KR102410565B1 - 디밍을 이용한 led모듈 실외조명등기구 - Google Patents

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Abstract

본 발명은 발광다이오드의 디밍 제어 및 서지 보호가 가능하면서 발광다이오드의 광 효율 및 고조파를 개선할 수 있는 제어회로가 구성되는 디밍을 이용한 LED모듈 실외조명등기구가 개시된다. 본 발명의 디밍을 이용한 LED모듈 실외조명등기구는, AC 교류 또는 DC 직류의 디밍회로와 연결되어 디밍회로의 전류가 흐르며, 하나 이상 내장된 발광다이오드의 디밍 제어 및 발광다이오드를 서지로부터 보호하기 위한 제어회로가 구비되는 PCB 기판; PCB 기판의 일측에 배치되며, 발광다이오드에서 발산되는 광을 확산시키기 위한 렌즈가 하나 이상 구비되는 렌즈모듈; PCB 기판을 내부에 수용하도록 렌즈모듈과 결합되어 밀폐 구조를 가지며, 밀폐 구조를 통해 PCB 기판의 방수, 방진 및 방습이 이루어지도록 하는 외함; 일측이 외함과 접촉되어 외함을 통해 PCB 기판의 열을 전달받으며, PCB 기판의 열을 방열시키는 방열판이 하나 이상 구비되는 방열모듈; 및 LED모듈 실외조명등기구에 기설정된 거리 이내로 접근하는 대상물을 감지하며, 대상물을 감지할 때 감지신호를 생성하는 감지센서;를 포함함으로써, 발광다이오드의 디밍 제어 및 서지 보호가 가능하면서 발광다이오드의 광 효율 및 고조파를 개선할 수 있다.

Description

디밍을 이용한 LED모듈 실외조명등기구{LED module outdoor lighting fixture using dimming}
본 발명은 디밍을 이용한 LED모듈 실외조명등기구에 관한 것으로, 보다 상세하게는 발광다이오드의 디밍 제어 및 서지 보호가 가능하면서 발광다이오드의 광 효율 및 고조파를 개선할 수 있는 제어회로가 구성되는 디밍을 이용한 LED모듈 실외조명등기구에 관한 것이다.
일반적으로 발광다이오드(LED)에 의해 구현된 LED 램프는 일반 램프에 비해 적은 소모전력으로 구동된다. LED 램프는 다수 배열 설치된 LED의 점멸 순서, 발광 색상, 밝기(디밍) 등의 제어에 의해 다양한 연출을 할 수 있다.
이러한 LED 램프는 주로 실내 인테리어의 일반조명 및 특정의 분위기를 연출하기 위한 무드(mood) 조명, 상점의 광고조명 등으로 다양하게 실시되고 있다.
또한, LED 램프는 일정 색상의 빛을 출사하는 LED 모듈과, LED 모듈에서 출사되는 빛의 색상, 점멸상태, 밝기(디밍) 등을 제어하는 제어회로로 구성되는 것이 일반적이다.
아울러, LED 램프의 제어회로에는 외부에서 인가받은 전원을 LED모듈과 제어회로에 적합한 전압, 전류로 변환하여 공급하는 전원부를 포함하여 구성된다. LED모듈은 회로기판(주로 PCB)에 다수의 LED소자가 일정한 배열로 장착되어 구성되며, LED소자는 단일 색상의 빛을 출사하는 것일 수도 있고, 외부의 전기/전자 신호에 따라 여러 색상을 선택적으로 출사하는 것을 적용할 수 있다.
LED 램프의 제어회로에는 다수의 LED에 대한 점멸 순서, 발광 색상, 밝기(디밍) 등의 동작을 제어하기 위한 신호를 출력하는 구성이다.
그러나 종래의 LED 램프는 제어회로에 의해 동작이 제어된다 하여도 고조파 및 플리커에 의해 다수의 LED의 광 효율이 낮은 문제점이 있다.
또한, 종래의 LED 램프는 제어회로가 구성요소들의 열에 의해 높은 온도로 발열되어 제어회로의 오작동 또는 파손 등이 발생할 수 있으며, 외부에 설치되는 경우 제어회로가 구비된 회로기판이 빗물 등의 유체에 의해 제어회로의 오작동 또는 파손 등이 발생되는 문제점이 있다.
대한민국 등록특허공보 제10-1674550호(2016. 11. 03. 등록) 대한민국 공개특허공보 제10-2013-0120421호(2013. 11. 04. 공개)
따라서, 본 발명은 상기와 같은 문제점을 해결하기 위해 안출된 것으로서, 발광다이오드의 디밍 제어 및 서지 보호가 가능하면서 발광다이오드의 광 효율 및 고조파를 개선할 수 있는 제어회로가 구성되는 디밍을 이용한 LED모듈 실외조명등기구를 제공하는데 목적이 있다.
또한, 본 발명은 PCB 기판의 방열을 위한 방열모듈과 방수, 방진 및 방습을 위한 외함이 구비되는 디밍을 이용한 LED모듈 실외조명등기구를 제공하는데 목적이 있다.
한편, 본 발명에서 이루고자 하는 기술적 과제들은 이상에서 언급한 기술적 과제들로 제한되지 않으며, 언급하지 않은 또 다른 기술적 과제들은 아래의 기재로부터 본 발명이 속하는 기술분야에서 통상의 지식을 가진 자에게 명확하게 이해될 수 있을 것이다.
