KR20240078860A - 블링킹 저감모듈을 구비한 방열특성 조명장치 - Google Patents

Abstract

본 발명은 다수의 LED를 구비하는 조명장치에서, 플리커현상을 저감하는 동시에, 고출력 기기를 병행사용시 발생하는 빛떨림 현상인 블링킹현상을 저감할 수 있는 장치 모듈을 구비하는 기술에 대한 것이다. 본 발명에 따르면, 다수의 LED 소자를 구비하는 조명장치가 장착되는 환경에서, 고출력 전열기구 및 전기기구의 사용시 발생하는 전압강하로 인한 인접 조명장치의 빛떨림현상은 블링킹 현상을 저감하는 블링킹 저감모듈을 구비하여, 플리커의 저감과 동시에 비정규적으로 발생하는 블링킹 현상을 현저하게 개선할 수 있게 된다.

Description

블링킹 저감모듈을 구비한 방열특성 조명장치{LIGHTING APPARATUS HAVING WITH IMPROVED HEAT DISSIPATION EFFECT WITHIN FRICKER AND BLINKING FREE MODULE}

본 발명은 다수의 LED를 구비하는 조명장치에서, 플리커현상을 저감하는 동시에, 고출력 기기를 병행사용시 발생하는 빛떨림 현상인 블링킹현상을 저감할 수 있는 장치 모듈을 구비하는 기술에 대한 것이다.

조명 기기에 대한 광원, 발광 방식, 구동 방식 등에 대한 연구들이 진행되고 있으며, 최근에는 효율, 색 다양성, 디자인의 자율성 등에 장점이 있는 발광 다이오드(light emitting diode; LED)가 조명의 광원으로 주목받고 있다.

발광 다이오드는 순 방향으로 전압을 가했을 때 발광하는 반도체 소자로서, 수명이 길고, 소비 전력이 낮으며, 대량 생산에 적합한 전기적, 광학적, 물리적 특성을 가진다.

이러한 발광 다이오드를 조명의 광원으로 효과적으로 이용하기 위하여 상용 교류 전원으로 구동할 수 있는 구동 시스템이 요구된다.

이와 같은 교류 전원에 의하여 구동되는 발광 다이오드 조명 장치는 교류 전원의 주파수가 100 Hz에서 120 Hz로 변동함에 따라 밝기가 변화한다. 이것을 일반적으로 플리커(Flicker) 현상이라고 부른다.

LED 구동 회로에서는 AC 입력 전원 주파수의 2배인 100~120Hz의 주파수를 가지는 깜빡임(flicker)이 발생할 수 있으며, 깜빡임(flicker) 현상은 일반적으로 사람들이 볼 수 없거나 인지할 수 없지만, 두통이나 눈의 피로감 등의 나쁜 영향을 끼친다.

플리커(flicker) 현상을 없애려면 LED 광원의 밝기가 거의 일정하게 유지되어야 하며, LED의 밝기는 LED에 흐르는 전류에 크게 영향을 받으므로, 일반적으로 LED 부하(load)에 흐르는 전류의 양을 조절하여 항상 거의 일정한 전류가 흐르도록 제어해야 한다.

출원인은, LED를 사용하는 조명장치에서, 별도의 제조과정없이 독립적으로 장착가능한 구조의 플리저감모듈을 한국등록특허 제1998157호로 등록받은바 있으며, 한국등록특허 제1998157호에서는 플리커의 저감과 방열효과를 향상시키는 기능을 구현하여 그 효율성을 높이는 장점이 구현되었다.

그러나, 최근 조명장치에서는, 플리커(flicker) 현상과 유사하나, 발생 기작면에서는 상이한 블링킹(blinking) 현상이 발생하는 것이 새로운 문제로 대두되고 있다.

상기 블링킹(blinking) 현상은, 가정이나 건물시설에 설치된 조명장치와 인접하여 사용되는 고출력 기기(인덕션, 순간온수기, 비데 등) 인버터 방식의 고출력 전열기구 사용시, 순간적인 고출력 전압의 사용으로 전압강하가 발생하게 되는 경우, 동일 전원회로에 설치된 조명장치에서 발생하는 빛떨림 현상으로 정의되며,

최근 고출력 가전제품의 사용이 커지는 가정에서 이러한 블링킹(blinking) 현상이 문제되고 있다.

상술한 플리커현상에 대해서는 이를 저감시키는 기준이 국제적으로 마련되어 활발하게 연구가 되고 있으나, 조명의 안정적인 휘도확보와 성능 유지를 위해서는 이러한 블링킹(blinking) 현상을 저감할 필요성이 커지고 있다.

