KR20170081922A - 잔광 방지 기능을 갖는 led 조명장치 - Google Patents

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Abstract

본 발명은 복수의 LED 소자로 구성되는 LED 모듈과 금속형 베이스 간에 전위차 발생을 근본적으로 해결하여 LED 소자의 내구성 향상과 잔광 현상을 억제할 수 있는 잔광 방지 기능을 갖는 LED 조명장치에 관한 것으로, 상세하게는 직류 전원을 공급하기 위한 전원공급부; 및 복수의 LED 소자로 구성되며 상기 전원공급부로부터 공급되는 직류 전원을 입력받아 구동되는 LED 모듈과 상기 LED 모듈을 고정하기 위한 하우징으로 구성되는 LED 조명부;를 포함하는 LED 조명장치에 있어서, 상기 LED 모듈의 입력 단자 중 선택된 하나의 단자는 접지되도록 구성되는 것이 특징이다.

Description

잔광 방지 기능을 갖는 LED 조명장치{LED illumination system having prevent function of afterglow}
본 발명은 LED 조명장치에 관한 것으로, 상세하게는 복수의 LED 소자로 구성되는 LED 모듈과 금속형 베이스 간에 전위차 발생을 근본적으로 해결하여 LED 소자의 내구성 향상과 잔광 현상을 억제할 수 있는 잔광 방지 기능을 갖는 LED 조명장치에 관한 것이다.
일반적으로 조명등은 실내외에서 어두운 공간을 밝게 하기 위한 목적으로 사용된다. 가장 많이 사용하는 조명등으로 형광등은 형광물질이 도포된 진공의 유리관에 수은과 아르곤을 넣고 수은의 방전으로 생긴 자외선을 가시광선으로 전환시켜 조명용도로 사용되는 조명기구이다.
그러나 형광등은 백열등에 비하면 소비전력은 작지만 수명이 짧아 교체주기가 다소 짧은 문제도 있다.
더욱이 형광등의 초기 방전을 위하여 고전압을 걸어주기 위한 안정기 등이 적용된다. 이러한 형광등의 소비전력 및 수명과 대비하여 오랜 수명과 저전력에서의 발광, 그리고 콤팩트한 사이즈와 제조에 따른 친환경성을 강조한 엘이디(발광다이오드)가 주요 조명등으로 대두되고 있다.
그러나 엘이디 조명등은 제조단가가 높다는 단점은 있지만 적용범위의 확대에 따른 양산의 경우에는 낮은 가격으로 설치가 가능할 것이고, 특히 통상 10만 시간의 수명을 자랑하므로 초기 설치비용은 다소 높지만 전력절감과 더불어 사용시간에 따른 사용 비용의 절감이 예상된다.
한편 엘이디 조명등은 엘이디 소자의 특성상 방열을 위해 엘이디 모듈의 인쇄회로기판(PCB) 상에 필름 형태의 전극을 구성하도록 하고, 이러한 전극 상에 엘이디 소자를 접속시키도록 한다.
이와 같은 구조에 따라 인쇄회로기판과 전극 사이 또는 엘이디 모듈과 인접하는 금속성 하우징과 전극 사이에는 비교적 용량이 큰 캐패시턴스가 발생하게 되고, 이 캐패시턴스에 의해 유도되는 누설 전류가 엘이디 모듈의 엘이디 소자들에 공급되어 상기 엘이디 소자들이 희미하게 점등되는 반불 현상 즉 잔광 현상이 발생하게 된다.
이렇게 발생하는 누설 전류에 의해 불필요한 전력이 소모되며, 꺼져있는 엘이디 조명등에 희미한 잔광이 생겨 미관상으로도 좋지 않은 문제가 있다.
뿐만 아니라 상술한 누설에 의한 잔류 전압이 엘이디 조명등에 발생하여 잔광이 발생하고 있을 때, 외부의 작은 서지 전압이라도 유입되면 잔류 전압과 더해져서 엘이디 모듈의 엘이디 소자들이 쉽게 파손되는 문제점이 있었다.
따라서 본 발명은 상기와 같은 문제를 해결하기 위하여 안출된 것으로서, LED 모듈에 있어 캐패시턴스가 형성되는 것을 근본적으로 차단하여 잔광 현상을 억제함과 더불어 LED 소자의 내구성을 향상시킬 수 있는 잔광 방지 기능을 갖는 LED 조명장치를 제공함에 그 목적이 있다.
