KR20190053398A - 교류 직결형 엘이디 조명장치 - Google Patents

교류 직결형 엘이디 조명장치 Download PDF

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Abstract

본 발명의 일 실시예는, 몸체부; 상기 몸체부에 배치되며, 복수의 제1엘이디가 제1인쇄회로기판에 실장된 제1엘이디모듈; 상기 몸체부에 배치되며, 복수의 제2엘이디가 제2인쇄회로기판에 실장된 제2엘이디모듈; 상기 제1엘이디모듈과 상기 제2엘이디모듈에 AC 전력을 공급하는 전원공급부; 및 상기 전원공급부로부터 전원을 공급받아 상기 제1엘이디모듈과 상기 제2엘이디모듈로 AC 전력을 분배하며, 서지보호부를 구비한 분배기;를 포함하는 교류 직결형 엘이디 조명장치를 제공한다.

Description

교류 직결형 엘이디 조명장치{AC DIRECT TYPE LED LIGHT APPARATUS}
본 발명은 엘이디 조명장치에 관한 것으로, 더욱 상세하게는 교류 직결형 엘이디 조명장치에 관한 것이다.
발광 다이오드(Light Emitting Diode; LED)는 PN 접합에 순방향으로 전류를 흐르게 하여 빛을 발생시키는 반도체 소자이다. LED는 전기에너지를 빛에너지로 변환하는 효율이 높고, 긴 수명을 가지며, 소비 전력이 적고, 유지 및 보수 비용을 크게 절감할 수 있어 차세대 조명용 소자로 주목받고 있다.
LED는 칩의 형태로 형성되므로, 이를 패키징하고 LED 조명에 적용하는데 다양한 요소의 결합이 요구된다. 예컨대, 복수개로 배치된 LED들에 적합한 전원을 공급하는 전원장치가 요구되며, 효율적인 발광 구조를 위해 추출되는 광을 유도하는 장치가 요구된다.
LED 조명은 일반적으로 직류로 구동되기 때문에, LED 조명은 SMPS(Switching Mode Power Supply) 등을 사용하여 상용전원인 교류전원을 직류전원으로 변환시켜 LED 조명을 구동시킨다. 하지만, SMPS는 변압기와 대용량 커패시터를 사용함에 따라 LED 조명의 소형화 및 IC집적화가 어려울 뿐만 아니라 전력변환에 따른 손실이 많이 발생한다.
한국공개특허 10-2015-0030849
본 발명은 SMPS가 제거된 교류 직결형 엘이디 조명장치를 제공하는 것을 목적으로 한다.
본 발명의 실시예에 의한 교류 직결형 엘이디 조명장치는, 몸체부; 상기 몸체부에 배치되며, 복수의 제1엘이디가 제1인쇄회로기판에 실장된 제1엘이디모듈; 상기 몸체부에 배치되며, 복수의 제2엘이디가 제2인쇄회로기판에 실장된 제2엘이디모듈; 및 외부의 AC 전력으로부터 입력되는 서지 신호를 제한하는 서지보호부를 구비하며, 서지 신호가 제한된 AC 전력을 상기 제1엘이디모듈과 상기 제2엘이디모듈로 분배하는 분배기;를 포함할 수 있다.
본 발명의 실시예에서, 상기 제2엘이디모듈은 상기 분배기로부터 공급된 전원을 필요 전력으로 변환하는 AC 컨버터를 포함할 수 있다.
본 발명의 실시예에서, 상기 제1엘이디모듈과 상기 제2엘이디모듈은 동일한 AC 전력을 공급받으며, 상기 AC 컨버터는 상기 분배기로부터 분배된 전력을 상기 제2엘이디모듈의 필요 전력으로 변환할 수 있다.
본 발명의 실시예에서, 상기 AC 컨버터는 상기 제2엘이디모듈의 제2인쇄회로기판에 구비될 수 있다.
본 발명의 실시예에서, 상기 제1엘이디모듈은 상기 몸체부에 복수 배치될 수 있다.
