KR20160062028A

KR20160062028A - 엘이디 조명 시스템

Info

Publication number: KR20160062028A
Application number: KR1020167008814A
Authority: KR
Inventors: 마르텐 빌렘 세헤르스; 폴 스테펜스
Original assignee: 실리콘 힐 비.브이.
Priority date: 2013-09-25
Filing date: 2014-09-25
Publication date: 2016-06-01
Also published as: KR102441104B1; KR20210109663A; SG11201602219SA; US9441795B2; EP3050399A1; ES2717468T3; MX2016003513A; KR102296556B1; TR201904068T4; US20180132331A1; MX362549B; CN105612814A; BR112016006467A2; PT3050399T; WO2015044311A1; DE112014001004T5; CA2925399A1; EP3050399B1; US20160345402A1; AU2014326915B2

Abstract

마그네틱 또는 전자식 밸러스트를 가진 조명기구 내의 형광 램프를 대체하는 LED 램프 배열체이다. 이 배열체는 복수의 회로 구성 사이에서 스위칭 가능한 복수의 LED와, 조명기구에 의해 배열체에 공급된 전력의 주파수를 감지하는 제1 수단과, 주파수를 감지하는 제1 수단의 출력에 기초하여 복수의 LED의 회로 구성을 스위칭하는 제2 수단을 포함한다.

Description

엘이디 조명 시스템{LED LIGHTING SYSTEM}

본 발명은 일반적으로 LED 램프 및 LED 조명, 더 구체적으로는 형광 램프와 함께 사용되는 밸러스트(ballast)를 가진 조명기구의 형광 램프를 대체하기에 적합한 LED 램프에 관한 것이다.

형광 조명은 현재 수십 년 동안 이용되어 오고 있다. 이런 형태의 조명은 백열 조명 전구에 대한 고효율의 대안으로 이용이 시작되었지만, 최근에는 LED(light emitting diode) 조명이 효율과 전력 소모의 측면에서 그리고 아래에 제시된 다른 측면들에서 어느 정도는 그것을 넘어서고 있다.

형광 램프는 일반적으로, 불활성 가스와 소량의 수은으로 채워지고 그 양쪽 단부가 2개의 핀이 장착된 단부 캡(cap)으로 씌어진 튜브를 포함한다. 단부 캡들은, 튜브 내의 가스를 예열하고 수은을 기화시켜 형광 램프의 점등을 지원하기 위해 글로우 와이어(glow wire)를 포함한다. 일단 형광 램프가 점등되면, 통전된 전류에 의해 발생된 열은 형광 램프를 동작 상태로 유지한다. 이러한 개시 조건을 용이하게 하고 동작 중에 형광 램프에 흐르는 전류를 제한하며, 그리하여 전력 소모를 제한하기 위해, 주(main) 전원과 형광 램프 사이에 전기 밸러스트가 설치된다.

처음 도입되었을 때, 유일하게 이용할 수 있는 밸러스트는 단순한 마그네틱 인덕터였으며, 이것은 인덕터의 주파수 종속적인 임피던스의 결과로서 AC 전류를 제한하여 전력 소모를 제한한다. 바람직하지 않은 결과는 상대적으로 낮은 역률과 상대적으로 높은 무효전력이다.

더 최근에 전자식 밸러스트가 도입되고 있다. 보통 이러한 전자식 밸러스트는, 형광 램프를 구동하기 위해, 먼저 AC 주 전원을 DC 전원으로 변환하고, 이어서 DC 전원을 높은 주파수의 AC 전원으로 변환한다. 가장 최근의 전자식 밸러스트는 형광 램프를 흐르는 전류를 능동적으로 제어하고, 밸러스트 자체에 의해 흡수되는 AC 전력을 능동적으로 제어한다. 이것에 의해 시스템은 1에 가까운 역률 값을 가질 수 있다. 전자식 밸러스트와 형광 램프의 결합에 의해 흡수된 전력이 마그네틱 밸러스트를 가진 시스템보다 약간 낮지만, 무효전력이 크게 감소된다. 밸러스트 자체의 효율도 역시 개선된다.

LED 조명 자체는 형광 조명보다 단지 약간 더 효율적이지만, 많은 다른 이점들이 있다. 예를 들면, LED 조명에는 수은이 필요하지 않고, LED 조명은 지향성이 더 강하며, LED는 소모 전력을 제어하거나 조정(regualtion)하는데 필요한 노력이 더 적고, 수명은 형광 조명에 비해 크게 향상된다.

따라서, 기존의 형광 조명 시스템을 LED 조명 시스템으로 대체하는 것이 종종 바람직하다. 하지만, 그러한 대체 비용이 비교적 높다. 대체 LED 램프는, 밸러스트 때문에, 형광 램프를 위해 설계된 조명기구에 삽입될 수 없으며, 따라서 형광 램프용 기존 조명기구는 대체될 필요가 있다. 결과적으로, 다수의 사용자들이, LED 램프의 명백한 이점들에도 불구하고, 고장난 형광 램프를 다른 형광 램프로 단순히 교체한다. 형광 램프를 LED 램프로 교체하도록 하는 동기는 멀티-튜브 조명기구 내의 하나의 형광 램프만이 고장났을 때 더욱 감소한다. 조명기구를 교체하게 되면 아직 잘 동작하고 있는 형광등(fluorescent tube)을 버리게 된다.

따라서, 형광 램프를 위해 설계된 기존 조명기구에 장착될 때 동작할 수 있는 LED 램프가 필요하다.

현재, 기존 조명기구에 설치될 수 있는 형광등 모양의 LED 램프가 시장에 나와 있다. 그러나 이러한 LED 램프들을 위해서는 조명기구에서 밸러스트가 제거되어야 하고 LED 램프를 밸러스트의 개재 없이 주 전원에 직접 연결시키기 위해 다시 배선할 필요가 있다. 이러한 제거와 재배선을 위해 필요한 노동력은 LED 조명으로 스위칭하는데 수반되는 절감을 전부는 아니지만 많은 부분을 무효화시키거나, 심지어 더 높은 비용을 요구한다.

따라서, 조명기구의 변경이 필요하지 않은 대체 램프가 바람직하다. 이전에는 조명기구가 종종 구식 마그네틱 인덕터 기반 밸러스트를 포함하는지 또는 더 최신의 전자장치 기반 밸러스트를 포함하는지 미리 알려지지 않더라도, 기존 형광 조명기구의 램프 홀더에 새로운 LED 램프를 삽입할 수 있고 마그네틱 또는 전자식 밸러스트의 영향을 받도록 하기 위해, LED 램프의 설계는 전자장치가 수정될 필요가 있었다.

가능한 구성의 예들이 마그네틱 인덕터 밸러스트(5)에 대해 도 1에 도시되어 있고 도 2에는 전자식 밸래스트(6)에 대해 도시되어 있으며, 각각은 주 전원(7)에 연결되어 있다. LED 램프(1)는 LED(2) 및 LED 드라이버 회로(3), 그리고 LED 드라이버의 적절한 기능을 보장하는 안전장치(4)를 포함한다. 이와 같은 안전장치(4)는, 형광 램프를 조명하기 위해 회로가 실제로 형성되기 전에, 이전의 형광 램프가 밸러스트(5, 6)와 주 전원(7)의 조합의 양쪽에 접속되는 것을 보장한다.

이 접근법은 LED(2)를 위한 주 전원을 다시 얻기 위해 (적어도 대체로) 전원의 2단계 변환을 수반한다. 제1 변환은 밸러스트(5 또는 6)에 의해 수행되고 제2 변환은 LED 램프(1) 내의 내부 LED 드라이버(3)에 의해 수행된다. LED에 맞게 전원을 조정함에 있어서, LED 램프(1) 내의 내부 LED 드라이버(3)에 의한 변환 단계는 밸러스트(5 또는 6)의 전달특성에 적어도 대체로 반대이어야 하며, 정밀 유형의 밸러스트(마그네틱 인덕터 기반 밸러스트 또는 전자식 밸러스트)가 기존 조명기구 내에 LED 램프(1)를 삽입할 때 보통은 알려지지 않기 때문에, 전자식 밸러스트에 대해 LED 드라이버(3)의 2개의 동작 모드를 필요로 한다.

밸러스트 유형에 순응하기 위한 여러 유형이 아니라, 단일 유형의 LED 램프를 제조하는 것이 매우 바람직하며, 이렇게 함으로써 필요한 유형의 대체 LED 램프를 구입하기 전에 밸러스트 유형을 결정해야 하는 문제를 피할 수도 있다. 조명기구 내에 실제 배열된 밸러스트 유형을 확인하고 또한 다른 유형의 밸러스트에 대해 다르게 동작하기 위해 도 1 및 도 2에 도시된 바람직하게는 균일한 LED 드라이버(3)가 필요할 것이며, 밸러스트의 유형에 따라서 이러한 선택을 제공하기 위해, 적어도 제조 측면에서, 복잡성에 최종적인 구성의 비용 및 비효율을 더할 것이다.

본 발명은 전술한 문제를 해결하려는 것이다.

본 발명의 제1 측면에 의하면, 마그네틱 또는 전자식 밸러스트를 가진 조명기구 내의 형광 램프를 대체하는 배열체로서, 상기 배열체는, 복수의 회로 구성 사이에서 스위칭 가능한 복수의 LED; 상기 조명기구의 밸러스트에 의해 상기 배열체에 공급된 전력의 주파수를 감지하고 출력을 생성하는 제1 수단; 및 주파수를 감지하는 상기 제1 수단의 출력에 기초하여 상기 복수의 LED의 회로 구성을 스위칭하는 제2 수단 또는 회로;를 포함한다. 상기 배열체에 공급된 전력의 주파수를 감지하는 상기 제1 수단은 필터, 예컨대 RC 네트워크 또는 능동 필터, 또는 다른 주파수들 사이를 구별하는 다른 회로를 포함할 수 있다. 복수의 LED의 회로 구성을 스위칭하는 상기 제2 수단은 단일 스위치, 예컨대 트랜지스터 또는 복수 트랜지스터들(예컨대, 달링톤(Darlington) 쌍으로 배열됨), 기계식 스위치, 또는 균등물을 포함할 수 있으며, 복수의 스위치를 포함할 수도 있다.

상기 복수의 LED는 상기 배열체에 공급된 전력이 없을 때 제1 회로구성으로 배열될 수 있으며, 주파수를 감지하는 상기 제1 수단과 회로 구성을 스위칭하는 상기 제2 수단은 만일 상기 감지된 주파수가 특정의 미리 결정된 주파수 범위 내이면 상기 복수의 LED를 제2 회로구성으로 스위칭하는 것이다. 제1 회로 구성은 기본(default) 구성, 예컨대 마그네틱 밸러스트를 가진 조명기구와 함께 사용하기에 적합한 직렬 구성일 수 있다. 만일 배열체가 예컨대 마그네틱 밸러스트를 가진 조명기구 내에 설치되면, 배열체는 상기 기본 구성으로 유지될 수도 있다. 만일 배열체가 다른 유형의 밸러스트를 가진 조명기구 내에 설치되면, 배열체는 제2 회로 구성으로 스위칭될 수도 있다.

상기 미리 결정된 주파수 범위는 마그네틱 밸러스트 및 전자식 밸러스트 중 하나로부터 출력된 주파수 범위에 대응할 수 있다. 따라서, 주파수를 감지하는 제1 수단은 배열체가 마그네틱 밸러스트 또는 전자식 밸러스트가 설치된 조명기구 내에 설치되는지를 검출할 수 있다.

주파수를 감지하는 제1 수단 및 회로 구성을 스위칭하는 제2 수단은, 만일 상기 감지된 주파수가 제1 미리 결정된 주파수 범위 내이면 상기 복수의 LED를 제1 회로 구성으로 스위칭하고, 만일 상기 감지된 주파수가 상기 제1 미리 결정된 주파수 범위와 다른 제2 미리 결정된 주파수 범위 내이면 상기 복수의 LED를 제2 회로 구성으로 스위칭할 수 있다. 상기 제1 미리 결정된 주파수 범위는 마그네틱 밸러스트로부터 출력된 주파수 범위에 대응하고, 상기 제2 미리 결정된 주파수 범위는 전자식 밸러스트로부터 출력된 주파수 범위에 대응할 수 있다.

상기 복수의 LED는 복수의 LED 그룹들로 배열될 수 있다. 상기 그룹들은 각각 하나 이상의 LED를 가질 수 있다. 상기 그룹들은 바람직하게는 모두 같은 유형의 같은 개수의 LED를 포함하지만, 상기 그룹들은 다를 수도 있다. 상기 제1 회로 구성은 예를 들면 상기 LED 그룹들의 직렬 연결에 대응할 수 있고, 제2 회로 구성은 상기 LED 그룹들의 일부 또는 전부의 병렬 연결에 대응할 수 있다.

