JP2013161796A - Ｌｅｄ照明装置 - Google Patents

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Abstract

【課題】ヒートシンクに設けられた任意の放熱フィンに配線通路を形成し、従来、ＬＥＤ照明装置のヒートシンクに設けられていた中央コア構造を省略し、ＬＥＤ照明装置の軽量化及びＬＥＤ照明装置の放熱性能の向上が得られるＬＥＤ照明装置を提供すること。
【解決手段】このＬＥＤ照明装置は、複数の放熱フィンと、放熱フィンの上部に一体で連結された放熱プレートと、を有するヒートシンクと、放熱プレート上に搭載された回路基板を有し、ヒートシンクの上部に位置する発光モジュールと、ヒートシンクの下部に位置する電源接続部と、電源接続部と発光モジュールを電気的に連結する配線を収容可能に、ヒートシンクに形成された配線通路と、放熱プレートの上部に凹設されたスロットと、スロットの一側に形成され、配線が通過するための配線孔と、を備えることを特徴とする。
【選択図】図２

Description

本発明は、ＬＥＤ照明装置に関し、特に、ランプ型ＬＥＤ照明装置に関する。
従来、照明用光源として蛍光灯と白熱灯が多く用いられている。白熱灯は、消費電力が高く、効率及び経済性に劣り、このため、その需要が多く減少する趨勢にある。このような減少の趨勢は、今後も続くものと予測されている。これに対して、蛍光灯は、その消費電力が白熱灯の１／３程度であり、高効率で、経済的である。しかし、蛍光灯は、高い印加電圧のため、黒化現象が進行し、寿命が短いという問題点があった。また、蛍光灯は、アルゴンガスと一緒に、有害重金属物質である水銀が注入された真空ガラス管を用いるので、環境に優しくないという短所があった。
最近になって、ＬＥＤを光源として含むＬＥＤ照明装置の需要が急増している。ＬＥＤ照明装置は、長寿命かつ低電力駆動という長所がある。また、ＬＥＤ照明装置は、水銀のような環境有害物質を用いていないので環境に優しい。
これにより、多種多様なＬＥＤ照明装置が開発されており、その一つとして、白熱ランプまたは電球の形態を有するランプ型ＬＥＤ照明装置がある。
従来のランプ型ＬＥＤ照明装置は、ヒートシンクを有する胴部の下部に電源接続部としてのソケットベースが設けられ、胴部の上部には、印刷回路基板２２と、その上に実装されたＬＥＤを有する発光モジュールが設けられ、その発光モジュールの上部を覆うようにバルブ状の投光カバーが設けられる。胴部は、ヒートシンクと絶縁性ハウジングを有し、ヒートシンクは、複数の放熱フィンを有する。また、ヒートシンクは、胴部の内部中央にコア構造を備え、このコア構造内には、交流（ＡＣ）電流を直流（ＤＣ）電流に変え、これを発光モジュール内のＬＥＤに供給するＳＭＰＳ（Switching Mode Power Supply）と配線等の部品が位置する。
従来のＬＥＤ照明装置は、胴部及びヒートシンクの中央に必要であったコア構造及びそのコア構造内の多くの部品により、ヒートシンクの放熱性能が下がる。これは、前記コア構造及びそのコア構造内の多くの部品を覆うための絶縁性ハウジングにより、放熱フィンが大気に露出する面積が小さくなることによる。また、従来のＬＥＤ照明装置は、上述のようなコア構造及びその内部に位置するＳＭＰＳ等の部品、さらには、絶縁性ハウジングにより軽量化が難しいという短所があった。
また、ＬＥＤ照明装置の軽量化のために、交流電流を直流電流に変えるＳＭＰＳを省略し、その代わり、駆動ＩＣを発光モジュールの印刷回路基板上に設け、または発光モジュール内のＬＥＤ素子またはＬＥＤ素子内の発光セルまたはチップを逆並列で接続し、またはブリッジダイオード回路を発光モジュール内に取り込んだ技術が提案されているが、ＳＭＰＳが省略されたＬＥＤ照明装置の場合も、ヒートシンクの中央コア構造は、配線を収容するようにそのまま存在し、これは、ＬＥＤ照明装置の放熱特性を減らし、また、ＬＥＤ照明装置を軽量化するのにおいて、障害となってしまうという問題点があった。
米国特許出願公開第２０１２／００８６３４１号明細書 米国特許出願公開第２０１２／００８１００４号明細書 特開２００７−０２０４００号公報 特開２０１１−１５０９２６号公報
本発明は、前記問題点に鑑みなされたものであり、その目的は、ＳＭＰＳ無しに駆動可能な交流ＬＥＤまたはＬＥＤ交流駆動回路を用いることにより、ヒートシンクに設けられた任意の放熱フィンに配線通路を形成し、従来、ＬＥＤ照明装置のヒートシンクに設けられていた中央コア構造を省略し、ＬＥＤ照明装置の軽量化及びＬＥＤ照明装置の放熱性能の向上が得られるＬＥＤ照明装置を提供することにある。
上記目的を達成するために、本発明の一側面によるＬＥＤ照明装置は、内側に空間が形成されるように配置された複数の放熱フィンを有するヒートシンクと、前記ヒートシンクの上部に位置する発光モジュールと、前記ヒートシンクの下部に位置する電源接続部と、前記電源接続部と前記発光モジュールを電気的に接続する配線を収容可能に、前記放熱フィンの少なくとも一つに形成された配線通路と、を備えることを特徴とする。
また、前記空間は、前記放熱フィンの内側縁部を連結した仮想線により限定された空間であってもよい。
また、前記配線通路は、前記放熱フィンの上端から下端まで接続されて形成された中空を有してもよい。
また、前記配線通路は、前記放熱フィンの上端から下端まで接続されて形成されたチャンネルを有してもよい。
また、前記チャンネルを通過する配線を覆うように、前記チャンネルの開放部を覆うチャンネルカバーをさらに有してもよい。
また、前記ヒートシンクは、前記放熱フィンの上部に一体で接続された放熱プレートを有し、前記放熱プレート上に搭載され、前記発光モジュールのＬＥＤに電源を印加するための電気配線が形成された回路基板を備えてもよい。
また、前記回路基板には、前記ＬＥＤを駆動する駆動ＩＣが設けられていてもよい。
また、前記放熱プレートには配線孔が形成され、前記配線孔は前記放熱プレートの上部に凹設されたスロットの一側に位置してもよい。
また、前記放熱プレートは、前記回路基板を収容する凹部を有し、前記凹部の上端縁に沿ってリング状周縁部が形成され、前記リング状周縁部には、複数の放熱ホールが形成されてもよい。
また、前記発光モジュールの上部を覆うように設けられた投光カバーが、前記ヒートシンクの上部に結合され、前記放熱ホールは、前記投光性カバーの外側に露出してもよい。
また、前記電源接続部は、ソケットベースを有し、前記ソケットベースと前記ヒートシンクとの間に絶縁体が設けられてもよい。
また、本発明の一側面によるＬＥＤ照明装置用ヒートシンクは、ＬＥＤと隣接して位置する第１の部分と、電源接続部と隣接して位置する第２の部分と、前記第１の部分と前記第２の部分との間に設けられ、内側に空間を形成する複数の放熱フィンと、前記電源接続部と前記ＬＥＤとを電気的に接続する配線を収容するように、前記放熱フィンの少なくとも一つに形成された配線通路と、を備えることを特徴とする。
また、前記空間は、前記放熱フィンの内側縁部を連結した仮想線により限定された空間であってもよい。
また、前記配線通路が形成される放熱フィンは、配線通路のない放熱フィンを含む複数の放熱フィンの一つであってもよい。
また、前記配線通路は、前記放熱フィンに形成された中空を含んでもよい。
また、前記配線通路は、前記放熱フィンに形成されたチャンネルを有し、前記チャンネルの開放部がチャンネルカバーにより覆われてもよい。
また、前記第１の部分は、前記ＬＥＤが実装された回路基板が搭載される放熱プレートであってもよい。
