KR20100006592A - 다중 강압 방식을 이용한 엘이디 전광판 - Google Patents

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Abstract

본 발명은 상용 전원을 사용함으로써 전원의 단락시 발생할 수 있는 유지 보수의 어려움을 줄이고, 설치 시 안전성을 제고할 수 있고, LED 구동전압을 낮춤으로써 소비전력을 현저하게 줄일 수 있으며, 전광판의 스크린 패널 두께를 줄일 수 있는 다중 강압 방식을 이용한 LED 전광판을 제공한다.
본 발명에 따른 다중 강압 방식을 이용한 LED 전광판은, 복수개의 LED 패널 - 상기 LED 패널은 복수의 LED 모듈로 구성되고, 상기 LED 모듈은 복수의 LED가 삽입되어 발광하는 발광면과 상기 LED를 구동하기 위한 회로면을 구비함 - 을 포함하는 LED 전광판에 있어서, 공급되는 상용 교류 전원을 적어도 2단계 이상 강압하여 상기 LED 모듈에 구동전압을 제공하기 위한 전압 강하 수단을 포함한다.
LED, 전광판, 전원, 변압기, 3상

Description

다중 강압 방식을 이용한 엘이디 전광판{LED DISPLAY BOARD WITH MULTIPLE VOLATAGE DROP POWER SUPPLY}
본 발명은 다중 강압 방식을 이용한 LED 전광판에 관한 것으로, 구체적으로는 다단에 걸친 전압 강하를 통하여 다수의 패널들을 결합하여 구성되는 LED 전광판에 전원을 공급하는 다중 강압 방식을 이용한 전광판에 관한 것이다.
다양한 디스플레이 장치들 중에서 대형 영상전달매체로 사용되는 전광판의 디스플레이부는 다수의 패널로, 각 패널은 다수의 모듈로, 그리고, 각 모듈은 각각 개별적인 색상의 빛을 방사하는 다수의 픽셀로 이루어지며, 픽셀 각각에 장착되는 발광소자는 LED 램프 혹은 칩 LED 소자가 주로 사용된다.
현재 LED를 이용한 대형 전광판은 경기장 전광판, 옥외광고, 옥내광고, 공공표지판, 및 정보표시판 등의 여러 곳에 사용되고 있으며, 그 구성방법 또한 다양하다.
대표적으로 LED 패널을 블록식으로 규격화하여, 마치 벽돌을 쌓는 식으로 각 블록을 결합하여 대형 화면을 구성하기도 하며, 화면 크기에 따라 설치되는 프레임 구조물에 각각의 LED 패널 장치를 부착하는 방법도 있다.
한편, 발광 소자를 이용한 전광판은 어떠한 형태의 것이든 전원을 공급받아야 화면 구동이 가능하다. 이는 LED 전광판도 예외는 아니며, 전광판의 크기가 대형화될수록 더욱 큰 전력 공급이 필요한 것은 지극히 당연하다 할 수 있다. 특히 현대에는 큰 전력 공급이 필요한 대형 LED 전광판의 수요가 증가하고 있으며, 이에 따라 전원 공급 방식의 중요성이 부각되고 있다.
도 1은 종래 기술에 따른 LED 전광판의 사시도로서, 복수의 LED 패널(120)을 프레임(111)에 장착하여 대형 화면을 구현한다.
도 2는 종래 기술에 따른 LED 패널의 사시도로서, 복수의 LED(131)가 삽입되어 발광하는 발광면과, 복수의 LED(131)를 구동하기 위한 구동회로가 형성된 회로면을 가지는 복수의 LED 모듈(130)을 LED 패널 프레임(121)에 장착하여 하나의 LED 패널(120)을 구성한다.
즉, 복수의 LED 모듈(130)이 구성되어 하나의 LED 패널(120)을 이루고, 복수의 LED 패널(120)이 구성되어 하나의 LED 전광판(110)을 이루는 것이다.
