KR20220019836A - 딤 투 웜 led 회로 - Google Patents

Abstract

다양한 실시예들은 LED 다중 색 어레이의 딤 투 웜 회로 작동을 가능하게 하는 장치들 및 방법들을 포함한다. 일 예에서, 장치는 LED 어레이로부터 요구되는 광속의 표시를 수신하기 위해 LED 어레이 및 단일 제어 디바이스에 결합된 하이브리드 구동 회로를 포함한다. LED 어레이의 색 온도는 LED 어레이의 요구되는 광속에 기초하여 결정된다. 다양한 실시예들에서, 하이브리드 구동 회로는 적어도 2개의 LED 전류 구동원들에 대한 전류를 생성하기 위한 아날로그 전류 분할 회로, 및 미리 결정된 양의 시간 동안, 적어도 2개의 LED 전류 구동원들 중 적어도 하나로부터 전류를 LED 어레이의 적어도 2개의 색들에 주기적으로 제공하기 위해 아날로그 전류 분할 회로와 LED 사이에 결합된 멀티플렉서 어레이를 포함한다. 다른 장치들 및 방법들이 설명된다.

Description

딤 투 웜 LED 회로

본 출원은 2019년 6월 27일자로 출원된 미국 특허 출원 번호 16/454,730 및 2019년 10월 23일자로 출원된 EP 특허 출원 19204908.8에 대한 우선권의 이익을 주장하며, 이들은 그 전체가 본원에 참고로 포함된다.

본 출원은 2020년 4월 9일자로 출원되고 발명의 명칭이 "DIM-TO-WARM LED CIRCUIT"이며 공동 양수된 미국 특허 출원 번호 16/844,923에 관한 것으로, 이는 그 전체가 참조로 포함된다.

본원에 개시된 주제는, 실질적으로 전자기 스펙트럼의 가시 부분에서 작동하는 램프를 포함하는 하나 이상의 발광 다이오드 어레이들(LED들)의 색 조정에 관한 것이다. 더 구체적으로, 개시된 주제는 단일 색-조정 디바이스(예를 들어, 디머)가, LED들의 강도가 디밍됨에 따라 LED들의 색 온도가 감소하는 딤 투 웜 색-조정 장치를 제어할 수 있게 하는 기법에 관한 것이다.

발광 다이오드들(LED들)은 다양한 조명 작동들에 일반적으로 사용된다. 물체의 색의 현시는, 부분적으로, 물체를 조명하는 광의 스펙트럼 전력 밀도(SPD)에 의해 결정된다. 물체를 보는 사람들에 대해, SPD는 가시 광 스펙트럼 내의 다양한 파장들에 대한 상대 강도이다. 그러나, 다른 인자들이 또한, 색의 현시에 영향을 미친다. 또한, LED의 상관된 색 온도(CCT), 및 흑체 라인(BBL, 흑체 궤적 또는 완전복사체 궤적으로 또한 알려짐)으로부터의 CCT 상의 LED의 온도의 거리 양쪽 모두가 물체에 대한 사람의 지각에 영향을 미칠 수 있다. 특히, LED들의 색 온도가 제어될 수 있는, 소매 및 접대용 조명 응용들에서와 같은, LED 조명 솔루션들에 대한 큰 시장 요구가 있다. 구체적으로, 가정 및 사무실 설치들을 위한 딤 투 웜 광들에 대한 증가하는 시장 요구가 있다. 현대의 조명 시스템들은 2개의 제어 디바이스들: 하나는 광 출력(예를 들어, 광속)을 위해, 그리고 별개의 디바이스는 CCT 제어를 위해 사용함으로써 이러한 딤 투 웜 LED 마크를 충족시키려고 시도하였다. 그러나, 2개의 디바이스들을 갖는 것은 설치 비용이 많이 든다. 단일 제어 디바이스만을 사용하면서 LED 광이, 인입 전류의 진폭과 관련하여 그의 색 온도를 변경하게 하는 것이 이상적일 것이다.

본 항목에서 설명된 정보는 이하에 개시된 주제에 대한 맥락을 통상의 기술자에게 제시하기 위해 제공되고, 인정된 종래 기술로 간주되어서는 안 된다.

도 1은, 흑체 라인(BBL)을 포함하는, 국제 조명 위원회(CIE) 색 차트의 부분을 도시하고;
도 2a는, BBL을 포함하고, 도면 상에, 전형적인 적색(R), 녹색(G) 및 청색(B) LED들에 대한 색들의 근사 색도 좌표들을 갖는 색도도를 도시하고;
도 2b는, 개시된 주제의 다양한 실시예들에 따른, BBL에 근접한 불포화 R, G 및 B LED들에 대한 근사 색도 좌표들을 갖는, 도 2a의 색도도의 개정된 버전을 도시하고;
도 3은 별도의 선속 제어 디바이스 및 별도의 CCT 제어 디바이스를 필요로 하는 종래 기술의 색 조정 디바이스를 도시하고;
도 4는, 개시된 주제의 다양한 실시예들에 따른, 단일 제어 디바이스를 사용하는 색 조정 디바이스의 예시적인 실시예를 도시하고;
도 5는, 개시된 주제의 다양한 실시예들에 따른, 광속의 함수로서 색 온도를 표시하는 그래프의 예를 도시하고;
도 6a는, 개시된 주제의 다양한 예시적인 실시예들에 따른, 색 조정 회로의 예시적인 실시예를 도시하고;
도 6b는 도 6a의 색 조정 회로와 함께 사용될 수 있는 마이크로제어기의 예시적인 실시예를 도시하고;
도 7은, 개시된 주제의 다양한 예시적인 실시예들에 따른, LED 광원의 딤 투 웜 작동을 제공하는 방법의 예를 도시한다.

개시된 주제는 이제, 첨부 도면들 중 다양한 도면들에 예시된 바와 같은 몇몇 일반적이고 구체적인 실시예들을 참조하여 상세히 설명될 것이다. 이하의 설명에서, 개시된 주제의 완전한 이해를 제공하기 위해 다수의 특정한 세부사항들이 제시된다. 그러나, 관련 기술분야의 통상의 기술자에게는, 개시된 주제가 이러한 구체적인 세부사항들의 일부 또는 전부 없이 실시될 수 있다는 점이 명백할 것이다. 다른 경우들에서, 잘 알려진 프로세스 단계들 또는 구조들은 개시된 주제를 모호하게 하지 않기 위해 상세히 설명되지 않았다.

상이한 광 조명 시스템들 및/또는 발광 다이오드 구현들의 예들이 첨부 도면들을 참조하여 이하에서 더 완전히 설명될 것이다. 이러한 예들은 상호 배타적이지 않으며, 일 예에서 발견된 특징들은 추가적인 구현들을 달성하기 위해 하나 이상의 다른 예에서 발견된 특징들과 조합될 수 있다. 이에 따라, 첨부 도면들에 도시된 예들은 단지 예시적인 목적들을 위해 제공되고 그들은 본 개시내용을 어떤 방식으로든 제한하도록 의도된 것이 아니라는 것이 이해될 것이다. 전체에 걸쳐서 유사한 번호들은 일반적으로, 유사한 요소들을 지칭한다.

다양한 요소들을 설명하기 위해 제1, 제2, 제3 등의 용어들이 본원에서 사용될 수 있다는 점이 이해될 것이다. 그러나, 이러한 요소들은 이러한 용어들에 의해 제한되어서는 안 된다. 이러한 용어들은 하나의 요소를 다른 요소와 구별하는 데 사용될 수 있다. 예를 들어, 개시된 주제의 범위로부터 벗어나지 않고, 제1 요소는 제2 요소로 명명될 수 있고 제2 요소는 제1 요소로 명명될 수 있다. 본원에 사용되는 바와 같이, "및/또는"이라는 용어는 연관된 열거된 항목들 중 하나 이상의 항목의 임의의 그리고 모든 조합들을 포함할 수 있다.

한 요소가 다른 요소에 "연결" 또는 "결합"되는 것으로 언급될 때, 한 요소가 다른 요소에 직접 연결 또는 결합될 수 있고/있거나 하나 이상의 개재 요소를 통해 다른 요소에 연결 또는 결합될 수 있다는 것이 또한 이해될 것이다. 반대로, 한 요소가 다른 요소에 "직접 연결" 또는 "직접 결합"되는 것으로 언급될 때, 한 요소와 다른 요소 사이에 개재 요소들이 존재하지 않는다. 이러한 용어들은 도면들에 도시된 임의의 배향 외에 요소의 상이한 배향들을 포함하도록 의도된다는 것이 이해될 것이다.

상대적 용어들, 예컨대, "아래", "위", "상부", "하부", "수평" 또는 "수직"이, 도면들에 예시된 바와 같이 한 요소, 구역, 또는 영역과 다른 요소, 구역, 또는 영역의 관계를 설명하기 위해 본원에서 사용될 수 있다. 이러한 용어들은 도면들에 도시된 배향 외에 디바이스의 상이한 배향들을 포함하도록 의도된다는 것이 이해될 것이다. 또한, LED들, LED 어레이들, 전기 구성요소들 및/또는 전자 구성요소들이 하나, 둘, 또는 그 초과의 전자 보드들 상에 수납되는지 여부는 또한, 설계 제약들 및/또는 특정 응용에 따를 수 있다.

