KR101483593B1 - 광원들에 전력을 공급하기 위한 방법, 대응하는 전력 공급 유닛 및 광원 - Google Patents

Abstract

각각의 색채적으로 상이한 광 방사들을 방출하는 복수의 광 발생기들(CH1, CH2, CH3)에 전력을 공급하기 위한 방법으로서, 상기 각각의 색채적으로 상이한 광 방사들은, 활성화 기간(T) 내에 포함된 각각의 활성화 구간들(T1, T2, T3)에 걸쳐 각각의 공급 전력들(P1, P2, P3)을 이용하여 상기 발생기들을 선택적으로 활성화시킴으로써, 혼합된 광 방사를 생성하기 위해 서로 혼합될 수 있으며, 상기 각각의 활성화 구간들(T1, T2; T2, T3)의 합산(sum)이 상기 활성화 기간(T)보다 적은, 상기 발생기들(CH1, CH2; CH2, CH3)의 적어도 하나의 쌍을 식별하는 단계(102), 및 상기 하나의 쌍에 있어서의 상기 발생기들(CH1, CH2; CH2, CH3)의 활성화(106)를 일시적으로 오프셋팅하여, 동시적인 활성화를 회피하는 단계를 제공한다.

Description

광원들에 전력을 공급하기 위한 방법, 대응하는 전력 공급 유닛 및 광원 {METHOD FOR SUPPLYING POWER TO LIGHT SOURCES, CORRESPONDING POWER SUPPLY UNIT AND LIGHT SOURCE}

본원은 광원들을 조절하기 위한 방법들에 관한 것이다.

본원은 특히, 혼합된 광 방사를 생성하기 위해 서로 혼합될 수 있는 각각의 색채적으로(chromatically) 상이한 광 방사들을 방출하는 복수의 광 발생기들을 포함하는 광원들을 제어하기 위한 가능한 애플리케이션을 참조한다.

논의되는 발생기들은, 예를 들어 전기 발생기들, 예를 들어 LED 광 발생기들일 수 있으며, 상기 발생기들의 광 방출 강도는 (평균) 공급 전력의 함수, 예를 들어 상기 발생기들을 통해 흐르는 전류의 평균값의 함수이다. 그러므로, 상기 발생기들은, 활성화 기간 내에 포함된 각각의 활성화 구간(interval)들에 걸쳐 각각의 공급 전력들을 이용하여 선택적 활성화, 즉 온/오프 모드를 허용하는 광 발생기들이다.

LED 램프들에서, 혼합의 결과로서, CIE 1931 다이어그램 내의 특정 좌표들(Cx, Cy) 또는 특정 색 온도 값 또는 CCT(상관 색 온도)에 대응하는 색채 특징들을 갖는 광 방사를 획득하기 위해, 개개의 LED 발생기들에 의해 생성된 상이한 색의 방사들(즉, "색채적으로 상이한" 방사들)을 혼합하는 것은 일반적인 것이다.

실제로, 이는, 원하는 색을 획득하기 위해 상이한 발생기들로부터 비롯된 색들의 특정 세트를 혼합하는 것에 대응한다. 혼합 작용의 결과(즉, 혼합으로부터 야기되는 방사의 CCT 또는 좌표들(Cx, Cy))는, 각각의 혼합된 색의 분포를 변경시킴으로써, 즉 발생기들의 각각에 의해 방출되는 방사의 강도를 변화시킴으로써 조절될 수 있으며; 이러한 결과는 예를 들어, 발생기의 전력 공급의 듀티 사이클(즉, 활성화 구간)을 변화시킴으로써, 즉 말하자면 펄스 폭 변조(PWM) 다이어그램에 따라 동작시킴으로써 달성될 수 있으며, 이러한 방식들에서 이들은 "조도조절(dimming)"로 알려진 기능을 실행하기 위해 통상적으로 이용되는 것들과 완전히 유사하다.

그러므로, 혼합을 겪는 다수의 광 발생기들(또는 "채널들")을 갖는 광원(또는 "램프")에서, PWM 변조 함수가, 아래의 양측 모두를 위해 이용될 수 있다:

- ⅰ) 모든 채널들에 대해, 즉 램프 내의 활성인 모든 광 발생기들에 대해 개입(intervene)함으로써, 전체로서 램프에 의해 방출되는 방사의 포괄적 강도(comprehensive intensity)를 변화시키기 위해 - (아래에서 더욱 상세하게 설명될 가능한 시프트 현상들을 제외하고) 색채 특징들이 실질적으로 변경되지 않게 유지시킴,

- ⅱ) 그리고, 상기 방사의 색채 특징들을 변화시키기 위해, 혼합 작용에 의해 달성된 방사에 대해 개개의 "채널"의 분포를 상호적으로(reciprocally) 변화시키기 위해 - 포괄적 광 강도가 실질적으로 변경되지 않게 유지시킴.

이와 관련하여, 혼합된 방사에 대해 특히 상당한 분포를 만들고, 혼합 작용에 대해 덜 상당한 분포를 만드는 다른 채널들이 활성화되는 전력 레벨보다 높은 전력 레벨(듀티 사이클)에서 활성화되는 채널들이 존재할 수 있는 한에 있어서는, 개개의 "채널들"(즉, 서로 혼합되도록 의도된 각각의 방사들을 제공하는 개개의 발생기들)은 상이한 전력 레벨들에서 활성화될 수 있다는 것이 확인될 수 있다.

아래의 텍스트는 주로, 상기 개요된, 즉 혼합으로부터 야기된 광 방사의 색채 특징들을 변화시키고, 포괄적 광 강도를 실질적으로 변경되지 않게 유지시키는 것을 가능하게 하는 제 2 함수와 관련 있다.

그러므로 아래의 텍스트에서 간략화를 위해, 수반되는 것은, 일정한 지속기간 값을 갖는 것으로 가정되는 활성화 기간(T) 내에 포함되는 각각의 활성화 구간들(T1, T2, T3, ...)에 걸쳐 각각의 공급 전력들(P1, P2, P3, ...)이 공급되는 복수의 광 발생기들 또는 "채널들"(CH1, CH2, CH3, ...)이라고 가정한다.

