KR102275953B1 - 엘이디 조명 시스템 - Google Patents

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Abstract

엘이디 조명 시스템은 하나 이상의 엘이디를 각각 구비하며 상대적으로 가장 높은 색온도부터 가장 낮은 색온도까지 서로 다른 색온도를 가지는 광을 각각 발산할 수 있도록 구성되는 세 개 이상인 N 개의 엘이디 채널을 포함하는 엘이디 광원, 상기 각 엘이디 채널을 전기적으로 구동할 수 있도록 구성되는 드라이버, 그리고 입력되는 디밍 신호에 따라 상기 각 엘이디 채널에서 발산되는 광의 밝기가 조절되도록 상기 드라이버를 제어할 수 있도록 구성되는 컨트롤 유닛을 포함한다. 상기 컨트롤 유닛은 상기 디밍 신호가 나타내는 디밍 레벨의 증가에 따라 상기 엘이디 광원에서 발산되는 혼합 광의 밝기와 색온도가 연동되어 함께 감소하도록 제어한다.

Description

엘이디 조명 시스템{LED lighting system}
본 발명은 엘이디 조명 시스템에 관한 것이며, 특히 광 디밍에 따라 광의 상관색온도(CCT, Correlated Color Temperature)도 연동되어 변하도록 구성된 엘이디 조명 시스템에 관한 것이다.
긴 수명과 우수한 에너지 효율을 갖는 엘이디(LED, Light Emitting Diode)가 다양한 종류의 조명 시스템의 광원으로 사용되고 있으며, 엘이디의 광 특성을 개선하여 조명 품질을 개선하려는 다양한 시도들이 이루어지고 있다. 이러한 시도들의 한 예로 출력 광의 밝기를 점차 감소시키는 디밍(dimming) 기능을 갖는 엘이디 조명 시스템에서 밝기의 감소와 함께 상관색온도를 점차로 낮추는 기술(소위, 딤투웜(dim-to-warm) 기술)이 소개되었다.
한 예로, 미국 등록특허 US7,288,902에 백열등의 밝기 변화에 따른 색온도 변화를 모사하도록 서로 다른 색온도를 가지는 엘이디들의 구동 전류를 제어하는 기술이 개시되었다. 다른 예로, 미국 등록특허 US9,769,895에 백열등의 디밍 특성과 유사하도록 화이트 엘이디와 레드 엘이디의 구동 전류를 독립적으로 제어하는 기술이 개시되었다. 또 다른 예로, 대한민국 등록특허 10-2136773에 디밍 중 백열전구의 상관색온도를 모사할 수 있도록 쿨 엘이디(cool LED)와 웜 엘이디(warm LED)의 작동 전류를 독립적으로 제어하는 기술이 개시되었다. 또 다른 예로, 미국 등록특허 US8,330,394에 광이 디밍됨에 따라 광의 색이 화이트에서 레드로 변하도록 엘이디의 작동 전압을 제어하는 기술이 개시되었다.
이러한 기존 기술들은 엘이디 조명 시스템의 디밍 중 상관색온도가 연동되어 변하도록 하는 수단을 제시하나, 백열전구의 광 특성을 모사하도록 밝기의 감소에 따라 상관색온도가 웜(warm)해지도록 하는 방안을 제시할 뿐이다. 따라서 디밍 중 밝기와 상관색온도의 요구되는 상관 관계를 고려하여 원하는 광 특성을 구현하면서 엘이디 조명 시스템을 최적화하는 것이 요구되고 있다.
미국 등록특허 US7,288,902 (2007.10.30.) 미국 등록특허 US9,769,895 (2017.09.19.) 등록특허 10-2136773 (2020.07.16.) 미국 등록특허 US8,330,394 (2012.12.11.)
본 발명이 해결하고자 하는 과제는 서로 다른 상관색온도를 가지는 복수의 엘이디를 이용하여 디밍 중 요구되는 밝기와 상관색온도에 따라 구조 및 제조 비용의 면에서 최적화된 딤투웜 기능을 갖는 엘이디 조명 시스템을 제공하는 것이다.
본 발명의 실시예에 따른 엘이디 조명 시스템은 하나 이상의 엘이디를 각각 구비하며 상대적으로 가장 높은 색온도부터 가장 낮은 색온도까지 서로 다른 색온도를 가지는 광을 각각 발산할 수 있도록 구성되는 세 개 이상인 N 개의 엘이디 채널을 포함하는 엘이디 광원, 상기 각 엘이디 채널을 전기적으로 구동할 수 있도록 구성되는 드라이버, 그리고 상기 각 엘이디 채널에서 발산되는 광의 밝기가 조절되어 상기 엘이디 광원에서 발산되는 혼합 광의 밝기의 디밍이 이루어질 수 있도록 상기 드라이버를 제어할 수 있도록 구성되는 컨트롤 유닛을 포함한다. 상기 컨트롤 유닛은 상기 혼합 광의 밝기의 감소를 나타내는 디밍 레벨의 증가에 따라 상기 혼합 광의 밝기와 색온도가 연동되어 함께 감소하도록 제어하고, 상기 디밍 레벨에 해당하는 상기 혼합 광의 밝기의 크기 별로 상기 세 개 이상의 엘이디 채널에서 선택되는 두 개의 엘이디 채널의 조합 중 어느 하나를 선택적으로 이용하여 원하는 밝기 및 색온도가 구현되도록 제어한다.
본 발명의 다른 실시예에 따른 엘이디 조명 시스템은 하나 이상의 엘이디를 각각 구비하며 상대적으로 가장 높은 색온도부터 가장 낮은 색온도까지 서로 다른 색온도를 가지는 광을 각각 발산할 수 있도록 구성되는 세 개 이상인 N 개의 엘이디 채널을 포함하는 엘이디 광원, 상기 각 엘이디 채널을 전기적으로 구동할 수 있도록 구성되는 드라이버, 그리고 상기 각 엘이디 채널에서 발산되는 광의 밝기가 조절되어 상기 엘이디 광원에서 발산되는 혼합 광의 밝기의 디밍이 이루어질 수 있도록 상기 드라이버를 제어할 수 있도록 구성되는 컨트롤 유닛을 포함한다. 상기 컨트롤 유닛은 상기 혼합 광의 밝기의 감소를 나타내는 디밍 레벨의 증가에 따라 상기 혼합 광의 밝기와 색온도가 연동되어 함께 감소하도록 제어한다. 상기 컨트롤 유닛은 상기 디밍 레벨의 증가에 따라 상기 N 개보다 한 개 작은 N-1 개의 미리 설정된 제어 구간에서 상기 혼합 광의 디밍이 이루어지도록 제어하고, 상기 컨트롤 유닛은 상기 N-1 개의 각 제어 구간의 순서에 해당하는 색온도의 크기가 큰 것부터 작은 순서로 배열된 상기 세 개 이상의 엘이디 채널 중 색온도 크기가 인접하는 두 개의 엘이디 채널의 조합을 이용하여 상기 혼합 광의 밝기와 색온도를 제어한다.
상기 컨트롤 유닛은 상기 각 제어 구간 별로 상기 인접하는 두 개의 엘이디 채널의 구동에 의해 상기 디밍 레벨의 증가에 따라 상기 혼합 광의 밝기가 비선형적으로 감소하도록 제어할 수 있으며, 상기 컨트롤 유닛은 상기 각 제어 구간에서 상기 디밍 레벨이 증가할 때 상기 색온도의 크기가 인접하는 두 개의 엘이디 채널 중 색온도가 높은 엘이디 채널의 밝기를 점차 감소시키고 색온도가 낮은 엘이디 채널의 밝기를 점차 증가시키다가 감소시키도록 제어할 수 있다.
상기 각 엘이디 채널은 색도 다이어그램 상에서 흑체 궤적 상의 좌표에서 10-스텝의 맥아담(MacAdam) 타원 내에 위치하는 광을 발산할 수 있다.
상기 N 개의 엘이디 채널 중 가장 높은 색온도를 가지는 광을 발산하는 엘이디 채널은 380 내지 500 nm 대역에서 상대 방출 강도(relative emission intensity)의 최대값이 60% 이상인 광 스펙트럼을 가질 수 있고, 상기 N 개의 엘이디 채널 중 가장 낮은 색온도를 가지는 광을 발산하는 엘이디 채널은 380 내지 500 nm 대역에서 상대 방출 강도의 최대값이 30% 이하인 광 스펙트럼을 가질 수 있다.
본 발명의 실시예에 따른 엘이디 조명 시스템은 사용자로부터 원하는 디밍 레벨을 입력 받을 수 있도록 구성되며 입력된 디밍 레벨에 해당하는 디밍 신호를 상기 컨트롤 유닛으로 출력하는 컨트롤 인터페이스를 더 포함할 수 있다.
상기 컨트롤 유닛은 타이머 기능을 구현할 수 있도록 구성될 수 있으며, 상기 컨트롤 유닛은, 상기 타이머 기능이 활성화된 경우, 상기 가장 낮은 색온도를 가지는 엘이디 채널을 발산되는 광이 정해진 시간 동안 자동으로 디밍되다가 소등되도록 제어하거나, 상기 가장 낮은 색온도를 가지는 엘이디 채널과 그 다음으로 낮은 색온도를 가지는 엘이디 채널을 발산되는 혼합 광이 정해진 시간 동안 색온도가 감소하면서 자동으로 디밍되다가 소등되도록 제어할 수 있다.
상기 N 개의 엘이디 채널 중 가장 높은 색온도의 광을 발산하는 엘이디 채널의 최대 밝기에 대한 상기 N 개의 엘이디 채널 중 색온도가 높은 것부터 낮은 순으로 k 번째 엘이디 채널의 최대 밝기의 비율은 (N-k+1)2/(4*(N-1)) (여기서 1<k<=N)에 의해 산출되는 값보다 작을 수 있다.
상기 N 개의 엘이디 채널은 색온도의 크기가 인접하는 두 개의 엘이디 채널에 의해 얻어지는 혼합 광이 색도 다이어그램 상에서 흑체 궤적 상의 좌표에서 10-스텝의 맥아담 타원 내에 위치하도록 하는 광을 각각 생성하도록 구성될 수 있다.
