KR102141523B1 - 엘이디 조명기기 - Google Patents

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KR102141523B1
KR102141523B1 KR1020200046109A KR20200046109A KR102141523B1 KR 102141523 B1 KR102141523 B1 KR 102141523B1 KR 1020200046109 A KR1020200046109 A KR 1020200046109A KR 20200046109 A KR20200046109 A KR 20200046109A KR 102141523 B1 KR102141523 B1 KR 102141523B1
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Abstract

본 발명은 엘이디 조명기기에 관한 것으로, 저면에 복수개의 발광 다이오드(1)가 소정 패턴으로 배열되고, 상기 발광 다이오드(1)로부터 발산된 빛을 하향을 향해 반사시키는 반사필름(11)이 부착된 엘이디기판(10); 상기 엘이디기판(10)이 내장되게 하향으로 개구된 수납공간(S)이 마련되고, 천정에 매립 또는 노출되게 장착되는 원형 내지 각형 형상의 조명케이스(20); 상기 조명케이스(20)의 저면에 탈/장착되어 수납공간(S)을 개폐하고, 상기 엘이디기판(10)으로부터 발산된 빛을 산란시켜 면상으로 배광시키는 확산커버(30); 상기 조명케이스(20)의 내부에 하나 이상 장착되고, 상기 수납공간(S)의 온도에 따라 외기를 송풍시켜 엘이디기판(10)의 발열을 낮추는 냉각모듈(40);을 포함하여 이루어지는 것을 특징으로 한다.
따라서 본 발명은 외기를 강제적으로 송풍시키는 냉각팬을 갖춤으로써, 엘이디기판으로부터 발생하는 발열을 낮춰 엘이디의 높은 수명을 보장할 수 있음은 물론 발열에 따라 외기가 드나드는 송풍통로를 개폐하는 셔터를 갖춤에 따라 외부로부터 이물질의 유입을 최소화시켜 청결로 인한 고장예방과 탁월한 투광성능을 보장할 수 있는 효과가 있다.

Description

엘이디 조명기기{LED lighting equipment}
본 발명은 실내외에서 사용되는 엘이디 조명기기에 관한 것으로, 더욱 상세하게는 외기를 강제적으로 송풍시키는 냉각팬을 갖춤으로써, 엘이디기판으로부터 발생하는 발열을 낮춰 엘이디의 높은 수명을 보장할 수 있음은 물론 발열에 따라 외기가 드나드는 송풍통로를 개폐하는 셔터를 갖춤에 따라 외부로부터 이물질의 유입을 최소화시켜 청결로 인한 고장예방과 탁월한 투광성능을 보장할 수 있는 엘이디 조명기기에 관한 것이다.
통상, 조명기기에 사용되는 광원으로는 백열램프, 형광램프 등이 사용되었으나 오늘날 발광 다이오드(Light emitting diode: LED)가 채용되고 있다.
즉, 엘이디는 발광효율이 높고 소비전력이 낮으며 친환경적이라는 여러 장점이 있어 때문에, 조명기기에서 엘이디의 적용분야가 점진적으로 증가하고 있는 추세이다.
이러한 엘이디 조명기기는 대표적으로 케이싱과, 케이싱에 내장되는 엘이디기판, 엘이디로부터 발산된 빛을 반사 및 확산시키는 필름이나 커버로 이루어진다.
최근에는 엘이디의 실장개수를 현저히 줄이면서도 밝기를 극대화시킬 수 있는 고휘도 엘이디가 사용되고 있다.
그런데, 밝은 빛을 발산하는 엘이디는 고열이 발생하기 때문에 이를 효율적으로 냉각시켜 주어야 한다.
따라서 엘이디기판에는 엘이디로부터 발생하는 열을 방열할 수 있도록 히트싱크(Heat sink)를 갖추고 있다.
즉, 엘이디의 냉각이 효율적으로 이루어지면, 엘이디의 발광효율을 유지할 수 있음은 물론 수명을 연장할 수가 있다.
하지만 실내에 설치되는 조명기기는 공기의 순환이 미약하여 공기의 대류현상으로만 냉각이 이루어짐에 따라 결과적으로 냉각효율이 낮을 수밖에 없다.
물론, 히트싱크와 더불어 외기를 강제적으로 송풍시키는 팬(Fan)을 갖춰 냉각효율을 향상하려는 경우도 있다.
그러나 외기가 공급/배출시키기 위한 통로가 상시 개방되어져 있어 시간이 지나면서 먼지나 날벌레 따위의 이물질이 유입됨에 따라 엘이디기판의 고장을 유발하는 문제가 있다.
그리고 빛이 투과되는 커버에 이물질이 쌓이면, 빛의 투영을 가로막아 투영효율을 저하시키는 문제도 있다.
대한민국 등록특허공보 제10-1110125호 (발명의 명칭: 냉각 쿨러를 구비하는 엘이디 조명등)
본 발명은 상기와 같은 문제를 해결하고자 제안된 것으로, 외기를 강제적으로 송풍시키는 냉각팬을 갖춤으로써, 엘이디기판으로부터 발생하는 발열을 낮춰 엘이디의 높은 수명을 보장할 수 있음은 물론 발열에 따라 외기가 드나드는 송풍통로를 개폐하는 셔터를 갖춤에 따라 외부로부터 이물질의 유입을 최소화시켜 청결로 인한 고장예방과 탁월한 투광성능을 보장할 수 있는 엘이디 조명기기를 제공하려는데 그 목적이 있다.
또한, 본 발명은 일반 재귀반사시트에 비해 13% 이상의 반사율이 개선된 반사필름을 엘이디기판에 부착함으로써, 전반적인 배광효율을 향상함과 더불어 확산커버의 외면에 텅스텐 광촉매층이 증착됨으로써, 엘이디로부터 발산된 가시광선에 의해 화학작용을 일으켜 공기 중에 함유된 유해물질을 제거해줌에 따라 쾌적한 환경을 조성할 수 있는 엘이디 조명기기를 제공하려는데 그 목적이 있다.
