KR20150138038A - 과전압 보호회로를 이용한 엘이디 램프 - Google Patents

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Abstract

제1정류회로와 엘이디 회로 사이에 스위칭 회로를 배치하고, 제1정류회로 및 엘이디 회로에 병렬로 과전압 보호회로를 배치하여 인체 접촉에 의한 감전사고 및 과전압에 의한 램프의 파손을 방지하도록 한 과전압 보호회로를 이용한 엘이디 램프를 제시한다. 제시된 과전압 보호회로를 이용한 엘이디 램프는 제1입력 베이스, 제1정류회로, 엘이디 회로, 제2정류회로, 제2입력 베이스를 구비하는 엘이디 램프에 있어서, 제1정류 회로와 엘이디 회로를 연결하는 선로 상에 실장되는 스위칭 회로; 및 일단이 제1정류 회로와 스위칭 회로를 연결하는 선로에 연결되고, 타단이 제1정류 회로와 엘이디 회로를 연결하는 선로에 연결되는 과전압 보호회로를 포함한다.

Description

과전압 보호회로를 이용한 엘이디 램프{LED LAMP USING OVER VOLTAGE PROTECTION CIRCUIT}
본 발명은 과전압 보호회로를 이용한 엘이디 램프에 관한 것으로, 더욱 상세하게는 인체 접촉에 의한 감전사고 및 과전압에 의한 램프의 파손을 방지하는 과전압 보호회로를 이용한 엘이디 램프에 대한 것이다.
일반적으로 가정, 빌딩, 공장 등에서는 경제적이면서 높은 조도를 갖는 형광등이 조명으로 사용되고 있다. 형광등은 내부에 고전압에 의한 전기 방전을 일으키고 이에 따라 발생한 자외선이 램프 내면에 도포된 형광물질과 반응하여 가시광선의 빛을 내는 조명기구이다. 이때, 형광등의 점등방식으로는 밸러스트(Ballast)와, 스타터(Glow Starter 또는 Rapid Starter)와 자기식 안정기를 사용하는 자기식 점등방식과, 전자식 안정기를 사용하는 전자식 점등 방식이 있다.
형광등은 쇼핑몰, 전시장 등에서 상품 또는 전시물을 선명하고 아름답게 연출하고 전시하기 위한 조명이나 인테리어를 위한 다양한 형태의 조명으로 이용되고 있으나, 전력소비에 대비하여 원하는 정도의 밝기를 구현할 수 없는 문제점이 있다.
최근에는 이러한 종래의 문제점을 해결하기 위해서 저전압에서 구동할 수 있으며, 다른 조명장치에 비해 긴 수명과 낮은 소비전력, 빠른 응답속도 및 강한 내충격성을 가지며, 소형 경량화가 가능한 엘이디 램프의 사용이 증가하고 있다. 일반적으로 엘이디 램프는 형광등이 설치되던 조명등의 하우징에 설치된다. 조명등의 하우징은 안정기를 포함하고 있다.
하지만, 등기구에 설치된 안정기에 과전류 및 과전압에 대한 보호회로가 설치되지 않은 경우, 사용자가 엘이디 램프의 설치시 안정기에 연결되는 엘이디 램프의 단자에 접촉하여 감전 사고가 발생하는 문제점이 있다. 즉, 안정기에 과전류 및 과전압에 대한 보호회로가 없는 경우, 엘이디 램프의 일측 베이스의 단자들 중 하나만 안정기에 연결되어도 반대편 베이스의 단자들이 단락되어 이들 단자에 사용자가 접촉하는 경우 감전 사고가 발생하는 문제점이 있다.
또한, 일부의 엘이디 램프는 단자부에 기계적인 스위치를 설치하여 엘이디 램프의 양쪽 단자가 모두 등기구에 접속된 경우에만 전원이 인가되어 감전 사고를 방지하고 있다. 하지만, 기계적인 스위치를 이용한 엘이디 램프는 진동 및 결합 정도에 따라 접촉 불량이 발생하여 엘이디 램프에 안정적인 전원을 공급하지 못하는 문제점이 있다.
또한, 엘이디 램프는 안정기(BALLASTER) 및 엘이디 램프의 부품 이상이 발생하거나, 상용전원에 이상이 발생하면 과전압이 발생하게 된다. 이때, 안정기의 2차측 출력에 과전압이 인가되면 엘이디 램프가 파손되는 문제점이 있다.
