KR101572670B1

KR101572670B1 - 누설전류 및 서지전압에 의한 엘이디 등의 파손 방지 기능을 가진 가로등 제어 시스템

Info

Publication number: KR101572670B1
Application number: KR1020150128068A
Authority: KR
Inventors: 천종현; 김정완; 이창훈; 한상경; 박성현
Original assignee: (주)에이딕; 김정완
Priority date: 2015-09-10
Filing date: 2015-09-10
Publication date: 2015-11-27

Abstract

본 발명은 엘이디를 광원으로 사용하고 디밍 제어기능을 갖는 가로등의 제어 장치에 관한 것이다.
이를 위해 본 발명은 제어기에서 파워 오프 시 외부로부터 공급되는 교류전원의 라이브 라인 및 뉴트럴 라인, 가로등 제어기와 스위칭모드 전원공급장치 간에 연결된 두 개의 디밍제어신호 라인을 차단하고, LED등 내부로 유입되는 서지전압을 열로 발산시키고 누설전류를 상쇄시키는 필터를 구비한다.
이에 따라, 가로등에서 누설 전류로 인한 반불현상이 확실하게 방지되며, 누설전류 및 서지전압으로 인해 발생하는 고전압에 의해 엘이디 칩이 파손되는 것을 방지할 수 있다.

Description

누설전류 및 서지전압에 의한 엘이디 등의 파손 방지 기능을 가진 가로등 제어 시스템{STREET LIGHT CONTROL SYSTEM HAVING A FUNCTION OF PREVENTING THE BREAKAGE OF THE LED DUE TO SUCH A LEAKAGE CURRENT AND ELECTRIC SURGE VOLTAGE}

본 발명은 엘이디(LED)를 광원으로 사용하는 가로등에서 엘이디 칩의 파손을 방지하기 위한 기술에 관한 것으로, 특히 엘이디 칩을 광원으로 사용하고 디밍 제어기능을 갖는 가로등에서 전원스위치가 오프된 상태에서도 구동전압에 비해 낮은 누설 전압이 발생하는 것을 방지하고, 외부의 전기적인 서지가 유입되는 것에 의해 엘이디 칩이 파손되는 것을 방지할 수 있도록 한 누설전류 및 서지전압에 의한 엘이디 등의 파손 방지 기능을 가진 가로등 제어 시스템에 관한 것이다.

근래 들어, 반도체 기술의 지속적인 발전으로 인하여 엘이디(LED)의 효율성이 많이 향상되었다. 또한, LED는 백열전구나 형광등과 같은 기존의 광원에 비하여 수명이 길고 에너지 소모가 적어 경제적일 뿐만 아니라 친환경적이라는 장점을 갖고 있다. 이와 같은 장점들로 인하여 LED는 현재 일반 가정의 조명등은 물론 가로등이나 신호등으로 널리 사용되고 있는 실정에 있다.

일반적으로, LED를 광원으로 사용하는 가로등 장치의 경우 다수의 LED가 실장된 LED 모듈을 특정의 배열로 여러개 배치하고, 이렇게 배치된 LED 모듈을 도로의 가로등에 설치하여 사용한다.

이와 같은 LED 모듈은 LED가 적정 전압의 직류전류에 의해 구동되는 특성을 감안하여 AC/DC 컨버터를 구비하게 된다. 상기와 같은 AC/DC 컨버터는 교류전압을 강압하기 위한 트랜스 코일을 포함하게 되며, 이러한 트랜스 코일은 LED 모듈에서 상당한 크기로 배치되므로 이를 적용한 제품이 대형화되고 효율이 떨어지는 문제점이 있다. 이와 같은 문제점을 해결하기 위해 정전류를 공급하는 스위칭모드 전원공급장치(SMPS: Switching Mode Power Supply)라는 전원공급장치가 사용되고 있다.

최근 들어, LED 가로등의 에너지 절감률을 더욱 높이기 위한 노력이 전방위적으로 확대되고 있는데, 이에 부응하여 엘이디 가로등에 밝기를 조절 할 수 있는 디밍 제어기능이 적용되고 있다.

도 1은 종래 기술에 의한 엘이디 가로등 제어 시스템의 블록도로서, 이에 도시한 바와 같이, 분전함(110), 가로등 제어부(120) 및 가로등주(130)를 포함한다.

