KR101000401B1 - 자가진단 기능을 갖는 조명장치 - Google Patents

Abstract

본 발명에서 가정용 전력 및 산업용 전력 설비에 적용되는 조명등에 대한 안정적 구동을 유도하며, 화상 및 감전사고 등을 미연에 방지하는 자가진단 기능을 갖는 조명장치를 개시한다.
교류 전원(AC)을 통해 유입되는 써지 전압을 차단하기 위한 써지 보호회로; 과전압 및 과전류 유입을 방지하기 위한 과전압 보호회로; 램프에 대한 부하 상태로서 램프 파열 또는 파괴로 인한 무부하 상태를 판단하는 램프 검출회로; 상기 램프 검출회로의 검출 결과에 기초하여 해당 램프에 대응하는 컨버터의 전원 공급을 차단 제어하고, 해당 램프의 정상 접속 시 소정의 지연시간을 갖고 상기 컨버터로 전원을 공급 제어하는 제어회로; 및 상기 제어회로의 지시에 응답하여 상기 컨버터로 전원 공급 또는 차단을 수행하는 드라이버로 구성된 자가진단장치를 포함하는 것을 특징으로 한다.
따라서, 본 발명은 발열등 또는 LED 램프에 적용되는 전력 부하의 변화 또는 써지 유입, 과전압 발생, 과전류 발생 시 이를 공급 전력을 차단제어하고, 전력 계통의 안정화가 이루어진 후 정상적인 전력 공급이 이루어지도록 함으로써, 시설의 전력선 작업 또는 가정 내 전력 사용의 안전성을 제공할 수 있는 효과가 있다.

Description

자가진단 기능을 갖는 조명장치{LIGHTING EQUIPMENT HAVING A FUNCTION OF SELF DIAGNOSTIC TEST}

본 발명은 실내외 조명등 보호에 관한 것으로, 더욱 상세하게는 조명등과의 일체형 구조를 갖거나, 별도의 접속 가능한 구조로서 형광등, 방전등, LED 램프에 대한 서지, 과전압, 과전류 보호와 더불어, 램프의 오동작 시 공급 전력을 차단하고, 램프의 정상 상태로의 복귀 시 소정의 지연시간을 갖고 전력 공급이 이루어질 수 있는 자가진단 기능을 갖는 조명장치에 관한 것이다.

일반적으로 조명기구를 계속 사용하다 보면 안정기가 제공하는 조명기구의 구동전압이 과전압으로 되는 경우가 나타난다. 즉, 형광등, 방전등, LED 램프등 자체의 결함 혹은 운전환경 기타 여러 가지 원인에 의해 안정기로부터 조명기구에 제공되는 전압이 램프에 치명적인 손상을 줄 수 있는 정도의 과전압이 걸리는 경우가 발생 될 수 있다. 조명기구에 과전압이 장시간 걸리면 조명기구 자체의 수명단축은 물론 안정기회로의 각종 부품에 무리를 주어 안정기의 고장을 일으키는 원인이 될 수도 있다. 따라서 조명기구에 계속적인 과전압 인가로 인한 여러 가지 고장이 발생하지 않도록 보호하는 기능이 요구된다.

대한민국 등록특허 제 10-0841564호 "회로 보호부를 내장한 조명기구"는 본래의 커넥터(Connector) 역할 및 접속기 내부에 등기구의 누설전류 발생에 따른 인체 감전 보호 기능 및 AC 220V 이상 즉 AC 270V 이상 유입시 부하측에 연결된 조명기구를 안전하게 보호할 수 있는 누전 및 과전압 보호회로를 내장하여 전원을 연결하여 누설전류로 인해 발생할 수 있는 감전으로부터 사용자를 보호하고, 전기화제를 예방할 수 있으며, 과전압으로부터 조명기구 보호할 수 있는 회로보호부를 내장한 조명기구를 제공하고 있다. 이를 첨부된 예시도면에 의거 상세히 설명하면 다음과 같다. 먼저, 도 1에서 도시된 바와 같이, 종래 회로보호부를 내장한 조명기구는 상기 조명기구 내부에 전원 및 부하를 연결하는 R(1)상과 T(2)상으로 이루어지는 전원 공급부가 형성하고 있으며, 상기 전원공급부와 누전차단기(3)를 연결하여 누설 전류로 인한 전원의 불평형 전류가 기준전류의 값을 초과하였을 경우 전원을 차단하도록 한다. 또한, 형광램프(7)와 안정기(5)를 직렬로 연결하여 전류의 증가를 방지하도록 하였고, 상기 누전 차단기(3) 상기 안정기(5)를 연결하도록 접속기(4)를 형성하였으며, 상기 접속기는 전류를 차폐한다. 상기 접속기(4)에 회로보호부(6)를 내장하여 병렬연결된 조명기구에서 1개의 조명기구에 과전압 및 누설 전류가 발생 되었을 경우 그 조명기구의 접속기(4)만 차단한다. 이때 메인(Main) 누전차단기는 동작하지 않게 된다. 상기 회로보호부(6)는 안정기(5)에 가해지는 전원 및 전압의 증가로 요소가 파괴되는 것을 보호하기 위해 과전압 보호회로와, 새어 나가는 전류를 차단하여 감전 사고로부터 사용자를 보호하기 위해 누설전류보호회로가 내장되어 있다. 또한, 상기 과전압 보호 회로 및 누설전류 보호회로는 병렬로 연결된 조명기구에 각각 내장되어 과전압이 유입되어도 상기 메인(Main) 차단기를 통해 차단되어 상기 조명기구 이외의 다른 조명기구는 정상적으로 동작한다. 따라서, 과전압 보호회로 및 누설전류 보호회로를 병렬로 연결된 조명기구에 각각 내장하여 메인(Main) 차단기를 통해 과전압이 유입되어도 차단기 이후에 연결된 모든 조명기구를 동작시킬 수 있으며, 누설 전류로 인해 발생할 수 있는 감전으로부터 사용자를 보호할 수 있게 된다. 그러나, 전술된 바와 같이 누전 및 과전압 보호 회로를 내장한 조명기구는, 램프로 인가되는 써지전압 또는 과전압, 과전류를 방지하기 위한 것으로, 사용자의 불안감을 해소하고 위험 사고를 사전에 방지하고자함에 그 목적이 있으나, 가정 내 전기 안전사고 중 써지전압, 과전압, 과전류에 의한 사고는 그다지 많지 않은 것이 사실이다. 즉, 사용 부주위에 의한 전기 안전사고가 많이 발생 되고 있으며, 램프와 관련된 안전사고로서는, 램프 교체 과정에서 다수 발생하고 있다. 예컨대, 램프의 오동작에 의해 램프가 소등될 경우, 전원을 차단하지 않고 램프를 교체하는 과정에서 감전 및 정전의 위험이 발생하고 있으며, 발열등과 같은 램프에 과다한 수분이 접촉될 경우, 램프 파열로 인한 감전사고 및 화상사고가 발생하고 있다. 따라서, 램프 사용의 안정성을 추구하기 위한 목적이라면, 써지전압, 과전압, 과전류 검출에 근거한 자가진단회로와 더불어, 램프의 오동작에 의한 감전 및 화상사고를 방지할 수 있는 실질적인 자가진단 장치가 필요한 실정이다.

