KR200420366Y1 - Ｌｅｄ 비상 유도등 - Google Patents

Abstract

본 고안에 따른 비상 유도등은, LED를 광원으로 하는 비상 유도등에 있어서, 상기 비상 유도등의 구동 회로에 공급할 교류 전원을 입력받으며, 상기 교류 전원에 따른 교류 전압을 제 1 직류 전압으로 변환하는 정류부를 포함하는 전원 입력부; 상기 제 1 직류 전압을 제 2 직류 전압으로 출력하는 스위칭 레귤레이터부; 상기 제 2 직류 전압을 상기 제 2 직류 전압보다 낮은 제 3 직류 전압으로 변압하여 상기 LED의 일반 전원으로서 공급하고, 또 비상 전원에 의해 상기 LED에 비상 전원을 공급하는 LED 전원 공급부; 상기 일반 전원에 의하여 상기 비상 전원을 충전하는 충전부; 및 상기 일반 전원을 강제로 차단하고 상기 LED 전원 공급부가 상기 비상 전원에 의해 상기 LED에 비상 전원을 공급하게 하는 제어 동작을 수행하되, 상기 제어 동작은 제 1 포토 커플러를 경유하여 수행되는 비상 제어부를 구비하는 것을 특징으로 한다.

비상 유도등, 정류부, 스위칭 레귤레이터부, 포토 커플러

Description

ＬＥＤ 비상 유도등{LED LAMP FOR LEADING EMERGENCY EXIT}

도 1 은 본 고안에 따른 LED 비상 유도등의 일 실시형태를 나타내는 전체 회로도.

도 2 는 본 고안의 일 실시형태에 따른 전원 입력부와 스위칭 레귤레이터부를 나타내는 회로도.

도 3 은 본 고안에 따른 LED 전원 공급부의 일 실시형태를 나타내는 회로도.

도 4 는 본 고안에 따른 충전부의 일 실시형태를 나타내는 회로도.

도 5 는 본 고안에 따른 비상 제어부의 일 실시형태를 나타내는 회로도.

<도면의 주요부분에 대한 부호의 설명>

10 전원 입력부

20 스위칭 레귤레이터부

30 LED 전원 공급부

40 충전부

50 비상 제어부

본 고안은 LED를 광원으로 하는 비상 유도등에 관한 것으로서, 더욱 상세하게는, 전원의 입력 단계에서 간단한 회로로 전압 강하를 시켜서 LED측에 공급할 수 있고 미세 신호에 의해 회로가 오동작하지 않도록 절연성을 높인 비상 유도등에 관한 것이다.

비상 유도등은 건물에서 화재 등의 위급 상황이 발생하였을 때 사용하기 위한 안내 표시판과 같은 것으로서, 평상시에는 상용 전원을 이용하고 비상시에는 비상 전원을 이용하도록 구성되어 있다.

화재가 발생하였을 경우, 건물에서 대피하려는 사람이 보다 쉽게 비상구의 위치를 파악하기 위해서는 빛을 이용하는 것이 가장 효과적이라는 점 때문에 다양한 광원을 활용한 비상 유도등이 개발되어 왔다. 그 예로는, 일반 조명용 형광등이나 냉음극 방전관을 광원으로 이용한 것이 있는데, 형광등의 경우에는 램프의 수명이 8000시간 전후이어서 비교적 짧은 편이고 또 품질이 불균일하며 유지보수비용이 많이 든다는 단점이 있으며, 냉음극 방전관의 경우에는 그 수명이 20000시간 정도로서 형광등보다 길긴 하지만 고가의 안정기를 사용해야 하고 도광판을 설치해야 하는 등 비용이나 신뢰성의 측면에서 여전히 많은 문제점을 가지고 있다.

이에 따라, 최근에는 LED 표시판을 이용한 비상 유도등이 개발되고 있는데, 그 예로는 공개특허공보 제2005-75326호를 들 수 있다. 이 고안은 내열성 유리커버에 LED를 설치하여 시인성을 좋게 하고, 또 경보음발생기를 통해 경보음을 낼 수 있는 등의 개선 사항을 개시하고 있다.

그러나, LED를 광원으로 하는 비상 유도등에 관한 종래기술의 경우에는, 전 원을 입력받는 회로에 대규모의 다운트랜스를 사용하고 있어 비상 유도등을 설치하기 위해 많은 공간과 비용이 소모되는 문제점이 있다.

