KR20100126318A - 주파수 변환 디밍 신호 생성 - Google Patents

주파수 변환 디밍 신호 생성 Download PDF

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KR20100126318A
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피터 자이 메이어스
마이클 해리스
테리 기븐
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크리 엘이디 라이팅 솔루션즈, 인크.
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Abstract

듀티 사이클 검출 회로, 평균화 회로, 파형 생성기 및 비교기 회로를 포함하는 조명 제어 회로가 제공된다. 듀티 사이클 검출 회로는 입력 파형 듀티 사이클 및 주파수에 대응하는 듀티 사이클 및 주파수를 갖는 제1 주기적 파형을 생성한다. 평균화 회로는 제1 주기적 파형의 듀티 사이클에 대응하는 전압 레벨을 갖는 제1 신호를 생성한다. 파형 생성기는 입력 파형 주파수와 상이한 주파수를 갖는 제2 주기적 파형을 출력한다. 비교기 회로는 제2 주기적 신호를 제1 신호와 비교하여, 입력 파형 듀티 사이클에 대응하는 듀티 사이클 및 제2 주기적 파형의 주파수에 대응하는 주파수를 갖는 출력 파형을 생성한다. 또한 방법들이 제공된다.

Description

주파수 변환 디밍 신호 생성{FREQUENCY CONVERTED DIMMING SIGNAL GENERATION}
<관련 출원에 대한 교차 참조>
본 출원은 2008년 1월 23일자 출원된 미국 가특허 출원 제61/022,886호의 이점을 주장하며, 본 명세서에서 그 전체가 참조로서 포함된다. 본 출원은 2008년 3월 27일자 출원된 미국 가특허 출원 제61/039,926호의 이점을 주장하며, 본 명세서에서 그 전체가 참조로서 포함된다. 본 출원은 2008년 12월 4일자 출원된 미국 특허 출원 제12/328,144호의 이점을 주장하며, 본 명세서에서 그 전체가 참조로서 포함된다.
<관련 출원>
본 출원은 "Frequency Converted Dimming Signal Generation" 이란 명칭의 미국 특허 출원 제12/328,115호와 관련되며, 그 개시 내용은 완전한 형태로 본 명세서에서 참조로 인용된다.
<발명의 분야>
본 발명의 대상은 조명 장치(lighting device)들에 관한 것이며, 더욱 구체적으로는, 펄스 폭이 디밍 레벨을 반영하는 디밍 신호 존재시의 발광 장치들을 위한 전력 제어에 관한 것이다.
조명을 위한 많은 제어 회로들은 위상 컷 디밍(phase cut dimming)을 이용한다. 위상 컷 디밍에서, 라인 전압의 리딩(leading) 또는 트레일링(trailing) 에지는 광에 제공된 RMS 전압을 감소시키도록 조작된다. 백열등과 이용될 때, 이러한 RMS 전압의 감소는 결과적으로 대응하는 전류의 감소를 가져오며, 따라서, 전력 소비의 감소 및 광 출력의 감소를 가져온다. RMS 전압이 감소함에 따라, 백열등으로부터의 광 출력은 감소한다.
전파(full wave) 정류된 AC 신호의 사이클의 예가 도 1a에 제공되고, 위상 컷 정류된 AC 파형의 사이클이 도 1b에 도시되며, 역 위상 컷 AC 파형의 사이클이 도 1c에 도시된다. 도 1a 내지 도 1c에서 보는 바와 같이, 위상 컷 디밍이 이용될 때, 결과적인 정류된 파형의 듀티 사이클은 변경된다. 이러한 듀티 사이클의 변경은, 충분히 큰 경우, 백열등으로부터의 광 출력의 감소로서 두드러진다. "오프" 시간은 백열등의 깜박임(flickering)을 일으키지 않는데, 그 이유는 백열등의 필라멘트는 어떤 열 관성(thermal inertia)을 가지며, 그 필라멘트를 통해 전류가 흐르지 않는 "오프" 시간 동안에도 광을 방출하기에 충분한 온도에서 유지될 것이기 때문이다.
최근, 일반적인 일루미네이션(illumination)을 위한 광을 제공하는 고체 상태 조명 시스템들이 개발되어 왔다. 이들 고체 상태 조명 시스템들은 발광 다이오드 또는 AC 라인 전압을 수신하여 그 전압을 고체 상태 광 에미터들을 구동하기에 적절한 전압 및/또는 전류로 변환하는 전력 공급기(power supply)에 결합되는 다른 고체 상태 광원들을 이용한다. 발광 다이오드 광원들을 위한 통상적인 전력 공급기들은 선형 전류 조절된 공급기들 및/또는 펄스 폭 변조된 전류 및/또는 전압 조절된 공급기들을 포함한다.
많은 상이한 응용들에서 고체 상태 광원들을 구동하는 많은 상이한 기술들이 기술되었는데, 예를 들어, 미국 특허 제3,755,697호(Miller), 미국 특허 제5,345,167호(Hasegawa 등), 미국 특허 제5,736,881호(Ortiz), 미국 특허 제6,150,771호(Perry), 미국 특허 제6,329,760호(Bebenroth), 미국 특허 제6,873,203호(Latham, II 등), 미국 특허 제5,151,679호(Dimmick), 미국 특허 제4,717,868호(Peterson), 미국 특허 제5,175,528호(Choi 등), 미국 특허 제3,787,752호(Delay), 미국 특허 제5,844,377호(Anderson 등), 미국 특허 제6,285,139호(Ghanem), 미국 특허 제6,161,910호(Reisenauer 등), 미국 특허 제4,090,189호(Fisler), 미국 특허 제6,636,003호(Rahm 등), 미국 특허 제7,071,762호(Xu 등), 미국 특허 제6,400,101호(Biebl 등), 미국 특허 제6,586,890호(Min 등), 미국 특허 제6,222,172호(Fossum 등), 미국 특허 제5,912,568호(Kiley), 미국 특허 제6,836,081호(Swanson 등), 미국 특허 제6,987,787호(Mick), 미국 특허 제7,119,498호(Baldwin 등), 미국 특허 제6,747,420호(Barth 등), 미국 특허 제6,808,287호(Lebens 등), 미국 특허 제6,841,947호(Berg-johansen), 미국 특허 제7,202,608호(Robinson 등), 미국 특허 제6,995,518호, 미국 특허 제6,724,376호, 미국 특허 제7,180,487호(Kamikawa 등), 미국 특허 제6,614,358호(Hutchison 등), 미국 특허 제6,362,578호(Swanson 등), 미국 특허 제5,661,645호(Hochstein), 미국 특허 제6,528,954호(Lys 등), 미국 특허 제6,340,868호(Lys 등), 미국 특허 제7,038,399호(Lys 등), 미국 특허 제6,577,072호(Saito 등), 및 미국 특허 제6,388,393호(Illingworth)에 기술된 것들이 있다.
고체 상태 광원들의 일반적인 일루미네이션 응용에서, 하나의 바람직한 특성은 기존의 디밍 기술들과 호환가능하다는 것이다. 특히, 라인 전압의 듀티 사이클의 변화에 기초하는 디밍은 고체 상태 조명을 위한 전력 공급기 설계에 몇 가지 도전을 제공할 수 있다. 백열등과 달리, LED는 통상적으로 전류의 변경에 대한 매우 빠른 응답 시간을 갖는다. 이러한 LED의 빠른 응답은 종래의 디밍 회로들과 결합하여 LED의 구동에 어려움을 줄 수 있다.
예를 들어, 위상 컷 AC 신호에 응답하여 광 출력을 감소시키는 하나의 방법은 들어오는 위상 컷 AC 라인 신호의 펄스 폭을 이용하여 LED의 디밍을 직접 제어하는 것이다. 전파 정류된 AC 라인 신호의 120Hz 신호는 입력 AC 신호와 동일한 펄스 폭을 가질 것이다. 이 기술은 전력 공급기에 에너지를 공급하기에 입력 전력이 불충분한 경우 LED들을 레벨 아래로 디밍하는 능력을 제한한다. 또한, AC 신호의 좁은 펄스 폭에서, LED들의 출력은 120Hz 주파수에서도 깜박거리게 보일 수 있다. 이러한 문제는, AC 라인의 전파 정류된 주파수가 단지 100Hz이기 때문에, 50Hz 시스템들에서 악화될 수 있다.
또한, 입력 신호의 변동은 위상 컷 디머(dimmer)의 존재를 검출하는 능력에 영향을 미칠 수 있거나, 검출을 신뢰할 수 없게 만들 수 있다. 예를 들어, 위상 컷 AC 입력의 리딩 에지의 검출에 기초하여 위상 컷 디머의 존재를 검출하는 시스템들에서, 역 위상 컷 디머가 이용되는 경우, 디밍은 결코 검출되지 않는다. 마찬가지로, 많은 거주(residential) 디머들은 디머의 설정을 변경하지 않고도 펄스 폭의 실질적인 변동을 가진다. 전력 공급기가 임계 펄스 폭에 기초하여 디밍의 존재를 검출하는 경우, 전력 공급기는 이러한 펄스 폭의 변동의 결과로서 한 사이클에서 디밍의 존재를 검출하고, 그리고 다른 사이클에서는 디밍의 존재를 검출하지 않는다.
다른 이슈는 "풀 온(full on)"에서도 어떤 위상 컷을 제공하는 AC 디머에 관한 것이다. LED가 AC 펄스 폭에 의해 직접 제어되면, LED는 결코 완전한 출력에 도달하지 못할 수 있고, "풀 온" 신호의 펄스 폭에 기초하여 출력을 디밍할 것이다. 이것은 출력의 큰 디밍을 야기할 수 있다. 예를 들어, 백열등은 펄스 폭이 20% 감소할 때 5% 전력 감소를 나타낼 수 있다. 많은 백열 디머들은 RMS 전압이 오직 5% 감소하더라도 풀 온에서 펄스 폭의 20% 컷을 갖는다. 이것은 백열등의 출력이 5% 감소하는 결과를 가져오지만, 위상 컷 신호가 LED를 직접 제어하는 데 이용되는 경우 출력이 20% 감소하는 결과를 가져온다.
