KR101380787B1

KR101380787B1 - Ｌｅｄ조명장치

Info

Publication number: KR101380787B1
Application number: KR1020120078916A
Authority: KR
Inventors: 김찬; 전의석
Original assignee: 파워젠 주식회사
Priority date: 2012-07-19
Filing date: 2012-07-19
Publication date: 2014-04-04
Also published as: KR20140011783A

Abstract

본 발명은 FPL(Fluorescent parallel Lamp)를 대체할 수 있는 LED조명장치 에 관한 것으로, LED에서 발생된 빛을 확산키는 확산판; LED에서 발생한 열을 배출하는 방열판; 형광등핀을 구비하며 상기 확산판과 방열판 결합시 해당 결합체를 감싸는 형광등 베이스; 상기 확산판 내부에 위치하여 상면에 복수의 LED가 배치된 LED PCB; 상기 방열판 내부에서 LED PCB와 계층을 이루도록 LED PCB의 하면에 배치되며 각종 회로가 실장되는 회로 PCB; 및 상기 형광등 핀에 연결되어 LED PCB와 회로 PCB를 체결하는 체결수단;으로 구성된다.

Description

ＬＥＤ조명장치{LED lighting apparatus}

본 발명은 FPL(Fluorescent parallel Lamp)형광등을 대체할 수 있는 LED조명장치에 관한 것이다.

일반적으로 형광등은 백열등에 비해 수명이 길고 전력 소모가 적은 장점이 있다. 하지만, 일반 형광등은 수은과 같은 환경 폐기물을 포함하고 있어 환경 문제를 유발하는 단점이 있다.

따라서, 최근 에너지 절감과 환경문제등을 고려하여 일반 형광등을 대체하기 위한 다양한 기술들이 제시되고 있는데 그 중 대표적인 것이 FPL(Fluorescent parallel Lamp) 형광등과 LED(Light Emitting Diode)형광등이다.

상기 FPL형광등은 일반 형광등에 비해 길이가 짧고 전력 소모가 적은 장점이 있으나 수명이 짧은 단점이 있어, 최근에는 FPL형광등보다 LED형광등(또는 LED조명장치)이 더 많이 사용되고 있는 추세이다.

상기 LED형광등은 FPL형광등보다 전력 소모가 적고 수명이 길며 소형화/박형화/경량화에 유리하다 또한 LED형광등은 충격에 강하고 고장이 적으며 특히 다양한 색상을 표출할 수 있으며 눈의 피로도가 적다는 장점을 가지고 있다.

도 1은 형광등용 안정기와 LED조명장치간 체결 관계의 개략도이다.

도 1에 도시된 바와같이, 전자식 안정기(100)는 상용 전원에 사용되는 60Hz의 교류전원을 약 20Khz이상으로 상승시켜, 해당 교류전원을 LED조명장치(200)로 제공함으로써 LED조명장치(200)에 구비된 다수의 LED(LED램프)의 점등을 제어하는 점등용 제어장치이다. 상기 전자식 안정기(100)는 일측에 구비된 제1 내지 제4출력핀(또는 단자)(10)이 LED조명장치(200)의 4개의 입력핀(또는 단자)(20)에 연결됨으로써 상기 LED조명장치와 체결된다.

도 2는 종래 FPL형 LED조명장치의 사시도이고, 도 3은 도 2에 도시된 FPL형 LED조명장치의 요부 단면도이다.

도 2 및 도 3에 도시된 바와같이 종래 FPL형 LED조명장치(200)는 알루미늄 재질로 구성되어 LED에서 발생된 열을 배출하는 방열판(또는 방열커버) (201)과, 반투명 재질로 구성되어 LED(21)에서 나온 빛을 확산시키는 확산판(202)과, 형광등 베이스(203)(단자캡) 및 앤드캡(end cap)을 포함한다.

상기 방열판(201)의 상면에는 LED(21)에서 발생한 열이 밖으로 배출될 수 있도록 복수의 방열핀이 균일하게 분포하고, 상기 확산판 (202)은 방열판(201)과 조립시 일정한 내공간을 형성할 수 있도록 방열판(201)의 저면에 장착된다. 상기 형광등 베이스(203)에는 전자식 안정기(100)의 4개의 출력핀(10)에 각각 연결되는 4개의 입력핀(20)이 형성되어 있다.

상기 방열판(201)과 확산판(202)의 조립시 형성되는 내부 공간에는 회로 PCB (210)와 LED PCB(220)가 내장되는데, 상기 회로 PCB(210)에는 각종 회로(전기소자)가 배치되고, LED PCB(220)의 표면에는 복수의 LED (21)(LED어레이)가 직렬 또는 병렬로 배치되어 있다.

