KR101806532B1

KR101806532B1 - 단일 조절기 회로를 통해 다수의 광원을 제어하여 가변 컬러 및/또는 컬러 온도의 광을 제공하기 위한 방법들 및 장치들

Info

Publication number: KR101806532B1
Application number: KR1020117010582A
Authority: KR
Inventors: 티모시 모스
Original assignee: 필립스 라이팅 홀딩 비.브이.
Priority date: 2008-10-10
Filing date: 2009-10-02
Publication date: 2017-12-07
Also published as: EP2345307B1; WO2010041183A2; WO2010041183A3; BRPI0914050A2; CN102177767B; KR20110073556A; TW201028046A; TWI503052B; CN102177767A; RU2011118396A; JP2012505507A; JP5536075B2; EP2345307A2; RU2510602C2; US20110193489A1; US8569969B2

Abstract

단일 스위칭 조절기 회로(200)에 의해 구동되는 하나 이상의 LED(210, 220, 230)에 의해 방출되는 결합된 광의 컬러 또는 컬러 온도를 조정하기 위한 방법들 및 장치들이 개시된다. 조절기 회로(205)에 입력으로서 제공되는 소스 전압(212)을 의도적으로 변경함으로써 광 출력의 특성들이 변경된다. 스위칭 조절기 회로(205)의 다양한 분기들(160, 170, 180) 내의 상이한 컬러의 LED들의 접속은 단지 조절기 회로의 소스 전압의 레벨을 조정함으로써 LED들에 제공되는 각각의 구동 전류들, 따라서 결과적인 결합된 광의 컬러 또는 컬러 온도의 조정을 용이하게 한다.

Description

단일 조절기 회로를 통해 다수의 광원을 제어하여 가변 컬러 및/또는 컬러 온도의 광을 제공하기 위한 방법들 및 장치들{METHODS AND APPARATUS FOR CONTROLLING MULTIPLE LIGHT SOURCES VIA A SINGLE REGULATOR CIRCUIT TO PROVIDE VARIABLE COLOR AND/OR COLOR TEMPERATURE LIGHT}

본 발명은 일반적으로 하나 이상의 광원에 전달되는 전력의 제어에 관한 것이다. 구체적으로는, 여기에 개시되는 다양한 발명 방법들 및 장치들은 하나 이상의 광 다이오드(LED)에 전력을 공급하여 원하는 조명 효과(예컨대, 디밍(dimming), 가변 컬러 및/또는 가변 컬러 온도 제어)를 생성하기 위한 개량된 스위칭 조절기 회로에 관한 것이다.

디지털 조명 기술들, 즉 LED들과 같은 반도체 광원들에 기초하는 조명은 전통적인 형광, HID 및 백열 램프들에 대한 실용적인 대안을 제공한다. LED들의 기능적인 이점들 및 이익들은 높은 에너지 변환 및 광 효율, 내구성, 더 낮은 운영비 및 많은 다른 것을 포함한다. LED 기술에서의 최근의 진보는 다양한 응용에서 다양한 조명 효과를 가능하게 하는 효율적이고 강한 풀 스펙트럼 조명 소스들을 제공하였다. 이러한 소스들을 구현하는 설비들(fixtures) 중 일부는 상이한 컬러들, 예컨대 적색, 녹색 및 청색을 생성할 수 있는 하나 이상의 LED는 물론, 예컨대 본 명세서에 참고로 반영된 미국 특허 제6,016,038호 및 제6,211,626호에 상세히 설명되어 있는 바와 같이 다양한 컬러 및 컬러 변경 조명 효과를 생성하기 위해 LED들의 출력을 독립적으로 제어하기 위한 프로세서를 포함하는 조명 모듈을 특징으로 한다.

DC-DC 컨버터는, DC 입력 전압을 수신하고 DC 출력 전압을 부하에 제공하는 잘 알려진 전기 장치이다. DC-DC 컨버터들은 일반적으로 일부 예들에서 출력 전압과 다른 조절되지 않은 DC 소스 전압에 기초하여 조절된 DC 출력 전압 또는 전류("부하 전압" 또는 "부하 전류")를 부하에 공급하도록 구성된다. 예컨대, 배터리가 약 12V의 조절되지 않은 전압을 갖는 DC 전원을 제공하는 다양한 자동차 응용들에서, DC-DC 컨버터는 조절되지 않은 12V DC를 소스로서 수신하고, 차량 내의 다양한 전기 회로(계기, 액세서리, 엔진 제어 조명 라디오/스테레오 등)를 구동하기 위한 조절된 DC 출력 전압 또는 전류를 공급하는 데에 이용될 수 있다. DC 출력 전압은 배터리로부터의 소스 전압보다 낮거나, 높거나, 동일할 수 있다.

더 일반적으로, DC-DC 컨버터는 배터리와 같은 임의의 다양한 DC 전원에 의해 공급되는 조절되지 않은 전압을 주어진 부하를 구동하기 위한 더 적합한 조절된 전압 또는 전류로 변환하는 데에 이용될 수 있다. 일부 예들에서, 조절되지 않은 DC 소스 전압은 브리지 정류기/필터 회로 배열에 의해 정류되고 필터링되는 120 Vrms/60 Hz AC 라인 전압과 같은 AC 전원으로부터 도출될 수 있다. 이 경우, 보호 절연 컴포넌트(예컨대, 변압기)는 DC-DC 컨버터에서 잠재적으로 위험한 전압들이 수반되는 경우에 안전한 동작을 보증하는 데에 사용될 수 있다.

도 1은 더 높은 조절되지 않은 DC 소스 전압(112)(V_source)에 기초하여 DC 부하 전압(102)(V_load) 및 조절된 부하 전류(103)(I_load)를 부하(104)에 공급하도록 구성된 통상의 스텝-다운 DC-DC 컨버터(100)의 회로도를 나타낸다. 예시적인 조명 응용들에서, 부하(104)는 하나 이상의 LED와 같은 광원일 수 있다. 조절되지 않은 소스 전압(V_source)은 명목 값 부근의 소정의 비교적 작은 범위에 걸쳐 근소하게(그리고 임의로) 변할 것으로 예상되지만, 통상의 DC-DC 컨버터 구성들에서 소스 전압(V_source)은 의도적으로 변경되지 않을 것이다. 도 1의 스텝다운 컨버터는 일반적으로 "벅(buck)" 컨버터로도 지칭된다.

도 1의 벅 컨버터와 같은 DC-DC 컨버터들은 에너지가 에너지 저장 장치에 저장되는 것을 선택적으로 허가하는 포화 스위치로서 동작하도록 구성되는 트랜지스터 또는 등가 장치를 사용한다(예컨대, 도 1의 트랜지스터 스위치(122) 및 인덕터(124)를 참조한다). 도 1은 그러한 트랜지스터 스위치를 바이폴라 접합 트랜지스터(BJT)로서 도시하지만, 다양한 DC-DC 컨버터 구현들에서는 전계 효과 트랜지스터들(FETs)도 스위치로서 사용될 수 있다. 그러한 트랜지스터 스위치를 사용함으로써, DC-DC 컨버터들은 일반적으로 그들의 일반 기능으로 인해 "스위칭 조절기"로도 지칭된다.

구체적으로, 도 1의 회로 내의 트랜지스터 스위치(122)는 비교적 짧은 시간 간격들 동안에 인덕터(124) 양단에 조절되지 않은 DC 소스 전압(112)(V_source)을 주기적으로 인가하도록 동작한다(도 1 및 후속 도면들에서, 달리 지시되지 않는 한, 원하는 인덕턴스를 제공하기 위하여 임의의 다양한 직렬/병렬 구성으로 배열된 하나 이상의 실제 인덕터를 개략적으로 표현하기 위하여 단일 인덕터가 도시된다). 트랜지스터 스위치가 "온"되거나 닫히는(즉, 소스 전압(V_source)을 인덕터에 전달하는) 간격들 동안, 인가된 전압에 기초하여 인덕터를 통해 전류가 흐르고, 인덕터는 그의 자기장 내에 에너지를 저장한다. 트랜지스터 스위치가 닫힐 때, 인덕터 전류(I_L)가 부하 전류(I_load)를 초과하는 경우, 필터 커패시터(126)에도 에너지가 저장된다. 스위치가 턴 "오프"되거나 열릴 때(즉, DC 소스 전압이 인덕터로부터 제거될 때), 인덕터에 저장된 에너지는 부하(102), 및 비교적 평탄한 DC 전압(V_load)을 부하(102)에 제공하도록 인덕터(124)와 함께 기능하는 필터 커패시터(126)에 전달된다(즉, 인덕터 전류(I_L)가 부하 전류(I_load)보다 낮을 때, 커패시터는 그 차이를 공급하여, 인덕터 에너지 저장 사이클들 사이에 본질적으로 연속적인 에너지를 부하에 공급한다). 연속 모드에서, 인덕터에 저장된 모든 에너지가 부하 또는 커패시터로 전달되는 것은 아니다.

더 구체적으로, 도 1에서, 트랜지스터 스위치(122)가 온 상태일 때, 전압 V_L = V_load - V_source가 인덕터(124) 양단에 인가된다. 이러한 인가된 전압은 관계 V_L = L·dI_L/dt에 기초하여 선형으로 증가하는 전류(I_L)가 인덕터를 통해(그리고 부하 및 커패시터로) 흐르게 한다. 트랜지스터 스위치(122)가 턴 오프될 때, 인덕터를 통과하는 전류(I_L)는 동일 방향으로 계속 흐르며, 이제 "프리휠링(freewheeling)" 다이오드(128)는 회로를 완성하도록 도통된다. 전류가 프리휠링 다이오드(128)를 통해 흐르고 있는 동안, 인덕터 양단의 전압(V_L)은 V_load - V_x로 고정되어, 인덕터의 자기장으로부터 커패시터 및 부하에 에너지가 공급됨에 따라 인덕터 전류(I_L)가 선형으로 감소하게 한다. 도 2는 바로 전에 설명된 스위칭 동작들 동안에 도 1의 회로의 다양한 신호 파형들을 나타내는 도면이다.

통상의 DC-DC 컨버터들은 일반적으로 "연속" 모드 및 "불연속" 모드로 지칭되는 상이한 모드들에서 동작하도록 구성될 수 있다. 연속 모드 동작에서, 인덕터 전류(I_L)는 트랜지스터 스위치의 연속 스위칭 사이클 동안에 0 위로 유지되는 반면, 불연속 모드에서 인덕터 전류는 주어진 스위칭 사이클의 개시시에 0에서 시작하고, 스위칭 사이클의 종료 전에 0으로 복귀한다. 도 1의 회로의 다소 간단하지만 유익한 분석을 제공하기 위하여, 아래의 설명은 연속 모드 동작을 고려하며, 트랜지스터 스위치가 온 상태(즉, 도통 상태)일 때 스위치 양단에서 전압 강하가 존재하지 않고, 다이오드가 전류를 전도하고 있는 동안에 프리휠링 다이오드(128) 양단에서 사소한 전압 강하가 존재하는 것으로 우선 가정한다. 이러한 것을 염두에 두고, 도 3의 참조하여 연속 스위칭 사이클들에 걸친 인덕터 전류의 변화들을 시험할 수 있다.

도 3은 트랜지스터 스위치(122)의 동작에 기초하는 (다시, 프리휠링 다이오드(128) 양단의 임의의 전압 강하를 무시한) 도 1에 도시된 포인트(V_x)에서의 전압, 및 2개의 연속 스위칭 사이클 동안에 인덕터(I_L)를 통과하는 전류가 중첩된 그래프이다. 도 3에서, 수평 축은 시간(t)을 나타내고, 완전한 스위칭 사이클은 기간(T)로 표시되며, 트랜지스터 스위치 "온" 시간은 t_on으로 표시되고, 스위치 "오프" 시간은 t_off로 표시된다(즉, T = t_on + t_off).

정상 상태 동작 동안, 스위칭 사이클의 시작과 종료시의 인덕터 전류(I_L)는 도 3의 표시 I_O에 의해 관찰될 수 있는 바와 같이 본질적으로 동일하다는 것을 알아야 한다. 따라서, 관계 V_L = L·dI_L/dt로부터, 하나의 스위칭 사이클 동안의 전류 변화(dI_L)는 0이며, 다음과 같이 주어질 수 있다.

이것은 다음과 같이 간략화된다.