분전함(110)은 마그네틱 컨텍터(111) 및 누전 차단기(112)를 구비한다. 마그네틱 컨텍터(111)는 외부로부터 공급되는 교류전원(220VAC)을 엘이디 가로등주(130)의 하단 점검구 내부에 설치된 가로등 제어부(120)에 공급하거나 차단하는 역할을 한다. 누전 차단기(112)는 상기 마그네틱 컨텍터(111)의 후단에 설치되며, 선로 손상 등의 이유로 누전이 발생하여 누설전류가 상승할 때 전원을 차단하는 역할을 한다.

가로등 제어부(120)는 누전 차단기(121), 가로등 제어기(122) 및 스위칭모드 전원공급장치(SMPS)(123)를 구비한다.

누전 차단기(121)는 가로등 제어기(122)의 전단에 설치되며, 선로 손상 등의 이유로 누전이 발생하여 누설전류가 상승할 때 전원을 차단하는 역할을 한다.

가로등 제어기(122)는 제어기(122A) 및 릴레이(122B)를 구비한다. 릴레이(122B)는 제어기(122A)의 제어를 받아 상기 누전 차단기(112),(121)를 통해 스위칭모드 전원공급장치(123)에 공급되는 전원을 단속하여 엘이디 모듈(131)상의 엘이디 칩들을 점등하거나 소등하는 역할을 한다. 제어기(122A)는 스위칭모드 전원 공급 장치(123)에 디밍제어신호를 출력하여 상기 엘이디 모듈(131)에 대한 디밍 제어기능을 수행하며, 상기 엘이디 모듈(131)의 동작을 감시하기 위해 전력 모니터링 기능 및 알람 경보 기능을 수행한다.

스위칭모드 전원공급장치(123)는 가로등주(130)의 상단에 설치된 엘이디 모듈(131)의 점등에 필요한 전원을 공급하고, 상기 디밍제어신호에 따라 상기 엘이디 모듈(131)에 공급되는 전원을 제어하여 상기 엘이디 모듈(131)의 밝기를 제어하는 역할을 한다.

그런데, 상기 도 1에서와 같이 스위칭모드 전원공급장치(123)와 엘이디 모듈(131)로 구성된 시스템에서 상기 엘이디 모듈(131)을 소등하기 위해 가로등 제어기(122)의 릴레이(122B)를 오프(개방)시켜도 유도에 의한 누설전류가 발생되고 이에 의해 엘이디 모듈(131)의 입력 단자와 접지 사이에 수십에서 백 수십볼트 이상의 교류전압이 발생하게 된다.

이러한 현상은 스위칭모드 전원공급장치(123)에 연결된 두 개의 라인(L,N)중에서 하나를 통해서 흘러 나간 미세 전류가 엘이디 모듈(131)의 제조 특성에 기인한 캐패시턴스와 합쳐지면서 발생하게 된다.

스위칭모드 전원공급장치(123)를 통과하는 미세 전류의 경로는 전원장치의 내부 회로를 구성하는 Y-CAP, X-CAP 및 트랜스포머(TRANSFORMER) 등과 연결된다. 이에 따라, 미약하지만 일정값의 교류 신호가 스위칭모드 전원공급장치(123)의 DC 출력라인을 통해 나타나게 된다. 이러한 전압이 교류신호에 대해 상대적으로 높은 캐패시턴스 값을 가지는 엘이디 등과 연계하여 반불현상 및 엘이디 등의 파손을 유발하는 누설 전압 현상을 유발 하게 된다.

즉, 방열을 위해 엘이디 모듈(131)을 필름 형태의 얇은 인쇄회로기판(PCB) 상에 형성하게 되는데, 이와 같은 경우 인쇄회로기판과 절연필름 사이에 비교적 용량이 큰 캐패시턴스가 발생하게 되고, 이 캐패시턴스에 의해 유도되는 누설전류가 엘이디 모듈(131)의 엘이디 칩들에 공급되어 상기 엘이디 칩들이 희미하게 점등되는 반불 현상이 발생하게 된다.

이렇게 발생되는 누설전류에 의해 전력이 소모되며, 꺼져있는 LED 등에 희미한 잔광이 생겨 미관상 좋지 않은 문제가 있다. 하지만, 더 큰 문제는 이러한 누설에 의한 잔류 전압이 LED등에 발생하여 잔불이 발생하고 있을 때, 외부의 작은 서지전압이라도 유입되면 잔류전압과 더해져서 엘이디 모듈(131)의 엘이디 칩들이 파손된다는 것이다.

