KR100287781B1 - 발광다이오드를이용한전등회로및전등구조 - Google Patents

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Abstract

본 발명은 발광부로 공급되는 전류의 세기를 감지하여 일정한 세기의 전류가 공급되도록 하고, 전등이 설치된 주위의 밝기를 감지하여 그에 따라 발광부의 광도를 조절함으로써 전력소비를 줄일 수 있도록 하며, 특정열의 모든 LED가 고장난 경우에도 다음열의 LED들로 전류를 전달할 수 있는 회로재생부를 구비함으로써 전등의 동작불능을 방지할 수 있는 발광다이오드를 이용한 전등회로 및 전등구조(circuit ＆ structure for electric light using LED)에 관한 것으로서,
다수의 LED가 M행*N열의 망상(網狀) 구조로 배열된 발광부와, 상기 발광부의 점등을 위한 교류전압을 공급하는 전원부와, 상기 전원부의 출력전압을 펄스폭변조(PWM)하여 상기 발광부에 인가하는 전력소자부와, 상기 발광부로 공급되는 전류의 세기를 감지하는 전류감지부와, 상기 전류감지부에서 감지된 전류의 평균치를 구하는 연산부와, 전등이 설치된 주위의 밝기를 소정의 레벨신호로 감지하는 주위밝기 감지부와, 상기 연산부 및 주위밝기 감지부의 출력에 따라 상기 전력소자부의 펄스폭변조 동작을 제어하여 상기 발광부로 공급되는 전류의 세기를 조절하는 제어부와, 상기 발광부의 특정행과 LED 단위로 1:1 병렬 연결되어 상기 발광부에서 특정열의 모든 LED에서 고장이 발생된 경우에 제너항복(zener breakdown)이 발생되어 전류를 다음열의 LED들로 전달하는 회로재생부를 포함하는 것을 특징으로 한다.

Description

발광다이오드를 이용한 전등회로 및 전등구조
본 발명은 발광다이오드를 이용한 전등회로 및 전등구조에 관한 것으로서 특히, 다수의 발광다이오드가 망상(網狀)으로 연결된 경우에 주위밝기에 따라 발광하는 빛의 양이 조절되어 전력소비 효율을 향상시키는 발광다이오드를 이용한 전등회로 및 전등구조에 관한 것이다.
최근, 가로등이나 실내전등 외에도 차량통행 또는 보행자통행을 표시하는 교통 신호등에는 다수의 발광다이오드(light-emitting diode : 이하, LED라 함.)를 매트릭스구조로 배열하여 이루어지는 전등을 사용함으로써 하나의 LED에서 고장이 발생된 경우에도 전체적으로 정확한 동작이 수행되도록 하고 있다. 특히, 다수의 LED를 서로 망상(網狀)으로 연결시킴으로써 주위의 다른 LED의 점등에 영향을 미치지 않도록 하고 있다.
도 1 및 도2는 각각 교통신호등에 적용되는 종래 기술에 의한 전등회로의 실시예를 나타내는 도면이다.
도 1을 참조하면, 종래 기술의 제1 실시예는 다수의 LED(D11,D12,...,DMN)가 M행*N열의 매트릭스(matrix) 구조로 배열되는 발광부(11)와, 상기 발광부(11)로 교류전압을 인가하는 전원부(12)와, 상기 발광부(11) 및 전원부(12)와 함께 폐루프(close loop)를 만들고 상기 발광부(11)로 흐르는 전류를 조절하는 가변저항부(13)를 포함한다. 이때, 상기 발광부(11)는 각 행 단위로 다수의 LED(D11,D12,...,DMN)가 직렬 연결되어 이루어지는데, 전체 행의 절반씩 극성이 반대방향으로 연결되어 상기 전원부(12)의 전원공급에 따라 교번하여 점등되는 제1 LED군(11A)과 제2 LED군(11B)으로 구분된다. 상기 제1 LED군(11A)과 제2 LED군(11B)에서 각행과 행 사이는 LED 단위로 동일극성끼리 연결되도록 병렬연결되어 망상(網狀)으로 구성된다.
상기과 같은 구성을 갖는 종래 기술의 제1 실시예의 동작은 다음과 같다.
먼저, 상기 전원부(12)에서 교류의 고전압이 공급됨에 따라 상기 발광부(11) 및 가변저항부(13)를 통해 전류가 흐르게 됨으로써 각각의 LED(D11,D12,...,DMN)가 발광하게 된다. 이때, 상기 가변저항부(13)는 규정전류가 흐르도록 하는 기능을 수행한다. 상기에서 상기 전원부(12)에서 공급되고 있는 전원이 교류이기 때문에 양(+)의 반주기 동안에는 상기 제1 LED군(11A)이 도통되어 발광하게 되고, 음(-)의 반주기 동안에는 상기 제2 LED군(11B)이 도통되어 발광하게 된다. 이때, 상기 제1 LED군(11A)과 제2 LED군(11B)은 교번적으로 점등되지만 통상적으로 상기 전원부(12)가 60Hz의 주파수를 갖는 교류전원을 사용하기 때문에 사람들은 계속적으로 점등된 상태로 인식하게 된다.