본 발명의 실시예에서, 상기 제2엘이디의 개수는 상기 제1엘이디의 개수보다 적을 수 있다.
본 발명의 실시예에서, 상기 제1엘이디모듈은 제1방향으로 빛을 조사하도록 상기 몸체부에 배치되고, 상기 제2엘이디모듈은 제1방향과 다른 제2방향으로 빛을 조사하도록 상기 몸체부에 배치될 수 있다.
본 발명의 실시예에서, 상기 제1엘이디모듈은 도로에 빛을 조사하는 조명용 엘이디모듈일 수 있다.
본 발명의 실시예에서, 상기 제2엘이디모듈은 사용자에게 정보를 안내하기 위한 인디케이터용 엘이디모듈일 수 있다.
본 발명의 실시예에 따르면, SMPS를 제거하고 분배기에 서지보호부를 구비함으로써 LED 조명모듈의 수명은 더욱 연장될 수 있고, 전력변환에 따른 손실은 더욱 감소시킬 수 있다.
또한, 본 발명의 실시예에 의하면, SMPS를 제거함으로써 엘이디 조명모듈의 소형화 및 IC 집적화가 가능한 효과가 있다.
도 1은 본 발명의 일 실시예에 의한 교류 직결형 엘이디 조명장치가 설치된 상태를 개략적으로 도시한 사시도이다.
도 2는 본 발명의 일 실시예에 의한 교류 직결형 엘이디 조명장치의 사시도이다.
도 3은 본 발명의 일 실시예에 의한 교류 직결형 엘이디 조명장치의 전원 공급을 개략적으로 도시한 도면이다.
도 4는 본 발명의 일 실시예에 의한 교류 직결형 엘이디 조명장치의 전원 공급을 개략적으로 도시한 블럭도이다.
이하, 첨부한 도면을 참고로 하여 본 발명의 실시예에 대하여 상세히 설명한다. 본 발명은 여러 가지 상이한 형태로 구현될 수 있으며 여기에서 설명하는 실시예에 한정되지 않는다.
본 발명을 명확하게 설명하기 위해서 본 발명의 본질과 관계없는 부분은 그에 대한 상세한 설명을 생략할 수 있으며, 명세서 전체를 통하여 동일 또는 유사한 구성요소에 대해서는 동일한 참조 부호를 부여할 수 있다.
또한, 어떤 부분이 어떤 구성요소를 "포함"한다고 할 때, 이는 특별히 반대되는 기재가 없는 한 다른 구성요소를 제외하는 것이 아니라 다른 구성요소를 더 포함할 수 있는 것을 의미한다. 여기서 사용되는 전문 용어는 단지 특정 실시 예를 언급하기 위한 것이며, 본 발명을 한정하도록 의도되지 않으며, 본 명세서에서 다르게 정의되지 않는 한 본 발명이 속하는 기술 분야에서 통상의 지식을 가진 자에게 의해 이해되는 개념으로 해석될 수 있다.
도 1 및 도 2를 참고하면, 본 발명의 일 실시예에 의한 교류 직결형 엘이디 조명장치는 몸체부(100)를 포함하며, 몸체부(100)에는 제1엘이디모듈(200) 및 제2엘이디모듈(300)이 구비될 수 있다.
몸체부(100)는 도로의 직선 주로 또는 곡선 주로에 설치될 수 있다. 몸체부(100)는 대략 육면체로 형성될 수 있다. 즉, 몸체부(100)는 정면 및 측면을 포함하여 여러 면을 구비할 수 있다. 여기서, 몸체부(100)의 정면은 도로 측과 대면하는 방향을 일컫는다. 몸체부(100)의 하측에는 소정 길이의 포스트가 구비될 수 있다. 포스트는 도로의 길이 방향을 따라 도로 변의 지면 또는 경계석 등의 콘크리트 구조물 등에 고정 설치될 수 있다.
