KR101308698B1 - Thermally superior led circuit board - Google Patents
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Abstract
Description
본 발명은 LED 등기구에서 사용되며, 부품이 간소화되고 제품수명이 오래지속되는 LED 회로기판에 관한 것으로서, 더욱 상세하게는 스위칭 모드 전원공급장치(SMPS)를 갖지 않는 LED 회로기판으로, 정류부; LED부; IC칩부; 및 어레이부;를 포함하여 이루어지는 LED 회로기판에 관한 기술분야이다.
The present invention relates to an LED circuit board used in the LED luminaire, the component is simplified and the product life is long, and more particularly, the LED circuit board does not have a switching mode power supply (SMPS), the rectifier; LED unit; IC chip unit; And an array unit.
일반적으로 LED 회로기판은 발광 다이오드는 백색광의 구현이 가능해지고, 저전력 및 오랜 수명시간 등의 장점으로 인하여 조명 장치에 많이 활용되고 있는 실정이다. In general, the LED circuit board is a light emitting diode is a white light can be implemented, due to the advantages such as low power and long life time is widely used in lighting devices.
그러나 종래 대부분의 LED 회로기판은 AC전원을 DC전원으로 정류시키기 위해서 별도의 대형 컨버터를 상기 LED 회로기판에 접속하여 사용하였는데, 이는 LED 조명에 불필요하거나 대형화된 소자를 사용함에 따라 LED조명의 효율성을 낮아지는 원인이 되었다. However, in the past, most LED circuit boards used a separate large converter connected to the LED circuit board in order to rectify AC power to DC power, which is not necessary for LED lighting, and thus the efficiency of LED lighting is increased. It caused the lowering.
따라서 상기와 같은 불편함을 해소하고자 근래에는 트랜스포머, PWM IC, MosFET, 전해콘덴서 등 50여가지의 부품으로 구성된 전원공급장치(SMPS)사용하여 LED 회로기판을 구성하는데 이와 같은 배경기술의 일례로서 국내등록특허공보 제10-0880561호(인버터 없는 엘이디 램프의 구동장치)가 개시되어 있다.Therefore, in order to solve the above inconvenience, the LED circuit board is constructed by using a power supply device (SMPS) composed of about 50 components such as transformer, PWM IC, MosFET, electrolytic capacitor, etc. Korean Patent Publication No. 10-0880561 (Driver for LED Lamp without Inverter) is disclosed.
상기 배경기술은 구체적으로 다수개의 LED 소자를 구비하는 엘이디 램프에 있어서, 외부로부터 교류 전원을 입력받는 전원 입력부와, 상기 전원 입력부를 통해 입력되는 상기 교류 전원을 전파 정류하는 정류 회로부와, 상기 정류 회로부에서 전파 전류된 상기 교류 전원의 펄스 폭을 제어하여 기준 전류 값으로 상기 각 LED 소자로 인가하는 PWM 정전류 회로부와, 써지로부터 상기 LED 조명의 손실을 억제하는 써지 보호 회로부를 포함하며, 상기 PWM 정전류 회로부는,다이오드, 캐패시터, 인덕터 및 드라이버 콘트롤러 IC로 구성되며, 상기 각 LED 소자에 입력되는 구동 전원을 상기 드라이버 콘트롤러 IC의 펄스 폭 제어에 따라 상기 인덕터의 용량값에 따라 결정되는 기준 전류 값으로 일정하게 유지하는 것을 특징으로 하는 인버터 없는 엘이디 램프의 구동 장치에 관한 발명이다.The background art is specifically an LED lamp having a plurality of LED elements, a power input unit for receiving AC power from the outside, a rectifier circuit unit for full-wave rectifying the AC power input through the power input unit, and the rectifier circuit unit And a PWM constant current circuit unit for controlling the pulse width of the AC power propagated and applied to the LED elements at a reference current value, and a surge protection circuit unit for suppressing the loss of the LED light from the surge. Is composed of a diode, a capacitor, an inductor, and a driver controller IC, and the driving power input to each of the LED elements is constant at a reference current value determined according to the capacitance value of the inductor under pulse width control of the driver controller IC. Drive field of LED lamp without inverter, characterized by maintaining Invention relates to a.
그러나 상기 발명에 의한 엘이디 램프의 구동 장치는, 인버터를 제외함에도여전히 불필요한 소자의 사용이 존재한다는 점, LED 소자의 배치 간격과 각도를 고려하지 않아 이로 인해 발생될 수 있는 발열현상의 우려가 있다는 점이 문제점으로 남아있다.
