KR101530919B1

KR101530919B1 - 교류전원 직결형 및 전자식안정기 호환형 겸용 엘이디 형광램프

Info

Publication number: KR101530919B1
Application number: KR1020150001911A
Authority: KR
Inventors: 이종보
Original assignee: 이종보
Priority date: 2015-01-07
Filing date: 2015-01-07
Publication date: 2015-06-26

Abstract

본 발명은 LED 형광램프에 있어서, 교류전원(AC) 직결형 LED 형광램프 혹은 및 전자식안정기 호환형 LED 형광램프로서 선택적으로 사용될 수 있고, AC 입력검출 및 절환릴레이를 구비함으로써 입력되는 AC 전원에 따라 전자식안정기 호환형 회로와 AC 직결형 회로를 선택적으로 사용할 수 있으며, 또한, 교류전원 직결형으로 사용시 라인필터에 의해 고주파를 차단함으로써 고주파 이상 전압으로 인하여 AC 입력검출 및 절환릴레이의 오작동시 LED의 점등을 방지할 수 있는, 교류전원 직결형 및 전자식안정기 호환형 겸용 LED 형광램프가 제공된다.

Description

교류전원 직결형 및 전자식안정기 호환형 겸용 엘이디 형광램프 {LIGHT EMITTING DEVICE FLUORESCENT LAMP FOR SWITCHING BOTH ALTERNATIVE CURRENT DIRECT CONNECTION TYPE AND ELECTRONIC BALLAST COMPATIBILITY TYPE}

본 발명은 LED 형광램프에 관한 것으로, 보다 구체적으로, 발광다이오드(Light Emitting Diode: LED)를 포함하는 LED 형광램프로서 교류전원(AC) 직결형 및 전자식안정기 호환형을 선택적으로 사용할 수 있는 교류전원 직결형 및 전자식안정기 호환형 겸용 LED 형광램프에 관한 것이다.

일반적으로, 조명기구로서 형광등, 백열등, 네온등 등이 사용되는데, 형광등은 다른 조명등과 비교하여 전력 소모량이 적고, 사용 수명이 길어서 가장 많이 사용되고 있다. 특히, 형광등은 조명기구로 많은 장점이 있으나, 수은방전 방식으로 그 내부에 수은이 도포되어 있기 때문에 사용 후 폐기시 환경오염에 많은 문제점을 유발시키고 있다.

이러한 형광등은 내부에서 고전압에 의한 전기 방전을 일으키고, 이에 따라 발생한 자외선이 형광등 내면에 도포된 형광물질과 반응하여 가시광선의 빛을 내는 조명기구이다. 이러한 형광등의 점등 방식에는 별도의 스타터와 자기식 안정기를 사용하는 자기식 점등 방식과, 별도의 스타터 없이 전자식안정기를 사용하는 전자식 점등 방식이 있다.

여기서, 전자식안정기는 전자부품을 사용하여 교류 상용전원을 직류로 평활한 다음에 고주파 인버터 회로를 이용하여 20㎑~30㎑의 고주파로 변환하여 출력한다. 이러한 전자식안정기는 고주파를 위한 발진 방식에 따라 다시 자려식과 타려식으로 구분된다.

도 1은 종래의 기술에 따른 자기식 점등 방식의 형광등 조명기구를 예시하는 도면이고, 도 2는 종래의 기술에 따른 전자식 점등 방식의 형광등 조명기구를 예시하는 도면이다.

도 1 및 도 2에 도시된 자기식 형광등 조명기구 및 전자식 형광등 조명기구는 형광등을 접속하기 위한 제1 접속단자(14)와 제2 접속단자(15)를 구비한다.

도 1에 도시된 자기식 점등 방식의 형광등 조명기구의 경우, 교류전원(AC)은 자기식 안정기(12), 형광등(11)의 일단 및 스타터(13)를 거쳐 형광등(11)의 타단으로 연결되는 폐회로를 형성하며, 스타터(13)의 동작에 의해 형광등(11)이 점등한다.

도 2에 도시된 전자식 점등 방식의 형광등 조명기구의 경우, 교류전원(AC)은 전자식안정기(16)로부터 제1 접속단자(14)나 제2 접속단자(15), 또는 양 단자(14, 15)를 통해 형광등(11)에 공급된다.

도 1 및 도 2에 도시된 형광등 조명기구들에 사용되는 형광등(11)의 단점을 보완하기 위하여 LED 소자를 이용한 조명등이 최근 널리 사용되고 있다. 이러한 LED 소자는 형광등 또는 다른 조명등과 비교하여 전력소모를 줄일 수 있을 뿐만 아니라, 환경오염 문제를 해결할 수 있고, 사용기간 또한 매우 길어 여러 가지 면에서 매우 효율적이기 때문에, 가정, 사무실 또는 실외 가로등의 조명등으로 LED 소자로 교체되고 있다.

이러한 LED는 상당히 낮은 직류 전원에 의해 동작하고, 기존의 형광등 점등과 다른 방식으로 점등되기 때문에, 통상의 LED 램프를 형광등 시스템에 그대로 사용할 수 없다. 그것은 안정기가 기본적으로 상용 60㎐ 교류전원을 수십 ㎑의 고주파로 변환하여 LED 램프에 제공하기 때문이다.