한국공개특허 제10-2013-0142904호(명칭: 감전보호 베이스를 가지는 직관형 엘이디램프)
본 발명은 상기한 종래의 문제점을 해결하기 위해 제안된 것으로, 제1정류회로와 엘이디 회로 사이에 스위칭 회로를 배치하고, 제1정류회로 및 엘이디 회로에 병렬로 과전압 보호회로를 배치하여 인체 접촉에 의한 감전사고 및 과전압에 의한 램프의 파손을 방지하도록 한 과전압 보호회로를 이용한 엘이디 램프를 제공하는 것을 목적으로 한다.
상기한 목적을 달성하기 위하여 본 발명의 실시예에 따른 과전압 보호회로를 이용한 엘이디 램프는, 제1입력 베이스; 하나 이상의 다이오드를 포함하며, 제1입력 베이스와 연결되는 제1정류회로; 하나 이상의 엘이디를 포함하며, 제1정류회로와 연결되는 엘이디 회로; 하나 이상의 다이오드를 포함하며, 엘이디 회로와 연결되는 제2정류회로; 제2정류회로와 연결되는 제2입력 베이스; 제1정류 회로와 엘이디 회로를 연결하는 선로 상에 실장되는 스위칭 회로; 및 일단이 제1정류 회로와 스위칭 회로를 연결하는 선로에 연결되고, 타단이 제1정류 회로와 엘이디 회로를 연결하는 선로에 연결되는 과전압 보호회로를 포함한다.
스위칭 회로는 제1정류 회로와 엘이디 회로를 연결하는 복수의 선로들 중에서 적어도 하나의 선로에 실장될 수 있다. 스위칭 회로는 스위칭 소자 및 구동 소자를 포함할 수 있다. 이때, 스위칭 소자는 SCR, TRIAC, TR, FET 중에 적어도 하나를 포함하고, 구동 소자는 콘덴서, TVS, ZENER, SIDAC, 저항, 인덕터 중에 적어도 하나를 포함할 수 있다.
과전압 보호회로는 스위칭 소자 및 정류 소자를 포함할 수 있다. 이때, 스위칭 소자 및 정류 소자는 SCR, TRIAC, TR, FET 중에 적어도 하나를 포함할 수 있다.
과전압 보호회로는 과전압 발생시 출력 전압을 낮추고, 스위칭 소자는 과전압 보호회로의 출력 전압이 낮아지면 구동을 정지한다.
본 발명에 의하면, 과전압 보호회로를 이용한 엘이디 램프는 제1정류회로와 엘이디 회로 사이에 스위칭 회로를 배치하고, 제1정류회로 및 엘이디 회로에 병렬로 과전압 보호회로를 배치함으로써, 인체 접촉에 의한 감전사고 및 과전압에 의한 램프의 파손을 방지할 수 있는 효과가 있다.
또한, 과전압 보호회로를 이용한 엘이디 램프는 제1정류회로와 엘이디 회로 사이에 스위칭 회로를 배치하고, 제1정류회로 및 엘이디 회로에 병렬로 과전압 보호회로를 배치함으로써, 과전압에 대한 빠른 응답 특성(차단, 복귀)을 통해 안정적인 엘이디 램프를 제공할 수 있는 효과가 있다.
또한, 과전압 보호회로를 이용한 엘이디 램프는 제1정류회로와 엘이디 회로 사이에 스위칭 회로를 배치하고, 제1정류회로 및 엘이디 회로에 병렬로 과전압 보호회로를 배치함으로써, 작은 용량의 스위칭 소자를 이용하여 감전사고 및 과전압에 의한 램프 파손을 방지할 수 있는 효과가 있다.
또한, 과전압 보호회로를 이용한 엘이디 램프는 작은 용량의 스위칭 소자를 이용하여 스위칭 회로 및 과전압 보호회로를 구성함으로써, 저렴하면서 소형의 엘이디 램프를 제공할 수 있는 효과가 있다.
또한, 과전압 보호회로를 이용한 엘이디 램프는 스위칭 회로 및 과전압 보호회로를 통해 감전사고 및 과전압시 차단 및 복귀를 수행함으로써, 엘이디 램프의 사용 수명을 최대화할 수 있으며, 엘이디 램프의 발열 및 전력손실을 최소화할 수 있는 효과가 있다.
도 1 내지 도 6은 본 발명의 실시예에 따른 과전압 보호회로를 이용한 엘이디 램프를 설명하기 위한 도면이다.