본 발명은 이와 같은 문제점을 해결하기 위해 창출된 것으로, 본 발명의 목적은 실내용, 실외용으로 적용되는 램프의 써지 유입, 과전압, 과전류를 포함하여 부하상태를 감지하여 이에 대한 경고 및 안전대응을 수행할 수 있는 자가진단 기능을 갖는 조명장치를 제공함에 있다.

본 발명의 다른 목적은, 형광램프, 방전램프 또는 LED 램프와 같이 교류 및 직류에 관계없이 램프의 상태를 인지하여, 램프의 오동작 발생 감지 시 램프의 공급 전력을 차단 제어하고, 램프의 정상 상태로의 복귀 시 소정의 지연시간을 갖고 램프 전력을 공급하도록 하여 사용자의 부주위에 의한 안전사고를 사전에 방지할 수 있는 자가진단 기능을 갖는 조명장치를 제공함에 있다.

본 발명의 또 다른 목적은, 조명등 보호장치가 기존의 조명등과 접속 가능한 구조를 갖거나, 조명등 보호장치와 조명 램프 및 램프 구동장치를 일체화된 구조를 제공하여, 사용 환경에 관계없이 조명등 보호가 가능한 자가진단 기능을 갖는 조명장치를 제공함에 있다.

상기 목적을 달성하기 위한 본 발명의 관점에 따른 자가진단 기능을 갖는 조명장치는, 가정용 전력 및 산업용 전력 설비에 적용되며, 스위치(SW)로부터 점소등 제어가 이루어지도록 컨버터를 갖는 조명등 장치에 있어서, 교류전원(AC)을 통해 유입되는 써지 전압을 차단하기 위한 써지 보호회로; 과전압 및 과전류 유입을 방지하기 위한 과전압 보호회로; 램프에 대한 부하 상태로서 램프 파열 또는 파괴로 인한 무부하 상태를 판단하는 램프 검출회로; 상기 램프 검출회로의 검출 결과에 기초하여 해당 램프에 대응하는 컨버터의 전원 공급을 차단 제어하고, 해당 램프의 정상 접속 시 소정의 지연시간을 갖고 상기 컨버터로 전원을 공급 제어하는 제어회로; 및 상기 제어회로의 지시에 응답하여 상기 컨버터로 전원 공급 또는 차단을 수행하는 드라이버로 구성된 안전 제어장치를 포함하는 것을 특징으로 한다.

본 발명의 제1 실시 예에 따른 자가진단 기능을 갖는 조명장치는 상기 스위치(SW)를 통해 공급되는 교류전원(AC)이 커넥터(CN2)를 통해 상기 드라이버로 인가되고, 상기 드라이버의 출력단에는 상기 써지 보호회로 및 과전압/과전류 보호회로와 접속되며, 상기 드라이버 및 과전압/과전류 보호회로 사이에는 상기 램프 검출회로가 접속되고, 상기 교류전원(AC)은 상기 램프 검출회로 및 커넥터(CN1)를 거쳐 상기 컨버터로 인가되도록 접속 구조를 가지며; 상기 램프 검출회로는 상기 컨버터 입력단 일측 단자에 접속되어 컨버터의 입력단으로 인가되는 전류를 검출하기 위해 분배저항 R1 및 R2로 이루어진 신호 검출회로; 상기 컨버터의 입력단 타측 단자에 절연되도록 접속되며, 컨버터 입력단으로 소정의 신호를 인가하기 위해 포토커플러(P)로 구성되는 신호 전송회로로 이루어진 것을 특징으로 한다.

