KR101040135B1

KR101040135B1 - 교류전원에 의해 구동하는 엘이디 조명장치

Info

Publication number: KR101040135B1
Application number: KR1020080138898A
Authority: KR
Inventors: 심현섭
Original assignee: 심현섭
Priority date: 2008-02-26
Filing date: 2008-12-31
Publication date: 2011-06-13
Also published as: KR20090092215A

Abstract

본 발명은, 상용되는 여러전압의 교류전원에 대해 전압을 강압시키기 위한 별도의 구성을 배제하여 컨버터 등의 전용회로구성을 통하지 않고도 간소화된 정류회로와 LED개수의 조절에 의해 교류로 구동하는 엘이디 조명을 구현하여 제품 크기의 소형화 및 제작비용을 절감할 수 있도록 한 교류전원에 의해 구동하는 LED 조명장치 및 구동회로의 배열방법에 관한 것이다.

이를 위해 본 발명은, 전원입력부를 통해 입력되는 정류하여 공급하는 LED 구동회로부와; 상기 LED 구동회로부에 의해 정류되어 입력된 전원에 대응하는 개수로 직렬연결된 LED에서 전압강하를 수행하여 LED가 구동되도록 한 LED 배열부;를 포함하여 LED 조명장치가 구성되며, 이 조명장치에서 LED 구동회로부의 각 소자가 배열되기 위한 최적의 방법을 제시한다.

LED, 조명장치

Description

교류전원에 의해 구동하는 엘이디 조명장치{LED LIGHTING APPARATUS DRIVED FOR AC POWER SOURCES}

본 발명은 교류전원에 의해 구동하는 LED 조명장치 및 구동회로의 배열방법에 관한 것이다.

상세하게 본 발명은, 상용되는 여러전압의 교류전원에 대해 전압을 강압시키기 위한 별도의 구성을 배제하여 컨버터 등의 전용회로구성을 통하지 않고도 간소화된 정류회로와 LED개수의 조절에 의해 교류로 구동하는 엘이디 조명을 구현하여 제품 크기의 소형화 및 제작비용을 절감할 수 있도록 한 교류전원에 의해 구동하는 LED 조명장치 및 구동회로의 배열방법에 관한 것이다.

또한, 본 발명은 LED 구동회로가 보다 안정적으로 구동될 수 있도록 하기 위해 LED를 비롯한 각 구동회로가 단일의 전원에 대해 블록단위로 분할되어 구성됨과 동시에, 각 구동회로 및 구동회로를 구성하는 소자의 배열이 최적화되도록 한 교류전원에 의해 구동하는 LED 조명장치 및 구동회로 배열방법에 관한 것이다.

또한, 본 발명은 SMD(Surface Mount Devices: 표면실장소자) 형태의 LED 소자 내부에 다수의 발광칩이 직렬연결되도록 하여 제품의 구성을 더욱 간소화할 수 있도록 하고, 직렬연결되는 LED 소자 또는 발광칩의 배열개수를 최적화하여 역율 및 광효율이 우수하도록 한 교류전원에 의해 구동하는 LED 조명장치 및 구동회로의 배열방법에 관한 것이다.

특히, 본 발명은 LED 구동회로의 소자를 인쇄회로기판 상에 SMT(Surface Mount Technology: 표면실장기술) 형태로 실장하고, 각 소자가 실장된 인쇄회로기판에 열전도 물질을 몰딩하여 LED 및 구동회로 상에서 발생되는 열 방출효율을 향상시키고, 인쇄회로기판 상으로 방출되는 누설전류를 최소화하여 전원의 공급효율을 향상시키도록 한 교류전원에 의해 구동하는 LED 조명장치 및 구동회로의 배열방법에 관한 것이다.

LED를 이용하여 건축물의 실내공간 조명으로 적용되는 조명장치는 방이나 사무실의 메인등, 탁상용 스텐드 등이 주로 적용되며, 더 발전된 형태로 도광판을 이용한 조명타일 등을 예시할 수 있다.

이와 같은 조명장치는 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 A/D 컨버터를 수반하게 된다.

상기와 같은 A/D 컨버터는 교류를 강압하기 위한 트랜스 코일을 포함하게 되며, 이러한 트랜스 코일은 LED 모듈에서 상당한 크기로 배치되기 때문에 이를 적용 한 제품이 대형화되는 문제점이 발생된다.

상기와 같은 문제점을 해결하기 위해 최근에는 SMPS(Switching Mode Power Supply)라 호칭되는 전원공급장치가 적용된다. 참고로, 상기 SMPS는 교류 주파수(50㎐~60㎐)를 직류로 변환하여 높은 주파수로 변경 (수십 ㎑~수백 ㎑)하여 사용하며, 이에 따른 고난도의 기술이 필요하다.