이하, 본 발명이 속하는 기술분야에서 통상의 지식을 가진 자가 본 발명의 기술적 사상을 용이하게 실시할 수 있을 정도로 상세히 설명하기 위하여, 본 발명의 가장 바람직한 실시예를 첨부 도면을 참조하여 설명하기로 한다. 우선 각 도면의 구성요소들에 참조부호를 부가함에 있어서, 동일한 구성요소들에 대해서는 비록 다른 도면상에 표시되더라도 가능한 한 동일한 부호를 가지도록 하고 있음에 유의해야 한다. 또한, 본 발명을 설명함에 있어, 관련된 공지 구성 또는 기능에 대한 구체적인 설명이 본 발명의 요지를 흐릴 수 있다고 판단되는 경우에는 그 상세한 설명은 생략한다.
도 1 내지 도 6은 본 발명의 실시예에 따른 과전압 보호회로를 이용한 엘이디 램프를 설명하기 위한 도면이다.
도 1에 도시된 바와 같이, 과전압 보호회로(200)를 이용한 엘이디 램프는 제1입력 베이스(10), 제1정류회로(20), 엘이디 회로(30), 제2정류회로(40), 제2입력 베이스(50), 스위칭 회로(100), 과전압 보호회로(200)를 포함하여 구성된다. 여기서, 제1입력 베이스(10), 제1정류회로(20), 엘이디 회로(30), 제2정류회로(40) 및 제2입력 베이스(50)는 일반적인 구조이므로 상세한 설명을 생략한다.
스위칭 회로(100)는 사용자 접촉에 의한 감전 발생을 방지하기 위해 제1정류회로(20)와 엘이디 회로(30) 사이에 배치된다. 이때, 스위칭 회로(100)는 제1정류회로(20)와 엘이디 회로(30)의 애노드측 단자를 연결하는 선로 상에 연결된다. 여기서, 도 2에 도시된 바와 같이, 스위칭 회로(100)는 제1정류회로(20)와 엘이디 회로(30)의 캐소드측 단자를 연결하는 선로 상에 연결될 수도 있다. 물론, 도 3에 도시된 바와 같이, 스위칭 회로(100)는 제1정류회로(20)와 엘이디 회로(30)의 애노드측 단자 및 캐소드측 단자를 선로들 각각에 연결될 수도 있다.
스위칭 회로(100)는 스위칭 소자(110)와 구동 소자(120)를 포함하여 구성된다. 즉, 도 4에 도시된 바와 같이, 스위칭 소자(110)는 일단이 제1정류회로(20)와 연결되고, 타단이 엘이디 회로(30)와 연결된다. 구동 소자(120)는 일단이 스위칭 소자(110)의 일단과 연결되고, 타단이 엘이디 회로(30) 및 스위칭 소자(110)의 타단과 연결되고, 스위칭 소자(110)와 병렬로 연결된다. 여기서, 스위칭 소자(110)는 SCR(Silicon Controlled Rectifier), 트라이액(TRIAC), 트랜지스터(TR), FET(Field Effect Transistor) 등과 같이 기준 전류(또는 기준 전압) 이상의 전류(또는 전압)가 인가되면 회로를 연결하고, 기준 전류(또는 기준 전압) 미만의 전류(또는 전압)가 인가되면 회로를 차단하는 소자로 구성될 수 있으며, 구동 소자(120)는 콘덴서, TVS(Transient Voltage Suppressor) 다이오드, 제어 다이오드(ZENER DIODE), SIDAC(Silicon Diode Alternating Current switch), 저항, 인덕터 등의 소자로 구성될 수 있다.
이때, 엘이디 램프는 정상 상태에서 동작 전원이 인가되면 구동 소자(120)의 내부저항이 0Ω인 상태에서 스위칭 소자(110)에 기준전류 이상의 전류가 순간적으로 인가된다. 그에 따라, 스위칭 소자(110)의 게이트(Gate)가 턴온되며, 정상적인 라인 전류가 흐르게 되어 스위칭 소자(110)의 턴온(Turn on) 상태를 계속 유지하여 엘이디 회로(30)로 전류를 인가하게 된다.