한편, 도 2를 참조하면 종래 기술에 의한 제2 실시예는, 다수의 LED(D11,D12,...,DMN)가 M행*N열의 매트릭스(matrix) 구조로 배열되는 발광부(21)와, 교류전압을 공급하는 전원부(12)와, 상기 발광부(21)로 직류전압을 인가하기 위해 상기 전원부(22)의 공급전압을 전파 정류하는 브리지 정류부(23)와, 상기 발광부(21) 및 브리지 정류부(23)와 함께 폐루프(close loop)를 만들고 상기 발광부(21)로 흐르는 전류를 조절하는 가변저항부(24)를 포함한다. 이때, 상기 발광부(21)는 각 행 단위로 다수의 LED(D11,D12,...,DMN)가 직렬 연결되어 이루어지는데, 모든 다수의 LED(D11,D12,...,DMN)의 극성이 동일방향으로 연결되고, 각 행과 행 사이는 LED 단위로 동일극성끼리 연결되도록 망상(網狀)으로 구성된다.
상기와 같은 구성을 갖는 종래 기술의 제2 실시예의 동작은 다음과 같다.
먼저, 상기 전원부(22)에서 교류의 고전압이 공급됨에 따라 상기 브리지 정류부(23)에서는 전파정류가 수행되어 교류전원을 직류전원으로 변경한다. 그후, 상기 발광부(21) 및 가변저항부(24)를 통해 전류가 흐르게 됨으로써 상기 발광부(21)를 이루는 전체의 LED(D11,D12,...,DMN)가 동시에 발광하게 된다. 이때, 상기 가변저항부(24)는 규정전류가 흐르도록 하는 기능을 수행한다.
상기 설명한 종래 기술의 제1 실시예 및 제2 실시예의 동작중 어느 특정 LED에서 고장이 발생되면, 그 고장난 LED와 동일 열에 배치되어 병렬로 연결되고 다른 행에 속한 LED들이 고장난 LED의 전류를 분담하여 흘려줌으로써 동일 행의 다른 LED들은 정상적으로 발광 동작하게 된다. 예를 들어, 참조부호 D11의 LED에서 고장이 발생되면 참조부호 D21내지 DM1의 LED를 통과한 전류가 참조부호 D12및 DM2LED로 균등하게 나누어져 흐르게 됨으로서 참조부호 D12의 LED는 정상적으로 발광 동작하게 된다.
그러나, 상기에서 설명한 바와 같은 종래의 발광다이오드를 이용한 전등회로서는 LED의 점등시 출력광도가 항상 일정하기 때문에 주위가 어두운 경우에는 광도가 높게 느껴지고, 주위가 밝은 경우에는 광도가 낮게 느껴지는 문제점이 있다.
또한, 특정 LED에서 고장이 발생된 경우에 그 고장난 LED와 병렬로 연결된 다른 LED에는 과도한 전류가 흐르게 되어 LED의 수명을 단축시키는 문제점이 발생하고, 수명의 단축으로 인해 동일열의 모든 LED에서 고장이 발생되는 경우에는 회로가 끊어지게 되어 전체적으로 동작불능 상태가 되는 문제점이 발생한다.
상기와 같은 문제점을 해결하기 위하여, 가변저항부를 조정하여 평상시 각 LED의 정격전류보다 낮은 전류가 흐르도록 회로를 설계하는 경우에는 LED를 정격용량 이하로 사용하게 되어 LED의 성능을 최고로 사용하지 못하게 되는 문제점이 있다. 즉, LED의 점등시 충분한 광도를 낼 수 없게 되는 문제점이 발생한다.
본 발명은 상기와 같은 종래 기술의 문제점을 해결하기 위하여 안출된 것으로서, 그 목적은 발광부로 공급되는 전류의 세기를 감지하여 일정한 세기의 전류가 공급되도록 함으로써 발광부를 보호할 수 있는 발광다이오드를 이용한 전등회로 및 전등구조를 제공하는데 있다.
본 발명의 다른 목적은 가변저항부를 사용하지 않고 전력소자를 사용하여 펄스폭변조 제어를 수행하여 발광부로 공급되는 전류를 조절함으로써 전력소비를 줄일 수 있는 발광다이오드를 이용한 전등회로 및 전등구조를 제공하는데 있다.
