KR101249025B1 - Ｌｅｄ계 조명 장치의 구동 방법 - Google Patents

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코닌클리즈케 필립스 일렉트로닉스 엔.브이.
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Abstract

본 발명은 조명 장치와 조절가능 전원을 포함하는 조명 시스템뿐만 아니라 이러한 조명 장치에 관한 것이며, 또한 이러한 조명 시스템을 구동하는 방법에 관한 것이다. 조명 장치는, 적어도 하나의 LED(1a, 1b)와, 소정의 전류나 전압에서 LED의 전기적 저항을 가리키는 양을 측정하는 측정 수단(7, 9)과 측정 수단(7, 9)에 접속되며 LED(1a, 1b)를 구동하기 위해 조절가능 전원(3a, 3b)을 제어하도록 구성된 전원 제어 수단(11)을 구비하는 제어 장치를 포함하며, 상기 신호는 상기 양의 값에 기초한다. LED의 전기적 저항은 함수적으로 LED의 접합 온도에 의존하며, 이 온도는 다시 LED의 광학 출력 특성들을 결정한다. 따라서, LED의 전기적 특성들을 측정하여 온도에 매핑함으로써 접합 온도를 간접적으로 측정하게 되면, LED 출력 제어가 가능해진다.
조명 장치, 조명 시스템, 제어 장치, 접합 온도

Description

ＬＥＤ계 조명 장치의 구동 방법{METHOD FOR DRIVING A LED BASED LIGHTING DEVICE}
본 발명은 하나 이상의 LED를 구비한 조명 시스템에 관한 것으로서, 이 시스템 내에서 LED들은 온도 변화를 보상하도록 제어된다.
특히, 본 발명의 제1 양태에서, 본 발명은, 적어도 하나의 발광 다이오드(LED)와, 상기 LED의 동작에 상관되는 양(quantity)의 값을 결정하도록 구성된 측정 수단과 상기 측정 수단에 접속되고 상기 LED를 구동하기 위한 제어 신호를 조절가능 전원에 제공하도록 구성된 전원 제어 수단을 구비하는 제어 장치를 포함하는 조명 장치에 관한 것이며, 여기서 상기 신호는 상기 측정 수단에 의해 결정된 바와 같은 상기 양의 값에 기초한다.
발광 다이오드, 또는, LED는 높은 효능 및 긴 수명으로 인해 광원으로서 점점 더 널리 사용되고 있다. 문서 US2003/0117087은 적어도 하나의 LED에 대한 제어 회로를 개시한다. 그러나, 잘 알려져 있는 LED의 문제점은 발광 강도가 온도에 크게 의존한다는 것이다. 일반적으로, 온도가 높을수록 광도가 낮아진다.
이러한 문제점은 종래 기술에서 다루어졌다. 예를 들어, 문헌 US 5,783,909에서는 LED의 광도를 유지하는 회로를 설명하고 있다. 이 회로는 LED의 광도 출력 또는 동작 온도의 변화를 감지하는 센서를 포함하며, 이 센서는 전원에 결합되어 있다. 소정의 온도 반응 모델을 전원용 칩 내에 미리 프로그래밍해 둘 수 있다.
이 회로의 문제점은 LED에 의해 출력되는 광에 대하여 최적의 제어를 제공하지 못한다는 것이다.
본 발명의 목적은, LED의 광 출력에 대한 제어를 개선할 수 있는 상술한 유형의 조명 장치를 제공하는 것이다.
본 발명은 청구범위 제1항 또는 제9항에 기재된 것을 특징으로 한다.
본 발명자들은 광도 출력의 제어 정밀도를 결정하는 것은 LED의 활성 영역, 즉, 접합 영역의 온도 제어 및/또는 인식이라는 것을 알게 되었다. 그 이유는, 광도 출력을 대신 측정하는 경우 주변 광이나 다른 LED들로부터의 광을 차폐하는 것이 다소 어렵고, 온도를 측정하는 경우 LED의 동작 환경의 온도 또는 전체 LED의 온도가 항상 측정되기 때문이다. 그러나, 광학 특성들은 LED의 비균질 온도로 인해 상이한 온도를 가질 수 있는 LED의 접합에 의해 결정된다.
게다가, 본 발명자들은 접합 온도를 직접적으로 측정할 필요가 없고 상관된 양, 특히, 접합에서의 전하 캐리어의 열역학에 관한 양을 직접적으로 측정함으로써 가능하다는 것을 알게 되었다. 예를 들어, pn 다이오드의 V,I-특성은 아래와 같은 특징을 갖는다.