상기와 같은 목적을 달성하기 위한 기술적 수단으로서, 본 발명의 디밍을 이용한 LED모듈 실외조명등기구는, AC 교류 또는 DC 직류의 디밍회로와 연결되어 디밍회로의 전류가 흐르며, 하나 이상 내장된 발광다이오드의 디밍 제어 및 발광다이오드를 서지로부터 보호하기 위한 제어회로가 구비되는 PCB 기판; PCB 기판의 일측에 배치되며, 발광다이오드에서 발산되는 광을 확산시키기 위한 렌즈가 하나 이상 구비되는 렌즈모듈; PCB 기판을 내부에 수용하도록 렌즈모듈과 결합되어 밀폐 구조를 가지며, 밀폐 구조를 통해 PCB 기판의 방수, 방진 및 방습이 이루어지도록 하는 외함; 일측이 외함과 접촉되어 외함을 통해 PCB 기판의 열을 전달받으며, PCB 기판의 열을 방열시키는 방열판이 하나 이상 구비되는 방열모듈; 및 LED모듈 실외조명등기구에 기설정된 거리 이내로 접근하는 대상물을 감지하며, 대상물을 감지할 때 감지신호를 생성하는 감지센서;를 포함한다.
또한, 제어회로는, 발광다이오드의 조도 및 휘도를 제어하기 위한 LED 드라이버; 및 발광다이오드를 서지로부터 보호하기 위한 서지 보호부;를 포함한다.
그리고 LED 드라이버는, 발광다이오드의 조도 및 휘도를 조정하기 위한 디밍 조정부; 제어회로의 전류를 정전류로 제한하기 위한 전류 제한부; 및 제어회로의 전력을 조정하기 위한 전력 조정부;를 포함한다.
또한, 디밍 조정부는, 감지센서로부터 감지신호를 수신하는 경우, 발광다이오드에서 광이 발산되도록 조도 및 휘도를 조정한다.
그리고 제어회로는, 전류 제한부로부터 결정되는 정전류로 제어회로의 전류를 제한하기 위한 정전류 발생회로; 및 전력 조정부로부터 결정되는 전력으로 제어회로의 전력을 조정하기 위한 전계효과 트랜지스터;를 더 포함한다.
또한, 제어회로는, 디밍회로와 LED 드라이버의 사이에 배치되며, LED 드라이버를 향해 흐르는 전류를 제어하는 디밍저항이 하나 이상 구비되는 디밍저항부; 및 디밍회로와 LED 드라이버의 사이에 배치되며, LED 드라이버를 향해 흐르는 전류에 포함된 노이즈를 필터링하기 위한 커패시터 및 저항이 하나 이상 구비되는 노이즈 필터부;를 더 포함한다.
그리고 렌즈모듈은, 렌즈가 일정 간격으로 이격되게 구비되는 렌즈모듈 본체; 외함과의 결합을 위한 하나 이상의 체결부재; 및 PCB 기판에 설치되는 배터리를 수용하기 위한 수용공간을 제공하는 배터리 수용부;를 포함한다.
또한, LED모듈 실외조명등기구는, 방수, 방진 및 방습의 기준이 IP66 이상이다.
그리고 LED모듈 실외조명등기구는, 렌즈모듈과 감지센서가 외부에 노출되도록 하되, PCB 기판, 외함 및 방열모듈이 내부에 배치되도록 하고, 방열모듈에서 방열되는 열을 외부로 배출하기 위한 방열구가 일측에 하나 이상 형성되는 하우징;을 더 포함한다.
본 발명에 따르면, 발광다이오드의 디밍 제어 및 서지 보호가 가능하면서 발광다이오드의 광 효율 및 고조파를 개선할 수 있다.
또한, 본 발명에 따르면, PCB 기판의 방열, 방수, 방진 및 방습이 가능하여 PCB 기판의 보호와 수명을 연장시킬 수 있다.
그리고 본 발명에 따르면, 제어회로가 AC 교류 또는 DC 직류의 디밍회로와 각각 연결 가능함으로써, AC 교류 및 DC 직류의 디밍제어가 가능할 수 있다.
한편, 본 발명에서 얻을 수 있는 효과는 이상에서 언급한 효과들로 제한되지 않으며, 언급하지 않은 또 다른 효과들은 아래의 기재로부터 본 발명이 속하는 기술분야에서 통상의 지식을 가진 자에게 명확하게 이해될 수 있을 것이다.
도 1은 본 발명에 따른 디밍을 이용한 LED모듈 실외조명등기구의 주요 구성요소의 분해사시도이다.
도 2는 본 발명에 따른 디밍을 이용한 LED모듈 실외조명등기구의 외형을 나타내는 사시도이다.
도 3은 본 발명에 따른 제어회로의 주요 구성요소를 나타내는 블록도이다.
도 4는 본 발명에 따른 서지 보호부의 구성요소를 나타내는 블록도이다.
도 5는 본 발명에 따른 제어회로를 나타내는 회로도이다.
이하에서는, 첨부한 도면을 참고로 하여 본 발명의 실시 예에 대하여 본 발명이 속하는 기술분야에서 통상의 지식을 가진 자가 용이하게 실시할 수 있도록 상세히 설명한다. 그러나 본 발명에 관한 설명은 구조적 내지 기능적 설명을 위한 실시 예에 불과하므로, 본 발명의 권리(범위는 본문에 설명된 실시 예에 의하여 제한되는 것으로 해석되어서는 아니 된다. 즉, 실시 예는 다양한 변경이 가능하고 여러 가지 형태를 가질 수 있으므로 본 발명의 권리범위는 기술적 사상을 실현할 수 있는 균등물들을 포함하는 것으로 이해되어야 한다. 또한, 본 발명에서 제시된 목적 또는 효과는 특정 실시예가 이를 전부 포함하여야 한다거나 그러한 효과만을 포함하여야 한다는 의미는 아니므로, 본 발명의 권리범위는 이에 의하여 제한되는 것으로 이해되어서는 아니 될 것이다.
