KR20100080676A - 발광 다이오드 램프를 이용한 항공 등화 시스템 - Google Patents

발광 다이오드 램프를 이용한 항공 등화 시스템 Download PDF

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Abstract

본 발명은 발광 다이오드 램프를 이용한 항공 등화 시스템에 관한 것으로, 해결하고자 하는 기술적 과제는 발광 다이오드 램프의 손상시에 일정한 밝기를 유지시키며 발광 다이오드 램프의 손상 유무를 인식할 수 있고 발광 다이오드 램프의 밝기를 국제 민간 항공 협회에서 제시하는 밝기수준으로 유지할 수 있는 발광 다이오드 램프를 이용한 항공 등화 시스템을 제공하는 데 있다. 이를 위해 정전류 조절기; 종단 필터; 절연 변압기; 개별전구 감시제어 장치; 발광 다이오드 드라이브; 발광 다이오드 램프; 직렬통신 장치; 및 메인제어 장치; 로 이루어지며, 상기 정전류 조절기는 상기 절연 변압기에 공급되는 전류의 크기를 단계별로 나누어 출력하고, 상기 발광 다이오드 램프는 상기 정전류 조절기의 단계별 전류 크기에 따라 밝기가 조절되는 것을 특징으로 하는 발광 다이오드 램프를 이용한 항공등화 시스템를 개시한다.
발광 다이오드 램프, 부하 변경, 밝기 유지, 램프 손상, 밝기 변경

Description

발광 다이오드 램프를 이용한 항공 등화 시스템{AIRFIELD LIGHT SYSTEM USING A LUMINESCENT DIODE LAMP}
본 발명은 발광 다이오드 램프를 이용한 항공 등화 시스템에 관한 것으로, 보다 상세하게는 발광 다이오드 램프의 손상시에 일정한 밝기를 유지시키며 발광 다이오드 램프의 손상 유무를 인식할 수 있고 발광 다이오드 램프의 밝기를 국제 민간 항공 협회에서 제시하는 밝기수준으로 유지할 수 있는 발광 다이오드 램프를 이용한 항공 등화 시스템에 관한 것이다.
비행기가 이륙 및 착륙을 하기 위하여 이용되는 활주로는 국제 민간 항공 협약에 따른 기준에 의하여 건설된다.
국제 민간 항공 협약에 따르면, 활주로에 이용되는 시각보조시설인 항공등화는 정밀 진입을 위한 진입등시스템등, 활주로 중심선등 및, 활주로 말단등 및, 활주로등이 구비되어야 하며, 이들 등들은 최소 85%가량 이상이 가동되어야만 한다. 또한, 항공등화는 국제 민간 항공 협약에서 제시하는 밝기를 만족시키기 위해서, 할로겐 램프가 주를 이루어 이용되어 왔다.
이러한 할로겐 램프용 항공 등화를 이용하는 활주로등은 등들 각각이 개별적 으로 점등될 수 있도록 항공 등화 시스템에 의해 제어 되고 있다. 또한, 항공 등화 시스템은 등들 각각의 손상 유무를 판별할 수 있는 장치를 구비하고 있다. 상기 항공 등화 시스템은 할로겐 램프의 손상 유무를 판별하기 위하여 할로겐 램프의 소비 전류를 검출하게 된다. 이 경우, 항공 등화 시스템은 소비 전류가 없는 할로겐 램프를 손상 상태로 간주하게 되고, 손상된 할로겐 램프 쪽의 입력단을 닫아 폐회로를 계속적으로 유지하게 된다.
최근, 발광 다이오드(light emitting diode; LED)는 계속적인 발달에 의해 수명성 및 전력대비 밝기등의 특성이 할로겐 램프보다 월등해지고 있다. 그에 따라, 활주로에 이용되는 할로겐 램프는 발광 다이오드 램프로 교체되는 추세에 있다.
상기 발광 다이오드 램프는 할로겐 램프보다 훨씬 적은 전력을 소비하게 된다. 이 경우, 항공 등화 시스템은 발광 다이오드 램프의 소비 전력을 측정하여 발광 다이오드 램프의 밝기를 제어하거나 손상 유무를 확인해야 국제 민간 항공 협약에 따른 기준을 준수 할 수 있다. 그런데, 발광 다이오드 램프의 소비 전력은 발광 다이오드 램프를 위한 주변 장치들의 소비전력보다 낮은 상태로 있다. 따라서, 발광 다이오드 램프를 이용한 항공 등화 시스템은 발광 다이오드 램프를 위한 주변 장치의 소비 전류량이 많아 발광 다이오드 램프의 소비 전류를 정확히 측정하지 못하는 문제가 발생하게 되고, 발광 다이오드 램프의 손상 유무를 알 수 없게 되는 문제가 있다.
더불어, 상기한 발광 다이오드 램프의 소비 전류를 측정하지 못해 발광 다이 오드 램프의 손상 유무를 알 수 없게 되는 문제가 발생하는 경우, 발광다이오드 램프를 이용한 항공등화 시스템은 부하가 변경된 것을 인식하지 못하게 된다. 따라서, 나머지 발광 다이오드 램프는 순간적으로 밝기가 더 밝아지게 되거나, 부하 변경으로 인한 순간적인 전류 유입등으로 발광 다이오드 램프가 손상되는 문제가 발생하기도 한다.
또한, 발광 다이오드 램프는 전기적인 특성에 의하여 할로겐 램프에 비하여 상대적으로 많은 양의 회로 부속을 필요로 한다. 상기 회로 부속은 발광 다이오드의 정전압 및 정전류등을 유지시키기 위한 부속들이다. 이 경우, 회로 부속은 발광 다이오드 램프와 함게 일체형으로 형성되는데, 회로 부속과 일체형으로 형성되는 발광 다이오드 램프는 고장시에 발광 다이오드뿐만 아니라 회로 부속도 함께 교체되므로, 교체 비용이 낭비되는 문제가 발생하기도 한다. 또한, 발광 다이오드 램프에 삽입되는 회로 부속은 발광 다이오드 램프의 내구성 및 내충격성을 약하게 하여 발광 다이오드 램프의 수명을 감소시키는 문제를 유발시킨다.
