KR20140027057A - 집적된 드라이버를 포함하는 led 발광체 - Google Patents

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칼 데젤만
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세람테크 게엠베하
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Abstract

세라믹 서포트 엘리먼트(32) 상에 배열되고 그리고 이 세라믹 서포트 엘리먼트에 열적 전도 방식으로 연결되는 적어도 하나의 LED(43), LED(43)에 전기적으로 연결되어 전력을 공급하고 LED(43)로 공급된 전력을 제어하는 전자 드라이버(17)를 포함하는 LED 광이 개시된다. 드라이버(17)는, 광에 있어서 LED(43)의 전기 제어 기능 및 성능을 개선하기 위해서 서포트 엘리먼트(32)에 열적 전도 방식으로 연결된다.

Description

집적된 드라이버를 포함하는 LED 라이트{LED LIGHT COMPRISING AN INTEGRATED DRIVER}
본 발명은, 세라믹 기판 상에 배열되고 열적 전도 방식으로 세라믹 기판에 연결되는 적어도 하나의 LED를 구비하고 그리고 LED로의 전력 공급 및 전력을 증가시키기 위해 LED에 전기적으로 연결된 전자 드라이버를 구비한 LED 램프에 관한 것이다.
LED들은 발광 다이오드들이고, 각각의 LED들이 켜지게 하는 각각의 전자 드라이버 회로들 또는 드라이버 모듈들이 LED 드라이버들로 알려진다.
LED의 밝기는 전력 소모에 따라 증가한다. 일정한 반도체 온도에서, 이 증가는 대략적으로 비례적이다. 온도의 증가로 인해 효율이 떨어지므로, 광 수율 또는 휘도 효율은, 냉각 타입에 따라 전력 한계에서 감소한다. 반도체의 온도가 약 150℃의 최대치를 초과하는 경우 LED는 작동이 되지 않을 것이다.
LED들에 있어서의 램프들의 전력은, 예를 들어, 저항 엘리먼트들에 의해 또는 위상 제어 디머들에 의해 제어될 수 있다. 이러한 드라이버들은 항상, 실제 LED로부터 약간의 거리를 두고 떨어져 위치되는데, 즉, 이들은 램프 그 자체 내에 있는 것이 아니다. 여기서 한가지 불이익은, LED의 제어가, LED로부터의 드라이버의 거리로 인해 느려진다는 것이다.
고휘도 전력을 이용하는 LED들은 동작 동안 매우 뜨거워지므로, 이들은, LED들이 작동되는 않는 것을 방지하기 위해서 반드시 냉각되어야 한다.
WO 2007/107601 A1은, LED들의 냉각을 위해서, 이들은, 세라믹 열 방출 냉각 엘리먼트들, 소위 열 싱크들에 일체로 결합되는 세라믹 기판 바디들 상에 배열되어야 한다. 전도체들이 기판 바디에 적용되므로, 기판 바디는 회로 보드와 같이 설계된다. 그러나, 이것에 대하여 특수한 것은, 소결 금속화된 영역들이 기판 바디의 표면에 대해 전도체들로서 적용된다는 것이다. LED들이 전도체들 상에 납땜된다. 따라서 극도로 높은 열 방출이 달성되고, 세라믹의 선택을 통해 가변 방식으로 조정될 수 있다.
본 발명의 목적은 LED들의 전기적 제어 및 전력을 개선하는 것이다.
본 발명에 따른 LED 램프는 특허 청구항 1의 특징들에 의해 정의된다. 따라서, 적어도 하나의 LED는 세라믹 기판 바디 상에 배열되고, 이 드라이버는 열을 전도하는 방식으로 기판 바디에 연결된다. 열적 전도성 연결로 인해, 드라이버는 LED의 온도의 변화들에 직접적으로 반응할 수 있다. 드라이버는 바람직하게는, 기판 바디의 온도의 함수로서 그러므로 LED의 온도의 함수로서 LED로의 전력 공급을 조절하도록 설계된다. 용어 "드라이버"가 아래에서 사용되는 경우, 이는 항상 전기 드라이버 회로를 지칭하는 것으로 이해된다.
세라믹 기판 바디는, 그의 표면 상에 전도체들로서 설계된 소결 금속화된 영역들을 가질 수 있다. LED들은 바람직하게는 전도체들에 납땜된다. LED와 함께 드라이버는 소결 금속화된 영역들을 이용하여 기판 바디에 납땜될 수 있다. 드라이버는 바람직하게는, LED 바로 가까이에 그리고/또는 LED에 근접하게 배열된다. 대안적인 실시형태에서, 드라이버는, 램프 내에 직접 존재하는 전자 모듈 내에 수용되어 LED들 바로 가까이에 있다.
