KR20110121592A - 도통각을 얻기 위한 방법 및 디바이스, ｌｅｄ를 구동하기 위한 방법 및 디바이스 - Google Patents

Abstract

본 발명은 트레일링 에지{trailing edge) 조광기의 도통각을 얻기 위한 방법, LED 구동 방법, 트레일링 에지 조광기에 대한 도통각 획득 디바이스 및 LED 구동 디바이스를 제공한다. 트레일링 에지 조광기의 도통각을 얻기 위한 방법은: 트레일링 에지 조광기가 도통되기 시작할 때 시점(to)을 결정하는 단계; 이상적인 파형으로부터의 편차가 나타날 때 가장 빠른 시점(t1)을 결정하는 단계; 및 이상적인 파형으로부터의 편차가 나타날 때 가장 빠른 시점(t1) 및 트레일링 에지 조광기가 도통되기 시작할 때 시점(t0)을 기초로 트레일링 에지 조광기의 도통각(t1-t0)을 결정하는 단계를 포함한다.

Description

도통각을 얻기 위한 방법 및 디바이스, ＬＥＤ를 구동하기 위한 방법 및 디바이스{METHOD AND DEVICE FOR OBTAINING CONDUCTION ANGLE, METHOD AND DEVICE FOR DRIVING LED}

본 발명은 트레일링 에지 조광기(trailing edge dimmer)의 도통각(conduction angle)을 얻기 위한 방법 및 디바이스에 관한 것이다. 추가로, 본 발명은 LED를 구동하기 위한 방법 및 디바이스에 관한 것이다.

현재, 시장에서 폭넓게 사용되는 조광기들은 백열 램프 같은 순수 저항 로드(load)를 위해 설계된다. 이들 조광기들은 램프에 대한 휘도 조절을 달성하기 위하여 위상 제어를 통해 입력 전압의 유효 값을 조절한다. 위상 제어 조광기는 주로 리딩 에지 조광기(leading edge dimmer) 및 트레일링 에지 조광기를 포함한다. 도 1은 종래 기술의 조광기의 일반적인 접속 방법 및 조광기의 이상적인 출력 파형을 각각 도시한다.

LED 디바이스는 백열 램프처럼 메인즈(mains) 공급 네트워크에 직접적으로 접속될 수 없고, 따라서 종래 조광기는 조광을 위해 직접적으로 사용될 수 없다. 대신, 스위칭 전원은 LED 디바이스를 위해 DC 구동 디바이스로서 사용될 필요가 있다. 따라서, 그런 LED 구동 디바이스가 종래 조광기와 호환할 수 있는 것이 바람직하다. 그러나, 종래 조광기와 호환할 수 있는 종래 기술에서 제공되는 만족스러운 디바이스가 없고, 특히 트레일링 에지 조광기와 호환할 수 있는 만족스러운 디바이스가 제공되고 있지 않다.

본 발명의 목적은 트레일링 에지 조광기의 도통각을 얻기 위한 방법 및 디바이스를 제공하는 것이다. 본 발명의 다른 목적은 리딩 에지 조광기 및 트레일링 에지 조광기와 동시에 호환할 수 있는 LED를 구동하기 위한 방법 및 디바이스를 제공하는 것이다.

본 발명의 실시예에 따라, 트레일링 에지 조광기의 도통각을 얻기 위한 방법이 제공되고, 상기 방법은: 트레일링 에지 조광기가 도통되기 시작할 때의 시점(t0)을 결정하는 단계; 이상적인 파형으로부터의 편차가 나타날 때의 가장 빠른 시점(t1)을 결정하는 단계; 및 이상적인 파형으로부터의 편차가 나타날 때의 가장 빠른 시점(t1) 및 트레일링 에지 조광기가 도통되기 시작할 때의 시점(t0)을 기초로 트레일링 에지 조광기의 도통각(t1-t0)을 결정하는 단계를 포함한다.

이 방법에서, 트레일링 에지 조광기의 도통각은 효과적으로 결정될 수 있어서, LED는 트레일링 에지 조광기의 도통각에 따라 조광될 수 있고, 그리고 임의의 간섭의 영향은 감소될 수 있다.

게다가, 본 발명의 실시예에 따라, LED 구동 방법이 제공되고, 상기 방법은 조광기의 타입을 결정하는 단계; 접속된 조광기가 리딩 에지 조광기인 것이 결정될 때, 리딩 에지 조광기의 도통각을 얻는 단계; 접속된 조광기가 트레일링 에지 조광기인 것이 결정될 때, 상기 방법으로 트레일링 에지 조광기의 도통각을 얻는 단계; 및 조광기의 얻어진 도통 각에 따라 조광 신호를 생성하는 단계를 포함한다.

이 방법에서, 리딩 에지 조광기 및 트레일링 에지 조광기와의 호환성은 효과적으로 달성될 수 있고, 그리고 LED는 위상 조광기의 도통각에 따라 조광될 수 있다. 게다가, 임의의 간섭은 감소될 수 있고, 조광기의 지터링(jittering)에 의해 유발되는 LED의 플리커링(flickering)은 제거될 수 있다.

게다가, 본 발명의 실시예에 따라, 트레일링 에지 조광기에 대한 도통각 획득 디바이스가 제공되고, 상기 도통각 획득 디바이스는: 트레일링 에지 조광기가 도통되기 시작할 때의 시점(t0)을 결정하도록 구성된 도통 시점 결정 유닛; 이상적인 파형으로부터의 편차가 나타날 때의 가장 빠른 시점(t1)을 결정하도록 구성된 위상 커팅 포인트(cutting point) 결정 유닛; 및 이상적인 파형으로부터의 편차가 나타날 때의 가장 빠른 시점(t1) 및 트레일링 에지 조광기가 도통되기 시작할 때의 시점(to)을 기초로 트레일링 조광기의 도통각(t1-t0)을 결정하도록 구성된 도통각 결정 유닛을 포함한다.

