WO2019078425A1 - 조명 기기의 부품에 전력을 공급하기 위한 회로 및 이를 포함하는 조명 기기 - Google Patents

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WO2019078425A1
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led
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voltage
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정동열
류태하
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주식회사 웰랑
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    • Y02B20/30—Semiconductor lamps, e.g. solid state lamps [SSL] light emitting diodes [LED] or organic LED [OLED]

Definitions

  • Technical aspects of the present disclosure relate to a power supply circuit, and more particularly to a power supply circuit included in a lighting apparatus and a lighting apparatus including the same.
  • LEDs Light emitting diodes
  • an illuminating device using an alternating current (AC) voltage as the power source of the LED may comprise a component for converting the alternating voltage.
  • an illuminating device may incorporate peripheral components in order to perform operations such as brightness control, on / off, color temperature control, etc. in response to an external control or a surrounding environment. A power requirement for driving the LED and a power requirement for driving the peripheral component are different, and a method for efficiently satisfying the power requirement is needed.
  • the technical idea of the present disclosure is to provide a circuit for efficiently supplying electric power to peripheral components and a lighting apparatus including the same, in a lighting apparatus including an LED.
  • an apparatus includes at least a part of LED driving current passing through an LED (light emitting diode) And a converter circuit for receiving a first control signal from the component and outputting a second control signal for controlling the LED drive current by converting the first control signal can do.
  • a regulator circuit may include a shunt regulator that generates a first positive supply voltage from at least a portion of the LED drive current.
  • the apparatus comprises a dimming off detector for detecting a dimming off state based on a first or second control signal, and a dimming off detector for detecting a dimming off state from an alternating voltage And a current supply circuit for supplying a current generated from the full-wave rectified input voltage to the regulator circuit.
  • the shunt regulator in accordance with the detected dimming off state, is turned off and the current provided by the current supply circuit can be provided to the output node of the first positive supply voltage.
  • a regulator circuit may include a linear regulator that generates a second positive supply voltage from a first positive supply voltage.
  • a regulator circuit may include a reference circuit that generates a reference signal that is provided to at least one of a shunt regulator and a linear regulator from a first positive supply voltage.
  • a converter circuit is configured to convert a first control signal having a variable voltage to a second control signal having a variable current, a second control signal having a variable voltage, It can be converted into a control signal.
  • the converter circuit may output a second level of control signal when the first control signal exceeds a predetermined upper limit.
  • the converter circuit may output a second control signal having a constant level when the first control signal is below a predetermined lower limit.
  • the apparatus comprises: an LED drive current generating circuit that generates an LED drive current having a magnitude that follows the magnitude of the input voltage from an input voltage that is full-wave rectified from the AC voltage, LED driver that adjusts the size of the LEDs.
  • the LED driver may include a current supply circuit that provides a current generated from the input voltage to the regulator circuit based on the second control signal.
  • a component that receives power from at least one positive supply voltage and generates a first control signal from an external signal of the illuminator may be included.
  • an illumination device to which an AC voltage is externally supplied includes an LED array including a plurality of LEDs, an LED driver that provides an LED driving current to the LED array, A regulator circuit that generates at least one positive supply voltage from at least a portion of the at least one positive supply voltage, and a digital circuit that is powered from at least one positive supply voltage.
  • a component may generate a first control signal for controlling an illuminator based on an external signal of the illuminator, And a converter circuit for outputting a second control signal for controlling the current, and the LED driver can adjust the LED driving current based on the second control signal.
  • an LED array may include a plurality of LED sub-arrays each comprising LEDs of different color temperatures, and the LED driver may include a plurality of LED sub-arrays It is possible to adjust the LED driving current supplied to the LED driving circuit.
  • a component may include an interface circuit for receiving an external signal via a communication channel.
  • the component may include a sensor for acquiring an external signal from an external environment of the illuminator.
  • a circuit for supplying power to a component included in a lighting apparatus and a lighting apparatus including the same the power consumption, space, cost, and the like can be significantly reduced.
  • a circuit for supplying power to components included in a lighting apparatus and a lighting apparatus including the same can improve the power efficiency for generating a positive supply voltage.
  • the circuit for supplying power to the components included in the lighting apparatus and the lighting apparatus including the same can not only miniaturize the lighting apparatus, but also illuminate various active operations It is possible to facilitate implementation of the device.
  • Figs. 1A and 1B are block diagrams illustrating luminaire according to comparative examples of exemplary embodiments of the present disclosure. Fig.
  • FIG. 2 is a block diagram illustrating a lighting apparatus according to an exemplary embodiment of the present disclosure
  • FIG. 3 is a block diagram illustrating an example of a power delivery circuit and peripheral components of FIG. 2 in accordance with an exemplary embodiment of the present disclosure.
  • Figure 4 is a block diagram illustrating an example of the regulator circuit of Figure 3 in accordance with an exemplary embodiment of the present disclosure.
  • Figures 5A-5C are circuit diagrams illustrating examples of the shunt regulator of Figure 4 in accordance with the exemplary embodiments of the present disclosure.
  • Figure 6 is a block diagram illustrating an example of the peripheral components and converter circuit of Figure 3 in accordance with an exemplary embodiment of the present disclosure.
  • Figures 7A-7C are graphs illustrating examples of the operation of the limiter of Figure 6 in accordance with the exemplary embodiments of the present disclosure.
  • Figure 8A illustrates an example of the LED driver of Figure 2 in accordance with an exemplary embodiment of the present disclosure
  • Figure 8B illustrates an example of the operation of the LED driver of Figure 8A in accordance with an exemplary embodiment of the present disclosure.
  • Figure 9 is an illustration of an example of the LED driver of Figure 2 in accordance with an exemplary embodiment of the present disclosure.
  • Figures 10A and 10B are circuit diagrams illustrating examples of the current supply circuit of Figure 9 in accordance with the exemplary embodiments of the present disclosure.
  • Figure 11 is a block diagram illustrating an example of the LED driver of Figure 2 in accordance with an exemplary embodiment of the present disclosure.
  • FIG. 12 is a block diagram illustrating an example of the power transfer circuit of FIG. 2 in accordance with an exemplary embodiment of the present disclosure.
  • Figures 13A-13C are circuit diagrams illustrating examples of the shunt regulator of Figure 4 in accordance with the exemplary embodiments of the present disclosure.
  • Figs. 14A-14C are diagrams illustrating examples for reducing standby power consumption of the Fig. 2 illuminator in accordance with exemplary embodiments of the present disclosure
  • Figure 15A is an illustration of an example of the LED driver of Figure 2 in accordance with an exemplary embodiment of the present disclosure
  • Figure 15B is an illustration of an example of the current supply circuit of Figure 15A in accordance with an exemplary embodiment of the present disclosure.
  • FIG. 16A is a diagram illustrating an example of the power transfer circuit of FIG. 2 in accordance with an exemplary embodiment of the present disclosure
  • FIG. 16B is an illustration of an example of the dimming off current supply circuit of FIG. 16A in accordance with an exemplary embodiment of the present disclosure; to be.
  • Figs. 17A-17C illustrate examples of the operation of the power transfer circuit of Fig. 16A and the dimming off current supply circuit of Fig. 16B, in accordance with the exemplary embodiments of the present disclosure.
  • 18A and 18B are block diagrams illustrating examples of luminaires in accordance with exemplary embodiments of the present disclosure.
  • FIG. 19 is a flow diagram illustrating a method of powering peripheral components in an illuminator including an LED in accordance with an exemplary embodiment of the present disclosure
  • 20A and 20B are diagrams illustrating luminaire devices according to exemplary embodiments of the present disclosure.
  • 21 is a diagram illustrating a home-network including a lighting device according to an exemplary embodiment of the present disclosure
  • Figs. 1A and 1B are block diagrams illustrating luminaire according to comparative examples of exemplary embodiments of the present disclosure.
  • the lighting devices 10a and 10b may include LED arrays 16a and 16b as light sources and may supply power from the AC voltage V_AC to the LED arrays 16a and 16b.
  • 1a includes an AC / DC converter 13a to provide a positive supply voltage V_DD to the peripheral component 14a, while the lighting device 10b of FIG. May include a linear regulator 13b to provide a positive supply voltage V_DD to peripheral component 14b.
  • the lighting device 10b of FIG. May include a linear regulator 13b to provide a positive supply voltage V_DD to peripheral component 14b.
  • the lighting apparatus 10a includes an EMI filter 11a, a full-wave rectifier 12a, an AC / DC converter 13a, a peripheral component 14a, an LED driver 15a and an LED array 16a .
  • the EMI filter 11a can receive the AC voltage V_AC and can remove the high frequency component due to the switching current generated in the AC / DC converter 13a.
  • the full-wave rectifier 12a can generate an input voltage V_IN having a full-wave rectified potential with respect to the ground potential GND from an AC voltage V_AC such as a sinusoidal wave. 1A, the input voltage V_IN generated by the full-wave rectifier 12a may be provided to the AC / DC converter 13a and the LED driver 15a.
  • the AC / DC converter 13a may generate a positive supply voltage V_DD for peripheral component 14a from input voltage V_IN.
  • the AC / DC converter 13a may include a transformer or an inductor and may be a large capacity capacitor, a switch such as a power transistor, And a control integrated circuit for control.
  • the AC / DC converter 13a can have a large volume, and consequently can limit the miniaturization of the lighting apparatus 10a, and the EMI filter 11a for the AC / It is possible to further restrict the miniaturization of the battery 10a.
  • AC / DC converter 13a generates a supply voltage V_DD of a few volts (e.g., 5V, 3.3V) from an input voltage V_IN of tens to hundreds of volts (e.g., 220Vrms) It can have low power efficiency. For example, power lost due to low power efficiency can be converted into thermal energy and released, thereby deteriorating the characteristics of the lighting apparatus 10a, and as a specification of the lighting apparatus 10a, (lm / W).
  • the peripheral component 14a can receive power from the AC / DC converter 13a through the positive supply voltage V_DD and generate and transmit the control signal CTR to the LED driver 15a.
  • the peripheral component 14a can control the intensity of light emitted from the LED array 16a through the control signal CTR.
  • the LED driver 15a can generate the LED drive current I_LED from the input voltage V_IN and can provide the LED drive current I_LED to the LED array 16a including the plurality of LEDs.
  • the LED driver 15a can adjust the LED drive current I_LED to provide to the LED array 16a in response to the control signal CTR.
  • the lighting apparatus 10b may include a full-wave rectifier 12b, a linear regulator 13b, peripheral components 14b, an LED driver 15b, and an LED array 16b.
  • the linear regulator 13b generates a positive supply voltage V_IN from the full wave rectified input voltage V_IN from the AC voltage V_AC to provide a positive supply voltage V_DD to the peripheral component 14b, It is possible to generate the voltage V_DD.
  • Linear regulator 13b generates a positive supply voltage V_DD of several volts from an input voltage V_IN of tens to hundreds of volts, To provide low power efficiency.
  • the power loss generated in the linear regulator 13b can be released as heat, which may degrade the characteristics of the illuminator 10b and cause malfunction, failure, etc. of the linear regulator 13b.
  • the AC voltage V_AC is applied to the full-wave rectified input voltage V_IN or AC voltage
  • the component that generates a positive supply voltage V_DD from V_AC may degrade the characteristics of the luminaires 10a, 10b. Accordingly, the inclusion of the peripheral components 14a and 14b in the illumination devices 10a and 10b may be restricted, and as a result, the implementation of the illumination devices 10a and 10b that provide various functions may be limited.
  • FIG. 2 is a block diagram illustrating a lighting device 100 in accordance with an exemplary embodiment of the present disclosure.
  • the lighting device 100 may include an LED array 160 as a light source, and may be included in a lamp for indoor lighting, outdoor lighting, portable lighting, vehicle lighting, and the like as a non-limiting example.
  • the luminaires 10a, 10b may be removable from the lamp as an independently distributed unit.
  • the lighting apparatus 100 can receive power from the AC voltage V_AC and includes a full wave rectifier 120, a power transfer circuit 130, peripheral components 140, an LED driver 150 ) And an LED array 160.
  • two or more components included in the illuminator 100 may be included in one semiconductor package.
  • the power transfer circuit 130, the peripheral component 140, and the LED driver 150 may be included in one semiconductor package, two or more of which may be included in one semiconductor package, Packages.
  • the full wave rectifier 120 may generate an input voltage V_IN having a full-wave rectified potential with respect to the ground potential GND from an AC voltage V_AC such as a sinusoidal wave. 2, the input voltage V_IN may be provided to the LED driver 150, and the power transfer circuit 130 and the peripheral component 140 may be connected to the ground potential GND.
  • the LED array 160 may include at least one LED and may be configured as at least one LED string comprising cascaded LEDs.
  • the LED array 160 may include at least one LED having substantially the same color temperature, and may include a plurality of LEDs each having two or more different color temperatures.
  • Each of the LED strings included in the LED array 160 can receive at least a portion of the LED drive current I_LED and the intensity of the light emitted according to the magnitude of the current passing therethrough can be determined.
  • the LED driver 150 can generate the LED driving current I_LED from the input voltage V_IN and provide the LED driving current I_LED to the LED array 160. Also, as shown in FIG. 2, the LED driver 150 may receive the LED driving current I_LED that has passed through the LED array 160. The LED driver 150 may provide at least a portion I_LED 'of the LED drive current I_LED to the power transfer circuit 130. In some embodiments, current I_LED 'may be substantially equal to LED drive current I_LED. In some embodiments, the current I_LED 'may match the current through some LED strings of the LED array 160, e.g., some LED sub-arrays.
  • a positive supply voltage V_DD of the peripheral component 140 can be generated from at least a portion I_LED 'of the LED drive current I_LED, which is provided to the power transfer circuit 130, as described below.
  • the LED driver 150 may adjust the LED current I_LED based on the second control signal CTR2 received from the power transfer circuit 130. Examples of the LED driver 150 will be described later with reference to Figs. 8A, 8B, 9, 11, and the like.
  • the power transfer circuit 130 may receive at least a portion I_LED 'of the LED drive current I_LED from the LED driver 150 and generate a positive supply voltage V_DD from the current I_LED' (140). That is, instead of being generated directly from the input voltage V_IN, the positive supply voltage V_DD as the power source of the peripheral component 140 may be generated from the LED drive current I_LED used to emit light in the LED array 160 May be generated from at least part (I_LED ').
  • the node from which the current I_LED 'moves from the LED driver 150 to the power transfer circuit 130 is reduced from the input voltage V_IN due to the voltage drop by the LED driver 150 and the LED array 160 Lt; / RTI > voltage.
  • a positive supply voltage V_DD for the peripheral component 140 can be easily generated without using the switches 13a and 13b of FIG.
  • the power transfer circuit 130 may receive a first control signal CTR1 for controlling the lighting device 100 from the peripheral component 140 and may receive the first control signal CTR1, To generate the second control signal CTR2 for adjusting the LED driving current I_LED and provide the second control signal CTR2 to the LED driver 150.
  • the first control signal CTR1 output from the peripheral component 140 may have a voltage between the positive supply voltage V_DD and the ground potential GND and accordingly the power transfer circuit 130 may generate the first control signal
  • the second control signal CTR2 that can be detected by the LED driver 150 can be generated by converting the first control signal CTR1. Examples of the power transfer circuit 130 will be described later with reference to FIG. 3 and the like.
  • the peripheral component 140 may operate based on the power provided by the positive supply voltage V_DD and may generate the first control signal CTR1.
  • peripheral component 140 may include digital circuitry and / or analog circuitry to receive a positive supply voltage V_DD.
  • the peripheral component 140 may generate a first control signal CTR1 based on an external signal received via a wired or wireless communication channel with an external device.
  • peripheral component 140 may include, but is not limited to, a module for wired communication such as Universal Serial Bus (USB), Power Line Communication (PLC) And may include modules for wireless communication such as Bluetooth, ZigBee, TVWS (TV White Space), WiFi, and the like.
  • the communication module included in the peripheral component 140 can be operated by the positive supply voltage V_DD and the first control signal CTR1 can be generated based on the command received from the outside via the communication channel.
  • the peripheral component 140 may generate the first control signal CTR1 by sensing the external environment of the lighting device 100.
  • the peripheral component 140 may include, as a non-limiting example, a sensor that converts a sensed external signal to an electrical signal, such as a temperature sensor, an ambient light sensor, a motion sensor, an infrared sensor, a microphone,
  • the first control signal CTR1 may be generated based on the output signal of the sensor.
  • the peripheral component 140 may internally generate the first control signal CTR1.
  • the peripheral component 140 may include a timer and the like as a non-limiting example, and may generate the first control signal CTR1 based on the output of the timer.
  • FIG. 3 is a block diagram illustrating an example of a power transfer circuit 130 and peripheral components 140 of FIG. 2 in accordance with an exemplary embodiment of the present disclosure.
  • the power transfer circuit 130 ' may provide a positive supply voltage V_DD to the peripheral component 140' and the peripheral component 140 'may provide the first control signal CTR1, To the power transfer circuit 130 '.
  • FIG. 3 will be described with reference to FIG.
  • the power transfer circuit 130 ' may include a regulator circuit 132 and a converter circuit 134.
  • the regulator circuit 132 may generate a positive supply voltage V_DD from the current I_LED 'provided from the LED driver 150 of FIG. 3, a capacitor C_OUT may be disposed between a node to which a positive supply voltage V_DD is transferred from the regulator circuit 132 to the peripheral component 140 'and a ground potential GND, The capacitor C_OUT can provide an instantaneous load current that occurs at the peripheral component 140 '.
  • An example of the regulator circuit 132 will be described below with reference to Fig.
  • the converter circuit 134 may generate the second control signal CTR2 by converting the first control signal CTR1 and may provide the second control signal CTR2 to the LED driver 150 of Figure 2 .
  • the converter circuit 134 may generate a second control signal CTR2 having a variable voltage or variable current by converting a first control signal CTR1 having a variable voltage. That is, the converter circuit 134 may perform the function of a voltage-voltage or voltage-current converter.
  • the converter circuit 134 may generate a second control signal CTR2, which is a non-electrical signal such as an optical signal, for example, by converting the first control signal CTR1, which is an electrical signal.
  • An example of the converter circuit 134 will be described later with reference to Fig.
  • the regulator circuit 132 'of FIG. 4 may generate a positive supply voltage V_DD from the current I_LED' provided from the LED driver 150 of FIG. 4, the regulator circuit 132 'is capable of generating a plurality of positive supply voltages V_DD1, V_DD2, V_DD3 and includes a shunt regulator 132_2, a reference circuit 132_4 and linear regulators 132_2, (132_6, 132_8).
  • a regulator circuit 132 ' including two linear regulators 132_6 and 132_8 is shown in the example of FIG. 4, according to the exemplary embodiments of the present disclosure, the regulator circuit may include one or more linear regulators , And may not include a linear regulator.
  • the shunt regulator 132_2 may adjust the supply of current to the load to keep the first positive supply voltage V_DD1 constant. That is, the shunt regulator 132_2 can provide the first positive supply voltage V_DD1 by adjusting the magnitude of the current flowing toward the ground potential GND among the current I_LED '. As shown in FIG. 4, the first positive supply voltage V_DD1 generated by the shunt regulator 132_2 may be provided to other components of the regulator circuit 132 '. Accordingly, the shunt regulator 132_2 may be referred to as a master regulator, and the linear regulators 132_6 and 132_8 may be referred to as slave regulators. Examples of the shunt regulator 132_2 will be described later with reference to Figs. 5A to 5C.
  • the reference circuit 132_4 can generate the reference signal REF from the first positive supply voltage V_DD1.
  • the reference signal REF may be a reference current having a predetermined magnitude
  • the reference signal REF may be a reference voltage having a predetermined magnitude and, in some embodiments, The circuit 132_4 may generate both the reference current and the reference voltage.
  • the reference signal REF may be provided to another regulator, that is, the shunt regulator 132_2 and the linear regulators 132_6 and 132_8.
  • the reference circuit 132_4 may receive the input voltage V_IN of FIG. For example, when the magnitude of the first positive supply voltage V_DD1 is not sufficient to generate the reference signal REF, the reference circuit 132_4 generates the reference signal REF from the input voltage V_IN .
  • Linear regulators 132_6 and 132_8 may receive the first positive supply voltage V_DD1 and the reference signal REF and may generate positive supply voltages V_DD2 and V_DD3. In other words, the first linear regulator 132_6 may generate the second positive supply voltage V_DD2 while the second linear regulator 132_8 may generate the third positive supply voltage V_DD3. Linear regulators 132_6 and 132_8 generate the second and third positive supply voltages V_DD2 and V_DD3 from the first positive supply voltage V_DD1 of several volts provided by the shunt regulator 132_2, Lt; / RTI >
  • FIGS. 5A-5C are circuit diagrams illustrating examples of the shunt regulator 132_2 of Figure 4 in accordance with the exemplary embodiments of the present disclosure.
  • the shunt regulators 132_2a, 132_2b, 132_2c of Figures 5A-5C are adapted to output a first positive supply voltage (I_LED ') from the current I_LED' provided from the LED driver 150 of Figure 2 V_DD1).
  • I_LED ' first positive supply voltage
  • the shunt regulators 132_2a, 132_2b, 132_2c of FIGS. 5A-5C are only examples, and a shunt regulator of a different structure from the shunt regulators 132_2a, 132_2b, 132_2c may be used.
  • the shunt regulator 132_2a may include a zener diode Z51. Accordingly, the first positive supply voltage V_DD1 may substantially coincide with the breakdown voltage of the zener diode Z51.
  • the current I_LED ' may be branched into the load current I_LOAD and the shunt current I_SHUNT, and the zener diode Z51 may be turned on when the load current I_LOAD increases,
  • the shunt current I_SHUNT decreases and the first positive supply voltage V_DD1 can be kept constant.
  • the load current I_LOAD decreases, the shunt current I_SHUNT increases by the decrease,
  • One positive supply voltage V_DD1 can be maintained constant.
  • a capacitor C51a may be connected to an output node of the shunt regulator 132_2a, that is, a node at which the first positive supply voltage V_DD1 is output.
  • the first positive supply voltage V_DD1 may be determined by the reference voltage V_REF and resistors R51 and R52 according to Equation (1).
  • the reference voltage V_REF may be provided from the reference circuit 132_4 in FIG. 4, or may be generated within the shunt regulator 132_2b in some embodiments.
  • a bipolar npn transistor may be used instead of the NMOS transistor N51.
  • the capacitor C51b may be connected to the output node of the shunt regulator 132_2b, that is, to the node where the first positive supply voltage V_DD1 is output.
  • the shunt regulator 132_2c may include an operational amplifier A52, a PMOS transistor P51, and resistors R51 and R52. Accordingly, the first positive supply voltage V_DD1 can be determined by the reference voltage V_REF and the resistors R51 and R52 as shown in Equation (1) above.
  • the reference voltage V_REF may be provided from the reference circuit 132_4 in FIG. 4 in some embodiments and may be generated within the shunt regulator 132_2c in some embodiments.
  • a bipolar pnp transistor may be used instead of the PMOS transistor P51.
  • a capacitor C51c may be connected to a node where the output node of the shunt regulator 132_2c, that is, the first positive supply voltage V_DD1 is output.
  • the shunt regulators 132_2b and 132_2c are controlled by the operational amplifier A51 so that the currents of the NMOS or PMOS transistors N51 and P51 decrease or increase as the load current increases or decreases.
  • a positive supply voltage V_DD1 may be determined as shown in Equation (1).
  • FIG. 6 is a block diagram illustrating an example of a peripheral component 140 'and converter circuit 134 of FIG. 3 in accordance with an exemplary embodiment of the present disclosure.
  • the peripheral component 140 " of Figure 6 may generate a first control signal CTR1 from an external signal EXT, and the converter circuit 134 '
  • the second control signal CTR2 may be generated from the second control signal CTR1.
  • the peripheral component 140 " may include a controller 142 and a filter 144.
  • the controller 142 receives an external signal EXT generated from the exterior of the lighting device 100 of Fig.
  • the controller 142 can generate a pulse width modulation (PWM) signal PWM from the external signal EXT.
  • PWM pulse width modulation
  • a positive pulse width or a negative pulse width of the pulse width modulation signal PWM can be generated in proportion to the intensity of the light to generate a pulse width modulation signal PWM for adjusting the intensity of light emitted by the apparatus 100 .
  • the filter 144 may generate the first control signal CTR1 by filtering the pulse width modulation signal PWM. For example, the filter 144 low-pass-filters the pulse width modulation signal PWM to generate a first control signal CTR1 having a voltage proportional to the positive pulse width of the pulse width modulation signal PWM .
  • the filter 144 may include passive components such as resistors, capacitors in some embodiments.
  • the controller 142 may generate an analog signal for adjusting the intensity of the light emitted by the illuminator 100 in response to the external signal EXT, Can be increased proportionately.
  • the filter 144 may be omitted.
  • the converter circuit 134 may include a limiter 134_2 and a converter 134_4.
  • the limiter 134_2 can generate the limited signal LIM by limiting the first control signal CTR1 to a predetermined range.
  • the limiter 134_2 may have a predetermined upper bound and / or a lower bound according to the variable range of brightness and may compare the first control signal CTR1 with the upper limit and / It is possible to generate a limited signal (LIM). Exemplary operations of the limiter 134_2 will be described below with reference to Figs. 7A to 7C.
  • the converter 134_4 may generate the second control signal CTR2 by converting the limited signal LIM.
  • the second control signal CTR2 may be provided to the LED driver 150 and the LED driver 150 may have a different reference potential from the peripheral component 140, The signal LIM which is limited so that the second control signal CTR2 has a variable current can be converted by the converter 134_4.
  • the first control signal CTR1 and the limited signal LIM may have a voltage that varies according to the information that it encounters, and the converter 134_4 may generate a positive signal LIM from the limited signal LIM having a varying voltage And generate a second control signal CTR2 having a variable voltage based on the supply voltage V_DD. That is, the converter 134_4 can function as a voltage-to-voltage converter.
  • the second control signal CTR2 may be provided to the LED driver 150 and the LED driver 150 may have a different reference potential from the peripheral component 140, The signal LIM limited so that the two control signals CTR2 have a variable voltage can be converted by the converter 134_4.
  • Figures 7A-7C are graphs illustrating examples of operation of the limiter 134_2 of Figure 6 in accordance with the illustrative embodiments of the present disclosure.
