KR101400798B1 - Ac구동형 아웃도어용 고출력 엘이디조명장치 - Google Patents

Ac구동형 아웃도어용 고출력 엘이디조명장치 Download PDF

Info

Publication number
KR101400798B1
KR101400798B1 KR1020130083763A KR20130083763A KR101400798B1 KR 101400798 B1 KR101400798 B1 KR 101400798B1 KR 1020130083763 A KR1020130083763 A KR 1020130083763A KR 20130083763 A KR20130083763 A KR 20130083763A KR 101400798 B1 KR101400798 B1 KR 101400798B1
Authority
KR
South Korea
Prior art keywords
led
resistance element
blocks
effect transistor
field effect
Prior art date
Application number
KR1020130083763A
Other languages
English (en)
Inventor
공명국
유경호
조용욱
추길호
Original Assignee
삼성유리공업 주식회사
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Family has litigation
First worldwide family litigation filed litigation Critical https://patents.darts-ip.com/?family=50895637&utm_source=google_patent&utm_medium=platform_link&utm_campaign=public_patent_search&patent=KR101400798(B1) "Global patent litigation dataset” by Darts-ip is licensed under a Creative Commons Attribution 4.0 International License.
Application filed by 삼성유리공업 주식회사 filed Critical 삼성유리공업 주식회사
Priority to KR1020130083763A priority Critical patent/KR101400798B1/ko
Application granted granted Critical
Publication of KR101400798B1 publication Critical patent/KR101400798B1/ko

Links

Images

Classifications

    • H—ELECTRICITY
    • H05—ELECTRIC TECHNIQUES NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
    • H05B—ELECTRIC HEATING; ELECTRIC LIGHT SOURCES NOT OTHERWISE PROVIDED FOR; CIRCUIT ARRANGEMENTS FOR ELECTRIC LIGHT SOURCES, IN GENERAL
    • H05B45/00—Circuit arrangements for operating light-emitting diodes [LED]
    • H05B45/30—Driver circuits
    • H05B45/37—Converter circuits
    • H—ELECTRICITY
    • H05—ELECTRIC TECHNIQUES NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
    • H05B—ELECTRIC HEATING; ELECTRIC LIGHT SOURCES NOT OTHERWISE PROVIDED FOR; CIRCUIT ARRANGEMENTS FOR ELECTRIC LIGHT SOURCES, IN GENERAL
    • H05B45/00—Circuit arrangements for operating light-emitting diodes [LED]
    • H05B45/40—Details of LED load circuits
    • H05B45/44—Details of LED load circuits with an active control inside an LED matrix

Landscapes

  • Circuit Arrangement For Electric Light Sources In General (AREA)

Abstract

본 발명은 AC구동형 아웃도어용 고출력 엘이디 조명장치로서, 고방열성 기판(20) 상에 다수 LED칩(7)들로 구성된 LED블록(6-n)(n은 갯수)들 다수와 말단의 저항소자부(12)가 직렬 연결되어서 상용교류전원의 정류로 제공된 맥류전원의 파형상태에 따라 점소등되는 LED유닛(6)을 구비하되 LED블록(6-n)들과 저항소자부(12) 간은 이격 배치하고, LED블록(6-n)들의 각 후단 노드 및 저항소자부(12)의 후단 노드에 전계효과트랜지스터 스위치(8-m)(m=n+1)들의 각 드레인(D)을 대응 접속하고 일단이 접지된 전류센싱저항부(10)의 타단 노드에 대응 전계효과트랜지스터 스위치들의 소오스(S)와 게이트(G)를 공통 접속하되 각 스위치(8-m)의 턴온문턱전압이 LED블록(6-n)들과 말단의 저항소자부(12)가 직렬 연결된 후측으로 갈수록 높게 설정되게 형성한 스위치회로부(8)를 구비하여서, 맥류전원의 상승 및 하강 파형에 따라 초기 턴온상태의 전계효과트랜지스터 스위치(8-m)들의 순차적 턴오프 작동으로 LED블록(6-n)의 순차적 점등 제공과 함께 맥류전원의 미리 설정된 전압값 이상에서는 저항소자부(12)로의 전류패스 형성으로 저항열이 발생되게 한 것이다.