이 디바이스에서, 트레일링 에지 조광기의 도통각은 트레일링 에지 조광기의 도통각에 따라 LED에 대한 조광을 수행하기 위해 효과적으로 결정될 수 있다. 게다가, 임의의 간섭의 영향은 감소될 수 있다.

게다가, 본 발명의 실시예에 따라, LED 구동 디바이스가 제공되고, 상기 LED 구동 디바이스는: 조광기의 타입을 결정하도록 구성된 조광기 타입 결정 유닛; 접속된 조광기가 리딩 에지 조광기인 것이 결정될 때, 리딩 에지 조광기의 도통각을 얻도록 구성된, 리딩 에지 조광기에 대한 도통각 획득 디바이스; 접속된 조광기가 트레일링 에지 조광기인 것이 결정될 때, 트레일링 에지 조광기의 도통각을 얻도록 구성된, 상기된 바와 같은 트레일링 에지 조광기에 대한 도통각 획득 디바이스; 및 조광기의 얻어진 도통각에 따라 조광 신호를 생성하도록 구성된 조광 유닛을 포함한다.

LED 구동 디바이스에서, 리딩 에지 조광기 및 트레일링 에지 조광기와의 호환성은 효과적으로 달성될 수 있고, 그리고 LED는 위상 조광기의 도통각에 따라 조광될 수 있다. 게다가, 임의의 간섭의 영향은 감소될 수 있고, 그리고 조광기의 지터링에 의해 유발된 LED의 플리커링은 제거될 수 있다.

게다가, 본 발명의 실시예에 따라, LED 구동 방법이 제공되고, 상기 LED 구동 방법은: PWM 조광 신호로 PWM 제어 신호를 생성하는 단계; 및 LED의 구동 전압을 생성하기 위하여, PWM 제어 신호로 PWM DC/DC 컨버터를 제어하는 단계를 포함한다.

이 방법에서, PWM 조광은 이용될 수 있고, 그리고 한편 LED 디바이스와 고전압 전원 사이의 효과적인 절연은 보장될 수 있다.

게다가, 본 발명의 실시예에 따라, LED 구동 시스템이 제공되고, 상기 LED 구동 시스템은: PWM DC/DC 컨버터, PWM 제어기 및 PWM 조광 신호 생성 유닛을 포함하고; 여기서 PWM 조광 신호 생성 유닛은 PWM 조광 신호를 생성하도록 구성되고; PWM 제어기는 PWM 조광 신호를 이용함으로써 PWM 제어 신호를 생성하도록 구성되고; 그리고 PWM DC/DC 컨버터는 PWM 제어 신호에 따라 LED의 구동 전압을 생성하도록 구성된다.

이런 LED 구동 시스템에서, PWM 조광은 이용될 수 있고, 그리고 한편 LED 디바이스와 고전압 전원 사이의 효과적인 절연은 보장될 수 있어서, 시스템이 안전 표준에 따라 쉽게 설계될 수 있는 것이 보장된다. 게다가, 상기 시스템은 간단한 구조를 가지므로, 생산 비용은 크게 감소되고, 그리고 정확한 정전류 특성이 보장될 수 있다. 따라서, LED 전류에 관한 고도로 정확한 요구조건들은 충족될 수 있다.

본 발명은 도면들과 조합하여 이후 상세한 설명을 참조하여 보다 잘 이해될 수 있고, 도면들에서, 동일하거나 유사한 참조 부호들은 동일하거나 유사한 컴포넌트들을 가리키기 위하여 사용된다. 모든 도면들 및 상세한 설명은 명세서에 포함되고 명세서의 부분을 구성하며, 그리고 본 발명의 바람직한 실시예들을 도시하고 본 발명의 원리들 및 장점들을 설명하기 위한 예들을 추가로 제공하기 위해 사용된다.

도 1은 종래 기술의 조광기의 일반적인 접속 방법 및 조광기의 이상적인 출력 파형을 도시한다.
도 2는 트레일링 에지 조광기의 정류된 출력 전압의 예시적인 파형을 도시한다.
도 3은 본 발명의 실시예에 따른 트레일링 에지 조광기의 도통각을 얻기 위한 방법의 흐름도를 도시한다.
도 4는 리딩 에지 조광기의 정류된 출력 전압의 예시적인 파형을 도시한다.
도 5는 리딩 에지 조광기 및 트레일링 에지 조광기와 호환될 수 있는 LED를 구동하기 위한 방법의 흐름도를 도시한다.
도 6은 조광기의 검출을 위한 원리 도를 도시한다.
도 7은 본 발명의 실시예에 따른 트레일링 에지 조광기에 대한 도통각 획득 디바이스의 개략적인 블록도를 도시한다.
도 8은 본 발명의 실시예에 따른 리딩 에지 조광기 및 트레일링 에지 조광기와 호환할 수 있는 LED 구동 디바이스의 블록도를 도시한다.
도 9는 선형 조광의 원리를 개략적으로 도시한다.
도 10은 PWM 조광의 원리를 개략적으로 도시한다.
도 11은 본 발명의 실시예에 따라 LED를 구동하기 위한 방법의 흐름도를 도시한다.
도 12는 생성된 PWM 제어 신호의 파형을 개략적으로 도시한다.
도 13은 본 발명의 실시예에 따른 LED 구동 시스템의 개략적인 구조도를 도시한다.

도면들에서, 동일한 참조 부호들은 동일하거나 대응하는 컴포넌트들을 위해 사용된다.

이후, 본 발명의 실시예들을 도면들과 협력하여 기술될 것이다. 명확화 및 간명화의 관점에서, 실제 실시예들의 모든 특징들이 상세한 설명에 기술되지 않는다. 그러나, 실시예들에 특정한 많은 결정들이 개발자의 특정 목적들을 달성하기 위하여 임의의 실제 실시예들의 개발 동안 이루어질 필요가 있고, 그리고 이들 결정들이 상이한 실시예들에 따라 다소의 범위까지 가변할 수 있다는 것이 이해되어야 한다. 게다가, 비록 개발 작업이 오히려 복잡해지고 시간-소비적일 수 있지만, 본 발명의 명세로부터 이익을 얻는 당업자에게 단지 루틴 잡(routine job)인 것이 이해되어야 한다.