  • the limiter 134_2 can generate the limited signal LIM by limiting the first control signal CTR1 based on the predetermined upper limit and / or lower limit.
  • the first control signal CTR1 and the limited signal LIM are assumed to have a variable voltage, and the horizontal and vertical axes of the graphs represent the magnitude of the voltage.
  • the limiter 134_2 may have an upper limit V_UB and may output a limited signal LIM having a constant voltage V1a when the magnitude of the first control signal CTR1 exceeds the upper limit V_UB, Lt; / RTI >
  • the upper limit V_UB may be determined based on the range of the second control signal CTR2 that the LED driver 150 of Fig. 2 is acceptable to.
  • the limiter 134_2 may have an upper limit V_UB and a lower limit V_LB and may have a constant voltage V1c when the magnitude of the first control signal CTR1 exceeds the upper limit V_UB While generating a limited signal LIM while generating a limited signal LIM having a constant voltage V2c when it is below the lower limit V_LB.
  • the limiter 134_2 when the magnitude of the first control signal CTR1 is smaller than the predetermined lower limit V_LB, the light is emitted from the LED array 160 of FIG. 2 by the limiter 134_2 May generate a limited signal LIM having a constant voltage V2c.
  • the limiter 134_2 of the converter circuit 134' may be omitted, and referring to FIG. 2, the LED driver 150 may include a limiter that behaves like the limiter 134_2 , The converter circuit 134 'may provide the second control signal CTR2 to the LED driver 150 only by converting the first control signal CTR1 without limitation of the upper and lower limits.
  • the function of the limiter 134_2 that limits the lower and upper limits of the first control signal CTR1 may be implemented separately in the converter circuit 134 'and the LED driver 150, respectively. For example, the first control signal CTR1 of a smaller size than the predetermined lower limit may be processed in the converter circuit 134 ', and the second control signal CTR2 of a size larger than the predetermined upper limit in the LED driver 150 ) May be processed.
  • the converter circuit 134 ' may further include a dimming off detector.
  • the converter circuit 134 ' may further include a dimming off detector that performs an operation similar to the dimming off detector 151 of FIG. An example of the dimming off detector will be described later with reference to Fig.
  • FIG. 8A illustrates an example of the LED driver 150 of FIG. 2 according to an exemplary embodiment of the present disclosure
  • FIG. 8B illustrates an example of the operation of the LED driver 150a of FIG. 8A in accordance with an exemplary embodiment of the present disclosure.
  • the LED driver 150a may receive the input voltage V_IN and the second control signal CTR2 and may provide the LED drive current I_LED to the LED array 160a .
  • the LED driver 150a may provide the input voltage V_IN to the LED array 160a and may adjust the LED drive current I_LED.
  • the LED array 160a may include an LED string STR comprising a plurality of LEDs connected in series.
  • the LED string STR may include a plurality of LED groups G1 to G4.
  • the LED groups G1 to G4 may include at least one LED, a plurality of LEDs may be a cascaded LED configuration, and a plurality of LEDs may be a serial and parallel configuration. As shown in Fig. 8A, both ends of the LED string STR and the coupling points between the LED groups G1 to G4 can be connected to the LED driver 150a.
  • the LED driver 150a may include a converter 152a and a plurality of current sources 153a to 156a.
  • the converter 152a can generate the dimming signal DIM by converting the second control signal CTR2.
  • the second control signal CTR2 may have a variable current or a variable voltage
  • the converter 152a may convert the second control signal CTR2 to a variable voltage May generate a dimming signal DIM and may generate a dimming signal DIM having a variable current according to the method of constructing the current sources 153a to 156a.
  • converter 152a may include a limiter that limits the second control signal CTR2 to an upper limit and / or a lower limit, similar to limiter 134_2 of FIG. Further, in some embodiments, the converter 152a may be omitted if the second control signal CTR2 converted to a variable voltage corresponds to a dimming signal (DIM) range that can be received by the LED driver 150a .
  • the dimming signal DIM may be provided to the plurality of current sources 153a to 156a and may be used to adjust the magnitude of the currents I1 to I4 of the plurality of current sources 153a to 156a.
  • the plurality of current sources 153a to 156a may be connected to the ends of the LED string STR and the coupling points between the LED groups G1 to G4, respectively.
  • the first current source 153a may provide a first current I1 through the LEDs of the first group G1
  • the second current source 154a may provide a first current I2 through the first and second May provide a second current I2 through the LEDs of group G1 and G2
  • the third current source 155a may provide a third current I2 through LEDs of the first through third groups G1 through G3 I3
  • the fourth current source 156a may provide a fourth current I4 through the LEDs of the first through fourth groups Gl to G4.
  • the first to fourth currents I1 to I4 may be output to the outside of the LED driver 150a as the LED drive current I_LED.
  • the first to fourth current sources 153a to 156a may respectively adjust the currents I1 to I4 in response to the dimming signal DIM.
  • the LED driver 150a of FIG. 8A may generate the LED driving current I_LED having a magnitude that follows the magnitude of the full-wave rectified input voltage V_IN.
  • the first current source 153a may be turned on from the state where the first to fourth current sources 153a to 156a are turned off at a time t81, and accordingly, the LED driving current I_LED is 1 < / RTI > current I1.
  • the first current source 153a may be turned off at time t82 and the second current source 154a may be turned on so that the LED driving current I_LED may have the magnitude of the second current I2.
  • the third current source 155a and the fourth current source 156a may be sequentially turned on at a time point t83 and at a time point t84, so that the LED driving current I_LED is the magnitude of the third current I3 And the magnitude of the fourth current I4 in sequence.
  • the method of driving the LED by generating the current following the magnitude of the input voltage V_IN full-wave rectified from the AC voltage V_AC can be referred to as the AC direct LED driving method, and the AC / DC converters and the like.
  • Korean Patent Publication No. 10-1490332 which is incorporated herein by reference in its entirety and is filed by the same applicant as the present application, has proposed the AC direct LED driving method.
  • FIG. 9 is a diagram illustrating an example of the LED driver 150 of FIG. 2 in accordance with an exemplary embodiment of the present disclosure.
  • the LED driver 150b of Fig. 9 may further include a current supply circuit 158. Fig.
  • FIG. 9 the description of FIG. 9 that is the same as the description of FIG. 8A will be omitted.
  • the LED driver 150b may include a converter 152b, a plurality of current sources 153b to 156b, and a current supply circuit 158 and may be configured to provide the LED drive current I_LED ). ≪ / RTI >
  • the LED driver 150b can adjust the intensity of the light emitted by the LED array 160b by adjusting the LED driving current I_LED according to the second control signal CTR2.
  • the second control signal CTR2 corresponding to the low light intensity is received, the magnitude of the LED drive current I_LED may decrease and the current I_LED 'transmitted to the power transfer circuit 130 of FIG. Can also be reduced. Accordingly, when the adjustment range of the light intensity is large, generation of the positive supply voltage V_DD by the power transfer circuit 130 may not be easy.
  • the LED driver 150b may include a current supply circuit 158 as described below.
  • the current supply circuit 158 can receive the dimming signal DIM and can generate the supplementary current I_SP. For example, the current supply circuit 158 can recognize the magnitude of the LED driving current I_LED through the dimming signal DIM, and when the magnitude of the recognized LED driving current I_LED is lower than a predetermined reference value, It is possible to generate the supplementary current I_SP. In some embodiments, the current supply circuit 158 may generate a supplemental current I_SP that varies in magnitude according to the dimming signal DIM. Examples of the current supply circuit 158 will be described later with reference to Figs. 10A and 10B.
  • the LED drive current I_LED and the supplementary current I_SP can be provided to the power transfer circuit 130 as the current I_LED 'in FIG. 2, and the power transfer circuit 130 can generate the current I_LED' It is possible to stably generate the positive supply voltage V_DD.
  • the current supply circuit 158 may generate supplementary current I_SP to reduce power consumption and heat generation.
  • the current supply circuit 158 may generate a supplemental current I_SP that is inversely proportional to the input voltage V_IN, and may provide a substantially zero complementary current I_SP in a portion of the period of the input voltage V_IN, (I_SP).
  • FIG. 10A and 10B are circuit diagrams illustrating examples of the current supply circuit 158 of FIG. 9 in accordance with the exemplary embodiments of the present disclosure.
  • the current supply circuits 158a and 158b of Figs. 10A and 10B can generate the supplementary current I_SP in response to the dimming signal DIM, and Figs. 10A and 10B It is possible to generate the supplementary current I_SP from the input voltage V_IN, as shown in Fig.
  • the current supply circuit 158a may include operational amplifiers A11a, A12a, A13a, an NMOS transistor N11a, and resistors R11a to R17a.
  • the voltages V_A, V_SET, DIM, and V_MAX are voltages based on the node where the supplementary current I_SP is output.
  • the voltage V_A of the source of the NMOS transistor N11a can be calculated by Equation (2) below.
  • V_A V_SET - DIM "in the case of”
  • R13a R15a "in the equation (2)
  • the supplementary current I_SP can be calculated as follows.
  • the magnitude of the supplementary current I_SP is approximately zero when the voltage of the dimming signal DIM exceeds " V_SET ", while the voltage of the dimming signal DIM is & When the voltage of the dimming signal DIM falls below “V_SET", it may increase.
  • "V_SET” can be determined by "V_MAX” and resistors R11a, R12a.
  • the current supply circuit 158b includes operational amplifiers A11b, A12b and A13b, NMOS transistors N11b, N12b and N13b, PMOS transistors P11b, P12b, P13b and P14b, (R11b to R16b).
  • the voltages V_B, V_SET, DIM, and V_MAX are voltages based on the node from which the supplementary current I_SP is output.
  • the drain current I_X of the NMOS transistor N11b and the drain current I_Y of the NMOS transistor N12b can be calculated as shown in Equation (4) below.
  • the PMOS transistor pair P11b and P12b can form a current mirror and the PMOS transistor pair P13b and P14b can also form a current mirror. Accordingly, the drain current I_Z of the PMOS transistor P14b can correspond to the difference between the current I_X and the current I_Y, as shown in the following equation (5).
  • the source voltage V_B of the NMOS transistor N13b can be calculated as shown in Equation (6) below.
  • the magnitude of the supplementary current I_SP is approximately zero when the voltage of the dimming signal DIM exceeds " V_SET ", while the voltage of the dimming signal DIM is < When the voltage of the dimming signal DIM falls below “V_SET", it may increase.
  • V_SET can be determined by " V_MAX " and resistors R12b and R13b.
  • FIG. 11 is a block diagram illustrating an example of the LED driver 150 of FIG. 2 in accordance with an exemplary embodiment of the present disclosure.
  • the LED driver 150c of FIG. 11 may further include a dimming-off detector 151 and a dimming-off current supply circuit 159.
  • the dimming- Hereinafter, the description overlapping with the description of FIG. 8A and FIG. 9 in the description of FIG. 11 will be omitted.
  • the LED driver 150c includes a converter 152c, a plurality of current sources 153c to 156c, a current supply circuit 158c, a dimming off detector 151 and a dimming off current supply circuit 159 And may provide the LED drive current I_LED to the LED array 160c.
  • the LED driver 150c can adjust the intensity of the light emitted by the LED array 160c by adjusting the LED driving current I_LED according to the second control signal CTR2.
  • an external signal e. G., A signal
  • the power corresponding to the standby state is supplied to the peripheral component 140 while the illumination device 100 of Fig. 2 is turned off, that is, while the light is not emitted from the LED array 160c, .
  • the external device EXT which can emit light from the LED array 160c again, is input in the turn-off state of the lighting apparatus 100 of FIG. 2, for example, the first control signal CTR1
  • the peripheral component 140 normally receives the external signal EXT and supplies the first control signal CTR1 corresponding to the external signal EXT when the external signal EXT that is greater than the predetermined lower limit V_LB is input. (For example, standby power) can be supplied to the peripheral component 140.
  • standby power can be supplied to the peripheral component 140.
  • the supplementary current I_SP of the current supply circuit 158c may increase as the dimming signal DIM decreases when the dimming signal DIM is input to a predetermined level or less as described above.
  • the supplementary current I_SP of the current supply circuit 158c may follow the input voltage V_IN, similar to the LED drive current I_LED shown in Figure 8b,
  • the power consumption of the current supply circuit 158c may be greater than the standby state power consumed by the lighting apparatus 100. [ Therefore, it may be necessary to turn off the current supply circuit 158c to reduce the power consumption in the dimming off state, i.e., the standby state.
  • the current I_LED in the dimming off state is approximately zero and the current supply circuit 158c is also off and the supplementary current I_SP is also approximately zero, the current I_LED 'of the lighting apparatus 100 also approximates So that the power transfer circuit 130 may not be easy to supply power to the peripheral component 140.
  • the dimming-off current supply circuit 159 can supply the off current (I_OFF) which can reduce the power consumption of the lighting apparatus 100 and at the same time supply standby power to the peripheral component 140.
  • the dimming off detector 151 can detect the dimming off state from the dimming signal DIM and output the dimming off signal DIM_OFF in accordance with the detected dimming off state. In some embodiments, the dimming off detector 151 may receive the second control signal CTR2 and output the dimming off signal DIM_OFF in accordance with the second control signal CTR2.
  • the dimming off detector 151 may receive a separate signal indicative of a dimming off state from the power delivery circuit 130, such as a dimming off control signal, DIM_OFF).
  • DIM_OFF dimming off control signal
  • the dimming off signal DIM_OFF is activated, the current supply circuit 158c is turned off so that the supplementary current I_SP can be approximately zero, while the dimming off current supply circuit 159 is turned on Off current (I_OFF) to the power transfer circuit 130 of the lighting apparatus 100.
  • the LED driver 150c includes a dimming off detector 151 and a dimming off current supply circuit (not shown) to supply standby power to the peripheral component 140 when the lighting apparatus 100 is in a standby state 159).
  • a dimming off detector 151 and a dimming off current supply circuit (not shown) to supply standby power to the peripheral component 140 when the lighting apparatus 100 is in a standby state 159.
  • various methods of supplying standby power to peripheral component 140 when illuminator 100 of FIG. 2 is in a dimming off state in accordance with exemplary embodiments of the present disclosure It will be appreciated that these are possible.
  • FIG. 12 is a block diagram illustrating an example of the power transfer circuit 130 of FIG. 2 in accordance with an exemplary embodiment of the present disclosure.
  • 12 shows a power transfer circuit 130 " that supplies standby power to the peripheral component 140 when the lighting apparatus 100 is in the dimming-off state of Figure 2.
  • the power transfer circuit 130 " includes a dimming off detector 131 and a dimming off current supply circuit 159, similar to the dimming off detector 151 and the dimming off current supply circuit 159 included in the LED driver 150c of FIG. Circuit 139.
  • the circuit 139 may be a programmable logic controller.
  • the power transfer circuit 130 " in Fig. 12 is assumed to be supplied with current from the LED driver 150b in Fig. 9, and Fig. 12 will be described with reference to Fig. A description overlapping with the description of FIG. 3 will be omitted.
  • the power transfer circuit 130 " may further include a regulator circuit 132 ', a converter circuit 134', a dimming off detector 131 and a dimming off current supply circuit 139.
  • the regulator circuit 132 ' can receive the LED drive current I_LED and the supplementary current I_SP from the LED driver 150b in FIG. 9 and additionally receive the dimming off current supply circuit 139 Off current (I_OFF) can be supplied from the switch SW1.
  • the power transfer circuit 130 " has an input voltage V_IN to supply power to the dimming off current supply circuit 139, as compared to the power transfer circuit 130 ' .
  • the LED driver 150b May provide LED drive current I_LED and supplemental current I_SP that are approximately zero (e.g., by a dimming off detector similar to the dimming off detector 151 illustratively shown in FIG. 11).
  • the dimming off signal (DIM_OFF) of the dimming off detector 131 included in the power transfer circuit 130 " in FIG. 12 may be provided to the LED driver 150b of FIG. 9, Driver 150b may provide LED drive current I_LED and supplemental current I_SP that are approximately zero in response to the dimming off signal DIM_OFF.
  • the dimming off detector 131 can detect the dimming off state from the second control signal CTR2 and output the dimming off signal DIM_OFF when the lighting apparatus 100 of Fig. 2 enters the standby state .
  • the dimming off detector 131 may receive the first control signal CTR1 and output the dimming off signal DIM_OFF based on the first control signal CTR1.
  • the dimming off current supply circuit 139 is turned on and can supply the off current I_OFF to the regulator circuit 132 'of the power transfer circuit 130 ".
  • a portion of the regulator circuit 132 e.g., the shunt regulator 132_2 of FIG. 4, may be turned off according to the activated dimming off signal DIM_OFF.
  • a shunt regulator included in the regulator circuit 132 ' is activated when the dimming off signal DIM_OFF is activated Can be turned off.
  • the shunt regulator included in the regulator circuit 132 ' can receive the current I_LED' and regulate the first positive supply voltage V_DD1.
  • the average current of the off current I_OFF of the dimming off current supply circuit 139 is supplied to the shunt regulator of the regulator circuit 132 ' It may be advantageous to reduce the power consumption in the standby state of the lighting apparatus 100.
  • the average current of the off current (I_OFF) of the dimming-off current supply circuit 159 in Fig. 11 also completely becomes the supply current necessary for the standby state of the peripheral component 140.
  • I_OFF off current
  • FIGS. 13A-13C are circuit diagrams illustrating examples of the shunt regulator 132_2 of FIG. 4 in accordance with the exemplary embodiments of the present disclosure. Specifically, FIGS. 13A-13C can receive a dimming off signal DIM_OFF when compared to shunt regulators 132_2a, 132_2b, 132_2c of FIGS. 5A-5C.
  • DIM_OFF dimming off signal
  • FIGS. 13A to 13C which are the same as those of FIGS. 5A to 5C will be omitted.
  • the output G1 of the inverter INV may be low level according to the dimming-off signal DIM_OFF which is activated, that is, high level, and the shunt regulator 132_2a ' Can be turned off. Accordingly, the current passing through the Zener diode Z51 can be cut off, and consequently the shunt regulator 132_2a 'can be turned off.
  • the shunt regulators 132_2a ', 132_2b', 132_2c 'described above with reference to FIGS. 13A-13C are illustrative only and may be turned on in response to the dimming off signal DIM_OFF in accordance with the illustrative embodiments of the present disclosure. It will be appreciated that shunt regulators of various configurations that are off may be possible.
  • FIGS. 14A-14C are diagrams illustrating examples for reducing standby state power consumption of FIG. 2 lighting device 100, in accordance with exemplary embodiments of the present disclosure.
  • FIG. 14A is a graph showing the operating interval of the dimming-off current supply circuits 139 and 159 in FIGS. 11 and 12 and the off period current I_OFF of the dimming-off current supply circuits 139 and 159 according to the exemplary embodiment of this disclosure
  • 14B and 14C are graphs illustrating exemplary waveforms of the dimming off current supply circuits 139 and 159 of FIGS. 11 and 12, in accordance with the exemplary embodiments of the present disclosure,
  • the dimming-off current supply circuit 139 of FIG. 12 is turned on every cycle of the input voltage V_IN in order to reduce standby power consumption of the lighting apparatus 100 when the dimming-off signal DIM_OFF is activated. It is possible to supply the off current I_OFF by activating the input voltage V_IN every time the input voltage V_IN is smaller than the voltage VIN_H (for example, from t91 to t94).
  • the dimming off current supply circuit 139 supplies the maximum off current (IOFFmax) in a section where the input voltage V_IN is larger than the voltage VIN_L but smaller than the voltage VIN_H (for example, from t91 to t92 and from t93 to t94) And the dimming off current supply circuit 139 supplies an off current (hereinafter referred to as " off ") that decreases as the input voltage V_IN decreases in a section where the input voltage V_IN is less than the voltage VIN_L (I_OFF).
  • &quot off &quot
  • the current supply period (for example, the period from t91 to t94) in some embodiments is set so that the average current of the off current (I_OFF) of the dimming off current supply circuit 139 becomes the current required in the standby state of the peripheral component 140,
  • the maximum off current IOFFmax may be controlled in a fixed state and the maximum off current IOFFmax may be controlled in a fixed state to control the magnitude of the voltage VIN_H to maintain the current supply period t91 to t94) may be controlled to be extended or shortened.
  • the dimming off current supply circuit 139 includes an input voltage level detector 139_1, an error amplifier 139_2, a level shifter 139_3, an off reference circuit 139_4, logic gates INV , OR), an operational amplifier A22, NMOS transistors N22 and N24, and resistors R22 through R24.
  • the output SIG2 of the inverter INV may be at the high level and the output SIG3 of the OR_ gate OR may be at the high level in accordance with the deactivated or low level dimming off signal DIM_OFF . Accordingly, the NMOS transistor N24 can be turned on, and the NMOS transistor N22 can be turned off, so that the off current I_OFF can be approximately zero.
  • the output SIG2 of the inverter INV may be at the low level and the output SIG3 of the OR_ gate OR may be at the input voltage level (DIM_OFF) depending on the dimming-
  • the NMOS transistor N22 may be in an on state, that is, in a state of supplying an off current (I_OFF) or in an off state by being set to a high level or a low level in accordance with the output SIG1 of the detector 139_1.
  • the dimming off current supply circuit 139 ' may be capable of normal operation and supply the off current (I_OFF) to the first positive supply voltage (V_DD1) node.
  • the error amplifier 139_2 can generate the voltage Ve by comparing and amplifying the reference voltage VREF and the voltage VDIV divided by the resistors R23 and R24 and output it to the level shifter 139_3 .
  • the off reference circuit 139_4 may receive the output voltage Ve 'of the level shifter 139_3 and output the generated voltage VREF_OFF based on the first positive supply voltage V_DD1.
  • the output voltage Ve of the error amplifier 139_2 is a voltage generated based on the ground voltage while the output voltage VREF_OFF of the off reference circuit 139_4 is generated based on the first positive supply voltage V_DD1
  • the output voltage VREF_OFF of the off reference circuit 139_4 can be increased or decreased based on the first positive supply voltage V_DD1 in accordance with the rise or fall of the output voltage Ve of the error amplifier 139_2 , DC level shifting of the output voltage (Ve) may be required.
  • the level shifter 139_3 can provide this DC level shifting and can output the DC level shifted voltage Ve 'from the output voltage Ve of the error amplifier 139_2 and can output the DC level shifted voltage Ve' Supply.
  • the error amplifier 139_2 can compare the reference voltage VREF with the divided voltage VDIV and amplify the error to output an error voltage Ve that gradually decreases / increases.
  • the level shifter 139_3 outputs the error voltage Ve,
  • the output voltage Ve 'of the capacitor C can also gradually decrease / increase.
  • the output voltage VREF_OFF of the off reference circuit 139_4 can be gradually lowered / raised as the output voltage Ve 'of the level shifter 139_3 gradually decreases or increases.
  • the dimming off current supply circuit 139' (I.e., negative feedback) control in the direction of canceling the rise / fall of the supply voltage V_DD1 of the initial first amount can be provided by gradually lowering / raising the maximum off current IOFFmax of the first supply voltage V_DD1. According to this feedback control, the off-current supply circuit 139 'can control the power consumption of the lighting apparatus 100 to be reduced while supplying the standby state current of the peripheral component 140.
  • the current supply period (for example, t91 to t94 in FIG. 14A) can be controlled to be extended or shortened So that the average current of the current I_OFF of the dimming off current supply circuit 139 " can be controlled to be the current required in the standby state of the peripheral component 140.
  • the off current supply circuit 139 ' includes an input voltage level detector 139_1', an error amplifier 139_2 ', an off reference circuit 139_4', logic gates INV and OR, an operational amplifier A22, N22, and N24, and resistors R22 through R26.
  • the input voltage level detector 139_1 ' may include resistors R25 and R26, a subtractor SUB and a comparator COMP.
  • the divided voltage VIN_DIV can be generated by dividing the input voltage V_IN by the resistors R25 and R26.
  • the subtracter SUB may supply the output voltage VIN_H 'to the comparator COMP by subtracting the divided voltage VIN_DIV from the output voltage Ve of the error amplifier 139_2', and the comparator COMP may output the subtractor SUB
  • the output voltage VIN_H ' can be generated by comparing the output voltage VIN_H' with the reference voltage VCMP_R.
  • the current supply period of the off current (I_OFF) of the dimming-off current supply circuit 139 "(for example, the period from t91 to t94 in FIG. 14A) can be extended / shortened.
  • the output SIG2 of the inverter INV can be at the high level and the output SIG3 of the OR_ gate OR can be at the high level according to the deactivated or low level dimming OFF signal DIM_OFF have.
  • the NMOS transistor N24 may be turned on and the NMOS transistor N22 may be turned off so that the off current I_OFF may be approximately zero.
  • the output SIG2 of the inverter INV may become low level according to the dimming-off signal DIM_OFF being active, i.e., high level, and the output SIG3 of the OR- Level or low level according to the output SIG1 of the level detector 139_1 'so that the NMOS transistor N22 can be in an ON state, that is, a state in which an off current (I_OFF) is supplied or an OFF state.
  • the output SIG1 may become high level
  • the NMOS transistor N22 is turned off so that the off current I_OFF can be approximately zero.
  • the output voltage VIN_H 'of the subtracter SUB becomes lower than the reference voltage VCMP_R of the comparator COMP while the dimming off signal DIM_OFF is active, the output SIG1 becomes low level And the NMOS transistor N24 can be turned off.
  • the dimming off current supply circuit 139 " may be able to operate normally and supply the off current (I_OFF) to the node of the first positive supply voltage (V_DD1).
  • the error amplifier 139_2 ' To the voltage VDIV divided by the resistors R23 and R24 and amplifying the error to output the voltage Ve to the subtractor SUB of the input voltage level detector 139_1 '
  • the reference circuit 139_4 ' can output a constant voltage VREF_OFF generated based on the first positive supply voltage V_DD1. Therefore, the maximum off current IOFFmax can be calculated as shown in the following equation (8) Lt; / RTI >
  • the error amplifier 139_2 can output the error voltage Ve which gradually decreases / increases by comparing the reference voltage VREF with the divided voltage VDIV and amplifying the error.
  • the output voltage VIN_H 'of the subtracter SUB can also gradually decrease / increase. Therefore, the current supply period (for example, the period from t91 to t94 in FIG. 14A) of the off current (I_OFF) of the dimming-off current supply circuit 139 "can be shortened / extended.
