KR101498132B1 - 엘이디 조명장치 - Google Patents

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KR101498132B1
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Abstract

본 발명은 엘이디 조명장치에 관한 것으로, 본 발명의 일 실시예에 따른 엘이디 조명장치는 외부 교류 전원을 입력 받아 직류 전원으로 변환하여 출력하는 전원공급부; 다수의 LED로 이루어진 제1 LED 어레이와 다수의 LED로 이루어진 제2 LED 어레이를 포함하는 LED 어레이부; 및 상기 전원공급부에서 출력되는 직류 전원의 전압 파형과 상기 LED 어레이부에 흐르는 전류에 기초하여 상기 제1 LED 어레이 및 상기 제2 LED 어레이를 구동하는 LED 구동드라이버부; 를 포함하는 회로부, 상기 제1 LED 어레이 및 상기 제2 LED 어레이로부터 방출되는 광을 외부로 확산하여 조사하는 렌즈 커버, 그리고 상부에 구비되어 상기 회로부가 내설되는 회로부 부착면; 상기 렌즈 커버의 걸림돌기가 삽입되는 방수처리구; 하부에 구비된 물결 형상의 방열부; 를 포함하는 히트싱크를 포함하고, 상기 방수처리구에는 상기 걸림돌기와 상기 히트싱크에 동시에 접촉하는 탄성체가 삽입된다.

Description

엘이디 조명장치{LED LIGHTING APPARATUS}
본 발명은 컨트롤 판넬에 부착되어 설치되는 발광 다이오드 소자를 이용한 엘이디 조명장치에 관한 것으로, 보다 자세하게는 협소한 공간에 최소한의 부피와 크기로 부착 및 설치 공간의 확보가 용이하고, 평활용 전해 커패시터를 사용하지 않아 장수명과 미려한 외관을 가지며, 전고조파 왜율(Total Harmonic Distortion)을 낮추어 최소화함으로 주변 전자기기의 전자파 장애를 감소시키고, LED 조명 장치의 조립성과 생산성을 향상시킬 수 있는 슬림 바 형태의 AC 구동 LED 조명장치에 관한 것이다.
최근, 할로겐등 또는 백열등의 높은 전력소비 및 짧은 수명의 문제점을 해결하기 위해 LED를 적용한 실내 조명기구가 널리 사용되고 있다.
종래의 LED를 적용한 조명기구, 예컨대 직관형 LED 형광등은, LED 어레이를 구동하는 회로부와, 회로부가 내설되고 천장에 고정되는 외함 케이스와, 외함 케이스와 결합하고 LED 어레이로부터의 광을 외부로 확산하여 조사하는 렌즈가 형성되는 렌즈 커버로 이루어진다.
그런데 종래의 LED 조명장치는, SMPS(Switching Mode Power Supply)를 사용하여 교류 전원을 입력받아 LED 어레이를 구동하므로 LED 조명장치의 부피를 컨트롤 판넬 내부 조명등으로서 최적화하기 어려우며, 전해 커패시터를 사용하므로 LED 어레이를 구동하는 회로부의 수명이 현저히 짧으며, 커패시터와 저항만으로 회로부를 구성한 회로는 고 역률의 회로부를 구성할 수 없어서 소비 전력이 상당히 높아지고, 외함 케이스와 렌즈 커버의 조립 및 분해가 용이하지 않고 크기가 커져 좁은 환경에 설치가 용이하지 못한 문제점이 있다.
따라서, 전술한 문제점을 해결할 수 있는 기구부와 LED 어레이를 구동하는 회로부를 구비하는 LED 조명장치의 개발 및 연구가 필요한 실정이다.
한국등록특허 10-1255176
따라서 본 발명이 해결하고자 하는 과제는 협소한 공간에 최소한의 부피와 크기로 부착 및 설치 공간의 확보가 용이하고, 평활용 전해 커패시터를 사용하지 않아 장수명과 미려한 외관을 가지며, 전고조파 왜율(Total Harmonic Distortion)을 낮추어 최소화함으로 주변 전자기기의 전자파 장애를 감소시키고, LED 조명 장치의 조립성과 생산성을 향상시킬 수 있는 LED 조명장치를 제공하는 것이다.
