KR101467803B1 - Apparatus for lighting using light emitting diode - Google Patents
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Abstract
본 발명은 조명 장치에 관한 것으로 특히, 발광 다이오드를 이용하는 조명 장치에 관한 것이다. 이러한 본 발명은, 교류 전원으로부터 입력되는 교류 전압을 정류하는 정류 회로; 1차 측에 주권선 및 보조 권선을 가지고, 2차 측에 출력 권선을 가지는 트랜스포머; 상기 정류 회로의 출력단에 연결되고 상기 트랜스포머의 주권선과 연결되는 스위치 소자를 포함하는 직렬 회로; 상기 트랜스포머의 출력 권선에 연결되어 구동되며 복수의 발광 다이오드를 포함하는 발광부; 상기 발광부에 흐르는 전류의 오차를 1차 측으로 귀환하는 피드백 회로; 상기 정류 회로와 트랜스포머 사이에 위치하여, 상기 정류 회로의 출력 전압의 최대값을 제한하는 전압 제한 회로; 및 상기 스위치 소자를 제어하며, 상기 피드백 회로 및 전압 제한 회로와 연결되어 상기 제한된 전압에 따라 상기 스위치 소자의 타이밍을 제어하는 제어 회로를 포함하여 구성된다.The present invention relates to a lighting apparatus, and more particularly to a lighting apparatus using a light emitting diode. The present invention provides a rectifying circuit for rectifying an AC voltage input from an AC power source; A transformer having a main winding wire and an auxiliary winding on the primary side and an output winding on the secondary side; A series circuit including a switching element connected to an output terminal of the rectifying circuit and connected to a main winding of the transformer; A light emitting unit connected to the output winding of the transformer and including a plurality of light emitting diodes; A feedback circuit for returning an error of a current flowing through the light emitting portion to a primary side; A voltage limiting circuit which is located between the rectifying circuit and the transformer and limits the maximum value of the output voltage of the rectifying circuit; And a control circuit for controlling the switching element and connected to the feedback circuit and the voltage limiting circuit to control the timing of the switching element in accordance with the limited voltage.
Description
본 발명은 조명 장치에 관한 것으로 특히, 발광 다이오드를 이용하는 조명 장치에 관한 것이다.The present invention relates to a lighting apparatus, and more particularly to a lighting apparatus using a light emitting diode.
조명 기기에 대한 광원, 발광 방식, 구동 방식 등에 대한 연구들이 진행되고 있으며, 최근에는 효율, 색 다양성, 디자인의 자율성 등에 장점이 있는 발광 다이오드(light emitting diode; LED)가 조명의 광원으로 주목받고 있다. Recently, light emitting diodes (LEDs) having advantages such as efficiency, color diversity, and design autonomy have been attracting attention as a light source of illumination .
발광 다이오드는 순 방향으로 전압을 가했을 때 발광하는 반도체 소자로서, 수명이 길고, 소비 전력이 낮으며, 대량 생산에 적합한 전기적, 광학적, 물리적 특성을 가지고 있다.A light emitting diode is a semiconductor device which emits light when a voltage is applied in a forward direction, has a long lifetime, low power consumption, and has electrical, optical, and physical characteristics suitable for mass production.
이러한 발광 다이오드를 조명의 광원으로 효과적으로 이용하기 위하여 상용 교류 전원으로 구동할 수 있는 발광 다이오드 구동 장치가 필요하다.In order to effectively utilize such a light emitting diode as a light source of an illumination, a light emitting diode driving device capable of being driven by a commercial AC power source is needed.
발광 다이오드를 이용하는 소전력 조명에서는 소형, 고효율, 및 고역률의 구동 회로가 요구된다.In small-power lighting using light emitting diodes, a driver circuit of small size, high efficiency, and high power factor is required.
본 발명이 이루고자 하는 기술적 과제는, 발광 다이오드 조명 장치에 있어서, 용량이 큰 각종 부품을 사용할 필요 없는 발광 다이오드를 이용하는 조명 장치를 제공하고자 한다.SUMMARY OF THE INVENTION An object of the present invention is to provide a lighting apparatus using a light emitting diode that does not require the use of various large-capacity components in a light emitting diode lighting apparatus.
