KR20180101581A - 복수의 조명 어레이들에 대한 자동 전력 제어기 - Google Patents

복수의 조명 어레이들에 대한 자동 전력 제어기 Download PDF

Info

Publication number
KR20180101581A
KR20180101581A KR1020187024141A KR20187024141A KR20180101581A KR 20180101581 A KR20180101581 A KR 20180101581A KR 1020187024141 A KR1020187024141 A KR 1020187024141A KR 20187024141 A KR20187024141 A KR 20187024141A KR 20180101581 A KR20180101581 A KR 20180101581A
Authority
KR
South Korea
Prior art keywords
amplifier
array
illumination
arrays
ntc elements
Prior art date
Application number
KR1020187024141A
Other languages
English (en)
Inventor
샐배토르 티. 뱃타글리아
Original Assignee
포세온 테크날러지 인코퍼레이티드
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by 포세온 테크날러지 인코퍼레이티드 filed Critical 포세온 테크날러지 인코퍼레이티드
Publication of KR20180101581A publication Critical patent/KR20180101581A/ko

Links

Images

Classifications

    • H05B37/02—
    • H—ELECTRICITY
    • H05—ELECTRIC TECHNIQUES NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
    • H05B—ELECTRIC HEATING; ELECTRIC LIGHT SOURCES NOT OTHERWISE PROVIDED FOR; CIRCUIT ARRANGEMENTS FOR ELECTRIC LIGHT SOURCES, IN GENERAL
    • H05B47/00—Circuit arrangements for operating light sources in general, i.e. where the type of light source is not relevant
    • H05B47/10—Controlling the light source
    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B05—SPRAYING OR ATOMISING IN GENERAL; APPLYING FLUENT MATERIALS TO SURFACES, IN GENERAL
    • B05D—PROCESSES FOR APPLYING FLUENT MATERIALS TO SURFACES, IN GENERAL
    • B05D3/00—Pretreatment of surfaces to which liquids or other fluent materials are to be applied; After-treatment of applied coatings, e.g. intermediate treating of an applied coating preparatory to subsequent applications of liquids or other fluent materials
    • B05D3/06—Pretreatment of surfaces to which liquids or other fluent materials are to be applied; After-treatment of applied coatings, e.g. intermediate treating of an applied coating preparatory to subsequent applications of liquids or other fluent materials by exposure to radiation
    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F21—LIGHTING
    • F21V—FUNCTIONAL FEATURES OR DETAILS OF LIGHTING DEVICES OR SYSTEMS THEREOF; STRUCTURAL COMBINATIONS OF LIGHTING DEVICES WITH OTHER ARTICLES, NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
    • F21V23/00—Arrangement of electric circuit elements in or on lighting devices
    • F21V23/04—Arrangement of electric circuit elements in or on lighting devices the elements being switches
    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F21—LIGHTING
    • F21V—FUNCTIONAL FEATURES OR DETAILS OF LIGHTING DEVICES OR SYSTEMS THEREOF; STRUCTURAL COMBINATIONS OF LIGHTING DEVICES WITH OTHER ARTICLES, NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
    • F21V29/00—Protecting lighting devices from thermal damage; Cooling or heating arrangements specially adapted for lighting devices or systems
    • F21V29/50—Cooling arrangements
    • F21V29/70—Cooling arrangements characterised by passive heat-dissipating elements, e.g. heat-sinks
    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F21—LIGHTING
    • F21V—FUNCTIONAL FEATURES OR DETAILS OF LIGHTING DEVICES OR SYSTEMS THEREOF; STRUCTURAL COMBINATIONS OF LIGHTING DEVICES WITH OTHER ARTICLES, NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
    • F21V33/00—Structural combinations of lighting devices with other articles, not otherwise provided for
    • F21V33/0088—Ventilating systems
    • F21V33/0092—Ventilating systems with heating or cooling devices
    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F21—LIGHTING
    • F21V—FUNCTIONAL FEATURES OR DETAILS OF LIGHTING DEVICES OR SYSTEMS THEREOF; STRUCTURAL COMBINATIONS OF LIGHTING DEVICES WITH OTHER ARTICLES, NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
    • F21V5/00—Refractors for light sources
    • F21V5/002—Refractors for light sources using microoptical elements for redirecting or diffusing light
    • F21V5/004—Refractors for light sources using microoptical elements for redirecting or diffusing light using microlenses
    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F21—LIGHTING
    • F21V—FUNCTIONAL FEATURES OR DETAILS OF LIGHTING DEVICES OR SYSTEMS THEREOF; STRUCTURAL COMBINATIONS OF LIGHTING DEVICES WITH OTHER ARTICLES, NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
    • F21V7/00—Reflectors for light sources
    • F21V7/0083—Array of reflectors for a cluster of light sources, e.g. arrangement of multiple light sources in one plane
    • H—ELECTRICITY
    • H05—ELECTRIC TECHNIQUES NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
    • H05B—ELECTRIC HEATING; ELECTRIC LIGHT SOURCES NOT OTHERWISE PROVIDED FOR; CIRCUIT ARRANGEMENTS FOR ELECTRIC LIGHT SOURCES, IN GENERAL
    • H05B45/00—Circuit arrangements for operating light-emitting diodes [LED]
    • H05B45/10—Controlling the intensity of the light
    • H—ELECTRICITY
    • H05—ELECTRIC TECHNIQUES NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
    • H05B—ELECTRIC HEATING; ELECTRIC LIGHT SOURCES NOT OTHERWISE PROVIDED FOR; CIRCUIT ARRANGEMENTS FOR ELECTRIC LIGHT SOURCES, IN GENERAL
    • H05B45/00—Circuit arrangements for operating light-emitting diodes [LED]
    • H05B45/30—Driver circuits
    • H05B45/37—Converter circuits
    • H05B45/3725—Switched mode power supply [SMPS]
    • H—ELECTRICITY
    • H05—ELECTRIC TECHNIQUES NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
    • H05B—ELECTRIC HEATING; ELECTRIC LIGHT SOURCES NOT OTHERWISE PROVIDED FOR; CIRCUIT ARRANGEMENTS FOR ELECTRIC LIGHT SOURCES, IN GENERAL
    • H05B45/00—Circuit arrangements for operating light-emitting diodes [LED]
    • H05B45/40—Details of LED load circuits
    • H—ELECTRICITY
    • H05—ELECTRIC TECHNIQUES NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
    • H05B—ELECTRIC HEATING; ELECTRIC LIGHT SOURCES NOT OTHERWISE PROVIDED FOR; CIRCUIT ARRANGEMENTS FOR ELECTRIC LIGHT SOURCES, IN GENERAL
    • H05B45/00—Circuit arrangements for operating light-emitting diodes [LED]
    • H05B45/40—Details of LED load circuits
    • H05B45/44—Details of LED load circuits with an active control inside an LED matrix
    • H05B45/46—Details of LED load circuits with an active control inside an LED matrix having LEDs disposed in parallel lines
    • H—ELECTRICITY
    • H05—ELECTRIC TECHNIQUES NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
    • H05B—ELECTRIC HEATING; ELECTRIC LIGHT SOURCES NOT OTHERWISE PROVIDED FOR; CIRCUIT ARRANGEMENTS FOR ELECTRIC LIGHT SOURCES, IN GENERAL
    • H05B47/00—Circuit arrangements for operating light sources in general, i.e. where the type of light source is not relevant
    • H05B47/10—Controlling the light source
    • H05B47/105—Controlling the light source in response to determined parameters
    • H05B47/14—Controlling the light source in response to determined parameters by determining electrical parameters of the light source
    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F21—LIGHTING
    • F21Y—INDEXING SCHEME ASSOCIATED WITH SUBCLASSES F21K, F21L, F21S and F21V, RELATING TO THE FORM OR THE KIND OF THE LIGHT SOURCES OR OF THE COLOUR OF THE LIGHT EMITTED
    • F21Y2115/00—Light-generating elements of semiconductor light sources
    • F21Y2115/10—Light-emitting diodes [LED]

Landscapes

  • Engineering & Computer Science (AREA)
  • General Engineering & Computer Science (AREA)
  • Physics & Mathematics (AREA)
  • Plasma & Fusion (AREA)
  • Circuit Arrangement For Electric Light Sources In General (AREA)
  • Led Devices (AREA)

Abstract

조명 어레이의 하나 이상의 발광 디바이스를 동작시키기 위한 시스템 및 방법이 개시된다. 일례에서, 둘 이상의 NTC 소자가 병렬로 전기적으로 커플링되어, 복수의 독립적으로 제어되는 조명 어레이는 단일 증폭기를 통해 제어될 수 있다. 둘 이상의 NTC 소자는 단일 증폭기의 네거티브 피드백 루프에 위치된다.