일 실시형태에서, 이와 같이 본 발명은 드라이버가 LED 바로 가까이에 전력 모듈로서 있고, 기판 바디의 세라믹 상에 직접 장착되는 세라믹 램프를 설명한다. 발광의 변화에 따라 온도에서의 변화들이 즉시 검출된다. 드라이버는 바람직하게는 3개 부분들로 설계되고 소형화되며, 예비 단계(교류 대 저전압 직류), 온도 제어식 디머 단계(직류) 및 LED로 전력 공급을 위한 출력 단계를 갖는다. 예를 들어, 기판 바디는 바람직하게는 램프 설비, 이를 테면 E27, E26, GU10 또는 E14를 포함한다. 드라이버는 바람직하게는 LED 바로 가까이에 위치된다.
LED의 온도 및/또는 LED가 직면한 환경이 변하는 경우, LED의 밝기는 즉각적으로 온도를 따를 것이다. 드라이버 상의 온도들이 (바람, 그늘, 감소된 라디에이션으로 인해) 떨어지는 것은 일반적으로 더 높은 발광으로 이어질 것이다. 제어 속도는, 높은 열 전도성의 세라믹을 LED의 기판으로서 그리고 그의 드라이버로서 이용함으로써 추가로 증가될 수 있고 불량한 전도체들인 세라믹들을 이용함으로써 감소될 수 있으므로, 밝기의 자연스러운 (증폭되지 않은) 변동들은 세라믹의 열 전도도에 대해 역 비(inverse ratio)에 있다. 따라서, 개별 트리거링의 경우 램프들을 직렬로 연결함으로써, 예를 들어, 램프 어레이에서 밝기 효과들을 얻는 것이 가능한데, 이는 이후에 흐름 효과를 가시적이게 한다.
본 발명의 예시적인 실시형태가 도면들을 기반으로 하여 아래에 더욱 상세하게 설명된다.
도 1은 제 1 예시적인 실시형태를 관통하는 섹션을 도시한다.
도 2는 제 2 예시적인 실시형태를 관통하는 섹션을 도시한다.
도 3은 도 2에 따른 상세를 도시한다.
도 4는 다른 예시적인 실시형태를 도시한다.
도 5a 및 도 5b는 다른 예시적인 실시형태를 도시한다.
도 6은 다른 예시적인 실시형태를 도시한다.
도 7은 다른 예시적인 실시형태를 도시한다.
도 8 내지 도 13c는 도 7에 따른 예시적인 실시형태의 상세한 전자 회로들을 도시한다.
도 14는 도 14에 따른 예시적인 실시형태의 전자 회로들에서 사용되는 컴포넌트들을 구비한 테이블을 도시한다.
도 1 내지 도 3 및 도 6은, 전류 피드(2)를 가진 기저부(1), 램프 쉐이드(3) 및 스틱-온 세라믹 장착 기판(4)으로 이루어진 본 발명에 따른 소켓 GU(10) 램프를 도시한다. 도 6에 도시된 램프는 램프 쉐이드를 가지 않는다. 그외에는, 도 1의 램프와 동일하게 설계된다.
이 예에서, 장착 기판(4)은 LED 및 드라이버(17)를 위한 장착 디스크 및/또는 기판 바디이다. 이 예에서 이것은 높은 열적 전도도를 갖는 회색 AIN으로 제조되고, 램프 쉐이드(3)는 크롬 산화물로 도핑된 루비-색상의 알루미늄 산화물로 제조된다. 장착 기판(4)은 여기서 보이지 않는다. 램프 바디 및/또는 램프 쉐이드(3)는 램프 쉐이드(3)의 상부 단부에서 유리 디스크(미도시)로 시일링된다.
