전자식 및 자기식 FPL 형광등 호환형 LED Lamp용 구동 안정기 장치 및 이를 이용한 안정기 제어방법{An apparatus of driving stabilizer using LED lamp compatible an electronic and magnetic FPL fluorescent lamp and that of using controling method of stabilizer}

본 발명은 전자식 및 자기식 FPL 형광등 호환형 LED Lamp용 구동 안정기 장치 및 이를 이용한 안정기 제어방법에 관한 것으로, 보다 구체적으로는, 안정기를 소형화하여 LED Lamp에 내장시키서 기존에 사용하는 일반형광등용 전자식 및 자기식 안정기를 그대로 사용하여 일반 안정기에서 출력되는 부정확한 고압출력을 일정하게 출력시켜서 이를 DC출력으로 변환하여 LED용 FPL Lamp를 구동할 수 있는 전자식 및 자기식 FPL 형광등 호환형 LED Lamp용 구동 안정기 장치 및 이를 이용한 안정기 제어방법에 관한 것이다.

또한, 본 발명은 기존 형광등용 전자식 및 자기식 안정기를 그대로 사용하고 AC-DC 변환용 안정기를 FPL LED Lamp에 내장시켜 기존 안정기 출력에서 발생하는 출력 급변동, 과전압, 공진방지 Surge등을 감지하여 일정한 출력으로 유도한뒤 안정적인 AC-DC 변환을 이루어 FPL LED Lamp를 구현하고 LED 안정기에서 발생되는 과열을 감소시킬 수 있는 전자식 및 자기식 FPL 형광등 호환형 LED Lamp용 구동 안정기 장치 및 이를 이용한 안정기 제어방법에 관한 것이다.

도 1은 종래의 일반적인 AC-DC 컨버터 회로를 나타내는 도면이다. 도 1을 참조하면, 일반적인 AC-DC 컨버터는 AC 입력 시 서지보호 및 안전회로(1)를 거쳐 전자파 차단을 위한 EMI 필터(EMI Filter: 2)를 거친 뒤, 브리지 정류기(3)를 통해 DC 전압으로 변환된다. 이때, 전력제어 회로(4)를 통해 부하의 전력에 따라 PWM (Pulse with Modulation) 컨트롤 회로(5)에서 정확한 출력용 DC전력을 공급하는 시스템이다.

이때, 컨트롤 전원(A)은 PWM (Pulse with Modulation) 컨트롤 회로(5)로 전원을 공급하는 회로이고, 노이즈를 필터링하는 노이즈 필터(Noise Filter: B)를 포함하여 구성되어 있다. 이러한 시스템은 AC 입력 조정에 의한 DC 출력이 불가능하여 깜빡임이 발생하는 문제점이 있다. 또한, 150V AC 전압 이하에서는 DC 출력전압이 차단되는 현상이 발생한다.

[관련기술문헌]

1. 디밍 신호를 이용한 ＤＣ-ＤＣ 컨버터용 ＰＷＭ 신호 발생회로 및 방법과 이를 구비한 백라이트용 ＬＥＤ 구동 회로(PWM signal generating circuit and method for DC-DC converter using diming signal and LED driving circuit for back light having the same)(특허출원번호 제10-2010-0024485호)

2. 형광등용 디지털 디밍 디씨 안정기(DIGITAL DIMMING DC BALLAST FOR FLUORESCENT LIGHT)(특허출원번호 제10-1999-0015277호)

3. 디밍 기능을 가진 램프전원장치 및 디밍제어 조명장치(Lamp power supply with dimming function and Lightsystem with dimming control)(특허출원번호 제10-2002-0014439호)

본 발명은 상기의 문제점을 해결하기 위한 것으로, 기존 형광등용전자식 및 자기식 안정기를 그대로 사용하고 AC-DC 변환용 안정기를 FPL LED Lamp에 내장시켜 기존 안정기 출력에서 발생하는 출력 급변동, 과전압, 공진현상 발생, Surge등을 감지하여 일정한 출력으로 유도한뒤 안정적인 AC-DC 변환을 이루어 FPL LED Lamp를 구현하고 LED 안정기에서 발생되는 과열을 감소시킬 수 있는 전자식 및 자기식 FPL 형광등 호환형 LED Lamp용 구동 안정기 장치 및 이를 이용한 안정기 제어방법을 제공하기 위한 것이다.