일 실시예에서 몸체부(100)는 3m 이하의 낮은 높이로 형성될 수 있다. 예컨대, 일 실시예에 의한 엘이디 조명장치가 교량에 인접하게 설치될 경우 몸체부(100)의 높이가 3m 이하로 형성됨으로써 교량의 유지보수차량의 작업에 간섭되는 것을 최소화할 수 있다. 또한 기존의 3m 이상의 가로등에 비해 몸체부(100)의 높이를 축소함으로써 조명장치의 제조원가를 감소시킬 수도 있다.
몸체부(100)의 제1면(110) 예컨대, 몸체부(100)의 정면에는 제1엘이디모듈(200)이 배치될 수 있다. 제1엘이디모듈(200)은 몸체부(100)에 복수 배치될 수 있다. 제1엘이디모듈(200)은 도로에 빛을 조사할 수 있는 조명용 엘이디모듈일 수 있다. 즉, 제1엘이디모듈(200)은 도로 측으로 빛이 조사되도록 몸체부(100)의 정면에 배치될 수 있다.
몸체부(100)의 제2면(120) 예컨대, 몸체부(100)의 측면에는 제2엘이디모듈(300)이 배치될 수 있다. 제2엘이디모듈(300)은 운전자에게 도로 정보 예컨대, 급커브 구간, 제한속도 등의 정보를 표시할 수 있는 인디케이터용 엘이디모듈일 수 있다. 즉, 제2엘이디모듈(300)은 주행하는 차량의 운전자가 쉽게 인지할 수 있는 방향으로 몸체부(100)의 측면에 배치될 수 있다.
즉, 몸체부(100)에는 제2엘이디모듈(300)의 조사 방향과 제1엘이디모듈(200)의 조사 방향이 서로 상이하도록 제1엘이디모듈(200)과 제2엘이디모듈(300)이 배치될 수 있다.
도 3 및 도 4를 참고하면, 제1엘이디모듈(200)은 복수의 제1엘이디(210)가 제1인쇄회로기판(220)에 실장된 모듈 형태로 제작될 수 있다. 제1엘이디모듈(200)에 사용되는 제1엘이디(210)의 수량은 설정된 몸체부(100)의 높이 또는 소요 조도 등에 맞게 결정될 수 있다.
제1엘이디모듈(200)은 제1인쇄회로기판의 일측에 방열부(230)를 구비할 수 있다. 일반적으로 엘이디 조명장치는 과열 방지를 위해 비교적 작은 사이즈의 엘이디 칩을 인쇄회로기판에 다수 실장하는 방식으로 제조된다. 인쇄회로기판에 실장된 다수 개의 엘이디 중 일부에 이상이 있어 과열되는 경우에 주변의 엘이디의 온도도 함께 상승되어 고장이 발생하게 되고, 결국 엘이디 조명장치가 완전 소등될 수도 있다. 엘이디 조명장치가 완전 소등되면 수리가 완료될 때까지 계속적으로 소등된 상태로 남아 있기 때문에 그로 인한 사고를 유발할 수 있다. 방열부(230)는 이러한 엘이디모듈의 과열을 방지할 수 있으며, 방열 면적을 증대시키기 위해 복수의 방열핀이 돌출되도록 구성될 수 있다.
제2엘이디모듈(300)은 복수의 제2엘이디(310)가 제2인쇄회로기판(320)에 실장된 모듈 형태로 제작될 수 있다. 제2엘이디모듈(300)에 사용되는 제2엘이디(310)의 수량은 설정된 몸체부(100)의 높이 또는 소요 조도 등에 맞게 결정될 수 있다. 제2엘이디모듈(300)은 조명용이 아닌 인디케이터용으로 사용될 수 있으므로, 제2엘이디(310)의 개수는 제1엘이디(210)의 개수보다 작을 수 있다.
