KR20190045990A

KR20190045990A - 전원안전모듈을 구비한 led 등기구

Info

Publication number: KR20190045990A
Application number: KR1020170139016A
Authority: KR
Inventors: 박기주; 유원동
Original assignee: 주식회사 엘이디파워
Priority date: 2017-10-25
Filing date: 2017-10-25
Publication date: 2019-05-07

Abstract

본 발명은 전원입력단자에 결합되게 전원안전모듈을 설치하여 지진 및 불꽃 감지를 통해 LED 모듈에 인가되는 전원을 선택적으로 차단함으로써 전기 사고를 미연에 방지하도록 한 전원안전모듈을 구비한 LED 등기구에 관한 것으로서, 일면이 개구된 하우징과, 상기 하우징으로 전원이 인가되는 전원입력라인과, 일측이 상기 전원입력라인에 접속하여 전원을 공급받는 전원접속단자와, 상기 전원접속단자의 타측에 연결되어 상기 전원접속단자를 통해 공급되는 전원을 공급받아 동작하는 LED 모듈과, 상기 전원접속단자와 LED 모듈 사이에 구성되어 상기 전원접속단자를 통해 공급되는 전원을 정류하여 상기 LED 모듈에 공급하는 컨버터기와, 상기 전원접속단자에 결합되어 구성되어 지진을 감지함과 더불어 선택적으로 상기 LED 모듈에 인가되는 전원을 OFF하는 전원안전모듈을 포함하여 이루어진 것을 특징으로 한다.

Description

전원안전모듈을 구비한 LED 등기구{LED light fixture with power safety module}

본 발명은 LED 등기구에 관한 것으로, 특히 지진 및 화재를 실시간으로 진단하여 2차 사고를 미연에 방지하도록 한 전원안전모듈을 구비한 LED 등기구에 관한 것이다.

일반적으로, 실내 또는 실외의 광고물 또는 간판 등에 설치되어 주간 또는 야간에 이미지를 식별할 수 있도록 여러 가지 조명장치들이 사용되고 있다. 이러한 조명장치들은 필라멘트 전구, 형광등, 네온사인 또는 엘이디(Light Emitting Diode: LED)를 사용하고 있다.

특히 LED를 이용한 조명장치는 LED의 수명이 반영구적이고 가격이 저렴하며, 전력소비가 적은 장점을 가지고 있어 그 사용이 점차 증가하고 있는 추세이다.

여기서, LED란 발광 다이오드 소자를 칭하는 것으로, LED 반도체의 빠른 처리 속도와 낮은 전력소모 등의 장점이 있고, 환경 친화적이면서도 에너지 절약효과가 높아서 차세대 전략제품으로 각광받고 있다.

이러한 LED 소자는 p형과 n형의 반도체의 접합으로 이루어져 있으며, 전압을 가하면 전자(electron)와 정공(hole)의 결합으로 반도체의 밴드갭(bandgap)에 해당하는 에너지를 빛의 형태로 방출하는 일종의 광전자 소자이다.

최근에는 다양한 색상의 LED가 개발되어 천연색의 디스플레이가 가능하여 옥외용 대형 전광판이나, 교통신호등, 자동차 계기판, 가전제품, 네온대체 간판, 의료장비, 경고 및 유도등과 같은 다양한 곳에 적용되고 있다.

또한, LED 조명장치는 기존의 백열등이나 형광등에 비해 약 10% 내지 15%정도의 낮은 전력소모와 50,000 시간이상의 반영구적인 수명, 환경 친화적인 특성을 가짐으로 인해 조명기구로서도 각광을 받고 있다.

그러나 상기와 같은 종래 기술에 의한 LED 조명장치는 지진과 같은 외부 환경에 의해 진동이 발생할 경우에 별도로 전원을 OFF하는 기능이 없고 모든 전원이 차단되거나 조명장치가 파손되었을 때만 OFF되었다.

따라서 모든 전원의 차단으로 다른 부하들도 전원이 OFF되었고 조명장치가 파손되었을 때도 소손을 방지하기 위해 다른 부하들의 전원도 OFF되어 중요한 부하의 전원을 사용할 수가 없었다.

