KR20110121581A - Ｌｅｄ 구동을 위한 방법 및 시스템 - Google Patents

Abstract

본 발명은 LED 구동 방법 및 LED 구동 시스템을 개시하고, 상기 방법은 PWM 디밍 신호를 이용하여 PWM 제어 신호를 발생시키는 단계; 및 LED의 구동 전압을 발생시키기 위하여, 상기 PWM 제어 신호를 이용하여 PWM DC/DC 컨버터를 제어하는 단계를 포함한다.

Description

ＬＥＤ 구동을 위한 방법 및 시스템{METHOD AND SYSTEM FOR DRIVING LED}

본 발명은 LED 구동 방법 및 LED 구동 시스템에 관한 것이다.

최근에, 시장에서 널리 사용되는 딤머(dimmer)들은 이를 테면, 백열 램프와 같은 순수 저항 부하에 대하여 설계된다. 상기 램프에 대한 휘도 조정을 달성하도록, 이런 딤머들은 위상 제어를 통하여 입력 전압의 유효값을 조정한다. 위상 제어 딤머는 주로 리딩 에지 딤머 및 트레일링 에지 딤머를 포함한다. 도 1은 선행 기술에서의 상기 딤머의 공통 연결 방법 및 상기 딤머의 이상적인 출력 파형을 각각 도시한다.

LED 디바이스와 관련하여, 이는 백열 램프에서와 같이 주 전원 네트워크에 직접 연결될 수 없고, 그러므로 전통적인 딤머는 디밍을 위하여 직접 연결될 수 없다. 대신에, 상기 LED 디바이스에 대한 DC 구동 디바이스에서와 같이 스위칭 전원이 사용될 필요가 있다. 그러므로, 이러한 LED 구동 디바이스는 상기 전통적인 딤머와 호환성이 있을 것이 요구된다. 하지만, 상기 전통적인 딤머와 호환성이 있을 수 있는, 선행 기술에서 제공되는 어떠한 만족스러운 디바이스도 존재하지 않고, 특히 상기 트레일링 에지 딤머와 호환성이 있을 수 있는 어떠한 만족스러운 디바이스도 제공되지 않는다.

본 발명의 목적은 트레일링 에지 딤머의 도전각을 획득하기 위한 방법 및 디바이스를 제공하는 것이다. 본 발명의 다른 목적은 동시에 상기 리딩 에지 딤머 및 상기 트레일링 에지 딤머와 호환성이 있을 수 있는 LED를 구동하기 위한 방법 및 디바이스를 제공하는 것이다.

본 발명의 실시예에 따르면, 트레일링 에지 딤머의 도전각을 획득하기 위한 방법이 제공되는데, 상기 방법은: 상기 트레일링 에지 딤머가 도전되기 시작할 때의 시각(time point)(t0)을 결정하는 단계; 이상적인 파형으로부터의 유도가 나타날 때의 가장 빠른 시각(t1)을 결정하는 단계; 및 상기 트레일링 에지 딤머가 도전되기 시작할 때의 시각(t0) 및 이상적인 파형으로부터의 유도가 나타날 때의 가장 빠른 시각(t1)에 기초하여 상기 트레일링 에지 딤머의 도전각(t1-t0)을 결정하는 단계를 포함한다.

이런 방법을 이용하여, 상기 트레일링 에지 딤머의 도전각은 상기 트레일링 에지 딤머의 도전각에 따라 LED가 디밍될 수 있도록 효과적으로 결정될 수 있고, 그리고 랜덤 간섭의 영향이 감소될 수 있다.

더욱이, 본 발명의 실시예에 따라, LED 구동 방법이 제공되는데, 상기 방법은: 딤머의 타입을 결정하는 단계; 연결된 딤머가 상기 리딩 에지 딤머라고 결정될 때, 리딩 에지 딤머의 도전각을 획득하는 단계; 연결된 딤머가 상기 트레일링 에지 딤머라고 결정될 때, 트레일링 에지 딤머의 도전각을 획득하는 단계; 및 상기 딤머의 획득된 도전각에 따라 디밍 신호를 발생시키는 단계를 포함한다.

본 방법을 이용하여, 상기 리딩 에지 딤머와 상기 트레일링 에지 딤머 간의 호환성이 효과적으로 달성될 수 있고, 그리고 상기 LED는 상기 위상 딤머의 도전각에 따라 디밍될 수 있다. 게다가, 랜덤 간섭의 영향이 감소될 수 있고, 그리고 상기 딤머의 지터링(jittering)에 의하여 야기되는 상기 LED의 깜박임(flicker)이 제거될 수 있다.

더욱이 본 발명의 실시예에 따라, 트레일링 에지 딤머에 대한 도전각 획득 디바이스가 제공되는데, 이는 상기 트레일링 에지 딤머가 도전되기 시작할 때의 시각(t0)을 결정하도록 구성되는 도전 시각 결정 유닛; 이상적인 파형으로부터의 유도가 나타날 때의 가장 빠른 시각(t1)을 결정하도록 구성되는 위상 컷팅 포인트 결정 유닛; 및 상기 트레일링 에지 딤머가 도전되기 시작할 때의 시각(t0) 및 이상적인 파형으로부터의 유도가 나타날 때의 가장 빠른 시각(t1)에 기초하여 상기 트레일링 에지 딤머의 도전각(t1-t0)을 결정하도록 구성되는 도전각 결정 유닛을 포함한다.

본 디바이스를 이용하여, 상기 트레일링 에지 딤머의 도전각에 따라 LED 상에서 디밍을 수행하도록, 상기 트레일링 에지 딤머의 도전각이 효과적으로 결정될 수 있다. 더욱이, 랜덤 간섭의 영향이 감소될 수 있다.

