KR101446836B1 - 상태 모니터링 기능을 구비한 형광등 호환형 엘이디 램프 - Google Patents

Abstract

본 발명은 전술한 배경 기술들의 문제점을 해결하기 위한 것으로서, 기존의 자기식 및 전자식 형광등 안정기로써 구동되는 상태 모니터링 기능을 구비한 형광등 호환형 엘이디 램프를 제공하는 것을 요지로 한다.
본 발명은 기존의 자기식 및 전자식 형광등 안정기에 의해 구동되는 경우, 이상 구동 상태를 외부에서 모니터하는 기능을 구비함으로써 미지의 안정기에 대한 적합 여부를 용이하게 판별할 수 있도록 하는 형광등 호환형 엘이디 램프를 제공함으로써, 종래의 조명기구에서 램프만을 교체하여 절전효과를 제공하는 상태 모니터링 기능을 구비한 형광등 호환형 엘이디 램프를 제공한다.

Description

상태 모니터링 기능을 구비한 형광등 호환형 엘이디 램프 {Fluorescent lamp compatible LED lamps with status monitoring function}

본 발명은 엘이디 램프에 관한 것으로서, 기존의 다양한 구성의 형광등 안정기로써 구동되고 이상 구동 상태를 외부에서 모니터하는 기능을 구비함으로써 조명기구에서 램프만을 교체하여 절전효과를 제공하며 미지의 안정기에 대한 적합 여부를 용이하게 판별할 수 있도록 하는 상태 모니터링 기능을 구비한 형광등 호환형 엘이디 램프 기술을 요지로 한다.

엘이디 조명은 광변환 효율이 우수하고 절전 효과를 제공하는 장점으로 인해 기존의 조명을 대체하는 조명 수단으로 보급되고 있다. 그러나 램프에 일정 전류 내지 일정 전압을 인가하기 위한 안정기를 구비한 종래의 형광등 등기구를 통상의 엘이디 조명으로 대체하기 위해서는 램프, 등기구 및 안정기까지 교체해야하므로 초기 비용이 많이 들뿐만 아니라 절전에 의한 비용 회수 기간도 증가하는 문제가 있다. 이에 대한 방안으로 기존의 등기구를 교체하지 않고 절전 효과를 제공하기 위해 형광등과 외형(form factor)이 동일한 엘이디 램프에 별도의 안정기를 내장한 엘이디 조명장치가 개발되어 있다. 그러나 상기의 엘이디 램프 또한 기존의 형광등용 안정기를 제거하고 상용 전원에 연결해야 하며, 일반 사용자가 기존 형광등과 외형(form factor)이 동일한 엘이디 램프를 종래의 형광등과 단순히 교체할 경우 엘이디 램프 내지 기존의 안정기가 파괴될 소지가 많다.

따라서 기존 형광등과 외형(form factor)이 동일하고, 기존의 안정기로써 구동될 수 있으며 절전 효과를 유지하는 엘이디 램프에 대한 요구가 증대되고 있다.

본 발명에 대한 배경 기술로서, 도면 제1도에 도시된 대한민국 등록특허 제10-0972040호의 형광등 대체용 발광다이오드 전구 기술이 있다. 이 기술은 형광등 소켓에 대응되는 적어도 2개의 전극을 구비한 전극지지부, 적어도 한 개의 발광다이오드에 전원을 인가하는 전원장치부, 적어도 2개의 전극과 전기적으로 연결되어 상기 전원장치부에 +, - 전원을 인가하는 전극연결부, 적어도 한 개의 발광다이오드를 제어하는 제어부, 적어도 한 개의 발광다이오드의 색상과 밝기의 설정치를 저장하는 메모리를 포함하는 것을 특징으로 한다. 그러나 상기 형광등 대체용 발광다이오드 전구는 전구 내부에 별도의 발진부와 인버터 구동부 및 플래쉬 메모리 등을 구비하도록 구성되므로 비용이 상승되고 전구의 내구성 및 신뢰성이 제한되는 문제가 있다.

본 발명에 대한 다른 배경 기술로서, 도면 제2도에 도시된 대한민국 등록특허 제10-1002895호의 LED 형광램프 기술이 있다. 이 기술은 외부 연결핀, 직렬접속된 복수의 LED를 포함하는 LED 어레이, 및 LED 어레이와 외부 연결핀 사이에 연결되어, 외부 연결핀을 통해 접속되는 형광등 안정기의 임피던스를 변경시키는 적어도 하나의 용량성 소자를 포함함으로써 부가적인 장치의 부착이나 배선의 변경 없이 기존 형광등을 대체하여 사용할 수 있는 LED 형광램프를 특징으로 한다. 그러나 이 기술은 LED 어레이에 공급되는 전류와 인가되는 전압이 용량성 소자에 의해 결정되도록 구성되어 있어, 상기 LED 형광램프를 장착하는 형광등 안정기가 상용전원 주파수의 초크 코일 방식인 경우, 다양한 주파수의 전자식 안정기인 경우별로 제각기 다른 임피던스를 갖게 되어 LED 어레이가 손상될 우려가 있으며, 궁극적으로는 특정 주파수의 안정기에 대해서만 사용될 수 있으므로 호환성이 확보되지 않는 제약이 있다.

본 발명에 대한 또 다른 배경 기술로서, 도면 제3도에 도시된 대한민국 등록특허 제10-0996815호의 LED 형광램프 기술이 있다. 이 기술은 병렬 접속되는 제1 내지 제n LED 어레이, 제1 내지 제4 연결핀, 캐소드가 제1 내지 제n LED 어레이의 일단이 공통으로 접속된 제1 노드에 연결되는 제1 다이오드, 애노드가 제1 내지 제n LED 어레이의 타단이 공통으로 접속된 제2 노드에 연결되는 제2 다이오드, 애노드가 제2노드와 제2 다이오드의 애노드에 공통 접속되는 제3 다이오드, 캐소드가 제1 노드와 제1 다이오드의 캐소드에 공통 접속되는 제4 다이오드, 애노드는 제1 연결핀에 연결되고, 캐소드는 제1 다이오드의 애노드에 연결되는 제5다이오드, 애노드는 제2 다이오드의 캐소드에 연결되고, 캐소드는 제2 연결핀에 연결되는 제6 다이오드, 애노드는 제3 다이오드의 캐소드에 연결되고, 캐소드는 제3 연결핀에 연결되는 제7 다이오드, 및 애노드는 제4 연결핀에 연결되고, 캐소드는 제4 다이오드의 애노드에 연결되는 제8 다이오드를 포함하는 것을 특징으로 한다. 그러나 이 기술도 LED 어레이에 공급되는 전류와 인가되는 전압이 용량성 소자에 의해 결정되도록 구성되어 있어, 상기 LED 형광램프를 장착하는 형광등 안정기의 종루 및 램프 구동 주파수별로 제각기 다른 임피던스를 갖게 되어 LED 어레이에 공급되는 전류와 인가되는 전압이 불확실하며, 특정 주파수의 안정기에 대해서만 사용될 수 있으므로 호환성이 없는 제약이 있다.

