WO2022108339A1 - Thd 및 emi가 개선된 조명 제어장치용 스마트 컨버터 및 이를 포함하는 조명 제어장치 - Google Patents
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- Y02B20/30—Semiconductor lamps, e.g. solid state lamps [SSL] light emitting diodes [LED] or organic LED [OLED]
Definitions
- the present invention relates to a converter and a lighting control device including the same, and in particular, a smart converter for a lighting control device with improved Total Harmonic Distortion (THD) and Electromagnetic Interference (EMI) and lighting including the same It is about the control device.
- TDD Total Harmonic Distortion
- EMI Electromagnetic Interference
- Lighting is a device that emits light using electricity, and includes a light emitting device that emits light.
- a light emitting device that emits light.
- power corresponding to the rated power of the light emitting device must be supplied.
- the lighting includes a converter for a lighting control device that is configured to convert commercial power to rated power.
- harmonics may occur due to the nature of its operation. Harmonics decrease the performance of the converter, increase energy consumption, and may cause failure of external electronic devices, so it is necessary to manage them according to appropriate standards.
- THD Total Harmonic Distortion
- EMI ElectroMagnetic Interference
- EMI generated by converters includes radiated EMI and conducted EMI.
- EMI standards for converters are legally set by the Radio Act. This standard is an EMI standard for electronic devices, and this standard is being applied to converters.
- the THD and EMI standards for these converters are prepared based on the rated power. If the brightness control (ie, dimming) of the lighting is possible, it is necessary to prepare THD and EMI standards for each dimming level, and the converter also needs to meet the THD and EMI standards according to the dimming level.
- the problem to be solved by the present invention is to provide a converter for a lighting control device capable of changing the combined capacitance of a converter for a lighting control device according to the dimming level of the converter for a lighting control device, and a converter for a lighting control device for a lighting control device including the same is to provide.
- the problem to be solved by the present invention is to improve THD (Total Harmonic Distortion) and EMI (ElectroMagnetic Interference) of a lighting control device converter by changing the combined capacitance of the lighting control device converter according to the dimming level of the lighting control device converter It is to provide a converter for a lighting control device for a lighting control device that can.
- THD Total Harmonic Distortion
- EMI ElectroMagnetic Interference
- a converter for a lighting control device for controlling lighting is configured to generate a full-wave rectified power source from a filter circuit configured to remove a noise component included in an input power source, and an input power source from which a noise component has been removed Outputs a dimming control signal for regulating the driving power to the power conversion circuit according to a full-wave rectification circuit that becomes a full-wave rectification circuit, a power conversion circuit configured to generate driving power for lighting by using the full-wave rectified power source, and a dimming level indicating the brightness of the lighting a dimming control circuit configured to: when the dimming level is less than a first reference value, output a first control signal to the full-wave rectifying circuit, and in response to the first control signal, a combined capacitance of the full-wave rectifying circuit This reduces the total harmonic distortion (THD) of the converter for lighting control devices.
- TDD total harmonic distortion
- the control modem configured to receive the input power of the AC type from an external controller and the DC type driving using the AC type input power a converter for a lighting controller configured to generate a power source, wherein the control modem outputs a dimming level signal indicative of a dimming level associated with brightness of the lighting to the converter for the lighting controller, the converter for the lighting controller comprising: a dimming level signal based on the size of the driving power, and when the dimming level is less than the first reference value, change the combined capacitance of the converter for the lighting control device to the first capacitance, and when the dimming level is greater than the first reference value, the lighting control device change the combined capacitance of the converter for lighting control to a second capacitance greater than the first capacitance, and when the dimming level exceeds a second reference value greater than the first reference value, change the combined capacitance of the converter for lighting control device to be greater than the second capacit
- the capacitance may be changed according to the dimming level of the lighting, and accordingly, the THD and EMI of the converter for the lighting control device may be improved.
- capacitance may be changed according to the dimming level signal of the lighting, so that the rated power In addition, it has the effect of meeting the standards for THD and EMI by dimming level.
- FIG. 1 shows a lighting system according to embodiments of the present invention.
- FIG 3 shows a converter for a lighting control device according to embodiments of the present invention.
- FIG. 4 shows a full-wave rectification circuit according to embodiments of the present invention.
- FIG. 5 illustrates an operation of a full-wave rectifier circuit according to embodiments of the present invention.
- FIG. 6 is a diagram illustrating an effect of improving THD according to an operation of a full-wave rectifier circuit according to embodiments of the present invention.
- FIG. 7 shows a filter circuit according to embodiments of the present invention.
- FIG. 8 illustrates an operation of a filter circuit according to embodiments of the present invention.
- FIGS. 9 and 10 are diagrams illustrating an EMI improvement effect according to an operation of a filter circuit according to embodiments of the present invention.
- FIG. 11 shows an operation of a converter for a lighting control device according to embodiments of the present invention.
- FIG. 12 is a flowchart illustrating a method of operating a converter for a lighting control device according to embodiments of the present invention.
- a lighting system 10 may include a lighting 100 , a lighting controller 200 , and a power supply 300 .
- the lighting 100 may be a device configured to emit light using electricity.
- the lighting 100 may be a lighting fixture such as a street lamp or a tunnel lamp including a light emitting device, but embodiments of the present invention are not limited thereto.
- the lighting 100 may be an LED luminaire including a light emitting diode (LED) device, but embodiments of the present invention are not limited thereto.
- LED light emitting diode
- the lighting 100 may be connected to the lighting controller 200 through a power line PL, and may emit light based on a voltage transmitted from the lighting controller 200 .
- the lighting 100 may be connected to the lighting controller 200 through a power line PL, and may receive an operating voltage (eg, AC voltage) through the power line PL.
- an operating voltage eg, AC voltage
- the lighting 100 may have different brightness over time. That is, the lighting 100 may perform brightness control (ie, dimming). According to embodiments, the lighting 100 performs dimming according to control from the lighting controller 200, or dimming is performed based on information stored in the lighting 100 (eg, without control from the outside). can
- the lighting controller 200 may be configured to control the lighting 100 .
- the lighting controller 200 may be connected to the power supply 300 and the lighting 100 to transmit power (eg, commercial power) delivered from the power supply 300 to the lighting 100 .
- the power source is a commercial power source, and may be an AC voltage having a frequency of 60 Hz and an amplitude of 220V.
- the lighting controller 200 may be a panel board for controlling the lighting 100 , but is not limited thereto.
- the power supply 300 supplies power, which is electrical energy, and may supply power through the power line PL.
- the power supply 300 may be a power plant, a substation, or a transformer, but embodiments of the present invention are not limited thereto.
- the lighting 100 may include a control modem 110 , a converter 120 for a lighting control device, and a lamp module 130 .
- the control modem 110 may operate based on the input power VIN.
- the control modem 110 receives the input power VIN of the AC waveform, generates the operating power of the DC waveform from the input power VIN of the received AC waveform, and operates based on the operating power.
- the control modem 110 includes an AC/DC converter configured to receive an input power supply VIN of an AC waveform through a power line PL, and generate an operating power supply of a DC waveform from the input power supply VIN of the AC waveform. can do.
- the control modem 110 may output the received input power VIN to the converter 120 for a lighting control device.
- the control modem 110 may include a bypass circuit, and may output the input power VIN received from the lighting controller 200 through the bypass circuit to the converter 120 for a lighting control device. .
- control modem 110 may send and receive data with the lighting controller 200 .
- the control modem 110 may perform power line communication with the lighting controller 200 and the power line PL, and may operate using data transmitted through the power line PL.
- the control modem 110 may receive control data for controlling the dimming of the lighting 100 from the lighting controller 200 through the power line (PL).
- the converter 120 for the lighting control device may output the driving power IOUT for driving the lamp module 130 .
- the converter 120 for a lighting control device may generate the driving power IOUT based on the input power VIN, and output the generated driving power IOUT to the lamp module 130 .
- the input power VIN may be an AC voltage
- the driving power IOUT may be a DC current. That is, the converter 120 for the lighting control device converts the input power (VIN) into the driving power (IOUT) for the lamp module 130 to operate (ie, emit light), and convert the driving power (IOUT) to the lamp module 130 . ) can be printed.
- the lamp module 130 may emit light based on the supplied driving power IOUT.
- the lamp module 130 may be an LED lamp, a halogen lamp, or a sodium lamp including light emitting diode (LED) elements, but embodiments of the present invention are not limited to the type of lamp module.
- the lighting 100 may perform dimming. Accordingly, the brightness of the lighting 100 may vary with time.
- the brightness of the lighting 100 may be based on the brightness of the lamp module 130 as a light source, and the brightness of the lamp module 130 may be based on the intensity of the operating power IOUT output from the converter 120 for a lighting control device.
- the converter 120 for a lighting control device may adjust the intensity of the operating power IOUT to control dimming of the lighting 100 .
- the converter 120 for the lighting control device may adjust the intensity of the driving power IOUT in a range from a minimum level to a maximum level.
- the control modem 110 may output a dimming level signal DLS for controlling dimming (ie, brightness control) of the lighting 100 .
- the control modem 110 may output a dimming level signal (DLS) associated with a dimming level indicating the brightness level of the lighting 100 to the converter 120 for the lighting control device, and the converter for the lighting control device Reference numeral 120 may adjust the size (or strength) of the driving power IOUT to be output to the lamp module 130 based on the dimming level signal DLS.
- DLS dimming level signal
- the dimming level signal DLS may be a voltage having a level in a specific range.
- the dimming level signal DLS may be a voltage having a value between 0V and 10V or a pulse width modulation (PWM) signal, but embodiments of the present invention are not limited thereto.
- PWM pulse width modulation
- the size of the driving power IOUT output from the converter 120 for the lighting control device may vary according to the dimming level signal DLS output from the control modem 110 .
- the converter 120 for a lighting control device receives the dimming level signal DLS output from the control modem 110 and minimizes the intensity of the operating power IOUT based on the dimming level signal DLS. It can be adjusted in the range from the level to the maximum level, as a result, the brightness of the lighting 100 can be adjusted in the range from the minimum level to the maximum level.
- the converter 120 for a lighting control device may include a filter circuit 121 , a full-wave rectification circuit 123 , a power conversion circuit 125 , and a dimming control circuit 129 .
- the filter circuit 121 may receive the input power VIN.
- the filter circuit 121 may remove a noise component included in the input power VIN. That is, the filter circuit 121 may remove Electromagnetic Interference (EMI) noise included in the input power VIN.
- EMI Electromagnetic Interference
- the filter circuit 121 may remove conductive noise and radiative noise included in the input power VIN, and may output the noise-removed input power.
- the combined capacitance of the filter circuit 121 may be changed according to the control of the dimming control circuit 129 . Accordingly, the EMI performance of the filter circuit 121 may be improved. This will be described later.
- a voltage stabilization circuit may be additionally provided at the front end of the filter circuit 121 , and the filter circuit 121 may receive the input power VIN that has passed through the voltage stabilization circuit.
- the voltage stabilization circuit may be configured to protect the converter 120 for a lighting control device by blocking the overcurrent or overvoltage when an overcurrent or overvoltage is input as the input power source (VIN).
- the voltage stabilization circuit may include a fuse for blocking an input overcurrent and a varistor for blocking an input overvoltage, but embodiments of the present invention are not limited thereto.
- the full-wave rectification circuit 123 may convert the input power VIN from which the noise transmitted from the filter circuit 121 has been removed into DC power. In some embodiments, the full-wave rectification circuit 123 may output the full-wave rectified power by rectifying and smoothing the noise-removed input power VIN. For example, the full-wave rectification circuit 123 may output a DC power in a DC form by rectifying and smoothing the input power VIN from which noise in the AC form is removed.
- the power conversion circuit 125 may receive the DC power and output the driving power IOUT using the DC power. In some embodiments, the power conversion circuit 125 may improve the power factor of the DC power and convert the DC voltage having the improved power factor to output the driving power IOUT to the lamp module 130 .
- the power conversion circuit 125 may include a Power Factor Correction (PFC) circuit 125a, a switching circuit 125b, a transformer 125c, and a power supply circuit 125d.