상기 회로 PCB(210)의 일측에는 직사각형의 개구가 형성되어 있으며, 상기 LED(21)가 미배치된 LED PCB(220)의 이면에는 양면 테이프와 같은 고정수단(212)이 부착되어 있어, LED PCB(220)가 방열판(201)의 하부에 고정될 수 있도록 한다. 상기 회로 PCB(210)는 각종 회로와 LED PCB(220)간에 방열에 필요한 여유 공간이 형성될 수 있도록 상기 LED PCB(220)의 개구 밑에 배치된다.

그리고, 상기 회로 PCB(210)의 일측과 개구의 일측사이에는 중개 PCB(215)가 연결되어 있고, 상기 회로 PCB(210)의 타측은 배선(22)을 통해 LED조명장치(200)의 4개의 입력핀(20)에 연결되어 있다. 또한, 방열판(201)과 확산판(202)의 조립체의 양단부에는 회로 PCB(회로기판)(210)와 LED PCB(220)를 주변환경으로부터 보호하기 위한 형광등 베이스(203)(단자캡) 및 앤드캡(end cap)이 형성되어 있다.

따라서, 상기 안정기(100)에 LED조명장치(200)가 체결되면, 안정기(100)에서 출력된 전류가 LED조명장치(200)의 4개의 입력핀(20)→배선(22)→회로 PCB(210)→중개 PCB(215)→LED PCB(220)로 흐르게 되어 복수의 LED(21)가 점등하게 된다. 이 경우 중개 PCB(215), LED PCB(220) 및 회로 PCB(210)는 접착제로 서로 고정한 후 배선(22)을 한다,

도 4는 종래 FPL형 LED조명장치(200)의 일 예를 도시한 회로도이다.

도 4에 도시된 바와같이, FPL형 LED조명장치(200)는 크게 회로 PCB(210)와 LED PCB(220)로 구분된다. 상기 회로 PCB(210)는 전자식 안정기(100)의 출력단자 (10)사이에 연결되어 전자식 안정기(100)에서 출력되는 전류의 크기를 제한하는 제1,제2인덕터(L1,l2)와, 두 입력단자가 제1,제2인덕터(L1,L2)의 일단에 연결되어 전자식 안정기(100)에서 출력되는 교류전원을 직류전윈으로 변환하는 정류회로(30)으로 구성된다.

상기 제1인덕터(L1)는 전자식 안정기(100)의 제1,제2출력단자(10)에 병렬 연결되고, 상기 제2인덕터(L2)는 전자식 안정기(100)의 제3,제4출력단자(10)에 병렬 연결된다. 상기 LED PCB(220)에는 정류회로(30)의 출력단에 직렬 또는 병렬로 연결된 복수의 LED(21)(LED 모듈)가 배열된다. 또한, 상기 정류회로(30)의 두 출력단사이에는 커패시터(C1)가 연결한다.

따라서, 종래 FPL형 LED조명장치(200)에서는 제1,제2인덕터(L1,L2)를 이용하여 상기 전자식 안정기(100)의 출력측에 구비된 공진회로(미도시)의 공진조건을 조정함으로써 LED가 안정적으로 점등된다.

그런데, 상술한 종래의 FPL형 LED조명장치(200)는 도 3에 도시된 바와같이, 방열판(201)과 확산판(202)의 조립시 형성되는 내부 공간에서 방열판(201)의 하부에 회로 PCB (210)와 LED PCB(220)가 일직선상으로 배치된다. 이러한 배치구조는 전체 내부 공간의 일부를 회로 PCB가 차지하기 때문에 LED 갯수 증대 및 다양한 LED 배치에 불리한 요소로 작용한다.

그리고, 도 3에서 회로 PCB (210)와 LED PCB(220)는 동일면 즉, 방열판(201)의 하부에 모두 배치되고, 회로 PCB (210)는 LED PCB(220)와 완전히 차단되어 있지 않다. 따라서, 다수의 LED(21)에서 발생된 열이 직접 회로 PCB (210)로 전달되거나 다수의 LED(21)에서 나온 빛이 확산판 (202)에서 반사되어 회로 PCB(210)에 영향을 미치게 된다.

따라서, 상기 전달된 열 및 빛에 의해 상기 회로 PCB(210)에 실장된 각종 각종 회로(전기소자)가 오동작을 일으키거나 심할 경우 파손될 수 있다. 특히 LED형광등은 일반 조명등보다 발열문제가 심각한 단점이 있기 때문에 온도 상승에 의해 화재 발생 가능성도 있다.