본 발명의 또 다른 목적은 전등이 설치된 주위의 밝기를 감지하여 그에 따라 발광부의 광도를 조절함으로써 전력소비를 줄일 수 있는 발광다이오드를 이용한 전등회로 및 전등구조를 제공하는데 있다.
본 발명의 또 다른 목적은 발광부에서 특정열의 모든 LED가 고장난 경우에도 다음열의 LED들로 전류를 전달할 수 있는 회로재생부를 구비함으로써 전등의 동작불능을 방지할 수 있는 발광다이오드를 이용한 전등회로 및 전등구조를 제공하는데 있다.
도 1은 종래 기술에 의한 제1 실시예의 구성을 나타내는 회로도,
도 2는 종래 기술에 의한 제2 실시예의 구성을 나타내는 회로도,
도 3은 본 발명에 의한 제1 실시예의 구성을 나타내는 회로도,
도 4는 본 발명에 의한 제2 실시예의 구성을 나타내는 회로도,
도 5는 본 발명에 의한 제3 실시예의 구성을 나타내는 회로도,
도 6은 본 발명을 적용한 전등의 구조를 나타내는 단면도.
* 도면의 주요 부분에 대한 부호의 설명 *
31 : 발광부 32 : 전원부
33 : 브리지 정류부 34 : 전력소자부
35 : 전류감지부 36 : 연산부
37 : 제어부 38 : 주위밝기 감지부
39 :회로재생부
상기와 같은 목적을 달성하기 위한 본 발명의 제1 특징에 따르면, 다수의 발광다이오드(이하, LED라 함.)를 모든 행과 열에서 극성이 동일방향을 갖도록 M행*N열의 매트릭스(matrix) 구조로 배열하되 동일행에서는 직렬 연결되고 동일열에서는 병렬 연결되어 망상(網狀)으로 이루어지는 발광부와, 상기 발광부의 각 LED의 점등을 위한 교류전압을 공급하는 전원부와, 상기 전원부의 공급전압을 전파 정류하는 브리지(bridge) 정류부를 포함하는 발광다이오드를 이용한 전등회로에 있어서,
상기 브리지 정류부의 출력전압을 펄스폭변조(PWM)하여 출력되는 전류의 세기를 변경시키고 상기 발광부의 각 LED에 순방향전류가 흐르도록 인가하는 전력소자부와, 상기 발광부로 공급되는 직류 전류의 세기를 감지하는 전류감지부와, 상기 전류감지부에서 감지된 전류를 일정주기동안 계속적으로 입력받아 전류의 평균치를 생성 출력시키는 연산부와, 상기 연산부에서 구해진 전류의 평균치에 따라 상기 전력소자부의 펄스폭변조 동작을 제어하여 상기 발광부로 공급되는 전류의 세기를 조절하는 제어부를 포함한다.
상기에서, 전등이 설치된 주위의 밝기를 소정의 레벨신호로 감지하고 그 감지결과를 상기 제어부로 출력시킴으로써 상기 제어부에서 주위밝기가 일정 레벨 이상이면 광도가 증가되고, 상기 주위밝기가 일정 레벨 이하면 광도가 감소되도록 상기 발광부의 광도를 조절할 수 있도록 하는 주위밝기 감지부와; N개의 제너다이오드(zener diode)가 극성이 동일방향을 갖도록 직렬 연결되는 동시에 각각의 제너다이오드는 상기 발광부의 특정행을 이루는 LED들과 1:1로 극성이 반대방향을 갖도록 병렬 연결되어 상기 발광부에서 특정열의 모든 LED에서 고장이 발생된 경우에 제너항복(zener breakdown)이 발생하여 전류를 다음열의 LED들로 전달하는 회로재생부를 포함하는 것이 바람직하다.
한편, 상기와 같은 목적을 달성하기 위한 본 발명의 제2 특징에 따르면, 동일행에서 극성이 동일방향을 갖고 일부의 행은 나머지 행과 극성이 반대방향을 갖도록 다수의 LED를 M행*N열의 매트릭스(matrix) 구조로 배열하되 동일행에서는 직렬 연결되고 동일열에서는 병렬 연결되어 망상(網狀)으로 이루어지는 발광부와, 상기 발광부의 각 LED의 점등을 위한 교류전압을 공급하는 전원부를 포함하는 발광다이오드를 이용한 전등회로에 있어서,
상기 전원부의 출력전압을 펄스폭변조(PWM)하여 상기 발광부의 각 LED에 순방향전류가 흐르도록 인가하는 전력소자부와, 상기 발광부로 공급되는 전류의 세기를 감지하는 전류감지부와, 상기 전류감지부에서 감지된 전류의 평균치를 구하는 연산부와, 상기 연산부에서 구해진 전류의 평균치에 따라 상기 전력소자부의 펄스폭변조 동작을 제어하여 상기 발광부로 공급되는 전류의 세기를 조절하는 제어부를 포함하는 발광다이오드를 이용한 전등회로를 제공한다.