한편, 본 발명의 제2 실시 예에 따른 자가진단 기능을 갖는 조명장치는 스위치(SW)를 통해 공급되는 교류전원(AC)이 커넥터(CN2)를 통해 상기 드라이버로 인가되고, 상기 드라이버의 출력단에는 상기 써지 보호회로 및 과전압/과전류 보호회로와 접속되며, 상기 드라이버 및 과전압/과전류 보호회로 사이에는 커넥터(CN1)를 통해 컨버터와 접속되고, 상기 컨버터 및 램프 사이에 램프 검출회로가 접속된 구조를 가지며; 상기 램프 검출회로는 상기 램프 부하(R1)와 병렬 접속되고, 전원이 공급된 상태에서 상기 램프부하(R1)의 구동에 대응하여 스위칭 신호(Detect2)를 제공하는 포토 커플러(PC); 및 전원이 차단된 상태에서 상기 포토 커플러(PC)의 발광 단자로 정격 전류(Current Signal)를 인가하여 상기 램프부하(R1)에 걸리는 측정전압 신호(Detect1)를 추출하는 저항측정 회로를 포함하여 구성되는 것을 특징으로 한다.

본 발명에서 제시되는 자가진단 기능을 갖는 조명장치는, 형광램프, 방전램프 또는 LED 램프에 적용되는 전력 부하의 변화 또는 써지 유입, 과전압 발생, 과전류 발생 시 이를 공급 전력을 차단제어하고, 전력 계통의 안정화가 이루어진 후 정상적인 전력 공급이 이루어지도록 함으로써, 시설의 전력선 작업 또는 가정 내 전력 사용의 안전성을 제공할 수 있는 효과가 있다.

도 1은 종래 과전압 보호 회로를 내장한 조명기구를 나타낸 구성도이다.
도 2는 본 발명에 따른 자가진단 기능을 갖는 조명장치를 나타낸 구성도이다.
도 3은 본 발명의 제1 실시 예에 따른 조명등 제어장치의 접속 구조를 나타낸 도면이다.
도 4는 도 3의 램프 검출 회로를 나타낸 회로도이다.
도 5는 본 발명의 제2 실시 예에 따른 조명등 제어장치의 접속 구조를 나타낸 도면이다.
도 6은 도 5의 램프부하 검출회로를 나타낸 회로도 및 동작 설명을 가미하고 있다.

이하, 본 발명의 바람직한 실시 예를 첨부된 예시도면에 의거 상세히 설명하면 다음과 같다.

도 2는 본 발명에 따른 자가진단 기능을 갖는 조명장치의 기술적 개념을 나타낸 구성도이다. 먼저 도시된 바와 같이, 안정기 및 램프로 이루어진 조명등 구조를 기반으로 본 발명에 따른 자가진단장치(200)가 접속된다. 상기 자가진단장치(200)는 교류전원(AC)과 접속된 후, 이를 제어 가능한 공급 전원으로 상기 안정기로 제공하며, 상기 램프로 공급되는 전압의 변화를 인지함으로써, 램프의 오동작 여부를 판단한다. 즉, 상기 자가진단장치(200)는 스위치(SW)와 안정기 사이에 접속되어 안정기로 공급되는 전원에 대한 안정성을 감시하고, 램프 부하의 상태를 인지하도록 접속된다.

상기 자가진단장치(200)는 실내용 조명기구 또는 실외 조명기구 및 산업용에 적용가능하며, 상기 안정기와의 접속 가능한 구조로서, 기존의 조명등과 결합 가능하게 구성된다. 물론, 상기 자가진단장치(200)는 안정기 및 램프로 구성된 조명등과 일체화된 구조로서, 조명등의 메인 피씨비(PCB) 상에 본 발명에 따른 자가진단장치(200)가 구현될 수 있을 것이다. 따라서, 상기 자가진단장치(200)가 안정기와 별도로 구성될 경우, 상기 교류 전원(AC)을 안정기로 공급제어하기 위한 커넥터를 포함할 것이다.

한편, 상기 자가진단장치(200)는 도시된 바와 같이, 상기 교류전원(AC)을 통해 유입되는 써지 전압을 차단하기 위한 써지 보호회로(207), 과전압 및 과전류 유입을 방지하기 위한 과전압 보호회로(209), 상기 램프에 대한 부하 상태로서 램프 파열 또는 파괴로 인한 무부하 상태를 판단하는 램프 검출회로(205), 상기 램프 검출회로(205)의 검출 결과에 기초하여 해당 램프에 대응하는 안정기의 전원을 차단 제어하고, 해당 램프의 정상 접속 시 소정의 지연시간을 갖고 전원을 공급 제어하는 제어회로(201), 상기 제어회로(201)의 지시에 응답하여 상기 안정기로 전원 공급 또는 차단을 수행하는 드라이버(203)로 구성된다.

여기서, 상기 제어회로(201)는 원칩 구조의 마이컴 소자가 사용될 수 있으며, 상기 드라이버(203)는 교류전원(AC)에 대한 스위칭이 가능한 고전력 트랜지스터, 무접점 릴레이, 접점 릴레이 등이 사용될 수 있다. 상기 드라이버(203)는 제어회로(201)의 스위칭 제어명령에 따라 교류전원(AC)을 단락 제어하며, 도시된 바와 같이 공통된 전원선(common)과, 각 안정기 제어를 위한 control1, control2 라인이 존재한다. 본 발명의 실시 예에서는 두 개의 안정기가 조합된 조명등을 도시하고 있으나, 조명등의 개수, 램프의 개수, 안정기의 개수는 본 발명의 요지와는 무관할 것이다.