Description

AC구동형 아웃도어용 고출력 엘이디조명장치{OUTDOOR LIGHT EMITTING DIODE LIGHTING APPARAUTS}
본 발명은 LED(Light Emitting Diode) 조명장치에 관한 것으로, 특히 별도의 안정기 사용없이 교류전원(AC power supply)을 입력원으로 하면서 40W이상의 고출력 작동을 고효율로 수행하는 AC구동형 고출력 LED조명장치에 관한 것이다.
국내외 LED 조명시장이 본격 확대되고 있다. 현재 시장에 보급된 LED조명은 산업분야에 적용하기에 에너지 소모가 크다는 지적이 있다. 특히 발전소와 같은 대규모 설비나 가로등, 보안등, 공원등, 도로터널등, 지하 차도등 기타 등등으로 규정될 수 있는 아웃도어(outdoor)용 조명에 LED조명을 적용하기에는 저효율 방전 등의 문제가 있다. 또 여기에 일반적으로 보급된 방전램프의 수명이 짧아 유지 보수 비용이 많이 소요되는 문제도 있다. 또 LED램프 구동에 필요한 안정기 등 부속 장치도 별도로 필요하다.
대규모 설비나 아웃도어용으로서의 LED조명은 40W, 60W, 80W, 100W급 LED가 있으며, 이들 LED조명은 높은 설치높이에서도 바닥 조도를 확보할 수 있는 것으로, 본 명세서에서는 40W이상급의 LED조명을 '고출력 LED조명'이라 칭한다.
40W이상급 고출력 LED조명은 거의 대부분이 LED램프 구동에 필요한 안정기(ballast stabilizer)를 사용한다. 안정기(ballast stabilizer)는 SMPS(Switching Mode Power Supply)로서, 외부에서 공급되는 교류(AC) 전류를 직류(DC) 전류로 전환(Switching)시킨 후 각종 전자기기의 조건에 맞는 전압으로 변환시켜 공급하는 장치이다.
LED조명에 전원을 공급하는 안정기(SMPS)는 LED의 신뢰성에도 매우 큰 영향을 미치는데, 이는 SMPS의 성능에 따라 LED의 수명 및 안정성의 편차가 발생하기 때문이다. 만일 SMPS에서 지속적으로 일정한 전류를 공급해 주지 못할 경우, 전류 변동에 의해 LED의 수명이 단축될 뿐 아니라, 밝기가 균일하게 유지되지 못하는 결과가 나타난다. 또 품질이 떨어지는 SMPS는 자체 수명도 보장되지 않기 때문에 SMPS의 교체에 따른 비용도 높게 나타난다.
안정기(SMPS)를 사용하는 아웃도어용 고출력 LED조명은 LED기판이 매우 간단하게 구성되지만, 그 안정기가 LED조명 비용을 증가시킬뿐만 아니라 부피 차지로 인해 설치될 공간확보에도 어려움을 준다. 그리고 SMPS는 별도로 방수를 해주어야 하는 어려움이 있고 아웃도어용 LED조명에 적용된 수명 다한 SMPS를 교체하기도 쉽지 않다.
한편 안정기가 없는 AC구동형 LED조명에 대한 기술의 일 예가 하기 특허문헌1과 같이 개시되고 있다.
특허문헌1에서 개시된 일반 SMPS역할을 대신하는 스위칭IC회로는 FET IC특성상 발열에 취약하다. 특히 교류전압이 정격전압 이상으로 인가될 경우 많은 열이 발생되고 그 열로 인해 조명 효율을 저하시키며 스위칭IC회로 오동작의 가능성도 커지게 하는 것이며, 결국 LED신뢰성에 문제를 야기시킬 수 있다.
더욱이 40W이상을 요구하는 고출력 LED조명의 구현에는 더욱 높은 열발생 현상이 나타나므로 특허문헌1과 같은 스위치IC회로를 적용하기가 사실상 힘들다.
미국등록특허 US 6,989,807 "LED DRIVING DEVICE"
따라서 본 발명의 목적은 별도의 안정기 사용없이 교류전원을 입력원으로 하면서 40W이상의 고출력 작동을 고효율로 수행하는 AC구동형 고출력 LED조명장치를 제공함에 있다.
본 발명의 다른 목적은 가로등, 보안등, 공원등, 도로터널등, 지하 차도등과 같은 아웃도어용 LED조명에 안정기 없이 사용될 수 있는 AC구동형 아웃도어용 고출력 LED조명장치를 제공함에 있다.
본 발명의 또 다른 목적은 변동이 있는 상용교류전원을 입력원으로 하는 AC구동형 고출력 LED조명을 구성함에 있어 SMPS역할을 대신하는 스위칭IC회로가 정격전압 이상의 과전압에도 안정적이고 내구성 있게 작동하는 AC구동형 아웃도어용 고출력 LED조명장치를 제공함에 있다.
상기한 목적에 따른 본 발명은, 고출력 엘이디 조명장치에 있어서, 고방열성 기판 상에 다수 LED칩들로 구성된 LED블록들 다수와 말단의 저항소자부가 직렬 연결되어서 상용교류전원의 정류로 제공된 맥류전원의 파형상태에 따라 점소등되는 LED유닛을 구비하되 상기 LED블록들과 저항소자부 간은 이격 배치하고,