상기에서, 전등이 설치된 주위의 밝기를 소정의 레벨신호로 감지하고, 그 결과를 상기 제어부로 출력시킴으로써 주위밝기에 따라 상기 발광부의 광도를 조절할 수 있도록 하는 주위밝기 감지부와; 2N개의 제너다이오드가 인접한 제너다이오드와 극성이 서로 반대방향을 갖도록 직렬 연결되고, 서로 인접하고 극성이 서로 반대방향을 갖는 2개씩의 제너다이오드는 각각 상기 발광부의 특정행을 이루는 LED들과 병렬 연결되어 상기 발광부에서 특정열의 모든 LED에서 고장이 발생된 경우에 제너항복이 발생하여 전류를 다음열의 LED로 전달하는 회로재생부를 포함하는 것이 바람직하다.
한편, 상기와 같은 목적을 달성하기 위한 본 발명의 제3 특징에 따르면, 모든 행과 열에서 극성이 동일방향을 갖도록 다수의 LED를 M행*N열의 매트릭스(matrix) 구조로 배열하되 동일행에서는 직렬 연결되고 동일열에서는 병렬 연결되어 망상(網狀)으로 이루어지는 발광부와, 상기 발광부의 각 LED의 점등을 위한 교류전압을 공급하는 전원부와, 상기 전원부의 출력전압을 펄스폭변조(PWM)하여 상기 발광부의 각 LED에 인가하는 전력소자부와, 상기 발광부로 공급되는 전류의 세기를 감지하는 전류감지부와, 상기 전류감지부에서 감지된 전류의 평균치를 구하는 연산부와, 상기 연산부에서 구해진 전류의 평균치에 따라 상기 전력소자부의 펄스폭변조 동작을 제어하여 상기 발광부로 공급되는 전류의 세기를 조절하는 제어부와, 전등이 설치된 주위의 밝기를 소정의 레벨신호로 감지하고 그 결과를 상기 제어부로 출력시킴으로써 상기 제어부에서 주위밝기에 따라 상기 발광부의 광도를 조절할 수 있도록 하는 주위밝기 감지부와, N개의 제너다이오드(zener diode)가 극성이 동일방향을 갖도록 직렬 연결되는 동시에 각각의 제너다이오드는 상기 발광부의 특정행을 이루는 LED들과 1:1로 극성이 반대방향을 갖도록 병렬 연결되어 상기 발광부에서 특정열의 모든 LED에서 고장이 발생된 경우에 제너항복(zener breakdown)이 발생하여 전류를 다음열의 LED들로 전달하는 회로재생부를 포함하는 발광다이오드를 이용한 전등회로에 있어서,
상기 회로재생부의 마지막 열에는 역전류를 방지하기 위하여 제너다이오드와 극성이 반대방향으로 연결된 다이오드(diode)를 포함하는 발광다이오드를 이용한 전등회로를 제공한다.
한편, 상기와 같은 목적을 달성하기 위한 본 발명의 제4 특징에 따르면, 전등을 소켓에 끼우기 위한 전구베이스와, 발광 동작하는 다수의 LED가 집적화된 LED 기판과, 상기 전구베이스와 LED 기판 사이에 배치되어 LED 기판에 장착된 LED들의 점소등 동작을 결정하고 상기 다수의 LED에 항상 규정전류가 흐르도록 하는 제어회로부와, 상기 LED 기판의 전방에 배치되어 LED에서 발산하는 광을 넓게 분산시키는 오목렌즈와, 상기 전구베이스와 오목렌즈를 기계적으로 연결 지지하는 렌즈지지부와, 상기 오목렌즈의 소정위치에 장착되어 전등이 설치된 주위의 밝기를 감지하여 상기 제어회로부로 출력하는 광량감지센서와, 상기 LED 기판과 접촉되도록 설치되어 LED들의 동작시 발생하는 열을 발산시키는 방열판을 포함하는 발광다이오드를 이용한 전등구조를 제공한다.
이하, 본 발명에 의한 발광다이오드를 이용한 전등회로의 바람직한 실시예를 첨부한 도면을 참조하여 상세히 설명한다.
도 3은 본 발명에 의한 제1 실시예의 구성을 나타내는 회로도이다.
도 3을 참조하면, 본 발명은 발광부(31), 전원부(32), 브리지 정류부(33), 전력소자부(34), 전류감지부(35), 연산부(36), 제어부(37), 주위밝기 감지부(38), 회로재생부(39)를 포함한다.