소결 금속화된 영역들(15)이, LED(들)을 납땜하기 위해 세라믹 바디(4)의 표면 상에 배열된다. 이러한 소결 금속화된 영역들(15)은 전도체들을 형성하고 따라서 회로 보드를 형성한다. 단순화를 이유로, 금속화된 영역들(15) 상의 다이오드들은 도시하지 않았다. 드라이버들(17)은 단지 개략적으로만 도시된다. 본원에 도시된 실시형태들에서, 드라이버들(17)은 소결 금속화된 영역들(14 또는 15) 상에 배열되지 않았지만 대신에 장착 기판(4) 상에 배열된다. LED들이 더욱 소형화됨에 따라(오늘날 심지어 2×2㎜가 가능함), 드라이버는 또한 금속화된 영역들(15) 상에 직접 장착될 수 있다. 전기 터미널 배선들을 위한 플러그 엘리먼트들(2, 11) 또는 부싱들(15)(도 3 참조)이 장착 기판(4)에 배열된다. 이러한 연결 배선들은 드라이버들(17)에 전기적으로 연결되고, 드라이버들(17)은 금속화된 영역들(15)에 전기적으로 연결된다. 임의의 수의 금속화된 영역들(15)이 장착 기판(4) 상에 배열될 수 있다.
장착 기판(4)은 보다 양호한 고정을 위해 금속화 영역(15)을 대면하는 주변 표면 상에 방사상의 오목자국(13)을 갖는다.
일 바람직한 실시형태에서, 램프는, 3개의 세라믹 부품들, 즉, 전류 피드(2)를 가진 기저부(1), 장착 기판(4) 및/또는 장착 디스크 및 램프 쉐이드(3)로부터 모듈로서 형성된다. 예를 들어, 전기 터미널 배선들(도면에 미도시)은 전류 피드(2, 11)를 통해 기저부(1)로 그리고 기저부(1) 내부에서 드라이버들(17)로 올라가 거기에서부터 LED들로 안내된다. 장착 기판(4)은, 바람직하게는, 열 방출이 높은 세라믹으로 제조된다. LED가 장착 기판(4) 상의 전도체들에 납땜된다. 램프 쉐이드(3)는 또한 바람직하게는, 그의 외부 표면 상에 냉각 리브들(5)을 구비한 세라믹으로 제조된다. 냉각 리브들(5)은 램프 쉐이드(3)의 세로 방향으로 연장된다.
이 설명에서 장착 디스크는 장착 기판(4)에 대하여 나타내어진다. "장착 기판"은 바람직하게는 단지 장착 디스크일뿐이기 때문에 장착 기판은 일반 용어이다. 장착 기판은 또한, 이것이 디스크 형상이 되지 않도록 설계될 수 있다. 그외에는 2개의 용어들은 동일한 오브젝트를 기술한다.
기저부(1) 상의 램프 쉐이드(3)의 더욱 양호한 고정(fastening)을 위해서, 기저부(1)는 그의 내부 표면 상에 숄더(8)를 가지며, 이 숄더를 이용하여 램프 쉐이드(3)가 장착 기판(4) 상의 오목자국(13) 또는 대응하는 숄더 상에 앉혀진다. 램프 쉐이드(3)의 하부 단부는 장착 기판(4)과 기저부(1)의 상부 단부(12) 둘레로 연장된다. 장착 기판(4)은, 외부에서 보이지 않는 그러한 방식으로 램프 쉐이드(3)와 기저부(1) 사이에 배열된다. 장착 디스크(4)로부터 떨어져 대면하고 있는 램프 쉐이드(3)의 상부 단부는 유리 디스크를 수용하기 위한 내부 숄더(6)를 갖는다. 기저부(1)는 바람직하게는, 내부 캐비티(7)를 가진 원통형 형상이다. 이것은 재료를 절약한다.
이와 같이, 램프는 기저부(1), 장착 디스크(4) 및 LED를 둘러싸는 램프 쉐이드(3)로 이루어진다. 광원이 장착 기판(4)에 부착된다.
기저부(1)에는 또한, 플러그 연결을 확립하기 위해, 홀더들 내에 나사체결을 하기 위한 스레드 또는 대응하는 플러그 리셉터클들이 장착되거나 또는 터미널 폴들(terminal poles)이 장착된 기저(base)들의 경우에는, 기저부(1)에는 또한 램프 기저가 장착될 수 있다.
램프 쉐이드(3)는, 램프 쉐이드의 개구에서 램프 쉐이드(3)의 윤곽이 톱니 바퀴처럼 보이도록, 램프 쉐이드의 둘레에 고르게 분배된 냉각 리브들(5)을 갖는다. 냉각 리브들(5)은, 결과적으로 발생된 열을 주위의 공기로 방출시키므로 특히 고 전력의 LED들의 경우에 유리하다. 냉각 리브들의 횡단면은 또한, 예를 들어, 반원 또는 반타원과 같은 임의의 다른 가능한 형상을 가정할 수 있다. 열 손실들이 낮은 LED들의 경우, 쉐이드는 또한 매끄러울 수 있다. 쉐이드는 또한 상이한 형상들을 가질 수 있는데, 예를 들어, 타원형 또는 다각형일 수 있다.