However, the LED lamp driving apparatus according to the present invention, there is still the use of unnecessary elements even if the inverter is excluded, there is a concern that there is a heat generation phenomenon that can be caused by not considering the interval and angle of the LED element arrangement. Remains a problem
본 발명은 상기와 같은 종래기술의 문제점을 해결하기 위하여 안출된 것으로서, 소모품인 전해 콘덴서 등의 불필요한 부품의 사용으로 LED 회로기판의 가격상승과 복잡한 회로구성을 야기할 수 있는 문제점과, 특히 경제성을 이유로 LED소자의 수를 최소한으로 하기 위해 HV LED를 사용함으로써 발생할 수 있는 열발생의 문제점을 해결하고자 한다.
The present invention has been made to solve the above problems of the prior art, the use of unnecessary parts such as electrolytic capacitors, such as consumables, which can cause the rise of the price and complicated circuit configuration of the LED circuit board, and particularly economical For this reason, it is intended to solve the problem of heat generation by using HV LEDs to minimize the number of LED devices.
상기와 같은 문제점을 해결하고, 후술하는 본 발명의 특징적인 기능을 수행하기 위한 본 발명의 특징은 다음과 같다.Features of the present invention for solving the above problems and performing the characteristic functions of the present invention described below are as follows.
스위칭 모드 전원공급장치(SMPS)를 갖지 않는 LED 회로기판으로서, 상용교류전압을 정류하는 정류부와; 다수의 LED로 배열되는 LED부와; 상기 정류부로부터 정류된 전원이 인가되어 LED부에 정전류원을 공급하는 AC 구동 드라이버 IC칩부와; 상기 정류부, LED부, IC칩부를 전기적으로 연결하는 패턴이 실장된 어레이부;로 이루어지는 LED 회로기판을 제시한다.An LED circuit board having no switching mode power supply (SMPS), comprising: a rectifying unit for rectifying a commercial AC voltage; An LED unit arranged in a plurality of LEDs; An AC driving driver IC chip unit for supplying a constant current source to the LED unit by applying the power rectified from the rectifying unit; An LED circuit board comprising a rectifier, an LED unit, and an array unit on which a pattern for electrically connecting the IC chip unit is mounted.
또한 상기 IC칩부는 저항과 커패시터가 외부단자 추가될 수 있음을 제시하며, 상기 LED부의 LED소자를 5개 또는 10개로 한정하여 가상의 제1배열원, 제2배열원 상에 상기 한정된 LED소자들의 각도와 배치간격을 한정 조절하여 원형배열되는 LED 회로기판을 제시한다.
In addition, the IC chip part suggests that an external terminal may be added with a resistor and a capacitor. The LED element may be limited to five or ten LED parts of the LED part so that the limited number of the LED elements may be Presenting LED circuit boards that are circularly arrayed with limited control of angle and spacing.
상기와 같이 제시된 본 발명에 의한 LED 회로기판은 수명 부품인 전해콘덴서 등의 불필요한 부품들을 사용하지 않아 전해 콘덴서의 수명으로 인한 제품 전체의 수명저하현상을 원천적으로 막을 수 있으며, AC직결형 드라이버 IC칩을 통해 LED구동에 최적인 정전류를 출력하여 PF 0.99에 가까운 전기적 특성과 THD 10%이하의 우수한 특성을 가져올 수 있으며, 특히 다수개의 LED소자의 배치와 간격, 각도를 조절하여 최소한의 LED소자만으로도 방열효과가 뛰어난 고효율의 LED조명을 구현할 수 있다는 효과가 있다.
The LED circuit board according to the present invention as described above does not use unnecessary components such as an electrolytic capacitor, which is a life component, thereby preventing the life degradation of the entire product due to the life of the electrolytic capacitor, and is directly connected to the AC direct type driver IC chip. By outputting the constant current which is optimal for driving LED, it can bring electrical characteristics close to PF 0.99 and excellent characteristics of less than 10% of THD. Especially, by controlling the arrangement, spacing, and angle of many LED elements, heat dissipation is possible even with minimal LED elements. It is effective to realize high efficiency LED lighting.
도 1은 12개 LED소자를 2단자로 배열한 회로기판의 배치도.
도 2는 도 1의 배치도를 구체적으로 도시한 회로도.
도 3은 10개의 LED소자를 4단자로 배열한 회로기판의 배치도.
도 4는 도 3의 LED 구성의 배치,간격,각도를 구체적으로 도시한 배치도.
도 5는 본 발명에서 사용된 IC칩의 구성 블록도.
도 6은 본 발명에서 사용된 IC칩의 핀 구성도.
도 7은 도 3의 배치도를 구체적으로 도시한 회로도.
도 8은 8개의 LED소자를 2단자로 배열한 회로기판의 배치도.1 is a layout view of a circuit board in which 12 LED elements are arranged in two terminals.
FIG. 2 is a circuit diagram illustrating the layout of FIG. 1 in detail.
3 is a layout view of a circuit board in which ten LED elements are arranged in four terminals;
4 is a layout view showing in detail the arrangement, interval, angle of the LED configuration of FIG.
Figure 5 is a block diagram of the IC chip used in the present invention.
