KR20100096230A

KR20100096230A - Ｌｅｄ 램프 컬러 제어 시스템 및 방법

Info

Publication number: KR20100096230A
Application number: KR1020107014991A
Authority: KR
Inventors: 제임스 게인즈; 베른드 클로버그; 요세푸스 에이. 엠. 반 에르프
Original assignee: 코닌클리즈케 필립스 일렉트로닉스 엔.브이.
Priority date: 2007-12-07
Filing date: 2008-12-02
Publication date: 2010-09-01
Also published as: BRPI0820957A2; JP5335809B2; WO2009072059A2; EP2352362A3; US8368315B2; PL2232951T3; KR101527712B1; EP2232951A2; WO2009072059A3; US20100264834A1; EP2232951B1; CN101889476A; ATE515924T1; CN101889476B; RU2481751C2; JP2011507227A; DK2232951T3; RU2010128098A; EP2352362A2; ES2369233T3

Abstract

LED 컨트롤러(58); 및 상기 LED 컨트롤러(58)에 동작 가능하게 접속된 복수의 LED 채널들(60) ― 상기 복수의 LED 채널들(60) 각각은 적어도 하나의 션트된 LED 회로(83)와 직렬로 채널 스위치(62)를 갖고, 상기 션트된 LED 회로(83)는 LED 소스(80)와 병렬로 션트 스위치(68)를 가짐 ― 을 갖는 LED 램프를 포함하는 LED 램프 컬러 제어 시스템 및 방법. 상기 LED 컨트롤러(58)는 상기 LED 소스(80)가 피드백 제어 가능한 범위에 있는지를 결정하고, 상기 LED 소스(80)가 상기 피드백 제어 가능한 범위에 있을 때는 상기 LED 소스(80)에 대한 측정된 광속을 저장하고, 상기 LED 소스(80)가 상기 피드백 제어 가능한 범위에 있지 않을 때는 상기 측정된 광속을 저장하는 것을 회피한다.

Description

ＬＥＤ 램프 컬러 제어 시스템 및 방법{LED LAMP COLOR CONTROL SYSTEM AND METHOD}

이 발명은 미국 에너지부(Department of Energy) 계약 번호 DE-FC26-05NT42342에 의해 수여된 미국 정부 지원으로 만들어졌다. 미국 정부는 이 발명에 일정한 권리를 갖는다.

이 명세의 기술분야는 전원, 특히, LED 램프 컬러 제어 시스템 및 방법이다.

전통적으로, 백열 및 형광 조명 장치들이 자동차 및 다른 운송 수단들에서 광원으로서 이용되었다. 그러나, 발광 다이오드(LED)의 기술의 현저한 진보에 따라 LED는, 그의 긴 동작 수명, 높은 효율, 및 로우 프로파일(low profile) 때문에, 운송 수단들에서 이용하기에 매력적인 것이 되었다. LED는 이제 거의 소형 형광 램프만큼 효율적으로 백색광을 생성할 수 있고, 효율은 증가할 것으로 기대된다. LED의 에너지 절약을 충분히 실현하기 위해서는, 그것을 구동하는 전자 회로도 효율적이어야 한다.

하나의 또는 제한된 수의 집적 회로들과 함께 다수의 상이한 컬러의 LED들을 이용하는, 일반 조명 응용을 위한, LED SIM(LED System-in-Module)과 같은, 일체 완비된(self-contained) LED 램프들이 개발되고 있다. 집적 회로들은 LED 램프를 위한 센싱, 구동, 및 제어 회로들을 포함한다. 사용자는 램프 컬러 및 강도를 제어할 수 있다.

가시 스펙트럼에 걸쳐서 광을 생성하기 위해, 상이한 컬러 LED들로부터 출력된 광은 특정한 비율로 조합되어 LED 램프로부터 소망의 컬러를 생성할 수 있다. 예를 들면, 하나의 LED는 적색(red) 광을 생성할 수 있고, 하나는 녹색(green) 광을 생성할 수 있고, 하나는 청색(blue) 광을 생성할 수 있다. 적색-녹색-청색(RGB) 조합은 소망되는 임의의 컬러를 생성할 수 있고 램프의 연색 지수(color rendering index; CRI)를 조정하기 위해 호박색(amber; A) 또는 백색(white; W)을 생성하는 LED로 보충될 수 있다. CRI는 램프가 일광 또는 백열 램프와 같은 표준 조명 소스에 비하여 물체들의 컬러를 얼마나 잘 연출하는지를 나타낸다. RGBA 및 RGBW는 각각 적색-녹색-청색-호박색 및 적색-녹색-청색-백색 4 LED 램프들을 나타낸다.

