KR102607461B1 - 서지와 이상전압의 제어가 가능한 led 실내외 전광판 및 이를 이용한 서지와 이상전압의 제어방법 - Google Patents

서지와 이상전압의 제어가 가능한 led 실내외 전광판 및 이를 이용한 서지와 이상전압의 제어방법 Download PDF

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Abstract

본 발명의 일 실시예에 따른 서지와 이상전압의 제어가 가능한 LED 실내외 전광판은, 서지와 이상전압의 제어가 가능한 서지 및 이상전압 보호 회로가 구성되는 LED 실내외 전광판에 있어서, 상기 서지 및 이상전압 보호 회로는, 외부로부터 상기 서지 및 이상전압 보호 회로를 동작시키기 위한 기설정된 전압의 전원이 입력되며, 릴레이 및 마이컴의 구동 전원을 생성하는 전원부; 상기 전원부에 입력되는 외부 전원의 전압 크기를 검출하기 위한 전압 검출부; 상기 전압 검출부로부터 검출된 전압 크기를 기반으로 상기 외부 전원의 전압 상태를 판단하여 정상 전압 신호 또는 이상 전압 신호를 생성하는 상기 마이컴; 상기 마이컴으로부터 상기 정상 전압 신호 또는 이상 전압 신호를 수신하여 스위치 동작을 하며, 상기 외부 전원의 공급시 발생되는 돌입전류를 감소시키는 보조 스위치; 상기 릴레이가 구성되며, 상기 마이컴에 의해 상기 보조 스위치와 동작의 시간차를 두는 것으로 동작되어 상기 보조 스위치의 발열을 제거하는 것이 가능한 메인 스위치; 및 상기 마이컴이 정상 전압 신호를 생성할 때와 이상 전압 신호를 생성할 때 서로 다른 색의 빛을 발생시키는 복수의 LED가 구비된 표시부;를 포함할 수 있다.

Description

서지와 이상전압의 제어가 가능한 LED 실내외 전광판 및 이를 이용한 서지와 이상전압의 제어방법{LED indoor/outdoor electric plate capable of controlling surge and abnormal voltage and method for controlling surge and abnormal voltage using the same}
본 발명은 서지와 이상전압으로부터 컨버터, 메인컨트롤러(MCU), 표출부제어유닛(VCU) 등의 구성요소를 보호할 수 있는 서지와 이상전압의 제어가 가능한 LED 실내외 전광판 및 이를 이용한 서지와 이상전압의 제어방법에 관한 것이다.
발광 다이오드(LED)는 반도체에 전압을 가할 때 생기는 전자와 정공의 결합에 의한 발광현상(또는 전기장 발광)을 이용하여 빛을 발생시키는 소자이다.
특히, LED는 일반 광원에 비해 에너지 절감 효과가 뛰어나고 반영구적으로 사용할 수 있어 차세대 광원으로 인식되고 있으며, 또한 휘도가 낮은 문제점이 크게 개선되고 있어서 LED를 응용한 응용 시장이 산업 전반으로 확산하여 본격적인 LED 시대를 예고하고 있다.
이러한 LED가 적용된 LED 실내외 전광판을 이용하기 위해서는 상용 교류전원을 LED 모듈의 구동에 필요한 직류전원으로 변환시켜 출력할 수 있는 컨버터가 구성되는데, 종래 LED 실내외 전광판의 회로도는 도 1에 도시된 바와 같다.
도 1에 도시된 종래 LED 실내외 전광판에 구비된 컨버터의 회로도에서는 전원공급장치(PSU, Power Supply Unit)에 교류 전압의 입력 전원이 인가되는 동안 낙뢰나 번개, 스위칭, 충방전 등이 발생하게 되면, 도선 또는 기기나 소자에 큰 전압이 발생하게 되며, 이러한 현상을 서지라고 한다. 서지를 발생시키는 서지전압은 평상시에 도선 또는 기기나 소자에 공급되는 교류전압보다 상승된 전압으로서, 급속히 증가하여 짧은 시간내에 심한 파형의 변화를 일으키고 서서히 감소하는 특성을 지닌 전압을 의미한다. 이러한 서지는 컨버터의 도선 또는 기기나 소자의 전압 한계 값을 초과하거나, 이로 인하여 발생되는 스파이크 전압 등으로 인하여 컨버터의 도선 또는 기기나 소자의 손상을 발생시키기 때문에, LED 실내외 전광판을 구동시키는 과정에서 서지전압 값을 적절하게 낮춰줄 필요가 있다.
이 뿐만 아니라, LED 실내외 전광판의 전원공급장치에 입력되는 입력 전원의 전압이 정격 전압 이하 또는 정격 전압 이상으로 입력되면, 전원공급장치에 큰 무리가 가해질 수 있으며, 입력 전원의 전압이 정격 전압 이하인 경우에 큰 입력 전류와 출력 전압의 감소가 발생하고, 입력 전원의 전압이 정격 전압 이상인 경우 과전압에 의해 LED 실내외 전광판을 구성하는 반도체 집적회로 및 콘덴서 등의 구성요소에 스트레스가 발생해 파손될 수 있는 문제점이 있다.
대한민국 등록특허공보 제10-1455146호(2014. 10. 21. 등록) 대한민국 등록특허공보 제10-1477158호(2014. 12. 22. 등록)
본 발명은 서지와 이상전압으로부터 구성요소의 보호가 어려웠던 종래 LED 전광판의 문제점을 개선하기 위해 안출된 것으로서, 본 발명의 목적은 서지 및 이상전압 보호 회로를 구성하여 서지와 이상전압으로부터 컨버터, 메인컨트롤러, 표출부제어유닛 등의 구성요소를 보호할 수 있는 서지와 이상전압의 제어가 가능한 LED 실내외 전광판 및 이를 이용한 서지와 이상전압의 제어방법을 제공함에 있다.
특히, 본 발명은 AC 220V의 외부 전원으로 구동하는 전광판의 컨버터, 메인컨트롤러, 표출부제어유닛 등의 구성요소를 서지와 이상전압으로부터 보호하기 위해 서지 및 이상전압 보호 회로가 전원공급장치에 구성되거나 상기 전원공급장치와 연결되는 하나의 모듈로서 구현되는 서지와 이상전압의 제어가 가능한 LED 실내외 전광판을 제공함에 있다.
다만, 본 발명에서 이루고자 하는 기술적 과제는 이상에서 언급한 기술적 과제들로 제한되지 않으며, 언급하지 않은 또 다른 기술적 과제들은 아래의 기재로부터 본 발명이 속하는 기술분야에서 통상의 지식을 가진 자에게 명확하게 이해될 수 있을 것이다.
상기와 같은 목적을 달성하기 위한 기술적 수단으로서, 본 발명의 일 실시예에 따른 서지와 이상전압의 제어가 가능한 LED 실내외 전광판은, 서지와 이상전압의 제어가 가능한 서지 및 이상전압 보호 회로가 구성되는 LED 실내외 전광판에 있어서, 상기 서지 및 이상전압 보호 회로는, 외부로부터 상기 서지 및 이상전압 보호 회로를 동작시키기 위한 기설정된 전압의 전원이 입력되며, 릴레이 및 마이컴의 구동 전원을 생성하는 전원부; 상기 전원부에 입력되는 외부 전원의 전압 크기를 검출하기 위한 전압 검출부; 상기 전압 검출부로부터 검출된 전압 크기를 기반으로 상기 외부 전원의 전압 상태를 판단하여 정상 전압 신호 또는 이상 전압 신호를 생성하는 상기 마이컴; 상기 마이컴으로부터 상기 정상 전압 신호 또는 이상 전압 신호를 수신하여 스위치 동작을 하며, 상기 외부 전원의 공급시 발생되는 돌입전류를 감소시키는 보조 스위치; 상기 릴레이가 구성되며, 상기 마이컴에 의해 상기 보조 스위치와 동작의 시간차를 두는 것으로 동작되어 상기 보조 스위치의 발열을 제거하는 것이 가능한 메인 스위치; 및 상기 마이컴이 정상 전압 신호를 생성할 때와 이상 전압 신호를 생성할 때 서로 다른 색의 빛을 발생시키는 복수의 LED가 구비된 표시부;를 포함할 수 있다.