또한, 본 발명은 엘이디기판의 전기배선 및 전기회로를 개선하여 일부 발광 다이오드가 고장 나더라도 나머지 직렬 연결된 다른 발광 다이오드의 점등에 영향이 가지 않도록 함은 물론 불충분한 전력의 공급 및 발광 다이오드의 내부 전압강하가 발생하는 경우에도 직렬 연결된 발광 다이오드들이 점차적으로 밝기가 어두워지지 않게 방지함과 더불어 발광 다이오드가 고장이 발생된 경우에도 나머지 발광 다이오드에 가해지는 전압 및 전류가 높아지지 않도록 함으로써 정상 동작의 발광 다이오드의 열화 현상을 방지할 수 있는 엘이디 조명기기를 제공하려는데 그 목적이 있다.
본 발명은 엘이디 조명기기에 관한 것으로, 저면에 복수개의 발광 다이오드가 소정 패턴으로 배열되고, 상기 발광 다이오드로부터 발산된 빛을 하향을 향해 반사시키는 반사필름이 부착된 엘이디기판; 상기 엘이디기판이 내장되게 하향으로 개구된 수납공간이 마련되고, 천정에 매립 또는 노출되게 장착되는 원형 내지 각형 형상의 조명케이스; 상기 조명케이스의 저면에 탈/장착되어 수납공간을 개폐하고, 상기 엘이디기판으로부터 발산된 빛을 산란시켜 면상으로 배광시키는 확산커버; 상기 조명케이스의 내부에 하나 이상 장착되고, 상기 수납공간의 온도에 따라 외기를 송풍시켜 엘이디기판의 발열을 낮추는 냉각모듈;을 포함하여 이루어지는 것을 특징으로 한다.
이때, 본 발명에 의한 상기 반사필름은, 유리 알갱이 재귀반사시트; 상기 재귀반사시트의 표면에 이산화규소(SiO2)가 110㎛ 두께로 증착된 저굴절층; 상기 저굴절층의 표면에 니오비윰(Nb2O5)이 60~100㎛ 두께로 증착된 고굴절층;으로 구성된 것을 특징으로 한다.
또한, 본 발명에 의한 상기 확산커버는, 상기 엘이디기판과 마주보는 상면에 소정 패턴의 요철이 일체로 형성된 커버몸체; 상기 커버몸체의 저면에 510㎚ 가시광선에 의해 화학작용을 일으켜 주변 공기 중에 함유된 유해물질을 산화시켜 제거하는 투명의 광촉매층;으로 구성된 것을 특징으로 한다.
또한, 본 발명에 의한 상기 요철은, 수평기준 좌우 120°로 경사진 삼각형 또는 소정 높이를 가진 반원단면의 돔형 중 어느 하나 또는 복합적으로 형성된 것을 특징으로 한다.
또한, 본 발명에 의한 상기 광촉매층은, 상기 커버몸체의 저면에 아르곤과 산소가 주입된 1.8×10-6 torr 진공로에서 텅스텐(WO3)이 소정 두께로 증착된 것을 특징으로 한다.
또한, 본 발명에 의한 상기 냉각모듈은, 상기 조명케이스의 내부에 하나 이상 장착되고, 상기 엘이디기판의 발열온도를 측정하는 온도감지기; 상기 조명케이스의 내부 양측에 장착되고, 중앙에 송풍통로가 개구되는 링형의 냉각덕트; 상기 냉각덕트의 일면에 회전 가능하게 장착되는 회전링; 상기 회전링의 일면에 회전 가능하게 힌지 연결되고, 상기 송풍통로가 개폐쇄되게 상호 맞물리도록 배열되는 복수의 부채꼴형 셔터; 상기 냉각덕트와 셔터의 일측에 각각 회전 가능하게 힌지 연결되고, 상기 회전링의 좌우 회전에 따라 송풍통로가 개폐되도록 상기 셔터들의 벌림과 오므림 작용을 유발시키는 호형 연결링크; 상기 냉각덕트의 내면에 고정 장착되고, 상기 온도감지기의 신호에 따라 회전링으로 회전력을 부가하는 개폐모터; 상기 냉각덕트의 타면에 고정 장착되고, 상기 송풍통로로 유입되는 소정 크기 이상의 이물질을 여과시키는 필터; 상기 필터의 중앙에 고정 장착되고, 상기 온도감지기의 신호에 따라 외기를 송풍하는 냉각팬;으로 구성된 것을 특징으로 한다.
또한, 본 발명에 의한 상기 엘이디기판은, 복수개의 발광 다이오드가 전기적으로 병렬 연결되어 구성되며, 복수개로 구성되는 발광 다이오드 그룹부; 상기 발광 다이오드 그룹부와 전기적으로 연결되며, 교류전력을 직류전력으로 컨버팅하여 상기 발광 다이오드 그룹부에 전력을 공급하는 스위칭 전원 공급부;로 구성되되, 상기 복수개의 발광 다이오드 그룹부들은 일단 지점들이 서로 간에 전기적으로 연결되며, 상기 스위칭 전원 공급부는 양극단이 상기 발광 다이오드 그룹부들의 일단 지점들과 전기적으로 연결되고 음극단이 상기 발광 다이오드 그룹부들 가운데 적어도 어느 하나에 전기적으로 연결된 것을 특징으로 한다.
또한, 본 발명에 의한 상기 복수개의 발광 다이오드 그룹부들 가운데 상기 스위칭 전원 공급부와의 전기 배선거리가 가장 먼 곳에 배치된 발광 다이오드 그룹부는 상기 스위칭 전원 공급부의 음극단과 전기적으로 연결된 것을 특징으로 한다.
