KR101956494B1 - Scr 디머 회로에 적합한 디밍 회로 및 디밍 시스템 - Google Patents

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Abstract

본 개시내용은 SCR 디머(실리콘 제어 정류기) 회로를 위한 디밍 회로를 제공한다. 디밍 회로는, 입력 신호를 정현파 전압 신호로 변환하고 정현파 전압 신호를 역률 보정 회로의 전류 샘플링 단부에 출력하는 신호 변환 회로를 포함한다. 디밍 회로는 역률을 보정하기 위한 정현파 전압 신호를 수신하는 역률 보정 회로를 또한 포함한다. 바이어싱 전류는 입력 신호에 따라 생성되고 입력 신호와 양의 상관관계에 있고, 정현파 전압 신호에 대응하는 정현파 전류 신호는 역률 보정 회로 내의 변압기의 1차 전류와 바이어싱 전류의 합이다.

Description

SCR 디머 회로에 적합한 디밍 회로 및 디밍 시스템
관련 출원에 대한 교차 참조
본 출원은 2014년 12월 31일자로 출원된 중국특허출원 제201410854807.1호의 우선권을 주장하며, 그 전체 내용은 본 명세서에 참고로 포함된다.
본 개시내용의 기술분야
본 개시내용은 일반적으로 발광 다이오드(LED) 기술 분야에 관한 것으로, 더 상세하게는 실리콘 제어 정류기(silicon-controlled rectifier)(SCR) 타입의 디머(dimmer)에 적합한 디밍 회로 및 디밍 시스템에 관한 것이다.
LED(즉, 발광 다이오드)는 전기 에너지를 가시광으로 변환할 수 있는 반도체 디바이스이다. LED는 전기를 광으로 직접 변환할 수 있다. LED 조명은 에너지 절약, 환경 보호, 제어가능한 조명, 강력한 실용성, 높은 안정성, 짧은 응답 시간 및 긴 작동 수명을 포함하는 이점을 제공할 수 있다. LED 조명은 저탄소 라이프 스타일을 위한 다양한 조명 분야에서 널리 사용되고 있다.
현재의 LED 디밍 기술은 종종 SCR 타입의 디머(또한 SCR 디머라고도 함)에 기초한다. 현재의 LED 디밍 기술에서, SCR 디머의 출력은 정류기 회로에 접속될 수 있고, 정류기 회로의 출력은 버스 라인 전압에 접속될 수 있다. 변압기의 1차 측의 일 단자는 버스 라인 전압에 접속될 수 있고, 다른 단자는 IC(즉, 집적 회로)의 CS(즉, 전류 샘플링) 핀에 접속될 수 있어, DC 전압 신호가 IC의 CS 단부에 대한 입력으로 사용될 수 있게 된다. IC는 변압기의 1차 역률(power factor)을 보정하는 데 사용될 수 있다. DC 전압 신호의 값을 조정하거나 변경함으로써, IC는 IC에 접속된 변압기의 1차 전류의 피크 값을 변경할 수 있다. 따라서, SCR 디머는 LED의 광을 변경/디밍할 수 있다.
그러나, 버스 라인 전압의 값이 파곡(wave trough)(예를 들어, 바닥 또는 최소 값)에 있을 때, 스위치 오프 임계의 값은 상당히 작아질 수 있는데, 이는 역률 보정 회로 내의 스위치 오프 임계의 값이 버스 라인 전압의 값에 비례하기 때문이며, 버스 라인 전압의 값이 0에 가까울 때 스위치 오프 임계의 값은 0에 가까울 수 있다. 스위치 오프 임계의 값이 0에 가까울 때, IC의 전류 샘플링(CS) 단부 상의 전압 오프셋 값은 종종 스위치 오프 임계의 값보다 클 수 있다. 결과적으로, IC는 기능을 정지하고, SCR 디머의 래칭 전류와 유지 전류 사이의 전이는 연속 전류가 아닐 수 있다. SCR 디머는 예기치 않게 셧 오프될 수 있으며, LED는 원하지 않는 플래싱/스트로빙 광(flashing/strobing light)을 가질 수 있다.
개시된 디밍 회로 및 디밍 시스템은 전술한 하나 이상의 문제 및 다른 문제를 해결하기 위한 것이다.
본 개시내용의 일 양태 또는 실시예는 SCR(실리콘-제어 정류기) 디머를 위한 디밍 회로를 제공한다. 디밍 회로는 신호 변환 회로 및 역률 보정 회로를 포함한다. 신호 변환 회로는 입력 신호를 정현파 전압 신호로 변환하고 정현파 전압 신호를 역률 보정 회로의 전류 샘플링 단부로 출력하도록 구성된다. 역률 보정 회로는 역률을 보정하기 위한 정현파 전압 신호를 수신하도록 구성된다. 바이어싱 전류는 입력 신호에 따라 제어가능하게 생성되고 입력 신호의 값과 양의 상관관계(positively correlated)에 있다. 정현파 전압 신호에 대응하는 정현파 전류 신호는 역률 보정 회로 내의 변압기의 1차 전류와 바이어싱 전류의 합이다.