특히, 상기 종래의 LED 조명장치는 LED의 특성상 구동시 상당한 열을 발생시키는데, 이 열은 회로 상에 악영향을 주게 되므로 방열구성을 수반하게 된다.

이와 같은 방열구성은 전술한 LED 파트의 인쇄회로기판과 구동회로 파트의 인쇄회로기판에 연을 전달받아 외부의 대기와 열교환을 수행하기 위한 금속재질의 히트씽크를 결합하여 구현되는 것이 통상적이다.

상기와 같은 LED 조명장치의 전원공급을 위해 적용되는 SMPS는 전술한 장점에도 불구하고, 그 가격이 대단히 비싸기 때문에 단순 조명을 요구하는 LED 모듈에 적용되는 빈도가 대단히 낮다. 이 때, 상기 SMPS 자체도 LED 모듈의 크기에 대비하여 상당히 큰 크기이기 때문에 LED 모듈의 소형화에는 한계가 발생되어 제품 자체를 소형화하기 어려운 문제점이 있다.

또한, 상기 LED 조명장치는 상당량의 LED가 요구되는 단일의 제품을 제작할 때, 이 제품 내에서 일정개수의 LED를 연결하여 그룹을 형성하고, 이들 직렬연결된 LED 그룹을 다시 전기적으로 연결하여 LED를 증설하게 된다. 이 때, 상기 LED 그룹 중 어느 일 그룹에서 고장이 발생될 경우, 고장이 발생된 LED 그룹은 교체하여 LED 구동을 수행할 수 있지만, 이들 LED 그룹을 구동시키는 구동회로 자체에서 고장이 발생될 경우에는 전체 LED 그룹 자체가 구동되지 않기 때문에 사용상의 불안정성이 발생된다.

또한, 상기 LED 조명장치에 주로 적용되는 SMD 형태의 LED는 그 내부의 발광칩이 병렬로 연결되기 때문에 LED 자체를 직렬로 결선해도 각 소자에서 발생되는 전압강하 수치를 설정하기가 대단히 불편하며, 목적하는 직렬연결 개수의 LED를 준비하기 위해서는 발광칩의 내장 개수 여부에는 관계없이 다량의 LED가 요구되어 제품이 대형화되는 문제점이 발생된다.

특히, 상기 LED 조명장치의 방열구성으로 적용되는 히트싱크는 히트씽크 자 체가 상당한 크기로 제작되고, 재질이 알루미늄 등의 금속재질로 형성되기 때문에 제품을 간소화 및 경량화시키는데 상당한 어려움이 노출되는 문제점이 있다.

본 발명은 상기 문제점을 해결하기 위해 발명한 것으로 아래의 목적이 있다.

본 발명의 첫번째 목적은 LED 조명을 구현하기 위한 구성이 간소화된 정류회로와 LED개수의 조절에 의해 교류로 구동할 수 있도록 하여, 제품 크기의 소형화 및 제작비용을 절감시킨 LED 조명장치를 제공함에 그 목적이 있다.

본 발명의 두번째 목적은, LED 구동회로가 단일의 전원에 대해 여러 블록단위의 형태로 분할되어 구성되고, 전원의 입력전압에 관계없이 항상 일정한 전원이 입력되도록 하므로써 LED 구동회로가 보다 안정적으로 구동될 수 있도록 한 LED 조명장치를 제공함에 있다.

본 발명의 세번째 목적은, 내부에 다수의 발광칩이 직렬연결된 SMD(Surface Mount Devices: 표면실장소자) 형태의 LED를 구현하고, 이를 LED 구동회로에 적용하여 제품의 구성을 더욱 간소화할 수 있도록 함과 동시에 조명 구현시 요구되는 역율 및 광효율이 우수하도록 한 LED 조명장치를 제공함에 있다.

본 발명의 네번째 목적은, LED 구동회로의 소자를 인쇄회로기판 상에 SMT(Surface Mount Technology: 표면실장기술)에 의해 인쇄회로기판 상에 LED 구동회로의 각 소자를 실장하고, 이들 소자가 실장된 인쇄회로기판에 열전도 물질을 몰딩하여 우수한 열 방출효율 및 누설전류를 최소화하도록 한 LED 조명장치를 제공함에 있다.

본 발명의 다섯번째 목적은, 상기 LED 조명장치를 구현할 때 다수의 LED 구동회로 및 이들 LED 구동회로를 구성하는 소자의 배열이 최적화되도록 LED 조명장치의 구동회로 배열과정을 제공함에 있다.

상기된 각각의 목적을 달성하기 위해 본 발명은 아래의 구성을 갖는다.

첫번째 목적을 달성하기 위해 본 발명은, 전원입력부를 통해 입력되는 정류하여 공급하는 LED 구동회로부와; 상기 LED 구동회로부에 의해 정류되어 입력된 전원에 대응하는 개수로 직렬연결된 LED에서 전압강하를 수행하여 LED가 구동되도록 한 LED 배열부;를 포함하여 구성된다.

