KR101431727B1

KR101431727B1 - Led 조명 장치

Info

Publication number: KR101431727B1
Application number: KR1020130120490A
Authority: KR
Inventors: 최갑열
Original assignee: 주식회사 소룩스
Priority date: 2013-10-10
Filing date: 2013-10-10
Publication date: 2014-08-20

Abstract

본 발명은 조명유닛; 그리고 상용 교류전원을 변환하여 상기 조명유닛에 전류를 공급하는 전원장치; 를 포함하며, 상기 전원장치는 시간에 따라 전류량을 제어하여 상기 조명유닛의 조도를 일정하게 유지하는 조명 장치를 제공한다. 따라서, LED 조명 장치는 장시간 사용함에 따라 광량이 작아지는 것을 보정하여 수명 말기까지 일정한 조도를 유지할 수 있다. 또한, 컨버터의 구동 및 출력 전류 값을 디지털 파일 형식으로 컨버터에 업로드하고 설정할 수 있어 다양한 전류의 값을 설정할 수 있다.

Description

LED 조명 장치{LED light device}

본 발명은 아파트를 포함한 가정이나 사무실 또는 공공장소에서 실내를 비추기 위한 LED 조명 장치에 대한 것이다.

더욱 상세하게는 LED 광원의 조도를 일정하게 유지할 수 있는 LED 조명 장치에 대한 것이다.

일반적으로 LED 조명기기기는 수명이 길고 효율이 높은 장점이 있어 수요가 늘어나고 있다.

그러나 LED조명기기도 형광등과 비슷하게 장시간 사용하면 조도가 작아 지는 현상이 발생한다.

모든 조명기기는 처음구입 할 때와 수명말기에 조도를 비교하면 확연하게 차이가 나는 것을 볼 수 있다.

LED 조명기기는 방열이 잘되고 정상적인 조건에 사용일지라도 장시간에 걸쳐 열화 현상이 발생한다.

예를 들어, 37W LED 평판조명기기에서 초기광속은 3,580 lm 정도였으나 3년 또는 5년을 사용한 수명말기에는 3,000 lm 이하로 작아진다.

광속이 떨어지는 현상은 LED 등기구 방열 상태 또는 LED 등기구 설치 장소에 따라 상이하기는 하나, 방열상태가 취약할수록 빨리 떨어지는 경향이 있다.

결론적으로는, 효율적인 방열 구조를 가지는 조명기기라 할지라도 장시간 사용하면 서서히 총 광속이 떨어지는 것이 문제되고 있다.

본 발명은 수명 말기까지 일정한 조도를 유지할 수 있는 LED 조명 장치를 제공한다.

실시예는 조명유닛; 그리고 상용 교류전원을 변환하여 상기 조명유닛에 전류를 공급하는 전원장치; 를 포함하며, 상기 전원장치는 시간에 따라 전류량을 제어하여 상기 조명유닛의 조도를 일정하게 유지하는 조명 장치를 제공한다.

본 발명에 따르면, LED 조명 장치는 장시간 사용함에 따라 광량이 작아지는 것을 보정하여 수명 말기까지 일정한 조도를 유지할 수 있다.

또한, 컨버터의 구동 및 출력 전류 값을 디지털 파일 형식으로 컨버터에 업로드하고 설정할 수 있어 다양한 전류의 값을 설정할 수 있다.

또한, 1개의 LED 컨버터로 다양한 LED 모듈 설정 가능해, LED 조명 장치 설계 시간이 단축되며 생산성이 향상된다.

또한, 컨버터 내부에 RTC 기능이 내장이 되어 스케줄 및 시간 관련 다양한 제어가 가능하다.

그리고, 조명장치의 색온도 변경이 가능하여 다양한 감성조명을 연출할 수 있고 특히 청소년 학습조명인 경우, 학습효과를 극대화 할 수 있다.

도 1은 본 발명의 일 실시예인 LED 조명 장치의 구성도이다.
도 2는 도 1의 전원 장치의 구성도이다.
도 3은 도 2의 전원 장치의 일 예를 나타내는 상세 회로도이다.

아래에서는 첨부한 도면을 참고로 하여 본 발명의 실시예에 대하여 본 발명이 속하는 기술 분야에서 통상의 지식을 가진 자가 용이하게 실시할 수 있도록 상세히 설명한다. 그러나 본 발명은 여러 가지 상이한 형태로 구현될 수 있으며 여기에서 설명하는 실시예에 한정되지 않는다. 그리고 도면에서 본 발명을 명확하게 설명하기 위해서 설명과 관계없는 부분은 생략하였으며, 명세서 전체를 통하여 유사한 부분에 대해서는 유사한 도면 부호를 붙였다.

