KR101357678B1 - 항해등용 전원공급장치 - Google Patents

Abstract

본 발명은 LED 항해등에 항해등용 전원을 공급하는 항해등용 전원공급장치에 관한 것으로, 정류된 DC 전원을 정전류 제어를 통해 LED에 구동전압을 출력하는 LED 전원공급부, 정류된 DC 전원을 정전압 제어를 통해 제어보드에 구동전압을 출력하는 제어보드 전원공급부,를 포함하는 항해등용 전원장치부, 상기 LED 전원공급부에 의해 구동되는 LED를 포함하는 LED 모듈부, 상기 제어보드 전원공급부에 의해 공급된 전원에 의해 동작하고 상기 LED 모듈부의 LED의 출력전압을 감지하여 상기 항해등용 전원장치부의 동작을 온/오프시키는 제어신호를 출력하는 제어보드를 포함한다.

Description

항해등용 전원공급장치{Power Supply Apparatus For Navigation Light}

본 발명은 항해등용 전원공급장치에 관한 것으로, 더욱 상세하게는 LED 광원부용에는 정전류 제어방식을 제어보드에는 정전압 제어방식을 적용하여 서로 다른 방식으로 제어된 전류와 전압을 공급하여, 항해등용 LED의 구동을 안정적으로 제어하며 LED의 구동전압을 감지하는 제어보드에는 오류의 발생의 가능성을 정전압 방식으로 제어된 전압을 공급하도록 함으로써 종래의 항해등에 비해 효율적인 전원공급방식을 제공하는 항해등용 전원공급장치에 관한 것이다.

종래 항해등용 장치에서는 백열등 항해등에서 백열등을 제거하고 LED 광원으로 제작하였으나, 기존 백열등 렌즈에 LED 광원을 적용함으로써 규격에서 벗어나게 되고, 내부 차폐막 및 외부 차폐막의 광학적 설계 기술력이 부족하여 항해등용 규격에 맞지 않아 항해등으로 사용하기 어려운 것이었다.

한편 이 분야의 선행기술로서 선박안전항해용 엘이디 항해등 신뢰회로(대한민국 특허출원번호 제10-2011-0041916호)가 개시되어 있으나, 이는 회로가 단순하고, 그 목적에 있어서 기존 LED 항해등의 전원공급에 대한 회로에 대하여는 제시한바가 없어서 단순한 LED 항해등의 신뢰성을 검사하는 데 국한된 것으로서, 항해등의 동작시간과 발광 효율을 유지할 수 있도록 하고자 하는 소비자나 산업계의 요구사항을 부합시키거나 충족시키지 못하는 문제점을 가진 것이었다.

본 발명의 목적은 항해등용 전원공급장치는 LED 광원부용에는 정전류 제어방식을 제어보드에는 정전압 제어방식을 적용하여 서로 다른 방식으로 제어된 전류와 전압을 공급하여, 항해등용 LED의 구동을 안정적으로 제어하며, LED의 구동전압을 감지하는 제어보드에는 오류의 발생의 가능성을 정전압 방식으로 제어된 전압을 공급하도록 함으로써 종래의 항해등에 비해 효율적인 전원공급방식을 제공하는 항해등용 전원공급장치를 제공하고 동작시간과 발광 효율을 유지할 수 있도록 하는 항해등용 전원공급장치를 제공하는 데 있다.

상기한 바와 같은 목적은 LED 항해등에 항해등용 전원을 공급하는 항해등용 전원공급장치에 있어서,

정류된 DC 전원을 정전류 제어를 통해 LED에 구동전압을 출력하는 LED 전원공급부,

정류된 DC 전원을 정전압 제어를 통해 제어보드에 구동전압을 출력하는 제어보드 전원공급부,를 포함하는 항해등용 전원장치부,

상기 LED 전원공급부에 의해 구동되는 LED를 포함하는 LED 모듈부,

상기 제어보드 전원공급부에 의해 공급된 전원에 의해 동작하고 상기 LED 모듈부의 LED의 출력전압을 감지하여 상기 항해등용 전원장치부의 동작을 온/오프시키는 제어신호를 출력하는 제어보드를 포함하는 항해등용 전원공급장치를 제공함으로써 달성된다.