또는

여기서, D는 트랜지스터 스위치의 "듀티 사이클" 또는 스위치가 온 상태여서 에너지가 인덕터에 저장되는 것을 허가하는 스위칭 사이클에 대한 시간의 비율로서 정의된다. 위로부터, 소스 전압에 대한 출력 전압의 비율은 D에 비례한다는 것을 알 수 있는데, 즉 도 1의 회로 내의 스위치의 듀티 사이클(D)을 변경함으로써, 부하 전압(V_load)이 소스 전압(V_source)과 관련하여 변할 수 있지만, 최대 듀티 사이클(D)은 1이므로 소스 전압을 초과하지 못한다.

장치(100)에서, 부하(104)는 하나 이상의 LED일 수 있으며, LED(들)에 의해 생성되는 방사(radiation)의 강도 또는 휘도는 주어진 기간 동안에 LED(들)로 전달되는 평균 전력에 비례한다. 따라서, LED(들)에 의해 생성되는 방사의 강도를 변화시키는 하나의 기술은 LED(들)에 전달되는 전력의 조절을 필요로 한다. 전력은 주어진 기간에 전달되는 에너지의 양(즉, P = dW/dt)으로서 정의되므로, 부하에 제공되는 전력(P)은 다음과 같이 표현될 수 있다.

여기서, f = 1/T는 트랜지스터 스위치(128)의 스위칭 주파수이다. 위로부터, 부하(104)에 제공되는 전력은 인덕터(124)의 인덕턴스(L)가 주어질 때 스위칭 주파수(f) 및 피크 인덕터 전류(I_P) 중 하나 또는 양자를 변화시킴으로써 조절될 수 있다는 것을 알 수 있으며, 피크 인덕터 전류(I_P)는 트랜지스터 스위치(122)의 듀티 사이클(D)에 의해 결정된다. 그러나, 실제로 주파수와 LED 휘도 사이의 관계는 위의 식에 의해 지시되는 바와 같이 선형이 아닐 수 있다는 것을 알아야 한다. 오히려, 스위칭 주파수가 증가할 때, 리플(ripple) 또는 피크 대 피크 편위의 양이 감소함에 따라, LED(들)에 대한 평균 전류는 증가한다. 그러나, 평균 전류가 피크 값에 접근할 때, 리플의 양은 적고, 스위칭 주파수의 추가적인 증가는 수확 체감을 초래할 수 있다.

따라서, 전술한 바와 같이, 도 1의 통상의 벅 컨버터는 소스 전압(V_source)보다 낮은 전압(V_load)을 부하(104)에 공급하도록 특별히 구성된다. 도 1에 도시된 바와 같이, 부하 전압(V_load) 또는 부하 전류(I_load)의 안정성을 보증하기 위하여, 벅 컨버터는 피드백 제어 회로(130)를 이용하여 트랜지스터 스위치(122)의 동작을 제어함으로써, 부하 전압 또는 부하 전류를 조절한다. 일반적으로, 피드백 제어 회로(130)의 다양한 컴포넌트들에 대한 전력은 DC 소스 전압(V_source)으로부터 또는 대안으로서 다른 독립 전원으로부터 전달될 수 있다.

부하 전압 및 부하 전류 중 하나 또는 양자가 조절될 수 있지만, 상이한 타입의 부하들은 더 쉽게 전압 조절 또는 전류 조절의 대상이 될 수 있다. 예컨대, LED들을 하나의 예시적인 부하로서 고려하면, 일부 응용들에서는 (예컨대, 상이한 타입의 LED들에 대한 상이한 순방향 전압들 및/또는 부하를 구성하는 LED들의 상이한 수들 및 배열들로 인해) 부하 전압이 아니라 부하 전류를 조절하는 것이 바람직할 수 있다. 따라서, 주로 설명의 목적으로, 도 1에 도시된 피드백 제어 회로는 예시적인 LED 계열 부하의 전류 조절을 위해 구성된다. 그러나, 여기에 설명되는 임의의 스위칭 조절기 회로에 대해, 부하 전압 및 부하 전류 중 하나 또는 양자는 부하 전압 및/또는 부하 전류를 나타내는 하나 이상의 적절한 값을 도출함으로써 피드백 제어 회로(130)를 통해 조절될 수 있다는 것을 알아야 한다.

예컨대, 도 1의 피드백 제어 회로(130)에서, 부하 전류(I_load)는 비교적 작은 저항을 갖는 접지된 저항기(R_sample)를 부하(104)와 직렬로 배치함으로써 샘플링될 수 있다. 저항기(R_sample)의 양단에서 측정된 전압(V_sample)은 부하 전류를 나타내는 피드백 제어 회로(130)에 대한 입력으로서 제공될 수 있다(대안으로서, 부하(104)와 병렬로 배치된 분압기(도시되지 않음)를 통해 전압(V_sample)을 생성함으로써 부하 전류(I_load)가 아니라 부하 전압(V_load)이 샘플링될 수 있다). 샘플링된 전압(V_sample)은 연산 증폭기(132)와 같은 전압 비교기를 이용하여 피드백 제어 회로(130)에서 기준 전압(V_ref)과 비교될 수 있다. 기준 전압(V_ref)은 원하는 조절된 부하 전압(V_load) 또는 조절된 부하 전류(I_load)의 안정된 스케일링된 표현이다. 연산 증폭기(132)는 V_sample 및 V_ref의 비교에 기초하여 에러 신호(134)를 생성하며, 궁극적으로 이러한 에러 신호의 크기는 트랜지스터 스위치(122)의 동작을 제어한다.

더 구체적으로, 에러 신호(134)는 발진기(138)에 의해 제공되는 주파수 f=1/T를 갖는 펄스 스트림도 수신하는 펄스폭 변조기(136)에 대한 제어 전압으로서 이용된다. 통상의 DC-DC 컨버터들에서, 펄스 스트림의 예시적인 주파수들(f)은 약 50kHz 내지 100kHz의 범위를 포함하지만, 이에 한정되지 않는다. 부하가 하나 이상의 LED를 포함하는 구현들에서, LED들로부터 방출되는 광은 트랜지스터 스위치(122)의 스위칭 주파수가 사람의 눈에 의해 검출될 수 있는 것보다 큰(예컨대, 약 100Hz보다 큰) 경우에 연속적인 것으로 인식될 수 있다. 즉, LED(들)에 의해 생성되는 광의 관찰자는 (일반적으로 "명멸 효과"로 지칭되는) 개별 온 및 오프 사이클들을 인식하지 못하는 대신에, 눈의 통합 기능은 본질적으로 연속적인 조명을 인식한다. 펄스폭 변조기(136)는 펄스 스트림 및 에러 신호(134) 양자를 이용하여, 트랜지스터 스위치(122)의 듀티 사이클을 제어하는 온/오프 제어 전압 신호(140)를 제공하도록 구성된다. 본질적으로, 펄스 스트림의 펄스는 펄스폭 변조기(136)가 트랜지스터 스위치(122)를 턴온시키게 하기 위한 "트리거"로서 작용하며, 에러 신호(134)는 트랜지스터 스위치가 얼마나 오랫동안 온 상태로 유지되는지(즉, 기간(t_on)의 길이, 따라서 듀티 사이클(D))를 결정한다.

예컨대, 에러 신호(134)가 샘플링된 출력 전압(V_sample)이 V_ref보다 높은 것으로 지시하는 경우(즉, 에러 신호(134)가 비교적 낮은 값을 갖는 경우), 펄스폭 변조기(136)는 비교적 짧은 기간의 "온" 펄스들 또는 더 낮은 듀티 사이클을 갖는 제어 신호(140)를 제공하여, 트랜지스터 스위치(122)가 온 상태인 동안에 인덕터에 비교적 낮은 에너지를 제공하도록 구성된다. 이와 달리, 에러 신호(134)가 V_sample이 V_ref보다 낮은 것으로 지시하는 경우(즉, 에러 신호가 비교적 높은 값을 갖는 경우), 펄스폭 변조기는 비교적 긴 기간의 "온" 펄스들 또는 더 높은 듀티 사이클을 갖는 제어 신호를 제공하여, 트랜지스터 스위치(122)가 온 상태인 동안에 인덕터에 비교적 많은 에너지를 제공하도록 구성된다. 따라서, 에러 신호(134)를 통해 제어 신호(140)의 "온" 펄스들의 지속 기간을 조절함으로써, 부하 전압(V_load) 또는 부하 전류(I_load)는 V_ref로 표현되는 원하는 부하 전압 또는 전류에 접근하도록 피드백 제어 회로(130)에 의해 조절된다.

도 1에 도시된 것과 같은 통상의 벅 컨버터들에서, (부하 전압 및/또는 부하 전류의 변화를 통해) 부하의 하나 이상의 동작 특성을 변화/변경하기 위하여, 기준 전압(V_ref)을 조정하도록 피드백 제어 회로(130)에 대한 액세스가 필요하며, 이는 또한 조절된 부하 전류(I_load)(또는 적용 가능한 경우에는 조절된 부하 전압(V_load))을 변화시킨다. V_ref에 대한 조정은 기준 전압(V_ref)을 변경하는 데 사용되는 전위차계 또는 디지털/아날로그 컨버터(DAC)와 같은 아날로그 또는 디지털 장치일 수 있는 사용자 인터페이스(150)에 의해 용이해질 수 있다. 물론, 임의의 결과적인 V_load 또는 I_load의 변화는 다수의 컴포넌트를 포함할 수 있는 부하의 모든 구성 요소들에 유사하게 영향을 미치며, 예컨대 임의의 다양한 직렬/병렬 배열로 상호접속된 다수의 LED를 포함하는 LED 기반 부하에서, 각각의 LED의 동작 전압 및 전류는 벅 조절기 회로의 조건들을 변경함으로써(예를 들어, V_ref의 변화에 의해) 유사하게 영향을 받는다.

본 출원인은 스위칭 조절기 회로를 포함하는 조명 장치의 원하는 광 출력의 조정이 (V_ref를 변경하기 위해) 피드백 제어 루프에 대한 액세스를 반드시 필요로 하지는 않는다는 것을 인식하고 알게 되었다. 더 일반적으로, 본 출원인은 LED 기반 조명 장치의 일부로서 사용되는 스위칭 조절기 회로(예컨대, 벅 조절기 회로)의 다양한 전류 경로들이 기능이 다양하지만 간단한 가변 컬러 및/또는 컬러 온도 조명 장치를 제공하기 위하여 그러한 회로 내의 부하의 통상적인 배치에 더하여 또는 그에 대한 대안으로서 LED 기반 부하를 수용하기에 적합한 것으로 각각 간주될 수 있다는 것을 인식하고 알게 되었다.

위에 비추어, 본 발명은 단일 스위칭 조절기 회로에 의해 구동되는 하나 이상의 LED에 의해 방출되는 가변 컬러 또는 가변 컬러 온도의 광을 제공하기 위한 발명 방법들 및 장치들에 관한 것이다.

본 명세서에서 더 상세히 설명되는 바와 같이, 단일 스위칭 조절기 회로를 통한 다수의 상이한 스펙트럼 LED의 제어는 LED 구동 회로들의 복잡성, 크기 및 비용의 감소를 포함하지만 이에 한정되지 않는 다양한 이익을 제공한다. 종래의 컬러 혼합 응용들에서는 결합된 스펙트럼들로부터 발생하는 광의 컬러 또는 컬러 온도를 변경하기 위해 상이한 스펙트럼의 LED들이 일반적으로 다르게 제어되는 것이 필요하다. 이 때문에, 통상의 구현들에서는 상이한 스펙트럼을 갖는 각각의 LED 또는 LED들의 그룹을 개별적으로 변경하기 위해 통상적으로 하나의 스위칭 조절기 회로가 필요하다. 이와 달리, 본 명세서에서 개시되는 다양한 실시예들은 단일 스위칭 조절기 회로를 이용하여 상이한 스펙트럼들을 갖는 다수의 LED의 어느 정도의 가변 제어를 가능하게 한다.

일 양태에서, 스위칭 조절기 회로를 포함하는 조명 장치로부터의 광 출력은 스위칭 조절기 회로에 인가되는 소스 전압을 변경함으로써 조정될 수 있다. 이러한 시스템은 광 출력을 조정하기 위하여 스위칭 조절기 회로의 피드백 제어 회로와 인터페이스하기 위한 개별 하드웨어 또는 제어 와이어링에 대한 요구를 부정한다. 여기에 개시되는 다양한 실시예들에 따른 방법들 및 장치들의 일부 예시적인 구현들에서는, 단지 스위칭 조절기 회로에 공급되는 DC 소스 전압의 레벨을 조정함으로써, LED들에 제공되는 각각의 구동 전류들, 따라서 결합된 스펙트럼들로부터의 광의 결과적인 컬러 또는 컬러 온도의 조정을 용이하게 하기 위해 벅 조절기 회로의 다양한 전류 분기들 내에 상이한 스펙트럼의 LED들이 전략적으로 배치된다.