본 발명의 다른 실시예에 따른 엘이디 조명 시스템은 제1 색온도를 가지는 광을 발산하는 적어도 하나의 제1 엘이디를 가지는 제1 엘이디 채널, 상기 제1 색온도보다 낮은 제2 색온도를 가지는 적어도 하나의 제2 엘이디를 가지는 제2 엘이디 채널, 상기 제2 색온도보다 낮은 제3 색온도를 가지는 적어도 하나의 제3 엘이디를 가지는 제3 엘이디 채널, 상기 제1 내지 제3 엘이디 채널을 전기적으로 구동할 수 있도록 구성되는 드라이버, 그리고 상기 제1 내지 제3 엘이디 채널에서 발산되는 광의 밝기가 조절되어 상기 제1 내지 제3 엘이디 채널에서 발산되는 혼합 광의 밝기의 디밍이 이루어질 수 있도록 상기 드라이버를 제어할 수 있도록 구성되는 컨트롤 유닛을 포함한다. 상기 컨트롤 유닛은 상기 혼합 광의 밝기의 감소를 나타내는 디밍 레벨의 증가에 따라 상기 제1 내지 제3 엘이디 채널의 혼합 광의 밝기와 색온도가 연동되어 함께 감소하도록 제어하고, 상기 디밍 레벨에 해당하는 상기 혼합 광의 밝기의 크기 별로 상기 제1 내지 제3 엘이디 채널에서 선택되는 두 개의 엘이디 채널의 조합 중 어느 하나를 선택적으로 이용하여 원하는 밝기 및 색온도가 구현되도록 제어한다.
상기 컨트롤 유닛은 상기 제1 엘이디 채널과 상기 제2 엘이디 채널을 이용하여 상기 디밍 레벨에 따른 혼합 광의 밝기와 색온도를 제어하는 제1 제어 구간, 그리고 상기 제2 엘이디 채널과 상기 제3 엘이디 채널을 이용하여 상기 디밍 레벨에 따른 혼합 광의 밝기와 색온도를 제어하는 제2 제어 구간을 이용하여 상기 드라이버를 제어하도록 구성될 수 있다.
상기 컨트롤 유닛은 상기 디밍 레벨의 증가에 따라 상기 혼합 광의 밝기가 비선형적으로 감소하도록 제어할 수 있으며, 상기 컨트롤 유닛은 상기 제1 제어 구간에서 상기 디밍 레벨의 증가에 따라 상기 제1 엘이디 채널의 밝기를 점차로 감소시키고 상기 제2 엘이디 채널의 밝기를 점차 증가시키다가 감소시키도록 제어하고, 제2 제어 구간에서 상기 디밍 레벨의 증가에 따라 상기 제2 엘이디 채널의 밝기를 점차로 감소시키고 상기 제3 엘이디 채널의 밝기를 점차 증가시키다가 감소시키도록 제어할 수 있다.
상기 제1 및 제2 엘이디 채널은 화이트 광을 발산할 수 있고, 상기 제3 엘이디 채널은 엠버(amber) 또는 적색 계열의 광을 발산할 수 있다.
상기 제1 색온도는 10,000 K 내지 4,000 K이고, 상기 제2 색온도는 3,500 K 내지 2,500 K이며, 상기 제3 색온도는 2,500 K 내지 1,000 K일 수 있다.
상기 제1 내지 제3 엘이디 채널은 색도 다이어그램 상에서 흑체 궤적 상의 좌표에서 10-스텝의 맥아담 타원 내에 위치하는 광을 발산할 수 있다.
상기 제1 및 제2 엘이디 채널은 각각 발산하는 광의 혼합에 의해 얻어지는 혼합 광이 색도 다이어그램 상에서 흑체 궤적 상의 좌표에서 10-스텝의 맥아담 타원 내에 위치하도록 하는 광을 각각 생성하도록 구성될 수 있고, 상기 제2 및 제3 엘이디 채널은 각각 발산하는 광의 혼합에 의해 얻어지는 혼합 광이 색도 다이어그램 상에서 흑체 궤적 상의 좌표에서 10-스텝의 맥아담 타원 내에 위치하도록 하는 광을 각각 생성하도록 구성될 수 있다.
본 발명의 다른 실시예에 따른 출력 광을 밝기가 감소하도록 조절하는 디밍 기능을 갖는 엘이디 조명 시스템은, 서로 다른 색온도의 광을 각각 발산할 수 있도록 구성되는 세 개 이상의 엘이디 채널을 포함하는 엘이디 광원, 그리고 상기 엘이디 채널을 전기적으로 구동할 수 있도록 구성되는 전기 회로를 포함한다. 상기 전기 회로는, 상기 출력 광의 밝기가 감소하는 디밍 시에, 상기 출력 광의 밝기와 색온도가 연동되어 함께 감소하도록 상기 엘이디 광원을 구동시키도록 구성된다. 또한 상기 전기 회로는 상기 출력 광의 밝기의 크기 별로 상기 세 개 이상의 엘이디 채널에서 선택되는 두 개의 엘이디 채널의 조합 중 어느 하나를 선택적으로 구동하여 원하는 밝기 및 색온도가 구현되도록 구성된다.
상기 전기 회로는 상기 엘이디 채널의 개수보다 한 개 작은 개수의 복수의 디밍 제어 구간에서 상기 디밍 기능이 구현되도록 상기 엘이디 광원을 작동시키도록 구성될 수 있다. 또한 상기 전기 회로는 상기 출력 광의 밝기가 큰 것에서부터 작은 순서의 상기 복수의 디밍 제어 구간에서 상기 색온도의 크기가 큰 것부터 작은 순서의 상기 엘이디 채널 중 상기 각 디밍 제어 구간의 순서에 해당하는 색온도의 크기가 인접하는 두 개의 엘이디 채널 중 하나 이상을 이용하여 상기 출력 광을 생성하도록 상기 엘이디 광원을 작동시키도록 구성될 수 있다.
본 발명의 또 다른 실시예에 따른 출력 광을 밝기가 감소하도록 조절하는 디밍 기능을 갖는 엘이디 조명 시스템은, 서로 다른 색온도의 광을 각각 발산할 수 있도록 구성되는 세 개 이상인 N개의 엘이디 채널을 포함하는 엘이디 광원, 그리고 상기 엘이디 채널을 전기적으로 구동할 수 있도록 구성되는 전기 회로를 포함한다. 상기 전기 회로는, 상기 출력 광의 밝기가 감소하는 디밍 시에, 상기 출력 광의 밝기와 색온도가 연동되어 함께 감소하도록 상기 엘이디 광원을 구동시키도록 구성되고, 상기 출력 광의 밝기의 크기 별로 상기 세 개 이상의 엘이디 채널에서 선택되는 두 개의 엘이디 채널의 조합 중 어느 하나를 선택적으로 구동하여 원하는 밝기 및 색온도가 구현되도록 구성된다. 상기 전기 회로는 상기 출력 광의 밝기의 감소를 나타내는 디밍 레벨의 증가에 따라 상기 N 개보다 한 개 작은 N-1 개의 미리 설정된 제어 구간에서 상기 출력 광의 디밍이 이루어지도록 구성된다. 또한 상기 전기 회로는 상기 N-1 개의 각 제어 구간의 순서에 해당하는 색온도의 크기가 큰 것부터 작은 순서로 배열된 상기 세 개 이상의 엘이디 채널 중 색온도 크기가 인접하는 두 개의 엘이디 채널의 조합을 이용하여 상기 출력 광의 밝기와 색온도가 조절되도록 작동한다.
본 발명의 또 다른 실시예에 따른 출력 광을 밝기가 감소하도록 조절하는 디밍 기능을 갖는 엘이디 조명 시스템은, 제1 색온도를 가지는 광을 발산하는 적어도 하나의 제1 엘이디를 가지는 제1 엘이디 채널, 상기 제1 색온도보다 낮은 제2 색온도를 가지는 적어도 하나의 제2 엘이디를 가지는 제2 엘이디 채널, 상기 제2 색온도보다 낮은 제3 색온도를 가지는 적어도 하나의 제3 엘이디를 가지는 제3 엘이디 채널, 그리고 상기 제1 내지 제3 엘이디 채널을 전기적으로 구동할 수 있도록 구성되는 전기 회로를 포함한다. 상기 전기 회로는, 상기 출력 광의 밝기가 감소하는 디밍 시에, 상기 출력 광의 밝기와 색온도가 연동되어 함께 감소하도록 상기 제1 내지 제3 엘이디 채널을 작동시키도록 구성된다. 또한 상기 전기 회로는 상기 출력 광의 밝기의 크기 별로 상기 제1 내지 제3 엘이디 채널에서 선택되는 두 개의 엘이디 채널의 조합 중 어느 하나를 선택적으로 구동하여 원하는 밝기 및 색온도가 구현되도록 구성된다.
상기 전기 회로는 상기 제1 내지 제3 엘이디 채널을 상기 출력 광의 밝기가 상대적으로 큰 제1 디밍 제어 구간, 및 상기 출력 광의 밝기가 상기 제1 디밍 제어 구간보다 작은 제2 디밍 제어 구간에서 작동시킬 수 있도록 구성될 수 있다. 상기 제1 디밍 제어 구간에서는 상기 제1 및 제2 엘이디 채널의 조합에 의해 상기 출력 광의 밝기가 조절되도록 구성되고, 상기 제2 디밍 제어 구간에서는 상기 제2 및 제3 엘이디 채널의 조합에 의해 상기 출력 광의 밝기가 조절되도록 구성될 수 있다.
본 발명에 의하면, 서로 다른 색온도를 가지는 광을 각각 발산하는 세 개 이상의 엘이디 채널을 구비하고 디밍 진행 중 각 구간에서 색온도가 이웃하는 두 개의 엘이디 채널을 이용하여 혼합 광을 생성함으로써, 넓은 범위의 색온도에 걸쳐 색 표현이 가능하도록 함과 동시에 색도 다이어그램 상의 흑체 궤적을 유사하게 따라 갈 수 있는 색표현이 가능해진다.
나아가 디밍 레벨의 증가에 따라 밝기가 어두워질 때 밝기와 색온도가 연동하여 함께 감소되도록 함으로써, 색온도가 낮은 웜한 광을 발산하는 엘이디 채널의 최대 밝기가 감소할 수 있으며 그에 의해 낮은 색온도를 가지는 광을 발산하는 엘이디 채널의 엘이디 개수를 줄일 수 있다.
도 1은 본 발명의 한 실시예에 따른 엘이디 조명 시스템의 블록도이다.
도 2는 본 발명의 한 실시예에 따른 엘이디 조명 시스템의 서로 다른 색온도를 가지는 세 개의 엘이디 채널의 광의 개략적인 좌표가 표시된 색도 다이어그램을 도시한다.
도 3은 도 2의 색도 다이어그램에 표시된 세 개의 광 중 색온도가 상대적으로 높은 두 개의 광의 조합에 의해 구현될 수 있는 혼합 광의 궤적이 표시된 색도 다이어그램을 도시한다.
도 4는 도 2의 색도 다이어그램에 표시된 세 개의 광 중 색온도가 상대적으로 낮은 두 개의 광의 조합에 의해 구현될 수 있는 혼합 광의 궤적이 표시된 색도 다이어그램을 도시한다.
도 5는 도 2의 색도 다이어그램에 표시된 세 개의 광을 이용하여 디밍 레벨에 따른 목표 밝기와 목표 색온도를 나타내는 그래프의 한 예를 도시한다.
