KR20130038621A - A led lamp - Google Patents
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Abstract
Description
본 발명은 LED를 이용한 형광등에 관한 것으로, 더욱 상세하게는 기 설치된 형광등의 안정기를 이용하면서, 안정기의 비정상적인 동작에 의하여 형광등 내부의 소자 파손 및 전류 누설을 방지할 수 있는 회로가 구비된 LED 형광등에 관한 것이다.
The present invention relates to a fluorescent lamp using an LED, and more particularly, to an LED fluorescent lamp having a circuit capable of preventing device damage and current leakage inside the fluorescent lamp by abnormal operation of the ballast while using a ballast of a pre-installed fluorescent lamp. It is about.
LED를 이용한 형광등의 일반적인 구성은, 도 1에서 볼 수 있는 바와 같이, 전면의 확산 튜브(1a)와 배면의 알루미늄 프레임(1b)으로 구성되는 하우징(1) 내부에 다수개의 LED(2)가 배치되는데, LED(2)는 기판(3)에 부착된 상태에서 기판(3)이 프레임(1b)에 고정되도록 삽입된다.The general configuration of the fluorescent lamp using the LED, as can be seen in Figure 1, a plurality of LED (2) is arranged inside the housing (1) consisting of the front diffusion tube (1a) and the rear aluminum frame (1b)
여기서 기판(3)은 인쇄회로기판 형태로 LED(2)를 구동시키기 위한 구동 회로가 설치되며, 교류 전원을 직류 전원으로 변환시키기 위한 정전류 제어기 등과 같은 LED 제어 모듈(4)이 구비된다. 또한, 하우징(1)의 양단부에는 전자식 안정기(6)가 구비된 형광등 소켓에 체결되기 위한 단자 캡(5)이 구비되며, 하우징(1) 내부에는 LED(2)에서 발생되는 열을 방출시키기 위한 방열판(미도시) 등이 구비된다.Here, the
상기와 같은 LED 형광등은 기존의 형광등을 제거하고 LED 형광등을 설치할 수 있도록 형광등의 양단부에는 내부 회로에 전원을 공급하기 위한 단자 캡(5)으로 일반적으로 G13 베이스 소켓을 이용한다. 또한, LED 형광등은 직류전원을 구동 전원으로 사용하고 있으므로, 기존의 형광등 소켓을 그대로 사용하기 위해서는 안정기(6)를 통해 입력되는 교류 전원을 직류전원으로 변환시켜 공급하는 제어 모듈(4)이 필요하다.The LED fluorescent lamp as described above generally uses a G13 base socket as a
LED 형광등의 내부 회로는 도 2에 도시된 바와 같이, LED 형광등 외부로 돌출되는 G13 베이스 단자 캡(5)의 2개의 단자(5a)는 형광등 내부에서 LED(2)에 전원을 공급하기 위하여 단락(short)되는 구조를 이룬다. 이는 종래의 형광등에는 단자 캡(5)의 양 측에 형광등 점등을 위한 단자와 예열용 커패시터(C) 충전을 위한 2개의 단자가 요구되었지만, LED 형광등에는 예열용 커패시터는 필요 없기 때문에 점등을 위한 하나의 입력단자만이 요구되기 때문이다. 따라서, LED 형광등을 체결하는 경우 형광등의 입력 단자는 안정기의 점등용 단자에 연결되어야 하는데, 작업자는 어느 단자가 점등용 단자인지 시각적으로 확인하기 어려운 문제점이 있다.As the internal circuit of the LED fluorescent lamp is shown in Figure 2, the two terminals (5a) of the G13 base terminal cap (5) protruding outside the LED fluorescent lamp is short-circuited to supply power to the LED (2) inside the fluorescent lamp short) structure. The conventional fluorescent lamp requires two terminals for lighting the fluorescent lamp and two terminals for preheating capacitor (C) charging on both sides of the terminal cap (5). This is because only the input terminal of is required. Accordingly, when the LED fluorescent lamp is fastened, the input terminal of the fluorescent lamp should be connected to the lighting terminal of the ballast, but it is difficult for the operator to visually check which terminal is the lighting terminal.
