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WO2016003055A1 - 엘이디 램프 구동장치 - Google Patents

엘이디 램프 구동장치 Download PDF

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WO2016003055A1
WO2016003055A1 PCT/KR2015/003333 KR2015003333W WO2016003055A1 WO 2016003055 A1 WO2016003055 A1 WO 2016003055A1 KR 2015003333 W KR2015003333 W KR 2015003333W WO 2016003055 A1 WO2016003055 A1 WO 2016003055A1
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WO
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transistor
electrode
capacitor
diode
led lamp
Prior art date
Application number
PCT/KR2015/003333
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English (en)
French (fr)
Inventor
강신중
김봉수
정관옥
Original Assignee
강신중
김봉수
정관옥
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Publication date
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First worldwide family litigation filed litigation Critical https://patents.darts-ip.com/?family=55019550&utm_source=google_patent&utm_medium=platform_link&utm_campaign=public_patent_search&patent=WO2016003055(A1) "Global patent litigation dataset” by Darts-ip is licensed under a Creative Commons Attribution 4.0 International License.
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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 even if the time constant of the coil and the capacitor of the electronic ballast is changed, the LED lamp driving device to drive the LED lamp stably in accordance with the oscillation method conditions of the electronic ballast, so that the LED lamp is flicker-free and electrically safe, It relates to an LED lamp driving device.
  • Conventional fluorescent lamps generate electric discharges due to high voltages inside the lamp, and the ultraviolet rays generated by the reaction react with fluorescent materials applied to the inner surface of the lamp to emit visible light. That is, when the fluorescent lamp is turned on, a high voltage is applied between the anodes. Insulation breakdown occurs and the discharge between the anodes caused by the leading edge breakdown causes electrons to collide with the fluorescent material inside the fluorescent lamp to shine.
  • Conventional lighting methods for fluorescent lamps include a magnetic lighting method using a magnetic ballast and an electronic lighting method using an electronic ballast, but electronic lighting methods are mainly used.
  • the electronic ballast used in Korea mainly uses the self-oscillating method in which the series resonance occurs by the coil, condenser and fluorescent lamp's filament inside the ballast. Is discharged between the fluorescent lamp anodes. If the resonance does not occur, it is unsafe to obtain any output, and there is a risk that the fluorescent lamp ruptures due to an increase in the current in the fluorescent lamp.
  • a fluorescent lamp is mounted on a ceiling or the like and mounted on a luminaire body provided with an electronic ballast.
  • the circuit for driving the LED using the electronic ballast uses a resonance method, but the time constants of the coil and the capacitor of the electronic ballast differ from manufacturer to manufacturer. If the LED lamp is connected according to the product of the electronic ballast, the LED may be driven by high voltage due to resonance. In many cases, the lamp drive circuit burns or the fuse is blown and cannot be used.
  • a circuit when the electronic ballast is used, a circuit must be configured in accordance with the oscillation type conditions of the electronic ballast in order to ensure that the LED lamp is flicker-free and electrically safe.
  • the LED lamp is stably driven, and the LED lamp driving device is driven to the oscillation method condition of the electronic ballast, so that the LED lamp is flicker-free and electrically driven. LED lamp driving device is desired.
  • the resonance phenomenon of the ballast implemented by a self-feeding or a punching oscillation method must be used. Because the discharge must be made to turn on the fluorescent lamp, a high voltage is required to discharge, and an easy way to obtain a high voltage is to use a high voltage obtained at resonance.
  • the electronic ballast When driving the LED lamp using the electronic ballast made of the self-acting or punching oscillation method, the electronic ballast operates normally when the LED lamp driving circuit is configured so that the self-acting or punching oscillation is performed.
  • high frequency high voltage AC600V or more obtained by resonating by self- or oscillating oscillation method burns LED lamp driving circuit or damages LED lamp.
  • the voltage generated by the resonance of the self- or oscillating oscillation method is different from the products of many companies, and the LED lamp driving device for driving the LED lamp by controlling the ballast with different characteristics is essential.
  • the electronic ballast for fluorescent lamps of Korean Patent Laid-Open Publication No. 1998-046172 is provided with two switching elements Q1 and Q2 composed of FETs at an output terminal, as shown in FIG. 1, to alternate two switching elements Q1 and Q2.
  • the drive is repeatedly driven to generate a predetermined square wave of high frequency.
  • the square wave is resonated by the twelfth capacitor C12 and the ninth inductor L0 provided between the connecting portions of the two switching elements Q1 and Q2 and the first terminal J1 of the fluorescent lamp. It is converted into a sinusoidal wave having a high frequency characteristic.
  • the zero capacitor C0 which is a starting capacitor connected between the both ends of the fluorescent lamp, that is, between the second terminal J2 and the third terminal J3 of the fluorescent lamp
  • the zero capacitor C0 Supplies a predetermined sinusoidal AC voltage to the fluorescent lamp.
  • the fourth terminal J4 of the fluorescent lamp is connected to ground.
  • an eleventh capacitor C11 which is a capacitor for removing ripple, is provided at both ends of the two switching elements Q1 and Q2, that is, the power supply terminals of the two switching elements Q1 and Q2. The ripple is smoothed by removing the ripple from the voltage applied to the power supply terminal.
  • a method of omitting the twelfth capacitor C12 and converting the sine wave into resonance by the zeroth capacitor C0 and the zeroth inductor L0 may have a predetermined high frequency characteristic.
  • An embodiment of Korean Patent Application Laid-Open No. 10-2012-0098441 includes a capacitance capacitance selector having a plurality of capacitors connected to a resonant inductor, the capacitance capacitance selector having a selector switch to allow a user to select an appropriate capacitor. .
  • a capacitance capacitance selector having a plurality of capacitors connected to a resonant inductor, the capacitance capacitance selector having a selector switch to allow a user to select an appropriate capacitor.
  • the capacitance capacitance selection unit includes a plurality of capacitors, and a control switch corresponding to each of the plurality of capacitors, the control switch is a tri-connected in series with each capacitor And a bidirectional photodiode connected with a resistive element connected to trigger the triac, and when the photodiode is turned on, the corresponding triac is also turned on so that the corresponding capacitor is automatically selected.
  • the photodiode is turned on or off depending on whether or not the light emitting diode for generating the driving signal, which is emitted according to the signal of the driving control unit, is emitted.
  • Korean Laid-Open Patent Publication No. 10-2012-0098441 in the case of manual, it is difficult for the user to select an appropriate capacitor, and even in the case of automatic driving, the driving controller detects the LED driving voltage and selects a capacitor accordingly.
  • a predetermined light emitting diode for generating a signal is emitted, and a predetermined photodiode and a predetermined triac are turned on to select a predetermined capacitor according to the light emitting diode.
  • a driving controller, a light emitting diode, a photodiode, a triac, etc. are separately provided. It is composed of complex circuits, and in every case, it is configured to be selectively driven according to each, so that there are many restrictions on the configuration and driving of the circuits, and thus there is a possibility of malfunction.
  • the present invention is to drive the LED lamp stably even if the time constant of the coil and the capacitor of the electronic ballast is changed, the LED lamp driving device is made to be driven in accordance with the oscillation method conditions of the electronic ballast, the LED lamp is flickering and electrically An LED lamp driving device for driving safely is proposed.
  • the problem to be solved by the present invention is that even if the time constant of the coil and the capacitor of the electronic ballast is changed, the LED lamp driving device to drive the LED lamp stably in accordance with the oscillation method conditions of the electronic ballast, the LED lamp is flickering and electrically To provide a safe driving LED lamp.
  • the LED lamp driving apparatus of the present invention the third capacitor, one end is mounted to one of the two electrodes of the power input terminal, which is inserted into one of the two connection terminals of the electronic ballast. And a fourth capacitor having one end mounted on the other one of the two electrodes of the power input terminal.
  • a third transistor and a fourth transistor comprising a field effect transistor, the other end of the third capacitor is connected to the drain of the third transistor, the other end of the fourth capacitor is connected to the drain of the fourth transistor, and a third transistor
  • a source of the transistor and the fourth transistor includes a resonance switching unit connected to ground;
  • a first resistor having a voltage detector, a gate of the third transistor and a fourth transistor connected to an output terminal Vout of the voltage detector, and a first resistor connected in series between the driving voltage V1 and ground to an input terminal Vin of the voltage detector;
  • a resonance control unit including a voltage monitoring unit connected to an intermediate connection point of the second resistor.
