KR100399039B1

KR100399039B1 - Ｌｅｄ모듈을 적층 형성한 전구

Info

Publication number: KR100399039B1
Application number: KR10-2001-0043673A
Authority: KR
Inventors: 박종발; 전인석; 윤진식; 송동현; 박준석; 이현재
Original assignee: 금동조명주식회사
Priority date: 2001-07-20
Filing date: 2001-07-20
Publication date: 2003-10-01
Also published as: KR20030008770A

Abstract

본 발명은 전구에 관한 것으로서, 보다 상세하게는 최소 형태로 다수의 LED를 배치하고 이를 다층으로 형성시켜 백색광 및 다수의 광을 조사할 수 있는 LED모듈을 적층 형성한 전구에 관한 것이다.

본 발명의 목적은 고품질의 백색광을 얻기 위해 최소형태로 최대의 LED를 배치할 수 있는 육각형 구조로 빛의 3원색인 적색, 녹색, 청색 LED를 이용하여 LED모듈을 형성하고 이를 다층으로 적층하여 형성된 전구와 이에 적합한 전원을 공급할 수 있는 전원공급회로가 내장된 LED모듈을 적층 형성한 전구를 제공함에 있다.

상기 목적을 달성하기 위한 본 발명의 구성은, 통상의 나사산 형태의 소켓과 전구 형태로 이루어진 벌브로 형성된 전구에 있어서, 상기 벌브(40)의 하단부와 소켓(10) 사이에 외부의 상용전원을 입력받아 PWM방식으로 전류를 공급하는 전원공급부(20)와; 상기 전원공급부(20)의 상부에 육각형 형태로 다수의 LED기본모듈(300)을 구비한 다층의 LED기판(31,32,33)과; 상기 다층의 LED기판(31,32,33)에 전원을 공급하고 고정 지지하는 연결주(柱)(340)로 이루어지는 것을 특징으로 한다.

또한 바람직하게는 상기 전원공급부는, 외부의 상용전원을 소켓(10)을 통해 공급받아(IN) 사이리스터(21)를 통해 브릿지다이오드(23)에서 정류하여 출력하며(OUT), 상기 사이리스터(21)의 게이트에 PWM IC회로(22)를 연결하고 상기 PWM IC회로(22)에 연결된 커패시터(C)와 가변저항(R)의 RC값에 의해 사이리스터(21)의 도통비율을 설정하는 것을 특징으로 하고, 상기 LED기판은, 적색, 녹색, 청색 LED(R,G,B)를 삽입하여 삼각형 모양으로 형성된 LED 기본모듈(300)과; 상기 LED기본모듈(300) 삼각형의 2변에 요철(凹凸)형상의 결합돌기(320)와 결합홈(310)이 형성되어 6개의 LED기본모듈(300)을 연결하여 육각형을 형성하게 되며, 상기 결합돌기(320)와 결합홈(310)이 맞닿은 꼭지점이 소정크기로 절단되어 상기 연결주(340)에 삽입될 수 있도록 홀(330)이 형성되어 이루어지는 것을 특징으로 하며, 상기 LED기본모듈은, 동일한 색상의 LED로 구성되어 단색조명등으로 이루어지는 것을 특징으로 하고, 상기 LED기판은, 상기 전원공급부(20)에 가장 근접한 LED기판(33)의 재질은 빛을 반사하는 재질로 이루어지며, 상기 LED기판(33) 위에 적층되는 LED기판(31,32)은 빛을 투과하는 재질로 이루어지는 것을 특징으로 한다.

Description

ＬＥＤ모듈을 적층 형성한 전구{Electric light using the pile up LED modules}

LED(Light Emitting Diode)란 발광다이오드의 약자로서 빛을 발하는 반도체 소자를 말하여, 방출하는 빛의 색깔은 반도체 칩 구성원소의 배합에 따라 파장을 만들며, 이러한 파장이 빛의 색깔을 결정한다.

