KR20150004412U

KR20150004412U - 발광다이오드 전원회로 및 그것의 전구

Info

Publication number: KR20150004412U
Application number: KR2020150002055U
Authority: KR
Inventors: 이-숭 훙; 시에-치아 천; 치엔-웬 호
Original assignee: 루미온 테크 씨오., 엘티디.
Priority date: 2014-05-30
Filing date: 2015-04-01
Publication date: 2015-12-09
Also published as: US20150351172A1; TWI550570B; JP3199159U; EP2953427A1; TW201545146A

Abstract

일종의 발광다이오드 전원회로는 교류전기를 직류전기로 변환함으로써, 적어도 하나의 발광다이오드를 구동시켜 하나의 광 에너지를 출력하기 위한 것이다. 발광다이오드 전원회로는 입력유닛, 전류보호유닛, 전원조정유닛, 정류모듈 및 출력유닛을 포함한다. 입력유닛은 교류전기를 수신하기 위한 것이고, 전류보호유닛은 입력유닛에 연결되어 전류펄스를 억제하고 교류전기를 대응 출력하기 위한 것이다. 전원조정유닛은 전류보호유닛에 연결되어, 교류전기의 전류 및 출력을 제어 및 조정하기 위한 것이고, 정류모듈은 전원조정유닛에 연결되어, 교류전기를 직류전기로 변환하기 위한 것이며, 출력유닛은 정류모듈 및 적어도 하나의 발광다이오드에 연결되어, 직류전기를 적어도 하나의 발광다이오드로 출력한다.

Description

발광다이오드 전원회로 및 그것의 전구 {Power module for LED and lamp thereof}

본 고안은 일종의 발광다이오드 전원회로 및 그의 전구에 관한 것으로서, 특히 조명 제어 기술 분야의 발광다이오드 전원회로 및 그의 전구에 관한 것이다.

현재, 녹색에너지 조명은 광원으로써 발광다이오드를 광범위하게 사용하고 있으며, 발광다이오드는 직류전기의 구동에 의해 광전 변환이 발생한다.

일반적으로, 발광다이오드는 안정전압 집적회로(integrated circuit, IC)에 의해 직류전압을 획득한다. 안정전압 집적회로의 기능은 교류전기를 직류전기로 변환하여 발광다이오드를 구동시키는데 필요한 전압을 발생시키는 것이다. 예를 들면, 안정전압 집적회로는 교류전기를 약 5볼트의 직류전기로 변환한다.

그런데, 안정전압 집적회로의 동작 과정에서, 부피의 마이크로화 및 발열면적이 비교적 작다는 단점으로 인해, 발광다이오드가 발생시키는 열에너지가 급속하게 누적되어 안정전압 집적회로가 고온에서 작동되는 상황을 초래한다. 고온은 안정전압 집적회로를 손상시킬 수 있으며, 심지어 발광다이오드를 손상시킬 수 있다.

단일한 발광 다이오드는 출광 각도가 작고, 조도가 비교적 낮기 때문에, 조명에 응용할 때, 복수의 발광 다이오드를 조합함으로써 조도가 충분한 조명원을 생성한다. 그러나 상기 발광다이오드들을 구동시키기 위해서는 안정전압 집적회로가 필연적으로 더욱 많은 직류전기를 변환시켜야 하는데, 전기학 분야를 숙지하는 사람이라면, 전자소자가 고 전류 환경에서 동작할 때, 더욱 많은 열에너지가 발생할 수 있다는 것을 이해할 것이다. 다시 말해, 누적된 열에너지는 안정전압 집적회로 또는 상기 발광다이오드의 손상을 가속화시킬 수 있다.

설사 방열구조를 이용하여 열에너지에 대한 방열을 실시한다 하더라도, 안정전압 집적회로가 구동할 수 있는 발광다이오드의 수량은 여전히 제한적이다. 따라서, 만약 다량의 발광다이오드를 사용해야 할 경우, 즉 별도로 대형 전압 변환소자(예를 들어 권수비가 높은 대형 변압기)가 필요하다. 그러나 대형 전압변환소자는 부피가 크고 가격이 비싸다는 등의 단점이 존재할 수 있다.

이를 감안하여, 본 고안은 종래 기술의 단점을 해결하기 위한 일종의 발광 다이오드 전원회로 및 전구를 제공하고자 한다.

본 고안은 전원조정유닛을 통해 적층 커패시터의 용량값을 높이고, 적층 커패시터의 단자전압을 낮춤으로써, 발광 다이오드 전원회로 및 그 전구의 사용 수명을 연장하고 부피를 줄이며 중량을 경감시키는 등의 효과를 얻을 수 있는 일종의 발광 다이오드 전원회로 및 그의 전구를 제공하고자 한다.

본 고안의 실시예는 제1 전기에너지를 제2 전기에너지로 변환하고, 제2 전기에너지를 출력하여, 제2 전기에너지를 통해 광 에너지로 변환되는 적어도 하나의 발광 다이오드를 구동시키는 일종의 발광 다이오드 전원회로를 제시한다. 그 중 제1 전기에너지는 교류전기이고, 제2 전기에너지는 직류전기이다. 발광다이오드 전원회로는 입력유닛, 전류 보호유닛, 전원조정유닛, 정류모듈 및 출력유닛을 포함한다. 입력유닛은 제1 전기에너지를 수신하기 위한 것이고, 전류보호유닛은 입력유닛에 연결되어, 전류 펄스를 억제하고 제1 전기에너지를 대응 출력하기 위한 것이다. 전류조정유닛은 전류보호유닛에 연결되어, 제1 전기에너지의 전류 및 출력을 제어 및 조정하기 위한 것이고, 정류 모듈은 전원조정유닛에 연결되어, 제1 전기에너지를 제2 전기에너지로 변환한다. 출력유닛은 정류모듈 및 적어도 하나의 발광 다이오드에 연결되어, 제2 전기에너지를 적어도 하나의 발광다이오드로 출력한다.