- PFC Power Factor Correction
- the PFC circuit 125a may improve the power factor of the input power. In some embodiments, the PFC circuit 125a may improve the power factor of the input power by reducing the difference in phase between the voltage and the current. For example, the PFC circuit 125a may improve the power factor of the input power by making the phases of the voltage and the current be in phase with each other. For example, the PFC circuit 125a may improve the power factor of the input power by changing the size of the DC power.
- the PFC circuit 125a may include a plurality of devices and an integrated circuit.
- the switching circuit 125b may be connected between the PFC circuit 125a and the transformer 123c, and may control the transfer of DC power from the PFC circuit 125a to the transformer 125c. In some embodiments, the switching circuit 125b may convert the DC power delivered from the PFC circuit 125a into pulse power through a switching operation, and transmit the converted pulse power to the transformer 123c.
- the switching circuit 125b may adjust the width of the pulse power and may adjust the size of the output power output from the transformer 123c by adjusting the width of the pulse power. That is, the switching circuit 125b may control the output of the output power of the transformer 125c by controlling the switching of the transformer 125c.
- the switching circuit 125b may include a switching device such as a transistor and an integrated circuit.
- the transformer 125c may transform the pulse power output from the switching circuit 125b and output the transformed pulse power as an output power.
- the transformer 125c may include a first inductor and a second inductor coupled to the first inductor, pulse power is applied to the first inductor, and transformed output power is applied to the second inductor.
- the power circuit 125d may supply power required for the operation of the PFC circuit 125a and the switching circuit 125b.
- the power supply circuit 125d may supply DC power required for the operation of the PFC circuit 125a and the switching circuit 125b.
- the power circuit 125d may supply power to the integrated circuits included in each of the PFC circuit 125a and the switching circuit 125b.
- the output circuit 127 may generate the driving power IOUT using the output power output from the transformer 125c. In some embodiments, the output circuit 127 may direct the output power output from the transformer 125c to output the driving power IOUT.
- the driving power IOUT may be a DC voltage or a DC current.
- the output circuit 127 may include a plurality of diodes and a capacitor, the plurality of diodes may rectify and output the output power, and the rectified output power may be smoothed by passing the capacitor.
- the output circuit 127 may further include a line filter including an inductor.
- the output circuit 127 may output the driving power IOUT to the lamp module 130 .
- the output circuit 127 may further include a sensing circuit sensing the level of the driving power IOUT output from the output circuit 127 , and the sensing circuit may include the level of the driving power IOUT outputted from the output circuit 127 . may be detected, and the detection result ISTEP may be output to the dimming control circuit 129 .
- the detection result ISTEP may be a signal indicating the level of the driving power IOUT.
- the size of the sensing result ISTEP may be the same as the size of the driving power IOUT, but is not limited thereto.
- the dimming control circuit 129 may control the filter circuit 121 , the full-wave rectification circuit 123 , and the power conversion circuit 125 .
- the dimming control circuit 129 may output a dimming control signal DCS for controlling the brightness of the lighting 100 to the power conversion circuit 125 .
- the dimming control circuit 129 outputs a dimming control signal DCS for controlling the brightness of the lighting 100 to the power conversion circuit 125 based on the intensity of the output of the output circuit 127 . can do.
- the dimming control signal DCS output from the dimming control circuit 129 is transferred to the switching circuit 125b of the power conversion circuit 125 , and the switching circuit 125b is configured to convert the transformer (DCS) according to the dimming control signal DCS.
- DCS transformer
- the intensity of the driving current IOUT may be adjusted, and as a result, the brightness of the lighting 100 may be adjusted.
- the dimming control circuit 129 may include a photo coupler and may output the dimming control signal DCS to the switching circuit 125b by controlling the photo coupler, but embodiments of the present invention are not limited thereto.
- the dimming control circuit 129 may control the converter 120 for a lighting control device to change the combined capacitance of the converter 120 for a lighting control device according to the dimming level of the lighting 100 . .
- the dimming control circuit 129 when the dimming level of the lighting 100 is less than the first reference value, the combined capacitance of the converter 120 for the lighting control device is changed to the first capacitance, and the dimming level is the first When it is equal to or greater than the reference value, the combined capacitance of the converter 120 for the lighting control device is changed to a second capacitance greater than the first capacitance, and when the dimming level exceeds the second reference value greater than the first reference value, the converter for the lighting control device The converter 120 for the lighting control device may be controlled so that the combined capacitance of 120 is changed to a third capacitance greater than the second capacitance.
- the dimming control circuit 129 may output control signals CS1 and CS2 for changing the combined capacitance of the converter 120 for a lighting control device according to the dimming level of the lighting 100 .
- the dimming control circuit 129 includes a first control signal CS1 for changing the combined capacitance of the full-wave rectification circuit 123 and a second control signal CS1 for changing the combined capacitance of the filter circuit 121 .
- CS2 can be printed.
- the dimming control circuit 129 may output a first control signal CS1 instructing a decrease in the combined capacitance of the full-wave rectifying circuit 123 , and may output a first control signal CS1 instructing an increase in the combined capacitance of the filter circuit 121 .
- a second control signal CS2 may be output.
- the dimming control circuit 129 may output the control signals CS1 and CS2 according to the magnitude of the dimming level signal DLS or the detection result ISTEP associated with the dimming level of the lighting 100 .
- the dimming control circuit 129 includes an integrated circuit having an arithmetic processing function, wherein the integrated circuit compares the dimming level of the lighting 100 with a first reference value stored in advance, and a first control signal according to the comparison result (CS1) can be output.
- the integrated circuit may compare the dimming level of the lighting 100 with a second reference value stored in advance, and output a second control signal CS2 according to the comparison result.
- the first reference value may be smaller than the second reference value.
- the converter 120 for the lighting control device includes a photo coupler, and the control signals CS1 and CS2 are transmitted from the dimming control circuit 129 through the photo coupler to the full-wave rectification circuit 123 and the filter circuit ( 121) can be transferred.
- the dimming control circuit 129 includes a first light emitting element and a second light emitting element, and outputs a first control signal CS1 in the form of an optical signal by controlling the first light emitting element, and controls the second light emitting element Accordingly, the second control signal CS2 may be output.
- the full-wave rectification circuit 123 may include a first light receiving element, and the first light receiving element may operate in response to a first control signal CS1 in the form of an optical signal output from the first light emitting element.
- the filter circuit 121 may include a second light receiving element, and the second light receiving element may operate in response to a second control signal CS2 in the form of an optical signal output from the second light emitting element.
- embodiments of the present invention are not limited to the output method of the control signals CS1 and CS2.
- the full-wave rectifying circuit 123 may include a rectifying circuit 123a and a smoothing circuit 123b.
- the THD of the converter 120 for a lighting control device may be reduced (ie, improved).
- the converter 120 for a lighting control device may change the combined capacitance of the full-wave rectification circuit 123 according to the dimming level of the lighting 100 , and thus, the lighting control device There is an effect that the THD of the converter 120 is improved according to the dimming level.
- the rectifying circuit 123a may rectify the input power VIN from which the noise output from the filter circuit 121 is removed. In some embodiments, the rectifying circuit 123a may output a ripple power by rectifying the noise-removed input power VIN according to a full-wave rectification or a half-wave rectification method.
- the rectifier circuit 123a may include a diode bridge circuit, but embodiments of the present invention are not limited thereto.
- the smoothing circuit 123b may smooth the pulsating power output from the rectifying circuit 123a to output full-wave rectified power.
- the smoothing circuit 123b may include at least one smoothing capacitor Cs.
- the combined capacitance of the full-wave rectification circuit 123 may be reduced in response to the first control signal CS1 .
- the combined capacitance of the smoothing circuit 123b may be reduced in response to the first control signal CS1 .
- the smoothing circuit 123b may include a plurality of capacitors arranged in a first array, and the array of the plurality of capacitors is arranged from a first array to a second array in response to the first control signal CS1 . can be changed to In this case, the capacitance in the second array of the smoothing circuit 123b may be smaller than the capacitance in the first array.
- the smoothing circuit 123b is connected to the first capacitor C1 and the first capacitor C1 selectively connected in parallel to the smoothing capacitor Cs in response to the first control signal CS1, and the first control signal A first switch SW1 operated in response to CS1 may be included.
- the smoothing capacitor Cs and the first capacitor C1 may be disposed between the rectifying circuit 123a and the PFC improvement circuit 125a.
- one end of the smoothing capacitor Cs is connected to one end of the first capacitor C1, and the other end of the smoothing capacitor Cs is connected to one end of the first switch SW1,
- the other end of the first capacitor C1 may be connected to the other end of the first switch SW1.
- the smoothing circuit 123b additionally includes a first capacitor C1 connected in parallel to the smoothing capacitor Cs in response to the first control signal CS1
- the smoothing capacitor Cs may be implemented as a variable capacitor whose capacitance is changed in response to the first control signal CS1.
- the first control signal CS1 may be output based on the dimming level of the lighting 100 .
- the first control signal CS1 may be output when the dimming level of the lighting 100 is lower than the first reference value.
- FIG. 5 illustrates an operation of a full-wave rectifier circuit according to embodiments of the present invention.
- Fig. 5 (a) shows the full-wave rectification circuit 123 in which the first switch SW1 is turned on
- Fig. 5 (b) shows the full-wave rectification circuit 123 in which the first switch SW1 is turned off. indicates
- the dimming control circuit 129 may compare the magnitude of the dimming level signal DLS (or the detection result ISTEP) with the stored first reference value, and output the first control signal CS1 according to the comparison result.
- the first switch SW1 may be turned off according to the first control signal CS1 . That is, the first switch SW1 may be turned on or turned off according to the dimming level of the lighting 100 .
- the first switch SW1 when the first control signal CS1 is not output, the first switch SW1 is in a turned-on state. At this time, the smoothing capacitor Cs and the first capacitor C1 are connected in parallel.
- the first switch SW1 when the first control signal CS1 is output, the first switch SW1 is turned off. Accordingly, since the first capacitor C1 connected in parallel with the smoothing capacitor Cs is dropped, the combined capacitance of the full-wave rectifying circuit 123 is reduced. Accordingly, the THD of the converter 120 for the lighting control device may be reduced.
- the dimming level of the lighting 100 is less than the first reference value
- the combined capacitance of the full-wave rectifier circuit 123 is reduced, and accordingly, the THD of the converter 120 for the lighting control device. There is an effect that can be reduced (ie, improved).
- CASE1 represents the THD of the converter 120 for a lighting control device when the combined capacitance of the full-wave rectification circuit 123 does not change
- CASE2 represents the full-wave rectification circuit 123 according to embodiments of the present invention.
- ) represents the THD of the converter 120 for a lighting control device when the combined capacitance of ) changes according to the dimming level.
- the THD of the converter 120 for a lighting control device increases as the dimming level is lowered.
- the THD of the converter 120 for a lighting control device has an allowable value. Excessive problems may arise. That is, when the dimming level of the lighting 100 is less than a predetermined reference (eg, a first reference value), there is a problem in that the THD of the converter 120 for the lighting control device exceeds the allowable value.
- a predetermined reference eg, a first reference value
- the first control signal CS1 is output from the dimming control circuit 129, and the first switch SW1 is turned on in response to the first control signal CS1. Since it is turned off, the combined capacitance of the full-wave rectifying circuit 123 is reduced. Accordingly, the THD of the converter 120 for the lighting control device is reduced.
- the converter 120 for a lighting control device can change (ie, reduce) the combined capacitance of the full-wave rectifier circuit 123 according to the dimming level of the lighting 100, and thus, There is an effect that can reduce the THD of the converter 120 for the lighting control device.
- the converter 120 for a lighting control device reduces the combined capacitance of the full-wave rectification circuit 123 when the dimming level of the lighting 100 is less than or equal to the first reference value, so that the THD exceeds the allowable value. can be prevented from doing
- the filter circuit 121 may include a first filter circuit 121a and a second filter circuit 121b.
- the EMI of the converter 120 for a lighting control device may be reduced (ie, improved).
