KR20140065228A - Led power supply and led lighting apparatus using the same - Google Patents
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Abstract
Description
본 발명은 LED 전원 공급 장치 및 이를 사용하는 LED 조명 기구에 관한 것이다. The present invention relates to an LED power supply and an LED lighting apparatus using the LED power supply.
발광 다이오드(Light Emitting Diode, LED)는 저전력으로 고휘도의 광을 발생시킬 수 있는 소자로, 최근 들어 다양한 분야에 광원으로서 사용되고 있다. 이를 이용한 LED 조명 장치는 소비 전력이 작고, 수명이 길다는 장점으로 인하여, 백열등, 형광등과 같은 종래 조명 기구의 단점을 해소해줄 것으로 기대되고 있다. 통상적인, LED 조명 장치는 LED의 구동을 위하여 직류 전압을 이용하는 방식을 사용하며, 이를 위해, 교류 전압을 직류 전압으로 변환하는 별도의 컨버터 회로 또는 SMPS를 추가시켜야 하는 부담이 있다. 이러한, 별도의 컨버터 회로를 추가함에 따라 비용의 증가는 물론 LED 조명 장치의 부피가 커지는 문제점이 발생한다.2. Description of the Related Art A light emitting diode (LED) is a device capable of generating light of a high luminance with low power, and has recently been used as a light source in various fields. The LED lighting device using the LED lighting device is expected to solve the disadvantages of conventional lighting devices such as incandescent lamps and fluorescent lamps because of its small power consumption and long lifetime. A conventional LED lighting apparatus uses a DC voltage for driving the LED. To this end, a separate converter circuit or SMPS for converting an AC voltage to a DC voltage is added. The additional converter circuit increases the cost and increases the volume of the LED lighting device.
따라서, LED 조명 장치의 구성을 위하여 컨버터와 같은 별도의 전력변환회로 없이 상용 교류전원에서 구동이 가능하도록 동작하는 것이 필요하다. 이와 관련하여, 종래 기술에서는 역병렬 구조로 복수의 발광 다이오드를 접속시키고 교류 전압을 정류시켜 공급함으로써, 비교적 단순한 구조로 교류 발광 다이오드를 구현할 수 있었다. 예를 들면, 브릿지 정류 회로를 통해 교류 전원을 전파 정류하여 LED에 공급한다. 그러나, 이러한 구성을 취할 경우 전원 전력 품질과 관련하여 고조파 또는 역률 특성이 저하되거나, 플리커(flicker) 현상 등이 발생함으로 인하여 사용상의 제약이 따르는 문제점이 있었다. 예를 들어, 발광 다이오드의 특성상 일정 전압이 발광 다이오드에 인가되기 전까지는 발광 다이오드는 OFF 상태로 존재하며, 이로 인해 입력 전압이 발광 다이오드의 문턱 전압에 이르기 전까지는 입력 전류가 흐르지 않는 상태가 존재하며, 이에 따라 입력 유효전력과 입력 실효전력의 비로 표현되는 역률이 저하되거나, 고조파 성분이 증가하게 된다.Therefore, for the configuration of the LED lighting device, it is necessary to operate so as to be able to be driven from a commercial AC power source without a separate power conversion circuit such as a converter. In this regard, in the related art, a plurality of light emitting diodes are connected in an anti-parallel structure and an AC voltage is rectified and supplied, so that an AC light emitting diode can be realized with a relatively simple structure. For example, full-wave rectification of the AC power is provided to the LED through the bridge rectifier circuit. However, when such a configuration is adopted, there is a problem that the harmonic or power factor characteristics are deteriorated in relation to the power quality of the power supply, or flicker phenomenon occurs. For example, due to the characteristics of the light emitting diode, the light emitting diode is in the OFF state until a predetermined voltage is applied to the light emitting diode, and there is a state in which the input current does not flow until the input voltage reaches the threshold voltage of the light emitting diode , So that the power factor represented by the ratio of the input effective power to the input effective power is lowered or the harmonic component is increased.
이러한 문제를 해소하기 위하여, 브릿지 정류 회로의 전단 또는 후단에 역률 보상 회로(PFC: power factor correction)를 추가하고 있다. 다만, 이러한 역률 보상회로에는 상당한 크기의 용량을 갖는 전해 콘덴서를 사용하게 되는데, 전해 콘덴서의 수명은 LED의 수명보다 짧기 때문에, LED의 교체 주기보다 LED의 구동 회로의 교체 주기가 더 짧아지게 되는 문제점이 있다. 또한, 전해 콘덴서의 부피로 인하여, LED 구동 회로를 소형화하는데 어려움이 있다.To solve this problem, a power factor correction circuit (PFC) is added to the front or rear of the bridge rectifier circuit. However, since an electrolytic capacitor having a considerable capacity is used for such a power factor compensating circuit, the lifetime of the electrolytic capacitor is shorter than the lifetime of the LED, so that the replacement cycle of the LED driving circuit is shorter than the replacement cycle of the LED . Further, due to the volume of the electrolytic capacitor, it is difficult to miniaturize the LED driving circuit.
한편, 이와 관련하여 대한 민국 공개 특허(제2012-0056162호, 발명의 명칭: LED 전원 공급 장치)는 적어도 하나의 LED를 구비하는 발광부; 외부 전원으로부터 인가된 교류 전압을 정류하는 정류부; 상기 발광부에 구동 전원을 공급하며, 상기 발광부의 출력단과 연결되는 인덕터를 포함하는 전원공급부; 상기 정류부로부터 출력된 전압을 인가 받아 상기 정류부로부터 출력된 전압에 비례하는 기준전압을 생성하고, 상기 기준전압과 상기 인덕터에 흐르는 전류를 검출하여 생성된 입력 전압을 비교하여, 상호 전압이 일치하는 시점에서 스위치를 오프시켜 상기 인덕터에 흐르는 전류의 피크를 연결한 파형이 상기 입력 전압이 나타내는 파형과 비례하도록 스위치를 온/오프 제어하는 스위치 제어부;및 상기 스위치 제어부와 연결되어 상기 발광부로 입력되는 전원을 제어하는 스위치를 포함하는 LED 전원 공급 장치를 개시하고 있다.On the other hand, Korean Patent Laid-Open Publication No. 2012-0056162 (entitled "LED power supply device") discloses a light emitting device having at least one LED. A rectifying unit for rectifying an AC voltage applied from an external power supply; A power supply unit including an inductor connected to an output terminal of the light emitting unit and supplying driving power to the light emitting unit; A reference voltage proportional to a voltage output from the rectifier is applied to the rectifier, and the reference voltage and the current flowing through the inductor are detected to compare the generated input voltage, A switch controller for turning on / off the switch such that the waveform connecting the peak of the current flowing through the inductor is proportional to the waveform represented by the input voltage, and a power supply connected to the switch controller, And a switch for controlling the LED power supply.