제2 회로 구성은 제1 회로 구성과 다르다. 제1 회로 구성은 예컨대 배열체의 전력공급선들 사이에 상기 LED 그룹들 모두가 직렬로 연결된 것에 해당하고, 제2 회로 구성은 상기 LED 그룹들 모두가 서로 병렬로 연결된 것에 해당한다. 대안으로, 제1 및 제2 회로 구성은 직렬로 연결된 그룹들의 개수 대비 병렬로 연결된 그룹들의 개수에서 다를 수도 있다. 추가로 또는 대안으로 제1 및 제2 회로 구성은 배열체의 전력공급선들 사이에 연결된 LED 그룹들의 개수 대비 바이패스(bypass) 또는 분리되는 LED 그룹들의 개수에서 다를 수도 있다. 예를 들면, LED들은 3개 그룹으로 배열될 수 있으며, 회로 구성을 스위칭하는 제2 수단은 3개 그룹 모두가 직렬 연결된 회로 구성과 3개 그룹 모두가 병렬 연결된 회로 구성 사이에서 상기 3개 그룹들을 스위칭하는 2개의 스위치를 포함할 수도 있다.

배열체에 공급된 전력의 주파수를 감지하는 상기 제1 수단 또는 회로는 마그네틱 밸러스트 또는 전자식 밸러스트로부터 출력된 주파수 범위 사이를 구별하는 필터를 포함할 수도 있다

복수의 LED, 주파수를 감지하는 제1 수단, 및 복수의 LED의 회로 구성을 스위칭하는 제2 수단은, 조명 기구 내의 형광 램프를 대체하기에 적합한 구성의 단일의 하우징 내에 배열될 수 있다. 하우징은 관 형상일 수 있으며, 일반적으로 종래의 형광등의 형상에 부합한다. 대안으로, 상기 복수의 LED는 제1 하우징 내에 배열될 수 있으며, 주파수를 감지하는 제1 수단 및 상기 복수의 LED의 회로 구성을 스위칭하는 제2 수단은 제2 하우징 내에 배열될 수도 있으며, 제1 하우징은 제2 하우징에 연결되고, 연결된 제1 및 제2 하우징은 조명기구 내의 형광 램프를 대체하기에 적합한 구성 상태에 있다. 제1 및 제2 하우징은 둘이 함께 종래의 형광등의 형상에 대체로 부합하도록 서로 들어맞게 설계될 수 있다.

상기 배열체는 바람직하게는, 마그네틱 밸러스트와 전자식 밸러스트 중 하나가 사용된 제1 회로 구성에서의 상기 복수의 LED의 전력 출력을 발생시키며, 상기 출력 전력은 마그네틱 밸러스트와 전자식 밸러스트 중 다른 하나가 사용된 제2 회로 구성에서의 상기 복수의 LED의 출력 전력과 실질적으로 같은 것이다. 배열체는 바람직하게는, 제1 구성과 제2 구성 양자에서, 즉 조명기구 내에 설치된 밸러스트 유형에 관계없이, LED로부터 출력된 대략 같은 광을 제공하도록 설계되는 것이다.

조명기구 내에서, 마그네틱 밸러스트가 사용된 상기 제1 및 제2 회로 구성 중 하나로 구성된 상기 복수의 LED에 의해 생성된 광 플럭스(flux) 레벨은 바람직하게는, 상기 마그네틱 밸러스트가 사용된 형광등에 의해 생성된 광 플럭스 레벨과 실질적으로 같은 것이다. 따라서 상기 배열체는 바람직하게는 마그네틱 밸러스트가 설치된 조명기구 내에 설치될 때 종래의 형광등과 대략 같은 광이 LED로부터 출력되도록 설계되는 것이다. 상기 배열체는 또한 전자식 밸러스트가 설치된 조명기구 내에 설치될 때 종래의 형광등과 대략 같은 광이 LED로부터 출력되도록 설계되는 것이다.

본 발명의 제2 측면에 의하면, LED 램프 배열체는 옵션으로 복수의 LED의 일부 또는 전부를 통해서 흐르는 전류가 문턱 미만인 것을 표시하는 조건을 감지하고 출력을 생성하는 제3 수단 또는 회로; 및 상기 복수의 LED의 일부 또는 전부를 통해서 흐르는 전류가 문턱 미만인 때의 조건을 감지하는 상기 제3 수단의 출력을 기초로 상기 복수의 LED의 회로 구성을 스위칭하는 제4 수단 또는 회로;를 추가로 포함하는 것이다.

회로 구성을 스위칭하는 상기 제4 수단은, 제1 회로 구성과 또 다른 회로 구성 사이에서, 또는 제2 회로 구성과 또 다른 회로 구성 사이에서 듀티 사이클(duty cycle)로 스위칭할 수 있다. 회로 구성을 스위칭하는 상기 제4 수단은 특정 듀티 사이클을 가진 다른 회로 구성들 사이에서, 예컨대 전력공급 전압(power supply voltage)의 각각의 듀티 사이클 동안, 스위칭하도록 설계될 수도 있다. 예를 들면, 듀티 사이클은 전력공급 전압의 사이클의 일부 동안 제1 회로 구성으로 스위칭하고 전력공급 전압의 사이클의 나머지 부분 동안 또 하나의 다른 회로 구성으로 스위칭하는 것을 포함할 수도 있다. 이 예에서, 다른 회로 구성은 제2 회로 구성이거나, 제1 및 제2 회로 구성과 다른 제3 회로 구성일 수도 있다. 제3 및 제4 수단은, LED를 통해서 흐르는 전류가 0 또는 거의 0인 시간주기를 마그네틱 밸러스트의 인덕턴스가 단축하는 작용을 하기 때문에, 회로 구성을 스위칭하기 위해 조명기구 내에 설치된 마그네틱 밸러스트의 인덕턴스를 이용하도록 설계될 수도 있다. 그 결과, 회로에서 별도의 인덕턴스가 생략되거나, 그렇지 않을 경우 필요하게 되는 것보다 적은 인덕턴스가 사용될 수 있다.

상기 듀티 사이클은 상기 제1 및 제2 회로 구성에서의 상기 복수의 LED의 전력 출력 사이의 차이를 줄이도록 선택될 수 있다. 예를 들면, 제2 회로 구성일 때의 광 출력은 제2 회로 구성과 또 하나의 (제3의) 회로 구성 사이에서 특정한 듀티 사이클로 스위칭함으로써 조정될 수 있으며, 이 듀티 사이클은 제1 회로 구성의 광 출력에 더 가까운 광 출력을 달성하도록 선택된다. 따라서, 배열체는 조명기구에 설치된 밸러스트의 유형, 예컨대 마그네틱 또는 전자식에 관계없이 유사하거나 동일한 광을 출력할 수 있다.

추가로 또는 대안으로, 회로 구성을 스위칭하는 제4 수단은 주파수를 감지하는 제1 수단의 출력에 부분적으로 또는 전적으로 기초하여 결정되는 듀티 사이클로 회로 구성들 사이에서 스위칭할 수 있다. 이런 식으로, 특정 듀티 사이클로 회로 구성들 사이에서의 스위칭은, 조명기구에 설치된 밸러스트의 유형, 예컨대 마그네틱 또는 전자식에 따라, 추가로 또는 대안으로, 조정될 수 있다. 예를 들면, 일 유형의 밸러스트, 예컨대 마그네틱 밸러스트와 사용된 듀티 사이클은 배열체가 다른 유형의 밸러스트, 예컨대 전자식 밸러스트가 사용될 때의 듀티 사이클과 다를 수 있다. 밸러스트 유형은, 예를 들면, 본 발명의 제1 측면의 배열체에 공급된 전력의 주파수를 감지하는 제1 수단의 출력에 의해, 결정된다.

상기 복수의 LED의 일부 또는 전부를 통해서 흐르는 전류가 문턱 미만인 때의 조건을 감지하는 상기 제4 수단은, 상기 복수의 LED의 일부 또는 전부에 인가된 전압을 측정하고, 및/또는 상기 복수의 LED의 일부 또는 전부에 인가된 전압의 위상을 측정하기 위해, 상기 복수의 LED의 일부 또는 전부를 통해서 흐르는 전류를 측정할 수 있다. 제4 수단은 따라서 LED를 통과하는 낮은 전류의 조건을 검출하기 위해 다른 측정을 사용할 수 있다.

회로 구성을 스위칭하는 제4 수단은 본 발명의 제1 측면의 제2 수단과 유사하게 구성될 수 있으며, 제2 수단 및 제4 수단은 일부 또는 전부가 동일한 회로 소자 또는 소자들 내에 구현될 수도 있다. 따라서, 제2 수단 및 제4 수단은 필요한 구성요소들의 개수를 줄이기 위해 일부 또는 전부 동일한 회로 소자를 사용할 수 있다. 예를 들면, 제2 수단을 구성하는 동일한 하나 이상의 트랜지스터 스위치가 역시 제4 수단을 구성할 수도 있다.

상기 복수의 LED의 일부 또는 전부를 통해서 흐르는 전류가 문턱 미만인 때의 조건을 감지하는 상기 제3 수단은, 상기 복수의 LED의 일부 또는 전부를 통해서 흐르는 전류가 실질적으로 0인 시간의 일부 또는 전부 동안 상기 복수의 LED의 회로 구성을 스위칭하는 상기 제4 수단을 활성화시키도록 구성될 수 있다. 따라서, 회로 구성은 LED를 통과하는 전류가 0 또는 실질적으로 0일 때의 전원 사이클(power supply cycle)의 일부 동안, 즉 전력공급 전압의 0 교차점 부근에서 변경될 수 있다.

본 발명의 제2 측면의 LED 램프 배열체는 본 발명의 제1 측면의 제1 수단 및 제2 수단을 생략하는 배열체에 적용될 수도 있음을 유념해야 한다.

본 발명의 제3 측면에 의하면, 상기 배열체는 옵션으로 상기 복수의 LED의 일부 또는 전부를 통해서 흐르는 전류가 제1 문턱을 초과하거나 제2 문턱 미만인 것을 표시하는 조건을 감지하는 제5 수단; 및 상기 배열체에 제공된 전기 에너지의 전부 또는 일부를 축적하는 에너지 축적 수단 또는 회로;을 추가로 포함하고, 상기 에너지 축적 수단은, 상기 제5 수단의 출력이 상기 복수의 LED의 일부 또는 전부를 통해서 흐르는 전류가 상기 제1 문턱을 초과하는 것을 표시할 때 추가 에너지를 축적하고, 상기 제5 수단의 출력이 상기 복수의 LED의 일부 또는 전부를 통해서 흐르는 전류가 상기 제2 문턱 미만인 것을 표시할 때 이전에 축적된 에너지를 방출한다. 따라서, 에너지는 전원 사이클에서의 피크 동안(예컨대, LED를 통과하는 전류가 제1 문턱을 초과할 때) 상기 에너지 축적 수단에 저장될 수 있고, 에너지 축적 수단에 이전에 저장된 에너지는 전원 사이클에서의 골 동안(예컨대, LED를 통과하는 전류가 제2 문턱 미만일 때) LED를 통해서 흐르도록 방출될 수 있다.

배열체는 에너지 축적 수단에 축적된 에너지의 일부만을 상기 복수의 LED의 일부 또는 전부에 공급하도록 구성될 수 있다. 축적된 에너지의 일부만을 방출하면 에너지 축적 수단의 더 효율적인 운영이 달성된다.

상기 복수의 LED의 일부 또는 전부를 통해서 흐르는 전류가 제1 문턱을 초과하거나 제2 문턱 미만인 것을 표시하는 조건을 감지하는 제5 수단은 본 발명의 제1 측면의 제3 수단과 유사하게 구성될 수 있으며, 제3 수단 및 제5 수단은 일부 또는 전부가 동일한 회로 소자 및 소자들 내에 구현될 수도 있다. 따라서, 제3 수단 및 제5 수단은 필요한 구성요소의 개수를 줄이기 위해 일부 또는 전부 동일한 회로 소자를 사용할 수 있다.

본 발명의 제4 측면에 의하면, 배열체는 옵션으로 조명기구에 의해 상기 배열체에 공급된 전력의 주파수를 감지하고 출력을 생성하는 제6 수단 및 회로; 및 상기 배열체의 두 개의 입력 전력 연결선들 사이에 연결된 가변 임피던스;를 포함하고, 상기 가변 임피던스는 주파수를 감지하는 제5 수단의 출력에 따라서 변하는 임피던스를 제공한다. 전술한 것과 같이, 배열체에 공급된 전력의 주파수를 감지하면 마그네틱 또는 전자식 밸러스트를 구별할 수 있으며, 따라서 가변 임피던스는 조명기구에 설치된 밸러스트의 타입에 따라 변경될 수 있다.