본 고안의 실시예는 제1 전기에너지를 제2 전기에너지로 변환하고, 제2 전기에너지를 출력하여, 제2 전기에너지를 통해 광 에너지로 변환되는 적어도 하나의 발광 다이오드를 구동시키는 일종의 발광다이오드 전원회로를 제시한다. 그 중 제1 전기에너지는 교류전기이고, 제2 전기에너지는 직류전기이다. 발광다이오드 전원회로는 입력유닛, 전류 보호유닛, 정류모듈, 정전류 제어유닛 및 출력유닛을 포함한다. 입력유닛은 제1 전기에너지를 수신하기 위한 것이고, 전류보호유닛은 입력유닛에 연결되어, 전류 펄스를 억제하고 제1 전기에너지를 대응 출력하기 위한 것이다. 정류모듈은 전류보호유닛에 연결되어, 제1 전기에너지를 제2 전기에너지로 변환한다. 정전류 제어유닛은 정류모듈에 연결되어, 제2 전기에너지를 조정함으로써 고정된 출력직류를 출력한다. 출력유닛은 정류모듈에 연결되어, 출력직류를 적어도 하나의 발광다이오드로 출력한다.

본 고안의 실시예는 발광 다이오드 전원회로를 포함하는 전구를 제시한다.

본 고안의 구체적인 수단은 발광다이오드 전원회로를 이용하여, 그 중 전원조정유닛, 정류모듈 및 출력유닛으로 적층 커패시터의 용량값을 높이고 적층 커패시터의 단자전압을 낮추는 회로를 구성함으로써, 발광 다이오드 전원 회로 및 그 전구의 사용 수명을 연장하고 부피를 낮추며 중량을 경감시키는 등의 효과를 얻는다.

이상의 개략적인 설명과 이어지는 실시예는 모두 본 고안의 기술수단과 달성되는 효과를 더 설명하기 위한 것이나, 설명하는 실시예와 도면은 단지 참고 설명용으로만 제공되는 것일 뿐, 결코 본 고안을 제한하기 위한 것은 아니다.

도 1은 본 고안의 일 실시예의 발광다이오드 전원회로의 기능블록도.
도 2는 본 고안의 또 다른 일 실시예의 다수의 발광다이오드 전원회로를 직렬 연결한 기능블록도.
도 3은 본 고안의 또 다른 일 실시예의 다수의 발광다이오드 전원회로를 다수의 전구에 병렬 연결한 기능블록도.
도 4는 본 고안의 또 다른 일 실시예의 전구를 모세 촛대램프에 응용한 결합 설명도.
도 5는 본 고안의 또 다른 일 실시예의 발광다이오드 전원회로의 기능블록도.
도 6은 본 고안의 또 다른 일 실시예의 발광다이오드 전원회로의 회로도.
도 7은 본 고안의 또 다른 일 실시예의 발광다이오드 전원회로의 회로도.

본 고안의 목적, 특징 및 효과를 충분히 이해할 수 있도록, 이하 구체적인 실시예에 첨부되는 도면을 결합하여, 본 고안에 대해 상세히 설명한다.

도 1은 본 고안의 일 실시예의 발광다이오드 전원회로의 기능 블록도이다. 도 1을 참조하면, 도 1에서, 발광다이오드 전원회로(1)는 제1 전기에너지(E1)를 제2 전기에너지(E2)로 변환한다. 제2 전기에너지(E2)는 발광다이오드(2)를 구동시키기 위한 것으로서, 발광다이오드(2)는 제2 전기에너지(E2)를 통해 광 에너지(LE)로 변환된다. 그 중, 제1 전기에너지(E1)는 예를 들어 교류전기이고, 제2 전기에너지(E2)는 예를 들어 직류전기이다. 교류전기의 전압 범위는 50볼트 내지 380볼트 사이에 개재된다. 본 실시예는 교류전기의 전압범위를 제한하지 않는다.

본 실시예에서 발광다이오드(2)는 단일한 발광 다이오드를 예로 설명하였으나, 기타 실시예에서는 하나의 발광 다이오드에만 국한되지 않으며, 여기서는 단지 사례로써 설명하는 것이라는 점에 주의한다.

발광 다이오드 전원회로(1)는 입력유닛(12), 전류보호유닛(14), 정류모듈(16), 정전류 제어모듈(18) 및 출력유닛(20)을 포함한다. 실제 응용에서, 전류보호유닛(14)은 입력유닛(12)과 정류모듈(16)에 연결되고, 정전류 제어유닛(18)은 입력유닛(12)과 정류모듈(16)에 연결된다. 그리고 출력유닛(20)은 정류모듈(16)과 발광 다이오드(2)에 연결된다. 본 실시예는 발광 다이오드 전원회로(1)의 모습을 제한하지 않는다.

상세히 설명하면, 입력유닛(12)은 제1 전기에너지(E1)를 수신할 수 있다. 일 실시예에서, 입력유닛(12)은 표준 램프소켓 규격에 부합되는 램프홀더이거나; 또는 입력유닛(12)은 교류전원을 연결하는 연결선 또는 연결포트일 수 있다. 본 실시예는 입력유닛(12)의 모습을 제한하지 않는다. 전류보호유닛(14)은 입력유닛(12)에 연결되며, 전류보호유닛(14)은 전류펄스(미도시)를 억제할 수 있다. 일반적으로, 전류펄스는 예를 들어 전류 서지, 순간전류 서지, 순간 충전전류 또는 돌입 전류(Inrush Current)이다. 본 실시예는 전류 펄스의 모습을 제한하지 않는다. 전류 펄스는 예를 들어 송전 초기 또는 종료 순간에 발생된다. 전류 펄스의 피크값 전류가 지나치게 높기 때문에, 회로 상의 전자소자를 손상시킬 수 있고, 심지어 발광 다이오드(2)가 타버릴 수 있다. 따라서, 본 실시예에서, 전류보호유닛(14)을 통해 전류 펄스로 인한 손상을 제거할 수 있다.