LED블록들의 각 후단 노드 및 저항소자부의 후단 노드에 전계효과트랜지스터 스위치들의 각 드레인을 대응 접속하고 일단이 접지된 전류센싱저항부의 타단 노드에 상기 대응 전계효과트랜지스터 스위치들의 소오스와 게이트를 공통 접속하되 각 스위치의 턴온문턱전압이 LED블록들과 말단의 저항소자부가 직렬 연결된 후측으로 갈수록 높게 설정되게 형성한 스위치회로부를 구비하여서, 맥류전원의 상승 및 하강 파형에 따라 초기 턴온상태의 전계효과트랜지스터 스위치들의 순차적 턴오프 작동으로 LED블록의 순차적 점등 제공과 함께 맥류전원의 미리 설정된 전압값 이상에서는 상기 저항소자부로의 전류패스 형성으로 저항열이 발생되게 함을 특징으로 하는 AC구동형 아웃도어용 고출력 엘이디 조명장치이다.
상기의 저항소자부는 다수 저항들이 직렬 연결된 저항 어레이 형태로 고방열성 기판 상에 배치되거나 다수 저항들이 직렬 연결된 저항 어레이들이 병렬 연결된 형태로 고방열성 기판 상에 배치되게 구성함을 특징으로 하며,
상기의 스위치회로부는 원칩 직접회로로 구성되고 고방열성 기판 상의 LED블록 및 저항소자부와는 이격 배치되게 구성함을 특징으로 한다.
그리고 상기의 고방열성 기판 상에는 상용교류전원을 정류하여 맥류전원을 출력하는 정류부도 함께 탑재되게 구성하는 것이 바람직하며,
LED유닛 및 스위치회로부가 탑재된 고방열성 기판을 히트싱크 하우징 내부에 방수되게 설치함을 특징으로 한다.
본 발명은 별도의 안정기 사용없이 교류전원을 입력원으로 가로등, 보안등, 공원등, 도로터널등, 지하 차도등과 같은 40W이상의 고출력 아웃도어용 LED조명에 적용 가능한 장점이 있으며, 기타 대규모 설비의 LED조명에도 적용 가능하다.
도 1은 본 발명의 실시 예에 따른 AC구동형 아웃도어용 고출력 엘이디 조명모듈의 회로 구성도,
도 2는 본 발명에 따라 정류부로부터 인가된 맥류파에 적응적으로 다수 LED블록들이 작동하는 상태를 설명하기 위한 파형도,
도 3은 도 1의 고출력 엘이디조명 모듈을 고방열성 기판 상에 배치한 구성도,
도 4는 고방열성 기판 상에 배치되는 저항소자부의 연결 형태도,
도 5는 고방열성 기판 상에 한쌍의 고출력 엘이디조명 모듈을 배치한 실제 사진 일예도,
도 6은 본 발명의 AC구동형 아웃도어용 고출력 엘이디 조명장치를 적용한 가로등의 분해 사시 구성도.
이하 본 발명의 바람직한 실시 예들을 첨부한 도면을 참조하여 상세히 설명한다.
도 1은 본 발명의 실시 예에 따른 AC구동형 아웃도어용 고출력 엘이디 조명모듈의 회로 구성도이고, 도 3은 도 1의 고출력 엘이디조명 모듈을 고방열성 기판 (20)상에 배치한 구성도이다.
도 3에 도시된 바와 같이, 본 발명의 실시 예에서는 고방열성을 갖는 고방열성 기판(20) 상에 안정기(SMPS) 없이 작동하는 AC구동형 아웃도어용 고출력 엘이디 조명모듈을 구비한다.
상기 고출력 엘이디 조명모듈에는 도 1의 회로도에 도시된 바와 같이, 상용교류전원(2), 정류부(4), LED유닛(6), 스위치회로부(8) 및 전류센싱 저항부(10)가 포함되며, LED조명에서 고출력(고휘도)을 구현하기 위해서 불가피하게 강구되어야 하는 효과적인 방열대책의 구성도 포함된다.
도 1의 고출력 엘이디 조명모듈 중에서 스위치회로부(8)는 맥류전원의 레벨상태에 적응적으로 따라가는 채널스위칭으로 LED유닛(6)의 작동이 이루어지게 하며, 정격전압 초과와 같이 상용교류전원(2)이 미리 설정된 전압레벨값 이상이 인가되는 상황에 따른 전계효과트랜지스터 스위치(8-1)(8-2),...,(8-8)의 열적 피로나 소손을 방지할 수 있는 구성을 갖는다.
도 1 및 도 2를 참조하여 본 발명의 고출력 엘이디 조명장치에 대해 보다 구체적으로 설명한다.
상용교류전원(2)이 정류부(4)에 인가되면 정류부(4)는 상용교류전원(2)을 반파 또는 전파 정류하여서 도 2의 맥류파형(A)와 같은 맥류전원을 출력한다.
도 2와 같은 맥류파형(A)이 주기적으로 반복되는 맥류전원은 LED유닛(6)에 인가된다.
LED유닛(6)은 LED블록(6-1)(6-2),..,(6-7)들 다수와 말단의 저항소자부(12)가 직렬 연결된 구성이며, 상기 LED블록(6-1)(6-2),..,(6-7) 각각은 하나 이상의 LED칩(7)들로 구성된다.