일부 실시예들은 스위치 전류를 전도하기 위한 제1 분기, 프리휠링 전류를 전도하기 위한 제2 분기, 및 부하 전류를 전도하기 위한 제3 분기를 포함하는 벅 조절기 회로를 이용하는 조명 장치에 관한 것이다. 벅 조절기 회로는 벅 조절기 회로의 제1 분기 및/또는 제2 분기 내에 배치되는 적어도 하나의 제1 LED를 더 포함한다.

일부 실시예들은 벅 조절기 회로의 제1 전류 분기 내의 적어도 하나의 제1 LED에 제공되는 제1 전류 및 벅 조절기 회로의 제2 전류 분기 내의 적어도 하나의 제2 LED에 제공되는 제2 전류를 제어하기 위한 방법에 관한 것이다. 이 방법은 벅 조절기 회로의 DC 소스 전압을 변화시켜, 적어도 하나의 제1 LED에 제공되는 제1 전류의 제1 크기를 증가시키는 동시에, 적어도 하나의 제2 LED에 제공되는 제2 전류의 제2 크기를 감소시키는 단계를 포함한다.

일부 실시예들은 제어 가능한 DC 소스, 제어 가능한 DC 소스에 결합되는 스위치 분기, 필터링 회로, 부하 분기 및 피드백 제어 회로를 포함하는 장치에 관한 것이다. 스위치 분기는 적어도 하나의 스위치 및 적어도 하나의 제1 LED를 포함한다. 필터링 회로는 적어도 하나의 스위치에 결합되는 적어도 하나의 인덕터, 적어도 하나의 인덕터에 결합되는 적어도 하나의 필터 커패시터, 및 적어도 하나의 인덕터 및 적어도 하나의 필터 커패시터에 결합되는 적어도 하나의 제2 LED를 포함하며, 적어도 하나의 제2 LED는 프리휠링 분기를 형성한다. 피드백 제어 회로는 적어도 하나의 스위치의 듀티 사이클을 변경하여, 조절된 전압 또는 조절된 전류를 부하 분기에 제공하도록 구성되며, 적어도 하나의 스위치의 듀티 사이클의 변경은 적어도 하나의 제1 LED에 의해 생성되는 제1 광의 제1 크기 및 적어도 하나의 제2 LED에 의해 생성되는 제2 광의 제2 크기를 변경한다.

본 개시의 목적을 위해 본 명세서에서 사용될 때, "LED"라는 용어는 전기 신호에 응답하여 방사를 생성할 수 있는 임의의 전기 발광 다이오드 또는 다른 타입의 캐리어 주입/접합 기반 시스템을 포함하는 것으로 이해되어야 한다. 따라서, LED라는 용어는 전류에 응답하여 광을 방출하는 다양한 반도체 기반 구조, 발광 폴리머, 유기 발광 다이오드(OLED), 전기 발광 스트립 등을 포함하지만, 이에 한정되지 않는다. 구체적으로, LED라는 용어는 적외선 스펙트럼, 자외선 스펙트럼, 및 (일반적으로 약 400 나노미터 내지 약 700 나노미터의 방사 파장들을 포함하는) 가시 스펙트럼의 다양한 부분 중 하나 이상에서 방사를 생성하도록 구성될 수 있는 (반도체 및 유기 발광 다이오드들을 포함하는) 모든 타입의 발광 다이오드들을 지칭한다. LED들의 일부 예는 다양한 타입의 적외선 LED, 자외선 LED, 적색 LED, 청색 LED, 녹색 LED, 황색 LED, 호박색 LED, 오렌지색 LED 및 백색 LED(아래에 더 설명됨)를 포함하지만 이에 한정되지 않는다. LED들은 주어진 스펙트럼(예컨대, 좁은 대역폭, 넓은 대역폭)에 대해 다양한 대역폭(예컨대, 반치폭, 즉 FWHM) 및 주어진 일반 컬러 카테고리 내의 다양한 주요 파장을 갖는 방사를 생성하도록 구성 및/또는 제어될 수 있다는 것도 알아야 한다.

예컨대, 본질적으로 백색 광을 생성하도록 구성되는 LED(예컨대, 백색 LED)의 일 구현은 결합하여 본질적으로 백색 광을 형성하도록 혼합되는 상이한 전기 발광 스펙트럼들을 각각 방출하는 다수의 다이를 포함할 수 있다. 다른 구현에서, 백색 광 LED는 제1 스펙트럼을 갖는 전기 발광을 상이한 제2 스펙트럼으로 변환하는 형광체 물질과 관련될 수 있다. 이러한 구현의 일례에서는, 비교적 짧은 파장 및 좁은 대역폭의 스펙트럼을 갖는 전기 발광이 형광체 물질을 "펌핑"하며, 이어서 형광체 물질은 약간 더 넓은 스펙트럼을 갖는 더 긴 파장의 방사를 방출한다.

LED라는 용어는 LED의 물리적 및/또는 전기적 패키지 타입을 한정하지 않는다는 것도 이해해야 한다. 예를 들어, 전술한 바와 같이, LED는 (예를 들어, 개별적으로 제어 가능하거나 가능하지 않을 수 있는) 상이한 스펙트럼의 방사를 각각 방출하도록 구성되는 복수의 다이를 갖는 단일 발광 장치를 지칭할 수 있다. 또한, LED는 LED(예컨대, 일부 타입의 백색 LED들)의 필수 요소로서 간주되는 형광체와 관련될 수 있다. 일반적으로, LED라는 용어는 패키징된 LED, 패키징되지 않은 LED, 표면 실장 LED, 칩-온-보드 LED, T 패키지 실장 LED, 방사상 패키지 LED, 전력 패키지 LED, 소정 타입의 케이스 및/또는 광학 요소(예컨대, 확산 렌즈)를 포함하는 LED 등을 지칭할 수 있다.

"광원"이라는 용어는 (전술한 바와 같은 하나 이상의 LED를 포함하는) LED 기반 소스, 백열 소스(예컨대, 필라멘트 램프, 할로겐 램프), 형광 소스, 인광 소스, 고강도 방전 소스(예컨대, 나트륨 증기, 수은 증기 및 금속 할로겐 화합물 램프), 레이저, 다른 타입의 전기 발광 소스, 불 발광 소스(예컨대, 화염), 양초 발광 소스(예컨대, 가스 맨틀, 탄소 아크 광원), 광 발광 소스(예컨대, 가스 방전 소스), 전자 포화를 이용하는 캐소드 발광 소스, 갈바노 발광 소스, 결정 발광 소스, 운동 발광 소스, 열 발광 소스, 마찰 발광 소스, 음 발광 소스, 라디오 발광 소스 및 발광 폴리머를 포함하지만 이에 한정되지 않는 다양한 방사 소스들 중 하나 이상을 지칭하는 것으로 이해되어야 한다.

주어진 광원은 가시 스펙트럼, 가시 스펙트럼 밖, 또는 이들의 조합 내의 전자기 방사선을 생성하도록 구성될 수 있다. 따라서, "광" 및 "방사"라는 용어들은 본 명세서에서 교환 가능하게 사용된다. 또한, 광원은 필수 컴포넌트로서 하나 이상의 필터(예컨대, 컬러 필터), 렌즈 또는 다른 광학 컴포넌트를 포함할 수 있다. 또한, 광원들은 지시, 표시 및/또는 조명을 포함하지만 이에 한정되지 않는 다양한 응용을 위해 구성될 수 있다는 것을 이해해야 한다. "조명 소스"는 내부 또는 외부 공간을 효과적으로 조명하기에 충분한 강도를 갖는 방사를 생성하도록 특별히 구성된 광원이다. 이와 관련하여, "충분한 강도"는 주변 조명(즉, 간접적으로 인식될 수 있고, 예를 들어 전체적으로 또는 부분적으로 인식되기 전에 다양한 개재된 표면들 중 하나 이상으로부터 반사될 수 있는 광)을 제공하기 위해 공간 또는 환경 내에서 생성되는 가시 스펙트럼의 충분한 방사 전력을 지칭한다(방사 전력 또는 "발광 광속"과 관련하여, 광원으로부터 모든 방향으로 출력되는 전체 광을 표현하기 위해 종종 "루멘"이라는 단위가 사용된다).

"스펙트럼"이라는 용어는 하나 이상의 광원에 의해 생성되는 방사의 임의의 하나 이상의 주파수(또는 파장)를 지칭하는 것으로 이해되어야 한다. 따라서, "스펙트럼"이라는 용어는 가시 범위의 주파수들(또는 파장들)뿐만 아니라, 적외선, 자외선 및 전체 전자기 스펙트럼 중 다른 영역들의 주파수들도 지칭한다. 또한, 주어진 스펙트럼은 비교적 좁은 대역폭(예를 들어, 본질적으로 작은 주파수 또는 파장 성분들을 갖는 FWHM) 또는 비교적 넓은 대역폭(다양한 상대 강도들을 갖는 여러 개의 주파수 또는 파장 성분)을 가질 수 있다. 주어진 스펙트럼은 둘 이상의 다른 스펙트럼의 혼합의 결과(예컨대, 다수의 광원으로부터 각각 방출된 혼합 방사)일 수 있다는 것도 알아야 한다.

본 개시의 목적을 위해, "컬러"라는 용어는 "스펙트럼"이라는 용어와 교환 가능하게 사용된다. 그러나, "컬러"라는 용어는 일반적으로 관찰자에 의해 인식될 수 있는 방사의 특성을 지칭하는 데에 주로 사용된다(그러나, 이러한 사용은 이 용어의 범위를 한정하는 것을 의도하지 않는다). 따라서, "상이한 컬러들"이라는 표현은 상이한 파장 성분들 및/또는 대역폭을 갖는 다수의 스펙트럼을 암시적으로 지칭한다. "컬러"라는 용어는 백색광 및 비백색광 양자와 관련하여 사용될 수 있다는 것도 알아야 한다.

"컬러 온도"라는 용어는 일반적으로 본 명세서에서 백색광과 관련하여 사용되지만, 이러한 사용은 이 용어의 범위를 한정하는 것을 의도하지 않는다. 컬러 온도는 본질적으로 백색광의 구체적인 컬러 내용 또는 음영(예컨대, 불그스레함, 푸르스름함)을 지칭한다. 주어진 방사 샘플의 컬러 온도는 통상적으로 해당 방사 샘플과 본질적으로 동일한 스펙트럼을 방출하는 흑체 방사체의 절대 온도(K)에 따라 특성화된다. 일반적으로, 흑체 방사체 컬러 온도는 약 700K(통상적으로 사람의 눈에 처음 보이는 것으로 간주됨) 내지 10,000K 이상의 범위 내에 속하며, 일반적으로 백색광은 1500-2000K 정도의 컬러 온도로 인식된다.

일반적으로, 더 낮은 컬러 온도들은 더 큰 적색 성분 또는 "더 따뜻한 느낌"을 갖는 백색광을 지시하는 반면, 더 높은 컬러 온도들은 일반적으로 더 큰 청색 성분 또는 "더 차가운 느낌"을 갖는 백색광을 지시한다. 예컨대, 불은 약 1800K의 컬러 온도를 갖고, 통상의 백열 전구는 약 2848K의 컬러 온도를 갖고, 이른 아침의 일광은 약 3000K의 컬러 온도를 가지며, 흐린 한낮의 하늘은 약 10000K의 컬러 온도를 갖는다. 약 3000K의 컬러 온도를 갖는 백색광 아래에서 보이는 컬러 이미지는 비교적 불그스레한 톤을 갖는 반면, 약 10000K의 컬러 온도를 갖는 백색광 아래에서 보이는 동일 컬러 이미지는 비교적 푸르스레한 톤을 갖는다.

본 명세서에서, "조명 설비"라는 용어는 특정 폼팩터, 어셈블리 또는 패키지 내의 하나 이상의 조명 유닛의 배열 또는 구현을 지칭하는 데 사용된다. "조명 유닛"이라는 용어는 본 명세서에서 동일한 또는 상이한 타입의 하나 이상의 광원을 포함하는 장치를 지칭하는 데 사용된다. 주어진 조명 유닛은 광원(들), 인클로저/하우징 배열들 및 형상들, 및/또는 전기 및 기계 접속 구성들을 위한 다양한 실장 배열들 중 어느 하나를 가질 수 있다. 또한, 주어진 조명 유닛은 옵션으로서 광원(들)의 동작과 관련된 다양한 다른 컴포넌트들(예컨대, 제어 회로)과 관련될 수 있다(예컨대, 이들을 포함하고, 이들과 결합되고, 그리고/또는 이들과 함께 패키징될 수 있다). "LED 기반 조명 유닛"은 전술한 바와 같은 하나 이상의 LED 기반 광원을 단독으로 또는 다른 비 LED 기반 광원들과 조합하여 포함하는 조명 유닛을 지칭한다. "멀티 채널" 조명 유닛은 상이한 방사 스펙트럼을 각각 생성하도록 구성되는 적어도 2개의 광원을 포함하는 LED 기반 또는 비 LED 기반 조명 유닛을 지칭하며, 각각의 상이한 소스 스펙트럼은 멀티 채널 조명 유닛의 "채널"로서 지칭될 수 있다.

