KR20200090941A - Led들을 위한 딤 투 웜 제어기 - Google Patents

Abstract

딤-투-웜(dim-to-warm) 효과를 달성하는 발광 다이오드(LED) 조명 시스템을 위한 제어 회로가 제공된다. 제어 회로는 LED 제어기, 웜 상관된-색-온도("CCT") LED들의 세트에 결합된 클램프 회로, 쿨 LED들의 세트에 결합된 스위치, 및 클램프 및 스위치에 결합된 피드백 회로를 포함한다. LED 제어기는 입력 전류에 기초하여 웜 LED들의 세트를 통하는 전류를 클램프하도록 클램프 회로를 제어하고, 제1 임계 레벨보다 큰 입력 전류에 응답하여 쿨 LED들의 세트를 스위치 온하고 제1 임계 레벨보다 낮은 입력 전류에 응답하여 쿨 LED들의 세트를 스위치 오프하도록 스위치를 제어하도록 구성된다. 피드백 회로는 전류를 웜 LED들의 세트로부터 쿨 LED들의 세트로 전환시키도록 구성된다.

Description

LED들을 위한 딤 투 웜 제어기{DIM TO WARM CONTROLLER FOR LEDS}

관련된 특허 출원과의 상호 참조

본원은 완전히 기술된 것처럼 그 내용이 본원에 참조로 포함된, 2016년 4월 27일자 출원된 미국 가 출원 62/328,523호 및 2016년 6월 6일자 출원된 유럽 가 출원 16173125.2호를 우선권 주장한다.

본 발명은 일반적으로 발광 다이오드들(LED들)을 사용하는 조명에 관한 것으로, 특히 LED 광이 디머에 의해 디밍됨에 따라 LED 광이 점자척으로 더 웜되게(warmer)(더 낮은 CCT를 갖게) 하는 기술에 관한 것이다.

백열 전구들은 미학적으로 만족시키는 조명 특성들을 갖는다. 예를 들어, 백열 전구들은 전구를 통하는 평균 전류를 감소시키도록 디머를 제어함으로써 사용자가 광을 디밍함에 따라 점차적으로 더 빨개지게(더 웜되게) 된다. 많은 발전들이 LED 기술에서 이루어지고 있지만, 백열 전구들에 의해 전형적으로 제공되는 광의 품질을 달성하는 데 도움을 주는 추가의 발전들은 바람직하다.

최소 밝기-최대 디밍 레벨과, 최대 밝기-최소 디밍 레벨 간의 딤-투-웜(dim-to-warm) 효과를 달성하는 발광 다이오드(LED) 조명 시스템을 위한 제어 회로가 제공된다. 제어 회로는 LED 제어기, 웜 상관된-색-온도("CCT") LED들의 세트에 결합된 클램프 회로, 쿨 CCT LED들의 세트에 결합된 스위치, 및 클램프 및 스위치에 결합된 피드백 회로를 포함한다. LED 제어기는 조정가능한 입력 전류의 크기를 감지하고, 입력 전류에 기초하여 웜 CCT LED들의 세트를 통하는 전류를 클램프 전류 레벨로 클램프하도록 클램프 회로를 제어하고, 제1 임계 레벨보다 큰 입력 전류에 응답하여 쿨 CCT LED들의 세트를 스위치 온하고 제1 임계 레벨보다 낮은 입력 전류에 응답하여 쿨 CCT LED들의 세트를 스위치 오프하도록 스위치를 제어하도록 구성된다.

제2 임계 레벨을 초과하는 입력 전류에 응답하여, 피드백 회로는 전류를 웜 CCT LED들의 세트로부터 쿨 LED들의 세트로 전환시키도록 구성된다.

도 1은 둘 다 백색 광을 방출하는, 웜 LED들의 스트링 및 쿨 LED들의 스트링을 도시하고, 입력 전압이 최소 전류로부터 최대 전류로 변화함에 따라 각각의 스트링에의 전류들을 제어하는 딤-투-웜 회로를 추가로 도시한다.
도 2는 입력 전류들의 전체 범위에 걸쳐 웜 LED들(Iw) 및 쿨 LED들(Ic)에 공급되는 상대적 전류들의 예이다.
도 3은 도 2의 딤-투-웜 회로 내의 다양한 기능 유닛들을 도시한다.
도 4는 웜 LED들 및 쿨 LED들뿐만 아니라, 딤-투-웜 회로의 회로도이다.
도 5는 할로겐 전구의 이상적인 CCT를 도시한 것뿐만 아니라, 광이 최대로부터 최소로 디밍됨에 따라 램프의 시뮬레이트된 전체적인 CCT를 도시한 그래프이다.
도 6a-6b는 4개의 딤-투-웜 회로 내로의 입력 전류들이 아날로그 디밍 신호를 수신하는 탭된 선형 구동기에 의해 제공되고, 4개의 딤-투-웜 회로가 동일한 디밍 레벨에서 동일한 CCT를 각각 생성하기 위해 사용되고 설계된, 본 발명의 실시예를 도시한다.
도 7은 도 6의 시스템에서 사용될 수 있는 적합한 종래 기술의 탭된 선형 레귤레이터의 (데이터 시트로부터의) 기능도이다.
동일하거나 유사한 요소들은 동일한 번호로 표시된다.

