KR102346584B1 - Thd 및 emi가 개선된 조명 제어장치용 스마트 컨버터 및 이를 포함하는 조명 제어장치 - Google Patents
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Abstract
본 발명의 실시 예들에 따른 조명을 제어하기 위한 조명 제어장치용 컨버터 는, 입력 전원에 포함된 노이즈 성분을 제거하도록 구성되는 필터 회로, 노이즈 성분이 제거된 입력 전원으로부터 전파 정류된 전원을 생성하도록 구성되는 전파 정류 회로, 전파 정류된 전원을 이용하여 조명의 구동 전원을 생성하도록 구성되는 전원 변환 회로 및 조명의 밝기를 나타내는 디밍 레벨에 따라, 구동 전원을 조절하기 위한 디밍 제어 신호를 전원 변환 회로로 출력하도록 구성되는 디밍 제어 회로를 포함하고, 디밍 제어 회로는 디밍 레벨이 제1기준 값 미만일 때, 제1제어 신호를 전파 정류 회로로 출력하고, 제1제어 신호에 응답하여, 전파 정류 회로의 합성 커패시턴스가 감소되어 조명 제어장치용 컨버터의 THD(total harmonic distortion)가 감소된다.
Description
본 발명은 컨버터 및 이를 포함하는 조명 제어장치에 관한 것으로, 특히, THD(Total Harmonic Distortion; 전고조파왜곡율) 및 EMI(ElectroMagnetic Interference; 전자기파간섭)가 개선된 조명 제어장치용 스마트 컨버터 및 이를 포함하는 조명 제어장치에 관한 것이다.
조명은 전기를 이용하여 빛을 발광하는 장치로, 빛을 발광하는 발광 소자를 포함한다. 발광 소자가 빛을 발광하기 위해서는, 발광 소자의 정격 전원에 해당하는 전원을 공급해야 한다. 일반적으로, 상용 전원과 정격 전원은 그 규격이 다르므로, 상용 전원을 발광 소자의 정격 전원으로 변환하여야 한다. 따라서, 조명은 상용 전원을 정격 전원으로 변환하도록 구성되는 조명 제어장치용 컨버터를 포함한다.
컨버터 와 같은 전력 변환기기의 경우 동작 특성상 고조파가 발생할 수 있다. 고조파는 컨버터의 성능을 하락시키면서, 에너지 소비를 증가시키는 요인이 되고, 외부 전자 장치 고장의 원인이 될 수 있으므로 적절한 기준으로 관리되어야 할 필요가 있다. 컨버터의 고조파 발생 정도를 알아보는 지표로서 THD(Total Harmonic Distortion)가 있다. 컨버터의 경우 국내 표준(KS-Korea Standard)으로서 THD가 규제되고 있다. 또한, 컨버터와 같은 전력 변환기기에서는 EMI(ElectroMagnetic Interference)가 발생할 수 있고, 이 또한 컨버터 및 외부 전자 장치의 오동작을 야기할 수 있다. 컨버터에서 발생하는 EMI는 복사성(radiated) EMI가 있고 전도성(Conducted) EMI가 있다. 컨버터에 대한 EMI 기준은 전파법에 의해 법적으로 정해져 있다. 이 기준은 전자기기에 대한 EMI 기준으로서, 이 기준이 컨버터에 적용되고 있다.
한편, 이러한 컨버터에 관한 THD 및 EMI 기준은 정격 전원을 기준으로 마련된 것이다. 조명의 밝기 제어(즉, 디밍)이 가능한 경우, 각 디밍 레벨에 대한 THD 및 EMI 기준이 마련되어야 할 필요가 있으며, 컨버터 또한 디밍 레벨에 따른 THD 및 EMI 기준을 충족할 필요가 있다.
본 발명이 해결하고자 하는 과제는 조명 제어장치용 컨버터의 디밍 레벨에 따라 조명 제어장치용 컨버터의 합성 커패시턴스를 변화시킬 수 있는 조명 제어장치용 컨버터 및 이를 포함하는 조명 제어장치용 조명 제어장치용 컨버터를 제공하는 것에 있다.
본 발명이 해결하고자 하는 과제는 조명 제어장치용 컨버터의 디밍 레벨에 따라 조명 제어장치용 컨버터의 합성 커패시턴스를 변화시킴으로써, 조명 제어장치용 컨버터의 THD(Total Harmonic Distortion) 및 EMI(ElectroMagnetic Interference)을 개선할 수 있는 조명 제어장치용 조명 제어장치용 컨버터를 제공하는 것에 있다.
본 발명의 실시 예들에 따른 조명을 제어하기 위한 조명 제어장치용 컨버터 는, 입력 전원에 포함된 노이즈 성분을 제거하도록 구성되는 필터 회로, 노이즈 성분이 제거된 입력 전원으로부터 전파 정류된 전원을 생성하도록 구성되는 전파 정류 회로, 전파 정류된 전원을 이용하여 조명의 구동 전원을 생성하도록 구성되는 전원 변환 회로 및 조명의 밝기를 나타내는 디밍 레벨에 따라, 구동 전원을 조절하기 위한 디밍 제어 신호를 전원 변환 회로로 출력하도록 구성되는 디밍 제어 회로를 포함하고, 디밍 제어 회로는 디밍 레벨이 제1기준 값 미만일 때, 제1제어 신호를 전파 정류 회로로 출력하고, 제1제어 신호에 응답하여, 전파 정류 회로의 합성 커패시턴스가 감소되어 조명 제어장치용 컨버터의 THD(total harmonic distortion)가 감소된다.
본 발명의 실시 예들에 따른 조명에 포함되며 조명을 제어하기 위한 조명 제어 회로는, 외부의 제어기로부터 교류 형태의 입력 전원을 수신하도록 구성되는 제어 모뎀 및 교류 형태의 입력 전원을 이용하여 직류 형태의 구동 전원을 생성하도록 구성되는 조명 제어장치용 컨버터를 포함하고, 제어 모뎀은 조명의 밝기와 연관된 디밍 레벨을 나타내는 디밍 레벨 신호를 조명 제어장치용 컨버터로 출력하고, 조명 제어장치용 컨버터는, 디밍 레벨 신호에 기초하여, 구동 전원을 크기를 조절하고, 디밍 레벨이 제1기준 값 미만일 때, 조명 제어장치용 컨버터의 합성 커패시턴스를 제1커패시턴스로 변경시키고, 디밍 레벨이 제1기준 값 이상일 때 조명 제어장치용 컨버터의 합성 커패시턴스를 제1커패시턴스보다 큰 제2커패시턴스로 변경시키고, 디밍 레벨이 제1기준 값 보다 큰 제2기준 값을 초과할 때, 조명 제어장치용 컨버터의 합성 커패시턴스를 제2커패시턴스보다 큰 제3커패시턴스로 변경시킨다.
본 발명의 실시 예들에 따른 조명 제어장치용 컨버터는 입력 전원에 포함된 노이즈 성분을 제거하도록 구성되는 필터 회로, 노이즈 성분이 제거된 입력 전원으로부터 직류 정전압을 생성하도록 구성되는 전파 정류 회로, 직류 정전압을 이용하여 조명의 구동 전원을 생성하도록 구성되는 전원 변환 회로 및 조명의 밝기와 연관된 디밍 레벨에 기초하여 제어 신호를 생성하고, 생성된 제어 신호를 필터 회로로 출력하도록 구성되는 디밍 제어 회로를 포함하고, 필터 회로는 라인 필터 및 복수의 커패시터들을 포함하고, 복수의 커패시터들은 제1커패시턴스를 갖는 제1배열로 배치되도록 구성되고, 복수의 커패시터들은, 조명의 밝기와 연관된 디밍 레벨에 기초하여 생성된 제어 신호에 응답하여, 제1배열로부터 제2커패시턴스를 갖는 제2배열로 배치되도록 구성된다.