이에 대해 좀 더 상세히 설명하면, 릴레이(122B)가 오프(개방)된 상태에서 엘이디 모듈(131)의 정극성(+), 부극성(-) 단자와 샤시접지단자 사이를 측정해 보면, 수십~수백볼트의 교류전압이 나타난다. 이와 같은 현상은 입력 교류 단자를 서로 바꾸어도 동일하게 나타난다. 이러한 현상은 엘이디 모듈(131) 내부의 LED칩들을 연결하기 위한 PCB기판의 동선이 얇은 절연층을 사이에 두고 도체인 알루미늄 판과 나란히 배열 되어있는 구조적인 형상에 기인한 것이다. 이에 따라, 기판상의 동선과 알루미늄 판 사이에 캐패시턴스가 발생되며, 이러한 캐패시턴스는 마치 LED칩들 사이의 동판에서 알루미늄 판 사이에 작은 용량의 콘덴서를 나열해 놓은 것과 같은 효과를 유발한다.

이로 인한 누설전류가 발생 할 때 케이스의 접지와 LED모듈의 정/부극성 사이의 전압은 수십~수백볼트의 교류전압으로 측정된다. 예를 들어, 일반적인 엘이디 칩의 한계파손 전압값이 역전압 -3V 이고, 칩의 수가 30개 정도가 되면 -90V의 내압을 견딜 수 있으나 누설전류에 의한 전압이 교류로 -180Vac이상 발생된다면, 역전압 역시 -90V 이상이 되어, 이에 의해 엘이디 칩이 파손된다. 다른 예로써, 상기 엘이디 모듈(131)의 정극성(+), 부극성(-) 단자와 샤시접지단자 사이의 누설전류에 의해 -60Vac 정도의 전압이 발생되고, 상기와 같이 엘이디 모듈(131)의 내압이 90V라면 LED모듈은 파괴되지 않는다. 하지만, 외부 서지 전압이 유입되고, 상기 누설전류에 의한 전압과 외부 서지전압의 합산전압이 -90V를 초과하면 엘이디 칩이 파손된다.

따라서, 엘이디 모듈의 제조 특성에 기인하여 발생된 캐패시턴스에 의해 엘이디 칩들이 희미하게 점등되는 반불 현상이나, 그 캐패시턴스에 의해 발생되는 높은 전압에 의해 엘이디 칩들이 파손되는 것을 확실하게 방지하기 위해서는 파워 오프 시 외부로부터 공급되는 교류전원의 라이브 라인(활선: Live Line) 및 뉴트럴 라인(중성선: Neutral Line) 모두를 차단하고, 가로등 제어기와 스위칭모드 전원공급장치 간에 연결된 두 개의 디밍제어신호 라인을 모두 차단할 필요가 있다.

그럼에도 불구하고, 종래 기술에 의한 엘이디 가로등 제어 시스템에서는 파워 오프 시 외부로부터 공급되는 교류전원의 라이브 라인 또는 뉴트럴 라인 중에서 하나의 라인만 차단하는 구조를 가지고 있으며, 또한 가로등 제어기와 스위칭모드 전원공급장치 간에 연결된 두 개의 디밍제어신호 라인도 확실하게 차단할 수 없는 구조로 되어 있다. 이로 인해 잔불현상이 발생되고, 설령 미약한 외부 서지전압이 유입되는 경우에도 엘이디 칩이 파손되는 문제점이 있다.

한국등록특허공보 10-1284347호

본 발명이 해결하고자 하는 과제는 엘이디를 광원으로 사용하고, 디밍 제어기능을 갖는 가로등 제어 시스템에서 일에디등 내부의 엘이디칩이 외부의 서지전압에 의해 파손되는 것을 방지하고, 교류전원에 의해 누설 전류가 발생되는 것을 억제하여 잔불현상이 발생되거나 엘이디칩이 파손되는 것을 방지할 수 있도록 하는데 있다.