게다가, 전술한 바와같이, 상기 LED PCB(220)는 양면 테이프와 같은 고정수단(212)에 의해 방열판(201)의 하부에 고정되고, 중개 PCB(215), LED PCB(220) 및 회로 PCB(210)는 접착제로 서로 고정한 후 배선(22)된다. 하지만, 양면 테이프 및 접착제는 열에 취약한 단점이 있으며, 특히 한번 고정되거나 접착되면 다시 떼기가 어려운 성질을 가지고 있다. 이러한 단점 및 성질 때문에 LED조명장치의 고정되거나 접착된 각종 부품을 분리한 후 필요한 부품을 교체하거나 재활용이 어렵게 되어 경제적인 손실을 초래하게 된다.

또한, 도 4에 도시된 종래의 FPL형 LED조명장치(200)의 회로도에서, LED(21)의 내부저항은 매우 낮다. 그 결과 LED(21)는 동작전압보다 전압이 조금만 높으면 과전류가 흐르게 되어 파손되거나 안정기내부의 보호회로가 작동하여 LED점등이 불가능하게 되는 현상이 발생한다. 이러한 현상은 도 1에서 상호 동전위인 전자식 안정기(100)의 출력핀(제1,제2 또는 제3,제4출력핀)(10)가 각각 LED 조명장치(200)의 2개의 입력핀(20)에 연결될 때 전자식 안정기(100)의 출력 임피던스와 LED 조명장치(200)내 LED의 입력 임피던스가 동일하지 않기 때문이다.

이러한 현상(임피던스가 미스매칭)을 방지하기 위하여 종래에는 인덕터(코일)을 사용하여 전자식 안정기 (100)에서 LED 조명장치(200)로 제공되는 전류를 제한시켜 주고 있다. 하지만, 종래에는 도 4에 도시된 바와같이, 제1인덕터(L1)는 전자식 안정기(100)의 제1,제2출력단자(10)에 병렬로 연결되고, 상기 제2인덕터 (L2)는 전자식 안정기(100)의 제3,제4출력단자(10)에 병렬 연결되어 있기 때문에 전류 제한에 한계가 있으며 2개의 인덕터를 사용하기 때문에 제조비용도 증가하는 단점이 있었다.

따라서, 본 발명은 FPL전용의 안정기와 호환되고 비용절감 및 발열문제를 효과적으로 해결할 수 있는 LED조명장치를 제공하는데 있다.

본 발명의 다른 목적은 온도 상승에 따른 회로 PCB의 손상 및 이상과열에 의한 화재 발생 가능성을 예방할 수 있는 LED조명장치를 제공하는데 있다.

본 발명의 또 다른 목적은 회로 PCB와 LED회로를 계층적으로 배치하여 LED의 실장공간을 확대하고 열 영향을 최소화할 수 있는 LED조명장치를 제공하는데 있다.

본 발명의 또 다른 목적은 각 부품의 조립, 분해 및 교체가 용이하여 재활용 효율을 높일 수 있는 LED조명장치를 제공하는데 있다.

본 발명의 또 다른 목적은 LED어레이의 온도 보상회로를 갖는 LED조명장치 를 제공하는데 있다.

상기와 같은 목적을 달성하기 위하여 본 발명의 일 실시예에 따른 LED조명장치는, LED에서 발생된 빛을 확산키는 확산판; LED에서 발생한 열을 배출하는 방열판; 형광등핀을 구비하며 상기 확산판과 방열판 결합시 해당 결합체를 감싸는 형광등 베이스; 상기 확산판 내부에 위치하여 상면에 복수의 LED가 배치된 LED PCB; 상기 방열판 내부에서 LED PCB와 계층을 이루도록 LED PCB의 하면에 배치되며 각종 회로가 실장되는 회로 PCB; 및 상기 형광등 핀에 연결되어 LED PCB와 회로 PCB를 체결하는 체결수단;으로 구성된다.

상기 LED PCB의 길이는 확산판의 길이와 동일하다.

상기 회로 PCB는 일측은 상기 체결수단에 의해 LED PCB에 고정되고, 타측은 지지대에 의해 방열판에 고정된다.

상기 각종 회로가 실장되는 회로 PCB는 실리콘 또는 에폭시와같은 절연물질로 몰딩된다.

상기 회로 PCB는 홀이 구비되어 LED PCB에 슬릿형태로 끼워져 고정된다.

상기 체결수단은 클립형태의 연결핀이다.