한편, 상기 램프 검출회로(205)는 램프에 대한 접속 상태를 감지하기 위한 것으로, 램프가 접속되지 않거나, 램프 회로가 단락되어 점등이 이루어지지 않는 상태를 인지한다. 이는 램프의 저항을 측정하는 수단이 적용되며, 필요에 따라 램프로 인가되는 전류를 측정하기 위한 CT가 사용될 수 있을 것이다. 상기 램프는 전술된 바와 같이 백열 전등이거나, LED 램프일 수 있으며 필요에 따라 형광등 또한 가능할 것이다. 그러나, 본 발명의 실시 예에서는 상기 램프를 발열등 또는 LED 램프로 한정하여 설명할 것이며, 상기 발열등이라 함은 메탈할라이드 램프, HQI 램프, 나트륨램프, 할로겐램프 등과 같이 트랜스를 사용하여 점등되는 램프를 총칭한다. 따라서, 이외에 다른 류의 램프가 사용되어도 본 발명의 요지를 벗어나지 않을 것이다.

도 3은 본 발명의 제1 실시 예로 나타낸 자가진단장치(200)의 주요 기능을 설명하기 위한 구성도이다. 전술한 바와 같이, 상기 자가진단장치(200)는 컨버터와 스위치(SW) 사이에 소정의 커넥터(CN1, CN2)를 통해 접속되는 구조를 갖는다. 물론, 상기 커넥터(CN1, CN2)가 사용되는 것은 조명등과 안전 제어장치 간 접속을 위한 것으로, 상기 자가진단장치(200)는 조명등과의 일체화된 구조로 제공될 수 있을 것이다.

상기 자가진단장치(200)는 스위치(SW)를 통해 공급되는 교류전원(AC)이 드라이버(203)로 인가되고, 상기 드라이버(203)의 출력단에는 상기 써지 보호회로(207) 및 과전압/과전류 보호회로(209)와 접속된다. 그리고, 상기 드라이버(203) 및 과전압/과전류 보호회로(209) 사이에는 램프 검출회로(205)가 접속되며, 상기 교류전원(AC)은 상기 램프 검출회로(205)를 거쳐 컨버터로 인가된다.

상기 램프 검출회로(205)는 램프 부하의 정상적인 접속상태를 인지하는 것으로, 이를 위한 부하검출 알고리즘은 제어부(301)에 탑재된다. 상기 제어부(301)는 부하검출 알고리즘에 기반하여, 램프의 이상 동작 시 해당 컨버터로 공급되는 전원을 차단하며, 램프의 정상 동작으로의 복귀 시 소정의 지연시간을 갖고 상기 컨버터로 전원을 공급 제어하는 제어 알고리즘이 탑재된다.

즉, 상기 제어부(301)는 각 부하에 대한 접속상태를 감지하여 램프의 접속 오류 또는 오동작을 인지한다. 이는 상기 램프 검출회로(205)에 의해 부하 즉, 램프로 공급되는 전력의 변화를 검출함으로써, 부하의 노화, 접촉 불량, 파손을 인지한다. 이를 위한 램프 검출회로(205)를 첨부된 예시도면에 의거 상세히 설명하면 다음과 같다.

도 4는 본 발명의 실시 예에 따른 램프 검출회로(205)를 나타낸 도면이다. 도시된 바와 같이, 컨버터 또는 트랜스 입력단 일측 단자에 접속되어 트랜스의 입력단으로 인가되는 전류를 검출하기 위해 분배저항 R1 및 R2로 이루어진 신호 검출회로(401)와, 상기 트랜스의 입력단 타측 단자에 절연되도록 접속되며, 트랜스 입력단으로 소정의 신호를 인가하기 위해 포토커플러(P)로 구성되는 신호 전송회로(403)로 이루어진다. 그리고, 상기 제어부(301)는 드라이버(203)의 오프 동작 시, 신호 전송회로(403)를 통해 트랜스의 1차측 단자로 소정치의 전압을 공급한 후, 상기 신호 검출회로(401)로부터 전류량을 검출하여, 해당 부하에 대한 접속 상태를 인지토록 한다.

즉, 제어부(301)는 신호 전송회로(403)에 교류성 신호 또는 펄스 신호를 입력함으로써, 트랜스의 1차측으로 해당 신호가 인가되도록 한다. 그리고, 신호 검출회로(401)에서 공급된 신호에 대응하는 전압의 변화를 검출하는 것으로, 이는 트랜스의 2차측으로 접속되는 부하에 따라 트랜스 1차측의 공급 전력이 가변됨을 이용한 것이다. 예컨대, 트랜스의 2차측으로 부하가 정상적으로 접속된 상태에서, 트랜스의 1차측으로 규정화된 신호를 인가할 때, 상기 신호 검출회로(401)에서 인지되는 신호의 변화 즉, 전압 또는 전류 또는 전력의 변화를 검출함으로써, 부하의 접속 오류, 부하의 파괴 등에 따른 부하 변화를 감지하는 것이다.

물론, 상기 제어 스위치가 오프 상태일 경우에 상기 과정을 통해 부하의 접속 상태를 인지하는 것이며, 상기 제어 스위치가 온 상태에서는 상기 신호 전송회로(403)를 디스에이블시킨 후, 신호 검출회로(401)로부터 부하 상태를 인지하게 된다. 그러면, 이와 같이 부하 감지를 위한 제어 동작을 구체적으로 설명하면 다음과 같다.