Figure 6 is a pin configuration of the IC chip used in the present invention.
FIG. 7 is a circuit diagram illustrating the layout of FIG. 3 in detail.
8 is a layout view of a circuit board in which eight LED elements are arranged in two terminals;
이와 같은 본 발명을 첨부된 도면을 참조하여 더욱 상세하게 설명하면 다음과 같다. 이때 본 발명을 설명함에 있어 관련된 공지기술 등은 본 발명의 요지를 흐리게 할 수 있다고 판단되는 경우 그 자세한 설명은 생략하기로 한다.Hereinafter, the present invention will be described in detail with reference to the accompanying drawings. Hereinafter, the present invention will be described in detail with reference to the accompanying drawings, wherein like reference numerals refer to like elements throughout.
본 발명은 스위칭 모드 전원공급장치(SMPS)를 갖지 않는 LED 회로기판으로서도 3 및 도 7에 도시된 바와 같이, 상용교류전압을 정류하는 정류부(100)와; 다수의 LED로 배열되는 LED부와; 상기 정류부(100)로부터 정류된 전원이 인가되어 LED부에 정전류원을 공급하는 AC 구동 드라이버 IC칩부(300)와; 상기 정류부(100), LED부, IC칩부(300)를 전기적으로 연결하는 패턴이 실장된 어레이부(400);로 이루어지며, 구동을 위해 별도의 AC전원 입력부, 즉 외부의 전원 공급 전선이 추가될 수 있다.The present invention is a LED circuit board having no switching mode power supply (SMPS), as shown in Figures 3 and 7, the
먼저 상기 정류부(100)는,First, the rectifying
상용전원으로부터 인가되는 110V 또는 220V의 AC전원을 공급받아 LED 회로기판을 구동시키도록 전파(全波)정류하는 역활을 하며, 본 발명의 실시예에서는 브릿지회로를 이용하여 구현하였고, 구체적으로 4개의 다이오드가 전원입력의 출력단자와 연결된다.It is a full-wave rectification to drive the LED circuit board by receiving AC power of 110V or 220V applied from commercial power. In the embodiment of the present invention, a bridge circuit is implemented. The diode is connected to the output terminal of the power input.
상기 LED부는,The LED unit,
복수의 LED소자들이 직렬 또는 병렬로 상호 연결된 그룹의 형태를 가지고, 각 LED소자는 전원이 입력되면 각기 설정된 단색 또는 다양한 색상의 빛을 방출할 수 있도록 구현되어 있는 한편, 갯수 또한 원하는 출력만큼 직ㆍ병렬 배열하여 사용이 가능하다. 다만 도 2처럼 12개의 LED소자 또는 도 7처럼 10개의 LED소자를 사용한 이유는 본 발명에 따른 효율성 측면와 관련하여 후술하도록 한다. 또한 본 발명 구성의 일실시예로서 최소한의 LED소자의 갯수를 구현하기 위해 상기 LED소자는 12W의 HV LED소자가 사용되어질 수 있다. A plurality of LED elements are connected in series or in parallel to each other, and each LED element is implemented to emit light of a set color or a variety of colors when the power is input, while the number is also directly and as desired. It can be used in parallel arrangement. However, the reason for using 12 LED elements as shown in FIG. 2 or 10 LED elements as shown in FIG. 7 will be described later in relation to the efficiency aspect according to the present invention. In addition, in order to implement the minimum number of LED devices as an embodiment of the present invention configuration, the LED device may be used with a 12V HV LED device.
상기 IC칩부(300)는,The
정류부(100)로부터 정류된 전원이 인가되어 LED부에 정전류원을 공급하는 AC 구동 드라이버 IC칩으로서, 이와 동일한 목적의 IC칩이 사용되어질 수 있으나 특히 본 발명의 일실시예로서 다음과 같은 IC칩이 사용되어진다.As an AC driver IC chip for supplying a constant current source to the LED part by applying the rectified power from the
AC전원라인에 직접적으로 연결되어 구동되는 LED 드라이버로서 두 개의 외부소자가 사용되어질 수 있는데(정상적인 환경에 한한다), 이때 상기 외부소자는 하나의 저항과 하나의 커패시터로 이루어질 수 있으며, 본 발명의 실시예에서는 LED의 구동전력을 조절할 수 있는 저항과, IC칩 내부회로에 안정적인 전압을 인가시키는 커패시터가 상기 IC칩의 외부단자에 추가되는 구성을 제시한다. 즉 하나의 저항은 구동하고자 하는 LED 의 전력(power)을 위해 정전류원을 조절가능하게 하고, 하나의 커패시터는 IC칩 내부의 션트레귤레이터(shunt regulator)에 안정적인 전압을 인가해주는 역활을 한다. 특히 안정된 회로동작을 얻기 위해 상기 저항은 100㏀, 커패시터는 1㎌인 것을 사용하는 것이 바람직하다. As an LED driver which is directly connected to an AC power line and driven, two external devices may be used (only in a normal environment). In this case, the external device may be composed of one resistor and one capacitor. The example presents a configuration in which a resistor for adjusting the driving power of the LED and a capacitor for applying a stable voltage to the IC chip internal circuit are added to the external terminal of the IC chip. That is, one resistor adjusts a constant current source for the power of the LED to be driven, and one capacitor serves to apply a stable voltage to a shunt regulator inside the IC chip. In particular, in order to obtain stable circuit operation, it is preferable to use the resistor having 100 kΩ and the capacitor having 1 kΩ.
