KR100973045B1 - 교류전원을 이용한 평판형 엘이디 조명등 장치 - Google Patents

교류전원을 이용한 평판형 엘이디 조명등 장치 Download PDF

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Abstract

본 발명은, LED를 이용하여 형광등이나 할로겐 등과 같은 조명등을 구성할 때, 직하방향 또는 빛을 방출하기 위한 일 방향으로 빛이 집중되어 조사될 수 있도록 하므로써 높은 조도의 조명을 구현할 수 있도록 하고, 이 LED에 의한 조명등이 SMPS 등의 전용회로구성을 통하지 않고도 간소화된 정류회로와 LED의 개수 조절에 의해 교류로 구동하도록 구성하여 제작비용의 감소 및 제품 크기를 보다 소형화하여 제작할 수 있도록 하며, LED에서 방출된 빛이 보다 효율적으로 방열될 수 있도록 한 구성을 제공하여 조명등이 보다 안정적으로 구동될 수 있도록 한 교류전원을 이용한 평판형 LED 조명등 장치에 관한 것이다.
이를 위해 본 발명은, 각 구성이 설치되는 베이스의 적어도 어느 일면에 다수의 LED가 등기구의 형태로 배치되어 결합되고, 상기 베이스의 LED가 배치된 지점에 단면 상 사각의 평판형태로 형성된 투과체가 결합되어 LED에서 방출된 빛이 투과체의 대향평면을 투과하여 집중방출되는 발광몸체부와; 상기 발광몸체부의 베이스에 설치되며, 각각의 LED와 전기, 전자적으로 연결되고, 외부에서 교류전원을 입력받아 LED를 발광시키기 위한 직류전원으로 변환하는 회로구성부와; 상기 발광몸체부의 일측단 또는 양측단에 설치되어 외부의 교류전원을 입력받아 이를 회로구성부로 입력하는 단자부;를 포함하여 구성된다. 또한, 상기 베이스는 투과체가 결합된 측부에 LED 및 회로구성부가 설치되는 PCB가 결합되고, 투과체가 결합된 면의 이면에 방열부가 형성되어 LED 및 회로구성부에서 발생된 열을 방열부를 통해 방출 하도록 구성된다.
LED, 조명등

Description

교류전원을 이용한 평판형 엘이디 조명등 장치{A FLAT BOARD TYPE LED ILLUMINATOR USING AC POWER SOURCES}
본 발명은 교류전원을 이용한 평판형 LED 조명등 장치에 관한 것이다.
상세하게 본 발명은, LED를 이용하여 형광등이나 할로겐 등과 같은 조명등을 구성할 때, 직하방향 또는 빛을 방출하기 위한 일 방향으로 빛이 집중되어 조사될 수 있도록 하므로써 높은 조도의 조명을 구현할 수 있도록 하고, 이 LED에 의한 조명등이 SMPS 등의 전용회로구성을 통하지 않고도 간소화된 정류회로와 LED의 개수 조절에 의해 교류로 구동하도록 구성하여 제작비용의 감소 및 제품 크기를 보다 소형화하여 제작할 수 있도록 하며, LED에서 방출된 빛이 보다 효율적으로 방열될 수 있도록 한 구성을 제공하여 조명등이 보다 안정적으로 구동될 수 있도록 한 교류전원을 이용한 평판형 LED 조명등 장치에 관한 것이다.
일반적으로 건축물의 실내 조명은 대표적으로 형광등 또는 할로겐 등이 천장이나 벽체에 설치되어 구현된다. 이와 같은, 형광등 또는 할로겐 등은 실내 등으로 보편적인 것에 반하여 소비전력이 크고, 주로 단색의 조명만을 제공하게 된다.
이러한 높은 소비전력 및 조명의 단조로움을 해결하고자 최근에는 형광등 또는 할로겐 등에 비해 낮은 소비전력으로 다양한 색상의 조명을 연출할 수 있도록 한 LED 조명등이 제작되어 출시되고 있다.
