KR101635587B1

KR101635587B1 - 엘이디 조명기구

Info

Publication number: KR101635587B1
Application number: KR1020160035376A
Authority: KR
Inventors: 최갑열
Original assignee: 주식회사 소룩스
Priority date: 2016-03-24
Filing date: 2016-03-24
Publication date: 2016-07-20

Abstract

본 발명은 LED를 광원으로 사용하는 LED 조명기구에 관한 것으로서, 보다 상세하게는 한 종류의 컨버터에 그 정격출력 보다 작은 정격소비전력을 갖는 여러 종류의 엘이디모듈을 매칭하여 사용할 수 있도록 하여 원자재의 재고관리와 조명기구 설치 등의 편의성을 개선하고 비용을 절감한 엘이디 조명기구에 관한 것이다.
본 발명에 따른 엘이디 조명기구는 PCB와 상기 PCB에 실장되는 LED들을 포함하는 엘이디모듈; 상기 엘이디모듈에 점등을 위한 정전류를 공급하는 컨버터; 상기 PCB에 실장되고, 상기 엘이디모듈의 정격소비전력과 상기 컨버터의 정격출력의 차이를 보상하는 제1보상저항; 상기 LED들과 제1보상저항을 상기 컨버터에 전기적으로 연결시켜서 상기 엘이디모듈의 정격소비전력에 따른 전류를 상기 컨버터가 공급하도록 하는 커넥팅부재;를 포함하여 이루어진다.

Description

엘이디 조명기구{LED Lamp}

본 발명은 LED를 광원으로 사용하는 LED 조명기구에 관한 것으로서, 보다 상세하게는 한 종류의 컨버터에 그 정격출력 보다 작은 정격소비전력을 갖는 여러 종류의 엘이디모듈을 매칭하여 사용할 수 있도록 하여 원자재의 재고관리와 조명기구 설치 등의 편의성을 개선하고 비용을 절감한 엘이디 조명기구에 관한 것이다.

일반적으로 조명기구는 주택, 빌딩 및 작업장 등과 같은 생활환경뿐만 아니라 매장 및 진열장 등에 널리 이용되고 있다.

그러나 이와 같은 조명기구는 이에 적용되는 램프가 전력을 과다하게 소비할 뿐만 아니라 그 크기가 크기 때문에 설치공간을 크게 점유하는 문제점이 있었다.

이에, 발광효율은 더 높으면서 점유공간을 최소화할 수 있는 LED(LED: Light Emitting Diode)를 이용한 조명기구의 개발이 활발히 이루어지고 있다.

이러한 LED는 종래의 광원에 비하여 소형이고 수명이 길뿐만 아니라 전기에너지가 빛에너지로 직접 변환되기 때문에 전력이 적게 소모되어 에너지 효율이 우수하며, 고속응답 특성을 지니고 있으므로 조명기구에 효율적으로 사용할 수 있게 된다.

엘이디 조명기구는 PCB와 이에 실장되는 복수의 LED로 이루어지는 엘이디모듈과, 엘이디모듈에 점등을 위한 전원을 공급하는 컨버터를 포함하여 이루어진다.

현재 양산되는 엘이디모듈의 정격소비전력과 컨버터의 정격출력은 몇가지 종류로 표준화되어 있고, 같은 크기의 정격소비전력과 정격출력을 갖는 엘이디모듈과 컨버터를 매칭시켜 사용해야 한다.

예를 들면, 다운라이트용 엘이디모듈의 정격소비전력으로 12W, 15W, 20W가 주로 생산되고, 이에 맞춰 다운라이트용 컨버터의 정격출력으로 12W, 15W, 20W가 주로 생산되고 있다. 12W의 엘이디모듈에는 12W의 컨버터를 사용하고, 15W의 엘이디모듈에는 15W의 컨버터를 사용해야 한다. 15W의 엘이디모듈에 20W의 컨버터를 사용하면 엘이디모듈에 과전류가 인가되어 LED가 손상되기 쉽고, 15W의 엘이디모듈에 12W의 컨버터를 사용하면 전류가 부족해 흐르게 점등되고 원하는 조도가 나오지 않는다.

그래서 보통 조명업체에서는 취급하는 엘이디모듈의 정격소비전력 종류에 해당 정격출력을 갖는 컨버터를 종류별로 구비한다. 정격출력 별로 컨버터를 구입함에 따른 비용 부담, 보관에 따른 장소와 관리비용의 부담, 출하시 컨버터와 엘이디모듈을 매칭해서 출하시켜야 하는 번거로움과 인력비용의 부담 등이 문제가 된다.

이처럼 엘이디모듈의 정격소비전력에 맞는 컨버터를 일일이 준비하고 설치해야 하는 등의 문제점을 해결하기 위해서, 컨버터 중에는 자신이 엘이디모듈로 공급하는 전류를 변경할 수 있도록 가변저항을 구비한 것이 있다.

가변저항을 갖는 컨버터는 시중에 출하하기 위해 공장에서 작업자가 가변저항을 조절함으로써 컨버터가 엘이디모듈의 정격소비전력에 맞는 전류를 출력하도록 한다. 예를 들어 컨버터의 정격출력이 20W이고, 엘이디모듈의 정격소비전력이 15W이더라도 컨버터의 가변저항을 조절하여 컨버터가 정격소비전력이 15W에 맞는 전류를 엘이디모듈로 공급하도록 한다.

이러한 가변저항식의 컨버터는 엘이디모듈의 정격소비전력에 일대일로 매칭시켜야 하는 부담은 없지만, 공장에서 작업자가 일일이 계측기로 가변되는 저항값을 계측하면서 조명기구를 설치해야해서 작업효율이 상당히 떨어지고 작업자들이 꺼린다.

한편, 대량생산되는 LED는 2.9 ~ 3.4 V의 순방향전압이 존재한다.

