KR102227773B1 - 발광장치 - Google Patents

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Abstract

본 발명의 일 측면은, 회로기판과 상기 회로기판 상에 배치되며 제1 내지 제n 광원그룹(n은 2 이상의 정수)을 구비하는 복수의 발광모듈-상기 제1 내지 제n 광원그룹 각각은 적어도 하나의 LED를 포함함-과, 상기 복수의 발광모듈에 구동전원을 공급하며 상기 구동전원의 크기에 따라 상기 복수의 발광모듈 각각에서 동작하는 광원그룹의 개수를 결정하는 구동모듈 및 상기 복수의 발광모듈 중 어느 하나의 발광모듈에 구비되는 제1 내지 제n 광원그룹 각각을 상기 어느 하나의 발광모듈을 제외한 다른 발광모듈에 구비되는 제1 내지 제n 광원그룹 각각과 탈착가능하게 병렬로 접속시키는 모듈연결부를 포함하는 발광장치를 제공한다.

Description

발광장치 {LIGHT EMITTING DEVICE}
본 발명은 발광장치에 대한 것이다.
발광다이오드(LED)는 필라멘트에 기초한 발광소자에 비해 긴 수명, 낮은 전원, 우수한 초기 구동 특성, 높은 진동 저항 등의 여러 장점을 갖기 때문에 그 수요가 지속적으로 증가하고 있다. 한편, 발광다이오드는 직류전원에서 구동되는 특성이 있으므로, 일반적으로 발광다이오드를 이용한 발광장치는 정전류 회로를 구비한다. 그러나, 정전류 회로는 장치의 구성을 복잡하게 하며 고장이나 수명감소를 야기하는 원인이 될 수 있다. 이에, 당 기술분야에서는 정전류 회로 없이 정류된 정현파 형태의 직류전원을 구동전원으로 사용하는 교류 직접 구동 방식에 대한 연구가 요청되고 있다.
본 발명의 일 실시예가 이루고자 하는 기술적 과제 중 하나는, 출력 광속을 용이하게 변경할 수 있는 교류 직접 구동 방식의 발광장치를 제공하는 것이다.
다만, 본 발명의 목적은 이에만 제한되는 것은 아니며, 명시적으로 언급하지 않더라도 아래에서 설명하는 과제의 해결수단이나 실시 형태로부터 파악될 수 있다.
본 발명의 일 측면은, 회로기판과 상기 회로기판 상에 배치되며 제1 내지 제n 광원그룹(n은 2 이상의 정수)을 각각 구비하는 복수의 발광모듈-상기 제1 내지 제n 광원그룹 각각은 적어도 하나의 LED를 포함함-과, 상기 복수의 발광모듈에 구동전원을 공급하며 상기 구동전원의 크기에 따라 상기 복수의 발광모듈 각각에서 동작하는 광원그룹의 개수를 결정하는 구동모듈 및 상기 복수의 발광모듈 중 어느 하나의 발광모듈에 구비되는 제1 내지 제n 광원그룹 각각을 적어도 하나의 다른 발광모듈에 구비되는 제1 내지 제n 광원그룹 각각과 탈착가능하게 병렬로 접속시키는 모듈연결부를 포함하는 발광장치를 제공한다.
일 예로, 상기 복수의 발광모듈 각각에 구비된 상기 회로기판은 서로 물리적으로 분리될 수 있다.
일 예로, 상기 복수의 발광모듈 각각에 구비된 상기 회로기판은 배선패턴을 가지며, 상기 복수의 발광모듈 각각에 구비된 상기 제1 내지 제n 광원그룹은 상기 배선패턴에 의해 서로 전기적으로 연결될 수 있다.
여기서, 상기 모듈연결부는, 상기 복수의 발광모듈 각각에 구비된 상기 회로기판 상에 각각 배치되며 상기 회로기판에 구비된 상기 배선패턴과 전기적으로 연결된 커넥터를 포함할 수 있다.
이 경우, 상기 커넥터는 상기 복수의 발광모듈 각각에 구비된 상기 회로기판 상에 각각 복수개 배치될 수 있다.
또한, 상기 커넥터는 상기 복수의 발광모듈 각각에 구비된 상기 회로기판의 일 모서리에 인접하여 배치될 수 있다.
한편, 상기 복수의 발광모듈 각각에 구비된 상기 회로기판은, 상기 복수의 발광모듈 각각에 구비된 제1 내지 제n 광원그룹이 배치되는 일 면을 가지며, 상기 일 면은 다각형 형상을 가질 수 있다.
이 경우, 상기 일 면은 정다각형 형상을 가질 수 있다.
또한, 상기 복수의 발광모듈 각각에 구비된 상기 회로기판은 서로 실질적으로 동일한 형상을 가질 수 있다.
또한, 상기 복수의 발광모듈에 구비된 상기 회로기판은 허니컴(honeycomb) 구조로 배열될 수 있다.
한편, 상기 구동모듈은 상기 구동전원의 크기에 따라 상기 복수의 발광모듈로 인가되어 접지로 흐르는 전류의 경로를 제어하는 제어부를 포함할 수 있다.
한편, 상기 구동모듈은 외부로부터 인가된 교류전원을 정류하는 정류부를 더 포함할 수 있다.
상기 구동전원은 정현파 형태의 직류전원일 수 있다.
상기 복수의 발광모듈 각각에 구비된 상기 제1 내지 제n 광원그룹은 제1 광원그룹에서 제n 광원그룹까지 순차적으로 직렬 연결될 수 있다.
여기서, 상기 복수의 발광모듈 중 적어도 하나의 발광모듈은 상기 제1 내지 제n 광원그룹에 직렬로 연결된 저항부를 더 포함할 수 있다.
이 경우, 상기 저항부는 가변저항을 포함할 수 있다.
한편, 상기 발광장치는 상기 모듈연결부에 의해 전기적으로 접속된 상기 복수의 발광모듈의 개수에 비례하여 출력 광속이 증가할 수 있다.
한편, 상기 구동모듈은 상기 복수의 발광모듈 중 어느 하나의 발광모듈에 구비된 회로기판 상에 배치될 수 있다.
