KR101695264B1 - Led 조명장치용 컨버터 - Google Patents

Abstract

본 발명은 LED 조명장치에 구동전원을 공급하는 컨버터에 있어서, 외부의 교류전원을 정류하는 입력정류부, 펄스폭변조신호에 기초하여, 상기 입력정류부의 출력신호를 스위칭 변환하는 펄스폭변조부, 상기 펄스폭변조부의 출력신호를 다른 전압레벨로 변압하는 변압부, 상기 변압부의 출력신호를 정류하는 출력정류부, 상기 출력정류부의 출력신호를 평활하는 전해콘덴서, 상기 펄스폭변조부, 상기 변압부 및 상기 전해콘덴서 중 적어도 하나에 인접하게 배치되는 적어도 하나의 써미스터, 상기 적어도 하나의 써미스터에 의한 측정신호에 기초하여 수명 잔량의 예측치를 산출하고, 상기 수명 잔량의 예측치에 대응하는 수명표시신호를 출력하는 상태감지부, 및 상기 수명표시신호에 기초하여 상기 수명 잔량을 표시하는 표시부를 포함하는 컨버터를 제공한다.

Description

LED 조명장치용 컨버터{CONVERTER FOR LED LIGHTING DEVICE}

본 발명은 전기에너지를 광에너지로 변환하는 LED(Light Emitting Device)를 광원으로 포함하는 조명장치에 구동전원을 공급하는 컨버터에 관한 것이다.

조명장치는 광원을 이용하여 특정 영역의 밝기를 조절하는 장치이다.

기존의 조명장치는 백열등(incandescent lamp) 및 형광등(fluorescent lamp) 등으로 이루어진 광원을 포함한다. 이러한 백열등과 형광등은 구조상 수명이 비교적 짧고 발광효율이 낮은 단점이 있다.

이에, 램프 대신, 전기에너지를 광에너지로 변환하는 반도체물질을 포함하는 구조의 발광소자(Light Emitting Device; LED)를 광원으로 이용하는 LED 조명장치가 개발 및 상용화되고 있다. 발광소자(LED)는 기존의 광원인 백열등 및 형광등에 비해 수명이 길고, 점등속도가 빠르며, 발광효율이 높고, 소비전력이 낮은 장점이 있다.

한편, LED는 직류전원으로 구동되므로, LED 조명장치는 교류전원을 직류전원으로 변환하는 컨버터에 의해 구동되는 것이 일반적이다.

이러한 컨버터는 다양한 수동소자 및 능동소자를 포함하는 회로로 구현된다. 그런데, 컨버터의 소자들 중 일부는 제한적인 수명을 가지며, 특히 구동시간 및 높은 온도의 열에 의해 더 빠른 속도로 열화한다. 이에, LED 조명장치보다 먼저 컨버터의 수명이 종료될 수 있다.

특히, 컨버터는 LED 조명장치에 공급되는 구동전원을 평활하는 전해콘덴서를 포함할 수 있다.

전해콘덴서(electrolytic condenser)는 금속막에 전기화학적으로 형성된 산화피막을 포함하는 구조이고, 금속막을 양극, 산화피막을 유전체, 전해액을 음극으로 이용함으로써, 극성을 갖는 콘덴서이다. 이러한 전해콘덴서는 구동 열에 의해 전해물질이 증발하고, 전해물질이 임계 이하로 증발하면 전해콘덴서의 수명은 종료된다. 이와 같이, 전해콘덴서는 구동 열에 따라 수명이 크게 변동하는 반면, 사용자가 높은 구동 열에 의한 전해콘덴서의 수명 변화를 인지하기 어려운 문제점이 있다.

더불어, 컨버터의 수명이 LED 조명장치의 수명보다 먼저 종료되는 경우에도, LED 조명장치의 구동 불량으로 감지됨에 따라, 수명이 종료된 컨버터의 교체 또는 수리가 즉각적으로 실시되기 어려운 문제점이 있다.

본 발명은 수명 잔량 및 고장에 대한 경고를 사용자에게 표시할 수 있는 LED 조명장치용 컨버터를 제공하기 위한 것이다.

본 발명의 목적들은 이상에서 언급한 목적으로 제한되지 않으며, 언급되지 않은 본 발명의 다른 목적 및 장점들은 하기의 설명에 의해서 이해될 수 있고, 본 발명의 실시예에 의해 보다 분명하게 이해될 것이다. 또한, 본 발명의 목적 및 장점들은 특허 청구 범위에 나타낸 수단 및 그 조합에 의해 실현될 수 있음을 쉽게 알 수 있을 것이다.

이와 같은 과제를 해결하기 위하여, 본 발명은 LED 조명장치에 구동전원을 공급하는 컨버터에 있어서, 외부의 교류전원을 정류하는 입력정류부, 펄스폭변조신호에 기초하여, 상기 입력정류부의 출력신호를 스위칭 변환하는 펄스폭변조부, 상기 펄스폭변조부의 출력신호를 다른 전압레벨로 변압하는 변압부, 상기 변압부의 출력신호를 정류하는 출력정류부, 상기 출력정류부의 출력신호를 평활하는 전해콘덴서, 상기 펄스폭변조부, 상기 변압부 및 상기 전해콘덴서 중 적어도 하나에 인접하게 배치되는 적어도 하나의 써미스터, 상기 적어도 하나의 써미스터에 의한 측정신호에 기초하여 수명 잔량의 예측치를 산출하고, 상기 수명 잔량의 예측치에 대응하는 수명표시신호를 출력하는 상태감지부, 및 상기 수명표시신호에 기초하여 상기 수명 잔량을 표시하는 표시부를 포함하는 컨버터를 제공한다.

