KR102345908B1 - 입력전원 이상 및 자기 고장 검출 smps 회로 및 이를 포함하는 led 컨버터 장치 - Google Patents

입력전원 이상 및 자기 고장 검출 smps 회로 및 이를 포함하는 led 컨버터 장치 Download PDF

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Abstract

본 발명은 스위칭 모드 전원 공급(SMPS) 회로에 대하여 배선용 차단기와 누전 차단기를 통해 입력 전원이 공급되도록 하거나, 마그넷 스위치를 추가하여 전원을 투입함에 있어 차단기 및 마그넷 스위치의 불량으로 인하여 전원공급이 안되는 외부적인 문제와 SMPS 회로의 자체불량을 구분하여 판단을 가능하게 함으로써 고가의 장비나 대전력을 사용하는 설비의 유지보수가 용이할 수 있도록 하는, 입력전원 이상 및 자기 고장 검출 SMPS 회로 및 이를 포함하는 LED 컨버터 장치에 관한 것이다.
본 발명의 실시예에 따른 입력전원 이상 및 자기 고장 검출 SMPS 회로는, 입력 교류 전원(AC)에 연결된 퓨즈(Fuse); 상기 퓨즈의 양단에 각각 병렬로 연결된 제1 분류저항(CR1) 및 제2 분류저항(CR2); 상기 제1 분류저항과 상기 제2 분류저항의 연결점에 일단이 연결된 정류 다이오드(D12); 상기 정류 다이오드의 타단에 병렬로 연결된 제3 저항(CR3); 상기 정류 다이오드의 타단에 병렬로 연결된 제1 콘덴서(CC1); 상기 정류 다이오드의 타단에 병렬로 연결된 제2 콘덴서(CC2); 및 상기 제2 콘덴서의 양단에 연결된 출력부(V1)를 포함할 수 있다.

Description

입력전원 이상 및 자기 고장 검출 SMPS 회로 및 이를 포함하는 LED 컨버터 장치{Input power abnormality and self-failure detection switching mode power supply circuit and Light Emitting Diode converter device including the same}
본 발명은 입력전원 이상 및 자기 고장 검출 SMPS 회로 및 이를 포함하는 LED 컨버터 장치에 관한 것으로서, 더욱 자세하게는 스위칭 모드 전원 공급(Switching Mode Power Supply; 이하 SMPS) 회로에 대하여 배선용 차단기와 누전 차단기를 통해 입력 전원이 공급되도록 하거나, 마그넷 스위치를 추가하여 전원을 투입함에 있어 차단기 및 마그넷 스위치의 불량으로 인하여 전원공급이 안되는 외부적인 문제와 SMPS 회로의 자체불량을 구분하여 판단을 가능하게 함으로써 고가의 장비나 대전력을 사용하는 설비의 유지보수가 용이할 수 있도록 하는, 입력전원 이상 및 자기 고장 검출 SMPS 회로 및 이를 포함하는 LED 컨버터 장치에 관한 것이다.
고가의 장비나 대전력을 사용하는 설비에 대한 고장 진단이 필요한 경우(FIELD CLAIM), 단순한 차단기나 스위치 또는 SMPS 장치의 고장임에도 수리를 전문으로 하는 인력이 동원되어 장비나 설비를 해체하여 원인분석을 통해 수리를 하고 그에 따른 출장비를 포함한 유지, 보수에 많은 비용이 발생되었다.
특히 고출력 LED 등기구의 고장 발생시 전원 입력선(컨버터 입력선)과 LED 모듈에 연결된 컨버터 출력선의 전압검출 여부를 측정기구를 연결하여 확인하거나, LED 모듈의 동작 상태를 육안으로 확인하는 방법으로 고장 진단을 하였다.
이로 인해 20~30미터 이상 높은 곳에 설치된 등기구의 고장 진단에 많은 인력과 장비로 비용이 발생되며, 설치 상태에 따라 현장에서의 확인이 불가한 곳은 컨버터의 문제인지 LED 모듈의 문제인지 아니면 전기배선의 문제인지 알 수가 없다.
따라서 원인의 발견과 적절한 수리가 신속하게 이루어지지 않아 실제 고장이 아닌 LED 등기구를 철거한 후 대체품을 설치하게 되는 문제점들을 갖고 있다.
예전과 다르게 최근에는 장비나 설비 또는 LED 등기구에 사용되는 광원인 LED 패키지는 최근 높은 수준의 기술력과 품질에 따라 LED 모듈의 자체 불량율이 현저히 낮아졌으며, 고장의 상당부분이 LED 모듈에 전원공급을 해주는 SMPS 장치이거나 차단기 또는 배선문제에 의한 입력전원에서 발생되는 경우가 대부분이다.
따라서 장비나 설비 또는 LED 등기구의 고장 진단 및 모니터링을 위한 종래의 기술들 중 각종 센서 등을 적용하여 고장을 진단하던 기술들은 실제 설치된 환경(미세먼지, 수분침투 등)에 따른 오동작과 센서 부품의 불량 문제로 고장진단 기능을 상실하게 되는 문제들도 발생되고 있는 실정이다.
대한민국 등록특허공보 제10-2149878호(등록일: 2020.08.25)에는 IoT 기반의 제어시스템이 적용된 SMPS 전원 공급 장치용 보조 연결 장치가 기재되어 있다.
전술한 문제점을 해결하기 위한 본 발명의 목적은, 현장에서 담당자가 고가의 장비나 설비를 분해하거나 철거하여 고장 원인을 분석 및 해결하는 기존 방식의 어려움을 피하고, SMPS의 고장인지 차단기가 고장인지를 간단하게 육안으로 확인이 가능하고, 추가로 중앙 관제실에서 정확한 고장 원인을 모니터링 할 수 있는 무선통신 기능을 내장하여 고장 모드에 따른 최소한의 인력과 비용으로 유지 보수를 할 수 있도록 하는, 입력전원 이상 및 자기 고장 검출 SMPS 회로 및 이를 포함하는 LED 컨버터 장치를 제공함에 있다.
또한, 본 발명의 목적은, 관리자가 간단하고 신속하게 고장 원인을 알 수 있고 저렴한 비용으로 해결하기 위해, 장비나 설비, LED 등기구 등에 전원을 공급해 주는 SMPS 장치의 고장 발생시, SMPS 내부에 퓨즈가 단선되어 전원공급이 중단되는 것을 이용하여, 입력전원 이상 유, 무 및 자기고장 검출(진단)이 가능한 SMPS 장치를 통하여 실질적인 대부분의 고장발생 유형인 SMPS 고장, 차단기 불량 또는 전기배선 작업불량 등의 고장 진단을 오류 없이 확실하게 검출할 수 있도록 하는, 입력전원 이상 및 자기 고장 검출 SMPS 회로 및 이를 포함하는 LED 컨버터 장치를 제공함에 있다.
또한, 본 발명의 목적은, 일반인이 취급하기 어려운 고가의 장비나 대전력을 사용하는 설비 또는 고출력 LED 등기구, 경계등, 가로등, 보안등, 터널등과 같은 설치면적이 넓고 먼 거리와 높은 위치에 설치된 조명의 유지보수를 용이하게 하기 위한 입력전원 이상 및 자기 고장 검출 SMPS 회로 및 이를 포함하는 LED 컨버터 장치를 제공함에 있다.
또한, 본 발명의 목적은, SMPS 장치에 대하여 배선용 차단기와 누전 차단기를 통해 입력 전원이 공급되도록 하거나, 마그넷 스위치를 추가하여 전원을 투입함에 있어 차단기 및 마그넷 스위치의 불량으로 인하여 전원공급이 안되는 외부적인 문제와 SMPS의 자체불량을 구분하여 판단을 가능하게 함으로써 고가의 장비나 대전력을 사용하는 설비의 유지보수가 용이할 수 있도록 하는, 입력전원 이상 및 자기 고장 검출 SMPS 회로 및 이를 포함하는 LED 컨버터 장치를 제공함에 있다.