Description

복수의 조명 어레이들에 대한 자동 전력 제어기
광 반응성 시스템은 잉크, 접착제, 방부제 등을 포함하는 코팅과 같은 감광성 매체를 경화시키는 고체-상태 조명(Solid-state lighting) 어레이를 포함할 수 있다. 이러한 감광성 매체의 경화 시간은 고체-상태 조명 어레이 방사 출력에 응답할 수 있다. 추가적으로, 고체 조명 어레이 방사 출력은 고체 조명 어레이를 구성하는 고체 조명 디바이스의 온도에 의해 영향받을 수 있다. 따라서, 고체 조명 디바이스가 이들의 공칭 동작(nominal operating) 온도로부터 떨어진 온도에서 동작하면, 감광성 매체가 충분히 경화되지 않을 수 있거나 고체-상태 조명 디바이스 방사 레벨에서의 변화로 인해 전력 소비가 증가할 수 있다. 추가적으로, 고체-상태 조명 디바이스는 고체-상태 조명 디바이스 온도를 제어하기 위해 히트싱크(heat sink)와 열교환될 수 있다. 그러나, 히트싱크는 히트싱크의 다른 온도 구역과 온도가 상이한 몇몇 온도 구역을 가질 수 있다. 결과적으로, 고체-상태 조명 어레이의 일부 고체-상태 조명 디바이스는 고체-상태 조명 어레이의 다른 고체-상태 조명 디바이스와 상이한 온도에서 동작할 수 있다. 그 결과, 조명 어레이의 일 영역으로부터의 방사 출력은, 특히 조명 어레이가 독립적으로 동작되는 경우, 조명 어레이의 다른 영역으로부터의 방사 출력으로부터 요구되는 것보다 많이 상이할 수 있다.
본 명세서의 발명자는 전술한 단점들을 인식하였고, 하나 이상의 발광 디바이스를 작동시키기 위한 시스템을 개발하였으며, 이러한 시스템은, 적어도 하나의 발광 디바이스로 이루어지는 적어도 2개의 독립적으로 제어되는 조명 어레이; 및 네거티브 피드백 루프를 포함하는 증폭기를 포함하고, 적어도 2개의 NTC 소자(Negative Temperature Coefficient Device)가 병렬로 전기적으로 커플링되어 네거티브 피드백 루프에 포함되고, 적어도 2개의 NTC 소자 각각은 적어도 2개의 독립적으로 제어되는 조명 어레이 중 하나와 열교환한다.
2개 이상의 NTC 소자를 병렬로 그리고 하나 이상의 발광 디바이스를 통한 전류 흐름을 제어하는 증폭기의 네거티브 피드백 루프에 전기적으로 커플링함으로써, 단일 증폭기를 갖는 광 반응성 시스템에서 2개 이상의 조명 어레이의 방사 출력을 제어하는 것이 가능할 수 있다. 본 발명자는, 하나의 NTC 소자에 의해 모니터링되는 조명 어레이는 활성인 한편 다른 NTC 소자에 의해 모니터링되는 다른 조명 어레이는 비활성인 경우, 다른 NTC 소자를 갖는 병렬적 전기 회로 내의 하나의 NTC 소자가 증폭기 이득의 결정을 지배할 수 있어서, 증폭기 이득은 병렬적 전기 회로 내의 다른 NTC 소자보다 그 하나의 NTC 소자에 의해 더 많이 영향받는 것을 인식하였다. 결과적으로, 증폭기 이득은 하나의 NTC 소자에 의해 모니터링되는 활성화된 조명 어레이에 대해 적절할 수 있다. 일례에서, 2개 이상의 NTC 소자는 히트싱크를 통해 둘 이상의 조명 어레이와 열교환한다. 2개 이상의 NTC 소자를 통해 히트싱크에서 샘플링된 온도는 개별적인 조명 어레이에 대한 온도 피드백을 증폭기에 공급하여, 광 반응성 시스템에 대한 원하는 레벨의 방사를 제공하도록 각각의 조명 어레이의 방사가 제어될 수 있다.
본 설명은 몇몇 이점들을 제공할 수 있다. 구체적으로, 이 접근법은 조명 시스템 광 강도 제어를 개선할 수 있다. 추가적으로, 이 접근법은 단일 증폭기를 통해 2개 초과의 독립적으로 제어되는 조명 어레이에 대한 피드백 제어를 제공할 수 있다. 추가로, 이 접근법은 감광성 매체의 보다 일관된 경화를 제공할 수 있다.
본 설명의 상기 이점들 및 다른 이점들 및 특징들은 단독으로 또는 첨부된 도면들과 관련하여 취해지는 경우 다음의 상세한 설명으로부터 용이하게 명백해질 것이다.
상기 요약은 상세한 설명에서 추가로 설명되는 개념들의 선택을 단순화된 형태로 소개하기 위해 제공된다는 것을 이해해야 한다. 이는 청구된 주제의 핵심적 또는 본질적 특징을 식별하도록 의도되지 않으며, 그 범위는 상세한 설명을 따르는 청구항에 의해 고유하게 정의된다. 또한, 청구된 주제는 전술한 또는 본 개시의 임의의 부분에서 임의의 단점들을 해결하는 구현으로 제한되지 않는다.
도 1은 조명 시스템의 개략도를 도시한다.
도 2 및 도 3은 예시적인 조명 디바이스 방사 제어 시스템의 개략도들을 도시한다.
도 4는 3개의 조명 어레이 중 하나가 활성화되는 경우 및 3개의 조명 어레이 중 3개가 활성화되는 경우에 시스템에 대한 증폭기 이득의 플롯을 도시한다.
도 5는 조명 시스템에서 방사를 제어하기 위한 예시적인 방법을 도시한다.
본 설명은 실질적으로 일정한 방사 레벨(예를 들어 ± 5 %)을 출력하는 조명 시스템에 관한 것이다. 도 1은 2개 이상의 독립적으로 제어되는 조명 어레이의 방사 출력을 제어하는 단일 증폭기를 포함하는 하나의 예시적인 조명 시스템을 도시한다. 조명 어레이 방사 제어는 도 2 및 도 3에 도시된 예시적인 회로를 통해 제공될 수 있다. 조명 시스템은 도 4의 플롯에 따라 동작할 수 있다. 실질적으로 일정한 방사를 제공하도록 조명 시스템을 동작시키는 방법은 도 5에 도시되어 있다. 다양한 전기적 다이어그램에서 컴포넌트들 사이에 나타나는 전기적 상호연결은 예시된 디바이스 사이의 전류 경로를 표현한다.
이제 도 1을 참조하면, 본 명세서에 설명된 시스템 및 방법에 따른 광 반응성 시스템(10)의 블록도가 도시되어 있다. 이러한 예에서, 광 반응성 시스템(10)은 조명 서브시스템(100), 제어기(108), 전원(102) 및 냉각 서브시스템(18)을 포함한다.
조명 서브시스템(100)은 복수의 발광 디바이스(110)를 포함할 수 있다. 발광 디바이스(110)는 예를 들어 LED 디바이스일 수 있다. 복수의 발광 디바이스(110) 중 선택된 것은 방사 출력(24)을 제공하도록 구현된다. 방사 출력(24)은 공작물(26)로 지향된다. 복귀된 방사(28)는 (예를 들어, 방사 출력(24)의 반사를 통해) 공작물(26)로부터 조명 서브시스템(100)으로 다시 지향될 수 있다.
방사 출력(24)은 결합 옵틱스(30)를 통해 공작물(26)로 지향될 수 있다. 결합 옵틱스(30)는, 사용되면, 다양하게 구현될 수 있다. 예로서, 결합 옵틱스는 방사 출력(24)을 제공하는 발광 디바이스(110)와 공작물(26) 사이에 개재된 하나 이상의 층, 재료 또는 다른 구조를 포함할 수 있다. 일례로, 결합 옵틱스(30)는 방사 출력(24)의 수집, 응축, 시준 또는 그렇지 않으면 품질 또는 유효량을 향상시키기 위한 마이크로 렌즈 어레이를 포함할 수 있다. 다른 예로서, 결합 옵틱스(30)는 마이크로-반사기 어레이(micro-reflector array)를 포함할 수 있다. 이러한 마이크로-반사기 어레이를 이용함에 있어서, 방사 출력(24)을 제공하는 각각의 반도체 디바이스는 각각의 마이크로-반사기 내에 일대일 방식으로 배치될 수 있다.
층, 재료 또는 다른 구조 각각은 선택된 굴절률을 가질 수 있다. 각각의 굴절률을 적절하게 선택함으로써, 방사 출력(24)(및/또는 복귀된 방사(28))의 경로 내의 층, 재료 및 다른 구조 사이의 계면(interface)에서의 반사가 선택적으로 제어될 수 있다. 일례로, 공작물(26)에 대해 반도체 디바이스 사이에 배치된 선택된 계면에서 이러한 굴절률의 차이를 제어함으로써, 그 계면에서의 반사는 감소되거나, 제거되거나 또는 최소화되어, 공작물(26)로의 궁극적 전달을 위해 그 계면에서 방사 출력의 전송을 향상시킬 수 있다.
결합 옵틱스(30)는 다양한 목적으로 이용될 수 있다. 예시적인 목적은 무엇보다도, 발광 디바이스(110)를 보호하는 것, 냉각 서브시스템(18)과 연관된 냉각 유체를 보유하는 것, 방사 출력(24)을 수집, 응축 및/또는 시준하는 것, 복귀된 방사(28)를 수집, 지향 또는 거부하는 것, 또는 다른 목적을 단독으로 또는 조합하여 포함한다. 추가적인 예로, 광 반응성 시스템(10)은 특히 공작물(26)에 전달될 때 방사 출력(24)의 유효 품질 또는 양을 향상시키기 위해 결합 옵틱스(30)를 이용할 수 있다.
복수의 발광 디바이스(110) 중 선택된 것은 제어기(108)에 데이터를 제공하기 위해 결합 전자 장치(22)를 통해 제어기(108)에 결합될 수 있다. 아래에서 추가로 설명되는 바와 같이, 제어기(108)는 또한 예를 들어 결합 전자 장치(22)를 통해 이러한 데이터 제공 반도체 디바이스를 제어하도록 구현될 수 있다.
