KR20130119919A - 직접적으로 구동되는 고효율 ｌｅｄ 회로 - Google Patents

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Abstract

발광 다이오드들(LED들)을 직접적으로 구동시키기 위한 시스템이 개시된다. LED들의 스트링은 입력 전압 양단에 결합되고, 복수의, 별개의 LED들 그룹들을 포함한다. 복수의 스위치들 각각은, 제어기 회로로부터의 제어 신호에 응답하여, 연관된 LED들 그룹을 통하는 전류 흐름을 제어하기 위해 LED들 그룹들 중 상기 연관된 LED들 그룹과 병렬로 결합된다. 스위치 보호 회로는 스위치들 중 적어도 하나의 스위치와 연관된다. 상기 스위치 보호 회로는 상기 연관된 LED들 그룹의 LED의 장애의 경우에 상기 스위치를 전도 상태로 두도록 구성된다.

Description

직접적으로 구동되는 고효율 ＬＥＤ 회로 {DIRECTLY DRIVEN HIGH EFFICIENCY LED CIRCUIT}
관련 출원(들)의 상호-참조
본 출원은 2010년, 9월 10일자로 출원된 미국 가출원 번호 제61/381,795호, 및 2011년 9월 9일자로 출원된 미국 출원 번호 제13/229,611호를 우선권으로 주장하며, 상기 가출원 및 출원 양측 모두의 전체 내용들은 인용에 의해 본원에 포함된다.
본 발명은 조명에 관한 것으로, 보다 구체적으로는, 직접적으로 구동되는 고효율 고체 상태 광원 회로들에 관한 것이다.
발광 다이오드들(LED들), 유기 LED들(OLED들), 폴리머 LED들(PLED들) 등(그러나, 이에 한정되지 않음)을 포함하는 고체 상태 광원들의 개발은 다양한 조명 기구들에서의 이러한 디바이스들의 이용을 초래해왔다. 일반적으로, LED는 전류 구동 디바이스이다, 즉 LED의 광 출력의 밝기는 LED에 공급되는 전류와 직접적으로 관련될 수 있다. 그러나, LED를 통하는 전류는 LED의 장애 또는 과전류 손상을 회피하기 위해 설계 최대치로 한정되어야 한다. 통상적으로, 단일 LED 광원들은 단지 2 내지 4 볼트로만 동작하고, 그러므로 전력을 공급하기 위해 상기 단일 LED 광원들에 저전압 전원이 필요하다. 더욱이, LED를 통하는 전류는 인가되는 전압에 그리고 또한 LED의 온도에 상당히 의존한다. 이런 이유 때문에, LED 광원들은, 메인 전압을, LED 광원에 의해 이용가능한 레벨로 변환하고, 또한 전류를 제어하는 회로에 의해 전력을 공급받는다. 회로의 부가적인 기능은, 낮은 고조파 왜곡을 갖는 높은 역률 부하(power factor load)를 갖는 메인즈(mains)를 제공하기 위해 메인즈 서플라이로부터 인출(draw)되는 전류를 조정하는 것이다.
일반적으로, 더 높은 총 광 출력 레벨을 달성하기 위해 다수의 LED들을 동작시키는 것이 바람직할 수 있다. 이러한 경우에, LED들의 스트링들은 직렬로 접속될 수 있으며, 요구되는 전압을 공급하고 원하는 전류 레벨을 유지할 수 있는 회로에 의해 전력을 공급 받을 수 있다. 이러한 회로는 통상적으로, 다수의 인덕터들, 전력 트랜지스터들, 큰 전해질 커패시터들, 및 집적 회로들을 포함하는, 다수의 컴포넌트들을 갖는 복잡한 전자 장비 부분이다.
다수의 LED들을 구동시키기 위한 통상의 회로들은 다양한 결함들에 시달린다. 필요한 많은 수의 컴포넌트들은 비용을 증가시킨다. 컴포넌트들 중 일부, 특히 커패시터들은 상승된 온도들에 대해 낮은 허용한계를 가질 수 있다. 따라서, 회로는 LED들 중 임의의 LED들 자체가 실패하기 전에 장애를 경험할 수 있으며, 따라서 시스템의 수명이 제한된다.
단순 직렬 저항기의 매우 단순한 회로는 LED들의 직렬 스트링에 전력을 공급하기 위한 저렴한 방식이지만, 이러한 회로를 갖는 것은 높은 고조파 왜곡을 초래할 수 있다. 부가적으로, 이는 비효율적인 회로일 수 있는데, 그 이유는 저항기가 상당한 전력을 소멸시킬 수 있기 때문이다.
본원은 일반적으로, LED들의 스트링을 직접적으로 구동시키기 위한 시스템에 관한 것이다. LED 스트링을 통하는 전류는, 트랜스포머들, 직류(DC)-투-직류 컨버터들, 발진기들, 또는 인덕터들과 같은 다른 에너지 저장 컴포넌트들의 이용을 요구함이 없이 스위치 회로들의 이용을 통해 제어되며, 이는 통상적으로 밸러스트 구성들에서 발견될 수 있다. 본 명세서에 개시된 실시예에 따른 시스템 및 방법은 위상-컷 조광기(phase-cut dimmer)들과 호환가능할 수 있다.
LED 스트링은 전력원 양단에 결합되고, 단일 LED들 또는 별개의, 직렬-접속된 LED들 그룹들을 포함하도록 구성될 수 있으며, 이들 각각은 연관된 스위치 회로와 병렬로 결합될 수 있다. 제어기는 LED들 그룹들을 통하는 전류 흐름을 관리하기 위해 각각의 스위치 회로와 연관된 스위치의 전도 상태를 제어할 수 있다. 동일한 또는 상이한 수의 LED들이 각각의 그룹에 제공될 수 있으며, LED들은, 원하는 색, 품질 및/또는 세기의 광을 제공하기 위해 LED들로부터의 광이 혼합되도록, 상이한 색들로 광을 출력하도록 구성될 수 있다. 스위치 회로들은 LED들 중 하나 또는 둘 이상의 장애의 경우에 상기 스위치 회로들 내의 스위치들을 손상으로부터 보호하도록, 그리고 그에 대한 소스 전압의 적용으로부터의 손상으로부터 제어기를 보호하도록 구성될 수 있다. 부가하여, 제어기는, LED 스트링에 공급되는 전류에 있어서의 낮은 고조파 왜곡을 확립하는 하나 또는 둘 이상의 제어 출력들을 제공하도록 구성될 수 있다.
본 명세서에 개시된 실시예들에 따른 직접적으로 구동되는 시스템은 고효율성, 고역률, 낮은 고조파 왜곡, 및 스트링의 LED들의 장애에 대한 보호를 달성하면서, 밸러스트를 포함하는 구성과 비교하여 LED 스트링을 위한 동작 전자제품들을, 더 낮은 복잡성, 비용, 부품들 수, 크기, 및 에너지 스토리지로 감소시킨다. 부가하여, 스트링의 LED들은, 상관된 색 온도, 색 렌더링 인덱스, 피크 파장, 또는 몇몇 다른 광 품질 파라미터들과 같은 원하는 광 출력을 달성하기 위해, 각각의 그룹들에서 상이한 수들의 LED들 및/또는 상이한 방출 스펙트럼들(예를 들어, 색)의 LED들을 갖는, 하나 또는 둘 이상의 LED들 그룹들로 제공될 수 있다. 통상의 회로를 포함하는 구성과 비교하여, 온도 허용한계, 및 그러므로 신뢰성이 또한 개선된다. 본 명세서에 기술된 실시예들에 따른 시스템 또는 방법은 또한, 돌입 전류(inrush current), 인스턴트 광의 제거, 및 통상의 "위상-컷" 조광기 회로 상에서 동작하는 능력을 허용한다.
실시예에서, 발광 다이오드들(LED들)을 구동시키는 시스템이 제공된다. 시스템은: 입력 전압을 제공하도록 구성된 전압원 양단에 결합된 LED들의 스트링 ― LED들의 스트링은 복수의, 별개의 LED들 그룹들을 포함함 ―; 복수의 스위치 회로들 ― 스위치 회로들 각각은 제어기 회로로부터의 제어 신호에 응답하여, 연관된 LED들 그룹을 통하는 전류 흐름을 제어하기 위해 LED들 그룹들 중 연관된 LED들 그룹과 병렬로 결합된 스위치를 포함함 ―; 및 스위치들 중 적어도 하나의 스위치와 연관된 스위치 보호 회로 ― 스위치 보호 회로는, 연관된 LED들 그룹의 LED의 장애의 경우에, 스위치들 중 적어도 하나의 스위치를 전도 상태로 두도록 구성되고, 장애는 LED를 개방 상태로 둠 ― 를 포함한다.
관련된 실시예에서, 스위치들 중 적어도 하나의 스위치는 금속-산화물-반도체 전계-효과 트랜지스터(MOSFET)를 포함할 수 있고, 스위치 보호 회로는 MOSFET의 게이트와 드레인 사이에 전기적으로 결합되는 저항기를 포함할 수 있다. 다른 관련된 실시예에서, LED들 그룹들 중 적어도 하나의 그룹은 복수의 직렬 접속된 LED들을 포함할 수 있다. 또 다른 실시예에서, LED들 그룹들 중 제 1 그룹은 제 1 수의 LED들을 포함할 수 있고, LED들 그룹들 중 제 2 그룹은 제 2 수의 LED들을 포함할 수 있으며, 제 1 수는 제 2 수와 상이하다.
또한 다른 관련된 실시예에서, 시스템은 스위치들 중 적어도 하나의 스위치와 연관된 제어기 보호 회로를 더 포함할 수 있으며, 제어기 보호 회로는 제어기 회로를, 스위치들 중 적어도 하나의 스위치 양단에 인가되는 전압으로부터 분리시키도록 구성된다. 추가의 관련된 실시예에서, 제어기 보호 회로는 다이오드를 포함할 수 있다. 추가의 관련된 실시예에서, 스위치들 중 적어도 하나의 스위치는 금속-산화물-반도체 전계-효과 트랜지스터(MOSFET)일 수 있고, 제어 신호는 다이오드를 통해 MOSFET의 게이트에 결합될 수 있다.
또한 또 다른 관련된 실시예에서, 제어기 회로는, 전류 흐름을 나타내는 신호를 입력 전압을 나타내는 레퍼런스 전압에 비교하고, 비교에 응답하여 제어 신호를 조정함으로써 전류 흐름과 입력 전압 사이의 균형을 유지하도록 구성된 연산 증폭기 회로; 입력 전압으로부터 직류(DC) 전압을 발생시키고 DC 전압을 연산 증폭기 회로의 전력 입력에 제공하도록 구성된 전원 회로; 및 입력 전압의 부분을 전력 입력에 주입(inject)하도록 구성된 고조파 왜곡 제어 회로를 포함할 수 있다.