반도체 기반 발광 디바이스들 또는 광 전력 방출 디바이스들, 예컨대, 자외선(UV) 또는 적외선(IR) 광 전력을 방출하는 디바이스들은, 현재 이용가능한 가장 효율적인 광원들 중 하나이다. 이러한 디바이스들은 발광 다이오드들, 공진 공동 발광 다이오드들, 수직 공동 레이저 다이오드들, 측면 발광 레이저들 등(본원에서는 간단히 LED들로 지칭됨)을 포함할 수 있다. 이들의 소형 크기 및 낮은 전력 요건들로 인해, LED들은 많은 상이한 응용들에 대해 매력적인 후보들일 수 있다. 예를 들어, 이들은 휴대용 배터리-전력공급형 디바이스들, 예컨대, 카메라들 및 휴대폰들에 대한 광원들(예를 들어, 플래시 광들 및 카메라 플래시들)로서 사용될 수 있다. LED들은 또한, 예를 들어, 자동차 조명, 헤드업 디스플레이(HUD) 조명, 원예 조명, 거리 조명, 비디오용 토치, 일반 조명(예를 들어, 가정, 상점, 사무실 및 스튜디오 조명, 극장/무대 조명 및 건축 조명), 증강 현실(AR) 조명, 가상 현실(VR) 조명, 디스플레이용 백라이트들로서, 그리고 IR 분광법에 사용될 수 있다. 단일 LED는 백열 광원보다 덜 밝은 광을 제공할 수 있으므로, (모놀리식 LED 어레이들, 마이크로 LED 어레이들 등과 같은) LED들의 어레이들 또는 다중 접합 디바이스들이, 향상된 휘도가 희망되거나 요구되는 응용들에 사용될 수 있다.

LED 기반 램프들(또는 관련된 조명 디바이스들)이 물체들을 조명하는 데는 물론 일반 조명을 위해 사용되는 다양한 환경들에서, 램프들의 상대 휘도(예를 들어, 광속)에 대한 관계에서 LED 기반 램프들(또는 단일 램프)의 온도를 제어하는 것이 바람직할 수 있다. 예를 들어, 최종 사용자는 램프들이 디밍됨에 따라 램프들의 색 온도가 감소하는 것을 원할 수 있다. 그러한 환경들은, 예를 들어, 소매 위치들뿐만 아니라 접대용 위치들, 예컨대, 레스토랑들 등도 포함할 수 있다. CCT에 추가적으로, 다른 램프 측정기준은 램프의 연색 지수(CRI)이다. CRI는 국제 조명 위원회(CIE)에 의해 정의되며, 이상적인 또는 자연 광원과 비교하여 다양한 물체들 내의 색들을 정확하게 표현하기 위해 임의의 광원(LED들을 포함함)의 능력의 정량적 척도를 제공한다. 가장 높은 가능한 CRI 값은 100이다. 다른 정량적 램프 측정기준은 D_uv이다. D_uv는 BBL까지의 색 포인트의 거리를 표현하기 위해, 예를 들어, CIE 1960에 정의된 측정기준이다. 이는, 색 포인트가 BBL 위에 있는 경우에는 양의 값이고, 아래에 있는 경우에는 음의 값이다. BBL 위의 색 포인트들은 녹색을 띄고, BBL 아래의 색 포인트들은 분홍색을 띈다. 개시된 주제는 램프의 휘도 레벨에 대해 색 온도를 제어하기 위한 장치를 제공한다. 본원에서 설명되는 바와 같이, 색 온도는 색 조정 응용들에서 CCT 및 D_uv 양쪽 모두에 관련된다.

개시된 주제는, 높은 연색 지수(CRI) 및 높은 효율을 갖는 다양한 색 온도들의 광을 만들고, 구체적으로는 인광체-변환 색 LED들을 사용한 색 혼합을 해결하기 위해, 예를 들어, 원색(적색-녹색-청색 또는 RGB) LED들 또는 불포화(파스텔) RGB 색 LED들을 포함하는 다양한 색들의 LED들을 구동하기 위한 하이브리드 구동 방식에 관한 것이다.

직접 색 LED들의 순방향 전압은 주 파장이 증가함에 따라 감소한다. 이러한 LED들은, 예를 들어, 다중채널 DC-대-DC 변환기들로 구동될 수 있다. 높은 효율 및 CRI를 목표로 하는 진보된 인광체-변환 색 LED들이 생성되어, 상관된 색 온도(CCT) 조정 응용들에 대한 새로운 가능성들을 제공한다. 진보된 색 LED들 중 일부는 불포화된 색 포인트들을 가지며, 넓은 CCT 범위에 걸쳐 90+ CRI를 갖는 백색들을 달성하기 위해 혼합될 수 있다. 80+ CRI 구현들, 또는 심지어 70+ CRI 구현들을 갖는 다른 LED들이 또한, 개시된 주제와 함께 사용될 수 있다. 이러한 가능성들은 이 가능성을 실현하고 증가시키거나 최대화하는 LED 회로들을 사용한다. 동시에, 본원에 설명된 제어 회로들은 시장 채택을 용이하게 하기 위해 단일 채널 정전류 구동기들과 호환가능하다.

관련 기술분야의 통상의 기술자에게 알려진 바와 같이, LED의 광 출력은 LED를 구동하는 데 사용되는 전류의 양에 비례하므로, LED를 디밍하는 것은, 예를 들어, LED로 전달되는 순방향 전류를 감소시킴으로써 달성될 수 있다. 다수의 개별 LED들 중 각각의 LED를 구동하는 데 사용되는 전류의 양을 변경하는 것에 추가적으로 또는 그 대신에, 제어기 박스(아래에서 도 6a를 참조하여 상세히 설명됨)는, 선택된 램프에 대한 적절한 레벨의 디밍 및 색 온도를 달성하기 위해, LED들 중 선택된 LED들을 "온" 및 "오프" 상태들 간에 빠르게 스위칭할 수 있다.

일반적으로, LED 구동 회로들은 아날로그 구동기 접근방식 또는 펄스 폭 변조(PWM) 구동기 접근방식을 사용하여 형성된다. 아날로그 구동기에서, 모든 색들은 동시에 구동된다. 각각의 LED는 각각의 LED에 상이한 전류를 제공함으로써 독립적으로 구동된다. 아날로그 구동기는 색 변이를 초래하고, 현재는 전류를 3방향으로 시프팅하는 방법이 없다. 아날로그 구동은 종종, 특정 색들의 LED들이 저전류 모드로 구동되고, 다른 때에는 매우 고전류 모드로 구동되는 것을 초래한다. 그러한 넓은 동적 범위는 감지 및 제어 하드웨어에 난제를 부과한다.

PWM 구동기에서, 각각의 색은 순차적으로 고속으로 스위칭 온된다. 각각의 색은 동일한 전류로 구동된다. 혼합된 색은 각각의 색의 듀티 사이클을 변경함으로써 제어된다. 즉, 하나의 색이, 혼합된 색에 추가하기 위해 다른 색보다 2배 길게 구동될 수 있다. 인간의 시각은 매우 빠르게 변하는 색들을 인지할 수 없으므로, 광은 하나의 단일 색을 갖는 것으로 보인다.

예를 들어, 제1 LED는 미리 결정된 양의 시간 동안 전류로 구동되고, 그 다음, 제2 LED는 미리 결정된 양의 시간 동안 동일한 전류로 구동되고, 그 다음, 제3 LED는 미리 결정된 양의 시간 동안 그 전류로 구동된다. 3개의 미리 결정된 양들의 시간 각각은 동일한 양의 시간 또는 상이한 양들의 시간일 수 있다. 그러므로, 혼합된 색은 각각의 색의 듀티 사이클을 변경함으로써 제어된다. 예를 들어, RGB LED를 갖고 특정 출력을 원한다면, 사람의 눈의 인식에 기초하여, 적색이 사이클의 부분 동안 구동될 수 있고, 녹색이 사이클의 상이한 부분 동안 구동될 수 있고, 청색이 사이클의 또 다른 부분 동안 구동된다. 더 낮은 전류에서 적색 LED를 구동하는 대신에, 동일한 전류로 더 짧은 시간 동안 구동된다. 이 예는, LED들이 열악하게 사용되고 그러므로 전력의 비효율적인 사용으로 이어지는, PWM의 불리한 면을 보여준다.

종래 기술에 비해, 개시된 주제의 다른 장점은, 불포화 RGB 접근방식이, 높은 CRI를 유지하면서 BBL 안팎에 조정가능한 광을 생성할 수 있다는 것이다. 이와 비교하여, 다양한 다른 종래 기술의 시스템은, 조정가능한 색 포인트들이 LED들의 2개의 원색들(예를 들어, R-G, R-B, 또는 G-B) 사이의 직선 상에 있는 CCT 접근방식을 활용한다.