また、前記回路基板には、前記ＬＥＤを駆動する駆動ＩＣが設けられていてもよい。
本発明によると、従来のＬＥＤ照明装置において、配線及び／またはＳＭＰＳ等の部品を覆うために必要であったコア構造が省略されるので、ＬＥＤ照明装置を軽量化することができる。また、従来のＬＥＤ照明装置に比べて、部品数が少なくなり、経済的であり、不良率を減らすことができる。また、ＳＭＰＳ等の部品が省略されるので、放熱及びデザイン設計の自由度を高めることができる。ヒートシンクの放熱フィンの露出面積の増加により、放熱性能をさらに向上させることができる。
本発明の一実施例による交流ＬＥＤを用いたＬＥＤ照明装置を示す結合斜視図である。 図１に示した交流ＬＥＤを用いたＬＥＤ照明装置を示す分解斜視図である。 図１及び図２に示した交流ＬＥＤを用いたＬＥＤ照明装置のヒートシンクの底面を示す底面図である。 本発明の他の実施例による交流ＬＥＤを用いたＬＥＤ照明装置を説明するための分解斜視図である。 本発明のまた他の実施例による交流ＬＥＤを用いたＬＥＤ照明装置を説明するための図である。 本発明の一実施例による発光モジュールの等価回路図である。 本発明の他の一実施例による発光モジュールの等価回路図である。 本発明のまた他の実施例による発光モジュールの等価回路図である。 本発明のまた他の実施例による発光モジュールの等価回路図である。 本発明のまた他の一実施例による発光モジュールの等価回路図である。 本発明の一実施例によるＬＥＤ交流駆動回路の構成ブロック図である。 本発明の他の一実施例によるＬＥＤ交流駆動回路の回路図である。 本発明のまた他の実施例によるＬＥＤ交流駆動回路の回路図である。
以下、添付した図面に基づき、本発明の好適な実施例について詳述する。以下に紹介される実施例は、本発明の思想を当業者に充分伝達するために、例として提供されるものである。従って、本発明は、後述する実施例に限定されず、他の形態に具体化され得る。なお、図面において、構成要素の幅、長さ、厚さ等は、説明の便宜のために誇張して表現されることもある。明細書の全体にわたって、同一の参照番号は、同一の構成要素を示す。
まず、本明細書における用語の「交流ＬＥＤ」とは、交流電源Ｖｉｎを直接供給されて発光可能な全ての種類の発光セル、ＬＥＤ素子、ＬＥＤパッケージ、ＬＥＤチップ、ＬＥＤアレイ等を包括する概念であり、以下、説明と理解の便宜のために、交流電源Ｖｉｎを直接供給されて発光するように構成されたＬＥＤ素子を基準として説明するが、これに限定されるのではない。
図１は、本発明の一実施例によるＬＥＤ照明装置を示す結合斜視図であり、図２は、図１に示したＬＥＤ照明装置を示す分解斜視図であり、図３は、図１及び図２に示したＬＥＤ照明装置のヒートシンクの底面を示す底面図である。
図１及び図２に示すように、本発明の一実施例によるＬＥＤ照明装置１は、全般的に白熱ランプの形態を有する。前記ＬＥＤ照明装置１は、ヒートシンク１０と、前記ヒートシンク１０の上部に位置する発光モジュール２０と、前記ヒートシンク１０の下部に位置する電源接続部３０と、前記発光モジュール２０を覆うように設置される投光カバー４０と、を備える。前記電源接続部３０は、自身の上部、または前記ヒートシンク１０との間に、前記ヒートシンク１０との電気的絶縁を確保するための絶縁体３２を有する。
図２に示すように、前記ヒートシンク１０は、例えば、金属鋳造またはダイキャスティングによって形成されるもので、放熱プレート１２と、前記放熱プレート１２の底面に一体に形成された複数の放熱フィン１４、１４’を有する。前記複数の放熱フィン１４、１４’は、前記放熱プレート１２の底面にほぼ放射状に形成され、電源接続部３０が位置するＬＥＤ照明装置１の下部に向けて長く延設されている。前記放熱プレート１２は、凹部１２２と前記凹部１２２の上端縁に沿って形成されたリング状周縁部１２４を有する。
前記複数の放熱フィン１４、１４’の一つの放熱フィン１４には、配線通路１４２が形成される。前記配線通路１４２は、当該放熱フィン１４の上端から下端まで接続される中空によって形成される。図示のように、前記配線通路１４２を有する放熱フィン１４のみが中空構造に形成されるが、残りの放熱フィン１４’も、配線（図示せず）が通過しない中空構造を有してもよい。
一方、前記放熱プレート１２には、配線孔１２６が形成され、前記配線孔１２６は、前記放熱プレート１２の凹部１２２の内側に位置している。また、前記配線孔１２６は、前記放熱プレート１２の凹部１２２の底面に窪んで長く形成されたスロット１２５内の一側に位置している。このスロット１２５は、配線孔１２６を通過した配線の一部を水平または傾斜して維持させるので、配線が発光モジュール２０に垂直で直接接続されること、及びそれにより配線が発光モジュール２０から容易に分離することを防止している。前記スロット１２５の深さは、配線の厚さと同じまたは配線の厚さよりも大きいことが好ましい。
図３を参照すると、前記放熱フィン１４、１４’の内側縁部により限定された、すなわち、前記内側縁部を接続した仮想線により限定された、ほぼ円状の中央領域または空間Ｖが完全に空いていることが分かる。既存のＬＥＤ照明装置の場合、この中央領域または空間にＳＭＰＳと配線を覆うためのコア構造が位置し、これは、ヒートシンク１０の中央、すなわち、放熱フィンの内側縁部の付近での熱の流れを悪くし、これにより、放熱フィンの外側縁部でのみ、集中的に放熱が行われ、ヒートシンク１０の放熱性能を落とすことがあった。
一方、本実施例によると、既存のＳＭＰＳ及びそのＳＭＰＳを覆うための要素がヒートシンク１０の中央領域において除去されるので、ＬＥＤ照明装置の軽量化を図ることができる。本実施例において、放熱フィン１４、１４’の内側縁部のそれぞれは直線状で、放熱フィン１４、１４’のそれぞれの外側縁部は、ほぼ流線形を有してもよい。
また、図２を参照すると、前記発光モジュール２０は、円形の印刷回路基板２２と、前記印刷回路基板２２上にほぼ円形の配列で実装されるＬＥＤ２４と、を有する。前記発光モジュール２０は、前記印刷回路基板２２が前記凹部１２２に少なくとも部分的に収容されるように、前記ヒートシンク１０の放熱プレート１２上に搭載される。
一方、本発明による発光モジュール２０は、ＳＭＰＳ無しに交流電源を印加されて動作するように構成される。このため、本発明の一実施例によると、発光モジュール２０内のＬＥＤ２４は、交流電源Ｖｉｎを直接印加されて発光される形態、すなわち、交流ＬＥＤを形成するように配置されて回路基板２２上に実装され得る。このような本発明による発光モジュール２０及び交流ＬＥＤについては、図６乃至図９を参照して後述する。
一方、本発明の他の一実施例によると、前記発光モジュール２０は、前記印刷回路基板２２上に駆動ＩＣ２３をさらに備えてもよい。駆動ＩＣ２３は、前記ＬＥＤ２４の配列の内側に位置し、印刷回路基板２２上に実装されたＬＥＤ２４を交流駆動させる。前記複数のＬＥＤ２４のそれぞれは、ＬＥＤチップを内部に有するＬＥＤパッケージであり、または前記印刷回路基板上に直接実装されたＬＥＤチップであってもよい。前記駆動ＩＣ２３は、ＳＭＰＳのないＬＥＤ照明装置を可能にし、これにより、ＳＭＰＳ及び配線収容のためにヒートシンク１０に設けられた中央のコア構造の省略が可能である。発光モジュール内のＬＥＤまたはＬＥＤ内の発光セルまたは発光チップを逆並列で接続する回路構造、または、ブリッジダイオード回路を駆動ＩＣ２３の代わりに、または駆動ＩＣ２３とともに用いて、ＬＥＤを交流駆動させ、これによっても、ＳＭＰＳの省略が可能である。上述のような駆動ＩＣ、ＬＥＤの逆並列接続回路、ＬＥＤ内のチップまたはＬＥＤ内の発光セルの逆並列接続回路、またはブリッジダイオード回路が、ＬＥＤを交流駆動させる回路に属し、このような回路を「交流駆動回路」と定義する。このような本発明による発光モジュール２０及びそれに備えられる駆動ＩＣ２３については、図１０乃至図１２を参照して後述する。