상세히 설명하면, 전류보호유닛(14)을 이용하여 상기 순간적인 높은 피크값의 전압을 효과적으로 억제할 수 있다. 예를 들어 전류보호유닛(14)은 제너 다이오드의 항복영역을 이용하여 전류보호유닛(14)이 전류펄스를 출력하지 않도록 보장한다. 기타 실시예에서, 전류보호유닛(14)은 예를 들어 하나의 저항 또는 다수의 직렬저항으로 구성되는 보호회로일 수 있으며, 본 실시예는 전류보호유닛(14)의 모습을 제한하지 않는다. 이밖에, 전류보호유닛(14)은 전류펄스를 억제할 수 있는 이외에, 전류보호유닛(14)은 전류펄스 이외의 전압을 제1 전기에너지(E1)로 출력할 수도 있다.

정류모듈(16)은 전류보호유닛(14)에 연결되며, 정류모듈(16)은 제1 전기에너지(E1)를 제2 전기에너지(E2)로 변환하기 위한 것이다. 본 실시예에서, 정류모듈(16)은 정류유닛(162), 여파유닛(164) 및 전기에너지 조정유닛(166)을 포함한다. 실제 응용에서, 여파유닛(164)은 정류유닛(162)과 전기에너지 조정유닛(166)에 연결된다. 제1 전기에너지(E1)는 정류유닛(164)을 통해 전파정류 또는 반파정류를 실시한다. 여파유닛(164)은 정류 후의 제1 전기에너지(E1)로부터 하나의 출력 직류(DCout)를 결정하며, 전기에너지 조정유닛(166)은 출력직류(DCout)를 포함하는 제2 전기에너지(E2)를 출력한다.

전파정류의 또 다른 일 실시예에서, 정류모듈(16)은 변압기(미도시)를 포함할 수 있다. 변압기의 1차코일과 2차코일의 권수비를 이용하여, 제1 전기에너지(E1)의 전압을 결정할 수 있으며, 예를 들어 변압기는 중간탭 변압기일 수 있다. 전파정류의 또 다른 일 실시예에서, 정류모듈(16)은 브리지 정류기(미도시)일 수 있다. 제1 전기에너지(E1)는 브리지 정류기를 통해 전파정류를 획득한다. 본 실시예는 정류모듈(16)의 모습을 제한하지 않는다.

정전류 제어유닛(18)은 정류모듈(16)에 연결된다. 정전류 제어유닛(18)은 제2 전기에너지(E2)를 조정한다. 정전류 제어유닛(18)이 정류모듈(16)에 직렬 연결되기 때문에, 정류모듈(16)의 출력직류(DCout)는 정전류 제어유닛(18)의 제한을 받아 고정된 출력직류(DC out)를 출력한다. 예를 들면, 정전류 제어유닛(18)은 트랜지스터(미도시)와 복수의 다이오드(미도시)를 포함할 수 있으며, 트랜지스터와 상기 다이오드들을 통해 정류모듈(16)은 고정된 출력직류(DC out)를 가진 제2 전기에너지(E2)를 출력한다.

출력유닛(20)은 정류모듈(16)에 연결되며, 조정 후의 제2 전기에너지(E2)는 출력유닛(20)을 통해 발광다이오드(2)로 출력된다. 출력유닛(20)은 예를 들어 보상회로, 분압회로, 안정전압회로 또는 여파회로를 통해 구현된다. 본 실시예는 출력유닛(20)의 모습을 제한하지 않는다.

도 2는 본 고안의 또 다른 일 실시예의 다수의 발광 다이오드 전원회로를 직렬 연결한 기능 블록도이다. 도 2를 참조하면, 도 2는 도 1 중의 복수의 발광다이오드 전원회로(1)를 도시한 것이다. 상기 발광다이오드 전원회로(1)는 각각 복수의 발광다이오드(2)에 연결된다. 그 중, 각각의 발광다이오드 전원회로(1)는 마찬가지로 입력유닛(12), 전류보호유닛(14), 정류모듈(16), 정전류 제어유닛(18)과 출력유닛(20)을 포함한다.

상기 발광다이오드 전원회로(1)의 입력유닛(12)은 직렬연결 방식으로 연결되며, 즉 도 2에 도시된 두 인접한 발광다이오드 전원회로(1)의 연결 상태와 같이 다음 레벨의 입력유닛(12)은 이전 레벨의 입력유닛(12)에 연결된다.

도 3은 본 고안의 또 다른 일 실시예의 다수의 발광다이오드 전원회로를 다수의 전구에 병렬 연결한 기능블록도이다. 도 3을 참조하면, 도 3은 상기 발광다이오드 전원회로(1)의 입력유닛(12)이 병렬 방식으로 연결된 것을 도시한 것으로서, 즉 도 3에 도시된 상기 발광다이오드 전원회로(1)들 중 하나의 연결 상태와 같이, 상기 입력유닛(12)은 제1 전기에너지(E1)를 동시에 수신한다.

주의할만한 점으로, 본 고안의 목적은 복수의 발광다이오드(2)가 하나의 교류전압(예를 들어 제1 전기에너지(E1))을 공통으로 사용할 수 있고, 상기 발광다이오드(2)가 넓은 범위의 교류전압 입력을 수신할 수 있도록 하는 일종의 발광다이오드 전원회로(1)를 제공하는 것이다.

본 고안의 또 다른 일 목적은 매 발광다이오드 전원회로(1)마다 각각의 발광다이오드(2)에 하나의 고정된 구동전류를 단독으로 제공함으로써, 매 발광다이오드(2)에 대해 출력 제어 관리를 실시하는 것이다. 따라서 종래의 발광다이오드에 비해, 본 고안으로 구동되는 발광다이오드(2)는 비교적 낮은 열에너지를 발생시킬 수 있다.