LED 순방향전압의 편차는 직.병렬 구성으로 구성이된 LED모듈의 실제소비전력 편차로 연결되고 있어 이에 대한 보정이 필요하다. LED모듈 완제품 생산시에는 이러한 소비전력 편차를 보정하는 작업이 이루어 지는 경우 정확한 정격소비전력의 LED모듈 생산이 가능하고 또한 일정 롯트의 생산이 가능하게 된다.

본 발명은 이처럼 엘이디모듈의 정격소비전력에 일대일로 매칭되되도록 컨버터를 종류별로 준비해야 하는 부담이 없고, 공장에서 컨버터의 가변저항 값을 계측하면서 조절해야 하는 번거로움이 없는 엘이디 조명기구를 제공함을 목적으로 하고, LED들의 순방향전압 편차에 따라 실제소비전력이 정격소비전력과 달라져 발생되는 조명품질의 저하되는 것을 방지한 엘이디 조명기구를 제공함을 또 다른 목적으로 한다.

이와 같은 목적을 달성하기 위한 본 발명에 따른 엘이디 조명기구는

PCB와 상기 PCB에 실장되는 LED들을 포함하는 엘이디모듈;

상기 엘이디모듈에 점등을 위한 정전류를 공급하는 컨버터;

상기 PCB에 실장되고, 상기 엘이디모듈의 정격소비전력과 상기 컨버터의 정격출력의 차이를 보상하는 제1보상저항;

상기 LED들과 제1보상저항을 상기 컨버터에 전기적으로 연결시켜서 상기 엘이디모듈의 정격소비전력에 따른 전류를 상기 컨버터가 공급하도록 하는 커넥팅부재;를 포함하여 이루어진다.

그리고 상기 PCB에 실장되고, 상기 LED들의 순방향전압 편차에 따른 상기 엘이디모듈의 정격소비전력과 실제소비전력의 차이를 보상하고, 상기 커넥팅부재를 통해 상기 컨버터에 전기적으로 연결되는 제2보상저항;을 더 포함하는 것을 특징으로 한다.

위와 같이 구성되는 본 발명에 따른 엘이디 조명기구는 하나의 컨버터를 정격소비전력이 다른 여러 종류의 엘이디모듈에 사용할 수 있어서 원자재의 수급과 관리가 용이하고, 원자재 납품이 신속하고 용이하고, 작업 현장에서 조명기구 설치작업이 편리할 수 있는 엘이디 조명기구로서 산어발전에 매우 유용한 발명이다.

도 1은 본 발명에 따른 엘이디 조명기구에서 컨버터와 엘이디모듈의 개략적인 구성도.
도 2 는 본 발명에 다른 컨트롤러의 블럭도.
도 3 은 본 발명에 따른 신호생성수단의 회로도.

이하, 도면을 참조하여 본 발명에 따른 엘이디 조명기구에 대하여 보다 상세하게 설명한다.

본 발명에 따른 엘이디 조명기구를 보다 구체적으로 설명하기 앞서,

본 발명은 다양한 변경을 가할 수 있고 여러 가지 형태를 가질 수 있는 바, 구현예(態樣, aspect)(또는 실시예)들을 본문에 상세하게 설명하고자 한다. 그러나 이는 본 발명을 특정한 개시 형태에 대해 한정하려는 것이 아니며, 본 발명의 사상 및 기술범위에 포함되는 모든 변경, 균등물 내지 대체물을 포함하는 것으로 이해되어야 한다.

각 도면에서 동일한 참조부호, 특히 십의 자리 및 일의 자리 수, 또는 십의 자리, 일의 자리 및 알파벳이 동일한 참조부호는 동일 또는 유사한 기능을 갖는 부재를 나타내고, 특별한 언급이 없을 경우 도면의 각 참조부호가 지칭하는 부재는 이러한 기준에 준하는 부재로 파악하면 된다.

또 각 도면에서 구성요소들은 이해의 편의 등을 고려하여 크기나 두께를 과장되게 크거나(또는 두껍게) 작게(또는 얇게) 표현하거나, 단순화하여 표현하고 있으나 이에 의하여 본 발명의 보호범위가 제한적으로 해석되어서는 안 된다.

본 명세서에서 사용한 용어는 단지 특정한 구현예(태양, 態樣, aspect)(또는 실시예)를 설명하기 위해 사용된 것으로, 본 발명을 한정하려는 의도가 아니다. 단수의 표현은 문맥상 명백하게 다르게 뜻하지 않는 한, 복수의 표현을 포함한다. 본 출원에서, ~포함하다~ 또는 ~이루어진다~ 등의 용어는 명세서 상에 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 의미를 가지고 있다. 일반적으로 사용되는 사전에 정의되어 있는 것과 같은 용어들은 관련 기술의 문맥 상 가지는 의미와 일치하는 의미를 가지는 것으로 해석되어야 하며, 본 출원에서 명백하게 정의하지 않는 한, 이상적이거나 과도하게 형식적인 의미로 해석되지 않는다.

도1에서 보는 바와 같이 본 발명에 따른 엘이디 조명기구는 엘이디모듈(10)과, 컨버터(20), 그리고 제1보상저항(30)과 제2보상저항(40)을 포함한다.

상기 컨버터(10)는 커넥팅부재(미도시)를 통해 상기 엘이디모듈(10)의 LED(11)들과 제1보상저항(30) 및 제2보상저항(40)에 전기적으로 연결된다.

상기 엘이디모듈(10)은 PCB(미도시)와 상기 PCB에 실장되는 LED(11)들을 포함한다.

상기 컨버터(20)는 상기 엘이디모듈(10)의 LED(11)들에 점등을 위한 정전류를 공급한다.