또한, 본 발명의 실시예에 따라, LED 구동 디바이스가 제공되는데, 이는 딤머의 타입을 결정하도록 구성되는 딤머 타입 결정 유닛, 연결된 딤머가 상기 리딩 에지 딤머라고 결정될 때, 리딩 에지 딤머의 도전각을 획득하도록 구성되는 리딩 에지 딤머에 대한 도전각 획득 디바이스; 연결된 딤머가 상기 트레일링 에지 딤머라고 결정될 때, 트레일링 에지 딤머의 도전각을 획득하도록 구성되는 트레일링 에지 딤머에 대한 도전각 획득 디바이스; 및 상기 딤머의 획득된 도전각에 따라 디밍 신호를 발생시키도록 구성되는 디밍 유닛을 포함한다.

상기 LED 구동 디바이스를 이용하여, 상기 리딩 에지 딤머와 상기 트레일링 에지 딤머 간의 호환성이 효과적으로 달성될 수 있고, 그리고 상기 LED는 상기 위상 딤머의 도전각에 따라 디밍될 수 있다. 게다가, 랜덤 간섭의 영향이 감소될 수 있고, 그리고 상기 딤머의 지터링에 의하여 야기되는 상기 LED의 깜박임이 제거될 수 있다.

또한, 본 발명의 실시예에 따라, LED 구동 방법이 제공되는데, 이는 PWM 디밍 신호를 이용하여 PWM 제어 신호를 발생시키는 단계; 및 LED의 구동 전압을 발생시키기 위하여, 상기 PWM 제어 신호를 이용하여 PWM DC/DC 컨버터를 제어하는 단계를 포함한다.

본 방법을 이용하여, 상기 PWM 디밍이 활용될 수 있고, 그리고 그 동안에 상기 LED 디바이스와 고 전압 전원 사이의 효과적인 절연(isolation)이 보장될 수 있다.

또한, 본 발명의 실시예에 따라, LED 구동 시스템이 제공되는데, 이는 PWM DC/DC 컨버터, PWM 제어기 및 PWM 디밍 신호 발생 유닛을 포함하고, 상기 PWM 디밍 신호 발생 유닛은 PWM 디밍 신호를 발생시키도록 구성되고; 상기 PWM 제어기는 상기 PWM 디밍 신호를 활용함으로써 PWM 제어 신호를 발생시키도록 구성되며; 그리고 상기 PWM DC/DC 컨버터는 상기 PWM 제어 신호에 따라 LED의 구동 전압을 발생시키도록 구성된다.

이런 LED 구동 시스템을 이용하여, 상기 시스템이 보안 표준에 적합하게 용이하게 설계될 수 있다는 것이 보장되도록, 상기 PWM 디밍이 활용될 수 있고, 그리고 그 동안에 상기 LED 디바이스와 고 전압 전원 사이의 효과적인 절연이 보장될 수 있다. 게다가, 생산 비용이 매우 감소되고, 그리고 정확한 정(constant) 전류 특징이 보장될 수 있도록, 상기 시스템은 간단한 구조를 갖는다. 그러므로, LED의 전류에 관한 높은 정밀도 요구사항들을 충족시킬 수 있다.

본 발명은 도면들과 함께 이후의 설명들을 참조함으로써 더 잘 이해될 것이고, 도면들에서, 동일하거나 또는 유사한 참조 기호들은 동일하거나 또는 유사한 컴포넌트들을 지시하기 위하여 사용된다. 모든 도면들 및 상세한 설명은 본 명세서에 포함되고 본 명세서의 부분을 구성하며, 본 발명의 원리들 및 이점들을 설명하고 그리고 본 발명의 바람직한 실시예들을 도시하기 위하여 예시들을 추가로 나타내기 위하여 사용된다.
도 1은 선행 기술에서의 딤머의 공통 연결 방법 및 상기 딤머의 이상적인 출력 파형을 도시한다.
도 2는 트레일링 에지 딤머의 정류된 출력 전압의 예시적인 파형을 도시한다.
도 3은 본 발명의 실시예에 따라 상기 트레일링 에지 딤머의 도전각을 획득하기 위한 방법의 플로우 차트를 도시한다.
도 4는 리딩 에지 딤머의 정류된 출력 전압의 예시적인 파형을 도시한다.
도 5는 상기 리딩 에지 딤머 및 상기 트레일링 에지 딤머와 호환가능할 수 있는 LED를 구동하기 위한 방법의 플로우 차트를 도시한다.
도 6은 딤머 검출에 대한 원리 다이어그램이다.
도 7은 본 발명의 실시예에 따라 상기 트레일링 에지 딤머에 대한 도전각 획득 디바이스의 개략적인 블록 다이어그램이다.
도 8은 본 발명의 실시예에 따라 상기 리딩 에지 딤머 및 상기 트레일링 에지 딤머와 호환가능할 수 있는 LED 구동 디바이스의 블록 다이어그램이다.
도 9는 선형 디밍의 원리를 개략적으로 도시한다.
도 10은 PWM 디밍의 원리를 개략적으로 도시한다.
도 11은 본 발명의 실시예에 따라 LED를 구동하기 위한 방법의 플로우 차트를 도시한다.
도 12는 발생된 PWM 제어 신호의 파형을 개략적으로 도시한다.
도 13은 본 발명의 실시예에 따른 LED 구동 시스템의 개략적인 구조적 다이어그램을 도시한다.
도면들에서, 동일한 참조 기호들은 동일하거나 또는 상응하는 컴포넌트들에 대하여 사용된다.

