KR101708400B1

KR101708400B1 - 전원 오프를 감지하여 다단계로 조광되는 엘이디 조명등기구

Info

Publication number: KR101708400B1
Application number: KR1020160090874A
Authority: KR
Inventors: 성종제
Original assignee: 엘이디라이팅 주식회사
Priority date: 2016-07-18
Filing date: 2016-07-18
Publication date: 2017-02-20

Abstract

전원 스위치의 온(ON)/오프(OFF)에 의해 엘이디 램프의 디밍 효과를 실현할 수 있는 엘이디 조명등기구에 관한 것으로, 전원 스위치를 구비한 전원 입력부(10), 상기 전원 스위치의 온에 의해 공급된 전원을 정류하는 전원 정류부(20), 상기 전원 정류부에서의 공급 전원을 스위칭하는 전원 스위칭부(50), 상기 전원스위치의 온/오프를 감지하는 전원스위치 온/오프 감지부(30), 상기 전원 스위칭부의 스위칭을 제어하는 제어 신호를 공급하는 전원 스위칭소자 구동 PWM IC(40), 상기 전원 스위칭부(50)에서 스위칭된 전원을 변압하는 변압기(70), 상기 변압기의 출력을 감지하는 변압기 출력 감지부(60), 상기 변압기(70)의 출력을 정류하는 출력 전압 정류부(80), 상기 출력 전압 정류부(80)에서 정류된 전원에 따라 조광을 실행하는 엘이디(LED) 램프(90)를 포함하고, 상기 전원스위칭소자 구동 PWM IC(40)의 입력단으로 입력되는 신호는 상기 전원스위치 온/오프 감지부(30)에서의 정전용량변화에 따른 감지신호이며, 상기 전원스위칭소자 구동 PWM IC(40)는 상기 감지신호에 따라 상기 전원 스위칭부(50)를 제어하여 상기 엘이디 램프를 단계적으로 조광하는 구성을 마련하여, 부품의 충격을 완화할 수가 있으며, 제품 수명을 길게 할 수 있다.

Description

전원 오프를 감지하여 다단계로 조광되는 엘이디 조명등기구{A LED lamp for multistage illumination by detecting the power-off}

본 발명은 전원 오프를 감지하여 다단계로 조광되는 엘이디(LED) 조명등기구에 관한 것으로, 특히 전원 스위치의 온(ON)/오프(OFF)에 의해 엘이디 램프의 디밍 효과를 실현할 수 있는 엘이디 조명등기구에 관한 것이다.

종래에 조명 장치로는 백열등과 형광등이 주로 사용되었다. 그러나 백열등과 형광등은 조명 효율에 비해 전력 소모가 심하다. 또한, 형광등은 수은을 사용하여 제조되고, 램프의 수명이 짧아서 자주 교체하여야 하기 때문에 제대로 수거하여 폐기하지 못할 경우 환경오염 문제도 심각한 대두된다. 이러한 문제들로 인해 최근에는 일부 국가에서 백열등 및 형광등 판매 금지안이 확정되는 등 전 세계적으로 환경 규제가 강화되고 있다.

최근에 에너지 절감과 녹색환경이 중요한 이슈로 부각되는 현재 차세대 조명으로 LED(Light Emitting Diode)가 각광을 받고 있으며, 가정 및 공장 그리고 도로 등에 LED 램프의 부착이 늘어나고 있는 실정이다. 이 LED 램프의 경우는 절전 및 조도의 제어 등 간편한 면이 있지만 최근에는 LED 램프에는 인간의 시각을 통한 감성공학의 발전과 더불어 사람을 편하게 하고 업무효율을 증대시키기 위해 LED의 밝기 및 색온도를 원하는 빛 밝기로 순차적으로 제어하는 기능의 요구가 늘어나고 있는 실정이며 이 디밍 제어관련으로 회로의 개발에 관한 연구가 진행중이다.

이 디밍 제어관련 회로는 내장형과 외장형으로 분류가 되며 외장형은 이미 특허 출원 경험이 있으나 컨버터와 일체화된 내장형 회로의 개발은 비교적 고가/설계의 복잡성 및 조립시 복잡성으로 인해 신뢰성 저하 및 고가의 공정비용의 문제가 대두되고 있어 이의 단순하게 설계하는 방법에 관한 연구가 시급한 실정이다.

한편, 저용량의 발광 다이오드의 전원회로는 정류된 전압을 펄스폭변조(PWM) 제어를 수행한 후에, 트랜스포머를 통하여 2차측으로 전력을 전달하는 방식이 주로 사용된다. 2차측으로 전달된 전력은 다이오드와 콘덴서가 이용되어 직류전원으로 변환되어 발광 다이오드로 공급된다. 그런데 이때 피드백 타임으로 인하여 리플 전압이 크게 발생하고, 리플 전압으로 인하여 발생되는 리플 전류에 의해서 발광 다이오드의 플리커(Fliker) 현상을 발생시킨다. 상기 플리커 현상은 발광 다이오드의 수명과 광 효율에 영향을 미칠 뿐만 아니라, 사용자의 눈을 쉽게 피로하게 만드는 원인으로 작용한다.

