KR20130066625A - 최대 및 최소 조광기 설정들에 기초하여 고체 조명 부하의 광 출력 범위를 조정하기 위한 방법 및 장치 - Google Patents

최대 및 최소 조광기 설정들에 기초하여 고체 조명 부하의 광 출력 범위를 조정하기 위한 방법 및 장치 Download PDF

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마이클 다타
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코닌클리즈케 필립스 일렉트로닉스 엔.브이.
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Abstract

조광기 유형에 독립적으로 균일한 조광 범위를 고체 조명 부하(240)에게 제공하기 위해 전력 컨버터(220)를 제어하는 방법이 제공된다. 상기 방법은, 고체 조명 부하(240)의 동작 동안에 상기 전력 컨버터(220)에 연결되는 조광기(204)의 최대 및 최소 위상각들을 결정하는 단계; 및 상기 조광기의 검출된 최대 및 최소 위상각들을 기반으로 상기 전력 컨버터의 출력 전력을 동적으로 조정하는 단계를 포함한다. 상기 전력 컨버터의 조정된 출력 전력은 미리 정해진 하이 엔드 값과 일치하기 위해 최대 위상각에서 상기 고체 조명 부하에 의해 출력된 광의 하이 엔드 레벨을 조정하고, 미리 정해진 로우 엔드 값과 일치하기 위해 최소 위상각에서 상기 고체 조명 부하에 의해 출력된 광의 로우 엔드 레벨을 조정한다.

Description

최대 및 최소 조광기 설정들에 기초하여 고체 조명 부하의 광 출력 범위를 조정하기 위한 방법 및 장치{METHOD AND APPARATUS FOR ADJUSTING LIGHT OUTPUT RANGE OF SOLID STATE LIGHTING LOAD BASED ON MAXIMUM AND MINIMUM DIMMER SETTINGS}
본 발명은 일반적으로 고체 조명 기구(solid state lighting fixture)들에 관한 것이다. 보다 상세하게는, 여기 개시되는 다양한 독창적 방법들과 장치들은 서로 다른 조광기(dimmer)들의 조광 범위(dimming range)들을 보상하기 위해 고체 조명 시스템의 광 출력 범위를 조정하는 것에 관한 것이다.
디지털 또는 고체 조명 기술들, 즉 발광 다이오드 LED들과 같은 반도체 광원들을 기반으로 하는 조명은 종래의 형광, HID(high-intensity discharge), 및 백열 전구들에 대한 실용적 대안을 제공한다. LED의 기능적 장점들과 유용성으로는 높은 에너지 전환 및 광학적 효율성, 내구성, 더 낮은 운용 비용과 많은 다른 것을 포함한다. LED 기술에서의 최근 진보들은 많은 응용들에서 다양한 조명 효과들을 가능하게 하는 효율적이고 안정적인 전체 스펙트럼 조명 소스(full-spectrum lighting source)들을 제공했다.
이러한 조명 소스들을 구현하는 조명 기구들 중의 몇몇은 백색 및/또는 예를 들어 적색, 녹색과 청색인 다른 색들을 생성할 수 있는 하나 이상의 LED들뿐만 아니라, 예를 들어, 미국 특허 번호 제6,016,038호 및 제 6,211,626호에 상세히 논의되는 대로 다양한 색 및 색 가변 조명 효과들을 산출하기 위해 LED들의 출력을 독립적으로 제어하기 위한 제어기 또는 프로세서를 포함하는 조명 모듈을 특징으로 한다. LED 기술은 필립스 컬러 카이네틱스사(Philips Color Kinetics)로부터 이용가능한 ESSENTIALWHITE 시리즈 및 같은, 선간 전압 전력 공급형 조명체(line voltage powered luminary)들을 포함한다. 그와 같은 조명체들은 120 VAC 선간 전압들(또는 입력 메인 전압들)에 대한 ELV(electric low voltage) 유형의 조광기들과 같은, 트레일링 에지 조광기(trailing edge dimmer) 기술을 이용하여 조명 조정이 가능할 수 있다.
많은 조명 애플리케이션들은 조광기들을 이용한다. 종래 조광기들은 백열(벌브 및 할로겐) 전구들과 잘 동작한다. 그러나, 소형 형광등(CFL), 전자 변압기(electronic transformer)들을 이용하는 저 전압 할로겐 전구들과 LED들 및 OLED들과 같은 고체 조명(SSL) 램프들을 포함하는 다른 유형의 전기 램프들에서 문제들이 발생한다. 전자 변압기들을 이용하는 저전압 할로겐 램프들은 특히 ELV 유형 조광기들 또는 RC(resistive-capacitive) 조광기들과 같은 특별 조광기들을 이용하여 조명 조정될 수 있는데, 여기서 ELV 유형 조광기들 또는 RC 조광기들은 입력에서 역률 교정(PFC)을 갖는 부하들과 적합하게 동작한다.
종래 조광기들은 전형적으로 입력 메인 전압 신호의 각각의 파형의 일부를 초핑하고, 파형의 나머지를 조명 기구에게 넘겨 준다. 리딩 에지(leading edge) 또는 전진 위상(forward-phase) 조광기는 전압 신호 파형의 리딩 에지를 초핑(chopping)한다. 트레일링 에지 또는 역 위상 조광기는 전압 신호 파형들의 트레일링 에지들을 초핑한다. LED 드라이버들과 같은 전자적 부하들은, 전형적으로 트레일링 에지 조광기들과 더 잘 동작한다.
위상 절단 조광기(phase-cutting dimmer)에 의해 산출되는 초핑된 사인파에 오류 없이 자연적으로 응답하는 백열 및 다른 저항식 조명 장치들과는 달리, LED들 및 다른 고체 조명 부하들은 그런 위상 초핑 조광기들에 배치되는 경우 로우 엔드 드롭아웃(low end drop out), 트라이액 실호(triac misfiring), 최소 부하 문제들, 하이 엔드 플리커(high end flicker) 및 광 출력에서의 큰 단차들과 같은 수많은 문제들을 초래할 수 있다.
게다가 조광 범위들(즉, 조광기의 최소 및 최대 위상각들 사이의 범위)은 조광기의 모델 및/또는 유형과 같은 다양한 인자들에 따라서 조광기마다 다를 수 있다. 예를 들면, 종래 조광기들 중에, 조광기에 의해 출력되고 전력 컨버터의 입력에서 보이는 RMS 전압은 (최소 조광기 위상각들과 최저 광 출력 레벨들에 대응하는) 최소 조광기 설정들에서 초핑되지 않은 순 메인(full unchopped mains)의 약 45% 에서 약 20%까지 변화할 수 있고, (최대 조광기 위상각들과 최고 광 출력 레벨들에 대응하는) 최대 조광기 설정들에서 초핑되지 않은 순 메인의 약 75% 에서 약 95%까지 변화할 수 있다. 이러한 차이들은 조광기에 좌우되어 다양한 조광 레벨과 조광 범위들을 낳는다.
도 1a 및 도 1b는 제각기 자신들의 최소 조광기 설정들에 설정되는, 다른 유형들의 조광기들(조광기 A와 조광기 B)로부터 전력 컨버터에 의해 수신되는 정류된(rectified) 입력 메인 전압의 대표 초핑된 파형들을 묘사한다. 도 1a 및 도 1b에 도시되는 바와 같이, 최소 조광기 설정에서의 조광기 A의 위상각은 최소 조광기 설정에서의 조광기 B의 위상각보다 크다. 예를 들면, 조광기 A는 6615-POW 조광기일 수 있고 조광기 B는 DVELV-303P조광기일 수 있는데, 둘 다 레비톤 제조사(Leviton Manufacturing Co.)로부터 얻을 수 있고, 이 경우에 조광기 A가 약17 %까지만 차차 약하게 되는(dim down) 반면에 조광기 B는 약 6%까지 차차 약하게 될 수 있다. 각각의 조광기의 위상각은 “온 시간(on-time)”에 대응하는데, 이 온 시간은 정류된 입력 메인 전압의 각각의 초핑된 신호 파형이 영이 아닌 시간량이다. 온 시간은 예를 들어 각각의 조광기의 전자 스위치가 켜진(즉, 전류가 전력 컨버터로 흐르도록 가능하게 하기 위한 것인) 경우의 시간량에 의해 결정될 수 있다. 도 1a 및 도 1b를 참조하면, 조광기 A의 온 시간 Tona는 조광기 B의 온 시간 Tonb 보다 더 크다.
따라서, 조광기 A는 조광기 B보다 더 큰 RMS 전압을 전력 컨버터에 대한 입력에게 제공하여, 그 결과 조광기 B가 자신의 최소 조광기 설정에 설정되는 경우에 그런 것보다 조광기 A가 자신의 최소 조광기 설정에 설정되는 경우에 고체 조명 부하로부터 더 큰 광 출력을 낳을 수 있다. 광 강도에 대한 인간 눈 응답의 비선형 성질 때문에, 두 개의 최저 조광기 설정 강도 사이의 차이는 굉장할 것이다. 유사한 상황이 조광기 A와 조광기 B의 최대 조광기 설정들에 대해서도 존재한다.
본 개시는 최소 및 최대 조광기 위상각들을 결정하고, 최대 및 최소 조광기 위상각들에 응답하여 고체 조명 부하에 의해 출력되는 광량을 제어하기 위해 최대 및 최소 조광기 위상각들을 기반으로 고체 조명 부하에 대한 전력 출력을 조정하기 위한 독창적 방법들 및 장치들에 관한 것이다.
일반적으로, 한 양상에서, 조광기 유형과 독립적으로 고체 조명 부하에게 균일한 조광 범위를 제공하기 위해 전력 컨버터를 제어하기 위한 방법이 제공된다. 본 방법은 고체 조명 부하의 동작 중에 전력 컨버터에 연결되는 조광기의 최대 및 최소 위상각들을 결정하고, 그리고 조광기의 검출된 최대 및 최소 위상각들을 기반으로 전력 컨버터의 출력 전력을 동적으로 조정하기 것을 포함한다. 전력 컨버터의 조정된 출력 전력은 미리 정해진 하이 엔드 값과 일치하기 위해 최대 위상각에서 고체 조명 부하에 의해 출력된 광의 하이 엔드 레벨을 조정하고, 미리 정해진 로우 엔드 값과 일치하기 위해 최소 위상각에서 고체 조명 부하에 의해 출력된 광의 로우 엔드 레벨을 조정한다.
또 다른 양상에서, 방법이 다중의 다양한 유형들의 조광기에 대해 고체 조명 부하의 균일한 조광 범위를 제공한다. 본 방법은 초기에 최소 조광기 설정에 대응하는 최소 위상각과 최대 최소 조광기 설정에 대응하는 최대 위상각을 설정하고, 정류된 입력 메인 전압을 기반으로 조광기 위상각을 검출하고; 검출된 위상각이 초기 최소 위상각 미만인지를 결정하고; 및 검출된 위상각이 초기 최소 위상각 미만인 경우 검출된 위상각을 최소 위상각으로 설정하는 것을 포함한다. 본 방법은 검출된 위상각이 초기 최대 위상각보다 큰 지를 결정하고; 및 검출된 위상각이 초기 최대 위상각보다 큰 경우 검출된 위상각을 최대 위상각으로 설정하는 것을 포함한다. 광 출력 범위 함수가 전력 제어 신호(power control signal)의 값을 결정하기 위해 최소 위상각과 최대 위상각으로부터 결정된다. 고체 조명 부하가 최소 위상각에 응답하여 미리 정해진 최소 광 레벨을 출력하고 최대 위상각에 응답하여 미리 정해진 최대 광 레벨을 출력하는 식이 되도록, 전력 제어 신호는 전력 컨버터에 의해 고체 조명 부하에게 전달되는 출력 전력을 제어한다.
