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KR101904806B1 - LED Convertor for Constant Power - Google Patents

LED Convertor for Constant Power Download PDF

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KR101904806B1
KR101904806B1 KR1020180040270A KR20180040270A KR101904806B1 KR 101904806 B1 KR101904806 B1 KR 101904806B1 KR 1020180040270 A KR1020180040270 A KR 1020180040270A KR 20180040270 A KR20180040270 A KR 20180040270A KR 101904806 B1 KR101904806 B1 KR 101904806B1
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led
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신제식
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주식회사 다온시스템
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Abstract

본 발명의 일실시예에 따른 정전력 LED 컨버터는 교류전원을 입력받아 직류전원으로 전환하여 출력하는 전원부, 소정의 권선비(Transformer Turns Ratio)에 따라 상기 직류전원으로부터 동작전압, 정전압을 생성하기 위한 기준전압, 정전류를 생성하기 위한 기준전류 및 부하인 LED 동작을 위한 구동전압을 생성하는 리엑터부, 동작전압, 기준전압 및 기준전류를 이용하여 상기 리엑터의 동작을 조절하기 위한 PWM(Pulse Width Modulation) 신호를 출력함과 동시에 역률을 보상하는 제어부 및 PWM 신호를 FET(Field Effect Transistor)의 게이트(gate)의 입력으로 하여 상기 FET의 온/오프 동작을 유도함으로서, FET가 오프시에는 상기 리액터부에 에너지를 저장하도록 하는 스위칭부를 포함한다. LED 모듈이 컨버터와 동일한 소비전력을 가진다면 LED 모듈을 구성하는 LED들을 직렬 혹은 병렬 구조와 무관하게 적용할 수 있어서, 제조자의 생산성을 높일 수 있으며 재고 부담을 낮출 수 있게 된다. 또한 LED 컨버터만 교체할 필요가 있는 개수 혹은 보수 현장에서 LED 모듈의 사양에 제약을 받지 않기 때문에, 전기적 지식이 없는 사용자도 쉽게 적용할 수 있게 된다.The constant power LED converter according to an exemplary embodiment of the present invention includes a power unit for receiving an AC power and converting the AC power into a DC power and outputting the AC power and a reference voltage for generating an operating voltage and a constant voltage from the DC power according to a predetermined transformer ratio. A PWM (Pulse Width Modulation) signal for controlling the operation of the reactor using an operation voltage, a reference voltage, and a reference current; And a PWM signal is input to a gate of a field effect transistor (FET) to induce the on / off operation of the FET so that when the FET is off, the energy is supplied to the reactor unit And a switching unit for storing the control signal. If the LED module has the same power consumption as the converter, the LEDs constituting the LED module can be applied irrespective of the series or parallel structure, thereby increasing the productivity of the manufacturer and reducing the inventory burden. In addition, the number of LED converters only needs to be replaced, or the LED modules are not restricted by the repairing field, so it is easy for users without electrical knowledge to apply them.

Description

정전력 LED 컨버터 {LED Convertor for Constant Power}[0001] The present invention relates to a constant power LED converter,

본 발명은 LED(Light Emitting Diode) 모듈에 안정적인 전원을 공급하기 위한 컨버터에 관한 것으로서, 보다 상세하게는 LED 모듈부에 공급되는 전압과 전류의 크기를 피드백 받아 사전에 설정된 기준 전압과 비교한 결과값을 이용하여 전력의 오차를 줄임으로써 안정적인 정전력을 LED 모듈에 제공하도록 조명기기에 내장되어 사용되는 정전력 컨버터에 관한 것이다.The present invention relates to a converter for supplying stable power to an LED (Light Emitting Diode) module, and more particularly, to a converter for receiving a voltage and a magnitude of a current supplied to an LED module, And more particularly, to an electrostatic power converter incorporated in a lighting apparatus to provide a stable constant electric power to an LED module by reducing an error of electric power using the LED.

LED(Light Emitting Diode)는 각종 조명장치의 광원으로 널리 사용되는 추세이다. LED는 형광등이나 백열전구와 같은 종래의 광원보다 소비전력이 낮고 수명이 길며 내충격성이 강한 장점을 가지고 있다. LED (Light Emitting Diode) is a widely used light source for various lighting devices. LEDs have lower power consumption, longer lifetime and higher impact resistance than conventional light sources such as fluorescent lamps and incandescent lamps.

이러한 LED는 반도체에 전압을 가할 때 나타나는 발광현상을 이용한 것으로서, 직류(DC) 전원에 의하여 구동된다. 이 DC 전원을 제공하는 장치를 일반적으로 LED 컨버터(converter)라고 한다.Such an LED is driven by a direct current (DC) power source, which utilizes a light emission phenomenon that appears when a voltage is applied to a semiconductor. The device that provides this DC power is commonly referred to as an LED converter.

지금까지 출시되어 있는 LED 컨버터는 하나 이상의 LED(이하 “LED 모듈”이라고 함)를 점등시키기 위하여 정전압 방식 혹은 정전류 방식을 적용하고 있다. 정전압 방식의 LED 컨버터의 경우 LED 모듈이 점등된 후 LED 소자의 발열로 인하여 LED 전압이 서서히 떨어지는 값을 보상하지 못해, 점등된 후 LED전압이 포화지점까지 소비전력이 상승하여 ELD 소자 자체 및 LED 컨버터의 내구성에 좋지 않은 결과를 초래하는 문제점이 있다. The LED converters that have been introduced up to this point apply the constant voltage method or the constant current method in order to light one or more LED (hereinafter referred to as "LED module"). In the case of the constant voltage LED converter, the LED module is turned on, the LED voltage can not be compensated slowly due to the heat generated by the LED device, and after the LED is turned on, the power consumption increases until the LED voltage reaches the saturation point, Resulting in poor durability.