"제어기"라는 용어는 본 명세서에서 일반적으로 하나 이상의 광원의 동작과 관련된 다양한 장치를 설명하는 데에 사용된다. 제어기는 여기에 설명되는 다양한 기능을 수행하기 위하여 다양한 방식(예컨대, 전용 하드웨어를 구비)으로 구현될 수 있다. "프로세서"는 여기에 설명되는 다양한 기능을 수행하도록 소프트웨어(예컨대, 마이크로코드)를 이용하여 프로그래밍될 수 있는 하나 이상의 마이크로프로세서를 이용하는 제어기의 일례이다. 제어기는 프로세서를 이용하여 또는 프로세서를 이용하지 않고 구현될 수 있으며, 또한 일부 기능들을 수행하기 위한 전용 하드웨어 및 다른 기능들을 수행하기 위한 프로세서(예컨대, 하나 이상의 프로그래밍된 마이크로프로세서 및 관련 회로)의 조합으로서 구현될 수 있다. 본 발명의 다양한 실시예에서 이용될 수 있는 제어기 컴포넌트들의 예는 통상의 마이크로프로세서, 주문형 집적 회로(ASIC) 및 필드 프로그래머블 게이트 어레이(FPGA)를 포함하지만 이에 한정되지 않는다.

다양한 구현에서, 프로세서 또는 제어기는 하나 이상의 저장 매체(일반적으로, 본 명세서에서 "메모리", 예컨대 RAM, PROM, EPROM 및 EEPROM과 같은 휘발성 및 비휘발성 컴퓨터 메모리, 플로피 디스크, 콤팩트 디스크, 광 디스크, 자기 테이프 등으로 지칭됨)와 관련될 수 있다. 일부 구현들에서, 저장 매체들에는, 하나 이상의 프로세서 및/또는 제어기 상에서 실행될 때 여기에 설명되는 기능들 중 적어도 일부를 수행하는 하나 이상의 프로그램이 인코딩될 수 있다. 다양한 저장 매체는 프로세서 또는 제어기 내에 고정될 수 있거나, 운반 가능할 수 있으며, 따라서 그 안에 저장된 하나 이상의 프로그램은 여기에 설명되는 본 발명의 다양한 양태를 구현하기 위해 프로세서 또는 제어기 내에 로딩될 수 있다. "프로그램" 또는 "컴퓨터 프로그램"이라는 용어는 본 명세서에서 일반적으로 하나 이상의 프로세서 또는 제어기를 프로그래밍하는 데 사용될 수 있는 임의 타입의 컴퓨터 코드(예컨대, 소프트웨어 또는 마이크로코드)를 지칭하는 데 사용된다.

본 명세서에서 "어드레스 가능"이라는 용어는, 그 자신을 포함하는 다수의 장치를 지향하는 정보(예컨대, 데이터)를 수신하고, 그에 대한 특정 정보에 선택적으로 응답하도록 구성되는 장치(예컨대, 일반적으로 광원, 조명 유닛 또는 픽스처, 하나 이상의 광원 또는 조명 유닛과 관련된 제어기 또는 프로세서, 다른 비조명 관련 장치 등)를 지칭하는 데 사용된다. "어드레스 가능"이라는 용어는 종종 다수의 장치가 소정의 통신 매체 또는 매체들을 통해 함께 결합되는 네트워킹된 환경(또는 아래에 더 설명되는 "네트워크")과 관련하여 사용된다.

하나의 네트워크 구현에서, 네트워크에 결합되는 하나 이상의 장치는 (예를 들어, 마스터/슬레이브 관계에서) 네트워크에 결합되는 하나 이상의 다른 장치에 대한 제어기로서 사용될 수 있다. 다른 구현에서, 네트워킹된 환경은 네트워크에 결합된 장치들 중 하나 이상을 제어하도록 구성되는 하나 이상의 전용 제어기를 포함할 수 있다. 일반적으로, 네트워크에 결합된 다수의 장치 각각은 통신 매체 또는 매체들 상에 존재하는 데이터에 대한 액세스를 가질 수 있지만, 주어진 장치는 예를 들어 그에 할당된 하나 이상의 특정 식별자(예컨대, "어드레스")에 기초하여 네트워크와 데이터를 선택적으로 교환하도록(즉, 네트워크로부터 데이터를 수신하고 그리고/또는 데이터를 네트워크로 전송하도록) 구성된다는 점에서 "어드레스 가능"할 수 있다.

본 명세서에서 사용되는 바와 같은 "네트워크"라는 용어는 네트워크에 결합된 임의의 2개 이상의 장치 및/또는 다수의 장치 사이에서 (예컨대, 장치 제어, 데이터 저장, 데이터 교환 등을 위해) 정보의 운반을 용이하게 하는 둘 이상의 장치(제어기들 또는 프로세서들을 포함함)의 임의의 상호접속을 지칭한다. 쉽게 이해해야 하듯이, 다수의 장치를 상호접속하는 데에 적합한 네트워크들의 다양한 구현은 임의의 다양한 네트워크 토폴로지를 포함할 수 있으며, 임의의 다양한 통신 프로토콜을 이용할 수 있다. 또한, 본 발명에 따른 다양한 네트워크에서, 2개의 장치 사이의 어느 하나의 접속은 2개의 시스템 사이의 전용 접속, 또는 대안으로서 비전용 접속을 나타낼 수 있다. 2개의 장치를 지향하는 정보를 운반하는 것에 더하여, 비전용 접속은 2개의 장치 중 어느 하나를 반드시 지향하지는 않는 정보를 운반할 수 있다.

본 명세서에서 사용되는 바와 같은 "사용자 인터페이스"라는 용어는 사람 사용자 또는 운영자와 하나 이상의 장치 사이의 인터페이스로서, 사용자와 장치(들) 사이의 통신을 가능하게 하는 인터페이스를 지칭한다. 본 발명의 다양한 구현에서 이용될 수 있는 사용자 인터페이스의 예는 스위치, 전위차계, 버튼, 다이얼, 슬라이더, 마우스, 키보드, 키패드, 다양한 타입의 게임 제어기(예컨대, 조이스틱), 트랙볼, 디스플레이 스크린, 다양한 타입의 그래픽 사용자 인터페이스(GUI), 터치 스크린, 마이크로폰, 및 사람이 생성한 소정 형태의 자극을 수신하고, 이에 응답하여 신호를 생성할 수 있는 다른 타입의 센서들을 포함하지만, 이에 한정되지 않는다.

전술한 개념들 및 아래에 더 상세히 설명되는 추가 개념들의 모든 조합은 (이러한 개념들이 서로 충돌하지 않을 경우) 여기에 개시되는 본 발명의 내용의 일부인 것으로 간주된다는 것을 알아야 한다. 특히, 본 명세서의 끝에 나오는 청구 내용의 모든 조합들은 여기에 개시되는 본 발명의 내용의 일부인 것으로 간주된다. 참고로 반영된 임의의 명세서에도 나타날 수 있는, 본 명세서에서 명시적으로 사용되는 용어는 여기에 개시되는 특정 개념들과 가장 일치하는 의미에 따라야 한다는 것도 알아야 한다.

도면들에서, 일반적으로 동일 참조 문자들은 상이한 도면들 전반에서 동일 요소들을 지칭한다. 또한, 도면들은 반드시 비례 축소된 것은 아니며, 그 대신에 본 발명의 원리들을 도시할 때에는 일반적으로 강조가 제공된다.
도 1은 통상의 스텝다운 또는 "벅" 타입의 DC-DC 컨버터의 회로도이다.
도 2는 도 1의 DC-DC 컨버터와 관련된 다양한 동작 신호들의 도면이다.
도 3은 도 1의 컨버터에서의 2개의 연속적인 스위칭 동작 동안의 인덕터 전류 대 접지에 대한 인덕터의 일 단자의 인가 전압을 구체적으로 나타내는 도면이다.
도 4a는 본 발명의 일부 실시예들에 따른, 스위칭 조절기 회로의 3개의 분기 내의 LED들을 갖는 조명 장치의 회로도이다.
도 4b는 본 발명의 일부 실시예들에 따른, 도 4a의 스위치 분기 내의 LED들이 적색 LED(들)이고, 프리휠링 분기 내의 LED들이 청색 LED(들)이고, 부하 분기 내의 LED들이 백색 LED(들)일 때의 시뮬레이션 결과들의 도면이다.
도 4c는 본 발명의 일부 실시예들에 따른, 도 4a의 스위치 분기 내의 LED들이 청색 LED(들)이고, 프리휠링 분기 내의 LED들이 적색 LED(들)이고, 부하 분기 내의 LED들이 백색 LED(들)일 때의 시뮬레이션 결과들의 도면이다.
도 5는 본 발명의 일부 실시예들에 따른, 스위칭 조절기 회로의 스위치 분기 및 프리휠링 분기 내의 LED들을 갖는 조명 장치의 회로도이다.
도 6a는 본 발명의 일부 실시예들에 따른, 스위칭 조절기 회로의 스위치 분기 및 부하 분기 내의 LED들을 갖는 조명 장치의 회로도이다.
도 6b는 본 발명의 일부 실시예들에 따른, 도 6a의 스위치 분기 내의 LED들이 적색 LED(들)일 때의 시뮬레이션 결과들의 도면이다.
도 7은 본 발명의 일부 실시예들에 따른, 스위칭 조절기 회로의 프리휠링 분기 및 부하 분기 내의 LED들을 갖는 대안 조명 장치의 회로도이다.
도 8은 본 발명의 일부 실시예들에 따른, 스위칭 조절기 회로에 제공되는 소스 전압 및 피드백 제어 회로 내의 기준 전압을 동시에 변경하기 위한 사용자 인터페이스를 갖는 조명 장치의 회로도이다.

통상의 스위칭 조절기 회로는 조절된 전압 또는 전류를 하나 이상의 부하(예컨대, 하나 이상의 LED)에 제공하여, 본질적으로 안정된 동작 전력을 제공한다. 그러나, 통상의 스위칭 조절기 회로를 포함하는 조명 장치는 가변 컬러 또는 컬러 온도 제어를 포함하는 가변 광 출력들의 범위를 제공하는 그의 능력에서 제한될 수 있으며, 통상적으로 그러한 가변 컬러 또는 컬러 온도 제어는 단일 조절기 회로를 이용하여 실현되지 못한다. 더욱이, 통상의 스위칭 조절기 회로의 부하를 구성하는 하나 이상의 LED에 의해 방출되는 광 출력의 변경은 일반적으로 (피드백 제어 회로의 기준 전압, 따라서 스위칭 조절기 회로의 듀티 사이클을 조정하기 위해) 조절기 회로의 피드백 제어 회로에 대한 액세스를 제공하기 위한 추가적인 하드웨어 및/또는 제어 와이어링을 필요로 한다.

위의 제한들에도 불구하고, 본 출원인은 통상의 스위칭 조절기 회로가 조절기 회로의 상이한 전류 경로들 또는 분기들 내에 하나 이상의 LED를 전략적으로 삽입하여 각각의 상이한 전류 분기들 내의 LED들에 제공되는 전류의 양에 대한 어느 정도의 다양한 제어를 제공하도록 개조될 수 있다는 것을 인식하고 알게 되었다. 일반적으로, 여기에 개시되는 개념들에 따르면, LED 기반 조명 장치에 대한 다양한 이점들을 제공하기 위해, 통상적으로 부하에 전력을 제공하는 데 사용되지 않았던 스위칭 조절기 회로의 하나 이상의 전류 분기 내에 하나 이상의 LED와 같은 예시적인 부하가 배치될 수 있다.

예를 들어, 여기에 개시되는 일부 실시예들 및 구현들은 단지 회로에 전력을 공급하는 DC 소스 전압의 레벨을 변경함으로써, 단일 스위칭 조절기 회로의 상이한 분기들 내에 배치된 상이한 스펙트럼의 LED들에 제공되는 구동 전류들을 변경하기 위한 방법들 및 장치들에 관한 것이다. DC 소스 전압은 DC 전원에 의해 제공될 수 있거나, DC 소스 전압은 정류기에 결합되는 AC 라인 전압 및 DC 출력 전압으로부터 라인 전압을 분리하기 위한 필터와 같은 회로 소자들의 임의의 다른 적절한 조합에 의해 제공될 수 있다.

