KR101490107B1 - 상용전원과 비상전원을 공용하여 자동 절환되는 led 구동 회로 및 그 방법 - Google Patents

Abstract

본 발명은 전류제어부와 LED 소자로 이루어진 하나의 회로를 상용전원과 비상전원에서 공통적으로 활용할 수 있도록 한 상용전원과 비상전원을 공용하여 자동 절환되는 LED 구동 회로 및 그 방법을 제공한다.
본 발명의 적절한 실시 형태에 따른 상용전원과 비상전원을 공용하여 자동 절환되는 LED 구동 회로는, 상용전원과 비상전원을 자동 절환 선택시켜 다수개의 LED 소자를 갖는 스트링을 구동시키기 위한 회로에 있어서, 다수개의 LED 소자를 구비하는 스트링과; 상기 스트링의 LED 소자에 상용전원의 정류된 전압을 제공하고 동시에 비상전원의 전원을 차단하는 상용전원측 정류부와; 상기 스트링에 일정한 양의 전류가 제공되도록 하는 전류제어부와; 상기 상용전원측 정류부에 역방향으로 병렬 연결되어 상용전원의 전원을 차단하고, 상기 스트링의 다수개의 LED 소자에 비상전원의 정류된 전압을 제공하는 비상전원측 정류부;를 포함하는 것을 특징으로 한다.

Description

상용전원과 비상전원을 공용하여 자동 절환되는 LED 구동 회로 및 그 방법{ LED driving circuit for automatic transfer of commercial electricity and emergency power and method of the same}

본 발명은 LED 등기구에 적용되는 LED 구동 회로에 관한 것으로, 특히 전류제어부와 LED 소자로 이루어진 하나의 회로를 상용전원과 비상전원에서 공통적으로 활용할 수 있도록 한 상용전원과 비상전원을 공용하여 자동 절환되는 LED 구동 회로 및 그 방법에 관한 것이다.

종래의 비상등 겸용 LED 구동 회로는 동일한 회로를 구성하는 상용전원회로와 비상전원회로를 사용한다. 평상시에는 상용전원 AC220V로 한쪽의 상용전원회로만 구동하여 LED를 점등한다. 정전시에는 건물 내부의 비상발전기에서 발전되는 비상전원 AC220V를 다른쪽 비상전원회로에 인가하여 비상 LED를 점등한다.

이럴 경우 하나의 등기구내에 동일한 회로가 2세트 전자장비로 내장되어 원가상승이 유발되는 문제가 있다.

본 발명의 배경이 되는 기술로는 한국 공개특허 공개번호 제10-2012-0126141호로서, 전기적 접점 방식을 이용하여 평상시의 LED 비상등의 점등 및 비상시의 LED 비상등의 소등 간의 자동 전환이 가능한 LED 비상등 제어 회로를 제공하는 것으로, 상용 전원이 입력되는 전원 입력부, 상기 전원 입력부를 통해 입력되는 전원에 따른 전압을 강하시키기 위한 전압 강하부, 상기 전원 입력부를 통해 입력되는 상용 전원의 정전 여부를 감지하기 위한 정전 감지부, 상기 정전 감지부에 의해 정전이 감지될 시는 비상 전원으로의 자동 전환을 위한 자동 전환부, 상기 전압 강하부를 의해 강하된 전압으로 비상 전원용 축전지를 충전하기 위한 충전부, 및 정류된 전원을 LED 구동용 전압으로 변환하는 컨버터부를 포함한다.

그러나 상기 배경기술은 전압강하부 및 정전감지부가 필요하고, 자동전환부가 슈미트 트리거 기능을 갖기 위해 많은 전자 소자를 연결해야 하므로 회로가 복잡하고 제조원가를 상승시키는 문제가 남는다.