전술한 목적을 달성하기 위한 본 발명의 실시예에 따른 입력전원 이상 및 자기 고장 검출 SMPS 회로는, 입력 교류 전원(AC)에 연결된 퓨즈(Fuse); 상기 퓨즈의 양단에 각각 병렬로 연결된 제1 분류저항(CR1) 및 제2 분류저항(CR2); 상기 제1 분류저항과 상기 제2 분류저항의 연결점에 일단이 연결된 정류 다이오드(D12); 상기 정류 다이오드의 타단에 병렬로 연결된 제3 저항(CR3); 상기 정류 다이오드의 타단에 병렬로 연결된 제1 콘덴서(CC1); 상기 정류 다이오드의 타단에 병렬로 연결된 제2 콘덴서(CC2); 및 상기 제2 콘덴서의 양단에 연결된 출력부(V1)를 포함할 수 있다.
여기서, 상기 정류 다이오드의 타단에 병렬로 연결된 제너 다이오드(ZD3)를 더 포함할 수 있다.
또한, 전술한 목적을 달성하기 위한 본 발명의 실시예에 따른 입력전원 이상 및 자기 고장 검출 SMPS 회로는, 입력 교류 전원(AC)에 연결된 퓨즈(Fuse); 상기 퓨즈의 양단에 각각 병렬로 연결된 제1 분류저항(CR1) 및 제2 분류저항(CR2); 상기 제1 분류저항과 상기 제2 분류저항의 연결점에 일단이 연결된 정류 다이오드(D12); 상기 정류 다이오드의 타단에 연결된 출력부; 상기 정류 다이오드의 타단과 상기 출력부 사이에 병렬로 연결된 제3 다이오드(ZD3); 상기 정류 다이오드의 타단과 상기 출력부 사이에 병렬로 연결된 제3 저항(CR3); 상기 정류 다이오드의 타단과 상기 출력부 사이에 병렬로 연결된 제1 콘덴서(CC1); 상기 정류 다이오드의 타단과 상기 출력부 사이에 병렬로 연결된 제2 콘덴서(CC2); 상기 정류 다이오드의 타단과 상기 출력부 사이에 병렬로 연결된 제4 다이오드(ZD4); 제1 전극이 상기 정류 다이오드의 타단과 상기 출력부 사이에 연결되고, 제2 전극이 상기 제4 다이오드(ZD4)에 연결되며, 제3 전극이 제1 LED(L1)에 연결된 스위칭 소자(Q6); 상기 정류 다이오드의 타단과 상기 출력부 사이에 병렬로 연결된 제5 다이오드(ZD5); 및 상기 제5 다이오드와 직렬로 연결된 제2 LED(L2)를 포함할 수 있다.
상기 제1 분류저항과 상기 제2 분류저항의 저항값은 서로 동일할 수 있다.
상기 제3 저항(CR3)은 고정 저항 또는 가변 저항일 수 있다.
상기 제1 콘덴서(CC1)는 충방전용 콘덴서이고, 상기 제2 콘덴서(CC2)는 세라믹 콘덴서 또는 적층 세라믹 콘덴서일 수 있다.
한편, 전술한 목적을 달성하기 위한 본 발명의 실시예에 따른 LED 컨버터 장치는, 입력 교류 전원(AC)에 연결된 퓨즈(Fuse), 상기 퓨즈의 양단에 각각 병렬로 연결된 제1 분류저항(CR1) 및 제2 분류저항(CR2), 상기 제1 분류저항과 상기 제2 분류저항의 연결점에 일단이 연결된 정류 다이오드(D12), 상기 정류 다이오드의 타단에 병렬로 연결된 제3 저항(CR3), 상기 정류 다이오드의 타단에 병렬로 연결된 제1 콘덴서(CC1), 상기 정류 다이오드의 타단에 병렬로 연결된 제2 콘덴서(CC2), 및 상기 제2 콘덴서의 양단에 연결된 출력부(V1)를 포함하는 입력전원 이상 및 자기 고장 검출 SMPS 회로; 상기 입력 교류 전원(AC)에 포함된 노이즈를 필터링하여 제거하는 노이즈 제거부; 상기 노이즈 제거부에 의해 노이즈가 제거된 입력 교류 전원을 정류하여 직류(DC) 전압으로 변환하는 정류부; 상기 정류부를 통해 공급되는 직류 전압을 능동형 역률 집적소자(U4) 및 스위칭 소자(Q1, Q2)를 이용하여 온오프 동작하고, 온 동작의 경우에 변압부(T2)에 에너지를 축적하고, 오프 동작의 경우에 축적된 에너지를 방전하며, 온오프 비율을 변경하여 UDRBS화하는 방식으로 일정한 정전압으로 유지시키는 역률 개선부; 상기 역률 개선부에서 출력되는 정전압을 평활화하는 평활부; 상기 직류 전압을 하프브리지 인버터 구동 IC(High-Voltage resonant controller)(U1)의 스위칭 주파수에 따라 고속으로 교번 스위칭하여 구형파의 교류 전압으로 변환하는 인버터부; 상기 인버터부에서 변환하여 출력되는 구형파의 교류 전압을 변압부(T2)의 1차측 권선 및 콘덴서(C25,C26)를 통해 LC 공진회로를 구성하고, 상기 변압부(T2)의 2차측 권선으로 유기된 구형파 교류 전압을 다이오드(D9, D10)를 통해 정류하며, 전해 콘덴서(C35,C36,C37)로 평활하여 직류 전압을 출력하는 2차 출력부; LED 램프의 양극선과 양(positive) 결선되고, 음극선과 음(negative) 결선하여 연결되는 결선부; 상기 결선부가 오픈(Open) 상태 또는 구동용 직류 전압이 제1 임계값 이상인 경우에, 상기 인버터부로 공급되는 기준 전압(5V)을 제1 기준 전압(3V)으로 다운시켜 상기 변압부(T2)의 1차측 권선에 평상시 전류보다 낮은 제1 전류가 흐르도록 하여 상기 LED 램프 및 LED 컨버터 회로를 보호하는 과전압 검출부; 상기 LED 램프가 점등된 후에 전류 센싱 저항(R60)을 통해 동작 전압을 감지하고, 감지한 동작 전압이 제2 임계값 이상인 경우에 상기 인버터부의 스위칭 주파수를 조절하여 일정한 전류를 유지하는 피드백 제어부; 상기 변압부(T2)의 2차측 권선에 역결선 검출용 권선이 추가로 연결되고, 상기 역결선 검출용 권선에 제3 임계값 이상의 전압이 인가되면 역결선 상태를 검출하며, 상기 LED 컨버터 회로 및 상기 LED 램프의 소손을 방지하기 위해 상기 인버터부의 동작을 정지시키는 역결선 검출부; 및 중앙 관제 시스템과 유선 또는 무선으로 통신하기 위한 통신보드를 포함할 수 있다.
상기 SMPS의 정상 동작 시, 상기 제1 분류저항(CR1)과 상기 제2 분류저항(CR2)의 저항값을 통해 설정된 전압을 상기 정류 다이오드(D12)에 의해 직류(DC) 전압으로 정류하여 상기 제3 저항(CR3)에 의해 전압 레벨을 맞추고, 상기 제1 콘덴서(CC1)의 충방전을 통해 평활된 전압을 상기 제2 콘덴서(CC2)에 의해 노이즈가 제거되고, 상기 출력부(V1)의 전압이 기 설정된 전압인 경우 상기 통신보드를 통해 정상 동작 신호를 상기 중앙 관제 시스템으로 전송할 수 있다.
상기 SMPS의 고장 발생 시, 상기 퓨즈가 단선되고, 상기 제2 분류저항(CR2)에 전압이 인가되지 않고 상기 제1 분류저항(CR1)에만 전압이 인가되어, 상기 출력부(V1)의 전압이 상기 SMPS의 정상 동작일 때 설정된 레벨의 전압 보다 50% 낮은 전압으로 검출될 때 상기 SMPS의 고장이 검출되며, 상기 통신보드를 통해 고장 모드 신호를 상기 중앙 관제 시스템으로 전송할 수 있다.
상기 출력부(V1)의 전압 레벨이 0V로 검출되는 경우, 입력 전원의 투입이 안되고 있다는 것에 대한 검출로 인식되어, 차단기 불량 또는 전기배선 작업불량으로 인해 입력전원의 공급이 안됨으로 인한 고장으로 인식할 수 있다.