상기와 같은 LED 조명등 장치는 방이나 사무실의 메인등, 탁상용 스텐드 등으로 많이 사용되며, 이러한 실시형태에서 더 발전된 형태로 도광판을 이용한 조명타일 등을 예시할 수 있다.
이와 같은 조명등 장치는 다수의 LED가 실장된 LED 모듈을 특정의 배열로 여러개 배치하고, 상기 LED 모듈을 공간의 천장이나 벽면 등에 설치하여 구성된다. 특히, 상기 LED 모듈은 LED가 적정 전압의 직류전류에 의해 구동하는 특성에 의해 외부에서 입력되는 교류전원을 직류전원으로 변화시키기 위한 A/D 컨버터를 수반하게 된다. 이 때, 상기 A/D 컨버터는 교류를 강압하기 위한 트랜스 코일을 갖는 변압기 회로를 수반하게 되며, 이러한 변압기 회로는 LED 모듈에서 상당한 크기로 배치되기 때문에 이를 적용한 제품이 대형화되는 문제점이 발생된다.
상기와 같은 문제점을 해결하기 위해 최근에는 LED가 채용되는 소형의 장치에 SMPS(Switching Mode Power Supply)라 호칭되는 전원공급장치가 적용된다. 이와 같은 SMPS는 교류전원의 주파수를 직류전원의 높은 주파수로 변경하도록 하여 기존의 변압기 등에 비해 소형화/경량화된 컨버팅 회로를 구현하도록 한 것이다.
상기와 같은 종래의 조명등 구성 중 형광등 또는 할로겐 램프는 유리관 내부에 형광물질 또는 할로겐 가스를 충전하고, 이를 전기적 작용에 의해 발광 시키게 된다. 이 때, 상기 유리관은 점등시 외면 전체에서 빛이 방사상으로 방출되기 때문에 실내, 특히 거주자가 밝은 조도를 요구하는 실내 하측으로 빛을 집중시키기 어려워 조도가 낮은 단점이 노출된다.
또한, 상기 LED 조명등에서 SMPS는 대한민국 표준전원인 220V의 교류전원을 12~24V의 직류전원으로 변환시키기 때문에 상당히 많은 전류용량을 요구하게 되어 에너지 손실을 유발하게 된다. 특히, 상기 높은 전류용량의 SMPS는 상당히 고가의 제품으로 LED 조명등의 제작비용을 대폭 상승시켜 되며, 특히, 상기 SMPS 모듈은 상당히 소형화, 경량화되었다고는 하나, 대체로 SMPS 모듈에 비해 더 소형화 제작되는 LED 모듈에 비해서는 상당히 큰 크기로 제작되기 때문에 LED 조명등의 소형화/경량화에 한계를 보이게 된다.
한편, 상기 LED 조명등은 LED의 특성상 상당한 열을 방출하게 되며, 이를 해소하기 위해 기존 조명등의 구성에서는 이 열을 외부로 방출하기 위한 별도의 방열팬(FAN)을 설치하여 방열을 수행하게 된다. 이 때, 상기와 같은 방열팬의 구성은 제품의 제작경비를 상승시키게 되고 상당한 소음을 유발하기 때문에, 제작자 입장에서 방열팬의 구성이 제외된 LED 조명등 만을 제작하여 LED의 열에 따른 조명등의 불안정한 동작 유발 및 제품의 사용수명을 단축시키는 문제점이 노출된다.
본 발명은 상기 문제점을 해결하기 위해 발명한 것이다.
이에 본 발명은, LED를 적용하여 조명등을 구현함에 있어, 이 조명등이 직하방향 또는 어느 일측방향으로 집중적인 빛의 방출이 수행되도록 하기 위해 사각의 평판형태 발광몸체부 내부에서 빛이 방출될 수 있도록 구성하고, LED 조명을 구현하기 위한 전원의 입력이 보다 간소화된 회로에 의해 교류/직류를 컨버팅하여 수행될 수 있도록 하므로써 구성의 간소화에 따른 제작비용의 감소와 동시에 구성을 보다 소형화/경량화 할 수 있도록 하며, 건축물의 실내등으로 적용되기에 최적화되도록 구성하여 일반 형광등 또는 할로겐 등의 소켓에 결합되어 구동될 수 있도록 하고, LED에서 발생된 열이 보다 효율적으로 방열될 수 있도록 구성을 갖추어서 된 LED 조명등 장치를 제공함에 그 목적이 있다.