(특허문헌 1) 등록특허공보 제10-1184822호(등록일; 2012. 09. 20.)

(특허문헌 2) 등록실용신안공보 제20-0391406호(등록일; 2005. 08. 05.)

본 발명은 상기와 같은 문제를 해결하기 위해 안출된 것으로 전원입력단자에 결합되게 전원안전모듈을 설치하여 지진 및 불꽃 감지를 통해 LED 모듈에 인가되는 전원을 선택적으로 차단함으로써 전기 사고를 미연에 방지하도록 한 전원안전모듈을 구비한 LED 등기구를 제공하는데 그 목적이 있다.

또한, 본 발명은 전원안전모듈에 온도센서와 자이로센서를 구비하여 주위온도와 함께 기울기를 감지함으로써 일정온도 이상 및 기울기 값을 검출하였을 때 LED 모듈에 인가되는 전원을 선택적으로 차단함으로써 전기 사고를 미연에 방지하도록 한 전원안전모듈을 구비한 LED 등기구를 제공하는데 또 다른 목적이 있다.

상기와 같은 목적을 달성하기 위한 본 발명에 의한 전원안전모듈을 구비한 LED 등기구는 일면이 개구된 하우징과, 상기 하우징으로 전원이 인가되는 전원입력라인과, 일측이 상기 전원입력라인에 접속하여 전원을 공급받는 전원접속단자와, 상기 전원접속단자의 타측에 연결되어 상기 전원접속단자를 통해 공급되는 전원을 공급받아 동작하는 LED 모듈과, 상기 전원접속단자와 LED 모듈 사이에 구성되어 상기 전원접속단자를 통해 공급되는 전원을 정류하여 상기 LED 모듈에 공급하는 컨버터기와, 상기 전원접속단자에 결합되어 구성되어 지진을 감지함과 더불어 선택적으로 상기 LED 모듈에 인가되는 전원을 OFF하는 전원안전모듈을 포함하여 이루어진 것을 특징으로 한다.

여기서, 상기 전원안전모듈은 상기 하우징에 가해지는 진동에 의한 지진 발생의 유무를 감지하는 지진감지센서와, 상기 하우징과 천장 또는 벽면 사이에서 발생하는 불꽃을 감지하는 광센서와, 상기 하우징 주위의 온도를 검출하는 온도센서와, 상기 하우징의 기울기를 감지하는 자이로센서 및 상기 지진감지센서와 광센서로부터 검출된 정보를 근거로 일정 이상의 진동이 발생하거나 불꽃이 감지되면 상기 LED 모듈에 전달하는 전원을 차단하기 위한 제어신호를 출력하는 제어부와, 상기 제어부의 제어신호를 받아 상기 전원접속단자에 전달하는 전원을 차단하는 스위칭부를 포함하여 이루어진다.

본 발명의 실시예에 의한 전원안전모듈을 구비한 LED 등기구는 다음과 같은 효과가 있다.

첫째, 전원입력단자에 결합되게 전원안전모듈을 설치하여 지진 및 불꽃 감지를 통해 LED 모듈에 인가되는 전원을 선택적으로 차단함으로써 전기 사고를 미연에 방지할 수 있다.

둘째, 전원안전모듈에 온도센서와 자이로센서를 구비하여 주위온도와 함께 기울기를 감지함으로써 일정온도 이상 및 기울기 값을 검출하였을 때 LED 모듈에 인가되는 전원을 선택적으로 차단함으로써 전기 사고를 미연에 방지할 수 있다.

셋째, 일정 이상의 진동으로부터 LED 모듈에 인가되는 전원을 자동으로 OFF함으로써 등기구의 고장이나 파손을 미연에 방지할 수가 있다.

도 1은 본 발명에 따른 전원안전모듈을 구비한 LED 등기구를 개략적으로 나타낸 분해 사시도
도 2는 1에 도시된 전원안전모듈, 전원접속단자 및 컨버터의 결합 관계를 나타낸 분해 사시도
도 3은 도 1의 전원안전모듈을 구비한 LED 등기구를 나타낸 구성도

이하에서는 도면을 참조하여 본 발명을 보다 상세하게 설명한다. 도면들 중 동일한 구성요소들은 가능한 한 어느 곳에서든지 동일한 부호들로 나타내고 있음에 유의해야 한다. 또한 본 발명의 요지를 불필요하게 흐릴 수 있는 공지기능 및 구성에 대한 상세한 설명은 생략한다.