상기 컨버터(20)는 입력되는 외부전원(일반적으로 상용전원)을 정류하는 정류부(21), 입력되는 외부전원에 포함된 노이즈를 제거하고 돌입전류를 제한하여 안정화시키는 스노브부(22), 정류된 전원을 강압시키는 트랜스(23), 상기 트랜스(23)의 출력전원을 직류화하는 직류부(24), 상기 직류부(24)에서 출력되는 직류전원에 포함된 노이즈를 제거하여 엘이디모듈(10)로 출력하는 필터부(25), 상기 직류부(24)에서 출력되는 전원을 감지하여 피드백시키는 피드백부(26), 상기 피드백부(26)에서 피드백되는 신호를 이용해 상기 트랜스(23)의 스위칭을 제어하여 상기 직류부(24)에 정전류가 지속적으로 출력되도록 하는 PWM부(27)를 포함한다.

상기 제1보상저항(30)과 제2보상저항(40)은 상기 엘이디모듈(10)의 PCB에 실장되고, 상기 커넥팅부재(미도시)를 통해 상기 컨버터(20)에 전기적으로 연결되어서 상기 컨버터(20)가 상기 엘이디모듈(10)의 LED(11)들을 점등시키기에 적합한 정전류를 출력할 수 있도록 한다.

상기 커넥팅부재는 5핀 커넥터와 5핀 케이블을 사용할 수 있다. 상기 5핀 커넥터는 상기 엘이디모듈(10)의 PCB에 실장되고, 상기 5핀 케이블은 상기 컨버터(20)에서 인출되며 상기 5핀 커넥터에 탈착 가능하게 접속된다.

상기 5핀 커넥터의 5개 핀 중에서 2개의 핀은 LED(11)들에 전원을 공급하기 위해 사용되고, 2개의 핀은 각각 제1보상저항(30)과 제2보상저항(40)을 컨버터(20)에 연결하기 위해 사용되고, 1개의 핀은 제1보상저항(30)과 제2보상저항(40)를 접지시키켜 컨버터에 연결하기 위해 사용된다.

상기 제1보상저항(30)과 제2보상저항(40) 상기 컨버터(20)의 피드백부(26)나 PWM부(27)에 연결된다.

상기 제1보상저항(30)은 상기 엘이디모듈(10)의 정격소비전력과 상기 컨버터(20)의 정격출력의 차이를 보상하여, 컨버터(20)의 엘이디모듈(10)의 정격소비전력에 맞는 정전류를 생성하여 엘이디모듈(10)로 공급하도록 한다.

예를 들면, 상기 컨버터(20)의 정격출력이 20W로서 500mA를 출력하고, 엘이디모듈의 정격소비전력이 15W로서 380mA를 공급받아야 하는 경우에, 상기 제1보상저항(30)은 470옴의 크기를 갖고 엘이디모듈의 PCB에 실장되어 커넥팅부재를 통해 컨버터(20)에 연결되어서 컨버터(380)가 엘이디모듈(10)이 필요로하는 380mA를 출력하도록 한다. 그리고 정격소비전력이 12W로서 320mA를 공급받아야 하는 엘이디모듈에 정격출력이 20W로서 500mA를 출력하는 컨버터를 사용하는 때에는 제1보상저항(30)은 470옴의 크기를 갖고 엘이디모듈의 PCB에 실장되어 커넥팅부재를 통해 컨버터(20)에 연결되어서 컨버터(380)가 엘이디모듈(10)이 필요로 하는 320mA를 출력하도록 한다.

상기 제2보상저항(40)은 상기 엘이디모듈(10)을 구성하는 LED(11)들의 순바향전압의 편차에 따른 엘이디모듈(10)의 정격소비전력과 실제소비전력의 차이를 보상한다.

자동화설비를 통해 대량으로 제조되는 LED들의 순방향전압을 일정하지 않고 조금씩 편차가 있다. 그리고 이처럼 순방향전압에 편차가 있는 LED들을 사용한 엘이디모듈 역시 실제소비전력이 정격소비전력과 다르다. 예를 들면, A사에서 생산되는 LED의 설계된 순방향전압이 3.1V인 경우에 실제 생산되는 LED들의 순방향전압을 3.0V인 것도 있고, 3.1V인 것도 있고, 3.2V인 것도 있고, 3.3V인 것도 있다. 그리고 정격소비전력을 20W로 설계한 엘이디모듈을 이처럼 순방향전압에 편차를 갖는 LED로 만들면 그 엘이디모듈의 실제소비전력은 19.9W일 수 있고, 20W일 수 있고, 20.2W일 수 있는 것이다. 물론, 순방향전압이 3.1V인 LED들만을 선별하여 에이디모듈을 만들면 그 엘이디모듈의 실제소비전력은 정격소비전력과 같을 것이지만, 이러한 엘이디모듈은 제조원가(구입원가)가 대폭 상승하여 가격 경쟁력이 취약해진다.

상기 제2보상저항(40)은 이처럼 LED(11)들의 순바향전압의 편차에 따른 엘이디모듈(10)의 정격소비전력과 실제소비전력의 차이를 보상하여 컨버터(20)가 엘이디모듈(10)의 정격소비전력에 맞추지 않고 그와 약간 차이나는 실제소비전력에 맞는 정전류를 출력하도록 한다.

도2에서 보는 바와 같이 본 발명은 사용자의 조작신호와 센서들의 감지신호를 입력받아서 처리하고 설정된 모드에 따라 상기 컨버터(20)의 구동을 제어하는 컨트롤러(60)를 더 포함한다.

상기 컨트롤러(60)는 엘이디모듈(10)을 온 또는 오프시키는 신호를 사용자의 조작으로 입력받는 온오프스위치와 기타 사용자의 조작을 위한 조작스위치를 포함하는 조작모듈과, 주변의 조도를 감지하는 조도센서와 주변에 물체가 출현하였는지 여부를 감지하는 출현감지센서를 포함하는 센서모듈과, 엘이디모듈의 조명모드를 설정하는 모드설정부와, 상기 조작모듈 센서모듈에서 입력되는 신호를 처리하고 상기 모드설정부에서 설정된 모드에 따라 상기 컨버터의 구동을 제어하는 제어부를 포함한다.