도 3은 종래 기술에 따른 LED 전광판(110) 후면의 구성도로서, LED 패널(120)당 하나씩 AC 220V/DC 5V 컨버터(140)가 구성되어 각각의 LED 모듈(130)에 전원을 공급할 수 있도록 연결된다. 분전반(150)은 3상 380V의 전원을 단상 220V로 분배하며, 부스바(BUS BAR, 151)는 분전반(150)과 연결되어 4개의 LED 패널(120)당 하나씩 구성되며, AC 220V/DC 5V 컨버터(140)는 부스바(151)에 연결되어 전원을 공급받는다. AC 220V/DC 5V 컨버터(140)는 교류 220V의 전압을 직류 5V로 정류 및 강 압하여 연결된 각각의 LED 모듈(130)에 공급한다.
각 LED 모듈(130)은 직류 5V의 전원을 필요로 하므로 교류 220V를 직류 5V로 강압할 수 있는 대용량의 AC 220V/DC 5V 컨버터(140)를 사용하는 실정이다. 하지만 각각의 LED 패널(120) 후면에 하나씩 AC 220V/DC 5V 컨버터(140)를 부착하여 전원을 공급하므로 LED 전광판을 설치시나 유지보수 작업시에 작업자는 AC 220V/DC 5V 컨버터(140)의 입력측에서는 고전압의 위험에 노출되어 있고, 출력측에서는 고전류의 위험에 노출되어 있다. 예컨대, AC 220V/DC 5V 컨버터(140)의 입력측은 220V의전압이 인가되어 위험하고, 출력측에 있어서도, 5V로 출력전압은 낮은 반면, 전류는 50A 내지 100A 정도가 흐르는데 이 또한 LED 모듈에 볼트체결방식으로 접속하기 때문에 작업자에 있어서 고전류 합선 감전사고의 위험이 매우 높은 실정이다. 또한, AC 220V/DC 5V 컨버터(140)의 입력측과 출력측간의 배선 길이의 비율은 5:5 정도이어서 작업자는 대단히 위험한 환경에서 작업을 수행하게 된다.
또한, AC 220V/DC 5V 컨버터(140)의 출력측에 접속되는 LED 모듈이 다수개이고, AC 220V/DC 5V 컨버터(140)의 출력단으로부터 LED 모듈까지의 거리가 상당하므로 LED 전광판이 최대 부하로 동작하는 경우 AC 220V/DC 5V 컨버터(140)의 출력은 일시적으로 4V 정도까지 전압 강하 현상(Voltage Drop)이 발생한다. 그러므로, 실제 LED 픽셀에서 G(녹색) 및 B(청색) 다이오드는 3.5V로 동작하고, R(적색) 다이오드는 2.1V로 동작하지만 전압 강하 현상과 전압 마진을 고려하여 5V를 LED의 구동전압으로 공급하고 있다. 그러나, 전압 강하 현상을 극복할 수 있다면, LED 구동 전압으로 5V보다 낮은 전압을 공급하여 전력 효율을 제고할 수 있을 것이다.
또한, 대용량의 컨버터는 그 크기가 대형이어서 대용량 컨버터가 설치되는 LED 전광판의 스크린 패널의 두께가 두꺼워지므로 설치 공간을 많이 차지할 뿐만 아니라 설치 작업을 어렵게 한다.
또한, 대용량 컨버터를 지탱하기 위하여 LED 패널의 프레임 또한, 견고하여야 하므로 전광판의 측면 내지 후면이 매우 둔탁한 느낌을 갖게 한다.
본 발명은 상용 전원을 사용함으로써 전원의 단락시 발생할 수 있는 유지 보수의 어려움을 줄이고, 설치 시 안전성을 제고할 수 있는 다중 강압 방식을 이용한 LED 전광판을 제공함에 목적이 있다.
또한, 본 발명은 LED 구동전압을 낮춤으로써 소비전력을 현저하게 줄일 수 있는 다중 강압 방식을 이용한 LED 전광판을 제공함에 다른 목적이 있다.
