KR20170001065A - Led 조명 시스템 - Google Patents

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KR20170001065A KR1020150090481A KR20150090481A KR20170001065A KR 20170001065 A KR20170001065 A KR 20170001065A KR 1020150090481 A KR1020150090481 A KR 1020150090481A KR 20150090481 A KR20150090481 A KR 20150090481A KR 20170001065 A KR20170001065 A KR 20170001065A
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Abstract

본 발명은 조명장치에 직류전원을 공급하는 컨버터를 분전반에 설치하여 조명장치의 전체적인 무게를 줄임과 함께 슬림화를 이루도록 한 LED 조명 시스템에 관한 것으로서, 내부패널에 배선용 차단기 및 누전차단기와 같은 회로 차단기가 구성되어 과전류 또는 단락사고 발생시 회로를 주모선으로부터 차단하여 전기적 안전사고를 미연에 방지하는 분전반과, 상기 분전반에 연결되어 상기 분전반을 통해 공급되는 전력을 받아 발광하는 다수의 LED 조명등과, 상기 분전반에 탑재되어 상기 LED 조명등에 필요한 전력을 변환하여 공급하는 다수의 컨버터와, 상기 각 컨버터와 LED 조명등을 전기적으로 연결하는 DC 배선을 포함하여 이루어진 것을 특징으로 한다.

Description

LED 조명 시스템{LED lighting system}
본 발명은 LED 조명 시스템에 관한 것으로, 특히 초경량화 및 슬림화가 가능하도록 한 LED 조명 시스템에 관한 것이다.
일반적으로 LED 조명장치용 컨버터는, LED 조명장치의 케이스 내부에 장착되어 입력된 상용 교류전원을 LED 램프를 적절하게 점등시킬 수 있는 직류전원의 형태로 변환시켜 LED 램프에 인가하도록 회로구성된 장치를 의미한다.
최근에는 LED 램프의 고휘도 절전성의 우수성으로 인해, 종래의 형광 램프를 대체하여 이용되고 있는 추세에 따라 직관형 매립식 천정등의 경우와 같이 종래의 형광 조명장치를 천정 및 벽 등에서 제거하고 그 자리에 LED 조명장치를 장착하여 이용하는 사례가 늘고 있다.
이와 같이, 종래의 형광 조명장치가 설치된 자리에 LED 조명장치가 장착되기 때문에 설치비용 및 설치의 용이성을 고려하여 새로 장착되는 LED 조명장치는 종래의 형광 조명장치와 동일한 외형 및 크기를 가지고, 그 내부에는 LED 램프에 적정 직류전원을 공급하기 위한 LED용 컨버터가 내장되며, 컨버터의 출력단에 LED 램프의 양극이 장착되도록 구비되었다.
그러나, 사용자의 입장에서는 종래의 형광 조명장치와 LED 조명장치는 외관상 거의 차이가 없기 때문에, LED 조명장치를 구별하지 못하여 기존의 형광램프를 LED 조명장치에 그대로 장착하는 착오를 범하는 경우가 발생하였다.
이 경우 LED 램프용 컨버터와 형광 램프용 컨버터는 각각 출력되는 전압의 크기 및 주파수의 형태가 상이하기 때문에 정상적으로 형광램프가 점등되지 않는 것은 물론, 오장착으로 인해 컨버터 내부에 이상 전압이 발생하여 컨버터의 동작을 제어하는 마이컴에 인가됨으로써 고가의 마이컴이 훼손되거나 형광램프의 필라멘트 과열로 인한 화재 등의 안전사고가 발생할 수 있는 문제점이 있었다.
도 1 및 도 2는 종래 기술에 의한 LED 조명장치의 기본적인 구성을 도시하는 참고도이다.
종래 기술에 의한 LED 조명장치(10)는 도 1 및 도 2에 도시된 바와 같이, 실내 천장면 또는 천장 내부에 고정되는 본체 케이스(11)와, 상기 본체 케이스(11) 내부에 구비되어 광원으로 사용되는 엘이디 모듈(도면에 도시되지 않음)과, 상기 본체 케이스(11) 외측에 결합되어 상기 엘이디 모듈로부터 조사된 빛을 확산시키는 확산판(13)과, 상기 본체 케이스(11)와 확산판(13)을 고정하는 고정 프레임(14)을 포함한다. 이때 상기 본체 케이스(11) 상부에는 엘이디 모듈과 전기적으로 배선되어 설정된 전압으로 변환하여 엘이디 모듈에 공급하는 컨버터(15)가 설치되어 운영되고 있다.