- the converter 120 for a lighting control device may change the combined capacitance of the filter circuit 121 according to the dimming level of the lighting 100 , and thus, for the lighting control device There is an effect that the EMI of the converter 120 is improved according to the dimming level.
- the first filter circuit 121a may be configured to remove a radiated noise component included in the input power VIN.
- the first filter circuit 121a may include a first line filter LF1 configured to remove high-frequency noise and a first filter capacitor Cf1 connected to a rear end of the first line filter LF1. have.
- the first filter circuit 121a may include a second capacitor C2 selectively connected in parallel to the first filter capacitor Cf1 in response to the second control signal CS2 . Accordingly, the combined capacitance of the first filter circuit 121a may be changed.
- a stabilization circuit including a fuse for blocking an overcurrent or a varistor and a discharge capacitor for blocking an input overvoltage may be connected between the first line filter LF1 and the first filter capacitor Cf1.
- the second filter circuit 121b may be configured to remove a conductive noise component included in the input power VIN.
- the second filter circuit 121b includes a second line filter LF2 configured to remove low-frequency noise, discharge capacitors SP1 and SP2 connected between the line filter LF2, and a second line filter.
- a second filter capacitor Cf2 and discharge resistors R1 to R3 connected to the rear end of (LF2) may be included.
- the first line filter LF1 may be configured to remove noise in a high frequency (eg, 30 MHz or higher) band
- the second line filter LF2 may reduce noise in a low frequency (eg, less than 1 MHz) band.
- the number of turns (per unit length) of the inductor included in the first line filter LF1 may be smaller than the number of turns (per unit length) of the inductor included in the second line filter LF2 .
- the combined capacitance of the filter circuit 121 may be increased in response to the second control signal CS2 .
- the combined capacitance of the first filter circuit 121a may increase in response to the second control signal CS2 .
- the first filter circuit 121a may include a plurality of capacitors arranged in a third array, and the array of the plurality of capacitors is arranged from the third array in response to the second control signal CS2. It can be changed to 4 arrays. In this case, the capacitance in the fourth arrangement of the first filter circuit 121a may be greater than the capacitance in the third arrangement.
- the first filter circuit 121a may include a second switch SW2 that is connected to the second capacitor C2 and operates in response to the second control signal CS2. According to the turn-on and turn-off of the second switch SW2, whether the first filter capacitor Cf1 and the second capacitor C2 are connected in parallel may be determined, and accordingly, the first filter circuit 121a The combined capacitance of can be changed.
- one end of the first filter capacitor Cf1 is connected to one end of the second capacitor C2
- the other end of the first filter capacitor Cf1 is one end of the second switch SW2
- the other end of the second capacitor C2 may be connected to the other end of the second switch SW2.
- the first filter circuit 121a further includes a second capacitor C2 connected in parallel to the first filter capacitor Cf1 in response to the second control signal CS2
- the first filter capacitor Cf1 may be implemented as a variable capacitor whose capacitance changes in response to the second control signal CS2.
- the second control signal CS2 may be output based on the dimming level of the lighting 100 .
- the second control signal CS2 may be output when the dimming level of the lighting 100 is higher than the second reference value.
- the second reference value serving as the output reference of the second control signal CS2 may be higher than the first reference value serving as the output reference of the first control signal CS1 .
- FIG. 8 illustrates an operation of a filter circuit according to embodiments of the present invention.
- 8A shows the filter circuit 121 in which the second switch SW2 is turned off
- FIG. 8B shows the filter circuit 121 in which the second switch SW2 is turned on. .
- the dimming control circuit 129 may compare the magnitude of the dimming level signal DLS (or the detection result ISTEP) with the stored second reference value, and output the second control signal CS2 according to the comparison result.
- the second switch SW2 may be turned on in response to the second control signal CS2 . That is, the second switch SW2 may be turned on or turned off according to the dimming level of the lighting 100 .
- the dimming level of the lighting 100 exceeds the second reference value, the combined capacitance of the filter circuit 121 is increased, and accordingly, the There is an effect that EMI can be reduced (ie, improved).
- FIGS. 9 and 10 are diagrams illustrating an EMI improvement effect according to an operation of a filter circuit according to embodiments of the present invention.
- 9 shows the EMI of the converter 120 for a lighting control device when the combined capacitance of the filter circuit 121 does not change
- FIG. 10 shows the combined capacitance of the filter circuit 121 changes according to embodiments of the present invention.
- EMI of the converter 120 for a lighting control device in one case is shown.
- the EMI of the converter 120 for a lighting control device may increase.
- the dimming level exceeds the second reference value
- the second control signal CS2 is output from the dimming control circuit 129, and in response to the second control signal CS2, the second switch ( SW2) is turned on, so the combined capacitance of the filter circuit 121 increases. Accordingly, the EMI of the converter 120 for the lighting control device is reduced. As shown in FIG. 10, it can be confirmed that the quasi peak that has exceeded the existing allowable value no longer exists.
- the converter 120 for a lighting control device may change (ie, increase) the combined capacitance of the filter circuit 121 according to the dimming level of the lighting 100 , and accordingly, the lighting There is an effect that can reduce the EMI of the converter 120 for the control device.
- the converter 120 for a lighting control device increases the combined capacitance of the filter circuit 121 when the dimming level of the lighting 100 exceeds the second reference value, thereby reducing EMI to an acceptable value. excess can be prevented.
- FIG. 11 illustrates an operation of a converter according to embodiments of the present invention.
- capacitance changes of the full-wave rectification circuit 123 and the filter circuit 121 according to the dimming level DL of the lighting 100 are shown.
- the second reference value may be a value greater than the first reference value.
- the dimming control circuit 129 compares the dimming level of the lighting 100 with a first reference value stored in advance, and reduces the capacitance of the full-wave rectifier circuit 123 when the dimming level is less than the first reference value
- the indicating first control signal CS1 may be output.
- the dimming control circuit 129 may output the first control signal CS1 to the full-wave rectification circuit 123,
- the first capacitor C1 connected in parallel to the smoothing capacitor Cs is dropped in response to the first control signal CS1. Accordingly, the capacitance of the full-wave rectification circuit 123 can be reduced, and as a result, the THD of the converter 120 for the lighting control device can be reduced.
- the dimming control circuit 129 compares the dimming level of the lighting 100 with a second reference value stored in advance, and increases the capacitance of the filter circuit 121 when the dimming level exceeds the second reference value A second control signal CS2 indicating
- the dimming control circuit 129 may output the second control signal CS2 to the filter circuit 121 and , a second capacitor C2 is connected in parallel to the first filter capacitor Cf1 in response to the second control signal CS2. Accordingly, capacitance of the filter circuit 121 may be increased, and as a result, EMI of the converter 120 for a lighting control device may be reduced.
- the converter 120 for a lighting control device changes (increases or decreases) the capacitance of the filter circuit 121 or the full-wave rectification circuit 123 according to the dimming level of the lighting 100, There is an effect that can improve the THD or EMI of the converter 120 for a lighting control device.
- the converter 120 for the lighting control device may compare the dimming level of the lighting and the stored reference values ( S110 ).
- the dimming control circuit 129 may compare the dimming level of the lighting 100 with a pre-stored second reference value and a first reference value.
- the dimming control circuit 129 may compare the dimming level with the stored reference values using the dimming control signal DLS transmitted from the control modem 110 .
- the dimming control signal DLS transmitted from the control modem 110 includes information about the dimming level of the lighting 100 .
- the dimming control circuit 129 may compare the dimming level with the stored reference values using the detection result ISTEP output from the output circuit 127 .
- the detection result ISTEP may be related to the size of the driving power IOUT, and the driving power IOUT transmitted to the lamp module 130 may be related to the dimming level of the lighting 100 .
- the converter 120 for the lighting control device may reduce the capacitance of the full-wave rectifying circuit 123 ( S130 ).
- the dimming control circuit 129 outputs a first control signal CS1 for reducing the capacitance of the full-wave rectifier circuit 123 to the full-wave rectifier circuit 123 when the dimming level is less than the first reference value. can do.
- the converter 120 for the lighting control device may increase the capacitance of the filter circuit 121 (S150).
- the dimming control circuit 129 outputs a second control signal CS2 for increasing the capacitance of the filter circuit 121 to the filter circuit 121 when the dimming level exceeds the second reference value. can do.
- the converter 120 for a lighting control device controls lighting It is possible to improve the THD or EMI of the converter 120 for the device.
- the lighting 100 including the converter 120 for a lighting control device may have improved THD and EMI, and in particular, since THD and EMI can be adjusted for each dimming level, each dimming level It has the effect of complying with the permissible values for
- step S140 is performed after step S120 in FIG. 12
- step S120 may be performed after step S140 or steps S120 and S140 may be performed in parallel according to embodiments.
- the present invention relates to a converter and a lighting control device including the same.
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Abstract
본 발명의 실시 예들에 따른 조명을 제어하기 위한 조명 제어장치용 컨버터 는, 입력 전원에 포함된 노이즈 성분을 제거하도록 구성되는 필터 회로, 노이즈 성분이 제거된 입력 전원으로부터 전파 정류된 전원을 생성하도록 구성되는 전파 정류 회로, 전파 정류된 전원을 이용하여 조명의 구동 전원을 생성하도록 구성되는 전원 변환 회로 및 조명의 밝기를 나타내는 디밍 레벨에 따라, 구동 전원을 조절하기 위한 디밍 제어 신호를 전원 변환 회로로 출력하도록 구성되는 디밍 제어 회로를 포함하고, 디밍 제어 회로는 디밍 레벨이 제1기준 값 미만일 때, 제1제어 신호를 전파 정류 회로로 출력하고, 제1제어 신호에 응답하여, 전파 정류 회로의 합성 커패시턴스가 감소되어 조명 제어장치용 컨버터의 THD(total harmonic distortion)가 감소된다.
Description
본 발명은 컨버터 및 이를 포함하는 조명 제어장치에 관한 것으로, 특히, THD(Total Harmonic Distortion; 전고조파왜곡율) 및 EMI(ElectroMagnetic Interference; 전자기파간섭)가 개선된 조명 제어장치용 스마트 컨버터 및 이를 포함하는 조명 제어장치에 관한 것이다.
조명은 전기를 이용하여 빛을 발광하는 장치로, 빛을 발광하는 발광 소자를 포함한다. 발광 소자가 빛을 발광하기 위해서는, 발광 소자의 정격 전원에 해당하는 전원을 공급해야 한다. 일반적으로, 상용 전원과 정격 전원은 그 규격이 다르므로, 상용 전원을 발광 소자의 정격 전원으로 변환하여야 한다. 따라서, 조명은 상용 전원을 정격 전원으로 변환하도록 구성되는 조명 제어장치용 컨버터를 포함한다.
컨버터 와 같은 전력 변환기기의 경우 동작 특성상 고조파가 발생할 수 있다. 고조파는 컨버터의 성능을 하락시키면서, 에너지 소비를 증가시키는 요인이 되고, 외부 전자 장치 고장의 원인이 될 수 있으므로 적절한 기준으로 관리되어야 할 필요가 있다. 컨버터의 고조파 발생 정도를 알아보는 지표로서 THD(Total Harmonic Distortion)가 있다. 컨버터의 경우 국내 표준(KS-Korea Standard)으로서 THD가 규제되고 있다. 또한, 컨버터와 같은 전력 변환기기에서는 EMI(ElectroMagnetic Interference)가 발생할 수 있고, 이 또한 컨버터 및 외부 전자 장치의 오동작을 야기할 수 있다. 컨버터에서 발생하는 EMI는 복사성(radiated) EMI가 있고 전도성(Conducted) EMI가 있다. 컨버터에 대한 EMI 기준은 전파법에 의해 법적으로 정해져 있다. 이 기준은 전자기기에 대한 EMI 기준으로서, 이 기준이 컨버터에 적용되고 있다.
한편, 이러한 컨버터에 관한 THD 및 EMI 기준은 정격 전원을 기준으로 마련된 것이다. 조명의 밝기 제어(즉, 디밍)이 가능한 경우, 각 디밍 레벨에 대한 THD 및 EMI 기준이 마련되어야 할 필요가 있으며, 컨버터 또한 디밍 레벨에 따른 THD 및 EMI 기준을 충족할 필요가 있다.