도면들에서, 본 발명의 해결책에 밀접하게 관련된 디바이스 구조만이 도면들에 도시되고, 그리고 본 발명에 거의 관련이 없는 다른 상세한 것들은 불필요한 상세들로 인해 본 발명이 불명확하게 되는 것을 회피하기 위하여 생략되는 것이 여기서 추가로 지적되어야 한다.

제 1 실시예

본 발명자는 트레일링 에지 조광기에 대해, 통상적인 값이 100nF-150nF인 캐패시터가 일반적으로 트레일링 에지 조광기의 출력 단자와 병렬로 접속되는 것을 인식한다. 게다가, LED 구동기의 입력 단자 상의 전-자기 간섭(EMI) 필터는 일반적으로 또한 캐패시터를 포함한다. 이들 캐패시터들은 조광기의 출력 전압이 이상적인 파형에서처럼 빠르게 감소할 수 없는 것을 유발할 수 있다. 도 2는 트레일링 에지 조광기의 정류된 출력 전압의 예시적인 파형을 도시한다. 도 2에 도시된 바와 같이, 다른 사이클의 시작 이전에, 전압이 비교적 오랜 시간 기간 이후 영으로 감소된다. 그런 상황에서, 조광기의 출력 전압이 영으로 감소될 때의 시점(t2)은 조광기의 도통각을 올바르게 반영할 수 없고, 이것은 LED 램프가 올바르게 조광될 수 없거나, 조광 가능 범위가 상당히 좁아지는 것을 유발할 수 있다. 이것은 트레일링 에지 조광기와 실제로 호환할 수 있는 시장에서 판매되는 조광 가능한 LED 램프가 없기 때문이다.

본 발명자는 도 2에 도시된 바와 같이, 트레일링 에지 조광기의 위상 커팅 이후, 비록 전압이 영으로 빠르게 감소될 수 없지만, 상기 전압의 파형 및 이상적인 파형 사이에 특정 차가 존재한다는 것을 인식하였다. 그러므로, 이상적인 파형으로부터의 편차가 나타날 때의 가장 빠른 시점(t1)이 결정될 수 있다면, 트레일링 에지 조광기가 이 시점에서 위상 커팅을 수행하는 것이 고려될 수 있다. 따라서, 트레일링 에지 조광기의 도통각이 t1-t0인 것이 결정될 수 있고, 여기서 t0는 트레일링 에지 조광기가 도통되기 시작할 때의 시점이다.

상기 고려를 기초로, 본 발명의 실시예에 따라, 트레일링 에지 조광기의 도통각을 얻기 위한 방법이 제공된다. 도 3은 이 방법의 흐름도를 도시한다. 도 3에 도시된 바와 같이, 상기 방법은 다음 단계들을 포함한다:

S310: 트레일링 에지 조광기가 도통되기 시작할 때의 시점(t0)을 결정하는 단계. 시점(t0) 이후, 트레일링 에지 조광기는 도통되기 시작하고, 따라서 상기 조광기의 출력 전압은 실질적으로 이상적인 파형과 같아야 한다. 이상적인 파형은 도 2에서 사인 파(sinus wave)인 것으로 가정된다. 따라서, 시점(t0)에서 시작하는 트레일링 에지 조광기의 도통 위상에서, 출력 전압은 실질적으로 사인 파와 동일하다.

S320: 이상적인 파형으로부터의 편차가 나타날 때의 가장 빠른 시점(t1)을 결정하는 단계. 특히, 단계(S320)에서, 샘플링은 트레일링 에지 조광기의 출력 전압 상에서 수행될 수 있고, 샘플된 값들은 이상적인 파형과 비교되고, 그리고 이상적인 파형으로부터의 편차가 나타날 때의 가장 빠른 시점(t1)은 출력 전압과 이상적인 파형 사이의 차를 기초로 결정된다. 시점(t1)이 결정될 때, 시점(t1)은 트레일링 에지 조광기의 위상 커팅 포인트인 것으로 고려된다.

S330: 이상적인 파형이 나타날 때의 가장 빠른 시점(t1) 및 트레일링 에지 조광기가 도통되기 시작할 때의 시점(t0)을 기초로 트레일링 에지 조광기의 도통각(t1-t10)을 결정하는 단계.

트레일링 에지 조광기의 도통각이 얻어질 때, LED는 결정된 도통각에 따라 조광될 수 있다. 예를 들어, PWM(펄스 폭 변조) 신호는 조광기의 도통각에 따라 생성될 수 있고, PWM 신호의 듀티 사이클은 조광기의 도통각에 관련되고, 그리고 PWM 신호는 LED 휘도의 조절을 위해 사용된다. 확실히 선형 조광이 당업자에 의해 쉽게 이해될 수 있는 조광기의 도통각에 따라 수행되는 것이 또한 가능하다.

LED 구동 디바이스가 저항 로드가 아니기 때문에, LED 구동 디바이스 및 조광기 사이의 매칭이 특히 이상적이지 않은 상황이 존재할 수 있다. 이런 상황에서 LED 구동 디바이스의 출력은 임의의 간섭을 가질 수 있으므로, LED 램프의 플리커링은 쉽게 유발될 수 있다. 이런 상황에 대해, 임의의 간섭의 영향을 감소시키기 위해, 조광기의 도통각의 검출 프로세스 동안 다수의 사이클들에서 얻어진 도통각들의 평균 값을 계산하고 그리고 평균 값에 따라 LED에 대해 조광을 수행하는 것이 바람직하다.

