KR20160109202A

KR20160109202A - 직병렬 구동방식의 소형 led 투광등

Info

Publication number: KR20160109202A
Application number: KR1020150033203A
Authority: KR
Inventors: 손수정; 유진열; 이두영
Original assignee: 대우조선해양 주식회사
Priority date: 2015-03-10
Filing date: 2015-03-10
Publication date: 2016-09-21
Also published as: KR101756239B1

Abstract

본 발명은 LED 어레이를 사용한 소형 투광등에 있어서: 거치대(22) 상에 회동 가능하게 결합되는 본체(20); 상기 본체(20) 상에 분배선(33)을 이용하여 다수의 LED칩(31)을 직병렬 회로로 연결하는 LED광원부(30); 및 상기 LED광원부(30)의 구동과 점등을 위한 전원을 인가하는 전원부(40);를 포함하여 이루어지는 것을 특징으로 한다.
이에 따라, 컨버터를 배제하는 구성으로 경량화와 동시에 깊이 감소로 소형화를 구현하고, 저전력으로 기준조도를 만족시키면서 어느 하나에 불량이 발생하여도 제 기능을 유지하는 효과가 있다.

Description

직병렬 구동방식의 소형 LED 투광등{Compact LED flood light with serial and parallel driver}

본 발명은 선박용 소형 LED 투광등에 관한 것으로서, 보다 구체적으로는 컨테이선의 래싱브리지에 설치되어 조도조건을 만족할 수 있는 직병렬 구동방식의 소형 LED 투광등에 관한 것이다.

각국의 에너지 절감 정책과 환경규제 영향으로 기존의 전통조명인 형광램프, 백열전구, 할로겐전구 등에서 고효율ㆍ저전력 소비형의 LED조명으로 빠르게 대체되고 있다. 선박의 경우에도 실내외 형광등은 물론 항해에 필수적인 항해등, 탐조등, 투광등, 신호등을 LED 조명으로 대체하는 경향이 두드러진다.

일예로, 컨테이너 선박에서 래싱브리지(lashing bridge)용 투광등은 기존 W사의 70W 메탈할라이트 램프를 사용하고 있다. 이는 통상 총광속 2,000 (lm), 광원수명이 6,000 hrs, 깊이(depth)가 200m, 중량이 7.3Kg, 보호등급 IP가 67의 규격을 지닌다. 반면, 고휘도 반도체 광원인 LED를 적용하는 경우 깊이 180mm 이하의 소형화와 더불어 에너지 절감과 장수명을 기대할 수 있다.

LED 조명과 관련되는 선행기술문헌으로서 한국공개특허공보 제2011-0092526호(선행문헌 1), 한국 등록특허공보 제1211188호(선행문헌 2) 등이 알려져 있다.

선행문헌 1은 직렬, 병렬 또는 직병렬 혼합 방식으로 연결된 복수의 LED 어레이를 구동하기 위한 장치에 있어서, 입력 전압을 스위칭 방식으로 변환하여 상기 LED 어레이를 구동하기 위한 순방향 전압을 생성하는 스위칭 구동부; 및 상기 LED 어레이에 연결되어 LED 어레이에 흐르는 순방향 전류를 선형 제어 방식으로 일정하게 유지하는 선형 구동부를 포함한다. 이에 따라, 용량이 큰 IC로 구현하지 않으면서 LED 어레이 구성의 유연성을 기대한다.

선행문헌 2는 LED 칩이 장착된 메탈 PCB와 판형 히트파이프 및 핀형 히트싱크 사이에 어떠한 열전도체도 개재되지 않고 직접 밀착되어 연결되며, 이들을 결합시키거나 방수 및 방습을 위해 실리콘을 비롯한 실런트나 별도의 방수프레임을 사용하지 않아 중량을 최소화함으로써 선박용과 해양용 등에 필수적인 경량화 구현을 기대한다.

그러나, 선행문헌 1에 의하면 선박의 투광등 용도로 적용하여 유연성을 확보하기에 한계성을 보이고, 선행문헌 2에 의하면 방수 및 방습성이 약화되어 선박의 래싱브리지에 설치하기 곤란하다.