도 1은, 본원에 개시된 주제의 다양한 실시예들을 이해하기 위한 기초를 형성하는, 흑체 라인(BBL)(101)(완전복사체 궤적으로 또한 지칭됨)을 포함하는, 국제 조명 위원회(CIE) 색 차트(100)의 부분을 도시한다. BBL(101)은 다양한 온도들의 흑체 복사체들에 대한 색도 좌표들을 도시한다. 대부분의 조명 상황들에서, 광원들은 BBL(101) 상에 또는 그 근처에 있는 색도 좌표들을 가져야 한다는 것이 일반적으로 합의된다. 관련 기술분야에 알려진 다양한 수학적 절차들이, "가장 가까운" 흑체 복사체를 결정하는 데 사용된다. 위에서 언급된 바와 같이, 이러한 일반적인 램프 사양 파라미터는 상관 색 온도(CCT)로 불린다. 색도를 더 설명하기 위한 유용하고 상보적인 방법은 D_uv 값에 의해 제공되는데, 이는 램프의 색도 좌표가 BBL(101) 위(양의 D_uv 값) 또는 BBL(101) 아래(음의 D_uv 값)에 있는 정도의 표시이다.

색 차트의 부분은 다수의 등온선들(117)을 포함하는 것으로 도시된다. 이러한 라인들의 각각이 BBL(101) 상에 있지 않더라도, 등온선(117) 상의 임의의 색 포인트는 일정한 CCT를 갖는다. 예를 들어, 제1 등온선(117A)은 10,000 K의 CCT를 갖고, 제2 등온선(117B)은 5,000 K의 CCT를 갖고, 제3 등온선(117C)은 3,000 K의 CCT를 갖고, 제4 등온선(117D)은 2,200 K의 CCT를 갖는다.

계속 도 1을 참조하면, CIE 색 차트(100)는 또한, BBL(101)에 중심을 두고 BBL(101)로부터 한 단계(105), 3개의 단계들(107), 5개의 단계들(109), 또는 7개의 단계들(111)의 거리가 연장되는 맥아담 편차타원(MAE)(103)을 나타내는 다수의 타원들을 도시한다. MAE는 심리 측정 연구들에 기초하며, 전형적인 관찰자에게는 타원의 중심의 색과 구별할 수 없는 모든 색들을 포함하는, CIE 색도도 상의 영역을 정의한다. 그러므로, MAE 단계들(105 내지 111)의 각각의 단계(1개의 단계 내지 7개의 단계들)는 전형적인 관찰자에게 MAE들(103)의 각각의 MAE의 중심의 색과 실질적으로 동일한 색인 것으로 보인다. 일련의 곡선들(115A, 115B, 115C, 및 115D)은 BBL(101)로부터 실질적으로 동일한 거리들을 나타내고, 각각, 예를 들어, +0.006, +0.003, 0, -0.003 및 -0.006의 D_uv 값들에 관련된다.

이제, 도 2a를 참조하고, 도 1을 계속 참조하면, 도 2a는 좌표(205)의 적색(R) LED, 좌표(201)의 녹색(G) LED, 및 좌표(203)의 청색(B) LED에 대한 (색도도(200)의 x-y 스케일에서 언급된 바와 같은) 전형적인 좌표 값들에 대한 색의 근사 색도 좌표들을 갖는 색도도(200)를 도시한다. 도 2a는, 일부 실시예들에 따른, 가시 광원의 파장 스펙트럼을 정의하기 위한 색도도(200)의 예를 도시한다. 도 2a의 색도도(200)는 가시 광원의 파장 스펙트럼을 정의하는 단지 하나의 방식이고; 다른 적합한 정의들이 관련 기술 분야에 알려져 있으며, 또한, 본원에 설명된 개시된 주제의 다양한 실시예들과 함께 사용될 수 있다.

색도도(200)의 부분을 특정하기 위한 편리한 방법은 x-y 평면 내의 방정식들의 집합을 통하는 것이며, 여기서 각각의 방정식은 색도도(200) 상의 라인을 정의하는 해들의 궤적을 갖는다. 라인들은 도 2b를 참조하여 아래에 더 상세히 설명되는 바와 같이 특정 영역을 특정하도록 교차할 수 있다. 대안적인 정의로서, 백색 광원은 주어진 색 온도에서 작동하는 흑체 소스로부터의 광에 대응하는 광을 방출할 수 있다.

색도도(200)는 또한, 도 1을 참조하여 위에서 설명된 바와 같은 BBL(101)을 도시한다. 3개의 LED 좌표 위치들(201, 203, 205) 각각은 녹색, 청색 및 적색의 각각의 색들의 "완전 포화" LED들에 대한 CCT 좌표들이다. 그러나, R, G 및 B LED들의 특정 비율들을 조합함으로써 "백색 광"이 생성되는 경우, 그러한 조합의 CRI는 극히 낮을 것이다. 전형적으로, 소매 또는 접대용 설정들과 같은 위에서 설명된 환경들에서, 약 90 이상의 CRI가 바람직하다.

도 2b는 도 2a의 색도도(200)의 개정된 버전을 도시한다. 그러나, 도 2b의 색도도(250)는 BBL(101)에 근접한 불포화(파스텔) R, G 및 B LED들에 대한 근사 색도 좌표들을 도시한다. 좌표(255)의 불포화 적색(R) LED, 좌표(253)의 불포화 녹색(G) LED 및 좌표(251)의 불포화 청색(B) LED에 대한 (색도도(250)의 x-y 스케일에서 언급된 바와 같은) 좌표 값들이 도시된다. 다양한 실시예들에서, 불포화 R, G 및 B LED들의 색 온도 범위는 약 1800 K 내지 약 2500 K의 범위에 있을 수 있다. 다른 실시예들에서, 불포화 R, G 및 B LED들은 약 2700 K 내지 약 6500 K의 색 온도 범위에 있을 수 있다. 위에서 언급된 바와 같이, 광원의 연색 지수(CRI)는 광원의 겉보기 색을 나타내지 않고; 그 정보는 상관 색 온도(CCT)에 의해 주어진다. 그러므로, CRI는 이상적 또는 자연 광원과 비교하여 다양한 물체들의 색들을 충실하게 드러내는 광원의 능력의 정량적 척도이다.

특정한 예시적인 실시예에서, 불포화 R, G, 및 B LED들에 대한 좌표 값들의 각각의 좌표 값 사이에 형성된 삼각형(257)이 또한 도시된다. 불포화 R, G, 및 B LED들은 BBL(101)에 근접한 좌표 값들을 갖도록 (예를 들어, 관련 기술분야에 알려진 바와 같이 LED들을 형성하기 위해 인광체들의 혼합물 및/또는 물질들의 혼합물에 의해) 형성된다. 결과적으로, 각각의 불포화 R, G, 및 B LED들의 좌표 위치들은, 삼각형(257)에 의해 윤곽이 그려진 바와 같이, 대략 90 이상의 CRI를 갖는다. 그러므로, 상관된 색 온도(CCT)의 선택은, 선택된 CCT의 모든 조합들이 모두 90 이상의 CRI를 갖는 램프를 초래하도록, 본원에 설명된 색 조정 응용에서 선택될 수 있다. 불포화 R, G, 및 B LED들 각각은 단일 LED 또는 LED들의 어레이(또는 그룹)를 포함할 수 있고, 어레이 또는 그룹 내의 각각의 LED는 어레이 또는 그룹 내의 다른 LED들과 동일하거나 유사한 불포화 색을 갖는다. 하나 이상의 불포화 R, G, 및 B LED들의 조합은 램프를 포함한다.

도 3은 별도의 선속 제어 디바이스(301) 및 별도의 CCT 제어 디바이스(303)를 필요로 하는 종래 기술의 색 조정 디바이스(300)를 도시한다. 선속 제어 디바이스(301)는 단일 채널 구동기 회로(305)에 결합되고, CCT 제어 디바이스는 조합형 LED 구동 회로/LED 어레이(320)에 결합된다. 조합형 LED 구동 회로/LED 어레이(320)는 전류 구동기 회로, PWM 구동기 회로, 또는 하이브리드 전류 구동기/PWM 구동기 회로일 수 있다. 선속 제어 디바이스(301), CCT 제어 디바이스(303), 및 단일 채널 구동기 회로(305) 각각은 고객 시설(310)에 위치되고, 모든 디바이스들은 고전압 회로들을 통제하는 적용가능한 국가 및 지역 규칙들로 설치되어야 한다. 조합형 LED 구동 회로/LED 어레이(320)는 일반적으로, 고객 시설(310)로부터 원격으로 위치된다. 결과적으로, 초기 구매 가격 및 설치 가격 양쪽 모두가 상당할 수 있다.

도 4는, 개시된 주제의 다양한 실시예들에 따른, 단일 제어 디바이스(401)를 사용하는 색 조정 디바이스(400)의 예시적인 실시예를 도시한다. 단일 제어 디바이스(401)는 단일 채널 구동기 회로(403)에 결합되고, 이들 둘 다는 고객 설치 영역(410) 내에 있다. 단일 채널 구동기 회로(403)는 조합형 하이브리드 구동 회로/불포화 LED 어레이(420)에 결합된다. 조합형 하이브리드 구동 회로/불포화 LED 어레이(420)는 일반적으로, 고객 설치 영역(410)으로부터 원격으로(그러나 일반적으로, 여전히 고객 시설 내에) 위치된다. 조합형 하이브리드 구동 회로/불포화 LED 어레이(420)의 일 실시예는 도 6a 및 6b를 참조하여 아래에 상세히 설명된다. 중요하게는, 색 조정 디바이스(400)는 도 5를 참조하여 아래에 더 상세히 설명되는 바와 같이 광속(및 광도) 및 색 온도 양쪽 모두를 제어하기 위해 단일 디바이스만을 필요로 한다.