한국등록특허 제1998157호 일본공개특허 제2012-0744379호 일본공개특허 제2019-021452호

본 발명은 상술한 문제를 해결하기 위하여 안출된 것으로, 본 발명의 목적은 다수의 LED 소자를 구비하는 조명장치가 장착되는 환경에서, 고출력 전열기구 및 전기기구의 사용시 발생하는 전압강하로 인한 인접 조명장치의 빛떨림현상은 블링킹 현상을 저감하는 블링킹 저감모듈을 구비하여, 플리커의 저감과 동시에 비정규적으로 발생하는 블링킹 현상을 현저하게 개선할 수 있는 조명장치를 제공하는 데 있다.

상술한 과제를 해결하기 위한 수단으로서, 본 발명의 실시예에서는, 도 1 내지 도 7에 도시된 것과 같이, 제1방향으로 폭(w1)과 길이(d1)를 가지는 제1인쇄회로기판 상에 실장되는 다수의 LED를 구비하는 제1조명모듈(100);과, 상기 제1인쇄회로기판의 측면부에 체결구조로 제1방향에 직교하는 제2방향으로 체결되는 복수의 제2인쇄회로기판 상에 실장되는 다수의 LED를 구비하는 제2조명모듈(200); 상기 제1인쇄회로기판의 여유영역에 실장되며, 컨버터모듈의 출력단과 다수의 LED의 입력단 사이에 연결되는 플리커저감모듈(300); 상기 제1인쇄회로기판의 여유영역에 배치되며, 상기 플리커저감모듈(300)에 인접하여 배치되어, LED에 공급되는 전압의 불균형을 제어하여 블링킹 현상을 제거하는 블링킹저감모듈(400);을 포함하는, 블링킹 저감모듈을 구비한 방열특성 조명장치를 제공할 수 있도록 한다.

또한, 상술한 본 발명의 실시예에서의 상기 블링킹저감모듈(400)은, 교류 전원에 직렬로 연결되어 전류를 제한하는 적어도 한 개의 커패시터; 상기 커패시터와 직렬로 연결되는 LED 어레이; 및 상기 캐패시터와 연결되는 한 쌍의 트랜지스터를 포함하여 구성될 수 있도록 한다.

나아가, 상기 블링킹저감모듈(400)의 하부에 배치되며, 상기 제1인쇄회로기판 상면 또는 저면에 배치되는 제2그라파이트시트층(410)을 더 구비하는, 블링킹 저감모듈을 구비한 방열특성 조명장치를 제공할 수 있도록 한다.

또한, 상기 플리커저감모듈(300)은, 제1인쇄회로기판 상에 배치되는 여유동박부(310);와 상기 여유동박부(310) 상에 실장되며, 제1인쇄회로기판 상에 솔더링되는 단자핀과 여유동박부(310)에 밀착되어 실장되는 바타입 솔더링부를 구비하는 리니어 전류레귤레이터(320); 및 상기 여유동박부(310)에 인접하여 배치되는 제1보강방열층(330);을 포함하는, 블링킹 저감모듈을 구비한 방열특성 조명장치를 제공할 수 있도록 한다.

또한, 상기 제1보강방열층(330) 또는 상기 제2보강방열층(420)과 제1인쇄회로기판 사이에는 방열접착제층(E)이 배치되는, 블링킹 저감모듈을 구비한 방열특성 조명장치를 제공할 수 있도록 한다.

나아가, 상기 제1그라파이트층(320) 또는 상기 제2보강방열층(420)은 다수의 점착용 관통공(335)이 형성되는 구조의, 블링킹 저감모듈을 구비한 방열특성 조명장치를 제공할 수 있도록 한다.

또한, 상기 제1보강방열층(330) 또는 상기 제2보강방열층(420)의 테두리를 상기 제1인쇄회로기판과 고정시키는 섬유상 탄소계필러를 포함하는 열전도성 고정부를 구비하는, 블링킹 저감모듈을 구비한 방열특성 조명장치를 제공할 수 있도록 한다.

나아가, 상기 제1보강방열층(330) 또는 상기 제2보강방열층(420)은, 상기 제1인쇄회로기판 상에 배치되되, 상기 제1인쇄회로기판과 제2인쇄회로기판의 결합부의 반대쪽으로 폭이 넓어지는 다면체 구조인, 블링킹 저감모듈을 구비한 방열특성 조명장치를 제공할 수 있도록 한다.

본 발명의 실시예에 따르면, 여분의 동박재를 활용하는 플리커저감모듈을 구비하여 플리커 현상을 저감하는 동시에, 동박재와 인접하는 그라파이트시트층을 구비하여, 방열특성을 극대화하는 효과가 있다.

특히, 다수의 LED 소자를 구비하는 조명장치가 장착되는 환경에서, 고출력 전열기구 및 전기기구의 사용시 발생하는 전압강하로 인한 인접 조명장치의 빛떨림현상은 블링킹 현상을 저감하는 블링킹 저감모듈을 구비하여, 플리커의 저감과 동시에 비정규적으로 발생하는 블링킹 현상을 현저하게 개선할 수 있는 효과가 있다.

