KR100523555B1 - 신호등용 발광다이오드 구동장치 - Google Patents

Abstract

본 발명은 전압변동과 고전압에 상관없이 LED 신호등의 안전한 동작을 확보할 수 있으며, 외부의 환경에서도 과전류 및 누설전류로 인한 전력소모를 줄일 수 있는 LED 신호등용 구동장치를 제공하기 위한 것으로, 이를 위해 본 발명은, 직렬 접속된 복수의 신호등용 발광다이오드를 구동하기 위한 구동장치에 있어서, 교류 전원을 정류하여 직류로 변환하기 위한 정류부; 상기 정류부에 의해 출력되는 직류 전류가 상기 발광다이오드에 일정하게 공급될 수 있도록 제어하는 정전류제어부; 및 상기 직렬 접속된 발광다이오드 간의 단선 유무를 체크하여 상기 정류수단의 전체 또는 부분적인 온/오프를 제어하기 위한 단선감지 및 제어부를 포함하는 신호등용 발광다이오드 구동장치를 제공한다.

또한 본 발명은, 직렬 접속된 복수의 발광다이오드를 포함하는 단위열이 복수개 포함된 신호등을 구동하기 위한 구동장치에 있어서, 교류 전원을 정류하여 직류로 변환하기 위한 정류부; 상기 정류부에 의해 출력되는 직류 전류가 상기 각 단위열에 일정하게 독립적으로 공급될 수 있도록 제어하며, 상기 각 단위열에 대응하는 복수개의 단위 정전류제어부로 이루어진 정전류제어부; 및 적어도 하나의 상기 단위열에서 상기 직렬 접속된 발광다이오드 간의 단선 유무를 체크하여 상기 정류수단의 전체 또는 부분적인 온/오프를 제어하기 위한 적어도 하나의 단선감지 및 제어부를 포함하는 신호등용 발광다이오드 구동장치를 제공한다.

Description

신호등용 발광다이오드 구동장치{APPARATUS FOR DRIVING LIGHT EMITTING DIODE FOR SIGNAL LAMP}

본 발명은 신호등의 구동 장치에 관한 것으로 특히, 트랜스가 필요하지 않으며 정전류형 LED(Light Emitting Diode) 신호등의 구동 장치에 관한 것이다.

일반적인 백열 전구식 신호등은, 전구 및 전구와 결선되는 배선기구로 이루어지나, LED 신호등은 예컨대, 220V의 교류전원를 LED 신호표지판에 필요한 직류의 정전압으로 변화하는 스위칭파워(스위치 모드 파워 서플라이(Switch Mode Power Supply; SMPS))가 필요하다.

도 1은 종래의 전압 드라이브 방식의 LED 구동 방식을 도시한 블럭도이다.

도 1을 참조하면, 외부의 교류 전원을 제공하는 상전원부(10)와 상전원부(10)로부터 제공되는 예컨대, 220V의 교류전원을 LED 구동을 위한 직류의 저전압 즉, 정전압으로 변환하는 스위치 파워부(11)와 스위칭 파워부(11)로부터 제공되는 정전압을 주전원으로 구동되는 LED 신호등(12)이 구비되어 있다.

즉, 교류전원 입력에 연결된 파워에 다수개의 LED 전구가 병렬 또는 직병렬 형태로 연결되어 있는 구조이다.

여기서, 스위치 파워부(11)는 통상의 SMPS를 나타낸다.

한편, LED 전구는 내부저항의 오차가 커서 각 기로별 흐르는 전류의 차등이 있고 주변 온도에 따라 전구의 내부저항이 변하여 정격 전류가 흐르지 못하거나 과전류가 흘러 휘도 저하 또는 수명 단축 등의 문제점이 있으며, 일반 교통 신호등으로 LED를 대체하여 사용할 경우 전구 단선 감지시 LED 전구가 모두 단선되어도 신호제어기 측에서 볼 때 스위치 파워부(11)가 온(통전)되어 있으므로, 신호등이 모두 단선되어 위험한 상황에 있어도 제어기가 위험표시나 장애보고 또는 소등 등의 비상제어를 할 수가 없게 된다.

