KR20100119605A - 충전 기능을 갖는 발광다이오드 조명등 - Google Patents

Abstract

본 발명은 정상적으로 상용전원이 공급되는 중에는 외부로부터의 상용전원을 공급받아 다수의 발광 다이오드를 점등시키는 동시에 배터리에 충전하도록 하고, 외부로부터의 상용전원이 차단된 상태에서는 배터리의 전원을 낮은 전류로 공급받아 평상시보다 어둡게 발광하도록 함으로써 보다 긴 시간 조명이 가능하도록 하고 배터리의 전압이 저전압이 되면 자동으로 방전을 중단하여 배터리를 보호할 수 있도록 한 충전 기능을 갖는 발광다이오드 조명등에 관한 것이다.

상기의 본 발명은,

외부로부터의 전원을 정전압(Constant Voltage)과 정전류((Constant Current)의 기능을 갖추어 정격의 직류전압과 원하는 전류값으로 출력하는 교류-직류 변환기와,

상기의 교류-직류 변환기를 거쳐 전달되는 직류전원을 역류 방지용 다이오드를 거쳐 배터리에 충전하는 충전기와,

상기 교류-직류 변환기를 경유한 상용전원을 공급받아 5V로 다운시켜 정전압부를 거쳐 마이크로 프로세서의 동작전원으로 공급하는 전원공급부와,

상기의 교류-직류 변환기로 입력되는 전원의 상태로 정상적으로 상용전원이 공급되는 가를 판단하여 상기의 마이크로 프로세서에 전달하는 전원검출부와,

상기의 교류-직류 변환기를 경유한 상용전원을 공급받아 발광하는 다수의 발광 다이오드와,

상기의 배터리에 충전된 전원을 상기 마이크로 프로세서의 배터리 인에이블 신호에 의하여 온되면서 선택적으로 공급하는 제1 스위칭소자와,

상기 배터리의 온도를 검출하여 손상 등의 원인으로 온도가 높을 때 충전기에서 배터리에 충전되는 전원을 차단하는 비교기와,

상기의 제1 스위칭 소자를 거쳐 상기의 정전압부에 공급되는 전원을 공급받는 제3 스위칭 소자와,

상기 마이크로 프로세서의 전원 인에이블 신호에 의하여 온되는 제3 스위칭 소자를 거쳐 공급되는 전원을 승압하여 상기 다수의 발광다이오드에 공급하는 승압기와,

상기 마이크로 프로세서의 점등 인에이블 신호에 의하여 다수의 발광 다이오드의 타측이 접지와 연결되어 발광 다이오드를 점등시키는 제4 스위칭 소자와,

상기 배터리에서 제1 스위칭 소자를 거쳐 제3 스위칭 소자로 전달되는 배터리 전압을 측정하여 저전압인 경우 상기 마이크로 프로세서에 배터리의 저전압 상태를 알려주어 방전을 중단하도록 하여 조명등의 점등을 위한 동작을 자동으로 중단하였다가 상용전원이 다시 정상적으로 인가되면 동작을 재개하도록 하는 저전압 검출기들로 구성함을 특징으로 한다.

조명등, 충전기, 전원검출, 스위칭, 비교기, 승압, 저전압

Description

충전 기능을 갖는 발광다이오드 조명등{LED lamp}

본 발명은 충전 기능을 갖는 발광다이오드 조명등에 관한 것으로, 상세하게는 정상적으로 상용전원이 공급되는 중에는 외부로부터의 상용전원을 공급받아 다수의 발광 다이오드를 점등시키는 동시에 배터리에 충전하도록 하고, 외부로부터의 상용전원이 차단된 상태에서는 배터리의 전원을 낮은 전류로 공급받아 평상시보다 어둡게 발광하도록 함으로써 보다 긴 시간 조명이 가능하도록 하고 배터리의 전압이 저전압이 되면 자동으로 방전을 중단하여 배터리를 보호할 수 있도록 한 충전 기능을 갖는 발광다이오드 조명등에 관한 것이다.

일반적으로 형광등은 백열등보다 수명이 길고, 전기소모량이 작은 등의 장점이 있어 널리 사용되어 왔다.