LED 모듈을 안정적으로 구동을 하기 위하여 그 개선 방식으로 정전류 방식 LED 컨버터가 많이 나타났다. 하지만 정전류 LED 컨버터로 LED 모듈을 구동한다고 하여도 LED 모듈을 구성하는 LED 소자들을 직렬로 구성하는지 혹은 병렬로 구성하는지에 따라 LED 컨버터의 출력값을 변경시켜주어야 하는 문제점이 있다. 이는 LED 컨버터를 포함한 LED 등기구 제조자 측면에서 생산성을 저하시키고, 일반 사용자들의 측면에서는 쉽게 적용하기가 어렵게 된다. 또한 LED 모듈과 LED 컨버터의 호환관계가 잘못되면 LED 모듈의 성능이 저하되는 결과를 초래하게 된다.In order to stabilize the operation of the LED module, a constant current type LED converter has appeared as an improvement method. However, even if the LED module is driven by the constant current LED converter, there is a problem that the output value of the LED converter must be changed depending on whether the LED elements constituting the LED module are configured in series or in parallel. This lowers productivity in terms of manufacturers of LED luminaires, including LED converters, and is difficult to apply easily to the general user. In addition, if the compatibility between the LED module and the LED converter is incorrect, the performance of the LED module may deteriorate.

한국 등록 특허 제10-0373984호Korean Patent No. 10-0373984

본 발명은 전술한 종래기술의 문제점을 해결하기 위한 것으로서, LED 모듈에 일정한 전압 및 전류를 공급할 수 있는 LED 컨버터를 제공하는 것을 목적으로 한다.SUMMARY OF THE INVENTION It is an object of the present invention to provide an LED converter capable of supplying a constant voltage and current to an LED module.

보다 상세하게는 LED 모듈에 공급되는 전압 및 전류를 사전에 설정된 기준 전압 및 기준전류와 비교하여 그 차이에 따라 제어함으로써 LED 모듈 구동전력을 안정적으로 제공하는 것을 목적으로 한다.More particularly, the present invention aims at stably providing driving power of the LED module by comparing the voltage and current supplied to the LED module with a preset reference voltage and a reference current and controlling the voltage and current according to the difference.

또한 입력 전압과 전류의 위상을 가능한 한 동일하게 하도록 제어함으로써 역률개선을 이루며, LED 구동 전압 및 전류의 플리커 현상을 제거하는 것을 목적으로 한다.The present invention also aims at eliminating the flicker phenomenon of the LED driving voltage and the current by controlling the phase of the input voltage and the current to be as equal as possible.

또한 일정한 전력을 제공함으로써, 부하로 작용하는 LED 모듈의 구성(직렬 혹은 병렬 혹은 직렬과 병렬의 혼합)에 상관없이 소비전력만 유사하면 자유롭게 사용할 수 있는 LED 컨버터를 제공하는 것을 목적으로 한다.It is another object of the present invention to provide an LED converter which can be freely used if power consumption is similar regardless of the configuration (serial or parallel, series or parallel combination) of the LED module serving as a load by providing a constant power.

상기의 목적을 해결하기 위한 본 발명에 의한 정전력 LED 컨버터는 교류전원을 입력받아 직류전원으로 전환하여 출력하는 전원부; 소정의 권선비(Transformer Turns Ratio)에 따라 상기 직류전원으로부터 동작전압, 정전압을 생성하기 위한 기준전압, 정전류를 생성하기 위한 기준전류 및 부하인 LED동작을 위한 구동전압을 생성하는 리엑터부; 상기 동작전압, 기준전압 및 기준전류를 이용하여 상기 리엑터의 동작을 조절하기 위한 PWM 신호를 출력함과 동시에 역률을 보상하는 제어부; 및 상기 PWM 신호를 FET의 게이트의 입력으로 하여 상기 FET의 온/오프 동작을 유도함으로써, 상기 FET가 오프시에는 상기 리액터부에 에너지를 저장하도록 하는 스위칭부;를 포함하는 것을 특징으로 한다.According to an aspect of the present invention, there is provided an electrostatic power LED converter comprising: a power supply for receiving an AC power and converting the AC power into a DC power; A reactor for generating an operating voltage, a reference voltage for generating a constant voltage, a reference current for generating a constant current, and a driving voltage for an LED operation, which is a load, from the DC power supply according to a predetermined transformer ratio; A controller for outputting a PWM signal for controlling the operation of the reactor using the operation voltage, the reference voltage, and the reference current and compensating the power factor; And a switching unit for causing the FET unit to store the energy when the FET is turned off by driving the FET to turn on and off with the PWM signal input to the gate of the FET.