상기 LED PCB에는 온도 변화에 따른 LED의 전류값의 변화를 보상하는 온도 보상회로가 추가로 연결된다.

상기 온도 보상회로는 콜렉터가 LED의 입출력단자에 연결되어 전류미러를 형성하는 제1,제2트랜지스터; 제1트랜지스터의 에미터와 접지 사이에 연결된 제너 다이오드; 및 제2트랜지스터의 에미터와 접지사이에 연결된 저항;을 포함하여 구성되어, 온도가 증가되어 LED의 총 전류가 증가하면 상기 저항에 흐르는 전류를 감소시키고, 온도가 감소하여 LED의 총 전류가 감소하면 상기 저항에 흐르는 전류를 증가시켜 온도 변화에 따른 총 LED의 전류를 보상한다.

상기와 같은 목적을 달성하기 위하여 본 발명의 다른 실시예에 따른 LED조명장치는, LED에서 발생된 빛을 확산키는 확산판; LED에서 발생한 열을 배출하는 방열판; 확산판과 방열판 결합시 해당 결합체를 감싸는 형광등 베이스; 확산판 내부에 위치하여 상면에 복수의 LED가 배치된 LED PCB; 및 일측에 형성된 커넥터를 통해 LED PCB에 연결되며, 절연물질에 의해 각종 회로와 PCB가 몰딩되어 모듈화된 케이스;로 구성된다.

상기 방열판의 내부는 빈 공간이다.

상기 케이스 일측에 형성된 커넥터를 통해 LED PCB에 연결된다.

상기 케이스는 형광등 베이스의 내부에 삽입되도록 형광등 베이스 형태를 갖는다.

상기 케이스는 형광등 베이스와 개별적으로 형성되거나 형광등 베이스와 일체형으로 형성된다.

상기 케이스에서 회로 PCB는 LED PCB와 수직 방향으로 배치되거나 비스듬하게 배치된다.

상기 회로 PCB가 몰딩된 케이스는 LED PCB의 일측 끝면에 장착된다.

상기 절연물질은 실리콘 또는 에푹시이다.

본 발명은 회로 PCB를 LED PCB와 계층구조를 갖도록 서로 다른 면에 설치하거나 별도의 케이스에 모듈화하여 배치함으로써 LED의 실장공간을 확대하고, 기존의 FPL전용의 안정기와 호환되고 비용절감 및 발열문제를 효과적으로 해결할 수 있는 효과가 있다.

그리고, 본 발명은 슬립형태나 클립형태를 사용하여 회로 PCB와 LED PCB를 체결함으로써 용이하게 각 부품의 조립, 분해 및 교체를 수행하여 재활용 효율을 높일 수 있는 효과가 있다.

또한, 본 발명은 LDE어레이의 온도증감에 관계없이 LED의 총 전류값을 일정하게 유지시키는LED의 전류값을 변동시키는 온도 보상회로를 구성함으로써 LED회로를 보호하고 이상과열에 의한 화재 발생 가능성을 예방할 수 있는 효과가 있다.

도 1은 형광등용 안정기와 LED조명장치간 체결 관계의 개략도.
도 2는 종래 FPL형 LED조명장치의 사시도.
도 3은 도 2에 도시된 FPL형 LED조명장치의 요부 단면도.
도 4는 종래 FPL형 LED조명장치의 일 예를 도시한 회로도.
도 5는 본 발명의 제1실시예에 따른 LED조명장치의 단면도.
도 6은 본 발명의 제2실시예에 따른 LED조명장치의 단면도.
도 7은 케이스에 회로 PCB를 삽입한 후 몰딩한 제품의 일 예를 나타낸 도면.
도 8a 및 도 8b는 각종 회로가 실장된 회로 PCB를 절연물질로 몰딩하는 예를 나타낸 도면.
도 9는 본 발명의 제3실시예에 따른 LED조명장치의 부분 단면도.
도 10a 내지 도 10d는 본 발명에 따른 LED조명장치의 각종 회로도.
도 11은 본 발명에 따른 온도 보상회로를 갖는 LED조명장치의 회로도.

이하 첨부된 도면을 참조하여 본 발명에 따른 실시 예를 상세히 설명한다.

본 발명은 기존의 FPL전용의 안정기와 호환되고, 회로 PCB를 LED PCB와 계층구조를 갖도록 서로 다른 면에 설치하거나 별도의 케이스에 모듈화하여, LED의 실장공간을 확대하고, 비용절감 및 발열문제를 효과적으로 해결할 수 있으며, 각 부품의 조립, 분해 및 교체를 용이하게 수행할 수 있는 LED조명장치를 제공한다. 상기 LED조명장치는 LED형광등과 동일한 의미로 사용된다.