본 명세서에서 설명된 주파수 변환된 디밍 회로들은 위상 컷 입력 AC 라인으로부터의 직접 디밍과 연관된 하나 이상의 문제들을 극복할 수 있다. 본 발명의 대상의 실시예들은 LED와 같은 고체 상태 조명 장치를 위한 구동 회로를 제어하는 데 특히 적합할 수 있다. 특히, 입력 주파수 및 듀티 사이클을 갖는 입력 파형은, 입력 듀티 사이클에 기초하는 듀티 사이클을 갖는 출력 주파수를 갖는 출력 파형으로 변환된다. 일부 실시예들에서, 출력 주파수는 입력 주파수보다 높다. 예를 들어, 입력 파형이 위상 컷 AC 라인 입력인 경우, 출력 주파수는 입력 주파수보다 높아서, AC 라인 입력의 위상 컷에 의해 디밍되는 조명 장치에서의 깜박거림의 인지를 감소시키거나 제거할 수 있다. 스위칭 주파수를 증가시킴으로써, 깜박거림은 사람의 눈에 대해 감지불가능하게 되지만, 광의 듀티 사이클의 누적 값이 유지되어 효과적으로 LED들을 디밍한다.
도 1a 내지 도 1c는 위상 컷 디밍을 하는 그리고 위상 컷 디밍을 하지 않는 전파 정류된 AC 라인 신호의 사이클의 예들이다.
도 2는 본 발명의 대상의 일부 실시예들에 따른 듀티 사이클 검출 및 주파수 변환을 포함하는 조명 장치의 블록도이다.
도 3은 본 발명의 대상의 일부 실시예들에 따른 AC 위상 컷 디밍 시스템에서 이용하기에 적합한 조명 장치의 블록도이다.
도 4는 본 발명의 대상의 일부 실시예들에 따른 듀티 사이클 검출 및 주파수 변환 회로의 블록도이다.
도 5a 및 도 5b는 본 발명의 대상의 일부 실시예들에 따른 듀티 사이클 검출 회로들에서 이용하기에 적합한 대안적인 듀티 사이클 검출 기술들을 예시하는 파형도이다.
도 6a 및 도 6b는 본 발명의 대상의 일부 실시예들에 따른 평균화, 파형 생성기 및 비교기 회로들의 동작을 예시하는 타이밍도이다.
도 7은 본 발명의 대상의 다른 실시예들에 따른 듀티 사이클 검출 및 주파수 변환 회로의 블록도이다.
도 8은 본 발명의 대상의 다른 실시예들에 따른 듀티 사이클 검출 및 주파수 변환 회로의 블록도이다.
도 9는 본 발명의 대상의 일부 실시예들에 따른 대칭 펄스 폭 검출을 이용하는 듀티 사이클 검출 및 주파수 변환 회로의 회로도이다.
도 10은 본 발명의 대상의 다른 실시예들에 따른 비대칭 펄스 폭 검출을 이용하는 듀티 사이클 검출 및 주파수 변환 회로의 회로도이다.
도 11은 본 발명의 대상의 다른 실시예들에 따른 듀티 사이클 검출 및 주파수 변환 회로의 회로도이다.
도 12는 본 발명의 대상의 일부 실시예들에 따른 도 2에 예시된 바와 같은 시스템의 회로도이다.
도 13은 본 발명의 대상의 일부 실시예들의 동작들에 대한 흐름도이다.
도 14는 본 발명의 대상의 다른 실시예들에 따른 동작들의 흐름도이다.
도 15a 내지 도 15e는 본 발명의 대상에 따른 파형 생성기에 대한 파형 형상들의 대표적인 예들이다.
도 16a 내지 도 16f는 본 발명의 대상에 따른 회로의 실시예를 도시하는 회로도이다.
이제, 이하에서 본 발명의 대상의 실시예들이 도시된 첨부 도면들을 참조하여 본 발명의 대상을 더 완전하게 설명할 것이다. 그러나, 이러한 본 발명의 대상은 본 명세서에 개시된 실시예들로 한정되는 것으로 해석되어서는 안된다. 오히려, 이들 실시예들은 본 개시가 철저하고 완전하게 되도록 제공되는 것이며, 이 기술분야의 통상의 기술자에게 본 발명의 대상의 범위를 충분히 전달하기 위한 것이다. 전체에 걸쳐서 동일한 번호는 동일한 요소를 나타낸다. 본 명세서에서 이용된 바와 같이, "및/또는"이라는 용어는 연관된 열거된 항목들 중 하나 이상의 임의의 및 모든 조합을 포함한다.
본원에서 사용되는 용어는 단지 특정 실시예들을 설명하기 위한 것으로, 발명의 대상을 한정하도록 의도되지 않는다. 본원에서 사용되는 바와 같이, 단수 형태 "a", "an" 및 "the"는 문맥이 명확하게 다른 것을 나타내지 않는다면, 복수 형태들도 포함하도록 의도된다. 용어 "comprises" 및/또는 "comprising"은, 본 명세서에서 사용될 때, 진술된 특징들, 완전체들(integers), 단계들, 동작들, 요소들, 및/또는 컴포넌트들의 존재를 특정하지만, 하나 이상의 다른 특징들, 완전체들, 단계들, 동작들, 요소들, 컴포넌트들 및/또는 그것의 그룹들의 존재 또는 추가를 배제하지 않음을 더 이해할 것이다.
상술된 바와 같이, 본 발명의 대상의 다양한 양태들은 전자 컴포넌트들(변압기들, 스위치들, 다이오드들, 커패시터들, 트랜지스터들 등)의 다양한 조합들을 포함한다. 본 기술 분야의 당업자들은 매우 다양한 그러한 컴포넌트들과 친숙하고 그에 대한 액세스를 가지며, 그러한 컴포넌트들 중 어느 것도 본 발명의 대상에 따른 장치들을 형성하는데 이용될 수 있다. 또한, 본 기술 분야의 당업자들은 회로 내의 다른 컴포넌트들의 선택 및 부하들의 요건들에 기초하여 다양한 초이스들 중에서 적절한 컴포넌트들을 선택할 수 있다. 본원에 기술된 회로들 중 임의의 것(및/또는 그러한 회들의 임의의 부분들)은 (1) 하나 이상의 개별적인 컴포넌트들, (2) 하나 이상의 집적 회로들 또는 (3) 하나 이상의 개별적인 컴포넌트들과 하나 이상의 집적 회로들의 조합들의 형태로 제공될 수 있다.
본원에서 장치 내의 2개의 컴포넌트들이 "전기적으로 접속"되어 있다는 진술은, 장치에 의해 제공된 기능 또는 기능들에 실질적으로 영향을 주는 컴포넌트들이 컴포넌트들 사이에 전기적으로 존재하지 않음을 의미한다. 예를 들어, 2개의 컴포넌트들은, 장치에 의해 제공된 기능 또는 기능들에 실질적으로 영향을 주지 않는 작은 저항기를 그들 사이에 가질 수 있더라도, 전기적으로 접속된 것으로 지칭될 수 있고(사실상, 2개의 컴포넌트들을 접속하는 와이어는 작은 저항기라고 생각될 수 있음); 마찬가지로, 2개의 컴포넌트들은, 부가적인 컴포넌트들을 포함하지 않는 것을 제외하고는 동일한 장치에 의해 제공된 기능 또는 기능들에 실질적으로 영향을 주지 않으면서, 부가적인 기능을 장치가 수행하게 하는 추가적인 전기적 컴포넌트들을 그들 사이에 가질 수 있더라도, 전기적으로 접속된 것으로 지칭될 수 있고; 유사하게, 서로에게 직접 접속되거나, 또는 회로 보드 또는 다른 매체 상의 와이어 또는 트레이스의 반대 단부들에 직접 접속되는 2개의 컴포넌트들은 전기적으로 접속된다.
용어들 "제1", "제2" 등은 다양한 요소들, 컴포넌트들, 영역들, 층들, 섹션들 및/또는 파라미터들을 기술하기 위해 본원에서 사용될 수 있지만, 이들 요소들, 컴포넌트들, 영역들, 층들, 섹션들 및/또는 파라미터들은 이러한 용어들에 의해 제한되어서는 안된다. 이들 용어들은 단지 하나의 요소, 컴포넌트, 영역, 층 또는 섹션을 다른 영역, 층 또는 섹션과 구분하기 위해서만 사용된다. 따라서, 이하에 논의되는 제1 요소, 컴포넌트, 영역, 층 또는 섹션은 본 발명의 대상의 교시로부터 벗어나지 않고 제2 요소, 컴포넌트, 영역, 층 또는 섹션으로 명명될 수 있다.
다르게 정의되지 않는다면, 본원에 사용된 모든 용어들(기술적 및 의미론적 용어들을 포함)은 본 발명의 대상이 속하는 본 기술 분야의 당업자가 공통으로 이해하는 것과 동일한 의미를 가진다. 또한, 공통으로 사용된 미리 정의된 것들과 같은 용어들은 본 발명 및 관련 기술 분야의 문맥에서 그들의 의미와 일치하는 의미를 갖는 것으로 해석되어야 함을 더 이해할 것이고, 본원에 명확하게 정의되지 않는 한, 이상적이거나 과도하게 형식적인 의미로 해석되어서는 안될 것이다.
도 2는 본 발명의 대상의 실시예들을 포함하는 조명 장치(10)의 블록도이다. 도 2에 도시된 바와 같이, 조명 장치(10)는 구동기 회로(20) 및 하나 이상의 LED(22)를 포함한다. LED 구동기 회로(20)는 듀티 사이클 검출 및 주파수 변환 회로(24)에 응답한다. 듀티 사이클 검출 및 주파수 변환 회로(24)는 제1 주파수의 가변 듀티 사이클 입력 신호를 수신하고, 제1 주파수와 다른 제2 주파수를 갖고 가변 듀티 사이클 입력 신호의 듀티 사이클에 의존하는 듀티 사이클을 갖는 고정된 진폭 신호를 출력한다.