이러한 문제를 해결하기 위한 기술의 일 예가 하기 문헌 1 및 2 등에 개시되어 있다.

예를 들어, 하기 특허문헌 1에는 조명스위치의 온 및 오프 상태를 검출하는 온/오프검출수단, 상기 온/오프 검출수단으로부터 상기 조명스위치의 온/오프 상태 정보를 입력받아 상기 조명스위치의 스냅핑 동작을 판단하여 디밍 신호를 출력하는 디밍 판단수단, 상기 디밍 판단수단으로부터 디밍 신호가 입력되면 엘이디 램프의 조도를 조절하는 디밍 조절수단, 상기 조명스위치의 스냅핑 동작시 상기 엘이디 램프에 구동 전원을 공급하는 전원 홀딩 회로부를 포함하는 엘이디 램프의 제어장치에 대해 개시되어 있다.

또 하기 특허문헌 2에는 (a) 엘이디 점등을 위한 전원 온(on) 신호가 전달된 경우, 출력 밝기 설정 제어부가 엘이디 제어부를 통해 엘이디가 일정시간 동안 최대 밝기로 출력되도록 제어하는 단계, (b) 상기 출력 밝기 설정 제어부가 엘이디가 최대 밝기로 출력되고 있는 일정시간 내에 전원 오프(off) 및 온 신호가 순차적으로 전달되는지 여부를 판단하는 단계, (c) 상기 (b) 단계의 판단결과, 상기 엘이디가 최대 밝기로 출력되고 있는 일정시간 내에 전원 오프 및 온 신호가 순차적으로 전달될 경우, 상기 출력 밝기 설정 제어부가 순차적으로 전달된 전원 오프 및 온 신호를 '초기화 설정 신호'로 인식하는 단계, (d) 상기 출력 밝기 설정 제어부가 엘이디 제어부를 통해 상기 엘이디의 밝기를 단계적 높여, 최소 밝기부터 최대 밝기까지 단계적으로 출력하도록 제어하는 단계, (e) 상기 출력 밝기 설정 제어부가 엘이디가 최소 밝기부터 최대 밝기까지 단계적으로 출력되는 동안, 전원 오프 신호가 전달되는지 여부를 판단하는 단계, (f) 상기 (e) 단계의 판단결과, 상기 엘이디가 최소 밝기부터 최대 밝기까지 단계적으로 출력되는 동안, 전원 오프 신호가 전달될 경우, 상기 출력 밝기 설정 제어부가 전달된 전원 오프 신호를 '출력 밝기 설정 신호'로 인식하는 단계 및 (g) 상기 출력 밝기 설정 제어부가 전원 오프 신호가 전달된 시점의 해당 밝기 단계를 엘이디의 출력 밝기로 설정하는 단계를 포함하는 출력 밝기 설정이 가능한 엘이디 조명 제어 방법에 대해 개시되어 있다.

대한민국 등록특허공보 제10-0970613호(2010.07.09 등록) 대한민국 등록특허공보 제10-1308565호(2013.09.09 등록)

그러나 상술한 바와 같은 종래의 기술에서 전원스위치의 온/오프 간의 간격, 횟수를 감지하여 엘이디 등기구를 위시한 조명기구에서의 다양한 조광장치가 사용되고 있다. 그러나 이러한 조광장치는 전원스위치의 온/오프의 간격이나 시간을 감지하고 이들의 간격이나 횟수에 따른 조광제어를 위한 신호를 발생하기 위하여 이들을 계산하고 저장하는 마이크로프로세서, 메모리, 타이머 등의 복잡한 전자회로가 필요하고, 이들의 제어를 위한 별도의 알고리즘이 필요하다.

이와 같은 조광 조명제어 장치는 마이크로프로세서, 메모리, 타이머 등의 다수의 고가 부품을 사용하여야 하고, 조명의 특성상 전력계통에 연계됨으로 인하여 다양한 전력 노이즈에 노출되어 고장발생 가능성이 높다는 문제가 있었다.

또 상기와 같은 종래의 기술에서는 AC 전원스위치를 온/오프 하여 출력 측 LED조명을 디밍할 수 있는 방법으로 전원장치에 마이크로프로세서를 사용하여 구현하였다. 디밍을 하기 위해 별도로 마이크로프로세서를 사용하므로 마이크로프로세서 구동회로 등 원가상승요인이 발생하며, 마이크로프로세서 제품별 사용 프로그램의 차이로 교체나 호환성이 없으며, 조명기구의 디밍 조정 및 복귀기능 등의 사용 어려움으로 인해 사용자의 불편을 초래한다는 문제가 있었다.

본 발명의 목적은 상술한 바와 같은 문제점을 해결하기 위해 이루어진 것으로서, 전원 스위치를 온/오프에 의해 엘이디 램프의 디밍 제어를 실행할 수 있는 전원 오프를 감지하여 다단계로 조광되는 엘이디 조명등기구를 제공하는 것이다.