한국 등록특허 등록번호 제10-0896529호(LED 조명용 비상전원구동장치) 한국 공개특허 공개번호 제10-2013-0132023호(LED 등기구 장치)

본 발명은 전류제어부와 LED 소자로 이루어진 하나의 회로를 상용전원과 비상전원에서 공통적으로 활용할 수 있도록 한 상용전원과 비상전원을 공용하여 자동 절환되는 LED 구동 회로 및 그 방법을 제공함에 그 목적이 있다.

본 발명의 적절한 실시 형태에 따른 상용전원과 비상전원을 공용하여 자동 절환되는 LED 구동 회로는,

상용전원과 비상전원을 자동 절환 선택시켜 다수개의 LED 소자를 갖는 스트링을 구동시키기 위한 회로에 있어서,

다수개의 LED 소자를 구비하는 스트링과;

상기 스트링의 LED 소자에 상용전원의 정류된 전압을 제공하고 동시에 비상전원의 전원을 차단하는 상용전원측 정류부와;

상기 스트링에 일정한 양의 전류가 제공되도록 하는 전류제어부와;

상기 상용전원측 정류부에 역방향으로 병렬 연결되어 상용전원의 전원을 차단하고, 상기 스트링의 다수개의 LED 소자에 비상전원의 정류된 전압을 제공하는 비상전원측 정류부;를 포함하는 것을 특징으로 한다.

또한, 전류제어부는,

상용전원측 정류부와 비상전원측 정류부에 동시 병렬 연결되어 각기 선택된 회로부에서 양파정류된 맥류파를 평활한 직류로 변환시키는 콘덴서와;

상기 스트링에 일정한 정전류가 흐르도록 스트링에 직렬 연결된 스위칭소자 및 저항과;

상기 스트링에 병렬 연결되어 스위칭소자의 구동 전압을 인가시키는 저항과;

상기 저항에 직렬 연결되어 저항에서 발생된 전압에 의해 스위칭 동작하는 스위칭소자를 구비하는 것을 특징으로 한다.

또한, 상용전원측 정류부는 4개의 다이오드 소자가 브리지 형태로 연결된 다이오드 브리지회로로 이루어진 것을 특징으로 한다.

또한, 비상전원측 정류부는 4개의 다이오드 소자가 브리지 형태로 연결된 다이오드 브리지회로로 이루어진 것을 특징으로 한다.

한편, 본 발명의 적절한 실시 형태에 따른 상용전원과 비상전원을 공용하여 자동 절환되는 LED 구동 방법은,

상용전원의 공급시,

(a) 상용전원을 상용전원측 정류부에 공급하여 정류를 발생시킴과 동시에 비상전원측 정류부로 역전류,전압의 흐름을 차단하는 단계;

(b) 상용전원측 정류부에서 출력되는 정류된 맥류파를 전류제어부(18)를 통해 일정한 정전류로 발생시키는 단계;

(c) 정전류를 스트링측 다수개 LED 소자에 공급하는 단계로 이루어지고;

비상전원의 공급시,

비상전원을 비상전원측 정류부에 공급함과 동시에 상용전원측 정류부로 역전류,전압 흐름을 차단하고 상기 (b)단계와 (c)단계를 순차적으로 진행하되,

상기 상용전원측 정류부(16), 전류제어부(18), 비상전원측 정류부(20)는 상기 구동 회로 구성을 갖는 것을 특징으로 한다.

본 발명의 상용전원과 비상전원을 공용하여 자동 절환되는 LED 구동 회로 및 그 방법에 따르면, 한 쌍의 브릿지 다이오드를 역방향으로 병열 연결하여 전류제어부와 LED 소자로 이루어진 하나의 회로를 상용전원과 비상전원에서 공통적으로 활용할 수 있다. 따라서 상용전원측 LED 구동 회로와 비상전원측 LED 구동 회로를 하나의 회로로 통합함으로써 제작 비용을 절감시킬 수 있고, 회로가 간단해져 고장 수리가 용이한 이점을 갖는다.

