KR100884279B1 - 형광등 소켓 연결용 ｌｅｄ 조명등 - Google Patents

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Abstract

본 발명은 형광등 소켓 연결용 LED 조명등에 관한 것으로서, 형광등에 필요한 전압을 안정화시키는 안정기와, 상기 안정기를 통해 인가되는 교류전원을 직류전원으로 변환하는 전원모듈과, 상기 전원변환모듈에서 제공되는 직류전원에 의해 구동되는 LED모듈을 포함하고, 상기 전원모듈은 상기 안정기의 제 1 출력단에 연결되는 제 1 과전압 보호부, 상기 제 1 과전압 보호부의 후단에 접속되는 제 1 브릿지 정류부, 상기 제 1 브릿지 정류부에서 정류된 직류전원의 리플을 제거하는 평활부, 상기 평활부를 통과한 직류전원을 상기 LED모듈 구동을 위한 적절한 전압으로 변환하여 상기 LED모듈에 인가하는 DC-DC 컨버터부, 상기 안정기의 제 2 출력단에 연결되는 제 2 과전압 보호부 및 상기 제 2 과전압 보호부의 후단에 접속되고, (+)단자가 상기 제 1 브릿지 정류부의 (+)단자에 접속되고 (-)단자가 상기 제 2 브릿지 정류부의 (-)단자에 접속되는 제 2 브릿지 정류부를 포함한다.
상기와 같은 본 발명에 따르면, LED 모듈이 형광등용 안정기에 연결되는 경우에도 안정적인 점등이 가능하고 LED 모듈에 안정적인 전원을 공급할 수 있도록 하여 LED의 고수명 및 고효율의 특성을 극대화할 수 있는 효과가 있다.
형광등, LED, 접속, 소켓, 안정기.

Description

형광등 소켓 연결용 ＬＥＤ 조명등{LED Fixture For Fluorecent Lamp Socket}
본 발명은 형광등 소켓 연결용 LED 조명등에 관한 것으로서, 보다 상세하게는 형광등용 안정기에 연결되는 경우에도 안정적인 점등이 가능하고 LED 모듈에 안정적인 전원을 공급할 수 있도록 함과 아울러 통상의 LED 모듈을 형광등에 호환이 가능하도록 제작된 접속캡에 꽂아 형광등 소켓에 장착함으로써 통상의 LED 모듈을 형광등용 등기구에 장착하여 사용할 수 있도록 하는 장치에 관한 것이다.
형광등은 백열등에 비해 수명이 길고 전력 소모량이 적은 장점 등으로 인해 널리 사용되고 있다. 그러나 형광등은 사용 후 폐기하는데 있어서 형광등관에서 흘러나오는 수은이 환경 오염 문제를 유발하는 심각한 문제점이 있다.
이러한 문제점을 해결하기 위해 최근에는 형광등을 LED로 대체하고자 하는 기술들이 제시되고 있는데, LED는 환경 오염 문제를 해결할 수 있을 뿐 아니라 형광등에 비해 약 30%정도의 에너지 절감 효과를 거둘 수 있어 이에 대한 필요성이 높아지고 있다.
종래 LED를 형광등에 적용한 기술은 기존의 형광등 안정기가 설치된 상태에서 형광램프만 LED 조명으로 대체하고자 하는 것으로서 국내 등록특허 제10-0821975호, 제10-0844538호, 국내공개특허 10-2007-95764호 등이 있으며, 도 1에는 국내등록특허 제10-0821975호에 의한 형광등 소켓 연결용 LED 조명등의 회로도가 개시되어 있다.
그러나, 도 1에 도시된 종래 기술은 과전류에 대한 보호, LED에 인가되는 정전압 제어, 정전류 제어 등의 제어가 불가능하므로 AC 입력전압의 변동에 따른 DC 출력 전압 변동이 심하여 LED에 과전압, 과전류가 흐르게 되어 LED의 수명이 단축되고 출력전압이 불안정하여 출력전력을 결정하는데 상당한 어려움이 발생하고 있다.