前記印刷回路基板２２には、配線ホール２２４が形成される。この際、前記放熱プレート１２のスロット１２５が、前記配線ホール２２４と対応する位置で前記配線ホール２２４よりも大きな面積で形成されるが、スロット１２５内の配線孔１２６と前記配線ホール２２４とが交互に位置することが好ましい。放熱プレート１２の配線孔１２６を略垂直に通過した配線は、一部が水平または傾斜したスロット１２５の底面に支持され、前記印刷回路基板２２の配線ホール２２４を通過して前記印刷回路基板２２上に接続される。
前記投光カバー４０は、レンズ部４２と、前記レンズ部４２の下端のレンズ結合部４４とを有する。前記レンズ部４２は、略バルブ状を有する。また、前記レンズ部４２は、光拡散パターンを有し、または光拡散剤を含んでもよい。さらには、前記レンズ部４２が、リモートフォスファーを含んでもよい。前記レンズ結合部４４が、前記凹部１２２の内側に挿入されることにより、前記投光カバー４０が、発光モジュール２０が位置した放熱プレート１２の凹部１２２を覆うが、放熱プレート１２の上端周縁部１２４を外部に露出させることができる。放熱プレート１２の上端周縁部１２４が外部に露出することにより、ヒートシンク１０の放熱性能をさらに高くすることができる。しかも、前記周縁部１２４に空気が円滑に流れる放熱ホールを形成する場合、ヒートシンク１０の放熱性能を高くすることができる。
上述したように、前記ヒートシンク１０の下部には、電源接続部３０が位置している。前記電源接続部３０は、ソケットベースを有してもよい。前記電源接続部３０は、自身の上部、または前記ヒートシンク１０との間に前記ヒートシンク１０との電気的絶縁を確保するための絶縁体３２を備える。本実施例において、前記絶縁体３２は、電気的絶縁性を有し、かつ放熱性能のよいセラミック材料からなっている。
前記絶縁体３２は、脚状を有し、下方に延設された放熱フィン１４、１４’の下端のそれぞれが挟まれる溝３２２、３２２’を有する。また、前記溝３２２、３２２’のうち一つの溝３２２が、前記配線通路１４２が形成された放熱フィン１４に対応しており、この溝３２２には、前記電源接続部３０に配線を誘導するための配線孔３２４が形成される。溝３２２、３２２’に挟まれた放熱フィン１４、１４’は、接着剤または締結具により絶縁体３２と接続される。
前記電源接続部３０は、ソケットベース構造を有して、前記絶縁体３２の下部に結合される。
図４は、本発明の他の実施例によるＬＥＤ照明装置を説明するための分解斜視図である。
図４を参照すると、本実施例によるＬＥＤ照明装置１は、上述した実施例と同様に、ヒートシンク１０を有し、前記ヒートシンク１０は、放熱プレート１２と前記放熱プレート１２の底面に放射状に形成され、上端から下端に向けて脚状で延設された複数の放熱フィン１４ａ、１４ｂを有する。前記複数の放熱フィン１４ａ、１４ｂのうち一つ以上の放熱フィン１４ａ、１４ａ、１４ａは、チャンネル１４２ａを有するチャンネル構造である。また、残りの放熱フィン１４ｂは、中実構造または単一板構造からなる。
本実施例においては、３つの放熱フィン１４ａ、１４ａ、１４ａがチャンネル１４２ａを有し、前記チャンネル１４２ａのうち一つのチャンネル１４２ａが配線通路を形成する。前記チャンネル１４２ａのそれぞれは、外側方向に開放された構造を有する。チャンネルを有する放熱フィン１４ａ、１４ａ、１４ａは、一定の角度で離隔しており、チャンネルを有する２つの隣接した放熱フィン１４ａ、１４ａの間には、チャンネルを有しない１つ以上の放熱フィン１４ｂが位置している。
一方、本実施例によるＬＥＤ照明装置１は、組立式絶縁ハウジング５０をさらに有し、この組立式絶縁ハウジング５０は、ヒートシンク１０の上部の周縁に挟まれ、これを取り囲んで形成されたリング状の側面ホルディング部５２と、前記ヒートシンク１０の下端、すなわち放熱フィン１４ａ、１４ｂの下端が安着する支え部５４と、を有する。前記支え部５４は、ヒートシンクの放熱フィンと電源接続部３０との間に位置するので、上述した実施例の絶縁体とヒートシンク１０と電源接続部３０との間を絶縁する役割をする。
また、前記絶縁ハウジング５０は、３つのチャンネルカバー５６を有し、このチャンネルカバー５６、５６、５６のそれぞれは、放熱フィン１４ａ、１４ａ、１４ａのそれぞれのチャンネル１４２ａ、１４２ａ、１４２ａに対応して設けられ、前記チャンネル１４２ａ、１４２ａ、１４２ａのそれぞれの開放部を覆う。これにより、チャンネル１４２ａ、１４２ａ、１４２ａの内部は覆われ、そのチャンネルのうち一つのチャンネルにあり得る配線も前記チャンネルカバー５６、５６、５６の一つにより覆われる。前記支え部５４には、前記放熱フィン１４ａ、１４ａ、１４ａを電源接続部３０に容易に結合するための溝またはホール等の構造と、特定の放熱フィン１４ａのチャンネル１４２ａを通過した配線を電源接続部３０に誘導するためのホールが形成される。
一方、本実施例によると、ヒートシンク１０の上端周縁部１２４に空気の円滑な流れを許容する複数の放熱ホール１２４２が形成される。また、投光カバー４０は、レンズ部４２と、その下端のレンズ結合部４４とを有する。この際、前記レンズ結合部４４が、前記凹部１２２の内側に挿入されることにより、前記ヒートシンク１０の上端周縁部１２４及びこれに形成された複数の放熱ホール１２４２は、前記投光カバー４０により覆われず、外部に露出する。このように、ヒートシンク１０の上端周縁部１２４及び放熱ホール１２４２が外部に露出し、ヒートシンク１０の放熱性能をさらに向上することができる。
本実施例の残りの構成は、上述した実施例と実質的に同一または類似するので、重複を避けるために説明を省略した。
図５は、本発明のまた他の実施例によるＬＥＤ照明装置を説明するための図である。
図５を参照すると、本実施例によるＬＥＤ照明装置１は、上述した実施例の組立式絶縁ハウジングが省略される代わりに、配線通路の役割をする放熱フィン１４ａのチャンネル１４２ａを独立してかつ単独で覆う組立式チャンネルカバー５６’を備える。前記組立式チャンネルカバー５６’は、締付具または接着剤により、当該放熱フィン１４ａのチャンネル開放部に結合される。また、このチャンネルカバー５６’により、そのチャンネル１４２ａを通過する配線が覆われる。
以下、図６乃至図９を参照して、本発明による好適な発光モジュール２０に設けられる交流ＬＥＤの様々な実施例についてそれぞれ説明する。
まず、図６は、本発明の一実施例によるＬＥＤ照明装置の発光モジュール２０に設けられる交流ＬＥＤの等価回路図である。図６に示した交流ＬＥＤの場合、最も簡単な形態の交流ＬＥＤの構成であって、図６を参照して、本発明の一実施例による交流ＬＥＤの構成と機能について詳述する。
図６を参照すると、本発明の一実施例による発光モジュール２０に設けられる交流ＬＥＤは、印刷回路基板２２上に実装される第１のＬＥＤアレイ６１０、及び印刷回路基板２２上に上述した第１のＬＥＤアレイ６１０と逆並列で実装される第２のＬＥＤアレイ６２０を有する。図示のように、第１のＬＥＤアレイ６１０及び第２のＬＥＤアレイ６２０は、それぞれ直列で接続された複数のＬＥＤ２４を有する。すなわち、交流電源Ｖｉｎに直接接続され、印加される交流電圧を交互に照明に使用するため、本発明による第１のＬＥＤアレイ６１０と第２のＬＥＤアレイ６２０は、互いに反対の極性で並列接続されるように構成される。その結果、交流電源Ｖｉｎが交流ＬＥＤに印加されると、正の半周期の間は、例えば第１のＬＥＤアレイ６１０が発光され、残りの負の半周期の間は、第２のＬＥＤアレイ６２０が発光される。したがって、本発明の一実施例による交流ＬＥＤは、交流電源Ｖｉｎの極性変化と無関係に発光し、交流電源Ｖｉｎを直接印加されて動作され得る。