또한, 비상 유도등과 같이 비교적 작은 전력으로 동작하는 회로는 전기적으로만 구성될 경우 예기치 못한 큰 유도 전류나 전원 라인을 따라 역으로 들어오는 작은 전류가 회로를 파괴하고 오동작을 일으킬 수 있음에도 불구하고, 이러한 점에 내성을 갖는 비상 유도등이 개발되지 못한 실정이다.

나아가, 비상 유도등과 같이 전원 공급의 온/오프가 시기 적절하게 이루어져야 하는 제품의 경우에는 퓨즈를 선택하는데 있어서도 그러한 특수성을 감안하여야 하지만, 종래기술에서는 그러한 특수성을 감안하여 비상 유도등용의 퓨즈를 사용하는 경우를 찾아보기 어렵다.

또한, 상술한 바와 같이 비상 유도등은 상용 전원과 비상 전원을 구분해서 사용하도록 되어 있는데, 비상 전원용으로 배터리를 충전하면서도 이를 상용 전원과 격리시킴으로써 양 전원의 용도 및 사용시점을 명확히 구분하여야 할 필요가 있음에도 불구하고 이를 적절히 구현한 기술이 개발되지 않은 상태이다.

본 고안은 상술한 바와 같은 종래기술의 문제점을 감안하여 이루어진 것으로, LED를 광원으로 하는 비상 유도등을 구현하는데 있어 미세전류에 대한 회로의 안정성 내지 내구성을 고려하면서도 소형화/저비용화가 가능한 비상 유도등을 제공하는 것을 제 1 목적으로 한다.

또한, 비상 유도등이 시기 적절하게 온/오프를 반복해야 하는 제품이라는 특 수성을 반영할 수 있는 퓨즈를 채택한 비상 유도등을 제공하는 것을 제 2 목적으로 한다.

끝으로, 상용 전원과 비상 전원을 시기 및 용도에 따라 확실하게 격리시킬 수 있는 비상 유도등을 제공하는 것을 제 3 목적으로 한다.

상기 제 1 목적을 달성하기 위해, 본 고안에 따른 비상 유도등은, LED를 광원으로 하는 비상 유도등에 있어서, 상기 비상 유도등의 구동 회로에 공급할 교류 전원을 입력받으며, 상기 교류 전원에 따른 교류 전압을 제 1 직류 전압으로 변환하는 정류부를 포함하는 전원 입력부; 상기 제 1 직류 전압을 제 2 직류 전압으로 출력하는 스위칭 레귤레이터부; 상기 제 2 직류 전압을 상기 제 2 직류 전압보다 낮은 제 3 직류 전압으로 변압하여 상기 LED의 일반 전원으로서 공급하고, 또 비상 전원에 의해 상기 LED에 비상 전원을 공급하는 LED 전원 공급부; 상기 일반 전원에 의하여 상기 비상 전원을 충전하는 충전부; 및 상기 일반 전원을 강제로 차단하고 상기 LED 전원 공급부가 상기 비상 전원에 의해 상기 LED에 비상 전원을 공급하게 하는 제어 동작을 수행하되, 상기 제어 동작은 제 1 포토 커플러를 경유하여 수행되는 비상 제어부를 구비하는 것을 특징으로 한다.

즉, 본 고안은 미세 전류에 대한 내구성을 가질 수 있도록 포토 커플러를 활용한 비상 유도등을 제공함과 동시에, 종래기술에서와 같이 대규모의 다운트랜스를 이용하지 않고도 공급되는 전원 전압을 필요에 따라 낮출 수 있도록, 정류부를 포함한 전원 입력부 및 스위칭 레귤레이터부를 경유하여 변압부를 거치는 구성을 취 하고 있다.

또한, 상기 제 2 목적과 관련해서 본 고안은, 상기 전원 입력부는 상기 교류 전원의 과전류보호를 담당하는 제 1 자동복구 퓨즈를 포함하고, 상기 LED 전원 공급부는 상기 비상 전원의 과전류보호를 담당하는 제 2 자동복구 퓨즈를 포함하며, 상기 제 1 자동복구 퓨즈 및 상기 제 2 자동복구 퓨즈는 폴리스위치(Poly Switch)인 비상 유도등을 제공한다.