만약 안정기 등을 제거하지 않은 채, 전술한 도 1 및 도 2의 형광등 조명기구의 형광등 접속단자에 LED 구동회로를 직결한다면, LED 구동회로가 안정기 등의 높은 주파수나 전압을 제대로 처리하지 못하게 되고, 결국 LED 램프가 동작하지 않거나 파괴되는 등의 문제를 야기할 수 있다.

이에 따라, 일반 사용자가 LED 조명기구를 사용하기 위해서는 기존의 형광등 조명 장치, 예를 들면, 안정기 또는 스타터를 모두 제거하여야 하는 불편함이 있다.

종래의 형광등을 LED로 교체하기 위하여, 안정기는 그대로 사용하고, 형광 램프만을 교체가 가능한 LED 모듈로 구성하는 기술로서, 대한민국 등록특허번호 제10-866586호에는 "엘이디를 이용한 형광등"이라는 명칭의 발명이 개시되어 있는데, 도 3 및 도 4를 참조하여 설명한다.

도 3은 종래의 기술에 따른 엘이디를 이용한 형광등을 나타내는 분해사시도이고, 도 4는 도 3에 도시된 엘이디를 이용한 형광등 구동회로의 구성도이다.

도 3을 참조하면, 종래의 기술에 따른 엘이디를 이용한 형광등은, 본체(31), 엘이디 모듈(32), 형광등 캡(33) 및 고정커버(34)를 포함하며, 이때, 상기 엘이디 모듈(32)은 본체(31)에 형성된 수용돌기 사이에 안착되고, 다수의 엘이디(LED)가 실장된 PCB 기판으로 이루어진다.

도 4를 참조하면, 종래의 기술에 따른 엘이디를 이용한 형광등 구동회로는, 안정기 및 소켓을 포함한 형광등 본체(41), 및 LED 모듈(32)을 구동하기 위한 제1 전원입력부(50), 제2 전원입력부(60), 구동부(70) 및 피드백부(80)로 구성된다.

여기서, 제1 전원입력부(50) 및 제2 전원입력부(60)는 각각 본체(41) 양측 소켓에 전기적으로 연결되어 안정기를 통해 교류전원을 입력받고, 입력전원의 비정상적인 전원은 차단하고 평활하여 정류한 후에 상기 구동부(70)에 직류전원을 공급한다.

이때, 상기 제1 전원입력부(50)와 제2 전원입력부(60) 중 어느 한 전원입력부만 소켓을 통해 전원을 입력받을 수 있고, 두 전원입력부가 모두 양측의 소켓으로부터 전원을 공급받을 수도 있다. 상기 제1 전원입력부(50) 및 제2 전원입력부(60)는 각각 보호부(51, 61), 노이즈제거부(52, 62), 평활부(53, 63)를 포함할 수 있다.

구동부(70)는 인덕터, 트랜지스터, 제어부, 직류부, 구동전원공급부, 코일, 이득보상부, 초기구동저항, 동기화저항, 제로스위칭저항 등을 포함하여 이루어지고, 상기 평활부의 출력전원을 승압하고 스텝다운(전류)하여 일정 크기의 정전류를 LED 모듈(32)에 공급한다.

피드백부(80)는 상기 LED 모듈(32)에 직렬 연결되어 있는 저항으로 구성되어 LED모듈(32)에 공급되는 정전류의 크기를 감지하여 제어부로 전송한다.

LED 모듈(32)은 PCB 기판에 실장되는 다수의 엘이디로 이루어지고, 다수의 엘이디는 상호 직렬 또는 병렬, 또는 직병렬 혼합되어 연결되고, 상기 구동회로(70)에서 공급되는 전류의 크기와 다수 LED들의 연결 관계에 따라 그 조도를 조절할 수 있다.

종래의 기술에 따른 엘이디를 이용한 형광등(등록특허번호 제10-866586호)의 경우, 구동회로에 의하여 LED 형광등을 그 결합 방향에 무관하게 프레임의 소켓에 설치하더라도 안정기를 통해 교류전원을 입력받을 수 있도록 프레임의 양측 소켓에 각각 전기적으로 연결되는 제1 전원입력부 및 제2 전원입력부를 구비하되, 어느 하나의 전원입력부로 전원이 입력될 시에 반대편의 전원입력부로는 전원이 공급되지 않는다.

한편, 대한민국 등록특허번호 제10-953325호에는 "엘이디 조명장치"라는 명칭의 발명이 개시되어 있는데, 도 5를 참조하여 설명한다.

도 5는 종래의 기술에 따른 LED 조명장치의 회로도로서, 종래의 기술에 따른 LED 조명장치는, 자기식 안정기와 스타터를 이용한 자기식 점등 방식과 전자식안정기를 사용하는 전자식 점등 방식의 기존의 형광등 조명기구에 연결되어 사용된다.