KR 10-2011-0102285 A KR 10-2012-0061330 A KR 10-1072819 B1 KR 10-0953325 B1 KR 10-1091046 B1 KR 10-2011-0084606 A KR 10-2011-0062243 A KR 10-1023852 B1 KR 10-1045509 B1 KR 10-0996815 B1 KR 10-1061222 B1 KR 10-0972040 B1 KR 10-0973135 B1 KR 10-1002895 B1 KR 10-0821975 B1

본 발명은 전술한 배경 기술들의 문제점을 해결하기 위한 것으로서, 기존의 자기식 및 전자식 형광등 안정기로써 구동되는 상태 모니터링 기능을 구비한 형광등 호환형 엘이디 램프를 제공하는 것을 해결하고자 하는 과제로 한다.

또한 본 발명은 기존의 자기식 및 전자식 형광등 안정기에 의해 구동되는 경우, 이상 구동 상태를 외부에서 모니터하는 기능을 구비함으로써 미지의 안정기에 대한 적합 여부를 용이하게 판별할 수 있도록 하는 형광등 호환형 엘이디 램프를 제공하는 것을 해결하고자 하는 과제로 한다.

아울러 본 발명은 종래의 조명기구에서 램프만을 교체하여 절전효과를 제공하는 상태 모니터링 기능을 구비한 형광등 호환형 엘이디 램프 기술을 요지로 한다.

상기의 과제를 해결하기 위해 본 발명은, 형광등과 호환되는 형상의 양측 전극으로부터 공급되는 전원 전압을 노이즈 필터 NF를 통해 스타터 회로에 의한 고전압 잡음을 제거하고 브리지 다이오드 DB로써 전파 정류한 뒤 커패시터 Cr로 평활된 직류 전압으로써 점등하는 형광등 호환형 엘이디 램프에 있어서,

커패시터 Cr로 평활된 직류 전압의 + - 단자 간에는, 하나 이상의 n개의 엘이디 어레이 La1, La2 ~ Lan이 각각 병렬로 연결되고, 상기 각각의 엘이디 어레이는 직렬로 연결된 복수의 엘이디 소자들과, 상기 엘이디 소자들 각각의 전류를 감지하기 위한 전류 감지 저항 Ra1, Ra2,...Ran이 상기 엘이디 소자들과 Cr로 평활된 직류 전압의 - 단자간에 직렬로 연결되어 상기 직렬로 연결된 복수의 엘이디 소자들을 흐르는 전류량을 전압으로 감지하도록 구성되며, 상기 전류 감지 저항 Ra1, Ra2,...Ran 들 중 어느 하나와 엘이디 소자의 연결점으로부터 Cr로 평활된 직류 전압의 - 단자간에는, 저항 Rc와 커패시터 Cf가 직렬로 연결되어 시정수 회로를 구성하며 상기 커패시터 Cf 양단에 전류 감지 저항의 전압이 충전되도록 하여 엘이디 어레이 La1, La2 ~ Lan 등 중 선택된 어느 한 어레이에 흐르는 전류가 커패시터 Cf 양단의 충전 전압으로 감지되도록 하고, 상기 선택된 전류 감지 저항에 접속된 엘이디 어레이의 마지막 엘이디 소자의 P형 단자와 Cr로 평활된 직류 전압의 - 단자간에는 커패시터 Cp가 연결되어 상기 엘이디 어레이의 마지막 엘이디 소자의 P형 단자 전압을 충전하도록 구성되고, 상기 커패시터 Cp 양단에는 엘이디 어레이에 인가되는 전압이 정상 상태의 램프 전압보다 높은 경우 점등되는 엘이디 Lp와 전류 제한 저항 Rp 및 션트 레귤레이터(shunt regulator) Sr이 직렬로 연결되도록 구성된 것을 특징으로 하는 상태 모니터링 기능을 구비한 형광등 호환형 엘이디 램프를 과제의 해결 수단으로 제공한다.

본 발명의 상태 모니터링 기능을 구비한 형광등 호환형 엘이디 램프에 의하면, 기존의 자기식 및 전자식 형광등 안정기로써 구동되는 형광등 호환형 엘이디 램프를 제공하는 효과가 있다.

또한 본 발명의 상태 모니터링 기능을 구비한 형광등 호환형 엘이디 램프에 의하면, 기존의 자기식 및 전자식 형광등 안정기에 의해 구동되는 경우, 이상 구동 상태를 외부에서 모니터하는 기능을 구비한 형광등 호환형 엘이디 램프를 제공함으로써 안정기 및 램프의 소손을 방지할 수 있도록 하는 기술적 효과가 있다.

본 발명의 상태 모니터링 기능을 구비한 형광등 호환형 엘이디 램프에 의하면, 종래의 조명기구에서 램프만을 교체함으로써 절전효과와 함께 안전성을 제공할 수 있도록 하는 작용 효과가 있다.

