KR20120030146A - 광 온도 이동이 있는 디머블 광원 - Google Patents

Abstract

조명 디바이스(1)는 전원 입력 단자들(2, 3)과 상기 전원 입력 단자들에 연결된 입력 단자들(31, 32)과 세 개의 출력 단자들(33, 35, 34)을 가지는 전력 공급원(30)을 포함하며, 상기 출력 단자들 중 하나는 공통 출력 단자(35)이다. 제1 출력부(36)는 제1 출력 단자 및 상기 공통 출력 단자에 의해 정의된다; 제2 출력부(37)는 제2 출력 단자 및 상기 공통 출력 단자에 의해 정의된다. 제1 LED 배열(110)은 제1 저항기(120)와 직렬로 제1 전력 공급원 출력부에 접속된다. 제2 LED 배열(210)은 제2 저항기(220)와 직렬로 제2 전력 공급원 출력부에 접속된다. 상기 전력 공급원은 제1 출력 단자(33)에서의 전압에서 제2 출력 단자(34)에서의 전압까지의 범위 내에서 공통 출력 단자(35)에서의 전압을 변화시키도록 제어 가능하다.

Description

광 온도 이동이 있는 디머블 광원{DIMMABLE LIGHT SOURCE WITH LIGHT TEMPERATURE SHIFT}

본 발명은 일반적으로 광원들로서 LED들을 포함하는 조명 디바이스에 관한 것이다.

고전력 LED들의 개발로 인해, 단지 표시등보다는 조명을 위한 광원으로서 LED들의 사용은 잘 알려져 있다. 조명 디바이스는 유럽에서는 전형적으로 230V @ 50Hz인, 전원으로부터 전력을 공급받는 것이 오히려 표준이다. LED들은 비교적 낮은 전압(전형적으로 대략 3V)을 필요로 하고 전류를 한쪽 방향으로만 흐르게 하기 때문에, 구동 회로들은 AC 전원에 기초하여 DC LED 전류를 생성하도록 발전해왔다. 그러나, 그러한 구동 회로들은 비교적 비싸다.

좀 더 단순한 접근법에서, LED들의 배열은 안정 저항기(ballast resistor)와 직렬로, 전원들에 직접 접속된다. AC 주기의 모든 반주기에서 LED 전류를 생성시켜 광 출력을 가능케 하기 위해, 그러한 두 개의 배열들은 역 병렬(anti-parallel)로 접속된다. 예를 들어, 70개의 LED들은 210V의 전압 강하를 수용할 것이고, 반면, 나머지 20V는 안정 저항기에 의해 수용될 것이라는 아이디어가 있을 수 있다. 전압 변화들은 안정 저항기에 의해 이루어질 수 있다.

이러한 접근법의 단순함, 그리고 그것에 의한 비교적 저렴한 구현이 어느 정도의 매력을 가짐에도 불구하고, 조명 디바이스가 디밍되는 것이 요구될 때에는 문제가 있다.

특정한 응용들에 대해, 조명 디바이스가 디밍되는 것이 요구될 뿐만 아니라, 디밍시에 출력 광의 색 온도가 낮은 값으로 이동되는 것이 요구된다. 이러한 요구는 작은 머리맡 램프들 또는 독서 램프들의 경우에 특히 중요하지만, 동일한 특징이 바람직할 수 있는 다른 응용들이 있을 수 있다.

본 발명은 목적은 광원으로서, 단순한 방법으로 디밍 가능하며 동시에 디바이스의 광 출력은 자동적으로 낮은 색 온도로 이동하는, 복수의 LED들을 가진 단순하고 비용 효율적인 조명 디바이스를 제공하는 것이다.

