KR101547117B1

KR101547117B1 - 다종류 형광등 안정기 호환형 led 형광등

Info

Publication number: KR101547117B1
Application number: KR1020150008191A
Authority: KR
Inventors: 장세봉
Original assignee: 기민전자주식회사
Priority date: 2015-01-16
Filing date: 2015-01-16
Publication date: 2015-08-25

Abstract

본 발명은 형광등에 구비되는 여러 종류의 안정기들과 호환이 가능한 LED 형광등에 관한 것으로, 이와 같은 LED 형광등은 안정기의 교류 전원을 직류 전원으로 변환하여 LED에 제공하는 LED 형광등에 있어서, 입력단으로 구성되는 브릿지 정류회로 및 전파정류회로로 이루어진 입력회로부와; 자기식 안정기 수명 말기시 L값 감소에 의한 과전류로 퓨즈 용단시 LED의 연속 사용을 가능하게 하는 캐패시터 드로퍼 정전류 회로부와; 자기식 안정기 사용시 정류단 이후 조건에서 전력을 제어하고, 또는 SCR 기동 전압을 이용해 전자식 스위치를 구현하는 SCR 위상제어부와; 상기 입력회로부와 SCR 위상제어부의 사이에서 출력 개방시 SCR 위상제어부로 인가되는 과전압을 억제하는 과전압 억제회로부와; 상기 SCR 위상제어부와 연결되며 LED에 직접 접속되는 평활회로부;를 포함하여 이루어지는 것을 특징으로 한다.

Description

다종류 형광등 안정기 호환형 LED 형광등{Multisort fluorescent lamp ballast compatible LED fluorescent lamp}

본 발명은 다종류 형광등 안정기 호환형 LED 형광등에 관한 것으로, 기 설치된 형광등의 안정기의 종류에 따라 전원의 제어를 달리하여 LED에 전류를 안정적으로 공급하는 것을 특징으로 하는 LED 형광등에 관한 것이다.

형광등은 수은 방전관의 일종으로, 백열등보다 수명이 길고 전기 소모량이 작은 등의 장점이 있다. 이러한 형광등은, 전원 인가만으로는 방전이 이루어지지 않으므로, 초기 방전에 필요한 전압을 인가하기 위하여 별도의 안정기를 구비하며, 예를 들어, 전자식 안정기를 사용하여 순간 점등이 가능하다. 대부분의 형광등은 진공 유리관으로 구성되며, 제조시 진공유리관이 충분히 밀폐되어야 하므로 제작에 어려움이 있어서, 최근에는 발광다이오드를 사용하는 형광등이 개발되고 있는 추세이다.

발광다이오드(이하, 'LED'라 함)를 사용한 형광등은, 종래의 일반적인 수은방전 형광등에 비하여 상대적으로 작은 전력으로 구동이 가능하고, 반응 속도가 빠르며, 오랫동안 수명이 유지된다. 이러한 LED를 이용한 형광등의 일반적인 구성은, 도 1에서 볼 수 있는 바와 같이, 전면의 확산 튜브(1a)와 배면의 알루미늄 프레임(1b)으로 구성되는 하우징(1) 내부에 다수개의 LED(2)가 배치되는데, LED(2)는 기판(3)에 부착된 상태에서 기판(3)이 프레임(1b)에 고정되도록 삽입된다.

여기서 기판(3)은 인쇄회로기판 형태로 LED(2)를 구동시키기 위한 구동 회로가 설치되며, 교류 전원을 직류 전원으로 변환시키기 위한 정전류 제어기 등과 같은 LED 제어 모듈(4)이 구비된다. 또한, 하우징(1)의 양단부에는 전자식 안정기(6)가 구비된 형광등 소켓에 체결되기 위한 단자 캡(5)이 구비되며, 하우징(1) 내부에는 LED(2)에서 발생되는 열을 방출시키기 위한 방열판(미도시) 등이 구비된다.

상기와 같은 LED 형광등은 기존의 형광등을 제거하고 LED 형광등을 설치할 수 있도록 형광등의 양단부에는 내부 회로에 전원을 공급하기 위한 단자 캡(5)으로 G13 베이스 소켓을 이용한다. 또한, LED 형광등은 직류전원을 구동 전원으로 사용하고 있으므로, 기존의 형광등 소켓을 그대로 사용하기 위해서는 안정기(6)를 통해 입력되는 교류 전원을 직류전원으로 변환시켜 공급하는 제어 모듈(4)이 필요하다.