이 때, 상기 전원입력부는 외부에서 정격을 초과하는 과도한 교류전원이 입력되면, 전원입력을 차단하기 위한 퓨즈를 포함하여 구성된다. 또한, 본 발명은 PWM 제어를 통해 전류의 입력량을 제어하여 LED의 구동밝기를 조절할 수 있도록 한 컨트롤러를 더 포함하여 구성된다.

두번째 목적을 달성하기 위해 본 발명은, 상기 LED 구동회로부와 LED 배열부는 각각 1:1 대응되도록 연결되어 단일의 단위블록회로로 구성되며, 단일의 상용전원에 대해 다수의 단위블록회로가 병렬로 연결되어 단일의 조명제품으로 구성된다.

여기서, 상기 LED 구동회로부는 외부에서 입력되는 상용전원을 정류하기 위해 브릿지 다이오드로 구성된 정류부를 포함하며, 상기 LED 배열부는 입력되는 상 용전원에 대해 LED의 직렬연결된 개수에 대응하여 전압강하를 수행하기 위한 전압강하소자가 LED와 직렬연결되어 구성된다.

또한, 상기 구동회로부는 입력되는 상용전원의 전압에 관계없이 일정한 전압의 전원이 공급되도록 하기 위한 정전압회로를 포함하며, 상기 정전압회로는 양방향 전압에 대해 정전압을 유지시키기 위해 1쌍의 제너다이오드 또는 배리스터(varistor) 소자를 적용하여 구성된다.

세번째 목적을 달성하기 위해 본 발명은, 상기 LED는 내부에 다수의 발광칩을 갖는 SMD 형태로 적용되며, 상기 발광칩은 상호 직렬연결되어 구성된다. 이 때, 상기 상기 LED 중 단일의 발광체로 된 LED 또는 SMD 형태 LED의 발광칩은 100V ~ 240V의 상용전원에 대해 30개 ~ 84개의 개수로 직렬연결된다.

네번째 목적을 달성하기 위해 본 발명은, 상기 구동회로부가 인쇄회로기판의 일면에 다수의 LED가 배열되어 실장되고, 그 이면에 LED를 구동시키기 위한 각 소자가 SMT 형태로 실장되고, 각 소자 실장된 이면에 열전도성 물질층이 형성되어 구성된다.

여기서, 상기 열전도성 물질층은 합성수지에 카본, CNT, 그라파이트 중 어느 하나 이상의 물질을 첨가 혼합하여서 된 열전도 기능을 갖는 조성물을 도포하여 형성된다. 특히, 상기 열전도성 물질층은 열전도도가 0.001W/m.k ~ 30W/m.k으로 유지하도록 구성된다.

다섯번째 목적을 달성하기 위해 본 발명은, 입력되는 상용전원을 정류부를 통해 정류하고, 정류된 전원을 다수의 LED와 전압강하소자가 직렬연결된 LED 배열부로 공급하여 각 소자의 전압강하에 의해 LED를 구동시키는 LED 조명장치를 구성하는 과정에서, 인쇄회로기판의 일면에 다수의 LED를 배열 실장하는 단계와; 상기 인쇄회로기판의 이면에 SMT 형태로 LED를 구동시키기 위한 소자를 배치하되, 정류부의 4개로 된 브릿지 다이오드 중 2개는 입력단에 배치하고 나머지 두개를 출력단에 배치하며, 직렬연결한 LED의 사이에 전압강하소자를 배치하여 구동회로부를 구성하는 단계;를 수행한다.

특히, 본 발명은 상기 단일의 상용전원에 대해 LED 구동회로부와 LED 배열부를 1:1 대응하도록 연결하여 단위블록회로를 형성한 후, 형성된 단위블록회로를 다수개 병렬로 연결하여 단일의 제품을 제작하는 단계;를 더 수행한다.

이상에서와 같이 본 발명은, LED 조명을 구현하기 위한 구성에서 트랜스 코일이나 전용의 SMPS 등의 구성이 요구되지 않아 제품을 보다 소형화할 수 있게 되며, 보다 간소화된 회로구성에 의해 제작비용이 절감되어 소비자의 제품 만족도를 향상시킬 수 있게 됨과 동시에 신속한 제품제작에 의해 생산성을 높일 수 있는 효과가 있다.

또한, 본 발명은 LED 구동회로가 단일의 전원에 대해 여러 블록의 형태로 분 할되어 구성됨에 의해 회로의 간소화 및 제품의 경량화가 구현되며, LED 구동회로 및 이들 LED 구동회로를 구성하는 소자의 배열이 최적화되고, 입력되는 상용전원의 전압에 관계없이 항상 일정한 전압의 전원이 입력되도록 하여 LED 구동회로가 보다 안정적으로 구동되므로써 이를 적용한 제품의 사용만족도를 향상시킬 수 있는 효과가 있다.