상기한 과제를 해결하기 위한 본 발명의 일 실시예에 따른 엘이디 조명장치는 외부 교류 전원을 입력 받아 직류 전원으로 변환하여 출력하는 전원공급부; 다수의 LED로 이루어진 제1 LED 어레이와 다수의 LED로 이루어진 제2 LED 어레이를 포함하는 LED 어레이부; 및 상기 전원공급부에서 출력되는 직류 전원의 전압 파형과 상기 LED 어레이부에 흐르는 전류에 기초하여 상기 제1 LED 어레이 및 상기 제2 LED 어레이를 구동하는 LED 구동드라이버부; 를 포함하는 회로부, 상기 제1 LED 어레이 및 상기 제2 LED 어레이로부터 방출되는 광을 외부로 확산하여 조사하는 렌즈 커버, 그리고 상부에 구비되어 상기 회로부가 내설되는 회로부 부착면; 상기 렌즈 커버의 걸림돌기가 삽입되는 방수처리구; 하부에 구비된 물결 형상의 방열부; 를 포함하는 히트싱크를 포함하고, 상기 방수처리구에는 상기 걸림돌기와 상기 히트싱크에 동시에 접촉하는 탄성체가 삽입된다.
상기 회로부는, 상기 제1 LED 어레이에 병렬로 연결되어 상기 제1 LED 어레이에 흐르는 전류를 조절하는 전류 분배 저항, 그리고 상기 제2 LED 어레이에 직렬로 연결되어 상기 제1 LED 어레이 및 상기 제2 LED 어레이에 인가되는 전압을 분배하는 전압 분배부, 그리고 상기 제1 LED 어레이에 흐르는 전류를 측정하기 위한 센싱 저항을 더 포함하고, 상기 LED 구동드라이버부는, 일단이 상기 제1 LED 어레이와 상기 전류 분배 저항의 접점에 연결되는 제1 반도체 스위치, 일단이 상기 제1 LED 어레이와 상기 제2 LED 어레이의 접점에 연결되는 제2 반도체 스위치, 일단이 상기 제2 LED 어레이 및 상기 전압 분배부의 접점에 연결되는 제3 반도체 스위치, 및 상기 직류 전원의 전압 파형에 따라 미리 정해진 패턴으로 PWM 신호를 인가하여 상기 제1 내지 제3 반도체 스위치를 온오프 시키고, 상기 제1 LED 어레이에 흐르는 전류가 일정하게 유지되도록 상기 PWM 신호의 듀티 값을 조절하여 출력하는 PWM 발생기를 포함하며, 상기 제1 반도체 스위치, 상기 제2 반도체 스위치 및 상기 제3 반도체 스위치의 타단은 상기 센싱 저항의 일단에 연결된다.
상기 LED 구동드라이버부는, 상기 직류 전원의 전압이 O V가 되는 지점을 감지하여 제로크로스 감지 신호를 상기 PWM 발생기에 전달하는 제로크로스 감지기, 및, 상기 센싱 저항에 인가된 전압을 LED 전류 값으로 변환하여 상기 PWM 발생기에 제공하는 LED 전류감지기를 더 포함할 수 있다.
상기 PWM 발생기는, 제1 영역에서는 상기 제1 반도체 스위치에만 PWM 신호를 인가하고, 제2 영역에서는 상기 제2 반도체 스위치에만 PWM 신호를 인가하며, 제3 영역에서는 상기 제3 반도체 스위치에만 PWM 신호를 인가하고, 상기 제1 영역은 상기 직류 전원의 전압이 상기 제1 LED 어레이만 구동시킬 수 있는 전압일 때, 상기 제2 영역은 상기 직류 전원의 전압이 상기 제1 LED 어레이 및 상기 제2 LED 어레이를 구동시킬 수 있는 전압일 때, 상기 제3 영역은 상기 제1 및 제2 LED 어레이를 동시에 구동시키는 전압보다 높은 전압이 인가되는 때일 수 있다.
상기 엘이디 조명장치는 상기 LED 구동드라이버부에 동일한 LED 구동드라이버부를 병렬로 접속할 수 있다.
상기 엘이디 조명장치는 상기 히트싱크의 하부에 마그네틱 자석을 부착할 수 있는 결합홈이 형성될 수 있다.
상기 히트싱크는 상기 렌즈 커버에 결합되는 결합 돌기를 포함하고, 상기 렌즈커버는 상기 히트싱크가 이탈되지 않게 히트싱크의 결합돌기를 지지하는 고정돌기를 포함할 수 있다.