LED 형광등의 내부 회로는 도 2에 도시된 바와 같이, LED 형광등 외부로 돌출되는 G13 베이스 단자 캡(5)의 2개의 핀(5a)은 형광등 내부에서 LED(2)에 전원을 공급하기 위하여 단락(short)되는 구조를 이룬다.

한편, LED 형광등에 사용되는 음극 전류 예열 방식의 전자식 안정기(6)에는 예열용 커패시터(C1)가 기본적으로 구비되는데, 상기와 같은 방식의 LED 형광등은 G13 베이스 핀(5a)의 단락으로 인하여 예열용 커패시터(C1)가 형광등 양 단의 G13 베이스 단자 캡(5)을 통하여 형광등 내부의 소자(2,4)와 연결되면서 동시에 전자식 안정기의 출력부와 연결이 된다.

등록특허공보 제10-1073289호(공고일자: 2011년10월12일)

본 발명의 목적은 형광등에 구비되는 여러 종류의 안정기들과 호환이 가능한 LED 형광등을 제공하려는 것이다.

상기와 같은 본 발명의 목적을 달성하기 위하여 본 발명이 제안하는 LED 형광등은 다음과 같으며, 이를 상기 목적에 대한 해결 수단으로 한다.

안정기의 교류 전원을 직류 전원으로 변환하여 LED에 제공하는 LED 형광등에 있어서, 입력단으로 구성되는 브릿지정류회로 및 전파정류회로로 이루어진 입력회로부와; 자기식 안정기 수명 말기시 L값 감소에 의한 과전류로 퓨즈 용단시 LED의 연속 사용을 가능하게 하는 캐패시터 드로퍼 정전류 회로부와; 자기식 안정기 사용시 정류단 이후 조건에서 전력을 제어하고, 또는 SCR 기동 전압을 이용해 전자식 스위치를 구현하는 SCR 위상제어부와; 상기 입력회로부와 SCR 위상제어부의 사이에서 출력 개방시 SCR 위상제어부로 인가되는 과전압을 억제하는 과전압 억제회로부와; 상기 SCR 위상제어부와 연결되며 LED에 직접 접속되는 평활회로부와; 전자식 안정기의 1차 L-C 공진 출력에 더하여 입력회로부의 입력단에서 2차 L-C 공진을 일으켜 안정기 출력단 주회로 전류의 피크치를 억제함으로서 LED에 전달되는 전류를 감쇄시키는 2차 L-C 공진회로부;를 포함하여 이루어지는 것을 특징으로 하는 다종류 형광등 안정기 호환형 LED 형광등.

본 발명에 따른 LED 형광등에 의하면, 자기식 안정기와의 결합시 SCR 위상제어부에 의한 안정기 출력전류 제어가 가능하고, 전자식 순시기동형 안정기와의 결합시 2차 L-C 공진회로부에 의한 안정기 출력피크전류 제어가 가능하며, 전자식 타려형 안정기와의 결합시 2차 L-C 공진회로부에 의한 안정기 출력피크전류 제어가 가능하고, 전자식 자려형 안정기와의 결합시 2차 L-C 공진회로부에 의한 안정기 출력피크전류 제어가 가능하므로 인해 본 발명의 LED 형광등은 다종류의 안정기와의 호환성에 우수한 특성을 보인다.

도 1 및 도 2는 종래 기술에 따른 LED 형광등 구조와 회로도를 나타낸 도면,
도 3은 본 발명에 따른 LED 형광등의 회로도를 나타낸 도면,
도 4 내지 도 7은 본 발명에 따른 LED 형광등을 장착한 경우의 안정기 방식별 전류 억제 파형을 나타낸 도면.
도 8은 도 3의 캐패시터 드로퍼 정전류 회로부를 나타낸 도면
도 9는 도 3의 2차 L-C 공진회로부를 나타낸 도면
도 10은 도 3의 브리지 정류회로부 및 전파정류회로부로 이루어진 입력회로부를 나타낸 도면
도 11은 도 3의 과전압 억제회로부를 나타낸 도면
도 12는 도 3의 SCR 위상제어부를 나타낸 도면
도 13은 도 3의 평활회로부를 나타낸 도면

본 발명은 형광등에 구비되는 여러 종류의 안정기들과 호환이 가능한 LED 형광등에 관한 것이다.