본 발명이 해결하고자 하는 과제는 조명 제어장치용 컨버터의 디밍 레벨에 따라 조명 제어장치용 컨버터의 합성 커패시턴스를 변화시킬 수 있는 조명 제어장치용 컨버터 및 이를 포함하는 조명 제어장치용 조명 제어장치용 컨버터를 제공하는 것에 있다.
본 발명이 해결하고자 하는 과제는 조명 제어장치용 컨버터의 디밍 레벨에 따라 조명 제어장치용 컨버터의 합성 커패시턴스를 변화시킴으로써, 조명 제어장치용 컨버터의 THD(Total Harmonic Distortion) 및 EMI(ElectroMagnetic Interference)을 개선할 수 있는 조명 제어장치용 조명 제어장치용 컨버터를 제공하는 것에 있다.
본 발명의 실시 예들에 따른 조명을 제어하기 위한 조명 제어장치용 컨버터 는, 입력 전원에 포함된 노이즈 성분을 제거하도록 구성되는 필터 회로, 노이즈 성분이 제거된 입력 전원으로부터 전파 정류된 전원을 생성하도록 구성되는 전파 정류 회로, 전파 정류된 전원을 이용하여 조명의 구동 전원을 생성하도록 구성되는 전원 변환 회로 및 조명의 밝기를 나타내는 디밍 레벨에 따라, 구동 전원을 조절하기 위한 디밍 제어 신호를 전원 변환 회로로 출력하도록 구성되는 디밍 제어 회로를 포함하고, 디밍 제어 회로는 디밍 레벨이 제1기준 값 미만일 때, 제1제어 신호를 전파 정류 회로로 출력하고, 제1제어 신호에 응답하여, 전파 정류 회로의 합성 커패시턴스가 감소되어 조명 제어장치용 컨버터의 THD(total harmonic distortion)가 감소된다.
본 발명의 실시 예들에 따른 조명에 포함되며 조명을 제어하기 위한 조명 제어 회로는, 외부의 제어기로부터 교류 형태의 입력 전원을 수신하도록 구성되는 제어 모뎀 및 교류 형태의 입력 전원을 이용하여 직류 형태의 구동 전원을 생성하도록 구성되는 조명 제어장치용 컨버터를 포함하고, 제어 모뎀은 조명의 밝기와 연관된 디밍 레벨을 나타내는 디밍 레벨 신호를 조명 제어장치용 컨버터로 출력하고, 조명 제어장치용 컨버터는, 디밍 레벨 신호에 기초하여, 구동 전원을 크기를 조절하고, 디밍 레벨이 제1기준 값 미만일 때, 조명 제어장치용 컨버터의 합성 커패시턴스를 제1커패시턴스로 변경시키고, 디밍 레벨이 제1기준 값 이상일 때 조명 제어장치용 컨버터의 합성 커패시턴스를 제1커패시턴스보다 큰 제2커패시턴스로 변경시키고, 디밍 레벨이 제1기준 값 보다 큰 제2기준 값을 초과할 때, 조명 제어장치용 컨버터의 합성 커패시턴스를 제2커패시턴스보다 큰 제3커패시턴스로 변경시킨다.
본 발명의 실시 예들에 따른 조명 제어장치용 컨버터는 조명의 디밍 레벨에 따라 커패시턴스가 변화될 수 있어, 이에 따라 조명 제어장치용 컨버터의 THD 및 EMI를 개선될 수 있는 효과가 있다.
또한 현재는 조명의 정격 전원에 대한 THD 및 EMI에 대한 기준만 존재함에도 불구하고, 본 발명의 실시 예들에 따른 조명 제어장치용 컨버터는 조명의 디밍 레벨 신호에 따라 커패시턴스가 변화될 수 있어, 정격 전원뿐만 아니라 디밍 레벨 별 THD 및 EMI에 대한 기준을 충족할 수 있는 효과가 있다.
도 1은 본 발명의 실시 예들에 따른 조명 시스템을 나타낸다.
도 2는 본 발명의 실시 예들에 따른 조명을 나타낸다.
도 3은 본 발명의 실시 예들에 따른 조명 제어장치용 컨버터를 나타낸다.
도 4는 본 발명의 실시 예들에 따른 전파 정류 회로를 나타낸다.
도 5는 본 발명의 실시 예들에 따른 전파 정류 회로의 동작을 나타낸다.
도 6은 본 발명의 실시 예들에 따른 전파 정류 회로의 동작에 따른 THD 개선 효과를 나타내는 도면이다.
도 7은 본 발명의 실시 예들에 따른 필터 회로를 나타낸다.
도 8은 본 발명의 실시 예들에 따른 필터 회로의 동작을 나타낸다.
도 9 및 도 10은 본 발명의 실시 예들에 따른 필터 회로의 동작에 따른 EMI 개선 효과를 나타내는 도면이다.
도 11은 본 발명의 실시 예들에 따른 조명 제어장치용 컨버터의 동작을 나타낸다.
도 12는 본 발명의 실시 예들에 따른 조명 제어장치용 컨버터의 작동 방법을 나타내는 플로우 차트이다.
본 발명을 명확하게 설명하기 위해서 설명과 관계없는 부분은 생략하였으며, 명세서 전체를 통하여 동일 또는 유사한 구성요소에 대해서는 동일한 참조 부호를 붙이도록 한다.
다르게 정의하지는 않았지만, 여기에 사용되는 기술용어 및 과학용어를 포함하는 모든 용어들은 본 발명이 속하는 기술분야에서 통상의 지식을 가진 자가 일반적으로 이해하는 의미와 동일한 의미를 가진다. 보통 사용되는 사전에 정의된 용어들은 관련 기술문헌과 현재 개시된 내용에 부합하는 의미를 가지는 것으로 추가 해석되고, 정의되지 않는 한 이상적이거나 매우 공식적인 의미로 해석되지 않는다.
이하, 첨부한 도면을 참조하여 본 발명의 실시 예에 대하여 본 발명이 속하는 기술분야에서 통상의 지식을 가진 자가 용이하게 실시할 수 있도록 상세히 설명한다. 그러나 본 발명은 여러 가지 상이한 형태로 구현될 수 있으며 여기에서 설명하는 실시 예에 한정되지 않는다.
도 1은 본 발명의 실시 예들에 따른 조명 시스템을 나타낸다. 도 1을 참조하면, 조명 시스템(10)은 조명(100), 조명 제어기(200) 및 전력 공급원(300)을 포함할 수 있다.
조명(100)는 전기를 이용하여 빛을 발광하도록 구성되는 장치일 수 있다. 예컨대, 조명(100)는 발광 소자를 포함하는 가로등 또는 터널등과 같은 등기구일 수 있으나, 본 발명의 실시 예들이 이에 한정되는 것은 아니다. 또한, 예컨대, 조명(100)는 LED(light emitting diode (LED)) 소자를 포함하는 LED 등기구일 수 있으나, 본 발명의 실시 예들이 이에 한정되는 것은 아니다.
조명(100)는 전력선(PL)을 통해 조명 제어기(200)와 연결될 수 있고, 조명 제어기(200)로부터 전달되는 전압에 기초하여 발광할 수 있다. 실시 예들에 따라, 조명(100)는 조명 제어기(200)와 전력선(PL)을 통해 연결될 수 있고, 전력선(PL)을 통해 작동 전압(예컨대, 교류 전압)을 전달받을 수 있다.
조명(100)는 시간에 따라 밝기가 달라질 수 있다. 즉, 조명(100)는 밝기 제어(즉, 디밍(dimming))를 수행할 수 있다. 실시 예들에 따라, 조명(100)는 조명 제어기(200)로부터의 제어에 따라 디밍을 수행하거나, 또는, 조명(100)에 저장된 정보에 기초하여(예컨대, 외부로부터의 제어 없이) 디밍을 수행할 수 있다.
조명 제어기(200)는 조명(100)를 제어하도록 구성될 수 있다. 실시 예들에 따라, 조명 제어기(200)는 전력 공급원(300) 및 조명(100)와 연결되어, 전력 공급원(300)으로부터 전달된 전원(예컨대, 상용 전원)을 조명(100)로 전달할 수 있다. 예컨대, 전원은 상용 전원으로서, 주파수가 60 Hz이고, 진폭이 220V인 교류 전압일 수 있다.
예컨대, 조명 제어기(200)는 조명(100)를 제어하는 분전반(panel board)일 수 있으나, 이에 한정되는 것은 아니다.
전력 공급원(300)은 전기 에너지인 전원을 공급하는 것으로서, 전력선(PL)을 통해 전원을 공급할 수 있다. 실시 예들에 따라, 전력 공급원(300)은 발전소, 변전소, 또는 변압기일 수 있으나, 본 발명의 실시 예들이 이에 한정되는 것은 아니다.
도 2는 본 발명의 실시 예들에 따른 조명을 나타낸다. 도 2를 참조하면, 조명(100)는 제어 모뎀(110), 조명 제어장치용 컨버터(120) 및 램프 모듈(130)을 포함할 수 있다.
제어 모뎀(110)은 입력 전원(VIN)에 기초하여 작동할 수 있다. 실시 예들에 따라, 제어 모뎀(110)은 교류 파형의 입력 전원(VIN)을 수신하고, 수신된 교류 파형의 입력 전원(VIN)으로부터 직류 파형의 작동 전원을 생성하고, 작동 전원에 기초하여 작동할 수 있다. 예컨대, 제어 모뎀(110)은 전력선(PL)을 통해 교류 파형의 입력 전원(VIN) 수신하고, 교류 파형의 입력 전원(VIN)으로부터 직류 파형의 작동 전원을 생성하도록 구성되는 AC/DC 컨버터를 포함할 수 있다.
제어 모뎀(110)은 수신된 입력 전원(VIN)을 조명 제어장치용 컨버터(120)로 출력할 수 있다. 실시 예들에 따라, 제어 모뎀(110)은 바이패스 회로를 포함하고, 바이패스 회로를 통해 조명 제어기(200)로부터 수신된 입력 전원(VIN)을 조명 제어장치용 컨버터(120)로 출력할 수 있다.
실시 예들에 따라, 제어 모뎀(110)은 조명 제어기(200)와 데이터를 주고받을 수 있다. 예컨대, 제어 모뎀(110)은 조명 제어기(200)와 전력선(PL)을 통해 전력선 통신을 수행하고, 전력선(PL)을 통해 전송된 데이터를 이용하여 작동할 수 있다. 예컨대, 제어 모뎀(110)은 전력선(PL)을 통해 조명 제어기(200)로부터 조명(100)의 디밍을 제어하기 위한 제어 데이터를 수신할 수 있다.
조명 제어장치용 컨버터(120)는 램프 모듈(130)을 구동하기 위한 구동 전원(IOUT)을 출력할 수 있다. 실시 예들에 따라, 조명 제어장치용 컨버터(120)는 입력 전원(VIN)에 기초하여 구동 전원(IOUT)을 생성하고, 생성된 구동 전원(IOUT)을 램프 모듈(130)로 출력할 수 있다. 예컨대, 입력 전원(VIN)은 교류 형태의 전압일 수 있고, 구동 전원(IOUT)은 직류 형태의 전류일 수 있다. 즉, 조명 제어장치용 컨버터(120)는 입력 전원(VIN)을 램프 모듈(130)이 작동(즉, 발광)하기 위한 구동 전원(IOUT)으로 변환하고, 구동 전원(IOUT)을 램프 모듈(130)로 출력할 수 있다.
램프 모듈(130)은 공급되는 구동 전원(IOUT)에 기초하여 빛을 방출할 수 있다. 실시 예들에 따라, 램프 모듈(130)은 LED(light emitting diode) 소자들을 포함하는 LED 램프, 할로겐 램프 또는 나트륨 램프일 수 있으나, 본 발명의 실시 예들이 램프 모듈의 종류에 한정되는 것은 아니다.
본 발명의 실시 예들에 따른 조명(100)는 디밍을 수행할 수 있다. 이에 따라, 조명(100)의 밝기는 시간에 따라 달라질 수 있다.