본 고안의 또 다른 일 목적은 상기 발광다이오드(2)에 세라믹 램프커버, 유리커버 또는 램프커버에 가스를 충전하여 방열을 실시하는 등과 같은 방열구조를 별도로 추가할 필요가 없게 하는 일종의 발광다이오드 전원회로(1)를 제공하는 것이며, 따라서 발광다이오드 전원회로(1)는 제조원가와 유지보수 횟수를 효과적으로 줄일 수 있다.

종래기술에 비해, 본 고안의 발광다이오드 전원회로(1)는 비교적 광범위한 입력교류전기(예를 들어 50볼트 내지 380볼트)를 수신할 수 있다. 그 중, 전류보호유닛(14)은 돌발적인 전류펄스를 억제하여 전류펄스로 인해 회로 중의 전자소자 또는 발광다이오드(2)가 손상되는 것을 방지할 수 있다. 또한 발광다이오드 전원회로(1)는 정전류를 제공하여 발광다이오드(2)를 구동시킴으로써, 발광다이오드(2)가 고정된 소비전력을 갖게 된다. 소비전력의 조정을 통해, 발광다이오드(2)가 저전력을 소모하도록 제어할 수 있으며, 열에너지의 누적을 저하시킴으로써 전구가 비교적 낮은 온도를 지닌다.

도 4는 본 고안의 또 다른 일 실시예의 전구를 모세 촛대램프에 응용한 결합 설명도이다. 도 4를 참조하면, 도 4는 모세 촛대램프(4)를 도시한 것으로서, 모세 촛대램프(4)는 복수의 램프소켓(22)을 제공한다. 상기 램프소켓(22)에 복수의 전구(24)가 삽치되며, 상기 전구(24)는 도 1의 일 실시예와 같은 발광다이오드 전원회로(1)를 포함한다. 상기 전구소켓(22)의 전기적 접속 상태는 도 2 또는 도 3에 도시된 상기 발광 다이오드 전원회로(1)의 연결 상태와 같다.

본 고안의 또 다른 일 목적은 발광다이오드 전원회로(1)를 이용하여 예를 들어 복수의 전구(22)를 사용하는 모세 촛대램프(4)로 제작되는 일종의 전구(24)를 제공하는 것이다. 모세 촛대램프(4)는 매 전구(24)마다 소비되어야 하는 전기에너지를 계산할 필요가 없고, 매 전구(24)마다 독립적으로 작동되며 발광다이오드 전원회로(1)와 단독으로 치환될 수 있다. 매 전구(24)는 단독으로 동작하기 때문에, 상기 전구(24) 사이의 임피던스 정합 문제를 고려할 필요가 없으며, 나아가 장착이 용이하고 조도를 자유롭게 조정할 수 있는 효과를 달성한다. 바꿔 말하면, 조명 디자이너는 조명 설계를 용이하게 실시할 수 있다.

발광다이오드 전원회로(1)를 발광다이오드(2)에 결합하여 하나의 전구(24)를 제작할 경우, 다수의 전구(24)를 가진 조명기구(예를 들어 모세 촛대램프(4))에 응용할 수 있으며, 매 전구(24)는 직렬 또는 병렬 방식으로 교류전기에 연결되어, 각각 발광다이오드 전원회로(1)를 통해 고정된 출력 직류를 출력함으로써 고정된 전력소비를 발생시킨다. 만약 상기 전구(24) 중 하나가 손상되더라도 여전히 독립적으로 작동하며 나머지 상기 전구(24)들에 영향을 주지 않는다.

도 5는 본 고안의 또 다른 일 실시예의 발광다이오드 전원회로의 기능블록도이다. 도 5를 참조하면, 발광다이오드 전원회로(1a)는 하나 또는 다수의 발광다이오드(2)에 연결된다. 그 중, 발광다이오드 전원회로(1a)는 입력유닛(12), 전류보호유닛(14), 전원조정유닛(15), 정류모듈(16) 및 출력유닛(20)을 포함한다.

실제 응용에서, 전류보호유닛(14)은 입력유닛(12)과 전원조정유닛(15)에 연결되고, 전원조정유닛(15)은 전류보호유닛(14) 및 정류모듈(16)에 연결되며, 출력유닛(20)은 상기 발광다이오드(2) 및 정류모듈(16)에 연결된다. 그 중, 입력유닛(12) 및 전류보호유닛(14)은 도 1의 입력유닛(12) 및 전류보호유닛(14)의 상기 내용과 같으므로, 여기서는 설명을 생략한다.

또한, 본 실시예의 전원조정유닛(15)은 세라믹 적층 커패시터(Multilayer Ceramic Capacitor, MLCC)의 회로 설계를 채택하되, 종래 기술의 폴리에스테르 커패시터(CL), 폴리프로필렌 커패시터(CBB) 및 전해 커패시터(EC)는 채택하지 않는다. 일반적으로, 종래 기술의 폴리에스테르 커패시터(CL), 폴리프로필렌 커패시터(CBB) 및 전해 커패시터(EC)의 커패시터 특성에 비해, 본 실시예의 적층 커패시터(MLCC)를 교류전기 기술 분야에 응용할 경우, 적층 커패시터(MLCC)는 정전용량값이 비교적 낮고, 내전압이 비교적 낮으며, 교류전기 출력특성이 비교적 낮다는 등의 단점 및 장애가 있다. 그러나, 본 실시예는 비격리형 저항커패시터 전압저감과 유사한 기술수단을 통해 상기 종래의 단점 및 장애를 극복하였다.