본 발명에 의하면 SMPS를 사용하지 않고, 교류 전원부로부터 교류 전원을 직접 입력받아 스위칭 컨버터 없이 LED 어레이를 구동할 수 있어서 부피를 최소화할 수 있는 효과가 있다.
또한, 전해 커패시터를 사용하지 않아서 회로부의 수명을 보다 연장할 수 있고, 회로부를 구성하는 소자의 수를 현저히 줄여 제조 원가를 절감할 수 있는 효과가 있다.
또한, 본 발명은 전고조파 왜율을 낮추어 고 역률의 회로부를 구성하여 소비 전력을 최소화할 수 있는 효과가 있다.
또한, 트라이악(Triac) 디머를 이용하여 LED 어레이의 구동을 제어하므로 밝기 제어를 통해 소비 전력을 최소화할 수 있고, 사용자에 편의성을 제공할 수 있는 효과가 있다.
또한, 전고조파 왜율을 낮추기 위해 4개의 LED 어레이 블록을 구성하여 5개의 회로 연결을 통해 구현하던 방식을 2개의 LED 어레이 블록을 구성하여 3개의 회로 연결만으로 접속이 가능하여 LED 어레이 구성과 회로 연결을 간소화하는 효과가 있다.
또한, 히트싱크의 요철 홈에 마그네틱 자석을 결합함으로써 LED 조명장치의 탈부착 사용이 용이한 효과가 있다.
도 1은 본 발명의 일 실시예에 따른 LED 조명장치의 개략적인 분해 사시도이다.
도 2는 도 1의 LED 조명장치의 개략적인 히트싱크 외관 구성 예시도이다.
도 3은 도 1의 LED 조명장치의 개략적인 렌즈커버 단면 구성 예시도이다.
도 4는 도 1의 LED 조명장치의 히트싱크와 렌즈커버를 조립한 단면 구성을 도시한 조립 예시도이다.
도 5는 본 발명의 일 실시예에 따른 LED 조명장치의 회로부와 LED 어레이부를 예시한 회로도이다.
도 6은 도 5의 LED 조명장치의 회로에 흐르는 전압과 전류 파형을 도시한 도면이다.
도 7은 본 발명의 다른 실시예에 따른 LED 조명장치의 회로부와 LED 어레이부를 예시한 회로도이다.
그러면 첨부한 도면을 참고로 하여 본 발명의 실시예에 대하여 본 발명이 속하는 기술 분야에서 통상의 지식을 가진 자가 용이하게 실시할 수 있도록 상세히 설명한다. 그러나 본 발명은 여러 가지 상이한 형태로 구현될 수 있으며 여기에서 설명하는 실시 예에 한정되지 않는다. 그리고 도면에서 본 발명을 명확하게 설명하기 위해서 설명과 관계없는 부분은 생략하였으며, 명세서 전체를 통하여 유사한 부분에 대해서는 유사한 도면 부호를 붙였다.
명세서 전체에서, 어떤 부분이 다른 부분과 "연결"되어 있다고 할 때, 이는 "직접적으로 연결"되어 있는 경우뿐 아니라, 그 중간에 다른 소자를 사이에 두고 "전기적으로 연결"되어 있는 경우도 포함한다. 또한 어떤 부분이 어떤 구성요소를 "포함"한다고 할 때, 이는 특별히 반대되는 기재가 없는 한 다른 구성요소를 제외하는 것이 아니라 다른 구성요소를 더 포함할 수 있는 것을 의미한다.
도 1은 본 발명의 일 실시예에 따른 LED 조명장치의 개략적인 분해 사시도이다. 도 2는 도 1의 LED 조명장치의 개략적인 히트싱크 외관 구성 예시도이다. 도 3은 도 1의 LED 조명장치의 개략적인 렌즈커버 단면 구성 예시도이다. 도 4는 도 1의 LED 조명장치의 히트싱크와 렌즈커버를 조립한 단면 구성을 도시한 조립 예시도이다.
도 1 내지 도 4를 참고하면, 본 발명에 따른 LED 조명장치는 복수의 LED(117)가 장착되고 LED(117)를 구동하기 위한 회로부(116)를 포함한다. 회로부(116)는 히트싱크(100)에 내설될 수 있다.
