KR101682932B1

KR101682932B1 - 발광다이오드 조명용 전류 제어장치

Info

Publication number: KR101682932B1
Application number: KR1020150050713A
Authority: KR
Inventors: 임준
Original assignee: 주식회사 루닉스
Priority date: 2015-04-10
Filing date: 2015-04-10
Publication date: 2016-12-06
Anticipated expiration: 2035-04-10
Also published as: KR20160121138A

Abstract

본 발명의 일 실시예에 따른 발광다이오드 조명용 전류 제어장치는, 전원을 출력하는 전원 공급부와 연결되고, 적어도 하나 이상의 발광다이오드 소자를 구비하는 발광다이오드 모듈; 상기 발광다이오드 모듈과 연결되고, 상기 발광다이오드 모듈에 인가되는 전류량을 조절하는 정전류 회로부; 및 상기 발광다이오드 모듈의 미리 설정된 광량에 기초하여 상기 발광다이오드 소자가 점등되도록 상기 전원 공급부를 제어하거나 또는 상기 정전류 회로부를 제어하는 제어부;를 포함한다.

Description

발광다이오드 조명용 전류 제어장치{APPARATUS FOR CONTROLLING ELECTRIC CURRENT USING LIGHT EMITTING DIODE}

본 발명은 발광다이오드 조명용 전류 제어장치에 관한 것으로서, 보다 상세하게는 발광다이오드 모듈에 일정한 전류량이 인가되도록 제어하기 위한 발광다이오드 조명용 전류 제어장치에 관한 것이다.

일반적으로, 발광다이오드는 종래 조명에 비해 에너지 절감의 효과가 뛰어나고 반영구적으로 사용할 수 있는 장점이 있으나, 조명으로 사용하기 위하여 점광원인 발광다이오드 소자를 면광원으로 직/병렬 조합하여 발광다이오드 모듈로 구성해야 하며, 발광시 자체 발열하는 특성이 있고 발열에 따라 순방향전압이 변동하므로 전압의 변동에도 일정한 양의 전류를 공급하여 발광다이오드 모듈의 파손을 방지해야 한다. 발광다이오드 모듈에 일정한 전류가 인가되도록 스위칭방식을 적용하거나 또는 리니어방식을 적용한다.

스위칭방식을 이용하여 일정한 전류가 인가되도록 하면 입력전압의 변동에 발광다이오드 모듈에 일정한 전류를 공급할 수 있는 장점이 있으나, 출력되는 전류에 스위칭노이즈가 중첩되어 광출력에 플리커(flicker)가 발생할 수 있고, 조명을 빠른 속도로 끄고 켜는 동작을 반복하여 끄고 켜는 시간의 비율에 따라 광출력량의 평균을 가변하는 방식인 PMW(Pulse Width Modulation Dimming) 방식을 이용하여 디밍 제어를 할 경우 일정 밝기 이하로는 정전류제어가 불안정해지는 단점이 있다.

리니어방식을 이용하여 일정한 전류가 인가되도록 하면 플리커 없이 정전류를 공급하는 장점이 있으나, 공급전력의 전압이 변화하거나 발광다이오드 모듈의 전압이 변화할 경우 정전류회로에서 고열이 발생하여 파손되거나 정전류동작이 불안정해지는 단점이 있다.

본 발명의 일 실시예에 따른 발광다이오드 조명용 전류 제어장치는 전술한 문제점을 해결하기 위하여 다음과 같은 해결과제를 목적으로 한다.

사용자에 의해 미리 설정된 광량에 기초하여 발광다이오드 모듈에 일정한 전류가 인가되도록 제어함으로써, 플리커가 발생하지 않고 전력손실을 최소화하며 입력전압의 변화에 무관하게 사용자가 원하는 광량에 따라 발광다이오드 모듈을 점등시키기 위한 발광다이오드 조명용 전류 제어장치를 제공함에 있다.

본 발명의 해결과제는 이상에서 언급된 것들에 한정되지 않으며, 언급되지 아니한 다른 해결과제들은 아래의 기재로부터 당해 기술분야에 있어서의 통상의 지식을 가진 자가 명확하게 이해할 수 있을 것이다.