한편, 종래의 형광등에 사용되는 음극 전류 예열 방식의 전자식 안정기(6)에는 예열용 커패시터(C)가 기본적으로 구비된다. 이러한 구조에 LED 형광등을 적용하는 경우 G13 베이스 단자(5a)의 단락으로 인하여 예열용 커패시터(C)가 형광등 양 단의 G13 베이스 단자 캡(5)을 통하여 형광등 내부의 소자(2,4)와 연결되면서 동시에 전자식 안정기의 출력부와 연결이 된다.Meanwhile, a preheating capacitor C is basically provided in the
이러한 구조에서는 LED 형광등 체결시 예열용 커패시터(C)에 의해 안정기(6)의 출력부가 비정상적인 이상 발진을 일으켜 고전압을 발생시킬 수 있으며, 이로 인하여 형광등 내부의 구동부 및 LED 모듈과 관련된 부품들이 파손되거나 오동작하게 된다. 즉, 일반적으로 안정기가 정상적인 동작 상태에서는 280 Vp 내외의 전압이 인가되지만, 오동작 상태에서는 수 kV의 전압이 인가될 수 있다. 이러한 비정상적인 고전압은, LED의 방열을 위하여 사용하는 알루미늄 프레임에 대하여 소정의 절연 내력을 만족시키기 못하고 순간적으로 절연이 파괴되어 형광등을 구성하는 부품들의 파손을 유발시키고 경우에 따라서는 알루미늄 프레임까지 영향을 미치는 문제가 있다.
In this structure, when the LED fluorescent lamp is fastened, the output part of the
본 발명은 상기와 같은 문제점을 해결하기 위하여 제안된 것으로, LED 형광등의 양단에 커플링 다이오드를 설치하여 작업자가 점등 단자의 확인 없이도 기존의 수은 형광등에 사용되던 안정기와 베이스 단자 캡에 호환되어 용이하게 체결하여 사용할 수 있는 LED 형광등을 제공하는 것을 목적으로 한다.The present invention has been proposed to solve the above problems, by installing a coupling diode at both ends of the LED fluorescent lamp, the operator is easily compatible with the ballast and base terminal cap used in the existing mercury fluorescent lamp without checking the lighting terminal. An object of the present invention is to provide an LED fluorescent lamp that can be used by fastening.
또한, 본 발명은 기존의 수은 형광등을 대체하여 LED 형광등을 체결하는 경우 기존의 안정기에서부터 입력되는 전원이 정합용 트랜스포머를 통하여 형광등 내부 소자로 전달되도록 함으로써, 안정기의 예열 커패시터에 의한 비정상적인 과전압으로부터 형광등 내부의 소자를 보호할 수 있는 LED 형광등을 제공하는 것을 목적으로 한다.
In addition, the present invention is to replace the existing mercury fluorescent lamp when the LED fluorescent lamp is fastened so that the power input from the existing ballast is delivered to the fluorescent lamp internal element through the matching transformer, the abnormal internal overvoltage by the preheating capacitor of the ballast It is an object of the present invention to provide an LED fluorescent lamp that can protect the device.
상기와 같은 목적을 달성하기 위한 본 발명은, 하우징 내부에 LED 발광 모듈이 구비되며, 단자 캡에 점등용 단자와 예열 커패시터용 단자를 갖는 안정기에 호환되어 사용되는 LED 형광등에 있어서, 일 측의 상기 단자 캡을 통하여 점등용 단자와 커패시터 단자에 각각 연결되는 한 쌍의 커플링 다이오드; 및 타 측의 상기 단자 캡을 통하여 점등용 단자와 커패시터 단자에 각각 연결되는 다른 한 쌍의 커플링 다이오드;를 포함한다.The present invention for achieving the above object is provided with an LED light emitting module inside the housing, the LED fluorescent lamp used in the ballast having a terminal for the preheating capacitor and the lighting terminal in the terminal cap, the one side of the A pair of coupling diodes respectively connected to the lighting terminal and the capacitor terminal through the terminal cap; And another pair of coupling diodes respectively connected to the lighting terminal and the capacitor terminal through the terminal cap on the other side.