상기 기술적 과제를 이루기 위한 본 발명의 실시예에 따른 누설전류 및 서지전압에 의한 엘이디 등의 파손 방지 기능을 가진 가로등 제어 시스템은, 엘이디등 점등모드에서 교류전원의 전류 및 전압에 따라 디밍신호라인을 통해 디밍제어신호를 출력하고, 파워 오프시 상기 교류전원에 연결된 라이브 라인과 뉴트럴 라인 및 상기 디밍신호 라인을 개방시키는 가로등 제어기; 상기 엘이디등 점등모드에서 상기 라이브 라인과 상기 뉴트럴 라인을 통해 공급되는 교류전원을 직류전원으로 변환하여 출력하되, 상기 디밍제어신호에 상응되는 레벨의 직류전압으로 변환하여 출력하는 스위칭모드 전원공급장치; 및 상기 스위칭모드 전원 공급장치로부터 공급되는 직류전원에 따른 광을 발생하고, 유입되는 서지전압이나 누설전류에 의해 엘이디 칩이 파손되는 것을 방지하는 엘이디등을 포함한다.

본 발명은 엘이디를 광원으로 사용하고 디밍 제어기능을 갖는 가로등 제어기에서 파워 오프 시 외부로부터 공급되는 교류전원의 라이브 라인 및 뉴트럴 라인, 가로등 제어기와 스위칭모드 전원공급장치 간에 연결된 두 개의 디밍제어신호 라인을 차단하고, LED등 내부로 유입되는 서지전압을 열로 발산시키고 누설전류를 상쇄시키는 필터를 구비함으로써, 누설 전류로 인한 반불현상이 확실하게 방지되며, 누설전류 및 서지전압으로 인해 발생하는 고전압에 의해 엘이디 칩이 파손되는 것을 방지할 수 있다. 이에 따라, LED 칩의 수명과 동일한 수명을 가지는 LED등을 공급할 수 있게 되어 제품의 경쟁력이 향상되고 친환경 사업에 기여할 수 있는 효과가 있다.

도 1은 종래 기술에 의한 엘이디 가로등 제어 시스템의 블록도이다.
도 2는 본 발명에 의한 누설전류 및 서지전압에 의한 엘이디 등의 파손 방지 기능을 가진 가로등 제어 시스템의 블록도이다.
도 3은 라이브 라인과 뉴트럴 라인을 통해 공급되는 전압, 전류 상태를 감시하는 미터링 IC 에 대한 블록도이다.
도 4는 엘이디등 내부의 엘이디 보호필터의 회로도이다.

이하, 첨부한 도면을 참조하여 본 발명의 바람직한 실시 예를 상세히 설명하면 다음과 같다.

도 2는 본 발명에 의한 누설전류 및 서지전압에 의한 엘이디 등의 파손 방지 기능을 가진 가로등 제어 시스템의 블록도로서 이에 도시한 바와 같이 가로등 제어 시스템(200)은 가로등 제어기(210), 스위칭모드 전원공급장치(220) 및 엘이디등(230)을 구비한다.

가로등 제어기(210)는 미터링 집적소자(211), 제1 릴레이(212), 제2 릴레이(213) 및 제어부(214)를 구비하여 전원 공급과 디밍 제어 감시를 수행하는 아웃도어 라이팅 컨트롤러(Outdoor lighting Controller)의 역할을 한다.

미터링 집적소자(211)는 교류전원(220VAC)으로부터 라이브 라인(LL)과 뉴트럴 라인(NL)에 공급되는 전원을 감시하는 역할을 수행한다.

도 3은 상기 미터링 집적소자(211)의 구현예를 나타낸 상세 블록도로서 이에 도시한 바와 같이 상기 미터링 집적소자(211)는 영상변류기(Zero Current Transformer)(211A), 변류기(211B) 및 전압검출기(211C)를 구비한다.

영상변류기(211A)는 상기 라이브 라인(LL)과 뉴트럴 라인(NL)을 통해 지락이나 누전이 감지될 때 트립코일을 이용하여 차단기를 개방시키는 역할을 한다. 변류기(211B)는 뉴트럴 라인(NL)을 통해 공급되는 상기 교류전원(220VAC)의 전류를 검출하여 그에 따른 전류검출신호를 출력한다. 전압검출기(211C)는 상기 라이브 라인(LL)과 뉴트럴 라인(NL)을 통해 공급되는 상기 교류전원(220VAC)의 전압을 검출하여 그에 따른 전압검출신호를 출력한다.

제1 릴레이(212)는 교류전원(220VAC)을 제어하기 위한 것으로, 이를 위해 제1 릴레이코일(RY1), 제1 릴레이 스위치(RY11) 및 제2 릴레이 스위치(RY12)를 구비한다.