렌즈 커버(110)는 복수의 LED(117)로부터 조사되는 광을 외부로 확산하는 기능을 수행하며, 반원 기둥 형상으로 형성되어 히트싱크(100)의 상면에 결합된다.
렌즈 커버(110)는 히트싱크(100)의 방수처리구(102)에 삽입되는 걸림돌기(112)와, 히트싱크(100)가 이탈되지 않게 히트싱크(100)의 결합돌기(119)를 지지하는 고정돌기(111)가 돌출 형성될 수 있다.
히트싱크(100)는 한 개의 알루미늄 압출기구 형상으로, 상면에는 회로부(116)가 부착되는 부착면(101)이 형성되고, 하면에는 기구 고정을 위한 마그네틱 자석(114)이 결합될 수 있는 결합홈(104)이 형성될 수 있다. 마그네틱 자석(114)에 의해 본 발명에 따른 LED 조명장치는 철제 구조물에 탈부착이 용이하게 할 수 있다.
히트싱크(100)에 형성된 관통구(103)는 내부로 전선(113)을 인출시켜 본 발명에 따른 LED 조명장치가 직렬로 전원 연결이 가능하게 한다.
한편 히트싱크(100)에 형성된 방수처리구(102)는 습기의 침투를 막도록 탄성을 가진 탄성체(118)가 삽입될 수 있다. 탄성체(118)는 원기둥 형상의 실리콘 재질 고무로 형성될 수 있다. 방수처리구(102)에 삽입된 탄성체(118)는 렌즈 커버(110)의 걸림 돌기(112)를 눌러줌으로써 렌즈 커버(110)와 히트싱크(100)의 결합 부위를 통한 습기의 침투를 막을 수 있다.
히트싱크(100)에 형성된 결합돌기(119)는 렌즈 커버(110)에 형성된 고정돌기(111)와 걸림돌기(112) 사이에 끼워져 히트싱크(100)와 렌즈 커버(110)가 결합되게 할 수 있다.
히트싱크(100)와 렌즈 커버(110)가 결합된 상태에서 측면으로 측면 캡(120)이 끼워진다. 측면 캡 고정나사(122)가 측면 캡(120)에 형성된 측면 캡 고정홀(121)을 관통하여 방수 처리구(102)에 체결됨으로써, 히트싱크(100), 렌즈커버(110)에 측면 캡(120)이 고정된다.
한편 히트싱크(100)의 하면에는 물결 형상의 방열부(105)가 형성되어, LED(117)로부터 발생되는 열을 방열하는 기능을 수행한다.
회로부(116) 및 회로부 부착면(101) 사이에는 방열 접착제(115)가 개재되어, 회로부(116)를 히트싱크(100)의 상면에 접착 고정시키고, LED(117)로부터 발생하는 열을 히트싱크(100)에 전달하여 방열부(105)를 통해 발산되도록 한다.
본 발명에 따른 LED 조명장치는 철제의 컨트롤 판넬의 천장이나 벽면에 부착 고정 시키기 위해 마그네틱 자석(114)을 사용하거나, 철제가 아닌 곳에는 고정 브라켓(123)에 의해서 부착될 수 있다.
그러면 도 5 내지 도 6을 참조하여 본 발명에 따른 LED 조명장치의 회로부의 구성 및 동작에 대해 자세히 설명한다.
도 5는 본 발명의 일 실시예에 따른 LED 조명장치의 회로부와 LED 어레이부를 예시한 회로도이다.
도 5를 참고하면, 회로부(116)는 전원공급부(130), 전류 분배 저항(140) 및 LED 구동 드라이버부(150)를 포함할 수 있다.
회로부(116)는 외부의 교류 전원으로부터 교류 전원 입력단(131)으로 입력되는 교류 전원을 직류 전원으로 변환하여 최종적으로 LED 어레이(L1, L2)를 구동하여 광을 외부로 조사되게 할 수 있다.
LED 어레이(L1, L2)는 다수의 LED(117)가 직렬로 연결되어 있으며, LED 어레이(L1, L2) 별로 동시에 구동된다. 보다 자세하게는 LED 어레이(L1)에 포함된 LED는 동시에 구동되고, 마찬가지로 LED 어레이(L2)에 포함된 LED 또한 동시에 구동된다. LED 어레이(L1)와 LED 어레이(L2)는 각각 독립적으로 구동된다.