본 발명의 중요한 양태에 따르면, 조명 디바이스에 대한 전력 공급원은 두 개의 출력부를 가진 단권 변압기(autotransformer)를 포함한다. LED들의 첫 번째 부분은 제1 출력부에 연결되며, LED들의 두 번째 부분은 제2 출력부에 연결된다. 단권 변압기의 설정을 변화시키는 것은 출력 전압들의 비율을 자동으로 변화시키고 , 따라서 전체적으로 광 출력의 색 온도를 바꾼다.

추가적인 유리한 설명들은 종속 청구항들에서 언급된다.

본 발명의 이러한 그리고 다른 양태들, 특징들 및 이점들은 도면들을 참조로 하여, 하나 이상의 바람직한 실시예들에 대한 아래의 묘사에 의해 더 설명될 것이다.
도 1은 조명 디바이스의 블럭도를 개략적으로 도시한다.
도 2는 단권 변압기를 포함하는 전압원의 바람직한 실시예의 블럭도를 개략적으로 도시한다.

도 1은 본 발명에 따른 조명 디바이스(1)의 블럭도를 개략적으로 도시한다. 조명 디바이스(1)는 AC 전원에 연결하기 위한 입력 단자들(2, 3)을 포함한다. 상기 조명 디바이스는 조명 디바이스(1)의 입력 단자들(2, 3)에 접속된 두 개의 입력 단자들(31, 32)과 세 개의 출력 단자들(33, 34, 35)을 가진 전압원(30)을 더 포함한다. 이러한 출력 단자들은 전압원(30)의 두 개의 출력들을 정의하며, 이 단자들 중 하나, 이 경우 중앙 단자(35)는 공통 단자(common terminal)이다. 더 상세하게는, 제1 출력 단자(33)는 공통 출력 단자(35)와 함께 부하 접속을 위한 제1 출력부(36)를 정의하고, 제2 출력 단자(34)는 공통 출력 단자(35)와 함께 부하 접속을 위한 제2 출력부(37)를 정의한다.

LED들의 제1 배열(110)은 제1 저항기(120)와 직렬로 접속되고, 이 직렬 구성은 전압원(30)의 제1 출력부(36)에 접속된다. 이 제1 LED 배열(110)은 전력 LED들(111)의 제1 직렬 구성 및 상기 제1 직렬 구성에 역 병렬로 접속된 전력 LED들(112)의 제2 직렬 구성을 포함한다. 이러한 직렬 구성에서 LED들의 수는 본 발명을 이해하는 데 중요하지 않다.

유사하게, LED들의 제2 배열(210)은 제2 저항기(220)와 직렬로 접속되고, 이 직렬 구성은 전압원(30)의 제2 출력부(37)에 접속된다. 이 제2 LED 배열(210)은 전력 LED들(211)의 제3 직렬 구성 및 상기 제3 직렬 구성에 역 병렬로 접속된 전력 LED들(212)의 제4 직렬 구성을 포함한다.

LED들(111, 112, 211, 212)은 조명 디바이스(1)에서 함께 가까이 장착되어, 사용자에게 인지되는 것으로서, 전체로서의 조명 디바이스(1)에 의해 생성된 전체적인 출력 광은 개별의 LED들(111, 112, 211, 212)의 개별 광 출력들의 혼합이 된다.

전형적으로, 제1 LED 배열(110)의 LED들(111, 112)은 바람직하게는 백색 전력 LED들이다. 그러나, 이러한 LED들 중 하나 이상은 색이 있는 LED들일 수 있다는 것도 가능하다. 어쨌든, LED들(111)의 제1 직렬 구성의 설계는 바람직하게는 LED들(112)의 제2 직렬 구성의 설계와 동일하며, 그것들은 상호간 같은 수의 특정 색의 LED들을 가진다.

전형적으로, 제2 LED 배열(210)의 LED들(211, 212)은 바람직하게는 적색 전력 LED들이다. 그러나, 이러한 LED들 중 하나 이상은 다른 색깔들을 가질 수 있다는 것도 가능하다. 어쨌든, LED들(211)의 제3 직렬 구성의 설계는 바람직하게는 LED들(212)의 제4 직렬 구성의 설계와 동일하며, 그것들은 상호간 같은 수의 특정 색의 LED들을 가진다.