図７は、本発明の他の一実施例によるＬＥＤ照明装置の発光モジュール２０に設けられる交流ＬＥＤの等価回路図である。図６を参照して、上述した交流ＬＥＤの場合、交流電源Ｖｉｎが印加まさるうちに全体のＬＥＤの半分が交互に発光するので、発光效率が低く、所望の照度を得るために必要なＬＥＤの数が多くなるという短所がある。このような短所を解決するために導出された交流ＬＥＤが図７に示されている。
図７に示すように、本発明の他の一実施例による交流ＬＥＤは、印刷回路基板２２上に実装される第１のＬＥＤアレイ７１０、及び印刷回路基板２２上に実装される第２のＬＥＤアレイ７２０と、を備える。図７に示した交流ＬＥＤは、交流電源Ｖｉｎに適用するためのものであって、第１のＬＥＤアレイ７１０内のＬＥＤをブリッジ回路の形態で構成して整流作用をさせることにより、発光効率を向上させるように構成されている。
図７を参照すると、本発明による交流ＬＥＤは、複数のＬＥＤ２４が直列で接続された第２のＬＥＤアレイ７２０、及び複数のＬＥＤ２４がブリッジ回路の形態で接続された第１のＬＥＤアレイ７１０を備える。図示のように、前記第２のＬＥＤアレイ７２０と第１のＬＥＤアレイ７１０が直列で接続され、交流電源Ｖｉｎから交流電圧が第１のＬＥＤアレイ７１０に供給される。
第１のＬＥＤアレイ７１０には、少なくとも４つのＬＥＤ２４が設けられ、ブリッジ回路の形態に結合され、ブリッジ回路の各辺に１つのＬＥＤ２４が配置され、または複数のＬＥＤが直列で接続されてもよい。このような第１のＬＥＤアレイ７１０は、ＬＥＤ２４をブリッジ回路の形態で配列し、印加される交流電源Ｖｉｎを全波整流して整流電源を第２のＬＥＤアレイ７２０に出力すると同時に、そのものがＬＥＤの特性を有しているので、順方向電流が流れる場合、発光するようになる。
第２のＬＥＤアレイ７２０は、直列で接続された複数のＬＥＤ２４を有してもよく、第１のＬＥＤアレイ７１０の出力端に直列で接続され、第１のＬＥＤアレイ７１０から出力される整流電源を印加されて発光するように構成される。
以上のように構成された本発明による交流アレイの動作を検討すると、次の通りである。まず、交流電源Ｖｉｎの正の半周期の間、第１のＬＥＤアレイ７１０に含まれた４つのうち２つのＬＥＤに電流が流れ、負の半周期の間、第１のＬＥＤアレイ７１０に含まれた４つのＬＥＤのうち、他の２つのＬＥＤに電流が流れるようになり、結果として、第１のＬＥＤアレイ７１０は、設けられたＬＥＤの全個数の半分ずつ交互に発光される。一方、第２のＬＥＤアレイ７２０は、第１のＬＥＤアレイ７１０から全波整流された整流電源を印加されるので、交流電源Ｖｉｎの周期と無関係に全体が連続的に発光される。したがって、既存の逆並列構造の交流ＬＥＤに比べて発光効率が向上する。
図８Ａは、本発明のまた他の実施例によるＬＥＤ照明装置の発光モジュール２０に設けられる交流ＬＥＤアレイの等価回路図である。図８Ａに示すように、本発明のまた他の実施例による交流ＬＥＤは、回路基板２２上に配列された第１乃至第４の直列ＬＥＤアレイ８００、８０２、８０４、８０６及び前記第１乃至第４の直列ＬＥＤアレイ８００、８０２、８０４、８０６を互いに接続するブリッジ部８１０、８１２、８１４、８１６を有する。図示のように、第１乃至第４の直列ＬＥＤアレイ８００、８０２、８０４、８０６のそれぞれは、直列で接続された複数のＬＥＤ２４を有して構成される。また、ブリッジ部８１０、８１２、８１４、８１６のそれぞれは、少なくとも一つのＬＥＤ２４を有して構成される。
第１乃至第４の直列ＬＥＤアレイは、並列され、またその入力端と出力端の位置が、図示のように、交互に配列されることが好ましい。
一方、第１の直列ＬＥＤアレイ８００と第４の直列ＬＥＤアレイ８０６との間にある第２及び第３の直列ＬＥＤアレイ８０２、８０４の入力端に、それぞれ２つのブリッジ部８１０と８１２、８１４と８１６の出力端が接続される。また、２つのブリッジ部のうち第１のブリッジ部８１０または８１４の入力端は、上述した直列ＬＥＤアレイ８００または８０２の出力端に接続され、第２のブリッジ部８１２または８１６の入力端は、次の直列ＬＥＤアレイ８０４または８０６の出力端に接続される。
すなわち、第２の直列ＬＥＤアレイ８０２の入力端に第１のブリッジ部８１０及び第２のブリッジ部８１２の出力端がそれぞれ接続され、第１のブリッジ部８１０の入力端は第１の直列ＬＥＤアレイ８００の出力端に接続され、第２のブリッジ部８１２の入力端は第３の直列ＬＥＤアレイ８０４の出力端に接続される。また、第３の直列ＬＥＤアレイ８０４の入力端に第１のブリッジ部８１４及び第２のブリッジ部８１６の出力端がそれぞれ接続され、前記第１のブリッジ部８１４の入力端は、第２の直列ＬＥＤアレイ８０２の出力端に接続され、第２のブリッジ部８１６の入力端は、第４の直列ＬＥＤアレイ８０６の出力端に接続される。
一方、第１の直列ＬＥＤアレイ８００の入力端は、第２の直列ＬＥＤアレイ８０２の出力端に接続され、前記第４の直列ＬＥＤアレイ８０６の入力端は、第３の直列ＬＥＤアレイ８０４の出力端に接続される。
上述のように構成された、本実施例による交流ＬＥＤの動作について説明すると、まず、直流ＬＥＤに交流電源Ｖｉｎが接続され、第１のブリッジ部８１０に順方向電流が流れる半周期の間、電流は、第１のブリッジ部８１０、第２の直列ＬＥＤアレイ８０２、第１のブリッジ部８１４、第３の直列ＬＥＤアレイ８０４、及び第４の直列ＬＥＤアレイ８０６を介して流れる。したがって、第２、第３及び第４の直列ＬＥＤアレイ８０２、８０４、８０６内のＬＥＤが駆動される。
次に、交流電源Ｖｉｎの電圧印加方向が変わって第２のブリッジ部８１６に順方向電流が流れる半周期の間、電流は、第２のブリッジ部８１６、第３の直列ＬＥＤアレイ８０４、第２のブリッジ部８１２、第２の直列ＬＥＤアレイ８０２、及び第１の直列ＬＥＤアレイ８００を介して流れる。したがって、第１、第２及び第３の直列ＬＥＤアレイ８００、８０２、８０４内のＬＥＤが駆動される。
これにより、４つの直列ＬＥＤアレイのみでも、従来の６つの直列ＬＥＤアレイを用いた交流ＬＥＤと同数の直列ＬＥＤアレイ及び同数のＬＥＤを駆動することができ、交流用発光ダイオードの光効率を向上させることができる。
一方、本実施例において、単一回路基板２２上において交互に極性を変えて配列された４つの直列ＬＥＤアレイを、ブリッジ部を用いて接続したものについて説明したが、４つ以上の偶数個の列であれば、交互に極性を変えて配列された直列ＬＥＤアレイの数は特に制限されない。
直列ＬＥＤアレイの数がｎ（＞４）である場合、第１の直列ＬＥＤアレイと第ｎの直列ＬＥＤアレイとの間にある第２乃至第ｎ−１の直列ＬＥＤアレイの入力端に、それぞれ２つのブリッジ部の出力端が接続され、前記２つのブリッジ部のうち、第１のブリッジ部の入力端は、上述した直列ＬＥＤアレイの出力端に接続され、第２のブリッジ部の入力端は、次の直列ＬＥＤアレイの出力端に接続される。また、第１の直列ＬＥＤアレイの入力端は、第２の直列ＬＥＤアレイの出力端に接続され、第ｎの直列ＬＥＤアレイの入力端は、第ｎ−１の直列ＬＥＤアレイの出力端に接続される。