조명(100)의 밝기는 광원인 램프 모듈(130)의 밝기에 기초하고, 램프 모듈(130)의 밝기는 조명 제어장치용 컨버터(120)로부터 출력되는 작동 전원(IOUT)의 세기에 기초할 수 있다. 실시 예들에 따라, 조명 제어장치용 컨버터(120)는 조명(100)의 디밍을 제어하기 위해, 작동 전원(IOUT)의 세기를 조절할 수 있다. 예컨대, 조명 제어장치용 컨버터(120)는 구동 전원(IOUT)의 세기를 최소 레벨부터 최대 레벨 범위에서 조절할 수 있다.
제어 모뎀(110)은 조명(100)의 디밍(즉, 밝기 조절)을 제어하기 위한 디밍 레벨 신호(DLS)를 출력할 수 있다. 실시 예들에 따라, 제어 모뎀(110)은 조명(100)의 밝기 정도를 나타내는 디밍 레벨과 연관된 디밍 레벨 신호(DLS)를 조명 제어장치용 컨버터(120)로 출력할 수 있고, 조명 제어장치용 컨버터(120)는 디밍 레벨 신호(DLS)에 기초하여 램프 모듈(130)로 출력될 구동 전원(IOUT)의 크기(또는 세기)를 조절할 수 있다.
이 때, 디밍 레벨 신호(DLS)는 특정 범위의 레벨을 갖는 전압일 수 있다. 예컨대, 디밍 레벨 신호(DLS)는 0V 내지 10V 사이의 값을 갖는 전압 혹은 PWM (Pulse Width Modulation) 신호 일 수 있으나, 본 발명의 실시 예들이 이에 한정되는 것은 아니다.
즉, 조명 제어장치용 컨버터(120)로부터 출력되는 구동 전원(IOUT)의 크기는 제어 모뎀(110)로부터 출력된 디밍 레벨 신호(DLS)에 따라 달라질 수 있다.
실시 예들에 따라, 조명 제어장치용 컨버터(120)는 제어 모뎀(110)으로부터 출력된 디밍 레벨 신호(DLS)를 수신하고, 디밍 레벨 신호(DLS)에 기초하여 작동 전원(IOUT)의 세기를 최소 레벨부터 최대 레벨 범위에서 조절할 수 있고, 그 결과, 조명(100)의 밝기가 최소 레벨부터 최대 레벨 범위에서 조절될 수 있다.
도 3은 본 발명의 실시 예들에 따른 컨버터를 나타낸다. 도 3을 참조하면, 조명 제어장치용 컨버터(120)는 필터 회로(121), 전파 정류 회로(123), 전원 변환 회로(125) 및 디밍 제어 회로(129)를 포함할 수 있다.
필터 회로(121)는 입력 전원(VIN)을 수신할 수 있다. 필터 회로(121)는 입력 전원(VIN)에 포함된 노이즈 성분을 제거할 수 있다. 즉, 필터 회로(121)는 입력 전원(VIN)에 포함된 EMI(ElectroMagnetic Interference) 노이즈를 제거할 수 있다.
실시 예들에 따라, 필터 회로(121)는 입력 전원(VIN)에 포함된 전도성(conductive) 노이즈 및 방사성(radiative) 노이즈를 제거하고, 노이즈가 제거된 입력 전원을 출력할 수 있다.
본 발명의 실시 예들에 따르면, 필터 회로(121)는 디밍 제어 회로(129)의 제어에 따라 합성 커패시턴스가 변화될 수 있다. 이에 따라, 필터 회로(121)의 EMI 성능이 향상될 수 있다. 이에 대해서는 후술한다.
실시 예들에 따라, 필터 회로(121)의 전단에 전압 안정화 회로가 추가적으로 구비될 수 있고, 필터 회로(121)는 전압 안정화 회로를 거친 입력 전원(VIN)을 수신할 수 있다.
전압 안정화 회로는 입력 전원(VIN)으로서 과전류 또는 과전압이 입력되는 경우, 상기 과전류 또는 과전압을 차단함으로써 조명 제어장치용 컨버터(120)를 보호하도록 구성될 수 있다. 예컨대, 전압 안정화 회로는 입력되는 과전류를 차단하기 위한 퓨즈(fuse) 및 입력되는 과전압을 차단하기 위한 바리스터(varistor)를 포함할 수 있으나, 본 발명의 실시 예들이 이에 한정되는 것은 아니다.
전파 정류 회로(123)는 필터 회로(121)로부터 전송된 노이즈가 제거된 입력 전원(VIN)을 직류 전원으로 변환할 수 있다. 실시 예들에 따라, 전파 정류 회로(123)는 노이즈가 제거된 입력 전원(VIN)을 정류 및 평활함으로써 전파 정류된 전원을 출력할 수 있다. 예컨대, 전파 정류 회로(123)는 교류 형태의 노이즈가 제거된 입력 전원(VIN)을 정류 및 평활함으로써 직류 형태의 직류 전원을 출력할 수 있다.
전원 변환 회로(125)는 직류 전원을 수신하고, 직류 전원을 이용하여 구동 전원(IOUT)을 출력할 수 있다. 실시 예들에 따라, 전원 변환 회로(125)는 직류 전원의 역률을 개선하고, 역률이 개선된 직류 전압을 변압함으로써 구동 전원(IOUT)을 램프 모듈(130)로 출력할 수 있다.
전원 변환 회로(125)는 PFC(Power Factor Correction) 회로(125a), 스위칭 회로(125b), 트랜스포머(125c) 및 전원 회로(125d)를 포함할 수 있다.
PFC 회로(125a)는 입력 전원의 역률을 개선할 수 있다. 실시 예들에 따라, PFC 회로(125a)는 전압과 전류의 위상의 차이를 감소시킴으로써 입력 전원의 역률을 개선할 수 있다. 예컨대, PFC 회로(125a)는 전압과 전류의 위상이 서로 동위상이 되도록 함으로써, 입력 전원의 역률을 개선할 수 있다. 예컨대, PFC 회로(125a)는 직류 전원의 크기를 변경함으로써 입력 전원의 역률을 개선시킬 수 있다.
실시 예들에 따라, PFC 회로(125a)는 복수의 소자들 및 집적 회로를 포함할 수 있다.
스위칭 회로(125b)는 PFC 회로(125a) 및 트랜스포머(123c) 사이에 연결될 수 있고, PFC 회로(125a)로부터 트랜스포머(125c)로의 직류 전원의 전달을 제어할 수 있다. 실시 예들에 따라, 스위칭 회로(125b)는 스위칭 동작을 통해, PFC 회로(125a)로부터 전달된 직류 전원을 펄스 전원으로 변환하고, 변환된 펄스 전원을 트랜스포머(123c)로 전달할 수 있다.
스위칭 회로(125b)는 펄스 전원의 폭을 조절할 수 있고, 펄스 전원의 폭을 조절함으로써 트랜스포머(123c)로부터 출력되는 출력 전원의 크기를 조절할 수 있다. 즉, 스위칭 회로(125b)는 트랜스포머(125c)의 스위칭을 제어함으로써, 트랜스포머(125c)의 출력 전원의 출력을 제어할 수 있다.
예컨대, 스위칭 회로(125b)는 트랜지스터와 같은 스위칭 소자와 집적 회로를 포함할 수 있다.
트랜스포머(125c)는 스위칭 회로(125b)로부터 출력된 펄스 전원을 변압하고, 변압된 펄스 전원을 출력 전원으로서 출력할 수 있다. 실시 예들에 따라, 트랜스포머(125c)는 제1인덕터 및 제1인덕터와 커플링된 제2인덕터를 포함할 수 있고, 펄스 전원은 제1인덕터에 인가되고, 제2인덕터에는 변압된 출력 전원이 인가될 수 있다.
전원 회로(125d)는 PFC 회로(125a)와 스위칭 회로(125b)의 작동에 필요한 전원을 공급할 수 있다. 실시 예들에 따라, 전원 회로(125d)는 PFC 회로(125a) 및 스위칭 회로(125b)의 작동에 필요한 직류 형태의 전원을 공급할 수 있다. 예컨대, 전원 회로(125d)는 PFC 회로(125a) 및 스위칭 회로(125b) 각각에 포함된 집적 회로로 전원을 공급할 수 있다.
출력 회로(127)는 트랜스포머(125c)로부터 출력된 출력 전원을 이용하여 구동 전원(IOUT)를 생성할 수 있다. 실시 예들에 따라, 출력 회로(127)는 트랜스포머(125c)로부터 출력된 출력 전원을 직류화하여 구동 전원(IOUT)을 출력할 수 있다. 예컨대, 구동 전원(IOUT)은 직류 전압 또는 직류 전류일 수 있다.
실시 예들에 따라, 출력 회로(127)는 복수의 다이오드들 및 커패시터를 포함하고, 복수의 다이오드들은 출력 전원을 정류하여 출력하고, 정류된 출력 전원은 커패시터를 통과함으로써 평활화될 수 있다. 실시 예들에 따라, 출력 회로(127)는 인덕터를 포함하는 라인 필터를 더 포함할 수 있다.
출력 회로(127)는 구동 전원(IOUT)을 램프 모듈(130)로 출력할 수 있다. 실시 예들에 따라, 출력 회로(127)는 출력 회로(127)로부터 출력되는 구동 전원(IOUT)의 크기를 감지하는 감지 회로를 더 포함할 수 있고, 감지 회로는 출력되는 구동 전원(IOUT)의 크기를 감지하고, 감지 결과(ISTEP)를 디밍 제어 회로(129)로 출력할 수 있다. 실시 예들에 따라, 감지 결과(ISTEP)은 구동 전원(IOUT)의 크기를 나타내는 신호일 수 있다. 예컨대, 감지 결과(ISTEP)의 크기는 구동 전원(IOUT)의 크기와 동일할 수 있으나, 이에 한정되는 것은 아니다.
디밍 제어 회로(129)는 필터 회로(121), 전파 정류 회로(123) 및 전원 변환 회로(125)를 제어할 수 있다.
디밍 제어 회로(129)는 전원 변환 회로(125)로 조명(100)의 밝기를 제어하기 위한 디밍 제어 신호(DCS)를 출력할 수 있다. 실시 예들에 따라, 디밍 제어 회로(129)는 출력 회로(127)의 출력의 세기에 기초하여, 조명(100)의 밝기를 제어하기 위한 디밍 제어 신호(DCS)를 전원 변환 회로(125)로 출력할 수 있다.
예컨대, 디밍 제어 회로(129)로부터 출력된 디밍 제어 신호(DCS)는 전원 변환 회로(125)의 스위칭 회로(125b)로 전달되며, 스위칭 회로(125b)는 디밍 제어 신호(DCS)에 따라 트랜스포머(125c)로 전달되는 펄스 전원의 폭을 조절함으로써, 구동 전류(IOUT)의 세기를 조절할 수 있고, 결과적으로, 조명(100)의 밝기가 조절될 수 있다.
예컨대, 디밍 제어 회로(129)는 포토 커플러를 포함하고, 포토 커플러를 제어함으로써 디밍 제어 신호(DCS)를 스위칭 회로(125b)로 출력할 수 있으나, 본 발명의 실시 예들이 이에 한정되는 것은 아니다.
본 발명의 실시 예들에 따른 디밍 제어 회로(129)는 조명(100)의 디밍 레벨에 따라 조명 제어장치용 컨버터(120)의 합성 커패시턴스가 변경되도록 조명 제어장치용 컨버터(120)를 제어할 수 있다.
실시 예들에 따라, 디밍 제어 회로(129)는 조명(100)의 디밍 레벨이 제1기준 값 미만일 때 조명 제어장치용 컨버터(120)의 합성 커패시턴스가 제1커패시턴스로 변경되고, 디밍 레벨이 제1기준 값 이상일 때 조명 제어장치용 컨버터(120)의 합성 커패시턴스가 제1커패시턴스보다 큰 제2커패시턴스로 변경되고, 디밍 레벨이 제1기준 값보다 큰 제2기준 값을 초과할 때 조명 제어장치용 컨버터(120)의 합성 커패시턴스가 제2커패시턴스보다 큰 제3커패시턴스로 변경되도록 조명 제어장치용 컨버터(120)를 제어할 수 있다.