그리고 초크 코일형 안정기인 글로우 스타터식과 래피드식보다 전력 손실의 절감 효과가 좋은 전자식 안정기의 반도체 소자를 사용하여 전원주파수 60Hz를 갖는 상용전원을 인버터 회로에서 20KHz ~ 50KHz의 고주파로 변환함으로써 스위치 온과 동시에 켜지는 순간 점등 방식을 주로 사용하였다.

따라서 전자식 안정기는 주파수가 높아짐에 따른 인덕터 및 콘덴서의 크기를 소형 및 경량화할 수 있고, 또한 반도체 부품의 사용으로 초크 코일형 안정기보다 약 25%의 손실 절감 효과를 얻을 수 있으며, 순간 점등으로 초크 코일형 안정기에서의 깜박임으로 인한 점등시의 전력 손실을 줄일 수 있다.

또한, 전자식 안정기는 위의 에너지 절약 효과뿐만 아니라 1초에 120번의 깜박임이 있는 초크 코일 안정기와 비교하여, 고주파 점등으로 1초에 4만~10만 번의 깜박임이 발생하므로 인간의 눈으로는 감지할 수 없는 양질의 광이 공급되어 시력보호에 적합할 뿐만 아니라, 초크 코일 안정기의 시동시의 불쾌한 소음이 제거되므로 보다 나은 생활의 조명환경이 제공된다.

그러나 석유 공급이 부족해지는 상황이 점차 현실화되고 있어 유가의 가격이 계속적으로 상승하고 있으며, 또한 온난화 현상을 방지하기 위해 이산화탄소의 배출을 최대한 줄이기 위한 노력이 국제적으로 가속화되고 있다. 또한 형광등에는 수은이 사용되고 있어, 환경오염 문제를 일으키는 등의 단점이 있다.

따라서 형광등 조명을 대신하여 고휘도 발광 다이오드를 이용하여 설치하고자 하는 노력이 있어 왔다.

즉, 2008년 07월 11일자 특허출원 제10-2008-67386호(LED 조명등 및 LED 조명장치)가 제안되었는 바,

이는, 직렬로 연결된 다수의 LED를 구비한 LED부와,

20KHz ~ 50KHz 내의 주파수를 갖는 교류전압을 직류전압으로 정류하여 출력하는 고주파 정류부와,

상기 고주파 정류부에서 출력된 직류전압을 이용하여 상기 LED부에 소정의 구동전류를 공급하는 LED 구동부와,

상기 LED부, 상기 고주파 정류부 및 상기 LED 구동부가 마운팅된 적어도 하나 이상의 회로기판을 구비한 회로 기판부와, 및

상기 LED부, 상기 고주파 정류부, 상기 LED 구동부, 및 상기 회로 기판부를 보호하는 투명 재질부를 포함하여 구성하였다.

그러나 상기와 같은 종래의 LED 조명등 및 LED 조명장치에 의하여서는 외부로부터 교류 전원을 입력받는 정상적인 전원 공급 상태에서는 안정된 동작을 수행하지만, 고장 등의 이유로 전원의 공급이 원활하지 못한 경우에는 전혀 사용할 수 없는 문제점이 있었다.

그리하여 1999년 06월 30일 실용신안등록출원 제20-1999-0012057호(정전대비용 형광등 안정기)가 제안되었는 바,

이는, 전원입력부와 형광등과 전자식 안정기로 이루어진 조명장치에 배터리 충전회로와 정전감지회로와 인버터를 추가하여 구성함으로써 전원이 정상적으로 인가될 때에는 전자식 안정기와 형광등이 접속되어 점등되도록 하고, 전원이 인가되지 않을 때에는 배터리에 충전된 전원에 접속되어 점등되도록 하였다.

그러나 상기와 같은 종래의 정전대비용 형광등 안정기에 의하여서는 배터리에 충전한 전원을 직접 형광등에 공급하도록 함으로써 정전이 얼마간 계속될 때 효과적으로 사용할 수 없게 되는 등의 단점이 있었다.