상기 모드설정부는 엘이디모듈의 조명을 예를 들어, '일반모드', '디밍모드', '절전모드'로 설정한다. '일반모드'에서는 온오프스위치의 신호에 따라 엘이디모듈을 점등시키거나 소등시키고, '디밍모드'에서는 조도센서가 감지하는 주변의 조도와 조작모듈을 통해 사용자가 설정한 조건에 따라 엘이디모듈의 조명 밝기를 조절하고, '절전모드'에서는 출현감지센서에서 물체(예; 방문객 등)의 출현이나 주변에 존재하는 것으로 감지되면 엘이디모듈이 점등되도록 하고, 물체의 출현이나 존재가 일정시간 이상 감지되지 않으면 엘이디모듈을 소등시켜 불필요한 전력소비를 줄인다.

이처럼 상기 제어부는 조작모듈, 센서모듈 등으로부터 신호를 입력받고, 모드설정부에 설전된 모드에 따라 제어신호를 생성하여 컨버터 등의 구동을 제어하는데, 이러한 제어신호에는 고주파에 의한 영향, 전원부의 강한 전계장에 의한 간섭, 외부 환경에 의한 영향 등에 의해 노이즈가 유입될 가능성이 있다.

제어신호에 유입된 노이즈는 제어신호의 전압 레벨을 급증 또는 급감시켜 각 구성의 불안정한 동작을 야기하고, 나아가 오작동 및 고장의 원인이 될 수 있다.

본 발명은 이를 해결하기 위해, 제어신호의 전압레벨이 각 구성의 동작에 맞도록 조정하고, 제어신호에 유입된 노이즈를 검출 및 제거하여 제어부를 통한 안정된 동작 제어가 가능하도록 신호생성수단(5)을 추가로 도입하였다.

이하 첨부된 도3의 회로도를 참고하여 본 발명의 일 실시예에 따른 신호생성수단(5)에 대해 보다 상세하게 설명하기로 한다.

(설명의 편의를 위해 이하에서 소자 단위의 명명은 구분하지 않았다. 따라서 각 소자가 포함되는 해당 회로를 통해 유추하거나 또는 도면참조부호를 통해 구분지어 해석하는 것이 바람직하다.)

도면에 도시된 바와 같이, 신호생성수단(5)은 제어신호의 전압 레벨을 기 설정된 레벨로 조정하는 레벨조정부(51), 제어신호에 유입된 노이즈를 검출하는 노이즈검출부(52), 노이즈를 제거하는 필터링부(54) 및, 노이즈 검출 시 필터링부(54)를 구동시키는 필터구동부(53)를 포함하여 이루어진다.

도면을 참고하여 각 부 별로 살펴보면, 먼저 제어신호의 전압 레벨을 기 설정된 레벨로 조정하는 레벨조정부(51)는 동작전원을 공급하는 스위칭회로(51), 제어신호를 입력받는 입력단회로(512), 제어신호의 레벨 조정 동작을 안정화시키는 접지단회로(513), 제어신호를 기 설정된 레벨로 조정하고 출력하는 출력단회로(514)를 포함하여 이루어진다.

보다 구체적으로, 스위칭회로(51)는 입력된 제어신호의 전압 레벨에 따라 출력단회로(514)를 구성하는 npn트랜지스터(Q101)의 동작 여부를 결정한다. 구체적인 스위칭회로(51)의 구성의 도시 및 설명은 생략하나 당업자라면 얼마든지 이해하고 추론하여 실시할 수 있을 것이다.

다음으로, 입력단회로(512)는 제어신호가 입력되는 입력단에 연결된 캐패시터(C101) 및 일단은 캐패시터(C101)에 연결되고 타단은 트랜지스터(Q101)의 베이스에 연결되면서 상호 병렬을 이루는 두 저항(R11)(R12)을 포함하여 이루어진다.

다음으로, 접지단회로(513)는 트랜지스터(Q101)의 이미터와 그라운드 사이에 배치되고 직렬 연결된 캐패시터(C102) 및 저항(R105)과 이에 병렬 연결된 저항(R06)으로 이루어진다.

다음으로, 출력단회로(514)는 npn트랜지스터(Q101)와 트랜지스터(Q101)의 컬렉터 단에 연결된 두 병렬 저항(R103)(R104) 및 캐패시터(C103)를 포함하여 이루어진다. 특히 두 병렬 저항(R103)(R104)은 입력단회로(512)의 저항(R101)과 연결된다.

상기 구성으로 이루어진 레벨조정부(51)는 제어신호의 전압 레벨이 기 설정된 전압 레벨보다 낮을 경우 스위칭회로(511)를 통해 트랜지스터(Q101)에 전원을 공급하여 트랜지스터(Q101)를 구동시키고, 이를 통해 제어신호의 전압 레벨을 기 설정된 전압 레벨만큼 상승시킨다.

또한 레벨조정부(51)는 제어신호의 전압 레벨이 기 설정된 전압 레벨보다 높은 경우 스위칭회로(511)를 통해 트랜지스터(Q101)에 인가되는 전원을 차단하여 트랜지스터(Q101)의 동작을 멈추게 하고, 이를 통해 제어신호의 전압 레벨을 기 설정된 전압 레벨만큼 하강시킨다.

이 때 입력단회로(512), 접지단회로(513) 및 출력단회로(514)의 저항(R101 내지 R106)과 캐패시터(C101 내지 C103)는 트랜지스터(Q101)의 이득을 결정하여 설정 전압 레벨을 세팅하는데, 특히 입력단회로(512)의 캐패시터(C101)는 입력되는 제어신호의 직류 성분을 제거하고, 출력단회로(514)의 캐패시터(C103)는 조정된 레벨을 갖는 제어신호의 직류 성분을 제거할 수 있다.