또한, 본 발명은 안정기를 소형화하여 LED Lamp에 내장시키서 기존에 사용하는 일반형 광등용 전자식 및 자기식 안정기를 그대로 사용하여 일반 안정기에서 출력되는 부정확한 고압출력을 일정하게 출력시켜서 이를 DC출력으로 변환하여 LED용 FPL Lamp를 구동할 수 있는 전자식 및 자기식 FPL 형광등 호환형 LED Lamp용 구동 안정기 장치 및 이를 이용한 안정기 제어방법을 제공하기 위한 것이다.

그러나 본 발명의 목적들은 상기에 언급된 목적으로 제한되지 않으며, 언급되지 않은 또 다른 목적들은 아래의 기재로부터 당업자에게 명확하게 이해될 수 있을 것이다.

상기의 목적을 달성하기 위해 본 발명의 실시예에 따른 전자식 및 자기식 FPL 형광등 호환형 LED Lamp용 구동 안정기 장치는, 일반 안정기 출력단에서 발생되는 고압의 입력전압(AC)을 DC로 변환하는 Bridge 정류회로는 안정기의 출력단의 coil(Trans)에서의 과전압, surge에 대해 공진을 제어하고 Bridge 정류회로의 bridge를 2개로 구동하여 안정기 Trans에서 발생하는 과전압, Surge, Noise을 방지하는 공진 방지 회로, 안정기의 출력이 불안정한 AC에 따라 과전압이 발생시 일반안정기를 통해서 입력되는 AC 전압에 포함된 Peak 전압, Surge, 고조파의 이상 전압에 대해 상기 Bridge 정류회로에서 미 검출된 이상 전압을 검출하는 과전압 검출회로, 일반안정기의 출력이 불안정한 AC 이므로 과전압 및 Surge, Noise 발생시 작동하는 것으로 상기 과전압 검출회로 및 Surge 보호 회로에서 검출된 이상 전압을 필터링(Filtering)하여 과전압 발생시 순시적으로 동작하는 과전압 보호회로, 상기 Bridge 정류회로에서 변환된 DC 전압의 이상여부를 확인하여 과전압 보호 회로로 전송하여 안정적인 전원 공급에 따른 필터링 동작이 제공하는 Surge 보호 회로, 상기 Bridge 정류회로에서 변환되어 인가된 DC 전압에 대해 출력부의 전류제어를 위해 Switching 동작을 제공하는 PWM Control, 상기 PWM Control에서 switching된 출력을 FET와 인덕터(Inductor)를 통하여 발진(oscilator) 및 전류를 증폭하는 발진 및 전류 증폭회로, 상기 PWM Control에서 스위칭(switching) 되어 출력된 AC 출력을 DC로 변환하여 LED 구동을 위해 공급되도록 하는 정류회로 및 상기 정류회로에서 LED Chip 구동을 위한 정형화된 DC 출력이 PWM Control 회로에서 일정하게 전류 출력이 되도록 정전류를 위한 전류를 검출되도록 제어하는 전류 제어회로를 포함하여 구성되는 것을 특징으로 한다.

또한, 본 발명에 따른 전자식 및 자기식 FPL 형광등 호환형 LED Lamp용 구동 안정기 장치는, 상기 공진 방지 회로는 안정기의 출력단의 Coil (Trans) 에서의 과전압, Surge등 이상전압 유입을 방지하도록 구성되고, 상기 전류제어 회로는 상기 발진 및 전류증폭회로의 출력을 검출하여 정류회로에 일정한 출력이 공급되도록 제어하도록 구성되는 것을 특징으로 한다.

상기의 목적을 달성하기 위해 본 발명의 실시예에 따른 전자식 및 자기식 FPL 형광등 호환형 LED Lamp용 구동 안정기 제어방법은, 안정기를 통해 입력되는 1차 출력단에 발생하는 고압의 AC 입력전압을 Bridge 정류회로를 통해 DC 전압으로 변환하는 제 1 단계; 공진 방지 회로를 통해 안정기 출력단의 Coil(Trans) 에서의 과전압, Surge, Noise 등 이상전압 유입을 방지하고, 과전압 보호 회로를 통해 과전압 검출회로 및 Surge 보호 회로에서 검출된 이상전압을 필터링하는 제 2 단계; PWM Control를 통해 Bridge 정류회로서 변환되어 인가된 DC 전압에 대해 출력부의 전류제어를 위해 Switching 동작을 수행하고, 발진 및 전류 증폭회로를 통해 PWM Control에서 switching된 출력을 FET와 인덕터(Inductor)를 통하여 발진(oscilator) 및 전류를 증폭하는 제 3 단계; 및 발진 및 전류 증폭회로에서 증폭된 발진 및 전류에 대하여 정류회로에서 LED Chip 구동을 위한 정형화된 DC 출력을 발생시키고, 정류회로에서 LED Chip 구동을 위한 정형화된 DC 출력이 PWM Control 회로에서 일정하게 전류 출력이 되도록 전류 제어회로에서 정전류를 위한 전류를 검출되도록 제어하는 제 4 단계;를 포함하는 것을 특징으로 한다.

