KR101353639B1 - 광원의 디밍 제어용 회로 및 방법 - Google Patents

광원의 디밍 제어용 회로 및 방법 Download PDF

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Abstract

광원의 디밍을 조절하기 위한 컨트롤러는 감지 핀(detection pin), 입력 신호 핀 및 모니터링 핀을 포함한다. 감지 핀(detection pin)은 정류 전압(rectified voltage)을 모니터링(monitoring)하고 정류 전압이 TRIAC 디머(dimmer)로부터 오는지 또는 온/오프(on/off) 스위치 디머로부터 오는 지를 확인한다. 입력 신호 핀은 정류 전압을 나타내는 입력 신호를 수신하고, 여기에서 컨트롤러는, 정류 전압이 TRIAC 디머로부터 오는 경우, 입력 신호에 따라, 광원의 디밍을 조절한다. 모니터링 핀은 온/오프 스위치 디머의 작동을 나타내는 모니터링 신호를 수신하고, 여기에서, 컨트롤러는, 정류 전압이 온/오프 스위치 디머로부터 오는 경우, 모니터링 신호에 따라, 광원의 디밍을 조절한다.

Description

광원의 디밍 제어용 회로 및 방법{CIRCUITS AND METHOD FOR CONTROLLING OF A LIGHT SOURCE}
본 발명은 발광 다이오드(light-emitting diodes,LEDs)에 관한 것으로, 구체적으로는 발광 다이오드의 디밍(dimming)을 제어하기 위한 장치 및 방법에 대한 것이다.
광을 이용하는 일반적인 발광 다이오드가 개발되고 있다. 발광 다이오드(이하 'LED'로 칭함)는 형광등이나 백열등과 같은 종래의 광원(light sources)에 비해 여러가지의 장점을 가진다. 예를 들어, LED는 상당히 작은 전력 소모(power consumption)를 한다. 전류를 사용하여 금속 필라멘트를 가열하여 빛을 발생하기에 충분한 높은 온도까지 올려야 하는 백열 전구와 같은 종래의 광원과 달리, LED는 열을 거의 발생하지 않으며, 에너지의 일부를 사용하여도 백열전구에 대응하는 광의 루멘(lumen)을 만든다. 예를 들어, 전구에 적용하는 경우, LED는, 백열 전원이 약 60와트를 소모하여 만드는 휘도(밝기)(brightness)와 동일한 휘도를 만드는 데, 7와트 미만을 소모한다. T-8 튜브에 적용하는 경우, 20와트 미만을 사용하는 LED 광원이 만드는 휘도는 약 60와트를 소모하는 형광등이 만드는 휘도보다 훨씬 더 크다.
LED의 작동 수명은 50,000시간에 이르며, 심지어는 100,000시간까지에 이르기도 한다. 반면에, 백열 전구의 평균 수명은 단지 약 5,000시간이며, 형광등의 평균 수명도 15,000시간 정도이다. 또한, LED는 수은 또는 다른 유해한 물질이나 화학제를 함유하지 않으며, 백열등이나 형광등과는 달리 적외선을 방출하지 않는다.
디밍(dimming) 기술은 광원의 휘도를 조정하는 데 사용한다. 예를 들어, 전력 컨버터(power converter)는 교류(AC) 전원으로부터 교류 전압을 수신하고, DC 전압을 발생하여 LED 광원에 전력을 공급한다. 컨트롤러(controller)는, LED 광원의 디밍을 조절하기 위하여, 교류 전원과 전력 컨버터 사이에 결합되는 디머(dimmer)에 따라, 전력 컨버터의 출력 전력을 조절한다. 다른 디밍 기술들을 사용할 수도 있다. 예를 들어, 디머(dimmer)는 TRIAC(트라이악, 이하 'TRIAC'로 함) 디머 또는 온/오프(on/off) 스위치(switch) 디머(dimmer)일 수 있다. 따라서, 다른 타입의 디머에 대하여는, 컨트롤러가 다른 구조를 가지며, 그에 따라 다른 디밍 기술에서의 LED 전력 공급에 사용되는 컨트롤러의 플렉서빌리티(적용유연성)(flexibility)에 영향을 준다.
따라서, 서로 다른 구조를 가지는 디머들 모두에 작용가능한, 즉, 디머의 타입에 관계없이 적용가능한 광원의 디밍 조절용 컨트롤러가 필요하며, 이러한 컨트롤러의 제공이 요구된다. 또한, 이러한 디밍 컨트롤러를 구비하는 시스템을 제공하는 것이 필요하다.
본 발명의 실시예에서, 광원의 디밍을 조절하기 위한 컨트롤러는 감지 핀(detection pin), 입력 신호 핀 및 모니터링 핀을 포함한다. 감지 핀(detection pin)은 정류 전압(rectified voltage)을 모니터링(monitoring)하고, 정류 전압이 TRIAC 디머(dimmer)로부터 오는지 또는 온/오프(on/off) 스위치 디머로부터 오는 것인지를 확인한다. 입력 신호 핀은 정류 전압을 나타내는 입력 신호를 수신하고, 여기에서 컨트롤러는, 정류 전압이 TRIAC 디머로부터 오는 경우, 입력 신호에 따라, 광원의 디밍을 조절한다. 모니터링 핀은 온/오프 스위치 디머의 작동을 나타내는 모니터링 신호를 수신하고, 여기에서, 컨트롤러는, 정류 전압이 온/오프 스위치 디머로부터 오는 경우, 모니터링 신호에 따라,광원의 디밍을 조절한다.
본 발명의 다른 실시예에서, 시스템은, 교류 전압을 정류하여 정류 전압을 발생하는 정류기, 정류기에 결합되고 정류 전압을 수신하며, 광원으로 조절된 전압을 발생하는 전력 컨버터 및 교류 전압이 TRIAC 디머로부터 오는 지 또는 온/오프 스위치 디머로부터 오는 지 확인하고, 광원을 조절하기 위하여 전력 컨버터를 제어하는데 사용되는 디밍 컨트롤러를 포함하며, 여기에서, 디밍 컨트롤러는, 만약 상기 교류 전압이 상기 TRIAC 디머로부터 오는 경우에는, 정류 전압에 따라, 광원에 직렬 연결된 스위치를 조절함으로써, 광원의 디밍을 조절하고, 또한, 디밍 컨트롤러는, 교류 전압이 상기 온/오프 스위치 디머로부터 오는 경우에는, 온/오프 스위치 디머의 작동에 따라, 스위치를 조절함으로써, 광원의 디밍을 조절한다.
본 발명의 실시예에 따라, 감지 핀(detection pin), 입력 신호 핀 및 모니터링 핀을 포함하는 광원의 디밍을 조절하기 위한 컨트롤러 및 이를 포함하는 시스템은, 정류 전압이 TRIAC 디머로부터 오는 경우, 입력 신호에 따라, 광원의 디밍을 조절하고, 정류 전압이 온/오프 스위치 디머로부터 오는 경우, 모니터링 신호에 따라, 광원의 디밍을 조절할 수 있다. 따라서, 서로 다른 구조를 가지는 디머들 모두에 작용가능한, 즉, 디머의 타입에 관계없이 적용가능한 광원의 디밍 조절용 컨트롤러의 제공이 가능하며, 또한, 이러한 디밍 컨트롤러를 구비하는 시스템을 제공하는 것이 가능하다.
도 1은 본 발명의 일 실시예에 따른 광원 구동 회로의 블럭 다이어그램이다.
도 2A는 본 발명의 일 실시 예에 따른 TRIAC 디머를 사용하는 광원 구동 회로의 다이어그램이다.
도 2B는 본 발명의 일 실시 예에 따른 도 2A의 광원 구동 회로에 연관되는 파형(waveforms)을 나타낸다.
도 3A는 본 발명의 일 실시 예에 따른 온/오프 스위치 디머를 사용하는 광원 구동 회로의 다이어그램이다.
도 3B는 본 발명의 일 실시 예에 따라, 온/오프 스위치 디머가 온일 때, 도 3A의 광원 구동 회로에 연관되는 파형(waveforms)을 나타낸다.
