KR101887948B1 - 직류전원 led 조명 장치 - Google Patents

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Abstract

본 발명의 실시 형태는 하나 이상의 LED 소자가 배열된 LED 어레이; 상기 LED 어레이와 연결되어 있으며, 충전된 배터리 DC전원을 출력하여 제공하는 배터리; 외부 AC전원을 충전용 DC전원으로 변환하여 출력하는 충전 모듈; 및 배터리 충전량을 감지하여 감지된 배터리 충전량이 미리 설정된 충전개시 임계치 미만으로 떨어지는 구간에서는, 상기 충전용 DC전원이 상기 배터리로 제공되도록 제어하는 제어 모듈;을 포함할 수 있다.

Description

직류전원 LED 조명 장치{Apparatus for LED light using DC power}
본 발명은 직류전원 LED 조명 장치로서, 직류전원을 이용하여 LED 조명을 제공하는 직류전원 LED 조명 장치에 관한 것이다.
최근 들어, 적은 소비 전력으로도 백열등 이상의 휘도를 나타내는 LED 조명에 대한 관심이 높아지고 있다. 또한, LED 조명 장치에 일정한 전류가 흐르도록 전류를 제어하여 LED 조명 장치를 구동시키기 위한 LED 조명 장치에 대한 연구, 개발이 활발하게 진행되고 있다. 이러한, LED 조명은 다양한 조명 연출 기능을 보유하고 있는데, 특히 직병렬 접속으로 배열 설치된 LED 소자들의 다양한 조명 연출이 가능하다.
기존의 LED 조명 장치는 도 1에 도시한 바와 같이, 전원부를 통해 교류전원인 AC전원을 AC/DC 컨버터(10)에 공급하게 되면, AC/DC 컨버터(10)는 교류전원인 AC전원을 LED 조명 장치의 구동에 필요한 적정 직류전원인 DC전원으로 변환시킨 후 LED 조명기구(20)에 제공하게 된다.
그런데 이러할 경우 AC/DC 컨버터(10)의 동작으로 인해 소비 전력이 증가되는 문제가 있다. 즉, LED 조명 장치를 구동시키는 소비 전력 이외에도, AC/DC 컨버터(10)가 AC전원을 DC전원으로 변환시키는데 필요한 소비 전력이 추가로 더 소요되는 전력 낭비의 문제가 있다.
한국등록특허 제10-1270711호
본 발명의 기술적 과제는 직류전원 LED 조명 장치의 전력 소비를 최소화할 수 있는 수단을 제공하는데 있다.
본 발명의 실시 형태는 하나 이상의 LED 소자가 배열된 LED 어레이; 상기 LED 어레이와 연결되어 있으며, 충전된 배터리 DC전원을 출력하여 제공하는 배터리; 외부 AC전원을 충전용 DC전원으로 변환하여 출력하는 충전 모듈; 및 배터리 충전량을 감지하여 감지된 배터리 충전량이 미리 설정된 충전개시 임계치 미만으로 떨어지는 구간에서는, 상기 충전용 DC전원이 상기 배터리로 제공되도록 제어하는 제어 모듈;을 포함할 수 있다.
직류전원 LED 조명 장치는, 상기 충전 모듈에서 출력되는 충전용 DC전원을 상기 배터리로 제공하도록 스위칭하는 충전 스위치;을 포함하며, 상기 제어 모듈은, 상기 배터리 충전량이 충전개시 임계치 미만으로 떨어지는 구간에서는, 상기 충전 모듈과 배터리가 전기적으로 연결되도록 상기 충전 스위치를 제어할 수 있다.
상기 배터리는, 상기 LED 어레이에서 소비하는 소비전류량에 비례하는 배터리 용량을 가지는 배터리임을 특징으로 할 수 있다.
상기 충전개시 임계치는, 배터리 만충 대비하여 20% 충전량임을 특징으로 할 수 있다.
상기 직류전원 LED 조명 장치는, 외부의 AC전원을 컨버터 DC전원으로 변환하여 출력하는 AC/DC 컨버터; 및 상기 배터리에서 출력되는 배터리 DC전원 또는 상기 AC/DC 컨버터에서 출력되는 컨버터 DC전원 중 어느 하나의 DC전원을 상기 LED 어레이로 스위칭하는 DC전원 공급 스위치;을 포함할 수 있다.