다음 도면에 도시된 바와 같이, 제어신호에 유입된 노이즈를 검출하는 노이즈검출부(52)는 레벨조정부(51)의 출력단에 연결되어 제어신호를 1차 증폭하는 제1증폭회로(521), 제1증폭회로(521)에 연결되어 증폭된 제어신호를 2차 증폭하는 제2증폭회로(522), 제2증폭회로(522)에 연결되어 제어신호에 포함된 노이즈를 검출하는 검출회로(523) 및, 검출회로(523)의 출력단에 구비되어 전류 및 노이즈의 역류를 방지하는 역류방지회로(524)를 포함하여 이루어진다.

보다 구체적으로, 제1증폭회로(521)는 앰프(A101)와, 일단은 앰프(A101)의 (+)단에 연결되고 타단은 레벨조정부(51)의 출력단에 연결된 저항(R107), 일단은 앰프(A101)의 (+)단에 연결되고 타단은 그라운드에 연결되며 상호 병렬 배치된 저항(R108) 및 캐패시터(C104), 앰프(A101)의 (-)단과 그라운드 사이에 배치된 저항(R110), 그리고 앰프(A101)의 (-)단과 출력단 사이에 개재되고 상호 병렬 배치된 저항(R109) 및 캐패시터(C105)를 포함하여 이루어진다.

제2증폭회로(522)는 앰프(A102)와, 앰프(A102)의 (-)단에 연결된 캐패시터(C106), 이 캐패시터(C106)에 연결되고 일단이 레벨조정부(51)의 출력단에 연결된 저항(R111), 상기 캐패시터(C106)에 연결되고 일단이 그라운드와 연결되며 상호 병렬 배치된 저항(R112) 및 캐패시터(C107), 그리고 앰프(A102)의 (-)단과 출력단 사이에 개재되고 상호 병렬 배치된 저항(R113) 및 캐패시터(C108)를 포함하여 이루어진다.

또한 제2증폭회로(522)의 (+)단은 제1증폭회로(521)의 출력단에 연결된 것을 특징으로 한다.

이러한 제1증폭회로(521) 및 제2증폭회로(522)는 제어신호를 증폭시켜 노이즈의 검출이 보다 확실하게 이루어질 수 있도록 한다.

다음으로, 검출회로(523)는 제1비교기(A103) 및 제2비교기(A104)를 포함하여 이루어지는데, 제1비교기(A103)의 (+)단에는 일단이 레벨조정부(51)의 출력단에 연결된 저항(R115)과, 일단이 그라운드에 연결되며 병렬 배치된 저항(R117) 및 캐패시터(C110)가 연결되고, 제1비교기(A103)의 (-)단에는 제2증폭회로(522)의 앰프(A102)와 제2비교기(A104)의 (+)단이 연결된다.

또한 제2비교기(A104)의 (+)단은 제1비교기(A103)의 (-)단과 연결되고, 제2비교기(A104)의 (-)단에는 일단이 레벨조정부(51)의 출력단에 연결된 저항(R114)과, 일단이 그라운드에 연결되며 병렬 배치된 저항(R116) 및 캐패시터(C109)가 연결된다.

따라서 제1비교기(A103)는 하이패스필터로, 제2비교기(A104)는 로우패스필터로 동작하여 설정된 레벨 기준 범위에 해당하는 노이즈 신호를 검출하여 출력한다.

특히 이러한 노이즈 신호의 레벨 기준 범위 설정은 제1비교기(A103)의 (+)단에 연결된 저항(R115)(R117) 및 캐패시터(C110), 제2비교기(A104)의 (-)단에 연결된 저항(R114)(R116) 및 캐패시터(C109)의 값을 조절함으로써 얻을 수 있고, 이를 위해 두 저항(R116)(R117)을 가변저항으로 구성하는 것도 가능하다.

다음으로, 역류방지회로(524)는 검출회로(523)의 제1비교기(A103) 및 제2비교기(A104)의 출력단에 각각 연결된 역방향 다이오드들(D101)(D102)로 이루어진다.

이러한 역류방지회로(524)는 검출회로(523)를 통과하는 전류가 역류하여 재진입하지 않도록 하고, 후술하는 필터구동부(53)로부터 노이즈가 유입되지 않도록 하는 역할을 수행한다.

다음 도면에 도시된 바와 같이, 노이즈 검출 시 필터링부(54)를 구동시키는 필터구동부(53)는 노이즈검출부(52)의 출력단에 연결된 딜레이회로(531), 딜레이회로(531) 출력단에 연결되고 구동신호를 생성하는 구동회로(532), 안정된 동작점을 제공하는 바이어스로회로, 구동회로(532) 및 바이어스회로(533)에 연결되어 구동신호에 의해 구동하는 릴레이회로(534)를 포함하여 이루어진다.

보다 구체적으로, 딜레이회로(531)는 검출회로(523)의 출력단에 연결되고, 상호 병렬을 이루는 저항(R118)과 역방향 다이오드(D103)로 이루어진다.

이러한 딜레이회로(531)는 릴레이회로(534)가 빠르게 온/오프를 반복하여 부품의 수명이 단축되는 것을 방지하기 위한 것으로, 한 번 릴레이회로(534)가 동작하고 난 후에는 일정시간동안 릴레이회로(534)를 오프시키지 않으며 노이즈 검출 시 마다 다시 시간을 리셋시켜, 딜레이 설정을 통한 안정적 구동을 제공한다.

다음으로, 구동회로(532)는 제1앰프(A105), 제2앰프(A106) 및 트랜지스터(Q102), 그리고 다수의 저항(R119 내지 R126) 및 캐패시터(C111 내지 C113)로 이루어지는데, 여기에서 트랜지스터(Q102)의 컬렉터는 릴레이회로(534)에, 에미터는 그라운드에, 베이스는 제2앰프(A106)의 출력단에 연결된다.