상기 제어부(301)는 초기 상태에서 상기 드라이버(203)를 턴 온상태로 유지한다. 그리고, 상기 제어부(301)는 신호 검출회로(401)를 이용하여 각 트랜스로 입력되는 전류를 검출하며, 이때 상기 신호 전송회로(403)는 디스에이블 상태를 유지한다. 따라서, 상기 드라이버(203)를 통해 유입되는 교류전압은 각각의 트랜스 1차측으로 인가됨과 동시에, 상기 각 트랜스의 1차측으로 구비된 각각의 신호 검출회로(401)는 R1 및 R2 저항으로 이루어진 분배저항에 의해 트랜스의 1차측 입력 전류를 검출한다. 상기 제어부(301)는 신호 검출회로(401)의 전압 분배 및 설정 저항(R1, R2)에 근거하여 트랜스의 1차측 전류를 인지함으로써, 전력 값을 산출한다.

상기 제어부(301)는 규정화된 트랜스 및 램프 부하에 대한 산술적 근거에 의해 무부하 상태에서의 대기 전력 값과, 정상적으로 접속된 부하에 대한 소비 전력값을 설정 값으로 인지함으로써, 상기 신호 검출회로(401)에서 인지되는 전력 값을 토대로 현재 램프 부하의 접속상태가 정상인지 또는 접속불량인지 또는 부하의 노후를 인지한다.

여기서, 상기 산술적 근거라 함은 입력되는 교류전압 값을 포함하여 각 소자 즉, 부하, 트랜스의 각 저항치를 기준으로 소비 전력을 산출하는 것으로, 드라이버(203)가 오프 상태일 경우에는 신호 전송회로(403)에서 제공되는 신호 값, 부하, 트랜스의 각 고유 값을 기준으로 하여 산출된 무부하 상태의 전력, 정상 상태의 전력 값을 기준 값으로 설정하게 된다.

즉, 제어부(301)는 신호 검출회로(401)에서 인지되는 전력 값이 설정된 대기 전력 값의 범위 내로 인지될 경우, 상기 스위치(SW)가 오프 상태이거나 램프가 파괴된 상태로 인지할 것이다. 그리고, 상기 신호 검출회로(401)에서 인지되는 전력 값이 설정된 소비 전력 값의 범위 내로 인지될 경우, 상기 스위치(SW)는 온 상태로서 램프가 정상적으로 접속되고 있음을 인지하게 된다. 또한, 상기 제어부(301)는 신호 검출회로(401)에서 검출된 전력 값이 기준치를 넘을 경우 즉, 과부하 상태일 경우, 상기 램프의 이상으로 판단하는 것이다.

한편, 도 5는 본 발명의 다른 실시 예를 나타낸 구성도이다. 본 발명의 다른 실시 예로서, 상기 컨버터와 램프 사이에 접속되어 상기 램프로 공급되는 전원을 통해 램프의 접속 여부를 판단하고, 램프로의 전원 공급 차단 시 해당 램프 부하에 대한 저항값을 판단하는 램프부하 검출회로(503)를 구성하며, 상기 스위치(SW)의 동작 상태를 인지하고, 상기 램프부하 검출회로(503)로부터 상기 램프의 부하 상태를 인지한 후, 상기 스위치(SW)의 턴온 상태에서 램프 부하가 비정상적일 경우 상기 드라이버(203)를 제어하여 해당 램프의 전원 공급을 차단하고, 상기 스위치(SW)의 턴 온 상태에서 상기 램프 부하가 정상일 경우, 소정의 지연 시간 후에 상기 드라이버(203)를 제어하여 램프의 전원 공급을 수행하는 제어부(501)로 이루어진다.

따라서, 상기 제어부(501)는 램프의 정상상태에서의 램프부하에 대한 저항값 또는 정상상태로 인지 가능한 저항값 범위 정보를 저장 관리한다. 물론, 상기 제어부(501)는 램프부하 검출회로(503)의 변형에 따라 램프로 공급되는 전압, 전류 값 정보를 저장 관리할 수 있을 것이나, 본 발명의 기술적 요지의 혼란을 방지하기 위해, 램프의 저항값을 이용한 램프의 접속 상태를 판단함을 실시 예로 할 것이다. 이로 인해, 상기 램프부하 검출회로(503)의 변형에 의해 전압, 전류를 검출하는 것 또한 본 발명의 기술적 사상의 범주 내에 포함되는 것은 자명할 것이다.

여기서, 램프 부하에 대한 저항값은 상기 컨버터와 램프의 병렬 접속에 따른 저항값일 수 있으며, 램프부하 검출회로(503)의 회로 구성에 따라 상기 저항값은 램프에 대한 고유 저항값일 수 있다. 그러면, 상기 램프부하 검출회로(503)를 구체적으로 살펴 보면 다음과 같다.

도 6은 본 발명의 실시 예에 따른 램프부하 검출회로(503)의 주요 기능을 설명하기 위한 도면이다. 도시된 바와 같이, 상기 램프 부하(R1)와 병렬 접속되고, 전원이 공급된 상태에서 상기 램프 부하(R1)의 구동에 대응하여 스위칭 신호(Detec2)를 제공하는 포토 커플러(PC)와, 전원이 차단된 상태에서 상기 포토 커플러(PC)의 발광 단자로 정격 전류(Current Signal)를 인가하여 상기 램프부하(R1)에 걸리는 측정전압 신호(Detect1)를 추출하는 저항측정 회로를 포함한다.

