KR100973910B1 - 엘이디조명 구동장치 - Google Patents

엘이디조명 구동장치 Download PDF

Info

Publication number
KR100973910B1
KR100973910B1 KR1020100014699A KR20100014699A KR100973910B1 KR 100973910 B1 KR100973910 B1 KR 100973910B1 KR 1020100014699 A KR1020100014699 A KR 1020100014699A KR 20100014699 A KR20100014699 A KR 20100014699A KR 100973910 B1 KR100973910 B1 KR 100973910B1
Authority
KR
South Korea
Prior art keywords
led
current
ptc
ambient temperature
temperature
Prior art date
Application number
KR1020100014699A
Other languages
English (en)
Inventor
하재금
Original Assignee
(주)주원
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by (주)주원 filed Critical (주)주원
Priority to KR1020100014699A priority Critical patent/KR100973910B1/ko
Application granted granted Critical
Publication of KR100973910B1 publication Critical patent/KR100973910B1/ko

Links

Images

Classifications

    • H—ELECTRICITY
    • H05—ELECTRIC TECHNIQUES NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
    • H05B—ELECTRIC HEATING; ELECTRIC LIGHT SOURCES NOT OTHERWISE PROVIDED FOR; CIRCUIT ARRANGEMENTS FOR ELECTRIC LIGHT SOURCES, IN GENERAL
    • H05B45/00—Circuit arrangements for operating light-emitting diodes [LED]
    • H05B45/50—Circuit arrangements for operating light-emitting diodes [LED] responsive to malfunctions or undesirable behaviour of LEDs; responsive to LED life; Protective circuits
    • H—ELECTRICITY
    • H05—ELECTRIC TECHNIQUES NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
    • H05B—ELECTRIC HEATING; ELECTRIC LIGHT SOURCES NOT OTHERWISE PROVIDED FOR; CIRCUIT ARRANGEMENTS FOR ELECTRIC LIGHT SOURCES, IN GENERAL
    • H05B45/00—Circuit arrangements for operating light-emitting diodes [LED]
    • H05B45/40—Details of LED load circuits
    • H05B45/44—Details of LED load circuits with an active control inside an LED matrix
    • H05B45/46—Details of LED load circuits with an active control inside an LED matrix having LEDs disposed in parallel lines
    • H—ELECTRICITY
    • H05—ELECTRIC TECHNIQUES NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
    • H05B—ELECTRIC HEATING; ELECTRIC LIGHT SOURCES NOT OTHERWISE PROVIDED FOR; CIRCUIT ARRANGEMENTS FOR ELECTRIC LIGHT SOURCES, IN GENERAL
    • H05B45/00—Circuit arrangements for operating light-emitting diodes [LED]
    • H05B45/40—Details of LED load circuits
    • H05B45/44—Details of LED load circuits with an active control inside an LED matrix
    • H05B45/48—Details of LED load circuits with an active control inside an LED matrix having LEDs organised in strings and incorporating parallel shunting devices

Landscapes

  • Circuit Arrangement For Electric Light Sources In General (AREA)

Abstract

본 발명은 피티씨를 이용하여 컨버터를 제거하고 사용환경에 의한 안정성을 최대한 발휘할 수 있도록 하는 엘이디 조명장치에 관한 것이다. 이를 위하여, 본 발명은 교류전압을 입력받아 직류로 정류하는 정류회로; 상기 정류회로의 출력을 입력받아 빛을 발광하는 엘이디; 상기 정류회로 및 상기 엘이디 사이에서 상기 엘이디로 흐르는 과전류를 차단시키는 피티씨; 및 상기 엘이디를 구동시키기 위한 전원을 제어하는 제어부를 포함하여 구성되며, 상기 엘이디는 정상입력전류가 In이고, 최대허용전류가 Im일때, 상기 피티씨는 상기 제어부에 미리 설정된 최대 주위온도 및 최소 주위온도에서 홀드전류 Ih가 In〈 Ih 〈 Im 인 엘이디조명 구동장치를 제공한다.
따라서, 본 발명에 의하면 컨버터를 제거함으로써 구성이 간단해지고 엘이디조명의 사용수명을 늘릴 수 있으며, 컨버터를 제거하여도 안정적으로 엘이디 조명장치를 구동시킬 수 있는 방법을 제시한다.

