KR20090125835A - 가스 방전 램프들과 반도체 광원들의 결합된 동작을 위한 동작 장치 및 방법 - Google Patents

Abstract

본 발명은 가스 방전 램프들과 반도체 광원들의 결합된 동작을 위한 디밍 가능한 동작 장치에 관한 것으로, 여기서는 낮은 디밍 범위에서 반도체 광원들만이 동작되고, 높은 디밍 범위에서 가스 방전 램프들만이 동작되며, 한 타입의 광원이 스위칭 온 또는 스위칭 오프되는 전이 지점들에서, 다른 타입의 광원이 동시에 전력 점프 되어, 인간의 눈이 어렵게만이 상기 전이 지점을 인지할 수 있거나 또는 전혀 인지할 수 없다.

Description

가스 방전 램프들과 반도체 광원들의 결합된 동작을 위한 동작 장치 및 방법{OPERATING DEVICE AND METHOD FOR THE COMBINED OPERATION OF GAS DISCHARGE LAMPS AND SEMICONDUCTOR LIGHT SOURCES}

본 발명은 광원들을 위한 디밍 가능한 동작 장치들의 분야에 관한 것으로, 더욱 상세하게는 가스 방전 램프들과 반도체 광원들의 결합된 동작을 위한 디밍 가능한 동작 장치들에 관한 것이다.

본 발명은 주요 청구항의 전제부에 따른 가스 방전 램프들과 반도체 광원들의 결합된 동작을 위한 디밍 가능한 동작 장치들에 기초한다. 지금까지, 각각의 광원은, 오랫동안 사용된 가스 방전 램프들에 부가하여 발광 다이오드들과 같은 반도체 광원들을 또한 사용하는 조명 기구들의 경우에서 개별적으로 고려되었다. 디밍 가능한 조명 기구들의 경우에서, 각각의 광원은 개별적으로 디밍될 수 있으나, 광원들 모두가 하나의 유닛으로 고려되지는 않는다.

US 7 052 157 B1은 조명 기구를 개시하며, 여기서 LED들이 또한 콤팩트한 형광 램프들에 부가하여 사용된다. 광원들은 서로 무관하게 디밍될 수 있다. 광원의 타입들이 모두 사용되는 공통 디밍 메커니즘은 이곳에서 기술되지 않는다.

비록 형광 램프들이 대응하는 정도의 기술적 복잡도로 명목 광(the nominal light)의 1%까지 낮아지게 디밍될 수 있더라도, 이러한 낮은 디밍 셋팅들에서 효율성은 상당히 감소된다. 방사된 광의 색 로커스(color locus)는 또한 변화할 수 있는데, 그 이유는 매우 낮은 전력들에서 램프가 상당한 범위까지 냉각되고 수은 방전과 비교할 때 아르곤 방전에 더 많은 가중치를 주기 때문이다.

그러므로, 예컨대 매우 낮은 디밍 셋팅들의 경우에, 반도체 광원과 같이, 더욱 효과적으로 디밍될 수 있는 광원을 제공할 필요가 있다. 두 개의 광원들의 구동의 복잡성이 낮게 유지되도록 하기 위하여, 하나의 동작 장치를 이용하여 광원들 모두를 동작시키는 것이 적절하다.

본 발명의 목적은 광원들 모두를 위해 공통 디밍 제어를 포함하는, 가스 방전 램프들과 반도체 광원들의 결합된 동작을 위한 디밍 가능한 동작 장치를 제공하는 것으로, 상기 디밍 제어에 의해, 상기 동작 장치의 발광 수단에 의해 방사되는 광이 명목 조명 집중도로부터 1% 또는 그 미만으로 하향 디밍될 수 있다.

상기 목적은 본 발명에 따라 장치 청구항 1 및 방법 청구항 10의 특징들에 의해 달성된다.

본 발명의 유용한 개선들이 종속 청구항들에 제공된다.

이러한 목적을 위해, 상기 동작 장치는 디밍을 이용하여 발광 수단 모두를 동작시킬 수 있는 회로들을 포함한다. 아날로그 또는 디지털 광 제어 버스에 대한 인터페이스를 나타낼 수 있는 입력부가 상기 디밍 제어를 위해 제공된다. 1-10V 버스가 일반적으로 아날로그 버스로서 사용되고, DALI 프로토콜이 일반적으로 디지털 인터페이스로서 사용된다. 디지털 인터페이스는 또한 광 제어 명령들과 상기 동작 장치 내에 저장되는 광 시나리오들을 식별한다. 신호가 상기 입력부에 입력되면, 상기 동작 장치는 입력 디밍 레벨에 대응하는 상기 두 개의 광원들의 광 방사를 제어한다.