주파수를 감지하는 제6 수단과 가변 임피던스는 만일 상기 감지된 주파수가 특정의 미리 결정된 주파수 범위 내이면 상기 가변 임피던스의 임피던스를 증가시킬 수 있다. 상기 미리 결정된 주파수는 마그네틱 밸러스트 및 전자식 밸러스트 중 하나로부터 출력된 주파수 범위에 대응할 수 있다.

주파수를 감지하는 제6 수단은 본 발명의 제1 측면의 제1 수단과 유사하게 구성될 수 있으며, 주파수를 감지하는 제1 수단과 주파수를 감지하는 제6 수단은 일부 또는 전부가 동일한 회로 소자 또는 소자들 내에 구현될 수 있다. 따라서, 제1 수단 및 제6 수단은 필요한 구성요소의 개수를 줄이기 위해 일부 또는 전부 동일한 회로 소자를 사용할 수 있다.

상기 가변 임피던스는 임피던스, 및 상기 배열체의 두 개의 입력 전력 연결선들 사이에 상기 임피던스를 연결하거나 분리하는 스위치를 포함할 수 있다. 상기 가변 임피던스는 대안으로 제1 임피던스, 제2 임피던스, 및 상기 배열체의 두 개의 입력 전력 연결선들 사이에 상기 제1 임피던스 및 상기 제2 임피던스 중 하나를 연결하는 스위치를 포함할 수 있다.

배열체는 하우징의 일 단부에 위치되어 조명기구와의 연결에 사용되는 두 개의 도체 핀을 포함할 수 있으며, 상기 도체 핀은 상기 배열체의 상기 두 개의 입력 전력 연결선들에 연결되고, 상기 가변 임피던스는 상기 도체 핀들 사이에 연결된다.

상기 가변 임피던스는, 주파수를 감지하는 상기 제6 수단의 출력이 마그네틱 밸러스트를 구비한 동작을 표시할 때 임피던스를 증가시킬 수 있다. 상기 가변 임피던스는, 마그네틱 밸러스트가 상기 배열체에 전력을 공급하기 위해 사용될 때 상기 조명기구 내에 존재하는 스타터 소자(starter element)가 작동되지 않도록 하는데 충분한 임피던스로 임피던스를 증가시킬 수 있다.

본 발명의 제5 측면은 하나 이상의 형광 램프를 사용하는 조명기구를 포함하며, 상기 조명기구, 상기 형광 램프에 에너지를 공급하기에 적합한 하나 이상의 마그네틱 또는 전자식 밸러스트를 포함하고, 상기 조명기구에는 상기 하나 이상의 형광 램프 대신에 본 명세서에서 설명된 것과 같은 하나 이상의 LED 램프 배열체가 설치된다.

본 발명의 제6 측면은, 마그네틱 밸러스트와 전자식 밸러스트 중 하나를 가진 조명기구 내의 형광 램프를 대체하는 배열체 내의 LED를 동작시키는 방법으로서, 상기 배열체는 복수의 회로 구성들 사이에서 스위칭 가능한 복수의 LED를 포함한다. 상기 방법은, 상기 조명기구에 의해 상기 배열체에 공급된 전력의 주파수를 감지하는 단계; 및 만일 상기 감지된 주파수가 미리 결정된 주파수 범위 내이면, 제1 회로 구성으로부터 제2 회로 구성으로 스위칭하는 단계;를 포함한다. 상기 미리 결정된 주파수 범위는 마그네틱 밸러스트 또는 전자식 밸러스트 중 하나로부터 출력된 주파수 범위에 대응할 수 있다.

상기 방법은 만일 상기 감지된 주파수가 제1 미리 결정된 주파수 범위 내이면 상기 복수의 LED를 제1 회로 구성으로 스위칭하는 단계; 및 만일 상기 감지된 주파수가 상기 제1 미리 결정된 주파수 범위와 다른 제2 미리 결정된 주파수 범위 내이면 상기 복수의 LED를 제2 회로 구성으로 스위칭하는 단계;를 포함할 수 있다. 상기 제1 미리 결정된 주파수 범위는 마그네틱 밸러스트로부터 출력된 주파수 범위에 대응하고, 상기 제2 미리 결정된 주파수 범위는 전자식 밸러스트로부터 출력된 주파수 범위에 대응할 수 있다. 본 발명의 제1 및 제2 측면에 대해 본 명세서에서 설명한 동일한 특징 및 고려사항이 본 명세서에서 설명된 방법에도 역시 적용된다.

상기 복수의 LED는 복수의 LED 그룹들로 배열될 수 있다. 상기 제1 회로 구성은 상기 LED 그룹들의 직렬 연결에 대응할 수 있고, 상기 제2 회로 구성은 상기 LED 그룹들의 일부 또는 전부의 병렬 연결에 대응할 수 있다.

상기 방법은, 마그네틱 밸러스트와 전자식 밸러스트 중 하나를 구비한 제1 회로 구성에서 동작할 때의 복수의 LED의 전력 출력이, 마그네틱 밸러스트와 전자식 밸러스트 중 다른 하나를 구비한 제2 회로 구성에서 동작할 때의 상기 복수의 LED의 전력 출력과 실질적으로 같도록, 상기 제1 및 제2 회로 구성을 배열하는 단계를 추가로 포함할 수 있다.

상기 방법은, 마그네틱 밸러스트가 사용된 제1 및 제2 회로 구성 중 하나로 구성된 복수의 LED에 의해 생성된 광 플럭스 레벨이 상기 마그네틱 밸러스트가 사용된 형광등에 의해 생성된 광 플럭스 레벨과 실질적으로 같도록, 상기 제1 및 제2 회로 구성을 배열하는 단계를 추가로 포함할 수 있다.

상기 방법은, 상기 복수의 LED의 일부 또는 전부를 통해서 흐르는 전류가 문턱 미만인 것을 표시하는 조건을 감지하고 출력을 생성하는 단계; 및 상기 출력에 기초하여 상기 복수의 LED의 회로 구성을 스위칭하는 단계를 추가로 포함할 수 있다.

상기 회로 구성을 스위칭하는 단계는, 제1 회로 구성과 또 다른 회로 구성 사이에서, 또는 제2 회로 구성과 또 다른 회로 구성 사이에서 듀티 사이클로 스위칭하는 단계를 추가로 포함할 수 있다. 상기 듀티 사이클은 상기 제1 및 제2 회로 구성에서의 상기 복수의 LED의 전력 출력 사이의 차이를 줄이도록 선택될 수 있다. 상기 회로 구성을 스위칭하는 단계는, 주파수를 감지하는 상기 제1 수단의 출력에 부분적으로 또는 전적으로 기초하여 결정되는 듀티 사이클로 회로 구성들 사이에서 스위칭하는 단계를 추가로 또는 대안으로 포함할 수 있다.

상기 방법은 또한, 상기 복수의 LED의 일부 또는 전부를 통해 흐르는 전류가 실질적으로 0일 때의 시간의 적어도 일부 동안 상기 복수의 LED의 회로 구성을 스위칭하는 단계를 포함할 수 있다.

상기 방법은, 상기 복수의 LED의 일부 또는 전부를 통해서 흐르는 전류가 제1 문턱을 초과하거나 제2 문턱 미만인 것을 표시하는 조건을 감지하는 단계; 상기 복수의 LED의 일부 또는 전부를 통해서 흐르는 전류가 상기 제1 문턱을 초과할 때, 상기 배열체에 제공된 전기 에너지의 일부 또는 전부를 에너지 축적수단에 축적하는 단계; 및 상기 복수의 LED의 일부 또는 전부를 통해서 흐르는 전류가 상기 제2 문턱 미만일 때 이전에 축적된 에너지를 방출하는 단계;를 추가로 포함할 수 있다. 상기 이전 축적된 에너지를 방출하는 단계는 상기 에너지 축적수단에 축적된 에너지의 일부만을 상기 복수의 LED의 일부 또는 전부에 공급하는 단계를 포함할 수 있다.

상기 방법은, 상기 조명기구에 의해 상기 배열체에 공급된 전력의 주파수를 감지하는 단계; 상기 배열체의 두 개의 입력 전력 연결선들 사이에 연결된 가변 임피던스를 제공하는 단계; 및 상기 감지된 주파수에 기초하여 상기 가변 임피던스를 변경하는 단계;를 추가로 포함할 수 있다.

상기 방법은, 만일 상기 감지된 주파수가 특정의 미리 결정된 주파수 범위 내이면 상기 가변 임피던스의 임피던스를 증가시키는 단계를 추가로 포함할 수 있다. 상기 미리 결정된 주파수 범위는 마그네틱 밸러스트 및 전자식 밸러스트 중 하나로부터 출력된 주파수 범위에 대응할 수 있다. 상기 방법은, 마그네틱 밸러스트가 상기 배열체에 전력을 공급하기 위해 사용될 때 상기 조명기구 내에 존재하는 스타터 소자가 작동되지 않도록 하는 충분한 임피던스로 상기 가변 임피던스의 임피던스를 증가시키는 단계를 추가로 포함할 수 있다.

다음에는 첨부한 도면을 참조하여 본 발명의 특정한 고려사항, 측면들 및 실시예가 설명되며, 도면에서 같거나 유사한 요소들, 부품들, 및 측면들에는 동일한 참조부호가 부여되며, 이것들은 단지 예로서 제시되는 것이며 어떤 식으로든 본 발명의 실시예를 한정하는 것으로 해석될 수 없다. 도면에서:
도 1은 마그네틱 인덕터 기반 밸러스트를 가진 조명기구 내의 배열체에 대한 구성을 도시한다.
도 2는 전자식 밸러스트를 가진 조명기구 내의 배열체에 대한 구성을 도시한다.
도 3은 수평축에 전압을 표시하고 수직축에 전력(power)을 표시하여 전자식 밸러스트의 전력 특성을 도시한다.
도 4는 수평축에 전압을 표시하고 수직축에 전력을 표시하여 마그네틱 인덕터 기반 밸러스트의 전력 특성 모델을 도시한다.
도 5는 LED 램프 배열체의 일 실시예를 모식적으로 도시한다.
도 6은 LED 램프 배열체의 다른 실시예를 모식적으로 도시한다.
도 7은 LED 램프 배열체의 다른 실시예를 모식적으로 도시하며, 추가로 라인 조정(line regulation) 회로를 포함한다.
도 8은 LED 램프 배열체의 또 다른 실시예를 모식적으로 도시한다.
도 9는 LED 램프 배열체를 위한 에너지 축적회로를 모식적으로 도시한다.
도 10은 LED 램프 배열체를 위한 가변 임피던스 회로를 모식적으로 도시한다.
도 11은 여러 개의 다른 구성의 LED 그룹들에 대해서 마그네틱 밸러스트 모델(그래프 A) 및 전자식 밸러스트 모델(그래프 C, D 및 E)과, 상기 회로 구성의 동기식 스위칭을 사용하는 마그네틱 밸러스트 모델(그래프 F)의 전력특성을 함께 도시한다.
도 12는 종래의 형광 램프가 설치된 조명기구 내의 마그네틱 밸러스트에의 입력 전압과 마그네틱 밸러스트로부터의 출력 전류에 대한 오실로스코프 측정치를 도시한다.
도 13은 라인 조정수단을 갖지 않은 LED 램프 배열체의 실시예에서 부하에의 입력 전압, 입력 전류, 및 정류된 전류와, 스위치 전류의 오실로스코프 측정치를 도시한다.
도 14는 라인 조정수단을 가진 LED 램프 배열체의 실시예에서 부하에의 입력 전압, 입력 전류, 및 정류된 전류와, 스위치 전류의 오실로스코프 측정치를 도시한다.

본 발명의 실시예에 뒤이어, 본 발명의 실시예의 특징들에 대해 기술적 특성과 현상에 관하여 설명한다.

마그네틱 밸러스트와 전자식 밸러스트는 모두 형광등을 점등 및 제어하고, 그것에 공급된 전류를 제한하며 형광등에 의해 소모되는 전력을 조정하도록 설계된다. LED의 전자적 특성으로 인해, 본 발명의 실시예는, 두 유형의 밸러스트가 불완전한 LED 드라이버로서 기능하도록 적응될 수 있다는 놀라운 통찰력에 기초하고 있으며, 실시예에서 특정한 개수의 LED를 가진 하나 이상의 줄(string) 또는 그룹의 전체 순방향 전압이 실제의 전력 소모를 결정한다. LED의 순방향 전압은, LED의 애노드의 전압이 LED의 캐소드의 전압보다 높다면 LED에서의 전압 강하와 같다. 특성이 알려진 특정한 개수의 LED를 직렬로 연결하여 추정될 수 있는 특정의 순방향 전압에서, LED는 같은 밸러스트에 대해 동등한 형광등과 동일하거나 거의 동일한 양의 전력을 소모할 것이다.