종래의 기술에 따른 LED 조명장치는, 형광등 조명기구로부터 교류전원을 입력받기 위한 제1 전원입력단자(81)와 제2 전원입력단자(82)를 구비한다. 여기서, 제1 전원입력단자(81)는 형광등 조명기구의 제1 접속단자에 접속하기 위한 제1 전극(J1) 및 제2 전극(J2)을 구비하고, 제2 전원입력단자(82)는 제2 접속단자에 접속하기 위한 제3 전극(J3) 및 제4 전극(J4)을 구비한다.

제1 전원입력단자(81) 및/또는 제2 전원입력단자(82)를 통해 입력되는 안정기의 고주파 교류전원을 LED의 동작을 위한 정격 직류전압으로 변환하여 출력하는 구동회로(90), 및 상기 구동회로(90)의 출력에 직렬 또는 병렬 연결된 복수 개의 LED(LED1, LED2)를 포함하며, 상기 구동회로(90)는 제1 전원부(91), 제2 전원부(92), 정류부(93), 필터부(94) 및 구동부(95)를 포함한다.

제1 전원부(91)는 제1 전원입력단자(81)를 통해 교류전원(AC)을 입력받으며, 각 단자별로 직렬 연결된 퓨즈(FUSE1)와 병렬로 연결된 배리스터(Varistor: SVR1)를 포함하여 과전압 또는 과전류 교류전원으로부터 후단의 회로를 보호하고, 병렬로 연결되는 고압 커패시터(CT1)를 구비하여 교류전원에 포함된 잡음을 제거한다. 마찬가지로, 제2 전원부(92)는 제2 전원입력단자(82)를 통해 교류전원을 입력받으며, 직렬 연결된 퓨즈(FUSE2)와 병렬로 연결된 배리스터(SVR2) 및 고압 커패시터(CT2)를 구비하며, 이때, 상기 제1 전원부(91)와 제2 전원부(92)는 통상의 교류-직류 변환기 또는 정격 전압으로 강압하기 위한 변압기(Transformer) 등의 부품을 사용할 수 있다.

정류부(93)는 제1 정류부(93a)와 제2 정류부(93b)를 포함하여, 제1 전극(J1)과 제2 전극(J2), 제3 전극(J3)과 제4 전극(J4), 제1 전극(J1)과 제3 전극(J3), 제1 전극(J1)과 제4 전극(J4), 제2 전극(J2)과 제3 전극(J3) 또는 제2 전극(J2)과 제4 전극(J4)을 통해 입력되는 교류전원을 전파 정류하여 하나의 공통 출력단(V1)을 통해 필터부(94)로 출력한다.

다시 말하면, 제1 정류부(93a)와 제2 정류부(93b)가 각각 브릿지 다이오드 조합(D1~D4, D11~D14)으로 마련되고 제1 정류부(93a)와 제2 정류부(93b)의 출력단이 필터부(94)의 입력단에 병렬로 연결되어 하나의 공통 출력단(V1)을 형성한다. 따라서 정류부(93)는 교류전원이 어떤 경로를 통해 입력되더라도 공통 출력단(V1)을 통해 LED(LED1, LED2)를 위한 하나의 동작 전압을 제공한다.

예를 들면, 종래의 기술에 따른 엘이디 조명장치가, 전술한 도 1의 형광등 조명기구에 연결될 경우, 교류전원은 제1 전극(J1)과 제3 전극(J3)을 통해 입력되고, 스타터(13)는 동작하지 않으므로 스타터(13)를 통한 폐회로는 형성되지 않는다. 이 경우, 교류전원의 경로는 제1 정류부(93a)의 순방향 다이오드(D1, D2)와, 출력단(V1), 그리고 제2 정류부(93b)의 순방향 다이오드(D11, D12)를 거치게 되고, 출력단(V1) 전압은 필터부(94)의 입력이 된다. 따라서 도 1의 스타터(13)의 동작 여부에 관계없이 LED 조명장치가 동작할 수 있다.

다시 말하면, 외부의 교류 전원이 제1 전원입력단자(81)의 2개 전극 중 하나와 제2 전원입력단자(82)의 2개 전극 중 하나를 통해 입력되더라도, 제1 정류부(93a)와 제2 정류부(93b)에 포함된 다이오드 4개가 새로운 조합의 브릿지 다이오드 회로를 형성한다.

구동부(95)는 필터부(94)에서 출력되는 직류 전압을 전체 LED(LED1, LED2)의 순방향 전압의 합에 맞도록 일정하게 제어하면서 엘이디(LED1, LED2)를 점등한다. 따라서 필터부(94)의 출력이 LED(LED1, LED2)의 순방향 전압의 합과 다르더라도, 구동부(95)가 필터부(94)의 출력을 조정하여 LED(LED1, LED2)의 순방향 전압의 합으로 조정하게 된다.

구체적으로, 상기 구동부(95)는 펄스폭변조 제어방식을 사용한 예로서, 펄스폭변조 제어를 위한 전용의 구동 IC(U1), 저항(R1, R3, R4), 커패시터(C5, C7, C17), 전계효과트랜지스터(Field Effect Transistor: FET), 다이오드(D20) 및 인덕터(L1, L11)를 포함한다.