다양한 실시예들에서, 단일 제어 디바이스(401)는 가변 저항 디바이스, 예컨대, 예를 들어, 슬라이더형 디머(선형 작동 디바이스) 또는 회전형 디머이다. 다양한 실시예들에서, 단일 제어 디바이스(401)는 분압기를 포함한다. 단일 제어 디바이스(401)는 연속적인 가변 출력 전압 또는 출력 전압들의 불연속 세트를 제공한다. 실시예들에서, 단일 제어 디바이스(401)는 고객 설치 영역(410)에서 최종 사용자에 의해 이미 사용 중일 수 있다.

도 5는, 개시된 주제의 다양한 실시예들에 따른, 광속(503)의 함수로서 색 온도(501)를 표시하는 그래프(500)의 예를 도시한다. 그래프(500)의 곡선(505)은 광속(503)이 증가함에 따라, 결과적인 색 온도(501)가 또한, 광속과 단조롭게 증가한다는 것을 표시한다. 결과적으로, LED 어레이(도 6a 참고)의 색 온도는 시스템의 최종 사용자(예를 들어, 도 4 참고)가 어레이의 "휘도"(광속)를 증가시킴에 따라 증가한다. 반대로, LED 어레이의 색 온도는 최종 사용자가 LED 어레이를 "디밍"함에 따라 감소한다. 결과적으로, 개시된 주제의 다양한 실시예들은 딤 투 웜 LED 회로를 설명한다. 딤 투 웜 LED 회로는 또한, 표준 백열 전구의 딤 투 웜 거동을 모방하는 역할을 한다 - 최종 사용자가 백열 전구를 디밍함에 따라, 전구의 색 온도도 그에 상응하여 떨어진다.

도 6a는 RGB 조정을 위한 하이브리드 구동 회로(600)의 예시적인 실시예를 예시한다. 하이브리드 구동 회로(600)는 전압 레귤레이터(603)에 전기적으로 결합된 LED 구동기(601)를 포함한다. 함께, LED 구동기(601) 및 전압 레귤레이터(603)는 안정화된 전류(I₀)를 생성한다. 하이브리드 구동 회로(600)는 또한, 아날로그 전류 분할 회로(610A), 멀티플렉서 어레이(620) 및 LED 다중 색 어레이(630)를 포함하는 것으로 도시된다.

LED 다중 색 어레이(630)는 하나 또는 임의의 개수의 제1 색의 LED 어레이(631), 하나 또는 임의의 개수의 제2 색의 LED 어레이(633), 및 하나 또는 임의의 개수의 제3 색의 LED 어레이(635)를 포함할 수 있다. 다양한 실시예들에서, 3개 초과의 색들이 사용될 수 있다. 또한, LED 어레이들(631, 633, 635)은 각각의 어레이 내에 단지 단일의 LED만을 포함할 수 있다.

LED 어레이들(631, 633, 635)은 본원에서 상세히 설명되는 바와 같이 하이브리드 구동 회로(600)를 사용하여 조정되도록 설계될 수 있다. 하이브리드 구동 회로(600)의 일 실시예에서, LED 어레이들(631)의 제1 색은 녹색 LED들을 포함하고, LED 어레이들(633)의 제2 색은 적색 LED들을 포함하고, LED 어레이들(635)의 제3 색은 청색 LED들을 포함한다. 그러나, LED 어레이들(631, 633, 635)에 대해 색들의 임의의 세트가 선택될 수 있다. 예를 들어, LED 어레이들(631, 633, 635) 각각은 도 2b를 참조하여 위에 설명된 바와 같이, 각각, 불포화 녹색 LED들, 불포화 적색 LED들, 및 불포화 청색 LED들을 포함할 수 있다. 관련 기술분야의 통상의 기술자에게 인식가능한 바와 같이, 특정 채널들에의 색들의 할당은 단순히 설계 선택이고, 다른 설계들이 고려될 수 있지만, 현재의 설명은 단지, 본원에서 설명되는 하이브리드 구동 회로(600)의 더 나은 이해를 제공하기 위해 바로 위에서 논의된 색 조합들을 사용한다.

하이브리드 구동 회로(600)는 아날로그 전류 분할 회로(610A)를 포함하고, 아날로그 전류 분할 회로는 인입 전류(I_O)를 2개의 전류들(I_L, I_R)로, 각각, 제1 분기 라인(619L)(아날로그 전류 분할 회로(610A)의 좌측 전류 분기(616L)) 및 제2 분기 라인(619R)(아날로그 전류 분할 회로(610A)의 우측 전류 분기(616R)) 상의 출력으로서 분할하도록 구성된다. 실시예들에서, 아날로그 전류 분할 회로(610A)는 2개의 분기 라인들(619L, 619R) 각각에 동일한 전류들을 제공하기 위해 구동 회로의 형태를 취할 수 있다. 실시예들에서, 아날로그 전류 분할 회로(610A)는 2개의 분기 라인들(619L, 619R) 각각에 동일하지 않은 전류들을 제공하기 위해 구동 회로의 형태를 취할 수 있다.

아날로그 전류 분할 회로(610A)는 각각의 색 내의 구동 전류의 정밀한 제어를 허용하면서 LED들의 상이한 색들 사이의 순방향 전압의 임의의 미스매치를 더 처리할 수 있다. 대안적으로, 아날로그 전류 분할 회로(610A)는 LED 어레이들(631, 633, 635)의 다양한 조합들을 단순히 스위칭 온함으로써 달성될 수 없는, 전류의 고의적이고 동일하지 않은 분할을 허용할 수 있다(회로의 스위칭 부분은 멀티플렉서 어레이(620)를 참조하여 아래에 더 상세히 설명됨). 관련 기술분야의 통상의 기술자에게 이해가능한 바와 같이, 다른 아날로그 전류 분할 회로들이, 개시된 주제의 범위로부터 벗어나지 않고서 활용될 수 있다. 본원에서 설명되는 아날로그 전류 분할 회로(610A)는 전류 분할기 회로의 일 예로서 제공되며, 따라서 통상의 기술자는 개시된 주제를 더 완전히 이해할 것이다.

추가적으로, 아날로그 전류 분할 회로(610A)는 LED 구동기(601) 및 LED 다중 색 어레이(630)와 함께 작동하기 위해, 예를 들어, 인쇄 회로 보드(PCB) 상에 장착될 수 있다. LED 구동기(601)는, 예를 들어, 관련 기술분야에 알려진 종래의 LED 구동기일 수 있다. 그러므로, 아날로그 전류 분할 회로(610A)는, LED 구동기(601)가, LED 다중 색 어레이(630) 중 2개 이상을 활용하는 응용들을 위해 사용되는 것을 허용할 수 있다. 다른 실시예들에서, 아날로그 전류 분할 회로(610A)는, 예를 들어, LED 구동기(601) 및 LED 다중 색 어레이(630) 중 적어도 하나와 분리된 PCB 상에 장착된다.

아날로그 전류 분할 회로(610A)의 각각의 전류 분기는 감지 저항기(예를 들어, R_S1 및 R_S2)를 포함할 수 있다. 예를 들어, 도 6a에 도시된 바와 같이 2개의 전류 채널들을 갖는 실시예에서, 아날로그 전류 분할 회로(610A)는 좌측 전류 분기(616L)의 제1 전압(V_{감지_R1})을 감지하기 위한 제1 감지 저항기(615L)(R_S1) 및 우측 전류 분기(616R)의 제2 전압(V_{감지_R2})을 감지하기 위한 제2 감지 저항기(615R)(R_S2)를 포함한다. V_{감지_R1}에서의 전압은 제1 감지 저항기(615L)(R_S1)를 통해 흐르는 전류에 의해 생성되고, V_{감지_R2}에서의 전압은 제2 감지 저항기(615R)(R_S1)를 통해 흐르는 전류에 의해 생성된다.

도 6a의 아날로그 전류 분할 회로(610A)는 또한, 계산 디바이스(610B)를 포함하는 것으로 도시된다. 그러나, 일부 실시예들에서, 계산 디바이스(610B)는, 이하에서 도 6b를 참조하여 논의되는 바와 같이, 마이크로제어기와 함께 사용되거나 마이크로제어기에 의해 대체될 수 있다. 계산 디바이스(610B)는 세트 전압(V_세트)을 결정하기 위해 제1 감지 전압(V_{감지_R1})과 제2 감지 전압(V_{감지_R2})을 비교하도록 구성된다. 제1 감지 전압(V_{감지_R1})이 제2 감지 전압(V_{감지_R2})보다 낮으면, 계산 디바이스(610B)는 세트 전압(V_세트)을 증가시키도록 구성된다. 제1 감지 전압(V_{감지_R1})이 제2 감지 전압(V_{감지_R2})보다 크면, 계산 디바이스(610B)는 세트 전압(V_세트)을 감소시키도록 구성된다.

특정한 예시적인 실시예에서, 계산 디바이스(610B)는 연산 증폭기(612), 세트 전압(V_세트)이 전달되는 위치와 접지 사이의 커패시터(614), 및 커패시터(614)와 병렬로 배치된 하부 저항기(R_하부)(커패시터(614)에 대한 방전 저항기로서 역할함)를 포함한다. 추가적으로, 상부 저항기(R_상부)가 저항기(R_하부) 및 커패시터(614) 양쪽 모두와 직렬로 배치된다. 상부 저항기(R_상부)의 이점들이 이하에서 논의된다.