본 발명에서 사용한 용어는 단지 특정한 실시 예를 설명하기 위해 사용된 것으로 본 발명을 한정하려는 의도가 아니다. 단수의 표현은 문맥상 명백하게 다르게 뜻하지 않는 한, 복수의 표현을 포함한다. 본 출원에서, "포함하다" 또는 "가지다" 등의 용어는 명세서상에 기재된 특징, 숫자, 단계, 동작, 구성요소, 부품 또는 이들을 조합한 것이 존재함을 지정하려는 것이지, 하나 또는 그 이상의 다른 특징들이나 숫자, 단계, 동작, 구성요소, 부품 또는 이들을 조합한 것들의 존재 또는 부가 가능성을 미리 배제하지 않는 것으로 이해되어야 한다.

도 1은 본 발명에 따른 전원안전모듈을 구비한 LED 등기구를 개략적으로 나타낸 분해 사시도이고, 도 2는 1에 도시된 전원안전모듈, 전원접속단자 및 컨버터의 결합 관계를 나타낸 분해 사시도이다.

본 발명에 의한 전원안전모듈을 구비한 LED 등기구는 도 1 및 도 2에 도시된 바와 같이, 하우징(100), LED 모듈(200), 전원입력라인(300), 전원접속단자(400), 컨버터(500) 및 전원안전모듈(600)을 포함하여 이루어진다.

상기 하우징(100)은 상기 LED 모듈(200)을 고정 및 수용하기 위한 것으로써, 상기 LED 모듈(200)로부터 발생된 광이 하방으로 출사될 수 있도록 하부가 개방된 구조를 갖는다. 상기 하우징(100)은 상기 LED 모듈(200)로부터 발생된 광을 하방으로 반사시키기 위하여 반사율이 높은 재질로 형성되거나, 표면에 반사율이 높은 재질이 코팅된 구조를 가질 수 있다.

예를 들어, 상기 하우징(100)은 통상의 형광등에 쓰이는 등기구와 동일하거나 유사한 구조를 가질 수 있으며, 이 외에도 LED 등기구의 출광 효율을 높이기 위한 다양한 형상 및 구조로 변형될 수 있다.

한편, 본 실시예에서는 실내 조명에 적합한 하우징(100)의 구조를 예시하고 있으나, 이와 달리, LED 등기구가 가로등, 보안등, 다운 라이트등 등의 다양한 용도로 사용될 경우, 상기 하우징(100)은 사용 용도 및 장소에 적합한 형태의 다양한 구조를 가질 수 있다.

상기 LED 모듈(200)은 실질적으로 광을 발생시키는 부분으로, 상기 하우징(100)의 내부에 탑재 설치된다. 구체적으로, 상기 LED 모듈(200)은 상기 하우징(100)의 상판 내면에 커넥터 체결, 나사 체결, 보스 체결 등의 다양한 방식을 통해 고정될 수 있다.

본 실시예의 LED 등기구는 복수의 LED 모듈(200)을 포함한다. 예를 들어, 상기 LED 모듈(200)은 상기 하우징(100)의 길이 방향을 따라 일렬로 설치된다. 이와 같이, 복수의 LED 모듈(200)을 사용할 경우, 고장난 LED 모듈(200)만을 부분적으로 교체할 수 있어 LED 모듈(200)의 교체 비용을 절감할 수 있다.

한편, LED 등기구의 사용 용도 및 장소 등에 따라, LED 모듈(200)의 개수 및 형상은 다양하게 변형될 수 있다.

상기 LED 모듈(200)은 PCB 기판(210) 및 PCB 기판(210)의 전면에 형성되어 일정한 간격을 갖고 균일하게 배치 설치되어 광을 발생시키는 복수의 LED 소자(220)를 포함한다. 상기 LED 소자(220)는 칩 또는 패키지 형태 모두가 사용될 수 있다.