도 6은 도 5에 도시된 목표 밝기와 목표 색온도를 구현하기 위한 디밍 레벨에 따른 세 개의 광의 밝기를 나타내는 그래프의 한 예를 도시한다.
도 7은 본 발명의 다른 실시예에 따른 엘이디 조명 시스템의 서로 다른 색온도를 가지는 세 개의 엘이디 채널의 광의 개략적인 좌표가 표시된 색도 다이어그램을 도시한다.
도 8은 도 7의 색도 다이어그램에 표시된 세 개의 광 중 색온도가 상대적으로 높은 두 개의 광의 조합에 의해 구현될 수 있는 혼합 광의 궤적이 표시된 색도 다이어그램을 도시한다.
도 9는 도 7의 색도 다이어그램에 표시된 세 개의 광 중 색온도가 상대적으로 낮은 두 개의 광의 조합에 의해 구현될 수 있는 혼합 광의 궤적이 표시된 색도 다이어그램을 도시한다.
도 10은 도 7의 색도 다이어그램에 표시된 세 개의 광을 이용하여 디밍 레벨에 따른 목표 밝기와 목표 색온도를 나타내는 그래프의 한 예를 도시한다.
도 11은 도 10에 도시된 목표 밝기와 목표 색온도를 구현하기 위한 디밍 레벨에 따른 세 개의 광의 밝기를 나타내는 그래프의 한 예를 도시한다.
도 12는 본 발명의 실시예에 따른 서로 다른 색온도를 가지는 세 개의 엘이디 채널의 광의 예시적인 좌표가 표시된 색도 다이어그램을 도시한다.
도 13은 종래 기술에 따른 서로 다른 색온도를 가지는 두 개의 광의 좌표가 표시된 색도 다이어그램을 도시한다.
이하에서 첨부된 도면을 참조하여 본 발명의 실시예에 대해 상세히 설명한다.
도 1은 본 발명의 한 실시예에 따른 엘이디 조명 시스템의 블록도를 도시한다. 도 1을 참조하면, 엘이디 광원(10)은 세 개 이상, 예를 들어 N(3 이상의 자연수) 개의 엘이디 채널(11, 12, 13)을 구비한다. 각 엘이디 채널(11, 12, 13)은 하나 이상의 엘이디를 각각 구비하며, 상대적으로 가장 높은 색온도부터 가장 낮은 색온도까지 서로 다른 색온도를 가지는 광을 각각 발산하도록 구성된다. 여기서 색온도는 상관색온도(CCT, Correlated Color Temperature)를 의미하며 이하에서 단순히 색온도라 칭한다.
본 발명의 실시예에 따른 엘이디 조명 시스템은 데스크용 램프, 천장이나 벽에 설치되는 램프 등 임의의 형태의 조명 장치로 구현될 수 있다.
엘이디 채널 #1(11)은 N개의 엘이디 채널 중 가장 높은 색온도의 광을 발산하며, 나머지 엘이디 채널은 채널 번호의 증가에 따라 점차 낮은 색온도의 광을 발산한다. 따라서 엘이디 채널 #N(13)이 상대적으로 가장 낮은 색온도의 광을 발산한다. 아래에서 세 개의 엘이디 채널을 포함하는 두 가지 실시예에 대해 설명하나 엘이디 채널의 개수는 그에 한정되지 않고 네 개 이상의 엘이디 채널이 구비될 수도 있다. 각 엘이디 채널(11, 12, 13)은 해당하는 색온도의 광을 발산하는 하나 이상의 엘이디를 포함할 수 있으며, 예를 들어 다양한 색온도를 가지는 화이트 엘이디, 레드(red) 및 엠버(amber) 계열의 엘이디 등 다양한 색온도와 색상을 가지는 광을 발산하는 엘이디를 광원으로 포함할 수 있다.
드라이버(driver)(20)는 각 엘이디 채널(11, 12, 13)을 전기적으로 구동할 수 있도록 구성된다. 예를 들어, 드라이버(20)는 각 엘이디 채널(11, 12, 13)로 구동 전류를 인가하여 각 엘이디 채널(11, 12, 13)를 선택적으로 구동할 수 있는 전기 회로로 구성될 수 있다. 예를 들어, 드라이버(20)는 원하는 크기의 전류가 공급되도록 할 수 있는 전류 드라이버, 정전압을 인가할 수 있는 정전압 드라이버, 및 임의의 방식으로 엘이디 채널의 엘이디를 구동할 수 있는 전기 회로로 구성될 수 있다. 도 1에 도시된 바와 같이, 드라이버(20)는 각 엘이디 채널(11, 12, 13)을 각각 구동할 수 있도록 각 엘이디 채널(11, 12, 13) 별로 구비되는 세 개 이상의 드라이버(21, 22, 23)를 포함할 수 있다.
컨트롤 유닛(control unit)(30)은 입력되는 디밍(dimming) 신호에 따라 각 엘이디 채널(11, 12, 13)에서 발산되는 광의 밝기가 조절되도록 드라이버(20)를 제어할 수 있도록 구성된다. 디밍 신호는 컨트롤 인터페이스(40)를 통해 컨트롤 유닛(30)으로 입력될 수 있다. 컨트롤 유닛(30)은 마이크로프로세서, 메모리 및 관련 하드웨어와 소프트웨어를 포함할 수 있으며, 이하에서 설명할 제어 로직에 따라 드라이버(20)를 제어할 수 있도록 프로그램 될 수 있다.
컨트롤 인터페이스(40)는 사용자로부터 원하는 디밍 레벨(dimming level)을 입력 받을 수 있도록 구성된다. 사용자가 컨트롤 인터페이스(40)를 이용하며 원하는 디밍 레벨을 입력하면, 컨트롤 인터페이스(40)는 입력된 디밍 레벨에 해당하는 디밍 신호를 생성하여 컨트롤 유닛(30)으로 출력하고, 컨트롤 유닛(30)는 전달된 디밍 신호에 따라 드라이버(20)를 구동할 제어 신호를 출력할 수 있다. 이때, 컨트롤 유닛(30)은 입력된 디밍 레벨을 구현하기 위해 각 엘이디 채널(11, 12, 13)을 구동하기 위한 구동 전류를 디밍 테이블(50)에서 획득할 수 있다. 디밍 테이블(50)은 각 디밍 신호에 해당하는 디밍 레벨(즉 광의 밝기 레벨)을 구현하기 위한 각 엘이디 채널(11, 12, 13)의 구동 전류에 대한 데이터를 포함하는 룩업 테이블(lookup table)로 구성될 수 있다. 다른 예로, 컨트롤 유닛(30)은 미리 정해진 함수를 이용하여 입력된 디밍 레벨에 해당하는 구동 전류를 산출할 수도 있다.
컨트롤 인터페이스(40)는 컨트롤 유닛(30), 드라이버(20) 및 엘이디 광원(30) 등의 조명 시스템의 본체를 구성하는 요소들과 일체로 형성될 수도 있고 별도로 원격으로 구성되어 유선 또는 무선 방식으로 연결될 수도 있다. 또한 컨트롤 인터페이스(40)는 로터리 또는 슬라이딩 노브(knob), 터치스크린 방식의 입력 수단 등 사용자가 원하는 디밍 레벨을 입력할 수 있도록 구성되는 임의의 인터페이스로 구현될 수 있다.
컨트롤 유닛(30)은 디밍 신호가 나타내는 디밍 레벨의 증가에 따라 엘이디 광원(10)에서 발산되는 혼합 광의 밝기와 색온도가 연동되어 함께 감소하도록 제어한다. 여기서 디밍 레벨의 증가는 광의 밝기가 점점 어두워진다는 것을 의미한다. 예를 들어, 디밍 레벨은 1단계부터 21단계, 총 21개의 레벨을 구비할 수 있으며, 1단계의 디밍 레벨은 밝기가 최대인 상태를 나타내고 21단계의 디밍 레벨은 밝기가 0인 상태를 나타낼 수 있다. 이 과정에서 1단계에서 21단계로 디밍 레벨이 증가할수록 밝기가 점차로 감소하도록 설정될 수 있다. 본 발명의 실시예에서는 디밍 레벨의 증가에 따라 밝기가 감소되도록 함과 동시에 밝기에 연동하여 색온도 역시 감소하도록 구성된다. 이에 의해 디밍에 의해 밝기가 감소함에 따라 색온도 역시 연동되어 감소되도록 함으로써 디밍의 진행에 따라 색온도가 낮은 웜(warm)한 광을 만들 수 있어 딤투웜 기능을 구현할 수 있다. 낮은 디밍 레벨에서는 색온도가 높고 밝은 혼합 광이 만들어지도록 하여 업무, 학습 등의 용도로 사용할 수 있으며, 높은 디밍 레벨에서는 색온도가 낮은 어두운 혼합 광이 만들어지도록 하여 휴식, 수면 등의 용도로 사용할 수 있다.
나아가, 본 발명의 실시예에 따르면, 컨트롤 유닛(30)은 디밍 레벨의 증가에 따라 설정되는 연속적인 N-1 개의 제어 구간에 따라 드라이버(20)를 제어하도록 구성된다. 색온도가 인접하는 두 개의 엘이디 채널 중 하나 이상이 각 제어 구간에서의 혼합 광을 얻기 위해 이용된다. 예를 들어, 색온도가 증가하는 순으로 배열된 1번부터 N번까지의 N개의 엘이디 채널을 이용하는 경우, 디밍 레벨이 가장 낮은 제어 구간에서는 1번 및 2번 엘이디 채널 중 하나 이상을 이용하여 혼합 광을 생성하며, 다음의 디밍 레벨의 제어 구간에서는 2번 및 3번 엘이디 채널 중 하나 이상을 이용하여 혼합광을 생성한다. 이와 같은 방식으로 각 제어 구간에서 색온도의 크기가 인접하는 두 개의 엘이디 채널을 순차적으로 이용하여 디밍이 이루어지며, 마지막 제어 구간에서는 가장 낮은 색온도인 N번 엘이디 채널과 그 앞의 엘이디 채널 중 하나 이상을 이용하여 혼합광을 생성한다. 이와 같은 방식의 각 제어 구간에서 인접하는 색온도를 가지는 두 개의 엘이디 채널을 이용하여 혼합 광을 생성하므로, 디밍 진행 중 색도 다이어그램(chromaticity diagram) 상에서 원하는 궤적에 근사하는 광 특성을 구현할 수 있다. 이에 대해서 뒤에서 다시 설명한다.
각 엘이디 채널(11, 12, 13)은 색도 다이어그램 상에서 흑체 궤적(black body locus) 상의 좌표에서 10-스텝의 맥아담(MacAdam) 타원 내에 위치하는 광을 발산할 수 있다.