상기 적어도 하나의 써미스터는 상기 전해콘덴서에 부착되는 제 1 써미스터를 포함한다.

상기 상태감지부는, 상기 제 1 써미스터에 의한 제 1 측정신호와 소정의 제 1 기준신호에 대응하는 제 1 감지신호를 출력하는 감지신호 출력부, 소정의 감시주기마다, 상기 제 1 감지신호에 기초하여, 상기 감시주기에 대응하는 가중치를 산출하는 가중치 산출부, 상기 가중치에 기초하여, 상기 감시주기에 대응하는 수명감소량을 산출하는 수명감소량 산출부, 상기 수명감소량 및 기 설정된 수명 잔량에 기초하여, 수명 잔량을 산출하는 수명 잔량 산출부, 상기 수명 잔량에 기초하여, 상기 수명표시신호를 출력하는 신호출력부, 및 상기 제 1 감지신호가 소정의 제 1 고장임계범위에 포함되는 경우, 고장경고표시신호를 출력하는 고장경고부를 포함한다.

상기 표시부는 제 1 단위기간에 대응하고, 제 1 색상을 표시하는 둘 이상의 제 1 발광부, 상기 제 1 발광부의 개수와 상기 제 1 단위기간을 곱한 값인 제 2 단위기간에 대응하고, 상기 제 1 색상과 상이한 제 2 색상을 방출하는 적어도 하나의 제 2 발광부, 및 상기 수명 잔량이 상기 제 1 단위기간보다 작은 경우, 상기 제 1 및 제 2 색상과 상이한 제 3 색상을 방출하는 제 3 발광부를 포함하고, 상기 수명 잔량이 상기 제 1 단위기간보다 큰 경우, 상기 수명 잔량에 대응하는 상기 제 1 및 제 2 단위기간의 조합에 기초하여 상기 제 1 및 제 2 발광부를 선택적으로 구동하며, 상기 고장경고표시신호에 기초하여 상기 제 3 발광부를 더 구동한다.

전술한 바와 같은 컨버터는 구동 열에 따른 수명 변화가 큰 전해콘덴서를 포함하되, 전해콘덴서의 구동 열을 측정하는 제 1 써미스터, 제 1 써미스터에 의한 제 1 측정신호에 기초하여 수명 잔량을 산출하고 고장 가능성을 산출하는 상태감지부 및 상태감지부의 출력신호에 기초하여 수명 잔량 또는 고장에 대한 경고를 표시하는 표시부를 포함한다.

이에, 컨버터는 그의 수명 잔량 및 고장 가능성이 사용자에게 직관적으로 표시 또는 경고될 수 있으므로, 사용자가 컨버터의 수명 종료 또는 고장을 미리 대비할 수 있어, 사용자에 의한 컨버터의 교체 및 수리가 즉각적으로 실시될 수 있다. 따라서, 컨버터의 편리성, 신뢰성 및 안전성이 향상될 수 있다.

도 1은 본 발명의 제 1 실시예에 따른 컨버터를 나타낸 블록도이다.
도 2는 도 1의 상태감지부를 나타낸 블록도이다.
도 3은 도 2의 상태감지부가 수명표시신호 또는 고장경고표시신호를 출력하는 과정을 나타낸 순서도이다.
도 4는 도 1의 표시부를 나타낸 도면이다.
도 5 내지 도 8은 도 4의 표시부의 구동 예시를 나타낸 도면이다.
도 9는 본 발명의 제 2 실시예에 따른 컨버터를 나타낸 블록도이다.
도 10은 도 9의 컨버터에 구비된 상태감지부가 수명표시신호 또는 고장경고표시신호를 출력하는 과정을 나타낸 순서도이다.

전술한 목적, 특징 및 장점은 첨부된 도면을 참조하여 상세하게 후술되며, 이에 따라 본 발명이 속하는 기술분야에서 통상의 지식을 가진 자가 본 발명의 기술적 사상을 용이하게 실시할 수 있을 것이다. 본 발명을 설명함에 있어서 본 발명과 관련된 공지 기술에 대한 구체적인 설명이 본 발명의 요지를 불필요하게 흐릴 수 있다고 판단되는 경우에는 상세한 설명을 생략한다. 이하, 첨부된 도면을 참조하여 본 발명에 따른 바람직한 실시예를 상세히 설명하기로 한다. 도면에서 동일한 참조부호는 동일 또는 유사한 구성요소를 가리키는 것으로 사용된다.

이하, 본 발명의 각 실시예에 따른 LED 조명장치용 컨버터에 대해 첨부한 도면을 참고로 하여 상세히 설명한다.

먼저, 도 1 내지 도 8을 참조하여, 본 발명의 제 1 실시예에 따른 컨버터를 설명한다.

도 1은 본 발명의 제 1 실시예에 따른 컨버터를 나타낸 블록도이고, 도 2는 도 1의 상태감지부를 나타낸 블록도이다. 도 3은 도 2의 상태감지부가 수명표시신호 또는 고장경고표시신호를 출력하는 과정을 나타낸 순서도이다. 그리고, 도 4는 도 1의 표시부를 나타낸 도면이며, 도 5 내지 도 8은 도 4의 표시부의 구동 예시를 나타낸 도면이다.

