KR20230090923A - 조명 장치의 스위칭, 페이드인, 페이드아웃, 및 디밍을 제어하는 회로 및 그 방법 - Google Patents

Abstract

본 발명의 기술적 사상에 의한 조명 장치의 제어 회로는, DC 입력 전압을 입력받고, 상기 DC 입력 전압을 낮은 전압으로 변환하여 VCC 전압으로 출력하는 광대역 입력 전원부; 상기 광대역 입력 전원부로부터 VCC 전압을 전달받고, SW 신호선을 통해 활성상태에서 상기 VCC 전압을 출력하고, 비활성 상태에서 0V 전압을 출력하는 온오프 출력부; 상기 온오프 출력부로부터 상기 SW 신호선을 통해 상기 활성 상태일 때 VCC 전압을 전달받고, 상기 비활성 상태일 때 0V 전압을 전달받는 FET 제어부, 및 상기 FET 제어부로부터 전압을 공급받는 게이트, 상기 게이트에 인가되는 전압에 의해 전류 흐름이 발생하는 드래인 및 소스를 포함하는 Q1 FET을 포함하고, 상기 FET 제어부는, 상기 SW 신호선이 연결되는 제1 노드, 기 제1 노드 및 제2 노드를 양단에 두고 직렬 연결되는 제1 저항 및 다이오드, 상기 제2 노드와 접지 노드를 양단에 두고 서로 병렬 연결되는 제2 저항 및 콘덴서, 및 상기 제2 노드와 상기 Q1 FET의 상기 게이트를 양단에 두는 제3 저항을 포함하고, 상기 Q1 FET로부터 출력되는 제어 신호로 조명 장치의 밝기가 점차적으로 증가하거나 감소한다.

Description

조명 장치의 스위칭, 페이드인, 페이드아웃, 및 디밍을 제어하는 회로 및 그 방법 {Circuit and Method for Controlling Switching, Fade-In, Fade-Out, and Dimming of Light Emitting Device}

본 개시(disclosure)의 기술적 사상은 조명 장치의 제어 회로에 관한 것으로, 보다 상세하게는 조명 장치의 스위칭, 페이드인, 페이드아웃, 및 디밍을 제어하는 회로 및 그 방법에 관한 것이다.

조명 장치는 일상 생활 및 산업 전반의 다양한 분야에서 범용적으로 활용되고 있는 전기 및 기계 장치 중의 하나이다. 조명 장치는 상시적인 사용을 그 특징으로 하고 있어서, 조명 장치의 소모 전력을 절감하거나 전력 효율성을 높일 수 있는 방법 및 기술 개발에 대한 지속적인 요구가 있는 실정이다.

한편, 조명 장치는 조명의 점등 및 소등에 있어서 이용자의 편의를 위해 페이드인(Fade-In), 페이드아웃(Fade-Out), 및 디밍(Dimming) 등과 같은 기능을 포함할 수 있다. 페이드인은 조명 장치가 오프 상태로부터 온 상태로 스위칭되었을 때 밝기가 서서히 밝아지면서 켜지는 기능이고, 페이스아웃은 조명 장치가 온 상태에서 오프 상태로 스위칭되었을 때 밝기가 서서히 어두지면서 꺼지는 기능이며, 디밍은 조명 장치의 조명이 낮은 밝기의 상태로 유지되는 기능이다. 이와 같은 기능은 조명 장치의 단순한 전류 공급의 온 및 오프를 넘어 조명의 밝기를 제어하는 제어부가 필요하다.

일반적인 조명 장치는 이와 같은 기능을 구현하는 데 있어서 복잡한 회로 및 마이컴을 이용해 PWM(Pulse Width Modulation) 방식을 차용하고 있다. PWM 기술은 일정한 주기 내에서 듀티비를 변화시켜서 평균전압을 제어하는 방식으로, 디지털 출력으로 아날로그 회로를 제어하여 구동한다. 이와 같은 제어 방식은 복잡한 회로 구성 및 마이컴을 이용함에 따라 전력을 과도하게 소모하고, PWM 방식이 외부 전자파에 간섭을 받을 경우 조명 장치가 이용자의 지시대로 구동되지 않는 등 구동 신뢰성이 심각하게 손상되는 문제가 있다. 또한, 복잡한 회로 구성 및 마이컴은 많은 반도체 소자들을 요구하여 조명 장치의 생산 단가를 상승시키고, 생산 공정의 복잡성을 더하여 생산 효율을 감소시키며, 반도체의 자원 부족에 따른 원가 상승, 수급 불안정, 및 생산 지연을 초래하여 실질적인 산업상 이용 가능성을 제한하는 문제가 있다.

대한민국 공개특허공보 공개번호 10-2015-0143184 (2015년 12월 23일 공개) 대한민국 공개특허공보 등록번호 10-1037550 (2011년 5월 31일 공고)

본 발명의 기술적 사상이 이루고자 하는 기술적 과제는, 조명 장치의 스위칭, 페이드인, 페이드아웃, 및 디밍 기능을 구현하는 데 있어서 복잡한 회로 구성, 마이컴, 및 PWM(Pulse Width Modulation) 방식으로 인해 전력이 과도하게 소모되는 문제를 개선할 수 있는 조명 장치의 스위칭, 페이드인, 페이드아웃, 및 디밍을 제어하는 회로 및 그 방법을 제공하는 데 있다.

또한, PWM 방식 이용에 따라 전자파 간섭으로 인한 조명 장치의 구동 신뢰성이 저하되는 문제를 개선할 수 있는 조명 장치의 스위칭, 페이드인, 페이드아웃, 및 디밍을 제어하는 회로 및 그 방법을 제공하는 데 있다.

또한, 반도체의 자원 부족으로 인해 소자의 원가 상승, 수급 불안정, 및 생산 지연을 초래하여 복잡한 회로 및 마이컴에 기초한 PWM 방식의 산업상 이용 가능성이 실질적으로 제한되고 있는 문제를 개선할 수 있는 조명 장치의 스위칭, 페이드인, 페이드아웃, 및 디밍을 제어하는 회로 및 그 방법을 제공하는 데 있다.