또한, 본 발명은 SMD 형태의 LED에 내장된 발광칩의 직렬연결구성에 의해 제품의 구성을 더욱 간소화할 수 있게 되고, 이들 LED 및 발광칩의 개수를 최적화하여 조명 구현시 요구되는 역율 및 광효율이 우수한 제품을 제작할 수 있는 효과를 얻게 된다.

또한, 본 발명은 인쇄회로기판 상에 SMT에 의해 실장된 소자 및 이들 소자를 열전도성 물질로 몰딩한 구성에 의해 우수한 방열효율을 기대할 수 있게 되며, 특히, 카본을 주성분으로 하는 물질의 몰딩에 의해 인쇄회로기판 상으로 누설되는 전류를 최소화하여 더욱 안정적인 LED 구동회로의 구현할 수 있는 효과가 발생된다.

상기와 같은 본 발명이 적용된 실시예를 첨부된 도면을 참조하여 상세히 설명한다.

도 1은 본 발명에 의한 LED 조명장치의 회로도이다.

도면을 참조하면, 본 발명에 의한 LED 조명장치는 LED 구동회로부(20)와, LED 배열부(10)로 이루어진 기본 구성을 갖는다.

상기 LED 구동회로부(20)는 전원입력부(21)와, 전원입력부(21)를 통해 입력된 상용전원을 정류하기 위한 브릿지 다이오드(22)로 구성된 정류부(23)로 이루어진다. 여기서, 상기 상용전원은 일반 가정 및 산업현장 등에서 사용되는 100V ~ 240V의 교류전원임을 밝혀둔다.

여기서, 상기 전원입력부(21)는 특정한 상황시 외부의 전원을 차단하기 위한 퓨즈(26)를 포함한다. 여기서, 상기 특정한 상황은 합선 등의 불의의 요인에 의해 외부에서 정격을 초과하는 과도한 교류전원이 입력되는 상황등을 의미한다.

상기 LED 배열부(10)는 전술한 220V의 전원에 대응하여 다수개의 LED(L)와 저항 등의 전압강하소자(25)가 직렬연결되어 구성된다. 이와 같은 LED 배열부(10)는 정류부(23)에서 정류된 전원을 공급받아 LED(L)를 목적하는 전압으로 구동시키기 위한 구성이다.

이를 예시하면, 상기 외부의 교류 전압이 220V로 입력되고 LED(L)의 구동전압이 3.2V일 때, 상기 LED(L)는 60개가 직렬연결되어 192V의 전압이 LED(L)에 나누어져 인가되고, 나머지 8V의 전압이 전압강하소자(25)에 걸리도록 하면 안정적인 회로를 얻을 수 있게 된다.

또한, 상기 LED 배열부(10)를 더 증설하기 위해서는 다수의 LED(L)와 전압강하소자(25)의 직렬연결된 구성을 1조로 하여 다수조가 병렬연결될 수 있으며, 후술할 <응용 실시예>에서와 같이 LED 구동회로부(20)와 LED 배열부(10)를 1조의 단위블록회로(B)로 구성하여 다수의 단위블록회로(B)를 병렬로 연결하여 구성할 수 있 다.

또한, 상기 LED 구동회로부(20)는 LED(L)의 구동시 그 밝기를 조절하기 위해 컨트롤러(27)를 포함하여 구성된다. 이 때, 상기 컨트롤러(27)는 PWM(펄스 폭 변조) 제어를 통해 전류의 입력량을 제어하여 LED(L)의 구동밝기를 조절하도록 구성된다.

<응용 실시예>

도 2는 본 발명의 응용 실시예 LED 조명장치의 블록도, 도 3은 본 발명의 응용 실시예 LED 조명장치의 LED 회로구성부 블록도, 도 4는 본 발명의 응용 실시예 LED 조명장치의 실제 회로도이다.

또한, 도 5는 본 발명에 의한 LED 조명장치의 인쇄회로기판 일면 사시도, 도 6은 본 발명에 의한 LED 조명장치의 인쇄회로기판 타면 사시도, 도 7은 본 발명에 의한 LED 조명장치의 단면도, 도 8은 본 발명에 의한 LED 조명장치의 LED 예시도, 도 9는 본 발명에 의한 LED 조명장치의 LED 결선도를 나타낸다.

도면을 참조하면, 본 발명의 응용 실시예 LED 조명장치는 단일의 인쇄회로기판(P) 상에 LED 배열부(10)와, LED(L)를 구동시키기 위한 LED 구동회로부(20)를 설치하여 구성된다.