본 발명의 실시 예들에 따른 조명을 제어하기 위한 조명 제어 장치는, 교류 형태의 입력 전원을 수신하도록 구성되는 제어 모뎀 및 교류 형태의 입력 전원을 이용하여 직류 형태의 구동 전원을 생성하도록 구성되는 조명 제어장치용 컨버터를 포함하고, 조명 제어장치용 컨버터는, 입력 전원에 포함된 노이즈 성분을 제거하도록 구성되는 필터 회로, 노이즈 성분이 제거된 입력 전원으로부터 직류 정전압을 생성하도록 구성되는 전파 정류 회로, 직류 정전압을 이용하여 조명의 구동 전원을 생성하도록 구성되는 전원 변환 회로 및 조명의 밝기와 연관된 디밍 레벨에 기초하여 제어 신호를 생성하고, 생성된 제어 신호를 필터 회로로 출력하도록 구성되는 디밍 제어 회로를 포함하고, 필터 회로는 라인 필터 및 복수의 커패시터들을 포함하고, 복수의 커패시터들은 제1커패시턴스를 갖는 제1배열로 배치되도록 구성되고, 복수의 커패시터들은, 조명의 밝기와 연관된 디밍 레벨에 기초하여 생성된 제어 신호에 응답하여, 제1배열로부터 제2커패시턴스를 갖는 제2배열로 배치되도록 구성된다.
본 발명의 실시 예들에 따른 조명 제어장치용 컨버터는 조명의 디밍 레벨에 따라 커패시턴스가 변화될 수 있어, 이에 따라 조명 제어장치용 컨버터의 THD 및 EMI를 개선될 수 있는 효과가 있다.
또한 현재는 조명의 정격 전원에 대한 THD 및 EMI에 대한 기준만 존재함에도 불구하고, 본 발명의 실시 예들에 따른 조명 제어장치용 컨버터는 조명의 디밍 레벨 신호에 따라 커패시턴스가 변화될 수 있어, 정격 전원뿐만 아니라 디밍 레벨 별 THD 및 EMI에 대한 기준을 충족할 수 있는 효과가 있다.
도 1은 본 발명의 실시 예들에 따른 조명 시스템을 나타낸다.
도 2는 본 발명의 실시 예들에 따른 조명을 나타낸다.
도 3은 본 발명의 실시 예들에 따른 조명 제어장치용 컨버터를 나타낸다.
도 4는 본 발명의 실시 예들에 따른 전파 정류 회로를 나타낸다.
도 5는 본 발명의 실시 예들에 따른 전파 정류 회로의 동작을 나타낸다.
도 6은 본 발명의 실시 예들에 따른 전파 정류 회로의 동작에 따른 THD 개선 효과를 나타내는 도면이다.
도 7은 본 발명의 실시 예들에 따른 필터 회로를 나타낸다.
도 8은 본 발명의 실시 예들에 따른 필터 회로의 동작을 나타낸다.
도 9 및 도 10은 본 발명의 실시 예들에 따른 필터 회로의 동작에 따른 EMI 개선 효과를 나타내는 도면이다.
도 11은 본 발명의 실시 예들에 따른 조명 제어장치용 컨버터의 동작을 나타낸다.
도 12는 본 발명의 실시 예들에 따른 조명 제어장치용 컨버터의 작동 방법을 나타내는 플로우 차트이다.
도 2는 본 발명의 실시 예들에 따른 조명을 나타낸다.
도 3은 본 발명의 실시 예들에 따른 조명 제어장치용 컨버터를 나타낸다.
도 4는 본 발명의 실시 예들에 따른 전파 정류 회로를 나타낸다.
도 5는 본 발명의 실시 예들에 따른 전파 정류 회로의 동작을 나타낸다.
도 6은 본 발명의 실시 예들에 따른 전파 정류 회로의 동작에 따른 THD 개선 효과를 나타내는 도면이다.
도 7은 본 발명의 실시 예들에 따른 필터 회로를 나타낸다.
도 8은 본 발명의 실시 예들에 따른 필터 회로의 동작을 나타낸다.
도 9 및 도 10은 본 발명의 실시 예들에 따른 필터 회로의 동작에 따른 EMI 개선 효과를 나타내는 도면이다.
도 11은 본 발명의 실시 예들에 따른 조명 제어장치용 컨버터의 동작을 나타낸다.
도 12는 본 발명의 실시 예들에 따른 조명 제어장치용 컨버터의 작동 방법을 나타내는 플로우 차트이다.
본 발명을 명확하게 설명하기 위해서 설명과 관계없는 부분은 생략하였으며, 명세서 전체를 통하여 동일 또는 유사한 구성요소에 대해서는 동일한 참조 부호를 붙이도록 한다.
다르게 정의하지는 않았지만, 여기에 사용되는 기술용어 및 과학용어를 포함하는 모든 용어들은 본 발명이 속하는 기술분야에서 통상의 지식을 가진 자가 일반적으로 이해하는 의미와 동일한 의미를 가진다. 보통 사용되는 사전에 정의된 용어들은 관련 기술문헌과 현재 개시된 내용에 부합하는 의미를 가지는 것으로 추가 해석되고, 정의되지 않는 한 이상적이거나 매우 공식적인 의미로 해석되지 않는다.
이하, 첨부한 도면을 참조하여 본 발명의 실시 예에 대하여 본 발명이 속하는 기술분야에서 통상의 지식을 가진 자가 용이하게 실시할 수 있도록 상세히 설명한다. 그러나 본 발명은 여러 가지 상이한 형태로 구현될 수 있으며 여기에서 설명하는 실시 예에 한정되지 않는다.
도 1은 본 발명의 실시 예들에 따른 조명 시스템을 나타낸다. 도 1을 참조하면, 조명 시스템(10)은 조명(100), 조명 제어기(200) 및 전력 공급원(300)을 포함할 수 있다.
조명(100)는 전기를 이용하여 빛을 발광하도록 구성되는 장치일 수 있다. 예컨대, 조명(100)는 발광 소자를 포함하는 가로등 또는 터널등과 같은 등기구일 수 있으나, 본 발명의 실시 예들이 이에 한정되는 것은 아니다. 또한, 예컨대, 조명(100)는 LED(light emitting diode (LED)) 소자를 포함하는 LED 등기구일 수 있으나, 본 발명의 실시 예들이 이에 한정되는 것은 아니다.
조명(100)는 전력선(PL)을 통해 조명 제어기(200)와 연결될 수 있고, 조명 제어기(200)로부터 전달되는 전압에 기초하여 발광할 수 있다. 실시 예들에 따라, 조명(100)는 조명 제어기(200)와 전력선(PL)을 통해 연결될 수 있고, 전력선(PL)을 통해 작동 전압(예컨대, 교류 전압)을 전달받을 수 있다.
조명(100)는 시간에 따라 밝기가 달라질 수 있다. 즉, 조명(100)는 밝기 제어(즉, 디밍(dimming))를 수행할 수 있다. 실시 예들에 따라, 조명(100)는 조명 제어기(200)로부터의 제어에 따라 디밍을 수행하거나, 또는, 조명(100)에 저장된 정보에 기초하여(예컨대, 외부로부터의 제어 없이) 디밍을 수행할 수 있다.
조명 제어기(200)는 조명(100)를 제어하도록 구성될 수 있다. 실시 예들에 따라, 조명 제어기(200)는 전력 공급원(300) 및 조명(100)와 연결되어, 전력 공급원(300)으로부터 전달된 전원(예컨대, 상용 전원)을 조명(100)로 전달할 수 있다. 예컨대, 전원은 상용 전원으로서, 주파수가 60 Hz이고, 진폭이 220V인 교류 전압일 수 있다.
예컨대, 조명 제어기(200)는 조명(100)를 제어하는 분전반(panel board)일 수 있으나, 이에 한정되는 것은 아니다.
전력 공급원(300)은 전기 에너지인 전원을 공급하는 것으로서, 전력선(PL)을 통해 전원을 공급할 수 있다. 실시 예들에 따라, 전력 공급원(300)은 발전소, 변전소, 또는 변압기일 수 있으나, 본 발명의 실시 예들이 이에 한정되는 것은 아니다.
도 2는 본 발명의 실시 예들에 따른 조명을 나타낸다. 도 2를 참조하면, 조명(100)는 제어 모뎀(110), 조명 제어장치용 컨버터(120) 및 램프 모듈(130)을 포함할 수 있다.
