KR101759614B1

KR101759614B1 - 전자 부하를 위한 파워 서플라이 시스템

Info

Publication number: KR101759614B1
Application number: KR1020127008162A
Authority: KR
Inventors: 해럴드 제이. 지. 라더마허
Original assignee: 필립스 라이팅 홀딩 비.브이.
Priority date: 2009-09-01
Filing date: 2010-08-25
Publication date: 2017-07-25
Also published as: JP5836949B2; RU2012112475A; RU2541511C2; EP2474085A1; CN102484416A; CN102484416B; KR20120049383A; EP2474085B1; JP2013504285A; US8773034B2; US20120146549A1; WO2011027261A1

Abstract

본 발명은 상이한 제1 및 제2 AC 전압들을 각각 공급하는 제1 또는 제2 AC 그리드(10L, 10H)로부터의 전기 전력을 부하(L)에 제공하기 위한 파워 서플라이 시스템 및 방법과 관련이 있다. 특별한 예에서, 상기 그리드 소스들은 미국 및 유럽 메인즈에 각각 속할 수 있고, 상기 부하는 메인즈 호환 LED들(Ch1-Ch4)을 갖는 램프일 수 있다. 상기 파워 서플라이 시스템은 컨버터 회로(20)를 제1 또는 제2 AC 그리드 소스(10L, 10H)에 각각 연결하기 위한 제1 및 제2 커넥터 디바이스(30L, 30H)를 포함한다. 더욱이, 상기 제2 커넥터 디바이스(30H)는 상기 컨버터 회로(20)의 출력 전압이 상기 제1 AC 전압의 경우와 유사하게 되도록 상기 제2 AC 전압을 변환하기 위한 변환 회로(D1-D4)를 포함한다. 특별한 예에서, 상기 컨버터 회로(20)는 전압 2배가 기능을 갖는 정류기(D5-D8, C1, C2)를 포함할 수 있고, 상기 제2 커넥터 디바이스(30H)는 정류기(D1-D4)를 포함할 수 있는 반면 상기 제1 커넥터 디바이스(30L)는 단순한 케이블이다.

Description

전자 부하를 위한 파워 서플라이 시스템{POWER SUPPLY SYSTEM FOR ELECTRONIC LOADS}

본 발명은 상이한 AC 그리드 소스들로부터의 전기 전력을 부하에 제공하기 위한 파워 서플라이 시스템 및 방법과 관련이 있다. 더욱이, 그것은 그러한 파워 서플라이 시스템을 포함하는 조명 기구와 관련이 있다.

대부분의 전기 또는 전자 디바이스들은 공공 전기 그리드(public electricity grid)(하기에서는 간단히 "그리드" 또는 "메인즈"(mains)라고 함)로부터 받은 전기 전력을 이용하여 작동된다. 상이한 국가들의 그리드들은 상이한 AC 전압들을 제공하므로(예를 들면, 미국에서는 약 115V 및 유럽에서는 약 230V), 그러한 상이한 전압 공급들에의 디바이스의 적응을 허용하는 조치가 취해져야 한다. EP-0531995 A2로부터, 예를 들면 연관된 장치가 연결되어야 할 그리드에 따라서 사용자가 스위치를 닫거나 열어야 하는 회로가 알려져 있다. 이것은 편리하지 않으며 잘못 동작하기가 쉽다.
US 2002/141211 A1은 세 개의 입력 단자들이 있는 컨버전 회로를 갖는 파워 서플라이 시스템을 개시한다. 특정한 패턴의 세 단자 모두를 100V 전력망(power grid)의 배선들에 연결시키기 위해 제1 형태의 커넥터("Flat Blade(국내)")가 사용될 수 있으며, 이 경우 컨버전 회로의 입력단은 배전압 회로(voltage doubler)로서 동작한다. 단자들 중 단지 두 개만을 200V 전력망의 배선들에 연결시키기 위해 제2 형태의 커넥터("World Trade Connector")가 사용될 수 있으며, 이 경우 컨버전 회로의 입력단은 배전압 회로로서 동작하지 않는다. 둘 모두의 경우에서, 컨버전 회로의 입력단은 후속하는 회로들에 거의 동일한 DC 전압을 제공한다.

[발명의 개요]

이 배경기술에 기초하여 상이한 그리드들에 의해 제공되는 전압들에 전기 또는 전자 부하를 적응시키기 위한 대안적인 수단을 제공하는 것이 본 발명의 목적이었다. 바람직하게는, 그 해법은 부피가 큰 컴포넌트들을 필요로 하거나 높은 추가적인 손실들을 초래함이 없이 유효해야 한다.

이 목적은 청구항 1에 따른 파워 서플라이 시스템, 청구항 2에 따른 방법, 및 청구항 3에 따른 조명 기구에 의해 달성된다. 바람직한 실시예들은 종속 청구항들에서 개시된다.