図８Ｂは、本発明のまた他の実施例によるＬＥＤ照明装置の発光モジュール２０に設けられる交流ＬＥＤの等価回路図である。図８Ｂに示すように、本実施例による交流ＬＥＤは、回路基板２２上に配列された第１乃至第４の直列ＬＥＤアレイ８００、８０２、８０４、８０６、及び第１乃至第４の直列ＬＥＤアレイ８００、８０２、８０４、８０６を互いに接続するブリッジ部８１０、８１２、８１４、８１６を有する。図示のように、第１乃至第４の直列ＬＥＤアレイ８００、８０２、８０４、８０６のそれぞれは、直列で接続された複数のＬＥＤ２４を有して構成される。また、ブリッジ部８１０、８１２、８１４、８１６のそれぞれは、少なくとも一つのＬＥＤ２４を有して構成される。
但し、本実施例による交流ＬＥＤは、図８Ａを参照して説明した交流ＬＥＤと対比して、第１乃至第４の直列ＬＥＤアレイ８００、８０２、８０４、８０６内のＬＥＤ２４の極性方向及びブリッジ部８１０、８１２、８１４、８１６内のＬＥＤ２４の極性方向が、全て反対方向に配列されたことに差がある。
第１の直列ＬＥＤアレイ８００と第４の直列ＬＥＤアレイ８０６との間にある第２及び第３の直列ＬＥＤアレイ８０２、８０４の出力端に、それぞれ２つのブリッジ部８１０と８１２、８１４と８１６の入力端が接続される。また、２つのブリッジ部のうち、第１のブリッジ部８１０または８１４の出力端は、前の直列ＬＥＤアレイ８００または８０２の入力端に接続され、第２のブリッジ部８１２または８１６の出力端は、次の直列ＬＥＤアレイ８０４または８０６の入力端に接続される。
すなわち、第２の直列ＬＥＤアレイ８０２の出力端に第１のブリッジ部８１０及び第２のブリッジ部８１２の入力端がそれぞれ接続され、第１のブリッジ部８１０の出力端は、第１の直列ＬＥＤアレイ８００の入力端に接続され、第２のブリッジ部８１２の出力端は、第３の直列ＬＥＤアレイ８０４の入力端に接続される。また、第３の直列ＬＥＤアレイ８０４の出力端に第１のブリッジ部８１４及び第２のブリッジ部８１６の入力端がそれぞれ接続され、第１のブリッジ部８１４の出力端は、第２の直列ＬＥＤアレイ８０２の入力端に接続され、第２のブリッジ部８１６の出力端は、第４の直列ＬＥＤアレイ８０６の入力端に接続される。
一方、第１の直列ＬＥＤアレイ８００の出力端は、第２の直列ＬＥＤアレイ８０２の入力端に接続され、第４の直列ＬＥＤアレイ８０６の出力端は、第３の直列ＬＥＤアレイの入力端に接続される。
本実施例による交流ＬＥＤの動作について説明すると、まず、交流ＬＥＤに交流電源Ｖｉｎが接続され、第１の直列ＬＥＤアレイ８００に順方向電流が流れる半周期の間、電流は、第１の直列ＬＥＤアレイ８００、第２の直列ＬＥＤアレイ８０２、第２のブリッジ部８１２、第３の直列ＬＥＤアレイ８０４、及び第２のブリッジ部８１６を介して流れる。したがって、第1、第２及び第３の直列ＬＥＤアレイ８００、８０２、８０４内のＬＥＤが駆動される。
次に、交流電源Ｖｉｎの電圧印加方向が変わって第４の直列ＬＥＤアレイ８０６に順方向電流が流れる半周期の間、電流は、第４の直列ＬＥＤアレイ８０６、第３の直列ＬＥＤアレイ８０４、第１のブリッジ部８１４、第２の直列ＬＥＤアレイ８０２、及び第１のブリッジ部８１０を介して流れる。したがって、第２、第３及び第４の直列ＬＥＤアレイ８０２、８０４、８０６内のＬＥＤが駆動される。
これにより、４つの直列ＬＥＤアレイのみでも、従来の６つの直列ＬＥＤアレイを用いた交流ＬＥＤと同数の直列ＬＥＤアレイ及び同数のＬＥＤを駆動し、交流用発光ダイオードの光効率を向上させることができる。
一方、本実施例において、単一回路基板２２上において交互に極性を変えて配列された４つの直列ＬＥＤアレイを、ブリッジ部を用いて接続したものについて説明したが、４つ以上の偶数個の列であれば、交互に極性を変えて配列された直列ＬＥＤアレイの数は特に制限されない。
直列ＬＥＤアレイの数がｎ（＞４）である場合、第１の直列ＬＥＤアレイと第ｎの直列ＬＥＤアレイとの間にある第２乃至第ｎ−１の直列ＬＥＤアレイの出力端に、それぞれ２つのブリッジ部の入力端が接続され、前記２つのブリッジ部のうち、第１のブリッジ部の出力端は、前の直列ＬＥＤアレイの入力端に接続され、第２のブリッジ部の出力端は、次の直列ＬＥＤアレイの入力端に接続される。また、第１の直列ＬＥＤアレイの出力端は、第２の直列ＬＥＤアレイの入力端に接続され、前記第ｎの直列ＬＥＤアレイの出力端は、第ｎ−１の直列ＬＥＤアレイの入力端に接続される。
図９は、本発明のまた他の一実施例による発光モジュールの等価回路図である。図９に示した発光モジュール２０は、交流電源を直接印加されて駆動される互いに直列で接続された複数の交流ＬＥＤパッケージ９００ａ乃至９００ｎを有して構成される。交流ＬＥＤパッケージ９００ａ乃至９００ｎのそれぞれは、互いに直列で接続された複数の発光セル２４を有している第１の発光セルアレイ９０２と、第１の発光セルアレイ９０２に逆並列で接続された互いに直列で接続された複数の発光セル２４を有する第２の発光セルアレイ９０４と、を備えて構成される。したがって、交流電源Ｖｉｎの半周期の間、第１の発光セルアレイ９０２が発光し、交流電源Ｖｉｎの他の半周期の間、第２の発光セルアレイ９０４が発光するようになり、本発明による交流ＬＥＤパッケージ９００は、交流電源Ｖｉｎを直接印加されて発光するようになる。一方、このような本発明による交流ＬＥＤパッケージ９００は、ウエハレベルで製造される。以下、本発明による交流ＬＥＤパッケージ９００の製造過程を検討する。まず、基板上に複数個の発光セル２４が形成される。発光セル２４は、それぞれ下部半導体層と、下部半導体層の一部上に形成された活性層と、活性層上に形成された上部半導体層と、を有する。一方、基板と発光セル２４との間には、バッファー層（図示せず）が介在され、例えばＧａＮまたはＡｌＮが主に用いられる。また、下部半導体層と上部半導体層は、それぞれｎ型半導体層とｐ型半導体層であってもよく、またはそれぞれｐ型半導体層とｎ型半導体層であってもよい。活性層は、単一量子井戸構造または多重量子井戸構造であってもよい。また、下部半導体層の活性層が形成された部分ではなく、他の一部分には、第１の電極が形成されてもよく、上部半導体層上には第２の電極が形成されてもよい。発光セル２４は、配線を用いてそれぞれ１つの発光セルの下部半導体層と、それに接した発光セルの上部半導体層とを接続するようになる。この際、直列で接続された少なくとも一つの第１の発光セルアレイ９０２と第２の発光セルアレイ９０４を形成し、このように形成された第１の発光セルアレイ９０２と第２の発光セルアレイ９０４を互いに逆並列で接続することにより、交流ＬＥＤパッケージ９００を交流電源Ｖｉｎに直接接続して使うようにする。この際、配線は、通常のステップカバー（step cover）またはエアブリッジ（air bridge）等の工程を用いて形成するが、これに制限されるのではない。
以下、図１０乃至図１２を参照して、本発明による好適な発光モジュール２０に設けられるＬＥＤ交流駆動回路の様々な実施例についてそれぞれ説明する。
図１０は、本発明の一実施例によるＬＥＤ交流駆動回路の構成ブロック図である。図１０に示すように、整流部１０００、第１のＬＥＤアレイ１０１０、第２のＬＥＤアレイ１０２０、第３のＬＥＤアレイ１０３０、及び駆動制御部１０４０を備える。
説明及び理解の便宜のために、第１のＬＥＤアレイ１０１０乃至第３のＬＥＤアレイ１０３０の３つのＬＥＤアレイを図示しているが、本発明の技術的要旨を有する限り、２つ以上のＬＥＤアレイが必要により採用されてもよいことは当業者にとって自明であろう。