이때 상기 IC칩은 도 5 및 도 6에서 도시되는 바와 같이 16개의 핀을 가지며, 구체적으로 VIN 핀은 정류부(100)에 의해 정류된 교류 입력전원이 인가되어 드라이버 IC를 구동할 수 있는 전원을 공급하는 곳으로서, 상기 정류부(100)(브릿지다이오드)와 접속되어 있다. In this case, the IC chip has 16 pins as shown in FIGS. 5 and 6, and specifically, the VIN pin is supplied with AC input power rectified by the
LED1, LED2, LED3, LED4(각각 3,5,7,12 번)핀은 LED채널의 정전류를 출력하기 위한 콘트롤 단자로서 도 7에 도시되는 바와 같이 수개의 병렬 LED그룹을 직렬로 연결해준다. 이 때 도 2에서와 같이 상기 4개의 핀이 일부 사용되지 않는 경우, 나머지 핀은(도 2에서는 3,7번 핀) 연결을 하지 않은 채 놓아야 한다. LED1, LED2, LED3, and LED4 (Nos. 3, 5, 7, and 12, respectively) are control terminals for outputting the constant current of the LED channel, and connect several parallel LED groups in series as shown in FIG. In this case, as shown in FIG. 2, when some of the four pins are not used, the remaining pins (
VDD 핀은 VIN을 통해 받은 전원을 IC의 구동전압으로 낮춘 IC 동작전압으로서, IC칩 내부회로에 구동전압을 인가하고, 17.4V의 션트레귤레이터(shunt regulator)가 내부적으로 상기 VDD핀과 연결되어 있다. 이때VIN 핀으로부터 발생되는 노이즈를 줄이기 위해서 필터링을 위해 측부(바이패싱) 커패시터가 추가될 수 있다.The VDD pin is an IC operating voltage which lowers the power received through VIN to the driving voltage of the IC. The driving voltage is applied to the IC chip internal circuit, and a 17.4V shunt regulator is internally connected to the VDD pin. . At this time, side (bypassing) capacitors can be added for filtering to reduce noise generated from the VIN pin.
MODE핀은 VDD핀에 연결되고, RISET핀은 소비자가 원하는 정전류값을 저항값으로 지정하여 각각의 LED그룹에 흐르는 전류를 조절하는 역활을 한다. OTEN핀은 IC 내부의 온도가 지정된 온도까지 상승할 경우 LED에 전류를 잠시 끊어주어 IC의 발열을 막아주며, 필요시 GND핀에 연결하여 고열로부터 회로를 보호하는데 사용되어진다. OTEN핀의 역활로 인해 개발 단계에서 IC의 방열 상태를 알 수 있으며, 보다 효과적인 방열 설계를 위한 기능이라 할 수 있다.The MODE pin is connected to the VDD pin, and the RISET pin controls the current flowing to each LED group by designating the desired constant current value as the resistance value. OTEN pin is used to protect the circuit from high heat by connecting to GND pin if necessary to cut off the current to LED temporarily when temperature inside IC rises to the specified temperature. Due to the role of OTEN pin, it is possible to know the heat dissipation status of IC at the development stage, and it is a function for more effective heat dissipation design.
도 5 및 도 7을 참조하여 상기 IC칩과 LED회로기판의 구동원리를 설명하면 다음과 같다.The driving principle of the IC chip and the LED circuit board will be described with reference to FIGS. 5 and 7 as follows.
먼저 정류부(100)에 의해 정류된 전압(VIN)이 IC 구동전압과 LED의 구동 전압으로 인가되는데 이 때 VIN의 전압은 LED부에 전달되어 LED에 정전류가 흐룰 수 있도록 LED Forward Voltage를 인가하여 주며, 상기 RISET핀의 저항값에 따라 LED소자들의 라인에 흐르는 전류가 증가하다가 미리 지정된 값에 도달하여 상기 LED소자들이 각자 가지는 Forward Voltage에 도달함과 동시에 헤드룸의 싱크전류가 일치하면 LED소자들은 자동적으로 점등된다.First, the voltage VIN rectified by the
각각의 LED소자들에 흐르는 전류가 지정된 레벨까지 증가하고 이 레벨을 다음 채널에 다가오는 헤드룸을 가질때까지 유지한다. 이와 같이 순차적 점등으로 이어지는 매커니즘을 통해 AC전류의 정전류를 유지함으로써 LED의 사용을 가능케 한다.The current flowing in each LED element increases to the specified level and maintains this level until it has headroom coming to the next channel. By using the mechanism leading to the sequential lighting in this way, it is possible to use the LED by maintaining the constant current of the AC current.