또한, 제어기(108)는 바람직하게는 전원(102) 및 냉각 서브시스템(18) 각각에 접속되고 이들을 제어하도록 구현된다. 또한, 제어기(108)는 전원(102) 및 냉각 서브시스템(18)으로부터 데이터를 수신할 수 있다.
전원(102), 냉각 서브시스템(18), 조명 서브시스템(100) 중 하나 이상으로부터 제어기(108)에 의해 수신된 데이터는 다양한 유형일 수 있다. 일례로, 데이터는 각각 결합된 반도체 디바이스(110)와 연관된 하나 이상의 특성을 표현할 수 있다. 다른 일례로, 데이터는 데이터를 제공하는 각각의 컴포넌트(12, 102, 18)와 연관된 하나 이상의 특성을 표현할 수 있다. 또 다른 예로, 데이터는 공작물(26)과 연관된 하나 이상의 특성을 표현할(예를 들어, 공작물로 지향되는 방사 출력 에너지 또는 스펙트럼 성분(들)을 표현할) 수 있다. 또한, 데이터는 이러한 특성의 일부 조합을 표현할 수 있다.
제어기(108)는 임의의 이러한 데이터의 수신 시에, 그 데이터에 응답하도록 구현될 수 있다. 예를 들어, 임의의 이러한 컴포넌트부터의 이러한 데이터에 응답하여, 제어기(108)는 전원(102), 냉각 서브시스템(18) 및 조명 서브시스템(100)(하나 이상의 이러한 결합된 반도체 디바이스를 포함함) 중 하나 이상을 제어하도록 구현될 수 있다. 예를 들어, 조명 서브시스템으로부터의 데이터가, 광 에너지가 공작물과 연관된 하나 이상의 포인트에서 불충분하다는 것을 나타내는 것에 응답하여, 제어기(108)는 (a) 반도체 디바이스(110) 중 하나 이상에 대한 전원의 전류 및/또는 전압 공급을 증가시키는 것, (b) 냉각 서브시스템(18)을 통해 조명 서브시스템의 냉각을 증가시키는 것(즉, 특정 발광 디바이스는 냉각되면 더 큰 방사 출력을 제공함), (c) 전력이 이러한 디바이스에 공급되는 시간을 증가시키는 것 또는 (d) 상기의 것의 조합을 위해 구현될 수 있다.
조명 서브시스템(100)의 개별적인 반도체 디바이스(110)(예를 들어, 발광 다이오드(LED) 디바이스)는 제어기(108)에 의해 독립적으로 제어될 수 있다. 예를 들어, 제어기(108)는 제1 강도, 파장 등의 광을 방출하도록 하나 이상의 개별적인 LED 디바이스의 제1 그룹을 제어하면서, 상이한 강도, 파장 등의 광을 방출하도록 하나 이상의 개별적인 LED 디바이스의 제2 그룹을 제어할 수 있다. 하나 이상의 개별적인 LED 디바이스의 제1 그룹은 반도체 디바이스(110)의 동일한 어레이 내에 있을 수 있거나, 또는 반도체 디바이스(110)의 하나 초과의 어레이로부터의 것일 수 있다. 반도체 디바이스(110)의 어레이는 또한, 제어기(108)에 의해 조명 서브시스템(100)의 반도체 디바이스(110)의 다른 어레이로부터 독립적으로 제어기(108)에 의해 제어될 수 있다. 예를 들어, 제1 어레이의 반도체 디바이스는 제1 강도, 파장 등의 광을 방출하도록 제어될 수 있는 한편, 제2 어레이의 반도체 디바이스는 제2 강도, 파장 등의 광을 방출하도록 제어될 수 있다.
추가적인 예로, 제1 세트의 조건들(예를 들어, 특정 공작물, 광 반응 및/또는 동작 조건 세트) 하에서, 제어기(108)는 제1 제어 전략을 구현하도록 광 반응성 시스템(10)을 동작시킬 수 있는 한편, 제2 세트의 조건들(예를 들어, 특정 공작물, 광 반응 및/또는 동작 조건 세트) 하에서, 제어기(108)는 제2 제어 전략을 구현하도록 광 반응성 시스템(10)을 동작시킬 수 있다. 전술된 바와 같이, 제1 제어 전략은 제1 강도, 파장 등의 광을 방출하도록 하나 이상의 개별적인 반도체 디바이스(예를 들어, LED 디바이스)의 제1 그룹을 동작시키는 것을 포함할 수 있는 한편, 제2 제어 전략은 제2 강도, 파장 등의 광을 방출하도록 하나 이상의 개별적인 LED 디바이스의 제2 그룹을 동작시키는 것을 포함할 수 있다. LED 디바이스의 제1 그룹은 제2 그룹과 동일한 LED 디바이스의 그룹일 수 있고, LED 디바이스의 하나 이상의 어레이에 걸쳐 있을 수 있거나, 또는 제2 그룹과 상이한 LED 디바이스의 그룹일 수 있고, LED 디바이스의 상이한 그룹은 제2 그룹의 하나 이상의 LED 디바이스의 서브세트를 포함할 수 있다.
냉각 서브시스템(18)은 조명 서브시스템(100)의 열적 거동을 관리하도록 구현된다. 예를 들어, 일반적으로, 냉각 서브시스템(18)은 이러한 서브시스템(12), 및 보다 구체적으로는 반도체 디바이스(110)의 냉각을 제공한다. 냉각 서브시스템(18)은 또한 공작물(26) 및/또는 공작물(26)과 광 반응성 시스템(10)(예를 들어 특히 조명 서브시스템(100)) 사이의 공간을 냉각하도록 구현될 수 있다. 예를 들어, 냉각 서브시스템(18)은 공기 또는 다른 유체(예를 들어, 물) 냉각 시스템일 수 있다.
광 반응성 시스템(10)은 다양한 애플리케이션에 사용될 수 있다. 예는, 제한없이, 잉크 프린팅로부터 DVD 및 리소그래피의 제조에 이르는 범위의 경화 애플리케이션을 포함한다. 일반적으로, 광 반응성 시스템(10)이 이용되는 애플리케이션은 연관된 파라미터를 갖는다. 즉, 애플리케이션은 다음과 같은 연관된 동작 파라미터를 포함할 수 있다: 하나 이상의 시간 기간에 걸쳐 적용되는 하나 이상의 파장에서 하나 이상의 방사 전력 레벨의 제공. 애플리케이션과 연관된 광 반응을 적절히 달성하기 위해, 광 전력은 하나의 또는 복수의 이러한 파라미터(및/또는 특정 시간, 시간들 또는 시간 범위 동안)의 하나 이상의 미리 결정된 레벨에서 또는 그 초과에서 공작물에 또는 그 근처에 전달될 필요가 있을 수 있다.
의도된 애플리케이션의 파라미터를 따르기 위해, 방사 출력(24)을 제공하는 반도체 디바이스(110)는 애플리케이션의 파라미터, 예를 들어 온도, 스펙트럼 분포 및 방사 전력과 연관된 다양한 특성에 따라 동작될 수 있다. 이와 동시에, 반도체 디바이스(110)는, 반도체 디바이스의 제조와 연관될 수 있고, 무엇보다도 디바이스의 파괴를 배제하고 그리고/또는 악화를 방지하기 위해 따라야 될지도 모르는 특정 동작 규격을 가질 수 있다. 광 반응성 시스템(10)의 다른 컴포넌트는 또한 연관된 동작 규격을 가질 수 있다. 이러한 규격은 다른 파라미터 규격 중에서 동작 온도 및 적용된 전력에 대한 범위(예를 들어, 최대 및 최소)를 포함할 수 있다.
따라서, 광 반응성 시스템(10)은 애플리케이션의 파라미터의 모니터링을 지원한다. 또한, 광 반응성 시스템(10)은 이들 각각의 특성 및 규격을 포함하여 반도체 디바이스(110)의 모니터링을 제공할 수 있다. 아울러, 광 반응성 시스템(10)은 또한 이들 각각의 특성 및 규격을 포함하여 광 반응성 시스템(10)의 선택된 다른 컴포넌트의 모니터링을 제공할 수 있다.
이러한 모니터링을 제공하는 것은, 광 반응성 시스템(10)의 동작이 신뢰가능하게 평가될 수 있도록 시스템의 적절한 동작의 검증을 가능하게 할 수 있다. 예를 들어, 시스템(10)은 애플리케이션의 파라미터(예를 들어, 온도, 방사 전력 등), 이러한 파라미터와 연관된 임의의 컴포넌트 특성 및/또는 임의의 컴포넌트의 각각의 동작 규격 중 하나 이상에 대해 바람직하지 않은 방식으로 동작할 수 있다. 모니터링의 제공은 시스템의 컴포넌트 중 하나 이상에 의해 제어기(108)에 의해 수신된 데이터에 따라 즉각 반응하여 수행될 수 있다.
모니터링은 또한 시스템 동작의 제어를 지원할 수 있다. 예를 들어, 제어 전략은 하나 이상의 시스템 컴포넌트로부터 데이터를 수신하고 이에 응답하는 제어기(108)를 통해 구현될 수 있다. 이 제어는, 전술된 바와 같이 직접적으로(즉, 컴포넌트 동작에 관한 데이터에 기초하여 그 컴포넌트로 지향되는 제어 신호를 통해 컴포넌트를 제어함으로써) 또는 간접적으로(즉, 다른 컴포넌트의 동작을 조절하도록 의도되는 제어 신호를 통해 컴포넌트의 동작을 제어함으로써) 구현될 수 있다. 일례로, 반도체 디바이스의 방사 출력은, 조명 서브시스템(100)에 인가된 전력을 조절하는 전원(102)으로 향하는 제어 신호를 통해 및/또는 조명 서브시스템(100)에 적용된 냉각을 조절하는 냉각 서브시스템(18)으로 지향되는 제어 신호를 통해 간접적으로 조절될 수 있다.
제어 전략은 시스템의 적절한 동작 및/또는 애플리케이션의 실행을 가능하게 하거나 및/또는 향상시키기 위해 이용될 수 있다. 더 구체적인 예에서, 제어는 또한, 예를 들어, 반도체 디바이스(110) 또는 반도체 디바이스(110)의 어레이를 이들의 규격을 넘어 가열하는 것을 배제하기 위해, 어레이의 방사 출력과 이의 동작 온도 사이의 균형을 가능하게 하거나 및/또한 향상시키는 한편, 애플리케이션의 광 반응(들)을 적절히 완료하기에 충분한 방사 에너지를 공작물(26)에 또한 지향시키기 위해 이용될 수 있다.