  • the off current supply circuit 139 " The power consumption of the lighting apparatus 100 can be controlled to be reduced while supplying the standby state current of the lighting apparatus 100.
  • FIG. 15A is a diagram illustrating an example of the LED driver 150 of FIG. 2 according to an exemplary embodiment of the present disclosure
  • FIG. 15B illustrates an example of a current supply circuit 158d of FIG. 15A in accordance with an exemplary embodiment of the present disclosure
  • the LED driver 150d of FIG. 15A may further include an operation period selection circuit 151d as compared with the LED driver 150b of FIG. 9, and the current supply circuit 158d may include an operation period selection circuit It is possible to receive the operation section signal OP_INT from the control section 151d.
  • FIG. 15A which is the same as the description of FIG. 8A and FIG. 9 will be omitted.
  • the LED driver 150d may include a converter 152d, an operation period selection circuit 151d, a plurality of current sources 153d to 156d, and a current supply circuit 158d, 160d to provide the LED drive current I_LED.
  • the operation section selection circuit 151d can receive the dimming signal DIM and the operation section control signal OP_INT_CTR.
  • the operation section control signal OP_INT_CTR may indicate an operation period of the input voltage V_IN that can reduce power consumption in the current supply circuit 158d.
  • the operation period control signal OP_INT_CTR is a period during which the first current source 153d operates (for example, t81 to t82 and t87 in Fig.
  • the operating interval control signal OP_INT_CTR may be activated based on the times when the first through fourth current sources 153d through 156d are turned on or off, May be activated based on size.
  • the operating section control signal OP_INT_CTR when the operating section control signal OP_INT_CTR is activated and a dimming signal DIM corresponding to the LED driving current I_LED lower than a predetermined reference value is received, the operating section signal OP_INT is activated , High level).
  • the current supply circuit 158d can provide the supplementary current I_SP only during the relatively low period of the input voltage V_IN in response to the activated operation period signal OP_INT, The power consumption can be reduced, and the power consumption and heat generation of the LED driver 150d can be lowered.
  • the supplementary current I_SP of the current supply circuit 158d may depend on the dimming signal DIM, for example, as described above with reference to Figs. 10A and 10B, and may follow the input voltage V_IN, May be a current in inverse proportion to the voltage V_IN, may have any current waveform, and may have a constant magnitude independent of the dimming signal DIM.
  • the current supply circuit 158d 'of FIG. 15B differs from the current supply circuit 158a of FIG. 10A in that the NMOS transistor N12d and the inverter INV are connected to the current supply circuit 158a of FIG. And may further receive the operation interval signal OP_INT.
  • the NMOS transistor N12d can be turned off so that the current supply circuit 158d 'is turned on when the active period signal OP_INT is received, for example, It is possible to supply the same supplementary current I_SP.
  • I_SP inactive low level operation period signal
  • the current supply circuit 158d 'of FIG. 15b may be implemented within the power transfer circuit 130 of FIG.
  • the dimming-off current supply circuit 139 of Fig. 12 can receive the operation section signal OP_INT and perform the same or similar function as the current supply circuit 158d described above with reference to Fig. 15B can do.
  • the current supply circuit 158d of FIG. 15A may supply supplemental current I_SP only during the active period of the operating interval signal OP_INT.
  • FIG. 16A is a diagram illustrating an example of the power transfer circuit 130 of FIG. 2 according to an exemplary embodiment of the present disclosure
  • FIG. 16B is a circuit diagram of the dimming off current supply circuit 139 '' ').
  • the power transfer circuit 130 '' 'of FIG. 16A is provided with a dimming-off current that provides a current to the regulator circuit 132' 'even when the LED driving current I_LED is insufficient due to dimming control as well as the dimming-
  • the power transfer circuit 130 '' 'of FIG. 16A further includes a dimming level detector 135, as compared to the power transfer circuit 130 " of FIG.
  • the dimming level detector 135 and the dimming off current supply circuit 139 '' ' may be included in the dimming off current supply circuit 139 " '.
  • the power transfer circuit 130 '' 'of FIG. 16A is assumed to be supplied with the current I_LED from the LED driver 150a of FIG. 8A, and the description of FIG. The content will be omitted.
  • the power transfer circuit 130 '' ' includes a regulator circuit 132' ', a converter circuit 134' ', a dimming off detector 131', a dimming off current supply circuit 139 '' ' And a dimming level detector 135.
  • the dimming off current supply circuit 139 '' ' may not receive the dimming off signal DIM_OFF so that the off current I_OFF is supplied to the regulator circuit 132' 'regardless of whether the dimming off signal DIM_OFF is activated or not. .
  • the dimming off current supply circuit 139 '' ' may provide a current corresponding to the supplemental current I_SP, as described below with reference to Figures 17A-17C.
  • the dimming level detector 135 may receive the second control signal CTR2 from the converter circuit 134 " to generate a dimming level signal DIM_LVL, and the dimming off current supply circuit 139 "
  • the dimming level detector 135 may receive the first control signal CTR1 to generate the dimming level signal DIM_LVL from the detector 135.
  • the dimming level detector 135 When the second control signal CTR2 corresponds to a dimming level equal to or lower than a predefined dimming level, the dimming level detector 135 outputs a dimming level signal DIM_LVL that is activated, for example, a high level, To the dimming off current supply circuit 139 '' ', or to provide a deactivated, eg, low level, dimming level signal DIM_LVL to the dimming off current supply circuit 139' ''.
  • the dimming off current supply circuit 139 '' 'of FIG. 16B differs from the dimming off current supply circuit 139' of FIG. 14B in that the dimming level signal DIM_LVL is used instead of the dimming OFF signal DIM_OFF, And may include the same components as the components of the dimming-off current supply circuit 139 'of Fig. 14B, and the corresponding components have the same reference numerals for convenience of explanation.
  • the description overlapping with the description of FIG. 14B in the description of FIG. 16b will be omitted.
  • the dimming level detector 135 will provide a deactivated, e.g., low level, dimming level signal DIM_LVL . Accordingly, the off current I_OFF can be approximately zero by the turn-on NMOS transistor N24 and the turn-off NMOS transistor N22.
  • the dimming level detector 135 outputs the activated dimming level signal DIM_LVL ). ≪ / RTI > Therefore, the off current (I_OFF) can be supplied to the node of the first positive supply voltage (V_DD1) in accordance with the output (SIG1) of the input voltage level detector 139_1.
  • the error amplifier 139_2 can output an output voltage Ve that is proportional (e.g., linearly) to the difference between the two inputs VREF and VDIV.
  • the output voltage Ve can increase when the divided voltage VDIV is lower than the reference voltage VREF, and may decrease when the divided voltage VDIV is higher than the reference voltage VREF.
  • the first positive supply voltage V_DD1 may have a maximum value under full dimming (e.g., 100% dimming) such that the LED drive current I_LED is supplied at the maximum value
  • the output voltage Ve of the transistor Tr2 may have a minimum voltage Ve_min. In some embodiments, a non-zero off current I_OFF may be generated, even though the output voltage Ve of the error amplifier 139_2 is the minimum output voltage Ve_min.
  • the off current I_OFF may have a pulse waveform, which may degrade characteristics such as electromagnetic interference (EMI).
  • EMI electromagnetic interference
  • the dimming off current supply circuit 139 " ' May provide an approximately zero off current I_OFF and the dimming level detector 135 may be omitted and the dimming level signal DIM_LVL may always be in an active state, .
  • the shunt regulator 132_2 of FIG. 4 needs to receive a current I_LED 'greater than the load current (e.g., I_LOAD in FIG. 5A) to receive a first amount of supply V_DD1_NOM of constant magnitude
  • the voltage V_DD1 can be maintained.
  • the LED driving current I_LED following the input voltage V_IN is approximately zero or the dimming signal DIM of FIG. 8A indicates that the LED driving current I_LED is low, for example, as shown in FIG. 8B,
  • the capacitors for example, C51a, C51b, C51c in Figs.
  • V_DD1 the supply voltage of the first amount supplied by the regulator circuit 132 ' (V_DD1) can be maintained at a constant size (V_DD1_NOM).
  • the current supply circuit 158 of FIG. 9 may provide a supplementary current I_SP, as described above with reference to FIG. 9, while the power transfer circuit 130 " 'May perform a function similar to that of the current supply circuit 158 of FIG. 9 with dimming off (DIM_OFF) inactive, as described below with reference to FIGS. 17A-17C.
  • 17A-17C illustrate examples of the operation of the power transfer circuit 130 '' 'of FIG. 16A and the dimming-off current supply circuit 139' '' of FIG. 16B, in accordance with the illustrative embodiments of the present disclosure .
  • 17A to 17C show the operations of the power transfer circuit 130 '' 'and the dimming-off current supply circuit 139' '' according to the dimming level.
  • the off current I_OFF 14A it is assumed that the input voltage V_IN has a constant magnitude in a section smaller than a predefined voltage (for example, VIN_H).
  • Figs. 17A to 17C will be described with reference to Figs. 16A and 16B.
  • an LED drive current I_LED that is approximately zero from the LED driver 150a (e.g., 150a in FIG. 8A)
  • the shunt regulator 132_2 e.g., 132_2 in FIG. 4
  • V_DD1 the first positive supply voltage
  • the average value V_DD1_REG of the first positive supply voltage V_DD1 may be lower than the average value V_DD1_REG of the first positive supply voltage V_DD1 in the period in which the off current (I_OFF)
  • the maximum value I_OFF_MAX of the off current I_OFF can be calculated by the feedback control of the OFF current I_OFF_MAX by the negative feedback control of the dimming off current supply circuit 139 ' (I_OFF) is greater than the average of the current supplied to the load of the first positive supply voltage (V_DD1)
  • the capacitance of the capacitor C51 can be adjusted such that the linear regulators (e.g., 132_6, 132_8 of FIG. 4) of the regulator circuit 132 " It can be determined to be more than the capacitance to operate.
  • the average value of the LED driving current I_LED due to the low dimming level (e.g., 30%) is provided to the load of the first positive supply voltage V_DD1
  • the sum of the average (I_OFF_AVG) of the off current (I_OFF_AVG) and the average (I_LED_AVG) of the current I_LED of the LED driver is smaller than the first positive supply voltage (I_LED_AVG)
  • the feedback control can be performed so as to coincide with the current supplied to the load of V_DD1.
  • the maximum value I_OFF_M of the off current I_OFF_M can be determined to be a value such that "I_OFF_AVG + I_LED_AVG" coincides with the current supplied to the load of the first positive supply voltage V_DD1.
  • the NMOS transistor N22 when the dimming level is equal to or higher than a predetermined dimming level (for example, 90%), the NMOS transistor N22 may be turned off according to the deactivated, low level dimming level signal DIM_LVL ,
  • the off current (I_OFF) can be approximately zero.
  • the average current of the current I_LED received from the LED driver (e.g., 150a in FIG. 8A) due to the very high dimming level may be much larger than the load current I_LOAD, (E.g., 132_2 in FIG. 4) of the shunt regulator can operate normally, and the first positive supply voltage V_DD1 can maintain a constant magnitude (V_DD1_NOM).
  • FIGS. 18A and 18B are block diagrams illustrating examples of luminaires in accordance with exemplary embodiments of the present disclosure. Specifically, FIGS. 18A and 18B illustrate exemplary illuminators 200 and 300 that include a plurality of LED sub-arrays, each including LEDs having different color temperatures. Hereinafter, redundant contents in the description of Figs. 18A and 18B will be omitted.
  • the lighting device 200 is supplied with the AC voltage V_AC and is connected to the full-wave rectifier 202, the first and second power transfer circuits 213 and 223, the peripheral components 214, 1 and second LED drivers 215, 225, first and second LED sub-arrays 216, 226, respectively.
  • the first and second LED sub-arrays 216 and 226 may each include LEDs of different color temperatures.
  • the first LED sub-array 216 may include LEDs having a color temperature of about 2500K
  • the second LED sub-array 226 may include LEDs having a color temperature of about 6500K.
  • the first power transfer circuit 213 can receive at least a portion I_LED1 'of the first LED drive current I_LED from the first LED driver 215 and generate a positive supply voltage V_DD have.
  • the first and second power transfer circuits 213 and 223 may have the same or similar structure as the power transfer circuit 130 'of FIG.
  • the peripheral component 214 may generate first control signals CTR11 and CTR12 to adjust the intensity of light emitted by the first and second LED subarrays 216 and 226, (CTR11) may be transmitted to the first power transfer circuit 213 while the other one (CTR12) may be transferred to the second power transfer circuit 223.
  • the first and second power transfer circuits 213 and 223 can generate the second control signals CTR21 and CTR22 by converting the first control signals CTR11 and CTR12, (215, 225), respectively.
  • the lighting apparatus 300 is supplied with the AC voltage V_AC and includes a full-wave rectifier 302, a power transfer circuit 313, peripheral components 314, first and second LED drivers 315, 325, first and second LED sub-arrays 316, 326, respectively.
  • the illuminator 300 of Fig. 18B may include one power transfer circuit 313.
  • the power transfer circuit 313 receives both at least part (I_LED1 ') of the first LED driving current I_LED1 and at least part (I_LED2') of the second LED driving current I_LED2 And can generate a positive supply voltage V_DD from the currents I_LED1 ', I_LED2'.
  • the power transfer circuit 313 may receive only the current corresponding to one LED sub-array 316 (e.g., I_LED1 'or I_LED2'), as shown in Figure 18B.
  • the power transfer circuit 313 may generate two or more second control signals CTR21, CTR22 from one or more first control signals CTR1.
  • the power transfer circuit 313 may provide the second control signals CTR21 and CTR22 to the first and second LED drivers 315 and 325, respectively.
  • the first and second LED driving currents I_LED1 and I_LED2 can be adjusted according to the two control signals CTR21 and CTR22.
  • the illuminator may include three or more LED sub-arrays .
  • the lighting device may include three LED sub-arrays each including a red LED, a green LED, and a blue LED, and the LED drive currents supplied to each of the three LED sub-arrays may be independently Lt; / RTI >
  • the combination of the power transfer circuit, the LED driver, and the LED sub-array shown in Figs. 18A and 18B is merely an example, and a lighting apparatus including a different combination from Figs. 18A and 18B is also included in the scope of the technical scope of the present disclosure Will be understood.
  • FIG. 19 is a flow diagram illustrating a method of powering peripheral components in an illuminator including an LED in accordance with an exemplary embodiment of the present disclosure; For example, the method of FIG. 19 may be performed by the power transfer circuit 130 of FIG. Referring to FIG. 19, a method of operating a lighting apparatus may include steps S200, S400, and S600, and FIG. 19 will be described below with reference to FIG.
  • step S200 an operation of receiving at least a part of the LED driving current may be performed.
  • the power transfer circuit 130 may receive at least a portion (I_LED ') of the LED drive current I_LED from the LED driver 150 through the LED array 160.
  • step S400 an operation of generating at least one positive supply voltage and supplying it to peripheral components may be performed.
  • the power transfer circuit 130 may generate a positive supply voltage V_DD from the current I_LED 'provided from the LED driver 150.
  • the power transfer circuit 130 may generate a plurality of positive supply voltages.
  • the peripheral component 140 may be operated by a positive supply voltage provided from the power transfer circuit 130.
  • step S600 it is possible to perform an operation of converting the control signal received from the peripheral component and providing it to the LED driver.
  • the power transfer circuit 130 may receive a first control signal CTR1 for controlling the illumination device 100 from the peripheral component 140, and may convert the first control signal CTR1, It is possible to generate the second control signal CTR2 for controlling the drive current I_LED.
  • the power transfer circuit 130 may convert the first control signal CTR1 having a variable voltage to a second control signal CTR2 having a variable voltage or variable current, Signal to the second control signal CTR2.
  • the LED driver 150 may provide the LED drive current I_LED to the LED array 160 in response to the second control signal CTR2.
  • FIGS. 20A and 20B are diagrams illustrating lighting devices 400a and 400b in accordance with the exemplary embodiments of the present disclosure.
  • redundant contents of the description of Figs. 20A and 20B will be omitted.
  • the lighting apparatus 400a may include a socket 410a, a power source 420a, a heat dissipation unit 430a, a light source 440a, and an optical unit 450a.
  • the socket 410a may be configured to be replaceable with a legacy lighting device. Electric power supplied to the lighting apparatus 400a may be applied through the socket 410a, for example, an AC voltage may be applied to the socket 410a.
  • the power supply unit 420a may be separately assembled into the first power supply unit 421a and the second power supply unit 422a.
  • the first power supply unit 421a may include the full-wave rectifier 120 of FIG. 2
  • the second power supply unit 422a may include at least a part of the LED driver 150.
  • FIG. 1a and 1b components (e.g., 11a and 13a in FIG. 1a or 13b in FIG.
  • the volume of the power supply unit 420a may increase and the characteristics of the lighting apparatus 400a may be deteriorated due to heat generation of the power supply unit 420a.
  • a positive supply voltage for a peripheral component from at least a portion of the LED drive current in accordance with the exemplary embodiments of the present disclosure e.g., the first power supply section 421a or
  • the volume of the power source unit 420a can be reduced by omitting the second power source unit 422a, and deterioration of characteristics of the lighting apparatus 400a due to heat generation can also be solved.
  • the heat dissipation unit 430a may include an internal heat dissipation unit 431a and an external heat dissipation unit 432a and the internal heat dissipation unit 431a may be directly connected to the light source 440a and / So that heat can be transmitted to the external heat radiating portion 432a. Due to the reduced heat generation in accordance with the exemplary embodiment of the present disclosure, the internal heat radiating portion 431a and the external heat radiating portion 432a may be reduced or at least partially removed.
  • the optical portion 450a may include an inner optical portion (not shown) and an outer optical portion (not shown), and may be configured to evenly distribute the light emitted by the light source 440a.
  • the light source 440a may receive power from the power source unit 420a and emit light to the optical unit 450a.
  • the light source 440a may include a plurality of LED packages 441a, a circuit board 442a and at least one integrated circuit package 443a.
  • At least one integrated circuit package 443a may include at least some of the power delivery circuitry, peripheral components, and LED drivers in accordance with the exemplary embodiments of the present disclosure.
  • the plurality of LED packages 441a may be of the same type that emits light of the same wavelength. Or may be configured in a variety of different types that generate light of different wavelengths.
  • the LED package 441a may be configured to include at least one of a light emitting element that emits white light by combining a phosphor of yellow, green, red, or orange color and a purple, blue, green, .
  • the lighting device 400a can adjust the color rendering index (CRI) from the sodium (Na) light to the solar light level, and the color temperature can generate various white light from the candle 1500K to the blue sky 12000K, If necessary, the illumination color can be adjusted to the ambient atmosphere or mood by generating visible light of purple, blue, green, red, or orange or infrared light. It may also generate light of a special wavelength that can promote plant growth.
  • CRI color rendering index
  • Na sodium
  • the lighting apparatus 400b may include a socket 410b, a heat dissipation unit 430b, a light source 440b, and an optical unit 450b.
  • the lighting device 400b of FIG. 20B may include a light source 440b implemented as a DOB (Driver On Board).
  • the light source 440b may include a circuit board 442b and may include at least one LED package 441b, an integrated circuit package 444b and a passive element 442b mounted on the circuit board 442b, (445b).
  • the DOB is a structure that can benefit from the productivity, weight, and the like of the lighting device 400b, and the circuit for supplying power to peripheral components according to the exemplary embodiment of the present disclosure as described below facilitates the implementation of the DOB .
  • the circuit for supplying power to the peripheral components included in the illuminator 400b provides reduced power consumption, space, and thus is mounted on the circuit board 442b of the DOB .
  • circuitry for powering peripheral components and peripheral components may be included in the same integrated circuit package 444b as shown in FIG. 14B.
  • the light source 440b may include two or more integrated circuit packages, and circuits for powering peripheral components and peripheral components may be included in different integrated circuit packages, respectively.
  • the size of the passive element 445b mounted on the circuit board 442b in accordance with the exemplary embodiments of the present disclosure may also be reduced.
  • the lighting device 400b may include a heat dissipation unit And in some embodiments the lighting device 400b may not include a heat dissipation portion. That is, according to the exemplary embodiments of the present disclosure, the power consumption of the illumination device 400b may be reduced, so that the heat dissipating portion 430b may be reduced or eliminated.
  • FIG. 21 is a diagram illustrating a home-network that includes a lighting device 520 in accordance with an exemplary embodiment of the present disclosure.
  • Other devices such as a wall switch 530, a wireless router 540, a home appliance 570, a door lock 580, a garage door 590, and the like, utilizing home wireless communication (ZigBee, WiFi, And can communicate with each other through the wireless communication hub 500.
  • the mobile phone 550 and the like may be connected to the wireless communication hub 500 through a network 560 such as the Internet.
  • the lighting device 520 may include peripheral components for connection to the hub 500 and peripheral components may be provided with a positive supply voltage from the power delivery circuit in accordance with the exemplary embodiment of the present disclosure.
  • peripheral components included in the lighting device 520 may support the Internet of Things (IOT).
  • IOT Internet of Things
  • the brightness of the illumination by the lighting device 520 can be automatically adjusted according to the operating conditions of the bedroom, living room, porch, warehouse, household appliances, and the surrounding environment / situation or can be adjusted by the user's control.
  • the brightness of the lighting device 520 can be automatically adjusted according to the type of TV program output from the TV 510 or the screen brightness of the TV 510.
  • the color temperature can be lowered and the color tone can be adjusted to match the lighting.
  • the color temperature can be increased and the white light of the blue color system can be adjusted.

Landscapes

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Abstract

본 개시의 예시적 실시예에 따라, 조명 기기에 포함되는 부품에 전력을 공급하기 위하여, LED(light emitting diode)를 통과한 LED 구동 전류 중 적어도 일부로부터 적어도 하나의 양의 공급 전압을 생성하는 레귤레이터 회로, 및 부품으로부터 제1 제어 신호를 수신하고, 제1 제어 신호를 변환함으로써 LED 구동 전류를 제어하기 위한 제2 제어 신호를 출력하는 컨버터 회로를 포함할 수 있다.

Description

조명 기기의 부품에 전력을 공급하기 위한 회로 및 이를 포함하는 조명 기기
본 개시의 기술적 사상은 전력 공급 회로에 관한 것으로서, 자세하게는 조명 기기에 포함되는 전력 공급 회로 및 이를 포함하는 조명 기기에 관한 것이다.
발광 다이오드(Light Emitting Diode; 이하, LED)는 다른 광원보다 전력소모 특성이 우수하고 크기가 작은 특성으로 인해 다양한 어플리케이션들에서 사용되고 있다. 통과하는 전류의 크기에 따라 빛의 세기가 좌우되는 LED의 특징에 기인하여, 교류(AC) 전압을 LED의 전력원으로 하는 조명 기기는 교류 전압을 변환하기 위한 구성요소를 포함할 수 있다. 또한, 최근 조명 기기는 외부의 제어 또는 주변 환경에 응답하여, 예컨대 밝기 조절, 온/오프, 색온도 조절 등과 같은 동작을 수행하기 위하여 주변 부품을 내장할 수도 있다. LED를 구동하기 위한 전력 요건 및 주변 부품을 구동하기 위한 전력 요건이 상이하므로, 이를 효율적으로 충족시키기 위한 방법이 필요하다.
본 개시의 기술적 사상은 LED를 포함하는 조명 기기에서, 주변 부품에 효율적으로 전력을 공급하기 위한 회로 및 이를 포함하는 조명 기기를 제공한다.
상기와 같은 목적을 달성하기 위하여, 본 개시의 기술적 사상의 일측면에 따른 장치는, 조명 기기에 포함되는 부품에 전력을 공급하기 위하여, LED(light emitting diode)를 통과한 LED 구동 전류 중 적어도 일부로부터 적어도 하나의 양의 공급 전압을 생성하는 레귤레이터 회로, 및 부품으로부터 제1 제어 신호를 수신하고, 제1 제어 신호를 변환함으로써 LED 구동 전류를 제어하기 위한 제2 제어 신호를 출력하는 컨버터 회로를 포함할 수 있다.
본 개시의 예시적 실시예에 따라, 레귤레이터 회로는, LED 구동 전류 중 적어도 일부로부터 제1 양의 공급 전압을 생성하는 션트(shunt) 레귤레이터를 포함할 수 있다.
본 개시의 예시적 실시예에 따라, 상기 장치는, 제1 또는 제2 제어 신호에 기초하여, 디밍(dimming) 오프 상태를 검출하는 디밍 오프 검출기, 및 검출된 디밍 오프 상태에 따라, 교류 전압으로부터 전파 정류된 입력 전압으로부터 생성된 전류를 레귤레이터 회로에 제공하는 전류 공급 회로를 더 포함할 수 있다.
본 개시의 예시적 실시예에 따라, 검출된 상기 디밍 오프 상태에 따라, 션트 레귤레이터는 턴-오프되고, 전류 공급 회로가 제공하는 전류가 제1 양의 공급 전압의 출력 노드로 제공될 수 있다.
본 개시의 예시적 실시예에 따라, 레귤레이터 회로는, 제1 양의 공급 전압으로부터 제2 양의 공급 전압을 생성하는 선형 레귤레이터를 포함할 수 있다.
본 개시의 예시적 실시예에 따라, 레귤레이터 회로는, 제1 양의 공급 전압으로부터 션트 레귤레이터 및 선형 레귤레이터 중 적어도 하나에 제공되는 기준 신호를 생성하는 레퍼런스 회로를 포함할 수 있다.
본 개시의 예시적 실시예에 따라, 컨버터 회로는, 가변 전압을 가지는 제1 제어 신호를 가변 전류를 가지는 제2 제어 신호, 가변 전압을 가지는 제2 제어 신호 또는 가변 빛의 세기를 가지는 상기 제2 제어 신호로 변환할 수 있다.
본 개시의 예시적 실시예에 따라, 컨버터 회로는, 제1 제어 신호가 미리 정해진 상한을 초과하는 경우, 일정한 레벨의 제2 제어 신호를 출력할 수 있다.
본 개시의 예시적 실시예에 따라, 컨버터 회로는, 제1 제어 신호가 미리 정해진 하한에 미달하는 경우, 일정한 레벨을 가지는 제2 제어 신호를 출력할 수 있다.