알려진 기준들에 따르면, 개개의 광 발생기들이 주기적으로(즉, 대응하는 기간(T)에 대해 한번) 활성화될지라도, 상기 광 발생기들에 의해 방출되는 방사 및 전체로서 램프(L)에 의해 발생되는 혼합된 방사가 "깜빡임(flickering)" 현상들 없이 인간 관찰자에게 연속적인 광으로 인지되도록, 기간(T)의 값은 예를 들어, "망막 상의 이미지의 지속성(persistence of the image on the retina)"으로 알려진 효과를 활용하도록 선택된다. 구간(T)의 일반적인 값들은, 100 내지 1000 ㎐의 개개의 발생기들(CH1, CH2, CH3)에 의해 방출되는 펄스들의 반복 주파수들에 대응하는 1 내지 10 ㎳의 범위 내에서 선택될 수 있다.

이러한 유형의 상황은 첨부 도면들 중 도 1에서 개략적으로 도시되고, 상기 도 1은 간략화를 위해, 단지 2개의 "채널들"(CH1 및 CH2), 즉 단지 2개의 발생기들, 예를 들어 2개의 LED들만을 포함하는 하나의 광원의 경우를 나타낸다.

도 1에 도시된 상황에서, 제 1 "채널"(CH1)은 구간(T1)에 걸쳐 활성화되는 반면, 제 2 발생기 또는 제 2 "채널"은 구간(T1)을 부분적으로 오버랩하는 지속기간의 구간(T2)(T2 < T1)에서 활성화된다. 도 1에서, AP 및 PP는 각각, 2개의 채널들(CH1 및 CH2)을 포함하는 시스템에 의해 소비되는 평균 전력 레벨 및 피크 전력 레벨을 나타낸다. T2가 T1보다 상당히 짧은, 고려중인 경우에서, 평균 전력(AP)은 제 1 채널(CH1)에 의해 소비되는 전력(P1)보다 약간 적은 반면, (지속기간의 구간(T2)에 걸쳐 공급되는) 피크 전력(PP)은 제 1 채널(CH1)의 그리고 제 2 채널(CH2)의 전력 소비들을 합한 합산(P1 + P2)에 대응한다.

그러므로, 이러한 광원의 전기 전력 공급 유닛은 피크 전력(PP)에 대응하는 전력을 공급할 수 있도록 설계되어야 한다. 이는, 실제라 하더라도, 기간(T)의 대부분에 대해, 공급된 전력이 제 1 채널(CH1) 단독(alone)에 의해 소비되는 전력에 대응하는 전력인 경우이다.

도 2는 구간(T1)에 걸쳐, 구간(T2)에 걸쳐, 그리고 구간(T3)에 걸쳐 각각 활성화되는 3개의 채널들(CH1, CH2, CH3)의 예시적인 경우에서 확립될 것 같은 상황을 도시하며, 상기 구간들 3개 모두는 PWM 변조 다이어그램에 의해 고정된 기간(T)보다 짧은 지속기간을 갖는다. 이러한 경우에 있어서, 활성화는 각각의 전력 레벨들(P1, P2, P3)에서 발생하고, 상기 각각의 전력 레벨들(P1, P2, P3)은 반드시 동일할 필요는 없으며, 즉, 각각의 채널(CH1, CH2, CH3)은 피크 공급 전력의 각각의 퍼센티지(%PPS)를 소비할 수 있다.

예로서, 채널(CH1)에 의해 소비되는 전력(P1)은 전체 피크 전력의 37.5%(%PPS=37.5%)와 동일한 퍼센티지에 대응하는 것으로 고려가능하며; 이는 또한 채널(CH2)에 적용가능한 반면, 채널(CH3)은 피크 전력의 단지 3.25%(%PPS=3.25%)만을 소비한다.

도 2의 우측 부분과 관련하여, 모든 3개의 구간들(T1, T2, 및 T3)(여기서, T1 > T3 > T2로 가정되지만, 이는 단지 예일뿐임)이 기간(T)과 동시에 시작하는 것으로 가정하면, 3개의 채널들(CH1, CH2, 및 CH3)의 전체 소비가 T2에 대한 길이와 동일한 (서브) 기간에 대해서만 피크 값(P1+P2+P3)에 도달하고, 그 다음에 먼저, 지속기간의 후속 구간(T3-T2)에 대해 값(P1+P3)으로 강하하고, 그 다음에 지속기간의 후속 구간(T1-T3)에 대해 값(P1)으로 다시(again) 강하하는 것으로 확인될 수 있다. 지속기간의, 기간(T)의 나머지(T-T1)에 대해 소비는 0이다.

도 2에서 참조되는 동작 모드들을 계속하기 위해, 램프의 전력 공급 유닛은 피크 전력(P1+P2+P3)을 공급하도록 치수결정(dimension)되어야 한다. 그러나, 이러한 피크 전력은 단지 기간(T)의 작은 부분(구간(T2))에 대해서만 공급되는 반면, 이러한 기간의 양호한 부분에 대해서는 전력 소비가 0은 아닐지라도 적다(심지어 매우 적음).

상술한 바에 대한 결과로서, LED 광 발생기들과 같은 광 발생기들을 위한 전력 공급 유닛들은 대부분 정류형(commutated)(스위치형-모드) 전력 공급 디바이스들을 사용하고, 이들은 최대 제안 전력에서 동작할 때 최대 효율성을 제공하는 것이 또한 주의될 수 있다. 이러한 상태는 도 1에 도시된 상황 또는 도 2에 도시된 상황 어느 것에서도 달성되지 않는다. 고-강도 전류들의 정류(commutation)(온-오프)는 불가피하게 전자기 간섭(EMI)을 야기하는 것이 또한 기술되어야 한다.

본 발명의 목적은 상기 개요된 단점들을 극복할 수 있는 상기 명시된 유형의 광원들을 구동시키기 위한 솔루션을 제공하는 것이다.

본 발명에 따르면, 이러한 목적은 아래의 청구항들에서 구체적으로 청구된 특징들을 갖는 방법에 의해 달성된다.

본 발명은 또한 대응하는 전력 공급 유닛뿐만 아니라 대응하는 광원에 관한 것이다.

청구항들은 본 발명에 관하여 본 명세서에 제공된 기술적 교시의 필수적인 부분을 형성한다.