한 실시예에서, LED들의 2개의 직렬 스트링들이 램프에서 사용된다. 제1 스트링은 4000K의 CCT를 발생하는 조정된 인광체를 갖는 GaN-기반 LED들과 같은, 동일한 쿨 LED들을 포함한다. 제2 스트링은 쿨 LED들과 동일한 GaN-기반 LED 다이들을 사용하지만 2200K의 CCT를 발생하는 조정된 인광체를 사용하는 것과 같은, 동일한 웜 LED들을 포함한다. 다른 실시예들에서, 스트링들 및 CCT들의 수는 상이할 수 있다. 양 CCT는 백색 광으로 고려된다.

정류된 간선 전압과 같은 전원이 2개의 스트링의 한 단부에 인가되고, 2개의 스트링의 다른 단부들은 딤-투-웜 회로의 상이한 단자들에 접속된다.

조정가능한 아날로그(비 PWM) 전류가 딤-투-웜 회로의 입력에 공급되고, 여기서 입력 전류 레벨은 적합한 광 디머를 제어하는 사용자에 의해 조정될 수 있다.

최소 입력 전류와 제1 입력 전류 레벨 사이에서, 쿨 LED 스트링이 스위치에 의해 분리되고, 모든 입력 전류들은 웜 LED 스트링을 통해 흐른다. 그러므로, 디밍은 웜 LED들의 밝기를 제1 입력 전류 레벨까지 단독으로 제어한다. 램프의 CCT 출력은 제1 입력 전류 레벨까지의 일정한 웜 온도이다.

입력 전류가 제1 입력 전류 레벨 위로, 그러나 제2 입력 전류 레벨 아래로 제어됨에 따라, 스위치는 폐쇄되고 입력 전류의 일부는 쿨 LED 스트링을 통해 흐르고, 웜 LED 스트링을 통하는 전류는 정전류로 클램프된다. 그러므로, 입력 전류들의 이 범위 내에서, 디밍은 쿨 LED들의 밝기를 단독으로 제어하고 웜 LED들의 밝기는 일정하게 머무른다. 램프의 CCT 출력은 2개의 CCT의 변화하는 혼합이고, CCT는 입력 전류가 제2 입력 전류 레벨에 접근함에 따라 증가한다.

입력 전류가 최대 전류까지 제2 입력 전류 레벨 위로 조정됨에 따라, 쿨 LED들은 증가하는 입력 전류에 의해 제어되게 남고, 웜 LED들로의 전류는 최대 입력 전류에서 제로로 점차적으로 감소된다. 램프의 CCT 출력은 그러므로 입력 전류 레벨이 그것의 최대에 접근함에 따라 쿨 LED들의 CCT에 접근한다.

이 기술을 사용하여, 4000K-2200K의 CCT들의 전체 범위가 획득되고, LED들의 양 세트가 백색 광을 출력하기 때문에, 변화하는 CCT를 발생하는 상이한 LED들로부터의 광의 보다 자연적인 조합이 있다. 동작은 선형(비 PWM 또는 고 주파수 스위칭)이기 때문에, EMI가 발생되지 않고 필터들이 필요하지 않다. 동작은 선형이기 때문에, 탭된 선형 레귤레이터를 포함하는 매우 작은 선형 레귤레이터들이 입력 전류를 생성하기 위해 사용될 수 있다.

한 실시예에서, 탭된 선형 구동기가 딤-투-웜 회로를 위한 구동기로서 사용된다. 탭된 선형 레귤레이터는 AC 간선 전압을 정류하는 전파(full wave) 다이오드 브리지로부터 전압을 수신하고 DC 전압이 AC 주파수를 더블로 변화시킴에 따라 2개의 LED 스트링들의 상이한 세그먼트들에 전류를 연속적으로 공급한다. 이것은 매우 소형이고 효율적인 제어 시스템을 가져다 준다.

도 1은 한 실시예를 도시한다. 전원(10)은 정류된 간선 전압, 배터리, 레귤레이터, 또는 기타 전원일 수 있다. 백색 광 쿨 LED들(12)의 직렬 스트링은 전원(10)에 결합된 그것의 애노드 단부를 갖고, 백색 광 웜 LED들(14)의 직렬 스트링은 또한 전원(10)에 결합된 그것의 애노드 단부를 갖는다. 램프의 원하는 최대 광 출력에 따라, 각각의 유형의 LED의 다수의 스트링이 있을 수 있고, 각각의 유형의 LED의 스트링들은 각각의 유형의 LED의 스트링들이 동일하게 제어되도록 병렬로 접속될 수 있다.