다른 양상에 있어서, 고체 조명 부하에게 전달되는 전력을 제어하기 위한 시스템이 제공된다. 시스템은 전력 컨버터 및 조광기 위상각 검출 회로를 포함한다. 전력 컨버터는 전압 메인으로부터 기원하는 정류된 입력 전압에 응답하여 고상 광 부하에게 미리 정의된 공칭 전력을 전달하도록 구성된다. 조광기 위상각 검출 회로는 조광기가 전압 메인 및 전력 컨버터 사이에 연결될지를 결정하기 위해, 조광기가 존재할 때 제1 값을 가지고 또한 조광기가 존재하지 않을 때 제2 값을 가지는 전력 제어 신호를 생성하기 위해, 그리고 전력 제어 신호를 전력 컨버터에게 제공하기 위해 구성된다. 전력 컨버터는 전력 제어 신호의 제1 값에 응답하여 보상량만큼 출력 전력을 증가시키고, 상승된 출력 전력은 공칭 전력과 동일하다.
본 개시 목적을 위해 여기서 이용되는 것처럼, 용어 "LED"는 전기 발광성 다이오드, 또는 전기 신호에 응답하여 복사를 생성할 수 있는 임의 유형의 캐리어 주입/접합 기반 시스템을 포함한다고 이해해야 한다. 그러므로, 용어 LED는 전류에 응답하여 광을 방출하는 다양한 반도체 기반 구조체들, 발광 폴리머들, 유기발광 다이오드(OLED)들, 전기 발광성 스트립들 및 그와 같은 것을 포함하나 이것들에만 국한되지는 않는다. 특히, 용어 LED는 적외선 스펙트럼, 자외선 스펙트럼 및 가시 스펙트럼의 다양한 부분들(대략 400 나노미터에서부터 대략 700 나노미터까지의 복사 파장들을 일반적으로 포함함) 중의 하나 이상에서 복사를 생성하기 위해 구성될 수 있는 모든 유형들의 발광 다이오드들(반도체 및 유기발광 다이오드들을 포함함)을 지칭한다. LED의 몇몇 예들은 적외선 LED, 자외선 LED, 적색 LED, 청색 LED, 녹색 LED, 황색 LED, 호박색(amber) LED, 오렌지색 LED 그리고 백색 LED를 포함하지만 여기에 한정되지는 않는다(더욱 아래에서 논의된다). LED가, 주어진 스펙트럼(예를 들면, 협 대역폭, 광 대역폭)에서의 다양한 대역폭들(예를 들면, 반값 최대(half maximum)에서의 전체 폭들 또는 FWHM) 및 주어진 일반 색 범주 내의 다양한 기본 파장(dominant wavelength)들을 갖는 복사를 생성하도록 구성되고 및/또는 제어될 수 있다는 것을 또한 알아야 한다.
예를 들면, 백색광(예를 들면, LED 백색 조명 기구)을 실질적으로 생성하도록 구성된 LED의 한 구현은, 조합되어 백색광을 실질적으로 형성하도록 섞이는 전기형광(electroluminescence)의 다른 스펙트럼들을 제각기 방출하는 수많은 다이들을 포함할 수 있다. 또 다른 구현에서, LED 백색 조명 기구는 제1 스펙트럼을 갖는 전기 형광을 제2 스펙트럼으로 변환시키는 인광체 물질과 관련될 수 있다. 이 구현의 하나의 예에서, 상대적으로 짧은 파장과 협 대역폭 스펙트럼을 갖는 전기형광체는 인광체 물질을 펌핑하고, 이는 다음으로 다소 더 광범위한 스펙트럼을 가지는 더 긴 파장 복사를 방사한다.
용어 LED가 LED의 물리적인 및/또는 전기적 패키지 유형만을 한정하지는 않는다는 것이 또한 이해되어야 한다. 예를 들면, 상술한 바 및 같이, LED는 제각기 복사의 다양한 스펙트럼(예를 들면, 개별적으로 제어 가능하거나 그렇지 않을 수 있음)을 방출하도록 구성되는 다중 다이들을 가지는 단일 발광 장치를 지칭할 수 있다. 또한, LED는 LED(예를 들면, 일종의 백색광 LED의 몇몇 유형)의 통합 부분으로서 간주되는 인광체와 관련될 수 있다. 일반적으로, 용어 LED는 패키징된 LED, 비 패키징된LED, 표면 탑재LED, 칩 온 보드 LED, T 패키징 탑재 LED, 래디얼 패키지 LED, 전력 패키지 LED, 몇몇 종류의 용기 및/또는 광학적 요소(예를 들면, 확산 렌즈)를 포함하는 LED, 기타 등등을 지칭할 수 있다.
용어 "광원"은 (상기에 규정되는 것처럼 하나 이상의 LED를 포함하는) LED 기반 소스들, 백열광들(예를 들면, 필라멘트 전구들, 할로겐 램프들), 형광성 소스들, 인광성 소스들, 고강도 방전원들(예를 들면, 나트륨 증기, 수은 증기 그리고 메탈헬라이드램프들), 레이저들, 다른 유형의 전자 발광원들, 초 루미네선스 소스들(예를 들면, 화염들), 캔들 발광성 소스들(candle-luminescent source)(예를 들면, 가스 맨틀들, 탄소 아크 복사원들), 광 발광성 소스들(예를 들면, 가스 방전 소스들), 전자 포만(electronic satiation)을 이용한 음극 발광성 소스들, 직류 전기 발광성 소스들(galvano-luminescent sources), 결정 발광성 소스들, 키네 발광성 소스들(kine-luminescent sources), 열 발광성 소스들, 트리보루미네선트(triboluminescent) 소스들, 음발광(sonoluminescent) 소스들, 방사성 발광 소스들 그리고 발광성 폴리머들을 포함하나 이것들에 국한되지는 않는 다양한 복사 소스 중의 임의의 하나 이상을 지칭하는 것으로 이해해야 한다.
용어 "조명 기구" 또는 "조명체(luminaire)"는 특별한 형태 인자, 조립 또는 패키지에서의 하나 이상의 조명 유닛들의 구현 또는 배치를 지칭하기 위해 여기서 이용된다. 용어 "조명 유닛"은 똑같거나 다양한 유형들 중 하나 이상의 광원들을 포함하는 장치를 지칭하기 위해 여기서 이용된다. 주어진 조명 유닛은 광원을 위한 다양한 탑재 배치들, 인클로저/하우징 배치들과 형상들, 및/또는 전기적이고 기계적인 접속 구성들 중의 임의의 하나를 가질 수 있다. 덧붙여, 주어진 조명 유닛은 광원(들)의 동작에 관한 (예를 들면, 제어 회로인) 여러 다른 요소들과 선택적으로 관련될 수 있다(예를 들면, 여러 다른 요소들을 포함하고, 여러 다른 요소들에게 연결되고 및/또는 여러 다른 요소들과 함께 패키징된다). "LED 기반 조명 유닛"은 홀로 또는 다른 비 LED 기반 광원들과 결합하여 상술한 바와 같은 하나 이상의 LED 기반 광원들을 포함하는 조명 유닛을 지칭한다. "다중 채널" 조명 유닛은 제각기 복사의 다른 스펙트럼을 생성하도록 구성된 적어도 두 개의 광원을 포함하는 LED 기반이거나 비 LED 기반 조명 유닛을 지칭하는데, 여기서 각각의 다른 소스 스펙트럼은 다중 채널 조명 유닛의 채널로서 지칭될 수 있다.
용어 "제어기"는 하나 이상의 광원들의 동작과 관련되는 다양한 장치를 기술하기 위해 여기서 일반적으로 이용된다. 제어기는 여기서 논의된 다양한 기능들을 수행하기 위해 (예를 들어 전용 하드웨어로서 하는 것과 같이) 수많은 방식으로 구현될 수 있다. "프로세서"는 여기 논의된 다양한 기능들을 수행하기 위해 소프트웨어(예를 들면, 마이크로코드)를 이용하여 프로그래밍될 수 있는 하나 이상의 마이크로프로세서들을 채택한 제어기의 한 예이다. 제어기는 프로세서를 사용하여 또는 프로세서 없이 구현될 수 있고, 또한 몇몇 기능들을 수행하기 위한 전용 하드웨어 및 다른 기능들을 수행하기 위한 프로세서(예를 들면, 하나 이상의 프로그래밍되는 마이크로프로세서들 및 관련 회로)의 조합으로 수행될 수 있다. 본 개시의 다양한 실시예들에서 채택될 수 있는 제어기 요소들의 예들은 종래 마이크로프로세서들, 마이크로컨트롤러들, 주문형 집적 회로(ASIC)들 및 FPGA들을 포함하지만 여기에만 한정되지는 않는다.
이하에서 더 상세하게 논의될 상기 개념들과 추가적 개념들의 모든 조합들이(그 같은 개념들이 상호 비 일치하지만 않는다면) 여기 개시된 독창적 청구 대상의 일환으로서 상정된다는 것을 알아야 한다. 특히, 본 개시의 끝에 나타나는 청구된 발명 대상의 모든 조합들은 여기서 기술되는 독창적 발명 대상의 일환으로서 상정된다. 또한 참조로서 합체시킨 임의의 개시에 나타날 수 있고 여기 명시적으로 채택된 용어들이 여기 개시된 특정 개념들과 가장 잘 일치하는 의미를 부여 받아야 한다는 것을 알아야 한다.
도면에서, 유사한 참조 부호들은 일반적으로 다른 뷰들 전체에 걸쳐 똑같거나 닮은 부분들을 지칭한다. 또한, 도면은 반드시 비례에 맞게 그려지지는 않았으며, 그 대신에 본 발명의 원리를 설명하는 것에 중점을 두고 그려졌다.
도 1a 및 도 1b는 각각의 최소 조광기 설정들에서의 다양한 종래 조광기들의 파형들을 도시한다.
도 2는 대표 실시예에 따라, 조명 조정이 가능한 조명 시스템을 도시하는 블록도이다.
도 3은 대표 실시예에 따라, 전력 컨버터에 의해 고체 조명 부하에게 전달되는 전력량을 제어하는 처리를 도시하는 흐름도이다.
도 4는 대표 실시예에 따라, 최대 및 최소 조광기의 위상각들을 결정하는 처리를 도시하는 흐름도이다.
도 5a 및 도 5b는 대표 실시예에 따라 최대 및 최소 엔드포인트들 사이의 조광기 위상각들 대 전력 제어 신호값들을 도시하는 그래프들이다.
도 6은 대표 실시예에 따라, 조명 시스템에 대한 제어 회로를 도시하는 회로도이다.
도 7a 및 도 7c는 대표 실시예에 따라, 조광기의 샘플 파형들과 상응하는 디지털 펄스들을 도시한다.
도 8은 대표 실시예에 따라, 위상각들을 검출하는 처리를 도시하는 흐름도이다.