본 발명의 일 측면은, 메인기판과 상기 메인기판 상에 배치되며 제1 내지 제n 광원그룹(n은 2 이상의 정수)을 구비하는 광원부 및 상기 광원부에 구동전원을 공급하는 구동부를 포함하는 메인모듈, 상기 메인기판과 물리적으로 분리된 서브기판 및 상기 서브기판 상에 배치되며 상기 구동부에서 공급하는 구동전원에 의해 구동되는 제1 내지 제n 광원그룹을 포함하는 서브모듈 및 상기 메인모듈의 광원부에 구비되는 제1 내지 제n 광원그룹 각각을 상기 서브모듈에 구비되는 제1 내지 제n 광원그룹 각각과 탈착가능하게 병렬로 접속시키는 모듈연결부를 포함하고, 상기 구동부는 상기 구동전원의 크기에 따라 상기 메인모듈 및 상기 서브모듈의 상기 제1 내지 제n 광원그룹에서 동작하는 광원그룹의 개수를 결정하는 발광장치를 제공한다.
본 발명의 일 측면은, 제1 내지 제n 광원그룹(n은 2 이상의 정수)을 포함하며 서로 물리적으로 분리된 복수의 발광모듈과, 상기 복수의 발광모듈에 구동전원을 공급하며 상기 구동전원의 크기에 따라 상기 복수의 발광모듈 각각에서 동작하는 광원그룹의 개수를 결정하는 구동모듈 및 상기 복수의 발광모듈에 구비된 상기 제1 내지 제n 광원그룹들을 서로 탈착가능하게 병렬로 접속시키는 모듈연결부를 포함하는 발광장치를 제공한다.
덧붙여, 상기한 과제의 해결 수단은 본 발명의 특징을 모두 열거한 것은 아니다. 본 발명의 다양한 특징과 그에 따른 장점과 효과는 아래의 구체적인 실시형태를 참조하여 보다 상세하게 이해될 수 있을 것이다.
본 발명의 일 실시예에 따르면, 정전류 회로를 이용하지 않고 구동이 가능한 발광장치를 얻을 수 있다. 또한, 이러한 교류 직접 구동 방식의 발광장치에 있어서, 발광장치의 출력 광속을 용이하게 변경할 수 있다.
다만, 본 발명의 유익한 장점과 효과는 상술한 내용에 한정되지 않으며, 언급되지 않은 다른 기술적 효과는 아래의 기재로부터 당업자에게 보다 쉽게 이해될 수 있다.
도 1은 본 발명의 일 실시예에 따른 발광장치를 개략적으로 나타내는 블록도이다.
도 2a 및 도 2b는 본 발명의 일 실시예에 따른 발광장치의 발광모듈을 개략적으로 나타낸 사시도이다.
도 3은 도 2a 및 도 2b의 실시예에 따른 발광모듈로부터 구현될 수 있는 발광장치를 개략적으로 나타낸 사시도이다.
도 4는 도 3에 도시된 발광장치의 동작을 설명하기 위한 회로도이다.
도 5는 도 3에 도시된 발광장치의 동작을 설명하기 위한 전압파형 그래프이다.
도 6a 내지 도 6d는 도 3에 도시된 발광장치의 동작을 설명하기 위해 전류경로를 나타낸 회로도이다.
도 7 및 도 8은 본 발명의 일 실시예에 따른 발광장치를 개략적으로 설명하는 분해 사시도이다.
도 9는 본 발명의 일 실시예에 따른 발광장치의 구동모듈을 개략적으로 나타낸 사시도이다.
도 10은 도 9의 실시예에 따른 구동모듈에 복수의 발광모듈이 장착된 상태의 발광장치를 개략적으로 도시한 사시도이다.
도 11은 도 10에 도시된 발광장치의 동작을 설명하기 위한 회로도이다.
도 12 및 도 13은 본 발명의 일 실시예에 따른 발광장치를 개략적으로 설명하는 분해 사시도이다.
이하, 첨부된 도면을 참조하여 본 발명의 바람직한 실시 형태들을 설명한다.
그러나, 본 발명의 실시 형태는 여러 가지 다른 형태로 변형될 수 있으며, 본 발명의 범위가 이하 설명하는 실시 형태로 한정되는 것은 아니다. 또한, 본 발명의 실시 형태는 당해 기술분야에서 평균적인 지식을 가진 자에게 본 발명을 더욱 완전하게 설명하기 위해서 제공되는 것이다. 따라서, 도면에서의 요소들의 형상 및 크기 등은 보다 명확한 설명을 위해 과장될 수 있다.
본 명세서에서 사용된 용어는 특정 실시예를 설명하기 위해 사용된 것이며, 본 발명을 한정하기 위한 것이 아니다. 단수의 표현은 문맥상 명백하게 다르게 지적하는 것이 아니라면, 복수의 표현을 포함한다. 본 명세서에서 사용되는 경우 "포함하다", "구비하다", 또는 "가지다" 등과 같은 용어는 명세서에 기재된 특징, 숫자, 단계, 동작, 구성요소, 부품 또는 이들의 조합이 존재함을 특정하려는 것이며, 하나 이상의 다른 특징, 숫자, 단계, 동작, 구성요소, 부품 또는 이들의 조합의 존재 또는 부가 가능성을 미리 배제하지 않는 것으로 해석되어야 한다. 또한, '상', '상부', '상면', '하', '하부', '하면', '측면' 등의 용어는 도면을 기준으로 한 것이며, 실제로는 발광장치가 배치되는 방향에 따라 달라질 수 있다.
한편, 본 명세서에서 사용되는 '일 실시예'라는 표현은 서로 동일한 실시예를 의미하지 않으며, 각각 서로 다른 고유한 특징을 강조하여 설명하기 위해서 제공되는 것이다. 그러나, 아래 설명에서 제시된 실시예들은 다른 실시예의 특징과 결합되어 구현되는 것을 배제하지 않는다. 예를 들어, 특정한 실시예에서 설명된 사항이 다른 실시예에서 설명되어 있지 않더라도, 다른 실시예에서 그 사항과 반대되거나 모순되는 설명이 없는 한, 다른 실시예에 관련된 설명으로 이해될 수 있다.