도면 제1도는 배경 기술로서 형광등 대체용 발광다이오드 전구 기술의 구성
도면 제2도는 다른 뱌경 기술로서 LED 형광램프 기술의 구성
도면 제3도는 또 다른 배경 기술로서 LED 형광램프 기술의 구성
도면 제4도는 통상의 형광등 구동 회로
도면 제5도는 기존의 전압 강하 초크 코일 방식의 안정기를 사용하는 형광등 구동 회로
도면 제6도는 기존의 전류 제한형 초크 코일 방식의 안정기를 사용하는 형광등 구동 회로
도면 제7도는 초크 코일 방식 전자식 형광등용 안정기의 기본 구성의 일례
도면 제8도는 변압기 방식 전자식 형광등용 안정기의 기본 구성의 일례
도면 제9도는 기존의 형광등에 대한 전기적 부하 관계
도면 제10도는 본 발명의 상태 모니터링 기능을 구비한 형광등 호환형 엘이디 램프의 제1실시예
도면 제11도는 션트 레귤레이터(shunt regulator) 구성의 일례
도면 제12도는 본 발명의 상태 모니터링 기능을 구비한 형광등 호환형 엘이디 램프의 제2실시예

이하의 내용은 단지 본 발명의 원리를 예시한다. 이에 따라 당업자는 비록 본 명세서에 명확히 설명되거나 도시되지 않았지만 본 발명의 원리를 구현하고 본 발명의 개념과 범위에 포함된 다양한 장치를 발명할 수 있는 것이다.

또한, 본 명세서에 열거된 모든 조건부 용어 및 실시예들은 원칙적으로, 본 발명의 개념이 이해되도록 하기 위한 목적으로만 명백히 의도되고, 이와 같이 특별히 열거된 실시예들 및 상태들에 제한적이지 않는 것으로 이해되어야 한다. 또한, 본 발명의 원리, 관점 및 실시예들 뿐만 아니라 특정 실시예를 열거하는 모든 상세한 설명은 이러한 사항의 구조적 및 기능적 균등물을 포함하도록 의도되는 것으로 이해되어야 한다. 또한, 이러한 균등물들은 현재 공지된 균등물뿐만 아니라 장래에 개발될 균등물 즉 구조와 무관하게 동일한 기능을 수행하도록 발명된 모든 소자를 포함하는 것으로 이해되어야 한다. 그 예로서 본 발명의 형광등은 직관형 형광등으로 설명되나 이는 통상의 형광 램프를 모두 포함하는 것으로 이해되어야 한다.

상술한 목적, 특징 및 장점들은 첨부된 도면과 관련한 다음의 상세한 설명을 통하여 더욱 분명해 질 것이다. 본 발명을 설명함에 있어서, 관련된 공지 기술에 대한 구체적인 설명이 본 발명의 요지를 불필요하게 흐릴 수 있다고 판단되는 경우 그 상세한 설명을 생략한다.

이하, 첨부된 도면을 참조하여 본 발명에 따른 바람직한 실시 예를 상세히 설명한다.

도면 제4도는 통상의 형광등 구동 회로를 도시한다. 형광등의 양측에는 각각 필라멘트와 상기 필라멘트의 전극들이 구비되며 양단의 필라멘트 전극의 일단에는 안정기의 출력이 연결되고 양단의 필라멘트 전극의 타단 간에는 방전을 시작하도록 하는 스타터가 연결된다. 상기 안정기는 상용 교류 전원을 공급받아 형광등 양단 필라멘트간의 정격 관전압 VL을 유지시키며, 스타터는 필라멘트간의 방전을 시작시키는 역할을 수행한다.

도면 제5도는 기존의 전압 강하 초크 코일 방식의 안정기를 사용하는 형광등 구동 회로를 도시한다. 초기 전원 투입시 형광등 양단의 필라멘트간은 높은 임피던스가 되어 안정기 초크코일 Lcc로부터 유도되는 높은 전압이 인가된다. 이때 스타터가 정상 램프 전압 이상에서 방전하는 글로우 스타터인 경우, 상기 안정기 초크코일 Lcc로부터 유도되는 높은 전압에 의해 방전이 개시되며 이로부터 글로우 스타터 내부의 바이메탈이 접속됨에 따라 필라멘트가 가열된다. 이어 형광등 양단의 필라멘트간 방전이 시작되어 형광등이 점등되고, 상기 형광등 양단의 필라멘트간에는 안정기 초크코일 Lcc의 임피던스에 의해 제한되는 전류 IL이 흐르게 되며, 이로부터 형광등의 구동 전압 VL이 유도된다. 이때 점등된 형광등의 구동 전압 VL은 글로우 스타터의 방전 전압 이하이므로 점등 후 글로우 스타터는 off 상태를 유지한다. 상기의 전압 강하 초크 코일 방식의 안정기를 사용하는 형광등 구동 회로에 엘이디 램프를 연결하는 경우에는, 입력 교류 전압을 전압 강하 초크 코일로 분압하여 일정 전압을 공급하게 된다, 따라서 상기 엘이디 램프는 기존 형광등의 정격 관전압으로 점등되도록 설계할 수 있다.

도면 제6도는 기존의 전류 제한형 초크 코일 방식의 안정기를 사용하는 형광등 구동 회로를 도시한다.

도면의 전류 제한형 초크 코일 방식의 안정기는 전술한 전압 강하 초크 코일 방식과 달리, 공급되는 사용 전원 전압을 형광등과 분압하는 형태로 연결되므로 구동되는 형광등의 임피던스에 따라 형광등에 공급되는 전류와 인가 전압이 변화할 수 있다. 예를 들어 상기 형광등의 필라멘트가 열화되어 방전 전류가 감소하게 되면 형광등의 임피던스 ZL이 증가하므로 점등된 형광등의 구동 전압 VL이 증가한다.

상기 전류 제한형 초크 코일 방식의 안정기에 엘이디 램프를 연결하는 경우에 기존 형광등과 엘이디 램프의 임피던스가 달라 엘이디 램프에는 정격보다 높은 전압이 인가될 수 있다. 예로서 기존 32W 의 G13베이스 형광등을 대체할 수 있는 엘이디 램프는 18W의 전력으로 충분한 밝기의 빛을 제공한다. 그러나 상기 18W의 엘이디 램프에는 기존 32W 의 G13베이스 형광등의 정격 전압 VL 이상의 전압이 인가될 수 있으므로 엘이디 램프에 별도의 인버터를 내장하여야 한다.