제1 양태에 따르면, 본 발명은 상이한 제1 AC 전압 및 제2 AC 전압을 각각 공급하는 제1 AC 그리드 소스 또는 제2 AC 그리드 소스로부터의 전력을 (전기 또는 전자) 부하에 제공하기 위한 파워 서플라이 시스템과 관련이 있다. 이 파워 서플라이 시스템은 하기의 컴포넌트들을 포함한다:

a) 고유 참조(unique reference)의 이유로 하기에서 "컨버터 회로"라고 불리는 회로(그러나 그것의 기능에 관하여 어떠한 제한도 없다). 이 컨버터 회로는 부하를 동작시키기 위해 적당한 범위에 있는 출력 전압을 부하에 제공하기 위한 것이다.

b) 제1 커넥터 디바이스가 상기 제1 AC 그리드 소스에 연결될 때 상기 컨버터 회로에 제1 입력 전압을 제공하기 위한 제1 커넥터 디바이스.

c) (상기 제1 커넥터 디바이스를 통해 상기 제1 AC 그리드 소스에 상기 컨버터 회로를 연결하는 것의 대안으로서) 제2 커넥터 디바이스가 상기 제2 AC 그리드 소스에 연결될 때 상기 컨버터 회로에 제2 입력 전압을 제공하기 위한 제2 커넥터 디바이스. 상기 제2 입력 전압은 상기 제1 커넥터 디바이스에 의해 상기 컨버터 회로에 제공되는 상기 제1 입력 전압과 (진폭 및/또는 파형이) 다를 것이고; 그것은 예컨대 상기 제1 입력 전압이 AC 전압임에 반해 DC 전압일 수 있고, 또는 그것은 다른 진폭을 가질 수 있다. 더욱이, 상기 제2 커넥터 디바이스는 상기 컨버터 회로의 출력 전압이 상기 제1 AC 전압의 경우와 유사하게 되도록 상기 제2 AC 전압을 변환하기 위한 "변환 회로"를 포함한다. 상기 출력 전압의 "유사성"은 이러한 관계에 있어서 가까이에 있는 상기 부하의 요건들에 관하여 정의된다(즉, 부하를 동작시키기 위해 유효한 모든 출력 전압들은 유사한 것으로 간주된다). 전형적으로, 유사한 출력 전압들은 주어진 기준 값으로부터 ±30%보다 작은 만큼, 바람직하게는 ±15%보다 작은 만큼 상이하다.

또한 상기 제1 커넥터 디바이스는 상기 제1 AC 전압을 변환하기 위한 어떤 회로를 포함할 수 있다는 것에 주목해야 한다. 따라서 상기 제2 커넥터에서의 "변환 회로"의 언급은 주로 커넥터 디바이스들과 컨버터 회로의 조합된 거동에서 차이를 유발하는 상기 제2 커넥터 디바이스에서의 전자 컴포넌트들을 언급한다. 결과로서, 상기 컨버터 회로에 의해 생성된 출력 전압의 차이는 AC 공급 전압의 차이보다 훨씬 낮다.

상기 컨버터 회로에 의해 상기 부하에 제공되는 전술한 출력 전압은 특히 진폭이 상기 AC 그리드 전압들 중 하나(예를 들면 더 높은 것)에 대응할 수 있다. 더욱이, 상기 제1 커넥터 디바이스에 의해 제공되는 상기 제1 입력 전압은 옵션으로 상기 제1 AC 그리드 소스에 대응할 수 있다(즉, 상기 제1 커넥터 디바이스는 이 전압을 (실질적인) 변환 없이 단순히 전송할 수 있다).

전압들이 비교될 때, 같은 정의들이 적용되어야 한다는 것에 또한 주목해야 한다. 가장 일반적인 경우에, 전압들의 완전한 파형들이 비교된다(즉, 그것들의 진폭, 위상, 스펙트럼 조성(정현파 전압들의 경우에 주파수) 등이 비교의 기초로서 간주된다). 많은 실제의 경우에, 그 비교는 전압들의 진폭들에 제한될 것이다. 특히 AC 전압들의 경우에, 유효 전압들 또는 피크 전압들이 비교될 수 있다. 다르게 진술되지 않는다면, 본 출원의 상황에서 유효 전압들이 언급될 것이다.

제2 양태에 따르면, 본 발명은 상이한 제1 AC 전압 및 제2 AC 전압을 각각 공급하는 제1 AC 그리드 소스 또는 제2 AC 그리드 소스로부터의 전력을 부하에 제공하기 위한 방법과 관련이 있고, 상기 방법은 하기의 단계들을 포함한다:

a) 컨버터 회로를 제1 커넥터 디바이스를 이용하여 상기 제1 AC 그리드 소스에 또는 제2 커넥터 디바이스를 이용하여 상기 제2 AC 그리드 소스에 연결하는 단계 - 상기 제1 커넥터 디바이스는 상기 컨버터 회로에 제1 입력 전압을 제공하고 상기 제2 커넥터 디바이스는 상기 컨버터 회로에 상기 제1 입력 전압과 다른 제2 입력 전압을 제공하고, 상기 컨버터 회로는 상기 부하에 출력 전압을 제공함 -.

b) 상기 제2 커넥터 디바이스에서 상기 컨버터 회로의 출력 전압이 상기 제1 AC 전압의 경우와 유사하게 되도록 상기 제2 AC 전압을 변환하는 단계 - 이 단계는 상기 컨버터 회로가 상기 제2 커넥터 디바이스를 이용하여 상기 제2 AC 그리드 소스에 연결되는 경우에 행해짐 -.