엘이디등(230)이 점등되는 엘이디등 점등모드에서 제1 릴레이코일(RY1)은 제어부(214)에 의해 구동된다. 이에 따라, a접점 스위치인 제1 릴레이 스위치(RY11) 및 제2 릴레이 스위치(RY12)가 동시에 턴온되어 스위칭모드 전원공급장치(220)에 전원이 공급된다. 엘이디등(230)이 소등되는 엘이디등 소등모드에서 제1 릴레이코일(RY1)은 제어부(214)에 의해 구동이 중지된다. 이에 따라, 제1 릴레이 스위치(RY11) 및 제2 릴레이 스위치(RY12)가 동시에 턴오프된다. 이로 인하여, 교류전원(220VAC)과 스위칭모드 전원공급장치(220) 간에 연결된 한 쌍의 라이브 라인(LL)과 뉴트럴 라인(NL)이 모두 개방되어 스위칭모드 전원공급장치(220)에 전원공급이 차단된다.

제2 릴레이(213)는 디밍 신호라인(DL1,DL2)을 단속하기 위한 것으로, 이를 위해 제2 릴레이코일(RY2), 제3 릴레이 스위치(RY21) 및 제4 릴레이 스위치(RY22)를 구비한다. 엘이디등 소등모드에서 제2 릴레이코일(RY2)은 제어부(214)에 의해 구동이 중지된다. 이에 따라, a접점 스위치인 제3 릴레이 스위치(RY21) 및 제4 릴레이 스위치(RY22)가 동시에 턴오프된다. 이로 인하여, 제어부(214)와 스위칭모드 전원공급장치(220) 간에 연결된 한 쌍의 디밍 신호라인(DL1,DL2)이 모두 개방된다.

제어부(214)는 엘이디등 점등모드에서 엘이디 모듈(231)의 밝기를 조절하기 위해 상기 미터링 집적소자(211)로부터 공급되는 전류 및 전압 검출신호에 따라, 디밍 신호라인(DL1,DL2)을 통해 스위칭모드 전원공급장치(220)에 디밍 제어신호를 출력하여 스위칭모드 전원공급장치(220)의 출력전류 및 출력전압을 제어하는 역할을 수행한다. 도 2에서는 상기 미터링 집적소자(211)가 상기 제어부(214)의 외부에 있는 것으로 도시되어 있으나, 상기 제어부(214)가 집적소자로 구현되는 경우 그 집적소자 내에 포함된 원칩(One chip)의 형태 엠씨유(MCU : Micro Controller Unit)로 구현될 수 있다.

제어부(214)는 파워 오프 시, 한편으로는 상기 라이브 라인(LL)과 뉴트럴 라인(NL)을 개방시키기 위해 상기 제1 릴레이코일(RY1)의 구동을 중지시키고, 다른 한편으로는 상기 한 쌍의 디밍신호라인(DL1,DL2)을 개방시키기 위해 상기 제2 릴레이코일(RY2)의 구동을 중지시킨다. 따라서, 스위칭모드 전원공급장치(220)에 연결된 모든 외부 라인들이 차단된다. 이에 따라, 엘이디 모듈(231)의 제조 특성에 기인한 캐패시턴스에 의해 유도되는 누설전류에 의해 엘이디 모듈(231)의 엘이디 칩들이 파손되는 것을 방지할 수 있다.

제어부(214)는 상기 미터링 집적소자(211)로부터 공급되는 전류 및 전압 검출신호를 근거로 상기 라이브 라인(LL)과 뉴트럴 라인(NL)을 통해 공급되는 전원 상태를 감시하여 비정상적인 것으로 판명될 때에도 상기 제1 릴레이코일(RY1)의 구동을 중지시켜 상기 라이브 라인(LL)과 뉴트럴 라인(NL)이 개방되게 하고, 상기 제2 릴레이코일(RY2)의 구동을 중지시켜 상기 디밍신호라인(DL1,DL2)이 개방되게 한다.

즉, 제어부(214)는 라이브 라인(LL)과 뉴트럴 라인(NL)을 통해 공급되는 전류를 체크하여 미리 설정된 한계치 이상의 전류가 공급되는 것으로 판명될 때 상기 제1 릴레이코일(RY1)의 구동을 중지시켜 상기 라이브 라인(LL)과 뉴트럴 라인(NL)이 개방되게 하고, 상기 제2 릴레이코일(RY2)의 구동을 중지시켜 상기 디밍신호라인(DL1,DL2)이 개방되게 한다.

