KR102422865B1

KR102422865B1 - 본질 안전 전기 출력 전력 및 방폭형 조명기구를 제공하기 위한 모듈

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Publication number: KR102422865B1
Application number: KR1020187029587A
Authority: KR
Inventors: 안드레아스 그리스바흐; 요르크 슈트리첼베르거; 슈테판 피플락
Original assignee: 알. 슈탈 샬트제라테 게엠베하
Priority date: 2016-04-13
Filing date: 2017-04-11
Publication date: 2022-07-21
Also published as: KR20180132695A; ES2893960T3; CN109313875B; DE102016106798A1; WO2017178470A3; CN109313875A; EP3449478A2; PL3449478T3; EP3449478B1; WO2017178470A2; SG11201808802XA

Abstract

본 발명은 방폭형 조명기구(22) 또는 방폭형 전기 장치를 위한 모듈(10)에 관한 것이다. 상기 모듈(10)은 입력(11) 상의 각각의 비-본질 안전 입력 전력을 복수의 출구들(17) 상의 각각의 하나의 본질 안전 출력 전력으로 변환하도록 설계된다. 대응하는 전기 부하, 예를 들어 적어도 하나의 발광 다이오드(21)의 발광 다이오드 배열이 각각의 출구(17)에 연결되거나 연결될 수 있다. 상기 출구(17)는 상기 입구(11)의 제 1 입구 연결부(12)와 제 2 입구 연결부(13) 사이에 병렬 또는 직렬로 연결될 수 있다. 적어도 하나의 전류 모니터링 장치(27)가 출구 전류(IA)를 모니터링한다. 적어도 하나의 전압 모니터링 장치(27)가 출구 전압(UA)을 모니터링한다. 출구 전압(UA)이 전압 한계 값을 초과하자마자 및/또는 출구 전류(IA)가 전류 한계 값을 초과하자마자, 안전 스위치(16)가 제어 회로(28)에 의해 차단 상태로 스위칭된다.

Description

본질 안전 전기 출력 전력 및 방폭형 조명기구를 제공하기 위한 모듈

본 발명은 적어도 하나의 전기 부하, 특히 조명기구(luminaire)의 하나 이상의 발광 다이오드에 대해 본질 안전(intrinsically safe) 전기 출력 전력을 제공하기 위한 모듈에 관한 것이다. 또한, 본 발명은 그러한 모듈을 갖는 방폭형 조명기구(explosion-proof luminaire)에 관한 것이다.

폭발의 위험이 있는 환경에서는 EN/IEC 60079 표준에 기술된 바와 같이 모든 전기적 동작 수단들은 방폭형이 되도록 구현되어야 한다. 예를 들어, 점화 보호 유형(ignition protection types)의 "증가된 안전성"을 만족하는 발광 다이오드들을 포함하는 조명기구들은 지정되거나 또는 요구된 안전성 수준(예를 들면, "EPL Gb")을 달성하기 위해 추가적인 유형들의 점화 보호와 결합되어야 한다. 예를 들어, 발광 다이오드들 또는 그 제어 회로는 점화 보호 유형 "내화성 인클로저"(Ex-d) 또는 "캡슐화"(Ex-m)와 일치하는 하우징에 배열될 수 있다. 예를 들어, 발광 다이오드들과 같은, 하나의 점화 유형으로 전기 동작 수단 또는 전기 부하를 포함하는 하우징의 실시예들은 값비싸며 또한 수리 및 유지보수가 어렵다.

공보 DE 101 32 415 A1은 본질 안전 회로들이 연결된 분압기 라인(voltage divider line)을 위한 보호 장치를 기술한다. 분압기 라인의 전압이 모니터링되고, 전압 서지 또는 전압 드롭이 임계값 위에 또는 아래에 있는 경우에 스위치가 개방되고, 상기 스위치는 분할 지점에서 스파크가 폭발성 대기의 점화를 트리거할 수 있기 전에 상기 분압기 라인을 통해 전류의 흐름을 중단시키기 위해 상기 분압기에 대해 직렬로 연결된다.

공보 WO 2015/047383 A1은 아크 유닛(arc unit)을 기술하고, 이 경우 브랜치 전류뿐만 아니라 브랜치 전압은 공급 라인의 각각의 병렬 연결된 출력 브랜치에서 모니터링된다. 또한 공급 전압과 공급 전류는 상기 공급 라인에서 모니터링된다. 공급 전압과 모든 브랜치 전압들이 동일하지 않고 공급 전류가 브랜치 전류들의 합과 일치하지 않으면, 공급 라인 내의 안전 스위치가 개방된다.

또한, 예를 들어, 발광 다이오드들과 같은 전기 부하들의 값 비싼 캡슐화를 단순화하기 위한 다양한 시도들이 이루어져 왔다. 예를 들어, 공보 DE 10 2013 104 240 B4는 바람직하게는 도구(tools) 없이 발광 다이오드들이 결합 수단을 통해 배열되어 있는 캐리어를 커버 본체에 연결하는 것을 제시하며, 그에 따라 발광 다이오드들이 상기 커버의 챔버에 수용된다. 상기 캐리어와 상기 본체 사이에는 내화성 갭이 형성되어, 발광 다이오드들이 작은 체적의 챔버들 내에 배열된다.

종래 기술을 고려하면, 값 비싼 기계적 하우징 설계 없이 그리고 방폭(explosion-proof) 방식으로 적어도 하나의 전기 부하, 특히 조명기구의 적어도 하나의 발광 다이오드를 동작시킬 수 있도록 하는 것을 본 발명의 목적으로 볼 수 있다.

이러한 목적은 특허 청구범위 제 1 항의 특징들을 나타내는 모듈 및 특허 청구범위 제 15 항의 특징들을 나타내는 조명기구로 달성된다.

본 발명에 따른 모듈은 적어도 하나의 전기 부하, 예를 들어 적어도 하나의 발광 다이오드에 대해 본질 안전 전기 출력 전력(Ex-i)을 제공하도록 배치된다. 적어도 하나의 제 1 입구(inlet) 연결부 및 하나의 제 2 입구 연결부를 포함하는 입구에서, 본질 안전 전류원 또는 전압원이 아닌 입력 전력을 제공하는 것이 가능하다. 상기 모듈은 각각의 하나의 전기 부하에 대한 모듈의 적어도 하나의 출구(outlet) 상의 본질 안전 출력 전력(intrinsically safe output power)으로서 비-본질 안전 입력 전력(not intrinsically safe input power)을 제공하기 위해 간단한 수단이 사용되는 방식으로 구성된다.

상기 모듈의 출구들 각각은 하나의 제 1 출구 연결부와 하나의 제 2 출구 연결부를 갖는다. 출구의 상기 두 개의 출구 연결부들 사이에는 전기 부하를 각각 연결할 수 있다. 전기 부하를 포함하지 않는 출구들에서는, 각 출구를 단락시키는 점퍼 요소(jumper element)를 연결할 수 있다. 하나의 예시적인 실시예에서, 여러 출구들이 상기 두 개의 입구 연결부들 사이에 직렬로 연결된다. 대안적인 실시예에서, 상기 출구들은 병렬로 연결되어, 각각의 출구는 다른 출구들과 병렬로 입구에 연결된다.

상기 모듈은 적어도 하나의 부하를 통해 흐르는 출력 전류를 검출하고 이를 전류 한계 값과 비교하는 적어도 하나의 전류 모니터링 회로를 갖는다. 선택적으로, 상기 모듈은 적어도 하나의 출구에 인가된 출력 전압을 검출하고 이를 전압 한계 값과 비교하는 전압 모니터링 회로를 더 가질 수 있다.

적어도 하나의 제어 가능한 안전 스위치(controllable safety switch)가 제공되고, 한 실시예에서, 적어도 하나의 제어 가능한 안전 스위치는 두 개의 입구 연결부들 중 하나와 출구들 사이의 전기 연결부에 배열될 수 있다. 선택적으로 또는 부가적으로, 제공된 하나의 안전 스위치는, 상기 출구 또는 출구들을 저-저항 방식으로 서로 연결하거나 이들을 단락시키고, 연결된 부하를 통한 전류 흐름 및 적어도 하나의 할당된 출구 상의 전압을 감소시키기 위해, 상기 모듈의 하나 이상의 할당된 출구에 병렬로 배열될 수 있다. 상기 안전 스위치는 그 스위치 상태에 따라 전기 연결을 중단(interrupt) 또는 차단(block)하거나, 그 전도 상태(its conductive state)에 있을 때 전기 연결을 야기할 수 있다. 상기 안전 스위치는 적어도 하나의 제어 회로에 의해 활성화되고, 상기 차단 상태 또는 전도 상태로 스위칭된다. 상기 제어 회로는 상기 적어도 하나의 전류 모니터링 회로 및/또는 상기 적어도 하나의 전압 모니터링 회로에 연결된다.