본 발명의 다른 목적은 종래의 기술에 비해 비교적 저렴한 비용으로 제작가능 하며 제품 수명을 장기화할 수 있는 전원 오프를 감지하여 다단계로 조광되는 엘이디 조명등기구를 제공하는 것이다.

본 발명의 다른 목적은 상용의 PWM IC를 적용하여 제작 조건을 단순화할 수 있는 전원 오프를 감지하여 다단계로 조광되는 엘이디 조명등기구를 제공하는 것이다.

상기 목적을 달성하기 위해 본 발명에 따른 엘이디 조명등기구는 전원 오프를 감지하여 다단계로 조광되는 엘이디 조명등기구로서, 전원 스위치를 구비한 전원 입력부(10), 상기 전원 스위치의 온에 의해 공급된 전원을 정류하는 전원 정류부(20), 상기 전원 정류부에서의 공급 전원을 스위칭하는 전원 스위칭부(50), 상기 전원스위치의 온/오프를 감지하는 전원스위치 온/오프 감지부(30), 상기 전원 스위칭부의 스위칭을 제어하는 제어 신호를 공급하는 전원 스위칭소자 구동 PWM IC(40), 상기 전원 스위칭부(50)에서 스위칭된 전원을 변압하는 변압기(70), 상기 변압기의 출력을 감지하는 변압기 출력 감지부(60), 상기 변압기(70)의 출력을 정류하는 출력 전압 정류부(80), 상기 출력 전압 정류부(80)에서 정류된 전원에 따라 조광을 실행하는 엘이디(LED) 램프(90)를 포함하고, 상기 전원스위칭소자 구동 PWM IC(40)의 입력단으로 입력되는 신호는 상기 전원스위치 온/오프 감지부(30)에서의 정전용량변화에 따른 감지신호이며, 상기 전원스위칭소자 구동 PWM IC(40)는 상기 감지신호에 따라 상기 전원 스위칭부(50)를 제어하여 상기 엘이디 램프를 단계적으로 조광하는 것을 특징으로 한다.

또 본 발명에 따른 엘이디 조명등기구에서, 상기 전원스위칭소자 구동 PWM IC(40)의 입력단으로 입력은 상기 변압기 출력 감지부(60)로 부터 입력되는 신호와 상기 전원스위치 온/오프 감지부(30)로 부터 입력되는 신호가 병렬로 입력되는 것을 특징으로 한다.

또 본 발명에 따른 엘이디 조명등기구에서, 상기 전원스위치 온/오프 감지부(30)는 상기 전원 정류부(20)와 전원스위칭소자 구동 PWM IC(40) 사이에서 병렬로 연결된 리셋용 저항(R_Reset), 노이즈 바이패스용 콘덴서(C2) 및 필터용 콘덴서(C2A)를 포함하는 것을 특징으로 한다.

또 본 발명에 따른 엘이디 조명등기구에서, 상기 전원스위칭소자 구동 PWM IC(40)는 상기 전원 스위치가 온 되면 콘덴서(C2A)에 저장되는 에너지 값을 읽어들여 초기에는 상기 엘이디 램프(90)가 제1 상태로 점등되고, 전원 스위치를 오프 하면 콘덴서(C2A) 충전 값이 방전되다가 일정 시간 내 전원 스위치를 다시 온 하면 2번째 신호가 입력된 값으로 인지하여 엘이디 램프(90)가 제2 상태로 점등되며, 다시 전원 스위치를 오프 하면, 콘덴서(C2A) 충전 값이 방전되다가 일정 시간 내 전원 스위치를 온 하면 3번째 신호가 입력된 값으로 자동 인지하여 엘이디 램프(90)가 제3 상태로 점등되게 제어하는 것을 특징으로 한다.

또 본 발명에 따른 엘이디 조명등기구에서, 상기 전원 스위칭부(50)는 IGBT(Insulated Gate Bi-Polar Transistor)를 포함하고, 상기 전원스위칭소자 구동 PWM IC(40)의 제어신호는 일정크기의 펄스 파형으로서 상기 IGBT(Q1)의 온/오프를 제어하도록 상기 IGBT(Q1)의 게이트(G)에 인가되는 것을 특징으로 한다.

상술한 바와 같이, 본 발명에 따른 전원 오프를 감지하여 다단계로 조광되는 엘이디 조명등기구에 의하면, 전원 스위치 온/오프 감지부에 마련된 콘덴서의 설계 값에 따라 온/오프 디밍 점등시 소프트 스타트 기능을 가질 수 있으므로, 전원 스위치를 온/오프 시 유입되는 돌입 전류로부터 회로 내 취약한 부품의 충격을 완화할 수가 있으며, 제품 수명을 길게 할 수 있고, 사용자에게 조명기구의 디밍 조도 전환 시 부드러운 감성기능을 제공할 수 있다는 효과가 얻어진다.

또, 본 발명에 따른 전원 오프를 감지하여 다단계로 조광되는 엘이디 조명등기구에 의하면, 특정 제품의 PWM 디밍제어 IC에 국한하지 않고 다양한 IC를 선택하고, 이에 적합한 입력 신호 에너지 변환회로를 설계할 수 있으며, 필요 시 설계자가 요구하는 특정 디밍 차수와 조광 %를 가지는 커스터마이징(Customizing)된 IC를 사용할 수 있다는 효과도 얻어진다.