본 발명은 전술한 종래 기술의 문제점을 해결하기 위한 것으로서, 본 발명의 일부 실시예는 전해 커패시터를 채용하지 않고서도 교류 구동시 플리커가 발생하는 문제를 최소화할 수 있는 LED 전원 공급 장치 및 이를 사용하는 LED 직관 램프를 제공하는 것을 목적으로 한다.SUMMARY OF THE INVENTION The present invention has been made to solve the above problems of the conventional art and it is an object of the present invention to provide an LED power supply device capable of minimizing the problem of occurrence of flicker in AC driving without employing an electrolytic capacitor, An object of the present invention is to provide an LED straight tube lamp.
상술한 기술적 과제를 달성하기 위한 기술적 수단으로서, 본 발명의 제 1 측면에 따른 LED 전원 공급 장치는, 교류 전원을 정류하여 하나 이상의 LED를 포함하는 발광부에 제공하는 제 1 정류부, 상기 발광부와 접지 단자 사이에 접속되어 상기 정류된 교류 전원의 맥류 성분을 평활시키는 평활소자, 상기 발광부에 일단자가 접속된 인덕턴스 소자, 상기 교류 전원을 정류하는 제 2 정류부, 상기 제 2 정류부에 의하여 정류된 신호에 기초하여 고주파 신호를 생성하는 스위칭 제어부, 상기 스위칭 제어부의 고주파 신호에 따라 상기 인덕턴스의 타단자와 접지 단자 사이를 선택적으로 접속시키는 스위칭 소자를 포함하되, 상기 고주파 신호의 주파수가 증가함에 따라, 상기 평활소자의 리액턴스가 감소하고 상기 인덕턴스 소자의 리액턴스가 증가한다.According to a first aspect of the present invention, there is provided an LED power supply apparatus including: a first rectifying unit rectifying an AC power to provide a light emitting unit including at least one LED; A smoothing element connected between the ground terminals for smoothing a ripple component of the rectified AC power supply, an inductance element connected to the light emitting portion at one end, a second rectification section for rectifying the AC power supply, a signal rectified by the second rectification section, And a switching element for selectively connecting the other terminal of the inductance to the ground terminal according to a high frequency signal of the switching controller, wherein, when the frequency of the high frequency signal is increased, The reactance of the smoothing element decreases and the reactance of the inductance element increases.
또한, 본 발명의 제 2 측면에 따른 LED 조명 기구는, 하나 이상의 LED를 포함하는 발광부, 상기 발광부가 내장된 하우징, 상기 하우징의 일측에 결합되고, 소켓과 결합되는 제 1 결합부, 상기 하우징의 타측에 결합되고, 상기 소켓과 결합되는 제 2 결합부 및 상기 제 1 결합부를 통해 외부 교류 전원과 접속되며, 상기 하우징 또는 제 1 결합부에 내장된 형태로 결합된 전원 공급 장치를 포함하되, 상기 전원 공급 장치는 전해 커패시터를 포함하지 않는다.According to a second aspect of the present invention, there is provided an LED lighting apparatus comprising a light emitting unit including at least one LED, a housing having the light emitting unit, a first coupling unit coupled to one side of the housing and coupled with the socket, And a power supply unit connected to the external AC power source through the first coupling unit and integrated in the housing or the first coupling unit, The power supply does not include an electrolytic capacitor.
또한, 본 발명의 제 3 측면에 따른 LED 전원 공급 장치는, 하나 이상의 LED를 포함하는 발광부를 교류 구동시키되, 정류된 교류전원이 공급되는 상기 발광부의 일측 단자에 결합된 평활소자, 상기 발광부의 타측 단자에 결합된 인덕턴스 소자 및 고주파 신호에 따라 상기 인덕턴스 소자를 접지 단자와 선택적으로 접속시키는 스위칭부를 포함하고, 전해 커패시터를 포함하지 않는다.According to a third aspect of the present invention, there is provided an LED power supply apparatus comprising: a smoothing element which drives a light emitting unit including at least one LED, the smoothing element being coupled to one terminal of the light emitting unit to which rectified AC power is supplied; An inductance element coupled to the terminal, and a switching portion for selectively connecting the inductance element to the ground terminal in accordance with the high-frequency signal, and does not include the electrolytic capacitor.
또한, 본 발명의 제 4 측면에 따른 LED 전원 공급 장치는 교류 전원을 정류시킨 전원에 기초하여 LED어레이를 발광시키면서 플리커(flicker) 현상을 최소화한 것으로, 상기 LED 전원 공급 장치는 전해 커패시터를 포함하지 않는다.The LED power supply according to the fourth aspect of the present invention minimizes flicker while emitting an LED array based on a rectified AC power supply. The LED power supply includes an electrolytic capacitor Do not.
전술한 본 발명의 과제 해결 수단에 의하면, LED의 교류 구동에 따른 플리커 현상을 최소화시키면서도 전해 커패시터를 사용하지 않아, LED전원 공급 장치 또는 LED 조명기구의 부피를 최소화 할 수 있다. 또한, LED 보다 수명이 짧은 전해 커패시터를 사용하지 않아, LED 전원 공급 장치 또는 LED 조명기구의 교체주기를 연장시킬 수 있다.According to the present invention, the volume of the LED power supply device or the LED lighting device can be minimized without using the electrolytic capacitor while minimizing the flicker due to the AC driving of the LED. In addition, the use of electrolytic capacitors with shorter life spans than LEDs is avoided, which can prolong the replacement period of LED power supplies or LED lighting fixtures.
도 1은 본원 발명의 일 실시예에 따른 LED 조명 장치를 도시한 도면이다.