LED는 한 줄의 LED를 형성하는 회로에 배열될 수 있으며, 줄 내의 LED의 개수를 변경하거나, 줄 내에 직렬로 또는 병렬로 접속된 LED의 개수를 변경하기 위해, LED를 줄에 추가하거나 줄로부터 LED를 제거할 수 있다. 따라서, LED 줄의 총 순방향 전압은 조정될 수 있으며, 그에 의해 전력 출력을 증가 또는 감소시킨다.

마그네틱 밸러스트와 전자식 밸러스트는 상이한 입력 전력 레벨에 대해서 다른 행동을 보일 수 있다. 도 3은 전형적인 전자식 밸러스트에 대한 특성 곡선을 도시하며, 출력 전압이 증가함에 따라 밸러스트에 의해 공급되는 전력이 대략 선형적으로 증가하여, 전류원으로서의 그 응용성을 보여준다. 주목할 점은 전자식 밸러스트는 통상적으로 전력이 일단 특정 레벨에 도달하면 밸러스트에 의해 발생된 전류를 자동으로 아래로 이동시키는 과전력 보호수단을 포함한다는 점이다.

도 4는 (과전력 보호수단을 포함하지 않는) 전형적인 마그네틱 밸러스트에 대한 특성 곡선을 도시한다. 도 4에서와 같이, 밸러스트에 의해 공급된 전력은 출력 전압에 따라 최대 점(10)까지 증가한 후, 전압이 더 증가하면 감소한다. 마그네틱 밸러스트가 한 줄의 LED에 전력을 공급하기 위해 사용될 때, 최대점(10)에서의 상황에 비해 LED 줄의 총 순방향 전압의 증가는 동작점을 최대 점(10)의 우측으로 이동시키며 그 결과 전력의 감소를 초래한다.

도 4에서 알 수 있는 바와 같이, 특성 곡선은 최대 점(10)에서 동작할 때 상이한 두 전압에서의 동일한 출력 전력을 보여준다. 예를 들면, 도 4의 파선(11, 12에 의해 표시된 것처럼, 약 50V와 210V의 동작 전압에서 40 와트의 출력 전력이 얻어진다. 이들 두 개의 전압에서, 조명기구는 두 개의 다른 전류 레벨과 두 개의 다른 역률에서 동작할 것이며, 출력 전력은 실질적으로 동일하다. 하지만, 더 높은 전압 동작점에서, 무효전력은 현저히 감소되며, 따라서 코일 및 연결선 내의 저항성 손실과, 밸러스트 코어의 자화 및 포화 손실 역시 감소하게 되므로, 조명기구는 위에서 언급한 출력 전력에서 더 낮은 입력 전력을 가지며 그 결과 더욱 효율적으로 동작한다.

LED는 일반적으로 형광등보다 (약간) 더 효율적으로 광을 생성하는데, 이는 LED 조명이 지향성이 있고 원하는 방향으로 광을 조향하기 위한 손실이 더 낮기 때문이며, 따라서 LED 조명을 위해 필요한 전력은 일반적으로 동일한 광 레벨에서 형광 조명보다 상당히 더 낮다. 그러나 효율은 낮은 전압 점에서 동작할 때 상당히 상쇄될 수 있으며, 이것은 LED 조명의 사용에 의해 예상될 수 있는 전력 절감을 완전히 무효로 할 수도 있다.

반면에, 본 발명의 일 측면에 따라서 제안된 배열의 효율은 도 4의 파선(12)에 의해 식별된 더 높은 전압 점에서 현저히 더 높다. 따라서, 적어도 마그네틱 밸러스트를 가진 조명기구에 대해서는, (도 4의 최대 점(10)과 관련된 전압 레벨보다 더 높은 전압에서 동작점을 가진) 더 높은 전압 설정이 바람직하다. 반면에, 전자식 밸러스트는 일반적으로 "(능동) 역률 보정"을 위해 구성되며, 이것은 전체 출력 전력 범위에 걸쳐 역률이 거의 일정하게(즉, 동작점의 전압 레벨에 관계없이) 한다. 따라서, 전자식 밸러스트에서 시스템 효율은, 전자식 밸러스트의 입력 주 전원의 고주파 출력 전력으로의 변환 효율에 의해 주로 결정된다. 능동 역률 보정으로 인해, 출력 전력을 낮추는 것은 입력 전력의 감소와 관련되며, 시스템의 동작이 더 적은 전력을 소모하게 만든다.

마그네틱 밸러스트와 전자식 밸러스트 양자와 관련하여 전술한 고려의 결과는, 바람직하게는 전자식 밸러스트 및 마그네틱 밸러스트 양자와 양립할 수 있는, 본 발명의 일 실시예에 따른 배열이, 대체 형광 램프를 사용하기 위한 조명기구 내에 보통 배열되는 두 가지 유형의 밸러스트(즉, 마그네틱 밸러스트와 전자식 밸러스트)에 대해서 상당히 다를 수 있는, 두 개의 다른 전압 레벨과 두 개의 다른 전류 레벨에서 동작될 수도 있다는 것이다.

동작 조건들의 예가 아래 표에 제시되어 있다. 표 1은 형광 램프에 대한 것이다.

밸러스트 유형	주파수(Hz)	전력(W)	램프 전압(V_RMS)	램프 전류(mA_RMS)
마그네틱	50	39	113	345
전자식	25000	34	100	340

표 2는 본 발명의 일 실시예에 대한 것이다.

밸러스트 유형	주파수(Hz)	전력(W)	램프 전압(V_RMS)	램프 전류(mA_RMS)
마그네틱	50	28	215	130
전자식	25000	28	90	311

일 실시예에 따르면, 상이한 유형의 밸러스트들에 의해 요구되는 상이한 전압 및 전류 레벨에서 동작에 적합한 배열체가 제공된다.

본 발명의 실시예들에서, 마그네틱 밸러스트 및 전자식 밸러스트의 각각의 유형들에 대한 상이한 전압 및 전류 레벨은, 조명기구 내에 설치된 밸러스트 유형에 따라서 변경될 수 있는 회로 구성으로 복수의 LED를 배열함으로써 달성된다. LED는 한 줄의 LED로 배열될 수 있으며, 밸러스트로부터의 전력 공급 전압이 LED 줄에 걸쳐 인가된다. LED 줄은 둘 이상의 상이한 회로 구성으로 배열될 수 있는 LED의 복수의 그룹 또는 부분줄(substring)을 포함한다. LED들의 각각의 그룹은 보통 복수의 LED를 포함할 것이고, 한 그룹 내의 LED들은 직렬, 병렬, 또는 양자의 조합으로 접속될 것이며, 또한 단일의 LED를 포함하는 하나 이상의 그룹을 갖는 것도 가능하다.

하나의 가능한 구현은, LED 줄의 회로 구성을 변경하기 위해 그룹들 중 하나 이상이 직렬 또는 병렬로 배열될 수 있도록 접속되는 복수의 그룹으로 LED들을 배열하는 것이다. 또 하나의 가능한 구현은, LED 줄의 회로 구성을 변경하기 위해 LED 그룹들 중 하나 이상을 바이패스 또는 단락하거나 분리하는 것이다.

LED 줄의 회로 구성은, LED의 그룹들 사이의 접속을 변경하기 위해 하나 이상의 스위치를 포함하여 변경될 수 있다. LED 그룹들은 독립적으로 스위칭될 수 있으며(즉, 한 그룹의 LED를 다른 그룹들과의 직렬 또는 병렬 구성으로 스위칭하거나, 한 그룹을 바이패싱, 단락, 또는 분리시킴), 또는 복수의 그룹의 LED의 회로 구성에서 통합된(co-ordinated) 변경을 달성하기 위해 복수의 그룹이 동시에 스위칭될 수도 있다. 예를 들면, 세 그룹의 LED를 포함하는 LED 줄의 경우라면, 이 세 그룹은, 세 그룹의 LED들이 전력공급 전압에 대해 직렬로 접속되어 있는 직렬 구성과, 상기 세 그룹의 LED들이 전력공급 전압에 대해서 서로 병렬 접속되어 있는 병렬 구성 사이에서, 스위칭될 수 있다.

도 5는 예시적인 LED 램프 배열체(13)의 모식도로서, 두 개의 전파 정류기(31a, 31b) 및 임피던스(32a, 32b)(다른 실시예에서는 인덕터, 저항기 또는 이것들의 조합일 수 있음), 및 상기 정류기들의 출력에서 전력공급선(30a, 30b) 사이에 배열된 LED 줄을 포함한다(또한 정류기(31a, 31b)와 임피던스(32a, 32b) 사이에 안전 스위치들이 도시되어 있다). 상기 배열체(13)는 종래의 형광등에 비슷한 치수를 가진 단일의 하우징 내에 설치될 수 있으며, 형광등 대신에 종래의 형광 조명기구에 설치될 수 있다.

도 5에 도시한 실시예는, 하우징의 일 단부를 향해 위치된 정류기(31a)와 타 단부에 위치된 정류기(31b)를 구비는 2-종단형 설계로서, 상기 두 정류기의 입력에서 주 전력공급 전압을 공급받는다. 그러나 배열체(13)는 또한 하우징의 일 단부에 위치된 정류기들 중 하나에서 주 전력공급 전압을 받는 1-종단형 동작을 위해 개조될 수도 있다.

LED 줄은 제1 그룹(16)에 배열된 LED(14)와 제2 그룹(17)에 배열된 LED(15)를 포함한다. 그룹들(16, 17) 각각은 제1 부분줄 내에 직렬 접속된 복수의 LED와, 옵션으로, 제1 부분줄과 병렬 연결된 제2 부분줄 내에 직렬 접속된 복수의 LED를 포함한다. 각 그룹 및 그룹들의 배열체 내의 LED의 총 개수는, 결과적인 실제 소비 전력이 예를 들면 대체될 형광 램프에 의해 소비된 전력과 동등하도록, 아래 설명된 방식으로 선택될 수 있다.

배열체(13)는 제1그룹(16)의 LED들 및 접속 다이오드(23)에 병렬로 접속된 제1 스위치(19)를 가진 제1 바이패스 배선(18)과, 제2그룹(17)의 LED들 및 접속 다이오드(23)에 병렬로 접속된 제2 스위치(21)를 가진 제2 바이패스 배선(20)을 추가로 포함한다. 접속 다이오드(23)는 대안의 실시예에서 적합한 제어 스위치로 대체될 수도 있다. 스위치(19, 21)는 LED 줄의 회로 구성을 변경하는 기능을 하기 때문에 이후부터는 구성 스위치(configuration switch)라고 지칭한다.

LED 줄의 회로 구성은 구성 스위치(19, 21)를 동작시킴으로써 변경될 수 있다. LED 그룹(16, 17)은, 구성 스위치(19, 21)가 모두 개방 상태(즉, 전류가 흐르지 않음)일 때, 전력공급선(30a, 30b)의 사이에 직렬로(다이오드(23)를 통해) 연결된다. LED 그룹(16, 17)은 구성 스위치(19, 21)가 모두 폐쇄 상태(즉, 전류가 흐름)일 때, 전력공급선(30a, 30b)과 병렬로(다이오드(23)를 통해) 연결된다. 만일 스위치(19)가 폐쇄 상태이고, 스위치(21)가 개방 상태이면, 제2 그룹(17)의 LED들은 전력공급선(30a, 30b) 사이에 연결되지만, 제1 그룹(16)의 LED들은 제2 그룹(17)과 직렬로 유지되고 효과적으로 바이패스된다. 만일 스위치(19)가 개방 상태이고, 스위치(21)가 폐쇄 상태이면, 제1 그룹(16)의 LED들은 전력공급선(30a, 30b) 사이에 연결되지만, 제2 그룹(17)의 LED들은 제1 그룹(16)과 직렬로 유지되고 효과적으로 바이패스된다.

따라서, 배열체(13)의 4개의 동작 모드가 실현된다. 바람직한 실시예에서, 구성 스위치(19, 21)가 동일한 상태(예컨대, 스위치 모두가 개방 상태 또는 스위치 모두가 폐쇄 상태)에 있도록 구성 스위치를 제어함으로써, 스위칭 제어가 용이해지는 동시에 배열체(13)를 마그네틱 또는 전자식 밸러스트에 적응시키기 위해 충분한 동작의 다양성이 달성된다.