도면 제7도는 초크 코일 방식 전자식 형광등용 안정기의 기본 구성의 일례를 도시한다. 도면의 (a)의 전자식 형광등용 안정기는 입력 교류 전원을 정류 평활하여 직류로 변환한 뒤 이를 인버터로써 수십KHz의 주파수로 스위칭하여 램프의 일단에 공급하도록 구성되며, 상기 램프의 타단은 용량성 부하로 직류 전원의 중점 전위를 제공하도록 구성된다. 이때 인버터의 출력단에는 초크 코일 Lc가 램프와 직렬로 연결되어 램프 전류를 제한하며, 상기 램프의 양단 필라멘트의 단자에는 초기 스타터의 역할을 수행하여 필라멘트 전류를 제공하기 위한 커패시터 Cs가 연결된다.

도면 (b)의 전자식 형광등용 안정기는 입력 교류 전원을 정류 평활하여 직류로 변환한 뒤 이를 인버터로써 수십KHz의 주파수로 스위칭하여 램프의 일단에 공급하도록 구성되며, 상기 램프의 타단은 용량성 부하로 직류 전원의 중점 전위를 제공하도록 구성된다. 이때 인버터의 출력단에는 초크 코일 Lc가 램프와 직렬로 연결되어 램프 전류를 제한하며, 상기 초크 코일 Lc의 일차측에는 점화회로(ignior)를 구성하여 램프의 초기 방전 전압을 제공한다. 따라서 상기 점화회로(ignior)는 초기 스타터의 역할을 수행하므로 필라멘트 전류를 제공하기 위한 커패시터 Cs나 스타터 회로가 필요 없게 된다.

상기 초크 코일 방식 전자식 형광등용 안정기에 엘이디 램프를 연결하는 경우에 기존 형광등과 엘이디 램프의 임피던스가 달라 엘이디 램프에는 정격보다 높은 전압이 인가될 수 있다. 기존의 초크 코일 방식 전자식 형광등용 안정기에서 32W 의 G13베이스 형광등을 대체할 수 있는 엘이디 램프는 18W의 전력으로 충분한 밝기의 빛을 제공한다. 그러나 상기 18W의 엘이디 램프에는 기존 32W 의 G13베이스 형광등의 정격 전압 VL 이상의 전압이 인가될 수 있으므로 엘이디 램프에 별도의 인버터 수단 내지는 전압 강하 회로를 내장하여야 한다.

도면 제8도는 변압기 방식 전자식 형광등용 안정기의 기본 구성의 일례를 도시한다. 도면의 (a)의 변압기 방식 전자식 형광등용 안정기는 입력 교류 전원을 정류 평활하여 직류로 변환한 뒤 이를 인버터로써 수십KHz의 주파수로 스위칭하여 램프의 일단에 공급하도록 구성되며, 상기 램프의 타단은 용량성 부하로 직류 전원의 중점 전위를 제공하도록 구성된다. 이때 인버터의 출력단과 중점 전위단 간에는 출력 트랜스포머의 일차측 권선이 연결되고 상기 출력 트랜스포머의 이차측에 램프가 연결되어 점등 전압을 제공하며, 상기 램프의 양단 필라멘트의 단자에는 초기 스타터의 역할을 수행하여 필라멘트 전류를 제공하기 위한 커패시터 Cs가 연결된다.

도면(b)의 변압기 방식 전자식 형광등용 안정기는 입력 교류 전원을 정류 평활하여 직류로 변환한 뒤 이를 인버터로써 수십KHz의 주파수로 스위칭하여 램프의 일단에 공급하도록 구성되며, 상기 램프의 타단은 용량성 부하로 직류 전원의 중점 전위를 제공하도록 구성된다. 이때 인버터의 출력단과 중점 전위단 간에는 출력 트랜스포머의 일차측 권선이 연결되고 상기 출력 트랜스포머의 이차측에 램프가 연결되어 점등 전압을 제공하며, 상기 출력 트랜스포머에는 별도의 권선으로 구비되는 점화회로(ignior)를 구성하여 램프의 초기 방전 전압을 제공한다. 따라서 상기 점화회로(ignior)는 초기 스타터의 역할을 수행하므로 필라멘트 전류를 제공하기 위한 커패시터 Cs나 스타터 회로가 필요 없게 된다.

상기의 변압기 방식 전자식 형광등용 안정기를 사용하는 형광등 구동 회로에 엘이디 램프를 연결하는 경우에는, 입력 교류 전압을 출력 트랜스포머를 통해 일정 전압으로 램프에 공급하게 된다, 따라서 상기 엘이디 램프는 기존 형광등의 정격 관전압으로 점등될 수 있다.

도면 제9도는 기존의 형광등에 대한 전기적 부하 관계를 개시한 도면이다. 기존 형광등은 방전관의 양단에 전자 방출을 위한 필라멘트가 위치하고, 상기 방전관에 대해 일정한 방전 전압 또는 일정한 방전 전류를 공급하기 위해 유도성 부하로 구성된 안정기 회로가 필수로 구비된다. 상기 안정기는 전술한 바와 같이 상용전원 50/60Hz, 또는 전자식 안정기에서는 인버터 회로를 구비하고 초크 코일이나 출력 트랜스포머의 매칭 회로를 이용한다. 따라서 엘이디 램프가 기존 안정기를 교체하지 않고 구동되기 위해서는 기존 안정기가 일정 전압을 제공하는 구성에서만 가능하다. 도면 제4도 내지 제9도에서 설명된 기존의 안정기와 엘이디 램프의 호환 관계를 표로 정리하면 다음과 같다.