쿨 LED들은 적합한 인광체가 YAG 인광체와 같은 다이 위에 퇴적된, 청색 광을 방출하는 통상적인 상용화된, GaN-기반 LED 다이들일 수 있다. 다른 인광체들이 사용될 수 있다. 이러한 쿨 LED들(12)은 전형적으로 3000-6000K 범위의 CCT를 가질 것이다. 이 예에서, CCT는 4000K이다.

웜 LED들(14)은 적합한 인광체가 YAG 인광체 플러스 황색 또는 적색 광을 방출하는 워머 인광체와 같은 다이 위에 퇴적된, 청색 광을 방출하는 통상적인 상용화된, GaN-기반 LED 다이들일 수 있다. 다른 인광체들이 사용될 수 있다. 이러한 웜 LED들(14)은 전형적으로 1900-2700K 범위의 CCT를 가질 것이다. 이 예에서, CCT는 2200K이다.

웜 및 쿨 LED 다이들이 동일한 유형의 다이일 수 있기 때문에, 그들은 동일한 순방향 전압 강하들을 갖는다. 한 실시예에서, LED들의 동일한 수가 스트링들이 동일한 순방향 전압 강하를 갖도록 스트링들 각각 내에 있다.

쿨 LED들(12)과 웜 LED들(14)의 상대적 밝기(광속)는 딤-투-웜 회로(16)에 의해 결정된다. 딤-투-웜 회로(16)는 웜 LED들(14)(Iw) 및 쿨 LED들(12)(Ic)에 대한 별개의 구동 전류들을 출력하는 3-단자 회로일 수 있다. 딤-투-웜 회로(16) 내로의 입력은 램프의 전체적인 디밍을 설정하는 외부 전류원(18)으로부터의 조정가능한 아날로그 전류(입력 전류 Iin)이다. 낮은 입력 전류 Iin은 비교적 낮은 CCT를 갖는 램프의 낮은 전체적인 밝기를 발생하고, 높은 입력 전류 Iin은 비교적 높은 CCT를 갖는 램프의 높은 전체적인 밝기를 발생한다.

도 2는 입력 전류들 Iin의 전체 범위를 통해 (웜 LED들(14)의 밝기에 직접 대응하는) 웜 LED들(14)을 통하는 전류 Iw 및 (쿨 LED들(12)의 밝기에 직접 대응하는) 쿨 LED들(12)을 통하는 전류 Ic1 또는 Ic2를 도시한다. 전류 Ic1은 쿨 LED들(12)이 최소 입력 전류 Iin(min)과 중간 입력 전류 Iin1 사이에서 완전히 오프인 전류를 나타내고, 전류 Ic2는 쿨 LED들(12)이 Iin(min)과 Iin1 사이에서 다소 온인 전류를 나타내므로 CCT 변화들은 전체 Iin 범위에 걸쳐서 연속적이다. 딤-투-웜 회로(16)는 Ic1 또는 Ic2 전류 곡선을 달성하도록 설계될 수 있다.

최소 입력 전류 Iin(min)은 최대 디밍 레벨(최소한 밝고 가장 웜함)에 대응하고, 최대 입력 전류 Iin(max)는 최소 디밍 레벨(가장 밝고 가장 쿨함)에 대응한다.

다음의 설명은 딤-투-웜 회로(16)가 전류 Ic1을 출력하는 것을 가정한다. Iin(min)과 Iin1 사이에서, 딤-투-웜 회로(16)는 조정가능한 입력 전류 Iin에 비례하는 전류로 웜 LED들(14)을 구동시키도록 전류 Iw를 단지 출력하므로, 램프의 CCT 출력은 2200K이다. Iin1과 In2 사이에서, 딤-투-웜 회로(16)는 웜 LED들(14)의 밝기가 비교적 일정하고, Ic1이 입력 전류 Iin에 비례하여 상승하도록 Iw를 클램프한다. 그러므로, Iin1과 Iin2 사이에서, 램프의 전체 (인지된) CCT 출력은 점점 더 쿨해질 것이다. Iin2와 Iin(max) 사이에서, Iw는 하강하고, Ic1은 입력 전류 Iin에 비례하여 여전히 상승한다. 다양한 디밍 레벨들에서의 램프의 전체 CCT는 할로겐 램프 또는 백열 전구의 변화하는 CCT와 일반적으로 일치한다.

도 3은 딤-투-웜 회로(16), 웜 LED(들)(14)의 스트링, 쿨 LED들(12)의 스트링, 및 Iin을 출력하는 디밍 제어 조정가능한 전류원(18)을 나타낸 전체 시스템을 도시한다.

