KR20140053612A

KR20140053612A - 형광등 소켓에 적용가능한 엘이디 조명장치

Info

Publication number: KR20140053612A
Application number: KR1020120119750A
Authority: KR
Inventors: 한정훈
Original assignee: 주식회사 한테크글로벌
Priority date: 2012-10-26
Filing date: 2012-10-26
Publication date: 2014-05-08
Anticipated expiration: 2032-10-26
Also published as: KR101426470B1

Abstract

본 발명은 실장부(14)를 갖는 제어장치모듈(4)을 통상의 형광등 소켓(36)에 전기접속이 가능함과 동시에 끼움이 가능한 사이즈로 구성하고, 제어장치모듈(4)의 실장부(14)에는 상용교류 입력전압을 직류 출력전압으로 변환하는 전원팩(6)을 잠입하며 제어장치모듈(4)의 후단 끼움부(32)에는 분리형 엘이디조명부(8)가 끼움 체결되게 구성하고, 상기의 분리형 엘이디조명부(8)는, 다수 엘이디(34)가 배열된 기판(18)과, 기판(18)의 배면에 장치된 방열판(22)과, 제어장치모듈(4)의 끼움부(32)에 체결가능한 구조를 가지며 기판(18)과 결합된 엘이디구동부(16)와, 기판(18)의 엘이디(34) 전방에 조립되는 조명커버(26)로 구성하여, 엘이디(34) 제어를 위한 전원팩(6)이 내설된 제어장치모듈(4)를 형광등 소켓(36)에 끼우고 제어장치모듈(4)의 후단에 엘이디조명부(8)를 체결함으로써 엘이디 조명장치(2)의 작업시간은 단축시키고 교체비용은 줄이는 효과가 있다.

Description

형광등 소켓에 적용가능한 엘이디 조명장치{LED LIGHTING APPLICABLE FLUORESCENT LAMP SOCKET}

본 발명은 엘이디 조명장치에 관한 것으로, 특히 기존의 형광등을 엘이디 형광등으로 교체시 교체비용과 작업시간을 절약할 수 있는 형광등 소켓에 적용가능한 엘이디 조명장치에 관한 것이다.

최근 저탄소 녹색성장시대가 도래함에 따라 국제적으로 녹색환경이 전개되고 있다. 이러한 국제적인 추세에 발맞추어 정부에서도 녹색성장 5개년 계획을 수립하고 적극적으로 지원하고 있는 실정이다.

더불어, 고유가 시대에 대비하여 에너지 절감의 필요성이 대두되고 있어 저탄소 녹색성장 부문 중에서 조명 분야는 발광다이오드(Light Emitting Diode, 이하 '엘이디'라 함)가 단연 각광받고 있다.

엘이디는 반도체 소자를 조명에 이용하는 기술로 소비전력이 낮고 수명이 반영구적이며 여러 가지 색상 연출이 가능할 뿐만 아니라 단계적인 밝기의 제어가 가능한 특징을 가지고 있다. 또한, 엘이디는 광전환효율이 높고 수은을 사용하지 않으며 이산화탄소 배출이 낮아 저탄소 녹색성장의 트랜드에 부합하는 제품이다.

엘이디를 이용한 형광등은 형광물질을 사용하는 형광등보다 전력소비량이 20%에 불과하다. 또한 수명이 10년에 달하여 반영구적이라 할 수 있고, 납이나 수은 같은 중금속을 사용하지 않아 환경을 파괴하지 않는다는 장점이 있어 실내외등으로 각광받고 있다.

이러한 엘이디 조명장치는 SMPS(Switching-Mode Power Supply, 이하 '전원팩'라 함)를 사용하여 엘이디 칩에 전압을 인가하여 빛을 내는 것이다. 최근에는 직관 형광등이나 PL 형광등을 엘이디 형광등으로 교체하도록 지원하는 ESCO(Energy Service Company) 사업이 진행중이며, 정부에서도 다양한 형태로 지원하여 엘이디 조명장치의 사용을 권장하고 있다.

하지만 종래에 사용하던 PL 형광등을 엘이디 조명장치로 교체할 경우에는 형광등을 구성하는 장치 본체 즉, 내부 회로 및 조명 반사 갓, 기타 전선과 플러그를 모두 교체해야 하므로 교체비가 과다하게 소요되어 경제적으로 불리하며, 특히 이러한 교체는 작업자가 쉽게 하기 어려워 작업성이 떨어지는 문제점이 있었다.