현재 고휘도 LED에 주로 사용하는 Alumiium Gallium Indium Phosphide(AlGaInP) 칩에서는 Red부터 Amber까지, Indium Gallium Nitride(InGaN) 칩에서는 Blue 와 Green, 그리고 Blue chip에 Phosphor 기술을 접목하여 White LED까지 있다.

그리고 기존의 일반 백열전구와 비교하면, LED 방식의 경우 전력 소모는 기존의 전구에 의한 것보다 약 30~50% 에너지 절감을 달성할 수 있게 된다. 왜냐하면, 기존 방식의 경우 열선(filament)을 가열하여 생기는 빛을 이용하기 때문에 열에 의한 손실이 크기 때문이다. 또한, 고온의 열선의 수명을 유지하기 위해, 불활성 개스나 진공의 전구를 필요로 하였었다

즉, LED는 일반 백열전구에 비하여 소비전력은 1/5밖에 안되고, 반응시간은 1,000,000배나 빠르며, 수명은 반영구적으로서, 그 동안 각종 적용 분야에 현저히 발달, 향상되어 정밀 반도체 장비 검사 기구, 자동차 계기판 등의 전자 표시판, 전광판, 산업기계 표시기 및 각종 교통 안전 신호등에 사용되고 있다.

그러나 상기 백색LED는 청색칩과 황색인광체(phosphor)를 이용하였기에 연색성이 좋지 못한 단점을 가지고 있다. 따라서, 종래의 백열전구를 완전히 대체하기는 어려운 실정이다.

본 발명은 상기와 같은 문제점을 해결하기 위해 창안된 것으로서, 본 발명의 목적은 고품질의 백색광을 얻기 위해 최소형태로 최대의 LED를 배치할 수 있는 육각형 구조로 빛의 3원색인 적색, 녹색, 청색 LED를 이용하여 LED모듈을 형성하고 이를 다층으로 적층하여 형성된 전구와 이에 적합한 전원을 공급할 수 있는 전원공급회로가 내장된 LED모듈을 적층 형성한 전구를 제공함에 있다.

도1은 본 발명의 일실시 예에 따른 LED모듈을 이용한 전구,

도2는 도1의 LED모듈을 이용한 전구의 분해사시도,

도3은 본 발명에 따른 LED모듈,

도4는 본 발명에 따른 LED모듈을 이용한 전구의 전원회로.

< 도면의 주요 부분에 대한 부호의 설명 >

10: 소켓 20: 전원공급부

21: 사이리스터 22: PWM IC회로

23: 브릿지 다이오드 30: LED모듈

34: LED 40: 벌브

300: LED 기본모듈 340: 연결주(柱)

이하 첨부된 도면을 참조하여 본 발명의 LED모듈을 적층 형성한 전구에 대해 상세히 설명한다.

도1은 본 발명의 일실시 예에 따른 LED모듈을 적층 형성한 전구이고, 도2는 도1의 LED모듈을 적층 형성한 전구의 분해사시도이며, 도3은 본 발명에 따른 LED기판이고, 도4는 본 발명에 따른 LED모듈을 적층 형성한 전구의 전원회로이다

상기 도1 내지 도4를 참조하면, 통상의 나사산 형태의 소켓(10)을 구비하고 상기 소켓(10)의 상부에 통상의 전구 형태로 이루어진 벌브(bulb)(40)와, 상기 벌브(40)의 하단부와 소켓(10) 사이에 외부의 상용전원을 입력받아 PWM방식으로 전류를 공급하는 전원공급부(20)와, 상기 전원공급부(20)의 상부에 육각형 형태로 다수의 LED모듈(30)을 구비한 다층의 LED기판(31,32,33)과, 상기 다층의 LED기판(31,32,33)에 전원을 공급하고 고정 지지하는 연결주(柱)(340)로 구성된다.

상기 LED모듈(30)은 도3에 도시된 바와 같이 적색, 녹색, 청색 LED(R,G,B)를삽입하여 삼각형 모양으로 LED 기본모듈(300)이 구성되며, 상기 LED 기본모듈(300) 6개가 결합되어 LED기판(31,32,33)이 구성된다.