또한 제1앰프(A105)의 (+)단에는 일단이 노이즈검출부(52)의 출력단과 연결된 저항(R119)과, 일단이 그라운드에 연결되며 병렬 배치된 저항(R120) 및 캐패시터(C111)가 병렬로 연결된다.

아울러 제1앰프(A105)의 (-)단에는 딜레이회로(531)의 출력단이 연결된다.

또한 제2앰프(A106)의 (+)단에는 바이어스회로(533)와 제1앰프(A105)의 출력단이 연결되고, 특히 제1앰프(A105)의 출력단과 제2앰프(A106)의 (+)사이에는 역방향 다이오드(D104)가 개재된 것을 특징으로 한다.

아울러 제2앰프(A106)의 (-)단에는 저항(R122)과, 일단이 딜레이회로(531)의 출력단에 연결된 저항(R123)과, 일단이 각각 그라운드와 연결된 저항(R124) 및 캐패시터(C112)가 병렬로 연결된다.

다음으로, 바이어스회로(533)는 일단은 릴레이회로(534)에 타단은 구동회로(532)의 제1앰프(A105)의 출력단 및 제2앰프(A106)의 (+)에 연결되고, 상호 병렬을 이루는 두 저항(R125)(R126) 및 캐패시터(C113)로 이루어진다.

릴레이회로(534)는 일반적으로 널리 알려진 구성으로, 간략하게 생략하여 표현하여도 통상의 기술자가 이해하는데 무리가 없을 것이다.

상기 구성으로 이루어진 필터구동부(53)의 동작을 구체적으로 설명하면, 바이어스회로(533)는 구동회로(532)의 제1앰프(A105) 및 제2앰프(A106)에 인가되는 전압의 동작점을 설정한다. 이에 따라 바이어스회로(533)에 의해 결정된 전압이 제1앰프(A105)와 제2앰프(A106)에 인가된다.

또한 제2앰프(A106)의 (-)단에 연결된 저항(R122)(R123)(R124)에 전압이 인가되면 제2앰프(A106)는 구동 대기 상태로 전환된다.

이 때 노이즈검출부(52)로부터 딜레이회로(531)와 제1앰프(A105) 그리고 역방향 다이오드(D104)를 통해 작동신호(노이즈검출부(52)가 노이즈를 검출한 후 출력하는 신호)가 주어지면 구동 대기 상태인 제2앰프(A106)가 구동하여 트랜지스터(Q102)를 작동시키고, 트랜지스터(Q102)는 릴레이회로(534)를 구동시킨다.

이 후 릴레이회로(534)는 필터링부(54)를 구동하여 제어신호의 노이즈를 제거하게 된다.

다음 도면에 도시된 바와 같이, 릴레이회로(534)에 의해 구동되고 노이즈를 제거하는 필터링부(54)는 릴레이회로(534)로부터 구동신호를 입력받고, 제어신호를 입력받는 신호입력회로(541), 신호입력회로(541)와 연결되어 제어신호에 포함된 노이즈를 제거하는 메인필터회로(542) 및, 메인필터회로(542)의 출력단에 연결되어 제어신호에 포함된 잔존 노이즈를 제거하는 서브필터회로(543)를 포함하여 이루어진다.

보다 구체적으로, 신호입력회로(541)는 필터구동부(53)의 릴레이회로(534)에 연결되어 필터링회로(542)(543)의 구동을 위한 구동신호를 입력받는다. 또한 제어신호를 입력받는다. 아울러 제어신호에 노이즈가 검출되지 않는 경우, 필터링회로(542)(543)를 거치지 않고 바로 제어신호를 출력할 수 있도록 출력단을 구비하고 있다.

이러한 신호입력회로(541)는 일 예로, 멀티플랙서와 같은 선택기로 이루어져, 구동신호를 기준으로 하여 메인필터회로(542)의 입력단이나 제어신호를 출력하는 출력단, 즉 두 경로를 선택하여 입력된 제어신호를 전송하도록 구비되는 것이 바람직하다. 이러한 신호입력회로(541)와 관련한 도면의 도시 및 구체적인 설명은 생략하나, 통상의 기술자라면 얼마든지 이해하고 추론하여 실시할 수 있을 것이다.

다음으로, 메인필터회로(542)는 신호입력회로(541)의 출력단에 연결된 순방향 다이오드(D105), 이에 직렬 연결되고 상호 병렬을 이루는 저항(R127) 및 캐패시터(C114), 이에 직렬로 연결된 캐패시터(C115) 및 순방향 다이오드(D106)를 포함하여 이루어진다.

동작 과정을 설명하면, 순방향 다이오드(D105)는 전류의 일 방향 흐름을 차단하여, 메인필터회로(542)로부터 신호입력회로(541)로 전류가 역류하는 것을 차단하고, 상호 병렬 연결된 저항(R127) 및 캐패시터(C114)는 제어신호에 포함된 노이즈를 제거한다. 이에 연결된 캐패시터(C115) 및 다이오드(D106)는 노이즈 제거 효율을 보다 높여준다.

다음으로, 메인필터회로(542)의 출력단에 연결되어 잔존 노이즈를 제거하는 서브필터회로(543)는 앰프(A107)와 제1 및 제2트랜지스터(Q103)(Q104), 그리고 바이어싱된 저항(R128 내지 R135) 및 캐패시터(C116, C117)를 포함하여 이루어진다.

이러한 서브필터회로(543)를 살펴보면, 앰프(A107)의 (+)단에는 3개의 저항(R128)(R129)(R130)이 연결되어 있는데, 하나(R128)는 메인필터회로(542)의 출력단에 직렬로 연결되고, 나머지 둘(R129)(R130)은 이에 병렬로 연결되며, 앰프(A107)의 (+)단은 두개의 저항(R129)(R130) 사이에 연결된다.