한편, 항공등화가 할로겐 램프에서 발광 다이오드 램프로 변경되면서 상기한 문제 이외에 발광다이오드 램프의 밝기에 관한 문제가 대두되고 있다. 이러한 발광 다이오드 램프의 밝기에 관한 문제는 국제 민간 항공 협회에서 제시하는 할로겐 램프의 밝기 기준과 동일한 수준으로 유지해야 한다는 점에서 비롯되었다.
그런데, 종래의 할로겐 램프는 교류 전원을 이용하기 때문에 전류 조절기로 교류 전류량을 조절하여 밝기를 제어하는데 반하여, 발광 다이오드 램프는 직류 전원을 이용하여 직류 전류의 조절로 밝기를 제어한다. 또한, 발광 다이오드 램프는 할로겐 램프보다 에너지 대비 발광효율이 좋으므로, 종래의 전류량보다 적은 전류를 소비하게 된다.
따라서, 국제 민간 항공 협회에서 제시하는 램프의 밝기에 관한 기준을 충족시키기 위해서는 기존의 활주로에 설치되어 있는 할로겐 램프를 이용하는 항공등화 시스템 전반을 발광다이오드용 램프에 적절하게 재설계하여 대대적인 공사를 하여야만 한다. 그러나, 현재 가동중에 있는 공항의 전체 실정을 고려해보면, 새로히 신설되는 공항이 아닌 이상, 단순히 할로겐 램프를 발광 다이오드 램프로 변경시킨다는 이유에서 활주로에 이용되는 항공등화 시스템 전체를 변경할 수는 없는 실정이다.
본 발명의 기술적 과제는 발광 다이오드 램프의 소비 전류 검출없이 발광 다이오드 램프의 손상 유무를 판별할 수 있는 발광 다이오드 램프를 이용한 항공 등화 시스템을 제공하는 데 있다.
본 발명의 다른 기술적 과제는 부하 변경등으로 인해 발광 다이오드 램프의 밝기가 변경되는 것이 방지되는 발광 다이오드 램프를 이용한 항공 등화 시스템을 제공하는 데 있다.
본 발명의 또 다른 기술적 과제는 발광 다이오드 램프에 설치되는 회로 부속에 의해 발광 다이오드 램프의 내구성 및 내충격성이 약화되어 발광 다이오드 램프의 수명이 감소하는 것이 방지되는 발광 다이오드 램프를 이용한 항공 등화 시스템 을 제공하는 데 있다.
본 발명의 또 다른 기술적 과제는 기존의 항공등화 시스템 전체를 변경하지 않고도 발광다이오드 램프가 할로겐 램프의 밝기에 대응하는 밝기로 발광될 수 있는 발광 다이오드 램프를 이용한 항공 등화 시스템을 제공하는 데 있다.
상기한 기술적 과제를 달성하기 위한 본 발명의 발광 다이오드 램프를 이용한 항공등화 시스템은 일정한 전류를 출력시키는 정전류 조절기; 상기 정전류 조절기에 전기적으로 연결되어 상기 정전류 조절기로 유입되는 고주파신호를 필터링하는 종단 필터; 상기 정전류 조절기에 전기적으로 연결되는 통신용 절연 변압기와 상기 정전류 조절기에 전기적으로 연결되는 복수 개의 전력공급용 절연 변압기를 포함하는 절연 변압기; 상기 전력공급용 절연 변압기 각각에 전기적으로 연결되는 복수 개의 개별전구 감시제어 장치; 상기 개별전구 감시제어 장치 각각과 전기적으로 연결되는 복수 개의 발광 다이오드 드라이브; 상기 발광 다이오드 드라이브 각각과 전기적으로 연결되는 복수 개의 발광 다이오드 램프; 상기 통신용 절연 변압기와 전기적으로 연결되는 직렬통신 장치; 및 상기 직렬통신 장치와 전기적으로 연결되고, 상기 직렬통신 장치에 신호를 보내 상기 복수 개의 개별전구 감시제어 장치를 구동시켜 상기 발광 다이오드 램프를 턴 온 또는 턴 오프시키는 메인제어 장치; 를 포함하여 형성되는 발광 다이오드 램프를 이용한 항공등화 시스템에 있어서, 상기 정전류 조절기는 상기 절연 변압기에 공급되는 전류의 크기를 단계별로 나누어 출력하고, 상기 발광 다이오드 램프는 상기 정전류 조절기의 단계별 전류 크기에 따라 밝기가 조절되는 것을 특징으로 한다.
이 경우, 상기 복수 개의 발광 다이오드 드라이브는 각각에 연결된 상기 발광 다이오드 램프의 손상 유무를 검출하고, 상기 발광 다이오드 램프의 손상시 상기 손상된 발광 다이오드 램프의 출력단은 단락시키며, 상기 손상된 발광 다이오드 램프 이외의 발광 다이오드 램프에 일정한 전류를 공급시켜 일정한 밝기로 유지시킬 수 있다.
더불어, 상기 복수 개의 발광 다이오드 드라이브는 각각에 연결된 상기 발광 다이오드 램프의 손상 유무를 검출하여 전기적인 신호를 상기 개별전구 감시제어 장치에 보내고, 상기 개별전구 감시제어 장치는 상기 발광 다이오드 램프의 손상 유무에 대한 정보 및 점등 유무에 대한 정보를 상기 메인제어 장치에 전기적인 신호로 출력하여 상기 메인제어 장치가 상기 발광 다이오드 램프의 점등 상태 및 손상 상태를 알 수 있도록 한다.
한편, 상기 개별전구 감시제어 장치는 상기 전력공급용 절연 변압기와 전기적으로 연결되는 전원부 변압기; 상기 전력공급용 절연 변압기와 전기적으로 연결되는 통신부 변압기; 상기 전원부 변압기와 전기적으로 연결되어 일정한 전압을 출력하는 전원부; 상기 전력공급용 절연 변압기와 상기 발광 다이오드 드라이브 사이를 전기적으로 연결시키는 전력 제어부; 상기 전원부 및 상기 전력 제어부와 전기적으로 연결되고, 상기 메인제어 장치에서 출력되는 신호에 의해 상기 발광 다이오드 드라이브의 전원을 인가 또는 차단하도록 상기 전력 제어부를 제어하는 감시제어 중앙처리부; 및 상기 감시제어 중앙처리부와 상기 메인제어 장치 사이에 전기적 으로 연결되어 상기 감시제어 중앙처리부와 상기 메인제어 장치 사이의 통신을 수행하는 통신부; 를 포함하여 형성될 수 있다.