Description

엘이디조명 구동장치{Driving mechanism for LED lighting}
본 발명은 엘이디조명 구동장치에 관한 것이며, 구체적으로 피티씨를 이용하여 컨버터를 제거하고 사용환경에 의한 안정성을 최대한 발휘할 수 있도록 하는 엘이디조명 구동장치에 관한 것이다.
조명분야에 있어서 근래 전통적인 할로겐, 백열등 및 형광등을 대체하여 발광다이오드(LED)를 광원으로 사용한 조명장치가 급속하게 확산되고 있다. 발광다이오드 조명은 전통등 및 형광등보다 에너지 효율이 높을 뿐 아니라 수명이 매우 길고 친환경적인 광원이다. 생산원가가 아직 형광등 및 전통등보다 비싸다는 단점이 있지만 이러한 장점들 때문에 점점 발광다이오드 조명에 대한 연구가 활발히 진행되고 있다.
발광다이오드 조명장치에 있어서 필수적으로 구비되어야 하는 요소로는 발광다이오드 회로 모듈부, 등기구부, 컨버터(안정기) 등이 있다. 상기 컨버터는 교류로 입력되는 전압을 직류전압으로 정류하는 역할, 전압을 조명장치에 적합한 전압으로 조정하는 역할, EMI를 제거하는 역할, 역률을 보정하는 역할, 서지전압에 대한 보호역할 등 다양한 역할을 한다. 이로 인한 컨버터 자체 전력소모는 약 10~20%가 된다.
하지만, 이러한 컨버터는 그 크기로 인하여 발광다이오드 조명등을 설치하는데 번거로울 뿐만 아니라, 컨버터 자체의 수명이 발광다이오드의 수명보다 훨씬 짧아 5만시간 이상인 발광다이오드 조명의 수명을 다하지 못하고 1만시간 정도에 컨버터를 교체해야 하는 불편함이 따른다.
특히, 최근 컨버터의 안정성 문제로 지적되고 있는 이슈로는 LED조명 환경에서 라디오 방송 수신 불가 현상, 집어등 사용시 선박용 무선기기 동작 불능현상 발생, 휴대폰 사용시 노이즈 발생 현상 등 많은 문제점이 발생되고 있다.
이러한 컨버터를 제거하기 위하여 발광다이오드 구동회로에 일체화하려는 시도가 있었으나, 회로 내에서의 과전류로 인한 발광다이오드의 손상을 방지하지 못하는 어려움이 있다. 즉, 발광다이오드 조명이 상용화되려면 시시각각 변하는 외부환경에 대하여 안정적으로 발광할 수 있는 조명장치를 제공하여야 하나, 언제 과전류로 인하여 발광다이오드가 손상될지 모르는 상태에서는 안정성을 담보할 수 없어 상용화되기 어렵다.
컨버터를 구성하지 않는 기술로서 한국공개특허공보 제2001-0093337호가 있으나, 실제로 이것을 주거용 발광다이오드 조명장치에 응용하여 보면 불안정한 조건, 특히, 과전류가 흐를 때 회로손상에 의한 정상 동작이 어려운 면이 있다.
한편, 다른 해결 수단으로서 발광다이오드를 보호하기 위하여 발광다이오드 구동회로 내에 퓨즈를 설치하면 발광다이오드는 보호될지 모르나, 퓨즈가 끊어질 경우 재활용이 불가능하여 전문가에 의하여 전체 회로를 다시 제작하여야 하는 문제가 있어 고객의 불편을 가중시키기 때문에 회로모듈 내에 퓨즈 역할을 수행하기 위하여 정온도계수 서미스터(PTC Thermistor)를 구성하기도 하는데 PTC(Posive temperature coefficient)를 단순하게 적용하면 어느 정도 문제점을 완화시킬 수는 있으나 퓨즈역할을 제대로 수행하지 못하는 문제점이 있다. 즉, 외부환경의 변화에 따라 조도가 급격하게 약해지거나 아예 발광이 안되는 경우가 자주 발생되어 오히려 안정성을 해치는 치명적인 문제점이 있는 것이다.
따라서, 이러한 발광다이오드 조명의 안정성을 담보할 수 있는 방법의 제시가 절실하게 요구되고 있다.
본 발명은 상기와 같은 문제점을 해결하기 위하여, 컨버터를 제거하면서도 안정적으로 작동될 수 있는 엘이디조명 구동회로를 제공하는데 그 목적이 있다.
상기와 같은 목적을 달성하기 위하여 본 발명은, 이상전압이거나 이상전류가 발생하였을 때 정류회로 및 엘이디회로를 보호할 수 있는 바리스터; 교류전압을 입력받아 직류로 정류하는 정류회로; 상기 정류회로의 출력을 입력받아 빛을 발광하는 엘이디; 상기 정류회로 및 상기 엘이디 사이에서 상기 엘이디로 흐르는 과전류를 차단시키는 피티씨; 및 상기 엘이디를 구동시키기 위한 전원을 제어하는 제어부를 포함하여 구성되며, 상기 엘이디는 정상입력전류가 In이고, 최대허용전류가 Im일때, 상기 피티씨는 상기 제어부에 미리 설정된 최대 주위온도 및 최소 주위온도에서 홀드전류 Ih가 In〈 Ih 〈 Im 인 엘이디조명 구동장치를 제공한다.
상기 엘이디조명 구동장치에는 상기 엘이디와의 전압분배를 위한 저항이 더 포함되는 것이 바람직하다.