또한, 본 발명은 전광판의 스크린 패널 두께를 줄일 수 있는 다중 강압 방식을 이용한 LED 전광판을 제공함에 또 다른 목적이 있다.
본 발명에 따른 다중 강압 방식을 이용한 LED 전광판은, 복수개의 LED 패널 - 상기 LED 패널은 복수의 LED 모듈로 구성되고, 상기 LED 모듈은 복수의 LED가 삽입되어 발광하는 발광면과 상기 LED를 구동하기 위한 회로면을 구비함 - 을 포함하는 LED 전광판에 있어서, 공급되는 상용 교류 전원을 적어도 2단계 이상 강압하여 상기 LED 모듈에 구동전압을 제공하기 위한 전압 강하 수단을 포함한다.
바람직하게는, 상기 전압 강하 수단은, 상기 상용 교류 전원을 소정의 제1 직류 혹은 교류 전압으로 강압하여 상기 LED 패널에 제공하기 위한 복수의 1차 강압 수단; 및 상기 1차 강압 수단으로부터의 상기 제1 직류 혹은 교류 전압을 소정의 제2 직류 전압으로 강압하기 위한 2차 강압 수단을 포함한다.
바람직하게는, 상기 2차 강압 수단은, 상기 LED 패널의 후면에 상기 LED 모듈의 수에 대응하여 다수개 부착될 수 있다.
바람직하게는, 상기 1차 강압 수단은, 상기 전광판 하부의 받침용 함체 내에 배치될 수 있다.
바람직하게는, 상기 1차 강압 수단은, 상기 전광판과 별개로 설치된 수전부 주위에 배치될 수 있다.
바람직하게는, 상기 제1 직류 전압은 30 내지 60볼트이고, 상기 제2 직류 전압은 상기 LED를 구동하기 위한 구동전압이다.
바람직하게는, 상기 제1 교류 전압은 30 내지 60볼트이고, 상기 제2 직류 전압은 상기 LED를 구동하기 위한 구동전압이다.
바람직하게는, 상기 LED를 구동하기 위한 구동 전압은 3.8 내지 4.2 볼트이고, 상기 LED의 일부 또는 전부에 공급하는 것을 특징으로 한다.
본 발명에 따르면, 전원의 단락시 발생할 수 있는 유지 보수의 어려움을 줄일 수 있고, 설치 시 혹은 전광판 운전 중 SMPS 등의 교체시 작업자의 감전 사고의 위험을 감소시킬 수 있다.
또한, 본 발명에 따르면, LED구동전압을 낮출 수 있어 LED 전광판의 소비전력을 대략 20% 이상 줄일 수 있는 전력 절감 효과가 있다.
또한, 본 발명에 따르면, 대용량의 컨버터는 전광판 하부의 받침용 함체 내 혹은 수전장치 부근에 설치될 수 있어 스크린 패널의 두께를 최소화할 수 있으므로 설치 공간을 줄일 수 있고 설치 작업을 용이하게 한다.
또한, 본 발명에 따르면, 대용량 컨버터가 LED 패널에 부착되지 않으므로 프레임 두께가 얇아질 수 있고, 개별 모듈에 대응하여 배치되는 컨버터까지의 배선 또한 가늘어질 수 있어 전광판의 측면 내지 후면을 수려하게 표현할 수 있다.
이하 첨부된 도면을 참조하여 본 발명의 바람직한 실시예를 상세히 설명하기로 한다. 이에 앞서, 본 명세서 및 청구범위에 사용된 용어나 단어는 통상적이거나 사전적인 의미로 한정해서 해석되어서는 아니되며, 발명자는 그 자신의 발명을 가장 최선의 방법으로 설명하기 위해 용어의 개념을 적절하게 정의할 수 있다는 원칙에 입각하여 본 발명의 기술적 사상에 부합하는 의미와 개념으로 해석되어야만 한다. 따라서, 본 명세서에 기재된 실시예와 도면에 도시된 구성은 본 발명의 가장 바람직한 일실시예에 불과할 뿐이고 본 발명의 기술적 사상을 모두 대변하는 것은 아니므로, 본 출원시점에 있어서 이들을 대체할 수 있는 다양한 균등물과 변형예들이 있을 수 있음을 이해하여야 한다.