본 실시예에 따라 트레일링 에지 조광기의 도통각을 얻기 위한 방법에서, 트레일링 에지 조광기의 도통각에 따라 LED에 대해 조광을 수행하기 위하여, 트레일링 에지 조광기의 도통각은 효과적으로 결정될 수 있다. 게다가, 임의의 간섭의 영향은 감소될 수 있다.

제 2 실시예

종래 조광기는 리딩 에지 조광기 및 트레일링 에지 조광기를 포함한다. 그러므로, 본 발명의 실시예에 따라, 리딩 에지 조광기 및 트레일링 에지 조광기와 호환할 수 있는 LED를 구동하기 위한 방법이 제공된다.

LED를 구동하기 위한 방법을 상세히 도시하기 전에, 리딩 에지 조광기의 도통각을 얻기 위한 방법이 먼저 기술된다. 도 4는 리딩 에지 조광기의 정류된 출력 전압의 예시적인 파형을 도시한다. 도면으로부터 알 수 있는 바와 같이, 시점(t0) 및 시점(t1) 사이의 기간에서, 리딩 에지 조광기의 출력 전압은 실질적으로 영이다. 시점(t1)에서, 리딩 에지 조광기는 도전되어, 출력 전압에서 점프가 나타난다. 시점(t2)까지, 출력 전압은 표준 전압에 따라 영으로 감소한다. 따라서, 리딩 에지 조광기의 도통각을 검출하기 위하여, 시점들(t1 및 t2)에서의 영 교차 전압을 검출하는 것만이 요구된다. 리딩 에지 조광기의 도통각을 얻기 위한 이런 방법은 당업자에게 친밀하고 그리고 여기서 상세히 도시되지 않을 것이다.

도 5는 리딩 에지 조광기 및 트레일링 에지 조광기와 호환할 수 있는 LED를 구동하기 위한 방법의 흐름도를 도시한다. 도 5에 도시된 바와 같이, 상기 방법은 다음 단계들을 포함한다:

S510: 조광기가 접속되었는지 검출하는 단계. 도 6은 참조될 수 있고, 여기서 조광기 검출을 위한 원리 도가 개략적으로 도시된다. 동작시, LED 구동 디바이스(620)는 저항 전압 분할기를 통하여 특정 샘플링 율(rate)로 포인트 A에서 전압에 대한 샘플링 및 분석을 수행한다. 단계(S510)에서, LED 구동 디바이스(620)는 샘플링된 전압을 기준 전압과 비교한다. 기준 전압은 이미 LED 구동 디바이스(620)에 저장되거나, 외부로부터 입력될 수 있다. LED 구동 디바이스(620)는 샘플링된 전압이 기준 전압보다 클 때 및 작을 때의 시간을 분석할 수 있고, 그리고 조광기가 접속되었는지를 결정하기 위한 기준으로서 그런 시간 정보를 취한다. LED 구동 디바이스가 MCU 또는 DSP 같은 마이크로-제어기로 구현될 수 있다는 것은 당업자에 의해 쉽게 인식될 수 있다.

본 발명에 따른 방법에서, 단계(S510)가 선택적인 것이 주의되어야 한다. 예를 들어, 구성에 따라, 추후 단계들이 직접 구현될 수 있도록, 조광기가 접속되는 것이 디폴트로 간주될 수 있다.

S520: 조광기가 접속되었다는 것이 결정될 때 조광기의 타입을 결정하는 단계. 도 1로부터 리딩 에지 조광기의 출력 파형이 트레일링 에지 조광기의 출력 파형과 명백히 상이하다는 것을 알 수 있다. 따라서, 조광기의 타입은 샘플링된 신호들에 따라 결정될 수 있다.

접속된 조광기가 리딩 에지 조광기인 것이 결정될 때, 리딩 에지 조광기의 도통각은 상기된 바와 같이 리딩 에지 조광기의 도통각을 얻기 위한 방법으로 얻어진다.

접속된 조광기가 트레일링 에지 조광기인 것이 결정될 때, 트레일링 에지 조광기의 도통각은 본 발명의 제 1 실시예에 기술된 바와 같이 트레일링 에지 조광기의 도통각을 얻기 위한 방법으로 얻어진다.

추후, 단계(S550)에서, 조광 신호는 얻어진 도통각에 따라 생성된다.

제 1 실시예와 유사하게, 임의의 간섭 영향을 감소시키기 위하여, 조광기의 도통각의 검출 프로세스 동안 다수의 사이클들에서 얻어진 도통각들의 평균 값을 계산하고 그리고 상기 평균 값에 따라 LED에 대한 조광을 수행하는 것이 바람직하다.

조광기의 동작시, 지터링은 입력 신호 등등에서의 지터링으로 인해 발생할 수 있고, 그리고 대응하는 작은 변화는 조광기의 도통각에서 유발될 수 있다. 그러나, 실제로 이 시간에서 LED의 조광을 변화시키는 것은 원해지지 않는다. 따라서, 실시예에 따른 방법에서, 안티-지터링(anti-jittering) 제어 단계가 조광기의 도통각이 얻어진 후 구성되는 것이 바람직하다. 안티-지터링 제어 단계에서, 조광기의 도통각의 변화가 검출되고, 그리고 조광기의 도통각의 변화가 특정 임계값보다 클 때만, 조광 신호가 조광기의 변화된 도통각에 따라 조광 단계에서 생성된다. 따라서, 조광기의 지터링에 의해 유발된 LED의 플리커링은 제거될 수 있다.

본 실시예에 따라 LED를 구동하기 위한 방법에서, 리딩 에지 조광기 및 트레일링 에지 조광기와의 호환성은 효과적으로 달성될 수 있고, 그리고 LED는 위상 조광기의 도통각에 따라 조광될 수 있다. 게다가, 임의의 간섭의 영향은 감소될 수 있고, 그리고 조광기의 지터링에 의해 유발된 LED의 플리커링은 제거될 수 있다.