  • the first electrode and the second electrode of the first power input terminal inserted into the first connection terminal of the electronic ballast are connected to each other and short-circuited. It is connected in series, the connection point of the first diode and the second diode is connected to the connection point of the first electrode and the second electrode, one side of the first diode and the second diode connected in series is connected to the ground, the first diode A first capacitor mounted in parallel with the first capacitor and mounted with a second capacitor in parallel with the second diode;
  • a rectifying unit comprising: a second rectifying unit forming a bridge circuit between three diodes and sixth diodes, which are four diodes, between the third electrode and the fourth electrode of the second power input terminal inserted into the second connection terminal of the electronic ballast; Characterized in that comprises a.
  • the power input terminal includes a first power input terminal having a first electrode and a second electrode inserted into a first connection terminal of the electronic ballast, and a second connection terminal of the electronic ballast having a third electrode and a fourth electrode. It may be one of the second power input terminal inserted into the.
  • the power input terminal is a second power input terminal, and the first electrode and the second electrode of the first power input terminal are connected to each other and short-circuited.
  • the first fuse is mounted between the connection point of the first electrode and the second electrode and the first rectifying part.
  • the LED lamp driving apparatus the two capacitors having a polarity in parallel, between the rectifier output terminal and the ground, the smoothing portion;
  • a PWM driver comprising a dedicated driving element for pulse width modulation control and a fifth transistor, which is a field effect transistor, are included.
  • the LED control signal consisting of a pulse train is output from the output terminal of the PWM driver according to the driving voltage V1.
  • an LED lamp driving unit which outputs the LED control signal to the gate of the fifth transistor and switches the fifth transistor according to the LED control signal to drive the LED unit.
  • the LED lamp driving device of the present invention even if the time constant of the coil and the capacitor of the electronic ballast is changed, the LED lamp driving device drives the LED lamp stably in accordance with the oscillation method conditions of the electronic ballast, and the LED lamp does not flicker. Drive safely safely.
  • FIG. 1 is a circuit diagram showing the configuration of a fluorescent lamp lighting apparatus equipped with an electronic ballast for fluorescent lamps of Korean Laid-Open Patent Publication No. 1998-046172.
  • FIG. 2 is a circuit diagram of a resonance control unit of the LED lamp driving apparatus according to an embodiment of the present invention.
  • FIG. 3 is an explanatory diagram for explaining a resonance controller of FIG. 2 in connection with an electronic ballast.
  • FIG. 4 is a circuit diagram of a rectifying part of the LED lamp driving apparatus according to an embodiment of the present invention.
  • FIG. 5 is an example of an LED lamp driving apparatus to which the resonance controller of FIG. 2 is applied.
  • the LED lamp driving apparatus even if the time constant of the coil and the capacitor of the electronic ballast is changed, in accordance with the oscillation system conditions of the electronic ballast, to stably drive the LED lamp, so that the LED lamp is flicker-free and electrically safe As shown in FIG. 5, the first power input terminal 10, the second power input terminal 20, the rectifying unit 30, the resonance control unit 45, the smoothing unit 47, and the LED lamp driving unit 80. ), Including the LED unit 90.
  • the resonance control unit 45 includes a resonance capacitor unit 50, a resonance switching unit 60, and a voltage monitoring unit 70 so that the voltage monitoring unit 70 has a low voltage.
  • the electronic ballast operates the resonance switching unit 60 to oscillate, and the oscillation circuit is connected through the resonance capacitor unit 50 to achieve resonance.
  • the oscillation is turned off so that the oscillation stops. The operation to stop the operation is continuously performed so that the driving voltage V1 is constant so that the LED lamp driving unit 80 is driven at a safe voltage.
  • FIG. 2 is a circuit diagram of a resonance control unit of the LED lamp driving apparatus according to an embodiment of the present invention
  • Figure 3 is an explanatory diagram for explaining the resonance control unit of Figure 2 in connection with the electronic ballast.
  • the resonance controller 45 includes a resonance capacitor unit 50, a resonance switching unit 60, and a voltage monitoring unit 70.
  • the resonant capacitor unit 50 is a capacitor mounted to each of the third electrode J3 and the fourth electrode J4 of the second power input terminal 20, and is connected in series with the electronic ballast to resonate with the electronic ballast. That is, the resonant capacitor unit 50 is connected to the zero capacitor C0 and the zero inductor L0 of the electronic ballast to resonate.
  • the third capacitor C3, which is a resonance capacitor, is mounted to the third electrode J3, and the fourth capacitor C4, which is a resonance capacitor, is mounted to the fourth electrode J4.
  • the first electrode J1 and the second electrode J2 of the first power input terminal 10 are connected to each other and shorted.
  • the first power input terminal 10 and the second power input terminal 20 are terminals for receiving AC power from an electronic ballast of an existing fluorescent lighting system.
  • the first power input terminal 10 is the first electrode J1 and the second electrode J2 for connecting to the electrodes S1 and S2 of the first connection terminal 11 of the conventional fluorescent lighting system (electronic ballast), respectively.
  • a second power input terminal 20 for connecting to electrodes S3 and S4 of the second connection terminal 21 of the conventional fluorescent lighting system (electronic ballast), and
  • the fourth electrode J4 is provided.
  • the first power input terminal 10 and the second power input terminal 20 may be referred to as a power input unit.
  • the resonance switching unit 60 is a switching means for turning resonance on and off, and is controlled by the instruction of the voltage monitoring unit 70.
  • the resonance switching unit 60 is composed of two switching elements, that is, the third transistor Q3 and the fourth transistor Q4, and the third transistor Q3 and the fourth transistor Q4 are field effect transistors (hereinafter referred to as FETs).
  • Drain D is connected to the resonant capacitors C3 and C4, the source S is connected to ground, and the gate G is connected to the output terminal Vout of the voltage detector 72. Connected. Accordingly, the gate G is turned on and off in accordance with the output of the voltage detector 72, and the drain D and the source (B) are turned on as the gate G is turned on and off. S) is connected or not connected, so resonance may or may not occur.
  • the voltage monitoring unit 70 monitors the driving voltage V1. When the voltage rises excessively due to resonance, the resonance switching unit is turned off to lower the driving voltage V1, and the driving voltage V1 is too low. In this difficult case, the resonance control switching unit is turned on to cause the electronic safety device to resonate.
  • the driving voltage V1 is output by full-wave rectifying the AC voltage input from the power supply input units 10 and 20 in the rectifying unit 30, and is a voltage for driving the LED unit 90. Therefore, the driving voltage V1 may be referred to as an LED driving voltage.
  • the voltage monitoring unit 70 connects an intermediate connection point 74 of the first resistor R1 and the second resistor R2 connected in series between the driving voltage V1 and the ground to the input terminal Vin of the voltage detector 72.
  • the output terminal Vout of the voltage detector 72 is connected to each of the third transistor Q3 and the gate G of the fourth transistor Q4 of the resonance switching unit 60, and also the voltage detector 72.
  • the output terminal of is connected to the driving voltage V1 through the third resistor R3.
  • the voltage detector 72 may be made of a commercially available voltage detector element.
  • the voltage detector 72 when the voltage detector 72 receives a voltage (that is, a voltage proportional to the driving voltage V1) to the input terminal Vin, and the input voltage is greater than the preset reference voltage (set voltage), the voltage detector 72 receives the first voltage.
  • a voltage for example, 0 V
  • a second voltage for example, 5 V
  • the first voltage is a voltage for turning off the third transistor Q3 and the fourth transistor Q4
  • the second voltage is a voltage for turning on the third transistor Q3 and the fourth transistor Q4.
  • the driving voltage V1 rises excessively due to resonance and the voltage proportional to the driving voltage V1 inputted to the input terminal Vin of the voltage detector 72 is greater than the predetermined reference voltage, the first voltage ( For example, 0V is output to the output terminal Vout. Accordingly, the third transistor Q3 and the fourth transistor Q4 are turned off, so that resonance does not occur, and the driving voltage V1 falls.
  • the driving voltage V1 becomes too low, if the voltage proportional to the driving voltage V1 input to the input terminal Vin of the voltage detector 72 is less than or equal to the preset reference voltage, the second voltage For example, 5V is output to the output terminal Vout, and accordingly, the third transistor Q3 and the fourth transistor Q4 are turned on, so that resonance occurs, and the driving voltage V1 is raised.
  • FIG. 4 is a circuit diagram of a rectifying unit of the LED lamp driving apparatus according to an embodiment of the present invention.