또한, 또, 본 발명에 따른 전원 오프를 감지하여 다단계로 조광되는 엘이디 조명등기구에 의하면, 종래의 마이크로프로세서 사용 디밍 조명기구와 차별되고 원가절감이 되는 LED 조명기구 용도별 온/오프 디밍 성능을 가진 제품을 제작하고 보급할 수 있다는 효과도 얻어진다.

도 1은 본 발명에 따른 전원 오프를 감지하여 다단계로 조광되는 엘이디 조명등기구의 블록도,
도 2는 도 1에 도시된 엘이디 조명등기구의 회로도,
도 3 내지 도 12 은 본 발명에 따른 엘이디 조명등기구가 적용된 사진을 나타내는 예시도.

본 발명의 상기 및 그 밖의 목적과 새로운 특징은 본 명세서의 기술 및 첨부 도면에 의해 더욱 명확하게 될 것이다.

본 발명에 따른 엘이디 조명등기구는 전원 스위칭소자 구동 PWM IC의 입력단으로 입력되는 신호가 전원스위치의 온(ON)/오프(OFF) 감지에 따른 정전용량변화를 감지하여 엘이디(LED) 램프를 단계적으로 조광되게 한다.

즉, 본 발명은 기존 전원장치에서 사용하는 PWM IC에 스위치 온/오프 신호가 입력되면, 즉, 초기 스위치 온 신호가 들어오면 제1 상태(예를 들어 100%)로 점등되고, 소정 시간 내에 2번째 온 신호가 들어오면 제2 상태(예를 들어 75%)로 점등되고, 소정 시간 내에 3번째 온 신호가 들어오면 제3 상태(예를 들어 50%)로 순차적으로 디밍될 수 있도록 신호 변환 회로를 마련하여, 특정 에너지 값이 PWM IC에 입력하게 함으로써 엘이디 램프의 디밍 단계가 이뤄진다.

본 발명에 따른 다단계로 조광되는 엘이디 조명등기구는 예를 들어, 벽 전원에 있는 스위치의 온/오프 신호를 특정에너지 값을 가진 신호로 변환하여 PWM IC에 공급하고 요구되는 방식으로 디밍 동작할 수 있도록 하는 것이다.

점등의 디밍 퍼센트는 PWM IC에서 차수별로 변경이 가능하며, PWM IC의 스위치 디밍 기능은 퍼센트 비율 변경이 가능하다.

즉, 상기 제1 내지 제3 상태인 100%, 75%, 50%의 순차적 디밍일 경우 초기 스위치를 온 하면 100%로 점등하고 프로그램 되어진 일정 시간 내, 예를 들어 3초 내 스위치를 오프 하고, 곧바로 스위치를 온 하면 75%로 점등되고, 또 3초 내로 스위치를 오프 하고, 곧바로 스위치를 온 하면 50%로 점등되도록 할 수가 있으며, 순차적 디밍 차수에 대해 3번으로 설명하였으나 1차에서 N차 단계까지 정할 수도 있으며, 디밍의 퍼센트 비율도 10~100% 사이 값을 임의로 나눌 수 있다.

이하, 본 발명의 구성을 도면에 따라서 설명한다.

도 1은 본 발명에 따른 전원 오프를 감지하여 다단계로 조광되는 엘이디 조명등기구의 블록도 이고, 도 2는 도 1에 도시된 엘이디 조명등기구의 회로도이다.

도 1에 도시된 바와 같이, 본 발명에 따른 엘이디 조명등기구는 전원 오프를 감지하여 다단계로 조광되는 엘이디 조명등기구로서, 전원 스위치를 구비한 전원 입력부(10), 상기 전원 입력부(10)에 마련된 전원 스위치의 온에 의해 공급된 전원을 정류하는 전원 정류부(20), 전원스위치의 온/오프를 감지하는 전원스위치 온/오프 감지부(30), 전원을 스위칭하는 스위칭소자의 스위칭을 제어하는 제어 신호를 공급하는 전원 스위칭소자 구동 PWM IC(40), 전원 스위칭부(50), 변압기 출력 감지부(60), 전원 스위칭부(50)에서 스위칭된 전원을 변압하는 변압기(70), 상기 변압기(70)의 출력을 정류하는 출력 전압 정류부(80), 상기 출력 전압 정류부(80)에 정류된 전원에 따라 조광을 실행하는 엘이디(LED) 램프(90)를 구비한다.

상기 입력 전원부(10)는 220V, 60㎐의 교류입력 또는 상용 교류 전원을 입력받는 회로로서, 전원 스위치, 입력 전원의 서지 등으로부터 보호하기 위한 회로, 입력 전원의 노이즈를 제거하기 위한 노이즈 필터 회로 등을 구비한다.