이때, 상기 발광부(31)는 다수의 LED를 모든 행과 열에서 극성이 동일방향을 갖도록 M행*N열의 매트릭스(matrix) 구조로 배열하되 동일행에서는 직렬 연결되고 동일열에서는 병렬 연결되어 망상(網狀)으로 이루어진다. 또한 상기 회로재생부(39)는 N개의 제너다이오드(zener diode)가 극성이 동일방향을 갖도록 직렬 연결되는 동시에 각각의 제너다이오드는 상기 발광부(31)의 특정행을 이루는 LED들과 1:1로 극성이 반대방향이 되도록 병렬 연결되어, 상기 발광부(31)에서 특정열의 LED에서 고장이 발생된 경우에 제너항복(zener breakdown)이 발생하여 전류를 다음열의 LED들로 전달한다.
상기에서 전력소자부(34)는 상기 제어부(37)의 제어신호에 따라 상기 브리지 정류부(33)의 출력전압을 펄스폭변조(PWM)하여 출력되는 전류의 세기를 변경시키고 상기 발광부(31)의 각 LED에 순방향전류가 흐르도록 인가한다.
상기와 같은 구성을 갖는 본 발명의 제1 실시예의 동작은 다음과 같다.
먼저, 상기 전원부(32)의 교류전압은 상기 브리지 정류부(33)에서 전파 정류되어 전력소자부(34)로 공급되고, 상기 전력소자부(34)에서 펄스폭변조된 전압에 의해 상기 발광부(31)의 각 LED에 순방향의 전류가 흐르게 됨으로써 상기 발광부(31)가 점등된다. 이때, 상기 전류감지부(35)에서는 상기 발광부(31)로 공급되는 전류의 세기를 감지하고, 상기 연산부(36)에서는 상기 전류감지부(35)에서 감지된 전류의 세기를 일정주기동안 계속적으로 입력받아 평균치를 구하여 상기 제어부(37)로 출력한다.
상기의 동작이 이루어지는 동안 상기 주위밝기 감지부(38)에서는 전등이 설치된 주위의 밝기를 소정의 레벨신호로 감지하고, 그 결과를 상기 제어부(37)로 출력시킨다.
그후, 상기 제어부(37)에서는 상기 연산부(36)에서 구해진 전류의 평균치를 입력받는 동시에 상기 주위밝기 감지부(38)의 주위밝기 레벨신호를 입력받고, 그에 따라 상기 전력소자부(34)로 제어신호를 출력하여 상기 발광부(31)로 공급되는 전류의 세기를 조절함으로써 상기 발광부(31)의 광도를 변경한다.
결국, 교통신호등으로 사용한 경우 주위의 밝기가 밝으면 상기 발광부(31)로 공급되는 전류의 세기를 높여 식별이 용이하도록 하고, 주위의 밝기가 어두우면 상기 발광부(31)로 공급되는 전류의 세기를 낮추어 전력소비를 줄이게 된다. 예를 들어 가로등의 경우는 이와 반대로 한다.
상기 동작중 특정 LED에서 고장이 발생하면 그 열에 속한 LED에는 과도한 전류가 흐르게 되어 수명이 단축된다. 그에 따라 그 열에 속한 모든 LED에서 고장이 발생하면, 상기 회로재생부(39)에서 상기 고장이 발생된 열에 해당되는 제너다이오드에서 제너항복이 일어난다. 그에 따라 전류는 다음열로 전달되어 LED를 점등시키게 된다.
한편, 도 4는 본 발명에 의한 제2 실시예의 구성을 나타내는 회로도이다.
도 4를 참조하면, 본 발명은 발광부(41), 전원부(42), 전력소자부(43), 전류감지부(44), 연산부(45), 제어부(46), 주위밝기 감지부(47), 회로재생부(48)를 포함한다.
이때, 상기 발광부(41)는 동일행에서 극성이 동일방향을 갖고 일부의 행은 나머지 행과 극성이 반대방향을 갖도록 LED를 M행*N열의 매트릭스(matrix) 구조로 배열하되 동일행에서는 직렬 연결되고 동일열에서는 병렬 연결되어 망상(網狀)으로 이루어진다. 또한 상기 회로재생부(48)는 2N개의 제너다이오드가 인접한 제너다이오드와 극성이 서로 반대방향을 갖도록 직렬 연결되고, 서로 인접하고 극성이 서로 반대방향을 갖는 2개씩의 제너다이오드는 각각 상기 발광부(41)의 특정행을 이루는 LED들과 병렬 연결되어 상기 발광부(41)에서 특정열의 모든 LED에서 고장이 발생된 경우에 제너항복이 발생하여 전류를 다음열의 LED로 전달한다.