나아가, 블링킹 저감모듈에서 발생하는 열발생을 방열할 수 있는 구조를 구비하여, 모듈 자체의 성능을 향상하는 한편, 조명장치에 발생하는 열을 방열시켜 조명장치의 효율을 높일 수 있는 장점이 구현된다.

도 1은 본 발명의 실시예에 따른 조명장치의 구조를 도시한 블록도이다.
도 2는 도 1의 구조를 적용한 조명장치의 구현예를 도시한 것이다.
도 3은 도 2의 구조에서, 요부를 확대한 개념도를 도시한 것이다.
도 4 내지 도 6은, 도 2에서 상술한 본 발명의 플리커 저감모듈 및 블링킹 저감모듈을 구비하는 구현실시예를 도시한 회로도이다.
도 7은 본 발명의 플리커 저감모듈 및 블링킹 저감모을 구비하는 조명장치의 효과를 확인하기 위한 실험장치군을 도시한 개념도이다.
도 8 내지 도 11은 도 7을 적용하여 실험한 결과를 도시한 그래프이미지이다.
도 12는 도 3의 X-X' 단면도를 중심으로, 본 발명의 플리커 저감모듈 및 블링킹 저감모듈의 구조를 도시한 단면개념도이다.
도 13 및 도 14는 본 발명의 플리커 저감모듈의 솔더링부의 다른 실시예를 적용한 것을 도시한 도면이다.

본 발명의 이점 및 특징, 그리고 그것들을 달성하는 방법은 첨부되는 도면과 함께 상세하게 후술되어 있는 실시예를 참조하면 명확해질 것이다. 그러나 본 발명은 여기서 설명되는 실시예들에 한정되지 않고 다른 형태로 구체화될 수도 있다. 오히려, 여기서 소개되는 실시예들은 개시된 내용이 철저하고 완전해질 수 있도록 그리고 당업자에게 본 발명의 사상이 충분히 전달될 수 있도록 하기 위해 제공되는 것이다.

본 출원에서 사용한 용어는 단지 특정한 실시예를 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, 부분품 또는 이들을 조합한 것이 존재함을 지정하려는 것이지, 하나 또는 그 이상의 다른 특징들이나 숫자, 단계, 동작, 구성요소, 부분품 또는 이들을 조합한 것들의 존재 또는 부가 가능성을 미리 배제하지 않는 것으로 이해되어야 한다.

다르게 정의되지 않는 한, 기술적이거나 과학적인 용어를 포함해서 여기서 사용되는 모든 용어들은 본 발명이 속하는 기술 분야에서 통상의 지식을 가진 자에 의해 일반적으로 이해되는 것과 동일한 의미가 있다. 일반적으로 사용되는 사전에 정의되어 있는 것과 같은 용어들은 관련 기술의 문맥상 가지는 의미와 일치하는 의미가 있는 것으로 해석되어야 하며, 본 출원에서 명백하게 정의하지 않는 한, 이상적이거나 과도하게 형식적인 의미로 해석되지 않는다.

도 1은 도 1은 본 발명의 실시예에 따른 조명장치(이하, '본 발명'이라 한다.)의 구조를 도시한 블록도이며, 도 2는 도 1의 구조를 적용한 조명장치의 구현예를 도시한 것이다. 도 3은 본 발명의 요부를 도시한 요부 확대 개념도이다.

도 1 내지 도 3을 참조하면, 본 발명은 제1방향(X)으로 폭(w1)과 길이(d1)를 가지는 제1인쇄회로기판(110) 상에 실장되는 다수의 LED(120)를 구비하는 제1조명모듈(100)과, 상기 제1인쇄회로기판의 여유영역에 실장되며, 컨버터모듈의 출력단과 다수의 LED의 입력단 사이에 연결되는 플리커저감모듈(300), 상기 제1인쇄회로기판의 여유영역에 배치되며, 상기 플리커저감모듈(300)에 인접하여 배치되어, LED에 공급되는 전압의 불균형을 제어하여 블링킹 현상을 제거하는 블링킹저감모듈(400)을 포함하여 구성될 수 있다.

상기 제1조명모듈(100)은, 제1방향(X)의 길이(d1)가 폭(w1) 보다 길게 형성되는 구조로, 상부에 다수의 LED(120)가 실장된 인쇄회로기판(100)을 포함한다.

본 발명의 실시예에서는 상기 제1인쇄회로기판의 측면부에 체결구조로 제1방향에 직교하는 제2방향으로 체결되는 복수의 제2인쇄회로기판 상에 실장되는 다수의 LED를 구비하는 제2조명모듈(200)이 결합하는 구조의 조명장치를 예로 들고 있으나, 이에 한정되는 것은 아니며, LED 발광소자를 구비하는 조명장치에 상술한 플리커저감모듈(300) 및 블링킹저감모듈(400)을 구비하는 구조는 본 발명의 실시예에 포함되는 것은 당업자에게 자명하다 할 것이다.