상기 방법은 일반적으로 본 발명의 제1 양태에 따른 파워 서플라이 시스템을 이용하여 실행될 수 있는 단계들을 포함한다. 따라서 상기 방법에 관한 상세들 및 정의들에 관한 더 많은 정보를 위해 상기 시스템의 상기 설명이 참조된다.

제3 양태에 따르면, 본 발명은 하기의 컴포넌트들을 갖는 조명 기구를 포함한다:

a) 임의의 적당한 광원을 포함할 수 있는 램프. 특히, 그것은 적어도 하나의 발광 다이오드(LED), 가장 바람직하게는 약 200-300V의 DC 전압을 이용하여 작동되도록 설계된 메인즈 호환 발광 다이오드(mains compatible light emitting diode; MCLED).

b) 부하로서의 상기 램프에 전력을 제공하기 위한 본 발명의 제1 양태에 따른 파워 서플라이 시스템.

상기 조명 기구는 본 발명에 따른 파워 서플라이 시스템 및 부하를 포함하는 조합의 특히 중요한 예이다.

각각 본 발명의 제1, 제2 및 제3 양태에 따른 파워 서플라이 시스템, 방법, 및 조명 기구는 컨버터 회로를 상이한 메인즈에 연결하기 위해 (적어도) 2개의 상이한 커넥터 디바이스들을 적용한다는 특징을 공통으로 갖는다. 이러한 커넥터 디바이스들 중 하나는, 부하 동작용 출력 전압이 상기 컨버터 회로와 협력하는 상기 제1 커넥터 디바이스의 경우와 유사하게 되도록, 상기 컨버터 회로와 협력하여, 상기 (제2) AC 전압을 변환하는 변환 회로를 포함한다. 따라서 파워 서플라이를 상이한 AC 그리드 소스들에 적응시키기 위해 행해져야 하는 것은 상기 컨버터 회로를 상기 그리드 소스에 연결하기 위해 적당한 커넥터 디바이스를 이용하는 것뿐이다. 그러나 상이한 그리드 시스템들의 호환되지 않는 커넥터 표준들 때문에 어쨌든 전형적으로 상이한 커넥터 디바이스들이 적용되어야 할 것이기 때문에 이것은 추가적인 곤란한 문제가 없다. 따라서 적당한 커넥터를 선택하는 것은 동시에 전압들의 적당한 적응을 보증할 것이다. 스위치들의 추가적인 변경이 필요하지 않으므로, 편안함과 안전 모두를 증가시킨다(따라서 스위칭이 잊어질 수 없다). 동시에, 전압 변환의 일부가 컨버터 회로에 의해 행해지기 때문에 커넥터 디바이스들은 비교적 단순하게 유지될 수 있다. 따라서 지능적인 작업 공유는 상이한 커넥터 디바이스들에 대하여 하드웨어 및 비용 노력을 최소화하는 데 도움이 된다.

하기에서는, 위에 설명한 종류의 파워 서플라이 시스템, 방법 및/또는 조명 기구와 관련이 있는 본 발명의 다양한 바람직한 실시예들이 설명될 것이다.

상기 커넥터 디바이스들은 일반적으로 임의의 설계를 가질 수 있다. 그것들은 특히 그것들이 컨버터 회로에 가역적으로(reversibly) 연결될 수 있도록 설계될 수 있고, 그것은 따라서 사용자에 의해 가까이에 있는 AC 전압 그리드에 적합한 커넥터 디바이스에 쉽게 연결될 수 있다.

바람직한 실시예에서, 상기 제1 커넥터 디바이스 및/또는 상기 제2 커넥터 디바이스는 그리드 소스로부터의 전압들을 부하에 인도하기 위한 적어도 2개의 도선들(leads)을 갖는 케이블, 즉, 플렉시블 라인(flexible line)을 포함할 것이다.

다른 실시예에 따르면, 상기 제1 커넥터 디바이스 및/또는 상기 제2 커넥터 디바이스는 상기 제1 AC 그리드 소스 또는 상기 제2 AC 그리드 소스의 소켓에 각각 호환되는 플러그를 포함한다. 다양한 이유로, 상이한 전압 그리드들은 통상적으로 상이한 표준의 연관된 플러그-앤-소켓 커넥터들(plug-and-socket connectors)을 적용할 것이다(즉, 상기 제1 AC 그리드 및 상기 제2 AC 그리드의 소켓들은 전형적으로 서로 상이하다(호환되지 않는다)). 상기 제1 커넥터 디바이스 및 상기 제2 커넥터 디바이스에 각각의 커넥터 디바이스가 의도되는 전압 그리드에 호환되는 플러그들을 제공하는 것은 적당한 커넥터 디바이스만이 사용될 수 있는 것을 보증한다. 더욱이, 각각의 제품에 메인즈 특유의 케이블들을 제공하는 필요는 각각의 전압 그리드에의 파워 서플라이의 암시적인 전기적 적응과 조합될 수 있다.