상기와 같은 구성을 갖는 본 발명의 제2 실시예의 동작은 다음과 같다.
상기에서 전원부(42), 전력소자부(43), 전류감지부(44), 연산부(45), 제어부(46), 주위밝기 감지부(47)의 동작은 제1 실시예의 경우와 동일하기 때문에 설명을 생략한다.
먼저, 상기 전원부(42)의 교류전압이 공급되는 동안 양(+)의 반주기 동안과, 음(-)의 반주기 동안에 상기 발광부(41)에서 점등되는 행은 서로 다르게 된다. 결국, 극성이 반대방향을 갖는 행이 서로 교번하여 점등되는데, 상기 전원부(42)가 통상적으로 60Hz의 주파수를 갖기 때문에 사람들은 연속적으로 점등되는 것으로 인식하게 된다.
상기의 동작중 특정 LED에서 고장이 발생하면 그 열에 속한 LED에는 과도한 전류가 흐르게 되어 수명이 단축된다. 그에 따라 그 열에 속한 모든 LED에서 고장이 발생하면, 상기 회로재생부(48)에서 상기 고장이 발생된 열에 해당하는 제너다이오드에서 제너항복이 일어난다. 그에 따라 전류는 다음열로 전달되어 LED를 점등시키게 된다. 이때, 상기 회로재생부(48)에서 각 열마다 극성이 서로 반대방향으로 연결된 2개의 제너다이오드가 구비되기 때문에 하나의 제너다이오드에서는 역방향의 전류가 공급되어 제너항복이 일어나고, 다른 하나의 제너다이오드에서는 순방향의 전류가 공급되어 제너항복이 일어나지 않는다.
한편, 도 5는 본 발명에 의한 제3 실시예의 구성을 나타내는 회로도이다.
도 5를 참조하면, 본 발명은 발광부(51), 전원부(52), 전력소자부(53), 전류감지부(54), 연산부(55), 제어부(56), 주위밝기 감지부(57), 회로재생부(58)를 포함한다.
이때, 상기 발광부(51)는 제1 실시예의 경우와 마찬가지로 모든 LED가 극성이 동일한 방향을 갖도록 배치되는데, 도 5에서는 하나의 행을 갖는 경우를 도시하였다. 또한, 상기 회로재생부(58)는 N개의 제너다이오드(zener diode)가 극성이 동일방향을 갖도록 직렬 연결되는데, 각각의 제너다이오드는 상기 발광부(51)의 LED들과 1:1로 극성이 반대방향을 갖도록 병렬 연결되어 상기 발광부(51)에서 특정 LED에서 고장이 발생된 경우에 그 LED와 병렬로 연결된 제너다이오드에서 제너항복이 발생하여 전류를 다음열의 LED로 전달하도록 한다. 이때, 상기 회로재생부(58)의 마지막 열에는 상기 전원부(51)의 음(-)의 반주기 동안 역전류를 방지하기 위하여 제너다이오드와 극성이 반대방향으로 다이오드(diode)(59)를 연결한다.
상기와 같은 구성을 갖는 본 발명의 제3 실시예의 동작은 다음과 같다.
상기에서 전원부(52), 전력소자부(53), 전류감지부(54), 연산부(55), 제어부(56), 주위밝기 감지부(57)의 동작은 제1 실시예의 경우와 동일하기 때문에 설명을 생략한다.
먼저, 상기 전원부(52)의 교류전압이 공급되는 동안 양(+)의 반주기 동안에만 상기 발광부(51)가 점등된다. 그러나, 상기 전원부(52)가 60Hz의 주파수를 갖기 때문에 사람들은 연속적으로 점등되는 것으로 인식하게 된다.
상기의 동작중 특정 LED에서 고장이 발생하면 그 LED와 병렬로 연결된 제너다이오드에서 제너항복이 일어나서 전류가 다음열로 전달되어 LED를 점등시키게 된다. 또한 상기 전원부(51)의 음(-)의 반주기 동안에는 상기 다이오드(49)가 상기 회로재생부(48)를 통해 역전류가 흐르는 것을 방지하게 된다.
한편, 상기에서 설명한 바와 같은 본 발명을 적용한 전등의 구조는 도 6에 도시된 바와 같다.
도 6을 참조하면, 참조번호 61은 전구베이스로서 전등을 소켓에 끼우는 부분을 나타내고, 62는 발광 동작하는 다수의 LED를 나타내고, 63은 상기 다수의 LED(62)가 집적화된 LED 기판을 나타내고, 64는 상기 다수의 LED(62)의 점소등 동작을 결정하는 제어회로부를 나타내고, 65는 상기 LED 기판(63)을 지지하는 LED 지지부를 나타내고, 66은 상기 LED 기판(63)과 제어회로부(64)를 연결하는 전선을 나타낸다.