상기 제어부는 미리 입력된 계산식에 따라 산출되는 전류량에 기초하여 상기 정전류 회로부를 제어할 수 있다.

상기 제어부는 미리 입력된 룩업테이블(Look-up table)에 따라 산출되는 전류량에 기초하여 상기 정전류 회로부를 제어할 수 있다.

상기 정전류 회로부는, 상기 발광다이오드 모듈에 인가되는 전류량을 조절하기 위한 스위칭소자; 상기 스위칭소자에 연결되는 직렬저항; 제1전압의 제1출력신호가 입력되는 반전입력단자와 상기 제어부의 제2출력신호가 입력되는 비반전입력단자 사이에 오프셋 전압이 존재하는 비교기; 및 상기 직렬저항의 출력 전압에 상기 오프셋 전압 이상의 전압을 인가하여 상기 제1전압으로 변환하는 전압변환기;를 포함하며, 상기 비교기는 상기 제1출력신호와 상기 제2출력신호를 비교하여 상기 스위칭소자를 제어할 수 있다.

상기 발광다이오드 모듈의 미리 설정된 광량의 제1설정값을 유선 또는 무선의 직렬데이터 신호로 전송받아 제1신호로 변환하여 상기 제어부에 전달하는 통신부; 및 상기 통신부로부터 전달받은 상기 제1설정값에 기초하여 상기 발광다이오드 모듈의 미리 설정된 광량을 표시하는 표시부;를 더 포함할 수 있다.

상기 발광다이오드 모듈의 미리 설정된 광량의 제2설정값을 입력받아 제2신호로 변환하여 상기 제어부에 전달하는 입력부; 및 상기 입력부로부터 전달받은 상기 제2설정값에 기초하여 상기 발광다이오드 모듈의 미리 설정된 광량을 표시하는 표시부;를 더 포함할 수 있다.

본 발명의 일 실시예에 발광다이오드 조명용 전류 제어장치는 발광다이오드 모듈에 공급되는 출력 전원의 크기를 조절하거나 일정한 전류가 인가되도록 제어함으로써, 플리커가 발생하지 않고 전력손실을 최소화할 수 있으며 사용자가 원하는 광량에 기초하여 발광다이오드 모듈을 안정적으로 점등할 수 있는 효과가 있다.

본 발명의 효과는 이상에서 언급된 것들에 한정되지 않으며, 언급되지 아니한 다른 효과들은 아래의 기재로부터 당해 기술분야에 있어서의 통상의 지식을 가진 자가 명확하게 이해할 수 있을 것이다.

도 1은 본 발명의 일 실시예에 따른 발광다이오드 조명용 전류 제어장치를 개략적으로 도시한 회로도이고,
도 2는 도 1의 발광다이오드 조명용 전류 제어장치의 정전류 회로부를 구체적으로 도시한 회로도이고,
도 3은 도 1의 발광다이오드 조명용 전류 제어장치의 통신부를 도시한 도면이고,
도 4는 도 1의 발광다이오드 조명용 전류 제어장치의 입력부를 도시한 도면이다.

첨부된 도면을 참조하여 본 발명에 따른 바람직한 실시예를 상세히 설명하되, 도면 부호에 관계없이 동일하거나 유사한 구성 요소는 동일한 참조 번호를 부여하고 이에 대한 중복되는 설명은 생략하기로 한다. 또한, 본 발명을 설명함에 있어서 관련된 공지 기술에 대한 구체적인 설명이 본 발명의 요지를 흐릴 수 있다고 판단되는 경우 그 상세한 설명을 생략하기로 한다. 또한, 첨부된 도면은 본 발명의 사상을 쉽게 이해할 수 있도록 하기 위한 것일 뿐 첨부된 도면에 의해 본 발명의 사상이 제한되는 것으로 해석되어서는 아니됨을 유의해야 한다.