먼저, 예시된 도면의 (가), (나)는 상기 제어부(501)의 제어하에 컨버터로 전원이 공급되어 있는 상태로서, 상기 램프가 발열등일 경우 및 LED 램프일 경우를 설명하는 도면이다. 램프가 발열등과 같이 교류전원을 직접 이용하는 경우 상기 컨버터는 트랜스가 될 것이고, 상기 램프가 LED일 경우 상기 컨버터는 직류 전원을 공급하는 인버터가 될 것이다.

만약, 상기 컨버터가 트랜스일 경우, 트랜스의 2차측에는 소정의 교류 전원이 공급되어 상기 램프 부하(R1)로 인가된다. 또한, 상기 포토 커플러(PC)는 발광부에 소정 크기(램프 부하보다 월등히 큰)의 저항(R2) 및 다이오드가 접속되고, 포토 커플러(PC)의 수광측에는 정격 전원(Vcc)가 연결된 후, 상기 제어부(501)와 연결된다. 따라서, 상기 램프 부하(R1)가 정상적인 상태로서 점등되어 있다면, 상기 트랜스(TR)의 2차측에서 공급되는 교류 전원은 저항(R2)에 의해 포토 커플러(PC)를 동작시키지 못한다. 이는 램프 부하(R1)만을 점등시키게 된다.

상기 제어부(501)는 포터 커플러(PC)의 출력단 신호에 근거하여 상기 램프 부하(R1)가 정상적으로 접속되고, 정상적인 점등이 이루어졌음을 인지한다. 그러나, 상기 램프 부하(R1)가 접속되지 않거나 파손될 경우, 상기 트랜스(TR)로부터 공급되는 교류 전원은 램프 부하(R1)로 인가되지 못하고, 상기 다이오드 및 저항(R2)을 거쳐 포토 커플러(PC)로 인가된다.

상기 포토 커플러(PC)의 발광부는 점등되며, 이로 인해 포토 커플러(PC)의 수광부는 정격전원(Vcc)을 인가받아 포토 트랜지스터가 턴온되어 상기 제어부(501)로 스위칭 신호(Detect2)가 제공된다. 따라서, 상기 제어부(501)는 램프 부하(R1)의 오동작으로 판단하여 상기 드라이브(203)를 통해 해당 램프의 전원 공급을 차단한다.

이와 같이, 전원이 차단되면 도 6의 (다)와 같이 트랜스(TR)의 2차측에는 전원 공급이 이루어지지 못하고 있으며, 상기 제어부(501)는 상기 다이오드 및 저항(R2) 사이로 정격 전류(Current Signal)를 인가한다. 상기 정격 전류는 설정된 전압과 충분한 전류를 의미하는 것으로, 상기 정격 전류가 저항(R2)을 거쳐 포토 커플러(PC)의 발광부를 통해 램프 부하(R1) 및 트랜스(TR) 2차측 저항(R3)으로 제공된다.

여기서, 상기 제어부(501)는 램프 부하(R1) 및 트랜스 2차측 저항(R3)을 포함하여, 상기 정격 전류에 대한 정보를 인지하고 있으며, 이를 근거로 병렬 접속 구조를 갖는 램프 부하(R1) 및 트랜스의 2차측 저항(R3)에 걸리는 측정전압 신호(Detect1)을 인지한다. 즉, 상기 트랜스(TR)의 2차측 저항(R3)은 고정값으로 인지할 경우, 상기 램프 부하(R1)의 존재 여부에 따라 상기 측정전압 신호(Detect1)의 크기는 다르게 인지된다. 상기 제어부(501)는 이를 이용하여 램프 부하(R1)의 이상여부를 판단하는 것이다.

따라서, 컨버터로 공급되는 교류 전원(AC)이 차단된 상태에서, 상기 제어부(501)가 측정전압 신호(Detect1)를 인지한 결과, 램프 부하(R1)가 존재하지 않을 경우, 상기 제어부(501)는 드라이버(203)를 통해 해당 램프에 대한 전원 차단상태를 유지한다. 반면, 상기 측정전압 신호(Detect1)의 검출 결과, 상기 램프 부하(R1)가 정상적으로 접속된 상태임으로 인지될 경우, 상기 제어부(501)는 소정의 지연시간 예컨대, 3 내지 5초 동안을 지연시킨 후, 상기 드라이버(203)를 통해 해당 램프로 전원을 공급하도록 제어한다. 즉, 사용자 또는 관리자에 의해 램프 교체가 이루어질 경우, 램프 교체 시 부주위에 의한 화상 및 감전 사고를 방지하게 되는 것이다.

한편, 동일한 원리에 의해 상기 램프가 LED 램프일 경우, 도시된 도 6의 (나)와 같이 상기 컨버터는 LED 구동을 위한 직류 전원이 출력되며, 컨버터의 출력 전원은 램프 부하(R1)로 공급되어 점등이 이루어진다. 본 회로도에서는 컨버터의 하단부가 '+' 전원으로 정의하고 있다. 또한 상기 컨버터의 공급 전원(+)은 램프 부하(R1)와 병렬 접속된 다이오드 및 저항(R2)으로 공급되나, 전술한 바와 같이 상기 저항(R2)은 램프 부하(R1)에 비해 월등히 큰 저항을 갖고 있음에 따라, 상기 컨버터의 출력 전원은 상기 포토 커플러(PC)의 발광부를 동작시키지 못한다.

