(n)의 LED그룹(DG1~DGn)은 직렬접속하고, 직렬 접속된 각 그룹과 그룹사이에는 하나의 탭(TAP)구조를 갖는다.The plurality of n LED groups DG1 to DGn grouped in this way are connected in series, and have a single tap structure between each group and the group connected in series.

예를 들어, LED그룹(DG1)과 LED그룹(DG2) 사이에 탭(TAP1)이 형성되고, LED그룹(DG n-1)과 LED그룹(DG n)사이에는 탭(TAP n-1)이 형성되며 마지막 LED그룹(DG n)의 캐소드단자는 탭(TAP n)이형성된다. 이와 같이 n개의 LED그룹(DG 1~n)에는 n개의 탭(TAP 1~n)이 형성된다. For example, the tap TAP1 is formed between the LED group DG1 and the LED group DG2, and the tap Tn n-1 is formed between the LED group DG n-1 and the LED group DG n. The cathode terminal of the last LED group DG n is formed with a tap TAP n. In this way, n taps TAP 1 to n are formed in the n LED groups DG 1 to n.

여기서, LED그룹(DG)은 다수개(n)로 구성이 가능하며, 본 발명에서는 3개의 LED그룹(DG1~DG3) 및 각각의 탭(TAP1~TAP3)을 일 실시예로 설명한다.Here, the LED group DG may be configured as a plurality (n), and in the present invention, three LED groups DG1 to DG3 and respective taps TAP1 to TAP3 will be described as an embodiment.

상기 LED어레이부(110)은 도 4에 도시된 바와 같이 LED어레이부(110)의 LED V-I 특성을 나타낸 도로서, LED의 직,병렬 조합에 의해 LED의 턴온전압 및 전압,전류 특성이 결정된다.The LED array unit 110 is a diagram showing the LED VI characteristics of the LED array unit 110, as shown in Figure 4, the turn-on voltage, voltage, current characteristics of the LED is determined by the combination of the parallel and parallel LED. .

상기 전류검출부(151)는 LED어레이부(110)와 병렬접속된 탭스위칭부(140)를 통해 흐르는 LED어레이부(110)의 전류를 검출한다.The current detector 151 detects a current of the LED array unit 110 flowing through the tap switching unit 140 connected in parallel with the LED array unit 110.

상기 탭스위칭부(140)는 LED어레이부(110)의 3개의 탭(TAP1~TAP3)과 상기 전류검출부(151) 사이에 각각 병렬접속된 3개의 탭스위치1 내지 3으로 이루어지며, 또한 이것은 각각의 전류제어기1 내지 3에 의해 온/오프 및 최대전류가 결정된다. The tap switching unit 140 is composed of three tap switches 1 to 3 connected in parallel between the three taps TAP1 to TAP3 of the LED array unit 110 and the current detection unit 151, respectively. The on / off and maximum current are determined by the current controllers 1 to 3.

상기 전류제어부(190)는 상기 신호제어부(180)의 제어신호에 따라 각 탭스위치1 내지 3을 개별적으로 온/오프 되도록 제어하며, 각각의 탭스위치 1 내지 3의 최대전류를 제어하여 LED어레이부(110)의 각각의 탭(TAP1~TAP3)에 흐르는 최대전류를 제어하도록 각각의 탭스위치1 내지 3에 연결된 각각의 전류제어기1 내지 3으로 이루어진다.The current controller 190 controls each tap switch 1 to 3 to be turned on / off individually according to the control signal of the signal controller 180, and controls the maximum current of each tap switch 1 to 3 to provide an LED array unit. Each current controller 1 to 3 connected to each of the tap switches 1 to 3 is configured to control the maximum current flowing through each of the taps TAP1 to TAP3 of the 110.

상기 신호제어부(180)의 각 신호제어기1 내지 3은 각기 다른 3개의 비교부1 내지 3의 출력에 의해 각각의 전류제어기1 내지 3과 전원공급스위칭부(131)를 제어하도록 각각의 신호제어부로 이루어진다.Each of the signal controllers 1 to 3 of the signal controller 180 controls each of the current controllers 1 to 3 and the power supply switching unit 131 by the outputs of three different comparators 1 to 3, respectively. Is done.

상기 비교부(170)는 가각의 신호제어부(180)와 각기 다르게 설정된 비교기기준전압1 내지 3과 라인전압검출부(133)의 출력과 비교출력하는 각 비교기1 내지 3으로 이루어진다.The comparator 170 includes comparators reference voltages 1 to 3 set differently from the respective signal controllers 180 and the comparators 1 to 3 for comparing and outputting the outputs of the line voltage detector 133.