도 5는 본 발명의 제1실시예에 따른 LED조명장치의 단면도이다.

도 5에 도시된 바와같이, 본 발명의 제1실시예 따른 LED조명장치(300)는 반투명 재질로 구성되어 복수의 LED(31)(LED어레이)에서 나온 빛을 확산시키는 확산판(301)과, 알루미늄 재질로 구성되어 복수의 LED(31)에서 발생된 열을 배출하는 방열판(302)과, 단자캡인 형광등 베이스(303)로 구성된다.

상기 방열판(302)은 확산판(301)과 조립시 일정한 내부 공간을 형성할 수 있도록 확산판(301)의 저면에 장착되며, 상기 형광등 베이스(303)에는 전자식 안정기(미도시)의 4개의 출력핀에 연결되는 4개의 입력핀(30)이 형성되어 있다.

상기 확산판(301)과 방열판(302)의 조립시 형성되는 내부 공간에는 회로 PCB (310)와 LED PCB(320)가 내장된다. 상기 회로 PCB (310)와 LED PCB(320)는 서로 다른 면에 배치된다(계층적 배치). 즉, 상기 회로 PCB(310)는 진하게 표시된 방열판( 302)측에 배치되고, 상기 LED PCB(320)는 확산판(301)측에 배치된다. 또한, 상기 LED PCB(3200의 길이는 확산판(301)의 길이와 같거나 작게 설정된다.

상기 LED PCB(320)의 하부에 배치되는 회로 PCB (310)에는 각종 회로(전자부품)이 배치된다. 이러한 배치구조에 의해 확산판(301)에는 보다 많은 수의 LED(31)가 배치될 수 있으며, 각종 회로(전자부품)는 방열판(302)측에 배치되기 때문에 복수의 LED(31)에서 발생된 열 또는 확산판(301)에서 반사된 빛에 의한 영향을 최소화할 수 있게 된다. 이때, 상기 각종 회로는 후술할 도 8a에 도시된 바와같이 회로 PCB(310)에 몰딩되어 LED PCB(320)과 분리될 수 있다.

상기 회로 PCB(310)와 LED PCB(320)는 클립형태의 연결핀(33)에 의해 체결되며, 배선(32)을 통해 형광등 베이스(303)의 입력핀(30)에 연결된다. 특히 상기 회로 PCB(310)는 방열판(302)내에 고정되기 위해 홀이 형성되어 상기 LED PCB(320)에 슬릿 형태로 고정되며, 일측은 연결핀(33)에 의해 LED PCB(320)과 체결되고, 타측은 지지대(34)에 의해 방열판(302)내에 고정된다. 상기 지지대(34)는 적어도 하나 이상이다. 이러한 배치 및 체결구조는 확산판(301)과 방열판(302)의 조립, 분해 및 교체를 용이하게 할 수 있으며, 열에 의한 영향을 최소화할 수 있게 된다.

도 6은 본 발명의 제2실시예에 따른 LED조명장치의 단면도이다.

도 6에 도시된 바와같이, 본 발명의 제2실시예 따른 LED조명장치(400)는 방열판(302)내에 어떠한 구성요소(회로 PCB 및 각종 회로)도 배치되지 않으며, 회로 PCB(310)와 각종 회로가 형광등 베이스(303)형태의 케이스(304)내에 배치되는 점이 제1실시예와 상이하다. 이때, 동일한 번호에는 동일한 번호를 붙인다.

상기 케이스(304)는 형광등 베이스(303)의 내부 또는 LED PCB(320)의 일측에 위치할 수 있다. 형광등 베이스(303)의 내부에 장착되는 경우 케이스(304)는 형광등 베이스(303)의 상하면에 고정되며 LED PCB(320)와 수직방향을 이루거나 비스듬하게 회로 PCB(310)가 배치되며, 상기 회로 (PCB)상에는 각종 회로가 실장된다. 상기 회로 PCB(310)는 배선(32)를 통해 LED조명장치(400)의 입력핀(30)에 접속되며, 일측에는 LED PCB(320)와 전기적으로 접속되는 커넥터(35)가 배치되어 있다. 이러한 배치가 완료되면 상기 케이스(304)는 실리콘 또는 에폭시와 같은 절연물질에 의해 몰딩되어 모듈화된다. 다른 실시예로서, 상기 케이스(304)는 형광등 베이스 (303)와 일체형으로 형성될 수 있다. 이에 한정되지 않고 상기 회로 PCB(310) 및 각종 회로는 절연물질로 몰딩 후 케이스(304)에 장착될 수도 있다.