또한, 본 발명에 의한 상기 엘이디기판은, 소오스단이 상기 복수개의 발광 다이오드 그룹부들 가운데 중간 부근의 발광 다이오드 그룹부와 전기적으로 연결되고, 드레인단이 상기 스위칭 전원 공급부의 음극단과 전기적으로 연결되는 제1스위칭소자; 소오스단이 상기 복수개의 발광 다이오드 그룹부들 가운데 상기 스위칭 전원 공급부에서 가장 멀리 배치된 발광 다이오드 그룹부와 전기적으로 연결되고, 드레인단이 상기 스위칭 전원 공급부의 음극단과 전기적으로 연결되는 제2스위칭소자; 상기 제1스위칭소자와 상기 제2스위칭소자와 전기적으로 연결되며, 상기 제1스위칭소자와 상기 제2스위칭소자 각각에 주기적으로 턴 온신호를 인가하여 상기 제1스위칭소자와 상기 제2스위칭소자를 주기적으로 턴 온시키되, 제1스위칭소자와 제2스위칭소자를 교대로 턴 온시키는 점등스위칭부;를 더 포함하는 것을 특징으로 한다.
또한, 본 발명에 의한 상기 엘이디기판은, 복수개로 구성되어 각각이 상기 복수개의 발광 다이오드 그룹부 각각과 전기적으로 연결되는 저항 변화값 검출부; 상기 스위칭 전원 공급부와 전기적으로 연결되어 전력을 공급받고, 복수개로 구성되어 각각이 상기 저항 변화값 검출부와 전기적으로 연결되는 임피던스 조정부;를 더 포함하되, 상기 저항값 변화 검출부는, 상기 발광 다이오드 그룹부의 저항값이 변화하는 경우 저항변화값신호를 상기 임피던스 조정부에 전송하고, 상기 임피던스 조정부는, 상기 저항변화값신호를 입력받는 경우 저항값이 변경된 발광 다이오드 그룹부의 저항값만큼 저항값을 보정시키는 것을 특징으로 한다.
본 발명은 외기를 강제적으로 송풍시키는 냉각팬을 갖춤으로써, 엘이디기판으로부터 발생하는 발열을 낮춰 엘이디의 높은 수명을 보장할 수 있음은 물론 발열에 따라 외기가 드나드는 송풍통로를 개폐하는 셔터를 갖춤에 따라 외부로부터 이물질의 유입을 최소화시켜 청결로 인한 고장예방과 탁월한 투광성능을 보장할 수 있는 효과가 있다.
또한, 본 발명은 일반 재귀반사시트에 비해 13% 이상의 반사율이 개선된 반사필름을 엘이디기판에 부착함으로써, 전반적인 배광효율을 향상함과 더불어 확산커버의 외면에 텅스텐 광촉매층이 증착됨으로써, 엘이디로부터 발산된 가시광선에 의해 화학작용을 일으켜 공기 중에 함유된 유해물질을 제거해줌에 따라 쾌적한 환경을 조성할 수 있는 효과가 있다.
또한, 본 발명은 엘이디기판의 전기배선 및 전기회로를 개선하여 일부 발광 다이오드가 고장 나더라도 나머지 직렬 연결된 다른 발광 다이오드의 점등에 영향이 가지 않도록 함은 물론 불충분한 전력의 공급 및 발광 다이오드의 내부 전압강하가 발생하는 경우에도 직렬 연결된 발광 다이오드들이 점차적으로 밝기가 어두워지지 않게 방지함과 더불어 발광 다이오드가 고장이 발생된 경우에도 나머지 발광 다이오드에 가해지는 전압 및 전류가 높아지지 않도록 함으로써 정상 동작의 발광 다이오드의 열화 현상을 방지할 수 있는 효과가 있다.
상술한 효과와 더불어 본 발명의 구체적인 효과는 이하 발명을 실시하기 위한 구체적인 사항을 설명하면서 함께 기술한다.
도 1은 본 발명에 따른 조명기기를 전체적으로 나타내는 분해도이다.
도 2 및 도 3은 본 발명에 따른 조명기기의 형상을 나타내는 참고도이다.
도 4는 본 발명에 따른 조명기기의 엘이디기판을 상세하게 나타내는 구성도이다.
도 5는 본 발명에 따른 조명기기의 엘이디기판을 확대하여 나타내는 단면도이다.
도 6은 본 발명에 따른 조명기기의 확산커버를 상세하게 나타내는 구성도이다.
도 7은 본 발명에 따른 조명기기의 냉각모듈을 독립적으로 나타내는 사시도이다.
도 8은 본 발명에 따른 조명기기의 냉각모듈을 세부적으로 분리하여 나타내는 분해도이다.
도 9는 본 발명에 따른 조명기기의 냉각모듈이 엘이디기판을 냉각하는 과정을 나타내는 작동도이다.
도 10은 본 발명에 따른 조명기기의 엘이디기판을 상세하게 나타내는 회로도이다.
이하, 본 문서의 다양한 실시예가 첨부된 도면을 참조하여 기재된다. 그러나 이는 본 문서에 기재된 기술을 특정한 실시 형태에 대해 한정하려는 것이 아니며, 본 문서의 실시예의 다양한 변경(modifications), 균등물(equivalents), 및/또는 대체물(alternatives)을 포함하는 것으로 이해되어야한다. 도면의 설명과 관련하여, 유사한 구성요소에 대해서는 유사한 참조 부호가 사용될 수 있다.
또한, 본 문서에서 사용된 "제1," "제2," 등의 표현들은 다양한 구성요소들을, 순서 및/또는 중요도에 상관없이 수식할 수 있고, 한 구성요소를 다른 구성요소와 구분하기 위해 사용될 뿐 해당 구성요소들을 한정하지 않는다. 예를 들면, '제1 부분'과 '제2 부분'은 순서 또는 중요도와 무관하게, 서로 다른 부분을 나타낼 수 있다. 예를 들면, 본 문서에 기재된 권리 범위를 벗어나지 않으면서 제1구성요소는 제2 구성요소로 명명될 수 있고, 유사하게 제2 구성요소도 제1 구성요소로 바꾸어 명명될 수 있다.
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본 발명은 실내외에서 사용되는 엘이디 조명기기와 관련되며, 도 1처럼 엘이디기판(10)과 조명케이스(20) 및 확산커버(30) 그리고 냉각모듈(40)을 주요 구성으로 하는 엘이디 조명기기이다.
본 발명의 조명기기는 도 1처럼 직사각형으로 형성될 수 있고, 도 2 및 도 3처럼 원형이나 정사각형으로 형성될 수 있다.