Figure 112007037179996-pct00001
여기서, I는 전류이고, IS는 포화 전류이며, V는 전압이고, RS는 직렬 저항이며, T는 온도이다. 단순한 pn 다이오드보다 복잡한 구조를 갖는 LED에 대하여, 임의의 특정한 LED가 아니라면, V,I-특성 관계가 더 필요하며, 이것은 미세 조정될 수 있고 결정될 수 있거나 알려져 있는 함수이다.
예를 들어, 소정의 전류에서 LED의 전압을 측정하고 이 전압을 (V,I)의 온도 의존 미세 조정 측정과 Tjunction 함수로서 비교하여 접합 온도를 결정하게 된다. 이러한 V,I 특성은 접합의 저항이라 칭할 수도 있지만, LED가 비선형 장치이며 저항, 즉, V/I 자체는 전류 함수라는 점을 유의해야 한다. 상기 저항을 측정하거나 이 저항에 직접적으로 관련되고 이 저항을 가리키는 양을 측정함으로써, 측정값에 기초하여 접합 온도를 평가하는 다른 수단이나 이전의 미세 조정 측정을 통해 접합 온도를 바로 알게 된다.
유사하게, 평가된 접합 온도를 조절가능 전원에 제공함으로써 LED의 접합을 제어할 수 있게 되며, 이에 따라 광도 출력을 제어할 수 있게 된다. 다시, 이것은 이전의 미세 조정 측정 또는 다른 수단에 의해 달성될 수 있다.
유사하게 양의 측정값을 상기 양을 상기 접합 온도에 관련시키는 함수에 매핑함으로써 이 장치로 접합 온도를 직접적으로 알 수 있음에 주목하길 바란다. 따라서 알게 된 접합 온도를 임의의 필요로 하는 응용 분야에 이용할 수 있다.
상기 양은 상기 LED에 걸친 소정의 측정 전압에서 상기 LED를 통한 전류, 및/또는 상기 LED를 통한 소정의 측정 전류에서 상기 LED에 걸친 전압을 포함한다. 어느 경우이든, LED에 걸친 전압 및 LED를 통한 전류에 대한 2개 값을 각각 얻게 된다. 전자를 후자로 나누게 되면, LED의 저항 값을 얻을 수 있지만, 간단하게 소정의 측정 전압이나 전류에서 전류나 전압을 각각 측정하는 것으로도 충분하다. 관련 값들을 간접적으로 얻을 수도 있다는 점에 주목하길 바라며, 예를 들면, 알려져 있는 값의 저항기에 대한 전압을 결정하고 이 전압을 저항값으로 나눔으로써 LED를 통한 전류를 결정할 수 있다. 본 발명에서는, 이를 위해 LED의 저항값을 직접적이거나 간접적으로 알려주는 임의의 측정을 등가로 간주한다.
특정 실시예에서, 상기 측정 수단은 상기 소정의 측정 전압을 제공하는 측정 전압원, 및/또는 상기 소정의 측정 전류를 제공하는 측정 전류원을 포함한다. 이것은 예를 들어 하나 이상의 별도의 전압원 및/또는 전류원이 제공되는 상황을 포함한다. 또다른 가능성으로는 LED를 구동하도록 접속된 선택 사항인 외부 전원이 본 발명의 장치에 의해 제어될 수 있는 상황 등이 있다.
상기 소정의 측정 전압은 상기 LED의 순방향 구동 전압보다 작고, 또는 상기 소정의 측정 전류가 상기 LED의 순방향 구동 전류보다 작다. 여기서, 순방향은 LED의 도전성을 갖는 전류 방향에 관한 것으로서, 따라서 소위 역방향이 아니다. 여기서, 순방향 전압은 액티브 모드에서 전원에 의해 LED에 제공되는 최저 구동 전류의 절반 미만인 전류를 LED를 통해 흐르게 하는 것을 의미하며, 또는 유사하게 순방향 전류는 액티브 모드에서 다이오드 전압 강하 미만인 전압을 LED(또는 접합)에 걸쳐 발생시키는 것을 의미한다. 이러한 상황에서 저항 또는 전압이나 전류와 같이 관련된 양들을 측정하는 이점은, 접합의 자기 가열이 줄어든다는 것이다. 따라서, 고속 측정 회로부를 필요로 하지 않고서 미세 조정 정밀도가 높을 수 있다. 또한, LED 전류가 줄어듬으로써, LED가 어두운 것으로 여겨지는 위상들의 측정 동안 광이 덜 제공되며 광 아티팩트(artefact)가 줄어든다. 작은 신호 상황에서 저항 또는 전압이나 전류와 같은 관련 양들을 측정하는 다른 이점은, LED 접합의 저항 및 이에 따른 LED의 저항이 액티브 모드에서보다 훨씬 높다는 것이다. 액티브 모드는 임의의 실제 발광 상황에 관한 것이며, 상술한 바와 같이 작은 신호 상황에서는 LED가 임의의 광학 에너지를 거의 방출하지 않기 때문이다.