다른 실시예로서 교류전압을 입력받아 직류로 정류하는 정류회로; 상기 정류회로의 출력을 입력받아 빛을 발광하는 엘이디; 및 상기 정류회로 및 상기 엘이디 사이에서 상기 엘이디로 흐르는 과전류를 차단시키는 회복가능한 퓨즈부를 포함하여 구성되며, 상기 회복가능한 퓨즈부는 제2피티씨 및 (-)온도계수 써미스터가 직렬로 연결되고, 상기 제2피티씨 및 (-)온도계수 써미스터에 대하여 제1피티씨가 병렬로 연결되는 엘이디조명 구동장치를 제공한다.
상기 엘이디는 정상입력전류가 In이고, 최대허용전류가 Im일때, 미리 설정된 최대 주위온도에서 제2피티씨의 홀드전류 Ih2가 In〈 Ih2 〈 Im이며, 미리 설정된 최소 주위온도에서 제1피티씨의 홀드전류 Ih1이 In〈 Ih1 〈 Im인 것이 바람직하다.
또한, 미리 설정된 최대 주위온도에서 제1피티씨의 홀드전류 Ih1이 Ih1〈 In이고 미리 설정된 최소 주위온도에서 제2피티씨의 홀드전류 Ih2가 Ih2 〉 Im인 것이 더욱 바람직하다.
한편, 상기 (-)온도계수 써미스터는 상기 미리 설정된 최대 주위온도와 최소 주위온도 사이에서 급격히 전기저항이 낮아지는 씨티알(CTR)이 될 수 있다.
본 발명에 의하면 컨버터를 제거함으로써 구성이 간단해지고 엘이디조명의 사용수명을 늘릴 수 있다.
또한, 컨버터를 제거하여도 안정적으로 엘이디 조명장치를 구동시킬 수 있는 방법을 제시한다.
그리고, 최소한의 단가에 의하여 엘이디 조명장치를 안정적으로 구동시키기 위한 인자가 무엇인지 제시한다.
도 1은 본 발명에 따른 엘이디조명 구동장치의 구성을 나타내는 구성도;
도 2는 도 1에 따른 엘이디조명 구동장치의 엘이디 구동부의 구성을 나타내는 회로도;
도 3은 온도에 따른 폴리스위치의 전기저항값을 나타내는 그래프(Tyco Electronics사 매뉴얼);
도 4는 온도에 따른 폴리스위치의 홀드전류값을 나타내는 그래프(Tyco Electronics사 매뉴얼);
도 5는 주위온도에 따른 두 개의 폴리스위치의 홀드전류값을 나타내는 그래프;
도 6은 주위온도에 따른 폴리스위치의 홀드전류값을 나타내는 그래프;
도 7은 엘이디 구동부의 다른 실시예를 나타내는 회로도.
본 발명의 실시예의 구성 및 작용에 대하여 첨부한 도면을 참조하여 상세하게 설명한다.
도 1을 참조하면, 본 발명에 의한 엘이디 조명장치는 제어부(100), 전원공급부(110), 엘이디조명구동부(120)를 포함하여 구성된다.
상기 제어부(100)는 엘이디를 구동시키는데 필요한 데이타가 저장되며, 엘이디를 효율적으로 구동시키기 위한 제어를 행한다. 즉, 엘이디의 조도를 조정하도록 하는 제어 및 일정 비율로 엘이디의 온오프를 조정하는 듀티제어 등을 행한다.
상기 제어부(100)에는 전원스위치(102) 및 주위온도입력부(104)가 구비된다. 상기 주위온도입력부(104)는 후술할 최대 주위온도 및 최소 주위온도를 입력하도록 한 장치이며, 상기 제어부(100)에는 상기 최대 주위온도 및 최소 주위온도가 저장된다. 제품사양에 따라 상기 주위온도입력부(104) 없이 상기 최대 주위온도 및 최소 주위온도가 상기 제어부(100)에 고정되어 저장될 수도 있다.
상기 전원공급부(110)는 주로 110V 또는 220V의 교류전원을 공급해 주는 역할을 한다. 또한, 상기 엘이디조명구동부(120)는 상기 전원공급부(110)로부터 전원을 공급받아 발광장치인 엘이디로 전송하여 발광하게 하는 역할을 한다.
도 2를 참조하여, 본 발명에 따른 엘이디 구동부의 기본적인 구성을 설명하면 다음과 같다.
본 실시예에 따른 엘이디 구동부는 정류회로(200), 바리스터(500), 피티씨(Positive temperature coefficient,300), 저항(400), 엘이디부(Light emiiting diode,600)를 포함하여 구성된다.
상기 정류회로(200)는 교류전원을 직류전원으로 변환하는 역할을 한다. 상기 정류회로(200)는 단파정류회로등 여러가지가 있지만, 본 실시예에서는 브릿지 정류회로를 사용한다.
상기 브릿지 정류회로는 4개의 노드(210,220,230,240)와 4개의 다이오드(250,260,270,280)를 포함하고, 제1노드(210) 및 제3노드(230)가 교류전원(110)에 전기적으로 접속되어 있다. 또한, 제2노드(220) 및 제4노드(240)는 엘이디부(600)에 연결된다.
제1다이오드(250)는 제1노드(210)와 제2노드(220) 사이에 구비되어 제2노드(220)의 신호를 제1노드(210)로 전송한다. 제2다이오드(260)는 제2노드(220)와 제3노드(230) 사이에 구비되어 제2노드(220)의 신호를 제3노드(230)로 전송하며, 제3다이오드(270)는 제3노드(230)와 제4노드(240) 사이에 구비되어 제3노드(230)의 신호를 제4노드(240)로 전송한다. 마지막으로, 제4다이오드(280)는 제1노드(210)와 제4노드(240)의 사이에 구비되어 제1노드(210)의 신호를 제4노드(240)로 전송한다.