또한, 상기 서지와 이상전압의 제어가 가능한 LED 실내외 전광판을 이용한 서지와 이상전압의 제어방법은, a) 전원부가 외부로부터 서지 및 이상전압 보호 회로를 동작시키기 위한 기설정된 전압의 전원을 입력받는 단계; b) 상기 전원부가 릴레이 및 마이컴의 구동 전원을 생성하는 단계; c) 전압 검출부가 상기 전원부에 입력되는 외부 전원의 전압 크기를 검출하는 단계; d) 상기 마이컴이 상기 전압 검출부로부터 검출된 전압 크기를 기반으로 상기 외부 전원의 전압 상태를 판단하여 정상 전압 신호 또는 이상 전압 신호를 생성하는 단계; e) 보조 스위치가 상기 마이컴으로부터 상기 정상 전압 신호 또는 이상 전압 신호를 수신하여 스위치 동작을 하며, 상기 외부 전원의 공급시 발생되는 돌입전류를 감소시키는 단계; f) 메인 스위치가 상기 릴레이를 구성하여 상기 마이컴에 의해 상기 보조 스위치와 동작의 시간차를 두는 것으로 동작되어 상기 보조 스위치의 발열을 제거하는 단계; 및 g) 표시부가 상기 마이컴이 정상 전압 신호를 생성할 때와 이상 전압 신호를 생성할 때 서로 다른 색의 빛을 발생시키는 단계;를 포함할 수 있다.
본 발명의 일 실시예에 의하면, 서지 및 이상전압 보호 회로의 구성을 통해 서지 및 이상전압에 의한 컨버터, 메인컨트롤러, 표출부제어유닛 등의 구성요소가 파손되는 것을 방지함으로써, LED 실내외 전광판의 수명을 연장시킬 수 있다.
본 발명의 일 실시예에 의하면, 표시부가 복수의 LED를 통해 마이컴에서 생성되는 신호의 종류에 따라 서로 다른 색의 빛을 발생시킴으로써, LED 실내외 전광판의 관리자가 장소의 제약없이 복수의 LED 실내외 전광판을 용이하게 관리할 수 있다.
다만, 본 발명에서 얻을 수 있는 효과는 이상에서 언급한 효과들로 제한되지 않으며, 언급하지 않은 또 다른 효과들은 아래의 기재로부터 본 발명이 속하는 기술분야에서 통상의 지식을 가진 자에게 명확하게 이해될 수 있을 것이다.
도 1은 본 발명과 관련된 종래 LED 실내외 전광판에 구비된 컨버터의 회로도,
도 2는 본 발명의 일 실시예에 따른 LED 실내외 전광판의 구성요소를 나타내는 도면,
도 3은 본 발명의 일 실시예에 따른 서지 및 이상전압 보호 회로의 구성요소를 나타내는 도면,
도 4는 본 발명의 일 실시예에 따른 서지 및 이상전압 보호 회로의 회로도,
도 5는 본 발명의 일 실시예에 따른 서지 및 이상전압 보호 회로 기반의 모듈 사용상태도,
도 6은 본 발명의 일 실시예에 따른 서지와 이상전압의 제어가 가능한 LED 실내외 전광판을 이용한 서지와 이상전압의 제어방법의 과정을 나타내는 흐름도,
도 7은 도 6에 도시된 신호 생성 단계의 세부 과정을 나타내는 흐름도,
도 8은 도 6에 도시된 빛 발생 단계의 세부 과정을 나타내는 흐름도이다.
이하에서는, 첨부한 도면을 참고로 하여 본 발명의 실시예에 대하여 본 발명이 속하는 기술분야에서 통상의 지식을 가진 자가 용이하게 실시할 수 있도록 상세히 설명한다. 그러나 본 발명에 관한 설명은 구조적 내지 기능적 설명을 위한 실시예에 불과하므로, 본 발명의 권리범위는 본문에 설명된 실시예에 의하여 제한되는 것으로 해석되어서는 아니 된다. 즉, 실시예는 다양한 변경이 가능하고 여러 가지 형태를 가질 수 있으므로 본 발명의 권리범위는 기술적 사상을 실현할 수 있는 균등물들을 포함하는 것으로 이해되어야 한다. 또한, 본 발명에서 제시된 목적 또는 효과는 특정 실시예가 이를 전부 포함하여야 한다거나 그러한 효과만을 포함하여야 한다는 의미는 아니므로, 본 발명의 권리범위는 이에 의하여 제한되는 것으로 이해되어서는 아니 될 것이다.
본 발명에서 서술되는 용어의 의미는 다음과 같이 이해되어야 할 것이다.
"제1", "제2" 등의 용어는 하나의 구성요소를 다른 구성요소로부터 구별하기 위한 것으로, 이들 용어들에 의해 권리범위가 한정되어서는 아니 된다. 예를 들어, 제1 구성요소는 제2 구성요소로 명명될 수 있고, 유사하게 제2 구성요소도 제1 구성요소로 명명될 수 있다. 어떤 구성요소가 다른 구성요소에 "연결되어" 있다고 언급된 때에는, 그 다른 구성요소에 직접적으로 연결될 수도 있지만, 중간에 다른 구성요소가 존재할 수도 있다고 이해되어야 할 것이다. 반면에, 어떤 구성요소가 다른 구성요소에 "직접 연결되어" 있다고 언급된 때에는 중간에 다른 구성요소가 존재하지 않는 것으로 이해되어야 할 것이다. 한편, 구성요소들 간의 관계를 설명하는 다른 표현들, 즉 "~사이에"와 "바로 ~사이에" 또는 "~에 이웃하는 "과 "~에 직접 이웃하는" 등도 마찬가지로 해석되어야 한다.
단수의 표현은 문맥상 명백하게 다르게 뜻하지 않는 한 복수의 표현을 포함하는 것으로 이해되어야 하고, "포함하다" 또는 "가지다" 등의 용어는 설시된 특징, 숫자, 단계, 동작, 구성요소, 부분품 또는 이들을 조합한 것이 존재함을 설정하려는 것이며, 하나 또는 그 이상의 다른 특징이나 숫자, 단계, 동작, 구성요소, 부분품 또는 이들을 조합한 것들의 존재 또는 부가 가능성을 미리 배제하지 않는 것으로 이해되어야 한다.
여기서 사용되는 모든 용어들은 다르게 정의되지 않는 한, 본 발명이 속하는 분야에서 통상의 지식을 가진 자에 의해 일반적으로 이해되는 것과 동일한 의미를 가진다. 일반적으로 사용되는 사전에 정의되어 있는 용어들은 관련 기술의 문맥상 가지는 의미와 일치하는 것으로 해석되어야 하며, 본 발명에서 명백하게 정의하지 않는 한 이상적이거나 과도하게 형식적인 의미를 지니는 것으로 해석될 수 없다.