명세서 전체에서, 어떤 부분이 다른 부분과 "연결"되어 있다고 할 때, 이는 "직접적으로 연결"되어 있는 경우뿐 아니라, 그 중간에 다른 소자를 사이에 두고 "전기적으로 연결"되어 있는 경우도 포함한다.

명세서 전체에서, 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. 또한, 명세서에 기재된 "…부", "…기", "모듈" 등의 용어는 적어도 하나의 기능이나 동작을 처리하는 단위를 의미하며, 이는 하드웨어나 소프트웨어 또는 하드웨어 및 소프트웨어의 결합으로 구현될 수 있다.

이하 도 1 및 도 2를 참고하여 본 발명의 일 실시예인 LED 조명 장치에 대하여 설명한다.

도 1은 본 발명의 일 실시예인 LED 조명 장치의 구성도이다.

도 1에서 보는 바와 같이 본 발명에 따른 LED 조명 장치는 조명 모듈(10), 및 조명 전원장치(30)를 포함하여 이루어진다.

상기 조명모듈(10)은 광원과, 상기 광원이 장착되는 프레임을 포함하여 이루어지고, 상기 프레임에는 상기 광원에서 발산되는 빛을 전방으로 반사시켜 빛의 소실을 방지하는 반사갓과, 빛의 직접 조사에 의한 눈부심을 방지하고 빛이 주변을 넓게 조명하도록 하는 확산커버 등이 구비될 수 있다.

상기 광원으로는 형광등, LED, HID 램프 등이 대표적인 광원이나, 본 발명에서는 LED 광원을 적용하는 것으로 설명한다.

상기 조명 전원장치(30)는 교류 입력 전원을 받아 조명 모듈로 LED 광원의 발광 전류를 생성하는 컨버터이다.

상기 조명 전원장치(30)는 내부에 ISP(In System Programming)를 포함하여 미리 프로그래밍되어 있는 데이터 값에 따라 메인 제어부를 제어하여 일정한 조도를 유지할 수 있다.

이하에서는 도 2 및 도 3을 참고하여, 본 발명의 전원 장치의 일 예를 설명한다.

도 2는 도 1의 전원 장치의 구성도이고, 도 3은 도 2의 전원 장치의 일 예를 나타내는 상세 회로도이다.

상기 조명 전원장치는 서지차단부(31), 노이즈제거부(32), 정류부(33), 변압부, 제어부(35), DC 정류부, LED구동부 및 메인 제어부(36)를 포함한다.

상기 서지차단부(31)는 교류 입력 전원을 받아 교류 입력 전원에 포함되는 과전류 등을 제거한다.

서지차단부(31)는 퓨즈 및 서지 보호소자를 포함할 수 있으며, 퓨즈는 컨버터에서 1차 안전장치 역할을 하는 매우 중요한 소자로서, 제품에 오류가 있거나 열악한 환경에서 전원장치를 보호한다.

즉, 사용자 오류 또는 부주의로 전원장치를 보호하며, 전원장치(30) 내부에서 과열되어 과전류가 흐르는 경우 하드웨어적으로 전원을 분리한다.

서지 보호소자는 컨버터 외부에서 발생하는 서지(Surge)를 차단하여 전원장치(30)의 소손을 방지하며, 기상 악화로 외부에서 발생하는 낙뢰 또는 번개에 의한 서지를 차단한다.

일반적으로, 전원 장치(30)의 내부에서 2kV 이상의 서지를 차단 또는 억제 하여 전원장치(30)의 소손을 방지한다.

이러한 서지 보호소자는 서지저항(S1)에 의해 구현될 수 있다.

노이즈 제거부(32)는 전원장치(30) 내부에서 발생하는 전자파를 제거한다.

상기 노이즈 제거부(32)는 복수개의 라인필터(LF1, LF2)와 커패시터(C1, C2, C3, C4)를 포함하며, 전원장치(30) 내부 스위칭에 의한 노이즈를 억제한다. 또한, 전원라인을 타고 외부로 전도되는 전도 노이즈도 함께 차단한다.

도 3에서는 두 개의 라인필터(LF1, LF2)와 상기 두개의 라인필터(LF1, LF2)의 입출력측에 각각 구비되는 커패시터(C1, C4)와, 두 라인필터(LF1, LF2) 사이에 연결되는 커패시터(C2, C3)로 구성되고, 직렬 연결된 두 커패시터(C2, C3))의 중간지점은 접지되어 상용전원의 포함된 전도성 노이즈를 접지로 흘려 보내 제거한 상용전원을 상기 정류부(33)로 공급한다.