한편, 본 발명에 따른 도 2의 회로에서는 본원 발명의 주요 특징적인 구성에 대해 주로 기술하며, 공지의 구성 요소의 연결 및 동작에 관한 설명은 생략한다.

상기 입력 전원부(10)는 도 2에 도시된 바와 같이 상용 교류 전원(BLACK, WHITE)의 입력단에 퓨즈(FUSE)와 서지 보호회로 등으로 구성될 수 있다. 퓨즈(FUSE)는 제품의 이상 등으로 과전류가 발생할 경우 입력전원을 차단하여 화재를 예방하고 제품을 보호한다.

서지 보호회로는 서지 어레스터(Surge Arrestor)와 바리스터(VARISTOR)로 구성한다. 즉, 서지 보호회로는 어레스터와 바리스터를 직렬로 연결하고, 전원의 입력단에 구성한다. 그래서 서지 보호회로는 전원 입력시 낙뢰 등 전송로를 타고 유입되는 높은 전위의 서지 전압(SURGE VOLTAGE)을 흡수하도록 한다. 이를 통해, 엘이디 조명 등기구를 서지 전압으로부터 안전하게 보호할 수 있다.

또한, 입력 전원부(10)는 다단의 로우패스필터(LF)와 커패시터 등으로 구성하여, 전원 상의 노이즈를 제거한다. 이를 통해, 교류 전원 입력을 안정화시킨다. 즉, 입력 전원부(10)는 인덕터(L)와 커패시터(C)로 구성되어, 전원 입력시 교류 전원으로부터 유입되는 잡음(EMI) 및 인버터로부터 발생되는 고주파 노이즈를 차단한다. 이 필터에서는 공통모드 잡음(COMMON MODE NOISE)와 정상모드 잡음(NORMAL MODE NOISE)을 모두 차단하여 잡음(EMI)을 최소화 시킨다.

상기 전원 정류부(20)는 입력 전원부(10)를 통해 잡음이 최소화된 교류입력을 정전류로 정류한다. 즉, 전원 정류부(20)는 교류 전원(AC)을 직류전원(DC)으로 변환하는 정류 회로를 구비한다. 특히, 전원 정류부(20)는 변압기(70) 또는 엘이드 램프(90)로 보내는 전원을 정류하는 회로로서, 주전원을 정류하는 회로를 구비한다.

이 전원 정류부(20)는 도 2에 도시된 바와 같이, 브리지 다이오드(BD1)로 구성되어 정류시킨다. 또, 전원 정류부(20)는 정류된 전류의 맥류를 평활화하기 위한 평활 회로를 포함할 수 있다. 즉, 평활 회로는 초크코일(L1)과 커패시터(C1)로 구성되어, 맥류분을 제거하고, 커패시터(C1)를 통해 직류전원으로 출력된다.

상기 전원스위치 온/오프 감지부(30)는 전원 정류부(20)에서 저항(R1, R2)을 통해 공급되는 전류에서 전원 스위치의 온/오프를 감지하기 위한 회로로서, 병렬로 연결된 콘덴서(C2, C2A)와 리셋용 저항(R_Reset)으로 이루어진다. 콘덴서(C2)는 노이즈 바이패스용으로 사용되며, 콘덴서(C2A)는 필터의 기능을 갖는다.

또 전원 스위칭소자 구동 PWM IC(40)의 VCC에는 저항(R1, R2)을 통해 전류가 인가되어 PWM IC(40)가 온된다. 상기 전원스위칭소자 구동 PWM IC(40)의 입력단으로 입력되는 신호는 전원스위치 온/오프 감지부(30)에서의 정전용량변화에 따른 감지신호이며, 이 전원스위칭소자 구동 PWM IC(40)는 감지신호에 따라 상기 전원 스위칭부(50)를 제어하여 상기 엘이디 램프를 단계적으로 조광한다.

즉, PWM IC(40)는 전원 입력부(10)에 마련된 전원 스위치를 온 하면 콘덴서(C2A)에 저장되는 에너지 값을 읽어들여 초기에는 엘이디 램프(90)가 100% 점등되고, 전원 스위치를 오프 하면 콘덴서(C2A) 충전 값이 방전되다가 3초 내 전원 스위치를 온 하면 2번째 신호가 입력된 값으로 인지하여 엘이디 램프(90)가 75%로 점등되며, 다시 전원 스위치를 오프 하면, 콘덴서(C2A) 충전 값이 방전되다가 3초 내 전원 스위치를 온 하면 3번째 신호가 입력된 값으로 자동 인지하여 엘이디 램프(90)가 50%로 점등시키게 된다. 이렇게 순차적으로 디밍이 될 수 있도록 PWM IC(40)에 기능을 추가하여 VCC 충방전 상태를 감지하여, 원하는 디밍 상태를 만들 수가 있다. 디밍 상태로 운전되고 있는 단계가 100%이든 75%이든 50%이든 오프 된 후, 소정 시간 예를 들어 3초 후에 전원 스위치를 온 하게 되면 초기값으로 리셋되어 다시 스위치를 온 하면 엘이디 램프(90)가 100%로 점등하게 된다.