도 1에 도시한 바와 같이, 본 발명의 제 1 실시예에 따른 컨버터(100)는 LED 조명장치(200)에 구동전원을 공급하기 위한 장치이다.

컨버터(100)는 입력정류부(110), 펄스폭변조부(120), 변압부(130), 출력정류부(140), 전해콘덴서(150), 적어도 하나의 써미스터(161), 상태감지부(170) 및 표시부(180)를 포함한다.

입력정류부(110)는 외부의 교류전원을 정류한다.

펄스폭변조부(120)는 펄스폭변조신호에 기초하여, 입력정류부(110)의 출력신호를 LED 조명장치(200)를 위한 정전압신호로 변환한다.

변압부(130)는 펄스폭변조부(120)의 출력신호를 다른 전압레벨로 변압한다.

출력정류부(140)는 변압부(130)의 출력신호를 정류한다.

전해콘덴서(150)는 출력정류부(140)의 출력신호를 평활하고, 출력정류부(140)의 출력신호로 충진된다. 이러한 전해콘덴서(150)는 그에 충진된 전압을 LED 조명장치(200)의 구동전원으로 공급한다.

적어도 하나의 써미스터(161)는 컨버터에 구비되는 수동소자 또는 능동소자 중 고열에 의해 손상될 수 있는 적어도 하나의 소자에 인접하게 배치된다. 일 예로, 적어도 하나의 써미스터(161)는 펄스폭변조부(120), 변압부(130) 및 전해콘덴서(150) 중 적어도 하나에 인접하게 배치될 수 있다.

제 1 실시예에 따르면, 적어도 하나의 써미스터(161)는 전해콘덴서(150)에 부착되고, 전해콘덴서(150)의 구동 열에 대응하는 제 1 측정신호를 출력하는 제 1 써미스터(161)를 포함한다.

상태감지부(170)는 제 1 써미스터(161)에 의한 제 1 측정신호에 기초하여, 수명 잔량을 산출하고, 수명 잔량에 대응하는 수명표시신호를 출력한다.

표시부(180)는 수명표시신호에 기초하여, 컨버터(100)의 수명 잔량을 표시한다.

도 2에 도시한 바와 같이, 상태감지부(170)는 수명 잔량에 대한 수명정보를 제공하는 메모리(171), 제 1 써미스터(t1^*, 161)에 연결되는 감지신호 출력부(172), 타이머(173), 감지신호 출력부(172)로부터 순차 연결되는 가중치 산출부(174)와 수명감소량 산출부(175)와 수명 잔량 산출부(176)와 신호 출력부(177) 및 감지신호 출력부(172)에 연결되는 고장경고부(178)를 포함한다.

메모리(171)는 수명 잔량에 대한 수명정보를 저장한다. 메모리(171)에 저장되는 수명정보의 초기값은 전해콘덴서(150)의 수명으로 설정될 수 있다.

예시적으로, 최고사용온도가 105℃일 때의 수명이 2000 시간인 전해콘덴서(150)의 경우, 하기의 수학식 1에 기초하여, 실제사용온도가 60℃ 이하일 때의 수명은 약 5년으로 산출될 수 있다.

수학식 1에서, Tmax는 최고사용온도이고, Ta는 실제사용온도이며, Tp는 최고사용온도에서의 수명이고, T는 실제사용온도에서의 수명을 의미한다.

그리고, 메모리(171)는 분 단위로 기재된 수명 잔량을 저장할 수 있다.

감지신호 출력부(172)는 제 1 써미스터(t1^*, 161)에 의한 제 1 측정신호와 소정의 제 1 기준신호에 대응하는 제 1 감지신호를 출력한다. 여기서, 제 1 기준신호는 메모리(161)의 수명정보의 초기값을 산출 시에 이용한 실제사용온도(수학식 1의 Ta)에 대응하는 값으로 설정될 수 있다. 또는, 제 1 기준신호는 전해콘덴서(150)의 수명이 감축되지 않는 정도의 온도, 즉 전해물질이 증발되지 않는 정도의 온도에 대응하는 값으로 설정될 수 있다.

예시적으로, 감지신호 출력부(172)는 하이레벨구동전원(Vcc)과 로우레벨구동전원(GND) 사이에 직렬로 연결되는 제 1 저항(R1)과 제 1 써미스터(t1^*), 하이레벨구동전원(Vcc)과 로우레벨구동전원(GND) 사이에, 직렬로 연결되는 제 2 저항(R2)과 레귤레이터(IC1), 제 1 써미스터(t1^*)에 의한 측정신호와 레귤레이터(IC1)에 의한 소정의 제 1 기준신호에 대응하는 제 1 감지신호를 출력하는 연산기(IC2), 및 연산기(IC2)의 (-)입력단과 출력단 사이에 연결되는 제 3 저항(R3)를 포함하는 회로로 구현될 수 있다.

이러한 감지신호 출력부(172)는 제 1 써미스터(t1^*, 161)에 의한 제 1 측정신호와, 레귤레이터(IC1)에 의한 제 1 기준신호 사이의 차이값에 대응하는 제 1 감지신호를 출력한다.