또한, LED 모듈에 서지와 같은 이상 전압의 인입 시 이상 전압의 경로를 효과적으로 제어함으로써 유지 보수가 용이하지 않고 상대적으로 고가인 LED 모듈의 손상을 방지할 수 있는 잔광 방지 기능을 갖는 LED 조명장치를 제공함에 또 다른 목적이 있다.
상술한 문제점들을 해결하기 위한 수단으로 본 발명의 잔광 방지 기능을 갖는 LED 조명장치는, 직류 전원을 공급하기 위한 전원공급부; 및 복수의 LED 소자로 구성되며 상기 전원공급부로부터 공급되는 직류 전원을 입력받아 구동되는 LED 모듈과 상기 LED 모듈을 고정하기 위한 하우징으로 구성되는 LED 조명부;를 포함하는 LED 조명장치에 있어서, 상기 LED 모듈의 입력 단자 중 선택된 하나의 단자는 접지되도록 구성되는 것이 특징이다.
하나의 예로써, 상기 전원공급부는 교류 전원 입력단과 접지(F.G)단 및 (+)출력단과 (-)출력단으로 구성되는 직류 전원 출력단을 포함하며 상기 교류 전원 입력단으로부터 입력된 교류 전원을 정류하여 상기 직류 전원 출력단으로 출력하되, 상기 (-)출력단은 상기 접지(F.G)단과 상호 단락(short-circuit)되도록 구성될 수 있다.
하나의 예로써, 상기 하우징은 상기 LED 모듈이 안착되는 금속성 베이스를 포함하며, 상기 금속성 베이스와 상기 LED 모듈의 입력 단자 중 선택된 하나의 단자는 상호 단락(short-circuit)되도록 구성될 수 있다.
한편 본 발명의 잔광 방지 기능을 갖는 LED 조명장치는, 상기 LED 모듈로 서지를 포함하여 이상 전압이 인입되는 경우 상기 이상 전압의 흐름을 상기 전원공급부 방향으로 유도하기 위하여 상기 LED 소자 기준 역방향으로 연결되는 하나 이상의 다이오드;를 더 포함하는 것이 특징이다.
하나의 예로써, 상기 다이오드는, 상기 전원공급부와 상기 LED 모듈 간 전기적 연결을 위한 전원 연결 케이블 간에 병렬 연결될 수 있다.
하나의 예로써, 상기 다이오드는, 상기 전원공급부의 직류 전원 출력단 간에 병렬 연결될 수 있다.
하나의 예로써, 상기 다이오드는, 상기 LED 모듈의 입력 단자 간에 병렬 연결될 수 있다.
이와 같이 본 발명의 잔광 방지 기능을 갖는 LED 조명장치는 LED 모듈의 입력 단자 중 선택된 하나의 단자를 건물 등의 접지 라인과 접속시키도록 구성함으로써, LED 모듈과 하우징 간 캐패시턴스가 형성되지 않도록 하여 잔광 현상의 억제는 물론 LED 소자의 전기적 피로를 최소화하여 내구성을 향상시킬 수 있게 되는 이점이 있다.
또한, 접지 구조에 따라 LED 모듈로 인입될 수 있는 서지를 포함한 이상 전압의 흐름을 전원공급부로 유도하도록 하나 이상의 다이오드를 연결함으로써 유지 보수가 어렵고 고가의 LED 모듈에 직접적인 피해를 방지함과 더불어 별도의 보호회로 내지 보호소자 없이 간소하면서도 최소의 비용으로 조명장치의 손상을 최소화할 수 있어 제조 단가를 절감할 수 있는 등 경제적인 이점이 있다.
도 1a은 본 발명의 잔광 방지 기능을 갖는 LED 조명장치의 LED 모듈을 나타내는 사시도.
도 1b는 LED 조명장치의 캐패시턴스 형성 과정을 설명하기 위한 측단면도.
도 2는 본 발명의 일 실시 예에 따른 접지 구조를 나타내는 개략도.
도 3은 본 발명의 다른 실시 예에 따른 접지 구조를 나타내는 개략도.
도 4는 본 발명의 일 실시 예에 따른 다이오드의 연결 구조를 나타내는 개략도.
도 5 내지 도 6은 발명의 다른 실시 예에 따른 다이오드의 연결 구조를 나타내는 개략도.