한편, 엘이디 램프는 감전 상태에서 동작 전원이 인가되면 제2입력 베이스(50)에 접촉된 인체 또는 도전성 금속에 의해 대략 50㏀ 정도의 저항이 형성된다. 이때, 스위칭 소자(110)에는 인체 또는 도전성 금속에 의해 대략 50㏀ 정도의 저항에 의해 기준전류 미만의 전류가 인가된다. 그에 따라, 스위칭 소자(110)의 게이트가 오프 상태를 유지하며, 한번 턴온되더라로 인체 또는 도전성 금속에 의해 대략 50㏀ 정도의 저항에 의해 라인 전류가 낮아 턴온 상태를 유지하지 못하게 되어 누설전류가 인체 또는 도전성 금속으로 인가되는 것을 차단된다.
과전압 보호회로(200)는 과전압에 의한 엘이디 램프의 파손을 방지하기 위해 제1정류회로(20)와 엘이디 회로(30) 사이에 병렬로 배치된다. 이때, 과전압 보호회로(200)는 일단이 제1정류회로(20)와 스위칭 회로(100)를 연결하는 선로에 연결되고, 타단이 제1정류회로(20)와 엘이디 회로(30)를 연결하는 선로에 연결된다.
과전압 보호회로(200)는 스위칭 소자(210) 및 정류 소자(220)를 포함하여 구성된다. 즉, 도 5에 도시된 바와 같이, 스위칭 소자(210)는 일단이 제1정류회로(20) 및 스위칭 회로(100)와 연결하는 선로에 연결되고, 타단이 제1정류회로(20)와 엘이디 회로(30)를 연결하는 선로에 연결된다. 정류 소자(220)는 일단이 제1정류회로(20) 및 스위칭 회로(100)와 연결하는 선로 및 스위칭 소자(210)의 일단에 연결되고, 타단이 제1정류회로(20) 및 엘이디 회로(30)와 연결하는 선로 및 스위칭 소자(210)의 타단에 연결된다. 이때, 정류 소자(220)는 스위칭 소자(210)와 병렬로 연결된다. 여기서, 스위칭 소자(210) 및 정류 소자(220)는 SCR(Silicon Controlled Rectifier), 트라이액(TRIAC), 트랜지스터(TR), FET(Field Effect Transistor) 등으로 구성될 수 있다.
이때, 도 7에 도시된 바와 같이, 과전압 보호회로(200)는 엘이디 램프에 과전압이 발생하면, 스위칭 소자(210) 및 정류 소자(220)가 동작하여 출력 전압을 '0'으로 낮춘다. 과전압 보호회로(200)의 출력 전압이 '0'으로 낮아짐에 따라 스위칭 회로(100)의 스위칭 소자(110)가 오프(OFF)되어 엘이디 회로(30)의 부하를 오픈 상태로 전환한다. 그에 따라, 엘이디 램프는 과전압에 의한 엘이디 회로(30)의 파손을 방지할 수 있다.
이후, 과전압 보호회로(200)는 엘이디 램프에 정상 전압이 인가되면 스위칭 소자(210) 및 정류 소자(220)가 동작을 정지한다. 그에 따라, 정상적인 전압이 스위칭 회로(100)로 인가되고, 스위칭 회로(100)는 엘이디 회로(30)로 전원을 공급하게 된다.
상술한 바와 같이, 과전압 보호회로를 이용한 엘이디 램프는 제1정류회로와 엘이디 회로 사이에 스위칭 회로를 배치하고, 제1정류회로 및 엘이디 회로에 병렬로 과전압 보호회로를 배치함으로써, 인체 접촉에 의한 감전사고 및 과전압에 의한 램프의 파손을 방지할 수 있는 효과가 있다.
또한, 과전압 보호회로를 이용한 엘이디 램프는 제1정류회로와 엘이디 회로 사이에 스위칭 회로를 배치하고, 제1정류회로 및 엘이디 회로에 병렬로 과전압 보호회로를 배치함으로써, 과전압에 대한 빠른 응답 특성(차단, 복귀)을 통해 안정적인 엘이디 램프를 제공할 수 있는 효과가 있다.
또한, 과전압 보호회로를 이용한 엘이디 램프는 제1정류회로와 엘이디 회로 사이에 스위칭 회로를 배치하고, 제1정류회로 및 엘이디 회로에 병렬로 과전압 보호회로를 배치함으로써, 작은 용량의 스위칭 소자를 이용하여 감전사고 및 과전압에 의한 램프 파손을 방지할 수 있는 효과가 있다.
또한, 과전압 보호회로를 이용한 엘이디 램프는 작은 용량의 스위칭 소자를 이용하여 스위칭 회로 및 과전압 보호회로를 구성함으로써, 저렴하면서 소형의 엘이디 램프를 제공할 수 있는 효과가 있다.