따라서 본 발명의 목적은 엘이디 조명장치의 교체비용을 줄이고 작업시간도 단축시켜 종래에 사용하던 형광등을 엘이디 조명장치로 용이하게 교체할 수 있는 형광등 소켓에 적용가능한 엘이디 조명장치를 제공하는데에 있다.

상기의 목적을 달성하기 위한 본 발명은, 실장부(14)를 갖는 제어장치모듈(4)을 통상의 형광등 소켓(36)에 전기접속이 가능함과 동시에 끼움이 가능한 사이즈로 구성하고, 제어장치모듈(4)의 실장부(14)에는 상용교류 입력전압을 직류 출력전압으로 변환하는 전원팩(6)을 잠입하며 제어장치모듈(4)의 후단 끼움부(32)에는 분리형 엘이디조명부(8)가 끼움 체결되게 구성하고, 상기의 분리형 엘이디조명부(8)는, 다수 엘이디(34)가 배열된 기판(18)과, 기판(18)의 배면에 장치된 방열판(22)과, 제어장치모듈(4)의 끼움부(32)에 체결가능한 구조를 가지며 기판(18)과 결합된 엘이디구동부(16)와, 기판(18)의 엘이디(34) 전방에 조립되는 조명커버(26)로 구성함을 특징으로 하는 형광등 소켓에 적용가능한 엘이디 조명장치이다.

본 발명은 엘이디에 구동전압을 인가하는 전원팩을 소형화하여 제어장치모듈에 내설하고, 후단에 조명등을 체결함으로써 엘이디 조명장치의 교체비용은 줄이고 작업시간은 단축시키는 효과가 있다.

도 1은 본 발명의 바람직한 실시 예에 따른 엘이디 조명장치의 사시 구성도.
도 2는 본 발명의 엘이디 조명장치 조립도.
도 3은 본 발명의 구성인 엘이디조명부의 분해도.
도 4a는 종래의 전원팩 크기를 나타낸 사진도.
도 4b는 본 발명의 실시 예에 따른 전원팩의 크기를 나타낸 사진도.
도 5는 전원팩의 회로구성을 개략적으로 보여주는 블록도.

이하 첨부한 도면을 참조하여 본 발명의 바람직한 실시 예를 상세하게 설명한다.

도 1을 참조하여 설명하면, 본 발명은 엘이디 조명장치(2)를 제어하기 위한 전원팩(6)이 내설된 제어장치모듈(4)과, 엘이디(34)가 설치된 기판(18)을 포함하는 엘이디조명부(8)로 구성된다.

본 발명의 제어장치모듈(4)은 도 2와 같이 내측에 실장부(14)가 형성되어 있으며, 제어장치모듈(4)의 후단에는 엘이디조명부(8)가 결합된다. 본 발명에서는 제어장치모듈(4)을 설치하기 위해 종래에 사용하던 통상의 형광등 소켓(36)을 활용함으로써 엘이디 조명장치(2)의 교체비용을 줄이고 작업시간을 단축할 수 있다.

제어장치모듈(4)은 종래 형광등 소켓(36)에 끼움 설치가능한 형태로 형성되며, 내측에는 실장부(14)를 구비하여 엘이디(34) 제어를 위한 전원팩(6)을 끼움 결합한다. 전원팩(6)은 실장부(14)에 내설 가능한 크기이며, 본 발명에서는 제어장치모듈(4)에 끼움 설치되는 전원팩(6)의 크기를 축소하여 엘이디 조명장치(2)의 설치가 용이한 효과가 있다.

형광등 소켓(36)에 끼움 설치된 제어장치모듈(4)은 일측에 체결홈(10a)과 체결핀(12a)을 구비하여 엘이디조명부(8)와 체결된다. 체결홈(10a)은 제어장치모듈(4)의 상하에 각각 형성되고, 제어장치모듈(4)의 하단에는 체결핀(12a)을 형성하여 엘이디조명부(8)와 이중으로 체결됨으로써 엘이디조명부(8)가 쉽게 이탈되지 않도록 고정된다.

또한, 제어장치모듈(4)의 양측면에는 엘이디조명부(8)의 조명커버(26)가 끼움 결합되는 끼움부(32)가 형성되어 있으며, 끼움부(32)의 끝단에는 조명커버(26)의 끼움을 제한하는 턱이 형성된다. 끼움부(32)는 조명커버(26)가 끼움 결합될 수 있도록 'ㄷ' 형상으로 홈이 파져 있어 조명커버(26)가 용이하게 끼워짐과 함께 끼워진 조명커버(26)가 쉽게 탈거되지 않는다.