도 4는 본 발명의 일 실시 예에 따른 광원 구동 회로의 개략도이다.
도 5는 본 발명의 일 실시 예에 따른, 도 4에서의 컨트롤 블럭(control block)의 예를 나타낸다.
도 6은 본 발명의 일 실시 예에 따라, 정류 전압(rectified voltage)이 TRIAC 디머에서 오는 지, 또는 온/오프 스위치 디머에서 오는 지를 결정하기 위한 방법의 예의 플로우 챠트를 나타낸다.
도 7A는 본 발명의 일 실시 예에 따라, 제1 모드에서 동작하는 도 4의 디밍 컨트롤러와 연관되는 파형(waveforms)을 나타낸다.
도 7B는 본 발명의 일 실시 예에 따라, 제2 모드에서 동작하는 도 4의 디밍 컨트롤러와 연관되는 파형(waveforms)을 나타낸다.
이하 본 발명의 바람직한 실시 예를 첨부된 도면의 참조와 함께 상세히 설명한다. 그리고, 본 발명을 설명함에 있어서, 관련된 공지기능 혹은 구성에 대한 구체적인 설명이 통상의 지식을 가진자가 이해라는 정도의 것으로, 본 발명의 요지를 불필요하게 흐릴 수 있다고 판단된 경우 그 상세한 설명은 생략할 것이다. 그리고 후술되는 용어들은 본 발명에서의 기능을 고려하여 정의된 용어들로서 이는 사용자, 운용자의 의도 또는 관례 등에 따라 달라질 수 있다. 그러므로 그 정의는 본 명세서 전반에 걸친 내용을 토대로 내려져야 할 것이다.
또한, 이하에 기술하는 본 발명의 실시예에서는, 본 발명을 보다 이해하기 쉽게 하기 위하여, 다수의 구체적인 상세한 예들에 대한 설명하고 있다. 그렇지만, 본 기술 분야의 통상의 지식을 가진 자라면 이들 성명의 예들로부터 다양한 변형 및 균등한 타 실시 예가 가능하다는 점을 이해할 것이다.
도 1은 본 발명의 일 실시예에 따른 광원 구동 회로(light source driving circuit)(100)의 블럭 다이어그램을 나타낸다. 광원 구동회로(100)는 전원(예들들어 교류 전원)(102), 정류 전압(rectified voltage) VREC를 제공하기 위하여 TRIAC 디머(dimmer)(104) 또는 온/오프(on/off) 스위치(switch) 디머(106)로부터의 교류 전압을 정류하는 정류기(rectifier)(108), 및 정류 전압 VREC을 수신하고, 조절된 전력(regulated power)을 광원(light source)(118)으로 발생하는 전력 컨버터(power converter)(112)를 포함한다. 바람직하게는, 디밍 컨트롤러(dimming controller)(110)는 정류기(108)로부터의 정류 전압 VREC를 모니터하고, 교류 전압이 TRIAC 디머(104)로부터 오는지 또는 온/오프 스위치 디머(106)로부터 오는지를 감지한다. 디머의 타입을 확인한 후에는, 디밍 컨트롤러(110)는 디머의 타입에 따라 광원(118)의 디밍을 조절하기 위하여, 전력 컨버터(112)의 출력 전력을 조절한다. 예를 들어, 만약 TRIAC 디머가 감지되면, 디밍 컨트롤러는 TRIAC 디머의 작동(operation)에 따라 디밍을 조절하고, TRIAC 디머의 홀딩(유지) 전류(holding current)를 유지하기 위하여 전류 경로(current path)(114)를 인에이블한다(활성화 한다)(enable). 만약 온/오프 스위치 디머가 감지되면, 디밍 컨트롤러는 온/오프 스위치 디머의 작동에 따라 디밍을 조절한다.
도 2A는 본 발명의 일 실시 예에 따른 TRIAC 디머를 사용하는 광원 구동 회로의 다이어그램을 나타낸다. 도 1과 동일하게 표시한 구성 요소는 동일 또는 유사한 기능을 하는 것을 나타낸다. 광원 구동회로(200)는 전원(예들들어 교류 전원)(102), 전원으로부터 교류 입력 전압(VIn)을 수신하고 교류 전압 VTRIAC를 발생하는 TRIAC 디머(104), 정류 전압 VREC를 제공하기 위하여 TRIAC 디머(104)로부터의 교류 전압 VTRIAC를 정류하는 정류기(108), 및 정류 전압 VREC을 수신하고, 조절된 전력을 광원(118)으로 발생하는 전력 컨버터(112)를 포함한다. 바람직하게는, 디밍 컨트롤러(110)는 정류기(108)로부터 정류 전압 VREC을 나타내는 신호를 수신하고, 정류기가 수신한 교류 전압이 TRIAC 디머(104)로부터 오는 것인지를 결정한다. 그에 따라, 디밍 컨트롤러(110)는 광원(118)의 디밍을 조절하기 위하여 전력 컨버터(112)의 출력 전력을 조절한다. 하나의 실시예에서, 추가로, 디밍 컨트롤러는 TRIAC 디머의 홀딩 전류를 유지하기 위하여 전류 경로를 도통(도전, conducting)하는데 사용된다.
도 2A에서, TRIAC 디머(104)는 전원(102)과 정류기(108) 사이에 결합된 triac(206)을 포함한다. triac(206)은 제1 터미널 A1과 제2 터미널 A2 및 게이트 G를 포함한다. TRIAC 디머(104)는 추가로 캐패시터(210)에 직렬로 연결된 조정가능(adjustable) 저항기(resistor)(208), 및 캐패시터에 연결된 일단(one end)을 가지며, triac의 게이트에 연결된 다른 단(the other end)을 가지는 diac(212)을 포함한다. triac(206)는, 트리거되면 전류를 양쪽 중 어느 방향으로도 흐르게 할 수 있는 이중 방향 스위치(bidirectional switch)이다. triac는 게이트에 인가되는 양 (positive) 전압 또는 음(negative) 전압에 의해 트리거될 수 있다. 트리거되면, triac(206)는, 그를 통하여 흐르는 전류가 문턱값, 즉 홀딩 전류 IH, 밑으로 떨어질 때까지, 계속하여 도전한다(도통한다)(conduct). 달리 말하면, triac(206)를 도전 상태로 유지하기 위하여는, triac를 통하여 흐르는 전류를, triac이 트리거 된 후에는, 홀딩 전류 이상으로 유지하여야 한다.
도 2B는 본 발명의 일 실시예인, 도 2A의 광원 구동 회로에 연관되는 파형을 나타낸다. 구체적으로 보면, 도 2B는 교류(AC) 입력 전압,VIN,의 파형, triac(206)의 터미널 A1과 터미널 A2 사이의 전압, VA2 -A1,의 파형, diac(212)를 통한 전류,IDIAC,의 파형, TRIAC 디머가 제공한 교류 전압, VTRIAC,의 파형 및 정류기(108)로부터의 정류 전압,VREC,의 파형을 나타낸다. 도 2B에서, 교류 입력 전압,VIN,의 파형은 사인파 형태이다. 도 2B는 이하에서 도 2A와 연관하여 설명한다.
초기에는, triac(206)는 오프(off) 상태이고, 터미널 A1과 터미널 A2 사이의 전압 VA2-A1 은 시간 T1에서 교류 입력 전압 VIN에 따라 증가하고, 캐패시터(210)을 가로지르는 전압은 diac(212)를 온(on) 시킨다. diac(212)는 triac(206)의 게이트에 인가되는 전류 펄스를 발생한다. triac(206)는 전류 펄스에 대응하여 온(on) 된다. 결과적으로, 교류 입력 전압은 정류기(108)로 전달되고, triac(206)를 통하여 전류가 흐르게 된다. 교류 입력 전압의 첫 번째 1/2(half)) 사이클의 끝 부분에 가까운 시간 T2에서, triac(206)는 오프된다. 왜냐하면, triac를 통하여 흐르는 전류가 triac의 홀딩 전류 아래로 떨어지기 때문이다. 교류 입력 전압의 두번 째 1/2 사이클에서, triac는, 캐패시터(210)을 가로지르는 전압이 diac(212)를 온 시킬 때, 다시 온된다. 조정 가능 저항기(resistor)(208)의 저항을 증기시키거나 감소시켜, 캐패시터를 충전하는 전류를 변화시키며, diac는 다른 위상각(phase angle)에서 도통될(conducted) 수 있다. 결과적으로, triac는 조정가능 저항기의 저항에 따른 조정가능 도통각(conducting angle)으로 온 될 수 있다. 정류기(108)는, 정류 전압 VREC을 발생하기 위하여, 교류 전압 VTRIAC의 음의 영역을 대응하는 양의 영역으로 변환한다.