상기 출구 전압이 상기 전압 한계 값을 초과하고 및/또는 상기 출구 전류가 상기 전류 한계 값을 초과하는 것으로 결정되면, 상기 제어 회로는 상기 안전 스위치를 그 안전 상태로 스위칭하는 것을 개시한다. 안전 상태에서, 상기 안전 스위치는 적어도 하나의 할당된 각각의 출구 상에서 본질 안전 값으로 전기 출력 전압 및 출력 전류가 감소되는 것을 보장한다. 예를 들어, 하나의 입구 연결부로의 입력 전류의 전류 흐름 또는 다른 입구 연결부에서 다시 전류원 또는 전압원으로의 전류 흐름이, 상기 두 개의 입구 연결부들 중 하나와 상기 출구들 사이의 전기 연결부에 위치된 안전 스위치가 차단될 때, 중단될 수 있다. 이러한 결과로서, 출력 전력은 즉시 0으로 감소한다. 상기 안전 스위치를 개방할 때 하나 이상의 부하를 통해 방전하는 용량성 구성요소들은 바람직하게는 제공되지 않는다.

상기 안전 스위치가 상기 모듈의 하나 이상의 할당된 출구에 병렬로 배열되는 경우, 안전 스위치는 그 안전 상태에서 전도 상태에 있으며, 적어도 하나의 할당된 출구의 출구 연결부들을 저-저항 방식으로 연결하거나 또는 이들을 단락시킨다.

상기 안전 스위치에 의한 저-저항 연결은 수 볼트(a few volts) 또는 그 미만의 잔류 전압만이, 바람직하게는 2 V 미만 내지 3 V가 상기 안전 스위치에 인가되는 연결을 의미하는 것으로 이해한다. 상기 잔류 전압은 상기 안전 스위치의 설계에 따라 달라진다. 바람직하게는, 상기 안전 스위치는 반도체 스위치 또는 몇몇 반도체 구성요소들을 포함하는 반도체 배열이다. 예를 들어, 상기 안전 스위치가 트라이액(triac) 또는 사이리스터(thyristor)인 경우 상기 잔류 전압은 약 2V가 된다. 바이폴라 트랜지스터의 경우, 상기 잔류 전압은 바람직하게는 1 V보다 낮다. 절연 층 전계 효과 트랜지스터에서, 상기 잔류 전압은 예를 들면 0.5 V 또는 그보다 낮을 수 있다. 정확한 잔류 전압은 사용되는 반도체의 유형에 따라 다르다. 상기 잔류 전압은 완전히 포화되거나 완전히 활성화된 반도체 스위치에 여전히 인가되는 전압으로 정의된다.

상기 출구를 병렬로 연결하면, 상기 입구에 인가된 전류는 여러 출구들로 분배될 수 있으며 그에 따라 전류가 줄어든다. 이러한 것은 특히 상기 모듈이 알려진 입력 전압을 갖는 전압원에 연결될 때 편리하며, 상기 입력 전류는 상기 전압원에 의해 제공될 수 있는 최대 입력 전력에 따라 변할 수 있다. 상기 출구들의 병렬 연결로 인해, 동일한 출력 전압이 각각의 출구에 인가되며, 상기 전압은 필수적으로 상기 입력 전압에 대응한다. 상기 출력 전류는 상기 출구들에 연결된 모든 부하들에 의해 결정된다.

다른 실시예에서, 상기 출구들은 서로에 대해 직렬로 연결된다. 이러한 것은 상기 입구가 전류원에 연결되는 경우에 특히 유리하다. 그러면 상기 전류원에 의해 지정된 입구 전류가 각각 연결된 부하를 통해 모든 직렬 연결된 출구들을 통해 흐른다. 상기 전류원에 의해 제공되는 최대 입력 전력에 따라 달라질 수 있는 상기 두 개의 입구 연결부들 사이에 인가된 입력 전압은, 상기 부하들에 따라, 상기 직렬 연결된 출구들로 분배되고 그에 따라 감소된다.

상기 모듈은 비-본질 안전 입력 전력을 상기 모듈의 직렬 연결 및/또는 병렬 연결 또는 출구에 연결된 전기 부하의 여러 구성요소들에 의해 분할하여 본질 안전 전기 출력으로 한다는 아이디어에 기초한다.

상기 모듈의 도움으로, 상기 적어도 하나의 출구는 상기 출력 전류 및/또는 상기 출력 전압을 모니터링함으로써 본질 안전 출력 전력의 유지의 관점에서 모니터링되고, 전류 한계 값 또는 전압 한계 값이 초과되면 모든 출구들의 출력 전력이 스위치 오프된다. 이러한 결과로서, 상기 입력 전력이 에러로 인해 너무 높아지게 되더라도, 발광 다이오드들의 광 방사(optical radiation)를 또한 제한하는 것이 가능하다.

본 발명에 따르면, 발광 다이오드 또는 전기 부하는 기계적 수단, 예를 들어 "내압 캡슐화(pressure-proof encapsulation)" 및/또는 "캡슐화"에 의해 추가적으로 방폭화될 필요는 없다. 이러한 결과로서, 예를 들어 방폭형 조명기구와 같은 방폭 전기 장치의 구현이 상당히 단순화된다. 모듈 및 그 입구 클램프(its inlet clamps)가 방폭형으로, 예를 들면 별개의 구성요소로서 또는 하우징 내에서 구성되는 경우 그러한 조명기구 또는 장치의 하우징을 방폭형이 아닌 방식으로 설계하는 것도 가능하다. 모든 경우에, 적어도 상기 부하들은 용이하게 접근할 수 있으며(accessible) 적은 비용으로 점검, 수리 또는 교체될 수 있다.

예시적인 한 실시예에서, 모든 출구들은 적어도 하나의 공유된 전류 모니터링 회로에 할당된다. 이러한 것은 특히 상기 출구들이 직렬로 연결된 경우 유익하다. 그렇게 함으로써, 상기 전류 모니터링 회로가 중복(redundant)될 수 있다.

더욱이, 상기 출구들 각각이 별도의 전압 모니터링 회로에 할당되는 경우에 유익할 수 있으며, 이 경우 각 출구의 전압 모니터링 회로는 중복될 수 있다. 이러한 것은 출구들이 직렬로 연결되어있는 경우에 유익하다.

출구들이 병렬로 연결될 때, 모든 출구들이 공유 전압 모니터링 회로에 할당되면 유익할 수 있다. 이러한 실시예에서, 상기 출구들 각각이 별도의 전류 모니터링 회로에 할당되는 것이 또한 바람직하다. 이 경우에도, 전압 모니터링 회로 및 전류 모니터링 회로가 중복되도록 구성될 수 있다.

바람직한 예시적인 실시예에서, 두 개의 직렬로 연결된 별도의 안전 스위치들이 제공된다. 바람직하게는, 각각의 안전 스위치는 별도의 제어 회로에 의해 활성화된다. 각각의 제어 회로는 제공된 출구들 각각에 대해 각각 하나의 전류 모터 링 회로 또는 전압 모니터링 회로에 연결된다. 결과적으로, 작동 안전성이 더욱 향상된다.

예시적인 실시예에서, 상기 적어도 하나의 제어 회로는 보호 장치(safeguard), 예를 들어 가용성 컷아웃(fusible cutout)을 포함한다. 전류가 전류 한계 값을 초과하거나 전압이 전압 한계 값을 초과하는 경우, 상기 제어 회로는 퓨즈의 트리거링(triggering)을 유발하여 상기 퓨즈를 통과하는 전류 흐름을 차단하거나 중단시킨다. 바람직하게는, 상기 퓨즈는 적어도 하나의 안전 스위치의 제어 연결부에 연결되고, 상기 퓨즈에 의한 전류 흐름의 중단으로 인해 상기 안전 스위치가 그 차단 상태로 스위칭된다.

바람직하게는, 상기 안전 스위치는 적어도 하나의 반도체 스위치이거나, 또는 적어도 하나의 반도체 스위치, 예컨대 전계 효과 트랜지스터, 바이폴라 트랜지스터, 트라이액 또는 사이리스터를 포함한다. 상기 전계 효과 트랜지스터는 p-채널 MOSFET 또는 n-채널 MOSFET로 구성될 수 있다.

각각 하나 이상의 발광 다이오드가 하나 이상의 출구에 연결되는 것이 바람직하며, 상기 발광 다이오드는 출구 상에서의 각각의 전기 부하를 나타낸다.