상기 목적을 달성하기 위해 본 발명은 아래의 구성을 갖는다.
본 발명은, 각 구성이 설치되는 베이스의 적어도 어느 일면에 다수의 LED가 등기구의 형태로 배치되어 결합되고, 상기 베이스의 LED가 배치된 지점에 단면 상 사각의 평판형태로 형성된 투과체가 결합되어 LED에서 방출된 빛이 투과체의 대향평면을 투과하여 집중방출되는 발광몸체부와; 상기 발광몸체부의 베이스에 설치되며, 각각의 LED와 전기, 전자적으로 연결되고, 외부에서 교류전원을 입력받아 LED를 발광시키기 위한 직류전원으로 변환하는 회로구성부와; 상기 발광몸체부의 일측 단 또는 양측단에 설치되어 외부의 교류전원을 입력받아 이를 회로구성부로 입력하는 단자부;를 포함하여 구성된다.
이 때, 상기 베이스는, 투과체가 결합된 측부에 LED 및 회로구성부가 설치되는 PCB가 결합되고, 투과체가 결합된 면의 이면에 방열부가 형성되어 LED 및 회로구성부에서 발생된 열을 방열부를 통해 방출하도록 구성된다.
또한, 상기 베이스는, LED 및 회로구성부에서 발생된 열이 PCB를 통해 방열부로 전달되는 면적을 증가시키기 위해 PCB와 방열부의 간격사이에 열전도 수지를 충진하여 구성된다.
한편, 상기 회로구성부는, 장치의 구동원이 되는 교류전원을 외부에서 입력받는 전원부와; 상기 입력된 전원을 브릿지 정류회로에 의해 정류하는 정류부와; 상기 정류부에서 정류된 전원을 공급받아 LED를 구동하며, 입력된 전원에 대응하는 다수개의 LED가 직렬연결되어 목적하는 전압에 의해 LED가 구동되도록 한 LED 구동부;를 포함하여 구성된다.
특히, 상기 투과체는 LED에서 방출된 빛이 투과될 때, 그 빛을 산란시켜 확산 방출하기 위한 광확산 수지재로 적용되어 구성된다.
이상에서와 같이 본 발명은, 사각의 평판형태 하우징에 의해 LED 조명등이 직하방향 또는 어느 일측방향으로 빛이 집중 방출되어 목적하는 실내의 공간을 보 다 높은 조도로 조명할 수 있는 효과가 있다.
또한, 본 발명은 브릿지 정류회로와 연동하는 적정개수의 LED가 배치된 간소화된 구성에 의해 입력전원이 교류에서 직류로 컨버팅될 수 있게 되어, 간소화된 구성에 의해 제작비용의 감소 및 제품의 크기가 소형화되므로써 제품의 판매원가 절감에 따른 판매효율 촉진 및 소형화된 크기에 따른 제품의 적용범위를 확장시킬 수 있는 효과가 있다. 특히, 본 발명은 LED 조명등이 일반 형광등 또는 할로겐 등의 소켓에 결합되어 구동될 수 있도록 구성하여 별도의 조명등 소켓의 교체 없이도 실내, 외의 조명으로 적용되므로써, LED 조명등을 보다 경제적으로 적용할 수 있도록 한 효과를 얻게 된다.
또한, 본 발명은 LED에서 방출된 빛이 LED가 실장된 기판에서 부터 베이스의 방열부에 걸쳐 방열됨에 의해 효율적인 방열이 수행되어, 조명등을 보다 안정적으로 구동시킬 수 있게 되며, 동시에 제품의 사용수명을 연장시킬 수 있는 효과가 있다.