본 발명은 이제, 단지 비제한적인 예로서 첨부 도면들을 참조하여 설명될 것이다.
도 1 및 도 2는 이미 상술되었고,
도 3 내지 도 5는 다양한 실시예들의 동작 원리를 도시하고,
도 6은 다양한 실시예들을 도시하는 도면이며,
도 7은 다양한 실시예들에 관한 흐름도이다.

아래의 설명은 실시예들의 깊이 있는 이해를 제공하는 것에 목적을 둔 다양한 구체적인 세부사항들을 제시한다. 실시예들은 하나 또는 그보다 많은 수의 구체적인 세부사항들 없이, 또는 다른 방법들, 컴포넌트들, 재료들 등을 이용하여 실현될 수 있다. 다른 경우들에서, 실시예들의 다양한 양상들을 모호하게 하지 않도록, 알려진 구조들, 재료들 또는 동작들은 도시되지 않거나 또는 상세하게 기술되지 않는다.

이러한 설명에서 "실시예"에 대한 참조는, 실시예와 관련하여 설명된 특정 구성, 구조 또는 특징부가 적어도 하나의 실시예에 포함된다는 것을 의미한다. 그러므로, 본원의 다양한 위치들에서 발생할 수 있는 "실시예에서"와 같은 구절들은, 반드시 동일한 실시예를 나타내지 않는다. 게다가, 특정 형상들, 구조들 또는 특징부들은 하나 또는 그보다 많은 실시예들에서 적합한 방식으로 결합될 수 있다.

본 명세서에서 이용된 참조들은 단지 편의를 위한 것이며, 그러므로 실시예들의 범위 또는 보호의 범주를 규정하지 않는다.

도 3은 다양한 실시예들이 기초하는 일반적인 원리의 보다 양호한 이해를 위해 단지 2개의 채널들(CH1 및 CH2)의 단순한 경우를 참조하여 개략적으로 도시한다. 도 4 및 도 5는 3개의 채널들(CH1, CH2, 및 CH3)을 포함하는 경우들을 나타낸다.

도 1 및 도 2와 관련하여 이미 고려된 것들과 같은, 고려중인 예들은 그러므로, 복수의 광 발생기들, 즉 "채널들"(CH1, CH2, CH3, ...)의 존재를 나타내고, 이들은 활성화 기간(T) 내에 포함된 각각의 활성화 구간들(T1, T2, T3, ...)에 걸쳐 각각의 공급 전력들(P1, P2, P3, ...)을 이용하여 상기 발생기들을 선택적으로 활성화시킴으로써 혼합된 광 방사를 생성하기 위해 서로 혼합될 수 있는 각각의 색채적으로 상이한 광 방사들을 방출하는 것으로 가정된다.

도 6에 도시된 블록도는 복수의 LED 광 발생기들(10, 20, 30, ...)을 도시하고, 상기 복수의 LED 광 발생기들(10, 20, 30, ...)은 색채적으로 상이한 특징들을 갖는 각각의 방사들을 방출할 수 있고, 채널들(CH1, CH2, CH3, ...)에 정확하게 대응한다. LED 발생기들(10, 20, 30, ...)은, 전기 메인들(electric mains)(N)에 접속될 수 있는 전력 공급 유닛(1000)에 의해 전력을 공급받는다.

그 자체로 알려진 기준들에 따라, 유닛(1000)은 2개의 규제 기능부들(1002 및 1004)을 갖고, 상기 2개의 규제 기능부들(1002 및 1004)은 각각 다음을 감시(supervise)한다:

- 발생기들(10, 20, 30, ...)(상기 발생기들(10, 20, 30, ...)은 임의의 수의 복수개로 존재할 수 있음)에 의해 생성된 개개의 방사들의 혼합으로부터 야기된 그리고 소스(L)에 의해 방출된 광 방사의 포괄적 강도의 규제,

- 이에 의해 만들어진 분포를 혼합으로부터 야기된 방사에 대해 선택적으로 변화시키기 위해, 개개의 발생기(10, 20, 30, ...)에 의해 방출된 방사의 강도를 변화시킴으로써, 그러므로 상기 방사의 색채 특징들(Cx, Cy, CCT)을 변화시킴으로써 획득된 혼합 함수의 제어.

(평균) 공급 전력의 함수, 예를 들어 임의의 광 발생기를 통해 흐르는 전류의 평균 값의 함수인 광 방출 강도를 갖는 상기 임의의 광 발생기와 관련하여, 본 명세서에 기술된 솔루션이 일반적 이용에 적합한 한에 있어서는, LED들과 같은 광 발생기들에 대한 의존(recourse)은 바람직할지라도, 결코 불가피한 것으로 고려되지 않는다. 따라서, 본원의 나머지 부분이, PWM 양상(modality)에 따라 영향받는 개개의 발생기들의 방사 강도를 조절하기 위한 방법을 언급할지라도, 본 발명은 예를 들어, 교류, 펄스 밀도 변조 및 통계적인 조도조절 방법들에 의한 조절과 같은 다른 조절 옵션들을 또한 망라하는 것으로 이해될 것이다.

결국, 단지 예로서 제공된, 설명의 나머지 부분은, 채널들(CH1, CH2, CH3, ...)의 (즉, LED 발생기들(10, 20, 30, ...)의) 공급 전류에 영향을 미치는 제어를 적어도 함축적으로 언급하는 반면, 다양한 실시예들은, 전류 제어 함수에 부가적으로 또는 상기 전류 제어 함수에 대한 대안으로서, 발생기들(10, 20, 30, ...)의 공급 전압을 제어하기 위한 함수에 의해 수행되는 조절 방법을 제공할 수 있다.

아래의 설명은 주로, 채널들(CH1, CH2, CH3, ...)의 광 강도를 조절하기 위한 방법을 나타내며, 상기 광 강도를 조절하기 위한 방법은, 램프(L)에 의해 방출된 혼합된 방사의 색채 특징들을 조절하는 것에 관한 것이다(도 6에서 1004로 표시된 제어 기능부).

도 3은 2개의 발생기들, 즉 2개의 "채널들"(CH1 및 CH2)을 포함하는 소스(L)를 나타내며, 이들은, 간략화를 위해 실질적으로 동일한 것으로 가정되는 각각의 전력 레벨들(P1, P2)을 이용하여 T1 및 T2와 동일한 2개의 각각의 구간들에 걸쳐 활성화를 위해 의도된 것으로 가정된다.