구성 스위치(19, 21)는 조명기구에서 사용된 밸러스트의 유형에 따라서 회로 구성을 조정하도록 제어될 수 있다. 이것은 마그네틱 밸러스트 또는 전자식 밸러스트의 존재를 검출하거나 밸러스트의 두 유형들 사이를 구별하고, 그에 따라 구성 스위치를 제어하는 제어회로를 제공함으로써 달성될 수 있다. 예를 들면, 제어회로는 예컨대 전압 또는 전류의 주파수를 검출함으로써, 밸러스트에 의해 출력된 전압 또는 전류의 특성을 검출할 수도 있다. 제어회로의 일 실시예가 도 7에 도시되어 있으며, 이하에서 설명한다. 또한, 다른 많은 실시예가 사용될 수도 있다.

일 실시예에서, 제어회로는, 마그네틱 밸러스트의 사용을 나타내는 입력을 받을 때 스위치(19, 21)를 모두 개방하고, 전자식 밸러스트의 사용을 나타내는 입력을 나타내는 받을 때 스위치(19, 21)를 모두 폐쇄한다. 이것에 의해 LED 줄의 회로 구성이 변경되며, 두 그룹(16, 17)의 LED들은 마그네틱 밸러스트가 사용될 때 전력공급선(30a, 30b) 사이에 직렬로 연결되고, 두 그룹(16, 17)의 LED들은 전자식 밸러스트가 사용될 때 전력공급선(30a, 30b) 사이에 병렬로 연결된다. 이렇게 하여, LED 줄에 걸린 순방향 전압은 LED 램프 배열체를 구동하기 위해 사용된 밸러스트의 유형에 따라서 변경된다.

실제 배열체에서 구성 스위치(28, 29) 메커니즘을 제어하는 제어회로는 마그네틱 밸러스트와 전자식 밸러스트를 구별하는 검출부와, 회로 구성 사이에, 예컨대 직렬 회로 구성과 병렬 회로 구성 사이에 실제 스위칭을 수행하는 스위치부를 포함할 수 있다. 마그네틱 밸러스트는 기본 주파수, 통상 50Hz 또는 60Hz에서 동작하고, 전자식 밸러스트는 높은 주파수에서, 밸러스트 유형 및 브랜드에 따라서 통상 20kHz 내지 50kHz 사이에서 동작한다. 이러한 동작 주파수의 차이는 밸러스트 유형 사이를 구별하기 위해 사용될 수 있다.

도 6은 세 그룹(25, 26, 27)의 LED들을 가진 LED 램프 배열체(24)를 구비한 또 다른 실시예를 도시하며, 각각의 그룹은 같은 개수의 LED를 포함하고 있다. 도 5의 실시예에서와 마찬가지로, 세 그룹의 LED들의 구성은 구성 스위치(28, 29)를 사용하여 직렬 구성과 병렬 구성 사이에서 스위칭될 수 있다. 이 실시예는 상기 구성 스위치들이 다른 회로 구성을 생성할 수 있도록 복수의 접속 다이오드(도 5의 실시예에서의 접속 다이오드(23)와 유사함)를 포함하며, 이것들은 그 제어가 적합하다면 스위치에 의해 대체될 수 있다. 구성 스위치들은 아래 설명과 같이 구성되거나 제어될 수 있다.

도 8은 도 6의 배열을 더 상세히 표현하는 도면으로서, LED의 그룹들(25, 26, 27)은 단순화를 위해 하나의 LED 기호로 표시되어 있다. 도 8에 도시된 실시예는 두 개의 구성 스위치(28, 29)를 포함하며, 각각은 트랜지스터 스위치(28a, 29a)와 주파수 검출회로(28b, 29b)를 포함한다. 스위치들(28a, 29a)은 예를 들면, 간단한 트랜지스터 스위치들, 달링톤(Darlington) 스위치들 및 전하 펌프(charge pump) 구동식 트랜지스터들, 릴레이 및/또는 다른 유형의 전기기계식 스위치들을 포함할 수 있다. 주파수 검출회로(28b, 29b)는 마그네틱 밸러스트와 전자식 밸러스트 사이를 구별하고, 스위치(28a, 29a)를 제어하기 위한 적절한 입력을 제공한다. 주파수 검출회로(28b, 29b)의 간단한 구현 예는 필터이며, 예를 들면 도 8에 도시한 인덕터, 저항기, 커패시터 회로, 능동 필터, 고주파수(예컨대, 전자식 밸러스트로부터) 및 저주파수(예컨대, 마그네틱 밸러스트로부터) 사이를 구별하는 출력을 생성할 수 있는 임의의 회로가 될 수 있다.

이제, 본 발명에 따른 배열체 및 형광 램프를 갖는, 마그네틱 밸러스트 및 전자식 밸러스트에 대한 결과의 예를 포함하는 아래 표를 참조한다.

	마그네틱 밸러스트		전자식 밸러스트
	형광등	LED	형광등	LED
흡수된 전력	36	28	40	31
역률	0.42	0.82	0.98	0.96
무효전력	49	6	1	1
피상전력	61	29	40	31

각각의 그룹 내 LED 개수의 선택과 그룹의 구성, 및 전체 줄의 LED 개수에 대해서, 전술한 설명에 추가로 다음을 덧붙인다.

설계 과정의 시작에서, 통상의 기술자에게 알려진 고려사항들에 기초하여 결정된 설계에 필요한 특성을 가진 하나 이상의 LED가 선택된다. 선택된 LED의 분석 모델이 생성된다. 그와 같은 모델은 필요한 만큼 복잡할 수 있지만, 대부분의 경우에는, 비대칭 V-I(전압-전류) 특성을 나타내는 이상적인 다이오드, LED의 순방향 전압을 나타내는 전압원, 및 LED의 직렬 저항을 나타내는 저항기를 포함하는 간단한 선형 모델이면 충분하다. 또한 마그네틱 밸러스트의 분석 모델도 생성된다. 마그네틱 밸러스트의 주요 특성은 인덕터의 특성이며, 가장 간단한 모델은 (동작 주파수에서 결정된) 밸러스트와 같은 인덕턴스를 가진 이상적인 인덕터의 모델일 수 있다.

이들 두 모델은 한 모델로 결합될 수 있으며 이 모델은 다수의 LED와 이들 LED에 의해 흡수된 전력 사이의 관계를 생성하기 위해 수학적으로 또는 분석적으로 해석될 수 있다. 이 관계의 복잡도 및 정확도는, 이 관계를 결정하기 위해 선택된 모델들의 복잡도 및 정확도, 모델들이 선형인 범위, 및 상기 관계를 찾는 방법에 종속할 것으로 예상된다. 설계 과정의 이 시점에서, 시스템의 모델의 정확도는 선택된 LED 및 필요시 조정된 모델들을 사용하여 경험적 시험으로 점검될 수 있다.

다음, 전자식 밸러스트의 모델이 필요하다. 전자식 밸러스트를 모델링할 때 부딪히는 주요 문제는 전자식 밸러스트의 복잡성과, 전자식 밸러스트의 상이한 브랜드들 및 유형들 사이의 구동 메커니즘의 광범위한 분산이다. 한 가지 접근법은, 예를 들면 대체되는 형광등의 IEC 규격에 기초하여, 특정 유형의 형광등에 대한 미리 결정된 셋업 또는 동작점으로부터 기준 전자식 밸러스트를 측정하고 특징짓는 것이다. 그 다음 이것은 선형화되고, 모델로 변환되어 LED 모델과 결합될 수 있다. 그 다음, 마그네틱 밸러스트에서와 거의 같은 방식으로, 다수의 LED와 전력 사이의 관계가 추정될 수 있다.

이 과정은, 병렬 접속된 LED가 많을수록 직렬 접속된 LED가 더 적고 따라서 더 낮은 전력을 시사하는 것을 고려하여, 같거나 다른 길이의 몇 개의 병렬 LED 줄에 대해 반복될 수 있다.

그 다음 모든 관계가 하나의 그래프로 도시되어, 도 11에 도시된 것과 같은 한 세트의 곡선들을 생성한다(곡선들의 형상 및 값들은 밸러스트의 유형 및 와트량, LED의 유형 및 온도, 공급 전압 및 주파수 등과 같은 다수의 인자들에 따라 변할 것이다). 상기 곡선들은 수평축 상의 밸러스트에 의해 구동된 LED 줄의 총 순방향 전압에 대해 수직축 상의 전력을 도시한다. 도 11에 도시된 곡선(A)은, LED 줄을 위한 특정 순방향 전압을 달성하기 위해 직렬 및 병렬로 연결된 특정 개수의 LED를 가진 회로 구성으로 배열된 선택된 유형의 LED들로 구성된 LED 줄을 구동하는 마그네틱 밸러스트의 특성 모델을 도시한다. 곡선(B~E)은 선택된 유형의 LED로 구성되지만 직렬 및 병렬 접속된 가변 개수의 LED를 가진 LED 줄의 회로 구성의 다수의 변형에 대해, 전자식 밸러스트의 특성 모델을 도시한다. 곡선(F)은 여기서 설명된 것과 같은 라인 조정이 사용될 때 마그네틱 밸러스트에 대한 곡선(A)의 변화이다.

마그네틱 및 전자식 밸러스트와 함께 사용될 때 소비 전력이 같도록 LED 램프 배열체를 설계하는 것이 대부분의 환경에서 바람직하다. 따라서, 최적의 동작점들은 관련 곡선들의 교차점에서 가장 적절히 선택되는 것으로 생각된다. 그러나 이 교차점들은 LED 줄에 포함된 전체 수의 LED에서(즉, 양의 정수) 거의 교차하지 않기 때문에 이론적인 동작점들일 뿐이다. 예를 들면, LED 줄이 직렬 접속과 병렬 접속 사이에서 스위칭되는 LED의 그룹들을 포함할 때, (예컨대, 전자식 밸러스트 동작을 위한) LED의 병렬 그룹들의 개수는 바람직하게는 (예컨대, 마그네틱 밸러스트 동작을 위한) LED의 직렬 그룹들의 개수와 같은 것이다.

LED 램프 배열체를 다른 전력에서 동작시키거나 LED 램프 배열체의 상이한 회로 구성들을 서로 더 가까운 전력에서 동작시키기 위해서는, 상기 특성은 원하는 점들에서 또는 근처에서 교차가 일어나는 그러한 방식으로 이동되어야 할 것이다. 이것을 달성하기 위해, 라인 조정 수단을 포함하는 실시예가 이어서 개시된며, 이 실시예에서 오프셋(offset)은 마그네틱 밸러스트에 대해 LED 줄 또는 그룹의 전체 전압/전력 곡선을 위로 효과적으로 이동시키며, 이것은 선택된 주 전압에서 스위칭 수단의 듀티 사이클을 선택함으로써 수행될 수 있다. 그러면 LED 전력은 그래프 상의 각 점에서 증가되며 교차점은 임의의 전력 레벨로 이동될 수 있다(전자식 밸러스트 구성에서 정수 LED 값들에 여전히 제한되지만).

LED 줄 내의 LED의 전체 개수를 결정하는 방법이 이하에서 설명된다. 먼저, 원하는 전력에 가장 가깝지만 항상 그 아래에 있는 마그네틱 밸러스트 특성과 교차하는 전자식 밸러스트 곡선을 선택함으로써, 병렬 LED 그룹들의 개수가 결정된다. 그 다음, 이전에 언급된 전자식 밸러스트 곡선에서, 원하는 전력에 가장 가까운 전력에 해당하는 LED의 개수를 선택함으로써, 각각의 병렬 그룹 내의 부분줄의 길이가 선택된다. 그 다음, 마그네틱 밸러스트의 특성이 이동되어 그룹당 LED의 개수와 그룹 개수의 곱에 의해 얻어진 LED의 개수에 대한 전력 출력이, 설계 선호에 따라서, 전자식 밸러스트의 전력 또는 원하는 전력과 같도록, 상기 라인 조정 수단의 오프셋이 선택된다.

라인 조정 및 동기식 스위칭

전자식 밸러스트는 통상 출력 전류 및 출력 전력을 능동적으로 제어하고 또한 AC 주 전력공급 전압의 변화를 보상하도록 설계된다. 마그네틱 밸러스트는 일반적으로 그러한 보상을 제공하지 않으며, 그와 같은 밸러스트에 연결된 램프(형광 또는 LED)는 AC 주 전압의 이러한 변화에 응답하여 가변 전력 소비와 가변 광 출력을 나타낼 것이다.

전력공급 전압에서의 이러한 변화들을 보상하기 위해, LED 램프 배열체는 라인 조정 회로 또는 장치를 포함할 수 있다. 그와 같은 실시예에 있어서, 마그네틱 밸러스트의 전압/전력 곡선은 명목 AC 주 전압(예컨대, 220VAC)에서 모델링되는 것이 아니라 전압의 최대 허용 편차(예컨대, 220 VAC + 10% 최대 편차)을 고려하는 최대 예상 AC 주 전압 값에서 모델링된다. 이런 식으로, 상기 최대 값보다 낮은 모든 AC 주 전압 값들(명목 및 최소 예상 AC 주 전압 값들을 포함)은 원하는 최대 출력보다 낮은, 램프 내의 LED에 의한 전력 소모로 귀결될 것이며, 이것은 그 다음에 아래에 설명된 방식으로 증가될 수 있다.