상기 비교기기준전압부(160)은 상기 각 비교기1 내지 3에 대응하여 각기 다른 비교기 기준전압1 내지 3으로 설정되어진다.The comparator reference voltage units 160 are set to different comparator reference voltages 1 to 3 corresponding to the comparators 1 to 3.

상기 라인전압검출부(133)는 상기 브릿지회로(101)에서 정류된 고전압의 라인전압(AC110~220V)을 검출하여 전압 강하하고 각각의 비교기1 내지 3에 입력되도록 한다. The line voltage detector 133 detects the line voltage AC110 to 220V of the high voltage rectified by the bridge circuit 101 to drop the voltage and input the comparators 1 to 3.

상기 전원공급스위칭부(131)는 각각의 신호제어부(180)의 출력에 따라 전원공급부(132)가 라인전압 및 각기 다른 탭(TAP1~TAP3)에 연결되도록 스위칭역활을 한다.The power supply switching unit 131 performs a switching role such that the power supply unit 132 is connected to a line voltage and different taps TAP1 to TAP3 according to the output of each signal controller 180.

상기 전원전압공급부(132)는 상기 전원공급스위칭부(131)를 포함하여 본 발명의 각 회로에 구동전원을 공급하게 된다.The power voltage supply unit 132 includes the power supply switching unit 131 to supply driving power to each circuit of the present invention.

도 6은 브릿지회로(101)에서 정류 출력된 AC입력전압이 220V인 AC전압의 한주기를 정류한 라인전압을 나타낸 도이고, 도 7은 도 5에서 라인전압검출부(133)에서 검출된 전압 출력 파형을 나타낸다.6 is a diagram illustrating a line voltage rectified by one cycle of an AC voltage having an AC input voltage of 220 V rectified by the bridge circuit 101, and FIG. 7 is a voltage output waveform detected by the line voltage detector 133 in FIG. 5. Indicates.

상기 브릿지회로(101)에서 정류된 라인전압의 피크전압은

Figure 112012016423003-pat00001
가 되며, 상기 라인전압검출부(133)에 의해 1/100로 전압강하할 경우 라인전압검출부의 피크전압은 3.11V가 된다. The peak voltage of the line voltage rectified by the bridge circuit 101 is
Figure 112012016423003-pat00001
When the voltage drops to 1/100 by the line voltage detector 133, the peak voltage of the line voltage detector is 3.11V.

또한, 각각의 비교기1 내지 3의 기준전압원1 내지 3을 다음 수학식1이 되도록 일 실시예로 설정하고 동작설명을 하면 다음과 같다.In addition, the reference voltage sources 1 to 3 of each of the comparators 1 to 3 are set to one embodiment so as to be the following Equation 1 and the operation is described as follows.

Figure 112012016423003-pat00002
Figure 112012016423003-pat00002

상기 브릿지회로(101)의 AC 전압이 전파정류된 사인파는 도 7에 도시된 바와 같이, 각 전압 구간에서의 동작을 설명하면, 라인전압이 0~103.7V 인 구간에서 비교기1의 기준전압은 1.04V가 되고, 상기 라인전압검출부(133)의 검출전압이 비교기1의 반전단자에 입력될 경우 비교기1 출력은 하이(HIGH)상태가 된다. As shown in FIG. 7, when the AC voltage of the bridge circuit 101 is full-wave rectified, the operation of each voltage section is described. In the section where the line voltage is 0 to 103.7V, the reference voltage of the comparator 1 is 1.04. When V is detected and the detection voltage of the line voltage detector 133 is input to the inverting terminal of the comparator 1, the comparator 1 output is in a high state.

또한 비교기2 및 비교기3의 출력도 하이(HIGH) 상태가 된다. In addition, the outputs of the comparator 2 and the comparator 3 are also in a HIGH state.

이때 신호제어부(180)는 각 비교기1 내지 3의 출력이 모두 하이(HIGH) 상태일때, 탭(TAP1)을 스위칭하는 탭스위칭부(140)의 탭스위치1이 온(ON)되도록 상기 전류제어기1을 제어한다. In this case, when the outputs of each of the comparators 1 to 3 are all high, the signal controller 180 may turn on the tap switch 1 of the tap switch 140 to switch the tap TAP1. To control.

또한, 탭스위칭부(140)의 각 탭스위치2,3은 오프(OFF) 상태가 되도록 전류제어기2,3을 각각 제어한다. 이에 따라 LED그룹(DG1)이 발광하고, 전류경로는 LED그룹(DG1)과 탭(TAP1), 그리고 탭스위치1 및 전류검출부(151)를 통해 흐른다. In addition, the tap switches 2 and 3 of the tap switching unit 140 respectively control the current controllers 2 and 3 to be in an OFF state. Accordingly, the LED group DG1 emits light, and the current path flows through the LED group DG1 and the tap TAP1, and the tap switch 1 and the current detector 151.