어쨌든, LED들의 제3/제4 직렬 구성의 설계는 LED들의 제1/제2 직렬 구성의 설계와는 다르다.

본 발명의 요점은 제2 LED 배열(210)의 색이 제1 LED 배열(110)의 색보다 낮은 색 온도를 가지는 경우에도 적용 가능하다는 점이라는 것을 주의해야 한다. 예를 들어, 제2 LED 배열(210)이 오렌지색 또는 노란색 LED들을 가지는 반면, 제1 LED 배열(110)이 백색 LED들을 가지는 실시예가 가능할 수 있다.

공통 출력 단자(35)에서의 전압이 제1 출력 단자(33)의 전압과 제2 출력 단자(34)의 전압 사이의 범위에서 변화할 수 있는 반면, 제1 및 제2 출력 단자들(33, 34) 사이의 전압차가 항상 일정하도록 전압원(30)이 설계된다. 도 2는 구조적인 단순함의 이점을 가지는 전압원(30)의 실시예를 개략적으로 도시하는 블럭도이다. 이 실시예에서, 전압원(30)은 단권 변압기(300)를 포함한다. 단권 변압기들은 그것 자체가 공지되었기 때문에, 자세한 설명은 필요하지 않다. 일반적으로, 단권 변압기(300)는 다섯 개의 탭들(301, 302, 303, 304, 305)을 가진 단일 권선(310)을 포함한다.

단권 변압기(300)의 제1 탭(301)은 전압원(30)의 제1 입력 단자(31)에 접속된다.

단권 변압기(300)의 제2 탭(302)은 전압원(30)의 제2 입력 단자(32)에 접속된다.

단권 변압기(300)의 제3 탭(303)은 전압원(30)의 제1 출력 단자(33)에 접속된다.

단권 변압기(300)의 제4 탭(304)은 전압원(30)의 제2 출력 단자(34)에 접속된다.

이들 탭들(301, 302, 303, 304)은 고정된 탭들이다; 따라서, 입력 전압이 일정하게 유지되는 한, 전압원(30)의 제1 출력 단자(33)와 제2 출력 단자(34) 사이의 출력 전압은 항상 같은 값을 가진다는 것이 명백할 것이다. 바람직한 실시예에서, 제3 탭(303)은 제1 탭(301)과 일치하고, 제4 탭(304)은 제2 탭(302)과 일치하지만, 이것은 본 발명을 이해하는 데 필수적인 것은 아니다.

단권 변압기(300)의 제5 탭(305)은 전압원(30)의 공통 출력 단자(35)에 접속된다. 이 제5 탭(305)은 변압기의 권선의 길이를 따라 변위 가능한, 변위 가능 탭이어서, 이 탭에서의 전압은 그것의 위치에 따라 변한다. 변위 가능 탭의 위치는 사용자에 의해, 예를 들어, 탭에 부착된 손잡이, 휠 또는 핸들(도시되지 않음)을 조작하는 것에 의해 조정될 수 있다. 그러한 손잡이 또는 핸들은 사용자 입력(39)의 기능을 가진다(도 1을 참조).

제2 배열(210)은 적색 LED들(211, 212)로 구성되지만, 제1 배열(110)은 백색 LED들(111, 112)로 구성된다고 가정해보자. 사용자가 사용자 입력(39)을 조작하여 공통 출력 단자(35)에서의 전압이 제2 출력 단자(34)에서의 전압과 동일할 때(도 2에서, 제5 탭(305)이 아래쪽 끝으로 이동), 전체 출력 전압은 제1 저항기(120)와 직렬 접속된 LED들(111, 112)의 제1 배열(110)에 걸린다. 따라서, 이 배열 내의 전류는 최고치이며, 그리고 광 출력은 밝은 백색 광이다.