N 개의 엘이디 채널 중 가장 높은 색온도를 가지는 광을 발산하는 엘이디 채널(11)은 380 내지 500 nm 대역에서 상대 방출 강도(relative emission intensity)의 최대값이 60% 이상인 광 스펙트럼을 가지는 광을 발산할 수 있고, N 개의 엘이디 채널 중 가장 낮은 색온도를 가지는 광을 발산하는 엘이디 채널(13)은 380 내지 500 nm 대역에서 상대 방출 강도의 최대값이 30% 이하인 광 스펙트럼을 가지는 광을 발산할 수 있다. 혼합 광의 밝기가 밝은 낮은 디밍 레벨에서 혼합 광의 큰 부분을 차지하는 높은 색온도를 가지는 광이 멜라토닌 분비를 억제하는 460 nm 근처의 스펙트럼을 많이 포함하도록 하고 혼합 광의 밝기가 어두운 높은 디밍 레벨에서 혼합 광의 큰 부분을 차지하는 낮은 색온도를 가지는 광이 460 nm 근처의 스펙트럼을 작게 포함하도록 함으로써, 높은 밝기 상태에서는 멜라토닌 분비를 억제하여 집중력을 높일 수 있도록 할 수 있고 낮은 밝기 상태에서는 멜라토닌 분비 및 수면에 도움을 줄 수 있다.
한편, 본 발명의 실시예에 따르면, 컨트롤 유닛(30)은 타이머(timer) 기능을 구현할 수 있도록 구성될 수 있다. 타이머 기능이 활성화된 경우, N 개의 엘이디 채널 중 가장 낮은 색온도를 가지는 엘이디 채널을 구동하여 디밍이 이루어지도록 할 수 있으며, 구체적으로 가장 낮은 색온도의 광이 정해진 시간 동안 자동으로 디밍되다가 소등되도록 할 수 있다. 한편, 다른 예에서는, 타이머 기능이 활성화된 경우, N 개의 엘이디 채널 중 가장 낮은 색온도의 광을 발산하는 엘이디 채널(즉 N 번째 엘이디 채널)과 그 다음으로 낮은 색온도의 광을 발산하는 엘이디 채널(즉, N-1 번째 엘이디 채널)을 함께 구동하여 색온도가 감소하면서 점차로 디밍되다가 소등되도록 할 수도 있다.
한편, 본 발명의 다른 실시예에 따른 엘이디 조명 시스템은 휴대폰 등의 무선 충전을 위한 무선 충전 기능을 구비할 수 있다. 본 발명의 실시예에 따른 엘이디 조명 시스템이 데스크 램프 등의 형태로 구현되는 경우 무선 충전을 위한 휴대폰 거치 패드를 구비할 수 있으며, 사용자가 휴대폰을 거치대에 올려 둠으로써 휴대폰의 무선 충전이 이루어질 수 있다. 무선 충전 기능의 구현을 위한 전기 회로 등에 대한 상세한 설명은 생략한다.
N 개의 엘이디 채널로 구성되는 시스템에서 색온도는 디밍 레벨의 증가에 따라 선형적으로 감소하고 밝기의 변화는 m차 다항식으로 감소하는 것으로 표현되는 경우, k 번째 엘이디 채널과 k-1 번째 엘이디 채널을 혼합하는 구간에서 k 번째 엘이디 채널의 k-1 번째 엘이디 채널 대비 혼합 비율(yk)은 다음 수학식 1로 표현된다.
Figure 112021050892078-pat00001
여기서 x는 디밍 레벨을 정규화한 값으로 0 내지 1 사이의 값이며, '1'은 가장 밝은 밝기 상태인 가장 낮은 디밍 레벨에 해당하고 '0'은 소등된 상태인 가장 높은 디밍 레벨에 해당한다.
색온도가 가장 높은 첫 번째 채널의 최대 밝기 대비 k 번째 채널의 밝기 비율(Lk)은 다음 수학식 2로 표현된다.
Figure 112021050892078-pat00002
여기서 Ltotal은 디밍 레벨에 따른 시스템 전체 밝기를 시스템 최대 밝기를 기준으로 정규화한 값으로 0 내지 1 사이의 값이며, '1'은 시스템 전체 밝기가 시스템 최대 밝기와 동일한 상태를 나타내고 '0'은 시스템 전체 밝기가 0인 소등 상태를 나타낸다.
이때 시스템 전체 밝기(Ltotal)는 xm이므로, 첫 번째 채널의 최대 밝기 대비 k 번째 채널의 밝기 비율(Lk)은 다음 수학식 3으로 표현된다.
Figure 112021050892078-pat00003
상기 구간에서 k 번째 엘이디 채널의 밝기가 최대가 되는 지점은 Lk의 미분값이 0이 되는 지점이며, 상기 수학식 3을 미분하면 다음 수학식 4가 얻어진다.
Figure 112021050892078-pat00004
상기 수학식 4에 Lk'에 0을 대입하여 k 번째 엘이디 채널의 밝기가 최대가 되는 지점(xmax)은 다음 수학식 5로 표현된다.
Figure 112021050892078-pat00005
따라서 수학식 3의 x 값에 수학식 5의 xmax를 대입하면 k 번째 엘이디 채널의 최대 밝기(Lk_max)는 다음 수학식 6으로 표현된다.
Figure 112021050892078-pat00006
예를 들어, 총 3 개의 엘이디 채널(N=3)로 구성된 시스템에서 두 번째 채널(k=2)의 디밍 레벨의 변환에 따른 최대 밝기(L2_max)는 다항식 차수인 m이 증가함에 따라, m이 1일 때 0.500, m이 2일 때 0.296, m이 3일 때 0.211, m이 3일 때 0.211, m이 4일 때 0.164, m이 5일 때 0.134와 같이 감소한다. 즉, 디밍 레벨에 따른 시스템의 밝기 변화가 비선형이 될수록 두 번째 이상의 채널들의 필요한 최대 밝기는 감소한다. 사람의 눈은 밝기 변화에 로그함수적으로 반응하기 때문에 조명 시스템의 밝기 변화는 그와 반대인 지수함수적으로 증가하여야 사람은 밝기가 선형적으로 증가하는 것으로 느끼게 된다. 따라서 조명 시스템의 밝기 변화는 비선형적으로 증가하는 것이 바람직하다.
그러므로 k 번째 엘이디 채널의 최대 밝기는 m=1인 1차 다항식의 경우보다 작은 것이 바람직하며, 상기 수학식 6에 m=1을 대입하면 k 번째 엘이디 채널의 최대 밝기(Lk_max)는 다음 수학식 7로 표현된다.
Figure 112021050892078-pat00007
여기서 1<k<=N이다.
따라서, 본 발명의 실시예에 따르면, N 개의 엘이디 채널 중 가장 높은 색온도의 광을 발산하는 엘이디 채널의 최대 밝기에 대한 k 번째 엘이디 채널의 최대 밝기의 비율은 (N-k+1)2/(4*(N-1)) (여기서 1<k<=N)에 의해 산출되는 값보다 작게 설정될 수 있다.
본 발명에 실시예에 따른 엘이디 조명 시스템은 서로 다른 세 개의 색온도의 광을 각각 발산하는 세 개의 엘이디 채널을 포함한다. 이 경우 세 개의 색온도 중 가장 높은 색온도는 10,000 K 내지 4,000 K 사이의 값일 수 있고, 중간 색온도는 3,500 K 내지 2,500 K 사이의 값일 수 있으며, 가장 낮은 색온도는 2,500 K 내지 1,000 K 사이의 값일 수 있다. 또한 각 색온도를 가지는 세 개의 광은 색도 다이어그램 상에서 흑체 궤적 상의 좌표에서 10-스텝 맥아담 타원 내에 위치하는 광일 수 있다. 이러한 세 가지 색온도를 각각 가지는 세 개의 엘이디 채널을 이용하며, 밝기가 상대적으로 밝은 낮은 디밍 레벨에 해당하는 구간에서는 10,000 K 내지 4,000 K 사이에 속하는 가장 높은 색온도를 가지는 광과 3,500 K 내지 2,500 K 사이에 속하는 그 다음으로 높은 색온도를 가지는 광에 의해 혼합 광이 만들어지고, 밝기가 상대적으로 어두운 높은 디밍 레벨에 해당하는 구간에서는 3,500 K 내지 2,500 K 사이에 속하는 색온도를 가지는 광과 2,500 K 내지 1,000 K 사이에 속하는 가장 낮은 색온도를 가지는 광에 의해 혼합 광이 만들어진다. 이러한 세 개의 서로 다른 색온도를 가지는 엘이디 채널 중 연속되는 색온도의 엘이디 채널을 순차적으로 이용하여 디밍이 이루어지기 때문에 색도 다이어그램 상에서 흑체 궤적을 유사하게 따라가는 색 표현이 가능해진다.
좀 더 구체적으로 설명하면, 기존의 튜너블(tunable) 화이트 엘이디를 이용하는 일반적인 조명 제품은 6,500 K 내지 2,700 K 범위에서 밝기와 색온도를 독립적으로 변화시킬 수 있도록 구성되는데, 이 경우에는 도 2에 도시된 색도 다이어그램의 흑체 궤적 상에서 6,500 K에 해당하는 좌표와 2,700 K에 해당하는 좌표를 연결하는 직선 구간을 따라 색 표현이 이루어지고 해당 직선이 흑체 궤적에서 크게 벗어나지 않기 때문에 흑체 궤적을 유사하게 따라 가는 색 표현이 가능하다. 그러나 색온도 표현 범위를 더 넓히기 위해 2,500 K 이하까지 영역을 확대하면, 도 2에 도시된 바와 같이 2,500 K 근처에서 흑체 궤적이 크게 휘어지기 때문에 흑체 궤적을 유사하게 따라 가는 색 표현이 불가하다. 예를 들어, 도 13에 도시된 바와 같이, 색도 다이어그램 상에서 흑체 궤적(301) 상의 대략 6,500 K의 좌표(601)에 해당하는 광과 대략 2,050 K의 좌표(602)에 해당하는 광을 기존에 알려진 방식대로 혼합하면, 두 좌표(601, 602)를 연결하는 직선(603) 상의 좌표를 갖는 혼합 광이 얻어진다. 이때, 직선(603)의 상당 부분의 좌표들은 흑체 궤적에서 크게 벗어나고, 일부 좌표(604)의 10-스텝의 맥아담 타원은 흑체 궤적을 벗어나게 되며, 이에 의해 흑체 궤적을 유사하게 따라 가는 색 표현을 할 수 없다. 또 다른 종래 기술의 예로, 서로 다른 색상의 세 가지 광, 예를 들어 녹색 광, 청색 광, 그리고 적색 광을 혼합하여 색도 다이어그램 상의 원하는 궤적, 예를 들어 흑체 궤적을 따라 가는 색 표현을 하는 디밍 기술이 있는데, 이러한 기존 기술에서는 세 개의 광의 색도 다이어그램 상의 좌표를 연결하는 삼각형의 전체 영역 내의 색 표현이 가능하여 필요한 경우 정밀하게 흑체 궤적을 따라 가는 색 표현이 가능하나, 디밍에 따른 밝기와 색온도가 서로 연동되어 제어되지 않아 제어가 복잡하고 조명 시스템의 제조 비용이 크게 상승하는 문제가 있다. 본 발명은 이러한 문제들을 해결하고 넓은 범위의 색온도 표현이 가능하면서도 흑체 궤적을 유사하게 따라 가는 색 표현이 가능하도록 하는 방법을 제공하며, 본 발명의 실시예에 따른 엘이디 조명 시스템은 서로 다른 색온도를 가지는 세 개 이상의 엘이디 채널을 이용하되 구간 별로 색온도 크기가 인접하는 두 개의 엘이디 채널을 각각 이용함으로써, 흑체 궤적을 유사하게 따라 가면서 넓은 색온도 범위의 색 표현이 가능해진다. 예를 들어, 본 발명의 실시예에서는, 도 12에 도시된 바와 같이, 색도 다이어그램 상에서 흑체 궤적(301) 상의 대략 6,500 K의 좌표(501)에 해당하는 광, 대략 3,000 K의 좌표(502)에 해당하는 광, 그리고 대략 1,750 K의 좌표(503)에 해당하는 광을 이용하며, 밝기가 상대적으로 밝은 디밍 구간에서는 색온도가 높은 좌표(501, 502)에 해당하는 두 개의 광을 혼합하고 밝기가 상대적으로 낮은 디밍 구간에서는 색온도가 낮은 좌표(502, 503)에 해당하는 두 개의 광을 혼합함으로써, 넓은 색온도 범위에 걸쳐 흑체 궤적(301)을 유사하게 따라 가는 두 개의 직선(504, 505) 상의 색 표현이 가능하다.