도 4는 본 발명의 일실시예에 따른 다중 강압 전원 장치를 이용한 LED 전광판의 구성도이고, 도 5는 본 발명의 일실시예에 따른 다중 강압 전원 장치를 이용한 LED 전광판을 구성하는 LED 패널의 구성도이다.
본 발명의 일실시예에 따른 다중 강압 전원 장치를 이용한 LED 전광판은 복수의 LED 모듈(430), 복수의 LED 모듈(430)로 구성되는 복수의 LED 패널(420), 1차 강압 수단(440) 및 2차 강압 수단(441)을 포함한다.
LED 모듈(430)은 일면에 복수의 LED(431)가 삽입되어 발광하는 발광면과, 복수의 LED(431)를 구동하기 위한 구동회로가 형성된 회로면을 구비한다.
LED 패널(420)은 복수의 LED 모듈(430)로 이루어지고, 가로, 세로 10 X 6으로 구성되는 총 60개의 LED 모듈(430)이 하나의 LED 패널(420)을 이루며, 가로, 세로 4 X 3으로 구성되는 총 12개의 LED 패널(420)이 하나의 LED 전광판(410)을 구성한다.
본 발명의 일실시예에 따르면, 1차 강압 수단(440)은 단상 교류 220V의 전원을 직류 36V로 강압하는 220V/36V 컨버터로서 총 4개가 구성되며, 전광판 하부의 받침용 함체 내에 배치될 수 있다. 그리고, 각 220V/36V 컨버터(440)는 3개의 LED 패널(420)에 직류 36V의 전원을 공급할 수 있다. 또한, 본 발명의 다른 실시예에 따르면, 도시되지는 않았지만, 1차 강압 수단은 LED 전광판의 수전부 주위에 배치될 수 있다.
본 발명의 일실시예에 따르면, 2차 강압 수단(441)은 1차 강압 수단(440)으로부터 출력되는 직류 36V를 직류 4V로 강압하여 출력하는 36V/4V 컨버터(441)로서, 두 개의 LED 모듈(430)당 하나씩 구성되고, 그 크기가 매우 작아 각 LED 모듈(430)의 구동용 PCB와 결합되도록 설치되어 직류 4V의 전원을 공급할 수 있다.
즉, 1차 강압 수단(440)은 공급되는 220V의 상용 교류 전원을 1차적으로 직 류 36V로 강압하여 출력하고, 각 LED 패널(420)의 후면에 설치되는 다수의 2차 강압 수단(441)은 직류 36V를 다시 직류 4V로 강압하여, 각 LED 모듈(430)에 공급할 수 있다.
이에 따르면, 1차 강압 수단(440)의 출력단에는 종래기술에 비하여 1/7 내지 1/8 정도의 전류가 흐를 뿐이고, 1차 강압 수단의 입력측과 출력측 간의 배선의 길이도 1:9 정도에 불과하여 1차 강압 수단의 출력단 이후에서의 작업자의 작업 환경을 현저히 개선할 수 있다.
또한, 2차 강압 수단(441)은 LED 모듈의 PCB와 결합되도록 설치되므로 2차 강압 수단과 LED 모듈과의 거리가 매우 짧고, 2차 강압 수단 하나는 단지 2개의 LED모듈만을 커버하면 되므로 최대 부하가 걸리더라도 일시적으로 전압 강하 현상이 발생하지 않는다. 따라서, LED 픽셀의 개별 다이오드에 대한 구동전압을 4V이하로 낮출 수 있다. 즉, 본 발명의 일실시예에 따르면, G(녹색) 및 B(청색) 다이오드는 3.5V로 동작하므로 전압 마진(여유 전압)만 고려하여 3.8V 내지 4.2V를 공급하고, R(적색) 다이오드는 2.1V로 동작하므로 전압 마진(여유 전압)만 고려하여 2.4 내지 2.8V를 공급한다.