본 개시의 예시적 실시예에 따라, 상기 장치는, 교류 전압으로부터 전파 정류된 입력 전압으로부터 입력 전압의 크기를 추종하는 크기를 가지는 LED 구동 전류를 생성하고, 제2 제어 신호에 기초하여 LED 구동 전류의 크기를 조절하는 LED 드라이버를 포함할 수 있다.
본 개시의 예시적 실시예에 따라, LED 드라이버는, 제2 제어 신호에 기초하여 입력 전압으로부터 생성된 전류를 레귤레이터 회로에 제공하는 전류 공급 회로를 포함할 수 있다.
본 개시의 예시적 실시예에 따라, 적어도 하나의 양의 공급 전압으로부터 전력을 공급받고, 조명 기기의 외부 신호로부터 제1 제어 신호를 생성하는 부품을 포함할 수 있다.
본 개시의 기술적 사상의 일측면에 따라 외부로부터 교류 전압이 공급되는 조명 기기는, 복수의 LED들을 포함하는 LED 어레이, LED 어레이에 LED 구동 전류를 제공하는 LED 드라이버, LED 어레이를 통과한 LED 구동 전류 중 적어도 일부로부터 적어도 하나의 양의 공급 전압을 생성하는 레귤레이터 회로, 및 적어도 하나의 양의 공급 전압으로부터 전력을 공급받는 디지털 회로를 포함할 수 있다.
본 개시의 예시적 실시예에 따라, 부품은, 조명 기기의 외부 신호에 기초하여 조명 기기를 제어하기 위한 제1 제어 신호를 생성할 수 있고, 조명 기기는, 제1 제어 신호를 변환함으로써 LED 구동 전류를 제어하기 위한 제2 제어 신호를 출력하는 컨버터 회로를 더 포함할 수 있고, LED 드라이버는 제2 제어 신호에 기초하여 LED 구동 전류를 조절할 수 있다.
본 개시의 예시적 실시예에 따라, LED 어레이는, 상이한 색온도의 LED들을 각각 포함하는 복수의 LED 서브어레이들을 포함할 수 있고, LED 드라이버는 제2 제어 신호에 기초하여 복수의 LED 서브어레이들 각각에 공급되는 LED 구동 전류를 조절할 수 있다.
본 개시의 예시적 실시예에 따라, 부품은, 통신 채널을 통해서 외부 신호를 수신하는 인터페이스 회로를 포함할 수 있다.
본 개시의 예시적 실시예에 따라, 부품은, 조명 기기의 외부 환경으로부터 외부 신호를 획득하는 센서를 포함할 수 있다.
본 개시의 예시적 실시예에 따라 조명 기기에 포함되는 부품에 전력을 공급하기 위한 회로 및 이를 포함하는 조명 기기에 의하면, 양의 공급 전압을 생성하기 위한 구성요소에 의한 전력소모, 공간, 비용 등이 현저하게 감소할 수 있다.
또한, 본 개시의 예시적 실시예에 따라 조명 기기에 포함되는 부품에 전력을 공급하기 위한 회로 및 이를 포함하는 조명 기기에 의하면, 양의 공급 전압을 생성하기 위한 전력 효율을 향상시킬 수 있다.
또한, 본 개시의 예시적 실시예에 따라 조명 기기에 포함되는 부품에 전력을 공급하기 위한 회로 및 이를 포함하는 조명 기기에 의하면, 조명 기기의 소형화가 가능할 뿐만 아니라, 다양한 능동적인 동작들을 지원하는 조명 기기의 구현을 용이하게 할 수 있다.
본 개시의 예시적 실시예들에서 얻을 수 있는 효과는 이상에서 언급한 효과들로 제한되지 아니하며, 언급되지 아니한 다른 효과들은 이하의 기재로부터 본 개시의 예시적 실시예들이 속하는 기술분야에서 통상의 지식을 가진 자에게 명확하게 도출되고 이해될 수 있다. 즉, 본 개시의 예시적 실시예들을 실시함에 따른 의도하지 아니한 효과들 역시 본 개시의 예시적 실시예들로부터 당해 기술분야의 통상의 지식을 가진 자에 의해 도출될 수 있다.
도 1a 및 도 1b는 본 개시의 예시적 실시예들의 비교예들에 따른 조명 기기들을 나타내는 블록도들이다.
도 2는 본 개시의 예시적 실시예에 따른 조명 기기를 나타내는 블록도이다.
도 3은 본 개시의 예시적 실시예에 따라 도 2의 전력 전달 회로 및 주변 부품의 예시를 나타내는 블록도이다.
도 4는 본 개시의 예시적 실시예에 따라 도 3의 레귤레이터 회로의 예시를 나타내는 블록도이다.
도 5a 내지 도 5c는 본 개시의 예시적 실시예들에 따른 도 4의 션트 레귤레이터의 예시들을 나타내는 회로도들이다.
도 6은 본 개시의 예시적 실시예에 따라 도 3의 주변 부품 및 컨버터 회로의 예시를 나타내는 블록도이다.
도 7a 내지 도 7c는 본 개시의 예시적 실시예들에 따른 도 6의 리미터의 동작의 예시들을 나타내는 그래프이다.
도 8a는 본 개시의 예시적 실시예에 따른 도 2의 LED 드라이버의 예시를 나타내고, 도 8b는 본 개시의 예시적 실시예에 따라 도 8a의 LED 드라이버의 동작의 예시를 나타낸다.
도 9는 본 개시의 예시적 실시예에 따른 도 2의 LED 드라이버의 예시를 나타내는 도면이다.
도 10a 및 도 10b는 본 개시의 예시적 실시예들에 따라 도 9의 전류 공급 회로의 예시들을 나타내는 회로도들이다.
도 11은 본 개시의 예시적 실시예에 따른 도 2의 LED 드라이버의 예시를 나타내는 블록도이다.
도 12는 본 개시의 예시적 실시예에 따라 도 2의 전력 전달 회로의 예시를 나타내는 블록도이다.
도 13a 내지 도 13c는 본 개시의 예시적 실시예들에 따른 도 4의 션트 레귤레이터의 예시들을 나타내는 회로도들이다.
도 14a 내지 도 14c는 본 개시의 예시적 실시예들에 따라 도 2 조명 기기의 대기 상태 전력 소모를 감소시키기 위한 예시들을 나타내는 도면들이다.
도 15a는 본 개시의 예시적 실시예에 따른 도 2의 LED 드라이버의 예시를 나타내는 도면이고, 도 15b는 본 개시의 예시적 실시예에 따라 도 15a의 전류 공급 회로의 예시를 나타내는 도면이다.
도 16a는 본 개시의 예시적 실시예에 따른 도 2의 전력 전달 회로의 예시를 나타내는 도면이고, 도 16b는 본 개시의 예시적 실시예에 따라 도 16a의 디밍 오프 전류 공급 회로의 예시를 나타내는 도면이다.
도 17a 내지 도 17c는 본 개시의 예시적 실시예들에 따라 도 16a 의 전력 전달 회로 및 도 16b의 디밍 오프 전류 공급 회로의 동작의 예시들을 나타낸다.
도 18a 및 도 18b는 본 개시의 예시적 실시예들에 따른 조명 기기의 예시들을 나타내는 블록도들이다.
도 19는 본 개시의 예시적 실시예에 따라 LED를 포함하는 조명 기기에서 주변 부품에 전력을 공급하는 방법을 나타내는 순서도이다.
도 20a 및 도 20b는 본 개시의 예시적 실시예들에 따른 조명 기기들을 나타내는 도면들이다.
도 21은 본 개시의 예시적 실시예에 따른 조명 기기를 포함하는 홈-네트워크를 나타내는 도면이다.
이하, 첨부한 도면을 참조하여 본 발명의 실시 예에 대해 상세히 설명한다. 본 발명의 실시 예는 당 업계에서 평균적인 지식을 가진 자에게 본 발명을 보다 완전하게 설명하기 위하여 제공되는 것이다. 본 발명은 다양한 변경을 가할 수 있고 여러 가지 형태를 가질 수 있는 바, 특정 실시 예들을 도면에 예시하고 상세하게 설명하고자 한다. 그러나, 이는 본 발명을 특정한 개시 형태에 대해 한정하려는 것이 아니며, 본 발명의 사상 및 기술 범위에 포함되는 모든 변경, 균등물 내지 대체물을 포함하는 것으로 이해되어야 한다. 각 도면을 설명하면서 유사한 참조부호를 유사한 구성요소에 대해 사용한다. 첨부된 도면에 있어서, 구조물들의 치수는 본 발명의 명확성을 기하기 위하여 실제보다 확대하거나 축소하여 도시한 것이다.
본 출원에서 사용한 용어는 단지 특정한 실시 예를 설명하기 위해 사용된 것으로, 본 발명을 한정하려는 의도가 아니다. 단수의 표현은 문맥상 명백하게 다르게 뜻하지 않는 한, 복수의 표현을 포함한다. 본 출원에서, "포함하다" 또는 "가지다" 등의 용어는 명세서 상에 기재된 특징, 숫자, 단계, 동작, 구성요소, 부분품 또는 이들을 조합한 것이 존재함을 지정하려는 것이지, 하나 또는 그 이상의 다른 특징들이나 숫자, 단계, 동작, 구성 요소, 부분품 또는 이들을 조합한 것들의 존재 또는 부가 가능성을 미리 배제하지 않는 것으로 이해되어야 한다.
다르게 정의되지 않는 한, 기술적이거나 과학적인 용어를 포함해서 여기서 사용되는 모든 용어들은 본 발명이 속하는 기술분야에서 통상의 지식을 가진 자에 의해 일반적으로 이해되는 것과 동일한 의미를 갖는다. 일반적으로 사용되는 사전에 정의되어 있는 것과 같은 용어들은 관련 기술의 문맥상 가지는 의미와 일치하는 의미를 가지는 것으로 해석되어야 하며, 본 출원에서 명백하게 정의하지 한, 이상적이거나 과도하게 형식적인 의미로 해석되지 않는다.
도 1a 및 도 1b는 본 개시의 예시적 실시예들의 비교예들에 따른 조명 기기들을 나타내는 블록도들이다. 조명 기기(10a, 10b)는 광원으로서 LED 어레이(16a, 16b)를 포함할 수 있고, AC 전압(V_AC)으로부터 LED 어레이(16a, 16b)에 전력을 공급할 수 있다. 도 1a의 조명 기기(10a)는 주변 부품(14a)에 양의 공급 전압(positive supplyvoltage)(V_DD)을 제공하기 위하여 AC/DC 컨버터(13a)를 포함하는 한편, 도 1b의 조명 기기(10b)는 주변 부품(14b)에 양의 공급 전압(V_DD)을 제공하기 위하여 선형 레귤레이터(13b)를 포함할 수 있다. 이하에서, 도 1a 및 도 1b에 대한 설명 중 중복되는 내용은 생략될 것이다.
도 1a를 참조하면, 조명 기기(10a)는 EMI 필터(11a), 전파 정류기(12a), AC/DC 컨버터(13a), 주변 부품(14a), LED 드라이버(15a) 및 LED 어레이(16a)를 포함할 수 있다. EMI 필터(11a)는 교류 전압(V_AC)을 수신할 수 있고, AC/DC 컨버터(13a)에서 발생하는 스위칭 전류에 의한 고주파 성분을 제거할 수 있다. 전파 정류기(12a)는 사인파와 같은 교류 전압(V_AC)으로부터 접지 전위(GND)에 대하여 전파 정류된(full-wave rectified) 전위를 가지는 입력 전압(V_IN)을 생성할 수 있다. 도 1a에 도시된 바와 같이, 전파 정류기(12a)에 의해서 생성된 입력 전압(V_IN)은 AC/DC 컨버터(13a) 및 LED 드라이버(15a)에 제공될 수 있다.
AC/DC 컨버터(13a)는 입력 전압(V_IN)으로부터 주변 부품(14a)을 위한 양의 공급 전압(V_DD)을 생성할 수 있다. 수 볼트의 직류 전압인 양의 공급 전압(V_DD)을 생성하기 위하여, AC/DC 컨버터(13a)는 변압기(transformer) 또는 인덕터를 포함할 수 있고, 큰 용량의 캐패시터, 파워 트랜지스터와 같은 스위치, 스위칭 제어를 위한 컨트롤 집적 회로 등을 포함할 수 있다. 이에 따라, AC/DC 컨버터(13a)는 큰 부피를 가질 수 있고, 결과적으로 조명 기기(10a)의 소형화를 제한할 수 있고, AC/DC 컨버터(13a)를 위한 EMI 필터(11a) 역시 조명 기기(10a)의 소형화를 추가적으로 제한할 수 있다. 또한, AC/DC 컨버터(13a)는 수십 내지 수백 볼트(예컨대, 220 Vrms)의 입력 전압(V_IN)으로부터 수 볼트(예컨대, 5V, 3.3V)의 양의 공급 전압(V_DD)을 생성함에 따라, 낮은 전력 효율을 가질 수 있다. 예를 들면, 낮은 전력 효율에 기인하여 손실된 전력은 열 에너지로 변환되어 방출될 수 있고, 이에 따라 조명 기기(10a)의 특성을 열화시킬 수 있고, 조명 기기(10a)의 사양으로서 전력당 조도(lm/W)의 감소를 초래할 수 있다.
주변 부품(14a)은 AC/DC 컨버터(13a)로부터 양의 공급 전압(V_DD)을 통해서 전력을 공급받을 수 있고, 제어 신호(CTR)를 생성하여 LED 드라이버(15a)에 전달할 수 있다. 예를 들면, 주변 부품(14a)은 제어 신호(CTR)를 통해서 LED 어레이(16a)로부터 발하는 빛의 세기를 조절할 수 있다.
LED 드라이버(15a)는 입력 전압(V_IN)으로부터 LED 구동 전류(I_LED)를 생성할 수 있고, 복수의 LED들을 포함하는 LED 어레이(16a)에 LED 구동 전류(I_LED)를 제공할 수 있다. LED 드라이버(15a)는 제어 신호(CTR)에 응답하여 LED 어레이(16a)로 제공하는 LED 구동 전류(I_LED)를 조절할 수 있다.
도 1b를 참조하면, 조명 기기(10b)는 전파 정류기(12b), 선형 레귤레이터(13b), 주변 부품(14b), LED 드라이버(15b) 및 LED 어레이(16b)를 포함할 수 있다. 도 1b에 도시된 바와 같이, 주변 부품(14b)에 양의 공급 전압(V_DD)을 제공하기 위하여, 선형 레귤레이터(13b)는 AC 전압(V_AC)으로부터 전파 정류된 입력 전압(V_IN)으로부터 양의 공급 전압(V_DD)을 생성할 수 있다. 선형 레귤레이터(13b)는 수십 내지 수백 볼트의 입력 전압(V_IN)으로부터 수 볼트의 양의 공급 전압(V_DD)을 생성하므로, 선형 레귤레이터(13b)에서의 전력 손실에 기인하여 선형 레귤레이터(13b)는 현저하게 낮은 전력 효율을 제공할 수 있다. 선형 레귤레이터(13b)에서 발생한 전력 손실은 열로서 방출될 수 있고, 이에 따라 조명 기기(10b)의 특성이 열화될 뿐만 아니라 선형 레귤레이터(13b)의 오동작, 고장 등이 유발될 수 있다.
도 1a 및 도 1b를 참조하여 전술된 바와 같이, 주변 부품(14a, 14b)을 포함하는 조명 기기(10a, 10b)에서, AC 전압(V_AC)이 전파 정류된 입력 전압(V_IN) 또는 AC 전압(V_AC)으로부터 양의 공급 전압(V_DD)을 생성하는 구성요소는 조명 기기(10a, 10b)의 특성을 열화시킬 수 있다. 이에 따라, 조명 기기(10a, 10b)에 주변 부품(14a, 14b)을 포함시키는 것이 제한될 수 있고, 결과적으로 다양한 기능을 제공하는 조명 기기(10a, 10b)의 구현이 제한될 수 있다.
이하에서 도면들을 참조하여 후술되는 바와 같이, 본 개시의 예시적 실시예들에 따라 주변 회로에 전력을 공급하기 위한 회로 및 이를 포함하는 장치에 의하면, 주변 회로에 제공되는 양의 공급 전압을 생성하기 위한 구성요소에 의한 발열, 공간, 비용 등이 현저하게 감소할 수 있다. 또한, 양의 공급 전압을 생성하기 위한 전력 효율을 향상시킬 수 있으며, 조명 기기의 소형화가 가능할 뿐만 아니라 다양한 능동적인 동작들을 지원하는 조명 기기의 구현을 용이하게 할 수 있다.
도 2는 본 개시의 예시적 실시예에 따른 조명 기기(100)를 나타내는 블록도이다.
조명 기기(100)는 광원으로서 LED 어레이(160)를 포함할 수 있고, 비제한적인 예시로서, 실내 조명, 실외 조명, 휴대 조명, 차량 조명 등을 위한 램프에 포함될 수 있다. 일부 실시예들에서, 조명 기기(10a, 10b)는 독립적으로 유통되는 단위로서 램프로부터 제거가능할 수 있다. 도 2에 도시된 바와 같이, 조명 기기(100)는 교류 전압(V_AC)으로부터 전력을 공급받을 수 있고, 전파 정류기(120), 전력 전달 회로(130), 주변 부품(140), LED 드라이버(150) 및 LED 어레이(160)를 포함할 수 있다. 일부 실시예들에서, 조명 기기(100)에 포함된 2이상의 구성요소들은 하나의 반도체 패키지에 포함될 수 있다. 예를 들면, 전력 전달 회로(130), 주변 부품(140) 및 LED 드라이버(150)가 하나의 반도체 패키지에 포함될 수도 있고, 그 중 2이상이 하나의 반도체 패키지에 포함될 수도 있으며, 각각이 상이한 반도체 패키지들에 포함될 수도 있다.
전파 정류기(120)는 사인파와 같은 교류 전압(V_AC)으로부터 접지 전위(GND)에 대하여 전파 정류된(full-wave rectified) 전위를 가지는 입력 전압(V_IN)을 생성할 수 있다. 도 2에 도시된 바와 같이, 입력 전압(V_IN)은 LED 드라이버(150)에 제공될 수 있고, 전력 전달 회로(130) 및 주변 부품(140)은 접지 전위(GND)에 연결될 수 있다.
LED 어레이(160)는 적어도 하나의 LED를 포함할 수 있고, 직렬 연결된 LED들을 포함하는 적어도 하나의 LED 스트링으로서 구성될 수 있다. 일부 실시예들에서, LED 어레이(160)는 실질적으로 동일한 색온도를 가지는 적어도 하나의 LED를 포함할 수도 있고, 2이상의 상이한 색온도들을 각각 가지는 복수의 LED들을 포함할 수도 있다. LED 어레이(160)에 포함된 LED 스트링들 각각은 LED 구동 전류(I_LED)의 적어도 일부를 수신할 수 있고, 자신을 통과하는 전류의 크기에 따라 발하는 빛의 세기가 결정될 수 있다.
LED 드라이버(150)는 입력 전압(V_IN)으로부터 LED 구동 전류(I_LED)를 생성할 수 있고, LED 어레이(160)에 제공할 수 있다. 또한, 도 2에 도시된 바와 같이, LED 드라이버(150)는 LED 어레이(160)를 통과한 LED 구동 전류(I_LED)를 수신할 수 있다. LED 드라이버(150)는 LED 구동 전류(I_LED) 중 적어도 일부(I_LED')를 전력 전달 회로(130)에 제공할 수 있다. 일부 실시예들에서, 전류(I_LED')는 LED 구동 전류(I_LED)와 실질적으로 동일할 수 있다. 일부 실시예들에서, 전류(I_LED')는 LED 어레이(160)의 일부 LED 스트링들, 예컨대 일부 LED 서브어레이들을 통과한 전류와 일치할 수도 있다. 후술되는 바와 같이, 전력 전달 회로(130)에 제공된, LED 구동 전류(I_LED)의 적어도 일부(I_LED')로부터 주변 부품(140)의 양의 공급 전압(V_DD)이 생성될 수 있다. 또한, LED 드라이버(150)는 전력 전달 회로(130)로부터 수신된 제2 제어 신호(CTR2)에 기초하여 LED 전류(I_LED)를 조절할 수 있다. LED 드라이버(150)에 대한 예시들은 도 8a, 도 8b, 도 9 및 도 11 등을 참조하여 후술될 것이다.
전력 전달 회로(130)는 LED 드라이버(150)로부터 LED 구동 전류(I_LED)의 적어도 일부(I_LED')를 수신할 수 있고, 전류(I_LED')로부터 양의 공급 전압(V_DD)을 생성하여 주변 부품(140)에 제공할 수 있다. 즉, 주변 부품(140)의 전력원으로서 양의 공급 전압(V_DD)은 입력 전압(V_IN)으로부터 직접적으로 생성되는 대신, LED 어레이(160)에서 빛을 발하는데 사용된 LED 구동 전류(I_LED) 중 적어도 일부(I_LED')로부터 생성될 수 있다. LED 드라이버(150)로부터 전력 전달 회로(130)로 전류(I_LED')가 이동하는 노드는, LED 드라이버(150) 및 LED 어레이(160)에 의한 전압 강하에 기인하여, 입력 전압(V_IN)으로부터 감소된 전압을 가질 수 있다. 이에 따라, 도 1a 및 도 1b를 참조하여 전술된 바와 같이, 입력 전압(V_IN)으로부터 양의 공급 전압(V_DD)을 생성하기 위하여, 부피, 발열, 전력 효율 등에서 취약한 구성요소(예컨대, 도 1a의 13a, 도 1b의 13b)를 사용하지 아니하면서도 주변 부품(140)을 위한 양의 공급 전압(V_DD)이 용이하게 생성될 수 있다.
도 2에 도시된 바와 같이, 전력 전달 회로(130)는 주변 부품(140)으로부터 조명 기기(100)를 제어하기 위한 제1 제어 신호(CTR1)를 수신할 수 있고, 제1 제어 신호(CTR1)를 변환함으로써 LED 구동 전류(I_LED)를 조절하기 위한 제2 제어 신호(CTR2)를 생성하여 LED 드라이버(150)에 제공할 수 있다. 주변 부품(140)으로부터 출력되는 제1 제어 신호(CTR1)는 양의 공급 전압(V_DD) 및 접지 전위(GND) 사이 전압을 가질 수 있고, 이에 따라 전력 전달 회로(130)는 제1 제어 신호(CTR1)를 변환함으로써 LED 드라이버(150)가 검출할 수 있는 제2 제어 신호(CTR2)를 생성할 수 있다. 전력 전달 회로(130)의 예시들은 도 3 등을 참조하여 후술될 것이다.
주변 부품(140)은 양의 공급 전압(V_DD)에 의해서 제공된 전력에 기초하여 동작할 수 있고, 제1 제어 신호(CTR1)를 생성할 수 있다. 예를 들면, 주변 부품(140)은 양의 공급 전압(V_DD)을 수신하는 디지털 회로 및/또는 아날로그 회로를 포함할 수 있다.
일부 실시예들에서, 주변 부품(140)은 외부 기기와의 유선 또는 무선 통신 채널을 통해서 수신된 외부 신호에 기초하여 제1 제어 신호(CTR1)를 생성할 수 있다. 예를 들면, 주변 부품(140)은, 비제한적인 예시로서, USB(Universal Serial Bus),전력선 통신(Power Line Communication; PLC) 등과 같은 유선 통신을 위한 모듈을 포함할 수도 있고, 비제한적인 예시로서, 블루투스(Bluetooth), 지그비(ZigBee), TVWS(TV White Space), 와이파이(WiFi) 등과 같은 무선 통신을 위한 모듈을 포함할 수도 있다. 주변 부품(140)에 포함된 통신 모듈은 양의 공급 전압(V_DD)에 의해서 동작할 수 있고, 제1 제어 신호(CTR1)는 외부로부터 통신 채널을 통해서 수신된 커맨드에 기초하여 생성될 수 있다.
일부 실시예들에서, 주변 부품(140)은 조명 기기(100)의 외부 환경을 감지함으로써 제1 제어 신호(CTR1)를 생성할 수 있다. 예를 들면, 주변 부품(140)은, 비제한적인 예시로서, 온도 센서, 조도 센서, 움직임 센서, 적외선 센서, 마이크로폰 등과 같이, 감지된 외부 신호를 전기적 신호로 변환하는 센서를 포함할 수 있고, 제1 제어 신호(CTR1)는 센서의 출력 신호에 기초하여 생성될 수 있다.
일부 실시예들에서, 주변 부품(140)은 내부적으로 제1 제어 신호(CTR1)를 생성할 수 있다. 예를 들면, 주변 부품(140)은 비제한적인 예시로서, 타이머 등을 포함할 수 있고, 타이머의 출력에 기초하여 제1 제어 신호(CTR1)를 생성할 수 있다.
도 3은 본 개시의 예시적 실시예에 따라 도 2의 전력 전달 회로(130) 및 주변 부품(140)의 예시를 나타내는 블록도이다. 도 3에 도시된 바와 같이, 전력 전달 회로(130')는 주변 부품(140')에 양의 공급 전압(V_DD)을 제공할 수 있고, 주변 부품(140')은 제1 제어 신호(CTR1)를 전력 전달 회로(130')에 제공할 수 있다. 이하에서, 도 3은 도 2를 참조하여 설명될 것이다.
도 3을 참조하면, 전력 전달 회로(130')는 레귤레이터 회로(132) 및 컨버터 회로(134)를 포함할 수 있다. 레귤레이터 회로(132)는 도 2의 LED 드라이버(150)로부터 제공된 전류(I_LED')로부터 양의 공급 전압(V_DD)을 생성할 수 있다. 도 3에 도시된 바와 같이, 레귤레이터 회로(132)로부터 주변 부품(140')에 양의 공급 전압(V_DD)이 전달되는 노드 및 접지 전위(GND) 사이에 캐패시터(C_OUT)가 배치될 수 있고, 캐패시터(C_OUT)는 주변 부품(140')에서 발생하는 즉각적인(instantaneous) 부하 전류를 제공할 수 있다. 레귤레이터 회로(132)의 예시는 도 4를 참조하여 후술될 것이다.
