KR101566970B1 - LED lighting unit - Google Patents
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Abstract
Description
본 발명은 발광다이오드, 즉, LED를 광원으로 사용하는 LED 조명장치에 관한 것으로서, 보다 상세하게는 LED에 전원을 공급하는 컨버터에서 입력전원인 상용전원의 역률을 개선하는 역률개선부와, LED에 정격전원이 공급되도록 하는 PWM부를 각각 구비하여 역률개선부와 PWM부가 별개로 구동되는 것이 아니라 역률개선 정격전원의 공급이 역률개선 PWM부에서 동시에 행해지고, 역률개선부의 출력전원을 평활하여 트랜스에 공급하는 평활부가 필요 없어, 컨버터에서 소비되는 소비전력을 최소화하여 효율을 높이고, 상용 교류전원을 변압하는 트랜스의 1차측과 2차측의 코일을 샌드위치 구조로 권선시켜 효율을 높이되, 1차측의 제1코일과 제3코일 사이에 개재되는 2차측의 제2코일로 절연피복된 것을 사용하여 배리어테잎을 제거함으로써 트랜스의 효율을 높이면서 스위칭용 트랜지스터를 보호하는 고효율 및 고신뢰성 LED 컨버터를 구비한 LED 조명장치에 관한 것이다. The present invention relates to a light emitting diode, that is, an LED lighting apparatus using an LED as a light source, and more particularly, to a power factor improving unit for improving a power factor of a commercial power source, which is an input power source, The power factor improving unit and the PWM unit are not separately driven but the supply of the power factor improving power source is performed simultaneously in the power factor improving PWM unit and the output power of the power factor improving unit is smoothed and supplied to the transformer The efficiency is raised by minimizing the power consumed by the converter, and the efficiency of the primary coil of the primary side is improved by winding the coils of the primary side and the secondary side of the transformer transforming the commercial AC power source in a sandwich structure, And the second coil of the secondary side interposed between the third coil and the third coil is used to remove the barrier tape to increase the efficiency of the transformer As relates to an LED illumination apparatus having a high efficiency and high reliability, it LED converter to protect the switching transistor.
조명기구의 광원은 백열등과 형광등을 거쳐 최근에는 LED가 사용되고 있다. The light source of the lighting apparatus is an incandescent lamp and a fluorescent lamp. Recently, an LED is used.
LED는 조도는 높으면서도 소비전력은 적고, 반영구적인 수명을 갖고, 친환경적, 감성적 조명 등의 다양한 장점을 가져, 최근 조명기구의 광원으로 대세를 형성하고 있다. LED has a variety of advantages such as high illuminance, low power consumption, semi-permanent life span, environment-friendly and emotional lighting, and has recently become a popular light source for lighting fixtures.
광원으로 LED를 사용하는 조명장치는 공개실용신안 제2008-0000299호 "엘이디 조명장치", 제2008-0001662호 "가정용 엘이디 램프 조명등" 등 다양하게 개발되었다. Lighting devices using LEDs as light sources have been developed in various ways, including the public utility model 2008-0000299 "LED lighting device", and 2008-0001662 "home LED lamp lighting".
LED 조명장치는 LED모듈과 컨버터와, 프레임 등을 포함하여 이루어진다. The LED lighting device includes an LED module, a converter, a frame, and the like.
컨버터는 LED의 점등을 위해 상용전원을 입력받아 점등에 필요한 정격전원으로 변환하여 공급하는 전원공급장치이다. The converter is a power supply that converts the commercial power to the rated power required for lighting by turning on the LED.
LED용 컨버터는 일반적으로 상용전원을 정격전원으로 변환하기 위해 트랜스와, 트랜스를 PWM 방식으로 스위칭하는 PWM부를 갖고, 등록특허 제0910198호 "고휘도 LED 조명장치용 정전류형 전원공급장치" 등에서 제안하는 바와 같이 에너지 효율이 강조되면서 상용전원의 역률을 개선하는 역률개선부를 더 구비한 컨버터가 근래에 출시되고 있다. The converter for LED generally has a transformer for converting a commercial power source into a rated power source and a PWM unit for switching a transformer by a PWM method, and has been proposed in Patent Registration No. 0910198 entitled " Constant Current Power Supply Device for High Brightness LED Lighting Device " A converter having a power factor improving unit that improves the power factor of a commercial power supply while emphasizing energy efficiency has been recently introduced.
컨버터에는 입력되는 상용전원을 필요한 크기의 전압으로 변압(승압 또는 강압)시키는 트랜스가 구비된다. The converter is provided with a transformer for transforming the inputted commercial power to a voltage of a required magnitude (step-up or step-down).
트랜스는 보빈과, 상기 보빈에 권선되는 1차측 코일과 2차측 코일, 1차측 코일과 2차측 코일이 접촉되지 않도록 그 사이에 개재되는 절연시트를 포함하여 구성되고, 1차측 코일과 2차측 코일의 권선비에 의해서 1차측 코일로 입력되는 전원을 변압되어 2차측 코일로 출력된다. The transformer includes a bobbin, a primary coil and a secondary coil wound around the bobbin, and an insulating sheet interposed therebetween so that the primary coil and the secondary coil are not in contact with each other. The primary coil and the secondary coil The power input to the primary coil is transformed by the winding ratio and output to the secondary coil.
발열은 줄이면서 효율은 높이는 트랜스의 권선 구조로 샌드위치 구조가 있다. There is a sandwich structure with transformer winding structure that reduces heat and increases efficiency.
도1에서 보는 바와 같이 트랜스의 샌드위치 구조는 1차측 코일을 둘로 나누어서 그 사이에 1차측 코일이 개재되는 구조이다. 다시 말해, 보빈(B)에 1차측 코일로서 제1코일(W1), 2차측 코일로서 제2코일(W2), 1차측 코일로서 제3코일(W3)이 순차적으로 권선된 구조가 샌드위치 구조이다. As shown in FIG. 1, the sandwich structure of the transformer is a structure in which the primary coil is interposed between the primary coil and the primary coil. In other words, the structure in which the first coil W1 as the primary coil, the second coil W2 as the secondary coil, and the third coil W3 as the primary coil are sequentially wound on the bobbin B is a sandwich structure .