다른 한편, 상기 발광 다이오드 드라이브는 상기 전력 제어부와 전기적으로 연결되는 서지보호회로; 상기 서지보호회로와 전기적으로 연결되는 교류/직류 변환회로; 상기 교류/직류 변환회로와 전기적으로 연결되는 전압 제한회로; 상기 전압 제한회로와 상기 발광 다이오드 램프 사이에 전기적으로 연결되는 정전류 제어회로; 상기 절연 변압기와 전기적으로 연결되는 전류 검출회로; 상기 전류 검출 회로와 전기적으로 연결되어 상기 전류 검출회로에서 검출된 전류를 기준전압값으로 환산하는 밝기 제어회로; 및 상기 정전류 제어회로와 상기 발광 다이오드 램프 사이에 전기적으로 연결되는 단선 검출회로; 를 포함하여 형성될 수 있다.
본 발명은 발광 다이오드 램프의 손상 유무를 판별하여 발광 다이오드 램프의 점등율을 관제탑에서 알 수 있는 효과가 있다.
본 발명은 발광 다이오드 램프의 손상등으로 인해 부하율이 변경되는 경우 발광 다이오드 램프의 밝기가 일정하기 유지되어 발광 다이오드 램프가 손상되는 것을 방지하는 효과가 있다.
본 발명은 발광 다이오드 램프에 별도의 회로 부속을 삽입할 필요가 없으므로, 발광 다이오드 램프가 내구성 및 내충격성이 향상되도록 제작될 될 수 있는 효과가 있다.
본 발명은 기존의 항공등화 시스템 전체를 변경하지 않고도 발광다이오드 램 프가 할로겐 램프의 밝기에 대응하는 밝기로 발광되는 효과가 있다.
이하, 첨부된 도면을 참조하여 본 발명에 따른 실시예를 상세히 설명하기로 한다.
도 1은 본 발명의 실시예에 따른 발광 다이오드 램프를 이용한 항공 등화 시스템의 블럭도이다. 도 2는 도 1에 도시된 개별전구 감시제어 장치와 발광 다이오드 드라이브를 더욱 상세하게 도시된 블럭도이다.
본 발명의 실시예에 따른 발광 다이오드 램프를 이용한 항공등화 시스템은 정전류 조절기(10), 종단 필터(20), 절연 변압기(30), 개별전구 감시제어 장치(40), 발광 다이오드 드라이브(50), 발광 다이오드 램프(60), 직렬통신 장치(70) 및, 메인제어 장치(80)를 포함하여 형성된다.
상기 정전류 조절기(10)는 제 1 극(11)과, 제 1 극(11)과 전압차를 형성하는 제 2 극(12)을 구비한다. 이러한 정전류 조절기(10)는 대략 500m 정도되는 활주로에 매설되는 발광다이오드 램프(60)들에 전력을 공급하는 장치로서, 제 1 극(11)과 제 2 극(12)의 전압차가 600V 내지 1000V의 사이인 교류 전원을 출력한다. 또한, 정전류 조절기(10)는 제 1 극(11) 및 제 2 극(12)에서 출력되는 전류의 양을 일정하기 유지시키는 역할을 한다. 이 경우, 정전류 조절기(10)에서 출력되는 전류량은 2.8A 내지 6.6A 사이로 조절되어 직렬로 연결되는 발광 다이오드 램프(60) 각각에 일정한 전류가 공급되도록 한다. 도 1a 및 도 1b에 도시된 굵은 선들은 정전 류 조절기(10)에서 일정한 전류를 공급하는 전력선이다. 이 경우, 정전류 조절기(10)는 전류 출력의 크기를 단계별로 조절할 수 있다. 정전류 조절기(10)에서 출력되는 전류의 크기는 대략 5단계로 이루어진다.
상기 종단 필터(20)는 정전류 조절기(10)의 제 1 극(11)과 제 2 극(12)에 전기적으로 연결된다. 이 경우, 종단 필터(20)는 메인제어 장치(80)와 개별전구 감시제어 장치(40)의 사이로 전송되는 통신 신호인 고주파 신호를 필터링하여 정전류 조절기(10)로 유입되는 것을 방지하는 역할을 한다.
상기 절연 변압기(30)는 전력공급용 절연 변압기(31) 및 통신용 절연 변압기(32)를 포함하여 형성된다. 통신용 절연 변압기(32)의 1차측 코일은 정전류 조절기(10)의 제 1 극(11)에 전기적으로 연결되고, 통신용 절연 변압기(32)의 2차측 코일은 직렬통신 장치(70)에 전기적으로 연결된다. 또한, 전력공급용 절연 변압기(31)의 1차측 코일은 정전류 조절기(10)와 전기적으로 연결되는 제 1 극(11)에 전기적으로 연결되고, 전력공급용 절연 변압기(31)의 2차측 코일은 개별전구 감시제어 장치(40)와 전기적으로 연결된다. 여기서, 전력공급용 절연 변압기(31)는 발광 다이오드 램프(60)의 갯수에 대응하게 복수개로 설치된다. 또한, 전력선에 직렬로 설치되는 전력공급용 절연변압기(31)는 전력공급 역할이외에 직렬통신장치(70)와 개별전구 감시제어 장치(40)간의 통신선로로도 이용된다.
상기 개별전구 감시제어 장치(40)는 도 1b에서 보는 바와 같이 전원부 변압기(41), 통신부 변압기(42), 전원부(43), 전력 제어부(44), 감시제어 중앙처리부(45) 및, 통신부(46)를 포함하여 형성된다. 상기 개별전구 감시제어 장치(40)는 개별전구 감시제어 장치 절연체(47)를 더 포함하여 형성된다. 여기서, 도 1b에 개별전구 감시제어 장치(40)는 도 1a에 도시된 복수 개의 개별전구 감시제어 장치(40)와 동일하므로, 동일한 도면부호를 사용하기로 하며, 중복해서 설명하지 않기로 한다. 또한, 도 1b에 도시된 개별전구 감시제어 장치(40)에 연결되는 전력공급용 절연 변압기(31) 및 발광 다이오드 드라이브(50)는 도 1a에 복수 개로 도시되었으나, 구성과 기능이 동일하므로 중복해서 설명하지 않기로 한다.