컨버터 회로(134)는 제1 제어 신호(CTR1)를 변환함으로써 제2 제어 신호(CTR2)를 생성할 수 있고, 제2 제어 신호(CTR2)를 도 2의 LED 드라이버(150)에 제공할 수 있다. 일부 실시예들에서, 컨버터 회로(134)는 가변 전압을 가지는 제1 제어 신호(CTR1)를 변환함으로써 가변 전압 혹은 가변 전류를 가지는 제2 제어 신호(CTR2)를 생성할 수 있다. 즉, 컨버터 회로(134)는 전압-전압 혹은 전압-전류 컨버터의 기능을 수행할 수 있다. 다른 한편으로, 컨버터 회로(134)는 전기적 신호인 제1 제어 신호(CTR1)를 변환함으로써, 예컨대 광 신호와 같은 비전기적인 신호인 제2 제어 신호(CTR2)를 생성할 수도 있다. 컨버터 회로(134)의 예시는 도 6을 참조하여 후술될 것이다.
도 4는 본 개시의 예시적 실시예에 따라 도 3의 레귤레이터 회로(132)의 예시를 나타내는 블록도이다. 도 3을 참조하여 전술된 바와 같이, 도 4의 레귤레이터 회로(132')는 도 2의 LED 드라이버(150)로부터 제공되는 전류(I_LED')로부터 양의 공급 전압(V_DD)을 생성할 수 있다. 도 4에 도시된 바와 같이, 레귤레이터 회로(132')는 복수의 양의 공급 전압들(V_DD1, V_DD2, V_DD3)을 생성할 수 있고, 션트 레귤레이터(132_2), 레퍼런스 회로(132_4) 및 선형 레귤레이터들(132_6, 132_8)을 포함할 수 있다. 비록 도 4의 예시에서는 2개의 선형 레귤레이터들(132_6, 132_8)을 포함하는 레귤레이터 회로(132')가 도시되었으나, 본 개시의 예시적 실시예들에 따라 레귤레이터 회로는 1개 또는 3개 이상의 선형 레귤레이터를 포함할 수도 있고, 선형 레귤레이터를 포함하지 아니할 수도 있는 점은 이해될 것이다.
션트(shunt) 레귤레이터(132_2)는 제1 양의 공급 전압(V_DD1)을 일정하게 유지시키기 위하여 부하로의 전류 공급을 조절할 수 있다. 즉, 션트 레귤레이터(132_2)는 전류(I_LED') 중 접지 전위(GND)를 향해서 흐르는 전류의 크기를 조절함으로써 제1 양의 공급 전압(V_DD1)을 제공할 수 있다. 도 4에 도시된 바와 같이, 션트 레귤레이터(132_2)에 의해서 생성된 제1 양의 공급 전압(V_DD1)은 레귤레이터 회로(132')의 다른 구성요소들에 제공될 수 있다. 이에 따라, 션트 레귤레이터(132_2)는 마스터 레귤레이터로 지칭될 수 있고, 선형 레귤레이터들(132_6, 132_8)은 슬레이브 레귤레이터들로서 지칭될 수 있다. 션트 레귤레이터(132_2)에 대한 예시들은 도 5a 내지 도 5c를 참조하여 후술될 것이다.
레퍼런스 회로(132_4)는 제1 양의 공급 전압(V_DD1)으로부터 레퍼런스 신호(REF)를 생성할 수 있다. 일부 실시예들에서 레퍼런스 신호(REF)는 미리 정해진 크기를 가지는 레퍼런스 전류일 수도 있고, 일부 실시예들에서 레퍼런스 신호(REF)는 미리 정해진 크기를 가지는 레퍼런스 전압일 수도 있으며, 일부 실시예들에서 레퍼런스 회로(132_4)는 레퍼런스 전류 및 레퍼런스 전압을 모두 생성할 수도 있다. 도 4에 도시된 바와 같이, 레퍼런스 신호(REF)는 다른 레귤레이터, 즉 션트 레귤레이터(132_2) 및 선형 레귤레이터들(132_6, 132_8)에 제공될 수 있다.
일부 실시예들에서, 레퍼런스 회로(132_4)는 도 2의 입력 전압(V_IN)을 수신할 수도 있다. 예를 들면, 제1 양의 공급 전압(V_DD1)의 크기가 기준 신호(REF)를 생성하기에 충분하지 아니한 경우, 레퍼런스 회로(132_4)는 입력 전압(V_IN)으로부터 기준 신호(REF)를 생성할 수 있다.
선형 레귤레이터들(132_6, 132_8)은 제1 양의 공급 전압(V_DD1) 및 기준 신호(REF)를 수신할 수 있고, 양의 공급 전압들(V_DD2, V_DD3)을 생성할 수 있다. 즉, 제1 선형 레귤레이터(132_6)는 제2 양의 공급 전압(V_DD2)을 생성할 수 있는 한편, 제2 선형 레귤레이터(132_8)는 제3 양의 공급 전압(V_DD3)을 생성할 수 있다. 선형 레귤레이터들(132_6, 132_8)은 션트 레귤레이터(132_2)에 의해서 제공된 수 볼트의 제1 양의 공급 전압(V_DD1)으로부터 제2 및 제3 양의 공급 전압(V_DD2, V_DD3)을 생성함으로써 높은 효율을 가질 수 있다.
도 5a 내지 도 5c는 본 개시의 예시적 실시예들에 따른 도 4의 션트 레귤레이터(132_2)의 예시들을 나타내는 회로도들이다. 도 4를 참조하여 전술된 바와 같이, 도 5a 내지 도 5c의 션트 레귤레이터들(132_2a, 132_2b, 132_2c)은 도 2의 LED 드라이버(150)로부터 제공된 전류(I_LED')로부터 제1 양의 공급 전압(V_DD1)을 생성할 수 있다. 도 5a 내지 도 5c의 션트 레귤레이터들(132_2a, 132_2b, 132_2c)은 예시들일 뿐이며, 션트 레귤레이터들(132_2a, 132_2b, 132_2c)과 상이한 구조의 션트 레귤레이터가 사용될 수 있는 점은 이해될 것이다.
도 5a를 참조하면, 션트 레귤레이터(132_2a)는 제너 다이오드(Z51)를 포함할 수 있다. 이에 따라, 제1 양의 공급 전압(V_DD1)은 제너 다이오드(Z51)의 항복 전압(breakdown voltage)과 실질적으로 일치할 수 있다. 즉, 도 5a에 도시된 바와 같이, 전류(I_LED')는 부하 전류(I_LOAD) 및 션트 전류(I_SHUNT)로 분기될 수 있고, 제너 다이오드(Z51)는, 부하 전류(I_LOAD)가 증가하는 경우, 그 증가분만큼 션트 전류(I_SHUNT)가 감소하여 제 1 양의 공급 전압(V_DD1)이 일정하게 유지될 수 있고, 부하 전류(I_LOAD)가 감소하는 경우, 그 감소분만큼 션트 전류(I_SHUNT)가 증가하여 제 1 양의 공급 전압(V_DD1)이 일정하게 유지될 수 있다. 도 5a에 도시된 바와 같이, 션트 레귤레이터(132_2a)의 출력 노드, 즉 제1 양의 공급 전압(V_DD1)이 출력되는 노드에 캐패시터(C51a)가 접속될 수 있다.
도 5b를 참조하면, 션트 레귤레이터(132_2b)는 연산 증폭기(A51), NMOS 트랜지스터(N51) 및 저항들(R51, R52)을 포함할 수 있다. 이에 따라, 제1 양의 공급 전압(V_DD1)은 아래 [수학식 1]과 같이 결정될 수 있다.
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제1 양의 공급 전압(V_DD1)은 [수학식 1]에 따라 기준 전압(V_REF) 및 저항들(R51, R52)에 의해서 결정될 수 있다. 일부 실시예들에서 기준 전압(V_REF)은 도 4의 레퍼런스 회로(132_4)로부터 제공될 수도 있고, 일부 실시예들에서 션트 레귤레이터(132_2b) 내부에서 생성될 수도 있다. 또한, 일부 실시예들에서, NMOS 트랜지스터(N51) 대신 바이폴라 npn 트랜지스터가 사용될 수도 있다. 도 5a의 션트 레귤레이터(132_2a)와 유사하게, 션트 레귤레이터(132_2b)의 출력 노드, 즉 제1 양의 공급 전압(V_DD1)이 출력되는 노드에 캐패시터(C51b)가 접속될 수 있다.
도 5c를 참조하면, 션트 레귤레이터(132_2c)는 연산 증폭기(A52), PMOS 트랜지스터(P51) 및 저항들(R51, R52)을 포함할 수 있다. 이에 따라, 제1 양의 공급 전압(V_DD1)은 위의 [수학식 1]과 같이 기준 전압(V_REF) 및 저항들(R51, R52)에 의해서 결정될 수 있다. 기준 전압(V_REF)은, 일부 실시예들에서 도 4의 레퍼런스 회로(132_4)로부터 제공될 수도 있고, 일부 실시예들에서 션트 레귤레이터(132_2c) 내부에서 생성될 수도 있다. 또한, 일부 실시예들에서, PMOS 트랜지스터(P51) 대신 바이폴라 pnp 트랜지스터가 사용될 수도 있다. 도 5a의 션트 레귤레이터(132_2a)와 유사하게, 션트 레귤레이터(132_2c)의 출력 노드, 즉 제1 양의 공급 전압(V_DD1)이 출력되는 노드에 캐패시터(C51c)가 접속될 수 있다.
도 5b와 도 5c를 참조하면 션트 레귤레이터(132_2b, 132_2c)는 부하 전류의 증가 혹은 감소함에 따라 NMOS 혹은 PMOS 트랜지스터(N51, P51)의 전류가 감소 혹은 증가되도록 연산 증폭기(A51)에 의해 제어되어 제1 양의 공급 전압(V_DD1)이 [수학식 1]과 같이 결정될 수 있다.
도 6은 본 개시의 예시적 실시예에 따라 도 3의 주변 부품(140') 및 컨버터 회로(134)의 예시를 나타내는 블록도이다. 도 3을 참조하여 전술된 바와 같이, 도 6의 주변 부품(140")은 외부 신호(EXT)로부터 제1 제어 신호(CTR1)를 생성할 수 있고, 컨버터 회로(134')는 제1 제어 신호(CTR1)로부터 제2 제어 신호(CTR2)를 생성할 수 있다.
도 6을 참조하면, 주변 부품(140")은 컨트롤러(142) 및 필터(144)를 포함할 수 있다. 컨트롤러(142)는 도 2의 조명 기기(100)의 외부에서 발생한 외부 신호(EXT)를 수신할 수 있고, 외부 신호(EXT)로부터 펄스 폭 변조(Pulse Width Modulation; PWM) 신호(PWM)를 생성할 수 있다. 예를 들면, 컨트롤러(142)는 외부 신호(EXT)에 응답하여 조명 기기(100)가 발하는 빛의 세기를 조절하기 위한 펄스 폭 변조 신호(PWM)를 생성할 수 있고, 펄스 폭 변조 신호(PWM)의 양의 펄스 폭 또는 음의 펄스 폭은 빛의 세기에 비례하여 증가할 수 있다.
필터(144)는 펄스 폭 변조 신호(PWM)를 필터링함으로써 제1 제어 신호(CTR1)를 생성할 수 있다. 예를 들면, 필터(144)는 펄스 폭 변조 신호(PWM)를 로우 패스 필터링함으로써, 펄스 폭 변조 신호(PWM)의 양의 펄스 폭에 비례하는 전압을 가지는 제1 제어 신호(CTR1)를 생성할 수 있다. 필터(144)는, 일부 실시예들에서 저항, 캐패시터와 같은 수동 소자들을 포함할 수도 있다.
또한, 일부 실시예들에서, 컨트롤러(142)는 외부 신호(EXT)에 응답하여 조명 기기(100)가 발하는 빛의 세기를 조절하기 위한 아날로그 신호를 생성할 수 있고, 아날로그 신호는 빛의 세기에 비례하여 증가할 수 있다. 이경우, 필터(144)는 생략될 수도 있다.
도 6을 참조하면, 컨버터 회로(134')는 리미터(134_2) 및 컨버터(134_4)를 포함할 수 있다. 리미터(134_2)는 제1 제어 신호(CTR1)를 미리 정해진 범위로 제한함으로써 제한된 신호(LIM)를 생성할 수 있다. 예를 들면, 리미터(134_2)는 밝기의 가변 범위에 따라 미리 정해진 상한(upperbound) 및/또는 하한(lower bound)을 가질 수 있고, 제1 제어 신호(CTR1)를 상한 및/또는 하한과 비교함으로써 제한된 신호(LIM)를 생성할 수 있다. 리미터(134_2)의 예시적인 동작들은 도 7a 내지 도 7c 참조하여 후술될 것이다.
컨버터(134_4)는 제한된 신호(LIM)를 변환함으로써 제2 제어 신호(CTR2)를 생성할 수 있다. 일부 실시예들에서, 제1 제어 신호(CTR1) 및 제한된 신호(LIM)는 내포하는 정보에 따라 가변되는 전압을 가질 수 있고, 컨버터(134_4)는 가변 전압을 가지는 제한된 신호(LIM)로부터 가변 전류를 가지는 제2 제어 신호(CTR2)를 생성할 수 있다. 즉, 컨버터(134_4)는 전압-전류 컨버터로서 기능할 수 있다. 도 2를 참조하여 전술된 바와 같이, 제2 제어 신호(CTR2)는 LED 드라이버(150)에 제공될 수 있고, LED 드라이버(150)는 주변 부품(140)과 상이한 기준 전위를 가질 수 있으므로, 제2 제어 신호(CTR2)가 가변 전류를 가지도록 제한된 신호(LIM)는 컨버터(134_4)에 의해서 변환될 수 있다.
일부 실시예들에서, 제1 제어 신호(CTR1) 및 제한된 신호(LIM)는 내포하는 정보에 따라 가변되는 전압을 가질 수 있고, 컨버터(134_4)는 가변 전압을 가지는 제한된 신호(LIM)로부터 양의 공급 전압(V_DD)에 기반한 가변 전압을 가지는 제2 제어 신호(CTR2)를 생성할 수 있다. 즉, 컨버터(134_4)는 전압-전압 컨버터로서 기능할 수 있다. 도 2를 참조하여 전술된 바와 같이, 제2 제어 신호(CTR2)는 LED 드라이버(150)에 제공될 수 있고, LED 드라이버(150)는 주변 부품(140)과 상이한 기준 전위를 가질 수 있으므로, 제2 제어 신호(CTR2)가 가변 전압을 가지도록 제한된 신호(LIM)는 컨버터(134_4)에 의해서 변환될 수 있다.
도 7a 내지 도 7c는 본 개시의 예시적 실시예들에 따른 도 6의 리미터(134_2)의 동작의 예시들을 나타내는 그래프이다. 도 6을 참조하여 전술된 바와 같이, 리미터(134_2)는 제1 제어 신호(CTR1)를 미리 정해진 상한 및/또는 하한에 기초하여 제한함으로써 제한된 신호(LIM)를 생성할 수 있다. 도 7a 내지 도 7c에서, 제1 제어 신호(CTR1) 및 제한된 신호(LIM)는 가변 전압을 가지는 것으로 가정되고, 그래프들의 가로축 및 세로축은 전압의 크기를 나타낸다.
도 7a를 참조하면, 리미터(134_2)는 상한(V_UB)을 가질 수 있고, 제1 제어 신호(CTR1)의 크기가 상한(V_UB)을 초과하는 경우 일정한 전압(V1a)을 가지는 제한된 신호(LIM)를 생성할 수 있다. 상한(V_UB)은 도 2의 LED 드라이버(150)가 수용가능한 제2 제어 신호(CTR2)의 범위에 기초하여 결정될 수 있다.
도 7b를 참조하면, 리미터(134_2)는 상한(V_UB) 및 하한(V_LB)을 가질 수 있고, 제1 제어 신호(CTR1)의 크기가 상한(V_UB)을 초과하는 경우 일정한 전압(V1b)을 가지는 제한된 신호(LIM)를 생성하는 한편, 하한(V_LB)에 미달하는 경우 근사적으로 영(zero)의 크기를 가지는 제한된 신호(LIM)를 생성할 수 있다. 즉, 제1 제어 신호(CTR1)의 크기가 미리 정해진 하한(V_LB)보다 작은 경우, 도 2의 조명 기기(100)가 턴-오프되도록, 즉 LED 어레이(160)로부터 빛이 발하지 아니하도록, 리미터(134_2)는 근사적으로 영의 크기를 가지는 제한된 신호(LIM)를 생성할 수 있다.
도 7c를 참조하면, 리미터(134_2)는 상한(V_UB) 및 하한(V_LB)을 가질 수 있고, 제1 제어 신호(CTR1)의 크기가 상한(V_UB)을 초과하는 경우 일정한 전압(V1c)을 가지는 제한된 신호(LIM)를 생성하는 한편, 하한(V_LB)에 미달하는 경우 일정한 전압(V2c)을 가지는 제한된 신호(LIM)를 생성할 수 있다. 즉, 도 7b의 예시와 상이하게, 제1 제어 신호(CTR1)의 크기가 미리 정해진 하한(V_LB)보다 작은 경우, 도 2의 LED 어레이(160)로부터 일정한 세기의 빛이 발하도록, 리미터(134_2)는 일정한 전압(V2c)을 가지는 제한된 신호(LIM)를 생성할 수 있다.
일부실시예들에서, 컨버터 회로(134')의 리미터(134_2)는 생략될 수도 있고, 도 2를 참조하면, LED 드라이버(150)가 리미터(134_2)와 유사한 동작을 하는 리미터를 포함할 수도 있고, 컨버터 회로(134')는 상한과 하한의 제한 없이 제1 제어 신호(CTR1)를 변환 만하여 LED 드라이버(150)에 제2 제어 신호(CTR2)를 제공할 수도 있다. 일부 실시예들에서, 제1 제어 신호(CTR1)의 하한과 상한을 제한하는 리미터(134_2)의 기능이 컨버터 회로(134')와 LED 드라이버(150)에 각각 분리되어 구현될 수도 있다. 예를 들면, 컨버터 회로(134')에서 미리 정해진 하한보다 작은 크기의 제1 제어 신호(CTR1)가 처리될 수도 있고, LED 드라이버(150)에서 미리 정해진 상한보다 큰 크기의 제2 제어 신호(CTR2)가 처리될 수도 있다.
일부 실시예들에서, 컨버터 회로(134')는 디밍 오프 검출기를 더 포함할 수 있다. 예를 들면, 컨버터 회로(134')는 도 11의 디밍 오프 검출기(151)와 유사한 동작을 수행하는 디밍 오프 검출기를 더 포함할 수 있다. 디밍 오프 검출기의 예시는 도 11을 참조하여 후술될 것이다.
도 8a는 본 개시의 예시적 실시예에 따른 도 2의 LED 드라이버(150)의 예시를 나타내고, 도 8b는 본 개시의 예시적 실시예에 따라 도 8a의 LED 드라이버(150a)의 동작의 예시를 나타낸다. 도 8a에 도시된 바와 같이, LED 드라이버(150a)는 입력 전압(V_IN) 및 제2 제어 신호(CTR2)를 수신할 수 있고, LED 어레이(160a)에 LED 구동 전류(I_LED)를 제공할 수 있다. 일부 실시예들에서, LED 드라이버(150a)는 입력 전압(V_IN)을 LED 어레이(160a)에 제공할 수 있고, LED 구동 전류(I_LED)를 조절할 수도 있다.
LED 어레이(160a)는 직렬 연결된 복수의 LED들을 포함하는 LED 스트링(STR)을 포함할 수 있다. LED 스트링(STR)은 복수의 LED 그룹들(G1 내지 G4)을 포함할 수 있다. LED 그룹들(G1 내지 G4)은 적어도 하나의 LED를 포함할 수 있고, 다수의 LED가 직렬 연결된 LED 구성일 수 있고, 다수의 LED가 직렬 및 병렬 연결된 구성일 수 있다. 도 8a에 도시된 바와 같이, LED 스트링(STR)의 양단 및 LED 그룹들(G1 내지 G4)간 결합 지점들이 LED 드라이버(150a)와 접속될 수 있다.
LED 드라이버(150a)는 컨버터(152a) 및 복수의 전류원들(153a 내지 156a)을 포함할 수 있다. 컨버터(152a)는 제2 제어 신호(CTR2)를 변환함으로써 디밍 신호(DIM)를 생성할 수 있다. 예를 들면, 도 6을 참조하여 전술된 바와 같이, 제2 제어 신호(CTR2)는 가변 전류 혹은 가변 전압을 가질 수 있고, 컨버터(152a)는 제2 제어 신호(CTR2)를 변환함으로써 가변 전압을 가지는 디밍 신호(DIM)를 생성할 수도 있고, 전류원들(153a 내지 156a)의 구성 방법에 따라 가변 전류를 가지는 디밍 신호(DIM)를 생성할 수도 있다. 일부 실시예들에서, 컨버터(152a)는, 도 6의 리미터(134_2)와 유사하게, 제2 제어 신호(CTR2)를 상한 및/또는 하한으로 제한하는 리미터를 포함할 수도 있다. 또한, 일부 실시예들에서, 가변 전압으로 변환된 제2 제어 신호(CTR2)가 LED 드라이버(150a)에서 수신할 수 있는 디밍 신호(DIM) 범위에 대응하는 경우 컨버터(152a)는 생략될 수도 있다. 디밍 신호(DIM)는 복수의 전류원들(153a 내지 156a)에 제공될 수 있고, 복수의 전류원들(153a 내지 156a)의 전류들(I1 내지 I4)의 크기를 조절하는데 사용될 수 있다.
복수의 전류원들(153a 내지 156a)은 LED 스트링(STR)의 종단 및 LED 그룹들(G1 내지 G4)간 결합 지점들과 각각 접속될 수 있다. 도 8a에 도시된 바와 같이, 제1 전류원(153a)은 제1 그룹(G1)의 LED들을 통과하는 제1 전류(I1)를 제공할 수 있고, 제2 전류원(154a)은 제1 및 제2 그룹(G1, G2)의 LED들을 통과하는 제2 전류(I2)를 제공할 수 있고, 제3 전류원(155a)은 제1 내지 제3 그룹(G1 내지 G3)의 LED들을 통과하는 제3 전류(I3)를 제공할 수 있으며, 제4 전류원(156a)은 제1 내지 제4 그룹(G1 내지 G4)의 LED들을 통과하는 제4 전류(I4)를 제공할 수 있다. 제1 내지 제4 전류(I1 내지 I4)는 LED 구동 전류(I_LED)로서 LED 드라이버(150a)의 외부로 출력될 수 있다. 제1 내지 제4 전류원(153a 내지 156a)은 디밍 신호(DIM)에 응답하여 전류들(I1 내지 I4)을 각각 조절할 수 있다.
도 8a의 LED 드라이버(150a)는 전파 정류된 입력 전압(V_IN)의 크기를 추종하는 크기를 가지는 LED 구동 전류(I_LED)를 생성할 수 있다. 도 8b를 참조하면, 시점 t81에서 제1 내지 제4 전류원(153a 내지 156a)이 턴-오프된 상태로부터 제1 전류원(153a)이 턴-온될 수 있고, 이에 따라 LED 구동 전류(I_LED)는 제1 전류(I1)의 크기를 가질 수 있다. 시점 t82에서 제1 전류원(153a)이 턴-오프되고 제2 전류원(154a)이 턴-온될 수 있고, 이에 따라 LED 구동 전류(I_LED)는 제2 전류(I2)의 크기를 가질 수 있다. 유사한 방식으로, 시점 t83 및 시점 t84에서 제3 전류원(155a) 및 제4 전류원(156a)이 순차적으로 턴-온 될 수 있고, 이에 따라 LED 구동 전류(I_LED)는 제3 전류(I3)의 크기 및 제4 전류(I4)의 크기를 순차적으로 가질 수 있다.
시점 t85에서, 입력 전압(V_IN)이 하강함에 따라, 제4 전류원(156a)이 턴-오프되고 제3 전류원(155a)이 턴-온될 수 있고, 이에 따라 LED 구동 전류(I_LED)는 제3 전류(I3)의 크기를 가질 수 있다. 유사한 방식으로, 시점 t86 및 시점 t87에서, 제2 전류원(154a) 및 제1 전류원(153a)이 순차적으로 턴-온될 수 있고, 이에 따라 LED 구동 전류(I_LED)는 제2 전류(I2)의 크기 및 제1 전류(I1)의 크기를 순차적으로 가질 수 있다. 이와 같이, AC 전압(V_AC)으로부터 전파 정류된 입력 전압(V_IN)의 크기를 추종하는 전류를 생성함으로써 LED를 구동하는 방식은, AC 다이렉트 LED 구동 방식으로 지칭될 수 있고, LED 구동을 위한 AC/DC 컨버터 등을 대체함으로써 다양한 이점을 가질 수 있다. 본 명세서에 전체로서 참조되고, 본 출원과 동일 출원인이 출원한 한국 특허공보 제10-1490332호는 상기 AC 다이렉트 LED 구동 방식을 제안한 바 있다.
도 9는 본 개시의 예시적 실시예에 따른 도 2의 LED 드라이버(150)의 예시를 나타내는 도면이다. 도 8a의 LED 드라이버(150a)와 비교할 때, 도 9의 LED 드라이버(150b)는 전류 공급 회로(158)를 더 포함할 수 있다. 이하에서, 도 9에 대한 설명 중 도 8a에 대한 설명과 중복되는 내용은 생략될 것이다.
도 9를 참조하면, LED 드라이버(150b)는 컨버터(152b), 복수의 전류원들(153b 내지 156b) 및 전류 공급 회로(158)를 포함할 수 있고, LED 어레이(160b)에 LED 구동 전류(I_LED)를 제공할 수 있다. LED 드라이버(150b)는 제2 제어 신호(CTR2)에 따라 LED 구동 전류(I_LED)를 조절함으로써 LED 어레이(160b)가 발하는 빛의 세기를 조절할 수 있다. 낮은 빛의 세기에 대응하는 제2 제어 신호(CTR2)가 수신되는 경우, LED 구동 전류(I_LED)의 크기가 감소할 수 있고, 도 2의 전력 전달 회로(130)에 전달되는 전류(I_LED')의 크기 역시 감소할 수 있다. 이에 따라, 빛의 세기의 조절 범위가 큰 경우 전력 전달 회로(130)에 의한 양의 공급 전압(V_DD)의 생성이 용이하지 아니할 수 있다. 이를 해소하기 위하여, 후술되는 바와 같이 LED 드라이버(150b)는 전류 공급 회로(158)를 포함할 수 있다.