이와 같은 LED 형광등은 안정기의 교류 전원을 직류 전원으로 변환하여 LED에 제공하는 LED 형광등에 있어서, 입력단으로 구성되는 브릿지 정류회로 및 전파정류회로부 이루어진 입력회로부(40)와, 자기식 안정기 수명 말기시 L값 감소에 의한 과전류로 퓨즈 용단시 LED의 연속 사용을 가능하게 하는 캐패시터 드로퍼 정전류 회로부(20)와, 자기식 안정기 사용시 정류단 이후 조건에서 전력을 제어하고, 또는 SCR 기동 전압을 이용해 전자식 스위치를 구현하는 SCR 위상제어부(60)와, 상기 입력회로부(40)와 SCR 위상제어부(60)의 사이에서 출력 개방시 SCR 위상제어부(60)로 인가되는 과전압을 억제하는 과전압 억제회로부(50)와, 상기 SCR 위상제어부(60)와 연결되며 LED에 직접 접속되는 평활회로부(70)를 포함하여 이루어진다.

또한, 전자식 안정기의 1차 L-C 공진 출력에 더하여 입력회로부(40)의 입력단에서 2차 L-C 공진을 일으켜 안정기 출력단 주회로 전류의 피크치를 억제함으로서, LED에 전달되는 전류를 감쇄시키는 2차 L-C 공진회로부(30)를 더 포함하는 것이 바람직하다.

이하, 본 발명의 양호한 실시예를 도시한 첨부도면들을 참조하여 상세히 설명한다.

도 3은 본 발명의 일실시예에 따른 LED 형광등의 회로도를 나타낸 도면으로, 안정기로부터 출력되는 교류 전원을 G13 베이스 소켓(11,12)의 4 개의 단자에서 입력받아 캐패시터 드로퍼 정전류 회로부(20), 2차 L-C 공진회로부(30), 브릿지 정류회로부 및 전파정류회로부로 이루어진 입력회로부(40), 과전압 억제회로부(50), SCR 위상제어부(60), 평활회로부(70)를 포함하는 장치를 통해 직류로 변환하여 LED(80)에 인가하는 것을 나타낸 것이다.

이와 같은 LED 형광등은 도 3과 같이 상기 G13 베이스 소켓(11,12)의 4 개 단자에서 1조의 브릿지정류회로부 및 1조의 전파정류회로부로 이루어진 입력회로부(40)로 입력단을 구성한다.

SCR 위상제어부(60)는 안정기가 자기식안정기일 경우 정류단 이후 조건에서 SCR 위상제어를 구현하여 전력을 제어한다. 또한 SCR 위상제어부(60)는 SCR 기동 전압을 이용해 전자식 스위치가 구현된다(도 3 참조).

캐패시터 드로퍼 정전류 회로부(20)는 자기식안정기 수명 말기시 L(인덕턴스)값 감소에 의한 과전류로 퓨즈 용단시(F1=F2 > F3) LED(80)의 연속 사용을 가능하게 한다.

과전압 억제회로부(50)는 도 3과 같이 구성되어 상기 입력회로부(40)와 SCR 위상제어부(60)의 사이에서 출력 개방시 SCR 위상제어부(60)로 인가되는 과전압을 억제한다.

평활회로부(70)는 상기 SCR 위상제어부(60)와 연결되며 LED에 직접 접속되는 구성으로 파고율 1.3 이하를 제공한다.

2차 L-C 공진회로부(30)는 안정기가 전자식 안정기일 경우 전자식 안정기의 1차 L-C 공진 출력에 더하여 입력회로부(40)의 입력단에서 2차 L-C 공진을 일으켜 안정기 출력단 주회로 전류의 피크치를 억제함으로서, LED에 전달되는 전류를 감쇄시킨다.

이상과 같이 구성된 LED 형광등을 장착하면, 도 4 내지 7과 같은 안정기 방식별 전류 억제 파형이 나타난다.

도 4는 자기식 안정기와 본 발명에 따른 LED 형광등이 결합되었을 때 SCR 위상제어부(60)를 통해 나타나는 자기식 안정기의 출력전류 억제 파형이다. 즉, 본 발명의 LED 형광등과 자기식 안정기가 결합된 경우 SCR 위상제어부(60)가 자기식 안정기의 출력전류를 제어함으로써, LED(80)에 안정적으로 전류가 공급된다.

