KR101273223B1

KR101273223B1 - 엘이디램프의 디밍시 플리커링 방지장치

Info

Publication number: KR101273223B1
Application number: KR1020130004304A
Authority: KR
Inventors: 이승희
Original assignee: 주식회사 엘아이티씨; 이승희
Priority date: 2013-01-15
Filing date: 2013-01-15
Publication date: 2013-06-13

Abstract

본 발명은 엘이디램프의 디밍시 플리커링 방지장치에 관한 것으로서, 더욱 상세하게는 전원공급부에서 출력되는 DC 전원의 주파수를 증가시켜 DC 전원에 포함된 리플성분의 파형이 조밀해지도록 한 후 리플성분이 제거되도록 DC 전압을 클램핑시켜 LED 램프로 출력하고, 디밍제어부로 부터 공급되는 디밍제어신호에 따라 LED 램프로 출력되는 전압레벨을 가변시켜 출력하는 리플제거 DC/DC 컨버터와; 디밍제어명령에 따라 LED 램프의 밝기를 제어하기 위한 PWM 변조된 디밍제어신호를 리플제거 DC/DC 컨버터로 출력하되, PWM 변조된 디밍제어신호의 주파수를 20KHz로 증폭한 후 아날로그신호로 변조하여 리플제거 DC/DC 컨버터로 출력하는 디밍제어부; 로 구성되고 모듈화된 플리커링방지장치를 구성하므로서, 기존의 LED용 전원공급장치에 모듈화된 플리커링방지장치를 더 연결하는 것으로 간편하게 LED 램프의 디밍시 발생하는 플리커링 현상을 방지할 수 있고, 기존의 전원공급부 회로를 변경하지 않아도 되므로 생산성을 향상시킬 수 있으며, 디밍제어신호의 주파수를 증폭한 후 아날로그신호로 변조하는 것으로 1차적으로 플리커링현상을 방지하고, LED램프로 공급되는 전압의 리플성분을 완전히 제거하여 2차적으로 플리커링 현상을 방지할 수 있도록 한 플리커링 방지장치에 관한 것이다.

Description

엘이디램프의 디밍시 플리커링 방지장치{Preventing device for flickering}

LED를 광원으로 사용하는 다양한 종류의 LED 램프는 전력소비가 매우 적으면서도 밝은 빛을 제공할 수 있는 장점이 있어서 다양한 분야에 널리 사용되고 있는 실정이다.

도 1 과 도 2 는 종래 LED램프의 디밍 제어장치를 도시한 것으로서,

상용 교류전원(AC 220V)을 공급받아 130KHz 주파수를 갖는 28V DC전압으로 변환하여 LED 램프로 공급하고, 디밍제어부(200)로 부터 공급되는 디밍제어신호에 따라 LED 램프로 공급되는 전압의 출력레벨을 가변시키는 전원공급부(100)와;

LED 램프의 밝기를 제어하기 위한 PWM 변조된 제어신호를 전원공급부(100)로 출력하는 디밍제어부(200); 로 구성된다.

이와같이 구성되는 종래 LED램프의 디밍 제어장치는 전원공급부(100)가 외부 입력되는 상용 교류전원(AC 220V)을 130KHz 주파수를 갖는 28V DC전압으로 변환하여 LED 램프로 공급함에 따라 LED 램프가 점등 제어되고, 디밍제어부(200)에서 출력되는 PWM 변조된 디밍 제어신호에 따라 전원공급부(100)가 LED램프로 출력하는 DC 전압의 레벨을 가변시킴에 따라 LED 램프의 밝기가 제어되는 것이다.

상기 디밍제어부(200)에서 전원공급부(100)에 공급되는 디밍제어신호는 도 2 에 도시된 바와같이 PWM(펄스폭변조) 변조된 2KHz~8KHz 주파수대역의 디밍제어신호이며, 이러한 디밍제어신호에 의해 전원공급부(100)는 10%~100%의 범위 내에서 출력레벨을 가변시켜 LED 램프의 밝기를 조절하게 된다.