제1 감지 전압(V_{감지_R1}) 및 제2 감지 전압(V_{감지_R2})이 연산 증폭기(612)에 공급된다. 계산 디바이스(610B)는 제2 감지 전압(V_{감지_R2})으로부터 제1 감지 전압(V_{감지_R1})을 감산함으로써 제1 감지 전압(V_{감지_R1})을 제2 감지 전압(V_{감지_R2})과 비교하도록 구성될 수 있다. 연산 증폭기(612)가 조정 중일 때, 계산 디바이스(610B)는 제1 감지 전압(V_{감지_R1})과 제2 감지 전압(V_{감지_R2})의 차이를 충전 전류로 변환하도록 구성될 수 있다. 충전 전류는 커패시터(614)를 충전하기 위해 사용되고, 이에 의해, 제1 감지 전압(V_{감지_R1})이 제2 감지 전압(V_{감지_R2})보다 작을 때 세트 전압(V_세트)을 증가시킨다. 계산 디바이스(610B)는 제1 감지 전압(V_{감지_R1})과 제2 감지 전압(V_{감지_R2})의 차이를 방전 저항기(R_하부)로 변환하도록 구성될 수 있다. 방전 저항기(R_하부)는 제1 감지 전압(V_{감지_R1})이 제2 감지 전압(V_{감지_R2})보다 클 때 세트 전압(V_세트)을 감소시킨다.

그러므로, 제1 감지 전압(V_{감지_R1})이 제2 감지 전압(V_{감지_R2})보다 높으면, 계산 디바이스(610B)는 세트 전압(V_세트)을 감소시킬 수 있고, 이는 차례로, 좌측 전류 분기(616L)에 전력을 공급하는 제1 게이트 전압(V_게이트1)을 감소시킨다. 결과적으로, 연산 증폭기(612)가 조정 중일 때, 제1 감지 전압(V_{감지_R1})은 제2 감지 전압(V_{감지_R2})과 대략 동일하다. 그러므로, 정상 상태 동안, 우측 전류 분기(616R)의 전류에 대한 좌측 전류 분기(616L)의 전류의 비율은 제1 감지 저항기(615L)(R_S1)의 값에 대한 제2 감지 저항기(615R)(R_S2)의 값의 비율과 동일하다.

결과적으로, 제1 감지 저항기(615L)(R_S1)의 값이 제2 감지 저항기(615R)(R_S2)의 값과 동일할 때, 제1 감지 저항기(615L)(R_S1)를 통해 흐르는 전류는 제2 감지 저항기(615R)(R_S2)를 통해 흐르는 전류와 동일하고, 하이브리드 구동 회로(600)는 전류를 2개의 동일한 부분들로 분할한다(보조 회로들, 예컨대, 공급 전압 생성에 의해 인출되는 전류는 무시가능하다고 가정함). 관련 기술분야의 통상의 기술자가 인식하는 바와 같이 그리고 위에서 논의된 바와 같이, 도 6a에 도시된 계산 디바이스(610B)는 많은 가능한 실시예들 중 단지 하나라는 점을 주목해야 한다.

계속 도 6a를 참조하면, 다양한 실시예들에서, 세트 전압(V_세트)이 전압 제어 전류원에 제공된다. 전압 제어 전류원은 추가적인 연산 증폭기(611)로 구현될 수 있다. 그 다음, 추가적인 연산 증폭기(611)는 제1 게이트 전압(V_게이트1)을 제공한다. 제1 게이트 전압(V_게이트1)은 제1 분기 라인(619L) 상에 구동 전류원(I_L)을 제공하는 제1 트랜지스터(613L)에 입력을 제공한다. 제1 트랜지스터(613L)는, 예를 들어, 종래의 금속 산화물 반도체 전계 효과 트랜지스터(MOSFET)일 수 있다. 특정한 예시적인 실시예에서, 제1 트랜지스터(613L)는 n-채널 MOSFET일 수 있다. 통상의 기술자에게 인식가능한 바와 같이, 제1 트랜지스터(613L)는 관련 기술분야에 알려진 임의의 유형의 스위칭 디바이스일 수 있다.

이 실시예를 계속하면, 제2 트랜지스터(613R)는 제2 분기 라인(619R) 상에 구동 전류원(I_R)을 제공한다. 제1 트랜지스터(613L)와 같이, 제2 트랜지스터(613R)는 또한, 종래의 MOSFET 또는 관련 디바이스 유형을 포함할 수 있다. 특정한 예시적인 실시예에서, 제2 트랜지스터(613R)는 n-채널 MOSFET이다. 제2 트랜지스터(613R)는 좌측 전류 분기(616L)가 조정 중일 때에만 스위칭 온될 수 있다. 제2 게이트 전압(V_게이트2)은 제2 트랜지스터(613R)를 통한 전류 흐름을 허용한다.

제2 게이트 전압(V_게이트2)은 션트 레귤레이터(617)의 기준(REF) 입력에 공급될 수 있다. 예를 들어, 하나의 예시적인 실시예에서, 션트 레귤레이터(617)는 2.5 V의 내부 기준 전압을 갖는다. 션트 레귤레이터(617)의 REF 노드에 인가되는 전압이 2.5 V보다 클 때, 션트 레귤레이터(617)는 큰 전류를 싱킹하도록 구성된다. 션트 레귤레이터(617)의 REF 노드에 인가되는 전압이 약 2.5 V 이하일 때, 션트 레귤레이터(617)는 작은 대기 전류를 싱킹할 수 있다. 관련 기술분야의 통상의 기술자에게 알려진 바와 같이, 션트 레귤레이터(617)는 제너(Zener) 다이오드를 포함할 수 있다.

큰 싱킹 전류는 제2 트랜지스터(613R)의 게이트 전압을 그의 임계 전압 아래의 레벨로 끌어내리고, 이는 제2 트랜지스터(613R)를 스위칭 오프할 수 있다. 일부 경우들에서, 션트 레귤레이터(617)는 REF 노드 아래의 다이오드의 순방향 전압(V_f)보다 더 많이 캐소드를 끌어내릴 수 없을 수 있다. 이에 따라, 제2 트랜지스터(613R)는 2.5 V보다 더 높은 임계 전압을 가질 수 있다. 대안적으로, 더 낮은 내부 기준 전압, 예컨대, 예를 들어, 1.24 V를 갖는 션트 레귤레이터가 사용될 수 있다.

저항기(R _상부 )의 이점들

위에서 설명된 바와 같이, 그리고 도 6a에 도시된 계산 디바이스(610B)를 계속 참조하면, 상부 저항기(R_상부)는 저항기(R_하부) 및 커패시터(614) 둘 다와 직렬로 배치된다. 일반적으로, 계산 디바이스(610B)(또는 도 6b를 참조하여 아래에 설명되는 마이크로제어기)는 0 V 내지 10 V의 아날로그 신호에 반응하고, 알고리즘에 따라 LED 어레이들(631, 633, 635)의 R/G/B 색들의 비율들을 변경한다. 입력 전류로 광 변경 색을 만들기 위해, 전류가 감지될 필요가 있고, 신호는 0 V - 10 V 입력으로 재라우팅될 필요가 있다.

종래 기술의 하이브리드 구동 회로들에서, V(_{감지_R1}) 신호가 마이크로제어기 또는 다른 유형의 계산 디바이스에 공급된다. 그러나, 저항기(R_상부) 없이, 종래 기술의 회로들에는, 내부 아날로그-대-디지털 변환기(ADC)의 입력 동적 범위와 감지 저항기들(R_S1 및 R_S2)에서의 전력 소산 사이에 절충이 존재한다.

도 6a의 하이브리드 구동 회로(600)에 도시된 바와 같은 저항기(R_상부)의 포함은 감지 저항기들의 동적 범위와 전력 소산 사이의 전술된 절충을 개선한다. 저항기(R_상부)는 V_세트에 결합된 MOSFET의 소스 단자와 저항기(R_하부) 사이에 커패시터(614)와 병렬로 삽입된다. 2개의 저항기들(R_상부 및 R_하부)의 조합은 저항성 분할기를 형성한다. 이 회로의 하나의 원래의 기능은 평형 상태에서 V_{감지_R1} 및 V_{감지_R2}와 동일한 양(V_세트)이 여전히 충족되는 것을 확인하는 것이다. 그러나, 저항기(R_상부)를 추가하는 것의 추가적인 이점은, V_{감지_증폭}에서의 전압이 이제, V_세트에서의 전압의 증폭된 버전이라는 것이다. 증폭은 감지 저항기들(R_S1 및 R_S2)에서의 전력 소산을 증가시키지 않고 ADC의 입력 신호 범위를 크게 개선한다.

예를 들어, V_세트의 증폭은 다음의 형태를 취한다:

결과적으로, 증폭 계수는 다음과 같다:

특정한 예시적인 실시예에서, 목표 피크 전류가 1 암페어(A)라고 가정한다. R_S1 및 R_S2는 각각 0.47 옴(Ω)이 되도록 선택될 수 있고, 그러므로 0.47 V의 피크 전압을 제공한다. (I x R= V이므로, 이 예에서는, 1 A x 0.47 Ω = 0.47 V). 이 전압을 곱하기 위해, R_상부의 값들은, 예를 들어, 3.3 kΩ이 되도록 선택될 수 있고, R_하부는, 예를 들어, 2.2 kΩ이 되도록 선택될 수 있다. 그러므로, 증폭 계수는 (1 + 3.3 kΩ/2.2 kΩ) = 2.5이다. 결과적으로, 이 예에서, V_{감지_증폭}의 값 = 2.5·(V_세트)이다.