제 3 실시예

본 발명의 제 3 실시예는 상기 제 1 실시예에 대응하고, 여기서 트레일링 에지 조광기(700)에 대한 도통각 획득 디바이스가 기술된다. 도 7은 본 발명의 제 3 실시예에 따라 트레일링 에지 조광기(700)에 대한 도통각 획득 디바이스의 개략적인 블록도를 도시한다. 도 7에 도시된 바와 같이, 트레일링 에지 조광기(700)에 대한 도통각 획득 디바이스는 하기를 포함한다:

트레일링 에지 조광기가 도통되기 시작할 때의 시점(t0)을 결정하도록 구성된 도통 시점 결정 유닛(710). 시점(t0) 이후, 트레일링 에지 조광기는 도통되기 시작하고, 따라서 출력 전압은 실질적으로 이상 파형과 동일하여야 한다. 이상적인 파형은 도 2의 사인 파인 것으로 가정된다. 따라서, 시점(t0)으로부터 시작하는 트레일링 에지 조광기의 도통 단계에서, 출력 전압은 실질적으로 사인 파와 동일하다.

이상적인 파형으로부터의 편차가 나타날 때의 가장 빠른 시점(t1)을 결정하도록 구성된 위상 커팅 포인트 결정 유닛(720). 특히, 위상 커팅 포인트 결정 유닛(720)은 샘플링 디바이스 및 비교 디바이스를 더 포함할 수 있고, 여기서 샘플링 디바이스는 샘플링된 값들을 얻기 위하여 트레일링 에지 조광기의 출력 전압에 대한 샘플링을 수행하도록 구성되고, 그리고 비교 디바이스는 샘플링된 값들을 이상적인 파형과 비교하고, 그리고 출력 전압 및 이상적인 파형 사이의 차를 기초로 이상적인 파형으로부터의 편차가 나타날 때의 가장 빠른 시점(t1)을 결정하도록 구성된다. 시점(t1)이 결정될 때, 시점(t1)은 트레일링 에지 조광기의 위상 커팅 포인트인 것으로 고려된다.

이상적인 파형으로부터의 편차가 나타날 때의 가장 빠른 시점(t1) 및 트레일링 에지 조광기가 도통되기 시작할 때의 시점(t0)을 기초로 트레일링 에지 조광기의 도통각(t1-t0)을 결정하도록 구성된 도통각 결정 유닛(730).

LED 구동 디바이스가 저항 로드가 아니기 때문에, LED 구동 디바이스 및 조광기 사이의 매칭이 특히 이상적이지 않은 상황이 존재할 수 있다. 이런 상황에서 LED 구동 디바이스의 출력은 임의의 간섭을 가질 수 있으므로, LED 램프의 플리커링은 쉽게 유발될 수 있다. 이런 상황에 대해, 임의의 간섭의 영향을 감소시키기 위하여, 도통각 결정 유닛(730)이 조광기의 도통각의 검출 프로세스 동안 다수의 사이클들에서 얻어진 도통각들의 평균 값을 계산하고, 그리고 최종적으로 얻어진 도통각으로서 평균 값을 취하도록 구성된 평균화 디바이스를 더 포함할 수 있다는 것이 바람직하다.

본 실시예에 따라 트레일링 에지 조광기(700)에 대한 도통각 획득 디바이스에서, 트레일링 에지 조광기의 도통각은 트레일링 에지 조광기의 도통각에 따라 LED에 대한 조광을 수행하기 위하여 효과적으로 결정될 수 있다. 게다가, 임의의 간섭의 영향은 감소될 수 있다.

제 4 실시예

본 발명의 제 4 실시예는 상기 제 2 실시예에 대응하고, 여기서 리딩 에지 조광기 및 트레일링 에지 조광기와 호환할 수 있는 LED 구동 디바이스(800)가 기술된다.

도 8은 본 발명의 실시예에 따라 리딩 에지 조광기 및 트레일링 에지 조광기와 호환할 수 있는 LED 구동 디바이스의 블록도를 도시한다. 도 8에 도시된 바와 같이, LED 구동 디바이스(800)는 다음 모듈들을 포함한다:

조광기가 접속되었는지를 검출하도록 구성된 조광기 검출 유닛(810). 도 6은 참조될 수 있고, 여기서 조광기 검출을 위한 원리 도는 개략적으로 도시된다. 여기에 다시 기술되지 않을 조광기 검출을 위한 상세한 절차에 대한 제 2 실시예의 설명을 참조하라. 제 2 실시예에 기술된 바와 같이, 조광기 검출 유닛(810)은 LED 구동 디바이스(800)에서 선택적이다.

조광기가 접속된 것이 결정될 때 조광기의 타입을 결정하도록 구성된 조광기 타입 결정 유닛(820). 도 1로부터 리딩 에지 조광기의 출력 파형이 트레일링 에지 조광기의 출력 파형과 명백히 상이하다는 것을 알 수 있다. 따라서, 조광기 타입 결정 유닛(820)은 샘플링된 신호들에 따라 조광기의 타입을 결정할 수 있다.

접속된 조광기가 리딩 에지 조광기인 것이 결정될 때, 리딩 에지 조광기의 도통각을 검출하기 위한 방법으로 리딩 에지 조광기의 도통각을 얻도록 구성된 리딩 에지 조광기(830)에 대한 도통각 획득 디바이스.

접속된 조광기가 트레일링 에지 조광기인 것이 결정될 때 트레일링 에지 조광기의 도통각을 얻도록 구성된, 본 발명의 제 3 실시예에 기술된 바와 같은 트레일링 에지 조광기(700)에 대한 도통각 획득 디바이스.

얻어진 도통각에 따라 조광 신호를 생성하도록 구성된 조광 유닛(850).