  • the first electrode J1 and the second electrode J2 of the first power input terminal 10 are connected to each other and shorted, and the first electrode J1 and the second electrode (
  • the first rectifying part 32 is attached to the connection point 12 of J2, and in some cases, between the connection point 12 of the first electrode J1 and the second electrode J2 and the first rectifying part 32.
  • the first fuse F1 may be installed. For convenience of description, the first fuse F1 is omitted and described.
  • the rectifier 30 connects the bridge circuit with the third diodes D3 to the sixth diode D6 between the third electrode J3 and the fourth electrode J4 of the second power input terminal 10.
  • the rectifier 30 connects the bridge circuit with the third diodes D3 to the sixth diode D6 between the third electrode J3 and the fourth electrode J4 of the second power input terminal 10.
  • the AC power input from the second power input terminal 20 is full-wave rectified.
  • the first rectifier 32 rectifies AC power input from the first power input terminal 10 as a double voltage rectifier circuit.
  • the first rectifying unit 32 is connected to the first diode D1 and the second diode D2 in series, and the connection point between the first diode D1 and the second diode D2 is the first electrode J1. It is connected to the connection point 12 of the second electrode (J2), one side (anode end) of the first diode (D1) and the second diode (D2) connected in series is connected to the ground.
  • the first capacitor C1 is mounted in parallel with the first diode D1
  • the second capacitor C2 is mounted in parallel with the second diode D2.
  • the second rectifying unit 34 has a fifth diode D5 and a sixth diode D6 connected in series, and a connection point between the fifth diode D5 and the sixth diode D6 is connected to the third electrode J3.
  • One side (anode end) of the fifth diode D5 and the sixth diode D6 connected in series is connected to the ground.
  • the third diode D3 and the fourth diode D4 are connected in series, and the connection point of the third diode D3 and the fourth diode D4 is connected to the fourth electrode J4 and is connected in series.
  • One side (anode end) of the third diode D3 and the fourth diode D4 is connected to ground.
  • the other end (cathode end) of the connected fifth diode D5 and the sixth diode D6 is connected to one point, which is an output terminal 37 of the rectifying unit 30, and is connected to the smoothing unit 47.
  • the second fuse F2 may be positioned between the output terminal 37 of the rectifying unit 30 and the smoothing unit 47. For convenience of description, the second fuse F2 will be omitted.
  • FIG. 5 is an example of the LED lamp driving apparatus to which the resonance control unit of FIG. 2 is applied, and includes a first power input terminal 10, a second power input terminal 20, a rectifier 30, a resonance control unit 45, and a smoothing unit ( 47), the LED lamp driving unit 80, the LED unit 90 is made.
  • the smoothing unit 47 includes a capacitor having one or more polarities to smooth the AC power supplied from the rectifying unit output stage 37.
  • a capacitor having two polarities that is, a fifth capacitor C5 and a sixth capacitor C6, is connected between the rectifier output terminal 37 and ground.
  • the fifth capacitor C5 and the sixth capacitor C6 are capacitors having a high frequency high voltage polarity, and electrolytic capacitors, tantalum capacitors, and the like can be used.
  • the smoothing unit 47 may further include a varistor SVR1 to protect the devices from being broken due to sparks and surges.
  • the rectifier output terminal 37 that is, the output terminal of the smoothing unit 47 is used as the driving voltage V1.
  • the LED lamp driver 80 is a means for driving the LEDs of the LED unit 90.
  • the LED lamp driver 80 includes a PWM driver 100 and a fifth transistor Q5 which is a field effect transistor (FET), and the driving voltage V1.
  • FET field effect transistor
  • the fifth transistor Q5 switches to drive the LED unit 90.
  • the PWM driver 100 is composed of a dedicated drive IC (PWM-IC) or LED drive IC for the pulse width modulation control.
  • the power input terminal VIN of the PWM driver 100 is connected to the driving voltage V1.
  • the seventh resistor R7 is connected between the oscillation frequency adjusting resistor terminal ROSC of the PWM driver 100 and the ground.
  • the output terminal GATE of the PWM driver 100 is connected to the gate G of the fifth transistor Q5.
  • the fifth resistor R5 and the fourth resistor R4 are connected in parallel between the source S of the fifth transistor Q5 and the ground, and the source S and the PWM driver of the fifth transistor Q5 are connected to each other.
  • the sixth resistor R6 is connected to the current sensing terminal CS of the terminal 100.
  • a seventh capacitor C7 is connected between the current sensing terminal CS and the ground to protect the current sensing terminal CS.
  • the first coil L1 is connected between the drain D of the fifth transistor Q5 and one end of the LED unit 90, that is, between the cathode terminal 92 of the LEDs of the LED unit 90, and the fifth coil L1.
  • An eighth diode D8 is connected between the drain D of the transistor Q5 and the driving voltage V1, and an anode of the eighth diode D8 is connected to the drain D of the fifth transistor Q5.
  • the cathode of the eighth diode D8 is connected to the driving voltage.
  • the other end of the LED unit 90 that is, the anode terminal 94 of the LEDs of the LED unit 90 is connected to the driving voltage V1.
  • a ninth capacitor C9 for protecting the LED unit 90 is mounted between the cathode end 92 and the anode end 94 of the LED unit 90.
  • the LED unit 90 is shown as having only one LED, but this is shown for convenience, and thus it is not intended to limit the present invention.
  • LED unit 90 may be composed of a plurality of LEDs.
  • the present invention provides a resonance comprising a voltage monitoring unit 70, a resonance switching unit 60, and a resonance capacitor unit 50 for voltage control obtained by oscillation of an electronic ballast required for driving an LED using an electronic ballast.
  • the controller 45 is provided to generate an LED driving voltage.
  • the resonance control unit 45 of the present invention uses the resonance switching unit 60 to cause the electronic ballast to oscillate when the voltage monitoring unit 70 has a low voltage and falls below a set voltage value (reference voltage).
  • the oscillation circuit is connected to the oscillation circuit through the resonant capacitor unit 50 to perform resonance, and the fifth capacitor C5 and the sixth capacitor C6 of the smoothing unit 47 are charged and charged with the high voltage obtained during resonance. If the set voltage is higher than the voltage set by the voltage monitoring unit 70, the oscillation stops and the operation of turning off the resonance switching unit 60 to stop the oscillation is performed continuously so that the driving voltage V1 is constant and the LED lamp driving unit 80 Drive at a safe voltage.
  • the resonance controller 45 of the present invention connects (shorts) the first terminal J1 and the second terminal J2 of the first power input terminal 10 to each other, and the third of the second power input terminal 20.
  • the electrode J3 is connected to the drain D of the third transistor Q3 via the third capacitor C3, which is a resonance capacitor, and the fourth electrode J4 of the second power input terminal 20 is for resonance.
  • the fourth capacitor C4, which is a capacitor, is connected to the drain D of the fourth transistor Q4, the source S of the third transistor Q3 and the fourth transistor Q4 is connected to ground, and
  • the gate G of the third transistor Q3 and the fourth transistor Q4 is connected to the output terminal Vout of the voltage detector 72, and the driving voltage V1 is connected to the input terminal Vin of the voltage detector 72.
  • the middle connection point 74 of the first resistor R1 and the second resistor R2 connected in series between the grounds is connected, and the output terminal Vout of the voltage detector 72 is connected to the driving voltage through the third resistor R3.
  • the voltage of the LED lamp driving unit 80 that is, the driving voltage V1 is divided by the first resistor R1 and the second resistor R2 and inputted to the voltage detector 72 to input the voltage detector 72.
  • the third transistor Q3 and the fourth transistor Q4 are turned on or off in accordance with the output of the power supply, and the voltage monitoring unit 70 monitors the voltage.
  • the present invention is provided with a resonant capacitor unit 50 for determining the oscillation frequency of the drive voltage V1 even if the time constants of the coil and the capacitor of the electronic ballast are varied, so that the LED lamp can be stably maintained in accordance with the oscillation system conditions of the electronic ballast. Drive it.
  • the first electrode J1 and the second electrode J2 of the first power input terminal 10 are connected to each other and shorted, and the first electrode J1 and the second electrode are shorted.
  • a first rectifying part 32 constituting a double voltage rectifying circuit is formed by the first diode D1 and the second diode D2, and the second power input terminal 10 is provided.
  • a second rectifying portion 34 bridged by a third diode D3 to a sixth diode D6 between the third electrode J3 and the fourth electrode J4 of the first electrode.
