KR101800823B1 - Non-polar LED lighting device - Google Patents
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Abstract
Description
본 발명은 무극성 엘이디 램프에 관한 것으로, 더욱 상세하게는, 각종 시설물의 실내외 조명수단으로 사용되는 엘이디 조명장치에 있어, 그 엘이디 조명장치를 무극성 회로에 의해 다수개의 병렬구성으로 연결함으로써, 전류의 흐름을 안정적으로 분배되게 하고, 그에 따라 문턱전압을 하강 되게 하여, 사용 소비전력을 절감시킬 수 있도록 한 무극성 엘이디 조명장치에 관한 것이다. The present invention relates to a non-polarized LED lamp, and more particularly, to an LED lighting apparatus used as indoor / outdoor lighting means of various facilities, by connecting the LED lighting apparatuses in a plurality of parallel configurations by non- The threshold voltage of the non-polarized LED lighting device can be lowered and the power consumption can be reduced.
일반적으로, 엘이디(LED)라 함은 발광다이오드(LED:Light Emitting Diode) 의 약자로서, 화합물반도체의 특성을 이용해 전기에너지를 광 에너지로 변환시켜 주는 반도체 소자를 의미한다.Generally, an LED is an abbreviation of a light emitting diode (LED), which means a semiconductor device that converts electric energy into light energy using the characteristics of a compound semiconductor.
엘이디(LED)는 칩 사이즈가 작고, 지향성 광원이기 때문에 부품 및 모듈의 슬림화가 가능하여, 디자인의 유연성이 높은 장점이 있고, 이러한 장점은 자동차, 건축, 인테리어 분야는 물론 도로 조명시설 등 디자인을 중요시하는 산업에서 매우 빠른 속도로 기존 전구형 광원을 대체해 가고 있는 실정이다.Since LEDs have small chip size and a directional light source, it is possible to slim down parts and modules, and it has a high flexibility of design. These advantages are important for designing automobile, architecture, interior area as well as road lighting facilities. The industry is replacing the conventional spherical light source at a very high speed.
아울러, 엘이디(LED)의 가장 큰 장점은 고효율에 의한 저전력 소자라는 점이며, 이로 인해 발휘되는 전기에너지 절감 및 사용수명 연장 등의 특징은 기존 일반조명등과 매우 차별화된 기술적 부분이라 할 수 있다. In addition, the major advantage of the LED is that it is a low power device due to high efficiency. Thus, the features such as the reduction of electric energy and extension of service life are distinguished from the conventional general lighting.
또 다르게, 엘이디(LED)가 조명장치로 사용되는 경우의 일반적 예를 간략하게 살펴보면, 이는, 다수개의 엘이디(LED)가 실장된 엘이디 모듈을 특정의 배열로 여러개 배치하고, 이와 같이, 배치된 엘이디 모듈을 실,내외 공간의 천장이나 벽면 등에 설치하여 사용하는 것임을 알 수 있다.In other words, a general example in which an LED is used as a lighting device is briefly described. That is, a plurality of LED modules having a plurality of LEDs mounted thereon are arranged in a specific arrangement, It is understood that the module is used by being installed on the ceiling or wall surface of the room, inside and outside.
이때, 상기와 같은, 엘이디 모듈은, 엘이디(LED)가 적정 전압의 직류전류에 의해 구동되는 특성을 감안하여 AC/DC 컨버터를 구비하게 되고, 이와 같이, 구비되는 AC/DC 컨버터는 교류전압을 강압하기 위한 트랜스 코일을 포함하게 된다.In this case, the LED module includes the AC / DC converter in consideration of the characteristic that the LED is driven by the DC current of an appropriate voltage. Thus, the AC / And a transformer coil for coercion.
하지만, 상기 트랜스 코일은 상당한 부피를 갖는 구조적 특성으로 인해, 엘이디 모듈에 배치 적용될 경우, 제품을 크기를 상대적으로 대형화되게 하는 문제점을 주게 된다. However, due to the considerable volume of the structural feature of the trans coil, when applied to an LED module, it poses a problem of making the product relatively large in size.
한편, 근래에는 전술한 바와 같은, 문제점을 해결하기 위한 방안으로, SMPS(SMPS: Switching Mode Power Supply)라는 전원공급장치가 널리 사용되는 있는 실정이다.Meanwhile, in recent years, a power supply device called SMPS (Switching Mode Power Supply) has been widely used as a solution to the above problem.