<기존의 안정기와 엘이디 램프의 호환 관계>

안정기 방식	출력단 회로	제어 파라미터	정전압 엘이디 램프와의 호환성
50/60Hz 초크 코일 방식	전압 강하 초크 코일 방식	전압/전류	○
	전류 제한형 초크 코일 방식	전류	△
전자식 인버터 방식	초크 코일 방식	전류	△
	트랜스포머 방식	전압	○

표에 제시된 바와 같이, 도면 제5도에서 설명된 바와 같은 전압 강하 초크 코일 방식의 안정기는 입력 전원으로부터 부하의 크기에 무관하게 일정한 램프 전압을 제공하므로 기존 형광등의 램프 전압 VL로써 점등되는 정전압 엘이디 램프와 호환된다. 이에 대해 도면 제6도에서 설명된 전류 제한형 초크 코일 방식의 안정기는 초크 코일과 램프의 임피던스에 따라 전원 전압이 분압되는 방식이므로 110V의 상용 전원에서는 기존 형광등의 램프 전압 VL로써 점등되는 정전압 엘이디 램프와 호환되지만, 220V의 전원에서는 기존 형광등의 램프 전압 VL보다 높은 전압이 정전압 엘이디 램프에 인가될 우려가 있다.

도면 제7도에서 설명된 초크 코일 방식 전자식 형광등용 안정기는 도면 제6도에서 설명된 전류 제한형 초크 코일 방식의 안정기와 유사하나, 전자식 인버터가 램프의 전압에 따라 펄스 폭을 변조하는 방식인 경우에는 기존 형광등의 램프 전압 VL로써 점등되는 정전압 엘이디 램프와 호환되지만, 전자식 인버터가 램프의 전류에 따라 펄스 폭을 변조하는 방식인 경우에는 기존 형광등의 램프 전압 VL보다 높은 전압이 정전압 엘이디 램프에 인가될 우려가 있다.

도면 제8도에서 설명된 변압기 방식 전자식 형광등용 안정기에서는 인버터 출력을 출력 트랜스포머를 통해 일정 전압으로 램프에 공급하게 된다, 따라서 변압기 방식 전자식 형광등용 안정기에 연결된 엘이디 램프는 기존 형광등의 정격 관전압으로 점등될 수 있다.

이상과 같은 기존 안정기에 대해 안정기를 제거하지 않고 호환되는 엘이디 램프는 다음과 같은 성능을 구비하여야 한다.

첫째, 엘이디 램프의 양단 전극은 기존의 형광등의 필라멘트와 같은 임피던스를 가지고 있어야 한다.

둘째, 램프의 임피던스와 무관하게 일정 전압을 제공하는 안정기에 대해서는 정상 점등을 할 수 있어야 한다.

셋째, 정상 점등 전압 이상의 고전압이 램프로 유도되는 안정기에 대해서는 미지의 안정기에 대한 적합 여부를 용이하게 판별할 수 있도록 하는 수단을 구비하여야 한다.

본 발명은 상기의 성능을 구비한 상태 모니터링 기능을 구비한 형광등 호환형 엘이디 램프를 제공하는 것을 특징으로 한다.

도면 제10도는 본 발명의 상태 모니터링 기능을 구비한 형광등 호환형 엘이디 램프의 제1실시예를 도시한다.

본 발명의 상태 모니터링 기능을 구비한 형광등 호환형 엘이디 램프는 형광등과 호환되는 형상의 양측 전극으로부터 공급되는 전원 전압을 노이즈 필터 NF를 통해 스타터 회로에 의한 고전압 잡음을 제거하고 브리지 다이오드 DB로써 전파 정류한 뒤 커패시터 Cr로 평활된 직류 전압으로써 점등한다. 이때 상기 형광등과 호환되는 형상의 일측 전극 (100a),(100b)간에는 저항 Ra, Rb가 직렬로 연결되어 형광등의 필라멘트와 동일한 임피던스를 가지도록 구비되고, 타측의 전극 (100c),(100d)간에도 저항 Rc, Rd가 직렬로 연결되어 형광등의 필라멘트와 동일한 임피던스를 유지하도록 구성된다. 또한 상기 저항 Ra, Rb의 접속점과 저항 Rc, Rd의 접속점으로부터의 교류 입력 전압이 노이즈 필터 NF를 통하고 브리지 다이오드 DB로써 전파 정류한 뒤 커패시터 Cr로 평활된 직류 전압으로 엘이디 램프의 전원으로 제공된다.

상기 커패시터 Cr로 평활된 직류 전압의 + - 단자 간에는 하나 이상의 n개의 엘이디 어레이 La1, La2 ~ Lan이 각각 병렬로 연결되는데, 상기 각각의 엘이디 어레이는 직렬로 연결된 복수의 엘이디 소자들과, 상기 엘이디 소자들 각각의 전류를 감지하기 위한 전류 감지 저항 Ra1, Ra2,...Ran이 상기 엘이디 소자들과 Cr로 평활된 직류 전압의 - 단자간에 직렬로 연결되어 상기 직렬로 연결된 복수의 엘이디 소자들을 흐르는 전류량을 전압으로 감지하도록 구성된다.

따라서 본 발명의 상태 모니터링 기능을 구비한 형광등 호환형 엘이디 램프는, 상기 형광등과 호환되는 형상의 양측 전극으로부터 공급되는 전원 전압이 정상 상태의 램프 전압보다 높은 경우, 엘이디 어레이 La1, La2 ~ Lan에 흐르는 전류가 증가하게 되고 이로부터 전류 감지 저항 Ra1, Ra2,...Ran 양단 간의 전압이 증가하게 된다.

상기 전류 감지 저항 Ra1, Ra2,...Ran 들 중 어느 하나와 엘이디 소자의 연결점으로부터 Cr로 평활된 직류 전압의 - 단자간에는, 저항 Rc와 커패시터 Cf가 직렬로 연결되어 시정수 회로를 구성하며 상기 커패시터 Cf 양단에 전류 감지 저항의 전압이 충전되도록 하여 엘이디 어레이 La1, La2 ~ Lan 등 중 선택된 어느 한 어레이에 흐르는 전류가 커패시터 Cf 양단의 충전 전압으로 감지되도록 한다.

