KR101520340B1 - 안전 자가진단 기능을 구비한 엘이디 조명장치 - Google Patents

안전 자가진단 기능을 구비한 엘이디 조명장치 Download PDF

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Abstract

안전 자가진단 기능을 구비한 조명장치가 개시된다.
본 발명에 따른 안전 자가진단 기능을 구비한 조명장치는 M-LED와 S-LED로 이루어지는 광원부와, 상기 M-LED의 동작전압을 검출하는 전압 검출부와, 상기 전압 검출부에서 검출한 전압을 기초로 엘이디 구동부를 제어하는 컨트롤러와, 상기 광원부에 구동전원을 공급하는 엘이디 구동부를 포함하고, 상기 엘이디 구동부는 M-LED의 발광을 제어하는 M-LED 구동부와 S-LED의 발광을 제어하는 S-LED 구동부로 이루어지며, 상기 검출한 전압에 따라 S-LED에서 이벤트 구동이 이루어진다.

Description

안전 자가진단 기능을 구비한 엘이디 조명장치{LED LIGHTING DEVICE HAVING A SELF DIAGNOSIS FUNCTION}
본 발명은 엘이디 조명장치에 관한 것으로서, 더욱 상세하게는 엘이디 소자의 이상 유무를 검출하고 이를 사용자에게 쉽게 인식할 수 있도록 한 안전 자가진단 기능을 구비한 엘이디 조명장치에 관한 것이다.
엘이디를 광원으로 사용하는 조명장치는 그 전원의 공급장치로서 SMPS(Switching Mode Power Supply)를 사용한다. SMPS는 스위칭 회로를 이용하여 펄스폭 변조된 전원을 생성하는 전원공급장치로서, 기존의 선형방식에 비해 고효율성, 내구성, 소형화 등을 이점이 있어 그 사용분야가 점차 확대되고 있다.
한편, 엘이디는 필요로 하는 조도에 따라 복수개를 직렬 또는 병렬로 연결하여 조명장치에 설치된다. 그런데 예기치 않은 이유로 적어도 어느 하나의 엘이디가 광기능을 수행하지 못하게 되면, 조명장치의 광효율은 급속히 낮아지게 되고, 이 엘이디와 연결된 엘이디에도 전원공급에 변화를 주게된다.
이와 같은 전원 공급의 변화는 쇼트, 누전 등 불안정한 전원으로 발생할 수 있는데, 이로 말미암아 조명장치의 고장, 화재 등 심각한 결과를 초래할 수 있다.
다행히 제기능을 수행하지 못하는 엘이디를 시각적으로 찾을 수 있다면 소자의 교체로부터 해결할 수 있지만 대부분 고장난 엘이디를 찾기란 쉽지가 않다. 따라서 복수개의 엘이디를 광원으로 사용하는 조명장치에서 정상 동작을 하지 않는 엘이디를 검출하고 이를 사용자에게 인식할 수 있도록 하는 것이 필요하다. 또한 조명장치의 최초 동작시에 불안정한 전원 공급을 쉽게 자가진단하고 시각적으로 알려줄 수 있는 안전한 조명장치의 설계가 요구된다.
등록특허공보 제10-1000401호의 자기진단 기능을 갖는 조명장치는 LED 램프에 적용되는 전력 부하의 변화 또는 써지 유입, 과전압 발생, 과전류 발생시 이를 공급 전력을 차단제어하고, 전력 계통의 안정화가 이루어진 후 정상적인 전력 공급이 이루어지도록 하는 조명장치를 제공한다. 공개특허공보 제10-2011-011635-43호의 조명장치를 위한 자가진단 시스템은 자신과 연결되어 있는 상기 제 1 구동전원장치와 직렬로 제 1 저항을 삽입하여 평상시에는 릴레이스위치를 온하여 제 1 저항을 통하지 않고 상기 LED조명에 전원 공급하여 저항에 의한 손실을 막고, 슬레이브 조명장치들의 이상유무를 확인할 때만 상기 릴레이스위치를 오프하고, 상기 LED조명 부하에 의한 저항 양단간의 전압이 발생하게 하여 동작여부를 판단하는 조명장치를 제공한다. 등록특허공보 제10-0892297호의 자가 진단 기능을 가진 경광조명 조절시스템 및 그 자가 진단 방법은 경관조명 조절시스템가 자체적으로 동작 상태를 감지하고, 위치별 고장 정보를 디스플레이하거나, 경관조명 조절시스템의 식별 정보 및 고장의 종류 정보가 포함되는 고장 발생 신호를 원격지의 관리 단말로 전송하여 관리자가 고장 발생상태를 신속히 대응할 수 있도록 하는 조명장치를 제공한다.