도 2는 본원 발명의 일 실시예에 따른 LED 조명 장치의 구성을 도시한 블록도이다.
도 3은 본원 발명의 일 실시예에 따른 LED 조명 장치의 상세 구성을 도시한 회로도이다.1 is a view illustrating an LED lighting apparatus according to an embodiment of the present invention.
2 is a block diagram illustrating a configuration of an LED illumination device according to an embodiment of the present invention.
3 is a circuit diagram showing a detailed configuration of an LED lighting apparatus according to an embodiment of the present invention.
아래에서는 첨부한 도면을 참조하여 본 발명이 속하는 기술 분야에서 통상의 지식을 가진 자가 용이하게 실시할 수 있도록 본 발명의 실시예를 상세히 설명한다. 그러나 본 발명은 여러 가지 상이한 형태로 구현될 수 있으며 여기에서 설명하는 실시예에 한정되지 않는다. 그리고 도면에서 본 발명을 명확하게 설명하기 위해서 설명과 관계없는 부분은 생략하였으며, 명세서 전체를 통하여 유사한 부분에 대해서는 유사한 도면 부호를 붙였다.Hereinafter, embodiments of the present invention will be described in detail with reference to the accompanying drawings, which will be readily apparent to those skilled in the art. The present invention may, however, be embodied in many different forms and should not be construed as limited to the embodiments set forth herein. In order to clearly illustrate the present invention, parts not related to the description are omitted, and similar parts are denoted by like reference characters throughout the specification.
명세서 전체에서, 어떤 부분이 다른 부분과 "연결/접속"되어 있다고 할 때, 이는 "직접적으로 연결/접속"되어 있는 경우뿐 아니라, 그 중간에 다른 소자를 사이에 두고 "전기적으로 연결/접속"되어 있는 경우도 포함한다. 또한 어떤 부분이 어떤 구성요소를 "포함"한다고 할 때, 이는 특별히 반대되는 기재가 없는 한 다른 구성요소를 제외하는 것이 아니라 다른 구성요소를 더 포함할 수 있는 것을 의미한다.Throughout the specification, when a part is referred to as being "connected / connected" with another part, it is not only the case where it is "directly connected", but also the "electrically connecting / connecting" And the like. Also, when an element is referred to as "comprising ", it means that it can include other elements as well, without departing from the other elements unless specifically stated otherwise.
도 1은 본원 발명의 일 실시예에 따른 LED 조명 장치를 도시한 도면이다.1 is a view illustrating an LED lighting apparatus according to an embodiment of the present invention.
도시된 LED 조명 장치는 LED 직관 램프(10)를 도시한 것으로, 본원 발명의 기술적 사상을 설명하기 위한 예시에 해당하며, 본원 발명의 LED 전원 공급 장치는 LED직관 램프(10)외에도 다양한 형태의 LED 조명 장치에 적용될 수 있다.The illustrated LED lighting apparatus corresponds to an example for illustrating the technical idea of the present invention, and the LED power supply apparatus of the present invention can be applied to various types of LEDs It can be applied to a lighting apparatus.
LED 직관 램프(10)는 기구적인 면에서는 일반 형광등과 관경, 관의 길이 및 연결핀의 구조가 동일하나, 내부 구성과 구동 방법은 전혀 상이하다. LED 직관 램프(10)는 제 1 결합부(20), 하우징(30), 제 2 결합부(40), LED 어레이(50)를 포함한다. 제 1 결합부(20), 제 2결합부(40) 및 하우징(30)의 형상과 크기는 표준적인 형광등의 형상 및 크기와 거의 동일하여, 형광등 소켓에 결합될 수 있다. The structure of the LED
제 1 결합부(20)와 제 2 결합부(40)는 통상의 형광등 소켓에 각각 결합되는 구성으로서, 제 1 결합부(20)는 전원 공급 단자를 포함한다. 제 1 결합부(20)는 형광등 소켓을 통해 인가되는 외부 전원과 접속되는 제 1 전극(22) 및 제 2 전극(24)을 포함하고, 각각의 전극(22, 24)은 LED 전원 공급 장치(미도시됨)와 결합된다. 한편, 제 2 결합부(40)는 형광등의 소켓에 결합되는 돌기(42, 44)를 포함할 뿐, 전극 등은 포함하지 않는 구성일 수 있다. 즉, 제 1 결합부(20)만을 통해 전원이 공급되도록 구성될 수 있다.The
한편, 제 1 결합부(20)와 결합되는 LED 전원 공급 장치는 LED 어레이(50)에 전원을 공급하는 전원 공급 장치로서, AC 구동 방식에 따라 LED를 구동하면서도, 전해 콘덴서를 포함하지 않는 구성을 통해, 그 부피를 최소화 함으로써 LED 직관 램프(10)에 내장되는 형태로 구현될 수 있다. 예를 들면, 제 1 결합부(20) 내부 또는 제 1 결합부(20)와 제 2 결합부(40)에 나뉘어 소형의 PCB 상에 회로부품을 결합한 형태로 LED 전원 공급 장치가 내장될 수 있다. 또는, LED 전원 공급 장치는 하우징(30)에 내장될 수 있는데, 특히 하우징(30)의 일면에 형성된 방열판의 내부 공간에 내장될 수 있다. On the other hand, the LED power supply device coupled to the
한편, LED 직관 램프(10)는 전원 공급 장치를 내장하고 있는 구성이기 때문에, 제 1 결합부(20)의 제 1 전극(22)과 제 2 전극(24)을 통해 상용 교류 전원을 접속시키는 것 만으로, LED를 점등할 수 있으며, 예를 들면, 형광등의 구동을 위한 안정기나 LED 전용 외장형 컨버터와 같은 별도의 회로 장치를 필요로 하지 않는다.Since the LED
도 2는 본원 발명의 일 실시예에 따른 LED 조명 장치의 구성을 도시한 블록도이다. 2 is a block diagram illustrating a configuration of an LED illumination device according to an embodiment of the present invention.