상기 기술적 과제를 이루기 위하여, 교류 전원으로부터 입력되는 교류 전압을 정류하는 정류 회로; 1차 측에 주권선 및 보조 권선을 가지고, 2차 측에 출력 권선을 가지는 트랜스포머; 상기 정류 회로의 출력단에 연결되고 상기 트랜스포머의 주권선과 연결되는 스위치 소자를 포함하는 직렬 회로; 상기 트랜스포머의 출력 권선에 연결되어 구동되며 복수의 발광 다이오드를 포함하는 발광부; 상기 발광부에 흐르는 전류의 오차를 1차 측으로 귀환하는 피드백 회로; 상기 정류 회로와 트랜스포머 사이에 위치하여, 상기 정류 회로의 출력 전압의 최대값을 제한하는 전압 제한 회로; 및 상기 스위치 소자를 제어하며, 상기 피드백 회로 및 전압 제한 회로와 연결되어 상기 제한된 전압에 따라 상기 스위치 소자의 타이밍을 제어하는 제어 회로를 포함하여 구성된다.According to an aspect of the present invention, there is provided a rectifying circuit for rectifying an AC voltage input from an AC power source. A transformer having a main winding wire and an auxiliary winding on the primary side and an output winding on the secondary side; A series circuit including a switching element connected to an output terminal of the rectifying circuit and connected to a main winding of the transformer; A light emitting unit connected to the output winding of the transformer and including a plurality of light emitting diodes; A feedback circuit for returning an error of a current flowing through the light emitting portion to a primary side; A voltage limiting circuit which is located between the rectifying circuit and the transformer and limits the maximum value of the output voltage of the rectifying circuit; And a control circuit for controlling the switching element and connected to the feedback circuit and the voltage limiting circuit to control the timing of the switching element in accordance with the limited voltage.
여기서, 전압 제한 회로는, 상기 정류 회로의 출력 전압의 검출 신호를 생성하는 전압 검출부; 상기 정류 회로의 출력 전압의 평균값을 생성하는 평균 전압 검출부; 및 상기 평균값을 분압하고 상기 검출 신호의 최대값을 제한하는 전압 제한부를 포함하여 구성될 수 있다.Here, the voltage limiting circuit may include: a voltage detecting unit that generates a detection signal of the output voltage of the rectifying circuit; An average voltage detector for generating an average value of the output voltage of the rectifier circuit; And a voltage limiting unit for dividing the average value and limiting the maximum value of the detection signal.
이때, 전압 검출부는, 상기 정류 회로의 출력 전압을 분압 저항에 의하여 분압하고 노이즈 흡수 캐패시터를 통하여 노이즈를 감소시킴으로써 검출 전압을 생성할 수 있다.At this time, the voltage detecting unit can generate the detection voltage by dividing the output voltage of the rectifying circuit by the voltage dividing resistor and reducing the noise through the noise absorbing capacitor.
또한, 평균 전압 검출부는, 상기 정류 회로의 출력 전압을 저항과 캐패시터를 통하여 평활하여 상기 캐패시터 단자에 평균 전압을 생성할 수 있다.The average voltage detector may smooth the output voltage of the rectifier circuit through a resistor and a capacitor to generate an average voltage at the capacitor terminal.
한편, 전압 제한부는, 상기 평균값을 분압하고 트랜지스터를 이용하여 상기 검출 전압을 결선함으로써 제한하는 것을 특징으로 한다.On the other hand, the voltage restricting unit is characterized by dividing the average value and connecting the detection voltage by using a transistor.
여기서, 트랜스포머의 출력 권선과 발광부 사이에는 평활 회로가 구비될 수 있다.Here, a smoothing circuit may be provided between the output winding of the transformer and the light emitting portion.
피드백 회로는, 상기 발광부에 흐르는 전류의 오차를 감지하는 제 1피드백 회로; 및 상기 제 1피드백 회로와 커플링되어, 상기 전류 피드백을 오차 신호로 상기 제어 회로에 공급하는 제 2피드백 회로를 포함하여 구성될 수 있다.The feedback circuit includes: a first feedback circuit for detecting an error of a current flowing through the light emitting portion; And a second feedback circuit coupled to the first feedback circuit and supplying the current feedback to the control circuit as an error signal.
여기서, 제 1피드백 회로는, 발광 다이오드에 흐르는 전압을 검출하는 검출 저항; 기준 전압; 상기 검출 저항에 의한 전압과 기준 전압을 비교하는 출력 전류 비교기를 포함하여 구성될 수 있다.Here, the first feedback circuit may include: a detection resistor for detecting a voltage flowing through the light emitting diode; Reference voltage; And an output current comparator for comparing the voltage by the detection resistor and a reference voltage.
또한, 제 2피드백 회로는, 승산기를 통하여 상기 전압 제한 회로 및 제어 회로와 연결될 수 있다.The second feedback circuit may be connected to the voltage limiting circuit and the control circuit through a multiplier.
여기서, 전압 제한 회로는, 다른 예로서, 상기 정류 회로의 출력 전압의 검출 신호를 생성하는 전압 검출부; 및 상기 검출 신호의 최대값을 제한하는 전압 제한부를 포함하여 구성될 수 있다.Here, the voltage limiting circuit may include, as another example, a voltage detecting unit for generating a detection signal of the output voltage of the rectifying circuit; And a voltage limiter for limiting a maximum value of the detection signal.