본 명세서에서 첨부되는 다음의 도면들은 본 발명의 바람직한 실시 예를 예시하는 것이며, 발명의 상세한 설명과 함께 본 발명의 기술사상을 더욱 이해시키는 역할을 하는 것이므로, 본 발명은 첨부한 도면에 기재된 사항에만 한정되어서 해석되어서는 아니 된다.
도 1은 본 발명에 따른 상용전원과 비상전원을 공용하여 자동 절환되는 LED 구동 회로의 블록 구성도.
도 2는 도 1의 실시 예를 구체적으로 구성한 회로 구성도.
도 3은 본 발명에 따른 상용전원과 비상전원을 공용하여 자동 절환되는 LED 구동 회로의 제어흐름도.

아래에서 본 발명은 첨부된 도면에 제시된 실시 예를 참조하여 상세하게 설명이 되지만 제시된 실시 예는 본 발명의 명확한 이해를 위한 예시적인 것으로 본 발명은 이에 제한되지 않는다.

하기에서 상용전원이란 발전소에서 공급되는 전원이고, 비상전원이란 비상발전기에서 발전되는 비상전원을 의미한다.

본 발명에 따른 상용전원과 비상전원을 공용하여 자동 절환되는 LED 구동 회로는 도 1과 같이 상용전원(10)과 비상전원(12)을 자동 절환 선택시켜 다수개의 LED 소자를 갖는 스트링(14)을 구비한다. 스트링(14)에는 LED 구동 회로가 출력해야 하는 빛의 양 또는 색에 따라 LED 소자의 종류와 개수가 정해진다.

상용전원(10)에는 상용전원측 정류부(16)가 연결된다. 상용전원측 정류부(16)는 스트링(14)의 LED 소자에 정류된 전압을 제공하고 동시에 비상전원(12)의 전원을 차단한다.

본 실시 예에서 상용전원측 정류부(16)는 도 2와 같이 4개의 다이오드 소자(D1,D2,D3,D4)가 브리지 형태로 연결된 다이오드 브리지회로로 이루어져 있다. 따라서 상용전원측 정류부(16)는 상용전원(12)의 AC220V 전압을 입력받아 다이오드 소자(D1,D2,D3,D4)에 의해 스트링(14)에 정류된 전압을 공급한다.

도 1과 같이 스트링(14)에 일정한 양의 전류가 제공되도록 하는 전류제어부(18)가 구비된다. 전류제어부(18)는 도 2와 같이 상용전원측 정류부(16)와 비상전원측 정류부(20)에 동시 병렬 연결되어 각기 선택된 회로부에서 양파정류된 맥류파를 평활한 직류로 변환시키는 콘덴서(C1)와, 스트링(14)에 일정한 정전류가 흐르도록 스트링(14)에 직렬 연결된 스위칭소자(Q1) 및 저항(R2)과, 스트링(14)에 병렬 연결되어 스위칭소자(Q1)의 구동 전압을 인가시키는 저항(R1)과, 저항(R1)에 직렬 연결되어 저항(R2)에서 발생된 전압에 의해 스위칭 동작하는 스위칭소자(Q2)를 구비하고 있다. 여기서 스위칭소자(Q1,Q2)는 예로 트랜지스터가 될 수 있다.

도 1과 같이 상용전원측 정류부(16)에 역방향으로 병렬 연결된 비상전원측 정류부(20)가 구비되어 있다. 비상전원측 정류부(20)는 상용전원(10)의 전원을 차단하고, 스트링(14)의 다수개의 LED 소자에 비상전원(12)의 정류된 전압을 공급한다.

본 실시 예에서 비상전원측 정류부(20)는 도 2와 같이 4개의 다이오드 소자(D5,D6,D7,D8)가 브리지 형태로 연결된 다이오드 브리지회로로 이루어져 있다. 따라서 비상전원측 정류부(20)는 비상전원(12)의 AC220V 전압을 입력받아 다이오드 소자(D5,D6,D7,D8)에 의해 스트링(14)에 정류된 전압을 공급한다.