도 3A는 본 발명의 일 실시 예에 따른 온/오프 스위치 디머(106)를 사용하는 광원 구동 회로(300)의 다이어그램을 나타낸다. 도 1과 동일하게 표시한 구성 요소는 동일 또는 유사한 기능을 하는 것을 나타낸다. 도 3B는 본 발명의 일 실시 예에 따라, 도 3A에서 스위치(302)가 온일 때, 도 3A의 광원 구동 회로에 연관되는 파형(waveforms)을 나타낸다. 도 3A는 이하에서 도 3B와 연관하여 설명한다.
광원 구동회로(300)는 전원(예들들어 교류 전원)(102), 전원과 정류기(108) 사이에 결합된 온/오프 스위치 디머(106), 정류기(108)로부터 정류 전압 VREC을 수신하고, 조절된 전력을 광원(118)으로 발생하는 전력 컨버터(112)를 포함한다. 바람직하게는, 디밍 컨트롤러(110)는 정류기(108)로부터 정류 전압 VREC을 나타내는 신호를 수신하고, 정류기가 수신한 교류 전압이 온/오프 스위치 디머(106)로부터 오는 것인지를 결정한다. 그에 따라, 디밍 컨트롤러(110)는 광원(118)의 디밍을 조절하기 위하여 전력 컨버터(112)의 출력 전력을 조절한다.
도 3A 에서, 온/오프 스위치 디머(104)는 스위치(302)를 포함한다. 스위치(302)가 온 되면, 교류 입력 전압 VIN은 정류기에 인가된다. 정류기(108)는 교류 입력 전압 VIN 을 정류전압 VREC으로 정류한다. 정류기(108)는, 정류 전압 VREC을 발생하기 위하여, 교류 입력 전압 VIN의 음의 영역을 대응하는 양의 영역으로 변환한다.
도 4는 본 발명의 일 실시 예에 따른 광원 구동 회로(400)의 개략도이다. 도 3과 동일하게 표시한 구성 요소는 동일 또는 유사한 기능을 하는 것을 나타낸다. 도 4에서, 광원 구동 회로(400)는 LED 스트링(408)을 구동한다. 광원 구동 회로(400)는 다양한 형태의 광원을 구동하기 위하여 사용될 수 있다. 정류기(108)는 4개의 다이오드와, 캐패시터 C7을 포함하는 브릿지(bridge) 정류기일 수 있다. 전력 컨버터(112)는 인덕터 L1과 다이오드 D1 및 스위치 Q1을 포함한다. 스위치 Q1은 LED 스트링(408)에 결합되고, 디밍 컨트롤러(110)에 의해 온(on) 및 오프(off)된다.
일 실시예에서, 디밍 컨트롤러(110)는 컨트롤 블럭(190)을 포함한다. 컨트롤 블럭은, 이에 한정되지는 않지만, 집적회로(integrated circuit)일 수 있다. 실시예에서, 컨트롤 블럭(190)은 VDC, RT, GND, SOURCE, CLK, DETECT, VSIN, HV_GATE, VDD, DRAIN, COMP, PWMOFF, BLEED1, BLEED2, IBLD1 및 IBLD2 라는 핀(pin)을 가진다. 감지 핀 DETECT는 정류 전압 VREC을 나타내는 신호를 수신하고, 정류 전압이 TRIAC 디머로(104)부터 오는 지, 또는, 온/오프 스위치 디머(106)로부터 오는 지를 감지한다. 도 4의 예에서, 감지 핀 DETECT는, 캐패시터 C3 및 저항기 R5와 R6를 통하여 정류기(108)의 출력 쪽에 결합된다.
입력 신호 핀 VSIN은 정류 전압 VREC을 나타내는 신호 VSIN을 수신한다. 도 4의 예에서, 입력 신호 핀 VSIN은 저항기 R7와 R8를 통하여 정류기(108)의 출력 쪽에 결합된다. 평균 신호 핀 VDC는 정류 전압 VREC의 평균값 VAVG을 나타내는 신호 VDC를 수신한다. 도 4의 예에서, 평균 신호 핀 VDC는 캐패시터 C2 및 저항기 R1와 R2를 통하여 정류기(108)의 출력 쪽에 결합된다.
제1 블리딩(bleeding) 컨트롤 핀 BLEED1은, 만약 TRIAC 디머(104)가 정류기(108)에 결합되어 있는 경우, TRIAC 디머의 홀딩 전류를 유지하고자, 스위치 Q2와 저항기 R12를 포함하는 제1 전류 경로를 도통시키기 위하여, 스위치 Q2를 제어한다. 구체적으로는, 스위치 Q2는, 만약 DETECT 핀이 수신한 신호가 TRIAC 디머가 정류기에 결합됨을 나타내고, VSIN 핀이 수신한 신호 VSIN이 VDC 핀이 수신한 VDC 신호보다 큰 경우에는, 온(on)될 수 있다. 도 4의 예에서, 제1 블리딩 컨트롤 핀 BLEED1은, IBLD1 핀이 수신한 감지 신호, 예를 들면, 저항기 R12를 가로지르는 전압,에 따라 선형적으로(linearly) 스위치 Q2를 제어한다.
제2 블리딩(bleeding) 컨트롤 핀 BLEED2는, 만약 TRIAC 디머(104)가 정류기(108)에 결합되어 있는 경우, TRIAC 디머의 홀딩 전류를 유지하고자, 스위치 Q3와 저항기 R11을 포함하는 제2 전류 경로를 도통시키기 위하여, 스위치 Q3를 제어한다. 구체적으로는, 스위치 Q3는, 만약 DETECT 핀이 수신한 신호가 TRIAC 디머가 정류기에 결합됨을 나타내고, VSIN 핀이 수신한 신호 VSIN이 VDC 핀이 수신한 VDC 신호보다 작을 경우에는, 온(on)될 수 있다. 도 4의 예에서, 제2 블리딩 컨트롤 핀 BLEED2는, IBLD2 핀이 수신한 감지 신호, 예를 들면, 저항기 R11를 가로지르는 전압,에 따라 선형적으로(linearly) 스위치 Q2를 제어한다.
CLK 핀은, 만약 온/오프 스위치 디머(106)가 정류기(108)에 결합되어 있는 경우, 온/오프 스위치 디머의 작동을 나타내는 스위치 모니터링 신호를 수신한다. 도 4의 예에서, CLK 핀은 캐패시터 C1 및 저항기 R3와 R4를 통하여 정류기(108)의 출력 쪽에 결합된다. 만약 온/오프 스위치 디머(106)가 정류기(108)에 결합되어 있는 경우, 온/오프 스위치 디머가 오프되어 있을 때, 저항기 R4를 가로지르는 전압은 0으로 떨어진다. 따라서, 온/오프 스위치 디머의 오프(off) 작동을 나타내는 스위치 모니터링 신호가 CLK핀에 의해 감지된다. 온/오프 스위치 디머가 온 되면, 저항기 R4를 가로지르는 전압은 미리 정해진 전압으로 상승한다. 따라서, 온/오프 스위치 디머의 온(on) 작동을 나타내는 스위치 모니터링 신호가 CLK핀에 의해 감지된다.