종래 기술에 의한 LED 조명장치(10)의 사용상에 있어, 상기 엘이디 모듈에 체결된 엘이디 소자는 수명이 약 50,000시간에 상당하지만, 상기 컨버터(15)를 구성하는 부품(예를 들면, 콘덴서)들의 수명은 상기 엘이디 소자보다 훨씬 짧은 약 20,000시간에 불과하다.
따라서 종래 기술에 의한 LED 조명장치(10)는 상기 컨버터(15)에 이상이나 고장이 발생할 경우, 상기 컨버터(15) 전체를 교체하거나 또는 컨버터(15) 내부 부품을 교체하기 위해 상기 LED 조명장치(10) 전체를 탈거해야만 유지보수할 수 있는 구조를 취하기 때문에 유지 관리비가 상승하고, 유지보수기간이 증가하는 문제가 있다.
또한, 종래 기술에 의한 LED 조명장치는 컨버터가 본체 케이스의 배면 또는 내부에 장착되어 있기 때문에 전체적으로 두께가 두꺼워졌고, 무게가 상대적으로 무거워 이를 고정 및 지지하기 위한 고정 브라켓을 선정해야 하므로 전체적으로 설치 비용이 상승하는 문제가 있었다.
본 발명은 상기와 같은 문제를 해결하기 위한 것으로 조명장치에 직류전원을 공급하는 컨버터를 분전반에 설치하여 조명장치의 전체적인 무게를 줄임과 함께 슬림화를 이루도록 한 LED 조명 시스템을 제공하는데 그 목적이 있다.
상기와 같은 목적을 달성하기 위한 본 발명에 의한 LED 조명 시스템은 내부패널에 배선용 차단기 및 누전차단기와 같은 회로 차단기가 구성되어 과전류 또는 단락사고 발생시 회로를 주모선으로부터 차단하여 전기적 안전사고를 미연에 방지하는 분전반과, 상기 분전반에 연결되어 상기 분전반을 통해 공급되는 전력을 받아 발광하는 다수의 LED 조명등과, 상기 분전반에 탑재되어 상기 LED 조명등에 필요한 전력을 변환하여 공급하는 다수의 컨버터와, 상기 각 컨버터와 LED 조명등을 전기적으로 연결하는 DC 배선을 포함하여 이루어진 것을 특징으로 한다.
본 발명에 의한 LED 조명 시스템은 다음과 같은 효과가 있다.
첫째, 조명장치에 직류전원을 공급하는 컨버터를 분전반에 설치하여 조명장치의 전체적인 무게를 줄임과 함께 슬림화를 이룰 수 있고, 전체적인 유지 관리비와 설치 비용을 줄일 수가 있다.
둘째, 컨버터 및 이에 수반되는 구성요소를 천장 외부에 배치할 수 있기 때문에 방열이 효과적이고, 이로 인하여 발열이 있는 부품의 수명을 증대시킬 수 있다.
셋째, 고장이나 수명이 다한 컨버터를 교체함에 있어서, 엘이디 조명장치를 탈거할 필요가 없이 분전반에 설치된 해당 컨버터만을 교체 또는 수리함으로써 유지보수에 걸리는 시간을 단축할 수 있다.
도 1 및 도 2는 종래 기술에 의한 LED 조명장치의 기본적인 구성을 도시하는 참고도
도 3은 본 발명에 의한 LED 조명 시스템을 개략적으로 나타낸 구성도
도 4는 도 3의 컨버터를 탑재한 분전반을 개략적으로 나타낸 구성도
도 5는 도 3의 LED 조명등을 개략적으로 나타낸 사시도
도 6은 도 5에 도시된 LED 조명등을 분해한 분해 사시도
이하, 본 발명의 바람직한 실시예를 첨부한 도면을 참조하여 당해 분야의 통상의 지식을 가진 자가 용이하게 실시할 수 있도록 설명하기로 한다. 첨부된 도면들에서 구성에 표기된 도면번호는 다른 도면에서도 동일한 구성을 표기할 때에 가능한 한 동일한 도면번호를 사용하고 있음에 유의해야 한다. 또한, 본 발명을 설명함에 있어 관련된 공지의 기능 또는 공지의 구성에 대한 구체적인 설명이 본 발명의 요지를 불필요하게 흐릴 수 있다고 판단되는 경우에는 그 상세한 설명을 생략하기로 한다. 그리고 도면에 제시된 어떤 특징들은 설명의 용이함을 위해 확대 또는 축소 또는 단순화된 것이고, 도면 및 그 구성요소들이 반드시 적절한 비율로 도시되어 있지는 않다. 그러나 당업자라면 이러한 상세 사항들을 쉽게 이해할 것이다.