특정 실시예에서, 제어 장치는, 상기 LED를 상기 측정 수단에 선택적으로 접속하는 스위치를 포함한다. 이것은 2개의 위치를 갖는 스위치를 구비한 장치에 관한 것이다. 하나의 위치에서는, LED가 측정 수단에 접속되고, 예를 들어, 별도의 측정 전압원이나 측정 전류원에 접속되는 한편, 제2 위치에서는, LED가 액티브 모드에서 LED를 구동하는 전원에 접속되거나 접속될 수 있다. 이 측정은, 측정시 더욱 양호한 성능을 위해 설계된 별도의 측정 전압원이나 측정 전류원을 공급할 수 있는 한편, 더욱 낮은 비용 또는 다른 임의의 이유로 인해 액티브 모드에서 LED를 구동할 때 더욱 양호한 성능을 위해 액티브 모드에서 LED를 구동하는 전원을 설계할 수 있는 이점을 제공한다. 예를 들어, 측정 전압원은 조절될 수 없지만 정밀도가 매우 높은 간단한 공급원일 수 있는 한편, 더욱 큰 전원은 조절가능하며 예를 들어 덜 정밀하다. 스위치는 2개의 전원들 간에 스위칭을 할 수 있다.
이점을 갖는 실시예에서, 제어 장치는, 상기 양의 측정값의 함수로서 제어 신호에 대한 정보를 갖는 정보 검색 수단을 포함하며, 특히, 이 정보 검색 수단은 룩업 테이블을 포함한다. 따라서, 조명 장치가 자율적으로 동작할 수 있도록 조절가능 전원을 제어하는데 있어서 정보 검색 수단에 포함된 정보를 이용할 수 있다. 다른 방법으로는, 예를 들어 외부 오퍼레이터에 의해 LED 또는 복수의 LED에 접속가능한 전원을 조절하기 위해 측정 신호를 이용할 수 있다. 정보 검색 수단은, 룩업 테이블로서 구현될 수 있고, 또는 측정된 양의 입력값이 LED를 구동하는 전원을 제어하기 위한 신호나 다른 값으로서 복귀되는 것처럼 유사 기능성을 갖춘 임의의 회로부, 컴퓨터 장치 등으로 구현될 수 있다.
특정 형태에 있어서, 조명 장치는 적어도 2개의 LED를 포함하며, 여기서 상기 양의 값은, 적어도 2개의 LED의 각각에 대하여, 상기 제어 장치에 의해, 특히, 상기 측정 장치에 의해 선택적으로 측정가능하다. 특히, 적어도 2개의 LED의 각각은 상기 LED에 대한 상기 양의 측정값에 기초하여 조절가능 전원에 의해 개별적으로 구동가능하다. 이러한 측정에 의해 적어도 2개의 LED에 대하여 별도의 제어가 가능해지며, 모든 LED에 대하여 별도의 제어가 가능해지는 이점이 있다. 이것은 다시 적어도 2개의 LED 및 바람직하게 모든 LED가 개별적으로 조절될 수 있다는 점에서 매우 균질한 조명 가능성을 제공한다.
게다가, LED의 접합 온도를 알게 됨으로써 색 또는 색 온도를 특정하게 정정할 수 있으며, 모든 유형의 LED의 작용이 알려져 있거나 미세 조정후 알려질 수 있기 때문이다. 예를 들어, 상이한 조명 레벨을 설정해야 하는 경우, 입력 전력을 증가함으로써 LED 온도에 영향을 끼치고 이에 따라 상이한 색의 LED들이 전체 조도에 기여하는 데 영향을 끼친다. 이것은 각 LED 또는 하나의 소정 색의 LED들의 접합 온도를 감시함으로써 개별적으로 정정될 수 있다. 본 발명은 예를 들어 PWM과 같은 펄스화 구동 모드에서 이용될 수 있는 소정의 전류 레벨에서 온도 영향을 정정할 수 있다.