이에 본 발명은 상기한 바와 같은 종래의 문제점을 해소하기 위한 것으로, 정상적으로 상용전원이 공급되는 중에는 외부로부터의 상용전원을 공급받아 다수의 발광 다이오드를 점등시키는 동시에 배터리에 충전하도록 하고, 외부로부터의 상용전원이 차단된 상태에서는 배터리의 전원을 낮은 전류로 공급받아 평상시보다 어둡게 발광하도록 함으로써 보다 긴 시간 조명이 가능하도록 하고 배터리의 전압이 저전압이 되면 자동으로 방전을 중단하여 배터리를 보호할 수 있도록 한 충전 기능을 갖는 발광다이오드 조명등을 제공하는 것을 그 목적으로 한다.

상기 목적을 달성하기 위한 본 발명의 충전 기능을 갖는 발광다이오드 조명등은,

외부로부터의 전원을 정전압(Constant Voltage)과 정전류((Constant Current)의 기능을 갖추어 정격의 직류전압과 원하는 전류값으로 출력하는 교류-직류 변환기와,

상기의 교류-직류 변환기를 거쳐 전달되는 직류전원을 역류 방지용 다이오드를 거쳐 배터리에 충전하는 충전기와,

상기 교류-직류 변환기를 경유한 상용전원을 공급받아 5V로 다운시켜 정전압부를 거쳐 마이크로 프로세서의 동작전원으로 공급하는 전원공급부와,

상기의 교류-직류 변환기로 입력되는 전원의 상태로 정상적으로 상용전원이 공급되는 가를 판단하여 상기의 마이크로 프로세서에 전달하는 전원검출부와,

상기의 교류-직류 변환기를 경유한 상용전원을 공급받아 발광하는 다수의 발광 다이오드와,

상기의 배터리에 충전된 전원을 상기 마이크로 프로세서의 배터리 인에이블 신호에 의하여 온되면서 선택적으로 공급하는 제1 스위칭소자와,

상기 배터리의 온도를 검출하여 손상 등의 원인으로 온도가 높을 때 충전기에서 배터리에 충전되는 전원을 차단하는 비교기와,

상기의 제1 스위칭 소자를 거쳐 상기의 정전압부에 공급되는 전원을 공급받는 제3 스위칭 소자와,

상기 마이크로 프로세서의 전원 인에이블 신호에 의하여 온되는 제3 스위칭 소자를 거쳐 공급되는 전원을 승압하여 상기 다수의 발광다이오드에 공급하는 승압기와,

상기 마이크로 프로세서의 점등 인에이블 신호에 의하여 다수의 발광 다이오드의 타측이 접지와 연결되어 발광 다이오드를 점등시키는 제4 스위칭 소자와,

상기 배터리에서 제1 스위칭 소자를 거쳐 제3 스위칭 소자로 전달되는 배터리 전압을 측정하여 저전압인 경우 상기 마이크로 프로세서에 배터리의 저전압 상태를 알려주어 방전을 중단하도록 하여 조명등의 점등을 위한 동작을 자동으로 중단하였다가 상용전원이 다시 정상적으로 인가되면 동작을 재개하도록 하는 저전압 검출기들로 구성함을 특징으로 한다.

상기의 본 발명에 따른 충전 기능을 갖는 발광다이오드 조명등에 의하여서는 정상적으로 상용전원이 공급되는 중에는 외부로부터의 상용전원을 공급받아 다수의 발광 다이오드를 점등시키는 동시에 배터리에 충전하도록 하고,

외부로부터의 상용전원이 차단된 상태에서는 배터리의 전원을 동작전원으로 공급받는 중에 상기의 발광 다이오드에 낮은 전류로 공급하여 평상시보다 어둡게 발광하도록 함으로써 보다 긴 시간 조명이 가능하도록 하고,

배터리의 과도한 방전으로 인해 배터리의 방전전압이 저전압이 되거나 배터리의 손상 등의 이유로 열이 발생하면 자동으로 충전을 중단하여 배터리를 보호할 수 있도록 하고,

배터리 전압을 측정하여 저전압인 경우 방전을 중단하면서 조명등의 점등을 위한 동작을 중단하였다가 상용전원이 다시 정상적으로 인가되면 동작을 재개하도록 하는 효과가 있다.