타이머(173)는 가중치 산출부(174) 및 고장경고부(178)가 제 1 감지신호를 수신하는 감시주기를 체크하고, 고장경고부(178)가 고장경고표시신호를 출력한 후 고장판단임계기간이 경과했는지 여부를 체크하기 위한 것이다.

도 3에 도시한 바와 같이, 타이머(173)에 의해 소정의 감시주기가 체크되면, 가중치 산출부(174) 및 고장경고부(178)는 제 1 감지신호를 수신한다. (S10) 예시적으로, 감시주기는 1분일 수 있다. 그러나, 이는 단지 예시일 뿐이며, 사용자의 편의 또는 전해콘덴서(150)의 총 수명에 따라, 감시주기는 얼마든지 변경될 수 있음은 당연하다.

고장경고부(178)는 제 1 감지신호가 제 1 고장임계범위에 포함되면(S20), 고장경고표시신호를 출력한다. (S30) 여기서, 제 1 고장임계범위는 제 1 써미스터(161)에 의한 제 1 측정신호가, 전해콘덴서(150)의 구동 열에 의해 전해콘덴서(150) 또는 그 주위의 다른 소자가 손상될 수 있을 정도의 임계값보다 큰 경우에 대응한다.

그리고, 고장경고표시신호를 출력한 후(S30), 타이머(173)에 의해 고장판단임계기간의 경과가 체크되면 (S31), 고장경고부(178)는 제 1 감지신호가 여전히 제 1 고장임계범위에 포함되는지 여부를 판단한다. (S32) 이때, 고장판단임계기간의 경과를 체크하는 것(S32)은 일시적인 오작동에 의한 과열을 고장으로 오인하는 것을 방지하기 위한 것이다. 예시적으로, 타이머(173)의 용이한 구동을 위하여, 고장판단임계기간은 감시주기와 마찬가지로 1분일 수 있다. 다만, 이는 단지 예시일 뿐이며, 사용자의 편의 또는 전해콘덴서(150)의 특성에 따라, 고장판단임계기간은 얼마든지 변경될 수 있음은 당연하다.

그리고, 고장판단임계기간의 경과가 체크된 이후에(S31), 제 1 감지신호가 여전히 제 1 고장임계범위에 포함되는 상태이면, 고장경고부(178)는 고장경고표시신호를 출력하는 동작을 유지한다. (S33)

반면, 고장판단임계기간의 경과가 체크된 이후에(S31), 제 1 감지신호가 제 1 고장임계범위에 포함되지 않으면 (S32), 고장경고부(178)는 고장경고표시신호의 출력을 중단한다.

이와 같이, 고장경고부(178)에 의해, 전해콘덴서(150)의 비정상적인 고온에 의해 컨버터(100)의 고장이 발생될 가능성이 높음을 감지하고, 이에 대응하는 고장경고표시신호를 표시부(180)에 표시할 수 있다. 그리고, 전해콘덴서(150)의 비정상적인 고온이 일시적인 현상일 경우, 고장경고표시신호의 출력을 중단함으로써, 컨버터(100)의 고장을 경고하는 표시에 대한 신뢰도가 향상될 수 있다.

그리고, 가중치 산출부(174)는 제 1 감지신호에 기초하여, 제 1 써미스터(161)에 의한 제 1 측정신호가 제 1 기준신호보다 작은 경우, 즉, 제 1 감지신호가 제 1 기준임계범위에 포함되는 경우 (S40), 가중치를 제 1 기준값으로 설정한다. (S41) 여기서, 제 1 기준값은 1일 수 있다.

반면, 가중치 산출부(174)는 제 1 써미스터(161)에 의한 제 1 측정신호가 제 1 기준신호보다 큰 경우, 즉, 제 1 감지신호가 제 1 기준임계범위에 포함되지 않는 경우 (S40), 하기의 수학식 2에 따라 가중치를 제 1 기준값보다 큰 값, 즉 1보다 큰 값으로 설정한다. (S42)

수학식 2에서, W는 제 1 기준값보다 큰 가중치이고, Tb는 제 1 측정신호이며, Tref는 제 1 기준신호이다.

이어서, 하기의 수학식 3에 나타낸 바와 같이, 수명감소량 산출부(175)는 가중치 산출부(174)로부터 제 1 기준값으로 설정된 가중치 및 수학식 2에 따라 설정된 가중치 중 어느 하나를 수신하고, 수신한 가중치 및 감시주기에 기초하여 수명감소량을 산출한다. (S50)

수학식 3에서, m은 수명감소량이고, T는 감시주기이며, W는 가중치이다.

다음, 하기의 수학식 4에 나타낸 바와 같이, 수명 잔량 산출부(176)는 수명 잔량을 산출한다. (S60)

수학식 4에서, M은 메모리(171)의 수명정보로 제공되도록 기 설정된 수명 잔량이고, m은 수학식 3에 따른 수명감소량이다. 그리고, M'는 수명감소량(m)이 반영된 수명 잔량이다.

이후, 수명 잔량 산출부(176)는 산출한 수명 잔량(수학식 4의 M')에 기초하여 메모리(171)의 수명정보를 갱신하고, 신호출력부(177)는 산출한 수명 잔량(수학식 4의 M')에 기초하여 수명표시신호를 출력한다. (S70)

한편, 본 발명의 제 1 실시예에 따른 표시부(도 1의 180)는 제 1 및 제 2 단위기간의 조합으로 수명 잔량을 표시하기 위한 제 1 및 제 2 발광부와, 수명 종료 또는 고장에 대한 경고를 표시하기 위한 제 3 발광부를 포함한다.