아울러, 스위치 파워부(11)는 교류전원을 그 보다 주파수가 낮은 직류전원으로 고전력 제어하는 신뢰성이 확보된 기술임에도 불구하고, 신호등이 사용되는 외부 환경 즉, 고온, 저온 또는 고습 조건에서는 신뢰성이 떨어져 항상 사고의 위험이 내재되어 있는 신호등에 사용하기에는 보다 확실한 신뢰성이 요구된다.

도 2는 일반적인 교통신호 제어기의 전구단선 감지회로를 개략적으로 도시한 회로도이다.

도 2를 참조하면, 박스처리된 전구단선 감지회로(20)는 입력전원(IN)의 일측에 병렬 접속된 저항 R과 R' 및 제너다이오드와 저항 R을 통해 신호등(Lamp)의 단선 유무를 도선에 흐르는 전류 측정을 통해 감지하는 포토센서(PS)로 이루어져 포토센서(PS)의 출력단(OUT)을 통해 감지 결과를 출력한다.

한편, 이러한 종래의 신호등의 단선을 감지하는 경우에는 모든 신호등에 일괄적으로 감지선이 연결되어 있어, 개별적 또는 국부적으로 단선이 발생하였을 경우 전체의 온 또는 오프 만을 제어할 수 있어 신호등의 관리 측면과 효율면에서 문제점이 발생하였다.

본 발명은 상기한 바와 같은 종래의 문제점을 해결하기 위해 제안된 것으로, 전압변동과 고전압에 상관없이 LED 신호등의 안전한 동작을 확보할 수 있으며, 외부의 환경에서도 과전류 및 누설전류로 인한 전력소모를 줄일 수 있는 신호등용 발광다이오드 구동장치를 제공하는 것을 그 목적으로 한다.

상기한 목적을 달성하기 위한 본 발명은, 직렬 접속된 복수의 신호등용 발광다이오드를 구동하기 위한 구동장치에 있어서, 교류 전원을 정류하여 직류로 변환하기 위한 정류부; 상기 정류부에 의해 출력되는 직류 전류가 상기 발광다이오드에 일정하게 공급될 수 있도록 제어하는 정전류제어부; 및 상기 직렬 접속된 발광다이오드 간의 단선 유무를 체크하여 상기 정류수단의 전체 또는 부분적인 온/오프를 제어하기 위한 단선감지 및 제어부를 포함하는 신호등용 발광다이오드 구동장치를 제공한다.

또한, 상기한 목적을 달성하기 위한 본 발명은, 직렬 접속된 복수의 발광다이오드를 포함하는 단위열이 복수개 포함된 신호등을 구동하기 위한 구동장치에 있어서, 교류 전원을 정류하여 직류로 변환하기 위한 정류부; 상기 정류부에 의해 출력되는 직류 전류가 상기 각 단위열에 일정하게 독립적으로 공급될 수 있도록 제어하며, 상기 각 단위열에 대응하는 복수개의 단위 정전류제어부로 이루어진 정전류제어부; 및 적어도 하나의 상기 단위열에서 상기 직렬 접속된 발광다이오드 간의 단선 유무를 체크하여 상기 정류수단의 전체 또는 부분적인 온/오프를 제어하기 위한 적어도 하나의 단선감지 및 제어부를 포함하는 신호등용 발광다이오드 구동장치를 제공한다.

일반적으로, 목적에 따라 흐르는 전류를 정하고 공급전압을 조절 및 고정하여 알맞은 신호를 통전함으로써 LED 전구를 점등한다. 따라서, 종래의 방식에서는 전압가감으로 전류 흐름을 제어하다보니 과전류 등 전술한 문제점이 도출되었다.

보통 LED 소자는 20mA 이내의 전류를 통전하면 안전하기 때문에 본 발명에서는 정전류회로를 사용하여 전압변동과 고전압에 상관없이 안전한 정전류를 이용한 통전이 가능하고 교류전원을 변압기없이 정류 후 바로 정전류 처리함으로써 스위칭 회로와 변압기가 필요없도록 하여 고온, 다습 등의 혹독한 외부 환경에서의 활용성을 높였다.