듀티 사이클 검출 및 주파수 변환 회로(24)의 출력 파형의 듀티 사이클은 입력 신호의 듀티 사이클과 실질적으로 동일할 수 있고, 또는 미리 정의된 관계에 따라 상이할 수도 있다. 예를 들어, 출력 파형의 듀티 사이클은 입력 신호의 듀티 사이클과 선형 또는 비선형 관계를 가질 수도 있다. 마찬가지로, 출력 파형의 듀티 사이클은 사이클 기반으로 입력 파형의 듀티 사이클을 전형적으로 추적하지 않을 것이다. 이것은, 가변 듀티 사이클 파형의 듀티 사이클에서 실질적인 변화들이 발생할 수 있다면, 예를 들어, 디머의 설정을 변경하지 않더라도 종래의 AC 위상 컷 디머의 출력에서 발생할 수 있으므로 이로울 수 있다. 따라서, 듀티 사이클 검출 및 주파수 변환 회로(24)의 출력 파형은, 일부 실시예들에서, 입력 신호의 평활화된(smoothed) 또는 평균 듀티 사이클에 관련된 듀티 사이클을 가질 것이다. 이러한 입력 듀티 사이클의 평활화 또는 평균화는 디밍 레벨의 변화를 계속 허용하면서 입력 파형의 듀티 사이클의 의도되지 않은 변화들로 인해 조명 장치(10)에 의해 출력되는 광의 세기가 바람직하지 않게 변경될 가능성을 감소시킬 수 있다. 본 발명의 대상의 일부 실시예들에 따른 듀티 사이클 검출 및 주파수 변환 회로들의 동작에 관한 추가 상세들은 이하에 제공된다.
구동기 회로(20)는 LED(22)의 디밍 레벨을 반영하는 펄스 폭 변조된 입력에 응답할 수 있는 임의의 적절한 구동기 회로일 수 있다. LED 구동기 회로(20)의 특정 구성은 조명 장치(10)의 응용에 의존할 것이다. 예를 들어, 구동기 회로는 부스트 또는 벅(buck) 전력 공급기일 수 있다. 마찬가지로, LED 구동기 회로(20)는 일정 전류 또는 일정 전압 펄스 폭 변조된 전력 공급기일 수 있다. 예를 들어, LED 구동기 회로는 미국 특허 제 7,071,762호에 기재된 것일 수 있다. 대안적으로, LED 구동기 회로(20)는 "BOOST/FLYBACK POWER SUPPLY TOPOLOGY WITH LOW SIDE MOSFET CURRENT CONTROL"(발명자: Peter Jay Myers; 대리인 문서 번호 931_020 PRO)라는 제목으로 2006년 9월 13일 출원된 미국 특허 출원 제60/844,325호 및 미국 특허 제7,038,399호, 및 "Circuitry for Supplying Electrical Power to Loads"라는 제목으로 2007년 9월 13일 출원된 미국 특허 출원 제11/854,744호에 기재된 것과 같은 선형 조정을 이용하는 구동기 회로일 수 있고, 그 개시 내용은 완전한 형태로 본 명세서에서 참조로 인용된다. LED 구동기 회로(20)의 특정 구성은 조명 장치(10)의 응용에 의존할 것이다.
도 3은 AC 라인 입력의 듀티 사이클이 변하는 경우에 AC 라인 입력으로부터 조명 장치(30)가 전력 공급받는 본 발명의 대상의 추가 실시예들을 도시한다. 그러한 입력은, 예를 들어, AC 라인 입력의 듀티 사이클을 제어하기 위해 위상 컷 디머를 이용함으로써 제공될 수 있다. 조명 장치(30)는 하나 이상의 LED(22), LED 구동기 회로(40), 전력 공급기(42) 및 듀티 사이클 검출 및 주파수 변환 회로(44)를 포함한다. 전력 공급기(42)는 AC 라인 입력을 수신하고, LED 구동기 회로(40) 및 듀티 사이클 검출 및 주파수 변환 회로(44)에 전력을 제공한다. 전력 공급기(42)는, 예를 들어, 미국 특허 출원 제11/854,744호에 기술된 벅 또는 부스트 전력 공급기를 포함하는 임의의 적합한 전력 공급기일 수 있다. 또한, LED 구동기 회로(40)는 가변 듀티 사이클의 고정된 진폭 신호에 응답하여 LED(22)의 출력의 세기를 변화시킬 수 있는 임의의 적절한 LED 구동기 회로일 수 있다. LED 구동기 회로(40) 및/또는 전력 공급기(42)의 특정 구성은 조명 장치(30)의 응용에 의존할 것이다.
도 3에서 추가로 알 수 있듯이, 듀티 사이클 검출 및 주파수 변환 회로(44)는 전력 공급기(42)로부터 정류된 AC 입력을 수신하고 정류된 AC 입력의 듀티 사이클을 검출한다. RMS 전압보다는 듀티 사이클을 검출하는 것에 의해, 듀티 사이클 검출 및 주파수 변환 회로(44)는 AC 입력 전압의 변화들에 덜 민감할 수 있다(예를 들어, RMS 전압을 대신 추적함으로써 듀티 사이클이 추정되었다면, 120 VAC에서 108 VAC로의 AC 라인 전압 강하는 추정된 듀티 사이클의 부정확한 감소를 일으킬 것이고, 즉, 입력 전압의 변화들은 듀티 사이클의 변화들로서 잘못 해석될 것이고, 광 출력의 바람직하지 않은 디밍을 유발할 수 있다). 반대로, RMS 전압보다는 듀티 사이클을 검출함으로써, 전압 레벨의 변화들은 단지 전압이 상이한 전압 레벨들에 도달하기 위한 슬루(slew) 레이트의 변화로부터 발생되는 검출된 듀티 사이클의 작은 변화들로서 반영될 것이다.
입력 파형의 듀티 사이클에 관련된 듀티 사이클을 갖는 주파수 변환된 고정된 진폭 파형을 생성하는 것 이외에, 도 2 및/또는 도 3의 듀티 사이클 검출 및 주파수 변환 회로(24 및/또는 44)는 또한 입력 파형의 듀티 사이클이 최소 임계값 아래로 언제 떨어졌는지를 검출하고 셧다운 신호를 출력할 수도 있다. 셧다운 신호는 전력 공급기(42) 및/또는 LED 구동기 회로(20 또는 40)에 제공될 수 있다. 일부 실시예들에서, 셧다운 신호는 조명 장치(10 또는 30)에 대한 입력 전력이 조명 장치(10 또는 30)의 최소 동작 레벨 아래의 레벨에 도달하기 전 시간에 LED를 턴오프하도록 제공될 수도 있다. 대안적으로 또는 부가적으로, 셧다운 신호는 조명 장치(10 또는 30)에 의해 인출된(drawn) 전력이 트라이액(triac) 디머 또는 다른 위상 컷 디머와 같은 디머 제어 장치에 대한 최소 동작 전력 아래의 레벨에 도달하기 전 시간에 LED를 턴오프하도록 제공될 수 있다.
도 4는 본 발명의 대상의 일부 실시예들에 따른 듀티 사이클 검출 및 주파수 변환 회로(100)에 대한 기능 블록들을 예시한다. 듀티 사이클 검출 및 주파수 변환 회로(100)는 가변 듀티 사이클 파형의 펄스 폭 검출을 이용하여, 듀티 사이클 검출 회로(110)를 제공한다. 듀티 사이클 검출 회로(110)의 출력은 입력 파형의 듀티 사이클에 대응하는(즉, 기초하는, 하지만 반드시 상이할 필요는 없는) 듀티 사이클(예를 들면, 본 발명의 대상에 따른 실시예에 따라, 입력 파형의 듀티 사이클과 유사한, 그보다 약간 작은, 그에 관련된 또는 그에 역으로 관련된 듀티 사이클)을 갖는 고정 진폭 파형이다. "관련된"이라는 표현은 듀티 사이클 검출 회로의 출력의 듀티 사이클의 변동이 입력 파형의 듀티 사이클의 변동에 비례하거나(즉, 둘 사이에 선형 관계가 있거나), 또는 선형 관계가 존재하지 않고, 만약 입력 파형의 듀티 사이클이 증가하면, 듀티 사이클 검출 회로의 출력의 듀티 사이클도 또한 증가하고, 그리고 그 역도 성립하는(즉, 입력 파형의 듀티 사이클이 감소하면, 듀티 사이클 검출 회로의 출력의 듀티 사이클이 또한 감소하는) 경우의 관계들을 포함하는 것이고, 반대로, "역으로 관련된"이라는 표현은, 듀티 사이클 검출 회로의 출력의 듀티 사이클의 변동이 입력 파형의 듀티 사이클의 변동에 역으로 비례하거나, 또는 선형 역 관계가 존재하지 않고, 만약 입력 파형의 듀티 사이클이 감소하면, 듀티 사이클 검출 회로의 출력의 듀티 사이클이 증가하고, 또한 그 역도 성립하는 경우를 포함한다.
듀티 사이클 검출 회로의 출력은 듀티 사이클 검출 회로의 출력의 평균값을 생성하는 평균화 회로(120)에 제공된다. 일부 실시예들에서, 평균값은 전압 레벨로서 반영된다. 고주파 파형이 파형 생성기(130)에 의해 제공된다. 파형 생성기(130)는 삼각형, 톱니 또는 그외의 주기적 파형을 생성할 수 있다. 일부 실시예들에서, 파형 생성기(130)에 의해 출력된 파형의 주파수는 200Hz보다 크고, 특정 실시예에서는, 주파수가 약 300Hz(또는 그보다 높음)이다. 파형의 형상은 입력 신호의 듀티 사이클과 주파수 변환된 펄스 폭 변조된(PWM) 출력의 듀티 사이클 간의 원하는 관계를 제공하도록 선택될 수 있다. 파형 생성기(130)의 출력과 평균화 회로(120)의 출력은 비교기(140)에 의해 비교되어, 파형 생성기(130)의 출력의 주파수 및 평균화 회로(120)의 출력에 기초한 듀티 사이클을 갖는 주기적 파형을 생성한다.
