KR20150135716A - 형광램프 대체형 ｌｅｄ 등기구 보호장치 - Google Patents

Abstract

본 발명은 전자식 안정기의 역률을 보상하는 역률 개선부에 연결되어 역률 개선부의 동작을 제어하는 제1 스위치, 정류평활부에 의해 정류 평활된 후 PWM 제어모듈에 의해 변조되어 LED 램프 모듈로 인가되는 전압을 검출하는 전압 검출부 및 전압 검출부에 의해 검출된 전압에 따라 제1 스위치를 통해 역률 개선부를 제어하여 전자식 안정기를 저부하 상태로 유지하는 제어부를 포함하는 것을 특징으로 한다.

Description

형광램프 대체형 ＬＥＤ 등기구 보호장치{LED LAMP PROTECTION APPARATUS OF ALTERNATIVR FORM OF FLUORESCENT LAMP}

본 발명은 형광램프 대체형 LED 등기구 보호장치에 관한 것으로서, 보다 상세하게는 전자식 안정기의 전압이 과도하게 증가하여 전자식 안정기 또는 LED 램프회로가 손상되는 것을 방지하는 형광램프 대체형 LED 등기구 보호장치에 관한 것이다.

일반적으로 전자식 안정기는 형광램프에 일정한 전압을 지속적으로 공급하여 형광램프의 방전을 단속함으로써 형광램프의 점등을 지속적으로 유지시켜주는 역할을 한다.

최근에는 쾌적한 조명환경 조성은 물론 눈부심 제거, 분위기 연출, 에너지 절감 등을 위하여 형광램프의 조도를 조절하는 전자식 안정기에 대한 활발한 기술 개발이 이루어지고 있다.

한편, LED(LIGHT EMITTING DIODE) 램프의 기술 수준이 높아지고 활용도가 증가함에 따라 기존에 사용하는 형광램프에 LED 램프를 설치하여 전자식 안정기를 통해 LED 램프로 전류를 공급하는 방식도 채택되고 있다.

그러나, 기존에 사용하던 형광램프에 LED 램프를 접속할 경우, LED 램프 회로의 이상 동작 또는 일부 부품의 결함, LED 램프의 불량 접속 등에 의하여 LED 램프가 비정상적으로 동작하게 되면, 전자식 안정기의 P.F(POWER FACTOR) 보정 모드 등으로 인해, DC 전압이 400V 이상으로 과도하게 상승하게 되고, 이로 인해 전자식 안정기 및 LED 구동 컨버터 등에 손상을 주어 LED 램프회로가 파괴되는 문제점이 있었다.

본 발명의 배경기술은 대한민국 공개특허공보 제10-2013-0143025호(2013.12.30)에 개시되어 있다.

본 발명은 전술한 문제점을 해결하기 위해 창안된 것으로써, 본 발명의 목적은 LED 램프가 접속된 전자식 안정기의 전압이 과도하게 증가하는 것을 방지하여 전자식 안정기가 저부하 상태로 유지될 수 있도록 하는 형광램프 대체형 LED 등기구 보호장치를 제공하는 것이다.

본 발명의 다른 목적은 전자식 안정기의 과전압에 의해 전자식 안정기 또는 LED 램프회로가 손상되는 것을 방지하는 형광램프 대체형 LED 등기구 보호장치를 제공하는 것이다.

본 발명의 일 측면에 따른 형광램프 대체형 ＬＥＤ 램프회로 보호장치는 전자식 안정기의 역률을 보상하는 역률 개선부에 연결되어 상기 역률 개선부의 동작을 제어하는 제1 스위치; 정류평활부에 의해 정류 평활된 후 PWM 제어모듈에 의해 변조되어 LED 램프 모듈로 인가되는 전압을 검출하는 전압 검출부; 및 상기 전압 검출부에 의해 검출된 전압에 따라 상기 제1 스위치를 통해 상기 역률 개선부를 제어하여 상기 전자식 안정기를 저부하 상태로 유지하는 제어부를 포함하는 것을 특징으로 한다.

본 발명에서, 상기 제어부는 상기 전압 검출부에 의해 검출된 전압이 기 설정된 임계전압 이상이면 상기 제1 스위치를 제어하여 상기 전자식 안정기로부터 출력되는 전압을 조절하는 것을 특징으로 한다.