기저부(1)는 또한, 도 2에 도시된 바와 같이 장착 기판(4)과 함께 일체로 설계될 수 있다.
도 6은 램프 쉐이드(3)가 없는 도 1에 따른 램프의 실시형태를 도시한다. 이 쉐이드가 없는 변형예는, 열 및/또는 태양광선이 드라이버 온도에 직접적으로 영향을 미칠 수 있고(아무것도 가리지 않음) LED들은 온도에 있어서의 이러한 변화로 인해 매우 짧은 시간 기간에 재조절될 수 있기 때문에 유리하다. 도 1, 도 2 및 도 6에 있어서의 동일한 참조 번호들은 또한 동일한 오브젝트를 나타낸다.
도 4는, 전도체들로서 소결 금속화된 영역들을 갖는, WO 2007/107601 A2에 설명된 세라믹 냉각 바디들(설명 도입부 참조)로 이루어진 9개의 다이오드 기판들(20)의 어레이를 도시한다. 6개의 다이오드들 및/또는 LED들(23)이 각각의 다이오드 기판(20) 상에 장착되고(단지 개략적으로만 도시함), 또한 금속화된 영역들(미도시)을 통해 서로 전기적으로 연결된다. 다이오드 기판들(20)은 냉각을 위해 핀(fin)들(27)을 갖는다.
도 4는 정사각형 다이오드 기판들(20)을 도시하지만, 임의의 다른 형상이 또한 사용될 수 있다. 개별 다이오드 기판들(20)은, 금속 프레임(21) 내에 설치되거나 또는 서스펜딩되고, 또는 LED들(23)에 대한 전류 피드로서도 또한 동시에 역할을 할 수 있다. 기판들(20)의 다이오드의 어레이는 넓은 영역에 조명을 제공하는 역할을 하지만 스포트 조명을 위해서도 또한 사용될 수 있다. 다이오드 기판들(20)은 따라서 집중적인 광을 생성하기 위해 금속 프레임(21) 내에서 상이한 각도들에서 고정된다.
예를 들어, 광의 초점을 이용한 포물선 배열은 모서리들(22)을 접어 올림으로써 형성된다. 이 어레이는 또한, 영역의 조명을 위해 평면일 수 있거나 또는 스포트 조명을 위해 구부려질 수 있다.
또한, LED들의 제어의 드라이버는 바람직하게는 적어도 하나의 다이오드 기판 상에 배열되고, 바람직하게는 동시에 각각의 다이오드 기판(20) 상에 배열된다. 이는 도면들에 도시되지 않았다. LED들이 상부에 배열되는 전도체들로서 소결 금속화된 영역들이 여기에 설계된다.
도 5a 및 도 5b는, 열 방출 세라믹 냉각 엘리먼트들(37)을 구비한, 일체로 제공되는 세라믹 기판 바디(32)로 이루어진 세라믹 다이오드 기판(40)을 위에서 본 도면(도 5a)과 단면도(도 5b)로 도시하며, 세라믹 다이오드 기판(40)은 여기서 핀(fin)들의 형태로 도시된다. 다이오드 기판(40)이 회로 보드이도록, 소결 금속화된 영역들(41)이 기판 바디(32)의 표면(33)에 적용된다. LED들(43)이 다이오드 기판(40)에 부착되고 금속화된 영역들(41) 상에 납땜된다. 어레이를 형성하기 위해 2개 또는 그보다 많은 다이오드 기판들(40)의 기계적 연결 및/또는 전류 전도성을 위해서, 다이오드 기판들(40)은, 다이오드 기판들(40)이 연결 엘리먼트들을 이용하여 서로 직접적으로 또는 간접으로 연결되는 연결 엘리먼트들로서 플러그들 및/또는 소켓들을 구비한다.
LED들 이외에도, LED들의 드라이버들이 또한 다이오드 기판들(40) 상에 배열되고 그에 따라 LED들에 연결된다.