전류 공급 회로(158)는 디밍 신호(DIM)를 수신할 수 있고, 보충 전류(I_SP)를 생성할 수 있다. 예를 들면, 전류 공급 회로(158)는 디밍 신호(DIM)를 통해서 LED 구동 전류(I_LED)의 크기를 인식할 수 있고, 인식된 LED 구동 전류(I_LED)의 크기가 미리 정해진 기준치보다 낮은 경우, 보충 전류(I_SP)를 생성할 수 있다. 일부 실시예들에서, 전류 공급 회로(158)는 디밍 신호(DIM)에 따라 크기가 가변되는 보충 전류(I_SP)를 생성할 수도 있다. 전류 공급 회로(158)의 예시들은 도 10a 및 도 10b를 참조하여 후술될 것이다. 결과적으로, LED 구동 전류(I_LED) 및 보충 전류(I_SP)가 도 2의 전류(I_LED')로서 전력 전달 회로(130)에 제공될 수 있고, 전력 전달 회로(130)는 빛의 세기와 무관하게 안정적으로 양의 공급 전압(V_DD)을 생성할 수 있다.
일부 실시예들에서, 전류 공급 회로(158)는 전력 소모 및 발열을 감소시키도록 보충 전류(I_SP)를 생성할 수 있다. 예를 들면, 전류 공급 회로(158)는 입력 전압(V_IN)에 반비례하는 보충 전류(I_SP)를 생성할 수도 있고, 입력 전압(V_IN)의 주기의 일부 구간에서 실질적으로 영(zero)인 보충 전류(I_SP)를 생성할 수도 있다.
도 10a 및 도 10b는 본 개시의 예시적 실시예들에 따라 도 9의 전류 공급 회로(158)의 예시들을 나타내는 회로도들이다. 도 9를 참조하여 전술된 바와 같이, 도 10a 및 도 10b의 전류 공급 회로들(158a, 158b)은 디밍 신호(DIM)에 응답하여 보충 전류(I_SP)를 생성할 수 있고, 도 10a 및 도 10b에 도시된 바와 같이, 입력 전압(V_IN)으로부터 보충 전류(I_SP)를 생성할 수 있다.
도 10a를 참조하면, 전류 공급 회로(158a)는 연산 증폭기들(A11a, A12a, A13a), NMOS 트랜지스터(N11a) 및 저항들(R11a 내지 R17a)을 포함할 수 있다. 도 10a에서 전압들(V_A, V_SET, DIM, V_MAX)은 보충 전류(I_SP)가 출력되는 노드를 기준으로 하는 전압이다. 도 10a에 도시된 바에 따라, NMOS 트랜지스터(N11a)의 소스의 전압(V_A)은 아래 [수학식 2]와 같이 계산될 수 있다.
Figure PCTKR2018003009-appb-M000002
[수학식 2]에서 "R13a = R15a"인 경우 "V_A = V_SET - DIM"이므로, 보충 전류(I_SP)는 아래 [수학식 3]과 같이 계산될 수 있다.
Figure PCTKR2018003009-appb-M000003
[수학식 3]에 따라, 보충 전류(I_SP)의 크기는, 디밍 신호(DIM)의 전압이 "V_SET"을 초과하는 경우 근사적으로 영(zero)인 한편, 디밍 신호(DIM)의 전압이 "V_SET"에 미달하는 경우 디밍 신호(DIM)의 전압이 하강함에 따라 증가할 수 있다. 도 10a에 도시된 바와 같이, "V_SET"은 "V_MAX" 및 저항들(R11a, R12a)에 의해서 결정될 수 있다. 한편, 도 10a 전류 공급 회로(158a)의 연산 증폭기들(A11a, A12a)은 각각 저항들(R13a, R15a) 및 저항들(R14a, R16a)의 로딩 효과를 없애기 위한 것으로서, 일부 실시예들에서, 연산 증폭기들(A11a, A12a)는 모두 생략될 수도 있고, 하나의 연산 증폭기(A11a 또는 A12a)가 생략 될 수도 있다.
도 10b를 참조하면, 전류 공급 회로(158b)는 연산 증폭기들(A11b, A12b, A13b), NMOS 트랜지스터들(N11b, N12b, N13b), PMOS 트랜지스터들(P11b, P12b, P13b, P14b) 및 저항들(R11b 내지 R16b)을 포함할 수 있다. 도 10b에서 전압들(V_B, V_SET, DIM, V_MAX)은 보충 전류(I_SP)가 출력되는 노드를 기준으로 하는 전압이다. 도 10b에 도시된 바에 따라, NMOS 트랜지스터(N11b)의 드레인 전류(I_X) 및 NMOS 트랜지스터(N12b)의 드레인 전류(I_Y)는 아래 [수학식 4]와 같이 계산될 수 있다.
Figure PCTKR2018003009-appb-M000004
PMOS 트랜지스터 쌍(P11b, P12b)은 전류 미러를 형성할 수 있고, PMOS 트랜지스터 쌍(P13b, P14b) 또한 전류 미러를 형성할 수 있다. 이에 따라, PMOS 트랜지스터(P14b)의 드레인 전류(I_Z)는 아래 [수학식 5]와 같이, 전류(I_X) 및 전류(I_Y)의 차에 대응할 수 있다.
Figure PCTKR2018003009-appb-M000005
이에 따라, NMOS 트랜지스터(N13b)의 소스 전압(V_B)은 아래 [수학식 6]과 같이 계산될 수 있다.
Figure PCTKR2018003009-appb-M000006
"R11b = R14b = R15b"인 경우, "V_Z = V_SET - DIM"이므로, 보충 전류(I_SP)는 아래 [수학식 7]과 같이 계산될 수 있다.
Figure PCTKR2018003009-appb-M000007
[수학식 7]에 따라, 보충 전류(I_SP)의 크기는, 디밍 신호(DIM)의 전압이 "V_SET"을 초과하는 경우 근사적으로 영(zero)인 한편, 디밍 신호(DIM)의 전압이 "V_SET"에 미달하는 경우 디밍 신호(DIM)의 전압이 하강함에 따라 증가할 수 있다. 도 10b에 도시된 바와 같이, "V_SET"은 "V_MAX" 및 저항들(R12b, R13b)에 의해서 결정될 수 있다.
도 11은 본 개시의 예시적 실시예에 따른 도 2의 LED 드라이버(150)의 예시를 나타내는 블록도이다. 도 9의 LED 드라이버(150b)와 비교할 때, 도 11의 LED 드라이버(150c)는 디밍 오프 검출기(151) 및 디밍 오프 전류 공급 회로(159)를 더 포함할 수 있다. 이하에서, 도 11에 대한 설명 중 도 8a 및 도 9에 대한 설명과 중복되는 내용은 생략될 것이다.
도 11을 참조하면, LED 드라이버(150c)는 컨버터(152c), 복수의 전류원들(153c 내지 156c), 전류 공급 회로(158c), 디밍 오프 검출기(151) 및 디밍 오프 전류 공급 회로(159)를 더 포함할 수 있고, LED 어레이(160c)에 LED 구동 전류(I_LED)를 제공할 수 있다. LED 드라이버(150c)는 제2 제어 신호(CTR2)에 따라 LED 구동 전류(I_LED)를 조절함으로써 LED 어레이(160c)가 발하는 빛의 세기를 조절할 수 있다. 일부 실시예들에서, 도 7b를 참조하여 전술된 예시와 같이, 도 6의 외부 신호(EXT)에 상응한 제1 제어 신호(CTR1)의 크기가 미리 정해진 하한(V_LB)보다 작아지도록 하는 외부 신호(EXT)에 응답하여 도 2의 조명 기기(100)가 턴-오프되는 동안, 즉 LED 어레이(160c)로부터 빛이 발하지 아니하는 동안, 대기 상태에 해당하는 전력이 주변 부품(140)에 공급될 수 있다. 예를 들면, 도 2의 조명 기기(100)가 턴-오프 상태에서 다시 LED 어레이(160c)가 빛을 발할 수 있는 외부 신호(EXT)가 입력되는 경우, 예컨대 제1 제어 신호(CTR1)가 미리 정해진 하한(V_LB)보다 커지도록 하는 외부 신호(EXT)가 입력되는 경우, 주변 부품(140)이 외부 신호(EXT)를 정상적으로 수신하여 이에 상응한 제1 제어 신호(CTR1)를 제공할 수 있는 대기 상태에 있도록 하는 전력(예컨대, 대기 전력)만 주변 부품(140)에 공급될 수 있다.
전류 공급 회로(158c)의 보충 전류(I_SP)는 전술한 바와 같이 디밍 신호(DIM)가 미리 정해진 레벨에 이하로 입력되는 경우 디밍 신호(DIM)가 감소하면 증가할 수 있다. 일부 실시예들에서, 전류 공급 회로(158c)의 보충 전류(I_SP)는 도 8b에 도시된 LED 구동 전류(I_LED)와 유사하게, 입력 전압(V_IN)을 추종할 수 있고, 이에 따라 디밍 오프시 전류 공급 회로(158c)의 전력 소모는 조명 기기(100)에서 소모하는 대기 상태 전력 보다 클 수 있다. 따라서 디밍 오프 상태, 즉 대기 상태에서 전력 소모를 감소시키기 위하여 전류 공급 회로(158c)를 오프 상태로 만드는 것이 필요할 수 있다. 디밍 오프 상태에서 전류(I_LED)는 근사적으로 영이고 전류 공급 회로(158c)도 오프 되어 보충 전류(I_SP)도 근사적으로 영인 경우, 도 2 조명 기기(100)의 전류(I_LED')도 근사적으로 영이 될 수 있고, 이에 따라 전력 전달 회로(130)는 주변 부품(140)에 전력을 공급하는 것이 용이하지 아니할 수 있다.
이와 같은 디밍 오프 상태에서, 디밍 오프 전류 공급 회로(159)는 조명 기기(100)의 전력 소모를 감소시키는 동시에 주변 부품(140)에 대기 전력을 공급할 수 있는 오프 전류(I_OFF)를 공급할 수 있다. 디밍 오프 검출기(151)는 디밍 신호(DIM)로부터 디밍 오프 상태를 검출할 수 있고, 검출된 디밍 오프 상태에 따라 디밍 오프 신호(DIM_OFF)를 출력할 수 있다. 일부 실시예들에서, 디밍 오프 검출기(151)는 제2 제어 신호(CTR2)를 수신할 수 있고, 제2 제어 신호(CTR2)에 따라 디밍 오프 신호(DIM_OFF)를 출력할 수도 있다. 일부 실시예들에서, 디밍 오프 검출기(151)는 전력 전달 회로(130)로부터 디밍 오프 상태를 나타내는 별개의 신호, 예컨대 디밍 오프 제어 신호를 수신할 수 있고, 디밍 오프 제어 신호에 따라 디밍 오프 신호(DIM_OFF)를 출력할 수도 있다. 디밍 오프 신호(DIM_OFF)가 활성화되면, 전류 공급 회로(158c)는 턴-오프 되어 보충 전류(I_SP)는 근사적으로 영이 될 수 있는 한편, 디밍 오프 전류 공급 회로(159)는 턴-온이 되어 오프 전류(I_OFF)를 조명 기기(100)의 전력 전달 회로(130)로 공급할 수 있다.
전술된 바와 같이, LED 드라이버(150c)는, 도 2 조명 기기(100)가 대기 상태에 있을 때 주변 부품(140)에 대기 전력을 공급하기 위하여 디밍 오프 검출기(151) 및 디밍 오프 전류 공급 회로(159)를 포함할 수 있다. 그러나, 도 12를 참조하여 예시되는 바와 같이, 본 개시의 예시적 실시예들에 따라 도 2의 조명 기기(100)가 디밍 오프 상태에 있을 때 주변 부품(140)에 대기 전력을 공급하는 다양한 방법들이 가능한 점은 이해될 것이다.
도 12는 본 개시의 예시적 실시예에 따라 도 2의 전력 전달 회로(130)의 예시를 나타내는 블록도이다. 구체적으로, 도 12는 도 2 조명 기기(100)가 디밍 오프 상태에 있을 때 주변 부품(140)에 대기 전력을 공급하는 전력 전달 회로(130")을 도시한다. 도 12에 도시된 바와 같이, 전력 전달 회로(130")는, 도 11의 LED 드라이버(150c)에 포함된 디밍 오프 검출기(151) 및 디밍 오프 전류 공급 회로(159)와 유사하게, 디밍 오프 검출기(131) 및 디밍 오프 전류 공급 회로(139)를 포함할 수 있다. 이하에서, 도 12의 전력 전달 회로(130")는 도 9의 LED 드라이버(150b)로부터 전류를 공급받는 것으로 가정되고, 도 12는 도 9를 참조하여 설명될 것이다. 또한, 도 12에 대한 설명 중 도 3에 대한 설명과 중복되는 내용은 생략될 것이다.
도 12를 참조하면, 전력 전달 회로(130")는 레귤레이터 회로(132'), 컨버터 회로(134'), 디밍 오프 검출기(131) 및 디밍 오프 전류 공급 회로(139)를 더 포함할 수 있다. 레귤레이터 회로(132')는 도 9의 LED 드라이버(150b)로부터 LED 구동 전류(I_LED)와 보충 전류(I_SP)를 공급 받을 수 있고, 추가적으로 전력 전달 회로(130") 내의 디밍 오프 전류 공급 회로(139)로부터 오프 전류(I_OFF)를 공급 받을 수 있다. 도 12에 도시된 바와 같이, 전력 전달 회로(130")는 도 3의 전력 전달 회로(130')와 비교할 때, 디밍 오프 전류 공급 회로(139)에 전력을 공급하기 위해 입력 전압(V_IN)을 수신할 수 있다.
도 6의 제1 제어 신호(CTR1)의 크기가 미리 정해진 하한(V_LB)보다 작아지도록 하는 외부 신호(EXT)를 수신함으로써 도 2의 조명 기기(100)가 대기 상태에 들어가는 경우, LED 드라이버(150b)는 (예컨대, 도 11에서 예시적으로 도시한 디밍 오프 검출기(151)와 유사한 디밍 오프 검출기에 의해) 근사적으로 영인 LED 구동 전류(I_LED) 및 보충 전류(I_SP)를 제공할 수 있다. 일부 실시예들에서, 도 12 전력 전달 회로(130")에 포함된 디밍 오프 검출기(131)의 디밍 오프 신호(DIM_OFF)가 도 9의 LED 드라이버(150b)에 제공될 수 있고, 도 9의 LED 드라이버(150b)는 디밍 오프 신호(DIM_OFF)에 응답하여 근사적으로 영인 LED 구동 전류(I_LED) 및 보충 전류(I_SP)를 제공할 수도 있다.
디밍 오프 검출기(131)는 도 2의 조명 기기(100)가 대기 상태에 들어가는 경우, 제2 제어 신호(CTR2)로부터 디밍 오프 상태를 검출할 수 있고, 디밍 오프 신호(DIM_OFF)를 출력할 수 있다. 일부 실시예들에서, 디밍 오프 검출기(131)는 제1 제어 신호(CTR1)를 수신할 수 있고, 제1 제어 신호(CTR1)에 기초하여 디밍 오프 신호(DIM_OFF)를 출력할 수도 있다. 디밍 오프 신호(DIM_OFF)가 활성화되면 디밍 오프 전류 공급 회로(139)는 턴-온이 되어 오프 전류(I_OFF)를 전력 전달 회로(130")의 레귤레이터 회로(132')로 공급할 수 있다. 일부 실시예들에서, 레귤레이터 회로(132)의 일부분, 예를 들어 도 4의 션트 레귤레이터(132_2)는 활성화된 디밍 오프 신호(DIM_OFF)에 따라 턴-오프 될 수 있다.
일부 실시예들에서, 도 2의 조명 기기(100)가 대기 상태에 들어가는 경우, 레귤레이터 회로(132')에 포함된 션트 레귤레이터(예컨대, 도 4의 132_2)는 디밍 오프 신호(DIM_OFF)가 활성화되면 턴-오프될 수 있다. 도 5a 내지 도 5c를 참조하여 전술된 바와 같이, 레귤레이터 회로(132')에 포함된 션트 레귤레이터는 전류(I_LED')을 입력 받고 제1 양의 공급 전압(V_DD1)을 레귤레이션할 수 있다. 이에 따라, 디밍 오프 전류 공급 회로(139)의 오프 전류(I_OFF)의 평균 전류가 레귤레이터 회로(132')의 션트 레귤레이터에 제공되는 대신, 온전히 주변 부품(140)의 대기 상태에서 필요한 공급 전류가 되도록 제어하는 것이, 조명기기(100)의 대기 상태에서 소비 전력을 감소시키는데 유리할 수 있다. 유사하게, 도 11의 디밍 오프 전류 공급 회로(159)의 오프 전류(I_OFF)의 평균 전류 역시 온전히 주변 부품(140)의 대기 상태에 필요한 공급 전류가 되는 것이 유리할 수 있다. 이하에서, 디밍 오프 상태에서 레귤레이터 회로(132')를 제어하는 예시들이 도 13a 내지 도 13c를 참조하여 후술될 것이며, 도 11 및 도 12의 디밍 오프 전류 공급 회로(139, 159)의 예시들이 도 14a 내지 도 14c를 참조하여 후술될 것이다.
도 13a 내지 도 13c는 본 개시의 예시적 실시예들에 따른 도 4의 션트 레귤레이터(132_2)의 예시들을 나타내는 회로도들이다. 구체적으로, 도 13a 내지 도 13c는, 도 5a 내지 도 5c의 션트 레굴레이터들(132_2a, 132_2b, 132_2c)과 비교할 때, 디밍 오프 신호(DIM_OFF)를 수신할 수 있다. 이하에서, 도 13a 내지 도 13c에 대한 설명 중 도 5a 내지 도 5c에 대한 설명과 중복되는 내용은 생략될 것이다.
도 13a를 참조하면, 션트 레귤레이터(132_2a')는 활성화된, 즉 하이 레벨인 디밍 오프 신호(DIM_OFF)에 따라 인버터(INV)의 출력(G1)은 로우 레벨이 될 수 있고, NMOS 트랜지스터(N53)는 턴-오프될 수 있다. 이에 따라, 제너 다이오드(Z51)를 통과하는 전류가 차단될 수 있고, 결과적으로 션트 레귤레이터(132_2a')는 오프 상태가 될 수 있다. 도 13b를 참조하면, 션트 레귤레이터(132_2b')는 활성화된 디밍 오프 신호(DIM_OFF)에 따라 NMOS 트랜지스터(N53)는 턴-온될 수 있고, 이에 따라 NMOS 트랜지스터(N51)는 턴-오프될 수 있다. 결과적으로, 션트 레귤레이터(132_2b')는 오프 상태가 될 수 있다. 도 13c를 참조하면, 션트 레귤레이터(132_2c')는 활성화된 디밍 오프 신호(DIM_OFF)에 따라 NMOS 트랜지스터(N53)는 턴-온될 수 있고, 이에 따라 PMOS 트랜지스터(P51)는 턴-오프될 수 있다. 결과적으로 션트 레귤레이터(132_2c')는 오프 상태가 될 수 있다. 이상 도 13a 내지 도 13c를 참조하여 전술된 션트 레귤레이터들(132_2a', 132_2b', 132_2c')은 예시들일 뿐이며, 본 개시의 예시적 실시예들에 따라 디밍 오프 신호(DIM_OFF)에 응답하여 턴-오프되는 다양한 구조의 션트 레귤레이터들이 가능한 점은 이해될 것이다.
도 14a 내지 도 14c는 본 개시의 예시적 실시예들에 따라 도 2 조명 기기(100)의 대기 상태 전력 소모를 감소시키기 위한 예시들을 나타내는 도면들이다. 구체적으로, 도 14a는 본 개시의 예시적 실시예에 따라 도 11 및 도 12의 디밍 오프 전류 공급 회로(139, 159)의 동작 구간 및 디밍 오프 전류 공급 회로(139, 159)의 오프 전류(I_OFF)의 파형을 예시적으로 보이는 그래프이고, 도 14b 및 도 14c는 본 개시의 예시적 실시예들에 따라 도 11 및 도 12의 디밍 오프 전류 공급 회로(139, 159)의 예시들(139', 139")을 나타내는 블록도들이다. 이하에서, 도 14a 내지 도 14c는 도 12의 디밍 오프 전류 공급 회로(139)를 참조하여 설명될 것이나 도 11의 디밍 오프 전류 공급 회로(159)에도 동일하거나 유사한 내용이 적용되는 점은 이해될 것이다. 또한, 도 14b 및 도 14c에 대한 설명 중 중복되는 내용은 생략될 것이다.
도 14a를 참조하면, 도 12의 디밍 오프 전류 공급 회로(139)는 디밍 오프 신호(DIM_OFF)가 활성화 되면 조명 기기(100)의 대기 상태 전력 소모를 감소시키기 위해, 입력 전압(V_IN)의 매주기 마다 입력 전압(V_IN)이 전압(VIN_H)보다 작은 구간(예컨대, t91에서 t94 구간)에 활성화됨으로써 오프 전류(I_OFF)를 공급할 수 있다. 또한, 입력 전압(V_IN)이 전압(VIN_L)보다 크지만 전압(VIN_H)보다는 작은 구간(예컨대, t91에서 t92 구간 및 t93에서 t94 구간)에서 디밍 오프 전류 공급 회로(139)는 최대 오프 전류(IOFFmax)를 공급할 수 있고, 입력 전압(V_IN)이 전압(VIN_L)보다 작은 구간(예컨대, t92에서 t93 구간)에서 디밍 오프 전류 공급 회로(139)는 입력 전압(V_IN)이 감소함에 따라 감소하는 오프 전류(I_OFF)를 공급할 수 있다.
디밍 오프 전류 공급 회로(139)의 오프 전류(I_OFF)의 평균 전류가 주변 부품(140)의 대기 상태에서 요구되는 전류가 되기 위하여, 일부 실시예들에서 전류 공급 기간(예컨대, t91에서 t94 구간)은 고정된 상태에서 최대 오프 전류(IOFFmax)의 크기가 제어될 수도 있고, 일부 실시예들에서 최대 오프 전류(IOFFmax)는 고정된 상태에서 전압(VIN_H)의 크기를 제어하여 전류 공급 기간(예컨대, t91에서 t94 구간)이 연장되거나 단축되도록 제어될 수도 있다.
도 14b를 참조하면, 최대 오프 전류(IOFFmax)의 크기를 제어함으로써 디밍 오프 전류 공급 회로(139')가 생성하는 오프 전류(I_OFF)의 평균 전류가 주변 부품(140)의 대기 상태에서 요구되는 전류가 되도록 제어될 수 있다. 도 14b에 도시된 바와 같이, 디밍 오프 전류 공급 회로(139')는 입력 전압 레벨 검출기(139_1), 오차 증폭기(139_2), 레벨 쉬프터(139_3), 오프 레퍼런스 회로(139_4), 논리 게이트들(INV, OR), 연산 증폭기(A22), NMOS 트랜지스터들(N22, N24) 및 저항들(R22 내지 R24)을 포함 할 수 있다. 비활성화된, 즉 로우 레벨인 디밍 오프 신호(DIM_OFF)에 따라 인버터(INV)의 출력(SIG2)은 하이 레벨이 될 수 있고, OR_게이트(OR)의 출력(SIG3)은 하이 레벨이 될 수 있다. 이에 따라 NMOS 트랜지스터(N24)는 턴-온이 될 수 있고, NMOS 트랜지스터(N22)는 턴-오프 되어 오프 전류(I_OFF)는 근사적으로 영이 될 수 있다. 다른 한편으로, 활성화된, 즉 하이 레벨인 디밍 오프 신호(DIM_OFF)에 따라 인버터(INV)의 출력(SIG2)은 로우 레벨이 될 수 있고 OR_게이트(OR)의 출력(SIG3)은 입력 전압 레벨 검출기(139_1)의 출력(SIG1)에 따라 하이 레벨 혹은 로우 레벨이 됨으로써 NMOS 트랜지스터(N22)는 온 상태, 즉 오프 전류(I_OFF)를 공급하는 상태 혹은 오프 상태에 있을 수 있다.
디밍 오프 신호(DIM_OFF)가 활성화된 상태에서, 기 설정된 전압(VIN_H)보다 큰 입력 전압(V_IN)이 입력 전압 레벨 검출기(139_1)로 입력 되면, 출력(SIG1)은 하이 레벨이 될 수 있고, 이에 따라 NMOS 트랜지스터(N22)는 턴-오프 되어 오프 전류(I_OFF)는 근사적으로 영이 될 수 있다. 다른 한편으로, 기 설정된 전압(VIN_H)보다 작은 입력 전압(V_IN)이 입력 전압 레벨 검출기(139_1)로 입력 되면, 출력(SIG1과 SIG3)은 모두 로우 레벨이 될 수 있고, 이에 따라 NMOS 트랜지스터(N24)는 턴-오프될 수 있다. 따라서 디밍 오프 전류 공급 회로(139')는 정상 동작이 가능할 수 있고, 오프 전류(I_OFF)를 제1 양의 공급 전압(V_DD1) 노드에 공급할 수 있다.
오차 증폭기(139_2)는 기준 전압(VREF)과 저항들(R23, R24)에 의해 분압된 전압(VDIV)을 비교하고 증폭함으로써 전압(Ve)을 생성하고, 레벨 쉬프터(139_3)로 출력할 수 있다. 오프 레퍼런스 회로(139_4)는 레벨 쉬프터(139_3)의 출력 전압(Ve')을 입력 받아 제1 양의 공급 전압(V_DD1)을 기준으로 생성된 전압(VREF_OFF)을 출력할 수 있다. 오차 증폭기(139_2)의 출력 전압(Ve)은 접지 전압을 기준으로 생성된 전압인 한편, 오프 레퍼런스 회로(139_4)의 출력 전압(VREF_OFF)는 제1 양의 공급 전압(V_DD1)을 기준으로 생성된 전압이므로, 오차 증폭기(139_2)의 출력 전압(Ve)의 상승 혹은 하강에 따라 오프 레퍼런스 회로(139_4)의 출력 전압(VREF_OFF)은 제1 양의 공급 전압(V_DD1)을 기준으로 증가 혹은 감소할 수 있도록, 출력 전압(Ve)의 DC 레벨 쉬프팅이 필요할 수 있다. 레벨 쉬프터(139_3)는 이러한 DC 레벨 쉬프팅을 제공할 수 있고, 오차 증폭기(139_2)의 출력 전압(Ve)으로부터 DC 레벨 쉬프팅된 전압(Ve')을 출력할 수 있고, 오프 레퍼런스 회로(139_4)로 공급한다.