또한, 조명 장치가 복잡한 회로 및 마이컴으로 구성됨에 따라 복잡한 생산 공정을 거치는 문제를 개선할 수 있는 조명 장치의 스위칭, 페이드인, 페이드아웃, 및 디밍을 제어하는 회로 및 그 방법을 제공하는 데 있다.

본 개시의 기술적 사상에 따른 조명 장치의 스위칭, 페이드인, 페이드아웃, 및 디밍을 제어하는 회로 및 그 방법이 이루고자 하는 기술적 과제는 이상에서 언급한 과제로 제한되지 않으며, 언급되지 않은 또 다른 과제는 아래의 기재로부터 당업자에게 명확하게 이해될 수 있을 것이다.

상기와 같은 목적을 달성하기 위하여, 본 개시의 기술적 사상에 의한 일 양태(aspect)에 따른 조명 장치의 제어 회로는, DC 입력 전압을 입력받고, 상기 DC 입력 전압을 낮은 전압으로 변환하여 VCC 전압으로 출력하는 광대역 입력 전원부; 상기 광대역 입력 전원부로부터 VCC 전압을 전달받고, SW 신호선을 통해 활성상태에서 상기 VCC 전압을 출력하고, 비활성 상태에서 0V 전압을 출력하는 온오프 출력부; 상기 온오프 출력부로부터 상기 SW 신호선을 통해 상기 활성 상태일 때 VCC 전압을 전달받고, 상기 비활성 상태일 때 0V 전압을 전달받는 FET 제어부, 및 상기 FET 제어부로부터 전압을 공급받는 게이트, 상기 게이트에 인가되는 전압에 의해 전류 흐름이 발생하는 드래인 및 소스를 포함하는 Q1 FET을 포함하고, 상기 FET 제어부는, 상기 SW 신호선이 연결되는 제1 노드, 기 제1 노드 및 제2 노드를 양단에 두고 직렬 연결되는 제1 저항 및 다이오드, 상기 제2 노드와 접지 노드를 양단에 두고 서로 병렬 연결되는 제2 저항 및 콘덴서, 및 상기 제2 노드와 상기 Q1 FET의 상기 게이트를 양단에 두는 제3 저항을 포함하고, 상기 Q1 FET로부터 출력되는 제어 신호로 조명 장치의 밝기가 점차적으로 증가하거나 감소한다.

일 실시예에 있어서, 상기 FET 제어부의 상기 제1 노드가 상기 VCC 전압을 전달받는 상기 활성 상태동안, 상기 FET 제어부 내의 상기 콘덴서는 0V부터 점차적으로 충전되어 상승하는 전압을 가지며, 상기 점차적으로 상승하는 전압은 상기 제3 저항을 통해 상기 Q1 FET의 상기 게이트에 공급되어, 상기 Q1 FET의 드래인 및 소스 간의 전류를 점차적으로 상승시킬 수 있다.

일 실시예에 있어서, 상기 조명 장치의 제어 회로의 상기 DC 입력 신호는, 상기 광대역 입력 전원부의 +IN 단 및 -IN단을 통해 입력받고, 상기 조명 장치의 제어 회로의 상기 제어 신호는, 상기 Q1 FET의 일단과 연결된 -OUT 신호선 및 상기 +IN 단과 연결된 +OUT 신호선을 통해 출력되고, 상기 조명 장치는, 상기 +OUT 신호선 및 상기 -OUT 신호선과 연결되어 상기 Q1 FET로부터 상기 점차적으로 상승하는 전류를 공급받고, 상기 점차적으로 상승하는 전류에 의해 소등 상태로부터 서서히 밝아져 최대 밝기까지 도달하는 페이드인 방식으로 작동될 수 있다.

일 실시예에 있어서, 상기 온오프 출력부가 상기 활성 상태로부터 상기 비활성 상태로 전환되어 상기 FET 제어부의 상기 제1 노드가 상기 0V 전압을 전달받으면, 상기 FET 제어부 내의 상기 콘덴서는 상기 활성 상태동안 최대로 충전되었던 전압이 점차적으로 방전되어 감소하는 전압을 가지며, 상기 점차적으로 감소하는 전압은 상기 제3 저항을 통해 상기 Q1 FET의 상기 게이트에 공급되어, 상기 Q1 FET의 드래인 및 소스 간의 전류를 점차적으로 감소시키고, 상기 조명 장치는, 상기 Q1 FET의 상기 점차적으로 감소하는 전류를 공급받고, 상기 점차적으로 감소하는 전류에 의해 점등 상태로부터 서서히 어두워져 소등 상태까지 도달하는 페이드아웃 방식으로 작동될 수 있다.

일 실시예에 있어서, 상기 제1 저항 및 상기 컨덴서 중 적어도 하나의 값을 조절하여, 상기 조명 장치가 소등 상태로부터 최대 밝기까지 도달하는 상기 페이드인 시간이 조절되고, 상기 제2 저항, 상기 제3 저항, 및 상기 컨덴서 중 적어도 하나의 값을 조절하여, 상기 조명 장치가 점등 상태로부터 소등 상태까지 도달하는 상기 페이드아웃 시간이 조절될 수 있다.

일 실시예에 있어서, 상기 제2 노드와 상기 광대역 입력 전원부의 상기 VCC 전압을 공급받는 제3 노드를 양단에 둔 제4 저항을 더 포함하고, 상기 FET 제어부의 상기 제1 노드가 상기 비활성 상태동안 상기 0V 전압을 전달받은 상태에서, 상기 제4 저항은 상기 제2 저항과 함께 전압 분배를 발생시키고, 상기 분배된 전압은 상기 제3 저항에 의해 상기 Q1 FET의 게이트에 공급되어 상기 Q1 FET의 드래인과 소스 간에 특정한 크기의 전류를 형성하며, 상기 조명 장치는, 상기 Q1 FET 로부터 상기 전류를 전달받아 상기 비활성 상태 동안 0이 아닌 특정한 밝기의 디밍 상태로 유지되도록 제어될 수 있다.