상기 SMPS 전원공급장치가 적용된 엘이디 조명장치는, SMPS가 내장된 컨버터로 교류전원이 공급되면, 그 공급된 교류전원은 정해진 크기의 전압을 가진 직류전원으로 변환되어, 직류전원 출력단자를 통해 출력되고, 상기 직류전원 출력단자는 조명장치의 입력측에 설치된 커넥터와 연결되어 직류전원을 공급함으로써, 엘이디(LED)를 발광시키며 조명기능을 행하게 된다.When the AC power is supplied to the converter with the SMPS incorporated therein, the supplied AC power is converted into a DC power having a predetermined voltage and is output through the DC power output terminal , The direct current power output terminal is connected to a connector provided on the input side of the lighting device to supply direct current power to illuminate and illuminate the LED.
이때, 전술한 바와 같은, 엘이디 조명장치는, 그 일련의 작동관계를 행함에 있어, 공급되는 직류(DC)의 극성에 따라 엘이디(LED)를 결합해야 하는 것으로, 따라서, 종래에는 무극성 회로(다이오드 4개)를 구현토록 한 것임을 알 수 있다.At this time, the LED lighting device as described above has to combine LEDs according to the polarity of the supplied direct current (DC) in the series of operation, and thus, conventionally, the non-polar circuit 4) to be implemented.
하지만, 상기와 같은 무극성 회로방식의 엘이디 조명장치는, 소비전력을 낮추기 위해 엘이디(LED)의 문턱전압(Vf)이 낮은 제품을 선별 생산해야 하는 것이나, 현실적 측면에 있어서는, 양산이 불가능한 문제점을 상존되게 하는 것이다. However, in order to lower the power consumption, the non-polar circuit type LED illumination device needs to selectively produce a product having a low threshold voltage (V f ) of the LED. However, in reality, It is possible to exist.
따라서, 본 발명은 종래 무극성 엘이디 조명장치의 제반적인 문제점을 해결하고자 창안된 것으로;SUMMARY OF THE INVENTION Accordingly, the present invention has been made to solve the conventional problems of the conventional non-polar LED illumination device,
본 발명의 목적은, 실내외 조명수단으로 사용되는 엘이디 조명장치에 있어, 그 엘이디 조명장치로 배치되는 엘이디(LED)를 무극성 회로구성에 의해 다수개의 병렬구조로 연결하여, 전류의 흐름을 안정적으로 분배되게 하고, 그와 같은, 전류 흐름 분배작용에 따라 문턱전압을 상대적으로 하강되게 함으로써, 불필요한 에너지 낭비요인을 해소할 수 있도록 한 소비전력을 절감시킨 무극성 엘이디 조명장치를 제공함에 있다.SUMMARY OF THE INVENTION It is an object of the present invention to provide an LED lighting device which is used as indoor / outdoor lighting means, in which LEDs arranged in the LED lighting device are connected in a plurality of parallel structures by a non-polar circuit structure, And the threshold voltage is relatively lowered in accordance with the current flow distribution action, thereby reducing unnecessary energy wastage, thereby reducing the power consumption of the non-polarity LED lighting device.
따라서, 상기 목적을 달성하기 위한 본 발명에 따른 소비전력을 절감시킨 무극성 엘이디 조명장치의 구체적 수단으로는;In order to accomplish the above object, according to the present invention, there is provided a non-polarized LED lighting apparatus having reduced power consumption, comprising:
상용 교류전류를 인가하는 전원공급부와, 전원공급부로 인가되는 교류전류를 직류전류로 변환하여 엘이디(LED) 조명램프의 구동에 맞는 직류전압으로 출력하는 SMPS와, SMPS로부터 출력되는 직류전압에 의해 엘이디(LED) 램프의 발광동작을 제어하는 광원부를 포함하는 엘이디 조명장치에 있어,An SMPS for converting an AC current applied to a power supply unit into a DC current and outputting it as a DC voltage suitable for driving an LED illumination lamp, And a light source unit for controlling the light emitting operation of the light emitting diode (LED) lamp,
상기 광원부를, 전력절감형 무극성 회로로 구성하되, 이러한, 전력절감형 무극성 회로는, 직류전류가 인가되는 평활회로를 다수개의 구성으로 분할하고, 상기 분할된 다수개의 평활회로를 병렬구조로 연결되게 함으로서 달성한다.The power saving type non-polarity circuit divides the smoothing circuit to which the direct current is applied into a plurality of configurations, and the plurality of divided smoothing circuits are connected in a parallel structure. .