또한, HV_GATE 핀은 스위치 Q1을 제어한다. 만약, 온/오프 스위치 디머가 사용되고, 온/오프 스위치 디머의 온(on) 작동이 CLK핀에 의해 감지되면, 컨트롤 블럭(190)은 스위치 Q1을 온한다. 만약, 온/오프 스위치 디머의 오프(off) 작동이 CLK핀에 의해 감지되면, 컨트롤 블럭(190)은 스위치 Q1을 오프하며, LED 스트링(408)은, 인덕터 L1이 완전히 방전된 후에, 오프된다. VDD 핀은, 컨트롤 블럭(190)에 전력을 공급하기 위하여 스위치 Q1에 결합되어 있다. DRAIN 핀은 스위치 Q1에 결합되어 있다. SOURCE 핀은 저항기 R13에 결합되어 있다. COMP 핀은 캐패시터 C5에 결합되어 있다. GND 핀은 접지에 결합되어 있다. RT 핀은, 컨트롤 블럭(190)에 의해 발생한 주파수 신호의 주파수를 결정하기 위하여, 저항기 R14를 통하여 접지에 결합되어 있다.
도 5는 본 발명의 일 실시 예에 따른, 도 4에서의 컨트롤 블럭(control block)(190)의 예를 나타낸다. 도 5는 도 4와 연관하여 설명한다.
컨트롤 블럭(190)은, LED 스트링(408)의 전류를 조절하기 위하여 DRAIN 핀과 SOURCE 핀 사이에 결합된 스위치 Q4를 제어하기 위한 드라이버(driver)(516), 펄스 폭 변조 신호 LPWM을 발생하기 위하여, 정류 전압 VREC의 평균값 VAVG을 나타내는 평균 신호 VDC와 정류 전압 VREC를 나타내는 입력 신호 VSIN을 비교하는 비교기(comparator)(514), 온/오프 스위치 디머의 작동에 대응하여 LED 스티링(408)의 휘도를 조절하기 위하여, CLK 핀에 결합되는 멀티-레벨 디머(multi-level dimmer)(538), 정류 전압을 모니터링 하기 위한 전압 감지기(voltage detector)(540), 도 4에 나타난 바와 같은, 스위치 Q2와 저항기 R12를 포함하는 제1 전류 경로(the first current path)를 제어하기 위하여, 에러 증폭기(550)를 제어하는 제1 블리딩 컨트롤러(the first bleeding controller)(542),및, 도 4에 나타난 바와 같은, 스위치 Q3와 저항기 R11를 포함하는 제2 전류 경로(the second current path)를 제어하기 위하여, 에러 증폭기(552)를 제어하는 제2 블리딩 컨트롤러(the second bleeding controller)(546)를 포함한다. 컨트롤 블럭은 추가로, 과온도 방지 유닛(over-temperature protection unit)(502), 단락 방지 유닛(short-circuit protection unit)(504), 과전류 방지 유닛(over-current protection unit)(506) 및 과소전압 록아웃 유닛(under-voltage lockout unit)(510)을 포함한다.
도 5의 예에서, 컨트롤 블럭(190)은, 전압 감지기(540), 클럭(clock)(532), 카운터(counter)(534) 및 비교기(536)를 사용하여, 정류 전압 VREC이 TRIAC 디머(dimmer)(104)로부터 오는지 또는 온/오프(on/off) 스위치 디머(106)로부터 오는지를 결정한다. 도 6은 본 발명의 일 실시 예에 따라, 정류 전압(rectified voltage) VREC이 TRIAC 디머로부터 오는지 또는 온/오프 스위치 디머에서 오는지를 결정하기 위한 방법의 예의 플로우 챠트를 나타낸다. 도 6은 도 5와 관련하여 설명한다.
블럭 602에서, 전압 감지기(voltage detector)(540)는 감지 핀 DETECT를 통하여, 정류 전압 VREC을 나타내는 신호를 수신하여, 정류 전압 VREC을 모니터링 한다. 블럭 604에서는, 만약 정류전압이 제1 설정 전압 V1 보다 크면, 플로우챠트는 블럭 606으로 진행하고, 전압 감지기(540)는 카운터(534)를 구동하기 위하여 클럭(532)을 인에이블한다(활성화한다)(enable). 블럭 608에서는, 카운터(534)의 카운터 값은 클럭(532)에 의해 발생한 각각의 클럭 펄스에 대응하여 1씩 증가한다. 블럭 610에서, 만약 정류 전압 VREC이 제2 설정 전압 V2 보다 작으면, 플로우 챠트는 블럭 608로 돌아간다. 블럭 610에서, 만약 정류 전압 VREC이 제2 설정 전압 V2 보다 크면, 플로우 챠트는 블럭 612로 진행하고, 전압 감지기(540)는 클럭(532)을 디스에이블한다(비활성화한다)(disable). 블럭 614에서, 카운터 값은 비교기(536)에 의하여, 기준값 CNT와 비교된다. 블럭 616에서, 만약 카운터 값이 기준값 CNT 보다 크면, 비교기는, 정류 전압 VREC이 온/오프 스위치 디머(106)으로부터 오는 것을 나타내는 선택신호를 발생한다. 블럭 618에서, 만약 카운터 값이 기준값 CNT 보다 작으면, 비교기 536은, 정류 전압 VREC이 TRIAC 디머(104)으로부터 오는 것을 나타내는 선택신호를 발생한다.
도 5로 돌아가서, 일 실시예에서, 만약 컨트롤 블럭(190)이, 정류 전압 VREC이 온/오프(on/off) 스위치 디머(106)로부터 오는 것을 결정하면(확인하면), SR 플립플롭(528), 블리딩 컨트롤러(542), 에러 증폭기(550), 블리딩 컨트롤러(546) 및 에러 증폭기(552)는 디스에이블된다. 멀티레벨(multi-level) 디머(538)는 온/오프 스위치 디머(106)의 작동에 따라 디밍 신호 ADJ를 출력하도록 인에이블된다. 멀티레벨 디머(538)는, 온/오프 스위치 디머의 작동을 나타내는 스위치 모니터링 신호를, CLK핀을 통하여, 수신한다. 예를 들어, 디밍 신호 ADJ의 전압은 온/오프 스위치 디머(106)의 오프(off) 작동에 따라 제1 레벨에서 제2 레벨로 감소한다. 증폭기(530)는 디밍 신호 ADJ를, 전류 감지 핀 SOURCE 으로부터 수신된 감지 신호(sensing signal) SEN과 비교한다. 감지 신호 SEN은 LED 스트링(408)의 전류를 나타낸다. 샘플-홀드(sample-hold) 회로(520)는 증폭기(530)의 출력을 수신한다. 비교기(518)는, 스위치 Q4를 제어하기 위하여, 오실레이터(524)가 발생한 톱니(sawtooth) 신호를 샘플-홀드 회로의 출력과 비교하여, 컨트롤(제어) 신호 CTRL1을 발생한다. 비교기(514)는 입력 신호 핀 VSIN과 평균 신호 핀 VDC에 결합되며, 펄스 폭 변조 신호 LPWM을 발생하기 위하여, 정류 전압 VREC의 평균값 VAVG을 나타내는 평균 신호 VDC와 정류 전압 VREC를 나타내는 입력 신호 VSIN을 비교한다. 일실시예에서, 만약, VSIN이 VDC보다 크면, 펄스 폭 변조 신호 LPWM는 제1 상태(예를 들어, 로직 1)에 있게 되고, 스위치 Q4는 비교기(518)의 출력에 의해 제어된다. 구체적으로, 일 실시예에서, 만약, 샘플-홀드 회로(520)의 출력이 톱니 신호보다 크면, 비교기(518)는 스위치 Q4를 온(on)하기 위하여 제1 상태(예를 들어 로직 1)의 컨트롤 신호 CTRL1을 발생한다. 만약, 샘플-홀드 회로(520)의 출력이 톱니 신호보다 작으면, 비교기(518)는 스위치 Q4를 오프(off)하기 위하여 제2 상태(예를 들어 로직 0)의 컨트롤 신호 CTRL1을 발생한다. 따라서, 펄스 폭 변조 신호 LPWM가 제1 상태에 있을 때는, 컨트롤 신호 CTRL1의 듀티(duty) 사이클은, 온/오프 스위치 디머의 작동을 나타내는 스위치 모니터링 신호에 의해 결정되는 디밍 신호 ADJ에 따라 변화한다.