일 실시예에 있어서, 상기 온오프 출력부가 상기 비활성 상태로부터 상기 활성 상태로 전환되어 상기 FET 제어부의 상기 제1 노드가 상기 VCC 전압을 전달받으면, 상기 FET 제어부 내의 상기 콘덴서는 상기 디밍 상태에서 충전된 전압으로부터 상기 활성 상태동안 점차적으로 충전되어 상승하는 전압을 가지며, 상기 점차적으로 상승하는 전압은 상기 제3 저항을 통해 상기 Q1 FET의 상기 게이트에 공급되어, 상기 Q1 FET의 드래인 및 소스 간의 전류를 점차적으로 상승시키고, 상기 조명 장치는, 상기 Q1 FET의 상기 점차적으로 상승하는 전류를 상기 제어 신호로 공급받고, 상기 점차적으로 상승하는 전류에 의해 상기 디밍 상태로부터 서서히 밝아져 최대 밝기까지 도달하는 페이드인 방식에 의해 제어될 수 있다.

일 실시예에 있어서, 상기 온오프 출력부가 상기 활성 상태로부터 상기 비활성 상태로 전환되어 상기 FET 제어부의 상기 제1 노드가 상기 0V 전압을 전달받으면, 상기 FET 제어부 내의 상기 콘덴서는 상기 활성 상태동안 최대로 충전되었던 전압이 점차적으로 방전되어 감소하는 전압을 가지며, 상기 점차적으로 감소하는 전압은 상기 제3 저항을 통해 상기 Q1 FET의 상기 게이트에 공급되어, 상기 Q1 FET의 드래인 및 소스 간의 전류를 점차적으로 감소시키고, 상기 조명 장치는, 상기 Q1 FET의 상기 점차적으로 감소하는 전류를 상기 제어 신호로 공급받고, 상기 점차적으로 감소하는 전류에 의해 상기 최대 밝기 상태로부터 서서히 어두워져 상기 디밍 상태의 특정 밝기까지 도달하여 유지되는 페이드아웃 방식에 의해 제어될 수 있다.

본 개시의 기술적 사상에 의한 일 양태에 따른 조명 장치의 제어 회로는, DC 입력 전압을 입력받고, 상기 DC 입력 전압을 낮은 전압으로 변환하여 VCC 전압으로 출력하는 광대역 입력 전원부; 상기 광대역 입력 전원부로부터 VCC 전압을 전달받고, SW 신호선을 통해 활성상태에서 상기 VCC 전압을 출력하고, 비활성 상태에서 0V 전압을 출력하는 온오프 출력부; 상기 온오프 출력부로부터 상기 SW 신호선을 통해 상기 활성 상태일 때 VCC 전압을 전달받고, 상기 비활성 상태일 때 0V 전압을 전달받는 FET 제어부, 및 상기 FET 제어부로부터 전압을 공급받는 게이트, 상기 게이트에 인가되는 전압에 의해 전류 흐름이 발생하는 드래인 및 소스를 포함하는 Q1 FET을 포함하고, 상기 FET 제어부는, 상기 SW 신호선이 연결되는 제1 노드, 상기 제1 노드 및 제2 노드를 양단에 두고 직렬 연결되는 제1 저항 및 다이오드, 상기 제2 노드와 접지 노드를 양단에 두는 제2 저항, 및 상기 제2 노드와 상기 Q1 FET의 상기 게이트를 양단에 두는 제3 저항을 포함하고, 상기 Q1 FET로부터 출력되는 제어 신호로 조명 장치의 즉각적인 스위칭을 제어한다.

일 실시예에 있어서, 상기 제2 노드와 상기 광대역 입력 전원부의 상기 VCC 전압을 공급받는 제3 노드를 양단에 둔 제4 저항을 더 포함하고, 상기 제4 저항은, 상기 FET 제어부의 상기 제1 노드가 상기 비활성 상태동안 상기 0V 전압을 전달받은 상태에서, 상기 제2 저항과 함께 전압 분배를 발생시키고, 상기 분배된 전압은 상기 제3 저항에 의해 상기 Q1 FET의 게이트에 공급되어 상기 Q1 FET의 드래인과 소스 간에 특정한 크기의 전류를 형성하며, 상기 조명 장치는, 상기 Q1 FET 로부터 상기 전류를 전달받아 상기 비활성 상태 동안 0이 아닌 특정한 밝기의 디밍 상태로 유지되도록 제어될 수 있다.

본 발명의 기술적 사상에 따른 조명 장치의 스위칭, 페이드인, 페이드아웃, 및 디밍을 제어하는 회로 및 그 방법은, 마이컴을 이용하지 않는 단순화된 회로 구성을 통해 소모 전력을 기존의 절반 이하로 현저하게 절감시켜 조명 장치의 효율성을 높일 수 있다.

또한, 본 발명의 기술적 사상에 따른 조명 장치의 스위칭, 페이드인, 페이드아웃, 및 디밍을 제어하는 회로 및 그 방법은, 페이드인 및 페이드아웃을 제어하는 데 있어서 PWM 방식을 이용하지 않으므로, 전자파의 간섭이 발생하지 않아 조명 장치의 구동 신뢰성이 확보될 수 있다.

또한, 본 발명의 기술적 사상에 따른 조명 장치의 스위칭, 페이드인, 페이드아웃, 및 디밍을 제어하는 회로 및 그 방법은, 조명 장치의 페이드인 및 페이드아웃을 제어하는 회로의 구현에 있어서 마이컴을 이용하지 않는 단순화된 회로 구성을 도입함으로써, 생산 원가 및 반도체 자원의 낭비를 현저하게 절감하고, 반도체 자원 부족으로 인한 반도체 수급 불안정 및 이로 인한 생산 지연 문제를 타개하여 반도체 수급을 위한 해외 의존 문제를 해결하는 등 실질적인 산업상 이용 가능성을 높일 수 있다.