1. 한국 공개특허공보 제2011-0092526호 "ＬＥＤ 구동 장치 및 이를 포함하는 ＬＥＤ 조명 장치" (공개일자 : 2011. 8. 18.) 2. 한국 등록특허공보 제1211188호 "엘이디 투광등" (공개일자 : 2012. 12. 12.)

상기와 같은 종래의 문제점들을 개선하기 위한 본 발명의 목적은, 기존 메탈할라이트 램프를 사용하는 컨테이너 래싱브리지용 투광등과 대비하여 조도를 만족하면서 경량화와 소형화에 유리한 구조를 구현하기 위한 직병렬 구동방식의 소형 LED 투광등을 제공하는 데 있다.

상기 목적을 달성하기 위하여, 본 발명은 LED 어레이를 사용한 소형 투광등에 있어서: 거치대 상에 회동 가능하게 결합되는 본체; 상기 본체 상에 분배선을 이용하여 다수의 LED칩을 직병렬 회로로 연결하는 LED광원부; 및 상기 LED광원부의 구동과 점등을 위한 전원을 인가하는 전원부;를 포함하여 이루어지는 것을 특징으로 한다.

본 발명의 세부 구성으로서, 상기 본체는 결선함 상에 내외부 회로 결선을 위한 단자대를 구비하고, 방열을 위한 송풍팬을 선택적으로 구비하는 것을 특징으로 한다.

본 발명의 세부 구성으로서, 상기 LED광원부는 각각의 분배선에 설정된 로직으로 전원을 인가하도록 IC모듈을 구비하여 전체적인 조도를 설정된 범위로 유지하는 것을 특징으로 한다.

이때, 상기 LED광원부는 IC모듈의 조도 또는 전류 중 적어도 하나를 입력을 이용하여 LED칩의 불량을 검출하는 것을 특징으로 한다.

본 발명의 세부 구성으로서, 상기 전원부은 AC전원의 변동폭을 설정된 범위로 유지하도록 서지보호기를 더 구비하는 것을 특징으로 한다.

이상과 같이 본 발명에 의하면, 컨버터를 배제하는 구성으로 경량화와 동시에 깊이 감소로 소형화를 구현하고, 저전력으로 기준조도를 만족시키면서 어느 하나에 불량이 발생하여도 제 기능을 유지하는 효과가 있다.

도 1은 본 발명에 따른 소형 LED 투광등을 외형을 나타내는 구성도
도 2는 본 발명에 따른 소형 LED 투광등의 회로연결을 나타내는 블록도
도 3은 본 발명에 따른 소형 LED 투광등의 조도를 측정한 사진

이하, 첨부된 도면에 의거하여 본 발명의 실시예를 상세하게 설명하면 다음과 같다.

본 발명은 LED 어레이를 사용한 선박용 소형 투광등에 관하여 제안한다. 일예로 컨테이너선의 컨테이너 지지를 위한 래싱브리지의 상단에 다수의 LED형 투광등이 설치된다. 래싱브리지의 조명 조건은 통로(Access way)의 경우 조도 10Lux 이고, 래싱작업영역(Lashing top area)에 대해서는 최소 50Lux 이어야 한다. LED 어레이는 래싱브리지에 적합한 지향성과 배광특성을 구현하도록 LED투광등에 적용된 LED 배열을 의미하지만 반드시 래싱브리지에 국한되는 것은 아니다.

본 발명에 따르면 본체(20)가 거치대(22) 상에 회동 가능하게 결합되는 구조이다. 본체(20)의 케이스(21)는 컨테이너선의 래싱브리지에 적합하도록 내염식성, 내후성, 내풍압성을 지닌 밀폐형 함체이다. 거치대(22)는 래싱브리지에 고정되는 부분으로서 도 1처럼 "ㄷ"자 구조로 형성된다. 케이스(21)는 거치대(22)에 힌지(23)를 개재하여 회동 가능하게 결합된다. 이에, 래싱브리지 상의 컨테이너 선적상황에 따라 LED 투광등의 배광특성을 변동하기 용이하다.