또한, 이때 전원전압공급부(132)가 라인전압에서 전원공급을 받도록 전원공급스위칭부(131)를 제어하고, 전원공급부(132)와 탭(TAP1, TAT2)와의 연결은 오프시킨다.In addition, at this time, the power supply switching unit 131 controls the power supply switching unit 131 to receive power from the line voltage, and the connection between the power supply unit 132 and the taps TAP1 and TAT2 is turned off.

이어서, 라인전압이 103.7V~207.3V인 구간에서 설명하면, 비교기1은 로우(LOW) 출력을 보내고 비교기2,비교기3 출력은 하이(HIGH) 상태가 된다. 이때, 신호제어부(180)는 탭2(TAP2)를 스위칭하는 탭스위칭부(140)의 탭스위치2가 온(ON)되도록 전류제어기2를 제어한다. Subsequently, in the section where the line voltage is 103.7 V to 207.3 V, the comparator 1 sends a low output and the comparator 2 and comparator 3 outputs become high. In this case, the signal controller 180 controls the current controller 2 so that the tap switch 2 of the tap switching unit 140 for switching the tap 2 (TAP2) is turned on.

이때, 탭스위치1 및 탭스위치3은 오프(OFF) 상태가 되도록 전류제어기2 및 전류제어기3을 제어한다. At this time, the tap switch 1 and the tap switch 3 control the current controller 2 and the current controller 3 to be in an OFF state.

이에 따라 전류는 LED그룹(DG1,DG2)과 탭2(TAP2), 탭스위치2 및 전류검출부(151)를 통해 흐르고, LED그룹(DG1,DG2)는 발광하게 된다. Accordingly, current flows through the LED groups DG1 and DG2, the tap 2 (TAP2), the tap switch 2, and the current detector 151, and the LED groups DG1 and DG2 emit light.

또한, 이 전압구간에서 전원공급부(132)는 탭1(TAP1)에서 전원공급을 받도록 전원공급스위칭부(131)를 제어하고, 전원공급부(132)와 라인전압 및 탭2(TAP2)와의 연결은 오프시킨다.Also, in this voltage section, the power supply unit 132 controls the power supply switching unit 131 to receive power from the tap 1 (TAP1), and the connection between the power supply unit 132 and the line voltage and the tap 2 (TAP2) Turn it off.

상기 라인전압이 207.3V~311V인구간에서 설명하면, 비교기1 및 비교기2는 로우(Low) 출력을 내보내고, 비교기3은 하이(HIGH)를 출력한다. 이때, 신호제어부(180)는 탭3(TAP3)을 스위칭하는 탭위칭부(140)의 탭스위치3이 온 되도록 전류제어기3을 제어한다. In the section where the line voltage is 207.3 V to 311 V, the comparator 1 and the comparator 2 output a low output, and the comparator 3 outputs a high. In this case, the signal controller 180 controls the current controller 3 to turn on the tap switch 3 of the tap switching unit 140 for switching the tap 3 (TAP3).

또한, 이때 탭스위치1 및 탭스위치2는 오프 상태가 되도록 전류제어기1 및 전류제어기2를 제어한다. 이에 따라 전류는 LED그룹(DG1,DG2,DG3)과, 탭3(TAP3),탭스위치3 및 전류검출부(151)를 통해 흐르고 LED그룹(DG1,DG2,DG3)는 발광하게 된다.Also, at this time, the tap switch 1 and the tap switch 2 control the current controller 1 and the current controller 2 to be in an off state. Accordingly, the current flows through the LED groups DG1, DG2 and DG3, the tap 3, the tap switch 3, and the current detector 151, and the LED groups DG1, DG2 and DG3 emit light.

또한, 이 전압구간에서 전원공급부(132)는 탭2(TAP2)에서 전원전압을 받도록 전원공급스위칭부(131)를 제어하고, 전원공급부(132)와 라인전압 및 탭1(TAP1)과의 연결은 오프 한다.Also, in this voltage section, the power supply unit 132 controls the power supply switching unit 131 to receive the power voltage from the tap 2 (TAP2), and connects the power supply unit 132 to the line voltage and the tap 1 (TAP1). Should be off.

이어서, 라인전압이 감소하면 위 과정을 역순으로 동일한 동작을 수행하게 된다. Subsequently, when the line voltage decreases, the same operation is performed in reverse order.