이하에서, 본 발명의 실시예들이 도면들을 참조하여 기술될 것이다. 명료성과 간결성의 관점에서, 실제 실시예들의 모든 특징들이 상세한 설명에 기술되는 것은 아니다. 하지만, 개발자의 특정 목적들을 달성하도록 임의의 실제 실시예들의 개발 동안에 실시예들에 대한 많은 특정한 결정들이 내려질 필요가 있고, 그리고 이런 결정들은 상이한 실시예들에 따라 몇몇의 범위로 변화할 수 있다는 것이 이해되어야 한다. 또한, 개발 업무가 다소 복잡하고, 시간 소비형일 수 있더라도, 이는 본 발명의 개시물로부터 이익을 받는 당업자에게는 단지 루틴 업무라는 것이 이해되어야 한다.

또한 도면들에서, 본 발명의 솔루션과 밀접하게 연관되는 디바이스 구조만이 도면들에 도시되었고, 그리고 불필요한 상세사항들로 인하여 본 발명을 불명확하게 하는 것을 방지하기 위하여, 본 발명과 관계가 적은 다른 상세사항들은 생략되었다는 것이 지적되어야 한다.

제 1 실시예

발명자는 트레일링 에지 딤머에 대하여, 상기 트레일링 에지 딤머의 출력 단자와 일반적인 값이 100nF-150nF인 커패시터가 일반적으로 병렬로 연결된다는 것을 지적(notice)한다. 게다가, 일반적으로 LED 드라이버의 입력 단자 상의 전자기 간섭(EMI) 필터가 또한 커패시터를 포함한다. 이런 커패시터들은 이상적인 파형에서와 같이 딤머의 출력 전압이 급격히 감소할 수 없게 할 수 있다. 도 2는 상기 트레일링 에지 딤머의 정류된 출력 전압의 예시적인 파형을 도시한다. 도 2에 도시되는 바와 같이, 다른 사이클의 시작 이전에, 상대적으로 긴 시간 기간 이후에 전압이 제로로 감소된다. 이런 상황에서, 상기 딤머의 출력 전압이 제로로 감소될 때의 시각(t2)은 정확하게 상기 딤머의 도전각을 반영할 수 없고, 이는 LED 램프가 정확하게 디밍될 수 없거나 또는 디밍가능한 범위가 상당히 좁게 되도록 할 수 있다. 이것이 상기 트레일링 에지 딤머와 실질적으로 호환가능성이 있을 수 있는 이용가능한 디밍가능한 LED 램프가 시장에 전혀 존재하지 않는 이유이다.

발명자는 도 2에 도시되는 바와 같이, 상기 트레일링 에지 딤머의 위상 컷팅 이후에, 상기 전압이 빠르게 제로로 감소될 수 없더라도, 확연한 차이가 상기 트레일링 에지 딤머의 파형과 이상적인 파형 사이에 존재한다고 지적한다. 그러므로, 상기 이상적인 파형으로부터의 유도가 나타날 때의 가장 빠른 시각(t1)이 결정될 수 있고, 상기 트레일링 에지 딤머가 상기 시각에 위상 컷팅을 수행한다고 간주될 수 있다. 그러므로, 상기 트레일링 에지 딤머의 도전각은 t1-t0라는 것이 결정될 수 있고, 여기서 t0는 상기 트레일링 에지 딤머가 도전되기 시작할 때의 시각이다.

상기 고려사항에 기초하여, 본 발명의 실시예에 따라, 상기 트레일링 에지 딤머의 도전각을 획득하기 위한 방법이 제공된다. 도 3은 본 방법의 플로우 차트를 도시한다. 도 3에 도시되는 바와 같이, 본 방법은 다음의 단계들을 포함한다:

S310: 상기 트레일링 에지 딤머가 도전되기 시작할 때의 시각(t0)을 결정하는 단계. 상기 시각(t0) 이후에, 상기 트레일링 에지 딤머는 도전되기 시작하고, 그러므로 출력 전압은 실질적으로 이상적인 파형과 동일할 수 있다. 상기 이상적인 파형은 도 2에서 사이너스(sinus) 파형일 것이 가정된다. 그러므로, 상기 시각(t0)으로부터 시작한 상기 트레일링 에지 딤머의 도전 위상에서, 출력 전압은 실질적으로 상기 사이너스 파형과 동일하다.

S320: 이상적인 파형으로부터의 유도가 나타날 때의 가장 빠른 시각(t1)을 결정하는 단계. 특정하게는, 단계 S320에서, 상기 트레일링 에지 딤머의 출력 전압 상에서 샘플링이 수행될 수 있고, 샘플링된 값들은 상기 이상적인 파형과 비교되며, 그리고 상기 이상적인 파형으로부터의 유도가 나타날 때 상기 출력 전압과 상기 이상적인 파형 간의 차이에 기초하여 가장 빠른 시각(t1)이 결정된다. 상기 시각(t1)이 결정될 때, 상기 시각(t1)은 상기 트레일링 에지 딤머의 위상 컷팅 포인트일 것으로 간주된다.

S330: 상기 트레일링 에지 딤머가 도전되기 시작할 때의 시각(t0) 및 이상적인 파형으로부터의 유도가 나타날 때의 가장 빠른 시각(t1)에 기초하여 상기 트레일링 에지 딤머의 도전각(t1-t0)을 결정하는 단계.

상기 트레일링 에지 딤머의 도전각이 획득될 때, 상기 LED는 미리결정되는 도전각에 따라 디밍될 수 있다. 예를 들어, PWM(펄스 폭 변조) 신호는 상기 딤머의 도전각에 따라 발생될 수 있고, 여기서 상기 PWM 신호의 듀티 사이클은 상기 딤머의 도전각에 관련되고, 상기 PWM 신호는 상기 LED 휘도의 조절을 위하여 사용된다. 또한 확실하게 선형 디밍은 상기 딤머의 도전각에 따라 수행되는 것이 가능하고, 이는 당업자에게 용이 연상이 가능하다.