도 4a는 본 발명의 일 실시예에 따른 벅 타입 스위칭 조절기 회로(205)를 포함하는 LED 기반 조명 장치(200)를 나타낸다. 도 4a에 도시된 벅 조절기 회로(205)는 일부 두드러진 면에서 도 1에 도시된 통상의 벅 조절기와 다르지만, 벅 조절기 회로(205)의 일반적인 기능은 도 1과 관련하여 전술한 것과 유사하다. 도 4a의 장치에서, 벅 조절기 회로는 적어도 3개의 전류 분기를 포함한다. 본 설명의 목적을 위해, "부하 분기"는 부하 전압(V_load)이 인가되고 부하 전류(I_load)가 흐르는 동작 부하가 통상적으로 배치되는 제1 분기(160)를 지칭한다. "스위치 분기"는 트랜지스터 스위치(122)와, 인덕터(124) 및 필터 커패시터(126)를 포함하는 LC 회로 사이의 회로(205)의 제2 분기(170)를 지칭한다. 트랜지스터 스위치(122)가 닫힐 때(도통 상태), 스위치 분기를 통해 전류(I_s)가 흐른다. "프리휠링 분기"는 통상의 벅 조절기들(도 1 참조) 내에 프리휠링 다이오드가 통상적으로 배치되는 회로(205)의 제3 분기(180)를 지칭한다.

통상의 스위칭 조절기 내에 부하가 통상적으로 배치되는 전류 분기가 본 명세서에서 "부하 분기"로서 지칭되지만, 본 발명의 다양한 실시예는 부하 분기(160) 내의 하나 이상의 부하에 더하여 또는 그 대신에 스위치 분기(170) 및 프리휠링 분기(180) 중 하나 또는 양자 내의 LED들과 같은 하나 이상의 동작 가능 부하의 배치도 고려한다.

더 구체적으로, 본 출원인은 벅 조절기 회로의 부하 분기 내에 배치된 부하들이 소스 전압(V_source)의 비교적 작은 변화들에 의해 본질적으로 영향을 받지 않는 조절된 전압 또는 전류를 제공받지만, 회로의 다른 전류 분기들 내에 배치된 부하들은 벅 컨버터가 연속 모드로 동작할 때 소스 전압의 레벨에 의존한다는 것을 인식하고 알게 되었다. 예를 들어, 스위치 분기 내의 시간 평균 전류 <<I_s>>는 소스 전압(V_source)에 역비례하는 반면, 프리휠링 분기 내의 시간 평균 전류 <<I_F>>는 소스 전압(V_source)에 비례한다. 이러한 벅 컨버터들의 특성은 조명 장치에서 스위칭 조절기 회로의 스위치 분기, 부하 분기 및 프리휠링 분기 중 적어도 2개의 분기 내에 상이한 스펙트럼들을 갖는 다수의 LED의 전략적 삽입을 통해 조명 장치에 의해 방출되는 가변 컬러 또는 컬러 온도의 광을 생성하는 데에 이용될 수 있다.

예를 들어, 도 4a의 조명 장치는 스위치 분기(170) 내의 하나 이상의 제1 LED(210), 프리휠링 분기(180) 내의 하나 이상의 제2 LED(220), 및 부하 분기(160) 내의 하나 이상의 제3 LED(230)를 더 포함하며, 제1 LED(들)(210)에는 제1 구동 전류(I_s)가 제공되고, 제2 LED(들)(220)에는 제2 구동 전류(I_F)가 제공되며, 제3 LED(들)(230)에는 제3 구동 전류(I_load)가 제공된다. 도 4a에는 간략화를 위해 벅 컨버터 회로의 각각의 분기 내에 하나의 LED만이 도시되지만, 장치는 회로 분기들의 일부 또는 전부 내에 다수의 LED를 포함할 수 있고, 다수의 LED는 임의의 다양한 직렬, 병렬 또는 직렬-병렬 배열로 상호접속될 수 있으며, 따라서 주어진 분기 내의 다양한 LED들에 제공되는 구동 전류는 원하는 조명 효과를 생성하기에 충분하다는 것을 알아야 한다.

일 양태에서는, 통상의 벅 조절기들에서 통상적으로 고려되는 범위를 초과하는 범위에 걸쳐 벅 조절기 회로에 제공되는 DC 소스 전압(V_source)을 의도적으로 변경함으로써 도 4a의 조명 장치에서 가변 광 출력을 달성할 수 있다. 다양한 실시예에서 고려되는 V_source의 전압 범위는 부하 전압(V_load)의 1.11-10배 정도이며, 이는 10 내지 90%의 듀티 사이클을 수용한다. 그러나, 전압 범위는 선택된 회로 컴포넌트들의 정격 전압들에 기초하여 주로 제한되며, 인덕터에 대한 인덕턴스 값은 임의의 원하는 전압 범위를 허가하도록 선택될 수 있다. 다양한 실시예에서, 아래에 더 설명되는 바와 같이, 전위차계 또는 DAC와 같은 아날로그 또는 디지털 사용자 인터페이스(610)를 이용하여, 조명 장치로부터 방출되는 광의 컬러 또는 컬러 온도의 원하는 변화를 유도하기에 적합한 소정의 동작 범위에 걸쳐 소스 전압(V_source)을 조정할 수 있다.

도 4a의 장치에서는, 피드백 제어 회로(130)를 이용하여, 트랜지스터 스위치(122)의 하나 이상의 동작 특성을 제어함으로써, 조절된 부하 전류(I_load)를 LED(들)(230)에 제공할 수 있다. 예컨대, LED(들)(230)에 제공되는 전류(I_load)는 도 1과 관련하여 전술한 바와 같이 부하 전류의 변화가 검출됨에 따라 트랜지스터 스위치(122)의 스위칭 주파수 또는 듀티 사이클을 제어함으로써 조절될 수 있다. 여기에 개시되는 다양한 조명 장치는 샘플링된 부하 전류(I_load)를 비교할 피드백 제어 회로(130) 내의 기준 전압(V_ref)에 대한 설정 포인트를 확보하도록 교정될 수 있다. 기준 전압의 설정 포인트는 벅 조절기 회로의 다양한 분기들 내의 LED들에 대한 감도 범위를 정의할 수 있으므로, 기준 전압(V_ref)을 설정하기 위한 기준은 구체적인 조명 응용에 의존할 수 있다.

구체적으로, (결국에는 조절된 부하 전류를 지시하는) 기준 전압에 대한 설정 포인트를 결정하는 데에 기여할 수 있는 일부 인자들은 벅 조절기 회로의 각각의 분기 내의 LED들의 수 및 타입을 포함하지만, 이에 한정되지 않는다. 예컨대, 구동 전류가 20mA인 경우, 적색 LED의 순방향 전압(예컨대, 1.8-2.2V)은 청색 LED의 순방향 전압(예컨대, 3.6-4V)의 대략 절반이다. 따라서, 벅 조절기 회로의 다양한 분기들 내의 상이한 타입의 LED들의 수 및 배열과 원하는 조명 효과에 대한 기대의 조합은 원하는 조명 효과를 달성하기 위해 피드백 제어 회로(130)를 어떻게 구성할지를 지시할 수 있다.

전술한 바와 같이, 연속 모드로 동작하는 벅 조절기 회로의 경우, 소스 전압(V_source)에 대한 부하 전압(V_load)의 비율은 아래의 관계에 따라 트랜지스터 스위치의 듀티 사이클과 관련된다.

여기서, D는 트랜지스터 스위치의 듀티 사이클이고, t_on은 스위치가 도통 상태에 있는 시간의 양이며, T는 하나의 스위칭 주기에 대한 시간이다(즉, T = t_on + t_off). 위의 관계 및 도 4a로부터 알아야 하듯이, 프리휠링 분기(180) 내의 LED(들)의 경우, 프리휠링 LED(들)(220)에 전달되는 시간 평균 전류 <<I_F>>는 트랜지스터 스위치(122)의 듀티 사이클에 의존한다. 더 구체적으로, 소스 전압(V_source)이 증가함에 따라 피드백 제어 회로(130)는 제어 신호(140)를 트랜지스터 스위치(122)로 전송하여, (t_on을 감소시킴으로써) 그의 듀티 사이클을 감소시켜, 일정한 부하 전류(I_load)를 유지한다. 트랜지스터 스위치가 도통 상태가 아닌 스위칭 사이클의 부분 동안에(즉, t_off 동안에) 프리휠링 LED(들)(220)가 활성화되므로, 소스 전압(V_source)의 증가는 듀티 사이클의 감소(즉, t_off의 증가)를 유발하며, 이는 또한 더 많은 전력이 조절기 회로의 프리휠링 분기 내의 LED(들)(220)로 전달되게 한다.

이와 달리, 스위치 분기(170) 내의 LED(들)의 경우, 스위치 LED(들)(210)에 전달되는 전력은 소스 전압(V_source)에 역비례한다. 즉, 소스 전압(V_source)이 증가할 때, 트랜지스터 스위치(122)의 듀티 사이클, 따라서 전도 시간(t_on)은 감소한다. 스위치 전도 시간(t_on)의 감소는 스위치 LED(들)(210)에 제공되는 시간 평균 전류 <<I_s>>를 감소시켜, 스위치 LED(들)로의 전력을 감소시킨다. 따라서, 소스 전압(V_source)을 증가시킴으로써, 스위치 분기(170) 내의 LED(들)에 제공되는 전력이 감소되고, 프리휠링 분기(180) 내의 LED(들)에 제공되는 전력이 증가하며, 부하 분기(160) 내의 LED(들)에 제공되는 전력은 벅 조절기 회로에 의해 공급되는 조절된 부하 전류(I_load)로 인해 비교적 변화없이 유지된다. 역으로, 소스 전압(V_source)이 감소하는 경우, 스위치 분기 내의 LED(들)에 제공되는 전력은 증가하고, 프리휠링 분기 내의 LED(들)에 제공되는 전력은 감소한다.

스위치 분기(170) 및 프리휠링 분기(180)에서의 소스 전압과 시간 평균 구동 전류들 사이의 전술한 관계들 각각은 연속 모드로 동작하는 벅 조절기 회로에 적어도 부분적으로 의존한다. 전술한 바와 같이, 통상의 벅 조절기 회로들은 연속 모드 또는 불연속 모드로 동작할 수 있다. 도 3에 도시된 바와 같이, 연속 모드 동안, 인덕터(124)를 통해 흐르는 전류는 트랜지스터 스위치(122)의 스위칭 사이클들 사이에서 0으로 떨어지지 않는다. 이와 달리, 트랜지스터 스위치(122)의 듀티 사이클이 매우 낮아서, t_off가 t_on보다 훨씬 긴 경우, 트랜지스터 스위치(122)가 닫힐 때 인덕터(124)에는 소량의 에너지만이 저장되며, 이 에너지는 트랜지스터 스위치(122)가 열릴 때 빠르게 소실되어, 스위칭 사이클의 "오프" 부분 동안에 인덕터(124)를 통해 흐르는 전류가 0으로 떨어지게 하며, 조절기 회로가 불연속 모드로 동작하게 한다. 스위칭 조절기 회로가 불연속 모드로 동작하는 경우, 프리휠링 분기(180) 내의 전류는 기간 t_off 동안에 0으로 떨어질 수 있다. 따라서, 스위칭 사이클의 일부 동안에 프리휠링 LED(들)(220)에 제공되는 중요한 구동 전류의 이러한 결여는 프리휠링 분기(180) 내의 LED(들)의 예측 불가능하거나 바람직하지 않은 성능을 유발할 수 있다.

도 4a에 도시된 벅 조절기 회로의 스위치 분기(170), 프리휠링 분기(180) 및 부하 분기(160) 중 둘 이상 내에 상이한 방사 스펙트럼들을 생성하는 LED들을 배치함으로써, 단일 조절기 회로를 이용하여 가변 컬러 및/또는 컬러 온도 조명 효과들을 얻을 수 있다. 예컨대, 일 실시예에서, 부하 분기 내의 LED(들)(230)는 본질적으로 백색광을 방출할 수 있고, 스위치 분기 내의 LED(들)(210)는 본질적으로 적색 광을 방출할 수 있으며, 프리휠링 분기 내의 LED(들)(220)는 본질적으로 청색 광을 방출할 수 있다.