LED 조명 장치(100)는 교류 전원(110), 제 1 정류부(120), 역률 보상부(130), 평활 소자(140), 발광부(150), 제 2 정류부(160), 스위칭 제어부(170), 인덕턴스 소자(180), 스위칭부(190) 및 정전류부(200)를 포함한다.The
교류 전원(110)은 LED 조명 장치(100)에 상용 교류 전원을 전달하는 구성으로서, 상용 교류 전원의 주파수 및 전압값은 지역 또는 국가에 따라 상이할 수 있다. 이때, 교류 전원(110)은 외부 교류 전원에 접속되어 LED 조명 장치(100)의 각 구성 요소에 교류 전원을 전달하는 전극 등을 포함할 수 있다. The
제 1 정류부(120)는 교류 전원을 정류하여 역률 보상부(130)로 전달한다. 예를 들면, 제 1 정류부(120)는 브릿지 정류회로와 같은 전파 정류 회로를 포함할 수 있다.The first rectifying
역률 보상부(130)는 교류 전원의 교류 성분을 억제하고, 평활 소자(140)에 의하여 발생된 부하 입력 전류와 전압 간의 위상차를 보상하여 역률을 개선한다. The power
평활 소자(140)는 발광부(150)에 결합되어, 전파 정류된 전원의 맥동을 제거한다. 교류 전원이 정류된 경우라 하더라도, 이를 그대로 사용할 경우 교류 전원의 전압이 최저가 되는 지점인 맥류(脈流)의 골에서는 LED가 점멸하게 되는 플리커(flicker) 현상이 발생하게 된다. 이러한 플리커를 제거하기 위해서 통상적으로 커패시터와 같은 평활 소자(140)를 결합하게 되는데, 교류 전원을 직류에 가깝게 평활시키기 위해서는 수백 마이크로 패럿에 달하는 상당한 용량의 커패시터를 사용한다. 한편, 이러한 평활 소자(140)의 사용으로 인한 역률 저하 문제를 개선하기 위하여 역률 보상부(130)를 채용함은 앞서 설명한 바와 같다.The
일반적인 LED전용의 교류를 직류로 변환하는 컨버터는 20W의 소비전력을 갖는 직관램프의 경우 40V이하의 낮은 전압으로 구동하기 때문에, 구동전류가 500~1000mA 로 높게 되어 높은 축전용량이 요구된다. 이로 인하여, 높은 축전용량이 가능한 전해콘덴서를 사용하게 된다. 반면, 본 발명에서는 100~220V의 교류전원을 입력전원으로 직접 사용하기 때문에, 입력전류가 100mA로 낮아지므로, 축전용량이 1/5~1/10로 낮은 커패시터를 사용할 수 있게 된다. In the case of an intrinsic lamp having a power consumption of 20 W, a converter for converting an alternating current dedicated to an LED into a direct current is driven with a voltage as low as 40 V or less, so the driving current is as high as 500 to 1000 mA and a high capacitance is required. As a result, an electrolytic capacitor capable of high capacitance is used. On the other hand, in the present invention, since an AC power source of 100 to 220 V is directly used as an input power source, the input current is reduced to 100 mA, so that a capacitor having a capacitance of 1/5 to 1/10 can be used.
또한, 본 발명에서는 이러한 평활 소자(140)를 사용함에 있어서, 전해 커패시터와 동일한 용량의 리액턴스를 공급할 수 있는 구성을 채택함으로써, 전해 커패시터를 대체할 수 있도록 한다. 예를 들면, MFC(Metallized Film Capacitor)와 같은 형태의 커패시터를 사용할 수 있다. 이에 따라, 전해 커패시터의 커다란 부피 또는 짧은 수명으로 인한 여러 문제점을 해소할 수 있다. Further, in the present invention, by adopting such a configuration that the same capacitance as the electrolytic capacitor can be supplied in using the smoothing
발광부(150)는 하나 이상의 LED를 포함하며, 예를 들어 직렬 접속된 복수의 LED를 포함할 수 있다. 또한, 실시예에 따라 직렬 접속된 복수의 LED 어레이를 복수 개 포함하는 구성을 사용할 수 있다.The
평활 소자(140)의 커패시턴스를 증가시키는 효과를 위하여, 본원 발명에서는 제 2 정류부(160), 스위칭 제어부(170), 인덕턴스 소자(180) 및 스위칭부(190)를 포함하고 있다. In order to increase the capacitance of the smoothing
제 2 정류부(160)는 교류 전원을 정류하여 스위칭 제어부(160)로 전달하며, 제 1 정류부(120)와 마찬가지로 전파 정류 회로를 포함할 수 있다. 이와 같이, 교류 전원에 서로 다른 정류부(120, 160)를 각각 접속시킨 병렬 구조를 사용할 수 있다.The
스위칭 제어부(170)는 제 2 정류부(160)를 통해 전파 정류된 교류 전원에 기초하여 고주파수를 발생시켜 스위칭부(190)에 공급한다.The switching
인덕턴스 소자(180)는 발광부(150)와 스위칭부(190) 사이에 결합되어, 플리커 제거를 위해 평활소자(140)가 제공해야하는 리액턴스를 부담하게 된다. 즉, 스위칭부(190)에 의하여 인덕턴스 소자(180)가 고속으로 접지 단자와 접속됨에 따라 인덕턴스 소자(180)가 제공하는 리액턴스가 증가하게 되고, 이에 따라 평활소자(140)의 리액턴스는 감소하게 되므로, 평활소자(140)의 커패시터 용량을 감소시킬 수 있다. 한편, 고속 스위칭으로 인하여, 인덕턴스 소자(180)의 유도성 리액턴스(2πfL)에서 주파수 성분이 증가함에 따라, 작은 인덕턴스를 가진 인덕턴스 소자(180)로도 충분히 높은 값의 리액턴스를 제공할 수 있다.The
스위칭부(190)는 스위칭 제어부(170)의 출력신호에 기초하여 인덕턴스 소자(180)와 접지 단자 사이를 선택적으로 접속시키는 구성으로서, 이때 출력신호의 주파수에 따라 스위칭 타이밍이 조절됨에 따라 인덕턴스 소자(180)의 인덕턴스도 변화된다. 즉, 출력신호의 주파수가 상승함에 따라 인덕턴스도 증가하게 된다. 한편, 출력신호의 주파수의 변화에 따라 평활 소자의 용량성 리액턴스도 감소하게 되어, 전해 커패시터와 같이 커패시턴스가 큰 커패시터를 사용하지 않고서도, 평활 소자(140)가 동일한 성능을 발휘할 수 있게 된다.The
정전류부(200)는 발광부(150)로부터 출력되는 전류를 일정 레벨로 제한한다. 예를 들면, 정전류부(200)는 정전류 다이오드(CRD)를 병렬 연결하여 목표하는 전류 레벨을 설정할 수 있다. 구체적인 내용은 추후 설명하기로 한다.The constant
도 3은 본원 발명의 일 실시예에 따른 LED 조명 장치의 상세 구성을 도시한 회로도이다.3 is a circuit diagram showing a detailed configuration of an LED lighting apparatus according to an embodiment of the present invention.