그리고 본 발명의 조명기기는 조명케이스(20)가 천정에 매달리는 노출형 또는 조명케이스(20)가 천정에 삽입되는 매립형으로 형성될 수 있다.
즉, 노출형은 후술하는 스위칭 전원 공급부(13)가 조명케이스(20)에 내장되고, 매립형은 스위칭 전원 공급부(13)가 조명케이스(20)의 상부에 노출되게 장착된다.
이때, 천정은 건물에 해당될 수 있고, 기타 지지부재에 해당될 수 있으므로 실내뿐만 아니라 실외용으로도 사용될 수 있음을 자명한다.
먼저, 본 발명에 따른 엘이디기판(10)은 도 1처럼 조명케이스(20)에 내장 가능한 형상으로 형성되고, 외부 전원을 공급받아 빛을 발산하는 모듈이다.
이러한 엘이디기판(10)은 구리로 이루어진 인쇄회로기판(PCB)으로써, 저면에 복수개의 발광 다이오드(1)가 소정 패턴으로 배열된다.
여기서 엘이디기판(10)의 상면에는 발광 다이오드(1)로부터 발생하는 열을 방출하는 알루미늄으로 이루어진 방열판이 부착된다.
그리고 발광 다이오드(1)를 제외한 저면에는 도 4와 같이 발광 다이오드(1)로부터 발산된 빛을 하향을 향해 반사시키는 반사필름(11)이 부착된다.
이러한 반사필름(11)은 도 5처럼 유리 알갱이나 마이크로 프리즘에 의한 반사원리가 적용된 재귀반사시트(11a)의 표면에 저굴절층(11b)과 고굴절층(11c)이 다단 증착된 구조를 가진다.
여기서 저굴절층(11b)은 이산화규소(SiO2)가 110㎛ 두께로 증착되고, 고굴절층(11c)은 표면에 아르곤과 산소가 주입된 1.3 x 10-2 Torr 진공로에서 니오비윰(Nb2O5)이 60~100㎛ 두께로 증착된다.
일반적인 재귀반사시트(11a)의 단독 반사율은 약 25.51%를 가지는데, 저굴절층(11b)과 고굴절층(11c)이 순차 적층됨에 따라 최소 +7.44%에서 최대 +13.74%로 개선된 반사율을 제공한다.
즉, 최초 입사되는 빛은 고굴절층(11c)에 1차 반사되고, 고굴절층(11c)을 투과된 빛은 저굴절층(11b)에 직진성을 가지며 투과된 이후 재귀반사시트(11a)에 의해 2차 반사됨에 따라 전반적인 반사율을 향상할 수가 있다.
그리고 본 발명에 따른 조명케이스(20)는 도 1처럼 엘이디기판(10)이 내장되게 하향으로 개구된 수납공간(S)이 마련되는 함체이다.
이러한 조명케이스(20)는 두께 0.7㎜ 이상의 알루미늄 또는 스테인리스스틸 판재가 소정 형상으로 절곡 형성되고, 표면은 분체도장으로 피복된다.
여기서 조명케이스(20)는 도시된 직사각형 외에도 도 2 및 도 3처럼 원형이나 정사각형으로 형성될 수 있다.
물론 도면으로 도시하지 않았지만, 원형과 각형이 혼합된 복합형으로도 형성할 수 있음이 당연하다.
그리고 조명케이스(20)는 양측이나 상측에 후술하는 냉각모듈(40)의 장착을 유도하는 냉각구멍이 형성된다.
이어서 본 발명에 따른 확산커버(30)는 도 1처럼 조명케이스(20)의 저면에 선택적으로 탈/장착되어 수납공간(S)을 개폐한다.
즉, 확산커버(30)는 조명케이스(20)의 개구부를 마감하는 역할과 함께 엘이디기판(10)으로부터 발산된 빛을 산란시켜 면상으로 균일하게 배광시키는 역할도 한다.
이러한 확산커버(30)는 도 6처럼 폴리카보네이트나 아크릴 또는 유리로 형성되는 커버몸체(31)로 구성된다.
물론 커버몸체(31)는 경우에 따라 조명케이스(20)와의 탈/장착을 유도하는 연결부재가 더 구성될 수 있다.
여기서 커버몸체(31)는 엘이디기판(10)과 마주보는 상면이나 상하면에 빛을 산란시키는 소정 패턴의 요철(31a)이 일체로 된다.
이러한 요철(31a)은 수평기준 좌우 120°로 경사진 삼각형 또는 소정 높이를 가진 반원단면의 돔형 중 어느 하나 또는 복합적으로 형성될 수 있다.
이때, 커버몸체(31)의 저면에는 510㎚ 가시광선에 의해 화학작용을 일으켜 주변 공기 중에 함유된 유해물질을 산화시켜 제거하는 투명의 광촉매층(35)이 일체로 형성된다.
이러한 광촉매층(35)은 커버몸체(31)의 저면으로 아르곤과 산소가 주입된 1.8×10-6 torr 진공로에서 텅스텐(WO3)이 소정 두께로 증착한 것이다.
기존의 광촉매로는 이산화티타늄이 가장 널리 사용되고 있는데, 이산화티타늄은 주로 자외선영역에서 반응됨에 따라 대부분 가시광선영역의 파장을 조사하는 조명기기에서는 광촉매 반응이 잘 일어나지 않는 단점이 있다.
반면에 텅스텐은 290 내지 510㎚ 반응영역을 보임에 따라 엘이디기판(10)으로부터 발산되는 가시광선에 반응하여 휘발성 유해물질을 제거할 수가 있다.
따라서 아파트나 대형건물에 사용되는 건설자재에서 배출되어 아토피성피부염이나 두통 등 각종 질환으로 지목되는 유기화합물이나 포름알데히드 등을 제거해줌에 따라 쾌적한 실내환경을 조성할 수가 있다.
마지막으로 본 발명에 따른 냉각모듈(40)은 도 1처럼 조명케이스(20)의 내부에 하나 이상 장착되어 수납공간(S)의 온도에 따라 외기를 송풍시켜 엘이디기판(10)의 발열을 낮추는 역할을 한다.