이에 따르면, G(녹색) 및 B(청색) 다이오드에 대해서는 종래기술과 대비하여 대략 20% 정도의 전력 절감 효과가 있고, R(적색) 다이오드에 대해서는 종래기술과 대비하여 대략 48% 정도의 전력 절감 효과가 있다. 나아가, 대체적으로 하나의 LED픽셀은 2개의 R(적색) 다이오드와 하나씩의 G(녹색) 및 B(청색) 다이오드로 구성되므로 대략 30% 이상의 전력 절감 효과가 있다. 또한, 본 발명의 다른 실시예에 따 르면, RGB 다이오드에 공히 3.8V 내지 4.2V를 구동전압으로 공급할 수 있고, 이 경우에도 종래기술과 대비하여 대략 20%의 전력 절감 효과가 있음은 당연하다.
도 6은 본 발명의 일실시예에 따른 36V/5V 컨버터(441)의 회로도이다.
본 발명의 일실시예에 따른 36V/5V 컨버터(441)는 36V의 입력전압(VDD)V을 5V로 출력하는 레귤레이터와, 레귤레이터의 출력단에는 병렬연결된 제1 및 제2 제너다이오드(ZD1, ZD2), 제1 및 제2 제너다이오드 사이에 연결된 코일(COIL), 및 제2 제너다이오드와 각각 병렬연결된 복수의 커패시터(C2, C3)를 포함한다.
본 발명의 다른 실시예에 따르면, 1차 강압 수단은 220V의 상용 교류 전원을 50V 내외의 교류 전압으로, 2차 강압 수단은 50V 내외의 교류 전압을 4V의 직류 전압으로 정류하여 각 LED 모듈에 공급할 수 있다.
본 발명의 또 다른 실시예에 따르면, 1차 강압 수단은 380V의 3상 교류 전원을 50V 내외의 3상 교류 전압으로, 2차 강압 수단은 50V 내외의 3상 교류 전압을 3상 전파 정류하여 4V의 직류 전압을 각 LED모듈에 공급할 수 있다.
본 발명에 따르면, 구성되는 LED 모듈(430)이나 LED 패널(420)의 개수, 필요한 소비 전력 등에 따라, 컨버터의 전압 강하량이나 단계는 변경 가능하다. 예컨대, 본 발명의 일실시예에 따르면, 2단계 강압 방식을 제시하고 있으나, 필요에 따라 3단계 이상의 강압 방식을 채택할 수 있음은 당연하다.
이상과 같이, 본 발명은 비록 한정된 실시예와 도면에 의해 설명되었으나, 본 발명은 이것에 의해 한정되지 않으며 본 발명이 속하는 기술분야에서 통상의 지 식을 가진 자에 의해 본 발명의 기술사상과 아래에 기재될 특허청구범위의 균등범위 내에서 다양한 수정 및 변형이 가능하다.
도 1은 종래 기술에 따른 LED 전광판의 사시도,
도 2는 종래 기술에 따른 LED 패널의 사시도,
도 3은 종래 기술에 따른 LED 전광판(110) 후면의 구성도,
도 4는 본 발명의 일실시예에 따른 다중 강압 전원 장치를 이용한 LED 전광판의 구성도,
도 5는 본 발명의 일실시예에 따른 다중 강압 전원 장치를 이용한 LED 전광판을 구성하는 LED 패널의 구성도, 및
도 6은 본 발명의 일실시예에 따른 36V/5V 컨버터(441)의 회로도이다.