상기와 같은 본 발명의 실시예를 첨부된 도면을 참조하여 상세히 설명한다.
도 1은 본 발명에 의한 LED 조명등 장치의 사시도, 도 2는 본 발명에 의한 LED 조명등 장치의 일부 확대 사시도, 도 3은 본 발명에 의한 LED 조명등 장치의 단면도, 도 4는 본 발명에 의한 LED 조명등 장치의 단자부 확대도, 도 5는 본 발명에 의한 LED 조명등 장치의 회로구성 블록도이다.
도면을 참조하면, 본 발명에 의한 LED 조명등 장치는 발광몸체부(10), 회로구성부(20), 단자부(30)로 이루어진다.
상기 발광몸체부(10)는 조명등의 외장이 되는 구성으로, 방열기능을 갖는 베이스(11)와, 발광몸체부(10)의 내부에서 방출된 빛을 광확산하며 투과시키는 투과체(12)로 구성된다. 이와 같은 발광몸체부(10)는 도 2에서와 같이 단면 상 사각의 형태로 형성되며, 바람직하게는 빛이 직하방향 또는 목적하는 방향(LED 빛이 직진 방출되는 방향)으로 빛을 집중하여 출사시키기 위해 평판형태로 형성됨이 바람직하다.
이 때, 상기 베이스(11)는 회로구성부(20)가 설치되기 위한 공간을 제공하며, 상기 투과체(12)는 전술한 것과 같이 회로구성부(20)의 PCB(S)에 실장된 다수의 LED(L)에서 방출된 빛이 투과되며 확산되어 조명을 구현하도록 한 구성이다.
이와 같은 발광몸체부(10)는 베이스(11)의 적어도 어느 일면(도면에서 하면)에 다수의 LED(L)가 등기구의 형태로 배치되어 결합된다. 이 때, 등기구의 형태로 도면에서는 단면상 사각의 평판형태로 된 형광등 기구의 형태를 제시한 것으로, 다수의 LED(L)가 길이방향을 갖는 PCB(S)에 일렬 또는 다수열로 배열되어 실장된 상태를 나타낸다.
상기 베이스(11)는 길이방향을 갖는 빔(beam)형태의 구성이다. 이 베이스(11)는 상기 PCB(S)가 결합된 면, 즉, 후술할 투과체(12)가 결합된 면의 이면에 LED(L) 및 회로구성부(20)의 전자, 전기소자에서 방출된 열을 외부로 방출시키기 위한 방열부(13)가 형성된다.
특히, 이와 같은 방열부(13)를 형성하기 위해 상기 베이스(11)는 방열효율이 높은 알루미늄 재질로 제작되며, 상기 방열부(13)는 방열면적을 증가시키기 위해 다수의 방열핀이 돌출형성됨은 당연하다.
또한, 상기 베이스(11)는 LED(L) 및 회로구성부(20)에서 발생된 열을 보다 넓은 면적을 통해 방열부(13)로 전달하기 위해 PCB(S)와 방열부(13)의 간격사이에 열전도 수지(14)를 충진하여 구성된다. 이 때, 상기 열전도 수지는 열전도율이 높은 에폭시, 실리콘 등이 충진되며, 이와 같은 수지는 베이스(11)의 외면에서 전달되는 물리적 충격을 완화시키는 기능도 병행하게 된다.
상기 투과체(12)는 PC, PMMA, ABS, PS 등의 아크릴 또는 기타 광투과가 가능한 수지와 광확산제를 혼합(이하, 광확산 수지)하여 LED(L)에서 방출된 빛이 투과되며 확산되어 보다 넓은 구간에 걸쳐 조명을 구현하기 위한 구성이다.
특히, 상기 투과체(12)는 도면에서와 같이 발광몸체부(10)의 전체적인 형상을 사각의 평판형태로 유지시키는 구성으로 베이스(11)의 양측면에 양단이 지지된 형태에서 단면상 사각형태로 절곡형성된 구성을 유지하게 된다.