또한, 상기 항해등용 전원공급장치에서 상기 항해등용 전원장치부는

입력되는 AC 전원의 스위칭노이즈를 차단하여 전자파를 차폐하기 위한(선박용 장치에 적합한 전자파차폐(EMI)규격을 만족시키기 위한) 이엠아이(EMI)필터부,

상기 이엠아이필터부를 거쳐 입력되는 AC 전원을 정류하여 DC로 변환하는 정류부와,

상기 정류부를 거쳐 입력되는 DC전원을 제1 스위칭소자를 이용하여 스위칭 제어를 수행하는 제1 PWM 스위칭부,

상기 정류부를 거쳐 입력되는 DC전원을 제2 스위칭소자를 이용하여스위칭 제어를 수행하는 제2 PWM 스위칭부,

전원부와 부하부를 절연하고 상기 스위칭된 DC 전원을 원하는 출력으로 상기 LED 및 정전류 제어부에 전달하는 제1 스위칭 트랜스포머와 상기 제어보드 및 정전압 제어부에 전달하는 제2 스위칭 트랜스포머,

출력전압의 변화를 감지하여 1차측 제어회로, 즉 제1 및 제 2 PWM 스위칭부에 정보를 제공함으로써 스위칭 제어를 수행하는 제1 및 제 2 피드백제어부,

상기 제1 및 제 2 스위칭 트랜스포머에 의해 유기된 2차 전압을 정류하는 2차정류부,

상기 제1 스위칭 트랜스포머에 의해 출력된 전압을 정전류제어하여 상기 LED에 정전류를 공급하는 정전류제어부

상기 제2 스위칭 트랜스포머에 의해 출력된 전압을 정전압제어하여 상기 제어보드에 정전압을 공급하는 정전압 제어부, 및

항해등의 수명감지 기능을 구현하기 위하여 상기 제어보드측으로 DC를 공급하는 마이컴 전원공급부를 포함한다.

상기 설명한 바와 같은 본 발명에 따른 항해등용 전원공급장치에 의하면, LED 광원부용에는 정전류 제어방식을 제어보드에는 정전압 제어방식을 적용하여 서로 다른 방식으로 제어된 전류와 전압을 공급하여, 항해등용 LED의 구동을 안정적으로 제어하며 LED의 구동전압을 감지하는 제어보드에는 오류의 발생의 가능성을 정전압 방식으로 제어된 전압을 공급하도록 함으로써 종래의 항해등에 비해 효율적인 전원공급방식을 제공하게 되며, 특히 플라이백(FLY-BACK)방식을 사용한 소용량 전원장치를 구현하여 항해등용 규격에 맞는 동작시간과 발광 효율을 유지할 수 있는 효과가 있다.

도 1은 본 발명의 일실시예에 따른 항해등용 전원공급장치의 회로도이다.
도 2는 본 발명의 일실시예에 따른 항해등용 전원공급장치의 블럭도이다.
도 3은 본 발명의 일실시예에 따른 항해등용 전원공급장치의 동작흐름도이다.

이하 본 발명에 따른 항해등용 전원공급장치를 첨부도면을 참조하여 상세히 설명한다.

한편 본 발명에서는 기존에 알려진 플라이백 컨버터 방식의 전원공급방식에 따른 이론과 회로를 채용하였지만, 전체적인 목적과 구성, 효과면에서 다른 것이며, 플라이백 컨버터에 대한 일반적인 기술은 잘알려진 것이므로 상세한 설명은 생략하기로 한다.

도 1은 본 발명의 일실시예에 따른 항해등용 전원공급장치의 회로도이다. 이에 도시한 바와 같이,

항해등용 전원공급장치는,

입력되는 AC 전원의 스위칭노이즈를 차단하여 선박 장치용 전자파차폐(EMI)규격 이내로 전자파를 차폐하기 위한 이엠아이(EMI)필터부,

상기 이엠아이필터부(10)를 거쳐 입력되는 AC 전원을 정류하여 DC로 변환하는 정류부(12)와,

상기 정류부(12)를 거쳐 입력되는 DC전원을 제1 스위칭소자(210)를 이용하여 스위칭 제어를 수행하는 제1 PWM 스위칭부(21),

상기 정류부(12)를 거쳐 입력되는 DC전원을 제2 스위칭소자(230)를 이용하여스위칭 제어를 수행하는 제2 PWM 스위칭부(23),

전원부와 부하부를 절연하고 상기 스위칭된 DC 전원을 원하는 출력으로 상기 LED(80) 및 정전류 제어부(52)에 전달하는 제1 스위칭 트랜스포머(22)와 상기 제어보드(70) 및 정전압 제어부(54)에 전달하는 제2 스위칭 트랜스포머(24),

출력전압의 변화를 감지하여 1차측 제어회로, 즉 제1 및 제 2 PWM 스위칭부(21,23)에 정보를 제공함으로써 스위칭 제어를 수행하는 제1 및 제 2 피드백제어부(32,34),

상기 제1 및 제 2 스위칭 트랜스포머(22,24)에 의해 유기된 2차 전압을 정류하는 2차정류부(42,44),

ST사의 TSM103 듀얼 오피엠프를 사용하여 정전류 및 정전압 회로 구성을 가진 정전류 및 정전압 제어부(52,54),

항해등의 수명감지 기능을 구현하기 위하여 제어보드(70)측으로 DC24V를 공급하는 마이컴 전원공급부를 포함한다.