상기 제2 커넥터 디바이스의 변환 회로는 바람직하게는 플러그에 또는 인라인 스위치에 통합될 수 있다. 그 통합은 특히 상기 커넥터 디바이스들이 케이블 및/또는 메인즈 특유의 플러그들을 포함하는 전술한 경우들에 가능하다.

상기 제1 AC 전압은 바람직하게는 상기 제2 AC 전압보다 낮다. 그러면, 상기 제2 커넥터 디바이스 내의 변환 회로는 컨버터 출력 전압이 상기 제1 AC 전압을 이용한 컨버터 출력 전압과 유사하도록 AC 전압을 변경할 것이다.

이미 언급한 바와 같이, 상기 제1 AC 전압은 90-130V의 범위에 있고, 바람직하게는 미국에서의 그리드 전압에 대응하는 약 115V의 값을 갖는다. 상기 제2 AC 전압은 200-260V의 범위에 있고, 바람직하게는 유럽 국가들에서의 그리드 전압에 대응하는 약 230V의 값을 갖는다.

본 발명에 따르면, 상기 컨버터 회로는 AC-DC 컨버터를 포함한다. 가장 바람직하게는, 상기 AC-DC 컨버터는 상기 컨버터 회로의 출력 전압들을 제공하고, 이것은 DC 전압을 요구하는 부하들이 작동될 수 있다는 것을 의미한다. 그러한 부하들의 전형적인 예들은, 200-300V의 동작 전압 및 5-100mA의 전류 소비를 초래하는, 직렬 또는 병렬 연결된 LED 접합들의 배열이다. 전문적인 응용을 위해, 더 넓은 전류 범위, 즉, 더 높은 전류 레벨이 기대될 수 있다. LED 접합들의 연결이 어떻게 실현되는가(즉, 칩 레벨에서, 하이브리드 통합에 의해, 보드 레벨에서)는 본 발명의 응용을 위해 중요하지 않다. 게다가, 다른 공급 전압 범위들이 가능하다. 예컨대, 12V 또는 24V AC 서플라이로부터 전력을 공급받아야 하는 솔리드 스테이트 광원이 동일한 아이디어를 이용할 수 있다.

더욱이, 상기 컨버터 회로의 AC-DC 컨버터는 전압 배가 기능(voltage multiplying function), 더 정확하게는 전압 2배가 기능(voltage doubling function)의 능력을 갖는다. 이것은 (DC) 출력 전압이 AC 입력 전압의 배수인 것을 의미한다. 전압 배가 기능은 예를 들면 이 기술의 숙련자에게 알려진 바와 같이 다이오드들 및 커패시터들을 포함하는 회로들에 의해 실현될 수 있다.

상기 컨버터 회로는 특히 정류기와 상기 정류기의 제1 출력과 제1 입력 사이에 연결되는 제1 커패시턴스, 및 상기 정류기의 상기 제1 입력과 제2 출력 사이에 연결되는 제2 커패시턴스를 포함할 수 있다. 도면들을 참조하여 설명되는 바와 같이, 그러한 회로는 전압 2배가 기능을 갖는 AC-DC 컨버터를 실현한다.

전압 레벨을 조작하는 것은 상이한 방법들로, 예를 들면 입력 전압을 열로 방산함으로써 입력 전압을 떨어뜨리는 저항기에 의해, 또는 변압기에 의해 실현될 수 있다. 그러한 해법들의 에너지 손실들을 피하기 위해 및/또는 변압기들 또는 복잡한 스위치 모드 파워 서플라이들 같은 부피가 큰 컴포넌트들을 피하기 위해, 상기 변환 회로는 바람직하게는 극성에 의존하는 스위치들, 예컨대, 다이오드들 및/또는 트랜지스터들에 의해 실현될 수 있다.

본 발명에 따르면, 상기 제2 커넥터 디바이스의 변환 회로는 정류기를 포함한다. 따라서, 반복하여 극성을 바꾸는, 상기 제2 커넥터 디바이스의 입력에서의 AC 전압은 일정한 극성을 갖는 상기 커넥터 디바이스의 출력에서의 맥동(pulsating) DC 전압으로 변환된다. 상기 정류기는 특히 다이오드 브리지를 포함할 수 있다.

상기 제1 커넥터 디바이스 및 상기 제2 커넥터 디바이스는 바람직하게는 그것들이 상기 컨버터 회로에 가역적으로 연결될 수 있도록 설계된다. 적당한 커넥터 디바이스를 상기 컨버터 회로에 연결함으로써, 사용자는 시스템을 가까이에 있는 AC 전압 그리드에 적응시킬 수 있다. 상기 커넥터 디바이스들을 상기 컨버터 회로에 연결하는 것은 바람직하게는 비표준 인터페이스, 예를 들면 특정한 플러그-앤-소켓 시스템을 통해 행해진다. 이것은 (i) 제2 커넥터 디바이스가 다른 장치에 잘못 연결되는 것 및 (ii) 표준 케이블이 상기 커넥터 회로와 함께 사용되는 것을 막는다. 양쪽 경우들은 바람직하지 않은 결과들을 생성할 수 있다.