도 3은 본 발명에 의한 LED 조명 시스템을 개략적으로 나타낸 구성도이고, 도 4는 도 3의 컨버터를 탑재한 분전반을 개략적으로 나타낸 구성도이다. 도 5는 도 3의 LED 조명등을 개략적으로 나타낸 사시도이고, 도 6은 도 5에 도시된 LED 조명등을 분해한 분해 사시도이다.
본 발명에 의한 LED 조명 시스템은 도 3 내지 도 6에 도시된 바와 같이, 외부로부터 산업설비 회로 및 건물의 옥내외 회로로 공급되는 전력을 부하의 용량에 맞게 배분하는 전로의 인입구 역할을 하는 장치로 그 내부패널에 배선용 차단기(110) 및 누전 차단기(120)와 같은 회로 차단기가 구성되어 과전류 또는 단락사고 발생시 회로를 주모선으로부터 차단하여 전기적 안전사고를 미연에 방지하는 분전반(100)과, 상기 분전반(100)에 연결되어 상기 분전반(100)을 통해 공급되는 전력을 받아 발광하는 다수의 LED 조명등(200)과, 상기 분전반(100)에 탑재되어 상기 LED 조명등(200)에 필요한 전력을 변환하여 공급하는 다수의 컨버터(300)와, 상기 각 컨버터(300)와 LED 조명등(200)을 전기적으로 연결하는 DC 배선(400)을 포함하여 이루어진다.
여기서, 상기 분전반(100)은 베이스판(160), 배선용 차단기(110), 누전 차단기(120), 제1 및 제2부스바(130,140) 및 부스바 고정대(150)를 포함한다. 상기 배선용 차단기(110)는 인입선(111)에 입력단(122a)이 연결되고, 출력단(123a)이 제1부스바(130)에 연결된다.
그리고, 상기 누전 차단기(120)는 입력단(122a)이 제2부스바(140)에 의해 제1부스바(130)와 연결되며, 출력단(123b)은 옥내배선과 연결된다. 아울러, 상기 제1부스바(130)의 종단은 부스바 고정대(150)에 의해 고정된다.
상기 분전반(100)의 내부공간에는 상기 컨버터(300)를 비롯한 전원공급모듈이 구비된다.
상기 LED 조명등(200)은 복수개의 LED 소자(241)가 탑재된 PCB 기판(240)과, 상기 PCB 기판(240)을 내부에 장착하고 실내 천장에 결합되는 본체 케이스(210)와, 상기 본체 케이스(210)의 상부에 결합되어 상기 LED 소자(241)에서 발광된 빛을 확산시키어 외부로 출사하는 확산판(220)과, 상기 본체 케이스(210)에 상기 확산판(220)을 고정시키는 고정 프레임(230)을 포함하여 이루어진다.
여기서, 상기 LED 조명등(200)은 정사각형의 실내등 형상을 일 예로 설명하고 있지만, 이에 한정되지 않고 삼각형 이상의 다각형 형상과, 원형 또는 타원형의 형상으로 형성될 수 있으며, 사이즈 또한 장착 부분의 여러가지 조건을 고려하여 더 크거나 작게 형성할 수 있고, 본 발명의 권리범위는 이에 한정되지 않는다.
상기 LED 소자(241)는 적색(R), 녹색(G), 청색(B) 및 백색(W)의 발광다이오드 중에서 적어도 하나 또는 복수의 발광다이오드를 혼합하여 사용할 수 있다.
상기 본체 케이스(210)는 실내 천장에 고정되며, 경우에 따라서는 측벽이나 바닥면에 설치될 수도 있다. 상기 본체 케이스는 일 단면이 대략 'ㄴ' 또는 'ㄷ'자 형상으로 형성되며, 배면 또는 측면은 방열 효과를 극대화시키기 위해 금속 재질로 이루어지는 것이 바람직하다.