이 때, 상기 LED 배열부(10)와 LED 구동회로부(20)는 상호 1:1 대응하도록 전기적으로 연결되어 단위블록회로(B)로 구성되며, 이 단위블록회로(B)는 단일의 상용전원에 대해 다수개 병렬연결되어 단일의 제품으로 구현될 수 있도록 구성된 것이다. 특히, 상기 단위블록회로(B)는 단일의 인쇄회로기판(P)의 양면에 구분되어 SMT에 의해 각 소자가 실장되어 구성된다.

이와 같은 구성에 의해 단일의 조명장치 제품 내에서 어느 일부의 LED 구동회로부(20) 또는 LED 배열부(10)에 고장이 발생되어도 전체적인 조명장치 제품 자체는 고장이 발생된 단위블록회로(B)를 제외한 나머지 단위블록회로(B)는 정상적인 동작이 수행될 수 있게 된다.

상기 LED 구동회로부(20)는 원 실시예에서와 같이 전원입력부(21)와, 교류전원을 브릿지 다이오드(22)로 정류하기 위한 정류부(23)로 구성되며, 이 구성에 정전압회로(30)가 더 추가되어 구성된다.

상기 정전압회로(30)는 입력되는 전원의 전압에 관계없이 일정한 전압의 전원이 공급되도록 하기 위한 구성이다. 즉, 상기 정전압회로(30)는 프리볼트를 구현하기 위한 구성으로 음, 양의 양방향에 대해 전압을 갖는 교류전압에 대해 일정한 전압을 유지시키기 위해 1쌍의 제너다이오드 또는 배리스터(varistor)(31) 소자를 적용하여 구성된다.

상기 LED 배열부(10)는 다수의 LED(L)가 직렬로 연결되어 구성되며, 이 LED 배열부(10)는 LED(L)에서 충족되지 못한 전압강하를 수행하기 위한 전압강하소자(25)를 포함하여 구성됨은 원 실시예에서와 같다. 이 때, 상기 전압강하소자(25) 는 주로 저항이 적용되어 구성된다. 특히, 상기 전압강하소자(25)는 직렬연결된 LED(L)의 각 구간별로 균일한 전압강하율을 보장하기 위해 균일한 개수의 LED(L) 배열지점에 설치됨이 바람직하다.

또한, 상기 LED(L)는 단일의 발광체로 된 소자를 적용할 수 있지만, 회로의 밀집구성에 따른 제품의 소형화, 경량화를 위해 SMD 형태를 적용하는 것이 바람직하다. 이 때, 상기 SMD 형태의 LED(L)는 도 9의 (A),(B),(C)에서와 같이 내부에 2이상의 발광칩(L')(도면에서는 2, 3, 4 개)이 내장된 것으로 이들 발광칩(L')은 상호 직렬연결된 결선상태로 제작된다.

즉, 상기 LED(L) 중 단일의 발광체로 된 LED(L) 또는 SMD 형태 LED(L)의 발광칩(L')은 100V ~ 240V의 상용전원에 대해 30개 ~ 84개의 개수로 직렬연결되어 구성된다. 보다 구체적으로 각 전원에 대한 LED(L) 또는 발광칩(L')의 개수는 아래와 같다.

- 100V : LED 27개 ~ 36개 (LED 구동전압은 3.0V ~ 3.4V)

- 110V : LED 30개 ~ 39개 (LED 구동전압은 3.0V ~ 3.4V)

- 120V : LED 33개 ~ 42개 (LED 구동전압은 3.0V ~ 3.4V)

- 220V : LED 63개 ~ 78개 (LED 구동전압은 3.0V ~ 3.4V)

- 230V : LED 66개 ~ 81개 (LED 구동전압은 3.0V ~ 3.4V)

- 240V : LED 69개 ~ 84개 (LED 구동전압은 3.0V ~ 3.4V)

한편, 상기 LED 구동회로부(20)는 전술한 것과 같이 각 소자가 SMT 형태로 인쇄회로기판(P) 상에 실장된다. 이 때, 상기 각 소자 실장된 면에는 열전도성 물질층(24)이 형성되어 LED 구동회로부(20)의 자체 방열효율을 최대한으로 향상시킨다.

상기 열전도성 물질층(24)은 합성수지에 카본, CNT(Carbon Nanotube: 탄소나노튜브), 그라파이트(Graphite) 중 어느 하나 이상의 물질을 첨가 혼합하여서 된 열전도 기능을 갖는 조성물을 도포하여 몰딩형성된다. 이 때, 상기 합성수지는 전술한 카본, CNT, 그라파이트의 첨가에 따라 열전도 특성의 단위조작을 수행할 수 있는 PMMA(Poly methy methacrylate: 폴리매틸메타아크릴래이트), 에폭시, 실리콘 등의 수지를 선택하여 적용된다. 상기 합성수지 및 카본, CNT, 그라파이트의 혼합 조성물 적용은 제품의 사양등을 고려하여 적절히 선택된다.