일부 애플리케이션에서는, 높은 방사 전력이 공작물(26)에 전달될 수 있다. 따라서, 서브시스템(12)은 발광 반도체 디바이스(110)의 어레이를 사용하여 구현될 수 있다. 예를 들어, 서브시스템(12)은 고밀도, 발광 다이오드(LED) 어레이를 사용하여 구현될 수 있다. LED 어레이가 사용될 수 있고 본 명세서에 상세하게 설명되어 있지만, 반도체 디바이스(110) 및 이의 어레이(들)는 설명의 원리를 벗어남이 없이 다른 발광 기술을 사용하여 구현될 수 있고, 다른 발광 기술의 예는 제한없이 유기 LED, 레이저 다이오드, 다른 반도체 레이저를 포함하는 것이 이해된다.
복수의 반도체 디바이스(110)는 어레이(20)의 형태로 제공될 수 있거나, 또는 어레이(20)는 도 2에 도시된 바와 같이 다수의 어레이(예를 들어, 20A, 20B 및 20C)로 이루어질 수 있다. 어레이(20)는 하나 이상의 또는 대부분의 반도체 디바이스(110)가 방사 출력을 제공하도록 구현될 수 있다. 그러나, 이와 동시에, 어레이의 반도체 디바이스(110) 중 하나 이상은 어레이의 특성 중 선택된 것을 모니터링하는 것을 제공하도록 구현된다. 모니터링 디바이스(36)는 어레이(20) 내의 디바이스들 중에서 선택될 수 있으며, 예를 들어, 다른 발광 소자와 동일한 구조를 가질 수 있다. 예를 들어, 방출과 모니터링 사이의 차이는 특정 반도체 디바이스와 연관된 결합 전자 장치(22)에 의해 결정될 수 있다(예를 들어, 기본적 형태로, LED 어레이는 결합 전자 장치가 역방향 전류를 제공하는 모니터링 LED, 및 결합 전자 장치가 순방향 전류를 제공하는 방출 LED를 가질 수 있다).
또한, 결합 전자 장치에 기초하여, 어레이(20) 내의 반도체 디바이스 중 선택된 것은 다기능 디바이스 및/또는 다중 모드 디바이스 중 어느 하나/둘 모두일 수 있고, 여기서 (a) 다기능 디바이스는 하나 초과의 특성(예를 들어, 방사 출력, 온도, 자기장, 진동, 압력, 가속도 및 다른 기계적 힘 또는 변형)을 검출할 수 있고 애플리케이션 파라미터 또는 다른 결정적 팩터에 따라 이러한 검출 기능 사이에서 스위칭될 수 있고, (b) 다중 모드 디바이스는 방출, 검출 및 일부 다른 모드(예를 들어, 오프)를 수행할 수 있고, 애플리케이션 파라미터 또는 다른 결정적 팩터에 따라 모드들 사이에서 스위칭된다.
도 2를 참조하면, 다양한 양의 전류를 조명 어레이에 공급할 수 있는 제1 조명 시스템 회로의 개략도가 도시되어 있다. 조명 시스템(100)은 하나 이상의 발광 디바이스(110)를 포함한다. 이러한 예에서, 발광 디바이스(110)는 발광 다이오드(LED)이다. 각각의 LED(110)는 애노드(201) 및 캐소드(202)를 포함한다. 도 1에 도시된 스위칭 전원(102)은 48V DC 전력을 경로 또는 도체(264)를 통해 전압 조절기(204)에 공급한다. 전압 조절기(204)는 도체 또는 경로(242)를 통해 LED(110)의 애노드(201)에 DC 전력을 공급한다. 전압 조절기(204)는 또한 도체 또는 경로(240)를 통해 LED(110)의 캐소드(202)에 전기적으로 커플링된다. 전압 조절기(204)는 전기적 접지(260)를 참조하여 도시되며, 일례에서 벅(buck) 조절기일 수 있다. 전압 조절기(204)는 스위치(270, 271 및 272)를 통해 독립적으로 제어되는 조명 어레이(20A, 20B 및 20C)를 포함하는 조명 어레이(20)에 선택적으로 전력을 공급한다. 제어기(108)는 전압 조절기(204) 및 스위치(270, 271 및 272)와 전기적으로 연결되는 것으로 도시되어 있다. 스위치(270-272)는 조명 어레이(20A, 20B 및 20C)의 독립적인 제어를 제공한다. 다른 예들에서, 원하는 경우, 개별적인 입력 생성 디바이스(예를 들어, 스위치)가 제어기(108)를 대체할 수 있다. 제어기(108)는 비일시적 메모리(292)에 저장된 명령어를 실행하기 위한 중앙 프로세싱 유닛(290)을 포함한다. 제어기(108)는 또한 전압 조절기(204) 및 다른 디바이스를 동작시키기 위한 입력 및 출력(I/O)(288)을 포함한다. 비일시적 실행가능 명령어는 판독 전용 메모리(292)에 저장될 수 있는 한편, 변수는 랜덤 액세스 메모리(294)에 저장될 수 있다. 전압 조절기(204)는 조절가능한 전압을 LED(110)에 공급한다.
전계 효과 트랜지스터(FET:Feild-Effect Transistor) 형태의 가변 저항기(220)는 제어기(108)로부터 또는 증폭기(222)로부터의 다른 입력 디바이스를 통해 강도 또는 방사 제어 신호 전압을 수신한다. 증폭기(222)는 도체(231)를 통해 FET 게이트(298)에 제어 신호 또는 출력을 공급한다. 증폭기(222)는 도 3에 도시된 바와 같이 비반전 입력에서 제어기(108)로부터 강도 또는 방사 커맨드(command)를 수신한다. NTC 소자(예를 들어, 서미스터)(225, 226 및 227)는 도 3에 도시된 바와 같이 증폭기(222)의 네거티브 피드백 루프 또는 회로 내에 있다. 추가로, NTC 소자(225, 226, 227)는 히트싱크(221)를 통해 LED(110)와 열교환한다. FET 소스(297)는 전류 감지 저항기(255)에 전기적으로 커플링된다. 본 실시예가 FET로서의 가변 저항기를 설명하지만, 회로가 다른 형태의 가변 저항기를 이용할 수 있다는 것을 주목해야 한다.
이러한 예에서, 어레이(20)의 적어도 하나의 엘리먼트는 발광 다이오드(LED)와 같은 고체 상태 발광 엘리먼트를 포함하거나 또는 레이저 다이오드가 광을 생성한다. 엘리먼트는 기판 상의 단일 어레이, 기판 상의 다수의 어레이, 함께 연결된 몇몇 기판 상의 단일 또는 다수의 몇몇 어레이 등으로 구성될 수 있다. 일례에서, 발광 엘리먼트의 어레이는 Phoseon Technology, Inc.에 의해 제조된 Silicon Light Matrix™ (SLM)으로 구성될 수 있다.
도 2에 도시된 회로는 폐쇄 루프 전류 제어 회로(208)이다. 폐쇄 루프 회로(208)에서, 가변 저항기(220)는 증폭기(222)를 통해 도체 또는 경로(231)를 통해 강도 전압 제어 신호를 수신한다. 가변 저항기(220)와 어레이(20) 사이의 전압은 전압 조절기(204)에 의해 결정된 바와 같이 원하는 전압으로 제어된다. 원하는 전압 값은 제어기(108) 또는 다른 디바이스에 의해 공급될 수 있고, 전압 조절기(204)는 도체 또는 경로(242)에서의 전압을, 어레이(20)와 가변 저항기(220) 사이의 전류 경로에서 원하는 전압을 제공하는 레벨로 제어한다. 가변 저항기(220)는 화살표(245) 방향으로 어레이(20)로부터 전류 감지 저항기(255)으로의 전류 흐름을 제어한다. 원하는 전압은 또한 조명 디바이스의 타입, 공작물의 타입, 경화 파라미터 및 다양한 다른 동작 조건에 응답하여 조절될 수 있다. 전류 신호는 도체 또는 경로(236)를 따라 제어기(108)에 또는 제공된 강도 전압 제어 신호를 조절하는 다른 디바이스에 피드백될 수 있다. 특히, 전류 신호가 원하는 전류와 상이한 경우, 도체(230)를 통해 전달된 강도 전압 제어 신호는 어레이(20)를 통해 전류를 조절하도록 증가되거나 감소된다. 어레이(20)를 통한 전류 흐름을 나타내는 피드백 전류 신호는 전류 감지 저항기(255)을 통해 흐르는 전류가 변화함에 따라 변하는 전압 레벨로서 도체(236)를 통해 지향된다.
가변 저항기(220)와 어레이(20) 사이의 전압이 일정한 전압으로 조절되는 일례에서, 어레이(20) 및 가변 저항기(220)를 통한 전류 흐름은 가변 저항기(220)의 저항을 조절하는 것을 통해 조절된다. 따라서, 가변 저항기(220)로부터 도체(240)를 따라 전달된 전압 신호는 이러한 예에서 어레이(20)로 이동하지 않는다. 그 대신, 어레이(20)와 가변 저항기(220) 사이의 전압 피드백은 도체(240)를 따르고 전압 조절기(204)로 이동한다. 그 다음, 전압 조절기(204)는 전압 신호(242)를 어레이(20)에 출력한다. 결과적으로, 전압 조절기(204)는 어레이(20)의 하류의 전압에 응답하여 이의 출력 전압을 조절하고, 어레이(20)를 통한 전류 흐름은 가변 저항기(220)를 통해 조절된다. 제어기(108)는 도체(236)를 통한 전압으로서 피드백되는 어레이 전류에 응답하여 가변 저항기(220)의 저항 값을 조절하기 위한 명령어를 포함할 수 있다. 도체(240)는 LED(110)의 캐소드(202), 가변 저항기(220)의 입력(299)(예를 들어, N-채널 MOSFET의 드레인) 및 전압 조절기(204)의 전압 피드백 입력(293) 사이의 전기적 연결(electrical communication)을 허용한다. 따라서, LED(110)의 캐소드(202), 가변 저항기(220)의 입력측(299) 및 전압 피드백 입력(293)은 동일한 전위에 있다.