도 3을 참조하면, 본 발명의 엘이디조명부(8)는 엘이디(34)가 다수 설치된 기판(18)이 구비되고 광원인 엘이디(34)에서 발생하는 열을 외부로 배출하는 방열판(22)이 설치된다. 기판(18)에 설치된 엘이디(34)의 전방에는 엘이디(34)의 발광시 눈부심을 줄여주는 조명커버(26)가 끼움 설치된다.

엘이디조명부(8)의 끝단에는 엘이디조명부(8)를 구성하는 기판(18), 방열판(22), 조명커버(26)의 이탈을 방지하는 캡(30)이 구비되며, 엘이디조명부(8)의 타단에는 제어장치모듈(4)과 끼움 결합되는 엘이디구동부(16)가 설치된다. 엘이디구동부(16)는 기판(18)과 연결설치되어 엘이디(34)에 전압을 공급하며, 전원팩(6)에 의한 엘이디(34)의 온,오프 신호 및 디밍(Dimming) 제어신호를 기판(18)으로 전송하여 엘이디(34)의 전원과 광량(光量)을 제어한다.

엘이디구동부(16)는 체결핀(12b)에 의해 제어장치모듈(4)과 끼움 설치되며, 전원팩(6)에서 변환된 전압을 인가받아 엘이디(34)가 설치된 기판(18)의 엘이디(34)로 전달한다. 엘이디구동부(16)의 양측면에는 조명커버(26)를 끼우기 위한 끼움부(32)가 형성된다.

끼움부(32)는 방열판(22)의 양측에도 형성되어 있으며, 방열판(22)과 엘이디구동부(16)에 형성된 끼움부(32)가 같은 일직선상에 형성되어 있어 조명커버(26)가 방열판(22)의 후미에서부터 끼워져 엘이디조명부(8) 전체에 끼워진다.

또한, 제어장치모듈(4)에 형성됨 끼움부(32)도 엘이디조명부(8)와 동일선상에 위치하여 조명커버(26)가 일체로 끼워짐으로써 엘이디 조명장치(2)에 끼워진 조명커버(26)가 쉽게 탈거되지 않고 고정된다.

조명커버(26)에는 끼움 결합시에 제어장치모듈(4)의 체결핀(12a)과 결합되는 체결홈(10b)이 형성되어 있어 조명커버(26)가 이중으로 고정될 수 있는 구성이다. 체결홈(10a)(10b)과 체결핀(12a)(12b)에 의해 제어장치모듈(4)과 엘이디조명부(8)가 체결고정됨에 따라 엘이디 조명장치(2)의 고장시 제어장치모듈(4)과 엘이디조명부(8)의 체결을 해제하여 해당 부품만을 교체할 수 있어 수리가 용이한 장점이 있다.

본 발명에서는 엘이디 조명장치(2)가 설치되는 장소 및 용도에 따라 다양한 색의 엘이디(34)를 기판(18) 상에 다수개 설치한다. 본 발명의 실시 예에서는 DC 32V, 690mA의 전원팩(6)을 사용하므로 사용전압에 맞게 엘이디(34)의 개수를 고려하여 설치하는 것이 바람직하다.

예를 들어, 화이트 엘이디(34)는 3~3.6V의 전압에서 구동하므로 전류제어를 위한 저항을 고려하여 8~12개의 엘이디(34)를 설치하고, 구동전압이 2.2~2.5V인 적색, 노란색 엘이디(34)는 12~14개 정도의 엘이디(34)를 설치한다.

기판(18)에 설치된 엘이디(34)는 발광시 온도가 약 70℃까지 올라가는데, 이러한 엘이디(34)의 발열로 인해 엘이디 조명장치(2)의 수명이 줄어들게 되고 전원팩(6)가 파손되는 경우가 발생한다.

본 발명에서는 엘이디(34)에서 발생한 열을 외부로 배출시키기 위한 방열판(22)을 기판(18)의 배면에 구비한다. 방열판(22)의 상단에는 배출통공(24)을 형성하여 엘이디(34)에서 발생한 열이 엘이디 조명장치(2) 내에서 회류되지 않고 배출통공(24)을 통해 외부로 직접 배출될 수 있도록 한다. 엘이디(34)에서 발생한 열을 배출통공(24)을 통해 형광등 외부로 직접 배출시킴으로써 엘이디 조명장치(2)의 내부온도를 확실하게 낮출 수 있다. 또한 발열에 의한 엘이디 조명장치(2)의 수명 단축과 전원팩(6)의 파손을 방지할 수 있다.