반면, 도 6의 (라)와 같이 상기 제어부(501)에 의해 전원 공급이 차단된 상태에서, 상기 제어부(501)는 지속적으로 램프의 접속 또는 정상상태로의 복귀가 이루어졌는지를 감시해야 한다. 이는 상기 스위치(SW)가 턴 온상태를 기반으로 한 것으로, 스위치(SW)가 턴 오프 상태일 경우에는 사용자의 의도에 따라 전원을 차단한 것이기 때문에 램프 부하의 이상상태를 감시하지 않는다.

즉, 스위치(SW)가 턴 온 상태이고, 제어부(501)에 의해 컨버터로 전원 공급이 차단되었을 경우, 제어부(501)는 전원 차단 이후에 램프 부하를 감시하는 것이다. 이를 위해, 상기 제어부(501)는 컨버터로부터 전원이 공급되지 않은 상태에서, 상기 다이오드 및 저항(R2) 사이에 정격전류를 공급한다. 상기 정격전류는 저항(R2)을 거쳐 포토 커플러(PC)의 발광부를 통해 램프 부하(R1) 및 컨버터 내부저항(R3)으로 인가된다.

즉, 램프 부하(R1) 및 컨버터 내부저항(R3)은 병렬 접속되어 있음에 따라, 저항(R2) 및 (R1//R3) 간의 전압 분배가 이루어진다. 그리고, 전압 분배된 신호는 상기 측정전압 신호(Detect1)로서, 상기 제어부(501)에 의해 인지된다. 제어부(501)는 AD 컨버터를 통해 저항(R1) 및 저항(R3)에 대한 병렬 저항값을 정확하게 판단한다. 또한, 제어부(501)는 상기 병렬 저항(R1 // R3) 값을 이미 인지하고 있음에 따라, 상기 측정전압 신호(Detect1)로부터 병렬 저항값을 알 수 있다.

만약, 병렬 저항값이 기 등록된 저항값으로부터 충분한 폭의 변동이 발생할 경우, 예컨대 램프가 접속되지 않거나 램프 오동작에 의해 저항값이 크게 변할 경우, 상기 제어부(501)는 램프 부하(R1)의 이상상태로 간주하여 현재 전원 공급이 차단되어 있음을 유지한다. 반면, 측정전압 신호(Detect1)로부터 검출된 전압 즉, 램프 부하(R1) 및 컨버터 부하(R3)의 병렬 저항값이 정상 기준치 범위 내에 존재할 경우, 상기 제어부(501)는 램프가 정상적으로 접속됨으로 인지한다. 따라서, 상기 제어부(501)는 소정의 지연시간 이후에 상기 드라이브(203)를 작동시켜 해당 램프로 전원을 공급 제어하는 것이다.

따라서, 본 발명은 전술된 바와 같이 부하의 오류 상태를 인지한 후, 부하가 정상적으로 동작될 때 소정 시간 이후에 전력을 공급토록 함으로써, 관리자의 감전 사고를 방지할 수 있게 된다.

전술한 바와 같이, 본 발명은 가정용 전력 및 산업용 전력 설비에 적용되는 램프의 오동작 또는 램프 교체 시의 작업 안전성을 제공하고, 사용자의 감전 사고를 미연에 방지함에 따라 전력 산업으로의 이용 가치가 충분히 높을 것으로 판단된다. 더욱이, 전기 배선 오류로 인해 추후 야기될 수 있는 과부하 단락으로 인한 정전사고, 전기화재 등을 방지할 수 있어 산업적으로 유용하게 활용될 수 있을 것이다.

200 : 자가진단장치 201 : 제어회로
203 : 드라이버 205 : 램프 검출회로
207 : 써지 보호회로 209 : 과전압 보호회로
301 / 501 : 제어부 401 : 신호 검출회로
403 : 신호 전송회로 503 : 램프부하 검출회로
SW : 스위치 CN : 커넥터
R1 ~ R3 : 저항 PC : 포토 커플러

Claims (9)