가변 저항기는 FET, 바이폴라 트랜지스터(bipolar transistor), 디지털 전위차계(digital potentiometer) 또는 임의의 전기적으로 제어가능한 전류 제한 디바이스의 형태를 취할 수 있다. 구동 회로는 사용되는 가변 저항기에 따라 상이한 형태를 취할 수 있다. 폐루프 시스템은, 출력 전압 조절기(204)가 어레이(20)를 동작시키는 전압보다 약 0.5V 넘게 유지되도록 동작한다. 조절기 출력 전압은, 어레이(20)에 적용된 전압을 조절하고 가변 저항기는 어레이(20)를 통한 전류 흐름을 원하는 레벨로 제어한다. 본 회로는 어레이(20)로부터 일정한 방사 출력의 생성을 개선할 수 있다. 도 2의 예에서, 가변 저항기(220)는 전형적으로 0.6V의 범위에서 전압 강하를 생성한다. 그러나, 가변 저항기(220)에서의 전압 강하는 가변 저항기의 설계에 의존하여 0.6V보다 작거나 클 수 있다.
이제 도 3을 참조하면, 독립적으로 제어되는 조명 어레이를 통한 전류 흐름을 제어하는 가변 저항기에 방사 또는 강도 제어 전압을 공급하는 예시적인 증폭기(222)가 도시되어 있다. 증폭기(222)는 연산 증폭기(302)를 포함한다. 원하는 방사 또는 광 세기를 출력하기 위한 제어 전압은 비반전 입력(304)에서 증폭기(222)로 입력된다. 증폭기(222)는 도 2에 도시된 가변 저항기(220)를 동작시키기 위한 출력(305)을 포함한다. 네거티브 피드백 루프(350)는 제1 저항기(R1)(310) 및 제2 저항기(R2)(312)를 포함하는 단지 2개의 고정 값 저항기(예를 들어, 특정 온도 범위에 따라 미리 결정된 퍼센티지, 예를 들어, 2% 미만만큼 변화하는 저항값을 갖는 저항기)를 포함한다. 네거티브 피드백 루프(350)는 또한 병렬로 전기적으로 커플링된 3개의 NTC 소자(314, 316 및 318)를 포함한다. 일부 예에서, 소자(314, 316, 및 318)는 네거티브 피드백 루프가 단지 5개의 저항기를 포함하도록 온도 의존적 저항기로 지칭될 수 있다. 이러한 예에서, NTC 소자(314, 316 및 318) 각각은 전기적 접지(260)에 직접 전기적으로 커플링되는 측면을 포함한다. 제1 저항기(R1)는 최소로부터 최대까지의 조명 어레이 온도의 이득 변화를 설정한다. 제2 저항기(R2)는 미리 결정된 조명 어레이 평형 온도에 대한 최대 기울기를 설정한다. R1 및 R2의 값은 단지 하나의 NTC 소자 및 도 3에 도시된 R1 및 R2와 상이한 값을 갖는 저항기(R1 및 R2)만을 포함하는 피드백 루프에 대해 등가 이득을 제공하도록 조절된다. 이러한 방식으로, 증폭기(222)의 이득은 3개의 NTC 소자를 포함하는 도 3에 도시된 회로가 단지 하나의 NTC 소자를 포함하는 회로와 유사할 수 있도록 조절될 수 있다.
따라서, 증폭기(222)는 네거티브 피드백 루프(350)의 네거티브 피드백을 포함하는 비반전 증폭기이다. 반전 입력(303) 및 비반전 입력(304)은 매우 높은 임피던스이다. 결과적으로, 실질적으로 어떠한 전류도 반전 입력(303) 또는 비반전 입력(304)으로 흐르지 않는다. 증폭기 이득은 다음과 같이 표현될 수 있다:
Figure pct00001
여기서, Vo는 305에서 증폭기(222)의 출력 전압이고, Vin은 반전 입력(303)의 전압이고, R1은 저항기(310)의 값이고, R2는 저항기(312)의 값이고, RT는 1/(1/RT1+1/RT2+1/RT3)과 동일하다(예를 들어, RT1-RT3은 도 3에 도시된 NTC 소자의 값이다). 따라서, 조명 어레이 온도가 차갑고 1/RT 값이 더 높으면, 이득은 1에 더 가깝다. 조명 어레이 온도가 따뜻하고 1/RT 값이 더 낮으면, 이득은 1+R1/R2에 더 가깝다. 단지 하나의 조명 어레이만이 활성화되는 경우, 활성 조명 어레이의 온도가 증가함에 따라 활성 조명 어레이와 연관된 NTC 소자의 저항이 감소되어, 이득은 1보다 1+R1/R2에 가깝게 이동한다. 추가로, 활성 조명 어레이와 연관된 NTC 소자의 더 낮은 저항이 병렬적 저항 값을 지배하여, 증폭기 이득은 하나의 활성 조명 어레이에 적합하고 비활성 조명 어레이 및 이의 대응하는 NTC 소자에 의해 영향을 덜 받는다. 특히, 도 3에 도시된 모든 3개의 조명 어레이가 활성이고 이들 각각의 NTC 소자가 동일한 온도에 있다면, 단일 조명 어레이를 동작시키기 위한 증폭기 이득은 증폭기 이득의 2% 이내이다. 이러한 방식으로, 단지 하나의 조명 어레이를 동작시키기 위한 증폭기 이득은 하나 초과의 조명 어레이를 동작시키기 위한 증폭기 이득과 실질적으로 동일할 수 있다(예를 들어, 2% 이내). 일부 예에서, 증폭기(222)의 출력은 자동 전력 제어(APC) 커맨드 또는 신호로 지칭될 수 있다.
R1, R2 및 RT의 값은 상이한 조명 시스템 사이에서 상이할 수 있음을 인식해야 한다. 추가적으로, 증폭기 이득은 본 설명의 범위 및 의도를 벗어남이 없이 일부 실시예들에서 상이할 수 있다.
따라서, 도 1 내지 도 3의 시스템은 하나 이상의 발광 디바이스를 동작시키기 위한 시스템을 제공하며, 적어도 하나의 발광 디바이스로 이루어지는 적어도 2개의 독립적으로 제어되는 조명 어레이; 및 네거티브 피드백 루프를 포함하는 증폭기를 포함하고, 적어도 2개의 NTC 소자가 병렬로 전기적으로 커플링되어 네거티브 피드백 루프에 포함되고, 적어도 2개의 NTC 소자 각각은 적어도 2개의 독립적으로 제어되는 조명 어레이 중 하나와 열교환한다. 시스템은, 증폭기가 연산 증폭기인 경우를 포함하고, 가변 저항 디바이스 및 제어기를 더 포함하며, 가변 저항 디바이스는 적어도 2개의 독립적으로 제어되는 조명 어레이의 캐소드 측과 전기적으로 연결(electrical communication)된다.
일부 예에서, 시스템은, 적어도 2개의 독립적으로 제어되는 조명 어레이가 적어도 2개의 스위치를 통해 제어되는 경우를 포함한다. 시스템은 적어도 2개의 NTC 소자 각각의 적어도 하나의 측면이 전기적 접지에 직접 전기적으로 커플링되는 경우를 포함한다. 시스템은 네거티브 피드백 루프에 2개의 고정 값 저항기만 더 포함한다. 시스템은 2개의 고정 값 저항기 중 단지 하나만이 적어도 2개의 NTC 소자에 직접 커플링되는 경우를 포함한다. 시스템은, 적어도 2개의 NTC 소자가 히트싱크과 열교환되는 경우 및 적어도 2개의 독립적으로 제어되는 조명 어레이가 히트싱크와 열교환하는 경우를 포함한다.
도 1 내지 도 3의 시스템은 또한, 하나 이상의 발광 디바이스를 동작시키기 위한 시스템을 제공하며, 적어도 하나의 발광 디바이스로 이루어지는 조명 어레이; 조명 어레이와 열교환하는 적어도 2개의 NTC 소자; 및 네거티브 피드백 루프를 포함하는 증폭기를 포함하고, 적어도 2개의 NTC 소자가 병렬로 커플링되어 네거티브 피드백 루프에 포함된다. 시스템은 적어도 2개의 NTC 소자 각각의 하나의 측면이 전기적 접지에 직접 전기적으로 커플링되는 경우를 포함한다. 시스템은 네거티브 피드백 루프가 증폭기의 반전 입력과 증폭기의 출력 사이에 전기적 연결(electical communication)을 제공하는 경우를 포함한다. 시스템은, 조명 어레이가 적어도 2개의 독립적으로 제어되는 조명 어레이를 포함하는 경우, 및 적어도 2개의 독립적으로 제어되는 조명 어레이가 적어도 2개의 스위치를 통해 제어되는 경우를 포함한다. 시스템은 네거티브 피드백 루프에 2개의 고정 값 저항기만 더 포함한다. 시스템은, 단지 2개의 고정 값 저항기 중 제1 저항기가 증폭기의 반전 입력 및 증폭기의 출력과 직접 전기적으로 연결되는 경우, 및 단지 2개의 고정 값 저항기 중 제2 저항기가 단지 2개의 고정 값 저항기 중 제1 저항기, 증폭기의 반전 입력 및 적어도 2개의 NTC 소자와 직접 전기적으로 연결되는 경우를 포함한다.
이제, 도 4를 참조하면, 도 3의 증폭기(222)에 대한 증폭기 이득의 플롯이 도시되어 있다. 수직축은 증폭기 이득을 표현하고 증폭기 이득은 수직축 화살표의 방향으로 증가한다. 수평축은 하나 이상의 조명 어레이 및 하나 이상의 NTC 소자와 열교환하는 히트싱크의 온도를 표현한다. 온도는 도 4의 좌측으로부터 도 4의 우측으로 증가한다.