이제, 듀티 사이클 검출 및 주파수 변환 회로(100)의 제1 실시예의 동작이, 도 5a, 5b, 6a 및 6b의 파형도를 참조하여 설명될 것이다. 특히, 도 5a 및 도 5b는 대칭적인 임계값을 이용하는 듀티 사이클 검출(도 5a), 및 비대칭적인 임계값을 이용하는 대안적인 실시예(도 5b)를 예시한다. 양쪽의 경우에서, 입력 파형의 전압 레벨은 임계 전압과 비교된다.
대칭적인 예(도 5a)에서, 입력 전압이 임계 전압보다 크면, 듀티 사이클 검출 회로(110)의 출력은 제1 전압 레벨(본 실시예에서 10V)로 설정되고, 입력 전압 레벨이 임계 전압보다 낮으면, 듀티 사이클 검출 회로(110)의 출력은 제2 전압 레벨(본 실시예에서, 0V, 즉 그라운드)로 설정된다. 따라서, 듀티 사이클 검출 회로(110)의 출력은 제1 전압 레벨과 제2 전압 레벨(예를 들면, 10V와 그라운드) 사이에서 천이하는 구형파이다. 제1 및 제2 전압 레벨은 임의의 적절한 전압 레벨일 수 있고, 이용되는 특정한 평균화 회로에 기초하여 선택될 수 있다.
비대칭적인 예(도 5b)에서, 입력 전압이 제1 임계값보다 크면, 듀티 사이클 검출 회로(110)의 출력은 제1 전압 레벨로 설정되고, 입력 전압 레벨이 제2 임계 전압 아래로 떨어질 때까지 제1 전압 레벨로 유지되며, 입력 전압 레벨이 제2 임계 전압 아래로 떨어질 때 듀티 사이클 검출 회로(110)의 출력은 제2 전압 레벨로 설정된다. 따라서, 비대칭적인 예에서, 듀티 사이클 검출 회로(110)의 출력은 또한 제1 전압 레벨과 제2 전압 레벨(예를 들면, 10V와 그라운드) 사이에서 천이하는 구형파이다. 상기에서 설명한 바와 같이, 제1 및 제2 전압 레벨은 임의의 적절한 전압 레벨일 수 있고, 이용되는 특정한 평균화 회로에 기초하여 선택될 수 있다. 비대칭 검출은 입력 파형에서의 변동을 보상하는 것을 가능하게 할 수 있다. 예를 들어, 위상 컷 파형의 리딩 에지 또는 트레일링 에지가, 얕은 기울기를 갖는 섹션에 후속하여 또는 그에 앞서서 가파른 기울기를 갖는 섹션을 간헐적으로 포함하면, 별개의 임계값들은 파형의 얕은 기울기 부분에 의해 증폭된 듀티 사이클에서의 사소한 변동들을 회피하기 위해 가파른 기울기의 섹션에 맞춰 정렬되도록 설정될 수 있다.
도 6a는 평균화 회로(120)의 동작을 예시한다. 도 6a에서 알 수 있는 바와 같이, 평균화 회로(120)는 가변 듀티 사이클을 갖는 고정 진폭의 주기적 파형을 평균화하여, (일부 실시예에서) 입력 파형의 듀티 사이클을 나타내는 전압을 갖는 평균화된 구형파 신호를 제공한다. 평균화의 레벨은 입력 신호의 듀티 사이클에서의 변동을 평활화하도록 설정될 수 있다.
따라서, 본 실시예는, 입력 전압의 듀티 사이클에 관련된 평균화된 구형파 신호를 제공한다. 예를 들어, (1) 입력 전압의 듀티 사이클이 60%이고, (2) 듀티 사이클 검출 회로의 출력의 듀티 사이클이 55%이고, (3) 제1 전압 레벨이 10V이고, (4) 제2 전압 레벨이 0V인 경우, 평균화된 구형파 신호의 전압은 약 5.5V일 것이다. 대안적으로, 본 발명의 대상에 따른 다른 실시예들에서, 평균화된 구형파 신호는 대신에 입력 전압의 듀티 사이클에 역으로 관련될 수 있다. 예를 들어, 제1 전압 레벨이 그라운드이고 제2 전압 레벨이 10V인 경우, 평균화된 구형파 신호의 전압이 약 1.5V가 되도록(반면에, 입력 전압의 듀티 사이클이 10%인 경우, 평균화된 구형파 신호의 전압은 약 9V가 될 것임), (예를 들어, (1) 입력 전압의 듀티 사이클이 85%이고 임계 전압이 0V이면(예를 들면, 제로 크로스(zero cross) 검출 AC 감지가 채용됨), 듀티 사이클 검출 회로의 출력의 듀티 사이클이 15%가 되는(즉, 85%의 시간 동안, 전압 레벨은 제1 전압 레벨인 그라운드이고, 15%의 시간 동안, 전압 레벨은 제2 전압 레벨인 10V임) 실시예를 예시하도록) 역의 관계가 제공될 것이다.
제1 전압 레벨 또는 제2 전압 레벨 중 어느 하나가 반드시 0이 되어야 할 필요는 없다는 것이 또한 이해되어야 한다. 예를 들어, (1) 입력 전압의 듀티 사이클이 80%이고, (2) 듀티 사이클 검출 회로의 출력의 듀티 사이클이 70%이고, (3) 제1 전압 레벨이 20V이고, (4) 제2 전압 레벨이 10V인 경우, 평균화된 구형파 신호의 전압은 약 17V일 것이다(즉, 평균화된 구형파 신호의 전압은 10V에서 20V 사이일 것이고, 그 범위 내에서 듀티 사이클 검출 회로의 출력의 듀티 사이클에 비례하여 변동할 것이다).
도 6b는 주파수 시프트된 가변 듀티 사이클 출력의 생성을 예시한다. 도 6b에서 알 수 있는 바와 같이, 평균화된 구형파 신호의 전압(즉, 평균화 회로(120)의 출력)이 파형 생성기(130)의 출력의 전압보다 크면, 비교기(140)의 출력은 제1 전압 레벨로 설정되고, 평균화 회로(120)의 출력의 값이 파형 생성기(130)의 출력의 전압보다 낮으면, 비교기(140)의 출력은 제2 전압 레벨, 예를 들면, 그라운드로 설정된다(즉, 평균화 회로의 전압의 플롯이 파형 생성기의 출력보다 크게 되도록 파형 생성기의 출력의 플롯을 가로지를 때마다, 비교기의 출력이 제1 전압 레벨로 스위칭되고, 평균화 회로의 전압의 플롯이 파형 생성기의 출력의 플롯보다 작게 되도록 파형 생성기의 출력의 플롯을 가로지를 때마다, 비교기의 출력이 제2 전압 레벨로 스위칭됨). 따라서, 비교기(140)의 출력은 제1 전압 레벨과 제2 전압 레벨(예를 들면, 10V와 그라운드) 사이에서 천이하는 구형파이고, 평균화 회로(120)에 의해 출력된 전압의 레벨에 대응하는 듀티 사이클을 가지며, 파형 생성기(130)의 출력의 주파수에 대응하는 주파수를 갖는다. 제1 및 제2 전압 레벨은 임의의 적절한 전압 레벨들일 수 있고, 특정한 LED 구동기 회로에 기초하여 선택될 수 있으며, 그 구동기 회로와 함께 듀티 사이클 검출 및 주파수 변환 회로(100)가 이용된다.
듀티 사이클 검출 회로의 듀티 사이클이 (상기에서 논의된 바와 같이) 입력 전압에 역으로 관련되는 실시예들에서, 평균화된 구형파 신호(즉, 평균화 회로(120)의 출력)의 전압이 파형 생성기(130)의 출력의 전압보다 큰 동안에, 비교기(140)의 출력은 대신에 제2 전압 레벨(예를 들면, 그라운드)로 설정되고, 평균화 회로(120)의 출력의 값이 파형 생성기(130)의 출력의 전압보다 작은 동안에, 비교기(140)의 출력은 대신에 제1 전압 레벨로 설정되며, 이 결과를 이용하면, 도 6b에 도시된 실시예에서와 같이, 비교기(140)의 출력은 제1 전압 레벨과 제2 전압 레벨(예를 들면, 10V와 그라운드) 사이에서 천이하는 구형파이고, 평균화 회로(120)의 전압 출력의 레벨에 대응하는 듀티 사이클을 가지며, 파형 생성기(130)의 출력의 주파수에 대응하는 주파수를 갖는다.
도 6b는 삼각형 톱니 형상으로 생성된 파형을 예시하고 있지만, 임의의 원하는 파형 형상이 채용될 수 있다. 예를 들어, 파형은 도 15a 내지 도 15e에 도시된 형상 중 임의의 것일 수 있다. 도 15a는 선형 부분들(201) 및 곡선 부분들(202)을 반복적인 패턴으로 포함하는 비선형 파형을 도시한다. 도 15b는 또한 선형 부분들(201) 및 곡선 부분들(202)을 반복적인 패턴으로 포함하는 비선형 파형을 도시한다. 도 15c는 상이한 가파름(즉, 기울기의 절대값)을 갖는 선형 부분들(201 및 203)을 포함하는 선형 파형을 도시한다. 도 15d는 2개의 상이한 형상의 하위 부분들(204 및 205)을 포함하는 반복하는 패턴으로 구성된 선형 파형을 도시한다. 도 15e는 2개의 상이한 형상의 하위 부분들(206 및 207)을 포함하는 반복하는 패턴으로 구성된 비선형 파형을 도시한다. 가능한 파형이 무한대로 많다는 것을 용이하게 알 수 있고, 본 기술분야의 통상의 기술자라면 원하는 특성을 달성하기 위해 임의의 원하는 파형을 용이하게 선택할 수 있다.