제 1 정류부(120)는 네 개의 다이오드(D1~D4)로 이루어진 브릿지 정류 회로 및 교류 전원(110)과 브릿지 정류 회로 사이에 결합된 저항소자(R1)를 포함한다. 저항소자(R1)는 고전류로부터 회로를 보호하기 위한 수단으로서 기능하며, 사용자의 선택에 따라 다른 구성으로 대체 가능하다.The
브릿지 정류 회로의 제 1 다이오드(D1)와 제 3 다이오드(D3)의 접속노드는 저항소자(R1)의 일단과 접속되고, 제 2 다이오드(D2)와 제 4 다이오드(D4)의 접속노드는 역률 보상부(130)의 일부 수동소자(L1, C1)를 통해 교류 전원(110)과 접속된다. 또한, 제 1 다이오드(D1)와 제 2 다이오드(D2)의 접속노드 및 제 3 다이오드(D3)와 제 4 다이오드(D4)의 접속노드 사이에서 전파 정류된 교류전원이 출력되며, 이는 역률 보상부(130)의 일부 수동소자(L2, C2)와 평활 소자(140)를 거쳐 발광부(150)로 전달된다.The connection node of the first diode D1 and the third diode D3 of the bridge rectifier circuit is connected to one end of the resistor element R1 and the connection node of the second diode D2 and the fourth diode D4 is connected to one end of the resistor element R1, And is connected to the
역률 보상부(130)는 브릿지 정류 회로의 제 2 다이오드(D2)와 제 4 다이오드(D4)의 접속노드와 교류 전원 사이에 병렬 접속된 커패시터(C1)와 인덕터(L1), 브릿지 정류 회로의 제 1 다이오드(D1)와 제 2 다이오드(D2)의 접속노드 및 제 3 다이오드(D3)와 제 4 다이오드(D4)의 접속노드에 직렬접속된 제 2 커패시터(C2) 및 제 2 인덕터(L2)를 포함한다.The power
다만, 역률 보상부(130)의 구성은 사용자의 선택에 따라 변경될 수 있는 구성으로서, 도면에 도시된 구성은 예시에 해당한다. 예를 들어, 커패시터(C1) 및 인덕터(L1)는 입력 교류 전원의 주파수에 해당하는 역률을 보상할 수 있다. 또한, 커패시터(C2) 및 인덕터(L2)는 전파 정류된 교류 전원의 주파수에 해당하는 역률을 보상할 수 있다. 즉, 입력 교류 전원의 주파수가 60Hz라면 커패시터(C1) 및 인덕터(L1)는 입력 교류 전원의 주파수에 해당하는 역률을 보상할 수 있고, 커패시터(C2) 및 인덕터(L2)는 120Hz에 해당하는 역률을 보상할 수 있다.However, the configuration of the power
평활소자(140)는 브릿지 정류회로, 역률 보상부 및 발광부의 접속노드와 접지 단자 사이에 접속된 커패시터(C3)를 포함할 수 있다. 이때, 커패시터(C3)로는 전해 커패시터가 아닌 커패시터를 사용할 수 있다. 예를 들어, 맥류의 평활을 위해 통상적으로는 220uF 정도의 고용량 커패시터를 사용하였으나, 본원 발명에서는 고주파수에서 스위칭되는 스위칭부(190)의 구성에 따라 낮은 용량의 커패시터를 통해서도 동일한 평활 성능을 구현할 수 있다.The smoothing
발광부(150)는 직렬 접속된 복수의 LED(LED1~LEDn)를 포함할 수 있으며, 직렬 접속된 LED 어레이 복수 개를 병렬 접속 시킨 형태로 포함할 수 도 있다.The
제 2 정류부(160)는 네 개의 다이오드(D5~D8)로 이루어진 브릿지 정류 회로 및 교류 전원(110)과 브릿지 정류 회로 사이에 결합된 커패시터(C5)를 포함한다. 제 2 정류부(160)를 통해 정류된 신호를 스위칭 제어부(170)로 인가하게 된다. 이때, 제 1 정류부(120)가 아닌 제 2 정류부(160)를 추가적으로 구성하여, LED 발광과는 독립적으로 스위칭 제어부(170)를 동작시키도록 한다. 한편, 커패시터(C5)는 교류 전원(110)의 전압을 강하하여 제 2 정류부(160)에 전달되도록 한다.The
브릿지 정류 회로의 제 5 다이오드(D5)와 제 7 다이오드(D7)의 접속노드는 커패시터(C5)의 일단과 접속되고, 제 6 다이오드(D6)와 제 8 다이오드(D8)의 접속노드는 교류 전원(110)과 접속된다. 또한, 제 5 다이오드(D5)와 제 6 다이오드(D6)의 접속노드 및 제 7 다이오드(D7)와 제 8 다이오드(D8)의 접속노드 사이에서 전파 정류된 교류전원이 출력되며, 이는 스위칭 제어부(170)로 전달된다.The connection node between the fifth diode D5 and the seventh diode D7 of the bridge rectifying circuit is connected to one end of the capacitor C5 and the connection node between the sixth diode D6 and the eighth diode D8 is connected to the one end of the capacitor C5, (110). Further, AC power which is full-wave rectified between the connection node of the fifth diode D5 and the sixth diode D6 and the connection node of the seventh diode D7 and the eighth diode D8 is outputted, 170).