상기 교류전원(110)에 의하여 상기 제1노드(210)가 양전위로 되고 제3노드(230)가 음전위로 된 경우, 상기 제1노드(210)의 양전위는 상기 제4다이오드(280)를 통하여 제4노드(240)에 인가되고, 상기 제4노드(240)에 인가된 양전위는 상기 엘이디부(600)에 인가됨에 따라 엘이디가 발광된다.
반대로 상기 제3노드(230)가 양전위로 되고 제1노드(210)가 음전위로 된 경우, 상기 제3노드(230)의 양전위는 상기 제3다이오드(270)를 통하여 제4노드(240)에 인가되고, 상기 제4노드(240)에 인가된 양전위는 상기 엘이디부(600)에 인가됨에 따라 엘이디가 발광된다.
한편, 상기 제4노드(240)로부터의 출력은 피티씨(300), 저항(400) 및 정전류소자(500)를 거쳐 상기 엘이디부(600)에 인가된다.
한편, 상기 바리스터(500)는 입력전원에 병렬로 접속되며, 상기 전원과 정류부 사이에 구비된다. 상기 바리스터(500)는 낙뢰 등으로 인하여 전압서지가 발생하였을 때 상기 발광다이오드모듈(600)를 보호하는 역할을 한다. 즉, 상기 바리스터(500)는 평소에는 저항이 높아 전류가 흐르지 않지만, 전압이 상승함에 따라 저항이 낮아져 전압서지가 발생하는 경우 전류가 상기 바리스터(500)를 통하여 흐르게 되므로 발광다이오드모듈(600)가 보호된다.
즉, 본 실시예에 따른 발광다이오드 조명장치에서 ESD 또는 낙뢰 등의 서지로 인한 과전압 인입시, 상기 바리스터(500)는 정상적인 조건에서는 저항이 무한대로 크지만 과전압 인입시에는 저항이 급격히 낮아져 항복전압에 이르러 LED소자로 인가되지 않도록 바이패스 시킨다.
상기 피티씨(300)는 내부온도에 따라 비선형적으로 저항이 변하는 소자를 말하며, 본 실시예에서는 특히 고분자 피티씨인 폴리스위치(Polyswitch)를 사용하였다.
폴리스위치는 특수한 고분자(polymer)와 전도성 물질로 구성되어 있어 정상상태에서는 결정체 구조안에 전도성 물질이 강하게 결합되어 있는 상태로 낮은 전기저항을 가지는 체인으로 구성되어 있다. 이때에는 폴리스위치를 통하는 전류에 의한 줄열이 미미하여 결정구조의 변화가 없다. 하지만, 과전류에 의하여 전류세기의 제곱에 비례하는 줄열이 발생되면 결정구조가 무정형의 고분자 구조로 변화하게 되어 내부 전기저항이 급격히 증가하게 되며, 이로 인하여 과전류를 제한하게 된다. 이후 과전류 원인이 제거되고 내부온도가 낮아지면 다시 내부의 체인이 형성되어 낮은 저항치를 회복하게 된다.
도 3을 참조하여 상기 폴리스위치의 특성을 더욱 자세하게 설명한다.
폴리스위치는 근본적으로 온도에 따라 폴리머의 구조가 변화되어 저항이 변하는 것이다. 즉, 낮은 온도인 1지점 및 2지점에서는 온도변화에 따라 서서히 저항이 증가한다. 이러한 변화는 3지점까지 완만한 곡선을 나타내지만, 3지점부터는 조그만 온도의 변화에 따라 4지점까지 전기저항이 급격하게 증가한다. 4지점부터는 다시 완만한 곡선을 나타낸다.
이러한 특성을 엘이디조명 구동회로에 적용하면 과전류가 흘러 줄열에 의하여 폴리스위치의 온도가 3지점에 다다르면 전기저항이 급격하게 증가하여 과전류를 제어할 수 있게 되는 것이다. 또한, 과전류의 원인을 제거하면 다시 온도가 낮아져 평상시의 낮은 저항치로 돌아온다.
폴리스위치의 이러한 특성을 이용하여 엘이디 회로를 보호하는 보호소자의 역할을 할 수 있으나, 아직까지는 어떤 인자를 어떤 범위로 설치해야 폴리스위치가 정상상태와 과전류상태를 확실하게 구분하여 회복가능한 퓨즈역할을 제대로 할 수 있는지는 알 수 없었다. 이에, 폴리스위치의 물리적 특성을 좀더 연구하여 이러한 기준을 제시할 수 있는 방법을 제시한다.
폴리스위치의 작동을 지배하는 방정식은 열역학, 열전달 및 줄의 원리에 따라 다음과 같이 기술될 수 있다.
Figure 112010010733885-pat00001
여기서, m=폴리스위치의 질량, Cp=폴리스위치의 열용량, ΔT=폴리스위치의 온도변화, Δt=시간변화량, I=폴리스위치를 통과하는 전류, R=폴리스위치의 저항, U=열전달 상수, T=폴리스위치의 온도, TA= 주위온도이다.
상기 방정식에서 좌변항은 폴리스위치에 축적되는 열량을 나타내고, 좌변 첫째항은 폴리스위치를 통과하는 전류의 세기에 의한 줄열, 둘째항은 주위로 빠져나가는 열량을 나타낸다.