아울러, 신호등용 LED의 단선 유무를 체크하여 이를 통해 구역별로 온 또는 오프를 제어하여 불필요한 전류소모를 줄일 수 있으며, 또한 LED의 광감도 및 열 등을 체크하여 그에 따라 LED에 흐르는 전류를 제어함으로써 LED 신호등의 밝기를 실시간으로 제어할 수 있도록 하였다.

이하, 본 발명이 속하는 기술분야에서 통상의 지식을 가진 자가 본 발명의 기술적 사상을 용이하게 실시할 수 있을 정도로 상세히 설명하기 위하여, 본 발명의 가장 바람직한 실시예를 첨부된 도면을 참조하여 설명한다.

도 3은 본 발명의 일실시예에 따른 LED 신호등 및 그 구동장치를 도시한 블럭도이다.

도 3을 참조하면, 직렬 접속된 복수의 LED로 이루어진 신호등(30)과, 외부로부터 제공되는 교류 전원을 정류하여 직류로 변화시키는 정류부(31)와, 정류부(31)에 의해 출력되는 직류 전류가 LED로 이루어진 신호등(30)에 일정하게 공급될 수 있도록 제어하는 정전류제어부(32)와, 직렬 접속된 LED 간의 단선 유무를 체크하여 정류부(31)의 동작을 제어 즉, 전체적인 온/오프 또는 부분적인 온/오프를 제어하기 위한 단선감지 및 제어부(33)와, LED의 광감도 및 온도를 측정하고, 그 결과에 따라 정전류제어부(32)의 전류량을 제어하기 위한 온도 및 광감지 제어부(34)가 구비되어 있다.

전술한 구성을 갖는 신호등 구동장치의 동작을 간략히 살펴 본다.

정류부(31)에서는 교류전원을 정류하여 고전압의 직류 전원을 정전류제어부(32)에 제공하는 바, 예컨대, 브릿지 전파정류기(Bridge full-wave rectifier)를 이용한다. 이 때, 입력되는 교류 전원를 입력단의 캐패시터(Capacitor)와 바리스터(Varistor)를 이용하여 장해파를 제거하고 브릿지 전파정류기를 통해 정류한 다음, 출력단의 고용량 전해콘덴서에 의해 교류전원에 상당하는 직류전원을 만든다.

정전류제어부(32)에서는 예를 들어, 20mA의 전류를 정전류로 고정하고 부하에 LED의 내부전압 이상 전압의 최소전압과 비례한 수량보다 다소 적은 숫자의 LED를 직렬로 연결하여 신호등(30)으로 동작하도록 한다.

온도 및 광감지 제어부(34)는 예컨대, 써미스터 등을 이용하여 점선으로 표시된 바와 같이 신호등(30)의 밝기(LED의 밝기)와 고열 여부에 따른 온도 등을 감지하여 과열시에는 신호등(30)으로 흐르는 전류의 양을 감소시키고, 광감도가 낮을 때에는 신호등(30)으로 흐르는 전류의 양을 증가시켜 광도를 증가시키도록 정전류제어부(32)를 제어한다.

도 4는 본 발명의 다른 실시예에 따른 LED 신호등 및 그 구동장치를 도시한 블럭도이다.

도 4를 참조하면, 직렬 접속된 복수의 LED를 포함하는 복수의 단위열(30-1 ∼ 30-n)로 이루어진 신호등(30)과, 외부로부터 제공되는 교류 전원을 정류하여 직류로 변화시키는 정류부(31)와, 정류부(31)에 의해 출력되는 직류 전류가 각 단위열(30-1 ∼ 30-n)에 일정하게 독립적으로 공급될 수 있도록 제어하는 정전류제어부(32)가 구비되어 있다.

정전류제어부(32)는 각 단위열(30-1 ∼ 30-n)에 대응하는 복수개의 단위 정전류제어부(32-1 ∼ 32-n)로 이루어진다. 또한, 적어도 하나의 단위열(30-1 ∼ 30-n)에서 직렬 접속된 LED 간의 단선 유무를 체크하여 정류부(31)의 동작 예컨대, 전체적인 온/오프 또는 전체적인 온/오프,을 제어하기 위한 적어도 하나의 단선감지 및 제어부(33)와, 각 단위열(30-1 ∼ 30-n)에서의 광감도 및 온도를 측정하고, 그 결과에 따라 대응하는 각 단위 정전류제어부((32-1 ∼ 32-n))의 전류량을 제어하기 위한 복수개의 온도 및 광감지 제어부(34-1 ∼ 34-n)가 구비되어 있다.