이러한 과정을 거쳐 본 발명에서는 교류입력시 각각의 LED그룹(DG1~DG3)은 라인전압의 전압레벨에 따라 발광하게 된다. Through this process, the LED groups DG1 to DG3 emit light according to the voltage level of the line voltage during AC input.

위의 동작구간에서 LED어레이(110)를 제외한 LED제어부(120)에서의 전력소모는 탭스위칭부(140)의 스위칭소자와 제어회로의 구성요소에서 발생하게 된다. In the above operation period, the power consumption of the LED control unit 120 except for the LED array 110 is generated in the switching element of the tap switching unit 140 and the components of the control circuit.

본 발명은 그룹화된 LED그룹(DG1~DG3)의 각 탭(TAP1~TAP3)과 연결된 각각의 탭스위칭부(140)가 병렬구조로 이루어진 것을 특징으로 하며, 이러한 구조로 인해 각 탭(TAP1~TAP3)을 스위칭시 탭과 전류검출부(151)에 연결된 하나의 탭스위치만 온 상태를 유지함으로써, 스위칭소자에서의 전력소모를 최소화 하였다. The present invention is characterized in that each tap switching unit 140 connected to each tap (TAP1 ~ TAP3) of the grouped LED groups (DG1 ~ DG3) in a parallel structure, each tab (TAP1 ~ TAP3) due to this structure At the time of switching, only one tap switch connected to the tap and the current detector 151 is kept on, thereby minimizing power consumption in the switching device.

도 8은 각 블록의 타이밍도를 나타낸 것으로, 입력된 교류전원에 따라 비교부(170)의 각 비교기1 내지 3과 탭스위칭부(140)의 각 탭스위치1 내지 3의 타이밍도 이다.FIG. 8 is a timing diagram of each block, and illustrates timing charts of the comparators 1 to 3 of the comparator 170 and the tap switches 1 to 3 of the tap switching unit 140 according to the input AC power.

도 9는 단일 LED의 V-I특성 및 N개의 LED가 직렬접속되어 그룹화된 LED어레이부의 각 그룹의 V-I특성 예를 보인 도이다.FIG. 9 shows an example of the V-I characteristics of a single LED and the V-I characteristics of each group of LED array units in which N LEDs are connected in series.

도 10은 도 9의 V-I 특성을 갖는 LED어레이부를 구성하고, 각 구간에서의 LED어레이부의 전류특성을 나타낸 것이다.FIG. 10 illustrates the LED array unit having the V-I characteristic of FIG. 9 and shows current characteristics of the LED array unit in each section.

도 11은 각 라인전압 구간에서의 전원공급부의 입력전압특성을 보인 것이다. 11 shows input voltage characteristics of the power supply unit in each line voltage section.

도 12는 전원공급부에 입력되는 전원소스를 라인전압에서 공급할 때와 본발명의 방법으로 공급할때의 전압전류 및 소비전력 특성을 보인다. 12 shows voltage current and power consumption characteristics when a power source input to a power supply unit is supplied at a line voltage and when the power source is supplied by the method of the present invention.

본 발명에서는 각 라인전압 구간별 전원공급부(132)에 입력되는 전원소스를 각각 달리 함으로서, 전원공급장치에서의 전력소모를 최소화되도록 구성하였다. In the present invention, by varying the power source input to the power supply unit 132 for each line voltage section, it is configured to minimize power consumption in the power supply device.

즉, 상기 전원공급부(132)는 LED제어부(120)에 전원공급을 라인전압을 통해서 받을 때보다 제어회로의 전력 소모를 현격히 줄이는 효과를 갖는다. That is, the power supply unit 132 has an effect of significantly reducing the power consumption of the control circuit than when the power supply to the LED control unit 120 through the line voltage.

상기 설명한 3탭(TAP1~TAP3)구조의 LED조명장치의 경우 LED제어부(120)에서의 소모전류가 일정하다고 하면, 라인전압이 0~104V구간에서는 같은 전력이 소모되고, 104~207V 구간에서는 라인전압에서 직접 전원공급을 받을 때보다 1/2로 전력소모가 줄어든다. In the case of the LED lighting device having the three-tap (TAP1 to TAP3) structure described above, if the current consumption in the LED control unit 120 is constant, the same power is consumed in the range of 0 to 104 V, and the line is in the range of 104 to 207 V. The power consumption is reduced by half than when powered directly from voltage.