1. 가정용 전력 및 산업용 전력 설비에 적용되며, 스위치(SW)로부터 점소등 제어가 이루어지도록 컨버터를 갖는 조명등 장치에 있어서,
   교류전원(AC)을 통해 유입되는 써지 전압을 차단하기 위한 써지 보호회로; 과전압 및 과전류 유입을 방지하기 위한 과전압 보호회로; 램프에 대한 부하 상태로서 램프 파열 또는 파괴로 인한 무부하 상태를 판단하는 램프 검출회로; 상기 램프 검출회로의 검출 결과에 기초하여 해당 램프에 대응하는 컨버터의 전원 공급을 차단 제어하고, 해당 램프의 정상 접속 시 소정의 지연시간을 갖고 상기 컨버터로 전원을 공급 제어하는 제어회로; 및 상기 제어회로의 지시에 응답하여 상기 컨버터로 전원 공급 또는 차단을 수행하는 드라이버로 구성된 자가진단장치를 포함하며;
   상기 자가진단장치는, 상기 스위치(SW)를 통해 공급되는 교류전원(AC)이 커넥터(CN2)를 통해 상기 드라이버로 인가되고, 상기 드라이버의 출력단에는 상기 써지 보호회로 및 과전압/과전류 보호회로와 접속되며, 상기 드라이버 및 과전압/과전류 보호회로 사이에서 상기 램프 검출회로 및 컨버터를 통한 램프 상태를 판단하는 것을 특징으로 하는 자가진단 기능을 갖는 조명장치.
2. 제 1 항에 있어서,
   상기 제어회로는 원칩 구조의 마이컴 소자가 사용되며, 상기 드라이버는 교류전원(AC)에 대한 스위칭이 가능한 고전력 트랜지스터, 무접점 릴레이, 접점 릴레이 중 어느 한 계열의 스위칭 소자가 적용되는 것을 특징으로 하는 자가진단 기능을 갖는 조명장치.
3. 제 1 항에 있어서,
   상기 자가진단장치는 상기 스위치(SW)를 통해 공급되는 교류전원(AC)이 커넥터(CN2)를 통해 상기 드라이버로 인가되고, 상기 드라이버의 출력단에는 상기 써지 보호회로 및 과전압/과전류 보호회로와 접속된 구조를 기반으로;
   상기 드라이버 및 과전압/과전류 보호회로 사이에 상기 램프 검출회로가 접속되고, 상기 교류전원(AC)은 상기 램프 검출회로 및 커넥터(CN1)를 거쳐 상기 컨버터로 인가되도록 접속 구조를 갖는 것을 특징으로 하는 자가진단 기능을 갖는 조명장치.
4. 제 3 항에 있어서,
   상기 램프 검출회로는 상기 컨버터 입력단 일측 단자에 접속되어 컨버터의 입력단으로 인가되는 전류를 검출하기 위해 분배저항 R1 및 R2로 이루어진 신호 검출회로; 상기 컨버터의 입력단 타측 단자에 절연되도록 접속되며, 컨버터 입력단으로 소정의 신호를 인가하기 위해 포토커플러(P)로 구성되는 신호 전송회로로 이루어 지며;
   상기 제어부는 상기 드라이버의 오프 동작 시, 신호 전송회로를 통해 컨버터의 입력 단자로 소정치의 전압을 공급한 후, 상기 신호 검출회로(401)로부터 전류량을 검출하여, 해당 부하에 대한 접속 상태를 인지하고, 상기 드라이버의 온 동작 시, 상기 신호 전송회로를 디스에이블시키고, 상기 컨버터로 인가되는 교류전압과 상기 컨버터 및 램프 부하에 대하여 기 설정된 전력 값을 기반으로 상기 램프 부하의 접속상태를 인지하는 것을 특징으로 하는 자가진단 기능을 갖는 조명장치.
5. 제 1 항에 있어서,
   상기 자가진단장치는 상기 스위치(SW)를 통해 공급되는 교류전원(AC)이 커넥터(CN2)를 통해 상기 드라이버로 인가되고, 상기 드라이버의 출력단에는 상기 써지 보호회로 및 과전압/과전류 보호회로와 접속된 구조를 기반으로;
   상기 드라이버 및 과전압/과전류 보호회로 사이에 커넥터(CN1)를 통해 컨버터와 접속되고, 상기 컨버터 및 램프 사이에 램프 검출회로가 접속된 구조를 갖는 것을 특징으로 하는 자가진단 기능을 갖는 조명장치.
6. 제 5 항에 있어서,
   상기 램프 검출회로는 상기 램프로 공급되는 전원을 통해 램프의 접속 여부를 판단하고, 상기 램프로의 전원 공급 차단 시 해당 램프 부하에 대한 저항값을 판단하며;
   상기 제어부는 상기 스위치(SW)의 동작 상태 및 상기 램프 검출회로로부터 상기 램프에 대한 램프부하 상태를 인지한 후, 상기 스위치(SW)의 턴온 상태에서 램프부하가 비정상적일 경우 상기 드라이버를 제어하여 해당 램프의 전원 공급을 차단하고, 상기 스위치(SW)의 턴 온 상태에서 상기 램프부하가 정상일 경우, 소정의 지연 시간 후에 상기 드라이버를 제어하여 램프의 전원 공급을 수행하는 것을 특징으로 하는 자가진단 기능을 갖는 조명장치.
7. 제 6 항에 있어서,
   상기 램프 검출회로는 상기 램프 부하(R1)와 병렬 접속되고, 전원이 공급된 상태에서 상기 램프부하(R1)의 구동에 대응하여 스위칭 신호(Detec2)를 제공하는 포토 커플러(PC); 및 전원이 차단된 상태에서 상기 포토 커플러(PC)의 발광 단자로 정격 전류(Current Signal)를 인가하여 상기 램프부하(R1)에 걸리는 측정전압 신호(Detect1)를 추출하는 저항측정 회로를 포함하여 구성되는 것을 특징으로 하는 자가진단 기능을 갖는 조명장치.
8. 제 1 항 내지 제 7 항 중 어느 한 항에 있어서,
   상기 램프는 메탈할라이드 램프, HQI 램프, 나트륨 램프, 할로겐 램프 중 어느 하나이고, 상기 컨버터는 상기 램프를 점등시키기 위한 트랜스인 것을 특징으로 하는 자가진단 기능을 갖는 조명장치.
9. 제 1 항 내지 제 7 항 중 어느 한 항에 있어서,
   상기 램프는 LED 램프이고, 상기 컨버터는 상기 LED 램프 점등을 위한 정격 전압을 제공하는 것을 특징으로 하는 자가진단 기능을 갖는 조명장치.
   
   

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