더 구체적으로, 스위치 분기 내에 하나 이상의 적색 LED가 배치되고, 프리휠링 분기 내에 하나 이상의 청색 LED가 배치되는 경우, 소스 전압(V_source)의 증가는 트랜지스터 스위치(122)의 듀티 사이클의 대응하는 감소로 이어진다. 이러한 듀티 사이클의 감소는 프리휠링 LED들(220)에 전달되는 전력의 증가(더 청색 광) 및 스위치 LED들(210)로 전달되는 전력의 감소(덜 적색 광)를 유발하여, 조명 장치(200)로부터의 결합된 광 출력의 컬러 온도의 증가가 인식되게 한다. 즉, 조명 장치(200)의 결합된 광 출력은 더 청색인 스펙트럼 내용을 갖는 더 차가운 컬러 온도를 갖는 것으로 인식될 수 있다. 도 4b는 상관 컬러 온도(CCT)가 소스 전압(V_source)(도 4b의 V_in)의 함수로서 어떻게 변하는지를 설명함으로써 이 실시예에 대응하는 시뮬레이션의 결과들을 나타낸다. 평균 스위치 경로 전류는 입력 전압의 증가에 따라 감소하고, 평균 프리휠링 다이오드 경로 전류는 입력 전압의 증가에 따라 증가하므로, 조명 장치로부터의 광 출력은 소스 전압이 증가함에 따라 더 높은 CCT와 더불어 덜 적색으로 또는 더 차갑게 보인다.

다른 실시예에서, 스위치 분기 및 프리휠링 분기 내의 LED(들)의 컬러는 반전될 수 있으며, 따라서 스위치 분기 내의 LED(들)(210)는 본질적으로 청색 광을 방출하고, 프리휠링 분기 내의 LED(들)(220)는 본질적으로 적색 광을 방출할 수 있다. 이러한 실시예들 중 어느 것에서나, 소스 전압(V_source)의 변화는 존재시에 각각의 분기 내의 LED들에 의해 생성되는 결합된 스펙트럼들로부터 발생하는 조명 장치(200)로부터 방출되는 일반적으로 백색인 광의 인식되는 컬러 온도를 변화시키는 효과를 가질 수 있다.

더 구체적으로, 이 실시예에서, 이 예에서의 소스 전압(V_source)의 감소는, 스위치 분기(170) 내의 적색 LED들에 전달되는 전력이 증가하고, 프리휠링 분기(180) 내의 청색 LED들에 전달되는 전력이 감소함에 따라, 트랜지스터 스위치(122)의 듀티 사이클의 대응하는 증가 및 조명 장치(200)로부터 방출되는 결합된 백색 광의 컬러 온도의 인식되는 감소를 유발한다. 도 4c는 상관 컬러 온도(CCT)가 소스 전압(V_source)(도 4c의 V_in)의 함수로서 어떻게 변하는지를 설명함으로써 이 실시예에 대응하는 시뮬레이션의 결과들을 나타낸다. 평균 스위치 경로 전류는 입력 전압의 증가에 따라 감소하고, 평균 프리휠링 다이오드 경로 전류는 입력 전압의 증가에 따라 증가하므로, 조명 장치로부터의 광 출력은 소스 전압이 증가함에 따라 더 낮은 CCT와 더불어 더 적색으로 또는 더 따뜻하게 보인다.

적색, 청색 또는 백색 광을 방출하는 LED들만이 도 4a의 장치와 관련하여 설명되었지만, 다양한 출력 스펙트럼을 갖는 LED(들)가 장치의 상이한 분기들 내에서 임의의 조합으로 사용될 수 있으며, 본 발명의 실시예들의 양태들은 이와 관련하여 제한되지 않는다는 것을 쉽게 알아야 한다. 예컨대, 부하 분기 내의 LED(들)는 적색 LED들, 청색 LED들 및 녹색 LED들의 조합을 포함할 수 있으며, 부하 LED들의 조합이 함께 구동될 때 부하 LED들은 본질적으로 백색 광을 방출하는 것으로 보인다.

다른 실시예에서, 도 5에 도시된 조명 장치(300)는 벅 조절기 회로(205)의 스위치 분기 내의 적어도 하나의 제1 컬러를 갖는 LED(들)(210) 및 프리휠링 분기(180) 내의 적어도 하나의 제2 컬러를 갖는 LED(들)(220)를 포함할 수 있다. 이 실시예에서는, 도 4a에 도시된 바와 같은 LED(들)(230)가 아니라, 부하 저항기(310) 또는 임의의 다른 적절한 부하 소자가 부하 분기 내에 삽입될 수 있다. 벅 컨버터의 적절한 기능을 보증하기 위하여, 저항성 부하는 인덕터(124)가 항상 전류를 유지하는(즉, 연속 모드가 유지되는) 것을 보장하는 명목 값을 가질 수 있다. 저항성 부하의 명목 값은 원하는 입력 전압, 및 스위치 분기 및 프리휠링 분기를 통과하는 전류들을 고려하여 결정될 수 있다. 예컨대, 일 실시예에서, 12V의 명목 DC 소스 전압(V_source)을 이용하여 스위치 LED(들)(210) 및 프리휠링 LED(들)(220) 각각에 500mA의 평균 전류를 제공하기를 원하는 경우에, 피드백 제어 회로(130)는 (6V DC 출력을 제공하는) 50%의 듀티 사이클로 트랜지스터 스위치(122)를 동작시키도록 구성될 수 있다. 이 예에서, LED(들)에 대해 요구되는 출력 전류는 2 x 500mA = 1A의 출력 전류이고, 부하 저항기(310)의 명목 값은 6V/1A = 6 오옴일 수 있으며, 이는 6 와트의 전력만을 소실할 것이다. 인덕터(124)를 통해 흐르는 전류가 연속이 아닌 경우, 부하 전압(V_load) 또는 부하 전류(I_load)의 효과적인 조절은 더 열악해지거나 불가능하게 되며, 따라서 일부 응용들에 대해서는 수용되지 못할 수 있다.

도 5에 도시된 실시예에서, 스위치 LED(들)(210)는 제1 컬러를 가질 수 있으며, 프리휠링 LED(들)(220)는 제2 컬러를 가질 수 있다. 예컨대, 공통 캐소드 2 컬러 녹색-적색 LED의 경우, 적색 LED는 LED(210)로서 스위치 분기(170) 내에 접속될 수 있고, 녹색 LED는 LED(220)로서 프리휠링 분기(180) 내에 접속될 수 있다. 전술한 바와 같이, 트랜지스터 스위치(122)의 듀티 사이클은 부하(R1)에 조절된 전류(I_load)를 전달하도록 피드백 제어 회로(130)에 의해 자동으로 조정되므로, 스위치 분기(170) 및 프리휠링 분기(180) 내의 LED들의 각각에 전달되는 전력은 회로에 제공되는 소스 전압(V_source)의 함수이다.

도 5의 회로의 동작의 일례에서, 소스 전압(V_source)이 부하 전압(V_load)의 2배인 경우, 트랜지스터 스위치의 듀티 사이클은 50%이고, 스위치 분기(170) 및 프리휠링 분기(180) 내의 LED들 각각에 전달되는 전력은 (t_on = t_off이므로) 대략 동일하다. 이 예에서는, 스위치 분기(170) 내의 적색 LED(들) 및 프리휠링 분기(180) 내의 녹색 LED(들)에 실질적으로 동일한 전력이 전달되므로, 조명 장치(300)로부터 인식되는 결합된 광은 오렌지색이다. 그러나, 소스 전압(V_source)이 증가함에 따라, 피드백 제어 회로(130)는 트랜지스터 스위치(122)에 제어 신호를 제공하여, 그의 듀티 사이클을 감소시켜(즉, t_on을 감소시켜), 안정적인 부하 전압(V_load) 또는 부하 전류(I_load)를 유지한다. 트랜지스터 스위치(122)의 듀티 사이클의 감소는 스위치 분기(170) 및 프리휠링 분기(180) 내의 LED(들)에 대해 상반되는 효과들을 갖는다. 스위치 LED(들)(210)에 전달되는 전력은 t_on의 감소에 따라 감소하여, 스위치 LED(들)(210)로부터 덜 강한 적색 광이 방출되게 한다. 이와 달리, 프리휠링 LED(들)(220)에 전달되는 전력은 t_on의 감소(및 t_off의 증가)에 따라 증가하여, 프리휠링 LED(들)(220)로부터 더 강한 녹색 광이 방출되게 한다. 따라서, 소스 전압의 증가시에 조명 장치(300)로부터 방출되는 결과적으로 인식되는 결합된 광은 존재시에 스위치 분기(170) 및 프리휠링 분기(180) 내의 LED들에 의해 방출되는 광의 혼합 스펙트럼들로 인해 주로 녹색으로 보인다. 이와 달리, 소스 전압(V_source)의 감소는 결합된 광 출력이 주로 적색으로 보이는 컬러 변화의 인식을 유발한다.

원하는 조명 효과에 따라 조명 장치(300) 내의 스위치 LED(들)(210) 및 프리휠링 LED(들)(220)에 대해 임의의 적절한 컬러 LED(들)가 사용될 수 있으며, 2색 적색-녹색 LED의 전술한 예는 단지 예시적인 목적으로 제공된다는 것을 쉽게 이해해야 한다. 예를 들어, 스위치 분기(170) 및 프리휠링 분기(180) 양자 내의 하나 이상의 LED는 본질적으로 백색 광으로서 인식되는 광을 방출할 수 있다. 그러나, 스위치 분기(170) 및 프리휠링 분기(180) 중 하나 내의 LED(들)는 "더 따뜻하게" 인식되는 컬러 온도를 가질 수 있으며, 스위치 분기 및 프리휠링 분기 중 다른 하나 내의 LED(들)는 "더 차갑게" 인식되는 컬러 온도를 가질 수 있다(예를 들어, LED(들)(210)는 "따뜻한" 백색광에 대응하는 제1 스펙트럼을 갖는 제1 방사를 생성하는 하나 이상의 제1 백색 LED를 포함할 수 있고, LED(들)(220)는 "차가운" 백색광에 대응하는 제2 스펙트럼을 갖는 제2 방사를 생성하는 하나 이상의 제2 백색 LED를 포함할 수 있거나, 그 반대이다). 이러한 예시적인 구성에서, 소스 전압(V_source)의 변화는 조명 장치 내의 LED들에 의해 생성되는 광의 결합된 스펙트럼의 인식되는 컬러 온도를 증가 또는 감소시킬 수 있다.

또 다른 실시예들은 하나 이상의 LED가 스위치 분기(170) 또는 프리휠링 분기(180) 내에 접속될 수 있지만, 반드시 양 접속 분기들 내에 접속되지는 않는 조명 장치에 관한 것이다. 도 6a에 도시된 바와 같이, 조명 장치(400)는 제1 LED(들)(210)가 스위치 분기(170) 내에 접속되고, 제2 LED(들)(230)가 부하 분기(160) 내에 접속되는 벅 조절기 회로(205)를 포함한다. 프리휠링 다이오드(128)는 통상의 벅 컨버터에서 통상적으로 사용되는 빠른 복구 시간을 갖는 다이오드일 수 있다. 도 6a에 기초하는 하나의 예시적인 구현에서, 스위치 분기(170) 내의 LED들(210)은 녹색 LED들일 수 있으며, 부하 분기(160) 내의 LED들(230)은 황색 LED들일 수 있다. 소스 전압(V_source)의 변화는 피드백 제어 회로(130)가 그에 대응하여 트랜지스터 스위치(122)의 듀티 사이클을 변화시켜 부하 분기(160) 내의 LED들(230)에 조절된 부하 전류(I_load)를 제공하게 한다. 따라서, 이러한 구성에서 조명 장치(400)로부터 방출되는 결과적으로 인식되는 결합된 광은 소스 전압(V_source)이 변함에 따라 황색-녹색 연속체를 따라 변할 수 있다.

도 6a에 도시된 회로의 적어도 하나의 이점은 스위치 분기(170) 내의 LED(들)를 통한 최대 전력의 달성이 소스 전압(V_source)을, 회로의 전력 소비를 제한하지만, 벅 조절기 회로가 연속 모드로 동작하여 부하 분기(160) 내의 LED(들)에 적절한 전력을 전달하기에 충분한 전압을 여전히 제공하는 작은 값으로 감소시킴으로써 달성될 수 있다는 것이다. 이러한 저전력 실시예들은 다양한 조명 환경들에서 유용할 수 있으며, 그러한 실시예들의 구현은 어떠한 점에서도 제한되지 않는다.