스위칭 제어부(170)는 제 2 정류부(160)를 통해 전파 정류된 교류 전원에 기초하여 고주파를 발생시켜 스위칭부(190)로 전달한다. 이를 위해, 스위칭 제어부(170)는 고주파를 발생시키는 IC 소자(IC), IC 소자의 입력단과 제 2 정류부(160) 사이에 접속된 저항소자(R2), IC 소자(IC)의 입력단과 접지 사이에 접속된 제너 다이오드(ZD1)를 포함한다.The switching
IC 소자(IC)는 고주파를 발생시키는 발진 소자로서, 대략 500Hz에서 250KHz의 주파수를 발생시킬 수 있다. The IC element (IC) is a oscillation element that generates a high frequency and can generate a frequency of approximately 500 Hz to 250 KHz.
저항 소자(R2)는 제 2 정류부(160)를 통해 IC 소자(IC)에 전달되는 입력전류를 제한하는 기능을 수행한다.The resistance element R2 functions to limit the input current to be transmitted to the IC element IC through the
제너 다이오드(ZD1)는 IC 소자(IC)에 일정 레벨 이상의 DC 전압을 공급한다. 제너 다이오드(ZD1)의 특성에 따라 DC 전압이 공급되며, 예를 들면, 18V 이상의 DC 전압을 공급할 수 있다.The Zener diode ZD1 supplies a DC voltage of a certain level or higher to the IC element IC. The DC voltage is supplied according to the characteristics of the zener diode ZD1, and a DC voltage of 18 V or more can be supplied, for example.
한편, 제 2 정류부(160)에서 정류된 신호는 전파 정류된 신호로서 맥류 신호가 포함될 수 있으므로, 이를 최소화 하기 위하여, 저항 소자(R2)의 앞 단에 커패시터(미도시 됨)가 추가적으로 결합될 수 있다. A signal rectified by the
이러한 구성을 통해, 스위칭 제어부(170)는 대략 500Hz ~ 250KHz 범위의 고주파수를 발생시켜 스위칭부(190)로 전달한다.In this configuration, the switching
인덕턴스 소자(180)는 발광부(150)의 출력단 또는 정전류부(200)와 스위칭부(190) 사이에 접속되며, 인덕터 또는 초크 코일 소자 등이 접속될 수 있다. 고주파수에 의하여 고속으로 스위칭되는 스위칭부(190)에 의하여, 인덕턴스 소자(180)의 유도성 리액턴스가 증가하게 되며, 이에 따라 평활 소자(140)가 부담하여야 할 리액턴스를 분담하게 되므로, 용량이 작은 커패시터를 평활 소자(140)에 사용할 수 있도록 한다. 즉, 플리커 현상을 제거하기 위해서는 일정량 이상의 리액턴스가 필요한데, 인덕턴스 소자(180)를 결합하고, 이를 고속으로 접지와 선택적으로 접속되게 하여, 리액턴스를 증가시키므로, 평활 소자(140)가 부담해야하는 리액턴스 양을 감소시켜, 결과적으로 낮은 용량의 커패시터를 평활 소자(140)로 사용할 수 있게 된다. The
스위칭부(190)는 스위칭 제어부(170)의 출력신호에 따라 인덕턴스 소자(180)와 접지 사이를 스위칭하는 스위칭 소자를 포함한다. 예를 들면, 스위칭부(190)는 스위칭 제어부(170)의 출력신호를 게이트로 수신하고, 인덕턴스 소자(180)와 드레인 단자가 접속되고, 접지와 소스 단자가 접속된 MOS 스위치를 스위칭 소자로 포함할 수 있다. 이때, 게이트와 소스 단자 사이에 저항 소자(R3)가 추가로 접속될 수 있다.The
스위칭 제어부(170)의 출력신호는 예를 들면, 10KHz의 주파수를 갖는 구형파 신호로서, 이의 인가에 따라 스위칭부(190)가 고속으로 스위칭 되므로, 스위칭 주파수에 의하여 평활소자(140)와 인덕턴스 소자(180)의 리액턴스를 조절할 수 있게 되고, 이에 따라 플리커 현상을 최소화할 수 있다. 예를 들면, 스위칭 주파수가 증가함에 따라 평활소자(140)의 리액턴스는 감소하고, 인덕턴스 소자(180)의 리액턴스는 증가하게 된다. The output signal of the switching
정전류부(200)는 발광부(150)로부터 출력되는 전류를 일정 레벨로 제한한다. 예를 들면, 정전류부(200)는 정전류 다이오드(CRD)를 병렬 연결하여 목표하는 전류 레벨을 설정할 수 있다. 즉, 20mA를 정전류로 공급할 수 있는 정전류 다이오드(CRD)를 5개 병렬 연결할 경우 100mA를 일정한 수준으로 공급할 수 있다. The constant
한편, 정전류부(200)는 정전류 다이오드와 병렬 접속된 커패시터(C4)를 더 포함할 수 있다. 커패시터(C4)는 정전류 다이오드에 인가되는 전압을 강하하는 용도로 사용될 수 있다.Meanwhile, the constant
한편, 정전류부(200)가 발광부(150)의 출력단에 연결되는 것으로 도시되어 있으나, 이와는 달리 제 1 정류부(120)의 출력단과 발광부(150) 사이에 접속되는 형태로 실시될 수 있다. 이러한 실시예에서는 제 1 정류부(120)에서 출력된 맥류에서 전류를 일정 수준으로 제한하여 출력하도록 구현할 수 있다.Alternatively, the constant
한편, 스위칭부(190)가 정전류부(200)와 적졀접속되므로, 정전류부(200)에 포함된 정전류 다이오드의 부하값을 낮춰, 발열을 최대한 감소시킬 수 있다.Meanwhile, since the
전술한 본 발명의 설명은 예시를 위한 것이며, 본 발명이 속하는 기술분야의 통상의 지식을 가진 자는 본 발명의 기술적 사상이나 필수적인 특징을 변경하지 않고서 다른 구체적인 형태로 쉽게 변형이 가능하다는 것을 이해할 수 있을 것이다. 그러므로 이상에서 기술한 실시예들은 모든 면에서 예시적인 것이며 한정적이 아닌 것으로 이해해야만 한다. 예를 들어, 단일형으로 설명되어 있는 각 구성 요소는 분산되어 실시될 수도 있으며, 마찬가지로 분산된 것으로 설명되어 있는 구성 요소들도 결합된 형태로 실시될 수 있다.It will be understood by those skilled in the art that the foregoing description of the present invention is for illustrative purposes only and that those of ordinary skill in the art can readily understand that various changes and modifications may be made without departing from the spirit or essential characteristics of the present invention. will be. It is therefore to be understood that the above-described embodiments are illustrative in all aspects and not restrictive. For example, each component described as a single entity may be distributed and implemented, and components described as being distributed may also be implemented in a combined form.