또한 상기 선택된 전류 감지 저항에 접속된 엘이디 어레이의 마지막 엘이디 소자의 P형 단자와 Cr로 평활된 직류 전압의 - 단자간에는 커패시터 Cp가 연결되어 상기 엘이디 어레이의 마지막 엘이디 소자의 P형 단자 전압을 충전하도록 구성되고, 상기 커패시터 Cp 양단에는 엘이디 어레이에 인가되는 전압이 정상 상태의 램프 전압보다 높은 경우 점등되는 엘이디 Lp와 전류 제한 저항 Rp 및 션트 레귤레이터(shunt regulator) Sr이 직렬로 연결된다. 상기 션트 레귤레이터 Sr은 기준 전압원을 내장하며 이때 기준 전압은, 엘이디 램프의 전원 전압이 정상 상태일 때 Cf 양단의 충전 전압으로 설정한다. 따라서 본 발명의 상태 모니터링 기능을 구비한 형광등 호환형 엘이디 램프는, 미지의 안정기로부터 엘이디 램프의 전원 전압이 정상 상태보다 높은 전압으로 제공되는 경우에 Cf 양단의 충전 전압이 증가하게 되며, 이로부터 상기 션트 레귤레이터 Sr가 동작하여 엘이디 Lp가 점등된다. 본 발명의 엘이디 Lp는 엘이디 어레이 La1, La2 ~ Lan를 구성하는 엘이디 소자와 상이한 색상으로 구분하여 구비되는 것이 바람직하다. 또한 상기 엘이디 Lp는 필요에 따라 저전압으로 동작하는 압전 부저와 같은 경보음 발생 장치로도 대체가 가능하다.

따라서 본 발명의 상태 모니터링 기능을 구비한 형광등 호환형 엘이디 램프는 하나 이상의 n개의 엘이디 어레이 La1, La2 ~ Lan에 이상 전압이 인가되거나 이상 전류가 흐르게 되면 외부로 경보를 제공함으로써 미지의 안정기에 대한 적합 여부를 용이하게 판별할 수 있도록 하는 특징을 가진다.

도면 제11도는 도면 제10도에서 설명된 션트 레귤레이터(shunt regulator) Sr 구성의 일례를 도시한다.

본 발명의 션트 레귤레이터 Sr은 기준 전원압을 내장하며 이때 기준 전압은, 엘이디 램프의 전압 VLED가 정상 상태일 때 Cf 양단의 충전 전압으로 설정하며, 상기 기준 전압 보다 큰 VLED가 인가되는 경우 캐소드로부터 애노드 단자 간의 스위치를 'on'시켜 도통 상태로 구동한다. 따라서 본 발명의 션트 레귤레이터 Sr은 엘이디 램프의 전압 VLED가 정상보다 큰 전압으로 인가되는 경우에 캐소드로부터 애노드 단자 간이 도통 상태가 되므로 도면 제10도의 엘이디 Lp가 점등된다.

도면 제12도는 본 발명의 상태 모니터링 기능을 구비한 형광등 호환형 엘이디 램프의 제2실시예를 도시한다.

본 발명의 상태 모니터링 기능을 구비한 형광등 호환형 엘이디 램프는 형광등과 호환되는 형상의 양측 전극으로부터 공급되는 전원 전압을 노이즈 필터 NF를 통해 스타터 회로에 의한 고전압 잡음을 제거하고 브리지 다이오드 DB로써 전파 정류한 뒤 커패시터 Cr로 평활된 직류 전압으로써 점등한다. 이때 상기 형광등과 호환되는 형상의 일측 전극 (100a),(100b)간에는 저항 Ra, Rb가 직렬로 연결되어 형광등의 필라멘트와 동일한 임피던스를 가지도록 구비되고, 타측의 전극 (100c),(100d)간에도 저항 Rc, Rd가 직렬로 연결되어 형광등의 필라멘트와 동일한 임피던스를 유지하도록 구성된다. 또한 상기 저항 Ra, Rb의 접속점과 저항 Rc, Rd의 접속점으로부터의 교류 입력 전압이 노이즈 필터 NF를 통하고 브리지 다이오드 DB로써 전파 정류한 뒤 커패시터 Cr로 평활된 직류 전압으로 엘이디 램프의 전원으로 제공된다.

상기 커패시터 Cr로 평활된 직류 전압의 + - 단자 간에는 하나 이상의 n개의 엘이디 어레이 La1, La2 ~ Lan이 각각 병렬로 연결되는데, 상기 각각의 엘이디 어레이는 직렬로 연결된 복수의 엘이디 소자들과, 상기 엘이디 소자들 각각의 전류를 감지하기 위한 전류 감지 저항 Ra1, Ra2,...Ran이 상기 엘이디 소자들과 Cr로 평활된 직류 전압의 - 단자간에 직렬로 연결되어 상기 직렬로 연결된 복수의 엘이디 소자들을 흐르는 전류량을 전압으로 감지하도록 구성된다.

따라서 본 발명의 상태 모니터링 기능을 구비한 형광등 호환형 엘이디 램프는, 상기 형광등과 호환되는 형상의 양측 전극으로부터 공급되는 전원 전압이 정상 상태의 램프 전압보다 높은 경우, 엘이디 어레이 La1, La2 ~ Lan에 흐르는 전류가 증가하게 되고 이로부터 전류 감지 저항 Ra1, Ra2,...Ran 양단 간의 전압이 증가하게 된다.

상기 전류 감지 저항 Ra1, Ra2,...Ran 들과 상기 전류 감지 저항 각각에 접속된 엘이디 어레이의 마지막 엘이디 소자의 P형 단자들로부터는 정류 다이오드 Dc1, Dc2,...Dcn의 P형 단자가 각각 접속되고 상기 정류 다이오드 Dc1, Dc2,...Dcn의 N형 단자들은 OR 결합된다. 상기 OR 결합된 정류 다이오드 Dc1, Dc2,...Dcn의 N형 단자들과 Cr로 평활된 직류 전압의 - 단자간에는 저항 Rc와 커패시터 Cf가 직렬로 연결되어 시정수 회로를 구성하며 상기 커패시터 Cf 양단에 전류 감지 저항 Ra1, Ra2,...Ran의 전압이 충전되도록 하여 엘이디 어레이 La1, La2 ~ Lan 등 중 최대 전류가 커패시터 Cf 양단의 충전 전압으로 감지되도록 한다.