상기 제어 모듈은, 상기 배터리가 방전되어 있는 경우, 상기 배터리와 LED 어레이의 연결을 차단하고 상기 AC/DC 컨버터와 LED 어레이가 연결되도록 상기 DC전원 공급 스위치를 스위칭 제어할 수 있다.
상기 직류전원 LED 조명 장치는, 배터리 교체를 알리는 배터리 교체 알람 램프;를 포함하며, 상기 제어 모듈은, 배터리의 방전 상태가 미리 설정된 기간동안 지속되는 경우, 배터리 교체 알람 램프를 점멸하여 배터리 교체 알람을 통보할 수 있다.
본 발명의 실시 형태에 따르면 배터리의 자동 충전 기능을 통해 배터리의 충전이 이루어지도록 하고 AC/DC 컨버터 대신에 배터리를 사용하여 직류전원 LED 조명 장치의 구동전원을 제공함으로써, LED 조명 장치의 전력 소비를 최소화할 수 있다.
도 1은 기존의 직류전원 LED 조명 장치의 구성 블록도.
도 2는 본 발명의 실시예에 따른 직류전원 LED 조명 장치의 사시도.
도 3은 본 발명의 실시예에 따른 직류전원 LED 조명 장치의 구성 블록도.
도 4는 본 발명의 실시예에 따라 배터리 충전 스위칭 오프될 시의 모습을 도시한 그림.
도 5는 본 발명의 실시예에 따라 배터리 충전 스위칭 온될 시의 모습을 도시한 그림.
도 6은 본 발명의 실시예에 따른 AC/DC 컨버터가 마련된 직류전원 LED 조명 장치의 구성 블록도.
도 7은 본 발명의 실시예에 따라 배터리에서 출력되는 배터리 DC전원이 LED 어레이로 공급되는 모습을 도시한 그림.
도 8은 본 발명의 실시예에 따라 컨버터 DC 전원이 LED 어레이로 공급되는 모습을 도시한 그림.
도 9는 본 발명의 실시예에 따라 배터리 교체를 알리는 배터리 교체 알람 램프의 점멸 모습을 도시한 그림.
이하, 본 발명의 장점 및 특징, 그리고 그것들을 달성하는 방법은 첨부되는 도면과 함께 상세하게 후술되어 있는 실시예들을 참조하면 명확해질 것이다. 그러나 본 발명은, 이하에서 개시되는 실시예들에 한정되는 것이 아니라 서로 다른 다양한 형태로 구현될 것이며, 본 발명이 속하는 기술분야에서 통상의 지식을 가진 자에게 발명의 범주를 완전하게 알려주기 위해 제공되는 것으로, 본 발명은 청구항의 범주에 의해 정의될 뿐이다. 또한, 본 발명을 설명함에 있어 관련된 공지 기술 등이 본 발명의 요지를 흐리게 할 수 있다고 판단되는 경우 그에 관한 자세한 설명은 생략하기로 한다.
도 2는 본 발명의 실시예에 따른 직류전원 LED 조명 장치의 사시도이며, 도 3은 본 발명의 실시예에 따른 직류전원 LED 조명 장치의 구성 블록도이며, 도 4는 본 발명의 실시예에 따라 배터리 충전 스위칭 오프될 시의 모습을 도시한 그림이며, 도 5는 본 발명의 실시예에 따라 배터리 충전 스위칭 온될 시의 모습을 도시한 그림이다.
본 발명의 직류전원 LED 조명 장치는, 직류전원(AC전원)에 의해 LED 발광되는 조명 기구로서, 도 2에 도시한 바와 같이 원통형의 하우징 구조를 가질 수 있다. 그런데 본 발명이 적용된 LED 조명 장치는 이러한 형상에 한정되는 것이 아니라 다른 다양한 형상을 가지는 LED 조명 기구 모두 적용될 수 있을 것이다.
본 발명의 직류전원 LED 조명 장치는 도 3에 도시한 바와 같이, LED 어레이(140), 배터리(130), 충전 스위치(120), 충전 모듈(110), 및 제어 모듈(150)을 포함할 수 있다.