상기 전원부 변압기(41)의 1차측 코일은 전력공급용 절연 변압기(31)의 2차측 코일에 직렬로 연결되고, 전원부 변압기(41)의 2차측 코일은 전원부(43)와 전기적으로 연결된다. 전원부 변압기(41)는 전력공급용 절연 변압기(31)의 전압을 전원부(43)의 사용 전압에 맞게 변환시키는 역할을 한다.
상기 통신부 변압기(42)의 1차측 코일은 전력공급용 절연 변압기(31)의 2차측 코일에 직렬로 연결되고, 통신부 변압기(42)의 2차측 코일은 통신부(46)와 전기적으로 연결된다. 통신부 변압기(42)는 통신부(46)의 사용 전압에 맞게 전력공급용 절연 변압기(31)의 2차측 코일의 전압을 변환시키는 역할을 한다.
상기 전원부(43)는 전원부 변압기(41)의 2차측 코일과 전기적으로 연결된다. 전원부(43)는 전력부 변압기(41)의 2차측 코일에서 인가되는 교류 전원을 직류 전원으로 변경하여 전력 제어부(44)와 개별전구 감시제어 중앙처리부(45) 및 통신부(46)의 구동을 위한 직류 전원을 인가시키는 역할을 한다.
상기 전력 제어부(44)는 전력공급용 절연 변압기(31)의 2차측 코일의 양단과 전기적으로 연결된다. 또한, 전력 제어부(44)는 발광 다이오드 드라이브(50)의 서 지보호회로(51)와 전기적으로 연결된다. 또한, 전력 제어부(44)는 개별전구 감시제어 중앙처리부(45)와 전기적으로 연결된다. 이러한 전력 제어부(44)는 개별전구 감시제어 중앙처리부(45)에서 입력되는 신호를 인가받아 턴 온(Turn On)되며, 턴 온되는 경우에 발광 다이오드 드라이브(50) 및 발광 다이오드 램프(60)에 전력을 공급하는 역할을 한다. 더불어, 전력 제어부(44)는 개별전구 감시제어 중앙처리부(45)에서 입력되는 신호를 인가받아 턴 오프(Turn Off)되며, 턴 오프되는 경우에 발광 다이오드 드라이브(50) 및 발광 다이오드 램프(60)에 인가되는 전력을 차단하는 역할을 한다.
상기 감시제어 중앙처리부(45)는 통신부(46)와 전기적으로 연결된다. 또한, 감시제어 중앙처리부(45)는 전력 제어부(44)와 전기적으로 연결된다. 감시제어 중앙처리부(45)는 메인제어 장치(80)에서 출력되어 전력공급용 절연 변압기(31)를 통해 입력되는 신호를 통신부(46)로부터 전달받아 전력 제어부(44)를 턴 온(Turn On)시키거나 턴 오프(Turn Off)시키는 역할을 한다. 또한, 감시제어 중앙처리부(45)는 전력 제어부(44)가 턴 온 상태인지 턴 오프 상태인지를 판별하고, 전력 제어부(44)의 상태에 관한 정보를 통신부(46)를 통해 메인제어 장치(80)로 보내는 역할을 한다.
또한, 감시제어 중앙처리부(45)는 단선검출회로(57)와 전기적으로 연결된다. 감시제어 중앙처리부(45)는 발광 다이오드 램프(60)의 점등 유무에 관한 정보를 담은 전기적인 신호와 발광 다이오드 램프(60)의 손상 유무에 관한 전기적인 신호를 단선검출회로(57)로 부터 입력받는다.
상기 통신부(46)는 감시제어 중앙처리부(45)와 전기적으로 연결되고, 전력공급용 절연 변압기(31)의 2차측코일과 전기적으로 연결된다. 이 경우, 통신부(46)는 메인제어 장치(80)와 감시제어 중앙처리부(45) 사이의 송신 또는 수신을 중계하는 역할을 한다.
상기 개별전구 감시제어 장치 절연체(47)는 고무와 같은 절연물질로 형성될 수 있다. 이러한 개별전구 감시제어 장치 절연체(47)는 전원부 변압기(41), 통신부 변압기(42), 전원부(43), 전력 제어부(44), 감시제어 중앙처리부(45) 및, 통신부(46)를 감싸 외부와 절연시키는 역할을 한다. 또한, 개별전구 감시제어 장치 절연체(47)는 개별전구 감시제어 장치(40)에서 출력되는 전력이 발광 다이오드 드라이브(50)에 공급되기 위한 2구의 전원 출력 단자구(47a)가 형성된다. 또한, 개별전구 감시제어 장치 절연체(47)는 개별전구 감시제어 장치(40)와 발광 다이오드 드라이브(50)가 서로 간에 통신을 하기 위한 2구의 통신 입력 단자구(47b)가 형성된다. 여기서, 전원 출력 단자구(47a)에는 전력용 전기선(91)이 접속되고, 통신 입력 단자구(47b)에는 통신용 전기선(92)이 접속된다. 또한, 개별전구 감시제어 장치 절연체(47)는 전력 공급용 절연변압(31)와 전기적으로 연결되기 위한 변압기측 접속단자가 형성된다.
상기한 개별전구 감시제어 장치(40)는 정전류 조절기(10)의 출력선에 직렬로 설치된 전력공급용 절연 변압기(31)의 각각에 개별적으로 설치된다. 즉, 개별전구 감시제어 장치(40)는 활주로의 길이방향으로 따라 설치되는 발광 다이오드 램프(60) 각각에 개별적으로 설치되며, 발광 다이오드 램프(60)와 발광 다이오드 드 라이브(50)의 매설시 이들과 함께 활주로의 지층에 매설된다.