본 발명에서, 상기 제1 스위치는 상기 역률 개선부와 직렬 연결되는 것을 특징으로 한다.

본 발명에서, 상기 제어부의 제어 신호에 따라 상기 전자식 안정기의 출력 전원이 상기 LED 램프 모듈로 공급되지 않도록 차단하는 제2 스위치를 더 포함하는 것을 특징으로 한다.

본 발명은 LED 램프가 접속된 전자식 안정기의 전압이 과도하게 증가하는 것을 방지하여 전자식 안정기가 저부하 상태로 유지될 수 있도록 하고, 전자식 안정기의 과전압에 의해 전자식 안정기 또는 LED 램프회로가 손상되는 것을 방지한다.

도 1 은 본 발명의 일 실시예에 따른 형광램프 대체형 LED 등기구 보호장치의 블럭 구성도이다.
도 2 는 본 발명의 일 실시예에 따른 형광램프 대체형 LED 등기구 보호장치의 동작 과정을 도시한 순서도이다.
도 3 은 본 발명의 일 실시예에 따른 제1 스위치 클로즈시 형광램프 대체형 LED 등기구 보호장치의 전류 흐름을 나타낸 도면이다.
도 4 는 본 발명의 일 실시예에 따른 제1 스위치 오픈시 제1 형광램프 대체형 LED 등기구 보호장치의 전류 흐름을 나타낸 도면이다.

이하에서는 본 발명의 일 실시예에 따른 형광램프 대체형 LED 등기구 보호장치를 첨부된 도면들을 참조하여 상세하게 설명한다. 이러한 과정에서 도면에 도시된 선들의 두께나 구성요소의 크기 등은 설명의 명료성과 편의상 과장되게 도시되어 있을 수 있다. 또한 후술되는 용어들은 본 발명에서의 기능을 고려하여 정의된 용어들로써, 이는 이용자, 운용자의 의도 또는 관례에 따라 달라질 수 있다. 그러므로 이러한 용어들에 대한 정의는 본 명세서 전반에 걸친 내용을 토대로 내려져야할 것이다.

도 1 은 본 발명의 일 실시예에 따른 형광램프 대체형 LED 등기구 보호장치의 블럭 구성도이다.

도 1 을 참조하면, 본 발명의 일 실시예에 따른 형광램프 대체형 LED 등기구 보호장치는 써지 전압 억제부(20), 역률 개선부(30), 제1 스위치(40), 정류평활부(50), 제2 스위치(60), PWM 제어모듈(70), 전압 검출부(90) 및 제어부(100)를 포함한다.

전자식 안정기(10)는 제1 커넥터(12)와 제2 커넥터(14)에 각각 형성된 4개의 접속단자(1,2,3,4)를 통해 AC 전원을 출력하는데, 써지 전압 억제부(20)는 각 접속단자(1,2,3,4)를 통해 전자식 안정기(10)에 연결되어 자연적으로 발생하거나 외부 전원으로부터 인가되는 써지 전압으로부터 전자식 안정기(10)를 보호한다. 써지 전압 억제부(20)로는 교류전압이 인가되는 것을 차단하는 퓨즈가 채용될 수 있으며, 본 실시예에서는 접속단자(1,2)에 퓨즈1(Fuse1)과 퓨즈2(Fuse2)가 각각 직렬 연결된 것을 예시로 설명한다.

역률 개선부(30)는 전류가 역류하는 것을 개선하여 전자식 안정기(10)의 역률을 개선하는 것으로써, 정류평활부(50)와 PWM 제어모듈(70)과 직렬로 연결된다. 이러한 역률 개선부(30)는 전자식 안정기(10)의 제1 커넥터(12)와 제2 커넥터(14)에 각각 형성된 4개의 접속단자(1,2,3,4)와 직렬로 연결된다. 이러한 역률 개선부(30)는 서로 직렬로 연결되는 2개의 역률 개선용 커패시터(C1,C2)를 구비한다. 여기서, 각 접속단자(1,2,3,4)는 동일한 기능을 가지고, 어느 접속단자(1,2,3,4)로 전력이 공급될지는 알 수 없는 바, 접속단자(1,2,3,4)의 접속 상태와 무관하게 전력을 공급받을 수 있도록, 후술한 정류평활부(50)는 2개의 브리지 정류회로를 구비하고, 또한 평활콘덴서(C3)를 통해 직류전원을 얻을 수 있게 된다.