또한 참조번호 67은 상기 다수의 LED(62)가 동작시 발생하는 열을 용이하게 발산시키기 위한 방열판을 나타내고, 68은 상기 다수의 LED(62)에서 발산하는 광을 넓게 분산시키기 위한 렌즈부로서 오목렌즈를 나타내고, 69는 상기 전구베이스(61)와 렌즈부(68)를 기계적으로 연결 지지하는 렌즈지지부를 나타내고, 70은 전등이 설치된 주위의 밝기를 감지하는 주위밝기 감지부로서 광량감지센서를 나타낸다.
본 발명은 상기에서 설명한 실시예에 한정되지 않으며 첨부한 특허청구범위의 기술적 사상 안에서 여러 가지 변형이 가능하다.
이상에서 설명한 바와 같은 본 발명의 발광다이오드를 이용한 전등회로는 전류감지부 및 연산부를 통해 전원부에서의 공급전원이 급격하게 변경되는 경우에 그를 감지하여 발광부로 공급되는 전류의 세기를 일정하게 유지시킴으로써 발광부를 보호할 수 있는 효과가 있다.
또한, 종래의 가변저항부를 대신하여 전력소자부를 사용하고, 전등이 설치된 주위의 밝기를 감지하여 그에 따라 발광부의 광도를 조절함으로써 전력소비를 줄일 수 있는 효과가 있다.
또한, 특정열의 모든 LED가 고장난 경우에도 다음열의 LED들로 전류를 전달할 수 있는 회로재생부를 구비함으로써 전등의 동작불능을 방지할 수 있는 효과가 있다.

Claims (8)

  1. 다수의 발광다이오드(이하, LED라 함.)를 모든 행과 열에서 극성이 동일방향을 갖도록 M행*N열의 매트릭스(matrix) 구조로 배열하되 동일행에서는 직렬 연결되고 동일열에서는 병렬 연결되어 망상(網狀)으로 이루어지는 발광부와, 상기 발광부의 각 LED의 점등을 위한 교류전압을 공급하는 전원부와, 상기 전원부의 공급전압을 전파 정류하는 브리지(bridge) 정류부를 포함하는 발광다이오드를 이용한 전등회로에 있어서,
    상기 브리지 정류부의 출력전압을 펄스폭변조(PWM)하여 출력되는 전류의 세기를 변경시키고 상기 발광부의 각 LED에 순방향전류가 흐르도록 인가하는 전력소자부와, 상기 발광부로 공급되는 직류 전류의 세기를 감지하는 전류감지부와, 상기 전류감지부에서 감지된 전류를 일정주기동안 계속적으로 입력받아 전류의 평균치를 생성 출력시키는 연산부와, 상기 연산부에서 구해진 전류의 평균치에 따라 상기 전력소자부의 펄스폭변조 동작을 제어하여 상기 발광부로 공급되는 전류의 세기를 조절하는 제어부를 포함하는 것을 특징으로 하는 발광다이오드를 이용한 전등회로.
  2. 제 1 항에 있어서,
    상기 발광다이오드를 이용한 전등회로는 전등이 설치된 주위의 밝기를 소정의 레벨신호로 감지하고 그 감지결과를 상기 제어부로 출력시킴으로써 상기 제어부에서 주위밝기가 일정 레벨 이상이면 광도가 증가되고, 상기 주위밝기가 일정 레벨 이하이면 광도가 감소되도록 상기 발광부의 광도를 조절할 수 있도록 하는 주위밝기 감지부를 포함하는 것을 특징으로 하는 발광다이오드를 이용한 전등회로.
  3. 제 1 항 또는 제 2 항에 있어서,
    N개의 제너다이오드(zener diode)가 극성이 동일방향을 갖도록 직렬 연결되는 동시에 각각의 제너다이오드는 상기 발광부의 특정행을 이루는 LED들과 1:1로 극성이 반대방향을 갖도록 병렬 연결되어 상기 발광부에서 특정열의 모든 LED에서 고장이 발생된 경우에 제너항복(zener breakdown)이 발생하여 전류를 다음열의 LED들로 전달하는 회로재생부를 포함하는 것을 특징으로 하는 발광다이오드를 이용한 전등회로.