이와 같이 구성된 상용전원과 비상전원을 공용하여 자동 절환되는 LED 구동 회로는 상용전원(10)이 인가될때와 비상전원(12)이 인가될때 자동적으로 절환되고, 상용전원 인가시에는 상용전원의 전압,전류가 비상전원으로 흐르는 역류를 방지하고, 비상전원 인가시에는 비상전원의 전압,전류가 상용전원측으로 흐르는 역류를 방지하도록 동작한다.

이때 콘덴서(C1), 저항(R1), 저항(R2), 스위칭소자(Q1), 스위칭소자(Q2) 및 스트링(14)은 상용전원과 비상전원에 공용으로 사용된다.

먼저, 도 2와 같이 AC220V의 상용전원(10)이 L 단자에 +전압, N 단자에 -전압이 인가될 경우, 흐르는 전류는 L단자 → 다이오드(D1)→스트링(14)의 LED 소자→스위칭소자(Q1)→저항(R2)→다이오드(D4)→ N단자로 흐른다. 이때 비상전원(12)측 비상전원측 정류부(20)의 다이오드(D5)와 다이오드(D6)은 역방향으로 접속되어 있으므로 비상전원회로와 분리가 된다. 따라서 스트링(14)을 구성하는 다수개의 LED 소자가 상용전원으로만 구동된다.

이때 다이오드(D1)에서 양파정류하고, 이후는 전류제어부(18)의 전류 제어를 거쳐 다수개의 LED가 구동된다. 즉, 전류제어부(18)에서는 양파정류된 맥류파를 콘덴서(C1)에서 평활하여 직류로 변환시킨다. 이 직류전압은 저항(R1)을 거쳐서 스위치소자(Q1)의 베이스에 가하져 LED 소자의 전류가 스위칭소자(Q1)의 콜렉터에서 스위칭소자(Q1)의 에미터로 흐르며 저항(R2)을 통과하여 상용전원(10) 라인으로 되돌아 흘러간다. 이때 저항(R2)에 흐르는 전류에 의해서 저항(R2)의 양단에 전압이 발생하고 이 발생된 전압이 스위치소자(Q2)의 베이스와 에미터 양단에 인가되어, 스위칭소자(Q2)의 콜렉터를 통하여 스위칭소자(Q1)의 베이스 전류를 제어하므로 스위칭소자(Q1)에 흐르는 전류는 항상 일정한 정전류가 흐르도록 제어한다.

한편 역으로, AC220V의 비상전원(12)이 L 단자에 +전압, N 단자에 -전압이 인가될 경우, 흐르는 전류는 L단자 → 다이오드(D5)→스트링(14)의 LED 소자→스위칭소 자(Q2)→저항(R2)→다이오드(D8)→ N단자로 흐른다. 이때도 상용전원(10)측 상용전원측 정류부(16)의 다이오드(D1)와 다이오드(D2)는 역방향으로 접속되어 있으므로 상용전원회로(10)와는 분리가 된다. 따라서 스트링(14)을 구성하는 다수개의 LED 소자가 비상전원으로만 가지고 구동된다. 이때 전류제어부(18)는 상용전원의 인가시와 동일하게 동작하므로 상세한 설명은 생략한다.

이와 같이 본 발명에 따르면, 상용전원(10)과 비상전원(12)을 자동 절환 선택시켜 다수개의 LED 소자를 갖는 스트링을 구동시킬 수 있어 하나의 등기구내에 동일하게 중복되는 회로를 제거시킬 수 있다. 따라서 하나의 전자장비 세트로 구현이 가능하여 원가를 절감시킬 수 있다.

지금까지 본 발명은 제시된 실시 예를 참조하여 상세하게 설명이 되었지만 이 분야에서 통상의 지식을 가진 자는 제시된 실시 예를 참조하여 본 발명의 기술적 사상을 벗어나지 않는 범위에서 다양한 변형 및 수정 발명을 만들 수 있을 것이다. 본 발명은 이와 같은 변형 및 수정 발명에 의하여 제한되지 않으며 다만 아래에 첨부된 청구범위에 의하여 제한된다.