이때, 전압 제한부는, 제너 다이오드를 포함할 수 있다.At this time, the voltage restricting portion may include a zener diode.
여기서, 전압 제한 회로와 상기 트랜스포머 사이에는 스너버 회로가 더 구비될 수 있다.Here, a snubber circuit may be further provided between the voltage limiting circuit and the transformer.
본 발명은 다음과 같은 효과가 있는 것이다.The present invention has the following effects.
이와 같은 조명 장치는, 입력 전파 정류 참조 방식의 역률 보정 회로에 적용할 수 있으며 절연 및 비절연 방식에도 적용할 수 있다. Such an illumination device can be applied to a power factor correction circuit of an input full-wave rectification reference type, and can be applied to an insulation type and a non-insulation type.
또한, 절연 방식의 경우에는, 검출 신호를 바꾸어 출력의 전류 및/또는 전압을 귀환하는 구성에도 적용할 수 있다. In the case of the insulation type, it is also applicable to a configuration in which the detection signal is changed to return the current and / or voltage of the output.
나아가서는, 절연 방식에서 각종 제안되어 있는, 트랜스포머의 2차 측 정보를 1차 측의 특정의 전류, 전압 정보로부터 특정의 연산을 적용하여 추정하는, 1차 측 검출 방식에 대해서도 적용할 수 있다.Further, the present invention can be applied to a primary-side detection method in which various proposed secondary-side information of a transformer is estimated from specific current and voltage information on the primary side by applying a specific calculation.
이러한 조명 장치는 간결한 회로 구성이 가능하며, 용량이 큰 각종 부품을 이용할 필요가 없게 되어 조명 회로의 소형화를 도모할 수 있다.Such a lighting apparatus can have a simple circuit configuration, and it is not necessary to use various components having a large capacity, so that the size of the lighting circuit can be reduced.
또한, 이에 더하여, 출력 전류의 리플이 보다 평활화되어 발광 다이오드 조명 장치로서의 품위의 향상도 가져올 수 있다.In addition, in addition, the ripple of the output current can be smoothened to improve the quality of the light emitting diode illumination device.
도 1은 발광 다이오드 조명 장치의 일례를 나타내는 회로도이다.
도 2a 및 도 2b에서는 전파 정류 검출 파형을 나타내는 파형도이다.
도 3a 및 도 3b는 각각 스위치 소자의 전류 파형과 평활 회로의 정류 다이오드의 파형을 나타내는 파형도이다.
도 4는 발광 다이오드 조명 장치의 다른 예를 나타내는 회로도이다.1 is a circuit diagram showing an example of a light emitting diode illumination device.
2A and 2B are waveform diagrams showing a full-wave rectification detection waveform.
3A and 3B are waveform diagrams showing current waveforms of a switch element and a rectifier diode of a smoothing circuit, respectively.
4 is a circuit diagram showing another example of the light emitting diode illumination device.
이하, 첨부된 도면을 참고하여 본 발명에 의한 실시예를 상세히 설명하면 다음과 같다.Hereinafter, embodiments of the present invention will be described in detail with reference to the accompanying drawings.
본 발명이 여러 가지 수정 및 변형을 허용하면서도, 그 특정 실시예들이 도면들로 예시되어 나타내어지며, 이하에서 상세히 설명될 것이다. 그러나 본 발명을 개시된 특별한 형태로 한정하려는 의도는 아니며, 오히려 본 발명은 청구항들에 의해 정의된 본 발명의 사상과 합치되는 모든 수정, 균등 및 대용을 포함한다. While the invention is susceptible to various modifications and alternative forms, specific embodiments thereof are shown by way of example in the drawings and will herein be described in detail. Rather, the intention is not to limit the invention to the particular forms disclosed, but rather, the invention includes all modifications, equivalents and substitutions that are consistent with the spirit of the invention as defined by the claims.
층, 영역 또는 기판과 같은 요소가 다른 구성요소 "상(on)"에 존재하는 것으로 언급될 때, 이것은 직접적으로 다른 요소 상에 존재하거나 또는 그 사이에 중간 요소가 존재할 수도 있다는 것을 이해할 수 있을 것이다. It will be appreciated that when an element such as a layer, region or substrate is referred to as being present on another element "on," it may be directly on the other element or there may be an intermediate element in between .
비록 제1, 제2 등의 용어가 여러 가지 요소들, 성분들, 영역들, 층들 및/또는 지역들을 설명하기 위해 사용될 수 있지만, 이러한 요소들, 성분들, 영역들, 층들 및/또는 지역들은 이러한 용어에 의해 한정되어서는 안 된다는 것을 이해할 것이다.Although the terms first, second, etc. may be used to describe various elements, components, regions, layers and / or regions, such elements, components, regions, layers and / And should not be limited by these terms.