제어부(214)는 라이브 라인(LL)과 뉴트럴 라인(NL)을 통해 공급되는 전압을 체크하여 미리 설정된 한계치 이상의 전압이 공급되는 것으로 판명될 때 상기 제1 릴레이코일(RY1)의 구동을 중지시켜 상기 라이브 라인(LL)과 뉴트럴 라인(NL)이 개방되게 하고, 상기 제2 릴레이코일(RY2)의 구동을 중지시켜 상기 디밍신호라인(DL1,DL2)이 개방되게 한다.

제어부(214)는 라이브 라인(LL)과 뉴트럴 라인(NL)의 누설 전류값이 미리 설정된 한계치 이상으로 판명되면 상기 제1 릴레이코일(RY1)의 구동을 중지시켜 상기 라이브 라인(LL)과 뉴트럴 라인(NL)이 개방되게 하고, 상기 제2 릴레이코일(RY2)의 구동을 중지시켜 상기 디밍신호라인(DL1,DL2)이 개방하게 된다.

제어부(214)는 상기 미터링 집적소자(211)의 출력신호를 근거로 과전압 또는 과전류가 입력되거나 누전 상태로 되는 것을 모니터링하여 주기적으로 유선 또는 무선 통신라인을 통해 중앙관제소에 보고할 수 있다.

스위칭모드 전원공급장치(220)는 상기 디밍신호라인(DL1,DL2)을 통해 상기 제어부(214)로부터 공급되는 디밍제어신호에 따라 상기 펄스폭변조신호의 듀티비를 제어하여 상기 엘이디등(230)에 공급되는 전압의 레벨이 조절되고, 이에 의해 상기 엘이디등(230)에 대한 디밍이 구현된다.

엘이디등(230)은 엘이디 모듈(231), 엘이디 보호필터(232) 및 엘이디 방열판(233)을 구비한다.

엘이디 모듈(231)은 직렬 또는 병렬 연결된 복수 개의 엘이디(LED)를 구비하여, 엘이디 보호필터(232)를 통해 상기 스위칭모드 전원공급장치(220)로부터 공급되는 전원(DC OUT)에 의해 발광하는 광원이다.

엘이디 보호필터(232)는 상기 스위칭모드 전원공급장치(220)의 출력단자와 상기 엘이디 모듈(231)의 입력단자의 공통 연결노드에 연결되어 상기 엘이디 모듈(231)로 유입되는 누설전류를 그라운드 단자로 빼주고 상기 엘이디 모듈(231)에 공급되는 서지전압을 차단하는 역할을 한다.

도 4는 상기 엘이디 보호필터(232)의 실시예를 나타낸 상세 회로도로서 이에 도시한 바와 같이, 정극성 출력단자(DC OUT+)와 어스단자(EARTH)의 사이에 연결된 제1 캐패시터(C1), 부극성 출력단자(DC OUT-)와 상기 어스단자(EARTH)의 사이에 연결된 제2 캐패시터(C2) 및 정,부극성 출력단자(DC OUT+),(DC OUT-)의 사이에 연결되어 이들 사이에 엘이디 등(230)의 동작 전압보다 높은 서지전압이 유입이 될 경우 열로 발산시켜 LED를 보호하는 티브이에스 다이오드(D_TVS)를 구비한다.

상기 제1,2 캐패시터(C1,C2)는 와이 캐패시터(Y-CAP)로서 상기 엘이디 모듈(231)의 양단에 누설 전류에 의해 발생하는 누설값을 상쇄 시키는 역할을 수행 하게 된다. 즉, 누설 전류가 발생하면 그에 따른 전압이 엘이디 모듈(231)에 형성되는데, 이때 엘이디 모듈(231) 내의 엘이디 칩들에 각기 형성되는 전압이 합쳐져서 백볼트가 넘는 전압이 발생하게 되지만, 상기와 같이 엘이디 모듈(231)의 입력단에 제1,2 캐패시터(C1,C2)을 설치함으로써, 누설 전압이 보상되어 엘이디 모듈(231)에 걸리는 전압을 낮추는 효과가 있다. 일 실시예로 0.1nF 용량의 Y-CAP을 상기 엘이디 모듈(231)의 입력단에 설치 할 경우 LED 칩의 용량성 캐패시턴스 값이 1nF이라면 약 130볼트 정도의 전압이 발생하지만, 상기 Y-CAP에 의해 70볼트 정도로 낮아져 상기 엘이디 모듈(231) 내의 LED 칩의 파손을 방지할 수 있게 된다.