一方、図２を参照して説明した駆動ＩＣ２３は、整流部１０００及び駆動制御部１０４０が単一チップ内に集積されて具現され得る。多数の電子素子、電子回路を単一チップ内に集積して駆動ＩＣ２３を構成する技術そのものは、既に公知された技術であるので、このような部分についての説明は省略する。
まず、図示のように、本発明による整流部１０００は、入力される交流電源Ｖｉｎを全波整流して整流電源を供給する機能を行う。このような整流部１０００は、図示のように、４つのダイオードをブリッジ回路で接続して構成されてもよく、それ以外の様々な公知された整流回路の一つが必要により採用されてもよい。整流部１０００を構成する４つのダイオードは、実施例の構成によっては、ＬＥＤに具現されてもよい。
第１のＬＥＤアレイ１０１０乃至第３のＬＥＤアレイ１０３０のそれぞれは、直列で接続された複数のＬＥＤ２４を有しており、各ＬＥＤアレイは、互いに直列で接続されている。第１のＬＥＤアレイ１０１０乃至第３のＬＥＤアレイ１０３０は、駆動制御部１０４０により、選択的に整流部１０００から出力される整流電源を印加されて発光するように制御される。
駆動制御部１０４０は、整流部１０００の出力端に接続され、入力される整流電源の電圧レベルを判断し、判断された電圧レベルにより、第１のＬＥＤアレイ１０１０乃至第３のＬＥＤアレイ１０３０に選択的に整流電源を供給／遮断し、第１のＬＥＤアレイ１０１０乃至第３のＬＥＤアレイ１０３０の動作を制御する機能を行うように構成される。
すなわち、時間により周期的に電圧レベルが変化する整流電源の特性を用いて、本発明による駆動制御部１０４０は、印加された整流電源の電圧レベルが１ＶＦ（すなわち、１つのＬＥＤアレイを駆動可能な順方向電圧レベル）に該当するものと判断される場合（すなわち、１ＶＦ≦整流電源の電圧レベル＜２ＶＦ）、３つのＬＥＤアレイのうち、１つのＬＥＤアレイに整流電源が供給され、１つのＬＥＤアレイが発光するように制御し、印加された整流電源の電圧レベルが１ＶＦから２ＶＦに上昇したものと判断される場合（すなわち、２ＶＦ≦整流電源の電圧レベル＜３ＶＦ）、３つのＬＥＤアレイのうち、２つのＬＥＤアレイに整流電源が供給され、２つのＬＥＤアレイが発光するように制御し、印加された整流電源の電圧レベルが２ＶＦから３ＶＦに上昇したものと判断される場合（すなわち、３ＶＦ≦整流電源の電圧レベル）、３つのＬＥＤアレイの全てに整流電源が供給され、３つのＬＥＤアレイが発光するように制御する。
同様に、本発明による駆動制御部１０４０は、印加された整流電源の電圧レベルが３ＶＦから２ＶＦに減少したものと判断される場合（すなわち、２ＶＦ≦整流電源の電圧レベル＜３ＶＦ）、３つのＬＥＤアレイのうち、１つのＬＥＤアレイへの整流電源の供給を遮断し、２つのＬＥＤアレイのみを発光するように制御し、印加された整流電源の電圧レベルが２ＶＦから１ＶＦに減少したものと判断される場合（すなわち、１ＶＦ≦整流電源の電圧レベル＜２ＶＦ）、３つのＬＥＤアレイのうち、２つのＬＥＤアレイへの整流電源の供給を遮断し、１つのＬＥＤアレイのみを発光するように制御する。
一方、本発明による駆動制御部１０４０は、第１のＬＥＤアレイ１０１０乃至第３のＬＥＤアレイ１０３０が接続順序により、順次点灯／消灯するように制御する構成を有してもよい。すなわち、第１のＬＥＤアレイ１０１０から第３のＬＥＤアレイ１０３０まで順次点灯され、第３のＬＥＤアレイ１０３０から第１のＬＥＤアレイ１０１０まで順次消灯されるように構成されてもよい。しかし、このような制御方式の場合、第１のＬＥＤアレイ１０１０が最も多く発光することにより、全体ＬＥＤアレイの寿命が短縮されるという問題点がある。したがって、より好ましくは、本発明による駆動制御部１０４０は、第１乃至第３のＬＥＤアレイが点灯された順序に消灯されるように制御する構成を有してよい。すなわち、点灯時、第１のＬＥＤアレイ、第２のＬＥＤアレイ、第３のＬＥＤアレイの順に点灯され、同様に、消灯時、第１のＬＥＤアレイ、第２のＬＥＤアレイ、第３のＬＥＤアレイの順に消灯されるように制御し、本発明による駆動制御部１０４０は、ＬＥＤアレイの全体の寿命を延長させるように構成されることがより好ましい。
以下、図１１及び図１２を参照して、上述のような本発明の好適な実施例によるＬＥＤ交流駆動回路の詳細構成と機能について詳術する。
図１１は、本発明の他の一実施例によるＬＥＤ交流駆動回路の回路図である。図１１に示すように、本発明は、交流電源Ｖｉｎ、整流部１０００、複数のＬＥＤアレイ１０１０、１０２０、１０３０、開放スイッチ１１３０、遮断スイッチ１１４０、スイッチ制御部１１２０、電流制限部１１００、電圧判断部１１１０を備えてもよい。このうち、開放スイッチ１１３０、遮断スイッチ１１４０、スイッチ制御部１１２０、電流制限部１１００、電圧判断部１１１０が、図６に示した駆動制御部１０４０を構成する。
整流部１０００は、交流電源Ｖｉｎが供給されて駆動回路に印加されると、印加された交流電源を全波整流して整流電源を出力するように構成される。
電圧判断部１１１０は、整流部１０００の出力端に接続され、整流部１０００から出力される整流電源を入力され、入力された整流電源の電圧レベルを判断し、判断された電圧レベルをスイッチ制御部１１２０に出力する機能を行うように構成される。
電流制限部１１００は、ＬＥＤ照明装置の定電流駆動のための構成要素として、ＬＥＤ交流駆動回路に設けられたＬＥＤアレイに流れる電流を、予め設定した値に維持する機能を行い、または入力電流と出力電流を一定に維持させる機能を行うように構成される。定電流制御機能については、既に公知された定電流制御技術を採用しているので、これ以上の詳細な説明は省略する。
複数のＬＥＤアレイ１０１０、１０２０、１０３０は、それぞれ直列で接続された複数のＬＥＤ２４を有して構成され、ＬＥＤアレイ１０１０、１０２０、１０３０のそれぞれは順次に直列接続されている。
一方、上述のように、図１１の回路図では、駆動回路が第１のＬＥＤアレイ１０１０、第２のＬＥＤアレイ１０２０、第３のＬＥＤアレイ１０３０の３つのＬＥＤアレイを備えるものと示しているが、本発明の実施例により、２つ以上の任意の数のＬＥＤアレイを備えてもよい。
すなわち、本発明のＬＥＤアレイの個数は、少なくとも２つ以上であり、この際、ＬＥＤアレイの個数がｎ個である場合、ＬＥＤアレイの点灯数は、全体ｎ個のうち、ｍ個が点灯され、点灯されたｍ個のＬＥＤアレイは、１つ以上ｎ個以下である。
また、これによる開放スイッチと遮断スイッチは、それぞれｎ−１個であり、第ｍの開放スイッチのターンオフ状態に応じて、第（ｍ＋１）のＬＥＤアレイまで点灯され、全体ｎ個のＬＥＤアレイのうち、第ｍのＬＥＤアレイまで点灯された状態で、第１の遮断スイッチのターンオン状態に応じて、第１のＬＥＤアレイまで消灯される。
開放スイッチ１１３０は、直列接続されたＬＥＤアレイ１０１０、１０２０、１０３０を、接続順に点灯させるためのスイッチであって、第１のＬＥＤアレイ１０１０及び第２のＬＥＤアレイ１０２０の点灯を制御するための第１の開放スイッチ１１３２と、第２のＬＥＤアレイ１０２０及び第３のＬＥＤアレイ１０３０の点灯を制御するための第２の開放スイッチ１１３４とで構成される。
このため、開放スイッチ１１３０は、ＬＥＤアレイ１０１０、１０２０、１０３０とスイッチ制御部１１２０にそれぞれ直列接続されており、より具体的に第１の開放スイッチ１１３２は、前記第１のＬＥＤアレイ１０１０とスイッチ制御部１１２０にそれぞれ直列で接続されており、第１の開放スイッチ１１３２がターンオンされ、第１のＬＥＤアレイのＬＥＤアレイのみが点灯された状態で、第１の開放スイッチ１１３２がターンオフされ、第２の開放スイッチ１１３４がターンオンされることにより、第１のＬＥＤアレイ１０１０と第２のＬＥＤアレイ１０２０が点灯されるようにする。