도 1은 본 발명의 일 실시예에 따른 발광장치를 개략적으로 나타내는 블록도이다.
도 1을 참조하면, 본 실시예에 따른 발광장치는 복수의 발광모듈(30)과 구동모듈(20) 및 모듈연결부(40)를 포함할 수 있다. 상기 복수의 발광모듈(30)은 서로 물리적으로 분리될 수 있으며, 상기 모듈연결부(40)에 의해 서로 전기적으로 접속될 수 있다. 본 명세서에서, 물리적으로 분리된다는 것은 장치의 파괴 내지는 손상 없이 물리적으로 분리될 수 있다는 것을 의미한다. 상기 모듈연결부(40)는 서로 물리적으로 분리되는 복수의 발광모듈(30)을 탈착가능하게 접속시킬 수 있다. 상기 구동모듈(20)은 외부전원(10)으로부터 교류전원을 제공받아 상기 복수의 발광모듈(30)에게 구동전원을 공급할 수 있다.
상기 구동모듈(20)과 복수의 발광모듈(30) 중 어느 하나 또는 그 이상의 발광모듈(30)은 하나의 메인모듈(50)로 제공될 수 있으며, 나머지 발광모듈(30)은 상기 메인모듈(50)과 물리적으로 분리되는 서브모듈(60)로 제공될 수 있다. 다만, 이에 제한되는 것은 아니므로, 상기 구동모듈(20)과 복수의 발광모듈(30)은 도 9 내지 도 11에서 후술할 실시예와 같이 각각이 서로 물리적으로 분리되는 형태로 제공될 수 있다.
도 2a 및 도 2b는 본 발명의 일 실시예에 따른 발광장치의 발광모듈(30)을 개략적으로 나타낸 사시도이다.
도 2a를 참조하면, 상기 복수의 발광모듈(30) 각각은 배선패턴(P)을 갖는 회로기판(31)과 상기 회로기판(31) 상에 배치되며 상기 배선패턴(P)에 의해 전기적으로 연결된 복수의 광원그룹을 포함할 수 있다.
상기 복수의 발광모듈(30) 각각은 도 2a에 도시된 것과 같이, 상기 배선패턴에 의해 전기적으로 연결된 제1 내지 제4 광원그룹(G1, G2, G3, G4)을 포함할 수 있다. 다만, 이에 제한되는 것은 아니므로 복수의 발광모듈 각각은 제1 내지 제n 광원그룹(n은 2 이상의 정수)를 포함할 수 있다. 상기 제1 내지 제n 광원그룹 각각은 적어도 하나의 LED(D)를 포함할 수 있다. 본 실시예에서는, 각 광원그룹(G1, G2, G3, G4)이 2 개의 LED(D)를 포함하는 것으로 도시하였다. 상기 제1 내지 제n 광원그룹은 제1 광원그룹부터 제n 광원그룹까지 순차적으로 직렬 연결될 수 있다.
상기 회로기판(31)은 복수의 광원그룹을 배치하기 위해 제공되는 것으로, 예를 들면 인쇄회로기판(PCB: Printed Circuit Board), MCPCB (Metal Core Printed Circuit Board), MPCB(Metal Printed Circuit Board)등을 사용할 수 있다. 또한, 변형이 자유로운 연성회로기판(FPCB: Flexible Printed Circuit Board)을 사용할 수도 있다. 다만, 이에 제한되는 것은 아니므로 에폭시, 트리아진, 실리콘 및 폴리이미드 등을 함유하는 유기 수지 소재 및 기타 유기 수지 소재로 형성된 기판, 실리콘 나이트라이드, AlN, Al2O3 등의 세라믹 소재 또는 금속 및 금속화합물을 소재로 하여 형성된 기판일 수 있다.
상기 회로기판(31)은 복수의 광원그룹이 배치되는 일 면을 가지며, 상기 일 면은 다각형 형상을 가질 수 있다. 예를 들어, 도 2a에 도시된 회로기판(31)은 직사각형 형상을 갖는 것으로 도시하였다. 배선패턴(P)은 상기 일 면 상에 형성될 수 있으나, 필요에 따라 회로기판(31)의 다른 면 및/또는 내부에 형성될 수도 있다.
앞서 설명한 것과 같이, 상기 복수의 발광모듈(30)은 서로 물리적으로 분리될 수 있으며, 이는 상기 복수의 발광모듈(30) 각각에 구비된 회로기판이 서로 물리적으로 분리된 형태로 제공된 것으로 이해될 수 있다.
물리적으로 분리된 발광모듈(30)은 모듈연결부(40)에 의해 서로 전기적으로 접속될 수 있다. 이를 위해, 상기 모듈연결부(40)는 각각의 발광모듈(30)에 구비된 회로기판(31) 상에 배치된 커넥터(41)를 포함할 수 있다. 상기 커넥터(41)는 배선패턴(P)과 전기적으로 연결될 수 있다.
본 실시예에서, 상기 모듈연결부(40)는 복수의 발광모듈(30) 각각에 구비된 제1 내지 제n 광원그룹을 동일한 광원그룹끼리 병렬로 접속시킬 수 있다. 보다 구체적으로, 상기 모듈연결부(40)는 복수의 발광모듈(30) 중 어느 하나의 발광모듈에 구비된 제1 내지 제n 광원그룹 각각을 상기 어느 하나의 발광모듈을 제외한 다른 발광모듈에 구비되는 제1 내지 제n 광원그룹 각각과 병렬로 접속시킬 수 있다. 즉, 복수의 발광모듈(30)이 제1 내지 제4 광원그룹(G1, G2, G3, G4)을 포함할 경우, 모듈연결부(40)는 각 발광모듈(30)의 제1 광원그룹(G1)이 서로 병렬로 접속되도록 연결할 수 있다. 유사하게, 복수의 발광모듈(30)에 구비된 제2 내지 제4 광원그룹(G2, G3, G4)이 각각 서로의 제2 내지 제4 광원그룹(G2, G3, G4)끼리 병렬로 접속되도록 연결할 수 있다. 이와 같은 광원그룹끼리의 병렬 접속이 가능할 수 있도록, 상기 커넥터(41)는 배선패턴(P)을 통해 각 광원그룹의 일단(a, b, c, d) 및 가장 마지막 차수의 광원그룹의 타단(e)과 전기적으로 연결될 수 있다.