사용자가 사용자 입력(39)을 조작하여, 제5 탭(305)이 권선의 아래쪽 끝에서 권선의 위쪽 끝으로 이동함에 따라, 공통 출력 단자(35)에서의 전압은 제1 출력 단자(33)에서의 전압으로 접근하여, 제2 출력부(37)에 걸친 전압이 증가하는 것과 동시에 제1 출력부(36)에 걸친 전압은 감소하게 된다. 따라서, 적색 출력 광의 광 레벨이 증가하는 것과 동시에, 백색 출력 광의 광 레벨은 감소한다. 직렬 저항기(120 및 220)의 적절한 설계에 의해, 전반적인 결과는 출력 광에서 적색 광의 상대적인 함량이 증가되는(낮은 색 온도로 이동) 반면, 조명 디바이스의 광 출력 레벨이 감소하게(디밍되게) 될 것이다.

제어 가능한 전압원(40) 대신에, 하나의 출력부에서의 전류가 증가되거나 감소될 때, 전체 전류가 일정하게 유지되도록 설계된, 제어 가능한 전류원이 사용될 수 있다는 점을 주의해야 한다.

요약하건데, 본 발명은 전원 입력 단자들에 연결된 입력 단자들(31, 32) 및 세 개의 출력 단자들(33, 35, 34)을 가지며, 상기 출력 단자들 중 하나는 공통 출력 단자(35)인, 전력 공급원(30) 및 전원 입력 단자들(2,3)을 포함하는 조명 디바이스(1)를 제공한다. 제1 출력부(36)는 제1 출력 단자 및 상기 공통 출력 단자에 의해 정의된다; 제2 출력부(37)는 제2 출력 단자 및 상기 공통 출력 단자에 의해 정의된다.

제1 LED 배열(110)은 제1 저항기(120)와 직렬로 제1 전력 공급원 출력부에 접속된다.

제2 LED 배열(210)은 제2 저항기(220)와 직렬로 제2 전력 공급원 출력부에 접속된다.

전력 공급원은 공통 출력 단자에서의 전압을 제1 출력 단자에서의 전압으로부터 제2 출력 단자에서의 전압까지의 범위 내에서 변화하도록 제어 가능하다.

본 발명이 도면들과 전술한 설명에 의해 자세하게 도시되고 설명되었지만, 이 분야의 숙련자에게 그러한 도시 및 설명은 설명적이거나 예시적이지, 제한적으로 간주되는 것이 아니라는 것은 명백하다. 본 발명은 개시된 실시예들에 국한되는 것은 아니다; 차라리, 첨부된 청구항들에서 정의된 본 발명의 보호 범위 내에서 몇몇 변경과 변형이 가능하다. 예를 들어, 각각의 LED 배열은 도 1에서 도시된 구성과 다른 구성을 가질 수 있다. 예를 들면, LED 배열은 LED 유닛들의 직렬 구성으로서 구현될 수 있으며, 각각의 LED 유닛은 적어도 하나의 제2 LED에 역 병렬로 접속된 적어도 하나의 제1 LED를 포함한다. 또한, 다른 사다리 구성들도 생각할 수 있다. 더욱이, 배열이 역 병렬 LED들을 가지는 것을 필요로 하지는 않는다: 만약 배열에 브릿지 정류기(bridge rectifier) 또는 다른 타입의 정류기들이 제공된다면, 상기 배열은 한 방향성 LED들로만으로 구성될 수 있어, 상품 개수의 절약을 제공할 수 있다.