본 발명의 제2 양태에서는, 본 발명에 따른 조명 장치, 및 상기 조명 장치의 LED에 접속되고 상기 LED를 구동하는 전기 에너지를 공급하는 조절가능 전원을 포함하는 조명 시스템을 제공한다. 이것은 본 발명에 따른 조명 장치가 하나 이상의 LED를 구동하도록 자신의 고유 전원에 미리 접속되어 있으며 이에 따라 독립형 시스템으로서 기능할 수 있는 경우에 관한 것이다. 예를 들어, 조절가능 전원은 LED 또는 복수의 LED에 대하여 필요로 하는 구동 전압 또는 구동 전류를 설정하기 위한 회로부를 갖춘 다른 전원 또는 배터리를 포함할 수 있다. 조절가능 전원은 완전히 또는 부분적으로 교환가능하며, 예를 들어, 상술한 회로부를 제 위치에 둔 채로 교환가능하다.
조명 시스템의 특정 실시예에서, 조절가능 전원은 상기 LED에 걸친 소정의 측정 전압, 및/또는 상기 LED를 통한 소정의 측정 전류를 제공할 수도 있으며, 여기서 상기 소정의 측정 전압은 상기 LED의 순방향 구동 전압보다 작고, 또는 상기 소정의 측정 전류는 상기 LED의 순방향 구동 전류보다 작다. 게다가, 조절가능 전원은, 예를 들어, 전원이 소정의 측정 전압 또는 측정 전류를 공급하는 위치와 전원이 구동 전류 및/또는 구동 전압을 (복수의) LED에 공급하는 위치 간에 스위칭을 행하는 스위치를 포함할 수 있고, 또는 이를 위해 조절가능 전원이 별도의 공급원을 포함할 수 있다.
제3 양태에서, 본 발명은 본 발명에 따른 조명 시스템을 구동하는 방법에 관한 것으로서, 이 방법은 적어도 상기 LED에 대하여 상기 조절가능 전원을 필요로 하는 동작 상태로 설정하는 단계와, 상기 LED의 전기적 저항을 가리키는 양의 값을 측정하는 단계와, 상기 측정값에 기초하여 상기 LED의 새로운 동작 상태를 결정하는 단계와, 상기 조절가능 전원을 상기 새로운 동작 상태로 조절하는 단계를 포함한다. 이것이 본 발명의 조명 시스템을 동작시키는 일반적인 방법이다. 원리적으로, 이 방법은 오퍼레이터에 의해 이용되어 LED의 저항 측정값에 기초하여 LED를 위한 구동 전류 및/또는 전압을 설정할 수 있다. 그러나, 본 발명의 이점은 이 방법이 본 발명에 따른 조명 시스템에서 자동화된다는 것이다.
상기 값을 측정하는 단계는, 상기 LED에 걸친 소정의 측정 전압에서 상기 LED를 통한 전류를 측정하는 단계, 및/또는 상기 LED를 통한 소정의 측정 전류에서 상기 LED에 걸친 전압을 측정하는 단계를 포함한다. LED의 (가변적인) 구동 전압 및/또는 구동 전류와 다를 수 있는 소정의 측정 전압 또는 측정 전류에서 측정을 행할 수 있음으로써, 더욱 높은 정밀도를 얻을 수 있으며, 그 이유는 구동 전류나 전압에 상관없이 필요로 하는 정밀도를 얻을 수 있도록 상기 소정의 측정 전류 및/또는 전압을 선택할 수 있기 때문이다.
특히, 상기 소정의 측정 전압은 상기 LED의 동작 상태에서 상기 LED에 걸친 전압보다 작으며, 그리고/또는 상기 소정의 측정 전류는 상기 LED의 동작 상태에서 상기 LED를 통한 전류보다 작다. 상술한 바와 같은 이유로, 작은 측정 전압 및/또는 측정 전류를 선택함으로써 일반적으로 더욱 높은 정밀도를 얻을 수 있고, 그 이유는 그러한 상태들에서 LED의 저항이 더욱 높고 더욱 정밀하게 결정될 수 있기 때문이다.
본 발명은 본 발명의 제한적이지 않은 실시예들을 나타내는 첨부 도면을 참조하여 명료해질 것이다.
도 1은 다수의 LED 유형에 있어서 접합 온도에 대한 광 출력의 의존성을 개략적으로 도시한다.
도 2는 본 발명에 따른 조명 시스템의 일실시예를 개략적으로 도시한다.
도 3은 본 발명의 방법에 따라 LED를 측정하고 구동하기 위한 시간 시퀀스를 개략적으로 도시한다.