상기 커넥터(41)는 하나의 회로기판(31) 상에 복수개 배치될 수 있다. 따라서, 하나의 발광모듈(30)은 복수의 다른 발광모듈(30)과 연결될 수 있다. 예를 들어, 도 2a에 도시된 것과 같이, 하나의 발광모듈(30)은 회로기판(31)의 좌우에 배치된 2 개의 커넥터(41)를 통하여 2개의 다른 발광모듈(30)에 연결될 수 있다. 이에 제한되는 것은 아니지만, 발광모듈(30)간의 용이한 연결을 위해 상기 커넥터(41)는 회로기판(31)의 일 모서리에 인접하여 배치될 수 있다.
한편, 도 2b에 도시된 것과 같이, 복수의 발광모듈(30) 중 적어도 하나의 발광모듈(30)은 그 회로기판(31a) 상에 구동모듈(20)이 배치될 수 있다. 즉, 복수의 발광모듈(30) 중 어느 하나는 발광모듈(30)과 구동모듈(20)을 모두 구비하는 메인모듈(50)로 기능하며, 구동모듈(20)을 구비하지 않는 나머지 발광모듈(30)은 서브모듈(60)로 기능하는 것으로도 이해될 수 있다. 이 경우, 하나의 발광장치에서 서브모듈(60)은 복수개로 구비될 수 있다.
본 명세서에서, 상기 메인모듈(50) 및 서브모듈(60)에 구비되는 각각의 회로기판(31, 31a)은 메인기판 및 서브기판으로도 지칭하기로 한다. 이 경우, 상기 메인기판 및 서브기판은 서로 물리적으로 분리되며, 메인기판 및 서브기판 각각에는 배선패턴(P)이 형성될 수 있다. 또한, 상기 메인기판 상에는 구동모듈(20)에 해당하는 구동부와, 제1 내지 제n 광원그룹에 해당하는 광원부가 배치되며, 상기 서브기판 상에는 제1 내지 제n 광원그룹에 해당하는 광원부가 배치된 것으로도 이해될 수 있다. 상기 메인기판 및 서브기판 상에는 각각 적어도 하나의 커넥터(41)가 배치될 수 있다.
상기 구동모듈(20)은 복수의 발광모듈(30)에 구동전원을 공급할 수 있다. 또한, 상기 구동모듈(20)은 구동전원의 크기에 따라 상기 복수의 발광모듈(30) 각각에서 동작하는 광원그룹의 개수를 결정할 수 있다. 예를 들어, 복수의 발광모듈(30)이 각각 4개의 광원그룹(G1, G2, G3, G4)을 갖는다고 할 때, 구동모듈(20)은 구동전원의 크기가 작은 경우 복수의 발광모듈(30) 각각에서 제1 광원그룹(G1)만이 동작하도록 하고, 구동전원의 크기가 커질수록 복수의 발광모듈(30) 각각에서 제1 및 제2 광원그룹(G1, G2), 제1 내지 제3 광원그룹(G1, G2, G3), 제1 내지 제4 광원그룹(G1, G2, G3, G4)이 동작하도록, 각 발광모듈(30)에서 동작하는 광원그룹의 개수를 제어할 수 있다.
도 3은 도 2a 및 도 2b의 실시예에 따른 발광모듈(30)로부터 구현될 수 있는 발광장치를 개략적으로 나타낸 사시도이다. 도 4 및 도 5는 도 3에 도시된 발광장치의 동작을 설명하기 위한 회로도와 전압파형 그래프이다. 도 6a 내지 도 6d는 도 3에 도시된 발광장치의 동작을 설명하기 위해 전류경로를 나타낸 회로도이다.
도 3을 참조하면, 본 실시예에 따른 발광장치는 회로기판(31a)에 구동모듈(20)이 배치된 발광모듈(30)(메인모듈(50), 도 2b 참조)과, 회로기판(31)에 구동모듈(20)이 배치되지 않은 2 개의 발광모듈(30)(2 개의 서브모듈(60), 도 2a 참조)이 모듈연결부(40)에 의해 서로 전기적으로 접속되어 있다.
이하, 도 4와 도 5 및 도 6a 내지 도 6d를 참조하여 도 3에 도시된 발광장치의 동작을 보다 구체적으로 설명하기로 한다.
우선, 도 4를 참조하면, 상기 구동모듈(20)은 외부전원(10)으로부터 교류전원을 제공받을 수 있다. 이때, 상기 구동모듈(20)은 상기 교류전원을 정류하기 위해 정류부(21)를 포함할 수 있다. 상기 정류부(21)는 교류전원을 전파정류하는 브릿지 다이오드로 도시되었으나, 이에 제한되는 것은 아니다. 상기 정류부(21)에서 정류된 전원은 복수의 발광모듈(30)에 공급되어 광원그룹을 구동시키는 구동전원이 될 수 있다. 여기서, 상기 구동전원은 도 5에 도시된 것과 같이 정현파 형태의 직류전원일 수 있다.
상기 구동모듈(20)은 상기 구동전원의 크기에 따라 복수의 발광모듈(30) 각각에서 동작하는 광원그룹의 개수를 결정할 수 있다. 이를 위해, 상기 구동모듈(20)은 구동전원의 크기에 따라 상기 복수의 발광모듈(20)로 인가되어 접지로 흐르는 전류의 경로를 제어하는 제어부(22)를 포함할 수 있다. 구체적으로, 상기 제어부(22)는 시간에 따라 소정의 주기를 갖고 변하는 구동전원의 크기에 따라 상기 복수의 발광모듈(30) 각각에 구비된 제1 내지 제n 광원그룹 중 적어도 하나의 광원그룹을 지나 접지로 흐르는 전류의 경로를 변경할 수 있다.
