KR20100045342A - 전원안정화 기능을 갖는 교류전원 엘이디 조명장치 - Google Patents

Abstract

본 발명은, 컨버터 등의 전용회로구성을 통하지 않고도 간소화된 정류회로와 LED개수의 조절에 의해 교류로 구동하는 LED 조명을 구현하여 제품 크기의 소형화 및 제작비용을 절감할 수 있도록 하고, LED가 구동되기 위해 공급되는 전원의 전압, 전류에 대한 안정화 구성을 부가하여 제품의 사용성능이 우수해지도록 한 전원안정화 기능을 갖는 교류전원 LED 조명장치에 관한 것이다.

이를 위해 본 발명은, 장치의 구동원이 되는 교류전원을 외부에서 입력받아, 이를 브릿지 정류회로에 의해 정류한 후, 정류된 전원을 직렬로 연결된 다수의 LED 및 전압강하 소자에 인가하면 인가된 전원이 강하되어 각각의 LED(L)에 전원이 인가됨에 따라 LED가 구동되도록 하는 LED 구동회로와; 상기 정류된 전원이 다수의 LED로 인가되기 이전에 설치되어 목적하는 전압의 전원만을 공급하여 안정된 전원의 공급기능을 갖는 정전압회로;를 포함하여 구성된다.

정전압, 정전류, LED, 조명장치

Description

전원안정화 기능을 갖는 교류전원 엘이디 조명장치{The AC power LED illuminating apparatus having power stabilization function}

본 발명은 전압안정화 기능을 갖는 교류전원 LED 조명장치에 관한 것이다.

상세하게 본 발명은, 컨버터 등의 전용회로구성을 통하지 않고도 간소화된 정류회로와 LED개수의 조절에 의해 교류로 구동하는 LED 조명을 구현하여 제품 크기의 소형화 및 제작비용을 절감할 수 있도록 하고, LED가 구동되기 위해 공급되는 전원의 전압, 전류에 대한 안정화 구성을 부가하여 제품의 사용성능이 우수해지도록 한 전원안정화 기능을 갖는 교류전원 LED 조명장치에 관한 것이다.

LED를 이용하여 건축물의 실내공간 조명으로 적용되는 조명장치는 방이나 사무실의 메인등, 탁상용 스텐드 등이 주로 적용되며, 더 발전된 형태로 도광판을 이용한 조명타일 등을 예시할 수 있다.

이와 같은 조명장치는 다수의 LED가 실장된 LED 모듈을 특정의 배열로 여러개 배치하고, 상기 LED 모듈을 공간의 천장이나 벽면 등에 설치하여 구성된다. 특 히, 상기 LED 모듈은 LED가 적정 전압의 직류전류에 의해 구동하는 특성에 의해 A/D 컨버터를 수반하게 된다.

상기와 같은 A/D 컨버터는 교류를 강압하기 위한 트랜스 코일을 포함하게 되며, 이러한 트랜스 코일은 LED 모듈에서 상당한 크기로 배치되기 때문에 이를 적용한 제품이 대형화되는 문제점이 발생된다.

상기와 같은 문제점을 해결하기 위해 최근에는 SMPS(Switching Mode Power Supply)라 호칭되는 전원공급장치가 적용된다.

참고로, 상기 SMPS는 교류 주파수(50㎐~60㎐)를 직류로 변환하여 높은 주파수로 변경 (수십 ㎑~수백 ㎑)하여 사용하며, 이에 따른 고난도의 기술이 필요하다. 또한, 주파수를 변환 시켜주는 PWM(펄스폭 변조; Pulse width modulation) 방식으로 전원 이용률을 극대화함으로써 고효율과 경제성면에서 기존의 방식에 비해 높은 경쟁력을 겸비하였으며 전원의 안정도가 크게 향상되어졌다.

상기와 같은 LED 조명장치의 전원공급을 위해 적용되는 SMPS는 전술한 장점에도 불구하고, 그 가격이 대단히 비싸기 때문에 단순 조명을 요구하는 LED 모듈에 적용되는 빈도가 대단히 낮다. 또한, 상기 SMPS 자체도 LED 모듈의 크기에 대비하여 상당히 큰 크기이기 때문에 LED 모듈의 소형화에는 한계가 발생되어 제품 자체를 소형화하기 어려운 문제점이 있다.