본 발명에서 서술되는 용어의 의미는 다음과 같이 이해되어야 할 것이다.
"제1", "제2" 등의 용어는 하나의 구성요소를 다른 구성요소로부터 구별하기 위한 것으로, 이들 용어들에 의해 권리범위가 한정되어서는 아니 된다. 예를 들어, 제1 구성요소는 제2 구성요소로 명명될 수 있고, 유사하게 제2 구성요소도 제1 구성요소로 명명될 수 있다. 어떤 구성요소가 다른 구성요소에 "연결되어" 있다고 언급된 때에는, 그 다른 구성요소에 직접적으로 연결될 수도 있지만, 중간에 다른 구성요소가 존재할 수도 있다고 이해되어야 할 것이다. 반면에, 어떤 구성요소가 다른 구성요소에 "직접 연결되어" 있다고 언급된 때에는 중간에 다른 구성요소가 존재하지 않는 것으로 이해되어야 할 것이다. 한편, 구성요소들 간의 관계를 설명하는 다른 표현들, 즉 "~사이에"와 "바로 ~사이에" 또는 "~에 이웃하는"과 "~에 직접 이웃하는" 등도 마찬가지로 해석되어야 한다.
단수의 표현은 문맥상 명백하게 다르게 뜻하지 않는 한 복수의 표현을 포함하는 것으로 이해되어야 하고, "포함하다" 또는 "가지다" 등의 용어는 설시된 특징, 숫자, 단계, 동작, 구성요소, 부분품 또는 이들을 조합한 것이 존재함을 지정하려는 것이며, 하나 또는 그 이상의 다른 특징이나 숫자, 단계, 동작, 구성요소, 부분품 또는 이들을 조합한 것들의 존재 또는 부가 가능성을 미리 배제하지 않는 것으로 이해되어야 한다.
여기서 사용되는 모든 용어들은 다르게 정의되지 않는 한, 본 발명이 속하는 분야에서 통상의 지식을 가진 자에 의해 일반적으로 이해되는 것과 동일한 의미를 가진다. 일반적으로 사용되는 사전에 정의되어 있는 용어들은 관련 기술의 문맥상 가지는 의미와 일치하는 것으로 해석되어야 하며, 본 발명에서 명백하게 정의하지 않는 한 이상적이거나 과도하게 형식적인 의미를 지니는 것으로 해석될 수 없다.
이하에서는, 첨부된 도면들을 참조하여 바람직한 실시예의 디밍을 이용한 LED모듈 실외조명등기구(1)(이하에서는, 'LED모듈 실외조명등기구(1)'라 한다.)에 대해 자세히 설명하도록 하겠다.
도 1은 본 발명에 따른 디밍을 이용한 LED모듈 실외조명등기구의 주요 구성요소의 분해사시도이며, 도 2는 본 발명에 따른 디밍을 이용한 LED모듈 실외조명등기구의 외형을 나타내는 사시도이고, 도 3은 본 발명에 따른 제어회로의 주요 구성요소를 나타내는 블록도이며, 도 4는 본 발명에 따른 서지 보호부의 구성요소를 나타내는 블록도이고, 도 5는 본 발명에 따른 제어회로를 나타내는 회로도이다.
도 1 내지 도 5를 참조하면, LED모듈 실외조명등기구(1)는 실외에 설치되어 기설정된 거리(예: 0.5~ 2 m) 이내로 대상물이 접근할 때 광을 발산시키는 디밍제어가 가능한 장치로서 PCB 기판(10), 렌즈모듈(20), 외함(30), 방열모듈(40) 및 감지센서(50)를 포함하도록 구성된다.
이러한 LED모듈 실외조명등기구(1)는 렌즈모듈(20)과 감지센서(50)가 외부에 노출되도록 하되, PCB 기판(10), 외함(30) 및 방열모듈(40)이 내부에 배치되도록 하고, 방열모듈(40)에서 방열되는 열을 외부로 배출하기 위한 방열구(5a)가 일측에 하나 이상 형성되는 하우징(5)으로 외형이 이루어진다.
이때, 하우징(5)의 일측에는 방열구(5a) 뿐만 아니라, 렌즈모듈(20) 및 감지센서(50)가 배치될 수 있다.
또한, 하우징(5)은 일측이 회전수단(7)과 결합되어 렌즈모듈(20)의 광 확산 방향 또는 감지센서(50)의 감지 방향(또는 감지 영역)이 변경될 수 있다.
이때, 회전수단(7)은 사용자의 외력에 의해 하우징(5)의 방향을 변경하거나 별도의 제어수단(미도시)에 의해 원격으로 하우징(5)의 방향을 변경할 수 있다.
PCB 기판(10)은 AC 교류 또는 DC 직류의 디밍회로(140)와 연결되어 디밍회로(140)의 전류가 흐르며, 기판 본체(11)에 하나 이상 내장된 발광다이오드(130)의 디밍 제어 및 서지 보호를 위한 제어회로(100)가 구비된다.
도 3 내지 도 5를 참조하면, 제어회로(100)에는 서지 보호부(110), LED 드라이버(120), 발광다이오드(130), 디밍회로(140), 디밍저항부(150), 노이즈 필터부(160), 정전류 발생회로(170) 및 전계효과 트랜지스터(180)가 구비된다.
이러한 제어회로(100)는 상기 구성요소들을 통해 발광다이오드(130)의 디밍 제어 및 서지 보호가 가능하면서 발광다이오드(130)의 광 효율 및 고조파를 개선할 수 있다.