본 발명의 실시예에 따른 전자식 및 자기식 FPL 형광등 호환형 LED Lamp용 구동 안정기 장치 및 이를 이용한 안정기 제어방법은, 기존 형광등용전자식 및 자기식 안정기를 그대로 사용하고 AC-DC 변환용 안정기를 FPL LED Lamp에 내장시켜 기존 안정기 출력에서 발생하는 출력 급변동, 과전압, 공진현상 발생, Surge등을 감지하여 일정한 출력으로 유도한뒤 안정적인 AC-DC 변환을 이루어 FPL LED Lamp를 구현하고 LED 안정기에서 발생되는 과열을 감소시킬 수 있어 FPL LED Lamp의 안전 및 성능을 보장할 수 있는 효과를 제공한다.

또한, 본 발명의 실시예에 따른 전자식 및 자기식 FPL 형광등 호환형 LED Lamp용 구동 안정기 장치 및 이를 이용한 안정기 제어방법은, 안정기를 소형화하여 LED Lamp에 내장시키서 기존에 사용하는 일반형 광등용 전자식 및 자기식 안정기를 그대로 사용하여 일반 안정기에서 출력되는 부정확한 고압출력을 일정하게 출력시켜서 이를 DC출력으로 변환하여 일반 FPL 형광등 및 LED용 FPL Lamp를 구동할 수 있는 효과를 제공한다.

또한, 본 발명의 실시예에 따른 전자식 및 자기식 FPL 형광등 호환형 LED Lamp용 구동 안정기 장치 및 이를 이용한 안정기 제어방법은, 기존 전자식 및 자기식 FPL 형광등용 안정기를 이용한 FPL LED Lamp를 구동시키기 위하여 일반안정기에서 출력되는 부정확한 고압출력을 일정하게 출력시켜서 이를 DC출력으로 변환하여 출력을 조정하여 LED용 FPL Lamp를 구동할 수 있는 효과를 제공한다.

또한, 본 발명의 실시예에 따른 전자식 및 자기식 FPL 형광등 호환형 LED Lamp용 구동 안정기 장치 및 이를 이용한 안정기 제어방법은, AC-DC 변환용 안정기를 소형화하여 FPL LED Lamp에 내장시켜서 기존에 사용하는 일반형광등용 전자식 및 자기식 안정기를 그대로 사용함으로써 별도의 LED용 안정기 교체 설치공사없이 바로 FPL LED Lamp를 바로 사용할수 있어 안정기 교체에 따른 경비를 절감할 수 있는 효과를 제공한다.

또한, 본 발명의 실시예에 따른 전자식 및 자기식 FPL 형광등 호환형 LED Lamp용 구동 안정기 장치 및 이를 이용한 안정기 제어방법은, 일반 소비자도 쉽게 기존 FPL 형광등을 LED용 FPL Lamp로 교체가능가 가능하여 안정기 공급에 따른 가격 하락으로 인해 시장공급이 확대되고, 전력소비량 획기적 절감할 수 있는 효과를 제공한다.

뿐만 아니라, 본 발명의 다른 실시예에 따른 전자식 및 자기식 FPL 형광등 호환형 LED Lamp용 구동 안정기 장치 및 이를 이용한 안정기 제어방법은, 기존에 LED용 FPL등의 사용을 위해 기존 형광등용 FPL에 사용하는 전자식 및 자기식 안정기를 철거하고 LED 전용 안정기를 설치하여야 하는 번거로움을 해소하고, 안정기 설치에 따른 인건비 소요, 시간소요 등으로 인해 가격 상승을 억제할 수 있어 LED Lamp의 보급의 확대로 인해 전력 절감의 효과를 기대할 수 있다.

도 1은 종래의 일반적인 AC-DC 컨버터 회로를 나타내는 구성도.
도 2는 본 발명의 실시예에 따른 전자식 및 자기식 FPL 형광등 호환형 LED Lamp용 구동 안정기 장치를 나타내는 구성도.
도 3은 종래의 기존 전자식 및 자기식 FPL 형광등용에 적용된 안정기의 상태도.
도 4는 본 발명에 따른 전자식 및 자기식 FPL 형광등 호환형 LED Lamp용 구동 안정기의 사용 상태도를 도시한 참조도면.
도 5는 본 발명의 실시예에 따른 전자식 및 자기식 FPL 형광등 호환형 LED Lamp용 구동 안정기 제어방법을 나타내는 흐름도.