이상, 본 발명에 따른 소비전력을 절감시킨 무극성 엘이디 조명장치는, 엘이디 조명장치로 배치되는 엘이디(LED)를 병렬구조를 이루는 다수개의 무극성 회로구성으로 연결하여, 전류의 흐름을 안정적으로 분배하고, 그러한, 안정적 전류 분배작용에 의해 문턱전압을 하강시켜, 불필요한 에너지 낭비요인을 해소되게 한 것으로서, 이는, 경제성과 사용효율성을 극히 향상되게 하는 등, 매우 유용한 기대효과를 제공한다. As described above, the non-polarized LED lighting apparatus according to the present invention reduces power consumption by connecting LEDs arranged in an LED lighting device with a plurality of non-polar circuit structures having a parallel structure, Such a stable current distribution action lowers the threshold voltage and eliminates unnecessary energy waste factors. This provides a very useful anticipatory effect, such as remarkably improving the economical efficiency and the use efficiency.
도 1은 본 발명에 따른 소비전력을 절감시킨 무극성 엘이디 조명장치의 개략구성도
도 2는 본 발명에 있어, 광원부로 적용되는 전력절감형 무극성 회로의 확대배치 구성도
도 3은 도 2의 A부분 확대구성도
도 4는 본 발명에 따른 소비전력을 절감시킨 무극성 엘이디 조명장치의 소비전력 실험그래프FIG. 1 is a schematic configuration diagram of a non-polarized LED lighting device with reduced power consumption according to the present invention
Fig. 2 is an enlarged layout diagram of a power saving nonpolar circuit applied to a light source portion in the present invention
Fig. 3 is an enlarged view of a portion A of Fig. 2
FIG. 4 is a graph illustrating power consumption of a non-polarized LED lighting apparatus according to the present invention,
이하, 본 발명에 따른 소비전력을 절감시킨 무극성 엘이디 조명장치의 바람직한 실시예 구성을 첨부도면에 의거하여 상세히 설명하기로 한다.DETAILED DESCRIPTION OF THE PREFERRED EMBODIMENTS Hereinafter, preferred embodiments of a non-polarized LED lighting apparatus according to the present invention will be described in detail with reference to the accompanying drawings.
이에, 첨부도면을 참고로 하여, 본 발명의 개략적인 구성을 살펴보면;Hereinafter, with reference to the accompanying drawings, a schematic configuration of the present invention will be described.
이는, 도 1로 도시된 바와 같이, 전원공급부(1)와, SMPS(2)와, 광원부(3)를 포함하는 엘이디 조명장치(100)로 구성된다.As shown in Fig. 1, this is constituted by a
여기서, 먼저, 상기 전원공급부(1)는, 엘이디 조명장치의 발광작동을 위해 외부 전원공급지로부터 엘이디 조명장치의 발광작동에 필요한 에너지원을 공급받기 위한 구성, 예컨대, 220V의 상용 교류전원을 인가하는 일반적 회로구성으로 형성함 바람직하다.First, the
또한, 상기 SMPS(Switching Mode Power Supply)는, 교류(AC)전류를 직류(DC)전류로 전환(Switching)시켜, 엘이디(LED) 조명램프는 물론 각종 전자기기의 구동조건에 맞는 전압을 공급하게 하는 통상의 장치를 의미하는 것인바, 이러한, SMPS의 기본 구성은, 교류입력 전원으로부터 입력정류 평활회로를 통해 얻은 직류입력전압을 직류출력전압으로 변화하는 DC-DC컨버터, 출력전압을 안정화 시키는 궤환제어회로, 과전압, 과전류 보호회로 등으로 구성되고, 상기 궤환제어회로는 다시 출력전압의 오차를 증폭하는 오차 증폭기, 증폭된 오차와 삼각파를 비교하여 구동펄스를 생성하는 비교기, DC-DC컨버터의 주 스위치를 구동하는 구동회로 등으로 구성되며, 상기 DC-DC컨버터는 주 스위치와, 환류 다이오드, 2차의 저역 통과필터인 LC필터 등으로 구성된다.The Switching Mode Power Supply (SMPS) switches an AC current to a DC current and supplies a voltage corresponding to driving conditions of various electronic devices as well as an LED lighting lamp The basic configuration of the SMPS includes a DC-DC converter for converting the DC input voltage obtained from the AC input power source through the input rectifying smoothing circuit to a DC output voltage, a feedback circuit for stabilizing the output voltage, The feedback control circuit includes an error amplifier for amplifying an error of the output voltage, a comparator for generating a drive pulse by comparing the amplified error and the triangular wave, a DC-DC converter main body And a driving circuit for driving the switch. The DC-DC converter is composed of a main switch, a reflux diode, an LC filter which is a secondary low-pass filter, and the like.