도 3에 도시된 구조에서 확인할 수 있듯이, 본 발명의 플리커저감모듈(300)은, 다수의 LED(120)를 구비하는 제1인쇄회로기판(110) 상에 실장되도록 하며, 본 발명의 플리커 저감모듈(300)의 경우, 종래의 본 출원인의 한국등록특허 제1998157호에서 게시된 구조를 개량한 것으로, 여유 동박부재(310)의 상에, 리니어 전류 레귤레이터(320)는 수직 상태가 아닌 수평상태로 상기 제1인쇄회로기판(110)에 밀착 설치되고, 제1인쇄회로기판(110)의 일측에 형성된 단자핀(322) 들이 상기 제1인쇄회로기판(110)에 솔더링 되고, 상기 제1인쇄회로기판(110)의 타측에 형성된 방열판연결부(323)가 상기 제1인쇄회로기판(110)의 여유동박부(323)에 솔더링 되도록 구성되게 된다.

도 3에 도시된 구조에서, 리니어 전류 레귤레이터(320)의 구성에서, 본체(321)와 본체(321)의 일측에 형성되는 단자핀(322)가 솔더링되는 구조에서, 상기 본체(321)의 반대편의 방열판연결부(323)가 마련된다. 솔더링부(324)는 바타입 구조로 형성되는 것외에, 다양한 구조로 변형이 가능하며, 본 발명의 일실예로는 방사형구조의 반원형 패턴이 중첩 연결되는 형상(도 14 참조)으로 구현하여, 기존의 바타입구조보다 열방사율을 더욱 높일 수 있도록 하는 것을 적용할 수 있다.

도 4 내지 도 6은, 도 2에서 상술한 본 발명의 플리커 저감모듈(300) 및블링킹 저감모듈(400)을 구비하는 구현실시예를 도시한 회로도이다. 도 5는 도 3 및 도 4에서 블링킹저감모듈(400)과 플리커저감모듈(300) 부분 회로도의 확대이미지를 도시한 것이다.

도 2를 기준으로, 도 4 내지 도 6을 참조하면, 상기 인쇄회로기판(100) 상에는 다수의 LED(120) 소자가 실장되며, 상용 교류전원(AC)을 LED 점등에 필요한 직류전원(DC)으로 변환하여 공급하는 컨버터모듈(10)과, 상기 컨버터모듈(10)로부터 공급받은 직류전원으로 다수의 LED(D1~D36; 120)를 점등하는 LED모듈(M)을 포함한다.

상기 LED모듈(20)은 다수개의 LED(120)를 포함하며, 상기 컨버터모듈(10)의 출력단과 상기 LED(120)의 입력단 사이에 연결되는 플리커저감모듈(300)로 구성된다. 또한, 상기 플리커저감모듈(300)은 저항(R), 제너다이오드(ZD) 및 리니어 전류 레귤레이터(320)를 포함하여 구성될 수 있다.

또한, 본 발명에서는, 상기 제1인쇄회로기판의 여유영역에 배치되며, 상기 플리커저감모듈(300)에 인접하여 배치되어, LED에 공급되는 전압의 불균형을 제어하여 블링킹 현상을 제거하는 블링킹저감모듈(400)을 더 포함하여 구성될 수 있도록 한다.

상기 플리커저감모듈(300)은, LED의 주파수 변동에 따른 광의 불균일 현상을 개선하며, 동시에 방열특성을 향상시킬 수 있는 기능을 구현한다.

특히, 본 발명에서는, 방열특성을 향상하기 위해, 인쇄회로기판(110) 상에 여유동박부(310)를 밀착형성하는 방열부에, 보강방열부(310)을 구비하되, 본 실시예에서는, 상기 여유동박부(310)와 열전도율이 상이한 그라파이트 시트층을 상기 여유동박부(310)와 대응되는 위치에 배치할 수 있도록 한다. 이를 통해 방열특성을 더욱 강화할 수 있도록 하며, 이에 대해서는 후술하기로 한다.

도 4 및 도 6 (a)는 본 발명의 상기 블링킹저감모듈(400)의 구현 일실시예를 도시한 것으로, 본 발명의 블링킹저감모듈(400)은, 도시된 것과 같이, 상기 컨버터모듈(10)의 출력단과 상기 LED(120)의 입력단 사이에 연결되는 플리커저감모듈(300)의 사이에 배치되며, 콘덴서(C)와 인덕터(L)이 직렬연결되는 소자 구조를 구비할 수 있도록 한다.

상기 블링킹저감모듈(400)은 후술하는 실험예에서 볼 수 있듯이, 플리커저감모듈(300)을 장착하는 본 발명의 조명장치에, 급격한 부하의 출력인가로 발생하는 블링킹 현상을 현저하게 완화할 수 있게 하는 기능을 구현할 수 있게 된다.