또한 상기의 목적을 해결하기 위한 본 발명에 의한 정전력 LED 컨버터에서 상기 제어부는 소정의 정전압을 생성하기 위한 기준전압과 소정의 정전류를 생성하기 위한 기준전류를 생성하는 기준생성부; 상기 기준전압과 상기 동작전압을 비교한 전압조절값을 출력하는 전압조정부(voltage regulator); 상기 기준전류와 상기 스위칭부의 FET의 소스에 걸리는 전류를 비교한 전류조절값을 출력하는 전류조정부(current regulator); 상기 리엑터부의 1차측의 정류된 전압과 상기 FET의 소스에 걸리는 전압을 입력으로 하여 두 값의 곱에 비례하는 제어값을 출력하는 역률보상부; 상기 전압조절값과 상기 제어값을 비교하는 제1비교기(comparator); 상기 전류조절값과 상기 제어값을 비교하는 제2비교기(comparator); 및 상기 제1비교기와 제2비교기의 출력값, 기준전압, 기준전류를 기초로 상기 PWM 신호를 생성하는 스위칭제어부;를 포함하는 것을 특징으로 한다.Also, in the constant power LED converter according to the present invention for solving the above-mentioned problems, the control unit includes a reference generator for generating a reference voltage for generating a predetermined constant voltage and a reference current for generating a predetermined constant current; A voltage regulator for outputting a voltage adjustment value obtained by comparing the reference voltage and the operation voltage; A current regulator for outputting a current adjustment value obtained by comparing the reference current with a current flowing through a source of the FET of the switching unit; A power factor compensator for receiving a rectified voltage of the primary side of the reactor unit and a voltage applied to a source of the FET, and outputting a control value proportional to a product of the two values; A first comparator for comparing the voltage adjustment value and the control value; A second comparator for comparing the current control value with the control value; And a switching controller for generating the PWM signal based on an output value, a reference voltage, and a reference current of the first comparator and the second comparator.

또한 상기의 목적을 해결하기 위한 본 발명에 의한 정전력 LED 컨버터에서, 상기 리액터부는 상기 LED 구동전압을 평활화하여 출력하는 정류평활부; 및 평활화된 전압 및 전류의 리플(ripple)을 제거하여 플리커(flicker) 현상을 방지하는 리플제거부;를 더 포함하는 것을 특징 한다.Further, in order to solve the above-mentioned problem, in the constant power LED converter according to the present invention, the reactor part includes a rectifying smoothing part for smoothing and outputting the LED driving voltage; And ripple removing means for removing a ripple of the smoothed voltage and current to prevent a flicker phenomenon.

또한 상기의 목적을 해결하기 위한 본 발명에 의한 정전력 LED 컨버터에서, 상기 제어부는 상기 LED 모듈에 과전압 혹은 과전류가 인가되거나 정전력 LED 컨버터의 동작온도가 소정의 기준치를 초과하면 상기 스위칭부의 동작을 중단시키는 보호부;를 더 포함하는 것을 특징으로 한다.Further, in the constant power LED converter according to the present invention for solving the above-mentioned problems, when the overvoltage or overcurrent is applied to the LED module or the operation temperature of the constant power LED converter exceeds a predetermined reference value, And a protective portion for stopping the stopper.

그리고 상기의 목적을 해결하기 위한 본 발명에 의한 LED 컨버터에서, 상기 스위칭제어부는 상기 동작전압이 상승하면 출력전류값을 낮추고, 반대로 상기 동작전압이 하강하면 출력전류값을 높여 정전원 출력이 되도록 조절하는 것을 특징으로 한다.According to another aspect of the present invention, there is provided an LED converter comprising: a switching control unit for controlling an output current of a light emitting diode .

본 발명에 의한 정전력 LED 컨버터는 LED 모듈에 일정한 전류 및 전압을 공급하기 때문에 LED 소자의 내구성을 향상시킬 수 있게 된다.The constant-current LED converter according to the present invention supplies constant current and voltage to the LED module, so that the durability of the LED device can be improved.

또한 본 발명에 의한 정전력 LED 컨버터는 LED 모듈이 컨버터와 동일한 소비전력을 가진다면 LED 모듈을 구성하는 LED들을 직렬 혹은 병렬 구조와 무관하게 적용할 수 있어서, 제조자의 생산성을 높일 수 있으며 재고 부담을 낮출 수 있게 된다.In addition, if the LED module has the same power consumption as the converter, the constant power LED converter according to the present invention can apply the LEDs constituting the LED module irrespective of the series or parallel structure, thereby increasing the productivity of the manufacturer, .

또한 본 발명에 의한 정전력 LED 컨버터는 LED 컨버터만 교체할 필요가 있는 개수 혹은 보수 현장에서 LED 모듈의 사양에 제약을 받지 않기 때문에, 전기적 지식이 없는 사용자도 쉽게 적용할 수 있게 된다.In addition, since the constant power LED converter according to the present invention is not limited by the specification of the LED module in the number of repairing or repairing areas where only an LED converter needs to be replaced, a user without electric knowledge can easily apply it.

또한 본 발명에 의한 정전력 LED 컨버터는 주변의 영향(예를 들면, 온도 혹은 등기구의 방열구조등)에 의한 소비전력 변화가 없기 때문에 신뢰성을 높일 수 있다.Further, the constant power LED converter according to the present invention can increase the reliability because there is no change in power consumption due to the influence of the surroundings (for example, the temperature or the heat dissipation structure of the lamp).

도 1은 본 발명에 따른 정전력 LED 컨버터의 구성블록도이다.
도 2는 본 발명에 따른 정전력 LED 컨버터의 상세 구성도이다.
도 3은 본 발명에 따른 정전력 LED 컨버터의 기준전압, 기준전류, 출력전류, 출력전압, 그리고 출력전원과의 상관관계를 나타내는 그래프이다.
1 is a block diagram of the configuration of an electrostatic power LED converter according to the present invention.
2 is a detailed configuration diagram of the constant power LED converter according to the present invention.
3 is a graph showing a correlation between a reference voltage, a reference current, an output current, an output voltage, and an output power of the constant power LED converter according to the present invention.

본 발명은 다양하게 변경을 가할 수 있고, 여러 가지 실시예를 가질 수도 있으며 특정 실시예를 도면에 도시하여 상세하게 설명하도록 한다.The present invention can be variously modified and may have various embodiments, and specific embodiments will be described in detail with reference to the drawings.