  • the first fuse F1 is mounted between the connection point 12 of the J1 and the second electrode J2 and the first rectifying part 32. This connection simplifies the circuit, reducing the cost of fuses and rectifier diode elements.
  • the present invention is applied to an LED lamp driving device in which the LED lamp driving device drives the LED lamp stably in accordance with the oscillation system conditions of the electronic ballast even if the time constants of the coil and the capacitor of the electronic ballast are changed.

Landscapes

  • Circuit Arrangement For Electric Light Sources In General (AREA)

Abstract

본 발명은 전자식 안정기의 코일과 콘덴서의 시정수가 달라져도, 전자식 안정기의 발진 방식 조건에 맞추어, 안정하게 LED 램프를 구동시키며, LED 램프가 깜빡거림이 없고 전기적으로 안전하게 구동하게 하는, LED 램프 구동장치에 관한 것이다. 본 발명의 LED 램프 구동장치는, 전자식 안정기의 2개의 접속단자 중 하나의 접속단자에 삽입되는, 전원입력단자의 2 전극중 하나의 전극에 일단이 장착된 제3캐패시터와, 전원입력단자의 2 전극중 다른 하나의 전극에 일단이 장착된 제4캐패시터로 이루어진, 공진 캐패시터부; 전계효과 트랜지스터로 이루어진 제3트랜지스터와 제4트랜지스터를 구비하며, 제3 캐패시터의 다른 일단이 제3트랜지스터의 드레인에 연결되고, 제4 캐패시터의 다른 일단이 제4트랜지스터의 드레인에 연결되고, 제3트랜지스터와 제4트랜지스터의 소오스는 접지에 연결되는, 공진 스위칭부; 전압검출기를 구비하며, 전압검출기의 출력단(Vout)에 제3트랜지스터 및 제4트랜지스터의 게이트가 연결되고, 전압검출기의 입력단(Vin)에 구동 전압(V1)과 접지사이에 직렬 연결된 제1저항과 제2저항의 중간 연결점이 연결되는, 전압감시부;로 이루어진 공진제어부를 포함하여 이루어진 것을 특징으로 한다.

Description

엘이디 램프 구동장치
본 발명은 전자식 안정기의 코일과 콘덴서의 시정수가 달라져도, LED 램프 구동장치가 전자식 안정기의 발진 방식 조건에 맞추어, 안정하게 LED 램프를 구동시키며, LED 램프가 깜빡거림이 없고 전기적으로 안전하게 구동하도록 하는, LED 램프 구동장치에 관한 것이다.
최근 형광등을 대신하여 발광다이오드(Light-Emitting Diode)(이하 LED라 함)를 이용한 램프가 새로운 조명기구로 등장하여 사용이 증가되고 있다.
종래의 형광등은 등 내부에 고전압에 의한 전기 방전을 일으키고 이에 따라 발생한 자외선이 램프 내면에 도포된 형광물질과 반응하여 가시광선의 빛을 내는 장치로, 즉, 형광등을 켤때는 양극간에 높은 전압을 인가하여 절연 파괴가 일어나고 전연 파괴로 인한 양극간의 방전으로 전자가 형광등 내부에 있는 형광물질과 부딪쳐 빛을 낸다.
종래의 형광등의 점등방식에는, 자기식 안정기를 사용하는 자기식 점등방식과, 전자식 안정기를 사용하는 전자식 점등 방식이 있으나, 주로 전자식 점등 방식이 많이 사용되고 있다.
국내에서 사용중인 전자식 안정기는 안정기 내부에 구비된 코일과 콘덴서 그리고 형광등의 필라민트에 의해 직렬 공진이 이루어지는 자려식(Self-oscillating) 방식을 주로 사용하고 있으며, 공진으로 발생된 매우 높은 전압(AC600V이상)에 의해 형광등 양극 사이에 방전이 이루어진다. 만약, 공진이 일어나지 않도록 한다면 어떠한 출력을 얻는 것도 불안전하며, 형광등 내의 전류가 증가하여 형광등이 파열될 위험이 있다.
일반적으로, 천정 등에 장착되며, 전자식 안정기가 구비된 등기구 몸체에, 형광등을 장착하여 사용한다.
최근들어, 전자식 안정기가 구비된 등기구 몸체에, 형광등을 대신하여, LED 램프를 장착하여 사용할 수 있도록 하는 기술이 요망되고 있다.
그러나, 공진으로 발생된 매우 높은 전압에 의해 형광등 양극 사이에 방전을 일으키게 하는 특성을 가진 전자식 안정기 출력에, 단순히 LED 램프 구동장치를 연결해 LED를 구동한다는 것은 매우 어려운 일이다.
전자식 안정기를 이용하여 LED를 구동하는 회로는 공진 방식을 사용하고 있으나, 제조사별로 전자식 안정기의 코일과 콘덴서의 시정수가 달라, 전자식 안정기의 제품에 따라서 LED 램프를 연결할 경우, 공진에 의한 높은 전압으로 LED 램프 구동회로 등이 타거나, 퓨즈가 끊어져 사용 할수 없는 경우가 많다.
또한, 전자식 안정기를 이용할 경우, LED 램프가 깜빡거림이 없고 전기적으로 안전하게 구동하도록 하기 위해서, 전자식 안정기의 발진 방식 조건에 맞게 회로가 구성되어져야 한다.
따라서, 전자식 안정기의 코일과 콘덴서의 시정수가 달라져도, 안정하게 LED 램프를 구동시키며, LED 램프 구동장치가 전자식 안정기의 발진 방식 조건에 맞게 구동되도록 이루어져, LED 램프가 깜빡거림이 없고 전기적으로 안전하게 구동하도록 하는, LED램프 구동장치가 요망된다.
일반적으로, 전자식 안정기를 이용하여 LED램프를 구동하는 회로를 구현하고자 할 경우 자려식 또는 타려식 발진방식으로 구현되는 안정기의 공진현상을 꼭 이용 해야만 한다. 왜냐하면 형광등을 켜기 위해서는 방전이 이루어져야 하며, 방전을 하기 위해서는 높은 전압이 요구되고, 높은 전압을 얻기 위해서는 손쉬운 방법이 공진시 얻어지는 높은 전압을 이용하는 것이다.
이처럼 자려식 또는 타려식 발진방식으로 만들어진 전자식 안정기를 이용하여 LED 램프를 구동할 경우, 자려식 또는 타려식 발진이 이루어지도록, LED 램프 구동회로가 구성되어야 전자식 안정기가 정상적으로 작동한다.
하지만 자려식 또는 타려식 발진 방식으로 공진되어 얻어지는 고주파수의 높은 전압 AC600V 이상의 전압은 LED램프 구동회로를 태우거나 LED램프를 회손한다. 특히, 자려식 또는 타려식 발진 방식으로 공진되어 발생되는 전압은 수많은 회사의 제품이 서로 다르며, 이렇게 서로 다른 특성을 가진 안정기를 제어하여 LED램프를 구동하게 하는 LED 램프 구동장치가 꼭 필요하다.
국내 공개특허공보 특1998-046172호의 형광등용 전자식 안정기는, 도 1에서와 같이, 출력단에 FET로 이루어진 두 개의 스위칭 소자(Q1,Q2)를 구비하여, 두 개의 스위칭 소자(Q1,Q2)를 교대로 반복구동시켜 고주파의 소정의 구형파를 발생시킨다. 이 구형파는, 두 개의 스위칭 소자(Q1,Q2)의 연결부와 형광등 램프의 제1단자(J1)의 사이에 구비되는 제12 캐패시터(C12)와 제0 인덕터(L0)에 의해, 공진되어 소정의 고주파특성을 가지는 정현파로 변환된다. 이 정현파가 형광등 양단, 즉, 형광등 램프의 제2단자(J2)와 제3단자(J3)의 사이에 접속되어 있는 스타팅용 커패시터인 제0 캐패시터(C0)로 입력되면 이 제0 캐패시터(C0)는 형광등으로 소정의 정현파 교류 전압을 공급하게 된다. 이때, 형광등 램프의 제4단자(J4)는 접지와 연결된다. 또한, 두 개의 스위칭 소자(Q1,Q2)의 양단, 다시말해 두 개의 스위칭 소자(Q1,Q2)의 전원단에 리플제거용 커패시터인 제11캐패시터(C11)를 구비하여, 스위칭 소자(Q1,Q2)의 전원단에 가해지는 전압에서 리플을 제거하여 평활화한다.