LED의 거의 정적인 순방향 전압과 함께 AC 주 전원의 교류 전압은, 조명기구에 대한 입력 전류가 실질적으로 0인 시간을 초래한다. 이것은 도 12에 도시되어 있으며, 이 도면은 종래의 형광등에 설치된 조명기구 내의 마그네틱 밸러스트로부터의 출력 전류와 마그네틱 밸러스트에 대한 입력 전압의 오실로스코프 측정치를 보여준다. 도시된 것과 같이, 출력 전류 파형은 전류가 0 또는 거의 0인 작은 시간주기(time period)를 나타낸다(이하에서, 0-전류 주기라고 함). 이 0-전류 주기는, LED에 인가된 전압(예컨대 전력공급선(30a, 30b) 상의 전압)이, 정상 동작에서 LED 줄의 총 순방향 전압에 해당하는 LED의 부하 전압 아래로 떨어질 때, 발생한다. 조명기구가 전파 정류기를 포함하는 경우, 이 0-전류 주기는 각각의 주 전압 사이클(예컨대, 100 Hz 또는 120 Hz에서) 두 번 발생한다.

마그네틱 밸러스트는 그것의 인덕턴스에 의해 이러한 0-전류 주기를 효과적으로 단축하지만, 대부분의 실제 구성에서 상기 주기는 유지되며, 순간 AC 주 전압이 상기 배열cp의 부하 전압보다 높이 상승하는 순간에 종료한다. LED 램프 배열체는 0-전류 주기의 길이를 추가로 감소시키기 위해 0-전류 주기 동안 부하 전압을 하락시키는 수단을 포함하는 것도 가능하다.

예시적인 실시예에서, LED의 회로 구성은, 예를 들면 LED 그룹들 중 하나 이상을 바이패싱(단락) 또는 분리시킴으로써, 또는 LED 그룹들 중 하나 이상을, 0-전류 주기의 적어도 일부 동안, 하나 이상의 다른 LED 그룹들과 병렬인 병렬 구성으로 스위칭함으로써, 변경될 수 있다. 이것은 밸러스트의 입력에서의 순간 전압에 대한 부하 전압(즉, LED 줄에 걸린 순방향 전압)을 낮추며, 이것은, 전류가 다시 LED를 통해서 흐르도록 순간 공급 전압이 부하 전압을 초과하기 위해 필요한 시간을 감소시킨다.

LED의 회로 구성은, 부하 전압을 낮추기 위해, 전용 제어 스위치를 사용하여 또는 LED 회로 구성 스위치들 중 하나 이상을 사용하여 변경될 수 있다. 이 스위치는, 더 높은 부하 전압을 가진 회로 구성으로부터 더 낮은 부하 전압을 가진 회로 구성까지, 마그네틱 밸러스트에 걸리는 순간 전압을 증가시키며 이것에 의해 LED를 통과하는 전류의 더 빠른 상승이 이루어진다. 실질적으로 전류가 0인 시간 간격이 단축되고 역률이 증가된다. LED에 공급된 평균 또는 RMS 전류는, 회로 구성이 낮은 부하 전압으로 스위칭되는 때를 변경함으로써, 제어되는 것이 가능하다. 낮은 부하 전압 구성으로의 스위칭은, 입력 전압에 기초한 순방향 보상의 공급에 의해 또는 실제 측정된 LED 전류에 기초한 폐쇄 루프 조정에 의해 수행될 수 있다.

본 발명의 이 측면에 따른 실시예가 도 7에 도시되어 있다. 이 실시예에서, 제어회로(34)는 LED를 흐르는 전류를 감지하고 그 전류에 기초하여 스위치(28)를 제어한다. 이 실시예에서, 제어회로(34)는 LED 전류가 흐르는 임피던스(33)에 걸리는 전압을 감지함으로써 LED들의 그룹들(25, 26, 27) 중 하나 이상을 통과해서 흐르는 전류를 감지한다. 이 실시예에서, 제어회로(34)는 또한 두 입력을 수신하며, 제1 입력은 감지된 전류를 표시하고, 제2 입력은 주파수 검출기(35)로부터 온다. 제어회로(34)가, 마그네틱 밸러스트에 대해 예상된 범위의 주파수를 표시하는 주파수 검출기(35)로부터의 입력과, 감지된 LED 전류가 문턱(threshold)보다 낮은 예컨대 0 또는 거의 0인 것을 표시하는 입력 둘 다를 수신할 때, 제어회로(34)는 스위치(28)를 닫도록 개조될 수 있다.

이 실시예에서, 스위치(29)는 주파수 검출기(35)로부터의 입력에 의해 제어되며, 주파수 검출기(35)가, 전자식 밸러스트가 사용되는 것을 표시할 때 스위치(29)는 개방 상태로 유지되고, 마그네틱 밸러스트가 사용되는 것을 표시할 때 스위치(29)는 폐쇄 상태로 유지된다.

예를 들면, 스위치(29)가 폐쇄되어 있는 마그네틱 밸러스트 동작 동안에 라인 조정이 활성화되어, 예컨대 마그네틱 밸러스트 회로 구성을 생성한다. 스위치(28)가 개방 상태일 때, LED 그룹(26, 27)은 병렬로 연결되며, LED 그룹(25)은 LED 그룹(26, 27)의 조합과 직렬로 연결된다. 그러한 구성에서, 총 LED 전압 강하는 하나의 LED 그룹들 중 하나의 총 LED 전압 강하의 2배이다. 스위치(28)를 폐쇄하면 모든 LED 그룹들(25, 26, 27)이 병렬로 연결되며, 이것은 총 LED 전압 강하를 하나의 LED 그룹의 총 전압 강하까지 효과적으로 감소시킨다. 따라서, 스위치(28)를 폐쇄하면 결과적으로 LED 부하에서의 전압을 저하시키며, 그리고 전술한 것과 같이, 이러한 저하는 밸러스트 전압이 증가를 초래하며 이것은 전류의 더 빠른 상승을 초래한다. 도시된 실시예에서, 스위치(28)는 라인 조정에 전용된 스위치이다. 대안으로, 도 5의 실시예와 관련하여 위에서 설명된 것과 같이, 회로 구성을 변경하기 위해 사용되는 스위치들 중 하나 이상은, 라인 조정 스위치로서 추가로 동작하도록 구성될 수 있다.

라인 조정을 위해 사용된 낮은 스위칭 주파수(통상적으로, 100Hz 또는 120Hz) 때문에, 무선 주파수에서 전자기 간섭이 거의 없다.

마그네틱 밸러스트의 손실도 표준 형광등과의 사용에 비해서 역시 약간 감소된다. 배열체 내의 LED 전압 강하와 AC 주 전압 사이의 더 작은 차이는 마그네틱 밸러스트 인덕터 상의 전압x시간 곱(Volt x Seconds product)을 감소시키며(즉, 인덕터의 포화가 더 오래 걸림) 따라서 자화 손실을 약간 감소시킨다. 더 작은 RMS 또는 평균 전류도 역시 저항성 손실을 약간 감소시킨다. 밸러스트의 수명을 증가시키는 더 큰 전체 효율 및 더 낮은 동작 온도는, 본 실시예의 추가의 이점이다. 본 발명의 이 측면에 따라 실시된 실시예와, 비슷한 광 레벨에서의 형광등의 측정 결과가 다음 표에 정리되어 있다:

	입력 전력(W)	밸러스트 손실(W)	역률
마그네틱 밸러스트를 가진 T8 형광등	64.0	9.8	0.48
라인 조정수단이 없는 LED 배열체	39.0	1.2	0.82
라인 조정수단을 가진 LED 배열체	39.0	1.1	0.93

도 13 및 도14는 본 발명의 본 실시예에 따라 라인 조정(동기식 스위칭이라고도 함)을 사용하여 얻어진 전압 및 전류 파형의 개선을 보여 준다. 도 13은, 비 스위칭 동작(non-switched opeation)에 대해, 입력 전압(52), 입력 전류(53), LED에 흐르는 전류(54), 및 스위치(28)에 흐르는 전류(55)를 도시한다. 도 14는, 동기식 스위칭 동작(즉, 제어식 스위치를 0 전류 주기와 동시에 스위칭함)에 대해, 입력 전압(56), 입력 전류(57), LED에 흐르는 전류(58), 및 스위치(28)에 흐르는 전류(59)를 도시한다.

깜박임 감소( Flicker reduction )

전자식 및 마그네틱 밸러스트 출력 교류 전류 때문에, 이들 밸러스트에 의해 전력이 공급되는 LED는 온과 오프를 계속 순환하여, LED를 깜박이게 한다. 전자식 밸러스트는 높은 주파수(보통 20 kHZ 초과)에서 동작하며, 이 깜박임은 사람 눈의 감지 범위 밖으로 벗어난다. 마그네틱 밸러스트는 메인 주파수(50 또는 60Hz)에서 동작하며, 전파 정류기가 사용될 때 LED 깜박임은 이 주파수의 2배이다. 이 깜박임은 사람 눈에 감지될 수 있으며, 이러한 이유와 기타 이유 때문에 매우 바람직하지 않다. 본 발명의 추가의 선택적인 측면에 따르면, LED 배열체는 이 깜박임을 감소시키거나 제거하는 수단을 포함할 수도 있다.

이것은, LED 배열체에 공급된 전력으로부터의 전기 에너지의 일부를 LED로부터 출력된 피크 광의 주기의 적어도 일부 동안 LED로부터 축적 소자 내로 지향시킴으로써, 그리고 상기 축적된 에너지의 일부를 LED로부터 출력된 낮은 광의 주기의 적어도 일부 동안 상기 축적 소자로부터 LED로 다시 지향시킴으로써 달성될 수 있다. 이것은 광 출력 내의 피크(peak)와 골(valley)을 평균하여 깜박임을 효과적으로 감소시킨다. LED에 공급된 에너지의 일부만을 축적하고 회수함으로써, LED에 공급된 모든 에너지에 대해 그렇게 하는 것에 비해 효율을 크기 향상시킨다.

도 9에 도시한 실시예는 이전의 실시예에서 설명된 LED 램프 배열체의 일부를 도시하며, 에너지 축적 소자(39)에의 에너지의 축적 및 그것으로부터의 에너지 회수를 수행하기 위해 스위치(36)를 제어하는 제어회로(37)가 추가되어 있다.

이 실시예에서 제어회로(37)는, LED들 중 적어도 일부를 통해 흐르는 전류를 감지하고, 감지된 전류에 기초하여 스위치(36)를 제어한다. 이 실시예에서, 제어회로(37)는, LED 전류가 흐르는 저항기(38)에 걸리는 전압(38)을 감지함으로써 LED들의 그룹들(25, 26, 27) 중 하나 이상을 통해 흐르는 전류를 감지한다. 제어회로(37)는 스위치(36)를 제어하여, 에너지 축적 소자(39)를 LED에 대한 전원에 선택적으로 연결한다. 이 실시예에서, 스위치(36)를 닫으면, 에너지 축적 소자(39)를 LED에 대한 전원 사이에(즉, 도 5 내지 도 8에 도시된 정류기들(31a, 31b)로부터의 출력선들(30a, 30b)) 연결하며, 따라서 전류가 에너지 축적 소자(39) 내로 흐른다.

제어회로(37)는, 감지된 전류가 제1 미리 결정된 문턱 위로 상승할 때 스위치(36)를 닫고, 감지된 전류가 제2 미리 결정된 문턱(이것은 제1 미리 결정된 문턱과 같을 수도 있음) 아래로 떨어질 때 스위치(36)를 열어서, 에너지 축적 소자(39)를 분리하도록 구성된다. LED를 흐르는 전류는 일반적으로, LED에 대한 공급 전원의 (전파 정류된) AC 전압에 따라 변한다. 제1 및 제2 미리 결정된 문턱은, LED(의 일부)를 흐르는 교류 전류의 각 사이클 내의 피크 동안 에너지 축적 소자(39)에 에너지가 축적되도록, 설정된다. 감지된 전류가 제3 미리 결정된 문턱 아래로 떨어질 때, 제어회로(37)는 다시 스위치(36)를 닫아서 에너지 축적 소자(39)를 전력공급선 및 LED를 가로질러 연결하며, 감지된 전류가 제4 미리 결정된 문턱 위로 상승할 때(이것은 제3 미리 결정된 문턱과 같을 수도 있음), 제어회로(37)는 스위치(36)를 열어서 다시 한번 에너지 축적 소자(39)를 분리한다. 제3 및 제4 미리 결정된 문턱들은, 에너지 축적 소자(39)가 LED를 가로질러 연결되어, LED(의 일부)를 통해서 흐르는 교류 전류의 각 사이클 내의 골 동안 상기 축적된 에너지를 방출하도록, 설정된다.