이하, 본 발명의 구성 및 작용을 첨부된 도면에 의거하여 좀 더 구체적으로 설명한다. 본 발명을 설명함에 있어서, 본 명세서 및 청구범위에 사용된 용어나 단어는 발명자가 그 자신의 발명을 가장 최선의 방법으로 설명하기 위해 용어의 개념을 적절하게 정의할 수 있다는 원칙에 입각하여 본 발명의 기술적 사상에 부합하는 의미와 개념으로 해석되어야만 한다.
본 발명의 잔광 방지 기능을 갖는 LED 조명장치(이하 '조명장치'라 함)는 도 1a에 도시된 바와 같이 직류 전원을 공급하기 위한 전원공급부(10) 및 복수의 LED 소자(201)로 구성되며 상기 전원공급부(10)로부터 공급되는 직류 전원을 입력받아 구동되는 LED 모듈(200)과 상기 LED 모듈(200)을 고정하기 위한 하우징(210)으로 구성되는 LED 조명부(20)를 포함하여 구성될 수 있다.
도 1b를 참조하면 모듈(200)에 있어 상기 LED 소자(201)는 방열 목적으로 구성되는 판형의 전극(203) 상에 접속되는데, 이때 상기 전극(203)과 인접하는 하우징(210)의 내측면 사이에서는 전위차에 의해 일정한 캐패시턴스(C)를 형성하게 된다.
이러한 캐패시턴스(C)에 의해 유도 및 축적되는 에너지는 각각의 LED 소자(201)에 대하여 역전류 및 역전압으로 작용함에 따라 LED 소자(201)에 영향으로 주게 되어 잔광 현상이 발생하게 되는 것으로, 이는 순방향의 LED 소자(201)에 반복적인 역전류 및 역전압이 가해지는 것을 의미하는 바, 장기적으로 LED 소자(201)의 수명 단축과 더 나아가 LED 모듈(200)의 고장 요인으로 작용하게 된다.
이를 위해 본 발명의 조명장치는 상기 LED 모듈(200)의 입력 단자(202) 중 선택된 하나의 단자 다시 말해 LED 모듈(200)의 (+)입력단자(202-1) 또는 (-)입력단자(202-2)가 접지되도록 구성함으로써 전위차를 최소화하며 캐패시턴스(C)의 형성을 근본적으로 차단할 수 있도록 한다.
즉, LED 모듈(200)의 (+)입력단자(202-1) 또는 (-)입력단자(202-2)를 건물 등의 접지 라인과 접속되도록 하여 LED 모듈(200)과 하우징(210) 간의 전위가 대지의 전위를 갖도록 하는 것이며, 이처럼 전위의 변경을 통해 LED 모듈(200)과 하우징 간 캐패시턴스(C)가 형성되지 않도록 하여 전원의 정상적인 흐름을 유도함으로써 잔광 현상은 물론 LED 소자(201)의 전기적 피로를 최소화하여 내구성을 향상시킬 수 있게 되는 것이다.
도 2는 본 발명의 일 실시 예에 따른 접지 구조를 나타내는 개략도이며, 도 3은 본 발명의 다른 실시 예에 따른 접지 구조를 나타내는 개략도이다.
본 발명에서는 상기 LED 모듈(200)의 입력 단자(202) 중 선택된 하나의 단자를 접지함에 있어 다양한 적용 예를 제시하고 있다.
먼저, 도 2에 도시된 바와 같이 본 실시 예의 전원공급부(10)는 교류 전원 입력단(100)과 접지(F.G)단(110) 및 (+)출력단(121)과 (-)출력단(122)으로 구성되는 직류 전원 출력단(120)을 포함하며, 상기 교류 전원 입력단(100)으로부터 입력된 교류 전원을 가공하여 상기 직류 전원 출력단(120)으로 출력할 수 있다.
이때, 본 실시 예의 경우 상기 (-)출력단(122)은 상기 접지(F.G)단(110)과 상호 단락(short-circuit)되도록 구성될 수 있다.
상기 전원공급부(10)의 접지(F.G)단(110)은 건물의 접지 라인과 접속되는 바, 결과적으로 전원공급부(10)의 (-)출력단(122)과 연결되는 LED 모듈(200)의 (-)입력단자(202-2)는 모두 접지된 것이라 할 수 있다.
다른 예로써 도 1 및 도 3에 도시된 바와 같이 상기 하우징(210)은 상기 LED 모듈(200)이 안착 및 결합되는 베이스(212)와 하우징(210)의 개방면을 밀폐하면서 LED 소자(201)의 광원이 투과되도록 하는 커버(211)로 구성될 수 있다.