본 발명의 다른 실시예에 따르면, 상기 제1 커넥터 디바이스 및 상기 제2 커넥터 디바이스는 상기 제1 및 제2 AC 그리드 소스들에 및/또는 상기 컨버터 회로에 연결하기 위한 상이한 단자들을 갖는 하나의 유닛으로 결합된다. 이 실시예는 서스펜드 라이트들(suspended light)의 고정된 설치 같은 전문적인 응용에 특히 적합하다.

본 발명의 이러한 양태들 및 다른 양태들은 이하에 설명된 실시예(들)로부터 명백하고 이 실시예(들)에 관하여 명료해질 것이다. 이 실시예들은 첨부 도면들의 도움과 함께 예로서 설명될 것이다.
도 1은 제1 AC 그리드 전압에 그것을 연결하기 위해 제1 커넥터 디바이스를 이용하는 파워 서플라이 시스템을 갖는 LED 조명 기구를 도시한다.
도 2는 제2 AC 그리드 소스에 그것을 연결하기 위해 제2 커넥터 디바이스를 갖는 도 1의 조명 기구를 도시한다.
도면들에서 같은 참조 번호들은 동일한 또는 유사한 컴포넌트들을 지시한다.

본 발명에 따른 파워 서플라이 시스템 및 방법은 하기에서 조명 기구에 관하여 설명될 것이지만, 그것의 응용은 이 경우에 제한되지 않는다. 대신, 본 원리들 및 회로들은 상이한 그리드 전압들을 이용하여 작동될 다른 부하들과 함께 적용될 수도 있다. 특히, 본 발명은 각각 미국 및 유럽 그리드로부터의 AC 전압들을 이용하여 작동될 DC 파워 서플라이를 요구하는 부하들을 위해 적용될 수 있다.

고객 시장을 위한 조명 기구들에 대하여, 세계적으로 이용될 수 있는 하나의 제품 설계를 가지려는 희망이 있다. 이 요구는 상이한 메인즈 전압 값들(예컨대, 미국에서의 115V 및 유럽에서의 230V)로부터 독립할 필요를 포함한다. 한편, LED들은 그것들의 긴 수명으로 인해 여러 가지 조명 기구들에서 사용될 표준의 대체할 수 없는 컴포넌트가 되고 있다. 하나의 어드레싱된 시장인 고객 시장 때문에, (스위치를 옳은 위치로 설정하는 것 같은) 사용자 상호작용을 요구하지 않는 시스템을 갖는 것이 바람직하다. 전문적인 조명 기구들을 위해 본 발명을 적용할 때, 기능은 조명 기구 연결 박스를 이용하여 하나 또는 다른 하나의 단자에 공급 전압을 연결하는 것에 기초할 수 있다.

메인즈 호환 LED들(MCLED)을 이용할 때, 통상적으로 임의의 입력 전압으로부터 안정된 출력 전압을 생성할 수 있을 드라이버는 없다. 따라서, 이것은 전형적으로 미국에서 판매될 제품들을 위해 전용의 115V MCLED들을 요구할 것이고, 유럽의 제품들을 위해 230V MCLED들을 요구할 것이다.

미국 조명 기구와 유럽 조명 기구 사이에 서로 다를 한 가지는 파워 코드인데, 그 이유는 상이한 국가들에서 상이한 소켓 유형들이 사용되기 때문이다. 따라서, 파워 코드에 통합되고 전압 적응을 위해 소용되는 몇몇 (매우 작은) 컴포넌트들을 갖는 한편 (LED 램프를 포함하는) 조명 기구의 나머지는 여전히 동일한 것이 여기에 제안된다. 하기에서는, 파워 코드에 통합된 정류기와 조합된 조명 기구 내의 배전압 회로(voltage doubler) 토폴로지의 간단한 구조가 설명되고 그것은 메인즈 코드만이 입력 전압 범위를 결정하는 조명 기구들을 가능하게 할 것이다.

대표적인 실시예에서, "미국 파워 코드"는 통상의 파워 코드일 수 있다(내부에 어떤 컴포넌트도 없거나, 또는 그것은 잘못된 동작에 대한 보호로서 퓨즈를 포함할 수 있다). 더욱이, 미국 메인즈 그리드로부터의 115V는 조명 기구 내의 "컨버터 회로"에 의해 정류되고 2배로 되어, 230V MCLED에 적합한 공급 전압으로 된다.