이러한 샌드위치 구조의 트랜스에서는 제1코일(W1) 위에 권선되는 제2코일(W2)이 보빈(B)의 가장자리에서 절연시트(S1)를 파고들어 제1코일(W1)과 접촉되고, 제2코일(W2) 위에 권선되는 제3코일(W3) 역시 보빈(B)의 가장자리에서 절연시트(S1)를 파고들어 제2코일(W2)에 접촉될 소지가 있다. In the transformer having such a sandwich structure, the second coil W2 wound on the first coil W1 contacts the first coil W1 by digging the insulating sheet S1 at the edge of the bobbin B, The third coil W3 wound on the winding wire W2 is also likely to touch the second coil W2 by digging the insulating sheet S1 at the edge of the bobbin B.
그래서 종래기술은 제2코일의 양측 가장자리에 배리어테잎(D)을 배치시켜서 제2코일(W2)이 제1코일(W1)이나 제3코일(W3)에 접촉되지 않도록 하고 있다. Thus, in the prior art, the barrier tape D is disposed on both side edges of the second coil so that the second coil W2 does not contact the first coil W1 or the third coil W3.
그런데 이처럼 제2코일(W2)의 양측에 배리어테잎(D)이 구비되면 그만큼 제2코일(W2)이 차지하는 영역이 줄어들게 되어서, 제2코일의 턴수(권선 횟수)를 동일하게 유지하기 위해서 보다 가는 코일을 사용하거나 권선 높이를 길게 해야 하기 때문에 효율이 저하된다. However, if the barrier tape D is provided on both sides of the second coil W2, the area occupied by the second coil W2 is reduced correspondingly. Therefore, in order to keep the number of turns (number of windings) The efficiency is lowered because it is necessary to use a coil or to increase the winding height.
또한, 도1에서 보는 바와 같이 제2코일(W2)의 양측에 배리어테잎(D)이 구비되는 경우, 트랜스를 스위칭하는 트랜지스터의 리퀴지 성분(R)이 커지면서 트랜지스터의 전압이 높게 형성되고, 그에 따라 트랜지스터에 손실이 발생되어 효율이 저하된다. 1, when the barrier tape D is provided on both sides of the second coil W2, the voltage of the transistor is formed to be high with the increase of the re-quiescent component R of the transistor switching the transformer, Therefore, losses are generated in the transistor, and the efficiency is lowered.
본 발명은 위와 같이 종래기술에 따른 LED 조명장치가 갖는 문제를 해결하기 위해 안출된 발명으로서, The present invention has been devised to solve the problems of the conventional LED lighting apparatus as described above,
발열을 줄이면서 효율을 높이기 위해 컨버터의 트랜스로 샌위치위 구조를 사용하되 배리어테잎은 제거하고 대신 제2코일이 절연피복을 갖도록 하여 1차측과 2차측의 절연 문제를 해결하면서 리퀴지 성분을 줄여 효율을 한차원 높인 고효율 및 고신뢰성 컨버터를 구비한 LED 조명장치를 제공함을 목적으로 하고, In order to reduce the heat and improve the efficiency, the transformer rods of the converter are used, but the barrier tape is removed, but the secondary coil has the insulation coating to solve the insulation problem between the primary and the secondary, And an LED lighting device provided with a high efficiency and high reliability converter having an increase in efficiency by one level,
더불어, 역률도 개선하며 동시에 정격전원으로도 변환하는 역률개선 PWM부를 도입하고 트랜스의 PWM 방식 스위칭을 위한 평활부를 필요로 하지 아니하여, 컨버터에서 소비되는 소비전력을 최소화하여 에너지 효율을 극대화한 고효율 및 고신뢰성 컨버터를 구비한 LED 조명장치를 제공함을 또 다른 목적으로 한다. In addition, it improves the power factor and at the same time introduces the power factor improvement PWM unit that converts to the rated power, and it does not need the smoothing part for switching the PWM method of the transformer and minimizes the power consumption by the converter, Another object of the present invention is to provide an LED lighting device having a high reliability converter.
이와 같은 목적을 달성하기 위한 본 발명에 따른 고효율 및 고신뢰성 컨버터를 구비한 LED 조명장치는 According to an aspect of the present invention, there is provided an LED lighting device including a high efficiency and high reliability converter,
LED와, LED,
상기 LED가 실장되는 PCB를 포함하는 LED모듈;An LED module including a PCB on which the LED is mounted;
입력전원을 정류하는 정류부와, A rectifying section for rectifying input power,
상기 정류부에서 출력되는 맥류전원을 변압하는 트랜스와, A transformer for transforming the pulsating current power output from the rectifying section,
상기 트랜스의 출력전원을 직류화하여 LED에 공급하는 직류부와, A direct current section for converting the output power of the transformer into a direct current and supplying the direct current to the LED,
상기 트랜스의 스위칭을 PWM 방식으로 제어하여 정격전원이 출력되도록 하며 역률을 개선하는 역률개선 PWM부를 포함하는 컨버터;를 포함하여 이루어지되, And a converter including a power factor improving PWM unit for controlling the switching of the transformer by a PWM method to output a rated power and improving a power factor,
상기 트랜스는 The transformer
1차측의 제1코일과, 제2측의 제2코일과, 상기 제1코일과 연결되는 1차측의 제3코일이 보빈에 순차적으로 적층되어 권선된 샌드위치 구조를 갖고, A sandwich structure in which a first coil of a primary side, a second coil of a second side, and a third coil of a primary side connected to the first coil are sequentially laminated on the bobbin and wound,
상기 제2코일은 절연피복이 되어있는 것을 특징으로 한다. And the second coil is an insulating coating.