또한 또 다른 관련된 실시예에서, LED들 그룹들 중 제 1 그룹은 제 1 수의 LED들을 포함하고, LED들 그룹들 중 제 2 그룹은 제 2 수의 LED들을 포함할 수 있고, 제 1 수는 제 2 수와 상이하며; 시스템은, 스위치들 중 적어도 하나의 스위치와 연관된 제어기 보호 회로를 더 포함할 수 있으며, 제어기 보호 회로는 제어기 회로를, 스위치들 중 적어도 하나의 스위치 양단에 인가되는 전압으로부터 분리시키도록 구성되고, 제어기 회로는: 전류 흐름을 나타내는 신호를 입력 전압을 나타내는 레퍼런스 전압에 비교하고, 비교에 응답하여 제어 신호를 조정함으로써 전류 흐름과 입력 전압 사이의 균형을 유지하도록 구성된 연산 증폭기 회로; 입력 전압으로부터 직류(DC) 전압을 발생시키고 DC 전압을 연산 증폭기 회로의 전력 입력에 제공하도록 구성된 전원 회로; 및 입력 전압의 부분을 전력 입력에 주입하도록 구성된 고조파 왜곡 제어 회로를 포함할 수 있다.
다른 실시예에서, LED들을 구동시키는 방법이 제공된다. 방법은: 입력 전압을 제공하도록 구성된 전압 서플라이 양단에 LED들의 스트링을 결합하는 단계 ― LED들의 스트링은 복수의, 별개의 LED들 그룹들을 포함함 ―; 복수의 스위치들을 구성하는 단계 ― 스위치들 각각은 제어기 회로로부터의 제어 신호에 응답하여, 연관된 LED들 그룹을 통하는 전류 흐름을 제어하기 위해 LED들 그룹들 중 연관된 LED들 그룹과 병렬로 결합됨 ―; 및 스위치 보호 회로를 스위치들 중 적어도 하나의 스위치와 연관시키는 단계 ― 스위치 보호 회로는, 연관된 LED들 그룹의 LED의 장애의 경우에, 스위치들 중 적어도 하나의 스위치를 전도 상태로 두도록 구성되고, 장애는 LED를 개방 상태로 둠 ―를 포함한다.
관련된 실시예에서, 연관시키는 단계는, 스위치 보호 회로를 스위치들 중 적어도 하나의 스위치와 연관시키는 단계 ― 스위치 보호 회로는, 연관된 LED들 그룹의 LED의 장애의 경우에, 스위치들 중 적어도 하나의 스위치를 전도 상태로 두도록 구성되고, 장애는 LED를 개방 상태로 두고, 스위치들 중 적어도 하나의 스위치는 금속-산화물-반도체 전계-효과 트랜지스터(MOSFET)를 포함할 수 있고, 스위치 보호 회로는 MOSFET의 게이트와 드레인 사이에 전기적으로 결합되는 저항기를 포함할 수 있음 ― 를 포함할 수 있다.
다른 관련된 실시예에서, 결합하는 단계는, 입력 전압을 제공하도록 구성된 전압 서플라이 양단에 LED들의 스트링을 결합하는 단계 ― LED들의 스트링은 복수의, 별개의 LED들 그룹들을 포함하고, 별개의 LED들 그룹들 중 적어도 하나의 그룹은 복수의 직렬 접속된 LED들을 포함할 수 있음 ― 를 포함할 수 있다. 또한 또 다른 관련된 실시예에서, 결합하는 단계는, 입력 전압을 제공하도록 구성된 전압 서플라이 양단에 LED들의 스트링을 결합하는 단계 ― LED들의 스트링은 복수의, 별개의 LED들 그룹들을 포함하고, LED들 그룹들 중 제 1 그룹은 제 1 수의 LED들을 포함하고, LED들 그룹들 중 제 2 그룹은 제 2 수의 LED들을 포함할 수 있고, 제 1 수는 제 2 수와 상이함 ― 를 포함할 수 있다.
또 다른 관련된 실시예에서, 방법은 제어기 보호 회로를 스위치들 중 적어도 하나의 스위치와 연관시키는 단계 ― 제어기 보호 회로는 제어기 회로를, 스위치들 중 적어도 하나의 스위치 양단에 인가되는 전압으로부터 분리시키도록 구성됨 ― 를 더 포함할 수 있다. 추가의 관련된 실시예에서, 제어기 보호 회로를 연관시키는 단계는, 제어기 보호 회로를 스위치들 중 적어도 하나의 스위치와 연관시키는 단계 ― 제어기 보호 회로는 제어기 회로를, 스위치들 중 적어도 하나의 스위치 양단에 인가되는 전압으로부터 분리시키도록 구성되고, 제어기 보호 회로는 다이오드를 포함할 수 있음 ― 를 포함할 수 있다. 추가의 관련된 실시예에서, 제어기 보호 회로를 연관시키는 단계는, 제어기 보호 회로를 스위치들 중 적어도 하나의 스위치와 연관시키는 단계 ― 제어기 보호 회로는 제어기 회로를, 스위치들 중 적어도 하나의 스위치 양단에 인가되는 전압으로부터 분리시키도록 구성되고, 스위치들 중 적어도 하나의 스위치는 금속-산화물-반도체 전계-효과 트랜지스터(MOSFET)이고, 제어 신호는 다이오드를 통해 MOSFET의 게이트에 결합됨 ― 를 포함할 수 있다.
또한 또 다른 관련된 실시예에서, 구성하는 단계는, 복수의 스위치들을 구성하는 단계 ― 스위치들 각각은 제어기 회로로부터의 제어 신호에 응답하여, 연관된 LED들 그룹을 통하는 전류 흐름을 제어하기 위해 LED들 그룹들 중 연관된 LED들 그룹과 병렬로 결합됨 ― 를 포함할 수 있으며, 제어기 회로는: 전류 흐름을 나타내는 신호를 입력 전압을 나타내는 레퍼런스 전압에 비교하고, 비교에 응답하여 제어 신호를 조정함으로써 전류 흐름과 입력 전압 사이의 균형을 유지하는 연산 증폭기 회로; 입력 전압으로부터 직류(DC) 전압을 발생시키고 DC 전압을 연산 증폭기 회로의 전력 입력에 제공하도록 구성된 전원 회로; 및 입력 전압의 부분을 전력 입력에 주입하도록 구성된 고조파 왜곡 제어 회로를 포함할 수 있다.
또한 또 다른 관련된 실시예에서, 결합하는 단계는, 입력 전압을 제공하도록 구성된 전압 서플라이 양단에 LED들의 스트링을 결합하는 단계 ― LED들의 스트링은 복수의, 별개의 LED들 그룹들을 포함하고, LED들 그룹들 중 제 1 그룹은 제 1 수의 LED들을 포함할 수 있고, LED들 그룹들 중 제 2 그룹은 제 2 수의 LED들을 포함할 수 있고, 제 1 수는 제 2 수와 상이함 ― 를 포함할 수 있으며; 방법은: 제어기 보호 회로를 스위치들 중 적어도 하나의 스위치와 연관시키는 단계 ― 제어기 보호 회로는 제어기 회로를, 스위치들 중 적어도 하나의 스위치 양단에 인가되는 전압으로부터 분리시키도록 구성됨 ― 를 더 포함할 수 있고, 제어기 회로는: 전류 흐름을 나타내는 신호를 입력 전압을 나타내는 레퍼런스 전압에 비교하고, 비교에 응답하여 제어 신호를 조정함으로써 전류 흐름과 입력 전압 사이의 균형을 유지하는 연산 증폭기 회로; 입력 전압으로부터 직류(DC) 전압을 발생시키고 DC 전압을 연산 증폭기 회로의 전력 입력에 제공하도록 구성된 전원 회로; 및 입력 전압의 부분을 전력 입력에 주입하도록 구성된 고조파 왜곡 제어 회로를 포함할 수 있다.
본 명세서에 개시된 전술한 내용 및 다른 목적들, 특징들 및 이점들은, 첨부된 도면들에서 예시되는 바와 같은, 본 명세서에 개시된 특정 실시예들의 아래의 설명으로부터 명백해질 것이며, 상기 도면들에서 같은 참조 부호들은 상이한 도면들에 걸쳐 동일한 부분들을 나타낸다. 도면들은 반드시 축척에 맞지 않으며, 대신에 본 명세서에 개시된 원리들을 예시할 때 강조가 이루어진다.
도 1은 본 명세서에 개시된 실시예들에 따른 시스템의 블록도이다.
도 2는 본 명세서에 개시된 실시예들에 따른 스위치 회로의 블록도이다.
도 3은 본 명세서에 개시된 실시예들에 따른 제어기 회로의 블록도이다.
도 4는 본 명세서에 개시된 실시예들에 따른 LED 회로를 예시하는 개략적 회로도이다.
도 5는 도 4에 예시된 회로와 연관된 메인즈 전압 및 LED 전류 대 시간의 플롯이다.
도 6은 본 명세서에 개시된 실시예들에 따른 시스템을 예시한다.
도 7은 본 명세서에 개시된 실시예들에 따른 다른 시스템을 예시한다.
도 8은 본 명세서에 개시된 실시예들에 따른 다른 시스템을 예시한다.
도 9 내지 도 12는 본 명세서에 개시된 실시예들에 따른 방법들의 블록 흐름도들이다.
본 명세서에 기술된 바와 같은 실시예들은 하나 또는 둘 이상의 고체 상태 광원들을 구동시킨다. 하나 또는 둘 이상의 고체 상태 광원들은 하나 또는 둘 이상의 발광 다이오드들(LED들), 유기 발광 다이오드들(OLED들), 폴리머 발광 다이오드들(PLED들) 등(그러나, 이에 한정되지 않음)일 수 있다. 본 명세서에서 실시예들은 LED들에 관하여 기술될 수 있지만, 그리고 몇몇 경우들에서는 LED들에 관하여 기술되지만, 임의의 유형의 고체 상태 광원 및/또는 광원들이 본 발명의 범주로부터 벗어남이 없이 이용될 수 있다.
도 1은 복수의, LED들 그룹들(110-1, 110-2,... 110-n) 및 복수의 스위치 회로들(108-1, 108-2,... 108-n)을 포함하는 시스템(100)의 블록도이다. 스위치 회로들 각각은 복수의, LED(들) 그룹들(110-1, 110-2,... 110-n) 중 연관된 하나의 그룹과 병렬로 결합된다. 본 명세서에서 이용되는 바와 같은 LED(들)의 "그룹"은 직렬로, 병렬로 결합된 복수의, 즉 2개 또는 2개보다 많은 수의 LED들, 또는 직렬 LED들의 병렬 조합들, 또는 단일 LED를 포함할 수 있다. 실시예들이 "n"개의, LED(들) 그룹들을 나타내고, 도면들이 "n"개의, LED(들) 그룹들을 예시하지만, 본 발명의 범주로부터 벗어남이 없이, 임의의 수의, 즉 하나 또는 둘 이상의, LED(들) 그룹들이 시스템에 제공될 수 있다.