LED 실내외 전광판의 구성
도 2는 본 발명의 일 실시예에 따른 전광판의 구성요소를 나타내는 도면이다.
도 2를 참조하면, 본 발명의 일 실시예에 따른 LED 실내외 전광판(1)은 실내 및 실외에 설치된 후 구동될 수 있으며, 구동을 위해 일 실시예에서 전원공급장치(10), 컨버터(20), 메인컨트롤러(30) 및 표출부제어유닛(40)이 구성될 수 있다.
단, 도 1에 도시된 LED 실내외 전광판(1)의 구성요소들은 LED 실내외 전광판(1)을 구현하기 위해 필수적인 최소한의 구성일 뿐이며, 본 발명의 LED 실내외 전광판(1)은 이보다 더 부가적인 구성요소들을 갖는 전광판으로 구현될 수도 있다.
일 실시예에서, 전원공급장치(10)는 LED 실내외 전광판(1)을 구동하기 위한 기설정된 전압의 전원이 외부로부터 입력되며, 상기 기설정된 전압의 전원은 상기 전원공급장치(10)에 입력되기 전에 후술될 서지 및 이상전압 보호 회로(100)에 우선적으로 입력될 수 있다.
즉, 전원공급장치(10)는 서지 및 이상전압 보호 회로(100)가 내부에 구성되거나 연결되는 것이 바람직하다.
이러한 전원공급장치(10)가 외부 전원(입력 전원)을 통해 LED 실내외 전광판(1)을 구동시키는 것은 공지의 기술로서, 해당관련분야의 통상지식을 가진 당업자에 의해 자유롭게 변경설계될 수 있음은 물론이다.
일 실시예에서, 컨버터(20)는 교류를 직류로 변환하는 회로망·변환기로서, 전원공급장치(10)로 입력되는 교류의 외부 전원을 직류의 전원으로 변환할 수 있다.
이러한 컨버터(20)가 전원공급장치(10)로 입력되는 교류의 외부 전원을 직류의 전원으로 변환시키는 것은 공지의 기술로서, 해당관련분야의 통상지식을 가진 당업자에 의해 자유롭게 변경설계될 수 있음은 물론이다.
일 실시예에서, 메인컨트롤러(30) 및 표출부제어유닛(40)은 각각 LED 실내외 전광판(1)을 구동시키기 위해 상기 LED 실내외 전광판(1)에 구성되며, 상기 메인컨트롤러(30) 및 표출부제어유닛(40)이 상기 LED 실내외 전광판(1)을 구동시키는 것은 공지의 기술로서, 해당관련분야의 통상지식을 가진 당업자에 의해 자유롭게 변경설계될 수 있음은 물론이다.
서지 및 이상전압 보호 회로의 구성
이하에서는, 전원공급장치(10)를 서지 및 이상전압으로부터 보호하기 위해 LED 실내외 전광판(1)에 구성되는 서지 및 이상전압 보호 회로(100)의 구성에 대해 자세히 설명하도록 하겠다.
도 3은 본 발명의 일 실시예에 따른 서지 및 이상전압 보호 회로의 구성요소를 나타내는 도면이며, 도 4는 본 발명의 일 실시예에 따른 서지 및 이상전압 보호 회로의 회로도이다.
도 3을 참조하면, 서지 및 이상전압 보호 회로(100)는 일 실시예에서 전원공급장치(10)보다 우선적으로 외부 전원이 입력되는 것이 바람직하며, 외부 전원에 의한 서지 및 이상전압으로부터 전원공급장치(10)를 보호하기 위한 전원부(미도시), 전압 검출부(110), 마이컴(120), 보조 스위치(130), 메인 스위치(140) 및 표시부(150)가 구성될 수 있다.
일 실시예에서, 전원부는 외부로부터 서지 및 이상전압 보호 회로(100)를 동작시키기 위한 기설정된 전압의 전원이 입력될 수 있다.
이때, 외부 전원의 기설정된 전압은 AC 220V일 수 있으며, 이에 따라 LED 실내외 전광판(1)은 일 실시예에서 AC 220V의 입력 전원을 외부로부터 입력받아 구동되는 실내외의 전광판일 수 있다.
일 실시예에서, 전원부는 외부 전원이 입력될 때, 메인 스위치(140)에 구성된 릴레이 및 마이컴(120)의 구동 전원을 생성할 수 있다.
즉, 외부 전원은 LED 실내외 전광판(1)의 구동을 위해 전원공급장치(10)에 입력되는 것 뿐만 아니라, 서지 및 이상전압 보호 회로(100)를 동작시키기 위해 전원부에 입력될 수 있다.
또한, 전원부는 도 4에 도시된 바와 같이 서지 및 이상전압 보호 회로(100)상에서 회로의 형태로 구현되어 메인 스위치(140)의 릴레이 및 마이컴(120)의 구동 전원을 생성할 수 있다.
구체적인 일 예로, 전원부는 일 실시예에서 서지 및 이상전압 보호 회로(100)를 구성하는 제1 다이오드(도 4에서 'D1')로부터 제1 반도체 집적회로(도 4에서 'IC1') 및 제2 반도체 집적회로(도 4에서 'IC2')의 주변 회로로서 구현될 수 있다.
이때, 반도체 집적회로는 트랜지스터, 저항, 다이오드, 커패시터 등의 소자가 기판 위 또는 기판 자체에 분리 불가능한 상태로 결합되어 전기 신호를 연산하고 저장하는 복합적 전자소자 또는 시스템일 수 있다.
일 실시예에서, 전원부는 AC 220V의 외부 전원이 입력될 때 메인 스위치(140)의 릴레이를 구동시키기 위한 +12V의 전원과, 마이컴(120)을 구동시키기 위한 + 5V의 전원으로 강압시키기 위한 벅 컨버터(Buck converter) 회로가 구성될 수 있다.
이때, 벅 컨버터 회로는 전원의 입력 전압을 강압시키는 컨버터의 일종으로서, 강압형 컨버터(Step-down converter)로 불리기도 한다.
일 실시예에서, 전압 검출부(110)는 일 실시예에서 전원부에 입력되는 외부 전원의 전압 크기를 검출하며, 외부 전원의 전압 크기에 대한 데이터를 마이컴(120)에 송신할 수 있다.
이러한 전압 검출부(110)는 도 4에 도시된 바와 같이 서지 및 이상전압 보호 회로(100)를 구성하는 소자를 기반으로 구현되어 전원부에 입력되는 외부 전원의 전압 크기를 검출할 수 있다.
구체적인 일 예로, 전압 검출부(110)는 서지 및 이상전압 보호 회로(100)를 구성하는 제2 다이오드(도 4에서 'D2'), 제2 커패시터(도 4에서 'C2'), 제5 저항(도 4에서 'R5'), 제6 저항(도 4에서 'R6'), 제7 저항(도 4에서 'R7'), 제8 저항(도 4에서 'R8'), 제9 저항(도 4에서 'R9'), 제5 커패시터(도 4에서 'C9') 및 제6 커패시터(도 4에서 'C10')를 통해 구현될 수 있다.
이때, 커패시터는 콘덴서 축전기라고도 불리는 소자로 전기를 일시적으로 저장할 수 있다.
한편, 서지 및 이상전압 보호 회로(100)에서 커패시터는 전원부를 구성하는제1 커패시터(도 4에서 'C1') 및 제4 커패시터(도 4에서 'C6')가 구비될 수 있으며, 저항은 도 4에 도시된 바와 같이 전원부를 구성하는 제1 저항(도 4에서 'R1')부터 제16 저항(도 4에서 'R16')까지 구비될 수 있다.