제어회로(37)는 하나 이상의 비교회로로 구현될 수도 있고, 하드와이어드(hardwired) 회로 또는 소프트웨어 또는 펌웨어를 사용하는 프로세서 또는 회로로 구현된 더 복잡한 로직을 포함할 수도 있다. 스위치(36)는 간단한 트랜지스터 스위치로서 구현되거나, 더 복잡한 스위칭 또는 가변 임피던스 회로로 구현될 수도 있다. 에너지 축적 소자(39)는 전기 에너지를 축적할 수 있는 간단한 커패시터 또는 회로 소자로서 구현될 수 있다. 제어회로(37)는 도 9의 실시예에서 설명된 것과 같은 간단한 저항기 또는 전류를 감지하는 다른 회로 배열을 사용하여 LED의 일부 또는 전부를 통과하는 전류를 감지할 수 있다. 대안으로 제어회로(37)는, 전원 또는 LED의 일부 또는 전부에 걸리는 전압을 감지하거나, 교류 전류 또는 전압의 사이클의 위상을 감지하도록 구성될 수도 있다.

어떤 실시예에서는, (도 9에서 스위치(28, 29)로 도시된) 제1 및 제2 구성 스위치는, 추가로 또는 대안으로 에너지 축적 소자로부터 LED들로 전류를 유입하기 위해 닫힐 수도 있다.

제어회로(37)는 또한 주파수 검출 수단을 포함하거나, 예를 들면 도 5, 도 6, 도 8에 도시된 실시예에 대해 설명된 것과 같이, 별도의 주파수 검출회로로부터 입력을 수신하도록 구성될 수 있으며, 따라서, 예를 들면 상기 에너지 축적 수단은 검출된 밸러스트 유형에 기초하여 활성화된다. 일 실시예에서, 제어회로(37)는, 마그네틱 밸러스트가 검출된 경우에만 에너지 축적회로가 활성화되도록 구성된다.

스타터 제거( Starter removal )

추가의 실시예에서, LED 램프 배열체에는 형광 조명기구로부터 스타터의 제거를 불필요하게 하는 수단이 옵션으로 제공된다. 스타터는 마그네틱 밸러스트와 함께 사용될 때 형광등을 점등하기 위해 보통 사용된다. 스타터는 보통 기계식 또는 전기식의 스위치로 구성되며, 이것은 형광등의 단부들 내의 히터 코일과 직렬로 메인에 마그네틱 밸러스트를 주기적으로 단락시킨다. 형광 램프가 점등된 후, 스타터에 걸린 전압은 특정 전압 아래로 떨어져서, 스타터가 동작하여 추가로 램프를 단락시키는 것을 방지한다.

LED 램프 배열체는 대체하는 형광등보다 상당히 더 높은 전압에서 동작하기 때문에, 스타터는 램프의 필라멘트를 밸러스트에 주기적으로 지속적으로 단락시켜서, 바람직하지 않은 저주파수 깜박임을 초래할 것이며, 스타터는 전류가 정상 동작 값까지 상승하기 전에 초기 파워-업(power-up) 기간 동안 더 높은 전압에 의해 자동으로 활성화되도록 구성된다.

깜박임의 발생을 방지하기 위해, 조명기구로부터 스타터가 제거될 수 있지만, 최종 사용자가 그것을 실패하면 불안한 상황이 될 수 있으며 LED 램프 배열체가 파괴될 수 있다. 또 하나의 해결책은, LED 램프 배열체의 핀들 사이, 즉 히터 코일이 형광등 내에 위치되는 곳에, 스타터가 형광등의 다른 측에서 높은 전압을 검출하는 것을 방지하기에 충분히 높은 임피던스를 가진 높은 임피던스 소자를 배치하는 것이다. 이 해결책은 그러나 일부 전자식 밸러스트가 형광등의 수명 종료를 잘못 검출하게 하여, 형광등을 꺼버릴 수 있다.

이 문제를 해결하기 위해, LED 램프 배열체의 추가의 실시예는, LED 램프 배열체의 커넥터들, 예컨대 LED 램프 배열체를 종래의 형광 조명기구 내에 형광등 내의 히터 코일을 위해 보통 사용되는 위치에 연결시키는 핀들 사이에 연결된 가변 임피던스를, 옵션으로 포함할 수 있다. 시스템 내에 마그네틱 또는 전자식 밸러스트의 존재가 검출되고, 검출된 밸러스트 유형에 따라서 가변 임피던스가 높거나 낮은 임피던스 값으로 조정된다. 도 10에 도시된 실시예에서는, 제어회로(43)가 스위치(42)를 제어하여 높은 임피던스(41a) 또는 낮은 임피던스(41b)를 LED 램프 배열체의 핀 커넥터(40a, 40b) 사이에 연결한다. 가변 임피던스는 조명기구 내에 있는 한 쌍 또는 두 쌍의 커넥터 사이에 연결될 수 있다.

본 발명의 사상 및 범위를 벗어나지 않으면서 본 명세서에 기술된 구조들 및 기술들에 대해 전술한 사항들에 부가하여 추가의 변경이 이루어질 수 있다. 따라서, 구체적인 실시예들이 기술되었지만, 이것들은 단지 예시일 뿐이며 본 발명의 범위를 한정하려는 것은 아니다.