한편, 케이스(21)의 저면에는 외부와 결선하기 위한 방수형 결선함(25)을 설치하고, 케이스(21)의 전면에는 외부 충격으로부터 LED 투광등의 보호를 위한 보호망(27)을 설치한다.

본 발명의 세부 구성으로서, 상기 본체(20)는 결선함(25) 상에 내외부 회로 결선을 위한 단자대를 구비하고, 방열을 위한 송풍팬을 선택적으로 구비하는 것을 특징으로 한다. 단자대는 외부에서 도달되는 전선과 본체(20)의 내부에서 결선되는 전선을 착탈 용이하게 결선한다. 송풍팬은 본체(20)의 내부에서 발생되는 열을 외부로 방출하는 것으로서 필요에 따라 설치한다. 송풍팬을 본체(20)에 설치하는 것에 비하여 전체적인 외형(깊이)을 축소하는데 유리하다.

또, 본 발명에 따르면 LED광원부(30)가 상기 본체(20) 상에 분배선(33)을 이용하여 다수의 LED칩(31)을 직병렬 회로로 연결하는 구조이다. LED광원부(30)는 하나의 기판에 다수의 LED칩(31)을 탑재한 COB 방식의 반도체소자로써 광출력과 수명을 보장하기 위하여 정확한 전압 및 전류 제어를 요한다. 특히 LED광원부(30)의 LED칩(31)은 다수의 분배선(33)을 이용하여 직병렬 회로로 연결되므로 어느 하나의 LED칩(31)이 소등되어도 전체적인 조도를 설정된 범위로 유지할 수 있다. LED칩(31)의 소등은 불량 외에, 수명 종료, 충돌 파손 등의 원인으로 발생한다. 도 2의 LED광원부(30)는 3개의 LED칩(31)을 직렬로 연결하여 하나의 그룹을 형성하고 7개의 그룹을 병렬로 연결한 상태로 예시한다.

한편, 이와 같은 방식에 의하면 모든 LED칩(31)을 병렬로 연결하는 것에 비하여 배선의 간소화에 유리하다. 물론 하나의 그룹에 포함되는 LED칩(31)의 수량은 투광등의 설치 환경에 따라서 다르게 적용할 수 있다.

본 발명의 세부 구성으로서, 상기 LED광원부(30)는 각각의 분배선(33)에 설정된 로직으로 전원을 인가하도록 IC모듈(35)을 구비하여 전체적인 조도를 설정된 범위로 유지하는 것을 특징으로 한다. 도 2에서 8개의 LED광원부(30)가 전원선(32)에 의하여 병렬로 연결되고, 각각의 LED광원부(30)는 다수의 분배선(33)을 이용하여 IC모듈(35)을 직병렬로 연결한다. IC모듈(35)은 각각의 분배선(33)에 대한 전원 제어용 로직을 구현하는 전용 또는 범용의 IC회로를 구비한다.

도 2를 참조하여 부연하자면, 분배선(33)은 부호 33a 내지 33h의 단자를 형성하여 IC모듈(35)의 지정된 출력 단자와 각각 연결한다. 부호 33a 내지 33h의 단자에는 각각 3개의 LED칩(31)이 그룹으로 연결된다. IC모듈(35)은 부호 33a에서 부호 33d에 이르는 제1직렬 분배회로, 부호 33h에서 부호 33d에 이르는 제2직렬 분배회로를 메인 로직으로 구동한다. 이외에 부호 33b, 33c, 33e, 33f, 33g에서 부호 부호 33d에 이르는 제3직렬 내지 제7직렬 분배회로를 서브 로직으로 구동한다. 이에, 예를 들어 부호 33b에 연결된 그룹에 위치한 어느 LED칩(31)이 소등되는 경우 여타의 그룹에 위치한 LED칩(31)은 병렬적 구동에 의해 정상적으로 점등된다.