상기 전원입력라인(300)은 외부로부터 상용 교류전원을 입력받거나 신재생에너지로부터 생산된 직류전원, ESS와 같은 저장장치에 저장된 직류전원이 입력된다. 이때 상기 전원입력라인(300)에 상용 교류전원이 입력될 때는 상기 LED 모듈(200)의 전단에 상기 교류전원을 직류전원으로 전환하기 위한 컨버터(500)가 구성되어 있다.

상기 전원입력단자(400)는 상기 컨버터(500) 및 전원입력라인(300)과의 커넥터 연결을 위하여 하우징(100)의 외부에 설치된다. 구체적으로, 상기 전원입력단자(400)는 상기 컨버터(500)와 동일하게 상기 하우징(300)의 상판 외면에 설치된다.

상기 컨버터(500)는 상기 LED 모듈(200)에 구동전원을 공급하기 위한 것으로써, 상기 하우징(100)의 외부에 설치된다. 구체적으로, 상기 컨버터(500)는 상기 하우징(100)의 상판 외면에 설치된다. 상기 컨버터(500)는 외부로부터 인가되는 상용전원(예를 들어, 220V 또는 110V의 교류전원)을 LED 소자(220)의 구동에 적합한 구동전원(예를 들어, 직류전원)으로 변환하여 출력한다. 예를 들어, 상기 컨버터(500)는 SMPS(Switching Mode Power Supply)로 형성된다.

상기 컨버터(500)는 조립, 설치 및 교체의 편의성을 위해 전원접속단자(400)와 커넥터 체결 방식으로 연결된다. 이를 위해, 상기 컨버터(500)는 상기 상용전원을 인가받기 위한 입력 커넥터부(510) 및 상기 구동전원을 출력하기 위한 출력 커넥터부(520)를 포함한다.

상기 컨버터(500)의 입력 커넥터(510) 및 출력 커넥터부(520)와 대응되게 상기 전원입력단자(400)에도 입력 커넥터부(410) 및 출력 커넥터부(420)가 각각 구성된다.

본 발명에 의한 LED 등가구는 상기 LED 모듈(200)의 전면에 배치되는 확산판(700) 및 상기 확산판(700)을 고정하기 위해 하우징(100)과 결합되는 프레임(800)을 더 포함할 수 있다.

상기 확산판(700)은 다수의 LED 소자(220)로부터 나오는 점광원 형태의 광을 확산시켜 면광원을 구현하기 위한 것으로써, 조명 장치의 외부에서는 LED 소자(220)가 보이지 않으면서 조명 장치의 전체가 균일한 밝기를 나타낼 수 있도록 확산도가 높은 물질로 형성된다.

상기 확산판(700)은 합성 수지에 광확산제가 첨가된 구조를 가질 수 있으며, 상기 확산판(700)의 적어도 일면에는 광 확산을 위한 요철 패턴이 형성된 구조를 가질 수 있다.

상기 프레임(800)은 상기 하우징(100)과 결합되어 상기 확산판(700)의 가장자리 부분을 고정시키며, 상기 확산판(700)의 대부분이 노출될 수 있도록 사각틀 형상으로 형성된다.

상기 프레임(800)은 나사 체결 방식, 핀 고정 방식 등의 다양한 방식을 통해 하우징(100)과 결합될 수 있다.

상기 전원안전모듈(600)은 상기 전원접속단자(400)의 전단부에 구성되어 지진 또는 아크를 감지함과 더불어 선택적으로 상기 LED 모듈(200)에 인가되는 전원을 차단하는 역할을 한다.

즉, 상기 전원접속단자(400)에 결합되게 전원안전모듈(600)을 설치하여 지진 및 불꽃 감지를 통해 LED 모듈(200)에 인가되는 전원을 선택적으로 차단하거나 상기 전원안전모듈(600)에 온도센서와 자이로센서를 구비하여 주위온도와 함께 기울기를 감지함으로써 일정온도 이상 및 기울기 값을 검출하였을 때 LED 모듈(200)에 인가되는 전원을 선택적으로 차단함으로써 전기 사고를 미연에 방지하고 있다.