이에 제한되는 것은 아니지만, 상기 제어부(22)는 도 4에 도시된 것과 같이, 각 광원그룹의 사이(b, c, d)와 접지를 연결하는 복수의 스위치(Q1, Q2, Q3)와 상기 복수의 스위치(Q1, Q2, Q3)의 스위칭 동작을 제어하는 스위칭 제어부(22a)를 포함할 수 있다. 이에 제한되는 것은 아니지만, 상기 복수의 스위치(Q1, Q2, Q3)는 예를 들면 트랜지스터 소자를 이용할 수 있으며, 스위칭 제어부(22a)는 비교기를 포함할 수 있다. 상기 비교기는 예를 들면 컴퍼레이터(comparator) 또는 오피 엠프(operational amplifier: OP Amp)를 포함할 수 있다.
상기 제어부(22)는 구동전원의 크기를 감지하기 위한 감지부(22b)를 더 포함할 수 있다. 상기 감지부(22b)는 예를 들면 저항 소자를 포함할 수 있으며, 복수의 발광모듈(30)에 인가되는 전류의 크기를 감지하기 위하여 적절한 위치에 게재될 수 있다.
이하, 도 5와 함께 도 6a 내지 도 6d를 참조하여 구동전원의 크기에 따른 발광장치의 동작을 살펴보기로 한다.
도 5에 도시된 3개의 전압파형 그래프는 도 4에 도시된 3개의 발광모듈(30) 각각의 제1 광원그룹의 일단(a)에서의 전압(Va, Vb, Vc)을 나타낸 것이다. 도 5를 참조하면, 상기 구동전원은 전압의 크기가 소정의 주기를 갖고 변하는데, LED(D)의 문턱전압 특성을 고려할 때, 상기 구동전원의 전압 크기가 각 발광모듈(30)의 제1 광원그룹(G1)이 구동될 수 있는 최소전압(Vth1)보다는 크지만 제1 및 제2 광원그룹(G1, G2)이 모두 구동될 수 있는 최소전압(Vth2) 보다는 작은 경우(즉, 구동전원이 제1 구동구간(t1)에 있을 경우), 상기 제어부(22)는 도 6a에 도시된 것과 같이 제1 광원그룹(G1)과 제2 광원그룹(G2) 사이(b)에 위치한 제1 스위치(Q1)를 온 스위칭하여, 각 발광모듈(30)에 인가된 전류가 제1 광원그룹(G1)을 지나 접지로 흐를 수 있도록 전류 경로를 제어할 수 있다. 이때는 각 발광모듈(30)에서 제1 광원그룹(G1)만이 동작하게 된다.
다음으로, 구동전원의 전압 크기가 제1 및 제2 광원그룹(G1, G2)이 모두 구동될 수 있는 최소전압(Vth2) 보다는 크지만 제1 내지 제3 광원그룹(G1, G2, G3)이 모두 구동될 수 있는 최소전압(Vth3) 보다는 작은 경우, 즉 구동전원이 제2 구동구간(t2)에 있을 경우, 상기 제어부(22)는 도 6b에 도시된 것과 같이, 상기 제1 스위치(Q1)는 오프 스위칭하고, 제2 광원그룹(G2)과 제3 광원그룹(G3) 사이(c)에 위치한 제2 스위치(Q2)를 온 스위칭하여, 각 발광모듈(30)에 인가된 전류가 제1 및 제2 광원그룹(G1, G2)을 지나 접지로 흐를 수 있도록 전류 경로를 제어할 수 있다. 이때, 각 발광모듈(30)에서는 제1 및 제2 광원그룹(G1, G2)만이 동작하게 된다.
유사하게, 구동전원의 전압 크기가 제1 내지 제3 광원그룹(G1, G2, G3)이 모두 구동될 수 있는 최소전압(Vt3) 보다 크고 제1 내지 제4 광원그룹(G1, G2, G3, G4)이 모두 구동될 수 있는 최소전압(Vt4) 보다는 작은 경우, 즉 구동전원이 제3 구동구간(t3)에 있다면, 상기 제어부(22)는 도 6c에 도시된 것과 같이 제1 및 제2 스위치(Q1, Q2)를 오프 스위칭하되, 제3 광원그룹(G3)과 제4 광원그룹(G4) 사이(d)에 위치한 제3 스위치(Q3)를 온 스위칭하여, 각 발광모듈(30)에 인가된 전류가 제1 내지 제3 광원그룹(G1, G2, G3)을 지나 접지로 흐를 수 있도록 전류 경로를 제어할 수 있다. 이 경우 각 발광모듈(30)에서 제1 내지 제3 광원그룹(G1, G2, G3)이 동작할 수 있다.
구동전원의 전압 크기가 제1 내지 제4 광원그룹(G1, G2, G3, G4)이 모두 구동될 수 있는 최소전압(Vth4) 보다 크다면, 즉, 구동전원이 제4 구동구간(t4)에 있는 경우, 상기 제어부(22)는 각 발광모듈에 인가된 전류가 제1 내지 제4 광원그룹(G1, G2, G3, G4)을 모두 지나 접지로 흐를 수 있도록 전류 경로를 제어할 수 있다. 이 경우, 도 6d에 도시된 것과 같이 제1 내지 제3 스위치(Q1, Q2, Q3)는 모두 오프 스위칭될 수 있으며, 각 발광모듈에서는 제1 내지 제4 광원그룹(G1, G2, G3, G4)이 동작하게 된다.
본 실시예에 따른 발광장치는 하나의 발광모듈이 아닌 복수의 발광모듈을 구비하므로, 구동전원의 각 구동구간, 예컨대 제1 내지 제4 구동구간에서 복수(예, 3개)의 발광모듈이 동작할 수 있다. 이 경우, 발광장치에서 출력되는 광속(luminous flux)은 구비된 발광모듈(30)의 개수에 비례하여 증가할 수 있다. 이에 제한되는 것은 아니지만, 발광장치의 출력 광속은 발광모듈(30)의 개수에 정비례하게 증가할 수 있다.