기판(18)의 일단에는 엘이디구동부(16)와 체결하기 위한 체결공(20)이 형성되어 있어 도전용 체결부재(19)에 의해 엘이디구동부(16)와 체결고정된다. 전원팩(6)으로부터 엘이디(34)의 구동전압을 인가받은 엘이디구동부(16)가 기판(18)을 체결하는 도전용 체결부재(19)를 통해 기판(18)에 설치된 엘이디(34)로 전압을 인가하여 엘이디(34)가 빛을 내게 된다. 엘이디구동부(16)가 도전용 체결부재(19)를 통해 기판(18)의 엘이디(34)에 전압을 공급하면 별도의 전선을 구비할 필요가 없어 엘이디 조명장치(2)의 구조가 간단해진다.

엘이디조명부(8)의 후미에는 엘이디 조명장치(2)의 설치시 끼움 결합된 엘이디조명부(8)를 잡아주는 지지부재(28)가 구비된다. 지지부재(28)는 형광등 소켓(36)과 함께 천장과 같은 벽체에 고정설치되며, 제어장치모듈(4)의 후단에 체결되는 엘이디조명부(8)의 결합상태를 잡아주어 엘이디조명부(8)의 이탈을 방지할 수 있다.

지지부재(28)는 천장에 고정설치될 수 있으나, 엘이디 조명장치(2) 설치를 위한 플레이트를 별도로 구비하고 플레이트에 지지부재(28)를 고정하여 엘이디조명부(8)를 잡아주는 것도 가능하다.

도 4a 내지 4b는 종래에 사용하던 전원팩(6)과 본 발명의 전원팩(6) 크기를 비교한 사진도이다.

본 발명의 실시 예에 따른 전원팩(6)은 종래에 사용하던 전원팩(6)보다 크기를 소형화하여 형광등에 설치함으로써 엘이디 조명장치(2)의 교체가 용이한 장점이 있다.

도 4a는 종래의 조명 엘이디용 트랜스포머(Transformer, 변압기)(40)가 설치된 전원팩(6)의 크기를 나타낸 것으로, 본 발명에서는 엘이디(34)를 제어하는 전원팩(6)의 크기를 소형화하기 위해 전원팩(6)의 회로기판을 양면구조로 형성한다. 또한 상용교류 입력전압을 엘이디조명부(8)에 인가하는 직류 출력전압으로 변환하는 트랜스포머(40)의 크기를 줄여 전원팩(6)의 전체크기를 축소하여 실장부(14)에 잠입가능하게 구성한다.

도 4b를 참조하여 설명하면, 본 발명의 전원팩(6)은 양면구조로 회로기판을 구성하여 회로기판의 크기를 기존대비 1/4로 축소한다. 본 발명의 바람직한 실시 예에서는 전원팩(6)의 크기를 40mm×35mm×15mm(가로×세로×높이)로 형성하여 제어장치모듈(4)에 잠입가능하게 설계한다.

양면구조인 회로기판의 일면에는 전원팩(6)을 구성하는 아날로그 부품들의 크기를 최소화하여 회로기판에 집적설치하고 타면에는 트랜지스터, 다이오드 등의 구동칩을 설치하여 구동회로를 회로기판에 인쇄함으로써 전원팩(6)의 크기를 최소화한다.

회로기판의 설계와 함께 전원팩(6)의 전체 크기를 최소화하기 위해 중요한 것이 전원팩(6)에 설치되는 트랜스포머(40)의 크기를 줄이는 것이다. 이는 전원팩(6)에서 발생하는 대부분의 열이 트랜스포머(40)에 의해 발생하므로 트랜스포머(40)의 크기를 줄여 발열문제를 해결하면 별도의 방열 구성없이도 구동가능한 전원팩(6)의 설계가 가능하기 때문이다.

통상적으로 트랜스포머(40)는 B-H 커브에 의한 히스테리시스 손실과 과전류손실(여자전류 손실)과 같은 철손(Core loss)이 발생한다. 본 발명에서는 트랜스포머(40)의 철손을 줄일 수 있는 재질의 코어를 사용함으로써 통상의 조명 엘이디용 트랜스포머(40)에 설치된 코어의 크기보다 축소하여도 동일한 효율로 동작하는 트랜스포머(40)를 구성한다.

또한, 코어의 크기가 축소됨에 따라 코어에 감기는 도선의 회전수도 줄어든다. 본 발명에서는 전도성이 좋은 재질의 도선을 코어에 감아 코일의 회전수를 줄여 트랜스포머(40)의 크기를 줄임으로써 전원팩(6)의 전체 크기를 축소시킨다.

즉, 트랜스포머(40)의 크기가 작아짐에 따라 전원팩(6)의 발열이 적어 별도의 방열 구성이 불필요하며, 전원팩(6)의 온도상승으로 인한 파손도 방지할 수 있다.