또한, 과전압 보호회로를 이용한 엘이디 램프는 스위칭 회로 및 과전압 보호회로를 통해 감전사고 및 과전압시 차단 및 복귀를 수행함으로써, 엘이디 램프의 사용 수명을 최대화할 수 있으며, 엘이디 램프의 발열 및 전력손실을 최소화할 수 있는 효과가 있다.
이상에서 본 발명에 따른 바람직한 실시예에 대해 설명하였으나, 다양한 형태로 변형이 가능하며, 본 기술분야에서 통상의 지식을 가진자라면 본 발명의 특허청구범위를 벗어남이 없이 다양한 변형예 및 수정예를 실시할 수 있을 것으로 이해된다.
10: 제1입력 베이스 20: 제1정류회로
30: 엘이디 회로 40: 제2정류회로
50: 제2입력 베이스 100: 스위칭 회로
110: 스위칭 소자 120: 구동 소자
200: 과전압 보호회로 210: 스위칭 소자
220: 정류 소자

Claims (6)

  1. 제1입력 베이스;
    하나 이상의 다이오드를 포함하며, 상기 제1입력 베이스와 연결되는 제1정류회로;
    하나 이상의 엘이디를 포함하며, 상기 제1정류회로와 연결되는 엘이디 회로;
    하나 이상의 다이오드를 포함하며, 상기 엘이디 회로와 연결되는 제2정류회로;
    상기 제2정류회로와 연결되는 제2입력 베이스;
    상기 제1정류 회로와 상기 엘이디 회로를 연결하는 선로 상에 실장되는 스위칭 회로; 및
    일단이 상기 제1정류 회로와 상기 스위칭 회로를 연결하는 선로에 연결되고, 타단이 상기 제1정류 회로와 상기 엘이디 회로를 연결하는 선로에 연결되는 과전압 보호회로를 포함하는 것을 특징으로 하는 과전압 보호회로를 이용한 엘이디 램프.
  2. 제1항에 있어서,
    상기 스위칭 회로는,
    상기 제1정류 회로와 상기 엘이디 회로를 연결하는 복수의 선로들 중에서 적어도 하나의 선로에 실장되는 것을 특징으로 하는 과전압 보호회로를 이용한 엘이디 램프.
  3. 제1항에 있어서,
    상기 스위칭 회로는,
    일단이 상기 제1정류회로 및 상기 과전압 보호회로와 연결되고, 타단이 상기 엘이디 회로와 연결되는 스위칭 소자; 및
    일단이 상기 스위칭 소자의 일단과 연결되고, 타단이 상기 엘이디 회로 및 스위칭 소자의 타단과 연결되어, 상기 스위칭 소자와 병렬로 연결되는 구동 소자를 포함하는 것을 특징으로 하는 과전압 보호회로를 이용한 엘이디 램프.
  4. 제3항에 있어서,
    상기 스위칭 소자는 사이리스터(SCR), 트라이액(Triac), 사이닥(SIDAC(SSS)), 트랜지스터(TR) 및 전계 효과 트랜지스터(FET) 중에 적어도 하나를 포함하여 구성되고,
    상기 구동 소자는 콘덴서, TVS, ZENER, SIDAC, 저항, 인덕터 중에 적어도 하나를 포함하여 구성되는 것을 특징으로 하는 과전압 보호회로를 이용한 엘이디 램프.
  5. 제1항에 있어서,
    상기 과전압 보호회로는,
    일단이 상기 제1정류회로의 연결부 및 상기 스위칭 회로와 연결되고, 타단이 상기 제1정류회로의 다른 연결부 및 상기 엘이디 회로와 연결되는 스위칭 소자; 및
    일단이 상기 제1정류회로의 연결부 및 상기 스위칭 회로와 연결되고, 타단이 상기 제1정류회로의 다른 연결부 및 상기 엘이디 회로와 연결되어, 상기 스위칭 소자와 병렬로 연결되는 정류 소자를 포함하는 것을 특징으로 하는 과전압 보호회로를 이용한 엘이디 램프.
  6. 제5항에 있어서,
    상기 스위칭 소자 및 정류 소자는 사이리스터(SCR), 트라이액(Triac), 사이닥(SIDAC(SSS)), 트랜지스터(TR) 및 전계 효과 트랜지스터(FET) 중에 적어도 하나를 포함하여 구성되는 것을 특징으로 하는 과전압 보호회로를 이용한 엘이디 램프.
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