도 5a 내지 도 6b로부터 알 수 있듯이, 파형 생성기(130)로부터 출력된 파형의 형상은 입력 전압 듀티 사이클과 듀티 사이클 검출 및 주파수 변환 회로(100)의 출력 듀티 사이클 사이의 관계에 영향을 줄 수 있다. 평균화 회로(120)에 의해 출력된 전압이 동작하는 범위에서, 파형이 선형이면(즉, 선형 및/또는 실질적으로 선형의 세그먼트들로 구성되면), 입력 듀티 사이클과 출력 듀티 사이클 사이의 관계는 선형일 것이다. 만약 평균화 회로(120)에 의해 출력된 전압이 동작하는 범위의 적어도 일부에서, 파형이 비선형이면, 입력 듀티 사이클과 출력 듀티 사이클 사이의 관계는 비선형일 것이다.
마찬가지로, 입력 듀티 사이클과 출력 듀티 사이클 사이의 오프셋은 파형 생성기(130)로부터 출력된 파형 및/또는 평균화 회로(120)로부터 출력된 전압 레벨을 조정하는 DC 오프셋에 의해 제공될 수 있다. 예를 들어, 평균화된 구형파의 전압 레벨이 입력 전압의 듀티 사이클에 관련되고(또는 비례하고), 평균화된 구형파 신호의 전압이 파형 생성기의 출력의 전압보다 큰 경우에 주파수 시프트된 가변 듀티 사이클 출력이 제1 전압 레벨인 시스템에서, 만약 파형 생성기(130)의 출력이, 그 파형에 의해 도달된 최고 전압 레벨이, 90% 이상의 듀티 사이클을 갖는 평균화 회로(120)에 의해 출력된 전압보다 낮도록 오프셋 되면, 비교기의 출력은, 입력 파형의 듀티 사이클이 90% 아래로 떨어지는(즉, 90%보다 작은) 경우를 제외하면, 제1 전압 레벨에서 일정한(DC) 신호가 될 것이다. 그러한 변화들은, 예를 들면, 사용자에 의해 조정가능하게 및/또는 선택가능하게 될 수 있다. 다양한 그외의 관계들은, 예를 들면, 평균화된 구형파의 전압 레벨이 입력 전압의 듀티 사이클에 역으로 관련되고, 주파수 시프트된 가변 듀티 사이클 출력이, 평균화된 구형파 신호의 전압이 파형 생성기의 출력의 전압보다 작을 때, 제1 전압 레벨이고, 파형 생성기가 파형에 의해 도달되는 가장 낮은 전압 레벨이 90% 이상의 듀티 사이클을 갖는 평균화 회로에 의한 전압 출력보다 더 높도록 오프셋될 수 있는 경우에, 입력 파형의 듀티 사이클이 90% 아래로 떨어질 때를 제외하고, 비교기의 출력이 제1 전압 레벨에서 마찬가지로 일정한(DC) 신호일 수 있도록, 이용된다.
옵션으로 제공될 수 있는 오프셋의 또 다른 대표적인 예는, 평균화 회로에 의한 전압 출력이 특정 양만큼 증가(즉, 평균화된 구형파의 전압 레벨이 입력 전압의 듀티 사이클에 관련된 시스템들에서)되거나, 또는 특정 양만큼 감소(즉, 평균화된 구형파의 전압 레벨이 입력 전압의 듀티 사이클에 역으로 관련된 시스템에서)되는 DC 오프셋이다. 그러한 오프셋은 다양한 목적들, 예를 들면, (대칭적 또는 비대칭적) 듀티 사이클 검출이 제로 크로스 검출을 이용할 수 없어서, 심지어 100% 듀티 사이클로 정류된 전력 신호도 일정한 신호를 생성하지 못하게 될 (즉, 도 6a에 도시된 전압이 100%의 시간 동안 제1 전압 레벨에 있는 경우에) 회로를 보상하는 데에 유용할 수 있다. 그러한 상황에서, 평균화 회로에 의한 전압 출력은, 정류된 전력 신호의 듀티 사이클이 100%인 경우, 평균화 회로의 출력이 100% 듀티 사이클 전력 신호를 나타내도록 (심지어는 입력 파형에 응답하여 생성된 듀티 사이클 검출 회로의 출력이 일부 시간 동안만, 예를 들면, 95%의 시간 동안 제1 전압 레벨을 나타내도록 (그리고 이에 따라 평균화된 구형파가, AC 위상 컷의 구형파 표현이 제1 전압 레벨을 나타내는 시간의 백분율보다, 예를 들면, 5% 만큼 더 높은 백분율의 듀티 사이클을 나타내도록)) 증가될 수 있다.
도 7은 듀티 사이클 검출 및 주파수 변환 회로(200)가 또한 최소 펄스 폭 검출 특징을 포함하는 본 발명의 대상의 추가 실시예들을 도시한다. 많은 트라이액 기반 디머들은 낮은 듀티 사이클 디밍 레벨들에서 LED 기반 조명 제품들과 함께 존재할 수 있는 광 부하(light load) 레벨들에서 성능 문제를 갖는다. 트라이액 디머들이 그들의 최소 부하 레벨 아래로 떨어지는 경우, 그들의 출력은 예측가능하지 않을 수 있고, 이것은 디머에 접속된 조명 장치로부터의 예측가능하지 않는 출력을 야기할 수 있다. 마찬가지로, 펄스 폭이 너무 작으면, 조명 장치의 최소 전압 요건들이 만족되지 않을 수 있고, 전력 공급기가 전력에 대해 부족할 수 있다. 이러한 상태는 또한 바람직하지 않을 수 있다. 그러한 것으로서, 바람직하지 않은 상태가 라인 입력 상의 낮은 펄스 폭으로부터 발생하기 전에 전력 공급기 또는 조명 장치를 셧다운시키는 능력은 조명 장치의 예측가능하지 않고 바람직하지 않은 성능을 회피할 수 있다. 따라서, 최소 펄스 폭 검출 회로(150)는, 평균화 회로(120)에 의한 전압 출력이 조명 장치 및/또는 디머가 신뢰성있게 동작할 최소 듀티 사이클에 관련된 임계 전압 아래로 (또는, 듀티 사이클 검출 회로의 출력의 듀티 사이클이 입력 전압의 듀티 사이클에 역으로 관련된 실시예에서는, 위로) 되는 때를 검출함으로써 낮은 레벨 디밍 포인트를 설정하는 것을 허용한다.
도 8은 본 발명의 대상의 추가 실시예를 도시한다. 도 8에 도시된 바와 같이, 듀티 사이클 검출 및 주파수 변환 회로(300)는 기울기 조정 회로(160)를 포함한다. 기울기 조정 회로(160)는, 위상 컷 디밍으로 정류된 AC 라인과 같은 가변 듀티 사이클 파형으로부터 결정된 듀티 사이클과 LED 구동기 회로에 제공되는 PWM 출력 사이에서 듀티 사이클 비율을 오프셋하는 방법을 제공한다. 이것은 조명 장치에 전력을 공급하기 위해 트라이액 디머로부터 충분한 AC 전압을 계속 유지하면서 더 낮은 광 레벨을 허용할 것이다.
도 9는 본 발명의 대상의 일부 실시예들에 따른 듀티 사이클 검출 및 주파수 변환 회로(100)의 회로도이다. 도 9에 도시된 바와 같이, 정류된 AC 라인 전압은, 예를 들면, 저항 분할기 망(resistor divider network)을 통해 전압을 작게 분할함으로써 적절한 전압 레벨로 스케일링(scaled)되고, 제1 비교기 U1의 양의 입력에 송신된다. 비교기 U1는 음의 입력에서 스케일링되고 정류된 AC를 고정된 전압 기준(Vthr)과 비교한다. 양의 입력이 음을 초과하면, 비교기 U1의 출력은 하이(high)이고; 그 역이 참이면, 출력은 로우(low)이다(한편, 듀티 사이클 검출 회로의 출력의 듀티 사이클이 입력 전압의 듀티 사이클에 역으로 관련된 실시예들에서, 비교기 U1는, 정류된 AC 입력 전압이 비교기 U1의 음의 입력에 공급되고 고정된 전압 기준이 비교기 U1의 양의 입력에 공급되도록 반전된다). 결과로서 생기는 파형은 AC 라인의 비-제로 전압 듀티 사이클의 근사 표현이다(고정된 전압 기준(Vthr)이 0에 더 가까울수록, 결과로서 생기는 파형은 AC 라인의 비-제로 전압 듀티 사이클에 더 가까이 접근한다). 결과로서 생기는 파형은, 정류된 AC 라인의 듀티 사이클 및 주파수에 대응하는 듀티 사이클 및 주파수를 갖는 고정 진폭 구형파이다. 기준 전압(Vthr)은 비교기 U1의 구형파 출력의 최대 펄스 폭을 설정한다. 기준 전압(Vthr)이 0V에 더 가까울수록 최대 펄스 폭은 더 크다(예를 들면, Vthr이 5V이면, 최대 펄스 폭은 100%에서 펄스가 5V보다 작은 시간의 백분율(펄스가 5V보다 작은 시간의 백분율은, 플롯이 5V보다 작은 경우에 x 축을 따라 보이는 플롯의 백분율에 대응함)을 뺀다). 일부 실시예들에서 기준 전압은 정류된 트라이액 위상 컷 AC 파형에서의 하프 사이클 불균형(half cycle imbalance)들을 감소시키거나 제거하는 값으로 설정될 수 있다. 숙련된 당업자들은, 예를 들면, 제로 크로스 검출과 같은 AC 감지 검출을 제공함으로써 기준 전압을 0으로 (또는 0에 매우 근접하게) 만드는 방법에 익숙하다.
