KR101222994B1 - 교류전원을 이용한 엘이디 조명모듈 - Google Patents

Abstract

본 발명은, SMPS 등의 전용회로구성을 통하지 않고도 간소화된 정류회로와 LED 소자의 개수 조절에 의해 교류로 구동하는 엘이디 조명을 구현하고, LED 모듈을 다수개의 단위모듈이 단일의 전원으로 구동될 수 있도록 배열하여 옥내, 외부의 광고조명으로 적용될 때, 간소화된 정류구성에 의해 제작비용 감소 및 제품 크기를 보다 소형화하여 제작할 수 있도록 함과 동시에 에너지 절약을 구현할 수 있도록 하며, 항상 일정한 정전류의 공급에 의해 보다 안정적으로 구동할 수 있도록 한 교류전원을 이용한 엘이디 조명모듈에 관한 것이다.

이를 위해 본 발명은, 장치의 구동원이 되는 교류전원을 외부에서 입력받는 전원부와; 상기 전원부에 의해 입력된 전원에 의해 구동하는 LED 소자를 단일 또는 다수개 연결하여 LED 세트를 구성하고 이 LED 세트가 다수개 연결되며, 적어도 2이상의 개수로 연결된 단위모듈과; 상기 전원이 입력되는 최초의 단위모듈과 최후의 단위모듈에 각각 분할되도록 설치되어 다수의 단위모듈이 폐회로를 형성할 때 전원부를 통해 입력된 교류전원을 LED 소자를 구동시키기 위한 전원으로 정류하는 정류회로부;를 포함하여 구성된다.

정전류, LED

Description

교류전원을 이용한 엘이디 조명모듈{LED LIGHTING MODULE USING AC POWER SOURCES}

본 발명은 교류전원을 이용한 엘이디 조명모듈에 관한 것이다.

상세하게 본 발명은, SMPS 등의 전용회로구성을 통하지 않고도 간소화된 정류회로와 LED 소자의 개수 조절에 의해 교류로 구동하는 엘이디 조명을 구현하고, LED 모듈을 다수개의 단위모듈이 단일의 전원으로 구동될 수 있도록 배열하여 옥내, 외부의 광고조명으로 적용될 때, 간소화된 정류구성에 의해 제작비용 감소 및 제품 크기를 보다 소형화하여 제작할 수 있도록 함과 동시에 에너지 절약을 구현할 수 있도록 하며, 항상 일정한 정전류의 공급에 의해 보다 안정적으로 구동할 수 있도록 한 교류전원을 이용한 엘이디 조명모듈에 관한 것이다.

일반적으로 건축물의 실내, 외부의 조명, 특히 옥내, 외 광고에서 사용되는 광고조명은 대표적으로 형광등 또는 할로겐 등이 특정의 위치에 설치되어 구현된다. 이와 같은, 형광등 또는 할로겐 등은 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.

이와 같은 조명장치는 다수의 LED가 실장된 LED 모듈을 특정의 배열로 여러개 배치하고, 상기 LED 모듈을 공간의 천장이나 벽면 등에 설치하여 구성하게 된다. 특히, 상기 LED 모듈은 LED 소자가 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.

한편, 상기와 같은 조명장치가 옥내, 외부의 광고조명으로 적용되기 위해서는 다수의 LED 소자가 단위모듈에 결합된 상태에서, 상기 단위모듈을 다수개 연결하여 단위모듈을 목적하는 광고조명의 형태로 배치할 수 있도록 하므로써 LED 모듈을 구현하고 있다.

그러나, 상기 SMPS는 기존의 변압기 회로 등에 비해 소형화/경량화된 컨버팅 회로를 구현할 수 있는 반면, 대체로 220V의 교류전원을 12~24V의 직류전원으로 변환시킴에 따른 상당히 많은 전류용량을 요구하게 되며, 상기 높은 전류용량의 SMPS는 LED 모듈의 제작비용을 대폭 상승시켜 조명 용도에는 그 적용이 미미한 실정이다. 또한, 상기 SMPS 모듈은 대체로 SMPS 모듈에 비해 더 소형화 제작되는 LED 모듈에 비해서는 상당히 큰 크기로 제작되기 때문에 LED 모듈의 소형화/경량화에 한계를 보이게 된다.

특히, 상기 LED 조명 중 옥외 광고용도로 적용되는 LED 모듈은 다수의 LED 소자가 실장된 단위모듈을 다수개 병렬로 설치하기 때문에 전술한 SMPS의 높은 전류용량의 소모가 더욱 심각한 단점이 노출된다.