옵션으로, 신호 변환 회로는 제1 트랜지스터를 포함한다. 제1 트랜지스터의 베이스는 제1 저항기(R3)를 통해 입력 신호에 접속되고, 제1 트랜지스터의 베이스는 제2 저항기(R4)를 통해 접지된다. 제1 트랜지스터의 이미터는 제3 저항기(R5)를 통해 접지된다. 제1 트랜지스터의 컬렉터는 제4 저항기(R7)를 통해 역률 보정 회로의 전류 샘플링 단부에 접속된다. 제1 트랜지스터의 컬렉터는 제5 저항기(R1)를 통해 버스 라인 전압에 접속된다.
옵션으로, 입력 신호는 DC(직류) 전압 신호, PWM(펄스 폭 변조) 신호 또는 이들의 조합이다.
옵션으로, 입력 신호가 DC 전압 신호일 때, 신호 변환 회로는 제1 트랜지스터의 베이스에 접속된 DC 전원을 더 포함한다. 입력 신호가 PWM 신호일 때, 신호 변환 회로는 PWM 신호 소스 및 커패시터를 더 포함한다. PWM 신호 소스는 제6 저항기(R8)를 통해 커패시터의 양극 및 제1 저항기(R3)에 접속된다. 커패시터의 음극은 접지된다.
옵션으로, 역률 보정 회로는 IC(집적 회로)를 더 포함한다. IC의 CS 단부는 정현파 전압 신호를 수신하기 위한 전류 샘플링 단부이다. IC는 전원 전압 핀과 접지 핀을 더 포함한다. 변압기의 1차 측의 제1 단자(C)는 버스 라인 전압에 접속되고, 변압기의 1차 측의 제2 단자(D)는 제7 저항기(R2)를 통해 IC의 전류 샘플링(CS) 베이스 핀에 접속되고 제8 저항기(R6)를 통해 접지된다.
옵션으로, IC는 출력 제어 단자로서 사용되는 GATE 핀을 더 포함한다.
옵션으로, 역률 보정 회로는 변압기의 1차 측의 제2 단자, 제7 저항기(R2), GATE 핀 및 제8 저항기(R6)에 각각 접속된 스위치 튜브를 더 포함한다.
옵션으로, 스위치 튜브는 제2 트랜지스터이고, 제2 트랜지스터의 베이스는 GATE 핀에 접속되고, 제2 트랜지스터의 컬렉터는 변압기의 1차 측의 제2 단자에 접속되고, 제2 트랜지스터의 이미터는 제7 저항기(R2)와 제8 저항기(R6) 사이에 접속된다.
옵션으로, 스위치 튜브는 금속 산화물 반도체 전계 효과 트랜지스터(MOSFET)이고, MOSFET의 게이트는 GATE 핀에 접속되고, MOSFET의 드레인은 변압기의 1차 측의 제2 단자에 접속되고, MOSFET의 소스는 제7 저항기(R2)와 제8 저항기(R6) 사이에 접속된다.
옵션으로, 변압기는 LED(발광 다이오드) 부하에 접속된 2차 측을 갖는다.
본 개시내용의 다른 양태 또는 실시예는 디밍 시스템을 제공한다. 디밍 시스템은 디밍 회로, 전원, 실리콘 제어 정류기(SCR) 디머, 및 LED 부하를 포함한다. 전원은 SCR 디머에 접속된 출력을 갖는다. SCR 디머는 디밍 회로에 접속되고, LED 부하는 디밍 회로 내의 변압기의 2차 측에 접속된다. 디밍 회로는 신호 변환 회로 및 역률 보정 회로를 포함한다. 신호 변환 회로는 입력 신호를 정현파 전압 신호로 변환하고 정현파 전압 신호를 역률 보정 회로의 전류 샘플링 단부로 출력하도록 구성된다. 역률 보정 회로는 역률을 보정하기 위한 정현파 전압 신호를 수신하도록 구성된다.
본 개시내용의 다른 양태들 또는 실시예들이 본 개시내용의 상세한 설명, 청구 범위 및 도면에 비추어 볼 때 당업자에 의해 이해될 수 있다.
아래의 도면들은 다양한 개시된 실시예들에 따른 예시적인 목적들을 위한 예들일 뿐이며, 본 개시내용의 범위를 한정하는 것을 의도하지 않는다는 점에 유의해야 한다.
도 1은 본 개시내용에서 개시된 실시예들과 일치하는 예시적인 디밍 회로를 도시한다.
도 2는 본 개시내용에서 개시된 실시예들과 일치하는 다른 예시적인 디밍 회로를 도시한다.
도 3은 본 개시내용에서 개시된 실시예들과 일치하는 예시적인 디밍 시스템을 도시한다.
이제, 첨부 도면들에 도시된 본 발명의 예시적인 실시예들을 상세히 참조할 것이다. 이하, 본 개시내용과 일치하는 실시예들이 도면들을 참조하여 설명될 것이다. 가능하다면, 동일한 참조 번호들은 동일하거나 유사한 부분들을 참조하도록 도면 전반에 걸쳐 사용될 것이다. 분명히, 설명되는 실시예들은 본 발명의 실시예들의 일부이지 전부는 아니다. 개시된 실시예에 기초하여, 본 기술분야의 통상의 기술자들은 본 개시내용과 일치하는 다른 실시예들을 도출할 수 있으며, 이들 모두는 본 발명의 범위 내에 포함된다.