도 14b의 예시에서, 제1 양의 공급 전압(V_DD1)이 점진적으로 상승/하강하면 저항들(R23, R24)에 의해 분압된 전압(VDIV)도 점진적으로 상승/하강할 수 있다. 이에 따라 오차 증폭기(139_2)는 기준 전압(VREF)과 분압된 전압(VDIV)을 비교하여 그 오차를 증폭하여 점진적으로 하강/상승하는 오차 전압(Ve)을 출력할 수 있고, 레벨 쉬프터(139_3)의 출력 전압(Ve')도 점진적으로 하강/상승할 수 있다. 레벨 쉬프터(139_3)의 출력 전압(Ve')이 점진적으로 하강/상승함에 따라 오프 레퍼런스 회로(139_4)의 출력 전압(VREF_OFF)도 점진적으로 하강/상승할 수 있고, 디밍 오프 전류 공급 회로(139')의 최대 오프 전류(IOFFmax)도 점진적으로 하강/상승하여, 초기 제1 양의 공급 전압(V_DD1)의 상승/하강을 상쇄하는 방향의 피드백(즉, 네거티브 피드백) 제어가 제공될 수 있다. 이러한 피드백 제어에 따라, 오프 전류 공급 회로(139')는 주변 부품(140)의 대기 상태 전류를 공급하면서도 도 2 조명기기(100)의 소비 전력이 감소하도록 제어 할 수 있다.
디밍 오프 전류 공급 회로(139')의 최대 오프 전류(IOFFmax)는 아래 [수학식 8]와 같이 계산될 수 있다.
Figure PCTKR2018003009-appb-M000008
또한, 디밍 오프 전류 공급 회로(139')에 의한 제1 양의 공급 전압(V_DD1)은 아래 [수학식 9]와 같이 계산될 수 있다.
Figure PCTKR2018003009-appb-M000009
도 14c를 참조하면, 최대 오프 전류(IOFFmax)는 일정하게 고정된 상태에서 전압(VIN_H)의 크기를 제어함으로써 전류 공급 기간(예컨대, 도 14a의 t91에서 t94 구간)이 연장 혹은 단축되도록 제어될 수 있고, 이에 따라 디밍 오프 전류 공급 회로(139")의 전류(I_OFF)의 평균 전류가 주변 부품(140)의 대기 상태에서 요구되는 전류가 되도록 제어될 수 있다. 도 14c에 도시된 바와 같이, 디밍 오프 전류 공급 회로(139")는 입력 전압 레벨 검출기(139_1'), 오차 증폭기(139_2'), 오프 레퍼런스 회로(139_4'), 논리 게이트들(INV, OR), 연산 증폭기(A22), NMOS 트랜지스터들(N22, N24) 및 저항들(R22 내지 R26)을 포함 할 수 있다.
입력 전압 레벨 검출기(139_1')는 저항들(R25, R26), 감산기(SUB) 및 비교기(COMP)를 포함할 수 있다. 입력 전압(V_IN)이 저항들(R25, R26)에 의해 분압됨으로써 분압 전압(VIN_DIV)이 생성될 수 있다. 감산기(SUB)는 오차 증폭기(139_2')의 출력 전압(Ve)에서 분압 전압(VIN_DIV)을 감산함으로써 출력 전압(VIN_H')을 비교기(COMP)에 공급할 수 있고, 비교기(COMP)는 감산기(SUB)의 출력 전압(VIN_H')을 기준 전압(VCMP_R)과 비교함으로써 출력 전압(SIG1)을 생성할 수 있다. 오차 증폭기(139_2')의 출력 전압(Ve)이 상승/하강하면 전압(VIN_H')도 상승/하강할 수 있다. 따라서 디밍 오프 전류 공급 회로(139")의 오프 전류(I_OFF)의 전류 공급 기간(예컨대, 도 14a의 t91에서 t94 구간)이 연장/단축될 수 있다.
비활성화된, 즉 로우 레벨인 디밍 오프 신호(DIM_OFF)에 따라, 인버터(INV)의 출력(SIG2)은 하이 레벨이 될 수 있고, OR_게이트(OR)의 출력(SIG3)은 하이 레벨이 될 수 있다. NMOS 트랜지스터(N24)는 턴-온이 될 수 있고, NMOS 트랜지스터(N22)는 턴-오프 되어 오프 전류(I_OFF)는 근사적으로 영이 될 수 있다. 다른 한편으로, 활성화된, 즉 하이 레벨인 디밍 오프 신호(DIM_OFF)에 따라 인버터(INV)의 출력(SIG2)은 로우 레벨이 될 수 있고, OR_게이트(OR)의 출력(SIG3)은 입력 전압 레벨 검출기(139_1')의 출력(SIG1)에 따라 하이 레벨 혹은 로우 레벨이 됨으로써 NMOS 트랜지스터(N22)는 온 상태, 즉 오프 전류(I_OFF)를 공급하는 상태 혹은 오프 상태에 있도록 할 수 있다.
디밍 오프 신호(DIM_OFF)가 활성화된 상태에서, 감산기(SUB)의 출력 전압(VIN_H')이 비교기(COMP)의 기준 전압(VCMP_R)보다 높아지면, 출력(SIG1)은 하이 레벨이 될 수 있고 이에 따라 NMOS 트랜지스터(N22)는 턴-오프 되어 오프 전류(I_OFF)는 근사적으로 영이 될 수 있다. 다른 한편으로, 디밍 오프 신호(DIM_OFF)가 활성화된 상태에서, 감산기(SUB)의 출력 전압(VIN_H')이 비교기(COMP)의 기준 전압(VCMP_R)보다 낮아지면, 출력(SIG1)은 로우 레벨이 될 수 있고 NMOS 트랜지스터(N24)는 턴-오프 될 수 있다. 따라서 디밍 오프 전류 공급 회로(139")는 정상 동작이 가능할 수 있고, 오프 전류(I_OFF)를 제1 양의 공급 전압(V_DD1) 노드에 공급할 수 있다. 오차 증폭기(139_2')는 기준 전압(VREF)을 저항들(R23, R24)에 의해 분압된 전압(VDIV)과 비교하고 그 오차를 증폭함으로써 전압(Ve)을 입력 전압 레벨 검출기(139_1')의 감산기(SUB)로 출력할 수 있다. 오프 레퍼런스 회로(139_4')는 제1 양의 공급 전압(V_DD1)을 기준으로 생성된 일정한 전압(VREF_OFF)을 출력할 수 있다. 따라서 최대 오프 전류(IOFFmax)는 위의 [수학식 8]와 같이 계산되는 일정한 값을 가질 수 있다.
도 14c의 예시에서, 제1 양의 공급 전압(V_DD1)이 점진적으로 상승/하강하면 저항들(R23, R24)에 의해 분압된 전압(VDIV)도 점진적으로 상승/하강할 수 있다. 이에 따라 오차 증폭기(139_2)는 기준 전압(VREF)과 분압된 전압(VDIV)를 비교하여 그 오차를 증폭함으로써 점진적으로 하강/상승하는 오차 전압(Ve)을 출력할 수 있다. 오차 전압(Ve)이 점진적으로 하강/상승함에 따라 감산기(SUB)의 출력 전압(VIN_H')도 점진적으로 하강/상승할 수 있다. 따라서 디밍 오프 전류 공급 회로(139")의 오프 전류(I_OFF)의 전류 공급 기간(예컨대, 도 14a의 t91에서 t94 구간)이 단축/연장할 수 있다. 이러한 전류 공급 기간의 단축/연장은 초기 제1 양의 공급 전압(V_DD1)의 상승/하강을 상쇄하는 방향의 피드백(즉, 네거티브 피드백) 제어를 제공할 수 있다. 이러한 피드백 제어에 따라, 오프 전류 공급 회로(139")는 주변 부품(140)의 대기 상태 전류를 공급하면서도 도 2 조명기기(100)의 소비 전력이 감소하도록 제어 할 수 있다.
도 15a는 본 개시의 예시적 실시예에 따른 도 2의 LED 드라이버(150)의 예시를 나타내는 도면이고, 도 15b는 본 개시의 예시적 실시예에 따라 도 15a의 전류 공급 회로(158d)의 예시를 나타내는 도면이다. 구체적으로, 도 15a의 LED 드라이버(150d)는, 도 9의 LED 드라이버(150b)와 비교할 때, 동작 구간 선택 회로(151d)를 더 포함할 수 있고, 전류 공급 회로(158d)는 동작 구간 선택 회로(151d)로부터 동작 구간 신호(OP_INT)를 수신할 수 있다. 이하에서, 도 15a에 대한 설명 중 도 8a 및 도 9에 대한 설명과 중복되는 내용은 생략될 것이다.
도 15a를 참조하면, LED 드라이버(150d)는 컨버터(152d), 동작 구간 선택 회로(151d), 복수의 전류원들(153d 내지 156d) 및 전류 공급 회로(158d)를 포함할 수 있고, LED 어레이(160d)에 LED 구동 전류(I_LED)를 제공할 수 있다. 동작 구간 선택 회로(151d)는 디밍 신호(DIM) 및 동작 구간 제어 신호(OP_INT_CTR)를 수신할 수 있다. 동작 구간 제어 신호(OP_INT_CTR)는 전류 공급 회로(158d)에서의 전력 소모가 낮아질 수 있는 입력 전압(V_IN)의 동작 구간을 나타낼 수 있다. 예를 들면, 동작 구간 제어 신호(OP_INT_CTR)는 복수의 전류원(153d 내지 156d)들이 동작하는 동작 구간들 중에서, 제1 전류원(153d)이 동작하는 구간(예컨대, 도 8b에서 t81에서 t82 구간 및 t87에서 t88 구간)에서 활성화될 수도 있고, 제1 및 제2 전류원(153d, 154d)이 동작하는 구간(예컨대, 도 8b에서 t81에서 t83 구간 및 t86에서 t88 구간)에서 활성화될 수도 있고, 제1 내지 제4 전류원(153d 내지 154d)이 모두 비활성화된 임의의 구간(예컨대, 도 8b에서 시점 t81 이전의 임의의 구간 및 시점 t88 이후의 임의의 구간)에서 활성화될 수도 있다. 일부 실시예들에서, 동작 구간 제어 신호(OP_INT_CTR)는 제1 내지 제4 전류원(153d 내지 156d)이 턴-온 혹은 턴-오프되는 시점들에 기초하여 활성화될 수도 있고, 입력 전압(V_IN)의 크기에 기초하여 활성화될 수도 있다.
일부 실시예들에서, 동작 구간 제어 신호(OP_INT_CTR)가 활성화되고, 미리 정해진 기준치보다 낮은 LED 구동 전류(I_LED)에 대응하는 디밍 신호(DIM)가 수신되면, 동작 구간 신호(OP_INT)는 활성화(예컨대, 하이 레벨)될 수 있다. 전류 공급 회로(158d)는 활성화된 동작 구간 신호(OP_INT)에 응답하여 입력 전압(V_IN)이 상대적으로 낮은 구간 동안에만 보충 전류(I_SP)를 제공할 수 있고, 이에 따라 전류 공급 회로(158d)의 전력 소모가 감소될 수 있고, LED 드라이버(150d)의 전력 소모와 발열을 낮출 수 있다. 이때 전류 공급 회로(158d)의 보충 전류(I_SP)는, 예컨대 도 10a 및 도 10b를 참조하여 전술된 바와 같이, 디밍 신호(DIM)에 의존할 수도 있고, 입력 전압(V_IN)을 추종하거나 입력 전압(V_IN)에 반비례하는 전류일 수도 있으며, 임의의 전류 파형을 가질 수도 있고, 디밍 신호(DIM)와 무관한 일정한 크기를 가질 수도 있다.
도 15b를 참조하면, 도 10a의 전류 공급 회로(158a)와 비교할 때, 도 15b의 전류 공급 회로(158d')는 도 10a의 전류 공급 회로(158a)에 NMOS 트랜지스터(N12d)와 인버터(INV)를 더 포함할 수 있고, 동작 구간 신호(OP_INT)를 더 수신할 수 있다. 이하에서, 도 15b에 대한 설명 중 도 10a에 대한 설명과 중복되는 내용은 생략될 것이다. 활성화된, 예컨대 하이 레벨의 동작 구간 신호(OP_INT)가 수신되면, NMOS 트랜지스터(N12d)는 턴-오프 될 수 있고, 이에 따라 전류 공급 회로(158d')는, [수학식 3]에 예시된 바와 같은 보충 전류(I_SP)를 공급할 수 있다. 한편, 비활성화된, 예컨대 로우 레벨의 동작 구간 신호(OP_INT)가 수신되면, NMOS 트랜지스터(N12d)는 턴-온될 수 있는 한편, NMOS 트랜지스터(N11d)는 턴-오프될 수 있고, 이에 따라 보충 전류(I_SP)는 근사적으로 영(zero)일 수 있다.
일부 실시예들에서, 도 15b의 전류 공급 회로(158d')는 도 2의 전력 전달 회로(130) 내부에 구현될 수 있다. 예를 들면, 도 12의 디밍 오프 전류 공급 회로(139)가 동작 구간 신호(OP_INT)를 수신할 수 있고, 도 15b를 참조하여 전술된 전류 공급 회로(158d)의 기능과 동일하거나 유사한 기능을 수행할 수 있다. 또한 일부 실시예들에서, 도 15a의 전류 공급 회로(158d)는 동작 구간 신호(OP_INT)의 활성화 구간에서만 보충 전류(I_SP)를 공급할 수도 있다.
도 16a는 본 개시의 예시적 실시예에 따른 도 2의 전력 전달 회로(130)의 예시를 나타내는 도면이고, 도 16b는 본 개시의 예시적 실시예에 따라 도 16a의 디밍 오프 전류 공급 회로(139''')의 예시를 나타내는 도면이다. 구체적으로, 도 16a의 전력 전달 회로(130''')는, 디밍 오프 상태 뿐만 아니라 디밍 제어에 의해 LED 구동 전류(I_LED)가 부족한 상태에서도 레귤레이터 회로(132")에 전류를 제공하는 디밍 오프 전류 공급 회로(139''')를 포함할 수 있다. 도 12의 전력 전달 회로(130")와 비교할 때, 도 16a의 전력 전달 회로(130''')는 디밍 레벨 검출기(135)를 더 포함할 수 있고, 디밍 레벨 검출기(135) 및 디밍 오프 전류 공급 회로(139''')에 기인하여 (예컨대, 도 8a의 LED 드라이버(150a)로부터) LED 구동 전류(I_LED) 만을 공급받을 수 있다. 일부 실시예들에서, 디밍 레벨 검출기(135)는 디밍 오프 전류 공급 회로(139''')에 포함될 수도 있다. 이하에서, 도 16a의 전력 전달 회로(130''')는 도 8a의 LED 드라이버(150a)로부터 전류(I_LED)를 공급받는 것으로 가정되고, 도 16a에 대한 설명 중 도 12에 대한 설명과 중복되는 내용은 생략될 것이다.
도 16a를 참조하면, 전력 전달 회로(130''')는 레귤레이터 회로(132"), 컨버터 회로(134"), 디밍 오프 검출기(131'), 디밍 오프 전류 공급 회로(139''') 및 디밍 레벨 검출기(135)를 포함할 수 있다. 디밍 오프 전류 공급 회로(139''')는 디밍 오프 신호(DIM_OFF)를 수신하지 아니할 수 있고, 이에 따라 디밍 오프 신호(DIM_OFF)의 활성화 여부와 관계 없이 오프 전류(I_OFF)를 레귤레이터 회로(132")에 공급할 수 있다.
디밍 오프 전류 공급 회로(139''')는, 도 17a 내지 도 17c를 참조하여 후술되는 바와 같이, 보충 전류(I_SP)에 대응하는 전류를 제공할 수 있다. 디밍 레벨 검출기(135)는 컨버터 회로(134")로부터 제2 제어 신호(CTR2)를 수신하여 디밍 레벨 신호(DIM_LVL)를 생성할 수 있고, 디밍 오프 전류 공급 회로(139''')는 디밍 레벨 검출기(135)로부터 디밍 레벨 신호(DIM_LVL)을 수신할 수 있다. 일부 실시예들에서, 디밍 레벨 검출기(135)는 제1 제어 신호(CTR1)를 수신하여 디밍 레벨 신호(DIM_LVL)를 생성할 수도 있다. 제2 제어 신호(CTR2)가 미리 정의된 디밍 레벨 이하의 디밍 레벨에 대응하는 경우, 디밍 레벨 검출기(135)는 활성화된, 예컨대 하이 레벨의 디밍 레벨 신호(DIM_LVL)를 디밍 오프 전류 공급 회로(139''')에 제공할 수 있고, 그렇지 아니한 경우, 비활성화된, 예컨대 로우 레벨의 디밍 레벨 신호(DIM_LVL)를 디밍 오프 전류 공급 회로(139''')에 제공할 수 있다.
도 16b를 참조하면, 도 14b의 디밍 오프 전류 공급 회로(139')와 비교할 때, 도 16b의 디밍 오프 전류 공급 회로(139''')는 디밍 오프 신호(DIM_OFF) 대신 디밍 레벨 신호(DIM_LVL)를 수신할 수 있고, 도 14b의 디밍 오프 전류 공급 회로(139')의 구성요소들과 동일한 구성요소들을 포함할 수 있으며, 설명의 편의상 상호 대응하는 구성요소들은 동일한 참조부호들을 가진다. 이하에서 도 16b에 대한 설명 중 도 14b에 대한 설명과 중복되는 내용은 생략될 것이다.
제2 제어 신호(CTR2)에 대응하는 디밍 레벨이 미리 정의된 디밍 레벨(예컨대, 90%)이상인 경우, 디밍 레벨 검출기(135)는 비활성화된, 예컨대 로우 레벨의 디밍 레벨 신호(DIM_LVL)를 제공할 수 있다. 이에 따라, 턴-온된 NMOS 트랜지스터(N24) 및 턴-오프된 NMOS 트랜지스터(N22)에 의해서, 오프 전류(I_OFF)는 근사적으로 영(zero)이 될 수 있다. 다른 한편으로, 제2 제어 신호(CTR2)에 대응하는 디밍 레벨이 미리 정의된 디밍 레벨(예컨대, 90%)이하인 경우, 디밍 레벨 검출기(135)는 활성화된, 예컨대 하이 레벨의 디밍 레벨 신호(DIM_LVL)를 제공할 수 있다. 따라서, 입력 전압 레벨 검출기(139_1)의 출력(SIG1)에 따라 오프 전류(I_OFF)가 제1 양의 공급 전압(V_DD1) 노드에 공급될 수 있다.
도 16b의 네거티브 피드백 제어 시스템에서 오차 증폭기(139_2)는 두 입력들(VREF, VDIV)의 차에 (예컨대, 선형적으로) 비례하는 출력 전압(Ve)을 출력할 수 있다. 예를 들면, 출력 전압(Ve)은 기준 전압(VREF)보다 분압된 전압(VDIV)이 낮으면 증가할 수 있고, 기준 전압(VREF)보다 분압된 전압(VDIV)이 높으면 감소할 수 있다. LED 구동 전류(I_LED)가 최대의 값으로 공급되도록 하는 풀 디밍(예컨대, 100% 디밍) 조건에서, 제1 양의 공급 전압(V_DD1)은 최대값을 가질 수 있고, 이에 따라 오차 증폭기(139_2)의 출력 전압(Ve)은 최소 전압(Ve_min)을 가질 수 있다. 일부 실시예들에서, 오차 증폭기(139_2)의 출력 전압(Ve)이 최소 출력 전압(Ve_min)일지라도, 영(zero)이 아닌 오프 전류(I_OFF)가 생성될 수도 있다.
전술된 바와 같이, 오프 전류(I_OFF)는 펄스 파형을 가질 수 있고, 이에 따라 EMI(electromagnetic interference)와 같은 특성을 열화시킬 수 있다. 일부 실시예들에서, 이와 같은 풀 디밍 조건에서도, 조명 기기(예컨대 도 2의 100)가 양호한 특성을 가지도록, 디밍 오프 전류 공급 회로(139''')는 디밍 레벨이 미리 설정된 디밍 레벨(예컨대, 90%)이상인 경우 비활성화되는, 즉 로우 레벨의 디밍 레벨 신호(DIM_LVL)를 수신할 수 있고, 도 16b의 NMOS 트랜지스터(N22)가 턴-오프됨으로써, 오프 전류(I_OFF)는 근사적으로 영(zero)이 될 수 있다. 일부 실시예들에서, 도 16b의 회로 구성에 따라 오차 증폭기(139_2)의 출력 전압(Ve)이 이 최소 전압(Ve_min)이 되는 풀 디밍 조건에서, 도 16b의 디밍 오프 전류 공급 회로(139''')가 근사적으로 영(zero)인 오프 전류(I_OFF)를 제공할 수 있고, 디밍 레벨 검출기(135)가 생략될 수 있으며, 디밍 레벨 신호(DIM_LVL)는 항상 활성화된 상태, 예컨대 하이 레벨을 유지할 수 있다.
도 4를 참조하여 전술된 바와 같이, 도 4의 션트 레귤레이터(132_2)는 부하 전류(예컨대, 도 5a의 I_LOAD)보다 큰 전류(I_LED')가 수신 되어야 일정한 크기(V_DD1_NOM)의 제1 양의 공급 전압(V_DD1)을 유지할 수 있다. LED 구동 전류(I_LED)가 감소한 구간, 예컨대 도 8b에 도시된 바와 같이 입력 전압(V_IN)을 추종하는 LED 구동 전류(I_LED)가 근사적으로 영이거나, 도 8a의 디밍 신호(DIM)에 의해 LED 구동 전류(I_LED)가 감소한 구간에서는, 제1 양의 공급 전압(V_DD1)이 출력되는 노드에 접속된 캐패시터들(예컨대, 도 5a 내지 도 5c의 C51a, C51b, C51c)이 제1 양의 공급 전압(V_DD1)의 부하에 전류를 공급할 수 있다. LED 구동 전류(I_LED)의 평균 전류가 제1 양의 공급 전압(V_DD1)의 부하에 제공되는 전류보다 충분히 크고 캐패시터 값도 충분히 큰 경우, 레귤레이터 회로(132')가 공급하는 제1 양의 공급 전압(V_DD1)은 일정한 크기(V_DD1_NOM)로 유지될 수 있다.
디밍 신호(DIM)에 의해서 LED 구동 전류(I_LED)의 크기가 감소하는 경우, 캐패시터가 전류를 공급하는 기간이 연장될 수 있고, 이에 따라 제1 양의 공급 전압(V_DD1)에서 전압 강하가 발생할 수 있다. 디밍 레벨이 매우 낮은 경우(예컨대, 20%), 제1 양의 공급 전압(V_DD1)의 전압 강하는 더욱 커질 수 있고, 도 4에 도시된 바와 같이, 제1 양의 공급 전압(V_DD1)은 선형 레귤레이터들(132_6, 132_8)이 제2 및 제3 양의 공급 전압(V_DD2, V_DD3)을 정상적으로 공급할 수 있는 전압보다 낮은 전압이 될 수 있다. 이러한 문제를 해소하기 위하여, 도 9 등을 참조하여 전술된 바와 같이, 도 9의 전류 공급 회로(158)는 보충 전류(I_SP)가 제공할 수 있는 한편, 도 16a의 전력 전달 회로(130''')는 도 17a 내지 도 17c를 참조하여 후술되는 바와 같이, 디밍 오프(DIM_OFF)가 비활성화된 상태에서 도 9의 전류 공급 회로(158)와 유사한 기능을 수행할 수 있다.
도 17a 내지 도 17c는 본 개시의 예시적 실시예들에 따라, 도 16a의 전력 전달 회로(130''')와 도 16b의 디밍 오프 전류 공급 회로(139''')의 동작의 예시들을 나타낸다. 구체적으로, 도 17a 내지 도 17c는 디밍 레벨에 따른 전력 전달 회로(130''')와 디밍 오프 전류 공급 회로(139''')의 동작들을 나타내며, 설명의 편의상, 오프 전류(I_OFF)는 도 14a에서 도시한 파형과는 상이하게, 입력 전압(V_IN)이 미리 정의된 전압(예컨대, VIN_H)보다 작은 구간에서 일정한 크기를 가지는 것으로 가정된다. 이하에서, 도 17a 내지 도 17c는 도 16a 및 도 16b를 참조하여 설명될 것이다.
도 17a를 참조하면, 디밍 오프(DIM_OFF)가 활성화된 경우, LED 드라이버(예컨대, 도 8a의 150a)로부터 근사적으로 영인 LED 구동 전류(I_LED)가 공급될 수 있고, 레귤레이터 회로(132")의 션트 레귤레이터(예컨대, 도 4의 132_2)는 턴-오프될 수 있다. 도 17a에 도시된 바와 같이, 펄스 파형의 오프 전류(I_OFF)에 기인하여, 제1 양의 공급 전압(V_DD1) 은 오프 전류(I_OFF)가 공급되는 구간에는 상승할 수 있는 한편 오프 전류(I_OFF)가 근사적으로 영인 구간에는 하강할 수 있다. 이때, 제1 양의 공급 전압(V_DD1)의 평균 값(V_DD1_REG)은 도 16b의 디밍 오프 전류 공급 회로(139''')의 네거티브 피드백 제어에 의해 [수학식 9]와 같이 계산될 수 있다. 한편, 오프 전류(I_OFF)의 최대값(I_OFF_MAX)은 피드백 제어에 의해 오프 전류(I_OFF)의 평균 값이 제1 양의 공급 전압(V_DD1)의 부하에 제공되는 전류와 일치하도록 결정될 수 있다. 캐패시터(C51)의 캐패시턴스는 제1 양의 공급 전압(V_DD1)이 최소가 되는 시점에서도 레귤레이터 회로(132")의 선형 레귤레이터들(예컨대, 도 4의 132_6, 132_8)을 정상적으로 동작하게 하는 캐패시턴스 이상이 되도록 결정될 수 있다.