또한, 상기와 같은 LED 모듈은 각 단위모듈 각각이 독립체가 되어 단위모듈에 실장된 각 LED 소자를 병렬로 연결하기 위한 2가닥의 전원선과, 각 단위모듈 자체를 병렬로 연결하기 위한 2가닥의 전원선, 즉 4가닥의 전원선이 단위모듈 간을 연결하기 때문에 단위모듈의 증가에 따른 전선재료의 낭비 및 이에 따른 제작비용의 상승이 발생된다.

뿐만아니라, 상기와 같은 종래의 LED 모듈은 전원부에서 인가되는 전압과 전류가 거리에 비례하는 특성에 따라 상기와 같이 특정의 형태로 다수 연결되는 LED 모듈은 전원부에 인접한 것일 수록 과전류가 인가되어 LED 소자가 상당히 과열되 며, 이로인해 LED 모듈의 조명이 불안정한 동작을 수행함과 동시에 LED 소자의 사용수명을 단출시키게 된다.

본 발명은 상기 문제점을 해결하기 위해 발명한 것이다.

이에 본 발명은, 다수의 단위모듈이 연결된 LED 모듈을 구동시키기 위한 전원의 입력이 보다 간소화된 회로에 의해 교류/직류를 컨버팅하여 수행될 수 있도록 하여 SMPS의 구성이 배재된 구성의 간소화에 따른 제작비용의 감소 및 구성을 보다 소형화/경량화 할 수 있도록 하고, LED 모듈로 입력되는 전원이 항상 일정한 량의 전류로 인가될 수 있도록 하여 LED 모듈의 안정적인 구동 및 LED 소자의 사용수명을 향상시킬 수 있도록 한 LED 조명장치를 제공함에 그 목적이 있다.

상기 목적을 달성하기 위해 본 발명은 아래의 구성을 갖는다.

본 발명은, 장치의 구동원이 되는 교류전원을 외부에서 입력받는 전원부와; 상기 전원부에서 입력된 전원에 의해 구동하는 LED 소자를 단일 또는 다수개 연결하여 LED 세트를 구성하고 이 LED 세트가 다수개 연결되며, 적어도 2이상의 개수로 연결된 단위모듈과; 상기 전원이 입력되는 최초의 단위모듈과 최후의 단위모듈에 각각 분할되도록 설치되어 다수의 단위모듈이 폐회로를 형성할 때 전원부를 통해 입력된 교류전원을 LED 소자를 구동시키기 위한 전원으로 정류하는 정류회로부;를 포함하여 구성된다.

여기서, 본 발명은 상기 최초의 단위모듈의 정류회로부와 LED 세트의 사이에 설치되어 정류된 전원이 LED 세트로 인가될 때 항상 일정한 양의 전류를 공급하는 정전류 공급회로부를 더 포함하여 구성된다.

이 때, 상기 단위모듈은 정류된 전원을 공급받아 LED 소자를 구동하며, 입력된 전원에 대응하는 다수개의 LED 소자와 저항이 직렬연결되어 목적하는 전압에 의해 LED 소자가 구동되도록 한 LED 구동부를 포함하여 구성된다.

특히, 상기 각각의 단위모듈은 분할된 정류회로부에 의해 각 단위모듈에 설치된 LED 구동부를 직렬연결하는 1가닥의 전선과, 전체 단위모듈로 전원을 공급하기 위한 2가닥의 전선에 의해 총 3가닥의 전선으로 연결구성된다.

이상에서와 같이 본 발명은, 본 발명은 옥내, 외부의 광고조명으로 적용될 때 전용의 SMPS가 배재된 간소화된 구성에 의해 입력전원이 교류에서 LED 소자의 구동에 요구되는 전원으로 정류될 수 있게 되므로써, 제작비용의 감소 및 제품의 크기가 소형화되므로써 제품의 판매원가 절감에 따른 판매효율 촉진 및 소형화된 크기에 따른 제품의 적용범위를 확장시킬 수 있는 효과가 있다.

특히, 각 단위모듈간의 연결이 분할된 정류회로부에 의해 3선으로 구성되어 전선재료의 절약에 따른 경제적 이익과 제작이 손쉽게 수행되며, 정전류 공급회로부에 의해 전원이 항상 일정한 량의 전류로 인가되어 보다 안정적인 구동 및 LED 소자의 사용수명을 향상시켜 더욱 향상된 경제적 이익을 얻을 수 있는 효과가 있 다.

상기 구성이 적용된 본 발명의 실시예를 첨부된 도면을 참조하여 상세히 설명한다.

도 1은 본 발명에 의한 LED 모듈의 블록도, 도 2는 본 발명에 의한 LED 모듈의 실제 회로를 나타낸 예시도이다.