이때, 상기 LED광원부(30)는 IC모듈(35)의 조도 또는 전류 중 적어도 하나를 입력을 이용하여 LED칩(31)의 불량을 검출하는 것을 특징으로 한다. 특정의 LED칩(31)이 소등된 상태를 검출하기 위해 조도값이나 전류값을 입력한다. 조도값은 본체(20)의 반사판(도시 생략)에 각각의 LED광원부(30)에 대응하는 수광센서를 설치하여 검출할 수 있다. 전류값은 각각의 LED광원부(30)에 연결된 전원선(32)에 홀센서를 설치하여 검출할 수 있다.

또, 본 발명에 따르면 전원부(40)가 상기 LED광원부(30)의 구동과 점등을 위한 전원을 인가하는 구조이다. 선박의 경우 전원부(40)는 특정의 배전반에서 공급되는 AC전원을 받아서 LED칩(31), IC모듈(35), 송풍기 등의 구동에 필요한 전원을 생성하도록 구성된다.

본 발명의 세부 구성으로서, 상기 전원부(40)은 AC전원의 변동폭을 설정된 범위로 유지하도록 서지보호기(45)를 더 구비하는 것을 특징으로 한다. 서지보호기(45)는 전원선(32), 분배선(33) 등의 도체를 통하여 전달되는 과도한 전압을 통제한다. 래싱브리지에 설치되는 LED 투광등은 LED칩(31)의 파손, 낙뢰 등의 요인에 대응한 대비를 요한다.

이와 같은 본 발명의 LED광원부(30)와 전원부(40)에 의하면 종래의 컨버터를 배제하여 소형/경량화 구성이 가능하다.

도 3에서, 본 발명의 LED 투광등에 의하면 종래에 비하여 폭은 동일하고 길이를 20%, 깊이를 50% 정도 축소하면서 균일하고 안정적인 배광 상태를 유지하는 것으로 나타난다.

본 발명은 기재된 실시예에 한정되는 것은 아니고, 본 발명의 사상 및 범위를 벗어나지 않고 다양하게 수정 및 변형할 수 있음은 이 기술의 분야에서 통상의 지식을 가진 자에게 자명하다. 따라서 그러한 변형예 또는 수정예들은 본 발명의 특허청구범위에 속한다 해야 할 것이다.

20: 본체 21: 케이스
22: 거치대 23: 힌지
25: 결선함 27: 보호망
30: LED광원부 31: LED칩
32: 전원선 33: 분배선
35: IC모듈 40: 전원부
45: 서지보호기

Claims

LED 어레이를 사용한 소형 투광등에 있어서:
거치대(22) 상에 회동 가능하게 결합되는 본체(20);
상기 본체(20) 상에 분배선(33)을 이용하여 다수의 LED칩(31)을 직병렬 회로로 연결하는 LED광원부(30); 및
상기 LED광원부(30)의 구동과 점등을 위한 전원을 인가하는 전원부(40);를 포함하여 이루어지는 것을 특징으로 하는 직병렬 구동방식의 소형 LED 투광등.
청구항 1에 있어서,
상기 본체(20)는 결선함(25) 상에 내외부 회로 결선을 위한 단자대를 구비하고, 방열을 위한 송풍팬을 선택적으로 구비하는 것을 특징으로 하는 직병렬 구동방식의 소형 LED 투광등.
청구항 1에 있어서,
상기 LED광원부(30)는 각각의 분배선(33)에 설정된 로직으로 전원을 인가하도록 IC모듈(35)을 구비하여 전체적인 조도를 설정된 범위로 유지하는 것을 특징으로 하는 직병렬 구동방식의 소형 LED 투광등.
청구항 3에 있어서,
상기 LED광원부(30)는 IC모듈(35)의 조도 또는 전류 중 적어도 하나를 입력을 이용하여 LED칩(31)의 불량을 검출하는 것을 특징으로 하는 직병렬 구동방식의 소형 LED 투광등.
청구항 1에 있어서,
상기 전원부(40)은 AC전원의 변동폭을 설정된 범위로 유지하도록 서지보호기(45)를 더 구비하는 것을 특징으로 하는 직병렬 구동방식의 소형 LED 투광등.