이 때, 상기 열전도성 물질층(24)은 전술한 LED 배열부(10)에서의 LED(L) 개수 및 이에 대응하는 LED 구동회로부(20)에서 방출되는 열량을 감안하여 열전도도가 0.001W/m.k ~ 30W/m.k으로 유지되도록 함이 바람직하다.

도 10 본 발명에 의한 LED 조명장치의 구동회로부 배열과정 순서도이다.

도 5 내지 도 7과 함께 도 10을 참조하면, 상기 LED 조명장치의 LED 구동회로부를 배열하기 위해 인쇄회로기판(P)의 일면에는 SMD 형태로 된 다수의 LED(L)를 배열하여 실장함에 의해 LED 배열부(10)를 구성한다.(S3) 이 후, 상기 LED(L)가 실장된 이면에는 LED(L)를 구동시키기 위한 LED 구동회로부(20)의 소자를 SMT 형태로 배치하게 된다.(S4)

여기서, 상기 LED 구동회로부(20)의 소자 중 정류부(23)의 브릿지 다이오드(22)는 총 4개가 배치되는데, 2개의 브릿지 다이오드(22)는 LED 구동회로부(20)의 입력단에 배치되도록 회로상에서 각 소자와 연결 실장하고, 나머지 2개의 브릿지 다이오드(22)는 LED 구동회로부(20)의 출력단에 배치되도록 회로상에서 각 소자와 연결 실장(도 6에서 설치된 상태 도시됨)함에 의해 전체적인 폐회로를 구성하게 된다.(S5) 이 후, 상기 인쇄회로기판(P)에 전압강하소자(25)를 목적하는 개수의 LED(L) 배열지점 마다 실장하게 된다.(S6)

상기 과정을 수행하여 완성된 LED 배열부(10)와 LED 회로구동부(20)는 상호 1:1 대응하도록 전기적으로 연결하여 단위블록회로(B)를 구성한 후, 단일의 상용전원에 대해 2이상의 개수로 병렬연결되어 단일의 제품으로 완성하게 된다.(S8) 이와 같이 완성된 LED 회로구동부(20)는 보다 안정된 LED 구동을 수행할 수 있는 회로로 구현된다.

또한, 상기 LED(L)를 실장하는 과정에서는 전술한 것과 같이 내부에 다수의 발광칩(L')이 내장된 SMD 형태의 LED(L)에서 각 발광칩(L')이 직렬연결되도록 배선하여 제작하고,(S1) 100V ~ 240V의 상용전원에 대해 30개 ~ 84개의 개수로 발광칩(L')이 직렬연결되도록 LED(L)를 배열하게 된다.(S2)

또한, 상기 구동회로부(20)를 구성하는 과정에서도 전술한 것과 같이 합성수지에 카본, CNT(Carbon Nanotube: 탄소나노튜브), 그라파이트(Graphite) 중 어느 하나 이상의 물질을 첨가 혼합하여서 된 열전도 기능을 갖는 조성물을 도포하여 몰딩하므로써 열전도성 물질층(24)을 형성하게 된다.(S7)

<적용예1>

도 11은 본 발명의 적용예1 사시도, 도 12은 본 발명의 적용예1 단면도이다.

도면을 참조하면, 상기 적용예1은 원 실시예 및 응용 실시예에서 제시된 LED 조명장치와 구동회로의 배열방법이 적용된 제품을 예시한다.

상기와 같은 제품은 단위블록회로(B)의 LED 배열부(10) 구성에서 LED(L)가 인쇄회로기판(P) 상에 길이방향을 갖도록 배치되고, 이 단위블록회로(B)가 실장된 인쇄회로기판(P)이 길이방향을 갖도록 연속배치되어 형광등(H)의 형태로 제작된 상태를 예시한다. 이 때, 상기 각각의 단위블록회로(B)에는 LED 배열부(10)와 LED 구동회로부(20)가 각각 1:1 대응하여 연결설치된 것임은 전술한 것과 같다.

특히, 이와 같은 형광등(H) 형태로 제작된 제품은 형광등 소켓에 결합된 후 어느 일부의 단위블록회로(B)가 고장발생된 상태에서 다른 단위블록회로(B)는 정상적으로 동작될 수 있게 된다.

<적용예2>

도 13은 본 발명의 적용예2 예시도이다.

도면을 참조하면, 상기 적용예2는 원 실시예 및 응용 실시예에서 제시된 LED 조명장치와 구동회로 배열방법에 의해 백열등의 형태로 구현된 제품을 예시한다.