이하, 첨부된 도면을 참조하여 본 발명의 바람직한 실시예를 설명하면 다음과 같다.

본 발명에 따른 충전 기능을 갖는 발광다이오드 조명등은,

외부로부터의 상용전원을 정전압(Constant Voltage)과 정전류((Constant Current)의 기능을 갖추어 정격의 직류전압과 원하는 전류값으로 출력하는 교류-직류 변환기(1)와,

상기의 교류-직류 변환기(1)를 거쳐 전달되는 직류전원을 역류 방지용 다이오드(D1)를 거쳐 배터리(3)에 충전하는 충전기(2)와,

상기 교류-직류 변환기(1)를 경유한 상용전원을 공급받아 5V로 다운시켜 역류 방지용 다이오드(D2)와 정전압부(4)를 거쳐 마이크로 프로세서(5)의 동작전원으로 공급하는 전원공급부(6)와,

상기의 교류-직류 변환기(1)로 입력되는 전원의 상태로 정상적으로 상용전원이 공급되는가를 판단하여 상기의 마이크로 프로세서(5)에 전달하는 전원검출부(7)와,

상기의 교류-직류 변환기(1)를 경유한 상용전원을 공급받아 발광하는 다수의 발광 다이오드(8)와,

상기의 배터리(3)에 충전된 전원을 상기 마이크로 프로세서(5)의 배터리 인에이블 신호(Bat-En)에 의해 온되면서 역류 방지용 다이오드(D3)를 거쳐 정전압부(4)에 공급하는 제1 스위칭소자(9)와,

상기 배터리(3)의 온도를 온도센서(3a)로 검출하여 손상 등의 원인으로 온도가 높을 때 제2 스위칭소자(10)를 통하여 충전기(2)에서 배터리(3)에 충전되는 전원을 차단하는 비교기(11)와,

상기의 제1 스위칭 소자(9)를 거쳐 상기의 정전압부(4)에 공급되는 전원을 공급받는 제3 스위칭 소자(12)와,

상기 마이크로 프로세서(5)의 전원 인에이블 신호(DC-En)에 의하여 온되는 제3 스위칭 소자(12)를 거쳐 공급되는 전원을 승압하여 역류 방지용 다이오드(D4)를 거쳐 상기 다수의 발광다이오드(8)에 공급하는 승압기(13)와,

상기 마이크로 프로세서(5)의 점등 인에이블 신호(LED-En)에 의하여 다수의 발광 다이오드(8)의 타측이 접지와 연결되어 발광 다이오드(8)를 점등시키는 제4 스위칭 소자(14)와,

상기 배터리(3)에서 제1 스위칭 소자(9)를 거쳐 제3 스위칭 소자로 전달되는 배터리(3)의 전압을 측정하여 저전압인 경우 상기의 마이크로 프로세서(5)에 배터리(3)의 저전압 상태를 알려주어 방전을 중단하도록 하는 저전압 검출기(15)들로 구성한 것이다.

상기의 마이크로 프로세서(5)는 외부 스위치 인식부(16)를 통하여 사무실이나 실내의 외부 스위치를 오프시키면 전원검출부(7)의 검출 결과 상용전원이 정상적으로 공급되지 않더라도 제1 스위칭 소자(9)에 배터리 인에이블 신호(Bat-En)를 출력하지 않도록 한다.

상기의 제1 스위칭 소자(9)와 제3 스위칭 소자(12) 및 제4 스위칭 소자(14)는 전계효과 트랜지스터와 사이리스터 같은 스위칭 소자를 사용한다.

상기와 같이 구성한 본 발명의 충전 기능을 갖는 발광다이오드 조명등은 정상적인 상태에서는 외부로부터의 상용전원에 의해 발광 다이오드가 점등하도록 하면서 정전 시에는 배터리에 충전된 전원을 저전류로 공급하여 장시간 점등이 가능하도록 한 것으로서,

외부로부터의 상용전원은 정전압(Constant Voltage)과 정전류((Constant Current)의 기능을 갖춘 교류-직류 변환기(1)를 경유하는 중에 정격의 직류전압과 원하는 전류값으로 공급하여 된다.