또한, 본 발명의 기술적 사상에 따른 조명 장치의 스위칭, 페이드인, 페이드아웃, 및 디밍을 제어하는 회로 및 그 방법은, 페이드인 및 페이드아웃을 제어하는 회로의 생산에 있어서 마이컴 프로그램에의 라이팅을 요구하지 않으므로 생산 시간 및 공정 또한 단순화되어 생산 효율이 더욱 향상 수 있다.

본 개시의 기술적 사상에 따른 조명 장치의 스위칭, 페이드인, 페이드아웃, 및 디밍을 제어하는 회로 및 그 방법에서 발생하는 기술적 효과는 이상에서 언급한 효과에 제한되지 않으며, 언급되지 않은 또 다른 효과는 아래의 기재로부터 당업자에게 명확하게 이해될 수 있을 것이다.

본 개시에서 인용되는 도면을 보다 충분히 이해하기 위하여 각 도면의 간단한 설명이 제공된다.
도 1은 본 발명의 기술적 사상의 일실시예에 따른 페이드인(Fade-In) 및 페이드아웃(Fade-Out)을 제어하기 위한 회로를 나타내는 도면이다.
도 2는 본 발명의 기술적 사상의 일실시예에 따른 페이드인, 페이드아웃, 및 디밍(Dimming)을 제어하기 위한 회로를 나타내는 도면이다.
도 3은 본 발명의 기술적 사상의 일실시예에 따른 디밍을 제어하기 위한 회로를 나타내는 도면이다.
도 4는 본 발명의 기술적 사상의 일실시예에 따른 스위칭(Switching)을 제어하기 위한 회로를 나타내는 도면이다.

이하 본 발명의 설명을 위하여 도시된 실시예는 본 발명이 구체화되는 하나의 실시에 불과하며, 도면에 도시된 바와 같이 본 발명의 요지가 실현되기 위하여 다양한 형태의 조합이 가능하다.

또한, 도시된 실시예는 본 발명의 보다 전반적인 이해를 돕기 위해 제공된 것일 뿐, 본 발명을 특정한 실시 형태에 대해 한정하려는 것이 아니다. 본 발명은 본 발명의 기술적 사상 및 기술 범위에 포함되는 모든 변경, 균등물 내지 대체물을 포함하는 것으로 이해되어야 한다.

그리고 본 발명을 설명함에 있어서 관련된 공지기술 또는 구성에 대한 구체적인 설명이 본 발명의 요지를 불필요하게 흐릴 수 있다고 판단되는 경우에는 그 상세한 설명은 생략할 것이다.

후술되는 용어들은 본 발명의 기능을 고려하여 정의된 용어들로써 이는 사용자, 운용자의 의도 또는 관례 등에 따라 달라질 수 있으므로 그 정의는 본 발명을 설명하는 본 명세서 전반에 걸친 내용을 토대로 내려져야 할 것이다.

이하에서는 첨부한 도면들을 참조하여 본 개시의 기술적 사상에 의한 실시예들에 대해 상세히 설명한다.

도 1은 본 발명의 기술적 사상의 일실시예에 따른 페이드인(Fade-In) 및 페이드아웃(Fade-Out)을 제어하기 위한 회로(1)를 나타내는 도면이다.

도 1을 참조하면, 조명 장치의 제어 회로(1)는 광대역 입력 전원부(11), 온오프(ON-OFF) 출력부(13), FET 제어부(15), 및 Q1 FET (17)을 포함한다.

상기 광대역 입력 전원부(11)는 콘덴서 C2, C3, 및 집적회로 U1를 포함하는 3개의 소자로 구성된다. 상기 광대역 입력 전원부(11)는, +IN단과 -IN단을 통해 약 DC 25V 내지 약 DC 450V의 넓은 전압 범위 내에서 선택적으로 DC 입력 전압을 입력받을 수 있으며, 입력받은 상기 DC 입력 전압을 낮은 DC 전압으로 변환하고 변환된 낮은 전압을 VCC을 통해 출력하여 VCC 전압이 전반적인 회로 구동에 사용되도록 구동한다. 이하에서는 예시적으로 상기 광대역 입력 전원부(11)의 DC 입력 전압을 DC 36V로 가정하여 본 발명의 작동방식을 설명하도록 한다. 상기 예시에서 VCC 전압은 약 3.3V로 출력되는 것으로 가정하여 설명하도록 한다.

상기 온오프 출력부(13)는 SW 신호선을 통해 비활성 상태에서 0V를 출력하고, 활성 상태에서 VCC 전압을 출력하는 방식으로 구동한다. 이 때, 상기 온오프 출력부(13)는 특정 시간 동안 활성 상태를 유지하고 평상시는 비활성 상태를 유지한다. 이하에서는 예시적으로 상기 활성 상태가 20초 동안 유지되는 것으로 가정하여 설명하도록 한다.

상기 FET 제어부(15)는 5개의 소자로 이루어지는 단순화된 구조의 아날로그 방식의 회로로 구성된다. 구체적으로, 상기 FET 제어부 (15)는, 상기 SW 신호선이 연결되는 제1 노드(N1); 상기 제1 노드(N1) 및 제2 노드(N2)를 양단에 두고 직렬 연결되는 저항 R3 및 다이오드 D1; 상기 제2 노드(N2)와 접지 노드를 양단에 두고 서로 병렬 연결되는 저항 R4 및 콘덴서 C1, 및 상기 제2 노드(N2)와 상기 Q1 FET(17)의 게이트(Gate)를 양단에 둔 저항 R2를 포함한다. 상기 저항 R2는 상기 Q1 FET(17)의 게이트 단에 전압을 공급하고, 상기 콘덴서 C1과 저항 R4는 페이드아웃 (Fade-Out)의 시간을 설정하며, 상기 저항 R3는 페이드인 (Fade-In) 시간을 설정하고, 상기 다이오드 D1은 상기 온오프 출력부(13) 쪽으로 역방향 전류가 흐르지 못하도록 차단하도록 이용된다.