이하에서 서로 다른 세 개의 색온도의 광을 각각 발산하는 세 개의 엘이디 채널을 포함하는 실시예들에 대해 설명한다. 구체적인 예로, 서로 다른 색온도의 광을 각각 생성하는 세 개의 엘이디 채널을 이용하는 두 가지 실시예, 즉 서로 다른 색온도를 가지는 화이트 광을 각각 생성하는 세 개의 화이트 엘이디 채널을 사용하는 실시예, 및 서로 다른 색온도를 화이트 광을 생성하는 두 개의 화이트 엘이디 채널 및 엠버 광을 생성하는 하나의 엠버 엘이디 채널을 사용하는 실시예에 대해 설명한다. 아래 표 1과 도 2 내지 도 6은 세 개의 화이트 엘이디 채널을 사용하는 실시예를 설명하기 위한 것이고, 아래 표 2와 도 7 내지 도 11은 두 개의 화이트 엘이디 채널과 하나의 엠버 엘이디 채널을 사용하는 실시예를 설명하기 위한 것이다. 이들 두 가지 예는 본 발명의 실시예를 설명하기 위한 예시적인 것이고, 엘이디 채널의 개수, 생성되는 광의 색온도 등은 다양하게 변경될 수 있다.
실시예 1: 화이트 6,500 K - 화이트 3,000 K - 화이트 2,000 K
색온도 6,500 K(Kelvin)의 화이트 광을 생성하는 엘이디 채널, 색온도 3,000 K의 화이트 광을 생성하는 엘이디 채널 그리고 색온도 2,000 K의 화이트 광을 생성하는 엘이디 채널이 사용된다. 각 엘이디 채널은 해당 색온도의 화이트 광을 생성하는 하나 이상의 엘이디를 포함할 수 있다.
도 2에는 세 개의 엘이디 채널에서 각각 생성되는 6,500 K의 화이트 광의 좌표(x-y 스케일)(101), 3,000 K의 화이트 광의 좌표(102), 및 2,000 K의 화이트 광의 좌표(103)가 CIE(International Commission on Illumination) 칼라 차트 상에 표시된 색도 다이어그램(chromaticity diagram)이 도시되어 있으며, 추가로 흑체 궤적(black body locus)(301)이 도시되어 있다. 도면에 도시된 바와 같이, 사용되는 세 개의 화이트 광은 흑체 궤적(301) 상의 좌표를 갖는 화이트 광이다.
서로 다른 색온도의 광을 발산하는 엘이디 채널이 세 개인 경우, 즉 N=3인 경우, N-1 개, 즉 2개의 제어 구간으로 분할되어 디밍 제어가 이루어진다. 디밍 레벨이 낮은 상대적으로 밝은 제어 구간에서는 색온도가 높은 인접한 두 개의 광, 즉 6,500 K의 화이트 광 및 3,000 K의 화이트 광을 생성하는 두 개의 엘이디 채널을 이용하여 혼합 광이 생성되고, 디밍 레벨이 증가하여 상대적으로 어두운 제어 구간에서는 색온도가 낮은 인접한 두 개의 광, 즉 3,000 K의 화이트 광 및 2,000 K의 화이트 광을 생성하는 두 개의 엘이디 채널을 이용하여 혼합 광이 생성된다.
도 3에는 상대적으로 밝은 첫 번째 제어 구간에서 6,500 K의 화이트 광 및 3,000 K의 화이트 광의 혼합에 의해 얻어질 수 있는 광의 좌표 궤적(111)이 도시되어 있으며, 궤적(111)의 한 좌표(112)가 예시적으로 표시되어 있다. 이때, 6,500 K의 화이트 광 및 3,000 K의 화이트 광의 혼합에 의해 얻어질 수 있는 광의 좌표의 궤적(111)은 6,500 K의 화이트 광의 좌표(101) 및 3,000 K의 화이트 광의 좌표(102)를 연결하는 직선과 일치한다. 도 3에 도면부호 113에 의해 지시된 타원은 혼합 광의 좌표(112)의 광의 10-스텝의 맥아담 타원을 나타낸다. 본 발명의 실시예에서는 인접하는 색온도의 엘이디 채널에서 생성되는 광의 혼합에 의해 얻어지는 혼합 광이 색도 다이어그램 상에서 흑체 궤적 상의 좌표에서 10-스텝 맥아담 타원 내에 위치하도록 구성되며, 이는 도 3의 혼합 광의 좌표 궤적(111) 상의 임의의 좌표에서의 10-스텝 맥아담 타원이 흑체 궤적(301)의 적어도 일부를 포함하는 것과 대등한 것으로 해석될 수 있다.
한편, 도 4에는 상대적으로 어두운 두 번째 제어 구간에서 3,000 K의 화이트 광 및 2,000 K의 화이트 광의 혼합에 의해 얻어질 수 있는 광의 좌표 궤적(121)이 도시되어 있으며, 궤적(121)의 한 좌표(122)가 예시적으로 표시되어 있다. 이때, 3,000 K의 화이트 광 및 2,000 K의 화이트 광의 혼합에 의해 얻어질 수 있는 광의 좌표의 궤적(121)은 3,000 K의 화이트 광의 좌표(102) 및 2,000 K의 화이트 광의 좌표(103)를 연결하는 직선과 일치한다. 도 4에 도면부호 123에 의해 지시된 타원은 혼합 광의 좌표(122)의 광의 10-스텝의 맥아담 타원을 나타낸다. 첫 번째 제어 구간과 동일하게, 두 번째 제어 구간에서도 인접하는 색온도의 엘이디 채널에서 생성되는 광의 혼합에 의해 얻어지는 혼합 광이 색도 다이어그램 상에서 흑체 궤적 상의 좌표에서 10-스텝 맥아담 타원 내에 위치하도록 구성되며, 이는 도 4의 혼합 광의 좌표 궤적(121) 상의 임의의 좌표에서의 10-스텝 맥아담 타원이 흑체 궤적(301)의 적어도 일부를 포함하는 것과 대등한 것으로 해석될 수 있다.
인접하는 색온도의 광의 혼합에 의해 얻어질 수 있는 혼합 광이 흑체 궤적 상의 좌표에서 10-스텝 맥아담 타원 내에 위치하도록 함으로써, 디밍 진행 중 흑체 궤적에 근사하는 혼합 광이 유지될 수 있다.
표 1은 6,500 K 화이트 광, 3,000 K 화이트 광, 2,000 K 화이트 광을 이용하여 디밍 레벨에 따른 목표 밝기와 목표 색온도를 구현하기 위한 각 광의 밝기를 예시적으로 보여준다. 표 1에서 각 화이트 광의 밝기는 목표 밝기와 목표 색온도를 달성할 수 있는 값들로 계산된 것들이며, 소수 두 번째 자리에서 반올림한 값으로 기재되어 있다. 디밍 레벨의 No는 디밍 레벨의 각 단계를 순차적으로 넘버링한 것이며, % 값들은 디밍 단계를 100 %부터 0 %까지 동일 크기로 차례로 감소시킨 값이다. 예를 들어, 목표 밝기는 각 광의 밝기를 합산한 값이고 목표 색온도는 각 광의 색온도의 밝기의 크기에 따른 가중 평균값으로 대략 산출될 수 있으며, 각 광의 밝기는 이들 조건을 만족하는 값들로 결정될 수 있다.
디밍 레벨 목표 밝기 목표 색온도 화이트 6,500K 화이트 3,000K 화이트 2,000K
No. % lm K lm lm lm
1 100% 1000.0lm 6,500K 1000.0lm 0.0lm 0.0lm
2 95% 857.4lm 6,275K 802.3lm 55.1lm 0.0lm
3 90% 729.0lm 6,050K 635.3lm 93.7lm 0.0lm
4 85% 614.1lm 5,825K 495.7lm 118.4lm 0.0lm
5 80% 512.0lm 5,600K 380.3lm 131.7lm 0.0lm
6 75% 421.9lm 5,375K 286.3lm 135.6lm 0.0lm
7 70% 343.0lm 5,150K 210.7lm 132.3lm 0.0lm
8 65% 274.6lm 4,925K 151.0lm 123.6lm 0.0lm
9 60% 216.0lm 4,700K 104.9lm 111.1lm 0.0lm
10 55% 166.4lm 4,475K 70.1lm 96.3lm 0.0lm
11 50% 125.0lm 4,250K 44.6lm 80.4lm 0.0lm
12 45% 91.1lm 4,025K 26.7lm 64.4lm 0.0lm
13 40% 64.0lm 3,800K 14.6lm 49.4lm 0.0lm
14 35% 42.9lm 3,575K 7.0lm 35.8lm 0.0lm
15 30% 27.0lm 3,350K 2.7lm 24.3lm 0.0lm
16 25% 15.6lm 3,125K 0.6lm 15.1lm 0.0lm
17 20% 8.0lm 2,900K 0.0lm 7.2lm 0.8lm
18 15% 3.4lm 2,675K 0.0lm 2.3lm 1.1lm
19 10% 1.0lm 2,450K 0.0lm 0.5lm 0.5lm
20 5% 0.1lm 2,225K 0.0lm 0.0lm 0.1lm
21 0% 0.0lm 2,000K 0.0lm 0.0lm 0.0lm
한편, 도 5는 표 1의 디밍 레벨 별 목표 밝기와 목표 색온도 백분율을 그래프로 각각 도시한 것이며, 도 6은 표 1의 디밍 레벨 별 각 광의 밝기를 그래프로 도시한 것이다. 표 1에서 목표 밝기는 가장 낮은 디밍 레벨인 디밍 레벨 No. 1에서 시스템의 최대 밝기로 설정되며 가장 높은 디밍 레벨인 디밍 레벨 No. 21에서 소등되는 것으로 설정되어 있으며, 도 5에서는 목표 밝기가 최대 밝기에 대한 해당 디밍 레벨의 밝기의 백분율로 나타나 있다. 표 1에서 목표 색온도는 디밍 레벨 No. 1에서 사용되는 세 개의 광 중 가장 높은 색온도인 6,500 K로 설정되어 있고 디밍 레벨 No. 21에서 가장 낮은 색온도인 2,000 K로 설정되어 있으며, 도 6에는 목표 밝기가 6,500 K의 색온도를 100 %로 하고 2,000 K의 색온도를 0%로 하였을 때 각 디밍 레벨의 목표 색온도의 백분율로 나타나 있다.
