KR101902200B1 - LED lighting device with LED module diagnosis and current balancing module - Google Patents

LED lighting device with LED module diagnosis and current balancing module Download PDF

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KR101902200B1 KR1020180025038A KR20180025038A KR101902200B1 KR 101902200 B1 KR101902200 B1 KR 101902200B1 KR 1020180025038 A KR1020180025038 A KR 1020180025038A KR 20180025038 A KR20180025038 A KR 20180025038A KR 101902200 B1 KR101902200 B1 KR 101902200B1
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김용하
김재국
이승훈
이범석
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주식회사 천일
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Abstract

The present invention relates to an LED lighting device having LED module diagnosis and current balancing modules, capable of extending lifespan of an LED module that is a core part forming the LED lighting device and a converter that is a power supply device by controlling a voltage and current applied to a module according to a diagnosis result diagnosed in a diagnosis module so as to maintain the same performance as a normal module, wherein the diagnosis module for diagnosing a state of an LED module prevents a problem that extra current due to module damage is applied to another normal module and influences lifespan even of the normal module as a result, by appropriately controlling a forward voltage and current of the LED module according to a damage degree of a corresponding module when partial damage or damage to an individual LED device are generated by an external factor such as an abnormal voltage, in-rush current and the like, which may occur in a use environment.

Description

LED모듈 진단 및 전류 평형 모듈을 구비한 LED조명기구{LED lighting device with LED module diagnosis and current balancing module}Technical Field The present invention relates to an LED lighting device with LED module diagnosis and a current balancing module,

본 발명은 LED조명기구에 관한 것으로, 상세하게는 사용 환경에서 발생할 수 있는 이상전압(Serge), 돌입전류(in rush current) 등의 외부요인으로 인해 LED모듈의 부분손상 또는 개별 LED소자의 손상이 발생하였을 경우 해당 모듈의 손상 정도에 따라 LED모듈의 순방향 전압과 전류를 적절히 조절하여 모듈 손상으로 인한 여유 전류가 다른 정상적인 모듈에 인가되어 결과적으로 정상적인 모듈까지 수명에 영향을 받는 문제가 발생하지 않도록 하는 LED모듈의 상태를 진단하는 진단모듈과 진단모듈에서 진단된 진단결과에 따라 모듈에 인가되는 전압과 전류를 제어하여 정상적인 모듈과 동일한 성능을 유지하도록 하여 LED조명기구를 구성하는 핵심부품인 LED모듈과 전원공급장치인 컨버터의 수명을 연장할 수 있는 LED모듈 진단 및 전류 평형 모듈을 구비한 LED조명기구에 관한 것이다. More particularly, the present invention relates to an LED lighting device, and more particularly, to an LED lighting device that can prevent damage to an LED module due to external factors such as an abnormal voltage (Serge) and an inrush current If it occurs, adjust the forward voltage and current of the LED module appropriately according to the degree of damage of the module so that the margin current due to module damage is applied to other normal module, LED module which is the core component of LED lighting fixture by maintaining the same performance as the normal module by controlling the voltage and current applied to the module according to the diagnostic result diagnosed by the diagnostic module and the diagnosis module of the LED module LED module with extendable life of converter as power supply LED lighting with diagnostic and current balancing module It relates to a sphere.

조명(lamp)으로 형광등이나 백열등이 많이 사용되고 있으나, 형광등이 백열등에 비해 발열이 적고 더 효율적이므로 조명용으로는 주로 형광등을 많이 사용하고 있으며, 대부분의 사무실은 이러한 형광등을 사용하고 있다.Fluorescent lamps and incandescent lamps are often used as lamps, but fluorescent lamps use less fluorescent light than incandescent lamps, so they are mostly used for lighting purposes, and most offices use these fluorescent lamps.

그러나 형광등은 조도가 낮고 에너지 효율이 떨어지는 단점이 있으므로 최근에는 이들보다 상대적으로 조도가 높고 소비전력이 낮은 조명등으로 발광다이오드(이하, "엘이디", "LED"라 통칭함.)를 이용한 엘이디 조명이 많이 사용하고 있다.However, since a fluorescent lamp has a low luminous intensity and low energy efficiency, recently, an LED illumination using a light emitting diode (hereinafter, referred to as "LED") as a lamp having relatively higher illuminance and lower power consumption than those I use it a lot.

LED조명기구와 관련된 기술은 특허문헌 1내지 3을 비롯하여 다양한 것이 있으며, 이러한 종래 LED 조명기구는 전자식 전원변환장치(SMPS)를 사용하고 있고, LED와 SPMS는 외부 환경에 민감하게 반응하기 때문에 많은 문제가 있다. There are various technologies related to the LED lighting apparatus including the patent documents 1 to 3. The conventional LED lighting apparatus uses an electronic power conversion apparatus (SMPS), and since the LED and the SPMS are sensitive to the external environment, .