한편, 전술한 목적을 달성하기 위한 본 발명의 실시예에 따른 LED 컨버터 장치는, 입력 교류 전원(AC)에 연결된 퓨즈(Fuse), 상기 퓨즈의 양단에 각각 병렬로 연결된 제1 분류저항(CR1) 및 제2 분류저항(CR2), 상기 제1 분류저항과 상기 제2 분류저항의 연결점에 일단이 연결된 정류 다이오드(D12), 상기 정류 다이오드의 타단에 연결된 출력부, 상기 정류 다이오드의 타단과 상기 출력부 사이에 병렬로 연결된 제3 다이오드(ZD3), 상기 정류 다이오드의 타단과 상기 출력부 사이에 병렬로 연결된 제3 저항(CR3), 상기 정류 다이오드의 타단과 상기 출력부 사이에 병렬로 연결된 제1 콘덴서(CC1), 상기 정류 다이오드의 타단과 상기 출력부 사이에 병렬로 연결된 제2 콘덴서(CC2), 상기 정류 다이오드의 타단과 상기 출력부 사이에 병렬로 연결된 제4 다이오드(ZD4), 제1 전극이 상기 정류 다이오드의 타단과 상기 출력부 사이에 연결되고, 제2 전극이 상기 제4 다이오드(ZD4)에 연결되며, 제3 전극이 제1 LED(L1)에 연결된 스위칭 소자(Q6), 상기 정류 다이오드의 타단과 상기 출력부 사이에 병렬로 연결된 제5 다이오드(ZD5), 및 상기 제5 다이오드와 직렬로 연결된 제2 LED(L2)를 포함하는 입력전원 이상 및 자기 고장 검출 SMPS 회로; 상기 입력 교류 전원(AC)에 포함된 노이즈를 필터링하여 제거하는 노이즈 제거부; 상기 노이즈 제거부에 의해 노이즈가 제거된 입력 교류 전원을 정류하여 직류(DC) 전압으로 변환하는 정류부; 상기 정류부를 통해 공급되는 직류 전압을 능동형 역률 집적소자(U4) 및 스위칭 소자(Q1, Q2)를 이용하여 온오프 동작하고, 온 동작의 경우에 변압부(T2)에 에너지를 축적하고, 오프 동작의 경우에 축적된 에너지를 방전하며, 온오프 비율을 변경하여 UDRBS화하는 방식으로 일정한 정전압으로 유지시키는 역률 개선부; 상기 역률 개선부에서 출력되는 정전압을 평활화하는 평활부; 상기 직류 전압을 하프브리지 인버터 구동 IC(High-Voltage resonant controller)(U1)의 스위칭 주파수에 따라 고속으로 교번 스위칭하여 구형파의 교류 전압으로 변환하는 인버터부; 상기 인버터부에서 변환하여 출력되는 구형파의 교류 전압을 변압부(T2)의 1차측 권선 및 콘덴서(C25,C26)를 통해 LC 공진회로를 구성하고, 상기 변압부(T2)의 2차측 권선으로 유기된 구형파 교류 전압을 다이오드(D9, D10)를 통해 정류하며, 전해 콘덴서(C35,C36,C37)로 평활하여 직류 전압을 출력하는 2차 출력부; LED 램프의 양극선과 양(positive) 결선되고, 음극선과 음(negative) 결선하여 연결되는 결선부; 상기 결선부가 오픈(Open) 상태 또는 구동용 직류 전압이 제1 임계값 이상인 경우에, 상기 인버터부로 공급되는 기준 전압(5V)을 제1 기준 전압(3V)으로 다운시켜 상기 변압부(T2)의 1차측 권선에 평상시 전류보다 낮은 제1 전류가 흐르도록 하여 상기 LED 램프 및 LED 컨버터 회로를 보호하는 과전압 검출부; 상기 LED 램프가 점등된 후에 전류 센싱 저항(R60)을 통해 동작 전압을 감지하고, 감지한 동작 전압이 제2 임계값 이상인 경우에 상기 인버터부의 스위칭 주파수를 조절하여 일정한 전류를 유지하는 피드백 제어부; 상기 변압부(T2)의 2차측 권선에 역결선 검출용 권선이 추가로 연결되고, 상기 역결선 검출용 권선에 제3 임계값 이상의 전압이 인가되면 역결선 상태를 검출하며, 상기 LED 컨버터 회로 및 상기 LED 램프의 소손을 방지하기 위해 상기 인버터부의 동작을 정지시키는 역결선 검출부; 및 중앙 관제 시스템과 유선 또는 무선으로 통신하기 위한 통신보드를 포함할 수 있다.
상기 SMPS의 정상 동작 시, 상기 제1 분류저항(CR1)과 상기 제2 분류저항(CR2)의 저항값을 통해 설정된 전압을 상기 정류 다이오드(D12)에 의해 직류(DC) 전압으로 정류하여 상기 제3 저항(CR3)에 의해 전압 레벨을 맞추고, 상기 제1 콘덴서(CC1)의 충방전을 통해 평활된 전압을 상기 제2 콘덴서(CC2)에 의해 노이즈가 제거되고, 상기 출력부(V2)의 전압이 기 설정된 제1 전압(9V)인 경우 상기 스위칭 소자의 제2 전극에 연결된 상기 제4 다이오드(ZD4)로 인해 제2 전압(3V)이 상기 제1 LED(L1)에 인가되어 점등되고, 상기 제5 다이오드(ZD5)로 인해 상기 제2 LED(L2)에 제3 전압(6V)이 인가되어 점등될 때 정상 동작 신호로 인식할 수 있다.
상기 SMPS의 고장 발생 시, 상기 퓨즈가 단선되고, 상기 제2 분류저항(CR2)에 전압이 인가되지 않고 상기 제1 분류저항(CR1)에만 전압이 인가되어, 상기 SMPS의 정상 동작일 때 설정된 레벨의 전압(V2) 보다 50% 낮은 전압으로 상기 제1 LED(L1)에 인가되어 정상 점등되고, 상기 제5 다이오드(ZD5)로 인해 상기 제2 LED(L2)가 도통이 안 되는 소등 상태가 되어 상기 SMPS의 고장으로 인식할 수 있다.
상기 출력부(V2)의 전압 레벨이 0V로 검출되는 경우, 입력 전원의 투입이 안되고 있다는 것에 대한 검출로 인식되어, 차단기 불량 또는 전기배선 작업불량으로 인해 입력전원의 공급이 안됨으로 인한 고장으로 인식할 수 있다.
본 발명에 의하면, 현장에서 담당자가 고가의 장비나 설비를 분해하거나 철거하여 고장 원인을 분석 및 해결하는 기존 방식의 어려움을 피하고, SMPS의 고장인지 차단기가 고장인지를 간단하게 육안으로 확인이 가능하고, 추가로 중앙 관제실에서 정확한 고장 원인을 모니터링 할 수 있는 무선통신 기능을 내장하여 고장 모드에 따른 최소한의 인력과 비용으로 유지 보수를 할 수 있도록 하는, 입력전원 이상 및 자기 고장 검출 SMPS 회로 및 이를 포함하는 LED 컨버터 장치를 제공할 수 있다.
또한, 본 발명에 의하면, 관리자가 간단하고 신속하게 고장 원인을 알 수 있고 저렴한 비용으로 해결하기 위해, 장비나 설비, LED 등기구 등에 전원을 공급해 주는 SMPS 장치의 고장 발생시, SMPS 내부에 퓨즈가 단선되어 전원공급이 중단되는 것을 이용하여, 입력전원 이상 유, 무 및 자기고장 검출(진단)이 가능한 SMPS 장치를 통하여 실질적인 대부분의 고장발생 유형인 SMPS 고장, 차단기 불량 또는 전기배선 작업불량 등의 고장 진단을 오류 없이 확실하게 검출할 수 있도록 하는, 입력전원 이상 및 자기 고장 검출 SMPS 회로 및 이를 포함하는 LED 컨버터 장치를 제공할 수 있다.