또한, 상기 LED 형광등은, 입력단의 1차 코일과 출력단의 2차 코일로 구성되며, 상기 입력단은 한 쌍의 상기 커플링 다이오드에 연결되는 정합 트랜스포머;를 더 포함하는 것을 특징으로 한다.The LED fluorescent lamp may include a primary coil of an input terminal and a secondary coil of an output terminal, and the input terminal may further include a matching transformer connected to the pair of coupling diodes.
여기서, 상기 정합 트랜스포머는, 상기 1차 코일의 임피던스가 상기 예열 커패시터의 임피던스보다 작은 값을 갖도록 구성되는 것을 특징으로 한다.Here, the matching transformer is characterized in that the impedance of the primary coil is configured to have a value smaller than the impedance of the preheating capacitor.
상기와 같은 구성의 본 발명은 LED 형광등의 양단에 커플링 다이오드를 구비함으로써, 기존의 안정기에서의 점등용 단자와 예열 커패시터용 단자 구분없이 임의로 체결하더라도 LED 점등 모듈을 구동시킬 수 있는 효과를 나타내므로, 수은 형광등을 대체하여 기존의 안정기와 단자 캡에 용이하게 적용할 수 있다.According to the present invention having the above-described configuration, coupling diodes are provided at both ends of the LED fluorescent lamp, so that the LED lighting module can be driven even if arbitrarily fastened without distinguishing the terminal for the pre-heating capacitor and the terminal for lighting. In addition, mercury fluorescent lamps can be easily applied to existing ballasts and terminal caps.
또한, LED 형광등 내부에 구비된 정합 트랜스포머에 의하여 안정기의 출력전압과 접지 금속물 사이에 발생하는 비정상적인 과전압으로부터 LED 형광등 내부의 소자를 안전하게 보호할 수 있다.
In addition, the matching transformer provided inside the LED fluorescent lamp can safely protect the device inside the LED fluorescent lamp from abnormal overvoltage generated between the output voltage of the ballast and the ground metal.
도 1은 LED를 이용한 형광등의 개략적인 구조를 나타낸 측면도,
도 2는 종래의 기술에 따른 LED 형광등의 내부 구조를 나타낸 회로도,
도 3은 본 발명의 실시예에 따른 LED 형광등의 내부 구조를 나타낸 회로도, 및
도 4는 도 3의 LED 형광등의 동작 상태를 나타낸 회로도이다.1 is a side view showing a schematic structure of a fluorescent lamp using an LED,
2 is a circuit diagram showing the internal structure of a LED fluorescent lamp according to the prior art,
3 is a circuit diagram showing the internal structure of the LED fluorescent lamp according to an embodiment of the present invention, and
4 is a circuit diagram illustrating an operating state of the LED fluorescent lamp of FIG. 3.
본 발명과 본 발명의 실시에 의해 달성되는 기술적 과제는 다음에서 설명하는 바람직한 실시예들에 의해 명확해질 것이다. 이하 첨부된 도면을 참조하여 본 발명의 바람직한 실시예를 상세히 살펴보기로 한다.
The technical problem achieved by the present invention and the practice of the present invention will be apparent from the preferred embodiments described below. Hereinafter, exemplary embodiments of the present invention will be described in detail with reference to the accompanying drawings.