본 실시예에 따르면, 발광모듈(30)은 모듈연결부(40)에 의해 탈착가능하게 연결되므로, 필요에 따라 발광모듈(30)을 추가 장착할 수 있으며, 이 경우 출력 광속을 용이하게 변경할 수 있는 교류 직접 구동 방식의 발광장치가 얻어질 수 있다.
본 발명의 일 실시예에서, 상기 발광모듈(30)은 도 4에 도시된 것과 같이, 필요에 따라 제1 내지 제n 광원그룹에 직렬로 연결된 저항부(32)를 더 포함할 수 있다. 상기 저항부(32)는 발광장치의 임피던스를 변경함으로써 각 발광모듈(30)에 흐르는 전류량을 조절할 수 있다. 다시 말해, 각 발광모듈(30)에서 방출되는 빛의 광속이 조절될 수 있다. 상기 저항부(32)는 저항값이 고정된 저항 소자일 수도 있지만, 이에 제한되는 것은 아니며, 가변저항을 포함할 수 있다.
도 7은 본 발명의 일 실시예에 따른 발광장치를 개략적으로 설명하는 분해 사시도이다.
도 7을 참조하면, 본 실시예에서 상기 발광장치는 구동모듈(20)과 복수의 발광모듈(30) 및 모듈연결부(40)를 포함할 수 있다. 이하, 앞에서 설명한 것과 동일하게 적용될 수 있는 사항에 대해서는 설명을 생략하고, 달라진 구성을 위주로 설명하기로 한다.
상기 복수의 발광모듈(30)은 회로기판(31)과 상기 회로기판(31) 상에 배치된 복수의 광원그룹을 포함할 수 있다. 본 실시예에서 각 발광모듈은 제1 내지 제4 광원그룹(G1, G2, G3, G4)을 포함하며, 각 광원그룹은 배선패턴(P)에 의해 서로 직렬로 연결된 4개의 LED(D)를 포함하는 것으로 도시하였다. 상기 복수의 발광모듈(30) 중 어느 하나의 발광모듈(30)에는 그 회로기판 상에 구동모듈(20)이 배치될 수 있다.
상기 복수의 발광모듈(30)은 모듈연결부(40)에 의해 서로 연결될 수 있다. 상기 모듈연결부(40)는 상기 복수의 발광모듈(30)에 구비된 각각의 회로기판(31) 상에 배치된 커넥터(41)를 포함할 수 있다. 이에 제한되는 것은 아니지만, 상기 커넥터(41)는 상기 회로기판(31)에 복수개로 배치될 수 있다.
본 실시예에서, 각각의 발광모듈(30)에 구비된 회로기판(31)은 상기 광원그룹이 배치된 일 면을 가지며, 상기 일 면은 다각형 형상을 가질 수 있다. 이에 제한되는 것은 아니지만, 상기 일 면은 정다각형 형상을 가질 수 있다. 예를 들어, 도 7에 도시된 것과 같이 정삼각형 형상을 가질 수 있다. 상기 복수의 발광모듈(30)에 구비된 회로기판(31)은 서로 실질적으로 동일한 형상과 크기를 가질 수 있으며, 각각의 회로기판(31)은 다른 회로기판(31)과 측면이 접하도록 배치되어, 복수의 발광모듈(30)의 실장밀도를 높이고 균일한 발광분포 구현이 가능하도록 할 수 있다.
본 실시예에서, 상기 발광장치는 상기 복수의 발광모듈(30)이 탑재되는 하우징(110)과, 상기 복수의 발광모듈(30)에서 방출된 광이 외부로 출사되는 커버부(120)를 포함할 수 있다.
상기 하우징(110)은 복수의 발광모듈(30)이 배치되는 일 면(111)과 상기 일 면(111)의 둘레에서 연장되는 측면(112)을 포함하여 박스형 구조를 가질 수 있다. 상기 하우징(110)은 복수의 발광모듈(30)이나 구동모듈(20) 등에서 발생되는 열을 외부로 방출시킬 수 있도록 열전도율이 우수한 재질, 예컨대 금속 재질로 이루어질 수 있다. 보다 높은 방열 성능을 위해서, 히트싱크(130)가 부착될 수 있다. 상기 히트싱크(130)는 복수의 방열 핀(131)을 구비할 수 있다.
상기 커버부(120)는 상기 하우징(110)에 장착될 수 있으며, 광 투과성 재질로 이루어질 수 있다. 상기 커버부(120)는 복수의 발광모듈(30)에서 방출된 광이 균일하게 외부로 출사될 수 있도록 광 분산물질을 함유할 수 있다. 또한, 광학적 효과를 주기 위해 볼록한 렌즈나 오목한 렌즈 등의 형상을 포함할 수 있다.
도 8은 본 발명의 일 실시예에 따른 발광장치를 개략적으로 설명하는 분해 사시도이다. 이하, 도 7의 실시예에서 설명한 것과 동일하게 적용될 수 있는 사항에 대해서는 설명을 생략하고, 달라진 구성을 위주로 설명하기로 한다. 도 8에서는 각 회로기판(31)에 구비되는 배선패턴을 생략하고 도시하였다.
본 실시예에서, 상기 복수의 발광모듈(30)에 구비된 회로기판(31)은 광원그룹이 배치되는 일 면이 정육각형 형상을 가질 수 있으며, 각각의 측면이 다른 회로기판(31)의 측면과 접하여 배치될 수 있다. 이로써, 상기 회로기판(31)들은 허니컴(honeycomb) 구조로 배열될 수 있다. 이 경우, 복수의 발광모듈(30)의 실장밀도를 더욱 높일 수 있으며, 균일한 발광분포 구현이 가능하다.
상기 각각의 회로기판(31) 상에는 복수의 커넥터(41)가 배치될 수 있다. 상기 커넥터(41)는 회로기판(31)의 상기 일 면을 이루는 각 모서리마다 배치될 수 있다. 다만, 이에 제한되는 것은 아니므로 상기 커넥터(41)는 필요에 따라 적절한 개수로 배치될 수 있다.