14: 스트링
16: 상용전원측 정류부
18: 전류제어부
20: 비상전원측 정류부

Claims (5)

1. 상용전원(10)과 비상전원(12)을 자동 절환 선택시켜 다수개의 LED 소자를 갖는 스트링을 구동시키기 위한 회로에 있어서,
   다수개의 LED 소자를 구비하는 스트링(14)과;
   상기 스트링(14)의 LED 소자에 상용전원의 정류된 전압을 제공하고 동시에 비상전원의 전원을 차단하는 상용전원측 정류부(16)와;
   상기 스트링(14)에 일정한 양의 전류가 제공되도록 하는 전류제어부(18)와;
   상기 상용전원측 정류부(16)에 역방향으로 병렬 연결되어 상용전원의 전원을 차단하고, 상기 스트링(14)의 다수개의 LED 소자에 비상전원(12)의 정류된 전압을 제공하는 비상전원측 정류부(20);를 포함하는 것을 특징으로 하는 상용전원과 비상전원을 공용하여 자동 절환되는 LED 구동 회로.
2. 제 1항에 있어서,
   전류제어부(18)는,
   상용전원측 정류부(16)와 비상전원측 정류부(20)에 동시 병렬 연결되어 각기 선택된 회로부에서 양파정류된 맥류파를 평활한 직류로 변환시키는 콘덴서(C1)와;
   상기 스트링(14)에 일정한 정전류가 흐르도록 스트링(14)에 직렬 연결된 스위칭소자(Q1) 및 저항(R2)과;
   상기 스트링(14)에 병렬 연결되어 스위칭소자(Q1)의 구동 전압을 인가시키는 저항(R1)과;
   상기 저항(R1)에 직렬 연결되어 저항(R2)에서 발생된 전압에 의해 스위칭 동작하는 스위칭소자(Q2)를 구비하는 것을 특징으로 하는 상용전원과 비상전원을 공용하여 자동 절환되는 LED 구동 회로.
3. 제 1항에 있어서,
   상용전원측 정류부(16)는 4개의 다이오드 소자(D1,D2,D3,D4)가 브리지 형태로 연결된 다이오드 브리지회로로 이루어진 것을 특징으로 하는 상용전원과 비상전원을 공용하여 자동 절환되는 LED 구동 회로.
4. 제 1항에 있어서,
   비상전원측 정류부(20)는 4개의 다이오드 소자(D5,D6,D7,D8)가 브리지 형태로 연결된 다이오드 브리지회로로 이루어진 것을 특징으로 하는 상용전원과 비상전원을 공용하여 자동 절환되는 LED 구동 회로.
5. 상용전원의 공급시,
   (a) 상용전원을 상용전원측 정류부(16)에 공급하여 정류를 발생시킴과 동시에 비상전원측 정류부(20)로 역전류,전압의 흐름을 차단하는 단계;
   (b) 상용전원측 정류부(16)에서 출력되는 정류된 맥류파를 전류제어부(18)를 통해 일정한 정전류로 발생시키는 단계;
   (c) 정전류를 스트링(14)측 다수개 LED 소자에 공급하는 단계로 이루어지고;
   비상전원의 공급시,
   비상전원을 비상전원측 정류부(20)에 공급함과 동시에 상용전원측 정류부(16)로 역전류,전압 흐름을 차단하고 상기 (b)단계와 (c)단계를 순차적으로 진행하되,
   상기 상용전원측 정류부(16), 전류제어부(18), 비상전원측 정류부(20)는 청구항 제1항 내지 제4항 중 어느 한 항의 구동 회로 구성을 갖는 것을 특징으로 하는 상용전원과 비상전원을 공용하여 자동 절환되는 LED 구동 방법.

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