상세히 설명하면, 전원조정유닛(15)은 부하의 전류크기 및 교류전기의 작동주파수에 따라 적당한 적층 커패시터를 선택한다. 그 중, 저항커패시터 전압저감은 실제로 적층 커패시터를 이용한 용량리액턴스 전류제한이며, 적층 커패시터가 실제로 전류를 제한하고, 적층 커패시터와 부하 양단의 전압을 동적으로 분배하는 역할을 담당하게 한다. 물론, 전원조정유닛(15)은 제1 전기에너지(E1)의 전류 및 전력을 제어 및 조정하기 위한 것이다. 실제 응용에서, 전원조정유닛(15)은 예를 들어 하나의 누설저항에 하나의 적층 커패시터(MLCC)가 병렬 연결된 한 그룹의 회로이거나, 또는 하나의 누설저항에 다수의 적층 커패시터가 병렬 연결된 한 그룹의 회로이거나, 또는 하나의 저항에 다수의 적층 커패시터가 병렬 연결된 다수 그룹의 직렬 연결된 회로이다. 본 실시예는 전원조정유닛(15)의 모습을 제한하지 않는다.

언급할만한 점은, 전원조정유닛(15)과 전류보호유닛(14)이 교류전기의 역률 및 변환효율 회로를 구성함으로써, 역률 및 변환효율 등 관련 파라미터를 제어 또는 조정할 수 있으며, 또한, 전원조정유닛(15), 정류모듈(16) 및 출력유닛(20)을 결합 및 정합하여 적층 커패시터(MLCC)의 용량값을 높이고 적층 커패시터(MLCC)의 단자전압을 낮추는 회로를 구성함으로써, 상기 적층 커패시터(MLCC)가 갖는 용량값이 비교적 낮고, 내전압이 비교적 낮으며, 교류전기의 출력 특성이 비교적 낮다는 등의 단점 및 장애를 극복하였다는 것이다. 본 실시예는 전원조정유닛(15)과 전류보호유닛(14)으로 구성되는 회로, 및 전원조정유닛(15), 정류모듈(16)와 출력유닛(20)으로 구성되는 회로의 모습을 제한하지 않는다.

또한, 적층 커패시터의 외형은 예를 들어 칩형, 튜브형 또는 디스크형이며, 본 실시예는 적층 커패시터의 모습을 제한하지 않는다. 그 중, 적층 커패시터는 손실계수가 매우 작고 공진주파수가 높다는 등의 특성을 구비하며, 또한 그 특성은 이상적인 커패시터에 가깝다. 또한, 적층 커패시터는 세라믹 박막 적층기술 및/또는 SMT 접착기술을 통해 정전용량값을 높일 수 있다. 또한 적층 커패시터는 부피가 작고 칩화가 용이한 특성을 구비하여, 경박단소 등 특성의 각종 3C 전자제품에 응용할 수 있다.

정류모듈(16)은 예를 들어 정류회로(Rectification Circuit), 전파정류회로 또는 반파정류회로이다. 실제 응용에서, 정류모듈(16)은 전파정류 및 반파정류 작업을 실시하기 위한 것이다. 그 중, 정류모듈(16)은 교류전기를 직류전기로 변환하여 (AC to DC), 출력직류(DCout) 전기를 출력유닛(20)에게 출력하기 위한 것이다.

출력유닛(20)은 다수의 발광다이오드(2)의 부하에 연결된다. 실제 응용에서, 출력유닛(20)은 다수의 저항 및/또는 커패시터의 회로를 포함한다. 본 실시예는 출력유닛(20)의 모습을 제한하지 않는다. 그 중, 출력유닛(20)은 직류전기를 부하로 출력하고, 발광다이오드(2)의 부하의 전원 수요 특성에 따라, 상기 다수의 저항 및/또는 커패시터의 회로가 조정, 보상, 분압 및 여파 작업을 실행하도록 하기 위한 것이다.

또한, 발광다이오드(2)는 전구, 스트립램프 또는 조명기구를 통해 실현될 수 있다. 발광다이오드(2)는 예를 들어 하나 또는 다수의 LED이다. 그 중 발광다이오드(2)는 LED 직렬연결 방식에 따라 상이한 발광 휘도, 발광 출력 또는 광 에너지(LE)를 출력하거나; 또는 발광다이오드(2)는 교류전기의 공급전압에 따라 상이한 발광 휘도, 발광출력 또는 광 에너지(LE)를 출력한다.

도 6은 본 고안의 또 다른 일 실시예의 발광다이오드 전원회로의 회로도이다. 도 6 및 도 5를 참조하면, 본 실시예는 도 5에 따른 실체 회로도이다. 소속 기술분야에서 통상적인 지식을 갖춘 자라면 본 고안의 기술 수단 및 정신에 따라 발광다이오드 전원회로(1b)를 자유롭게 설계할 수 있으며, 본 실시예는 결코 도 6의 실체 회로의 특허범위를 국한시키기 위한 것이 아니다.

상세히 설명하면, 입력유닛(12)은 제1단자(N1) 및 제2단자(N2)를 포함한다. 제1단자(N1) 및 제2단자(N2)는 예를 들어 각각 양극 단자 및 음극 단자이거나, 또는 각각 활선 단자 및 중성선 단자이다. 설명의 편의를 위하여, 본 실시예는 활선 단자 및 중성선 단자로 설명한다. 본 실시예는 입력유닛(12)의 모습을 제한하지 않는다. 그 중, 입력유닛(12)은 교류전기와 같은 제1 전기에너지(E1)를 수신하기 위한 것이며, 교류전기의 전압범위는 100볼트 내지 280볼트 사이에 개재된다. 본 실시예는 교류전기의 전압범위를 제한하지 않는다.

그 중, 전류보호유닛(14)은 다수의 직렬 연결된 저항(R3~R4), (R8~R9)을 포함하며, 이러한 직렬 연결된 저항(R3~R4), (R8~R9)은 각각 입력 선단의 활선 및 중성선에 배치된다. 물론, 전류보호유닛(14)은 순간돌입 전류를 억제하여 후단의 전원조정유닛(15), 정류모듈(16), 출력유닛(20) 및 이러한 발광다이오드(2)를 보호한다.