도 5 및 도 6 (b)는 본 발명의 상기 블링킹저감모듈(400)의 다른 실시예를 도시한 것이다. 도시된 것과 같이, 본 발명의 다른 실시예에 따른 블링킹저감모듈(400)의 경우, 플리커저감모듈(300)과 연결되며, 저항과 콘덴서 및 한쌍의 트랜지스터를 포함시켜, 급격한 전압변동에 따른 조명의 깜박거림 현상을 개선할 수 있도록 한다.

이하에서는, 도 4 내지 도 7에서 상술한 플리커저감모듈(300)과 블링킹저감모듈(400)을 적용한 실험예를 통해 본 발명의 작용 효과를 설명하기로 한다. 본 발명의 실험예에서는, 블링킹저감모듈과 플리커저감모듈의 구조를 도 6 (a) 구조를 적용한 모듈로 구현하여 실험을 실시하였다.

[실험예 공통조건]

도 7을 참조하면, 본 발명의 실시예에 따른 플리커저감모듈(300)과 블링킹저감모듈(400)을 적용한 경우, 조명장치의 플리커와 블링킹 현상의 저감효과를 실험을 통해 확인하였다. 블링킹저감모듈과 플리커저감모듈의 구조를 도 6 (a) 구조를 적용한 모듈로 구현하였다.

이를 위해, 도 7에 도시된 것과 같이, 50W 출력을 가진 LED 등기구를 설치하고, 등기구의 외주변에 프레임을 설치하여 플리커 정도를 측정할 수 있는 플리커측정기를 연결하였다. 본 발명의 실험예에 사용한 플리커측정기는 상용 판매되는 제품으로 'MK350N PREMIUM SPECTRO-FLICKER(제조사:UPRtek)'을 사용하여 측정하였다.

전원은 220V의 교류전류를 공급하였으며, 일반 정전류형 컨버터(C)를 이용하여, 상용 교류전원(AC)을 LED 점등에 필요한 직류전원(DC)으로 변환하여 공급하였다.

[표 1: 실험조건 및 결과]

[실험예 1]

도 8을 참조하면, 실험예 1에서는, 도 7의 플리커 측정 실험 장치 조건을 유지하면서, 본 발명의 플리커 저감모듈과 블링킹 저감모듈을 장착하지 않는 경우의 퍼센트플리커 수치(%)를 측정한 것이다. 퍼센트플리커 수치(%)의 측정결과, 본 발명의 플리커 저감모듈과 블링킹 저감모듈을 장착하지 않는 경우 39.83% 플리커지수가 측정되었다.

[실험예 2]

도 9를 참조하면, 실험예 2에서는, 도 7의 플리커 측정 실험 장치 조건을 유지하면서, 본 발명의 플리커 저감모듈을 장착하고, 블링킹 저감모듈은 장착하지 않는 경우의 퍼센트플리커 수치(%)을 측정한 것이다.

퍼센트플리커 수치(%)의 측정결과, 0.70%의 퍼센트플리커 수치(%)가 측정되었다. 이는 본 발명의 플리커 저감모듈을 통해 약 6배 정도의 플리커 저감효율을 나타내는 것을 확인할 수 있다.

[실험예 3]

도 10을 참조하면, 실험예 3에서는, 도 7의 플리커 측정 실험 장치 조건을 유지하면서, 본 발명의 플리커 저감모듈을 장착하고 블링킹 저감모듈을 장착하지 않는 경우를 설정하고, 1Kw의 부하를 인가하는 변화를 준 경우의 퍼센트플리커 수치(%)를 측정한 것이다. 퍼센트 플리커 수치의 측정결과, 7.48%의 플리커 수치가 측정되며, LED 등이 점멸하는 블링킹 현상이 발생하는 것을 확인할 수 있었다.

즉, 본 발명의 플리커 저감모듈이 장착된 실험예 2에서, 0.70%로 감소된 플리커 발생 비율이, 7.48로 갑자기 변동되면서, LED 등이 점멸하는 블링킹 현상이 발생되게 된다.

이는 실험예 2와 같은 플리커저감모듈을 장착한 경우에도, 고출력의 갑작스런 전열기 사용과 같은 변동이 발생하게 되면, 조명장치에 블링킹이 발생하는 것을 확인할 수 있다.

현재, 한국기계전기전자시험연구원 조명센터에서 제시한 기준에 의하면, 한국토지주택공사(LH)에서 아파트 조명 품질 향상 및 보급활성화를 위한 LED 조명 표준화를 위해, 2017년 8월 이후, 시공 아파트에서는, LED 등기구의 경우, 광효율은 125 lm/w 이상이며, 플리커 발생율은 5% 이하일 것을 요구하고 있다.

이에, 본 실험에서 플리커의 발생시, 추가 부하로 인해 발생하는 조명의 블링킹 현상으로 인해 플러커 증가율(7.48%)는 이러한 기준에 미달하는 것으로 아파트 시공현장에는 부적합하게 된다.