도 5는 전자식 순시기동형 안정기와 본 발명에 따른 LED 형광등이 결합되었을 때 2차 L-C 공진회로부(30)를 통해 나타나는 전자식 순시기동형 안정기의 출력피크전류의 억제 파형이다. 즉, 본 발명의 LED 형광등과 전자식 순시기동형 안정기가 결합된 경우 2차 L-C 공진회로부(30)가 전자식 순시기동형 안정기의 출력피크전류를 제어함으로써, LED(80)에 안정적으로 전류가 공급된다.

도 6은 전자식 타려형 안정기와 본 발명에 따른 LED 형광등이 결합되었을 때 2차 L-C 공진회로부(30)를 통해 나타나는 전자식 타려형 안정기의 출력피크전류의 억제 파형이다. 즉, 본 발명의 LED 형광등과 전자식 타려형 안정기가 결합된 경우 2차 L-C 공진회로부(30)가 전자식 타려형 안정기의 출력피크전류를 제어함으로써, LED(80)에 전류가 안정적으로 공급된다.

도 7은 전자식 자려형 안정기와 본 발명에 따른 LED 형광등이 결합되었을 때 2차 L-C 공진회로부(30)를 통해 나타나는 전자식 자려형 안정기의 출력피크전류의 억제 파형이다. 즉, 본 발명의 LED 형광등과 전자식 자려형 안정기가 결합된 경우 2차 L-C 공진회로부(30)가 전자식 자려형 안정기의 출력피크전류를 제어함으로써 LED(80)에 전류가 안정적으로 공급된다.

도 8 내지 도 13은 도 3의 각 구성의 확대도로서, 도 8은 캐패시터 드로퍼 정전류 회로부(20), 도 9는 2차 L-C 공진회로부(30), 도 10은 브릿지 정류회로부 및 전파정류회로부로 이루어진 입력회로부(40), 도 11은 과전압 억제회로부(50), 도 12는 SCR 위상제어부(60), 도 13은 평활회로부(70)이다.

이상의 설명은 본 발명의 기술 사상을 예시적으로 설명한 것에 불과한 것으로서, 본 발명이 속하는 기술 분야에서 통상의 지식을 가진 자라면 본 발명의 본질적인 특성에서 벗어나지 않는 범위에서 다양한 수정 및 변형이 가능할 것이다. 따라서, 본 발명에 개시된 실시예들은 본 발명의 기술 사상을 한정하기 위한 것이 아니라 설명하기 위한 것이고, 이러한 실시예에 의하여 본 발명의 기술 사상의 범위가 한정되는 것은 아니다. 본 발명의 보호범위는 아래의 청구범위에 의하여 해석되어야 하며, 그와 동등한 범위 내에 있는 모든 기술 사상은 본 발명의 권리범위에 포함되는 것으로 해석되어야 할 것이다.

20: 캐패시터 드로퍼 정전류 회로부
30: 2차 L-C 공진회로부
40: 입력회로부
50: 과전압 억제회로부
60: SCR 위상제어부
70: 평활회로부

Claims

안정기의 교류 전원을 직류 전원으로 변환하여 LED에 제공하는 LED 형광등에 있어서,
입력단으로 구성되는 브릿지 정류회로 및 전파정류회로로 이루어진 입력회로부(40)와;
자기식 안정기 수명 말기시 L값 감소에 의한 과전류로 퓨즈 용단시 LED의 연속 사용을 가능하게 하는 캐패시터 드로퍼 정전류 회로부(20)와;
자기식 안정기 사용시 정류단 이후 조건에서 전력을 제어하고, 또는 SCR 기동 전압을 이용해 전자식 스위치를 구현하는 SCR 위상제어부(60)와;
상기 입력회로부(40)와 SCR 위상제어부(60)의 사이에서 출력 개방시 SCR 위상제어부(60)로 인가되는 과전압을 억제하는 과전압 억제회로부(50)와;
상기 SCR 위상제어부(60)와 연결되며 LED에 직접 접속되는 평활회로부(70)와;
상기 안정기가 전자식 안정기일 경우를 대비해 전자식 안정기의 1차 L-C 공진 출력에 더하여 입력회로부(40)의 입력단에서 2차 L-C 공진을 일으켜 안정기 출력단 주회로 전류의 피크치를 억제함으로서, LED(80)에 전달되는 전류를 감쇄시키는 2차 L-C 공진회로부(30);를 포함하여 구성되는 것을 특징으로 하는 다종류 형광등 안정기 호환형 LED 형광등.
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