전술한 조명 기구의 대응하는 "유럽 파워 코드"는, 예를 들면, 플러그의 플라스틱 부분에 통합될 수 있는 작은 컴포넌트로서 실현된 브리지 정류기를 포함할 수 있다. 이것은 단일 극성만을 조명 기구에 전달하는 것으로 귀착한다. 램프 내의 배전압 회로는 이 단극 전압을 2배로 할 수 없다. 결과로서, 정류된 공급 전압은 한번 더 230V MCLED에 적합하다.

대안적인 해법은 조명 기구 또는 개별 유닛 내에 상이한 내부 연결들을 갖고 (어느 한쪽의 경우에 통상의) 파워 코드를 (유럽을 위해) 브리지 정류 입력에 또는 (미국을 위해) 배전압 회로 입력에 연결하는 것일 수 있다.

도 1은 상기 개념들에 따른 파워 서플라이 시스템을 갖는 조명 기구(100)를 개략적으로 도시한다. 조명 기구(100)는 이 예에서 미국에서 이용되는 115V 메인즈에 대응하는 AC 그리드 전압원(10L)에 연결된다. 그리드 전압은 예를 들면 각각의 국가에서의 표준 사용에 따라 설계된 벽 소켓(wall socket)을 통해 제공될 수 있다.

조명 기구(100)는 하기의 컴포넌트들을 포함한다:

a) 부하(L)에 출력 전압을 제공하는 컨버터 회로(20).

b) 컨버터 회로(20)를 그리드 전압원(10L)에 연결하고 그것에 제1 입력 전압을 제공하기 위한 "제1 커넥터 디바이스"(30L). 도시된 예에서, 제1 커넥터 디바이스(30L)는 메인즈(10L)의 단자들을 컨버터 회로(20)의 입력들에 연결하기 위한 단순한 통상의 115V 파워 코드이다(즉, 커넥터 출력들(X)에서의 제1 입력 전압은 (통상의 무시해도 좋은 손실 외에) 115V의 제1 AC 그리드 소스와 동일하다.

c) 이미 언급되었고 여기서 직렬 연결된 4개의 MCLED 칩들(Ch1-Ch4)에 의해 주로 실현되는 부하(L). 이 도면에서, 각각의 MCLED는 전압원 및 직렬의 디커플링 다이오드에 의해 표현된다. 다른 수의 칩들이 가능하다. 병렬 스트링들도 가능하다. 부하(L)는 옵션의 컴포넌트들로서 전류 제한 회로(CLC)를 더 포함한다. 가장 간단한 경우에, 이것은 저항기일 수 있다.

도 2는 유럽 국가들의 230V 메인즈에 대응하는 제2 그리드 전압에 의해 작동되는 경우의 조명 기구(100)를 도시한다. 도 1과 대비하여, 컨버터 회로(20)는 이제 그것의 입력들이 "제2 커넥터 디바이스"(30H)를 통해 230V 그리드 소스(10H)에 연결된다. 메인즈의 표준들과 호환되는 플러그(도시되지 않음)에 더하여, 제2 커넥터 디바이스(30H)는 4개의 다이오드들(D1, D2, D3, 및 D4)을 포함하는 정류기 브리지에 의해 실현되는 "변환 회로"를 포함한다. 그것은 제1 커넥터 디바이스(30L)에 의해 제공되는 위에 언급한 제1 입력 전압과 다른 제2 입력 전압을 컨버터 회로(20)에 제공한다.

제1 커넥터 디바이스(30L), 제2 커넥터 디바이스(30H), 및 컨버터 회로(20)는 본 발명에 따른 "파워 서플라이 시스템"을 구성한다. 이 파워 서플라이 시스템의 기능은 다음과 같다:

컨버터 회로(20)는 탭핑된(tapped) 버스 커패시터 및 전압 2배가 정류를 갖는다. 그것은 다이오드들(D5 및 D6)에 의해 구성되는 정류기를 포함한다. 양의 입력 전압들은 전술한 정류기의 제1 출력과 제1 입력 사이에 연결되는 D5를 통해 상부 커패시터(C1)를 (거의) 입력 전압의 피크 값까지 충전한다. 음의 입력 전압들은 정류기의 제2 출력과 상기 제1 입력 사이에 연결되는 D6를 통해 하부 커패시터(C2)를 (거의) 입력 전압의 피크까지 충전한다. 정류기의 출력들을 가로지르는, 즉, 4개의 LED들(Ch1-Ch4)과 (옵션의) 전류 제한 회로(CLC)를 가로지르는 총 전압은 양극(bipolar) 입력 전압의 피크 값의 (거의) 2배이다.

컨버터 회로(20)에 음의 전압이 공급되지 않을 때, 물론 하부 커패시터 C2는 충전될 수 없다. 만약 양의 전압이 존재하지 않는다면, C1에 대하여 마찬가지이다. 이 단극 모드에서, 다이오드들(D7 및 D8)은 과도한 역 전압으로부터 커패시터들을 보호한다.

도 1에서, 조명 기구(100)는 미국 메인즈를 위한 파워 코드(30L)를 구비한다. 이 파워 코드(30L)는 "제1 입력 전압"으로서 115V의 양극 전압을 컨버터 회로(20)에 공급한다; 이 배전압 회로는 이 전압을 대략 300V DC로 변환하도록 작용할 것이고, 이 대략 300V DC는 그 후 전류 제한 요소들을 통해 LED들(Ch1-Ch4)에 공급된다.