구체적인 작동 방식을 살펴보면, 상기 온오프 출력부(13)는 활성 상태인 20초 동안 VCC 전압인 3.3V를 SW 신호선으로 출력하고, 이 출력 전압은 다이오드 D1과 저항 R3을 거쳐 콘덴서 C1에 느리게 충전되어 콘덴서 C1의 전압이 0V부터 느린 속도로 점차적으로 상승한다. 이렇게 느리게 상승하는 전압은 저항 R2를 통해 상기 Q1 FET(17)의 게이트 단에 공급되며, 이에 따라 상기 Q1 FET(17)의 드래인(Drain)과 소스(Source) 간의 전류가 느리게 증가하면서 최종적으로 최대 전류 상태에 이르게 된다. 도면에 도시되어 있지는 않으나, +OUT 및 -OUT 신호선을 통해 외부에 조명 장치가 연결된다. 이와 같은 제어 회로가 조명 장치에 연결되는 구성은 해당 기술 분야의 통상의 지식을 가진 기술자에게 자명하므로 상세한 설명은 생략하도록 한다. 상기 조명 장치는 다양한 광원을 포함한 장치일 수 있으며, 예를 들어 LED일 수 있으나, 이에 한정되는 것은 아니다.

조명 장치의 +측 전압은, 상기 DC 입력 전압의 +IN 전압이 +OUT 신호선을 통해 직접 연결되어 형성되고, 조명 장치의 -측 전압은, 상기 DC 입력 전압의 -IN 전압이 상기 Q1 FET(17)를 거쳐 -OUT 신호선을 통해 연결되어 형성된다. 이 때, 상술한 바와 같이, 상기 온오프 출력부(13)는 느리게 상승하는 전압을 상기 Q1 FET(17)의 게이트 단에 공급하고, 이에 따라 상기 Q1 FET(17)의 드래인과 소스 간의 전류가 느리게 증가하면서 최대 전류까지 도달하게 된다. 조명 장치는 상기 Q1 FET(17)로부터 점차적으로 증가하는 전류를 공급받아 소등 상태에서 서서히 밝아져 100% 최대 밝기까지 도달하여 페이드인(Fade-In) 방식으로 점등된다. 이 경우, 저항 R3과 콘덴서 C1의 용량 값을 증가시킬수록 페이드인으로 점등되는 시간이 증가하고, 반대로 저항 R3과 콘덴서 C1의 용량 값을 감소시킬수록 페이드인으로 점등되는 시간이 감소한다.

이후, 활성상태인 20초가 지나 상기 온오프 출력부(13)가 비활성 상태로 전환되면서 SW 신호선으로 0V를 출력하면, 콘덴서 C1에 충전된 전압이 R4와 저항 R2에 의해 방전되면서 저항 R2에 연결된 상기 Q1 FET(17)의 게이트 전압도 느린 속도로 점차적으로 낮아져 0V가 된다. 이 과정에서 상기 Q1 FET(17)의 드래인과 소스간의 전류가 느리게 감소하면서 최종적으로 불통 상태에 이르게 되며, 상기 -OUT 신호선을 통해 상기 Q1 FET (17)의 드래인에 연결된 조명 장치의 -측 전류 또한 느리게 감소하여 조명 장치의 밝기가 서서히 어두워지면서 페이드아웃(Fade out) 방식으로 소등된다. 이 경우, 저항 R2와 R4 저항 값 및 콘덴서 C1의 용량 값을 증가시킬수록 페이드아웃으로 소등되는 시간이 증가하고, 반대로 저항 R2와 R4의 저항 값 및 콘덴서 C1의 용량 값을 감소시킬수록 페이드아웃으로 소등되는 시간이 감소한다.

도 2는 본 발명의 기술적 사상의 일실시예에 따른 페이드인, 페이드아웃, 및 디밍(Dimming)을 제어하기 위한 회로(2)를 나타내는 도면이다. 도 2의 제어 회로(2)는 도 1의 제어 회로(1)와 유사하나, 조명 장치의 디밍 기능을 제어하기 위한 구성을 더 포함하는 차이가 있다. 도 1과 중복되는 구성에 대해서는 동일한 참조 번호를 이용하며, 이에 대해서는 간략히 설명하도록 한다.

도 2를 참조하면, 조명 장치(2)의 FET 제어부(25)는 도 1의 조명 장치(1)의 FET 제어부(15)와 비교하여 제2 노드(N2)와 상기 VCC 전압을 공급받는 제3 노드(N3) 사이에 저항 R1을 더 추가하여 구성된다. 이에 따라, 상기 제어 회로(2)는 도 1에서 전술한 작동 방식과 같이 조명장치의 페이드인 및 페이드아웃 기능을 제어하고, 추가된 저항 R1에 의해 조명 장치가 디밍 기능을 수행하도록 제어할 수 있다. 본 발명의 제어 회로(2)에 따르면, 온오프 출력부(13)가 비활성 상태일 때 조명 장치의 밝기가 낮게 유지된다.

구체적으로, 온오프 출력부(13)가 비활성 상태로 SW 신호선으로 0V를 출력하면, 저항 R1과 R4간에 전압 분배가 형성되고, 상기 분배된 전압은 저항 R2를 통해 Q1 FET(17)의 게이트단에 공급되어 상기 Q1 FET(17)의 드래인과 소스 간에 흐르는 전류의 양이 설정된다. 이 경우, 저항 R1과 R4의 값을 조절하여 분배되는 전압값을 조절할 수 있으며, 분배되는 전압값에 따라 비활성 상태에서의 조명 장치의 밝기를 특정한 밝기 정도로 설정할 수 있다. 즉, 저항 R1의 값을 특정 범위 내에서 증가시키면 조명 장치의 밝기는 어두워지고, 반대로 저항 R1의 값을 특정 범위 내에서 감소시키면 조명 장치의 밝기는 밝아진다. 이에 따라, 상기 온오프 출력부(13)의 비활성 상대에서 이용자가 설정한 밝기의 디밍 상태로 조명 장치의 점등이 유지될 수 있다.