제어 모뎀(110)은 입력 전원(VIN)에 기초하여 작동할 수 있다. 실시 예들에 따라, 제어 모뎀(110)은 교류 파형의 입력 전원(VIN)을 수신하고, 수신된 교류 파형의 입력 전원(VIN)으로부터 직류 파형의 작동 전원을 생성하고, 작동 전원에 기초하여 작동할 수 있다. 예컨대, 제어 모뎀(110)은 전력선(PL)을 통해 교류 파형의 입력 전원(VIN) 수신하고, 교류 파형의 입력 전원(VIN)으로부터 직류 파형의 작동 전원을 생성하도록 구성되는 AC/DC 컨버터를 포함할 수 있다.
제어 모뎀(110)은 수신된 입력 전원(VIN)을 조명 제어장치용 컨버터(120)로 출력할 수 있다. 실시 예들에 따라, 제어 모뎀(110)은 바이패스 회로를 포함하고, 바이패스 회로를 통해 조명 제어기(200)로부터 수신된 입력 전원(VIN)을 조명 제어장치용 컨버터(120)로 출력할 수 있다.
실시 예들에 따라, 제어 모뎀(110)은 조명 제어기(200)와 데이터를 주고받을 수 있다. 예컨대, 제어 모뎀(110)은 조명 제어기(200)와 전력선(PL)을 통해 전력선 통신을 수행하고, 전력선(PL)을 통해 전송된 데이터를 이용하여 작동할 수 있다. 예컨대, 제어 모뎀(110)은 전력선(PL)을 통해 조명 제어기(200)로부터 조명(100)의 디밍을 제어하기 위한 제어 데이터를 수신할 수 있다.
조명 제어장치용 컨버터(120)는 램프 모듈(130)을 구동하기 위한 구동 전원(IOUT)을 출력할 수 있다. 실시 예들에 따라, 조명 제어장치용 컨버터(120)는 입력 전원(VIN)에 기초하여 구동 전원(IOUT)을 생성하고, 생성된 구동 전원(IOUT)을 램프 모듈(130)로 출력할 수 있다. 예컨대, 입력 전원(VIN)은 교류 형태의 전압일 수 있고, 구동 전원(IOUT)은 직류 형태의 전류일 수 있다. 즉, 조명 제어장치용 컨버터(120)는 입력 전원(VIN)을 램프 모듈(130)이 작동(즉, 발광)하기 위한 구동 전원(IOUT)으로 변환하고, 구동 전원(IOUT)을 램프 모듈(130)로 출력할 수 있다.
램프 모듈(130)은 공급되는 구동 전원(IOUT)에 기초하여 빛을 방출할 수 있다. 실시 예들에 따라, 램프 모듈(130)은 LED(light emitting diode) 소자들을 포함하는 LED 램프, 할로겐 램프 또는 나트륨 램프일 수 있으나, 본 발명의 실시 예들이 램프 모듈의 종류에 한정되는 것은 아니다.
본 발명의 실시 예들에 따른 조명(100)는 디밍을 수행할 수 있다. 이에 따라, 조명(100)의 밝기는 시간에 따라 달라질 수 있다.
조명(100)의 밝기는 광원인 램프 모듈(130)의 밝기에 기초하고, 램프 모듈(130)의 밝기는 조명 제어장치용 컨버터(120)로부터 출력되는 작동 전원(IOUT)의 세기에 기초할 수 있다. 실시 예들에 따라, 조명 제어장치용 컨버터(120)는 조명(100)의 디밍을 제어하기 위해, 작동 전원(IOUT)의 세기를 조절할 수 있다. 예컨대, 조명 제어장치용 컨버터(120)는 구동 전원(IOUT)의 세기를 최소 레벨부터 최대 레벨 범위에서 조절할 수 있다.
제어 모뎀(110)은 조명(100)의 디밍(즉, 밝기 조절)을 제어하기 위한 디밍 레벨 신호(DLS)를 출력할 수 있다. 실시 예들에 따라, 제어 모뎀(110)은 조명(100)의 밝기 정도를 나타내는 디밍 레벨과 연관된 디밍 레벨 신호(DLS)를 조명 제어장치용 컨버터(120)로 출력할 수 있고, 조명 제어장치용 컨버터(120)는 디밍 레벨 신호(DLS)에 기초하여 램프 모듈(130)로 출력될 구동 전원(IOUT)의 크기(또는 세기)를 조절할 수 있다.
이 때, 디밍 레벨 신호(DLS)는 특정 범위의 레벨을 갖는 전압일 수 있다. 예컨대, 디밍 레벨 신호(DLS)는 0V 내지 10V 사이의 값을 갖는 전압 혹은 PWM (Pulse Width Modulation) 신호 일 수 있으나, 본 발명의 실시 예들이 이에 한정되는 것은 아니다.
즉, 조명 제어장치용 컨버터(120)로부터 출력되는 구동 전원(IOUT)의 크기는 제어 모뎀(110)로부터 출력된 디밍 레벨 신호(DLS)에 따라 달라질 수 있다.
실시 예들에 따라, 조명 제어장치용 컨버터(120)는 제어 모뎀(110)으로부터 출력된 디밍 레벨 신호(DLS)를 수신하고, 디밍 레벨 신호(DLS)에 기초하여 작동 전원(IOUT)의 세기를 최소 레벨부터 최대 레벨 범위에서 조절할 수 있고, 그 결과, 조명(100)의 밝기가 최소 레벨부터 최대 레벨 범위에서 조절될 수 있다.
도 3은 본 발명의 실시 예들에 따른 컨버터를 나타낸다. 도 3을 참조하면, 조명 제어장치용 컨버터(120)는 필터 회로(121), 전파 정류 회로(123), 전원 변환 회로(125) 및 디밍 제어 회로(129)를 포함할 수 있다.
필터 회로(121)는 입력 전원(VIN)을 수신할 수 있다. 필터 회로(121)는 입력 전원(VIN)에 포함된 노이즈 성분을 제거할 수 있다. 즉, 필터 회로(121)는 입력 전원(VIN)에 포함된 EMI(ElectroMagnetic Interference) 노이즈를 제거할 수 있다.
실시 예들에 따라, 필터 회로(121)는 입력 전원(VIN)에 포함된 전도성(conductive) 노이즈 및 방사성(radiative) 노이즈를 제거하고, 노이즈가 제거된 입력 전원을 출력할 수 있다.
본 발명의 실시 예들에 따르면, 필터 회로(121)는 디밍 제어 회로(129)의 제어에 따라 합성 커패시턴스가 변화될 수 있다. 이에 따라, 필터 회로(121)의 EMI 성능이 향상될 수 있다. 이에 대해서는 후술한다.
실시 예들에 따라, 필터 회로(121)의 전단에 전압 안정화 회로가 추가적으로 구비될 수 있고, 필터 회로(121)는 전압 안정화 회로를 거친 입력 전원(VIN)을 수신할 수 있다.
전압 안정화 회로는 입력 전원(VIN)으로서 과전류 또는 과전압이 입력되는 경우, 상기 과전류 또는 과전압을 차단함으로써 조명 제어장치용 컨버터(120)를 보호하도록 구성될 수 있다. 예컨대, 전압 안정화 회로는 입력되는 과전류를 차단하기 위한 퓨즈(fuse) 및 입력되는 과전압을 차단하기 위한 바리스터(varistor)를 포함할 수 있으나, 본 발명의 실시 예들이 이에 한정되는 것은 아니다.
전파 정류 회로(123)는 필터 회로(121)로부터 전송된 노이즈가 제거된 입력 전원(VIN)을 직류 전원으로 변환할 수 있다. 실시 예들에 따라, 전파 정류 회로(123)는 노이즈가 제거된 입력 전원(VIN)을 정류 및 평활함으로써 전파 정류된 전원을 출력할 수 있다. 예컨대, 전파 정류 회로(123)는 교류 형태의 노이즈가 제거된 입력 전원(VIN)을 정류 및 평활함으로써 직류 형태의 직류 전원을 출력할 수 있다.
전원 변환 회로(125)는 직류 전원을 수신하고, 직류 전원을 이용하여 구동 전원(IOUT)을 출력할 수 있다. 실시 예들에 따라, 전원 변환 회로(125)는 직류 전원의 역률을 개선하고, 역률이 개선된 직류 전압을 변압함으로써 구동 전원(IOUT)을 램프 모듈(130)로 출력할 수 있다.