이러한 값들은 단지 예들로서 제공되며, 그러므로 관련 기술분야의 통상의 기술자는, 본원에 제공된 정보를 읽고 이해할 때, 개시된 주제를 더 완전히 이해할 것이다. 주어진 회로에 대한 특정한 파라미터들 및 기대값들에 따라, 다양한 다른 값들이 선택될 수 있다.

계속 도 6a를 참조하면, 하이브리드 구동 회로(600)는 멀티플렉서 어레이(620)를 포함하고, 멀티플렉서 어레이는 3개의 LED 어레이들(631, 633, 635) 중 2개를 제1 분기 라인(619L) 및 제2 분기 라인(619R)에 전기적으로 결합하여, 아날로그 전류 분할 회로(610A)에 의해 생성된 2개의 전류원들(I_L, I_R)을 제공하도록 구성된다. 예시적인 실시예에서, 멀티플렉서 어레이(620)는 다수의 스위칭 디바이스들(621, 623, 625, 627)을 포함한다. 4개의 스위칭 디바이스들이 도시되어 있지만, 멀티플렉서 어레이(620)는 더 많거나 더 적은 스위치들을 포함할 수 있다. 특정한 예시적인 실시예에서, 스위칭 디바이스들(621, 623, 625, 627)은 MOSFET 트랜지스터 또는 관련 기술분야에 알려진 유사한 유형들의 스위칭 디바이스들을 포함한다. 멀티플렉서 어레이(620)는 전류들(I_L, I_R)을 LED 다중 색 어레이(630)의 색들 중 2개의 색들로 실질적으로 동시에 전도하도록 구성된다.

작동적으로, RGB 조정을 위한 하이브리드 구동 회로(600)는, 3개의 LED 어레이들(631, 633, 635)의 2개의 색들을 실질적으로 동시에 구동하는 데 아날로그 전류 분할 회로(610A)를 사용한다. 그 다음, 하이브리드 구동 회로(600)는 PWM 시간 슬라이싱을 3개의 LED 어레이들(631, 633, 635)의 제3(나머지) 색과 오버레이한다.

2개의 색들을 동시에 구동할 때, 가상 색 포인트들이 생성된다. 전류들(I_L 및 I_R) 사이의 비율은 미리 결정될 수 있다. 예를 들어, 전류들 사이의 비율은 효율을 최대화하기 위해 1:1 또는 약간 상이할 수 있다. 그러나, 임의의 비율이 사용될 수 있다. 3개의 LED 어레이들(631, 633, 635)의 3개의 색들을 사용하여, 3개의 가상 색 포인트들(R-G, R-B, G-B)이, 예를 들어, 본원에 설명된 불포화 RGB LED들을 사용하여 생성될 수 있다. 3개의 가상 색 포인트들(R-G, R-B, G-B)에 의해 형성된 삼각형은 본원에 개시된 하이브리드 구동 주제의 색역을 정의한다. 다양한 예시적인 실시예들에서, 혼합을 위해 하나 이상의 원색 R/G/B(제4 또는 더 높은 색 포인트)가 포함될 수 있다.

이제 도 6b를 참조하면, 계산 디바이스(610B)와 함께 또는 그 대신에 사용될 수 있는 마이크로제어기(650)가 있다. 예를 들어, 마이크로제어기(650)는 위에서 설명된 아날로그 회로보다 잠재적으로 더 적은 PCB 자원들로 복잡한 신호 처리를 수행할 수 있다. 통상의 기술자는 다른 유형들의 디바이스들이 마이크로제어기(650)와 동일하거나 유사하게 작동할 수 있다는 것을 인식할 것이다. 몇몇의 그러한 디바이스가 아래에 설명된다.

이 특정 실시예에서, 마이크로제어기(650)는 입력 신호들을 수신하고 도 6a의 스위칭 디바이스들(621, 627)의 작동들(제1 및 제4 스위치들) 및 S1 및 S4의 작동을 수행할 수 있다. 실시예들에서, 마이크로제어기(650)는 감지 전압 입력(651)에서의 V_{감지_R1} 및, 예를 들어, 마이크로제어기(650)가 위치되는 보드의 온도를 감지함으로써 입력 전류의 절대 값을 모니터링하도록 구성된다. 온도는, 예를 들어, 마이크로제어기(650)의 부 온도 계수(NTC) 입력(655)에 결합된 NTC 저항기(서미스터, 도시되지 않음)에 의해 감지된다. 감지 전압 입력(651) 및 NTC 입력(655)에서의 이러한 2개의 판독들(V_{감지_R1})은 구동 전류 및 온도로 인한 LED 어레이들(631, 633, 635)에서의 잠재적인 색 변이를 보상하기 위해 사용될 수 있다. 0 V 내지 10 V 입력이 제어 입력(653)으로서 사용될 수 있다. 본원에 설명된 바와 같이, 마이크로제어기(650)는 CCT 조정 곡선으로 맵핑될 수 있다. 마이크로제어기(650)는 들어오는 명령어들(예를 들어, 광속의 함수로서의 색 온도, 도 5 참고)을 멀티플렉서 어레이(620)의 작동으로 변환한다. 구체적으로, 마이크로제어기(650)는 제1 출력(657)에서 제1 출력 신호(1_L)를 제공하여 스위치(S1)를 제어하고 제2 출력(659)에서 제2 출력 신호(I_R)를 제공하여 스위치(S4)를 제어할 수 있다.

위에서 설명된 바와 같이, 입력 전류는 감지 저항기(R_S1)를 통해 감지되고 전압(V_{감지_R1})으로 변환된다. 전압의 증폭된 버전(V_{감지_증폭})은 계산 디바이스(610B)(도 6a 참고) 또는 마이크로제어기(650)(도 6b 참고)에 공급된다. 마이크로제어기(650)는 디지털화된 CCT 대 전류 곡선을 저장한다. 디지털화된 CCT 대 전류 곡선은, 통상의 기술자에게 알려진 다양한 방식들로 확립될 수 있고, (예를 들어, 마이크로제어기(650) 내의) 소프트웨어, 펌웨어(예를 들어, EEPROM) 또는 하드웨어(예를 들어, 필드 프로그램가능 게이트 어레이(FPGA))에 저장될 수 있다. 그 다음, 명령어들은 감지된 전류 레벨에 대응하는 CCT를 선택할 수 있다. 가장 간단한 형태에서, 최대 전류는 마이크로제어기(650)에서 하드 코딩되고 최대 색 온도(예를 들어, 3500 K)와 상관될 수 있다.

다양한 실시예들에서, 계산 디바이스(610B) 및/또는 마이크로제어기(650)는, 예를 들어, 특수한 교정 모드를 가짐으로써 도 5의 CCT 대 전류 곡선(500)을 자동으로 조정하도록 구성될 수 있다. 예를 들어, 마이크로제어기(650)는 그것이 특수한 순서로(예를 들어, 길고 짧은 파워-업/다운 사이클들의 조합으로) 파워 사이클링되는 경우 교정 모드에 진입할 수 있다. 이 교정 모드에서, 사용자(예를 들어, 공장에서의 교정 기술자 또는 고급 최종 사용자)는 구동기 출력의 최소 레벨과 최대 레벨 사이에서 구동기 출력 전류를 변경하도록 요청받는다. 그 다음, 마이크로제어기(650)는 이러한 2개의 값들을, 예를 들어, 위에서 설명된 바와 같이 (마이크로제어기(650)에 또는 마이크로제어기(650)가 위치되는 보드에) 내부 메모리에 저장한다. 내부 메모리는, 예를 들어, 전기적으로 소거가능하고 프로그램가능한 판독 전용 메모리(EEPROM), 상변화 메모리(PCM), 플래시 메모리, 또는 관련 기술분야에 알려진 다양한 다른 유형들의 비휘발성 메모리 디바이스들을 포함하는 다수의 형태들을 취할 수 있다.

이제 도 7을 참조하면, 개시된 주제의 다양한 예시적인 실시예들에 따른, LED 광원의 딤 투 웜 작동을 제공하는 방법(700)의 예가 도시된다. 방법(700)은, 예를 들어, LED 다중 색 어레이(630)의 딤 투 웜 작동을 위해 도 6a의 하이브리드 구동 회로를 사용하는 것을 설명한다. 도시된 예시적인 작동들은, LED 다중 색 어레이(630)의 다양한 것들이, 도 4의 단일 제어 디바이스로부터 주어진 발광 신호 레벨에 대해 원하는 색 온도를 생성하기 위해 결합될 수 있게 한다. 수신된 발광 신호 레벨은 (예를 들어, 도 6a의 LED 구동기(601)를 포함할 수 있는) 단일 채널 구동기 회로(403)에 의해 판독된다. 그 다음, 발광 신호 레벨은, 예를 들어, 위에서 설명된 바와 같이 계산 디바이스(610B) 및/또는 마이크로제어기(650)를 교정하기 위해 사용될 수 있다.