디밍 제어 회로(129)는 조명(100)의 디밍 레벨에 따라, 조명 제어장치용 컨버터(120)의 합성 커패시턴스를 변경하기 위한 제어 신호들(CS1 및 CS2)을 출력할 수 있다.
실시 예들에 따라, 디밍 제어 회로(129)는 전파 정류 회로(123)의 합성 커패시턴스를 변경하기 위한 제1제어 신호(CS1) 및 필터 회로(121)의 합성 커패시턴스를 변경하기 위한 제2제어 신호(CS2)를 출력할 수 있다. 예컨대, 디밍 제어 회로(129)는 전파 정류 회로(123)의 합성 커패시턴스의 감소를 지시하는 제1제어 신호(CS1)를 출력할 수 있고, 필터 회로(121)의 합성 커패시턴스의 증가를 지시하는 제2제어 신호(CS2)를 출력할 수 있다.
디밍 제어 회로(129)는 조명(100)의 디밍 레벨과 연관된 디밍 레벨 신호(DLS) 또는 감지 결과(ISTEP)의 크기에 따라, 제어 신호들(CS1 및 CS2)을 출력할 수 있다.
예컨대, 디밍 제어 회로(129)는 연산 처리 기능을 갖는 집적회로를 포함하고, 상기 집적회로는 조명(100)의 디밍 레벨과 미리 저장된 제1기준 값을 비교하고, 비교 결과에 따라 제1제어 신호(CS1)를 출력할 수 있다. 또한, 상기 집적회로는 조명(100)의 디밍 레벨과 미리 저장된 제2기준 값을 비교하고, 비교 결과에 따라 제2제어 신호(CS2)를 출력할 수 있다. 이 때, 제1기준 값은 제2기준 값 보다 작을 수 있다.
실시 예들에 따라, 조명 제어장치용 컨버터(120)는 포토 커플러를 포함하고, 제어 신호들(CS1 및 CS2)는 포토 커플러를 통해 디밍 제어 회로(129)로부터 전파 정류 회로(123) 및 필터 회로(121)로 전달될 수 있다.
예컨대, 디밍 제어 회로(129)는 제1발광 소자 및 제2발광 소자를 포함하고, 제1발광 소자를 제어함으로써 광 신호 형태의 제1제어 신호(CS1)를 출력하고, 제2발광 소자를 제어함으로써 제2제어 신호(CS2)를 출력할 수 있다. 이 때, 전파 정류 회로(123)는 제1수광 소자를 포함하고, 제1수광 소자는 제1발광 소자로부터 출력된 광 신호 형태의 제1제어 신호(CS1)에 응답하여 작동할 수 있다. 또한, 필터 회로(121)는 제2수광 소자를 포함하고, 제2수광 소자는 제2발광 소자로부터 출력된 광 신호 형태의 제2제어 신호(CS2)에 응답하여 작동할 수 있다.
한편, 본 발명의 실시 예들이 제어 신호들(CS1 및 CS2)의 출력 방식에 한정되는 것은 아니다.
도 4는 본 발명의 실시 예들에 따른 전파 정류 회로를 나타낸다. 도 4를 참조하면, 전파 정류 회로(123)는 정류 회로(123a) 및 평활 회로(123b)를 포함할 수 있다.
전파 정류 회로(123)의 합성 커패시턴스가 감소하는 경우, 조명 제어장치용 컨버터(120)의 THD가 감소(즉, 개선)될 수 있다. 후술하는 바와 같이, 본 발명의 실시 예들에 따른 조명 제어장치용 컨버터(120)는 조명(100)의 디밍 레벨에 따라 전파 정류 회로(123)의 합성 커패시턴스를 변화시킬 수 있고, 따라서, 조명 제어장치용 컨버터(120)의 THD가 디밍 레벨에 따라 개선되는 효과가 있다.
정류 회로(123a)는 필터 회로(121)로부터 출력된 노이즈가 제거된 입력 전원(VIN)을 정류(rectify)할 수 있다. 실시 예들에 따라, 정류 회로(123a)는 전파 정류 또는 반파 정류 방식에 따라, 노이즈가 제거된 입력 전원(VIN)을 정류함으로써 맥류(ripple) 전원을 출력할 수 있다. 예컨대, 정류 회로(123a)는 다이오드 브리지 회로(diode bridge circuit)을 포함할 수 있으나, 본 발명의 실시 예들이 이에 한정되는 것은 아니다.
평활 회로(123b)는 정류 회로(123a)로부터 출력된 맥류 전원을 평활화(smoothing)하여 전파 정류된 전원을 출력할 수 있다. 실시 예들에 따라, 평활 회로(123b)는 적어도 하나의 평활 커패시터(Cs)를 포함할 수 있다.
본 발명의 실시 예들에 따른 전파 정류 회로(123)의 합성 커패시턴스는 제1제어 신호(CS1)에 응답하여 감소될 수 있다. 실시 예들에 따라, 평활 회로(123b)의 합성 커패시턴스는 제1제어 신호(CS1)에 응답하여 감소될 수 있다.
실시 예들에 따라, 평활 회로(123b)는 제1배열로 배열되는 복수의 커패시터들을 포함할 수 있고, 상기 복수의 커패시터들의 배열은 제1제어 신호(CS1)에 응답하여 제1배열로부터 제2배열로 변경될 수 있다. 이 때, 평활 회로(123b)의 제2배열에서의 커패시턴스는 제1배열에서의 커패시턴스보다 작을 수 있다.
예컨대, 평활 회로(123b)는 제1제어 신호(CS1)에 응답하여 평활 커패시터(Cs)에 선택적으로 병렬 연결되는 제1커패시터(C1) 및 제1커패시터(C1)와 연결되며, 제1제어 신호(CS1)에 응답하여 작동하는 제1스위치(SW1)를 포함할 수 있다. 제1스위치(SW1)의 턴-온 및 턴-오프에 따라, 평활 커패시터(Cs) 및 제1커패시터(C1)의 병렬 연결 여부가 결정될 수 있고, 이에 따라, 평활 회로(123b)의 합성 커패시턴스가 변화될 수 있다. 예컨대, 평활 커패시터(Cs)와 제1커패시터(C1)는 정류 회로(123a) 및 PFC 개선 회로(125a) 사이에 배치될 수 있다.
예컨대, 도 4에 도시된 바와 같이, 평활 커패시터(Cs)의 일단은 제1커패시터(C1)의 일단과 접속되고, 평활 커패시터(Cs)의 타단은 제1스위치(SW1)의 일단과 접속되고, 제1커패시터(C1)의 타단은 제1스위치(SW1)의 타단과 접속될 수 있다. 이 때, 제1스위치(SW1)가 제1제어 신호(CS1)에 응답하여 턴-오프 되면, 병렬로 연결된 제1커패시터(C1)는 평활 커패시터(Cs)로부터 절단되고, 이에 따라, 평활 회로(123b)의 합성 커패시턴스가 감소하게 된다.
본 명세서에서는 평활 회로(123b)가 제1제어 신호(CS1)에 응답하여 평활 커패시터(Cs)에 병렬로 연결되는 제1커패시터(C1)를 추가로 포함하는 실시 예를 설명하나, 실시 예들에 따라, 평활 커패시터(Cs)가 제1제어 신호(CS1)에 응답하여 커패시턴스가 변화하는 가변 커패시터로 구현될 수도 있다.
실시 예들에 따라, 제1제어 신호(CS1)는 조명(100)의 디밍 레벨에 기초하여 출력될 수 있다. 예컨대, 제1제어 신호(CS1)는 조명(100)의 디밍 레벨이 제1기준 값 보다 낮을 때 출력될 수 있다.
도 5는 본 발명의 실시 예들에 따른 전파 정류 회로의 동작을 나타낸다. 도 5의 (a)는 제1스위치(SW1)가 턴-온된 전파 정류 회로(123)를 나타내고, 도 5의 (b)는 제1스위치(SW1)가 턴-오프된 전파 정류 회로(123)를 나타낸다.
디밍 제어 회로(129)는 디밍 레벨 신호(DLS)(또는 감지 결과(ISTEP))의 크기와 저장된 제1기준 값을 비교하고, 비교 결과에 따라 제1제어 신호(CS1)를 출력할 수 있다. 제1스위치(SW1)는 제1제어 신호(CS1)에 따라 턴-오프 될 수 있다. 즉, 제1스위치(SW1)는 조명(100)의 디밍 레벨에 따라, 턴-온 되거나, 턴-오프 될 수 있다.
도 5의 (a)에 도시된 바와 같이, 제1제어 신호(CS1)가 출력되지 않는 경우, 제1스위치(SW1)는 턴-온된 상태이다. 이 때, 평활 커패시터(Cs)와 제1커패시터(C1)는 병렬로 연결되어 있다.
도 5의 (b)에 도시된 바와 같이, 제1제어 신호(CS1)가 출력되면 제1스위치(SW1)는 턴-오프된다. 이에 따라, 평활 커패시터(Cs)와 병렬로 연결되어 있던 제1커패시터(C1)가 탈락되므로, 전파 정류 회로(123)의 합성 커패시턴스는 감소하게 된다. 이에 따라, 조명 제어장치용 컨버터(120)의 THD가 감소할 수 있다.
즉, 본 발명의 실시 예들에 따르면, 조명(100)의 디밍 레벨이 제1기준 값 미만일 때, 전파 정류 회로(123)의 합성 커패시턴스가 감소하고, 이에 따라 조명 제어장치용 컨버터(120)의 THD가 감소(즉, 개선)될 수 있는 효과가 있다.
도 6은 본 발명의 실시 예들에 따른 전파 정류 회로의 동작에 따른 THD 개선 효과를 나타내는 도면이다. 도 6을 참조하면, CASE1은 전파 정류 회로(123)의 합성 커패시턴스가 변화하지 않는 경우의 조명 제어장치용 컨버터(120)의 THD를 나타내고, CASE2는 본 발명의 실시 예들에 따라 전파 정류 회로(123)의 합성 커패시턴스가 디밍 레벨에 따라 변화하는 경우의 조명 제어장치용 컨버터(120)의 THD를 나타낸다.
CASE1를 참조하면, 조명 제어장치용 컨버터(120)의 THD는 디밍 레벨이 낮아질수록 증가하게 되며, 특히, 디밍 레벨이 제1기준 값 미만인 범위에서 조명 제어장치용 컨버터(120)의 THD가 허용치를 초과하는 문제점이 발생할 수 있다. 즉, 조명(100)의 디밍 레벨이 소정의 기준(예컨대, 제1기준 값) 미만일 때, 조명 제어장치용 컨버터(120)의 THD가 허용치를 초과하는 문제가 있다.
CASE2를 참조하면, 디밍 레벨이 제1기준 값 미만일 때, 디밍 제어 회로(129)로부터 제1제어 신호(CS1)가 출력되고, 제1제어 신호(CS1)에 응답하여 제1스위치(SW1)가 턴-오프되므로, 전파 정류 회로(123)의 합성 커패시턴스가 감소한다. 이에 따라, 조명 제어장치용 컨버터(120)의 THD가 감소된다.
즉, 본 발명의 실시 예들에 따른 조명 제어장치용 컨버터(120)는 조명(100)의 디밍 레벨에 따라 전파 정류 회로(123)의 합성 커패시턴스를 변화(즉, 감소)시킬 수 있고, 이에 따라, 조명 제어장치용 컨버터(120)의 THD를 감소시킬 수 있는 효과가 있다. 특히, 본 발명의 실시 예들에 따른 조명 제어장치용 컨버터(120)는 조명(100)의 디밍 레벨이 제1기준 값 이하일 때 전파 정류 회로 (123)의 합성 커패시턴스를 감소시킴으로써, THD가 허용치를 초과하는 것을 방지할 수 있다.
도 7은 본 발명의 실시 예들에 따른 필터 회로를 나타낸다. 도 7을 참조하면, 필터 회로(121)는 제1필터 회로(121a) 및 제2필터 회로(121b)를 포함할 수 있다.