도 9 내지 도 11은 본 발명의 일 실시예에 따른 발광장치를 설명하기 위한 도면이다.
도 9는 본 발명의 일 실시예에 따른 발광장치의 구동모듈(20)을 개략적으로 나타낸 사시도이다. 도 10은 도 9의 실시예에 따른 구동모듈(20)에 복수의 발광모듈(30)이 장착된 상태의 발광장치를 개략적으로 도시한 사시도이다. 도 11은 도 10에 도시된 발광장치의 동작을 설명하기 위한 회로도이다.
도 9 및 도 10을 참조하면, 본 실시예에 따른 구동모듈(20)은 배선패턴(P)을 갖는 회로기판 상에 배치될 수 있다. 상기 회로기판(23) 상에는 광원그룹이 배치되지 않을 수 있다. 이하, 본 명세서에서 구동모듈(20)이 배치되되 광원그룹이 배치되지 않은 회로기판을 구동모듈기판(23)으로 지칭하기로 한다.
상기 구동모듈기판(23)은 복수의 발광모듈(30)에 구비된 회로기판(31)과 물리적으로 분리될 수 있다. 상기 구동모듈(20)과 발광모듈(30)은 모듈연결부(40)에 의해 전기적으로 탈착가능하게 접속될 수 있다.
상기 모듈연결부(40)는 상기 구동모듈(20)과 발광모듈(30) 간의 전기적 접속을 위해 구동모듈기판(23) 및 발광모듈(30)에 구비된 회로기판(31) 상에 각각 배치된 커넥터(41)를 포함할 수 있다.
도 10에 도시된 복수의 발광모듈(30)은 각각 회로기판(31)과 상기 회로기판(31) 상에 배치된 복수의 광원그룹을 포함할 수 있다. 도 10에서 상기 복수의 광원그룹은 제1 내지 제4 광원그룹(G1, G2, G3, G4)을 포함하며, 각 광원그룹은 1개의 LED(D)를 포함하는 것으로 도시하였으나, 이에 제한되는 것은 아니다. 도 10 에서는 배선패턴은 생략하고 도시하였다.
도 11을 참조하면, 상기 구동모듈(20)은 구동전원의 크기에 따라 복수의 발광모듈(30) 각각에서 동작하는 광원그룹의 개수를 결정할 수 있다. 예를 들어, 구동전원의 크기가 작은 경우 제1 광원그룹(G1)만이 동작하게 할 수 있으며, 구동전원의 크기가 큰 경우 동작하는 광원그룹의 개수가 순차적으로 많아지도록 설정할 수 있다.
상기 발광장치가 출력하는 광속은 발광모듈(30)의 개수에 의해 달라질 수 있다. 본 실시예에서 상기 발광모듈(30)은 구동모듈(20) 및 다른 발광모듈(30)과 모듈연결부(40)에 의해 탈착가능하게 접속될 수 있으므로 발광모듈(30)의 개수 변경이 용이한 이점이 있다. 따라서, 상기 발광장치에서 출력하는 최대 광속이 용이하게 변경될 수 있다.
도 12는 본 발명의 일 실시예에 따른 발광장치를 개략적으로 설명하는 분해 사시도이다. 도 12에 도시된 것과 같이, 상기 발광장치는 벌브형 램프에 적용될 수 있다.
본 실시예에서, 상기 발광장치는 하우징(210)과 상기 하우징(210)에 장착되는 복수의 발광모듈(30), 구동모듈(20) 및 모듈연결부(40)를 포함할 수 있다. 상기 구동모듈(20)은 복수의 발광모듈(30) 중 어느 하나의 발광모듈(30)에 구비되는 회로기판 상에 배치될 수 있다. 다만, 이에 제한되는 것은 아니므로 별도의 구동모듈기판 상에 배치되어 모듈연결부(40)에 의해 복수의 발광모듈(20)과 전기적으로 접속될 수 있다. 상기 복수의 발광모듈(20)은 모듈연결부(40)에 의해 서로 탈착가능하게 결합될 수 있다.
상기 하우징(210)은 상기 복수의 발광모듈(30)을 지지하는 프레임으로서의 기능과, 상기 발광모듈(20)에서 발생하는 열을 외부로 방출하는 히트싱크로서의 기능을 수행할 수 있다. 이를 위해, 상기 하우징(210)은 열전도율이 높고 견고한 재질로 이루어질 수 있다. 예컨대, 알루미늄(Al)과 같은 금속 재질이거나 방열 수지 등으로 이루어질 수 있다. 상기 하우징(210)의 외측면은 공기와의 접촉면적을 증가시켜 방열효율을 극대화하기 위한 복수의 방열핀(211)을 포함할 수 있다. 상기 발광장치는 구동모듈(20)에 외부전원을 전달하기 위한 단자부(230)를 포함할 수 있다.
상기 하우징(210) 상에 배치되는 커버부(220)는 발광모듈을 덮으며, 볼록한 렌즈 형상 또는 벌브 형상을 가질 수 있다. 상기 커버부(220)는 광투과성 재질로 이루어질 수 있으며, 광 분산물질을 함유할 수 있다.
도 13은 본 발명의 일 실시예에 따른 발광장치를 개략적으로 설명하는 분해 사시도이다. 도 13에 도시된 것과 같이, 상기 발광장치는 바(bar)형 램프에 적용될 수 있다.
본 실시예에서, 상기 발광장치는 하우징(310)과 상기 하우징(310)에 장착되는 복수의 발광모듈(30), 구동모듈(20) 및 모듈연결부(40)를 포함할 수 있다. 상기 구동모듈(20)은 복수의 발광모듈(30)에 각각 구비되는 회로기판(31)과는 물리적으로 분리되는 별도의 구동모듈기판(23) 상에 배치될 수 있다. 상기 모듈연결부(40)는 구동모듈(20)과 복수의 발광모듈(30)을 전기적으로 접속시킬 수 있다. 상기 모듈연결부(40)는 구동모듈기판(23) 및 발광모듈(30)에 구비된 회로기판(31) 상에 배치된 커넥터(41)를 포함할 수 있다. 상기 복수의 발광모듈(30) 및 구동모듈(20)은 모듈연결부(40)에 의해 서로 탈착가능하게 결합될 수 있다.