이것은 LED 조명기구를 N개 설치하여 스위치마다 오프 한 시점이 다를 수가 있는데, 예를 들어 엘이디 램프(90)를 100% 사용중 일 때 오프 한 경우, 75% 사용 중 오프 한 경우, 50% 일때 오프 한 경우 등이 있을 수 있으므로 어느 경우라도 전원 스위치를 오프 한 후, 3초 후에 스위치를 온 하게 되면 리셋되어 초기화가 되므로 엘이디 램프(90)가 100% 점등을 하게 된다. 상기 설명에서는 시간 3초를 일례로 설명한 것이며 전원 스위치 오프 후의 시간은 얼마든지 변경 가능하다.

상술한 바와 같이 본 발명에 따른 전원 오프를 감지하여 다단계로 조광되는 엘이디 조명등기구에서는 하나의 PWM IC(40)로 전원 스위치 온/오프 신호 감지 디밍 시스템을 구현하여, 엘이디 조명등기구의 원가절감과 에너지 절감에 기여하게 된다. 또 본 발명에서 활용되는 PWM-IC(40)는 중국 혜신전자에서 생산하여 시판되고 있는 H4102N 등과 같은 공지의 소자를 활용하는 것이며, 상기 H4102N과 동일한 성능을 발휘하는 시판 소자를 사용할 수 있음은 자명하다. 따라서 이 PWM-IC(40)의 동작 원리는 공지된 것임으로 구체적 설명을 생략한다.

상기 전원 스위칭부(50)는 도 2에 도시된 바와 같이, 전원 정류부(20)에서 공급된 전류를 스위칭하기 위해 마련되며, PWM-IC(40)의 GATE 단자에서의 구동 신호는 제어신호로서 일정크기의 펄스 파형을 받는 IGBT(Insulated Gate Bi-Polar Transistor, Q1)를 구비한다. 즉, IGBT(Q1)의 게이트(G)는 PWM-IC(40)의 GATE 단자에 연결되고, IGBT(Q1)의 드레인(D)은 전원 정류부(20)의 출력단에 연결되며, IGBT(Q1)에 의한 스위칭 신호는 인덕터(B1)와 다이오드(D1)를 거쳐 변압기(70)에 공급된다. 상술한 바와 같이, IGBT(Q1)의 게이트로 입력되는 PWM-IC(40)의 게이트 구동 신호는 전원스위치가 소정 시간(예를 들어 3초) 내에 온 오프 되는 경우 콘덴서(C2A)의 충전된 충전량의 변화에 의하여 온 오프 여부 및 순서를 감지하여 순차적으로 듀티비가 다른 출력을 변압기(70)로 출력하도록 하는 것이다.

본 발명에서 설명의 편의를 위하여 상기한 스위칭소자인 Q1을 IGBT(Insulated Gate Bi-Polar Transistor)를 기준하여 설명하나 이는 FET(Field Effect Transistor)도 사용 될 수 있음은 자명한 것이어서 이하에서는 IGBT를 기준하여 설명한다.

상기 변압기 출력 감지부(60)는 변압기(70)의 1차측 제2 권선(T2)으로 이루어지고, 변압기(70)의 출력을 감지하며, 이 감지 신호가 전원스위치 온/오프 감지부(30)와 전원 스위칭소자 구동 PWM IC(40)에 병렬로 입력된다.

상기 변압기(70)는 전원 스위칭부(50)의 출력을 1차로 입력받아, 입력 전원을 승압 또는 감압하고, 변압된 전류를 2차 전원으로 출력한다. 변압기(70)는 1차 측에 2개의 권선(T1, T2)로 구성되고, 2차측에는 1개의 권선(T3)이 구비된다. 1차측 제1 권선(T1)은 전원 스위칭부(50)에 연결된 권선으로서, 2차측 권선으로 변압시키는 권선이다. 1차측 제2 권선(T2)는 변압기 출력 감지부(60)로서 전원 스위칭소자 구동 PWM IC(40)의 전원(VCC)를 공급하기 위한 권선이다. 즉, 1차측 제2 권선(T2)에 의해 유발되는 전원으로 PWM IC(40)의 전원(VCC)을 공급한다.

상기 PWM IC(40)는 PWM 제어를 위해 IGBT(Q1)의 게이트(G)에 일정한 듀티비를 갖는 펄스 파형을 인가하게 한다. 즉 변압기(70)의 1차측 제1 권선(T1)의 출력을 감지하여 PWM IC(40)의 VCC 단자로 입력되게 하고 이를 미리 설정된 기준전압과 비교하여 이에 상응하는 듀티비를 갖는 펄스를 생성하여 IGBT(Q1)의 게이트(G)에 인가하여 1차측 제1 권선(T1)의 출력을 일정하게 유지하게 한다.

상기 출력 전압 정류부(80)는 도 2에 도시된 바와 같이, 변압기(70)의 2차측(T3) 출력에 연결된 다이오드(D4,D5), 병렬로 연결된 콘덴서(C7,C8), 저항(R19)으로 구성되고 2차측(T3) 출력을 정류한다.