필터 회로(121)의 합성 커패시턴스가 증가하는 경우, 조명 제어장치용 컨버터(120)의 EMI가 감소(즉, 개선)될 수 있다. 후술하는 바와 같이, 본 발명의 실시 예들에 따른 조명 제어장치용 컨버터(120)는 조명(100)의 디밍 레벨에 따라 필터 회로(121)의 합성 커패시턴스를 변화시킬 수 있고, 따라서, 조명 제어장치용 컨버터(120)의 EMI가 디밍 레벨에 따라 개선되는 효과가 있다.
제1필터 회로(121a)는 입력 전원(VIN)에 포함된 방사성 노이즈 성분을 제거하도록 구성될 수 있다. 실시 예들에 따라, 제1필터 회로(121a)는 고주파성 노이즈를 제거하도록 구성되는 제1라인 필터(LF1) 및 제1라인 필터(LF1) 후단에 연결된 제1필터 커패시터(Cf1)를 포함할 수 있다.
또한, 제1필터 회로(121a)는 제2제어 신호(CS2)에 응답하여 제1필터 커패시터(Cf1)에 선택적으로 병렬 연결되는 제2커패시터(C2)를 포함할 수 있다. 이에 따라, 제1필터 회로(121a)의 합성 커패시턴스가 변화될 수 있다.
실시 예들에 따라, 제1라인 필터(LF1) 및 제1필터 커패시터(Cf1) 사이에 과전류를 차단하기 위한 퓨즈 또는 입력되는 과전압을 차단하기 위한 바리스터 및 방전 커패시터를 포함하는 안정화 회로가 연결될 수 있다.
제2필터 회로(121b)는 입력 전원(VIN)에 포함된 전도성 노이즈 성분을 제거하도록 구성될 수 있다. 실시 예들에 따라, 제2필터 회로(121b)는 저주파성 노이즈를 제거하도록 구성되는 제2라인 필터(LF2), 라인 필터(LF2) 사이에 연결된 방전 커패시터들(SP1 및 SP2), 제2라인 필터(LF2) 후단에 연결된 제2필터 커패시터(Cf2) 및 방전 저항들(R1~R3)을 포함할 수 있다.
실시 예들에 따라, 제1라인 필터(LF1)는 고주파(예컨대, 30MHz 이상) 대역의 노이즈를 제거하도록 구성될 수 있고, 제2라인 필터(LF2)는 저주파(예컨대, 1MHz 미만) 대역의 노이즈를 제거하도록 구성될 수 있다. 예컨대, 제1라인 필터(LF1)에 포함된 인덕터의 (단위 길이 당) 권선수는 제2라인 필터(LF2)에 포함된 인덕터의 (단위 길이 당) 권선수 보다 작을 수 있다.
본 발명의 실시 예들에 따른 필터 회로(121)의 합성 커패시턴스는 제2제어 신호(CS2)에 응답하여 증가될 수 있다. 실시 예들에 따라, 제1필터 회로(121a)의 합성 커패시턴스는 제2제어 신호(CS2)에 응답하여 증가될 수 있다.
실시 예들에 따라, 제1필터 회로(121a)는 제3배열로 배열되는 복수의 커패시터들을 포함할 수 있고, 상기 복수의 커패시터들의 배열은 제2제어 신호(CS2)에 응답하여 제3배열로부터 제4배열로 변경될 수 있다. 이 때, 제1필터 회로(121a)의 제4배열에서의 커패시턴스는 제3배열에서의 커패시턴스보다 클 수 있다.
예컨대, 제1필터 회로(121a)는 제2커패시터(C2)와 연결되며, 제2제어 신호(CS2)에 응답하여 작동하는 제2스위치(SW2)를 포함할 수 있다. 제2스위치(SW2)의 턴-온 및 턴-오프에 따라, 제1필터 커패시터(Cf1) 및 제2커패시터(C2)의 병렬 연결 여부가 결정될 수 있고, 이에 따라, 제1필터 회로(121a)의 합성 커패시턴스가 변화될 수 있다.
예컨대, 도 7에 도시된 바와 같이, 제1필터 커패시터(Cf1)의 일단은 제2커패시터(C2)의 일단과 접속되고, 제1필터 커패시터(Cf1)의 타단은 제2스위치(SW2)의 일단과 접속되고, 제2커패시터(C2)의 타단은 제2스위치(SW2)의 타단과 접속될 수 있다. 이 때, 제2스위치(SW2)가 제2제어 신호(CS2)에 응답하여 턴-온 되면, 제2커패시터(C2)는 제1필터 커패시터(Cf1)에 병렬로 연결되고, 이에 따라, 필터 회로(121)의 합성 커패시턴스가 증가하게 된다.
본 명세서에서는 제1필터 회로(121a)가 제2제어 신호(CS2)에 응답하여 제1필터 커패시터(Cf1)에 병렬로 연결되는 제2커패시터(C2)를 추가로 포함하는 실시 예를 설명하나, 실시 예들에 따라, 제1필터 커패시터(Cf1)가 제2제어 신호(CS2)에 응답하여 커패시턴스가 변화하는 가변 커패시터로 구현될 수도 있다.
실시 예들에 따라, 제2제어 신호(CS2)는 조명(100)의 디밍 레벨에 기초하여 출력될 수 있다. 예컨대, 제2제어 신호(CS2)는 조명(100)의 디밍 레벨이 제2기준 값 보다 높을 때 출력될 수 있다. 이 때, 제2제어 신호(CS2)의 출력 기준이 되는 제2기준 값은 제1제어 신호(CS1)의 출력 기준이 되는 제1기준 값 보다 높을 수 있다.
도 8은 본 발명의 실시 예들에 따른 필터 회로의 동작을 나타낸다. 도 8의 (a)는 제2스위치(SW2)가 턴-오프된 필터 회로(121)를 나타내고, 도 8의 (b)는 제2스위치(SW2)가 턴-온된 필터 회로(121)를 나타낸다.
디밍 제어 회로(129)는 디밍 레벨 신호(DLS)(또는 감지 결과(ISTEP))의 크기와 저장된 제2기준 값을 비교하고, 비교 결과에 따라 제2제어 신호(CS2)를 출력할 수 있다. 제2스위치(SW2)는 제2제어 신호(CS2)에 응답하여 턴-온될 수 있다. 즉, 제2스위치(SW2)는 조명(100)의 디밍 레벨에 따라, 턴-온 되거나, 턴-오프 될 수 있다.
도 8의 (a)에 도시된 바와 같이, 제2제어 신호(CS2)가 출력되지 않는 경우, 제2스위치(SW2)는 턴-오프된 상태이다. 이 때, 제1필터 커패시터(Cf1)와 제2커패시터(C2)는 연결되어 있지 않다.
도 8의 (b)에 도시된 바와 같이, 제2제어 신호(CS2)가 출력되면 제2스위치(SW2)는 턴-온된다. 이에 따라, 제1필터 커패시터(Cf1)와 제2커패시터(C2)는 서로 병렬로 연결되므로, 필터 회로(121)의 합성 커패시턴스는 증가하게 된다. 이에 따라, 조명 제어장치용 컨버터(120)의 EMI가 감소할 수 있다.
즉, 본 발명의 실시 예들에 따르면, 조명(100)의 디밍 레벨이 제2기준 값을 초과할 때, 필터 회로(121)의 합성 커패시턴스가 증가되고, 이에 따라 조명 제어장치용 컨버터(120)의 EMI가 감소(즉, 개선)될 수 있는 효과가 있다.
도 9 및 도 10은 본 발명의 실시 예들에 따른 필터 회로의 동작에 따른 EMI 개선 효과를 나타내는 도면이다. 도 9는 필터 회로(121)의 합성 커패시턴스가 변화하지 않는 경우의 조명 제어장치용 컨버터(120)의 EMI를 나타내고, 도 10은 본 발명의 실시 예들에 따라 필터 회로(121)의 합성 커패시턴스가 변화한 경우의 조명 제어장치용 컨버터(120)의 EMI를 나타낸다.
도 9를 참조하면, 조명 제어장치용 컨버터(120)의 EMI의 Quasi Peak가 허용치를 초과하는 구간이 존재할 수 있다. 실시 예들에 따라, 조명(100)의 디밍 레벨이 증가할수록 조명 제어장치용 컨버터(120)의 EMI가 증가할 수 있고. 특히, 디밍 레벨이 제2기준 값을 초과하는 경우 조명 제어장치용 컨버터(120)의 EMI의 Quasi Peak가 허용치를 초과하는 구간이 존재할 수 있다.
도 10을 참조하면, 디밍 레벨이 제2기준 값을 초과할 때, 디밍 제어 회로(129)로부터 제2제어 신호(CS2)가 출력되고, 제2제어 신호(CS2)에 응답하여 제2스위치(SW2)가 턴-온되므로, 필터 회로(121)의 합성 커패시턴스가 증가한다. 이에 따라, 조명 제어장치용 컨버터(120)의 EMI가 감소된다. 도 10에 도시된 바와 같이, 기존 허용 치를 초과했던 Quasi Peak가 더 이상 존재하지 않음을 확인할 수 있다.
즉, 본 발명의 실시 예들에 따른 조명 제어장치용 컨버터(120)는 조명(100)의 디밍 레벨에 따라 필터 회로(121)의 합성 커패시턴스를 변화(즉, 증가)시킬 수 있고, 이에 따라, 조명 제어장치용 컨버터(120)의 EMI를 감소시킬 수 있는 효과가 있다. 특히, 본 발명의 실시 예들에 따른 조명 제어장치용 컨버터(120)는 조명(100)의 디밍 레벨이 제2기준 값을 초과할 때 필터 회로(121)의 합성 커패시턴스를 증가시킴으로써, EMI가 허용치를 초과하는 것을 방지할 수 있다.
도 11은 본 발명의 실시 예들에 따른 컨버터의 동작을 나타낸다. 도 11을 참조하면, 조명(100)의 디밍 레벨(DL)에 따른 전파 정류 회로(123) 및 필터 회로(121) 각각의 커패시턴스 변화가 나타나있다. 여기서, 제2기준 값은 제1기준 값 보다 큰 값일 수 있다.
본 발명의 실시 예들에 따르면, 조명(100)의 디밍 레벨이 제1기준 값 미만일 때, 전파 정류 회로(123)의 커패시턴스가 감소될 수 있다. 실시 예들에 따라, 디밍 제어 회로(129)는 조명(100)의 디밍 레벨과 미리 저장된 제1기준 값을 비교하고, 디밍 레벨이 제1기준 값 미만일 때 전파 정류 회로(123)의 커패시턴스의 감소를 지시하는 제1제어 신호(CS1)를 출력할 수 있다.
예컨대, 도 4 내지 도 6을 참조하여 설명한 바와 같이, 디밍 레벨이 제1기준 값 미만일 때 디밍 제어 회로(129)는 제1제어 신호(CS1)를 전파 정류 회로(123)로 출력할 수 있고, 제1제어 신호(CS1)에 응답하여 평활 커패시터(Cs)에 병렬로 연결된 제1커패시터(C1)가 탈락된다. 이에 따라, 전파 정류 회로(123)의 커패시턴스의 감소될 수 있고, 그 결과, 조명 제어장치용 컨버터(120)의 THD가 감소될 수 있다.
또한, 본 발명의 실시 예들에 따르면, 조명(100)의 디밍 레벨이 제2기준 값을 초과할 때, 필터 회로(121)의 커패시턴스가 증가될 수 있다. 실시 예들에 따라, 디밍 제어 회로(129)는 조명(100)의 디밍 레벨과 미리 저장된 제2기준 값을 비교하고, 디밍 레벨이 제2기준 값을 초과할 때 필터 회로(121)의 커패시턴스의 증가를 지시하는 제2제어 신호(CS2)를 출력할 수 있다.
예컨대, 도 7 내지 도 10을 참조하여 설명한 바와 같이, 디밍 레벨이 제2기준 값을 초과할 때 디밍 제어 회로(129)는 제2제어 신호(CS2)를 필터 회로(121)로 출력할 수 있고, 제2제어 신호(CS2)에 응답하여 제1필터 커패시터(Cf1)에 제2커패시터(C2)가 병렬로 연결된다. 이에 따라, 필터 회로(121)의 커패시턴스의 증가될 수 있고, 그 결과, 조명 제어장치용 컨버터(120)의 EMI가 감소될 수 있다.