이후, 상기 온오프 출력부(13)가 비활성 상태, 즉 디밍 상태를 유지하는 도중 활성 상태로 전환하여 3.3V를 출력하면, 조명 장치는 페이드인 기능에 의해 제어되어, 디밍 상태에서 설정된 특정 밝기로부터 느린 속도로 서서히 밝아져 100% 최대 밝기까지 도달한다.

또한, 상기 온오프 출력부(13)가 활성 상태를 유지하다가 설정된 활성 상태 시간 20초가 지나 비활성 상태로 전환되어 SW 신호선으로 0V를 출력하면, 조명 장치는 최대 밝기로부터 느린 속도로 서서히 어두워지는 페이드 아웃 기능을 거쳐 최종적으로 특정 밝기의 디밍 상태로 점등을 유지하게 된다.

도 3은 본 발명의 기술적 사상의 일실시예에 따른 디밍을 제어하기 위한 회로(3)를 나타내는 도면이다. 도 3의 제어 회로(3)는 도 2의 제어 회로(2)와 유사하나, 조명 장치의 디밍 기능을 빠른 속도로 수행하는 차이가 있다. 도 2와 중복되는 구성에 대해서는 동일한 참조 번호를 이용하며, 이에 대해서는 간략히 설명하도록 한다.

도 3을 참조하면, 조명 장치(3)의 FET 제어부(35)는 도 2의 조명 장치(2)의 FET 제어부(25)와 비교하여 콘덴서 C1를 생략하여 구성된다. 이에 따라, 상기 제어 회로(3)는 도 3에서 전술한 작동 방식과 같이 저항 R1에 의해 조명 장치가 디밍 기능을 수행하도록 제어한다. 본 발명의 제어 회로(3)에 따르면, 온오프 출력부(13)가 비활성 상태일 때 조명 장치의 밝기가 낮게 유지된다.

구체적으로, 온오프 출력부(13)가 비활성 상태로 SW 신호선으로 0V를 출력하면, 상기 FET 제어부(25)의 저항 R1과 R4간에 전압 분배가 형성되고, 상기 분배된 전압은 저항 R2를 통해 Q1 FET(17)의 게이트단에 공급되어 상기 Q1 FET(17)의 드래인과 소스 간에 흐르는 전류의 양이 설정된다. 이 경우, 저항 R1과 R4의 값을 조절하여 분배되는 전압값을 조절할 수 있으며, 분배되는 전압값에 따라 비활성 상태에서의 조명 장치의 밝기를 특정한 밝기 정도로 설정할 수 있다. 즉, 저항 R1의 값을 특정 범위 내에서 증가시키면 조명 장치의 밝기는 어두워지고, 반대로 저항 R1의 값을 특정 범위 내에서 감소시키면 조명 장치의 밝기는 밝아진다. 이에 따라, 상기 온오프 출력부(13)의 비활성 상대에서 이용자가 설정한 밝기의 디밍 상태로 조명 장치의 점등이 유지될 수 있다.

이후, 상기 온오프 출력부(13)가 비활성 상태, 즉 디밍 상태를 유지하는 도중 SW 신호선으로 활성 상태로 전환하여 3.3V를 출력하면, 조명 장치는 디밍 상태에서 설정된 특정 밝기로부터 빠른 속도로 바로 100% 최대 밝기로 점등된다.

또한, 상기 온오프 출력부(13)가 활성 상태를 유지하다가 설정된 활성 상태 시간20초가 지나 비활성 상태로 전환되어 SW 신호선으로 0V를 출력하면, 조명 장치는 최대 밝기로부터 특정 밝기의 디밍 상태로 빠른 속도로 바로 전환된 뒤 점등을 유지하게 된다.

도 4는 본 발명의 기술적 사상의 일실시예에 따른 스위칭을 제어하기 위한 회로를 나타내는 도면이다. 도 4의 제어 회로(4)는 도 1의 제어 회로(1)와 유사하나, 조명 장치의 점등 및 소등 상태로의 스위칭 기능을 빠른 속도로 수행하는 차이가 있다. 도 1와 중복되는 구성에 대해서는 동일한 참조 번호를 이용하며, 이에 대해서는 간략히 설명하도록 한다.

도 4를 참조하면, 조명 장치(4)의 FET 제어부(45)는 도 1의 조명 장치(1)의 FET 제어부(15)와 비교하여 콘덴서 C1를 생략하여 구성된다. 이에 따라, 상기 제어 회로(4)는 도 1에서 전술한 작동 방식과 같이 저항 R2, R3, R4에 의해 조명 장치가 점등 상태 및 소등 상태로 전환되도록 제어한다.

구체적으로, 온오프 출력부(13)가 비활성 상태로 SW 신호선으로 0V를 출력하면, R4 저항이 접지에 연결되어 0V 전압이 저항 R2를 통해 Q1 FET(17)의 게이트 단에 공급되어 상기 Q1 FET(17)의 드래인과 소스 간에 전류가 흐르지 않게 된다. 이에 따라, 비활성 상태에서 조명 장치는 소등 상태로 유지된다.

이후, 상기 온오프 출력부(13)가 SW 신호선으로 활성 상태인 3.3V를 출력하면, 이 전압은 저항 R2를 통해 상기 Q1 FET(17)의 게이트에 바로 공급되어 상기 Q1 FET(17)의 드래인과 소스 간에 최대전류가 즉시 흐르게 된다. 즉, 조명 장치는 상기 온오프 출력부(13)가 활성 상태로 전환되는 즉시 빠른 속도로 소등 상태로부터 100% 최대 밝기로 점등된다.

또한, 상기 온오프 출력부(13)가 설정된 활성 상태 시간 20초가 지나 비활성 상태로 전환되어 SW 신호선으로 0V를 출력하면, 상기 Q1 FET(17)의 게이트 전압으로 0V가빠른 속도로 즉시 공급되어, 조명 장치는 100% 최대 밝기로부터 즉시 소등된다.