Iin1 아래의 Iin에서, 제어 회로(22)(비교기)는 스위치(24)를 오프로 유지하므로 쿨 LED들(12)을 통해 전류가 흐르지 않고 입력 전류 Iin 모두는 웜 LED들(14)을 통해 흐른다.

Iin이 Iin1을 초과할 때, 제어 회로(22)는 스위치(24)를 턴 온시키므로 쿨 LED들(12)을 통하는 전류 Ic는 일반적으로 Iin에 비례한다. 제어 회로(22)는 또한 전류 Iw를 고정된 레벨로 클램프하도록 클램프 회로(26)를 제어하므로 웜 LED들(14)의 밝기는 Iin1과 Iin2 사이에서 변화하지 않는다(도 2).

입력 전류가 Iin2를 초과할 때, 피드백 회로(28)는 일부 전류를 회로의 좌측 레그로 점차적으로 전환시키도록 순방향 바이어스되어, 웜 LED들(14)을 통하는 전류 Iw를 점차적으로 감소시키도록 클램프(26)를 제어한다.

도 3에서의 결과적인 Iw 및 Ic 전류들은 도 2에서의 전류들 Iw 및 Ic1과 일치한다.

도 4는 도 3의 시스템의 개략 회로도이다. 도 4의 회로는 단자들 중 2개는 웜 및 쿨 LED들의 직렬 스트링들의 캐소드 단부들에 결합되고, 제3 단자는 vdd 국부 단자(도 4에 표시됨)이고, 제4 단자는 접지에 결합된, 4-단자 패키지된 IC로서 형성될 수 있다. 조정가능한 디밍 전류는 2개의 직렬 스트링의 애노드들에 결합된다.

제어가능한 제너 다이오드들 U1 및 U2는 그 데이터 시트가 본원에 참조로 포함된, Diodes Inc에 의한 TLV431 조정가능한 션트 레귤러일 수 있다. 양호한 조정가능한 션트 레귤레이터는 1.25V의 기준 전압(임계 전압)을 갖는 18V 캐소드-애노드 정격을 갖는다. 제너 다이오드 심볼은 제너 다이오드들이 션팅을 위해 요구되지 않지만, 션트 레귤레이터의 기능을 표시한다. 다른 제어가능한 션트 레귤레이터 회로들이 사용될 수 있다. 다이오드 U1 및 U2 내로의 입력 제어 전압은 클램핑 전압을 제어한다. 입력 전류들 Iin(min)과 Iin1 사이에서(도 2), 다이오드 U1은 명목상 비도통이고, MOSFET M1의 게이트는 MOSFET M1을 턴 온시키기 위해 풀-업 저항기 R5에 의해 고 레벨로 풀(pull)된다. 결과적으로, 입력 전류 Iin 모두는 MOSFET M1 및 웜 LED들(14)을 통해 흐른다.

다이오드 U1, 저항기들 R1, R5, R8, 및 MOSFET M1은 전류 레귤레이터(클램프 회로(26))를 형성하는데, 여기서 MOSFET M1의 게이트 전압은 Iw를 결정한다. 제너 다이오드 U1의 제어 단자는 저항기 R1의 상부 노드에 결합된다. 특정한 회로 예에서, 입력 전류 Iin이 전류 Iw를 저항기 R1의 상부 노드에서의 전압이 1.25볼트인 점까지 증가시킬 때, 제너 다이오드 U1은 도 2에서의 클램프된 전류 Iw를 도통시키기 위해 요구되는 레벨로 게이트 전압을 클램프하도록 도통할 것이다. 기준 전압은 TL431(제너 다이오드 U1로 표시됨)에서 설정되므로 1.25볼트의 제어 전압은 제너 다이오드 U1을 저항기 R1의 상부 노드에서 1.25볼트의 전압을 충분히 유지하도록 도통시킨다. 제어 전압이 1.25볼트에 도달하기 전에, 제너 다이오드 U1은 오프이다. 제너 다이오드 U1에 의한 클램핑은 도 2에서 Iin1에서 시작한다. 그러므로, Iin1과 In2 사이에서, MOSFET M1을 통해 흐르는 전류 Iw는 1.25V/R1로 클램프될 것이다. 그래서 R1의 값은 Iin1의 위치를 결정한다. 제어 전압에 대해 1.25볼트의 특정한 값이 설명되었지만, 임의의 기술적으로 가능한 제어 전압이 사용될 수 있다.