도 1은 발광 다이오드 조명 회로의 일례를 나타내고 있다. 이러한 조명 회로는 트랜스포머(T1)를 이용하는 절연형으로서 역률 보정을 위한 2차 측 검출 정전류 제어 방식을 가지며, 와이드 레인지 전원 입력에 대응하는 예를 나타내고 있다.Fig. 1 shows an example of a light emitting diode lighting circuit. This lighting circuit has an insulation type using a transformer T1 and has a secondary-side detection constant current control system for power factor correction, and shows an example corresponding to a wide-range power supply input.
즉, 전원(10)으로 교류 전원 100V 또는 220V 등이 접속되고, 이 전원(10)에는 정류 회로(20)가 연결된다. 정류 회로(20)는 브리지 다이오드를 이용한 전파 정류 회로를 이용할 수 있다.That is, the AC power source 100 V or 220 V is connected to the
정류 회로(20)에는 스위칭 전류를 흡수하기 위한 소용량 캐패시터(C1)가 연결될 수 있으며, 이러한 정류 회로(20)와 캐패시터(C1)에 의하여 전파 정류 전압을 생성한다.The small-capacity capacitor C1 for absorbing the switching current may be connected to the rectifying
이러한 정류 회로(20)에는 트랜스포머(T1)가 연결되는데, 이 트랜스포머(T1)는 플라이 백(Fly-back) 트랜스포머가 이용될 수 있다. The
이와 같은 트랜스포머(T1)는 1차 측에는 주권선(P1) 및 보조 권선(P2)을 가지고, 2차 측에 출력 권선(S1)을 가진다.Such a transformer T1 has a primary winding P1 and an auxiliary winding P2 on the primary side and an output winding S1 on the secondary side.
트랜스포머(T1)의 주권선(P1)에는 스위치 소자(Q1)가 연결되는데, 소스 전류 검출 저항(R7)과 함께 전파 정류 전압선에 직렬로 연결되는 직렬 회로를 이루어, 트랜스포머(T1)의 주권선(P1)에 스위칭 전류를 생성한다.The switch element Q1 is connected to the main winding line P1 of the transformer T1 and is connected in series to the full-wave rectification voltage line together with the source current detecting resistor R7 so as to be connected in series to the main winding of the transformer T1 P1. ≪ / RTI >
여기서 스위치 소자(Q1)로는 MOSFET 소자가 이용될 수 있다.Here, a MOSFET device can be used as the switching device Q1.
또한, 트랜스포머(T1)의 주권선(P1)에는 스너버 회로(50)가 구비될 수 있는데, 이 스너버 회로(50)는 스위치 소자(Q1)을 통하여 소스 전류 검출 저항(R7)과 함께 피크 전류 비교기(OP1)의 첫 번째 입력에 결선되고, 이는 후술하는 제어 회로(70)에서 생성하는 비교 전압과 비교된다.A
스너버(snubber) 회로(50)는 권선의 인덕턴스 부하를 릴레이 또는 반도체 스위칭 소자(트랜지스터, FET, 싸이리스터 등)를 이용하여 온(on)/오프(off) 시킬 때 발생하는 과도전압을 억제시키기 위해 사용되는 회로이다.The
이러한 스너버 회로(50)는 서로 병렬 연결된 캐패시터(C4)와 저항(R6) 및 다이오드(D1)로 이루어진다.The
트랜스포머(T1)의 보조 권선(P2)에는 분압 저항(R8, R9)이 연결된다. 이 분압 저항(R8, R9)을 통하여 제로 전류 비교기(OP2)에 의해, 이 제로 전류 비교기(OP2)에 연결된 기준 전압(Ref1)과 비교하여, 트랜스포머(T1)의 자기 에너지의 방출이 완료되는 시각이 검출된다.Voltage-drop resistors R8 and R9 are connected to the auxiliary winding P2 of the transformer T1. The zero current comparator OP2 compares the reference voltage Ref1 connected to the zero current comparator OP2 through the voltage dividing resistors R8 and R9 to determine the time at which the release of the magnetic energy of the transformer T1 is completed Is detected.
이러한 제로 전류 비교기(OP2)는 스위치 소자(Q1)의 구동 펄스를 발생시키는 소자(FF1)의 S 단자에 연결된다.This zero current comparator OP2 is connected to the S terminal of the element FF1 which generates the drive pulse of the switch element Q1.