복수의, LED(들) 그룹들(110-1, 110-2,... 110-n)을 구동시키기 위한 전류(Iin)는 전압원(102)에 의해 제공된다. 전압원(102)은, 메인즈 전력원(예를 들어, 120VAC, 60㎐), 또는 예를 들어 차량 배터리와 같은, 임의의 다른 유형의 직류(DC) 전력원, 또는 교류(AC) 전력원, 또는 임의의 다른 적합한 전력원으로서 구성될 수 있다. 전압원(102)이 메인즈 전력과 같은 AC 전력원인 경우에, 정류된 입력 전압(Vin)을 제공하기 위해 선택적인 정류기 회로(104)가 제공될 수 있다. 정류기 회로(104)는 잘 알려진 브리지 정류기와 같은 임의의 유형의 정류 컴포넌트 또는 컴포넌트들의 그룹일 수 있다.
전압원(102)은, 복수의, LED(들) 그룹들(110-1, 110-2,... 110-n)의 LED(들) 양단에 그리고 복수의 스위치 회로들(108-1, 108-2,... 108-n) 양단에 제공된다. 일반적으로, 복수의 스위치 회로들(108-1, 108-2,... 108-n)의 스위치 회로들 각각은 복수의, LED(들) 그룹들(110-1, 110-2,... 110-n) 중 연관된 하나의 그룹 양단 전압 및 제어기 회로(106)로부터의 제어 신호에 따라 전도 상태를 갖는다. 복수의 스위치 회로들(108-1, 108-2,... 108-n)의 스위치 회로(예를 들어, 스위치 회로(108-1))가 비전도(즉, 개방) 상태에 있을 때, 전류는, 그와 연관된 복수의, LED들 그룹들(110-1, 110-2,... 110-n)의 LED(들) 그룹(예를 들어, 제1의, LED들 그룹(110-1))을 통해 흐르며, 상기 전류는 그러한 그룹의 LED들에 에너지를 공급하여서, 그러한 그룹의 LED들이 광을 방출한다. 복수의 스위치 회로들(108-1, 108-2,... 108-n)의 스위치 회로(예를 들어, 스위치 회로(108-1))가 전도 상태(즉, 폐쇄됨)에 있을 때, 전류는, 그와 연관된 복수의, LED(들) 그룹들(110-1, 110-2,... 110-n)의 LED(들) 그룹(예를 들어, 제1의, LED(들) 그룹(110-1)) 둘레로 바이패스(bypass)/분기(shunt)되어서, 그러한 그룹의 LED(들)는 에너지를 공급받지 못하고 광을 방출하지 않는다. 다양한 실시예들에서, 복수의 스위치 회로들(108-1, 108-2,... 108-n)의 스위치 회로들 및/또는 동등한 기능성을 수행하는 스위치들은 복수의, LED들 그룹들(110-1, 110-2,... 110-n)의 연관된 LED(들) 그룹(들) 둘레로 전류를 바이패스하거나, 또는 전류를 리턴(return)으로 분기하거나, 또는 이들의 임의의 조합을 수행할 수 있다. 아래에서 더 충분히 기술될 몇몇 실시예들에서, 복수의 스위치 회로들(108-1, 108-2,... 108-n)은, 제어 신호의 변화를 통해 제어기 회로(106)에 의해 제공되는 전류 흐름에 대한 부가적인 미세 조정들을 이용하여, 연관된 복수의, LED들 그룹들(110-1, 110-2,... 110-n) 양단 전압을 변화시키는 것에 직접적으로 응답하여 개방 또는 폐쇄된다.
제어기 회로(106)에 전류 감지 입력을 제공하기 위해 선택적인 전류 모니터 회로(112)가 이용될 수 있어서, 제어기 회로(106)는, 전압원(102)에서의 스파이크(spike)의 경우에 손상을 방지하기 위해 복수의, LED들 그룹들(110-1, 110-2,... 110-n)의 LED들을 통하는 총 전류를 제한할 수 있다. 제어기 회로(106)는 복수의, LED들 그룹들(110-1, 110-2,... 110-n)의 LED들을 통하는 전류 흐름을 조절하기 위해 활성 피드백과 조합하여 전류 감지 입력을 또한 이용할 수 있어서, 전류 흐름은 입력 전압에 더 근접하게 따른다. 이는 시스템(100)에서 높은 역률 및 감소된 고조파 왜곡을 유지시킨다. 제어기 회로(106)는 제어 신호의 조정을 통해 전류 흐름을 조절할 수 있다.
이제 도 2를 참조하면, 도 1에 도시된 복수의 스위치 회로들(108-1, 108-2,... 108-n)의 스위치 회로들 중 하나의 스위치 회로(그러나, 이에 한정되지 않음)와 같은, 스위치 회로(108)의 블록도가 제공된다. 도 2에서, 스위치 회로(108)는, 연관된 LED(들) 그룹(예를 들어, 도 1에 도시된 LED(들) 그룹(110-n)) 양단에 결합하기 위한 스위치(226), 스위치(226)에 결합된 선택적 스위치 보호 회로(222), 및 선택적 제어기 보호 회로(224)를 포함한다. 스위치(226)는 제어기 회로(106)로부터의 제어 신호와 같은, 제어 입력에 응답하여 전도 상태들을 변경할 수 있는, 양극성 접합 트랜지스터(BJT), 금속 산화물 전계 효과 트랜지스터(MOSFET) 등과 같은 임의의 유형의 스위칭 디바이스일 수 있다. 예를 들어, 스위치(226)가 MOSFET인 실시예에서, 제어 신호는 MOSFET의 게이트에 결합될 수 있는 한편, 소스 및 드레인은 그와 연관된 LED(들) 그룹 양단에 결합될 수 있다.
제어 신호는 선택적 제어기 보호 회로(224)를 통해 스위치(226)에 결합될 수 있다. 제어기 보호 회로(224)는, 스위치(226)로부터 제어기 회로(106)로의 고전압들의 적용으로부터 초래되는 제어기 회로(106)에 대한 잠재적 손상을 방지하도록 구성된다. 제어기 보호 회로(224)는 제어 신호 경로를 통한 제어기 회로(106)로의 손상 전압의 적용을 방지할 임의의 컴포넌트 또는 컴포넌트들의 조합을 포함할 수 있다. 예를 들어, 몇몇 실시예들에서, 제어기 보호 회로(224)는 고전압 다이오드일 수 있다.
선택적 스위치 보호 회로(222)는, 예를 들어 스위치(226)와 연관된 LED(들) 그룹의 LED(들) 중 하나가 개방 상태에 있지 못하는 경우에, 스위치(226)로의 고전압들의 적용으로부터 초래되는, 스위치(226)에 대한 잠재적 손상을 방지하기 위해 스위치(226)에 결합될 수 있다. 스위치 보호 회로(222)는 스위치(226)에 대한 손상을 방지하기 위해 스위치(226)를 전도 상태에 두는 임의의 컴포넌트 또는 컴포넌트들의 조합을 포함할 수 있다. 예를 들어, 몇몇 실시예들에서, 스위치 보호 회로(222)는 LED가 개방 상태에 있지 못하는 경우 스위치(226)를 전도 상태로 강제하도록(force) 구성된 하나 또는 둘 이상의 저항기들을 포함할 수 있다. 예를 들어, 스위치(226)가 MOSFET인 실시예들에서, 스위치 보호 회로(222)는 MOSFET의 드레인과 게이트 사이에 결합된 저항기일 수 있다.
도 3은 연산 증폭기 회로(336), 연산 증폭기 회로(336)에 전력을 공급하기 위한 전원 회로(305), 선택적 고조파 왜곡 제어 회로(332)에 결합된 전압 레퍼런스 회로(330), 및 선택적 주파수 안정화 회로(334)를 포함하는 제어기 회로(106)의 블록도이다. 전원 회로(305)는 알려진 DC 전원 회로 구성일 수 있으며, 몇몇 실시예들에서 전압원(102)으로부터 직접적으로 또는 간접적으로 전력을 공급할 수 있다. 전압 레퍼런스 회로(330)는 전압원(102)에 의해 제공된 전압의 부분에 기초하는 전압을 제공하도록 구성된다. 몇몇 실시예들에서, 이러한 부분은 조정될 수 있으며, 이에 따라 시스템(100) LED(들)의 스트링을 통하는 전류에 있어서의, 그러므로 평균 전력에 있어서의 변화들을 가능하게 한다. 이러한 부분적(fractional) 전압은 연산 증폭기 회로(336)의 비반전 입력에 신호를 결합하는, 고조파 왜곡 제어 회로(332)에 제공된다. 고조파 왜곡 제어 회로(332)는 또한, 전압원(102)에서의 전압 강하들을 보상하기 위해 연산 증폭기 회로(336)의 포지티브 전력 입력에 부가적인 DC 컴포넌트를 제공할 수 있으며, 이는 시스템(100)의 고조파 왜곡을 감소시키고 역률을 개선할 수 있다.
복수의, LED(들) 그룹들(110-1, 110-2,... 110-n)의 LED(들)을 통하는 전류 흐름을 모니터링하는 (도 1에 도시된) 전류 모니터 회로(112)의 출력은 주파수 안정화 회로(334)를 통해 연산 증폭기 회로(336)의 반전 입력에 결합된다. 연산 증폭기 회로(336)는, 상기 연산 증폭기 회로(336)가 도 1에 도시된 복수의 스위치 회로들(108-1, 108-2,... 108-n)의 스위치 회로(들)에 제공하는 제어 신호를 조정함으로써, 전압원(102)으로부터의 입력 전압과 모니터링된 LED 전류 흐름 사이의 균형을 유지한다. 주파수 안정화 회로(334)는 원하지 않는 발진들을 회피하기 위해 연산 증폭기 회로(336)의 주파수 응답을 조정한다. 몇몇 실시예들에서, 주파수 안정화 회로(334)는 저항기-커패시터(RC) 네트워크를 포함할 수 있고, 전류 모니터 회로(312)는 전류 감지 저항기를 포함할 수 있다.
도 4는 전력원(402), 정류기 회로(404), 제어기 회로(406), 저항기들(R50 및 R51)을 포함하는 전류 모니터 회로(412), 복수의, LED(들) 그룹들(410-1, 410-2, 410-3,... 410-n)을 포함하는 LED들의 스트링, 및 복수의 스위치 회로들(408-1, 408-2, 408-3,... 408-n)을 포함하는 LED 회로(400)의 실시예의 회로도이다. 복수의 스위치 회로들(408-1, 408-2, 408-3,... 408-n)의 스위치 회로들 각각은 복수의, LED(들) 그룹들(410-1, 410-2, 410-3,... 410-n)의 LED(들) 그룹들 중 연관된 하나의 그룹과 병렬로 결합된다. 예를 들어, 스위치 회로(408-1)는 LED 그룹(410-1)과 병렬로 결합된다. 전력원(402)은 예를 들어 60㎐ 120VAC의 AC 전압을 정류기 회로(404)에 제공하도록 구성된 "메인즈" 전력원이다. 정류기 회로(404)는 잘-알려진 브리지 정류기 구성 내에 배열된 커패시터(C52)와 함께 다이오드들(D52, D53, D54, 및 D55)을 포함한다. 정류기 회로(404)는 정류된 입력 전압(Vin)을 커패시터(C52) 양단에 제공한다.