전원공급부(130)는 교류 전원 입력단(131), 바리스터(132), 스버너(Passive Bleeder)(133), 브리지 정류기(bridge rectifier)(134) 및 퓨즈(fuse)(135)를 포함할 수 있다.
교류 전원 입력단(131)은 외부의 상용 교류 전원을 입력받는 기능을 수행한다.
퓨즈(135)는 교류 전원 입력단(131)과 전기적으로 직렬 연결되어 교류 전원 입력단(131)에 과전류가 입력되면 차단하는 기능을 수행한다.
바리스터(132)는 교류 전원 입력단(131)에 전기적으로 병렬 연결되어 서지(surge) 전압을 차단하여, 서지 전압에 의한 회로부(116)의 손상 또는 오작동을 차단하는 기능을 수행한다.
스너버(133)는 본 발명에 따른 LED 조명장치에 TRIAC 조광기를 사용하여 디밍 전환 시 날카로운 전압이 생성될 때 순간적인 전류 경로를 제공하게 된다.
브리지 정류기(134)는 교류 전원 입력단(131)으로 입력되는 교류 전원을 전파 정류하여 출력하는 기능을 수행한다.
LED 구동 드라이버부(150)는 브리지 정류기(134)의 양극(anode) 및 음극(cathode)에 전기적으로 연결되어 브리지 정류기(134)를 통해 직류 전원으로 변환되어 출력되는 전류를 제어하고 전고조파 왜율(THD: Total Harmonic Distortion)을 낮추기 위해 입력 전압 파형에 맞추어 온오프 동작하는 반도체 스위치(SW1, SW2, SW3)로 이루어진다.
보다 자세하게는 LED 구동 드라이버부(150)는 제로크로스 감지기(151), 션트 레귤레이터(152), PWM 발생기(153), LED 전류감지기(154) 및 제1 내지 제3 반도체 스위치(SW1, SW2, SW3)를 포함할 수 있다.
제로크로스 감지기(151)는 브리지 정류기(134)에서 전파 정류되어 입력되는 직류 전원의 전압이 O V가 되는 지점을 감지하여 제로크로스 감지 신호 및 전압 레벨을 감지하여 PWM 발생기(153)에 전달한다.
션트 레귤레이터(152)는 브리지 정류기(134)에서 전파 정류되어 입력되는 직류 전원을 일정한 전압으로 출력하는 기능을 수행한다.
LED 전류감지기(154)는 센싱 저항(137)에 인가되는 전압 값을 입력 받아 LED에 흐르는 전류 값으로 변환하여 PWM 발생기(153)에 제공한다.
PWM 발생기(153)는 제로크로스 감지 신호를 기준으로 미리 정해진 패턴으로 제1 내지 제3 반도체 스위치(SW1, SW2, SW3)를 온오프 시키고, LED 전류감지기(154)에서 입력되는 LED 전류 값이 일정하게 유지되도록 PWM(pluse width modulation) 신호의 듀티 값을 조절하여 출력하는 기능을 수행한다.
커패시터(136)는 LED 구동드라이버부(150)에 전기적으로 연결되어 리플 노이즈를 제거하여 내부 동작 전원을 공급한다.
전류 분배 저항(140)은 LED 어레이(L1)에 병렬로 연결되어 LED 어레이(L1, L2)에 흐르는 전류를 조절하는 기능을 수행한다. 전류 분배 저항(140)은 LED 구동드라이버부(150)에 연결되어 제1 내지 제3 반도체 스위치(SW1, SW2, SW3)의 스위치 동작에 의해 동작하는 회로의 전류 불균형을 해소하기 위한 전류 분배 저항(140)의 저항값은 오옴의 법칙의 공식(R=V/I)에 의해 산출될 수 있다.
전압 분배부(141)는 제3 반도체 스위치(SW3)가 온 되었을 때 LED 어레이(L1, L2)에 직렬로 연결된다. 전원공급부(130)에서 공급되는 전압이 LED 어레이(L1, L2)를 모두 구동하는데 필요한 것 이상으로 높은 전압이 인가될 때 LED 어레이(L1, L2)에 직렬로 연결되어 전압을 분배시키고 LED 어레이(L1, L2)에 흐르는 전류를 일정하게 유지되게 함으로써 전고조파 왜율(THD: Total Harmonic Distortion)을 낮출 수 있다.