또한, 상기 본체 케이스(210)의 내부 표면은 은(Ag), 산화알루미늄(Al2O3), 산화티타늄(TiO2), 알루미늄(Al), PET 등과 같이 반사효율이 우수한 재질로 백색 코팅이 되어 있고, 상기 본체 케이스(2100)는 300㎜×300㎜, 300㎜×600㎜, 600㎜×600㎜ 등과 같이 다양한 사이즈로 제작할 수가 있다.
한편, 일반적으로 방열 효과를 높이기 위해 금속 PCB 기판 또는 금속 재질의 케이스를 사용하고 있는데, 상기 본체 케이스(210)의 상부에 확산판(220)이 덮여진 상태에서 고정 프레임(230)을 통해 고정되어 있기 때문에 밀폐 구조로 이루어져 상기 본체 케이스(210)의 내부에서 발생된 열이 효과적으로 방출되지 않아 LED 소자(241)의 수명을 떨어뜨리게 된다.
따라서 본 발명은 건물의 천장이나 벽면에 부착되는 LED 조명등(200)에서 본체 케이스(210)의 측면 및 배면을 관통하도록 루버 타입 구조를 갖는 복수개의 통기공을 형성하여 밀폐된 내부에서 발생된 열을 상기 통기공을 통해 외부로 신속하여 배출하여 방열 효과를 극대화시킬 수 있다.
이때 상기 본체 케이스(210)는 고정면에 패스너로 직접 고정되거나, 또는 별도의 고정수단(미도시)을 이용하여 탈착 가능하도록 결합될 수도 있다.
상기 본체 케이스(210)의 하측에는 상기 고정 프레임(230)이 결합된다. 상기 고정 프레임(230)은 상기 본체 케이스(210)의 모서리 부분의 형상에 대응하도록 형성되고, 상기 모서리 부분을 따라서 탈착 가능하도록 결합된다.
그리고 상기 확산판(220)은 상기 고정 프레임(230)과 본체 케이스(210) 사이에 개재되어 상기 고정 프레임(230)과 본체 케이스(210)가 결합되면서 동시에 상기 고정 프레임(230)의 중앙 부분을 커버하도록 결합된다.
상기 확산판(220)은 상기 고정 프레임(230)이 본체 케이스(210) 상에 고정되면서 동시에 결합될 수도 있고, 이와 다른 실시예로 상기 본체 케이스(210) 또는 고정 프레임(230) 상에 별도의 슬라이딩홈을 형성하여 상기 확산판(220)이 슬라이딩 결합되도록 구성할 수도 있다.
상기 확산판(220)은 투명 또는 반투명 재질로 이루어지며, 각각의 LED 소자(241)로부터 조사되는 광원의 투과량에 따라서 투명 또는 반투명의 정도를 보정하여 장착될 수 있다.
상기 확산판(220)의 표면에 코팅된 정전기 방지용 물질은 일반 냉장고의 외부 표면에 코팅된 물질과 동일한 재질로 이루어지는데, 상기 확산판(220)의 표면저항을 감소시켜 정전기의 발생을 억제시키는 것으로서, 조명장치의 광속을 유지하여 광효율이 감소되지 않도록 무색 투명의 박막 코팅된 형태로 형성되는 것이 바람직하다.
상기 컨버터(300)에 의하여 각 LED 소자(241)의 점등유지시간 설정이 정밀하게 설정되고, 페이드 인/아웃(Fade In/Out) 기능이 적용되어 초기 점등시 눈부심 현상이 최소화된다.
또한, 상기 컨버터(300)는 상기 각 LED 소자(241)가 발광하였을 때 빛을 감지하지 못할 정도인 약 10%로 색온도 또는 밝기를 제어함으로써 전력소모를 한층더 줄일 수가 있다.
따라서 본 발명에 의한 LED 조명 시스템은 상기 컨버터(300)가 상기 분전반(100)에 탑재되도록 구성함으로써 LED 조명등(200)의 전체적인 두께가 얇아지면서 컴팩트한 형상으로 제작할 수 있고, 컨버터 내부의 전원공급모듈 또는 여러 센서들의 교체 또는 장착이 용이하여 유지보수가 편리하며, 상기 고정프레임의 전면 부분 두께가 얇아지면서 상기 LED 소자로부터 조사되는 빛의 각도가 보다 넓어지고, 디자인적으로도 모던하고 심플한 효과를 기대할 수 있다.