이러한 냉각모듈(40)은 도 7 및 도 8처럼 온도감지기(41), 냉각덕트(42), 회전링(43), 셔터(44), 연결링크(45), 개폐모터(46), 필터(47), 냉각팬(48) 및 이들의 작동을 단속하는 컨트롤러로 구성된다.
온도감지기(41)는 조명케이스(20)의 내부에 하나 이상 장착되어 엘이디기판(10)의 발열온도를 측정한다.
즉, 온도감지기(41)는 조명케이스(20)의 내부와 엘이디기판(10)에 각각 장착되어 수납공간(S)의 공기온도와 발광 다이오드(1)의 온도를 각각 측정한다.
냉각덕트(42)는 중앙이 원형으로 개구되어 송풍통로가 마련된 링형으로 형성되고, 조명케이스(20)의 내부 양측으로 외부와 연통되게 장착된다.
여기서 외부에 위치하는 냉각덕트(42)의 일면엔 회전링(43)의 삽입을 유도하는 원형의 홈부가 형성된다.
그리고 수납공간(S)에 위치하는 냉각덕트(42)의 안쪽 일부위엔 개폐모터(46)의 장착을 유도하는 각형의 홈부가 형성된다.
회전링(43)은 냉각덕트(42)의 일면에 마련된 홈부에 회전 가능하게 장착되고, 개폐모터(46)로부터 회전력을 부여받아 셔터(44)들의 개폐회전을 유발한다.
이러한 회전링(43)은 안쪽 내면이나 일면에 개폐모터(46)로부터 회전력을 공급받도록 기어톱니가 형성된다.
셔터(44)는 회전링(43)의 일면에 회전 가능하게 힌지 연결되고, 송풍통로가 개폐되게 상호 맞물리도록 복수로 배열된다.
즉, 셔터(44)들은 서로 맞물려 원형을 이루는 태극문양의 부채꼴형상으로 형성되어 회전링(43)의 회전에 따라 원형의 송풍통로를 선택적으로 개폐한다.
연결링크(45)는 호형으로 형성되고, 양단이 냉각덕트(42)와 셔터(44)의 일측에 각각 회전 가능하게 힌지 연결된다.
이러한 연결링크(45)들은 회전링(43)의 좌우 회전에 따라 송풍통로가 개폐되도록 셔터(44)들의 벌림과 오므림 작용을 유발시킨다.
개폐모터(46)는 냉각덕트(42)의 안쪽 내면에 마련된 홈부에 고정 장착되고, 온도감지기(41)의 측정신호에 따라 회전링(43)으로 회전력을 부가한다.
필터(47)는 수납공간(S)에 위치하는 냉각덕트(42)의 일면에 고정 장착되고, 송풍통로로 유입되는 소정 크기 이상의 이물질을 여과시키는 역할을 한다.
냉각팬(48)은 필터(47)의 중앙에 고정 장착되고, 온도감지기(41)의 신호에 따라 외기를 흡입하여 수납공간(S)을 향해 송풍한다.
이러한 냉각팬(48)은 조명케이스(20)의 양측에 모두 장착될 수 있고, 어느 하나에만 장착될 수 있다.
컨트롤러는 엘이디기판(10)이나 냉각덕트(42)에 탑재되어 온도감지기(41)로부터 입력되는 측정온도에 따라 개폐모터(46)와 냉각팬(48)의 작동을 단속한다.
즉, 컨트롤러는 온도감지기(41)로부터 측정된 온도가 기 설정된 기준온도에 도달되거나 초과하는 경우 도 9와 같이 개폐모터(46)를 작동시켜 송풍통로를 개방한 다음, 냉각팬(48)을 작동시켜 엘이디기판(10)으로 외기를 강제 송풍한다.
여기서 기준온도로부터 초과되는 온도에 따라 구간을 설정하여 냉각팬(43)의 회전속도를 가변적으로 제어하는 것이 바람직하다.
예컨대, 기준온도가 30°로 설정된 경우 30~35°는 냉각팬(43)의 저속구간, 35~40°는 중속구간, 40~45°는 고속구간, 45° 이상은 냉각팬(43)의 최대출력구간으로 설정할 수 있다.
따라서 평상시엔 냉각덕트(42)의 송풍통로가 밀폐됨으로써, 수납공간(S)으로부터 이물질의 유입을 차단할 수 있다.
그리고 엘이디기판(10)의 온도가 기준온도를 초과하는 구간에 따라 냉각팬(43)의 회전속도를 가변적으로 제어함으로써, 냉각효율 향상과 소음저감을 동시에 구현할 수가 있다.
한편, 본 발명에 따른 엘이디기판(10)은 도 10처럼 발광 다이오드 그룹부(12)와 스위칭 전원 공급부(13)로 이루어진다.
발광 다이오드 그룹부(12)는 복수개의 발광 다이오드(1)가 전기적으로 병렬 연결되어 구성된다. 복수개의 발광 다이오드(1)는 도면에 도시된 바와 같이, 발광 다이오드(1)의 각각 애노드들끼리 전기적으로 연결되고, 발광 다이오드(1)의 캐소드들끼리 전기적으로 연결된다. 이와 같은 발광 다이오드 그룹부(12)는 도면에 도시된 바와 같이 복수개로 구성되며, 복수개의 발광 다이오드 그룹부(12)들은 일단 지점들이 서로 간에 전기적으로 연결되고, 서로 간에 전기적으로 연결된 지점이 후술하는 스위칭 전원 공급부(20)의 양극단과 전기적으로 연결된다.