다른 변형예에서, 플러그들은 특히 GU 5.3 표준에 따른 핀(pin)들(36)이고 소켓들이 이 핀들에 조정된다. 도 5는, 본원에서 핀들(36)로 이루어진 플러그들만을 갖는 실시형태를 도시한다. 이들 핀들(36), 즉 각각의 플러그를 위한 2 개의 핀들이 다이오드 기판(40)의 에지 영역 상에 배열되고, 이 플러그들(36)은 다이오드 기판(40)의 반대쪽들 상에 놓여진다. 별개의 연결 엘리먼트(38)가 2개의 다이오드 기판들(40)을 연결하기 위해 여기에서 사용된다. 본원에 나타낸 변형예에서, 이 연결 엘리먼트(38)는 관통-홀들(44)을 가진 직사각형 또는 정사각형 형상의 플레이트이다. 핀들(36)이, 전기적 콘택을 확립하는 다이오드 기판(40) 상의 이러한 홀들(44) 안으로 삽입된다. 각각의 연결 엘리먼트(38)는 4개의 홀들(44)을 갖는다. 2개의 홀들(44)이 연결 엘리먼트(38) 상에서 서로 전기적으로 연결된다.
프레임에 다이오드 기판들(40)을 고정하기 위해서, 다이오드 기판들은, 적어도 하나의 에지 상에 금속화된 영역들(41)이 없는 스트립(34)을 갖고 그리고 LED(43) 및 드라이버들을 갖지 않는다. 따라서 이 스트립(34)은, 프레임 상의 또는 레일 상의 고정을 위한 세라믹 스프링을 형성한다. 이후, 적어도 2개의 레일들이 프레임을 형성한다.
스트립(34)은, 바람직하게는 스크류를 이용하여 고정하기 위해 적어도 하나의 리세스를 갖는 것이 바람직하다.
도 7은 본 발명에 따른 램프의 대안적인 바람직한 실시형태를 단면도로 그리고 전개도로 도시한다. 이 램프는 도 1의 램프와 유사하고 램프 베이스(E27)에 제공된다. 이 램프는 6개의 부분들 및/또는 유닛들로 이루어지는데, 즉, 금속 스레디드 소켓(52), 세라믹 기저부(1), LED들(43)을 제어하기 위한 드라이버로서의 전자 모듈(51), 세라믹 장착 기판(4), 냉각 리브들(5) 및 유리 디스크(50)를 구비한 세라믹 램프 쉐이드(3)로 이루어진다.
기저부(1)는 속이 비어 있는 원통형 바디로 설계되며, 이 속이 비어 있는 원통형 바디는 양쪽 단부들이 개방되어 있고 램프의 중앙 기판 바디이다. 기저부(1)는 외부 스레드(54)를 가지며, 이 외부 스레드는 이것의 단부에서 기저부(1)의 외측 벽을 향해 방사상으로 오목하게 들어가 있고, 외부 스레드의 단부는 램프 쉐이드(3)로부터 떨어져 대향하고 있다. 그 내부에 스레드가 있는 스레디드 소켓(52)이 이 외부 스레드(54)로 나사체결된다(screwed). 이 스레디드 소켓(52)은 E27 표준에 따라 설계되고 금속으로 제조된다.
드라이버를 포함하는 전자 모듈(51)이 기저부(1)로 삽입된다. 전자 모듈(51)의 전기 연결은 단지 더욱 양호한 개관을 위해 나타내어질 뿐이다. 전자 모듈(51)은 장착 기판(4) 상의 LED들(43)에 전기적으로 연결된다. 이를 위해, 장착 기판(4)은 2개의 홀들을 가지며, 이 홀들을 통해 전자 모듈(51)로부터 LED들로 전기 연결이 이루어진다.
세라믹 장착 기판(4)이 기저부(1)에 접착된다. 장착 기판(4)은 LED들(43)을 위한 기판 바디 및/또는 장착 디스크이고, 바람직하게는 높은 열적 전도도를 가진 회색 AIN으로 제조되고 램프 쉐이드(3)는 크롬 산화물로 도핑된 루비-색상의 알루미늄 산화물로 제조된다. 장착 기판(4)은 외부에서 보이지 않는다. 램프 쉐이드(3)는 램프 쉐이드(3)의 상부 단부에서 유리 디스크(50)로 시일링된다.