도 3에 개략적으로 도시된 솔루션은, 2개의 각각의 구간들(T1 및 T2)(이때 T1 + T2 < T 이고 ― 여기서 T는 위에서 이미 표시된 기준들에 따라 고정된 "일반적" 전력 공급 기간임)에 걸쳐 2개의 채널들(CH1 및 CH2)에 전력을 공급할 필요가 있을 때, 2개의 채널들(CH1 및 CH2)의 동시 활성화는 회피되는 것이 바람직하다는 인식에 기초한다.

예로서, 도 3의 극좌측 상의 부분을 참조하면, 채널(CH1)의 활성화 구간(T1)과 동시에 시작하는 구간(T2)에 걸쳐 채널(CH2)에 전력을 공급하는 경우, 2개의 채널들(CH1, CH2)에 의해 합하여(put together) 소비되는 전력과 동일한 전체적인 전기 전력(P1+P2)을 지속기간의 개시 구간(T2)에 걸쳐 제공할 필요가 있다는 것이 확인될 수 있다. 이러한 경우에서, 도 3에서 확인될 수 있는 화살표에 의해 개략적으로 표시된 바와 같이, 구간(T1)이 경과했을 때의 시간으로 채널(CH2)의 활성화를 상이하게 하는 것이 가능하다.

이러한 경우에서, 2개의 채널들(CH1 및 CH2)에 대한 전력 공급의 관점에서 동일한 결과들을 달성하는 동안에, 전력 공급 유닛(1000)은 채널(CH1)에 의해 소비되는 전력(P1)과 채널(CH2)에 의해 소비되는 전력(P2)의 합산에 의해 제공되는 피크 전력을 고려해야함이 없이 치수결정될 수 있다는 상당한 이점이 존재한다.

P1=P2인 경우에서(간략화를 위해 제공됨), 소스(1000)의 설정 피크 전력은 더이상 P1+P2와 동일하지 않아도 되지만, 실제로는 P1=P2와 동일해야 하며, 이는 본질적으로 절반(half)을 의미한다.

그러므로 도 3에 도시된 솔루션은, 발생기들(CH1, CH2)의 활성화를 일시적으로 오프셋하여 동시적인 활성화를 회피하기 위해, 각각의 활성화 구간들(T1, T2)의 합산이 활성화 기간(T)보다 적은(즉, T1+T2≤T), 적어도 한 쌍의 발생기들(CH1 및 CH2)의 식별에 기초한다.

실제로, 도 3에 도시된 원리는 동시에 활성화되는 채널들의 수를 "최소화(minimize)"하는 것과 같이 다양한 채널들(CH1, CH2)을 구동시키기 위한 "정렬(alignment)" 함수에 대응하며(이는 예를 들어, 유닛(1000)의 프로그래밍시 그 자체로 알려진 기준들에 따라 구현될 수 있음): 도 3에 도시된 간단한 예를 참조하면, 동시에 활성화되는 2개의 채널들이 있는 대신에, 기껏해야 단지 하나의 활성화 채널만이, 먼저 제 1 채널(CH1)이 그리고 그 다음으로 채널(CH2)이 있다.

동시에 활성화되는 채널들의 수를 최소화함으로써, 유닛(1000)은 더이상, (도 1 및 도 2에 도시된 솔루션들에 따른 동작의 경우에서 발생할 수 있는 바와 같이) 소스(L)의 모든 채널들에 전력을 공급하기 위한 요건들을 고려할 수 있도록 치수결정될 필요가 없다. 상술된 최적화 함수 덕분에, 동시 활성화가 예상되는 모든 채널들에 ― 최대로 ― 전력을 공급할 수 있는 방식으로 전력 공급 유닛(1000)을 치수결정하는 것이 가능하다.

이는 다음의 다수의 이점들을 달성하는 것을 가능하게 한다:

- 첫 번째, 치수들의 관점 및 비용의 관점의 양측 모두에 있어서의 이점들과 함께, 전력 공급 유닛(1000)은 보다 낮은 피크 전력에 기초하여 설계될 수 있고,

- 두 번째, 효율성의 관점에서의 상당한 이점들과 함께, 전력 공급 유닛(1000)에 의해 공급되는 평균 전력은 피크 전력 다음이 될 것이다.

도 3에 도시된 다이어그램은 실질적으로, 기간(T) 동안, 전력을 채널(CH2)에 공급하기 위해, 제 1 채널(CH1)에 전력을 공급하기 위한 구간(T1) 옆에 자유롭게 남겨진 "빈(empty)" 공간을 활용하는 아이디어에 기초한다.

이러한 상태, 즉 "빈" 구간의 이용가능성(availability)은, 특히, 2개 보다 많은 수의 채널들을 포함하는 소스들(L)의 경우에서 항상 존재하는 것은 아니다.

예로서, 도 4는 구간(T1)이 사실상 기간(T)의 전체를 차지하는 상태들(CH1은 100% 듀티 사이클을 따라 전력을 공급받음)에서, T1, T2, 및 T3과 동일한 각각의 구간들에 걸쳐 전력을 공급받도록 의도된 3개의 채널들(CH1, CH2, 및 CH3)을 갖는 소스를 나타낸다.

그러나, 이러한 상태들에서, 역시, 다양한 실시예들은 최적화 함수를 허용할 수 있어서, 발생기들 중 일부에 전력을 공급하기 위한 구간들의 발생을 일시적으로 시프팅(즉, 앞당기거나(bringing forward) 지연시킴)한다.

예로서, 도 4에 도시된 다이어그램은, 채널(CH2)에 전력을 공급하기 위한 구간(T2) 및 채널(CH3)에 전력을 공급하기 위한 구간(T3)이 상태(T2+T3≤T)를 만족하는 상황을 나타낸다.

이러한 경우에서, 2개의 채널들(CH2 및 CH3)이 지속기간의 구간(T3)에 걸쳐 전력을 공급받는 도 4의,

로 표시된 좌측 상에 도시된 활성화 기준은, 구간(T2)이 채널(CH3)에 전력을 공급하기 위한 구간(T3)을 일시적으로 앞서도록 채널(CH2)에 전력을 공급하기 위한 구간(T2)을 "앞당기는" 것을 제공하는 상기 도 4의,

로 표시된 우측 상에 도시된 활성화 기준으로 대체될 수 있다.