또한, 제어회로(100)는 종래의 AC 교류의 제어회로의 발광다이오드의 광 효율(72 %)을 상기 구성요소들을 통해 발광다이오드(130)의 광 효율을 85 % 정도까지 향상시키는 효과가 있다.
서지 보호부(110)는 발광다이오드(130)를 서지로부터 보호하기 위한 서지보호 수단이 구비되며, 바람직한 실시예에서 디밍 회로(140)와 LED 드라이버(120)의 사이에 배치되어 제어회로(100)를 따라 LED 드라이버(120)를 향해 흐르는 서지전류를 제한할 수 있다.
바람직한 실시예에서, 서지보호 수단은 퓨즈(111), 바리스터(112) 및 어레스터(113)로 이루어질 수 있다.
퓨즈(111)는 제어회로(100)의 단락전류를 차단하며, 단락전류의 차단을 위해 복수의 퓨즈로 구현될 수 있다.
바리스터(112)는 서지전류(또는 서지전압)의 이동을 억제하면서 서지전류를 기준치 이하로 제한하며, 서지전류를 제한하기 위해 복수의 바리스터로 구현될 수 있다.
여기서, 바리스터(112)는 서지전류의 이동을 억제하기 위한 저지형(Blocking) 소자인 저항 또는 인덕로 구현될 수 있다.
또한, 바리스터(112)는 서지전류를 기준치 이하로 제한하기 위한 차단형(Clamping) 소자인 산화아연 바리스터(Metal Oxide Varistor) 또는 어밸런치 다이오드(Avalanche Diode)로 구현될 수 있다.
그리고 바람직한 실시예의 바리스터(112)는 저지형 소자의 바리스터와 차단형 소자의 바리스터를 모두 구비할 수 있다.
다만, 바리스터(112)는 상기 저지형 소자와 상기 차단형 소자로 한정하는 것은 아니며, 서지전류를 기준치 이하로 제한하는 다른 수단으로 구현될 수도 있다.
어레스터(113)는 제어회로(100)를 따라 흐르는 서지전류를 접지선으로 방류시켜 PCB 기판(10)을 서지전류로부터 보호할 수 있다.
이러한 어레스터(113)는 서지전류를 접지선으로 방류시켜 제어회로(100)의 서지전류를 기준치 이하로 제한하기 위한 방류형(Diverting) 소자인 피뢰관(Gas Tube Arrester) 등으로 구현될 수 있다.
LED 드라이버(120)는 교류 및 직류 회로에서 사용 가능한 집적회로(Integrated circuit)이며, 디밍 조정부(121), 전류 제한부(122) 및 전력 조정부(123)로 이루어진다.
디밍 조정부(121)는 감지센서(50)로부터 감지신호를 수신하는 경우, 발광다이오드(130)에서 광이 발산되도록 조도 및 휘도를 조정한다.
이러한 디밍 조정부(121)는 감지센서(50)로부터 감지신호를 수신하지 않는 경우, 발광다이오드(130)에서 광이 발산되지 않도록 조도 및 휘도를 조정할 수 있다.
전류 제한부(122)는 제어회로(100)를 따라 흐르는 전류를 정전류로 제한하기 위해 LED 드라이버(120)에 구비된다.
이러한 전류 제한부(122)는 정전류 발생회로(170)에 구비된 가변저항의 저항 값을 제어하여 제어회로(100)의 전류를 정전류로 제한할 수 있다.
전력 조정부(123)는 제어회로(100)의 전력을 조정하기 위해 LED 드라이버(120)에 구비된다.
이러한 전력 조정부(123)는 전계효과 트랜지스터(180)의 게이트에 적정 전압이 걸리도록 하여 제어회로(100)의 전력을 조정할 수 있다.
더 나아가, LED 드라이버(120)는 AC 교류의 제어회로(100)에 적용 가능한 PA0250 LED 드라이버로 구현되어 220 VAC에서 최대 25 W로 구동될 수 있으며, 전계효과 트랜지스터(180)를 통해 전력을 50 W까지 확장할 수 있다.
이와 같이, PA0250 LED 드라이버는 전계효과 트랜지스터(180)의 발열을 낮춤으로써, 전계효과 트랜지스터(180)의 효율을 향상시킨다.
다만, LED 드라이버(120)는 PA0250 LED 드라이버로 한정하는 것은 아니며, 다른 AC 교류 회로용 집적회로로 구현되어 구동될 수 있으며, 제어회로(100)가 DC 직류의 제어회로로 구현되는 경우, 직류 회로용 집적회로로 구현되어 구동될 수 있다.
그리고 LED 드라이버(120)는 AC 교류 및 DC 직류의 제어회로(100)에 적용 가능하도록 AC 교류용 집적회로와 DC 직류용 집적회로가 동시에 제어회로(100)에 배치될 수 있으며, 제어회로(100)의 종류에 따라 적어도 하나의 LED 드라이버가 작동될 수 있다. 이때, 제어회로(100)는 LED 드라이버(120)의 작동을 제어하기 위한 제어부(미도시)가 별도로 제어회로(100)에 배치될 수 있다.
또한, LED 드라이버(120)는 도면에 미도시되었으나, 발광다이오드(130)의 점멸 순서 및 발광 색상을 각각 제어하기 위한 제어수단이 추가적으로 구비될 수 있다.
발광다이오드(130)는 일정 간격으로 기판 본체(11)의 일면에 하나 이상 설치되며, LED 드라이버(120)가 감지신호를 수신할 때 디밍 조정부(121)의 디밍제어에 따라 조도 및 휘도가 제어되어 광을 발산하며, LED 드라이버(120)의 제어수단에 의해 점멸 순서 및 발광 색상이 제어될 수 있다.