마찬가지로 207~311V 구간에서는 1/3로 줄어든다. 본 발명의 전원공급방식의 특징은 라인전압이 높아져도 각 구간별로 전원공급을 받는 경로를 달리해서 LED제어부(120)에 의한 전력소모를 구간별로 일정하게 구현하는데 있다. Likewise, it is reduced to 1/3 in the 207 ~ 311V range. The characteristic of the power supply method of the present invention is to implement the power consumption by the LED control unit 120 by section by varying the path to receive power for each section even if the line voltage is increased.

이것은 LED 이외의 제어회로에서의 전력소모를 극소화하여 본 발명에 따른 LED 조명장치의 효율을 극대화 하는 역할을 수행한다. This minimizes the power consumption in the control circuit other than the LED to maximize the efficiency of the LED lighting device according to the present invention.

도 12에서 보이는 바와 같이 라인전압에서 전원공급받을 때와 상기 전원공급부(132)에 의해 전원공급받을 때, 채색된 부분만큼 소비전력이 감소함을 알 수 있다. 이것은 LED 이외의 전력소비를 극소화함으로써, LED 조명장치의 효율을 극대화시켜 고효율 조명장치 구현을 이룰 수 있다.As shown in FIG. 12, when the power is supplied at the line voltage and when the power is supplied by the power supply 132, the power consumption decreases by the colored portion. This minimizes the power consumption other than the LED, thereby maximizing the efficiency of the LED lighting device can achieve a high efficiency lighting device.

상기 전류제어부(190) 각각은 탭스위칭부(140)의 스위칭뿐만 아니라, LED의 최대전류를 제한하는 역할을 수행한다.Each of the current controllers 190 serves to limit the maximum current of the LED as well as the switching of the tap switching unit 140.

또한, 도 13에 도시된 바와 같이, 각 LED그룹(DG1,DG2,DG3)의 구성을 동일하게 하고, 각 전류제어부의 최대전류를 '전류제어기3 > 전류제어기2 > 전류제어기1' 이 되도록 설정하였을 때의 파형도로서, 이것은 라인전압의 전압구간에 따라 최대 전류를 조정하여 고역률을 구현하는 방법의 예이다.In addition, as shown in FIG. 13, the configuration of each LED group DG1, DG2, and DG3 is the same, and the maximum current of each current control unit is set to be 'current controller 3> current controller 2> current controller 1'. This is an example of a method of implementing a high power factor by adjusting the maximum current according to the voltage section of the line voltage.

실험적으로, 각 LED그룹(DG1~DG3)을 동일하게 구성하고, 각 전류제어기1 내지 3의 최대 전류를 동일하게 구성하여, 20W급 LED조명장치를 구성하였을 경우에도 역률은 0.95 이상의 값을 실현하여, 고역률 조명장치를 구현하였다. Experimentally, each LED group (DG1 ~ DG3) is configured in the same way, the maximum current of each current controller 1 to 3 is configured to be the same, even if a 20W class LED lighting device is configured to achieve a power factor of 0.95 or more The high power factor lighting system was implemented.

또한, 각 전류제어기1 내지 3의 최대전류를 위와 같이 조절할 경우 역률 0.97이상의 고역률 조명장치 구현이 가능하였다. 이러한 특성은 조명기기 규격을 충분히 만족한다.In addition, when the maximum current of each of the current controllers 1 to 3 as described above it was possible to implement a high power factor lighting device with a power factor of 0.97 or more. This characteristic satisfies the luminaire specification.

상기 전류검출부(151) 및 보호회로부(152)는 LED의 과전류를 검출하여 설정된 전류보다 클 때 모든 탭스위칭부(140)를 오프시킴으로써, 과전류로 인한 조명장치의 파괴를 방지하기 위한 보호기능을 수행한다. The current detection unit 151 and the protection circuit unit 152 detects an overcurrent of the LED and turns off all the tap switching units 140 when the current is greater than the set current, thereby performing a protection function to prevent destruction of the lighting device due to the overcurrent. do.

또한, 라인전압이 설계값보다 과전압이 입력될 때, 본 발명에서는 전류제어부(190)의 설정값에 따라 전류 제한이 이루어지도록 구성하였다. In addition, in the present invention, when the line voltage is input over the design value, the current limit is configured according to the set value of the current control unit 190.