도 3은 본 발명의 실시예에 따른 LED 형광등의 내부 구조를 나타낸 회로도이고, 도 4는 도 3의 LED 형광등의 동작 상태를 나타낸 회로도이다. 이들 도면에서 알 수 있는 바와 같이, 본 발명의 LED 형광등(100)은 한 쌍의 커플링 다이오드(110), 커플링 다이오드(110)에 연결되는 정합 트랜스포머(120), 정합 트랜스포머(120)에 연결되는 정전류 제어기(130) 및 정전류 제어기(130)에 의하여 발광되는 LED 발광 모듈(140)로 구성된다.3 is a circuit diagram showing the internal structure of the LED fluorescent lamp according to an embodiment of the present invention, Figure 4 is a circuit diagram showing an operating state of the LED fluorescent lamp of FIG. As can be seen in these figures, the LED
구체적으로 살펴보면, 커플링 다이오드(110)는 입력 단자를 선택하여 전류의 흐름을 유도하기 위한 구성이다. 기존의 형광등에 사용되는 단자 캡(210)은 도시된 바와 같이 안정기(200)의 점등 단자(210a)와 예열 커패시터 단자(210b)에 연결되기 위하여 한 쌍의 단자를 가진다. 이러한 안정기(200)와 단자 캡(210)에 호환되기 위하여 본 발명의 커플링 다이오드(110)는 각 단자에 연결되는 한 쌍으로 구성된다. 또한, 단자 캡(210)은 형광등의 양 단부에 구비되므로, 본 발명의 실시예에 따른 한 쌍의 커플링 다이오드(110) 역시 형광등의 양 측에서 각각 구비된다. 본 발명의 설명에 있어서, 일 측의 단자 캡(210)에 구비되는 한 쌍의 커플링 다이오드(110)를 제1커플링 다이오드(111) 및 제2커플링 다이오드(112)라 하고, 타 측의 단자 캡(210)에 구비되는 한 쌍의 커플링 다이오드(110)를 제3커플링 다이오드(113) 및 제4커플링 다이오드(114)로 구분한다.Specifically, the
도면을 참고하면, 일 측의 단자 캡(210)에 연결되는 제1커플링 다이오드(111)는 안정기(200)의 점등 단자(210a)와 정합 트랜스포머(120)에 연결되고, 제2커플링 다이오드(112)는 안정기(200)의 커패시터 단자(210b)와 정합 트랜스포머(120)에 연결된다. 또한, 타측의 단자 캡(210)에 연결되는 제3커플링 다이오드(113)는 안정기(200)의 커패시터 단자(210b)와 정합 트랜스포머(120)에 연결되고, 제4커플링 다이오드(114)는 안정기(200)의 점등 단자(210a)와 정합 트랜스포머(120)에 연결된다. 즉, 제1커플링 다이오드(111)와 제4커플링 다이오드(114)는 안정기(200)의 점등 단자(210a)와 정합 트랜스포머(120)의 입력단인 1차 코일(121)을 연결하면서 폐회로를 구성하고, 제2커플링 다이오드(112)와 제3커플링 다이오드(113)는 안정기(200)의 커패시터 단자(210b)와 정합 트랜스포머(120)의 입력단인 1차 코일(121)을 연결하면서 폐회로를 구성한다.Referring to the drawings, the
그리고 정합 트랜스포머(120)는 안정기(200)로부터 입력되는 출력 교류 파형을 정전류 제어기(130)에 전달하고, 동시에 비정상적인 고전압이 입력되는 경우 안정기(200)와 정전류 제어기(130)를 절연시켜 회로를 보호한다. 또한, 정합 트랜스포머(120)는 안정기(200)의 출력을 정상적으로 받고 LED 형광등이 종래의 형광등과 동일한 정합 특성을 나타내도록 한다. 이러한 정합 트랜스포머(120)는 도시된 바와 같이, 입력단인 1차 코일(121)과 출력단인 2차 코일로 구성된다. 1차 코일의 일 측은 제1커플링 다이오드(111)와 제2커플링 다이오드(112)에 연결되고, 타 측은 제3커플링 다이오드(113)와 제4커플링 다이오드(114)에 연결된다. 또한, 2차 코일은 정전류 제어기(130)에 연결되어 안정적인 교류 전원을 전달한다.The matching
일반적으로 정상적인 동작 상태의 안정기(200)에서는 최고 280 볼트(Vp)의 전압이 출력되며, 이러한 교류 파형의 전원은 정전류 제어기(130)에 의해 수 볼트(V)의 평활화된 직류 전원으로 변환되어 LED를 구동시키며, 정상적인 상태의 전원이 입력되는 경우 정전류 제어기(130)나 LED 발광 모듈(140)은 오동작의 염려가 없다.Generally, a voltage of up to 280 volts (Vp) is output from the