또한, 발광다이오드(130)는 LED 드라이버(120)가 감지신호를 수신하지 않을 때 디밍 조정부(121)에 의해 디밍제어되어 광의 발산을 생략할 수 있다.
그리고 발광다이오드(130)는 PCB 기판(10)의 일면에 1열(130a), 2열(130b) 및 3열(130c)로 배치되되, 1열(130a)과 2열(130b) 및 2열(130b)과 3열(130c)은 교합 배치될 수 있다.
이와 같이, 발광다이오드(130)가 교합 배치되는 것은 1열(130a)과 3열(130c)의 사이공간이면서, 2열(130b)의 평행한 영역 중 발광다이오드(130)가 배치되지 않은 남은 공간에 배터리(12)의 착탈 및 관통구(13)를 형성시키기 위함이다.
디밍회로(140)는 AC 교류의 디밍회로 또는 DC 직류의 디밍회로로 구현될 수 있다. 이에 따라, 제어회로(100)는 AC 교류 또는 DC 직류의 디밍회로(140)와 연결되어 전류가 흐르는 것이 바람직하다.
디밍저항부(150)는 디밍회로(140)와 LED 드라이버(120)의 사이에 배치되며, LED 드라이버(120)를 향해 흐르는 전류를 제어하기 위한 디밍저항이 하나 이상 구비된다.
바람직한 실시예에서, 디밍저항부(150)는 제어회로(100)에 배치되는 제1 디밍저항(도 5의 "RDIM 1")과 제어회로(100) 및 접지선의 사이에 배치되는 제2 디밍저항(도 5의 "RDIM 2")으로 이루어질 수 있다. 다만, 디밍저항부(150)는 제1, 2 디밍저항 뿐만 아니라, 전류 제어를 위한 디밍저항이 추가되거나 제1, 2 디밍저항 중 적어도 하나의 구성이 생략될 수 있다.
노이즈 필터부(160)는 디밍회로(140)와 LED 드라이버(120)의 사이에 배치되며, LED 드라이버(120)를 향해 흐르는 전류에 포함된 노이즈를 필터링하기 위한 커패시터 및 저항이 하나 이상 구비된다.
바람직한 실시예에서, 노이즈 필터부(160)는 하나 이상의 커패시터 및 저항이 배치되는 RC 회로로 구현되어 전류에 포함된 노이즈를 필터링할 수 있다.
또한, 바람직한 실시예에서, 노이즈 필터부(160)는 저항이 미도시되었으나 저항이 구비되는 것이 바람직하며, 저항이 미구비되는 경우 디밍저항부(150)의 제1, 2 디밍저항이 RC 회로의 저항 역할을 수행할 수 있다.
이에 따라, 노이즈 필터부(160)는 디밍저항부(150)와 함께 RC 회로를 구현할 수 있다.
더 나아가, 노이즈 필터부(160)는 RC 회로 뿐만 아니라, EMI(Electro Magnetic Interference) 필터로 구현되어 전류에 포함된 노이즈를 필터링할 수 있다.
이때, 노이즈 필터부(160)는 EMI 필터로 구현되기 위해 커패시터 및 저항이 직, 병렬 연결될 수 있으며, 인덕터 등의 구성요소가 회로에 추가적으로 구비될 수 있다.
정전류 발생회로(170)는 LED 드라이버(120)와 발광다이오드(130)의 사이에 배치되며, 전류 제한부(122)로부터 결정된 정전류로 제어회로(100)의 전류를 제한하기 위한 가변저항이 하나 이상 배치된다.
이러한 정전류 발생회로(170)는 전류 제한부(122)에 의해 가변저항 값이 변경될 수 있다.
전계효과 트랜지스터(180)(Field-effect transistor, FET)는 LED 드라이버(120)와 발광다이오드(130)의 사이에 배치되며, 게이트에 전압을 걸어 발생하는 전기장에 의해 전자(-) 또는 양공(+)이 제어회로(100)를 따라 발광다이오드(130)를 향해 흐르게 한다.
이러한 전계효과 트랜지스터(180)는 전기장 제어를 통해 전력 조정부(123)로부터 결정된 전력으로 제어회로(100)의 전력을 조정한다.
또한, 전계효과 트랜지스터(180)는 전기장을 형성하기 위해 금속과 유전물질(유전체)이 장착되는 것이 바람직하며, 유전체로는 이산화규소(규소산화물) 등의 물질이 사용될 수 있다.
한편, 제어회로(100)는 1-10 V 디밍 방식, PWM(Pulse Width Modulation) dimmer 방식 및 가변 저항 디밍 방식 중 적어도 하나로 구현될 수 있으며, 바람직한 실시예에서 1-10 V 디밍 방식의 회로로 구현될 수 있다.
여기서, 1-10 V 디밍 방식은 디밍이 1 V로 조정되는 경우 발광다이오드(130)의 광의 세기가 가장 약하게 조정되며, 이와 반대로 디밍이 10 V로 조정되는 경우 발광다이오드(130)의 광의 세기가 가장 강하게 조정되는 방식이다.
또한, 제어회로(100)는 LED모듈 실외조명등기구(1)의 설치 위치에 따라 순간적인 조도 및 휘도의 차이에 따라 눈에 피로를 주는 것을 방지하기 위해 디밍이 순차적으로 조정될 수 있다.
구체적인 일례로, 제어회로(100)는 대상물이 감지되는 경우, 발광다이오드(130)를 온시킨 후, 디밍이 1 V로부터 2 V, 3 V... 순으로 조정되어 10 V까지 순차적으로 조정될 수 있다. 이와 반대로, 대상물의 감지가 해지되는 경우, 디밍이 10 V로부터 9 V, 8 V... 순으로 조정되어 1 V까지 조정된 후, 발광다이오드(130)를 오프시킬 수 있다.
