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LED 램프의 특성 분석을 통한 전기안전 관리 방안에 관한 연구
Study on the Electrical Safety Management Method through the Electrical Characteristic Analysis of LED Lamps 원문보기

전기학회논문지 = The Transactions of the Korean Institute of Electrical Engineers, v.65 no.11, 2016년, pp.1931 - 1936  

이기연 (Electrical Safety Research Institute, a subsidiary of KESCO) ,  문현욱 (Electrical Safety Research Institute, a subsidiary of KESCO) ,  김동우 (Electrical Safety Research Institute, a subsidiary of KESCO) ,  임용배 (Electrical Safety Research Institute, a subsidiary of KESCO) ,  유인호 (Dept. of IT Applied System Engineering, Chonbuk National University)

Abstract AI-Helper 아이콘AI-Helper

In this paper, we analyzed causes of accidents that recently increased in the illegal and defective LED lamps. They were analyzed by the electrical characteristics calculation and reappearance experiments. The causes of the accidents were analyzed from the circuit affected by the variation of voltag...

주제어

AI 본문요약
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제안 방법

  • 본 논문에서는 불법 미인증 제품에 대하여 회로분석을 통한 위험요소 분석과 재현실험에 따른 사고 패턴을 분석하였다. 사고 위험성 분석결과와 동작시 나타나는 전기적 특성 분석결과를 활용하여 사용현장에서 불법 제품을 검출할 수 있는 전기안전 관리 요소를 도출하였다.
  • 본 논문에서는 불법 미인증 제품에 대하여 회로분석을 통한 위험요소 분석과 재현실험에 따른 사고 패턴을 분석하였다. 사고 위험성 분석결과와 동작시 나타나는 전기적 특성 분석결과를 활용하여 사용현장에서 불법 제품을 검출할 수 있는 전기안전 관리 요소를 도출하였다.
  • 입력전압 변화에 따른 소자의 인가전압 계산결과와 시뮬레이션 결과로부터 LED 램프의 사고 재현실험을 위하여 그림 6과 같은 실험장치를 구성하여 컨버터 회로 내 부품별 전압 특성과 온도상승 현상을 분석하였다. 오실로스코프(WAVERUNNER 610Zi, LECROY, USA)를 이용하여 그림 2의 회로 분석에 대한 부품의 전압 특성을 측정하였으며, 열화상카메라(TI45-FT, Fluke, USA)를 이용하여 입력 전압에 따른 LED 램프의 온도 특성을 측정하였다.
  • 입력전압 변화에 따른 소자의 인가전압 계산결과와 시뮬레이션 결과로부터 LED 램프의 사고 재현실험을 위하여 그림 6과 같은 실험장치를 구성하여 컨버터 회로 내 부품별 전압 특성과 온도상승 현상을 분석하였다. 오실로스코프(WAVERUNNER 610Zi, LECROY, USA)를 이용하여 그림 2의 회로 분석에 대한 부품의 전압 특성을 측정하였으며, 열화상카메라(TI45-FT, Fluke, USA)를 이용하여 입력 전압에 따른 LED 램프의 온도 특성을 측정하였다.
  • 전기적인 원인으로 발생하는 화재 위험성을 분석하기 위하여 외부 환경요인에 영향을 받는 입력전압 변화에 대한 특성 변화를 분석하였다. 입력전압에 대한 LED 램프의 위험요소 분석을 위하여 C1과 C2에 인가되는 전압을 식 (3)에 따라 계산한 결과 다음과 같이 계산되었다.
  • 전원 입력에 대한 LED 램프의 동작 특성 해석을 위하여 먼저 입력전원 주파수에 따른 Z1의 임피던스 특성을 해석하였다. 입력 전원에 대한 C1의 임피던스(Xc)는 C1의 커패시턴스값과 입력 주파수에 의해 식(1)과 같이 나타낼 수 있다.

대상 데이터

  • 본 연구에서 분석한 LED 램프는 미인증 제품으로 240[V]인가시 약 1시간 후, 230[V] 인가시 약 2시간 후 소손되었다. 소손된 LED 램프의 특성 분석결과 전류고조파가 많이 나타났으며, 유효전력보다 무효전력이 월등히 높은 것을 확인하였다.
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질의응답

핵심어 질문 논문에서 추출한 답변
LED 램프의 구성은? 그림 1은 1[W]급 LED 램프의 구조를 나타낸 것으로 LED 램프는 베이스, 캡, 커버로 구성되어 있다. 베이스는 전원공급을 위한 접속 구조로 교류 220V에 접속하도록 되어 있으며, (b)와 (c)는 캡 내부를 나타낸 것으로 교류전원을 LED 구동전원으로 변환해주는 컨버터 회로가 내장되어 있다.
컨버터의 설치 위치에 따른 LED 램프의 종류는? 반도체 기술의 발달로 LED 소자의 성능이 향상됨에 따라 다양한 종류의 조명기기를 대체할 수 있는 LED 조명이 각광받고 있다. LED 조명은 일반적으로 직류로 구동되기 때문에 일반 조명과 달리 교류를 직류로 변환시켜주는 컨버터가 필요하며, 컨버터의 설치 위치에 따라 LED 램프 외부에 설치하여 직류전원을 공급하는 컨버터 외장형과 LED 램프 내부에 컨버터가 내장된 컨버터 내장형 LED 램프가 있다[1].
불법 제품 및 안전성능이 저하된 제품을 걸래내기 위한 관리요소 감시가 중요한 이유는? 소손된 LED 램프의 특성 분석결과 전류고조파가 많이 나타났으며, 유효전력보다 무효전력이 월등히 높은 것을 확인하였다. 일반적인 미인증 제품에서는 단가를 줄이기 위하여 PFC 필터를 제거하거나 부품을 축소하여 제작하는 경우가 많다. 따라서 불법 제품 및 안전성능이 저하된 제품을 걸러내기 위한 관리요소를 감시하여 현장에서 안전을 확보하는 것이 중요하다고 할 수 있다.
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참고문헌 (7)

  1. Jay Lee, "The Scene of LED Lighting Market", Fairchild Semiconductor, 2011. 

  2. Yong-Sung Jeon, et al. "Study of the Elimination of the Electrolytic Capacitors and Reduction of the Ripple Current on the Output Node in the One-Stage PFC Flyback Converter for the LED Lighting," The Transactions of the Korean Institute of Electrical Engineers Vol. 61, No. 11, pp. 1625-1633, 2012 

  3. Hyung-Sik Kim, et al. "Development of LLC Resonant Converter for High Power LED Lighting Power System" 2011 KIEE Electric Machinery and Power Electronics Spring Conference, pp. 263-266, 2011. 

  4. Ki-Yeon Lee, et al. "Fire Case and Hazard Analysis at LED Lamps for Lotus Lantern" KIFI. Spring Conference, pp. 41-52, 2016. 

  5. IEC60038, "IEC standard voltage", 2009. 

  6. KS C 7651, "LED Lamps using internal converter", 2016. 

  7. K10023, "Self-ballasted LED lamps for general lighting services - Safety and Performance Requirements", 2012. 

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