경우에 따라서 제12 캐패시터(C12)를 생략하고, 제0 캐패시터(C0)와 제0 인덕터(L0)에 의해, 공진되어 소정의 고주파특성을 가지는 정현파로 변환하도록 하는 방법을 사용할 수 있다.
선행기술로, 국내 공개특허공보 제10-2012-0098441호의 '안정기와 호환가능한 ＬＥＤ 형광등용 컨트롤러'가 있다.
국내 공개특허공보 제10-2012-0098441호의 일실시예는 공진용 인덕터와 연결되는, 다수의 캐패시터를 커패시턴스 용량 선택부를 구비하되, 커패시턴스 용량 선택부는 셀렉터 스위치를 구비하여 사용자가 적절한 캐패시터를 선택하도록 이루어진다. 또한, 국내 공개특허공보 제10-2012-0098441호의 다른 실시예로, 커패시턴스 용량 선택부는 다수의 캐패시터와, 다수의 캐패시터 각각에 대응되는 제어스위치를 구비하되, 제어스위치는 각 커패시터와 직렬접속된 트라이액과, 상기 트라이액을 트리거시킬 수 있도록 접속된 저항소자 및 양방향성 포토 다이오드로 구성되며, 포토 다이오드가 턴온되면 대응되는 트라이액도 턴온됨으로써 해당 커패스터가 자동 선택되도록 한다. 포토 다이오드는 구동제어부의 신호에 따라 발광되는 구동신호 발생용 발광다이오드의 발광 유무에 따라 턴 온 또는 턴 오프된다.
국내 공개특허공보 제10-2012-0098441호에서, 수동인 경우, 사용자가 적절한 캐패시터를 선택하는 것은 어려운 일이며, 자동인 경우에도 구동제어부가 LED 구동전압을 검출하여 그에 맞는 캐패시터를 선정하기 위한 구동신호 발생용 소정 발광다이오드를 발광시키고, 상기 발광다이오드 발광에 따라 소정 포토다이오드와 소정 트라이액이 턴온되어 소정 캐패시터를 선택하도록 이루어져 있으나, 별도로 구동제어부, 발광다이오드, 포토다이오드, 트라이액 등을 구비하는 복잡한 회로로 구성되어 있으며, 모든 경우 각각에 따라 선택적으로 구동되도록 이루어져 있어, 회로의 구성 및 구동에 제약점이 많으며, 따라서 오동작 될 소지가 있다.
따라서, 본 발명은 전자식 안정기의 코일과 콘덴서의 시정수가 달라져도, 안정하게 LED 램프를 구동시키며, LED 램프 구동장치가 전자식 안정기의 발진 방식 조건에 맞게 구동되도록 이루어져, LED 램프가 깜빡거림이 없고 전기적으로 안전하게 구동하도록 하는, LED램프 구동장치를 제안한다.
본 발명이 해결하고자 하는 과제는 전자식 안정기의 코일과 콘덴서의 시정수가 달라져도, LED 램프 구동장치가 전자식 안정기의 발진 방식 조건에 맞추어, 안정하게 LED 램프를 구동시키며, LED 램프가 깜빡거림이 없고 전기적으로 안전하게 구동하도록 하는, LED램프 구동장치를 제공하는 것이다.
상기 과제를 해결하기 위해, 본 발명의 엘이디 램프 구동장치는, 전자식 안정기의 2개의 접속단자 중 하나의 접속단자에 삽입되는, 전원입력단자의 2 전극중 하나의 전극에 일단이 장착된 제3캐패시터와, 전원입력단자의 2 전극중 다른 하나의 전극에 일단이 장착된 제4캐패시터로 이루어진, 공진 캐패시터부; 전계효과 트랜지스터로 이루어진 제3트랜지스터와 제4트랜지스터를 구비하며, 제3 캐패시터의 다른 일단이 제3트랜지스터의 드레인에 연결되고, 제4 캐패시터의 다른 일단이 제4트랜지스터의 드레인에 연결되고, 제3트랜지스터와 제4트랜지스터의 소오스는 접지에 연결되는, 공진 스위칭부; 전압검출기를 구비하며, 전압검출기의 출력단(Vout)에 제3트랜지스터 및 제4트랜지스터의 게이트가 연결되고, 전압검출기의 입력단(Vin)에 구동 전압(V1)과 접지사이에 직렬 연결된 제1저항과 제2저항의 중간 연결점이 연결되는, 전압감시부;로 이루어진 공진제어부를 포함하여 이루어진 것을 특징으로 한다.
또한, 본 발명의 엘이디 램프 구동장치는, 전자식 안정기의 제1 접속단자에 삽입되는 제1 전원입력단자의 제1 전극과 제2 전극이 서로 연결되어 단락되어 있으며, 제1다이오드와 제2다이오드가 직렬로 연결되되, 제1다이오드와 제2다이오드의 연결점이, 제1 전극과 제2 전극의 연결점과 연결되며, 직렬로 연결된 제1다이오드와 제2다이오드의 일측은 접지로 연결되며, 제1다이오드와 병렬로 제1캐패시터가 장착되고, 제2다이오드와 병렬로 제2캐패시터가 장착되어 이루어진, 제1정류부; 전자식 안정기의 제2 접속단자에 삽입되는 제2 전원입력단자의 제3 전극 및 제4 전극의 사이에 4개의 다이오드인 제3다이오드 내지 제6다이오드로 브리지회로를 이루는, 제2정류부;로 이루어진 정류부를 포함하여 이루어진 것을 특징으로 한다.
상기 전원입력단자는, 제1 전극 및 제2 전극을 구비하여 전자식 안정기의 제1 접속단자에 삽입되는 제1 전원입력단자와, 제3 전극 및 제4 전극을 구비하여 전자식 안정기의 제2 접속단자에 삽입되는 제2 전원입력단자 중 하나일 수 있다.
상기 전원입력단자는 제2 전원입력단자이며, 제1 전원입력단자의 제1 전극과 제2 전극이 서로 연결되어 단락되어 있다.
제1 전극과 제2 전극의 연결점과 제1 정류부의 사이에 제1퓨즈가 장착된다.
상기 엘이디 램프 구동장치는, 극성을 가진 2개의 캐패시터를 병렬로, 정류부 출력단과 접지사이에, 연결하여 이루어진, 평활부; 펄스폭변조 제어를 위한 전용의 구동소자로 이루어진 PWM 구동부와, 전계효과 트랜지스터인 제5트랜지스터를 포함하여 이루어지며, 구동 전압(V1)에 따라 PWM 구동부의 출력단자에서 펄스열로 이루어진 LED부 제어신호를 출력하고, LED부 제어신호는 제5트랜지스터의 게이트로 전달되어, LED부 제어신호에 따라 제5트랜지스터를 스위칭하여 LED부를 구동시키는, LED 램프 구동부;를 더 포함하여 이루어진다.
본 발명의 LED램프 구동장치에 따르면, 전자식 안정기의 코일과 콘덴서의 시정수가 달라져도, LED 램프 구동장치가 전자식 안정기의 발진 방식 조건에 맞추어, 안정하게 LED 램프를 구동시키며, LED 램프가 깜빡거림이 없고 전기적으로 안전하게 구동하도록 한다.
도 1은 국내 공개특허공보 특1998-046172호의 형광등용 전자식 안정기가 구비된 형광등 점등 장치의 구성을 도시한 회로도이다.
도 2는 본 발명의 일실시예에 의한 LED 램프 구동장치의 공진제어부의 회로도이다.
도 3은 전자식 안정기와 연결하여 도 2의 공진제어부를 설명하기 위한 설명도이다.
도 4는 도 2는 본 발명의 일실시예에 의한 LED 램프 구동장치의 정류부의 회로도이다.
도 5는 도 2의 공진제어부를 적용한 LED 램프 구동장치의 일예이다.
본 발명에 의한 LED 램프 구동장치는, 전자식 안정기의 코일과 콘덴서의 시정수가 달라져도, 전자식 안정기의 발진 방식 조건에 맞추어, 안정하게 LED 램프를 구동시키며, LED 램프가 깜빡거림이 없고 전기적으로 안전하게 구동하도록 하게 하는 것으로, 도 5에서와 같이, 제1 전원입력단자(10), 제2 전원입력단자(20), 정류부(30), 공진제어부(45), 평활부(47), LED 램프 구동부(80), LED부(90)를 포함하여 이루어진다.