한편, 상기와 같은 LED 조명장치는 외부의 교류전원을 입력 받음으로 인해 전원을 공급하는 전력원의 불가피한 요인이나 LED 구동회로 상의 과부하 등에 의해 과전압, 과전류의 과전원이 공급될 경우, 이에 대한 대응구성이 마련되어 있지 않아 제품의 고장을 유발하게 되는 문제점이 노출된다. 이 때, 상기와 같은 문제점은 제품의 교체에 따른 경제적인 손실 및 열에 취약한 LED 회로구성의 특성상 화재발생의 우려까지 있는 심각한 문제점을 야기시키게 된다.

본 발명은 상기 문제점을 해결하기 위해 발명한 것이다.

이에 본 발명은, LED 조명을 구현하기 위한 구성이 간소화된 정류회로와 LED개수의 조절에 의해 교류로 구동할 수 있도록 하여, 제품 크기의 소형화 및 제작비용을 절감시키고, 외부의 과전원에 대한 대응구성을 부가하여 제품의 고장률과 이에 따른 화재 등의 안전사고 우려를 대폭 감소시킨 엘이디 조명모듈을 제공함에 그 목적이 있다.

상기 목적을 달성하기 위해 본 발명은 아래의 구성을 갖는다.

본 발명은, 장치의 구동원이 되는 교류전원을 외부에서 입력받아, 이를 브릿지 정류회로에 의해 정류한 후, 정류된 전원을 직렬로 연결된 다수의 LED 및 전압강하 소자에 인가하면 인가된 전원이 강하되어 각각의 LED(L)에 전원이 인가됨에 따라 LED가 구동되도록 하는 LED 구동회로와; 상기 정류된 전원이 다수의 LED로 인가되기 이전에 설치되어 목적하는 전압의 전원만을 공급하여 안정된 전원의 공급기능을 갖는 정전압회로;를 포함하여 구성된다.

이 때, 상기 정전압회로는 외부의 교류전원이 입력되어 브릿지 정류회로에 인가되기 이전에도 정전압회로가 설치되어, 외부에서 입력된 교류전원이 1차와 2차에 걸쳐 정전압회로를 통과하여 인가되도록 구성된다.

특히, 상기 정전압회로는 제너다이오드가 전기적으로 연결된 회로로 구성된다.

한편, 본 발명은 상기 정류된 전원이 다수의 LED로 인가되기 이전에 설치되어 목적하는 전류의 전원만을 공급하여 안정된 전원의 공급기능을 갖는 정전류회로;를 포함하여 구성된다.

이상에서와 같이 본 발명은, 트랜스 코일이나 전용의 SMPS 등의 구성이 요구 되지 않아 제품을 보다 소형화할 수 있게 되며, 보다 간소화된 회로구성에 의해 제작비용이 절감되어 소비자의 제품 만족도를 향상시킬 수 있게 되며, 보다 신속한 제품제작에 의해 생산성을 높일 수 있는 효과가 있다.

특히, 본 발명은 외부에서 공급되는 전압, 전류의 전원이 항상 안정된 상태로 입력될 수 있도록 하므로써, 과전원의 공급에 따른 제품의 고장발생을 해소하여 경제적 손실을 예방하고, 이에 따른 회로상의 과열에 따른 화재 등의 안전사고를 예방할 수 있도록 한 효과를 얻게 된다.

상기와 같은 본 발명의 실시예를 첨부된 도면을 참조하여 상세히 설명한다.

도 1은 본 발명에 의한 LED 조명장치의 회로도, 도 2는 본 발명에 의한 LED 조명장치의 전원입력 파형 그래프이다.

도면을 참조하면, 본 발명에 의한 LED 조명장치는 LED 구동회로(10), 정전압회로(20), 정전류회로(30)가 전기적으로 연결되어 구성된다.

상기 LED 구동회로(10)는 전원부(11), 정류부(12), LED 구동부(13)로 이루어진 기본 구성을 갖는다.

상기 전원부(11)는 장치의 구동원이 되는 교류전원을 외부에서 입력받기 위한 구성이다. 이 때, 상기 외부의 교류전원은 본 실시예에서 한국표준으로 사용되는 220V의 전원이며 이에 따라 후술할 LED 구동부(13)의 LED(L) 개수가 지정된다.

특히, 상기와 같은 전원부(11)는 특정한 상황시 외부의 전원을 차단하기 위한 퓨즈(14)를 포함한다. 여기서, 상기 특정한 상황은 합선 등의 불의의 요인에 의해 외부에서 정격을 초과하는 과도한 교류전원이 입력되는 상황등을 의미한다.

상기 정류부(12)는 입력된 전원을 정류하기 위한 다이오드 회로로 구성된다. 이 때, 상기 다이오드 회로는 브릿지 정류회로(15)가 적용된다.