각 LED블록(6-1)(6-2),..,(6-7)은 LED칩(7) 다수가 직렬로 연결되거나 병렬로 연결되거나 직병렬 혼합으로 연결되게 구성할 수 있으며, LED블록(6-1)(6-2),..,(6-7) 각각은 LED칩(7)들의 문턱전압값의 합 만큼의 순방향전압을 갖는다. 각 LED블록(6-1)(6-2),..,(6-7)의 순방향전압은 도 2에 도시된 계단파(b) 형태로 증감되고, 스위치회로부(8)의 전계효과트랜지스터 스위치(8-1)(8-2),...,(8-8) 각각에서 소모하는 전력이 거의 동일한 수준이 되도록 서로 다르게 설정할 수 있다.
LED유닛(6)에서 서로 직렬연결된 LED블록(6-1)(6-2),..,(6-7)들은 도 3에 도시된 바와 같이 고방열성 기판(20) 상의 가운데에 밀집 형성되고, 마지막 LED블록(6-7)에 직렬연결된 저항소자부(12)는 고방열성 기판(20)상에서 LED블록(6-1)(6-2),..,(6-7)들로부터 이격 배치되고 아울러 후술될 스위치회로부(8)와도 이격 배치되게 구성한다.
LED블록(6-1)(6-2),..,(6-7) 및 스위치회로부(8), 저항소자부(12) 모두는 고출력 LED조명 구현시 발열원 소자부품이므로 고방열성 기판(20) 상에 분산배치하는 것이 외부로의 신속한 열방출에 바람직하다.
LED유닛(6)의 말단에 직렬 연결된 저항소자부(12)는 후술될 스위치회로부(8)의 스위칭작동으로 입력 맥류전원의 미리 설정된 전압값 이상에서 저항소자부(12)로의 전류패스가 형성되어서 저항열을 발생하므로 스위치회로부(8)의 최말단에 있는 전계효과트랜지스터 스위치(8-8)에서의 과도한 열발생을 예방하는 역할을 담당한다.
한편 본 발명의 스위치회로부(8)는 도 2와 같은 맥류전원에서도 각 레벨상태에 적응적으로 따라가는 채널스위칭으로 LED블록(6-1)(6-2),..,(6-7)이 포함된 LED유닛(6)을 작동시킨다.
도 2에서는 스위치회로부(8)의 제어 하에 맥류파형(A)을 갖는 맥류전원에 응답하여 LED유닛(6)에서의 동작전압이 LED유닛(6)을 구성하는 LED블록(6-1)(6-2),..,(6-7)의 순방향전압들에 의해서 계단(step)파(B) 형태로 변화됨을 보여주고 있다.
본 발명의 스위치회로부(8)는 도 1에 도시된 바와 같이 LED블록(6-1)(6-2),..,(6-7) 갯수보다 하나 더 많은 전계효과트랜지스터 스위치(8-1)(8-2),...,(8-8)들을 구비한다.
즉, 도 1에서는 7개의 LED블록(6-1)(6-2),..,(6-7)을 구비함에 따라 8개의 전계효과트랜지스터 스위치(8-1)(8-2),...,(8-8)를 구비한 일예를 들고 있다. 그러므로 n(n은 자연수)개의 LED블록로 구성된다면 스위치회로부(8)를 구성하는 전계효과트랜지스터 스위치(8-m)(m는 자연수)의 갯수(m)는 n+1개가 된다.
스위치회로부(8)를 구성함에 있어, LED블록(6-1)(6-2),..,(6-7)들의 각 후단 노드(N1)(N2),..,(N-7) 및 저항소자부(12)의 후단 노드(N8)에는 전계효과트랜지스터 스위치(8-1)(8-2),...,(8-8)들의 각 드레인(D)이 대응 접속된다.
그리고, 전계효과트랜지스터 스위치(8-1)(8-2),...,(8-8)들의 소오스(S)는 공통노드(Ns)를 매개로 일단이 접지된 저항값 수 내지 십수 오옴[Ω]을 갖는 전류센싱저항부(10)의 타단과 연결되며, 전계효과트랜지스터 스위치(8-1)(8-2),...,(8-8)들의 게이트(G)도 상기 공통노드(Ns)에 공통접속된다.
도 1에 도시된 전계효과트랜지스터 스위치(8-1)(8-2),...,(8-8)는 NMOS FET가 일예로 적용되며, 초기상태에서는 전류센싱저항부(10)에 걸리는 전압에 의해 게이트(G)에는 이진논리(binary logic) "하이" 상태로 인가되어서 모든 전계효과트랜지스터 스위치(8-1)(8-2),...,(8-8)는 채널형성상태 즉 턴온(turn on)상태가 된다.
또한 본 발명에서 전계효과트랜지스터 스위치(8-1)(8-2),...,(8-8)의 턴온문턱전압 VTH1, VTH2,,..., VTH8은 LED블록(6-1)(6-2),..,(6-7)들과 말단의 저항소자부(22)가 직렬 연결된 후측으로 갈수록 높게 설정되게 형성한다. 즉, "VTH1 ＜VTH2 ＜VTH3 ＜VTH4 ＜VTH5 ＜VTH6 ＜VTH7 ＜VTH8"의 관계가 성립하는 것이다.
그리고 전계효과트랜지스터 스위치(8-1)(8-2),...,(8-8)의 각 포화전류(Id)[mA]값도 "Id1 ＜ Id2 ＜Id3 ＜Id4 ＜Id5 ＜Id6 ＜Id7 ＜Id8 "의 관계에 있다.