LED 어레이(140)는, 하나 이상의 LED 소자가 배열된 LED 모듈로서, 직선 배열, 사선 배열, 원형 배열 등의 다양한 배열 형태를 가질 수 있다. 참고로, LED(Light Emitting Diode) 소자는, 화합물 반도체의 P-N 접합을 이용한 발광소자로서, 적외선(IR) 파장, 가시광선(visible) 파장, 자외선(UV) 파장 등의 광범위한 파장 대역의 LED 소자를 모두 포함한다.
배터리(130)는, LED 어레이(140)와 연결되어 있는 충방전 모듈로서, 배터리(130)에서 출력되는 전원(이하, '배터리 DC전원'이라 함)을 출력하여 LED 어레이(140)에 제공한다. 평상시 배터리(130)에서 출력되는 배터리 DC전원이 LED 어레이(140)로 제공되어, LED 어레이(140)의 구동 전력으로 사용되도록 한다.
배터리(130)는 풀 충전시 3개월 정도 사용될 수 있는 배터리 용량을 가지는 배터리(130)가 사용될 수 있다.
또한 배터리(130)는 LED 어레이(140)의 전류량에 비례한 배터리 용량을 가지는 배터리(130)가 바람직하다. 즉, LED 어레이(140)에서 소비하는 소비전류량에 비례하는 배터리 용량을 가지는 배터리(130)로서 구비되도록 한다. LED 어레이(140)의 전류량에 비해 배터리 용량이 너무 작을 경우 LED 어레이(140)를 충분히 발광시킬 수 없기 때문이다.
충전 모듈(110)은, 외부 AC전원을 충전용 DC전원으로 변환하여 출력한다. 예를 들어, 외부의 220V AC전원을 배터리 충전에 사용될 수 있는 12[V]의 충전용 DC 전원으로 변환하여 출력한다.
충전 스위치(120)는, 충전 모듈(110)에서 출력되는 충전용 DC전원을 배터리(130)로 제공하도록 스위칭한다. 충전 스위치(120)가 스위칭 온(ON) 되어, 충전 모듈(110)과 배터리(130)가 서로 연결되는 경우 충전 모듈(110)에서 출력되는 충전용 DC전원을 배터리(130)로 제공된다. 반면에 충전 스위치(120)가 스위칭 오프(OFF) 되어, 충전 모듈(110)과 배터리(130)가 서로 연결되지 않는 경우 충전 모듈(110)에서 출력되는 충전용 DC전원을 배터리(130)로 제공된다.
제어 모듈(150)은, 배터리 충전량을 감지하여 감지된 배터리 충전량이 미리 설정된 충전개시 임계치 미만으로 떨어지는 구간에서는, 충전용 DC전원이 배터리(130)로 제공되도록 제어한다.
이를 위해 제어 모듈(150)은 배터리 용량을 감지하여 충전개시 임계치로 떨어지면 충전 모듈(110)을 가동하여 배터리 충전이 이루어지도록 한다.
이를 위해 제어 모듈(150)은, 배터리 충전량이 충전개시 임계치 미만으로 떨어지는 구간에서는, 충전용 DC전원이 배터리(130)로 제공되도록 충전 모듈(110)과 배터리(130)가 연결되도록 충전 스위치(120)를 제어한다.
배터리 충전량이 충전개시 임계치 이상인 구간에서는 충전이 불필요하기 때문에 도 4에 도시한 바와 같이, 충전 모듈(110)과 배터리(130)가 연결되지 않도록 충전 스위치(120)를 제어한다. 반면에 배터리 충전량이 충전개시 임계치 미만으로 떨어지는 구간에서는, 도 5에 도시한 바와 같이 충전용 DC전원이 배터리(130)로 제공되도록 충전 모듈(110)과 배터리(130)가 전기적으로 연결되도록 충전 스위치(120)를 제어한다.
참고로 충전개시 임계치는, 배터리(130)가 방전되어 배터리 만충 대비하여 20% 충전량임이 바람직하다. 따라서 배터리 만충일 때와 대비하여 20% 충전량을 가질 때 도 5에 도시한 바와 같이 충전용 DC전원이 배터리(130)로 제공되도록 충전 모듈(110)과 배터리(130)가 전기적으로 연결되도록 충전 스위치(120)를 제어한다.