이와 같이, 분압 저항(R8, R9), 제로 전류 비교기(OP2), 및 기준 전압(Ref1)은 트랜스포머(T1)의 자기 에너지 방출이 완료되는 시각을 검출하는 검출부(60)로 작용할 수 있다.In this way, the voltage-dividing resistors R8 and R9, the zero current comparator OP2 and the reference voltage Ref1 can act as the detecting
트랜스포머(T1)의 2차 측은 출력 권선(S1)으로부터 정류 다이오드(D2) 및 평활 캐패시터(C6)로 이루어지는 평활 회로(30)를 통하여 직류 출력 전압이 생성되고, 이 평활 회로(30)는 다수의 발광 다이오드(41)로 이루어지는 발광부(40)와 연결된다.The secondary side of the transformer T1 generates a DC output voltage from the output winding S1 through the
즉, 평활 회로(30)는 발광 다이오드(41)의 애노드에 연결되고, 발광부(40)에 흐르는 전류를 검출하는 검출 저항(R10)이 발광 다이오드(41)의 캐소드로부터 2차 측 회로의 기준 전위에 연결된다.That is, the
이때, 검출 저항(R10)에서 검출되는 전압은 출력 전류 비교기(OP3)에 의해 기준 전압(Ref2)과 비교하게 되고, 그 결과에 따른 전류가 블리더 저항(R11) 및 포터 커플러(PC1)의 직렬 회로에 의해 1차 측으로 귀환된다.At this time, the voltage detected by the detection resistor R10 is compared with the reference voltage Ref2 by the output current comparator OP3, and the current according to the result is compared with the voltage of the bleeder resistor R11 and the series of the porter couplers PC1 And is returned to the primary side by the circuit.
즉, 이러한 검출 저항(R10), 출력 전류 비교기(OP3), 기준 전압(Ref2), 블리더 저항(R11) 및 포터 커플러(PC1)로 이루어지는 제 1피드백 회로(80)를 통하여, 오차 신호는 이 제 1피드백 회로(80)와 커플링된 1차 측의 제 2피드백 회로(90)로 귀환된다.That is, through the
이와 같이, 제 1피드백 회로(80)의 커플러(PC1)의 송신부를 통하여 1차 측의 제 2피드백 회로(90)의 커플러(PC1)의 수신부로 전류 신호가 들어오게 된다.As described above, the current signal is input to the receiving portion of the coupler PC1 of the
이렇게 1차 측으로 귀환된 오차 신호는 커플러(PC1)의 수신부에서 전류 신호가 되어 정전류원(91) 및 평활 캐패시터(C5) COMP 전압(101)에 연결되고, 승산기(92)의 첫 번째 입력단에 연결된다.The error signal thus returned to the primary side becomes a current signal at the receiving portion of the coupler PC1 and is connected to the constant
이와 같은 구성에 의하여 오차 신호는 거의 직류 전압이 되어, 대략 20 Hz 정도의 대역으로 제한된다.With this configuration, the error signal becomes almost a DC voltage, and is limited to a band of about 20 Hz.
한편, 정류 회로(20)와 트랜스포머(T1)의 1차 측 사이에는 전압 제한 회로(100, 200, 300)가 구비된다.On the other hand,
이러한 전압 제한 회로(100, 200, 300)는 정류 회로(20)의 출력 전압의 검출 신호를 생성하는 전압 검출부(100), 정류 회로(20)의 출력 전압의 평균값을 생성하는 평균 전압 검출부(200), 및 이러한 평균값을 분압하고 전압 검출부(100)를 통한 검출 신호의 최대값을 제한하는 전압 제한부(300)를 포함한다.The
전압 검출부(100)는, 정류 회로(20)의 출력 전압을 분압 저항에 의하여 분압하고 노이즈 흡수 캐패시터(C2)를 통하여 노이즈를 감소시킴으로써 검출 전압을 생성한다.The
또한, 평균 전압 검출부(200)는, 정류 회로(20)의 출력 전압을 저항(R3)과 캐패시터(C3)를 통하여 평활하여, 이 캐패시터(C3) 단자에 평균 전압을 생성한다.The
전압 제한부(300)는, 이와 같이 생성된 평균값을 분압하고 트랜지스터(Q2)를 이용하여 검출 전압을 결선함으로써 전압을 제한하게 된다.The
이와 같이, 전압 제한부(300)를 통한 출력인 전파 정류 검출 전압(102)은 PNP 트랜지스터(Q2)에 의하여 상부가 제한되게 되고, 승산기(92)의 두 번째 입력단에 연결된다.Thus, the full-wave
승산기(92)에서는 COMP 전압(101)과 전파 정류 검출 전압(102)이 승산되고, 비교 신호로서 피크 전류 비교기(OP1)의 두 번째 입력단에 연결되어, 소스 전류 검출 저항(R7)의 검출 전압이 비교 신호를 상회하는 순간에 스위치 소자(Q1)의 구동 펄스를 발생시키는 소자(FF1)가 리셋되어 스위치 소자(Q1)이 오프 상태가 되는 것이다.The multiplier 92 multiplies the
도 2a 및 도 2b에서는 전파 정류 검출 파형(102)을 나타내고 있다. 도 2a는 입력 전압이 220 Vac인 경우, 도 2b는 입력 전압이 100 Vac인 경우이며, 전파 정류의 사인 파형이 특정의 전압으로 제한되어 있는 것을 알 수 있다.2A and 2B show the full-wave
여기서, 평균 전압 검출부(200)의 작용에 의하여 입력 전압의 크기에 따라 비례적으로 제한 전압이 따라가므로 서로 닮은 사다리꼴 형상이 된다. 따라서, 전압 최대값을 억제하는 비율이 유지될 수 있다.Here, due to the operation of the