전압 분배부(141)는 저항 소자로 구현될 수 있으며, LED 어레이(L1, L2)에 연결되는 전선의 수를 줄일 수 있다. LED 구동 드라이버부(150)에 다수의 LED(117)를 4개의 LED 어레이로 구분하여 동작시킴으로써 THD를 낮출 수 있으나 LED 구동 드라이버부(150)로부터 4개의 LED 어레이에 연결 선로가 5개 필요하여 복잡한 구성을 가지게 된다. 그런데 본 실시예에서 다수의 LED(117)를 2개의 LED 어레이(L1, L2)로 구분하여 동작시키되 전압 분배부(141)를 추가함으로써 LED 어레이(L1, L2)에 연결되는 선로 수를 THD 상승 없이 3개로 줄일 수 있어 간편한 연결과 구성을 제공할 수 있다.
실시예에 따라서 전압 분배부(141)는 저항 소자 외에 CRD(Current Regulating Diode)나 제너다이오드 등의 다른 소자로 구현될 수도 있으며, LED 어레이(L1, L2)의 순방향 전압의 크기에 따라 불필요한 경우 생략될 수도 있다.
LED 구동드라이버부(150)는 브리지 정류기(134)를 통해 직류 전원으로 변환되어 출력되는 전류를 제어하고, 전압 파형에 맞추어 LED 구동드라이버(150) 내부에 있는 반도체 스위치의 온오프 동작을 통해 PWM신호로 LED에 흐르는 전류를 제어하여 전고조파 왜율(THD; Total Harmonic Distortion)을 낮출 수 있으며, 도 9의 전압 파형(160)과 전류 파형(161)과 같이 동작 한다.
LED 구동 드라이버(150)의 반도체 스위치(SW1, SW2, SW3)는 FET(Field Effect Transistor)로 구현할 수 있으며, 반도체 스위치(SW1, SW2, SW3)의 동작은 표 1에 예시한 것과 같이 동작할 수 있다.
영역 A B C B A
SW1 ON OFF OFF OFF ON
SW2 OFF ON OFF ON OFF
SW3 OFF OFF ON OFF OFF
도 6을 참고하면, 전압(V3)은 전원공급부(130)에서 출력되어 LED 어레이(L1)에 인가되는 지점(P1)에서의 전압이고, 전압(V2)는 LED 어레이(L1)와 LED 어레이(L2)의 접속 지점(P2)에서의 전압이고, 전압(V1)은 LED 어레이(L2)와 전압 분배부(141)의 접속 지점(P3)에서의 전압이다. 전류(I)는 센싱 저항(137)에 의해 측정되는 LED 전류 값이다.
전압(VF1)은 1개의 LED 어레이(L1)를 구동시킬 수 있는 전압이고, 전압(VF2)은 2개의 LED 어레이(L1, L2)를 모두 구동시킬 수 있는 전압이며, 전압(VF3)은 2개의 LED 어레이(L1, L2)를 모두 구동시키고 남는 과전압이 있는 경우로, 과전압은 전압분배부(141)를 통해 분배되게 할 수 있다.
전압(V3)이 VF1 이상이고 VF2 미만인 영역(A)에서, PWM 발생기(153)는 반도체 스위치(SW1)에만 PWM 신호를 인가하여 ON 시키고, 나머지 반도체 스위치(SW2, SW3)에는 PWM 신호를 출력하지 않아 OFF 시킨다. 그러면 병렬로 연결된 전류 분배 저항(140)과 LED 어레이(L1)에 센싱 저항(137)이 직렬 연결된 회로 연결이 이루어진다.
다음으로 전압(V3)이 VF2 이상이고 VF3 미만인 영역(B)에서, PWM 발생기(153)는 반도체 스위치(SW2)에만 PWM 신호를 인가하여 ON 시키고, 나머지 반도체 스위치(SW1, SW3)에는 PWM 신호를 출력하지 않아 OFF 시킨다. 그러면 병렬로 연결된 전류 분배 저항(140)과 LED 어레이(L1)에 LED 어레이(L2)와 센싱 저항(137)이 직렬 연결된 회로 연결이 이루어진다.