저항기들 R6, R7 및 제2 조정가능한 제너 다이오드 U2(또 하나의 TL431)는 MOSFET M1의 게이트 전압을 모니터하는 비교기로서 동작한다. 저항기 R1을 통하는 전류 Iw가 클램프 전류에 도달하기 전에, 제너 다이오드 U1은 최소 전류를 끌어낸다. 저항기 R5는 제너 다이오드 D1에 의해 설정되고 (캐패시터 C1에 의해 필터링된) 소정의 고정된 전압에 접속되고 MOSFET M1의 게이트를 고 레벨로 풀하고, 여기서 게이트 전압은 제너 다이오드 D1에 의해 설정된 전압 곱하기 (R6+R7)/(R5+R6+R7)이다. MOSFET M1을 통하는 전류가 레귤레이터의 클램프 전류(Iin1)에 도달할 때, 제너 다이오드 U1(TL431)은 MOSFET M1을 통하는 전류를 클램프하는 요구된 레벨로 게이트 전압을 풀하도록 도통한다. 이것은 저항기들 R6 및 R7로 형성된 저항 분할기에서의 전압을 낮추고, 분할된 전압은 제어가능한 제너 다이오드 U2(TL431) 내로의 제어 전압을 제너 다이오드 U2를 개방 회로로서 동작시키도록 그것의 임계 전압 아래로 낮춘다. 이렇게 함으로써, 저항기 R4는 MOSFET M2(도 3에서의 스위치(24))의 게이트 전압을 고 레벨로 풀하여, 입력 전류 Iin1에서 MOSFET M2를 턴 온시킨다. 게이트 전압의 변화가 저항기 R1을 통하는 전류가 클램프 전류에 도달하기 전과 후에 크므로, 이 회로는 오히려 TL431 조정가능한 션트 레귤레이터의 내부 기준 임계 전압의 확산에 둔감하다. 보다 구체적으로, TL431 조정가능한 션트 레귤레이터의 내부 기준 전압에 일치하도록 MOSFET M2의 고정된 턴-온 임계를 설계하기를 누군가 시도하면, 불일치가 기준 전압의 확산으로 인해 발생할 수 있다. 여기에 제공된 기술들로, M2 턴-온 임계는 TL431 조정가능한 션트 레귤레이터의 내부 기준 전압의 절대 값을 따르기를 시도하지 않으므로 그 확산에 둔감하다.

캐패시터 C2 및 저항기 R10은 폐쇄 루프 안정성을 유지하기 위한 보상 회로망을 형성한다.

입력 전류 Iin2에서의 동작이 이제 설명될 것이다. 저항기 R3 및 쇼트키 다이오드 D2는 도 3에서의 피드백 회로(28)를 형성한다. MOSFET M2의 소스 전압이 쇼트키 다이오드 D2의 순방향 전압만큼 MOSFET M1의 소스 전압보다 높아지자 마자, 일부 전류가 저항기들 R3 및 R1을 통해 전환될 것이다. 저항기 R1을 통하는 전류는 이제 저항기 R3과 MOSFET M1 둘 다로부터의 전류들로 구성된다. 이것은 도 2에서 Iin2에서의 변곡 점 및 MOSFET M1 내의 전류 Iw의 롤 오프의 시작이다. 저항기 R1을 통하는 추가된 전류는 제너 다이오드 U1이 저항기 R1의 상부 노드에서의 전압을 1.25볼트로 유지하기 위해 MOSFET M1의 게이트 전압을 더 감소시키게 한다. 더 큰 저항기 R2는 Iin2를 x 축 상에서 좌측으로 이동시킨다. 롤-오프의 기울기는 저항기 R3에 의해 결정된다. 저항기 R3의 값이 높을수록, 기울기는 덜 가파르다. 제너 다이오드들 U1 및 U2 및 저항기들 R6, R7, R4, 및 R2는 ("LED 제어기"라고도 하는) 제어 회로(22)의 기능성을 수행한다. 보다 구체적으로, 제어 회로(22)는 위에 특정된 것과 같이, 쿨 LED들(12)을 통하는 전류 흐름을 가능하게 또는 불가능하게 하도록 스위치(24)(MOSFET M2)를 제어하고 웜 LED들(14)을 통하는 전류를 클램프하도록 클램프 회로(26)(제너 다이오드 U1, 저항기들 R1, R5, R8, 및 MOSFET M1을 포함하는 전류 레귤레이터)를 제어한다. 제어 회로(22) 및 클램프(26)가 도 4에 도시한 회로의 소정의 소자들을 포함하는 것으로 설명되었지만, 적어도 일부 측면들에서, 제어 회로(22)와 클램프 회로(26) 사이의 경계는 완전히 윤곽이 드러나지 않는다는 점에 주목한다. 예를 들어, 저항기들 R6 및 R7이 제어 회로(22)의 일부인 것으로 설명되고 저항기 R5가 클램프 회로(26)의 일부인 것으로 설명되지만, 이들 저항기는 제어 회로(22)와 클램프 회로(26) 둘 다의 기능들을 수행하도록 협력한다. 본 기술 분야의 통상의 기술자들은 도 4에 도시된 다양한 요소들이 도 3의 요소들과 대응하도록 상이한 방식들로 그룹지어질 수 있다는 것을 인식할 것이다.