도 3a 및 도 3b는 각각 스위치 소자(Q1)의 전류 파형과, 평활 회로(30)의 정류 다이오드(D2)의 파형을 나타낸다. 여기서 스위치 소자(Q1)로는 MOSFET이 이용된 경우이다.3A and 3B respectively show the current waveform of the switching element Q1 and the waveform of the rectifying diode D2 of the smoothing
도시하는 바와 같이, 스위치 소자(Q1)인 MOSFET의 소스 전류의 피크값은 사다리꼴 형상의 포락선이 되는 것을 알 수 있다.As shown in the figure, it can be seen that the peak value of the source current of the MOSFET which is the switching element Q1 becomes an envelope of trapezoidal shape.
스위치 소자(Q1)의 각 스위칭 주기에서, 그 전류의 피크값이 권선비(P1/S1)에 의하여 곱해져서 2차 측 다이오드(D2) 전류의 피크값이 되므로, 이 다이오드(D2)의 전류의 포락선도 마찬가지로 사다리꼴이 된다.The peak value of the current is multiplied by the turns ratio P1 / S1 and becomes the peak value of the secondary side diode D2 current in each switching period of the switching element Q1. Therefore, the envelope of the current of the diode D2 Likewise become trapezoidal.
이 삼각파가 평활 회로(30)에 의하여 평활되어 발광부(40)의 발광 다이오드(41)로 공급된다.This triangular wave is smoothed by the smoothing
통상의 역률 보정 장치는, 역률 1에 가까운 값을 얻을 수 있으나, 역률과 깊은 관계가 있는 전원의 고조파 전류의 규제값은, 소전력의 조명기구에 있어서, 취급하는 전력에 따라, 역률 0.7 내지 0.9 정도만 구현되면 충분히 준거 가능하여, 역률값으로서 여유가 있다.A normal power factor correcting device can obtain a value close to the power factor of 1, but the regulated value of the harmonic current of the power source which is deeply related to the power factor is a power factor of 0.7 to 0.9 It is possible to comply with it, and there is room as a power factor value.
한편, 통상의 역률 보정 장치는, 최대 전류를 부여하는 입력 전압 피크부에 있어서, 전기적, 자기적 특성에 일정한 여유를 갖도록 한 설계가 필요하게 되고, 인턱터 또는 플라이 백 트랜스포머의 크기를 결정하는 요인이 된다. On the other hand, a conventional power factor correction device requires a design having a certain allowance for electrical and magnetic characteristics at an input voltage peak portion that gives a maximum current, and a factor that determines the size of the inductor or flyback transformer do.
구체적으로는 입력 전압의 피크부에 있어서, 일차 권선에 흐르는 전류도 피크값이 되어, 전류 밀도에 여유가 있는 굵은 권선이 필요하고, 나아가 이 전류에 비례하여 코어 내에 발생하는 자속 밀도가 포화값으로부터 일정한 여유를 갖도록 큼직한 코어 사이즈를 선택할 필요가 있었다. 또한, 1차 피크 전류가 흐르는 1차 측의 직렬 파워 부품인 브리지 다이오드, MOSFET에 대해서도 마찬가지로 큰 용량의 부품을 선택할 필요가 있었다.Concretely, the current flowing in the primary winding at the peak portion of the input voltage also becomes a peak value, and a thick winding having a margin for the current density is required. Further, the magnetic flux density generated in the core in proportion to this current It was necessary to select a larger core size so as to have a certain margin. It is also necessary to select a large-capacity component for the bridge diode and the MOSFET which are the primary side serial power components through which the primary peak current flows.
그러나, 위에서 설명한 조명 장치는 역률 또는 전원의 고조파가 허용하는 범위에서 1차 전류의 최대값을 억제함으로써, 용량이 큰 각종 부품을 사용할 필요가 없게 되는 것이다.However, the lighting apparatus described above suppresses the maximum value of the primary current within a range allowed by harmonics of the power factor or the power source, so that it becomes unnecessary to use various components with large capacity.