본 발명은 상기한 문제점을 해결하기 위하여 안출한 것으로, 복수개의 엘이디를 광원으로 사용하는 조명장치에서 제기능을 발휘하지 못하는 엘이디의 존재 유무 및 전원 공급의 이상 유뮤를 시각적으로 인지하도록 하는 안전 자가진단이 가능한 조명장치를 제공하려는 데 그 목적이 있다.
본 발명에 따른 안전 자가진단 기능을 구비한 조명장치는 M-LED와 S-LED로 이루어지는 광원부와, 상기 M-LED의 동작전압을 검출하는 전압 검출부와, 상기 전압 검출부에서 검출한 전압을 기초로 엘이디 구동부를 제어하는 컨트롤러와, 상기 광원부에 구동전원을 공급하는 엘이디 구동부를 포함하고, 상기 엘이디 구동부는 M-LED의 발광을 제어하는 M-LED 구동부와 S-LED의 발광을 제어하는 S-LED 구동부로 이루어지며, 상기 검출한 전압에 따라 S-LED에서 이벤트 구동이 이루어진다.
또한, 상기 이벤트 구동은 스위치가 온(ON)하여 조명장치가 구동시에 이루어진다.
또한, 상기 M-LED는 WHITE LED이며, 상기 S-LED는 BLUE LED, RED LED, GREEN LED 중에서 선택된 LED로 구성된다.
또한, 상기 M-LED는 일정 간격으로 이격되도록 배치되고, 상기 S-LED는 M-LED들 사이에 이벤트 메시지와 대응되도록 배치된다.
또한, 상기 이벤트 구동에 따라 S-LED는 포지티브 메시지 또는 네가티브 메시지를 나타낸다.
본 발명에 따른 안전 자가진단 기능을 구비한 조명장치는 검출한 전압이 기 설정된 허용전압 범위인 경우 포지티브 구동이 이루어지고, 상기 검출한 전압이 기 설정된 허용전압 범위를 벗어난 경우 네가티브 구동이 이루어진다.
또한, 상기 컨트롤러는 상기 이벤트 구동이 수행되는 동안에 상기 M-LED의 조도를 낮추거나 발광하지 않도록 엘이디 구동부를 제어한다.
본 발명에 따르면 엘이디가 고장 등 이상동작인 경우 이벤트 메시지를 발광하도록 하여 사용자로 하여금 쉽게 고장여부를 인식할 수 있다.
또한 조명장치의 최초 동작시에 쇼트, 누전 등 불안정한 전원 공급을 쉽게 자가진단하고 시각적으로 알려주어 사용상의 안전을 도모할 수 있다.
또한 이벤트 구동이 정상적인 조명 구동이 이루어지기 이전에 수행되도록 하여, 사용자가 스위치 온(ON) 동작시에 쉽게 고장 유무를 인식할 수 있다.
또한 고장여부를 알려주는 엘이디를 주광원의 엘이디와 다른 색깔을 갖도록 구성하여 사용자의 시인성을 높일 수 있다.
또한 이벤트 구동에 의한 이벤트 메시지를 나타내도록 함으로써, 사용자는 정상 동작과 고장 등에 따른 이상 동작을 쉽게 구분할 수 있다.
도 1은 본 발명의 일 실시예에 따른 안전 자가진단 기능을 구비한 엘이디 조명장치를 나타낸 것이다.
도 2는 인쇄회로기판에 설치되는 엘이디의 배치를 나타낸 것이다.
도 3은 본 발명의 일 실시예에 따른 이벤트 구동이 이루어지는 것을 나타낸 흐름도이다.
도 4는 본 발명의 일 실시예에 따른 조명장치의 구동 제어를 나타낸 것이다.