도면을 참조하면, 본 발명에 의한 LED 조명모듈은 전원부(10), 단위모듈(20), 정류회로부(30), 정전류 공급회로부(40)로 이루어진다. 이러한 구성에서 상기 전원부(10)는 장치의 구동원이 되는 교류전원이며, 이 교류전원은 본 실시예에서 한국표준으로 사용되는 220V의 전원을 기준으로 하는 것이며, 참고로, 후술할 LED 구동부(50)의 LED 소자(L) 개수가 지정되는 것임을 밝혀둔다.

상기 단위모듈(20)은 전원부(10)에서 입력된 전원에 의해 구동하는 다수의 LED 세트(S)를 직렬연결하여 구성된다. 특히, 상기 단위모듈(20)은 2이상의 개수가 연결되어 전체 LED 모듈을 구성하게 된다.

도 2에서 상기 LED 세트(S)는 3개의 LED 소자(L)가 직렬로 연결된 구성이며, 이러한 LED 세트(S)는 다수의 LED 세트(S)에 대해 목적하는 전압강하를 발생시키는 저항(R)과 함께 LED 구동부(50)를 구성한다. 이 LED 구동부(50)는 정류된 전원을 공급받아 LED 소자(L)를 구동하며, 입력된 전원에 대응하는 다수개의 LED 소자(L) 와 저항(R)이 직렬연결되어 목적하는 전압에 의해 LED 소자(L)가 구동되도록 하는 구성이다.

도면에서는 상기 단위모듈(20)은 전술한 것과 같이 3개의 LED 소자(L)로 된 LED 세트(S)를 4개 배치하고, 이 4개의 LED 세트(S)에 대해 단일의 저항(R)을 설치한 구성이다. 이와 같은 단위모듈(20)은 6개가 연결되어 전체 LED 모듈을 구성하도록 한 상태를 예시한다.

상기 정류회로부(30)는 전원이 입력되는 최초의 단위모듈(20)과 최후의 단위모듈(20)에 각각 분할되도록 설치된다. 즉, 상기 정류회로부(30)는 다수의 단위모듈(20)이 폐회로를 형성할 때 브릿지 정류회로의 형태가 되는 구성이다.

따라서, 상기 브릿지 정류회로 형태의 정류회로부(30)는 전원부(10)를 통해 입력된 교류전원을 LED 소자(L)를 구동시키기 위한 직류 전원으로 정류하게 된다. 도 2에서 정류회로부(30)는 브릿지 정류회로 중 2개의 다이오드를 최초의 단위모듈(20)에 설치하고, 나머지 2개의 다이오드를 최후의 단위모듈(20)에 설치하여 구성한 것이다.

상기 정전류 공급회로부(40)는 최초의 단위모듈(20)의 정류회로부(30)와 LED 세트(S)의 사이에 설치된다.

이와 같은 정전류 공급회로부(40)는 정류된 전원이 LED 세트(S)로 인가될 때 항상 일정한 양의 전류를 공급하게 된다. 특히, 상기 정전류 공급회로부(40)는 도 2에서 트랜지스터 증폭회로에 의해 구현된 것을 예시하였지만, OP앰프 또는 레귤레이터 회로 등의 여러 회로 형태로 구성될 수 있다.

바람직하게 상기 정전류 공급회로부(40)는 구성을 보다 간소화하여 구현하기 위해 원칩으로 된 정전류 IC를 적용함이 바람직하다.

상기 구성에서 각각의 단위모듈(20)은 상호간의 LED 구동부(50)를 구동시키기 위한 전기적 연결이 3가닥의 전선에 의해 구성된다.

즉, 상기 3가닥의 전선구성은 분할된 정류회로부(30)에 의해 각 단위모듈(20)에 설치된 LED 구동부(50)를 직렬연결하는 1가닥의 전선과, 전체 단위모듈(20)로 전원을 공급하기 위한 2가닥의 전선을 의미하는 구성이다.
도 3은 도 2에서 도시된 회로의 실제 결선상태를 나타낸다.
도면을 참조하면, 상기 단위모듈(20)(도면에서 일점쇄선 표시됨)은 각 열의 단위모듈(20)이 3가닥의 전선에 의해 연결됨을 나타내며, 도면의 표시 편의상 입력 전선(2가닥 및 3가닥 전선)을 일측으로 도시하였지만, 입력과 출력 측의 전선을 상호 반대측으로 배선하게 되면 도 1에서와 같이 각 단위모듈(20)이 일렬로 배열될 수 있도록 구성되는 것이다.
즉, 상기와 같은 연결구성에 의해 다수의 단위모듈(20)은 전술된 정류회로부(30)에 의해 정류된 전원이 다수의 직렬연결된 LED 소자(L)를 구동시킬 수 있도록 구성된 것이다.
여기서, 상기 전체 단위모듈(20)로 전원을 공급하기 위한 2가닥의 전선은 단위모듈(20)을 거치지 않고 양측으로 분기된 정류회로부(30)에 별도의 2가닥 전선(통상 "점프선"으로 표현함)으로 연결할 수도 있지만, 이는 단위모듈(20)의 증설 등에 따라 전체적인 전선의 길이를 가변해야 하거나 외형상 별도의 전선이 노출될 때의 미관요인을 감안할 때 각 단위모듈(20)에 전원을 공급하는 2가닥의 전선을 단위모듈(20)을 거쳐가도록 구성한 것이다.