[실험예 4]

도 11을 참조하면, 실험예 4에서는, 도 6의 플리커 측정 실험 장치 조건을 유지하면서, 본 발명의 플리커 저감모듈을 장착하고 동시에 블링킹 저감모듈을 장착한 경우를 설정하고, 1Kw의 부하를 인가하는 변화를 준 경우의 퍼센트플리커 수치(%)를 측정한 것이다.

퍼센트플리커 수치(%)의 측정결과, 3.96%의 플리커 비율이 측정되며, 실험예 3의 퍼센트플리커 수치(%) 대비, LED 등이 점멸하는 블링킹 현상이 47% 이상 낮아지는 것을 확인할 수 있다. 이러한 블링킹 저감 효율은, 플리커 저감모듈의 존재시 발생하는, 과부하로 인한 조명의 점멸현상인 블링킹을 상술한 한국토지주택공사(LH)의 플리커 기준인 5% 이하로 낮출 수 있도록 하는 것을 확인할 수 있다.

이상의 결과에서 확인할 수 있듯이, 본 발명의 플리커 저감모듈을 장착하고 동시에 블링킹 저감모듈을 장착한 경우 조명장치에서 발생하는 플리커 현상을 저감할 수 있으며, 동시에 고출력 전력변동에 의한 조명의 블링킹 현상을 저감할 수 있어 안정적인 조명환경을 확보할 수 있게 된다.

이하에서는, 도 2 및 도 3에서 도시한 플리커 저감모듈과 블링킹 저감모듈의 방열구조를 설명하기로 한다.

도 3 및 도 12를 참조하면, 도 12는 본 발명의 플리커저감모듈(300)과, 블링킹저감모듈(400)이 제1인쇄회로기판(110) 상에 실장되는 구조를 확대한 단면개념도(X-X')이다.

도 3을 참조하면, 본 발명의 플리커 저감모듈(300)의 경우, 종래의 본 출원인의 한국등록특허 제1998157호에서 게시된 구조를 개량한 것으로, 여유 동박부재(310)의 상에, 리니어 전류 레귤레이터(320)는 수직 상태가 아닌 수평상태로 상기 제1인쇄회로기판(110)에 밀착 설치되고, 제1인쇄회로기판(110)의 일측에 형성된 단자핀(3222) 들이 상기 제1인쇄회로기판(110)에 솔더링 되고, 상기 제1인쇄회로기판(110)의 타측에 형성된 방열판연결부(323)가 상기 제1인쇄회로기판(110)의 여유동박부(323)에 솔더링 되도록 구성되게 된다.

다만, 이러한 구조에서 방열효과를 발휘하게 되나, 그 정도가 미미하여, 방열 특성의 실효성을 거두기는 어려웠다.

이에, 본 발명의 실시예에서는, 도 12 (a)에 도시된 것과 같이, 플리커저감모듈을 구성하는 여유동박부에 대응되는 위치로, 제1인쇄회로기판(110)의 하부에, 그라파이트로 구현되는 제1보강방열층(330)을 구비할 수 있도록 한다. 그라파이트로 구현되는 제1보강방열층(330)은 수평 수직방향의 방열특성이 탁월하여, 여유 동박부에서 구현되는 방열효과를 극대화할 수 있게 된다.

다만, 그라파이트가 가지는 열방열 특성의 우수성 외에, 물리적인 충격이 약하고, 접착력이 약하여 인쇄회로기판 표면이나 동박층과의 밀착력이 떨어지는 문제를 해결하기 위해, 본 발명에서는, 도 12 (b)에 도시된 것과 같이, 방열점착층(E)을 더 구비할 수 있도록 한다.

상기 방열점착층(E)의 경우, 방열성능을 지니는 것으로서 에폭시 몰딩액과 분말 그라파이트의 혼합물일 수 있으며, 바람직하게는 에폭시 몰딩액과 분말 그라파이트가 동일비율로 혼합되어 제조된 것을 적용할 수 있다.

특히, 더욱 접착성을 높이고, 방열특성을 향상하기 위해, 도 12 (c)에 도시된 것과 같이, 제1보강방열층(330)에 관통공을 형성하고, 관통공 내부로 상기 방열점착층의 점착물질이 스며들어 동박과 직접 접촉할 수 있도록 하여, 밀착력을 강화할 수 있음과 동시에, 방열 기능을 강화할 수 있도록 함이 바람직하다. 나아가, 상기 제1보강방열층(330) 또는 상기 제2보강방열층(420)의 테두리를 상기 제1인쇄회로기판과 고정시키는 섬유상 탄소계필러를 포함하는 열전도성 고정부(340)을 더 포함하여 구비할 수 있다.

도 12 (d)는 제1인쇄회로기판 상에 실장되는 블링킹저감모듈(400)의 X-X'단면도를 도시한 것이다.