그러나, 종래의 디밍제어장치는 낮은 주파수 대역인 2KHz~8KHz 주파수대역의 PWM 변조된 디밍제어신호를 전원공급부(100)로 공급하기 때문에 디밍 작동시 계단형의 PWM 변조된 디밍제어신호에 의해 전원공급부(100)의 DC 전압 출력레벨이 가변되면서 LED램프가 미세하게 깜빡거리는 플리커링현상이 발생하게되는 문제점이 있었다.

또한, 종래 디밍제어장치는 낮은 주파수 대역의 디밍제어신호로 LED램프의 밝기를 제어함에 따라 LED램프의 밝기를 10%~100% 밖에 조절할 수 없는 문제점이 발생하고 있었다.

따라서, 상기 문제점을 해결하기 위한 본 발명은 전원공급부에서 출력되는 DC 전원의 주파수를 증가시켜 DC 전원에 포함된 리플성분의 파형이 조밀해지도록 한 후 리플성분이 제거되도록 DC 전압을 클램핑시켜 LED 램프로 출력하고, 디밍제어부로 부터 공급되는 디밍제어신호에 따라 LED 램프로 출력되는 전압레벨을 가변시켜 출력하는 리플제거 DC/DC 컨버터와; 디밍제어명령에 따라 LED 램프의 밝기를 제어하기 위한 PWM 변조된 디밍제어신호를 리플제거 DC/DC 컨버터로 출력하되, PWM 변조된 디밍제어신호의 주파수를 20KHz로 증폭한 후 아날로그신호로 변조하여 리플제거 DC/DC 컨버터로 출력하는 디밍제어부; 로 구성되고 모듈화된 플리커링방지장치를 구성하므로서, 기존의 LED용 전원공급장치에 모듈화된 플리커링방지장치를 더 연결하는 것으로 간편하게 LED 램프의 디밍시 발생하는 플리커링 현상을 방지할 수 있고, 기존의 전원공급부 회로를 변경하지 않아도 되므로 생산성을 향상시킬 수 있으며, 디밍제어신호의 주파수를 증폭한 후 아날로그신호로 변조하는 것으로 1차적으로 플리커링현상을 방지하고, LED램프로 공급되는 전압의 리플성분을 완전히 제거하여 2차적으로 플리커링 현상을 방지할 수 있도록 한 플리커링 방지장치를 제공함을 목적으로 한다.

상기 목적달성을 위한 본 발명은

상용 교류전원(AC 220V)을 공급받아 130KHz 주파수를 갖는 28V DC전압으로 변환하여 출력하는 전원공급부(1)를 포함하는 엘이디램프의 디밍시 플리커링 방지장치에 있어서,

전원공급부(1)에서 출력되는 DC 전원의 주파수를 증가시켜 DC 전원에 포함된 리플성분의 파형이 조밀해지도록 한 후 리플성분이 제거되도록 DC 전압을 클램핑시켜 LED 램프로 출력하고, 디밍제어부(3)로 부터 공급되는 디밍제어신호에 따라 LED 램프로 출력되는 전압레벨을 가변시켜 출력하는 리플제거 DC/DC 컨버터(2)와;

디밍제어명령에 따라 LED 램프의 밝기를 제어하기 위한 PWM 변조된 디밍제어신호를 리플제거 DC/DC 컨버터(2)로 출력하되, PWM 변조된 디밍제어신호의 주파수를 20KHz로 증폭한 후 아날로그신호로 변조하여 리플제거 DC/DC 컨버터(2)로 출력하는 디밍제어부(3); 로 구성되고 모듈화된것을 특징으로 한다.

본 발명에 의하면, 기존의 전원공급부 회로를 변경하지 않아도 되므로 생산성을 향상시킬 수 있으며, 디밍제어신호의 주파수를 증폭한 후 아날로그신호로 변조하는 것으로 1차적으로 플리커링현상을 방지하고, LED램프로 공급되는 전압의 리플성분을 완전히 제거하여 2차적으로 플리커링 현상을 방지할 수 있도록하는 효과를 기대할 수 있다.