그리고 전압(V3)이 VF3 이상인 영역(C)에서, PWM 발생기(153)는 반도체 스위치(SW3)에만 PWM 신호를 인가하여 ON 시키고, 나머지 반도체 스위치(SW1, SW2)에는 PWM 신호를 출력하지 않아 OFF 시킨다. 그러면 병렬로 연결된 전류 분배 저항(140)과 LED 어레이(L1)에 LED 어레이(L2), 전압 분배부(141) 및 센싱 저항(137)이 직렬 연결된 회로 연결이 이루어진다. 전압(V3)이 VF3 이상으로 과전압인 경우 전압 분배부(141)를 통해 전류가 흐르게 함으로써 LED 어레이(L1) 및 LED 어레이(L2)에 인가되는 전압이 적정하게 유지되도록 할 수 있다.
그리고 PWM 발생기(153)는 LED 전류감지기(154)에서 제공되는 LED 전류값을 기초로 해당 구간에서 전류가 일정하게 흐르도록, LED 전류값이 기준치보다 낮은 경우에는 PWM 신호의 듀티비를 높이고, LED 전류값이 기준치보다 높은 경우에는 PWM 신호의 듀티비를 낮추어 출력한다.
도 5의 회로에서 2개의 LED 어레이(L1, L2)로 이루어진 경우가 예시되었으나, 실시예에 따라서 다수의 LED(117)를 3개의 LED 어레이로 그룹핑하여 구현할 수도 있으며 이 경우 반도체 스위치가 추가로 반도체 스위치(SW2) 및 반도체 스위치(SW3) 사이에 개재되도록 구현하는 것도 가능하다.
도 7은 본 발명의 다른 실시예에 따른 LED 조명장치의 회로부와 LED 어레이부를 예시한 회로도이다.
도 7에 예시된 LED 조명장치는 출력 전류 증대를 위하여 도 5에서 예시한 LED 구동드라이버부(150)와 동일한 구성을 가진 LED 구동드라이버부(150-1)를 적어도 하나 이상 병렬로 연결할 수 있다. LED 구동드라이버부(150-1)는 PWM 발생기(153-1), 반도체 스위치(SW1-1, SW2-1, SW3-1)를 포함할 수 있다. 설명의 편의 상 제로크로스 감지기(151), 션트 레귤레이터(152), LED 전류감지기(154)는 생략하였다. 이에 의해 LED 구동드라이버부(150)의 스위칭 출력단인 반도체 스위치(SW1, SW2, SW3)와 LED 구동드라이버부(150-1)의 스위칭 출력단인 반도체 스위치(SW1-1, SW2-1, SW3-1)가 서로 병렬로 접속하여 LED 어레이(L1, L2) 및 전압 분배부(141)에 연결되어 출력 전류 증대를 제공할 수 있다.
본 발명에 따른 회로부(116)의 구성에 의하면, SMPS(Switching Mode Power Supply)를 사용하지 않고, 교류 전원 입력단(131)으로부터 교류 전원을 직접 입력받아 LED 어레이(L1, L2)를 구동할 수 있다. 이에 의해 LED 조명장치의 부피를 최소화할 수 있고, 미려하고 유려한 외관을 갖도록 할 수 있다. 또한, 전해 커패시터를 사용하지 않아서 회로부(116)의 수명을 보다 연장할 수 있고, 회로부(116)를 구성하는 소자(element)의 수를 현저히 줄여 제조 원가를 절감할 수 있다. 또한, TRIAC 조광기에 의해서 본 발명에 따른 LED 조명장치의 밝기 제어가 가능하므로 소비 전력을 최소화할 수 있고, 사용자에 편의성을 제공할 수 있다. 더 나아가, 고조파 왜율을 낮추어 고 역률(power factor)의 회로부(116)를 구성하여 소비 전력을 최소화할 수 있다.
이상에서 본 발명의 바람직한 실시예에 대하여 상세하게 설명하였지만 본 발명의 권리범위는 이에 한정되는 것은 아니고 다음의 청구범위에서 정의하고 있는 본 발명의 기본 개념을 이용한 당업자의 여러 변형 및 개량 형태 또한 본 발명의 권리범위에 속하는 것이다.