도 4의 구성을 갖는 신호등 구동장치의 동작은 전술한 도 3의 동작과 유사하며, 단지 도 3을 보다 세부적으로 나누어 놓은 것이므로 그 동작 설명은 생략한다.

도 5는 도 3 및 도 4의 정전류제어부의 제1실시예를 도시한 회로도이다.

도 5를 참조하면, 제1실시예에 따른 정전류제어부는 정류부(31)로부터 고전압의 직류전원이 입력되는 입력단 a-a'(이하 a-a'이라 함)과, a-a' 사이에 직렬 접속된 저항 R1(이하 R1이라 함)과 제너다이오드 Z1(이하 Z1이라 함)과 제너다이오드 Z2(이하 Z2라 함)와, Z1과 Z2 사이의 접점과 a' 노드 사이에 직렬 접속된 저항 R2(이하 R2라 함)와 저항 R3(이하 R3이라 함)과 가변저항 VR1(이하 VR1이라 함)과, R1과 Z1 사이의 접점에 콜렉터가 접속되고 R2와 R3 사이의 접점에 베이스가 접속된 트랜지스터 T1(이하 T1이라 함)과, T1의 에미터 출력을 베이스 입력으로 하고 자신의 에미터에 접속된 저항 R4(이하 R4라 함)를 매개로 노드 a와 노드 a' 사이에 접속된 트랜지스터 T2(이하 T2라 함)를 구비하며, 그 출력단 b-b'(이하 b-b'이라 함)에는 직렬 접속된 LED로 이루어진 하나의 열이 루프를 이루도록 접속되어 b-b'을 통해 정전류를 제공받는 구조를 이룬며, R1과 노드 a 사이에 정전류 다이오드를 더 포함할 수 있다.

전술한 구성을 갖는 정전류제어부의 동작을 살펴 본다.

a-a'을 통해 입력된 직류전압은 정전류 다이오드(도시하지 않음)에 의해 일정한 정전류가 도통되고 Z1과 Z2의 양단에 정전압으로 존재하게 된다. VR1에 의해 일정 전류가 T1의 베이스를 통해 흐르도록 고정되고, T1의 에미터 전류가 T2의 베이스에 인가되며, 이 때 전류 증폭된 값이 고정 출력 전류로 나타나 가변 고정된 정전류 값이 T2에 나타난다.

예컨대, 20mA의 전류를 정전류로 고정하고 부하에 LED의 내부전압 이상 전압의 최소전압과 비례한 수량보다 다소 적은 숫자의 LED를 직렬로 연결하여 신호등으로 동작하도록 한다.

도 6은 도 3 및 도 4의 정전류제어부의 제2실시예를 도시한 회로도로서, 써미스터를 이용하여 과열을 감지할 수 있도록 하였다.

즉, 도 3과 도 4에 도시된 온도 및 광감지 제어부(34)를 통해 열을 감지할 수 있도록 정전류제어부(32) 내에 써미스터를 추가하여 도 5에 도시된 정전류제어부를 변형하였다. 따라서, 도 5와 동일한 구성에 대해서는 도면 설명을 생략한다.

즉, Z2의 애노드와 VR1이 도 5의 제1실시예에서는 노드 a'에 공통으로 접속되어 있으나, 도 6에서는 노드 b"을 통해 써미스터 TH1(이하 TH1이라 함)의 일측에 접하도록 하고, TH1의 타측은 노드 b'에 접속되도록 배치하였다.

따라서, TH1을 통해 LED들을 통해 소모되는 열을 감지하여 과열될 경우 VR1을 가변시켜 T1의 베이스 전류를 감소시켜 T2를 통해 흐르는 정전류를 감소시키며, 그 역의 경우 예컨대, LED의 광감도가 저하된 경우에는 VR1을 가변시켜 T1의 베이스 전류를 증가시켜 T2를 통해 흐르는 정전류를 증가시키게 된다.