즉 기존 SMPS 와는 다르게 소수(브릿지 다이오드, 캐패시터, 저항)의 부품을 이용하여 LED를 점등함으로써 제품 설계에 대한 간편함과 제품 수명에 대한 소비자의 Need를 충족 시킬수 있는 경쟁력이 있는 아이템이라 할 수 있다. In other words, unlike the existing SMPS, LEDs are turned on by using a small number of components (bridge diodes, capacitors, and resistors), which is a competitive item that can satisfy consumers' need for product design and product life.
이때 도1,도8과 도3의 LED회로기판의 설계적 차이(정확하게는 LED소자의 갯수차이가 아닌 몇개의 병렬 LED그룹이 상호 직렬연결되어 있냐의 차이)는 IC의 동작 구조와는 다르게 제품의 동작과 상관관계가 크다. 다시 말해 일반 상용 전원을 이용하는 순간 전력 소비량이 많은 외부 기기와 연동에서의 차이가 큼을 볼 수 있다는 점이다.At this time, the design difference between the LED circuit boards of FIGS. 1, 8 and 3 (exactly the difference in the number of parallel LED groups connected to each other in series rather than the number of LED elements) is different from the operation structure of the IC. Correlates with the behavior of. In other words, the difference in interworking with an external device that consumes a lot of power is large at the moment of using a general commercial power supply.
도 3의 LED회로기판은 IC칩이 효율적으로 LED 각각의 정전류원을 조절하기 위해 4단의 컨트롤 핀(3,5,7,12)을 이용하는데 반해, 도 1과 도 8의 LED회로기판과 같이 2단자(5,12번핀)로 이용할 경우 순간적인 높은 전류를 사용하는 전열기와 같은 외부기기의 동작시에 제품의 아른거림이 눈에 띄게 발생이 된다. 예를 들면, 전열기구 동작시 상용전원이 220VAC에서 순간적으로 205~210VAC로 전압강하가 발생하게 된다. 상기 IC는 상용전원을 그대로 사용하여 LED를 구동하는 IC로써 이러한 부분에 취약함을 보인다. 물론 이러한 IC 뿐만 아니라 SMPS를 이용한 조명, 전자제품, 일반 형광등도 아른거림의 정도의 차이는 있으나 동일한 현상이 발생이 된다. The LED circuit board of FIG. 3 uses four control pins (3, 5, 7, and 12) to efficiently control the constant current source of each LED, whereas the IC chip of FIG. 3 and the LED circuit board of FIG. In case of using 2 terminal (No.5,12 pin) like this, there is a noticeable blurring of the product during operation of external devices such as heaters that use instantaneous high current. For example, when the heating device is operated, a voltage drop from the commercial power source to the 205 to 210 VAC instantaneously occurs at 220 VAC. The IC is vulnerable to this part as an IC for driving the LED using a commercial power source as it is. Of course, not only such ICs, but also lighting, electronics, and general fluorescent lamps using SMPS have the same degree of lag, but the same phenomenon occurs.
도 1에서의 설계와 같이 2단일 경우에는 LED 12개중 9개의 LED가 아른거림으로 인해 제품 전체의 아른거림으로 확대될 수가 있는 반면, 도 3에서는 10개의 LED 중 2개만이 아른거림으로 제품에서의 아른거림은 아주 미세하게 된다. 이러한 차이점은 제품 자체의 정상/불량이라는 기준으로까지 확대될 소지가 있다.In the case of the two-stage as shown in the design in Fig. 1, 9 LED out of 12 LEDs can be enlarged to the overall blur due to the blur, while in Fig. 3 only 2 out of 10 LEDs in the product The lagging becomes very fine. This difference can be extended to the standard of the product itself.
따라서 본 발명의 실시예에서 제1배열원(410)과 제2배열원(420)상에 배열되는 LED소자들은 4개의 병렬 LED그룹이 상호 직렬연결되어 IC칩에 연결되는 것을 구성을 제시한다. 이때 상기 4개의 병렬 LED그룹이 상호 직렬연결되었다 함은 4단의 컨트롤 핀(도 6의 3,5,7,12번핀)으로 구성된 것을 말한다. Therefore, in the embodiment of the present invention, the LED elements arranged on the
한편, 상기 IC칩을 사용하는 이유는 정상적인 상태조건에서 약 0.99의 높은 역률(PF)과 약 15%의 전체고조파왜곡률(THD)의 효과를 나타내므로 고효율 LED시스템에 특히 적합하기 때문이다. On the other hand, the IC chip is used because it exhibits the effect of a high power factor (PF) of about 0.99 and a total harmonic distortion factor (THD) of about 15% under normal conditions, and is particularly suitable for high efficiency LED systems.