상기 브릿지회로(101)의 교류입력전압이 230V일 경우 위에서 설정된 예로 들면, 라인전압이 311V 이상인 구간에서는 각 비교기1 내지 3의 출력은 로우(LOW)가되고, 이때 신호제어부(180)는 과전압 보호를 위해 각 탭(TAP1~TAP3)을 스위칭하는 탭위칭부(140)의 각각의 탭스위치1 내지 3이 오프 되도록, 각각의 전류제어부(190)를 제어하여 과전압에 의한 조명장치가 파괴되지 않도록 보호 동작을 할 수 있다.For example, if the AC input voltage of the bridge circuit 101 is 230V, the output of each of the comparators 1 to 3 becomes LOW in a section in which the line voltage is 311V or more, and the signal controller 180 protects the overvoltage. To control the respective current control unit 190 so that each tap switch 1 to 3 of the tap switching unit 140 for switching each tap (TAP1 ~ TAP3) is turned off to protect the lighting device due to overvoltage It can work.

이때, 모든 LED는 오프 상태가 된다. 이 전압구간에서 전원공급부(132)는 라인전압에서 전원전압을 받도록 전원공급스위칭부(120)를 제어하고, 전원공급부(132)와 탭1,탭2(TAP1, TAP3)과의 연결은 오프 시킨다.At this time, all the LEDs are turned off. In this voltage section, the power supply unit 132 controls the power supply switching unit 120 to receive the power voltage from the line voltage, and turns off the connection between the power supply unit 132 and the taps 1 and 2 (TAP1 and TAP3). .

이후 라인전압이 하강하여 라인전압이 207.3V~311V인 구간에서는 위에서 설명한 바와 같이 동작한다.After that, the line voltage drops to operate as described above in the section where the line voltage is 207.3V to 311V.

따라서, 비교기기준전압3의 설정값은 실제 교류입력의 마진을 생각하여 약간 높게 설정할 필요가 있다.Therefore, the set value of the comparator reference voltage 3 needs to be set slightly higher in consideration of the actual AC input margin.

도 14는 10% 과전압 인가시 보호회로부(152)에 의해 각 회로가 과전압으로부터 보호 되도록 설정한 전압 전류 특성을 나타낸 것이다. 여기서, 'A'는 전류제어부3에 의해 전류제한되는 시점의 라인전압이고, 'B'는 비교기3 기준전압에 의해 보호회로 동작되는 시점의 라인전압이다.FIG. 14 shows voltage and current characteristics set by the protection circuit unit 152 to protect each circuit from overvoltage when 10% overvoltage is applied. Here, 'A' is the line voltage at the time when the current is limited by the current controller 3, and 'B' is the line voltage at the time when the protection circuit is operated by the comparator 3 reference voltage.

위에서 설명한 바와 같이 본 발명은 고효율을 구현하기 위해, 발광다이오드 이외의 제어회로에서 의 전력 소모를 최소화하기 위해서 탭스위칭부의 병렬 구조를 통해 탭스위칭소자에서의 전력소모를 최소화하였으며, 제어회로에서의 전력소모를 극소화하기위해 라인전압구간별로 제어회로의 전원공급루트를 달리함으로서 라인전압이 높아져도 제어회로에서의 전력소모를 최소화 되도록 구현하였다. 이렇게 함으로서 기존의 SMPS 구조의 조명장치보다 월등한 전력효율을 달성할 수 있다.As described above, in order to realize high efficiency, the present invention minimizes power consumption in the tap switching element through a parallel structure of the tap switching unit in order to minimize power consumption in control circuits other than the light emitting diodes. In order to minimize the consumption, the power supply route of the control circuit is changed for each line voltage section so that the power consumption in the control circuit is minimized even if the line voltage is high. By doing so, it is possible to achieve superior power efficiency than conventional SMPS-structured lighting devices.

또한, LED조명장치의 고역률 및 낮은 THD 구현을 위해 탭구조를 갖는 LED 조명장치를 구현하여 이루었다. In addition, the LED lighting device has a tap structure for high power factor and low THD.

위에서 설명한 바와 같이 본 발명에 의하면, 기존의 SMPS 발광다이오드조명장치에서 발생되는 복잡한 제어회로 및 단수명의 전해캐패시터 사용에 의한 조명장치의 수명저하, 캐패시터 및 인덕터 등을 사용하므로써, 발생되는 제어장치의 사이즈 문제 등의 단점 없이 본 발명에서는 간단하게 제어회로를 구현하면서도 고효율, 고역률, 낮은 THD 실현이 가능하다. As described above, according to the present invention, the size of the control device generated by using a complicated control circuit generated in a conventional SMPS light emitting diode lighting device and a reduction in the lifetime of the lighting device by using a short-lived electrolytic capacitor, a capacitor and an inductor, etc. In the present invention, a high efficiency, high power factor, and low THD can be realized while the control circuit is simply implemented without problems.