도 2를 참조하면,

외부 AC전원이 입력부(2)를 통해 입력되는 상태에서 온/오프(ON/OFF) 스위치부(4)는 컨트롤 보드(CONTROL BOARD)(70)에서 이상 유무의 신호를 수신받아 온/오프 동작된다.

상기 입력부(2)와 온/오프 스위치부(4)사이에 연결된 퓨즈부(FUSE)(6)는 일반적인 규정 전압하에서만 동작되도록 한다. 이에대한 설명은 일반적인 것이므로 생략한다.

이엠아이 필터부(10)에서는 입력되는 AC 전원에서 발생하는 스위칭 노이즈의 외부발산을 막아 결국 전자파를 차폐한다.

정류부(RECTIFIER)(12)에서는 다이오드 D2~5를 이용한 브릿지 정류를 통하여 상기 이엠아이필터부(10)를 거쳐 입력되는 AC를 DC로 변환한다.

이하 서술되는 제1 및 제2 피더블유엠 스위칭부(PWM SWITCHING)(21,23)는 상기 정류부(12)로부터 출력되는 DC 전원을 수신하고 원하는 출력을 얻기위한 스위칭 제어를 각각 정전류 및 정전압 방식으로 다르게 수행한다.

먼저 상기 제1 PWM 스위칭부(21)에 의해 스위칭제어된 출력은 이하 서술되는 LED(80)측으로 정전류방식으로 스위칭제어하여 출력한다. 즉, 상기 제1 PWM 스위칭부(21)에 의해 스위칭제어된 출력은 제 1 스위칭 트랜스포머(22)에 인가된다.

이후, 상기 제1 스위칭 트랜스포머(SWITCHING TRANSFORMER)(22)는 전원부와 부하부를 절연하고 상기 스위칭된 DC 전원을 원하는 출력으로 상기 LED(80) 및 정전류 제어부(52)에 전달한다.

정전류 콘트롤부(CC CONTROL)(52)는 상기 제1 스위칭 트랜스포머(22)로부터 입력된 출력을 상기 LED(80)의 최적의 구동을 위하여 정전류 방식으로 제어한다.

제1 피드백제어부(FEED BACK)(32)는 부하를 동작시키는 출력을 감지하여 상기 제 1 PWM 스위칭부(21)로 신호를 회귀시켜주는 기능을 수행한다.

상기 LED(80)는 항해등 기능에 맞는 LED광원부를 나타낸다.

한편, 제 2 PWM 스위칭부(PWM SWITCHING)(23)에서는 상기 정류부(12)로부터출력된 DC 전원을 받아 원하는 출력을 얻기 위한 스위칭 제어를 정전압 방식으로 수행하는데 즉, 이하 서술되는 제어 보드(CONTROL B/D)(70)측으로 스위칭제어되어 출력되게 된다. 즉, 상기 제2 PWM 스위칭부(23)에 의해 스위칭제어된 출력은 제 2 스위칭 트랜스포머(24)에 인가된다.

이후, 상기 제2 스위칭 트랜스포머(SWITCHING TRANSFORMER)(24)는 전원부와 부하부를 절연하고 상기 스위칭된 DC 전원을 원하는 출력으로 상기 제어보드(70) 및 정전압 제어부(54)에 전달한다.

정전압 콘트롤부(CV CONTROL)(54)는 상기 제2 스위칭 트랜스포머(24)로부터 입력된 출력을 상기 제어 보드(70)에 안정적인 구동전압을 공급하기 위하여 정전압 방식으로 제어한다.

제2 피드백제어부(FEED BACK)(34)는 부하를 동작시키는 출력을 감지하여 상기 제 2 PWM 스위칭부(23)로 신호를 회귀시켜주는 기능을 수행한다.

상기 제어 보드(70)는 항해등 이상유무를 감지 후 신호를 주는 제어부로서 상기 LED(80)로부터 신호를 수신한다.

도 3을 참조하면, 먼저 항해등용 전원장치부에 있어서, 장치의 AC 입력부(20)를 통해 외부로부터 AC 전원이 입력되면(S2), 온/오프 스위치(4)가 제어보드(70)에 의해 온 또는 오프 동작이 수행된다(S4). 만약 온 상태가 되면, 입력되는 AC 전원은 퓨즈(6)를 거쳐 이엠아이 필터부(10)에 의해 스위칭노이즈가 제거되고 아울러 정류부(12)에 의해 DC로 정류되어 출력된다(S6).