특히, LED조명기구를 실내가 아닌 실외에 설치할 경우 내구성이 떨어지는 문제가 있고, 이를 해결을 위해 다양한 기술이 개발되고 있으며. 그 첫째가 LED램프의 광효율 향상과 수명연장에 관한 것이고, 둘째 LED램프에 전원을 공급하는 전원공급장치 즉 SMPS의 수명연장과 입출력 효율 향상에 관한 것이며, 셋째 LED모듈에서 발생하는 열을 신속히 공기 중에 발산시키기 위한 조명기구의 방열성능을 향상시키는 방열에 관한 기술이다. In particular, when the LED lighting fixture is installed outdoors rather than indoors, there is a problem that the durability is poor. Various techniques have been developed to solve this problem. The first relates to the improvement of the light efficiency of the LED lamp and the extension of the life of the LED lamp, the extension of the life of the power supply device that supplies the power to the LED lamp and the improvement of the input / output efficiency. Which is a heat dissipation technique for improving the heat dissipation performance of a lighting apparatus for diverging light.

이와 같이 LED조명의 효율 및 내구성을 향상시키기 위한 기술 개발은 상당한 수준에 올라있고, 현재는 고효율 제품보다는 열악한 조명사용 환경에서도 사용자가 요구하는 광 성능을 보장하면서도 열적으로 안전하고 내구성이 강한 장수명의 제품을 요구하기에 이르렀다.As such, the development of technology to improve the efficiency and durability of LED lighting has reached a considerable level, and now it is necessary to provide a long-lasting product that is thermally safe and durable, while ensuring the optical performance required by the user even in a poor lighting environment, .

즉, LED조명의 가장 큰 장점은 에너지절감과 장수명, 친환경에 있고, 이러한 장점을 부각시키기 위한 기술은 어느 정도의 수준에 올라 있다고 할 수 있으나, 내구성을 늘리기 위한 기술은 아직 수요자가 요구하는 수준에 이르지 못하고 있다. In other words, the biggest advantage of LED lighting is energy saving, longevity and eco-friendliness. The technology to raise this advantage is at a certain level, but the technology to increase durability is still in demand level It has not come.

즉, 수요자는 약 10년 또는 10만 시간의 사용기간을 보증할 수 있는 제품을 요구하고 있으나, 이에 미치지 못하고 있다. In other words, the consumer is demanding a product that can guarantee the use period of about 10 years or 100,000 hours, but it is not enough.

특히, 실외조명의 경우 성능 및 안전관리 기준인 '전기용품안전기준(KC)' 인증과 '한국표준규격'의 KS C 7658 KS C 7716 KS C7712 인증을 획득해야 하고, SMPS는 인증기준인 KS C 7655의 인증, 내지 KC 인증제품을 사용하여야 한다. In the case of outdoor lighting, KS C 7658 KS C 7716 KS C7712 certification is required to comply with the 'KS CERTIFIED' standard for performance and safety management. 7655 certified, or KC certified product shall be used.

통상적으로 대부분의 기업에서 제작하는 실외용 LED조명등기구는 정격소비전력을 감당할 전원공급용 컨버터에 LED소자 (n)개가 직렬로 어레이 된 (n) W급 LED모듈을 원하는 만큼 병열로 추가하는 구성형태를 갖는다.Typically, outdoor LED lighting fixtures manufactured by most companies are composed of (n) W-class LED modules in which LED devices (n) are arrayed in series in a power supply converter that can meet the rated power consumption. .

따라서 대부분의 기업들이 LED모듈을 개발함에 있어 한정된 방열면적에 정격전력 (n) W급 이하의 모듈을 구성하기 때문에 사용하는 LED소자는 순방향전압 vf = (n) V, 순방향 최대허용전류 If(max)=(n) mA의 Hi Power LED Package (n)개를 적용하여 허용전류의 약 50% 수준인 ((n) mA)의 전류를 흘려 (n) W 급의 LED모듈을 설계한다. Therefore, most companies construct a module with rated power (n) W or less in a limited heat dissipation area in the development of LED module. Therefore, the LED device used has a forward voltage vf = (n) V, a forward maximum allowable current If ) = (n) Design a (W) class LED module by supplying (n) mA current which is about 50% of the allowable current by applying (n) Hi Power LED Package of mA.

상기와 같이 제작되어 공급되는 실외조명용 LED조명기구는 사용현장이 주로 고속도로, 국도, 지방도를 비롯한 시내 주요 도로이고, 사용자 안전을 목적으로 설치되는 터널등과 가로등으로 도 사용되며, 항만, 공항 등지의 투광조명으로 사용되기도 한다. 터널등과 가로등 및 투광등이 설치되는 환경은 일반 실내조명환경과 달리 상당히 열악한 환경에 노출될 수밖에 없다.The LED lighting fixtures for outdoor lighting manufactured and supplied as described above are mainly used in highways, national roads, provincial roads, etc., and are also used as tunnels and street lamps installed for the purpose of user safety. It is also used as floodlight. Tunnels, street lamps, and floodlights are exposed to extremely harsh environments unlike ordinary indoor lighting conditions.

수많은 차량들이 통행하는 도로의 특성상 노면에는 항상 차량의 타이어 분진과 흙, 모래 등의 분진이 산재하여 있을 뿐만 아니라, 노면에 비나 눈이 내리게 되면 이 분진가루는 물보라 혹은 수증기와 함께 비산하여 터널등기구나 가로등기구에 증착하게 된다. 또한 Because of the nature of the roads that many vehicles pass through, the road surface is always filled with tire dust, dust, sand and other dusts on the road. When rain or snow falls on the road surface, the dust is scattered along with water spray or steam, And is deposited on the street lamp apparatus. Also

이 때문에 LED모듈의 방열을 목적으로 공기 중에 노출되는 모듈의 렌즈와 방열판에 비산먼지가 증착되고, 장기간 사용할수록 방열기능을 감소시켜 LED모듈의 성능을 저하시키는 문제가 발생하기도 한다. For this reason, scattered dust is deposited on the lens and heat sink of the module exposed to the air for the purpose of heat dissipation of the LED module, and the heat dissipation function is decreased as the use of the module is prolonged, thereby causing a problem of degrading the performance of the LED module.