여기서, 상기 구동 IC(U1)는 LED 전용 드라이버 IC로서, 전계효과트랜지스터(FET)를 통과하여 흐르는 전류를 감지하여 일정한 전류가 흐르도록 전계효과트랜지스터(FET)를 스위칭시킨다. 이때, 상기 구동 IC(U1)는 저항(R3, R4)의 전압인 CS 단자 전압을 내부에 설정된 소정 기준전압과 비교한 결과에 따라 전계효과트랜지스터(FET)를 흐르는 전류를 감지하고, 그 결과에 따라 전계효과트랜지스터(FET)의 게이트 단자 전압을 제어하는 펄스신호를 게이트 단자를 통해 출력한다.

또한, 커패시터(C7, C17)와 인덕터(L1, L11)는 LC 필터로 동작하며, 다이오드(D20)는 전계효과트랜지스터(FET)가 턴오프되었을 때 인덕터(L1, L11)에 걸리는 역전압에 의해 전계효과트랜지스터(FET)가 파괴되는 것을 방지하기 위해 사용된다.

종래의 기술에 따른 LED 조명장치(등록특허번호 제10-953325호)는 구동회로(90)를 이용하여 자기식 안정기 또는 전자식안정기로부터 입력되는 고주파의 교류전원을 안정적인 직류전원으로 변환함으로써 LED(LED1, LED2)를 점등시킬 수 있다. 즉, 자기식 또는 전자식 점등 방식의 형광등 조명기구를 구분하지 않고, 그 형광등 접속단자에 직접 연결하여 사용할 수 있다.

한편, 현재 시판되고 있는 LED 형광램프는 크게 AC 직결형 및 안정기 호환형으로 구분될 수 있다.

구체적으로, AC 직결형은 AC 전원단자와 직접 결합되는 것으로, 등기구에 전자식안정기가 없는 경우에 사용될 수 있고, 내부에 라인필터 회로 등이 구비된다. 예를 들면, AC 직결형 LED 형광램프는 LED를 구동시키는 SMPS를 LED 형광램프 내에 내장시킴으로써 직접 AC를 연결할 수 있게 만든 제품으로서, 컨버터 내장형 LED 램프에 속한다.

또한, 안정기 호환형은, 예를 들면, 전자식안정기를 구비한 기존의 등기구에 사용할 수 있고, 고주파 정류회로를 구비한다. 예를 들면, 안정기 호환형 LED 램프는 기존 안정기에서 나오는 교류를 컨버터가 내장된 LED 램프에서 직류로 변환하여 조명을 제공하는 제품으로서, 기존의 등기구와 안정기를 철거하지 않고 그대로 쓸 수 있다는 게 최대 장점이다. 특히, 소비자가 전문 시공업자의 도움 없이도 직접 제품을 구입해 설치할 수 있고, 램프 교체시 발생하는 추가비용이 발생하지 않는다.

상기와 같이 LED 형광램프는 크게 2종류로 구분되며, 이에 따라 등기구 또한 2종류로 구분된다고 볼 수 있다.

따라서 특정 종류의 LED 형광램프는 다른 종류의 등기구에 사용될 수 없다는 문제가 있으며, 이러한 문제점으로 인하여 소비자는 자신이 어떤 종류의 LED 형광램프를 구매하여야 하는지 혼란을 일으키게 된다.

대한민국 등록특허번호 제10-953325호(출원일: 2010년 1월 25일), 발명의 명칭: "엘이디 조명장치" 대한민국 등록특허번호 제10-1072819호(출원일: 2010년 1월 29일), 발명의 명칭: "LED 형광램프" 대한민국 등록특허번호 제10-1002895호(출원일: 2008년 10월 16일), 발명의 명칭: "LED 형광램프" 대한민국 등록특허번호 제10-981854호(출원일: 2008년 11월 4일), 발명의 명칭: "LED 형광램프" 대한민국 등록특허번호 제10-866586호(출원일: 2008년 7월 29일), 발명의 명칭: "엘이디를 이용한 형광등" 대한민국 등록특허번호 제10-884279호(출원일: 2008년 10월 30일), 발명의 명칭: "형광등 소켓 연결용 LED 조명등" 대한민국 공개특허번호 제2012-41486호(공개일: 2012년 5월 2일), 발명의 명칭: "엘이디 직관 램프"

전술한 문제점을 해결하기 위한 본 발명이 이루고자 하는 기술적 과제는, 등기구의 종류를 불문하고, 즉 교류전원(AC) 직결형 LED 형광램프 또는 전자식안정기 호환형 LED 형광램프로서 선택적으로 사용될 수 있는 LED 형광램프에 관한 것이다.

본 발명이 이루고자 하는 또 다른 기술적 과제는, 교류전원 직결형으로 사용시 라인필터에 의해 고주파를 차단함으로써 고주파 이상 전압으로 인하여 AC 입력검출 및 절환릴레이의 오작동시 LED의 점등을 방지할 수 있는, 교류전원 직결형 및 전자식안정기 호환형 겸용 LED 형광램프를 제공하기 위한 것이다.