그러나 전자식 안정기(200)의 출력부의 출력부에 부성저항 특성의 부하가 연결되지 않을 경우 비정상적인 이상 발진을 일으킬 수 있는데, 이상 발진의 경우 수 키로 볼트(kV)의 전압이 발생한다. 이러한 고전압이 부품들 간의 절연을 파괴시켜 부품들이 오동작을 하거나 파손될 수 있고, 심지어 배면의 알루미늄 프레임의 절연까지 파괴시켜 외부로 누설될 수도 있다. 이를 방지하기 위하여 정합 트랜스포머(120)가 안정기(200)와 정전류 제어기(130) 사이에 구비되어, 안정기로부터의 전원이 트랜스포머(120)를 통하여 형광등 내부로 유입되도록 한다. 이러한 정합 트랜스포머(120)는 입력단을 통하여 입력되는 교류 전압을 출력단을 통하여 소정의 일정 전압으로 강하시켜 정전류 제어기(130)로 전달한다. 즉, 1차 및 2차 코일로 분리된 트랜스포머(120)에 의하여 안정기(200)의 출력이 비정상적인 경우 입력단인 1차 코일의 전압이 2차 코일의 전압으로 유기됨으로써, 정전류 제어기(130)에는 안정기(200)로부터의 출력 전압이 2차 코일의 출력단을 통해서만 인가되므로, 안정기(200)에서 비정상적인 출력이 발생하더라고 정전류 제어기(130)와 LED 발광 모듈(140)의 오동작이나 파손이 방지된다.However, when the load of the negative resistance characteristic is not connected to the output of the output of the
정전류 제어기(130)는 정합 트랜스포머(120)의 2차 코일(122)에서 제공되는 교류 전원을 직류 전원으로 변환시켜 LED 발광 모듈(140)에 공급한다. LED는 직류 전원에 의해 구동되지만 외부 안정기는 교류 전원을 공급하므로, LED를 이용한 형광등에 있어서는 필수적으로 구비된다. 본 발명에서는 도시된 바와 같이 정류용 다이오드로 구성되며, 정류용 다이오드는 교류 신호를 맥류로 변환하여 LED 발광 모듈(140)을 구동시키도록 구성된다.The constant
LED 발광 모듈(140)은 형광등의 광원 기능을 위한 구성으로, 기판에 복수개의 LED 패키지(141)가 일 측 방향으로 향하도록 배치되는 어레이 형태를 이룬다. LED는 정전류 제어기(130)에서 제공되는 맥류의 크기에 따라 직렬 또는 병렬로 구성될 수 있다.The LED
상기와 같은 구성의 LED 형광등의 발광 메커니즘을 도 4를 참고하여 살펴본다. 먼저, 안정기(200)과 LED 형광등(100)에는 양 측에서 각각 2개의 단자가 구비되는데, LED 형광등(100)의 체결시 작업자는 LED 형광등(100)의 단자가 안정기(200)의 점등 단자(210a)와 커패시터 단자(210b) 중 어느 단자에 연결되는지 시각적으로 확인이 불가능하다. 그러나, 본 발명에서는 LED 형광등(100)의 양 단에 커플링 다이오드(110)가 구비되어, 어떠한 경우에도 안정기(200)의 점등 단자에 의하여 LED 형광등(100)이 작동할 수 있도록 구성된다.The light emitting mechanism of the LED fluorescent lamp of the above configuration will be described with reference to FIG. 4. First, the
즉, 도시된 바와 같이, 안정기(200)의 일 측 점등 단자(210a)로부터 신호가 입력(①)되는 경우 입력된 신호는 제1커플링 다이오드(111)를 통과한다. 이때, 제1커플링 다이오드(111)를 통과한 신호는 제2커플링 다이오드(112)로 흐르지 않고 정합 트랜스포머(120)의 1차 코일(121)로 유입된다. 이는 예열용 커패시터(C)가 정합 트랜스포머(120)의 1차 코일(121)보다 훨씬 높은 임피던스를 가지므로 제2커플링 다이오드로의 신호 유입은 차단되기 때문이다. 1차 코일(121)을 통과한 신호는 제3커플링 다이오드(113)로 흐르지 않고 제4커플링 다이오드(114)를 통과한다. 이는 마찬가지로 높은 임피던스를 가지는 예열용 커패시터(C)에 의하여 제3커플링 다이오드(113)로의 신호 유입이 차단되기 때문이다. 제4커플링 다이오드(114)를 통과한 신호는 안정기의 타 측 점등 단자(210a)로 출력(②)되므로, 안정기(200)와 LED 형광등(100) 전체에 대하여 신호의 흐름이 발생하게 된다. 여기서 안정기(200)의 타 측 점등 단자로부터 신호가 입력되는 경우에도 신호는 반대 방향으로 동일한 회로를 따라 흐르게 된다. 이때, 정합 트랜스포머(120)에서는 1차 코일(121)로 유입된 교류 신호가 2차 코일(122)에 의하여 정전류 제어기(130)로 전달되고, 정전류 제어기(130)에서는 이를 맥류로 변환시켜 LED 발광 모듈(140)을 구동시키게 된다. That is, as shown, when a signal is input (①) from one