PCB 기판(10)은 LED 드라이버(120) 및 발광다이오드(130)를 동작시키기 위한 전원을 공급하기 위해 배터리(12)가 일면으로부터 착탈될 수 있다.
바람직한 실시예에서, 배터리(12)는 2열(130a)의 발광다이오드(130)와 평행 배치되되, 1열(130a) 및 3열(130c)의 발광다이오드(130) 사이에 부착될 수 있다.
또한, PCB 기판(10)은 배터리(12)와 인접한 부근에 관통구(13)가 형성된다.
관통구(13)는 PCB 기판(10)이 렌즈모듈(20)과 외함(30)의 사이에 배치된 후, 렌즈모듈(20)과 외함(30)이 결합되는 경우, 배터리(12)와 연결된 케이블 및 단자가 외함(30)의 수용공간에 배치되도록 케이블 및 단자가 관통될 수 있다.
렌즈모듈(20)은 발광다이오드(130)에서 발산되는 광을 확산시키기 위해 PCB 기판(10)의 일측에 배치된다.
이러한 렌즈모듈(20)은 렌즈모듈 본체(21), 렌즈(22), 체결부재(23) 및 배터리 수용부(24)로 이루어진다.
렌즈모듈 본체(21)는 렌즈모듈(20)을 이루는 프레임으로 하나 이상의 렌즈(22)가 일정 간격으로 이격 배치되도록 한다.
렌즈(22)는 렌즈모듈 본체(21)의 하나 이상으로 구비되어 일면에 1열(22a), 2열(22b) 및 3열(22c)으로 배치되되, 각 렌즈(22)가 발광다이오드(130)의 광을 확산시키기 위해 각 발광다이오드(130)의 배치와 평행하도록 1열(22a)과 2열(22b) 및 2열(22b)과 3열(22c)은 교합 배치될 수 있다.
또한, 렌즈(22)는 발광다이오드(130)의 광을 확산시키기 위한 볼록렌즈로 구현되는 것이 바람직하다.
체결부재(23)는 렌즈모듈 본체(21), 외함 본체(31) 및 방열모듈 프레임(41)의 결합을 위해 하나 이상 구비되며, 렌즈모듈 본체(21)의 끝단에 복수로 형성되는 체결구(21a)를 통해 외함 본체(31) 및 방열모듈 프레임(41)의 끝단을 관통할 수 있다.
배터리 수용부(24)는 PCB 기판(10)의 일면에 부착된 배터리(12)를 내부에 수용하기 위한 수용공간이 형성되며, 배터리(12)의 배치와 평행하도록 1열(22a)과 3열(22c)의 사이공간이면서 2열(22b)과 평행한 영역 중 렌즈(22)가 배치되지 않은 공간에 구비됨에 따라, 기판 본체(11)와 렌즈모듈 본체(21)의 결합 시 배터리(12)와 평행하게 배치 되어 배터리(12)가 수용공간에 배치되도록 할 수 있다.
외함(30)은 수용공간에 PCB 기판(10)이 배치된 후, 체결부재(23)를 통해 렌즈모듈 본체(21)와 결합되어 밀폐 구조를 가져 PCB 기판(10)의 방수, 방진 및 방습이 이루어지도록 한다.
이러한 외함(30)은 외함 본체(31), 체결구(32) 및 패킹부재(33)로 이루어진다.
외함 본체(31)는 렌즈모듈 본체(21)와의 결합을 위한 하나 이상의 체결구(32)가 끝단에 형성된다.
또한, 외함 본체(31)는 방수, 방진 및 방습을 위한 기준이 IP66 이상일 수 있다. 여기서, IP66 이상이라 함은 외함 본체(31)의 방수, 방진 및 방습의 기준은 IP67 또는 IP68이거나, IP68 이상일 수 있다는 것을 의미한다.
이를 통해, LED모듈 실외조명등기구(1)는 방수, 방진 및 방습의 기준이 IP66일 수 있다.
그리고 외함 본체(31)는 도면에 미도시되었으나, 관통구(13)를 관통한 배터리(12)의 케이블 및 단자가 수용공간 내에서 유동되는 것을 방지하기 위해 케이블 및 단자가 인입 가능한 수용홈이 수용공간에 형성되어 배터리(12)의 케이블 및 단자의 유동을 방지할 수 있다.
여기서, 외함 본체(31)의 수용홈은 외함 본체(31)와 방열모듈 프레임(41)의 결합이 가능하도록, 방열모듈 프레임(41)과 접촉되는 외함 본체(31)의 일측으로부터 돌출되지 않게 외함 본체(31)의 수용공간 내에 형성되는 것이 바람직하다.
체결구(32)는 렌즈모듈 본체(21)의 끝단에 형성된 체결구(21a)와 평행하게 외함 본체(31)의 끝단에 형성됨으로써, 체결부재(23)의 관통을 통해 렌즈모듈 본체(21)와 외함 본체(31)의 결합이 이루어지도록 한다.
패킹부재(33)는 서로 결합된 렌즈모듈 본체(21)와 외함 본체(31)간의 틈으로 물 등의 유체가 침투되는 것을 방지하기 위해 고무 또는 실리콘 등의 재질로 이루어지며, 외함 본체(31)의 일면에 구비된다.
방열모듈(40)은 외함모듈 본체(31)와의 접촉을 통해 외함모듈 본체(31)를 통해 전달받은 PCB 기판(10)의 열을 방열시킨다.
이러한 방열모듈(40)은 방열모듈 프레임(41) 및 방열판(42)으로 이루어진다.