도 4의 최상부는, 각각 부분

에 도시된 솔루션에 대해 그리고 부분

에 도시된 솔루션에 대해, 채널들(CH1, CH2 및 CH3)의 전력 소비에 대한, 그러므로 전력 공급 유닛(1000)의 치수결정에 대한 영향을 비교한다. 도 4의

에 도시된 솔루션과 관련하여, 피크 전력(PP)이 사실상, 평균 전력(AP)의 값으로 리턴하여, 상기 개요된 이점들을 다시 달성하는 것이 확인될 수 있다.

2개보다 많은 수의 채널들이 존재하는 경우 역시, 그리고 기간(T) 동안 "빈" 공간이 존재하지 않는 경우 또한, 채널(CH3)의 활성과 구간(T3)에 대해 채널(CH2)의 활성과 구간(T2)을 앞당김으로써, 또는 (동일한 함수를 상이한 방식으로 고려하여) 채널(CH2)이 비활성화될 때까지 채널(CH3)의 활성화를 지연시킴으로써, 예를 들어 도 4의 부분

에 도시된 바와 같이, 동시에 활성화되는 채널들의 수를 최소화시키는 것이 가능하다.

하나의 채널의 비활성화와 다른 채널의 활성화 사이에 데드 시간들(dead times)을 제공하는 것이 가능하며, 이에 의해 2개의 채널들의 활성화가 오버랩(이는 원하지 않는 피크 소비를 생성할 수 있음)하지 않음을 보장한다.

그러므로 도 4에 도시된 예는, 램프(L)의 복수의 광 발생기들이, 제 2 발생기(CH2)의 그리고 제 3 발생기(CH3)의 각각의 활성화 구간들 ― T2 및 T3 ―의 합산이 활성화 기간보다 적은 상태들에서의 제 1 CH1, 제 2 CH2, 및 제 3 발생기 또는 채널(각각 CH1, CH2, 및 CH3)을 식별하는 경우에 대응하며, 여기서:

- 제 1 발생기(CH1) 및 제 2 발생기(CH2)는 제 2 발생기(CH2)의 대응하는 활성화 구간(T2)에 걸쳐 동시에 활성화되고,

- 제 1 발생기(CH1) 및 제 3 발생기(CH3)는 제 3 발생기(CH3)의 대응하는 활성화 구간(T3)에 걸쳐 동시에 활성화된다.

여기서 역시, 최적화 방법은 각각의 활성화 구간들(T2 및 T3)의 합산이 활성화 기간(T)보다 적은 적어도 한 쌍의 채널들 또는 발생기들(도 4에 도시된 경우에서 CH2, CH3)의 식별에 기초한다. 이는, 상기 쌍의 발생기들(CH2 및 CH3)의 활성화를 일시적으로 오프셋하여, 동시 활성화를 회피하기 위해 이루어진다.

상기 도시된 바와 같은 제약들(restrictions)(T2+T3≤T)은 일반적으로, 색 관리 시스템들(CMS)에서 상기 상태가 시스템 내의 적어도 2개의 색들에 대해 거의 항상 만족되는 것으로 밝혀지는 한에 있어서는 특히 강요적이지 않다.

예로서, 3개 또는 그보다 많은 수의 색들 또는 채널들을 갖는 CMS 시스템에서, 일반적으로, 광속(light flux)의 대부분을 제공하는 "백색"이 존재하는 반면(즉각적인 참조를 위해, 100%와 실질적으로 동일한 듀티 사이클에 따라, 즉 기간(T)과 사실상 동일한 구간(T1) 동안 활성화되는, 도 4에 도시된 채널(CH1)을 취함), 다른 채널들(CH2 및 CH3)은 특정 색점(color dot)(CIE 1981 다이어그램에서 Cx, Cy) 또는 대응하는 CCT 값을 유지시키거나 또는 "조화를 이루게 하는(harmonizing)" 함수를 가질 수 있다.

예를 들어, 상기 언급된 다른 색들은, 근본적으로 백색의 시스템에 청색 및 적색을 부가하는 함수를 실현할 수 있어서(여기서 청색은 "보다 차가운(colder)" CCT를 제공하는 반면, 적색은 "보다 따뜻한(warmer)" CCT를 제공함), 이들 컴포넌트들(적색 및 청색) 양측 모두는 T의 50%보다 긴 구간들(T2 및 T3)에 걸쳐 결코 활성화되지 않는다.

이러한 관점에서 확인되는 바와 같이, 도 4에서 참조된 유형의 전략은, 말하자면 "백색" 채널(CH1)의 전력 요건들을 무시하고, 피크 전력의 관점에서의 요건들을 감소시키기 위해 다른 채널들(CH2, CH3)에 최적화 전략을 적용한다. 따라서, 채널들(CH2, CH3)의 "정렬" 함수는 채널(CH1)에 독립적으로 수행될 수 있다.

도 4에 도시된 예는, 채널들 중 하나(예를 들어, 상술된 텍스트에서 채널(CH1)에 대응하는 것으로 가정되는 "백색" 채널)가 광범위하게 지배적이어서, 다른 채널들보다 훨씬 더 높은 듀티 사이클로 활성화되며(예를 들어, 듀티 사이클은 100%와 동일하지 않더라도 근접하여, 구간(T1)은 기간(P)과 거의 동일함), 소스 또는 램프(조명기구(luminaire))(L)는 조도조절을 겪는 예시적 실시예인 것으로 고려될 수 있다. 이러한 목적을 위해, 가장 높은 듀티 사이클을 갖는 채널(예를 들어, CH1)이 100%(또는 구동의 최적화 알고리즘들에 따른 최대값)에서 구동되는, 채널들을 위한 구동 전략에 영향을 미치는 것이 가능하여, 상기 채널의 광속이 원하는 조도조절 레벨에 대응하도록 만들기 위해 상기 채널의 전류가 감소될 수 있다는 것을 부가적으로 보장한다(이는 알려진 기준들, 예를 들어 전력 공급 유닛(1000)을 이용한 통신 기능 또는 상기 유닛의 제어 루프에 대한 개입(intervention)에 의해 발생할 수 있음).