제1엘이디모듈(200)과 제2엘이디모듈(300)은 외부의 AC 전력을 입력받을 수 있으며, 이에 따라 일 실시예에 의한 엘이디 조명장치는 분배기(400)를 더 포함할 수 있다. 분배기(400)는 제1엘이디모듈(200)과 제2엘이디모듈(300)로 AC 전력을 분배할 수 있다. 분배기(400)는 입력단(410)과 출력단(420)을 구비할 수 있다. 입력단(410)은 외부의 AC 전력이 입력되고, 출력단(420)은 복수로 분기되어 제1엘이디모듈(200)과 제2엘이디모듈(300)에 연결된다. 즉, 일 실시예에 의한 엘이디 조명장치는 외부로부터 인가된 AC 전력이 분배기(400)로 입력되고, 분배기(400)는 각 엘이디모듈로 AC 전력을 출력한다.
한편, 외부의 AC 전력이 분배기(400)를 통해 각 엘이디모듈로 공급될 때 서지(surge) 신호가 발생할 수 있다. 서지란 회로 라인을 따라 전달되며 급격히 증가하고 서서히 감소하는 특성을 지닌 전류, 전압 또는 전력의 과도한 파형을 의미한다. 특히 야외에서 사용되는 엘이디모듈에는 낙뢰나 고전압설비 등에서 발생하는 서지 전압이 인가되는 경우가 있다.
또한, 서지 전압은 주로 외부에서 입력되는 교류 전원을 직류 전원으로 변환하는 컨버터 또는 SMPS를 통해 유입되어 엘이디모듈에 인가될 수 있으며, 엘이디모듈에 서지 전압이 인가되면 컨버터나 엘이디모듈이 모두 손상을 입을 수 있다. 이에 따라, 일 실시예에 의한 엘이디 조명장치는 교류 전원을 직류 전원으로 변환하는 SMPS를 구비하지 않으며, 분배기(400)에는 서지보호부(430)가 구비된다. 즉, 일 실시예에서는 제1엘이디모듈(200) 및 제2엘이디모듈(300)로 AC 전력을 분배 및 출력하는 분배기(400)에 서지보호부(430)를 구비함으로써 각 엘이디모듈에 인가될 수 있는 서지 신호를 제한할 수 있다.
제1엘이디모듈(200)은 분배기(400)의 출력단(420) 중 어느 하나에 연결되는 제1커넥터(240)를 포함할 수 있다. 제2엘이디모듈(300)은 분배기(400)의 출력단(420) 중 또 다른 하나에 연결되는 제2커넥터(340)를 포함할 수 있다. 제1커넥터(240) 및 제2커넥터(340)로는 와이어 커넥터가 적용될 수 있다.
제2엘이디모듈(300)은 운전자에게 도로 정보 등을 인지시키기 위한 목적으로 구비되기 때문에 조명을 위한 제1엘이디모듈(200)에 비해 공급되는 전력이 작을 수 있다. 즉, 제1엘이디모듈(200)과 제2엘이디모듈(300)은 조사되는 휘도 등에서 서로 차이가 발생할 수 있다. 예컨대, 제1엘이디모듈(200)에 비해 소비 전력이 낮은 제2엘이디모듈(300)을 적용할 경우, 동일한 전력이 제1엘이디모듈(200)과 제2엘이디모듈(300)로 공급되면 고전류로 인해 오버로드(Over load)가 발생하여 제2엘이디모듈(300)의 고장을 야기할 수 있다. 즉, 엘이디 조명장치의 주요 고장의 원인으로는 엘이디로의 과전류 유입, 엘이디의 과열 등이 포함될 수 있다.
따라서, 일 실시예에 의한 엘이디 조명장치는 외부의 AC 전력이 분배기(400)를 통해 제1엘이디모듈(200)로 공급되는 한편, 제2엘이디모듈(300)로 적절한 필요 전력이 공급되도록 제2엘이디모듈(300)은 컨버터(330)를 구비할 수 있다. 컨버터(330)는 분배기로 입력된 AC 전력으로부터 공급된 전력을 제2엘이디모듈(300)의 필요 전력으로 변환할 수 있도록 한다. 즉, 제1엘이디모듈과 제2엘이디모듈은 동일한 AC 전력을 공급받을 수 있으며, AC 컨버터는 분배기로부터 분배된 전력을 제2엘이디모듈의 필요 전력으로 변환할 수 있다. 컨버터(330)는 변환 효율을 높일 수 있도록 제2엘이디모듈(300)의 제2인쇄회로기판(320)에 구비될 수 있다.