또한 상기 전류 감지 저항 Ra1, Ra2,...Ran 들과 상기 전류 감지 저항 각각에 접속된 엘이디 어레이의 마지막에서 두번째 엘이디 소자의 P형 단자들로부터는 정류 다이오드 DL1, DL2,...DLn의 P형 단자가 각각 접속되고 상기 정류 다이오드 DL1, DL2,...DLn의 N형 단자들은 OR 결합된다. 상기 OR 결합된 정류 다이오드 DL1, DL2,...DLn의 N형 단자와 Cr로 평활된 직류 전압의 - 단자간에는 커패시터 Cp가 연결되어 상기 엘이디 어레이의 마지막에서 두번째 엘이디 소자의 P형 단자 전압을 충전하도록 구성되고, 상기 커패시터 Cp 양단에는 엘이디 어레이에 인가되는 전압이 정상 상태의 램프 전압보다 높은 경우 동작되는 부저 회로Sp와 션트 레귤레이터(shunt regulator) Sr이 직렬로 연결된다. 상기 션트 레귤레이터 Sr은 기준 전압원을 내장하며 이때 기준 전압은, 엘이디 램프의 전원 전압이 정상 상태일 때 Cf 양단의 충전 전압으로 설정한다. 따라서 본 발명의 상태 모니터링 기능을 구비한 형광등 호환형 엘이디 램프는, 미지의 안정기로부터 엘이디 램프의 전원 전압이 정상 상태보다 높은 전압으로 제공되는 경우에 Cf 양단의 충전 전압이 증가하게 되며, 이로부터 상기 션트 레귤레이터 Sr가 동작하여 부저 회로Sp가 구동된다. 본 발명의 부저 회로Sp는 도면 제10도에서와 같이 엘이디 어레이 La1, La2 ~ Lan를 구성하는 엘이디 소자와 상이한 색상의 엘이디 Lp와 전류 제한 저항으로 대체가 가능하다.

따라서 본 발명의 상태 모니터링 기능을 구비한 형광등 호환형 엘이디 램프는 하나 이상의 n개의 엘이디 어레이 La1, La2 ~ Lan에 어느 하나라도 이상 전압이 인가되거나 이상 전류가 흐르게 되면 외부로 경보를 제공함으로써 미지의 안정기에 대한 적합 여부를 용이하게 판별할 수 있도록 하는 특징을 가진다.

이상과 같이 설명된 본 발명의 상태 모니터링 기능을 구비한 형광등 호환형 엘이디 램프는, 한정된 실시 예와 도면에 의해 설명되었으나, 본 발명은 이것에 의해 한정되지 않으며 본 발명이 속하는 기술분야에서 통상의 지식을 가진 자에 의해 본 발명의 기술 사상과 아래에 기재될 특허청구범위의 균등범위 내에서 다양한 수정 및 변형이 가능함은 물론이다.

100a, 100b, 100c, 100d :
NF : 노이즈 필터
DB : 브리지 다이오드
La1, La2 ~ Lan : 엘이디 어레이
Ra1, Ra2 ~ Ran : 전류 감지 저항
Sr : 션트 레귤레이터(shunt regulator)

Claims (12)

1. 형광등과 호환되는 형상의 양측 전극으로부터 공급되는 전원 전압을 노이즈 필터 NF를 통해 스타터 회로에 의한 고전압 잡음을 제거하고 브리지 다이오드 DB로써 전파 정류한 뒤 커패시터 Cr로 평활된 직류 전압으로써 점등하는 형광등 호환형 엘이디 램프에 있어서,
   형광등과 호환되는 형상의 일측 전극 (100a),(100b)간에는 저항 Ra, Rb가 직렬로 연결되어 형광등의 필라멘트와 동일한 임피던스를 가지도록 구비되고,
   타측의 전극 (100c),(100d)간에도 저항 Rc, Rd가 직렬로 연결되어 형광등의 필라멘트와 동일한 임피던스를 유지하도록 구성되며,
   상기 저항 Ra, Rb의 접속점과 저항 Rc, Rd의 접속점으로부터의 교류 입력 전압이 노이즈 필터 NF를 통하고 브리지 다이오드 DB로써 전파 정류한 뒤 커패시터 Cr로 평활된 직류 전압으로 엘이디 램프의 전원으로 제공되도록 구성되고,
   상기 커패시터 Cr로 평활된 직류 전압의 + - 단자 간에는,
   하나 이상의 n개의 엘이디 어레이 La1, La2 ~ Lan이 각각 병렬로 연결되고,
   상기 각각의 엘이디 어레이는 직렬로 연결된 복수의 엘이디 소자들과, 상기 엘이디 소자들 각각의 전류를 감지하기 위한 전류 감지 저항 Ra1, Ra2,...Ran이 상기 엘이디 소자들과 Cr로 평활된 직류 전압의 - 단자간에 직렬로 연결되어 상기 직렬로 연결된 복수의 엘이디 소자들을 흐르는 전류량을 전압으로 감지하도록 구성되며,
   상기 전류 감지 저항 Ra1, Ra2,...Ran 들 중 어느 하나와 엘이디 소자의 연결점으로부터 Cr로 평활된 직류 전압의 - 단자간에는,
   저항 Rc와 커패시터 Cf가 직렬로 연결되어 시정수 회로를 구성하며 상기 커패시터 Cf 양단에 전류 감지 저항의 전압이 충전되도록 하여 엘이디 어레이 La1, La2 ~ Lan 등 중 선택된 어느 한 어레이에 흐르는 전류가 커패시터 Cf 양단의 충전 전압으로 감지되도록 하고,
   상기 선택된 전류 감지 저항에 접속된 엘이디 어레이의 마지막 엘이디 소자의 P형 단자와 Cr로 평활된 직류 전압의 - 단자간에는 커패시터 Cp가 연결되어 상기 엘이디 어레이의 마지막 엘이디 소자의 P형 단자 전압을 충전하도록 구성되고,
   상기 커패시터 Cp 양단에는 엘이디 어레이에 인가되는 전압이 정상 상태의 램프 전압보다 높은 경우 점등되는 엘이디 Lp와 전류 제한 저항 Rp 및 션트 레귤레이터(shunt regulator) Sr이 직렬로 연결되도록 구성된 것을 특징으로 하는 상태 모니터링 기능을 구비한 형광등 호환형 엘이디 램프
   