전원 변환 회로(125)는 PFC(Power Factor Correction) 회로(125a), 스위칭 회로(125b), 트랜스포머(125c) 및 전원 회로(125d)를 포함할 수 있다.
PFC 회로(125a)는 입력 전원의 역률을 개선할 수 있다. 실시 예들에 따라, PFC 회로(125a)는 전압과 전류의 위상의 차이를 감소시킴으로써 입력 전원의 역률을 개선할 수 있다. 예컨대, PFC 회로(125a)는 전압과 전류의 위상이 서로 동위상이 되도록 함으로써, 입력 전원의 역률을 개선할 수 있다. 예컨대, PFC 회로(125a)는 직류 전원의 크기를 변경함으로써 입력 전원의 역률을 개선시킬 수 있다.
실시 예들에 따라, PFC 회로(125a)는 복수의 소자들 및 집적 회로를 포함할 수 있다.
스위칭 회로(125b)는 PFC 회로(125a) 및 트랜스포머(123c) 사이에 연결될 수 있고, PFC 회로(125a)로부터 트랜스포머(125c)로의 직류 전원의 전달을 제어할 수 있다. 실시 예들에 따라, 스위칭 회로(125b)는 스위칭 동작을 통해, PFC 회로(125a)로부터 전달된 직류 전원을 펄스 전원으로 변환하고, 변환된 펄스 전원을 트랜스포머(123c)로 전달할 수 있다.
스위칭 회로(125b)는 펄스 전원의 폭을 조절할 수 있고, 펄스 전원의 폭을 조절함으로써 트랜스포머(123c)로부터 출력되는 출력 전원의 크기를 조절할 수 있다. 즉, 스위칭 회로(125b)는 트랜스포머(125c)의 스위칭을 제어함으로써, 트랜스포머(125c)의 출력 전원의 출력을 제어할 수 있다.
예컨대, 스위칭 회로(125b)는 트랜지스터와 같은 스위칭 소자와 집적 회로를 포함할 수 있다.
트랜스포머(125c)는 스위칭 회로(125b)로부터 출력된 펄스 전원을 변압하고, 변압된 펄스 전원을 출력 전원으로서 출력할 수 있다. 실시 예들에 따라, 트랜스포머(125c)는 제1인덕터 및 제1인덕터와 커플링된 제2인덕터를 포함할 수 있고, 펄스 전원은 제1인덕터에 인가되고, 제2인덕터에는 변압된 출력 전원이 인가될 수 있다.
전원 회로(125d)는 PFC 회로(125a)와 스위칭 회로(125b)의 작동에 필요한 전원을 공급할 수 있다. 실시 예들에 따라, 전원 회로(125d)는 PFC 회로(125a) 및 스위칭 회로(125b)의 작동에 필요한 직류 형태의 전원을 공급할 수 있다. 예컨대, 전원 회로(125d)는 PFC 회로(125a) 및 스위칭 회로(125b) 각각에 포함된 집적 회로로 전원을 공급할 수 있다.
출력 회로(127)는 트랜스포머(125c)로부터 출력된 출력 전원을 이용하여 구동 전원(IOUT)를 생성할 수 있다. 실시 예들에 따라, 출력 회로(127)는 트랜스포머(125c)로부터 출력된 출력 전원을 직류화하여 구동 전원(IOUT)을 출력할 수 있다. 예컨대, 구동 전원(IOUT)은 직류 전압 또는 직류 전류일 수 있다.
실시 예들에 따라, 출력 회로(127)는 복수의 다이오드들 및 커패시터를 포함하고, 복수의 다이오드들은 출력 전원을 정류하여 출력하고, 정류된 출력 전원은 커패시터를 통과함으로써 평활화될 수 있다. 실시 예들에 따라, 출력 회로(127)는 인덕터를 포함하는 라인 필터를 더 포함할 수 있다.
출력 회로(127)는 구동 전원(IOUT)을 램프 모듈(130)로 출력할 수 있다. 실시 예들에 따라, 출력 회로(127)는 출력 회로(127)로부터 출력되는 구동 전원(IOUT)의 크기를 감지하는 감지 회로를 더 포함할 수 있고, 감지 회로는 출력되는 구동 전원(IOUT)의 크기를 감지하고, 감지 결과(ISTEP)를 디밍 제어 회로(129)로 출력할 수 있다. 실시 예들에 따라, 감지 결과(ISTEP)은 구동 전원(IOUT)의 크기를 나타내는 신호일 수 있다. 예컨대, 감지 결과(ISTEP)의 크기는 구동 전원(IOUT)의 크기와 동일할 수 있으나, 이에 한정되는 것은 아니다.
디밍 제어 회로(129)는 필터 회로(121), 전파 정류 회로(123) 및 전원 변환 회로(125)를 제어할 수 있다.
디밍 제어 회로(129)는 전원 변환 회로(125)로 조명(100)의 밝기를 제어하기 위한 디밍 제어 신호(DCS)를 출력할 수 있다. 실시 예들에 따라, 디밍 제어 회로(129)는 출력 회로(127)의 출력의 세기에 기초하여, 조명(100)의 밝기를 제어하기 위한 디밍 제어 신호(DCS)를 전원 변환 회로(125)로 출력할 수 있다.
예컨대, 디밍 제어 회로(129)로부터 출력된 디밍 제어 신호(DCS)는 전원 변환 회로(125)의 스위칭 회로(125b)로 전달되며, 스위칭 회로(125b)는 디밍 제어 신호(DCS)에 따라 트랜스포머(125c)로 전달되는 펄스 전원의 폭을 조절함으로써, 구동 전류(IOUT)의 세기를 조절할 수 있고, 결과적으로, 조명(100)의 밝기가 조절될 수 있다.
예컨대, 디밍 제어 회로(129)는 포토 커플러를 포함하고, 포토 커플러를 제어함으로써 디밍 제어 신호(DCS)를 스위칭 회로(125b)로 출력할 수 있으나, 본 발명의 실시 예들이 이에 한정되는 것은 아니다.
본 발명의 실시 예들에 따른 디밍 제어 회로(129)는 조명(100)의 디밍 레벨에 따라 조명 제어장치용 컨버터(120)의 합성 커패시턴스가 변경되도록 조명 제어장치용 컨버터(120)를 제어할 수 있다.
실시 예들에 따라, 디밍 제어 회로(129)는 조명(100)의 디밍 레벨이 제1기준 값 미만일 때 조명 제어장치용 컨버터(120)의 합성 커패시턴스가 제1커패시턴스로 변경되고, 디밍 레벨이 제1기준 값 이상일 때 조명 제어장치용 컨버터(120)의 합성 커패시턴스가 제1커패시턴스보다 큰 제2커패시턴스로 변경되고, 디밍 레벨이 제1기준 값보다 큰 제2기준 값을 초과할 때 조명 제어장치용 컨버터(120)의 합성 커패시턴스가 제2커패시턴스보다 큰 제3커패시턴스로 변경되도록 조명 제어장치용 컨버터(120)를 제어할 수 있다.
디밍 제어 회로(129)는 조명(100)의 디밍 레벨에 따라, 조명 제어장치용 컨버터(120)의 합성 커패시턴스를 변경하기 위한 제어 신호들(CS1 및 CS2)을 출력할 수 있다.
실시 예들에 따라, 디밍 제어 회로(129)는 전파 정류 회로(123)의 합성 커패시턴스를 변경하기 위한 제1제어 신호(CS1) 및 필터 회로(121)의 합성 커패시턴스를 변경하기 위한 제2제어 신호(CS2)를 출력할 수 있다. 예컨대, 디밍 제어 회로(129)는 전파 정류 회로(123)의 합성 커패시턴스의 감소를 지시하는 제1제어 신호(CS1)를 출력할 수 있고, 필터 회로(121)의 합성 커패시턴스의 증가를 지시하는 제2제어 신호(CS2)를 출력할 수 있다.
디밍 제어 회로(129)는 조명(100)의 디밍 레벨과 연관된 디밍 레벨 신호(DLS) 또는 감지 결과(ISTEP)의 크기에 따라, 제어 신호들(CS1 및 CS2)을 출력할 수 있다.