도 2와 같은 맥류파형(A)을 갖는 맥류전원이 상승하여서 그 레벨이 첫번째 LED블록(6-1)의 순방향전압값 부근 즉 도 2의 ① 전압 부근 상태가 되면 첫번째 전계효과트랜지스터 스위치(8-1)를 통해서 전류 I1가 서서히 흐르고 그를 넘어서면 포화전류값 Id1이 흐르게 된다. 즉 첫번째 LED블록(6-1)에 속한 LED칩(7)들이 점등되는 것이다.
그후 맥류전원이 상승하여서 그 레벨이 첫번째와 두번째의 LED블록(6-1)(6-2)의 순방향전압의 합값 부근 즉 도 2의 ② 전압 부근 상태가 되면 첫번째 전계효과트랜지스터 스위치(8-1)를 통해서는 포화전류 Id1가 흐르고 두번째 전계효과트랜지스터 스위치(8-2)를 통해서도 전류 I2가 서서히 흐른다. 즉 첫번째와 두번째 LED블록(6-1)(6-2)에 속한 LED칩(7)들이 점등되는 것이다.
이때 전류센싱 저항(10)에서는 첫번째 전계효과트랜지스터 스위치(8-1)에 흐르는 포화전류 Id1와 두번째 전계효과트랜지스터 스위치(8-2)에 흐르는 전류 I2의 합 전류가 흐르게 되고, 전류센싱 저항(10)에 걸리는 전압은 합전류에 비례하여 점점 높아진다. 이렇게 전류센싱 저항(10)에 걸리는 전압이 상승하게 되면 상대적으로 첫번째 전계효과트랜지스터 스위치(8-1)의 게이트(G)에 입력되는 전압 Vgs1을 낮아지게 하고 상기 전압 Vgs1이 첫번째 전계효과트랜지스터 스위치(8-1)의 턴온문턱전압 VTH1보다 낮게 되면서 첫번째 전계효과트랜지스터 스위치(8-1)는 턴오프 상태로 스위칭된다.
또 맥류전원의 레벨이 도 2의 ② 전압상태를 넘어서면 두번째 전계효과트랜지스터 스위치(8-2)의 턴온상태의 채널을 통해 포화전류값 Id2이 흐르게 되며, 이때에는 첫번째 전계효과트랜지스터 스위치(8-1)는 완전히 턴오프(turn off)가 된다. 즉 첫번째와 두번째의 LED블록(6-1)(6-2) 및 두번째 전계효과트랜지스터 스위치(8-1)로의 단독 전류패스가 형성된 것이다.
그후 스위치회로부(8)에서는 맥류전원의 레벨이 도 2의 ③④⑤⑥⑦ 전압상태를 차례로 넘어서면 상기와 같은 동작을 반복하여서 세번째 내지 일곱번째의 전계효과트랜지스터 스위치(8-3) 내지 (8-7)로의 단독전류패스가 형성되면서 세번째까지 내지 일곱번째까지 LED블록(6-3)~(6-7)의 LED칩(7)들이 점차적으로 점등되고, 각 ③④⑤⑥⑦전압상태에 해당하는 스위치의 단독전류패스가 형성됨과 동시에 그 전단인 두번째까지 내지 여섯번째까지의 전계효과트랜지스터 스위치(8-2)~(8-6)도 순차적으로 전기한 마찬가지 방식으로 턴오프가 이루어진다.
이러한 작동메카니즘은 SMPS없이 상용교류전원에서도 LED조명이 점등되게 하는 본 발명의 원리이다.
그리고 스위치회로부(8)에서는 맥류전원의 레벨이 도 2의 ⑧ 전압상태와 같이 미리 설정된 전압레벨값 이상이 인가되는 예컨대 정격전압을 초과시 저항소자부(12)가 없이 종단 LED블록이 연결되었다고 가정하면, 턴온상태에 있는 여덟번째 전계효과트랜지스터 스위치(6-8)에 과도한 전류가 흐르게 되어 많은 열이 발생하게 된다. 즉, 종단 LED블록(본 발명에는 없음)을 동작시키는 전계효과트랜지스터 스위치(8-8)에 과도한 전류가 발생하게 되고, 이러한 과도한 열 발생은 IC부품으로 구성되는 스위치회로부(8)에 상당히 나쁜 영향을 주게 되어 부품의 고장 및 발생되는 열로 인한 효율의 저하를 가져 오게 된다.
하지만 본 발명에서는 스위치회로부(8)에서는 맥류전원의 레벨이 도 2의 ⑧ 전압상태와 같이 미리 설정된 전압레벨값 이상이 인가되는 예컨대 정격전압을 초과하게 되더라도 저항소자부(12)와 여덟번째 전계효과트랜지스터 스위치(8-8)로의 단독 전류패스가 형성된다. 그러므로 저항소자부(12)와 여덟번째 전계효과트랜지스터 스위치(8-8)에 부하(load)가 분배되어 여덟번째 전계효과트랜지스터 스위치(8-8)에서만 발생케 됨에 따른 과도한 열을 저항소자부(12)로 분산하게 된다. 이렇게 함으로써, 본 발명에서는 입력전압이 정격전압 이상으로 입력되는 경우에도 스위치회로부(8)에 과도한 열이 발생하지 않게 되어 IC로 구성된 스위치회로부(8)의 안정성을 유지할 수 있다.
상기의 저항소자부(12)는 하나의 저항으로 구성할 수도 있지만, 다수의 저항들로 형성하는 것이 열분배에 바람직하다.
그러므로 본 발명에서는 저항소자부(12)를 도 4의 (a)에 도시된 바와 같이 다수 저항(R)들이 직렬 연결된 저항 어레이 형태로 하여서 도 3에서와 같이 고방열성 기판(20) 상에 배치할 수 있다. 또는 저항소자부(12)를 도 4의 (b)에 도시한 바와 같이 다수 저항(R)들을 직렬 연결한 저항 어레이들이 병렬 연결된 형태로 하여 도 6의 사진 일 예에서와 같이 고방열성 기판(20) 상에 배치되게 구성할 수 있는 것이다.