예시적인 한 실시예에서, 모듈은 여러 개의 병렬 브랜치들 및 각각 여러 개의 구성요소들, 예를 들어 여러 개의 발광 다이오드들을 갖는 부하에 연결된 출구를 갖는다. 상기 구성요소들은 각각의 브랜치에 직렬로 연결되어, 전체적으로 그 결과는 매트리스 형태의 구성요소들 또는 발광 다이오드들의 배열이 된다. 그러한 예시적인 실시예에서, 예를 들어, 각 출구의 전압 모니터링 배열은 없다. 바람직하게는, 이러한 출구에는 각각의 출력 전류를 모니터링하기 위한 적어도 하나의 전류 모니터링 배열만이 할당된다. 상기 출력 전압은 직렬 연결된 구성요소들에 의해 각각의 브랜치에서 분배된다. 브랜치에 장애가 생기면, 상기 출력 전압은 적어도 하나의 부가적으로 병렬 연결된 브랜치에 의해 흡수되고(taken up) 또한 거기에서 직렬 연결된 구성요소들 또는 발광 다이오드들에 걸쳐 분배된다. 이 실시예에서, 출구의 전압 모니터링은 생략될 수 있다.

필요하지 않은 출구들은 각각의 점퍼 요소, 예를 들어 단락 커넥터(short circuit connector)에 의해 전도 상태로 연결되거나 또는 단락될 수 있다. 이러한 것은 출구들이 직렬로 연결되는 경우 필요하다. 병렬로 연결되는 출구들의 경우에, 그러한 점퍼 요소는 필요하지 않다.

전술한 모듈은 방폭형 조명기구의 구성요소가 될 수 있다. 상기 모듈에 연결된 조명기구의 발광 다이오드들은 조명기구 하우징의 추가적인 폭발 방지 수단(additional explosion protection measures) 없이 간단한 방식으로 배열될 수 있다. 특히, 발광 다이오드들에 대한 "캡슐화" 또는 "내압 캡슐화" 또는 다른 폭발 방지 수단이 생략될 수 있다.

본 발명의 유익한 실시예들은 종속 특허 청구항들, 상세한 설명 및 도면으로부터 추론될 수 있다. 이하, 첨부된 도면들을 참조하여 본 발명의 바람직한 실시예들을 상세히 설명한다.

도 1은 모듈의 제 1 예시적인 실시예의 블록도이다.
도 2는 모듈의 제 2 예시적인 실시예의 블록도이다.
도 3은 모듈의 예시적인 실시예의 회로도이다.
도 4는 모듈의 또 다른 예시적인 실시예의 회로도이다.
도 5는 예시적인 방폭형 조명기구의 사시도이다.
도 6은 모듈의 또 다른 예시적인 실시예의 회로도이다.

도 1은 모듈(10)의 제 1 예시적인 실시예의 개략적인 블록도를 도시한다. 모듈(10)은 제 1 입구 연결부(12) 및 제 2 입구 연결부(13)를 갖는 입구(11)를 갖는다. 전류원(14) 또는 전압원(15)(도 2)의 형태로 비-본질 안전 에너지 소스(not intrinsically safe energy source)가 상기 입구(11)에 연결될 수 있다. 도 1에 따른 예시적인 실시예에서, 모듈(10)은 특히 전류원(14)에 연결되도록 제공된다. 예를 들어, 전류원(14)에 의해 제공되는 입구 전류(IE)는 제 1 입구 연결부(12)로 흐른다. 전류원(14)에서 부하-의존 방식으로 변할 수 있는 입구 전압(UE)은 입구 연결부들(12, 13) 사이에 위치된다.

제어 가능한 안전 스위치(16)가 제 1 입구 연결부(12) 또는 대안적으로 제 2 입구 연결부(13)에 연결된다. 모듈(10)은 적어도 하나의 출구(17)를 갖는다. 상기 안전 스위치(16)는 상기 입구 연결부들(12, 13) 중 하나와 모듈(10)의 상기 제공된 출구들(17) 중 하나 사이의 전기 연결부에 배열되며, 그 전도 상태에서 도전 상태의 연결을 가능하게 하고, 그 차단 상태에서 중단시킨다.

모듈(10)의 각각의 제공된 출구(17)는 제 1 출구 연결부(18) 및 제 2 출구 연결부(19)를 갖는다. 출구(17)의 두 개의 출구 연결부들(18, 19) 사이에는 출구 전압(UA)이 인가된다. 각 출구(17)의 두 개의 출구 연결부들(18, 19) 사이에는 전기 부하(20)를 연결할 수 있다. 예시적인 실시예에서, 전기 부하(20)는 직렬 및/또는 병렬로 연결된 하나 이상의 발광 다이오드(21)에 의해 형성된다.

출구들에 연결된 모듈(10) 및 발광 다이오드들(21)은 예를 들어 방폭형 조명기구(22)의 구성요소이다. 그러한 조명기구(22)의 하나의 예시적인 실시예가 도 5에 도시되어있다. 상기 조명기구(22)는 조명기구 하우징(23)을 포함하며, 발광 다이오드(21) 및 이 실시예에 따른 모듈(10)이 또한 예컨대 공통 캐리어 또는 공통 회로 보드 상에 배열된다. 상기 조명기구 하우징(23)은, 상기 모듈 자체가 적절한 방폭형 방식으로 설계되거나 상기 조명기구 하우징(23) 외부에 외부 방폭형 유닛으로서 배열되는 경우, 방폭형 방식으로 설계될 필요는 없다. 커넥터 플러그(24)에 의해, 모듈(10)의 입구(11)는 전압 또는 전류원에 연결될 수 있다. 연결 가능한 또는 부착 가능한 연결 모듈로서 별도의 하우징 내의 모듈(10)을 조명기구(22)에 기계적 또는 전기적으로 연결하는 것이 또한 가능하며, 전류원 또는 전압원과 상기 조명기구(22)의 발광 다이오드들(21) 사이에 개재시킬 수도 있다.

도 1에 도시된 예시적인 실시예에서, 각각의 출구(17)에서의 각각의 전기 부하(20) 또는 적어도 하나의 발광 다이오드(21)를 통해 직렬로 연결된 여러 개의 출구들(17)이 있다. 제 1 출구(17)의 제 1 출구 연결부(18)는 안전 스위치(16)에 연결된다. 제 1 출구(17)의 제 2 출구 연결부(19)는 다음의 직렬 연결된 출구(17)의 제 1 출구 연결부(18)에 연결되며, 이러한 구성이 계속된다. 출구들(17)의 직렬 회로의 마지막 출구(17)의 제 2 출구 연결부(19)는 제 2 입구 연결부(13)에 연결된다.

도 1에 따른 모듈(10)은 특정 개수의 출구들(17)을 제공한다. 전기 부하(20)가 없어야 하거나 각각의 출구(17)에 연결된 하나 이상의 발광 다이오드들(21)이 있어야 하는 경우, 각각의 출구(17)는 점퍼 요소(26)를 통해 전도성으로 연결되거나 단락된다. 이러한 결과로서, 출구들(17)의 직렬 연결이 누락된 전기 부하(20)에 의해 중단되지 않도록 보장된다. 전기 부하(20)가 점퍼 요소(26)로 대체되면, 각각의 출구(17)에서의 출구 전압(UA)은 0과 동일하다.

출구들(17)의 직렬 연결로 인해, 동일한 출구 전류(IA)가 모든 전기 부하(20)를 통해 흐른다. 예를 들어, 출구 전류(IA)는 전류원(14)이 모듈(10) 또는 조명기구(22)에 연결될 때 제공되는 입구 전류(IE)에 대응한다.

모듈(10)은 적어도 하나의 전류 모니터링 회로(27)를 포함한다. 도 1에 따른 예시적인 실시예에서, 모든 전기 부하들(20)을 통하거나 모든 출구들(17)을 통한 전류는 동일하기 때문에 단일 전류 모니터링 회로(27)로 충분하다. 상기 예에 따라, 전류 모니터링 회로(27)는 출구들(17)의 직렬 회로의 마지막 출구(17)와 제 2 입구 연결부(13) 사이의 전기 연결부에 위치된다. 전류 모니터링 회로(27)는 또한 모듈(10) 내의 제 1 입구 연결부(12)와 제 2 입구 연결부(13) 사이의 다른 지점에 배열될 수 있다. 전류 모니터링 회로(27)는 전류 모니터링 신호(SI)를 생성한다. 전류 모니터링 신호(SI)는 출구 전류(IA)가 전류 한계 값을 초과하는지 여부를 나타낸다. 전류 모니터링 신호(SI)는 제어 회로(28)에 전송되며, 상기 제어 회로는 제어 신호(ST)를 통해 제어 가능한 안전 스위치(16)를 활성화한다.