만약, VSIN이 VDC보다 작으면, 펄스 폭 변조 신호 LPWM는 제2 상태(예를 들어, 로직 0)에 있게 되고, 스위치 Q4는 펄스 폭 변조 신호 LPWM의 제2 상태 동안 오프 상태를 유지한다. 다시 말하면, 스위치 Q4는, 펄스 폭 변조 신호 LPWM의 제1 상태 동안, 컨트롤 신호 CTRL1에 따라 교대로(alternately) 온(on) 및 오프(off)되며, 스위치 Q4는 펄스 폭 변조 신호 LPWM의 제2 상태 동안 오프 상태에 머물게 된다.
일 실시예에서, 만약 컨트롤 블럭(190)이, 정류 전압 VREC이 TRIAC 디머(104)로부터 오는 것을 결정하면(확인하면), 멀티레벨 디머(538), 증폭기(530), 샘플-홀드 회로(520) 및 비교기(518)는 디스에이블된다. SR 플립플롭(528), 블리딩 컨트롤러(542), 에러 증폭기(550), 블리딩 컨트롤러(546) 및 에러 증폭기(552)는 인에이블된다.
비교기(514)는 펄스 폭 변조 신호 LPWM을 발생하기 위하여, 정류 전압 VREC의 평균값 VAVG을 나타내는 평균 신호 VDC와 정류 전압 VREC를 나타내는 입력 신호 VSIN을 비교한다. 만약, VSIN이 VDC보다 크면, 펄스 폭 변조 신호 LPWM는 제1 상태(예를 들어, 로직 1)에 있게 된다. 펄스 폭 변조 신호 LPWM는 제1 상태(예를 들어, 로직 1)에 있는 동안, 스위치 Q1(도 4에 나타나는)은 온(on)되고, 스위치 Q4는 SR 플립플롭(528)의 출력 CTRL2의 출력에 의해 제어된다. 구체적으로는, SR 플립플롭(528)의 S 입력은 오실레이터(524)가 발생한 펄스 신호 PULSE를 수신한다. SR 플립플롭(528)은 펄스 신호에서의 각각의 펄스에 대응하여 스위치 Q4를 온하기 위하여 로직 1을 출력한다. 비교기(526)는 기준 신호 REF3를 전류 감지 핀(current sensing pin) SOURCE로부터 수신된 감지 신호(sensing signal) SEN과 비교한다. 기준 신호 REF3은 LED 스트링(408)의 전류의 피크(peak) 레벨(level)을 결정한다. 감지 신호 SEN은, 스위치 Q4가 온 되어 있을 때, LED 스트링의 전류를 나타낸다. 만약, 감지 신호 SEN이 REF3까지 증가하면, 비교기는, SR 플립플롭(528)의 R 입력에서 로직 1을 발생하여, SR 플립플롭(528)은 로직 0을 출력하여 스위치 Q4를 오프하게 한다. 만약, VSIN이 VDC보다 작으면, 펄스 폭 변조 신호 LPWM는 제2 상태(예를 들어, 로직 0)에 있게 되고, 스위치 Q1과 Q4는 오프 상태로 된다. 달리말하면, 스위치 Q4는 펄스 폭 변조 신호 LPWM 의 제1 상태 동안, SR 플립플롭(528)의 출력에 따라, 교대로 온(on)되고 오프(off)되고, 스위치 Q4는 펄스 폭 변조 신호 LPWM 의 제2 상태 동안에는 오프 상태에 머물게 된다.
블리딩 컨트롤러(542)는, 펄스 폭 변조 신호 LPWM가 제1 상태에 있는 동안, 스위치 Q2와 저항기 R12를(도 4에 나타나는) 포함하는 제1 전류 경로를 도전(도통)하기(conduct) 위하여, 제1 블리딩(bleeding) 컨트롤 핀 BLEED1와 에러 증폭기(550) 사이에 결합된 스위치(548)를 온(on)하는데 사용된다. 그렇게 하여, 전류는, 정류기(108)로부터 스위치 Q2와 저항기 R12를 통하여 접지(ground)로 흐른다. 에러 증폭기(550)는 기준신호 REF1과, 저항기 R12를 가로지르는 전압을 나타내는 감지 신호(sensing signal)를 수신하고, 스위치 Q2와 저항기 R12를 통하여 흐르는 전류를 TRIAC 디머(104)의 홀딩 전류보다 작지 않게 유지하도록 스위치(548)를 선형적으로 제어한다.
블리딩 컨트롤러(546)는, 펄스 폭 변조 신호 LPWM가 제2 상태에 있는 동안, 스위치 Q3와 저항기 R11을(도 4에 나타나는) 포함하는 제2 전류 경로를 도전(도통)하기(conduct) 위하여, 제2 블리딩(bleeding) 컨트롤 핀 BLEED2와 에러 증폭기(552) 사이에 결합된 스위치(554)를 온(on)하는데 사용된다. 그렇게 하여, 전류는, 정류기(108)로부터 스위치 Q3와 저항기 R11을 통하여 접지(ground)로 흐른다. 에러 증폭기(552)는 기준신호 REF1과, 저항기 R11을 가로지르는 전압을 나타내는 감지 신호(sensing signal)를 수신하고, 스위치 Q3와 저항기 R11을 통하여 흐르는 전류를 TRIAC 디머(104)의 홀딩 전류보다 작지 않게 유지하도록 스위치(554)를 선형적으로 제어한다. 더욱이, 일 실시예에서, 블리딩 컨트롤러(546)는 PWMOFF 핀으로부터 설정 신호를 수신한다. 설정 신호는 펄스 폭 변조 신호 LPWM 의 최소(minimum) 듀티(duty) 사이클 DMIN을 결정한다. 만약, 듀티 사이클이 최소 듀티 사이클 DMIN로 감소하면, 컨트롤 블럭(190)은 스위치 Q4를 오프시키며, 블리딩 컨트롤러(546)는 제2 전류 경로를 도전(도통)한다. 따라서, 블리딩 컨트롤러(546)는, 다음의 조건 중 하나가 발생하는 경우, 제2 전류 경로를 도전(도통)하기 위하여 스위치(554)를 도전(도통)한다. 여기에 해당하는 조건은, 펄스 폭 변조 신호 LPWM이 제2 상태에 있거나, 펄스 폭 변조 신호 LPWM의 사이클이 최소 듀티 사이클 DMIN로 감소하는 경우이다.
펄스 폭 변조 신호 LPWM가 제1 상태에 있을 때, 스위치 Q4는 교대로 온(on) 및 오프(off)된다. 따라서, 전류는, 펄스 폭 변조 신호 LPWM가 제1 상태에 있는 동안, LED 스트링(408)을 통하여 접지(ground)로 흐른다. 컨트롤 블러(190)은 TRIAC 디머(104)의 홀딩 전류를 유지하기 위하여 제1 전류 경로를 도전(도통)시키는데 사용된다. 펄스 폭 변조 신호 LPWM가 제2 상태에 있을 때, 스위치 Q4는 오프(on) 상태를 유지한다. 따라서, 전류는, 펄스 폭 변조 신호 LPWM가 제2 상태에 있는 동안, LED 스트링(408)을 통하여 접지(ground)로 흐르지 않는다. 컨트롤 블러(190)은 TRIAC 디머(104)의 홀딩 전류를 유지하기 위하여 제2 전류 경로를 도전(도통)시키는데 사용된다. 그렇게 하여, TRIAC 디머(104)의 동일한 홀딩 전류를 유지하기 위하여, 펄스 폭 변조 신호 LPWM가 제1 상태에 있는 동안, 제1 전류 경로를 통하여 흐르는 블리딩 전류는, 펄스 폭 변조 신호 LPWM가 제2 상태에 있는 동안, 제2 전류 경로를 통하여 흐르는 블리딩 전류보다 작다. 도 4의 예는 두 개의 전류 경로, 즉, 스위치 Q2와 저항기 R12를 포함하는 경로와 스위치 Q3와 저항기 R11을 포함하는 경로,를 나타내지만, 본 발명은 여기에 한정되지는 않는다. 다른 실시예에서는, TRIAC 디머(104)의 홀딩 전류를 유지하기 위하여 하나의 전류 경로가 사용될 수도 있다.