도 4는 상이한 접합 온도에서 LED에 대한 I,V 특성을 개략적으로 나타낸다.
도 1은 청색(실선), 녹색(파선), 적색(점선), 및 황색(쇄선)인 4개의 상이한 색 LED들에 있어서 상대적인 광 출력(Irel)을 임의의 단위로 접합 온도의 함수로서 개략적으로 도시한다. 작은 온도 변동이라도 예를 들어 LED에 대한 전력을 조절함으로써 보상되어야 하는 광 출력의 큰 편이를 야기한다는 점을 명확하게 볼 수 있다. 또한, 온도 의존성이 상이한 색들의 LED들에 따라 다르다는 점에 주목하길 바 란다. 이것은, 상이한 LED들을 이용하여 색을 혼합할 때, 접합 온도가 편이되는 경우 색 편이가 발생한다는 것을 의미한다. 도시한 예에서는, 접합 온도의 증가가 녹색 기여보다 황색 및 적색 기여를 줄이고, 이에 따라 더욱 시원한 색들로의 편이를 야기한다.
본 발명의 의해, 접합 저항 또는 관련 양을 측정함으로써 접합 온도를 알 수 있다. 이것은 LED들의 개별적인 정정을 가능하게 하고, 이에 따라 색 편이의 정정을 가능하게 한다.
도 2는 본 발명에 따른 조명 시스템의 일실시예를 개략적으로 도시한다. 여기서, 1a, 1b...는 발광 다이오드(LED)이고, 조절가능 전류원은 3a, 3b...이다. 스위칭 장치(5a, 5b...)는 제어 유닛(11)에 대한 전기적 접속을 스위칭할 수 있으며, 이 제어 유닛은 다시 조절가능 전류원(3a, 3b)에 결합된다. 이 측정은 한 번에 하나의 LED에 대하여 행해진다는 점에 주목하길 바란다. 하나의 LED를 측정하는 동안 나머지 LED들은, 존재하는 경우, 스위칭 오프되거나 적어도 상기 LED로부터 전기적으로 결합해제되는 것이 유리하다. 다중 측정 회로들이 가능하며, 각 회로는 나머지 LED들로부터 결합해제된다.
다른 예로, 측정 전류원 대신에, LED에 걸친 소정의 전압을 제공하는 측정 전압원을 이용할 수 있다. 여기서, LED를 통한 전류를 전압계가 아닌 전류계에 의해 측정한다.
제3 실시예는, 도시하진 않았지만, 측정 위상에 대하여 측정 전류로 설정될 수 있는 구동 전류원 및 LED에 걸친 전압을 감시할 수 있게 하는 스위치를 포함한 다.
도 2에서는, 2개의 LED(1a, 1b)가 도시되어 있다. 하나의 LED 뿐만 아니라 예를 들어, 색들을 혼합하고자 3개 이상의 LED와 같이 임의의 개수의 LED가 가능하다는 점에 주목하길 바란다. 후자의 경우, 예를 들어, 적색 LED, 녹색 LED, 청색 LED를 이용할 수 있으며, 각 색은 자신의 고유한 전력을 수신하며, 또는 각 LED가 자신의 개별적인 전력을 수신한다.
모든 시스템에서, LED들의 직렬 접속도 가능하고, 특히 이 LED들이 동일한 유형인 경우 가능하다. 예시적으로 하나의 LED 또는 모든 직렬 LED들에 걸친 전압을 측정할 수 있으며, 이에 따라 여러 장치들의 온도들을 평균화하게 된다. 개별적인 측정은 더욱 양호한 정밀도를 제공하지만 더욱 복잡하다.
LED(1b)는, 자신과 전류원(3b)이 스위칭 장치(5b)에 의해 접속되기 때문에, 전류원(3b)으로부터 전력을 수신한다. 전류원(3b)은, 대응 LED(1b)의 광학 출력을 조절할 수 있도록 조절가능하다. 전류원(3a, 3b...)은 별도의 전류원들로 도시되어 있지만, 예를 들어 분압기를 통해 모든 원하는 LED들에게 원하는 전류로 동력을 제공할 수 있는 하나의 전류원을 제공할 수도 있다. 조절가능 전압원에 의해 LED들에 전력을 제공할 수도 있다는 점에 주목하길 바란다.