도 1 은 종래 LED램프의 디밍 제어장치를 보인 블럭도.
도 2 는 종래 디밍제어부에서 출력되는 디밍제어신호를 보인 파형도.
도 3 은 본 발명의 디밍시 플리커링 방지장치를 보인 블럭도.
도 4 는 본 발명에 적용된 리플제거 DC/DC 컨버터를 보인 회로도.
도 5 는 본 발명에 적용된 디밍제어부를 보인 회로 블럭도.
도 6 은 본 발명의 디밍제어부에서 출력되는 디밍제어신호를 보인 파형도.
도 7 은 본 발명의 리플제거 DC/DC 컨버터의 출력파형을 보인 파형도.

이하, 첨부된 도면 도 3 내지 도 7 을 참조하여 본 발명의 바람직한 실시예를 설명하면 다음과 같다.

상기 도면에 의하면, 본 발명은,

상용 교류전원(AC 220V)을 공급받아 130KHz 주파수를 갖는 28V DC전압으로 변환하여 출력하는 전원공급부(1)와;

디밍제어명령에 따라 LED 램프의 밝기를 제어하기 위한 PWM 변조된 디밍제어신호를 리플제거 DC/DC 컨버터(2)로 출력하되, PWM 변조된 디밍제어신호의 주파수를 20KHz로 증폭한 후 아날로그신호로 변조하여 리플제거 DC/DC 컨버터(2)로 출력하는 디밍제어부(3);

로 구성한 것을 특징으로 한다.

상기 리플제거 DC/DC 컨버터(2)는

디밍단자(DIM)와 스위칭단자(SW)를 구비하고, 인덕터(L1)에 의해 설정된 주파수(300KHz)로 스위칭단자(SW)를 스위칭시켜 전원공급부(1)에서 공급된 전원의 주파수를 증가시키며, 디밍단자(DIM)로 입력되는 디밍제어신호에 따라 스위칭단자(SW)로 출력되는 전압의 출력레벨을 가변시키는 제어IC(10)와;

제어IC(10)에서 주파수 증가된 DC전압의 노이즈를 감쇄시키는 인덕터(L1)와;

전자파 차단용 비드코일(B)과;

제어IC(10)에서 주파수 증가되어 출력된 전원을 평활하는 콘덴서(C3)와;

콘덴서(C3)에서 평활된 전원의 리플성분이 제거되도록 전원을 클램핑하는 저항(R2)과;

저항(R2)을 통과한 리플이 제거된 전압을 부하인 LED 램프로 공급하는 커먼코일(L2)과;

LED 램프로 일정한 전류가 공급되도록 전류치를 셋팅하는 정전류 셋팅용 저항(R3~R5): 으로 구성한 것을 특징으로 한다.

또한, 상기 디밍제어부(3)는,

전원공급부(1)로 부터 입력되는 전압을 레귤레이터(22)로 공급하는 입력부(21)와;

입력부(21)로 부터 입력된 전압을 MCU(28)의 구동전압으로 정전압화하여 출력하는 레귤레이터(22)와;

외부기기(26)로 부터 디밍제어명령을 수신하여 MCU(28)에 공급하는 통신부(23)와;

리모콘(27)으로 부터 전송된 디밍제어명령을 수신하여 MCU(28)에 공급하는 리모콘수신부(24)와;

LED램프에 근접한 사람을 감지하여 그에 대응하는 디밍제어명령을 MCU(28)에 공급하는 인체감지센서(25)와;

입력되는 디밍제어명령에 대응하는 PWM 변조된 2KHz~8KHz 주파수 대역의 디밍제어신호를 생성한 후 20KHz 로 증폭하여 출력하는 MCU(28)와;

MCU(28)에서 출력된 20KHz 주파수 대역의 PWM 변조된 디밍제어신호를 아날로그신호로 변조하여 리플제거 DC/DC 컨버터(2)의 제어IC(10)의 디밍단자(DIM)로 출력하는 아날로그 변조부(29); 로 구성한 것을 특징으로 한다.

이와같이 구성된 본 발명의 동작을 설명하면 다음과 같다.