제어기 회로(406)는 전원 회로(405), 저항기들(R52 및 R53)을 포함하는 전압 레퍼런스 회로(430), 저항기(R56)를 포함하는 고조파 왜곡 제어 회로(432), 연산 증폭기(U50)를 포함하는 연산 증폭기 회로(436), 및 저항기(R55) 및 커패시터(C51)를 포함하는 주파수 안정화 회로(434)를 포함한다. 연산 증폭기 회로(436)를 위한 공급 전압은 전원 회로(405)에 의해 제공된다. 전원 회로(405)는 저항기(R54), 제너 다이오드(D50), 다이오드(D51), 커패시터(C50), 및 MOSFET(M50)를 포함하며, 상기 MOSFET(M50)는 연산 증폭기(U50)의 전원 입력에 결합된 커패시터(C50) 양단에 저전압, 예를 들어 5V, DC 공급 전압을 제공하기 위한 알려진 구성으로 제공되고 정류기 회로(404)의 출력에 결합된다.
전압 레퍼런스 회로(430)의 저항기들(R52 및 R53)은, 전압 레퍼런스 신호로서 연산 증폭기(U50)의 비반전 입력에 결합된 저항기(R53)와 저항기(R52) 사이의 접합을 갖는 분압기 구성으로 제공된다. 전류 모니터 회로(412)의 출력, 즉 저항기(R51) 양단 전압은, 저항기(R51)를 통해 샘플링된 바와 같은, 복수의, LED(들) 그룹들(410-1, 410-2, 410-3,... 410-n)을 통하는 전류를 나타내며, 연산 증폭기(U50)의 반전 입력에 결합된다. 주파수 안정화 회로(434)의 출력은 또한, 연산 증폭기(U50)의 반전 입력에 결합된다. 주파수 안정화 회로(434)는 연산 증폭기(U50)의 출력, 즉 제어기 회로(406)의 제어 신호 출력에 결합된 저항기(R55) 및 커패시터(C51)를 포함하며, 제어 신호 출력에 있어서의 원하지 않는 발진들을 회피하도록 기능한다.
회로(400)의 역률을 개선하기 위해, 고조파 왜곡 제어 회로(432)의 출력은 전원 회로(405)의 출력과 함께 연산 증폭기(U50)의 전원 입력에 결합된다. 고조파 왜곡 제어 회로(432)는, 연산 증폭기(U50)의 비반전 입력과 저항기(R52)와 저항기(R53) 사이의 접합과, 연산 증폭기(U50)의 전원 입력 사이에 결합된 저항기(R56)를 포함한다. 이러한 구성은 정류기 회로(404)에서의 전압 강하들을 보상하고 역률을 개선한다. 개선된 역률은 또한 고조파 왜곡을 감소시킬 수 있다.
도 4에서, 연산 증폭기(436)는 전압 레퍼런스 회로(430)에 의해 제공된 전압 레퍼런스 신호와, 전류 감지 회로(412)의 저항기(R51)를 통해 샘플링된 바와 같은, 복수의, LED(들) 그룹들(410-1, 410-2, 410-3,... 410-n)을 통하는 전류 사이의 균형을 유지한다. 복수의, LED(들) 그룹들(410-1, 410-2, 410-3,... 410-n)을 통하는 제곱 평균된(root-mean-squared(RMS)) 전류는 저항기(R52)의 값을 조정함으로써 조정될 수 있다.
복수의 스위치 회로들(408-1, 408-2, 408-3,... 408-n)의 스위치 회로들 각각은, 도 4의 예시된 실시예에서 MOSFET인 연관된 스위치(426-1, 426-2, 426-3... 426-n)를 포함한다. 각각의 MOSFET 스위치(426-1, 426-2, 426-3... 426-n)의 드레인 및 소스는 복수의, LED(들) 그룹들(410-1, 410-2, 410-3,... 410-n) 중 연관된 그룹의 LED(들) 양단에 결합된다. 따라서, MOSFET 스위치들 중 하나가 전도 상태에 있을 때, 그와 연관된 복수의, LED(들) 그룹들(410-1, 410-2, 410-3,... 410-n)의 LED(들) 그룹을 통하는 전류는 스위치를 통해 분기되어서, 그러한 그룹의 LED(들)은 에너지를 공급받지 못하고, 광을 방출하지 않는다. MOSFET 스위치들 중 하나가 비전도 상태에 있을 때, 그와 연관된 복수의, LED(들) 그룹들(410-1, 410-2, 410-3,... 410-n)의 LED(들) 그룹을 통하는 전류 흐름들은, 그러한 그룹의 LED(들)에 에너지를 공급하여서, 그러한 그룹의 LED(들)이 광을 방출한다.
복수의, LED(들) 그룹들(410-1, 410-2, 410-3,... 410-n)의 LED(들) 그룹의 LED(들) 중 하나 또는 둘 이상이 개방 상태에 있지 못할 때, 비전도성 MOSFET 스위치(426-1, 426-2, 426-3... 426-n)에 인가되는 정류된 메인즈 전압으로부터 초래되는 손상을 방지하기 위해, 복수의 스위치 회로들(408-1, 408-2, 408-3,... 408-n)의 각각의 스위치 회로는 복수의 스위치 보호 회로들(422-1, 422-2, 422-3,... 422-n)의 연관된 스위치 보호 회로를 포함한다. 도 4에서, 복수의 스위치 보호 회로들(422-1, 422-2, 422-3,... 422-n)의 스위치 보호 회로들은, 복수의, LED(들) 그룹들(410-1, 410-2, 410-3,... 410-n)의 LED(들) 그룹들의 LED(들) 중 하나 또는 둘 이상이 개방되지 못하면 스위치를 전도 상태에 두기 위해, 연관된 MOSFET 스위치(426-1, 426-2, 426-3... 426-n)의 게이트와 드레인 사이에 결합된 복수의 저항기들(R1a, R2a, R3a,... Rna)의 연관된 저항기를 포함한다. MOSFET 스위치(426-1, 426-2, 426-3... 426-n)가 비전도 상태에 진입하는 것을 보장하기 위해, 복수의 스위치 회로들(408-1, 408-2, 408-3,... 408-n)의 각각의 스위치 회로 내의 추가의 복수의 저항기들(R1, R2, R3,... Rn)의 부가적인 저항기가 각각의 MOSFET 스위치(426-1, 426-2, 426-3... 426-n)의 소스와 게이트 사이에 결합된다.
MOSFET 스위치들(426-1, 426-2, 426-3... 426-n) 중 각각의 MOSFET 스위치의 전도 상태는, 예시된 실시예에서 연산 증폭기(U50)의 출력인, 제어기 회로(406)의 제어 신호 출력에 의해 제어된다. 제어기 회로(406)의 제어 신호 출력은, 연관된 제어기 보호 회로들(424-1, 424-2, 424-3,... 424-n)을 통해 MOSFET 스위치들(426-1, 426-2, 426-3... 426-n)의 각각의 MOSFET 스위치의 게이트들에 결합된다. 도 4에서, 제어기 보호 회로들(424-1, 424-2, 424-3,... 424-n)은 연관된 고전압 다이오드들(D1, D2, D3 ...Dn)을 포함한다. 비전도 상태에 있는 MOSFET 스위치들(426-1, 426-2, 426-3... 426-n) 중 임의의 MOSFET 스위치에 있어서, 연관된 고전압 다이오드들(D1, D2, D3 ...Dn)은 역으로 바이어싱되어, 그러한 비전도성 MOSFET 스위치들이 복수의, LED(들) 그룹들(410-1, 410-2, 410-3,... 410-n)의 연관된 LED(들) 그룹의 더 높은 전압으로 플로팅하는 것을 허용할 것이며, 이에 의해 제어기 회로(406)를 그러한 더 높은 전압으로부터 보호한다. 연관된 고전압 다이오드들(D1, D2, D3 ...Dn)은 요구되는 전압을 핸들링하기 위해 선택된다.
도시된 바와 같이, 복수의, LED(들) 그룹들(410-1, 410-2, 410-3,... 410-n)의 LED(들) 그룹들 각각은, 원하는 광 출력에 따라 단일 LED 또는 직렬로, 병렬로 접속된 복수의 LED들, 또는 직렬 LED들의 병렬 조합들을 포함할 수 있다. 그러나, 일반적으로, 효율성을 위해, 복수의, LED(들) 그룹들(410-1, 410-2, 410-3,... 410-n)의 LED(들) 그룹들의 조합된 순방향 전압 강하들이 선택될 수 있어서, 이는 피크 정류된 입력 전압, 즉 정류기 회로(404)의 출력보다 더 크다. 다시 말해, 복수의, LED(들) 그룹들(410-1, 410-2, 410-3,... 410-n)의 LED(들) 그룹들에 있어서, 상기 그룹들 각각은, 연관된 순방향 전압 강하(Vfi) 및 피크 정류된 입력 전압(Vinpk)을 갖는다:
Figure pct00001
쉽게 설명하여, 회로(400)의 동작은 본 명세서에서 스위치(426) 또는 LED(들) 그룹에 관하여 도 4에서 "좌측" 또는 "우측"으로 논의될 수 있다. 지시들 "좌측" 또는 "우측"은 단지 편의를 위해서만 제공되며, 회로 구성에 관하여 한정하는 것을 의미하지 않는다.
도 4를 계속 참조하여, 임의의 주어진 순간적인 정류된 입력 전압(Vin)에서, 특정 MOSFET 스위치, 말하자면 MOSFET 스위치(426-2)가 예로서 존재할 것이며, 그 좌측의 모든 MOSFET 스위치들, 이러한 예에서 MOSFET 스위치(426-1)는 비전도 상태에 있을 것이며, 그 우측의 모든 MOSFET 스위치들인, MOSFET 스위치들(426-3 내지 426-n)은 전도 상태에 있을 것이다. 결과적으로, MOSFET 스위치(426-2)의 좌측의 모든 LED(들) 그룹들, 이러한 예에서는 단지 LED 그룹(410-1)만이 에너지를 공급받을 것이며, MOSFET 스위치(426-2)의 우측의 모든 LED(들) 그룹들, 이러한 예에서 LED 그룹들(410-3 내지 410-n)은 에너지를 공급받지 않을 것이다.
에너지가 공급된 LED(들)의 그룹들―이러한 예에서는 단지 LED 그룹(410-1)―의 조합된 순방향 전압 강하들은, 정류기 회로(404)에 의해 제공된 정류된 입력 전압보다 다소 적을 것이며, 나머지 전압 강하는 MOSFET 스위치(426-2) 및 그의 연관된 LED 그룹(410-2) 양단에서 떨어질 것이다. 이러한 전압 강하는, 연관된 LED(들) 그룹(410-2)을 풀(full) 전류에서 동작시키기에 불충분할 것이며, 따라서 전류의 일부는 MOSFET 스위치(426-2)에 의해 전도될 것이다. MOSFET 스위치(426-2) 양단에 전압 강하가 존재하기 때문에, 그 좌측의 MOSFET 스위치, 즉 MOSFET 스위치(462-1)는 MOSFET 스위치(426-2)의 소스 전압보다 더 높은 소스 전압을 가질 것이다. 모든 MOSFET 스위치들(426-1, 426-2, 426-3... 426-n)의 게이트들은 연관된 고전압 다이오드들(D1, D2, D3 ...Dn)을 통해 공통 제어 라인에 결합되기 때문에, MOSFET 스위치(426-1)의 게이트-대-소스 전압은 MOSFET 스위치(426-2)의 게이트-대-소스 전압보다 작을 것이며, 이는 전류를 거의 전도하지 않거나 하나도 전도하지 않을 것이다. 이러한 예에서는 어떤 MOSFET 스위치도 존재하지 않지만, 유사한 상황은 MOSFET 스위치(426-1)의 좌측의 모든 다른 MOSFET 스위치들에 적용될 것이다. 부가적으로, 비전도성 MOSFET 스위치들의 게이트들에 결합된 고전압 다이오드들, 예를 들어 D1은 역으로 바이어싱될 것이며, 게이트-대-소스 저항기들, 예를 들어 R1은 이들 MOSFET 스위치들의 게이트-대-소스 전압을 0으로 밀 것이어서, 그들이 비전도성이라는 것을 추가로 보장한다.