이러한 배치구조는 확산판(301)에는 보다 많은 수의 LED(31)를 배치할 수 있으며, 방열판(302)측에 아무런 구성요소(회로 PCB 및 각종 회로)도 배치하지 않기 때문에 방열효과를 최대화할 수 있으며, 특히 각종 회로를 형광등 베이스(303)와 일체형으로 모듈화함으로써 열에 의한 영향을 최소화함은 물론 실장공간을 최대한 활용할 수 있는 효과가 있다.

도 7에는 케이스에 회로 PCB를 삽입한 후 몰딩한 제품의 일 예가 도시되어 있다. 도 8a 및 도 8b는 각종 회로가 실장된 회로 PCB(310)를 절연물질로 몰딩하는 예이다. 도 8a에 도시된 바와같이, 회로가 실장된 회로 PCB(310)는 소정 형상의 케이스내 또는 틀에 높여진 후 실리콘 또는 에폭시와 같은 절연물질을 윗쪽 또는 측면에서 주입하여 몰딩한다.

도 8b에는 페놀 몰딩된 회로 PCB의 일 예가 도시되어 있다.

도 8b에 도시된 바와같이 회로 PCB를 페놀 몰딩할 경우 회로 PCB상에 실장된 각종 회로의 외관을 따라서 페놀이 도포되기 때문에 각종 회로의 형태 및 크기가 그대로 나타나게 된다.

도 9는 본 발명의 제3실시예에 따른 LED조명장치의 부분 단면도이다.

도 9에 도시된 바와같이, 본 발명의 제3실시예는 몰딩된 회로 PCB가 LED PCB(320)의 일측 끝단에 배치된 구조를 갖는다. 이러한 배치구조는 각종 회로가 실장된 회로 PCB가 LED PCB (320)상에 배치하더라도 이미 절연물질로 절연된 상태이기 때문에 LED(31)에 의한 영향을 최소화할 수 있게 된다.

도 10a 내지 도 10d는 본 발명에 따른 LED조명장치(300,400)의 각종 회로도로서, 회로 PCB(310)의 구성을 변경한 예이다.

도 10a에 도시된 본 발명에 다른 LED조명장치는 회로 PCB(310)에 구비된 제1,제2인덕터(L11,Ll2)가 전자식 안정기(미도시)의 출력단자와 직렬로 연결된 점을 제외하면, 도 4의 회로도와 동일하다. 상기 제1,제2인덕터 (L11,Ll2)를 전자식 안정기(미도시)의 출력단자와 직렬로 연결할 경우에는 안정기에서 출력되는 전류의 크기를 보다 효과적으로 제한할 수 있다.

도 10b에 도시된 본 발명에 따른 LED조명장치는 비용절감을 위하여 2개의 인덕터(L11,L12)를 사용하지 않고 하나의 인덕터(L11)만을 사용한 예이다.

도 10c에 도시된 바와같이 정류회로(40)에서 출력된 직류전원은 커패시터 (C11)(평활 콘덴서)를 통해 평활되지만 만족할 만한 정도는 아니다. 따라서, 복수의 LED(31)와 직렬로 리플 제거용 인덕터(L13)를 구성함으로써 커패시터 (C11)(평활 콘덴서)와 평활동작을 수행하도록 한다.

한편 전자식 안정기에서 출력되는 전압은 100 V(10Hz~50kHz)이다. 따라서, 매우 높은 전압이 직접 복수의 LED(31)(LED 어레이)에 인가된다. 이에 도 10d에 도시된 바와같이, 정류회로 (40)의 전단에 변압기(T1)를 구비하여, 상기 안정기의 출력전압을 LED구동에 적합한 전압으로 변환하여 정류회로(40)에 인가한다.

상기 도 10a 내지 도 10d에 도시된 회로는 설명의 편의를 위하여 개별적으로 구성하여 설명하였지만, 이에 한정되지 않고 서로 결합되어 구성될 수 있다.

도 11은 온도 보상회로를 갖는 본 발명에 따른 LED조명장치의 회로도이다.

도 11에 도시된 바와같이, 본 발명에 따른 LED조명장치는 회로 PCB(310), LED PCB(320) 및 상기 LED PCB(320)에 연결되어 온도 변화에 따라 각 LED(31)의 전류값을 변화시키는 온도 보상회로(50)로 구성된다.