이어서, 전원조정유닛(15)은 하나의 누설저항(R1), (R2)에 다수의 적층 커패시터(C11~C15), (C21~C25)가 병렬 연결된 다수 그룹의 직렬연결 회로를 포함한다. 그 중, 적층 커패시터(C11~C15), (C21~C25)는 예를 들어 강압 커패시터로써, 교류전기가 전원을 차단한 후, 적층 커패시터(C11~C15), (C21~C25)는 각각 누설저항(R1), (R2)으로 전하를 누설할 수 있다. 물론, 누설저항(R1), (R2) 역시 미리 설정된 시간 내에 전하를 누설할 수 있다.

설명의 편의를 위하여, 본 실시예는 하나의 누설저항(R1), (R2)에 다수의 적층 커패시터(C11~C15), (C21~C25)가 병렬 연결된 2 그룹의 직렬연결 회로를 예로 들어 설명한다. 그 중, 누설저항(R1),(R2)은 각각의 적층 커패시터(C11~C15), (C21~C25)와 병렬 연결되어 제1 전기에너지(E1)의 전류 크기를 제한한다. 기타 실시예에서, 전원조정유닛(15)은 예를 들어 하나의 누설저항(R1), (R2)에 다수의 적층 커패시터(C11~C15), (C21~C25)가 병렬 연결된 1그룹, 3그룹 또는 다수 그룹의 직렬연결 회로를 포함한다. 본 실시예는 전원조정유닛(15)의 모습을 제한하지 않는다.

정류모듈(16)은 예를 들어 브리지 정류기이다. 그 중 브리지 정류기는 복수의 다이오드(D1~D4)로 구성되는 회로를 포함하며, 교류전기를 전파정류의 출력 직류(DCout)로 변환하고, 출력 직류(DCout)를 출력유닛(20)으로 전달하기 위한 것이다. 또한 출력유닛(20)은 3개의 저항(R5~R7)과 하나의 커패시터(C3)로 구성되는 회로를 포함한다. 그 중 이러한 저항(R5~R7)와 커패시터(C3)는 보상, 분압 및 여파 등 작업을 실시하기 위한 것이다.

또한, 전원조정유닛(15)의 적층 커패시터(C11~C15), (C21~C25), 정류모듈(16)의 이러한 다이오드(D1~D4) 및, 출력유닛(20)의 이러한 저항(R5~R7)과 커패시터(C3)의 결합과 정합은 적층 커패시터(C11~C15), (C21~C25)와 부하 양단의 전압을 동적으로 분배함으로써, 적층 커패시터(C11~C15), (C21~C25)의 용량값을 높이고 적층 커패시터(C11~C15), (C21~C25)의 단자 전압을 낮출 수 있다. 만약 부하의 발광다이오드(2)가 완전 직렬 연결방식을 채택한 경우, 비교적 양호한 역률 수치 및 에너지절약 효과를 얻을 수 있다. 본 실시예는 도 6의 실체 회로의 모습을 제한하지 않는다.

이로써 알 수 있듯이, 일반적인 적층 커패시터는 상기 정전용량값이 비교적 낮고, 내전압이 비교적 낮으며 교류전기의 출력 특성이 비교적 낮다는 등의 단점 및 장애가 있기 때문에, 교류전기의 경우에는 결코 운용되지 않는다. 또한 일반적인 발광다이오드 전원회로는 적층 커패시터를 직류전기 또는 저출력 회로의 경우에 운용한다. 다시 말해, 일반적인 적층 커패시터는 정류모듈(16)과 출력유닛(20) 사이에 배치되거나, 또는 정류모듈(16)의 후단에 배치된다.

그러나, 본 실시예의 전원조정유닛(15)의 적층 커패시터(C11~C15), (C21~C25)는 정류모듈(16)과 입력유닛(12) 사이에 배치되거나, 또는 정류모듈(16)의 선단에 배치된다. 다시 말해, 적층 커패시터(C11~C15), (C21~C25)는 교류전기의 경우에 운용된다. 따라서, 본 실시예의 발광다이오드 전원회로(1b)는 이미 종래 구조의 문제 및 한계를 돌파하여 10W 또는 그 이상의 발광다이오드(2)를 구동시킬 수 있다.

물론, 발광다이오드 전원회로(1b)는 또한 양호한 전자기 간섭 방지(EMI) 특성을 갖는다. 예를 들어 발광다이오드 전원회로(1b)는 정상 동작 시, 전원조정유닛(15)의 적층 커패시터(C11~C15), (C21~C25)가 일반적으로 30MHZ 이상의 주파수에 도달하지 못한다는 점을 이용하여, 전자기 효과로 발생되는 간섭의 기회를 낮출 수 있다.

주의할만한 점으로, 일반적인 폴리에스테르 커패시터(CL), 폴리프로필렌 커패시터(CBB) 및 전해 커패시터(EC)는 종종 비교적 큰 부피 또는 공간을 차지할 뿐만 아니라, 폴리에스테르 커패시터(CL), 폴리프로필렌 커패시터(CBB) 및 전해 커패시터(EC)는 알루미늄 기판 또는 금속 하우징을 통해 방열 작업을 실시해야 한다. 그런데, 본 실시예의 상기 적층 커패시터(C11~C15), (C21~C25)는 차지하는 부피가 비교적 작고, 또한 상기 적층 커패시터(C11~C15), (C21~C25)는 병렬직렬로 배치되며, 상기 적층 커패시터(C11~C15), (C21~C25)는 PCB 기판에 설치 가능하여, 알루미늄 기판 또는 금속 하우징의 접촉을 통한 방열 작업을 실시할 필요가 없이, 상기 적층 커패시터(C11~C15), (C21~C25)는 양호한 방열 효과를 얻을 수 있다.