도 3의 고방열성 기판(20)의 배치 일예도나 도 6의 고방열성 기판(20)의 배치 사진도에서 알 수 있듯이, 저항소자부(12)가 다수 저항(R)들로 배열 배치되어서 열분산이 이루어지게 하며, 저항소자부(12)의 배치가 LED블록(6-n)(n은 자연수)뿐만 아니라 원칩 집적회로의 스위치 회로부(8)와도 이격 배치된다.
그러므로 고방열 기판(20) 상에 분산배치된 LED블록(6-1)(6-2),..,(6-7) 및 스위치회로부(8), 저항소자부(12) 모두를 통해서 고출력 LED조명의 점등시의 열방출이 분산되므로 신속한 열방출에 유리한다.
상용교류전원(2)을 반파 또는 전파 정류하여 도 2의 맥류파형(A)와 같은 맥류전원을 제공하는 정류부(4)도 도 3 및 도 5에 도시된 바와 같이 고방열성 기판(20)상에 탑재되어서 하나의 기판으로 아웃도어용 고출력 엘이디조장치를 구현하는 것이 바람직하다.
본 발명에 따른 AC구동형 아웃도어용 고출력 엘이디 조명모듈이 장착된 고방열성 기판(20)에서의 방출열은 도 5에서와 같이 가로등에 적용된 일예와 같이 히트싱크 하우징(24)을 통해서 외부로 신속하게 배출되게 구성한다.
히트싱크 하우징(24)은 외부에 도 5에서와 같이 다수의 방열핀들이 형성되어 있으며, 일면에는 실장홈이 형성된다. 히트싱크 하우징(24)의 실장홈에는 본 발명의 고방열성 기판(20)이 설치된 공간부가 마련되고 고방열성 기판(20)으로 상용교류전원을 공급하기 전에 전기선에 포함되어 있는 여러 가지 잡음을 제거하기 위한 라인필터(26)가 설치되는 다른 공간부도 마련된다.
라인필터(26)는 방수 및 절연을 위해서 그 본체가 수지몰딩처리로 피복된 상태로 히트싱크 하우징(24)의 실장홈에 마련된 일측 공간부에 설치되고, 고방열성 기판(20)의 배면에는 열전도성 절연패드(22)를 먼저 덧댄 후 히트싱크 하우징(24)의 실장홈에 마련된 다른 공간부 바닥면에 밀착시킨 상태로 고방열성 기판(20)을 고정한다. 열전도성 절연패드(22)는 고방열성 기판(20)에 인가되는 220V 등의 상용교류전원이 외부로 누전되지 않도록 하기 위해 절연성을 가지며 고방열성 기판(20)에서의 열방출이 열전도성 절연패드(22)를 통과해서 히트싱크 하우징(24)으로 전달될 수 있도록 우수한 열전도성을 가진다.
히트싱크 하우징(24)의 실장홈에 LED블록(6-n)들이 탑재된 고방열 기판(20)과 라인필터(26)가 내장된 상태에서, 렌즈(30)을 갖는 커버플레이트(28)를 수지재 볼트를 이용해 히트싱크 하우징(24)의 실장홈이 있는 개구에 체결고정하되, 수밀패킹을 이용해서 하우징(24)의 실장홈 내부가 외부로부터 방수 및 기밀이 유지되게 구성한다.
상술한 바와 같이 본 발명은 상용교류전원을 입력원으로 40W이상의 고출력 LED조명을 구동시키는 스위치회로부(8)의 각 스위치들의 잦은 스위칭에 따른 발열이 최소화되고 고출력 LED조명의 점등에 따라 생기는 열도 히트싱크 하우징(24)을 통해 외부로 분산 및 신속방출시켜준다.
또한 AC전원으로 구동되는 본 발명의 스위치회로부(8)는 AC구동형 고출력용이면서도 원칩(one chip) 집적회로로 구성할 수 있어 동일 면적 대비한 LED칩 배치 비율을 기존보다 상당히 높일 수 있으며, 별도의 SMPS 구비없이 상용교류전원을 입력원으로 하면서도 내구성과 신뢰성 있는 작동을 수행한다.
상술한 본 발명의 설명에서는 구체적인 실시 예에 관해 설명하였으나, 여러 가지 변형이 본 발명의 범위에서 벗어나지 않고 실시할 수 있다. 따라서 본 발명의 범위는 설명된 실시 예에 의하여 정할 것이 아니고 특허청구범위 및 그 특허청구범위와 균등한 것에 의해 정해 져야 한다.
(2)--상용교류전원 (4)-- 정류부
(6)-- LED유닛 (6-1)(6-2),..,(6-8)-- LED블록
(7)-- LED칩 (8)-- 스위치회로부
(8-1)(8-2),...,(8-8)-- 전계효과트랜지스터 스위치
(S)-- 소오스 (D)--드레인 (G)--게이트
(N1,N2, ... ,N8, Nc)-- 노드
(10)-- 전류센싱저항부 (12)-- 저항소자부
(20)-- 고방열성 기판 (22)-- 열전도성 절연패드
(24)-- 히트싱크 하우징 (26) -- 라인필터
(28)-- 커버플레이트 (30)-- 렌즈