먼저, 전원공급부(1)는 입력되는 상용 교류전원(AC 220V)을 130KHz 주파수를 갖는 28V DC전압으로 변환하여 출력하고, 전원공급부(1)에서 출력된 DC전압은 디밍제어부(3)의 입력부(21)로 입력되고, 입력부(21)는 DC 전압을 레귤레이터(22)와 리플제거 DC/DC 컨버터(2)로 공급한다.

레귤레이터(22)는 입력되는 DC 전압을 MCU(28)에 공급할 수 있는 전압으로 감압하여 MCU(28)에 공급한다.

한편, MCU(28)는 통신부(23), 리모콘수신부(24), 인체감지센서(25)로 부터 공급되는 디밍제어명령에 대응하는 디밍제어신호를 아날로그 변조부(29)로 출력한다.

상기 통신부(23)는 통신라인으로 연결되어 있는 외부기기(26)로 부터 공급되는 디밍제어명령을 MCU(28)로 출력하고, 리모콘수신부(24)는 사용자가 조작하는 리모콘(27)으로 부터 송신된 디밍제어명령을 MCU(28)로 출력하며, 인체감지센서(25)는 LED램프 주변에 설치된 것으로 LED램프 주변에 근접한 사람을 감지하고, 그 감지에 따른 디밍제어명령을 MCU(28)로 출력한다.

즉, MCU(28)는 통신부(23), 리모콘수신부(24), 인체감지센서(25) 중 어느 하나로 부터 공급되는 디밍제어명령에 따라 PWM 변조된 2KHz~8KHz 주파수 대역의 디밍제어신호를 생성하는 것이다.

이때, MCU(28)는 생성된 2KHz~8KHz 주파수 대역의 디밍제어신호를 20KHz 주파수로 증폭하여 아날로그 변조부(29)로 출력한다.

MCU(28)가 디밍제어신호를 20KHz 주파수로 증폭하는 이유는 PWM 변조된 디밍제어신호의 주파수를 증폭하여 디밍제어신호의 펄스폭이 조밀해지도록하므로서, 플리커링현상이 발생하지 않도록 하기 위함이다.

한편, 아날로그 변조부(29)는 MCU(28)에서 출력된 디밍제어신호를 아날로그신호로 변조하여 도 6 과 같이 선형적으로 변조된 아날로그 디밍제어신호를 리플제거 DC/DC 컨버터(2)의 제어IC(10)의 디밍단자(DIM)로 출력한다.

상기 아날로그 변조부(29)는 저항(R10~R12), 콘덴서(C11,C12), 트랜지스터(Q1)로 구성된다.

한편, 상기 리플제거 DC/DC 컨버터(2)는 전원공급부(1)에서 출력되는 DC 전원의 주파수를 증가시켜 DC 전원에 포함된 리플성분의 파형이 조밀해지도록 한 후 리플성분이 제거되도록 DC 전압을 클램핑시켜 LED 램프로 출력하고, 디밍제어부(3)로 부터 공급되는 디밍제어신호에 따라 LED 램프로 출력되는 전압레벨을 가변시켜 출력한다.

리플제거 DC/DC 컨버터(2)의 동작을 설명하면,

리플제거 DC/DC 컨버터(2)의 제어IC(10)는 자체적으로 설정된 주파수로 스위칭단자(SW)로 스위칭신호를 출력하여 입력부(21)로 부터 입력되는 28V, 130KHz의 입력전압의 주파수가 300KHz로 증가되도록 한다.
전원공급부(1)에서 출력된 DC전압은 입력부(21)를 통해 제어IC(10)의 7번핀으로 입력된 후 스위칭단자(SW)의 1번핀을 통해 출력되며, 제어IC(10)는 설정된 주파수(300KHz)로 스위칭단자(SW)로 스위칭신호를 출력하여 7번핀으로 입력된 28V, 130KHz의 DC전압의 주파수가 300KHz로 증가되어 1번핀으로 출력되도록 한다.