상기 LED 구동 디바이스가 저항 부하가 아니기 때문에, 상기 LED 구동 디바이스와 상기 딤머 사이의 매칭이 특히 이상적이지않는 상황이 존재할 수 있다. 이런 상황에서 상기 LED 구동 디바이스의 출력은 랜덤 간섭을 가질 수 있고, 그 결과 상기 LED 램프의 깜박임(flicker)이 쉽사리 야기될 수 있다. 이런 상황에 대하여, 상기 딤머의 도전각의 검출 프로세스 동안에 복수의 사이클들에서 획득되는 도전각들의 평균값을 계산하고 그리고 랜덤 간섭의 영향을 감소시키기 위하여 상기 평균값에 따라 상기 LED 상에서 디밍을 수행하는 것이 바람직하다.

본 실시예에 따라 상기 트레일링 에지 딤머의 도전각을 획득하는 방법을 이용하여, 상기 트레일링 에지 딤머의 도전각에 따라 상기 LED 상에서 디밍을 수행하기 위하여, 상기 트레일링 에지 딤머의 도전각은 효과적으로 결정될 수 있다. 또한, 상기 랜덤 간섭의 영향이 감소될 수 있다.

제 2 실시예

기존의 딤머는 리딩 에지 딤머와 트레일링 에지 딤머를 포함한다. 그러므로, 본 발명의 실시예에 따라, 상기 리딩 에지 딤머 및 트레일링 에지 딤머와 호환가능성이 있을 수 있는 LED를 구동하기 위한 방법이 제공된다.

상기 LED를 구동하기 위한 방법을 상세히 기술하기 이전에, 상기 리딩 에지 딤머의 도전각을 획득하기 위한 방법이 우선적으로 기술된다. 도 4는 상기 리딩 에지 딤머의 정류된 출력 전압의 예시적인 파형을 도시한다. 도면으로부터 알수 있듯이, 시각(t0)과 시각(t1) 간의 기간에서, 상기 리딩 에지 딤머의 출력 전압은 실질적으로 제로이다. 시각(t1)에서, 상기 출력 전압에서 점프(jump)가 나타나도록, 상기 리딩 에지 딤머는 도전성으로 된다. 시각(t2)까지, 표준 전압에 따라 상기 출력 전압은 제로로 감소한다. 그러므로, 상기 리딩 에지 딤머의 도전각을 검출하기 위해서는, 시각들(t1 및 t2)에서 제로와 교차하는 전압을 검출하는 것만이 요구된다. 상기 리딩 에지 딤머의 도전각을 획득하기 위한 방법은 당업자에게 친숙하고 본 명세서에서 자세히 기술되지 않을 것이다.

도 5는 상기 리딩 에지 딤머 및 상기 트레일링 에지 딤머와 호환가능성이 있을 수 있는 LED를 구동하기 위한 방법의 플로우 차트를 도시한다. 도 5에 도시되는 바와 같이, 본 방법은 다음의 단계들을 포함한다:

S510: 딤머가 연결되는지 여부를 검출하는 단계. 도 6은 딤머 검출에 대한 원리 다이어그램이 개략적으로 도시되는 것으로 참조될 수 있다. 동작에서, LED 구동 디바이스(620)는 샘플링 및 저항 분압기를 통하여 특정 샘플링 레이트로 포인트 A상에서 전압에 대한 분석을 수행한다. 단계(S510)에서, LED 구동 디바이스(620)는 샘플링된 전압을 기준 전압과 비교한다. 상기 기준 전압은 상기 LED 구동 디바이스(620)에 이미 저장될 수 있거나, 또는 외부로부터 입력될 수 있다. 상기 LED 구동 디바이스(620)는 상기 샘플링된 전압이 상기 기준 전압보다 더 높고 더 낮은 시간을 분석하고, 그리고 딤머가 연결되는지 여부를 결정하기 위하여 기준으로서 이러한 시간 정보를 취할(take) 수 있다. 상기 LED 구동 디바이스는 이를 테면 MCU 또는 DSP와 같은 마이크로-제어기로 구현될 수 있다는 것은 당업자에게는 용이하게 안출될 수 있다.

본 발명에 따른 방법에서, 단계(S510)는 선택적이라는 것이 주목되어야 한다. 예를 들어, 구성에 따라, 이는 후속 단계들이 직접 구현되도록 딤머가 연결된다는 디폴트에 의하여 간주될 수 있다.

S520: 상기 딤머가 연결된다고 결정될 때, 상기 딤머의 타입을 결정하는 단계. 상기 리딩 에지 딤머의 출력 파형이 상기 트레일링 에지 딤머의 출력 파형과 명백하게 상이하다는 것은 도 1로부터 알 수 있다. 그러므로, 상기 딤머의 타입은 상기 샘플링된 신호들에 따라 결정될 수 있다.

연결된 딤머가 리딩 에지 딤머라고 결정될 때, 상기 리딩 에지 딤머의 도전각은 상기 기술되는 바와 같이 상기 리딩 에지 딤머의 도전각을 획득하기 위한 방법을 이용하여 획득된다.

연결된 딤머가 트레일링 에지 딤머라고 결정될 때, 상기 트레일링 에지 딤머의 도전각은 본 발명의 제 1 실시예에서 기술되는 바와 같이 상기 트레일링 에지 딤머의 도전각을 획득하기 위한 방법을 이용하여 획득된다.

그 후에, 단계(S550)에서, 획득되는 도전각에 따라 디밍 신호가 발생된다.

제 1 실시예와 유사하게, 상기 딤머의 도전각의 검출 프로세스 동안에 복수의 사이클들에서 획득되는 도전각들의 평균값을 계산하고 그리고 랜덤 간섭의 영향을 감소시키기 위하여 상기 평균값에 따라 상기 LED 상에서 디밍을 수행하는 것이 바람직하다.