다음과 같은 상세한 설명에서, 제한하기 위한 것이 아니라 설명을 위해서, 세부 사항들을 개시하는 대표 실시예들이 본 교시의 철저한 이해를 제공하기 위해 제시된다. 그러나, 여기서 개시되는 세부 사항들에서 벗어나지만 본 교시에 따르는 다른 실시예들이 첨부되는 청구항들의 범위 내에 속한다는 것이, 본 개시의 혜택을 입은 당업자에게 명백할 것이다. 더욱이, 공지된 장치들과 방법들의 설명은 대표 실시예들의 설명을 가리지 않기 위해 생략될 수 있다. 그런 방법들과 장치들은 분명히 본 교시의 범위 내에 있다.
출원인들은 다양한 조광기들에 의해로 제공되는 최대 및 최소 조광 레벨들에서의 차이를 보상하기 위해 전력 컨버터에 의해 고체 조명 부하에게 출력되는 전력을 조정하여, 그로 인해 고체 조명 부하에 의해 출력되는 하이 엔드 및 로우 엔드 광의 균일한 레벨들을 제공할 수 있는 회로를 제공하는 것이 유익하다는 것을 인식하고 알 았다.
일반적으로, 고체 조명 부하가 연결되는 조광기의 유형(예를 들면, 모델과 제조자)에 상관없이 최대 및 최소 조광기 설정들에서 제각기 똑같은 광량이 고체 조명 부하로부터 출력되게 하는 것이 바람직하다. 다양한 실시예들에서, 특별한 조광기의 최대 및 최소 위상각들은 고체 조명 부하의 동작 중에 검출된다. 고체 조명 부하를 구동하는 전력 컨버터의 출력 전력은 그 후 검출된 최대 및 최소 조광기 위상각들을 기반으로 동적으로 조정되어, 최대 조광기 위상각에서 고체 조명 부하에 의해 출력된 광의 레벨이 미리 정해진 하이 엔드(high end) 값이 되고 최소 조광기 위상각들에서 고체 조명 부하에 의해 출력된 광의 레벨이 미리 정해진 로우 엔드(low end) 값이 되도록 한다.
도 2는 대표 실시예에 따라, 조광기, 조광기 위상각 검출 회로, 전력 컨버터 및 고체 조명 기구를 포함하는 조명 조정 가능 조명 시스템을 도시하는 블록도이다.
도 2를 참조하면, 조명 시스템(200)은 조광기(204) 및 정류 회로(205)를 포함하며, 정류 회로는 전압 메인(201)으로부터 (조명 조정된) 정류된 전압 Urect를 제공한다. 전압 메인(201)은 다양한 구현들에 따르면, 100VAC, 120VAC, 230VAC 및277VAC와 같은 다양한 정류되지 않은 입력 메인 전압들을 제공할 수 있다. 조광기(204)는 예를 들면 자신의 슬라이더(204a)의 수직 동작에 응답하여 전압 메인(201)으로부터 전압 신호 파형들의 트레일링 에지들(트레일링 에지 조광기) 또는 리딩 에지들(리딩 에지 조광기)을 초핑함으로서 조광 능력을 제공하는 위상 초핑 조광기이다. 논의의 목적상, 조광기(204)는 트레일링 에지 조광기라고 가정된다.
일반적으로, 정류된 전압 Urect의 크기는, 더 낮은 조광기 설정에 대응하는 위상각이 더 작은 정류된 전압 Urect를 낳는 식이 되도록, 조광기(204)에 의해 설정된 조광의 레벨 또는 위상각에 비례한다. 묘사되는 예에서, 슬라이더(204a)가 위상각을 낮추기 위해 아래쪽 방향으로 이동되어 고체 조명 부하(240)에 의해 출력되는 광량을 감소시키고, 위상각을 증가시키기 위해 위쪽 방향으로 이동되어 고체 조명 부하(240)에 의해 출력되는 광량을 증가시킨다고 가정될 수 있다. 그러므로, (도 2에 도시되는 것처럼) 슬라이더(204a)가 최상부에 위치될 때 최소 조광이 발생하고, 슬라이더(204a)가 그것의 바닥부 위치에 있을 때 큰 조광이 발생한다.
조명 시스템(200)은 조광기 위상각 검출 회로(210)와 전력 컨버터(220)를 더 포함한다. 조광기 위상각 검출 회로(210)는 정류된 전압 Urect를 기반으로 대표 조광기(204)의 위상각(조광 레벨)를 결정하고, 또한 전력 제어 신호를 이용하여, 결정된 위상각에 부분적으로 기초하여 동적으로 전력 컨버터(220)의 동작점을 조정하도록 구성된다. 전력 컨버터(220)는 제어 선(229)을 통해 정류 회로(205)와 전력 제어 신호로부터 정류된 전압 Urect를 수신하고, 고체 조명 부하(240)에게 전력을 공급하기 위해 상응하는 DC 전압을 출력한다. 전력 컨버터(220)는 적어도 정류된 전압 Urect의 크기 및 조광기 위상각 검출 회로(210)로부터 수신된 전력 제어 신호의 값에 기초하여 정류된 전압 Urect 및 DC 전압 사이에서 변환한다. 그러므로, 전력 컨버터(220)에 의한 DC 전압 출력은 조광기(204)에 의해 가해지는 조광기 위상각 및 정류된 전압 Urect을 반영한다. 다양한 실시예들에서, 전력 컨버터(220)는 예를 들면, 여기서 참조로서 합체시킨 Lys에게 허여된 미국 특허 제7,256,554호에서 기술되는, 개방 루프 또는 피드 포워드 방식으로 동작한다.
다양한 실시예들에서, 전력 제어 신호는 예를 들면, 선택된 듀티 사이클에 따라서 높고 낮은 레벨들 간에서 교호하는 펄스 폭 변조(PWM) 신호일 수 있다. 예를 들면, 전력 제어 신호는 조광기(204)의 하이 엔드 온 시간에 대응하는 높은 듀티 사이클(예를 들면, 76 %) 그리고 조광기(204)의 로우 엔드 온 시간에 해당되는 낮은 듀티 사이클(예를 들면, 12 %)을 가질 수 있다. 조광기(204)가 최대 및 최소 위상각들 사이에 설정될 때, 조광기 위상각 검출 회로(210)는 후술하는 바와 같이 최대 및 최소 위상각들을 위해 조정되는 함수에 따라 결정되는, 검출된 조광기 위상각에 특정하게 대응하는 전력 제어 신호의 듀티 사이클을 추가로 결정한다.
조광기(204)는 예를 들어, 다양한 제조업체들로부터 이용 가능한 고체 조명 부하(240)와 호환되는 다양한 유형들의 위상 초핑 조광기 중 하나일 수 있다. 일반적으로, 다양한 유형들의 조광기들의 각각은 다양한 최고 및 최저 조광기 설정들에 대응하는 미리 정해진 최대 및 최소 위상각들을 제공한다. 환언하면, 조광기들의 다른 유형들은 초핑된 사인파들의, 최대 조광기 설정들에서의 하이 엔드 온 시간들 및 최소 조광기 설정에서의 로우 엔드 온 시간들에 대한 제각기의 상이한 값들을 가지는데, 여기서 온 시간은 상술한 대로 정류된 입력 메인 전압의 각각의 초핑된 신호 파형이 0이 아닌 시간량이다. 그러므로, 각각의 조광기 위상각은 대응하는 온 시간을 가지며 그 반대로도 마찬가지이다. 종래 조명 시스템에서, 조광기들의 다양한 유형들의 다른 온 시간 값들이, 만일 그렇지 않았다면 똑같은 조광기 설정들인 것처럼 보였을 것에 응답하여, 고체 조명 부하(240)에 의해 출력되는 광의 다른 레벨들 및 다른 조광 범위들로 트랜슬레이트(translate)된다.
그러나, 다양한 실시예들에 따르면, 조광기 위상각 검출 회로(210)는 특정한 조광기(204)의 최대 위상각(하이 엔드 온 시간에 대응함)과 최소 위상각(로 엔드 온 시간에 대응함)을 검출하고 또한 전력 제어 신호를 조정하도록 알고리즘을 실행하여서, 조광기(204)의 최대 및 최소 위상각들에 응답하여 고체 조명 부하(240) 에게 전력 컨버터(220)에 의해 전달되는 하이 엔드 및 로우 엔드 출력 전력이 조광기 유형에 상관없이 똑같은 것이 되도록 한다. 따라서, 고체 조명 부하(240)에 의해 출력된 광의 레벨들은 조광기 유형에 상관없이, 조광기(204)의 최대 및 최소 위상각들에서 마찬가지로 동일하다. 그러므로, 하이 엔드 및 로우 엔드 광 출력 레벨들은 조광기의 유형 그리고 조광기의 실제 최대 및 최소 위상각들과 독립적으로 설정된다.
예를 들면, 일 유형의 조광기가 다른 유형의 조광기보다 더 긴 하이 엔드 온 시간을 가지는 경우, 조광기 위상각 검출 회로(210)는 양쪽 조광기들의 최대 설정에서 고체 조명 부하(240)에 의해 출력된 광이 똑같은 것이 되도록 전력 제어 신호를 튜닝할 것이다. 유사하게, 일 유형의 조광기가 또 다른 유형의 조광기보다 더 짧은 로우 엔드 온 시간을 가질 때, 조광기 위상각 검출 회로(210)는 양쪽 조광기들의 최소 설정에서 고체 조명 부하(240)에 의해 출력된 광이 똑같은 것이 되도록 전력 제어 신호를 튜닝할 것이다.
도 3은 대표 실시예에 따라, 고체 조명 부하에게 전력 컨버터에 의해 전달되는 전력량을 제어하는 처리를 보여주는 흐름도이다. 처리는 이하 논의되는 대로 예를 들어 도 2에 도시된 조광기 위상각 검출 회로(210)에 의해, 또는 도 6의 마이크로컨트롤러(615)에 의해 실행되는 펌웨어 및/또는 소프트웨어에 의해 구현될 수 있다.
블록 S310에서, 조광기(204)가 제각기 최대 및 최소 조광기 설정들로 설정될 때, 고체 조명 부하(240)에 의해 출력되는 광의 바라는 하이 엔드 및 로우 엔드 광 레벨들을 제공하기 위해 다양한 위상각들(조광기 온 시간들) 및 전력 제어 신호값들 사이의 관계성이 초기에 결정된다. 관계성들은, 조광기 위상각 검출 회로(210)가 최대 및 최소 조광기 위상각들 그리고 관련 전력 제어 신호값들에 기초하여 고체 조명 부하(240)의 광 출력 범위에 대응하는 곡선을 정의하는 적절한 함수를 결정하기 위해, 그리고 이하에 논의하는 대로 상기 함수에 기초하여 중간 조광기 위상각들에 대응하는 전력 제어 신호값들을 계산하기 위해, 조광기 위상각 검출 회로(210)에 의한 미래의 접근을 위해 저장된다. 예를 들면, 조광기 온 시간들 및 관련 전력 제어 신호 값들은, 조광기 온 시간들 및 관련 전력 제어 신호값들을 저장하기 위한 다른 수단이 본 발명의 범위를 벗어나지 않고서 통합될 수 있기는 하지만, 최대 및 최소 조광기 설정들에 대응하는 테이블을 채우는데(populate) 사용될 수 있거나, 관계 데이터 베이스에 저장될 수 있다.