상기와 같이 구성된 LED 모듈은 SMPS를 사용하지 않고 교류 220V의 전원을 LED 소자(L)의 구동전원으로 변환시키기 위해 아래와 같은 작용상태를 갖는다.

도 2에서와 같이 개당 3개의 LED 소자(L)로 구성된 24개의 LED 세트(S)는 3.1V(LED 구동전압)×3×24를 연산하면 223V의 직렬연결에 대한 전압강하를 갖게 된다. 이는 대한민국 표준으로 설정된 220V 전원의 피크치 300V에서 223V를 감산하여 얻어지는 77V를 이용하여 LED 소자(L)의 구동전류로 제어하게 됨을 의미한다.

따라서, 상기 LED 소자(L)의 구동전류를 제어함에 의해 각 단위모듈(20)은 2이상 최대 100개 정도까지를 전체 LED 모듈로 구성할 수 있게 된다.

즉, 도 2에서와 같이 본 실시예에서의 LED 모듈은 첫번째 단위모듈(20)에 상 기 정전류 공급회로부(40)와 정류회로부(30)의 일부를 설치하며, 여섯번째 단위모듈(20)에 나머지 정류회로부(30)를 설치하고, 두번째에서 다섯번째 단위모듈(20)에 LED 구동부(50) 만을 설치하여 구성되어 있다.

도 1은 본 발명에 의한 LED 모듈의 블록도.

도 2는 본 발명에 의한 LED 모듈의 실제 회로를 나타낸 예시도.
도 3은 본 발명에 의한 LED 모듈의 실제 회로 연결구성의 예시도.

<도면의 주요 부분에 대한 부호의 설명>

10: 전원부 20: 단위모듈

30: 정류회로부 40: 정전류 공급회로부

50: LED 구동부 L: LED 소자

S: LED 세트 R: 저항

Claims (4)

1. 장치의 구동원이 되는 교류전원을 외부에서 입력받는 전원부(10)와;

   상기 전원부(10)에서 입력된 전원에 의해 구동하는 LED 소자(L)를 단일 또는 다수개 연결하여 LED 세트(S)를 구성하고 이 LED 세트(S)가 다수개 연결되며, 적어도 2이상의 개수로 연결된 단위모듈(20)과;

   상기 전원이 입력되는 최초의 단위모듈(20)과 최후의 단위모듈(20)에 각각 분할되도록 설치되어 다수의 단위모듈(20)이 폐회로를 형성할 때 전원부(10)를 통해 입력된 교류전원을 LED 소자(L)를 구동시키기 위한 전원으로 정류하는 정류회로부(30);를 포함하고

   상기 각각의 단위모듈(20)은 분할된 정류회로부(30)에 의해 각 단위모듈(20)에 설치된 LED 구동부(50)를 직렬연결하는 1가닥의 전선과, 전체 단위모듈(20)로 전원을 공급하기 위한 2가닥의 전선에 의해 총 3가닥의 전선으로 연결구성된 것을 특징으로 하는 교류전원을 이용한 엘이디 조명모듈.
2. 제 1 항에 있어서,

   상기 최초의 단위모듈(20)의 정류회로부(30)와 LED 세트(S)의 사이에 설치되어 정류된 전원이 LED 세트(S)로 인가될 때 항상 일정한 양의 전류를 공급하는 정전류 공급회로부(40)를 더 포함하는 것을 특징으로 하는 교류전원을 이용한 엘이디 조명모듈.
3. 제 1 항 또는 제 2 항에 있어서, 상기 단위모듈(20)은

   정류된 전원을 공급받아 LED 소자(L)를 구동하며, 입력된 전원에 대응하는 다수개의 LED 소자(L)와 저항(R)이 직렬연결되어 목적하는 전압에 의해 LED 소자(L)가 구동되도록 한 LED 구동부(50)를 포함하는 것을 특징으로 하는 교류전원을 이용한 엘이디 조명모듈.
4. 삭제

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