본 발명의 범위는 상기 상세한 설명보다는 후술하는 특허청구범위에 의하여 나타내어지며, 특허청구범위의 의미 및 범위 그리고 그 균등 개념으로부터 도출되는 모든 변경 또는 변형된 형태가 본 발명의 범위에 포함되는 것으로 해석되어야 한다.The scope of the present invention is defined by the appended claims rather than the detailed description and all changes or modifications derived from the meaning and scope of the claims and their equivalents are to be construed as being included within the scope of the present invention do.
110: 교류 전원 120: 제 1 정류부
130: 역률 보상부 140: 평활 소자
150: 발광부 160: 제 2 정류부
170: 스위칭 제어부 180: 인덕턴스 소자
190: 스위칭부 200: 정전류부110: AC power supply 120: First rectification part
130: power factor compensator 140: smoothing element
150: light emitting portion 160: second rectifying portion
170: switching control unit 180: inductance element
190: switching part 200: constant current part
Claims (14)
교류 전원을 정류하여 하나 이상의 LED를 포함하는 발광부에 제공하는 제 1 정류부,
상기 발광부와 접지 단자 사이에 접속되어 상기 정류된 교류 전원의 맥류 성분을 평활시키는 평활소자,
상기 발광부에 일단자가 접속된 인덕턴스 소자,
상기 교류 전원을 정류하는 제 2 정류부,
상기 제 2 정류부에 의하여 정류된 신호에 기초하여 고주파 신호를 생성하는 스위칭 제어부 및
상기 스위칭 제어부의 고주파 신호에 따라 상기 인덕턴스의 타단자와 접지 단자 사이를 선택적으로 접속시키는 스위칭 소자를 포함하되,
상기 고주파 신호의 주파수가 증가함에 따라, 상기 평활소자의 리액턴스가 감소하고 상기 인덕턴스 소자의 리액턴스가 증가하는 LED 전원 공급 장치. In an LED power supply,
A first rectifying section for rectifying the AC power and providing the AC power to a light emitting section including one or more LEDs,
A smoothing element connected between the light emitting portion and the ground terminal for smoothing a ripple component of the rectified AC power,
An inductance element whose one end is connected to the light emitting portion,
A second rectifying unit for rectifying the AC power,
A switching control unit for generating a high-frequency signal based on the signal rectified by the second rectifying unit,
And a switching element for selectively connecting the other terminal of the inductance to the ground terminal according to a high frequency signal of the switching controller,
Wherein as the frequency of the high frequency signal increases, the reactance of the smoothing element decreases and the reactance of the inductance element increases.
제 1 정류부와 발광부 사이에 접속되어 역률을 보상하는 역률 보상부를 더 포함하는 LED 전원 공급 장치.The method according to claim 1,
And a power factor compensating unit connected between the first rectifying unit and the light emitting unit to compensate the power factor.
상기 스위칭 제어부는,
상기 제 2 정류부에 의하여 정류된 신호를 수신하여 고주파 신호를 출력하는 IC 소자,
상기 IC 소자의 입력단과 접지 단자 사이에 접속되어, 고정된 DC 전압을 공급하는 제너 다이오드 및
상기 제 2 정류부와 상기 IC 소자의 입력단 사이에 접속되어, 입력 전류를 제어하는 저항 소자를 포함하는 LED 전원 공급 장치.The method according to claim 1,
Wherein the switching control unit comprises:
An IC element for receiving a signal rectified by the second rectifying section and outputting a high frequency signal,
A zener diode connected between the input terminal of the IC device and the ground terminal for supplying a fixed DC voltage,
And a resistance element connected between the second rectification part and an input terminal of the IC element, for controlling the input current.
상기 고주파 신호는 500Hz ~ 250KHz 범위의 주파수를 갖는 LED 전원 공급 장치. The method according to claim 1,
Wherein the high frequency signal has a frequency in the range of 500Hz to 250KHz.
상기 발광부의 출력단에 접속되어, 상기 발광부의 출력 전류를 일정하게 제한하는 정전류부를 더 포함하는 LED 전원 공급 장치.The method according to claim 1,
And a constant current unit connected to an output terminal of the light emitting unit and configured to constantly limit an output current of the light emitting unit.
하나 이상의 LED를 포함하는 발광부,
상기 발광부가 내장된 하우징,
상기 하우징의 일측에 결합되고, 소켓과 결합되는 제 1 결합부,
상기 하우징의 타측에 결합되고, 상기 소켓과 결합되는 제 2 결합부 및
상기 제 1 결합부를 통해 외부 교류 전원과 접속되며, 상기 하우징 또는 제 1 결합부에 내장된 형태로 결합된 전원 공급 장치를 포함하되,
상기 전원 공급 장치는 전해 커패시터를 포함하지 않는 것인 LED 조명 기구.In the LED lighting fixture,
A light emitting portion including at least one LED,
A housing having the light emitting portion,
A first coupling portion coupled to one side of the housing and coupled with the socket,
A second engaging portion coupled to the other side of the housing and coupled with the socket,
And a power supply connected to the external AC power source through the first coupling unit and coupled to the housing or the first coupling unit,
Wherein the power supply does not include an electrolytic capacitor.