도 6b는 도 6a에 도시된 조명 장치의 스위치 분기(170) 내의 LED(들)가 적색 LED(들)일 때 상관 컬러 온도에 대한 소스 전압의 효과를 설명하는 시뮬레이션의 결과들을 나타낸다. 도 6b에 도시된 바와 같이, 소스 전압(V_source)(도 6b의 V_in)이 증가함에 따라, 평균 스위치 경로 전류가 감소한다. 따라서, 조명 장치에 의한 광 출력은 더 높은 소스 전압들에서 더 높은 CCT와 더불어 덜 적색이거나 더 차갑게 보인다.

전술한 조명 장치의 실시예들에서의 회로 컴포넌트들은 임의의 적절한 값들을 가질 수 있다. 예컨대, 도 4a, 4b 및 6b의 시뮬레이션들에서, 회로 컴포넌트들은 다음의 값들, 즉 R_sample = 0.5 오옴, 인덕터(124) = 220 μH, 커패시터(126) = 1 μF를 가졌고, 제어 IC는 L4976D 회로이었다. 전술한 값들은 단지 예시적이며, 여기에 설명되는 조명 장치의 회로 컴포넌트들은 다른 적절한 값들을 가질 수도 있다는 것을 알아야 한다.

다른 실시예에서, 도 1에 도시된 통상의 벅 컨버터의 프리휠링 다이오드(128)는 도 7에 도시된 바와 같은 LED(220)로 교체될 수 있다. 이러한 조명 장치(500)의 구성은 도 6a에 도시된 조명 장치(400)와 관련하여 전술한 바와 같이 그러나 회로의 스위치 분기 내에 추가적인 LED들을 접속하는 복잡성의 추가 없이 유사한 조명 효과들이 얻어지는 것을 가능하게 할 수 있다. 즉, 조명 장치(500)는 조명 장치(400)에 대하여 전술한 바와 같이 단일 컬러 차원을 따라 변하는 조명 장치로부터 방출되는 인식되는 결합된 광의 생성을 용이하게 한다. 예를 들어, 프리휠링 LED(들)(220)에 전달되는 전력은 소스 전압(V_source)에 비례하므로, 소스 전압의 증가는 프리휠링 LED(들)(220)에 전달되는 전력을 증가시켜 원하는 조명 효과를 제공한다.

지금까지 설명된 실시예들은 벅 조절기 회로(205)의 둘 이상의 분기 내에 하나 이상의 LED를 포함하지만, 또 다른 실시예들에서 LED(들)는 스위치 분기(170) 또는 프리휠링 분기(180) 내에 접속될 수 있으며, 소정의 적절한 값을 갖는 부하 저항기 또는 다른 적절한 저항 장치가 벅 조절기 회로의 부하 분기 내에 접속될 수 있다. 부하 저항기 또는 다른 저항 장치의 목적은 광을 방출하는 것이 아니라, (예를 들어, 연속 모드에서) 벅 조절기 회로의 적절한 동작을 허가하고, 원하는 듀티 사이클의 설정을 돕는 것이다. 이러한 실시예들에서, 소스 전압(V_source)의 변화는 존재시에 LED(들)에 전달되는 전력이 그에 대응하여 전술한 원리들에 따라 증가하거나 감소하게 할 수 있다. 따라서, 소스 전압(V_source)의 변화는 스위치 분기(170) 또는 프리휠링 분기(180) 내에 그러나 반드시 양 전류 분기들은 아닌 분기 내에 하나 이상의 LED를 갖는 조명 장치로부터 방출되는 광에 대한 디밍 효과가 인식되게 한다.

인가되는 소스 전압(V_source)의 변화에 기초하여 변할 수 있는 가변 컬러 및/또는 컬러 온도 특성들을 갖는 결합된 광을 생성하기 위해 여기에 설명되는 본 발명의 적어도 일부 실시예들은 소스 전압이 원하는 조명 효과를 생성하도록 의도적으로 변경되는 것을 필요로 한다. 따라서, 전술한 바와 같이, 일부 실시예들은 도 4-7에 도시된 바와 같이 소스 전압을 변화시키기 위한 적어도 하나의 사용자 인터페이스(610)를 포함할 수 있다. 하나의 적절한 사용자 인터페이스(610)는 제어 가능한 전압 소스(212)에 접속되는 가변 저항기 또는 전위차계와 같은 아날로그 장치를 포함할 수 있다. 전위차계의 값을 조정함으로써, 트랜지스터 스위치(122)에 인가되는 소스 전압이 적절히 조정될 수 있다. 대안으로서, 사용자 인터페이스(610)는 디지털/아날로그 컨버터(DAC) 및/또는 마이크로프로세서를 포함하지만 이에 한정되지 않는 디지털 장치를 포함할 수 있으며, 사용자 인터페이스(610)는 소스 전압(V_source)을 가변적으로 제어하기 위해 임의의 적절한 방식으로 다양한 실시예들의 조명 장치에 접속될 수 있다.

일부 실시예들에서, 사용자 인터페이스(610)는 도 8에 도시된 바와 같이 제어 가능 전압 소스(212) 및 피드백 제어 회로(130) 양자와 인터페이스하도록 구성될 수 있다. 이러한 배열은 LED들을 포함하는 조명 시스템을 통해 백열 광원들의 시뮬레이션은 물론, 다양한 다른 조명 효과들을 용이하게 할 수 있다. 예컨대, 일반적으로, 백열 광원이 디밍될 때, 방출 광의 인식되는 컬러 온도도 동시에 감소하며, 따라서 광은 더 적색이거나 "따뜻한" 특성을 갖는 것으로 보인다. 일부 구현들에서 피드백 제어 회로(130) 내의 설정 포인트(기준 전압(V_ref)) 및 소스 전압(V_source) 양자의 제어는 스위칭 조절기 회로의 부하 분기 내에 배치된 LED들의 디밍 및 스위칭 조절기 회로의 스위치 및 프리휠링 분기들 내의 LED들의 동작으로 인한 조명 장치로부터 방출되는 결합 광의 컬러 온도의 동시적인 증가/감소 모두를 허가한다.

구체적으로, 본질적으로 백색 광을 방출하는 LED(들)가 부하 분기(160) 내에 삽입되고, 적색 LED(들)가 스위치 분기(170) 내에 삽입되고, 청색 LED(들)가 프리휠링 분기(180) 내에 삽입되는 도 4a에 도시된 전술한 예를 고려한다. 사용자 인터페이스(610)는 피드백 제어 회로(130) 내의 설정 포인트(예컨대, V_ref)를 조정하도록 구성될 수 있으며, 따라서 설정 포인트의 조정은 부하 분기 내의 LED(들)에 전달되는 전력을 감소시켜, 부하 LED(들)에 의해 방출되는 백색 광의 인식되는 휘도를 감소시킨다(즉, 디밍을 유발한다). 이와 동시에, 소스 전압이 감소할 수 있으며, 따라서 스위치 분기 내의 적색 LED들에 더 많은 시간 평균 구동 전류 <<I_s>>를 제공하고, 프리휠링 분기 내의 청색 LED들에 더 적은 시간 평균 구동 전류 <<I_F>>를 제공할 수 있다. 결과적인 결합 광 출력은 광 출력의 전체 휘도가 감소함에 따라 더 적색인 스펙트럼 특성들을 갖는 더 따뜻한 컬러 온도의 본질적으로 백색 광일 수 있다. 이와 달리, 사용자 인터페이스(610)를 통해 설정 포인트를 조정하여, 부하 분기 내의 LED(들)에 전달되는 전력을 증가시켜, 그들의 강도를 증가시킬 수 있으며, 소스 전압도 동시에 증가하여, 조명 장치의 결합 광 출력이 청색 스펙트럼 특성들을 갖는 더 차가운 컬러 온도를 갖는 것으로 인식되는 백색광이 되게 할 수 있다. 사용자 인터페이스 내의 회로는 피드백 제어 회로(130) 내의 설정 포인트 및/또는 소스 전압이 조정될 수 있는 정도에 대한 제한들을 부과하여, 스위칭 조절기 회로의 동작을 연속 모드로 유지할 수 있다. (스위치 및 프리휠링 분기들 중 하나에만 배치되는) 하나 이상의 LED에 의해 생성되는 적색 및 청색 스펙트럼들 중 하나만을 이용하여 이러한 개념들이 유사하게 이용될 수 있다.

일부 실시예들에서, 여기에 개시되는 하나 이상의 조명 장치의 사용자 인터페이스(610)는 네트워킹된 구성에서 하나 이상의 조명 장치의 상호접속을 용이하게 하기 위한 어드레스 가능 프로세서를 더 포함할 수 있다. 네트워킹된 접속에서, 주어진 조명 장치에 인가되는 소스 전압(V_source)(그리고 옵션으로서 기준 전압(V_ref))은 주어진 조명 장치에 대해 특별히 의도된 "어드레스된" 조명 명령에 응답하여 개별적으로 제어 가능할 수 있다. 그러한 조명 명령들은 네트워크를 통해 다양한 방식으로 전송될 수 있으며, 일부 예들에서는 네트워크를 형성하도록 결합된 다수의 조명 장치를 제어하기 위한 중앙 제어기로부터 개시될 수 있다. 더 구체적으로, 네트워킹된 환경에서, 제어 명령들은 하나 이상의 조명 장치를 포함하는 다수의 상이한 장치들에 제공될 수 있으며, 제어 명령들은 어드레스 가능 조명 장치들 각각에 대한 원하는 소스 전압들(및/또는 기준 전압들)에 관한 정보를 포함할 수 있다. 주어진 장치의 프로세서는 그에 대해 의도된 특정 정보/데이터를 식별할 수 있으며, 정보/데이터를 처리하여 (예컨대, 사용자 인터페이스(610)의 일부인 DAC의 조정을 통해) 조명 장치의 소스 전압(또는 옵션으로서 기준 전압)을 적절히 제어할 수 있다. 본 발명의 다양한 실시예에 따라 네크워킹 동작을 위해 구성되는 조명 장치는 DMX, RS-232, X10 및 DALI를 포함하지만 이에 한정되지 않는 임의의 다양한 통신 프로토콜에 응답할 수 있다는 것을 알아야 한다.

본 발명의 여러 실시예가 도시되고 설명되었지만, 이 분야의 통상의 기술자들은 여기에 설명되는 기능을 수행하고 그리고/또는 결과들 및/또는 이점들 중 하나 이상을 얻기 위한 다양한 다른 수단들 및/또는 구조들을 쉽게 상상할 것이며, 그러한 변형들 및/또는 변경들 각각은 여기에 설명되는 본 발명의 실시예들의 범위 내에 있는 것으로 간주된다. 더 일반적으로, 이 분야의 기술자들은 여기에 설명되는 모든 파라미터들, 치수들, 재료들 및 구성들이 예시적인 것을 의도하며, 실제 파라미터들, 치수들, 재료들 및/또는 구성들은 본 발명의 가르침이 이용되는 특정 응용 또는 응용들에 의존할 것이라는 것을 쉽게 알 것이다. 이 분야의 기술자들은 단지 일상적인 실험을 이용하여 여기에 설명되는 본 발명의 구체적인 실시예들에 대한 다양한 균등물들을 인식하거나 확인할 수 있을 것이다. 따라서, 전술한 실시예들은 단지 예로서 제공되며, 첨부된 청구항들 및 그에 대한 균등물들의 범위 내에서 구체적으로 설명되고 청구되는 것과 다른 방식으로 본 발명의 실시예들이 실시될 수 있다는 것을 이해해야 한다. 본 발명의 실시예들은 여기에 설명된 각각의 개별적인 특징, 시스템, 물건, 재료, 키트 및/또는 방법에 관한 것이다. 또한, 둘 이상의 그러한 특징, 시스템, 물건, 재료, 키트 및/또는 방법의 임의의 조합은 그러한 특징들, 시스템들, 물건들, 재료들, 키트들 및/또는 방법들이 서로 모순되지 않는 경우에 본 발명의 범위 내에 포함된다.

본 명세서에서 정의되고 사용되는 모든 정의들은 사전적 정의들, 참고로 반영된 문서들 내의 정의들 및/또는 정의된 용어들의 통상의 의미들의 제어하는 것으로 이해해야 한다.

본 명세서 및 청구항들에서 사용되는 바와 같은 부정관사들("a", "an")은 명확히 다르게 지시되지 않는 한은 "적어도 하나"를 의미하는 것으로 이해되어야 한다.