그러나, 광속을 조절하기 위한 이러한 방법은, 채널(CH1)에 의해 방출되는 방사에 있어서, 그러므로 전체로서 램프(L)에 의해 방출되는 혼합된 방사에 있어서 색 시프트를 야기할 수 있다. 이러한 경우에서, 상술된 색 시프트를 정정하기 위한 가능성을 유념하여, (여기서 고려중인 예를 참조시 항상, 구간(T2) 및/또는 구간(T3)을 변화시킴으로써) 다른 채널들 중 적어도 하나(여기서 고려중인 예에서 CH2 및/또는 CH3)가 그에 따라 조절될 수 있다는 것을 보장하기 위해, 색 관리 알고리즘 또는 색 관리 시스템(CMS) 알고리즘 및 LED 색 알고리즘을 개입시키는 것이 가능하다.

이러한 경우에서, 하나의 발생기(고려중인 예에서 CH1)에 의해 방출된 방사의 강도는 변화되고, 상기 변화는 상기 방사에서 색 시프트를 확립한다. 그 다음에, 소스(L)에 포함된 다른 방사 발생기들(CH2 및 CH3) 중 적어도 하나의 대응하는 활성화 구간(T2 및/또는 T3)은 컬러 시프트를 보상하기 위해 선택적으로 변화된다.

다양한 채널들에 의해 소비되는 전력의 관점에 있어서의 요건들은 (도 4를 참조하여 또한 어느 정도까지 이미 고려된 바와 같이) 반드시 동일한 필요는 없다는 것이 인식될 것이다.

이러한 요건들은 광원(L)의 설계시 알려질 수 있으며, 상기 요건들에서, 얼마나 많은 발생기들(10, 20, 30, ...)(그러므로 채널들(CH1, CH2, CH3, ...))이 이용될 것인지 알려지고, 그리고 전류 및 전압 소비의 관점에서 상대적 요건들이 알려진다. 정교한 광 시스템들에서, 이러한 파라미터들 중 일부 또는 전부를 실시간으로 측정하거나 또는 전력 공급의 관점에 있어서의 요건들이 알려지도록 적어도 하나의 추정을 제공하는 것이 또한 가능하다. 상기 파라미터들이 설계 파라미터들이 아니고 계산된/추정된 파라미터들도 아니지만, 대신 외부 시스템에 의해 (예를 들어, 디지털 통신 채널 등에 의해) 광원(L)에 공급된 조절 파라미터들인 것으로 또한 고려가능하다.

도 5는 동일한 표시 모드들에 따라, P1, P2, 및 P3로 표시된 각각의 전력 레벨들을 이용하여 각각의 활성화 구간들(T1, T2, 및 T3)에 걸쳐, 기간(T) 동안, 활성화되도록 의도된 3개의 채널들(CH1, CH2, 및 CH3)을 다시 참조하여, 도 4에 도시된 것과 전체적으로 유사한 상황을 도시한다. 이는, 발생기/채널(CH2)의 전력 레벨(P2)이 2개의 다른 발생기들/채널들(CH1 및 CH3)의 전력 레벨들(P1 및 P3)의 합산(P1+P3)과 적어도 대략적으로 동일한, 즉 P2가 P1+P3와 거의 동일한 상황이다.

다시 한번,

로 표시된 도 5의 좌측 상의 부분은, 모든 3개의 활성화 구간들(T1, T2, 및 T3)이 기간(T)과 동시에 시작하는 비-최적화된 활성화 전략을 나타낸다. 이러한 경우에서, 모든 3개의 채널들(CH1, CH2, 및 CH3)이 기간(T)의 시작에서 길이 T2의 구간에 걸쳐 동시에 활성화되는 한에 있어서는, 유닛(1000)의 설정 피크 전력은 3개의 전력들(P1, P2, 및 P3)의 합산이 되어야 한다.

한편,

로 표시된 우측 상의 부분은, 구간(T2)에 걸쳐 채널(CH2)의 활성화를 초기에 제공하고, 그 다음으로 채널(CH2)이 비활성화된 후에만 채널들(CH1 및 CH3)의 동시 활성화를 제공하는 최적화 동작의 결과를 도시한다.

도 5에 도시된 예시적 실시예들에서, 그러므로, 발생기들 중 하나(즉, CH2)의 대응하는 활성화 전력(P2)이 적어도 대략적으로, 다른 2개의 발생기들, 즉 CH1 및 CH3의 각각의 활성화 전력들(P1, P3)의 합산과 동일한 상황에서 존재하는 적어도 3개의 발생기들/채널들(CH1, CH2, 및 CH3)이 있다. 이러한 경우에서, 하나의 발생기(CH2)가 그 다음으로, 활성화 구간(T2)에 걸쳐 활성화되고, 상기 다른 2개의 발생기들(CH1 및 CH3)은 비활성화로 유지된다. 그 다음으로, 이러한 다른 2개의 발생기들(CH1, CH3)은 하나의 발생기(CH2)가 비활성화되자마자 동시에 활성화된다.

그러므로 이러한 예는 또한, 각각의 활성화 구간들(T2 및 T1, 또는 T2 및 T3)의 합산이 활성화 기간(T)보다 적은 적어도 한 쌍의 발생기들(CH2 및 CH1, 또는 CH2 및 CH3)의 식별을 제공하고, 상기 적어도 한 쌍의 발생기들(CH2 및 CH1, 또는 CH2 및 CH3)의 활성화를 일시적으로 오프셋팅하여 동시 활성화를 회피하는(CH2는 CH1과 함께 또는 CH3과 함께 활성화되지 않음) 것을 제공한다.

다시 한번, 최적화는, 공급된 평균 전력이, 비록 일치하지는 않더라도 피크 전력에 매우 근접한 상태들을 야기한다. 최적화 처리로 인해, 전력 공급 유닛(1000)은, 비-최적화된 상태들에서 요구되는 피크 전력보다 훨씬 적은 (본 예의 경우에서, 절반(half)과 거의 동일함), P2=P1+P3와 사실상 동일한 피크 전력을 공급하도록 치수결정될 수 있다.

성취된 최적화 및 활성화 함수들의 결과적인 "패킹(packing)"은 또한, 기간의 임의의 나머지 부분에 대해, 모든 채널들이 비활성화되는 한에 있어서는 전력 소비가 없을 것이라는 효과를 가질 수 있다는 것이 도 5의 우측 상의 부분으로부터 확인될 수 있다. 이러한 상태는, 공급원(100)이, 사실상 0인 감소된 전력 공급으로 스탠바이 모드에 위치될 수 있는 한에 있어서는 유리할 수 있다.