세라믹 기판(4)의 표면 상에, 소결 금속화된 영역들이 LED들(43)을 납땜하기 위해 배열된다. 이러한 소결 금속화된 영역들은 전도체들을 형성하고 따라서 회로 보드를 형성한다. 드라이버들은 3개의 회로 보드들(51a, 51b, 51c) 상에 배열되며, 이 3개의 전도체들은 전자 모듈(51)에서 상하로(one above the other) 수직하게 차례로 배열된다. 공간이 충분하다면, 드라이버들은 바람직하게는 소결 금속화된 영역들 상에 또는 플레인 장착 기판(4) 상에 배열된다. 드라이버들이 LED에 전기적으로 연결된다. 대안으로, LED들 및 기판 바디, 즉, 세라믹 기판(4)은 전기 전도성 중간층을 통해 서로 전기적으로 연결될 수 있다.
임의의 수의 금속화된 영역들이 장착 기판(4) 상에 배열될 수 있다. 도 7의 실시형태에서, 그러나, 드라이버들은, 기저부(1) 내의 캐비티(7) 내에 놓여지는 전자 모듈(51) 내에 배열된다. 전자 모듈(51)은 바람직하게는, 열적 전도성 전기적 절연성 캐스팅 화합물을 이용하여 기저부(1)에 고정된다(secured).
장착 기판(4)은 또한, 이것이 디스크 형상이 아니게 설계될 수 있다. 장착 기판(4)은 보다 양호한 고정을 위해 방사상의 오목자국(13)을 갖는다. 장착 기판(4)은, 바람직하게는 높은 열 방출 특성을 가진 세라믹으로 이루어진다. LED는 장착 기판(4) 상의 전도체들에 납땜된다.
램프 쉐이드(3)는 바람직하게는 그의 외부 표면 상에 냉각 리브들(5)을 가진 세라믹으로 제조된다. 냉각 리브들(5)은 램프 쉐이드(3)의 세로 방향으로 연장된다.
기저부(1) 상의 램프 쉐이드(3)의 더 양호한 장착을 위해서, 기저부(1)는 그의 내부 표면 상에 숄더(8)를 가지며, 이 숄더를 이용하여 램프 쉐이드(3)가 장착 기판(4) 상의 오목자국(13) 또는 대응하는 숄더 상에 앉혀진다. 램프 쉐이드(3)의 하부 단부는 장착 기판(4)과 기저부(1)의 상부 단부(12) 둘레로 연장된다. 기저부(1)는 바람직하게는, 내부 캐비티(7)를 가진 원통형이 되도록 설계된다. 이것은 재료를 절약하고 전자 모듈(51)을 위한 공간을 생성한다.
기저부(1)에는 또한 플러그 연결들을 확립하기 위한 플러그로서, 홀더들 안으로 또는 터미널 폴들이 있는 소켓들의 경우에는 램프 기저들 안으로 스레드들을 나사체결하기 위한 스레드들이 또는 대응하는 소켓들이 장착될 수 있다.
램프 쉐이드(3)는, 램프 쉐이드의 윤곽이 램프 쉐이드의 개구에서 톱니 바퀴처럼 보이도록, 램프 쉐이드의 둘레 주위로 고르게 분배된 냉각 리브들(5)(이 냉각 리브들은 램프의 세로 방향으로 이어짐)을 갖는다. 냉각 리브들(5)은, 결과적으로 발생된 열을 주위의 공기로 방출시키기 위한 것으로 특히 고 전력의 LED들의 경우에 유리하다. 냉각 리브들의 횡단면은 또한, 예를 들어, 반원 또는 반타원과 같은 임의의 다른 가능한 형상을 가정할 수 있다. 열 손실들이 낮은 LED들의 경우, 쉐이드는 또한 매끄러울 수 있다. 쉐이드는 또한 상이한 형상들을 가질 수 있는데, 예를 들어, 타원형 또는 다각형일 수 있다.
세라믹 하우징 컴포넌트들 및 회로 보드 컴포넌트들의 이용으로 인해 전기 절연이 제공되고, 드라이버는 갈바닉 분리(galvanic separation) 없이 직접 연결될 수 있다. 열 전도성 캐스팅 화합물 및 공간적으로 컴팩트한 샌드위치 설계(도 7 참조)와 함께 세라믹의 열적(thermal) 열전도 특성들 때문에, 이는 기저의 내부에 그리고/또는 기저부(1)의 내부에 매우 양호한 전체 열 방출을 산출한다. 드라이버 그 자체에 의한 전력 손실 및 LED들에 의해 생성된 열 둘 모두는 약간의 시간 지연을 가지고 전자제품에 도달하므로, 이후, LED들로의 전력 공급은, 전체 시스템의 자유롭게 미리선택된 최대 온도가 초과되지 않도록 선형적으로 하향 조절된다. 이와 같이, 드라이버 회로 그 자체뿐만 아니라 LED들이 과열로부터 보호된다. 냉각이 더욱 양호할 수록 LED들은 더 밝고, 그 반대로 LED들이 더 밝을수록, 냉각이 더욱 양호하다. 열적 과부하가 크게 방지된다. 이외에도, 전체 회로는 넓은 범위에 걸쳐 상업적인 위상 제어 디머들을 이용하여 수동으로 디밍되게(dimmed) 할 수 있다.