한편, 배터리(130)가 방전되어 있는 경우, 배터리 DC전원이 LED 어레이(140)로 공급되지 않기 때문에 LED 어레이(140)가 발광되지 않게 된다. 이와 같이 배터리(130) 방전으로 인해 LED 어레이(140)의 발광되지 않음을 방지하기 위하여 본 발명은 별도의 수단을 추가로 더 구비한다. 이하 도 6 내지 도 8과 함께 상술한다.
도 6은 본 발명의 실시예에 따른 AC/DC 컨버터가 마련된 직류전원 LED 조명 장치의 구성 블록도이며, 도 7은 본 발명의 실시예에 따라 배터리에서 출력되는 배터리 DC전원이 LED 어레이로 공급되는 모습을 도시한 그림이며, 도 8은 본 발명의 실시예에 따라 컨버터 DC 전원이 LED 어레이로 공급되는 모습을 도시한 그림이며, 도 9는 본 발명의 실시예에 따라 배터리 교체를 알리는 배터리 교체 알람 램프의 점멸 모습을 도시한 그림이다.
본 발명의 직류전원 LED 조명 장치는 도 6에 도시한 바와 같이, LED 어레이(140), 배터리(130), 충전 스위치(120), 및 제어 모듈(150) 이외에 AC/DC 컨버터(160)와 DC전원 공급 스위치(170)를 추가로 더 포함할 수 있다. 이밖에 배터리 교체 알람 램프(180)를 더 포함할 수 있다.
AC/DC 컨버터(160)는, 외부의 AC전원을 컨버터 DC전원으로 변환하여 출력하는 컨버터(converter)이다. 예를 들어, 외부의 220V의 AC전원을 12[V]의 DC전원으로 컨버팅 변환하여 출력할 수 있다.
DC전원 공급 스위치(170)는, 배터리(130)에서 출력되는 배터리 DC전원 또는 AC/DC 컨버터(160)에서 출력되는 컨버터 DC전원 중 어느 하나의 DC전원을 LED 어레이(140)로 스위칭하는 스위치이다. 따라서 제어 모듈(150)은, 배터리(130)가 방전되어 있는 경우, 컨버터 DC전원이 LDE 어레이로 제공되도록, 배터리(130)와 LED 어레이(140)가 전기적으로 연결되도록 DC전원 공급 스위치(170)를 제어하는데, 즉, 배터리(130)와 LED 어레이(140)의 연결을 차단하고 AC/DC 컨버터(160)와 LED 어레이(140)가 연결되도록 DC전원 공급 스위치(170)를 스위칭 제어한다.
즉, 평소에는 도 7에 도시한 바와 같이 배터리(130)에서 출력되는 배터리 DC전원이 LED 어레이(140)로 공급되도록 배터리(130)와 LED 어레이(140)가 전기적으로 연결되도록 DC전원 공급 스위치(170)에 대해서 스위칭 제어한다. 반면에 배터리(130)가 오랫동안 사용되어 충전되지 않고 방전된 상태가 지속되는 경우 도 8에 도시한 바와 같이 배터리(130)와 LED 어레이(140)의 연결을 차단하고 상기 AC/DC 컨버터(160)와 LED 어레이(140)가 연결되도록 DC전원 공급 스위치(170)를 스위칭 제어한다.
나아가, 직류전원 LED 조명 장치는, 배터리 교체를 알리는 배터리 교체 알람 램프(180)를 포함할 수 있다.
따라서 제어 모듈(150)은, 배터리(130)의 방전 상태가 미리 설정된 기간동안 지속되는 경우, 도 9에 도시한 바와 같이 배터리 교체 알람 램프(180)를 점멸하여 배터리 교체 알람을 사용자에게 통보할 수 있다. 배터리(130)를 오랫동안 사용하여 배터리(130) 수명이 다된 경우, 방전 상태가 계속되기 때문에 배터리(130) 역할을 할 수 없게 된다. 이럴 경우,제어 모듈(150)은, 배터리 교체 알람 램프(180)를 점멸하여 배터리 교체 알람을 사용자에게 알려주는 것이다.