또한 낙뢰 등에 의한 서지(serge)의 유입이나 전원 개폐시에 발생하는 이상전압 또는 돌입전류 등에 의해 LED소자의 손상으로 LED모듈에 인가되는 순방향전압이 낮아지면서 컨버터의 전류가 손상된 모듈에 집중되어 흐르는 현상이 발생하여, 도 1에 도시한 바와 같이 일부 LED에 컨버터의 전류가 집중되어 훨씬 밝게 빛나는 상태가 된다.In addition, since the forward voltage applied to the LED module is lowered due to the damage of the LED element due to the inflow of a surge caused by a lightning stroke or an abnormal voltage or an inrush current generated when the power is turned on or off, As a result, as shown in Fig. 1, the current of the converter is concentrated on some LEDs, resulting in a much brighter state.

이러한 상태가 지속될 경우 결국 손상이 있는 모듈은 짧은 시간에 수명을 다하게 되고, 컨버터에서 남게 되는 전류가 다른 정상적인 모듈에 중첩되어 흐르게 되어 정상적으로 동작되던 모듈 역시 설계 전류 이상의 과전류에 의한 수명이 단축되게 된다. If this condition persists, the damaged module will end up in a short period of time, and the current remaining in the converter will flow over the other normal module, which will shorten the lifetime due to overcurrent over the design current .

대한민국 등록특허 제10-1520340호Korean Patent No. 10-1520340 대한민국 등록특허 제10-0786344호Korean Patent No. 10-0786344 대한민국 등록특허 제10-1410551호Korean Patent No. 10-1410551

본 발명은 상기와 같은 종래기술의 문제점을 해결하기 위해 개발된 것으로, 열악한 환경의 도로조명현장에 설치되는 LED조명기구에 설치된 LED소자의 성능을 좀 더 일정하게 유지하고, 발열을 고르게 할 수 있도록 유도하여 LED조명의 수명을 좀 더 연장하기 할 수 있는 LED모듈 진단 및 전류 평형 모듈을 구비한 LED조명기구를 제공하는 것을 목적으로 한다. The present invention has been developed in order to solve the problems of the related art as described above, and it is an object of the present invention to provide an LED lighting device installed in a road lighting field of a poor environment, And to provide an LED lighting apparatus having an LED module diagnosis and a current balancing module capable of extending the lifetime of the LED lighting even further.

특히, 본 발명은 각각의 LED모듈에 사용자가 원하는 일정한 전류만을 항상 공급할 수 있도록 하는 전류평형제어기를 설치하여 열적평형을 유지할 수 있게 한 LED모듈 진단 및 전류 평형 모듈을 구비한 LED조명기구를 제공하는 것을 목적으로 한다. Particularly, the present invention provides an LED lighting fixture having an LED module diagnosis and a current balancing module that can maintain thermal equilibrium by providing a current balancing controller that can always supply a constant current desired by a user to each LED module .

또한, 본 발명은 LED모듈에 이상이 발생하였을 때 전류 내지 전압을 감지하여 컨버터에 제어신호를 제공할 수 있도록 하기 위해 전류감시기능 및 전압감시기능이 구비한 센서부를 구비하고 있으며, 감지신호를 컨버터의 디밍 인터페이스에 적정 전압 신호로 변환하여주는 신호변환기를 구비한 LED모듈 진단 및 전류 평형 모듈을 구비한 LED조명기구를 제공하는 것을 목적으로 한다.In addition, the present invention includes a sensor unit having a current monitoring function and a voltage monitoring function for detecting a current or a voltage when an abnormality occurs in the LED module and providing a control signal to the converter, And a signal converter for converting the dimming interface of the LED lighting device into an appropriate voltage signal.

상기와 같은 목적을 해결하기 위한 본 발명에 따른 LED모듈 진단 및 전류 평형 모듈을 구비한 LED조명기구는 다수의 엘이디로 이루어진 엘이디모듈에 직류 전원을 공급하는 컨버터를 포함하는 엘이디 조명기구에 있어서, 상기 컨버터에서 출력되는 전압과 전류를 사용자가 원하는 설정치 만큼만 일정하게 LED모듈에 공급하도록 컨버터의 출력을 분배하는 전류평형제어기를 구비하여, LED모듈의 손상 정도에 따라 해당 모듈을 회로로부터 분리하여 LED모듈과 컨버터의 효율을 유지하고 수명을 연장할 수 있는 것을 특징으로 한다.According to another aspect of the present invention, there is provided an LED lighting apparatus including an LED module diagnosis and a current balancing module, the LED lighting apparatus including a converter for supplying DC power to an LED module including a plurality of LEDs, And a current balancing controller for distributing the output of the converter so as to supply the voltage and current output from the converter to the LED module constantly only by a predetermined value desired by the user. The efficiency of the converter can be maintained and the lifetime can be extended.