전력 공급 유닛(1000)은 예를 들어, 마이크로제어기와 같은 엘리먼트에 의해 관리될 수 있으며, 상기 마이크로제어기와 같은 엘리먼트는 일부 참조 데이터, 즉:

- 합산 값이 가능한한 100%에 근접하다는 것을 검증하는 동안, 함께 부가되는 경우 모든 발생기들/채널들의 %PPS 값들이 절대 100%를 초과하지 않는다는 사실과,

- 예를 들어, 원하는 CCT가 유지된다는 것을 보장하기 위해 다양한 개개의 채널들의 활성화/비활성화 관계(듀티 사이클 온/오프)가 유지된다는 사실을 검증할 수 있다.

다양한 채널들의 요건들을 인식한, 상술된 관리 엘리먼트는, 소스(L)의 복수의 광 발생기들(CH1, CH2, CH3, ...) 가운데서, 주어진 시간에서 활성화될 발생기들의 적어도 2개의 서브셋들 ― 상기 적어도 2개의 서브셋들의 각각은 대응하는 공급 전력을 갖는 하나의 발생기 또는 각각의 공급 전력들의 합산을 갖는 다수의 발생기들을 포함함 ― 을 식별하기 위해 다양한 채널들에 대해 %PPS 값을 계산하도록 구성될 수 있다(예를 들어, 프로그래밍시 그 자체로 알려진 기준들에 따라 영향받음). 그 다음으로, 상술된 관리 엘리먼트는, 대응하는 공급 전력 또는 각각의 공급 전력들의 합산이 유닛(1000)에 의해 공급될 수 있는 최대 공급 전력에 보다 근접한, 상기 주어진 시간에서 발생기 또는 서브셋 내의 발생기들을 활성화시키기 위해 개입할 수 있다.

상기 최대 공급가능한 전력은, 예를 들어, 유닛(1000)의 설계 동안, 활성화 기간(T) 동안 다양한 발생기들/채널들(CH1, CH2, CH3)에 공급될 수 있는 공급 전력의 피크 값의 함수로서 규정될 수 있다.

도 5에서 설명된 최적화 전략의 도입시, ― 주어진 시간에서 ― 활성화될 발생기들의 적어도 2개의 서브셋들에 대한 참조는, 동시에 활성화된 다양한 채널들이 각각의 온/오프 관계들을 유지시키기 위해 상이한 시간들에서 스위치 오프될 수 있거나 또는 비활성화될 수 있다는 점을 고려하고, 그러므로 임의의 시간에서, 최적화 계산들을 위해 고려될 채널들은 요구된 제시간(on time)이 아직 도달하지 않은 채널들만이다.

도 5의 우측 상의 예시적인 전략은 도 7의 흐름도에 도시된 아래의 단계들에 대응한다.

시작 단계(START) 후에, 각각의 활성화 전력 값들은 단계(100)에서 - 활성화될 또는 계속 활성화될 모든 채널들(본 경우에서는 모든 3개의 채널들(CH1, CH2, 및 CH3)에 대해 (예를 들어, %PPS의 관점에서) 결정된다.

다음으로, 단계(102)에서, 하나 또는 그보다 많은 채널들의 서브셋들은 상대적인 %PPS의 합산이 100%를 초과하지 않는 상태에서 발견된다.

이들 서브셋들은 단지 하나의 서브셋 또는 복수의 서브셋들일 수 있다. 후자의 경우에서, %PPS의 합산이 100%에 가장 근접한 서브셋이 단계(104)에서 선택된다.

단계(106)에서, 단지 서브셋 또는 미리선택된 서브셋(도 5에 도시된 예에서는 P2)만이 대응하는 채널 또는 채널들(본 경우에서는 채널(CH2))을 활성화하기 위해 이용된다.

단계(108)는 채널, 또는 채널들의 활성화된 서브셋은 일단 자신의 활성화 함수를 성취하면 스위치오프될 수 있다는 사실의 검증을 나타낸다.

단계(108)의 결과가 네거티브이면, 활성화는 계속된다.

한편, 단계(108)의 결과가, 채널, 또는 채널들의 활성화된 서브셋이 스위치오프될 수 있다는 점을 나타내는 포지티브이면, 나머지 채널들이 활성화될 동안 상술된 시퀀스가 반복된다. 단계(110)는, 상기 채널들이, 활성화될 모든 채널들이 활성화될 때까지(단계(110)의 네거티브 결과) 존재하는지(단계(110)의 포지티브 결과)를 정확하게 검증하는 것을 목표로 하며, 그 다음에 통신 사이클이 반복된다. 단계(110)의 결과가 네거티브이면 도달하는 단계(112)에서, 결과가 네거티브인 경우 시스템의 중지(STOP)를 향한 전개와 함께, 통신 사이클의 반복에 대한 필요성이 검증된다(단계(112)의 포지티브 결과시, 단계(110) 이전으로 리턴함).

"동시에" 활성화된 채널들에 대한 이러한 설명에서의 (그리고, 적절하다면, 뒤따르는 청구항들에서의) 참조는 당연히, "동시" 활성화의 다양한 실시예들에서, 아마도 원하지 않는 전자기 간섭 현상들을 발생시킬 수 있는 전압 및/또는 전류 변동들을 회피하기 위해 하나의 활성화와 다른 활성화 사이에 작은 분리 구간들이 제공되는 것이 가능하다는 점을 배제하지 않는다.

다양한 실시예들은, 손실들(예를 들어, 저항성 손실들(resistive losses) 및 정류 손실(rectification losses)) 중 일부가 보다 낮은 전류들에서의 전력 공급원(1000)에서 보다 낮은 한에 있어서는 전력 공급 유닛(1000)의 동작 효율성에 대해 포지티브 분포를 만든다.

본 명세서에서 기술되는 정렬 함수는 유닛(100)에 의해 (또는 일반적으로 광 엔진 또는 전체로서 램프(L)에 의해) 유효해질 수 있는데, 그 이유는 이들 엘리먼트들은, 오버로드 상황들을 회피함으로써 그리고 또한, (예를 들어, 후속 듀티 사이클들에서) 일시적으로 가변적인 로드(load) 요건들에 적응하도록 전력 공급 요건을 예상하기 위한 작용을 수행함으로써, 동작 상황을 가정하기 위해 서로 통신할 수 있기 때문이다.