따라서 LED 조명 장치의 사용자는, 배터리 교체 알람 램프(180) 점멸되는 경우, 배터리 교체 등의 조치를 취할 수 있게 된다. 배터리(130)가 교체 후에는 자동으로 원상태로 리셋되게 된다.
상술한 본 발명의 설명에서의 실시예는 여러가지 실시가능한 예중에서 당업자의 이해를 돕기 위하여 가장 바람직한 예를 선정하여 제시한 것으로, 이 발명의 기술적 사상이 반드시 이 실시예만 의해서 한정되거나 제한되는 것은 아니고, 본 발명의 기술적 사상을 벗어나지 않는 범위내에서 다양한 변화와 변경 및 균등한 타의 실시예가 가능한 것이다.
110:충전 모듈
120:충전 스위치
130:배터리
140:LED 어레이
150:제어 모듈

Claims (7)

  1. 하나 이상의 LED 소자가 배열되되, 직선 배열, 사선 배열, 원형 배열 중 적어도 어느 하나의 배열 형태를 갖는 LED 어레이;
    상기 LED 어레이와 연결되어 있으며, 충전된 배터리 DC전원을 출력하여 제공하는 배터리;
    외부 AC전원을 충전용 DC전원으로 변환하여 출력하는 충전 모듈; 및
    배터리 충전량을 감지하여 감지된 배터리 충전량이 미리 설정된 충전개시 임계치 미만으로 떨어지는 구간에서는, 충전 모듈을 가동하여 상기 충전용 DC전원이 상기 배터리로 제공되도록 제어하는 제어 모듈;
    을 포함하고,
    상기 충전 모듈에서 출력되는 충전용 DC전원을 상기 배터리로 제공하도록 스위칭하는 충전 스위치; 를 포함하며,
    상기 제어 모듈은, 배터리의 충전량을 감지하여 감지된 배터리 충전량이 충전개시 임계치 미만으로 떨어지면 충전 모듈을 가동하여 배터리 충전이 이루어지도록 하되, 상기 배터리 충전량이 충전개시 임계치 미만으로 떨어지는 구간에서는, 충전용 DC 전원이 배터리로 제공되도록 상기 충전 모듈과 배터리가 전기적으로 연결되도록 상기 충전 스위치를 제어하고, 배터리의 충전량을 감지하여 감지된 배터리 충전량이 충전개시 임계치 이상이면 충전 모듈과 배터리가 연결되지 않도록 충전 스위치를 제어하며,
    외부의 AC전원을 컨버터 DC전원으로 변환하여 출력하는 AC/DC 컨버터; 및
    상기 배터리에서 출력되는 배터리 DC전원 또는 상기 AC/DC 컨버터에서 출력되는 컨버터 DC전원 중 어느 하나의 DC전원을 상기 LED 어레이로 스위칭하는 DC전원 공급 스위치;
    을 포함하며,
    상기 제어 모듈은,
    상기 배터리가 방전되어 있는 경우,
    AC/DC 컨버터에서 출력되는 컨버터 DC전원이 LED 어레이로 제공되도록 상기 배터리와 LED 어레이의 연결을 차단하고 상기 AC/DC 컨버터와 LED 어레이가 연결되도록 상기 DC전원 공급 스위치를 스위칭 제어하고,
    상기 배터리가 방전되어 있지 않는 경우,
    배터리에서 출력되는 배터리 DC 전원이 LED 어레이로 제공되도록 상기 AC/DC 컨버터와 LED 어레이의 연결을 차단하고, 상기 배터리와 LED 어레이가 연결되도록 상기 DC전원 공급 스위치를 스위칭 제어하며,
    상기 배터리는,
    상기 LED 어레이에서 소비하는 소비전류량에 비례하는 배터리 용량을 가지는 배터리이며,
    상기 충전개시 임계치는,
    배터리 만충 대비하여 20% 충전량이고,
    배터리 교체를 알리는 배터리 교체 알람 램프;를 더 포함하며,
    상기 제어 모듈은, 배터리의 방전 상태가 미리 설정된 기간동안 지속되는 경우, 배터리 교체 알람 램프를 점멸하여 배터리 교체 알람을 통보하는 직류전원 LED 조명 장치.
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