스위칭 전원 공급부(13)는 발광 다이오드 그룹부(12)와 전기적으로 연결되며, 교류전력을 직류전력으로 컨버팅하여 발광 다이오드 그룹부(12)에 전력을 공급한다. 스위칭 전원 공급부(13)는 220V, 60Hz의 교류 전력을 직류로 컨버팅 한 후, 정전압 및 정전류를 발광 다이오드 그룹부(10)에 공급하는 것으로 한다. 여기서 스위칭 전원 공급부(13)는 PWM방식과 같은 직류 컨버팅 방식으로 구동될 수 있다. 이러한 스위칭 전원 공급부(13)는 양극단이 발광 다이오드 그룹부(12)들의 일 단 지점들과 전기적으로 연결된다. 그리고 스위칭 전원 공급부(13)는 음극단이 발광 다이오드 그룹부(12)들 가운데 적어도 어느 하나에 전기적으로 연결된다. 즉, 스위칭 전원 공급부(13)는 발광 다이오드 그룹부(12)들 가운데 스위칭 전원 공급부(13)와 전기적인 배선 거리가 가장 멀리 배치된 발광 다이오드 그룹부(12)와 전기적으로 연결된다.
이하, 본 발명에 따른 엘이디기판(10)의 구동과 그에 따른 작용 및 효과를 설명하면 다음과 같다.
먼저, 본 발명에 따른 엘이디기판(10)은 스위칭 전원 공급부(13)에 전술한 전압 및 주파수로 교류전력이 공급되는 경우 교류 전력을 직류 전력으로 컨버팅하여 발광 다이오드 그룹부(12)에 공급하게 된다.
이 경우 각각의 발광 다이오드(1)들은 도 10에 도시된 바와 같은 화살표 방향으로 전력이 공급되어 발광 다이오드(1)들이 점등된다.
이러한 발광 다이오드 그룹부(10)들 각각의 발광 다이오드(1)는 제조불량이나 서지전압 등에 의해 고장이 발생할 수 있다.
기존의 엘이디기판은 발광 다이오드(1)가 고장이 발생한 그룹들 전체에 전력이 공급되지 않기 때문에, 조명기기에 암영이 발생하게 된다.
반면에 본 발명의 엘이디기판(10)은 발광 다이오드 그룹부(12)의 발광 다이오드(1)가 고장이 발생하더라도, 전력의 경로가 우회하도록 전기적인 연결이 구성되어 있기 때문에, 고장 난 발광 다이오드를 포함하는 발광 다이오드 그룹부(12)의 나머지 발광 다이오드(1)들이 점등되므로, 암영이 발생되지 않게 된다.
따라서 본 발명에 따른 엘이디기판(10)은 일부 발광 다이오드(1)가 고장이 발생하더라도 나머지 발광 다이오드(1)의 점등에 영향을 미치지 않게 된다.
이때, 본 발명에 따른 엘이디기판(10)은 도 10처럼 제1스위칭소자(14), 제2스위칭소자(15) 및, 점등스위칭부(16)를 더 포함한다.
제1스위칭소자(14)는 전계효과 트랜지스터와 같이 전류 경로단에 설치되어 전류를 인가시키는 스위칭 소자로써, 소오스단이 복수 개의 발광 다이오드 그룹부(12)들 가운데 중간 부근의 발광 다이오드 그룹부(12)와 전기적으로 연결되고, 드레인단이 스위칭 전원 공급부(13)의 음극단과 전기적으로 연결된다.
제2스위칭소자(15)는 전계효과 트랜지스터와 같이 전류 경로단에 설치되어 전류를 인가시키는 스위칭 소자로써, 소오스단이 복수 개의 발광 다이오드 그룹부(12)들 가운데 스위칭 전원 공급부(13)에서 가장 멀리 배치된 발광 다이오드 그룹부(12)와 전기적으로 연결되고, 드레인단이 스위칭 전원 공급부(13)의 음극단과 전기적으로 연결된다.
점등스위칭부(16)는 스위칭 전원 공급부(13)와 전기적으로 연결되어 전력을 공급받아 구동된다. 그리고 점등스위칭부(16)는 제1스위칭소자(14)의 게이트단과 전기적으로 연결되고, 제2스위칭소자(15)의 게이트단과 전기적으로 연결된다. 이러한 점등스위칭부(16)는 제1스위칭소자(14)와 제2스위칭소자(15) 각각에 주기적으로 턴 온신호를 인가하되, 교대로 턴 온신호를 인가하여 제1스위칭소자(14)와 제2스위칭소자(15)를 주기적으로 턴 온시킨다. 여기서 턴온 주기는 60Hz로 설정될 수 있다.
이하, 본 발명에 따른 엘이디기판(10)의 구동과 그에 따른 작용 및 효과를 설명하면 다음과 같다.
먼저, 스위칭 전원 공급부(13)가 교류전력을 직류전력으로 컨버팅하여 점등스위칭부(16)에 전력을 공급하게 된다.
다음, 점등스위칭부(16)는 구동되어 주기적으로 턴 온신호를 생성하게 되며, 제1스위칭소자(14)와 제2스위칭소자(15)는 주기적으로 턴 온신호를 인가받게 되고, 턴 온신호를 인가받은 제1스위칭소자(14)와 제2스위칭소자(15)는 기 설정된 주기에 의해 교대로 턴 온된다.
그러면, 제1스위칭소자(14)와 연결되는 발광 다이오드 그룹부(12)들이 점등되는 경우, 제2스위칭소자(15)와 연결되는 발광 다이오드 그룹부(12)들은 소등되고, 제2스위칭소자(15)와 연결되는 발광 다이오드 그룹부(12)들이 점등되는 경우, 제1스위칭소자(15)와 연결되는 발광 다이오드 그룹부(12)들은 소등된다.
즉, 제1스위칭소자(14)와 제2스위칭소자(15) 각각과 연결된 발광 다이오드 그룹부(12)를 구동시키게 되는데, 이때, 불충분한 전력이 공급된 상태에서 내부 전압강하까지 발생할 수 있다.
그러면, 종래 엘이디기판(10)의 경우 불출한 전력이 공급되면, 직렬 연결된 발광 다이오드들이 점차적으로 밝기가 어두워지게 된다.
그러나 본 발명의 엘이디기판(10)은 제1스위칭소자(14)와 제2스위칭소자(15)가 교대로 턴 온되면서, 제1스위칭소자(14)와 연결된 발광 다이오드 그룹부(12)들과 제2스위칭소자(15)와 연결된 발광 다이오드 그룹부(12)들을 순차적으로 점등시킨다.