상기 발광 다이오드 드라이브(50)는 서지보호회로(51), 교류/직류 변환회로(52), 전압 제한회로(53), 정전류 제어회로(54), 전류 검출회로(55), 밝기 제어회로(56) 및, 단선 검출회로(57)를 포함하여 형성된다. 또한, 상기 발광 다이오드 드라이브(50)는 발광 다이오드 드라이브 절연체(58)를 더 포함하여 형성된다. 이러한 발광 다이오드 드라이브(50)는 복수 개로 구성되어 복수 개의 개별전구 감시제어 장치(40) 각각에 전기적으로 연결된다.
상기 서지보호회로(51)는 개별전구 감시제어 장치(40)의 전력 제어부(44)와 전기적으로 연결된다. 서지보호회로(51)는 전력 제어부(44)의 턴 온 또는 턴 오프시 발생하는 임펄스 성분의 전류를 흡수하여 발광 다이오드 드라이브(50)가 손상되는 것을 방지하는 역할을 한다.
상기 교류/직류 변환회로(52)는 서지보호회로(51)와 전기적으로 연결된다. 또한, 교류/직류 변환회로(52)는 전압 제한회로(53)와 전기적으로 연결된다. 교류/직류 변환회로(52)는 정전류 조절기(10)에서 출력되는 교류 전압을 직류 전압으로 변경하는 역할을 한다. 이러한 교류/직류 변환회로(52)는 전압 제한회로(53), 정전류 제어회로(54), 전류 검출회로(55), 밝기 제어회로(56) 및, 발광 다이오드 램프(60)에 직류 전압을 공급하는 역할을 한다. 따라서, 교류/직류 변환회로(52)는 전압 제한회로(53), 정전류 제어회로(54), 전류 검출회로(55), 밝기 제어회로(56), 단선 검출회로(57) 및 발광 다이오드 램프(60)에 공통의 기준전압을 형성하는 역할을 한다.
상기 전압 제한회로(53)는 교류/직류 변환회로(52)에 전기적으로 연결된다. 전압 제한회로(53)는 교류/직류 변환회로(52)에서 출력되는 직류 전압을 거의 일정한 전압으로 유지시켜 정전류 제어회로(54)와 발광 다이오드 램프(60)의 안정치 한계 전압을 넘지 않도록 한다. 따라서, 정전류 제어회로(54)는 전압 제한회로(53)에 설정된 전압을 공급받고 일정한 전류를 발광 다이오드 램프(60)에 공급하게 된다.
상기 정전류 제어회로(54)는 전압 제한회로(53)와 단선검출회로(57) 사이에 전기적으로 연결된다. 정전류 제어회로(54)는 전압 제한회로(53)와 전기적으로 연결되어 전압 제한회로(53)에서 출력되는 전력을 거의 일정한 전류로 출력시키는 역할을 한다. 또한, 정전류 제어회로(54)는 밝기 제어회로(56)와 전기적으로 연결되고, 발광 다이오드 램프(60)와 전기적으로 연결된다. 정전류 제어회로(54)는 밝기 제어회로(56)에 입력되는 기준 전압값에 따라 출력 전류를 변경하게 된다. 즉, 정전류 제어회로(54)는 전류 검출회로(55)에서 검출된 전류를 기준으로 밝기 제어회로(56)에서 출력되는 기준 전압값에 따라 발광 다이오드 램프(60)에 공급되는 전류를 5단계로 변경시키는 역할을 한다. 이 경우, 발광 다이오드 램프(60)는 기준 전압값에 따라 전류량이 5단계로 변경되므로, 5단계의 밝기로 조절될 수 있다. 정전류 제어회로(54)는 정전류 제어를 통해 발광 다이오드 램프(60)의 밝기를 조절하기 때문에 정전류 조절기(10)에 전기적으로 연결되는 모든 부하의 부하량이 변경될 경우에도 발광 다이오드 램프(60)의 밝기를 일정수준으로 유지시킬 수 있다. 상기한 정전류 제어회로(54)는 기준전압값에 따라 전류량을 변경시키는 레귤레이터와 수동소자들을 이용하여 형성할 수 있다.
상기 전류 검출회로(55)는 전력공급용 절연 변압기(31)의 2차측 코일과 전기적으로 연결되어 정전류 조절기(10)에서 출력되는 전압을 인가받는다. 전류 검출회로(55)는 전력공급용 절연 변압기(31)의 2차측 코일의 양 단과 전기적으로 연결된다. 전류 검출회로(55)는 전력공급용 절연 변압기(31)의 2차측 코일에 흐르는 전류를 검출하기 위하여 내부에 기준 전류값을 설정하고, 기준 전류값에 따른 2차측 코일의 전류 변화량을 검출하여 검출된 전류 변화량을 전기적인 신호로 출력한다.
상기 밝기 제어회로(56)는 전류 검출회로(55)와 전기적으로 연결된다. 또한, 밝기 제어회로(56)는 정전류 제어회로(54)와 전기적으로 연결된다. 밝기 제어회로(56)는 전류 검출회로(55)에서 출력되는 전기적인 신호를 입력받아 전력공급용 절연 변압기(31)의 2차측 코일에 흐르는 전류의 크기를 판별한다. 또한, 밝기 제어회로(56)는 전력공급용 절연 변압기(31)의 2차측 코일에 흐르는 전류의 크기를 판별한 후, 2차측 코일의 전류 크기값에 따라 정전류 제어회로(54)의 기준 전압값을 변경한다. 이 경우, 기준 전압값은 대략 5단계로 나누어져 설정될 수 있다.
상기 단선 검출회로(57)는 정전류 제어회로(54)와 발광 다이오드 램프(60) 사이에 전기적으로 연결된다. 단선 검출회로(57)는 발광 다이오드 램프(60)의 저항값을 검출하여 발광 다이오드 램프(60)의 단선 여부를 검출한다. 또한, 단선 검출회로(57)는 발광 다이오드 램프(60)가 정상 상태인지 또는 단선 상태인지 여부를 개별전구 감시제어 장치(40)의 통신부(46)에 전기적인 신호로 보내게 된다. 이 경우, 통신부(46)는 직렬통신장치(70)에 고주파 신호를 출력하여 중앙처리 장치가 발광 다이오드 램프(60)의 정상 상태 또는 단선 상태인지를 판별할 수 있도록 한다.