이와 같이 본 발명은 LED어레이부(110)를 제외한 LED제어회로(120)에서의 전력소모를 최소화한 구조로서 발광다이오드 조명장치의 광전환 효율을 극대화할 수 있으며, 라인전압의 전압파형과 거의 일치된 전류가 흐름으로서 고역률을 실현시킬 수 있다. 또한 제어회로의 간소화로 조명장치 설계시 기존의 SMPS 방식의 조명장치보다 가격경쟁력 및 조명장치 기구의 설계시에도 많은 장점을 갖는다.
As described above, the present invention minimizes power consumption in the LED control circuit 120 except for the LED array unit 110, thereby maximizing the light conversion efficiency of the LED lighting device and substantially matching the voltage waveform of the line voltage. High power factor can be realized as the current flows. In addition, the design of the lighting device due to the simplification of the control circuit has many advantages in the design of the price competitiveness and the design of the lighting device apparatus over the existing SMPS type lighting device.

101 : 브릿지회로부 110 : LED어레이부
120 : LED제어부 131 : 전원공급스위칭부
132 : 전원공급부 133 : 라인전압검출부
140 : 탭스위칭부 151 : 전류검출부
152 : 보호회로부 160 : 비교기기준전압부
170 : 비교부 180 : 신호제어부
190 : 전류제어부
101: bridge circuit unit 110: LED array unit
120: LED control unit 131: power supply switching unit
132: power supply unit 133: line voltage detection unit
140: tap switching unit 151: current detection unit
152: protection circuit section 160: comparator reference voltage section
170: comparison unit 180: signal control unit
190: current control unit

Claims (10)