곡선(402)은, 광 반응성 시스템의 3개의 독립적으로 제어되는 조명 어레이가 활성화되고 3개의 NTC 소자로부터의 피드백이 도 3에 도시된 증폭기(222)에 제공되는 경우에 대한 증폭기 이득을 표현한다. 곡선(404)은, 광 반응성 시스템의 하나의 독립적으로 제어되는 조명 어레이가 활성화되고 3개의 NTC 소자로부터의 피드백이 도 3에 도시된 증폭기(222)에 제공되는 경우에 대한 증폭기 이득을 표현한다. 히트싱크는 단지 하나의 조명 어레이가 활성화되는 경우 히트싱크의 일 단부로부터 히트싱크의 타 단부까지 20°K의 온도 차이를 나타낼 수 있다. 곡선(402 및 404)의 증폭기 이득은 2% 이내이다. 따라서, 증폭기(222)는 3개의 조명 어레이의 방사 출력을 증폭기(222)가 제어하는 방식과 거의 동등하게 단일 조명 어레이의 방사 출력을 제어할 수 있다. 결과적으로, 과거에는 2개 이상의 증폭기가 사용되었을 경우에, 2개 이상의 조명 어레이를 제어하기 위해 단일 증폭기가 사용될 수 있다. 추가적으로, 증폭기(222)는 하나 초과의 조명 어레이를 동작시키는 경우와 같이 단일 조명 어레이를 동작시키는 것과 실질적으로 동일한 이득(예를 들어, 2% 이내)을 제공한다.
이제 도 5를 참조하면, 조명 어레이 전력 및 방사를 제어하기 위한 예시적인 방법이 도시되어 있다. 도 5의 방법은 도 1 및 도 2에 도시된 제어기의 비일시적 메모리에 저장된 명령어로서 포함될 수 있다.
502에서, 조명 어레이 희망 강도 또는 방사가 결정된다. 원하는 강도는 조명 시스템마다 그리고 공작물마다 상이할 수 있다. 일례에서, 원하는 강도는 제어 파라미터 파일로부터 결정될 수 있거나 또는 조작자가 원하는 강도 또는 방사 레벨을 수동으로 선택할 수 있다. 제어 파라미터 파일은 조명 어레이에 대한 방사의 경험적으로 결정된 값을 포함할 수 있다. 방법(500)은 조명 어레이 방사 또는 강도가 결정된 후 504로 진행한다.
504에서, 방법(500)은 502에서 결정된 방사 레벨에서 조명 어레이를 동작시키는 전류 및/또는 전력을 결정한다. 일례에서, 조명 어레이 전력은 원하는 방사를 통해 인덱싱될 수 있는 경험적으로 결정된 전류 또는 전력 레벨을 포함하는 함수 또는 테이블을 인덱싱하는 것을 통해 결정될 수 있다. 테이블 또는 함수는 원하는 조명 어레이 전류 및/또는 전력을 출력하고 506으로 진행한다.
506에서, 방법(500)은 원하는 전류 또는 전력을, 조명 어레이를 통한 전류 흐름을 제어하는 가변 저항기를 동작시키기 위한 제어 전압 또는 전류로 변환한다. 일례에서, 방법(500)은 조명 어레이 방사 커맨드(command)를 결정하기 위해 전달 함수를 통해 원하는 전류 또는 전력 값을 전달한다. 방사 커맨드는 전압 또는 파라미터의 값의 형태일 수 있다. 방법(500)은 방사 커맨드가 결정된 후 508로 진행한다.
508에서, 방법(500)은 원하는 방사를 제공하기 위해 하나 이상의 SLM 또는 조명 어레이를 활성화시킨다. 일례에서, 하나 이상의 조명 어레이는 활성화될 각각의 조명 어레이에 대한 스위치를 폐쇄함으로써 활성화될 수 있다. 하나의 스위치는 하나의 조명 어레이에 대한 전류 흐름을 제어하여, 5개의 조명 어레이가 활성화될 경우 5개의 스위치가 폐쇄된다. 활성화될 조명 어레이의 수는 요청된 방사 레벨 및/또는 시험편 구성(test piece configuration)에 의존할 수 있다. 방법(500)은 하나 이상의 조명 어레이가 활성화된 이후 510으로 진행한다.
510에서, 방법(500)은 가변 저항기에 제어 전압 또는 전류를 공급하는 증폭기(예를 들어, 도 2의 증폭기(222))의 네거티브 피드백 루프에서 하나 이상의 NTC 소자 또는 전달 함수를 적용한다.
일례에서, 하나 이상의 NTC 소자는 도 2 및 도 3에 도시된 바와 같이 증폭기의 네거티브 피드백 루프에 포함될 수 있다. 조명 어레이의 온도가 조명 어레이와 열교환하는 히트싱크의 온도 변화에 반영되어 변함에 따라, NTC 소자는 증폭기의 이득을 조절한다. 일례에서, 증폭기의 이득은 도 4에 설명된 바와 같다. 506에서 결정된 제어 전압은 증폭기의 비반전 입력에 적용된다.
다른 예에서, 조명 어레이의 온도를 표현하는 전압 또는 저항은 제어기에 입력되고, 전압 또는 저항은, 전압 또는 저항을 NTC(Negative Temperature Coefficient) 출력 파라미터로 변환하는 전달 함수를 통해 지향된다. 예를 들어, 조명 어레이 온도를 표현하는 제어기에 전압이 입력되면, 증가하는 조명 어레이 온도에 응답하여 저항 값이 감소하도록 전압이 저항 값으로 변환된다. 그 다음, 저항 값은 이의 네거티브 피드백 경로에 하나 이상의 NTC 소자를 갖는 증폭기를 표현하는 전달 함수에 적용될 수 있다. 예를 들어, 제어기는 도 3에 도시된 증폭기 및 그 전달 함수를 메모리에 저장된 디지털 필터의 형태로 구현할 수 있다. 506에서 결정된 제어 전압은 디지털 필터에 적용된다. 방법(500)은 NTC가 조명 어레이 전류 및/또는 전력을 조절하는 증폭기의 네거티브 피드백 경로에 적용된 이후 512로 진행한다.
512에서, 방법(500)은 전류 또는 전압을 가변 저항기에 공급하는 것을 통해 조명 어레이 전류 및/또는 전력을 조절한다. 일례에서, 전류 또는 전력은 도 3에 도시된 바와 같이 증폭기를 통해 조절될 수 있다. 다른 예에서, 전류 또는 전력은 아날로그 출력으로부터 전류 또는 전압을 공급하는 제어기를 통해 조절될 수 있고, 전류 또는 전압은 510에서 설명된 디지털 필터의 출력으로부터 결정된다.
따라서, 도 5의 방법은 디지털 제어기 또는 아날로그 회로를 통해 구현될 수 있다. 이 방법은 하나 이상의 독립적으로 제어가능한 조명 어레이의 변화하는 조명 어레이 온도의 존재 시에 조명 어레이 방사를 일정한 레벨로 유지하기 위해 증폭기의 네거티브 피드백 경로에 NTC를 적용한다.
도 5의 방법은, 하나 이상의 발광 디바이스를 동작시키는 방법을 제공하며, 방법은, 열 전도체 상의 2개 이상의 위치에서 온도를 감지하는 단계로서 열 전도체는 조명 어레이와 열교환하고, 2개 이상의 위치에서의 온도는 병렬로 전기적으로 커플링된 둘 이상의 NTC 소자를 통해 감지되는 단계; 및 네거티브 피드백 루프에서 2개 이상의 NTC 소자를 포함하는 제어기의 출력에 응답하여 조명 어레이를 통한 전류 흐름을 조절하는 단계를 포함한다. 방법은 2개 이상의 NTC 소자 각각이 전기적 접지에 직접 전기적으로 커플링되는 측면을 포함하는 경우를 포함한다.
일부 예에서, 방법은 조명 어레이를 통한 전류 흐름이 연산 증폭기를 통해 조절되는 경우를 포함한다. 방법은 조명 어레이를 통한 전류 흐름이 제어기의 명령어를 통해 조절되는 경우를 포함한다. 방법은 조명 어레이가 적어도 2개의 독립적으로 제어되는 조명 어레이를 포함하는 경우를 포함한다. 방법은, 적어도 2개의 독립적으로 제어되는 조명 어레이가 적어도 2개의 스위치를 통해 제어되는 경우를 포함한다. 방법은 전류 흐름이 조명 어레이로부터 실질적으로 일정한 방사 출력을 제공하도록 조절되는 경우를 포함한다.
본 명세서에 포함된 예시적인 제어 및 추정 루틴은 다양한 조명 시스템 구성과 함께 사용될 수 있음을 주목해야 한다. 본 명세서에 개시된 제어 방법 및 루틴은 실행가능 명령어로서 비일시적 메모리에 저장될 수 있으며, 다양한 센서, 액추에이터 및 다른 조명 시스템 하드웨어와 조합한 제어기를 포함하는 제어 시스템에 의해 수행될 수 있다. 본 명세서에 설명된 특정 루틴은 이벤트 구동(event-driven), 인터럽트 구동(interrupt-driven), 멀티태스킹(multi-tasking), 멀티-스레딩(multi-threading) 등과 같은 임의의 수의 프로세싱 전략 중 하나 이상을 표현할 수 있다. 이와 같이, 예시된 다양한 작동, 동작 및/또는 기능은 예시된 순서로, 병렬적으로 수행될 수 있거나, 또는 일부 경우들에는 생략될 수 있다. 마찬가지로, 프로세싱 순서는 본 명세서에 설명된 예시적인 실시예의 특징 및 이점을 달성하기 위해 반드시 요구되는 것이 아니라, 예시 및 설명의 용이함을 위해 제공된다. 예시된 작동, 동작 및/또는 기능 중 하나 이상은 사용되고 있는 특정 전략에 따라 반복적으로 수행될 수 있다. 추가적으로, 설명된 작동, 동작 및/또는 기능은 조명 제어 시스템에서 컴퓨터 판독가능 저장 매체의 비일시적 메모리로 프로그래밍될 코드를 그래픽으로 표현할 수 있으며, 설명된 작동은 전자 제어기와 조합된 다양한 조명 시스템 하드웨어 컴포넌트를 포함하는 시스템에서 명령어를 실행함으로써 수행된다.
이로써 설명을 끝낸다. 당업자에 의한 이의 판독은 본 설명의 사상 및 범위로부터 벗어남이 없이 많은 변경 및 수정을 가져올 것이다. 예를 들어, 상이한 파장의 광을 생성하는 광원은 본 설명을 이용할 수 있다.