특히, 형광등은 이그니션 모드에서 안정기가 예열 동작 후 펄스를 인가하여 순간 방전이 일어나는 경우 정상 동작인 것으로 인식하여 점등 모드로 진입하게 되는데, 종래 기술에 의할 경우 순간적인 방전 루트가 제공되지 않아 정상 점등이 되지 않고 계속 깜빡거리는 현상이 발생하거나 방전 루트를 제공하기 위해 추가적인 저항(R1)을 구비하여야 하며, 추가저항을 구비하는 경우에는 저항에서 통상의 형광등에서 소모되는 전력과 LED 소모 전력이 더해진 양의 전력을 소비하게 되므로 오히려 종래 형광등에 비해 전력 소모가 높아지게 되는 단점이 있다.
또한, 종래기술들은 형광등 소켓에 장착이 가능하도록 특수 형태로 제작된 LED 모듈만을 사용해야 하므로 범용 LED 모듈은 사용할 수 없는 단점이 있다.
본 발명은 상기와 같은 문제점을 해결하기 위해 안출된 것으로서, 본 발명의 목적은 LED 모듈이 형광등용 안정기에 연결되는 경우에도 안정적인 점등이 가능하고 LED 모듈에 안정적인 전원을 공급할 수 있도록 하여 LED의 고수명 및 고효율의 특성을 극대화할 수 있도록 하는 것이다.
본 발명의 다른 목적은 통상의 LED 모듈을 형광등에 호환이 가능하도록 제작된 접속캡에 꽂아 형광등 소켓에 장착함으로써 통상의 LED 모듈을 형광등용 등기구에 장착하여 사용할 수 있도록 하여 호환성을 극대화할 수 있도록 하는 것이다.
또한, 과전압, 과전류 보호, DC-DC 변환을 통한 정전압 제공, 역극성 보호 회로 등을 통해 LED에 안정적인 전압을 제공하면서 LED의 수명을 향상시킬 수 있도록 하는 것이다.
상기와 같은 목적을 달성하기 위한 본 발명의 일측면에 따르면, 전원으로부터 인가되는 형광등에 필요한 전압을 안정화시키는 안정기와, 상기 안정기를 통해 인가되는 교류전원을 직류전원으로 변환하는 전원모듈과, 상기 전원변환모듈에서 제공되는 직류전원에 의해 구동되는 LED모듈을 포함하고, 상기 전원모듈은 상기 안정기의 제 1 출력단에 연결되는 제 1 과전압 보호부, 상기 제 1 과전압 보호부의 후단에 접속되는 제 1 브릿지 정류부, 상기 제 1 브릿지 정류부에서 정류된 직류전 원의 리플을 제거하는 평활부, 상기 평활부를 통과한 직류전원을 상기 LED모듈 구동을 위한 적절한 전압으로 변환하여 상기 LED모듈에 인가하는 DC-DC 컨버터부, 상기 안정기의 제 2 출력단에 연결되는 제 2 과전압 보호부 및 상기 제 2 과전압 보호부의 후단에 접속되고, (+)단자가 상기 제 1 브릿지 정류부의 (+)단자에 접속되고 (-)단자가 상기 제 2 브릿지 정류부의 (-)단자에 접속되는 제 2 브릿지 정류부를 포함하는 것을 특징으로 하는 형광등 소켓 연결용 LED 조명등이 제공된다.
여기서, 상기 제 1 브릿지 정류부와 평활부 사이에 과전류 보호부가 개재되는 것이 바람직하다.
또한, 상기 전원모듈과 상기 LED모듈 사이에는 역극성 보호를 위한 역극성 보호 브릿지 다이오드가 개재되는 것이 보다 바람직하다.
또한, 내부에 상기 전원모듈이 수용되는 수용공간이 형성된 원통형상으로서 후면이 개방되고 전면에 일단이 상기 형광등 소켓에 접속되고 타단이 상기 전원모듈에 접속되는 제 1 접속핀이 돌출형성되는 캡 본체 및 상기 캡 본체의 후면에 결합되고 일측에 접속홈이 형성되는 후면 커버를 포함하는 접속캡 및 일측에 일단이 상기 접속캡의 접속홈에 결합되고 타단이 상기 LED 모듈의 접속단자에 전기적으로 접속되는 제 2 접속핀이 돌출형성되고 타측이 상기 LED 모듈에 결합되는 단자캡이 더 포함되는 것이 더욱 바람직하다.