도 2에서, 조명 기구(100)는 유럽을 위한 파워 코드(30H)를 구비한다. 이 파워 코드(30H)에는, 브리지 정류기(D1-D4)가 통합된다(예컨대, 플라스틱 플러그에 몰딩되거나 인라인 코드 스위치에 마운팅된다). 따라서 이 파워 코드는 "제2 입력 전압"으로서 단극 230V를 컨버터 회로(20)에 전달하고, 컨버터 회로(20)는 배전압 회로 동작을 금할 것이다. 결과로서 동일한 대략 300V가 생성되고 LED들에 전달된다. 특정한 극성을 갖는 정류된 230V를 컨버터 회로(20)에 공급하는 것이 요구되지 않는다. 이 전압 적응 특징은 단극 전압 자체의 사실에만 의지하고, 극성은 중요하지 않다.

제조 중에, 특정한 국가를 위한 제품에 적당한 파워 코드를 제공하기만 하면 된다(이것은 적당한, 국가 특유의 플러그를 제공하기 위해 어쨌든 행해져야 한다). 이 파워 코드(30L/30H)는 컨버터 회로(20)에 단단하게 연결되는 대체할 수 없는 컴포넌트일 수 있다. 교환할 수 있는 파워 코드를 갖는 것도 가능하다. 그 후, 사용 국가에 따라서, 적당한 파워 코드는 리테일 패키지(retail package)에 포장될 수 있다. 이 경우, 조명 기구(100)의 파워 코드(30L/30H)와 컨버터 회로(20) 사이에,

- 정류기 통합된 파워 코드(30H)를 이러한 종류의 전압 파형과 호환되지 않을 수 있는 통상의 전기 기구들을 위해 사용하는 것, 및

- 변환 회로 없이 공급 코드를 갖는 조명 기구들을 사용하는 것

을 막기 위해 비표준 인터페이스(X)가 사용되어야 한다.

벽 소켓 플러그를 갖는 파워 코드 대신에, 예컨대, 고정된 설치에서 사용되는 서스펜드 라이트를 위해 통합된 정류를 갖는 연결 박스가 사용될 수 있다. 이 경우 도 1 및 2의 2개의 커넥터 디바이스들(30L, 30H)은, 컨버터 회로 또는 부하(L)과 분리되거나 또는 그것들과 통합될 수 있는, 하나의 유닛 또는 박스로 결합될 것이다. 특정한 AC 그리드를 위한 적당한 커넥터 디바이스의 선택은 AC 그리드 소스 및 컨버터 회로에 각각 연결하기 위해 이 유닛의 옳은 단자들을 선택함으로써 행해질 것이다.

저항기(R1)는 시스템의 변화하는 전류를 제한하기 위해 사용될 수 있다. 바람직한 R1은 또한 비정상 동작 동안에 시스템을 보호하는 퓨즈형 저항기(fusible resistor)이다.

마지막으로 본 출원에서 용어 "포함하는"(comprising)은 다른 요소들 또는 단계들을 배제하지 않고, "a" 또는 "an"은 복수를 배제하지 않고, 단일 프로세서 또는 다른 유닛은 몇 개의 수단들의 기능들을 이행할 수 있다는 것을 지적한다. 본 발명은 각각의 및 모든 새로운 특징적인 특징 및 특징적인 특징들의 각각의 및 모든 조합에 존재한다. 더욱이, 청구항들에서의 참조 부호들은 그것들의 범위를 제한하는 것으로 해석되지 않아야 한다.