그러나 이는 본 발명을 특정 실시예에 한정하려는 것이 아니며, 본 발명의 사상 및 기술적 범위에 포함되는 모든 변경, 균등물 내지는 대체물을 포함하는 것으로 이해되어야 한다.It is to be understood, however, that the invention is not to be limited to the specific embodiments, but includes all changes, equivalents, and alternatives falling within the spirit and scope of the invention.

각 도면을 설명하면서 유사한 구성요소에 대해서는 유사한 참조번호를 사용하도록 한다. 제1, 제2등의 용어는 다양한 구성요소들을 설명하는데 사용할 수 있지만, 상기 구성요소들은 상기 용어들에 의하여 한정되지 않는다. 상기 용어들은 하나의 구성요소를 다른 구성요소와 구별하는 목적으로만 사용되며, 제조된 순서에 구애받지 않는 것이며 발명의 상세한 설명과 특허청구범위에서 그 명칭이 일치하지 않을 수 있다.Like reference numerals are used for like elements in describing each drawing. The terms first, second, etc. may be used to describe various elements, but the elements are not limited to these terms. The terms are used only for the purpose of distinguishing one element from another, and are not in any order, and may not be consistent in the description of the invention and claims.

기술적 혹은 과학적 용어를 포함해서 본 출원명세서에서 사용되는 모든 용어들은, 특별히 다르게 정의되지 않는 한 본 발명이 속하는 기술분야에서 통상의 지식을 가지는 자들에 의하여 일반적으로 이해되고 사용되는 것과 같은 의미가 있다.All terms used in the present specification, including technical or scientific terms, have the same meaning as commonly understood and used by those of ordinary skill in the art to which the present invention belongs, unless otherwise defined.

단수의 표현은 문맥상 분명하게 다르게 뜻하지 아니하는 한 복수의 표현을 포함한다. 본 출원명세서에서, “~을 포함한다” 또는 “~이루어진다”등의 용어는 명세서상에 기재된 특징, 숫자, 단계, 동작, 구성요소등을 조합한 것이 존재하는 것을 나타내는 것으로서, 하나 또는 그 이상의 다른 특징들이나 숫자, 단계, 동작, 구성요소등을 조합한 것의 존재 또는 부가 가능성을 미리 배제하지 않는 것으로 이해하여야 한다.The singular expressions include plural expressions unless the context clearly dictates otherwise. In the present specification, the terms "comprising" or "consisting of" mean that there is a combination of the features, numbers, steps, operations, elements, etc. described in the specification, It is to be understood that the present invention does not preclude the presence or addition of a combination of features, numbers, steps, operations, components, and the like.

이하의 설명에서 사용되는 특정 용어들은 본 발명의 이해를 돕기 위하여 제공되는 것이며, 이러한 특정 용어의 사용은 본 발명의 기술적 사상을 벗어나지 않는 범위내에서 다른 형태가 될 수 있다.It is to be understood that the specific terminology used herein is for the purpose of promoting an understanding of the present invention, and the use of such specific terminology may be embodied in other forms without departing from the spirit of the present invention.

이하 본 발명에 따른 정전력 LED 컨버터에 대하여 도면을 참조하면서 상세하게 설명하도록 한다.Hereinafter, the constant power LED converter according to the present invention will be described in detail with reference to the drawings.

도 1은 정전력 LED 컨버터의 구성블록도이다.1 is a block diagram of the configuration of an electrostatic power LED converter.

도 1에 도시된 바와 같이 본 발명에 따른 정전력 LED 컨버터는 전원부(110), 리액터부(120), 스위칭부(130), 제어부(140), 정류평활부(150), 리플제거부(160)를 포함하여 이루어진다.1, the constant power LED converter according to the present invention includes a power supply unit 110, a reactor unit 120, a switching unit 130, a control unit 140, a rectifying smoothing unit 150, a ripple removal unit 160 ).

각 구성 블록별로 상세하게 설명하도록 하면,By describing each constituent block in detail,

먼저 전원부(110)는 상용 교류전원을 입력받아 직류전원으로 전환하여 출력한다.First, the power supply unit 110 receives commercial AC power and converts the AC power into a DC power.

리엑터부(120)는 소정의 권선비(Turns Ratio)를 가지는 변압기(transformer)를 포함하여 구성할 수 있으며, 구체적으로는 상기 전원부(110)가 출력하는 직류전원으로부터 본 발명에 의한 LED 컨버터 내부의 제어부(140)를 구동하는 동작전압, LED 모듈에 안정적인 정전력을 제공하기 위하여 기초가 되는 정전압을 생성하기 위한 기준전압과 정전류를 생성하기 위한 기준전류 및 부하인 LED동작을 위한 구동전압을 생성하여 출력한다.The reactor unit 120 may include a transformer having a predetermined turn ratio. More specifically, the reactor unit 120 may include a DC power source, A reference voltage for generating a constant voltage to generate a constant voltage and a reference current for generating a constant current, and a drive voltage for an LED operation, which is a load, in order to provide a stable constant electric power to the LED module, do.

제어부(140)는 상기 동작전압, 기준전압 및 기준전류를 이용하여 상기 리엑터(120)의 동작을 조절하기 위한 PWM 신호를 출력함과 동시에 역률을 보상한다.The controller 140 outputs a PWM signal for controlling the operation of the reactor 120 using the operation voltage, the reference voltage, and the reference current, and compensates the power factor.

스위칭부(130)는 FET를 포함하여 구성할 수 있으며, 상기 PWM 신호를 FET의 게이트의 입력으로 하여 상기 FET의 온/오프 동작을 유도함으로서, 상기 FET가 오프시에는 상기 리액터부(120)에 에너지를 저장하도록 한다.The switching unit 130 may be configured to include a FET and induce the on / off operation of the FET using the PWM signal as an input to the gate of the FET. When the FET is off, the switching unit 130 may be connected to the reactor unit 120 Save energy.