これと同様に、第２の開放スイッチ１１３４は、第２のＬＥＤアレイ１０２０とスイッチ制御部１１２０にそれぞれ直列で接続されており、第１の開放スイッチ１１３２がターンオフされ、第２の開放スイッチ１１３４がターンオンされ、第１のＬＥＤアレイ１０１０と第２のＬＥＤアレイ１０２０のみが点灯された状態で、第２の開放スイッチ１１３４がターンオフされることにより、第１のＬＥＤアレイ１０１０、第２のＬＥＤアレイ１０２０及び第３のＬＥＤアレイ１０３０が点灯されるように電流を導通する。
遮断スイッチ１１４０は、直列接続されたＬＥＤアレイ１０１０、１０２０、１０３０を、点灯順に消灯させるためのスイッチであって、全体のＬＥＤアレイ１０１０、１０２０、１０３０が点灯されている状態で、第１のＬＥＤアレイ１０１０を消灯させるための第１の遮断スイッチ１１４２と、第２のＬＥＤアレイ１０２０と第３のＬＥＤアレイ１０３０が点灯された状態で、第２のＬＥＤアレイ１０２０を消灯させるための第２の遮断スイッチ１１４４と、で構成される。
このため、遮断スイッチ１１４０は、ＬＥＤアレイ１０１０、１０２０、１０３０にそれぞれ並列接続され、スイッチ制御部１１２０にそれぞれ直列接続されている。
より具体的に第１の遮断スイッチ１１４２は、電源入力端と第１のＬＥＤアレイ１０１０との間に並列接続され、スイッチ制御部１１２０に直列接続されており、全体のＬＥＤアレイ１０１０、１０２０、１０３０が点灯された状態を含み、第２のＬＥＤアレイ以上が点灯された状態で、第１の遮断スイッチ１１４２がターンオンされ、第１のＬＥＤアレイ１０１０が消灯されるようにする。
これと同様に、第２の遮断スイッチ１１４４は、電源入力端と第２のＬＥＤアレイ１０２０との間に並列接続され、スイッチ制御部１１２０に直列接続されており、第１の遮断スイッチ１１４２がターンオンされ、第１のＬＥＤアレイ１０１０のみが消灯された状態で、第２の遮断スイッチ１１４４がターンオンされ、第２のＬＥＤアレイ１０２０が消灯されるようにする。
スイッチ制御部１１２０は、開放スイッチ１１３０及び遮断スイッチ１１４０とそれぞれ直列で接続され、電圧判断部１１１０から入力される電圧レベルの増減により、各スイッチの動作を制御するように開閉命令を開放スイッチ１１３０及び／または遮断スイッチ１１４０に伝達する。
以下、上述のように構成された本発明によるＬＥＤ交流駆動回路の作動過程について検討する。
まず、次の表１は、交流電源Ｖｉｎの電圧レベルによる開放スイッチ１１３０及び遮断スイッチ１１４０の動作を示したものである。
Figure 2013161796
まず、駆動回路に交流電源Ｖｉｎが印加されると、交流電源は、整流部１０００を通過しながら全波整流されて整流電源に出力され、整流部１０００から出力された整流電源は、電圧判断部１１１０に伝達する。
電圧判断部１１１０は、整流部１０００から印加された整流電源の電圧レベルを判断し、判断された整流電源の電圧レベルをスイッチ制御部１１２０に出力する。表１に示すように、スイッチ制御部１１２０は、整流電源の電圧レベルが増加し、１つのＬＥＤを点灯可能な順方向電圧レベル（すなわち、１ＶＦ）以上となる場合、第１の開放スイッチ１１３２をターンオンさせるようになる。一方、この際、遮断スイッチ１1４０は、全てターンオフ状態を有する。一方、スイッチ制御部１１２０に入力される電圧レベルは、整流電源の電圧値そのものであってもよく、または整流電源の電圧レベルに該当する所定の情報であってもよいが、以下では、説明及び理解の便宜のために各電圧レベルに該当する所定の情報を基準として説明する。
したがって、第１の開放スイッチ１１３２がターンオンされ、第１のＬＥＤアレイ１０１０、第１の開放スイッチ１１３２、及び第１の開放スイッチ１１３２の一端に接続されたグラウンドまでの電流経路が形成されるので、整流電源が第１のＬＥＤアレイ１０１０に伝達され、第１のＬＥＤアレイ１０１０が発光するようになる。
このような状態で、整流電源の電圧レベルが２ＶＦ以上と上昇すると、電圧判断部１１１０は、上昇した電圧レベルをスイッチ制御部１１２０に出力するようになり、これを入力されたスイッチ制御部１１２０は、第１の開放スイッチ１１３２をターンオフさせ、第２の開放スイッチ１１３４をターンオンさせるようになる。
したがって、第１の開放スイッチ１１３２がターンオフされ、第２の開放スイッチ１１３４がターンオンされ、第１のＬＥＤアレイ１０１０、第２のＬＥＤアレイ１０２０、第２の開放スイッチ１１３４、及び第２の開放スイッチ１１３４の一端に接続されたグラウンドまでの電流経路が形成されるので、整流電源が第１のＬＥＤアレイ１０１０及び第２のＬＥＤアレイ１０２０に伝達され、第１のＬＥＤアレイ１０１０と第２のＬＥＤアレイ１０２０が発光するようになる。
また、このような状態で、整流電源の電圧レベルが３ＶＦ以上と上昇すると、電圧判断部１１１０は、上昇した電圧レベルをスイッチ制御部１１２０に出力し、これを入力されたスイッチ制御部１１２０は、第１の開放スイッチ１１３２及び第２の開放スイッチ１１３４を全てターンオフさせるようになる。
したがって、第１の開放スイッチ１１３２及び第２の開放スイッチ１１３４が全てターンオフされ、第１のＬＥＤアレイ１０１０、第２のＬＥＤアレイ１０２０、第３のＬＥＤアレイ１０３０、及び第３のＬＥＤアレイ１０３０の一端に接続されたグラウンドまで電流経路が形成されるので、整流電源が第１のＬＥＤアレイ１０１０乃至第３のＬＥＤアレイ１０３０に伝達され、第１のＬＥＤアレイ１０１０乃至第３のＬＥＤアレイ１０３０が全て発光するようになる。
上記のように、ＬＥＤアレイ１０１０、１０２０、１０３０が接続順で全て点灯された状態で、整流電源の電圧レベルが３ＶＦ未満と減少すると、電圧判断部１１１０は、減少した電圧レベルをスイッチ制御部１１２０に出力し、これを入力されたスイッチ制御部１１２０は、最初に点灯された第１のＬＥＤアレイ１０１０を消灯させるように、第１の遮断スイッチ１１４２をターンオンさせるようになる。
したがって、第１の開放スイッチ１１３２及び第２の開放スイッチ１１３４がターンオフされた状態で、第１の遮断スイッチ１１４２がターンオンされ、第１のＬＥＤアレイ１０１０の両端の電圧が同一となり、整流電源が第１のＬＥＤアレイ１０１０に印加されないので、電流は、ターンオン状態である第１の遮断スイッチ１１４２を経て第２のＬＥＤアレイ１０２０及び第３のＬＥＤアレイ１０３０を介して流れるようになる。その結果、第１のＬＥＤアレイ１０１０が消灯される。
また、このような状態で、整流電源の電圧レベルが２ＶＦ未満と減少すると、電圧判断部１１１０は、減少した電圧レベルをスイッチ制御部１１２０に出力し、これを入力されたスイッチ制御部１１２０は、第１のＬＥＤアレイ１０１０に引き続き第２のＬＥＤアレイ１０２０を消灯させるように、第２の遮断スイッチ１１４４をターンオンさせるようにする。
したがって、第１の開放スイッチ１１３２と第２の開放スイッチ１１３４及び第１の遮断スイッチ１１４２がターンオフされ、第２の遮断スイッチ１１４４がターンオンされせた状態で、電流は、前記第１のＬＥＤアレイ１０１０と第２のＬＥＤアレイ１０２０を経ず、ターンオン状態である第２の遮断スイッチ１１４４を経て第３のＬＥＤアレイ１０３０とスイッチ制御部１１２０に流れるようになる。その結果、第２のＬＥＤアレイ１０２０も消灯される。