MOSFET 스위치들(426-1, 426-2, 426-3... 426-n)은, 복수의, LED(들) 그룹들(410-1, 410-2, 410-3,... 410-n)의 LED(들) 그룹을 통하는 전류 흐름을 특정 레벨로 유지하는 것을 추가로 돕는다. 복수의, LED(들) 그룹들(410-1, 410-2, 410-3,... 410-n)의 LED(들) 그룹을 통하는 전류 흐름이 낮다면, MOSFET 스위치(426-2) 우측의 MOSFET 스위치(426-3)는 그의 저항을 증가시키기 시작할 것이다. 이는 MOSFET 스위치(426-2)의 소스 전압을 상승시킬 것이며, MOSFET 스위치(426-2)는 비전도성으로 터닝하기 시작할 것이다. 정류된 입력 전압(Vin)이 상승한다면, 연관된 MOSFET 스위치(426-2)를 통하는 전류 흐름은 감소하는 반면에, LED 그룹(410-2)을 통하는 전류 흐름은 증가할 것이다. 몇몇 포인트에서, 정류된 입력 전압(Vin)이 계속하여 증가함에 따라, MOSFET 스위치(426-2)를 통하는 전류 흐름은 중단될 것이고, 전류 흐름 제어 기능은 MOSFET 스위치(426-3)로 이동(pass)할 것이다. 이전에 기술된 바와 같이, 제어기 회로(406)는 또한, 제어 신호를 조정함으로써 복수의, LED(들) 그룹들(410-1, 410-2, 410-3,... 410-n)의 LED(들) 그룹을 통하는 전류 흐름을 특정 레벨로, 그러므로 전류 모니터 회로(412)로부터의 활성 피드백을 통해 MOSFET 스위치들(426-1, 426-2, 426-3... 426-n)의 전도 상태를 유지하는 것을 도울 수 있다.
몇몇 실시예들에서, 스위치들(426)은 복수의, LED(들) 그룹들(410-1, 410-2, 410-3,... 410-n)의 비-동작 LED(들) 그룹들을 단락시키는(short-circuiting) 것 그리고 전류를 제어하는 것의 이중 역할을 이행할 수 있다. 다른 실시예들에서, 이들 기능들은, 스위치들(426)을 완전히 동작시킴으로써 또는 완전히 오프시킴으로써, 그리고 LED 스트링과 직렬로 부착된 별개의 패스 엘리먼트(pass element)를 통하는 전류 제어를 구현함으로써, 분리될 수 있다.
몇몇 실시예들에서, 복수의, LED(들) 그룹들(410-1, 410-2, 410-3,... 410-n)의 LED(들) 그룹들의 조합된 순방향 전압 강하들은 피크 정류된 입력 전압, 즉 예시된 실시예에서 정류기 회로(404)의 출력과 동등하지 않거나 또는 초과하지 않을 수 있다. 이러한 환경들 하에서, 회로(400)는 복수의, LED(들) 그룹들(410-1, 410-2, 410-3,... 410-n)의 LED(들) 그룹을 통하는 전류 흐름을 제어하지 못할 수 있고 손상이 초래될 수 있다. 이러한 문제점을 위한 하나의 해결책은, 전압원(402)에서의 간헐적(occasional) 피크들을 버퍼링하는 목적을 위해, 복수의, LED(들) 그룹들(410-1, 410-2, 410-3,... 410-n)의 LED(들) 그룹들의 우측 단부에, 거의 동작하지 않거나 또는 절대 동작하지 않는 부가적인 LED(들)(또는 다른 저항성 엘리먼트들)를 포함하는 것이다. 그러나, 이러한 해결책은 미적으로 또는 경제적으로 바람직하지 못할 수 있다.
언릿(unlit) LED(들)의 이용을 회피할 수 있는 대안적인 실시예는, 스위치 회로(408-n)와 연관된 LED(들) 그룹(410-n)을 생략한다. 나머지 스위치 회로들(408-1, 408-2, 408-3,... 408-n-1)과 연관된 LED(들) 그룹들(410-1, 410-2, 410-3,... 410-n-1)의 LED들의 수는, 간헐적인 과도 전압을 포함하지 않는 정규 피크 정류된 입력 전압(Vin)을 위해 선택될 수 있다. 그 다음으로, 스위치 회로(408-n)는 임의의 과도현상(transient)들 또는 서지(surge)들을 흡수할 수 있는데, 그 이유는 그의 전압은 이제, LED(들) 그룹(410-n)에 있었을 LED(들)의 클램핑 작용없이 상승하는데 자유롭기 때문이다. 전압 클램핑을 제거하기 위해 스위치 회로(408-n)의 드레인-게이트 저항기(Rn)가 또한 생략되어야 (또는 값에 있어서 상승되어야) 한다. 마지막 스위치(426-n)를 위해 더 높은 전압 정격 스위치를 선택할 필요가 있을 수 있는데, 그 이유는 과도현상들 및 서지들이 고전압들을 포함할 수 있기 때문이다. 적합한 순방향 전압 강하를 갖는 LED(들)를 선택함으로써, 이러한 동작 모드와 연관된 전력 손실이 감소될 수 있다. 부분적 옴(ohm) 채널 저항을 갖는 MOSFET 스위치들(426-1, 426-2, 426-3... 426-n)의 이용은 또한 효율성에 대한 충격을 감소시킬 것이다.
이전에 설명된 바와 같이, 복수의 스위치 회로들(408-1, 408-2, 408-3,... 408-n)의 각각의 스위치 회로와 연관된 복수의, LED(들) 그룹들(410-1, 410-2, 410-3,... 410-n)의 각각의 LED(들) 그룹의 LED(들)의 수는 변화할 수 있다. 몇몇 실시예들에서, 이는 LED들의 스트링의 하나의 단부로부터 다른 단부까지 더 균일한 휘도를 달성하기 위해 수행될 수 있다. 스위치 회로(408)마다 고정된 수의 LED들이 존재한다면, 휘도는, 가장 긴 시간의 양 동안 "턴온"되는 그러한 LED들, 즉 스위치 회로(408-1)와 연관된 LED(들) 그룹(410-1)과 같은 스트링의 더 높은 전압 단부에서의 LED들에 있어서 가장 높을 것이다. 더 균일한 휘도는, 가장 높은 스위치 회로 전압(408-1)의 LED 그룹(410-1)으로부터 가장 낮은 스위치 회로 전압(408-n)의 LED 그룹(410-n)으로, 각각의 LED(들) 그룹의 LED들의 수를 증가시킴으로써 달성될 수 있다.
LED들은 MOSFET 스위치들(426)의 스위칭 속도 및 제어기 회로(406)의 연산 증폭기 회로(436)의 응답 시간에 의해 부과되는 한계치까지의 주파수들로 구동될 수 있으며, 메인즈 전력원(402)의 라인 주파수들로 제한되지 않는다.
본 명세서에 기술된 실시예들에 따른 회로는 그의 다양한 회로 컴포넌트들의 적합한 선택에 기초하여 다양한 입력 전압들에 따른 동작을 위해 구성될 수 있다. 아래의 테이블 1은, 동작을 위해 도 4에 예시된 실시예를 구성하기에 유용한 회로 컴포넌트들의 일 예를 식별한다(옴 단위의 저항 값들).
테이블 1
Figure pct00002
Figure pct00003
도 4에 예시된 바와 같은 회로(400)가 구성되어 테스트되었다. 도 5는 테스트된 바와 같은 회로에 대해, 메인즈 전압(510) 및 메인즈 전류(520) 대 시간의 플롯(500)이다. 회로는 90 내지 100% 범위의 전기적 효율성, 99.9%의 메인즈 역률, 및 3% 미만의 총 고조파 왜곡(THD)으로 동작한다. 전류 파형은 전압 파형에 있어서의 변화들을 근접하게 추적하며, 이는 시스템이 트라이액(triac)-기반 위상 컷 조광기를 이용하여 작동할 것이라는 것을 나타낸다.
도 6 내지 도 8은 본 명세서에 기술된 실시예들에 따른 스위치 회로 구성들을 위한 가능한 기술들의 상이한 실시예들을 예시한다. 각각 도 6 내지 도 8에 예시된 실시예들(600, 700 및 800)은 도 1과 관련하여 상술된 바와 같은 전압원(102), 정류기 회로(104), 제어기 회로(106), 및 전류 모니터 회로(112)를 각각 포함한다.
도 6의 실시예(600)는 LED(들) 그룹들(610-1, 610-2,... 610-n)의 스트링 및 스위치 회로들(608-1, 608-2,... 608-n)의 스트링을 포함한다. 실시예(600)에서, 스위치 회로들(608-1, 608-2,... 608-n)은, 전류를 접지에 분기하는 공통 리턴 경로에 모두 접속된다. 이러한 구현은 더 높은 전압 정격들을 갖는 스위치들을 요구할 수 있다. 도 7의 실시예(700)는 LED(들) 그룹들(710-1, 710-2,... 710-n)의 스트링 및 스위치 회로들(708-1, 708-2,... 708-n)의 스트링을 포함한다. 실시예(700)에서, 제어기 회로(106)로부터의 제어 신호는 하나의 스위치 회로(708-1)로부터 다음 스위치 회로(708-2)로 데이지 체인되고(daisy chained) 기타 등등이 존재한다. 도 8의 실시예(800)는 데이지 체인 리턴 경로 구성을 갖는 스위치 회로들(808-1, 808-2,... 808-n)의 스트링 및 LED(들) 그룹들(810-1, 810-2,... 810-n)의 스트링을 포함한다.
도 9 내지 도 12는 각각, 본 명세서에 기술된 실시예들에 따른 방법(900, 1000, 1100, 및 1200)의 블록 흐름도들이다. 예시된 블록 흐름도들은 특정 시퀀스의 단계들을 포함하는 것으로 도시되고 기술될 수 있다. 그러나, 단계들의 시퀀스는 단지, 본 명세서에 기술된 일반적인 기능성들이 어떻게 구현될 수 있는지의 예를 제공한다는 것이 이해된다. 단계들은 달리 지시되지 않는 한 나타내진 순서로 실행되지 않아도 된다.