방열모듈 프레임(41)은 일면이 외함모듈 본체(31)와 접촉되어 외함모듈 본체(31)를 통해 PCB 기판(10)의 열을 전달받는다.
이러한 방열모듈 프레임(41)은 렌즈모듈 본체(21)의 끝단에 형성된 체결구(21a) 및 외함 본체(31)의 끝단에 형성된 체결구(32)와 평행한 영역에 체결부재(23)의 관통을 위한 체결구(41a)가 형성된다.
체결구(41a)는 체결부재(23)의 관통을 통해 렌즈모듈 본체(21), 외함 본체(31) 및 방열모듈 프레임(41)의 결합이 이루어지도록 한다.
방열판(42)은 방열모듈 프레임(41)의 타면에 결합되어 방열모듈 프레임(41)이 외함 본체(31)로부터 전달받은 PCB 기판(10)의 열을 방열시킨다.
이러한 방열판(42)의 방열과정을 통해 방열모듈 프레임(41)은 과하게 발열되는 것이 방지되며, PCB 기판(10)도 적정 온도로 유지되어 LED 드라이버(120) 등의 오작동이 방지될 수 있다.
한편, 상기 기판 본체(11), 상기 외함 본체(31) 및 상기 방열모듈 프레임(41)은 체결부재(23)가 중심부를 관통하도록 중심부에 체결구(11a, 41b)가 형성되어 상기 기판 본체(11), 상기 외함 본체(31) 및 상기 방열모듈 프레임(41)의 결합구조가 보강될 수 있다. 여기서, 외함 본체(31)의 중심부에는 체결구가 미도시되었으나 체결부재(23)이 관통되도록 체결구가 중심부에 형성된 것이 바람직하다.
감지센서(50)는 LED모듈 실외조명등기구(1)에 기설정된 거리 이내로 접근하는 대상물을 감지하기 위해 렌즈모듈 본체(21)와 함께 하우징(5)의 일측에 구비되어 외부에 노출된다.
이러한 감지센서(50)는 기설정된 거리 이내의 대상물을 하나 이상 감지하는 경우, 감지신호를 생성하여 LED 드라이버(120)로 송신한다.
여기서, 대상물은 이동이 가능한 사람, 차량 등일 수 있으며, 이 중 대상물이 사람인 경우, 감지센서(10)는 사람의 체온 감지가 가능한 열화상 카메라 또는 인체에서 발산되는 적외선의 감지가 가능한 적외선 카메라가 내장되어 대상물인 사람이 기설정된 거리 이내로 접근하는지 감지할 수 있다.
상술한 바와 같이 개시된 본 발명의 바람직한 실시예들에 대한 상세한 설명은 당업자가 본 발명을 구현하고 실시할 수 있도록 제공되었다. 상기에서는 본 발명의 바람직한 실시 예들을 참조하여 설명하였지만, 해당 기술 분야의 숙련된 당업자는 본 발명의 영역으로부터 벗어나지 않는 범위 내에서 본 발명을 다양하게 수정 및 변경시킬 수 있음을 이해할 수 있을 것이다. 예를 들어, 당업자는 상술한 실시 예들에 기재된 각 구성을 서로 조합하는 방식으로 이용할 수 있다. 따라서, 본 발명은 여기에 나타난 실시형태들에 제한되려는 것이 아니라, 여기서 개시된 원리들 및 신규한 특징들과 일치하는 최광의 범위를 부여하려는 것이다.
본 발명은 본 발명의 정신 및 필수적 특징을 벗어나지 않는 범위에서 다른 특정한 형태로 구체화될 수 있다. 따라서, 상기의 상세한 설명은 모든 면에서 제한적으로 해석되어서는 아니 되고 예시적인 것으로 고려되어야 한다. 본 발명의 범위는 첨부된 청구항의 합리적 해석에 의해 결정되어야 하고, 본 발명의 등가적 범위 내에서의 모든 변경은 본 발명의 범위에 포함된다. 본 발명은 여기에 나타난 실시형태들에 제한되려는 것이 아니라, 여기서 개시된 원리들 및 신규한 특징들과 일치하는 최광의 범위를 부여하려는 것이다. 또한, 특허청구범위에서 명시적인 인용 관계가 있지 않은 청구항들을 결합하여 실시 예를 구성하거나 출원 후의 보정에 의해 새로운 청구항으로 포함할 수 있다.
1: LED모듈 실외조명등기구, 5: 하우징,
5a: 방열구, 7: 회전수단,
10: PCB 기판, 11: 기판 본체,
11a: 체결구, 12: 배터리,
13: 관통구, 20: 렌즈모듈,
21: 렌즈모듈 프레임, 21a: 체결구,
22: 렌즈, 23: 체결부재,
24: 배터리 수용부, 30: 외함,
31: 외함 본체, 32: 체결구,
33: 패킹부재, 40: 방열모듈,
41: 방열모듈 프레임, 41a, 41b: 체결구,
42: 방열판, 50: 감지센서,
100: 제어회로, 110: 서지 보호부,
111: 퓨즈, 112: 바리스터,
113: 어레스터, 120: LED 드라이버,
121: 디밍 조정부, 122: 전류 제한부,
123: 전력 조정부, 130: 발광다이오드,
140: 디밍회로, 150: 디밍저항부,
160: 노이즈 필터부, 170: 정전압 발생회로부,
180: 전계효과 트랜지스터.