공진제어부(45)는, 도 2에서와 같이, 공진 캐패시터부(50), 공진 스위칭부(60), 전압감시부(70)을 포함하여 이루어져, 전압 감시부(70)가 전압이 낮아 설정 전압값(기준 전압) 이하로 내려가면 전자식 안정기가 발진이 이루어지도록 공진 스위칭부(60)를 작동시켜 공진 캐패시터부(50)를 통하여 발진 회로가 연결되어 공진이 이루어지며, 공진시 얻어지는 높은 전압으로, 평활부(47)의 제5캐패시터(C5)와 제6캐패시터(C6)에 충전하고 충전된 전압이 전압 감시부(70)에서 설정된 전압보다 높으면 발진이 멈추게 공진 스위칭부(60)을 OFF시켜 발진을 멈추게 하는 작동을 연속적으로 하여 구동 전압(V1)이 일정하게 하여 LED 램프 구동부(80)가 안전한 전압에서 구동하도록 한다.
이하, 본 발명에 의한 LED 램프 구동장치를 첨부한 도면을 참조하여 상세히 설명한다.
도 2는 본 발명의 일실시예에 의한 LED 램프 구동장치의 공진제어부의 회로도이고, 도 3은 전자식 안정기와 연결하여 도 2의 공진제어부를 설명하기 위한 설명도이다.
공진제어부(45)는 공진 캐패시터부(50), 공진 스위칭부(60), 전압감시부(70)을 포함한다.
공진 캐패시터부(50)는 제2 전원입력단자(20)의 제3 전극(J3) 및 제4 전극(J4)에 각각 장착된 캐패시터로, 전자식 안정기와 직렬로 연결되어 전자식 안정기와 공진한다. 즉, 공진 캐패시터부(50)는 전자식 안정기의 제0 캐패시터(C0)와 제0 인덕터(L0)과 연결되어 공진한다. 제3 전극(J3)에 공진용 캐패시터인 제3 캐패시터(C3)가 장착되고, 제4 전극(J4)에 공진용 캐패시터인 제4 캐패시터(C4)가 장착된다. 이때, 제1 전원입력단자(10)의 제1 전극(J1)과 제2 전극(J2)이 서로 연결되어 단락(short)되어 있다.
여기서, 제1 전원입력단자(10) 및 제2 전원입력단자(20)는, 기존 형광등용 조명시스템의 전자식 안정기로부터 교류전원을 입력받기 위한 단자이다. 제1 전원입력단자(10)는 기존 형광등용 조명시스템(전자식 안정기)의 제1 접속단자(11)의 전극(S1, S2)에 각각 접속하기 위한 제1 전극(J1) 및 제2 전극(J2)을 구비하고, 제2 전원입력단자(20)는 기존 형광등용 조명시스템(전자식 안정기)의 제2접속단자(21)의 전극(S3, S4)에 각각 접속하기 위한 제3 전극(J3) 및 제4 전극(J4)을 구비한다. 제1 전원입력단자(10)과 제2 전원입력단자(20)는 전원입력부라 할 수 있다.
공진 스위칭부(60)는 공진을 ON, OFF하는 스위칭 수단으로, 전압 감시부(70)의 지시에 의해 통제된다. 공진 스위칭부(60)는 두 개의 스위칭 소자, 즉 제3트랜지스터(Q3)와 제4트랜지스터(Q4)로 이루어지되, 제3트랜지스터(Q3)와 제4트랜지스터(Q4)는 전계효과 트랜지스터(이하 FET라 함)로 이루어지며, 드레인(D)은 공진용 캐패시터(C3, C4)와 연결되고, 소오스(S)는 접지에 연결되고, 게이트(G)는 전압검출기(72)의 출력단(Vout)에 연결된다. 따라서 전압검출기(72)의 출력에 따라 게이트(G)를 온(on), 오프(off)하게 되며, 게이트(G)를 온(on), 오프(off) 함에 따라 드레인(D)과 소오스(S)가 연결되거나 연결되지 않게 되며, 이에 따라 공진이 일어나거나 또는 일어나지 않거나 하게 된다.
전압감시부(70)는 구동 전압(V1)을 감시하는 역할을 하며 공진으로 과도하게 전압이 올라가면 공진 스위칭부를 OFF시켜 구동 전압(V1)을 낮추고, 구동 전압(V1)이 너무 낮아 LED구동회로 동작이 어려우면 공진 제어용 스위칭부를 ON시켜 전자식 안전기가 공진하게 한다.
여기서, 구동 전압(V1)은 전원 입력부(10, 20)로 부터 입력된 교류전압을 정류부(30)에서 전파 정류하여 출력된 것으로, LED부(90)를 구동시키기 위한 전압이다. 따라서 구동 전압(V1)은 LED 구동전압이라 할 수 있다.
전압감시부(70)는 전압검출기(72)의 입력단(Vin)에, 구동 전압(V1)과 접지사이에 직렬 연결된 제1저항(R1)과 제2저항(R2)의 중간 연결점(74)을 연결하고, 전압검출기(72)의 출력단(Vout)은 공진 스위칭부(60)의 제3트랜지스터(Q3)와 제4트랜지스터(Q4)의 게이트(G) 각각에 연결되며, 또한 전압검출기(72)의 출력단(out)은 제3저항(R3)을 통해 구동 전압(V1)과 연결된다. 전압검출기(72)는 시판되는 전압검출기(voltage detector) 소자로 이루어질 수 있다.
다시말해, 전압검출기(72)는 입력단(Vin)에 전압(즉, 구동 전압(V1)에 비례한 전압)이 입력되면, 그 입력된 전압이 기설정된 기준전압(설정 전압)보다 크면, 제1전압(예를들어 0V)를 출력단(Vout)으로 출력하고, 그 입력된 전압이 기설정된 기준전압보다 작거나 같으면, 제2전압(예를들어 5V)를 출력단(Vout)으로 출력한다. 이때 제1전압은 제3트랜지스터(Q3)와 제4트랜지스터(Q4)를 턴오프 시키는 전압이며, 제2전압은 제3트랜지스터(Q3)와 제4트랜지스터(Q4)를 턴온 시키는 전압이다.
만약, 공진으로 과도하게 구동전압(V1)이 올라가서, 전압검출기(72)의 입력단(Vin)에 입력된, 구동 전압(V1)에 비례한 전압이, 기설정된 기준전압보다 크면, 제1전압(예를들어 0V)을 출력단(Vout)으로 출력하며, 이에 따라 제3트랜지스터(Q3)와 제4트랜지스터(Q4)가 턴오프하게 되어, 공진이 일어나지 않게 되며, 구동 전압(V1)이 떨어지게 된다.
만약, 구동 전압(V1)이 너무 낮아지게 되면, 전압검출기(72)의 입력단(Vin)에 입력된, 구동 전압(V1)에 비례한 전압이, 기설정된 기준전압보다 작거나 같으면, 제2전압(예를들어 5V)을 출력단(Vout)으로 출력하며, 이에 따라 제3트랜지스터(Q3)와 제4트랜지스터(Q4)가 턴온하게 되어, 공진이 일어나게 되며, 구동 전압(V1)은 올라가게 된다.
도 4는 본 발명의 일실시예에 의한 LED 램프 구동장치의 정류부의 회로도이다.
정류부(30)는, 제1 전원입력단자(10)의 제1 전극(J1)과 제2 전극(J2)이 서로 연결되어 단락(short)되어 있으며, 제1 전극(J1)과 제2 전극(J2)의 연결점(12)에 제1 정류부(32)가 장착되어 있으며, 경우에 따라서 제1 전극(J1) 및 제2 전극(J2)의 연결점(12)과, 제1 정류부(32)의 사이에 제1퓨즈(F1)가 설치될 수 있다. 설명의 편의상, 제1퓨즈(F1)는 생략하고 설명한다.
또한, 정류부(30)는, 제2 전원입력단자(10)의 제3 전극(J3) 및 제4 전극(J4)의 사이에 제3다이오드(D3) 내지 제6다이오드(D6)로 브리지회로를 이룬 제2 정류부(34)를 포함하여, 제2 전원입력단자(20)로부터 입력되는 교류전원을 전파 정류한다.
제1 정류부(32)는, 배전압 정류회로로, 제1 전원입력단자(10)로부터 입력되는 교류전원을 정류한다. 제1 정류부(32)는, 제1다이오드(D1)와 제2다이오드(D2)가 직렬로 연결되되, 제1다이오드(D1)와 제2다이오드(D2)의 연결점은, 제1 전극(J1)과 제2 전극(J2)의 연결점(12)과 연결되며, 직렬로 연결된 제1다이오드(D1)와 제2다이오드(D2)의 일측(애노드단)은 접지로 연결된다. 제1다이오드(D1)과 병렬로 제1캐패시터(C1)가 장착되고, 제2다이오드(D2)와 병렬로 제2캐패시터(C2)가 장착된다.