또한, 상기 LED모듈은 금속 재질로서 전면에 상기 단자캡 고정을 위한 단자 캡 고정홈이 형성된 방열판, 상기 방열판의 양측면에 설치되는 LED 기판, 상기 LED 기판 상에 설치되는 LED 어레이 및 투명 또는 반투명 재질로서 상기 방열판의 전면 및 후면측에 설치되는 보호 및 확산판을 포함하여 구성된다.
또한, 상기 캡 본체는 내부에 상기 전원모듈이 수용되는 수용공간이 형성된 원통형상으로서 후면이 개방되고, 내주면에 장방형 돌기가 형성되는 고정체 및 외주면에 상기 고정체의 장방형 돌기에 대응되는 장방형 돌기가 형성되고, 전면에 일단이 상기 형광등 소켓에 접속되고 타단이 상기 전원모듈에 접속되는 제 1 접속핀이 돌출형성되는 이동체를 포함하여, 상기 이동체가 상기 고정체의 내부에서 전후이동가능한 것이 더욱 바람직하다.
상기와 같은 본 발명에 따르면, LED 모듈이 형광등용 안정기에 연결되는 경우에도 안정적인 점등이 가능하고 LED 모듈에 안정적인 전원을 공급할 수 있도록 하여 LED의 고수명 및 고효율의 특성을 극대화할 수 있는 효과가 있다.
또한, 통상의 LED 모듈을 형광등에 호환이 가능하도록 제작된 접속캡에 꽂아 형광등 소켓에 장착함으로써 통상의 LED 모듈을 형광등용 등기구에 장착하여 사용할 수 있도록 하여 호환성을 극대화할 수 있는 효과가 있다.
또한, 과전압, 과전류 보호, DC-DC 변환을 통한 정전압 제공, 역극성 보호 회로 등을 통해 LED에 안정적인 전압을 제공하면서 LED의 수명을 향상시킬 수 있는 효과가 있다.
이하에서 첨부된 도면을 참조하여 본 발명의 일실시예를 상세하게 설명하도록 한다.
도 2a 및 도 2b는 본 발명에 따른 형광등 소켓 연결용 LED 조명등의 내부 회로도이다. 도 2a는 LED 모듈의 병렬 구동에 관한 실시예시고 도 2b는 LED 모듈의 개별 구동에 관한 실시예이다. 도 2a 및 도 2b에 도시된 바와 같이, 본 발명에 따른 형광등 소켓 연결용 LED 조명등은 크게 형광등에 필요한 전압을 안정화시키는 통상의 안정기(600)와, 안정기(600)를 통해 인가되는 교류전원을 직류전원으로 변환하는 전원모듈(400)과, 전원모듈에서 제공되는 직류전원에 의해 구동되는 LED모듈(100)을 포함하여 구성된다.
전원모듈(400)은 제 1 과전압 보호부(10), 제 1 브릿지 정류부(20), 과전류 보호부(30), 평활부(40), DC-DC 컨버터부(50), 제 2 과전압 보호부(11) 및 제 2 브릿지 정류부(21)를 포함하여 구성된다.
제 1 과전압 보호부(10)와 제 2 과전압 보호부(11)는 안정기의 양 출력단에 각각 접속되어 외부로부터 서지전압이 입력되는 경우 후단의 회로를 보호하기 위한 것으로서, 양단에 가해지는 전압의 크기에 따라 저항값이 변하는 비선형(非線形) 반도체 저항소자인 바리스터(VARISTOR)와 퓨즈(fuse)가 사용될 수 있다.
제 1 브릿지 정류부(20) 및 제 2 브릿지 정류부(21)는 제 1 및 제 2 과전압 보호부(10, 11)의 후단에 접속되어 상용 AC 전원을 DC 전원으로 변환하는 것으로서 본원발명은 제 1 및 제 2 브릿지 정류부(20, 21)의 +극과 -극이 상호 연결되는 것 이 특징이다. 본 발명자는 다수의 실험을 거쳐 도 2a 및 2b에 도시된 바와 같이, 2개의 브릿지 정류부(20, 21)를 각각 안정기(600)의 양 출력단측에 배치하고 각 브릿지 정류부(20, 21)의 +극과 -극을 상호 연결하는 경우 별도의 부하 저항이 없더라도 종래와 같은 깜박거림이 발생하지 않고 전력 소모가 현저하게 감소하는 현상을 발견하게 되었다. 이는 이그니션 모드에서 안정기가 예열 동작 후 펄스를 인가하여 순간 방전이 일어나는 경우 +극과 -극이 상호 결선된 2개의 브릿지 정류부(20, 21)가 순간 방전 루트를 제공하여 안정기가 정상 동작인 것으로 인식하여 점등 모드로 진입하게 되기 때문인 것으로 예측된다.