상기 어레이부(400)는,The
상기 정류부(100), LED부, IC칩부(300)를 전기적으로 연결하는 패턴이 실장되는 구조로서 본 발명에서는 특히 제1배열원(410)과 제2배열원(420)을 도시하고 있는데, 제1배열원(410)과 제2배열원(420)의 중심점은 같다. 이때 제1,2배열원은 패턴이 실제로 실장된 것이 아니라 LED 상호간의 각도와 거리를 보다 쉽게 나타내기 위한 임의의 가상원으로서 전기적으로 연결된 것이 아니므로 실제 기판에서는 생략가능하다.As a structure in which a pattern for electrically connecting the rectifying
먼저 도 1과 도 4에서는, 원판 형태의 어레이부(400)에 LED소자들이 각각 12개,10개로 배열된 것을 도시하고 있다. 이때 LED소자들의 배치에 특징을 두고자 그외의 소자의 구성이 일부 생략되었음을 밝혀둔다.First, in FIGS. 1 and 4, 12 and 10 LED elements are arranged in the disk-shaped
먼저 본 발명 구성의 일실시예로서 LED부는, 5개의 LED소자로 이루어져 어레이부(400) 제1배열원(410)의 중심점을 기준으로 연속되는 LED소자간의 각도(A)가 72°가 되도록 상기 어레이부(400)에 원형배열된 형태가 가능하다. 즉 이경우에는 제2배열원(420)상에 LED소자는 존재하지 않는데(미도시), LED등기구의 크기가 작은 소형의 경우에 적합한 배열이 된다. First, as an embodiment of the configuration of the present invention, the LED unit is composed of five LED elements, so that the angle (A) between the continuous LED elements relative to the center point of the
또한 상기 제1배열원(410)에 배열된 5개의 LED소자에, 제1배열원(410)보다 더 작은 직경을 갖는 제2배열원(420)의 중심점을 기준으로 연속되는 5개의 LED소자가 72°가 되도록 어레이부(400)에 추가적으로 원형배열되는 형태가 가능하다. 즉 도4에 도시된 바와 같이 제1배열원(410)에 5개의 LED소자를 정오각형 형태로 배열하고 상기 제1배열원(410)에 배열된 5개의 LED소자 사이사이에 교차되도록 제2배열원(420)의 5개의 LED소자를 추가함으로써, 상호 간의 조도범위와 확산각이 보완ㆍ상쇄되어 골고루 빛을 내기 때문에 최소한의 LED소자로 방열을 최소화하여 LED 회로기판을 구현할 수 있는 것이다.In addition, the five LED elements arranged in the
또다른 실시예로 도 1에 도시된 것처럼 원판 형태의 어레이부(400)에, 8개의 LED소자가 제1배열원(410)의 중심점을 기준으로 연속되는 LED소자간의 각도가 45°가 되도록 원형배열되며, 상기 제1배열원(410)보다 더 작은 직경을 갖는 제2배열원(420)의 중심점을 기준으로 연속되는 LED소자간의 각도가 90°가 되도록 총 12개의 소자가 원형배열될 수 있다.In another embodiment, as shown in FIG. 1, in the disk-shaped
이때 제1배열원(410)과 제2배열원(420)상에 배열되는 LED소자들은, 4개의 병렬 LED그룹이 상호 직렬연결되어 IC칩에 연결될 수 있다.At this time, the LED elements arranged on the
다만 12개의 LED소자를 사용하는 경우 10개의 LED소자를 사용하는 경우와 비교하여 다음과 같은 차이점이 있다. 이때 발생하는 차이점은 동일한 4단자 구성으로 하였을때 LED소자수에 따른 차이임을 밝혀둔다.However, when using 12 LED devices, there are the following differences compared to using 10 LED devices. At this time, the difference is revealed that the difference according to the number of LED elements when the same four-terminal configuration.