전술한 기술적 과제를 달성하기 위한 수단으로서, 본 발명에 따른 LED 형광램프는 : 제1 단자(111) 및 제2 단자(112)로 이루어진 제1 전원입력단, 제3 단자(114) 및 제4 단자(115)로 이루어진 제2 전원입력단을 포함하여 이루어지며, 상기 제1 전원입력단의 제1 단자(111) 및 제2 단자(112)를 통하여 저주파 상용교류전원이 인가되거나, 상기 제1 전원 입력단의 제1 및 제2 단자(111, 112) 중 어느 하나와 상기 제2 전원입력단의 제3 및 제4 단자(114, 115) 중 어느 하나를 통하여 고주파 AC 전원이 인가되는 전원 입력단 ; 상기 제1 전원입력단의 제1 단자(111) 및 제2 단자(112) 사이에 병렬 연결되어 저주파의 상용교류전원이 인가되는지 여부를 검출하는 AC 입력검출 및 절환릴레이(113) ; 상기 전원 입력단에 저주파 상용교류전원이 인가된 경우, 라인필터(LF1)를 통해 잡음을 제거하고, 브릿지 다이오드(D21, D22, D23, D24)를 통해 직류로 정류하는 저주파 필터 및 정류부(120); 상기 전원 입력단에 고주파 AC 전원이 인가된 경우, 브릿지 다이오드(D1~D8)를 통해 직류로 정류하는 고주파 정류부(130); 상기 AC 입력검출 및 절환릴레이(113)의 동작에 대응하는 제1 릴레이 접점(141) 및 제2 릴레이 접점(142)을 포함하고, 상기 저주파 필터 및 정류부(120)의 출력 또는 상기 고주파 정류부(130)의 출력 중 어느 하나를 절환시키는 릴레이 절환부(140) ; 상기 릴레이 절환부(140)에 의하여 상기 저주파 필터 및 정류부(120)의 출력 또는 상기 고주파 정류부(130)의 출력을 인가받아, 정류된 직류전원을 승압하고 일정 크기의 정전류를 공급하는 LED 구동부(150); 및 LED 어레이(161)를 포함하고, 상기 LED 구동부(150)에서 공급되는 전류의 크기에 대응하여 점등되는 LED 점등부(160) ; 를 포함하는 교류전원 직결형 및 전자식안정기 호환형 겸용 LED 형광램프를 제공하게 된다.

상기에 있어서, 상기 저주파 필터 및 정류부(120)의 라인필터(LF1)는 고주파를 차단함으로써 고주파 이상 전압으로 인하여 상기 AC 입력검출 및 절환릴레이(113)가 오작동시 상기 LED 점등부(160)의 점등을 방지하는 것이 바람직하다.

삭제

상기에 있어서, 상기 저주파 필터 및 정류부(120)의 출력은 상기 릴레이 절환부(140)의 a접점(Ra1, Ra2)을 통해서 상기 LED 구동부(150)에 정류된 직류전원이 공급되며, 상기 고주파 정류부(130)의 출력은 상기 릴레이 절환부(140)의 b접점(Rb1, Rb2)을 통해서 상기 LED 구동부(150)에 정류된 직류전원이 공급되는 것일 수 있다.

본 발명의 LED 형광램프는, 등기구의 종류를 불문하고, 즉 교류전원(AC) 직결형 LED 형광램프 또는 전자식안정기 호환형 LED 형광램프로서 선택적으로 사용될 수 있다.

즉, 본 발명에 따르면, AC 입력검출 및 절환릴레이를 구비함으로써 입력되는 AC 전원에 따라 전자식안정기 호환형 회로와 AC 직결형 회로를 선택적으로 사용할 수 있다.

또한 본 발명에 따르면, 교류전원 직결형으로 사용시 라인필터에 의해 고주파를 차단함으로써 고주파 이상 전압으로 인하여 AC 입력검출 및 절환릴레이의 오작동시 LED의 점등을 방지할 수 있다.

도 1은 종래의 기술에 따른 자기식 점등 방식의 형광등 조명기구를 예시하는 도면이다.
도 2는 종래의 기술에 따른 전자식 점등 방식의 형광등 조명기구를 예시하는 도면이다.
도 3은 종래의 기술에 따른 엘이디를 이용한 형광등을 나타내는 분해사시도이다.
도 4는 도 3에 도시된 엘이디를 이용한 형광등 구동회로의 구성도이다.
도 5는 종래의 기술에 따른 LED 조명장치의 회로도이다.
도 6은 본 발명의 실시예에 따른 교류전원 직결형 및 전자식안정기 호환형 겸용 LED 형광램프의 개략적인 구성도이다.
도 7은 본 발명의 실시예에 따른 교류전원 직결형 및 전자식안정기 호환형 겸용 LED 형광램프의 회로도이다.
도 8은 본 발명의 실시예에 따른 교류전원 직결형 및 전자식안정기 호환형 겸용 LED 형광램프가 전자식안정기 호환형으로 동작하는 것을 설명하기 위한 회로도이다.
도 9는 본 발명의 실시예에 따른 교류전원 직결형 및 전자식안정기 호환형 겸용 LED 형광램프가 AC 직결형으로 동작하는 것을 설명하기 위한 회로도이다.

아래에서는 첨부한 도면을 참조하여 본 발명이 속하는 기술분야에서 통상의 지식을 가진 자가 용이하게 실시할 수 있도록 본 발명의 실시예를 상세히 설명한다. 그러나 본 발명은 여러 가지 상이한 형태로 구현될 수 있으며 여기에서 설명하는 실시예에 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 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.