본 발명의 일 실시예에 따른 발광다이오드 조명용 전류 제어장치는 발광다이오드 모듈(200)과, 정전류 회로부(300)와, 제어부(400)와, 통신부(500)와, 입력부(600)와, 표시부(700)를 포함한다.

발광다이오드 모듈(200)은 전원을 출력하는 전원 공급부(100)와 연결되고, 적어도 하나 이상의 발광다이오드 소자를 구비한다. 발광다이오드 모듈(200)은 발광다이오드 소자의 직렬 또는 병렬 조합으로 구성되며, 전원 공급부(100)로부터 전원을 공급받으면 발광다이오드 소자가 점등되면서 발광된다. 여기서, 전원 공급부(100)는 입력된 직류전원의 전압을 발광다이오드 모듈(200)의 순방향전압에 정전류 회로부(300)가 안정적으로 동작할 수 있는 전압을 합한 전압값으로 변환하여 출력단에 연결된 발광다이오드 모듈(200)에 공급한다.

정전류 회로부(300)는 발광다이오드 모듈(200)과 연결되고, 발광다이오드 모듈(200)에 인가되는 전류량을 조절한다. 구체적으로, 정전류 회로부(300)는 스위칭소자(310)와, 직렬저항(320)과, 비교기(330)와, 전압변환기(340)를 포함한다.

스위칭소자(310)는 발광다이오드 모듈(200)에 인가되는 전류량을 조절한다. 스위칭소자(310)는 턴오프되어 전류를 차단하거나 턴온되는 정도를 조절하여 발광다이오드 모듈(200)에 인가되는 전류량을 조절한다. 스위칭소자(310)는 BJT(Bipolar Junction Transistor) 또는 FET(Field Effect Transistor) 등의 트랜지스터가 적용될 수 있다.

직렬저항(320)은 스위칭소자(310)에 연결된다. 직렬저항(320)은 스위칭소자(310)와 접지신호(350) 사이에 배치되고 스위칭소자(310)를 도통하는 전류를 전압으로 변환한다. 즉, 직렬저항(320)은 션트저항(shunt registor)으로써의 역할을 수행한다.

비교기(330)는 제1전압(V)의 제1출력신호가 입력되는 반전입력단자(331)와 제어부(400)의 제2출력신호가 입력되는 비반전입력단자(332) 사이에 오프셋 전압이 존재한다. 여기서, 제1출력신호는 제1전압(V)의 전압값이 될 수 있고, 제2출력신호는 제어부(400)의 제어에 의해 발광다이오드 모듈(200)에 공급되는 전압값이 될 수 있다.

전압변환기(340)는 직렬저항(320)의 출력 전압(V2)에 오프셋 전압 이상의 전압을 인가하여 제1전압(V)으로 변환한다. 즉, 전압변환기(340)는 직렬저항(320)의 출력 전압에 오프셋 전압 이상의 전압을 더하여 제1전압(V)으로 변환하고 변환된 제1전압(V)을 비교기(330)의 반전입력단자(331)에 전달한다.

본 실시예에서, 비교기(330)는 제1출력신호와 제2출력신호를 비교하여 스위칭소자(310)를 제어한다.

예를 들어, 비교기(330)는 반전입력단자(331)에서 제1출력신호를 입력받고 비반전입력단자(332)에서 제2출력신호를 입력받아 제1출력신호와 제2출력신호를 비교한다. 그리고, 제1출력신호와 제2출력신호의 차이값이 양의 값일 경우 스위칭소자(310)에 도통되는 전류량이 증가하도록 제어하는 제1제어신호를 출력하고, 제1출력신호와 제2출력신호의 차이값이 음의 값일 경우 스위칭소자(310)에 도통되는 전류량이 감소하도록 제어하는 제2제어신호를 출력한다. 이에 따라, 스위칭소자(310)는 제1출력신호를 전달받아 도통되는 전류량이 증가하도록 동작하고, 제2출력신호를 전달받아 도통되는 전류량이 감소하도록 동작하여 발광다이오드 모듈(200)에 인가되는 전류량을 일정하게 조절한다.