정류부(33)는 교류 입력 전원을 직류로 정류하며, 브릿지 정류기가 적용될 수 있다.

변압부 및 DC 정류부(34)는 상기 정류부(33)에서 출력되는 직류전원을 변압하는 트랜스(T1)를 포함한다.

상기 트랜스(T1)의 출력단에 연결되어 있는 복수의 다이오드 및 필터에 의해 트랜스의 출력 전압이 직류로 평활되어 출력된다.

즉, DC 정류부(34)는 상기 트랜스의 출력 전압을 정류하고 평활하여 직류 전원으로 변환하며, 상기 DC 정류부(34)는 도 3과 같이 다이오드를 통해 정류하고, 커패시터(C14,C15)를 통해 평활할 수 있다.

제어부(35)는 역률 개선 및 펄스폭 제어를 동시에 진행할 수 있다.

제어부(35)의 역률 개선 기능은 집적회로(U1)와 주변 소자들의 조합에 의해 역률과 THD를 개선 하고 스위칭소자(Q1)에 따라 역률 보상된 출력 전압을 변압부로 공급한다.

펄스폭 변압기능은 스위칭소자(Q1)의 스위칭을 PWM 방식으로 제어하여 정격 전원이 출력되도록 하며 상기 트랜스(T1)의 1차 측에 유기되는 역기전력의 세기를 제한한다.

이러한 집적회로(U1)입력 및 출력단에는 보호하는 소자, 예를 들어 커패시터 및 저항이 다양한 형태로 배치될 수 있다.

또한, 상기 전원 장치(30)는 트랜스(T1)의 2차측 정보를 1차측으로 전달하기 위한 포토 커플러(P2), 즉 옵토아이솔레이터를 더 포함할 수 있다.

한편, 상기 2차측에는 적어도 하나의 LED 구동부(37), 메인 제어부(36) 및 RTC(38), ISP(39)를 포함한다.

상기 LED 구동부(37)는 집적회로(U3, U4) 및 스위칭소자(Q2, Q3)을 포함하며, 발광 전류를 출력한다.

각각의 LED 구동부(37)는 차가운 색온도의 발광 전류를 제어하는 집적회로(U3)와 따뜻한 색온도의 발광 전류를 제어하는 집적회로(U4)를 각각 포함할 수 있으나 이에 한정되는 것은 아니다.

다만, 도 3과 같이 색온도에 따라 별도의 집적회로(U3, U4)를 포함하는 경우 감성 조명에 더욱 유리하다.

메인 제어부(36)는 주변의 RTC(38) 및 ISP(39)와 함께 LED 구동부(37)를 제어하여 스마트한 LED 구동을 유도한다.

즉, 메인 제어부(36)는 MCU(MICRO CONTROLLER UNIT)으로 PWM 방식으로 LED 구동부(37)를 제어하여 온오프, 디밍 및 색온도 변경이 가능하다.

이러한 메인 제어부(36)는 주변 기기로, 리모컨 수신부, 블루투스 인터페이스 등을 포함할 수 있으며, 리모컨 수신부로부터 사용자의 제어 신호를 수신하여 이를 캡쳐하고 디코딩하므로 그에 따른 스마트 제어를 수행할 수 있다.

또한, 블루투스를 이용한 무선 제어가 가능하도록 통신 모듈을 포함할 수 있다.

이러한 메인 제어부(36)는 주변 기기로 RTC(38) 및 ISP(39)를 포함하여 LED 구동부(37)의 제어를 진행한다.

RTC(38)(REAL TIME CLICK)는 집적회로(U5)를 포함하며, 실시간 시간을 메인 제어부(36)로 전송하며, 내부에서 연, 월, 일, 요일, 시, 분 초 데이터를 저장하고 있어 서기 2100 년까지 윤년을 자동으로 환산하여 처리하는 기능을 가진다.

따라서, 시간 포함하는 달력기능을 RTC(38)에서 처리하여 메인 제어부(36)의 로드를 분산하고, 메인 제어부(36)는 전체제어를 담당하되, 필요할 때만 RTC(38)와 인터페이스를 통하여 시간 데이터를 확인하고 적절한 제어와 다양한 기능을 연출 할 수 있다.

일 예로, 취침 모드 설정부터 아침 기상 시간까지 색온도 변경이 될 수 있다. 또한, 밤 시간은 조명이 100% 밝기로 점등이 될 경우 눈부심이 심하므로 밤 9시부터 아침 6시까지는 서서히 점등하는 기능을 설정할 수도 있다.