또한, 본 발명에 의하면, 일반인이 취급하기 어려운 고가의 장비나 대전력을 사용하는 설비 또는 고출력 LED 등기구, 경계등, 가로등, 보안등, 터널등과 같은 설치면적이 넓고 먼 거리와 높은 위치에 설치된 조명의 유지보수를 용이하게 하기 위한 입력전원 이상 및 자기 고장 검출 SMPS 회로 및 이를 포함하는 LED 컨버터 장치를 제공할 수 있다.
또한, 본 발명에 의하면, SMPS 장치에 대하여 배선용 차단기와 누전 차단기를 통해 입력 전원이 공급되도록 하거나, 마그넷 스위치를 추가하여 전원을 투입함에 있어 차단기 및 마그넷 스위치의 불량으로 인하여 전원공급이 안되는 외부적인 문제와 SMPS의 자체불량을 구분하여 판단을 가능하게 함으로써 고가의 장비나 대전력을 사용하는 설비의 유지보수가 용이할 수 있도록 하는, 입력전원 이상 및 자기 고장 검출 SMPS 회로 및 이를 포함하는 LED 컨버터 장치를 제공할 수 있다.
또한, 본 발명에 의하면, 실질적인 대부분의 고장 발생 유형인 SMPS 고장, 차단기 고장 또는 전기배선 작업불량 등의 고장 진단을 오류 없이 확실하게 검출하여 신속한 고장 원인의 파악으로 유지보수 인력과 비용 낭비를 방지할 수 있다.
그리고, 본 발명에 의하면, 전원 회로를 SMPS 외에도 높은 전압이나 대전력을 사용하는 설비에도 입력전원 이상 유, 무 및 고전압 대전류용 퓨즈의 단락을 저렴한 비용으로 오류 없이 쉽게 구분하여 대처할 수 있는 효과가 있다.
도 1은 본 발명의 실시예에 따른 입력전원 이상 및 자기 고장 검출 SMPS 회로를 포함하는 LED 컨버터 장치의 구성을 개략적으로 나타낸 블록 구성도이다.
도 2는 본 발명의 실시예에 따른 LED 컨버터 장치를 구성하고 있는 구성요소들의 실제적인 회로 구성 예를 나타낸 도면이다.
도 3은 본 발명의 실시예에 따른 입력전원 이상 및 자기 고장 검출 SMPS 회로를 나타낸 회로 구성도이다.
도 4는 본 발명의 다른 실시예에 따른 입력전원 이상 및 자기 고장 검출 SMPS 회로를 나타낸 회로 구성도이다.
도 5는 본 발명의 실시예에 따른 SMPS의 정상 동작일 때 고장 검출부의 출력(V1) 전압 파형을 나타낸 도면이다.
도 6은 본 발명의 실시예에 따른 SMPS의 고장으로 인해 퓨즈가 끊어졌을 때 고장 검출부의 출력(V1) 전압 파형을 나타낸 도면이다.
도 7은 본 발명의 실시예에 따른 SMPS가 정상이고 배선작업 불량이나 차단기 불량일 때 고장 검출부의 출력(V1) 전압 파형을 나타낸 도면이다.
이하, 첨부한 도면을 참고로 하여 본 발명의 실시예에 대하여 본 발명이 속하는 기술 분야에서 통상의 지식을 가진 자가 용이하게 실시할 수 있도록 상세히 설명한다. 본 발명은 여러 가지 상이한 형태로 구현될 수 있으며 여기에서 설명하는 실시 예에 한정되지 않는다.
본 발명을 명확하게 설명하기 위해서 설명과 관계없는 부분은 생략하였으며, 명세서 전체를 통하여 동일 또는 유사한 구성요소에 대해서는 동일한 참조 부호를 붙이도록 한다.
명세서 전체에서, 어떤 부분이 다른 부분과 "연결"되어 있다고 할 때, 이는 "직접적으로 연결"되어 있는 경우 뿐 아니라, 그 중간에 다른 소자를 사이에 두고 "전기적으로 연결"되어 있는 경우도 포함한다. 또한 어떤 부분이 어떤 구성요소를 "포함"한다고 할 때, 이는 특별히 반대되는 기재가 없는 한 다른 구성요소를 제외하는 것이 아니라 다른 구성요소를 더 포함할 수 있는 것을 의미한다.
어느 부분이 다른 부분의 "위에" 있다고 언급하는 경우, 이는 바로 다른 부분의 위에 있을 수 있거나 그 사이에 다른 부분이 수반될 수 있다. 대조적으로 어느 부분이 다른 부분의 "바로 위에" 있다고 언급하는 경우, 그 사이에 다른 부분이 수반되지 않는다.
제1, 제2 및 제3 등의 용어들은 다양한 부분, 성분, 영역, 층 및/또는 섹션들을 설명하기 위해 사용되나 이들에 한정되지 않는다. 이들 용어들은 어느 부분, 성분, 영역, 층 또는 섹션을 다른 부분, 성분, 영역, 층 또는 섹션과 구별하기 위해서만 사용된다. 따라서, 이하에서 서술하는 제1 부분, 성분, 영역, 층 또는 섹션은 본 발명의 범위를 벗어나지 않는 범위 내에서 제2 부분, 성분, 영역, 층 또는 섹션으로 언급될 수 있다.
여기서 사용되는 전문 용어는 단지 특정 실시예를 언급하기 위한 것이며, 본 발명을 한정하는 것을 의도하지 않는다. 여기서 사용되는 단수 형태들은 문구들이 이와 명백히 반대의 의미를 나타내지 않는 한 복수 형태들도 포함한다. 명세서에서 사용되는 "포함하는"의 의미는 특정 특성, 영역, 정수, 단계, 동작, 요소 및/또는 성분을 구체화하며, 다른 특성, 영역, 정수, 단계, 동작, 요소 및/또는 성분의 존재나 부가를 제외시키는 것은 아니다.
"아래", "위" 등의 상대적인 공간을 나타내는 용어는 도면에서 도시된 한 부분의 다른 부분에 대한 관계를 보다 쉽게 설명하기 위해 사용될 수 있다. 이러한 용어들은 도면에서 의도한 의미와 함께 사용 중인 장치의 다른 의미나 동작을 포함하도록 의도된다. 예를 들면, 도면 중의 장치를 뒤집으면, 다른 부분들의 "아래"에 있는 것으로 설명된 어느 부분들은 다른 부분들의 "위"에 있는 것으로 설명된다. 따라서 "아래"라는 예시적인 용어는 위와 아래 방향을 전부 포함한다. 장치는 90˚ 회전 또는 다른 각도로 회전할 수 있고, 상대적인 공간을 나타내는 용어도 이에 따라서 해석된다.
다르게 정의하지는 않았지만, 여기에 사용되는 기술용어 및 과학용어를 포함하는 모든 용어들은 본 발명이 속하는 기술분야에서 통상의 지식을 가진 자가 일반적으로 이해하는 의미와 동일한 의미를 가진다. 보통 사용되는 사전에 정의된 용어들은 관련 기술문헌과 현재 개시된 내용에 부합하는 의미를 가지는 것으로 추가 해석되고, 정의되지 않는 한 이상적이거나 매우 공식적인 의미로 해석되지 않는다.
이하, 첨부한 도면을 참조하여 본 발명의 실시예에 대하여 본 발명이 속하는 기술분야에서 통상의 지식을 가진 자가 용이하게 실시할 수 있도록 상세히 설명한다. 그러나 본 발명은 여러 가지 상이한 형태로 구현될 수 있으며 여기에서 설명하는 실시 예에 한정되지 않는다.
도 1은 본 발명의 실시예에 따른 입력전원 이상 및 자기 고장 검출 SMPS 회로를 포함하는 LED 컨버터 장치의 구성을 개략적으로 나타낸 블록 구성도이고, 도 2은 본 발명의 실시예에 따른 LED 컨버터 장치를 구성하고 있는 구성요소들의 실제적인 회로 구성 예를 나타낸 도면이다.
도 1 및 도 2를 참조하면, 본 발명의 실시예에 따른 LED 컨버터 장치(100)는, 노이즈 제거부(101), 정류부(102), 역률 개선부(103), 평활부(104), 인버터부(105), 2차 출력부(106), 결선부(107), 과전압 검출부(108), 피드백 제어부(109), 역결선 검출부(110), 교류 전원부(111), 통신보드(112), 및 고장 검출부(120) 등을 포함한다.