상기 전류평형제어기는 컨버터에서 출력되는 전류와는 무관하게 사용자가 원하는 전류치를 설정할 수 있는 프로그램을 구비한 마이컴과, 컨버터로부터 공급되는 전류를 마이컴에서 제어하는 모듈설정전류 만큼 조정하여 LED모듈에 공급하도록 하는 전류제어회로와, LED모듈의 소자손상이나 회로단선 상태를 진단하기 위한 오픈감지회로와 쇼트감지회로와, LED모듈의 상태에 따라 전압과 전류를 제어할 필요가 있을 때 컨버터의 전류를 제어하기 위해 컨버터에 구비된 디밍인터페이스를 통해 디밍신호를 공급하도록 하는 디밍신호전압변환부를 포함한다. The current balancing controller includes a microcomputer having a program for setting a current value desired by the user irrespective of the current output from the converter, and a controller for adjusting the current supplied from the converter by a module set current controlled by the microcomputer, An open detection circuit and a short detection circuit for diagnosing the damage of the LED module or the disconnection state of the LED module and a control circuit for controlling the current of the converter when it is necessary to control the voltage and current according to the state of the LED module And a dimming signal voltage converter for supplying a dimming signal through a dimming interface provided in the converter.

상기 전류제어회로는 LED모듈에 공급하는 전류가 설정치로 유지되게 하는 MOSFET와 OP AMP 및 저항으로 이루어질 수 있다. The current control circuit may include a MOSFET, an OP amp, and a resistor for allowing a current supplied to the LED module to be maintained at a set value.

상기 전류제어회로의 OP AMP의 단에는 마이컴의 PWM의 제어에 따라 V balance 를 조절하는 전압평형회로가 더 구비되고, 상기 전압평형회로는 BJT1, BJT2, OP AMP1, R 및 C를 포함하는 것이 바람직하다. 상기 BJT1과 BJT2는 필요에 따라 MOSFET인 FET1과 FET2로 구성할 수도 있다.The OP AMP of the current control circuit further includes a voltage balancing circuit for controlling the V balance according to the PWM control of the microcomputer, and the voltage balancing circuit preferably includes BJT 1, BJT 2, OP AMP 1, R and C Do. The BJT1 and BJT2 may be configured as FET1 and FET2, respectively, as necessary.

상기 전류제어회로는 LED모듈 회로가 오픈된 것을 감지할 수 있는 오픈감지회로를 구비할 수 있다. The current control circuit may include an open sensing circuit that can sense that the LED module circuit is opened.

상기 전류제어회로는 LED모듈의 쇼트 상태를 감지할 수 있는 쇼트감지회로를 구비하여 쇼트가 발생한 LED모듈을 회로에서 분리하여 다른 정상적인 LED모듈의 손상을 방지할 수 있게 할 수 있다. The current control circuit may include a short detection circuit capable of detecting a short state of the LED module so that the LED module having a short circuit can be isolated from the circuit to prevent damage to other normal LED modules.

본 발명에 따른 LED모듈 진단 및 전류 평형 모듈을 구비한 LED조명기구는 LED조명등에 사용된 모든 LED소자의 전류를 일정하게 유지함으로써 LED소자를 열적으로 평형을 이루게 하여 LED조명기구 수명을 연장하는 효과가 있다.  The LED lighting device having the LED module diagnosis and current balancing module according to the present invention can maintain the current of all the LED devices used in the LED lighting lamp constantly, thereby making the LED device thermally balanced and extending the lifetime of the LED lighting device .

특히 본 발명은 열악한 조명환경에서 통상적으로 발생할 수 있는 돌입전류 및 이상전압에 의해 모듈의 LED소자가 손상이 발생하면, 그 상태를 진단하고 상태에 따라 디밍신호전압을 컨버터의 디밍인터페이스에 인가하여 컨버터의 출력전류를 적절히 제어함으로써 LED조명의 효율을 향상시킴은 물론 LED조명의 수명을 연장시킬 수 있는 효과를 얻을 수 있다.In particular, when an LED element of a module is damaged due to an inrush current and an abnormal voltage that may normally occur in a poor lighting environment, the dimming signal voltage is applied to the dimming interface of the converter according to the state, The efficiency of the LED illumination can be improved and the life of the LED illumination can be prolonged.

도 1은 종래 LED터널등의 오류 상태를 촬영한 사진
도 2는 본 발명에 따른 LED모듈 진단 및 전류 평형 모듈을 구비한 LED조명기구의 구성도
도 3은 본 발명에 따른 LED모듈 진단 및 전류 평형 모듈을 구비한 LED조명기구에 설치되어 각 LED모듈에 공급되는 전류를 제어하는 전류제어회로의 일예의 회로도1 is a photograph showing an error state of a conventional LED tunnel
FIG. 2 is a block diagram of an LED lighting device having LED module diagnosis and current balancing module according to the present invention.
3 is a circuit diagram of an example of a current control circuit installed in an LED lighting apparatus having a LED module diagnosis and a current balancing module according to the present invention,

본 발명은 다양한 변경을 가할 수 있고 여러 가지 실시예를 가질 수 있는 바, 특정 실시예들을 도면에 예시하고, 상세한 설명을 통해 설명하고자 한다. 그러나 이는 본 발명을 특정한 실시 형태에 대해 한정하려는 것이 아니며, 본 발명의 사상 및 기술 범위에 포함되는 모든 변경, 균등물 내지 대체물을 포함하는 것으로 이해되어야 한다.The present invention is capable of various modifications and various embodiments, and specific embodiments will be illustrated in the drawings and described in detail. It is to be understood, however, that the invention is not to be limited to the specific embodiments, but includes all modifications, equivalents, and alternatives falling within the spirit and scope of the invention.