그리고 상기 정류부는 입력되는 교류전원을 전파 정류하여 맥류전원으로 변환하는 브릿지다이오드와, 상기 브릿지다이오드가 출력하는 맥류전원에 포함된 써지전압을 차단하는 바리스터를 포함하는 것을 특징으로 한다. The rectifier includes a bridge diode for full-wave rectification of an input AC power to convert it into a pulsating current, and a varistor for interrupting a surge voltage included in the pulsating current output from the bridge diode.
이와 같은 구성을 갖는 본 발명에 따른 고효율 및 고신뢰성 컨버터를 구비한 LED 조명장치는 The LED lighting device having the above-described configuration and having the high efficiency and high reliability converter according to the present invention
컨버터의 트랜스로 발열이 적고 효율이 높은 샌드위치 구조의 권선방식을 갖는 트랜스를 사용하되, 트랜지스터의 리퀴지 성분을 높여 효율을 저하시키는 배리어테잎을 제거하고 대신 2차코일이 절연피복을 갖도록 하여 1차코일과 2차코일 간의 내압을 방지하면서 리퀴지 성분을 줄여 컨버터의 효율을 전체적으로 한 단계 업그레이드시키고, The transformer of the converter uses a transformer having a winding system of a sandwich structure with a low heat generation and a high efficiency. However, by removing the barrier tape which lowers efficiency by raising the liquefied component of the transistor, The efficiency of the converter is upgraded to a whole level by reducing the leakage current component while preventing the internal pressure between the coil and the secondary coil,
컨버터의 브릿지다이오드 출력측에 바리스터를 연결하여 써지로부터 보호하고, By connecting a varistor to the bridge diode output side of the converter to protect it from surge,
에너지 효율을 높이기 위한 역률개선부와 정격전원을 위해 트랜스의 스위칭을 제어하는 PWM부를 각각 별개로 구비하고 별개로 구동되는 것이 아니고, 역률개선 PWM부에서 역률을 개선함은 물론 정격전원이 만들어지도록 하고, PWM 스위칭을 위한 평활부를 별도로 구비하지 아니하여, 컨버터 전체에서 소비되는 소비전력을 최소화하여 에너지 효율이 극대화되고, 피드백부의 구동전원을 트랜스 2차측에 별도로 권선된 보조권선으로부터 공급받아 전력손실을 줄임은 물론이고 LED 부하의 쇼트시에도 잠시 동안 구동전원이 유지되어 쇼트에 따른 과전류를 감지하여 즉시 피드백시켜 컨버터를 안전하고 보호하고, 더불어 상용전원의 입력측에 바리스터를 구성하여 서지전원을 차단하고, EMI 필터를 구성하여 전도 노이즈를 최소화하고, 내전원충격에 충분히 견디고 방사 노이즈가 최소화되는 구조를 갖도록 설계하여 신뢰성이 높은 고효율 및 고신뢰성 컨버터를 구비한 LED 조명장치로서, 산업발전에 매우 유용한 발명이다. The power factor improving unit for increasing the energy efficiency and the PWM unit for controlling the switching of the transformer for the rated power source are separately provided and not separately driven. The power factor improving PWM unit improves the power factor and also makes the rated power source The power consumption consumed in the entire converter is minimized and the energy efficiency is maximized and the driving power of the feedback part is supplied from the auxiliary winding wound separately on the secondary side of the transformer to reduce the power loss The power supply is maintained for a while even when the LED load is short, so that the overcurrent due to the short circuit is sensed and fed back immediately to secure and protect the converter. In addition, the varistor is configured on the input side of the commercial power supply to cut off the surge power, The filter can be configured to minimize conduction noise, An LED lighting device having a high efficiency and high reliability Bendigo radiation converter that is designed to have a structure in which the noise is minimized with high reliability, is a very useful invention in industry.
도 1a 는 종래기술에 따른 샌드위치 구조의 트랜스의 구성과, 그에 따른 트랜지스터에서의 리퀴지 성분을 보여주는 도면.
도 1b 는 본 발명 따른 샌드위치 구조의 트랜스의 구성과, 그에 따른 트랜지스터에서의 리퀴지 성분을 보여주는 도면.
도 2 는 본 발명에 따른 고효율 및 고신뢰성 컨버터를 구비한 LED 조명장치에 사용되는 컨버터의 개략적인 구성도.
도 3 은 도2의 구체적인 회로도.
도 4 는 본 발명에 따른 고효율 및 고신뢰성 컨버터를 구비한 LED 조명장치의 사시도.
도 5 는 도4의 분해 사시도.
도 6 은 본 발명에 따른 고효율 및 고신뢰성 컨버터를 구비한 LED 조명장치에 사용되는 LED의 구조도. FIG. 1A is a view showing a structure of a transformer of a sandwich structure according to the related art, and a diagram showing a re-quieze component in the transistor. FIG.
FIG. 1B is a view showing a configuration of a transformer of a sandwich structure according to the present invention, and a re-quiescent component in the transistor according to the present invention. FIG.
FIG. 2 is a schematic view of a converter used in an LED lighting device having a high-efficiency and high-reliability converter according to the present invention. FIG.
3 is a specific circuit diagram of Fig.
4 is a perspective view of an LED lighting device having a high efficiency and high reliability converter according to the present invention.
5 is an exploded perspective view of Fig.
6 is a structural view of an LED used in an LED lighting device having a high efficiency and high reliability converter according to the present invention.
이하, 도면을 참조하여 본 발명에 따른 고효율 및 고신뢰성 컨버터를 구비한 LED 조명장치에 대하여 보다 구체적으로 설명한다. Hereinafter, an LED lighting device having a high efficiency and high reliability converter according to the present invention will be described in detail with reference to the drawings.