도 7은 과열을 감지할 수 있는 정전류제어부의 제3실시예를 도시한 회로도로써, 펄스발생기(PG)를 추가하여 써미스터에 의해 감지된 값에 대응하여 펄스를 발생시켜 LED에 제공되는 정전류를 제어하도록 하였다.

도 7을 참조하면, a-a'를 통해 입력된 직류 전압은 정전압 다이오드 D1과 D2를 거치며, 이들의 출력은 각각 PNP 트랜지스터 T3(이하 T3라 함)의 에미터와 콜렉터에 접속되어 있다. b-b'에는 써미스터 TH2(이하 TH2라 함)를 통해 직렬 접속된 복수의 LED가 접속되어 있다.

따라서, LED 신호등의 열과 광감도를 TH2를 통해 감지하고 이에 대응하는 펄스를 펄스발생기(이하 PG라 함)를 통해 발생시켜 PG의 출력을 저항 R6(이하 R6이라 함)을 통해 베이스 입력으로 하는 T3의 전류를 조절할 수 있다. 즉, T3의 베이스에 입력되는 전류를 PG를 통해 제어하며, PG는 TH2에 의해 감지된 결과를 통해 해당하는 펄스를 발생시키므로 전술한 도 6의 제2실시예와 동일한 동작을 한다고 볼 수 있다.

도 8은 LED 신호등의 단선을 감지할 수 있는 정전류제어부의 제4실시예를 도시한 회로도이다.

즉, 도 3과 도 4에 도시된 단선감지 및 제어부(33)를 통해 LED간의 단선을 감지하고 제어할 수 있도록 정전류제어부(32) 내에 단선감지를 위한 소정의 회로부분을 추가하여 도 5에 도시된 정전류제어부를 변형하였다. 따라서, 도 5와 동일한 구성에 대해서는 도면 설명을 생략한다.

도 8을 참조하면, a-a'의 노드 a와 정전압 다이오드 D3(이하 D3이라 함) 사이에 콜렉터와 에미터가 각각 접속된 PNP 트랜지스터 T4(이하 T4라 함)와, T4의 베이스와 자신의 콜렉터가 저항 R7(이하 R7이라 함)을 매개로 접속되며 에미터가 노드 a'에 접속된 트랜지스터 T5(이하 T5라 함)와, 단선감지제어신호 Ctrl(이하 Ctrl이라 함)를 T5의 베이스로 입력시키는 선상에 배치된 저항 R8(이하 R8이라 함)이 추가 되었다.

따라서, Ctrl이 T5를 턴-온시킬 수 있을 정도의 신호 레벨을 가져야만 T5가 턴-온되어 T4의 베이스 전압을 떨어뜨려 T4를 턴-온시키게 되므로 정전류제어부가 동작하여 LED에 정전류가 제공된다.

하지만, Ctrl이 T5를 턴-온시킬 정도의 신호 레벨을 갖지 못하면 T5와 T4가 턴-오프되어 정전류제어부의 동작이 이루어지지 않아 LED로 정전류가 제공되지 않는다.

즉, T2의 콜렉터 측에 저항 R9(이하 R9라 함)을 통해 접속된 단자 Dec를 통해 LED의 단선 유무를 체크한 다음, 단선감지 및 제어부를 통해 Ctrl 신호를 생성하여 T5의 베이스를 제어한다.

도 9는 단선감지 제어부를 도시한 회로도로서, 전술한 도 8을 통해 감지된 LED의 단선 유무를 체크하여 Ctrl을 생성하는 회로이다.

도 9를 참조하면, 도 8에 도시된 복수의 단선감지 노드 Dec1와 Dec2와 접지전압단 사이에 각각 병렬 접속된 제너다이오드 Z3와 Z4(이하 Z3, Z4라 함)와 저항 R10, R11(이하 R10, R11이라 함) 및 전해 캐패시터 C1, C2(이하 C1, C2라 함)가 배치되어 있고, 또한 Dec1과 Dec2의 노드는 각각 슈미트트리거 S1, S2(이하 S1, S2라 함)와 연결된다.