각 도면을 설명하면서 유사한 참조부호를 유사한 구성요소에 대해 사용하였다. 본 발명을 설명함에 있어서 관련된 공지 기술에 대한 구체적인 설명이 본 발명의 요지를 흐릴 수 있다고 판단되는 경우 그 상세한 설명을 생략한다.Like reference numerals are used for like elements in describing each drawing. DETAILED DESCRIPTION OF THE PREFERRED EMBODIMENTS Hereinafter, the present invention will be described in detail with reference to the accompanying drawings.

본 발명은 돌입전류 및 이상전압에 의해 모듈의 LED모듈의 이상여부를 판단하여 컨버터의 출력전류를 적절히 제어함으로써 LED조명의 효율을 향상시킴은 물론 LED조명의 수명을 연장시킬 수 있다.According to the present invention, it is possible to determine the abnormality of the LED module of the module by the inrush current and the abnormal voltage and appropriately control the output current of the converter, thereby improving the efficiency of the LED illumination and prolonging the life of the LED illumination.

이러한 본 발명에 따른 LED모듈 진단 및 전류 평형 모듈을 구비한 LED조명기구는 도 2에 도시한 바와 같이, 다수의 엘이디(110)로 이루어진 엘이디모듈(100)에 직류 전원을 공급하는 컨버터(200)를 포함하는 엘이디 조명기구에 있어서, 상기 컨버터에서 출력되는 전압과 전류를 사용자가 원하는 설정치 만큼만 일정하게 LED모듈에 공급하도록 컨버터의 출력을 분배하는 전류평형제어기(10)를 구비하여, LED모듈의 손상 정도에 따라 해당 모듈을 회로로부터 분리하여 LED모듈과 컨버터의 효율을 유지하고 수명을 연장할 수 있는 것을 특징으로 한다. As shown in FIG. 2, the LED lighting apparatus having the LED module diagnosis and current balancing module according to the present invention includes a converter 200 for supplying DC power to an LED module 100 including a plurality of LEDs 110, And a current balancing controller (10) for distributing the output of the converter so that the voltage and current output from the converter are supplied to the LED module constantly only by a user's desired set value, The efficiency of the LED module and the converter can be maintained and the service life can be extended.

상기 전류평형제어기(10)는 컨버터와 LED모듈의 사이에 장치되며 컨버터 출력전압과 전류를 인가 받아 모듈의 순방향전압(vf)을 연결된 각각의 LED모듈에 분배하고, 또 각 LED모듈에 인가되는 전류를 설계 기준값과 편차가 없도록 일정하게 공급하는 역할을 수행한다. The current balancing controller 10 is installed between the converter and the LED module and receives the converter output voltage and current to distribute the forward voltage vf of the module to each of the connected LED modules, So as to have no deviation from the design reference value.

상기 전류평형제어기(10)는 통상적으로 사용되는 전력반도체 소자로 구성하거나, 프로그래밍 기술을 사용한 마이크로컨트롤러를 구성할 수 있다. The current balancing controller 10 may be constituted by a commonly used power semiconductor device or a micro controller using a programming technique.

바람직한 전류평형제어기(10)는 도 2에 도시한 바와 같이, 컨버터에서 출력되는 전류와는 무관하게 사용자가 원하는 전류치를 설정할 수 있는 프로그램을 구비한 마이컴(Micom)(10m)과, 컨버터로부터 공급되는 전류를 마이컴에서 제어하는 모듈설정전류 만큼 조정하여 LED모듈에 공급하도록 하는 전류제어회로(10c)와, LED모듈의 소자손상이나 회로단선 상태를 진단하기 위한 쇼트감지회로(10s)와 오픈감지회로(10o)와, LED모듈의 상태에 따라 전압과 전류를 제어할 필요가 있을 때 컨버터의 전류를 제어하기 위해 컨버터에 구비된 디밍인터페이스를 통해 디밍신호를 공급하도록 하는 디밍신호전압변환부(10d)를 포함한다. As shown in FIG. 2, the preferred current balancing controller 10 includes a microcomputer 10m having a program for setting a current value desired by the user irrespective of the current output from the converter, A current control circuit 10c for adjusting the current by a module set current controlled by the microcomputer and supplying the adjusted current to the LED module, a short detection circuit 10s and an open detection circuit 10c for diagnosing damage to the LED module, A dimming signal voltage converter 10d for supplying a dimming signal through a dimming interface provided in the converter to control the current of the converter when it is necessary to control the voltage and current according to the state of the LED module .

상기 쇼트감지회로(10s)와 오픈감지회로(10o)는 전압과 전류를 감지하는 것으로, LED이는 모듈의 상태가 오픈(단선)일 경우와 소자손상 등의 쇼트(short)인 경우 감지방법이 다르기 때문이다. The short sensing circuit 10s and the open sensing circuit 10o sense a voltage and a current. LEDs have different sensing methods when the module is open (short-circuited) Because.