전술한 바와 같이, 본 발명의 기술적 사상에 따른 조명 장치의 스위칭, 페이드인, 페이드아웃, 및 디밍을 제어하는 회로(1, 2, 3, 4)는, 마이컴을 이용하지 않는 단순화된 회로 구성을 통해 소모 전력을 기존의 절반 이하로 현저하게 절감시켜 조명 장치의 효율성을 높일 수 있으며, PWM 방식을 이용하지 않으므로, 전자파의 간섭이 발생하지 않아 조명 장치의 구동 신뢰성이 확보될 수 있다.

또한, 단순화된 회로 구성에 의해 생산 원가 및 반도체 자원의 낭비를 현저하게 절감하고, 반도체 자원 부족으로 인한 반도체 수급 불안정 및 이로 인한 생산 지연 문제를 타개하여 반도체 수급을 위한 해외 의존 문제를 해결하는 등 실질적인 산업상 이용 가능성을 높일 수 있다. 덧붙여, 마이컴 프로그램에의 라이팅을 요구하지 않으므로 생산 시간 및 공정 또한 단순화되어 생산 효율이 더욱 향상 수 있다.

상기한 실시예들의 설명은 본 개시의 더욱 철저한 이해를 위하여 도면을 참조로 예를 든 것들에 불과하므로, 본 개시의 기술적 사상을 한정하는 의미로 해석되어서는 안 될 것이다.

또한, 본 개시가 속하는 기술 분야에서 통상의 지식을 가진 자에게 있어 본 개시의 기본적 원리를 벗어나지 않는 범위 내에서 다양한 변화와 변경이 가능함은 명백하다 할 것이다.

1, 2, 3, 4: 조명 장치의 제어 회로
11: 광대역 입력 전원부
13: 온오프 출력부
15, 25, 35, 45: FET 제어부
17: Q1 FET
R1, R2, R3, R4: 저항
C1, C2, C3: 콘덴서
D1: 다이오드
SW: SW 신호선

Claims (10)

1. DC 입력 전압을 입력받고, 상기 DC 입력 전압을 낮은 전압으로 변환하여 VCC 전압으로 출력하는 광대역 입력 전원부;
   상기 광대역 입력 전원부로부터 VCC 전압을 전달받고, SW 신호선을 통해 활성상태에서 상기 VCC 전압을 출력하고, 비활성 상태에서 0V 전압을 출력하는 온오프 출력부;
   상기 온오프 출력부로부터 상기 SW 신호선을 통해 상기 활성 상태일 때 VCC 전압을 전달받고, 상기 비활성 상태일 때 0V 전압을 전달받는 FET 제어부, 및
   상기 FET 제어부로부터 전압을 공급받는 게이트, 상기 게이트에 인가되는 전압에 의해 전류 흐름이 발생하는 드래인 및 소스를 포함하는 Q1 FET을 포함하고,
   상기 FET 제어부는,
   상기 SW 신호선이 연결되는 제1 노드;
   상기 제1 노드 및 제2 노드를 양단에 두고 직렬 연결되는 제1 저항 및 다이오드;
   상기 제2 노드와 접지 노드를 양단에 두고 서로 병렬 연결되는 제2 저항 및 콘덴서, 및
   상기 제2 노드와 상기 Q1 FET의 상기 게이트를 양단에 두는 제3 저항을 포함하고,
   상기 Q1 FET로부터 출력되는 제어 신호로 조명 장치의 밝기가 점차적으로 증가하거나 감소하는 페이드인 및 페이드아웃 기능이 구현되는 조명 장치의 제어 회로.
   
2. 제1 항에 있어서, 상기 FET 제어부의 상기 제1 노드가 상기 VCC 전압을 전달받는 상기 활성 상태동안,
   상기 FET 제어부 내의 상기 콘덴서는 0V부터 점차적으로 충전되어 상승하는 전압을 가지며,
   상기 점차적으로 상승하는 전압은 상기 제3 저항을 통해 상기 Q1 FET의 상기 게이트에 공급되어, 상기 Q1 FET의 드래인 및 소스 간의 전류를 점차적으로 상승시키는 것을 특징으로 하는 조명 장치의 제어 회로.
   
3. 제2 항에 있어서, 상기 조명 장치의 제어 회로의 상기 DC 입력 신호는, 상기 광대역 입력 전원부의 +IN 단 및 -IN단을 통해 입력받고,
   상기 조명 장치의 제어 회로의 상기 제어 신호는, 상기 Q1 FET의 일단과 연결된 -OUT 신호선 및 상기 +IN 단과 연결된 +OUT 신호선을 통해 출력되고,
   상기 조명 장치는, 상기 +OUT 신호선 및 상기 -OUT 신호선과 연결되어 상기 Q1 FET로부터 상기 점차적으로 상승하는 전류를 공급받고, 상기 점차적으로 상승하는 전류에 의해 소등 상태로부터 서서히 밝아져 최대 밝기까지 도달하는 페이드인 방식으로 작동되는 것을 특징으로 하는 조명 장치의 제어 회로.
   
4. 제3 항에 있어서, 상기 온오프 출력부가 상기 활성 상태로부터 상기 비활성 상태로 전환되어 상기 FET 제어부의 상기 제1 노드가 상기 0V 전압을 전달받으면,
   상기 FET 제어부 내의 상기 콘덴서는 상기 활성 상태동안 최대로 충전되었던 전압이 점차적으로 방전되어 감소하는 전압을 가지며,
   상기 점차적으로 감소하는 전압은 상기 제3 저항을 통해 상기 Q1 FET의 상기 게이트에 공급되어, 상기 Q1 FET의 드래인 및 소스 간의 전류를 점차적으로 감소시키고,
   상기 조명 장치는, 상기 Q1 FET의 상기 점차적으로 감소하는 전류를 공급받고, 상기 점차적으로 감소하는 전류에 의해 점등 상태로부터 서서히 어두워져 소등 상태까지 도달하는 페이드아웃 방식으로 작동되는 것을 특징으로 하는 조명 장치의 제어 회로.
   