본 개시내용은 SCR 디머에 적합한 디밍 회로 및 디밍 시스템을 제공한다. 예시적인 디머 회로는 신호 변환 회로 및 역률 보정 회로를 포함할 수 있다.
도 1 및 도 2에서 파선으로 도시된 바와 같은 신호 변환 회로는 입력 신호를 정현파 전압 신호로 변환하고 정현파 전압 신호를 역률 보정 회로의 전류 샘플링(CS) 단부로 출력할 수 있다.
역률 보정 회로는 역률을 보정하기 위해 전류 샘플링 단부로부터 정현파 전압 신호를 수신하고 샘플링할 수 있다. 정현파 전압 신호에 대응하는 정현파 전류 신호는 역률 보정 회로의 변압기의 1차 전류와 바이어싱 전류의 합일 수 있다.
바이어싱 전류는 입력 신호에 따라 제어가능하게 생성될 수 있다(예를 들어, 입력 신호는 바이어싱 전류의 생성을 제어할 수 있다). 바이어싱 전류의 값은 입력 신호의 값과 양의 상관관계에 있을 수 있다. 즉, 입력 신호가 증가할 때, 바이어싱 전류가 증가하고; 입력 신호가 감소할 때, 바이어싱 전류가 감소한다.
입력 신호는 DC 신호, PWM(Pulse Width Modulation) 신호 또는 다른 적절한 신호들일 수 있다. 신호 변환 회로는 입력 신호를 정현파 전압 신호로 변환할 수 있다. 신호 변환 회로는 상이한 타입의 입력 신호를 정현파 전압 신호로 변환하기 위한 상이한 회로 구조를 포함할 수 있음을 이해해야 한다. 회로 구조는 입력 신호를 정현파 전압 신호로 변환하기 위한 임의의 적절한 종래의 회로 구조일 수 있다.
역률 보정 회로는 전류 샘플링 단부로부터 정현파 전압 신호를 수신하여 정현파 전압 신호의 역률이 증가될 수 있도록 역률을 보정할 수 있다. 역률 보정 회로가 임의의 적절한 종래의 LED 드라이버 IC일 수 있음에 유의해야 한다. 예를 들어, 역률 보정 회로는 APFC(즉, 능동 역률 보정(active power factor correction))를 갖는 정전류 LED 드라이버 IC일 수 있다. APFC를 갖는 정전류 LED 드라이버 IC는 능동 역률 보정을 실현하고 LED 부하에 정전류를 출력할 수 있다.
정현파 전압 신호에 대응하는 정현파 전류 신호가 변압기의 1차 전류와 바이어싱 전류의 합일 수 있기 때문에, 바이어싱 전류는 입력 신호에 의해 생성 및 제어될 수 있고, 바이어싱 전류의 값은 입력 신호의 값과 양의 상관관계에 있을 수 있으며, 변압기의 1차 전류의 피크 값은 입력 신호의 값을 변경/조정하여 변경/조정될 수 있다. 따라서, LED의 디밍이 실현될 수 있다.
종래의 디밍 기술에서, 역률 보정 회로의 전류 샘플링 단부에서 중첩된 전압들은 종종 DC 바이어싱 전압을 생성한다. 버스 라인 전압이 파곡에 있을 때의 역률 보정 회로의 스위치 오프 임계의 값은 종종, 버스 라인 전압이 파곡에 있을 때의 역률 보정 회로가 기능을 정지할 수 있도록 전류 샘플링 단부에서 중첩된 DC 바이어싱 전압보다 낮을 수 있다.
본 개시내용에서, 역률 보정 회로의 전류 샘플링 단부에 입력된 정현파 전압 신호의 포락선은 버스 라인 전압의 포락선과 일치할 수 있다. 버스 라인 전압이 파곡에 있을 때, 전류 샘플링 단부에서의 DC 전압 신호는 또한 0이 될 수 있다. DC 전압 신호는 SCR 디머 회로의 정상 작동을 간섭하지 않을 수 있다. 역률 보정 회로는, SCR 디머가 모든 도통 각(conduction angle)에서 정상적이고 안정적으로 작동할 수 있도록 원활하게 또는 연속적으로 작동할 수 있다. LED의 플래싱/스트로빙은 방지될 수 있고, LED의 디밍 효과는 향상될 수 있다.
본 개시내용의 실시예는 LED 디밍 및 조명에 적합한, SCR 디머에 적합한 디밍 회로를 제공한다. 개시된 디밍 회로에서, 정현파 전압 신호는 역률 보정 회로의 전류 샘플링 단부에 접속/입력될 수 있으며, 여기서 정현파 전압은 변압기의 1차 전류와 바이어싱 전류(예를 들어, 입력 신호에 따라 생성됨)의 합일 수 있다. 정현파 전압 신호는 입력 신호로부터 변환될 수 있고, 바이어싱 전류는 입력 신호와 양의 상관관계에 있을 수 있다.