또한, 서지 및 이상전압 보호 회로(100)는 도 3에 도시된 바와 같이 전압 검출부(110)의 동작을 위한 보조 전원(115)이 구성될 수 있다.
일 실시예에서, 보조 전원(115)은 서지 및 이상전압 보호 회로(100)상에서 회로의 형태로 구현되거나 상기 서지 및 이상전압 보호 회로(100)에 구비된 소자일 수 있다.
일 실시예에서, 마이컴(120)은 전압 검출부(110)로부터 외부 전원의 전압 크기에 대한 데이터를 수신하며, 전압 검출부(110)로부터 검출된 전압 크기를 기반으로 외부 전원의 전압 상태를 판단하여 정상 전압 신호 또는 이상 전압 신호를 생성할 수 있다.
이때, 마이컴(120)은 외부 전원의 전압을 저전압 또는 과전압으로 판단할 때 이상 전압 신호를 생성할 수 있다.
구체적인 일 예로, 마이컴(120)은 외부 전원의 전압이 180V 이하일 때 외부 전원의 전압이 저전압인 것으로 판단한 후 이상 전압 신호를 생성할 수 있다.
구체적인 다른 예로, 마이컴(120)은 외부 전원의 전압이 270V 이상일 때 외부 전원의 전압이 과전압인 것으로 판단한 후 이상 전압 신호를 생성할 수 있다.
즉, 마이컴(120)이 저전압으로 판단하는 외부 전원의 전압은 180V, 과전압으로 판단하는 외부 전원의 전압은 270V일 수 있으며, 각각은 10V의 히스테리시스(hysteresis)의 특성을 가질 수 있다.
일 실시예에서, 마이컴(120)은 정상 전압 신호를 생성할 때 보조 스위치(130)의 동작 후에 메인 스위치(140)가 동작되도록 상기 보조 스위치(130) 및 메인 스위치(140)를 제어할 수 있다.
또한, 마이컴(120)은 보조 스위치(130) 및 메인 스위치(140)가 동작되는 중에 이상 전압 신호를 생성하게 되면, 정상 전압 신호 때의 동작 제어 순서의 역순으로 메인 스위치(140)의 동작 중지 후 보조 스위치(130)의 동작이 중지되도록 상기 보조 스위치(130) 및 메인 스위치(140)를 제어할 수 있다.
이러한 마이컴(120)은 도 4에 도시된 바와 같이 서지 및 이상전압 보호 회로(100)상에서 회로의 형태로 구현되어 보조 스위치(130) 및 메인 스위치(140)를 제어할 수 있다.
구체적인 일 예로, 마이컴(120)은 서지 및 이상전압 보호 회로(100)를 구성하는 제3 반도체 집적회로(도 4에서 'IC3')의 주변 회로로서 구현될 수 있다.
일 실시예에서, 보조 스위치(130)는 마이컴(120)으로부터 정상 전압 신호 또는 이상 전압 신호를 수신하여 스위치 동작을 하며, 외부 전원의 공급시 발생되는 돌입전류를 감소시킬 수 있다.
또한, 보조 스위치(130)는 스위치 동작을 위한 스위치 회로로 구현될 수 있으며, 포토커플러(도 4에서 'PC1')를 포함함으로써 마이컴(120)으로부터 정상 전압 신호 또는 이상 전압 신호를 수신할 수 있다.
이때, 포토커플러는 회로간 전기적으로 절연한 상태에서 전기 신호를 전달하는 목적으로 발광소자와 수광소자를 광학적으로 결합하여 하나의 모듈에 내장한 광복합 소자일 수 있다.
일 실시예에서, 보조 스위치(130)는 도 4에 도시된 바와 같이 서지 및 이상전압 보호 회로(100)를 구성하는 소자를 기반으로 구현되어 외부 전원의 공급시 발생되는 돌입전류를 감소시킬 수 있다.
구체적인 일 예로, 보조 스위치(130)는 서지 및 이상전압 보호 회로(100)를 구성하는 트라이악(도 4에서 'Q1'), 제3 저항(도 4에서 'R3'), 제4 저항(도 4에서 'R4') 및 서미스타(도 4에서 'TH1')를 통해 구현될 수 있다.
이때, 서미스타는 저항기의 일종으로 온도에 따라 물질의 저항이 변화하는 성질을 이용한 열가변저항기일 수 있다.
또한, 트라이악은 3극 쌍방향 사이리스터로서 돌입전류를 제한하기 위한 소자(또는 스위치)일 수 있으며, 일 실시예에서는 포토커플러가 동작될 때 상기 포토커플러와 회로상 연결된 제3 저항을 따라 이동되는 외부 전원에 의해 동작될 수 있다.
일 실시예에서, 보조 스위치(130)는 스위치 회로 뿐만 아니라, 돌입전류를 감소시키기 위해 제로 크로스(zero cross) 회로의 형태로 구현되어 외부 전원의 전류량을 10~90%까지 제한하는 것으로 돌입전류를 감소시킬 수 있다.
이때, 제로 크로스 회로는 돌입전류의 방지를 위한 핵심적인 구성으로 입력 전원의 전압을 감지하기 위한 감지부(미도시) 및 감지부에 의해 감지된 전압에 대응하여 LED 실내외 전광판(1)의 구동 여부를 결정하는 구동부(미도시)가 구성될 수 있다.
일 실시예에서, 메인 스위치(140)는 전원부로부터 생성된 구동 전원에 의해 릴레이(미도시)가 구동될 수 있으며, 이러한 릴레이와 함께 마이컴(120)에 의해 보조 스위치(130)와 동작의 시간차를 두는 것으로 동작되어 보조 스위치(130)를 구성하는 소자(반도체 소자)의 발열을 제거할 수 있다.
이와 같이, 메인 스위치(140)가 보조 스위치(130)의 발열을 제거함으로써, 보조 스위치(130)의 소자가 순방향 전압(Forward Voltage)와 입력 전류로 인해 방열판을 부착해야하는 손실 부분을 개선할 수 있다.
또한, 보조 스위치(130)의 접점부분 스위칭 스트레스는 마이컴(120)에 의한 상기 보조 스위치(130)와 메인 스위치(140)의 동작 시간차를 통해 개선이 가능함으로써, 상기 보조 스위치(130)는 메인 스위치(140)를 통해 무발열 스위치로 구현될 수 있다.
이러한 메인 스위치(140)는 도 4에 도시된 바와 같이 서지 및 이상전압 보호 회로(100)를 구성하는 장치(도 4에서 'RL1')로 구현될 수 있다.
한편, 서지 및 이상전압 보호 회로(100)는 도 3에 도시된 바와 같이 메인 스위치(140)의 동작시 발생되는 잡음(노이즈)을 억제하기 한 스너버 회로(145)가 구성될 수 있다.
일 실시예에서, 스너버 회로(145)는 도 4에 도시된 바와 같이 서지 및 이상전압 보호 회로(100)를 구성하는 소자를 기반으로 구현되어 메인 스위치(140)의 동작시 발생되는 잡음을 억제할 수 있다.
구체적인 일 예로, 스너버 회로(145)는 서지 및 이상전압 보호 회로(100)를 구성하는 제2 저항(도 4에서 'R2')와 제3 커패시터(도 4에서 'C3')를 통해 구현될 수 있다.
일 실시예에서, 표시부(150)는 마이컴(120)와 연결되며, 상기 마이컴(120)이 정상 전압 신호를 생성할 때와 이상 전압 신호를 생성할 때 서로 다른 색의 빛을 발생시킴으로써, 전원부가 입력받는 외부 전원의 전압 상태를 표시하는 것이 가능한 복수의 LED(미도시)가 구비될 수 있다.