또한, 모듈(10)은 적어도 하나의 전압 모니터링 회로(29)를 포함한다. 상기 전압 모니터링 회로는 각각 하나의 출구 전압(UA)을 모니터링한다. 도 1에 따른 예시적인 실시예에서, 출구들(17) 상의 출구 전압들(UA)은 서로 벗어날 수 있기 때문에, 각각의 출구(17)는 별도의 전압 모니터링 회로(29)가 할당된다. 각각의 전압 모니터링 회로(29)는 전압 모니터링 신호(SU)를 생성하고, 이들 모두는 제어 회로(28)로 전송된다. 전압 모니터링 신호(SU)는 전압 모니터링 회로(29)에 의해 모니터링된 출구 전압(UA)이 전압 한계 값을 초과하는지의 여부를 나타낸다.

모든 출구 전압들(UA)이 전압 한계 값 아래이고 출구 전류(IA)가 전류 한계 값 아래인 한, 안전 스위치(16)는 본 예에 따라 그 전도 상태를 유지한다.

출구 전압들(UA) 중 하나가 지정된 전압 한계 값을 초과하거나 출구 전류(IA)가 전류 한계 값을 초과하자마자, 제어 회로(28)는 제어 신호(ST)를 통해 안전 스위치(16)를 활성화하고 상기 스위치를 안전 상태, 본 예에 따라 차단 상태로 이동시킨다. 이러한 결과로서, 상기 출구 전류(IA)는 전기 부하들(20)에서 멈춰지게 되고, 모듈(10) 또는 조명기구(22)의 안전 상태가 확립된다.

원칙적으로, 발광 다이오드들(21)은 전류원(14)에 의해 동작된다. 입구(11)에서, 전류원(14)은 입구 전류(IE) 및 입구 전압(UE)에 의해 규정된 비-본질 안전 전력을 전달한다. 특히, 입구 전압(UE)은 전류원(14)에 따라 높게 될 수 있고, 그 결과 입력 전력은 그에 대응하여 증가한다. 입구 전력(UE)은 출구들(17)의 직렬 연결로 인해 각각의 연결된 전기 부하(20)에 분배된 것에 비례하여 출구들(17)에 분배된다. 동일한 부하(20) 또는 적어도 하나의 발광 다이오드(21)를 포함하는 동일한 발광 다이오드 회로가 각각의 출구(17)에 연결되면, 출구들(17) 상의 출구 전압들(UA)은 실질적으로 동일하다.

본 예에 따라, 입구 전압(UE)은 여러 개의 출구들(17)이 존재하는 경우 출구들(17)에 걸쳐 적어도 대략 균일하게 분배된다. 이러한 결과로서, 출구 전류(IA)를 제한하고 각각의 개별 출구(17)에서 출구 전압(UA)을 제한함으로써 전력의 제한이 달성된다. 전류원(14)에 의해 제공될 수 있는 최대 입구 전압(UE) 또는 입력 전력이 알려진다. 복수의 출구들(17)로 인해, 이러한 최대 허용 가능한 입구 전압(UE)은 출구들(17)에 걸쳐 분배될 수 있다.

모듈(10) 또는 조명기구(22)의 더욱 본질적인 안전성을 제공하기 위해, 모든 출구들(17) 또는 상기 출구들(17)에서의 모든 출구 전압들(UA)과 각각의 부하(20)를 통해 흐르는 출구 전류가 모니터링될 수 있다. 한계 값들이 초과하면, 모듈(10) 및 각각 연결된 부하(20)를 통한 전류 흐름은 즉시 중단된다.

도 2는 모듈(10) 또는 조명기구(22)의 또 다른 예시적인 실시예를 도시한다. 이하, 도 1에 따른 예시적인 실시예와의 차이점만을 설명한다. 그 이외에는, 전술한 설명을 참조한다.

도 2에 따른 예시적인 실시예에서, 여러 개의 출구들(17)이 제공되며, 이들은 제 1 입구 연결부(12)와 제 2 입구 연결부(13) 사이에서 서로 병렬로 연결된다. 결과적으로, 동일한 출구 전압(UA)이 각 출구(17)에 인가된다. 그러나, 상기 출구들(17) 사이의 출구 전류들(IA)은 서로 다를 수 있다. 도 1에 따른 예시적인 실시예와는 다르게, 도 2에 따른 예시적인 실시예를 참조하면, 각각의 출구(17)는 별도의 전류 모니터링 회로(27)가 할당된다. 출구(17)의 각각의 전류 모니터링 회로(27)는 전류 모니터링 신호(SI)를 제어 회로(28)에 전송한다. 병렬 연결된 출구들(17)의 모든 출구 전압들(UA)이 동일함에 따라, 단일의 전압 모니터링 회로(29)가 모든 출구들(17)에 대해 충분하다. 도 2에 따른 표현의 변경에서, 전압 모니터링 회로(29)가 또한 안전 스위치(16)와 출구들(17) 또는 임의의 원하는 출구(17) 사이에 위치될 수 있다. 도 2에 따른 예시적인 실시예는 전압원(15)을 통해 동작되는 모듈들(10) 또는 조명기구들(22)에 특히 적합하여, 출구(17)에서의 출구 전압(UA)은 제공된 입구 전압(UE)에 대응한다. 복수의 출구들을 갖는 하나의 예시적인 실시예에서, 가변 입구 전류(IE)는 대응하는 수의 출구들(17)로 분할된다. 모든 출구 전류들(IA)의 합은 입구 전류(IE)에 대응한다. 따라서, 도 1에 따른 예시적인 실시예와 유사하게, 최대 제공된 입구 전류(IE)의 함수로서 각 출구(17)에서의 출력 전력을 제한하는 것이 가능하다. 출구들(17)의 수는 그에 따라 선택될 수 있다.

도 1에 따른 예시적인 실시예에서와 같이, 안전 스위치(16)는 출구 전류들 중 하나가 전류 한계 값을 초과할 때 또는 출구 전압(UA) 또는 입구 전압(UE)이 전압 한계 값을 초과할 때 제어 회로(28)를 통해 그 안전 상태(예를 들어, 차단 상태)로 스위칭된다.

도 3은 모듈(10)을 구현하기 위한 바람직한 예시적인 실시예를 도시한다. 이러한 모듈(10)은 방폭형 조명기구(22)의 구성요소가 될 수 있거나, 별도의 하우징을 갖는 부착 모듈에 제공될 수 있다. 몇몇 또는 모든 출구들(17)에 연결되어, 각각 적어도 하나의 발광 다이오드(21)를 포함하는 하나의 발광 다이오드 회로가 있을 수 있다. 도 3에 따른 예시적인 실시예에서, 출구들(17)은 직렬로 연결된다. 출구(17)에서 하나의 부하 대신에, 점퍼 요소(26)를 연결하는 것도 또한 가능하다. 안전성 측면에서 중요한 모듈(10)의 구성요소들은 중복 방식(redundant manner)으로 제공된다.

각각의 출구(17)에 할당된 전압 모니터링 회로(29)는 출구(17)의 제 1 출구 연결부(18)와 제 2 출구 연결부(19) 사이에서 서로 직렬로 연결된 제 1 분압 저항기(voltage divider resistor)(35) 및 제 2 분압 저항기(36)를 포함하는 분압기를 포함한다. 상기 분압 저항기들(35, 36) 사이의 중앙 태핑(center tapping)은 제어 가능한 제 1 제너 다이오드(37)의 제어 입력에 연결된다. 상기 제 1 제너 다이오드(37)의 캐소드는 제 1 저항기(38)를 통해 제 1 출구 연결부(18)에 연결되고, 상기 제 1 제너 다이오드(37)의 애노드는 제 2 출구 연결부(19)에 연결된다. 또한, 상기 제 1 제너 다이오드(37)의 캐소드는 제 2 저항기(39)을 통해 제 1 트랜지스터(40)의 베이스에 연결된다. 상기 제 1 트랜지스터(40)는 바이폴라 pnp 트랜지스터로서 구현된다. 상기 제 1 트랜지스터(40)의 이미터 연결부는 제 1 출구 연결부(18)에 연결되고, 상기 제 1 트랜지스터(40)의 컬렉터 연결부는 제 3 저항기(41)를 통해 제어 라인(42 또는 43)에 연결된다.