전술한 구성은 개시된 디밍 회로가 SCR 디머에 통합될 때, SCR 디머가 정상적으로 안정적으로 기능할 수 있음을 보장할 수 있다. LED의 스트로빙/플래싱은 방지되거나 감소될 수 있고, LED의 디밍 효과는 향상될 수 있다.
도 1은 본 개시내용에 의해 제공되는 예시적인 디밍 회로의 회로도를 도시한다. 도 1에 도시된 바와 같이, 입력 신호는 DC 전압 신호(Vbias)일 수 있다. 일 실시예에서, 신호 변환 회로는 트랜지스터(Q1) 및 저항기들(R1, R3, R4, R5 및 R7)을 포함할 수 있다. 트랜지스터(Q1)의 베이스는 저항기(R3)를 통해 DC 전압 신호(Vbias)에 접속될 수 있고, 트랜지스터(Q1)의 베이스는 저항기(R4)를 통해 접지될 수 있다. 트랜지스터(Q1)의 이미터는 저항기(R5)를 통해 접지될 수 있고, 트랜지스터(Q1)의 컬렉터는 역률 보정 회로의 전류 샘플링 단부에 접속될 수 있다. 트랜지스터(Q1)의 컬렉터는 저항기(R1)를 통해 버스 라인 전압에 접속될 수 있다.
Vbias는 DC 전압 소스일 수 있다. 일 실시예에서, 역률 보정 회로는 또한 집적 회로(IC)를 포함할 수 있으며, 여기서 IC의 CS 단부는 전류 샘플링 단부를 나타낸다. IC는 전압 공급 핀(VCC) 및 접지 핀(GND)을 더 포함할 수 있다. 변압기의 1차 측의 일 단자(C)는 버스 라인 전압(Vbus)에 접속될 수 있고, 트랜지스터의 1차 측의 다른 단자(D)는 저항기(R2)를 통해 IC의 CS 단부에 접속될 수 있다. 단자(D)는 또한 저항기(R6)를 통해 접지될 수 있다.
구체적으로 다음과 같이, 도 1의 포인트 A에서의 전압은 수학식 1과 같이 기술될 수 있고, Vbias의 전압은 수학식 2와 같이 기술될 수 있다.
Figure 112017071580980-pct00001
Figure 112017071580980-pct00002
수학식 1 및 2를 결합함으로써 다음과 같이, Vbias는 수학식 3으로 표현될 수 있고, Ic(도 1에 도시된 바와 같이 바이어싱 전류를 나타냄)는 수학식 4로 표현될 수 있다.
Figure 112017071580980-pct00003
Figure 112017071580980-pct00004
β는 트랜지스터의 전류 증폭 인자일 수 있고, ib는 트랜지스터(Q1)의 베이스 전류일 수 있다. Vbe는 Q1의 이미터 접합 전압일 수 있고, Ic는 바이어싱 전류(즉, Q1의 컬렉터 전류)일 수 있다.
R5 × (1 + R3/R4)의 값은 고정된 값일 수 있다. Vbe는 디바이스 속성들과 상관되기 때문에, Vbe의 값도 고정된 값일 수 있다.
ib가 Vbias와 양의 상관관계에 있을 수 있기 때문에, 수학식 3으로부터, (Vbias - ib × R3)의 값이 Vbias와 양의 상관관계에 있을 수 있음을 알 수 있다. 또한, 역률 보정 회로의 CS 단부에서의 정현파 전압 신호에 대응하는 정현파 전류 신호가 변압기의 1차 전류(IP)와 바이어싱 전류(Ic)의 합이기 때문에, 바이어싱 전류(Ic)는 DC 전압 신호(Vbias)와 양의 상관관계에 있을 수 있다. 바이어싱 전류(Ic)는 DC 전압 신호(Vbias)에 의해 제어될 수 있다. DC 전압 신호(Vbias)의 진폭/값을 조정함으로써, 변압기(T1)의 1차 측의 전압 피크 값은 변경/조정될 수 있다. 변압기의 2차 측에 접속된 LED 광의 디밍이 실현될 수 있다.
예를 들어, 도 1에 도시된 바와 같이, Vbus(즉, 버스 라인 전압)는 정현파의 파형을 갖는 AC(즉, 교류) 신호일 수 있고, 저항기(R1)를 통해 흐르는 전류도 정현파의 파형을 가질 수 있다. 저항기(R2)를 통해 흐르는 전류는 I2일 수 있고, 스위치 튜브(Q2)와 같은 스위치를 통해 흐르는, 변압기(T1)의 1차 전류는 IP일 수 있다. IC의 전류 샘플링 CS 단부는 종종 높은 임피던스를 가지며, IC에는 전류가 거의 흐르지 않는다. 따라서, 저항기(R7)를 통해 흐르는 전류는 또한 I2일 수 있고, 저항기(R1)를 통해 흐르는 전류는 (Ic + I2)일 수 있고, 저항기(R6)를 통해 흐르는 전류는 (IP + I2)일 수 있다. 따라서, Vbus와 상기 저항기들/전류 간의 관계는 수학식 5와 같이 기술될 수 있다.