바람직하게, 리딩 에지 조광기(830)에 대한 도통각 획득 디바이스 및 트레일링 에지 조광기(700)에 대한 도통각 획득 디바이스는 다수의 사이클들에서 얻어진 도통각들의 평균 값을 계산하도록 구성되어, 임의의 간섭의 영향을 감소시키기 위하여, 조광 유닛(850)은 평균 값에 따라 LED에 대한 조광을 수행할 수 있다.

게다가, LED 구동 디바이스(800)가 조광기의 도통각의 변화를 검출하도록 구성된 안티-지터링 제어 유닛(도시되지 않음)을 포함하고, 그리고 조광기의 도통각의 변화가 특정 임계값보다 클 때만, 조광 신호가 조광기의 변화된 도통각에 따라 생성되는 것이 또한 바람직하다. 따라서, 조광기의 지터링에 의해 유발된 LED의 플리커링은 제거될 수 있다.

본 실시예에 따른 LED 구동 디바이스(800)에서, 리딩 에지 조광기 및 트레일링 에지 조광기와의 호환성은 효과적으로 달성될 수 있고, 그리고 LED는 위상 조광기의 도통각에 따라 조광될 수 있다. 게다가, 임의의 간섭의 영향은 감소될 수 있고, 그리고 조광기의 지터링에 의해 유발된 LED의 플리커링은 제거될 수 있다.

제 5 실시예

본 발명자는 100V 내지 230V의 범위 내의 고전압 메인즈 공급부가 일반적으로 LED 디바이스의 입력 전원으로서 이용되는 것을 인식한다. 안전 요구조건들을 충족하기 위하여, 사람에 대한 잠재적인 손상을 회피하기 위하여, 그런 고전압 전원으로부터 LED 디바이스를 절연하는 것이 바람직하다. 다른 한편, LED를 조광하기 위한 두 개의 방법들, 즉 선형 조광 및 PWM 조광이 존재한다는 것이 당업자에게 알려졌다. 도 9는 선형 조광의 원리를 개략적으로 도시한다. 도 9로부터 알 수 있는 바와 같이, LED를 통하여 흐르는 전류의 크기는 조광 신호에 따라 가변한다. LED가 가장 높은 발광 효율성을 달성하고 정격 동작 전류의 경우에서만 공칭 값의 색온(color temperature)(LED의 핵심 파라미터들)을 얻을 수 있기 때문에, 선형 조광은 LED의 발광 효율성을 낮추고 구동 전류의 변화에 따라 LED의 색온을 변화시킨다. 도 10은 PWM 조광의 원리를 개략적으로 도시한다. 도 10으로부터 알 수 있는 바와 같이, LED의 도통 동안, LED를 통해 흐르는 전류의 크기는 변화되지 않고 유지되고, 따라서 비교적 높은 발광 효율성 및 우수한 발광 품질이 달성될 수 있다.

상기 분석으로부터 알 수 있는 바와 같이, LED 구동 시스템은 PWM 조광을 이용하고, 그리고 동시에 LED 디바이스 및 고전압 전원 사이의 효과적인 절연을 보장하는 것이 바람직하다. 그러나, 만족스러운 해결책은 현재 이용 가능하지 않다.

DC 전압이 LED를 구동하기 위하여 요구되기 때문에, DC/DC 컨버터를 사용하여 고전압 전원으로부터 LED 디바이스를 절연하는 것은 당업자에게 알려졌다. DC/DC 컨버터를 사용하기 위하여, PWM 제어 신호가 DC/DC 컨버터의 스위치를 제어하기 위하여 PWM 제어기에 의해 출력되는 것이 요구되므로, 전원으로부터의 전압은 고주파 펄스가 되고, 따라서 컨버터에 의해 LED를 구동하기 위한 저전압으로 변환될 수 있다. 일반적으로, PWM 제어 신호의 주파수는 10 킬로헤르쯔(kHz) 내지 백 킬로헤르쯔 정도이다.

본 발명자는 LED에 대한 PWM 조광을 수행하기 위하여 사용된 PWM 조광 신호의 주파수가 PWM 제어 신호의 주파수보다 매우 낮은 일반적으로 100Hz 내지 1000Hz 범위 이내인 것을 인식한다. PWM 조광 신호가 현재 PWM 제어 신호로 직접적으로 변조될 때, 즉 진폭 변조가 새로운 PWM 제어 신호를 생성하기 위하여 PWM 조광 신호를 이용함으로써 현재 PWM 제어 신호 상에서 수행될 때, 조광 신호는 새로운 PWM 제어 신호에 의해 직접적으로 운반되어, 시스템의 구조는 크게 단순화될 수 있다.

PWM 제어 신호는 현재 PWM 제어 신호 상에서 진폭 변조를 수행함으로써 생성될 수 있거나, PWM 조광 신호 상에서 주파수 변조를 수행함으로써 생성될 수 있다. 게다가, 본 발명의 PWM 신호가 PWM 조광 신호에 따라 직접적으로 생성되는 것이 생각될 수 있다, 즉 생성된 고주파수 PWM 제어 신호의 포락선(envelope curve)은 PWM 조광 신호의 파형에 일치한다.

따라서, 본 발명의 실시예에 따라, LED를 구동하기 위한 방법은 제공된다. 도 11은 LED를 구동하기 위한 방법의 흐름도를 도시한다. 도면에서 알 수 있는 바와 같이, 상기 방법은 다음 단계들을 포함한다:

S1110: PWM 조광 신호로 PWM 제어 신호를 생성하는 단계. PWM 조광 신호의 주파수는 일반적으로 100Hz 내지 1000Hz 범위 내에 있다. 도 12는 생성된 PWM 제어 신호를 개략적으로 도시한다. 도면으로부터 알 수 있는 바와 같이, 새로운 PWM 제어 신호의 포락선은 PWM 조광 신호에 따라 변화한다. 조광 신호의 각각 영이 아닌 시간 기간에서, 본래의 PWM 제어 신호는 여전히 포함된다. 다른 말로, 진폭/주파수 변조는 PWM 조광 신호를 사용하여 본래의 PWM 제어 신호 상에서 수행되고, 그리고 PWM 제어 신호의 주파수는 변화되지 않는다.