예컨대, 디밍 제어 회로(129)는 연산 처리 기능을 갖는 집적회로를 포함하고, 상기 집적회로는 조명(100)의 디밍 레벨과 미리 저장된 제1기준 값을 비교하고, 비교 결과에 따라 제1제어 신호(CS1)를 출력할 수 있다. 또한, 상기 집적회로는 조명(100)의 디밍 레벨과 미리 저장된 제2기준 값을 비교하고, 비교 결과에 따라 제2제어 신호(CS2)를 출력할 수 있다. 이 때, 제1기준 값은 제2기준 값 보다 작을 수 있다.
실시 예들에 따라, 조명 제어장치용 컨버터(120)는 포토 커플러를 포함하고, 제어 신호들(CS1 및 CS2)는 포토 커플러를 통해 디밍 제어 회로(129)로부터 전파 정류 회로(123) 및 필터 회로(121)로 전달될 수 있다.
예컨대, 디밍 제어 회로(129)는 제1발광 소자 및 제2발광 소자를 포함하고, 제1발광 소자를 제어함으로써 광 신호 형태의 제1제어 신호(CS1)를 출력하고, 제2발광 소자를 제어함으로써 제2제어 신호(CS2)를 출력할 수 있다. 이 때, 전파 정류 회로(123)는 제1수광 소자를 포함하고, 제1수광 소자는 제1발광 소자로부터 출력된 광 신호 형태의 제1제어 신호(CS1)에 응답하여 작동할 수 있다. 또한, 필터 회로(121)는 제2수광 소자를 포함하고, 제2수광 소자는 제2발광 소자로부터 출력된 광 신호 형태의 제2제어 신호(CS2)에 응답하여 작동할 수 있다.
한편, 본 발명의 실시 예들이 제어 신호들(CS1 및 CS2)의 출력 방식에 한정되는 것은 아니다.
도 4는 본 발명의 실시 예들에 따른 전파 정류 회로를 나타낸다. 도 4를 참조하면, 전파 정류 회로(123)는 정류 회로(123a) 및 평활 회로(123b)를 포함할 수 있다.
전파 정류 회로(123)의 합성 커패시턴스가 감소하는 경우, 조명 제어장치용 컨버터(120)의 THD가 감소(즉, 개선)될 수 있다. 후술하는 바와 같이, 본 발명의 실시 예들에 따른 조명 제어장치용 컨버터(120)는 조명(100)의 디밍 레벨에 따라 전파 정류 회로(123)의 합성 커패시턴스를 변화시킬 수 있고, 따라서, 조명 제어장치용 컨버터(120)의 THD가 디밍 레벨에 따라 개선되는 효과가 있다.
정류 회로(123a)는 필터 회로(121)로부터 출력된 노이즈가 제거된 입력 전원(VIN)을 정류(rectify)할 수 있다. 실시 예들에 따라, 정류 회로(123a)는 전파 정류 또는 반파 정류 방식에 따라, 노이즈가 제거된 입력 전원(VIN)을 정류함으로써 맥류(ripple) 전원을 출력할 수 있다. 예컨대, 정류 회로(123a)는 다이오드 브리지 회로(diode bridge circuit)을 포함할 수 있으나, 본 발명의 실시 예들이 이에 한정되는 것은 아니다.
평활 회로(123b)는 정류 회로(123a)로부터 출력된 맥류 전원을 평활화(smoothing)하여 전파 정류된 전원을 출력할 수 있다. 실시 예들에 따라, 평활 회로(123b)는 적어도 하나의 평활 커패시터(Cs)를 포함할 수 있다.
본 발명의 실시 예들에 따른 전파 정류 회로(123)의 합성 커패시턴스는 제1제어 신호(CS1)에 응답하여 감소될 수 있다. 실시 예들에 따라, 평활 회로(123b)의 합성 커패시턴스는 제1제어 신호(CS1)에 응답하여 감소될 수 있다.
실시 예들에 따라, 평활 회로(123b)는 제1배열로 배열되는 복수의 커패시터들을 포함할 수 있고, 상기 복수의 커패시터들의 배열은 제1제어 신호(CS1)에 응답하여 제1배열로부터 제2배열로 변경될 수 있다. 이 때, 평활 회로(123b)의 제2배열에서의 커패시턴스는 제1배열에서의 커패시턴스보다 작을 수 있다.
예컨대, 평활 회로(123b)는 제1제어 신호(CS1)에 응답하여 평활 커패시터(Cs)에 선택적으로 병렬 연결되는 제1커패시터(C1) 및 제1커패시터(C1)와 연결되며, 제1제어 신호(CS1)에 응답하여 작동하는 제1스위치(SW1)를 포함할 수 있다. 제1스위치(SW1)의 턴-온 및 턴-오프에 따라, 평활 커패시터(Cs) 및 제1커패시터(C1)의 병렬 연결 여부가 결정될 수 있고, 이에 따라, 평활 회로(123b)의 합성 커패시턴스가 변화될 수 있다. 예컨대, 평활 커패시터(Cs)와 제1커패시터(C1)는 정류 회로(123a) 및 PFC 개선 회로(125a) 사이에 배치될 수 있다.
예컨대, 도 4에 도시된 바와 같이, 평활 커패시터(Cs)의 일단은 제1커패시터(C1)의 일단과 접속되고, 평활 커패시터(Cs)의 타단은 제1스위치(SW1)의 일단과 접속되고, 제1커패시터(C1)의 타단은 제1스위치(SW1)의 타단과 접속될 수 있다. 이 때, 제1스위치(SW1)가 제1제어 신호(CS1)에 응답하여 턴-오프 되면, 병렬로 연결된 제1커패시터(C1)는 평활 커패시터(Cs)로부터 절단되고, 이에 따라, 평활 회로(123b)의 합성 커패시턴스가 감소하게 된다.
본 명세서에서는 평활 회로(123b)가 제1제어 신호(CS1)에 응답하여 평활 커패시터(Cs)에 병렬로 연결되는 제1커패시터(C1)를 추가로 포함하는 실시 예를 설명하나, 실시 예들에 따라, 평활 커패시터(Cs)가 제1제어 신호(CS1)에 응답하여 커패시턴스가 변화하는 가변 커패시터로 구현될 수도 있다.
실시 예들에 따라, 제1제어 신호(CS1)는 조명(100)의 디밍 레벨에 기초하여 출력될 수 있다. 예컨대, 제1제어 신호(CS1)는 조명(100)의 디밍 레벨이 제1기준 값 보다 낮을 때 출력될 수 있다.
도 5는 본 발명의 실시 예들에 따른 전파 정류 회로의 동작을 나타낸다. 도 5의 (a)는 제1스위치(SW1)가 턴-온된 전파 정류 회로(123)를 나타내고, 도 5의 (b)는 제1스위치(SW1)가 턴-오프된 전파 정류 회로(123)를 나타낸다.
디밍 제어 회로(129)는 디밍 레벨 신호(DLS)(또는 감지 결과(ISTEP))의 크기와 저장된 제1기준 값을 비교하고, 비교 결과에 따라 제1제어 신호(CS1)를 출력할 수 있다. 제1스위치(SW1)는 제1제어 신호(CS1)에 따라 턴-오프 될 수 있다. 즉, 제1스위치(SW1)는 조명(100)의 디밍 레벨에 따라, 턴-온 되거나, 턴-오프 될 수 있다.
도 5의 (a)에 도시된 바와 같이, 제1제어 신호(CS1)가 출력되지 않는 경우, 제1스위치(SW1)는 턴-온된 상태이다. 이 때, 평활 커패시터(Cs)와 제1커패시터(C1)는 병렬로 연결되어 있다.
도 5의 (b)에 도시된 바와 같이, 제1제어 신호(CS1)가 출력되면 제1스위치(SW1)는 턴-오프된다. 이에 따라, 평활 커패시터(Cs)와 병렬로 연결되어 있던 제1커패시터(C1)가 탈락되므로, 전파 정류 회로(123)의 합성 커패시턴스는 감소하게 된다. 이에 따라, 조명 제어장치용 컨버터(120)의 THD가 감소할 수 있다.