중복(redundancy) 이유로 인해, 동일한 출구(17)에는 동일한 구성을 갖는 추가의 전압 모니터링 회로(29)가 할당된다. 본 예에 따르면, 따라서 각각의 출구(17)에는 각각 동일한 구성을 갖는 두 개의 전압 모니터링 회로들(29)이 할당된다. 하나의 전압 모니터링 회로(29)는 제 1 제어 라인(42)에 연결되고, 각각의 다른 전압 모니터링 회로(29)는 제 2 제어 라인(43)에 연결된다. 도 3은 예로서 첫 번째 두 개의 출구들(27)에 대한 전압 모니터링 회로들(29)을 도시하고, 나머지 전압 모니터링 회로(29)는 동일한 구성을 가지며 블록도에 의해서만 상징된다.

예시적인 실시예를 참조하면, 제 1 입구 연결부(12)는 제 1 연결 라인(45)을 통해 제 1 출구(17)의 제 1 출구 연결부(18)에 직접 연결된다. 제 2 연결 라인(46)은 제 2 입구 연결부(13)에 연결된다. 출구들(17)의 직렬 회로는 두 개의 연결 라인들(45, 46) 사이에 개재된다. 제 2 연결 라인(36)에는, 본 예에 따라, 트랜지스터, 여기서는 n-채널 MOSFET의 형태인 전계 효과 트랜지스터(47)에 의해 구현되는 적어도 하나의 안전 스위치(16)가 설치된다. 상기 안전 스위치(16)는 비교적 중복 방식으로 구성되므로, 본 예에서 두 개의 안전 스위치들(16)이 제 2 공급 라인(46)에서 서로에 대해 직렬로 배열된다.

안전 스위치(16) 또는 전계 효과 트랜지스터(47)의 게이트의 제어 연결은 제 4 저항기(48)를 통해 노드(49)에 연결된다. 상기 제 1 노드(49)는 제 5 저항기(50)를 통해 제 2 노드(51)에 연결된다. 상기 제 2 노드(51)는 퓨즈(52)를 통해 제 1 연결 라인(45) 또는 제 1 입구 연결부(12)에 연결된다. 본 예에 따르면, 상기 퓨즈(52)는 안전 퓨즈로서 구성된다.

전계 효과 트랜지스터(47)의 게이트는 제 1 다이오드(56)를 통해 제 2 노드(51)에 연결된다. pnp 바이폴라 트랜지스터인 제 2 트랜지스터(57)의 이미터는 제 2 노드(51)에 연결된다. 제 2 트랜지스터(57)의 컬렉터는 제 6 저항기(58)를 통해 제 2 제어 라인(42)에 연결된다. 제 2 트랜지스터(57)의 베이스는 제 1 노드(49)에 연결된다.

제 2 입구 연결부(13)는 저항기 배열(59)을 통해 제 3 노드(60)에 연결된다. 상기 저항기 배열(59)은 하나 이상의 병렬 연결된 저항기들을 포함한다. 상기 저항기 배열(59)에 인가된 전압은 제 1 입구 연결부(12)로부터 제 2 입구 연결부(13)로 흐르는 전류에 특징을 가지며, 본 예시적인 실시예에서, 상기 전류는 입구 전류(IE) 및 출구 전류(IA)에 대응하는데, 이는 모든 출구들(17)이 두 개의 입구 연결부들(12, 13) 사이에 직렬로 연결되기 때문이다. 결과적으로, 상기 저항기 배열(59)은 전류 감지 저항기를 형성한다.

제 2 노드(51)는 제 1 사이리스터(61)를 통해 제 3 노드(60)에 연결된다. 상기 제 1 사이리스터(61)의 제어 입력은 제 1 제어 라인(42)에 연결된다. 제 1 보조 커패시터(support capacitor)(62)가 한 측면에서 제 1 사이리스터(66) 및 제 3 노드(60)의 캐소드에 연결되고, 다른 측면에서는 상기 제 1 사이리스터(61)의 제어 입력에 연결된다.

제어 가능한 제 2 제너 다이오드(66)가 제 2 입구 연결부(13)를 제 1 노드에 연결하고, 이 경우 캐소드는 상기 제 1 노드(49)에 할당된다. 제 2 보조 커패시터(67)가 제 2 제너 다이오드(66)의 제어 연결부와 제 2 제너 다이오드(66)의 애노드 사이에 연결된다. 제어 가능한 제 2 제너 다이오드(66)의 제어 연결부는 제 7 저항기(68)를 통해 제 3 노드(60)에 연결된다.

제 1 노드(49), 제 3 노드(60) 및 제 1 제어 라인(42) 사이의 전술한 회로는 두 개의 전계 효과 트랜지스터들(47) 중 하나에 대한 제어 회로(28)를 형성한다. 동일한 제어 회로(28)가 각각의 다른 전계 효과 트랜지스터(47)에 대해 다시 연결되며, 상기 제어 회로(28)는 전술한 제어 회로(28)와는 다르게 제 2 제어 라인(43)에 연결된다.

전류 모니터링 배열(27)은 중복되고 제 2 보조 커패시터(67) 및 제 7 저항기(68)를 갖는 제 2 제너 다이오드(66)뿐만 아니라 저항기 배열(59)에 의해 각각 형성된다.

도 3에 도시된 바와 같이, 제 1 노드(49)와 제 2 입구 연결부(13) 사이에는 병렬 회로가 제공되고, 상기 병렬 회로는 제 8 저항기(69), 제 3 제너 다이오드(70) 및 제 4 제너 다이오드(71)를 포함한다. 상기 제너 다이오드들(70, 71)의 캐소드들은 제 1 노드(49)에 연결된다.

지금까지 설명된 도 3에 따른 모듈(10)은 다음과 같이 동작한다:

전압 한계 값 또는 전류 한계 값이 초과되지 않는 한, 전계 효과 트랜지스터(47)는 제 1 노드(49), 제 2 노드(51) 및 퓨즈(52)를 통해 제 1 입구 연결부(12)에 대한 그 게이트의 연결에 의해 그 전도 상태에서 유지된다. 각각의 전압 모니터 회로(29)의 각각의 제 1 트랜지스터(40)는 차단되고, 제어 회로(28)의 제 2 트랜지스터(57)도 역시 차단된다.

출구들(17) 중 하나에서의 출구 전압(US)이 제어 가능한 제 1 제너 다이오드(37)에 의해 지정된 전압 한계 값을 초과하면, 상기 제어 가능한 제 1 제너 다이오드(37)는 제 2 분압 저항기(36)에 인가된 전압으로 인해 전도성이 되어, 제 1 트랜지스터(40)의 베이스가 각각의 제 2 저항기(39)를 통해 제 2 출구 연결부(19)에 연결된다. 이러한 결과로서, 제 1 트랜지스터(40)는 전도성이 되고, 각각의 제어 라인(42 또는 43)을 각각의 출구(17)의 할당된 제 1 출구 연결부(18)에 연결한다. 이러한 결과로, 제 1 사이리스터(61)가 그 전도 상태로 스위칭된다. 이러한 결과로서, 전류가 퓨즈(52)를 통해 흐를 수 있고, 상기 전류는 상기 퓨즈(52)를 트리거하고 제 2 노드(51)와 제 1 입구 연결부(12) 사이의 연결을 중단시키기에 충분히 높게 된다. 이는 결과적으로, 제 1 다이오드(56)를 통한 전계 효과 트랜지스터(47)의 게이트 사이의 연결로 인해, 전계 효과 트랜지스터(47)의 차단 상태로의 신속한 스위칭이 일어난다. 제 1 다이오드(56)는 이러한 스위칭 동작을 가속시키며, 단순화된 예시적인 실시예에서는 생략될 수도 있다.

제어 가능한 제 2 제너 다이오드(66)는 전류 한계 값에 특징을 갖는다. 전류가 증가하면, 저항기 배열(59)에 인가된 측정 전압이 증가하고, 따라서 제어 가능한 제 2 제너 다이오드(66)의 제어 입력에 대한 각각의 제 7 저항기(68) 상의 전압도 증가한다. 전류 한계 값이 초과되면, 제어 가능한 제 2 제너 다이오드(66)는 전도 상태로 스위칭된다. 그 결과, 제 2 트랜지스터(57)의 베이스가 제 2 입구 연결부(13)에 연결되고, 그 결과로서 제 2 트랜지스터(57) 및 제 1 사이리스터(61)가 전도 상태가 된다. 이로 인해 야기된 퓨즈(52)를 통한 더 높은 전류는 퓨즈(52)가 트리거되는 효과를 갖는다. 전압 한계 값이 초과되는 경우에서와 같이, 이는 다시, 전계 효과 트랜지스터(47)의 게이트가 제 1 다이오드(56)를 통해 제 3 노드(60)에 연결되고, 전계 효과 트랜지스터(47)가 그 차단 상태로 스위칭된다.