상기 발광 다이오드 드라이브 절연체(58)는 서지보호회로(51), 교류/직류 변환회로(52), 전압 제한회로, 정전류 제어회로(54), 전류 검출회로(55), 밝기 제어회로(56) 및, 단선 검출회로(57)를 감싸 외부와 절연시키는 역할을 한다. 상기 발광 다이오드 드라이브 절연체(58)는 개별전구 감시제어 장치(40)에서 발광 다이오드 드라이브(50)로 출력되는 전력을 공급받기 위한 2구의 전원 입력 단자구(58a)가 형성된다. 또한, 발광 다이오드 드라이브 절연체(58)는 개별전구 감시제어 장치(40)와 단선 검출회로(57)가 통신을 수행하기 위한 통신 출력 단자구(58b)가 형성된다. 전원 입력 단자구(58a)에는 전력용 전기선(91)이 접속되고, 통신 입력 단자구(58b)에는 통신용 전기선(92)이 접속된다. 또한, 발광 다이오드 드라이브 절연체(58)는 발광 다이오드 램프(60)와 전기적으로 접속되기 위한 2구의 발광 다이오드 램프 접속구(58c)가 형성된다. 여기서, 상기 발광 다이오드 드라이브 절연체(58)는 개별전구 감시제어 장치(40)와 발광 다이오드 드라이브(50)가 일체형으로 형성될 경우, 개별전구 감시제어 장치 절연체(47)와 일체형으로 형성될 수 있으며 절연 변압기와 같은 회로 부속이 더 수납될 수 있다.
상기 개별전구 감시제어 장치(40) 및 발광 다이오드 드라이브(50)를 구성하는 회로들은 중앙처리장치(CPU)와 같은 집적회로, 능동소자 및,수동소자로 이루어진다.
상기 발광 다이오드 램프(60)는 발광 다이오드 드라이브(50)와 전기적으로 연결된다. 또한, 발광 다이오드 램프(60)는 단선 검출회로(57)와 전기적으로 연결된다. 또한, 발광 다이오드 램프(60)는 복수 개의 발광 다이오드가 전기적으로 연 결되어 형성된다. 이러한 발광 다이오드 램프(60)는 활주로에 매설되기 때문에 충격, 온도 및, 습도등에 의해 파손되지 않도록 발광 부위와 전기접속 부위 이외의 영역이 합금으로 감싸지는 램프이다.
상기 직렬통신 장치(70)는 통신용 절연 변압기(32)의 2차측 코일에 전기적으로 연결된다. 또한, 직렬통신 장치(60)는 메인제어 장치(70)와 전기적으로 연결된다. 직렬통신 장치(70)는 메인제어 장치(80)와 개별전구 감시제어 장치(40)가 서로 간에 직렬통신을 할 수 있도록 고주파 신호의 송수신을 중계하는 역할을 한다. 또한, 직렬통신 장치(70)는 메인제어 장치(80)와 발광 다이오드 드라이브(50)가 서로 간에 직렬통신을 할 수 있도록 고주파 신호를 송수신하는 역할을 한다. 이 경우, 직렬통신 장치(70)는 복수 개의 개별전구 감시제어 장치(40)의 통신부(46) 각각과 직렬통신을 하여 발광 다이오드 램프(60)의 점등 유무에 대한 정보 및 발광 다이오드 램프(60)의 정상 또는 파손 상태에 대한 정보를 메인제어 장치(80)에 전송하는 역할을 한다.
상기 메인제어 장치(80)는 직렬통신 장치(70)와 전기적으로 연결된다. 메인제어 장치(80)는 직렬통신 장치(70)를 통해 전기적인 신호를 개별전구 감시제어 장치(40)에 출력시켜 개별전구 감시제어 장치(40)의 전력 제어부(44)를 구동시킨다. 이 경우, 전력 제어부(44)는 메인제어 장치(80)의 턴 온 신호에 의해 발광 다이오드 램프(60)에 전력이 공급되도록 턴 온되거나, 메인제어 장치(80)의 턴 오프 신호에 의해 발광 다이오드 램프(60)에 공급하는 전력을 차단하도록 턴 오프된다.
또한, 메인 제어장치(80)는 개별전구 감시제어 장치(40)에서 보내지는 전기 적인 신호에 의해 발광 다이오드 램프(60)가 점등상태인지 또는 소등상태 인지를 판별하여 발광 다이오드 램프(60) 전체의 점등율을 파악하는 역할을 한다. 또한, 메인 제어장치(80)는 개별전구 감시제어 장치(40)에서 보내지는 전기적인 신호에 의해 발광 다이오드 램프(60)가 정상 상태인지 또는 파손 상태 인지를 판별하여 발광 다이오드 램프(60) 전체의 손실율을 파악하는 역할을 한다. 이러한 메인제어 장치(80)는 활주로의 중앙 관제탑에 설치되어 발광 다이오드 램프(60)의 점등에 관한 제어 및 발광 다이오드 램프(60)의 상태를 시각적으로 표시하는 원격 제어 장치이다.
이하에서는 상기한 발광다이오드 램프를 이용한 항공등화 시스템의 구동에 따른 작용 및 효과에 대해 [정상적인 작동상태]와 [발광다이오드 램프의 손상 상태]로 나누어 설명하기로 한다.
[정상적인 작동 상태]
먼저, 관제탑의 관제원은 비행기의 야간 이륙 또는 착륙을 위해서 정전류 조절기(10)의 메인 전원을 가동시켜 주전력선에 일정한 전류를 공급한다. 이 후, 관제원은 발광 다이오드 램프(60)를 턴 온(Turn On)시키기 위하여 메인제어 장치(80)를 구동시킨다. 이 경우, 메인제어 장치(80)에서는 직렬통신 장치(70)를 통해 발광 다이오드 램프(60)를 턴온(Turn On)시키기 위한 신호를 개별전구 감시제어 장치(40)에 출력한다. 그러면, 개별전구 감시제어 장치(40)는 발광 다이오드 드라이 브(50) 및 발광 다이오드 램프(60)에 전력을 공급하기 위해서 전력 제어부(44)를 턴온시킨다. 이 후, 발광 다이오드 드라이브(50)에는 전력선으로 부터 전력을 공급받게 되고, 발광 다이오드 드라이브(50)는 발광 다이오드 램프(60)에 일정한 전류를 공급하여 발광다이오드 램프(60)를 일정한 밝기로 구동시키게 된다. 여기서, 개별전구 감시제어 장치(40)를 제어하는 메인제어 장치(80)는 발광 다이오드 램프(60)의 점등과 소등에 관한 정보를 개별전구 감시제어 장치(40)로 부터 입력받아 발광 다이오드 램프(60)들 각각의 점등 상태를 파악하게 된다.