상기 LED 구동부(13)는 전술한 220V의 전원에 대응하여 다수개의 LED(L)와 저항(16)이 직렬연결되어 구성된다. 이와 같은 LED 구동부(13)는 정류부(12)에서 정류된 전원을 공급받아 LED(L)를 목적하는 전압으로 구동시키기 위한 구성이다.

보다 구체적인 설명을 위해 일예를 들면, 상기 외부의 교류 전압이 220V로 입력되고 LED(L)의 구동전압이 3.2V일 때, 상기 LED(L) 60개를 직렬로 연결 배치하면 192V의 전압이 LED(L)에 나누어져 인가되어 전압강하되고, 나머지 8V의 전압은 이들 LED(L)와 직렬 연결된 저항(16)에 걸리도록 하면 안정적인 회로를 얻을 수 있게 된다. 이 때, 저항(16)은 전압강하를 위한 소자로 이 저항값을 가변함에 따라 상기 LED(L)의 개수를 변화시켜 설정할 수 있게 된다.

또한, 상기 LED 구동부(13)를 더 증설하기 위해서는 다수의 LED(L)와 저항(16)의 직렬연결된 구성을 1조로 하여 다수조를 병렬연결하여 구성할 수 있다.

상기 정전압회로(20)는 정류된 전원이 다수의 LED(L)로 인가되기 이전에 설치된다. 이와 같은 정전압회로(20)는 목적하는 전압의 전원만을 공급하여 안정된 전원의 공급을 수행하기 위한 구성이다.

상기 정전압회로(20)로 선택된 구성은 역방향 바이어스시 일정한 전압값을 유지하는 특성의 제너다이오드(21)가 전기적으로 연결된 회로로 선택된다.

상기 정전류회로(30)는 정류된 전원이 다수의 LED(L)로 인가되기 이전에 설치된다. 이와 같은 정전류회로(30)는 목적하는 전류의 전원만을 공급하여 안정된 전원의 공급을 수행하기 위한 구성으로, 증폭기능을 갖는 트랜지스터 회로로 선택됨이 바람직하며, 이는 원칩형의 IC소자로 적용될 수 있다.

<다른 실시예>

도 3은 본 발명의 다른 실시예를 나타낸 회로도, 도 4는 본 발명의 다른 실시예에 의해 전원이 입력되는 파형의 그래프이다.

도면을 참조하면, 상기 다른 실시예는 제너다이오드(21)로 구성되는 정전압회로(20)가 1차 및 2차로 구분되어 설치된 구성을 나타낸다.

이 때, 상기 1차 정전압회로(20)는 외부의 교류전원이 입력되어 정류부(12)의 브릿지 정류회로(15)에 인가되기 이전에 설치된 구성으로, 정류되기 이전의 교류전원이 순방향과 역방향의 교번특성을 갖는 것에 의해 2개 1조로 구성된다. 이와 같은 1차 정전압회로는 교류전원의 정류를 보다 안정적으로 수행되도록 하기 위해 구성된 것이다.

상기 2차 정전압회로(20)는 원 실시예의 정전압회로(20)가 되며, 이는 LED(L)로 인가되는 전원을 안정화하여 LED(L)가 보다 안정적인 전원의 공급에 의해 구동 안정성을 얻을 수 있도록 구성된 것이다.

<추가 실시예 1>

도 5는 본 발명의 추가 실시예 1 예시도이다.

도면을 참조하면, 상기 추가 실시예 1에서는 원 실시예 및 다른 실시예의 구성에 디밍회로부(40)가 추가되어 구성된 것을 제시한다.

이 때, 상기 디밍회로부(40)는 PWM 제어를 통해 전류의 입력량을 제어하여 LED(L)의 구동밝기를 조절할 수 있도록 한 회로로 구성된다. 특히, 이와 같은 디밍회로부(40)는 실내, 외부의 밝기나 소음도 등의 주변 환경요인에 따라 조명밝기를 조절하기 위한 신호를 검출하는 센서부(41)를 더 갖추어 구성될 수 있다.

또한, 상기 디밍회로부(40)는 센서부(41)에 의한 자동 밝기 조절 기능과 동시에 사용자의 의도에 의해 조명의 밝기를 조절할 수 있도록 리모트 컨트롤러(42)의 구성을 더 갖추어 구성될 수 있다. 여기서, 상기 리모트 컨트롤러(42)는 유선 또는 무선으로 적용될 수 있다.

<추가 실시예 2>

도 6은 본 발명의 추가 실시예 2 예시도이다.