도 4에 도시한 바와 같이, 표시부(180)는 나란하게 배열되는 둘 이상의 제 1 발광부(181), 적어도 하나의 제 2 발광부(182) 및 제 3 발광부(183)를 포함한다.

둘 이상의 제 1 발광부(181) 각각은 제 1 색상을 방출하고, 적어도 하나의 제 2 발광부(182) 각각은 제 1 색상과 상이한 제 2 색상을 방출하며, 제 3 발광부(183)는 제 1 및 제 2 색상과 상이한 제 3 색상을 방출한다.

예시적으로, 제 1 발광부(181)의 제 1 색상은 녹색(Green; G)이고, 제 2 발광부(182)의 제 2 색상은 노란색(Yellow; Y)이며, 제 3 발광부(183)의 제 3 색상은 적색(Red; R)일 수 있다.

그리고, 제 1 색상을 방출하는 둘 이상의 제 1 발광부(181) 각각은 제 1 단위기간에 대응한다.

제 2 색상을 방출하는 적어도 하나의 제 2 발광부(182) 각각은 제 1 단위기간보다 긴 제 2 단위기간에 대응한다. 여기서, 제 2 단위기간은 제 1 발광부(181)의 개수와 제 1 단위기간을 곱한 값이다.

예시적으로, 둘 이상의 제 1 발광부(181) 각각은 73일(=365일/5)로 설정된 제 1 단위기간에 대응하고, 다섯 개로 마련될 수 있다. 이 경우, 적어도 하나의 제 2 발광부(182) 각각은 1년(=365일)으로 설정된 제 2 단위기간에 대응한다.

이러한 예시에 따르면, 메모리(도 2의 171)의 수명정보의 초기값으로 설정되는 전해콘덴서(도 1의 150)의 총 수명이 5년인 경우, 제 1 단위기간(73일=365일/5)에 대응하는 제 1 발광부(181)는 다섯 개로 마련되고, 제 2 단위기간(1년)에 대응하는 제 2 발광부(182)는 적어도 네 개로 마련되어야 한다.

다만, 이는 단지 예시일 뿐이며, 제 1 및 제 2 발광부(181, 182)가 대응하는 제 1 및 제 2 단위기간 및 제 1 및 제 2 발광부(181, 182)의 개수는 전해콘덴서(150)의 총 수명에 대응하는 범위 내에서 얼마든지 변경될 수 있음은 당연하다. 일 예로, 별도로 도시하고 있지 않으나, 전해콘덴서(150)의 수명이 10년인 경우, 제 1 발광부(181)는 2개월로 설정된 제 1 단위기간에 대응하고 열두 개로 마련되며, 제 2 발광부(182)는 2년으로 설정된 제 2 단위기간에 대응하고 다섯 개로 마련될 수도 있다.

이러한 제 1 및 제 2 발광부(181, 182)를 포함하는 표시부(180)는 상태감지부(도 1의 170)의 수명표시신호에 기초하여, 제 1 및 제 2 발광부(181, 182)를 선택적으로 구동한다. 즉, 표시부(180)는, 수명표시신호에 따른 수명 잔량이 제 1 단위기간보다 큰 경우, 수명 잔량에 대응하는 제 1 및 제 2 단위기간의 조합에 기초하여 제 1 및 제 2 발광부(181, 182)를 선택적으로 구동한다.

예시적으로, 도 5 내지 도 8을 참조하여, 전해콘덴서(도 1의 150)의 총 수명이 2628000분(= 5년*365일*24시간*60분)이고, 제 1 단위기간(105120분 = 73일*24시간*60분, 73일=365일/5)에 대응하는 제 1 발광부(181)는 다섯 개로 마련되며, 제 2 단위기간(525600분 = 365일*24시간*60분, 365일=1년)에 대응하는 제 2 발광부(182)는 적어도 네 개로 마련되는 경우를 설명한다.

도 5에 도시한 바와 같이, 컨버터(100)의 제조 시에, 메모리(171)는 전해콘덴서(150)의 총 수명인 2628000분(=5년*365일*24시간*60분)의 초기값으로 설정된 수명정보를 보유한다.

이때, 표시부(180)는 5년의 수명 잔량에 대응하도록, 다섯 개의 제 1 발광부(181)와 네 개의 제 2 발광부(182)를 모두 구동한다.

이어서, 컨버터(100)가 구동하면, 상태감지부(170)는 컨버터(100)의 구동 시간 동안, 전해콘덴서(150)의 온도 변화에 대응하는 수명 잔량을 산출 및 갱신한다.

이때, 수명 잔량이 제 1 단위기간(105120분 = 73일*24시간*60분)만큼 감소할 때마다, 표시부(180)는 발광 상태의 제 1 발광부(181)를 순차적으로 구동 중지시킨다.

그리고, 수명 잔량이 제 2 단위기간(525600분 = 365일*24시간*60분, 365일=1년)만큼 감소할 때마다, 표시부(180)는 발광 상태의 제 2 발광부(182)를 순차적으로 구동 중지하고, 다섯 개의 제 1 발광부(181)를 다시 발광 상태로 구동한다.