도 17b를 참조하면, 디밍 오프(DIM_OFF)가 비활성화 되었지만, 낮은 디밍 레벨(예컨대, 30%)에 기인하여 LED 구동 전류(I_LED)의 평균값이 제1 양의 공급 전압(V_DD1)의 부하에 제공되는 전류보다 작은 경우, 디밍 오프 전류 공급 회로(139''')는 오프 전류(I_OFF)의 평균(I_OFF_AVG)과 LED 드라이버의 전류(I_LED)의 평균(I_LED_AVG)의 합이 제1 양의 공급 전압(V_DD1)의 부하에 제공되는 전류와 일치하도록 피드백 제어를 수행할 수 있다. 즉 오프 전류(I_OFF)의 최대값(I_OFF_M)은, “I_OFF_AVG + I_LED_AVG”이 제1 양의 공급 전압(V_DD1)의 부하에 제공되는 전류와 일치하게 하는 값으로 결정될 수 있다.
도 17c를 참조하면, 디밍 레벨이 미리 정의된 디밍 레벨(예컨대, 90%) 이상인 경우, 비활성화된, 즉 로우 레벨의 디밍 레벨 신호(DIM_LVL)에 따라 NMOS 트랜지스터(N22)는 턴-오프 될 수 있고, 오프 전류(I_OFF)는 근사적으로 영이 될 수 있다. 하지만, 매우 높은 디밍 레벨에 기인하여 LED 드라이버(예컨대, 도 8a의 150a)로부터 수신되는 전류(I_LED)의 평균 전류가 부하 전류(I_LOAD)보다 매우 클 수 있고, 이에 따라 도 16a 레귤레이터 회로(132")의 션트 레귤레이터(예컨대, 도 4의 132_2)는 정상적으로 동작할 수 있으며, 제1 양의 공급 전압(V_DD1)은 일정한 크기(V_DD1_NOM)를 유지할 수 있다.
도 18a 및 도 18b는 본 개시의 예시적 실시예들에 따른 조명 기기의 예시들을 나타내는 블록도들이다. 구체적으로, 도 18a 및 도 18b는, 상이한 색온도를 가지는 LED들을 각각 포함하는 복수의 LED 서브어레이들을 포함하는 예시적인 조명 기기들(200, 300)을 나타낸다. 이하에서 도 18a 및 도 18b에 대한 설명 중 중복되는 내용은 생략될 것이다.
도 18a를 참조하면, 조명 기기(200)는 AC 전압(V_AC)을 공급받을 수 있고, 전파 정류기(202), 제1 및 제2 전력 전달 회로(213, 223), 주변 부품(214), 제1 및 제2 LED 드라이버(215, 225), 제1 및 제2 LED 서브어레이(216, 226)를 포함할 수 있다. 제1 및 제2 LED 서브어레이(216, 226)는 상이한 색온도의 LED들을 각각 포함할 수 있다. 예를 들면, 제1 LED 서브어레이(216)는 약 2500K의 색온도를 가지는 LED들을 포함할 수 있는 한편, 제2 LED 서브어레이(226)는 약 6500K의 색온도를 가지는 LED들을 포함할 수 있다. 제1 LED 서브어레이(216)에 제공되는 제1 LED 구동 전류(I_LED1) 및 제2 LED 서브어레이(226)에 제공되는 제2 LED 구동 전류(I_LED2)를 조절함으로써 조명 기기(200)가 발하는 빛의 색온도가 조절될 수 있다.
도 18a에 도시된 바와 같이, 제1 및 제2 LED 서브어레이(216, 226)에 각각 제공되는 제1 및 제2 LED 구동 전류(I_LED1, I_LED2)를 조절하기 위하여, 조명 기기(200)는 제1 및 제2 전력 전달 회로(213, 223)를 포함할 수 있다. 제1 전력 전달 회로(213)는, 제1 LED 드라이버(215)로부터 제1 LED 구동 전류(I_LED)의 적어도 일부(I_LED1')를 수신할 수 있고, 양의 공급 전압(V_DD)을 생성할 수 있다. 예를 들면, 제1 및 제2 전력 전달 회로(213, 223)는 도 3의 전력 전달 회로(130')와 동일하거나 유사한 구조를 가질 수 있다.
주변 부품(214)은 제1 및 제2 LED 서브어레이(216, 226)가 발하는 빛의 세기를 조절하기 위하여, 제1 제어 신호들(CTR11, CTR12)을 생성할 수 있고, 제1 제어 신호들(CTR11, CTR12) 중 하나(CTR11)는 제1 전력 전달 회로(213)로 전달되는 한편, 다른 하나(CTR12)는 제2 전력 전달 회로(223)로 전달될 수 있다. 제1 및 제2 전력 전달 회로(213, 223)는 제1 제어 신호들(CTR11, CTR12)을 변환함으로써 제2 제어 신호들(CTR21, CTR22)을 생성할 수 있고, 제1 및 제2 LED 드라이버(215, 225)에 각각 제공할 수 있다.
도 18b를 참조하면, 조명 기기(300)는 AC 전압(V_AC)을 공급받을 수 있고, 전파 정류기(302), 전력 전달 회로(313), 주변 부품(314), 제1 및 제2 LED 드라이버(315, 325), 제1 및 제2 LED 서브어레이(316, 326)를 포함할 수 있다. 도 18a의 조명 기기(200)와 비교할 때, 도 18b의 조명 기기(300)는 하나의 전력 전달 회로(313)를 포함할 수 있다. 도 18b에 도시된 바와 같이, 전력 전달 회로(313)는 제1 LED 구동 전류(I_LED1)의 적어도 일부(I_LED1') 및 제2 LED 구동 전류(I_LED2)의 적어도 일부(I_LED2')를 모두 수신할 수 있고, 전류들(I_LED1', I_LED2')로부터 양의 공급 전압(V_DD)을 생성할 수 있다. 일부 실시예들에서, 전력 전달 회로(313)는, 도 18b에 도시된 바와 상이하게, 하나의 LED 서브어레이(316)에 대응하는 전류(예컨대, I_LED1' 또는 I_LED2')만을 수신할 수도 있다. 또한, 전력 전달 회로(313)는 하나 이상의 제1 제어 신호(CTR1)로부터 2이상의 제2 제어 신호들(CTR21, CTR22)을 생성할 수 있다. 예를 들면, 도 18b에 도시된 바와 같이, 전력 전달 회로(313)는 제2 제어 신호들(CTR21, CTR22)을 제1 및 제2 LED 드라이버(315, 325)에 각각 제공할 수 있고, 제2 제어 신호들(CTR21, CTR22)에 따라 제1 및 제2 LED 구동 전류(I_LED1, I_LED2)는 조절될 수 있다.
비록 도 18a 및 도 18b에서 2개의 LED 서브어레이들을 포함하는 조명 기기들(200, 300)이 도시되었으나, 본 개시의 예시적 실시예들에 따라 조명 기기는 3개 이상의 LED 서브어레이들을 포함할 수 있는 점이 유의된다. 예를 들면, 조명 기기는 적색 LED, 녹색 LED, 청색 LED를 각각 포함하는 3개의 LED 서브어레이들을 포함할 수 있고, 3개의 LED 서브어레이들 각각에 공급되는 LED 구동 전류들은 제어 신호에 따라 독립적으로 조절될 수 있다. 또한, 도 18a 및 도 18b에 도시된 전력 전달 회로, LED 드라이버, LED 서브어레이의 조합은 예시일 뿐이며, 도 18a 및 도 18b와 상이한 조합을 포함하는 조명 기기도 본 개시의 기술적 사상의 범위에 포함되는 점은 이해될 것이다.
도 19는 본 개시의 예시적 실시예에 따라 LED를 포함하는 조명 기기에서 주변 부품에 전력을 공급하는 방법을 나타내는 순서도이다. 예를 들면, 도 19의 방법은 도 2의 전력 전달 회로(130)에 의해서 수행될 수 있다. 도 19를 참조하면, 조명 기기의 동작 방법은 단계들(S200, S400, S600)을 포함할 수 있고, 이하에서 도 19는 도 2를 참조하여 설명될 것이다.
단계 S200에서, LED 구동 전류 중 적어도 일부를 수신하는 동작이 수행될 수 있다. 예를 들면, 전력 전달 회로(130)는 LED 드라이버(150)로부터 LED 어레이(160)를 통과한 LED 구동 전류(I_LED)의 적어도 일부(I_LED')를 수신할 수 있다.
단계 S400에서, 적어도 하나의 양의 공급 전압을 생성하여 주변 부품에 공급하는 동작이 수행될 수 있다. 예를 들면, 전력 전달 회로(130)는 LED 드라이버(150)로부터 제공된 전류(I_LED')로부터 양의 공급 전압(V_DD)을 생성할 수 있다. 주변 부품(140)에 따라, 전력 전달 회로(130)는 복수의 양의 공급 전압들을 생성할 수도 있다. 주변 부품(140)은 전력 전달 회로(130)로부터 제공된 양의 공급 전압에 의해서 동작할 수 있다.
단계 S600에서, 주변 부품으로부터 수신된 제어 신호를 변환하여 LED 드라이버에 제공하는 동작을 수행할 수 있다. 예를 들면, 전력 전달 회로(130)는 주변 부품(140)으로부터 조명 기기(100)를 제어하기 위한 제1 제어 신호(CTR1)를 수신할 수 있고, 제1 제어 신호(CTR1)를 변환함으로써 LED 구동 전류(I_LED)를 제어하기 위한 제2 제어 신호(CTR2)를 생성할 수 있다. 일부 실시예들에서, 전력 전달 회로(130)는 가변 전압을 가지는 제1 제어 신호(CTR1)를 가변 전압 혹은 가변 전류를 가지는 제2 제어 신호(CTR2)로 변환할 수도 있으며, 비 전기적인 가변 광신호를 가지는 제2 제어 신호(CTR2)로 변환할 수도 있다. LED 드라이버(150)는 제2 제어 신호(CTR2)에 응답하여 조절된 LED 구동 전류(I_LED)를 LED 어레이(160)에 제공할 수 있다.
도 20a 및 도 20b는 본 개시의 예시적 실시예들에 따른 조명 기기(400a, 400b)를 나타내는 도면들이다. 이하에서, 도 20a 및 도 20b에 대한 설명 중 중복되는 내용은 생략될 것이다.
도 20a를 참조하면, 조명 기기(400a)는 소켓(410a), 전원부(420a), 방열부(430a), 광원(440a) 및 광학부(450a)를 포함할 수 있다.
소켓(410a)은 기존(legacy) 조명 기기와 대체 가능하도록 구성될 수 있다. 조명 기기(400a)에 공급되는 전력은 소켓(410a)을 통해서 인가될 수 있고, 예컨대 AC 전압이 소켓(410a)에 인가될 수 있다. 도 20a에 도시된 바와 같이, 전원부(420a)는 제1 전원부(421a) 및 제2 전원부(422a)로 분리되어 조립될 수 있다. 예를 들면, 제1 전원부(421a)는 도 2의 전파 정류기(120)를 포함할 수 있고, 제2 전원부(422a)는 LED 드라이버(150)의 적어도 일부를 포함할 수 있다. 도 1a 및 도 1b를 참조하여 전술된 바와 같이, 조명 기기(400a)에 포함되는 부품을 위한 양의 공급 전압을 생성하는 구성요소(예컨대, 도 1a의 11a 및 13a, 또는 도 1b의 13b)가 포함되는 경우, 전원부(420a)의 부피가 증가할 수 있을 뿐만 아니라 전원부(420a)의 발열에 기인하여 조명 기기(400a)의 특성이 열화될 수 있다. 다른 한편으로, 전술된 바와 같이, 본 개시의 예시적 실시예들에 따라, LED 구동 전류의 적어도 일부로부터 주변 부품을 위한 양의 공급 전압을 생성하는 경우, (예컨대, 제1 전원부(421a) 또는 제2 전원부(422a)가 생략됨으로써) 전원부(420a)의 부피가 감소될 수 있을 뿐만 아니라, 발열에 의한 조명 기기(400a)의 특성 열화도 해소될 수 있다.
방열부(430a)는 내부 방열부(431a) 및 외부 방열부(432a)를 포함할 수 있고, 내부 방열부(431a)는 광원(440a) 및/또는 전원부(420a)와 직접 연결될 수 있고, 이를 통해 외부 방열부(432a)로 열이 전달되게 할 수 있다. 본 개시의 예시적 실시예에 따라 감소된 발열에 기인하여, 내부 방열부(431a) 및 외부 방열부(432a)는 축소되거나 적어도 일부분이 제거될 수 있다. 광학부(450a)는 내부 광학부(미도시) 및 외부 광학부(미도시)를 포함할 수있고, 광원(440a)이 방출하는 빛을 고르게 분산시키도록 구성될 수 있다.
광원(440a)은 전원부(420a)로부터 전력을 공급받아 광학부(450a)로 빛을 방출할 수 있다. 광원(440a)은 복수의 LED 패키지(441a), 회로기판(442a) 및 적어도 하나의 집적 회로 패키지(443a)를 포함할 수 있다. 적어도 하나의 집적 회로 패키지(443a)는 본 개시의 예시적 실시예에 따른 전력 전달 회로, 주변 부품, LED 드라이버 중 적어도 일부를 포함할 수 있다.
복수의 LED 패키지(441a)는 동일한 파장의 빛을 발생시키는 동종(同種)일 수 있다. 또는 서로 상이한 파장의 빛을 발생시키는 이종(異種)으로 다양하게 구성될 수도 있다. 예를 들어, LED 패키지(441a)는 청색 발광소자에 황색, 녹색, 적색 또는 오랜지색의 형광체를 조합하여 백색광을 발하는 발광소자와 보라색, 청색, 녹색, 적색 또는 적외선 발광소자 중 적어도 하나를 포함하도록 구성될 수 있다. 이 경우, 조명 기기(400a)는 연색성(CRI)을 나트륨(Na)등에서 태양광 수준으로 조절할 수 있으며 또한 색 온도를 촛불(1500K)에서 파란하늘(12000K) 수준으로 다양한 백색광을 발생시킬 수 있으며, 필요에 따라서는 보라색, 청색, 녹색, 적색, 오렌지색의 가시광 또는 적외선을 발생시켜 주위 분위기 또는 기분에 맞게 조명 색을 조절 할 수 있다. 또한 식물 성장을 촉진 할 수 있는 특수 파장의 광을 발생시킬 수도 있다.
도 20b를 참조하면, 조명 기기(400b)는 소켓(410b), 방열부(430b), 광원(440b) 및 광학부(450b)를 포함할 수 있다. 도 17a의 조명 기기(400a)와 비교할 때, 도 20b의 조명 기기(400b)는 DOB(Driver On Board)로서 구현된 광원(440b)을 포함할 수 있다. 도 20b에 도시된 바와 같이, 광원(440b)은 회로기판(442b)을 포함할 수 있고, 회로기판(442b)에 실장된 적어도 하나의 LED 패키지(441b), 집적 회로 패키지(444b) 및 수동 소자(445b)를 포함할 수 있다. DOB는 조명 기기(400b)의 생산성, 무게 등에서 이점을 가질 수 있는 구조로서, 후술되는 바와 같이 본 개시의 예시적 실시예에 따른 주변 부품에 전력을 공급하기 위한 회로는 DOB의 구현을 용이하게 할 수 있다.
전술된 본 개시의 예시적 실시예들에 따라, 조명 기기(400b)에 포함되는 주변 부품에 전력을 공급하기 위한 회로는 감소된 전력소모, 공간을 제공하므로, DOB의 회로 기판(442b)에 실장될 수 있다. 일부 실시예들에서, 주변 부품 및 주변 부품에 전력을 공급하기 위한 회로는, 도 14b에 도시된 바와 같이 동일한 집적 회로 패키지(444b)에 포함될 수 있다. 일부 실시예들에서, 광원(440b)은 2이상의 집적 회로 패키지들을 포함할 수 있고, 주변 부품 및 주변 부품에 전력을 공급하기 위한 회로는 상이한 집적 회로 패키지들에 각각 포함될 수도 있다. 또한, 본 개시의 예시적 실시예들에 따라 회로 기판(442b)에 실장되는 수동 소자(445b)의 크기 역시 감소할 수 있다.
비록, 도 20b에서 방열부(431b)는 상호 분리된 내부 방열부(431b) 및 외부 방열부(432b)를 포함하는 것으로 도시되었으나, 일부 실시예들에서 조명 기기(400b)는 일체로 구현된 방열부를 포함할 수 있고, 일부 실시예들에서 조명 기기(400b)는 방열부를 포함하지 아니할 수도 있다. 즉, 본 개시의 예시적 실시예들에 따라 조명 기기(400b)의 전력 소모는 감소할 수 있으므로, 방열부(430b)가 축소되거나 제거될 수 있다.
도 21은 본 개시의 예시적 실시예에 따른 조명 기기(520)를 포함하는 홈-네트워크를 나타내는 도면이다. 가정내 무선 통신(ZigBee, WiFi, Bluetooth 등)을 활용하여 다른 기기들, 예컨대 벽 스위치(530), 무선 라우터(540), 가전기기(570), 도어락(580), 차고 출입문(590) 등이 무선 통신 허브(500)를 통해서 상호 통신할 수 있다. 또한, 모바일 폰(550) 등은 인터넷과 같은 네트워크(560)를 통해서 무선 통신 허브(500)에 접속할 수 있다. 조명 기기(520)는 허브(500)에 접속하기 위한 주변 부품을 포함할 수 있고, 주변 부품은 본 개시의 예시적 실시예에 따른 전력 전달 회로로부터 양의 공급 전압을 제공받을 수 있다. 또한, 조명 기기(520)에 포함된 주변 부품은 사물 인터넷(Internet of Things; IoT)을 지원할 수도 있다.
조명 기기(520)에 의한 조명의 밝기는 침실, 거실, 현관, 창고, 가전제품 등의 동작 상태 및 주위 환경/상황에 따라 자동으로 조절되거나 사용자의 제어에 의해서 조절될 수 있다. 예를 들면, TV(510)에서 나오는 TV 프로그램의 종류 또는 TV(510)의 화면 밝기에 따라 조명 기기(520)의 밝기가 자동으로 조절될 수 있다. 휴먼 드라마 등이 상영되어 아늑한 분위기가 필요할 때는 조명도 거기에 맞게 색 온도가 낮아지고 색감이 조절될 수 있다. 반대로 개그프로그램과 같은 가벼운 분위기에서는 조명도 색 온도가 높아지고 푸른색 계열의 백색조명으로 조절될 수 있다.
이상에서와 같이 도면과 명세서에서 예시적인 실시예들이 개시되었다. 본 명세서에서 특정한 용어를 사용하여 실시예들을 설명되었으나, 이는 단지 본 개시의 기술적 사상을 설명하기 위한 목적에서 사용된 것이지 의미 한정이나 특허청구범위에 기재된 본 개시의 범위를 제한하기 위하여 사용된 것은 아니다. 그러므로 본 기술분야의 통상의 지식을 가진 자라면 이로부터 다양한 변형 및 균등한 타 실시예가 가능하다는 점을 이해할 것이다. 따라서, 본 개시의 진정한 기술적 보호범위는 첨부된 특허청구범위의 기술적 사상에 의해 정해져야 할 것이다.

Claims (19)

  1. 조명 기기에 포함되는 부품에 전력을 공급하기 위하여, LED(light emitting diode)를 통과한 LED 구동 전류 중 적어도 일부로부터 적어도 하나의 양의 공급 전압을 생성하도록 구성된 레귤레이터 회로; 및
    상기 부품으로부터 제1 제어 신호를 수신하고, 상기 제1 제어 신호를 변환함으로써 상기 LED 구동 전류를 제어하기 위한 제2 제어 신호를 출력하도록 구성된 컨버터 회로를 포함하는 장치.
  2. 청구항 1에 있어서,
    상기 레귤레이터 회로는, 상기 LED 구동 전류 중 상기 적어도 일부로부터 제1 양의 공급 전압을 생성하도록 구성된 션트(shunt) 레귤레이터를 포함하는 것을 특징으로 하는 장치.
  3. 청구항 2에 있어서,
    상기 제1 또는 제2 제어 신호에 기초하여, 디밍(dimming) 오프 상태를 검출하는 디밍 오프 검출기; 및
    검출된 상기 디밍 오프 상태에 따라, 교류 전압으로부터 전파 정류된 입력 전압으로부터 생성된 전류를 상기 레귤레이터 회로에 제공하도록 구성된 전류 공급 회로를 더 포함하는 것을 특징으로 하는 장치.
  4. 청구항 3에 있어서,
    검출된 상기 디밍 오프 상태에 따라, 상기 션트 레귤레이터는 턴-오프되고, 상기 전류 공급 회로가 제공하는 상기 전류가 상기 제1 양의 공급 전압의 출력 노드로 제공되는 것을 특징으로 하는 장치.
  5. 청구항 2에 있어서,
    상기 제1 또는 제2 제어 신호에 기초하여, 디밍 레벨을 검출하는 디밍 레벨 검출기; 및
    검출된 상기 디밍 레벨에 따라, 교류 전압으로부터 전파 정류된 입력 전압으로부터 생성된 전류를 상기 레귤레이터 회로에 제공하도록 구성된 전류 공급 회로를 더 포함하는 것을 특징으로 하는 장치.
  6. 청구항 2에 있어서,
    상기 레귤레이터 회로는, 상기 제1 양의 공급 전압으로부터 제2 양의 공급 전압을 생성하도록 구성된 선형 레귤레이터를 포함하는 것을 특징으로 하는 장치.
  7. 청구항 6에 있어서,
    상기 레귤레이터 회로는, 상기 제1 양의 공급 전압으로부터 상기 션트 레귤레이터 및 상기 선형 레귤레이터 중 적어도 하나에 제공되는 기준 신호를 생성하도록 구성된 레퍼런스 회로를 포함하는 것을 특징으로 하는 장치.
  8. 청구항 1에 있어서,
    상기 컨버터 회로는, 가변 전압을 가지는 상기 제1 제어 신호를 가변 전류를 가지는 상기 제2 제어 신호, 가변 전압을 가지는 상기 제2 제어 신호 또는 가변 빛의 세기를 가지는 상기 제2 제어 신호로 변환하도록 더 구성된 것을 특징으로 하는 장치.
  9. 청구항 1에 있어서,
    상기 컨버터 회로는, 상기 제1 제어 신호가 미리 정해진 상한을 초과하는 경우, 일정한 레벨의 상기 제2 제어 신호를 출력하도록 더 구성된 것을 특징으로 하는 장치.
  10. 청구항 1에 있어서,
    상기 컨버터 회로는, 상기 제1 제어 신호가 미리 정해진 하한에 미달하는 경우, 일정한 레벨을 가지는 상기 제2 제어 신호를 출력하도록 더 구성된 것을 특징으로 하는 장치.
  11. 청구항 1에 있어서,
    교류 전압으로부터 전파 정류된 입력 전압으로부터 상기 입력 전압의 크기를 추종하는 크기를 가지는 상기 LED 구동 전류를 생성하고, 상기 제2 제어 신호에 기초하여 상기 LED 구동 전류의 크기를 조절하도록 구성된 LED 드라이버를 더 포함하는 장치.
  12. 청구항 11에 있어서,
    상기 LED 드라이버는, 상기 제2 제어 신호에 기초하여 상기 입력 전압으로부터 생성된 보충 전류를 상기 레귤레이터 회로에 제공하도록 구성된 전류 공급 회로를 포함하는 것을 특징으로 하는 장치.
  13. 청구항 12에 있어서,
    상기 LED 드라이버는, 상기 입력 전압 및 상기 LED 구동 전류 중 적어도 하나에 기초하여 동작 구간 신호를 생성하는 동작 구간 선택 회로를 더 포함하고,
    상기 전류 공급 회로는, 활성화된 상기 동작 구간 신호에 응답하여 상기 보충 전류를 출력하는 것을 특징으로 하는 장치.
  14. 청구항 1에 있어서,
    상기 적어도 하나의 양의 공급 전압으로부터 전력을 공급받고, 상기 조명 기기의 외부 신호로부터 상기 제1 제어 신호를 생성하도록 구성된 상기 부품을 포함하는 장치.
  15. 외부로부터 교류 전압이 공급되도록 구성된 조명 기기로서,
    적어도 하나의 LED를 포함하는 LED 어레이;
    상기 LED 어레이에 LED 구동 전류를 제공하도록 구성된 LED 드라이버;
    상기 LED 어레이를 통과한 상기 LED 구동 전류 중 적어도 일부로부터 적어도 하나의 양의 공급 전압을 생성하도록 구성된 레귤레이터 회로; 및
    상기 적어도 하나의 양의 공급 전압으로부터 전력을 공급받도록 구성된 회로를 포함하는 부품을 포함하는 조명 기기.
  16. 청구항 15에 있어서,
    상기 부품은, 상기 조명 기기의 외부 신호에 기초하여 상기 조명 기기를 제어하기 위한 제1 제어 신호를 생성하도록 더 구성되고,
    상기 조명 기기는, 상기 제1 제어 신호를 변환함으로써 상기 LED 구동 전류를 제어하기 위한 제2 제어 신호를 출력하도록 구성된 컨버터 회로를 더 포함하고,
    상기 LED 드라이버는 상기 제2 제어 신호에 기초하여 상기 LED 구동 전류를 조절하도록 더 구성된 것을 특징으로 하는 조명 기기.
  17. 청구항 16에 있어서,
    상기 LED 어레이는, 상이한 색온도의 LED들을 각각 포함하는 복수의 LED 서브어레이들을 포함하고,
    상기 LED 드라이버는 상기 제2 제어 신호에 기초하여 상기 복수의 LED 서브어레이들 각각에 공급되는 LED 구동 전류를 조절하도록 더 구성된 것을 특징으로 하는 조명 기기.
  18. 청구항 16에 있어서,
    상기 부품은, 통신 채널을 통해서 상기 외부 신호를 수신하도록 구성된 인터페이스 회로를 포함하는 것을 특징으로 하는 조명 기기.
  19. 청구항 16에 있어서,
    상기 부품은, 상기 조명 기기의 외부 환경으로부터 상기 외부 신호를 획득하도록 구성된 센서를 포함하는 것을 특징으로 하는 조명 기기.
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