상기 전원 공급 장치는,
상기 교류 전원을 정류하여 상기 발광부에 공급하는 제 1 정류부,
상기 발광부와 접지 단자 사이에 접속되어 상기 정류된 교류 전원의 맥류 성분을 평활시키는 평활소자,
상기 발광부에 일단자가 접속된 인덕턴스 소자,
상기 교류 전원을 정류하는 제 2 정류부,
상기 제 2 정류부에 의하여 정류된 신호에 기초하여 고주파 신호를 생성하는 스위칭 제어부 및
상기 스위칭 제어부의 고주파 신호에 따라 상기 인덕턴스와 접지 단자 사이를 스위칭시키는 스위칭 소자를 포함하되,
상기 스위칭 소자의 스위칭 주파수가 증가함에 따라, 상기 평활소자의 리액턴스가 감소하고 상기 인덕턴스 소자의 리액턴스가 증가하는 LED 조명 기구. The method according to claim 6,
The power supply device includes:
A first rectifying unit rectifying the AC power and supplying the rectified AC power to the light emitting unit,
A smoothing element connected between the light emitting portion and the ground terminal for smoothing a ripple component of the rectified AC power,
An inductance element whose one end is connected to the light emitting portion,
A second rectifying unit for rectifying the AC power,
A switching control unit for generating a high-frequency signal based on the signal rectified by the second rectifying unit,
And a switching element for switching between the inductance and the ground terminal according to a high-frequency signal of the switching controller,
Wherein as the switching frequency of the switching element increases, the reactance of the smoothing element decreases and the reactance of the inductance element increases.
상기 스위칭 제어부는,
상기 제 2 정류부에 의하여 정류된 신호를 수신하여 고주파 신호를 출력하는 IC 소자,
상기 IC 소자의 입력단과 접지 단자 사이에 접속되어, 고정된 DC 전압을 공급하는 제너 다이오드 및
상기 제 2 정류부와 상기 IC 소자의 입력단 사이에 접속되어, 입력 전류를 제어하는 저항 소자를 포함하는 LED 조명 기구.The method according to claim 6,
Wherein the switching control unit comprises:
An IC element for receiving a signal rectified by the second rectifying section and outputting a high frequency signal,
A zener diode connected between the input terminal of the IC device and the ground terminal for supplying a fixed DC voltage,
And a resistance element connected between the second rectifying part and an input terminal of the IC element, for controlling the input current.
상기 하우징의 관경과 관의 길이는 표준 형광등과 관경 및 관의 길이가 각각 동일한 것인 LED 조명 기구.The method according to claim 6,
Wherein the diameter of the housing and the length of the tube are the same as those of the standard fluorescent lamp, the diameter of the tube and the length of the tube.
정류된 교류전원이 공급되는 상기 발광부의 일측 단자에 결합된 평활소자,
상기 발광부의 타측 단자에 결합된 인덕턴스 소자 및
고주파 신호에 따라 상기 인덕턴스 소자를 접지 단자와 선택적으로 접속시키는 스위칭부를 포함하되,
상기 LED 전원 공급 장치는 전해 커패시터를 포함하지 않는 LED 전원 공급 장치.1. An LED power supply apparatus for alternately driving a light emitting unit including at least one LED,
A smoothing element coupled to one terminal of the light emitting unit to which the rectified AC power is supplied,
An inductance element coupled to the other terminal of the light emitting portion,
And a switching unit selectively connecting the inductance element to the ground terminal according to a high frequency signal,
The LED power supply does not include an electrolytic capacitor.
교류 전원을 정류하여 상기 발광부에 제공하는 제 1 정류부,
상기 교류 전원을 정류하는 제 2 정류부 및
상기 제 2 정류부에 의하여 정류된 신호에 기초하여 고주파 신호를 생성하여 상기 스위칭부에 제공하는 스위칭 제어부를 더 포함하되,
상기 스위칭 제어부의 고주파 신호의 주파수가 증가함에 따라, 상기 평활소자의 리액턴스가 감소하고 상기 인덕턴스 소자의 리액턴스가 증가하는 LED 전원 공급 장치.11. The method of claim 10,
A first rectifying unit for rectifying the AC power and providing the AC power to the light emitting unit,
A second rectifying section for rectifying the AC power source,
And a switching controller for generating a high frequency signal based on the signal rectified by the second rectifier and providing the high frequency signal to the switching unit,
Wherein as the frequency of the high frequency signal of the switching control section increases, the reactance of the smoothing element decreases and the reactance of the inductance element increases.
상기 스위칭 제어부는,
상기 제 2 정류부에 의하여 정류된 신호를 수신하여 고주파 신호를 출력하는 IC 소자,
상기 IC 소자의 입력단과 접지 단자 사이에 접속되어, 고정된 DC 전압을 공급하는 제너 다이오드 및
상기 제 2 정류부와 상기 IC 소자의 입력단 사이에 접속되어, 입력 전류를 제어하는 저항 소자를 포함하는 LED 전원 공급 장치.12. The method of claim 11,
Wherein the switching control unit comprises:
An IC element for receiving a signal rectified by the second rectifying section and outputting a high frequency signal,
A zener diode connected between the input terminal of the IC device and the ground terminal for supplying a fixed DC voltage,
And a resistance element connected between the second rectification part and an input terminal of the IC element, for controlling the input current.
상기 LED 전원 공급 장치는 전해 커패시터를 포함하지 않는 것인 LED 전원 공급 장치.1. An LED power supply apparatus for minimizing flicker phenomenon while emitting an LED array based on a rectified AC power source,
Wherein the LED power supply does not include an electrolytic capacitor.
상기 LED 전원 공급 장치는
상기 LED 어레이의 일측 단자에 접속된 평활 소자,
상기 LED 어레이의 타측 단자에 접속된 인덕턴스 소자 및
고주파 신호에 따라 스위칭되어 상기 인덕턴스 소자와 접지 단자 사이를 선택적으로 접속시키는 스위칭부를 포함하되,
상기 고주파 신호의 주파수가 증가함에 따라, 상기 평활소자의 리액턴스가 감소하고 상기 인덕턴스 소자의 리액턴스가 증가하는 LED 전원 공급 장치.14. The method of claim 13,
The LED power supply
A smoothing element connected to one terminal of the LED array,
An inductance element connected to the other terminal of the LED array and
And a switching unit that is switched according to a high-frequency signal to selectively connect the inductance element and the ground terminal,
Wherein as the frequency of the high frequency signal increases, the reactance of the smoothing element decreases and the reactance of the inductance element increases.
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KR102260710B1 (en) * | 2020-11-18 | 2021-06-07 | 주식회사 리산테크 | Smart converter for lamp control with improved thd and emi and lamp control device including the same |
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Legal Events
Date | Code | Title | Description |
---|---|---|---|
A201 | Request for examination | ||
E902 | Notification of reason for refusal | ||
E601 | Decision to refuse application |