즉, 도 6에 도시한 바와 같이, 수명 잔량이 초기값(2628000분 = 5년*365일*24시간*60분)에서 제 1 단위기간(105120분)*2배만큼 감소하면, 표시부(180)는 발광 상태인 다섯 개의 제 1 발광부(181)와 네 개의 제 2 발광부(182) 중 두 개의 제 1 발광부(181)를 비발광 상태로 변경한다.

이어서, 도 7에 도시한 바와 같이, 수명 잔량이 초기값(2628000분 = 5년*365일*24시간*60분)에서 제 2 단위기간(525600분)만큼 감소하면, 표시부(180)는 발광 상태인 네 개의 제 2 발광부(182) 중 하나(182)를 비발광 상태로 변경하는 것과 동시에, 비발광 상태인 다섯 개의 제 1 발광부(181)를 다시 발광 상태로 변경한다.

그리고, 도 8에 도시한 바와 같이, 수명 잔량이 제 1 단위기간(105120분)보다 작아지면, 표시부(180)는 발광 상태인 하나의 제 1 발광부(181)를 비발광 상태로 변경함으로써, 다섯 개의 제 1 발광부(181)와 네 개의 제 2 발광부(182)가 모두 비발광 상태가 된다. 이와 동시에, 표시부(180)는 제 3 발광부(183)를 비발광 상태에서 발광 상태로 변경한다.

또한, 표시부(180)는 고장경고부(도 3의 178)에 의한 고장경고표시신호(도 3의 S30)에 기초하여, 제 3 발광부(183)를 발광 상태로 변경한다.

이상과 같이, 본 발명의 제 1 실시예에 따른 컨버터(100)는 구동 열에 따른 수명 변화가 큰 전해콘덴서(150)와 더불어, 전해콘덴서(150)의 온도 변화에 기초하여 수명 잔량 및 고장 가능성을 감지하는 상태감지부(170) 및 상태감지부(170)의 출력신호에 기초하여 수명 잔량 또는 고장에 대한 경고를 표시하는 표시부(180)를 포함한다. 이로써, 전해콘덴서(150)를 포함하는 컨버터(100)의 수명 잔량 및 비교적 높은 고장 가능성이 사용자에게 직관적으로 인지 또는 경고될 수 있다. 그러므로, 사용자는 컨버터(100)의 수명 잔량 및 고장에 대한 경고를 확인하여, 컨버터(100)의 교체 시기를 미리 예측할 수 있고, 그로 인해, 컨버터(100)의 교체 및 수리가 즉각적으로 실시될 수 있다. 그러므로, 컨버터(100)의 편리성, 신뢰성 및 안전성이 향상될 수 있다.

한편, 컨버터(100)에 구비되는 수동소자 또는 능동소자 중 일부는 전해콘덴서(150)와 마찬가지로, 높은 온도의 구동 열을 발생시킬 수 있다. 예시적으로, 펄스폭변조부(120) 및 변압부(163)가 자신 또는 주위의 다른 소자를 손상시킬 수 있을 정도로 높은 온도의 구동 열을 발생시킬 수 있다.

이에, 제 2 실시예에 따른 컨버터는 전해콘덴서(150)뿐만 아니라, 펄스폭변조부(120) 및 변압부(163)의 온도 변화에 기초하여 고장을 경고하는 표시를 실시한다.

도 9는 본 발명의 제 2 실시예에 따른 컨버터를 나타낸 블록도이고, 도 10은 도 9의 컨버터에 구비된 상태감지부가 수명표시신호 또는 고장경고표시신호를 출력하는 과정을 나타낸 순서도이다.

도 9에 도시한 바와 같이, 제 2 실시예에 따른 컨버터(100')는 펄스폭변조부(120)에 부착되는 제 2 써미스터(162) 및 변압부(130)에 부착되는 제 3 써미스터(163)를 더 포함하는 점을 제외하면, 도 1 및 도 2에 도시한 제 1 실시예와 동일하므로, 이하에서 중복 설명을 생략한다.

제 2 써미스터(162)는 펄스폭변조부(120)에 부착되고, 펄스폭변조부(120)의 구동 열에 대응하는 제 2 측정신호를 출력한다.

제 3 써미스터(163)는 변압부(130)에 부착되고, 변압부(130)의 구동 열에 대응하는 제 3 측정신호를 출력한다.

그리고, 제 2 실시예에 따른 컨버터(100')의 상태감지부(170)는 제 1 써미스터(161)에 의한 제 1 측정신호, 제 2 써미스터(162)에 의한 제 2 측정신호 및 제 3 써미스터(163)에 의한 제 3 측정신호를 수신한다.

앞서 도 3의 도시를 참고하여 설명한 바와 같이, 상태감지부(170)는 제 1 써미스터(t1^*, 161)에 연결되고, 제 1 써미스터(t1^*, 161)에 의한 제 1 측정신호와 제 1 기준신호에 대응한 제 1 감지신호를 출력하는 감지신호 출력부(172)를 포함한다.

그리고, 별도로 도시하지 않았으나, 제 2 실시예에 따른 상태감지부(170)는 제 2 써미스터(162) 및 제 3 써미스터(163)에 연결되는 제 2 써미스터용 감지신호 출력부(미도시) 및 제 3 써미스터용 감지신호 출력부(미도시)를 더 포함한다.