노이즈 제거부(101)는 입력 교류 전원(AC)에 포함된 노이즈를 필터링하여 제거한다.
정류부(102)는 노이즈 제거부(101)에 의해 노이즈가 제거된 입력 교류 전원을 정류하여 직류(DC) 전압으로 변환한다.
역률 개선부(103)는 정류부(102)를 통해 공급되는 직류 전압을 능동형 역률 집적소자(U4) 및 스위칭 소자(Q1, Q2)를 이용하여 온/오프 동작하고, 온 동작의 경우에 변압부(T2)에 에너지를 축적하고, 오프 동작의 경우에 축적된 에너지를 방전하며, 온/오프 비율을 변경하여 UDRBS화하는 방식으로 일정한 정전압으로 유지시키게 된다.
평활부(104)는 역률 개선부(103)에서 출력되는 정전압을 평활화 한다.
인버터부(105)는 직류 전압을 하프브리지 인버터 구동 IC(High-Voltage resonant controller)(U1)의 스위칭 주파수에 따라 고속으로 교번 스위칭하여 구형파의 교류 전압으로 변환한다.
2차 출력부(106)는 인버터부(105)에서 변환하여 출력되는 구형파의 교류 전압을 변압부(T2)의 1차측 권선 및 콘덴서(C25,C26)를 통해 LC 공진회로를 구성하고, 상변압부(T2)의 2차측 권선으로 유기된 구형파 교류 전압을 다이오드(D9, D10)를 통해 정류하며, 전해 콘덴서(C35,C36,C37)로 평활하여 직류 전압을 출력한다.
결선부(107)는 LED 램프의 양극선과 양(positive) 결선되고, 음극선과 음(negative) 결선하여 연결된다.
과전압 검출부(108)는 결선부(107)가 오픈(Open) 상태 또는 구동용 직류 전압이 제1 임계값 이상인 경우에, 인버터부(105)로 공급되는 기준 전압(5V)을 제1 기준 전압(예를 들어, 3V)으로 다운시켜 변압부(T2)의 1차측 권선에 평상시 전류보다 낮은 제1 전류가 흐르도록 하여 LED 램프 및 LED 컨버터 회로를 보호한다.
피드백 제어부(109)는 LED 램프가 점등된 후에 전류 센싱 저항(R60)을 통해 동작 전압을 감지하고, 감지한 동작 전압이 제2 임계값 이상인 경우에 인버터부(105)의 스위칭 주파수를 조절하여 일정한 전류를 유지하도록 한다.
역결선 검출부(110)는 변압부(T2)의 2차측 권선에 역결선 검출용 권선이 추가로 연결되고, 역결선 검출용 권선에 제3 임계값 이상의 전압이 인가되면 역결선 상태를 검출하며, LED 컨버터 회로 및 LED 램프의 소손을 방지하기 위해 인버터부(105)의 동작을 정지시킨다.
교류 전원부(111)는 예를 들면, 220V의 교류 전원을 공급한다.
통신보드(112)는 중앙 관제 시스템(130)과 유선 또는 무선으로 통신을 수행한다.
고장 검출부(120)는 본 발명의 실시예에 따른 입력전원 이상 및 자기 고장 검출 SMPS 회로(120)를 의미한다. 이하의 실시예에서는 입력전원 이상 및 자기 고장 검출 SMPS 회로(120)를 간단히 '고장 검출부(120)'로 칭하여 설명하기로 한다.
도 3은 본 발명의 실시예에 따른 입력전원 이상 및 자기 고장 검출 SMPS 회로를 나타낸 회로 구성도이다.
도 3을 참조하면, 본 발명의 실시예에 따른 고장 검출부(120)는, 입력 교류 전원(AC)에 연결된 퓨즈(Fuse), 퓨즈의 양단에 각각 병렬로 연결된 제1 분류저항(CR1) 및 제2 분류저항(CR2), 제1 분류저항과 제2 분류저항의 연결점에 일단이 연결된 정류 다이오드(D12), 정류 다이오드의 타단에 병렬로 연결된 제3 저항(CR3), 정류 다이오드의 타단에 병렬로 연결된 제1 콘덴서(CC1), 정류 다이오드의 타단에 병렬로 연결된 제2 콘덴서(CC2), 및 제2 콘덴서의 양단에 연결된 출력부(V1)를 포함하는 구성을 가질 수 있다.
여기서, 정류 다이오드의 타단에 병렬로 연결된 제너 다이오드(ZD3)를 더 포함할 수 있다. 제너 다이오드(ZD3) 이외에 통신 모듈의 보호를 위해 TVS(Transient Voltage Suppressor) 다이오드를 더 포함할 수 있다.
제1 분류저항(CR1)과 제2 분류저항(CR2)의 저항값을 서로 동일하다.
제3 저항(CR3)은 고정 저항 또는 가변 저항일 수 있다.
제1 콘덴서(CC1)는 충방전용 콘덴서이고, 제2 콘덴서(CC2)는 세라믹 콘덴서 또는 적층 세라믹 콘덴서일 수 있다.
본 발명의 실시예에 따른 고장 검출부(120)는, SMPS의 정상 동작 시, 제1 분류저항(CR1)과 제2 분류저항(CR2)의 저항값을 통해 설정된 전압을 정류 다이오드(D12)에 의해 직류(DC) 전압으로 정류하여 제3 저항(CR3)에 의해 전압 레벨을 맞추고, 제1 콘덴서(CC1)의 충방전을 통해 평활된 전압을 제2 콘덴서(CC2)에 의해 노이즈가 제거되고, 출력부(V1)의 전압이 기 설정된 전압인 경우 통신보드(112)를 통해 정상 동작 신호를 중앙 관제 시스템(130)으로 전송할 수 있다. 여기서, 기 설정된 레벨의 전압(V1)은 2V일 수 있다. 따라서, 고장 검출부(120)는 출력부(V1)에서 출력되는 전압(V1)이 도 5에 도시된 바와 같이, 기 설정된 레벨의 전압 2V인 경우, SMPS의 정상 동작으로 인식하는 것이다. 도 5는 본 발명의 실시예에 따른 SMPS의 정상 동작일 때 고장 검출부의 출력(V1) 전압 파형을 나타낸 도면이다.
또한, 본 발명의 실시예에 따른 고장 검출부(120)는, SMPS의 고장 발생 시, 퓨즈가 단선되고, 제2 분류저항(CR2)에 전압이 인가되지 않고 제1 분류저항(CR1)에만 전압이 인가되어, 출력부(V1)의 전압이 SMPS의 정상 동작일 때 설정된 레벨의 전압 보다 50% 낮은 전압으로 검출될 때 SMPS의 고장이 검출되며, 통신보드(112)를 통해 고장 모드 신호를 중앙 관제 시스템(130)으로 전송할 수 있다. 여기서, SMPS의 정상 동작일 때 설정된 레벨의 전압(V1)은 2V일 수 있다. 이 경우, 고장 검출부(120)는 출력부(V1)에서 출력되는 전압이 도 6에 도시된 바와 같이, 정상 동작일 때 설정된 레벨의 전압 2V 보다 50% 낮은 1V로 검출되면, SMPS의 고장으로 인식하는 것이다. 도 6은 본 발명의 실시예에 따른 SMPS의 고장으로 인해 퓨즈가 끊어졌을 때 고장 검출부의 출력(V1) 전압 파형을 나타낸 도면이다. 고장 검출부(120)는 고장 모드 신호를 중앙 관제 시스템(130)으로 전송한다. 따라서, 중앙 관제 시스템(130)에서 언제든지 SMPS의 고장 상태를 모니터링 할 수 있다.
그리고, 본 발명의 실시예에 따른 고장 검출부(120)는, 도 7에 도시된 바와 같이, 배선작업 불량이나 차단기가 불량이고 SMPS는 정상일 때 출력부(V1)의 전압 레벨이 0V로 검출되는 경우, 입력 전원의 투입이 안되고 있다는 것에 대한 검출로 인식할 수 있다. 도 7은 본 발명의 실시예에 따른 SMPS가 정상이고 배선작업 불량이나 차단기 불량일 때 고장 검출부의 출력(V1) 전압 파형을 나타낸 도면이다. 따라서, 고장 검출부(120)는 차단기 불량 또는 전기배선 작업불량으로 인해 입력전원의 공급이 안됨으로 인한 고장으로 인식할 수 있다.