상기 엘이디 보호필터(232)에서 상기 티브이에스 다이오드(D_TVS) 대신 바리스터(Varister)를 사용하여도 동일한 효과를 얻을 수 있다.

엘이디 방열판(233)은 상기 엘이디 모듈(231)에서 발생되는 열을 외부로 방출하는 역할을 한다.

참고로, 상기 가로등 제어기(210)와 스위칭모드 전원공급장치(220)는 하나의 모듈로 구성되어 가로등 폴의 하단 점검구 내부에 설치될 수 있다.

이상에서 본 발명의 바람직한 실시예에 대하여 상세히 설명하였지만, 본 발명의 권리범위가 이에 한정되는 것이 아니라 다음의 청구범위에서 정의하는 본 발명의 기본 개념을 바탕으로 보다 다양한 실시예로 구현될 수 있으며, 이러한 실시예들 또한 본 발명의 권리범위에 속하는 것이다.

200 : 가로등 제어 시스템 210 : 가로등 제어기
211 : 미터링 집적소자 212 : 제1 릴레이
213 : 제2 릴레이 214 : 제어부
220 : 스위칭모드 전원공급장치 230 : 엘이디 등
231 : 엘이디 모듈 232 : 엘이디 보호필터
233 : 엘이디 방열판

Claims

엘이디등 점등모드에서 교류전원의 전류 및 전압에 따라 디밍신호라인을 통해 디밍제어신호를 출력하고, 파워 오프시 상기 교류전원에 연결된 라이브 라인과 뉴트럴 라인 및 상기 디밍신호 라인을 개방시키는 가로등 제어기;
상기 엘이디등 점등모드에서 상기 라이브 라인과 상기 뉴트럴 라인을 통해 공급되는 교류전원을 직류전원으로 변환하여 출력하되, 상기 디밍제어신호에 상응되는 레벨의 직류전압으로 변환하여 출력하는 스위칭모드 전원공급장치; 및
상기 스위칭모드 전원 공급장치로부터 공급되는 직류전원에 따른 광을 발생하고, 유입되는 서지전압이나 누설전류에 의해 엘이디 칩이 파손되는 것을 방지하는 엘이디등을 포함하되,
상기 엘이디등은
직렬 또는 병렬 연결된 복수 개의 엘이디 칩을 구비하여, 상기 스위칭모드 전원공급장치로부터 공급되는 전원에 의해 발광하는 엘이디 모듈;
상기 엘이디 모듈로 유입되는 누설전류를 그라운드로 빼주고 상기 엘이디 모듈에 공급되는 서지전압을 차단하는 엘이디 보호필터; 및
상기 엘이디 모듈에서 발생되는 열을 외부로 방출하는 엘이디 방열판을 구비하고,
상기 엘이디 보호필터는
상기 스위칭모드 전원공급장치의 정극성 출력단자와 어스단자의 사이에 연결된 제1 캐패시터;
상기 스위칭모드 전원공급장치의 부극성 출력단자와 상기 어스단자의 사이에 연결된 제2 캐패시터; 및
상기 정극성 출력단자 및 상기 부극성 출력단자의 사이에 연결되어 이들 사이에 상기 엘이디 등의 동작 전압보다 높은 서지전압이 유입이 될 경우 상기 서지전압을 열로 발산시키는 티브이에스 다이오드를 구비하여 상기 엘이디 모듈로 유입되는 누설전류를 상쇄시키는 것을 특징으로 하는 누설전류 및 서지전압에 의한 엘이디 등의 파손 방지 기능을 가진 가로등 제어 시스템.
제1항에 있어서 상기 가로등 제어기는
상기 교류전원을 감시하여 그에 따른 전류검출신호 및 전압검출신호를 출력하는 미터링 집적소자;
상기 엘이디 점등모드에서 상기 교류전원의 전류 및 전압에 따라 디밍신호라인을 통해 상기 디밍제어신호를 출력하고, 파워 온오프, 상기 전류검출신호 및 전압검출신호에 따라 릴레이구동제어신호를 출력하는 제어부;
상기 릴레이구동제어신호에 따라 상기 라이브 라인과 상기 뉴트럴 라인을 단속하는 제1릴레이; 및
상기 릴레이구동제어신호에 따라 상기 디밍신호 라인을 단속하는 제2릴레이를 구비하는 것을 특징으로 하는 누설전류 및 서지전압에 의한 엘이디 등의 파손 방지 기능을 가진 가로등 제어 시스템.