도면들, 명세서 및 첨부된 청구항들에 대한 연구로부터 청구된 발명을 실시하는데 있어서, 이 분야의 숙련자들에 의해 개시된 실시예들에 대한 다른 변형들이 이해될 수 있고, 달성될 수 있다. 청구항들에서, "포함하는(comprising)"이라는 단어는 다른 요소들 또는 단계들을 배제하는 것은 아니고, 부정관사 "a" 또는 "an"은 복수를 배제하는 것은 아니다. 특정한 측정 수단들이 상호 다른 종속 청구항들에서 언급되었다는 단순한 사실은 이러한 측정 수단들의 조합이 유리하게 사용될 수 없다는 것을 암시하지는 않는다. 청구항들에서 임의의 참조 표시들은 범위를 제한하는 것으로 해석되어서는 안된다.

Claims (8)

1. 조명 디바이스(1)로서,
   AC 전원에 연결하기 위한 전원 입력 단자들(2, 3),
   상기 전원 입력 단자들에 연결된 입력 단자들(31, 32) 및 세 개의 출력 단자들(33, 35, 34)을 가지는 제어 가능한 전력 공급원(30) - 상기 출력 단자들 중 하나는 공통 출력 단자(35)이며, 제1 출력부(36)는 제1 출력 단자(33)와 상기 공통 출력 단자(35)에 의해 정의되고, 제2 출력부(37)는 제2 출력 단자(34)와 상기 공통 출력 단자(35)에 의해 정의됨 -,
   제1 저항기(120)와 직렬로 제1 전력 공급원 출력부(36)와 접속된 제1 LED 배열(110), 및
   제2 저항기(220)와 직렬로 제2 전력 공급원 출력부(37)와 접속된 제2 LED 배열(210)
   을 포함하고, 상기 제어 가능한 전력 공급원(30)은 상기 제1 출력 단자(33)에서의 전압에서 상기 제2 출력 단자(34)에서의 전압까지의 범위 내에서 상기 공통 출력 단자(35)에서의 전압을 변화시키도록 제어 가능한 조명 디바이스.
2. 제1항에 있어서, 상기 제어 가능한 전력 공급원(30)은,
   제1 전력 공급원 입력 단자(31)에 접속된 제1 고정 탭(301),
   제2 전력 공급원 입력 단자(32)에 접속된 제2 고정 탭(302),
   제1 전력 공급원 출력 단자(33)에 접속된 제3 고정 탭(303),
   제2 전력 공급원 출력 단자에 접속된 제4 고정 탭(304), 및
   공통 전력 공급원 출력 단자(35)에 접속된 제5 탭(305)
   을 가지는 단일 권선(310)을 포함하는, 단권 변압기(300)를 포함하며, 상기 제5 탭(305)은 상기 제3 고정 탭(303)의 위치와 상기 제4 고정 탭(304)의 위치 사이에 상기 권선(310)을 따라 변위 가능한 조명 디바이스.
3. 제1항에 있어서, 상기 제1 고정 탭은 상기 제3 고정 탭과 일치하는 조명 디바이스.
4. 제1항에 있어서, 상기 제2 고정 탭은 상기 제4 고정 탭과 일치하는 조명 디바이스.
5. 제1항에 있어서, 상기 두 개의 LED 배열들(110, 210)은 상호 다른 색 온도들을 가지는 혼합된 광 출력들을 생성하는 조명 디바이스.
6. 제1항에 있어서, 상기 제1 LED 배열(110)은 백색 LED들(111, 112)을 포함하고, 상기 제2 LED 배열(210)은 적색 LED들(211, 212)을 포함하는 조명 디바이스.
7. 제1항에 있어서, 상기 제2 LED 배열(210)의 상기 LED들의 전체적인 출력 광의 상관된 색 온도는 상기 제1 LED 배열(110)의 상기 LED들의 전체적인 출력 광의 상관된 색 온도보다 낮은 조명 디바이스.
8. 제1항에 있어서, LED 배열(110, 210)은 전력 LED들(111, 211)의 제1 직렬 구성 및 상기 제1 직렬 구성에 역 병렬(anti-parallel)로 접속된 전력 LED들(112, 212)의 제2 직렬 구성을 포함하는 조명 디바이스.

Images