즉, 본 발명의 실시 예들에 따르면, 조명(100)의 디밍 레벨이 제1기준 값 미만일 때, 전파 정류 회로(123)의 합성 커패시턴스가 감소하고, 이에 따라 조명 제어장치용 컨버터(120)의 THD가 감소(즉, 개선)될 수 있는 효과가 있다.
도 6은 본 발명의 실시 예들에 따른 전파 정류 회로의 동작에 따른 THD 개선 효과를 나타내는 도면이다. 도 6을 참조하면, CASE1은 전파 정류 회로(123)의 합성 커패시턴스가 변화하지 않는 경우의 조명 제어장치용 컨버터(120)의 THD를 나타내고, CASE2는 본 발명의 실시 예들에 따라 전파 정류 회로(123)의 합성 커패시턴스가 디밍 레벨에 따라 변화하는 경우의 조명 제어장치용 컨버터(120)의 THD를 나타낸다.
CASE1를 참조하면, 조명 제어장치용 컨버터(120)의 THD는 디밍 레벨이 낮아질수록 증가하게 되며, 특히, 디밍 레벨이 제1기준 값 미만인 범위에서 조명 제어장치용 컨버터(120)의 THD가 허용치를 초과하는 문제점이 발생할 수 있다. 즉, 조명(100)의 디밍 레벨이 소정의 기준(예컨대, 제1기준 값) 미만일 때, 조명 제어장치용 컨버터(120)의 THD가 허용치를 초과하는 문제가 있다.
CASE2를 참조하면, 디밍 레벨이 제1기준 값 미만일 때, 디밍 제어 회로(129)로부터 제1제어 신호(CS1)가 출력되고, 제1제어 신호(CS1)에 응답하여 제1스위치(SW1)가 턴-오프되므로, 전파 정류 회로(123)의 합성 커패시턴스가 감소한다. 이에 따라, 조명 제어장치용 컨버터(120)의 THD가 감소된다.
즉, 본 발명의 실시 예들에 따른 조명 제어장치용 컨버터(120)는 조명(100)의 디밍 레벨에 따라 전파 정류 회로(123)의 합성 커패시턴스를 변화(즉, 감소)시킬 수 있고, 이에 따라, 조명 제어장치용 컨버터(120)의 THD를 감소시킬 수 있는 효과가 있다. 특히, 본 발명의 실시 예들에 따른 조명 제어장치용 컨버터(120)는 조명(100)의 디밍 레벨이 제1기준 값 이하일 때 전파 정류 회로 (123)의 합성 커패시턴스를 감소시킴으로써, THD가 허용치를 초과하는 것을 방지할 수 있다.
도 7은 본 발명의 실시 예들에 따른 필터 회로를 나타낸다. 도 7을 참조하면, 필터 회로(121)는 제1필터 회로(121a) 및 제2필터 회로(121b)를 포함할 수 있다.
필터 회로(121)의 합성 커패시턴스가 증가하는 경우, 조명 제어장치용 컨버터(120)의 EMI가 감소(즉, 개선)될 수 있다. 후술하는 바와 같이, 본 발명의 실시 예들에 따른 조명 제어장치용 컨버터(120)는 조명(100)의 디밍 레벨에 따라 필터 회로(121)의 합성 커패시턴스를 변화시킬 수 있고, 따라서, 조명 제어장치용 컨버터(120)의 EMI가 디밍 레벨에 따라 개선되는 효과가 있다.
제1필터 회로(121a)는 입력 전원(VIN)에 포함된 방사성 노이즈 성분을 제거하도록 구성될 수 있다. 실시 예들에 따라, 제1필터 회로(121a)는 고주파성 노이즈를 제거하도록 구성되는 제1라인 필터(LF1) 및 제1라인 필터(LF1) 후단에 연결된 제1필터 커패시터(Cf1)를 포함할 수 있다.
또한, 제1필터 회로(121a)는 제2제어 신호(CS2)에 응답하여 제1필터 커패시터(Cf1)에 선택적으로 병렬 연결되는 제2커패시터(C2)를 포함할 수 있다. 이에 따라, 제1필터 회로(121a)의 합성 커패시턴스가 변화될 수 있다.
실시 예들에 따라, 제1라인 필터(LF1) 및 제1필터 커패시터(Cf1) 사이에 과전류를 차단하기 위한 퓨즈 또는 입력되는 과전압을 차단하기 위한 바리스터 및 방전 커패시터를 포함하는 안정화 회로가 연결될 수 있다.
제2필터 회로(121b)는 입력 전원(VIN)에 포함된 전도성 노이즈 성분을 제거하도록 구성될 수 있다. 실시 예들에 따라, 제2필터 회로(121b)는 저주파성 노이즈를 제거하도록 구성되는 제2라인 필터(LF2), 라인 필터(LF2) 사이에 연결된 방전 커패시터들(SP1 및 SP2), 제2라인 필터(LF2) 후단에 연결된 제2필터 커패시터(Cf2) 및 방전 저항들(R1~R3)을 포함할 수 있다.
실시 예들에 따라, 제1라인 필터(LF1)는 고주파(예컨대, 30MHz 이상) 대역의 노이즈를 제거하도록 구성될 수 있고, 제2라인 필터(LF2)는 저주파(예컨대, 1MHz 미만) 대역의 노이즈를 제거하도록 구성될 수 있다. 예컨대, 제1라인 필터(LF1)에 포함된 인덕터의 (단위 길이 당) 권선수는 제2라인 필터(LF2)에 포함된 인덕터의 (단위 길이 당) 권선수 보다 작을 수 있다.
본 발명의 실시 예들에 따른 필터 회로(121)의 합성 커패시턴스는 제2제어 신호(CS2)에 응답하여 증가될 수 있다. 실시 예들에 따라, 제1필터 회로(121a)의 합성 커패시턴스는 제2제어 신호(CS2)에 응답하여 증가될 수 있다.
실시 예들에 따라, 제1필터 회로(121a)는 제3배열로 배열되는 복수의 커패시터들을 포함할 수 있고, 상기 복수의 커패시터들의 배열은 제2제어 신호(CS2)에 응답하여 제3배열로부터 제4배열로 변경될 수 있다. 이 때, 제1필터 회로(121a)의 제4배열에서의 커패시턴스는 제3배열에서의 커패시턴스보다 클 수 있다.
예컨대, 제1필터 회로(121a)는 제2커패시터(C2)와 연결되며, 제2제어 신호(CS2)에 응답하여 작동하는 제2스위치(SW2)를 포함할 수 있다. 제2스위치(SW2)의 턴-온 및 턴-오프에 따라, 제1필터 커패시터(Cf1) 및 제2커패시터(C2)의 병렬 연결 여부가 결정될 수 있고, 이에 따라, 제1필터 회로(121a)의 합성 커패시턴스가 변화될 수 있다.
예컨대, 도 7에 도시된 바와 같이, 제1필터 커패시터(Cf1)의 일단은 제2커패시터(C2)의 일단과 접속되고, 제1필터 커패시터(Cf1)의 타단은 제2스위치(SW2)의 일단과 접속되고, 제2커패시터(C2)의 타단은 제2스위치(SW2)의 타단과 접속될 수 있다. 이 때, 제2스위치(SW2)가 제2제어 신호(CS2)에 응답하여 턴-온 되면, 제2커패시터(C2)는 제1필터 커패시터(Cf1)에 병렬로 연결되고, 이에 따라, 필터 회로(121)의 합성 커패시턴스가 증가하게 된다.
본 명세서에서는 제1필터 회로(121a)가 제2제어 신호(CS2)에 응답하여 제1필터 커패시터(Cf1)에 병렬로 연결되는 제2커패시터(C2)를 추가로 포함하는 실시 예를 설명하나, 실시 예들에 따라, 제1필터 커패시터(Cf1)가 제2제어 신호(CS2)에 응답하여 커패시턴스가 변화하는 가변 커패시터로 구현될 수도 있다.
실시 예들에 따라, 제2제어 신호(CS2)는 조명(100)의 디밍 레벨에 기초하여 출력될 수 있다. 예컨대, 제2제어 신호(CS2)는 조명(100)의 디밍 레벨이 제2기준 값 보다 높을 때 출력될 수 있다. 이 때, 제2제어 신호(CS2)의 출력 기준이 되는 제2기준 값은 제1제어 신호(CS1)의 출력 기준이 되는 제1기준 값 보다 높을 수 있다.