듀티 사이클 검출 회로(110)로부터의 가변 듀티 사이클 고정 진폭 구형파는 그 후 평균값(더 높은 듀티 사이클들에 대해서는 더 높은 레벨, 더 작은 듀티 사이클들에 대해서는 더 낮은 레벨(듀티 사이클 검출 회로의 출력의 듀티 사이클이 입력 전압의 듀티 사이클에 역으로 관련된 실시예들에서는 그 반대도 물론 참임))을 생성하기 위해 평균화 회로(120)에 의해 필터링된다. 구형파가 고정된 진폭의 것이기 때문에, 평균값은 AC 라인 입력과 같은 입력 파형의 듀티 사이클에 비례하는 구형파의 듀티 사이클에 비례한다. 평균화 회로(120)는 저항기 R1 및 커패시터 C1을 포함하는 필터로서 예시된다. 단일 스테이지 RC 필터가 도 9에 예시되었지만, 그외의 필터링 또는 평균화 기법들이 이용될 수 있다. 예를 들면, 일부 실시예들에서, 두 개 이상의 스테이지들을 갖는 RC 필터가 이용될 수 있다.
RC 필터의 출력은 제2 비교기 U3의 양의 입력에 제공되고, op 앰프(즉, 연산 증폭기) U2, 저항들 R2, R3 및 R4 및 커패시터 C2에 의해 생성된 고정-주파수 고정-진폭 삼각/톱니 파에 비교된다. 삼각/톱니 파형은 비교기 U3의 음의 입력에 접속된다(듀티 사이클 검출 회로의 출력의 듀티 사이클이 입력 전압의 듀티 사이클에 역으로 관련된 실시예들에서는, 파형은 대신에 비교기 U3의 양의 입력에 접속된다). 비교기 U3의 출력은 비교기 U3의 양의 입력(평균화 회로(120)의 출력)에서의 전압 레벨에 비례하는 듀티 사이클 및 삼각/톱니 파의 주파수와 동일한 주파수를 갖는 구형파이다. 이러한 방식으로, 예를 들면, 더 낮은 주파수의 AC 라인의 듀티 사이클은 더 높은 주파수의 구형파로 변환될 수 있다. 구형파는 디밍 효과를 위해 LED들의 온(on) 및 오프(off)를 게이팅(gate)하는 데에 이용될 수 있다.
도 9는 파형 생성기(130)로서 단일 op 앰프 톱니 생성기의 사용을 예시한다. 그외의 회로들이 또한 적절한 파형들을 생성하는 데에 이용될 수 있다. 예를 들면, "Op Amps for Everyone"(R. Mancini, Editor, 2000년 9월)의 페이지 A-44에 기술된 바와 같이, 두 개의 op 앰프 삼각 오실레이터가 또한 이용될 수 있다. 본 기술 분야에 통상의 지식을 가진 자들에게 알려진 그외의 회로들이 또한 이용될 수 있다. 도 9에 예시된 바와 같은 파형 생성기를 이용할 때, 입력과 출력 듀티 사이클 사이의 선형 관계(또는 실질적으로 선형 관계)를 제공하기 위해, 평균값 전압이 변화할 범위에 대한 결과로서 생기는 파형의 부분들이 선형(또는 실질적으로 선형)이어야 한다. 예를 들면, 도 9에 예시된 파형 생성기는 선형 영역 및 "상어 지느러미(shark fin)"를 닮은 비-선형 영역을 갖는 파형을 제공할 수 있다. 평균화 회로(120)에 의한 전압 출력의 범위가 비-선형 영역과 오버랩하는 경우, 입력 듀티 사이클의 작은 변화는 출력 듀티 사이클의 큰 변화를 야기하고, 그 반대로도 된다. 그러한 상황은 전체 회로가 잡음에 영향받기 쉽게 하거나 또는 입력 듀티 사이클의 변화에 너무 민감하게(예를 들면, 디머에서의 사용자 입력에 너무 민감하게) 만들 수 있다. 그 결과로서, 도 9에 예시된 회로는 평균화 회로(120)의 전압 범위가 파형 생성기(130)로부터의 출력 파형의 선형 부분 또는 부분들에 대응하도록 구현될 수 있다.
도 10은 듀티 사이클 검출을 위한 비대칭 임계 전압들을 제공하는 듀티 사이클 검출 및 주파수 변환 회로(100')의 회로도이다. 도 10에 도시된 바와 같이, 듀티 사이클 검출 회로(110')는 제2 비교기 U4, 로직 AND 게이트 A1 및 독립적으로 설정가능한 온 및 오프 임계값들을 제공하는 세트/리세트(Set/Reset) 래치 L1을 포함한다. 전술한 바와 같이, 트라이액 기반 AC 파형은, 전압 임계값(들) 크리티컬이 안정된 PWM 듀티 사이클 생성을 제공하는 것에 기초하여 설정될 수 있는 하프 사이클 불균형을 가질 수 있다.
동작 중에, 듀티 사이클 검출 회로(110')는 입력 전압이 임계 전압 V1보다 더 높아지게 되면 래치 L1을 세트하고, 입력 전압이 임계 전압 V2 아래로 떨어질 때 래치 L1을 리세트하며, 여기에서 V1 > V2이다. 특히, 입력 전압이 V1을 초과할 때, 비교기 U1의 출력은 하이이고, 래치 L1의 세트 입력 S는 래치 L1의 출력 Q가 하이가 되게 하도록 하이이다. 입력 전압이 V1 아래로 떨어질 때, 비교기 U1의 출력은 로우가 되지만 래치 L1의 출력 Q는 하이로 유지된다. 입력이 V2 아래로 더 떨어질 때, 비교기 U4의 출력은 하이로 되고, 이에 따라 AND 게이트 A1으로의 입력들 양쪽 모두가 하이가 되어 AND 게이트 A1의 출력이 하이가 되게 하여, 래치 L1을 리세트하고, 출력 Q가 로우가 된다. 도 10에 도시된 회로가 V1 > V2에 대해서 설계되었지만, 래치 L1의 반전된 출력과 비교기 U1의 출력을 논리적으로 AND하고 래치 L1에 대한 세트 신호로서 AND의 출력을 이용함으로써 V1 < V2인 경우에 대응하는 회로가 용이하게 제공될 수 있다. 그러한 경우에, AND 게이트 A1은 제거될 수 있고 비교기 U4의 출력이 래치 L1의 리세트에 직접 제공된다.
도 11은 최소 펄스 폭 검출 회로(150)를 통합하는 듀티 사이클 검출 및 주파수 변환 회로(200)를 도시하는 회로도이다. 도 11에 도시된 바와 같이, 최소 펄스 폭 검출 회로(150)는 비교기 U5에 의해 제공된다. 특히, 기준 전압 Vshut이 비교기 U5의 한 쪽 입력에 제공되고, 평균화 회로(120)의 출력이 다른 쪽 입력에 제공된다. 이러한 실시예에서, 평균화 회로의 출력은 듀티 사이클 검출 회로의 출력에 관련되어 있다. 평균화 회로의 출력이 기준 전압 Vshut 아래로 떨어질 때, 비교기 U5의 출력은 하이가 되고, 따라서 셧다운 신호를 제공한다. 평균화 회로의 출력이 듀티 사이클 검출 회로의 출력에 역으로 관련되어 있는 대안적인 실시예에서는, 평균화 회로의 출력이 기준 전압 Vshut보다 높게 상승할 때, 비교기 U5의 출력이 하이로 되어 셧다운 신호를 제공한다.
도 12는 트랜지스터 T1을 통해 고 주파수 구동 신호에 의해 변조된 입력 전압에 의해 LED들(LED1, LED2, LED3)의 스트링이 구동되는 LED 구동기 회로에 결합된 듀티 사이클 검출 회로(100)의 회로도이다. 다이오드 D1, 커패시터 C3 및 인덕터 L1은 고 주파수 구동 신호의 사이클들 사이에서 전류 평활화를 제공한다. 저항기 R5는 LED들로 일정한 전류를 제공하기 위해 고 주파수 구동 신호의 듀티 사이클을 변화시키는 구동기 제어기에 피드백될 수 있는 전류 감지를 제공한다. 트랜지스터 T1의 게이트는 구동기 DR1에 의해 제어된다. 고 주파수 구동 신호가 듀티 사이클 검출 및 주파수 변환 회로(100)의 출력에 의해 제어되도록 구동기는 듀티 사이클 검출 및 주파수 변환 회로(100)의 출력에 의해 인에이블된다. 듀티 사이클 검출 및 주파수 변환 회로(100)의 출력에 의해 트랜지스터 T1이 제어되기 때문에, 감지된 전류 피드백이 트랜지스터 T1이 온 일 때만 유효하므로, 트랜지스터 T1이 오프 되었을 때 제어기에 대한 전류 감지 피드백을 디스에이블하거나 또는 다른 경우에는 제어하거나 보상할 필요가 있을 수 있다.
도 13 및 14는 본 발명의 대상의 일부 실시예들에 따른 동작들의 흐름도 예시들이다. 도 13 및 14에 도시된 동작들은 본 발명의 대상의 교시를 벗어나지 않으면서 동시적으로 또는 상이한 순서들로 수행될 수 있다는 것이 이해될 것이다. 따라서, 본 발명의 대상의 실시예들은 흐름도들에 의해 도시된 동작들의 특정한 순서로 제한되는 것으로 해석되어서는 않된다. 게다가, 흐름도들에 도시된 동작들은 하드웨어에서 또는 하드웨어와 소프트웨어의 결합에서 전체적으로 수행될 수 있다.
도 13으로 돌아와서, 입력 파형의 듀티 사이클은 고정된 진폭 듀티 사이클 신호를 제공하기 위해 검출된다(블록 500). 고정된 진폭 신호의 평균을 결정하여 전압 레벨로서 반영될 수 있는 평균값을 생성한다(블록 510). 입력 신호의 주파수와 상이한 주파수의 파형이 생성되고(블록 520), 생성된 파형의 주파수에 대응하는 주파수에서 입력 듀티 사이클에 대응하는 (즉, 반드시 동일할 필요는 없지만, 입력 듀티 사이클에 "기초하는") 듀티 사이클을 갖는 파형을 생성하기 위해 파형의 값이 평균값(전압 레벨)과 비교된다(블록 530).