[ 교류전원 직결형 및 전자식안정기 호환형 겸용 LED 형광램프]

도 6은 본 발명의 실시예에 따른 교류전원 직결형 및 전자식안정기 호환형 겸용 LED 형광램프의 개략적인 구성도이고, 도 7은 본 발명의 실시예에 따른 교류전원 직결형 및 전자식안정기 호환형 겸용 LED 형광램프의 회로도이다.

도 6 및 도 7을 참조하면, 본 발명의 실시예에 따른 교류전원 직결형 및 전자식안정기 호환형 겸용 LED 형광램프는, AC 직결형 등기구 및 전자식안정기 호환형 등기구에 모두 장착할 수 있는 LED 형광램프로서, 전원 입력단(110), 저주파 필터 및 정류부(120), 고주파 정류부(130), 릴레이 절환부(140), LED 구동부(150) 및 LED 점등부(160)를 포함한다.

전원 입력단(110)은 제1 단자(111) 및 제2 단자(112)로 이루어진 제1 전원입력단 및 제3 단자(114) 및 제4 단자(115)로 이루어진 제2 전원입력단을 포함하며, AC 직결형의 경우, 제1 전원입력단의 제1 및 제2 단자(111, 112)를 통하여 AC 전원이 인가되고, 또한, 전자식안정기 호환형의 경우, 제1 전원입력단의 제1 및 제2 단자(111, 112) 중 어느 하나와 제2 전원입력단의 제3 및 제4 단자(114, 115) 어느 하나를 통하여 AC 전원이 인가된다. 구체적으로, 등기구, 예를 들면, 형광등 커버가 전자식안정기(170)를 구비하지 않은 AC 직결형인 경우, 제1 전원입력단의 제1 및 제2 단자(111, 112)를 통해 AC 전원, 예를 들면, 저주파의 상용교류전원을 인가하고, 등기구가 전자식안정기(170)를 구비한 전자식안정기 호환형인 경우, 제1 전원입력단의 제1 및 제2 단자(111, 112) 중 어느 하나와 제2 전원입력단의 제3 및 제4 단자(114, 115) 어느 하나를 통하여 AC 전원을 인가한다. 이때, 상기 제1 전원입력단의 제1 단자(111) 및 제2 단자(112) 사이에 AC 입력검출 및 절환릴레이(113)가 병렬로 연결되어, 상기 제1 전원입력단의 제1 단자(111) 및 제2 단자(112)에 저주파의 상용교류전원이 인가되는지 여부를 검출한다.

AC 직결형의 저주파 필터 및 정류부(120)는 상기 제1 전원입력단의 제1 및 제2 단자(111, 112)를 통해 AC 전원, 예를 들면, 저주파의 상용교류전원이 인가된 경우, 라인필터(LF1)에 의해 저주파의 상용교류전원에 포함되어 있는 잡음을 제거하고, 브릿지 다이오드(D21, D22, D23, D24)를 통해 직류로 정류한다. 또한, 상기 라인필터(LF1)는 고주파 차단 기능이 있기 때문에 고주파 이상 전압으로 인하여 상기 AC 입력검출 및 절환릴레이(113)가 오작동하여도 LED 점등부(160)의 점등을 방지할 수 있다.

전자식안정기 호환형의 고주파 정류부(130)는 제1 전원입력단의 제1 및 제2 단자(111, 112) 중 어느 하나와 제2 전원입력단의 제3 및 제4 단자(114, 115) 어느 하나를 통하여 고주파 AC 전원이 인가된 경우, 즉, 전자식안정기를 통해 고주파 AC 전원이 인가된 경우, 브릿지 다이오드(D1~D8)를 통해 직류로 정류한다. 구체적으로, 도 7을 참조하면, 상기 고주파 정류부(130)는 입력되는 AC 전원을 평활하여 직류로 정류하여 상기 LED 구동부(150)로 공급하며, 상기 고주파 정류회로(130)는 입력전원을 전파 정류하는 브릿지 다이오드(D1~D8)와, 정류된 전원을 평활하는 배리스터(ZNR) 및 커패시터(C5)를 포함하여 이루어진다. 이때, 배리스터(ZNR)는 입력전원의 과전압이나 외부에서 유입되는 서지전압을 차단하는 역할을 한다.

릴레이 절환부(140)는 상기 AC 입력검출 및 절환릴레이(113)의 동작에 대응하는 제1 릴레이 접점(141) 및 제2 릴레이 접점(142)을 포함하고, 상기 AC 직결형의 저주파 필터 및 정류부(120)의 출력 또는 상기 전자식안정기 호환형의 고주파 정류부(130)의 출력을 LED 구동부(150)에 인가될 수 있도록 절환시킨다. 즉, 상기 전자식안정기 호환형의 고주파 정류부(130)의 출력은 상기 릴레이 절환부(140)의 b접점(Rb1, Rb2)을 통해서 LED 구동부(150)에 정류된 직류전원이 공급되고, 상기 AC 직결형의 저주파 필터 및 정류부(120)의 출력은 상기 릴레이 절환부(140)의 a접점(Ra1, Ra2)을 통해서 LED 구동부(150)에 정류된 직류전원이 공급된다.