저항기 R9, 다이오드 D1, 및 캐패시터 C1은 전압 버퍼를 형성한다. 이것은 양 MOSFET의 게이트 전압들이 그들의 한계 내에 있고 저항 분할기(R5, R6, R7)의 결과는 예측가능한 것을 확실히 하여 준다.

Iin1 아래의 입력 전류에서 쿨 LED들(12)을 완전히 턴 오프시키기는 것이 요구되지 않으면, MOSFET M2는 도 2에서 Ic2로 도시한 것과 같이, Iin(min)과 Iin1 사이에서 롤 오프하도록 제어될 수 있다. 이것은 MOSFET M2와 병렬로 누출 경로로서 노드들 vcs2와 vs2 사이에 저항기를 접속함으로써 이루어질 수 있다.

도 5는 램프의 결과적인 CCT 출력(34)이 100%와 약 10%(최소 디밍) 사이에서 디밍하는 동안 할로겐 전구의 이상적인 CCT와 명목상 어떻게 동일한지를 도시한다.

본 발명의 시스템은 고 주파수 필터들을 필요로 하지 않고 매우 소형이고 저렴하게 만들어질 수 있다. 그것은 아날로그 입력 전류를 조정하는 임의 유형의 디밍 회로와 함께 사용될 수 있다.

도 6a는 탭된 선형 LED 구동기(40)를 갖는 딤-투-웜 회로(16)의 사용을 도시한다. AC 간선 전압으로부터 동작하는 탭된 선형 LED 구동기들은 널리 공지되어 있고 상용화되어 있다. 구동기(40)는 MagnaChip에 의한 MAP9010 AC LED 구동기(40) 또는 다른 적합한 구동기일 수 있다.

구동기(40)는 전파 다이오드 브리지(42)로부터 정류된 AC 신호를 수신한다. AC 신호는 간선 전압(44)일 수 있다. (저항기 심볼로 표시된) 퓨즈(45)는 과전류들로부터 회로를 보호하고, 캐패시터(46)는 트랜션트들을 평활하고, 트랜션트 억제기(48)는 스파이크들을 제한한다. 구동기(40)는 도 6b에 도시한 것과 같이, 인입 DC 신호의 증가하고 감소하는 레벨들을 감지하고 그것의 4개의 출력들 IOUT0-IOUT3에 전류들을 연속적으로 인가한다. 단지 하나의 전류가 한번에 4개의 출력 단자들 중 어느 것 상에서 출력되므로, 직렬 LED들의 제1 그룹의 순방향 전압을 거의 초과하는 낮은 DC 전압 레벨에서, 단지 IOUT0만이 LED들의 제1 그룹을 활성화시키기 위해 전류를 출력한다. LED들의 전체 스트링의 순방향 전압을 초과하는 최고의 DC 전압 레벨 가까이에서, 단지 IOUT3 만이 전체 스트링을 활성화시키기 위해 전류를 출력한다. 다이오드들(49)은 모든 전류들이 단지 구동기(40) 내로 흐르는 것을 보장한다. 아날로그 구동 전류들은 예를 들어, 사용자에 의해 제어되는 디머로부터, 제어 신호(50)에 의해 제어된다.

좌측 상의 LED들의 제1 그룹은, 그들 LED가 DC 전압이 LED들의 제1 그룹의 순방향 전압 위로 상승할 때 턴 온하기 때문에 최다에 있고, 우측 상의 LED들의 제4 그룹은 그들 LED가 DC 전압이 최고 레벨 근처에 있을 때 단지 턴 온되기 때문에 최소에 있다. 전류들은 활성화된 LED들의 수가 변화하는 DC 레벨에 따라 일정하게 변화함에 따라 인지할 수 있는 깜박거림을 감소시키기 위해 IOUT0-IOUT3으로 점차적으로 증가한다. 단지 하나의 쿨 LED(12)와 하나의 웜 LED(14)가 각각의 그룹 내에 도시되지만, 각각의 그룹 내에 더 많은 LED들이 있을 수 있다.

전류들 IOUT0-IOUT3이 동일한 디밍 레벨에서 상이한 결과로서, 쿨 LED들(12) 및 웜 LED들(14)로의 전류들 Ic와 Iw의 조합이 딤-투-웜 회로들(16A-16D) 각각에 대해 조정되므로 모든 디밍 레벨에서의 LED들의 각각의 그룹의 CCT는 램프의 CCT가 사이클마다 변동하는 것을 피하도록 일치된다. 각각의 디밍 레벨에서 CCT를 일치시키는 것은 저항기들 R1, R2, 및 R3(도 4)의 값들을 조정함으로써 이루어진다. 예를 들어, 쿨 LED들 및 웜 LED들이 동시에 온인 특정한 디밍 레벨에 대한 IOUT0 전류(최저)를 수신하는 딤-투-웜 회로(16A)에 대해, 딤-투-웜 회로(16A)는 IOUT3 전류(최고)를 수신하는 딤-투-웜 회로(16D)와 동일한 비율의 전류들 Ic 및 Iw를 쿨 LED들 및 웜 LED들에 인가한다. 본 기술 분야의 통상의 기술자는 디밍 레벨들 중 어느 것에서 딤-투-웜 회로들(16A-16D) 각각에 대한 동일한 CCT들을 유지하기 위해 R1, R2, 및 R3의 값들을 쉽게 선택할 수 있다.