*도면의 주요 부분에 대한 간단한 설명*
410: LED 전광판 420: LED 패널
430: LED 모듈 440: 1차 강압 수단
450: 2차 강압 수단

Claims (10)

  1. 복수개의 LED 패널 - 상기 LED 패널은 복수의 LED 모듈로 구성되고, 상기 LED 모듈은 복수의 LED가 삽입되어 발광하는 발광면과 상기 LED를 구동하기 위한 회로면을 구비함 - 을 포함하는 LED 전광판에 있어서,
    공급되는 상용 교류 전원을 적어도 2단계 이상 강압하여 상기 LED 모듈에 구동전압을 제공하기 위한 전압 강하 수단을 포함하는 다중 강압 방식을 이용한 LED 전광판.
  2. 제1항에 있어서, 상기 전압 강하 수단은,
    상기 상용 교류 전원을 소정의 제1 직류 혹은 교류 전압으로 강압하여 상기 LED 패널에 제공하기 위한 복수의 1차 강압 수단; 및
    상기 1차 강압 수단으로부터의 상기 제1 직류 혹은 교류 전압을 소정의 제2 직류 전압으로 강압하기 위한 2차 강압 수단
    을 포함하는 다중 강압 방식을 이용한 LED 전광판.
  3. 제2항에 있어서,
    상기 2차 강압 수단은, 상기 LED 패널의 후면에 상기 LED 모듈의 수에 대응 하여 다수개 부착되어 상기 LED 모듈에 구동전원을 공급하는 것을 특징으로 하는 다중 강압 방식을 이용한 LED 전광판.
  4. 제3항에 있어서,
    상기 1차 강압 수단은, 상기 전광판 하부의 받침용 함체 내에 배치되는 것을 특징으로 하는 다중 강압 방식을 이용한 LED 전광판.
  5. 제3항에 있어서,
    상기 1차 강압 수단은, 상기 전광판과 별개로 설치된 수전부 주위에 배치되는 것을 특징으로 하는 다중 강압 방식을 이용한 LED 전광판.
  6. 제4항 또는 제5항에 있어서,
    상기 제1 직류 전압은 30 내지 60볼트이고, 상기 제2 직류 전압은 상기 LED를 구동하기 위한 LED 구동전압인 것을 특징으로 하는 다중 강압 방식을 이용한 LED전광판.
  7. 제6항에 있어서,
    상기 LED 구동 전압은 3.8 내지 4.2 볼트이고, 상기 LED의 일부 또는 전부에 공급하는 것을 특징으로 하는 다중 강압 방식을 이용한 LED 전광판.
  8. 제4항 또는 제5항에 있어서,
    상기 제1 교류 전압은 30 내지 60볼트이고, 상기 제2 직류 전압은 상기 LED를 구동하기 위한 구동전압인 것을 특징으로 하는 다중 강압 방식을 이용한 LED전광판.
  9. 제8항에 있어서,
    상기 LED를 구동하기 위한 구동 전압은 3.8 내지 4.2 볼트이고, 상기 LED의 일부 또는 전부에 공급하는 것을 특징으로 하는 다중 강압 방식을 이용한 LED 전광판.
  10. 제6항에 있어서,
    상기 2차 강압 수단은,
    상기 제1 직류 전압을 입력받아 상기 제2 직류 전압을 출력하는 레귤레이터;
    상기 레귤레이터의 출력단에 병렬연결된 제1 및 제2 제너다이오드;
    상기 제1 및 제2 제너다이오드 사이에 연결된 코일; 및
    상기 제2 제너다이오드와 각각 병렬연결된 복수의 커패시터
    를 포함하는 것을 특징으로 하는 다중 강압 방식을 이용한 LED전광판.
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Cited By (3)

* Cited by examiner, † Cited by third party
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US20220046776A1 (en) * 2016-03-07 2022-02-10 Intelligent Growth Solutions Limited Controllable power and lighting system
KR20220128898A (ko) * 2021-03-15 2022-09-22 포스텍네트웍스(주) 하이브리드(pwm-pfm) 전압 제어 방식을 활용한 고효율 led 전광판
KR102609438B1 (ko) * 2022-06-08 2023-12-04 주식회사 애즈원 Led 전광판의 순차 전원 공급 제어 시스템

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