Claims (5)

  1. AC구동형 40W이상의 아웃도어용 고출력 엘이디 조명장치에 있어서,
    고방열성 기판(20) 상에 다수 LED칩(7)들로 구성된 LED블록들(6-n)(n은 LED블록 갯수) 다수와 말단의 저항소자부(12)가 직렬 연결되어서 상용교류전원의 정류로 제공된 맥류전원의 파형상태에 따라 점소등되는 LED유닛(6)을 구비하되 고방열성 기판(20) 상에 아웃도어 조명용으로 배치된 고출력 LED블록(6-n)들은 LED칩 소자나 저항소자에 의해서 발생되는 열의 분산을 위해 저항소자부(12)와는 이격 배치되게 구성하고,
    LED블록(6-n)들의 각 후단 노드 및 저항소자부(12)의 후단 노드에 전계효과트랜지스터 스위치(8-m)(m은 n+1 갯수)들의 각 드레인(D)을 대응 접속하고 일단이 접지된 전류센싱저항부(10)의 타단 노드에 대응 전계효과트랜지스터 스위치들(8-m)의 소오스(S)와 게이트(G)를 공통 접속하되 각 스위치(8-m)의 턴온문턱전압이 LED블록(6-n)들과 말단의 저항소자부(12)가 직렬 연결된 후측으로 갈수록 높게 설정되게 형성한 스위치회로부(8)를 구비하여서,
    상기 맥류전원의 상승 및 하강 파형에 따라 전류센싱저항부(10)에 걸리는 가변 전압과 후측으로 갈수록 높게 설정된 각 스위치(8-m)의 턴온문턱전압에 의해서 초기 턴온상태의 전계효과트랜지스터 스위치(8-m)들의 순차적 턴오프 작동으로 LED블록(6-n)의 순차적 점등 제공과 함께 맥류전원의 미리 설정된 전압값 이상에서는 저항소자부(12)로의 전류패스 형성으로 저항열이 발생되어 LED블록(6-n)들과는 열분산 방출되게 함을 특징으로 하는 AC구동형 아웃도어용 고출력 엘이디 조명장치.
  2. 제1항에 있어서, 상기 저항소자부(12)는 다수 저항(R)들이 직렬 연결된 저항 어레이 형태로 고방열성 기판(20) 상에 배치되거나 다수 저항(R)들이 직렬 연결된 저항 어레이들이 병렬 연결된 형태로 고방열성 기판(20) 상에 배치되게 구성함을 특징으로 하는 AC구동형 아웃도어용 고출력 엘이디 조명장치.
  3. 제1항에 있어서, 상기 스위치회로부(8)는 원칩 직접회로로 구성되고, 고방열성 기판(20) 상의 LED블록(6-n)들(n은 LED블록 갯수) 각각은 LED칩(7) 다수가 직렬연결되거나 병렬 연결되거나 직병렬 혼합으로 연결되게 구성함을 특징으로 하는 AC구동형 아웃도어용 고출력 엘이디 조명장치.
  4. 제1항에 있어서, 상기 고방열성 기판(20) 상에는 상용교류전원(2)을 정류하여 맥류전원을 출력하는 정류부(4)도 함께 탑재되게 구성함을 특징으로 하는 AC구동형 아웃도어용 고출력 엘이디 조명장치.
  5. 제1항 내지 제4항중 어느 한 항에 있어서, LED유닛(6) 및 스위치회로부(18)가 탑재된 고방열성 기판(20)을 히트싱크 하우징(24) 내부에 방수되게 설치함을 특징으로 하는 AC구동형 아웃도어용 고출력 엘이디 조명장치.
KR1020130083763A 2013-07-16 2013-07-16 Ac구동형 아웃도어용 고출력 엘이디조명장치 KR101400798B1 (ko)