Claims (20)

  1. 하나 이상의 발광 디바이스를 동작시키기 위한 시스템으로서,
    적어도 하나의 발광 디바이스로 이루어지는 적어도 2개의 독립적으로 제어되는 조명 어레이; 및
    네거티브 피드백 루프를 포함하는 증폭기를 포함하되,
    적어도 2개의 NTC 소자가 병렬로 전기적으로 커플링되어 상기 네거티브 피드백 루프에 포함되고, 상기 적어도 2개의 NTC 소자 각각은 상기 적어도 2개의 독립적으로 제어되는 조명 어레이 중 하나와 열교환하는 시스템.
  2. 제1항에 있어서,
    상기 증폭기는 연산 증폭기이고, 가변 저항 디바이스 및 제어기를 더 포함하며, 상기 가변 저항 디바이스는 상기 적어도 2개의 독립적으로 제어되는 조명 어레이의 캐소드 측과 전기적으로 연결되는 시스템.
  3. 제2항에 있어서,
    상기 적어도 2개의 독립적으로 제어되는 조명 어레이는 적어도 2개의 스위치를 통해 제어되는 시스템.
  4. 제1항에 있어서,
    상기 적어도 2개의 NTC 소자 각각의 적어도 하나의 측면은 전기적 접지에 직접 전기적으로 커플링되는 시스템.
  5. 제4항에 있어서,
    상기 네거티브 피드백 루프에 단지 2개의 고정 값 저항기를 더 포함하는 시스템.
  6. 제5항에 있어서,
    상기 2개의 고정 값 저항기 중 단지 하나만이 상기 적어도 2개의 NTC 소자에 직접 커플링되는 시스템.
  7. 제1항에 있어서,
    상기 적어도 2개의 NTC 소자는 히트싱크와 열교환하고, 상기 적어도 2개의 독립적으로 제어되는 조명 어레이는 상기 히트싱크와 열교환하는 시스템.
  8. 하나 이상의 발광 디바이스를 동작시키기 위한 시스템으로서,
    적어도 하나의 발광 디바이스로 이루어지는 조명 어레이;
    상기 조명 어레이와 열교환하는 적어도 2개의 NTC 소자; 및
    네거티브 피드백 루프를 포함하는 증폭기를 포함하되,
    상기 적어도 2개의 NTC 소자는 병렬로 전기적으로 커플링되어 상기 네거티브 피드백 루프에 포함되는 시스템.
  9. 제8항에 있어서,
    상기 적어도 2개의 NTC 소자 각각의 하나의 측면은 전기적 접지에 직접 전기적으로 커플링되는 시스템.
  10. 제9항에 있어서,
    상기 네거티브 피드백 루프는 상기 증폭기의 반전 입력과 상기 증폭기의 출력 사이에 전기적 연결을 제공하는 시스템.
  11. 제8항에 있어서,
    상기 조명 어레이는 적어도 2개의 독립적으로 제어되는 조명 어레이로 이루어지고, 상기 적어도 2개의 독립적으로 제어되는 조명 어레이는 적어도 2개의 스위치를 통해 제어되는 시스템.
  12. 제8항에 있어서,
    상기 네거티브 피드백 루프에 단지 2개의 고정 값 저항기를 더 포함하는 시스템.
  13. 제12항에 있어서,
    상기 단지 2개의 고정 값 저항기 중 제1 저항기가 상기 증폭기의 반전 입력 및 상기 증폭기의 출력과 직접 전기적으로 연결되고, 상기 단지 2개의 고정 값 저항기 중 제2 저항기가 상기 단지 2개의 고정 값 저항기 중 제1 저항기, 상기 증폭기의 반전 입력 및 상기 적어도 2개의 NTC 소자와 직접 전기적으로 연결되는 시스템.
  14. 하나 이상의 발광 디바이스를 동작시키기 위한 방법으로서,
    열 전도체 상의 2개 이상의 위치에서 온도를 감지하는 단계로서 상기 열 전도체는 조명 어레이와 열교환하고, 상기 2개 이상의 위치에서의 온도는 병렬로 전기적으로 커플링된 둘 이상의 NTC 소자를 통해 감지되는 단계; 및
    네거티브 피드백 루프에서 상기 2개 이상의 NTC 소자를 포함하는 제어기의 출력에 응답하여 상기 조명 어레이를 통한 전류 흐름을 조절하는 단계를 포함하는 방법.
  15. 제14항에 있어서,
    상기 2개 이상의 NTC 소자 각각은 전기적 접지에 직접 전기적으로 커플링되는 측면을 포함하는 방법.
  16. 제14항에 있어서,
    상기 조명 어레이를 통한 전류 흐름은 연산 증폭기를 통해 조절되는 방법.
  17. 제14항에 있어서,
    상기 조명 어레이를 통한 전류 흐름은 상기 제어기의 명령어를 통해 조절되는 방법.
  18. 제14항에 있어서,
    상기 조명 어레이는 적어도 2개의 독립적으로 제어되는 조명 어레이로 이루어지는 방법.
  19. 제18항에 있어서,
    상기 적어도 2개의 독립적으로 제어되는 조명 어레이는 적어도 2개의 스위치를 통해 제어되는 방법.
  20. 제14항에 있어서,
    상기 전류 흐름은 상기 조명 어레이로부터 실질적으로 일정한 방사 출력을 제공하도록 조절되는 방법.
KR1020187024141A 2016-02-01 2017-01-24 복수의 조명 어레이들에 대한 자동 전력 제어기 KR20180101581A (ko)