일반적인 퓨즈는 한번 과전류에 의해 오픈되면 교체해야 하는 불편함이 있고 순간적인 써지 전압에 의하여 단선되는 경우가 발생하하는데 반해, 폴리스위치는 일종의 전자식 퓨즈로서 이와 같은 종래의 퓨즈가 갖는 문제점을 해소할 수 있다. 특히, 폴리머와 전도성 물질로 구성되어 회로에 과전류가 유입되면 과전류 열에 의해 저저항 상태에서 고저항 상태로 되어 회로를 오픈시키는 퓨즈와 같이 동작하는 소자를 비상 유도등에 적용하는 경우, 과전류의 원인이 수시로 발생 및 제거되는 상황에 매우 적합한 퓨즈로서 기능할 수 있다.

한편, 상기 제 3 목적을 달성하기 위해, 상기 비상 전원은 상기 LED의 일반 전원과 릴레이로 격리되어 설치되는 것이 바람직하다.

앞서 설명한 바와 같이, 비상 유도등은 평상시에는 상용 전원에 의해, 비상시에는 상용 전원에 의해 축전된 배터리(비상 전원)에 의해 동작하도록 구성되어 있는데, 본 고안은 상용 전원이 동작하는 시점과 비상 전원이 동작하는 시점을 명확히 구분짓는 수단으로서 릴레이 회로를 활용하는 기술을 제공한다.

선택적으로는, 상기 LED는 파워 LED인 것이 좋으며, 나아가 상기 충전부는 충전 상태를 표시하기 위한 별도의 광원을 포함하는 것이 바람직하다. 파워 LED는 일반 LED와 마찬가지로 LED의 일종이긴 하지만, 많은 전류를 소모하여 발광량이 많다는 특징이 있다. 이러한 파워 LED를 비상 유도등에 적용함으로써 화재와 같은 비상시에 비상 유도등으로서의 역할을 보다 충실히 수행할 수 있다는 장점이 있다. 또한, 비상 유도등을 관리하는 자가 비상 전원인 배터리의 충전 상태를 쉽게 파악할 수 있도록 하기 위해, 충전부의 충전 상태 표시를 위한 별도의 지시용 LED를 추가로 설치한 비상 유도등을 구현할 수도 있다.

여기서, 별도의 지시용 LED는 단순히 충전 상태를 표시하는데서 더 나아가서, 충전이 제대로 되고 있는지 여부를 나타내도록 구성할 수도 있는데, 이 경우 상기 지시용 LED는 상기 비상 전원의 충전이 이루어지지 않는 경우에 점등되도록 제 2 포토 커플러에 접속되어 있는 것이 바람직하다.

이하, 첨부도면을 참조하여 본 고안의 일 실시형태에 대해 상세하게 설명한다.

도 1은 본 고안에 따른 LED 비상 유도등의 일 실시형태를 나타내는 전체 회로도이다.

먼저, 도1 중 전원 입력부(10)와 스위칭 레귤레이터부(20)를 별도로 도시한 도2를 참조하여 전원 입력부(10) 및 스위칭 레귤레이터부(20)의 동작 원리를 살펴본다.

AC입력에 상용전원이 투입되면 써지 옵저버 VR1과 폴리스위치 PS1을 거쳐 노이즈필터 LF1을 통과하게 된다. 이때 커패시터 C8과 LF1은 저역 노이즈 필터로 동 작하여, 트랜지스터 TR5의 스위칭 노이즈를 감쇠시키는 역할을 한다.

다이오드 D1과 저항 R1 및 전해콘덴서 C1은 정류부로 동작하는 구성으로서, 스위칭부(20)의 전원 용량에 맞게 정류/평활 동작을 수행하며 전압을 조정하는 역할을 한다.

전원이 투입되면 트랜지스터 TR2, TR3가 동작하여 트랜지스터 TR5의 동작을 못하게 하지만, ZD1의 제너 전압에 도달하는 때에는 트랜지스터 TR1이 동작하여 트랜지스터 TR2 및 TR3가 동작을 멈추게 된다. 이 때, 트랜지스터 TR5는 저항 R9 및 R10을 통한 바이어스 전압으로 스위칭을 한다.

트랜지스터 TR5의 스위칭 전력은 스위칭부(20)와 LED 전원 공급 회로(30)의 사이에 위치한 L1을 통해 2차측으로 유도되며, 이 과정에서, 종래기술에 따른 다운트랜스와 마찬가지의 동작이 수행되어서, 전압 강하가 일어난다. 다만, 일부 전력은 L1의 2차측으로부터 다시 유도되어 C3 및 R28에 의해 다시 트랜지스터 TR5의 스위칭을 유지시키는 역할을 한다.