S1120: LED의 구동 전압을 생성하기 위하여 PWM 제어 신호로 PWM DC/DC 컨버터를 제어하는 단계.

본 발명에 따른 방법에서, PWM 조광은 이용될 수 있고, 그리고 한편 LED 디바이스 및 고전압 전원 사이의 효과적인 절연은 보장될 수 있다.

제 6 실시예

제 5 실시예에 대응하여, 본 발명의 제 6 실시예에 따라, LED 구동 시스템은 제공되고, PWM 조광 및 효과적인 절연의 이용을 구현할 수 있다.

도 13은 본 발명의 실시예에 따른 LED 구동 시스템의 개략적인 구조적 도면을 도시한다. 도 13으로부터 알 수 있는 바와 같이, LED 구동 시스템은: PWM DC/DC 컨버터(1310), PWM 제어기(1320) 및 PWM 조광 신호 생성 유닛(1330)을 포함한다. PWM 조광 신호 생성 유닛(1330)은 PWM 조광 신호를 생성하도록 구성된다. PWM 제어기(1320)는 PWM 조광 신호를 이용함으로써 PWM 제어 신호를 생성하도록 구성된다. 여기서 PWM 조광 신호의 주파수는 일반적으로 100Hz 내지 1000Hz 범위 내에 있다. 여기서 PWM DC/DC 컨버터(1310)는 PWM 제어 신호에 따라 LED의 구동 전압을 생성하도록 구성된다.

바람직하게, 실시예에 따른 LED 구동 시스템은 LED를 통하여 흐르는 전류의 크기가 일정하게 유지되는 것을 보장하도록 적응된 정전류 제어 유닛(1340)을 더 포함한다. 정전류 제어 유닛(1340)의 동작 원리는 LED를 통해 흐르는 전류가 검출되어 미리 정의된 값과 비교되는 것이다. LED의 전류가 미리 정의된 값과 상이할 때, 피드백 신호는 PWM 제어 신호를 조절하기 위하여 PWM 제어기(1320)에 생성된다. 동작 모드는 당업자에게 친밀하고, 그리고 여기서 추가로 도시되지 않을 것이다.

바람직하게, 실시예에 따른 LED 구동 시스템은 전기 절연 방식으로 정전류 제어 유닛(1340)으로부터 PWM 제어기로 피드백을 입력하도록 구성된 절연 및 피드백 유닛(1350)을 더 포함한다. 예를 들어, 광학 결합은 절연을 달성하기 위하여 이용될 수 있다.

본 발명에 따른 LED 구동 시스템에서, PWM 조광은 이용될 수 있고, 그리고 한편 LED 디바이스 및 고전압 전원 사이의 효과적인 절연은 보장되어, 시스템이 안전 표준에 일치하게 쉽게 설계될 수 있는 것이 보장된다. 게다가, 시스템은 간단한 구조를 가지므로, 생산 비용은 크게 감소되고, 그리고 정확한 정전류 특성이 보장될 수 있다. 따라서, LED의 전류에 관한 고도의 정확한 요구조건들은 충족될 수 있다.

마지막으로, 용어 "포함" 또는 임의의 다른 변형들이 비-배타적 포함을 의미하므로, 일련의 엘리먼트들을 포함하는 프로세스, 방법, 물품 또는 디바이스가 단지 이들 엘리먼트들만을 포함할 뿐 아니라 명시적으로 리스트되지 않은 다른 엘리먼트들을 포함하거나, 프로세스, 방법, 물품 또는 디바이스의 고유 엘리먼트들을 더 포함하는 것이 주의되어야 한다. 게다가, 추가 제한이 없을 때, 단어 "단수를 포함"에 의해 정의된 엘리먼트가 거기에 엘리먼트를 포함하는 프로세스, 방법, 물품 또는 다른 디바이스에 다른 동일한 엘리먼트들이 있다는 것을 배제하지 않는다.

본 발명의 실시예들은 도면들과 협력하여 상세히 기술된다. 그러나, 상기된 실시예들이 단지 본 발명을 도시하기 위해서만 사용되고, 그리고 본 발명의 제한을 구성하지 않는 것이 이해되어야 한다. 다양한 변형들 및 변화들은 본 발명의 핵심 및 범위에서 벗어나지 않고 당업자에 의해 상기 실시예들에 대해 이루어질 수 있다. 그러므로, 본 발명의 범위는 첨부된 청구항들 및 등가 의미들에 의해서만 정의된다.

610 : 조광기 620 : LED 구동 디바이스

Claims (12)