여기서, 도 2에 의하면 폴리스위치의 전기저항이 급격하게 상승하게 되는 구간인 3지점 과 4지점 사이에서 온도변화는 극히 미미하다. 즉, 이 경우 [수학식 1]에서 ΔT ≒ 0 이고 이 때의 온도를 작동온도 TO라 하면 다음과 같은 식을 얻는다.
Figure 112010010733885-pat00002
위 식에서 U(T0-TA)는 거의 상수이므로 V2/R이 상수임을 의미하고, 결론적으로 폴리스위치가 작동하는 지점에서 입력전압 V가 상승할 수록 전기저항 R이 V의 제곱에
비례하여 급격하게 상승함을 의미한다.
한편, 폴리스위치에 있어서 홀드전류(Hold Current) Ih란 일정 주위온도 TA에서 이 전류값까지는 동작하지 않으며, 정상적으로 작동하는 전류의 최대값을 말하며, 트립전류(Trip Current) It란 이 전류값부터는 절대적으로 동작하며, 과전류로 판단할 수 있는 최소전류값을 말한다.
하지만, 이러한 홀드전류나 트립전류는 고정된 값을 가지는 것이 아니라, 주위온도에 따라 변하게 된다. 즉, 주위온도가 증가함에 따라 폴리스위치를 작동시키기 위한 에너지는 줄어들게 된다. 따라서, 도 4에 나타낸 바와 같이 주위온도가 상승함에 따라 트립전류 및 홀드전류는 감소하게 된다.
0℃ 20℃ 40℃ 50℃ 60℃
RXE050 060 0.50 0.41 0.36 0.32
RXE065 0.77 0.65 0.53 0.47 0.41
RXE075 0.89 0.75 0.61 0.54 0.47
상기 [표1]은 실제 폴리스위치 모델의 주위온도에 따른 홀드전류값을 나타낸 것이다(Tyco Electronics사 매뉴얼).
상기와 같이 주위온도에 따라 홀드전류 및 트립전류의 값이 변동되기 때문에 폴리스위치가 사용자가 의도하는 대로 정확하게 작동하는데는 많은 문제점이 있다. 즉, 주위온도의 변화에 따라 과전류가 흘러 전류를 차단시켜야 함에도 저항이 적절하게 변동되지 않아 과전류를 차단시키지 못하는 경우가 발생될 수도 있고, 적절한 전류 범위에 있음에도 전류가 갑자기 차단되어 조도가 갑자기 낮아지거나 아예 꺼져버리는 경우가 있다.
도 5를 참조하여, 이러한 경우에 대하여 더 구체적으로 설명한다. 도 5는 1번 폴리스위치 및 상기 1번 폴리스위치와 다른 2번 폴리스위치의 외부온도에 따른 홀드전류의 변화를 나타낸다. 여기서, LED를 통과하는 정격전류는 20mA, 최대전류는 50mA이다.
1번 폴리스위치의 경우 최고외부온도 Th=60℃에서 홀드전류가 LED의 정격전류보다 낮으므로 LED로 공급되는 전류가 제한될 가능성이 높다. 따라서, 이 경우 정상적인 상태임에도 불구하고 LED의 조도가 갑자기 낮아지거나 심지어 불이 꺼져버릴 가능성이 있다.
한편, 최저외부온도 TL=0℃에서 1번 폴리스위치의 홀드전류는 정격전류와 최대전류 사이에 있다. 따라서, 이 경우는 정격전류가 흐를 때 홀드전류 보다 낮으므로 폴리스위치는 낮은 저항상태를 유지하게 되어 LED는 정상적으로 발광하게 된다. 또한, 최대전류 이상의 전류가 흐를 때에는 1번 폴리스위치의 홀드전류보다 큰 전류가 흐르게 되므로 1번 폴리스위치의 저항이 상승하여 전류를 제한하게 된다.
결론적으로, 1번 폴리스위치는 최고외부온도 근방에서 오동작할 가능성이 높다.
2번 폴리스위치의 경우 최고외부온도 Th=60℃에서 2번 폴리스위치의 홀드전류는 정격전류와 최대전류 사이에 있다. 따라서, 이 경우는 정격전류가 흐를 때 홀드전류 보다 낮으므로 폴리스위치는 낮은 저항상태를 유지하게 되어 LED는 정상적으로 발광하게 된다. 또한, 최대전류 이상의 전류가 흐를 때에는 2번 폴리스위치의 홀드전류보다 큰 전류가 흐르게 되므로 1번 폴리스위치의 저항이 상승하여 전류를 제한하게 된다.
한편, 최저외부온도 TL=0℃에서 홀드전류가 LED의 최대전류보다 높으므로 LED에 최대전류가 넘는 과전류가 흘러도 2번 폴리스위치는 낮은 저항상태를 유지한다. 따라서, LED에 과전류가 흘러도 회로보호기능을 제대로 수행하지 못하게 된다.
결론적으로, 2번 폴리스위치는 최저외부온도 근방에서 제대로 퓨즈역할을 수행하지 못한다.
이와 같이 주위온도는 폴리스위치 소자의 기능에 매우 민감한 영향을 끼치는 인자이며, 회복가능한 퓨즈역할을 제대로 수행하려면 최저외부온도 및 최고외부온도를 고려해야 한다. 즉, 도 6에서와 같이 폴리스위치의 홀드전류는 최저외부온도 및 최고외부온도에서 LED의 정격전류 및 최대전류 사이에 위치하는 것이 바람직하다. 외부온도에 따른 홀드전류 그래프에서 기울기의 부호가 바뀌는 경우는 없으므로 최저외부온도 및 최고외부온도에서의 홀드전류의 범위가 정해지면 그 중간의 홀드전류의 범위를 알 수 있다.