본 실시 예는 상기 베이스(212)가 금속성 재질로 구성되는 경우에 대한 접지 적용 예로서, 상기 금속성 베이스(212)와 상기 LED 모듈(200)의 입력 단자(202) 중 선택된 하나의 단자는 상호 단락(short-circuit)되도록 구성될 수 있다.
통상 주택 및 빌딩 등을 포함한 건물에서는 조명 기구의 시공 시 하우징이 금속성을 가질 경우 관련 법규에 의하여 부속 전기기재는 물론 하우징 역시 접지 시공된다.
이에 LED 모듈(200)의 입력 단자 중 선택된 하나의 단자가 인접하는 금속성 베이스(212)와 단락(short-circuit)됨은 결과적으로 LED 모듈(200)이 건물의 접지 라인과 연결된 것이라 할 수 있으며, 상술한 바와 같이 LED 모듈(200)과 금속성 베이스(212) 간 전위가 대지의 전위를 갖는 동일 효과가 도출되는 것이다.
여기서 상기 LED 모듈(200)과 금속성 베이스(212) 간 단락 방법은 다양하게 실시 가능한 바, 예를 들면 케이블을 통해 직접적으로 연결시키거나, LED 모듈(200)과 금속성 베이스(212) 간 고정을 위한 체결 볼트를 활용할 수 있다.
도 4는 본 발명의 일 실시 예에 따른 다이오드의 연결 구조를 나타내는 개략도이며, 도 5 내지 도 6은 발명의 다른 실시 예에 따른 다이오드의 연결 구조를 나타내는 개략도이다.
한편, 본 발명의 조명장치는 접지를 통해 잔광 효과를 방지하도록 구성되는데, 이러한 전기적 구조에 따른 특성상 서지를 포함한 이상 전압이 건물의 접지 라인을 통해 LED 모듈(200)로 인입될 수 있는 문제점이 있다.
따라서, 본 발명에서는 접지에 의한 이상 전압의 경로를 제어할 수 있는 구성을 더 포함함으로써 고가 내지 유지 보수의 어려움이 있는 LED 모듈(200)의 파손을 최소화할 수 있도록 한다.
구체적으로 본 발명의 조명장치는 도 4 내지 도 6에 도시된 바와 같이 건물의 접지 라인과 연결된 하우징(210)을 통해 서지를 포함한 이상 전압이 LED 모듈(200)로 인입될 수 있다.
이에 본 발명의 조명장치는 서지를 포함한 이상 전압이 인입되는 경우 상기 이상 전압이 상기 LED 모듈(200)의 LED 소자(201)를 경유하지 못하도록 이상 전압의 경로를 설정하기 위한 하나 이상의 다이오드(30)가 구성될 수 있다.
바람직하게는 상기 다이오드(30)는 LED 모듈(200)로부터 상기 전원공급부(10) 방향으로 상기 이상 전압을 유도할 수 있도록 상기 LED 소자(201) 기준 역방향으로 연결되는 것이 타당하다.
예를 들면 상기 다이오드(30)는 도 4에 도시된 바와 같이 상기 전원공급부(10)와 상기 LED 모듈(200) 사이에서 전원 공급용으로 구비되는 한 쌍의 전원 케이블(40) 양 단 간에 병렬 연결될 수 있다.
상기 다이오드(30)는 LED 소자(201)의 전류 흐름과 반대가 되는 역방향으로 구성되어 이상 전압이 인입되지 않은 평상 시에는 상기 전원공급부(10)로부터 공급되는 직류 전원에 영향을 주지 않게 되며, 접지 라인을 통해 기설정된 전압을 초과하는 이상 전압이 인입되는 경우에는 상기 이상 전압이 상기 전원공급부(10)로 유도될 수 있도록 경로를 형성함으로써 이상 전압에 의해 LED 소자(201)는 물론 이들로 구성되는 LED 모듈(200)을 보호할 수 있게 된다.
즉, LED 모듈(200)과 대비하여 상대적으로 저가이며, 유지 보수가 용이한 전원공급부(10)로 이상 전압을 상쇄시킴으로써 LED 모듈(200)을 이상 전압으로부터 보호하는 것으로, 이는 간소하면서도 최소의 비용으로 조명장치의 손상을 최소화할 수 있는 구조이다.