도 4는 방폭형 조명기구(22)에 사용될 수 있는 모듈(10)의 다른 예시적인 실시예를 도시한다. 각각의 중복 전압 모니터링 회로(29)를 갖는 출구들(17)의 활성화는 도 3에 따른 예시적인 실시예에 대응하고, 도 4에서 블록도의 방식으로 단순화하여 도시된다. 도 4는 또한 직렬 회로의 제 1 출구(17) 및 마지막 출구(17)만을 예로서 도시한다. 제어 회로(28)뿐만 아니라 전압 모니터링 회로(29)의 중복 실시예는 혼동을 피하기 위해 생략되었다.

이러한 예시적인 실시예에서, 안전 스위치(16)의 전계 효과 트랜지스터(47)는 p-채널 MOSFET이고 제 1 공급 라인(45)에 배치된다. 전계 효과 트랜지스터(47)의 게이트는 제 9 저항기(78)를 통해 제 4 노드(81)에 그리고 캐소드가 제 1 입구 연결부(12)에 연결된 제 5 제너 다이오드(82)의 애노드에 연결된다. 또한, 제 1 입구 연결부(12)는 pnp 바이폴라 트랜지스터로서 구성된 제 3 트랜지스터(83)의 이미터에 연결된다. 제 3 트랜지스터(83)의 컬렉터는 제 4 노드(81)에 연결된다. 제 3 트랜지스터(83)의 베이스는 제 10 저항기(79)를 통해 제 5 노드(84)에 연결된다. 제 5 노드(84)는 제 2 사이리스터(85)를 통해 제 2 공급 라인(46)에 연결된다. 또한, 제 4 트랜지스터(84)의 베이스는 제 11 저항기(80)를 통해 npn 바이폴라 트랜지스터로 표현되는 제 5 노드(84)에 연결된다. 이러한 제 4 트랜지스터(86)의 컬렉터는 제 4 노드(81)에 연결되고, 이미터는 제 2 공급 라인(46)에 연결된다.

제 1 제어 라인(42)은 제 2 사이리스터(85)의 제어 입력 및 npn 바이폴라 트랜지스터로서 구성된 제 5 트랜지스터(87)의 이미터에 연결된다. 제 5 트랜지스터(87)의 컬렉터는 제 12 저항기(88)를 통해 제 5 노드(84)에 연결된다. 제 5 트랜지스터(87)의 베이스는 제 13 저항기(89)를 통해 제 6 트랜지스터(90)의 컬렉터에 연결된다. 제 6 트랜지스터(90)는 베이스가 제 14 저항기(91) 및 제 15 저항기(92)를 통해 제 5 노드(84)에 연결된 pnp 트랜지스터로서 구성된다. 제 14 저항기(91)와 제 15 저항기(92)의 연결 지점은 제 6 트랜지스터(90)의 이미터에 연결된다. 제 6 트랜지스터(90)의 베이스는 또한 제어 가능한 제 6 제너 다이오드(93)를 통해 제 2 입구 연결부(13)에 연결되고, 이 경우 애노드는 제 2 입구 연결부(13)에 할당되고, 캐소드는 제 6 트랜지스터(90)의 베이스에 할당된다.

제어 가능한 제 6 제너 다이오드(93)의 제어 입력은 저항기 배열(59)을 통해 제 2 입구 연결부(13)에 연결된다. 결과적으로, 저항기 배열(59)은 상기 애노드와 제어 가능한 제 6 제너 다이오드(93)의 제어 연결부 사이에 개재된다.

전압 한계 값이나 전류 한계 값이 초과되지 않는 한, 전계 효과 트랜지스터(47)는 전도 상태이다. 이러한 것은 퓨즈(52)와 제 1 입구 연결부(12)의 연결을 통해 제 4 트랜지스터(86)가 그 전도 상태로 유지되고, 그에 따라 전계 효과 트랜지스터(47)의 게이트가 소스 연결부보다 상당히 낮은 전위를 나타내므로 달성된다.

전압 한계 값이 초과되면, 제 2 사이리스터(85)는 제 1 제어 라인(42)에 대한 각각의 출구 연결부(18)의 대응 연결로 인해 그 전도 상태로 이동된다. 차례로 퓨즈를 통과하는 전류는 퓨즈(52)가 제 5 노드(84)와 입구 연결부(12) 사이의 연결을 단절하는 효과를 갖는다. 제 3 트랜지스터(83)는 전도 상태가 되고, 제 4 트랜지스터(86)는 그 차단 상태로 이동한다. 제 1 입구 연결부(12)에 대한 제 4 노드(81) 및 이에 따른 게이트의 연결로 인해, 전계 효과 트랜지스터(47)는 그 차단 상태에서 안전하게 유지된다.

너무 높은 출구 전류(IA)에 기인하여 측정 전압이 상기 저항기 배열(59)에 인가되는 경우, 상기 측정 전압은 전류 제한 값보다 높게 되며, 상기 제 6 제너 다이오드(93)는 전도 상태가 된다. 이것은 제 6 트랜지스터(90) 및 결과적으로 제 5 트랜지스터(87)가 그 전도 상태로 스위칭되고 대응하는 신호로 인해 사이리스터(85)를 전도 상태로 스위칭시키는 결과를 가져온다. 전술한 설명과 유사하게, 제 3 트랜지스터(83)는 전도 상태가 되고, 퓨즈(52)는 제 5 노드(84)와 제 1 입구 연결부(12) 사이의 연결을 단절시킨다. 전계 효과 트랜지스터(47)는 따라서 그 차단 상태로 이동한다. 마찬가지로, 제 4 트랜지스터(86)는 이러한 결과로서 차단 상태로 이동한다.

제 1 제어 라인(42)과 관련하여 설명된 제어 회로(28)와, 이러한 결과로서 활성화되는 안전 스위치(16)는 이미 설명된 바와 같이 모듈(10)의 안전성을 높이기 위해 중복될 수 있다.

도 6은 모듈(10)의 다른 예시적인 실시예를 도시한다. 이러한 예시적인 실시예는 도 3에 따른 모듈(10)의 예시적인 실시예와 유사한 방식으로 설계된다. 그러나, 전압 모니터링 장치(29)가 할당되지 않은 단지 단일의 출구(17)만이 존재한다. 거기에 적용된 출구 전압(UA)은 따라서 모니터링되지 않다. 본 예에 따라, 출구(17)는 도 3과 유사하게 중복되는 적어도 하나의 전류 모니터링 회로(27)만 할당된다.

도 3에 따른 실시예와 비교하여 주된 차이는, 중복으로 존재하는 안전 스위치들(16)이 모듈(10)의 출구(17)에 병렬로 연결된다는 것이다. 이러한 안전 상태에서, 제 1 출구 연결부(18)와 제 2 출구 연결부(19) 사이의 전류 경로는 클리어되고, 두 개의 출구 연결부들(18, 19)은 서로 저-저항 방식으로 연결된다. 저-저항 연결은 전도성 연결이 되는 것으로 이해되며, 여기서, 출구 연결부들(18, 19) 사이의 전류 경로에서 안전 스위치(16)에 인가된 잔류 전압만이 유지된다. 상기 잔류 전압은, 바람직하게는 반도체 스위치이거나 또는 하나 이상의 반도체 스위치를 포함하는 안전 스위치(16)의 실시예 유형에 따른다. 도 6에 따른 예시적인 실시예에서, 안전 스위치(16)는 제 1 사이리스터(61)이다. 이 예에 따르면, 두 개의 출구 연결부들(18, 19) 사이의 전류 경로는 안전 스위치(16) 또는 제 1 사이리스터(61)에 직렬로 연결된 어떠한 추가 구성요소도 포함하지 않는다.

출구 전압(UA)이 부하(20) 자체에 의해 본질적으로 안전하기 때문에 모듈(10)(도 6)의 이러한 실시예가 가능하다. 부하(20)는 여러 개의 병렬 연결된 브랜치들(20a)을 포함한다. 바람직하게는, 적어도 2 개 또는 적어도 3 개의 브랜치들(20a)이 서로 병렬로 연결된다. 브랜치들(20a)의 각각은 부하(20)의 여러 개의 구성요소들(본 예에 따라 여러 개의 발광 다이오드들(21))의 직렬 회로를 포함한다. 각각의 브랜치(20a) 내의 상기 구성요소들 또는 발광 다이오드들(21)은 직렬로 연결된다. 부하(20)의 이러한 실시예에서, 각각의 브랜치(20a)에서의 출구 전압(UA)은 직렬 연결된 구성요소들에 걸쳐 분배된다. 하나의 브랜치(20a)에서 중단(interruption)이 일어나는 경우에도, 적어도 하나의 병렬 연결된 추가의 브랜치(20a)에서 이러한 전압 분할이 발생하여, 브랜치들(20a) 중 하나가 중단된다고 하더라도 출구 전압(US)이 여러 개의 구성요소들 또는 발광 다이오드들(21)로 분배된다.