Figure 112017071580980-pct00005
전류 샘플링 단부(CS)에서의 전위는 VCS일 수 있고, VCS는 수학식 6으로 기술될 수 있다.
Figure 112017071580980-pct00006
즉, VCS는 IC의 CS 단부 상의 정현파 전압 신호일 수 있고, (Ic + I2)는 정현파 전압 신호에 대응하는 정현파 전류일 수 있다. VCS의 포락선은 버스 라인 전압 Vbus의 포락선과 일치할 수 있다. Vbias를 변경함으로써, Ic는 수학식 4에 따라 변경될 수 있다. R1과 R5의 저항들이 고정되어 있고 Q1 상의 전압 강하도 고정되어 있기 때문에, (Ic + I2)의 합은 고정될 수 있다. 즉, Ic가 변경될 때 I2는 그에 따라 변경될 수 있다. R6의 저항이 고정되어 있기 때문에, I2가 변경될 때 IP가 그에 따라 변경될 수 있음을 수학식 6으로부터 알 수 있다. 즉, I2가 증가할 때 IP가 감소하고 그 반대도 성립한다. 따라서, Vbias를 변경함으로써, IP가 변경될 수 있고, 변압기(T1)의 2차 측에서 LED를 통해 흐르는 전류가 변경될 수 있다. IP의 피크 값은 변경/조정될 수 있다. LED는 Vbias를 제어/변경함으로써 디밍될 수 있다.
또한, IC의 GATE 핀은 출력 제어 핀일 수 있다. 스위치 튜브(Q2)를 통해, 역률 보정 회로는 변압기(T1)의 1차 측의 다른 단자(D)에 추가로 접속될 수 있다. 또한, 스위치 튜브(Q2)는 저항기(R2)를 통해 역률 보정 회로의 CS 단부에 접속될 수 있다. 스위치 튜브(Q2)는 저항기(R6)를 통해 접지될 수 있다. 역률 보정 회로는 스위치 튜브(Q2)의 온/오프 상태를 제어하기 위해 스위치 튜브(Q2)에 상이한 전압을 출력할 수 있다.
스위치 튜브(Q2)는 트랜지스터 및/또는 금속 산화물 반도체 전계 효과 트랜지스터(MOSFET)일 수 있다. 스위치 튜브(Q2)가 트랜지스터인 경우, 트랜지스터의 베이스는 IC의 출력 제어 핀(즉, GATE 핀)에 접속될 수 있으며, 트랜지스터의 컬렉터는 변압기의 1차 측의 다른 단자(D)에 접속될 수 있고, 트랜지스터의 이미터는 저항기(R2) 및 저항기(R6) 양쪽 모두에 접속될 수 있고 저항기(R2)와 저항기(R6) 사이에 위치할 수 있다. 스위치 튜브(Q2)가 MOSFET인 경우, MOSFET의 게이트는 IC의 출력 제어 핀(즉, GATE 핀)에 접속될 수 있으며, MOSFET의 드레인은 변압기의 1차 측의 다른 단자(D)에 접속될 수 있고, MOSFET의 소스는 저항기(R2)와 저항기(R6) 양쪽 모두에 접속될 수 있으며, 저항기(R2)와 저항기(R6) 사이에 위치할 수 있다.
이상에서 설명한 바와 같이, 본 개시내용의 디밍 회로에서, 정현파 전압 신호는 IC의 전류 샘플링(CS) 단부에 입력될 수 있으며, 정현파 전압 신호에 해당하는 전류는 변압기의 1차 전류와 바이어싱 전류의 합일 수 있다. 바이어싱 전류의 생성은 DC 전압 신호에 의해 제어될 수 있고, 정현파 전압 신호는 DC 전압 신호로부터 변환될 수 있고, 바이어싱 전류는 DC 전압 신호와 양의 상관관계에 있을 수 있다. 위에서 설명된 배열/설계를 사용함으로써, 디밍 회로는, 예를 들어 SCR 디머에 사용될 때 SCR 디머가 모든 도통 각에서 정상적이고 안정적으로 작동하도록 보장할 수 있다. LED의 스트로빙/플래싱은 방지/감소될 수 있고, LED의 디밍 효과는 향상될 수 있다.
도 2는 본 개시내용에 의해 제공되는 디밍 회로의 다른 예시적인 회로도를 도시한다. 도 2에 도시된 바와 같이, 일 실시예에서, 입력 신호는 PWM 신호일 수 있다. 도 2에 도시된 예시적인 회로의 애플리케이션은, 도 1에 도시된 실시예와 상이할 수 있다(예를 들어, 여기서 입력 신호는 DC 전압 신호일 수 있다). 예를 들어, 도 2에 도시된 실시예에서의 입력 신호는, 디밍 회로가 PWM 디밍 시 애플리케이션과 호환될 수 있도록 하는 PMW 신호일 수 있다.