이와 같은 조명 장치는, 입력 전파 정류 참조 방식의 역률 보정 회로에 적용할 수 있는 것으로, 도 1의 경우에는 절연 방식을 나타내고 있지만, 그 변형으로서 비절연 방식에도 적용할 수 있다. Such an illumination device can be applied to a power factor correcting circuit of an input full-wave rectification reference type. In the case of Fig. 1, an insulation type is shown, but the modification can be applied to a non-insulation type.
또한, 도 1에서와 같은 절연 방식의 경우에는, 검출 신호를 바꾸어 출력의 전류 및/또는 전압을 귀환하는 구성에도 적용할 수 있다. In the case of the insulation method as shown in Fig. 1, it is also applicable to a configuration in which the detection signal is changed to return the current and / or voltage of the output.
나아가서는, 절연 방식에서 각종 제안되어 있는, 트랜스포머(T1)의 2차 측 정보를 1차 측의 특정의 전류, 전압 정보로부터 특정의 연산을 적용하여 추정하는, 1차 측 검출 방식에 대해서도 적용할 수 있다.Further, the present invention is also applicable to a primary-side detection system in which various proposed secondary-side information of the transformer T1 is estimated by applying a specific calculation from specific current and voltage information on the primary side .
이러한 조명 장치는 간결한 회로 구성이 가능하며, 용량이 큰 각종 부품을 이용할 필요가 없게 되어 조명 회로의 소형화를 도모할 수 있다.Such a lighting apparatus can have a simple circuit configuration, and it is not necessary to use various components having a large capacity, so that the size of the lighting circuit can be reduced.
또한, 이에 더하여, 출력 전류의 리플이 보다 평활화되어 발광 다이오드 조명 장치로서의 품위의 향상도 가져올 수 있다.In addition, in addition, the ripple of the output current can be smoothened to improve the quality of the light emitting diode illumination device.
실제로, 도 1과 같은 회로에 있어서, 역률을 1에 대해 0.9가 되도록 설정하면, 동일 전력을 변환할 때, 1차 전류 피크 전류는 80%로 낮아져, 트랜스포머 등에 여유가 생겨 소형화가 가능하게 된다. Actually, when the power factor is set to 0.9 with respect to 1 in the circuit as shown in Fig. 1, the primary current peak current is lowered to 80% when the same power is converted, and a margin is given to the transformer or the like.
또한, 출력 전류의 리플은 최대값에 대한 최소값이 23%에서 35%로 상승하여 평탄화를 도모할 수 있다.Further, the ripple of the output current rises from the minimum value to the maximum value from 23% to 35%, and planarization can be achieved.
도 4는 발광 다이오드 조명 장치의 다른 예를 나타내는 도로서, 도 1의 예와 달리, 와이드 레인지 전원 입력이 아닌 단일 전원 입력인 경우의 예를 나타내고 있다.FIG. 4 shows another example of a light emitting diode lighting apparatus, which differs from the example of FIG. 1 in that it is a single power supply input rather than a wide-range power supply input.
이 경우, 전압 제한 회로에서, 도 1의 평균 전압 검출부(200)는 구비되지 않고, 전압 제한부(310)의 전파 정류 검출 신호의 최대값을 제한하는 수단으로 제너 다이오드(ZD1)와 같은 전압 제한 소자를 이용한 것이 다르다.In this case, in the voltage limiter circuit, the
즉, 다른 부분은 도 1의 경우와 동일하나, 전압 제한 회로가, 정류 회로(20)의 출력 전압의 검출 신호를 생성하는 전압 검출부(100)와, 이 전압 검출부(100)에 의한 검출 신호의 최대값을 제한하는 전압 제한부(310)로 구성되는 특징이 있다.1 except that the voltage limiting circuit includes a
이 경우, 단일 전원 입력에 대해, 고정값으로 특정 전압에 의하여, 전파 정류 검출 전압의 상부를 억제할 수 있다.In this case, the upper portion of the full-wave rectification detection voltage can be suppressed by a specific voltage with a fixed value for a single power supply input.
이때, 제너 다이오드(ZD1) 대신에 다른 전압 제한 소자 또는 전압 제한 회로가 이용될 수 있음은 물론이다.It should be noted that other voltage limiting elements or voltage limiting circuits may be used in place of the zener diode ZD1.
또한, 설명되지 않은 부분은 도 1의 예로 설명한 부분과 동일한 사항이 적용될 수 있다.In addition, the same elements as those described in the example of Fig. 1 can be applied to the parts not described.