이때, DC-DC컨버터는 전력의 변환을 담당하는 주요부분으로, 입출력 변화비의 크기 및 회로구성에 따라 많은 종류의 컨버터로 분류된다.At this time, the DC-DC converter is a main part responsible for the power conversion, and is classified into many types of converters according to the magnitude of the input / output change ratio and the circuit configuration.
또 다르게, 상기 SMPS의 회로 방식은 고주파 트랜스포머의 유무에 따라 크게 비절연형과 절연형으로 나눌 수 있는 것인바, 이에, 비절연형으로는 Buck방식, Boost방식, Buck-Boost방식, C'uk 방식등이 있고, 절연형으로는 Flyback방식, Forward방식, Full-bridge방식, Half-bridge방식등이 있는 것으로, 본 발명에 있어서는, 엘이디(LED) 조명장치에 이용되는 일반적 기능구성의 SMPS가 그대로 적용함이 바람직하다.Alternatively, the circuit method of the SMPS can be largely divided into a non-isolated type and an isolated type according to the presence or absence of a high-frequency transformer. Thus, the non-isolated type includes Buck type, Boost type, Buck-Boost type, C'uk type Bridge type, and a half-bridge type. In the present invention, the SMPS of the general function configuration used in the LED lighting device is applied as it is. .
또한, 상기 광원부(3)는, 전술한 SMPS를 통해 변환 공급되는 직류전압을 입력받고, 그 입력되는 직류전압에 의해 발광 동작하는 엘이디(LED) 메트릭스 모듈구성인바, 이에, 이와 같은, 엘이디(LED) 메트릭스 모듈구성의 광원부(3)를 본 발명에 적용함에 있어서는, 인가되는 직류전류를 분배하여 전체 문턱 전압을 낮아지게 하는 전력절감형 무극성 회로 구성, 예컨대, 도 2 및 도 3으로 도시된 바와 같이, 직류전류가 인가되는 평활회로부(31)를 다수개의 구성으로 분할 형성하고, 상기 분할 형성된 다수개의 평활회로부(31)를 병렬구조로 연결시킨 특징적 구조의 전력절감형 무극성 회로로 구성함이 바람직하다.The
따라서, 전술한 바와 같은, 일련의 구성으로 이루어진 본 발명에 따른 소비전력을 절감시킨 무극성 엘이디 조명장치의 작동기능을 살펴보면;Accordingly, the operation function of the non-polarized LED illumination device having the above-described series of constitutions and having reduced power consumption according to the present invention will be described;
먼저, 전원공급부(1)를 통해 220V의 상용 교류전원이 인가되면, 그 인가되는 교류전원은, SMPS(2)에 의해 직류전원으로 변환되어 출력되고, 그 SMPS로부터 출력되는 직류전압은 재차, 엘이디(LED) 매트릭스 모듈의 발광동작을 위해 광원부(3)로 인가된다. First, when 220 V commercial AC power is applied through the
이때, 상기 SMPS로부터 직류전압을 인가받은, 광원부(3)는, 그 인가되는 직류전류를 분배하여 엘이디(LED) 매트릭스 모듈 전체의 문턱 전압을 낮아지게 하는 회로구성, 예컨대, 평활회로부(31)를 다수개의 구성으로 분할하고, 그와 같이, 분할된 다수개의 평활회로부(31)를 병렬구조로 연결시킨 전력절감형 무극성 회로 구성을 취하게 되는 것인바, 따라서, 이와 같이, 다수개의 병렬구조로 이루어진 무극성 회로에 의해 입력되는 전류를 분배되게 하여, 엘이디(LED) 조명장치의 소비전력을 절감되게 하는 기능을 행하게 되는 것으로, 이와 같이, 소비전력이 절감되는 것에 대하여는, 아래 수학식 1을 통한 산출방식 및 도 4로 도시된 소비전력 실험그래프를 의해 확인할 수 있다.In this case, the
[수학식 1][Equation 1]
(부하측 전압 + 평활회로 전압) ×1A(출력전류) = 소비전력(Load side voltage + Smooth circuit voltage) × 1A (Output current) = Power consumption
여기서,here,
부하측 전압(V) = 엘이디(LED) 문턱전압(Vf) × 직렬 엘이디(LED) 수량Load voltage (V) = LED (LED) Threshold voltage (Vf) × Serial LED (LED) Quantity
평활회로 전압(V) = 평활회로 순방향 전압(V) + 평활회로 역방향 전압(Vf)Smooth circuit voltage (V) = Smooth circuit forward voltage (V) + Smooth circuit reverse voltage (Vf)
예컨대, 엘이디 10 직렬 1A 회로일 때 3항의 기준으로 가정하여 소비전력을 계산하여 보면;For example, assuming that the
먼저, 일반적인 엘이디(LED) 조명램프의 경우First, in the case of a general LED (LED) illumination lamp