정전 시에는 제너다이오드 ZD1의 제너 전압이 유지되지 못하므로 트랜지스터 TR1이 동작하지 못하고 순간적으로 트랜지스터 TR2 및 TR3가 동작하며, 커패시터 C9의 방전으로 트랜지스터 TR4가 동작하여 트랜지스터 TR5의 스위칭을 빠르게 정지시킨다. 점검 스위치 SW1은 배터리의 능력만으로 램프를 구동하기 때문에 SW1을 누름으로써 입력 전원이 차단된다.

이제, 도1의 구성요소 중 LED 전원 공급 회로(30)를 나타내는 도3을 참조하여 LED 전원 공급 회로(30)의 동작을 살펴본다.

1차측의 스위칭 레귤레이터 회로(20)에서 유도된 전압은 다이오드 D5와 D6을 통해 정류되며, 다이오드 D5는 콘덴서 C4와 함께 비상 유도등 LED(미도시, OUT1-A 단자와 OUT1-B 단자에 접속됨)의 전원공급용 평활회로를 구성하며, 다이오드 D6와 콘덴서 C5는 배터리(미도시)의 충전회로(40)의 전원공급용 평활회로를 구성한다.

트랜지스터 TR6은 다이오드 D7을 통해 바이어스 전압이 형성되어 온 상태로 된다. 이때 트랜지스터 TR6에 의해 릴레이 RL2가 동작하여 배터리(미도시)의 단자 중 하나인 BT1(+단자)을 개방하여 비상 유도등 LED(미도시)로 공급되는 배터리(미도시)의 비상 전원을 차단하며, RG1의 OUT 단자와 GND 단자가 단락되어 RG1은 동작 정지되고 LED(-)가 접지되므로 LED 램프는 RL1을 통한 D5측 전원만으로 구동된다.

정전 시에는 다이오드 D7과 저항 R20, R18로 구성된 트랜지스터 TR6의 바이어스 회로가 소멸되므로, 트랜지스터 TR6이 오프 상태로 되며, 이때 릴레이 RL2의 동작이 정지되어 배터리(미도시)의 +극인 BT1이 릴레이 RL2를 통해 비상 유도등 LED(미도시)의 +극인 OUT1-A에 연결되어 배터리의 비상 전원으로 비상 유도등 LED(미도시)를 점등하게 한다. 여기서, RG1의 출력 단자와 접지 단자가 단락되지 않은 상태이기 때문에 VDD와 출력 단자를 통해 LED 램프의 전류 특성을 일정하게 제어할 수 있다.

이제, 도4를 참조하여 본 고안의 충전부(40)에 대해 살펴본다.

평활회로부터 공급된 전원은 저항 R26과 다이오드 D11을 통해 비상 전원인 배터리(미도시)를 충전하는데, 여기서 저항 R26은 충전 속도를 지연시키기 위한 저항이다. LED1은 충전상태를 지시하는 확인용 램프이며, 다이오드 D4와 제너다이오 드 ZD2에 의해 충전 전압이 결정된다.

초기에는 트랜지스터 TR8의 베이스전압이 정상적인 바이어스가 걸리게 되어 LED1이 점등하나 충전이 진행됨에 따라 D4와 ZD2의 제너 전압에 도달하게 되면, 트랜지스터 TR8이 오프 상태로 되어 LED1이 소등하게 되며, 이때 배터리(미도시)는 만충전 상태에 도달하게 된다.

한편, 도4의 구성에서 알 수 있는 바와 같이, 배터리의 이상으로 충전이 되지 않는 경우, FUSE1(도3 참조)이 끊어진 경우 또는 배터리가 접속되지 않은 경우에는 제너다이오드 ZD3의 제너 전압보다 포토 커플러 PC2의 전압이 상승함으로 인해 포토 커플러 PC2가 동작하여 LED1을 점등시키게 되는데, 이로써 LED1은 단순히 충전 상태를 표시하는데서 더 나아가 배터리의 불량 또는 퓨즈의 단선 등을 표시하는 기능을 수행할 수 있게 된다.

LED2는 상용전원의 투입여부를 지시하는 확인용 램프로서, 저항 R27에 의해 전압 강하된 전원으로 점등되지만, 포함하지 않는 구성으로 하여도 무방하다.