[발광다이오드 램프의 손상 상태]
상기한 바와 같은 [정상적인 작동 상태]중에는 활주로에 설치된 발광다이오드 램프(60) 가운데 적어도 하나 이상이 회로 손상, 노후화, 이물질 및, 외부 충격등의 요인으로 인하여 회손되는 경우가 발생할 수 있다. 이 경우, 단선 검출회로(57)는 발광 다이오드 램프(60)의 손상 상태를 감지하고, 발광 다이오드 램프(60)에 연결된 출력단을 단락시켜 폐회로 형태로 형성한다. 또한, 단선 검출회로(57)는 발광 다이오드 램프(60)의 손상상태에 관한 정보를 개별전구 감시제어 장치(40)의 통신부(46)에 전기적신 신호로 출력하여 메인제어 장치(80)가 발광 다이오드 램프(60)의 손상상태를 알 수 있도록 한다. 이 경우, 손상된 발광 다이오드 램프(60) 이외의 나머지 발광 다이오드 램프(60)는 밝기 제어 회로(56)와 정전류 제어 회로(54)에 의해 일정한 전류를 공급받게 된다. 즉, 제 1 극(11)과 제 2 극(12)의 전력선에 맞물린 총 부하의 변경시, 발광 다이오드 램프(60)는 외부에서 입력되는 급격한 전류 변동에도 불구하고 일정한 밝기를 유지하게 된다. 따라서, 메인제어 장치(80)에서는 발광 다이오드 램프(60)의 손상 상태를 알 수 있으며, 발광 다이오드 램프(60)는 외부 부하의 전류 변동에도 일정한 밝기를 유지하여 발광 다이오드 램프(60)가 추가로 손상되는 것이 방지된다.
한편, 본 발명의 항공 등화 시스템에 이용되는 발광 다이오드 램프(60)는 외부 충격, 노후화 및, 이물질등으로 손상시에 활주로에 매설된 발광 다이오드 드라이브(50)에서 탈착한 후 교체만하면 된다. 따라서, 항공 등화의 보수 및 유지 관리 작업은 매우 간단해져 작업시간이 단축되므로, 활주로를 운용할 수 있는 시간이 더 늘어나게 된다.
더불어, 발광 다이오드 램프(60)는 별도의 회로부속 없이 광을 발생시키는 발광소자인 발광 다이오드의 구성만을 필요로 하게 되므로, 발광 다이오드 램프(60)의 내구성 및, 내충격성을 향상시킬 수 있도록 제작이 가능하다. 즉, 발광 다이오드와 회로 부속이 일체형으로 형성되는 종래의 발광 다이오드 램프에 비하여, 본 발명의 항공등화 시스템에 이용되는 발광 다이오드 램프(60)는 개별전구 감시제어 장치(40) 및 발광 다이오드 드라이브(50)가 별도로 분리되어 형성됨으로 인해 강인한 내구성 및, 내충격성을 갖도록 제작이 가능하게 된다.
다른 한편, 본 발명의 발광 다이오드 램프를 이용한 항공등화 시스템은 발광 다이오드 램프(60)가 종래의 할로겐 램프의 밝기와 대등한 밝기로 발광시키기 위하 여 정전류 조절기(10)에서 전류 출력을 조절하게 된다. 이 경우, 발광 다이오드 램프의 밝기 조절은 주간 또는 야간에 따른 조도와, 비와 안개와 같은 기상 조건에 의해 파일럿의 가시 거리를 최대한 좋은 방향으로 설정되어야 한다. 이를 위해 정전류 조절기(10)에서는 발광 다이오드 램프(60)에 공급되는 전류를 조절하게 된다. 즉, 정전류 조절기(10)에서 출력되는 전체 전류를 한정하게 되면, 발광 다이오드 램프는 정전류 조절기(10)에서 출력되는 전류에 대응하는 밝기로 발광하게 된다. 여기서, 이러한 정전류 조절기(10)의 전류 조절은 대략 5단계로 이루어진다. 도 3에 도시된 표를 보면, 정전류 조절기(10)는 전류 출력을 5단계로 나누어 출력한다. 이들 5단계의 전류 출력은 조도와 기상 조건등에 의한 파일럿의 가시 거리에 확보에 따른 발광 다이오드 램프(60)의 5단계 밝기와 각각 대응한다. 여기서, 가장 낮은 제 1 단계는 조도나 기상 조건이 좋아 발광 다이오드 램프의 밝기 수준을 매우 낮은 상태로 유지하는 상태이다. 반대로, 가장 높은 제 5 단계는 조도나 기상 조건이 매우 나빠 발광 다이오드 램프(60) 수준을 최상의 상태로 유지하는 상태이다. 이 경우, 정전류 조절기(10)에서 출력되어 단계별로 나누어지는 전류의 크기는 국제 민간 항공협회의 활주로 전기 허용 안정 용량의 범위안에 들도록 100mA 내지 1A 사이에서 결정되어 나누어지는 것이 바람직하다.
상기한 바와 같이, 본 발명의 발광 다이오드 램프를 이용한 항공등화 시스템은 정전류 조절기(10)의 전류 조절만으로 발광 다이오드 램프(60)의 밝기를 국제 민간 항공 협회에서 제시하는 수준으로 유지시킬 수 있다. 더불어, 본 발명의 발광 다이오드 램프(60)를 이용한 항공등화 시스템은 기존의 항공등화 시스템 전체를 변 경하지 않고도 발광다이오드 램프(60)가 할로겐 램프의 밝기에 대응하는 밝기로 발광시킬 수 있는 효과가 있다.
도 1은 본 발명의 실시예에 따른 발광 다이오드 램프를 이용한 항공 등화 시스템의 블럭도.