과전류 보호부(30)는 브릿지 정류부(20, 21)와 평활부(40) 사이에 개재되어 과전류로부터 후단의 LED모듈(100)을 보호하기 위한 것으로서, 낮은 온도에서는 비교적 큰 저항값을 갖다가 소정의 온도에 도달되면 급격히 저항이 감소하여 해당 온도 이상에서 급격히 전류가 흐르기 어려운 특성을 갖는 부특성 서미스터(NTC)가 사용될 수 있다.
평활부(40)는 브릿지 정류부(20, 21)에서 정류된 직류전원의 리플을 제거하는 것이다.
DC-DC 컨버터부(50)는 평활부(40)를 통과한 직류전원을 LED모듈(100) 구동을 위한 적절한 전압으로 변환하여 LED모듈(100)에 인가하는 것으로서, LED 모듈(100)의 LED 개수에 따라 자동적으로 적정한 DC전압을 생성하는 공지의 IC회로가 사용될 수 있다.
도 3a는 본 발명의 제 1 실시예에 따른 접속캡 분리형 LED 조명등의 결합상태를 도시한 평면도이고, 도 3b는 본 발명의 제 1 실시예에 따른 접속캡 분리형 LED 조명등의 분리상태를 도시한 평면도이며, 도 4는 도 3a 및 도 3b의 LED 모듈의 측면도이다.
제 1 실시예는 LED 모듈(100)을 구동하기 위한 전원모듈(400)을 접속캡(300)내에 설치하고, 접속캡(300)이 LED 모듈(100)과 형광등 소켓 간을 전기적으로 연결함으로써 통상의 LED 기판을 형광등용으로 사용할 수 있도록 하는 것이 특징이다.
제 1 실시예에 따른 접속캡 분리형 LED 조명등은 LED 모듈(100)의 양단에 단자캡(200)이 결합되고 단자캡(200)의 외측에 접속캡(300)이 결합되는 구조로서 접속캡(300)이 형광등 소켓에 끼워지게 된다.
LED 모듈(100)은 LED 기판(3) 상에 다수개의 LED 어레이(4)가 설치되고 양단에 접속단자(90)가 형성되며, 접속단자(90)와 LED 어레이(4) 간에는 사용자의 실수에 의해 LED 조명등을 잘못 끼워 DC 전원이 바뀌더라도 LED 어레이(4)에 공급되는 DC전원을 일정하게 하는 역극성 보호 브릿지 다이오드(80)가 설치된다.
제 1 실시예의 LED 모듈(100)은 보다 상세하게는 도 4에 도시된 바와 같이, 금속 재질로서 전면에 단자캡(200)의 고정을 위한 단자캡 고정홈(6)이 형성된 방열판(2), 방열판(2)의 양측면에 설치되는 LED 기판(3), LED 기판(3) 상에 설치되는 LED 어레이(4) 및 투명 또는 반투명 재질로서 방열판(2)의 전면 및 후면측에 설치되는 보호 및 확산판(1)을 포함하여 구성된다. 즉, 제 1 실시예에서는 방열판(2)의 양측면에 LED 기판(3)을 설치하여 360°빛을 발생할 수 있도록 하는 구조를 갖 고 있다.
단자캡(200)은 LED 모듈(100)의 양단에 결합되는 것으로서, 일단이 접속캡(300)에 전기적으로 접속되고 타단이 LED 모듈(100)의 접속단자(90)에 전기적으로 접속되는 제 2 접속핀(210))이 돌출형성되어 있다.
접속캡(300)은 내부에 전원모듈(400)이 수용되는 수용공간이 형성된 원통형상으로서 후면이 개방되고, 전면에 일단이 형광등 소켓에 접속되고 타단이 전원모듈(400)에 접속되는 제 1 접속핀(330)이 돌출형성되는 캡 본체(310)와 캡 본체(310)의 후면에 결합되고 일측에 제 2 접속핀(210)과의 결합을 위한 접속홈(321)이 형성되는 후면 커버(320)를 포함하여 구성된다.