도 14는 본 발명의 대상의 일부 실시예들에 따른 추가의 동작들을 도시한다. 도 14에 도시된 바와 같이, 입력 파형의 듀티 사이클에 대응하는 듀티 사이클을 갖는 고정된 진폭 신호를 제공하기 위해 입력 파형의 듀티 사이클이 검출된다(블록 600). 고정된 진폭 신호의 평균값이 고정된 진폭 신호의 평균값에 대응하는 평균화된 전압을 생성하기 위해 결정된다(블록 610). 평균화된 전압 레벨은 최소 펄스 폭에 대한 전압 레벨과 비교되어, 입력 신호의 펄스 폭이 최소 허용가능한 펄스 폭보다 작은지를 결정한다(블록 620). 평균화된 전압 레벨이 이 레벨보다 낮으면(블록 620), 셧다운 신호가 제공된다(블록 670). 평균화된 전압 레벨이 최소 허용가능한 펄스 폭 레벨보다 높다면(블록 620), 평균화된 전압 레벨은 생성된 파형의 전압과 비교된다(블록 640). 생성된 파형의 주파수는 입력 신호의 주파수와 상이할 수 있다(블록 630). 평균화된 전압 레벨이 생성된 파형의 전압보다 높으면(블록 640), 하이 신호가 출력된다(블록 660). 평균화된 전압이 생성된 파형의 전압보다 낮으면(블록 640), 로우 신호가 출력된다(블록 650).
도 16a 내지 16f는 본 발명의 대상에 따른 회로의 실시예를 도시하는 회로도이다. 도 16a는 듀티 사이클 검출 회로(110), AC 스케일링 회로(115), 전력원(power source)(116), 평균화 회로(120), 파형 생성기(130), 비교기(140) 및 최소 펄스 폭 검출 회로(150)를 포함하는 조명 제어 회로를 도시한다. 도 16b는 듀티 사이클 검출 회로(110), AC 스케일링 회로(115) 및 전력원(116)의 확대도이다. 도 16c는 평균화 회로(120)의 확대도이다. 도 16d는 파형 생성기(130)의 확대도이다. 도 16e는 비교기(140)의 확대도이다. 도 16f는 최소 펄스 폭 검출 회로(150)의 확대도이다.
AC 라인 전압과 같은, 입력 파형 듀티 사이클의 구형파 표현의 생성은, 이러한 방식으로 라인 전압 및 주파수의 변화에 내성이 있는데, 즉, AC 라인 전압 또는 주파수가 유틸리티 생성, 부하 부가 또는 쉐딩(shedding), 또는 다른 이유들에 기인하여 증가하거나 감소하더라도 구형파는 일정하게 유지할 것이다. 본 발명과 다르게, 정류된 라인을 필터링하는 회로는 듀티 사이클에서의 변화들과 라인 전압에서의 변화들을 구별하지 못할 것이고, 표현되는 필터링된 레벨은 그에 응답하여 변화할 것이며, 본 발명의 대상은 이러한 단점들을 극복한다.
최종 출력을 위해 비교 소스로 사용되는 생성된 파형은 주파수나 형상이 변할 수도 있다. 생성된 파형의 형상을 변화시키는 것은, 예를 들어, 원하는 경우, AC 입력에 대한 출력의 비례 응답을 변화시켜 AC 입력에 대한 매우 비선형적인 디밍 응답을 생성할 수 있다.
LED를 온과 오프로 스위칭하는 방법으로 사용되는 더 높은 주파수 출력은 인간의 시각적인 깜박임 및/또는 비디오 카메라와 같은 전자 기기에 의해 기록되는 깜박임을 제거할 수 있다.
본 발명의 대상에 따른 방법 및 회로를 사용하여, 본 명세서에 설명된 구동기에 접속된 광 또는 광들의 세트는 전원으로부터의 전압의 주파수 및/또는 전원의 전압 레벨에 대한 고려 없이 본 발명의 대상에 따른 회로를 통해 전원에 접속될 수 있다. 예시하기 위해, 당업자들은 라인 전압 주파수가 50Hz, 60Hz, 100Hz 또는 그 외의 값들(예를 들면, 생성기 등에 접속되는 경우)인 상황 및/또는 라인 전압이 변경되거나 변화될 수 있는 상황과 같은 다양한 상황들, 및 그러한 라인 전압에 광 또는 광들의 세트를 접속하는 경우, 특히 전형적인 디머로 인해 야기될 수 있는 문제들에 익숙할 것이다. 본 명세서에 설명된 회로에 의해, 광 또는 광들의 세트는 광범위하게 상이한 주파수들의 라인 전압들 및/또는 전압 레벨이 변화하는 라인 전압들에 좋은 결과를 가지고 접속될 수 있다.
또한, 본 발명의 대상은 디밍에 관하여 설명되었지만, 본 발명의 대상은 또한 광 출력 다른 양상들, 예를 들면, 색상 온도, 색상, 색조, 밝기, 광 출력의 특성들, CRI Ra 등을 수정하는 데에도 적용 가능하다. 예를 들어, 조명 제어 회로는 입력 전압의 듀티 사이클이 특정한 백분율(예를 들면, 10%)일 때, 회로가 장치의 출력이 특정 색상 온도(예를 들면, 2,000 K)를 가지게 하도록 구성될 수 있다. 예를 들어, 자연광에서, 광이 어두워짐에 따라, 색상 온도는 통상적으로 감소하고, 조명 장치가 이러한 동작을 따라하는 것이 바람직하다고 간주될 수 있다. 또한, 보안 조명에서는, 어두워진 조명은 낮은 CRI를 가져서, 침입자를 관찰할 수 있도록 충분한 광이 있지만, CRI Ra는 침입자가 그 또는 그녀가 무엇을 하고 있는지를 보는데에 어려움이 있도록 충분히 낮게 하는 것이 바람직할 수 있다.
본 발명의 대상에 따른 회로들 및 방법들은 AC 전력이나 AC 위상 컷 디머에 제한되지 않는다. 오히려, 본 발명의 대상은 파형 듀티 사이클을 이용하는 모든 유형의 디밍(예를 들면, 펄스 폭 변조를 포함)에 적용 가능하다.
본 발명의 대상의 특정한 실시예들이 요소들의 특정 조합을 참조하여 예시되었지만, 본 발명의 대상의 교시를 벗어나지 않고 다양한 그외의 조합들이 또한 제공될 수 있다. 따라서, 본 발명의 대상은 본 명세서 내에 기술되고 도면들에 도시된 특정 예시의 실시예들에 제한되는 것으로 해석되는 것이 아니라, 또한 다양하게 예시된 실시예들의 요소들의 조합들도 포함하는 것으로 해석되어야 한다.
본 발명의 사상 및 영역을 벗어나지 않고, 본 개시 내용의 이점을 제공하는 많은 변경들 및 수정들이 당업자에 의해 이루어질 수 있다. 그러므로, 예시된 실시예들은 단지 예시의 목적으로 기재되었으며, 후속하는 특허청구범위에 의해 정의된 바와 같은 본 발명의 대상을 제한하는 것으로 취급되지 않아야 한다는 것이 이해되어야 한다. 그러므로, 후속하는 특허청구범위는 문자적으로 기술된 요소들의 조합뿐만 아니라 실질적으로 동일한 결과를 얻도록 실질적으로 동일한 방법으로 실질적으로 동일한 기능을 수행하기 위한 모든 등가의 요소들을 포함하는 것으로 판독된다. 따라서, 특허청구범위는 구체적으로 위에서 예시되고 기술된 것, 개념적으로 등가의 것, 그리고 또한 본 발명의 대상의 본질적인 사상을 통합하는 것을 포함하는 것으로 이해되어야 한다.
본 명세서에 기술된 장치들의 임의의 2개 이상의 구조적 부품들은 통합될 수 있다. 본 명세서에 기술된 장치들의 임의의 구조적 부품은 (필요하다면, 함께 수용되는) 2개 이상의 부품들에 제공될 수 있다. 마찬가지로, 임의의 2개 이상의 기능들이 동시에 수행될 수 있고, 그리고/또는 임의의 기능이 일련의 단계들에서 수행될 수 있다.

Claims (29)

  1. 조명 제어 회로(lighting control circuit)로서,
    입력 파형 듀티 사이클 및 입력 파형 주파수에 대응하는 검출 회로 듀티 사이클 및 검출 회로 주파수를 갖는 제1 주기적 파형을 생성하도록 구성된 듀티 사이클 검출 회로;
    상기 듀티 사이클 검출 회로에 응답하고, 상기 검출 회로 듀티 사이클에 대응하는 전압 레벨을 갖는 제1 신호를 생성하도록 구성된 평균화 회로;
    상기 입력 파형 주파수와 상이한 파형 생성기 주파수를 갖는 제2 주기적 파형을 출력하도록 구성된 파형 생성기; 및
    상기 입력 파형 듀티 사이클에 대응하는 비교기 회로 듀티 사이클 및 상기 파형 생성기 주파수에 대응하는 비교기 회로 주파수를 갖는 비교기 파형을 생성하기 위해 상기 제2 주기적 파형을 상기 제1 신호와 비교하도록 구성된 비교기 회로
    를 포함하는 조명 제어 회로.
  2. 조명 제어 회로로서,
    입력 파형 듀티 사이클 및 입력 파형 주파수에 대응하는 제1 파형 듀티 사이클 및 제1 파형 주파수를 갖는 제1 주기적 파형을 생성하는 수단;
    상기 제1 파형 듀티 사이클에 대응하는 전압 레벨을 갖는 제1 신호를 생성하는 수단;
    상기 입력 파형 주파수와 상이한 제2 파형 주파수를 갖는 제2 주기적 파형을 출력하는 수단; 및
    상기 입력 파형 듀티 사이클에 대응하는 비교 파형 듀티 사이클 및 상기 제2 파형 주파수에 대응하는 비교 파형 주파수를 갖는 비교 파형을 생성하기 위해 상기 제2 주기적 파형을 상기 제1 신호와 비교하는 수단
    을 포함하는 조명 제어 회로.
  3. 제1항 또는 제2항에 있어서,
    상기 제1 신호는 상기 검출 회로 듀티 사이클과 관련되는 전압 레벨을 갖는 조명 제어 회로.