본 발명에 따른 컨버터를 보다 구체적으로 설명하기에 앞서, Before describing the converter according to the present invention in more detail,
본 발명은 다양한 변경을 가할 수 있고 여러 가지 형태를 가질 수 있는 바, 구현예(態樣, aspect)(또는 실시예)들을 본문에 상세하게 설명하고자 한다. 그러나 이는 본 발명을 특정한 개시 형태에 대해 한정하려는 것이 아니며, 본 발명의 사상 및 기술범위에 포함되는 모든 변경, 균등물 내지 대체물을 포함하는 것으로 이해되어야 한다. While the present invention has been described in connection with certain embodiments, it is obvious that the invention is not limited to the disclosed embodiments, but, on the contrary, is intended to cover various modifications and equivalent arrangements included within the spirit and scope of the invention. It is to be understood, however, that the invention is not intended to be limited to the particular forms disclosed, but on the contrary, is intended to cover all modifications, equivalents, and alternatives falling within the spirit and scope of the invention.
각 도면에서 동일한 참조부호, 특히 십의 자리 및 일의 자리 수, 또는 십의 자리, 일의 자리 및 알파벳이 동일한 참조부호는 동일 또는 유사한 기능을 갖는 부재를 나타내고, 특별한 언급이 없을 경우 도면의 각 참조부호가 지칭하는 부재는 이러한 기준에 준하는 부재로 파악하면 된다.In the drawings, the same reference numerals are used for the same reference numerals, and in particular, the numerals of the tens and the digits of the digits, the digits of the tens, the digits of the digits and the alphabets are the same, Members referred to by reference numerals can be identified as members corresponding to these standards.
또 각 도면에서 구성요소들은 이해의 편의 등을 고려하여 크기나 두께를 과장되게 크거나(또는 두껍게) 작게(또는 얇게) 표현하거나, 단순화하여 표현하고 있으나 이에 의하여 본 발명의 보호범위가 제한적으로 해석되어서는 안 된다.In the drawings, the components are expressed by exaggeratingly larger (or thicker) or smaller (or thinner) in size or thickness in consideration of the convenience of understanding, etc. However, It should not be.
본 명세서에서 사용한 용어는 단지 특정한 구현예(태양, 態樣, aspect)(또는 실시예)를 설명하기 위해 사용된 것으로, 본 발명을 한정하려는 의도가 아니다. 단수의 표현은 문맥상 명백하게 다르게 뜻하지 않는 한, 복수의 표현을 포함한다. 본 출원에서, ~포함하다~ 또는 ~이루어진다~ 등의 용어는 명세서 상에 기재된 특징, 숫자, 단계, 동작, 구성요소, 부분품 또는 이들을 조합한 것이 존재함을 지정하려는 것이지, 하나 또는 그 이상의 다른 특징들이나 숫자, 단계, 동작, 구성요소, 부분품 또는 이들을 조합한 것들의 존재 또는 부가 가능성을 미리 배제하지 않는 것으로 이해되어야 한다.The terminology used herein is for the purpose of describing particular embodiments only and is not intended to be limiting of the invention. The singular expressions include plural expressions unless the context clearly dictates otherwise. In the present application, the term " comprising " or " consisting of ", or the like, refers to the presence of a feature, a number, a step, an operation, an element, a component, But do not preclude the presence or addition of one or more other features, integers, steps, operations, components, parts, or combinations thereof.
다르게 정의되지 않는 한, 기술적이거나 과학적인 용어를 포함해서 여기서 사용되는 모든 용어들은 본 발명이 속하는 기술 분야에서 통상의 지식을 가진 자에 의해 일반적으로 이해되는 것과 동일한 의미를 가지고 있다. 일반적으로 사용되는 사전에 정의되어 있는 것과 같은 용어들은 관련 기술의 문맥 상 가지는 의미와 일치하는 의미를 가지는 것으로 해석되어야 하며, 본 출원에서 명백하게 정의하지 않는 한, 이상적이거나 과도하게 형식적인 의미로 해석되지 않는다. Unless defined otherwise, all terms used herein, including technical or scientific terms, have the same meaning as commonly understood by one of ordinary skill in the art to which this invention belongs. Terms such as those defined in commonly used dictionaries are to be interpreted as having a meaning consistent with the contextual meaning of the related art and are to be interpreted as either ideal or overly formal in the sense of the present application Do not.
본 발명은 도2 및 도3에서 보는 바와 같이 EMI 필터(71), 정류부(72), 역률개선 PWM부(73), 트랜스(T1), 직류부(74), 피드백부(75), 구동전원공급부(76) 등으로 구성되는 회로적인 구성요소로서 컨버터(70)와, 2 and 3, the present invention includes an
도4 및 도5에서 보는 바와 같이 LED(10)와 PCB(20)를 포함하는 LED모듈과, 방열프레임(30), 사이드커버(40), 브라켓(50), 렌즈부재(60)의 기구적인 구성요소를 포함하여 이루어진다. 4 and 5, the LED module including the
먼저, 도2 및 도3을 참조하여 회로적인 구성요소로서 컨버터에 대하여 설명한다. First, the converter will be described as circuit components with reference to Figs. 2 and 3. Fig.
도3을 보면 상용전원이 입력되는 입력측에는 상용전원으로 과전류가 입력되는 때에 이를 차단하여 컨버터를 보호하는 퓨즈(F1)와, 상용전원으로 순간적인 과전압 즉, 서지전압이 입력되는 때에 쇼트되어 이를 차단하여 컨버터를 보호하는 바리스터(MOV1)가 연결되어 있다. Referring to FIG. 3, a fuse F1 for protecting the converter when the overcurrent is inputted to the commercial power supply is connected to the input side to which the commercial power is input, and a fuse F1 for protecting the converter when the instantaneous overvoltage, And a varistor (MOV1) for protecting the converter is connected.