이때, 표시부(150)는 일 실시예에서 LED 실내외 전광판(1)의 관리자가 구비한 단말 등의 기기(예: 스마트폰, PC, 태블릿)로 구현될 수 있으며, 이를 통해 LED 실내외 전광판(1)의 관리자는 표시부(150)를 통해 장소의 제약없이 복수의 LED 실내외 전광판(1)에 서지 및 이상전압이 발생하는지 여부를 판단하는 것에 기반하여 복수의 LED 실내외 전광판(1)을 용이하게 관리할 수 있게 된다.
또한, 표시부(150)는 도 4에 도시된 바와 같이 서지 및 이상전압 보호 회로(100)를 구성하는 소자를 기반으로 구현되어 전원부가 입력받는 외부 전원의 전압 상태를 표시할 수 있다.
구체적인 일 예로, 표시부(150)는 서지 및 이상전압 보호 회로(100)를 구성하는 제1 LED(도 4에서 'LD1')와 제2 LED(도 4에서 'LD2')를 통해 구현될 수 있다.
일 실시예에서, 제1 LED는 마이컴(120)이 정상 전압 신호를 생성할 때 녹색(제1 색)의 빛을 점등 또는 점멸 방식으로 발생시킬 수 있으며, 녹색의 빛을 발생시키는 시간 및 방식은 관리자에 의해 설정될 수 있다.
일 실시예에서, 제2 LED는 마이컴(120)이 이상 전압 신호를 생성할 때 적색(제2 색)의 빛을 점등 또는 점멸 방식으로 발생시킬 수 있으며, 적색의 빛을 발생시키는 시간 및 방식은 관리자에 의해 설정될 수 있다.
한편, 서지 및 이상전압 보호 회로(100)는 외부 전원에 의한 서지로부터 전원공급장치(10)를 보호하기 위한 회로와 이상전압으로부터 상기 전원공급장치(10)를 보호하기 위한 회로가 구획될 수 있다.
구체적인 일 예로, 서지 및 이상전압 보호 회로(100)는 상술한 전원부, 전압 검출부(110), 마이컴(120), 보조 스위치(130), 메인 스위치(140) 및 표시부(150)를 포함하는 회로가 외부 전원에 의한 이상전압으로부터 전원공급장치(10)를 보호하기 위한 회로일 수 있다.
즉, 서지 및 이상전압 보호 회로(100)는 외부 전원에 의한 서지로부터 전원공급장치(10)를 보호하기 위한 서지보호회로가 추가로 구성될 수 있다.
일 실시예에서, 서지보호회로는 외부로부터 전원을 입력받기 위한 라이브 도선(도 4에서 좌측의 'H')과 뉴트럴 도선(도 4에서 좌측의 'N') 사이 및 접지를 위한 접지선(도 4에서 좌측의 'FG') 사이에 각각 삽입되며, 외부 전원에 의한 서지로부터 전원공급장치(10)를 보호하기 위한 서지보호수단이 구비될 수 있다.
일 실시예에서, 서지보호수단은 도 4에 도시된 바와 같이 라이브 도선 및 뉴트럴 도선과 서지보호를 위한 서지보호 도선이 병렬 접속됨에 따라 외부로부터 입력되는 전원이 교류로 이동될 수 있으며, 퓨즈부(도 4에서 'F1', 'F2', 'F3'), 바리스터부(도 4에서 'V1', 'V2', 'V3') 및 어레스터부(도 4에서 'AR1')로 구성될 수 있다.
단, 서지보호수단의 구성요소들은 외부 전원에 의한 서지로부터 전원공급장치(10)를 보호하기 위해 필수적인 최소한의 구성일 뿐이며, 본 발명의 서지보호수단은 이보다 더 부가적인 구성요소들을 갖는 회로로 구현될 수도 있다.
일 실시예에서, 퓨즈부는 도 4에 도시된 바와 같이 라이브 도선과 뉴트럴 도선을 연결하는 서지보호 도선에 각각 삽입되어 단락전류 차단하기 위한 제1 퓨즈(도 4에서 'F1'), 제2 퓨즈(도 4에서 'F2') 및 제3 퓨즈(도 4에서 'F3')로 구성될 수 있다.
일 실시예에서, 제1 퓨즈 및 제2 퓨즈는 서지보호 도선에 삽입되어 상기 서지보호 도선으로부터 바리스터부 및 어레스터부 중 적어도 하나로 이동될 단락전류를 차단할 수 있다.
일 실시예에서, 제3 퓨즈는 라이브 도선에 삽입되어 상기 라이브 도선으로부터 전원부를 향해 이동될 단락전류를 차단할 수 있다.
일 실시예에서, 제1, 2, 3 퓨즈는 동일하거나 서로 다른 규격의 소자일 수 있으며, 서지보호수단에 구비되는 개수가 한정되는 것은 아니어서, 일 실시예보다 많은 개수로 서지보호회로에 구성될 수 있다.
일 실시예에서, 바리스터부는 도 4에 도시된 바와 같이 서지보호 도선에 삽입되어 서지전압의 이동을 억제하면서 상기 서지전압을 기준치 이하로 제한하기 위해 클램핑시키며, 이를 위해 제1 바리스터(도 4에서 'V1'), 제2 바리스터(도 4에서 'V2') 및 제3 바리스터(도 4에서 'V3')로 구성될 수 있다. 여기서, 서지전압은 외부 전원의 전압보다 상승된 전압을 의미한다.
일 실시예에서, 제1 바리스터는 제1 퓨즈 또는 제2 퓨즈를 통과하는 서지전압의 이동을 억제하는 것으로 서지보호 도선을 서지로부터 보호하기 위해, 저지형(Blocking) 소자인 저항 또는 인덕터로 구현될 수 있다. 다만, 제1 바리스터는 저항 또는 인덕터 대신에 서지전압의 이동을 억제하는 다른 수단으로 대체될 수도 있다.
일 실시예에서, 제2 바리스터는 제1 퓨즈 또는 제2 퓨즈를 통과하여 라이브도선 및 접지선을 연결하는 서지보호 도선을 따라 이동하는 서지전압의 이동을 어레스터부와 함께 억제하며, 라이브 도선과 접지선을 연결하는 서지보호 도선을 서지로부터 보호하기 위해, 제1 바리스터와 마찬가지로 저항 또는 인덕터로 구현될 수 있다.
일 실시예에서, 제1 바리스터 및 제2 바리스터는 저지형 소자가 동일하거나 서로 다르게 구비될 수 있다.
구체적인 일 예로, 제1 바리스터가 저항으로 구비될 때 제2 바리스터는 동일하게 저항이거나 제1 바리스터와 달리 인덕터로 구비될 수 있다.
또한, 제1 바리스터 및 제2 바리스터 중 적어도 하나는 저지형 소자를 대체하여 차단형(Clamping) 소자인 산화아연 바리스터(Metal Oxide Varistor) 또는 어밸런치 다이오드(Avalanche Diode)로 구현될 수 있다.
일 실시예에서, 제3 바리스터는 뉴트럴 도선과 접지선을 연결하는 서지보호 도선을 따라 이동하는 서지전압의 이동을 어레스터부와 함께 억제하며, 뉴트럴 도선과 접지선을 연결하는 서지보호 도선을 서지로부터 보호할 수 있다.