한편, 본 명세서와 도면에 개시된 본 발명의 실시 예들은 이해를 돕기 위해 특정 예를 제시한 것에 지나지 않으며, 본 발명의 범위를 한정하고자 하는 것은 아니다. 여기에 개시된 실시 예들 이외에도 본 발명의 기술적 사상에 바탕을 둔 다른 변형 예들이 실시 가능하다는 것은, 본 발명이 속하는 기술 분야에서 통상의 지식을 가진 자에게 자명한 것이다.It should be noted that the embodiments of the present invention disclosed in the present specification and drawings are only illustrative of specific examples for the purpose of understanding and are not intended to limit the scope of the present invention. It will be apparent to those skilled in the art that other modifications based on the technical idea of the present invention are possible in addition to the embodiments disclosed herein.
10: 교류 전원 20: 정류 회로
30: 평활 회로 40: 발광부
50: 스너버 회로 60: 검출부
70: 제어 회로 80: 제 1피드백 회로
90: 제 2피드백 회로 100: 전압 검출부
200: 평균 전압 검출부 300, 310: 전압 제한부10: AC power supply 20: rectifier circuit
30: Smoothing circuit 40:
50: Snubber circuit 60: Detector
70: control circuit 80: first feedback circuit
90: second feedback circuit 100:
200:
Claims (12)
1차 측에 주권선 및 보조 권선을 가지고, 2차 측에 출력 권선을 가지는 트랜스포머;
상기 정류 회로의 출력단에 연결되고 상기 트랜스포머의 주권선과 연결되는 스위치 소자를 포함하는 직렬 회로;
상기 트랜스포머의 출력 권선에 연결되어 구동되며 복수의 발광 다이오드를 포함하는 발광부;
상기 발광부에 흐르는 전류의 오차를 1차 측으로 귀환하는 피드백 회로;
상기 정류 회로와 트랜스포머 사이에 위치하여, 상기 정류 회로의 출력 전압의 최대값을 제한하는 것으로서, 상기 정류 회로의 출력 전압의 검출 신호를 생성하는 전압 검출부, 상기 정류 회로의 출력 전압의 평균값을 생성하는 평균 전압 검출부 및 상기 평균값을 분압하고 상기 검출 신호의 최대값을 제한하는 전압 제한부를 포함하는 전압 제한 회로; 및
상기 스위치 소자를 제어하며, 상기 피드백 회로 및 전압 제한 회로와 연결되어 상기 제한된 전압에 따라 상기 스위치 소자의 타이밍을 제어하는 제어 회로를 포함하여 구성되는 것을 특징으로 하는 발광 다이오드 조명 장치.A rectifying circuit for rectifying an AC voltage input from an AC power source;
A transformer having a main winding wire and an auxiliary winding on the primary side and an output winding on the secondary side;
A series circuit including a switching element connected to an output terminal of the rectifying circuit and connected to a main winding of the transformer;
A light emitting unit connected to the output winding of the transformer and including a plurality of light emitting diodes;
A feedback circuit for returning an error of a current flowing through the light emitting portion to a primary side;
A voltage detection unit which is located between the rectification circuit and the transformer and which limits the maximum value of the output voltage of the rectification circuit and generates a detection signal of the output voltage of the rectification circuit; A voltage limiter circuit including an average voltage detector and a voltage limiter for dividing the average value and limiting a maximum value of the detection signal; And
And a control circuit controlling the switch element and connected to the feedback circuit and the voltage limiting circuit to control the timing of the switch element according to the limited voltage.
상기 발광부에 흐르는 전류의 오차를 감지하는 제 1피드백 회로; 및
상기 제 1피드백 회로와 커플링되어, 상기 전류 피드백을 오차 신호로 상기 제어 회로에 공급하는 제 2피드백 회로를 포함하여 구성되는 것을 특징으로 하는 발광 다이오드 조명 장치. 2. The apparatus of claim 1,
A first feedback circuit for detecting an error of a current flowing through the light emitting unit; And
And a second feedback circuit coupled to the first feedback circuit and supplying the current feedback to the control circuit as an error signal.
발광 다이오드에 흐르는 전압을 검출하는 검출 저항;
기준 전압;
상기 검출 저항에 의한 전압과 기준 전압을 비교하는 출력 전류 비교기를 포함하여 구성되는 것을 특징으로 하는 발광 다이오드 조명 장치. 8. The apparatus of claim 7, wherein the first feedback circuit comprises:
A detection resistor for detecting a voltage flowing in the light emitting diode;
Reference voltage;
And an output current comparator for comparing the voltage by the detection resistor and a reference voltage.
상기 정류 회로의 출력 전압의 검출 신호를 생성하는 전압 검출부; 및
상기 검출 신호의 최대값을 제한하는 전압 제한부를 포함하여 구성되는 것을 특징으로 하는 발광 다이오드 조명 장치.The voltage limiting circuit according to claim 1,
A voltage detector for generating a detection signal of an output voltage of the rectifying circuit; And
And a voltage limiter for limiting a maximum value of the detection signal.
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