Claims (9)

  1. 방수, 방진 및 방습의 기준이 IP66 이상인 LED모듈 실외조명등기구에 있어서,
    AC 교류 또는 DC 직류의 디밍회로와 연결되어 상기 디밍회로의 전류가 흐르며, 하나 이상 내장된 발광다이오드의 디밍 제어 및 상기 발광다이오드를 서지로부터 보호하기 위한 제어회로가 구비되는 PCB 기판;
    상기 PCB 기판의 일측에 배치되며, 상기 발광다이오드에서 발산되는 광을 확산시키기 위한 렌즈가 하나 이상 구비되는 렌즈모듈;
    상기 PCB 기판을 내부에 수용하도록 상기 렌즈모듈과 결합되어 밀폐 구조를 가지며, 상기 밀폐 구조를 통해 상기 PCB 기판의 방수, 방진 및 방습이 이루어지도록 하는 외함;
    일측이 상기 외함과 접촉되어 상기 외함을 통해 상기 PCB 기판의 열을 전달받으며, 상기 PCB 기판의 열을 방열시키는 방열판이 하나 이상 구비되는 방열모듈;
    상기 LED모듈 실외조명등기구에 기설정된 거리 이내로 접근하는 대상물을 감지하며, 상기 대상물을 감지할 때 감지신호를 생성하는 감지센서; 및
    상기 렌즈모듈과 상기 감지센서가 외부에 노출되도록 하되, 상기 PCB 기판, 상기 외함 및 상기 방열모듈이 내부에 배치되도록 하고, 상기 방열모듈에서 방열되는 열을 외부로 배출하기 위한 방열구가 일측에 하나 이상 형성되는 하우징;을 포함하고,
    상기 하우징은,
    상기 렌즈모듈의 광 확산 방향 또는 감지센서의 감지방향이 변경되도록 회전수단이 일측에 결합되며,
    상기 회전수단은,
    사용자의 외력 또는 원격에 의해 동작되어 상기 하우징의 방향이 변경되도록 하고,
    상기 제어회로는,
    상기 발광다이오드의 조도 및 휘도를 제어하기 위한 LED 드라이버;
    상기 발광다이오드를 서지로부터 보호하기 위하여 상기 디밍회로와 LED 드라이버의 사이에 배치되어 상기 제어회로를 따라 상기 LED 드라이버를 향해 흐르는 서지전류를 제한하는 서지 보호부;
    상기 디밍회로와 상기 LED 드라이버의 사이에 배치되며, 상기 LED 드라이버를 향해 흐르는 전류를 제어하는 디밍저항이 하나 이상 구비되는 디밍저항부;
    상기 디밍회로와 상기 LED 드라이버의 사이에 배치되며, 상기 LED 드라이버를 향해 흐르는 전류에 포함된 노이즈를 필터링하기 위한 커패시터 및 저항이 하나 이상 구비되는 노이즈 필터부;
    전류 제한부로부터 결정되는 정전류로 상기 제어회로의 전류를 제한하기 위한 정전류 발생회로; 및
    전력 조정부로부터 결정되는 전력으로 상기 제어회로의 전력을 조정하기 위한 전계효과 트랜지스터;를 포함하며,
    상기 서지 보호부는,
    상기 제어회로의 단락전류를 차단하기 위한 퓨즈;
    상기 서지전류의 이동을 억제하기 위한 저지형 소자와 상기 서지전류를 기준치 이하로 제한하기 위한 차단형 소자를 구비하는 바리스터; 및
    상기 제어회로를 따라 흐르는 서지전류를 접지선으로 방류시켜 상기 PCB 기판을 서지전류로부터 보호하기 위한 어레스터;를 포함하고,
    상기 노이즈 필터부는,
    RC 회로로 구현되어 상기 LED 드라이버를 향해 흐르는 전류에 포함된 노이즈를 필터링하며,
    상기 디밍저항부는,
    상기 제어회로에 배치되는 제1 디밍저항과 상기 제어회로 및 접지선의 사이에 배치되는 제2 디밍저항으로 이루어져 상기 LED 드라이버를 향해 흐르는 전류를 제어하되, 상기 RC 회로에 저항이 미구비되면 상기 제1, 2 디밍저항으로 상기 RC 회로의 저항 역할을 수행하고,
    상기 렌즈모듈은,
    상기 렌즈가 일정 간격으로 이격되게 구비되는 렌즈모듈 본체;
    상기 외함과의 결합을 위한 하나 이상의 체결부재; 및
    상기 PCB 기판에 설치되는 배터리를 수용하기 위한 수용공간을 제공하는 배터리 수용부;를 포함하며,
    상기 LED 드라이버는,
    상기 발광다이오드의 조도 및 휘도를 조정하기 위한 디밍 조정부;
    상기 제어회로의 전류를 정전류로 제한하기 위한 전류 제한부; 및
    상기 제어회로의 전력을 조정하기 위한 전력 조정부;를 포함하고,
    상기 디밍 조정부는,
    상기 감지센서로부터 상기 감지신호를 수신하는 경우, 상기 발광다이오드에서 광이 발산되도록 조도 및 휘도를 조정하며,
    상기 PCB 기판은,
    배터리의 착탈 그리고, 상기 배터리와 연결된 케이블 및 단자가 상기 외함의 수용공간에 배치되도록 하기 위한 관통구를 형성시키기 위하여 상기 발광다이오드가 일면에 복수의 열로 교합 배치되고,
    상기 제어회로는,
    상기 대상물이 감지되는 경우, 상기 발광다이오드를 온시킨 후 디밍이 1 V로부터 10 V까지 순차적으로 조정되도록 하되, 상기 대상물의 감지가 해지되는 경우, 디밍이 10 V로부터 1 V까지 순차적으로 조정되도록 한 후 상기 발광다이오드를 오프시킴으로써 1-10 V 디밍 방식으로 상기 발광다이오드의 온 및 오프 과정에서 광 세기를 제어하는 것을 특징으로 하는 디밍을 이용한 LED모듈 실외조명등기구.
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