이러한 제3 바리스터는 뉴트럴 도선과 접지선을 연결하는 서지보호 도선을 서지로부터 보호하기 위해, 제1 바리스터와 마찬가지로 저항 또는 인덕터로 구현되거나, 산화아연 바리스터 또는 어밸런치 다이오드로 구현될 수 있다.
일 실시예에서, 제1, 2, 3 바리스터는 동일하거나 서로 다른 규격의 소자로 구현될 수 있으며, 서지보호수단에 구비되는 개수가 한정되는 것은 아니어서, 일 실시예보다 많은 개수로 서지보호회로에 구성될 수 있다.
일 실시예에서, 어레스터부는 접지선과 연결된 서지보호 도선에 삽입되어 상기 서지보호 도선을 따라 이동하는 서지전압을 바리스터부와 함께 클랭핑시켜 상기 서지보호 도선을 보호할 수 있다.
또한, 어레스터부는 서지전압을 접지선으로 방류시켜 서지전압을 기준치 이하로 제한하는데, 이를 위해 방류형(Diverting) 소자인 피뢰관(Gas Tube Arrester) 등의 수단으로 구현될 수 있다.
한편, LED 실내외 전광판(1)의 관리자는 LED 실내외 전광판(1)의 설치 장소에 따라 서지전압을 제한하는 기준치가 다르게 설정되도록, 설치 장소에 맞춰 바리스터부 및 어레스터부의 소자를 선택하여 서지보호회로를 구성할 수 있다.
구체적인 일 예로, 서지보호회로는 LED 실내외 전광판(1)이 실외에 적용되는 경우를 기준으로 라이브 도선과 뉴트럴 도선의 연결 부분에서 12kV 이상, 라이브 도선과 접지선의 연결 부분에서 12kV 이상, 뉴트럴 도선과 접지선의 연결 부분에서 12kV 이상으로 서지전압을 제한하기 위한 소자가 바리스터부에 구비될 수 있다.
더 나아가, 서지보호회로는 라이브 도선과 뉴트럴 도선의 연결 부분, 라이브 도선과 접지선의 연결 부분, 뉴트럴 도선과 접지선의 연결 부분에 각각 퓨즈부, 어레스터부 및 바리스터부 중 적어도 하나가 삽입됨으로써, 차동모드 및 공통모드에 대해 서지 및 이상전압 보호 회로(100)를 보호할 수 있다.
한편, 서지 및 이상전압 보호 회로(100)는 상술한 전원부, 전압 검출부(110), 마이컴(120), 보조 스위치(130), 메인 스위치(140) 및 표시부(150)를 구성하는 소자 뿐만 아니라, 도 4에 도시된 바와 같이 복수의 소자가 추가 삽입된 회로의 형태로 구성됨으로써 외부 전원에 의한 이상전압으로부터 전원공급장치(10)를 보호할 수 있다.
이하에서는, 도 4를 참조하여 서지 및 이상전압 보호 회로(100)에 추가 삽입되는 복수의 소자에 대해 자세히 설명하도록 하겠다.
일 실시예에서, 서지 및 이상전압 보호 회로(100)는 다이오드(도 4에서 'D3', 'D4'), 콘덴서(도 4에서 'C4', 'C5', 'C8', 'C11'), 인덕터(도 4에서 'L1', 'L2'), 정전압 다이오드(도 4에서 'ZD1', 'ZD2), 전기단자(도 4에서 'J1', 'J2'), 트랜스듀서(도 4에서 'X1') 및 트랜지스터(도 4에서 'Q2')가 복수의 소자에 포함될 수 있다.
다이오드는 제3 다이오드(도 4에서 'D3')과 제4 다이오드(도 4에서 'D4')일 수 있으며, 전원(전류)가 설정된 한 방향으로 흐르게 하는 반도체 소자일 수 있다.
콘덴서는 제1 콘덴서(도 4에서 'C4'), 제2 콘덴서(도 4에서 'C5'), 제3 콘덴서(도 4에서 'C8'), 제4 콘덴서(도 4에서 'C11')일 수 있으며, 전기의 전하를 기설정된 용량만큼 저장하고, 저장된 전하를 방출함으로써 직류 차단과 교류 통과 뿐만 아니라 축전지, 필터 등의 기능을 수행할 수 있다.
인덕터는 일 실시예에서 외부 전원의 전류를 억제하는 역할을 수행하며, 일 실시예에서는 마그네틱코어 인덕터로 구현될 수 있다.
정전압 다이오드는 제1 다이오드(도 4에서 'ZD1')와 제2 다이오드(도 4에서 'ZD2')일 수 있으며, 서지전압 및 정전기로부터 서지 및 이상전압 보호 회로(100)에 구성된 반도체 집적회로 등을 보호하는 보호 디바이스로서 역방향의 전압이 가해질 때 정전압을 발생시킬 수 있다.
전기단자는 제1 전기단자(도 4에서 'J1')과 제2 전기단자(도 4에서 'J2')일 수 있으며, 서지 및 이상전압 보호 회로(100)를 구성하는 소자 및 장치 등에 외부 전원의 전류가 흐르도록 하기 위한 회로일 수 있다.
트랜스듀서는 마이컴(120)을 구성하는 회로에 삽입되며, 외부 전원의 전압을 마이컴(120)이 측정(또는 감지)할 수 있도록 외부 전원의 전류를 변환하는 역할을 수행함과 동시에 마이컴(120)의 입력과 출력 사이를 절연하는 역할도 수행할 수 있다.
트랜지스터는 전기 신호를 증폭하거나 스위칭하는 기능을 수행하며, 일 실시예서는 쌍극 접합형 트랜지스터(BJT, Bipolar Junction Transistor)로 구현될 수 있다.
일 실시예에서, 상술한 복수의 소자 중 일부는 반도체 집적회로(도 4에서 'IC1', 'IC2', 'IC3')의 주변 회로를 통해 구현된다고 설명한 전원부 및 마이컴(120)를 구성하는 소자로서 서지 및 이상전압 보호 회로(100)에 포함될 수 있다.
이와 같이, 본 발명의 서지 및 이상전압 보호 회로(100)는 외부 전원에 의한 서지 및 이상전압으로부터 전원공급장치(10)를 보호함으로써, LED 전광판(10)을 구성하는 컨버터(20), 메인컨트롤러(30), 표출부제어유닛(40) 등의 구성요소가 파손되는 것을 방지할 수 있으며, 이를 통해 LED 실내외 전광판(1)의 수명을 연장시킬 수 있다.
실시예 1
본 발명의 서지 및 이상전압 보호 회로(100)는 도면에 미도시되었으나, AC 220V의 외부 전원으로 구동하는 LED 실내외 전광판(1)의 전원공급장치(10) 내부에 구성되면서 전원공급장치(10)보다 외부 전원이 먼저 입력되는 것을 통해 외부 전원에 의한 서지 및 이상전압으로부터 상기 전원공급장치(10)를 보호할 수 있다.
실시예 2
도 5는 본 발명의 일 실시예에 따른 서지 및 이상전압 보호 회로 기반의 모듈 사용상태도이다.
도 5를 참조하면, 본 발명의 서지 및 이상전압 보호 회로(100)는 외함(50)상에 전원공급장치(10)와 함께 내장되며, 상기 전원공급장치(10)와 연결되는 하나의 모듈(100a)로서 구현될 수 있다.
일 실시예에서, 모듈(100a)은 전원공급장치(10)보다 외부 전원이 먼저 입력되는 것을 통해 외부 전원에 의한 서지 및 이상전압으로부터 상기 전원공급장치(10)를 보호할 수 있다.