이러한 경우에, 하나의 발광 수단 또는 다른 하나의 발광 수단이 디밍 레벨에 따라 사용되고, 내부 제어는 하나의 발광 수단으로부터 다른 하나의 발광 수단으로의 전이가 인간의 눈으로부터 감추어짐을 보장한다. 매우 부드러운 전이를 구현할 수 있기 위하여, 일정한 디밍 범위의 경우에 발광 수단 모두가 사용된다.

도 1은 본 발명에 따른 하이브리드 시스템의 개략도를 나타낸다.

도 2는 반도체 광원들로부터 가스 방전 램프들로의 전이를 도시하는 그래프이다.

도 3은 추가의 전환 기준 : 광원들의 특정 효율성을 도시하는 그래프이다.

제1 실시예

도 1은 본 발명에 따른 동작 장치의 개략적인 연결 다이어그램을 나타낸다. 상기 장치는 가스 방전 램프들을 위한 및 반도체 광원들을 위한 출력부들을 구비한다. 가스 방전 램프들은 바람직하게 콤팩트한 형광 램프들이고, 반도체 광원들은 예컨대 백색광을 방사하는 LED들 또는 OLED들일 수 있다. 자연스럽게 또한, 단 하나의 가스 방전 램프와 하나의 반도체 광원, 또는 하나의 가스 방전 램프와 다수의 반도체 광원들이 사용되는 것이 가능하다. 시스템 전압 입력부에 부가하여, 광 제어 인터페이스를 위한 입력부가 존재한다. 이러한 광 제어 인터페이스는 디지털 또는 아날로그 인터페이스일 수 있다. 그러나, 하나의 광 제어 프로토콜 또는 다른 광 제어 프로토콜에 맞추어 인터페이스를 프로그래밍할 수도 있다. 이는, 동작 장치의 최대 가능한 다양성의 장점을 갖는다.

두 개의 상이한 광원들은 두 개의 발광 수단의 광 분포가 유사하도록 조명기구 내에서 배치되어야 한다. 이러한 방식으로만, 어떠한 물리적 옵티컬 불일치들(any physical optical discrepancies) 없이 넓은 범위에서 조명기구가 디밍될 수 있다.

도 2는 LED들로부터 가스 방전 램프들로의 전이에서 기본 절차를 도시하는 그래프를 나타낸다. 전체 밝기에 걸쳐서 광 제어 신호의 디밍 셋팅이 도시된다. 상기 장치에 의해 동작되는 광원의 타입들 모두가 광 제어 신호를 통해 구동된다. 반도체 광원들 및 가스 방전 램프들에 대한 두 개의 곡선들은 광 제어 신호에 관하여 넓은 범위들에 걸쳐서, 즉 3% - 10%의 디밍 범위 밖의 모든 범위들에서 뻗어있고, 각각의 경우에 반도체 광원들 또는 가스 방전 램프들의 광 방사는 정확하게 상기 광 제어 신호의 규정된 값을 뒤따른다. 상기 광 제어 신호는 하한 끝 및 상한 끝에서 종료되는데, 그 이유는 신호와 밝기 사이에 더 이상 어떠한 상관도 존재하지 않기 때문이다. 3% 내지 10% 사이의 범위에서, 양쪽 타입들의 광원은 시스템 광 방사에 기여한다. 이러한 경우에, 광원들은 전체 조명 강도가 광 제어 신호의 규정된 값에 대응되도록 각각 디밍된다.

LED들 또는 OLED들은 예컨대 1%로부터 10%까지 더 낮은 디밍 범위에서 광을 방사한다. 3%의 디밍 셋팅 위에서, 가스 방전 램프들은 추가로 연결된다. 램프들의 시동시, 동시에 LED들의 조명 효율성이 조명기구의 전체적인 조명 강도가 변화하지 않도록 하기 위해 급격히 감소된다. 가스 방전 램프 - 자신이 시동되는 동안에 방사함 - 로부터 광의 쇼트 플래쉬(short flash)를 보상하고 가능하게 하기 위하여, 램프 시동 순간에 LED들을 완전히 연결해제하는 것도 고려될 수 있다. 3% 내지 10%의 범위에서, 발광 수단 모두는 각자의 조명 효율성에 있어서 성공적으로 런 업된다. 10%의 디밍 셋팅에서, 방사된 광량을 다시 유지하기 위하여 LED들은 연결해제되고 가스 방전 램프의 전력은 갑자기 증가된다. 이 지점으로부터, 가스 방전 램프는 자신의 정격 전력으로 하향 디밍된다.