제어부(400)는 발광다이오드 모듈(200)의 미리 설정된 광량에 기초하여 발광다이오드 소자가 점등되도록 전원 공급부(100)를 제어하거나 또는 정전류 회로부(300)를 제어한다.

구체적으로, 제어부(400)는 사용자에 의해 미리 설정된 광량에 기초하여 발광다이오드 소자가 점등되도록 전원 공급부(100)에서 발광다이오드 모듈(200)로 출력되는 출력 전원의 전압을 조절하거나 또는 발광다이오드 모듈(200)에 일정한 전류가 인가되도록 정전류 회로부(300)를 통해 전류량을 조절한다. 즉, 제어부(400)는 발광다이오드 모듈(200)과 스위칭소자(310) 사이의 전압(V1)을 측정하여 전원 공급부(100)에서 출력되는 출력 전원의 전압을 조절하고, 스위칭소자(310)와 직렬저항(320) 사이에서 직렬저항의 출력 전압(V2)을 측정하여 정전류 회로부(300)에 일정한 전류가 도통되도록 제어한다.

이와 같이, 발광다이오드 모듈(200)에 공급되는 출력 전원의 크기를 조절하거나 일정한 전류가 인가되도록 제어함으로써, 플리커가 발생하지 않고 전력손실을 최소화할 수 있으며 사용자가 원하는 광량에 기초하여 발광다이오드 모듈을 안정적으로 점등할 수 있는 효과가 있다.

본 실시에에서, 제어부(400)는 미리 입력된 계산식에 따라 산출되는 전류량에 기초하여 정전류 회로부(300)를 제어한다. 즉, 제어부(400)는 사용자에 의해 미리 설정된 발광다이오드 모듈(200)의 광량에 적합한 전류량을 미리 입력된 계산식에 따라 산출하고, 이와 같이 산출된 전류량에 기초하여 정전류 회로부(300)를 제어한다.

본 실시예에서, 제어부(400)는 미리 입력된 룩업테이블(Look-up table)에 따라 산출되는 전류량에 기초하여 상기 정전류 회로부(300)를 제어한다. 즉, 제어부(400)는 사용자에 의해 미리 설정된 발광다이오드 모듈(200)의 광량에 적합한 전류량을 미리 룩업테이블에 따라 산출하고, 이와 같이 산출된 전류량에 기초하여 정전류 회로부(300)를 제어한다.

통신부(500)는 발광다이오드 모듈(200)의 미리 설정된 광량의 제1설정값을 유선 또는 무선의 직렬데이터 신호로 전송받아 제1신호로 변환하여 제어부(400)에 전달한다. 여기서, 제1설정값은 사용자에 의해 미리 설정된 광량이며, 제어부(400)는 제1신호를 전달받아 전원 공급부(100)를 제어하거나 또는 정전류 회로부(300)를 제어한다.

입력부(600)는 발광다이오드 모듈(200)의 미리 설정된 광량의 제2설정값을 입력받아 제2신호로 변환하여 제어부(400)에 전달한다. 여기서, 제2설정값은 사용자에 의해 미리 설정된 광량이며, 제어부(400)는 제2신호를 전달받아 전원 공급부(100)를 제어하거나 또는 정전류 회로부(300)를 제어한다.

표시부(700)는 통신부(500)로부터 전달받은 제1설정값에 기초하여 발광다이오드 모듈(200)의 미리 설정된 광량을 표시한다. 또한, 입력부(600)로부터 전달받은 제2설정값에 기초하여 발광다이오드 모듈(200)의 미리 설정된 광량을 표시한다. 표시부(700)에 광량이 표시됨으로써 사용자에 의해 미리 설정된 광량을 용이하게 파악할 수 있다.