도 4는 본 발명의 다른 실시예에 따른 입력전원 이상 및 자기 고장 검출 SMPS 회로를 나타낸 회로 구성도이다.
도 4를 참조하면, 본 발명의 다른 실시예에 따른 고장 검출부(120')는, 중앙 관제 시스템(130)이 없는 경우 표시(Indicator) LED를 SMPS 외부의 분전반 판넬 또는 SMPS 케이스의 표면에 홀을 뚫어 장착하여 SMPS의 정상 동작 시 또는 SMPS의 고장 발생 시를 점등 상태로 나타내는 것이다.
본 발명의 다른 실시예에 따른 고장 검출부(120')는, 입력 교류 전원(AC)에 연결된 퓨즈(Fuse); 퓨즈의 양단에 각각 병렬로 연결된 제1 분류저항(CR1) 및 제2 분류저항(CR2); 제1 분류저항과 제2 분류저항의 연결점에 일단이 연결된 정류 다이오드(D12); 정류 다이오드의 타단에 연결된 출력부; 정류 다이오드의 타단과 출력부 사이에 병렬로 연결된 제3 다이오드(ZD3); 정류 다이오드의 타단과 출력부 사이에 병렬로 연결된 제3 저항(CR3); 정류 다이오드의 타단과 출력부 사이에 병렬로 연결된 제1 콘덴서(CC1); 정류 다이오드의 타단과 출력부 사이에 병렬로 연결된 제2 콘덴서(CC2); 정류 다이오드의 타단과 출력부 사이에 병렬로 연결된 제4 다이오드(ZD4); 제1 전극이 정류 다이오드의 타단과 출력부 사이에 연결되고, 제2 전극이 제4 다이오드(ZD4)에 연결되며, 제3 전극이 제1 LED(L1)에 연결된 스위칭 소자(Q6); 정류 다이오드의 타단과 출력부 사이에 병렬로 연결된 제5 다이오드(ZD5); 및 제5 다이오드와 직렬로 연결된 제2 LED(L2)를 포함할 수 있다.
여기서, 제1 분류저항(CR1)과 제2 분류저항(CR2)의 저항값을 서로 동일하다.
제3 저항(CR3)은 고정 저항 또는 가변 저항일 수 있다.
제1 콘덴서(CC1)는 충방전용 콘덴서이고, 제2 콘덴서(CC2)는 세라믹 콘덴서 또는 적층 세라믹 콘덴서일 수 있다.
따라서, 본 발명의 다른 실시예에 따른 LED 컨버터 장치는, 전술한 바와 같이 본 발명의 다른 실시예에 따라 구성된 고장 검출부(120'), 노이즈 제거부(101), 정류부(102), 역률 개선부(103), 평활부(104), 인버터부(105), 2차 출력부(106), 결선부(107), 과전압 검출부(108), 피드백 제어부(109), 역결선 검출부(110), 교류 전원부(111), 및 통신보드(112) 등을 포함할 수 있다.
여기서, 노이즈 제거부(101), 정류부(102), 역률 개선부(103), 평활부(104), 인버터부(105), 2차 출력부(106), 결선부(107), 과전압 검출부(108), 피드백 제어부(109), 역결선 검출부(110), 교류 전원부(111), 및 통신보드(112)는 전술한 도 1의 구성 및 동작과 동일하게 구현될 수 있다.
본 발명의 다른 실시예에 따른 고장 검출부(120')는 SMPS의 정상 동작 시, 제1 분류저항(CR1)과 제2 분류저항(CR2)의 저항값을 통해 설정된 전압을 정류 다이오드(D12)에 의해 직류(DC) 전압으로 정류하여 제3 저항(CR3)에 의해 전압 레벨을 맞추고, 제1 콘덴서(CC1)의 충방전을 통해 평활된 전압을 제2 콘덴서(CC2)에 의해 노이즈가 제거되고, 출력부(V2)의 전압이 기 설정된 제1 전압 9V 인 경우 스위칭 소자(트랜지스터 Q6)의 제2 전극(베이스)에 연결된 3V의 제4 다이오드(ZD4)로 인해 제2 전압(3V)이 제1 LED(L1)에 인가되어 점등되고, 제5 다이오드(ZD5)로 인해 제2 LED(L2)에 제3 전압(6V)이 인가되어 점등될 때 정상 동작 신호로 인식할 수 있다.
또한, 본 발명의 다른 실시예에 따른 고장 검출부(120')는 SMPS의 고장 발생 시, 퓨즈가 단선되고, 제2 분류저항(CR2)에 전압이 인가되지 않고 제1 분류저항(CR1)에만 전압이 인가되어, SMPS의 정상 동작일 때 설정된 레벨의 전압(V2)인 9V 보다 50% 낮은 전압 4.5V로 제1 LED(L1)에 인가되어 정상 점등되고, 6V의 제5 다이오드(ZD5)로 인해 제2 LED(L2)가 도통이 안 되는 소등 상태가 되어 SMPS의 고장으로 인식할 수 있다.
또한, 본 발명의 다른 실시예에 따른 고장 검출부(120')는 출력부(V2)의 전압 레벨이 0V로 검출되는 경우, 제1 LED(L1) 및 제2 LED(L2)가 모두 소등되어, 입력 전원의 투입이 안되고 있다는 것에 대한 검출로 인식하고, 차단기 불량 또는 전기배선 작업불량으로 인해 입력전원의 공급이 안됨으로 인한 고장으로 인식할 수 있다.
따라서, 본 발명의 다른 실시예에 따른 고장 검출부(120')는 고압, 저압, 대전류 등 다양한 용도의 퓨즈 단선을 오류 없이 검출(진단) 할 수 있는 저렴하고 확실한 회로이다.