간단히 설명하면, 종래 설계와 비교하여 본 실시예의 장점은 예를 들어: 1. 부피가 비교적 작다. 2. 중량이 가볍다. 3. 제조 과정의 난도가 높지 않고 생산이 용이하다. 4. 내고온성을 갖는다. 5. 작동 특성이 안정적이고 신뢰할 만하다. 6. 수명이 길다. 7. 안전하다. 및 8. 원가가 절감된다는 등의 예기치 못한 효과를 갖는다. 또한, 본 실시예의 발광다이오드 전원회로(1b)는 또한 도 2, 도 3, 도 4의 회로 구조 또는 모세 촛대램프(4)에 운용될 수 있다.

도 7은 본 고안의 또 다른 일 실시예의 발광다이오드 전원회로의 회로도이다. 도 7 및 도 6을 참조하면, 그 중 도 7과 도 6 중의 발광다이오드 전원회로(1c), (1b)는 서로 비슷하며, 도 7과 도 6의 발광다이오드 전원회로(1c), (1b)의 차이점은 발광다이오드 전원회로(1c), (1b)의 전류보호유닛(14a)에 다수의 저항(R3), (R4), (R8), (R9), (R10), 안전 커패시터(C4)(SAFETY CAPACITOR) 및 퓨즈(F1)가 포함된다는데 있다. 그 중, 저항(R10)과 안전 커패시터(C4)는 병렬 연결되고, 또한 제1단자선과 제2단자선 사이에 연결된다. 이어서, 다수의 저항(R3), (R4)은 제1 단자선에 직렬 연결되고, 다수의 저항(R8), (R9)은 제2 단자선에 직렬 연결된다. 그리고 퓨즈(F1)는 다수의 저항(R8), (R9)과 제2단자(N2) 사이에 직렬 연결된다.

좀 더 구체적으로 설명하면, 안전 커패시터(C4)는 예를 들어 항상 내전압, 돌발 내전압 및 순간 내전압을 갖는 커패시터이다. 실제 응용에서, 안전 커패시터(C4)는 순간적인 고전압을 견디기 위해 필요하며, 예를 들어 항뇌격, 항정전(불꽃방전) 및 전기용품을 켰을 때의 돌발전압 방지를 위한 것이다. 또한, 퓨즈(F1)는 과고압 또는 과전류 시, 퓨즈(F1)가 끊어져 후단의 회로 및 소자를 보호하기 위한 것이다. 간단히 설명하면, 본 실시예의 전류보호유닛(14a)은 다수의 저항(R3), (R4), (R8), (R9), (R10), 안전 커패시터(C4) 및 퓨즈(F1)를 통해 3가지의 보호조치를 형성함으로써, 후단의 회로 및 소자를 보호한다. 본 실시예는 전류보호유닛(14a)이 후단의 회로 및 소자를 보호하는 모습을 제한하지 않는다.

출력유닛(20a)은 다수의 저항(R5), (R6), (R7), 하나의 커패시터(C3) 및 하나의 제너 다이오드(Z1)(Zener diode)를 포함한다. 그 중 제너 다이오드(Z1)는 부하의 안정전압으로써 운용된다. 실제 응용에서, 도 7에 도시된 바와 같이, 저항(R6), (R7), 커패시터(C3) 및 제너 다이오드(Z1)와 후단의 부하의 발광다이오드(2)는 병렬연결 상태이며, 또한 저항(R5)은 후단 부하의 상기 발광다이오드(2)에 직렬 연결된다. 언급할만한 점은, 본 고안의 발광다이오드 전원회로(1c)는 또한 액정TV, 액정 디스플레이 및 각종 디스플레이 간판의 백라이트 패널 등에 응용될 수 있다는 것이다. 본 실시예는 발광다이오드 전원회로(1c)를 전구, 모세 촛대램프 또는 백라이트 패널에 응용하는 것을 제한하지 않는다.

상기 내용을 종합해보면, 본 고안의 발광다이오드 전원회로는 비교적 넓은 범위의 입력전압을 수신할 수 있다. 그 중 전류보호유닛은 돌발적인 전류 펄스를 억제하여 전류 펄스가 회로 중의 전자소자 또는 발광다이오드를 손상시키는 것을 방지한다. 정류모듈은 발광다이오드가 고정된 소비 전력를 발생시킬 수 있도록 출력 직류를 제공하여 발광다이오드를 구동시킨다. 또한 전원조정유닛과 전류보호유닛은 하나의 교류전기의 역률 및 변환효율의 회로를 구성하여, 역률 및 변환효율 등 파라미터를 제어 또는 조정한다. 전원조정유닛을 통해 소비전력을 조정하고, 발광다이오드가 저출력 소비를 발생시키도록 함으로써, 폐열의 누적을 저하시키며, 또한 전원조정유닛, 정류모듈 및 출력유닛은 적층 커패시터의 용량값을 높이고 적층 커패시터의 단자전압을 낮추는 하나의 회로를 구성함으로써, 발광다이오드 전원회로 및 그 전구의 사용 수명을 연장시키고, 부피를 줄이며 중량을 경감시키는 등의 효과를 얻을 수 있다. 본 고안은 윗글에서 이미 바람직한 실시예로써 공개되었으나, 본 분야를 숙지하는 기술자라면 상기 실시예가 단지 본 고안을 설명하기 위한 것일 뿐, 본 고안의 범위를 제한하기 위한 것으로 이해되어서는 안 됨을 이해할 것이다. 상기 실시예와 등가인 변화 및 치환은 모두 본 고안의 범주 내에 포함되어야 한다는 점을 주의해야 한다.