Claims (6)

  1. 외부 교류 전원을 입력 받아 직류 전원으로 변환하여 출력하는 전원공급부; 다수의 LED로 이루어진 제1 LED 어레이와 다수의 LED로 이루어진 제2 LED 어레이를 포함하는 LED 어레이부; 및 상기 전원공급부에서 출력되는 직류 전원의 전압 파형과 상기 LED 어레이부에 흐르는 전류에 기초하여 상기 제1 LED 어레이 및 상기 제2 LED 어레이를 구동하는 LED 구동드라이버부; 를 포함하는 회로부,
    상기 제1 LED 어레이 및 상기 제2 LED 어레이로부터 방출되는 광을 외부로 확산하여 조사하는 렌즈 커버, 그리고
    상부에 구비되어 상기 회로부가 내설되는 회로부 부착면; 상기 렌즈 커버의 걸림돌기가 삽입되는 방수처리구; 하부에 구비된 물결 형상의 방열부; 를 포함하는 히트싱크
    를 포함하고,
    상기 방수처리구에는 상기 걸림돌기와 상기 히트싱크에 동시에 접촉하는 탄성체가 삽입되는 엘이디 조명장치.
  2. 제 1 항에서,
    상기 회로부는,
    상기 제1 LED 어레이에 병렬로 연결되어 상기 제1 LED 어레이에 흐르는 전류를 조절하는 전류 분배 저항, 그리고
    상기 제2 LED 어레이에 직렬로 연결되어 상기 제1 LED 어레이 및 상기 제2 LED 어레이에 인가되는 전압을 분배하는 전압 분배부, 그리고
    상기 제1 LED 어레이에 흐르는 전류를 측정하기 위한 센싱 저항을 더 포함하고,
    상기 LED 구동드라이버부는,
    일단이 상기 제1 LED 어레이와 상기 전류 분배 저항의 접점에 연결되는 제1 반도체 스위치,
    일단이 상기 제1 LED 어레이와 상기 제2 LED 어레이의 접점에 연결되는 제2 반도체 스위치,
    일단이 상기 제2 LED 어레이 및 상기 전압 분배부의 접점에 연결되는 제3 반도체 스위치, 및
    상기 직류 전원의 전압 파형에 따라 미리 정해진 패턴으로 PWM 신호를 인가하여 상기 제1 내지 제3 반도체 스위치를 온오프 시키고, 상기 제1 LED 어레이에 흐르는 전류가 일정하게 유지되도록 상기 PWM 신호의 듀티 값을 조절하여 출력하는 PWM 발생기를 포함하며,
    상기 제1 반도체 스위치, 상기 제2 반도체 스위치 및 상기 제3 반도체 스위치의 타단은 상기 센싱 저항의 일단에 연결되는 엘이디 조명장치.
  3. 제 2 항에서,
    상기 LED 구동드라이버부는,
    상기 직류 전원의 전압이 O V가 되는 지점을 감지하여 제로크로스 감지 신호를 상기 PWM 발생기에 전달하는 제로크로스 감지기, 및,
    상기 센싱 저항에 인가된 전압을 LED 전류 값으로 변환하여 상기 PWM 발생기에 제공하는 LED 전류감지기를 더 포함하고,
    상기 PWM 발생기는,
    제1 영역에서는 상기 제1 반도체 스위치에만 PWM 신호를 인가하고,
    제2 영역에서는 상기 제2 반도체 스위치에만 PWM 신호를 인가하며,
    제3 영역에서는 상기 제3 반도체 스위치에만 PWM 신호를 인가하고,
    상기 제1 영역은 상기 직류 전원의 전압이 상기 제1 LED 어레이만 구동시킬 수 있는 전압일 때, 상기 제2 영역은 상기 직류 전원의 전압이 상기 제1 LED 어레이 및 상기 제2 LED 어레이를 동시에 구동시킬 수 있는 전압일 때, 상기 제3 영역은 상기 제1 및 제2 LED 어레이를 동시에 구동시키는 전압보다 높은 전압일 때인 엘이디 조명장치.
  4. 제 3 항에서,
    상기 LED 구동드라이버부에 동일한 LED 구동드라이버부를 병렬로 접속한 엘이디 조명장치.
  5. 제 1 항에서,
    상기 히트싱크의 하부에 마그네틱 자석을 부착할 수 있는 결합홈이 형성되는 엘이디 조명장치.
  6. 제 1 항에서,
    상기 히트싱크는 상기 렌즈 커버에 결합되는 결합 돌기를 포함하고,
    상기 렌즈커버는 상기 히트싱크가 이탈되지 않게 히트싱크의 결합돌기를 지지하는 고정돌기를 포함하는 엘이디 조명장치.
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