도면을 참조하면, 상기 추가 실시예 2에서는 원 실시예 및 다른 실시예와 추가 실시예 1의 구성에 전압검출회로부(50)가 추가되어 구성된 것을 제시한다.

이와 같은 전압검출회로부(50)는 입력된 전원이 정류되기 이전 또는 이후의 구간에 각각 또는 동시에 설치되어 LED 구동부(13)로 입력되는 전압을 검출하고, 이를 각종 표시장치에 의해 출력할 수 있도록 한 구성이다.

예로써, 상기 검출 전압값은 7-세그먼트 등에 의한 수치상의 표시 또는 레벨메타 등의 레벨형태 표시, LCD 액정에 의한 수치 및 문자표시, 부저, 스피커 등에 의한 음향표시 등을 적어도 1이상 적용하여 구성될 수 있다.

<추가 실시예 3>

도 7은 본 발명의 추가 실시예 3 예시도이다.

도면을 참조하면, 상기 추가 실시예 3에서는 원 실시예 및 다른 실시예와 추가 실시예 1, 2의 구성에 전류검출회로부(60)가 추가되어 구성된 것을 제시한다.

이와 같은 전류검출회로부(60)는 LED 구동부(13)에 인가되어 LED(L)를 구동시킨 후 출력되는 전류값을 검출하여 표시하도록 한 구성이다. 이 때, 전류검출회로부(60)는 주로 추가 실시예 1의 디밍회로부(40)의 구성과 병합되어 유/무선 리모트 컨트롤러(42) 상에 전류 검출치를 표시할 수 있도록 함이 바람직하다.

또한, 상기 전류검출회로부(60)의 표시수단도 추가 실시예 2에서와 같이 7-세그먼트 등에 의한 수치상의 표시 또는 레벨메타 등의 레벨형태 표시, LCD 액정에 의한 수치 및 문자표시, 부저, 스피커 등에 의한 음향표시 등을 적어도 1이상 적용하여 구성될 수 있다.

도 1은 본 발명에 의한 LED 조명장치의 회로도.

도 2는 본 발명에 의한 LED 조명장치의 전원입력 파형 그래프.

도 3은 본 발명의 다른 실시예를 나타낸 회로도.

도 4는 본 발명의 다른 실시예에 의해 전원이 입력되는 파형의 그래프.

도 5는 본 발명의 추가 실시예 1 예시도.

도 6은 본 발명의 추가 실시예 2 예시도.

도 7은 본 발명의 추가 실시예 3 예시도.

<도면의 주요 부분에 대한 부호의 설명>

10: LED 구동회로 11: 전원부

12: 정류부 13: LED 구동부

15: 브릿지 정류회로 20: 정전압회로

21: 제너다이오드 30: 정전류회로

Claims (4)

1. 장치의 구동원이 되는 교류전원을 외부에서 입력받아, 이를 브릿지 정류회로(15)에 의해 정류한 후, 정류된 전원을 직렬로 연결된 다수의 LED(L) 및 전압강하 소자에 인가하면 인가된 전원이 강하되어 각각의 LED(L)에 전원이 인가됨에 따라 LED(L)가 구동되도록 하는 LED 구동회로(10)와;

   상기 정류된 전원이 다수의 LED(L)로 인가되기 이전에 설치되어 목적하는 전압의 전원만을 공급하여 안정된 전원의 공급기능을 갖는 정전압회로(20);

   를 포함하는 것을 특징으로 하는 전원안정화 기능을 갖는 교류전원 LED 조명장치.
2. 제 1 항에 있어서, 상기 정전압회로(20)는

   외부의 교류전원이 입력되어 브릿지 정류회로(15)에 인가되기 이전에도 정전압회로(20)가 설치되어, 외부에서 입력된 교류전원이 1차와 2차에 걸쳐 정전압회로를 통과하여 인가되도록 구성된 것을 특징으로 하는 전원안정화 기능을 갖는 교류전원 LED 조명장치.
3. 제 1 항 또는 제 2 항에 있어서, 상기 정전압회로(20)는

   제너다이오드(21)가 전기적으로 연결된 회로인 것을 특징으로 하는 전원안정화 기능을 갖는 교류전원 LED 조명장치.
4. 제 1 항 또는 제 2 항에 있어서,

   상기 정류된 전원이 다수의 LED(L)로 인가되기 이전에 설치되어 목적하는 전류의 전원만을 공급하여 안정된 전원의 공급기능을 갖는 정전류회로(30);를 포함하는 것을 특징으로 하는 전원안정화 기능을 갖는 교류전원 LED 조명장치.

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