도 5는 제 1 실시예의 변형례에 따른 접속캡의 단면도이다.
도 5의 변형례는 접속캡(300)이 전후방향으로 신축가능하도록 하여 LED 모듈(100)의 길이에 관계없이 LED 모듈(100)을 형광등 소켓에 접속할 수 있도록 하는 구조이다.
즉, 도 5의 변형례에서 캡 본체(310)는 내부에 전원모듈(400)이 수용되는 수용공간(340)이 형성된 원통형상으로서 후면이 개방되고 내주면에 장방형 돌기(311a)가 형성되는 고정체(311)와 외주면에 고정체(311)의 장방형 돌기(311a)에 대응되는 장방형 돌기(313a)가 형성되고, 전면에 일단이 형광등 소켓에 접속되고 타단이 전원모듈(400)에 접속되는 제 1 접속핀(330)이 돌출형성되는 이동체(313)를 포함하여 구성된다.
따라서, LED 모듈(100)의 사이즈가 형광등기구의 사이즈보다 짧은 경우 이동체(313)를 고정체(311)로부터 외측으로 신장시켜 사용할 수 있게 되어 LED 모듈(100)의 사이즈에 관계없이 모든 LED 모듈(100)을 형광등용으로 사용할 수 있게 되는 장점이 있다.
도 6은 본 발명의 제 2 실시예에 따른 접속캡 일체형 LED 조명등의 평면도이다.
제 2 실시예에 따른 접속캡 일체형 LED 조명등은 제 1 실시예에서 단자캡(200)을 제거하고 접속캡(300)을 LED 모듈(100)과 일체형으로 제작한 것으로서 나머지 사항은 제 1 실시예와 동일하다.
도 7은 본 발명의 제 3 실시예에 따른 전원모듈 내장형 LED 조명등의 정단면도이다.
제 3 실시예는 방열판의 일면에만 LED 기판(3)을 설치하고 후면에는 LED 어레이(4)를 구동하기 위한 전원모듈(400)을 배치하여 180°방향의 빛이 조사되는 구조로서, 접속캡(300)이 생략되고 단자캡(200)의 제 2 접속핀(210)이 바로 형광등 소켓에 결합된다.
비록 본 발명이 상기 언급된 바람직한 실시예와 관련하여 설명되어졌지만, 발명의 요지와 범위로부터 벗어남이 없이 다양한 수정이나 변형을 하는 것이 가능 하다. 따라서 첨부된 특허청구의 범위는 본 발명의 요지에서 속하는 이러한 수정이나 변형을 포함할 것이다.
도1은 종래기술에 따른 형광등 소켓 연결용 LED 조명등의 내부 회로도이다.
도 2a 및 도 2b는 본 발명에 따른 형광등 소켓 연결용 LED 조명등의 내부 회로도이다.
도 3a는 본 발명의 제 1 실시예에 따른 접속캡 분리형 LED 조명등의 결합상태를 도시한 평면도이고, 도 3b는 본 발명의 제 1 실시예에 따른 접속캡 분리형 LED 조명등의 분리상태를 도시한 평면도이다.
도 4는 도 3a 및 도 3b의 LED 모듈의 측면도이다.
도 5는 제 1 실시예의 변형례에 따른 접속캡의 단면도이다.
도 6은 본 발명의 제 2 실시예에 따른 접속캡 일체형 LED 조명등의 평면도이다.
도 7은 본 발명의 제 3 실시예에 따른 전원모듈 내장형 LED 조명등의 정단면도이다.