본 명세서에서 설명되는 실시예와 첨부된 도면은 본 발명에 포함되는 기술적 사상의 일부를 예시적으로 설명하는 것에 불과하다. 따라서, 본 명세서에 개시된 실시예들은 본 발명의 기술적 사상을 한정하기 위한 것이 아니라 설명하기 위한 것이므로, 이러한 실시예에 의하여 본 발명의 기술 사상의 범위가 한정되는 것이 아님은 자명하다. 본 발명의 명세서 및 도면에 포함된 기술적 사상의 범위 내에서 당해 기술분야에 있어서의 통상의 지식을 가진 자가 용이하게 유추할 수 있는 변형 예와 구제적인 실시예는 모두 본 발명의 권리범위에 포함되는 것으로 해석되어야 할 것이다.

100 : 전원 공급부
200 : 발광다이오드 모듈
300 : 정전류 회로부
400 : 제어부
500 : 통신부
600 : 입력부
700 : 표시부

Claims

전원을 출력하는 전원 공급부(100)와 연결되고, 적어도 하나 이상의 발광다이오드 소자를 구비하는 발광다이오드 모듈(200);
상기 발광다이오드 모듈(200)과 연결되고, 상기 발광다이오드 모듈(200)에 인가되는 전류량을 조절하는 정전류 회로부(300); 및
상기 발광다이오드 모듈(200)의 미리 설정된 광량에 기초하여 상기 발광다이오드 소자가 점등되도록 상기 전원 공급부(100) 및 상기 정전류 회로부(300)를 제어하는 제어부(400);를 포함하고,
상기 정전류 회로부(300)는,
상기 발광다이오드 모듈(200)에 인가되는 전류량을 조절하기 위한 스위칭소자(310);
상기 스위칭소자(310)에 연결되는 직렬저항(320);
제1전압(V)의 제1출력신호가 입력되는 반전입력단자(331)와 상기 제어부(400)의 제2출력신호가 입력되는 비반전입력단자(332) 사이에 오프셋 전압이 존재하는 비교기(330);
상기 직렬저항(320)의 출력 전압(V2)에 상기 오프셋 전압 이상의 전압을 인가하여 상기 제1전압(V)으로 변환하는 전압변환기(340);를 포함하며,
상기 비교기(330)는 상기 제1출력신호와 상기 제2출력신호를 비교하여 상기 스위칭소자(310)의 턴온 및 턴오프를 제어하고,
상기 제어부(400)는 상기 발광다이오드 모듈(200)과 상기 스위칭소자(310) 사이의 전압(V1)을 측정하여 상기 전원 공급부(100)에서 출력되는 상기 출력 전원의 전압을 조절하고, 상기 직렬저항(320)의 상기 출력 전압(V2)을 측정하여 상기 정전류 회로부(300)에 상기 미리 설정된 광량에 대응하는 일정한 전류가 도통되도록 제어하는 발광다이오드 조명용 전류 제어장치.
제1항에 있어서,
상기 제어부(400)는 미리 입력된 계산식에 따라 산출되는 전류량에 기초하여 상기 정전류 회로부(300)를 제어하는 발광다이오드 조명용 전류 제어장치.
제1항에 있어서,
상기 제어부(400)는 미리 입력된 룩업테이블(Look-up table)에 따라 산출되는 전류량에 기초하여 상기 정전류 회로부(300)를 제어하는 발광다이오드 조명용 전류 제어장치.
삭제
제1항에 있어서,
상기 발광다이오드 모듈(200)의 미리 설정된 광량의 제1설정값을 유선 또는 무선의 직렬데이터 신호로 전송받아 제1신호로 변환하여 상기 제어부(400)에 전달하는 통신부(500); 및
상기 통신부(500)로부터 전달받은 상기 제1설정값에 기초하여 상기 발광다이오드 모듈(200)의 미리 설정된 광량을 표시하는 표시부(700);를 더 포함하는 발광다이오드 조명용 전류 제어장치.
제1항에 있어서,
상기 발광다이오드 모듈(200)의 미리 설정된 광량의 제2설정값을 입력받아 제2신호로 변환하여 상기 제어부(400)에 전달하는 입력부(600); 및
상기 입력부(600)로부터 전달받은 상기 제2설정값에 기초하여 상기 발광다이오드 모듈(200)의 미리 설정된 광량을 표시하는 표시부(700);를 더 포함하는 발광다이오드 조명용 전류 제어장치.