제2 실시예

이러한 조치들은 발광 수단의 카테고리들 사이의 전이들이 인간의 눈에 의해 거의 인지될 수 없음을 보장한다. 그러나, 방사된 광의 색 로커스에 관하여 여전히 문제점이 존재한다. 비록 형광 램프들이 정격 전력에서 정의된 색 로커스를 갖더라도, 이는 디밍 상태에 따라 변경될 수 있다. 주로 낮은 디밍 셋팅들에서, 램프는 냉각된다. 이는 수은 방전이 드롭 오프(drop off)되는 결과를 가져오는데, 그 이유는 수은이 램프의 냉각점들에서 응축되어 그에 따라 방전을 위해 더 이상 가용하지 않기 때문이다. 그러나, 아르곤 방전의 비율이 그러므로 증가되어 적색으로의 색 로커스의 이동이 일어난다.

그러므로, 발광 수단의 두 가지 카테고리들 사이의 전이는 동일한 밝기에도 불구하고 보여지게 될 수 있다. 이는 주로, 조명이 비교적 긴 시간 기간 동안에 더 낮은 디밍 범위에서 동작된 경우인데, 여기서 가스 방전 램프는 상당한 정도로 디밍되거나 또는 완전히 스위치 오프 된다. 그런 다음에, 램프는 냉각되고 자신의 색을 변경시키거나, 또는 시동시 명목 광 동작 동안과 약간 상이한 색을 방사하는 범위까지 냉각된다.

그러므로, 제2 실시예에서의 동작 장치는 상이한 색들의 발광 다이오드들에 대한 출력부들을 갖는다. 바람직하게도 색이 있는 광을 방사하는 다이오드들을 위하여 세 개의 출력부들이 존재한다. 이러한 다이오드들은 그런 다음에 적색, 녹색 및 청색 광을 방사할 수 있고, 따라서 반도체 광원들 전부의 광이 가스 방전 램프의 광 색에 매칭될 수 있다.

이러한 목적을 위해, 디밍 셋팅, 시간 및 색 로커스에 따라 가스 방전 램프의 온도의 종속성을 기술하는 특성들의 패밀리가 동작 장치 내에 저장될 수 있다. 반도체 광원들이 스위칭 온 되는 낮은 디밍 셋팅들에서, 동작 장치는 상이한 색들의 광을 방사하는 반도체 광원들의 색 로커스를 가스 방전 램프의 색 로커스로 셋팅한다. 반도체 광원들은 자연스럽게 그룹들로 조직될 수 있고, 그 결과로 다수의 반도체 광원들이 또한 각각의 색을 위해 제공된다.

다른 가능성은 전체적인 밝기 및 색 로커스를 위해 센서를 사용하고, 상이한 광원들의 개별 밝기들, 전체 밝기 및 두 개의 색 로커스들에 대한 값들이 측정 및 조정될 수 있도록 램프들을 제어하는 것에 있다. 이러한 목적을 위해, 측정들은 측정될 발광 수단이 스위칭 온 될 때에만 수행될 필요가 있다. 이는 더 낮은 디밍 범위에서 비교적 단순한데, 그 이유는 광원들이 펄스들에 의해 구동되고 그러므로 측정될 발광 수단만이 광을 방사하게 되는 시간들이 항상 존재하기 때문이다. 구동으로부터 적절한 시간이 도출되지 않으면, 동작 장치의 제어는 측정 동안 측정되지 않을 발광 수단 전부를 스위칭 오프 시킬 수 있다. 이러한 시간 기간이 매우 짧기 때문에, 상기 시간 기간은 인간의 눈에 의해 인지될 수 없다.

Claims (11)

1. 가스 방전 램프들(2)과 반도체 광원들(3)의 결합된 동작을 위한 디밍 가능한 동작 장치(1)로서,

   상기 반도체 광원들(3)만이 더 낮은 디밍 범위에서 동작되고 상기 가스 방전 램프들(2)만이 더 높은 디밍 범위에서 동작되고,

   한 종류의 광원이 스위칭 오프 또는 스위칭 온 되는 전환 지점들에서,동시에, 전력의 점프가 나머지 종류의 광원에 인가되고, 그 결과로 인간의 눈이 상기 전환 지점을 인지할 수 없거나 또는 어렵게만이 인지할 수 있는,