상기의 교류-직류 변환기(1)를 거쳐 전달되는 직류전원을 공급받는 충전기(2)는 이를 역류 방지용 다이오드(D1)를 거쳐 배터리(3)에 충전한다.

상기 교류-직류 변환기(1)를 경유한 상용전원을 공급받는 전원공급부(6)는 이를 5V로 다운시켜 역류 방지용 다이오드(D2)와 정전압부(4)를 거쳐 마이크로 프로세서(5)의 동작전원으로 공급한다.

이때에는 제1 스위칭 소자(9)를 경유하여 배터리(3)에 방전되는 전원이 동시에 계속 공급되므로 갑작스럽게 정전이 되어도 마이크로 프로세서(5)의 동작이 멈추지 않도록 한다.

그러므로 상기의 상기의 마이크로 프로세서(5)에에서는 전원검출부(7)를 통하여 교류-직류 변환기(1)로 입력되는 상용전원이 정상적으로 공급되는가의 여부를 판단하도록 한다.

이 상태에서 마이크로 프로세서(5)에서 점등 인에이블 신호(LED-En)를 출력하면 정상적으로 발광 다이오드(8)들이 점등하게 된다.

점등이 진행되는 중에 마이크로 프로세서(5)에서 전원검출부(7)의 검출 결과 교류-직류 변환기(1)를 경유하여 상용전원이 정상적으로 공급되지 않는 것을 인식하게 되면 마이크로 프로세서(5)는 배터리(3)에서 제1 스위칭 소자(9)를 경유하여 정전압부(4)로 공급되는 전원으로 동작한다.

상기의 마이크로 프로세서(5)는 제1 스위칭소자(9)에 배터리 인에이블 신호(Bat-En)를 출력하여 배터리(3)에 충전된 전원이 역류 방지용 다이오드(D3)를 거쳐 정전압부(4)로 공급되는 동시에 제2 스위칭 소자(12)로 공급되도록 한다.

상기의 마이크로 프로세서(5)는 정전압부(4)를 통하여 공급되는 상용전원과 배터리(3)의 전원이 도면에 도시하지 않은 충장전회로를 경유하여 공급되므로 상용전원의 공급이 순간적으로 차단되어도 배터리(3)의 전원이 공급되도록 배터리 인에이블 신호(Bat-En)를 출력하도록 한다.

상기의 제1 스위칭 소자(9)를 통해 전원을 공급받는 제3 스위칭 소자(12)는 상기 마이크로 프로세서(5)의 전원 인에이블 신호(DC-En)에 의하여 온되어 동작하는 중에 공급되는 배터리(3)의 전원이 승압기(13)를 거쳐 승압된 전원을 역류 방지용 다이오드(D4)를 거쳐 상기 다수의 발광다이오드(8)에 공급함으로써 지속적으로 점등이 가능하도록 한다.

이때 발광 다이오드(8)에 공급되는 전원은 정상적인 전원에 비해 전류가 낮은 전원을 공급하도록 함으로써 발광 다이오드의 빛이 약해지더라도 좀 더 많은 시간 동안 점등이 가능하도록 한다.

이때에도 상기 마이크로 프로세서(5)에서는 점등 인에이블 신호(LED-En)를 제4 스위칭 소자(14)에 출력하여 다수의 발광 다이오드(8)의 타측이 접지와 연결되어 발광 다이오드(8)를 점등하도록 한다.

상기의 배터리(3)에 충전된 전원으로 발광 다이오드(8)를 점등하는 중에, 상기 마이크로 프로세서(5)에서 배터리(3)의 온도를 온도센서(3a)로 검출하여 손상 등의 원인으로 온도가 높은 상태를 비교기(11)로 인식하면 제2 스위칭 소자(10)를 온 시키면서 상기 충전기(2)에서 배터리(3)로 공급되는 전원을 차단하여 충전이 행하여지지 않도록 한다.