Claims

상이한 제1 AC 전압 및 제2 AC 전압을 각각 공급하는 제1 AC 그리드 소스(10L) 또는 제2 AC 그리드 소스(10H)로부터의 전력을 부하(L)에 제공하기 위한 파워 서플라이 시스템(20, 30H, 30L)으로서,
a) 상기 부하에 출력 전압을 제공하기 위한 컨버터 회로(20) - 상기 컨버터 회로(20)는 배전압 회로 토폴로지를 갖는 AC-DC 컨버터(D5-D8, C1, C2)를 포함함 -;
b) 제1 커넥터 디바이스(30L)가 상기 제1 AC 그리드 소스(10L)에 연결될 때 상기 컨버터 회로(20)에 제1 입력 전압을 제공하기 위한 제1 커넥터 디바이스(30L); 및
c) 제2 커넥터 디바이스(30H)가 상기 제2 AC 그리드 소스(10H)에 연결될 때 상기 컨버터 회로(20)에 제2 입력 전압을 대안적으로 제공하기 위한 제2 커넥터 디바이스(30H) - 상기 제2 입력 전압은 상기 제1 입력 전압과 다르고, 상기 제2 커넥터 디바이스는 상기 컨버터 회로(20)의 출력 전압이 상기 제1 AC 전압의 경우와 유사하게 되도록 상기 제2 AC 전압을 변환하기 위한 정류기를 갖는 변환 회로(D1-D4)를 포함함 -
를 포함하는 파워 서플라이 시스템.
상이한 제1 AC 전압 및 제2 AC 전압을 각각 공급하는 제1 AC 그리드 소스(10L) 또는 제2 AC 그리드 소스(10H)로부터의 전력을 부하(L)에 제공하기 위한 방법으로서,
a) 컨버터 회로(20)를 제1 커넥터 디바이스(30L)를 통해 상기 제1 AC 그리드 소스(10L)에 연결하거나 또는 제2 커넥터 디바이스(30H)를 통해 상기 제2 AC 그리드 소스(10H)에 연결하는 단계 - 상기 제1 커넥터 디바이스(30L)는 상기 컨버터 회로(20)에 제1 입력 전압을 제공하고 상기 제2 커넥터 디바이스(30H)는 상기 컨버터 회로(20)에 상기 제1 입력 전압과 다른 제2 입력 전압을 제공하며, 상기 컨버터 회로(20)는 상기 부하(L)에 출력 전압을 제공하고, 상기 컨버터 회로(20)는 배전압 회로 토폴로지를 갖는 AC-DC 컨버터(D5-D8, C1, C2)를 포함함 -; 및
b) 상기 컨버터 회로(20)가 상기 제2 커넥터 디바이스(30H)를 통해 상기 제2 AC 그리드 소스(10H)에 연결되는 경우, 상기 제2 커넥터 디바이스(30H)를 이용하여, 상기 컨버터 회로(20)의 출력 전압이 상기 제1 AC 전압의 경우와 유사하게 되도록 상기 제2 AC 전압을 변환하는 단계 - 상기 제2 커넥터 디바이스(30H)는 정류기(D1-D4)를 포함함 -
를 포함하는 방법.
조명 기구(100)로서,
a) 램프(L); 및
b) 상기 램프에 전력을 제공하기 위한 제1항에 따른 파워 서플라이 시스템(20, 30H, 30L)
을 포함하는 조명 기구.
제3항에 있어서,
상기 램프(L)는 적어도 하나의 LED(Ch1-Ch4)를 포함하는 것을 특징으로 하는 조명 기구.
제1항에 따른 파워 서플라이 시스템(20, 30H, 30L)으로서,
상기 제1 커넥터 디바이스(30L) 및/또는 상기 제2 커넥터 디바이스(30H)는 케이블을 포함하는 것을 특징으로 하는 파워 서플라이 시스템.
제1항에 따른 파워 서플라이 시스템(20, 30H, 30L)으로서,
상기 제1 커넥터 디바이스(30L) 및/또는 상기 제2 커넥터 디바이스(30H)는 상기 제1 AC 그리드 소스(10L) 또는 상기 제2 AC 그리드 소스(10H)의 소켓과 각각 호환되는 플러그를 포함하는 것을 특징으로 하는 파워 서플라이 시스템.
제1항에 따른 파워 서플라이 시스템(20, 30H, 30L)으로서,
상기 제2 커넥터 디바이스(30H)의 상기 변환 회로(D1-D4)는 플러그 및/또는 인라인 스위치에 적어도 부분적으로 통합되는 것을 특징으로 하는 파워 서플라이 시스템.
제1항에 따른 파워 서플라이 시스템(20, 30H, 30L)으로서,
상기 제1 AC 전압은 상기 제2 AC 전압보다 낮은 것을 특징으로 하는 파워 서플라이 시스템.
제1항에 따른 파워 서플라이 시스템(20, 30H, 30L)으로서,
상기 제1 AC 전압은 90-130V의 범위에 있고, 및/또는 상기 제2 AC 전압은 200-260V의 범위에 있는 것을 특징으로 하는 파워 서플라이 시스템.
제1항에 따른 파워 서플라이 시스템(20, 30H, 30L)으로서,
상기 컨버터 회로(20)는 정류기(D5-D8)와 상기 정류기의 제1 출력과 제1 입력 사이에 연결되는 제1 커패시턴스(C1), 및 상기 정류기의 상기 제1 입력과 제2 출력 사이에 연결되는 제2 커패시턴스(C2)를 포함하는 것을 특징으로 하는 파워 서플라이 시스템.
제1항에 따른 파워 서플라이 시스템(20, 30H, 30L)으로서,
상기 제1 커넥터 디바이스(30L) 및 상기 제2 커넥터 디바이스(30H)는 상기 컨버터 회로(20)에 연결될 수 있는 것을 특징으로 하는 파워 서플라이 시스템.
제1항에 따른 파워 서플라이 시스템(20, 30H, 30L)으로서,
상기 제1 커넥터 디바이스(30L) 및 상기 제2 커넥터 디바이스(30H)는 상기 AC 그리드 소스들(10L, 10H)에 및/또는 상기 컨버터 회로(20)에 연결하기 위한 상이한 단자들을 갖는 하나의 유닛으로 결합되는 것을 특징으로 하는 파워 서플라이 시스템.
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