LED 구동부(150)는 상기 AC 직결형의 저주파 필터 및 정류부(120)의 출력 또는 상기 전자식안정기 호환형의 고주파 정류부(130)의 출력을 인가받아, 정류된 직류전원을 승압하고 일정 크기의 정전류를 LED 점등부(160)의 LED 어레이(161)에 공급한다.

구체적으로, 도 7을 참조하면, 상기 LED 구동부(150)의 트랜지스터(Q)의 게이트 단자는 상기 구동 IC(161)에 연결되어 스위칭신호를 받아 스위칭이 제어되고, 상기 트랜지스터(Q)의 소스 단자에는 저항(R7, R8)과 커패시터(C7)로 구성된 이득보상부가 연결되어 트랜지스터(Q)의 증폭동작(스위칭)을 안정화시키고, 고주파 대역에서의 이득을 보상한다. 상기 이득보상부의 저항(R7, R8)은 스위칭 동작을 안정화시키고, 커패시터(C7)는 고주파 대역에서 이득을 보상하는 역할을 한다. 또한, 상기 구동 IC(161)는 트랜지스터(Q)의 소스단자에 스위칭신호를 인가하여 일정 크기의 정전류가 지속적으로 LED 어레이(161)에 공급될 수 있도록 트랜지스터(Q)의 스위칭을 제어한다.

LED 점등부(160)는 LED 어레이(161)를 포함하고, 상기 LED 구동부(150)에서 공급되는 전류의 크기에 대응하여 점등된다. 여기서, 상기 LED 어레이(161)는 PCB 기판 상에 실장되는 다수의 LED로 이루어지고, 다수의 LED는 상호 직렬 또는 병렬, 또는 직병렬 혼합되어 연결되고, 상기 LED 구동부(150)로부터 공급되는 전류의 크기와 다수 LED들의 연결 관계에 따라 그 조도를 조절할 수 있다.

이에 따라 전자식안정기 호환형 회로와 AC 직결형 회로가 동시에 연결되어 있으며, 입력되는 AC 전원에 따라 전자식안정기 호환형 회로와 AC 직결형 회로가 선택적으로 사용될 수 있다.

한편, 도 8은 본 발명의 실시예에 따른 교류전원 직결형 및 전자식안정기 호환형 겸용 LED 형광램프가 전자식안정기 호환형으로 동작하는 것을 설명하기 위한 회로도이다.

도 8을 참조하면, 본 발명의 실시예에 따른 교류전원 직결형 및 전자식안정기 호환형 겸용 LED 형광램프가 전자식안정기 호환형으로서, 등기구에 전자식안정기가 구비된 경우, 전자식안정기 호환형으로 작동되고, 전원입력단(110)에서 제1 전원입력단의 제1 및 제2 단자(111, 112) 중 어느 하나와 제2 전원입력단의 제1 및 제2 단자(114, 115) 어느 하나가 도통되며, 제1 전원입력단의 제1 및 제2 단자(111, 112)에는 AC 전원전압이 걸리지 않게 되므로, 상기 고주파 정류부(130)를 통해서 전자식안정기(170)의 고주파 전원이 정류되어 릴레이 절환부(140)의 b접점(Rb1, Rb2)을 통해서 LED 구동부(1650)에 정류된 직류전원이 공급된다.

한편, 도 9는 본 발명의 실시예에 따른 교류전원 직결형 및 전자식안정기 호환형 겸용 LED 형광램프가 AC 직결형으로 동작하는 것을 설명하기 위한 회로도이다.

도 9를 참조하면, 본 발명의 실시예에 따른 교류전원 직결형 및 전자식안정기 호환형 겸용 LED 형광램프가 AC 직결형으로서, 등기구에 전자식안정기가 없는 경우, AC 직결형으로 작동하고, 제1 전원입력단의 제1 및 제2 단자(111, 112)에 AC 전원전압이 걸리게 되며, AC 입력검출 및 절환 릴레이(113)가 동작하고, 상기 AC 입력검출 및 절환 릴레이(113)의 동작에 대응하여 상기 릴레이 절환부(140)의 a접점(Ra1, Ra2)이 연결된다. 이때, AC 전원은 저주파 필터와 정류회로(120)를 거쳐서 릴레이 절환부(140)의 a접점을 통하여 LED 구동부(150)에 정류된 직류전원이 공급된다.

결국, 본 발명의 실시예에 따른 교류전원 직결형 및 전자식안정기 호환형 겸용 LED 형광램프는, 등기구의 종류에 따라 교류전원(AC) 직결형 LED 형광램프 및 전자식안정기 호환형 LED 형광램프로서 선택적으로 사용할 수 있다.

또한, 본 발명의 실시예에 따른 교류전원 직결형 및 전자식안정기 호환형 겸용 LED 형광램프는, AC 입력검출 및 절환릴레이를 구비함으로써 입력되는 AC 전원에 따라 전자식안정기 호환형 회로와 AC 직결형 회로를 선택적으로 사용할 수 있다.