본 명세서 및 청구항들에서 사용되는 바와 같은 "및/또는"이라는 표현은 그에 결합된 요소들, 즉 일부 예들에서는 연결되어 존재하고, 다른 예들에서는 분리되어 존재하는 요소들 중 "어느 하나 또는 모두"를 의미하는 것으로 이해되어야 한다. "및/또는"으로 나열되는 다수의 요소들은 동일한 방식으로, 즉 그에 의해 결합된 요소들 중 "하나 이상"으로 해석되어야 한다. "및/또는"이라는 표현에 의해 구체적으로 식별되는 요소들과 다른 요소들이 옵션으로서 존재할 수 있으며, 이러한 요소들은 구체적으로 식별되는 요소들과 관련이 있거나 없을 수 있다. 따라서, 비제한적인 예로서, "A 및/또는 B"라는 표현은 "포함하는"과 같은 개방적인 용어(open-ended language)와 함께 사용될 때 일 실시예에서 A만을 지칭하고(옵션으로서 B가 아닌 다른 요소들을 포함함), 다른 실시예에서 B만을 지칭하며(옵션으로서 A가 아닌 다른 요소들을 포함함), 또 다른 실시예에서 A와 B 모두를 지칭할 수 있으며(옵션으로서 다른 요소들을 포함함), 기타 등등이다.

본 명세서 및 청구항들에서 사용될 때, "또는"은 전술한 바와 같은 "및/또는"과 동일한 의미를 갖는 것으로 이해되어야 한다. 예컨대, 리스트에서 아이템들을 분리할 때, "또는" 또는 "및/또는"은 포괄적인 것으로, 즉 다수의 요소 또는 요소들의 리스트 중 적어도 하나를 포함하지만 둘 이상도 포함하고, 옵션으로서 추가적인 나열되지 않은 아이템들을 포함하는 것으로 해석되어야 한다. "~ 중 하나만" 또는 "~ 중 바로 그 하나" 또는 청구항들에서 사용될 때 "~로 구성되는"과 같이 명확히 다르게 지시되는 용어들만이 다수의 요소 또는 요소들의 리스트 중 바로 그 하나의 요소의 포함을 지칭할 것이다. 일반적으로, 본 명세서에서 사용되는 바와 같은 "또는"이라는 용어는 "어느 하나", "~ 중 하나", "~ 중 하나만" 또는 "~ 중 바로 그 하나"와 같은 배타적 용어들이 선행할 때 배타적 대안들(즉, "하나 또는 다른 하나 그러나 둘 다는 아님)을 지시하는 것으로서 해석되어야만 한다.

본 명세서 및 청구항들에서 사용될 때, 하나 이상의 요소들의 리스트와 관련하여 "적어도 하나"라는 표현은 요소들의 리스트 내의 요소들 중 어느 하나 이상으로부터 선택된, 그러나 요소들의 리스트 내에 구체적으로 나열된 각각 및 모든 요소 중 적어도 하나를 반드시 포함하지는 않는, 그리고 요소들의 리스트 내의 요소들의 임의의 조합들을 배제하지 않는 적어도 하나의 요소를 의미하는 것으로 이해되어야 한다. 이러한 정의는, "적어도 하나"라는 표현이 지칭하는 요소들의 리스트 내에서 명확히 식별되는 요소들과 다른 요소들이 옵션으로서 존재할 수 있으며, 이러한 요소들은 구체적으로 식별되는 요소들과 관련이 있거나 없을 수 있다는 것도 의도한다. 따라서, 비제한적인 예로서, "A 및 B 중 적어도 하나"(또는 등가적으로 "A 또는 B 중 적어도 하나" 또는 등가적으로 "A 및/또는 B 중 적어도 하나")는 일 실시예에서 옵션으로서 B는 존재하지 않지만 하나 A보다 많은 것을 포함하는 (그리고 옵션으로서 B가 아닌 다른 요소들을 포함하는) 적어도 하나를, 다른 실시예에서 A는 존재하지 않지만 하나 B보다 많은 것을 포함하는 (그리고 옵션으로서 A가 아닌 다른 요소들을 포함하는) 적어도 하나를, 또 다른 실시예에서 옵션으로서 하나 A보다 많은 것을 포함하는 적어도 하나를, 옵션으로서 하나 B보다 많은 것을 포함하는 (그리고 옵션으로서 다른 요소들을 포함하는) 적어도 하나를, 기타 등등을 지칭할 수 있다.

명확히 다르게 지시되지 않는 한, 하나보다 많은 단계 또는 행위를 포함하는 본 명세서에서 청구되는 임의의 방법들에서, 방법의 단계들 또는 행위들의 순서는 방법의 단계들 또는 행위들이 열거되는 순서로 반드시 한정될 필요는 없다는 것도 이해해야 한다.

위의 명세서에서는 물론, 청구항들에서도, "포함하는", "지니는", "갖는", "수반하는", "유지하는" 등과 같은 모든 전이어들은 개방적인 것으로, 즉 ~를 포함하지만 그에 한정되지 않는 것을 의미하는 것으로 이해되어야 한다. "구성되는" 및 "필수적으로 구성되는"이라는 전이어들만이 각각 폐쇄적이거나 반 폐쇄적이어야 한다.

Claims

조명 장치로서,
스위치 전류를 전도하기 위한 스위치를 갖는 제1 분기, 상기 스위치가 전도하지 않을 때 프리휠링 전류(freewheeling current)를 전도하기 위한 제2 분기 및 부하 전류를 전도하기 위한 제3 분기를 포함하는 벅(buck) 조절기 회로;
상기 벅 조절기 회로의 제1 분기 내에 배치되는 적어도 하나의 제1 LED; 및
상기 벅 조절기 회로의 제2 분기 내에 배치되는 적어도 하나의 제2 LED
를 포함하는 조명 장치.
삭제
제1항에 있어서,
상기 적어도 하나의 LED는 제1 스펙트럼을 갖는 제1 방사(radiation)를 생성하도록 구성되고,
상기 적어도 하나의 제2 LED는 상기 제1 스펙트럼과 다른 제2 스펙트럼을 갖는 제2 방사를 생성하도록 구성되는 조명 장치.
제3항에 있어서, 상기 적어도 하나의 제1 LED 및 상기 적어도 하나의 제2 LED 중 하나는 적어도 하나의 적색 LED를 포함하고, 상기 적어도 하나의 제1 LED 및 상기 적어도 하나의 제2 LED 중 다른 하나는 적어도 하나의 청색 LED를 포함하는 조명 장치.
제3항에 있어서, 상기 적어도 하나의 제1 LED는 적어도 하나의 제1 백색 LED를 포함하고, 상기 적어도 하나의 제2 LED는 적어도 하나의 제2 백색 LED를 포함하는 조명 장치.
제3항에 있어서, 상기 벅 조절기 회로는 소스 전압을 수신하고, 상기 제3 분기 내에 배치되는 적어도 하나의 부하, 및 조절된 부하 전압 및 조절된 부하 전류 중 적어도 하나를 상기 적어도 하나의 부하에 제공하기 위한 적어도 하나의 피드백 제어 회로를 더 포함하며, 상기 장치는 상기 제1 방사의 제1 강도 및 상기 제2 방사의 제2 강도를 제어하기 위하여 상기 벅 조절기 회로에 대한 소스 전압을 변화시키기 위한 적어도 하나의 사용자 인터페이스를 더 포함하는 조명 장치.
제6항에 있어서, 상기 적어도 하나의 부하는 제3 방사를 생성하기 위한 적어도 하나의 제3 LED를 포함하는 조명 장치.
제7항에 있어서,
상기 적어도 하나의 제1 LED 및 상기 적어도 하나의 제2 LED 중 하나는 적어도 하나의 적색 LED를 포함하고,
상기 적어도 하나의 제1 LED 및 상기 적어도 하나의 제2 LED 중 다른 하나는 적어도 하나의 청색 LED를 포함하며,
상기 적어도 하나의 제3 LED는 적어도 하나의 백색 LED를 포함하는 조명 장치.
제7항에 있어서, 상기 피드백 제어 회로는 상기 적어도 하나의 부하에 대한 상기 조절된 부하 전압 또는 상기 조절된 부하 전류의 값을 결정하기 위한 기준 전압을 포함하고, 상기 적어도 하나의 사용자 인터페이스는 상기 제1 방사의 제1 강도, 상기 제2 방사의 제2 강도 및 상기 제3 방사의 제3 강도를 제어하기 위하여 상기 벅 조절기 회로에 대한 소스 전압 및 상기 피드백 제어 회로의 기준 전압을 변화시키도록 구성되는 조명 장치.
벅 조절기 회로의 스위치 전류를 전도하기 위한 스위치를 갖는 제1 전류 분기 내의 적어도 하나의 제1 LED 및 상기 벅 조절기 회로의 상기 스위치가 전도하지 않을 때 프리휠링 전류를 전도하기 위한 제2 분기 내의 적어도 하나의 제2 LED를 제공하는 단계, 및
상기 벅 조절기 회로의 DC 소스 전압을 변화시켜, 상기 적어도 하나의 제1 LED에 제공되는 제1 전류의 제1 크기를 증가시키는 동시에, 상기 적어도 하나의 제2 LED에 제공되는 제2 전류의 제2 크기를 감소시키는 단계
를 포함하는 방법.
제10항에 있어서, 상기 적어도 하나의 제1 LED는 제1 스펙트럼의 제1 방사를 방출하고, 상기 적어도 하나의 제2 LED는 제2 스펙트럼의 제2 방사를 방출하며, 상기 DC 소스 전압의 변화는 상기 제1 방사와 상기 제2 방사의 혼합에 의해 형성되는 결합된 방사의 적어도 하나의 광학 특성을 변화시키는 방법.
제11항에 있어서, 상기 DC 소스 전압의 변화는 상기 결합된 광의 컬러 및 컬러 온도 중 적어도 하나를 변화시키는 방법.
제11항에 있어서, 조명 제어 회로는 적어도 하나의 제3 LED를 더 포함하고, 상기 적어도 하나의 제3 LED는 제3 스펙트럼의 제3 방사를 방출하고, 상기 제3 방사의 크기는 상기 DC 소스 전압의 변화에 응답하여 변화하지 않는 방법.
제어 가능한 DC 소스;
상기 제어 가능한 DC 소스에 결합되고, 적어도 하나의 스위치 및 적어도 하나의 제1 LED를 포함하는 스위치 분기;
상기 적어도 하나의 스위치에 결합되는 적어도 하나의 인덕터, 상기 적어도 하나의 인덕터에 결합되는 적어도 하나의 필터 커패시터, 및 상기 적어도 하나의 인덕터 및 상기 적어도 하나의 필터 커패시터에 결합되는 적어도 하나의 제2 LED를 포함하는 필터링 회로 - 상기 적어도 하나의 제2 LED는 상기 스위치가 전도하지 않을 때 프리휠링 전류를 전도하기 위한 프리휠링 분기를 형성함 -;
부하 분기; 및
상기 부하 분기에 조절된 전압 또는 조절된 전류를 제공하기 위해 상기 적어도 하나의 스위치의 듀티 사이클을 변경하기 위한 피드백 제어 회로
를 포함하고,
상기 적어도 하나의 스위치의 듀티 사이클의 변경은 상기 적어도 하나의 제1 LED에 의해 생성되는 제1 광의 제1 크기 및 상기 적어도 하나의 제2 LED에 의해 생성되는 제2 광의 제2 크기를 변경하는 장치.
제14항에 있어서, 상기 적어도 하나의 스위치의 듀티 사이클의 변경은 상기 제어 가능한 DC 소스에 의해 생성되는 소스 전압 출력의 변경에 응답하여 발생하는 장치.
제14항에 있어서, 상기 부하 분기 내에 접속되는 적어도 하나의 제3 LED를 더 포함하고, 상기 적어도 하나의 제3 LED는 백색 광으로서 제3 광을 생성하는 장치.
제16항에 있어서, 상기 제1 광은 적색 광이고, 상기 제2 광은 청색 광인 장치.
제17항에 있어서, 상기 제1 광, 제2 광 및 제3 광은 상기 장치로부터 방출되는 결합된 백색인 광을 형성하도록 결합되고, 상기 적어도 하나의 스위치의 듀티 사이클의 변경은 상기 결합된 백색인 광의 컬러 온도를 변경하는 장치.
제14항에 있어서, 상기 제어 가능한 DC 소스의 출력을 변화시키도록 구성되는 적어도 하나의 사용자 인터페이스를 더 포함하는 장치.
제19항에 있어서, 상기 적어도 하나의 사용자 인터페이스는 상기 피드백 제어 회로의 적어도 일부를 변화시키도록 더 구성되는 장치.
제20항에 있어서, 상기 적어도 하나의 사용자 인터페이스의 동작은 상기 제어 가능한 DC 소스의 출력 및 상기 피드백 제어 회로의 적어도 일부를 동시에 변화시키는 장치.