즉, 전원공급부(1)에서 출력되는 28V, 130KHz의 DC 전압은 도 7 (a)와 같이 리플성분이 포함되어 있는 상태로 제어IC(10)의 7번핀으로 입력되고, 제어IC(10)의 스위칭단자(SW)를 통한 스위칭 주파수 증가로 인해 입력전압의 주파수가 도 7 (b)와 같이 300KHz로 높아져 제어IC(10)의 1번핀으로 출력되며, 입력전압의 주파수가 300KHz로 높아짐에 따라 입력전압에 포함되어 있는 리플성분이 매우 조밀해지게되어 리플성분이 거의 제거된다.
상기 설명된 제어IC(10)는 7번핀으로 입력되는 DC전압이 1번핀으로 출력되고, 이때 스위칭단자(SW)를 300KHz 주파수로 스위칭하도록 미리 프로그래밍된 것이며, 이러한 제어IC(10)의 제어동작에 의해 입력되는 DC전압의 주파수가 300KHz로 높아지게 되는 것이다.

주파수가 300KHz로 증가된 DC전압은 콘덴서(C3)에 의해 평활된 후 콘덴서(C3)의 후단에 설치된 저항(R2)에 의해 DC 전압의 레벨이 일정치 낮아지면서 리플성분이 도 7 (d)와 같이 제거된다.

즉, 콘덴서(C3)에 의해 평활된 DC 전압은 도 7 (c)와 같이 상부에 미세하게 리플성분이 남아있게 되는데, 콘덴서(C3)의 후단에 연결된 저항(R2)이 경부하로 작용하면서 출력되는 전압레벨이 28V에서 24V로 낮아지면서 클램핑되어 도 7 (d)와 같이 리플성분이 완전히 제거되는 것이다.

리플성분이 제거된 DC 전압은 커먼코일(L2)을 통해 부하인 LED 램프로 공급되어 LED 램프를 이루는 LED들이 플리커링 현상없이 점등될 수 있게된다.

한편, 본 발명에 적용된 비드 코일(B)은 제어IC(10)에 의해 입력전압의 주파수가 300KHz로 높아질때 발생할 수 있는 고주파에 의한 전자파를 흡수하여 전자파가 외부로 방출되지 않도록 하고, 인덕터(L1)는 제어IC(10)에서 출력된 전압의 노이즈를 감쇄시킨다.

그리고, 저항(R3~R5)은 LED 램프로 일정한 전류가 공급될 수 있도록 정전류치를 셋팅하는 기능을 하게되므로서, LED 램프가 정전류에 의해 동작하게 된다.

상기 설명과 같이 리플제거 DC/DC 컨버터(2)가 동작할 때 디밍제어부(3)의 아날로그 변조부(29)로 부터 아날로그신호로 변조된 디밍제어신호가 제어IC(10)의 디밍단자(DIM)로 입력되면, 제어IC(10)는 스위칭단자(SW)를 통해 출력되는 DC전압의 레벨을 디밍제어신호에 따라 가변시키게되고, 레벨이 가변된 DC 전압이 LED 램프로 공급되어 LED램프의 디밍이 플리커링 현상 없이 제어되는 것이다.

즉, 리플제거 DC/DC 컨버터(2)로 공급되는 디밍제어신호가 주파수가 증폭된 후 아날로그신호로 변조된 것이기 때문에 이러한 디밍제어신호에 의해 LED램프로 공급되는 DC 전압의 출력레벨 변화가 선형적으로 이루어지게되어 디밍시 LED램프의 플리커링 현상이 발생하지 않게되는 것이고, 또한, 리플제거 DC/DC 컨버터(2)에서 입력전압에 포함된 리플성분을 제거하여 LED 램프로 공급하기 때문에 디밍시 뿐만 아니라 평상시 점등상태에서도 플리커링 현상이 전혀 발생하지 않게되는 것이다.

상기 설명된 본 발명의 플리커링 방지장치는 디밍제어부(3)와 리플제거 DC/DC 컨버터(2)가 하나의 모듈화된 장비로서 제공되므로 작업자가 현장에서 기존에 설치되어 있는 전원공급부(1)와 LED램프 사이에 연결하는 것으로 간편하게 설치 사용할 수 있게된다.