표 1, 도 5 및 도 6을 참조하면, 서로 다른 세 개(N=3)의 엘이디 채널을 사용하여 딤투웜 기능을 구현할 때, 두 개(N-1)의 제어 구간(C11, C12)으로 분할하여 디밍 제어가 이루어진다. 도 5 및 도 6에 가로 축은 디밍 레벨의 백분율을 나타내며 가장 우측의 100 %가 최대 밝기로 점등된 가장 낮은 디밍 레벨에 해당하고 원점의 0 %가 소등된 가장 높은 디밍 레벨에 해당한다. 즉 디밍 레벨의 증가에 따라 도 5 및 도 6에서 가로축의 우측에서 좌측으로 이동하는 경로를 따르게 된다.
먼저, 첫 번째 제어 구간(C11)에서는 가장 높은 색온도를 가지는 6,500 K의 광과 다음으로 높은 색온도를 가지는 3,000 K의 광을 혼합하여 혼합 광을 생성한다. 첫 번째 제어 구간(C11)은 디밍 레벨 100 %부터 25 %까지의 구간이다. 첫 번째 제어 구간(C11)에서 디밍 레벨의 증가에 따라 상대적으로 높은 색온도를 가지는 6,500 K 화이트 광의 밝기는 점차로 감소시키고 상대적으로 낮은 색온도를 가지는 3,000 K 화이트 광의 밝기는 점차로 증가시키다가 다시 감소시킨다.
다음으로, 두 번째 제어 구간(C12)에서 중간 색온도를 가지는 3,000 K의 광과 가장 낮은 색온도를 가지는 2,000 K의 광을 혼합하여 혼합 광을 생성한다. 두 번째 제어 구간(C12)은 디밍 레벨 20 %부터 0 %까지의 구간이다. 이 제어 구간(C12)에서 디밍 레벨의 증가에 따라 상대적으로 높은 색온도를 가지는 3,000 K 화이트 광의 밝기는 점차로 감소시키고 상대적으로 낮은 색온도를 가지는 2,000 K 광의 밝기는 증가시키다가 감소시킨다. 이와 같이, 각 제어 구간(C11, C12)에서 디밍 레벨이 증가할 때 인접하는 두 개의 엘이디 채널 중 색온도가 높은 엘이디 채널의 밝기를 점차 감소시키고 색온도가 낮은 엘이디 채널의 밝기를 점차 증가시키다가 감소시킴으로써, 밝기의 백분율이 도 5에 도시된 바와 같이 디밍 레벨의 증가에 따라 비선형적으로 감소하는 경향을 갖게 된다. 밝기의 백분율이 도 5에 도시된 바와 같이 디밍 레벨의 선형적 변화에 따라 비선형적으로 변하면, 사용자는 밝기가 디밍 레벨의 선형적 변화에 따라 선형적으로 변하는 것으로 인식하게 된다. 이는 사람의 육안이 상대적으로 밝을 때는 밝기 변화에 둔감하며 상대적으로 어두울 때는 밝기 변화에 민감하다는 점에 기인한다. 상대적으로 밝은 낮은 디밍 레벨들에서는 디밍 레벨의 변화에 따라 밝기 변화를 크게 함으로써 사용자가 밝기가 디밍 레벨의 선형적 변화에 맞춰 유사한 선형적 변화를 하는 것으로 인식하게 된다. 이에 의해 디밍 레벨의 선형적 변화에 대응하여 밝기가 선형적으로 변하는 것으로 인식될 수 있는 고품질의 조명 시스템이 제공될 수 있다.
두 개의 제어 구간(C11, C12)에서 디밍 레벨의 변화에 따른 상기한 바와 같은 각 광의 밝기의 변화에 의해 도 5에 도시된 바와 같이 목표 밝기의 백분율은 디밍 레벨에 따라 비선형적으로 변하고 목표 색온도의 백분율은 디밍 레벨에 따라 선형적으로 변하도록 할 수 있다. 예를 들어, 목표 밝기의 백분율은 디밍 레벨에 대한 이차 이상의 다항 함수 또는 지수 함수의 형태로 비선형적으로 변하고, 목표 색온도의 백분율은 일차 함수의 형태로 변하도록 할 수 있다. 특히 목표 밝기의 백분율을 디밍 레벨에 따라 비선형적으로 변하도록 함으로써, 디밍 과정 중 밝기 변화가 디밍 레벨의 선형적 변화에 따라 선형적으로 변하는 것으로 육안에 의해 인식되도록 만들 수 있다.
실시예 2: 화이트 6,500 K - 화이트 2,700 K - 엠버 1,700 K
색온도 6,500 K(Kelvin)의 화이트 광을 생성하는 엘이디 채널, 색온도 2,700 K의 화이트 광을 생성하는 엘이디 채널 그리고 색온도 1,700 K의 엠버 광을 생성하는 엘이디 채널이 사용된다. 각 엘이디 채널은 해당 색온도의 화이트 광 또는 엠버 광을 생성하는 하나 이상의 엘이디를 포함할 수 있다. 상기한 실시예 1에 대한 설명과 중복되는 설명은 생략한다. 본 발명의 다른 실시예에서는 엠버 계열의 광 대신 레드 계열의 광이 사용될 수도 있다.
도 7에는 세 개의 엘이디 채널에서 각각 생성되는 6,500 K의 화이트 광의 좌표(201), 2,700 K의 화이트 광의 좌표(102), 및 1,700 K의 화이트 광의 좌표(203)가 CIE 칼라 차트 상에 표시된 색도 다이어그램이 도시되어 있으며, 추가로 흑체 궤적(301)이 도시되어 있다. 도면에 도시된 바와 같이, 사용되는 두 개의 화이트 광은 흑체 궤적(301) 상의 좌표를 갖는 화이트 광이고, 엠버 광은 흑체 궤적(301) 상의 한 좌표에서 10-스텝의 맥아담 타원 내에 위치하는 좌표를 갖는 광이다.
실시예 1과 마찬가지로, 2개의 제어 구간으로 분할되어 디밍 제어가 이루어진다. 디밍 레벨이 낮은 상대적으로 밝은 제어 구간에서는 색온도가 높은 인접한 두 개의 광, 즉 6,500 K의 화이트 광 및 2,700 K의 화이트 광을 생성하는 두 개의 엘이디 채널을 이용하여 혼합 광이 생성되고, 디밍 레벨이 증가하여 상대적으로 어두운 제어 구간에서는 색온도가 낮은 인접한 두 개의 광, 즉 2,700 K의 화이트 광 및 1,700 K의 엠버 광을 생성하는 두 개의 엘이디 채널을 이용하여 혼합 광이 생성된다.
도 8에는 상대적으로 밝은 첫 번째 제어 구간에서 6,500 K의 화이트 광 및 2,700 K의 화이트 광의 혼합에 의해 얻어질 수 있는 광의 좌표 궤적(211)이 도시되어 있으며, 궤적(211)의 한 좌표(212)가 예시적으로 표시되어 있다. 이때, 6,500 K의 화이트 광 및 2,700 K의 화이트 광의 혼합에 의해 얻어질 수 있는 광의 좌표의 궤적(211)은 6,500 K의 화이트 광의 좌표(201) 및 2,700 K의 화이트 광의 좌표(202)를 연결하는 직선과 일치한다. 도 8에 도면부호 213에 의해 지시된 타원은 혼합 광의 좌표(212)의 광의 10-스텝의 맥아담 타원을 나타낸다. 본 발명의 실시예에서는 인접하는 색온도의 엘이디 채널에서 생성되는 광의 혼합에 의해 얻어지는 혼합 광이 색도 다이어그램 상에서 흑체 궤적 상의 좌표에서 10-스텝 맥아담 타원 내에 위치하도록 구성되며, 이는 도 8의 혼합 광의 좌표 궤적(211) 상의 임의의 좌표에서의 10-스텝 맥아담 타원이 흑체 궤적(301)의 적어도 일부를 포함하는 것과 대등한 것으로 해석될 수 있다.
한편, 도 9에는 상대적으로 어두운 두 번째 제어 구간에서 2,700 K의 화이트 광 및 1,700 K의 엠버 광의 혼합에 의해 얻어질 수 있는 광의 좌표 궤적(221)이 도시되어 있으며, 궤적(221)의 한 좌표(222)가 예시적으로 표시되어 있다. 이때, 2,700 K의 화이트 광 및 1,700 K의 엠버 광의 혼합에 의해 얻어질 수 있는 광의 좌표의 궤적(221)은 2,700 K의 화이트 광의 좌표(202) 및 1,700 K의 엠버 광의 좌표(203)를 연결하는 직선과 일치한다. 도 9에 도면부호 223에 의해 지시된 타원은 혼합 광의 좌표(222)의 광의 10-스텝의 맥아담 타원을 나타낸다. 첫 번째 제어 구간과 동일하게, 두 번째 제어 구간에서도 인접하는 색온도의 엘이디 채널에서 생성되는 광의 혼합에 의해 얻어지는 혼합 광이 색도 다이어그램 상에서 흑체 궤적 상의 좌표에서 10-스텝 맥아담 타원 내에 위치하도록 구성되며, 이는 도 9의 혼합 광의 좌표 궤적(221) 상의 임의의 좌표에서의 10-스텝 맥아담 타원이 흑체 궤적(301)의 적어도 일부를 포함하는 것과 대등한 것으로 해석될 수 있다.
인접하는 색온도의 광의 혼합에 의해 얻어질 수 있는 혼합 광이 흑체 궤적 상의 좌표에서 10-스텝 맥아담 타원 내에 위치하도록 함으로써, 디밍 진행 중 흑체 궤적에 근사하는 혼합 광이 유지될 수 있다.