상기 EMI 필터(71)는 상기 퓨즈(F1)와 바리스터(MOV1)의 출력측에 연결되어 입력되는 상용전원에 포함되어 있는 전도성 노이즈를 제거한다. The
상기 EMI 필터(71)는 양측의 두 라인필터(LF1, LF2)와, 상기 두 라인필터(LF1, LF2)의 출력측에 각각 구비되는 캐패시터(C3, C10)와, 두 라인필터(LF1, LF2) 사이에 연결되는 캐패시터(C1, C2)들로 구성되고, 직렬 연결된 두 캐패시터(C1, C2)의 중간지점은 접지되어 상용전원의 포함된 전도성 노이즈를 접지로 흘려보내 제거한다. The
상기 정류부(72)는 상기 EMI 필터(71)에서 출력되는 상용전원을 전파 정류하여 맥류전원으로 변환한다. The
상기 정류부(72)는 브릿지다이오드(D1~D4)로 구성된다. The rectifying
상기 정류부(72)의 출력측에는 전파 정류된 맥류전원을 평활하는 캐패시터(C4)와, 맥류전원에 포함된 서지전압을 차단하여 그 주변의 회로를 보호하는 또 다른 바리스터(MOV2)가 연결된다. A capacitor C4 for smoothing full-wave rectified pulsating current is connected to the output of the rectifying
상기 트랜스(T1)는 상기 정류부(72)에서 출력되는 맥류전원을 변압변류하여 역률이 개선된 정격전원이 출력되도록 한다. The transformer (T1) transforms the pulsating current output from the rectifying unit (72) and outputs a rated power having improved power factor.
상기 트랜스(T1)는 도1b에서 보는 바와 같이 보빈(B)에 1차측 코일로서 제1코일(W1), 2차측 코일로서 제2코일(W2), 1차측 코일로서 제3코일(W3)이 순차적으로 권선된 샌드위치 구조를 갖는다. The transformer T1 includes a first coil W1 as a primary coil, a second coil W2 as a secondary coil, and a third coil W3 as a primary coil in the bobbin B as shown in FIG. And has a sequentially wound sandwich structure.
참고로, 샌드위치 구조의 트랜스는 발열이 적고, 손실이 적고, 코일의 정렬이 양호하여 1차측과 2차측 간의 전위차가 적어 안정성이 뛰어나다. For reference, the transformer of sandwich structure has excellent stability because it has less heat generation, less loss, better alignment of coils and less potential difference between the primary and secondary sides.
그리고 본 발명의 트랜스(T1)는 스위칭 소자인 트랜지스터(Q1)의 리퀴지 성분을 증가시켜 효율을 저하시키는 배리어 테잎(도1a 참조)을 제거하고, 대신에 제2코일(W2)이 절연피복(S2)으로 감싸지도록 하였다. The transformer T1 of the present invention eliminates the barrier tape (see FIG. 1A) that reduces the efficiency by increasing the re-quiescent component of the transistor Q1, which is a switching device, and instead, S2).
절연피복(S2)에 제2코일(W2)이 제1코일(W1)이나 제3코일(W3)에 접촉되어 쇼트될 소지가 없고, 절연피복(S2)으로 제2코일(W2)이 굵어지는 요소가 발생되지만 배리어테잎이 제거되어 제2코일(W2)이 가늘어지는 요소가 발생되어서 결국 제2코일은 직경은 변함이 없게 되어서 제2코일의 전원 전송력에는 차이가 없다. The second coil W2 does not come into contact with the first coil W1 or the third coil W3 to be short-circuited to the insulating sheath S2 and the second coil W2 becomes thick with the insulating sheath S2 An element is generated but the barrier tape is removed and an element that tapers the second coil W2 is generated so that the diameter of the second coil does not change so that there is no difference in the power transmission capability of the second coil.
본 발명은 배리어테잎을 제거함으로써 제2코일의 권선 정렬성이 좋고, 제1코일 내지 제3코일이 서로 나란하게 마주보도록 권선된다. 그래서 도1b에서 보는 바와 같이 트랜지스터(Q1)의 리퀴지 성분이 줄어들고, 그에 따란 트랜지스터(Q1)의 전압이 낮게 형성되어 컨버터의 효율이 전체적으로 개선되는 것으로 사료된다. By removing the barrier tape, the winding alignment of the second coil is good, and the first to third coils are wound so as to face each other in parallel. Therefore, as shown in FIG. 1B, the re-quiescent component of the transistor Q1 is reduced, and the voltage of the transistor Q1 is accordingly lowered, thereby improving the efficiency of the converter as a whole.
상기 역률개선 PWM부(73)는 역률을 개선하고 정격전원이 출력되도록 상기 트랜스(T1)의 스위칭을 제어한다. The power factor improving
상기 역률개선부는 The power factor improving unit
상기 트랜스(T1)를 온오프하여 스위칭시키는 스위칭소자(Q1)와, A switching device (Q1) for turning on and off the transformer (T1)
상기 스위칭소자(Q1)의 스위칭을 제어하는 마이컴(U1)과, A microcomputer U1 for controlling the switching of the switching element Q1,
상기 마이컴(U1)의 초기 구동을 위한 스타트 전압을 제공하는 스타트 저항(R2, R24) 및 캐패시터(C9)와, Start resistors R2 and R24 and a capacitor C9 for providing a start voltage for initial operation of the microcomputer U1,
상기 정류부(72)의 출력 맥류전원의 전압파형을 감지하여 상기 마이컴(U1)에 제공하는 전압감지부(R1, R23)와, Voltage sensing units (R1, R23) for sensing the voltage waveform of the output pulsating current source of the rectifying unit (72) and providing the detected voltage waveform to the microcomputer (U1)
상기 트랜스(T1)의 1차측에 권선되어 자속결합된 보조코일(t1)과, An auxiliary coil t1 wound on the primary side of the transformer T1 and magnetically coupled thereto,
상기 보조코일(t1)에서 유기되는 전압을 구동전원으로 변환하여 상기 마이컴(U1)에 제공하는 구동전원부(Q3, ZD1, D12)와, Driving power units Q3, ZD1 and D12 for converting a voltage induced in the auxiliary coil t1 into driving power and providing the voltage to the microcomputer U1,
상기 보조코일(t1)로부터 상기 트랜스(T1)의 스위칭에 따라 유기되는 전류를 감지, 특히 전류의 세기가 0이 되는 영점을 감지하여 상기 마이컴(U1)에 제공하는 전류감지부(R13)와, A current sensing unit R13 sensing a current induced by the switching of the transformer T1 from the auxiliary coil t1 and sensing a zero point where the current intensity is zero and providing the zero point to the microcomputer U1,
스위칭에 따라 상기 트랜스(T1)의 1차측에 유기되는 역기전력의 세기를 제한하여 보호하는 스너버(D9, R12, C11)와, Snares (D9, R12, C11) for limiting and protecting the intensity of counter electromotive force induced on the primary side of the transformer (T1)
상기 마이컴(U1)의 구동을 위해 연결되는 주변소자(R7,8,9,10,111,14, C8,9 등)들을 포함한다. Peripheral devices (R7, 8, 9, 10, 111, 14, C8, 9, etc.) connected to drive the microcomputer U1.