  4. 제1항 또는 제3항에 있어서,
    상기 제1 신호를 셧다운 임계 전압과 비교하고, 상기 제1 신호가 상기 셧다운 임계 전압 아래로 떨어지면 셧다운 신호를 생성하도록 구성되는 셧다운 비교기 회로를 더 포함하는 조명 제어 회로.
  5. 제1항 또는 제2항에 있어서,
    상기 제1 신호는 상기 검출 회로 듀티 사이클에 역으로 관련되는 전압 레벨을 갖는 조명 제어 회로.
  6. 제1항 또는 제5항에 있어서,
    상기 제1 신호를 셧다운 임계 전압과 비교하고, 상기 제1 신호가 상기 셧다운 임계 전압 위로 상승하면 셧다운 신호를 생성하도록 구성되는 셧다운 비교기 회로를 더 포함하는 조명 제어 회로.
  7. 제1항 및 제3항 내지 제6항 중 어느 한 항에 있어서,
    상기 듀티 사이클 검출 회로는, 상기 입력 파형의 전압이 입력 임계 레벨 위에 있는 동안 제1 전압 레벨을 출력하고, 상기 입력 파형의 전압이 상기 입력 임계 레벨 아래에 있는 동안 제2 전압 레벨을 출력하도록 구성되는 조명 제어 회로.
  8. 제1항 및 제3항 내지 제6항 중 어느 한 항에 있어서,
    상기 듀티 사이클 검출 회로는, 상기 입력 파형의 전압이 제1 입력 임계 레벨 위에 있을 때 제1 전압 레벨을 출력하고, 상기 입력 파형의 전압이 상기 제1 입력 임계 레벨 위로 상승한 후 상기 입력 파형의 전압이 제2 입력 임계 레벨 아래로 떨어질 때까지 상기 제1 전압 레벨을 계속 출력하고, 상기 입력 파형의 전압이 상기 제2 입력 임계 레벨 아래로 떨어질 때 제2 전압 레벨을 출력하고, 상기 입력 파형의 전압이 상기 제1 입력 임계 레벨 아래로 떨어진 후 상기 입력 파형의 전압이 상기 제1 입력 임계 레벨 위로 상승할 때까지 상기 제2 전압 레벨을 계속 출력하도록 구성되는 조명 제어 회로.
  9. 제1항 및 제3항 내지 제8항 중 어느 한 항에 있어서,
    상기 비교기 회로 듀티 사이클은 상기 입력 파형 듀티 사이클에 선형적으로 관련되는 조명 제어 회로.
  10. 제1항 및 제3항 내지 제8항 중 어느 한 항에 있어서,
    상기 비교기 회로 듀티 사이클은 상기 입력 파형 듀티 사이클에 비선형적으로 관련되는 조명 제어 회로.
  11. 제1항 내지 제10항 중 어느 한 항에 있어서,
    상기 제1 신호의 전압 레벨은, RMS 전압 값들의 미리결정된 범위에 대해 상기 입력 파형의 RMS 전압과는 무관한 조명 제어 회로.
  12. 제2항 또는 제3항에 있어서,
    상기 제1 신호를 셧다운 임계 전압과 비교하고, 상기 제1 신호가 상기 셧다운 임계 전압 아래로 떨어지면 셧다운 신호를 생성하는 수단을 더 포함하는 조명 제어 회로.
  13. 제2항 또는 제5항에 있어서,
    상기 제1 신호를 셧다운 임계 전압과 비교하고, 상기 제1 신호가 상기 셧다운 임계 전압 위로 상승하면 셧다운 신호를 생성하는 수단을 더 포함하는 조명 제어 회로.
  14. 제2항, 제3항, 제5항, 제12항 또는 제13항 중 어느 한 항에 있어서,
    상기 제1 주기적 파형을 생성하는 수단은, 상기 입력 파형의 전압이 입력 임계 레벨 위에 있는 동안 제1 전압 레벨을 출력하고, 상기 입력 파형의 전압이 상기 입력 임계 레벨 아래에 있는 동안 제2 전압 레벨을 출력하는 조명 제어 회로.
  15. 제2항, 제3항, 제5항, 제12항 또는 제13항 중 어느 한 항에 있어서,
    상기 제1 주기적 파형을 생성하는 수단은, 상기 입력 파형의 전압이 제1 입력 임계 레벨 위에 있을 때 제1 전압 레벨을 출력하고, 상기 입력 파형의 전압이 상기 제1 입력 임계 레벨 위로 상승한 후 상기 입력 파형의 전압이 제2 입력 임계 레벨 아래로 떨어질 때까지 상기 제1 전압 레벨을 계속 출력하고, 상기 입력 파형의 전압이 상기 제2 입력 임계 레벨 아래로 떨어질 때 제2 전압 레벨을 출력하고, 상기 입력 파형의 전압이 상기 제1 입력 임계 레벨 아래로 떨어진 후 상기 입력 파형의 전압이 상기 제1 입력 임계 레벨 위로 상승할 때까지 상기 제2 전압 레벨을 계속 출력하는 조명 제어 회로.
  16. 제2항, 제3항, 제5항, 제7항, 제12항, 제13항 또는 제16항 중 어느 한 항에 있어서,
    상기 비교 파형 듀티 사이클은 상기 입력 파형 듀티 사이클에 선형적으로 관련되는 조명 제어 회로.
  17. 제2항, 제3항, 제5항, 제7항, 제12항, 제13항 또는 제16항 중 어느 한 항에 있어서,
    상기 비교 파형 듀티 사이클은 상기 입력 파형 듀티 사이클에 비선형적으로 관련되는 조명 제어 회로.
  18. 조명 장치로서,
    적어도 하나의 고체 상태 광 에미터;
    제1항의 조명 제어 회로; 및
    상기 비교기 파형에 응답하여 상기 적어도 하나의 고체 상태 광 에미터의 출력의 세기를 변화시키도록 구성된 구동기 회로
    를 포함하는 조명 장치.
  19. 조명 장치로서,
    적어도 하나의 고체 상태 광 에미터;
    제2항의 조명 제어 회로; 및
    상기 비교 파형에 응답하여 상기 적어도 하나의 고체 상태 광 에미터의 출력의 세기를 변화시키는 수단
    을 포함하는 조명 장치.
  20. 조명 제어 방법으로서,
    입력 파형 듀티 사이클 및 입력 파형 주파수에 대응하는 제1 파형 듀티 사이클 및 제1 파형 주파수를 갖는 제1 주기적 파형을 생성하는 단계;
    상기 제1 파형 듀티 사이클에 대응하는 전압 레벨을 갖는 제1 신호를 생성하는 단계;
    상기 입력 파형 주파수와 상이한 제2 파형 주파수를 갖는 제2 주기적 파형을 출력하는 단계; 및
    상기 입력 파형 듀티 사이클에 대응하는 비교 파형 듀티 사이클 및 상기 제2 파형 주파수에 대응하는 비교 파형 주파수를 갖는 비교 파형을 생성하기 위해 상기 제2 주기적 파형을 상기 제1 신호와 비교하는 단계
    를 포함하는 조명 제어 방법.
  21. 제20항에 있어서,
    상기 제1 신호는 상기 제1 파형 듀티 사이클에 관련되는 전압 레벨을 갖는 조명 제어 방법.
  22. 제20항 또는 제21항에 있어서,
    상기 제1 신호를 셧다운 임계 전압과 비교하고, 상기 제1 신호가 상기 셧다운 임계 전압 아래로 떨어지면 셧다운 신호를 생성하는 단계를 더 포함하는 조명 제어 방법.
  23. 제20항에 있어서,
    상기 제1 신호는 상기 제1 파형 듀티 사이클에 역으로 관련되는 전압 레벨을 갖는 조명 제어 방법.
  24. 제20항 또는 제23항에 있어서,
    상기 제1 신호를 셧다운 임계값 전압과 비교하고, 상기 제1 신호가 상기 셧다운 임계 전압 위로 상승하면 셧다운 신호를 생성하는 단계를 더 포함하는 조명 제어 방법.
  25. 제20항 내지 제24항 중 어느 한 항에 있어서,
    상기 제1 주기적 파형은, 상기 입력 파형의 전압이 입력 임계 레벨 위에 있는 동안 제1 전압 레벨을 갖고, 상기 입력 파형의 전압이 상기 입력 임계 레벨 아래에 있는 동안 제2 전압 레벨을 갖는 조명 제어 방법.
  26. 제20항 내지 제24항 중 어느 한 항에 있어서,
    상기 제1 주기적 파형은 상기 입력 파형의 전압이 제1 입력 임계 레벨 위에 있을 때 제1 전압 레벨을 갖고, 상기 입력 파형의 전압이 상기 제1 입력 임계 레벨 위로 상승한 후 상기 입력 파형의 전압이 제2 입력 임계 레벨 아래로 떨어질 때까지 상기 제1 전압 레벨을 계속 갖고, 상기 입력 파형의 전압이 상기 제2 입력 임계 레벨 아래로 떨어질 때 제2 전압 레벨을 갖고, 상기 입력 파형의 전압이 상기 제1 입력 임계 레벨 아래로 떨어진 후 상기 입력 파형의 전압이 상기 제1 입력 임계 레벨 위로 상승할 때까지 상기 제2 전압 레벨을 계속 갖는 조명 제어 방법.
  27. 제20항 내지 제26항 중 어느 한 항에 있어서,
    상기 비교 파형 듀티 사이클은 상기 입력 파형 듀티 사이클에 선형적으로 관련되는 조명 제어 방법.
  28. 제20항 내지 제26항 중 어느 한 항에 있어서,
    상기 비교 파형 듀티 사이클은 상기 입력 파형 듀티 사이클에 비선형적으로 관련되는 조명 제어 방법.
  29. 제20항 내지 제28항 중 어느 한 항에 있어서,
    상기 제1 신호의 전압 레벨은 RMS 전압 값들의 미리결정된 범위에 대해 상기 입력 파형의 RMS 전압과는 무관한 조명 제어 방법.
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