도 7은 그것의 데이터 시트로부터 재생된 MAP9010 구동기 내의 기능 유닛들을 도시한다. MOSFET들(60)은 정류된 DC 전압이 AC 사이클들 동안 변화함에 따라 출력들 IOUT0-IOUT3에서 원하는 전류들을 연속적으로 공급하도록 제어된다. 아날로그 디밍 신호는 출력들 IOUT0-IOUT3에서 전류들을 제어하기 위해 단자 RDIM에 인가된다. 동작은 본원에 참조로 포함된 데이터 시트에서 추가로 설명된다.

위에 설명된 딤-투-웜 회로(16)는 디밍을 위해 가변 전류를 제공하는 통상적인 LED 구동기들과 함께 사용될 수 있는 간단한 3-단자 IC일 수 있다. 딤-투-웜 회로(16)는 고 주파수 필터링 소자들(예를 들어, 대형 캐패시터들 또는 인덕터들)을 요구하지 않으므로 그것은 LED들을 갖는 인쇄 회로 기판 상에 쉽게 장착된다. 마이크로프로세서는 필요하지 않다.

특정한 실시예들이 도시되고 설명되었지만, 본 기술 분야의 통상의 기술자들에게 변화들 및 수정들이 본 개시내용으로부터 벗어나지 않고서 그것의 더 넓은 양태들로 이루어질 수 있다는 것이 명백할 것이므로, 첨부된 청구항들은 모든 이러한 변화들 및 수정들을 본 개시내용의 진정한 취지 및 범위 내에 드는 것으로서 그들의 범위 내에 포함시키고자 한다.

Claims (20)