상기 딤머의 동작에서, 입력 신호 등에서의 지터링으로 인하여 지터링이 발생할 수 있고, 그리고 상기 딤머의 도전각에서 상응하는 작은 변화가 야기될 수 있다. 하지만, 상기 LED의 디밍을 변화시키는 것이 상기 시간에 실제로 요구되는 것은 아니다. 그러므로, 상기 실시예에 따른 본 방법에서 상기 딤머의 도전각이 획득된 이후에 안티-지터링 제어 단계가 포함되는 것이 바람직하다. 상기 안티-지터링 제어 단계에서, 상기 딤머의 도전각에서의 변화가 검출되고, 그리고 단지 상기 딤머의 도전각에서의 변화가 특정 임계값보다 더 클 때만, 상기 딤머의 변화된 도전각에 따라 상기 디밍 단계에서 디밍 신호가 발생된다. 그러므로, 상기 딤머의 지터링에 의하여 야기되는 LED의 깜박임이 제거될 수 있다.

상기 실시예에 따른 LED를 구동하기 위한 방법을 이용하여, 상기 리딩 에지 딤머와 상기 트레일링 에지 딤머 간의 호환성이 효과적으로 달성될 수 있고, 그리고 상기 LED는 상기 위상 딤머의 도전각에 따라 디밍될 수 있다. 게다가, 랜덤 간섭의 영향이 감소될 수 있고, 그리고 상기 딤머의 지터링에 의하여 야기되는 상기 LED의 깜박임이 제거될 수 있다.

제 3 실시예

본 발명의 제 3 실시예는 상기 제 1 실시예에 상응하고, 상기 트레일링 에지 딤머에 대한 도전각 획득 디바이스(700)가 기술된다. 도 7은 본 발명의 제 3 실시예에 따른 상기 트레일링 에지 딤머에 대한 도전각 획득 디바이스(700)의 개략적인 블록 다이어그램을 도시한다. 도 7에 도시되는 바와 같이, 상기 트레일링 에지 딤머에 대한 도전각 획득 디바이스(700)는:

상기 트레일링 에지 딤머가 도전되기 시작할 때의 시각(t0)을 결정하도록 구성되는 도전 시각 결정 유닛(710). 상기 시각(t0) 이후에, 상기 트레일링 에지 딤머는 도전되기 시작하고, 그러므로 출력 전압은 실질적으로 이상적인 파형과 동일할 수 있다. 상기 이상적인 파형은 도 2에서 사이너스 파형일 것이 가정된다. 그러므로, 상기 시각(t0)으로부터 시작한 상기 트레일링 에지 딤머의 도전 위상에서, 출력 전압은 실질적으로 상기 사이너스 파형과 동일하다.

이상적인 파형으로부터의 유도가 나타날 때의 가장 빠른 시각(t1)을 결정하도록 구성되는 위상 컷팅 포인트 결정 유닛(720). 특정하게는, 상기 위상 컷팅 포인트 결정 유닛(720)은 샘플링 디바이스와 비교 디바이스를 더 포함할 수 있고, 상기 샘플링 디바이스는 샘플링된 값들을 획득하기 위하여 상기 트레일링 에지 딤머의 출력 전압 상에서 샘플링을 수행하도록 구성되고, 그리고 상기 비교 디바이스는 상기 샘플링된 값들을 상기 이상적인 파형과 비교하도록 구성되며 그리고 상기 이상적인 파형으로부터의 유도가 나타날 때 상기 출력 전압과 상기 이상적인 파형 간의 차이에 기초하여 가장 빠른 시각(t1)을 결정한다. 상기 시각(t1)이 결정될 때, 상기 시각(t1)은 상기 트레일링 에지 딤머의 위상 컷팅 포인트일 것으로 간주된다.

도전각 결정 유닛(730), 상기 도전각 결정 유닛(730)은 상기 트레일링 에지 딤머가 도전되기 시작할 때의 시각(t0) 및 이상적인 파형으로부터의 유도가 나타날 때의 가장 빠른 시각(t1)에 기초하여 상기 트레일링 에지 딤머의 도전각(t1-t0)을 결정하도록 구성된다.

상기 LED 구동 디바이스가 저항 부하가 아니기 때문에, 상기 LED 구동 디바이스와 상기 딤머 사이의 매칭이 특히 이상적이지않는 상황이 존재할 수 있다. 이런 상황에서 상기 LED 구동 디바이스의 출력은 랜덤 간섭을 가질 수 있고, 그 결과 상기 LED 램프의 깜박임이 쉽사리 야기될 수 있다. 이런 상황에 대하여, 상기 도전각 결정 유닛(730)은 평균 디바이스를 더 포함할 수 있고, 상기 평균 디바이스는 상기 딤머의 도전각의 검출 프로세스 동안에 복수의 사이클들에서 획득되는 도전각들의 평균값을 계산하고 그리고 랜덤 간섭의 영향을 감소시키기 위하여 최종적으로 획득되는 도전각으로서 평균값을 취하도록 구성되는 것이 바람직하다.

본 실시예에 따라 상기 트레일링 에지 딤머에 대한 도전각 획득 디바이스(700)를 이용하여, 상기 트레일링 에지 딤머의 도전각에 따라 상기 LED 상에서 디밍을 수행하기 위하여, 상기 트레일링 에지 딤머의 도전각은 효과적으로 결정될 수 있다. 또한, 상기 랜덤 간섭의 영향이 감소될 수 있다.

제 4 실시예

본 발명의 제 4 실시예는 상기 제 2 실시예에 상응하고, 상기 리딩 에지 딤머와 상기 트레일링 에지 딤머와 호환가능성이 있는 LED 구동 디바이스(800)가 기술된다.