또한, 본 발명의 다른 실시예에 따른 고장 검출부(120')에서 제1 LED(L1) 및 제2 LED(L2)는, 기판 상에 소스 드레인 전극 물질층 및 차광 금속층을 형성하고, 소스 드레인 전극 물질층 및 차광 금속층 상에 포토 레지스트(PR)를 형성한다. 이후, 투과부와 차단부로 이루어진 마스크를 이용하여 노광 및 현상 공정으로 포토 레지스트 패턴을 형성한다. 포토 레지스트 패턴을 마스크로 하여 소스 드레인 전극 물질층 및 차광 금속층을 식각하여 소스 전극, 드레인 전극 및 차광층을 형성한다. 소스 드레인 전극 물질층은 몰리브덴(Mo), 티타늄(Ti), 탄탈륨(Ta), 텅스텐(W), 구리(Cu), 크롬(Cr), 알루미늄(Al), 이들의 조합으로부터 형성되는 합금 중 어느 하나를 이용하여 형성할 수 있다. 또한, ITO(Indium Tin Oxide)와 같은 투명성 도전물질을 사용할 수 있다. 다만, 이에 한정되지 않으며, 일반적으로 전극으로 사용할 수 있는 물질로도 형성될 수 있다. 기판은 절연 기판으로 유리 또는 플라스틱 등으로 형성될 수 있다. 또한, 소스 전극, 드레인 전극 및 차광층은 불투명한 금속 재질로 형성될 수 있다. 예를 들면 알루미늄 (Al), 텅스텐(W), 구리 (Cu), 몰리브덴(Mo), 크롬 (Cr), 티타늄(Ti), 몰리텅스텐 (MoW), 몰리티타늄 (MoTi), 구리/몰리티타늄 (Cu/MoTi)을 포함하는 도전성 금속 그룹 중에서 선택된 적어도 하나로 형성될 수 있다. 다만, 차광층은 이에 한정되지 않으며, 광을 차단할 수 있는 물질이면 족하다. 소스 전극, 드레인 전극 및 차광층의 상부에 층간 절연층을 형성하고, 제2 마스크 공정(M2)을 통하여 층간 절연층에 소스 전극 및 드레인 전극을 노출하는 제1 컨택홀 및 제2 컨택홀을 형성한다. 소스 전극 및 드레인 전극에 대응되는 층간 절연층 상부에 액티브 물질층을 형성하고, 제3 마스크 공정(M3)을 통하여 액티브층을 형성하는데, 층간 절연층의 일부, 제1 컨택홀 및 제2 컨택홀이 노출되도록 층간 절연층의 상부에 액티브층을 형성한다. 층간 절연층의 일부, 액티브층의 일부, 제1 컨택홀 및 제2 컨택홀이 노출되도록 액티브층의 상부에 게이트 절연층을 형성하고, 게이트 절연층의 상부에 게이트 전극을 형성하며, 제1 관통홀을 통하여 소스 전극과 액티브층을 연결하는 제1 연결배선을 형성하며, 제2 관통홀을 통하여 드레인 전극과 액티브층을 연결하는 제2 연결배선을 형성한다. 게이트 전극은 포토 레지스트(PR)를 이용하는 마스크 공정으로 형성될 수 있다. 또한, 게이트 전극은 불투명한 금속 재질, 예를 들면, 알루미늄(Al), 텅스텐(W), 구리(Cu), 몰디브덴(Mo), 크롬(Cr), 탄탈륨(Ta), 티타늄(Ti) 및 이들의 조합으로부터 형성되는 합금을 포함하는 도전성 금속 그룹 중에서 선택된 적어도 하나로 형성할 수 있으나 이에 한정되지 않는다. 게이트 전극의 상부에 보호층 및 평탄화층을 순차적으로 형성하고, 제5 마스크 공정(M5)을 통하여 평탄화층 및 보호층에 제1 연결배선을 노출하는 제3 컨택홀을 형성한다. 평탄화층의 상부에 전극물질을 형성하고, 제6 마스크 공정(M6)을 통하여 제1 전극을 형성하는데, 제1 전극은 보호층 및 평탄화층의 제3 컨택홀을 통하여 제1 연결배선에 연결되도록 형성된다. 따라서, 제1 전극은 제3 컨택홀의 제1 연결배선을 통하여 소스 전극과 연결된다. 제1 전극의 상부에 뱅크층을 형성하고, 제7 마스크 공정(M7)을 통하여 뱅크층에 제1 전극의 가장자리부를 덮고 제1 전극의 중앙부를 노출하는 개구부를 형성한다. 뱅크층의 개구부를 통하여 노출되는 제1 전극의 상부에 발광층을 형성하고, 발광층의 상부의 기판 전면에 제2 전극을 형성한다.
전술한 바와 같이 본 발명에 의하면, 현장에서 담당자가 고가의 장비나 설비를 분해하거나 철거하여 고장 원인을 분석 및 해결하는 기존 방식의 어려움을 피하고, SMPS의 고장인지 차단기가 고장인지를 간단하게 육안으로 확인이 가능하고, 추가로 중앙 관제실에서 정확한 고장 원인을 모니터링 할 수 있는 무선통신 기능을 내장하여 고장 모드에 따른 최소한의 인력과 비용으로 유지 보수를 할 수 있도록 하는, 입력전원 이상 및 자기 고장 검출 SMPS 회로 및 이를 포함하는 LED 컨버터 장치를 제공할 수 있다.
또한, 본 발명에 의하면, 관리자가 간단하고 신속하게 고장 원인을 알 수 있고 저렴한 비용으로 해결하기 위해, 장비나 설비, LED 등기구 등에 전원을 공급해 주는 SMPS 장치의 고장 발생시, SMPS 내부에 퓨즈가 단선되어 전원공급이 중단되는 것을 이용하여, 입력전원 이상 유, 무 및 자기고장 검출(진단)이 가능한 SMPS 장치를 통하여 실질적인 대부분의 고장발생 유형인 SMPS 고장, 차단기 불량 또는 전기배선 작업불량 등의 고장 진단을 오류 없이 확실하게 검출할 수 있도록 하는, 입력전원 이상 및 자기 고장 검출 SMPS 회로 및 이를 포함하는 LED 컨버터 장치를 제공할 수 있다.
또한, 본 발명에 의하면, 일반인이 취급하기 어려운 고가의 장비나 대전력을 사용하는 설비 또는 고출력 LED 등기구, 경계등, 가로등, 보안등, 터널등과 같은 설치면적이 넓고 먼 거리와 높은 위치에 설치된 조명의 유지보수를 용이하게 하기 위한 입력전원 이상 및 자기 고장 검출 SMPS 회로 및 이를 포함하는 LED 컨버터 장치를 제공할 수 있다.
또한, 본 발명에 의하면, SMPS 장치에 대하여 배선용 차단기와 누전 차단기를 통해 입력 전원이 공급되도록 하거나, 마그넷 스위치를 추가하여 전원을 투입함에 있어 차단기 및 마그넷 스위치의 불량으로 인하여 전원공급이 안되는 외부적인 문제와 SMPS의 자체불량을 구분하여 판단을 가능하게 함으로써 고가의 장비나 대전력을 사용하는 설비의 유지보수가 용이할 수 있도록 하는, 입력전원 이상 및 자기 고장 검출 SMPS 회로 및 이를 포함하는 LED 컨버터 장치를 제공할 수 있다.
또한, 본 발명에 의하면, 실질적인 대부분의 고장 발생 유형인 SMPS 고장, 차단기 고장 또는 전기배선 작업불량 등의 고장 진단을 오류 없이 확실하게 검출하여 신속한 고장 원인의 파악으로 유지보수 인력과 비용 낭비를 방지할 수 있다.
그리고, 본 발명에 의하면, 전원 회로를 SMPS 외에도 높은 전압이나 대전력을 사용하는 설비에도 입력전원 이상 유, 무 및 고전압 대전류용 퓨즈의 단락을 저렴한 비용으로 오류 없이 쉽게 구분하여 대처할 수 있는 효과가 있다.
본 발명이 속하는 기술 분야의 당업자는 본 발명이 그 기술적 사상이나 필수적 특징을 변경하지 않고서 다른 구체적인 형태로 실시될 수 있으므로, 이상에서 기술한 실시예들은 모든 면에서 예시적인 것이며 한정적인 것이 아닌 것으로서 이해해야만 한다. 본 발명의 범위는 상세한 설명보다는 후술하는 특허청구범위에 의하여 나타내어지며, 특허청구범위의 의미 및 범위 그리고 그 등가개념으로부터 도출되는 모든 변경 또는 변형된 형태가 본 발명의 범위에 포함되는 것으로 해석되어야 한다.
100 : LED 컨버터 장치 101 : 노이즈 제거부
102 : 정류부 103 : 역률 개선부
104 : 평활부 105 : 인버터부
106 : 2차 출력부 107 : 결선부
108 : 과전압 검출부 109 : 피드백 제어부
110 : 역결선 검출부 111 : 교류 전원부
112 : 통신보드 120, 120' : 고장 검출부
130 : 중앙 관제 시스템

Claims (14)

  1. 삭제
  2. 입력 교류 전원(AC)에 연결된 퓨즈(Fuse);
    상기 퓨즈의 양단에 각각 병렬로 연결된 제1 분류저항(CR1) 및 제2 분류저항(CR2);
    상기 제1 분류저항과 상기 제2 분류저항의 연결점에 일단이 연결된 정류 다이오드(D12);
    상기 정류 다이오드의 타단에 연결된 출력부;
    상기 정류 다이오드의 타단과 상기 출력부 사이에 병렬로 연결된 제3 다이오드(ZD3);
    상기 정류 다이오드의 타단과 상기 출력부 사이에 병렬로 연결된 제3 저항(CR3);
    상기 정류 다이오드의 타단과 상기 출력부 사이에 병렬로 연결된 제1 콘덴서(CC1);
    상기 정류 다이오드의 타단과 상기 출력부 사이에 병렬로 연결된 제2 콘덴서(CC2);
    상기 정류 다이오드의 타단과 상기 출력부 사이에 병렬로 연결된 제4 다이오드(ZD4);
    제1 전극이 상기 정류 다이오드의 타단과 상기 출력부 사이에 연결되고, 제2 전극이 상기 제4 다이오드(ZD4)에 연결되며, 제3 전극이 제1 LED(L1)에 연결된 스위칭 소자(Q6);
    상기 정류 다이오드의 타단과 상기 출력부 사이에 병렬로 연결된 제5 다이오드(ZD5); 및
    상기 제5 다이오드와 직렬로 연결된 제2 LED(L2)를 포함하되
    상기 출력부(V2)의 전압이 기 설정된 제1 전압(9V)인 경우 상기 스위칭 소자의 제2 전극에 연결된 상기 제4 다이오드(ZD4)로 인해 제2 전압(3V)이 상기 제1 LED(L1)에 인가되어 점등되고, 상기 제5 다이오드(ZD5)로 인해 상기 제2 LED(L2)에 제3 전압(6V)이 인가되어 점등되면 정상 동작 신호로 인식하고,
    상기 제2 분류저항(CR2)에 전압이 인가되지 않고 상기 제1 분류저항(CR1)에만 전압이 인가되어, 상기 출력부(V2)의 전압이 설정된 레벨 전압보다 50% 낮은 전압으로 상기 제1 LED(L1)에 인가되어 점등되고, 상기 제5 다이오드(ZD5)로 인해 상기 제2 LED(L2)가 도통이 안 되는 소등 상태가 되면, 상기 퓨즈가 단선되었음을 인식하는 입력전원 이상 및 자기 고장 여부를 검출하는 SMPS 회로.