이하, 첨부된 도면을 참조하여, 본 발명의 바람직한 실시예에 따른 안전 자가진단 기능을 구비한 엘이디 조명장치를 상세히 설명하기로 한다.
도 1은 본 발명의 일 실시예에 따른 안전 자가진단 기능을 구비한 엘이디 조명장치를 나타낸 것이다.
도면을 참조하면, 본 발명에 따른 안전 자가진단 기능을 구비한 엘이디 조명장치는 복수개의 엘이디가 설치되는 광원부(100), 광원부에 구동전원을 공급하는 엘이디 구동부(200), 엘이디의 동작전압을 검출하는 전압 검출부(300) 및 컨트롤러(400)를 포함한다.
상기 광원부(100)는 복수의 엘이디로 이루어지는데, 엘이디는 M-LED와 S-LED로 이루어진다. 인쇄회로기판에 M-LED와 S-LED가 복수개가 배치되고, 상기 광원부의 하측에는 엘이디의 광을 확산시키는 확산판이 설치된다.
도 2는 인쇄회로기판에 설치되는 엘이디의 배치를 나타낸 것이다.
M-LED는 매트릭스 형상으로 일정 간격으로 이격되도록 배치되며, 상기 M-LED들 사이에는 소정의 메시지를 표시하도록 S-LED가 배치된다. M-LED는 주광원으로서의 역할을 수행한다. S-LED는 M-LED가 정상적인 동작을 하지 않을 경우 사용자에게 시각적 인식이 가능하게 한다.
M-LED는 주광원으로서 백색광을 출사하는 WHITE LED의 엘이디가 설치되며, S-LED는 주광원과 다른 색상의 엘이디가 선택된다. S-LED로는 BLUE LED, RED LED, GREEN LED 등에서 선택된 LED가 설치된다. S-LED는 주광원의 광색으로부터 시인성을 갖는다. 상기 S-LED는 포지티브 메시지 또는 네가티브 메시지를 표시하는 배열로 설치될 수 있다.
상기 광원부에는 구동전원으로서 엘이디 구동부가 전기적으로 연결되어 있다. 엘이디 구동부(200)는 M-LED 구동부와 S-LED 구동부로 이루어진다. 상기 M-LED 구동부와 S-LED 구동부는 M-LED와 S-LED에 각각 독립된 구동전원을 공급한다. M-LED 구동부는 M-LED에 구동전원을 공급하며, S-LED 구동부는 S-LED에 구동전원을 공급한다.
상기 전압 검출부(300)는 M-LED의 동작전압을 검출하고 검출한 동작전압을 컨트롤러로 전송한다. 본 발명에서는 복수의 M-LED가 직렬 연결되어 있는 복수의 열을 형성하며, 복수의 열들은 다시 직렬로 연결되어 행을 형성하도록 구성되는 것을 실시예로 한다. 전압 검출부는 직렬 연결된 M-LED 열(column)의 단부에서 동작전압을 검출한다. 물론, M-LED의 배열에 따라 하나의 M-LED의 이상 유무를 검출할 수도 있다.
상기 컨트롤러(400)는 전압 검출부로부터 전송되는 동작전압에 기초하여 광원부에 이벤트 구동을 수행한다. 여기서 이벤트 구동은 완전한 조명 구동이 수행되기 이전에 이루어지는 것으로, 예를 들어 사용자가 스위치를 온(ON)하여 조명장치를 동작시키면 우선하여 이벤트 구동이 시작되고 이어서 조명 구동이 이루어진다. 이벤트 구동의 시간은 약 3 내지 30sec 동안 수행될 수 있다.
본 발명에 따른 이벤트 구동은 S-LED의 발광에 의해 이루어지는데, S-LED는 이벤트 메시지와 대응되도록 배치될 수 있다. 여기서 이벤트 메시지는 포지티브 메시지와 네가티브 메시지일 수 있다. S-LED가 발광하게 되면 사용자는 이벤트 구동에 의한 이벤트 메시지를 시각적 인식할 수 있다. S-LED는 M-LED와 다른 색깔을 가지므로 사용자는 쉽게 S-LED가 나타내는 이벤트 메시지를 인식할 수 있다.
도 2에서는 S-LED가 전기적으로 연결되어 있지 않은 것으로 도시되어 있으나, 이벤트 메시지를 표시할 수 있도록 S-LED들은 전기적으로 연결되어 있다.