이하, 본 발명의 바람직한 실시예의 상세한 설명은 첨부된 도면들을 참조하여 설명할 것이다. 하기에서 본 발명을 설명함에 있어서, 관련된 공지 기능 또는 구성에 대한 구체적인 설명이 본 발명의 요지를 불필요하게 흐릴 수 있다고 판단되는 경우에는 그 상세한 설명을 생략할 것이다.

본 명세서에 있어서는 어느 하나의 구성요소가 다른 구성요소로 데이터 또는 신호를 '전송'하는 경우에는 구성요소는 다른 구성요소로 직접 상기 데이터 또는 신호를 전송할 수 있고, 적어도 하나의 또 다른 구성요소를 통하여 데이터 또는 신호를 다른 구성요소로 전송할 수 있음을 의미한다.

도 2는 본 발명의 실시예에 따른 전자식 및 자기식 FPL(Fluorescent Parallel Lamp) 형광등 호환형 LED Lamp용 구동 안정기 장치를 나타내는 구성도이다. 도 2를 참조하면, 전자식 및 자기식 FPL 형광등 호환형 LED Lamp용 구동 안정기 장치는 Bridge 정류회로(10), 공진 방지 회로(20), 과전압 검출회로(30), 과전압 보호회로(40), Surge 회로(50), PMW 컨트롤(PWM control)(60), 발진 및 전류 증폭회로(70), 정류회로(80) 및 전류 제어회로(90)를 포함한다.

상기 Bridge 정류회로(10)는 일반 안정기 출력단에서 발생되는 고압의 입력전압(AC)을 DC로 변환한다.

상기 공진 방지 회로(20)는 안정기의 출력단의 coil(Trans)에서의 과전압, surge에 대해 공진을 제어하고 Bridge 정류회로(10)의 bridge를 2개로 구동하여 안정기 Trans에서 발생하는 과전압, Surge, Noise을 방지하도록 구성된다.

즉, 상기 공진 방지 회로(20)는 안정기의 출력단의 Coil (Trans) 에서의 과전압, Surge등 이상전압 유입을 방지하게 된다.

과전압 검출회로(30)는 안정기의 출력이 불안정한 AC에 따라 과전압이 발생시 일반안정기를 통해서 입력되는 AC 전압에 포함된 Peak 전압, Surge, 고조파 등 이상 전압을 상기 Bridge 정류 회로(10)에서 그대로 정류시킴으로서 LED Chip에 영향 및 Demage를 줄수 있음으로 이상 전압을 검출하는 기능을 수행한다.

상기 과전압 보호회로(40)는 일반안정기의 출력이 불안정한 AC 이므로 과전압 및 Surge, Noise 발생시 작동하는 것으로 상기 과전압 검출회로(30) 및 Surge 보호 회로(50)에서 검출된 이상 전압을 필터링(Filtering)하여 과전압 발생시 순시적으로 동작하게 된다.

상기 Surge 보호 회로(50)는 상기 Bridge 정류회로(10)에서 변환된 DC 전압의 이상여부를 확인하여 과전압 보호회로(40)로 전송하여 안정적인 전원 공급에 따른 필터링 동작이 제공되도록 한다.

상기 PWM Control(60)은 상기 Bridge 정류회로(10)에서 변환되어 인가된 DC 전압에 대해 출력부의 전류제어를 위해 Switching 동작이 이루어 지도록 한다.

상기 발진 및 전류 증폭회로(70)는 상기 PWM Control(60)에서 switching된 출력을 FET와 인덕터(Inductor)를 통하여 발진(oscilator) 및 전류를 증폭한다

상기 정류회로(80)는 상기 PWM Control(60)에서 스위칭(switching) 되어 출력된 AC 출력을 DC로 변환하여 LED 구동을 위해 공급되도록 한다.

상기 전류 제어회로(90)는 상기 정류회로(80)에서 LED Chip 구동을 위한 정형화된 DC 출력이 PWM Control(60) 회로에서 일정하게 전류 출력이 되도록 정전류를 위한 전류를 검출되도록 제어한다.