이 경우, 최저외부온도 및 최고외부온도에서 홀드전류는 엘이디의 정격전류보다 크므로 정격전류에서 엘이디는 정상적으로 발광한다. 또한, 상기 범위에서 홀드전류가 엘이디의 최대전류보다 작으므로 최대전류 이상에서 폴리스위치가 전류를 제한할 가능성이 매우 높아진다.
폴리스위치가 상기한 조건을 만족시키도록 설치하는 것이 바람직하나, 실제 조건에서는 최저외부온도 및 최고외부온도에서 위 조건을 만족시키는 폴리스위치를 찾기가 쉽지 않을 뿐만 아니라, 이러한 조건을 만족시키기 위해서는 단가가 매우 높아질 수 있는 문제점이 있다.
이러한 문제점을 해결하기 위하여, 다음 실시예에서는 도 5에 나타난 두 개의 폴리스위치를 이용하여 최저외부온도 및 최고외부온도 사이에서 안정적으로 성능을 발휘할 수 있는 회복가능한 퓨즈부 구성을 도 7을 참조하여 설명한다.
교류전원을 인가받아 직류로 전환하는 정류회로(200)에 관한 구성은 전 실시예와 동일하다. 하지만, 본 회복가능한 퓨즈부(700)는 두 개의 폴리스위치(710,720) 및 엔티씨 써미스터(NTC Thermistor; Negative temperature Coefficient Thermistor,730)로 구성되어 있다.
상기 두 개의 폴리스위치 중 제1폴리스위치(710)는 도 4에서 아래쪽 그래프의 특성을 가지는 폴리스위치이고, 제2폴리스위치(720)는 도 4에서 위쪽 그래프의 특성을 가지는 폴리스위치이다.
상기 엔티씨 써미스터(730)는 온도가 증가함에 따라 전기저항이 낮아지는 물질을 말한다. Co, Mn, Ni, Cu, Fe 등의 금속산화물을 2종류 또는 그 이상 혼합하고 소결성 향상을 위해 CuO, 저항값 감소를 위해 F203이나 Li2O를, 저항값 증가를 위해 Cr2O를 첨가하여 1200~1400℃의 고온에서 소성한 소결체로서 안정한 spinel 구조나 Rock salt 구조를 갖게 함으로써 저항이 마이너스의 온도계수를 지닌다.
상기 회복가능한 퓨즈부(700)는 상기 제2폴리스위치(720)와 엔티씨 써미스터(730)가 직렬로 연결되고, 상기 제2폴리스위치(720) 및 엔티씨 써미스터(730)에 대하여 제1폴리스위치(710)가 병렬로 연결된다. 상기 엔티씨 써미스터(730)는 최저외부온도 및 최고외부온도의 사이에서 전기저항이 급변하는 씨티알(CTR;Critical temperature resistor)을 사용하는 것이 더욱 바람직하다.
상기 회복가능한 퓨즈부(700)의 동작에 대하여 설명하면, 최저외부온도에서 상기 엔티씨 써미스터(730)는 상기 제1폴리스위치보다 전기저항이 매우 높아 전류는 대부분 제1폴리스위치(710)를 통해 전송된다. 또한, 최고외부온도에서 정격전류가 흐를 때 상기 제1폴리스위치(710)는 홀드전류 이상이 되므로 트립상태로 되어 저항이 급격하게 증가한다. 그리고, 최고외부온도에서는 엔티씨 써미스터(730)의 저항은 낮아지고 제2폴리스위치(720)의 홀드전류는 엘이디의 정격전류보다 높으므로 전류는 대부분 제2폴리스위치(720)를 통해 흐르게 된다.
이와 같은 원리로 최저외부온도 부근에서 전류는 제1폴리스위치(710)를 통하여 흐르게 되며, 최고외부온도 부근에서 전류는 제2폴리스위치(730)를 통하여 흐르게 된다.
따라서, 본 실시예와 같은 구성을 통하여 앞서 언급였던 문제, 즉, 최저외부온도에서 제2폴리스위치(720)가 엘이디의 최대전류 이상에서 작동하지 않는 문제, 최고외부온도에서 제1폴리스위치(710)가 정격전류가 흐름에도 저항값이 올라가는 문제 등을 해결할 수 있다.
상기 저항(400)은 엘이디부(600)와의 전압분배를 위한 것으로서 엘이디부(600)에 직렬연결된다.
상기 정전류소자(500)는 전압변동이 있어도 일정한 전류를 공급할 수 있는 다이오드로서 엘이디부(600)에 안정된 전류가 흐르게 할 수 있다.
상기 엘이디부(600)는 순방향 강하전압 2V 정도의 엘이디가 8개 직렬접속되어 있다. 또한, 상기 엘이디부(600)는 다시 상기 브릿지 정류회로의 제2노드(220)에 연결된다.
이와 같은 기본적인 구성을 통하여 LED컨버터를 별도로 구비하지 않아도 교류전원에 직접 연결되는 엘이디 구동회로를 제공할 수 있으며, 사용환경에 따라 매우 안정적으로 작동할 수 있는 신뢰감을 얻을 수 있다.
100 : 제어부 110 : 전원공급부
120 : 엘이디 구동부 200 : 정류회로
300 : 폴리스위치 400 : 저항
500 : 정전류 소자 600 : 엘이디
700 : 회복가능한 퓨즈부 730 : 엔티씨 써미스터