초기에, 바라는 하이 엔드 및 로우 엔드 광 출력 레벨들(예를 들어, 루멘으로 표시됨)은 제각기 최대 및 최소 조광기 설정들에서 고체 조명 부하(240)에 의해 출력되기 위해 선택된다. 예를 들면, 500 루멘의 광 출력 레벨은 하이 엔드 레벨로서 선택될 수 있고 25 루멘의 광 출력 레벨은 로우 엔드 광 레벨로서 선택될 수 있다. 선택된 하이 엔드 광 레벨에 대해, 전력 제어 신호의 값은 여러가지 유형의 조광기들에 대응하는 다중의 가능한 하이 엔드 온 시간들(최대 위상각들)의 각각에 대해 결정되며, 여기서 각각의 전력 제어 신호값이 하이 엔드 온 시간에 응답하여 500 루멘을 출력하기 위해 고체 조명 부하(240)를 구동하도록 전력 컨버터(220)의 동작점을 설정한다. 마찬가지로, 선택된 최소 광 레벨에 대해, 전력 제어 신호값의 값은 여러가지 유형의 조광기들에 대응하는 다중의 가능한 로우 엔드 온 시간들(최소 위상각들)의 각각에 대해 결정되며, 여기서 각각의 전력 제어 신호값은 로우 엔드 온 시간에 응답하여 25 루멘을 출력하기 위해 고체 조명 부하(240)를 구동하도록 전력 컨버터(220)의 동작점을 설정한다.
다양한 실시예들에 따르면, 본 교시의 범위를 벗어나지 않고서, 전력 제어 신호값들이 다양한 수단에 따라 결정될 수 있다. 예를 들면, 결정된 값은 전력 제어 신호의 최대로 가능한 값의 백분율일 수 있다. 또한, 전력 제어 신호는 후술하는 바와 같이 100 % 에서 0 %까지 변화하는 백분율 듀티 사이클일 수 있으며, 이 경우에 결정된 전력 제어 신호 값이 이런 범위 내의 백분율 듀티 사이클일 수 있다. 전력 제어 신호값들은 예를 들어 설계, 제조 및/또는 설치 단계에서 경험적으로 결정될 수 있다. 예를 들면, 특별한 조광기의 온 시간들 및 전력 제어 신호는 바라는 루멘을 출력하기 위해 고체 조명 부하(240)를 위해 필요한 최대 및 최소 조광기 위상각들에서 전력 제어 신호 값들을 찾기 위해 변경될 수 있다. 대안적으로, 당업자에게 명백한 것처럼, 본 교시의 범위를 벗어나지 않고서, 전력 제어 신호값들은 이론적으로 결정될 수 있다.
다양한 실시예들에서, 하이 엔드 광 출력 레벨을 생성하기 위한 조광기 온 시간들 및 상응하는 전력 제어 신호 값들은 제1 룩업 테이블을 채울 수 있고, 로우 엔드 광 출력 레벨을 생성하기 위한 조광기 온 시간들 및 상응하는 전력 제어 신호 값들은 제2 룩업 테이블을 채울 수 있다. 논의의 목적상, 표1은 고체 조명 부하(240)에 의해 출력되는 500 루멘의 결과를 낳는 하이 엔드 조광기 온 시간들 및 전력 제어 신호 값들 사이의 경험적으로 수집된 결합들을 포함하는, 제1 룩업 테이블의 예를 제공한다:
Figure pct00001
상술한 바 및 같이, 조광기 온 시간은 정류된 입력 메인 전압의 각각의 초핑된 신호 파형이 영이 아닌 시간량(예를 들면, 조광기의 전자 스위치가 켜진 시간량에 실효적으로 대응함)이며, 이것의 예들이 도 1a 및 도 1b에서 Tona 및 Tonb에 의해 도시된다. 표 1의 대표 입력들을 참조하면, 예를 들면, 자신의 최대 설정에서 단지 7.0ms의 온 시간을 가지는 신호 파형을 출력하는 조광기는 전력 컨버터(220)가 고체 조명 부하(240)가 500 루멘을 출력하도록 구동하는 데에 상대적으로 큰 전력 제어 신호 (예를 들어, 90% 듀티 사이클을 가짐)를 요구한다. 비교해 보면, 자신의 최대 설정에서 8.2ms의 온 시간을 가지는 신호 파형을 출력하는 조광기는 전력 컨버터(220)가 고체 조명 부하(240)가 500 루멘을 출력하도록 구동하는 데에 상대적으로 작은 전력 제어 신호(예를 들어, 74 % 듀티 사이클을 가짐)를 요구한다. 그러므로, 조광기 온 시간들의 다양한 값들(전력 컨버터(220)에게의 다양한 RMS 입력 전압들)에 대해, 전력 제어 신호는 광의 출력 레벨이 최대 조광기 설정에서 고정된 하이 엔드 값이 되는 식으로 조정될 수 있다.
유사하게, 논의의 목적상, 표2는 고체 조명 부하(240)에 의해 출력된 25루멘의 결과를 낳는 로우 엔드 조광기 온 시간들 및 전력 제어 신호 값들 간의 경험적으로 수집된 결합들을 포함하는 제2 룩업 테이블의 한 예를 제공한다:
Figure pct00002
표 2의 대표 입력들을 참조하면, 예를 들면, 자신의 최소 설정에서 단지 1.0ms의 온 시간을 가지는 신호 파형을 출력하는 조광기는 전력 컨버터(220)가 고체 조명 부하(240)가 25 루멘을 출력하도록 구동하는 데에 상대적으로 큰 전력 제어 신호(예를 들어, 16 % 듀티 사이클을 가짐)를 요구한다. 비교해 보면, 자신의 최소 설정에서 2.2ms의 온 시간을 가지는 신호 파형을 출력하는 조광기는 전력 컨버터(220)가 고체 조명 부하(240)가 25 루멘을 출력하도록 구동하는 데에 상대적으로 작은 전력 제어 신호(예를 들어, 4 % 듀티 사이클을 가짐)를 요구한다. 그러므로, 조광기 온 시간들의 다양한 값들(전력 컨버터(220)에게의 다양한 RMS 입력 전압들)에 대해, 전력 제어 신호는 광의 출력 레벨이 최소 조광기 설정에서 고정된 로우 엔드 값이 되도록 조정될 수 있다.
표 1, 2에서의 온 시간들의 범위는 특별한 제품(고체 조명 부하(240))에 대해 특정되는 조광기들의 하이 엔드 온 시간들 및 로우 엔드 온 시간들의 알려진 확산들을 제각기 포괄할 수 있다. 다양한 실시예들에서, 표1, 2는 조광기 위상각 검출 회로(210)에 저장될 수 있어서, 특정한 하이 엔드 또는 로우 엔드 조광기 온 시간에 대해 올바른 전력 제어 신호값이 규정된 하이 엔드 또는 로우 엔드 광 출력 레벨을 산출하기 위해 결정되고 전력 컨버터(220)에게 제공되도록 한다. 또한, 대표하는 표1, 2가 조광기에 의해 설정된 조광의 레벨을 표시하는 조광기 온 시간들을 보여주기는 하지만, 표 1, 2가, 본 교시의 범위를 벗어나지 않고서, 조광기에 의해 설정된 조광의 레벨을 표시하는 조광기 위상각들을 대안적으로 보여줄 수 있다는 것을 이해해야 한다.
다시 도 3을 참조하면, 블록 S320에서, 고체 조명 부하(240)는 조광기 위상각 검출 회로(210) 및 전력 컨버터(220)와 함께 조광기(204)에 연결되고, 조광기(204)의 다양한 조광기 설정들을 이용하여 동작된다. 이런 동작 동안, 조광기(204)와 관련되는 최대 및 최소 위상각들은 블록 S330에 의해 묘사되는 처리에 의해 결정된다. 최대와 최소 위상각들의 결정은 동적으로 다양한 조광기 위상각들을 검출하고, 검출된 위상각들 중의 가장 큰 것과 가장 작은 것(예를 들어, 각각 가장 긴 것과 가장 짧은 조광기 온 시간들)을 최대 및 최소 위상각들로서 식별함으로써 성취될 수 있다.
도 4는 대표 실시예에 따라, 조광기의 최대 및 최소 위상각들을 결정하는 처리를 보여주는 흐름도이다. 처리는 이하 논의하는 대로 예를 들어 도 2에 도시되는 조광기 위상각 검출 회로(210)에 의해, 또는 도 6의 마이크로컨트롤러(615)에 의해 실행되는 펌웨어 및/또는 소프트웨어에 의해 구현될 수 있다.
도 4를 참조하면, 조광기(204)의 초기 최대 위상각과 초기 최소 위상각은 처리를 시작하기 위해 블록 S431에서 설정된다. 초기 최대 및 최소 위상각들은 미리 정해진 공칭값들로 설정될 수 있다. 예를 들면, 초기 최대 및 최소 위상각들은 고체 조명 부하(240)와 호환 가능한 조광기들의 샘플링의 이전에 계산된 평균 최대 위상각과 평균 최소 위상각에 설정될 수 있다. 대안적으로, 초기 최대 및 최소 위상각들은 임의로 결정되는 높고 낮은 값들에 설정될 수 있다. 또한, 초기 최대 및 최소 위상각들은 메모리로부터 검색될 수 있으며, 여기서 이들이 조명 시스템(200)의 이전 동작에 이어서 저장되는데, 이는 고체 조명 부하(240)의 모든 동작 동안 실제 최대 및 최소 위상각들을 재계산해야만 하는 것을 회피할 수 있게 한다.
블럭 S432에서 조광기 위상각이 결정된다. 예를 들면, 이하에서 논의하는 대로 위상각이 도 8에 도시된 알고리즘에 따라 검출될 수 있거나, 또는 메모리(예를 들면, 위상각 정보가 도 8의 블록 S827에 저장됨)로부터 검색된다. 다양한 실시예들에서, 조광기 위상각은 조명 시스템(200)의 동작 전체에 걸쳐 결정되어서, 조광기 위상각에서의 임의의 변화들이 조광기(204)의 설정에서의 변화들에 응답하여 검출되고 처리되도록 한다.
검출된 위상각이 현재 최소 위상각(예를 들면, 이는 적어도 제1 사이클 동안 초기 최소 위상각임) 미만인지가 블록 S433에서 결정된다. 현재 검출된 위상각이 최소 위상각 미만이라고 결정될 때(블록 S433: 예), 이전 최소 위상각은 블록 S434에서 현재 검출된 위상각으로 대체된다. 현재 검출된 위상각이 최소 위상각 미만이 아니라고 결정될 때(블록 S433: 아니오), 처리는 블록 S435로 진행하며, 여기서 검출된 위상각이 현재 최대 위상각(예를 들면, 적어도 제1 사이클 동안 초기 최대 위상각)보다 더 큰 지가 결정된다.
현재 검출된 위상각이 최대 위상각보다 더 크다고 결정될 때(블록 S435 : 예), 이전 최대 위상각은 블록 S436에서 현재 검출된 위상각으로 대체된다. 현재 검출된 위상각이 최소 위상각보다 더 크지 않다고 결정될 때(블록 S435 : 아니오), 처리는 블록 S437로 진행한다. 물론, 대안 실시예들에서, 검출된 위상각이 현재 최대 위상각보다 더 큰 지의 결정은, 본 교시의 범위를 벗어나지 않고서, 검출된 위상각이 현재 최소 위상각 미만인지의 결정과 동시에 또는 그 전에 수행될 수 있다.