단계(901/1001/1101/1201)에서, LED들의 스트링은, 입력 전압을 제공하도록 구성된 전압 서플라이 양단에 결합된다. LED들의 스트링은 복수의, 별개의 LED들 그룹들을 포함한다. 몇몇 실시예들에서, LED들의 스트링은, 입력 전압을 제공하도록 구성된 전압 서플라이 양단에 결합되고, LED들의 스트링은 복수의, 별개의 LED들 그룹들을 포함하며, 별개의 LED들 그룹들 중 적어도 하나의 그룹은 복수의 직렬 접속된 LED들을 포함한다(단계(905)). 몇몇 실시예들에서, LED들의 스트링은 입력 전압을 제공하도록 구성된 전압 서플라이 양단에 결합되고, LED들의 스트링은 복수의, 별개의 LED들 그룹들을 포함하며, LED들 그룹들 중 제 1 그룹은 제 1 수의 LED들을 포함하고, LED들 그룹들 중 제 2 그룹은 제 2 수의 LED들을 포함하며, 제 1 수는 제 2 수와 상이하다(단계(906)).
단계(902/1002/1102/1202)에서, 복수의 스위치들이 구성되고, 스위치들 각각은 제어기 회로로부터의 제어 신호에 응답하여, 연관된 LED들 그룹을 통하는 전류 흐름을 제어하기 위해, LED들 그룹들 중 연관된 LED들 그룹과 병렬로 결합된다. 몇몇 실시예들에서, 복수의 스위치들이 구성되고, 스위치들 각각은 제어기 회로로부터의 제어 신호에 응답하여, 연관된 LED들 그룹을 통하는 전류 흐름을 제어하기 위해, LED들 그룹들 중 연관된 LED들 그룹과 병렬로 결합되며, 제어기 회로는: 전류 흐름을 나타내는 신호를 입력 전압을 나타내는 레퍼런스 전압에 비교하고, 비교에 응답하여 제어 신호를 조정함으로써 전류 흐름과 입력 전압 사이의 균형을 유지하는 연산 증폭기 회로; 입력 전압으로부터 직류(DC) 전압을 발생시키고 DC 전압을 연산 증폭기 회로의 전력 입력에 제공하도록 구성된 전원 회로; 및 입력 전압의 부분을 전력 입력에 주입하도록 구성된 고조파 왜곡 제어 회로를 포함한다(단계(1110).
단계(903/1003/1103/1203)에서, 스위치 보호 회로는 스위치들 중 적어도 하나의 스위치와 연관되고, 연관된 LED들 그룹의 LED의 장애의 경우에, 스위치 보호 회로는 스위치들 중 적어도 하나의 스위치를 전도 상태로 두도록 구성되고, 장애는 LED를 개방 상태로 둔다. 몇몇 실시예들에서, 스위치 보호 회로는 스위치들 중 적어도 하나의 스위치와 연관되고, 연관된 LED들 그룹의 LED의 장애의 경우에, 스위치 보호 회로는 스위치들 중 적어도 하나의 스위치를 전도 상태로 두도록 구성되고, 장애는 LED를 개방 상태로 두며, 스위치들 중 적어도 하나의 스위치는 금속-산화물-반도체 전계-효과 트랜지스터(MOSFET)를 포함하고, 스위치 보호 회로는 MOSFET의 게이트와 드레인 사이에 전기적으로 결합되는 저항기를 포함한다(단계(904)).
몇몇 실시예들에서, 제어기 보호 회로는 스위치들 중 적어도 하나의 스위치와 연관되고, 제어기 보호 회로는 제어기 회로를, 스위치들 중 적어도 하나의 스위치 양단에 인가되는 전압으로부터 분리시키도록 구성된다(단계(1007)). 대안적으로, 또는 부가적으로, 몇몇 실시예들에서, 제어기 보호 회로는 스위치들 중 적어도 하나의 스위치와 연관되고, 제어기 보호 회로는 제어기 회로를, 스위치들 중 적어도 하나의 스위치 양단에 인가되는 전압으로부터 분리시키도록 구성되고, 제어기 보호 회로는 다이오드를 포함한다(단계(1008)). 대안적으로, 또는 부가적으로, 몇몇 실시예들에서, 제어기 보호 회로는 스위치들 중 적어도 하나의 스위치와 연관되고, 제어기 보호 회로는 제어기 회로를, 스위치들 중 적어도 하나의 스위치 양단에 인가되는 전압으로부터 분리시키도록 구성되고, 스위치들 중 적어도 하나의 스위치는 금속-산화물-반도체 전계-효과 트랜지스터(MOSFET)이고, 제어 신호는 다이오드를 통해 MOSFET의 게이트에 결합된다(단계(1009)).
몇몇 실시예들에서, LED들의 스트링은 입력 전압을 제공하도록 구성된 전압 서플라이 양단에 결합되고, LED들의 스트링은 복수의, 별개의 LED들 그룹들을 포함하고, LED들 그룹들 중 제 1 그룹은 제 1 수의 LED들을 포함하고, LED들 그룹들 중 제 2 그룹은 제 2 수의 LED들을 포함하고, 제 1 수는 제 2 수와 상이하다(단계(1211)). 게다가, 단계(1212)에서, 제어기 보호 회로는 스위치들 중 적어도 하나의 스위치와 연관되고, 제어기 보호 회로는 제어기 회로를, 스위치들 중 적어도 하나의 스위치 양단에 인가되는 전압으로부터 분리시키도록 구성되고, 제어기 회로는: 전류 흐름을 나타내는 신호를 입력 전압을 나타내는 레퍼런스 전압에 비교하고, 비교에 응답하여 제어 신호를 조정함으로써 전류 흐름과 입력 전압 사이의 균형을 유지하는 연산 증폭기 회로; 입력 전압으로부터 직류(DC) 전압을 발생시키고 DC 전압을 연산 증폭기 회로의 전력 입력에 제공하도록 구성된 전원 회로; 및 입력 전압의 부분을 전력 입력에 주입하도록 구성된 고조파 왜곡 제어 회로를 포함한다.
본 명세서에 이용된 바와 같은, 용어 "회로망"은 예를 들어, 단독으로, 또는 임의의 조합으로, 하드와이어드 회로망, 프로그램가능 회로망, 상태 머신 회로망, 및/또는 프로그램가능 회로망에 의해 실행되는 명령들을 저장하는 펌웨어를 포함할 수 있다.
본 명세서에 이용된 바와 같은, 양을 나타낼 때의 용어 "공칭" 또는 "공칭으로"의 이용은 실제 양으로부터 변화할 수 있는 지정된 또는 이론적인 양을 의미한다.
본 명세서에 이용된 바와 같은 용어 "결합된"은 임의의 접속, 결합, 링크 또는 그와 같은 것을 나타내며, 그에 의해, 하나의 시스템 엘리먼트에 의해 운반되는 신호들이 "결합된" 엘리먼트에 전해진다. 이러한 "결합된" 디바이스들, 또는 신호들 및 디바이스들은 반드시 서로 직접적으로 접속될 필요는 없으며, 이러한 신호들을 수정 또는 처리할 수 있는 중간 컴포넌트들 또는 디바이스들에 의해 분리될 수 있다. 마찬가지로, 기계적 또는 물리적 접속들 또는 결합들에 관하여 본 명세서에 이용된 바와 같은 용어들 "접속된" 또는 "결합된"은 관련된 용어이고, 직접적인 물리적 접속을 필요로 하지 않는다.
달리 명시되지 않는 한, 단어 "실질적으로"의 이용은 정확한 관계, 상태, 배열, 배향, 및/또는 다른 특성을 포함하는 것으로 해석될 수 있으며, 당업자에 의해 이해되는 바와 같은 그들의 일탈들은, 그러한 일탈들이, 개시된 방법들 및 시스템들에 물질적으로 영향을 미치지 않는 범위까지이다.
본원의 전체에 걸쳐, 명사를 수식하기 위한 관사들 "하나('a' 및/또는 'an')" 및/또는 "상기('the')"의 이용은, 편의를 위해, 그리고 달리 구체적으로 명시되지 않는 한, 하나, 또는 하나보다 많은 수의, 수식되는 명사를 포함하는 것으로 이해될 수 있다. 용어들 "포함하는('comprising', 'including')" 및 "갖는('having')"은 포괄적이도록, 그리고 리스트된 엘리먼트들 이외의 부가적인 엘리먼트들이 존재할 수 있다는 것을 의미하도록 의도되었다.
다른 것과 통신하는 것으로, 연관되는 것으로, 그리고/또는 기초하는 것으로 기술되는 및/또는 그렇지 않으면 도면들에 걸쳐 묘사되는 엘리먼트들, 컴포넌트들, 모듈들, 및/또는 그들의 부분들은, 본 명세서에서 다르게 규정되지 않는 한, 직접적인 및/또는 간접적인 방식으로 통신하고, 연관되고, 기초하는 것으로 이해될 수 있다.
방법들 및 시스템들이 그들의 특정 실시예에 관하여 기술되지만, 상기 방법들 및 시스템들은 그와 같이 한정되지 않는다. 명백해, 상기 교시들을 고려하여, 많은 수정들 및 변형들이 명백해질 수 있다. 본 명세서에 기술되고 예시된 상세들, 물질들, 및 부분들의 어레인지먼트에 있어서의 많은 부가적인 변화들이 당업자들에 의해 이루어질 수 있다.

Claims (18)

  1. 발광 다이오드들(LED들)을 구동시키는 시스템으로서,
    입력 전압을 제공하도록 구성된 전압원 양단에 결합된 LED들의 스트링 ― 상기 LED들의 스트링은 복수의, 별개의 LED들 그룹들을 포함함 ―;
    복수의 스위치 회로들 ― 상기 스위치 회로들 각각은 제어기 회로로부터의 제어 신호에 응답하여, 연관된 LED들 그룹을 통하는 전류 흐름을 제어하기 위해 LED들 그룹들 중 상기 연관된 LED들 그룹과 병렬로 결합된 스위치를 포함함 ―;
    스위치들 중 적어도 하나의 스위치와 연관된 스위치 보호 회로 ― 상기 스위치 보호 회로는, 상기 연관된 LED들 그룹의 LED의 장애의 경우에, 스위치들 중 적어도 하나의 스위치를 전도 상태로 두도록 구성되고, 상기 장애는 상기 LED를 개방 상태로 둠 ―
    를 포함하는,
    발광 다이오드들을 구동시키는 시스템.
  2. 제 1 항에 있어서,
    상기 스위치들 중 적어도 하나의 스위치는 금속-산화물-반도체 전계-효과 트랜지스터(MOSFET)를 포함하고, 상기 스위치 보호 회로는 상기 MOSFET의 게이트와 드레인 사이에 전기적으로 결합되는 저항기를 포함하는,
    발광 다이오드들을 구동시키는 시스템.
  3. 제 1 항에 있어서,
    상기 LED들 그룹들 중 적어도 하나의 그룹은 복수의 직렬 접속된 LED들을 포함하는,
    발광 다이오드들을 구동시키는 시스템.
  4. 제 1 항에 있어서,
    상기 LED들 그룹들 중 제 1 그룹은 제 1 수의 LED들을 포함하고, 상기 LED들 그룹들 중 제 2 그룹은 제 2 수의 LED들을 포함하며, 상기 제 1 수는 상기 제 2 수와 상이한,
    발광 다이오드들을 구동시키는 시스템.