상기 백열등(F) 형태의 제품은 단위블록회로(B)의 LED 배열부(10)의 구성에서 LED(L)가 평면상 원형 또는 도면과 다르게 다각형태로 인쇄회로기판(P) 상에 배 치되고, 이 인쇄회로기판(P)이 원형 또는 다각형태로 된 구성을 제시한다. 이 때, 상기 각각의 단위블록회로(B)는 다수개 병렬연결되고 이 단위블록회로(B)의 LED 배열부(10)와 LED 구동회로부(20)가 1:1 대응하여 전기적으로 연결되어 있음은 당연하다.

이러한 백열등(F) 형태의 제품도 응용 실시예1에서와 같이 다수의 단위블록회로(B)로 구성됨에 따라 일부의 단위블록회로(B)가 고장발생되어도 다른 단위블록회로(B)가 정상적으로 동작될 수 있게 된다.

특히, 상기 백열등(F) 형태의 빛 방출지점에 배치된 다수의 LED 배열부(10)는 다양한 형태로 배치될 수 있는 것으로 도면에서는 방사상 다수 등분된 지점에 각각의 LED 배열부(10)가 3열로 배치된 구성을 예시하였다.

<적용예3>

도 14 본 발명의 적용예3의 예시도이다.

도면을 참조하면, 상기 적용예3의 LED 조명장치는 면광원을 형성하는 도광판 조명장치를 나타낸다. 상기 구성에서 도광판(40)은 벽면이나 바닥면 등에 타일형태로 설치되는 실시상태를 나타낸다.

이 때, 상기 도광판 조명장치는 LED 배열부(10)가 일면에 결합되어 광원(41)으로 적용되며, 도광판(41)의 길이 및 연결 개수에 따라 여러개의 단위블록회로(B)를 적용예1에서와 같이 설치하여 구성될 수 있다.

<적용예4>

도 15는 본 발명의 적용예4의 예시도이다.

도면을 참조하면, 상기 적용예4의 LED 조명장치는 탁상이나 벽면등에 결합되는 스텐드에 적용된 조명장치를 나타낸다.

상기와 같은 스텐드는 회로구성이 내장되는 베이스(50)와, 베이스(50)에서 일정한 높이로 연결설치어 LED 배열부(10)가 설치된 조명부(51)로 이루어진 기본 구성을 갖는다. 도면 중 부호 53은 LED(L)의 점멸 및 밝기를 조절하기 위한 컨트롤러(27)의 조작부이다.

<적용예5>

도 16은 본 발명의 적용예5의 예시도이다.

도면을 참조하면, 상기 적용예5의 LED 조명장치는 방이나 실내의 메인등으로 적용된 조명장치를 나타낸다.

상기와 같은 조명장치는 LED 배열부(10)를 천장이나 벽면에 설치하기 위한 설치대(60)와, 설치대(60)의 외측에 스커트 형태로 형성되어 LED 배열부(10)에서 방출된 빛을 반사시키거나 일정한 방향으로 집중시키는 전등갓(61)으로 이루어진다.

이 때, LED(L)의 점멸 및 밝기를 조절하기 위한 컨트롤러(27)의 조작부는 실내의 벽체에 설치될 수 있다.

<적용예6>

도 17은 본 발명의 적용예6의 예시도이다.

도면을 참조하면, 상기 적용예6의 LED 조명장치는 야외의 가로등으로 적용된 조명장치를 나타낸다.

상기와 같은 가로등은 빛을 방출하는 헤드(70)와, 헤드(70)를 지상에서 일정높이에 설치하기 위한 지주(71)로 이루어진다. 이 때, 상기 헤드(70)에 LED 배열부(10)가 설치되고, LED 배열부(10)에 전원을 공급하거나 LED(L)의 점멸 및 빛의 밝기를 조절하기 위한 컨트롤 구성이 설치됨은 당연하다.

상기와 같은 여러 적용예 외에도 본 발명에 의한 LED 조명장치는 개별의 LED(L)를 다양한 색상으로 적용하거나, 단위블록회로(B) 별로 다양한 색상의 빛이 발산되도록 구성하여 일반 조명 및 각종 인테리어 조명으로 적용할 수 있게 된다.

도 1은 본 발명에 의한 LED 조명장치의 회로도.

도 2는 본 발명의 응용 실시예 LED 조명장치의 블록도.

도 3은 본 발명의 응용 실시예 LED 조명장치의 LED 회로구성부 블록도.

도 4는 본 발명의 응용 실시예 LED 조명장치의 실제 회로도.

도 5는 본 발명에 의한 LED 조명장치의 인쇄회로기판 일면 사시도.

도 6은 본 발명에 의한 LED 조명장치의 인쇄회로기판 타면 사시도.

도 7은 본 발명에 의한 LED 조명장치의 단면도.

도 8은 본 발명에 의한 LED 조명장치의 LED 예시도.

도 9는 본 발명에 의한 LED 조명장치의 LED 결선도.

도 10 본 발명에 의한 LED 조명장치의 구동회로부 배열과정 순서도.