즉, LED모듈의 오픈일 경우는 모듈입력전압은 컨버터출력전압이 그대로 인가되지만 전류는 0(Zero) 상태가 되고, LED소자의 손상 등의 쇼트인 경우는 인가전압은 낮아지면서 전류는 증가하기 때문이다. That is, when the LED module is open, the output voltage of the converter is directly applied to the module input voltage, but the current is 0 (zero). In the case of short-circuit such as damage of the LED element, to be.

상기 오픈감지회로와 쇼트감지회로에 의해 감지된 데이터는 마이컴(10m)의 비교기를 통해 정상출력상태와 비교되고, LED모듈의 이상으로 판정될 경우 디밍신호(Dimming-signal)입력단을 통해 조정되어야할 출력량에 해당하는 디밍전압(Dimming Voltage) 신호로 변환하고, 이를 컨버터의 디밍 인터페이스를 통해 공급하여 컨버터 출력전류를 제한하도록 한다.The data sensed by the open sensing circuit and the short sensing circuit is compared with a normal output state through a comparator of the microcomputer 10m and should be adjusted through a dimming signal input when it is determined that the LED module is abnormal Converts it into a dimming voltage signal corresponding to the amount of output, and supplies it through the dimming interface of the converter to limit the converter output current.

상기 마이컴(10m)은 컨버터(200)에서 출력되는 전류를 각 LED모듈(100)들에 설정치 만큼의 전류를 공급하기 위한 수단으로 컨버터에서 출력되는 전류와는 무관하게 사용자가 원하는 전류치를 원하여 설정할 수 있는 프로그램을 구비하고 있다. The microcomputer 10m is a means for supplying the current outputted from the converter 200 to the LED modules 100 by a set value, and it is configured to receive a current value desired by the user regardless of the current outputted from the converter And a program that can be used.

상기 전류제어회로(10c)는 컨버터로부터 공급되는 전류를 마이컴에서 제어하는 모듈설정전류 만큼 조정하여 LED모듈에 공급하는 기능을 하는 것으로, 도 3에 도시한 바와 같이, LED모듈에 공급하는 전류가 설정치로 유지되게 하는 MOSFET와, OP AMP 및 저항(R)으로 이루어질 수 있다. The current control circuit 10c adjusts the current supplied from the converter by a module set current controlled by the microcomputer and supplies the adjusted current to the LED module. As shown in Fig. 3, And an OP AMP and a resistor R, as shown in Fig.

상기 전류제어회로(10c)는 각 LED모듈에 대응되게 따로 구비되어 있으며, OP AMP의 (+)단에 평형전압(V balance )을 인가하면 OP AMP의 (-)단과 접지(Ground)로 연결되어 있는 저항(R)의 양단 전압이 평형전압(V balance )이 된다.When the balanced voltage V balance is applied to the (+) terminal of the OP AMP, the current control circuit 10c is connected to the (-) terminal of the OP AMP and the ground, The voltage across the resistor R becomes equal to the balance voltage V balance .

MOSFET는 리니어모드(Linear Mode)로 동작하고, MOSFET의 drain-source전압은 (컨버터전압-LED전압-R의 양단전압(V balance ))가 되며, 이때 LED모듈의 전류는 (평형전압(V balance ) / R)가 된다. 즉, 평형전압(V balance )을 제어하여 LED모듈의 전류를 제어할 수 있게 된다. MOSFET is operated in the linear mode (Linear Mode) and, drain-source voltage of the MOSFET is a (both-end voltage (V balance) of the voltage converter voltage -LED -R), wherein the LED module current (equilibrium voltage (V balance ) / R). That is, it is possible to control the current of the LED module by controlling the balanced voltage ( V balance ).

이때 MOSFET에 걸리는 전압은 이득(Margin)이 있어야 하며, (컨버터전압-LED전압-평형전압(V balance ))은 (MOSFET R DS(on) ㅧ LED전류) 보다 커야한다. At this time, the voltage across the MOSFET must have a margin (converter voltage - LED voltage - V balance ) greater than (MOSFET R DS (on) ㅧ LED current).

또한 본 발명의 LED조명기구는 상기 전류제어회로(10c)의 OP AMP의 (+)단에는 마이컴의 PWM의 제어에 따라 평형전압(V balance )을 조절하는 전압평형회로(10v)가 더 구비되어 있다. In the LED lighting apparatus of the present invention, a voltage balancing circuit (10v) for adjusting the balanced voltage (V balance ) according to the PWM control of the microcomputer is further provided at the (+) end of the OP AMP of the current control circuit have.

상기 전압평형회로(10v)는 마이컴(10m)의 PWM을 이용하여 평형전압(V balance )을 조절하기 위한 회로로써, 도 3에 도시한 바와 같이, BJT1(FET1), BJT2(FET2), OP AMP1, R 및 C를 포함한다. The voltage balancing circuit 10v is a circuit for adjusting the balance voltage ( V balance ) using the PWM of the microcomputer 10m. As shown in FIG. 3, the voltage balancing circuit 10v includes BJT1 (FET1), BJT2 , ≪ / RTI > R and C.