제1 스위치(40)는 전자식 안정기(10)의 역률을 보상하는 역률 개선부(30)에 연결되어 역률 개선부(30)를 통해 흐르는 전류를 개폐한다. 이러한 제1 스위치(40)는 역률 개선부(30)와 직렬로 연결되어 제어부(100)의 제어신호에 따라 오픈 또는 클로즈됨으로써, 역률 개선부(30)를 통해 전류가 선택적으로 흐르게 한다.

정류평활부(50)는 AC 전압을 변환하여 직류 전압을 발생시키는 것으로써, 복수 개의 다이오드(D1 내지 D8)를 통해 형성되어 교류전압을 정류하는 2개의 브릿지 다이오드, 및 각 브릿지 다이오드의 출력단과 일단을 접지시켜 브릿지 다이오드 각각에 의해 정류된 전압을 안정된 직류 전압으로 평활시키는 평활용 커패시터(C3)를 포함한다.

참고로, 도면부호 RV는 과전압 보호용 배리스터(Varistor)이다.

제2 스위치(60)는 정류평활부(50)의 후단에 정류평활부(50)와 직렬 연결되며, 제어부(100)의 제어신호에 따라 클로즈되어 정류평활부(50)에 의해 정류된 직류전압을 후단의 PWM 제어모듈(70)로 공급하거나 또는 제어부(100)의 제어신호에 따라 오픈되어 정류평활부(50)에 의해 정류된 직류전압이 후단의 PWM 제어모듈(70)로 공급되지 않도록 차단한다.

PWM 제어모듈(70)은 제2 스위치(60)로부터 입력된 직류 전압을 PWM(POWER WIDTH MODULATION) 방식으로 변조하여 LED 램프 모듈(80)로 전달한다. 이러한 PWM 제어모듈(70)은 내부에 스위칭 소자(Q1)를 구비하는데, 이 스위칭 소자(Q1)는 PWM 컨트롤러(미도시)로부터 게이트를 통해 기 설정된 듀비티를 갖는 제어신호(CONTROL SIGNAL)가 입력되면, 이 제어신호에 따라 턴온 또는 턴오프됨으로써, 제2 스위치부(60)로부터 입력된 직류전압을 LED 램프 모듈(80)의 구동에 적합한 고주파 전압으로 변환시킨다.

LED 램프 모듈(80)은 직렬 연결된 복수 개의 LED 램프를 포함하며, 각 LED 램프들은 상기한 PWM 제어모듈(70)로부터 공급되는 고주파 전압에 따라 점등된다.

전압 검출부(90)는 상기한 PWM 제어모듈(70)의 출력단에 연결되어 상기한 PWM 제어모듈(70)을 통해 출력되는 전압을 검출한다.

제어부(100)는 전압 검출부(90)를 통해 출력되는 전압을 기 설정된 임계전압과 비교하여 전압 검출부(90)를 통해 출력되는 전압이 기 설정된 임계전압 이상이면 상기한 제1 스위치(40)를 오픈시킨다. 제1 스위치(40)가 턴오프됨에 따라, 전자식 안정기(10)로부터 출력되는 출력 전원은 상기한 역률 개선부(30)에 의해 역률이 개선되지 않은 상태로 정류평활부(50)에 입력된다. 이 경우, 전자식 안정기(10)로부터 출력되어 정류평활부(50)로 입력되는 전원은 정상 전원에 비해 약 50%의 전압으로 감압되어 전자식 안정기(10) 내부의 각 소자들의 파손이 상대적으로 크게 줄어들게 된다.

여기서, 임계전압은 LED 램프 모듈(80)의 이상 동작, 일부 부품의 결함, LED 램프의 불량 접속으로 인해 전자식 안정기(10) 또는 LED 등기구가 파손될 것으로 예측되는 전압값이다.