그리고 상기 배터리(3)에서 제1 스위칭 소자(9)를 거쳐 제3 스위칭 소자로 전달되는 배터리(3)의 전압을 저전압 검출기(15)로 측정하여 방전 시간이 길어지거나 하여 저전압인 경우 상기의 마이크로 프로세서(5)에 배터리(3)의 저전압 상태를 알려주어 방전을 중단하도록 하면서 조명등의 점등을 위한 동작을 자동으로 중단하였다가 상용전원이 다시 정상적으로 인가되면 동작을 재개하도록 함으로써 배터리(3)를 보호할 수 있도록 한다.

실내의 소등을 위하여 도면에 도시하지 않은 외부 스위치를 오프시키면 이에 따른 상태를 외부 스위치 인식부(16)에서 인식하여 전원검출부(7)의 검출 결과 상용전원이 정상적으로 공급되지 않더라도 제1 스위칭 소자(9)에 배터리 인에이블 신호(Bat-En)를 출력하지 않도록 한다.

이상에서는 본 발명의 바람직한 실시예에 대하여 도시하고 또한 설명하였으나, 본 발명은 상기한 실시예에 한정되지 아니하며, 청구범위에서 청구하는 본 발명의 요지를 벗어남이 없이 당해 본 발명이 속하는 분야에서 통상의 지식을 가진 자라면 누구든지 다양한 변형 실시 가능한 것은 물론이고, 그와 같은 변경은 기재된 청구범위 내에 있게 된다.

도 1은 본 발명의 구성을 도시한 블록도.

* 도면의 주요 부분에 대한 부호의 설명 *

1 : 교류-직류 변환기 2 : 충전기

5 : 마이크로 프로세서 7 : 전원검출부

9, 10, 12, 14 : 스위칭소자 11 : 비교기

13 : 승압기 15 : 저전압 검출기

Claims (1)

1. 외부로부터의 상용전원을 정전압과 정전류의 기능을 갖추어 정격의 직류전압과 원하는 전류값으로 출력하여 다수의 발광 다이오드(8)를 점등하는 교류-직류 변환기(1)와,

   상기의 교류-직류 변환기(1)를 거쳐 전달되는 직류전원을 역류 방지용 다이오드(D1)를 거쳐 배터리(3)에 충전하는 충전기(2)와,

   상기 교류-직류 변환기(1)를 경유한 상용전원을 공급받아 5V로 다운시켜 역류 방지용 다이오드(D2)와 정전압부(4)를 거쳐 마이크로 프로세서(5)에 공급하는 전원공급부(6)와,

   상기의 교류-직류 변환기(1)로 입력되는 전원이 정상적으로 공급되는가를 판단하여 상기의 마이크로 프로세서(5)에 전달하는 전원검출부(7)와,

   상기의 배터리(3)에 충전된 전원을 상기 마이크로 프로세서(5)의 배터리 인에이블 신호(Bat-En)에 의해 온되면서 역류 방지용 다이오드(D3)를 거쳐 정전압부(4)에 선택적으로 공급하는 제1 스위칭소자(9)와,

   상기 배터리(3)의 온도를 검출하여 온도가 높을 때 제2 스위칭 소자(10)를 거쳐 상기 충전기(2)에서 배터리(3)로 공급되는 전원을 차단하는 비교기(11)와,

   상기의 제1 스위칭 소자(9)를 거쳐 상기의 정전압부(4)에 공급되는 전원을 선택적으로 공급받아 승압기(13)를 거쳐 상기 다수의 발광다이오드(8)에 공급하는 제3 스위칭 소자(12)와,

   상기 마이크로 프로세서(5)의 점등 인에이블 신호(LED-En)에 의하여 다수의 발광 다이오드(8)의 타측이 접지와 연결되어 발광 다이오드(8)가 점등되도록 하는 제4 스위칭 소자(14)와,

   상기 배터리(3)에서 제1 스위칭 소자(9)를 거쳐 제3 스위칭 소자로 전달되는 배터리(3)의 전압을 측정하여 상기 마이크로 프로세서(5)에 배터리(3)의 저전압 상태를 알려주는 저전압 검출기(15)들로 구성한 것을 특징으로 하는 충전 기능을 갖는 발광다이오드 조명등.

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