즉, 상기 전류제어 회로(90) 상기 발진 및 전류증폭회로(70)의 출력을 검출하여 정류회로(80)에 일정한 출력이 공급되도록 제어하는 회로이다.

상기의 구성에 따른 전자식 및 자기식 FPL 형광등 호환형 LED Lamp용 구동 안정기 장치는 첨부된 도 3에 도시된 바와 같이 기존 전자식 및 자기식 FPL 형광등용에 적용된 안정기를 그대로 사용하여 일반 안정기에서 출력되는 부정확한 고압출력을 일정하게 출력시키기 위해 첨부된 도 4a에 도시된 바와 같이 AC 전압을 DC 변환하여 정류회로(80)를 통해 DC 출력으로 변환되도록 구현하여 출력을 조정하여 첨부된 도 4b에 도시된 바와 같이 LED용 FPL Lamp를 구동할 수 있도록 있다.

즉, AC-DC 변환용 안정기를 소형화하여 FPL LED Lamp에 내장시켜서 기존에 사용하는 일반형광등용 전자식 및 자기식 안정기를 그대로 사용함으로써 별도의 LED용 안정기 교체없디 FPL LED Lamp를 바로 사용할 수 있다.

따라서, 기존 형광등용 전자식 및 자기식 안정기를 그대로 사용하고 AC-DC 변환용 안정기를 FPL LED Lamp에 내장시켜 기존 안정기 출력에서 발생하는 출력 급변동, 과전압, Surge등을 감지하여 일정한 출력으로 유도한뒤 안정적인 AC-DC 변환을 이루어 FPL LED Lamp를 구현하고 LED 안정기에서 발생되는 과열을 감소시킬 수 있어 FPL LED Lamp의 안전 및 성능을 보장할 수 있다.

도 5는 본 발명의 실시예에 따른 전자식 및 자기식 FPL 형광등 호환형 LED Lamp용 구동 안정기 제어방법을 나타내는 흐름도이다. 도 1 내지 도 5를 참조하면, 안정기를 통해 입력되는 AC 전원을 이용한 전자식 및 자기식 FPL 형광등 호환형 LED Lamp용 구동 안정기 장치상에서, 먼저 안정기를 통해 입력되는 1차 출력단에 발생하는 고압의 AC 입력전압을 Bridge 정류회로(10)를 통해 DC 전압으로 변환한다.(S10)

이후, 공진 방지 회로(20)를 통해 안정기 출력단의 Coil(Trans) 에서의 과전압, Surge, Noise 등 이상전압 유입을 방지하고,(S20) 과전압 보호 회로(40)를 통해 과전압 검출회로 및 Surge 보호 회로에서 검출된 이상전압을 필터링한다.(S30)

PWM Control(60)를 통해 Bridge 정류회로(10)에서 변환되어 인가된 DC 전압에 대해 출력부의 전류제어를 위해 Switching 동작(S40)을 수행하고, 발진 및 전류 증폭회로(70)를 통해 상기 PWM Control(60)에서 switching된 출력을 FET와 인덕터(Inductor)를 통하여 발진(oscilator) 및 전류를 증폭한다(S50)

상기 발진 및 전류 증폭회로(70)에서 증폭된 발진 및 전류에 대하여 정류회로(80)에서 LED Chip 구동을 위한 정형화된 DC 출력을 발생시키고(S60), 상기 정류회로(80)에서 LED Chip 구동을 위한 정형화된 DC 출력이 PWM Control(60) 회로에서 일정하게 전류 출력이 되도록 전류 제어회로(90)에서 정전류를 위한 전류를 검출되도록 제어함으로써 안정기 동작을 제어하게 된다.(S70)

이상과 같이, 본 명세서와 도면에는 본 발명의 바람직한 실시예에 대하여 개시하였으며, 비록 특정 용어들이 사용되었으나, 이는 단지 본 발명의 기술 내용을 쉽게 설명하고 발명의 이해를 돕기 위한 일반적인 의미에서 사용된 것이지, 본 발명의 범위를 한정하고자 하는 것은 아니다. 여기에 개시된 실시예 외에도 본 발명의 기술적 사상에 바탕을 둔 다른 변형 예들이 실시 가능하다는 것은 본 발명이 속하는 기술 분야에서 통상의 지식을 가진 자에게 자명한 것이다.

10 : Bridge 정류회로
20 : 공진 방지 회로
30 : 과전압 검출회로
40 : 과전압 보호회로
50 : Surge 회로
60 : PMW 컨트롤
70 : 발진 및 전류 증폭회로
80 : 정류회로
90 : 전류 제어회로