Claims (6)

  1. 교류전압을 입력받아 직류로 정류하는 정류회로;
    상기 정류회로의 출력을 입력받아 빛을 발광하는 엘이디; 및
    상기 정류회로 및 상기 엘이디 사이에서 상기 엘이디로 흐르는 과전류를 차단시키는 회복가능한 퓨즈부를 포함하여 구성되며,
    상기 회복가능한 퓨즈부는 제2피티씨 및 (-)온도계수 써미스터가 직렬로 연결되고, 상기 제2피티씨 및 (-)온도계수 써미스터에 대하여 제1피티씨가 병렬로 연결되는 엘이디조명 구동장치.
  2. 제1항에 있어서,
    상기 엘이디는 정상입력전류가 In이고, 최대허용전류가 Im일때,
    미리 설정된 최대 주위온도에서 제2피티씨의 홀드전류 Ih2가 In〈 Ih2 〈 Im이며,
    미리 설정된 최소 주위온도에서 제1피티씨의 홀드전류 Ih1이 In〈 Ih1 〈 Im인 것을 특징으로 하는 엘이디조명 구동장치.
  3. 제2항에 있어서,
    미리 설정된 최대 주위온도에서 제1피티씨의 홀드전류 Ih1이 Ih1〈 In이고
    미리 설정된 최소 주위온도에서 제2피티씨의 홀드전류 Ih2가 Ih2 〉 Im인 것을 특징으로 하는 엘이디조명 구동장치.
  4. 제2항 또는 제3항에 있어서,
    상기 (-)온도계수 써미스터는 상기 미리 설정된 최대 주위온도와 최소 주위온도 사이에서 급격히 전기저항이 낮아지는 씨티알(CTR)인 것을 특징으로 하는 엘이디조명 구동장치.
  5. 삭제
  6. 삭제
KR1020100014699A 2010-02-18 2010-02-18 엘이디조명 구동장치 KR100973910B1 (ko)