상기 온도 보상회로(50)는 복수의 LED(31)(LED어레이)의 입력단자와 출력단자에 연결되어 전류미러를 형성하는 두개의 트랜지스터(Q1,Q2)와, 상기 트랜지스터 (Q1)의 에미터와 접지 사이에 연결된 다이오드(D1)와, 상기 트랜지스터(Q2)의 에미터와 접지사이 연결된 저항(R2)을 포함한다. 상기 다이오드(D1)는 제너다이오드이다.

상기 두개의 트랜지스터(Q1,Q2)는 서로 베이스가 연결된 형태를 띠고 있고, 트랜지스터(Q2)의 베이스-에미터간 전압(Vbe) + 저항(R2)에 걸리는 전압(Vr2)은 트랜지스터(Q1)의 베이스-에미터 전압(Vbe) + 다이오드(D1)에 형성된 전압(Vd1)과 같다. 따라서, 상기 저항(R2)에 형성된 전압(Vr2)은 다이오드(D1)에 형성된 전압 (Vd1)의 영향을 받게 된다.

상기 트랜지스터(Q2)의 컬렉터에 흐르는 전류는 전체 LED의 전류와 같으며, 트랜지스터(Q2)와 저항(R2)가 직렬로 연결되어 있으므로 상기 트랜지스터(Q2)의 전류는 저항(R2)의 전류와 같다. 또한, 상기 저항(R2)에 걸리는 전압(Vr2)은 다이오드(D1)에 걸리는 전압(Vd1)과 동일하므로 결국 상기 저항(R2)에 흐르는 전류(I)는 다음 식 (1)에 의해 결정된다.

I = V(d1) / R2.................식(1)

복수의 LED(31)(LED어레이)의 온도가 상승하면 공급되는 전압은 일정한 반면 LED에 형성되는 전압이 낮아지므로 LED에 흐르는 전류는 증가하게 된다. 이때 다이오드(D1)에 형성되는 전압(Vd1)도 온도가 높아짐에 따라 같은 비율로 낮아지게 되기 때문에 저항(R2)에 흐르는 전류(I)는 상기 식(1)에 따라 줄어들게 된다.

따라서, 온도상승에 따라 LED전류가 더 흘러 갈려고 해도 전체 LED의 전류를 결정하는 저항(R2)에 흐를수 있는 전류(I)가 줄어들게 되기 때문에 온도상승에 따른 LED전류가 보상되어진다. 즉 온도변화에 관계없이 항상 LED의 총전류는 일정하게 유지된다.

겨울철과 같은 낮은 온도에서는 위의 상황과 반대로 동작된다. 따라서 추운 겨울이나 더운 여름에도 항상 일정한 LED전류를 유지할 수 있어 LED의 밝기를 일정하게 유지할 수 있다. 보통 방열판의 온도는 90도까지 형성된다. 상기 방열판의 고온에 의해 자칫 LED가 더 많은 전류를 형성하여 열폭주 상태가 되면 화재가 발생할 수도 있기 때문에 온도 보호회로는 필수적으로 사용해야 된다. 상기 온도보상회로는 가장 간단하면서도 효과적으로 구현할 수 있어 LED회로에 적용이 용이하다.

또한, 도 11에 도시된 LED조명장치는 도 10a 내지 도 10d에 도시된 회로와 선택적으로 결합되어 구성될 수 있다.

상술한 바와같이, 본 발명은 회로 PCB를 LED PCB와 계층구조를 갖도록 서로 다른 면에 설치하거나 별도의 케이스에 모듈화하여 배치함으로써 LED의 실장공간을 확대하고, 기존의 FPL전용의 안정기와 호환되고 비용절감 및 발열문제를 효과적으로 해결할 수 있다.

그리고, 본 발명은 슬립형태나 클립형태를 사용하여 회로 PCB와 LED PCB를 체결함으로써 용이하게 각 부품의 조립, 분해 및 교체를 수행하여 재활용 효율을 높일 수 있는 장점이 있다.

또한, 본 발명은 온도증감에 따라 LED의 총 전류값을 항상 일정하게 유지하는 온도 보상회로를 구성함으로써 LED회로를 보호하고 이상과열에 의한 화재 발생 가능성을 예방할 수 있게 된다.

상기와 같이 설명된 LED조명장치는 상기 설명된 실시예들의 구성과 방법이 한정되게 적용될 수 있는 것이 아니라, 상기 실시예들은 다양한 변형이 이루어질 수 있도록 각 실시예들의 전부 또는 일부가 선택적으로 조합되어 구성될 수도 있다.