블록 S437에서, 검출된 위상각뿐만이 아니라 조광기의 최대 및 최소 위상각들이 도 3에 도시된 처리에게 돌아온다. 다양한 실시예들에서, 최대 및 최소 위상각들은 변화들이 최소 및/또는 최대 위상각들에 대해 이루어졌을 때에만 도 3에 도시된 처리에게 돌아올 수 있다. 그렇지 않으면, 도 3에 도시된 처리는 초기의 또는 가장 최근에 결정된 최대 및 최소 위상각들을 이용하여 계속된다. 검출된 조광기 위상각은 전력 제어 신호값이 후술하는 바와 같이 최대 및 최소 위상각들로부터 결정되는 함수를 이용하여 전력 컨버터(220)의 출력 전력을 제어하기 위해 결정될 수 있도록 반환된다.
한편, 도 4의 위상각 검출 처리는 블록 S432에게 돌아감으로써 계속하며, 여기서 조광기 위상각이 다시 검출된다. 블록 S433에서 S437까지는 조명 시스템의 동작 전체에 걸쳐 반복된다. 결국, 조광기(204)는 자신의 최상위와 최하위 조광기 설정들에 설정될 것이고, 상응하는 실제 최대 및 최소 위상각들이 식별될 것이다. 그러나, 조광기 위상각 검출 회로(210)는, 조광 제어가 실제 최대 및 최소 위상각들이 결정되기 전에, 결정되는 동안에 및 결정된 후에 어떤 레벨에서 실행될 수 있도록, 후술하는 바와 같이, 검출된 조광기 위상각들에 대응하는 전력 제어 신호들을 생성하기를 계속할 것이다.
다시 도 3을 참조하면, 블록 S340에서, 블록 S330의 처리에서 검출되는 최대 및 최소 위상각들에 대응하는 전력 제어 신호값들이 식별된다. 이것은 블록 S310에서 결정된 위상각들과 전력 제어 신호값들 사이의 관계성들을 이용하여 성취될 수 있다. 예를 들면, 최대 및 최소 위상각들은 상응하는 하이 엔드 및 로우 엔드 온 시간들을 가지며, 이는 상술한 바와 같이 이전에 저장된 제1 및 제2 테이블들을 채운다. 논의의 목적상, 예를 들면, 하이 엔드 온 시간이 8.0ms 인 것으로 결정되었고 로우 엔드 온 시간이 1.4ms 인 것으로 결정된 것이 가정될 수 있다. 표1을 참조하면, 8.0ms의 하이 엔드 온 시간에 대응하는 전력 제어 신호값은 76 % (500 루멘의 광 출력 레벨을 산출하기 위함)이고, 표2를 참조하면, 1.4ms의 로우 엔드 온 시간에 대응하는 전력 제어 신호값은 12 %(25 루멘의 광 출력 레벨을 산출하기 위함)이다.
블록 S350에서, 최대와 최소 조광기 설정들에 대응하는 높고 낮은 엔드 포인트들 사이에서 고체 조명 부하(240)에 의해 출력된 광의 조광 범위를 나타내는 함수가 최소와 최대 위상각들(높고 낮은 온 시간들) 및 상응하는 전력 제어 신호값들을 이용하여 결정된다. 일반적으로, 함수가 고체 조명 부하(240)에 의해 출력된 광에서의 큰 단차들을 회피하도록 어떤 큰 단차들도 가지고 있지 않는 한, 당업자에게 명백한 것처럼, 조광기 위상각들(또는 온 시간들)에게 전력 제어 신호값들을 관련시키는 다양한 함수들 중의 임의의 것은 주문형 설계 요구사항들과 바라는 구현들에 좌우되어, 다양한 실시예들에 사용될 수 있다.
도 5a 및 도 5b는 전력 제어 신호값들(수직축)과 조광기 온 시간들(수평축)을 관련시키는 "스무스한(smooth)" 또는 실질적으로 연속인 함수들의 예를 보여주는데, 여기서 도 5a가 선형함수를 보여주고 도 5b가 비선형 함수를 보여준다. 논의의 목적상, 예를 들어 하이 엔드 온 시간 및 상응하는 전력 제어 신호값이 8.0ms 및 76 %인 것으로 결정되고 로우 엔드 온 시간 및 상응하는 전력 제어 신호값이 1.4ms 및 12 % 인 것으로 결정되었다고 다시 가정될 수 있다. 조광기당 기준으로 함수의 하이 엔드 포인트 H와 로우 엔드 포인트 L을 바르게 설정함으로써, 하이 엔드 포인트 H와 로우 엔드 포인트 L에 대응하는 높고 낮은 광 레벨들은 조광기마다 동일하게 만들어질 수 있다.
도 5a와 도 5b 모두가 밀리초 단위의 조광기 온 시간을 보여주기는 하지만, 설명 목적상, 각각의 온 시간 값들은, (예를 들면, 1.4ms) 로우 엔드 온 시간이 상응하는 최소 위상각을 가지고 하이 엔드 온 시간(예를 들면, 8.0ms)이 상응하는 최대 위상각을 가지도록, 상술한 바와 같이, 상응하는 조광기 위상각을 가지고 있다는 것을 이해해야 한다. 또한, 어떤 함수가 스무스하고 큰 단차가 없는 한, 어떠한 함수도 고체 조명 부하(240)에 의해 출력되는 광의 바라는 조광 범위를 설정하는데 사용될 수 있다.
도 3의 블럭 S360에서, 전력 제어 신호는 블록 S350에서 결정되는 광 출력 범위 함수를 기반으로 계산되고 생성된다. 물론, (예를 들면, 블록 S432에서) 블록 S330의 처리에서 검출되는 조광기 위상각이 최대 위상각 또는 최소 위상각이라고 결정되면, 상응하는 전력 제어 신호값은(예를 들면, 제1 및 제2 룩업 테이블들로부터) 이미 알려졌다. 그러나, 최대 및 최소 위상각들(임시(interim) 조광기 위상각들) 사이의 검출된 조광기 위상각들에 대해, 임시 조광기 위상각들이 고체 조명 부하(240)에 의해 출력되는 광의 상응하는 임시 레벨들을 낳도록, 전력 제어 신호의 값은 함수를 기반으로 조광기 위상각 검출 회로(210)에 의해 조정된다. 다시 말하면, 도 5a 및 도 5b에 도시되는 예들에서, 각각의 임시 조광기 위상각들은 검출된 조광기 위상각(또는 조광기 온 시간)의 함수로서, 선형이거나 비선형 곡선을 따라 그려질 수 있다.
조광기 위상각 검출 회로(210)는 전력 제어 신호를 전력 컨버터(220)에게 보낸다. 응답으로, 전력 컨버터(220)의 동작점이 설정되고, 전력 컨버터(220)는 RMS 입력 전압과 전력 제어 신호에 대응하는 전력을 고체 조명 부하(240)에게 전달하여서, 광의 균일하게 조광된 레벨이 조광기의 유형에 상관없이 고체 조명 부하(240)에 의해 출력되도록 한다.
그러므로, 다양한 실시예들에 따르면, 조광기 위상각 검출 회로(210)는 조광기(204)의 최대 및 최소 위상각들을 식별하기 위해, 그리고 전력 컨버터(220)를 제어하는 전력 제어 신호들을 출력하도록 구성되어, 고체 조명 부하(240)가 최대 위상각에 응답하여 광의 미리 정해진 하이 레벨과 최소 위상각에 응답하여 광의 미리 정해진 로우 레벨을 출력하도록 된다. 조광기 위상각 검출 회로(210)는 선형이거나 비선형일 수 있는 광 출력 범위 함수를 기반으로 최대 및 최소 위상각들의 사이에 있는 검출된 일시적 조광기 위상각들에 대응하는 전력 제어 신호들을 또한 출력한다. 조광기 위상각 검출 회로(210)는 예를 들면, 제어 선(229)을 통해, 전력 제어 신호를 전력 컨버터(220)에게 출력하는데, 이는 상술하는 바와 같이, 동적으로 전력 컨버터(220)의 동작점을 조정한다. 그러므로, 고체 조명 부하(240)에게 전달되는 전력은 RMS 입력 전압과 전력 제어 신호에 의해 결정된다.
도 6은 대표 실시예에 따라 조광기 위상각 검출 회로, 전력 컨버터 및 고체 조명 기구를 포함하는 조명 시스템을 위한 제어 회로를 보여주는 회로도이다. 더 상세한 사항이 다양한 대표 구성 요소들에 관하여 제공되기는 하지만, 예시적 구성에 따라서 도6의 일반적 구성 요소들은 도 2의 그것들과 유사하다. 물론, 다른 구성들은 본 교시의 범위를 벗어나지 않고서 구현될 수 있다.
도 6을 참조하면, 제어 회로(600)는 정류 회로(605)와 조광기 위상각 검출 회로(610)를 포함한다(파선 박스). 정류 회로(205)에 대하여 상술한 바와 같이, 정류 회로(605)는 조광된 핫(hot)과 중성(neutral) 입력들에 의해 보여지는 바와 같이, (조광된) 정류되지 않은 전압을 수신하기 위해 정류 회로(605)와 전압 메인 사이에 연결되는 조광기에 연결된다. 설명되는 구성에서, 정류 회로(605)는 정류된 전압 노드 N2와 접지 사이에 연결되는 네 개의 다이오드 D601-D604를 포함한다. 정류된 전압 노드 N2는 정류된 전압 Urect를 수신하고, 정류 회로(605)와 병렬로 연결되는 입력 필터링 커패시터(C615)를 통하여 접지에 연결된다.
조광기 위상각 검출 회로(610)는 정류된 전압 Urect를 기반으로 위상각 검출 처리를 수행한다. 조광기에 의해 설정된 조광의 레벨에 대응하는 위상각은 정류된 전압 Urect의 신호 파형에 존재하는 위상 초핑의 정도에 기초하여 검출된다. 조광기 위상각 검출 회로(610)는 검출된 위상각이 특별한 조광기에 대하여 최대 또는 최소 위상각인지를 결정하고, 상술한 바와 같이, 검출된 위상각을 기반으로 전력 제어 신호를 생성한다. 전력 컨버터(620)는 조광기 위상각 검출 회로(610)에 의해 제공되는 전력 제어 신호 및 정류된 전압 Urect(RMS 입력 전압)을 기반으로 직렬로 연결된 대표 LED들(641과 642)을 포함하는 LED 부하(640)의 동작을 제어한다. 이것은 조광기 위상각 검출 회로(610)가 LED 부하(640)에 전력 컨버터(620)로부터 전달되는 전력을 선택적으로 조정하게 허용하여서, LED 부하(640)에 의해 출력되는 광의 레벨이 조광기들의 다양한 다른 유형들 중에서 (하이 엔드와 로우 엔드 설정을 포함하는) 똑같은 조광기 설정에 대해 실질적으로 균일하게 되도록 한다. 다양한 실시예들에서, 전력 컨버터(620)는 예를 들면, 여기서 참조로서 합체시키는 Lys에 대한 미국 특허 제7,256,554호에서 기술되는 바와 같이, 개방 루프 또는 피드-포워드 방식으로 동작한다.