표 2은 6,500 K 화이트 광, 2,700 K 화이트 광, 1,700 K 엠버 광을 이용하여 디밍 레벨에 따른 목표 밝기와 목표 색온도를 구현하기 위한 각 광의 밝기를 예시적으로 보여준다. 표 2에서 각 광의 밝기는 목표 밝기와 목표 색온도를 달성할 수 있는 값들로 계산된 것들이며, 소수 두 번째 자리에서 반올림한 값으로 기재되어 있다.
디밍레벨 목표 밝기 목표 색온도 화이트 6,500K 화이트 2,700K 엠버 1,770K
No. % lm K lm lm lm
1 100% 1000.0lm 6,500K 1000.0lm 0.0lm 0.0lm
2 95% 857.4lm 6,204K 790.7lm 66.7lm 0.0lm
3 90% 729.0lm 5,909K 615.6lm 113.4lm 0.0lm
4 85% 614.1lm 5,613K 470.8lm 143.3lm 0.0lm
5 80% 512.0lm 5,318K 352.7lm 159.3lm 0.0lm
6 75% 421.9lm 5,022K 257.8lm 164.1lm 0.0lm
7 70% 343.0lm 4,726K 182.9lm 160.1lm 0.0lm
8 65% 274.6lm 4,431K 125.1lm 149.6lm 0.0lm
9 60% 216.0lm 4,135K 81.6lm 134.4lm 0.0lm
10 55% 166.4lm 3,839K 49.9lm 116.5lm 0.0lm
11 50% 125.0lm 3,544K 27.7lm 97.3lm 0.0lm
12 45% 91.1lm 3,248K 13.1lm 78.0lm 0.0lm
13 40% 64.0lm 2,953K 4.2lm 59.8lm 0.0lm
14 35% 42.9lm 2,657K 0.0lm 40.9lm 2.0lm
15 30% 27.0lm 2,361K 0.0lm 17.2lm 9.8lm
16 25% 15.6lm 2,066K 0.0lm 5.0lm 10.7lm
17 20% 8.0lm 1,770K 0.0lm 0.0lm 8.0lm
18 15% 3.4lm 1,770K 0.0lm 0.0lm 3.4lm
19 10% 1.0lm 1,770K 0.0lm 0.0lm 1.0lm
20 5% 0.1lm 1,770K 0.0lm 0.0lm 0.1lm
21 0% 0.0lm 1,770K 0.0lm 0.0lm 0.0lm
한편, 도 10은 표 2의 디밍 레벨 별 목표 밝기와 목표 색온도의 백분율을 그래프로 각각 도시한 것이며, 도 11은 표 2의 디밍 레벨 별 각 광의 밝기를 그래프로 도시한 것이다.
표 2, 도 10 및 도 11을 참조하면, 실시예 1과 동일하게, 두 개의 제어 구간(C21, C22)으로 분할하여 디밍 제어가 이루어진다. 먼저, 첫 번째 제어 구간(C21)에서는 가장 높은 색온도를 가지는 6,500 K의 광과 다음으로 높은 색온도를 가지는 2,700 K의 광을 혼합하여 혼합 광을 생성한다. 첫 번째 제어 구간(C21)은 디밍 레벨 100 %부터 40 %까지의 구간이다. 첫 번째 제어 구간(C21)에서 디밍 레벨의 증가에 따라 상대적으로 높은 색온도를 가지는 6,500 K 화이트 광의 밝기는 점차로 감소시키고 상대적으로 낮은 색온도를 가지는 2,700 K 화이트 광의 밝기는 점차로 증가시키다가 다시 감소시킨다. 다음으로, 두 번째 제어 구간(C22)에서 중간 색온도를 가지는 2,700 K의 광과 가장 낮은 색온도를 가지는 1,700 K의 광을 혼합하여 혼합 광을 생성한다. 두 번째 제어 구간(C22)은 디밍 레벨 35 %부터 0 %까지의 구간이다. 이 제어 구간(C22)에서 디밍 레벨의 증가에 따라 상대적으로 높은 색온도를 가지는 2,700 K 화이트 광의 밝기는 점차로 감소시키고 상대적으로 낮은 색온도를 가지는 1,700 K의 엠버 광의 밝기는 증가시키다가 감소시킨다. 이와 같은 각 광의 밝기 제어에 의해, 위에서 설명한 바와 같이, 밝기 백분율이 디밍 레벨의 선형적 변화에 따라 비선형적으로 변하는 경향을 가질 수 있으며, 그에 따라 사용자가 밝기가 디밍 레벨의 선형적 변화에 맞춰 유사한 선형적 변화를 하는 것으로 인식하게 된다.
이상에서 본 발명의 실시예를 설명하였으나, 본 발명의 권리범위는 이에 한정되지 아니하며 본 발명의 실시예로부터 본 발명이 속하는 기술분야에서 통상의 지식을 가진 자에 의해 용이하게 변경되어 균등한 것으로 인정되는 범위의 모든 변경 및 수정을 포함한다.
10: 엘이디 광원
11, 12, 13: 엘이디 채널
20: 드라이버
30: 컨트롤 유닛
40: 컨트롤 인터페이스
50: 디밍 테이블

Claims (21)

  1. 하나 이상의 엘이디를 각각 구비하며 상대적으로 가장 높은 색온도부터 가장 낮은 색온도까지 서로 다른 색온도를 가지는 광을 각각 발산할 수 있도록 구성되는 세 개 이상인 N 개의 엘이디 채널을 포함하는 엘이디 광원,
    상기 각 엘이디 채널을 전기적으로 구동할 수 있도록 구성되는 드라이버, 그리고
    상기 각 엘이디 채널에서 발산되는 광의 밝기가 조절되어 상기 엘이디 광원에서 발산되는 혼합 광의 밝기의 디밍이 이루어질 수 있도록 상기 드라이버를 제어할 수 있도록 구성되는 컨트롤 유닛
    을 포함하고,
    상기 컨트롤 유닛은 상기 혼합 광의 밝기의 감소를 나타내는 디밍 레벨의 증가에 따라 상기 혼합 광의 밝기와 색온도가 연동되어 함께 감소하도록 제어하고,
    상기 컨트롤 유닛은 상기 디밍 레벨에 해당하는 상기 혼합 광의 밝기의 크기 별로 상기 세 개 이상의 엘이디 채널에서 선택되는 두 개의 엘이디 채널의 조합 중 어느 하나를 선택적으로 이용하여 원하는 밝기 및 색온도가 구현되도록 제어하는
    엘이디 조명 시스템.
  2. 하나 이상의 엘이디를 각각 구비하며 상대적으로 가장 높은 색온도부터 가장 낮은 색온도까지 서로 다른 색온도를 가지는 광을 각각 발산할 수 있도록 구성되는 세 개 이상인 N 개의 엘이디 채널을 포함하는 엘이디 광원,
    상기 각 엘이디 채널을 전기적으로 구동할 수 있도록 구성되는 드라이버, 그리고
    상기 각 엘이디 채널에서 발산되는 광의 밝기가 조절되어 상기 엘이디 광원에서 발산되는 혼합 광의 밝기의 디밍이 이루어질 수 있도록 상기 드라이버를 제어할 수 있도록 구성되는 컨트롤 유닛
    을 포함하고,
    상기 컨트롤 유닛은 상기 혼합 광의 밝기의 감소를 나타내는 디밍 레벨의 증가에 따라 상기 혼합 광의 밝기와 색온도가 연동되어 함께 감소하도록 제어하고,
    상기 컨트롤 유닛은 상기 디밍 레벨의 증가에 따라 상기 N 개보다 한 개 작은 N-1 개의 미리 설정된 제어 구간에서 상기 혼합 광의 디밍이 이루어지도록 제어하고,
    상기 컨트롤 유닛은 상기 N-1 개의 각 제어 구간의 순서에 해당하는 색온도의 크기가 큰 것부터 작은 순서로 배열된 상기 세 개 이상의 엘이디 채널 중 색온도 크기가 인접하는 두 개의 엘이디 채널의 조합을 이용하여 상기 혼합 광의 밝기와 색온도를 제어하는
    엘이디 조명 시스템.
  3. 제2항에서,
    상기 컨트롤 유닛은 상기 각 제어 구간 별로 상기 인접하는 두 개의 엘이디 채널의 구동에 의해 상기 디밍 레벨의 증가에 따라 상기 혼합 광의 밝기가 비선형적으로 감소하도록 제어하며,
    상기 컨트롤 유닛은 상기 각 제어 구간에서 상기 디밍 레벨이 증가할 때 상기 색온도의 크기가 인접하는 두 개의 엘이디 채널 중 색온도가 높은 엘이디 채널의 밝기를 점차 감소시키고 색온도가 낮은 엘이디 채널의 밝기를 점차 증가시키다가 감소시키도록 제어하는
    엘이디 조명 시스템.
  4. 제1항 또는 제2에서,
    상기 각 엘이디 채널은 색도 다이어그램 상에서 흑체 궤적 상의 좌표에서 10-스텝의 맥아담(MacAdam) 타원 내에 위치하는 광을 발산하는
    엘이디 조명 시스템.
  5. 제1항 또는 제2항에서,
    상기 N 개의 엘이디 채널 중 가장 높은 색온도를 가지는 광을 발산하는 엘이디 채널은 380 내지 500 nm 대역에서 상대 방출 강도(relative emission intensity)의 최대값이 60% 이상인 광 스펙트럼을 가지고,
    상기 N 개의 엘이디 채널 중 가장 낮은 색온도를 가지는 광을 발산하는 엘이디 채널은 380 내지 500 nm 대역에서 상대 방출 강도의 최대값이 30% 이하인 광 스펙트럼을 가지는
    엘이디 조명 시스템.
  6. 제1항 또는 제2항에서,
    사용자로부터 원하는 디밍 레벨을 입력 받을 수 있도록 구성되며 입력된 디밍 레벨에 해당하는 디밍 신호를 상기 컨트롤 유닛으로 출력하는 컨트롤 인터페이스를 더 포함하는
    엘이디 조명 시스템.
  7. 제1항 또는 제2항에서,
    상기 컨트롤 유닛은 타이머 기능을 구현할 수 있도록 구성되며,
    상기 컨트롤 유닛은, 상기 타이머 기능이 활성화된 경우, 상기 가장 낮은 색온도를 가지는 엘이디 채널을 발산되는 광이 정해진 시간 동안 자동으로 디밍되다가 소등되도록 제어하거나, 상기 가장 낮은 색온도를 가지는 엘이디 채널과 그 다음으로 낮은 색온도를 가지는 엘이디 채널을 발산되는 혼합 광이 정해진 시간 동안 색온도가 감소하면서 자동으로 디밍되다가 소등되도록 제어하는
    엘이디 조명 시스템.