S1과 S2의 출력은 단선감지 및 제어로직부로 입력되고, 단선감지 및 제어로직부는 S1과 S2 및 복수의 다른 정전류제어부에서 감지된 단선감지신호 Dec를 로직 연산하여 단선감지제어신호 Ctrl을 출력한다.

여기서, 저항 R12(이하 R12라 함)와 저항 R13(이하 R13이라 함) 및 저항 R14(이하 R14라 함)는 전원전압단(VDD)을 단선감지 및 제어로직부에서 사용할 수 있는 전압으로 만들어 주는 역할을 하며, 다이오드 D4(이하 D4라 함)와 전해 캐패시터 C3(이하 C3이라 함)은 단선감지 및 제어로직부의 안정적인 (전원공급)동작을 위해 사용된다.

도 8과 도 9를 참조하여 정전류제어부와 단선감지 및 제어부의 동작을 살펴 본다.

예컨대, 단선감지 및 제어로직부가 낸드 게이트라면, S1과 S2가 모두 '하이 레벨'일 경우에만 Ctrl이 '하이 레벨'의 값을 가져 도 8의 T5를 턴-온시키고 이로 인해 T4가 턴-온되어 정전류가 LED로 제공된다.

따라서, 단선감지 및 제어로직부가 낸드 게이트라고 가정했을 때, 정상 동작일 때 S1과 S2는 모두 '하이 레벨'을 출력한다고 할 수 있다.

한편, LED가 단선되어 LED가 연결된 라인으로 전류가 흐르지 않게 되면, T2의 콜렉터에 접속된 R9를 통해 Dec 노드로 흐르는 전류의 양이 급격히 증가하게 된다. 이에 따라 R10의 양단에 걸리는 전압이 증가하게 되고 이러한 증가가 일정 시간 계속되면 S1 또는 S2는 인버팅 동작을 통해 '로우 레벨'을 출력하게 되고, 이로 인해 낸드게이트의 출력인 Ctrl은 '로우 레벨'을 갖게 되어 T5는 턴-오프되므로 정전류제어부는 동작하지 않아 LED로의 전류의 공급이 중단된다.

따라서, LED가 단선되면 전류공급을 중단하여 불필요한 전류소모를 줄이고, 누전으로 인한 위험 발생 요인을 차단할 수 있다.

한편, 전술한 예에서는 단선감지 및 로직제어부를 단순한 낸드게이트의 구조로 간주하여 설명하였으나, 실제 여러 선로에서 Dec를 통한 신호가 입력되고 단선감지 및 제어로직부는 CMOS(Complementary Metal Oxide Semiconductor)로 구성되어 C3에 의해 전기가 충전되어 소등 후 오랫도안 로직 동작이 이루어지고 로직 내에 예약된 양보다 많이 LED의 단선이 있을 경우, Ctrl을 '로우 레벨'로 출력하여 정전류제어부(실제적으로는 정류부)의 동작을 차단한다.

여기서, Dec1과 Dec2의 노드와 단선감지 및 로직제어부 사이에 단순 인버터가 아닌 슈미트트리거를 사용함으로써 정상 동작시의 Dec에서의 전류의 일시적인 변화와 단선에 의한 Dec의 전류 변화를 구분하기 위한 것이다.

도 10은 LED 신호등의 단선과 온도 및 열감지를 동시에 할 수 있는 정전류제어부의 제5실시예를 도시한 회로도이다.

즉, 도 3과 도 4에 도시된 단선감지 및 제어부(33)를 통해 LED간의 단선을 감지하고 제어할 수 있도록 정전류제어부(32) 내에 단선감지를 위한 소정의 회로부분을 추가하여 도 5에 도시된 정전류제어부를 변형한 도 8과, 즉, 도 3과 도 4에 도시된 온도 및 광감지 제어부(34)를 통해 열을 감지할 수 있도록 정전류제어부(32) 내에 써미스터를 추가하여 도 5에 도시된 정전류제어부를 변형한 도 6의 구성을 모두 포함하도록 하였다. 따라서, 도 6 또는 도 8과 동일한 구성에 대해서는 도면 설명을 생략한다.