본 발명의 블링킹 저감모듈의 경우, 교류 전원에 직렬로 연결되어 전류를 제한하는 적어도 한 개의 커패시터와 상기 커패시터와 직렬로 연결되는 LED 어레이 및 상기 캐패시터와 연결되는 한 쌍의 트랜지스터를 포함하여 구성될 수 있도록 한다. 한 쌍의 트랜지스터의 경우, 전압 왜곡을 제어하는 기능을 수행하나, 사용할 록 발열이 증가하는 문제가 발생할 수 있는바, 상술한 보강방열시트층을 구비하여 방열특성을 향상시킬 수 있도록 한다.

이 경우, 플리커 저감모듈에 적용되는 여유동박부와 방열점착층 및 그라파이트층의 결합구조로 구현할 수 있음은 물론이다.

구체적으로, 상기 플리커저감모듈(400)의 경우, 도 6에 도시된 회로 구조를 케이싱하는 케이싱부 자체가 실장되게 되며, 제1인쇄회로기판(110)과 상기 블링킹저감모듈(400) 사이에 여유동박부(405)를 마련하는 도 11 (a)의 실시예의 구조를 적용하여 방열효과를 높일 수 있도록 한다.

나아가, 도 12 (a) 및 (b)와 같이, 상기 블링킹저감모듈(400)이 실장되는 제1인쇄회로기판(110)의 하부에, 그라파이트층으로 구현되는 제2보강방열층(410)을 마련하여, 방열효과를 극대화할 수 있도록 할 수 있다.

또한, 도 12(c)와 같이, 제2보강방열층(410)에 관통공을 형성하고, 방열점착층(E)을 마련하여, 점착특성 및 방열특성을 동시에 보강할 수 있도록 할 수 있으며, 제2보강방열층(410)의 테두리부를 감싸는 형태의 열전도성고정부(430)를 더 구비할 수 있다.

상기 열전도성고정부(430)는, 이종의 물질인 동박부와 그라파이트층의 결합구조가 가지는 결합력을 더욱 공고하게 하기 위한 구성으로, 그라파이트층과 여유동박부의 테두리부를 따라서 전체적으로 커버하여 접착하는 구조로 형성될 수 있다.

이러한 열전도성고정부의 경우, 고분자 매트릭스를 포함하는 형태의 프레임형상으로 구현되며, 이러한 고분자매트리스는 탄소계 필러를 담는 담체이며, 방열 프레임의 형상을 유지하도록 하는 것으로, 상기 고분자 매트릭스를 형성하는 주제수지는 당업계에서 통상적으로 사용할 수 있는 유기화합물이라면 제한 없이 사용할 수 있고, 바람직하게는 폴리아미드, 폴리에스테르, 폴리케톤, 액정고분자, 폴리올레핀, 폴리페닐렌설파이드(PPS), 폴리에테르에테르케톤(PEEK), 폴리페닐렌옥사이드(PPO), 폴리에테르술폰(PES), 폴리에테르이미드(PEI) 및 폴리이미드로 이루어진 군에서 선택된 1종의 화합물, 또는 2종 이상의 혼합물 또는 코폴리머일 수 있다.

방열플라스틱이 적용되는 발열체는 평평한 면상만이 있는 것이 아니라 단차가 형성된 것일 수 있다. 이에 따라서 만일 열플라스틱이 유연성이 저하되는 경우 단차가 형성된 면에 밀착력이 좋지 않을 수 있고, 밀착력을 높이기 위해 가압하여 밀착시킬 경우 방열플라스틱가 깨지거나 손상될 수 있으며, 이로 인해 방열특성이 현저히 저하될 우려가 있다. 이에 따라서 본 발명의 일 실시예에 따른 방열플라스틱은 주제수지로 상술한 주제수지를 사용할 수 있다.

아울러, 도 12에서 도시된 상기 제1보강방열층(330) 또는 상기 제2보강방열층(420)은 평면이 직사각형 형태로 구현된 것을 예시하였으나, 이에 한정되지 않으며, 방열특성을 향상하기 위해, 제1인쇄회로기판의 바깥쪽으로 점진적으로 폭이 넓어지는 다면체 구조로 구현할 수 있다.

도 13 및 도 14는 본 발명의 실시예에 따른 조명장치에서, 플리커저감모듈(300)의 구조에서, 솔더링부(324)의 구조를 도 3에서 구현한 구조와 달리 입체형 형상으로 구현한 것을 예시한 것이다.