도 11은 본 발명의 적용예1 예시도.

도 12은 본 발명의 적용예1 단면예시도.

도 13은 본 발명의 적용예2 예시도.

도 14는 본 발명의 적용예3 예시도.

도 15는 본 발명의 적용예4 예시도.

도 16은 본 발명의 적용예5 예시도.

도 17은 본 발명의 적용예6 예시도.

<도면의 주요 부분에 대한 부호의 설명>

10: LED 배열부 20: LED 구동회로부

22: 브릿지 다이오드 23: 정류부

24: 열전도성 물질층 30: 정전압회로

31: 배리스터 B: 단위블록회로

L: LED L': 발광칩

Claims

전원입력부(21)를 통해 입력되는 정류하여 공급하는 LED 구동회로부(20)와; 상기 LED 구동회로부(20)에 의해 정류되어 입력된 전원에 대응하는 개수로 직렬연결된 LED(L)에서 전압강하를 수행하여 LED(L)가 구동되도록 한 LED 배열부(10)와;

PWM 제어를 통해 전류의 입력량을 제어하여 LED(L)의 구동밝기를 조절할 수 있도록 한 컨트롤러(27):를 포함하며,

상기 전원입력부(21)는, 외부에서 정격을 초과하는 과도한 교류전원이 입력되면, 전원입력을 차단하기 위한 퓨즈(26)를 포함하며,

상기 LED 구동회로부(20)와 LED 배열부(10)는 각각 1:1 대응되도록 연결되어 하나의 단위블록회로(B)로 구성되며, 하나의 상용전원에 대해 다수의 단위블록회로(B)가 병렬로 연결되어 하나의 조명제품으로 구성되며,

상기 LED 구동회로부(20)는 외부에서 입력되는 상용전원을 정류하기 위해 브릿지 다이오드(22)로 구성된 정류부(23)를 포함하며, 상기 LED 배열부(10)는 입력되는 상용전원에 대해 LED(L)의 직렬연결된 개수에 대응하여 전압강하를 수행하기 위한 전압강하소자(25)가 LED(L)와 직렬연결되며,

상기 구동회로부(20)는, 인쇄회로기판(P)의 일면에 다수의 LED(L)가 배열되어 실장되고, 그 이면에 LED(L)를 구동시키기 위한 각 소자가 SMT 형태로 실장되고, 각 소자 실장된 이면에 열전도성 물질층(24)이 형성되며,

상기 열전도성 물질층(24)은, 합성수지에 카본, CNT, 그라파이트 중 어느 하나 이상의 물질을 첨가 혼합하여서 된 열전도 기능을 갖는 조성물을 도포하여 몰딩형성되며, 열전도도가 0.001W/m.k ~ 30W/m.k으로 유지되는 것을 특징으로 하는 교류전원에 의해 구동하는 LED 조명장치.
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제 1 항에 있어서, 상기 구동회로부(20)는

입력되는 상용전원의 전압에 관계없이 일정한 전압의 전원이 공급되도록 하기 위한 정전압회로(30)를 포함하며, 상기 정전압회로(30)는 양방향 전압에 대해 정전압을 유지시키기 위해 1쌍의 제너다이오드 또는 배리스터(varistor)(31) 소자를 적용한 것을 특징으로 하는 교류전원에 의해 구동하는 LED 조명장치.
제 1 항에 있어서, 상기 LED(L)는

내부에 다수의 발광칩(L')을 갖는 SMD 형태로 적용되며, 상기 발광칩(L')은 상호 직렬연결되어 구성된 것을 특징으로 하는 교류전원에 의해 구동하는 LED 조명장치.
제 7 항에 있어서,

상기 LED(L) 중 단일의 발광체로 된 LED(L) 또는 SMD 형태 LED(L)의 발광칩(L')은 100V ~ 240V의 상용전원에 대해 30개 ~ 84개의 개수로 직렬연결된 것을 특징으로 하는 교류전원에 의해 구동하는 LED 조명장치.
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제 1 항에 있어서,

상기 단위블록회로(B)는 길이방향을 갖도록 인쇄회로기판(P) 상에 LED(L)가 배치되어 실장되고, 상기 다수의 단위블록회로(B)가 실장된 인쇄회로기판(P)이 길이방향을 갖도록 배치되어 형광등(H) 형태의 조명등에 설치된 것을 특징으로 하는 교류전원에 의해 구동하는 LED 조명장치.
제 1 항에 있어서,

상기 단위블록회로(B)는 평면상 원형 또는 다각형태를 갖도록 인쇄회로기판(P) 상에 배치되어 실장되고, 상기 인쇄회로기판(P)이 평면상 원형 또는 다각형태를 갖도록 배치되어 백열등(F) 형태의 조명등에 설치된 것을 특징으로 하는 교류전원에 의해 구동하는 LED 조명장치.
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