상기 하우징(310)은 일 방향으로 연장된 형상을 가질 수 있으며, 열전도율이 우수한 재질로 이루어질 수 있다. 상기 하우징(310)에는 방열을 위한 복수의 방열핀(312)이 배치될 수 있다.
상기 하우징(310) 상에는 커버부(320)가 배치될 수 있다. 상기 커버부(320)는 발광모듈(30)을 덮을 수 있도록 하우징(310)의 걸림홈(311)에 체결될 수 있다. 상기 커버부(320)의 바닥면에는 하우징(310)의 걸림홈(311)에 맞물리는 돌기(321)가 길이 방향을 따라 형성될 수 있다. 상기 커버부(320)는 발광모듈(30)에서 발생된 광이 외부로 전체적으로 균일하게 출사될 수 있도록 반원 형태의 곡면을 가질 수 있다.
상기 하우징(310)의 길이 방향의 양 끝단부 중 개방된 적어도 일측에는 단자부(330)가 구비되어 구동모듈(20)에 외부전원을 공급할 수 있다. 상기 단자부(330)는 외부로 돌출된 전극핀(331)을 포함할 수 있다.
본 실시예에 따르면, 발광모듈의 개수를 변경시키는 것만으로도 상기 발광장치에서 출력되는 광속을 쉽게 변경할 수 있다.
본 발명은 상술한 실시형태 및 첨부된 도면에 의해 한정되는 것이 아니며 첨부된 청구범위에 의해 한정하고자 한다. 따라서, 청구범위에 기재된 본 발명의 기술적 사상을 벗어나지 않는 범위 내에서 당 기술분야의 통상의 지식을 가진 자에 의해 다양한 형태의 치환, 변형 및 변경이 가능할 것이며, 이 또한 본 발명의 범위에 속한다고 할 것이다.
10: 외부전원 20: 구동모듈
30: 발광모듈 40: 모듈연결부
50: 메인모듈 60: 서브모듈

Claims (20)

  1. 회로기판과, 상기 회로기판 상에 배치되며 제1 내지 제n 광원그룹(n은 2 이상의 정수)을 각각 구비하는 복수의 발광모듈 - 상기 제1 내지 제n 광원그룹 각각은 적어도 하나의 LED를 포함함 -;
    상기 복수의 발광모듈에 구동전원을 공급하며, 상기 구동전원의 크기에 따라 상기 복수의 발광모듈 각각에서 동작하는 광원그룹의 개수를 결정하는 구동모듈; 및
    상기 복수의 발광모듈 중 어느 하나의 발광모듈에 구비되는 제1 내지 제n 광원그룹 각각을 적어도 하나의 다른 발광모듈에 구비되는 제1 내지 제n 광원그룹 각각과 탈착가능하게 병렬로 접속시키는 모듈연결부;
    를 포함하고,
    상기 구동모듈은 상기 복수의 발광모듈의 사이마다 각각 연결되는 제1 내지 제n-1 스위치와 연결되어, 상기 구동전원의 크기에 따라 상기 제1 내지 제n-1 스위치의 온/오프 여부를 결정하는 스위칭 제어부를 포함하는 발광장치.
  2. 제1 항에 있어서,
    상기 복수의 발광모듈 각각에 구비된 상기 회로기판은 서로 물리적으로 분리된 발광장치.
  3. 제1 항에 있어서,
    상기 복수의 발광모듈 각각에 구비된 상기 회로기판은 배선패턴을 가지며,
    상기 복수의 발광모듈 각각에 구비된 상기 제1 내지 제n 광원그룹은 상기 배선패턴에 의해 서로 전기적으로 연결된 발광장치.
  4. 제3 항에 있어서,
    상기 모듈연결부는, 상기 복수의 발광모듈 각각에 구비된 상기 회로기판 상에 각각 배치되며 상기 회로기판에 구비된 상기 배선패턴과 전기적으로 연결된 커넥터를 포함하는 발광장치.
  5. 제2 항에 있어서,
    상기 복수의 발광모듈 각각에 구비된 상기 회로기판은, 상기 복수의 발광모듈 각각에 구비된 제1 내지 제n 광원그룹이 배치되는 일 면을 가지며, 상기 일 면은 다각형 형상을 갖는 발광장치.
  6. 제5 항에 있어서,
    상기 복수의 발광모듈 각각에 구비된 상기 회로기판은 서로 실질적으로 동일한 형상을 갖는 발광장치.
  7. 제1 항에 있어서,
    상기 구동모듈은 상기 구동전원의 크기에 따라 상기 복수의 발광모듈로 인가되어 접지로 흐르는 전류의 경로를 제어하는 제어부를 포함하는 발광장치.
  8. 제1 항에 있어서,
    상기 복수의 발광모듈 각각에 구비된 상기 제1 내지 제n 광원그룹은 제1 광원그룹에서 제n 광원그룹까지 순차적으로 직렬 연결된 발광장치.
  9. 제1 항에 있어서,
    상기 구동모듈은 상기 복수의 발광모듈 중 어느 하나의 발광모듈에 구비된 회로기판 상에 배치된 발광장치.
  10. 복수의 회로기판 상에 각각 배치되어 제1 내지 제n 광원그룹(n은 2 이상의 정수)을 포함하며, 서로 물리적으로 분리된 복수의 발광모듈;
    상기 복수의 발광모듈에 구동전원을 공급하며, 상기 구동전원의 크기에 따라 상기 복수의 발광모듈 각각에서 동작하는 광원그룹의 개수를 결정하는 구동모듈; 및
    상기 복수의 발광모듈에 구비된 상기 제1 내지 제n 광원그룹들을 서로 탈착가능하게 병렬로 접속시키는 모듈연결부;
    를 포함하고,
    상기 복수의 회로기판은 서로 동일한 크기를 갖는 다각형 형상을 포함하고, 서로 측면이 접하도록 배치되는 발광장치.
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