도 2는 도 1에 도시된 개별전구 감시제어 장치와 발광 다이오드 드라이브를 더욱 상세하게 도시된 블럭도.
도 3은 본 발명의 실시예에 따른 발광 다이오드 램프의 단계별 밝기의 소비 전류를 도시한 표.
<도면의 주요 부분에 대한 부호의 설명>
10 ; 조절기 20 ; 종단 필터
30 ; 절연 변압기 40 ; 개별전구 감시제어 장치
41 ; 전원부 변압기 42 ; 통신부 변압기
43 ; 전원부 44 ; 전력 제어부
45 ; 감시제어 중앙처리부 46 ; 통신부
47 ; 개별전구 감시제어 장치 절연체 50 ; 발광 다이오드 드라이브
51 ; 서지보호회로 52 ; 교류/직류 변환회로
53 ; 전압 제한회로 54 ; 정전류 제어회로
55 ; 전류 검출회로 56 ; 밝기 제어회로
57 ; 단선 검출회로 58 ; 발광 다이오드 드라이브 절연체
60 ; 발광 다이오드 램프 70 ; 직렬통신 장치
80 ; 메인제어 장치

Claims (5)

  1. 일정한 전류를 출력시키는 정전류 조절기; 상기 정전류 조절기에 전기적으로 연결되어 상기 정전류 조절기로 유입되는 고주파신호를 필터링하는 종단 필터; 상기 정전류 조절기에 전기적으로 연결되는 통신용 절연 변압기와 상기 정전류 조절기에 전기적으로 연결되는 복수 개의 전력공급용 절연 변압기를 포함하는 절연 변압기; 상기 전력공급용 절연 변압기 각각에 전기적으로 연결되는 복수 개의 개별전구 감시제어 장치; 상기 개별전구 감시제어 장치 각각과 전기적으로 연결되는 복수 개의 발광 다이오드 드라이브; 상기 발광 다이오드 드라이브 각각과 전기적으로 연결되는 복수 개의 발광 다이오드 램프; 상기 통신용 절연 변압기와 전기적으로 연결되는 직렬통신 장치; 및 상기 직렬통신 장치와 전기적으로 연결되고, 상기 직렬통신 장치에 신호를 보내 상기 복수 개의 개별전구 감시제어 장치를 구동시켜 상기 발광 다이오드 램프를 턴 온 또는 턴 오프시키는 메인제어 장치; 를 포함하여 형성되는 발광 다이오드 램프를 이용한 항공등화 시스템에 있어서,
    상기 정전류 조절기는 상기 절연 변압기에 공급되는 전류의 크기를 단계별로 나누어 출력하고, 상기 발광 다이오드 램프는 상기 정전류 조절기의 단계별 전류 크기에 따라 밝기가 조절되는 것을 특징으로 하는 발광 다이오드 램프를 이용한 항공등화 시스템.
  2. 제 1 항에 있어서,
    상기 복수 개의 발광 다이오드 드라이브는 각각에 연결된 상기 발광 다이오드 램프의 손상 유무를 검출하고, 상기 발광 다이오드 램프의 손상시 상기 손상된 발광 다이오드 램프의 출력단은 단락시키며, 상기 손상된 발광 다이오드 램프 이외의 발광 다이오드 램프에 일정한 전류를 공급시켜 일정한 밝기로 유지시키는 것을 특징으로 하는 발광 다이오드 램프를 이용한 항공등화 시스템.
  3. 제 1 항에 있어서,
    상기 개별전구 감시제어 장치는
    상기 전력공급용 절연 변압기와 전기적으로 연결되는 전원부 변압기;
    상기 전력공급용 절연 변압기와 전기적으로 연결되는 통신부 변압기;
    상기 전원부 변압기와 전기적으로 연결되어 일정한 전압을 출력하는 전원부;
    상기 전력공급용 절연 변압기와 상기 발광 다이오드 드라이브 사이를 전기적으로 연결시키는 전력 제어부;
    상기 전원부 및 상기 전력 제어부와 전기적으로 연결되고, 상기 메인제어 장치에서 출력되는 신호에 의해 상기 발광 다이오드 드라이브의 전원을 인가 또는 차단하도록 상기 전력 제어부를 제어하는 감시제어 중앙처리부; 및
    상기 감시제어 중앙처리부와 상기 메인제어 장치 사이에 전기적으로 연결되어 상기 감시제어 중앙처리부와 상기 메인제어 장치 사이의 통신을 수행하는 통신부를 포함하여 형성되는 것을 특징으로 하는 발광 다이오드 램프를 이용한 항공등화 시스템.
  4. 제 3 항에 있어서,
    상기 발광 다이오드 드라이브는
    상기 전력 제어부와 전기적으로 연결되는 서지보호회로;
    상기 서지보호회로와 전기적으로 연결되는 교류/직류 변환회로;
    상기 교류/직류 변환회로와 전기적으로 연결되는 전압 제한회로;
    상기 전압 제한회로와 상기 발광 다이오드 램프 사이에 전기적으로 연결되는 정전류 제어회로;
    상기 절연 변압기와 전기적으로 연결되는 전류 검출회로;
    상기 전류 검출 회로와 전기적으로 연결되어 상기 전류 검출회로에서 검출된 전류를 기준전압값으로 환산하는 밝기 제어회로; 및
    상기 정전류 제어회로와 상기 발광 다이오드 램프 사이에 전기적으로 연결되는 단선 검출회로; 를 포함하여 형성되는 것을 특징으로 하는 발광 다이오드 램프를 이용한 항공등화 시스템.
  5. 제 1 항에 있어서,
    상기 복수 개의 발광 다이오드 드라이브는 각각에 연결된 상기 발광 다이오드 램프의 손상 유무를 검출하여 전기적인 신호를 상기 개별전구 감시제어 장치에 보내고,
    상기 개별전구 감시제어 장치는 상기 발광 다이오드 램프의 손상 유무에 대 한 정보 및 점등 유무에 대한 정보를 상기 메인제어 장치에 전기적인 신호로 출력하여 상기 메인제어 장치가 상기 발광 다이오드 램프의 점등 상태 및 손상 상태를 알 수 있도록 하는 것을 특징으로 하는 발광 다이오드 램프를 이용한 항공등화 시스템.
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