정류평활부(150)는 상기 리엑터(120)의 트랜스포머의 권선비에 따라 2차측에 유도되는 LED 구동전압을 평활용 다이오드(D3)를 통해 정류한 후 컨덴서(C3)에 에너지를 충방전함으로 안정된 DC 전압원으로 출력한다.The rectifying and smoothing unit 150 rectifies the LED driving voltage induced in the secondary side according to the winding ratio of the transformer of the reactor 120 through the smoothing diode D3 and charges and discharges the energy to the capacitor C3, And outputs it as a voltage source.

리플제거부(160)는 평활화된 전압 및 전류의 리플(ripple)을 제거함으로써 LED 모듈이 점등할 때 발생할 수 있는 플리커(flicker) 현상을 방지하는 기능을 수행한다. 리플제거부(160)는 본 발명에 의한 LED 컨버터의 구성에서 필수적인 것은 아니고 LED 모듈부(170)의 플리커링 현상을 방지하기 위한 선택적인 사양이 될 수 있기 때문에 도2의 상세 구성도에는 도시되어 있지 않다.The ripple removal unit 160 performs a function of preventing a flicker phenomenon that may occur when the LED module is turned on by removing a ripple of the smoothed voltage and current. The ripple removing unit 160 is not essential in the configuration of the LED converter according to the present invention and is shown in the detailed configuration diagram of FIG. 2 because it can be an optional specification for preventing the flickering phenomenon of the LED module unit 170 It is not.

한편 제어부(140)는 상기 LED 모듈에 과전압 혹은 과전류가 인가되거나 정전력 LED 컨버터의 동작온도가 소정의 기준치를 초과하면 상기 스위칭부(130)의 동작을 중단시켜 LED 모듈 및 LED 컨버터를 보호한다. 한편 제어부(140)는 상기 동작전압이 상승하면 출력전류값을 낮추고, 반대로 상기 동작전압이 하강하면 출력전류값을 높여 항상 일정한 출력이 생성하여 LED 모듈에 공급되도록 한다.On the other hand, when the overvoltage or overcurrent is applied to the LED module or the operation temperature of the constant power LED converter exceeds a predetermined reference value, the control unit 140 stops the operation of the switching unit 130 to protect the LED module and the LED converter. On the other hand, the controller 140 lowers the output current value when the operating voltage rises, and increases the output current value when the operating voltage falls, thereby generating a constant output to be supplied to the LED module.

도 2는 본 발명에 따른 정전력 LED 컨버터의 상세 구성도이다.2 is a detailed configuration diagram of the constant power LED converter according to the present invention.

참고로, 소자 단위의 설명을 생략하여도 본 발명이 속하는 기술분야에서 통상의 지식을 가지는 자가 본 발명을 실시하기에 어려울 것이 없을 것으로 예상되는 부분에 대한 설명은 생략하기로 한다.For the sake of simplicity, the description of the elements that are not expected to be difficult to implement the present invention by those skilled in the art will be omitted.

도 1의 전원부(110)는 AC전원을 입력받아 브릿지 다이오드(210)로 이루어진 전파정류회로를 거쳐 DC로 전환하여 리액터부(120)의 트랜스포머의 1차측으로 출력한다. 리액터부(120)의 트랜스포머의 2차측에는 다이오드(D3)와 컨덴서(C2)가 연결되어 평활화 및 리플이 제거된 후 복수개의 LED 모듈(170)에 안정적인 전원이 공급된다.The power supply unit 110 of FIG. 1 receives AC power, converts the DC power to a DC through a full-wave rectification circuit including a bridge diode 210, and outputs the DC power to the primary side of the transformer of the reactor unit 120. A diode D3 and a capacitor C2 are connected to the secondary side of the transformer of the reactor unit 120 so that smoothing and ripple are removed and stable power is supplied to the plurality of LED modules 170. [

이제 제어부(140)에 대하여 보다 상세하게 설명하도록 한다.Now, the control unit 140 will be described in more detail.

기준생성부(240)는 저항(R1), 컨덴서(C1), 다이오드(D2)를 통해 내부 동작을 위한 동작전원(Vs)을 공급받아서 전압조정에 필요한 기준전압(Vref) 및 전류조정에 필요한 기준전류(Iref)을 각각 생성한다.The reference generator 240 receives the operation power supply Vs for internal operation through the resistor R1, the capacitor C1 and the diode D2 and supplies the reference voltage Vref necessary for the voltage adjustment and the reference voltage Vref necessary for the current adjustment Current Iref.

전압조정부(voltage regulator, 241)는 트랜스포머의 2차측에 걸리는 LED 모듈의 전압이 리액터의 권선비에 따라 유도되고 이렇게 유도된 전압을 저항 R4와 저항 R5를 통해 전압분배된 전압인 동작전압(Vs)를 인가받는다.The voltage regulator 241 is a circuit in which the voltage of the LED module connected to the secondary side of the transformer is induced according to the winding ratio of the reactor, and the induced voltage is applied to the operating voltage Vs .

전압조정부(241)는 상기 기준전압(Vref)과 동작전압(Vs)을 비교하여 제1비교부(244)로 출력한다. 기준전압(Vref)과 동작전압(Vs)의 비교결과 동작전압이 크고, 작음에 따라 서로 다른 출력값이 출력된다. 전압조정부(241)의 이러한 출력값은 전압원에 대한 상태를 알려주는 것으로서 제1비교기(244)의 하나의 입력이 된다.The voltage adjustment unit 241 compares the reference voltage Vref with the operation voltage Vs and outputs the comparison result to the first comparator 244. As a result of comparison between the reference voltage Vref and the operating voltage Vs, different operating voltages are output, and different output values are output according to the smaller operating voltage. This output value of the voltage adjusting unit 241 is an input of the first comparator 244 to inform the state of the voltage source.