반면에, 도시한 바와 같은 스위칭 장치(5a)를 이용하게 되면, LED(1a)가 측정 전압원(7)으로부터 측정 전압을 수신한다. 이 측정 전압원(7)은 측정 전압(Vm)을 LED(1a)에 공급하여, 측정 전류(Im)를 LED를 통해 흐르게 하고, 이 전류는 LED의 접합 온도 및/또는 Vm에 의존한다. 일단 Im이 주어지면, Vm 또는 T 파라미터들 중 하나의 파라미터만이 추가 독립 변수를 나타낸다. 전류는 전류계(9)로 측정된다. 알려져 있는 전압(Vm) 및 측정 전류에 기초하여, LED의 저항, 특히, LED의 접합 온도를 도출할 수 있다.
전류값, 또는 원리적으로 대응 정보인 저항값은, 개략적으로 도시된 제어 유닛(11)에 공급된다. 이 제어 유닛은, LED의 저항이나 접합의 온도 의존성에 대한 정보, 또는 LED를 통한 전류나 LED에 걸친 전압과 같은 양에 직접적으로 관련된 정보를 포함할 수 있다. 게다가, 제어 유닛은, 예를 들어, 룩업 테이블 또는 유사 회로부를 포함할 수 있고, 또는 관련 데이터를 저장하고 제공할 수 있는 컴퓨터나 다른 디지털 또는 아날로그 장치를 접속하거나 이에 접속될 수 있다. 제어 유닛(11)이 측정된 전류, 전압, 또는 전압의 값을 수신하게 되면, 경우에 따라, 제어 유닛은 관련된 LED 또는 LED들에 대하여 정확한 전류, 또는 대응하는 전압을 설정할 수 있다. 이 경우, LED(1a)의 측정에 따라 제어 유닛(11)이 전류원(3a)을 설정하게 된다. 물론, 제어 유닛(11)은 원하는 LED를 선택적으로 측정하기 위해 스위칭 장치(5a, 5b) 등을 제어할 수도 있다.
LED들을 측정하고 제어하는 방법은, 본 발명의 방법에 따라 LED를 측정하고 구동하기 위한 타임 시퀀스를 개략적으로 도시하는 도 3을 참조할 때 명백해질 것이다.
도면에서, LED를 통한 전류(I(LED))는 시간(t)의 함수로서 도시되어 있다. 먼저, t<t1에서, I(LED)는, Ib1과 같고, LED가 바람직한 출력을 제공하는 정상적인 구동 전류이다. 이 전류(Ib1)는 반드시 그렇지 않지만 흔히 무릎 전류, 즉, LED의 무릎 전압에서의 전류보다 큰 전류이다. 무릎 전압은, 선형 눈금의 도면에서, 곡선의 굴곡부의 전압이며, 임의의 실제로 유용한 상황에서 LED에 대한 순방향 전압 강하의 하한의 한 유형이다.
t=t1에서, 관련 전극에 관한 스위칭 장치는 측정 위치로 스위칭되고, 여기서 특정 전압원은 측정 전압을 LED에 인가하여, 새로운 전류(Im)가 LED를 통해 흐르게 된다. 이 전류(Im)를 측정한다. 측정은 신뢰성있는 값을 얻기 위해 시간(t1)과 시간(t2) 사이에서 행해진다. Im의 측정값 및 측정 전압의 알려져 있는 값에 기초하여, 제어 유닛에 의해 전류(I(LED))의 새로운 값을 Ib2로 결정한다. 이것은, 예를 들어, 전류값(Im)을 접합 온도에 매핑하고 후속하여 원하는 새로운 광학 출력을 제공하는 I(LED) 값에 매핑하는 것, Im을 원하는 I(LED)에 직접적으로 매핑하는 것 등에 의해 발생할 수 있다. Ib2의 원하는 값을 결정하자마자, 이것은 시간(t3)에서 제어 유닛에 의해 설정된다.
도시한 경우에서, 측정 전류(Im)가 결정되고 나서 일정 시간후에야 새로운 I(LED)가 설정된다는 점에 주목하길 바란다. 시간(t2)과 시간(t3) 사이에서, 예를 들어, LED를 통한 제로 전류를 갖거나, 새로운 I(LED)=Ib2가 설정될 수 있는 시간에 도달할 때까지 측정 전류(Im)를 유지하거나, 또는 바람직하게, Ib2가 설정될 수 있 는 때인 시간(t3)에 도달할 때까지 원래의 I(LED), 즉, Ib1를 공급할 수 있다. 후자의 조치는, 반드시 최적의 출력이 아니더라도 상기 시간 동안 LED가 출력을 제공할 수 있는 것을 보장한다. 물론, 스위칭 장치는 Im을 결정한 후 즉시 또는 새로운 I(LED)=Ib2로 설정한 때에만과 같은 대응 시점에서 LED를 조절가능 전류원에 재접속한다.