즉, TH3을 통해 LED의 과열 및 광감도를 감지하여 정전류제어부의 전류의 양을 조절하며, Dec에 흐르는 전류의 양의 급격한 변화를 통해 LED의 단선 유무를 파악하여 LED의 단선이 기설정된(허용 가능한) 범위를 초과할 경우 정전류제어부(정전류부)를 제어한다.

도 11은 도 3의 LED 신호등 및 그 구동장치를 포함하는 교통신호 시스템을 도시한 블럭도이다.

도 11을 참조하면, 시호등(30)과 제반의 교통신호를 제어하기 위한 교통신호 제어부(36)와, 직렬 접속된 복수의 LED로 이루어진 신호등(30)과, 외부로부터 제공되는 교류 전원을 정류하여 직류로 변화시키는 정류부(31)와, 정류부(31)에 의해 출력되는 직류 전류가 LED로 이루어진 신호등(30)에 일정하게 공급될 수 있도록 제어하는 정전류제어부(32)와, 직렬 접속된 LED 간의 단선 유무를 체크하여 정류부(31)의 동작을 제어 즉, 전체적인 온/오프 또는 부분적인 온/오프를 제어하기 위한 단선감지 및 제어부(33)와, 단선감지 및 제어부(33)에서 측정된 단선감지제어신호에 따라 발진된 F1 수준의 반송신호를 입력받아 단선 유무를 교통신호 제어부(36)에 제공하는 단선신호 수신부(35)가 구비되어 있다.

즉, 단선감지 및 제어부(33)를 통해 감지된 LED 신호등의 단선 유무를 단선신호 수신부(35)를 통해 피드백 받아 교통신호 제어부(36)에 전송하여, 이를 통해 LED 신호등의 상태를 파악하고 부가적인 기능을 수행할 수 있도록 한다.

도 12는 도 11의 단선감지 및 제어부를 도시한 상세회로도인 바, 전술한 도 9와 동일한 구성 요소에 대해서는 동일 부호를 사용하였으며, 그 설명을 생략하였다.

도 12를 참조하면, 단선감지 및 제어로직부를 통해 단선감지 유무를 알리는 소정의 레벨 신호가 출력되면 클럭발생기에서는 예컨대, 400㎑의 F1 수준의 반송파를 발진하며, 트랜지스터 T7(이하 T7이라 함)은 이를 구동하여 코일(T)에서 증폭하여 이를 교류전원 공급단으로 실어서 전송한다.

이 때, 단선신호 수신부(35)에서는 F1 변조 신호를 수신 및 검파하여 단선감지제어신호를 교통신호 제어부(36)(구체적으로, 전구단선입력부)에 제공한다.

전술한 바와 같이 이루어지는 본 발명은, 정전류회로를 사용하여 전압변동과 고전압에 상관없이 안전한 정전류 제한 통전이 가능하고 상전원(교류전원)을 변압기없이 정류 후 바로 정전류 처리함으로써, 스위칭 회로와 변압기가 필요없도록 하였으며, 또한 신호등용 LED의 단선 유무를 체크하여 이를 통해 구역별로 온 또는 오프를 제어하여 불필요한 전류소모를 줄일 수 있으며, 또한 LED의 광감도 및 열 등을 체크하여 그에 따라 LED에 흐르는 전류를 제어함으로써 LED 신호등의 밝기를 실시간으로 제어할 수 있음을 실시예를 통해 알아 보았다.

이상에서 설명한 바와 같이 본 발명은 전술한 실시예 및 첨부된 도면에 의해 한정되는 것이 아니고, 본 발명이 기술적 사상을 벗어나지 않는 범위 내에서 여러 가지 치환, 변형 및 변경이 가능함이 본 발명이 속하는 기술분야에서 통상의 지식을 가진자에게 있어 명백할 것이다.

상술한 본 발명은, 다음과 같은 효과를 기대할 수 있다.

1). 정전류회로를 사용하여 전압변동과 고전압에 상관없이 안전한 정전류 제한 통전이 가능하고 교류전원을 변압기없이 정류 후 바로 정전류 처리함으로써, 스위칭 회로와 변압기가 필요없도록 하여 고온, 다습 등의 열악한 외부 환경에 사용하더라도 불량 발생을 줄일 수 있어 제품의 실용성을 향상시킬 수 있다.