전류조정부(242)는 전류조정에 필요한 기준전류(Iref)를 하나의 입력으로 하고, 다른 하나의 입력은 FET(Q1)의 소스(source)단과 직렬로 연결되어 있는 저항(Rcs)에 걸리는 전류를 다른 하나의 입력으로 하여 정전류원에 대한 신호로 출력한다.The current adjusting unit 242 has one input for the reference current Iref necessary for the current adjustment and the other input has the current applied to the resistor Rcs connected in series with the source terminal of the FET Q1 And outputs it as a signal to the constant current source as the other input.

전류조정부(242)는 전류조정에 필요한 기준전압(Iref)과 저항(Rcs)의 비교결과 기준전압(Iref)이 크고 작음에 따라 서로 다른 출력값이면 출력된다. 전류조정부(242)의 이러한 출력값은 정전류에 대한 상태를 알려주는 것으로서 제2비교기(245)의 하나의 입력이 된다.The current adjusting unit 242 outputs a different output value when the reference voltage Iref required for the current adjustment is larger than the reference voltage Iref as a result of the comparison between the reference voltage Iref and the resistor Rcs. This output value of the current adjustment unit 242 is an input of the second comparator 245 to inform the state of the constant current.

역률보상부(multiplier,243)는 리액터부(120)를 구성하는 트랜스포머의 1차 권선이 입력전원에 의하여 구동시 발생되는 피크전류는 다이오드 D2를 통해 반파정류된 전압을 직렬로 연결된 저항들인 R6과 R7을 통한 전압분배에 의하여 입력받는다. 그리고 FET Q1의 소스와 직렬로 연결된 저항 Rcs단에 걸리는 전압을 입력받는다. 이 두 전압의 위상별 파형을 실시간으로 모니터링하여 제로에서 피크라인 전압까지 정현파 곡선으로 제어하여 역률을 보상하게 된다. The peak current generated when the primary winding of the transformer constituting the reactor unit 120 is driven by the input power source is divided into R6, which is a resistor connected in series with a half-wave rectified voltage through the diode D2, Lt; RTI ID = 0.0 > R7. ≪ / RTI > And a voltage across the resistor Rcs connected in series with the source of the FET Q1. The waveform of each of these two voltages is monitored in real time, and the power factor is compensated by controlling the sine wave curve from zero to peak line voltage.

제1비교부(PWM1, 244)는 역률보상부의 출력과 전압조정부(241)에서 출력되는 정전압원에 대한 신호를 비교하여 스위칭제어부(246)에 정전압제어를 위한 PWM 신호로 출력한다.The first comparison units PWM1 and 244 compare the output of the power factor correction unit and the signal of the constant voltage source output from the voltage adjustment unit 241 and output the PWM signal to the switching control unit 246 as a PWM signal for constant voltage control.

제2비교부(PWM2, 245)는 역률보상부의 출력과 전압조정부(241)에서 출력되는 정전류원에 대한 신호를 비교하여 스위칭제어부(246)에 정전류제어를 위한 PWM 신호로 출력한다.The second comparison units PWM2 and 245 compare the output of the power factor correction unit and the signal of the constant current source output from the voltage adjustment unit 241 and output the PWM signal to the switching control unit 246 as a constant current control PWM signal.

보호부는 과전압보호부(OVP;Over Voltage Protection, 248), 과전류보호부(OCP;Over Current Protection, 249), 그리고 과온도보호부(OTP;Over Temperature Protection, 250)를 포함한다. 상기 LED 모듈에 과전압 혹은 과전류가 인가되거나 정전력 LED 컨버터의 동작온도가 소정의 기준치를 초과하면 상기 스위칭부의 동작을 중단시킨다. 이를 위하여 과전압보호부(OVP;Over Voltage Protection, 248)는 사전에 설정된 기준전압(Vth-ovp)과 동작전압(Vs)을 실시간으로 비교한 결과를 스위칭제어부(246)에 출력한다. 이 과전압보호부(249)는 기준전압(Vth-ovp)과 동작전압(Vs)을 각각의 입력으로 하는 비교기로 구성할 수도 있다.The protection unit includes an overvoltage protection (OVP) 248, an overcurrent protection (OCP) 249, and an overtemperature protection (OTP) 250. And stops the operation of the switching unit when an overvoltage or an overcurrent is applied to the LED module or an operation temperature of the constant power LED converter exceeds a predetermined reference value. To this end, the overvoltage protection (OVP) 248 outputs to the switching controller 246 a result of comparing the preset reference voltage Vth-ovp with the operating voltage Vs in real time. The overvoltage protection unit 249 may be constituted by a comparator having a reference voltage Vth-ovp and an operation voltage Vs as inputs.

과전류보호부(OCP;Over Current Protection, 249)는 저항 R8에 의하여 설정되는 전압과 FET Q1의 소스와 직렬로 연결된 저항 Rcs단에 걸리는 전압을 실시간으로 비교한 결과를 스위칭제어부(246)에 출력한다. 이 과전류보호부(249)는 저항 R8에 의하여 결정되는 기준전압과 FET 소스단과 직렬로 연결되는 Rcs단에 걸리는 전압을 각각의 입력으로 하는 비교기로 구성할 수도 있다.The overcurrent protection unit (OCP) 249 outputs a result of comparing, in real time, the voltage set by the resistor R8 and the voltage across the resistor Rcs connected in series with the source of the FET Q1 to the switching control unit 246 . The overcurrent protection unit 249 may include a comparator having a reference voltage determined by the resistor R8 and a voltage applied to the Rcs stage connected in series with the FET source stage as respective inputs.