앰프(A107)의 (-)단에는 캐패시터(C116)와 이에 상호 병렬을 이루며 연결된 두개의 저항(R131)(R132) 및 기준 전압 입력단(Sref)이 연결되어 있는데, 두개의 저항(R131)(R132) 중 하나(R131)는 기준 전압 입력단에 직렬로 연결되고, 다른 하나(R132)는 그라운드에 연결되고, 캐패시터(C116)는 두개의 저항(R131)(R132) 사이에 병렬로 연결된다.

또한 앰프(A107)의 출력단에는 제1 및 제2트랜지스터(Q103)(Q104)가 연결되는데, 제1트랜지스터(Q103)와 앰프(A107) 사이에는 저항(R133)이 구비되어 앰프(A107)의 출력 전압을 일정 강하하여 제1 및 제2트랜지스터(Q103)(Q104)의 구동을 위한 동작점을 생성한다.

제1트랜지스터(Q103)는 npn트랜지스터로, 베이스는 상기한 앰프(A107)의 출력단과 연결되고, 에미터는 그라운드와 연결되고, 컬렉터는 제2트랜지스터(Q104)의 베이스와 연결된다.

제2트랜지스터(Q104)는 pnp트랜지스터로, 베이스는 상기한 바와 같이 제1트랜지스터(Q103)의 컬렉터와 연결되고, 컬렉터는 그라운드와 연결되고, 에미터는 제어신호 출력단에 연결된다.

특히 제2트랜지스터(Q104)와 제어신호의 출력단 사이에는 직렬 배치된 두 저항(R134)(R135)과 둘 사이에 병렬 연결된 캐패시터(C117)가 구비된다.

이러한 서브필터회로(543)의 동작을 설명하면, 먼저 앰프(A107)의 (-)단에 구비된 두 저항(R131)(R132) 및 캐패시터(C116)는 기준 전압 입력단(Sref)으로부터 입력된 신호를 통해 기준 전압을 생성한다. 이러한 기준 전압은 노이즈의 제거를 위한 기준이 되고, 기준 전압보다 높거나 낮은 전압 레벨은 모두 노이즈로 간주되어 제거된다.

다음으로 앰프의 (+)단에 구비된 세 개의 저항(R128)(R129)(R130)은 메인필터회로(542)를 통과한 제어신호의 전압 레벨을 기준 전압과 비교 가능하도록 강하시키는데, 메인필터회로(542)의 출력 전압 레벨에 따라 생략 가능하다.

앰프(A107)는 비교기로 동작하여, 기준 전압 레벨과 제어신호의 레벨을 비교하여 잔존 노이즈의 여부를 확인한다.

또한 서브필터회로(543)의 제1트랜지스터(Q103)와 제2트랜지스터(Q104)는 제어신호가 잔존 노이즈를 포함하여 기준 전압보다 순간적으로 높거나 낮을 때(일반적인 경우 노이즈에 의해 전압이 상승된다.) 온 되어 노이즈만큼 상승한 전압을 캐패시터(C117)에 충전시키고 이에 하강한 제어신호의 전압 레벨은 기준 전압 레벨만큼이 된다.

이 후 제어신호의 전압 레벨이 기준 전압 레벨에 해당하면 제1트랜지스터(Q103) 및 제2트랜지스터(Q104)는 턴 오프되고, 이 후 캐패시터(C117)에 저장된 전압은 병렬 연결된 저항(R135)을 통해 방전되어 원상 복구 된다.

이러한 필터링부(54)의 구성은 메인필터회로(542)를 통해 노이즈를 1차적으로 제거하고, 남은 잔존 노이즈와 순간 유입되는 노이즈를 서브필터회로(543)를 통해 2차적으로 제거하여 노이즈가 전혀 포함되지 않은 클린한 제어신호를 출력함으로써, 각 구성의 오작동 및 불량을 방지하는 효과를 제공한다.

물론 필터링부(54)만을 구비하는 것도 가능하나, 상기한 레벨조정부(51)는 안정된 신호의 전압 레벨을 설정하여 주기 때문에 제어신호를 일정 레벨로 유지할 수 있도록 하고, 노이즈검출부(52)를 통해 제어신호를 증폭하여 보다 민감하게 노이즈를 검출해내고, 필터구동부(53)를 통해 필터링부(54)의 구동이 노이즈 검출에 따른 선택적으로 운용될 수 있도록 하여 필터링부(54)의 수명, 특히 필터링부(54)에 구비된 캐패시터(C114 내지 C117)의 수명을 연장시킨다.

아울러 필터링부(54)가 항시 구동하지 않고, 노이즈 검출 여부에 따라 선택적 구동된다는 점은 전력 소모 감소에 있어서도 현저한 효과를 제공할 수 있다.

이상에서 본 발명을 설명함에 있어 첨부된 도면을 참조하여 특정 형상과 구조를 갖는 엘이디 조명기구에 대해 설명하였으나 본 발명은 당업자에 의하여 다양한 변형 및 변경이 가능하고, 이러한 변형 및 변경은 본 발명의 보호범위에 속하는 것으로 해석되어야 한다.