상기 전압평형회로(10v)는 BJT1에 PWM을 인가하면, BJT2의 양단전압에 15V가 PWM과 동일한 듀티(Duty)와 주파수(Frequency)를 가지며 걸리고, BJT2의 양단 전압이 RC필터를 거쳐 전압이 평균화되며, R1과 R2의 저항 분배만큼 R2에 전압이 걸리게 되고, 저항 분배된 전압이 OP AMP1의 (+)단에 인가되면 (-)단과 OP AMP1의 출력단이 연결되어 있어, (+)단과 동일한 전압이 출력된다.When the PWM is applied to the BJT1, the voltage balancing circuit 10v applies 15V to both terminals of the BJT2 with the same duty and frequency as the PWM, and the voltage across the BJT2 is averaged through the RC filter (+) Terminal of the OP AMP1 is connected to the output terminal of the OP AMP1, and the same voltage as the (+) terminal is connected to the (+) terminal of the OP AMP1, Is output.

이 때 출력된 전압은 전류제어회로(10c)의 평형전압(V balance )으로 인가되고 이를 통해 마이컴의 PWM으로 평형전압(V balance )이 조절되는 것이다. The voltage outputted at this time is applied to the balanced voltage ( V balance ) of the current control circuit 10c, and the balanced voltage ( V balance ) is controlled by the PWM of the microcomputer.

또한, 상기 전류제어회로(10c)는 LED모듈 회로가 오픈(Open)된 것을 감지할 수 있는 오픈감지회로(10o)를 구비할 수 있다. In addition, the current control circuit 10c may include an open sensing circuit 10o that can sense that the LED module circuit is open.

상기 오픈감지회로(10o)는 LED모듈의 손상에 따른 상태를 진단하기 위한 회로로써 LED모듈의 회로가 오픈 되었을 상태를 감지하기 위한 것으로, 전류제어회로(10c)를 구성하는 저항 R의 전압을 센싱하고, 센싱된 접압은 OP AMP3을 거쳐 (1+R68/R69)만큼 마이컴의 ADC2핀에 인가한다. 이에 따라 LED모듈의 전류를 마이컴에서 판단할 수 있으며, LED모듈 오픈시 저항 R의 양단 전압이 0이 되므로 마이컴에서 회로의 오픈을 판단할 수 있게 된다.The open sensing circuit 10o is a circuit for diagnosing a state of the LED module due to damage, and is for sensing the open state of the circuit of the LED module. The open sensing circuit 10o senses the voltage of the resistor R constituting the current control circuit 10c, And the sensed contact voltage is applied to the ADC2 pin of the microcomputer through OP AMP3 (1 + R68 / R69). Accordingly, the current of the LED module can be determined by the microcomputer, and when the LED module is opened, the voltage across the resistor R becomes zero so that the microcomputer can determine the circuit open.

또한 본 발명은 LED모듈의 쇼트(Short) 상태를 감지할 수 있는 쇼트감지회로(10s)를 구비하고 있다. In addition, the present invention includes a short detection circuit 10s that can detect a short state of the LED module.

상기 쇼트감지회로(10s)는 LED모듈의 손상에 따른 상태를 진단하기 위한 회로로써 LED소자가 쇼트 되었을 경우를 감지하기 위한 것이며, 쇼트가 발생한 LED모듈을 회로에서 분리하여 다른 정상적인 LED모듈의 손상을 방지할 수 있게 한다. The short detection circuit 10s is a circuit for diagnosing a state of the LED module due to damage. It detects a short circuit of the LED device. It separates the shorted LED module from the circuit, .

상기 전류감지회로(10s)는 접지(Ground)에 대비되는 MOSFET의 드레인(drain) 부분의 전압을 센싱하여 저항분배 R65/(R65+R64)만큼 마이컴의 ADC1핀에 인가한다. 즉, (컨버터전압-LED순방향전압)을 감지한다. LED소자의 쇼트(Short)시 (SMPS전압-LED순방향전압)이 증가하게 되므로 마이컴에서 설정한 값보다 높아지면 쇼트(Short)로 판단하게 된다.The current sensing circuit 10s senses the voltage of the drain portion of the MOSFET as compared to the ground and applies it to the ADC1 pin of the microcomputer by the resistance distribution R65 / (R65 + R64). That is, (converter voltage-forward voltage of LED). When the LED element is shorted (forward voltage of SMPS voltage-LED) increases, it is judged as short if it becomes higher than the value set by the microcomputer.

상기와 같이 마이컴에서 LED모듈의 상태를 쇼트 또는 오픈을 판단하면 해당 LED모듈의 채널을 오프(Off)하여 다른 정상적인 모듈을 보호하게 된다. If the microcomputer determines the status of the LED module to be short or open, the channel of the corresponding LED module is turned off to protect other normal modules.

상기 디밍신호전압변환부(10d)는 LED모듈의 상태에 따라 전압과 전류를 제어할 필요가 있을 때 컨버터의 전류를 제어하기 위해 컨버터에 구비된 디밍인터페이스를 통해 디밍신호를 공급하도록 하는 것으로, 디밍신호전압은 표준LED조명기구용 컨버터에서 사용하는 신호전압을 호환성 있게 사용할 수 있다.The dimming signal voltage converting unit 10d supplies the dimming signal through the dimming interface provided in the converter to control the current of the converter when it is necessary to control the voltage and the current according to the state of the LED module, The signal voltage is compatible with the signal voltages used in converters for standard LED illuminators.