측정 전류(Im)가 바람직하게 정상적인 구동 전류들(Ib1, Ib2) 등보다 작다는 것을 도 3에서 알 수 있다. 측정 전류가 더욱 작다는 것은 다이오드가 더욱 높은 저항을 갖고 이에 따라 더욱 정밀하게 측정될 수 있다는 것을 의미한다.
여기서, 본 발명에 따른 LED 제어 방법 및 시스템에서는 LED의 정상적인 구동이 인터럽트될 필요가 있다는 점에 주목하길 바란다. 그러나, 실제로는, LED는 거의 연속적으로 구동되지 않으며 간헐적으로 구동된다. 이러한 비활성 시간대에서 LED를 측정하고 새로운 전류를 계산하는 것이 편리하다. 그러나, LED를 체크하기 위한 원하는 간격보다 긴 시간 주기동안 LED가 구동되는 경우라도, LED를 측정하기 위해 그리고 필요하다면 I(LED)를 조절하기 위해 짧은 시간 동안 LED 동작을 인터럽트하는 것이 문제되지 않는다. 대부분의 응용에서는 LED의 연속적인 동작이 필요없으며, LED 동작의 인터럽트는 LED의 수명에 거의 영향을 주지 않는다.
LED의 출력을 제어하는 다른 방법은, LED가 펄스화 전류원에 의해 구동되는 경우, 펄스폭 및/또는 주파수, 즉, LED에 공급된 평균 전력을 변경하는 것이다. 예를 들어, 소정의 전류 레벨 및 펄스폭 및 주파수에서, LED는 소정의 출력을 갖는다. 접합 온도가 변경되면, 알려져 있는 함수에 따라 출력도 변경된다. 본 발명에 따라 온도 변화를 측정함으로써, 원하는 LED 출력 레벨을 얻도록 새로운 입력 전력 레벨을 설정할 수 있다. 조절가능 펄스화 전력원을 이용하는 이 실시예는, 전류의 절대 레벨에 의존할 수 있는 다른 LED 특성들이 변경되지 않는다는 이점을 갖는다.
LED의 연속 동작이 필요한 경우에는, 제어 방법 및 시스템을 적용할 수도 있다. 게다가, 예를 들어, 동작가능 상태에서 LED의 저항을 측정할 수 있다. 이것은, LED에 걸친 전압을 이용하여 LED를 통한 전류를 결정함으로써 발생할 수 있다. 다시 말하면, 실제로는, 알려져 있는 전류(I(LED))가 LED에 공급될 때 LED에 걸친 전압 강하의 측정에 귀착된다. 대부분의 경우, 이것은, 실제 동작가능 상태에서의 LED가 상술한 바와 같은 상태보다 매우 작은 저항을 갖기 때문에, 매우 정밀한 저항 결정, 즉, 전압 결정을 필요로 한다는 점에 주목하길 바란다.
도 4는 소정의 접합 온도에서 LED의 I,V 특성을 일예로 개략적으로 도시한다. 실제 접합 온도는 이 곡선들에 의존할 수 있으며, 예를 들어, 소정의 전압에서 측정된 전류를, 또는 그 반대를 보간함으로써 곡선들에 의존할 수 있다.

Claims (14)

  1. 조명 장치로서,
    적어도 하나의 발광 다이오드(LED)(1a, 1b)와,
    제어 장치
    를 포함하고,
    상기 제어 장치는,
    상기 LED(1a, 1b)의 동작에 상관되는 양(quantity)의 값을 결정하도록 구성된 측정 수단(7, 9)과,
    상기 측정 수단(7, 9)에 접속되고, 상기 LED(1a, 1b)를 구동하기 위한 제어 신호를 조절가능 전원(3a, 3b)에 제공하도록 구성된 전원 제어 수단(11) - 상기 제어 신호는 상기 측정 수단에 의해 결정된 상기 양의 상기 값에 기초함 - 과,
    상기 양의 측정값의 함수로서 상기 제어 신호에 대한 정보를 갖는 정보 검색 수단
    을 포함하고,
    상기 양은 상기 LED(1a, 1b)의 전기적 저항을 가리키는 양이고,
    상기 양은, 상기 LED 양단의 미리결정된 측정 전압에서 상기 LED(1a, 1b)를 통한 전류 - 상기 미리결정된 측정 전압은 액티브 모드에서 상기 LED(1a, 1b)의 순방향 구동 전압보다 작음 -, 및/또는 상기 LED를 통한 미리결정된 측정 전류에서 상기 LED 양단의 전압 - 상기 미리결정된 측정 전류는 액티브 모드에서 상기 LED의 순방향 구동 전류보다 작음 - 을 포함하고,
    상기 미리결정된 측정 전압은, 상기 LED를 통한 전류가 액티브 모드에서 상기 LED에 제공되는 최저 구동 전류의 절반보다 작게 되도록 야기시키는 순방향의 전압이며, 상기 미리결정된 측정 전류는, 상기 LED 양단의 전압이 액티브 모드에서 전압 강하보다 작게 되도록 야기시키며 액티브 모드에서 상기 LED에 제공되는 최저 구동 전류의 절반보다 작은 상기 LED를 통한 전류인 것을 특징으로 하는 조명 장치.