   가스 방전 램프들과 반도체 광원들의 결합된 동작을 위한 디밍 가능한 동작 장치.
2. 제 1 항에 있어서,

   상기 두 가지 광원들의 효율성들이 대략 동등한 지점은 상기 두 가지 광원들이 스위칭 온 되는 디밍 범위 내에 있는,

   가스 방전 램프들과 반도체 광원들의 결합된 동작을 위한 디밍 가능한 동작 장치.
3. 제 1 항 또는 제 2 항에 있어서,

   상기 동작 장치(1)는 단색광을 방사하는 반도체 광원들을 위한 세 개의 출력 부들을 갖는,

   가스 방전 램프들과 반도체 광원들의 결합된 동작을 위한 디밍 가능한 동작 장치.
4. 제 3 항에 있어서,

   디밍 셋팅, 시간 및 색 로커스(color locus)에 따라 상기 가스 방전 램프들(2)의 온도의 종속성을 기술하는 특성들의 패밀리가 상기 동작 장치(1) 내에 저장되고,

   상기 동작 장치(1)는 상기 가스 방전 램프들(2)의 색 로커스를, 상이한 색들의 광을 방사하는 세 그룹들의 반도체 광원들(3)의 대응하는 구동을 통해, 상기 반도체 광원들(3)이 스위칭 온 되는 디밍 셋팅들에 셋팅하는,

   가스 방전 램프들과 반도체 광원들의 결합된 동작을 위한 디밍 가능한 동작 장치.
5. 제 3 항에 있어서,

   상기 동작 장치(1)는 상기 반도체 광원들(3)이 스위칭 온 되는 디밍 셋팅들에서 그리고 정확히 어떠한 반도체 광원들(3)도 광을 방사하지 않는 시간에 상기 가스 방전 램프들(2)의 색 로커스를 측정하고, 상기 반도체 광원들(3)을 상기 색 로커스로 셋팅하는,

   가스 방전 램프들과 반도체 광원들의 결합된 동작을 위한 디밍 가능한 동작 장치.
6. 제 5 항에 있어서,

   상기 동작 장치(1)는 또한 적절한 시간들에서 상기 가스 방전 램프들(2)과 상기 반도체 광원들(3)의 밝기들을 측정하고, 상기 반도체 광원들(3)의 색 로커스를 측정하며, 상기 밝기 및 상기 색 로커스가 목적하는 값들에 대응하도록 상기 반도체 광원들(3)을 조정하는,

   가스 방전 램프들과 반도체 광원들의 결합된 동작을 위한 디밍 가능한 동작 장치.
7. 제 1 항 내지 제 6 항 중 어느 한 항에 있어서,

   상기 반도체 광원들은 무기 발광 다이오드들인,

   가스 방전 램프들과 반도체 광원들의 결합된 동작을 위한 디밍 가능한 동작 장치.
8. 제 1 항 내지 제 7 항 중 어느 한 항에 있어서,

   상기 반도체 광원들은 유기 발광 다이오드들인,

   가스 방전 램프들과 반도체 광원들의 결합된 동작을 위한 디밍 가능한 동작 장치.
9. 제 1 항 내지 제 8 항 중 어느 한 항에 있어서,

   상기 동작 장치는 제어 인터페이스를 갖고, 상기 제어 인터페이스에 제어 신호가 입력되고, 상기 동작 장치는 상기 제어 신호를 내부 광 제어 신호로 변환하고, 상기 반도체 광원들과 상기 가스 방전 램프들은 상기 광 제어 신호에 의해 디밍되는,

   가스 방전 램프들과 반도체 광원들의 결합된 동작을 위한 디밍 가능한 동작 장치.
10. 반도체 광원들(3)과 가스 방전 램프들(2)을 동작시키고 디밍하기 위한 방법으로서,

    반도체 광원들(3)이 더 낮은 디밍 범위에서만 동작되고 가스 방전 램프들(2)은 더 높은 디밍 범위에서만 동작되고,

    광원들 양쪽 모두가 동작되는 범위가 제공되고, 한 가지 광원이 스위칭 온 되고 나머지 광원이 스위칭 오프 되는 전환 지점들이 시스템의 전체 밝기가 동일하게 유지되도록 설계되는,

    반도체 광원들과 가스 방전 램프들을 동작시키고 디밍하기 위한 방법.
11. 제 10 항에 있어서,

    상기 두 가지 광원들의 효율성들이 대략 동등한 지점은 상기 두 가지 광원들이 스위칭 온 되는 디밍 범위 내에 있는,

    반도체 광원들과 가스 방전 램프들을 동작시키고 디밍하기 위한 방법.

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