아울러, 제어부(100)는 상기한 바와 같이 제1 스위치(40)를 오픈시킴과 더불어, 제2 스위치(60)를 오픈시켜 전자식 안정기(10)의 출력 전원이 후단의 PWM 제어모듈(70) 및 LED 램프 모듈(80)로 공급되는 것을 차단함으로써, PWM 제어모듈(70) 및 LED 램프의 추가적인 손상을 방지한다.

이하, 본 발명의 일 실시예에 따른 형광램프 대체형 LED 등기구 보호장치의 동작 과정을 도 2 내지 도 4 를 참조하여 상세하게 설명한다.

도 2 는 본 발명의 일 실시예에 따른 형광램프 대체형 LED 등기구 보호장치의 동작 과정을 도시한 순서도이고, 도 3 은 본 발명의 일 실시예에 따른 제1 스위치 클로즈시 형광램프 대체형 LED 등기구 보호장치의 전류 흐름을 나타낸 도면이며, 도 4 는 본 발명의 일 실시예에 따른 제1 스위치 오픈시 제1 형광램프 대체형 LED 등기구 보호장치의 전류 흐름을 나타낸 도면이다.

도 2 를 참조하면, 먼저 전자식 안정기(10)가 점등(S10)되면, 전자식 안정기(10)로부터 접속단자(1)를 통해 출력된 출력 전원은 도 3 에 도시된 바와 같이, 퓨즈1(Fuse1)과 역률 개선용 커패시터(C1) 및 퓨즈2(Fuse2)를 통해 접속단자(2)로 전자식 안정기(10)의 컨버터(미도시)에 입력되고, 이후 접속단자(3)을 통해 출력된 후 역률 보상용 커패시터(C2)와 제1 스위치(40)를 거쳐 전자식 안정기(10)로 입력된다. 참고로, 출력 전원이 접속 단자(1,2,3,4) 중 어느 것을 통해 공급되는지는 알 수 없으므로, 본 실시예에서는 전자식 안정기(10)의 출력 전원이 접속단자(1)를 통해 출력되어 접속단자(4)로 입력되는 것을 예시로 설명한다. 이에 반하여 상기한 방향의 반대 방향으로도 출력 전원이 공급될 수 있다.

이 경우, 역률 개선부(30)의 저항은 역률 개선부(30) 후단의 저항보다 상대적으로 작으므로, 전자식 안정기(10)로부터 출력되는 전류 대부분은 역률 개선부(30)로 인가된다. 이러한 과정은 전자식 안정기(10)가 점등된 예열시간 동안 이루어지고, 이러한 예열시간이 경과한 후 전자식 안정기(10)로부터 출력되는 출력 전압은 충분히 증가되어 LED 램프 모듈(80)의 동작에 적합한 전류가 생성된다.

이 경우, 정류평활부(50)는 전압을 정류 및 평활시키고, PWM 제어모듈(70)은 정류평활부(50) 및 제2 스위치(60)로부터 입력된 전압을 기 설정된 듀티비에 따라 스위칭하여 고주파 전압으로 변환시켜 LED 램프 모듈(80)에 입력한다.

LED 램프 모듈(80)은 PWM 제어모듈(70)로부터 공급된 고주파 전압에 따라 발광하게 된다.

이 과정에서, 전압 검출부(90)는 PWM 제어모듈(70)로부터 출력되는 전압을 검출한다(S20).

전압 검출부(90)에 의해 PWM 제어모듈(70)로부터 출력되는 전압이 검출되면, 제어부(100)는 전압 검출부(90)에 의해 검출된 전압을 기 설정된 임계 전압과 비교하여 전압 검출부(90)에 의해 검출된 전압이 임계 전압 이상인지를 판단한다(S30).

단계(S30)에서의 판단 결과, 전압 검출부(90)에 의해 검출된 전압이 임계 전압 이상이면, 제어부(100)는 제1 스위치(40)를 오픈시킨다(S40). 이에 따라, 역률 개선부(30)를 통해 흐르는 전류는 차단된다.

상기한 바와 같이, 제1 스위치(40)가 오픈됨에 따라, 역률 개선부(30)에 의해 역률이 개선되지 않으므로, 전자식 안정기(10)로부터 출력되는 출력 전압은 정상 전압에 비해 크게 감소하게 된다. 여기서, 역률 개선부(30)에 의해 역률 개선이 이루어지지 않을 경우, 전자식 안정기(10)의 전압이 저하되는 것은 자명한 사항이므로, 당업자가 용이하게 실시할 수 있으므로 여기서는 그 상세한 설명을 생략한다.