1: 전원공급부, 2: 리플제거 DC/DC 컨버터,
3: 디밍제어부, 10: 제어IC,
21: 입력부, 22: 레귤레이터,
23: 통신부, 24: 리모콘 수신부,
25: 인체감지센서, 26: 외부기기,
27: 리모콘, 28:MCU,
29: 아날로그 변조부,

Claims

상용 교류전원(AC 220V)을 공급받아 130KHz 주파수를 갖는 28V DC전압으로 변환하여 출력하는 전원공급부(1)를 포함하는 엘이디램프의 디밍시 플리커링 방지장치에 있어서,
전원공급부(1)에서 출력되는 DC 전원의 주파수를 증가시켜 DC 전원에 포함된 리플성분의 파형이 조밀해지도록 한 후 리플성분이 제거되도록 DC 전압을 클램핑시켜 LED 램프로 출력하고, 디밍제어부(3)로 부터 공급되는 디밍제어신호에 따라 LED 램프로 출력되는 전압레벨을 가변시켜 출력하는 리플제거 DC/DC 컨버터(2)와;
디밍제어명령에 따라 LED 램프의 밝기를 제어하기 위한 PWM 변조된 디밍제어신호를 리플제거 DC/DC 컨버터(2)로 출력하되, PWM 변조된 디밍제어신호의 주파수를 20KHz로 증폭한 후 아날로그신호로 변조하여 리플제거 DC/DC 컨버터(2)로 출력하는 디밍제어부(3); 로 구성하되,
상기 리플제거 DC/DC 컨버터(2)는
디밍단자(DIM)와 스위칭단자(SW)를 구비하고, 설정된 주파수(300KHz)로 스위칭단자(SW)를 스위칭시켜 전원공급부(1)에서 공급된 전원의 주파수를 증가시키며, 디밍단자(DIM)로 입력되는 디밍제어신호에 따라 스위칭단자(SW)로 출력되는 전압의 출력레벨을 가변시키는 제어IC(10)와;
제어IC(10)에서 주파수 증가되어 출력된 전원을 평활하는 콘덴서(C3)와;
콘덴서(C3)에서 평활된 전원의 리플성분이 제거되도록 전원을 클램핑하는 저항(R2)과;
저항(R2)을 통과한 리플이 제거된 전압을 부하인 LED 램프로 공급하는 커먼코일(L2)과;
LED 램프로 일정한 전류가 공급되도록 전류치를 셋팅하는 정전류 셋팅용 저항(R3~R5): 으로 구성한 것을 특징으로 하는 엘이디램프의 디밍시 플리커링 방지장치.
삭제
제 1 항에 있어서,
상기 디밍제어부(3)는,
전원공급부(1)로 부터 입력되는 전압을 레귤레이터(22)로 공급하는 입력부(21)와;
입력부(21)로 부터 입력된 전압을 MCU(28)의 구동전압으로 정전압화하여 출력하는 레귤레이터(22)와;
외부기기(26)로 부터 디밍제어명령을 수신하여 MCU(28)에 공급하는 통신부(23)와;
리모콘(27)으로 부터 전송된 디밍제어명령을 수신하여 MCU(28)에 공급하는 리모콘수신부(24)와;
LED램프에 근접한 사람을 감지하여 그에 대응하는 디밍제어명령을 MCU(28)에 공급하는 인체감지센서(25)와;
입력되는 디밍제어명령에 대응하는 PWM 변조된 2KHz~8KHz 주파수 대역의 디밍제어신호를 생성한 후 20KHz 로 증폭하여 출력하는 MCU(28)와;
MCU(28)에서 출력된 20KHz 주파수 대역의 PWM 변조된 디밍제어신호를 아날로그신호로 변조하여 리플제거 DC/DC 컨버터(2)의 제어IC(10)의 디밍단자(DIM)로 출력하는 아날로그 변조부(29); 로 구성한 것을 특징으로 하는 엘이디램프의 디밍시 플리커링 방지장치.