2). 신호등용 LED의 단선 유무를 체크하여 이를 통해 구역별로 온 또는 오프를 제어하여 불필요한 전류소모를 줄일 수 있다.

3). LED의 광감도 및 열 등을 체크하여 그에 따라 LED에 흐르는 전류를 제어함으로써 LED 신호등의 밝기를 실시간으로 제어할 수 있다.

도 1은 종래의 전압 드라이브 방식의 LED 구동 방식을 도시한 블럭도.

도 2는 일반적인 교통신호 제어기의 전구단선 감지회로를 개략적으로 도시한 회로도.

도 3은 본 발명의 일실시예에 따른 LED 신호등 및 그 구동장치를 도시한 블럭도.

도 4는 본 발명의 다른 실시예에 따른 LED 신호등 및 그 구동장치를 도시한 블럭도.

도 5는 도 3 및 도 4의 정전류제어부의 제1실시예를 도시한 회로도.

도 6은 도 3 및 도 4의 정전류제어부의 제2실시예를 도시한 회로도.

도 7은 과열을 감지할 수 있는 정전류제어부의 제3실시예를 도시한 회로도.

도 8은 LED 신호등의 단선을 감지할 수 있는 정전류제어부의 제4실시예를 도시한 회로도.

도 9는 단선감지 제어부를 도시한 회로도.

도 10은 LED 신호등의 단선을 감지할 수 있으며, 온도 및 열감지를 동시에 할 수 있는 정전류제어부의 제5실시예를 도시한 회로도.

도 11은 도 3의 LED 신호등 및 그 구동장치를 포함하는 교통신호 시스템을 도시한 블럭도.

도 12는 도 11의 단선감지 및 제어부를 도시한 상세회로도.* 도면의 주요 부분에 대한 부호의 설명

삭제

30 : 신호등 31 : 정류부

32 : 정전류제어부 33 : 단선감지 및 제어부

34 : 온도 및 광감지 제어부

Claims (6)

1. 삭제
2. 직렬 접속된 복수의 신호등용 발광다이오드를 구동하기 위한 구동장치에 있어서,

   교류 전원을 정류하여 직류로 변환하기 위한 정류수단;

   상기 정류수단에 의해 출력되는 직류 전류가 상기 발광다이오드에 일정하게 공급될 수 있도록 제어하는 정전류제어수단; 및

   상기 직렬 접속된 발광다이오드 간의 단선 유무를 체크하여 상기 정류수단의 전체 또는 부분적인 온/오프를 제어하기 위한 단선감지 및 제어수단

   을 포함하는 신호등용 발광다이오드 구동장치.
3. 제 2 항에 있어서,

   상기 발광다이오드의 광감도 및 온도를 측정하고, 그 결과에 따라 상기 정전류제어수단의 전류량을 제어하기 위한 온도 및 광감지 제어수단을 더 포함하는 것을 특징으로 하는 전류구동장치.
4. 삭제
5. 직렬 접속된 복수의 발광다이오드를 포함하는 단위열이 복수개 포함된 신호등을 구동하기 위한 구동장치에 있어서,

   교류 전원을 정류하여 직류로 변환하기 위한 정류수단;

   상기 정류수단에 의해 출력되는 직류 전류가 상기 각 단위열에 일정하게 독립적으로 공급될 수 있도록 제어하며, 상기 각 단위열에 대응하는 복수개의 단위 정전류제어부로 이루어진 정전류제어수단; 및

   적어도 하나의 상기 단위열에서 상기 직렬 접속된 발광다이오드 간의 단선 유무를 체크하여 상기 정류수단의 전체 또는 부분적인 온/오프를 제어하기 위한 적어도 하나의 단선감지 및 제어수단

   을 포함하는 신호등용 발광다이오드 구동장치.
6. 제 5 항에 있어서,

   상기 각 단위열에서의 광감도 및 온도를 측정하고, 그 결과에 따라 대응하는 상기 각 단위 정전류제어부의 전류량을 제어하기 위한 복수개의 온도 및 광감지 제어수단을 더 포함하는 것을 특징으로 하는 신호등용 발광다이오드 구동장치.