그리고 상기 LED기판(31,32,33)이 다층으로 바람직하게는 3개층으로 적층되어 LED모듈(30)이 형성된다.

이 때 상기 LED기본모듈(300)은 삼각형의 2변에 요철(凹凸)형상의 결합돌기(320)와, 결합홈(310)이 형성되어 각각의 LED기본모듈(300)을 연결하게 된다. 즉, 최소의 면적으로 최대의 LED를 삽입하여 형성한 것이다.

그리고 상기 결합돌기(320)와 결합홈(310)이 맞닿은 꼭지점은 소정크기로 절단되어 상기 연결주(340)에 삽입될 수 있도록 홀(330)이 형성되어 LED기판(31,32,33)이 구성된다.

상기 연결주(340)는 도2에 도시된 바와 같이 각각의 LED기판(31,32,33)에 전원을 공급하도록 양극단자(342)와 음극단자(341)가 형성되며, 상기 LED기판(31,32,33)의 가장 하층의 LED기판(33)의 재질은 고반사율을 가지는 물질로 형성되어 일부 밑으로 조사되는 빛을 반사하여 벌브(40) 밖으로 투사되도록 하며, 그 위의 2 LED기판(32,33)의 재질은 고투과율 물질로 형성되어 각각의 LED에서 발광하는 빛과 반사되어지는 빛 모두를 투과하여 벌브(40) 밖으로 투사되도록 구성된다.

또한 도3에 도시된 바와 같이 LED기본모듈(300)을 단색의 LED만으로 구성하여 필요에 조명등으로 사용할 수 있음은 당업자라하면 용이하게 실시할 수 있을 것이다.

그리고 상기 전원공급부(20)는 종래의 직류전원으로 이용하는 PWM회로를 교류전원에 직접사용하여 PWM회로를 구성하는 별도의 직류전원 없이 간단하게 곧바로 교류전원에 사용하는 장점이 있는 것으로 도4에 도시된 바와 같이 외부의 상용전원이 소켓(10)을 통해 공급되면(IN), 사이리스터(21)를 통해 브릿지다이오드(23)에서 정류되어 상기 LED모듈(30)에 공급된다(OUT).

이 때 상기 사이리스터(21)는 PWM(pulse width modulation;펄스 폭 변조방식) IC회로(22)에서 발생되는 펄스가 게이트단자에 연결되어 상기 PWM IC회로에 각각 연결되어 있는 커패시터(C)와 가변저항(R)의 RC값 즉, 듀티(DUTY) 비율에 의한 펄스에 의해 사이리스터(21)의 도통비율로 일정한 전류값이 공급되어 진다.

즉, 가변저항(R)의 간단한 조절로 부하전류를 미세하게 제어할 수 있어 적색, 녹색, 청색 LED의 광색을 용이하게 제어할 수 있게 된다. 또한 종래의 커패시터로 전류를 제어할 때처럼 위상차가 존재하지 않으며, PWM 방식이므로 전력효율 또한 증가한다.

상기와 같이 구성된 본 발명의 작용ㆍ효과를 살펴보면, 먼저 외부의 상용전원이 소켓(10)을 통해 공급되면, 상기 전원공급부(20)를 통해 소정의 전류가 RC 듀티비에 의해 발생된 펄스폭만큼의 소정시간 간격으로 일정하게 출력되어 상기 연결주(340)를 통해 LED모듈(30)에 공급된다.

공급된 전원은 각각의 LED기판(31,32,33)의 LED(34)에 공급되어 발광을 하게 된다.

즉, 3색으로 형성된 각각의 LED(34)에 의해 고품질의 백색광이 벌브(40)를통해 투사되게 된다.

이 때 가장 하층의 LED기판(33)은 위쪽으로 모든 빛을 반사하는 재질로 이루어졌고, 상기 LED기판(33)의 상층 LED기판(31,32) 들은 고투과율 재질로 형성되었기 때문에 효율적으로 벌브(40) 바깥으로 빛을 투사하게 되는 것이다.