제2 정류부(34)는, 제5다이오드(D5)와 제6다이오드(D6)가 직렬로 연결되되, 제5다이오드(D5)와 제6다이오드(D6)의 연결점은 제3 전극(J3)과 연결되며, 직렬로 연결된 제5다이오드(D5)와 제6다이오드(D6)의 일측(애노드단)은 접지로 연결된다. 또한 제3다이오드(D3)와 제4다이오드(D4)가 직렬로 연결되되, 제3다이오드(D3)와 제4다이오드(D4)의 연결점은 제4 전극(J4)과 연결되며, 직렬로 연결된 제3다이오드(D3)와 제4다이오드(D4)의 일측(애노드단)은 접지로 연결된다.
직렬로 연결된 제1다이오드(D1)와 제2다이오드(D2)의 다른 일측(캐소드단), 직렬로 연결된 제3다이오드(D3)와 제4다이오드(D4)의 다른 일측(캐소드단), 직렬로 연결된 제5다이오드(D5)와 제6다이오드(D6)의 다른 일측(캐소드단)은 한점에 접속되며, 이는 정류부(30)의 출력단(37)으로, 평활부(47)와 연결된다. 경우에 따라서 정류부(30)의 출력단(37)과, 평활부(47)의 사이에 제2퓨즈(F2)가 위치될 수 있으며, 설명의 편의상, 제2퓨즈(F2)는 생략하고 설명한다.
도 5는 도 2의 공진제어부를 적용한 LED 램프 구동장치의 일예로, 제1 전원입력단자(10), 제2 전원입력단자(20), 정류부(30), 공진제어부(45), 평활부(47), LED 램프 구동부(80), LED부(90)를 포함하여 이루어진다.
제1 전원입력단자(10), 제2 전원입력단자(20), 공진제어부(45), 정류부(30)는 도 2 내지 도 4에서와 동일하므로, 여기서 상세한 설명은 생략한다.
평활부(47)는 1개 이상의 극성을 가진 캐패시터를 포함하여 이루어져, 정류부 출력단(37)으로부터 들어온 교류전원을 평활화시킨다. 2개의 극성을 가진 캐패시터, 즉, 제5캐패시터(C5)와 제6캐패시터(C6)가, 정류부 출력단(37)과 접지사이에 연결된다. 제5캐패시터(C5)와 제6캐패시터(C6)는 고주파 고전압의 극성을 가진 콘덴서로, 전해콘덴서, 탄탈콘덴서 등이 사용 가능하다. 또한, 평활부(47)는 스파크, 써지로 인해 소자들이 망가지는 것으로부터 보호하기 위해 바리스터(SVR1)를 더 포함할 수 있다. 여기서, 정류부 출력단(37), 즉, 평활부(47)의 출력단은 구동전압(V1)으로 사용된다.
LED 램프 구동부(80)는 LED부(90)의 LED들을 구동시키기 위한 수단으로, PWM 구동부(100)와 전계효과 트랜지스터(FET)인 제5트랜지스터(Q5)를 포함하여 이루어지며, 구동 전압(V1)에 따라 PWM 구동부(100)의 출력단자(GATE)에서 펄스열로 이루어진 LED부 제어신호를 출력하고, LED부 제어신호는 제5트랜지스터(Q5)의 게이트(G)로 전달되어, LED부 제어신호에 따라 제5트랜지스터(Q5)가 스위칭하여 LED부(90)를 구동시킨다. 여기서, PWM 구동부(100)는 펄스폭변조 제어를 위한 전용의 구동IC(PWM-IC) 또는 LED 드라이브 IC로 이루어진다.
PWM 구동부(100)의 전원입력단자(VIN)는 구동 전압(V1)과 연결된다.
PWM 구동부(100)의 발진주파수 조정 저항 단자(ROSC)와 접지의 사이에 제7저항(R7)을 연결한다.
PWM 구동부(100)의 출력단자(GATE)는 제5트랜지스터(Q5)의 게이트(G)로 연결된다.
제5트랜지스터(Q5)의 소오스(S)와 접지의 사이에 제5저항(R5)와 제4저항(R4)이 병렬로 연결되며, 제5트랜지스터(Q5)의 소오스(S)와 PWM 구동부(100)의 전류센싱단자(CS)와의 사이에 제6저항(R6)이 연결된다. 또한, 전류센싱단자(CS)와 접지사이에 제7캐패시터(C7)가 연결되어, 전류센싱단자(CS)를 보호하게 한다.
제5트랜지스터(Q5)의 드레인(D)과 LED부(90)의 일단, 즉 LED부(90)의 LED들의 캐소드단(92)의 사이에 제1코일(L1)이 연결되며, 또한 제5트랜지스터(Q5)의 드레인(D)과 구동전압(V1)의 사이에 제8다이오드(D8)가 연결되되, 제8다이오드(D8)의 애노드는 제5트랜지스터(Q5)의 드레인(D)과 연결되고, 제8다이오드(D8)의 캐소드는 구동전압과 연결된다.
LED부(90)의 다른 일단, 즉, LED부(90)의 LED들의 애노드단(94)은 구동전압(V1)과 연결된다. 또한, LED부(90)의 캐소드단(92)과 애노드단(94)과의 사이에는 LED부(90)를 보호하기 위한 제9캐패시터(C9)이 장착된다.
도 5에서, LED부(90)는 LED가 1개만 구비된 것으로 도시되어 있지만, 이는 편의상 이렇게 도시된 것으로, 이로써 본 발명을 한정하기 위한 것이 아님을 밝혀둔다. LED부(90)는 복수개의 LED로 구성되어 질 수 있다.
본 발명은, 전자식 안정기를 이용하여 LED를 구동하기 위해 필요한, 전자식 안정기의 발진으로 얻어지는 전압 제어를 위해, 전압 감시부(70), 공진 스위칭부(60), 공진 캐패시터부(50)로 이루어진 공진제어부(45)를 구비하여, LED 구동 전압을 생성한다.
본 발명의 공진제어부(45)는 도 2에서와 같이, 전압 감시부(70)가 전압이 낮아 설정 전압값(기준 전압) 이하로 내려가면 전자식 안정기가 발진이 이루어지도록 공진 스위칭부(60)를 작동시켜 공진 캐패시터부(50)를 통하여 발진 회로가 연결되어 공진이 이루어지며, 공진시 얻어지는 높은 전압으로, 평활부(47)의 제5캐패시터(C5)와 제6캐패시터(C6)에 충전하고 충전된 전압이 전압 감시부(70)에서 설정된 전압보다 높으면 발진이 멈추게 공진 스위칭부(60)을 OFF시켜 발진을 멈추게 하는 작동을 연속적으로 하여 구동 전압(V1)이 일정하게 하여 LED 램프 구동부(80)가 안전한 전압에서 구동하도록 한다.
본 발명의 공진제어부(45)는 제1 전원입력단자(10)의 제1단자(J1)와 제2단자(J2)를 서로 연결(단락)하고, 제2 전원입력단자(20)의 제3 전극(J3)은 공진용 캐패시터인 제3 캐패시터(C3)를 거쳐 제3트랜지스터(Q3)의 드레인(D)에 연결되고, 제2 전원입력단자(20)의 제4 전극(J4)은 공진용 캐패시터인 제4 캐패시터(C4)를 거쳐 제4트랜지스터(Q4)의 드레인(D)에 연결되고, 제3트랜지스터(Q3) 및 제4트랜지스터(Q4)의 소오스(S)는 접지에 연결되고, 제3트랜지스터(Q3) 및 제4트랜지스터(Q4)의 게이트(G)는 전압검출기(72)의 출력단(Vout)에 연결되며, 전압검출기(72)의 입력단(Vin)에, 구동 전압(V1)과 접지사이에 직렬 연결된 제1저항(R1)과 제2저항(R2)의 중간 연결점(74)을 연결하고, 전압검출기(72)의 출력단(Vout)은 제3저항(R3)을 통해 구동 전압(V1)과 연결되어, FET로 이루어진 제3트랜지스터(Q3) 및 제4트랜지스터(Q4)를 이용하여 공진(발진)을 ON,OFF한다.