1. 트레일링 에지 조광기(trailing edge dimmer)의 도통각(conduction angle)을 얻기 위한 방법으로서,
   상기 트레일링 에지 조광기가 도통되기 시작할 때의 시점(t0)을 결정하는 단계;
   이상적인 파형으로부터의 편차가 나타날 때의 가장 빠른 시점(t1)을 결정하는 단계; 및
   상기 이상적인 파형으로부터의 편차가 나타날 때의 상기 가장 빠른 시점(t1) 및 상기 트레일링 에지 조광기가 도통되기 시작할 때의 상기 시점(to)을 기초로 상기 트레일링 에지 조광기의 도통각(t1-t0)을 결정하는 단계
   를 포함하는,
   트레일링 에지 조광기의 도통각을 얻기 위한 방법.
2. 제 1 항에 있어서,
   상기 이상적인 파형으로부터의 편차가 나타날 때의 가장 빠른 시점을 결정하는 단계는,
   상기 트레일링 에지 조광기의 출력 전압 상에 샘플링을 수행하고, 상기 샘플링된 값들을 상기 이상적인 파형과 비교하고, 그리고 상기 출력 전압 및 상기 이상적인 파형 사이의 차를 기초로 상기 이상적인 파형으로부터의 상기 편차가 나타날 때의 상기 가장 빠른 시점(t1)을 결정하는 단계를 포함하는,
   트레일링 에지 조광기의 도통각을 얻기 위한 방법.
3. 제 1 항 또는 제 2 항에 있어서,
   상기 트레일링 에지 조광기의 도통각을 결정하는 단계에서, 다수의 사이클들에서 얻어진 상기 도통각들의 평균 값은 계산되고, 그리고 상기 평균 값은 얻어진 도통각으로서 취해지는,
   트레일링 에지 조광기의 도통각을 얻기 위한 방법.
4. LED 구동 방법으로서,
   조광기의 타입을 결정하는 단계;
   접속된 상기 조광기가 리딩 에지 조광기(leading edge dimmer)인 것이 결정될 때, 상기 리딩 에지 조광기의 도통각을 얻는 단계;
   접속된 상기 조광기가 트레일링 에지 조광기인 것이 결정될 때, 제 1 항 내지 제 3 항 중 어느 한 항에 따른 방법으로 상기 트레일링 에지 조광기의 도통각을 얻는 단계; 및
   상기 조광기의 상기 얻어진 도통각에 따라 조광 신호를 생성하는 단계
   를 포함하는,
   LED 구동 방법.
5. 제 4 항에 있어서,
   상기 조광기의 도통각이 얻어진 후 안티-지터링(anti-jittering) 제어 단계를 더 포함하고, 상기 안티-지터링 제어 단계에서, 상기 조광기의 상기 도통각의 변화가 검출되고, 그리고 상기 조광기의 도통각의 상기 변화가 특정 임계값보다 클 때만, 상기 조광 신호가 상기 조광기의 상기 변화된 도통각에 따라 생성되는,
   LED 구동 방법.
6. 제 4 항에 있어서,
   상기 조광기의 타입을 결정하는 단계 이전에, 상기 조광기가 접속되었는지 검출하는 단계를 더 포함하는,
   LED 구동 방법.
7. 트레일링 에지 조광기(700)에 대한 도통각 획득 디바이스로서,
   상기 트레일링 에지 조광기가 도통되기 시작할 때의 시점(t0)을 결정하도록 구성된 도통 시점 결정 유닛(710);
   이상적인 파형으로부터의 편차가 나타날 때의 가장 빠른 시점(t1)을 결정하도록 구성된 위상 커팅 포인트 결정 유닛(phase cutting point determining unit)(720); 및
   상기 이상적인 파형으로부터의 편차가 나타날 때의 상기 가장 빠른 시점(t1) 및 상기 트레일링 에지 조광기가 도통되기 시작할 때의 상기 시점(t0)을 기초로 상기 트레일링 에지 조광기의 도통각(t1-t0)을 결정하도록 구성된 도통각 결정 유닛(730)
   을 포함하는,
   트레일링 에지 조광기에 대한 도통각 획득 디바이스.
8. 제 7 항에 있어서,
   상기 위상 커팅 포인트 결정 유닛(720)은 샘플링 디바이스 및 비교 디바이스를 더 포함하고,
   상기 샘플링 디바이스는 샘플링된 값들을 얻기 위하여 상기 트레일링 에지 조광기의 출력 전압 상에서 샘플링을 수행하도록 구성되고, 그리고 상기 비교 디바이스는 상기 샘플링된 값들을 이상적인 파형과 비교하고, 그리고 상기 출력 전압 및 상기 이상적인 파형 사이의 차를 기초로 상기 이상적인 파형으로부터 편차가 나타날 때의 상기 가장 빠른 시점(t1)을 결정하도록 구성되는,
   트레일링 에지 조광기에 대한 도통각 획득 디바이스.
9. 제 7 항 또는 제 8 항에 있어서,
   상기 도통각 결정 유닛(730)은 다수의 사이클들에서 얻어진 상기 도통각들의 평균 값을 계산하고, 그리고 상기 평균 값을 얻어진 도통각으로서 취하도록 구성된 평균화 디바이스를 더 포함하는,
   트레일링 에지 조광기에 대한 도통각 획득 디바이스.
10. LED 구동 디바이스(800)로서,
    조광기의 타입을 결정하도록 구성된 조광기 타입 결정 유닛(820);
    접속된 조광기가 리딩 에지 조광기인 것이 결정될 때, 상기 리딩 에지 조광기의 도통각을 얻도록 구성된 리딩 에지 조광기(830)에 대한 도통각 획득 디바이스;
    접속된 조광기가 트레일링 에지 조광기인 것이 결정될 때, 상기 트레일링 에지 조광기의 도통각을 얻도록 구성된, 제 7 항 내지 제 9 항 중 어느 한 항에 따른 트레일링 에지 조광기(700)에 대한 도통각 획득 디바이스; 및
    상기 조광기의 상기 얻어진 도통각에 따라 조광 신호를 생성하도록 구성된 조광 유닛(850)
    을 포함하는,
    LED 구동 디바이스.
11. 제 10 항에 있어서,
    상기 조광 유닛(850) 이전에 있는 상기 리딩 에지 조광기(830)에 대한 상기 도통각 획득 디바이스 및 상기 트레일링 에지 조광기(700)에 대한 상기 도통각 획득 디바이스 다음에 안티-지터링 제어 유닛을 더 포함하고, 상기 안티-지터링 제어 유닛은 상기 조광기의 도통각의 변화를 검출하도록 구성되고, 그리고 상기 조광기의 도통각의 변화가 특정 임계값보다 클 때만, 상기 조광 신호가 상기 조광기의 변화된 도통각에 따라 생성되는,
    LED 구동 디바이스.
12. 제 10 항 또는 제 11 항에 있어서,
    상기 조광기가 접속되었는지를 검출하도록 구성된 상기 조광기 타입 결정 유닛(820) 이전에 조광기 결정 유닛(810)을 더 포함하는,
    LED 구동 디바이스.

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