Claims

마그네틱 또는 전자식 밸러스트를 가진 조명기구 내의 형광 램프를 대체하는 배열체에 있어서,
복수의 회로 구성 사이에서 스위칭 가능한 복수의 LED;
상기 조명기구에 의해 상기 배열체에 공급된 전력의 주파수를 감지하고 출력을 생성하는 제1 수단; 및
주파수를 감지하는 상기 제1 수단의 출력에 기초하여 상기 복수의 LED의 회로 구성을 스위칭하는 제2 수단;
을 포함하는, 배열체.
제 1 항에 있어서,
상기 복수의 LED는 상기 배열체에 공급된 전력이 없을 때 제1 회로구성으로 배열되고, 주파수를 감지하는 상기 제1 수단과 상기 회로 구성을 스위칭하는 상기 제2 수단은 만일 상기 감지된 주파수가 특정의 미리 결정된 주파수 범위 내이면 상기 복수의 LED를 제2 회로구성으로 스위칭하는, 배열체.
제 2 항에 있어서,
상기 미리 결정된 주파수 범위는 마그네틱 밸러스트 및 전자식 밸러스트 중 하나로부터 출력된 주파수 범위에 대응하는, 배열체.
제 1 항에 있어서,
주파수를 감지하는 상기 제1 수단 및 회로 구성을 스위칭하는 상기 제2 수단은, 만일 상기 감지된 주파수가 제1 미리 결정된 주파수 범위 내이면 상기 복수의 LED를 제1 회로 구성으로 스위칭하고, 만일 상기 감지된 주파수가 상기 제1 미리 결정된 주파수 범위와 다른 제2 미리 결정된 주파수 범위 내이면 상기 복수의 LED를 제2 회로 구성으로 스위칭하는, 배열체.
제 4 항에 있어서,
상기 제1 미리 결정된 주파수 범위는 마그네틱 밸러스트로부터 출력된 주파수 범위에 대응하고, 상기 제2 미리 결정된 주파수 범위는 전자식 밸러스트로부터 출력된 주파수 범위에 대응하는, 배열체.
제 2 항 내지 제 5 항 중 어느 한 항에 있어서,
상기 복수의 LED는 복수의 LED 그룹들로 배열되며,
상기 제1 회로 구성은 상기 LED 그룹들의 직렬 연결에 대응하는, 배열체.
제 2 항 내지 제 6 항 중 어느 한 항에 있어서,
상기 복수의 LED는 복수의 LED 그룹들로 배열되며,
상기 제2 회로 구성은 상기 LED 그룹들의 일부 또는 전부의 병렬 연결에 대응하는, 배열체.
제 1 항 내지 제 7 항 중 어느 한 항에 있어서,
상기 배열체에 공급된 전력의 주파수를 감지하는 상기 제1 수단은 마그네틱 밸러스트 또는 전자식 밸러스트로부터 출력된 주파수 범위 사이를 구별하는 필터를 포함하는, 배열체.
제 1 항 내지 제 8 항 중 어느 한 항에 있어서,
상기 복수의 LED, 주파수를 감지하는 상기 제1 수단, 및 상기 복수의 LED의 회로 구성을 스위칭하는 상기 제2 수단은 조명 기구 내의 형광 램프를 대체하기에 적합한 구성의 단일의 하우징 내에 배열되는, 배열체.
제 1 항 내지 제 8 항 중 어느 한 항에 있어서,
상기 복수의 LED는 제1 하우징 내에 배열되고,
주파수를 감지하는 상기 제1 수단, 및 상기 복수의 LED의 회로 구성을 스위칭하는 상기 제2 수단은 제2 하우징 내에 배열되며,
상기 제1 하우징은 상기 제2 하우징에 연결되고, 상기 연결된 제1 및 제2 하우징은 조명기구 내의 형광 램프를 대체하기에 적합한 구성인, 배열체.
제 1 항 내지 제 10 항 중 어느 한 항에 있어서,
동작 시, 상기 배열체는, 마그네틱 밸러스트와 전자식 밸러스트 중 하나가 사용된 제1 회로 구성에서의 상기 복수의 LED의 전력 출력을 발생시키고, 상기 전력 출력은 마그네틱 밸러스트와 전자식 밸러스트 중 다른 하나가 사용된 제2 회로 구성에서의 상기 복수의 LED의 출력 전력과 실질적으로 같은, 배열체.
제 1 항 내지 제 11 항 중 어느 한 항에 있어서,
동작 시 조명기구 내에서, 마그네틱 밸러스트가 사용된 상기 제1 및 제2 회로 구성 중 하나로 구성된 상기 복수의 LED에 의해 생성된 광 플럭스(flux) 레벨은, 상기 마그네틱 밸러스트가 사용된 형광등에 의해 생성된 광 플럭스 레벨과 실질적으로 같은, 배열체.
제 1 항 내지 제 12 항 중 어느 한 항에 있어서,
상기 복수의 LED의 일부 또는 전부를 통해서 흐르는 전류가 문턱 미만인 것을 표시하는 조건을 감지하고 출력을 생성하는 제3 수단; 및
상기 복수의 LED의 일부 또는 전부를 통해서 흐르는 전류가 문턱 미만인 때의 조건을 감지하는 상기 제3 수단의 출력을 기초로 상기 복수의 LED의 회로 구성을 스위칭하는 제4 수단;
을 추가로 포함하는, 배열체.
제 13 항에 있어서,
회로 구성을 스위칭하는 상기 제4 수단은, 상기 제1 회로 구성과 또 다른 회로 구성 사이에서, 또는 상기 제2 회로 구성과 또 다른 회로 구성 사이에서 듀티 사이클로 스위칭하는, 배열체.
제 14 항에 있어서,
상기 듀티 사이클은 상기 제1 및 제2 회로 구성에서의 상기 복수의 LED의 전력 출력 사이의 차이를 줄이도록 선택되는, 배열체.
제 13 항 내지 제 15 항 중 어느 한 항에 있어서,
회로 구성을 스위칭하는 상기 제4 수단은 주파수를 감지하는 상기 제1 수단의 출력에 부분적으로 또는 전적으로 기초하여 결정되는 듀티 사이클로 회로 구성들 사이에서 스위칭하는, 배열체.
제 13 항 내지 제 16 항 중 어느 한 항에 있어서,
상기 복수의 LED의 일부 또는 전부를 통해서 흐르는 전류가 문턱 미만인 때의 조건을 감지하는 상기 제3 수단은 상기 복수의 LED의 일부 또는 전부를 통해서 흐르는 전류를 측정하는, 배열체.
제 13 항 내지 제 17 항 중 어느 한 항에 있어서,
상기 복수의 LED의 일부 또는 전부를 통해서 흐르는 전류가 문턱 미만인 때의 조건을 감지하는 상기 제3 수단은 상기 복수의 LED의 일부 또는 전부에 인가된 전압을 측정하는, 배열체.
제 13 항 내지 제 18 항 중 어느 한 항에 있어서,
상기 복수의 LED의 일부 또는 전부를 통해서 흐르는 전류가 문턱 미만인 때의 조건을 감지하는 상기 제3 수단은 상기 복수의 LED의 일부 또는 전부에 인가된 전압의 위상을 측정하는, 배열체.
제 13 항 내지 제 19 항 중 어느 한 항에 있어서,
상기 복수의 LED의 회로 구성을 스위칭하는 상기 제2 수단 및 상기 복수의 LED의 회로 구성을 스위칭하는 상기 제4 수단은 일부 또는 전부가 동일한 회로 소자 또는 소자들 내에 구현되는, 배열체.
제 13 항 내지 제 20 항 중 어느 한 항에 있어서,
상기 복수의 LED의 일부 또는 전부를 통해서 흐르는 전류가 문턱 미만인 때의 조건을 감지하는 상기 제3 수단은, 상기 복수의 LED의 일부 또는 전부를 통해서 흐르는 전류가 실질적으로 0인 시간의 일부 또는 전부 동안 상기 복수의 LED의 회로 구성을 스위칭하는 상기 제4 수단을 활성화시키는, 배열체.
제 1 항 내지 제 21 항 중 어느 한 항에 있어서,
상기 복수의 LED의 일부 또는 전부를 통해서 흐르는 전류가 제1 문턱을 초과하거나 제2 문턱 미만인 것을 표시하는 조건을 감지하는 제5 수단; 및
상기 배열체에 제공된 전기 에너지의 전부 또는 일부를 축적하는 에너지 축적수단;
을 추가로 포함하고,
상기 에너지 축적수단은, 상기 제5 수단의 출력이 상기 복수의 LED의 일부 또는 전부를 통해서 흐르는 전류가 상기 제1 문턱을 초과하는 것을 표시할 때 추가 에너지를 축적하고, 상기 제5 수단의 출력이 상기 복수의 LED의 일부 또는 전부를 통해서 흐르는 전류가 상기 제2 문턱 미만인 것을 표시할 때 이전에 축적된 에너지를 방출하는, 배열체.
제 22 항에 있어서,
상기 에너지 축적수단에 축적된 에너지의 일부만을 상기 복수의 LED의 일부 또는 전부에 공급하도록 구성된, 배열체.
제 22 항 또는 제 23 항에 있어서,
상기 복수의 LED의 일부 또는 전부를 통해서 흐르는 전류가 문턱 미만인 것을 표시하는 조건을 감지하는 제3 수단, 및 상기 복수의 LED의 일부 또는 전부를 통해서 흐르는 전류가 제1 문턱을 초과하거나 제2 문턱 미만인 것을 표시하는 조건을 감지하는 제5 수단은, 일부 또는 전부가 동일한 회로 소자 및 소자들 내에 구현되는, 배열체.
제 1 항 내지 제 24 항 중 어느 한 항에 있어서,
상기 조명기구에 의해 상기 배열체에 공급된 전력의 주파수를 감지하고 출력을 생성하는 제6 수단; 및
상기 배열체의 두 개의 입력 전력 연결선들 사이에 연결된 가변 임피던스;
를 포함하고,
상기 가변 임피던스는 주파수를 감지하는 제5 수단의 출력에 따라서 변하는 임피던스를 제공하는, 배열체.
제 25 항에 있어서,
주파수를 감지하는 제6 수단과 상기 가변 임피던스는 만일 상기 감지된 주파수가 미리 결정된 주파수 범위 내이면 상기 가변 임피던스의 임피던스를 증가시키는, 배열체.
제 26 항에 있어서,
상기 미리 결정된 주파수는 마그네틱 밸러스트 및 전자식 밸러스트 중 하나로부터 출력된 주파수 범위에 대응하는, 배열체.
제 25 항 내지 제 27 항 중 어느 한 항에 있어서,
주파수를 감지하는 상기 제1 수단 및 주파수를 감지하는 상기 제6 수단은 일부 또는 전부가 동일한 회로 소자 또는 소자들 내에 구현되는, 배열체.
제 25 항 내지 제 28 항 중 어느 한 항에 있어서,
상기 가변 임피던스는 임피던스, 및 상기 배열체의 두 개의 입력 전력 연결선들 사이에 상기 임피던스를 연결하거나 분리하는 스위치를 포함하는, 배열체.
제 25 항 내지 제 29 항 중 어느 한 항에 있어서,
상기 가변 임피던스는 제1 임피던스, 제2 임피던스, 및 상기 배열체의 두 개의 입력 전력 연결선들 사이에 상기 제1 임피던스 및 상기 제2 임피던스 중 하나를 연결하는 스위치를 포함하는, 배열체.
제 25 항 내지 제 30 항 중 어느 한 항에 있어서,
상기 배열체는 하우징의 일 단부에 위치되어 상기 조명기구와의 연결에 사용되는 두 개의 도체 핀을 포함하고,
상기 도체 핀은 상기 배열체의 상기 두 개의 입력 전력 연결선들에 연결되며,
상기 가변 임피던스는 상기 도체 핀들 사이에 연결되는, 배열체.
제 25 항 내지 제 31 항 중 어느 한 항에 있어서,
상기 가변 임피던스는, 주파수를 감지하는 상기 제6 수단의 출력이 마그네틱 밸러스트를 구비한 동작을 표시할 때 임피던스를 증가시키는, 배열체.
제 25 항 내지 제 32 항 중 어느 한 항에 있어서,
상기 가변 임피던스는, 마그네틱 밸러스트가 상기 배열체에 전력을 공급하기 위해 사용될 때 상기 조명기구 내에 존재하는 스타터 소자(starter element)가 작동되지 않도록 하는데 충분한 임피던스로 임피던스를 증가시키는, 배열체.
하나 이상의 형광 램프를 사용하는 조명기구에 있어서,
상기 형광 램프에 에너지를 공급하기에 적합한 하나 이상의 마그네틱 또는 전자식 밸러스트를 포함하고,
상기 하나 이상의 형광 램프 대신에 제1항 내지 제33항 중 어느 한 항에 의한 하나 이상의 배열체가 설치되는, 조명기구.
마그네틱 밸러스트 또는 전자식 밸러스트를 가진 형광 램프용 조명기구에서 사용되는 제1항 내지 제33항 중 어느 한 항에 의한 배열체.
마그네틱 밸러스트와 전자식 밸러스트 중 하나를 가진 조명기구 내의 형광 램프를 대체하는 배열체의 LED를 동작시키는 방법에 있어서,
상기 배열체는 복수의 회로 구성들 사이에서 스위칭 가능한 복수의 LED를 포함하고,
상기 방법은,
상기 조명기구에 의해 상기 배열체에 공급된 전력의 주파수를 감지하는 단계; 및
만일 상기 감지된 주파수가 미리 결정된 주파수 범위 내이면, 제1 회로 구성으로부터 제2 회로 구성으로 스위칭하는 단계;
를 포함하는, 방법.
제 36 항에 있어서,
상기 미리 결정된 주파수 범위는 마그네틱 밸러스트 및 전자식 밸러스트 중 하나로부터 출력된 주파수 범위에 대응하는, 방법.
제 36 항에 있어서,
만일 상기 감지된 주파수가 제1 미리 결정된 주파수 범위 내이면 상기 복수의 LED를 제1 회로 구성으로 스위칭하는 단계; 및
만일 상기 감지된 주파수가 상기 제1 미리 결정된 주파수 범위와 다른 제2 미리 결정된 주파수 범위 내이면 상기 복수의 LED를 제2 회로 구성으로 스위칭하는 단계;
를 포함하는, 방법.
제 38 항에 있어서,
상기 제1 미리 결정된 주파수 범위는 마그네틱 밸러스트로부터 출력된 주파수 범위에 대응하고, 상기 제2 미리 결정된 주파수 범위는 전자식 밸러스트로부터 출력된 주파수 범위에 대응하는, 방법.
제 36 항 내지 제 39 항 중 어느 한 항에 있어서,
상기 복수의 LED는 복수의 LED 그룹들로 배열되고,
상기 제1 회로 구성은 상기 LED 그룹들의 직렬 연결에 대응하는, 방법.
제 36 항 내지 제 40 항 중 어느 한 항에 있어서,
상기 복수의 LED는 복수의 LED 그룹들로 배열되고,
상기 제2 회로 구성은 상기 LED 그룹들의 일부 또는 전부의 병렬 연결에 대응하는, 방법.
제 36 항 내지 제 41 항 중 어느 한 항에 있어서,
마그네틱 밸러스트와 전자식 밸러스트 중 하나를 구비한 제1 회로 구성에서 동작할 때의 복수의 LED의 전력 출력이, 마그네틱 밸러스트와 전자식 밸러스트 중 다른 하나를 구비한 제2 회로 구성에서 동작할 때의 상기 복수의 LED의 전력 출력과 실질적으로 같도록, 상기 제1 및 제2 회로 구성을 배열하는 단계를 추가로 포함하는, 방법.
제 36 항 내지 제 42 항 중 어느 한 항에 있어서,
마그네틱 밸러스트가 사용된 제1 및 제2 회로 구성 중 하나로 구성된 복수의 LED에 의해 생성된 광 플럭스 레벨이 상기 마그네틱 밸러스트가 사용된 형광등에 의해 생성된 광 플럭스 레벨과 실질적으로 같도록, 상기 제1 및 제2 회로 구성을 배열하는 단계를 추가로 포함하는, 방법.
제 36 항 내지 제 43 항 중 어느 한 항에 있어서,
상기 복수의 LED의 일부 또는 전부를 통해서 흐르는 전류가 문턱 미만인 것을 표시하는 조건을 감지하고 출력을 생성하는 단계; 및
상기 출력에 기초하여 상기 복수의 LED의 회로 구성을 스위칭하는 단계;
를 추가로 포함하는, 방법.
제 44 항에 있어서,
상기 회로 구성을 스위칭하는 단계는, 상기 제1 회로 구성과 또 다른 회로 구성 사이에서, 또는 상기 제2 회로 구성과 또 다른 회로 구성 사이에서 듀티 사이클로 스위칭하는 단계를 추가로 포함하는, 방법.
제 45 항에 있어서,
상기 듀티 사이클은 상기 제1 및 제2 회로 구성에서의 상기 복수의 LED의 전력 출력 사이의 차이를 줄이도록 선택되는, 방법.
제 44 항 내지 제 46 항 중 어느 한 항에 있어서,
상기 회로 구성을 스위칭하는 단계는 주파수를 감지하는 상기 제1 수단의 출력에 부분적으로 또는 전적으로 기초하여 결정되는 듀티 사이클로 회로 구성들 사이에서 스위칭하는 단계를 포함하는, 방법.
제 44 항 내지 제 47 항 중 어느 한 항에 있어서,
상기 복수의 LED의 일부 또는 전부를 통해 흐르는 전류가 실질적으로 0일 때의 시간의 적어도 일부 동안 상기 복수의 LED의 회로 구성을 스위칭하는 단계를 포함하는, 방법.
제 36 항 내지 제 48 항 중 어느 한 항에 있어서,
상기 복수의 LED의 일부 또는 전부를 통해서 흐르는 전류가 제1 문턱을 초과하거나 제2 문턱 미만인 것을 표시하는 조건을 감지하는 단계;
상기 복수의 LED의 일부 또는 전부를 통해서 흐르는 전류가 상기 제1 문턱을 초과할 때, 상기 배열체에 제공된 전기 에너지의 일부 또는 전부를 에너지 축적수단에 축적하는 단계; 및
상기 복수의 LED의 일부 또는 전부를 통해서 흐르는 전류가 상기 제2 문턱 미만일 때 이전에 축적된 에너지를 방출하는 단계;
를 추가로 포함하는, 방법.
제 49 항에 있어서,
상기 이전에 축적된 에너지를 방출하는 단계는 상기 에너지 축적수단에 축적된 에너지의 일부만을 상기 복수의 LED의 일부 또는 전부에 공급하는 단계를 포함하는, 방법.
제 36 항 내지 제 50 항 중 어느 한 항에 있어서,
상기 조명기구에 의해 상기 배열체에 공급된 전력의 주파수를 감지하는 단계;
상기 배열체의 두 개의 입력 전력 연결선들 사이에 연결된 가변 임피던스를 제공하는 단계; 및
상기 감지된 주파수에 기초하여 상기 가변 임피던스를 변경하는 단계;
를 추가로 포함하는, 방법.
제 51 항에 있어서,
만일 상기 감지된 주파수가 미리 결정된 주파수 범위 내이면 상기 가변 임피던스의 임피던스를 증가시키는 단계를 추가로 포함하는, 방법.
제 52 항에 있어서,
상기 미리 결정된 주파수 범위는 마그네틱 밸러스트 및 전자식 밸러스트 중 하나로부터 출력된 주파수 범위에 대응하는, 방법.
제 51 항 내지 제 53 항 중 어느 한 항에 있어서,
마그네틱 밸러스트가 상기 배열체에 전력을 공급하기 위해 사용될 때 상기 조명기구 내에 존재하는 스타터 소자가 작동되지 않도록 하는 충분한 임피던스로 상기 가변 임피던스의 임피던스를 증가시키는 단계를 추가로 포함하는, 방법.