서지와 이상전압의 제어방법
이하에서는, 본 발명의 LED 실내외 전광판(1)을 이용한 서지와 이상전압의 제어방법(S100)의 과정에 대해 자세히 설명하도록 하겠다.
도 6은 본 발명의 일 실시예에 따른 서지와 이상전압의 제어가 가능한 전광판을 이용한 서지와 이상전압의 제어방법의 과정을 나타내는 흐름도이다.
도 6을 참조하면, 서지와 이상전압의 제어방법(S100)은 먼저, 전원부는 외부로부터 서지 및 이상전압 보호 회로(100)를 동작시키기 위한 기설정된 전압(AC 220V)의 전원이 입력될 수 있다(S110).
그 후, 전원부는 메인 스위치(140)의 릴레이 및 마이컴(120)의 구동 전원을 생성할 수 있다(S120).
그 후, 전압 검출부(110)는 전원부에 입력되는 외부 전원의 전압 크기를 검출할 수 있다(S130).
그 후, 마이컴(120)은 전압 검출부(110)로부터 검출된 전압 크기를 기반으로 외부 전원의 전압 상태를 판단하여 정상 전압 신호 또는 이상 전압 신호를 생성할 수 있다(S140).
그 후, 보조 스위치(130)는 마이컴(120)으로부터 정상 전압 신호 또는 이상 전압 신호를 수신하여 스위치 동작을 하며, 외부 전원의 공급시 발생되는 돌입전류를 감소시킬 수 있다(S150).
그 후, 메인 스위치(140)는 릴레이를 구성하여 마이컴(120)에 의해 보조 스위치(130)와 동작의 시간차를 두는 것으로 보조 스위치(130)의 발열을 제거할 수 있다(S160).
그 후, 표시부(150)는 복수의 LED를 통해 마이컴(120)이 정상 전압 신호를 생성할 때와 이상 전압 신호를 생성할 때 서로 다른 색의 빛을 발생시킬 수 있다(S170).
이하에서는, 마이컴(120)이 정상 전압 신호를 우선적으로 생성한다는 가정하에 도 6에 도시된 신호 생성 단계(S140)의 세부 과정에 대해 자세히 설명하도록 하겠다.
도 7은 도 6에 도시된 신호 생성 단계의 세부 과정을 나타내는 흐름도이다.
도 7을 참조하면 먼저, 마이컴(120)은 전압 검출부(110)로부터 외부 전원의 전압 크기에 대한 데이터를 수신할 수 있다(S141).
그 후, 마이컴(120)은 외부 전원의 전압 상태를 정상으로 판단하여 정상 전압 신호를 생성할 수 있다(S142).
그 후, 마이컴(120)은 보조 스위치(130)가 동작되도록 한 후, 메인 스위치(140)가 동작되도록 상기 보조 스위치(130) 및 메인 스위치(140)의 동작을 제어할 수 있다(S143).
그 후, 마이컴(120)은 보조 스위치(130) 및 메인 스위치(140)가 동작되는동안 외부 전원의 전압 크기가 정상 전압으로 판단될 기설정된 범위의 전압 값인지 여부를 판단할 수 있다(S144).
이때, 외부 전원의 전압 크기가 정상 전압으로 판단되는 기준인 기설정된 범위의 전압 값이라 함은 180V 초과 및 270V 미만일 수 있다.
이때 만약, 외부 전원의 전압 크기가 정상 전압으로 판단될 기설정된 범위의 전압 값에 속하는 경우(S144-YES), 보조 스위치(130) 및 메인 스위치(140)는 동작이 유지될 수 있다.
이와 달리 만약, 외부 전원의 전압 크기가 정상 전압으로 판단될 기설정된 범위의 전압 값을 벗어나는 경우(S144-NO), 마이컴(120)은 외부 전원의 전압 상태를 저전압 또는 과전압 상태로 판단하여 이상 전압 신호를 생성할 수 있다(S146).
그 후, 마이컴(120)은 메인 스위치(140)의 동작이 중지되도록 한 후, 보조 스위치(130)의 동작이 중지되도록 상기 보조 스위치(130) 및 메인 스위치(140)의 동작을 제어할 수 있다.
이하에서는, 도 6에 도시된 빛 발생 단계(S170)의 세부 과정에 대해 자세히 설명하도록 하겠다.
도 8은 도 6에 도시된 빛 발생 단계의 세부 과정을 나타내는 흐름도이다.
도 8을 참조하면 먼저, 마이컴(120)은 정상 전압 신호 또는 이상 전압 신호를 생성할 수 있다(S171).
이때 만약, 마이컴(120)에서 정상 전압 신호가 생성되는 경우(S172-YES), 표시부(150)는 제1 LED를 통해 녹색의 빛을 점등 또는 점멸 방식으로 발생시킬 수 있다(S173).
이와 달리 만약, 마이컴(120)에서 정상 전압 신호가 아닌 이상 전압 신호가 생성되는 경우(S172-NO), 표시부(150)는 제2 LED를 통해 적색의 빛을 점등 또는 점멸 방식으로 발생시킬 수 있다(S174).
LED 실내외 전광판(1)의 관리자는 표시부(150)를 단말 등의 기기로 구비함으로써, 장소의 제약없이 복수의 LED 실내외 전광판(1)에 서지 및 이상전압이 발생하는지 여부를 판단할 수 있고, 이를 기반으로 복수의 LED 실내외 전광판(1)을 용이하게 관리할 수 있다.
상술한 바와 같이 개시된 본 발명의 바람직한 실시예들에 대한 상세한 설명은 당업자가 본 발명을 구현하고 실시할 수 있도록 제공되었다. 상기에서는 본 발명의 바람직한 실시예들을 참조하여 설명하였지만, 해당 기술 분야의 숙련된 당업자는 본 발명의 영역으로부터 벗어나지 않는 범위 내에서 본 발명을 다양하게 수정 및 변경시킬 수 있음을 이해할 수 있을 것이다. 예를 들어, 당업자는 상술한 실시예들에 기재된 각 구성을 서로 조합하는 방식으로 이용할 수 있다. 따라서, 본 발명은 여기에 나타난 실시형태들에 제한되려는 것이 아니라, 여기서 개시된 원리들 및 신규한 특징들과 일치하는 최광의 범위를 부여하려는 것이다.
본 발명은 본 발명의 기술적 사상 및 필수적 특징을 벗어나지 않는 범위에서 다른 특정한 형태로 구체화될 수 있다. 따라서, 상기의 상세한 설명은 모든 면에서 제한적으로 해석되어서는 아니 되고 예시적인 것으로 고려되어야 한다. 본 발명의 범위는 첨부된 청구항의 합리적 해석에 의해 결정되어야 하고, 본 발명의 등가적 범위 내에서의 모든 변경은 본 발명의 범위에 포함된다. 본 발명은 여기에 나타난 실시형태들에 제한되려는 것이 아니라, 여기서 개시된 원리들 및 신규한 특징들과 일치하는 최광의 범위를 부여하려는 것이다. 또한, 특허청구범위에서 명시적인 인용 관계가 있지 않은 청구항들을 결합하여 실시예를 구성하거나 출원 후의 보정에 의해 새로운 청구항으로 포함할 수 있다.
1: LED 실내외 전광판, 10: 전원공급장치,
20: 컨버터, 30: 메인컨트롤러,
40: 표출부제어유닛, 50: 보관함,
100: 서지 및 이상전압 보호 회로, 100a: 모듈,
110: 전압 검출부, 115: 보조전원,
120: 마이컴, 130: 보조 스위치,
140: 메인 스위치, 145: 스너버 회로,
150: 표시부.