이하, 이벤트 구동이 이루어지는 것을 구체적으로 설명한다.
도 3은 본 발명의 일 실시예에 따른 이벤트 구동이 이루어지는 것을 나타낸 흐름도이고, 도 4는 본 발명의 일 실시예에 따른 조명장치의 구동 제어를 나타낸 것이다.
1. 전압 검출부가 구동전원이 공급된 M-LED의 전압을 검출하는 단계:
외부로부터 공급된 전원은 최종적으로 M-LED에 구동전원으로 공급된다. 이때 전압 검출부는 M-LED가 직렬 연결된 끝단의 전압을 검출한다. 직렬 연결된 엘이디는 각각의 소자에 의해 전압 강하가 이루어지게 되고, 직렬 연결된 모든 M-LED가 정상동작한다면 일정한 전압 즉 기준전압이 검출될 수 있다.
2. 검출한 전압과 기 설정된 허용전압을 상호 비교하는 단계:
컨터롤러는 전압 검출부로부터 전송되는 전압을 기초로 하여 M-LED가 정상적으로 동작하는지를 판단한다. 컨트롤러는 검출된 전압을 소정의 허용전압과 비교하여 제어신호를 생성한다. 여기서 허용전압은 상한값과 하한값을 갖도록 일정 범위로 설정된다. 이와 같이 일정 범위로 설정하는 이유는 검출된 전압이 미세한 전압변동에 의해 잦은 이상신호의 출력을 방지하기 위함이다.
3. 비교 결과에 따라 이벤트 구동이 이루어지는 단계
상기 컨트롤러의 제어신호에 따라 M-LED 구동부와 S-LED 구동부는 M-LED와 S-LED를 발광시킨다. 이하, 컨트롤러의 제어신호에 따라 M-LED 구동부와 S-LED 구동부가 동작하는 것을 도 4를 참조하여 구체적으로 설명한다.
광원부의 M-LED가 정상적인 발광이 이루어지고 있다면, M-LED가 정상 동작이 이루어지고 있음을 알려주는 포지티브 메시지(Positive Message)를 나타낼 수 있다. 예컨대 포지티브 메시지는 ‘HELLOW’, ‘GOOD, ‘HI’ 등으로 구현될 수 있다. 이와 같은 메시지는 S-LED의 배열로 구현된다.
본 발명에서는 M-LED가 고장 상태가 아닌 정상적인 발광이 이루어지고 있다는 것을 S-LED의 발광으로 나타내는 것을 실시예로 하고 있으나, 다른 실시예로서 S-LED는 발광이 이루어지지 않고, M-LED가 지속적으로 발광상태를 유지하도록 구현할 수 있다.
한편, 도 4를 참조하면, M-LED가 발광하는 상태에서 S-LED가 발광하게 되면 M-LED의 발광에 의해 S-LED의 발광은 시인성이 낮을 수 있다. 따라서 상기 컨트롤러는 엘이디 구동부에 S-LED가 발광하는 동안에는 M-LED은 정상 상태의 조도보다 낮은 조도로 발광하도록 제어하는 것이 바람직하다. 보다 S-LED의 시인성을 높이기 위하여 S-LED가 발광하는 동안에는 M-LED는 발광하지 않도록 설정하는 것이 바람직하다.
만약, 광원부의 적어도 어느 하나의 M-LED가 고장 등의 이유로 정상적인 동작을 하지 못하게 되면, S-LED 구동부는 소정 시간 동안 M-LED가 정상 상태가 아닌 고장임을 나타내는 메시지를 나타내도록 S-LED를 발광시킨다. 상기 메시지는 예컨대, ‘WARNING’‘CAUTION’ 등과 같은 네가티브 메시지(Negative Message)일 수 있다.
이와 같은 네가티브 메시지는 시인성을 높이기 위해 S-LED가 구동되는 동안 상기 M-LED는 조도를 낮추거나 발광하지 않도록 설정할 수 있다.