상기 마이컴(U1)은 상기 스위칭소자(Q1)의 스위칭을 제어하여 상기 트랜스(T1)에서 유기되는 전류의 파형을 상기 정류부(72)에서 출력되는 전압의 파형에 모양이 일치되도록 하여, 즉, 전압과 전류가 동위상이 되도록 하여 역률을 개선한다. The microcomputer U1 controls the switching of the switching element Q1 so that the waveform of the current induced in the transformer T1 matches the waveform of the voltage output from the
이를 보다 구체적으로 설명하면, 상기 마이컴(U1)은 상기 전압감지부(R1, R23)가 감지하는 상기 정류부(72)의 출력 맥류전원의 전압파형에서 전압의 세기가 큰 중간시점에서는 저주파로 상기 스위칭소자(Q1)를 온오프 스위칭시키고, 전압의 세기가 약한 시종시점에서는 상대적으로 고주파로 상기 스위칭소자(Q1)를 온오프 스위칭시켜, 스위칭에 따라 트랜스(T1)에서 매순간 유기되는 전류들을 연결하는 평균치의 전류파형이 전압파형과 주기가 같고 모양이 일치되도록 하여 역률을 개선한다. 본 발명에서 개선되는 맥류전원의 역률을 98%에 이르러, 완벽에 가깝게 역률을 개선한다고 할 수 있다. More specifically, the microcomputer U1 detects the voltage waveform of the output voltage of the
상기 직류부(74)는 상기 트랜스(T1)의 2차측에 유기되는 출력전원을 직류화하여 부하인 LED에 공급한다. The direct
상기 직류부(74)는 트랜스(T1)의 출력전원을 정류하는 다이오드(D7)와, 평활하여 직류화하는 캐패시터(C5)와, 턴온 및 턴오프시에 트랜스(T1) 2차측에 과전압이 유기되는 것을 제한하여 보호하는 스너버로서 저항(R26) 및 캐패시터(C18)를 포함한다. The direct
그리고 상기 직류부(74)의 출력측에는 LED 부하로 공급되는 정격전원에서 노이즈를 제거하는 라인필터(LF3)가 구비된다. And a line filter (LF3) for removing noise from a rated power supplied as an LED load is provided on the output side of the direct current part (74).
상기 피드백부(75)는 상기 직류부(74)가 출력하는, 즉 LED(L) 부하로 공급되는 전압과 전류를 감지하여 상기 역률개선 PWM부(73)의 마이컴(U1)으로 전송하여, 상기 마이컴(U1)이 지속적이며 안정적인 정격전원(정전압 또는/및 정전류)가 LED 부하로 공급될 수 있도록 스위칭소자(Q1)의 스위칭을 제어하도록 한다. The
상기 역률개선부는 The power factor improving unit
턴온, 턴오프하여 감지되는 전압과 전류에 대한 신호를 상기 마이컴(U1)으로 피드백 전송하는 포토커플러(P1)와, A photocoupler P1 for feedback-transmitting a voltage and current signal sensed by turning on and off to the microcomputer U1,
상기 직류부(74)의 출력전압이 기준전압을 넘어서면 상기 포토커플러(P1)를 턴온시키는, 즉, 상기 직류부(74)의 출력전압을 감지하는 과전압 감지 제너다이오드(ZD2)와, An overvoltage sensing Zener diode ZD2 for turning on the photocoupler P1 when the output voltage of the
상기 직류부(74)의 출력전류를 감지하는 과전류 감지 저항(R20)과, An overcurrent sensing resistor R20 for sensing an output current of the
상기 과전류 감지 저항(R20)에서 감지된 전류가 기준전류를 넘어서면 상기 상기 포토커플러(P1)를 턴온시키는 비교기(U2-A)를 포함한다. And a comparator U2-A for turning on the photocoupler P1 when the current sensed by the overcurrent sensing resistor R20 exceeds a reference current.