도 8은 본 발명의 실시예에 따라 상기 리딩 에지 딤머 및 상기 트레일링 에지 딤머와 호환가능할 수 있는 LED 구동 디바이스의 블록 다이어그램을 도시한다. 도 8에 도시되는 바와 같이, 상기 LED 구동 디바이스(800)는 이하의 모듈들을 포함한다:

딤머 검출 유닛(810), 상기 딤머 검출 유닛(810)은 딤머가 연결되는지 여부를 검출하도록 구성된다. 도 6은 딤머 검출에 대한 원리 다이어그램이 개략적으로 도시되는 것으로 참조될 수 있다. 딤머 검출에 대한 상세한 절차에 대하여는 여기서 다시 기술되지 않을 것이고, 제 2 실시예에서의 설명을 참조하기 바란다. 상기 제 2 실시예에서 기술되는 바와 같이, 상기 딤머 검출 유닛(810)은 상기 LED 구동 디바이스(800)에서 선택적이다.

딤머 타입 결정 유닛(820), 상기 딤머 타입 결정 유닛(820)은 상기 딤머가 연결된다고 결정될 때, 상기 딤머의 타입을 결정하도록 구성된다. 상기 리딩 에지 딤머의 출력 파형이 상기 트레일링 에지 딤머의 출력 파형과 명백하게 상이하다는 것은 도 1로부터 알 수 있다. 그러므로, 상기 딤머 타입 결정 유닛(820)은 상기 샘플링된 신호들에 따라 결정될 수 있다.

상기 리딩 에지 딤머에 대한 도전각 획득 디바이스(830), 상기 리딩 에지 딤머에 대한 도전각 획득 디바이스(830)는 연결된 딤머가 리딩 에지 딤머라고 결정될 때, 상기 리딩 에지 딤머의 도전각을 결정하기 위한 방법을 이용하여 상기 리딩 에지 딤머의 도전각을 획득하도록 구성된다.

본 발명의 제 3 실시예에서 기술되는 바와 같이, 상기 트레일링 에지 딤머에 대한 도전각 획득 디바이스(700), 상기 트레일링 에지 딤머에 대한 도전각 획득 디바이스(700)는 연결된 딤머가 트레일링 에지 딤머라고 결정될 때, 상기 트레일링 에지 딤머의 도전각을 획득하도록 구성된다.

디밍 유닛(850), 상기 디밍 유닛(850)은 획득되는 도전각에 따라 디밍 신호를 발생시키도록 구성된다.

바람직하게는, 상기 리딩 에지 딤머에 대한 도전각 획득 디바이스(830) 및 상기 트레일링 에지 딤머에 대한 도전각 획득 디바이스(700)는 복수의 사이클들에서 획득되는 도전각들의 평균값을 계산하도록 구성되고, 그 결과 상기 디밍 유닛(850)은 랜덤 간섭의 영향을 감소시키기 위하여 상기 평균값에 따라 상기 LED 상에서 디밍을 수행할 수 있다.

또한, 상기 LED 구동 디바이스(800)는 안티-지터링 제어 유닛(미도시)을 포함하는데, 상기 안티-지터링 제어 유닛은 상기 딤머의 도전각에서의 변화가 검출되도록 구성되고, 그리고 단지 상기 딤머의 도전각에서의 변화가 특정 임계값보다 더 클 때만, 상기 딤머의 변화된 도전각에 따라 상기 디밍 단계에서 디밍 신호가 발생된다. 그러므로, 상기 딤머의 지터링에 의하여 야기되는 LED의 깜박임이 제거될 수 있다.

상기 실시예에 따른 LED 구동 디바이스(800)를 이용하여, 상기 리딩 에지 딤머와 상기 트레일링 에지 딤머 간의 호환성이 효과적으로 달성될 수 있고, 그리고 상기 LED는 상기 위상 딤머의 도전각에 따라 디밍될 수 있다. 게다가, 랜덤 간섭의 영향이 감소될 수 있고, 그리고 상기 딤머의 지터링에 의하여 야기되는 상기 LED의 깜박임이 제거될 수 있다.

제 5 실시예

발명자는 100V 내지 230V 범위의 고 전압 주 전원이 일반적으로 상기 LED 디바이스의 입력 전원으로서 이용된다는 것을 지적한다. 보안 요구사항들을 충족시키기 위하여, 사람에 대한 잠재적인 피해를 방지하기 위해서 이러한 고 전압 전원으로부터 상기 LED 디바이스를 절연시키는 것이 요구된다. 다시 말하면, 당업자는 상기 LED를 디밍하기 위한 두 가지 방법들 즉, 선형 디밍 및 PWM 디밍이 있다는 것을 알게 된다. 도 9는 상기 선형 디밍의 원리를 개략적으로 도시한다. 도 9로부터 알 수 있는 바와 같이, 상기 LED를 통하여 흐르는 전류의 크기는 상기 디밍 신호에 따라 변한다. 상기 LED가 가장 높은 발광 효율을 달성할 수 있고 그리고 정격 동작 전류의 경우에서만 공칭 값(상기 LED의 키 파라미터들)의 색 온도를 획득하기 때문에, 상기 선형 디밍은 상기 LED의 발광 효율을 낮추고 그리고 구동 전류의 변화를 갖는 LED의 상기 색 온도를 변화시킨다. 도 10은 상기 PWM 디밍의 원리를 개략적으로 도시한다. 도 10으로부터 알 수 있듯이, LED의 도전 동안에, LED를 통하여 흐르는 상기 전류의 크기는 변함없이 유지되므로 상대적으로 높은 발광 효율 및 양호한 발광 품질이 달성될 수 있다.