설명되는 대표 실시예에서, 조광기 위상각 검출 회로(610)는 위상각을 결정하기 위해 정류된 전압 Urect의 신호 파형들을 이용하는 마이크로컨트롤러(615)를 포함한다. 마이크로컨트롤러(615)는 제1 다이오드(D611)와 제2 다이오드 (D612) 사이에 연결되는 디지털 입력(618)을 포함한다. 제1 다이오드(D611)는 디지털 입력(618)에 연결되는 양극과 전압 소스 Vcc에 연결되는 음극을 가지고, 제2 다이오드(D612)는 접지에 연결되는 양극과 디지털 입력(618)에 연결되는 음극을 가지고 있다. 마이크로컨트롤러(615)는 또한 디지털 출력(619)을 포함한다.
다양한 실시예들에서, 다른 유형의 마이크로컨트롤러들, 전력 컨버터들 또는 다른 프로세서들 및/또는 제어기들이 본 교시의 범위를 벗어나지 않고서 포함될 수 있는데, 예를 들면, 마이크로컨트롤러(615)는 마이크로칩 테크놀로지사(Microchip Technology)로부터 이용가능한 PIC12F683 프로세서일 수 있고 전력 컨버터(620)는 에스티 마이크로일렉트로닉스(ST Microelectronics)사로부터 이용가능한 L6562 일 수 있다. 예를 들면, 마이크로컨트롤러(615)의 기능성은, 상술한 바와 같이 제1 및 제2 다이오드들(D611과 D612) 사이에서 디지털 입력을 수신하기 위해 연결되고, 또한 여기서 기술되는 다양한 기능들을 수행하기 위해 소프트웨어 또는 펌웨어(예를 들어, 메모리에 저장됨)를 이용하여 프로그래밍될 수 있는 하나 이상의 프로세서들 및/또는 제어기들에 의해 구현되거나, 몇몇 기능들을 수행하기 위한 전용 하드웨어와 다른 기능들을 수행하기 위한 프로세서(예를 들면, 하나 이상의 프로그래밍되는 마이크로프로세서들 및 관련 회로)의 조합으로 수행될 수 있다. 다양한 실시예들에 채택될 수 있는 제어기 요소들의 예들은 상술한 바와 같이, 종래 마이크로프로세서들, 마이크로컨트롤러들, ASIC들 그리고 FPGA들을 포함하지만 이것들에만 한정되지는 않는다.
조광기 위상각 검출 회로(610)는 제1 및 제2 커패시터들(C613및 C614)과 같은 다양한 수동적 전자 부품들, 및 대표적 제1 및 제2 저항기들(R611 및 R612)에 의해 표시되는 저항을 포함한다. 제1 커패시터(C613)는 마이크로컨트롤러(615)의 디지털 입력(618)과 검출 노드 N1 사이에 연결된다. 제2 커패시터(C614)는 검출 노드 N1과 접지 사이에 연결된다. 제1 및 제2 저항기들(R611 및 R612)은 정류된 전압 노드 N2와 검출 노드 N1 사이에 직렬로 연결된다. 설명되는 실시예에서, 예를 들면 제1 커패시터(C613)는 약 560pF의 값을 가질 수 있고 제2 커패시터(C614)는 약 10pF의 값을 가질 수 있다. 또한, 예를 들면 제1 저항기(R611)는 약 1 메가옴의 값을 가질 수 있고 제2 저항기(R612)는 약 1 메가옴의 값을 가질 수 있다. 제1 및 제2 저항기들(R611 및 R612)과 제1 및 제2 커패시터들(C613 및 C614)의 각각 값들은, 당업자에게 명백한 것처럼, 어떠한 특별한 상황에서도 고유 이익들을 제공하기 위해 또는 다양한 구현들의 주문형 설계 요구사항들을 충족시키기 위해 변화할 수 있다.
정류된 전압 Urect는 마이크로컨트롤러(615)의 디지털 입력(618)에 AC 결합된다. 제1 저항기(R611) 및 제2 저항기(R612)는 전류를 디지털 입력(618)에 제한시킨다. 정류된 전압 Urect의 신호 파형이 하이로 갈 때, 제1 커패시터(C613)는 제1 및 제2 저항기들(R611 및 R612)을 통하여 상승 에지에서 충전된다. 제1 다이오드(D611)는 예를 들어, 제1 커패시터(C613)가 충전되는 한편으로 전압 소스 Vcc 를 넘어 하나의 다이오드 강하(one diode drop)만큼 디지털 입력(618)을 클램핑(clamping)한다. 제1 커패시터(C613)는 신호 파형이 0이 아닌 한 충전된 채 남아 있다. 정류된 전압 Urect의 신호 파형의 하강 에지상에서, 제1 커패시터(C613)는 제2 커패시터(C614)를 통하여 방전하고, 디지털 입력(618)은 제2 다이오드(D612)에 의해 접지 이하로 하나의 다이오드 강하만큼 클램핑된다. 트레일링 에지 조광기가 이용될 때, 신호 파형의 하강 에지는 파형의 초핑된 부분의 시작부에 대응한다. 제1 커패시터(C613)는 신호 파형이 0인 한 방전된 채로 남아 있다. 따라서, 디지털 입력(618)에서의 결과로 생기는 논리 레벨 디지털 펄스는 그것의 예들이 도 7a-도 7c에 도시된 초핑 정류된 전압 Urect의 움직임을 가까이 따른다.
보다 상세하게는, 도 7a-도 7c는 대표 실시예들에 따라 디지털 입력(618)에서의 샘플 파형들과 상응하는 디지털 펄스들을 보여준다. 각각의 도면에서의 최상부 파형들은 초핑되고 정류된 전압 Urect를 묘사하며, 여기서 초핑의 양이 조광 레벨을 반영한다. 예를 들면, 파형들은 조광기의 출력에 나타나는 완전(full) 170V(또는 유럽 연합에서는 340V) 피크, 정류된 사인파의 일부를 묘사할 수 있다. 바닥의 구형 파형(square waveform)들은 마이크로컨트롤러(615)의 디지털 입력(618)에서 보이는 상응하는 디지털 펄스들을 묘사한다. 주목할 점은, 각각의 디지털 펄스의 길이는 초핑된 파형에 대응하고, 그러므로 조광기 온 시간(예를 들면, 조광기의 내부 스위치가 켜진 시간량)과 동일하다. 디지털 입력(618)을 통해 디지털 펄스들을 수신함으로써, 마이크로컨트롤러(615)는 조광기가 설정된 레벨을 결정할 수 있다.
도 7a는 파형들의 옆에 보여진 조광기 슬라이더의 상단 위치에 의해 보여지는 것처럼, 조광기가 자신의 최대 설정에 또는 하이 엔드 온 시간에 있는 경우 정류된 전압 Urect 및 상응하는 디지털 펄스들의 샘플 파형들을 보여준다. 도 7b는 파형들의 옆에 보여진 조광기 슬라이더의 중앙 위치에 의해 보여지는 것처럼, 조광기가 중간 설정에 있는 경우 정류된 전압 Urect및 상응하는 디지털 펄스들의 샘플 파형들을 보여준다. 도 7c는 파형들의 옆에 보여진 조광기 슬라이더의 바닥 위치에 의해 보여지는 것처럼 자신의 최소 설정에 또는 로우 엔드 온 시간에 있는 경우 정류된 전압 Urect 및 상응하는 디지털 펄스들의 샘플 파형들을 보여준다.
도 8은 대표 실시예에 따라 조광기의 위상각을 검출하는 처리를 보여주는 흐름도이다. 처리는 예를 들면 도 6에 도시된 마이크로컨트롤러(615)에 의해, 또는 보다 일반적으로 도 2에 도시되는 프로세서 또는 제어기, 예를 들어, 조광기 위상각 검출 회로(210)에 의해 실행되는 펌웨어 및/또는 소프트웨어에 의해 구현될 수 있다.
도 8의 블록 S821에서, 입력 신호의 디지털 펄스의 상승 에지(예를 들어, 도 7a-도 7c에서 바닥 파형들의 상승 에지들에 의해 표시됨)는 예를 들어 제1 커패시터(C613)의 초기 충전에 의해 검출된다. 마이크로컨트롤러(615)의 디지털 입력(618)에서의 샘플링은 예를 들어 블록 S822에서 시작한다. 설명되는 실시예에서, 신호는 메인 반 사이클(mains half cycle) 바로 밑의 값과 동일한 미리 정해진 시간에 대해 디지털로 샘플링된다. 신호가 샘플링될 때마다, 샘플이 하이 레벨(예를 들면, 디지털 "1") 또는 로우 레벨(예를 들면, 디지털"0")을 가지는지가 블록 S823에서 결정된다. 설명되는 실시예에서, 샘플이 디지털 "1" 인지를 결정하기 위해 비교가 블록 S823에서 이루어진다. 샘플이 디지털 "1"일 때(블록 S823: 예), 카운터는 블록 S824에서 증분되고 샘플은 디지털 "1"이 아닐 때(블록 S823: 아니오), 작은 지연이 블록 S825에서 삽입된다. 지연은 (예를 들면, 마이크로컨트롤러(615)의) 클록 사이클들의 수가 샘플이 디지털 "1" 또는 디지털 "0"으로 결정되는 지에 상관없이 동일하도록 삽입된다.
블록 S826에서, 전체 메인 반 사이클이 샘플링되었는지 결정된다. 메인 반 사이클이 완료되지 않은 경우(블록 S826: 아니오), 디지털 입력(618)에서 신호를 다시 샘플링하기 위해 처리는 블록 S822로 돌아간다. 메인 반 사이클이 완료되면(블록 S826: 예), 샘플링은 멈추고 블록 S824에 축적되는 카운터 값은 블록 S827에서 현재 위상각으로서 식별되고 카운터는 0으로 리셋된다. 카운터 값은 그것의 예들이 상기에 논의된 메모리에 저장될 수 있다. 그 후 마이크로컨트롤러(615)는 다음 상승 에지가 다시 샘플링을 시작하는 것을 기다릴 수 있다.
예를 들면, 마이크로컨트롤러(615)가 메인 반 사이클 동안 255개 샘플들을 취하는 것이 가정될 수 있다. 조광기 위상각이 (예를 들면, 도 7a에 도시되는 바와 같이) 슬라이더에 의해 그 범위의 상위에 설정될 때, 카운터는 도 8의 블록 S824에서 약 255까지 증분할 것이다. 조광기 위상각이 (예를 들면, 도 7c에 도시되는 바와 같이) 슬라이더에 의해 그 범위의 하위에 설정될 때, 카운터는 블록 S824에서 약 10 또는 20까지만 증분할 것이다. 조광기 위상각이(예를 들면, 도 7b에 도시되는 바와 같이) 그 범위의 가운데 어딘가에 설정될 때, 카운터는 블록 S824에서 약 128까지 증분할 것이다. 그러므로, 카운터의 값은 조광기가 설정된 레벨 또는 조광기의 위상각의 정확한 표시를 마이크로컨트롤러(615)에게 준다. 다양한 실시예들에서, 위상각은 카운터 값의 미리 정해진 함수를 이용하여, 예를 들어, 마이크로컨트롤러(615)에 의해 계산될 수 있으며, 여기서 함수가 당업자에게 명백한 것처럼, 임의의 특별한 상황에 대한 고유 이익들을 제공하기 위해 또는 다양한 구현들의 주문형 설계 요구사항들을 충족시키기 위해 달라질 수 있다.