다른 예로, 상기 다이오드(30)는 도 5에 도시된 바와 같이 상기 전원공급부(10)의 직류 전원 출력단 양단(121, 122) 간에 적어도 하나 이상의 병렬 연결될 수도 있으며, 도 6에 도시된 바와 같이 상기 LED 모듈(200)의 입력 단자 양단(202-1, 202-2) 간에 적어도 하나 이상의 병렬 연결되도록 구성될 수도 있다.
도 5 및 도 6에서 도시된 실시 예의 경우에도 앞서 설명한 도 4의 실시 예와 동일한 작용 효과가 도출되는 바, 이에 대한 구체적인 설명은 생략한다.
이처럼 본 발명의 조명장치는 상기 다이오드(30)의 부가 구성으로 인하여 이상 전압에 대한 효과적인 경로를 형성함에 따라 이상 전압으로부터 LED 모듈(200)을 보호하기 위한 별도의 보호회로 또는 제너 다이오드가 일체로 구성되는 고가의 LED 소자를 적용하지 않고서도 LED 모듈(200)을 보호할 수 있게 되며, 불필요한 회로 또는 전자소자의 추가에 의해 LED 모듈의 제조 단가가 상승하는 것을 최소화할 수 있게 되는 것이다.
이상 설명한 내용을 통해 당업자라면 본 발명의 기술사상을 일탈하지 아니하는 범위에서 다양한 변경 및 수정 가능함을 알 수 있을 것이다. 따라서, 본 발명의 기술적 범위는 명세서의 상세한 설명에 기재된 내용으로 한정되는 것이 아니라 특허청구범위에 의해 정해져야만 할 것이다.
10 : 전원공급부 20 : LED 조명부
30 : 다이오드 100 : 교류 전원 입력단
110 : 접지(F.G)단 120 : 직류 전원 출력단
200 : LED 모듈 201 : LED 소자
210 : 하우징 212 : 베이스

Claims (7)

  1. 직류 전원을 공급하기 위한 전원공급부; 및 복수의 LED 소자로 구성되며 상기 전원공급부로부터 공급되는 직류 전원을 입력받아 구동되는 LED 모듈과 상기 LED 모듈을 고정하기 위한 하우징으로 구성되는 LED 조명부;를 포함하는 LED 조명장치에 있어서,
    상기 LED 모듈의 입력 단자 중 선택된 하나의 단자는 접지되도록 구성되는 것을 특징으로 하는 잔광 방지 기능을 갖는 LED 조명장치.
  2. 제 1항에 있어서,
    상기 전원공급부는 교류 전원 입력단과 접지(F.G)단 및 (+)출력단과 (-)출력단으로 구성되는 직류 전원 출력단을 포함하며 상기 교류 전원 입력단으로부터 입력된 교류 전원을 정류하여 상기 직류 전원 출력단으로 출력하되,
    상기 (-)출력단은 상기 접지(F.G)단과 상호 단락(short-circuit)되도록 구성되는 것을 특징으로 하는 잔광 방지 기능을 갖는 LED 조명장치.
  3. 제 1항에 있어서,
    상기 하우징은 상기 LED 모듈이 안착되는 금속성 베이스를 포함하며,
    상기 금속성 베이스와 상기 LED 모듈의 입력 단자 중 선택된 하나의 단자는 상호 단락(short-circuit)되도록 구성되는 것을 특징으로 하는 잔광 방지 기능을 갖는 LED 조명장치.
  4. 제 1항 내지 제 3항 중 어느 한 항에 있어서,
    상기 LED 모듈로 서지를 포함하여 이상 전압이 인입되는 경우 상기 이상 전압의 흐름을 상기 전원공급부 방향으로 유도하기 위하여 상기 LED 소자 기준 역방향으로 연결되는 하나 이상의 다이오드;를 더 포함하는 것을 특징으로 하는 잔광 방지 기능을 갖는 LED 조명장치.
  5. 제 4항에 있어서,
    상기 다이오드는, 상기 전원공급부와 상기 LED 모듈 간 전기적 연결을 위한 전원 연결 케이블 간에 병렬 연결되는 것을 특징으로 하는 잔광 방지 기능을 갖는 LED 조명장치.
  6. 제 4항에 있어서,
    상기 다이오드는, 상기 전원공급부의 직류 전원 출력단 간에 병렬 연결되는 것을 특징으로 하는 잔광 방지 기능을 갖는 LED 조명장치.
  7. 제 4항에 있어서,
    상기 다이오드는, 상기 LED 모듈의 입력 단자 간에 병렬 연결되는 것을 특징으로 하는 잔광 방지 기능을 갖는 LED 조명장치.



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