상기와 같은 신호의 흐름은 형광등 양 측에 구비된 한 쌍의 커플링 다이오드(110)에 의하여 가능하다. 즉, 제2커플링 다이오드(112) 및 제3커플링 다이오드(113)가 점등 단자(210a)에 연결되고, 제1커플링 다이오드(111) 및 제4커플링 다이오드(114)가 커패시터 단자(210b)에 연결되더라도, 점등 단자(210a)로 입력되는 안정기(200)의 신호는 제2커플링 다이오드(112) 및 제3커플링 다이오드(113)를 통하여 흐르므로, 예열용 커패시터(C)와는 무관하게 LED 형광등(100)을 구동시킬 수 있게 된다.
The signal flow as described above is possible by a pair of
이상에서 본 발명에 있어서 실시예를 참고로 설명되었으나, 본 기술분야의 통상의 지식을 가진 자라면 이로부터 다양한 변형 및 균등한 타 실시예가 가능하다는 점을 이해할 것이다.
Although the embodiments of the present invention have been described with reference to the present invention, those skilled in the art will understand that various modifications and equivalent other embodiments are possible therefrom.
100 : LED 형광등
110 : 커플링 다이오드 120 : 정합 트랜스포머
130 : 정전류 제어기 140 : LED 발광 모듈
200 : 안정기 210 : 단자 캡
210a : 점등 단자 210b : 커패시터 단자100: LED fluorescent light
110: coupling diode 120: matching transformer
130: constant current controller 140: LED light emitting module
200: ballast 210: terminal cap
210a: lit terminal 210b: capacitor terminal
Claims (3)
일 측의 상기 단자 캡을 통하여 점등용 단자와 커패시터 단자에 각각 연결되는 한 쌍의 커플링 다이오드; 및
타 측의 상기 단자 캡을 통하여 점등용 단자와 커패시터 단자에 각각 연결되는 다른 한 쌍의 커플링 다이오드;를 포함하는 LED 형광등.In the LED fluorescent lamp which is provided inside the housing and is compatible with a ballast having a lighting terminal and a preheating capacitor terminal in the terminal cap,
A pair of coupling diodes respectively connected to the lighting terminal and the capacitor terminal through the terminal cap on one side; And
And another pair of coupling diodes respectively connected to the lighting terminal and the capacitor terminal through the terminal cap on the other side.
입력단의 1차 코일과 출력단의 2차 코일로 구성되며, 상기 입력단은 한 쌍의 상기 커플링 다이오드에 연결되는 정합 트랜스포머;를 더 포함하는 것을 특징으로 하는 LED 형광등.The method of claim 1,
Comprising a primary coil of the input stage and the secondary coil of the output stage, the input stage is a matching transformer connected to the pair of the coupling diode; LED fluorescent lamp further comprises.
상기 1차 코일의 임피던스가 상기 예열 커패시터의 임피던스보다 작은 값을 갖도록 구성되는 것을 특징으로 하는 LED 형광등.The method of claim 2, wherein the matching transformer,
LED is characterized in that the impedance of the primary coil is configured to have a value less than the impedance of the preheating capacitor.
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