5. 제4 항에 있어서, 상기 제1 저항 및 상기 컨덴서 중 적어도 하나의 값을 조절하여, 상기 조명 장치가 소등 상태로부터 최대 밝기까지 도달하는 상기 페이드인 시간이 조절되고,
   상기 제2 저항, 상기 제3 저항, 및 상기 컨덴서 중 적어도 하나의 값을 조절하여, 상기 조명 장치가 점등 상태로부터 소등 상태까지 도달하는 상기 페이드아웃 시간이 조절되는 것을 특징으로 하는 조명 장치의 제어 회로.
   
6. 제1 항에 있어서, 상기 제2 노드와 상기 광대역 입력 전원부의 상기 VCC 전압을 공급받는 제3 노드를 양단에 둔 제4 저항을 더 포함하고,
   상기 FET 제어부의 상기 제1 노드가 상기 비활성 상태동안 상기 0V 전압을 전달받은 상태에서, 상기 제4 저항은 상기 제2 저항과 함께 전압 분배를 발생시키고, 상기 분배된 전압은 상기 제3 저항에 의해 상기 Q1 FET의 게이트에 공급되어 상기 Q1 FET의 드래인과 소스 간에 특정한 크기의 전류를 형성하며,
   상기 조명 장치는, 상기 Q1 FET 로부터 상기 전류를 전달받아 상기 비활성 상태 동안 0이 아닌 특정한 밝기의 디밍 상태로 유지되도록 제어되는 것을 특징으로 하는 조명 장치의 제어 회로.
   
7. 제6 항에 있어서, 상기 온오프 출력부가 상기 비활성 상태로부터 상기 활성 상태로 전환되어 상기 FET 제어부의 상기 제1 노드가 상기 VCC 전압을 전달받으면,
   상기 FET 제어부 내의 상기 콘덴서는 상기 디밍 상태에서 충전된 전압으로부터 상기 활성 상태동안 점차적으로 충전되어 상승하는 전압을 가지며,
   상기 점차적으로 상승하는 전압은 상기 제3 저항을 통해 상기 Q1 FET의 상기 게이트에 공급되어, 상기 Q1 FET의 드래인 및 소스 간의 전류를 점차적으로 상승시키고,
   상기 조명 장치는, 상기 Q1 FET의 상기 점차적으로 상승하는 전류를 상기 제어 신호로 공급받고, 상기 점차적으로 상승하는 전류에 의해 상기 디밍 상태로부터 서서히 밝아져 최대 밝기까지 도달하는 페이드인 방식에 의해 제어되는 것을 특징으로 하는 조명 장치의 제어 회로.
   
8. 제7 항에 있어서, 상기 온오프 출력부가 상기 활성 상태로부터 상기 비활성 상태로 전환되어 상기 FET 제어부의 상기 제1 노드가 상기 0V 전압을 전달받으면,
   상기 FET 제어부 내의 상기 콘덴서는 상기 활성 상태동안 최대로 충전되었던 전압이 점차적으로 방전되어 감소하는 전압을 가지며,
   상기 점차적으로 감소하는 전압은 상기 제3 저항을 통해 상기 Q1 FET의 상기 게이트에 공급되어, 상기 Q1 FET의 드래인 및 소스 간의 전류를 점차적으로 감소시키고,
   상기 조명 장치는, 상기 Q1 FET의 상기 점차적으로 감소하는 전류를 상기 제어 신호로 공급받고, 상기 점차적으로 감소하는 전류에 의해 상기 최대 밝기 상태로부터 서서히 어두워져 상기 디밍 상태의 특정 밝기까지 도달하여 유지되는 페이드아웃 방식에 의해 제어되는 것을 특징으로 하는 조명 장치의 제어 회로.
   
9. DC 입력 전압을 입력받고, 상기 DC 입력 전압을 낮은 전압으로 변환하여 VCC 전압으로 출력하는 광대역 입력 전원부;
   상기 광대역 입력 전원부로부터 VCC 전압을 전달받고, SW 신호선을 통해 활성상태에서 상기 VCC 전압을 출력하고, 비활성 상태에서 0V 전압을 출력하는 온오프 출력부
   상기 온오프 출력부로부터 상기 SW 신호선을 통해 상기 활성 상태일 때 VCC 전압을 전달받고, 상기 비활성 상태일 때 0V 전압을 전달받는 FET 제어부, 및
   상기 FET 제어부로부터 전압을 공급받는 게이트, 상기 게이트에 인가되는 전압에 의해 전류 흐름이 발생하는 드래인 및 소스를 포함하는 Q1 FET을 포함하고,
   상기 FET 제어부는,
   상기 SW 신호선이 연결되는 제1 노드;
   상기 제1 노드 및 제2 노드를 양단에 두고 직렬 연결되는 제1 저항 및 다이오드;
   상기 제2 노드와 접지 노드를 양단에 두는 제2 저항, 및
   상기 제2 노드와 상기 Q1 FET의 상기 게이트를 양단에 두는 제3 저항을 포함하고,
   상기 Q1 FET로부터 출력되는 제어 신호로 조명 장치의 즉각적인 스위칭을 제어하는 조명 장치의 제어 회로.
   
10. 제9 항에 있어서, 상기 제2 노드와 상기 광대역 입력 전원부의 상기 VCC 전압을 공급받는 제3 노드를 양단에 둔 제4 저항을 더 포함하고,
    상기 제4 저항은, 상기 FET 제어부의 상기 제1 노드가 상기 비활성 상태동안 상기 0V 전압을 전달받은 상태에서, 상기 제2 저항과 함께 전압 분배를 발생시키고, 상기 분배된 전압은 상기 제3 저항에 의해 상기 Q1 FET의 게이트에 공급되어 상기 Q1 FET의 드래인과 소스 간에 특정한 크기의 전류를 형성하며,
    상기 조명 장치는, 상기 Q1 FET 로부터 상기 전류를 전달받아 상기 비활성 상태 동안 0이 아닌 특정한 밝기의 디밍 상태로 유지되도록 제어되는 것을 특징으로 하는 조명 장치의 제어 회로.
    

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