LED 12개를 사용한 제품과 10개를 사용한 제품의 큰 차이점은 구동 LED 사양(Specification)에 맞게 설계한 것인지가 중요하다. 도 1에서와 같이 LED 12개를 사용한 것과 도 3에서와 같이 LED 10개를 사용한것과 광효율을 비교할 경우 LED를 오히려 2개 적게 사용한 도 3에서의 제품이 5% 정도 높게 측정이 된다. 이는 LED의 동작 사양(Specification)에 맞게 설계를 했느냐, 그런 것을 고려치 않고 설계했는가에 따른 큰 차이이다. 따라서 이를 고려치 않고 설계한 경우 LED 수명과의 연관성, 외부 기기에 대한 영향성, 각 LED에 인가되는 전류의 일관성등에 문제가 될 소지가 있다. 각각의 LED에 정전류원을 고루 분배될 수 있도록 LED 배열구조를 직/병렬로 구성하여 LED 구동에 최적화된 정전류원을 공급해 주어야 하는데 바로 그 최적화된 LED 배열구조가 도 3에서와 같은 형태이다. 이는 현재 LED산업에서의 한계점이라고 할 수 있는 LED의 높은 가격을 최소화하는데 있어 가장 크게 기여한다고 볼 수 있다.The big difference between a product using 12 LEDs and a product using 10 LEDs is whether it is designed to drive LED specifications. When using 12 LEDs as shown in FIG. 1 and using 10 LEDs as shown in FIG. 3 and light efficiency, the product in FIG. 3 using 2 fewer LEDs is measured about 5% higher. This is a big difference depending on whether the LED is designed to meet the operating specifications of the LED or not. Therefore, there is a problem in the case of designing without considering this, the relationship with LED life, influence on external devices, and the consistency of the current applied to each LED. In order to distribute the constant current source to each LED evenly, the LED array structure should be configured in series / parallel to supply the constant current source optimized for driving the LED. The optimized LED array structure is as shown in FIG. 3. This can be said to contribute the most in minimizing the high price of LED, which is the limit of LED industry.
또한 도 4에서, 제1배열원(410)은 직경 30~35mm, 제2배열원(420)은 직경 70~75mm의 길이로 상기 제1배열원(410)상의 5개의 LED소자들과 제2배열원(420)상의 5개의 LED소자들이 각각 원형배열되는 형태가 가능한데(따라서 제1배열원(410)과 제2배열원(420) 사이의 거리는 17.5mm~22.5mm), 이는 특히 6인치 다운라이트용에 사용되는 경우에 수치한정되는 LED 회로기판에 적합한 배열 간격에 해당한다. 다시 말해, 제1배열원(410)과 제2배열원(420)상에 배열되는 10개의 LED소자가 중심점을 기준으로 72°의 각도를 유지한채로 제 1배열원(410)과 제2배열원(420)이 상기 수치한정된 길이보다 짧은 경우에는 충분한 조도를 얻지 못하며 방열이 효율적으로 되지 못하며, 상기 길이보다 긴 경우에는 도트현상의 문제점이 발생할 수 있다.In addition, in FIG. 4, the
도 8은 8개의 LED소자를 2단자(5,12번핀)로 배열한 회로기판의 배치도이다.8 is a layout view of a circuit board in which eight LED elements are arranged in two terminals (pins 5 and 12).
상기 8개의 LED소자를 쓴 경우와 본 발명에서와 같이 10개의 LED소자를 쓴 경우에는 방열효과와 관련하여 다음과 같은 차이점이 있다. 이때 다음의 측정값은 LED 소자의 측부를 측정한 값이다.In the case of using the eight LED elements and in the case of using the ten LED elements as in the present invention, there are the following differences with respect to the heat dissipation effect. At this time, the following measured value is the value which measured the side part of LED element.
- 다음 -- next -
상기와 같이 LED 소자를 8개 사용할때와 10개 사용할때의 방열의 차이점이 나는 이유는, LED소자 8개를 사용하였을 때 LED에 흐르는 전류가 많아지기 때문에 이에 따라 LED소자의 발열이 더 크게 발생하기 때문이다. 즉 LED 8개는 개당 1.5W 소비하며, LED 10개는 개당 1.2W가 소비하게 되는데 방열 설계보다는 회로 설계의 실수와 LED의 사양에 맞지 않는 과도한 전류를 흘려줌으로써 LED의 온도가 올라가게 됨을 확인하였다.The reason for the difference in heat dissipation when using 8 LED elements and 10 uses as described above is that the current flowing through the LED increases when using 8 LED elements. Because. In other words, 8 LEDs consume 1.5W per 10, and 10 LEDs consume 1.2W per heat. It is confirmed that the temperature of the LED rises due to the mistake of the circuit design rather than the heat dissipation design and the excessive current flowing out of the LED specification. .
따라서, LED가 소비하는 전력이 높아지기 때문에 발열이 더 나는 것이고 그것은 곧 LED의 수명과도 직결되기 때문에 반복된 실험을 통한 회로 설계 배치를 통해 본 발명에서와 같이 LED 소자 10개를 사용하는 것이 안정함을 도출하였다.
Therefore, because the power consumed by the LED is higher, it generates more heat, which is directly related to the life of the LED, so that it is stable to use 10 LED elements as in the present invention through circuit design arrangement through repeated experiments. Was derived.
상기는 본 발명의 바람직한 실시예를 참고로 설명하였으며, 상기의 실시예에 한정되지 아니하고, 상기의 실시예를 통해 본 발명이 속하는 기술분야에서 통상의 지식을 가진 자가 본 발명의 요지를 벗어나지 않는 범위에서 다양한 변경으로 실시할 수 있음은 자명하다.