  8. 제1항 또는 제2항에서,
    상기 N 개의 엘이디 채널 중 가장 높은 색온도의 광을 발산하는 엘이디 채널의 최대 밝기에 대한 상기 N 개의 엘이디 채널 중 색온도가 높은 것부터 낮은 순으로 k 번째 엘이디 채널의 최대 밝기의 비율은 (N-k+1)2/(4*(N-1)) (여기서 1<k<=N)에 의해 산출되는 값보다 작은 엘이디 조명 시스템.
  9. 제1항 또는 제2항에서,
    상기 N 개의 엘이디 채널은 색온도의 크기가 인접하는 두 개의 엘이디 채널에 의해 얻어지는 혼합 광이 색도 다이어그램 상에서 흑체 궤적 상의 좌표에서 10-스텝의 맥아담 타원 내에 위치하도록 하는 광을 각각 생성하도록 구성되는 엘이디 조명 시스템.
  10. 제1 색온도를 가지는 광을 발산하는 적어도 하나의 제1 엘이디를 가지는 제1 엘이디 채널,
    상기 제1 색온도보다 낮은 제2 색온도를 가지는 적어도 하나의 제2 엘이디를 가지는 제2 엘이디 채널,
    상기 제2 색온도보다 낮은 제3 색온도를 가지는 적어도 하나의 제3 엘이디를 가지는 제3 엘이디 채널,
    상기 제1 내지 제3 엘이디 채널을 전기적으로 구동할 수 있도록 구성되는 드라이버, 그리고
    상기 제1 내지 제3 엘이디 채널에서 발산되는 광의 밝기가 조절되어 상기 제1 내지 제3 엘이디 채널에서 발산되는 혼합 광의 밝기의 디밍이 이루어질 수 있도록 상기 드라이버를 제어할 수 있도록 구성되는 컨트롤 유닛
    을 포함하고,
    상기 컨트롤 유닛은 상기 혼합 광의 밝기의 감소를 나타내는 디밍 레벨의 증가에 따라 상기 제1 내지 제3 엘이디 채널의 혼합 광의 밝기와 색온도가 연동되어 함께 감소하도록 제어하고,
    상기 컨트롤 유닛은 상기 디밍 레벨에 해당하는 상기 혼합 광의 밝기의 크기 별로 상기 제1 내지 제3 엘이디 채널에서 선택되는 두 개의 엘이디 채널의 조합 중 어느 하나를 선택적으로 이용하여 원하는 밝기 및 색온도가 구현되도록 제어하는
    엘이디 조명 시스템.
  11. 제10항에서,
    상기 컨트롤 유닛은 상기 제1 엘이디 채널과 상기 제2 엘이디 채널을 이용하여 상기 디밍 레벨에 따른 혼합 광의 밝기와 색온도를 제어하는 제1 제어 구간, 그리고 상기 제2 엘이디 채널과 상기 제3 엘이디 채널을 이용하여 상기 디밍 레벨에 따른 혼합 광의 밝기와 색온도를 제어하는 제2 제어 구간을 이용하여 상기 드라이버를 제어하도록 구성되는
    엘이디 조명 시스템.
  12. 제11항에서,
    상기 컨트롤 유닛은 상기 디밍 레벨의 증가에 따라 상기 혼합 광의 밝기가 비선형적으로 감소하도록 제어하며,
    상기 컨트롤 유닛은 상기 제1 제어 구간에서 상기 디밍 레벨의 증가에 따라 상기 제1 엘이디 채널의 밝기를 점차로 감소시키고 상기 제2 엘이디 채널의 밝기를 점차 증가시키다가 감소시키도록 제어하고, 제2 제어 구간에서 상기 디밍 레벨의 증가에 따라 상기 제2 엘이디 채널의 밝기를 점차로 감소시키고 상기 제3 엘이디 채널의 밝기를 점차 증가시키다가 감소시키도록 제어하는
    엘이디 조명 시스템.
  13. 제10항에서,
    상기 제1 및 제2 엘이디 채널은 화이트 광을 발산하고,
    상기 제3 엘이디 채널은 엠버(amber) 또는 적색 계열의 광을 발산하는
    엘이디 조명 시스템.
  14. 제10항에서,
    상기 제1 색온도는 10,000 K 내지 4,000 K이고, 상기 제2 색온도는 3,500 K 내지 2,500 K이며, 상기 제3 색온도는 2,500 K 내지 1,000 K인
    엘이디 조명 시스템.
  15. 제10항 내지 제14항 중 어느 한 항에서,
    상기 제1 내지 제3 엘이디 채널은 색도 다이어그램 상에서 흑체 궤적 상의 좌표에서 10-스텝의 맥아담 타원 내에 위치하는 광을 발산하는
    엘이디 조명 시스템.
  16. 제10항에서,
    상기 제1 및 제2 엘이디 채널은 각각 발산하는 광의 혼합에 의해 얻어지는 혼합 광이 색도 다이어그램 상에서 흑체 궤적 상의 좌표에서 10-스텝의 맥아담 타원 내에 위치하도록 하는 광을 각각 생성하도록 구성되고,
    상기 제2 및 제3 엘이디 채널은 각각 발산하는 광의 혼합에 의해 얻어지는 혼합 광이 색도 다이어그램 상에서 흑체 궤적 상의 좌표에서 10-스텝의 맥아담 타원 내에 위치하도록 하는 광을 각각 생성하도록 구성되는
    엘이디 조명 시스템.
  17. 출력 광을 밝기가 감소하도록 조절하는 디밍 기능을 갖는 엘이디 조명 시스템에 있어서,
    서로 다른 색온도의 광을 각각 발산할 수 있도록 구성되는 세 개 이상의 엘이디 채널을 포함하는 엘이디 광원, 그리고
    상기 엘이디 채널을 전기적으로 구동할 수 있도록 구성되는 전기 회로
    를 포함하고,
    상기 전기 회로는, 상기 출력 광의 밝기가 감소하는 디밍 시에, 상기 출력 광의 밝기와 색온도가 연동되어 함께 감소하도록 상기 엘이디 광원을 구동시키도록 구성되고,
    상기 전기 회로는 상기 출력 광의 밝기의 크기 별로 상기 세 개 이상의 엘이디 채널에서 선택되는 두 개의 엘이디 채널의 조합 중 어느 하나를 선택적으로 구동하여 원하는 밝기 및 색온도가 구현되도록 구성되는
    엘이디 조명 시스템.
  18. 제17항에서,
    상기 전기 회로는 상기 엘이디 채널의 개수보다 한 개 작은 개수의 복수의 디밍 제어 구간에서 상기 디밍 기능이 구현되도록 상기 엘이디 광원을 작동시키도록 구성되고,
    상기 전기 회로는 상기 출력 광의 밝기가 큰 것에서부터 작은 순서의 상기 복수의 디밍 제어 구간에서 상기 색온도의 크기가 큰 것부터 작은 순서의 상기 엘이디 채널 중 상기 각 디밍 제어 구간의 순서에 해당하는 색온도의 크기가 인접하는 두 개의 엘이디 채널 중 하나 이상을 이용하여 상기 출력 광을 생성하도록 상기 엘이디 광원을 작동시키도록 구성되는
    엘이디 조명 시스템.
  19. 출력 광을 밝기가 감소하도록 조절하는 디밍 기능을 갖는 엘이디 조명 시스템에 있어서,
    서로 다른 색온도의 광을 각각 발산할 수 있도록 구성되는 세 개 이상인 N개의 엘이디 채널을 포함하는 엘이디 광원, 그리고
    상기 엘이디 채널을 전기적으로 구동할 수 있도록 구성되는 전기 회로
    를 포함하고,
    상기 전기 회로는, 상기 출력 광의 밝기가 감소하는 디밍 시에, 상기 출력 광의 밝기와 색온도가 연동되어 함께 감소하도록 상기 엘이디 광원을 구동시키도록 구성되고,
    상기 전기 회로는 상기 출력 광의 밝기의 크기 별로 상기 세 개 이상의 엘이디 채널에서 선택되는 두 개의 엘이디 채널의 조합 중 어느 하나를 선택적으로 구동하여 원하는 밝기 및 색온도가 구현되도록 구성되고,
    상기 전기 회로는 상기 출력 광의 밝기의 감소를 나타내는 디밍 레벨의 증가에 따라 상기 N 개보다 한 개 작은 N-1 개의 미리 설정된 제어 구간에서 상기 출력 광의 디밍이 이루어지도록 구성되고,
    상기 전기 회로는 상기 N-1 개의 각 제어 구간의 순서에 해당하는 색온도의 크기가 큰 것부터 작은 순서로 배열된 상기 세 개 이상의 엘이디 채널 중 색온도 크기가 인접하는 두 개의 엘이디 채널의 조합을 이용하여 상기 출력 광의 밝기와 색온도가 조절되도록 작동하는
    엘이디 조명 시스템.
  20. 출력 광을 밝기가 감소하도록 조절하는 디밍 기능을 갖는 엘이디 조명 시스템에 있어서,
    제1 색온도를 가지는 광을 발산하는 적어도 하나의 제1 엘이디를 가지는 제1 엘이디 채널,
    상기 제1 색온도보다 낮은 제2 색온도를 가지는 적어도 하나의 제2 엘이디를 가지는 제2 엘이디 채널,
    상기 제2 색온도보다 낮은 제3 색온도를 가지는 적어도 하나의 제3 엘이디를 가지는 제3 엘이디 채널, 그리고
    상기 제1 내지 제3 엘이디 채널을 전기적으로 구동할 수 있도록 구성되는 전기 회로
    를 포함하고,
    상기 전기 회로는, 상기 출력 광의 밝기가 감소하는 디밍 시에, 상기 출력 광의 밝기와 색온도가 연동되어 함께 감소하도록 상기 제1 내지 제3 엘이디 채널을 작동시키도록 구성되고,
    상기 전기 회로는 상기 출력 광의 밝기의 크기 별로 상기 제1 내지 제3 엘이디 채널에서 선택되는 두 개의 엘이디 채널의 조합 중 어느 하나를 선택적으로 구동하여 원하는 밝기 및 색온도가 구현되도록 구성되는
    엘이디 조명 시스템.
  21. 제20항에서,
    상기 전기 회로는 상기 제1 내지 제3 엘이디 채널을 상기 출력 광의 밝기가 상대적으로 큰 제1 디밍 제어 구간, 및 상기 출력 광의 밝기가 상기 제1 디밍 제어 구간보다 작은 제2 디밍 제어 구간에서 작동시킬 수 있도록 구성되고,
    상기 제1 디밍 제어 구간에서는 상기 제1 및 제2 엘이디 채널의 조합에 의해 상기 출력 광의 밝기가 조절되도록 구성되고, 상기 제2 디밍 제어 구간에서는 상기 제2 및 제3 엘이디 채널의 조합에 의해 상기 출력 광의 밝기가 조절되도록 구성되는
    엘이디 조명 시스템.
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