도 3에 따른 실시예와는 달리, 퓨즈(52)는 제 1 입구 연결부(12)와 제 1 출구 연결부(18) 사이에 및 제 1 입구 연결부(12)와 안전 스위치(16)를 포함하는 전류 경로들의 분기 지점들 사이에 직렬로 연결된다.

각 제어 회로(28)의 제 2 트랜지스터(57)의 이미터들은 제 1 노드(49)에 연결된다. 제 5 저항기(50)는 제 1 노드(49)와 제 2 노드(51) 사이에 직렬로 연결된다. 안전 스위치들(16)을 포함하는 중복 전류 경로들 각각은 제 2 노드(51)를 제 2 출구 연결부(19)에 연결하고, 이 경우에, 본 예에 따라 제 1 사이리스터(61)의 애노드 연결부는 제 2 노드(51)에 연결되고, 캐소드 연결부는 제 2 출구 연결부(19)에 연결된다.

도 3에 따른 예시적인 실시예와 비교하여 또 다른 차이점으로서, 도 6에 따른 예시적인 실시예에서, 두 개의 제 2 트랜지스터들의 베이스들이 각각 제 16 저항기(100)를 통해 제 1 노드(49)에 연결되고, 제 17 저항기(101)를 통해 각각 하나의 할당된 제 2 제너 다이오드(66)에 연결된다. 커패시터(103)가 제 3 및 제 4 제너 다이오드들(70,71)에 병렬로 연결되며, 상기 커패시터는 제 2 입구 연결부(13)와 제 1 노드(49) 사이에 직렬로 연결된다. 제 2 입구 연결부(13)는 또한 제 2 다이오드(104) 및 제 3 다이오드(105)를 통해 제 2 노드(51)에 연결되고, 이 경우 상기 캐소드는 제 2 노드(51)에 연결되고 상기 애노드는 제 2 입구 연결부(13)에 연결된다.

도 6에 따른 예시적인 실시예는 다음과 같이 동작한다:

이미 설명된 바와 같이, 출구 전압(UA)은 모니터링되지 않는다. 출구 전류(IA)를 초과하는 것만이 전류 모니터링 장치(27)에 의해 모니터링된다. 부하(20)를 통해 흐르는 출구 전류(IA)는 저항기 배열(59) 상의 측정 전압에 비례한다. 출구 전류(IA)가 제 2 제너 다이오드(66)의 제너 전압에 의해 정의된 전류 한계 값을 초과하면, 제 2 제너 다이오드(66)는 전도 상태로 스위칭된다. 각각의 제어 회로(28)의 제 2 트랜지스터(57)의 베이스는 전도 상태의 제 2 제너 다이오드(66) 및 제 17 저항기(101)를 통해 제 2 입구 연결부(13)에 연결된다. 이러한 결과로서, 제 2 트랜지스터(57)는 전도 상태가 되어 결과적으로 안전 스위치(16) 및 본 경우에는 제 1 사이리스터(61)의 제어 연결을 활성화하며, 결과적으로 제 1 사이리스터(61)는 그 전도 상태로 스위칭된다. 그렇게 하면, 전류 경로는 전도 상태가 되고, 제 1 출구 연결부(18)와 제 2 출구 연결부(19) 사이의 제 1 트랜지스터(61) 또는 안전 스위치(16)를 통해 클리어되며, 상기 두 개의 출구 연결부들(18, 19)은 저-저항 방식으로 연결된다. 이 예시적인 실시예를 참조하면, 안전 스위치(16)는 그 안전 상태에서 전도 상태가 된다. 두 개의 출구 연결부들(18, 19) 사이에는, 안전 스위치(16)에서 감소하는 설계-지정 잔류 전압만이 적용되고, 여기에서 상기 전압은 제 1 사이리스터(61)로 표현된 안전 스위치(16)의 경우에 대략 2 V 이하가 될 수 있다. 이러한 결과로서, 출구(17) 상의 출구 출력은 적어도 감소된다. 예시적인 실시예에서, 이것은 출구 전류(IA)가 부하(20)를 통해 흐르지 않는 효과를 가지며, 그 이유는 그 위치에서 직렬로 연결된 발광 다이오드들(21)이 낮은 출구 전압(UA)으로 인해 차단 상태에 있기 때문이다.

바람직하게는, 제 2 제너 다이오드(66)의 제너 전압은, 퓨즈(52)가 트리거되기 전에 안전 스위치(16)가 전도성 안전 상태로 스위칭되는 방식으로 선택된다.

안전 스위치(16)가 그 안전 상태(여기서는, 전도 상태)로 스위칭된 후, 퓨즈(52)를 통과하는 전류는 증가하여 상기 퓨즈를 트리거할 수 있고, 그 결과로서 더 이상의 전류 흐름은 중단되고 출구 전압(UA)은 0으로 감소한다.

도 6에 따른 예시적인 실시예에서, 제 2 다이오드(104) 및 제 3 다이오드(105)는 선택적이다. 이들은 전류 또는 전압원(14, 15)에 대한 모듈(10)의 부주의한 결함 연결을 방지한다. 제 2 입구 연결부(13)가 에너지 소스의 높은 전위를 나타낼 때 제 1 출구 연결부에 대한 전도성 연결이 다이오드들(104, 105)을 통해 확립되고, 그에 따라 결과적인 단락 회로로 인해 퓨즈(52)가 트리거된다.

제 1 노드 상의 전압은 도 3에 따른 예시적인 실시예와 유사하게 제 3 제너 다이오드(70), 제 4 제너 다이오드(71) 및 선택적으로 존재하는 커패시터(103)를 통해 설정될 수 있다.

도 6에 도시된 예시적인 실시예는 또한, 도 3의 예시적인 실시예에 제공되는 바와 같이, 제어 회로(28) 및/또는 추가의 안전 스위치들(16)의 실시예들과 결합될 수 있다. 따라서, 출구(17)에 병렬로 배열된 안전 스위치들(16)에 대한 추가 또는 대안으로서, 도 3에 따른 안전 스위치들(16)을 출구(17)에 대해 직렬로 배열하는 것이 가능하다. 예를 들어, 도 6에 도시된 바와 같이, 부하(20)가 적어도 하나의 출구(17)에 연결될 때, 도 3에 따른 예시적인 실시예에서의 전압 모니터링 장치들(29)을 단순히 생략하는 것이 가능하다.

전술한 설명에서 달리 언급되지 않는 한, 상기 저항기들은 오믹 저항기들(ohmic resistors)이다. 회로의 특정 구현에서, 더 직렬로 연결된 및/또는 병렬로 연결된 저항기 구성요소들을 갖는 회로도에 도시된 바와 같이 오믹 저항기를 구성하는 것이 가능하다. 특정 치수에 따라, 두 노드들 사이의 전류들 또는 전위차들을 제한하기 위해 추가의 오믹 저항들이 필요할 수 있다.

본 발명은 방폭형 조명기구(22) 또는 또 다른 방폭형 전기 장치에 대한 모듈(10)에 관한 것이다. 상기 모듈(10)은 입구(11) 상의 비-본질 안전 입력 전력을 하나 이상의 출구(17) 상의 본질 안전 출력 전력으로 변환하도록 배치된다. 이렇게 함으로써, 적절한 전기 부하, 예를 들어 적어도 하나의 발광 다이오드(21)를 포함하는 발광 다이오드 배열이 각각의 기존의 출구(17)에 연결되거나 연결될 수 있다.

여러 개의 출구들(17)이 있는 경우, 이들은 입구(11)의 제 1 입구 연결부(12)와 제 2 입구 연결부(13) 사이에 병렬 또는 직렬로 연결될 수 있다. 적어도 하나의 전류 모니터링 장치(27)가 출구 전류(IA)를 모니터링한다. 선택적으로, 적어도 하나의 전압 모니터링 장치(29)가 출구 전압(UA)을 모니터링 할 수 있다. 출구 전압(UA)이 전압 한계 값을 초과하자마자 및/또는 출구 전류(IA)가 전류 한계 값을 초과하자마자, 안전 스위치(16)가 제어 회로(28)에 의해 그 안전 상태로 스위칭된다. 안전 스위치(16)는 모듈(10)의 제 1 입구 연결부(12)와 제 2 입구 연결부(13) 사이의 전기 연결부에 배열될 수 있고, 안전 상태에서 차단될 수 있다. 안전 스위치(16)는 또한 하나 이상의 할당된 출구(17)에 병렬로 배열될 수 있고, 안전 상태에서 전도 상태가 될 수 있고 적어도 하나의 할당된 출구(17)에 병렬인 전류 경로를 클리어할 수 있다. 바람직하게는, 안전 스위치(16)는 전계 효과 트랜지스터(47), 예컨대 MOSFET 또는 사이리스터(61)를 포함하거나, 전계 효과 트랜지스터(47) 또는 사이리스터(61)로 표시된다.