The above has been described with reference to a preferred embodiment of the present invention, but is not limited to the above embodiment, the person having ordinary skill in the art to which the present invention pertains through the above embodiments without departing from the gist of the present invention It is obvious that various changes can be made in.
100: 정류부
200: LED부
300: IC칩부
400: 어레이부
410: 제1배열원
420: 제2배열원100: rectification part
200: LED unit
300: IC chip part
400: array unit
410: the first array source
420: second array source
Claims (6)
상용교류전압을 정류하는 정류부(100)와;
다수의 LED로 배열되는 LED부와;
상기 정류부(100)로부터 정류된 전원이 인가되어 LED부에 정전류원을 공급하는 AC 구동 드라이버 IC칩부(300)와;
상기 정류부(100), LED부, IC칩부(300)를 전기적으로 연결하는 패턴이 실장된 어레이부(400);로 이루어지고,
상기 IC칩부(300)는,
LED의 구동전력을 조절할 수 있는 저항과,
IC칩 내부회로에 안정적인 전압을 인가시키는 커패시터가 IC칩의 외부단자에 추가되며,
상기 IC칩은,
상기 정류부(100)와 접속되어, 상기 LED가 갖고 있는 LED채널의 정전류를 출력하기 위한 콘트롤 단자인 LED1, LED2, LED3, LED4 핀과, 내부회로에 구동전압을 인가하는 VDD 핀과, 상기 정전류의 값을 저항값으로 지정하여 각각의 LED그룹에 흐르는 전류를 조절하는 RISET핀과, 상기 IC칩의 내부의 온도가 지정된 온도까지 상승할 경우 상기 LED에 전류를 잠시 끊어주어 상기 IC칩의 발열을 막아주는 OTEN핀를 포함한 16개의 핀으로 이루어고,
상기 LED부는 5개의 LED소자로 이루어져 어레이부(400) 제1배열원(410)의 중심점을 기준으로 연속되는 LED소자간의 각도(A)가 72°가 되도록 상기 어레이부(400)에 원형배열되며,
상기 어레이부(400)에, 제1배열원(410)보다 더 작은 직경을 갖는 제2배열원(420)의 중심점을 기준으로 연속되는 5개의 LED소자가 72°가 되도록 추가적으로 원형배열되는 것을 특징으로 하는 방열효과가 우수한 LED 회로기판.
LED circuit board without a switching mode power supply (SMPS),
A rectifier 100 for rectifying the commercial AC voltage;
An LED unit arranged in a plurality of LEDs;
An AC driving driver IC chip unit 300 for supplying a constant current source to the LED unit by applying the rectified power from the rectifying unit 100;
An array unit 400 having a pattern for electrically connecting the rectifying unit 100, the LED unit, and the IC chip unit 300;
The IC chip unit 300,
Resistance to adjust the driving power of the LED,
A capacitor that applies a stable voltage to the internal circuit of the IC chip is added to the external terminal of the IC chip.
The IC chip,
Connected to the rectifying unit 100, the control terminal for outputting the constant current of the LED channel of the LED, LED1, LED2, LED3, LED4 pin, VDD pin for applying a driving voltage to the internal circuit, and the The RISET pin controls the current flowing to each LED group by setting the value as a resistance value, and when the temperature inside the IC chip rises to a specified temperature, the current is cut off for a short time to prevent heat generation of the IC chip. The state consists of 16 pins, including the OTEN pin,
The LED unit is circularly arranged in the array unit 400 so that the angle A between the continuous LED elements based on the center point of the first array source 410 of the array unit 400 consists of five LED elements to be 72 ° ,
In the array unit 400, an additional circular array is arranged such that five consecutive LED elements are 72 ° based on the center point of the second array source 420 having a smaller diameter than the first array source 410. LED circuit board with excellent heat dissipation effect.
제1배열원(410)과 제2배열원(420)상에 배열되는 LED소자들은,
4개의 병렬 LED그룹이 상호 직렬연결되어 IC칩에 연결되는 것을 특징으로 하는 방열효과가 우수한 LED 회로기판.
The method of claim 1,
LED elements arranged on the first array source 410 and the second array source 420,
An LED circuit board with excellent heat dissipation, characterized in that four parallel LED groups are connected to each other in series.
제1배열원(410)은 직경 30~35mm, 제2배열원(420)은 직경 70~75mm의 길이로 상기 제1배열원(410)상의 5개의 LED소자들과 제2배열원(420)상의 5개의 LED소자들이 각각 원형배열되는 것을 특징으로 하는 방열효과가 우수한 LED 회로기판.6. The method of claim 5,
The first array source 410 has a diameter of 30 to 35mm, the second array source 420 has a length of 70 to 75mm in diameter and the five LED elements and the second array source 420 on the first array source 410. LED circuit board with excellent heat dissipation, characterized in that each of the five LED elements of the circular arrangement.
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