  3. 삭제
  4. 제 2 항에 있어서,
    상기 제1 분류저항과 상기 제2 분류저항의 저항값은 서로 동일한, 입력전원 이상 및 자기 고장 검출 SMPS 회로.
  5. 제 2 항에 있어서,
    상기 제3 저항(CR3)은 고정 저항 또는 가변 저항인, 입력전원 이상 및 자기 고장 검출 SMPS 회로.
  6. 제 2 항에 있어서,
    상기 제1 콘덴서(CC1)는 충방전용 콘덴서이고, 상기 제2 콘덴서(CC2)는 세라믹 콘덴서 또는 적층 세라믹 콘덴서인, 입력전원 이상 및 자기 고장 검출 SMPS 회로.
  7. 삭제
  8. 입력 교류 전원(AC)에 연결된 퓨즈(Fuse), 상기 퓨즈의 양단에 각각 병렬로 연결된 제1 분류저항(CR1) 및 제2 분류저항(CR2), 상기 제1 분류저항과 상기 제2 분류저항의 연결점에 일단이 연결된 정류 다이오드(D12), 상기 정류 다이오드의 타단에 연결된 출력부(V2), 상기 정류 다이오드의 타단과 상기 출력부(V2) 사이에 병렬로 연결된 제3 다이오드(ZD3), 상기 정류 다이오드의 타단과 상기 출력부(V2) 사이에 병렬로 연결된 제3 저항(CR3), 상기 정류 다이오드의 타단과 상기 출력부(V2) 사이에 병렬로 연결된 제1 콘덴서(CC1), 상기 정류 다이오드의 타단과 상기 출력부(V2) 사이에 병렬로 연결된 제2 콘덴서(CC2), 상기 정류 다이오드의 타단과 상기 출력부(V2) 사이에 병렬로 연결된 제4 다이오드(ZD4), 제1 전극이 상기 정류 다이오드의 타단과 상기 출력부(V2) 사이에 연결되고, 제2 전극이 상기 제4 다이오드(ZD4)에 연결되며, 제3 전극이 제1 LED(L1)에 연결된 스위칭 소자(Q6), 상기 정류 다이오드의 타단과 상기 출력부(V2) 사이에 병렬로 연결된 제5 다이오드(ZD5) 및 상기 제5 다이오드와 직렬로 연결된 제2 LED(L2);를 포함하되, 상기 출력부(V2)의 전압이 기 설정된 제1 전압(9V)인 경우 상기 스위칭 소자의 제2 전극에 연결된 상기 제4 다이오드(ZD4)로 인해 제2 전압(3V)이 상기 제1 LED(L1)에 인가되어 점등되고, 상기 제5 다이오드(ZD5)로 인해 상기 제2 LED(L2)에 제3 전압(6V)이 인가되어 점등되면 정상 동작 신호로 인식하고, 상기 제2 분류저항(CR2)에 전압이 인가되지 않고 상기 제1 분류저항(CR1)에만 전압이 인가되어, 상기 출력부(V2)의 전압이 설정된 레벨 전압보다 50% 낮은 전압으로 상기 제1 LED(L1)에 인가되어 점등되고, 상기 제5 다이오드(ZD5)로 인해 상기 제2 LED(L2)가 도통이 안 되는 소등 상태가 되면, 상기 퓨즈가 단선되었음을 인식하는 입력전원 이상 및 자기 고장 여부를 검출하는 SMPS 회로;
    상기 입력 교류 전원(AC)에 포함된 노이즈를 필터링하여 제거하는 노이즈 제거부;
    상기 노이즈 제거부에 의해 노이즈가 제거된 입력 교류 전원을 정류하여 직류(DC) 전압으로 변환하는 정류부;
    상기 정류부를 통해 공급되는 직류 전압을 능동형 역률 집적소자(U4) 및 스위칭 소자(Q1, Q2)를 이용하여 온오프 동작하고, 온 동작의 경우에 변압부(T2)에 에너지를 축적하고, 오프 동작의 경우에 축적된 에너지를 방전하며, 온오프 비율을 변경하여 평균화하는 방식으로 일정한 정전압으로 유지시키는 역률 개선부;
    상기 역률 개선부에서 출력되는 정전압을 평활화하는 평활부;
    상기 직류 전압을 하프브리지 인버터 구동 IC(High-Voltage resonant controller)(U1)의 스위칭 주파수에 따라 고속으로 교번 스위칭하여 구형파의 교류 전압으로 변환하는 인버터부;
    상기 인버터부에서 변환하여 출력되는 구형파의 교류 전압을 변압부(T2)의 1차측 권선 및 콘덴서(C25,C26)를 통해 LC 공진회로를 구성하고, 상기 변압부(T2)의 2차측 권선으로 유기된 구형파 교류 전압을 다이오드(D9, D10)를 통해 정류하며, 전해 콘덴서(C35,C36,C37)로 평활하여 직류 전압을 출력하는 2차 출력부;
    LED 램프의 양극선과 양(positive) 결선되고, 음극선과 음(negative) 결선하여 연결되는 결선부;
    상기 결선부가 오픈(Open) 상태 또는 구동용 직류 전압이 제1 임계값 이상인 경우에, 상기 인버터부로 공급되는 기준 전압(5V)을 제1 기준 전압(3V)으로 다운시켜 상기 변압부(T2)의 1차측 권선에 평상시 전류보다 낮은 제1 전류가 흐르도록 하여 상기 LED 램프 및 LED 컨버터 회로를 보호하는 과전압 검출부;
    상기 LED 램프가 점등된 후에 전류 센싱 저항(R60)을 통해 동작 전압을 감지하고, 감지한 동작 전압이 제2 임계값 이상인 경우에 상기 인버터부의 스위칭 주파수를 조절하여 일정한 전류를 유지하는 피드백 제어부;
    상기 변압부(T2)의 2차측 권선에 역결선 검출용 권선이 추가로 연결되고, 상기 역결선 검출용 권선에 제3 임계값 이상의 전압이 인가되면 역결선 상태를 검출하며, 상기 LED 컨버터 회로 및 상기 LED 램프의 소손을 방지하기 위해 상기 인버터부의 동작을 정지시키는 역결선 검출부; 및
    중앙 관제 시스템과 유선 또는 무선으로 통신하기 위한 통신보드;
    를 포함하는 LED 컨버터 장치.
  9. 삭제
  10. 삭제
  11. 삭제
  12. 삭제
  13. 삭제
  14. 제 8 항에 있어서,
    상기 출력부(V2)의 전압 레벨이 0V로 검출되는 경우, 입력 전원의 투입이 안되고 있다는 것에 대한 검출로 인식되어, 차단기 불량 또는 전기배선 작업불량으로 인해 입력전원의 공급이 안됨으로 인한 고장으로 인식하는, LED 컨버터 장치.
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