도 8은 본 발명의 실시 예들에 따른 필터 회로의 동작을 나타낸다. 도 8의 (a)는 제2스위치(SW2)가 턴-오프된 필터 회로(121)를 나타내고, 도 8의 (b)는 제2스위치(SW2)가 턴-온된 필터 회로(121)를 나타낸다.
디밍 제어 회로(129)는 디밍 레벨 신호(DLS)(또는 감지 결과(ISTEP))의 크기와 저장된 제2기준 값을 비교하고, 비교 결과에 따라 제2제어 신호(CS2)를 출력할 수 있다. 제2스위치(SW2)는 제2제어 신호(CS2)에 응답하여 턴-온될 수 있다. 즉, 제2스위치(SW2)는 조명(100)의 디밍 레벨에 따라, 턴-온 되거나, 턴-오프 될 수 있다.
도 8의 (a)에 도시된 바와 같이, 제2제어 신호(CS2)가 출력되지 않는 경우, 제2스위치(SW2)는 턴-오프된 상태이다. 이 때, 제1필터 커패시터(Cf1)와 제2커패시터(C2)는 연결되어 있지 않다.
도 8의 (b)에 도시된 바와 같이, 제2제어 신호(CS2)가 출력되면 제2스위치(SW2)는 턴-온된다. 이에 따라, 제1필터 커패시터(Cf1)와 제2커패시터(C2)는 서로 병렬로 연결되므로, 필터 회로(121)의 합성 커패시턴스는 증가하게 된다. 이에 따라, 조명 제어장치용 컨버터(120)의 EMI가 감소할 수 있다.
즉, 본 발명의 실시 예들에 따르면, 조명(100)의 디밍 레벨이 제2기준 값을 초과할 때, 필터 회로(121)의 합성 커패시턴스가 증가되고, 이에 따라 조명 제어장치용 컨버터(120)의 EMI가 감소(즉, 개선)될 수 있는 효과가 있다.
도 9 및 도 10은 본 발명의 실시 예들에 따른 필터 회로의 동작에 따른 EMI 개선 효과를 나타내는 도면이다. 도 9는 필터 회로(121)의 합성 커패시턴스가 변화하지 않는 경우의 조명 제어장치용 컨버터(120)의 EMI를 나타내고, 도 10은 본 발명의 실시 예들에 따라 필터 회로(121)의 합성 커패시턴스가 변화한 경우의 조명 제어장치용 컨버터(120)의 EMI를 나타낸다.
도 9를 참조하면, 조명 제어장치용 컨버터(120)의 EMI의 Quasi Peak가 허용치를 초과하는 구간이 존재할 수 있다. 실시 예들에 따라, 조명(100)의 디밍 레벨이 증가할수록 조명 제어장치용 컨버터(120)의 EMI가 증가할 수 있고. 특히, 디밍 레벨이 제2기준 값을 초과하는 경우 조명 제어장치용 컨버터(120)의 EMI의 Quasi Peak가 허용치를 초과하는 구간이 존재할 수 있다.
도 10을 참조하면, 디밍 레벨이 제2기준 값을 초과할 때, 디밍 제어 회로(129)로부터 제2제어 신호(CS2)가 출력되고, 제2제어 신호(CS2)에 응답하여 제2스위치(SW2)가 턴-온되므로, 필터 회로(121)의 합성 커패시턴스가 증가한다. 이에 따라, 조명 제어장치용 컨버터(120)의 EMI가 감소된다. 도 10에 도시된 바와 같이, 기존 허용 치를 초과했던 Quasi Peak가 더 이상 존재하지 않음을 확인할 수 있다.
즉, 본 발명의 실시 예들에 따른 조명 제어장치용 컨버터(120)는 조명(100)의 디밍 레벨에 따라 필터 회로(121)의 합성 커패시턴스를 변화(즉, 증가)시킬 수 있고, 이에 따라, 조명 제어장치용 컨버터(120)의 EMI를 감소시킬 수 있는 효과가 있다. 특히, 본 발명의 실시 예들에 따른 조명 제어장치용 컨버터(120)는 조명(100)의 디밍 레벨이 제2기준 값을 초과할 때 필터 회로(121)의 합성 커패시턴스를 증가시킴으로써, EMI가 허용치를 초과하는 것을 방지할 수 있다.
도 11은 본 발명의 실시 예들에 따른 컨버터의 동작을 나타낸다. 도 11을 참조하면, 조명(100)의 디밍 레벨(DL)에 따른 전파 정류 회로(123) 및 필터 회로(121) 각각의 커패시턴스 변화가 나타나있다. 여기서, 제2기준 값은 제1기준 값 보다 큰 값일 수 있다.
본 발명의 실시 예들에 따르면, 조명(100)의 디밍 레벨이 제1기준 값 미만일 때, 전파 정류 회로(123)의 커패시턴스가 감소될 수 있다. 실시 예들에 따라, 디밍 제어 회로(129)는 조명(100)의 디밍 레벨과 미리 저장된 제1기준 값을 비교하고, 디밍 레벨이 제1기준 값 미만일 때 전파 정류 회로(123)의 커패시턴스의 감소를 지시하는 제1제어 신호(CS1)를 출력할 수 있다.
예컨대, 도 4 내지 도 6을 참조하여 설명한 바와 같이, 디밍 레벨이 제1기준 값 미만일 때 디밍 제어 회로(129)는 제1제어 신호(CS1)를 전파 정류 회로(123)로 출력할 수 있고, 제1제어 신호(CS1)에 응답하여 평활 커패시터(Cs)에 병렬로 연결된 제1커패시터(C1)가 탈락된다. 이에 따라, 전파 정류 회로(123)의 커패시턴스의 감소될 수 있고, 그 결과, 조명 제어장치용 컨버터(120)의 THD가 감소될 수 있다.
또한, 본 발명의 실시 예들에 따르면, 조명(100)의 디밍 레벨이 제2기준 값을 초과할 때, 필터 회로(121)의 커패시턴스가 증가될 수 있다. 실시 예들에 따라, 디밍 제어 회로(129)는 조명(100)의 디밍 레벨과 미리 저장된 제2기준 값을 비교하고, 디밍 레벨이 제2기준 값을 초과할 때 필터 회로(121)의 커패시턴스의 증가를 지시하는 제2제어 신호(CS2)를 출력할 수 있다.
예컨대, 도 7 내지 도 10을 참조하여 설명한 바와 같이, 디밍 레벨이 제2기준 값을 초과할 때 디밍 제어 회로(129)는 제2제어 신호(CS2)를 필터 회로(121)로 출력할 수 있고, 제2제어 신호(CS2)에 응답하여 제1필터 커패시터(Cf1)에 제2커패시터(C2)가 병렬로 연결된다. 이에 따라, 필터 회로(121)의 커패시턴스의 증가될 수 있고, 그 결과, 조명 제어장치용 컨버터(120)의 EMI가 감소될 수 있다.
즉, 본 발명의 실시 예들에 따른 조명 제어장치용 컨버터(120)는 조명(100)의 디밍 레벨에 따라 필터 회로(121) 또는 전파 정류 회로(123)의 커패시턴스를 변경(증가 또는 감소)시킴으로써, 조명 제어장치용 컨버터(120)의 THD 또는 EMI를 개선할 수 있는 효과가 있다.
도 12는 본 발명의 실시 예들에 따른 컨버터의 작동 방법을 나타내는 플로우 차트이다. 도 12를 참조하면, 조명 제어장치용 컨버터(120)는 조명의 디밍 레벨과 저장된 기준 값들을 비교할 수 있다(S110). 실시 예들에 따라, 디밍 제어 회로(129)는 조명(100)의 디밍 레벨과 미리 저장된 제2기준 값 및 제1기준 값을 비교할 수 있다.
예컨대, 디밍 제어 회로(129)는 제어 모뎀(110)로부터 전송된 디밍 제어 신호(DLS)를 이용하여, 디밍 레벨과 저장된 기준 값들을 비교할 수 있다. 제어 모뎀(110)으로부터 전송된 디밍 제어 신호(DLS)는 조명(100)의 디밍 레벨에 대한 정보를 포함한다.