이러한 이유로, 제1스위칭소자(14)와 연결된 발광 다이오드 그룹부(12)들과 제2스위칭소자(15)와 연결된 발광 다이오드 그룹부(12)들은 불충분한 전력으로도 정상적인 밝기를 유지하면서 구동된다.
따라서 불충분한 전력의 공급 및 발광 다이오드(1)의 내부 전압강하가 발생하는 경우에도 직렬 연결된 발광 다이오드(1)들이 점차적으로 밝기가 어두워지게 되는 문제를 발생하지 않게 된다.
또한, 본 발명에 따른 엘이디기판(10)은 도 10처럼 저항 변화값 검출부(17) 및, 임피던스 조정부(18)를 더 포함한다.
저항 변화값 검출부(17)는 복수개로 구성되어 각각이 복수개의 발광 다이오드 그룹부(12) 각각과 전기적으로 연결된다. 이러한 저항 변화값 검출부(17)는 고장이 발생된 발광 다이오드 그룹부(12)로 인하여 다른 발광 다이오드 그룹부(12)의 저항값이 변화하는 경우 저항변화값신호를 임피던스 조정부(18)에 전송한다.
임피던스 조정부(18)는 스위칭 전원 공급부(12)와 전기적으로 연결되어 전력을 공급받고, 복수개로 구성되어 각각이 저항 변화값 검출부(17)와 전기적으로 연결된다. 이러한 임피던스 조정부(18)는 저항변화값신호를 입력받는 경우 저항값이 변경된 발광 다이오드 그룹부(12)의 저항값 만큼 고장이 발생된 발광 다이오드 그룹부(12)에서 전력을 소비하도록 저항값을 보정시킨다.
이하, 본 발명에 따른 엘이디기판(10)의 구동과 그에 따른 작용 및 효과를 설명하면 다음과 같다.
먼저, 스위칭 전원 공급부(13)가 교류전력을 입력받아 직류전력으로 컨버팅하여 점등스위칭부(16)를 구동시킴으로써, 발광 다이오드 그룹부(12)를 주기적으로 점등시키게 된다.
이때, 스위칭 전원 공급부(13)는 발광 다이오드 그룹부(12)를 이루는 발광 다이오드(1)들 가운데 어느 하나에 이상이 발생하게 되는 경우에도 정전압 및 정전류를 발광 다이오드 그룹부(12)에 공급하게 된다.
그러면, 고장이 발생한 발광 다이오드 그룹부(12)는 정전압 및 정전류를 공급받기 때문에 고장이 발생되지 않은 나머지 발광 다이오드(1)에 높은 전압 및 전류가 인가되어 열화를 가속시키게 된다.
이러한 이유로 저항 변화값 검출부(17)가 정전용량 센서를 통해 저항값을 센싱하여 저항 변화값 검출부(17)에 전송하여 각 발광 다이오드 그룹부(12)의 저항값을 비교하여 저항변화값을 검출하고, 고장이 발생된 발광 다이오드 그룹부(12)로 인하여 다른 발광 다이오드 그룹부(12)의 저항값이 변화하는 경우 저항변화값신호를 임피던스 조정부(18)에 전송하게 되고, 임피던스 조정부(18)는 저항 변화값 검출부(17)로부터 저항변화값 신호를 입력받는 경우 저항값이 변경된 발광 다이오드 그룹부(12)의 저항값만큼 저항값을 보정시킨다. 따라서 고장이 발생된 발광 다이오드(1)를 포함하는 발광 다이오드 그룹부(12)는 저항값이 보정되어 고장이 발생된 발광 다이오드(1)가 소비하던 전력을 소비하기 때문에, 고장이 발생되지 않은 나머지 발광 다이오드(1)에 가해지는 전압 및 전류가 높아지지 않도록 한다.
이와 같이 본 발명의 엘이디기판(10)은 발광 다이오드(1)가 고장이 발생 된 경우에도, 나머지 발광 다이오드(1)에 가해지는 전압 및 전류가 높아지지 않도록 함으로써, 정상 동작의 발광 다이오드(1)의 열화 현상이 방지된다.
이상에서는 본 발명의 바람직한 실시예에 대하여 도시하고 설명하였지만, 본 발명은 상술한 특정의 실시예에 한정되지 아니하며, 청구범위에서 청구하는 본 발명의 요지를 벗어남이 없이 당해 발명이 속하는 기술분야에서 통상의 지식을 가진 자에 의해 다양한 변형실시가 가능한 것은 물론이고, 이러한 변형 실시예들은 본 발명의 기술적 사상이나 전망으로부터 개별적으로 이해되어서는 안 될 것이다.