일 실시예에서, 입력 신호가 PWM 신호일 때, 트랜지스터(Q1)의 베이스는 DC 전압 신호에 접속되지 않을 수 있다. 대신에, 트랜지스터(Q1)의 베이스는 PWM 신호에 접속될 수 있다. PWM 신호 소스는 저항기(R8)를 통해 저항기(R3)와 커패시터 C1의 포지티브 레그(positive leg)에 접속될 수 있다. 커패시터(C1)의 음극은 접지될 수 있다. 다른 컴포넌트들(예를 들어, 저항기들, IC, 스위치, 트랜지스터들)의 접속 배열은 도 1에 도시된 실시예에 예시된 것들과 동일할 수 있다.
PWM 신호는 저항기(R8) 및 커패시터(C1)에 의해 필터링될 수 있고, DC 전압은 저항기(R3)에 출력될 수 있다. 입력 신호가 PWM 신호일 때의 디밍 회로의 실현은, 입력 신호가 DC 신호일 때(도 1에 도시된 바와 같이)의 디밍 회로의 실현과 유사할 수 있다. 입력 신호가 PWM 신호일 때 디밍 회로의 동작 원리 및 접속 배열은 도 1에 도시된 실시예의 전술한 설명을 참조할 수 있으며 본 명세서에서는 생략된다.
본 개시내용에 의해 제공되는 디밍 회로에서, 정현파 전압 신호는 IC의 전류 샘플링(CS) 단부에 입력될 수 있고, 정현파 전압 신호에 대응하는 바이어싱 전류는 변압기의 1차 전류와 바이어싱 전류의 합일 수 있다. 바이어싱 전류의 생성은 DC 전압 신호에 의해 제어될 수 있고, 정현파 전압 신호는 DC 전압 신호로부터 변환될 수 있으며, 바이어싱 전류는 커패시터 및 저항기를 사용하여 PWM 신호를 필터링함으로써 획득되는 DC 전압 신호와 양의 상관관계에 있을 수 있다. 위에서 설명된 배열/설계를 사용함으로써, 디밍 회로는, 예를 들어 SCR 디머에 사용될 때, SCR 디머가 모든 도통 각에서 안정적으로 작동하도록 보장할 수 있다. LED의 스트로빙/플래싱은 방지/감소될 수 있으며, LED의 디밍 효과는 향상될 수 있다.
도 3은 본 개시내용에 의해 제공되는 예시적인 디밍 시스템의 구조를 도시한다. 도 3에 도시된 바와 같이, 디밍 시스템은 개시된 디밍 회로(2), 전원(1), SCR 디머(3) 및 LED 부하(4)를 포함할 수 있다.
전원(1)의 출력 단자는 SCR 디머(3)에 접속될 수 있고, SCR 디머(3)는 개시된 디밍 회로(2)에 접속될 수 있고, 디밍 회로 내의 변압기의 2차 측은 LED 부하(4)에 접속될 수 있다.
전원(1)은 외부 전원일 수 있거나, SCR 디머(3), 디밍 회로(2) 및/또는 LED 부하와/에 통합될 수 있다. 디밍 회로는 도 1-2의 디밍 회로들 중 어느 하나일 수 있다. LED 부하는 단일 LED 또는 복수의 LED일 수 있다. SCR 디머(3) 및/또는 디밍 회로(2)는 LED 부하와/에 통합되거나, LED 부하로부터 분리될 수 있다. 디밍 회로(2)는 SCR 디머(3)에 통합되거나, SCR 디머(3)로부터 분리될 수 있다. 입력 신호(예를 들어, DC 또는 PWM)는 SCR 디머 또는 외부 신호 소스에 의해 제공될 수 있다.
본 개시내용에 의해 제공되는 디밍 회로에서, 정현파 전압 신호는 IC의 전류 샘플링(CS) 단부에 입력될 수 있고, 정현파 전압 신호에 대응하는 정현파 전류 신호는 변압기의 1차 전류와 바이어싱 전류의 합일 수 있다. 바이어싱 전류의 생성은 DC 전압 신호와 같은 입력 전압 신호에 의해 제어될 수 있고, 정현파 전압 신호는 입력 전압 신호로부터 변환될 수 있다. 바이어싱 전류는 DC 전압 신호와 양의 상관관계에 있을 수 있다. 입력 전압 신호를 제어함으로써, 역률 보정 회로는 연속적으로 동작할 수 있고, 변압기의 1차 전류의 피크 값은 제어될 수 있고, 변압기의 2차 측 상의 LED 부하의 디밍은 실현될 수 있다. 위에서 설명된 배열/설계를 사용함으로써, 디밍 회로는, 예를 들어 SCR 디머에 사용될 때, SCR 디머가 모든 도통 각에서 정상적이고 안정적으로 작동하도록 보장할 수 있다. LED의 스트로빙/플래싱은 방지/감소될 수 있으며, LED의 디밍 효과는 향상될 수 있다.
본 명세서에 개시된 실시예는 단지 예시적인 것이다. 개시된 실시예에 대한 다른 애플리케이션, 이점, 변경, 수정, 또는 등가물은 본 기술분야의 통상의 기술자에게는 자명하며, 본 개시내용의 범위 내에 포괄되는 것으로 의도된다.