<주요도면부호에 관한 설명>
1 : 보호 및 확산판 2 : 방열판
3 : LED 기판 4 : LED
6 : 단자캡 고정홈 10 : 제 1 과전압 보호부
11 : 제 2 과전압 보호부 20 : 제 1 브릿지 정류부
21 : 제 2 브릿지 정류부 30 : 과전류 보호부
40 : 평활부 50 : DC-DC 컨버터부
80 : 역극성 보호 브릿지 다이오드
100 : LED 모듈 200 : 단자캡
210 : 제 2 접속핀 300 : 접속캡
310 : 캡 본체 311 : 고정체
313 : 이동체 311a, 313a : 장방형 돌기
320 : 후면커버 321 : 접속홈
330 : 제 1 접속핀 340 : 수용공간
400 : 전원모듈 600 : 안정기

Claims (6)

  1. 형광등 소켓에 연결하여 사용할 수 있는 LED 조명등에 있어서,
    전원으로부터 인가되는 전류의 주파수를 안정화시키는 안정기와, 상기 안정기를 통해 인가되는 교류전원을 직류전원으로 변환하는 전원모듈과, 상기 전원변환모듈에서 제공되는 직류전원에 의해 구동되는 LED모듈을 포함하고,
    상기 전원모듈은
    상기 안정기의 제 1 출력단에 연결되는 제 1 과전압 보호부;
    상기 제 1 과전압 보호부의 후단에 접속되는 제 1 브릿지 정류부;
    상기 제 1 브릿지 정류부에서 정류된 직류전원의 리플을 제거하는 평활부;
    상기 평활부를 통과한 직류전원을 상기 LED모듈 구동을 위한 적절한 전압으로 변환하여 상기 LED모듈에 인가하는 DC-DC 컨버터부;
    상기 안정기의 제 2 출력단에 연결되는 제 2 과전압 보호부; 및
    상기 제 2 과전압 보호부의 후단에 접속되고, (+)단자가 상기 제 1 브릿지 정류부의 (+)단자에 접속되고 (-)단자가 상기 제 2 브릿지 정류부의 (-)단자에 접속되는 제 2 브릿지 정류부를 포함하는 것을 특징으로 하는 형광등 소켓 연결용 LED 조명등.
  2. 제 1 항에 있어서,
    상기 제 1 브릿지 정류부와 평활부 사이에 과전류 보호부가 개재되는 것을 특징으로 하는 형광등 소켓 연결용 LED 조명등.
  3. 제 1 항에 있어서,
    상기 전원모듈과 상기 LED모듈 사이에는 역극성 보호를 위한 역극성 보호 브릿지 다이오드가 개재되는 것을 특징으로 하는 형광등 소켓 연결용 LED 조명등.
  4. 제 1 항에 있어서,
    내부에 상기 전원모듈이 수용되는 수용공간이 형성된 원통형상으로서 후면이 개방되고 전면에 일단이 상기 형광등 소켓에 접속되고 타단이 상기 전원모듈에 접속되는 제 1 접속핀이 돌출형성되는 캡 본체 및 상기 캡 본체의 후면에 결합되고 일측에 접속홈이 형성되는 후면 커버를 포함하는 접속캡; 및
    일측에 일단이 상기 접속캡의 접속홈에 결합되고 타단이 상기 LED 모듈의 접속단자에 전기적으로 접속되는 제 2 접속핀이 돌출형성되고 타측이 상기 LED 모듈에 결합되는 단자캡이 더 포함되는 것을 특징으로 하는 형광등 소켓 연결용 LED 조명등.
  5. 제 4 항에 있어서,
    상기 LED 모듈은
    금속 재질로서 전면에 상기 단자캡 고정을 위한 단자캡 고정홈이 형성된 방열판;
    상기 방열판의 양측면에 설치되는 LED 기판;
    상기 LED 기판 상에 설치되는 LED 어레이; 및
    투명 또는 반투명 재질로서 상기 방열판의 전면 및 후면측에 설치되는 보호 및 확산판을 포함하는 것을 특징으로 하는 형광등 소켓 연결용 LED 조명등.
  6. 제 4 항에 있어서,
    상기 캡 본체는
    내부에 상기 전원모듈이 수용되는 수용공간이 형성된 원통형상으로서 후면이 개방되고, 내주면에 장방형 돌기가 형성되는 고정체; 및
    외주면에 상기 고정체의 장방형 돌기에 대응되는 장방형 돌기가 형성되고, 전면에 일단이 상기 형광등 소켓에 접속되고 타단이 상기 전원모듈에 접속되는 제 1 접속핀이 돌출형성되는 이동체를 포함하여,
    상기 이동체가 상기 고정체의 내부에서 전후이동가능한 것을 특징으로 하는 형광등 소켓 연결용 LED 조명등.
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