또한, 예컨대, 디밍 제어 회로(129)는 출력 회로(127)로부터 출력된 감지 결과(ISTEP)를 이용하여, 디밍 레벨과 저장된 기준 값들을 비교할 수 있다. 감지 결과(ISTEP)은 구동 전원(IOUT)의 크기와 연관되고, 램프 모듈(130)로 전송되는 구동 전원(IOUT)은 조명(100)의 디밍 레벨과 연관될 수 있 다.
비교의 결과, 디밍 레벨이 제1기준 값 미만일 때(S120의 Y), 조명 제어장치용 컨버터(120)는 전파 정류 회로(123)의 커패시턴스를 감소시킬 수 있다 (S130). 실시 예들에 따라, 디밍 제어 회로(129)는 디밍 레벨이 제1기준 값 미만일 때, 전파 정류 회로(123)의 커패시턴스를 감소시키기 위한 제1제어 신호(CS1)를 전파 정류 회로(123)로 출력할 수 있다.
비교의 결과, 디밍 레벨이 제1기준 값 보다 큰 제2기준 값을 초과할 때(S140의 Y), 조명 제어장치용 컨버터(120)는 필터 회로(121)의 커패시턴스를 증가시킬 수 있다(S150). 실시 예들에 따라, 디밍 제어 회로(129)는 디밍 레벨이 제2기준 값을 초과할 때, 필터 회로(121)의 커패시턴스를 증가시키기 위한 제2제어 신호(CS2)를 필터 회로(121)로 출력할 수 있다.
본 발명의 실시 예들에 따른 조명 제어장치용 컨버터(120)는 조명(100)의 디밍 레벨에 따라 필터 회로(121) 또는 전파 정류 회로(123)의 커패시턴스를 변경(증가 또는 감소)시킴으로써, 조명 제어장치용 컨버터(120)의 THD 또는 EMI를 개선할 수 있다.
이에 따라, 본 발명의 실시 예들에 따른 조명 제어장치용 컨버터(120)를 포함하는 조명(100)는 THD 및 EMI가 개선될 수 있고, 특히, 디밍 레벨 별로 THD 및 EMI 조절이 가능하므로 각 디밍 레벨에 맞는 허용 치를 준수할 수 있는 효과가 있다.
한편, 도 12에는 단계 S120 이후에 단계 S140이 이루어지는 것으로 도시되어 있으나, 실시 예들에 따라, 단계 S140 이후에 단계 S120이 이루어지거나, 또는, 단계 S120과 S140이 병렬적으로 이루어질 수도 있다.
이상과 같이 실시 예들이 비록 한정된 실시 예와 도면에 의해 설명되었으나, 해당 기술분야에서 통상의 지식을 가진 자라면 상기의 기재로부터 다양한 수정 및 변형이 가능하다. 예를 들어, 설명된 기술들이 설명된 방법과 다른 순서로 수행되거나, 및/또는 설명된 시스템, 구조, 장치, 회로 등의 구성요소들이 설명된 방법과 다른 형태로 결합 또는 조합되거나, 다른 구성요소 또는 균등물에 의하여 대치되거나 치환되더라도 적절한 결과가 달성될 수 있다.
그러므로, 다른 구현들, 다른 실시예들 및 특허청구범위와 균등한 것들도 후술하는 특허청구범위의 범위에 속한다.
100: 조명 200: 조명 제어기
300: 전력 공급원 110: 제어 모뎀
120: 컨버터 130: 램프 모듈
300: 전력 공급원 110: 제어 모뎀
120: 컨버터 130: 램프 모듈
Claims (7)
- 조명 제어장치용 컨버터에 있어서,
입력 전원에 포함된 노이즈 성분을 제거하도록 구성되는 필터 회로;
노이즈 성분이 제거된 입력 전원으로부터 직류 정전압을 생성하도록 구성되는 전파 정류 회로;
상기 직류 정전압을 이용하여 상기 조명의 구동 전원을 생성하도록 구성되는 전원 변환 회로; 및
외부로부터 전송된 상기 조명의 밝기를 설정하기 위한 디밍 레벨에 기초하여 제어 신호를 생성하고, 생성된 제어 신호를 상기 필터 회로로 출력하도록 구성되는 디밍 제어 회로를 포함하고,
상기 필터 회로는 라인 필터 및 복수의 커패시터들을 포함하고,
상기 디밍 제어 회로는,
상기 디밍 레벨과, 상기 컨버터의 EMI(electromagnetic interference) 허용치에 대응하는 디밍 레벨과 연관된 미리 저장된 기준 값을 비교하고, 상기 디밍 레벨이 상기 기준 값을 초과할 때 상기 제어 신호를 생성하고,
상기 복수의 커패시터들은 제1커패시턴스를 갖는 제1배열로 배치되도록 구성되고,
상기 복수의 커패시터들은, 상기 디밍 레벨이 상기 기준 값을 초과할 때,
상기 제어 신호에 응답하여, 상기 제1배열로부터 상기 제1커패시턴스보다 큰 제2커패시턴스를 갖는 제2배열로 배치되도록 구성되는,
조명 제어장치용 컨버터. - 삭제
- 삭제
- 제1항에 있어서,
상기 복수의 커패시터들이 상기 제1배열로부터 상기 제2배열로 배치됨에 따라, 상기 복수의 커패시터들의 커패시턴스가 증가하여 상기 조명 제어장치용 컨버터의 EMI(electromagnetic interference)가 감소되는,
조명 제어장치용 컨버터. - 제1항에 있어서, 상기 복수의 커패시터들은,
상기 라인 필터와 연결된 필터 커패시터;
상기 필터 커패시터의 일단과 접속된 추가 커패시터; 및
상기 추가 커패시터의 타단과 접속되고 상기 필터 커패시터의 타단과 접속된 스위치를 포함하고,
상기 스위치는 상기 제어 신호에 응답하여 턴-온되는,
조명 제어장치용 컨버터. - 제1항에 있어서, 상기 라인 필터는,
상기 입력 전원의 고주파성 노이즈를 제거하도록 구성되는 제1라인 필터; 및
상기 입력 전원의 저주파성 노이즈를 제거하도록 구성되는 제2라인 필터를 포함하는,
조명 제어장치용 컨버터. - 조명을 제어하기 위한 조명 제어 장치에 있어서,
교류 형태의 입력 전원을 수신하도록 구성되는 제어 모뎀; 및
상기 교류 형태의 입력 전원을 이용하여 직류 형태의 구동 전원을 생성하도록 구성되는 조명 제어장치용 컨버터를 포함하고,
상기 조명 제어장치용 컨버터는,
입력 전원에 포함된 노이즈 성분을 제거하도록 구성되는 필터 회로;
노이즈 성분이 제거된 입력 전원으로부터 직류 정전압을 생성하도록 구성되는 전파 정류 회로;
상기 직류 정전압을 이용하여 상기 조명의 구동 전원을 생성하도록 구성되는 전원 변환 회로; 및
상기 제어 모뎀으로부터 전송된 상기 조명의 밝기를 설정하기 위한 디밍 레벨에 기초하여 제어 신호를 생성하고, 생성된 제어 신호를 상기 필터 회로로 출력하도록 구성되는 디밍 제어 회로를 포함하고,
상기 필터 회로는 라인 필터 및 복수의 커패시터들을 포함하고,
상기 디밍 제어 회로는,
상기 디밍 레벨과, 상기 컨버터의 EMI(ElectroMagnetic Interference) 허용치에 대응하는 디밍 레벨과 연관된 미리 저장된 기준 값을 비교하고, 상기 디밍 레벨이 상기 기준 값을 초과할 때 상기 제어 신호를 생성하고,
상기 복수의 커패시터들은 제1커패시턴스를 갖는 제1배열로 배치되도록 구성되고,
상기 복수의 커패시터들은, 상기 디밍 레벨이 상기 기준 값을 초과할 때,
상기 제어 신호에 응답하여, 상기 제1배열로부터 상기 제1커패시턴스보다 큰 제2커패시턴스를 갖는 제2배열로 배치되도록 구성되는,
조명 제어 장치.
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