도 7은 도 3의 컨버터 내부를 개략적으로 나타낸 구성도이다.
도 7에 도시된 바와 같이, 컨버터(300)는 PCB 기판(310)에 실장되는 트렌스(320), 콘덴서(330), 다이오드(340)를 포함하여 구성된다.
상기 PCB 기판(310)의 일측과 타측은 AC입력 전원과 DC출력 전원이 인가되도록 전원 케이블(350)이 구성되어 있다.
여기서, 상기 트렌스(320)는 상기 전원 케이블(350)을 통해 입력되는 AC입력 전원을 승압시키는 역할을 하고, 상기 콘덴서(330)는 상기 PCB 기판(310)위의 입력단과 출력단에 각각 구성되어 상기 트렌스(320)로 입력되는 AC입력 전원과 상기 트렌스(320)를 통과한 DC출력 전원을 일정하게 유지하는 역할을 한다.
상기 다이오드(340)는 상기 PCB 기판(310)위에 구성되고 전류가 한쪽 방향으로만 흐를 수 있도록 통제하는 역할을 한다.
따라서 상기 LED 조명등(200)을 구성하는 LED 소자(241)보다 수명을 짧은 컨버터(300)를 LED 조명등(200)과 일체형으로 구성하지 않고 분리하여 상기 분전반(100)에 탑재시킴으로써 컨버터(300)에 고장이나 수리가 필요할 경우에 신속하게 대응하여 교체 또는 수리를 진행할 수가 있을 뿐만 아니라 LED 조명등(200)의 전체적인 무게와 두께를 줄일 수가 있기 때문에 설치비 및 유지 관리비를 줄일 수가 있다.
한편, 이상에서 본 발명의 기술적 사상을 예시하기 위해 구체적인 실시 예로 도시하고 설명하였으나, 본 발명은 상기와 같이 구체적인 실시 예와 동일한 구성 및 작용에만 국한되지 않고, 여러가지 변형이 본 발명의 범위를 벗어나지 않는 한도 내에서 실시될 수 있다. 따라서, 그와 같은 변형도 본 발명의 범위에 속하는 것으로 간주해야 하며, 본 발명의 범위는 후술하는 특허청구범위에 의해 결정되어야 한다.
100 : 분전반 200 : LED 조명등
300 : 컨버터 400 : DC 배선

Claims (4)

  1. 내부패널에 배선용 차단기 및 누전차단기와 같은 회로 차단기가 구성되어 과전류 또는 단락사고 발생시 회로를 주모선으로부터 차단하여 전기적 안전사고를 미연에 방지하는 분전반과,
    상기 분전반에 연결되어 상기 분전반을 통해 공급되는 전력을 받아 발광하는 다수의 LED 조명등과,
    상기 분전반에 탑재되어 상기 LED 조명등에 필요한 전력을 변환하여 공급하는 다수의 컨버터와,
    상기 각 컨버터와 LED 조명등을 전기적으로 연결하는 DC 배선을 포함하여 이루어진 것을 특징으로 하는 LED 조명 시스템.
  2. 제 1 항에 있어서, 상기 LED 조명등은 복수개의 LED 소자가 탑재된 PCB 기판과, 상기 PCB 기판)을 내부에 장착하고 실내 천장에 결합되는 본체 케이스와, 상기 본체 케이스의 상부에 결합되어 상기 LED 소자에서 발광된 빛을 확산시키어 외부로 출사하는 확산판과, 상기 본체 케이스에 상기 확산판을 고정시키는 고정 프레임을 포함하여 이루어진 것을 특징으로 하는 LED 조명 시스템.
  3. 제 2 항에 있어서, 상기 본체 케이스의 측면에 다수의 통기공이 형성되어 있는 것을 특징으로 하는 LED 조명 시스템.
  4. 제 1 항에 있어서, 상기 컨버터는 상기 LED 조명등이 발광하였을 때 빛을 감지하지 못할 정도인 약 10%로 색온도 또는 밝기를 제어하는 것을 특징으로 하는 LED 조명 시스템.
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