상기 구동전원공급부(76)는 상기 피드백부(75)의 비교기(U2-A)에 구동전원을 공급한다. The driving
상기 구동전원공급부(76)는 상기 트랜스(T2) 2차측에 자속결합된 보조권선(t2)과, 상기 보조권선(t2)에 유기되는 전압을 정류하는 다이오드(D10)와, 평활하여 상기 비교기(U2-A)에 구동전원으로 공급하는 캐패시터(C10)와 저항(R27)을 포함한다. The driving
이하에서는 도4 및 도5를 참조하여 상기 LED(10), PCB(20), 방열프레임(30), 사이드커버(40), 브라켓(50), 렌즈부재(60) 등의 기구적인 구조에 대하여 설명한다. The mechanical structure of the
상기 LED(10)는 조도 및 휘도가 높은 칩 LED를 사용하는 것이 바람직할 수 있다. The
상기 PCB(20)의 일면에는 상기 LED(10)가 일정간격으로 실장되고, PCB(20)는 방열효율을 높이기 위해 메탈 PCB인 것이 바람직할 수 있다.The
그리고 상기 PCB(20)는 방열프레임(30)의 안착홈(31)에 안착되고, 양면테이프를 통해 안착홈의 바닥면에 접착될 수 있고, 도면과 같이 안착홈(31)에 형성되어 있는 PCB홀(32)에 측면이 삽입되어 결합될 수도 있다. The
상기 방열프레임(30)은 열전달이 우수한 알루미늄재질로 이루어지고, The heat-radiating
상부면의 중앙에는 길이방향으로 상기 PCB(20)가 안치되어 결합되는 안착홈(31)이 형성되어 있고, 안착홈의 바닥면에는 PCB(20)가 삽입되어 결합되는 PCB홀(32)이 형성되어 있고, 상부면의 가장자리에는 렌즈부재(60)가 삽입되어 결합되는 렌즈홀(36)이 길이방향으로 형성되어 있고, A
측면에는 마그넷(70)이 삽입되어 결합되는 결합홈(37)이 길이방향으로 형성되어 있고, An engaging
하부면에는 볼트(B2)가 삽입되어 슬라이드 이동 가능한 볼트홀(33)이 길이방향으로 형성되어 있고, A bolt hole (33) through which the bolt (B2) is slidably inserted is formed in the longitudinal direction on the lower surface,
양단에는 사이드커버(40) 및 브라켓(50)을 볼팅결합시키기 위한 브라켓홀(35)과, PCB(20)에 전기를 공급하는 케이블(미도시)이 수용되는 수용홈(38)과, 사이드커버(40)의 결합돌기(41)가 삽입되어 결합되는 돌기홀(34)이 형성되어 있다. A
그리고 도면에 도시하지 아니하였으나 방열면적을 늘려 방열효율을 높이기 위한 다수의 날개부를 방열프레임의 외면에 형성시키는 것이 바람직할 수 있다.Although it is not shown in the drawings, it may be desirable to form a plurality of vanes on the outer surface of the heat dissipating frame for increasing the heat dissipation efficiency by increasing the heat dissipation area.
상기 방열프레임(30)의 일측면에 결합되는 마그넷(70)은 본 조명장치를 자성을 갖는 벽체(금속 벽체)에 간편하게 탈부착이 가능하게 하기 위한 것이다. The
상기 방열프레임의 하부면 볼트홀(33)에 삽입되는 볼트(B2)는 브라켓(50)과는 별도로 방열프레임(30)을 벽체 등에 고정할 필요가 있는 경우에 사용하기 위한 것이다. The bolt B2 inserted into the
상기 사이드커버(40)는 상기 방열프레임(30)의 양단에 결합되고, 방열프레임의 양단을 막아 방열프레임(30)에 삽입결합된 PCB(20), 렌즈부재(60), 브라켓(50), 볼트(B2) 등이 방열프레임(30)에서 이탈되지 않도록 한다. The side cover 40 is coupled to both ends of the
상기 사이드커버(40)의 내면에는 방열프레임(30)의 돌기홀(마그넷홀과 안착홈이 대용될수 있음)(34)에 삽입결합되는 돌기(41)가 돌출형성되어 있고, 브라켓과(50) 함께 방열프레임(30)에 볼트(B1)로 고정시키기 위한 볼트공(43)이 천공되어 있다. A
상기 렌즈부재(60)의 양측면에는 방열프레임(30)의 렌즈홀(36)에 삽입되는 절곡부(61)가 형성되어 있고, 방열프레임의 상부 렌즈홀(36)에 결합되어 안착홈(31)을 덮음으로써 PCB(20)에 실장되어 있는 칩 LED(10)가 노출되지 않도록 하여 LED를 보호하고, Bending portions 61 are formed on both sides of the
조명 목적에 따라 LED(10)가 발하는 빛을 확산시키거나 집광시켜 방출하고, 그 내면에는 입사되는 빛을 확산 또는 집광시키기 위한 요철패턴이 형성될 수 있다. 이 요철패턴에 의해 LED가 발하는 빛은 약 30도에서 120도의 어느 한 각도로 집광 또는 확산되어 조명한다. An irregular pattern may be formed on the inner surface of the
상기 브라켓(50)은 상기 방열프레임(30)을 벽체 등에 고정시키기 위한 것으로서, 방열프레임의 브라켓홀(35)에 결합되는 볼트(B1)가 삽입되는 볼트공(54)을 갖는 수직부(53)와, 상기 수직부(53)와 일체를 이루며 절곡되어 있고 벽체 등에 고정시키기 위한 고정공(52)이 형성되어 있는 수평부(51)를 포함하여 이루어진다. The
볼트(B1)로 방열프레임(30)이 회전가능하게 브라켓(50)에 결합시킨 후에 방열프레임을 회전시켜 조명 방향에 맞게 방열프레임(30)의 각도를 조절한 후에 볼트(B1)를 꽉 조여 방열프레임(30)을 브라켓(50)에 고정시킴으로서 방열프레임의 각도 조절이 간단하게 행해진다. After the
도6에서 보는 바와 같이 본 발명은 LED(10)의 휘도 및 광도를 향상시키기 위하여 집광부재(251)로 덮힌다. As shown in FIG. 6, the present invention is covered with a light-collecting
상기 집광부재(251)는 투명 재질로 이루어진 반구 형상으로, 엘이디(10)를 덮고, 상기 집광부재(251)의 중앙에는 상기 엘이디(10)의 빛을 모으기 위한 굴곡홈(251B)이 구비되어 있으며, 상기 엘이디(10)가 상기 굴곡홈(251B) 내부에 위치함에 따라 엘이디(10)의 빛이 집광부재(251)를 통해 발산하는 경우 굴곡홈(251B)의 내면에 굴절됨에 따라 휘도를 향상시켜 발산시킬 수 있다.The
또한 이러한 집광부재(251)를 이용하는 경우, 환형의 Yellow Ring 이 발생될 수 있는데, 이를 해결하기 위하여 상기 집광부재(251)의 하단 및 외면 하단에는 외측돌기부(251A)가 구비되어, 엘이디(10)의 빛을 난반사 함에 따라 Yellow Ring 이 발생하는 것을 방지할 수 있으며, 상기 굴곡홈(251B)에도 상기 외측돌기부(251A)를 더 구비하는 것도 바람직하다.In order to solve this problem, an
아울러 상기 집광부재(251)의 하부에는 결합돌기(251C)가 더 구비될 수 있는데, 상기 결합돌기(251C)는 기둥부(251Ca)와 상기 기둥부보다 직경이 큰 헤드부(251Cb)로 이루어져, PCB(20)에 끼움결합될 수 있도록 한다. The
그리고 집광부재(251)는 PCB(20)과 공랭 특성 향상을 위하여 이격되어 공랭부(251D)를 형성하여 PCB(20)에서 발생되는 열을 식혀 과부화 되는 것을 방지할 수 있으며, 이는 결합돌기(251C)를 통하여 구현될 수 있다.The
이상에서 본 발명을 설명함에 있어 첨부된 도면을 참조하여 특정한 구조로 구성되는 고효율 및 고신뢰성 컨버터를 구비한 LED 조명장치에 대해 설명하였으나 본 발명은 당업자에 의하여 다양한 변형 및 변경이 가능하고, 이러한 변형 및 변경은 본 발명의 보호범위에 속하는 것으로 해석되어야 한다.While the present invention has been particularly shown and described with reference to exemplary embodiments thereof, it is to be understood that the present invention is not limited to the disclosed embodiments, and variations and modifications may be made without departing from the scope of the present invention. And variations are to be construed as falling within the scope of protection of the present invention.