따라서, 상술하는 바와 같이, 특별한 조광기의 하이 엔드 그리고 로우 엔드 온 시간들은 마이크로컨트롤러(또는 다른 프로세서 또는 처리 회로)의 최소 수동 부품들과 디지털 입력 구조를 이용하여 전자적으로 검출될 수 있고, 하이 엔드와 로우 엔드 온 시간들은 고체 조명 부하에 의해 출력되는 광의 레벨들을 동적으로 조정하기 위해 사용될 수 있어서, 광의 레벨들이 조광기들의 다중 다양한 유형들에 대해(특히 그리고 최상위와 최하위 조광기 설정에 대해) 실질적으로 균일하게 되도록 할 수 있다. 실시예에서, 조광기 검출은 도 6-8을 참조하여 상술한 바와 같이, 교류 결합 회로, 마이크로컨트롤러 다이오드 클램핑된 디지털 입력 구조 및 조광기 존재의 이진 측정을 위해 실행되는 알고리즘(예를 들어, 펌웨어, 소프트웨어 및/또는 하드웨어에 의해 구현됨)을 이용하여 성취된다.
다시 말하면, 다양한 실시예들에 따르면, 광 출력 범위 함수의 높고 낮은 엔드 포인트들은 먼저 최대와 최소 조광기 위상각들을 찾음으로써 동작 중에(on the fly) 결정된다. 그 후, 상응하는 전력 제어 신호값들이, 조광기의 실제 조광 범위와 독립적으로 고체 조명 부하에 의해 출력되는 바라는 하이 및 로우 엔드 광 레벨들을 설정하기 위해, 식별되는데, 예를 들어, 테이블에서 룩업되고, 관계 데이터 베이스로부터 검색되거나 최대 및 최소 조광기 위상각들을 이용하여 계산된다. 광 출력 범위 함수는 예를 들어 실질적으로 하이 엔드 및 로우 엔드 포인트들 사이의 조광기 위상각들에 대응하는 전력 제어 신호 값들을 증분적으로 증가시키는 것을 제공하는 스무스한 실질적 연속함수일 수 있다.
조광기 위상각 검출 회로 및 관련 알고리즘은, 다른 하이 엔드 및 로우 엔드 조광기 설정들을 가지는 다양한 조광기들이 똑같은 조명 제품들과 함께 사용될 때 실질적으로 똑같은 조광 범위들이라는 결과를 낳는 것이 바람직한 다양한 상황들에 사용될 수 있다. 다양한 실시예들에서, 조광기 위상각 검출 회로 및 관련 알고리즘은 위상 초핑 조광기의 정확한 위상각을 아는 것이 추가로 바람직한 상황들에 또한 사용될 수 있다. 예를 들면, 위상 초핑 조광기에 대한 부하로 구실하는 전자 변압기들은 조광기 위상각을 결정하기 위해 본 회로와 방법을 이용할 수 있다. 일단 조광기 위상각이 알려진다면, 조광의 범위와 고체 조명 기구들(예를 들어 LED들)에 대한 조광기들과의 호환성은 향상될 수 있다. 그와 같은 개선의 예들은 조광기 설정으로 램프의 색 온도를 제어하고, 조광기가 인 시튜로(in situ) 다룰 수 있는 최소 부하를 결정하고, 조광기가 인 시튜로 엉뚱하게 행동하는 때를 결정하고, 광 출력의 범위들을 결정하고, 슬라이더 위치 곡선들에 대한 커스텀 조광 광을 생성하는 것을 포함한다.
일반적으로, 다양한 실시예들이 조명 조정이 가능한 전자식 안정기가 조광기에 연결되는 상황들에 사용될 수 있고, 이용되는 조광기의 유형에 상관없이 최대와 최소 조광기 설정들에서 출력된 광의 똑같은 레벨들을 가지는 것이 바람직하다. 다양한 실시예들에서, 조광기 위상각 검출 회로(210) 및/또는 마이크로컨트롤러(615)의 기능성은 예를 들어 하드웨어, 펌웨어 또는 소프트웨어 아키텍처들의 임의의 조합으로 구성되는 하나 이상의 처리 회로들에 의해 구현될 수 있고, 또한 그 자신이 다양한 기능들을 수행하도록 허용하는 실행가능 소프트웨어/펌웨어 실행가능 코드를 저장하기 위한 자체의 메모리(예를 들면, 비휘발성 메모리)를 포함할 수 있다. 예를 들면, 기능성은 ASIC들, FPGA들 및 그와 같은 것을 이용하여 구현될 수 있다.
조광기마다 광 출력 범위를 똑같은 것으로 만드는 방법은, 다양한 최소와 최대 조광기 설정들을 가진 다양한 위상 초핑 조광기들을 이용하는 현편으로, 광 출력 범위에서 똑같은 최적 성능을 가지는 것이 요망되는 고체 조명(예를 들면, LED) 부하를 가진 임의의 조명 조정 가능 전력 컨버터와 함께 사용될 수 있다. 다양한 실시예들에 따라, 조광기 위상각 검출 회로는 eW Blast PowerCore, eW Burst PowerCore, eW Cove MX PowerCore, eW PAR 38 그리고 그와 같은 것을 포함하여, 필립스 컬러 카이네틱스사로부터 이용가능한 여러 EssentialWhiteTM 및/또는 ew제품들로 구현될 수 있다. 또한, 이것은 이들을 더 조광기 친화적으로 하기 위해 다양한 제품들에 대한 "스마트한" 개선들의 빌딩블록으로서 이용될 수 있다.
다중의 독창적 실시예들이 여기서 기술되고 설명되었지만, 본 분야의 당업자는 기능을 수행하고 및/또는 여기서 기술되는 결과들 및/또는 장점들 중의 하나 이상을 획득하기 위한 다양한 다른 수단 및/또는 구조들을 쉽게 상정할 것이고, 각각의 그와 같은 변동들 및/또는 수정들은 여기서 기술되는 독창적 실시예들의 범위 내에 포함되는 것으로 여겨진다. 보다 일반적으로, 본 분야의 당업자는 모든 파라미터들, 치수들, 물질들과 여기서 기술되는 구성들이 예시적으로 의도된 것이고 또한 실제 파라미터들, 치수, 물질들 및/또는 구성들은 독창적 교시들이 이용되는 특정 애플리케이션 또는 애플리케이션들에 달려 있을 것이라는 점을 쉽게 알 것이다.
본 분야의 당업자는 여기서 기술되는 특정의 독창적 실시예들에 대한 많은 균등물들을 평범한 실험에 불과한 것을 이용하여 인식하거나 확인할 수 있을 것이다. 따라서, 상술한 실시예들이 예로서만 제시된 것이고, 첨부된 청구항의 범위와 이에 대한 균등물의 범위 내에서 독창적 실시예들이 특정하게 기술되고 청구된 것 외의 그밖의 식으로 실시될 수 있다는 것을 이해할 것이다. 본 개시의 독창적 실시예들은 여기서 기술되는 각각의 개별적 특징, 시스템, 아티클, 물질, 키트 및/또는 방법에 관한 것이다
여기서 규정되고 이용되는 대로의 모든 정의들은, 사전적 정의들, 참조로서 통합된 문서들에서의 정의들 및/또는 정의된 용어들의 통상적인 의미들에 대해 우위성을 가진다고 해석하여야 한다.
여기 명세서에서 및 청구항에서 사용되는 대로의 "및/또는" 이라는 구는 그렇게 등위접속된 요소들의 어느 하나 또는 양쪽, 즉 어떤 경우에는 접속적으로(conjunctively) 존재하고 다른 경우에는 이접적으로(disjunctively) 존재하는 요소들을 의미하는 것으로 해석하여야 한다. "및/또는"으로 목록화되는 다중 요소들은 똑같은 방식으로 즉, 그렇게 등위접속된 요소들의 "하나 이상(one or more)"으로 해석되어야 한다. "및/또는" 절에 의해 특정하게 식별되는 것 외의 다른 요소들이, 특정하게 식별되는 그런 요소들에 관계되거나 관계없든지 간에, 선택적으로 존재할 수 있다. 그러므로, 비제한적 예로서, "A 및/또는 B"에게의 참조는, "포함한다"와 같은 개방적 언어와 결합하여 사용될 때, 일 실시예에서 단지 A (선택적으로 B외의 다른 요소들을 포함함) 를 참조하고; 또 다른 실시예에서, 단지B(선택적으로 A와 다른 요소들을 포함함)를 참조하고; 또 하나의 실시예에서, A와 B 양쪽(다른 요소들을 선택적으로 포함함)을 참조하고; 기타 등등과 같이 참조할 수 있다.
명세서에서 그리고 청구항에서 여기서 이용되는 것처럼, 하나 이상의 요소들의 목록을 참조하는 "적어도 하나"라는 구는 요소들의 목록에서 요소들 중의 임의의 하나 이상으로부터 선택된 적어도 하나의 요소를 의미하지만, 요소들의 목록 내에 특정하게 목록화된 각각의 모든 요소 중 적어도 하나를 반드시 포함하는 것은 아니며 요소들의 목록 중에서의 임의의 요소들의 조합들을 배제시키는 것도 아니라는 점을 이해해야 한다. 이런 정의는 또한 "적어도 하나"인 구가 참조하는 요소들의 목록 내에 특정하게 식별되는 요소들 외의 요소들이, 특정하게 식별되는 그 요소들에 관련되거나 관계없든지 간에, 선택적으로 존재할 수 있도록 허용한다. 그러므로, 비제한적 예로서, " A와 B 중 적어도 하나" (또는 동등하게 "A 또는 B 중 적어도 하나", 또는 동등하게 "A 및/또는 B중의 적어도 하나")는 일 실시예에서 어떤 B도 없으면서(그리고 선택적으로 B외의 다른 요소들을 포함하며) 적어도 하나, 선택적으로는 하나보다 많은 A를 참조하고; 또 다른 실시예에서 어떤 A도 없으면서(그리고 선택적으로 A외의 다른 요소들을 포함하면서) 적어도 하나, 선택적으로는 하나보다 많은 B를 참조하고; 또 다른 실시예에서, 적어도 하나, 선택적으로는 하나보다 많은 A, 및 적어도 하나, 선택적으로는 하나보다 많은 B( 및 선택적으로는 다른 요소들을 포함함)를 참조하며; 기타 등등과 같이 된다.
명확히 반대로 언급하지 않는 한, 하나보다 많은 단계 또는 액트를 포함하는 여기서 청구되는 임의의 방법들에서, 본 방법의 단계들서 또는 액트들의 순서는 반드시 방법의 단계들 또는 액트들이 기재된 순서에만 제한되지는 않는다는 점이 또한 이해되어야 한다. 또한, 청구항들에서 괄호 사이에 기재되는 어떠한 참조 번호들 또는 다른 문자들도 단지 편의상 제공된 것이고, 어쨌든 청구항들을 제한하고자 하는 의도는 아니다.
상술한 명세서뿐만이 아니라 청구항에서, "포함한다", "구비한다", "나른다", "갖는다", "수반한다', "유지한다" "구성된다(composed of)"및 그와 같은 모든 전이적 구(transitional phrase)들은 개방적으로 즉, 포함하지만 이에 한정되지는 않는 의미라고 이해해야 한다. 전이적 구들인 "구성되고(consisting of)"와 "본질적으로 구성된다"만이 각각 폐쇄형, 또는 반-폐쇄형 전이적 구들일 것이다.