Priority Applications (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
KR1020130083763A KR101400798B1 (ko) 2013-07-16 2013-07-16 Ac구동형 아웃도어용 고출력 엘이디조명장치

Applications Claiming Priority (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
KR1020130083763A KR101400798B1 (ko) 2013-07-16 2013-07-16 Ac구동형 아웃도어용 고출력 엘이디조명장치

Publications (1)

Publication Number Publication Date
KR101400798B1 true KR101400798B1 (ko) 2014-05-30

Family

ID=50895637

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
KR1020130083763A KR101400798B1 (ko) 2013-07-16 2013-07-16 Ac구동형 아웃도어용 고출력 엘이디조명장치

Country Status (1)

Country Link
KR (1) KR101400798B1 (ko)

Cited By (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US9491825B2 (en) 2013-02-05 2016-11-08 Lumens Co., Ltd. LED lighting device
CN106571741A (zh) * 2015-10-08 2017-04-19 雅达电子国际有限公司 用于串联电源的恒定电流限制保护

Citations (3)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
KR20060086057A (ko) * 2005-01-25 2006-07-31 엘지전자 주식회사 엘이디 패키지의 열 방출 구조 및 그 구조를 구비한엘이디 패키지
KR20080096279A (ko) * 2007-04-27 2008-10-30 엘지디스플레이 주식회사 백라이트 유닛 및 이를 구비한 액정표시장치
KR20130072175A (ko) * 2011-12-21 2013-07-01 서울반도체 주식회사 백라이트 모듈과 그 구동 방법 및 이를 이용하는 디스플레이 장치

Patent Citations (3)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
KR20060086057A (ko) * 2005-01-25 2006-07-31 엘지전자 주식회사 엘이디 패키지의 열 방출 구조 및 그 구조를 구비한엘이디 패키지
KR20080096279A (ko) * 2007-04-27 2008-10-30 엘지디스플레이 주식회사 백라이트 유닛 및 이를 구비한 액정표시장치
KR20130072175A (ko) * 2011-12-21 2013-07-01 서울반도체 주식회사 백라이트 모듈과 그 구동 방법 및 이를 이용하는 디스플레이 장치

Cited By (6)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US9491825B2 (en) 2013-02-05 2016-11-08 Lumens Co., Ltd. LED lighting device
US9918363B2 (en) 2013-02-05 2018-03-13 Lumens Co., Ltd. LED lighting device
US10206256B2 (en) 2013-02-05 2019-02-12 Lumens Co., Ltd. LED lighting device
CN106571741A (zh) * 2015-10-08 2017-04-19 雅达电子国际有限公司 用于串联电源的恒定电流限制保护
CN106571741B (zh) * 2015-10-08 2020-06-16 雅达电子国际有限公司 提供恒定电流限制保护的电源系统和控制电路
US10700518B2 (en) 2015-10-08 2020-06-30 Astec International Limited Constant current limiting protection for series coupled power supplies

Similar Documents

Publication Publication Date Title
JP6997105B2 (ja) 電子スイッチ及び調光器
US8461769B2 (en) LED driving circuit, LED driving control unit and transistor switch module thereof
KR101040833B1 (ko) 엘이디 점등용 안정기 회로
TWI477190B (zh) 發光二極體驅動裝置
TW200703183A (en) Light emitting diode drive circuit
TWI422278B (zh) 照明裝置與其光源控制電路
JP2010056314A (ja) 発光ダイオードの駆動回路、それを用いた発光装置および照明装置
KR20150001358A (ko) 발광 다이오드 구동 장치 및 발광 다이오드 조명 장치
KR101400798B1 (ko) Ac구동형 아웃도어용 고출력 엘이디조명장치
US9485824B2 (en) Purely resistive dimming circuit
US9504122B2 (en) Fluorescent replacement LED lamps
KR20110051691A (ko) Ｌｅｄ조명등의 정전류 전원공급장치
KR101160154B1 (ko) 고조파 감쇄 기능을 갖는 단방향 ｌｅｄ모듈 장치
KR101037588B1 (ko) 백열등형 엘이디 조명등 장치
JP6051370B2 (ja) 発光ダイオード鎖
JP5322849B2 (ja) 発光ダイオードの駆動回路、それを用いた発光装置および照明装置
US8193731B2 (en) Package of constant-current supplying chip and LED lamp driven by alternating current
KR101977653B1 (ko) 엘이디 조명 장치
KR101061417B1 (ko) 펄스폭변조 제어방식에 의한 엘이디 구동회로
KR101836395B1 (ko) Led모듈 보호장치를 갖는 led모듈단위 구성 아웃도어용 led조명등기구
KR20110000006U (ko) 엘이디 조명 장치
KR102370342B1 (ko) 탭된 선형 구동기를 갖는 멀티-패드, 멀티-접합 led 패키지
ES2952543T3 (es) Controlador de LED lineal con derivación y método de control de LED
KR102434928B1 (ko) 교류 직결형 엘이디 조명장치
US10039165B2 (en) Multi-pad, multi-junction LED package

Legal Events

Date Code Title Description
A201 Request for examination
A302 Request for accelerated examination
E902 Notification of reason for refusal
E701 Decision to grant or registration of patent right
GRNT Written decision to grant
J204 Invalidation trial for patent
FPAY Annual fee payment

Payment date: 20170407

Year of fee payment: 4

J121 Written withdrawal of request for trial
FPAY Annual fee payment

Payment date: 20180319

Year of fee payment: 5

LAPS Lapse due to unpaid annual fee