뿐만 아니라 상기 전원안전모듈(600)은 지진의 감도를 실시간으로 측정하여 일정 이상의 진동으로부터 LED 모듈(200)에 인가되는 전원을 자동으로 OFF함으로써 등기구의 고장이나 파손을 미연에 방지할 수가 있다.

상기 전원접속단자(400)는 LED 모듈(200)에 구동전원을 공급하기 위한 것으로써, 상기 전원접속단자(400)는 외부로부터 인가되는 상용전원(예를 들어, 220V 또는 110V의 교류전원)을 상기 LED 모듈(200)의 구동에 적합한 구동전원(예를 들어, 직류전원)으로 변환하여 출력한다. 예를 들어, 상기 컨버터(500)는 SMPS(Switching Mode Power Supply)로 형성된다.

상기 컨버터(500)는 외부로부터 입력되는 전압의 레벨을 다른 전압의 레벨로 조절하고, 다른 레벨로 조절된 전압을 정류한다. 상기 컨버터(500)는 벅(buck) 컨버터일 수 있다. 이러한 벅(buck) 컨버터는 적어도 하나 이상의 스위칭 소자, 인덕터, 커패시터를 포함하고, 일정 주기로 스위칭(즉, 온/오프를 반복)하는 스위칭 소자의 동작에 따라 발생하는 펄스모양의 전압을 인덕터와 커패시터를 포함하는 LC 필터를 통해 평활하여 직류전압을 출력한다.

이때, 스위칭 소자는 전력공급시에 스위칭 동작 전압을 효율적으로 공급하여 소비전력을 낮출 수 있도록 MOSFET(Metal-Oxide Semiconductor Field Effect Transistor), BJT(Bipolar Junction Transistor), IGBT(Insulated gate bipolar transistor), GTO(Gate Turn-Off) thyristor, MCT(MOS Controlled Thyristor)중 적어도 하나를 포함하여 제공될 수 있다.

또한, 상기 컨버터(500)는 부스트(boost) 컨버터, 포워드(forward) 컨버터, 플라이백(flyback) 컨버터 등 일 수 있으며, 각각은 공지된 기술인 바 구체적인 설명은 생략하기로 한다.

이때, 상기 외부 전원과 컨버터(500) 사이에는 필터가 연결될 수 있다. 외부로부터 입력되는 전원(상용화된 전원은 교류 전원이다)에 포함된 노이즈의 전부 또는 일부는 필터에 의해 제거될 수 있다. 이에 따라, 노이즈가 LED 조명용 전원 공급 장치 측으로 유입되어 전원 공급 장치의 구성이 손상되는 상황을 방지할 수 있다.

상기 전원안전모듈(600)의 일단은 상기 전원입력라인(300)과 연결되고, 타단은 개방되거나 전원접속단자(400)와 연결된다. 이러한 상기 전원안전모듈(600)은 지진이나 화재가 발생되었을 때 상기 LED 모듈(200)로 입력되는 입력전류를 차단함으로써 LED 모듈(200)의 소손을 방지함과 더불어 누전에 의한 인명사고를 미연에 방지할 수 있다.

도 3은 도 1의 전원안전모듈을 구비한 LED 등기구를 나타낸 구성도이다.

본 발명에 의한 전원안전모듈을 구비한 LED 등기구는 도 3에 도시된 바와 같이, 하우징(100) 외부면의 전원입력단자(400)에 결합된 전원안전모듈(600)은 상기 하우징(100)에 가해지는 진동에 의한 지진 발생의 유무를 감지하는 지진감지센서(610)와, 상기 하우징(100)과 천장 또는 벽면 사이에서 발생하는 불꽃을 감지하는 광센서(620)와, 상기 하우징(100) 주위의 온도를 검출하는 온도센서(630)와, 상기 하우징(100)의 기울기를 감지하는 자이로센서(640) 및 상기 지진감지센서(610)와 광센서(620)로부터 검출된 정보를 근거로 일정 이상의 진동이 발생하거나 불꽃이 감지되면 상기 LED 모듈(200)에 인가되는 전원을 차단하기 위한 제어신호를 출력하는 제어부(650)와, 상기 제어부(650)의 제어신호를 받아 상기 전원접속단자(400)에 전달하는 전원을 차단하는 스위칭부(660)를 포함하여 이루어진다.