제2항에 있어서, 상기 미터링 집적소자는
상기 라이브 라인과 상기 뉴트럴 라인을 통해 지락이나 누전이 감지될 때 트립코일을 이용하여 차단기를 개방시키는 영상변류기;
상기 뉴트럴 라인을 통해 공급되는 전류를 검출하여 그에 따른 전류검출신호를 출력하는 변류기; 및
상기 라이브 라인과 상기 뉴트럴 라인을 통해 공급되는 전압을 검출하여 그에 따른 전압검출신호를 출력하는 전압검출기를 구비하는 것을 특징으로 하는 누설전류 및 서지전압에 의한 엘이디 등의 파손 방지 기능을 가진 가로등 제어 시스템.
제2항에 있어서, 상기 제어부는
상기 전류검출신호 및 상기 전압검출신호를 근거로 정상적인 범위를 벗어난 전압이나 전류가 입력되는 것으로 판명될 때 상기 릴레이구동제어신호로 상기 제1릴레이 및 제2릴레이의 구동을 제어하여 상기 라이브 라인, 상기 뉴트럴 라인 및 상기 디밍신호 라인이 개방되게 하는 것을 특징으로 하는 누설전류 및 서지전압에 의한 엘이디 등의 파손 방지 기능을 가진 가로등 제어 시스템.
제2항에 있어서, 상기 제어부는
상기 미터링 집적소자의 출력신호를 근거로 과전압 또는 과전류가 입력되거나 누전 상태로 되는 것을 모니터링하여 주기적으로 통신라인을 통해 중앙관제소에 보고하는 것을 특징으로 하는 누설전류 및 서지전압에 의한 엘이디 등의 파손 방지 기능을 가진 가로등 제어 시스템.
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엘이디등 점등모드에서 교류전원의 전류 및 전압에 따라 디밍신호라인을 통해 디밍제어신호를 출력하고, 파워 오프시 상기 교류전원에 연결된 라이브 라인과 뉴트럴 라인 및 상기 디밍신호 라인을 개방시키는 가로등 제어기;
상기 엘이디등 점등모드에서 상기 라이브 라인과 상기 뉴트럴 라인을 통해 공급되는 교류전원을 직류전원으로 변환하여 출력하되, 상기 디밍제어신호에 상응되는 레벨의 직류전압으로 변환하여 출력하는 스위칭모드 전원공급장치; 및
상기 스위칭모드 전원 공급장치로부터 공급되는 직류전원에 따른 광을 발생하고, 유입되는 서지전압이나 누설전류에 의해 엘이디 칩이 파손되는 것을 방지하는 엘이디등을 포함하되,
상기 엘이디등은
직렬 또는 병렬 연결된 복수 개의 엘이디 칩을 구비하여, 상기 스위칭모드 전원공급장치로부터 공급되는 전원에 의해 발광하는 엘이디 모듈;
상기 엘이디 모듈로 유입되는 누설전류를 그라운드로 빼주고 상기 엘이디 모듈에 공급되는 서지전압을 차단하는 엘이디 보호필터; 및
상기 엘이디 모듈에서 발생되는 열을 외부로 방출하는 엘이디 방열판을 구비하고,
상기 엘이디 보호필터는
상기 스위칭모드 전원공급장치의 정극성 출력단자와 어스단자의 사이에 연결된 제1 캐패시터;
상기 스위칭모드 전원공급장치의 부극성 출력단자와 상기 어스단자의 사이에 연결된 제2 캐패시터; 및
상기 정극성 출력단자 및 상기 부극성 출력단자의 사이에 연결되어 이들 사이에 상기 엘이디 등의 동작 전압보다 높은 서지전압이 유입이 될 경우 상기 서지전압을 열로 발산시키는 바리스터를 구비하여 상기 엘이디 모듈로 유입되는 누설 전류를 상쇄시키는 것을 특징으로 하는 누설전류 및 서지전압에 의한 엘이디 등의 파손 방지 기능을 가진 가로등 제어 시스템.
제1항 또는 제8항에 있어서, 상기 가로등 제어기와 스위칭모드 전원공급장치는 하나의 모듈로 구성되어 가로등 폴의 하단 점검구 내부에 설치된 것을 특징으로 하는 누설전류 및 서지전압에 의한 엘이디 등의 파손 방지 기능을 가진 가로등 제어 시스템.