  2. 제1항에 있어서,
    상기 측정 수단은, 상기 미리결정된 측정 전압을 제공하는 측정 전압원(7), 및/또는 상기 미리결정된 측정 전류를 제공하는 측정 전류원을 포함하는 조명 장치.
  3. 제1항 또는 제2항에 있어서,
    상기 제어 장치는, 상기 LED(1a, 1b)를 상기 측정 수단(7, 9)에 선택적으로 접속시키는 스위치(5a, 5b)를 포함하는 조명 장치.
  4. 제1항 또는 제2항에 있어서,
    상기 정보 검색 수단은 룩업 테이블을 포함하는 조명 장치.
  5. 제1항 또는 제2항에 있어서,
    적어도 2개의 LED(1a, 1b)를 포함하고,
    상기 양의 상기 값은 상기 적어도 2개의 LED의 각각에 대하여 상기 제어 장치에 의해 선택적으로 측정가능한 조명 장치.
  6. 제5항에 있어서,
    상기 적어도 2개의 LED(1a, 1b)의 각각은, 상기 LED의 상기 양의 상기 측정값에 기초하여 조절가능 전원(3a, 3b)에 의해 개별적으로 구동가능한 조명 장치.
  7. 제1항 또는 제2항에 따른 조명 장치와,
    상기 조명 장치의 LED(1a, 1b)에 접속되며 전기 에너지를 공급하여 상기 LED를 구동하는 조절가능 전원(3a, 3b)
    을 포함하는 조명 시스템.
  8. 제7항에 있어서,
    상기 조절가능 전원(3a, 3b)은 또한 상기 LED(1a, 1b) 양단의 미리결정된 측정 전압, 및/또는 상기 LED를 통한 미리결정된 측정 전류를 제공할 수 있으며,
    상기 미리결정된 측정 전압은 상기 LED의 순방향 구동 전압보다 작거나, 상기 미리결정된 측정 전류는 상기 LED의 순방향 구동 전류보다 작은 조명 시스템.
  9. 제7항에 따른 조명 시스템을 구동하는 방법으로서,
    상기 조절가능 전원(3a, 3b)을 적어도 상기 LED(1a, 1b)에 요구되는 동작 조건으로 설정하는 단계와,
    상기 LED의 전기적 저항을 가리키는 양의 값을 측정하는 단계와,
    상기 측정된 값에 기초하여 상기 LED의 새로운 동작 조건을 결정하는 단계와,
    상기 조절가능 전원(3a, 3b)을 상기 새로운 동작 조건으로 조절하는 단계
    를 포함하고,
    상기 값을 측정하는 단계는,
    상기 LED 양단의 미리결정된 측정 전압에서 상기 LED(1a, 1b)를 통한 전류를 측정하는 단계 - 상기 미리결정된 측정 전압은 액티브 모드에서 상기 LED(1a, 1b)의 순방향 구동 전압보다 작음 -, 및/또는 상기 LED를 통한 미리결정된 측정 전류에서 상기 LED 양단의 전압을 측정하는 단계 - 상기 미리결정된 측정 전류는 액티브 모드에서 상기 LED의 순방향 구동 전류보다 작음 - 를 포함하고,
    상기 미리결정된 측정 전압은, 상기 LED를 통한 전류가 액티브 모드에서 상기 LED에 제공되는 최저 구동 전류의 절반보다 작게 되도록 야기시키는 순방향의 전압이며, 상기 미리결정된 측정 전류는, 상기 LED 양단의 전압이 액티브 모드에서 전압 강하보다 작게 되도록 야기시키며 액티브 모드에서 상기 LED에 제공되는 최저 구동 전류의 절반보다 작은 상기 LED를 통한 전류인 것을 특징으로 하는 조명 시스템 구동 방법.
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