본 발명에서의 솔더링부(324)는 도 3에서는 바타입의 구조물이 직선형구조로 구현되는 '선형타입'을 구현하였으며, 이러한 선형구조에서 곡선형으로 변형할 수 있음을 게시하였으나, 본 실시예에서는, 솔더링부 자체를 입체형 구조로 패턴화하여 방열효과를 높일 수 있도록 하였다. 즉, 도 14에 도시된 것과 같이, 리니어 전류 레귤레이터(320)의 구성에서, 본체(321)와 본체(321)의 일측에 형성되는 단자핀(322)가 솔더링되는 구조에서, 상기 본체(321)의 반대편의 방열판연결부(323)가 마련된다. 상기 방열판연결부(323)의 일측에는 바타입 구조가 아닌, 반원형 패턴 구조가 중첩되는 구조로 입체화된 솔더링부(324)가 구현될 수 있으며, 이러한 입체화된 솔더링부(324)는 방열 면적을 넓혀 방열효율을 높일 수 있으며, 동일한 재료를 동일한 중량을 기준으로, 제조한 바타입구조 대비 입체화된 솔더링부(324)가 평균적으로 약 1.2~1.5배의 방열효율을 나타나는 것으로 확인되었다.

이상에서와 같이 본 발명의 기술적 사상은 바람직한 실시예에서 구체적으로 기술되었으나, 상기한 바람직한 실시예는 그 설명을 위한 것이며, 그 제한을 위한 것이 아니다. 이처럼 이 기술 분야의 통상의 전문가라면 본 발명의 기술 사상의 범위 내에서 본 발명의 실시예의 결합을 통해 다양한 실시예들이 가능함을 이해할 수 있을 것이다.

100: 제1조명모듈
200: 제2조명모듈
300: 플리커저감모듈
310: 여유동박부
320: 리니어 전류레귤레이터
330: 제1보강방열층
400: 블링킹저감모듈
410: 여유동박부
420: 제2보강방열층

Claims (8)

1. 제1방향으로 폭(w1)과 길이(d1)를 가지는 제1인쇄회로기판 상에 실장되는 다수의 LED를 구비하는 제1조명모듈(100);
   상기 제1인쇄회로기판의 여유영역에 실장되며, 컨버터모듈의 출력단과 다수의 LED의 입력단 사이에 연결되는 플리커저감모듈(300);
   상기 제1인쇄회로기판의 여유영역에 배치되며, 상기 플리커저감모듈(300)에 인접하여 배치되어, LED에 공급되는 전압의 불균형을 제어하여 블링킹 현상을 제거하는 블링킹저감모듈(400);을 포함하는,
   블링킹 저감모듈을 구비한 방열특성 조명장치.
   
2. 청구항 1에 있어서,
   상기 블링킹저감모듈(400)은,
   교류 전원에 직렬로 연결되어 전류를 제한하는 적어도 한 개의 커패시터;
   상기 커패시터와 직렬로 연결되는 LED 어레이; 및
   상기 커패시터와 전기적으로 연결되는 한 쌍의 트랜지스터;를 포함하는,
   블링킹 저감모듈을 구비한 방열특성 조명장치.
   
3. 청구항 2에 있어서,
   상기 블링킹저감모듈(400)의 하부에 배치되며, 상기 제1인쇄회로기판 상면 또는 저면에 배치되는 제2보강방열층(420)을 더 구비하는,
   블링킹 저감모듈을 구비한 방열특성 조명장치.
   
4. 청구항 2 또는 청구항 3에 있어서,
   상기 플리커저감모듈(300)은,
   제1인쇄회로기판 상에 배치되는 여유동박부(310);와
   상기 여유동박부(310) 상에 실장되며, 제1인쇄회로기판 상에 솔더링되는 단자핀과 여유동박부(310)에 밀착되어 실장되는 바타입 솔더링부를 구비하는 리니어 전류레귤레이터(320); 및
   상기 여유동박부(310)에 인접하여 배치되는 제1보강방열층(330);
   을 포함하는,
   블링킹 저감모듈을 구비한 방열특성 조명장치.
   
5. 청구항 4에 있어서,
   상기 제1보강방열층(330) 또는 상기 제2보강방열층(420)과 제1인쇄회로기판 사이에는 방열접착제층(E)이 배치되는,
   블링킹 저감모듈을 구비한 방열특성 조명장치.
   
6. 청구항 5에 있어서,
   상기 제1보강방열층(320) 또는 상기 제2보강방열층(420)은 다수의 점착용 관통공(335)이 형성되는 구조의,
   블링킹 저감모듈을 구비한 방열특성 조명장치.
   
7. 청구항 6에 있어서,
   상기 제1보강방열층(330) 또는 상기 제2보강방열층(420)의 테두리를 상기 제1인쇄회로기판과 고정시키는 섬유상 탄소계필러를 포함하는 열전도성 고정부를 구비하는,
   블링킹 저감모듈을 구비한 방열특성 조명장치.
   
8. 청구항 1 내지 청구항 7 중 어느 한 항에 있어서,
   상기 제1인쇄회로기판의 측면부에 체결구조로 제1방향에 직교하는 제2방향으로 체결되는 복수의 제2인쇄회로기판 상에 실장되는 다수의 LED를 구비하는 제2조명모듈(200);을 더 포함하는,
   블링킹 저감모듈을 구비한 방열특성 조명장치.

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