LED VF = 3V, 10직렬 = 3×10 부하측 전압: 30VLED VF = 3V, 10 series = 3 × 10 Load side voltage: 30V
평활회로 순방향 전압: 0.45V, 역방향 전압: 0.45V, 평활회로의 전압: 0.9VSmoothing circuit Forward voltage: 0.45V, Reverse voltage: 0.45V, Smoothing circuit voltage: 0.9V
소비전력 = (30V+0.9V)×1A = 30.9W 임을 알 수 있고;Power consumption = (30V + 0.9V) x 1A = 30.9W;
본 발명에 따른 엘이디(LED) 조명램프의 경우In the case of an LED lighting lamp according to the present invention
LED VF = 3V, 10직렬 = 3×10 부하측 전압: 30VLED VF = 3V, 10 series = 3 × 10 Load side voltage: 30V
평활회로 순방향 전압: 0.3V, 역방향 전압: 0.3V, 평활회로의 전압: 0.6VSmoothing circuit Forward voltage: 0.3 V, Reverse voltage: 0.3 V, Smoothing circuit voltage: 0.6 V
소비전력 = (30V+0.6V)×1A = 30.6W 임을 알 수 있는 것인바;Power consumption = (30V + 0.6V) x 1A = 30.6W;
이에, 본 발명에 따른 소비전력을 절감시킨 무극성 엘이디(LED) 조명장치의 소비전력이, 일반적인 엘이디(LED) 조명장치의 소비전력과 대비하여 0.3W 절감되었음을 알 수 있다.Accordingly, it can be seen that the power consumption of the non-polarized LED (light-emitting diode) lighting apparatus according to the present invention is 0.3 W less than the power consumption of the general LED lighting apparatus.
1 : 전원공급부 2 : SMPS
3 : 광원부 31 : 평활회로부1: Power supply 2: SMPS
3: light source 31: smoothing circuit
Claims (2)
상기 광원부(3)는, 인가되는 직류전류를 분배하여 전체 문턱 전압을 낮아지게 하는 전력절감형 무극성 회로로 구성하되, 상기 전력절감형 무극성 회로는 직류전류가 인가되는 평활회로부(31)를 다수개의 구성으로 분할한 것을 포함하고, 상기 분할된 다수개의 평활회로부(31)를 병렬구조로 연결시켜 형성하는 것을 포함하며;
상기 전력절감형 무극성 회로의 소비전력은;
(부하측 전압 + 평활회로 전압) ×1A(출력전류) = 소비전력
여기서,
부하측 전압(V) = 엘이디(LED) 문턱전압(Vf) × 직렬 엘이디(LED) 수량
평활회로 전압(V) = 평활회로 순방향 전압(V) + 평활회로 역방향 전압(Vf);
와 같은, 수학식으로 산출됨을 특징으로 하는 소비전력을 절감시킨 무극성 엘이디 조명장치.
An SMPS 2 for converting an alternating current applied from the power supply unit 1 into a direct current and outputting it as a direct current voltage suitable for driving an LED illumination lamp, And a light source unit 3 for controlling a light emitting operation of an LED lamp by a DC voltage output from the SMPS 2,
The power saving type non-polar circuit includes a smoothing circuit portion 31 to which a direct current is applied, and a plurality of non-polarity circuits, And forming the plurality of divided smoothing circuit portions (31) by connecting them in a parallel structure;
The power consumption of the power saving non-polar circuit is:
(Load side voltage + Smooth circuit voltage) × 1A (Output current) = Power consumption
here,
Load voltage (V) = LED (LED) Threshold voltage (Vf) × Serial LED (LED) Quantity
Smoothing circuit voltage (V) = Smoothing circuit forward voltage (V) + Smoothing circuit reverse voltage (Vf);
The non-polarized LED illumination device according to the present invention can reduce the power consumption of the non-polarized LED illumination device.
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GRNT | Written decision to grant |