상기 분석으로부터 알 수 있듯이, LED 구동 시스템에 대하여, 상기 PWM 디밍을 이용하고, 그리고 동시에 상기 LED 디바이스와 상기 고 전압 전원 사이에서의 효과적인 절연을 보장하는 것이 바람직하다. 하지만, 현재로서는 어떠한 만족스러운 솔루션도 이용가능하지 않다.

DC 전압이 상기 LED를 구동하도록 요구되기 때문에, 당업자에게는 DC/DC 컨버터를 갖는 상기 고 전압 전원으로부터 상기 LED 디바이스를 절연시키는 것이 알려져 있다. 상기 DC/DC 컨버터를 이용하기 위해서, 상기 DC/DC 컨버터의 스위칭을 제어하기 위하여 PWM 제어 신호는 상기 PWM 제어기에 의하여 출력되는 것이 요구되고, 그 결과 상기 전원으로부터의 전압은 고 주파 펄스가 되고, 그러므로 상기 전압은 상기 LED를 구동하기 위한 낮은 전압으로 상기 컨버터에 의하여 컨버팅될 수 있다. 일반적으로, 상기 PWM 제어 신호의 주파수는 대략 10 킬로헤르쯔(kHz) 내지 100 킬로헤르쯔이다.

발명자는 일반적으로 상기 LED에 대한 PWM 디밍을 수행하기 위하여 사용되는 상기 PWM 디밍 신호의 주파수는 상기 PWM 제어 신호의 범위보다 훨씬 더 낮은 100Hz 내지 1000Hz 범위에 있다고 지적한다. 상기 PWM 디밍 신호가 현재의 PWM 제어 신호로 직접 변조될 때, 즉, 진폭 변조가 새로운 PWM 제어 신호를 발생시키기 위하여 상기 PWM 디밍 신호를 활용함으로써 상기 현재의 PWM 제어 신호 상에서 수행될 때, 시스템의 구조가 매우 간소화될 수 있도록 상기 디밍 신호는 상기 새로운 PWM 제어 신호에 의하여 직접 반송(carry)될 수 있다.

여기에서 상기 PWM 제어 신호는 상기 현재의 PWM 제어 신호 상에서 진폭 변조를 수행함으로써 발생될 수 있거나, 또는 상기 PWM 디밍 신호 상에서 주파수 변조를 수행함으로써 발생될 수 있다. 또한, 본 발명에서 상기 PWM 신호는 상기 PWM 디밍 신호에 따라 직접 발생, 즉, 발생된 고 주파 PWM 제어 신호의 포락선(envelope) 곡선이 상기 PWM 디밍 신호의 파형과 일치되는 것으로 간주될 수 있다.

그러므로, 본 발명의 실시예에 따라, LED를 구동하기 위한 방법이 제공된다. 도 11은 LED를 구동하기 위한 방법의 플로우 차트를 도시한다. 도면으로부터 알 수 있듯이, 본 방법은 다음의 단계들을 포함한다:

S1110: PWM 디밍 신호를 이용하여 PWM 제어 신호를 발생시키는 단계. 일반적으로 상기 PWM 디밍 신호의 주파수는 100Hz로부터 1000Hz의 범위에 있다. 도 12는 발생된 PWM 제어 신호를 개략적으로 도시한다. 도면으로부터 알 수 있듯이, 상기 새로운 PWM 제어 신호의 포락선 곡선은 상기 PWM 디밍 신호에 따라 변한다. 상기 디밍 신호의 각각의 비-제로 시간 기간에서, 원래의 PWM 제어 신호가 여전히 포함된다. 다시 말해서, 상기 PWM 디밍 신호를 이용하여 상기 원래의 PWM 제어 신호 상에서 진폭/주파수 변조가 수행된다.

S1120: 상기 LED의 구동 전압을 발생시키기 위하여, 상기 PWM 제어 신호를 이용하여 PWM DC/DC 컨버터를 제어하는 단계.

본 발명에 따른 방법을 이용하여, 상기 PWM 디밍이 활용될 수 있고, 그리고 그 동안에 상기 LED 디바이스와 고 전압 전원 사이의 효과적인 절연이 보장될 수 있다.

제 6 실시예

상기 제 5 실시예에 상응하여, 본 발명의 제 6 실시예에 따라, LED 구동 시스템이 제공되고, 상기 LED 구동 시스템은 상기 PWM 디밍의 활용 및 효과적인 절연을 실현할 수 있다.

도 13은 본 발명의 실시예에 따른 상기 LED 구동 시스템의 개략적인 구조적 다이어그램을 도시한다. 도 13으로부터 알 수 있듯이, 상기 LED 구동 시스템은: PWM DC/DC 컨버터(1310), PWM 제어기(1320) 및 PWM 디밍 신호 발생 유닛(1330)을 포함한다. 여기서 상기 PWM 디밍 신호 발생 유닛(1330)은 PWM 디밍 신호를 발생시키도록 구성된다. 상기 PWM 제어기(1320)는 상기 PWM 디밍 신호를 활용함으로써 PWM 제어 신호를 발생시키도록 구성된다. 여기서 일반적으로 상기 PWM 디밍 신호의 주파수는 100Hz로부터 1000Hz의 범위에 있다. 여기서, 상기 PWM DC/DC 컨버터(1310)는 상기 PWM 제어 신호에 따라 LED의 구동 전압을 발생시키도록 구성된다.

바람직하게는, 본 실시예에 따른 상기 LED 구동 시스템은 정(constant) 전류 제어 유닛(1340)을 더 포함하고, 상기 정 전류 제어 유닛(1340)은 상기 LED를 통하여 흐르는 전류의 크기를 일정하게 유지하게 보장하도록 적응된다. 상기 정 전류 제어 유닛(1340)의 동작 원리는 상기 LED를 통하여 흐르는 전류가 검출되고 그리고 미리정의된 값과 비교된다는 것이다. 상기 LED의 전류가 상기 미리정의된 값과 상이할 때, 상기 PWM 제어 신호를 조정하기 위한 상기 PWM 제어기(1320)에 피드백 신호가 발생된다. 동작 모드는 당업자에게 친숙하고, 여기서 추가로 기술되지 않을 것이다.