30 : 입력핀 31 : :LED
32 : 배선 33 : 연결핀
34 : 지지대 35 : 커넥터
40 : 정류회로 50 : 온도 보상회로
300, 400 : LED조명장치 301 : 확산판
302 : 방열판 303 : 형광등 베이스
304 : 케이스 310 : 회로 PCB
320 : LED PCB

Claims

LED에서 발생된 빛을 확산키는 확산판;
LED에서 발생한 열을 배출하는 방열판;
일측에 형광등 핀을 구비하며 상기 확산판과 방열판 결합시 해당 결합체를 감싸는 형광등 베이스;
상기 확산판 내부에 위치하여 상면에 복수의 LED가 배치된 LED PCB;
상기 방열판내부에서 상기 LED PCB의 하부에 계층적으로 배치되어 각종 회로를 실장하며, 홀이 구비되어 LED PCB에 슬릿 형태로 끼워져 고정되는 회로 PCB; 및
상기 형광등 핀에 배션으로 연결되어 상기 LED PCB와 회로 PCB를 클립형태로 체결하는 연결핀;으로 구성되어,
상기 회로 PCB는 일측은 연결핀에 의해 LED PCB와 고정되고 타측은 지지대에 의해 방열판에 고정되는 것을 특징으로 하는 LED조명장치.
제1항에 있어서, 상기 각종 회로가 실장되는 회로 PCB는
실리콘 또는 에폭시와같은 절연물질로 몰딩되는 것을 특징으로 하는 LED조명장치.
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제1항에 있어서, 상기 LED PCB에 연결되어 LED의 온도 변화에 따른 LED의 전류값의 변화를 보상하는 온도 보상회로;를 추가로 포함하는 것을 특징으로 하는 LED조명장치.
제5항에 있어서, 상기 온도 보상회로는
콜렉터가 LED의 입출력단자에 연결되어 전류미러를 형성하는 제1,제2트랜지스터;
제1트랜지스터의 에미터와 접지 사이에 연결된 제너 다이오드; 및
제2트랜지스터의 에미터와 접지사이에 연결된 저항;을 포함하여 구성되어,
LED의 온도가 증가되어 LED의 총 전류가 증가하면 상기 저항에 흐르는 전류를 감소시키고, 온도가 감소하여 LED의 총 전류가 감소하면 상기 저항에 흐르는 전류를 증가시켜 온도 변화에 따른 총 LED의 전류를 보상하는 것을 특징으로 하는 LED조명장치.
LED에서 발생된 빛을 확산키는 확산판;
내부가 빈 공간으로 형성되어 LED에서 발생한 열을 배출하는 방열판;
확산판과 방열판 결합시 해당 결합체를 감싸는 형광등 베이스;
확산판 내부에 위치하여 상면에 복수의 LED가 배치된 LED PCB;
상기 형광등 베이스의 내부에 형성되어 커넥터를 통해 LED PCB에 연결되며, 절연물질에 의해 각종 회로와 회로 PCB가 몰딩되어 모듈화된 케이스;및
상기 LED PCB에 연결되어 LED의 온도 변화에 따른 각 LED의 전류값을 변화시켜 온도 변화를 보상하는 온도 보상회로;를 포함하며, 상기 온도 보상회로는
콜렉터가 LED의 입출력단자에 연결되어 전류 미러를 형성하는 제1,제2트랜지스터;
상기 제1트랜지스터의 에미터와 접지 사이에 연결된 제너 다이오드; 및
상기 제2트랜지스터의 에미터와 접지사이에 연결된 저항;을 포함하여 구성되어, LED의 온도가 증가되어 LED의 총 전류가 증가하면 상기 저항에 흐르는 전류를 감소시키고, 온도가 감소하여 LED의 총 전류가 감소하면 상기 저항에 흐르는 전류를 증가시켜 온도 변화에 따른 총 LED의 전류를 보상하는 것을 특징으로 하는 LED조명장치.
제7항에 있어서, 상기 절연물질은
실리콘 또는 에폭시인 것을 특징으로 하는 LED조명장치.
제7항에 있어서, 상기 케이스는
형광등 베이스의 내부에 삽입되도록 형광등 베이스 형태를 갖는 것을 특징으로 하는 LED조명장치.
제7항에 있어서, 상기 케이스는
형광등 베이스와 개별적으로 형성되거나 형광등 베이스와 일체형으로 형성되는 것을 특징으로 하는 LED조명장치.
제7항에 있어서, 상기 케이스는
LED PCB의 일측 끝면에 장착되는 것을 특징으로 하는 LED조명장치.
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