사용자는 이와 같은 네가티브 메시지를 보고 조명장치에 설치된 확산판을 제거하고 고장난 엘이디 열을 확인하고 수리를 의뢰할 수 있다. 또한 조명장치의 전원공급장치의 쇼트, 누전 등 불안정한 전원 공급을 조명장치의 최초 동작시에 자가진단하고 이와 같은 고장상태를 미리 사용자에게 시작적으로 알려주어 사용상의 안정을 도모할 수 있다.
실시예로서 상기 고장난 열의 확인을 위하여 M-LED의 열에 대응되는 S-LED를 선택하여 표식을 부여할 수 있다. 이때, 상기 S-LED를 발광하지 않도록 제어할 수 있으며, 사용자는 발광하지 않는 S-LED를 확인하고 고장난 열에 연결된 M-LED를 확인할 수 있다.
보다 바람직하게는 M-LED의 열에 대응하도록 S-LED의 열을 선정하고, S-LED의 열을 이루는 S-LED들 모두를 발광하지 않도록 하거나 S-LED의 열을 이루는 S-LED 중 어느 하나의 S-LED 예컨대, 최좌측 또는 최우측 S-LED를 발광하지 않도록 구동할 수 있다. 사용자는 쉽게 S-LED를 확인하고 이에 대응되는 고장난 M-LED의 열을 확인할 수 있다.
본 발명에서는 M-LED의 열의 고장 유무를 확인하는 것을 실시예로 하고 있으나, 엘이디를 사용하는 조명장치 분야에서 적용할 수 있으며, 특히 특정 발광소자, 전자소자의 고장유무를 확인하는 곳에도 적용이 가능하다.
이상, 본 발명을 구체적인 실시예를 통하여 상세하게 설명하였으나, 본 발명은 상기 실시예에 한정되지 않고, 본 발명의 기술적 사상의 범위내에서 통상의 지식을 가진 자에 의하여 여러 가지 변형이 가능하다.
100 : 광원부
200 : 엘이디 구동부
300 : 전압 검출부
400 : 컨트롤러

Claims (7)

  1. 안전 자가진단 기능을 구비한 조명장치로서,
    상기 조명장치는,
    M-LED와 S-LED로 이루어지는 광원부;
    상기 M-LED의 동작전압을 검출하는 전압 검출부;
    상기 전압 검출부에서 검출한 전압을 기초로 엘이디 구동부를 제어하는 컨트롤러; 및
    상기 광원부에 구동전원을 공급하는 엘이디 구동부;
    를 포함하고,
    상기 엘이디 구동부는 M-LED의 발광을 제어하는 M-LED 구동부와 S-LED의 발광을 제어하는 S-LED 구동부로 이루어지며, 상기 검출한 전압에 따라 S-LED에서 이벤트 구동이 이루어지되, 상기 이벤트 구동은 스위치가 온(ON)하여 조명장치가 구동되는 시점에 이루어지고,
    상기 S-LED는 M-LED 사이에 이벤트 메시지와 대응되도록 배치되는 것을 특징으로 하는 안전 자가진단 기능을 구비한 조명장치.
  2. 삭제
  3. 청구항 1에 있어서,
    상기 M-LED는 WHITE LED이며, 상기 S-LED는 BLUE LED, RED LED, GREEN LED 중에서 선택된 LED인 것을 특징으로 하는 안전 자가진단 기능을 구비한 조명장치.
  4. 삭제
  5. 청구항 1에 있어서,
    상기 이벤트 구동에 따라 S-LED는 포지티브 메시지 또는 네가티브 메시지를 나타내는 것을 특징으로 하는 안전 자가진단 기능을 구비한 조명장치.
  6. 청구항 1, 청구항 3 또는 청구항 5중 어느 한 항에 있어서,
    상기 검출한 전압이 기 설정된 허용전압 범위인 경우 포지티브 구동이 이루어지고, 상기 검출한 전압이 기 설정된 허용전압 범위를 벗어난 경우 네가티브 구동이 이루어지는 것을 특징으로 하는 안전 자가진단 기능을 구비한 조명장치.
  7. 청구항 1, 청구항 3 또는 청구항 5중 어느 한 항에 있어서,
    상기 컨트롤러는 상기 이벤트 구동이 수행되는 동안에 상기 M-LED의 조도를 낮추거나 발광하지 않도록 엘이디 구동부를 제어하는 것을 특징으로 하는 안전 자가진단 기능을 구비한 조명장치.
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