  4. 동일행에서 극성이 동일방향을 갖고 일부의 행은 나머지 행과 극성이 반대방향을 갖도록 다수의 LED를 M행*N열의 매트릭스(matrix) 구조로 배열하되 동일행에서는 직렬 연결되고 동일열에서는 병렬 연결되어 망상(網狀)으로 이루어지는 발광부와, 상기 발광부의 각 LED의 점등을 위한 교류전압을 공급하는 전원부를 포함하는 발광다이오드를 이용한 전등회로 있어서,
    상기 전원부의 출력전압을 펄스폭변조(PWM)하여 상기 발광부의 각 LED에 순방향전류가 흐르도록 인가하는 전력소자부와, 상기 발광부로 공급되는 전류의 세기를 감지하는 전류감지부와, 상기 전류감지부에서 감지된 전류의 평균치를 구하는 연산부와, 상기 연산부에서 구해진 전류의 평균치에 따라 상기 전력소자부의 펄스폭변조 동작을 제어하여 상기 발광부로 공급되는 전류의 세기를 조절하는 제어부를 포함하는 것을 특징으로 하는 발광다이오드를 이용한 전등회로.
  5. 제 4 항에 있어서,
    전등이 설치된 주위의 밝기를 소정의 레벨신호로 감지하고, 그 결과를 상기 제어부로 출력시킴으로써 주위밝기에 따라 상기 발광부의 광도를 조절할 수 있도록 하는 주위밝기 감지부를 포함하는 것을 특징으로 하는 발광다이오드를 이용한 전등회로.
  6. 제 4 항 또는 제 5 항에 있어서,
    2N개의 제너다이오드가 인접한 제너다이오드와 극성이 서로 반대방향을 갖도록 직렬 연결되고, 서로 인접하고 극성이 서로 반대방향을 갖는 2개씩의 제너다이오드는 각각 상기 발광부의 특정행을 이루는 LED들과 병렬 연결되어 상기 발광부에서 특정열의 모든 LED에서 고장이 발생된 경우에 제너항복이 발생하여 전류를 다음열의 LED로 전달하는 회로재생부를 포함하는 것을 특징으로하는 발광다이오드를 이용한 전등회로.
  7. 모든 행과 열에서 극성이 동일방향을 갖도록 다수의 LED를 M행*N열의 매트릭스(matrix) 구조로 배열하되 동일행에서는 직렬 연결되고 동일열에서는 병렬 연결되어 망상(網狀)으로 이루어지는 발광부와, 상기 발광부의 각 LED의 점등을 위한 교류전압을 공급하는 전원부와, 상기 전원부의 출력전압을 펄스폭변조(PWM)하여 상기 발광부의 각 LED에 인가하는 전력소자부와, 상기 발광부로 공급되는 전류의 세기를 감지하는 전류감지부와, 상기 전류감지부에서 감지된 전류의 평균치를 구하는 연산부와, 상기 연산부에서 구해진 전류의 평균치에 따라 상기 전력소자부의 펄스폭변조 동작을 제어하여 상기 발광부로 공급되는 전류의 세기를 조절하는 제어부와, 전등이 설치된 주위의 밝기를 소정의 레벨신호로 감지하고 그 감지결과를 상기 제어부로 출력시킴으로써 상기 제어부에서 주위밝기에 따라 상기 발광부의 광도를 조절할 수 있도록 하는 주위밝기 감지부와, N개의 제너다이오드(zener diode)가 극성이 동일방향을 갖도록 직렬 연결되는 동시에 각각의 제너다이오드는 상기 발광부의 특정행을 이루는 LED들과 1:1로 극성이 반대방향을 갖도록 병렬 연결되어 상기 발광부에서 특정열의 모든 LED에서 고장이 발생된 경우에 제너항복(zener breakdown)이 발생하여 전류를 다음열의 LED들로 전달하는 회로재생부를 포함하는 발광다이오드를 이용한 전등회로에 있어서,
    상기 회로재생부의 마지막 열에는 역전류를 방지하기 위하여 제너다이오드와 극성이 반대방향으로 연결된 다이오드(diode)를 포함하는 것을 특징으로 하는 발광다이오드를 이용한 전등회로.
  8. 전등을 소켓에 끼우기 위한 전구베이스와, 발광 동작하는 다수의 LED가 집적화된 LED 기판과, 상기 전구베이스와 LED 기판 사이에 배치되어 LED 기판에 장착된 LED들의 점소등 동작을 결정하고 상기 다수의 LED에 항상 규정전류가 흐르도록 하는 제어회로부와, 상기 LED 기판의 전방에 배치되어 LED에서 발산하는 광을 넓게 분산시키는 오목렌즈와, 상기 전구베이스와 오목렌즈를 기계적으로 연결 지지하는 렌즈지지부와, 상기 오목렌즈의 소정위치에 장착되어 전등이 설치된 주위의 밝기를 감지하여 상기 제어회로부로 출력하는 광량감지센서와, 상기 LED 기판과 접촉되도록 설치되어 LED들의 동작시 발생하는 열을 발산시키는 방열판을 포함하는 것을 특징으로 하는 발광다이오드를 이용한 전등회로.
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