과온도보호부(OTP;Over Temperature Protection, 250)는 내부 온도센서(미도시)가 감지하는 실시간 온도를 입력받아 스위칭제어부(246)로 출력한다.And an over-temperature protection (OTP) 250 receives a real-time temperature sensed by an internal temperature sensor (not shown) and outputs it to the switching control unit 246.

스위칭제어부(246)는 상기 동작전압이 상승하면 출력전류값을 낮추고, 반대로 상기 동작전압이 하강하면 출력전류값을 높여 정전원 출력이 되도록 조절하며, 이를 위하여 게이트구동부(247)는 정전원이 LED 모듈에 인가될 수 있도록 Q1의 게이트 입력으로 특정의 Duty를 가지는 Trigger전압을 출력한다. 이를 위하여 제1비교기(244)에서 출력하는 정전압제어를 위한 PWM 신호와 제2비교기(245)에서 출력하는 정전류제어를 위한 PWM신호를 기준생성부(240)에서 출력하는 기준전압과 비교하여 정전력원으로 동작하는 신호를 생성한다. 이 신호가 logic control블록에서 쓰여 결과적으로 gate drive를 구동하는 신호를 생성하여 FET의 on/off를 조절하여 LED 모듈로의 출력을 조절한다.The switching controller 246 adjusts the output current value when the operating voltage rises and increases the output current value when the operating voltage falls, so that the gate driving unit 247 controls the constant current source And outputs a trigger voltage having a specific duty to the gate input of Q1 so as to be applied to the module. To this end, the PWM signal for constant voltage control output from the first comparator 244 and the PWM signal for the constant current control output from the second comparator 245 are compared with the reference voltage output from the reference generator 240, And generates a signal that operates in a circle. This signal is written in the logic control block and consequently controls the on / off of the FET by regulating the output to the LED module by generating the signal driving the gate drive.

정전력 출력을 만들어 내는 과정을 설명하도록 한다. 기본적으로 정전류 구동을 원칙으로 하고, 기준생성부(240)의 전압조정을 위한 기준전압(Vref)이 2.5V이고 전류조정을 위한 기준전류(Iref)가 1A라고 가정한다. 그렇다면 스위칭제어부(246)의 기준전력값이 2.5W(=2.5V x 1A)가 된다. Rcs의 저항값이 0.1Ω일 때 LED 모듈(170)에 인가되는 전류량이 1A로 설정이 된다고 가정한다. 이때 LED 모듈(170)의 정격전압이 10V라고 하면 LED모듈에 걸리는 전력은 10W(=10V x 1A)가 된다. 그러나 LED 모듈이 교체되어 전압이 20V로 변경이 되었다면, 스위칭제어부(246)는 기준전력값인 2.5W를 유지할 수 있도록 전류값이 0.5A가 되게 게이트구동부(247)로 하여금 Q1을 온/오프 하는 PWM 신호를 출력하게 된다. Describe the process of producing the constant power output. Basically, it is assumed that the reference current Vref for adjusting the voltage of the reference generator 240 is 2.5 V and the reference current Iref for current adjustment is 1 A, in principle. If so, the reference power value of the switching control section 246 becomes 2.5 W (= 2.5 V x 1A). It is assumed that the amount of current applied to the LED module 170 is set to 1 A when the resistance value of Rcs is 0.1 OMEGA. At this time, if the rated voltage of the LED module 170 is 10V, the power applied to the LED module is 10W (= 10V x 1A). However, if the LED module is replaced and the voltage is changed to 20V, the switching controller 246 causes the gate driver 247 to turn on / off Q1 so that the current value becomes 0.5A so as to maintain the reference power value of 2.5W And outputs a PWM signal.

도 3은 본 발명에 따른 정전력 LED 컨버터의 기준전압, 기준전류, 출력전류, 출력전압, 그리고 출력전원과의 상관관계를 나타내는 그래프이다.3 is a graph showing a correlation between a reference voltage, a reference current, an output current, an output voltage, and an output power of the constant power LED converter according to the present invention.

도 3을 보면 정전압원을 위한 기준전압(Vref), 정전류원을 위한 기준전류(Iref)가 설정되었을 때 이 두 개를 곱한 값으로 사각형의 면적값인 기준전력(Pref)을 볼 수있다. 앞 문단의 예에서 Vref는 2.5V, Iref는 1A, Pref는 2.5W가 된다. 만약 LED모듈에 인가되는 전압이 기준전압(Vref)보다 큰 V1(앞의 예에서 20V)이 되면 기준전력(Pref)를 만족시키기 위하여 기준전류(Iref)보다 작은 값을 가지는 I1(앞의 예에서 0.5A)이 되도록 조절함으로써 결과적으로 일정한 전력을 공급하게 된다.Referring to FIG. 3, when the reference voltage Vref for the constant voltage source and the reference current Iref for the constant current source are set, the reference power Pref, which is an area value of the rectangle, is obtained by multiplying the reference voltage Vref and the reference current Iref for the constant current source. In the example of the preceding paragraph, Vref is 2.5V, Iref is 1A, and Pref is 2.5W. If the voltage applied to the LED module becomes V1 (20 V in the above example) which is larger than the reference voltage Vref, I1 having a value smaller than the reference current Iref in order to satisfy the reference power Pref 0.5A), resulting in a constant power supply.