본 발명의 실시 예에서는 전원팩(6)의 회로기판에 설치되는 트랜스포머(40)의 크기를 20mm×15mm×10mm로 형성함으로써 전원팩(6)의 전체크기를 줄일 수 있으며, 트랜스포머(40) 크기의 오차범위는 ±1mm 이내로 형성하는 것이 바람직하다.

도 5는 본 발명의 전원팩(6)의 회로구성을 개략적으로 보여주는 블록도로, 상용교류전압을 정류부(38)를 통해 직류전압으로 정류하며, 정류부(38)를 통해 정류된 직류전압은 트랜스포머(40)를 통해 엘이디(34)에서 구동가능한 전압으로 변환되어 출력된다. SMPS 전류제어부(42)는 피드백 제어를 통한 전원팩(6)의 안정화와 함께 엘이디(34)의 디밍신호와 온,오프신호 제어를 위한 전류를 제어한다.

상기에서 설명한 바와 같이, 본 발명은 엘이디(34)에 구동전압을 인가하는 전원팩(6)을 소형화하여 제어장치모듈(4)에 내설하고, 후단에 엘이디조명부(8)를 체결함으로써 엘이디 조명장치(2)의 교체비용은 줄이고 작업시간은 단축시키는 효과가 있다.

상술한 본 발명의 설명에서는 구체적인 실시 예에 관해 설명하였으나, 여러 가지 변형이 본 발명의 범위에서 벗어나지 않고 실시할 수 있다. 따라서 본 발명의 범위는 설명된 실시 예에 의하여 정할 것이 아니고 특허청구범위 및 그 특허청구범위와 균등한 것에 의해 정해 져야 한다.

2 : 엘이디 조명장치 4 : 제어장치모듈
6 : 전원팩 8 : 엘이디조명부
9 : 체결부 10a,10b : 체결홈
12a,12b : 체결핀 14 : 실장부
16 : 엘이디구동부 18 : 기판
19 : 도전용 체결부재 20 : 체결공
22 : 방열판 24 : 배출통공
26 : 조명커버 28 : 지지부재
30 : 캡 32 : 끼움부
34 : 엘이디 36 : 형광등 소켓
38 : 정류부 40 : 트랜스포머
42 : SMPS 전류제어부

Claims

실장부(14)를 갖는 제어장치모듈(4)을 통상의 형광등 소켓(36)에 전기접속이 가능함과 동시에 끼움이 가능한 사이즈로 구성하고, 제어장치모듈(4)의 실장부(14)에는 상용교류 입력전압을 직류 출력전압으로 변환하는 전원팩(6)을 잠입하며 제어장치모듈(4)의 후단 끼움부(32)에는 분리형 엘이디조명부(8)가 끼움 체결되게 구성하고,
상기의 분리형 엘이디조명부(8)는, 다수 엘이디(34)가 배열된 기판(18)과, 기판(18)의 배면에 장치된 방열판(22)과, 제어장치모듈(4)의 끼움부(32)에 체결가능한 구조를 가지며 기판(18)과 결합된 엘이디구동부(16)와, 기판(18)의 엘이디(34) 전방에 조립되는 조명커버(26)로 구성함을 특징으로 하는 형광등 소켓에 적용가능한 엘이디 조명장치.
제1항에 있어서,
엘이디구동부(16)와 기판(18)은 도전용 체결부재(19)를 통해 전기적으로 접속되게 구성함을 특징으로 하는 형광등 소켓에 적용가능한 엘이디 조명장치.
제1항에 있어서,
방열판(22)에는 엘이디조명부(8) 내에서 회류하는 열을 외부로 배출시키기 위한 배출통공(24)이 형성됨을 특징으로 하는 형광등 소켓에 적용가능한 엘이디 조명장치.
제1항에 있어서,
전원팩(6)은 회로기판의 양면 각각에 집적구성부품을 나눠 설치하고, 내부 트랜스포머(40)에 구비된 코어를 통상의 조명 엘이디용 트랜스포머(40) 크기보다 줄여 코어에 감기는 도선의 회전수를 감소시킴에 의해 실장부(14)에 잠입가능하게 구성함을 특징으로 하는 형광등 소켓에 적용가능한 엘이디 조명장치.
제1항에 있어서,
제어장치모듈(4)과 엘이디조명부(8)에는 끼움 결합을 위한 체결홈(10a)(10b)과 체결핀(12a)(12b)이 구비됨을 특징으로 하는 형광등 소켓에 적용가능한 엘이디 조명장치.