また、このような状態で、整流電源の電圧レベルが１ＶＦ未満と減少すると、電圧判断部１１１０は、減少した電圧レベルをスイッチ制御部１１２０に出力し、これを入力されたスイッチ制御部１１２０は、第１の遮断スイッチ１１４２及び第２の遮断スイッチ１１４４をターンオフすることにより、整流電源の１周期による制御過程を終了することになる。
以上のような制御過程は、整流電源の１周期による制御過程として、整流電源の１周期毎に上述した制御過程が繰り返され、表１に示すように整流電源の電圧レベルの増加により、第１のＬＥＤアレイ１０１０、第２のＬＥＤアレイ１０２０、第３のＬＥＤアレイ１０３０が順次点灯され、整流電源の電圧レベルの減少により、第１のＬＥＤアレイ１０１０、第２のＬＥＤアレイ１０２０、第３のＬＥＤアレイ１０３０が順次消灯される。
図１２は、本発明のまた他の実施例によるＬＥＤ交流駆動回路の回路図である。図１２に示すように、本発明のまた他の実施例によるＬＥＤ交流駆動回路は、整流部１０００、複数のＬＥＤアレイ１０１０、１０２０、１０３０、開放トランジスター１２００、遮断トランジスター１２１０、スイッチ制御部１１２０、電流制限部１１００、電圧判断部１１１０を備えてもよい。
図１１を参照して説明した実施例と図１２に示した実施例は、開放スイッチ１１３０及び遮断スイッチ１１４０が、それぞれ開放トランジスター１２００と遮断トランジスター１２１０に具現されたという差のみを有するので、重複する内容についての説明は、図７を参照して説明された内容を参照して、重複する説明は省略する。
まず、図１１に示すような開放スイッチ１１３０及び遮断スイッチ１１４０は、様々な電子式スイチング素子（例えば、トランジスター、接合トランジスター（ＢＪＴ）、電界効果トランジスター（ＦＥＴ）等）のうち、必要により採用された１つのスイチング素子を用いて具現され得る。図１２には、第１の開放スイッチ１１３２、第２の開放スイッチ１１３４、第１の遮断スイッチ１１４２、第２の遮断スイッチ１１４４のそれぞれが、ＮＰＮトランジスターを用いて具現された第１の開放トランジスター１２０２、第２の開放トランジスター１２０４、第１の遮断トランジスター１２１２、第２の遮断トランジスター１２１４が示されている。
第１の開放トランジスター１２０２、第２の開放トランジスター１２０４、第１の遮断トランジスター１２１２、第２の遮断トランジスター１２１４のそれぞれのベース端子は、スイッチ制御部１１２０に接続され、スイッチ制御部１１２０から印加される制御信号（制御電圧）により、それぞれのスイッチがターンオンまたはターンオフされる。すなわち、スイッチ制御部１１２０が特定のスイッチのベース端子にターンオン電圧を印加すると、当該スイッチがターンオンされ、ターンオン電圧を印加しなければ、当該スイッチがターンオフされ得る。
第１の開放トランジスター１２０２のコレクター端子は、第１のＬＥＤアレイ１０１０と直列接続され、第１の開放トランジスター１２０２のエミッタ端子はグラウンドに接続されている。同様に、第２の開放トランジスター１２０４のコレクター端子は、第２のＬＥＤアレイ１０２０と直列で接続され、第２の開放トランジスター１２０４のエミッタ端子はグラウンドに接続されている。
また、第１の遮断トランジスター１２１２のコレクター端子は、第１のＬＥＤアレイ１０１０と並列で接続され、第１の遮断トランジスター１２１２のエミッタ端子は、第１の開放トランジスター１２０２のコレクター端子に直列で接続されている。同様に、第２の遮断トランジスター１２１４のコレクター端子は、電源入力端と第２のＬＥＤアレイ１０２０との間に並列で接続され、第２の遮断トランジスター１２１４のエミッタ端子は、第２の開放トランジスター１２０４のコレクター端子に直列で接続されている。
このような状態で、各トランジスター１２０２、１２０４、１２１２、１２１４は、スイッチ制御部１１２０の制御により、ターンオン及び／またはターンオフされ、駆動回路内の整流電源の電圧レベルに応じて、各ＬＥＤアレイの発光を制御するようになる。
一方、以上の図１０乃至図１２に示した構成要素のうち、整流部１０００、電圧判断部１１１０、スイッチ制御部１１２０、開放スイッチ１１３０（または図１２の１２００）、及び遮断スイッチ１１４０（または図１２の１２１０）は、ＬＥＤ照明装置の軽量化・小型化を果たすために、集積回路（ＩＣ：Integrated Circuit）で構成されてもよい。
一方、図１０乃至図１２に示されていないが、本発明によるＬＥＤ交流駆動回路では、整流部１０００と電圧判断部１１１０との間に力率を補うための力率補償回路をさらに備えてもよい。すなわち、バレイフィル（Valley-Fill）回路等のような様々な公知された力率補償回路のうち、必要に応じて適切な力率補償回路が選択されて備えられてもよい。このような場合、本発明によるＬＥＤ交流駆動回路の力率が向上し、ＬＥＤアレイのフリッカー現象が減少するという効果を期待することができる。
以上のように、本発明では、具体的な構成要素等のような特定事項と限定された実施例及び図面により説明されたが、これは、本発明のより全般的な理解を助けるために提供されたものであるだけで、本発明は、上記した実施例に限定されるのではなく、本発明が属する分野における通常の知識を有する者であれば、このような記載に基づき様々な修正及び変形が可能である。
したがって、本発明の思想は、上記した実施例に限って定められてはならず、後述する特許請求の範囲のみならず、この特許請求の範囲と均等でありまたは等価的変形がある全てのものは、本発明の思想の範疇に属するものと言える。
また、本発明の基本的な技術的思想の範疇内において、その技術分野における通常の知識を有する者にとって、本発明の様々な実施例による照明装置を工場灯や作業灯、街路灯または景観照明灯にも適用可能な多くの変形及び応用も可能であることは勿論である。
１ ＬＥＤ照明装置
１０ ヒートシンク
１４、１４’ 放熱フィン
２０ 発光モジュール
２２ 回路基板
２４ ＬＥＤ
３０ 電源接続部
３２ 絶縁体
４０ 投光カバー
４２ レンズ部
１２４ リング状周縁部
１４２ 配線通路
２２４ 配線ホール

Claims (5)

  1. 複数の放熱フィンと、前記放熱フィンの上部に一体で連結された放熱プレートと、を有するヒートシンクと、
    前記放熱プレート上に搭載された回路基板を有し、前記ヒートシンクの上部に位置する発光モジュールと、
    前記ヒートシンクの下部に位置する電源接続部と、
    前記電源接続部と前記発光モジュールを電気的に連結する配線を収容可能に、前記ヒートシンクに形成された配線通路と、
    前記放熱プレートの上部に凹設されたスロットと、
    前記スロットの一側に形成され、前記配線が通過するための配線孔と、
    を備えることを特徴とするＬＥＤ照明装置。
  2. 前記配線孔と前記配線通路とは、相互連通されることを特徴とする請求項１に記載のＬＥＤ照明装置。
  3. 前記発光モジュールは、前記配線通路に収容された配線を介して交流電源Ｖｉｎを供給されて発光することを特徴とする請求項１に記載のＬＥＤ照明装置。
  4. 前記スロットの深さは、前記配線の厚さと同じまたは前記配線の厚さよりも大きいことを特徴とする請求項１に記載のＬＥＤ照明装置。
  5. 前記スロットは、前記配線孔を通過した前記配線の一部を水平または傾斜して維持させることを特徴とする請求項１に記載のＬＥＤ照明装置。
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