Applications Claiming Priority (3)

Application Number Priority Date Filing Date Title
US15/012,049 2016-02-01
US15/012,049 US10117311B2 (en) 2016-02-01 2016-02-01 Automatic power controller for a plurality of lighting arrays
PCT/US2017/014780 WO2017136190A1 (en) 2016-02-01 2017-01-24 Automatic power controller for a plurality of lighting arrays

Publications (1)

Publication Number Publication Date
KR20180101581A true KR20180101581A (ko) 2018-09-12

Family

ID=59387765

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
KR1020187024141A KR20180101581A (ko) 2016-02-01 2017-01-24 복수의 조명 어레이들에 대한 자동 전력 제어기

Country Status (7)

Country Link
US (1) US10117311B2 (ko)
JP (1) JP6756837B2 (ko)
KR (1) KR20180101581A (ko)
CN (1) CN108476580B (ko)
DE (1) DE112017000587T5 (ko)
TW (1) TW201729646A (ko)
WO (1) WO2017136190A1 (ko)

Families Citing this family (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US11776777B2 (en) * 2021-02-05 2023-10-03 Taparity, LLC Charging protection and regulation device for electron storage

Family Cites Families (21)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US4847547A (en) * 1988-07-21 1989-07-11 John Fluke Mfg., Co. Inc. Battery charger with Vbe temperature compensation circuit
JP3449768B2 (ja) * 1993-12-28 2003-09-22 オリンパス光学工業株式会社 電子内視鏡装置
US5656189A (en) * 1994-12-02 1997-08-12 Efratom Time And Frequency Products, Inc. Heater controller for atomic frequency standards
US7777430B2 (en) 2003-09-12 2010-08-17 Terralux, Inc. Light emitting diode replacement lamp
US7423387B2 (en) * 2004-11-23 2008-09-09 Tir Technology Lp Apparatus and method for controlling colour and colour temperature of light generated by a digitally controlled luminaire
JP2006324937A (ja) * 2005-05-19 2006-11-30 Epson Toyocom Corp 温度制御回路とそれを用いた高安定圧電発振器
KR20070077719A (ko) 2006-01-24 2007-07-27 삼성전기주식회사 칼라 ｌｅｄ의 구동 장치
US7347098B2 (en) * 2006-05-09 2008-03-25 Kulite Semiconductor Products, Inc. Apparatus for providing an output proportional to pressure divided by temperature (P/T)
US7576525B2 (en) 2006-10-21 2009-08-18 Advanced Analogic Technologies, Inc. Supply power control with soft start
US20090309517A1 (en) * 2008-06-12 2009-12-17 Roberto Debray Chavez Gandara Temperature dependent current control circuit for LED lighting
TWI400990B (zh) 2008-12-08 2013-07-01 Green Solution Tech Co Ltd 具溫度補償之發光二極體驅動電路及其控制器
US8294389B2 (en) * 2009-08-28 2012-10-23 Finkle Louis J Thermally efficient liquid motion lamp
JP2011233432A (ja) * 2010-04-28 2011-11-17 Harison Toshiba Lighting Corp 光源装置の点灯制御装置
US10098197B2 (en) * 2011-06-03 2018-10-09 Cree, Inc. Lighting devices with individually compensating multi-color clusters
CN102270972A (zh) * 2011-04-18 2011-12-07 上海信朴臻微电子有限公司 增益可变放大器
US8878443B2 (en) 2012-04-11 2014-11-04 Osram Sylvania Inc. Color correlated temperature correction for LED strings
US9109777B2 (en) 2012-04-16 2015-08-18 Phoseon Technology, Inc. Linear fresnel optic for reducing angular spread of light from LED array
US8896212B2 (en) * 2013-01-14 2014-11-25 Mp Design Inc. Thermal control circuit for an active cooling module for a light-emitting diode fixture
US8928256B2 (en) * 2013-04-26 2015-01-06 Phoseon Technology, Inc. Method and system for light array thermal slope detection
US9504103B2 (en) 2013-10-21 2016-11-22 Osram Sylvania Inc. Driving a multi-color luminaire
CN105005337B (zh) * 2015-07-31 2017-04-19 重庆市志益鑫电子科技有限公司 一种数字式温度测控仪电路

Also Published As

Publication number Publication date
DE112017000587T5 (de) 2018-12-13
WO2017136190A1 (en) 2017-08-10
US10117311B2 (en) 2018-10-30
CN108476580A (zh) 2018-08-31
US20170223804A1 (en) 2017-08-03
CN108476580B (zh) 2020-07-24
JP6756837B2 (ja) 2020-09-16
JP2019505068A (ja) 2019-02-21
TW201729646A (zh) 2017-08-16

Similar Documents

Publication Publication Date Title
KR102203108B1 (ko) 광 어레이의 열 경사 검출을 위한 방법 및 시스템
US20180132324A1 (en) Load current control circuit
KR102482794B1 (ko) 자동 전력 제어기
KR102327903B1 (ko) 방사조도 스텝 응답 출력을 위한 led 구동 전류 조정
CN109076670B (zh) 用于开关调节器的加速启动的方法和系统
KR20180101581A (ko) 복수의 조명 어레이들에 대한 자동 전력 제어기
KR102327907B1 (ko) 방사조도 스텝 응답 출력을 위한 led 출력 응답 감쇠
KR102490322B1 (ko) 사전-충전 조명 제어 회로

Legal Events

Date Code Title Description
E902 Notification of reason for refusal
E601 Decision to refuse application