  5. 제 1 항에 있어서,
    상기 스위치들 중 적어도 하나의 스위치와 연관된 제어기 보호 회로를 더 포함하며,
    상기 제어기 보호 회로는 상기 제어기 회로를, 상기 스위치들 중 적어도 하나의 스위치 양단에 인가되는 전압으로부터 분리시키도록 구성되는,
    발광 다이오드들을 구동시키는 시스템.
  6. 제 5 항에 있어서,
    상기 제어기 보호 회로는 다이오드를 포함하는,
    발광 다이오드들을 구동시키는 시스템.
  7. 제 6 항에 있어서,
    상기 스위치들 중 적어도 하나의 스위치는 금속-산화물-반도체 전계-효과 트랜지스터(MOSFET)이고, 상기 제어 신호는 상기 다이오드를 통해 상기 MOSFET의 게이트에 결합되는,
    발광 다이오드들을 구동시키는 시스템.
  8. 제 1 항에 있어서,
    상기 제어기 회로는,
    상기 전류 흐름을 나타내는 신호를 상기 입력 전압을 나타내는 레퍼런스 전압에 비교하고, 상기 비교에 응답하여 상기 제어 신호를 조정함으로써 상기 전류 흐름과 상기 입력 전압 사이의 균형을 유지하도록 구성된 연산 증폭기 회로;
    상기 입력 전압으로부터 직류(DC) 전압을 발생시키고 상기 DC 전압을 상기 연산 증폭기 회로의 전력 입력에 제공하도록 구성된 전원 회로; 및
    상기 입력 전압의 부분을 상기 전력 입력에 주입(inject)하도록 구성된 고조파 왜곡 제어 회로
    를 포함하는,
    발광 다이오드들을 구동시키는 시스템.
  9. 제 1 항에 있어서,
    상기 LED들 그룹들 중 제 1 그룹은 제 1 수의 LED들을 포함하고, 상기 LED들 그룹들 중 제 2 그룹은 제 2 수의 LED들을 포함하고, 상기 제 1 수는 상기 제 2 수와 상이하며,
    상기 시스템은, 상기 스위치들 중 적어도 하나의 스위치와 연관된 제어기 보호 회로를 더 포함하며, 상기 제어기 보호 회로는 상기 제어기 회로를, 상기 스위치들 중 적어도 하나의 스위치 양단에 인가되는 전압으로부터 분리시키도록 구성되고,
    상기 제어기 회로는,
    상기 전류 흐름을 나타내는 신호를 상기 입력 전압을 나타내는 레퍼런스 전압에 비교하고, 상기 비교에 응답하여 상기 제어 신호를 조정함으로써 상기 전류 흐름과 상기 입력 전압 사이의 균형을 유지하도록 구성된 연산 증폭기 회로;
    상기 입력 전압으로부터 직류(DC) 전압을 발생시키고 상기 DC 전압을 상기 연산 증폭기 회로의 전력 입력에 제공하도록 구성된 전원 회로; 및
    상기 입력 전압의 부분을 상기 전력 입력에 주입하도록 구성된 고조파 왜곡 제어 회로
    를 포함하는,
    발광 다이오드들을 구동시키는 시스템.
  10. LED들을 구동시키는 방법으로서,
    입력 전압을 제공하도록 구성된 전압 서플라이 양단에 LED들의 스트링을 결합하는 단계 ― 상기 LED들의 스트링은 복수의, 별개의 LED들 그룹들을 포함함 ―;
    복수의 스위치들을 구성하는 단계 ― 상기 스위치들 각각은 제어기 회로로부터의 제어 신호에 응답하여, 연관된 LED들 그룹을 통하는 전류 흐름을 제어하기 위해 LED들 그룹들 중 상기 연관된 LED들 그룹과 병렬로 결합됨 ―; 및
    스위치 보호 회로를 상기 스위치들 중 적어도 하나의 스위치와 연관시키는 단계 ― 상기 스위치 보호 회로는, 상기 연관된 LED들 그룹의 LED의 장애의 경우에, 상기 스위치들 중 적어도 하나의 스위치를 전도 상태로 두도록 구성되고, 상기 장애는 상기 LED를 개방 상태로 둠 ―
    를 포함하는,
    LED들을 구동시키는 방법.
  11. 제 10 항에 있어서,
    연관시키는 단계는,
    스위치 보호 회로를 상기 스위치들 중 적어도 하나의 스위치와 연관시키는 단계 ― 상기 스위치 보호 회로는, 상기 연관된 LED들 그룹의 LED의 장애의 경우에, 상기 스위치들 중 적어도 하나의 스위치를 전도 상태로 두도록 구성되고, 상기 장애는 상기 LED를 개방 상태로 두고, 상기 스위치들 중 적어도 하나의 스위치는 금속-산화물-반도체 전계-효과 트랜지스터(MOSFET)를 포함하고, 상기 스위치 보호 회로는 상기 MOSFET의 게이트와 드레인 사이에 전기적으로 결합되는 저항기를 포함함 ―
    를 포함하는,
    LED들을 구동시키는 방법.
  12. 제 10 항에 있어서,
    결합하는 단계는,
    입력 전압을 제공하도록 구성된 전압 서플라이 양단에 LED들의 스트링을 결합하는 단계 ― 상기 LED들의 스트링은 복수의, 별개의 LED들 그룹들을 포함하고, 상기 별개의 LED들 그룹들 중 적어도 하나의 그룹은 복수의 직렬 접속된 LED들을 포함함 ―
    를 포함하는,
    LED들을 구동시키는 방법.
  13. 제 10 항에 있어서,
    결합하는 단계는,
    입력 전압을 제공하도록 구성된 전압 서플라이 양단에 LED들의 스트링을 결합하는 단계 ― 상기 LED들의 스트링은 복수의, 별개의 LED들 그룹들을 포함하고, 상기 LED들 그룹들 중 제 1 그룹은 제 1 수의 LED들을 포함하고, 상기 LED들 그룹들 중 제 2 그룹은 제 2 수의 LED들을 포함하고, 상기 제 1 수는 상기 제 2 수와 상이함 ―
    를 포함하는,
    LED들을 구동시키는 방법.
  14. 제 10 항에 있어서,
    제어기 보호 회로를 상기 스위치들 중 적어도 하나의 스위치와 연관시키는 단계 ― 상기 제어기 보호 회로는 상기 제어기 회로를, 상기 스위치들 중 적어도 하나의 스위치 양단에 인가되는 전압으로부터 분리시키도록 구성됨 ―
    를 더 포함하는,
    LED들을 구동시키는 방법.
  15. 제 14 항에 있어서,
    제어기 보호 회로를 연관시키는 단계는,
    제어기 보호 회로를 상기 스위치들 중 적어도 하나의 스위치와 연관시키는 단계 ― 상기 제어기 보호 회로는 상기 제어기 회로를, 상기 스위치들 중 적어도 하나의 스위치 양단에 인가되는 전압으로부터 분리시키도록 구성되고, 상기 제어기 보호 회로는 다이오드를 포함함 ―
    를 포함하는,
    LED들을 구동시키는 방법.
  16. 제 15 항에 있어서,
    제어기 보호 회로를 연관시키는 단계는,
    제어기 보호 회로를 상기 스위치들 중 적어도 하나의 스위치와 연관시키는 단계 ― 상기 제어기 보호 회로는 상기 제어기 회로를, 상기 스위치들 중 적어도 하나의 스위치 양단에 인가되는 전압으로부터 분리시키도록 구성되고, 상기 스위치들 중 적어도 하나의 스위치는 금속-산화물-반도체 전계-효과 트랜지스터(MOSFET)이고, 상기 제어 신호는 상기 다이오드를 통해 상기 MOSFET의 게이트에 결합됨 ―
    를 포함하는,
    LED들을 구동시키는 방법.
  17. 제 10 항에 있어서,
    구성하는 단계는,
    복수의 스위치들을 구성하는 단계 ― 상기 스위치들 각각은 제어기 회로로부터의 제어 신호에 응답하여, 연관된 LED들 그룹을 통하는 전류 흐름을 제어하기 위해 LED들 그룹들 중 상기 연관된 LED들 그룹과 병렬로 결합됨 ―
    를 포함하며,
    상기 제어기 회로는,
    상기 전류 흐름을 나타내는 신호를 상기 입력 전압을 나타내는 레퍼런스 전압에 비교하고, 상기 비교에 응답하여 상기 제어 신호를 조정함으로써 상기 전류 흐름과 상기 입력 전압 사이의 균형을 유지하는 연산 증폭기 회로;
    상기 입력 전압으로부터 직류(DC) 전압을 발생시키고 상기 DC 전압을 상기 연산 증폭기 회로의 전력 입력에 제공하도록 구성된 전원 회로; 및
    상기 입력 전압의 부분을 상기 전력 입력에 주입하도록 구성된 고조파 왜곡 제어 회로
    를 포함하는,
    LED들을 구동시키는 방법.
  18. 제 10 항에 있어서,
    결합하는 단계는,
    입력 전압을 제공하도록 구성된 전압 서플라이 양단에 LED들의 스트링을 결합하는 단계 ― 상기 LED들의 스트링은 복수의, 별개의 LED들 그룹들을 포함하고, 상기 LED들 그룹들 중 제 1 그룹은 제 1 수의 LED들을 포함하고, 상기 LED들 그룹들 중 제 2 그룹은 제 2 수의 LED들을 포함하고, 상기 제 1 수는 상기 제 2 수와 상이함 ―
    를 포함하며,
    상기 방법은,
    제어기 보호 회로를 상기 스위치들 중 적어도 하나의 스위치와 연관시키는 단계 ― 상기 제어기 보호 회로는 상기 제어기 회로를, 상기 스위치들 중 적어도 하나의 스위치 양단에 인가되는 전압으로부터 분리시키도록 구성됨 ―
    를 더 포함하며,
    상기 제어기 회로는,
    상기 전류 흐름을 나타내는 신호를 상기 입력 전압을 나타내는 레퍼런스 전압에 비교하고, 상기 비교에 응답하여 상기 제어 신호를 조정함으로써 상기 전류 흐름과 상기 입력 전압 사이의 균형을 유지하는 연산 증폭기 회로;
    상기 입력 전압으로부터 직류(DC) 전압을 발생시키고 상기 DC 전압을 상기 연산 증폭기 회로의 전력 입력에 제공하도록 구성된 전원 회로; 및
    상기 입력 전압의 부분을 상기 전력 입력에 주입하도록 구성된 고조파 왜곡 제어 회로
    를 포함하는,
    LED들을 구동시키는 방법.