더욱이, 제어부(100)가 상기한 바와 같이 제1 스위치(40)를 오픈시키더라도, 도 4 에 도시된 바와 같이 전자식 안정기(10)로부터 출력되는 전류는 정류평활부(50), PWM 제어모듈(70) 및 LED 램프 모듈(80)로 입력되는 바, 제어부(100)는 제2 스위치(60)도 오픈(S50)시켜 상기한 PWM 제어모듈(70) 및 LED 램프 모듈(80)로 전류가 공급되지 않도록 한다.

즉, 기존에는 역률 개선부(30)의 역률 개선용 커패시터(C1,C2)를 통해 전자식 안정기(10)의 역률을 개선하였으나, LED 램프 모듈(80)의 이상 동작, 일부 부품의 결함, LED 램프의 불량 접속 등의 경우에는, 역률 개선용 커패시터(C1,C2)에 의해 전자식 안정기(10) 등이 손상될 수 있다.

이와 같은 본 발명의 일 실시예에 따른 형광램프 대체형 LED 등기구 보호장치는 LED 램프 모듈(80)의 이상 동작, 일부 부품의 결함, LED 램프의 불량 접속으로 인해 전압이 임계 전압 이상이면, 제1 스위치(40)를 통해 역률 개선부(30)를 통해 흐르는 전류를 차단하여 전자식 안정기(10)를 저부하 상태로 유지하고, 이와 더불어 제2 스위치(60)를 통해 PWM 제어모듈(70) 및 LED 램프 모듈(80)로 공급되는 전압도 차단함으로써, 전자식 안정기(10)와, PWM 제어모듈(70) 및 LED 램프 모듈(80)의 손상을 미연에 방지한다.

본 발명은 도면에 도시된 실시예를 참고로 하여 설명되었으나, 이는 예시적인 것에 불과하며 당해 기술이 속하는 기술분야에서 통상의 지식을 가진 자라면 이로부터 다양한 변형 및 균등한 타 실시예가 가능하다는 점을 이해할 것이다. 따라서, 본 발명의 진정한 기술적 보호범위는 아래의 특허청구범위에 의하여 정해져야할 것이다.

10: 전자식 안정기 12: 제1 커넥터
제2 커넥터 20: 써지 전압 억제부
30: 역률 개선부 40: 제1 스위치
50: 정류평활부 60: 제2 스위치
70: PWM 제어모듈 80: LED 램프 모듈
90: 전압 검출부 100: 제어부

Claims (4)

1. 전자식 안정기의 역률을 보상하는 역률 개선부에 연결되어 상기 역률 개선부의 동작을 제어하는 제1 스위치;
   정류평활부에 의해 정류 평활된 후 PWM 제어모듈에 의해 변조되어 LED 램프 모듈로 인가되는 전압을 검출하는 전압 검출부; 및
   상기 전압 검출부에 의해 검출된 전압에 따라 상기 제1 스위치를 통해 상기 역률 개선부를 제어하여 상기 전자식 안정기를 저부하 상태로 유지하는 제어부를 포함하는 형광램프 대체형 ELD 램프회로 보호장치.
   
2. 제 1 항에 있어서, 상기 제어부는 상기 전압 검출부에 의해 검출된 전압이 기 설정된 임계전압 이상이면 상기 제1 스위치를 제어하여 상기 전자식 안정기로부터 출력되는 전압을 조절하는 것을 특징으로 하는 형광램프 대체형 LED 등기구 보호장치.
   
3. 제 1 항에 있어서, 상기 제1 스위치는 상기 역률 개선부와 직렬 연결되는 것을 특징으로 하는 형광램프 대체형 LED 등기구 보호장치.
   
4. 제 1 항에 있어서, 상기 제어부의 제어 신호에 따라 상기 전자식 안정기의 출력 전원이 상기 LED 램프 모듈로 공급되지 않도록 차단하는 제2 스위치를 더 포함하는 것을 특징으로 하는 형광램프 대체형 LED 등기구 보호장치.

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