1 전원
2 디밍 회로
3 SCR 디머
4 LED 부하

Claims (11)

  1. 실리콘 제어 정류기(silicon-controlled rectifier)(SCR) 디머를 위한 디밍 회로로서,
    신호 변환 회로 및 역률 보정 회로(power factor correction circuit)를 포함하고,
    상기 신호 변환 회로는 입력 신호를 정현파 전압 신호로 변환하고, 상기 정현파 전압 신호를 상기 역률 보정 회로의 전류 샘플링 단부로 출력하도록 구성되고,
    상기 신호 변환 회로는 제1 트랜지스터(Q1)를 포함하고, 상기 제1 트랜지스터의 베이스는 제1 저항기(R3)를 통해 상기 입력 신호에 접속되고, 상기 제1 트랜지스터(Q1)의 베이스는 제2 저항기(R4)를 통해 접지되고, 상기 제1 트랜지스터(Q1)의 이미터는 제3 저항기(R5)를 통해 접지되고, 상기 제1 트랜지스터(Q1)의 컬렉터는 제5 저항기(R1)를 통해 버스 라인 전압(Vbus )에 접속되고,
    상기 디밍 회로는 변압기를 더 포함하고 - 상기 변압기(T1)의 1차 측의 제1 단자(C)는 상기 버스 라인 전압(Vbus )에 접속되고, 상기 변압기(T1)의 상기 1차 측을 통해 흐르는 전류는 1차 전류(IP )임 -,
    상기 변압기(T1)는 LED(light-emitting diode) 부하에 접속된 2차 측을 가지고,
    상기 역률 보정 회로는 IC(integrated circuit)를 더 포함하고, 상기 IC는 상기 정현파 전압 신호를 수신하기 위한 상기 전류 샘플링 단부인 전류 샘플링(CS) 핀, 전원 전압 핀, 및 접지 핀을 포함하고,
    상기 역률 보정 회로의 전류 샘플링 단부는 제4 저항기(R7)를 통해 상기 제1 트랜지스터(Q1)의 컬렉터에 접속되고, 제7 저항기(R2)를 통해 상기 변압기(T1)의 상기 1차 측의 제2 단자(D)에 또한 접속되고 - 상기 제4 저항기(R7)를 통해 흐르는 전류는 I2 임 -,
    상기 변압기(T1)의 상기 1차 측의 상기 제2 단자(D)는 상기 제7 저항기(R2)를 통해 상기 IC의 상기 CS 핀에 접속되고, 제8 저항기(R6)를 통해 접지되고 - 상기 제8 저항기(R6)를 통해 흐르는 전류는 (IP +I2 )임 -,
    상기 역률 보정 회로는 역률을 보정하기 위해 상기 정현파 전압 신호를 수신하도록 구성되고,
    바이어싱 전류(IC )가 상기 입력 신호에 따라 제어가능하게 생성되고, 상기 입력 신호의 값과 양의 상관관계에 있고(positively correlated), 상기 바이어싱 전류(IC )는 상기 제3 저항기(R5) 및 상기 제1 트랜지스터(Q1)를 통해 흐르는 전류이고, 상기 제5 저항기(R1)를 통해 흐르는 전류는 (IC +I2 )이고, 상기 버스 라인 전압(Vbus )은 수학식 (a)를 만족하며:
    Vbus = (Ic + I2 ) × R1 + I2 × (R2 + R7) + (IP + I2 ) ×R6 (a)
    상기 바이어싱 전류(IC )를 변경함으로써, 상기 변압기(T1)의 상기 1차 전류(IP )가 수학식 (a)에 따라 조정되고, 상기 LED 부하의 디밍이 상기 바이어싱 전류(IC )를 통해 상기 입력 신호를 조정하여 달성되도록 상기 변압기(T1)의 상기 2차 측에서 상기 LED 부하를 통해 흐르는 전류가 대응하여 조정되는 디밍 회로.
  2. 삭제
  3. 제1항에 있어서,
    상기 입력 신호는 DC(direct current) 전압 신호, PWM(pulse-width modulation) 신호 또는 이들의 조합인 디밍 회로.
  4. 제3항에 있어서,
    상기 입력 신호가 상기 DC 전압 신호일 때, 상기 신호 변환 회로는 상기 제1 트랜지스터의 베이스에 접속된 DC 전원을 더 포함하고,
    상기 입력 신호가 상기 PWM 신호일 때, 상기 신호 변환 회로는 PWM 신호 소스 및 커패시터를 더 포함하고, 상기 PWM 신호 소스는 제6 저항기를 통해 상기 제1 저항기 및 상기 커패시터의 양극(positive electrode)에 접속되고, 상기 커패시터의 음극(negative electrode)은 접지되는 디밍 회로.
  5. 삭제
  6. 제1항에 있어서,
    상기 IC는 출력 제어 단자로서 사용되는 GATE 핀을 더 포함하는 디밍 회로.
  7. 제6항에 있어서,
    상기 역률 보정 회로는, 상기 변압기의 1차 측의 제2 단자, 상기 제7 저항기, 상기 GATE 핀 및 상기 제8 저항기에 각각 접속된 스위치 튜브를 더 포함하는 디밍 회로.