도 5의 예에서 설명한 바와 같이, TRIAC 디머(104)가 사용되는 경우, 일실시예에서, 광원(118)의 디밍은, 정류 전압 VREC을 나타내는 입력 신호인 VSIN을 정류 전압 VREC의 평균값 VAVG을 나타내는 평균 신호 VDC와 비교하여, 제어된다. 다른 방법으로는, TRIAC 디머(104)가 사용되는 경우, 광원(118)의 디밍은 또한, 정류 전압 VREC의 도통각(conducting angle)을 계산함으로써, 제어될 수 있다.
작동하는 동안, 과온도, 단락 또는 과전류와 같은 이상 상황이 감지되면, 과온도 방지 유닛(over-temperature protection unit)(502), 단락 방지 유닛(short-circuit protection unit)(504), 또는 과전류 방지 유닛(over-current protection unit)(506)은, 스위치 Q4를 오프하라는 제어신호, 예를 들면, 로직 0,를 AND 게이트(508 및 512)를 통하여 드라이버(516)로 발생할 수 있다.
도 7A는 본 발명의 일 실시 예에 따라, 제1 모드, 즉, 온/오프 스위치 디밍 모드, 에서 동작하는 도 4의 디밍 컨트롤러와 연관되는 파형(waveforms)을 나타낸다. 구체적으로는, 도 7A는 온/오프 스위치 디머(106)를 사용하는 경우에, 스위치(302)의 상태, 정류기(108)로부터의 정류 전압, 비교기(514)가 발생한 펄스 폭 변조 신호 LPWM, 멀티레벨(multi-level) 디머(538)가 발생한 디밍 신호 ADJ, 오실레이터(524)가 제공한 톱니(sawtrooth) 신호 SAW, 및 비교기(518)가 발생한 컨트롤신호 CTRL1을 나타낸다. 도7A는 도 4 및 도 5와 연관하여 설명한다.
동작을 보면, 스위치(302)가 온 되면, 비교기(514)는 펄스 폭 변조 신호 LPWM을 발생하기 위하여, 정류 전압 VREC의 평균값 VAVG을 나타내는 평균 신호 VDC와 정류 전압 VREC를 나타내는 입력 신호 VSIN을 비교한다. 일 실시예에서, 만약, VSIN이 VDC보다 크면, 펄스 폭 변조 신호 LPWM는 제1 상태(예를 들어, 로직 1)에 있게 된다. 만약, VSIN이 VDC보다 작으면, 펄스 폭 변조 신호 LPWM는 제2 상태(예를 들어, 로직 0)에 있게 된다. 오실레이터(524)는 톱니(sawtooth) 신호 SAW를 제공한다. 펄스 폭 변조 신호 LPWM가 제1 상태(예를 들어, 로직 1)에 있을 때, 비교기(518)는, 톱니 신호를 샘플-홀드(sample-hold) 회로(520)의 출력 V520과 비교하여 스위치 Q4(도 4에 나타나는)를 교대로(alternately) 온(on) 및 오프(off)하기 위하여 컨트롤 신호 CTRL1을 발생한다. V520은 멀티레벨 디머(538)가 발생한 디밍 신호 ADJ에 비례한다. 일 실시예에서, 만약, 샘플-홀드 회로(520)의 출력이 톱니 신호보다 크면, 비교기(518)는 스위치 Q4를 온(on)하기 위하여 제1 상태(예를 들어 로직 1)의 컨트롤 신호 CTRL1을 발생한다. 만약, 샘플-홀드 회로(520)의 출력이 톱니 신호보다 작으면, 비교기(518)는 스위치 Q4를 오프(off)하기 위하여 제2 상태(예를 들어 로직 0)의 컨트롤 신호 CTRL1을 발생한다. 펄스 폭 변조 신호 LPWM가 제2 상태에 있을 때, 컨트롤 신호 CTRL1은 0이 되고, 따라서 스위치 Q4는 오프 상태에 머물게 된다.
만약, 스위치(302)가 오프되면, 온/오프 스위치 디머의 오프 작동을 나타내는 스위치 모니터링 신호가 CLK핀을 통하여 멀티레벨 디머(538)에 의해 수신된다. 따라서, 스위치(302)가 다시 온되면, 멀티레벨 디머(538)는 디밍 신호 ADJ의 전압을 제1 레벨에서 제2 레벨로 감소시킨다. 샘플-홀드 회로(520)의 출력 전압 V520은 따라서 감소한다. 결과적으로, 컨트롤 신호 CTRL1의 듀티 사이클(duty cycle)은 감소한다. 그에따라, LED 스트링(408)의 휘도는 감소한다. 다른 말로 하면, 온/오프 스위치 디머가 사용될 때, 컨트롤 신호 CTRL1의 듀티 사이클은, CLK핀이 수신한 스위치 모니터링 신호에 의해 결정되는 디밍 신호 ADJ에 따라 변화한다.
도 7B는 본 발명의 일 실시 예에 따라, 제2 모드, 즉, TRIAC 디밍 모드,에서 동작하는 도 4의 디밍 컨트롤러와 연관되는 파형(waveforms)을 나타낸다. 구체적으로는, 도 7B는 TRIAC 디머(104)를 사용하는 경우에, 정류기(108)로부터의 정류 전압, 비교기(514)가 발생한 펄스 폭 변조 신호 LPWM, 컨트롤 블럭(190)의 전류 감지 핀 SOURCE로부터 수신된 감지 신호 SEN, 오실레이터(524)가 제공한 펄스 신호 PULSE, 및 SR 플립플롭(flip-flop)(528)의 출력 CTRL2를 나타낸다. 도7B는 도 4 및 도 5와 연관하여 설명한다.
일 실시예에서, 비교기(514)는 펄스 폭 변조 신호 LPWM을 발생하기 위하여, 정류 전압 VREC의 평균값 VAVG을 나타내는 평균 신호 VDC와 정류 전압 VREC를 나타내는 입력 신호 VSIN을 비교한다. 일 실시예에서, 만약, VSIN이 VDC보다 크면, 펄스 폭 변조 신호 LPWM는 제1 상태(예를 들어, 로직 1)에 있게 된다. 만약, VSIN이 VDC보다 작으면, 펄스 폭 변조 신호 LPWM는 제2 상태(예를 들어, 로직 0)에 있게 된다. 오실레이터(524)는 펄스 신호 PULSE를 제공한다. SR 플립플롭(flip-flop)(528)의 출력 CTRL2는 펄스 신호에서의 각각의 신호에 대응하여 로직 1으로 바뀐다. 만약 스위치 Q4가 온되면, LED 스트링(408)을 통하여 흐르는 전류는 증가하고, 그에 따라 감지 신호 SEN이 증가한다. 만약 감지 신호가 REF3까지 증가하면, 비교기(526)는, SR 플립플롭(528)의 입력 R에서 로직 1을 발생하며, 이에 따라 SR 플립플롭(528)의 출력 CTRL2는 로직 0으로 된다.
만약, 사용자가 triac(206)의 도전(도통)시간을 줄이기 위하여 TRIAC 디머(104)를 조정하면, 펄스 폭 변조 신호 LPWM의 듀티(duty) 사이클은 감소한다. 결과적으로, LED 스트링(408)의 휘도(brightness)는 감소한다. 따라서, TRIAC 디머(104)가 사용될 때, LED 스트링(408)의 휘도는 정류 전압 VREC에 따라 변화한다. 도 7B에서, 펄스 폭 변조 신호 LPWM는 정류 전압 VREC의 평균값 VAVG을 나타내는 평균 신호 VDC와 정류 전압 VREC를 나타내는 입력 신호 VSIN을 비교하여 얻는다. 또 다른 실시예에서는, TRIAC 디머를 사용하는 경우에, 펄스 폭 변조 신호 LPWM는 또한, 정류 전압 VREC의 도통각(conducting angle)을 계산하여 얻을 수 있다. 예를 들어, 펄스 폭 변조 신호 LPWM는 정류 전압 VREC의 도통각(conducting angle) 동안에 제1 상태(예를 들어, 로직 1)에 있다. 그렇지 않다면, 펄스 폭 변조 신호 LPWM는 제2 상태(예를 들어, 로직 0)에 있다.