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Cited By (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
WO2015080467A1 (ko) * 2013-11-26 2015-06-04 엘지이노텍 주식회사 Led 조명용 전원 장치

Families Citing this family (48)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US8476837B2 (en) * 2010-07-02 2013-07-02 3M Innovative Properties Company Transistor ladder network for driving a light emitting diode series string
US8901849B2 (en) 2010-12-11 2014-12-02 Jae Hong Jeong Light emitting diode driver
US8890432B2 (en) 2010-12-11 2014-11-18 Jae Hong Jeong Light emitting diode driver
BR112013024731A2 (pt) * 2011-03-31 2016-12-27 Koninkl Philips Nv fonte de luz de led e método de fornecimento de uma disposição em série de n cargas de led
JP5720392B2 (ja) * 2011-04-14 2015-05-20 日亜化学工業株式会社 発光ダイオード駆動装置
US8841862B2 (en) 2011-06-29 2014-09-23 Chong Uk Lee LED driving system and method for variable voltage input
EP2745621B1 (en) * 2011-08-15 2020-10-21 Signify Holding B.V. Electronic ballast-compatible lighting driver for light-emitting diode lamp
GB2496017B (en) * 2011-10-27 2016-06-08 Diehl Aerospace Gmbh Lighting device for an AC power supply
US9795002B2 (en) * 2011-11-28 2017-10-17 Konica Minolta, Inc. Illumination apparatus and light emitting module
US9450505B2 (en) * 2012-01-20 2016-09-20 Osram Gmbh Optoelectronic component device
US9246403B2 (en) * 2012-01-20 2016-01-26 Osram Sylvania Inc. Lighting systems with uniform LED brightness
GB201201689D0 (en) * 2012-01-30 2012-03-14 Trundle Robert M Ultra clean off line led driver
DE102012207456B4 (de) 2012-05-04 2013-11-28 Osram Gmbh Ansteuerung von Halbleiterleuchtelementen
DE102013201439A1 (de) 2012-05-04 2013-11-07 Osram Gmbh Schaltungsanordnung zum Betreiben mindestens einer ersten und einer zweiten Kaskade von LEDs
DE102012207457A1 (de) * 2012-05-04 2013-11-07 Osram Gmbh Ansteuerung von halbleiterleuchtelementen
WO2013191806A1 (en) * 2012-06-21 2013-12-27 Altoran Chip & Systems Inc. Light emitting diode driver
DE102012215933A1 (de) * 2012-09-07 2014-03-13 Osram Gmbh Elektronisches Vorschaltgerät zum Betreiben mindestens einer ersten und einer zweiten Kaskade von LEDs
US8415887B1 (en) 2012-10-20 2013-04-09 Jlj, Inc. Transistor bypass shunts for LED light strings
US9220140B2 (en) * 2012-10-25 2015-12-22 Greenmark Technology Inc. LED lighting driver
CN102892238B (zh) * 2012-10-30 2015-02-04 四川新力光源股份有限公司 交流电直接驱动led模块的调光驱动电路
US20140159593A1 (en) * 2012-12-07 2014-06-12 Vastview Technology Inc. Apparatus having universal structure for driving a plurality of led strings
CN103906294A (zh) * 2012-12-28 2014-07-02 钰瀚科技股份有限公司 具有驱动多数个发光二极管串的通用结构的装置
JP6155703B2 (ja) * 2013-03-04 2017-07-05 セイコーエプソン株式会社 光源装置及びプロジェクター
KR101301087B1 (ko) * 2013-03-06 2013-08-28 (주) 알에프세미 발광 다이오드 구동 장치
US9113523B2 (en) * 2013-05-15 2015-08-18 Iml International Light-emitting diode lighting device having multiple driving stages
US9288850B2 (en) * 2013-12-11 2016-03-15 Groups Tech Co., Ltd. Control circuits, integrated circuits and illuminating apparatuses having the same
US9059337B1 (en) * 2013-12-24 2015-06-16 Christie Digital Systems Usa, Inc. Method, system and apparatus for dynamically monitoring and calibrating display tiles
US9144127B1 (en) * 2014-03-07 2015-09-22 Groups Tech Co., Ltd. AC-powered LED light engines, integrated circuits and illuminating apparatuses having the same
TWI586208B (zh) * 2014-03-07 2017-06-01 群高科技股份有限公司 可調光的ｌｅｄ光引擎的電子控制裝置及其應用
US20150296584A1 (en) * 2014-04-14 2015-10-15 Luxtech, Llc High utilization led driver
DE102014218687A1 (de) * 2014-09-17 2016-03-17 Osram Gmbh Schaltungsanordnung zum Betreiben mindestens einer ersten und einer zweiten Kaskade von LEDs
EP3275289B1 (en) 2015-03-26 2024-02-14 Silicon Hill B.V. Led lighting system
KR20170037345A (ko) * 2015-09-25 2017-04-04 엘지이노텍 주식회사 누설전류 보호 회로를 구비한 교류 전원 직결형 램프
US9883554B2 (en) * 2015-09-29 2018-01-30 Microchip Technology Inc. Commutation circuit for sequential linear LED drivers
CN105282929B (zh) * 2015-10-20 2018-04-27 晨辉光宝科技有限公司 一种自动切换模式的全电压分段式线性恒流led驱动电路
US9844114B2 (en) * 2015-12-09 2017-12-12 Alb Ip Holding Llc Color mixing for solid state lighting using direct AC drives
US10039165B2 (en) * 2016-05-02 2018-07-31 Lumileds Llc Multi-pad, multi-junction LED package
US9854637B2 (en) 2016-05-18 2017-12-26 Abl Ip Holding Llc Method for controlling a tunable white fixture using a single handle
US10231295B2 (en) * 2016-06-02 2019-03-12 Semiconductor Components Industries, Llc Multiple linear regulation
US10004121B2 (en) * 2016-06-02 2018-06-19 Semiconductor Components Industries, Llc LED driving device
US9730291B1 (en) * 2016-10-07 2017-08-08 Cooper Technologies Company Color temperature adjustment based on dim level
DE102016123747B3 (de) * 2016-12-08 2017-10-05 Insta Gmbh Linearlichteinheit sowie Verfahren zum Dimmen einer solchen Linearlichteinheit
KR102335456B1 (ko) * 2017-06-15 2021-12-06 주식회사 엘엑스세미콘 발광 다이오드 조명 장치
CN107682961B (zh) * 2017-10-20 2023-12-05 深圳协鑫智慧能源有限公司 一种led集鱼灯电源输出切换电路
CN108196154B (zh) * 2017-12-04 2020-04-03 西北工业大学 航空三级式同步电机旋转整流器故障检测及故障定位方法
US10874006B1 (en) 2019-03-08 2020-12-22 Abl Ip Holding Llc Lighting fixture controller for controlling color temperature and intensity
US10728979B1 (en) 2019-09-30 2020-07-28 Abl Ip Holding Llc Lighting fixture configured to provide multiple lighting effects
CN110838675B (zh) * 2019-11-14 2020-09-08 安徽传矽微电子有限公司 一种高速大电流激光器驱动电路及其芯片

Family Cites Families (25)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JPS5669784U (ko) * 1979-11-01 1981-06-09
JPH055458U (ja) * 1991-07-03 1993-01-26 ブラザー工業株式会社 圧電素子の駆動回路
JPH08194439A (ja) * 1995-01-18 1996-07-30 Nippon Dennetsu Co Ltd 発光ダイオード表示装置
FR2778481B1 (fr) * 1998-05-05 2000-06-23 Sagem Procede de gestion d'une source de lumiere de signalisation routiere
EP0967590A1 (en) 1998-06-25 1999-12-29 Hewlett-Packard Company Optical display device using LEDs and its operating method
US7679292B2 (en) 1998-08-28 2010-03-16 Fiber Optic Designs, Inc. LED lights with matched AC voltage using rectified circuitry
JP2002025784A (ja) * 2000-04-28 2002-01-25 Takashi Ishizawa Ｌｅｄ点灯回路
US6989807B2 (en) 2003-05-19 2006-01-24 Add Microtech Corp. LED driving device
CN102032486A (zh) 2004-02-25 2011-04-27 迈克尔·米斯金 Ac发光二极管以及ac led驱动方法和装置
US7190124B2 (en) * 2005-05-16 2007-03-13 Lutron Electronics Co., Inc. Two-wire dimmer with power supply and load protection circuit in the event of switch failure
WO2007034680A1 (ja) * 2005-09-20 2007-03-29 Murata Manufacturing Co., Ltd. Ｌｅｄ照明装置
JP5099661B2 (ja) * 2005-10-28 2012-12-19 株式会社寺田電機製作所 Ｌｅｄ駆動回路およびｌｅｄ駆動方法
US7649326B2 (en) 2006-03-27 2010-01-19 Texas Instruments Incorporated Highly efficient series string LED driver with individual LED control
FR2901956A1 (fr) * 2006-06-06 2007-12-07 Lyracom Sarl Procede de gestion de diodes electroluminescentes disposees en serie et lanterne incorporant des diodes electroluminescentes en serie
JP5188690B2 (ja) * 2006-08-29 2013-04-24 アバゴ・テクノロジーズ・イーシービーユー・アイピー（シンガポール）プライベート・リミテッド Ｌｅｄを駆動するための装置及び方法
US7501772B2 (en) 2006-12-29 2009-03-10 Excellence Opto. Inc. LED lighting string employing rectified and filtered device
KR100879335B1 (ko) * 2007-02-23 2009-01-19 (주)에어포인트 전치 왜곡 기능을 구비한 귀환간섭신호 제거 중계 시스템및 그 방법
KR101104171B1 (ko) 2007-07-23 2012-01-12 스미도모쥬기가이고교 가부시키가이샤 크라이오 펌프
DE102007041131B4 (de) * 2007-08-30 2015-07-23 Osram Gmbh Anordnung, Verwendung und Verfahren zur Ansteuerung von Licht emittierenden Bauelementen
WO2009138907A2 (en) * 2008-05-13 2009-11-19 Nxp B.V. Detection of failures within lighting devices
JP2010109168A (ja) 2008-10-30 2010-05-13 Fuji Electric Systems Co Ltd Ｌｅｄ駆動装置、ｌｅｄ駆動方法および照明装置
JP2010118973A (ja) * 2008-11-14 2010-05-27 Seiko Epson Corp 電流負荷駆動回路、集積回路装置、電子機器及び駆動方法
US8174212B2 (en) 2008-11-30 2012-05-08 Microsemi Corp.—Analog Mixed Signal Group Ltd. LED string driver with light intensity responsive to input voltage
US8324840B2 (en) 2009-06-04 2012-12-04 Point Somee Limited Liability Company Apparatus, method and system for providing AC line power to lighting devices
US8441213B2 (en) * 2010-06-29 2013-05-14 Active-Semi, Inc. Bidirectional phase cut modulation over AC power conductors

Cited By (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
WO2015080467A1 (ko) * 2013-11-26 2015-06-04 엘지이노텍 주식회사 Led 조명용 전원 장치
US9807833B2 (en) 2013-11-26 2017-10-31 Lg Innotek Co., Ltd. Power apparatus for LED lighting

Also Published As

Publication number Publication date
WO2012034102A1 (en) 2012-03-15
JP6002670B2 (ja) 2016-10-05
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CN103098549B (zh) 2016-06-29
CN103098549A (zh) 2013-05-08
EP2614682A1 (en) 2013-07-17
US8896227B2 (en) 2014-11-25
KR101679763B1 (ko) 2016-11-25
US20120229030A1 (en) 2012-09-13

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