바람직하게는, 본 실시예에 따른 상기 LED 구동 시스템은 절연(isolation) 및 피드백 유닛(1350)을 더 포함하고, 상기 절연(isolation) 및 피드백 유닛(1350)은 전기 절연 방식으로 상기 정 전류 제어 유닛(1340)으로부터 상기 PWM 제어기로 피드백 신호를 입력하도록 구성된다. 예를 들어, 상기 절연을 달성하기 위하여 광학 커플링이 이용될 수 있다.

본 발명에 따른 상기 LED 구동 시스템을 이용하여, 상기 시스템이 보안 표준에 적합하게 용이하게 설계될 수 있다는 것이 보장되도록, 상기 PWM 디밍이 활용될 수 있고, 그리고 그 동안에 상기 LED 디바이스와 고 전압 전원 사이의 효과적인 절연이 보장될 수 있다. 게다가, 생산 비용이 매우 감소되고, 그리고 정확한 정 전류 특징이 보장될 수 있도록, 상기 시스템은 간단한 구조를 갖는다. 그러므로, LED의 전류에 관한 높은 정밀도 요구사항들을 충족시킬 수 있다.

마지막으로, 용어 "포함시키는(include)", "포함하는(comprise)" 또는 임의의 다른 변형들은 비-배타적인 포함을 의미하고, 그 결과 일련의 엘리먼트들을 포함하는 디바이스, 물품, 방법 또는 프로세스는 이런 엘리먼트들 뿐만 아니라 분명하게 리스팅되지 않은 다른 엘리먼트들을 포함하거나, 또는 상기 디바이스, 물품, 방법 또는 프로세스의 고유의 엘리먼트들을 더 포함한다는 것이 주목되어야 한다. 게다가, 어떠한 추가의 제한도 없을 때, 단어 "포함하는 ..."에 의하여 정의되는 엘리먼트는 상기 엘리먼트를 포함하는 디바이스, 물품, 방법 또는 프로세스에 대한 경우에서 다른 동일한 엘리먼트들이 있다는 것을 배제하는 것은 아니다.

본 발명의 실시예들은 도면들을 참조하여 상세하게 기술된다. 하지만, 상기 기술되는 실시예들은 단지 본 발명의 도시를 위하여 사용되는 것이지, 본 발명의 제한을 만들어 내기 위한 것이 아니라는 것이 주목되어야 한다. 본 발명의 범위 및 본질적 요소를 벗어남이 없이 당업자에 의하여 상기 실시예들에 다양한 수정들 및 변형들이 실시될 수 있다. 그러므로, 본 발명의 범위는 청구범위 및 이들의 등가물들에 의하여만 정의된다.

Claims (8)

1. LED 구동 방법으로서,
   PWM 디밍(dimming) 신호를 이용하여 PWM 제어 신호를 발생시키는 단계; 및
   상기 LED의 구동 전압을 발생시키기 위하여, 상기 PWM 제어 신호를 이용하여 PWM DC/DC 컨버터를 제어하는 단계
   를 포함하는,
   LED 구동 방법.
2. 제 1 항에 있어서,
   상기 PWM 디밍 신호의 주파수는 100Hz로부터 1000Hz의 범위에 있는,
   LED 구동 방법.
3. 제 1 항 또는 제 2 항에 있어서,
   상기 PWM 제어 신호의 주파수는 대략 10 킬로헤르쯔(kHz) 내지 100 킬로헤르쯔인,
   LED 구동 방법.
4. LED 구동 시스템으로서,
   PWM DC/DC 컨버터(1310), PWM 제어기(1320) 및 PWM 디밍 신호 발생 유닛(1330)을 포함하고,
   상기 PWM 디밍 신호 발생 유닛(1330)은 PWM 디밍 신호를 발생시키도록 구성되고;
   상기 PWM 제어기(1320)는 상기 PWM 디밍 신호를 활용함으로써 PWM 제어 신호를 발생시키도록 구성되며; 그리고
   상기 PWM DC/DC 컨버터(1310)는 상기 PWM 제어 신호에 따라 LED의 구동 전압을 발생시키도록 구성되는,
   LED 구동 시스템.
5. 제 4 항에 있어서,
   상기 PWM 디밍 신호의 주파수는 100Hz로부터 1000Hz의 범위에 있는,
   LED 구동 시스템.
6. 제 4 항 또는 제 5 항에 있어서,
   상기 PWM 제어 신호의 주파수는 대략 10 킬로헤르쯔 내지 100 킬로헤르쯔인,
   LED 구동 시스템.
7. 제 4 항 또는 제 5 항에 있어서,
   정(constant) 전류 제어 유닛(1340)을 더 포함하고,
   상기 정 전류 제어 유닛(1340)은 상기 LED를 통하여 흐르는 전류의 크기가 일정하게 유지되는 것을 보장하도록, 상기 PWM 제어 신호를 조정하기 위하여 상기 LED를 통하여 흐르는 전류에 따라 상기 PWM 제어기(1320)를 제어하도록 구성되는,
   LED 구동 시스템.
8. 제 7 항에 있어서,
   절연(isolation) 및 피드백 유닛(1350)을 더 포함하고,
   상기 절연(isolation) 및 피드백 유닛(1350)은 전기 절연 방식으로 상기 정 전류 제어 유닛(1340)으로부터 상기 PWM 제어기로 피드백 신호를 입력하도록 구성되는,
   LED 구동 시스템.

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