여기서, 상기 투과체(12)는 LED(L)의 외부에 감싸지도록 배치되어 LED(L)의 빛이 전체 구간에 걸쳐 투과될 수 있도록 구성됨이 바람직하다. 또한, 이와 같은 투과체(12)는 전술한 것과 같은 광확산 수지를 사출, 압출 등의 공정에 의해 제작 된 것이다.
상기 회로구성부(20)는 발광몸체부(10)의 베이스(11)에 결합된 PCB(S) 상에 여러 전기, 전자소자가 실장되어 설치된다. 이와 같은 회로구성부(20)는 각각의 LED(L)와 전기, 전자적으로 연결되고, 외부에서 교류전원을 입력받아 LED(L)를 발광시키기 위한 직류전원으로 변환시키기 위한 구성이다.
이와 같은 회로구성부(20)는 전원부(40), 정류부(50), LED 구동부(60)로 이루어진 기본 구성을 갖는다. 상기 전원부(40)는 장치의 구동원이 되는 교류전원을 외부에서 입력받기 위한 구성이다. 이 때, 상기 외부의 교류전원은 본 실시예에서 한국표준으로 사용되는 220V의 전원이며 이에 따라 후술할 LED 구동부(60)의 LED(L) 개수가 지정된다.
특히, 상기와 같은 전원부(40)는 특정한 상황시 외부의 전원을 차단하기 위해 퓨즈를 더 갖추어 구성될 수 있다. 여기서, 상기 특정한 상황은 합선 등의 불의의 요인에 의해 외부에서 정격을 초과하는 과도한 교류전원이 입력되는 상황등을 의미한다.
상기 정류부(50)는 입력된 전원을 정류하기 위한 다이오드 회로로 구성된다. 이 때, 상기 다이오드 회로는 브릿지 다이오드 정류회로가 적용된다.
상기 LED 구동부(60)는 전술한 220V의 전원에 대응하여 다수개의 LED(L)와 저항(61)이 직렬연결되어 구성된다. 이와 같은 LED 구동부(60)는 정류부(50)에서 정류된 전원을 공급받아 LED(L)를 목적하는 전압으로 구동시키기 위한 구성이다.
보다 구체적인 설명을 위해 일예를 들면, 상기 외부의 교류 전압이 220V로 입력되고 LED(L)의 구동전압이 3.2V일 때, 상기 LED(L) 60개를 직렬로 연결 배치하면 192V의 전압이 LED(L)에 나누어져 인가되어 전압강하되고, 나머지 8V의 전압은 이들 LED(L)와 직렬 연결된 저항에 걸리도록 하면 안정적인 회로를 얻을 수 있게 된다.
또한, 상기 LED 구동부(60)를 더 증설하기 위해서는 다수의 LED(L)와 저항(61)의 직렬연결된 구성을 1조로 하여 다수조를 병렬연결하여 구성할 수 있다.
상기 단자부(30)는 발광몸체부(10)의 일측단 또는 양측단에 설치된 전원입력 구성이다. 이와 같은 단자부(30)는 도면상 발광몸체부(10)가 형광등의 형태로 구성되기 때문에 발광몸체부(10)의 양단부에 설치된 흡사 형광등 단자와 같은 구성을 갖는다.
이와 같은 단자부(30)는 일반적으로 설치된 건축물의 형광등 또는 할로겐 램프 등의 소켓에 별도의 공사나 소켓 변형 없이 본 발명에 의한 조명등 장치를 끼워 사용할 수 있도록 구성됨을 의미한다.
도 6은 본 발명에 의한 LED 조명등 장치의 작용상태 예시도.
도면을 참조하면, 상기 LED 조명등 장치는 PCB(S) 상에 실장된 다수의 LED(L)에서 빛이 방출되면, 방출된 빛은 사각의 평판형태로 된 투과체(12)의 대향면에 투과되어 외부로 방출된다.