예컨대, 도 3을 참고하면 몸체부(100)에는 2개의 제1엘이디모듈(200)과 1개의 제2엘이디모듈(300)이 배치되어 있으며, 제2엘이디모듈(300)은 인디케이터용 엘이디모듈이므로 제1엘이디모듈(200)에 비해 낮은 소비 전력이 적용될 수 있다. 이때 외부로부터 1.4A의 전류가 공급된다고 가정할 경우, 분배기(400)를 통해 각 엘이디모듈에는 467mA의 전류가 공급된다. 그런데 제2엘이디모듈(300)은 467mA의 고전류로 인해 오버로드가 발생할 수 있지만, 일 실시예에 의한 엘이디 조명장치는 컨버터(330)에 의해 대략 70mA 정도의 비교적 낮은 전류가 제2엘이디모듈(300)에 제공될 수 있다. 따라서 과전류에 의한 제2엘이디모듈(300)의 고장을 방지할 수 있다.
100; 몸체부 110; 제1면
120; 제2면
200; 제1엘이디모듈 210; 제1엘이디
220; 제1인쇄회로기판 230; 방열부
240; 제1커넥터
300; 제2엘이디모듈 310; 제2엘이디
320; 제2인쇄회로기판 330; 컨버터
340; 제2커넥터
400; 분배기 410; 입력단
420; 출력단 430; 서지보호부

Claims (9)

  1. 교류 직결형 엘이디 조명장치에 있어서,
    몸체부;
    상기 몸체부에 배치되며, 복수의 제1엘이디가 제1인쇄회로기판에 실장된 제1엘이디모듈;
    상기 몸체부에 배치되며, 복수의 제2엘이디가 제2인쇄회로기판에 실장된 제2엘이디모듈; 및
    외부의 AC 전력으로부터 입력되는 서지 신호를 제한하는 서지보호부를 구비하며, 서지 신호가 제한된 AC 전력을 상기 제1엘이디모듈과 상기 제2엘이디모듈로 분배하는 분배기;
    를 포함하는 교류 직결형 엘이디 조명장치.
  2. 제1항에 있어서,
    상기 제2엘이디모듈은 상기 분배기로부터 공급된 전원을 필요 전력으로 변환하는 AC 컨버터를 포함하는 엘이디 조명장치.
  3. 제2항에 있어서,
    상기 제1엘이디모듈과 상기 제2엘이디모듈은 동일한 AC 전력을 공급받으며, 상기 AC 컨버터는 상기 분배기로부터 분배된 전력을 상기 제2엘이디모듈의 필요 전력으로 변환하는 엘이디 조명장치.
  4. 제2항에 있어서,
    상기 AC 컨버터는 상기 제2엘이디모듈의 제2인쇄회로기판에 설치되는 엘이디 조명장치.
  5. 제1항에 있어서,
    상기 제1엘이디모듈은 상기 몸체부에 복수 배치되는 엘이디 조명장치.
  6. 제1항에 있어서,
    상기 제2엘이디의 개수는 상기 제1엘이디의 개수보다 적은 엘이디 조명장치.
  7. 제1항에 있어서,
    상기 제1엘이디모듈은 제1방향으로 빛을 조사하도록 상기 몸체부에 배치되고, 상기 제2엘이디모듈은 제1방향과 다른 제2방향으로 빛을 조사하도록 상기 몸체부에 배치되는 엘이디 조명장치.
  8. 제1항에 있어서,
    상기 제1엘이디모듈은 도로에 빛을 조사하는 조명용 엘이디모듈인 엘이디 조명장치.
  9. 제1항에 있어서,
    상기 제2엘이디모듈은 사용자에게 정보를 안내하기 위한 인디케이터용 엘이디모듈인 엘이디 조명장치.
KR1020170149218A 2017-11-10 2017-11-10 교류 직결형 엘이디 조명장치 KR102434928B1 (ko)

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