계속 도 7을 참조하면, 작동(701)에서, 방법(700)은 입력 전류를 아날로그 전류 분할 회로를 통해 제1 전류(I_L) 및 제2 전류(I_R)로 분할한다. 작동(703)에서, 멀티플렉서 어레이(620)를 통해 기간의 제1 부분 동안, 실질적으로 동시에, 제1 전류는 LED 다중 색 어레이(630)의 3개의 색들 중 제1 색에 제공되고 제2 전류는 LED 다중 색 어레이(630)의 3개의 색들 중 제2 색에 제공된다. 작동(705)에서, 멀티플렉서 어레이(620)를 통해 기간의 제2 부분 동안, 실질적으로 동시에, 제1 전류는 LED 다중 색 어레이(630)의 3개의 색들 중 제2 색에 제공되고 제2 전류는 LED 다중 색 어레이(630)의 3개의 색들 중 제3 색에 제공된다. 작동(707)에서, 멀티플렉서 어레이를 통해 기간의 제3 부분 동안, 실질적으로 동시에, 제1 전류는 LED 다중 색 어레이(630)의 3개의 색들 중 제1 색에 제공되고 제2 전류는 LED 다중 색 어레이(630)의 3개의 색들 중 제3 색에 제공된다.

방법(700)에서, LED 다중 색 어레이(630)의 상이한 듀플릿들에 제1 전류 및 제2 전류를 제공하는 것은 LED 다중 색 어레이(630)의 3개의 색들 중 제3 색에 구동 전류를 제공하기 위해 펄스 폭 변조(PWM) 시간 슬라이싱을 사용하여 발생할 수 있다. 다양한 실시예들에서, PWM은 LED들의 3개의 색들 중 제1 색, LED들의 3개의 색들 중 제2 색, 및 LED들의 3개의 색들 중 제3 색의 조합 사이에서 실질적으로 동일할 수 있다. 다양한 실시예들에서, PWM은 LED들의 원하는 구동 특성들에 따라 상이할 수 있다.

개시된 주제를 읽고 이해할 때, 관련 기술분야의 통상의 기술자는 방법이 LED들의 전통적인 RGB 색들에 또는 LED들의 불포화 RGB 색들에 적용될 수 있다는 것을 인식할 것이다. 통상의 기술자는 또한, LED들의 추가적인 또는 더 적은 색들이 사용될 수 있다는 것을 인식할 것이다.

다양한 실시예들에서, 설명된 구성요소들 중 다수는 본원에 개시된 기능들을 구현하도록 구성된 하나 이상의 모듈을 포함할 수 있다. 일부 실시예들에서, 모듈들은 소프트웨어 모듈들(예를 들어, 기계 판독가능한 매체 또는 전송 매체 상에 저장되거나 다른 방식으로 구현된 코드), 하드웨어 모듈들, 또는 이들의 임의의 적합한 조합을 구성할 수 있다. "하드웨어 모듈"은 특정 작동들을 수행하고 특정 신호들을 해석할 수 있는 유형적인(예를 들어, 비일시적인) 물리적 구성요소(예를 들어, 하나 이상의 마이크로프로세서 또는 다른 하드웨어 기반 디바이스들의 세트)이다. 하나 이상의 모듈은 특정한 물리적 방식으로 구성되거나 배열될 수 있다. 다양한 실시예들에서, 하나 이상의 마이크로프로세서 또는 그의 하나 이상의 하드웨어 모듈은 그 모듈에 대해 본원에 설명된 작동들을 수행하도록 작동하는 하드웨어 모듈로서 소프트웨어(예를 들어, 애플리케이션 또는 그의 일부)에 의해 구성될 수 있다.

일부 예시적인 실시예들에서, 하드웨어 모듈은, 예를 들어, 기계적으로 또는 전자적으로, 또는 이들의 임의의 적합한 조합에 의해 구현될 수 있다. 예를 들어, 하드웨어 모듈은 특정 작동들을 수행하도록 영구적으로 구성되는 전용 회로 또는 로직을 포함할 수 있다. 하드웨어 모듈은 특수 목적 프로세서, 예컨대, 필드 프로그램가능 게이트 어레이(FPGA) 또는 주문형 집적 회로(ASIC)일 수 있거나 이를 포함할 수 있다. 하드웨어 모듈은 또한, 유한 상태 기계 내의 다양한 상태들 및 전이들의 해석과 같은 특정 작동들을 수행하도록 소프트웨어에 의해 일시적으로 구성되는 프로그램가능 로직 또는 회로를 포함할 수 있다. 예로서, 하드웨어 모듈은 CPU 또는 다른 프로그램가능 프로세서 내에 포함되는 소프트웨어를 포함할 수 있다. 하드웨어 모듈을 기계적으로, 전기적으로, 전용 및 영구적으로 구성되는 회로로, 또는 일시적으로 구성되는(예를 들어, 소프트웨어에 의해 구성되는) 회로로 구현하기 위한 결정은 비용 및 시간 고려사항들에 의해 추진될 수 있다는 점이 이해될 것이다.

위의 설명은 개시된 주제를 구현하는 예시적인 예들, 디바이스들, 시스템들, 및 방법들을 포함한다. 설명에서, 설명의 목적들을 위해, 다수의 특정한 세부사항들이, 개시된 주제의 다양한 실시예들의 이해를 제공하기 위해 제시되었다. 그러나, 본 주제의 다양한 실시예들이 이러한 특정한 세부사항들 없이 실시될 수 있다는 점이 관련 기술분야의 통상의 기술자에게 명백할 것이다. 또한, 잘 알려진 구조들, 물질들, 및 기법들은 다양한 예시된 실시예들을 모호하게 하지 않도록 상세히 도시되지 않았다.

본원에서 사용되는 바와 같이, "또는"이라는 용어는 포괄적이거나 배타적인 의미로 해석될 수 있다. 또한, 다른 실시예들은 제공된 개시내용을 읽고 이해할 때 관련 기술분야의 통상의 기술자에 의해 이해될 것이다. 또한, 본원에 제공된 개시내용을 읽고 이해할 때, 관련 기술분야의 통상의 기술자는 본원에 제공된 기법들 및 예들의 다양한 조합들이 모두 다양한 조합들로 적용될 수 있다는 것을 쉽게 이해할 것이다.

다양한 실시예들이 개별적으로 논의되지만, 이러한 개별적인 실시예들은 독립적인 기법들 또는 설계들로서 간주되는 것으로 의도되지 않는다. 위에 표시된 바와 같이, 다양한 부분들 각각은 상호 관련될 수 있고, 각각은 개별적으로 또는 다른 유형들의 전기 제어 디바이스들, 예컨대, 디머들 및 관련 디바이스들과 조합하여 사용될 수 있다. 결과적으로, 방법들, 작동들 및 프로세스들의 다양한 실시예들이 설명되었지만, 이러한 방법들, 작동들 및 프로세스들은 개별적으로 또는 다양한 조합들로 사용될 수 있다.

결과적으로, 본원에 제공된 개시내용을 읽고 이해할 때 관련 기술분야의 통상의 기술자에게 명백할 바와 같이, 많은 수정들 및 변경들이 이루어질 수 있다. 본원에 열거된 것들에 추가적으로, 본 개시내용의 범위 내의 기능적으로 동등한 방법들 및 디바이스들이, 전술한 설명들로부터 통상의 기술자에게 명백할 것이다. 일부 실시예들의 부분들 및 특징들은 다른 실시예들의 것들에 포함되거나 그들을 대체할 수 있다. 그러한 수정들 및 변경들은 첨부된 청구항들의 범위 내에 속하도록 의도된다. 그러므로, 본 개시내용은, 그러한 청구항들에 부여되는 등가물들의 전체 범위와 함께, 첨부된 청구항들의 용어들에 의해서만 제한되어야 한다. 또한, 본원에 사용된 전문용어는 특정 실시예들을 설명하는 목적을 위한 것일 뿐이고 제한하려는 의도가 아니라는 점이 이해되어야 한다.

본 개시내용의 요약은 독자가 기술적 개시내용의 본질을 신속하게 확인하는 것을 허용하기 위해 제공된다. 요약은 청구항들을 해석하거나 제한하기 위해 사용되지 않을 것이라는 이해와 함께 제출된다. 추가적으로, 전술한 상세한 설명에서, 본 개시내용을 간소화할 목적으로 다양한 특징들이 단일 실시예에서 함께 그룹화될 수 있다는 것을 알 수 있다. 본 개시내용의 방법은 청구항들을 제한하는 것으로 해석되지 않아야 한다. 따라서, 다음의 청구항들은 이로써 상세한 설명에 포함되며, 각각의 청구항은 그 자체로 별개의 실시예로서 존재한다.