이후 LED 전원공급부에 있어서, 제1 PWM 스위칭부(21), 제1 스위칭 트랜스포머(22)를 거쳐 정전류 콘트롤부(52)에서 PWM 스위칭을 이용한 정전류 제어를 수행한다(S8). 이후 정전류 제어된 LED 구동전압이 LED(80)에 출력된다.

한편, 상기 단계 S6 이후에, 제어보드 전원공급부에 있어서, 제2 PWM 스위칭부(23), 제2 스위칭 트랜스포머(24)를 거쳐 정전압 콘트롤부(54)에서 PWM 스위칭을 이용한 정전압 제어를 수행한다(S10). 이후 정전압 제어된 제어보드 구동전압이 제어어보드(70)에 출력된다.

한편 제어보드(70)는 상기 LED(80)의 출력전압을 감지하여 온/오프 스위치(4)에 온/오프 제어 신호를 출력한다.

상기 제어보드(70)는 상기 LED(80)의 출력전압을 감지하여 LED(80)의 출력전압이 일정기준이하이면 온/오프 스위치(4)에 오프 제어 신호를 출력한다.

10: 이엠아이 필터부(EMI FILTER)
12: 정류부(RECTIFIER)
21,23: 제1 및 제2 PWM 스위칭부(SWITCHING CONTROLLER)
22,24: 제1 및 제2 스위칭 트랜스포머
32,34: 제1 및 제2 피드백제어부(FEED BACK)
42,44: 2차정류부
52: 정전류 콘트롤부
54: 정전압 콘트롤부
70: 제어 보드
80: LED

Claims (2)

1. LED 항해등에 항해등용 전원을 공급하는 항해등용 전원공급장치에 있어서,
   정류된 DC 전원을 정전류 제어를 통해 LED에 구동전압을 출력하는 LED 전원공급부와 정류된 DC 전원을 정전압 제어를 통해 제어보드에 구동전압을 출력하는 제어보드 전원공급부를 포함하는 항해등용 전원장치부와, 상기 LED 전원공급부에 의해 구동되는 LED를 포함하는 LED 모듈부와, 상기 제어보드 전원공급부에 의해 공급된 전원에 의해 동작하고 상기 LED 모듈부의 LED의 출력전압을 감지하여 상기 항해등용 전원장치부의 동작을 온/오프시키는 제어신호를 출력하는 제어보드를 포함하되,
   상기 항해등용 전원장치부는,
   입력되는 AC 전원의 스위칭노이즈를 차단하여 선박 장치용 전자파차폐(EMI)규격 이내로 전자파를 차폐하기 위한 이엠아이(EMI)필터부,
   상기 이엠아이필터부를 거쳐 입력되는 AC 전원을 정류하여 DC 전원으로 변환하는 정류부,
   상기 정류부를 거쳐 입력되는 DC 전원을 제1 스위칭소자를 이용하여 스위칭 제어를 수행하는 제1 PWM 스위칭부,
   상기 정류부를 거쳐 입력되는 DC 전원을 제2 스위칭소자를 이용하여 스위칭 제어를 수행하는 제2 PWM 스위칭부,
   전원부와 부하부를 절연하고 상기 스위칭된 DC 전원을 원하는 출력으로 상기 LED 및 정전류 제어부에 전달하는 제1 스위칭 트랜스포머와 상기 제어보드 및 정전압 제어부에 전달하는 제2 스위칭 트랜스포머,
   출력전압의 변화를 감지하여 1차측 제어회로, 즉 제1 및 제 2 PWM 스위칭부에 정보를 제공함으로써 스위칭 제어를 수행하는 제1 및 제 2 피드백제어부,
   상기 제1 및 제2 스위칭 트랜스포머에 의해 유기된 2차 전압을 정류하는 2차정류부,
   상기 제1 스위칭 트랜스포머에 의해 출력된 전압을 정전류 제어하여 상기 LED에 정전류를 공급하는 정전류 제어부,
   상기 제2 스위칭 트랜스포머에 의해 출력된 전압을 정전압 제어하여 상기 제어보드에 정전압을 공급하는 정전압 제어부, 및
   항해등의 수명감지 기능을 구현하기 위하여 상기 제어보드측으로 DC전원을 공급하는 마이컴 전원공급부를 포함하는 것을 특징으로 하는 항해등용 전원공급장치.
   
   
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