Priority Applications (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
KR1020100014699A KR100973910B1 (ko) 2010-02-18 2010-02-18 엘이디조명 구동장치

Applications Claiming Priority (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
KR1020100014699A KR100973910B1 (ko) 2010-02-18 2010-02-18 엘이디조명 구동장치

Publications (1)

Publication Number Publication Date
KR100973910B1 true KR100973910B1 (ko) 2010-08-03

Family

ID=42759273

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
KR1020100014699A KR100973910B1 (ko) 2010-02-18 2010-02-18 엘이디조명 구동장치

Country Status (1)

Country Link
KR (1) KR100973910B1 (ko)

Citations (5)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JPH11512598A (ja) * 1995-09-14 1999-10-26 レイケム・コーポレイション 過電流保護回路
KR200276698Y1 (ko) 2002-02-20 2002-05-25 임중우 정온특성 써미스터를 이용한 배선용 차단장치
KR20020076698A (ko) * 2001-03-30 2002-10-11 파츠닉(주) 튜너의 파형 조정방법
KR100622598B1 (ko) 2004-12-08 2006-09-19 엘에스전선 주식회사 피티씨 특성을 갖는 이방 도전성 접착제
KR100902684B1 (ko) 2008-10-27 2009-06-15 주식회사 대륙 온도센서가 내장된 전기장치

Patent Citations (5)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JPH11512598A (ja) * 1995-09-14 1999-10-26 レイケム・コーポレイション 過電流保護回路
KR20020076698A (ko) * 2001-03-30 2002-10-11 파츠닉(주) 튜너의 파형 조정방법
KR200276698Y1 (ko) 2002-02-20 2002-05-25 임중우 정온특성 써미스터를 이용한 배선용 차단장치
KR100622598B1 (ko) 2004-12-08 2006-09-19 엘에스전선 주식회사 피티씨 특성을 갖는 이방 도전성 접착제
KR100902684B1 (ko) 2008-10-27 2009-06-15 주식회사 대륙 온도센서가 내장된 전기장치

Similar Documents

Publication Publication Date Title
US8754594B2 (en) Thermal protection circuit for an LED bulb
US7847486B2 (en) LED lighting system
US7633037B2 (en) Positive temperature coefficient light emitting diode light
US8198834B2 (en) LED drive circuit
US9049761B2 (en) Power factor control for an LED bulb driver circuit
US9860958B2 (en) Dimming drive circuit of alternating current directly-driven LED module
CA2966313A1 (en) Fluorescent lamp replacement led protection
CN102387638A (zh) 带温控保护电路的led灯
US20110062871A1 (en) Ac-led protection circuit
US9022608B2 (en) Unlit LED circuit bypass element with system and method therefor
US10182484B1 (en) Surge suppression monitoring for lighting fixtures and other electronics
KR100973910B1 (ko) 엘이디조명 구동장치
US11317496B2 (en) LED lamp circuit
KR101784857B1 (ko) 서클, fpl, 형광등 안정기 호환형 led 램프의 구동장치
CN209982773U (zh) Led装置
CN212231773U (zh) 一种基于自恢复保险电阻ptc的过载和短路涓流保护电路
CN211880660U (zh) 一种具有短路保护的调光电源
KR20020057866A (ko) 발광다이오드 구동용 스위치드 모드 파워 서플라이 회로
US7368882B2 (en) Self-contained, self-snubbed, HID dimming module that exhibits non-zero crossing detection switching
KR101107035B1 (ko) 무컨버터 엘이디 조명장치
KR200164587Y1 (ko) 취침등
KR101728415B1 (ko) 보호 기능을 가지는 교류 직결형 엘이디 조명 회로
CN115700001A (zh) 用于设置灯具的驱动电流的方法和***
KR20100055315A (ko) 전자식 벽 스위치기
KR20160120846A (ko) 반도체 발광소자 조명장치

Legal Events

Date Code Title Description
A201 Request for examination
A302 Request for accelerated examination
E902 Notification of reason for refusal
E701 Decision to grant or registration of patent right
GRNT Written decision to grant
FPAY Annual fee payment

Payment date: 20141030

Year of fee payment: 5

LAPS Lapse due to unpaid annual fee