제 2 써미스터용 감지신호 출력부(미도시)는, 도 2의 감지신호 출력부(172)와 마찬가지로, 제 2 써미스터(162)에 의한 제 2 측정신호 및 소정의 제 2 기준신호에 대응한 제 2 감지신호를 출력한다. 이때, 제 2 기준신호는 펄스폭변조부(120) 또는 그 주위의 소자가 손상되지 않는 정도의 온도에 대응하는 값으로 설정될 수 있다.

그리고, 제 3 써미스터용 감지신호 출력부(미도시)는 도 2의 감지신호 출력부(172)와 마찬가지로, 제 3 써미스터(163)에 의한 제 3 측정신호 및 소정의 제 3 기준신호에 대응한 제 3 감지신호를 출력한다. 이때, 제 3 기준신호는 변압부(130) 또는 그 주위의 소자가 손상되지 않는 정도의 온도에 대응하는 값으로 설정될 수 있다.

그리고, 도 10에 도시한 바와 같이, 타이머(173)에 의해 소정의 감시주기가 체크되면, 가중치 산출부(174)는 제 1 감지신호를 수신하고, 고장경고부(178)는 제 1, 제 2 및 제 3 감지신호를 수신한다. (S10')

고장경고부(178)는 제 1 감지신호가 제 1 고장임계범위에 포함되는 경우(S21), 제 2 감지신호가 제 2 고장임계범위에 포함되는 경우(S22) 및 제 3 감지신호가 제 3 고장임계범위에 포함되는 경우(S23) 중 적어도 하나가 발생하면, 고장경고표시신호를 출력한다. (S30')

여기서, 제 2 고장임계범위는 제 2 써미스터(162)에 의한 제 2 측정신호가, 펄스폭변조부(120)의 구동 열에 의해 펄스폭변조부(120) 또는 그 주위의 다른 소자가 손상될 수 있을 정도의 임계값인 제 2 기준신호보다 큰 경우에 대응한다. 그리고, 제 3 고장임계범위는 제 3 써미스터(163)에 의한 제 3 측정신호가, 변압부(130)의 구동 열에 의해 변압부(130) 또는 그 주위의 다른 소자가 손상될 수 있을 정도의 임계값인 제 3 기준신호보다 큰 경우에 대응한다.

고장경고표시신호를 출력한 후(S30'), 타이머(173)에 의해 고장판단임계기간의 경과가 체크되면 (S31), 고장경고부(178)는 고장경고표시신호를 출력한 조건이 그대로 유지되는지 여부를 판단한다. (S32')

이때, 고장판단임계기간의 경과가 체크된 후(S31), 고장경고표시신호를 출력한 조건이 여전히 유지되면(S32'), 고장경고부(178)는 고장경고표시신호의 출력을 그대로 유지한다. (S33)

반면, 고장판단임계기간의 경과가 체크된 후(S31), 고장경고표시신호를 출력한 조건이 여전히 유지되지 않으면(S32'), 고장경고부(178)는 고장경고표시신호의 출력을 중단한다. (S34)

예시적으로, 고장경고부(178)는 소정의 감시주기에서, 제 2 감지신호가 제 2 고장임계범위에 포함되는 경우(S22)의 발생 시, 고장경고표시신호를 출력하고(S30'), 고장판단임계기간이 경과한 이후에도(S31), 고장경고표시신호를 출력한 조건, 즉 제 2 감지신호가 제 2 고장임계범위에 포함되는 상태가 여전히 유지되면(S32), 고장경고표시신호의 출력을 유지한다. (S33)

또는, 고장경고부(178)는 소정의 감시주기에서, 제 3 감지신호가 제 3 고장임계범위에 포함되는 경우(S23)의 발생 시, 고장경고표시신호를 출력하고(S30'), 고장판단임계기간이 경과한 이후에(S31), 고장경고표시신호를 출력한 조건, 즉 제 3 감지신호가 제 3 고장임계범위에 포함되는 상태가 유지되지 않으면(S32), 고장경고표시신호의 출력을 중지한다. (S34)

이상과 같이, 본 발명의 제 2 실시예에 따른 컨버터(100')는 비교적 높은 온도의 구동 열을 발생시키는 전해콘덴서(150), 펄스폭변조부(120) 및 변압부(130)와 더불어, 전해콘덴서(150), 펄스폭변조부(120) 및 변압부(130)에 부착되는 제 1, 제 2 및 제 3 써미스터(161, 162, 163)와, 전해콘덴서(150), 펄스폭변조부(120) 및 변압부(130) 중 어느 하나의 온도가 자신 또는 그 주위의 소자를 손상시킬 수 있을 정도일 경우 고장 가능성이 비교적 높음을 경고하는 상태감지부(170) 및 상태감지부(170)의 출력신호에 기초하여 고장에 대한 경고를 표시하는 표시부(180)를 포함한다. 이로써, 컨버터(100')의 고장에 대한 경고가 더욱 명확하게 사용자에게 제공될 수 있으므로, 컨버터(100')의 신뢰성 및 안전성이 더욱 향상될 수 있다.

전술한 본 발명은, 본 발명이 속하는 기술 분야에서 통상의 지식을 가진 자에게 있어 본 발명의 기술적 사상을 벗어나지 않는 범위 내에서 여러 가지 치환, 변형 및 변경이 가능하므로 전술한 실시예 및 첨부된 도면에 의해 한정되는 것이 아니다.