본 발명의 원리로부터 벗어남이 없이, 실시예들 및 구성의 세부사항들은, 첨부된 청구항들에서 규정된 바와 같은 본 발명의 범주로부터 변화에 의해 벗어남이 없이, 단지 비제한적인 예를 통해 예시된 것들로부터, 심지어 상당하게 변화할 수 있다.

Claims (11)

1. 각각의 색채적으로 상이한 광 방사들을 방출하는 적어도 세 개의 광 발생기들(CH1, CH2, CH3)에 전력을 공급하기 위한 방법으로서,
   상기 각각의 색채적으로 상이한 광 방사들은, 활성화 기간(T) 내에 포함된 각각의 활성화 구간들(T1, T2, T3)에 걸쳐 각각의 공급 전력들(P1, P2, P3)을 이용하여 상기 발생기들(CH1, CH2, CH3)을 선택적으로 활성화시킴으로써, 혼합된 광 방사를 생성하기 위해 서로 혼합될 수 있고,
   상기 방법은,
   상기 적어도 세 개의 광 발생기들(CH1, CH2, CH3)의 상기 공급 전력들(P1, P2, P3) 중 최대 활성화 전력(P2)을 선택하는 단계 ― 상기 최대 활성화 전력(P2)은 적어도, 다른 2개의 활성화 전력들(P1, P3)의 합산(sum)과 동일함 ―,
   상기 각각의 활성화 구간들(T1, T2; T2, T3)의 합산이 상기 활성화 기간(T)보다 적은, 적어도 하나의 쌍의 발생기들(CH1, CH2; CH2, CH3)을 식별하는 단계,
   상기 다른 2개의 활성화 전력들(P1, P3)에 대응하는 다른 2개의 발생기들(CH1, CH3)을 비활성화로 유지하면서, 상기 최대 활성화 전력(P2)에 대응하는 하나의 발생기(CH2)를 대응하는 활성화 구간(T2)에 걸쳐 활성화시키는 단계,
   상기 하나의 발생기(CH2)를 비활성화로 유지하면서, 상기 다른 2개의 발생기들(CH1, CH3)을 동시에 활성화시키는 단계, 및
   상기 적어도 하나의 쌍에 있어서의 상기 발생기들(CH1, CH2; CH2, CH3)의 활성화를 일시적으로 오프셋팅하여, 동시적인 활성화를 회피하는 단계
   를 포함하는,
   복수의 광 발생기들에 전력을 공급하기 위한 방법.
2. 삭제
3. 삭제
4. 삭제
5. 제 1 항에 있어서,
   상기 광 발생기들(CH1, CH2, CH3)을 위해 전력 공급 유닛(1000)을 제공하는 단계, 및
   상기 활성화 기간(T)에 걸쳐 상기 광 발생기들(CH1, CH2, CH3)에 공급될 수 있는 공급 전력의 피크 값에 기초하여 상기 유닛(1000)에 의해 공급될 수 있는 최대 공급 전력을 설정하는 단계
   를 포함하는,
   복수의 광 발생기들에 전력을 공급하기 위한 방법.
6. 제 5 항에 있어서,
   상기 광 발생기들(CH1, CH2, CH3) 중에서, 주어진 시간에서 활성화될 발생기들의 적어도 2개의 서브셋들을 식별하는 단계 ― 상기 적어도 2개의 서브셋들 각각은, 대응하는 공급 전력을 갖는 하나의 발생기 또는 각각의 공급 전력들(P1, P2, P3)의 합산을 갖는 다수의 발생기들을 포함함 ―, 및
   상기 대응하는 공급 전력 또는 상기 각각의 공급 전력들(P1, P2, P3)의 합산이 최대 값에 보다 근접한, 서브셋 내의 발생기들 또는 발생기를 주어진 시간에 활성화시키는 단계
   를 포함하는,
   복수의 광 발생기들에 전력을 공급하기 위한 방법.
7. 제 1 항, 제 5 항 및 제 6 항 중 어느 한 항에 있어서,
   PWM 변조, 펄스 밀도 변조, 교류 및 통계적 조도조절(statistical dimming)로부터 선택된 기술을 이용하여 상기 발생기들(CH1, CH2, CH3)에 의해 방출된 광 방사의 강도를 변화시키는 단계를 포함하는,
   복수의 광 발생기들에 전력을 공급하기 위한 방법.
8. 각각의 색채적으로 상이한 광 방사들을 방출하는 적어도 세 개의 광 발생기들(CH1, CH2, CH3)을 포함하는 광원들(L)을 위한 전력 공급 유닛(1000)으로서,
   상기 각각의 색채적으로 상이한 광 방사들은 혼합된 광 방사를 생성하기 위해 서로 혼합될 수 있고,
   상기 전력 공급 유닛(1000)은,
   활성화 기간(T) 내에 포함된 각각의 활성화 구간들(T1, T2, T3)에 걸쳐 각각의 공급 전력들(P1, P2, P3)을 이용하여 상기 발생기들(CH1, CH2, CH3)을 선택적으로 활성화시키고,
   제 1 항, 제 5 항 및 제 6 항 중 어느 한 항에 따른 방법을 수행하도록 구성되는,
   전력 공급 유닛.
9. 제 8 항에 있어서,
   상기 혼합된 광 방사의 색채 특징들을 변화시키기 위해 상기 광 발생기들(CH1, CH2, CH3)의 상기 각각의 활성화 구간들(T1, T2, T3), 및
   상기 혼합된 광 방사의 강도
   로부터 선택된 적어도 하나의 엔티티를 선택적으로 변화시키기 위한 조절 수단(1002, 1004)을 포함하는,
   전력 공급 유닛.
10. 광원으로서,
    혼합된 광 방사를 생성하기 위해 서로 혼합될 수 있는 각각의 색채적으로 상이한 광 방사들을 방출하는 적어도 세 개의 광 발생기들(CH1, CH2, CH3), 및
    상기 광 발생기들(CH1, CH2, CH3)에 전력을 공급하는, 제 8 항에 따른 전력 공급 유닛(1000)
    을 포함하는,
    광원.
11. 제 10 항에 있어서,
    상기 광 발생기들(CH1, CH2, CH3)은 LED 타입인,
    광원.

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