또한, 본 발명의 실시예에 따른 교류전원 직결형 및 전자식안정기 호환형 겸용 LED 형광램프는, 교류전원 직결형으로 사용시 라인필터에 의해 고주파를 차단함으로써 고주파 이상 전압으로 인하여 AC 입력검출 및 절환릴레이의 오작동시 LED의 점등을 방지할 수 있다.

전술한 본 발명의 설명은 예시를 위한 것이며, 본 발명이 속하는 기술분야의 통상의 지식을 가진 자는 본 발명의 기술적 사상이나 필수적인 특징을 변경하지 않고서 다른 구체적인 형태로 쉽게 변형이 가능하다는 것을 이해할 수 있을 것이다. 그러므로 이상에서 기술한 실시예들은 모든 면에서 예시적인 것이며 한정적이 아닌 것으로 이해해야만 한다. 예를 들어, 단일형으로 설명되어 있는 각 구성 요소는 분산되어 실시될 수도 있으며, 마찬가지로 분산된 것으로 설명되어 있는 구성 요소들도 결합된 형태로 실시될 수 있다.

본 발명의 범위는 상기 상세한 설명보다는 후술하는 특허청구범위에 의하여 나타내어지며, 특허청구범위의 의미 및 범위 그리고 그 균등 개념으로부터 도출되는 모든 변경 또는 변형된 형태가 본 발명의 범위에 포함되는 것으로 해석되어야 한다.

110: 전원 입력단
120: 저주파 필터 및 정류부
130: 고주파 정류부
140: 릴레이 절환부
150: LED 구동부
160: LED 점등부
170: 전자식안정기
111: 제1 전원입력단의 제1 단자
112: 제1 전원입력단의 제2 단자
113: AC 입력검출 및 절환 릴레이
114: 제2 전원입력단의 제3 단자
115: 제2 전원입력단의 제4 단자
141: 제1 릴레이 접점
142: 제2 릴레이 접점
151: 구동 IC
161: LED 어레이

Claims

LED 형광램프에 있어서 :
제1 단자(111) 및 제2 단자(112)로 이루어진 제1 전원입력단, 제3 단자(114) 및 제4 단자(115)로 이루어진 제2 전원입력단을 포함하여 이루어지며, 상기 제1 전원입력단의 제1 단자(111) 및 제2 단자(112)를 통하여 저주파 상용교류전원이 인가되거나, 상기 제1 전원 입력단의 제1 및 제2 단자(111, 112) 중 어느 하나와 상기 제2 전원입력단의 제3 및 제4 단자(114, 115) 중 어느 하나를 통하여 고주파 AC 전원이 인가되는 전원 입력단 ;
상기 제1 전원입력단의 제1 단자(111) 및 제2 단자(112) 사이에 병렬 연결되어 저주파의 상용교류전원이 인가되는지 여부를 검출하는 AC 입력검출 및 절환릴레이(113) ;
상기 전원 입력단에 저주파 상용교류전원이 인가된 경우, 라인필터(LF1)를 통해 잡음을 제거하고, 브릿지 다이오드(D21, D22, D23, D24)를 통해 직류로 정류하는 저주파 필터 및 정류부(120);
상기 전원 입력단에 고주파 AC 전원이 인가된 경우, 브릿지 다이오드(D1~D8)를 통해 직류로 정류하는 고주파 정류부(130);
상기 AC 입력검출 및 절환릴레이(113)의 동작에 대응하는 제1 릴레이 접점(141) 및 제2 릴레이 접점(142)을 포함하고, 상기 저주파 필터 및 정류부(120)의 출력 또는 상기 고주파 정류부(130)의 출력 중 어느 하나를 절환시키는 릴레이 절환부(140) ;
상기 릴레이 절환부(140)에 의하여 상기 저주파 필터 및 정류부(120)의 출력 또는 상기 고주파 정류부(130)의 출력을 인가받아, 정류된 직류전원을 승압하고 일정 크기의 정전류를 공급하는 LED 구동부(150); 및
LED 어레이(161)를 포함하고, 상기 LED 구동부(150)에서 공급되는 전류의 크기에 대응하여 점등되는 LED 점등부(160) ;
를 포함하는 교류전원 직결형 및 전자식안정기 호환형 겸용 LED 형광램프.
삭제
제1항에 있어서,
상기 저주파 필터 및 정류부(120)의 라인필터(LF1)는 고주파를 차단함으로써 고주파 이상 전압으로 인하여 상기 AC 입력검출 및 절환릴레이(113)가 오작동시 상기 LED 점등부(160)의 점등을 방지하는 것을 특징으로 하는 교류전원 직결형 및 전자식안정기 호환형 겸용 LED 형광램프.
제1항에 있어서,
상기 저주파 필터 및 정류부(120)의 출력은 상기 릴레이 절환부(140)의 a접점(Ra1, Ra2)을 통해서 상기 LED 구동부(150)에 정류된 직류전원이 공급되며,
상기 고주파 정류부(130)의 출력은 상기 릴레이 절환부(140)의 b접점(Rb1, Rb2)을 통해서 상기 LED 구동부(150)에 정류된 직류전원이 공급되는 것을 특징으로 하는 교류전원 직결형 및 전자식안정기 호환형 겸용 LED 형광램프.