Claims (18)

  1. 균일한 조광 범위(uniform dimming range)를 조광기(dimmer) 유형과 독립적으로 고체 조명 부하(solid state lighting load)에게 제공하도록 전력 컨버터를 제어하는 방법으로서,
    상기 고체 조명 부하(240)의 동작 동안에 상기 전력 컨버터(220)에 연결되는 조광기(204)의 최대 및 최소 위상각들을 결정하는 단계; 및
    상기 조광기의 검출된 최대 및 최소 위상각들을 기반으로 상기 전력 컨버터의 출력 전력을 동적으로 조정하는 단계 - 상기 전력 컨버터의 조정된 출력 전력은 미리 정해진 하이 엔드 값과 일치시키기 위해 상기 최대 위상각에서 상기 고체 조명 부하에 의해 출력된 광의 하이 엔드 레벨을 조정하고, 또한 미리 정해진 로우 엔드 값과 일치시키기 위해 상기 최소 위상각에서 상기 고체 조명 부하에 의해 출력된 광의 로우 엔드 레벨을 조정함 -
    를 포함하는 전력 컨버터 제어 방법.
  2. 제1항에 있어서, 상기 최대 및 최소 조광기 위상각들을 결정하는 단계는,
    정류된 입력 메인 전압들을 기반으로 복수의 조광기 위상각을 검출하는 단계;
    상기 검출된 위상각들을 이전에 결정된 최소 위상각 및 이전에 결정된 최대 위상각과 비교하는 단계;
    검출된 위상각이 상기 이전에 결정된 최소 위상각 미만일 때 상기 검출된 위상각을 상기 최소 위상각으로서 설정하는 단계; 및
    검출된 위상각이 상기 이전에 결정된 최대 위상각보다 더 클 때 상기 검출된 위상각을 상기 최대 위상각으로서 설정하는 단계
    를 포함하는 전력 컨버터 제어 방법.
  3. 제2항에 있어서, 상기 전력 컨버터의 출력 전력을 동적으로 조정하는 단계는,
    상기 고체 조명 부하에 의해 출력되는 광의 로우 엔드 레벨에 대응하는 함수의 로우 엔드 포인트를 결정하기 위해 상기 최소 위상각을 이용하여, 그리고 상기 고체 조명 부하에 의해 출력되는 광의 하이 엔드 레벨에 대응하는 함수의 하이 엔드 포인트를 결정하기 위해 상기 최대 위상각을 이용하여, 상기 전력 컨버터의 전력 제어 신호 및 상기 조광기 위상각들의 값들에 관한 함수를 결정하는 단계
    를 포함하는 전력 컨버터 제어 방법.
  4. 제3항에 있어서,
    상기 함수와 검출된 위상각을 기반으로 상기 고체 조명 부하에 대한 상기 전력 컨버터의 출력 전력을 조정하기 위해 상기 전력 제어 신호의 값을 결정하는 단계를 더 포함하는 전력 컨버터 제어 방법.
  5. 복수의 다양한 유형들의 조광기에 대해 고체 조명 부하의 균일한 조광 범위를 제공하기 위한 방법으로서,
    초기에 최소 조광기 설정에 대응하는 최소 위상각 및 최대 조광기 설정에 대응하는 최대 위상각을 설정하는 단계;
    정류된 입력 메인 전압을 기반으로 조광기 위상각을 검출하는 단계;
    상기 검출된 위상각이 상기 초기 최소 위상각 미만인지를 결정하는 단계; 및
    상기 검출된 위상각이 상기 초기 최소 위상각 미만인 경우 상기 검출된 위상각을 상기 최소 위상각으로서 설정하는 단계;
    상기 검출된 위상각이 상기 초기 최대 위상각보다 큰 지를 결정하는 단계; 및
    상기 검출된 위상각이 상기 초기 최대 위상각보다 큰 경우 상기 검출된 위상각을 상기 최대 위상각으로서 설정하는 단계;
    전력 제어 신호의 값을 결정하기 위해 상기 최소 위상각과 상기 최대 위상각으로부터 광 출력 범위 함수를 결정하는 단계 - 상기 전력 제어 신호는, 상기 고체 조명 부하가 상기 최소 위상각에 응답하여 미리 정해진 최소 광 레벨을 출력하고 또한 상기 최대 위상각에 응답하여 미리 정해진 최대 광 레벨을 출력하도록, 전력 컨버터에 의해 상기 고체 조명 부하에게 전달되는 출력 전력을 제어함 -
    를 포함하는 균일 조광 범위 제공 방법.
  6. 제5항에 있어서,
    상기 검출된 위상각을 상기 광 출력 범위 함수에 적용함으로써 상기 전력 제어 신호의 값을 설정하는 단계를 더 포함하는 균일 조광 범위 제공 방법.
  7. 제5항에 있어서, 상기 광 출력 범위 함수는 상기 최소 위상각에 대응하는 로우 엔드 시간 온(time-on) 값과 상기 최대 위상각에 대응하는 하이 엔드 시간 온 값 사이의 곡선을 규정하는 함수를 포함하는 균일 조광 범위 제공 방법.
  8. 제7항에 있어서, 상기 광 출력 범위 함수는 선형함수를 포함하는 균일 조광 범위 제공 방법.
  9. 제5항에 있어서, 상기 최소 위상각을 초기에 설정하는 단계는,
    상기 복수의 다른 유형들의 조광기의 각각에 대응하는 최소 위상각을 결정하는 단계;
    상기 복수의 다른 유형들의 조광기에 대응하는 상기 결정된 최소 위상각을 기반으로 평균 최소 위상각을 계산하는 단계; 및
    상기 계산된 평균 최소 위상각에 상기 초기 최소 위상각을 설정하는 단계
    를 포함하는 균일 조광 범위 제공 방법.
  10. 제5항에 있어서, 상기 최대 위상각을 초기에 설정하는 단계는,
    상기 복수의 다른 유형들의 조광기의 각각에 대응하는 최대 위상각을 결정하는 단계;
    상기 복수의 다른 유형들의 조광기에 대응하는 상기 결정된 최대 위상각을 기반으로 평균 최대 위상각을 계산하는 단계; 및
    상기 계산된 평균 최대 위상각에 상기 초기 최대 위상각을 설정하는 단계
    를 포함하는 균일 조광 범위 제공 방법.
  11. 제5항에 있어서, 상기 전력 제어 신호는 펄스 폭 변조(PWM) 신호를 포함하고 상기 전력 제어 신호의 값은 백분율 듀티 사이클을 포함하는 균일 조광 범위 제공 방법.
  12. 제5항에 있어서,
    상기 고체 조명 부하가 상응하는 조광기 위상각들에서 상기 미리 정해진 최소 광 레벨을 출력하도록 제각기 야기하는 복수의 전력 제어 신호의 값들을 복수의 제1 조광기 위상각들과 관련시키는 제1 룩업 테이블을 구축하는 단계; 및
    상기 고체 조명 부하가 상응하는 조광기 위상각들에서 상기 미리 정해진 최대 광 레벨을 출력하도록 제각기 야기하는 복수의 전력 제어 신호의 값들을 복수의 제2 조광기 위상각들과 관련시키는 제2 룩업 테이블을 구축하는 단계
    를 더 포함하는 균일 조광 범위 제공 방법.
  13. 제12항에 있어서, 상기 광 출력 범위 함수를 결정하는 단계는,
    상기 제1 룩업 테이블에서의 상기 복수의 제1 조광기 위상각들 중의 선택된 제1 조광기 위상각을 상기 최소 위상각과 관련시키는 단계;
    상기 제1 룩업 테이블로부터 상기 선택된 제1 조광기 위상각에 대응하는 상기 전력 제어 신호의 선택된 제1 값을 검색하는 단계; 및
    상기 전력 제어 신호의 선택된 제1 값과 상기 선택된 제1 조광기 위상각에 대응하는 포인트로서 상기 광 출력 범위 함수의 로우 엔드 포인트를 식별하는 단계
    를 포함하는 균일 조광 범위 제공 방법.
  14. 제13항에 있어서, 상기 광 출력 범위 함수를 결정하는 단계는,
    상기 제2 룩업 테이블에서 상기 최대 위상각을 상기 복수의 제2 조광기 위상각들의 선택된 제2 조광기 위상각과 관련시키는 단계;
    상기 제1 룩업 테이블로부터 상기 선택된 제2 조광기 위상각에 대응하는 상기 전력 제어 신호의 선택된 제2 값을 검색하는 단계; 및
    상기 전력 제어 신호의 선택된 제2 값과 상기 선택된 제2 조광기 위상각에 대응하는 포인트로서 상기 광 출력 범위 함수의 하이 엔드 포인트를 식별하는 단계
    를 포함하는 균일 조광 범위 제공 방법.
  15. 제1항에 있어서, 상기 위상각을 검출하는 단계는,
    상기 정류된 입력 메인 전압의 신호 파형들에 대응하는 디지털 펄스들을 샘플링하는 단계; 및
    상기 샘플링된 디지털 펄스들의 길이들을 결정하는 단계 - 상기 길이들은 상기 조광기의 조광 레벨에 대응함 -
    를 포함하는 전력 컨버터 제어 방법.
  16. 고체 조명 부하에게 전달되는 전력을 제어하기 위한 시스템으로서,
    전압 메인으로부터 기원하는 정류된 입력 전압에 응답하여 상기 고체 조명 부하에게 미리 정해진 공칭 전력을 전달하기 위해 구성된 전력 컨버터; 및
    조광기가 상기 전압 메인과 상기 전력 컨버터 사이에 연결될지를 결정하기 위해, 상기 조광기가 존재할 때 제1 값을 가지고 상기 조광기가 존재하지 않을 때 제2 값을 가지는 전력 제어 신호를 생성하기 위해, 그리고 상기 전력 제어 신호를 상기 전력 컨버터에게 제공하기 위해 구성된 조광기 위상각 검출 회로
    를 포함하고,
    상기 전력 컨버터는 상기 전력 제어 신호의 제1 값에 응답하여 보상량만큼 출력 전력을 증가시키고, 상기 증가된 출력 전력은 상기 공칭 전력과 동등한
    시스템.
  17. 제16항에 있어서,
    상기 전력 컨버터는 개방 루프 또는 피드 포워드 방식으로 동작하고,
    상기 조광기 위상각 검출 회로는:
    디지털 입력을 포함하는 프로세서;
    상기 디지털 입력과 전압 소스 사이에 연결된 제1 다이오드;
    상기 디지털 입력과 접지 사이에 연결된 제2 다이오드;
    상기 디지털 입력과 검출 노드 사이에 연결된 제1 커패시터;
    상기 검출 노드와 접지 사이에 연결된 제2 커패시터; 및
    상기 검출 노드와 정류된 전압 노드 사이에 연결되고, 상기 정류된 입력 전압을 수신하는 저항을 포함하고,
    상기 프로세서는 상기 정류된 입력 전압을 기반으로 상기 디지털 입력에서 디지털 펄스들을 샘플링하고, 상기 샘플링된 디지털 펄스들의 길이들을 기반으로 상기 위상각을 식별하도록 구성된
    시스템.
  18. 제17항에 있어서, 상기 제1 커패시터가 상기 정류된 입력 전압의 신호 파형의 상승 에지상의 상기 저항을 통해 충전되고, 상기 제1 다이오드는 상기 제1 커패시터가 충전될 때 상기 전압 소스 위에 하나의 다이오드 강하만큼 디지털 입력 핀을 클램핑하여, 신호 파형에 대응하는 길이를 갖는 디지털 펄스를 제공하는 시스템.
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