또한, 특정 시간에 점등하고 소등하는 기능 또한 구현 가능하다.

또한, ISP(39)(In System Programming)를 통해 메인 제어부(36)에 디지털 방식으로 프로그램을 로딩한다.

즉, 전원장치의 메인 제어부(36)에 적절한 디지털 값을 제공하여 LED 구동부(37)에 적절한 전류 값을 설정하도록 하고, LED 광원의 정격 소비 전력을 설정한다.

이러한 ISP(39)를 통한 프로그램 라이팅을 통해 다양한 설정 값이 로딩될 수 있다.

이와 같이 ISP(39)를 통하여 수명이 경과함에 따라 전류 값을 설정하여 메인 제어부(36)에 공급하여 LED 광원이 수명이 경과함에 따라 균일한 조도의 빛을 발생하도록 전류 값을 높일 수 있다.

이러한 시간에 따른 전류값은 다음의 표와 같이 세팅될 수 있다.

시간	8760시간후 (1년후)	17520시간후 (2년후)	26280시간후 (3년후)	35040시간후 (4년후)
출력전류	920mA	940mA	960mA	980mA

상기 표와 같이 시간이 경과함에 따라 출력 전류 값을 높임으로써 열화된 LED 광원에 높은 전류를 흘려 초기 조도와 균일한 조도를 유지할 수 있도록 제어한다.

상기 표 1은 일 예로서, ISP(39)에 프로그래밍된 시간 단위는 년단위가 아니고 월단위 또는 일단위로 변경가능하며, 출력 전류의 값도 변화량이 균일하게 증가하지 않을 수 있다.

이러한 시간 경과에 따른 전류 설정 값은 메인 제어부(36)에 RTC(38)를 통해 실시간을 정확하게 제공하므로 더욱 정확한 제어가 가능하다.

이상에서 설명한 본 발명의 실시예는 장치 및 방법을 통해서만 구현이 되는 것은 아니며, 본 발명의 실시예의 구성에 대응하는 기능을 실현하는 프로그램 또는 그 프로그램이 기록된 기록 매체를 통해 구현될 수도 있으며, 이러한 구현은 앞서 설명한 실시예의 기재로부터 본 발명이 속하는 기술분야의 전문가라면 쉽게 구현할 수 있는 것이다.

이상에서 본 발명의 실시예에 대하여 상세하게 설명하였지만 본 발명의 권리범위는 이에 한정되는 것은 아니고 다음의 청구범위에서 정의하고 있는 본 발명의 기본 개념을 이용한 당업자의 여러 변형 및 개량 형태 또한 본 발명의 권리범위에 속하는 것이다.

전원 장치: 30 광원 모듈: 10
메인제어부: 36 RTC: 38
ISP: 39

Claims

조명유닛; 그리고
상용 교류전원을 변환하여 상기 조명유닛에 전류를 공급하는 전원장치;
를 포함하며,
상기 전원 장치는
퓨즈 및 서지 보호소자를 포함하고, 상기 교류 전원을 받아 상기 교류 전원에 포함되는 과전류를 차단하는 서치차단부,
복수개의 라인필터 및 커패시터를 포함하며, 상기 전원 장치 내부 스위칭에 의한 노이즈를 접지로 흘려 보내 제거한 상용 전원을 제공하는 노이즈제거부,
교류 전원을 직류로 정류하는 정류부,
상기 교류 전원을 변압하는 변압기,
상기 변압기의 출력 전압을 받아 상기 조명유닛에 출력 전류를 흘리며, 색온도에 해당하는 발광 전류를 제어하는 직접 회로를 포함하는 LED 구동부,
상기 LED 구동부를 제어하는 메인 제어부,
상기 조명 유닛에 포함된 LED 광원의 수명이 경과함에 따라 상기 LED 구동부에 인가되는 전류 값 및 상기 조명유닛의 정격 소비 전력을 포함하는 디지털 신호를 프로그래밍하여 상기 메인 제어부에 제공하는 ISP(In System Programming), 그리고
실시간 시간 정보를 제공하는 RTC(REAL TIME CLOCK)을 포함하며,
상기 메인 제어부는
상기 RTC로부터 상기 LED 광원의 수명 경과를 실시간으로 체크하여 상기 LED 광원의 수명이 경과하여 광양이 작아져도 초기 조도와 동일한 조도를 유지할 수 있도록 상기 ISP에서 제공되는 정보에 기초하여 전류량을 제어하는
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