2. 삭제
3. 제1항에 있어서 상기 션트 레귤레이터 Sr은,
   기준 전압원을 내장하며,
   상기 기준 전압은 엘이디 램프의 전원 전압이 정상 상태일 때 Cf 양단의 충전 전압으로 설정되는 것을 특징으로 하는 상태 모니터링 기능을 구비한 형광등 호환형 엘이디 램프
   
4. 제1항에 있어서 상기 엘이디 Lp는,
   엘이디 어레이 La1, La2 ~ Lan를 구성하는 엘이디 소자와 상이한 색상으로 구분하여 구비되는 것을 특징으로 하는 상태 모니터링 기능을 구비한 형광등 호환형 엘이디 램프
   
5. 제1항에 있어서 상기 엘이디 Lp는,
   저전압으로 동작하는 압전 부저를 포함하는 경보음 발생 장치로 대체되는 것을 특징으로 하는 상태 모니터링 기능을 구비한 형광등 호환형 엘이디 램프
   
6. 제1항에 있어서 상기 션트 레귤레이터 Sr은,
   기준 전압원을 내장하며,
   상기 기준 전압원의 기준 전압은,
   엘이디 램프의 전압 VLED가 정상 상태일 때 Cf 양단의 충전 전압으로 설정하며,
   상기 기준 전압보다 큰 VLED가 인가되는 경우 캐소드로부터 애노드 단자 간의 스위치를 'on'시켜 도통 상태로 구동되는 것을 특징으로 하는 상태 모니터링 기능을 구비한 형광등 호환형 엘이디 램프
   
7. 형광등과 호환되는 형상의 양측 전극으로부터 공급되는 전원 전압을 노이즈 필터 NF를 통해 스타터 회로에 의한 고전압 잡음을 제거하고 브리지 다이오드 DB로써 전파 정류한 뒤 커패시터 Cr로 평활된 직류 전압으로써 점등하는 형광등 호환형 엘이디 램프에 있어서,
   상기 커패시터 Cr로 평활된 직류 전압의 + - 단자 간에는 하나 이상의 n개의 엘이디 어레이 La1, La2 ~ Lan이 각각 병렬로 연결되고,
   상기 각각의 엘이디 어레이는 직렬로 연결된 복수의 엘이디 소자들과, 상기 엘이디 소자들 각각의 전류를 감지하기 위한 전류 감지 저항 Ra1, Ra2,...Ran이 상기 엘이디 소자들과 Cr로 평활된 직류 전압의 - 단자간에 직렬로 연결되며,
   상기 전류 감지 저항 Ra1, Ra2,...Ran 들과 상기 전류 감지 저항 각각에 접속된 엘이디 어레이의 마지막 엘이디 소자의 P형 단자들로부터는 정류 다이오드 Dc1, Dc2,...Dcn의 P형 단자가 각각 접속되고,
   상기 정류 다이오드 Dc1, Dc2,...Dcn의 N형 단자들은 OR 결합되며,
   상기 OR 결합된 정류 다이오드 Dc1, Dc2,...Dcn의 N형 단자들과 Cr로 평활된 직류 전압의 - 단자간에는 저항 Rc와 커패시터 Cf가 직렬로 연결되어 시정수 회로를 구성하며,
   상기 커패시터 Cf 양단에 전류 감지 저항 Ra1, Ra2,...Ran의 전압이 충전되도록 하여 엘이디 어레이 La1, La2 ~ Lan 등 중 최대 전류가 커패시터 Cf 양단의 충전 전압으로 감지되도록 구성된 것을 특징으로 하는 상태 모니터링 기능을 구비한 형광등 호환형 엘이디 램프
   
8. 제7항에 있어서 상기 전류 감지 저항 Ra1, Ra2,...Ran 들과
   상기 전류 감지 저항 각각에 접속된 엘이디 어레이의 마지막에서 두번째 엘이디 소자의 P형 단자들로부터는 정류 다이오드 DL1, DL2,...DLn의 P형 단자가 각각 접속되고,
   상기 정류 다이오드 DL1, DL2,...DLn의 N형 단자들은 OR 결합되도록 구성된 것을 특징으로 하는 상태 모니터링 기능을 구비한 형광등 호환형 엘이디 램프
   
9. 제8항에 있어서 상기 OR 결합된 정류 다이오드 DL1, DL2,...DLn의 N형 단자와 Cr로 평활된 직류 전압의 - 단자간에는,
   커패시터 Cp가 연결되어 상기 엘이디 어레이의 마지막에서 두번째 엘이디 소자의 P형 단자 전압을 충전하도록 구성되고,
   상기 커패시터 Cp 양단에는 엘이디 어레이에 인가되는 전압이 정상 상태의 램프 전압보다 높은 경우 동작되는 부저 회로Sp와 션트 레귤레이터(shunt regulator) Sr이 직렬로 연결되도록 구성된 것을 특징으로 하는 상태 모니터링 기능을 구비한 형광등 호환형 엘이디 램프
   
10. 제9항에 있어서 상기 션트 레귤레이터 Sr은,
    기준 전압원을 내장하며 상기 기준전압원의 기준 전압은,
    엘이디 램프의 전원 전압이 정상 상태일 때 Cf 양단의 충전 전압으로 설정되는 된 것을 특징으로 하는 상태 모니터링 기능을 구비한 형광등 호환형 엘이디 램프
    
11. 제9항에 있어서 상기 부저 회로Sp는,
    엘이디 어레이 La1, La2 ~ Lan를 구성하는 엘이디 소자와 상이한 색상의 엘이디 Lp와 전류 제한 저항으로 대체되는 것을 특징으로 하는 상태 모니터링 기능을 구비한 형광등 호환형 엘이디 램프
    
12. 제9항에 있어서 상기 션트 레귤레이터 Sr은,
    기준 전압원을 내장하며 상기 기준 전압원의 기준 전압은,
    엘이디 램프의 전압 VLED가 정상 상태일 때 Cf 양단의 충전 전압으로 설정하며,
    상기 기준 전압 보다 큰 VLED가 인가되는 경우 캐소드로부터 애노드 단자 간의 스위치를 'on'시켜 도통 상태로 구동되는 것을 특징으로 하는 상태 모니터링 기능을 구비한 형광등 호환형 엘이디 램프
    

Images