10: 전류평형제어기
10m: 마이컴 10d: 디밍신호전압변환부
10c: 전류제어회로 10v: 전압평형회로
10o: 오픈감지회로 10s:쇼트감지회로
100: LED모듈
200: 컨버터10: Current balancing controller
10m: Micom 10d: dimming signal voltage conversion section
10c: current control circuit 10v: voltage balance circuit
10o: Open sensing circuit 10s: Short sensing circuit
100: LED module
200: Converter

Claims (6)

다수의 엘이디(110)로 이루어진 엘이디모듈(100)에 직류 전원을 공급하는 컨버터(200)를 포함하고,
상기 컨버터에서 출력되는 전압과 전류를 사용자가 원하는 설정치 만큼만 일정하게 LED모듈에 공급하도록 컨버터의 출력을 분배하는 전류평형제어기(10)를 구비하여, LED모듈의 손상 정도에 따라 해당 모듈을 회로로부터 분리하여 LED모듈과 컨버터의 효율을 유지하고 수명을 연장할 수 있게 하되,
상기 전류평형제어기(10)는 컨버터에서 출력되는 전류와는 무관하게 사용자가 원하는 전류치를 설정할 수 있는 프로그램을 구비한 마이컴(Micom)(10m)과, 컨버터로부터 공급되는 전류를 마이컴에서 제어하는 모듈설정전류 만큼 조정하여 LED모듈에 공급하도록 하는 전류제어회로(10c)와, LED모듈의 소자손상이나 회로단선 상태를 진단하기 위한 쇼트감지회로(10s)와 오픈감지회로(10o)와, LED모듈의 상태에 따라 전압과 전류를 제어할 필요가 있을 때 컨버터의 전류를 제어하기 위해 컨버터에 구비된 디밍인터페이스를 통해 디밍신호를 공급하도록 하는 디밍신호전압변환부(10d)를 포함하고,
상기 전류제어회로(10c)는 LED모듈에 공급하는 전류가 설정치로 유지되게 하는 MOSFET와 OP AMP 및 저항(R)으로 이루어지고,
상기 전류제어회로(10c)의 OP AMP의 (+)단에는 마이컴의 PWM의 제어에 따라 V balance 를 조절하는 전압평형회로(10v)가 더 구비되고, 상기 전압평형회로(10v)는 BJT1(FET1), BJT2(FET2), OP AMP1, R 및 C를 포함하는 엘이디 조명기구에 있어서,
상기 오픈감지회로(10o)는 전류제어회로(10c)를 구성하는 저항 R의 전압을 센싱하고, 센싱된 접압은 OP AMP3을 거쳐 (1+R68/R69)만큼 마이컴의 ADC2핀에 인가함에 따라 LED모듈의 전류를 마이컴에서 판단할 수 있으며, LED모듈 오픈시 저항 R의 양단 전압이 0이 되므로 마이컴에서 회로의 오픈을 판단할 수 있게 하였고,
상기 쇼트감지회로(10s)는 접지(Ground)에 대비되는 MOSFET의 드레인(drain) 부분의 전압을 센싱하여 저항분배 R65/(R65+R64)만큼 마이컴의 ADC1핀에 인가, 즉 (컨버터전압-LED순방향전압)을 감지하여, LED소자의 쇼트(Short)시 (SMPS전압-LED순방향전압)이 증가하게 되므로 마이컴에서 설정한 값보다 높아지면 쇼트(Short)로 판단하게 한 것을 특징으로 하는 LED모듈 진단 및 전류 평형 모듈을 구비한 LED조명기구.
And a converter (200) for supplying DC power to an LED module (100) comprising a plurality of LEDs (110)
And a current balancing controller (10) for distributing the output of the converter so as to supply the voltage and current output from the converter to the LED module constantly only by a user's desired set value. The module is disconnected from the circuit So that the efficiency of the LED module and the converter can be maintained and the service life can be extended,
The current balancing controller 10 includes a microcomputer 10m having a program for setting a current value desired by a user irrespective of a current output from the converter, and a microcomputer 10m for controlling the current supplied from the converter by a microcomputer A current detection circuit 10s and an open detection circuit 10o for diagnosing damage to an element of the LED module and diagnosing the disconnection state of the LED module, And a dimming signal voltage converter (10d) for supplying a dimming signal through a dimming interface provided in the converter to control the current of the converter when it is necessary to control the voltage and the current according to the voltage and current,
The current control circuit 10c includes a MOSFET, an OP AMP, and a resistor R for keeping the current supplied to the LED module at a set value,
(+) Terminal of the OP AMP of the current control circuit 10c is further provided with a voltage balancing circuit 10v for controlling the V balance according to the PWM control of the microcomputer, and the voltage balancing circuit 10v includes a BJT1 ), BJT2 (FET2), OP AMP1, R and C,
The open sensing circuit 10o senses the voltage of the resistor R constituting the current control circuit 10c and applies the sensed voltage to the ADC2 pin of the microcomputer through the OP AMP3 through (1 + R68 / R69) The current of the module can be judged by the microcomputer, and when the LED module is opened, the voltage across the resistor R becomes zero so that the microcomputer can judge the circuit open.
The short sensing circuit 10s senses the voltage of the drain portion of the MOSFET as compared with the ground and applies the same to the ADC1 pin of the microcomputer by the resistance distribution R65 / (R65 + R64) (Forward voltage), and when the LED device is short-circuited (SMPS voltage-LED forward voltage) is increased, the LED device is judged to be short when it is higher than the value set by the microcomputer LED lighting fixture with diagnostic and current balancing module.
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