그리고 LED배치와 개수는 단일 RGB LED소자의 광도와 크기, 형태에 따라 LED기판 배치 형태와 적층되는 개수가 달라질 수 있으며, 적용되는 필요(밝기, 크기, 형태 등)에 따라서 LED모듈(30)이 가변될 수 있음은 당업자라하면 용이하게 실시할 수 있을 것이다.

이와 같이, 본 발명의 상세한 설명에서는 구체적인 실시예(들)에 관해 설명하였으나, 본 발명의 범주에서 벗어나지 않는 한도 내에서 여러 가지 변형이 가능함은 물론이다. 그러므로, 본 발명의 범위는 설명된 실시예(들)에 국한되어 정해져서는 안되며, 후술하는 청구범위 뿐만 아니라 이 청구범위와 균등한 것들에 의해 정해져야 한다.

상술한 바와 같이 본 발명에 따르면, 입력되는 상용전원을 부피가 많이 차지하는 트랜스포머에 의하지 않고 PWM방식으로 전류를 공급받아 적색, 녹색, 청색의 LED로 형성된 기본 모듈을 기판으로 형성하고 이를 다층으로 구성하여 효율적으로 백색광을 발광시켜 종래의 일반전구의 단점을 극복하고 LED 고유의 장점을 충분히 활용할 수 있는 실용적이고 효율적인 LED전구를 제공하는 효과가 있다.

Claims

통상의 나사산 형태의 소켓과 전구 형태로 이루어진 벌브로 형성된 전구에 있어서,

상기 벌브(40)의 하단부와 소켓(10) 사이에 외부의 상용전원을 입력받아 PWM방식으로 전류를 공급하는 전원공급부(20)와;

상기 전원공급부(20)의 상부에 육각형 형태로 다수의 LED기본모듈(300)을 구비한 다층의 LED기판(31,32,33)과;

상기 다층의 LED기판(31,32,33)에 전원을 공급하고 고정 지지하는 연결주(柱)(340)로 이루어지는 것을 특징으로 하는 LED모듈을 적층 형성한 전구.
제1항에 있어서, 상기 전원공급부는,

외부의 상용전원을 소켓(10)을 통해 공급받아(IN) 사이리스터(21)를 통해 브릿지다이오드(23)에서 정류하여 출력하며(OUT), 상기 사이리스터(21)의 게이트에 PWM IC회로(22)를 연결하고 상기 PWM IC회로(22)에 연결된 커패시터(C)와 가변저항(R)의 RC값에 의해 사이리스터(21)의 도통비율을 설정하는 것을 특징으로 하는 LED모듈을 적층 형성한 전구.
제1항에 있어서, 상기 LED기판은,

적색, 녹색, 청색 LED(R,G,B)를 삽입하여 삼각형 모양으로 형성된 LED 기본모듈(300)과;

상기 LED기본모듈(300) 삼각형의 2변에 요철(凹凸)형상의 결합돌기(320)와 결합홈(310)이 형성되어 6개의 LED기본모듈(300)을 연결하여 육각형을 형성하게 되며, 상기 결합돌기(320)와 결합홈(310)이 맞닿은 꼭지점이 소정크기로 절단되어 상기 연결주(340)에 삽입될 수 있도록 홀(330)이 형성되어 이루어지는 것을 특징으로 하는 LED모듈을 적층 형성한 전구.
제1항 또는 제3항에 있어서, 상기 LED기본모듈은,

동일한 색상의 LED로 구성되어 단색조명등으로 이루어지는 것을 특징으로 하는 LED모듈을 적층 형성한 전구.
제1항 또는 제3항에 있어서, 상기 LED기판은,

상기 전원공급부(20)에 가장 근접한 LED기판(33)의 재질은 빛을 반사하는 재질로 이루어지며, 상기 LED기판(33) 위에 적층되는 LED기판(31,32)은 빛을 투과하는 재질로 이루어지는 것을 특징으로 하는 LED모듈을 적층 형성한 전구.