이 때, 상기 투과체(12)는 전술한 것과 같이 광확산 수지로 형성되고, LED(L)에서 방출된 빛은 직진성향을 갖기 때문에 투과체(12)의 빛 투과면에서는 입사된 빛을 산란하고 확산하여 그 직하방향(조명등이 건축물의 천장에 설치된 경우) 또는 일측방향(조명등이 건축물의 벽체 또는 바닥에 설치된 경우)으로 집중되어 출사된다.
따라서, 상기 LED(L)에서 방출된 빛은 직하부 또는 일측방향으로 집중출사됨에 의해 보다 높은 조도의 조명을 얻을 수 있게 되며, 특히, 보다 밝은 조도를 요구하는 건축물의 실내에 상기 LED 조명등을 다수개 설치하여 목적하는 실내 조명을 구현할 수 있게 된다.
도 1은 본 발명에 의한 LED 조명등 장치의 사시도.
도 2는 본 발명에 의한 LED 조명등 장치의 일부 확대 사시도.
도 3은 본 발명에 의한 LED 조명등 장치의 단면도.
도 4는 본 발명에 의한 LED 조명등 장치의 단자부 확대도.
도 5는 본 발명에 의한 LED 조명등 장치의 회로구성 블록도.
도 6은 본 발명에 의한 LED 조명등 장치의 작용상태 예시도.
<도면의 주요 부분에 대한 부호의 설명>
10: 발광몸체부 11: 베이스
12: 투과체 13: 방열부
14: 열전도 수지 20: 회로구성부
30: 단자부

Claims (5)

  1. 베이스(11)의 적어도 어느 일면에 다수의 LED(L)가 일렬 또는 다수열로 배치되어 결합되고, 상기 베이스(11)의 LED(L)가 배치된 지점에 단면 상 사각의 평판형태로 형성된 투과체(12)가 결합되어 LED(L)에서 방출된 빛이 투과체(12)의 대향평면을 투과하여 집중방출되는 발광몸체부(10)와;
    상기 발광몸체부(10)의 베이스(11)에 설치되며, 각각의 LED(L)와 전기, 전자적으로 연결되고, 외부에서 교류전원을 입력받아 LED(L)를 발광시키기 위한 직류전원으로 변환하는 회로구성부(20)와;
    상기 발광몸체부(10)의 일측단 또는 양측단에 설치되어 외부의 교류전원을 입력받아 이를 회로구성부(20)로 입력하는 단자부(30);를 포함하며,
    상기 베이스(11)는, 투과체(12)가 결합된 측부에 LED(L) 및 회로구성부(20)가 설치되는 PCB(S)가 결합되고, 투과체(12)가 결합된 면의 이면에 방열부(13)가 형성되어 LED(L) 및 회로구성부(20)에서 발생된 열을 방열부(13)를 통해 방출하도록 구성되며, LED(L) 및 회로구성부(20)에서 발생된 열이 PCB(S)를 통해 방열부(13)로 전달되는 면적을 증가시키기 위해 PCB(S)와 방열부(13)의 간격사이에 열전도 수지(14)를 충진하여 구성된 것을 특징으로 하는 교류전원을 이용한 LED 조명등 장치.
  2. 삭제
  3. 삭제
  4. 제 1 항에 있어서, 상기 회로구성부(20)는
    장치의 구동원이 되는 교류전원을 외부에서 입력받는 전원부(40)와;
    상기 입력된 전원을 브릿지 다이오드 정류회로에 의해 정류하는 정류부(50)와;
    상기 정류부(50)에서 정류된 전원을 공급받아 LED(L)를 구동하며, 입력된 전원에 대응하는 다수개의 LED(L)가 직렬연결되어 목적하는 전압에 의해 LED(L)가 구동되도록 한 LED 구동부(60);
    를 포함하는 것을 특징으로 하는 교류전원을 이용한 LED 조명등 장치.
  5. 제 1 항 또는 제 4 항에 있어서, 상기 투과체(12)는
    LED(L)에서 방출된 빛이 투과될 때, 그 빛을 산란시켜 확산 방출하기 위한 광확산 수지재인 것을 특징으로 하는 교류전원을 이용한 LED 조명등 장치.
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