S: 수납공간
1: 발광 다이오드
10: 엘이디기판
11: 반사필름
11a: 재귀반사시트
11b: 저굴절층
11c: 고굴절층
12: 발광 다이오드 그룹부
13: 스위칭 전원 공급부
14: 제1스위칭소자
15: 제2스위칭소자
16: 점등스위칭부
17: 저항 변화값 검출부
18: 임피던스 조정부
20: 조명케이스
30: 확산커버
31: 커버몸체
31a: 요철
35: 광촉매층
40: 냉각모듈
41: 온도감지기
42: 냉각덕트
43: 회전링
44: 셔터
45: 연결링크
46: 개폐모터
47: 필터
48: 냉각팬

Claims (7)

  1. 엘이디 조명기기에 있어서,
    저면에 복수개의 발광 다이오드(1)가 소정 패턴으로 배열되고, 상기 발광 다이오드(1)로부터 발산된 빛을 하향을 향해 반사시키는 반사필름(11)이 부착된 엘이디기판(10);
    상기 엘이디기판(10)이 내장되게 하향으로 개구된 수납공간(S)이 마련되고, 천정에 매립 또는 노출되게 장착되는 원형 내지 각형 형상의 조명케이스(20);
    상기 조명케이스(20)의 저면에 탈/장착되어 수납공간(S)을 개폐하고, 상기 엘이디기판(10)으로부터 발산된 빛을 산란시켜 면상으로 배광시키는 확산커버(30);
    상기 조명케이스(20)의 내부에 하나 이상 장착되고, 상기 수납공간(S)의 온도에 따라 외기를 송풍시켜 엘이디기판(10)의 발열을 낮추는 냉각모듈(40);을 포함하되,
    상기 냉각모듈(40)은,
    상기 조명케이스(20)의 내부에 하나 이상 장착되고, 상기 엘이디기판(10)의 발열온도를 측정하는 온도감지기(41);
    상기 조명케이스(20)의 내부 양측에 장착되고, 중앙에 송풍통로가 개구되는 링형의 냉각덕트(42);
    상기 냉각덕트(42)의 일면에 회전 가능하게 장착되는 회전링(43);
    상기 회전링(43)의 일면에 회전 가능하게 힌지 연결되고, 상기 송풍통로가 개폐쇄되게 상호 맞물리도록 배열되는 복수의 부채꼴형 셔터(44);
    상기 냉각덕트(42)와 셔터(44)의 일측에 각각 회전 가능하게 힌지 연결되고, 상기 회전링(43)의 좌우 회전에 따라 송풍통로가 개폐되도록 상기 셔터(44)들의 벌림과 오므림 작용을 유발시키는 호형 연결링크(45);
    상기 냉각덕트(42)의 내면에 고정 장착되고, 상기 온도감지기(41)의 신호에 따라 회전링(43)으로 회전력을 부가하는 개폐모터(46);
    상기 냉각덕트(42)의 타면에 고정 장착되고, 상기 송풍통로로 유입되는 소정 크기 이상의 이물질을 여과시키는 필터(47);
    상기 필터(47)의 중앙에 고정 장착되고, 상기 온도감지기(41)의 신호에 따라 외기를 송풍하는 냉각팬(48);
    으로 구성된 것을 특징으로 하는 엘이디 조명기기.
  2. 청구항 1에 있어서,
    상기 반사필름(11)은,
    유리 알갱이 재귀반사시트(11a);
    상기 재귀반사시트(11a)의 표면에 이산화규소(SiO2)가 110㎛ 두께로 증착된 저굴절층(11b);
    상기 저굴절층(11b)의 표면에 니오비윰(Nb2O5)이 60~100㎛ 두께로 증착된 고굴절층(11c);
    으로 구성된 것을 특징으로 하는 엘이디 조명기기.
  3. 청구항 1에 있어서,
    상기 확산커버(30)는,
    상기 엘이디기판(10)과 마주보는 상면에 소정 패턴의 요철(31a)이 일체로 형성된 커버몸체(31);
    상기 커버몸체(31)의 저면에 510㎚ 가시광선에 의해 화학작용을 일으켜 주변 공기 중에 함유된 유해물질을 산화시켜 제거하는 투명의 광촉매층(35);
    으로 구성된 것을 특징으로 하는 엘이디 조명기기.
  4. 청구항 3에 있어서,
    상기 요철(31a)은,
    수평기준 좌우 120°로 경사진 삼각형 또는 소정 높이를 가진 반원단면의 돔형 중 어느 하나 또는 복합적으로 형성된 것을 특징으로 하는 엘이디 조명기기.
  5. 청구항 3에 있어서,
    상기 광촉매층(35)은,
    상기 커버몸체(31)의 저면에 아르곤과 산소가 주입된 1.8×10-6 torr 진공로에서 텅스텐(WO3)이 소정 두께로 증착된 것을 특징으로 하는 엘이디 조명기기.
  6. 삭제
  7. 청구항 1에 있어서,
    상기 엘이디기판(10)은,
    복수개의 발광 다이오드(1)가 전기적으로 병렬 연결되어 구성되며, 복수개로 구성되는 발광 다이오드 그룹부(12);
    상기 발광 다이오드 그룹부(12)와 전기적으로 연결되며, 교류전력을 직류전력으로 컨버팅하여 상기 발광 다이오드 그룹부(12)에 전력을 공급하는 스위칭 전원 공급부(13);
    로 구성되되,
    상기 복수개의 발광 다이오드 그룹부(12)들은 일단 지점들이 서로 간에 전기적으로 연결되며,
    상기 스위칭 전원 공급부(13)는 양극단이 상기 발광 다이오드 그룹부(12)들의 일단 지점들과 전기적으로 연결되고 음극단이 상기 발광 다이오드 그룹부(12)들 가운데 적어도 어느 하나에 전기적으로 연결되며,
    상기 복수개의 발광 다이오드 그룹부(12)들 가운데 상기 스위칭 전원 공급부(13)와의 전기 배선거리가 가장 먼 곳에 배치된 발광 다이오드 그룹부(12)는 상기 스위칭 전원 공급부(13)의 음극단과 전기적으로 연결되고,
    상기 엘이디기판(10)은,
    소오스단이 상기 복수개의 발광 다이오드 그룹부(12)들 가운데 중간 부근의 발광 다이오드 그룹부(12)와 전기적으로 연결되고, 드레인단이 상기 스위칭 전원 공급부(13)의 음극단과 전기적으로 연결되는 제1스위칭소자(14);
    소오스단이 상기 복수개의 발광 다이오드 그룹부(12)들 가운데 상기 스위칭 전원 공급부(13)에서 가장 멀리 배치된 발광 다이오드 그룹부(12)와 전기적으로 연결되고, 드레인단이 상기 스위칭 전원 공급부(13)의 음극단과 전기적으로 연결되는 제2스위칭소자(15);
    상기 제1스위칭소자(14)와 상기 제2스위칭소자(15)와 전기적으로 연결되며, 상기 제1스위칭소자(14)와 상기 제2스위칭소자(15) 각각에 주기적으로 턴 온신호를 인가하여 상기 제1스위칭소자(14)와 상기 제2스위칭소자(15)를 주기적으로 턴 온시키되, 제1스위칭소자(14)와 제2스위칭소자(15)를 교대로 턴 온시키는 점등스위칭부(16);를 더 포함하는 것을 특징으로 하는 엘이디 조명기기.
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