공급된 교류전원을 전파정류하는 정류부로부터 공급된 라인전압에 의해 점,소등되는 LED어레이부와, 상기 LED어레이부의 각 LED의 점,소등을 제어하는 LED제어부로 구성된 LED조명 제어장치에 있어서,
상기 LED에레이부는,
상기 정류부로부터의 라인전압에 병렬로 연결되며, 다수의 LED가 직,병렬 연결된 다수의 LED그룹(DG1~DGN)으로 구성되며, 상기 각 LED그룹 (DG1~DGN) 사이에 탭(TAP 1~TAP N)이 형성되며,
상기 LED제어부는,
상기 LED어레이부의 각 탭(TAP 1~TAP N)을 온/오프 스위칭하는 탭스위칭부;
상기 정류부로부터 공급되는 라인전압의 전압레벨에 따라 상기 LED제어부의 전원공급 경로를 라인전압 또는 상기 각 탭 중 하나를 선택하여 전원공급부의 공급전원을 변환스위칭하는 전원공급스위칭부;
상기 정류부로부터 인가된 라인전압을 검출하는 라인전압검출부;
상기 라인전압검출부의 출력과 기준전압을 비교하는 비교부;
상기 비교부의 출력신호에 따라 상기 전원공급스위칭부 및 전류제어부를 제어하는 신호제어부;
상기 신호제어부의 제어신호에 따라 상기 탭스위칭부를 온/오프되도록 제어하며 상기 탭스위칭부의 최대전류를 제어하는 전류제어부;를 포함하여 이루어진 것을 특징으로 하는 LED조명 제어장치.
In the LED lighting control device consisting of an LED array part that is turned off and on by the line voltage supplied from the rectifying unit for full-wave rectifying the supplied AC power, and an LED control unit that controls the point and off of each LED of the LED array unit,
The LED array unit,
It is connected in parallel to the line voltage from the rectifier, a plurality of LEDs are composed of a plurality of LED groups (DG1 ~ DGN) connected in parallel, parallel, the tap (TAP 1 ~ TAP) between each LED group (DG1 ~ DGN) N) is formed,
The LED control unit,
A tap switching unit for switching on / off respective taps (TAP 1 to TAP N) of the LED array unit;
A power supply switching unit for converting and switching the power supply of the power supply unit by selecting one of a line voltage or each of the taps in the power supply path of the LED controller according to the voltage level of the line voltage supplied from the rectifier;
A line voltage detector detecting a line voltage applied from the rectifier;
A comparison unit comparing the output of the line voltage detection unit with a reference voltage;
A signal control unit controlling the power supply switching unit and the current control unit according to the output signal of the comparison unit;
And a current control unit controlling the tap switching unit to be turned on / off according to a control signal of the signal controller and controlling a maximum current of the tap switching unit.
제 1 항에 있어서,
상기 탭스위칭부와 상기 신호제어부 사이에 부가되며,
상기 탭스위칭부에 흐르는 전류를 검출하는 전류검출부; 및
상기 전류검출부로부터의 과전류, 과전압 또는 과온도를 검출하고, 검출결과에 따라 각 부 회로를 보호하기 위한 제어신호를 발생하는 보호회로부;를 더 포함하여 구성된 것을 특징으로 하는 LED조명 제어장치.
The method of claim 1,
It is added between the tap switching unit and the signal control unit,
A current detector for detecting a current flowing in the tap switching unit; And
And a protection circuit unit for detecting an overcurrent, an overvoltage, or an over temperature from the current detection unit, and generating a control signal for protecting each subcircuit according to the detection result.
제 1 항 또는 제 2 항에 있어서,
상기 탭스위칭부는 LED어레이부의 각 탭과 전류검출부 사이에 병렬 접속된 각각의 탭스위치로 구성되며, 상기 각 탭스위치는 전류제어부에 의해 제어되도록 접속된 것을 특징으로 하는 LED조명 제어장치.
3. The method according to claim 1 or 2,
The tap switching unit is composed of a respective tap switch connected in parallel between each tab and the current detection unit of the LED array unit, each tap switch is connected to be controlled by the current control unit.
제 1 항에 있어서,
상기 전원공급스위칭부는 상기 신호제어부의 출력에 따라 상기 정류부로부터의 라인전압이 상기 LED어레이부의 각 탭으로부터 LED제어부의 전원공급을 라인전압레벨에 따라 각기 다르게 공급받도록 스위칭하는 것을 특징으로 하는 LED조명 제어장치.
The method of claim 1,
The power supply switching unit is configured to switch the line voltage from the rectifying unit so that the power supply of the LED control unit is differently supplied according to the line voltage level from each tap of the LED array unit according to the output of the signal control unit. Device.
제 4 항에 있어서,
상기 전원공급스위칭부에 부가하여 LED제어부 및 전원공급스위칭부에 구동전원을 공급하는 전원공급부를 더 포함하여 구성된 것을 특징으로 하는 LED조명 제어장치.
The method of claim 4, wherein
LED lighting control device further comprises a power supply for supplying driving power to the LED control unit and the power supply switching unit in addition to the power supply switching unit.
제 1 항에 있어서,
상기 비교부는 상기 각 탭을 제어하도록 다수의 비교기로 구성되며, 각 비교기의 기준전압을 설정하는 기준전압부는 각 비교기에 따라 각기 다르게 설정되며, 변동설정 가능한 것을 특징으로 하는 LED조명 제어장치.
The method of claim 1,
The comparator comprises a plurality of comparators to control the respective tabs, the reference voltage unit for setting the reference voltage of each comparator is set differently according to each comparator, LED lighting control device, characterized in that the variable can be set.
제 1 항에 있어서,
상기 전류제어부는 상기 신호제어부의 제어신호에 의해 상기 탭스위칭부의 각 탭스위치를 온,오프하고, 상기 각 탭스위치의 최대전류를 제어하여 LED어레이부의 최대전류를 제어하도록 상기 각 탭스위치에 일대일 대응하는 다수의 전류제어기로 구성된 것을 특징으로 하는 LED조명 제어장치.
The method of claim 1,
The current control unit corresponds to each tap switch to turn on / off each tap switch of the tap switching unit according to a control signal of the signal controller, and control the maximum current of each tap switch to control the maximum current of the LED array unit. LED lighting control device comprising a plurality of current controllers.
제 1 항에 있어서,
상기 탭스위칭부, 전류제어부, 신호제어부, 비교부, 라인전압검출부, 전원공급스위칭부, 전원공급부가 하나의 집접회로로 구성된 것을 특징으로 하는 LED조명 제어장치.
The method of claim 1,
And the tap switching unit, the current control unit, the signal control unit, the comparison unit, the line voltage detection unit, the power supply switching unit, and the power supply unit are configured as one integrated circuit.
제 1 항에 있어서,
상기 신호제어부는 과전류, 과전압 또는 과온도를 감지하는 보호회로부로부터의 제어신호에 따라 상기 전원공급스위칭부를 제어하는 것을 특징으로 하는 LED조명 제어장치.
The method of claim 1,
And the signal control unit controls the power supply switching unit according to a control signal from a protection circuit unit for detecting an overcurrent, an overvoltage, or an overtemperature.
제 9 항에 있어서,
상기 신호제어부는 상기 비교부의 각 비교기로부터의 출력신호 또는 보호회로부로부터의 제어신호에 따라 전류제어부의 각 전류제어기를 제어하는 각각의 신호제어기를 포함하여 구성된 것을 특징으로 하는 LED조명 제어장치.
The method of claim 9,
And the signal controller comprises respective signal controllers for controlling each current controller of the current controller according to an output signal from each comparator of the comparator or a control signal from the protection circuit.
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