100, 100': LED 조명장치용 컨버터
200: LED 조명장치 110: 입력정류부
120: 펄스폭변조부 130: 변압부
140: 출력정류부 150: 전해콘덴서
161, 162, 163: 제 1, 제 2 및 제 3 써미스터
170: 상태감지부 180: 표시부
171: 메모리 172: 감지신호 출력부
173: 타이머 174: 가중치산출부
175: 수명감소량 산출부 176: 수명 잔량 산출부
177: 신호출력부 178: 고장경고부

Claims (8)

1. LED 조명장치에 구동전원을 공급하는 컨버터에 있어서,
   외부의 교류전원을 정류하는 입력정류부;
   펄스폭변조신호에 기초하여, 상기 입력정류부의 출력신호를 스위칭 변환하는 펄스폭변조부;
   상기 펄스폭변조부의 출력신호를 다른 전압레벨로 변압하는 변압부;
   상기 변압부의 출력신호를 정류하는 출력정류부;
   상기 출력정류부의 출력신호를 평활하는 전해콘덴서;
   상기 펄스폭변조부, 상기 변압부 및 상기 전해콘덴서 중 적어도 하나에 인접하게 배치되는 적어도 하나의 써미스터;
   상기 적어도 하나의 써미스터에 의한 측정신호에 기초하여 수명 잔량의 예측치를 산출하고, 상기 수명 잔량의 예측치에 대응하는 수명표시신호를 출력하는 상태감지부; 및
   상기 수명표시신호에 기초하여 상기 수명 잔량을 표시하는 표시부를 포함하고,
   상기 적어도 하나의 써미스터는 상기 전해콘덴서에 부착되는 제 1 써미스터를 포함하며,
   상기 상태감지부는,
   상기 제 1 써미스터에 의한 제 1 측정신호와 소정의 제 1 기준신호 사이의 차이값에 대응하는 제 1 감지신호를 출력하는 감지신호 출력부; 및
   소정의 감시주기마다, 상기 제 1 감지신호에 기초하여, 상기 감시주기에 대응하는 가중치를 산출하는 가중치 산출부를 포함하고,
   상기 가중치 산출부는,
   상기 제 1 감지신호에 기초하여, 상기 제 1 측정신호가 상기 제 1 기준신호보다 작은 경우, 상기 가중치를 제 1 기준값으로 산출하고,
   상기 제 1 감지신호에 기초하여, 상기 제 1 측정신호가 상기 제 1 기준신호보다 큰 경우, 아래의 수학식을 이용하여 상기 가중치를 상기 제 1 기준값보다 큰 값으로 산출하는 컨버터.
   (수학식)
   

   

   
   (W: 가중치, Tb: 제 1 측정신호, Tref: 제 1 기준신호)
   
2. 삭제
3. 제 1 항에 있어서,
   상기 상태감지부는,
   상기 가중치에 기초하여, 상기 감시주기에 대응하는 수명감소량을 산출하는 수명감소량 산출부;
   상기 수명감소량 및 기 설정된 수명 잔량에 기초하여, 수명 잔량을 산출하는 수명 잔량 산출부;
   상기 수명 잔량에 기초하여, 상기 수명표시신호를 출력하는 신호출력부; 및
   상기 제 1 감지신호가 소정의 제 1 고장임계범위에 포함되는 경우, 고장경고표시신호를 출력하는 고장경고부;
   상기 감시주기를 체크하기 위한 타이머; 및
   상기 기 설정된 수명 잔량을 제공하는 메모리를 더 포함하는 컨버터.
   
4. 삭제
5. 삭제
6. 제 3 항에 있어서,
   상기 표시부는
   제 1 단위기간에 대응하고, 제 1 색상을 표시하는 둘 이상의 제 1 발광부;
   상기 제 1 발광부의 개수와 상기 제 1 단위기간을 곱한 값인 제 2 단위기간에 대응하고, 상기 제 1 색상과 상이한 제 2 색상을 방출하는 적어도 하나의 제 2 발광부; 및
   상기 수명 잔량이 상기 제 1 단위기간보다 작은 경우, 상기 제 1 및 제 2 색상과 상이한 제 3 색상을 방출하는 제 3 발광부를 포함하고,
   상기 수명 잔량이 상기 제 1 단위기간보다 큰 경우, 상기 수명 잔량에 대응하는 상기 제 1 및 제 2 단위기간의 조합에 기초하여 상기 제 1 및 제 2 발광부를 선택적으로 구동하며,
   상기 고장경고표시신호에 기초하여 상기 제 3 발광부를 더 구동하는 컨버터.
   
7. 삭제
8. 제 3 항에 있어서,
   상기 적어도 하나의 써미스터는 상기 펄스폭변조부에 부착되는 제 2 써미스터 및 상기 변압부에 부착되는 제 3 써미스터를 더 포함하고,
   상기 감지신호 출력부는 상기 제 2 써미스터에 의한 제 2 측정신호와 소정의 제 2 기준신호에 대응하는 제 2 감지신호 및 상기 제 3 써미스터에 의한 제 3 측정신호와 소정의 제 3 기준신호에 대응하는 제 3 감지신호를 더 출력하며,
   상기 고장경고부는
   상기 제 1 감지신호가 상기 제 1 고장임계범위에 포함되는 경우, 상기 제 2 감지신호가 소정의 제 2 고장임계범위에 포함되는 경우 및 상기 제 3 감지신호가 소정의 제 3 고장임계범위에 포함되는 경우 중 적어도 하나가 발생하면, 상기 고장경고표시신호를 출력하는 컨버터.

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