따라서, 본 발명에 의한 정전력 LED 컨버터는 기본적으로는 정전류원으로 동작하다가 LED 모듈에 걸리는 구동전압이 변경이 생기면 사전에 설정된 기준전력값에 따라 전류값을 조정함으로써 일정한 전력이 공급될 수 있도록 한다.Therefore, the constant power LED converter according to the present invention basically operates as a constant current source, and when a driving voltage applied to the LED module is changed, a constant current is adjusted according to a predetermined reference power value so that a constant power can be supplied .

본 발명은 상기한 바람직한 실시예와 첨부한 도면을 참조하면서 설명하였지만, 본 발명의 기술적 사상 및 범위내에서 상이한 실시예를 구성할 수도 있다. 따라서 본 발명의 범위는 첨부된 청구범위에 의하여 정하여지며, 본 발명세서에 기재된 특정 실시예에 의하여 한정되는 것은 아니다.While the present invention has been particularly shown and described with reference to exemplary embodiments thereof, it is to be understood that the invention is not limited to the disclosed exemplary embodiments. Accordingly, the scope of the present invention is defined by the appended claims, and is not limited by the specific embodiments described herein.

100: 정전력 LED 컨버터 110: 전원부
120: 리액터부 130: 스위칭부
140: 제어부 150: 정류평활부
160: 리플제거부 170: LED 모듈
210: 브릿지 다이오드 240: 기준생성부
241: 전압조정부 242: 전류조정부
243: 역률보호부 244: 제1비교부
245: 제2비교부 246: 스위칭제어부
247: 게이트구동부 248: 과전압보호부
249: 과전류보호부 250: 과온도보호부
100: constant power LED converter 110: power source part
120: reactor unit 130:
140: control unit 150: rectifying and smoothing unit
160: ripple removal 170: LED module
210: bridge diode 240: reference generator
241: voltage regulator 242: current regulator
243: Power factor protection unit 244:
245: second comparison unit 246: switching control unit
247: Gate driver 248: Overvoltage protection unit
249: overcurrent protection unit 250: overcurrent protection unit

Claims (5)

교류전원을 입력받아 직류전원으로 전환하여 출력하는 전원부;
소정의 권선비(Transformer Turns Ratio)에 따라 상기 직류전원으로부터 동작전압, 정전압을 생성하기 위한 기준전압, 정전류를 생성하기 위한 기준전류 및 부하인 LED 동작을 위한 구동전압을 생성하는 리엑터부;
상기 동작전압, 기준전압 및 기준전류를 이용하여 상기 리엑터의 동작을 조절하기 위한 PWM(Pulse Width Modulation) 신호를 출력함과 동시에 역률을 보상하는 제어부; 및
상기 PWM 신호를 FET(Field Effect Transistor)의 게이트(gate)의 입력으로 하여 상기 FET의 온/오프 동작을 유도함으로서, 상기 FET가 오프시에는 상기 리엑터부에 에너지를 저장하도록 하는 스위칭부;를 포함하되,
상기 제어부는
소정의 정전압을 생성하기 위한 기준전압과 소정의 정전류를 생성하기 위한 기준전류를 생성하는 기준생성부;
상기 기준전압과 상기 동작전압을 비교한 전압조절값을 출력하는 전압조정부(voltage regulator);
상기 기준전류와 상기 스위칭부의 FET의 소스에 걸리는 전류를 비교한 전류조절값을 출력하는 전류조정부(current regulator);
상기 리엑터부의 1차측의 정류된 전압과 상기 FET의 소스에 걸리는 전압을 입력으로 하여 두 값의 곱에 비례하는 제어값을 출력하는 역률보상부;
상기 전압조절값과 상기 제어값을 비교하는 제1비교부(comparator);
상기 전류조절값과 상기 제어값을 비교하는 제2비교부(comparator); 및
상기 제1비교부와 제2비교부의 출력값, 기준전압, 기준전류를 기초로 상기 PWM 신호를 생성하는 스위칭제어부;를 포함하며,
상기 스위칭제어부는
상기 동작전압이 상승하면 출력전류값을 낮추고, 반대로 상기 동작전압이 하강하면 출력전류값을 높여 정전력 출력이 되도록 조절하는 것을 특징으로 하는 정전력 LED 컨버터.
A power supply unit for receiving an AC power source and switching to a DC power source for output;
A reactor for generating an operating voltage, a reference voltage for generating a constant voltage, a reference current for generating a constant current, and a driving voltage for an LED operation, which is a load, from the DC power supply according to a predetermined transformer ratio;
A controller for outputting a PWM (Pulse Width Modulation) signal for controlling the operation of the reactor using the operation voltage, the reference voltage, and the reference current, and compensating the power factor; And
And a switching unit for inducing the on / off operation of the FET using the PWM signal as an input to a gate of a FET (Field Effect Transistor), thereby storing energy in the reactor unit when the FET is off However,
The control unit
A reference generator for generating a reference voltage for generating a predetermined constant voltage and a reference current for generating a predetermined constant current;
A voltage regulator for outputting a voltage adjustment value obtained by comparing the reference voltage and the operation voltage;
A current regulator for outputting a current adjustment value obtained by comparing the reference current with a current flowing through a source of the FET of the switching unit;
A power factor compensator for receiving a rectified voltage of the primary side of the reactor unit and a voltage applied to a source of the FET, and outputting a control value proportional to a product of the two values;
A first comparator for comparing the voltage adjustment value and the control value;
A second comparator for comparing the current control value with the control value; And
And a switching control unit for generating the PWM signal based on the output value, the reference voltage, and the reference current of the first comparing unit and the second comparing unit,
The switching control unit
Wherein the control unit lowers the output current value when the operating voltage rises, and increases the output current value when the operating voltage falls, so as to be a constant power output.
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