상기 엘이디 램프(90)는 다수의 LED 소자들로 구성된다. 이 엘이디 램프(90)는 출력 전압 정류부(80)로부터 출력되는 직류 전원을 전원으로 공급받아, 각 LED 소자들을 발광시킨다.

상술한 바와 같이, 본 발명의 특징은 공지된 PWM-IC를 사용하되, 전원스위치의 온/오프를 감지하여 순차적으로 듀티비가 다른 출력이 될 수 있도록 하기 위하여 PWM-IC(40)의 VCC 단자는 변압기 출력 감지부(60)로 부터 입력되는 신호와 전원 정류부(20)의 출력으로부터 입력되는 신호가 콘덴서(C2A)와 저항(R_Reset)이 병렬로 연결된 전원스위치 온/오프 감지부(30)의 입력단에 병렬로 입력되는 구성을 마련하여, 전원 스위치가 온 후, 소정 시간(예를 들어 3초: 콘덴서(C2A)의 용량에 따라 선택 가변될 수 있음) 이내에 오프되고 다시 온된 경우 엘이디 램프(90)를 제2 상태인 75%로 조광시키고, 다시 소정 시간(3초) 이내에 오프-온 된 경우 엘이디 램프(90)를 50%로 조광시키며, 이 이후에 전원 스위치가 오프 된 후 온 되면 엘이디 램프(90)를 100%로 조광시키는 엘이디 조명등기구를 마련한 것이다. 여기서 전원이 온된 후 3초 이후에 오프-온된 경우는 항시 100%로 조광 되는 것이다.

또 본 발명에 따른 전원 오프를 감지하여 다단계로 조광되는 엘이디 조명등기구에서는 과전압 보호회로 및 저전압 보호회로를 마련할 수 있다.

즉, 과전압 보호회로는 입력전압이 사전에 정해진 전압 범위를 벗어나면, 전원을 차단하여, 엘이디 램프(90)로의 전원을 차단시킨다. 이 과전압 보호회로는 정류된 입력 전압이 소정의 제1 기준 전압 이상이면 전원을 차단하고, 저전압 보호회로는 정류된 입력 전압이 소정의 제2 기준 전압 이하이면 전원을 차단한다. 따라서 입력전압이 제1 기준전압 및 제2 기준전압 사이인 경우에 한하여, 엘이디 램프(90)로 전원을 공급할 수 있다.

예를 들어, 엘이디 조명등기구의 스위치를 내렸어도 한선과 접지 사이 전압이 뜰 경우에는 AC(교류) 입력전압이 180V AC 이하의 저전압으로 입력될 수 있다. 이 경우, 종래기술의 엘이디(LED) 조명등기구는 반불 등 불안정하게 발광한다. 또한, 다른 예로서, 엘이디 조명등기구를 최초로 현장에 설치할 때, 전원공급 결선을 오결선할 수 있다. 이 경우, 3상 380V AC로 잘못 연결시킨 후에, 전원을 인가하게 되면 과전압에 의해 전원공급장치가 에러를 발생하거나 파손된다. 이때, 엘이디 조명등기구가 점등이 되지 않는다. 때로, 엘이디 조명 등기구의 LED 모듈을 데드(DEAD)되는 경우가 종종 발생한다. 즉, AC 입력전압이 저전압 또는 과전압이 입력될 때, 즉, 구체적으로, 입력 허용전압범위를 초과하거나, 프리 전압(free voltage) 범위 밖의 전압이 입력될 때, 전원공급장치 및 LED 조명을 보호하기 위한 수단으로 과전압 보호회로 및 저전압 보호회로를 마련할 수 있다.

한편, 본 발명에 따른 엘이디 조명등기구는 모든 엘이디 조명 및 엘이디 조명등기구에 적용할 수 있으며, 예를 들어,　도 3 내지 도 11에 도시된 바와 같은 엘이디 조명 등기구일 수 있다.

즉, LED 직부등, LED 방진방습등, MR16 램프, LED 활주로종/말단등, LED 코너등, LED 잔디등, 바이포스트형 LED 램프, LED 접지구역등, LED 삼각등, LED 스포트라이트, 더블엔드형 LED 램프, LED 정지로등, LED 칠판등, LED 안개등, 컨버터 외장형 LED램프, LED 유도로등, LED 갓등, LED 경관조명, 컨버터 내장형 LED램프, LED유도로중심선등, LED 바(bar)등, LED 지중등, LED램프 , LED 유도로 안내등, LED 방등, LED 외등, LED FPL 램프, LED 일시정지 위치등, LED 거실등, LED 파워폴등, 직관형 LED램프(G13, G10 Base형)/(외장형, 내장형), LED 활주로 경계등, LED 주방등, LED 보행등,FPL LED 등기구, LED 정시선등, LED 욕실등, LED 보안등, LED 형광등기구, LED 풍향등, LED 원형직부등, LED 가로등, LED평판 매입등기구, LED 지향신호등, LED 센서등, LED 투광등, 매입형 및 고정형 LED등기구, LED 주기장식별표시등, LED 간접등, LED 터널등, LED 비행장 등대, LED 벽부등, LED 방폭등 , 공항관련 조명, LED 착륙방향지시등, LED 비상등, LED 선박등 , LED진입각지시등, LED 벌브등(E12, 14, 17, 26, 39 Base형), LED 수중등, LED 선회등, LED 면조명(엣지, 직하), LED 집어등, LED 활주로 유도등, LED 계단등, LED 태양광 가로등, LED 활주로 말단식별, LED 다운라이트, LED 태양광-풍력 가로등, LED 활주로등, LED멀티 다운라이트, LED 태양광 도로안내 표시등, LED 활주로 중심선등, LED 주차장등, LED 고천장등, LED 활주로 거리등, 도로명판용 LED조명, 도로 안내판 LED조명에 활용될 수 있다.