  8. 제7항에 있어서,
    상기 스위치 튜브는 제2 트랜지스터이고,
    상기 제2 트랜지스터의 베이스는 상기 GATE 핀에 접속되고,
    상기 제2 트랜지스터의 컬렉터는 상기 변압기의 1차 측의 제2 단자에 접속되고,
    상기 제2 트랜지스터의 이미터는 상기 제7 저항기와 상기 제8 저항기 사이에 접속되는 디밍 회로.
  9. 제7항에 있어서,
    상기 스위치 튜브는 금속 산화물 반도체 전계 효과 트랜지스터(MOSFET)이고,
    상기 MOSFET의 게이트는 상기 GATE 핀에 접속되고, 상기 MOSFET의 드레인은 상기 변압기의 1차 측의 제2 단자에 접속되고, 상기 MOSFET의 소스는 상기 제7 저항기와 상기 제8 저항기 사이에 접속되는 디밍 회로.
  10. 삭제
  11. 디밍 시스템으로서,
    디밍 회로, 전원, 실리콘 제어 정류기(SCR) 디머 및 LED 부하를 포함하고,
    상기 전원은 상기 SCR 디머에 접속된 출력을 갖고, 상기 SCR 디머는 상기 디밍 회로에 접속되고, 상기 LED 부하는 상기 디밍 회로 내의 변압기의 2차 측에 접속되고,
    상기 디밍 회로는 신호 변환 회로 및 역률 보정 회로를 포함하고,
    상기 신호 변환 회로는 입력 신호를 정현파 전압 신호로 변환하고, 상기 정현파 전압 신호를 상기 역률 보정 회로의 전류 샘플링 단부로 출력하도록 구성되고,
    상기 역률 보정 회로는 역률을 보정하기 위해 상기 정현파 전압 신호를 수신하도록 구성되고,
    상기 신호 변환 회로는 제1 트랜지스터(Q1)를 포함하고, 상기 제1 트랜지스터의 베이스는 제1 저항기(R3)를 통해 상기 입력 신호에 접속되고, 상기 제1 트랜지스터(Q1)의 베이스는 제2 저항기(R4)를 통해 접지되고, 상기 제1 트랜지스터(Q1)의 이미터는 제3 저항기(R5)를 통해 접지되고, 상기 제1 트랜지스터(Q1)의 컬렉터는 제5 저항기(R1)를 통해 버스 라인 전압(Vbus )에 접속되고,
    상기 디밍 회로는 변압기를 더 포함하고 - 상기 변압기(T1)의 1차 측의 제1 단자(C)는 상기 버스 라인 전압(Vbus )에 접속되고, 상기 변압기(T1)의 상기 1차 측을 통해 흐르는 전류는 1차 전류(IP )임 -,
    상기 변압기(T1)는 LED 부하에 접속된 2차 측을 가지고,
    상기 역률 보정 회로는 IC(integrated circuit)를 더 포함하고, 상기 IC는 상기 정현파 전압 신호를 수신하기 위한 상기 전류 샘플링 단부인 전류 샘플링(CS) 핀, 전원 전압 핀, 및 접지 핀을 포함하고,
    상기 역률 보정 회로의 전류 샘플링 단부는 제4 저항기(R7)를 통해 상기 제1 트랜지스터(Q1)의 컬렉터에 접속되고, 제7 저항기(R2)를 통해 상기 변압기(T1)의 상기 1차 측의 제2 단자(D)에 또한 접속되고 - 상기 제4 저항기(R7)를 통해 흐르는 전류는 I2 임 -,
    상기 변압기(T1)의 상기 1차 측의 상기 제2 단자(D)는 상기 제7 저항기(R2)를 통해 상기 IC의 상기 CS 핀에 접속되고, 제8 저항기(R6)를 통해 접지되고 - 상기 제8 저항기(R6)를 통해 흐르는 전류는 (IP +I2 )임 -,
    바이어싱 전류(IC )가 상기 입력 신호에 따라 제어가능하게 생성되고, 상기 입력 신호의 값과 양의 상관관계에 있고, 상기 바이어싱 전류(IC )는 상기 제3 저항기(R5) 및 상기 제1 트랜지스터(Q1)를 통해 흐르는 전류이고, 상기 제5 저항기(R1)를 통해 흐르는 전류는 (IC +I2 )이고, 상기 버스 라인 전압(Vbus )은 수학식 (a)를 만족하며:
    Vbus = (Ic + I2 ) × R1 + I2 × (R2 + R7) + (IP + I2 ) ×R6 (a)
    상기 바이어싱 전류(IC )를 변경함으로써, 상기 변압기(T1)의 상기 1차 전류(IP )가 수학식 (a)에 따라 조정되고, 상기 LED 부하의 디밍이 상기 바이어싱 전류(IC )를 통해 상기 입력 신호를 조정하여 달성되도록 상기 변압기(T1)의 상기 2차 측에서 상기 LED 부하를 통해 흐르는 전류가 대응하여 조정되는 디밍 시스템.
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