Claims (20)

1. 딤 투 웜 회로 장치로서,
   상이한 색들의 LED 어레이들을 포함하는 발광 다이오드(LED) 다중 색 어레이에 결합되도록 구성된 하이브리드 구동 회로를 포함하고, 상기 하이브리드 구동 회로는 발광 신호 레벨을 수신하고, 상기 수신된 발광 신호 레벨에 기초하여 상기 LED 다중 색 어레이의 색 온도 및 대응하는 광속을 조정하도록 구성되고, 상기 하이브리드 구동 회로는:
   적어도 2개의 LED 전류 구동원들을 위한 전류를 생성하도록 구성된 전류 분할 회로; 및
   상기 전류 분할 회로와 상기 LED 다중 색 어레이 사이에 결합된 멀티플렉서 어레이를 포함하고, 상기 멀티플렉서 어레이는, 미리 결정된 양의 시간 동안, 상기 적어도 2개의 LED 전류 구동원들 중 적어도 하나로부터 전류를 상기 LED 다중 색 어레이의 상기 LED 어레이들의 적어도 2개의 색들에 주기적으로 제공하도록 구성되는, 딤 투 웜 회로 장치.
2. 제1항에 있어서,
   전압 레귤레이터에 전기적으로 결합된 LED 구동기를 더 포함하고, 상기 전압 레귤레이터는 상기 LED 다중 색 어레이에 전압 신호를 제공하도록 구성되고, 상기 LED 구동기와 상기 전압 레귤레이터의 조합은 안정화된 전류를 상기 전류 분할 회로에 대한 입력으로서 제공하기 위한 것인, 딤 투 웜 회로 장치.
3. 제1항 또는 제2항에 있어서,
   상기 멀티플렉서 어레이는 적어도 4개의 스위칭 디바이스들을 포함하는, 딤 투 웜 회로 장치.
4. 제1항 또는 제2항에 있어서,
   상기 적어도 2개의 LED 전류 구동원들 각각은 상기 LED 다중 색 어레이에 동일한 양들의 전류를 공급하도록 구성되는, 딤 투 웜 회로 장치.
5. 제1항 또는 제2항에 있어서,
   상기 적어도 2개의 LED 전류 구동원들 각각은 상기 LED 다중 색 어레이에 동일하지 않은 양들의 전류를 공급하도록 구성되는, 딤 투 웜 회로 장치.
6. 제1항 또는 제2항에 있어서,
   상기 적어도 2개의 LED 전류 구동원들에 대한 전류를 생성하기 위해 상기 전류 분할 회로에 전류를 공급하도록 구성된 전압 제어 전류원을 더 포함하는, 딤 투 웜 회로 장치.
7. 제6항에 있어서,
   세트 전압(V_세트)을 결정하고 공급하기 위해 제1 감지 전압(V_{감지_R1})과 제2 감지 전압(V_{감지_R2})을 비교하도록 구성된 계산 디바이스를 더 포함하고, 상기 세트 전압은 상기 전압 제어 전류원에 대한 입력 전압인, 딤 투 웜 회로 장치.
8. 제7항에 있어서,
   상기 전류 분할 회로는 상기 세트 전압(V_세트)의 증폭된 버전인 증폭된 전압 신호(V_{감지_증폭})를 제공하도록 구성된 증폭기 및 저항성 분할기 회로를 더 포함하는, 딤 투 웜 회로 장치.
9. 제1항 또는 제2항에 있어서,
   상기 하이브리드 구동 회로는 상기 LED 다중 색 어레이 중 선택된 것들에 펄스 폭 변조(PWM) 시간 슬라이싱 신호를 공급하도록 더 구성되는, 딤 투 웜 회로 장치.
10. 제1항 또는 제2항에 있어서,
    상기 LED 다중 색 어레이의 상기 색 온도를 설정하기 위한 입력을 제공하기 위해 상기 수신된 발광 신호 레벨을 상관된 색 온도(CCT)에 맵핑하도록 구성된 마이크로제어기를 더 포함하는, 딤 투 웜 회로 장치.
11. 제1항 또는 제2항에 있어서,
    상기 수신된 발광 신호 레벨에 기초하여, 디지털화된 상관 색 온도(CCT) 대 전류 곡선을 저장하도록 구성된 마이크로제어기를 더 포함하고, 상기 디지털화된 CCT 대 전류 곡선은 상기 LED 다중 색 어레이의 상기 색 온도를 설정하기 위한 입력을 제공하기 위한 것인, 딤 투 웜 회로 장치.
12. 제1항 또는 제2항에 있어서,
    상기 전류 분할 회로는 상기 적어도 2개의 LED 전류 구동원들에 대한 상기 전류를 생성하는 데 사용되는 증폭된 전압 신호를 생성하도록 구성되는 증폭기 및 저항성 분할기 회로를 더 포함하는, 딤 투 웜 회로 장치.
13. 딤 투 웜 회로 시스템으로서,
    상이한 색들의 LED 어레이들을 포함하는 발광 다이오드(LED) 다중 색 어레이; 및
    상기 LED 다중 색 어레이에 결합된 하이브리드 구동 회로를 포함하고, 상기 하이브리드 구동 회로는 상기 LED 다중 색 어레이로부터 요구되는 광속의 레벨을 나타내고, 상기 하이브리드 구동 회로는 상기 LED 다중 색 어레이의 선택된 LED 어레이들에 펄스 폭 변조(PWM) 시간 슬라이싱 신호를 공급하도록 더 구성되고, 상기 하이브리드 구동 회로는:
    상기 광속의 원하는 레벨에 기초하여 상기 LED 다중 색 어레이에 공급할 전류의 양을 결정하도록 구성된 계산 디바이스 - 상기 계산 디바이스는 추가로, 상기 LED 다중 색 어레이의 색 온도를 상기 광속의 원하는 레벨과 상관시킴 -;
    적어도 2개의 LED 전류 구동원들을 위한 전류를 생성하도록 구성된 전류 분할 회로; 및
    복수의 스위칭 디바이스들을 갖는 멀티플렉서 어레이를 포함하고, 상기 멀티플렉서 어레이는, 상기 전류 분할 회로와 상기 LED 다중 색 어레이 사이에 결합되고, 미리 결정된 양의 시간 동안, 상기 적어도 2개의 LED 전류 구동원들 중 적어도 하나로부터 전류를 상기 LED 다중 색 어레이의 상기 LED 어레이들의 적어도 하나의 색에 주기적으로 제공하도록 구성되는, 딤 투 웜 회로 시스템.
14. 제13항에 있어서,
    상기 LED 다중 색 어레이는,
    적어도 하나의 적색 LED, 적어도 하나의 녹색 LED, 및 적어도 하나의 청색 LED, 또는
    적어도 하나의 불포화 적색 LED, 적어도 하나의 불포화 녹색 LED, 및 적어도 하나의 불포화 청색 LED
    중 적어도 하나를 포함하는, 딤 투 웜 회로 시스템.
15. 제13항 또는 제14항에 있어서,
    상기 계산 디바이스는 상기 LED 다중 색 어레이의 상기 색 온도를 설정하기 위해 입력을 상기 하이브리드 구동 회로에 입력을 제공하기 위해서 상기 수신된 발광 신호 레벨을 상관된 색 온도(CCT)에 맵핑하도록 구성된 마이크로제어기인, 딤 투 웜 회로 시스템.
16. 제13항 또는 제14항에 있어서,
    상기 계산 디바이스는 상기 수신된 발광 신호 레벨에 기초하여, 디지털화된 상관된 색 온도(CCT) 대 전류 곡선을 저장하도록 구성된 마이크로제어기이고, 상기 디지털화된 CCT 대 전류 곡선은 상기 LED 다중 색 어레이의 상기 색 온도를 설정하기 위해 상기 하이브리드 구동 회로에 입력을 제공하기 위한 것인, 딤 투 웜 회로 시스템.
17. 제13항 또는 제14항에 있어서,
    상기 발광 신호 레벨을 상기 하이브리드 구동 회로에 공급하도록 구성된 단일 제어 디바이스(401)를 더 포함하는, 딤 투 웜 회로 시스템.
18. 방법으로서,
    상이한 색들의 LED 어레이들을 포함하는 발광 다이오드(LED) 다중 색 어레이의 원하는 광속 레벨을 결정하는 단계;
    상기 광속 레벨을 상기 LED 다중 색 어레이의 색 온도와 상관시키는 단계;
    입력 전류를 제1 전류 및 제2 전류로 분할하는 단계; 및
    상기 색 온도의 결정에 기초하여:
    기간의 제1 부분 동안 실질적으로 동시에 상기 제1 전류를 상기 LED 어레이들 중 제1 LED 어레이에 제공하고 상기 제2 전류를 상기 LED 어레이들 중 제2 LED 어레이에 제공하는 단계;
    상기 기간의 제2 부분 동안 실질적으로 동시에 상기 제1 전류를 상기 LED 어레이들 중 상기 제2 LED 어레이에 제공하고 상기 제2 전류를 상기 LED 어레이들 중 상기 제3 LED 어레이에 제공하는 단계; 및
    상기 기간의 제3 부분 동안 실질적으로 동시에 상기 제1 전류를 상기 LED 어레이들 중 상기 제1 LED 어레이에 제공하고 상기 제2 전류를 상기 LED 어레이들 중 상기 제3 LED 어레이에 제공하는 단계를 포함하는, 방법.
19. 제18항에 있어서,
    상기 LED 어레이들의 상이한 듀플릿들에 상기 제1 전류를 제공하는 단계 및 상기 제2 전류를 제공하는 단계는 펄스 폭 변조(PWM) 시간 슬라이싱을 사용하여 발생하는, 방법.
20. 제19항에 있어서,
    상기 PWM은 상기 LED 어레이들 중 상기 제1 LED 어레이, 상기 LED 어레이들 중 상기 제2 LED 어레이, 및 상기 LED 어레이들 중 상기 제3 LED 어레이의 조합 사이에서 실질적으로 동일한, 방법.

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