도 8은 도 14에 사용되는 컴포넌트들을 나열하는, 드라이버들의 완벽한 전자 회로를 도시한다.
도 9는 전자 모듈(51c)(도 7 참고)의 전자 회로를 도시한다. 도 12a 및 도 13a는 전자 모듈(51c)의 개략도를 위 아래로 도시한다. 전자 모듈(51c)은 230 볼트 네트워크에 연결하는 것을 담당하고 다이오드들(D2)을 구비한 브리지 정류기를 갖는다. 2개의 저항기들(R17 및 R21)이, 방전 커패시터들의 경우에 단락을 방지하기 위해서 입력 전류를 제한하기 위해 브리지 정류기로부터 윗부분(upstream)에 연결되어 있다. 저항기들(R17 및 R21)은 또한 네트워크 전압들에 대해 최대 500볼트까지 과전압 보호의 역할을 한다. 브리지 정류기의 브리지에는, 세라믹 커패시터들로서 설계되고 그리고 최대 500,000 동작 시간의 수명을 가진 평활화 커패시터들(C1, C2 및 C7)이 장착된다. 단락 고 기생 주파수들에 대해 이 커패시터들 및 코일(L1)을 이용하여 필터링 효과가 달성된다. 커패시터(C9)는 생성된 dc 전압을 디밍하기 위한 알루미늄 전해질 커패시터이다.
도 10은 전자 모듈(51b)(도 7 참고)의 전자 회로를 도시한다. 도 12b 및 도 13b는 각각 전자 모듈(51c)의 개략도를 위 아래로 도시한다. 전자 모듈(51b)은 위상 제어 디밍을 위한 디머 회로이다. 디머 회로는 분압기들, 다이오드들 및 MOS 전계 효과 트랜지스터들을 사용한다. 디머 회로는 대략적인 범위에서 옴 부하(ohmic load)를 시뮬레이션한다. 10 와트, 즉 디머들에 인가된 전력은 디머들을 동작시키기에 충분하다.
도 11은 전자 모듈(51a)(도 7 참조)의 전자 회로를 도시한다. 도 12c 및 도 13c는 각각 전자 모듈(51a)의 개략도를 위 아래로 도시한다. 전자 모듈(51a)은, 출력단에서 LED 전류를 제어하기 위해 HV9961LG 타입의 집적 회로를 갖는다. 온도-의존성 저항기(NTC)(R19)는, 온도의 함수로서 LED의 제어를 위해 집적 회로를 위한 제어 신호를 생성하는, 집적 회로의 입력부(7)에 배열된다. 온도 의존성 디밍은 펄스 폭 변조를 이용하여 이루어진다. 집적 회로 HV9961LG는, 긴 서비스 수명을 달성하기 위해 군용 온도 범위의 경우 10와트의 전력 등급으로 -55℃ 내지 +125℃의 온도를 위해 설계된다. 집적 회로는 LED를 위한 전력 공급 전압(이 전력 공급 전압은 선 전압(line voltage)과 비교하여 감소됨)을 생성하므로, 나머지 전압은 열로 방출된다. 출력단에서, 집적 회로에는 MOS 전계 효과 트랜지스터(Q1)가 그리고 3 밀리헨리(millihenries)의 인덕턴스를 가진 스로틀 코일(L2)이 제공된다. 최대 8개의 LED들이 도 11에 따른 제어 회로로 동작될 수 있다.
따라서 본 발명의 장점들은 다른 것들 중에서도 다음을 포함한다:
1.세라믹 재료들의 사용으로 인한 최적의 보호 절연.
2.세라믹 재료들의 사용으로 인한 최적의 열 방출.
3.하우징으로서 세라믹 재료들의 사용으로 인한 매력적인 설계.
4.캐스팅에 의해 열적으로 결합된 NTC 및/또는 전자 모듈(51) 설치로 인한 과열에 대한 보호.