10 모듈 11 입력, 입구
12 제 1 입구 연결부 13 제 2 입구 연결부
14 전류원 15 전압원
16 안전 스위치 17 출구
18 제 1 출구 연결부 19 제 2 출구 연결부
20 부하 21 발광 다이오드
22 조명기구 23 조명기구 하우징
24 커넥터 플러그 26 점퍼 요소
27 전류 모니터링 회로 28 제어 회로
29 전압 모니터링 회로 35 제 1 분압 저항기
36 제 2 분압 저항기 37 제 1 제너 다이오드
38 제 1 저항기 39 제 2 저항기
40 제 1 트랜지스터 41 제 3 저항기
42 제 1 제어 라인 43 제 2 제어 라인
45 제 1 연결 라인 46 제 2 연결 라인
47 전계 효과 트랜지스터 48 제 4 저항기
49 제 1 노드 50 제 5 저항기
51 제 2 노드 52 퓨즈
56 제 1 다이오드 57 제 2 트랜지스터
58 제 6 저항기 59 저항기 배열
60 제 3 노드 61 제 1 사이리스터
62 제 1 보조 커패시터 66 제 2 제너 다이오드
67 제 2 보조 커패시터 68 제 7 저항기
69 제 8 저항기 70 제 3 제너 다이오드
71 제 4 제너 다이오드 78 제 9 저항기
79 제 10 저항기 80 제 11 저항기
81 제 4 노드 82 제 5 제너 다이오드
83 제 3 트랜지스터 84 제 5 노드
85 제 2 사이리스터 86 제 4 트랜지스터
87 제 5 트랜지스터 88 제 12 저항기
89 제 13 저항기 90 제 6 트랜지스터
91 제 14 저항기 92 제 15 저항기
93 제 6 제너 다이오드 100 제 16 저항기
101 제 17 저항기 103 커패시터
104 제 2 다이오드 105 제 3 다이오드
IA 출구 전류 IE 입구 전류
UA 출구 전압 UE 입구 전압
SI 전류 모니터링 신호 SU 전압 모니터링 신호
ST 제어 신호

Claims

본질 안전(intrinsically safe) 전기 출력 전력을 제공하기 위한 모듈(10)과 상기 출력 전력이 공급되는 하나의 전기 부하(20)를 포함하는 장치에 있어서:
제 1 입구 연결부(12) 및 제 2 입구 연결부(13)를 갖는 입구(inlet)(11)로서, 그 입구에 전류원(14) 또는 전압원(15)이 연결될 수 있고, 상기 전류원 또는 전압원은 상기 입구(11)에 비-본질 안전(intrinsically non-safe) 입력 전력을 제공하는, 상기 입구(11);
하나의 제 1 출구 연결부(18) 및 하나의 제 2 출구 연결부(19)를 각각 갖는 하나의 단일 출구(17)로서, 상기 제 1 출구 연결부(18)와 상기 제 2 출구 연결부(19) 사이에, 여러 개의 직렬로 연결된 개별 구성요소들을 갖는 여러 개의 병렬 브랜치들(20a)을 포함하는 전기 부하(20)가 연결되고, 상기 출구(17)에서 출구 전압(UV)이 모니터링되지 않고 출구 전압(UV)이 상기 부하(20)에 의해 본질 안전하도록 상기 출구(17)에는 전압 모니터링 장치가 할당되지 않고, 동일한 직렬 위치에 배치된 브랜치들(20a)의 구성요소들이 또한 다른 구성요소에 병렬로 연결되도록, 구성요소들의 수가 각각의 브랜치에서 동일하고 브랜치들(20a)이 직렬로 연결된 두 구성요소들 사이에서 단락되는, 상기 하나의 단일 출구(17);
상기 부하(20)를 통해 흐르는 출구 전류(IA)를 검출하고, 이를 전류 한계 값과 비교하는 전류 모니터링 회로(27);
상기 두 개의 입구 연결부들(12, 13) 중 하나와 상기 출구(17) 사이의 전기적 연결부에 배열되거나 또는 상기 출구(17)에 병렬로 배열되는 적어도 하나의 제어 가능한 안전 스위치(16); 및
상기 전류 모니터링 회로(27)에 연결되고, 상기 출구 전류(IA)가 상기 전류 한계 값을 초과할 때 상기 제어 가능한 안전 스위치(16)를 안전 상태로 스위칭하도록 배열되는 적어도 하나의 제어 회로(28)로서, 안전 모드의 상기 안전 스위치(16)는 상기 출구(17) 상에서 전기 출력 전력을 감소시키는, 상기 적어도 하나의 제어 회로(28)를 포함하는, 본질 안전 전기 출력 전력을 제공하기 위한 모듈과 출력 전력이 공급되는 하나의 전기 부하를 포함하는 장치.
제 1 항에 있어서,
각각 안전 스위치(16)를 갖는 두 개의 전류 경로들이 서로 간에 직렬로 또는 병렬로 연결되며, 각각의 안전 스위치(16)는 별도의 제어 회로(28)에 의해 활성화되는 것을 특징으로 하는, 본질 안전 전기 출력 전력을 제공하기 위한 모듈과 출력 전력이 공급되는 하나의 전기 부하를 포함하는 장치.
제 2 항에 있어서,
상기 전류 모니터링 회로(27)는 중복 방식(redundant manner)으로 존재하는 것을 특징으로 하는, 본질 안전 전기 출력 전력을 제공하기 위한 모듈과 출력 전력이 공급되는 하나의 전기 부하를 포함하는 장치.
제 3 항에 있어서,
각각의 제어 회로(28)가 하나의 전류 모니터링 회로(27)에 각각 연결되는 것을 특징으로 하는, 본질 안전 전기 출력 전력을 제공하기 위한 모듈과 출력 전력이 공급되는 하나의 전기 부하를 포함하는 장치.
제 1 항 또는 제 2 항에 있어서,
상기 부하의 구성요소들은 발광 다이오드들(21)인 것을 특징으로 하는, 본질 안전 전기 출력 전력을 제공하기 위한 모듈과 출력 전력이 공급되는 하나의 전기 부하를 포함하는 장치.
제 2 항에 있어서,
각 전류 경로의 안전 스위치들(16)은 출구(17)에 병렬로 연결되는 것을 특징으로 하는, 본질 안전 전기 출력 전력을 제공하기 위한 모듈과 출력 전력이 공급되는 하나의 전기 부하를 포함하는 장치.
제 6 항에 있어서,
안전 상태에서 안전 스위치들(16)은, 출구 연결부들(18, 19)이 저저항 방식으로 연결되도록, 전류 경로들을 클리어하는 것을 특징으로 하는, 본질 안전 전기 출력 전력을 제공하기 위한 모듈과 출력 전력이 공급되는 하나의 전기 부하를 포함하는 장치.
제 2 항 또는 제 7 항에 있어서,
각각의 안전 스위치가 사이리스터(61)에 의해 구현되는 것을 특징으로 하는, 본질 안전 전기 출력 전력을 제공하기 위한 모듈과 출력 전력이 공급되는 하나의 전기 부하를 포함하는 장치.
제 2 항 또는 제 7 항에 있어서,
각각의 전류 경로가 상기 안전 스위치(16)에 직렬로 연결된 부가적인 구성요소를 포함하지 않는 것을 특징으로 하는, 본질 안전 전기 출력 전력을 제공하기 위한 모듈과 출력 전력이 공급되는 하나의 전기 부하를 포함하는 장치.
제 2 항 또는 제 7 항에 있어서,
퓨즈(52)가 제 1 입구 연결부(12)와 제 1 출구 연결부(18) 사이에, 및 제 1 입구 연결부(12)와 상기 안전 스위치들(16)을 포함하는 전류 경로들의 브랜치 포인트들 사이에 직렬로 연결되는 것을 특징으로 하는, 본질 안전 전기 출력 전력을 제공하기 위한 모듈과 출력 전력이 공급되는 하나의 전기 부하를 포함하는 장치.
제 5 항에 따른 장치를 포함하는 방폭형 조명기구(explosion-proof luminaire)(22)로서,
상기 조명기구(22)의 조명기구 하우징(23) 및 상기 조명기구 하우징(23) 내의 발광 다이오드들(21) 중 적어도 하나는 추가의 기계적 폭발 방지 수단 없이 구성되는, 방폭형 조명기구.
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