이상 본 발명자에 의해서 이루어진 발명을 상기 실시 예에 따라 구체적으로 설명하였지만, 본 발명은 상기 실시 예에 한정되는 것은 아니고 그 요지를 이탈하지 않는 범위에서 여러 가지로 변경 가능한 것은 물론이다.

본 발명에 따른 전원 오프를 감지하여 다단계로 조광되는 엘이디 조명등기구를 사용하는 것에 의해 엘이디 조명등기구의 원가절감과 에너지 절감을 도모할 수 있다.

10 : 전원 입력부 20 : 전원 정류부
30 : 전원스위치 온/오프 감지부 40 : 전원 스위칭소자 구동 PWM IC
50 : 전원 스위칭부 60 : 변압기 출력 감지부
70 : 변압기 80 : 출력 전압 정류부
90 : 엘이디 램프

Claims

전원 오프를 감지하여 다단계로 조광되는 엘이디 조명등기구로서,
전원 스위치를 구비한 전원 입력부(10),
상기 전원 스위치의 온에 의해 공급된 전원을 정류하는 전원 정류부(20),
상기 전원 정류부에서의 공급 전원을 스위칭하는 전원 스위칭부(50),
상기 전원스위치의 온/오프를 감지하는 전원스위치 온/오프 감지부(30),
상기 전원 스위칭부의 스위칭을 제어하는 제어 신호를 공급하는 전원 스위칭소자 구동 PWM IC(40),
상기 전원 스위칭부(50)에서 스위칭된 전원을 변압하는 변압기(70),
상기 변압기의 출력을 감지하는 변압기 출력 감지부(60),
상기 변압기(70)의 출력을 정류하는 출력 전압 정류부(80),
상기 출력 전압 정류부(80)에서 정류된 전원에 따라 조광을 실행하는 엘이디(LED) 램프(90)를 포함하고,
상기 전원스위칭소자 구동 PWM IC(40)의 입력단으로 입력되는 신호는 상기 전원스위치 온/오프 감지부(30)에서의 정전용량변화에 따른 감지신호이며, 상기 전원스위칭소자 구동 PWM IC(40)는 상기 감지신호에 따라 상기 전원 스위칭부(50)를 제어하여 상기 엘이디 램프를 단계적으로 조광하고,
상기 전원스위칭소자 구동 PWM IC(40)의 입력단으로 입력은 상기 변압기 출력 감지부(60)로 부터 입력되는 신호와 상기 전원스위치 온/오프 감지부(30)로 부터 입력되는 신호가 병렬로 입력되고,
상기 전원스위치 온/오프 감지부(30)는 상기 전원 정류부(20)와 전원스위칭소자 구동 PWM IC(40) 사이에서 병렬로 연결된 리셋용 저항(R_Reset), 노이즈 바이패스용 콘덴서(C2) 및 필터용 콘덴서(C2A)를 포함하는 것을 특징으로 하는 엘이디 조명등기구.
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제1항에서,
상기 전원스위칭소자 구동 PWM IC(40)는 상기 전원 스위치가 온 되면 콘덴서(C2A)에 저장되는 에너지 값을 읽어들여 초기에는 상기 엘이디 램프(90)가 제1 상태로 점등되고, 전원 스위치를 오프 하면 콘덴서(C2A) 충전 값이 방전되다가 일정 시간 내 전원 스위치를 다시 온 하면 2번째 신호가 입력된 값으로 인지하여 엘이디 램프(90)가 제2 상태로 점등되며, 다시 전원 스위치를 오프 하면, 콘덴서(C2A) 충전 값이 방전되다가 일정 시간 내 전원 스위치를 온 하면 3번째 신호가 입력된 값으로 자동 인지하여 엘이디 램프(90)가 제3 상태로 점등되게 제어하는 것을 특징으로 하는 엘이디 조명등기구.
제1항에서,
상기 전원 스위칭부(50)는 IGBT(Insulated Gate Bi-Polar Transistor)또는 FET(Field Effect Transistor)를 포함하고, 상기 전원스위칭소자 구동 PWM IC(40)의 제어신호는 일정크기의 펄스 파형으로서 상기 IGBT(Q1)의 온/오프를 제어하도록 상기 IGBT(Q1)의 게이트(G)에 인가되는 것을 특징으로 하는 엘이디 조명등기구.