Claims (15)

  1. LED 램프로서,
    세라믹 기판 바디(4, 32) 상에 배열되고 그리고 열적 전도 방식으로 상기 세라믹 기판 바디에 연결되는 적어도 하나의 LED(43)를 구비하고, 그리고
    전력을 제어하고 LED로 전력을 공급하기 위한, 상기 LED에 전기적으로 연결된 전자 드라이버(17)를 구비하고,
    상기 드라이버(17)는 열적 전도 방식으로 상기 기판 바디(4, 32)에 연결되는, LED 램프.
  2. 제 1 항에 있어서,
    상기 드라이버(17)는 상기 기판 바디(4, 32)의 온도의 함수로서 상기 LED(43)로의 전력 공급을 조절하도록 설계되는, LED 램프.
  3. 제 1 항 또는 제 2 항에 있어서,
    상기 드라이버(17)는 열 전도성 캐스팅 화합물로 상기 기판 바디(4, 23)와 함께 캐스팅(cast)되는, LED 램프.
  4. 제 1 항 내지 제 3 항 중 어느 한 항에 있어서,
    제 1 회로 보드(51c)는 예비 단계로서, 평활화 커패시터들을 갖고 그리고 브리지 브랜치 내 필터 회로를 갖는 브리지 정류기 회로를 구비하는, LED 램프.
  5. 제 4 항에 있어서,
    상기 기판 바디(4, 23)는 상기 기판 바디의 표면 상에 소결 금속화된 영역들을 갖고 상기 소결 금속화된 영역들을 이용하여 상기 LED(43) 및 상기 기판 바디는 직접적으로 또는 전기 전도성 중간층 방식에 의해 전기적으로 연결되는, LED 램프.
  6. 제 5 항에 있어서,
    상기 드라이버(17)는 상기 기판 바디(4, 32)의 측면 상에 상기 LED(43)에 대향하여 배열되는, LED 램프.
  7. 제 6 항에 있어서,
    상기 드라이버(17)는 상하로 적층된 적어도 2개의 회로 보드들(51a, 51b, 51c)을 갖는, LED 램프.
  8. 제 7 항에 있어서,
    상기 기판은 3개의 적층된 회로 보드들(51a, 51b, 51c)을 가지며, 상기 제 1 회로 보드(51c)는 예비 단계를 형성하고, 제 2 회로 보드(51b)는 온도 제어된 디머 단계를 형성하고 그리고 제 3 회로 보드(51c)는 상기 LED(43)로의 전력 공급을 위한 출력 단계를 형성하는, LED 램프.
  9. 제 8 항에 있어서,
    상기 제 1 회로 보드(51c)는 상기 예비 단계로서, 평활화 커패시터들 및 상기 브리지 브랜치 내 필터 회로를 갖는 브리지 정류기 회로를 구비하는, LED 램프.
  10. 제 9 항에 있어서,
    상기 평활화 커패시터들 중 적어도 하나는 대략 1 내지 10 마이크로패러드의 범위 내의 커패시턴스를 갖는 알루미늄 전해질 커패시터를 포함하는, LED 램프.
  11. 제 8 항 내지 제 10 항 중 어느 한 항에 있어서,
    상기 제 2 회로 보드(51b)는, LED 디머를 위해 대략 5-20 와트 그리고 바람직하게는 대략 10 와트의 범위 내에서 옴 부하를 시뮬레이션하기 위해 적어도 하나의 옴 분압기를 갖는, LED 램프.
  12. 제 8 항 내지 제 11 항 중 어느 한 항에 있어서,
    상기 제 3 회로 보드(51a)는, 선 전압과 비교하여 온도에 의존하여 상기 LED(43)에 감소된 전력을 공급하는 온도 의존성 저항기(R19)를 갖는, LED 램프.
  13. 제 12 항에 있어서,
    LED 전류의 제어를 위해, 상기 제 3 회로 보드(51a)는, -55℃ 내지 +125℃의 온도 범위를 위해 설계되고 그리고 집적 회로의 입력부에서 온도 의존성 저항기(R19)에 연결되는 집적 회로를 갖는, LED 램프.
  14. 제 13 항에 있어서,
    MOS 전계 효과 트랜지스터(Q1) 및/또는 초크(choke) 코일(L2)은 상기 집적 회로의 출력부와 상기 LED(43) 사이에 배열되는, LED 램프.
  15. 제 1 항 내지 제 14 항에 있어서,
    상기 LED(43)로의 상기 전력을 제어하기 위한 기판은 위상 제어를 위한 회로를 갖는, LED 램프.
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