이제, 도5를 참조하여 비상 제어부(50)에 대해 살펴본다.

AC(RED)라인에 상용 전원이 투입되면 AC(BLACK)과 연계하여 다이오드 D12를 통해 정류된다. 저항 R29와 콘덴서 C7을 통해 평활된 전원은 저항 R30을 통해 포토 커플러 PC1을 동작시키며, PC1의 바이어스 전압으로 TR7을 온으로 한다.

여기서, 본 고안은 미세 신호가 비상 제어부(50)에 예기치 못한 영향을 미치는 것을 방지하기 위해 포토 커플러 PC1을 트랜지스터 TR7과 AC 라인 사이에 적용한 구성을 취하도록 하였다. 즉, 포토 커플러 PC1은 발광소자측의 A(+)단과 K(-)단 을 통해 전류가 흘러서 발광할 때에만 수광소자측인 C, E단과 전기적 접속이 이루어지기 때문에, 절연성 및 내전압성이 향상된다.

트랜지스터 TR7의 동작으로 릴레이 RL1은 동작을 하게 되며, LED 전원 공급부(30)의 다이오드 D8의 애노드측을 오픈시킴으로 비상 유도등 LED(미도시)를 소등시키게 된다.

비상 제어부(50)의 작동과는 별도로 배터리(미도시)의 충전은 정전시를 제외하고는 계속된다.

본 고안에 의하면, LED를 광원으로 하는 비상 유도등을 구현하는데 있어 회로의 안정성과 내구성을 고려하면서도 소형화/저비용화가 가능한 비상 유도등을 구현할 수 있다.

또한, 폴리 스위치를 이용하여 비상 유도등에 맞는 퓨즈를 채택하고, 비상 유도등의 상용 전원과 비상 전원을 시기 및 용도에 따라 확실하게 격리시킬 수 있는 릴레이를 채택함으로써, 시기 적절한 LED의 온/오프가 가능한 비상 유도등을 구현할 수 있다.

Claims (5)

1. LED를 광원으로 하는 비상 유도등에 있어서,

   상기 비상 유도등의 구동 회로에 공급할 교류 전원을 입력받으며, 상기 교류 전원에 따른 교류 전압을 제 1 직류 전압으로 변환하는 정류부를 포함하는 전원 입력부;

   상기 제 1 직류 전압을 제 2 직류 전압으로 출력하는 스위칭 레귤레이터부;

   상기 제 2 직류 전압을 상기 제 2 직류 전압보다 낮은 제 3 직류 전압으로 변압하여 상기 LED의 일반 전원으로서 공급하고, 또 비상 전원에 의해 상기 LED에 비상 전원을 공급하는 LED 전원 공급부;

   상기 일반 전원에 의하여 상기 비상 전원을 충전하는 충전부; 및

   상기 일반 전원을 강제로 차단하고 상기 LED 전원 공급부가 상기 비상 전원에 의해 상기 LED에 비상 전원을 공급하게 하는 제어 동작을 수행하되, 상기 제어 동작은 제 1 포토 커플러를 경유하여 수행되는 비상 제어부를 구비하는 것을 특징으로 하는 비상 유도등.
2. 제 1 항에 있어서,

   상기 전원 입력부는 상기 교류 전원의 과전류보호를 담당하는 제 1 자동복구 퓨즈를 포함하고, 상기 LED 전원 공급부는 상기 비상 전원의 과전류보호를 담당하는 제 2 자동복구 퓨즈를 포함하며,

   상기 제 1 자동복구 퓨즈 및 상기 제 2 자동복구 퓨즈는 폴리스위치(Poly Switch)인 것을 특징으로 하는 비상 유도등.
3. 제 1 항에 있어서,

   상기 비상 전원은 상기 LED의 일반 전원과 릴레이로 격리되어 설치된 것을 특징으로 하는 비상 유도등.
4. 제 1 항 내지 제 3 항 중 어느 한 항에 있어서,

   상기 LED는 파워 LED인 것을 특징으로 하는 비상 유도등.
5. 제 1 항 내지 제 3 항 중 어느 한 항에 있어서,

   상기 충전부는 충전 상태를 표시하기 위한 별도의 광원을 포함하며,

   상기 광원은 상기 비상 전원의 충전이 이루어지지 않는 경우에 점등되도록 제 2 포토 커플러에 접속되어 있는 것을 특징으로 하는 비상 유도등.

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