즉, 본 발명의 실시 예들에 따른 조명 제어장치용 컨버터(120)는 조명(100)의 디밍 레벨에 따라 필터 회로(121) 또는 전파 정류 회로(123)의 커패시턴스를 변경(증가 또는 감소)시킴으로써, 조명 제어장치용 컨버터(120)의 THD 또는 EMI를 개선할 수 있는 효과가 있다.
도 12는 본 발명의 실시 예들에 따른 컨버터의 작동 방법을 나타내는 플로우 차트이다. 도 12를 참조하면, 조명 제어장치용 컨버터(120)는 조명의 디밍 레벨과 저장된 기준 값들을 비교할 수 있다(S110). 실시 예들에 따라, 디밍 제어 회로(129)는 조명(100)의 디밍 레벨과 미리 저장된 제2기준 값 및 제1기준 값을 비교할 수 있다.
예컨대, 디밍 제어 회로(129)는 제어 모뎀(110)로부터 전송된 디밍 제어 신호(DLS)를 이용하여, 디밍 레벨과 저장된 기준 값들을 비교할 수 있다. 제어 모뎀(110)으로부터 전송된 디밍 제어 신호(DLS)는 조명(100)의 디밍 레벨에 대한 정보를 포함한다.
또한, 예컨대, 디밍 제어 회로(129)는 출력 회로(127)로부터 출력된 감지 결과(ISTEP)를 이용하여, 디밍 레벨과 저장된 기준 값들을 비교할 수 있다. 감지 결과(ISTEP)은 구동 전원(IOUT)의 크기와 연관되고, 램프 모듈(130)로 전송되는 구동 전원(IOUT)은 조명(100)의 디밍 레벨과 연관될 수 있 다.
비교의 결과, 디밍 레벨이 제1기준 값 미만일 때(S120의 Y), 조명 제어장치용 컨버터(120)는 전파 정류 회로(123)의 커패시턴스를 감소시킬 수 있다 (S130). 실시 예들에 따라, 디밍 제어 회로(129)는 디밍 레벨이 제1기준 값 미만일 때, 전파 정류 회로(123)의 커패시턴스를 감소시키기 위한 제1제어 신호(CS1)를 전파 정류 회로(123)로 출력할 수 있다.
비교의 결과, 디밍 레벨이 제1기준 값 보다 큰 제2기준 값을 초과할 때(S140의 Y), 조명 제어장치용 컨버터(120)는 필터 회로(121)의 커패시턴스를 증가시킬 수 있다(S150). 실시 예들에 따라, 디밍 제어 회로(129)는 디밍 레벨이 제2기준 값을 초과할 때, 필터 회로(121)의 커패시턴스를 증가시키기 위한 제2제어 신호(CS2)를 필터 회로(121)로 출력할 수 있다.
본 발명의 실시 예들에 따른 조명 제어장치용 컨버터(120)는 조명(100)의 디밍 레벨에 따라 필터 회로(121) 또는 전파 정류 회로(123)의 커패시턴스를 변경(증가 또는 감소)시킴으로써, 조명 제어장치용 컨버터(120)의 THD 또는 EMI를 개선할 수 있다.
이에 따라, 본 발명의 실시 예들에 따른 조명 제어장치용 컨버터(120)를 포함하는 조명(100)는 THD 및 EMI가 개선될 수 있고, 특히, 디밍 레벨 별로 THD 및 EMI 조절이 가능하므로 각 디밍 레벨에 맞는 허용 치를 준수할 수 있는 효과가 있다.
한편, 도 12에는 단계 S120 이후에 단계 S140이 이루어지는 것으로 도시되어 있으나, 실시 예들에 따라, 단계 S140 이후에 단계 S120이 이루어지거나, 또는, 단계 S120과 S140이 병렬적으로 이루어질 수도 있다.
이상과 같이 실시 예들이 비록 한정된 실시 예와 도면에 의해 설명되었으나, 해당 기술분야에서 통상의 지식을 가진 자라면 상기의 기재로부터 다양한 수정 및 변형이 가능하다. 예를 들어, 설명된 기술들이 설명된 방법과 다른 순서로 수행되거나, 및/또는 설명된 시스템, 구조, 장치, 회로 등의 구성요소들이 설명된 방법과 다른 형태로 결합 또는 조합되거나, 다른 구성요소 또는 균등물에 의하여 대치되거나 치환되더라도 적절한 결과가 달성될 수 있다.
그러므로, 다른 구현들, 다른 실시예들 및 특허청구범위와 균등한 것들도 후술하는 특허청구범위의 범위에 속한다.
본 발명은 컨버터 및 이를 포함하는 조명 제어장치에 관한 것이다.
Claims (12)
- 조명 제어장치용 컨버터에 있어서,입력 전원에 포함된 노이즈 성분을 제거하도록 구성되는 필터 회로;노이즈 성분이 제거된 입력 전원으로부터 직류 정전압을 생성하도록 구성되는 전파 정류 회로;상기 직류 정전압을 이용하여 상기 조명의 구동 전원을 생성하도록 구성되는 전원 변환 회로; 및상기 조명의 밝기를 나타내는 디밍 레벨에 따라, 상기 구동 전원을 조절하기 위한 디밍 제어 신호를 상기 전원 변환 회로로 출력하도록 구성되는 디밍 제어 회로를 포함하고,상기 디밍 제어 회로는 상기 디밍 레벨이 제1기준 값 미만일 때, 제1제어 신호를 상기 전파 정류 회로로 출력하고,상기 제1제어 신호에 응답하여, 상기 전파 정류 회로의 합성 커패시턴스가 감소되어 상기 조명 제어장치용 컨버터의 THD(total harmonic distortion)가 감소되는,조명 제어장치용 컨버터.
- 제1항에 있어서,상기 디밍 제어 회로는 상기 디밍 레벨이 상기 제1기준 값 보다 큰 제2기준 값을 초과할 때, 제2제어 신호를 상기 필터 회로로 출력하고,상기 제2제어 신호에 응답하여, 상기 필터 회로의 합성 커패시턴스가 증가되어 상기 조명 제어장치용 컨버터의 EMI(ElectroMagnetic Interference)가 감소되는,조명 제어장치용 컨버터.
- 제2항에 있어서, 상기 디밍 제어 회로는,연산 처리 기능을 갖는 집적 회로를 포함하고,상기 집적 회로는,상기 디밍 레벨과 미리 저장된 제1기준 값을 비교하고, 상기 디밍 레벨이 제1기준 값 미만일 때, 상기 제1제어 신호를 상기 전파 정류 회로로 출력하고,상기 디밍 레벨과 미리 저장된 제2기준 값을 비교하고, 상기 디밍 레벨이 제2기준 값을 초과할 때, 상기 제2제어 신호를 상기 필터 회로로 출력하는,조명 제어장치용 컨버터.
- 제1항에 있어서, 상기 디밍 제어 회로는,상기 조명 제어장치용 컨버터로 전송되는 디밍 레벨 신호 또는 상기 구동 회로의 구동 전원에 의해 상기 디밍 레벨을 결정하는,조명 제어장치용 컨버터.
- 제1항에 있어서,상기 전파 정류 회로는,상기 노이즈 성분이 제거된 입력 전원을 정류함으로써 맥류 전원을 생성하도록 구성되는 정류 회로; 및상기 맥류 전원을 평활화하여 직류 전원을 출력하도록 구성되는 평활 회로를 포함하고,상기 평활 회로는 복수의 커패시터들을 포함하고,상기 복수의 커패시터들의 배열은 상기 제1제어 신호에 응답하여 제1배열로부터 제2배열로 변경되고,상기 평활 회로의 상기 제2배열에서의 커패시턴스는 상기 제1배열에서의 커패시턴스보다 작은,조명 제어장치용 컨버터.
- 제5항에 있어서, 상기 평활 회로는,상기 맥류 전원을 평활화하도록 구성되는 평활 커패시터;상기 평활 커패시터의 일단과 접속된 제1커패시터; 및상기 제1커패시터의 타단과 접속되고 상기 평활 커패시터의 타단과 접속된 제1스위치를 포함하고,상기 제1스위치는 상기 제1제어 신호에 응답하여 턴-오프되는,조명 제어장치용 컨버터.
- 제2항에 있어서, 상기 필터 회로는,상기 입력 전원의 고주파성 노이즈를 제거하도록 구성되는 제1필터 회로; 및상기 입력 전원의 저주파성 노이즈를 제거하도록 구성되는 제2필터 회로를 포함하고,상기 제1필터 회로는 복수의 커패시터들을 포함하고,상기 복수의 커패시터들의 배열은 상기 제2제어 신호에 응답하여 제3배열로부터 제4배열로 변경되고,상기 제1필터 회로의 상기 제4배열에서의 커패시턴스는 상기 제3배열에서의 커패시턴스보다 큰,조명 제어장치용 컨버터.
- 제7항에 있어서, 상기 제1필터 회로는,상기 입력 전원의 고주파성 노이즈를 제거하도록 구성되는 제1라인 필터;상기 제1라인 필터와 접속된 제1필터 커패시터;상기 제1필터 커패시터의 일단과 접속된 제2커패시터; 및상기 제2커패시터의 타단과 접속되고 상기 제1필터 커패시터의 타단과 접속된 제2스위치를 포함하고,상기 제2스위치는 상기 제2제어 신호에 응답하여 턴-온되는,조명 제어장치용 컨버터.
- 제7항에 있어서,상기 제1필터 회로는 제1인덕터를 포함하는 제1라인 필터를 포함하고,상기 제2필터 회로는 제2인덕터를 포함하는 제2라인 필터를 포함하고,상기 제1인덕터의 권선수는 제2인덕터의 권선수보다 작은,조명 제어장치용 컨버터.
- 제8항에 있어서, 상기 제1필터 회로는,상기 제1라인 필터 및 상기 제1필터 사이에 배치되며, 과전원을 차단하기 위한 차단 소자를 포함하는 안정화 회로를 더 포함하는,조명 제어장치용 컨버터.
- 제1항에 있어서,상기 디밍 제어 회로는 상기 제1제어 신호를 광 신호의 형태로 출력하도록 구성되는 제1발광 소자를 포함하고,상기 발광 소자는 상기 제1발광 소자로부터 출력된 상기 제1제어 신호를 수광하고, 상기 제1제어 신호에 응답하여 상기 전파 정류 회로의 합성 커패시턴스를 감소시키도록 구성되는 제1수광 소자를 포함하는,조명 제어장치용 컨버터.
- 조명에 포함되며 상기 조명을 제어하기 위한 조명 제어 장치에 있어서,외부의 제어기로부터 교류 형태의 입력 전원을 수신하도록 구성되는 제어 모뎀; 및상기 교류 형태의 입력 전원을 이용하여 직류 형태의 구동 전원을 생성하도록 구성되는 조명 제어장치용 컨버터를 포함하고,상기 제어 모뎀은 상기 조명의 밝기와 연관된 디밍 레벨을 나타내는 디밍 레벨 신호를 상기 조명 제어장치용 컨버터로 출력하고,상기 조명 제어장치용 컨버터는,상기 디밍 레벨 신호에 기초하여, 상기 구동 전원을 크기를 조절하고,상기 디밍 레벨이 제1기준 값 미만일 때, 상기 조명 제어장치용 컨버터의 합성 커패시턴스를 제1커패시턴스로 변경시키고,상기 디밍 레벨이 상기 제1기준 값 이상일 때 상기 조명 제어장치용 컨버터의 합성 커패시턴스를 상기 제1커패시턴스보다 큰 제2커패시턴스로 변경시키고상기 디밍 레벨이 상기 제1기준 값 보다 큰 제2기준 값을 초과할 때, 상기 조명 제어장치용 컨버터의 합성 커패시턴스를 상기 제2커패시턴스보다 큰 제3커패시턴스로 변경시키는,조명 제어 장치.
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