1. 회로로서,
   정류된 교류 전류(AC) 신호를 제공하도록 구성된 다이오드 브리지;
   상기 정류된 AC 신호를 수신하고,
   제2 시간이 아닌 제1 시간에 제1 전류 신호를 제1 딤-투-웜 회로에, 상기 제1 시간이 아닌 상기 제2 시간에 제2 전류 신호를 제2 딤-투-웜 회로에 인가하도록 구성된 구동기를 포함하고, 상기 제1 딤-투-웜 회로 및 상기 제2 딤-투-웜 회로는 상기 제1 딤-투-웜 회로 및 상기 제2 딤-투-웜 회로에 의해 구동되는 발광 다이오드(LED)들에 대해 동일한 상관된-색-온도(CCT)로 귀결되는 출력들을 제공하도록 구성된 회로.
2. 제1항에 있어서, 상기 다이오드 브리지는 전파(full wave) 다이오드 브리지인 회로.
3. 제1항 또는 제2항에 있어서, 상기 구동기는 탭된 선형 구동기인 회로.
4. 제1항 또는 제2항에 있어서, 상기 다이오드 브리지는 상기 다이오드 브리지에 공급되는 간선 전압 신호로부터 상기 정류된 AC 신호를 제공하도록 구성된 회로.
5. 제1항 또는 제2항에 있어서, 상기 제1 딤-투-웜 회로 및 상기 제2 딤-투-웜 회로로부터의 출력 중 적어도 하나에 기초하여 활성화되도록 구성된 제1 그룹의 LED들을 더 포함하는 회로.
6. 제5항에 있어서, 상기 제2 딤-투-웜 회로에 기초하여 활성화되도록 구성된 제2 그룹의 LED들을 더 포함하는 회로.
7. 제1항 또는 제2항에 있어서, 과전류로부터 상기 회로를 보호하도록 구성된 퓨즈를 더 포함하는 회로.
8. 제1항 또는 제2항에 있어서, 트랜션트(transient) 전류들을 평활하도록 구성된 캐패시터를 더 포함하는 회로.
9. 제1항 또는 제2항에 있어서, 상기 구동기는 상기 정류된 AC 신호의 증가 및 상기 정류된 AC 신호의 감소 중 적어도 하나를 감지하도록 구성된 회로.
10. 제9항에 있어서, 상기 구동기는 상기 정류된 AC 신호의 증가 및 상기 정류된 AC 신호의 감소 중 적어도 하나를 감지하는 것에 기초하여 상기 제1 전류 신호 및 상기 제2 전류 신호를 생성하도록 더 구성된 회로.
11. 제1항에 있어서, 상기 정류된 AC 신호는 제어 신호에 기초하여 결정되는 회로.
12. 제1항 또는 제2항에 있어서, 상기 제1 딤-투-웜 회로 및 상기 제2 딤-투-웜 회로의 각각은 제1 CCT를 제공하는 제1 어레이의 LED들 및 제2 CCT를 제공하는 제2 어레이의 LED들을 구동하도록 구성된 회로.
13. 제12항에 있어서, 동일한 제1 수의 제1 어레이의 LED들 및 제2 어레이의 LED들이 상기 제1 딤-투-웜 회로에 의해 구동되고, 동일한 제2 수의 제1 어레이의 LED들 및 제2 어레이의 LED들이 상기 제2 딤-투-웜 회로에 의해 구동되는 회로.
14. 제12항에 있어서, 상기 제2 딤-투-웜 회로보다 상기 제1 딤-투-웜 회로에 의해 더 적은 수의 제1 어레이의 LED들 및 제2 어레이의 LED들의 각각이 구동되고, 상기 제2 딤-투-웜 회로는 제1 어레이의 LED들 및 제2 어레이의 LED들을 구동하기 위해 상기 제1 딤-투-웜 회로에 의해 사용되는 정류된 AC 신호보다 더 높은 정류된 AC 신호로 제1 어레이의 LED들 및 제2 어레이의 LED들을 구동하도록 구성된 회로.
15. 방법으로서,
    딤-투-웜 회로의 입력에서 조정가능한 아날로그 전류를 수신하는 단계;
    상기 조정가능한 아날로그 전류가 최소 입력 전류와 제1 입력 전류 사이에 있는 조건에서, 상기 조정가능한 아날로그 전류가 웜 LED에 제공되도록 쿨 LED를 분리시키는 단계;
    상기 조정가능한 아날로그 전류가 상기 제1 입력 전류와 제2 입력 전류 사이에 있는 조건에서, 상기 조정가능한 아날로그 전류의 제1 조정가능한 부분을 상기 쿨 LED에, 상기 조정가능한 아날로그 전류의 클램프된 부분을 상기 웜 LED에 제공하는 단계 - 상기 제1 조정가능한 부분은 상기 조정가능한 아날로그 전류에 기초하여 결정되고 상기 클램프된 부분은 일정하게 유지됨 -; 및
    상기 조정가능한 아날로그 전류가 상기 제2 입력 전류보다 더 큰 조건에서, 상기 조정가능한 아날로그 전류의 제2 조정가능한 부분을 상기 쿨 LED에, 상기 조정가능한 아날로그 전류의 제3 조정가능한 부분을 상기 웜 LED에 제공하는 단계 - 상기 제2 조정가능한 부분 및 상기 제3 조정가능한 부분은 상기 조정가능한 아날로그 전류에 기초하여 결정됨 -
    를 포함하는 방법.
16. 제15항에 있어서, 상기 쿨 LED는 약 4000K 이상의 CCT를 갖는 방법.
17. 제15항 또는 제16항에 있어서, 상기 웜 LED는 약 2200K 이하의 CCT를 갖는 방법.
18. 제15항 또는 제16항에 있어서, 상기 쿨 LED를 분리시키는 단계는 스위치를 이용하여 상기 쿨 LED를 분리시키는 단계를 포함하는 방법.
19. 제15항 또는 제16항에 있어서,
    상기 조정가능한 아날로그 전류가 상기 제2 입력 전류보다 더 큰 조건에서, 상기 조정가능한 아날로그 전류의 증가에 기초하여 상기 제2 조정가능한 부분을 증가시키고 상기 제3 조정가능한 부분을 감소시키는 단계를 더 포함하는 방법.
20. 방법으로서,
    딤-투-웜 회로의 입력에서 증가하는 조정가능한 아날로그 전류를 수신하는 단계;
    상기 조정가능한 아날로그 전류가 제1 입력 전류 미만인 동안 상기 조정가능한 아날로그 전류가 웜 LED에 제공되도록 쿨 LED를 분리시키는 단계;
    상기 조정가능한 아날로그 전류의 제1 조정가능한 부분을 상기 쿨 LED에, 상기 조정가능한 아날로그 전류의 클램프된 부분을 상기 웜 LED에 제공하는 단계 - 상기 조정가능한 아날로그 전류가 상기 제1 입력 전류와 제2 입력 전류 사이에 있는 동안 상기 제1 조정가능한 부분은 상기 조정가능한 아날로그 전류에 기초하여 결정되고 상기 클램프된 부분은 일정하게 유지됨 -; 및
    상기 조정가능한 아날로그 전류의 제2 조정가능한 부분을 상기 쿨 LED에, 상기 조정가능한 아날로그 전류의 제3 조정가능한 부분을 상기 웜 LED에 제공하는 단계 - 상기 조정가능한 아날로그 전류가 상기 제2 입력 전류보다 더 큰 동안 상기 제2 조정가능한 부분 및 상기 제3 조정가능한 부분은 상기 조정가능한 아날로그 전류에 기초하여 결정됨 -
    를 포함하는 방법.

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