10 : 엘이디모듈 11 : LED
20 : 컨버터 21 : 정류부
22 : 스노브부 23 : 트랜스
24 : 직류부 25 : 필터부
26 : 피드백부 27 : PWM부
30 : 제1보상저항 40 : 제2보상저항
60 : 컨트롤러 61 : 조작모듈
62 : 센서모듈 63 : 모드설정부
65 : 제어부

Claims

PCB와 상기 PCB에 실장되는 LED들을 포함하는 엘이디모듈;
상기 엘이디모듈에 점등을 위한 정전류를 공급하는 컨버터;
상기 PCB에 실장되고, 상기 엘이디모듈의 정격소비전력과 상기 컨버터의 정격출력의 차이를 보상하는 제1보상저항;
상기 LED들과 제1보상저항을 상기 컨버터에 전기적으로 연결시켜서 상기 엘이디모듈의 정격소비전력에 따른 전류를 상기 컨버터가 공급하도록 하는 커넥팅부재;를 포함하여 이루어지는 엘이디 조명기구에 있어서,

제어부는 제어신호의 전압 레벨을 기 설정된 레벨로 조정하는 레벨조정부, 제어신호에 유입된 노이즈를 검출하는 노이즈검출부, 검출된 노이즈를 제거하는 필터링부 및 노이즈 검출 시 상기 필터링부를 구동시키는 필터구동부를 포함하는 신호생성수단을 구비하고,

상기 레벨조정부는 동작전원을 공급하는 스위칭회로, 제어신호를 입력받는 입력단회로, 제어신호의 레벨 조정 동작을 안정화시키는 접지단회로 및, 제어신호를 기 설정된 레벨로 조정하고 출력하는 트랜지스터(Q101)를 구비한 출력단회로를 포함하되,
상기 입력단회로는 제어신호가 입력되는 입력단에 연결된 캐패시터(C101) 및 일단은 상기 캐패시터(C101)에 연결되고 타단은 상기 트랜지스터(Q101)의 베이스에 연결되면서 상호 병렬을 이루는 두 저항(R101)(R102)으로 이루어지고,
상기 접지단회로는 상기 트랜지스터(Q101)의 이미터와 그라운드 사이에 배치되고 직렬 연결된 캐패시터(C102) 및 저항(R105)과 이에 병렬 연결된 저항(R106)으로 이루어지고,
상기 출력단회로는 상기 트랜지스터(Q101)의 컬렉터 단에 연결된 두 병렬 저항(R103)(R104) 및 캐패시터(C103)를 더 포함하여 이루어지되, 상기 두 병렬 저항(R103)(R104)은 입력단회로의 저항(R101)과 연결되고,

상기 노이즈검출부는 상기 레벨조정부의 출력단에 연결되어 제어신호를 1차 증폭하는 제1증폭회로, 제1증폭회로에 연결되어 증폭된 제어신호를 2차 증폭하는 제2증폭회로, 제2증폭회로에 연결되어 제어신호에 포함된 노이즈를 검출하는 검출회로 및, 검출회로의 출력단에 구비되어 전류 및 노이즈의 역류를 방지하는 역류방지회로를 포함하되,
상기 제1증폭회로는 앰프(A101), 일단은 상기 앰프(A101)의 (+)단에 연결되고 타단은 상기 레벨조정부의 출력단에 연결된 저항(R107), 일단은 상기 앰프(A101)의 (+)단에 연결되고 타단은 그라운드에 연결되며 상호 병렬 배치된 저항(R108) 및 캐패시터(C104), 상기 앰프(A101)의 (-)단과 그라운드 사이에 배치된 저항(R110) 및, 상기 앰프(A101)의 (-)단과 출력단 사이에 개재되고 상호 병렬 배치된 저항(R109) 및 캐패시터(C105)로 이루어지고,
상기 제2증폭회로는 앰프(A102), 상기 앰프(A102)의 (-)단에 연결된 캐패시터(C106), 이 캐패시터(C106)에 연결되고 일단이 상기 레벨조정부의 출력단에 연결된 저항(R111), 상기 캐패시터(C106)에 연결되고 일단이 그라운드와 연결되며 상호 병렬 배치된 저항(R112) 및 캐패시터(C107) 및, 상기 앰프(A102)의 (-)단과 출력단 사이에 개재되고 상호 병렬 배치된 저항(R113) 및 캐패시터(C108)로 이루어지되, 상기 제2증폭회로의 (+)단은 상기 제1증폭회로의 출력단에 연결되고,
상기 검출회로는 (+)단에는 일단이 상기 레벨조정부의 출력단에 연결된 저항(R115) 및, 일단이 그라운드에 연결되며 병렬 배치된 저항(R117) 및 캐패시터(C110)가 연결되고, (-)단에는 상기 제2증폭회로의 앰프(A102)가 연결된 제1비교기(A103)와,
(+)단은 상기 제1비교기(A103)의 (-)단과 연결되고, (-)단에는 일단이 상기 레벨조정부의 출력단에 연결된 저항(R114) 및, 일단이 그라운드에 연결되며 병렬 배치된 저항(R116) 및 캐패시터(C109)가 연결된 제2비교기(A104)로 이루어지고,
상기 역류방지회로는 상기 검출회로의 제1비교기(A103) 및 제2비교기(A104)의 출력단에 각각 연결된 역방향 다이오드들(D101)(D102)로 이루어는 것을 특징으로 하는 엘이디 조명기구.
제 1 항에 있어서,
상기 PCB에 실장되고, 상기 LED들의 순방향전압 편차에 따른 상기 엘이디모듈의 정격소비전력과 실제소비전력의 차이를 보상하고, 상기 커넥팅부재를 통해 상기 컨버터에 전기적으로 연결되는 제2보상저항;을 더 포함하는 것을 특징으로 하는 엘이디 조명기구.
제 1 항 또는 제 2 항에 있어서,
주변의 조도를 감지하는 조도센서와, 주변의 물체 출현을 감지하는 출현감지센서를 포함하는 센서모듈과,
상기 엘이디모듈의 조명모드를 설정하는 모드설정부와,
상기 모드설정부를 통해 설정된 조명모드와 상기 센서모듈에서 감지되는 감지신호를 바탕으로 상기 컨버터의 구동을 제어하는 제어부를 포함하는 컨트롤러;를 더 포함하는 것을 특징으로 하는 엘이디 조명기구.
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