10 : LED 20 : PCB
30 : 방열프레임 40 : 사이드커버
50 : 브라켓 60 : 렌즈부재
70 : 컨버터
71 : EMI 필터 72 : 정류부
73 : 역률개선 PWM부 74 : 직류부
75 : 피드백부 76 : 구동전원공급부
T1 : 트랜스10: LED 20: PCB
30: heat radiating frame 40: side cover
50: Bracket 60: Lens member
70: Converter
71: EMI filter 72: rectification part
73: Power factor improving PWM unit 74: Direct current unit
75: feedback section 76: driving power supply section
T1: Trance
Claims (2)
상기 LED(10)가 실장되는 PCB(20)를 포함하는 LED모듈;
입력전원을 정류하는 정류부(72)와,
상기 정류부(72)에서 출력되는 맥류전원을 변압하는 트랜스(T1)와,
상기 트랜스(T1)의 출력전원을 직류화하여 LED에 공급하는 직류부(74)와,
상기 트랜스(T1)의 스위칭을 PWM 방식으로 제어하여 정격전원이 출력되도록 하며 역률을 개선하는 역률개선 PWM부(731)를 포함하는 컨버터(70);를 포함하여 이루어지되,
상기 트랜스(T1)는
1차측의 제1코일(W1)과, 제2측의 제2코일(W2)과, 상기 제1코일(W1)과 연결되는 1차측의 제3코일(W3)이 보빈(B)에 순차적으로 적층되어 권선된 샌드위치 구조를 갖고,
상기 제2코일(W2)은 절연피복(S2)이 되어있는 것을 특징으로 하고,
상기 LED(10)는 휘도 및 광도를 향상시키기 위하여 집광부재(251)로 덮히되,
상기 집광부재(251)는 투명 재질로 이루어진 반구 형상이고, 중앙에는 상기 LED(10)의 빛을 모으기 위한 굴곡홈(251B)이 구비되고, 하부면과 및 외측면 하부에는 엘이디(10)의 빛을 난반사시켜 옐로우 링(Yellow Ring)이 발생하는 것을 방지하기 위한 외측돌기부(251A)가 구비되고,
상기 집광부재(251)의 하부에는 기둥부(251Ca)와 상기 기둥부 보다 직경이 큰 헤드부(251Cb)로 이루어져, PCB(20)에 끼움결합되는 결합돌기(251C)가 구비되고,
상기 집광부재(251)는 PCB(20)와 공랭 특성 향상을 위하여 이격되어 공랭부(251D)를 형성하는 것을 특징으로 하는 고효율 및 고신뢰성 컨버터를 구비한 LED 조명장치. LED 10,
An LED module including a PCB (20) on which the LED (10) is mounted;
A rectifying section 72 for rectifying input power,
A transformer T1 for transforming the pulsating current output from the rectifying unit 72,
A dc portion 74 for converting the output power of the transformer T1 into a direct current and supplying it to the LED,
And a converter (70) including a power factor improving PWM unit (731) for controlling the switching of the transformer (T1) by a PWM method to output a rated power and improving a power factor,
The transformer (T1)
The first coil W1 of the primary side, the second coil W2 of the second side and the third coil W3 of the primary side connected to the first coil W1 are sequentially connected to the bobbin B Having a laminated and wound sandwich structure,
And the second coil W2 is an insulating sheath S2,
The LED 10 is covered with a light-collecting member 251 to improve brightness and brightness,
The light collecting member 251 has a hemispherical shape made of a transparent material and has a curved groove 251B for collecting the light of the LED 10 at the center thereof. An outer protrusion 251A for preventing the yellow ring from being generated by diffusing the outer protrusion 251A is provided,
A coupling protrusion 251C is formed at a lower portion of the condensing member 251 and includes a column portion 251Ca and a head portion 251Cb having a larger diameter than the column portion to be fitted into the PCB 20,
Wherein the light-collecting member (251) is spaced apart from the PCB (20) in order to improve air-cooling characteristics, thereby forming an air-cooling unit (251D).
상기 정류부(72)는 입력되는 교류전원을 전파 정류하여 맥류전원으로 변환하는 브릿지다이오드(D1~D4)와, 상기 브릿지다이오드가 출력하는 맥류전원에 포함된 써지전압을 차단하는 바리스터(MOV2)를 포함하는 것을 특징으로 하는 고효율 및 고신뢰성 컨버터를 구비한 LED 조명장치. The method according to claim 1,
The rectifier unit 72 includes bridge diodes D1 to D4 for full-wave rectifying the input AC power to convert the rectified AC power into pulsating current, and a varistor (MOV2) for interrupting the surge voltage included in the pulsating current output from the bridge diode And a high-efficiency and high-reliability converter.
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