따라서, 본 발명에 따른 실시예들은 광원의 디밍을 조절하기 위한 회로 및 방법을 제공한다, 디밍 컨트롤러는 전원과 전력 컨버터 사이에, TRIAC 디머가 결합되어 있는지 또는 온/오프 스위치 디머가 결합되어 있는지 감지(확인)할 수 있다. 디머의 타입을 확인하면, 디밍 컨트롤러는 그에 따라 광원의 디밍을 조절한다. 예를 들어, TRIAC 디머가 감지되는 경우에는, 디밍 컨트롤러는 TRIAC 디머의 작동에 따라 디밍을 조절한다. 만약, 온/오프 스위치 디머가 감지되는 경우에는, 디밍 컨트롤러는 온/오프 스위치 디머의 작동에 따라 디밍을 조절한다. 따라서, 디머의 타입에 관계없이 적용가능한 디밍 컨트롤러의 제공이 가능하며, 이에 따라 적용에 있어 유연성(flexibility)이 증가한다.
본 명세서에서 사용된 용어 및 표현은 설명의 용어이며 제한되지 않은 의미로 사용되었고, 그와 같은 용어 및 표현의 사용은 도시되고 기술된 특징(또는 그들의 일부)의 임의의 등가물을 제외할 의도가 없으며, 다양한 수정들이 청구범위 내에서 가능한 것으로 인식된다. 다른 수정, 변형 및 대안들이 또한 가능하다. 따라서 청구범위는 모든 그와 같은 등가물들을 포함하는 의도를 가진다.
즉, 이상에서 본 발명을 설명하게 위해 특정한 용어들이 사용되었으나, 이는 단지 본 발명을 설명하기 위한 목적에서 사용된 것이지 의미 한정이나 특허청구범위에 기재된 본 발명의 범위를 제한하기 위하여 사용된 것은 아니다. 그러므로 본 기술 분야의 통상의 지식을 가진 자라면 이로부터 다양한 변형 및 균등한 타 실시 예가 가능하다는 점을 이해할 것이다. 따라서, 본 발명의 진정한 기술적 보호 범위는 첨부된 특허청구범위의 기술적 사상에 의해 정해져야 할 것이다.
100: 광원 구동 회로 102: 전원 104: TRIAC 디머
106: 온/오프 스위치 디머 108: 정류기 110: 디머 컨트롤러
112: 전력 컨버터 114: 전류 경로 118: 광원

Claims (23)

  1. 정류 전압(rectified voltage)을 모니터링(monitoring)하고, 상기 정류 전압이 TRIAC 디머(dimmer)로부터 오는 것인지, 또는 온/오프(on/off) 스위치 디머로부터 오는 것인지를 감지하는 감지 핀(detection pin);
    상기 정류 전압을 나타내는 입력 신호를 수신하기 위한 입력 신호 핀; 및
    상기 온/오프 스위치 디머의 작동을 나타내는 모니터링 신호를 수신하는 모니터링 핀을 포함하며,
    여기서 컨트롤러는, 상기 정류 전압이 상기 TRIAC 디머로부터 오는 경우, 상기 입력 신호에 따라, LED 광원에 직렬 연결된 스위치를 제어함으로써, 상기 LED 광원의 디밍을 조절하고,
    상기 컨트롤러는, 상기 정류 전압이 온/오프 스위치 디머로부터 오는 경우, 상기 모니터링 신호에 따라, 상기 스위치를 제어함으로써, 상기 LED 광원의 디밍을 조절하는 것을 특징으로 하는, LED 광원의 디밍을 조절하기 위한 컨트롤러.
  2. 제1항에 있어서,
    상기 컨트롤러는, 상기 정류 전압이 상기 TRIAC 디머로부터 오는 경우, 상기 TRIAC 디머(dimmer)의 홀딩 전류(holding current)를 유지하기 위하여 전류 경로(path)에 전류를 흐르게 하는데 사용하는 블리딩 제어 핀(bleeding control pin)을 더 포함하는 것을 특징으로 하는, LED 광원의 디밍을 조절하기 위한 컨트롤러.
  3. 제1항에 있어서,
    상기 컨트롤러는, 상기 정류 전압이 상기 TRIAC 디머로부터 오는 경우, 상기 정류 전압의 도통각(conducting angle)를 계산하여, 상기 LED 광원의 디밍을 조절하는 것을 특징으로 하는, LED 광원의 디밍을 조절하기 위한 컨트롤러.
  4. 제1항에 있어서,
    상기 정류 전압의 평균값을 나타내는 평균 신호를 수신하기 위한 평균 신호 핀을 더 포함하고,
    여기에서, 상기 컨트롤러는, 상기 정류 전압이 상기 TRIAC 디머로부터 오는 경우, 상기 입력 신호를 상기 평균 신호와 비교하여, 상기 LED 광원의 디밍을 조절하는 것을 특징으로 하는, LED 광원의 디밍을 조절하기 위한 컨트롤러.
  5. 제1항에 있어서,
    상기 컨트롤러는 펄스 폭 변조 신호를 발생하며,
    상기 컨트롤러는 상기 펄스 폭 변조 신호의 제1 상태 동안, 상기 스위치를 교대로 온(on)하고 오프(off)하며,
    상기 스위치는, 상기 펄스 폭 변조 신호의 제2 상태 동안, 오프 상태에 있는 것을 특징으로 하는, LED 광원의 디밍을 조절하기 위한 컨트롤러.
  6. 제5항에 있어서,
    상기 펄스 폭 변조 신호는, 상기 입력 신호를 상기 정류 전압의 평균값을 나타내는 평균 신호와 비교하여 발생하는 것을 특징으로 하는, LED 광원의 디밍을 조절하기 위한 컨트롤러.
  7. 제5항에 있어서,
    상기 정류 전압이 상기 TRIAC 디머로부터 오는 경우, 상기 TRIAC 디머의 홀딩(holding) 전류를 유지하기 위하여 제1 전류 경로(path)에 전류를 흐르게 하는데 사용하는 제1 블리딩 제어 핀; 및
    상기 정류 전압이 상기 TRIAC 디머로부터 오는 경우, 상기 TRIAC 디머의 홀딩 전류를 유지하기 위하여 제2 전류 경로에 전류를 흐르게 하는데 사용하는 제2 블리딩 제어 핀을 더 포함하며,
    상기 제1 블리딩 제어 핀은 상기 펄스 폭 변조 신호의 상기 제1상태 동안, 상기 제1 전류 경로에 전류가 흐르게 하는데 사용되며,
    상기 제2 블리딩 제어 핀은 상기 펄스 폭 변조 신호의 상기 제2상태 동안, 상기 제2 전류 경로에 전류가 흐르게 하는데 사용되는 것을 특징으로 하는, LED 광원의 디밍을 조절하기 위한 컨트롤러.
  8. 제7항에 있어서,
    미리 정해진 기준 신호를 수신하고, 출력신호를 상기 제1 블리딩 제어 핀에 제공하는 제1 에러 증폭기; 및
    상기 미리 정해진 기준 신호를 수신하고, 출력신호를 상기 제2 블리딩 제어 핀에 제공하는 제2 에러 증폭기를 더 포함하며,
    상기 제1 에러 증폭기 및 상기 제2 에러 증폭기는, 만약 상기 정류 전압이 상기 온/오프 스위치 디머로부터 오는 경우에는, 작동하지 않는 것을 특징으로 하는, LED 광원의 디밍을 조절하기 위한 컨트롤러.