상기 제어부(650)는 상기 온도센서(630)와 자이로센서(640)의 온도 및 기울정보를 받아 일정온도 이상 및 기울기 값을 검출하였을 때 상기 스위칭부(660)를 조작하여 상기 전원접속단자(400)에 전달하는 전원을 차단하여 LED 모듈(200)에 공급되는 전원을 차단할 수가 있다.

상기 스위칭부(660)는 릴레이 스위치로 구성되어 상기 제어부(650)의 제어신호를 받아 상기 전원입력라인(300)을 통해 상기 전원접속단자(400)에 공급되는 전원을 효과적으로 차단함으로써 2차 전기 사고를 미연에 방지함과 더불어 LED 모듈(200)의 소손을 방지할 수가 있다.

한편, 이상과 같이 본 발명은 비록 한정된 실시예와 도면에 의해 설명되었으나, 본 발명은 상기의 실시예에 한정되는 것은 아니며, 본 발명이 속하는 분야에서 통상의 지식을 가진 자라면 이러한 기재로부터 다양한 수정 및 변형이 가능하다. 그러므로, 본 발명의 범위는 설명된 실시예에 국한되어 정해져서는 아니되며, 후술하는 특허청구범위뿐 아니라 이 특허청구범위와 균등한 것들에 의해 정해져야 한다.

100 : 하우징 200 : LED 모듈
300 : 전원입력라인 400 : 전원전속단자
500 : 컨버터 600 : 전원안전모듈
610 : 지진감지센서 620 : 광센서
630 : 온도센서 640 : 자이로센서
650 : 제어부 660 : 스위칭부

Claims

일면이 개구된 하우징과,
상기 하우징으로 전원이 인가되는 전원입력라인과,
일측이 상기 전원입력라인에 접속하여 전원을 공급받는 전원접속단자와,
상기 전원접속단자의 타측에 연결되어 상기 전원접속단자를 통해 공급되는 전원을 공급받아 동작하는 LED 모듈과,
상기 전원접속단자와 LED 모듈 사이에 구성되어 상기 전원접속단자를 통해 공급되는 전원을 정류하여 상기 LED 모듈에 공급하는 컨버터와,
상기 전원접속단자에 결합되어 구성되어 지진을 감지함과 더불어 선택적으로 상기 LED 모듈에 인가되는 전원을 OFF하는 전원안전모듈을 포함하여 이루어진 것을 특징으로 하는 전원안전모듈을 구비한 LED 등기구.
제 1 항에 있어서, 상기 전원안전모듈은 상기 하우징에 가해지는 진동에 의한 지진 발생의 유무를 감지하는 지진감지센서와, 상기 하우징과 천장 또는 벽면 사이에서 발생하는 불꽃을 감지하는 광센서와, 상기 하우징 주위의 온도를 검출하는 온도센서와, 상기 하우징의 기울기를 감지하는 자이로센서 및 상기 지진감지센서와 광센서로부터 검출된 정보를 근거로 일정 이상의 진동이 발생하거나 불꽃이 감지되면 상기 LED 모듈에 전달하는 전원을 차단하기 위한 제어신호를 출력하는 제어부와, 상기 제어부의 제어신호를 받아 상기 전원접속단자에 전달하는 전원을 차단하는 스위칭부를 포함하여 이루어진 것을 특징으로 하는 전원안전모듈을 구비한 LED 등기구.
제 2 항에 있어서, 상기 전원안전모듈은 상기 온도센서 및 자이로센서로부터 상기 하우징의 실외온도 및 기울기를 감지하여 상기 제어부를 전달하여 일정온도 이상 및 기울기 값을 검출하였을 때 상기 스위칭부를 조작하여 상기 전원접속단자에 전달하는 전원을 차단하는 것을 특징으로 하는 전원안전모듈을 구비한 LED 등기구.
제 2 항에 있어서, 상기 스위칭부는 릴레이 스위치인 것을 특징으로 하는 전원안전모듈을 구비한 LED 등기구.