본 발명은, LED램프 구동부(80)의 전압, 즉 구동전압(V1)을 제1저항(R1)과 제2저항(R2)에 의해 분배하여 전압 검출기(72)에 입력하고, 전압 검출기(72)의 출력에 따라 제3트랜지스터(Q3) 및 제4트랜지스터(Q4)를 턴온 또는 턴오프하게 하며, 전압을 감시하는 전압 감시부(70)를 구비한다.
본 발명은, 전자식 안정기의 코일과 콘덴서의 시정수가 달라져도, 구동전압(V1)의 발진 주파수를 결정하는 공진 캐패시터부(50)를 구비하여, 전자식 안정기의 발진 방식 조건에 맞추어, 안정하게 LED 램프를 구동시킨다.
본 발명의 정류부(30)는 제1 전원입력단자(10)의 제1 전극(J1)과 제2 전극(J2)이 서로 연결되어 단락(short)되어 있으며, 제1 전극(J1)과 제2 전극(J2)의 연결점(12)에, 제1다이오드(D1)와 제2다이오드(D2)로 배전압 정류회로를 이루는 제1 정류부(32)가 장착되어 있으며, 제2 전원입력단자(10)의 제3 전극(J3) 및 제4 전극(J4)의 사이에 제3다이오드(D3) 내지 제6다이오드(D6)로 브리지회로를 이룬 제2 정류부(34)를 포함하여 이루어지되, 제1 전극(J1)과 제2 전극(J2)의 연결점(12)과 제1 정류부(32)의 사이에 제1퓨즈(F1)이 장착된다. 이렇게 연결함으로써, 회로를 간단히 하여, 퓨즈와 정류 다이오드 소자들의 사용을 줄여 원가를 절감할 수 있다.
이상과 같이 본 발명은 비록 한정된 실시예와 도면에 의해 설명되었으나, 본 발명은 상기의 실시예에 한정되는 것은 아니며, 이는 본 발명이 속하는 분야에서 통상의 지식을 가진 자라면 이러한 기재로부터 다양한 수정 및 변형이 가능하다. 따라서, 본 발명의 사상은 아래에 기재된 특허청구범위에 의해서만 파악되어야 하고, 이의 균등 또는 등가적 변형 모두는 본 발명 사상의 범주에 속한다고 할 것이다.
본 발명은, 전자식 안정기의 코일과 콘덴서의 시정수가 달라져도, LED 램프 구동장치가 전자식 안정기의 발진 방식 조건에 맞추어, 안정하게 LED 램프를 구동시키는, LED램프 구동장치에 적용된다.

Claims (8)

  1. 전자식 안정기의 2개의 접속단자 중 하나의 접속단자에 삽입되는, 전원입력단자의 2 전극중 하나의 전극에 일단이 장착된 제3캐패시터와, 전원입력단자의 2 전극중 다른 하나의 전극에 일단이 장착된 제4캐패시터로 이루어진, 공진 캐패시터부;
    전계효과 트랜지스터로 이루어진 제3트랜지스터와 제4트랜지스터를 구비하며, 제3 캐패시터의 다른 일단이 제3트랜지스터의 드레인에 연결되고, 제4 캐패시터의 다른 일단이 제4트랜지스터의 드레인에 연결되고, 제3트랜지스터와 제4트랜지스터의 소오스는 접지에 연결되는, 공진 스위칭부;
    전압검출기를 구비하며, 전압검출기의 출력단(Vout)에 제3트랜지스터 및 제4트랜지스터의 게이트가 연결되고, 전압검출기의 입력단(Vin)에 구동 전압(V1)과 접지사이에 직렬 연결된 제1저항과 제2저항의 중간 연결점이 연결되는, 전압감시부;
    로 이루어진 공진제어부를 포함하여 이루어진 것을 특징으로 하는, 엘이디 램프 구동장치.
  2. 전자식 안정기의 제1 접속단자에 삽입되는 제1 전원입력단자의 제1 전극과 제2 전극이 서로 연결되어 단락되어 있으며, 제1다이오드와 제2다이오드가 직렬로 연결되되, 제1다이오드와 제2다이오드의 연결점이, 제1 전극과 제2 전극의 연결점과 연결되며, 직렬로 연결된 제1다이오드와 제2다이오드의 일측은 접지로 연결되며, 제1다이오드와 병렬로 제1캐패시터가 장착되고, 제2다이오드와 병렬로 제2캐패시터가 장착되어 이루어진, 제1정류부;
    전자식 안정기의 제2 접속단자에 삽입되는 제2 전원입력단자의 제3 전극 및 제4 전극의 사이에 4개의 다이오드인 제3다이오드 내지 제6다이오드로 브리지회로를 이루는, 제2정류부;
    로 이루어진 정류부를 포함하여 이루어진 것을 특징으로 하는, 엘이디 램프 구동장치.
  3. 제1항에 있어서, 상기 전원입력단자는
    제1 전극 및 제2 전극을 구비하여 전자식 안정기의 제1 접속단자에 삽입되는 제1 전원입력단자와, 제3 전극 및 제4 전극을 구비하여 전자식 안정기의 제2 접속단자에 삽입되는 제2 전원입력단자 중 하나인 것을 특징으로 하는 엘이디 램프 구동장치.
  4. 제3항에 있어서,
    상기 전원입력단자는 제2 전원입력단자이며,
    제1 전원입력단자의 제1 전극과 제2 전극이 서로 연결되어 단락되어 있는 것을 특징으로 하는 엘이디 램프 구동장치.
  5. 제2항에 있어서,
    제1 전극과 제2 전극의 연결점과 제1 정류부의 사이에 제1퓨즈가 장착된 것을 특징으로 하는 엘이디 램프 구동장치.
  6. 제4항에 있어서,
    제1다이오드와 제2다이오드가 직렬로 연결되되, 제1다이오드와 제2다이오드의 연결점이, 제1 전극과 제2 전극의 연결점과 연결되며, 직렬로 연결된 제1다이오드와 제2다이오드의 일측은 접지로 연결되며, 제1다이오드와 병렬로 제1캐패시터가 장착되고, 제2다이오드와 병렬로 제2캐패시터가 장착되어 이루어진, 제1정류부;
    전자식 안정기의 제2 접속단자에 삽입되는 제2 전원입력단자의 제3 전극 및 제4 전극의 사이에 4개의 다이오드인 제3다이오드 내지 제6다이오드로 브리지회로를 이루는, 제2정류부;
    로 이루어진 정류부를 더 포함하여 이루어진 것을 특징으로 하는, 엘이디 램프 구동장치.
  7. 제5항에 있어서,
    제3전극에 일단이 장착된 제3캐패시터와, 제4전극에 일단이 장착된 제4캐패시터로 이루어진, 공진 캐패시터부;
    전계효과 트랜지스터로 이루어진 제3트랜지스터와 제4트랜지스터를 구비하며, 제3 캐패시터의 다른 일단이 제3트랜지스터의 드레인에 연결되고, 제4 캐패시터의 다른 일단이 제4트랜지스터의 드레인에 연결되고, 제3트랜지스터와 제4트랜지스터의 소오스는 접지에 연결되는, 공진 스위칭부;
    전압검출기를 구비하며, 전압검출기의 출력단(Vout)에 제3트랜지스터 및 제4트랜지스터의 게이트가 연결되고, 전압검출기의 입력단(Vin)에 구동 전압(V1)과 접지사이에 직렬 연결된 제1저항과 제2저항의 중간 연결점이 연결되는, 전압감시부;
    로 이루어진 공진제어부를 포함하여 이루어진 것을 특징으로 하는, 엘이디 램프 구동장치.
  8. 제6항 또는 제7항 중 어느 한 항에 있어서,
    극성을 가진 2개의 캐패시터를 병렬로, 정류부 출력단과 접지사이에, 연결하여 이루어진, 평활부;
    펄스폭변조 제어를 위한 전용의 구동소자로 이루어진 PWM 구동부와, 전계효과 트랜지스터인 제5트랜지스터를 포함하여 이루어지며, 구동 전압(V1)에 따라 PWM 구동부의 출력단자에서 펄스열로 이루어진 LED부 제어신호를 출력하고, LED부 제어신호는 제5트랜지스터의 게이트로 전달되어, LED부 제어신호에 따라 제5트랜지스터를 스위칭하여 LED부를 구동시키는, LED 램프 구동부;
    를 더 포함하여 이루어진 것을 특징으로 하는, 엘이디 램프 구동장치.
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