  9. 제5항에 있어서,
    상기 LED 광원의 전류를 나타내는 센싱 신호를 제공하는데 사용되기 위한 전류 센싱 핀; 및
    상기 센싱 신호를 미리 정해진 기준신호와 비교하기 위한 비교기를 더 포함하며,
    여기에서, 상기 스위치는 상기 비교기의 출력 및 펄스 신호에 따라 상기 펄스 폭 변조 신호의 상기 제1 상태 동안 온되고 오프되는 것을 특징으로 하는, LED 광원의 디밍을 조절하기 위한 컨트롤러.
  10. 제5항에 있어서,
    상기 LED 광원의 전류를 나타내는 센싱 신호를 제공하는데 사용되기 위한 전류 센싱 핀; 및
    상기 센싱 신호를 디밍 신호와 비교하기 위한 증폭기를 더 포함하며,
    여기에서, 상기 디밍 신호의 레벨은 상기 온/오프 스위치 디머의 작동에 의해 결정되는 것을 특징으로 하는, LED 광원의 디밍을 조절하기 위한 컨트롤러.
  11. 제10항에 있어서,
    상기 증폭기의 출력을 수신하는 샘플-홀드(sample-hold) 회로; 및
    상기 샘플-홀드 회로의 출력을 톱니(sawtooth) 신호와 비교하기 위한 비교기를 더 포함하며,
    여기에서, 상기 스위치는 상기 비교기의 출력에 따라, 상기 펄스 폭 변조 신호의 제1 상태 동안 온 및 오프되는 것을 특징으로 하는, LED 광원의 디밍을 조절하기 위한 컨트롤러.
  12. 제1항에 있어서,
    상기 감지 핀에 결합되고, 상기 정류 전압이 제1 설정 전압보다 크고, 제2 설정 전압보다 작은 경우에, 클럭 신호를 발생하는 클럭 발생기; 및
    상기 클럭 발생기에 결합되고, 상기 클럭 신호의 펄스를 카운팅하는 데 사용되는 카운터를 더 포함하는 것을 특징으로 하는, LED 광원의 디밍을 조절하기 위한 컨트롤러.
  13. 제12항에 있어서,
    상기 카운터에 결합되고, 상기 카운터의 카운터 값을 기준값과 비교하여 선택신호를 발생하는 비교기를 더 포함하며,
    여기에서, 상기 선택신호는 상기 정류 전압이 상기 TRIAC 디머로부터 오는지 또는 상기 온/오프 스위치 디머로부터 오는지를 나타내는 것을 특징으로 하는, LED 광원의 디밍을 조절하기 위한 컨트롤러.
  14. 교류 전압을 정류하여 정류 전압을 발생하는 정류기;
    상기 정류기에 결합되고 상기 정류 전압을 수신하며, 광원으로 조절된 전압을 발생하는 전력 컨버터; 및
    상기 교류 전압이 TRIAC 디머로부터 오는 지, 또는 온/오프 스위치 디머로부터 오는 지 확인하고, 상기 광원을 조절하기 위하여 상기 전력 컨버터를 제어하는데 사용되는 디밍 컨트롤러를 포함하며,
    여기에서, 상기 디밍 컨트롤러는, 만약 상기 교류 전압이 상기 TRIAC 디머로부터 오는 경우에는, 상기 정류 전압에 따라, 상기 광원에 직렬 연결된 스위치를 조절함으로써, 상기 광원의 디밍을 조절하고,
    상기 디밍 컨트롤러는, 상기 교류 전압이 상기 온/오프 스위치 디머로부터 오는 경우에는, 상기 온/오프 스위치 디머의 작동에 따라, 상기 스위치를 조절함으로써, 상기 광원의 디밍을 조절하는 것을 특징으로 하는, LED 광원의 디밍을 조절하기 위한 시스템.
  15. 제14항에 있어서,
    상기 디밍 컨트롤러는, 상기 정류 전압이 상기 TRIAC 디머로부터 오는 경우, 상기 정류 전압을 나타내는 입력 신호를 상기 정류 전압의 평균값을 나타내는 평균 신호에 비교하여, 상기 광원의 디밍을 조절하는 것을 특징으로 하는, LED 광원의 디밍을 조절하기 위한 시스템.
  16. 제14항에 있어서,
    상기 디밍 컨트롤러는, 상기 정류 전압이 상기 TRIAC 디머로부터 오는 경우, 상기 정류 전압의 도통각(conducting angle)를 계산하여, 상기 광원의 디밍을 조절하는 것을 특징으로 하는, LED 광원의 디밍을 조절하기 위한 시스템.
  17. 제14항에 있어서,
    상기 디밍 컨트롤러는 펄스 폭 변조 신호를 발생하며,
    상기 스위치는 상기 펄스 폭 변조 신호의 제1상태 동안 교대로 온(on)/오프(off)되며, 상기 펄스 폭 변조 신호의 제2상태 동안 꺼져 있는 것을 특징으로 하는, LED 광원의 디밍을 조절하기 위한 시스템.
  18. 제17항에 있어서,
    상기 디밍 컨트롤러는, 상기 정류 전압을 나타내는 입력 신호를 상기 정류 전압의 평균값을 나타내는 평균 신호와 비교하여, 펄스 폭 변조 신호를 발생하는 것을 특징으로 하는, LED 광원의 디밍을 조절하기 위한 시스템.
  19. 제17항에 있어서,
    상기 디밍 컨트롤러는, 상기 펄스 폭 변조 신호의 제1 상태 동안, 상기 TRIAC 디머의 홀딩 전류(holding current)를 유지하기 위하여 제1 전류 경로(path)에 전류를 흐르게 작동하며,
    상기 디밍 컨트롤러는, 상기 펄스 폭 변조 신호의 제2 상태 동안, 상기 TRIAC 디머의 홀딩 전류를 유지하기 위하여 제2 전류 경로에 전류가 흐르게 작동하는 것을 특징으로 하는, LED 광원의 디밍을 조절하기 위한 시스템.
  20. 제17항에 있어서,
    상기 디밍 컨트롤러는, 상기 광원을 통하여 흐르는 전류를 나타내는 센싱 신호를, 미리 결정된 기준 신호와 비교하고,
    상기 스위치는, 펄스 신호, 및 상기 센싱 신호와 상기 미리 결정된 기준 신호와의 비교 결과에 따라, 상기 펄스 폭 변조 신호의 상기 제1 상태동안 온/오프되는 것을 특징으로 하는, LED 광원의 디밍을 조절하기 위한 시스템.
  21. 제17항에 있어서,
    상기 디밍 컨트롤러는, 상기 광원을 통하여 흐르는 전류를 나타내는 센싱 신호를, 디밍 신호와 비교하고,
    상기 디밍 신호의 레벨은, 상기 온/오프 스위치 디머의 상기 작동에 의해 결정되고,
    상기 스위치는, 톱니(sawtooth) 신호, 및 상기 센싱 신호와 상기 디밍 신호와의 비교 결과에 따라, 상기 펄스 폭 변조 신호의 상기 제1 상태동안 온/오프되는 것을 특징으로 하는, LED 광원의 디밍을 조절하기 위한 시스템.
  22. 제14항에 있어서,
    상기 디밍 컨트롤러는,
    상기 정류 전압이 제1 설정 전압보다 크고, 제2 설정 전압보다 작은 경우에, 클럭 신호를 발생하는 클럭 발생기; 및
    상기 클럭 발생기에 결합되고, 상기 클럭 신호의 펄스를 카운팅하는 데 사용되는 카운터를 더 포함하는 것을 특징으로 하는, LED 광원의 디밍을 조절하기 위한 시스템.
  23. 제22항에 있어서,
    상기 디밍 컨트롤러는,
    상기 카운터에 결합되고, 상기 카운터의 카운터 값을 기준값과 비교하여 선택신호를 발생하는 비교기를 더 포함하며,
    여기에서, 상기 선택신호는 상기 교류 전압이 상기 TRIAC 디머로부터 오는지 또는 상기 온/오프 스위치 디머로부터 오는지를 나타내는 것을 특징으로 하는, LED 광원의 디밍을 조절하기 위한 시스템.
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