Claims (7)

  1. 서지와 이상전압의 제어가 가능한 서지 및 이상전압 보호 회로가 구성되는 LED 실내외 전광판에 있어서,
    상기 서지 및 이상전압 보호 회로는,
    외부로부터 상기 서지 및 이상전압 보호 회로를 동작시키기 위한 기설정된 전압의 전원이 입력되며, 릴레이 및 마이컴의 구동 전원을 생성하는 전원부;
    상기 전원부에 입력되는 외부 전원의 전압 크기를 검출하기 위한 전압 검출부;
    상기 전압 검출부로부터 검출된 전압 크기를 기반으로 상기 외부 전원의 전압 상태를 판단하여 정상 전압 신호 또는 이상 전압 신호를 생성하는 상기 마이컴;
    상기 마이컴으로부터 상기 정상 전압 신호 또는 이상 전압 신호를 수신하여 스위치 동작을 하며, 상기 외부 전원의 공급시 발생되는 돌입전류를 감소시키는 보조 스위치;
    상기 릴레이가 구성되며, 상기 마이컴에 의해 상기 보조 스위치와 동작의 시간차를 두는 것으로 동작되어 상기 보조 스위치의 발열을 제거하는 것이 가능한 메인 스위치;
    상기 마이컴이 정상 전압 신호를 생성할 때와 이상 전압 신호를 생성할 때 서로 다른 색의 빛을 발생시키는 복수의 LED가 구비된 표시부; 및
    상기 메인 스위치의 동작시 발생되는 잡음을 억제하기 위해, 저항 및 커패시터가 직렬로 연결되는 스너버 회로;를 포함하고,
    상기 서지 및 이상전압 보호 회로는,
    상기 LED 실내외 전광판을 구동하기 위한 전원공급장치의 내부에 구성되거나 연결되어 상기 전원공급장치보다 상기 외부 전원을 입력받게 됨으로써, 상기 외부 전원에 의한 서지 및 이상전압으로부터 상기 전원공급장치를 보호하며,
    상기 보조 스위치는,
    상기 서지 및 이상전압 보호 회로를 구성하는 소자를 기반으로 스위치 회로의 형태로 구현되고,
    상기 소자는,
    복수개의 저항;
    열가변저항기인 서미스타;
    상기 마이컴으로부터 정상 전압 신호 또는 이상 전압 신호를 수신하는 광복합 소자인 포토커플러; 및
    상기 돌입전류를 제한하기 위한 소자로서, 상기 포토커플러가 동작될 때 상기 포토커플러와 회로상 연결된 상기 복수개의 저항 중 적어도 하나의 저항을 따라 이동되는 외부 전원에 의해 동작되는 3극 쌍방향 사이리스터인 트라이악;을 포함하는 것을 특징으로 하는 서지와 이상전압의 제어가 가능한 LED 실내외 전광판.
  2. 제 1 항에 있어서,
    상기 외부 전원은,
    상기 전광판을 구동시키기 위한 AC 220V 전압의 전원인 것을 특징으로 하는 서지와 이상전압의 제어가 가능한 LED 실내외 전광판.
  3. 제 1 항에 있어서,
    상기 전원부는,
    상기 외부로부터 상기 기설정된 전압의 전원을 입력받게 될 때, 상기 릴레이를 구동시키기 위한 + 12V의 전원과, 상기 마이컴을 구동시키기 위한 + 5V의 전원으로 강압시키기 위한 벅 컨버터 회로가 구성되는 것을 특징으로 하는 서지와 이상전압의 제어가 가능한 LED 실내외 전광판.
  4. 제 1 항에 있어서,
    상기 마이컴은,
    상기 외부 전원의 전압을 저전압 또는 과전압으로 판단할 때 상기 이상 전압 신호를 생성하며,
    상기 외부 전원의 전압이 180V 이하일 때 상기 외부 전원의 전압이 저전압인 것으로 판단한 후 이상 전압 신호를 생성하고,
    상기 외부 전원의 전압이 270V 이상일 때 상기 외부 전원의 전압이 과전압인 것으로 판단한 후 이상 전압 신호를 생성하는 것을 특징으로 하는 서지와 이상전압의 제어가 가능한 LED 실내외 전광판.
  5. 제 4 항에 있어서,
    상기 마이컴은,
    상기 정상 전압 신호를 생성할 때, 상기 보조 스위치의 동작 후에 상기 메인 스위치가 동작되도록 제어하며,
    상기 이상 전압 신호를 생성할 때, 상기 메인 스위치의 동작 중지 후 상기 보조 스위치의 동작이 중지되도록 제어하는 것을 특징으로 하는 서지와 이상전압의 제어가 가능한 LED 실내외 전광판.
  6. 삭제
  7. 서지와 이상전압의 제어가 가능한 LED 실내외 전광판을 이용한 서지와 이상전압의 제어방법에 있어서,
    a) 전원부가 외부로부터 서지 및 이상전압 보호 회로를 동작시키기 위한 기설정된 전압의 전원을 입력받는 단계;
    b) 상기 전원부가 릴레이 및 마이컴의 구동 전원을 생성하는 단계;
    c) 전압 검출부가 상기 전원부에 입력되는 외부 전원의 전압 크기를 검출하는 단계;
    d) 상기 마이컴이 상기 전압 검출부로부터 검출된 전압 크기를 기반으로 상기 외부 전원의 전압 상태를 판단하여 정상 전압 신호 또는 이상 전압 신호를 생성하는 단계;
    e) 보조 스위치가 상기 마이컴으로부터 상기 정상 전압 신호 또는 이상 전압 신호를 수신하여 스위치 동작을 하며, 상기 외부 전원의 공급시 발생되는 돌입전류를 감소시키는 단계;
    f) 메인 스위치가 상기 릴레이를 구성하여 상기 마이컴에 의해 상기 보조 스위치와 동작의 시간차를 두는 것으로 동작되어 상기 보조 스위치의 발열을 제거하는 단계; 및
    g) 표시부가 복수의 LED를 통해 상기 마이컴이 정상 전압 신호를 생성할 때와 이상 전압 신호를 생성할 때 서로 다른 색의 빛을 발생시키는 단계;를 포함하고,
    상기 f) 단계에서, 저항 및 커패시터가 직렬로 연결된 스너버 회로가 상기 메인 스위치의 동작시 발생되는 잡음을 억제하며,
    상기 서지 및 이상전압 보호 회로는,
    상기 LED 실내외 전광판을 구동하기 위한 전원공급장치의 내부에 구성되거나 연결되어 상기 전원공급장치보다 상기 외부 전원을 입력받게 됨으로써, 상기 외부 전원에 의한 서지 및 이상전압으로부터 상기 전원공급장치를 보호하고,
    상기 보조 스위치는,
    상기 서지 및 이상전압 보호 회로를 구성하는 소자를 기반으로 스위치 회로의 형태로 구현되며,
    상기 소자는,
    복수개의 저항;
    열가변저항기인 서미스타;
    상기 마이컴으로부터 정상 전압 신호 또는 이상 전압 신호를 수신하는 광복합 소자인 포토커플러; 및
    상기 돌입전류를 제한하기 위한 소자로서, 상기 포토커플러가 동작될 때 상기 포토커플러와 회로상 연결된 상기 복수개의 저항 중 적어도 하나의 저항을 따라 이동되는 외부 전원에 의해 동작되는 3극 쌍방향 사이리스터인 트라이악;을 포함하는 것을 특징으로 하는 서지와 이상전압의 제어가 가능한 LED 실내외 전광판을 이용한 서지와 이상전압의 제어방법.
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