1, 1a, 1b, 1c: 발광다이오드 전원회로
2: 발광다이오드 4: 모세 촛대램프
12: 입력유닛 14, 14a: 전류보호유닛
15: 전원조정유닛 16: 정류모듈
18: 정전류 제어유닛 20, 20a: 출력유닛
22: 램프소켓 24: 전구
162: 정류유닛 164: 여파유닛
166: 전기에너지 조정유닛
E1: 제1 전기에너지 E2: 제2 전기에너지
LE: 광 에너지 DCout: 출력 직류
R1, R2: 누설 저항 C11~C15, C21~C25: 적층 커패시터
R3~R10: 저항 F1: 퓨즈
Z1: 제너 다이오드 D1~D4: 다이오드
C3: 커패시터 C4: 안전 커패시터
N1: 제1 단자 N2: 제2 단자

Claims

교류전기인 제1 전기에너지를 직류전기인 제2 전기에너지로 변환하고, 제2 전기에너지를 출력하여, 제2 전기에너지를 통해 광 에너지로 변환되는 적어도 하나의 발광 다이오드를 구동시키는 발광 다이오드 전원회로에 있어서,
제1 전기에너지를 수신하기 위한 입력유닛;
상기 입력유닛에 연결되어, 전류 펄스를 억제하고 상기 제1 전기에너지를 대응 출력하기 위한 전류보호유닛;
상기 전류보호유닛에 연결되어, 상기 제1 전기에너지의 전류 및 출력을 제어 및 조정하기 위한 전원조정유닛;
상기 전원조정유닛에 연결되어, 상기 제1 전기에너지를 상기 제2 전기에너지로 변환하는 정류모듈; 및
상기 정류모듈 및 상기 적어도 하나의 발광 다이오드에 연결되어, 상기 제2 전기에너지를 상기 적어도 하나의 발광다이오드로 출력하는 출력유닛;을 포함하는 발광다이오드 전원회로.
제 1항에 있어서,
상기 전원조정유닛은 하나의 누설저항에 하나의 적층 커패시터가 병렬 연결된 한 그룹의 회로이거나, 또는 하나의 누설저항에 다수의 적층 커패시터가 병렬 연결된 한 그룹의 회로이거나, 또는 하나의 저항에 다수의 적층 커패시터가 병렬 연결된 다수 그룹의 직렬 연결된 회로인 발광다이오드 전원회로.
제 2항에 있어서,
상기 전원조정유닛, 상기 정류모듈 및 상기 출력유닛이 상기 적층 커패시터의 용량값을 높이고, 상기 적층 커패시터의 단자전압을 낮추는 하나의 회로를 구성하는 발광다이오드 전원회로.
제 2항에 있어서,
상기 전원조정유닛은 상기 적어도 하나의 발광다이오드의 부하 전류 및 상기 제1 전기에너지의 동작 주파수에 따라 상기 적층 커패시터 또는 상기 적층 커패시터의 용량값을 결정하는 발광다이오드 전원회로.
제 1항에 있어서,
상기 전원조정유닛과 상기 전류보호유닛이 교류전기의 역률 및 변환효율의 회로를 구성함으로써, 역률 및 변환효율 등 파라미터를 제어 또는 조정하는 발광다이오드 전원회로.
제 1항에 있어서,
상기 전류보호유닛은 다수의 직렬 연결된 저항으로서, 상기 직렬 연결된 저항은 각각 상기 입력유닛의 제1 단자선 및 제2 단자선에 배치되고, 상기 정류모듈은 전파정류 회로 또는 반파정류회로로서, 상기 제1 전기에너지가 상기 정류모듈을 통해 상기 제2 전기에너지를 상기 출력유닛으로 출력하며, 상기 출력유닛은 다수의 저항과 커패시터를 포함하는 발광다이오드 전원회로.
교류전기인 제1 전기에너지를 직류전기인 제2 전기에너지로 변환하고, 제2 전기에너지를 출력하여, 제2 전기에너지를 통해 광 에너지로 변환되는 적어도 하나의 발광 다이오드를 구동시키는 발광 다이오드 전원회로에 있어서,
제1 전기에너지를 수신하기 위한 입력유닛;
상기 입력유닛에 연결되어, 전류 펄스를 억제하고 상기 제1 전기에너지를 대응 출력하기 위한 전류보호유닛;
상기 전류보호유닛에 연결되어, 상기 제1 전기에너지를 상기 제2 전기에너지로 변환하는 정류모듈;
상기 정류모듈에 연결되어, 상기 제2 전기에너지를 조정함으로써, 고정된 출력직류를 출력하는 정전류 제어유닛; 및
상기 정류모듈에 연결되어, 상기 출력직류를 상기 적어도 하나의 발광다이오드로 출력하는 출력유닛;을 포함하는 것을 특징으로 하는 발광다이오드 전원회로.
제 7항에 있어서,
상기 정류모듈은 정류유닛, 여파유닛 및 전기에너지 조정유닛을 더 포함하며, 상기 여파유닛은 상기 정류유닛과 상기 전기에너지 조정유닛에 각각 연결되고, 상기 제1 전기에너지는 상기 정류유닛을 통해 전파 정류 또는 반파 정류를 실시하며, 상기 여파유닛은 정류 후의 상기 제1 전기에너지로부터 상기 출력직류를 결정하고, 상기 출력직류는 상기 전기에너지 조정유닛을 통해 상기 제2 전기에너지를 출력하는 발광다이오드 전원회로.
제 7항에 있어서,
상기 정류모듈은 상기 제1 전기에너지의 전압을 결정하는 변압기를 더 포함하며, 상기 변압기는 중심탭 변압기로서, 상기 제1 전기에너지가 상기 중십탭 변압기를 통해 상기 전파 정류를 실시하는 발광다이오드 전원회로.
제 7항에 있어서,
상기 전류보호유닛은 제너 다이오드이며, 또한 상기 정전류 제어유닛은 트랜지스터 및 복수의 다이오드를 포함하고, 상기 트랜지스터와 상기 다이오드를 통해 상기 정류모듈이 상기 출력직류를 고정시키는 상기 제2 전기에너지를 갖는 발광다이오드 전원회로.
제 1항 내지 10항 중의 어느 한 항의 발광다이오드 전원회로를 포함하는 전구.