4 LED 램프 내의 각 LED 소스에의 전기 전류가 독립적으로 제어되어 램프가 풀 레인지(full range)의 컬러들 및 CRI들을 커버하게 한다. 4 LED 램프를 위한 하나의 전원 배열은 2개의 병렬 LED 채널들이 있고 그 LED 채널들 각각에 2개의 LED 소스가 직렬로 배열되는 것이다. 기본적인 전자 토폴로지는 각 채널을 통한 전류 흐름을 제어하는 채널 스위치를 갖는 히스테리틱 벅 컨버터(hysteretic buck converter)일 수 있다. 각 채널을 통한 전류 흐름의 펄스 폭 및 진폭 양쪽 모두가 가변적이다. 상위 및 하위 히스테리시스 동작 한계들이 펄스 진폭을 설정한다. 각 LED 소스에 병렬인 션트 스위치(shunt switch)가 그 특정한 LED 소스를 단락시키는 것에 의해 각 LED 소스를 통한 전류 흐름을 제어한다. 히스테리시스 한계들은 각 채널 내의 LED 소스들 중 하나에 대한 듀티 사이클을 최대화하도록 설정될 수 있다. 채널 전류는 각 채널 내의 하나의 LED 소스의 듀티 사이클이 최대화된 필요한 양의 광을 생성하기 위해 감소될 수 있다. 이것은 전자 회로에서 에너지를 절약하고, 일반적으로 보다 높은 전류에서보다 보다 낮은 전류에서 더 효율적으로 광을 방출하는, LED들에 의한 광의 효율적인 생성으로 귀착한다.

현 세대의 LED 램프들은 컬러들의 범위에 걸쳐서 광을 생성할 수 있지만, 특정한 조건 하에서는 다중색 LED 시스템에서의 일부 또는 모든 컬러들의 제어가 가능하지 않은 문제점들이 발생한다. 전류 레벨들 및 펄스 폭들을 설정하는 제한된 능력 때문에, 및 다양한 컴포넌트들 및 공급 값들에서의 허용 오차들 때문에, 획득될 수 있는 컬러 제어의 정확도는, 디밍 레벨, 컬러 좌표, LED 스펙트럼, 및 제어 알고리즘과 같은, 다수의 항목들에 의존한다. 만약 문제 영역들에 접근할 때 제어를 해제(release)하기 위한 아무런 조치도 취해지지 않는다면, LED 램프는 예측할 수 없는 거동 및 컬러 및 강도의 불안정을 나타낼 것 같다.

하나의 문제는 광속 측정 오류들(optical flux measurement errors)이다. 램프 시스템은 각 컬러를 생성하는 LED 소스들 ― LED 소스들은 PWM 모드에서 동작하고 있음 ― 로부터의 광의 광속을 개별적으로 측정한다. 특정한 시간들에서, LED 전류 파형들은 하나의 LED 소스 컬러만이 온(on)이고 그 LED 소스 컬러에 대한 속 측정(flux measurement)이 수행되도록 변경된다. 또한, 모든 LED 소스들이 오프(off)인 상태에서 배경 속 레벨(background flux level)이 측정된다. 포토다이오드와 같은 광속 측정 디바이스는 측정을 행할 때 고려되어야 하는 응답 시간을 갖는다. 광속 측정이 LED 전류 주파수에 관하여 매우 민감하게 반응하는 경우, 광속 신호는 전류 파형의 진동들에 민감하고, 이것은 실제 평균 광 레벨을 표현하지 못하는 광속 측정으로부터의 컬러 오류들을 초래할 수 있다. 광속 측정이 LED 전류 주파수에 관하여 매우 민감하게 반응하지 않는 경우, 광속 신호는 측정을 위한 최종 값에 안정되기 위해 큰 상승 시간(rise time)을 필요로 한다. LED 펄스 폭이 너무 좁은 경우, LED 소스는 측정이 행해지기 전에 오프일 수 있고, 불안정한 컬러 제어를 초래할 수 있다.

이 문제는 최대 펄스 폭이 1 ms이도록 1 kHz에서 동작하는 램프 시스템을 고려하는 것에 의해 설명될 수 있다. 광속 측정 디바이스가 20 μs에서 안정된다고 가정하면, 속 측정은 펄스가 시작된 후 20 μs, 즉, 최대 펄스 폭 안으로 2%에서 수행될 수 있다. 램프 사용자는 하나 이상의 컬러들에 대한 듀티 사이클이 최대 펄스 폭의 2% 미만이 될 컬러/강도 조합들을 선택할 수 있다. 예를 들면, 노르스름한 색들은 청색의 매우 작은 부분들을 포함하고; 청록 색들은 적색의 매우 작은 부분들을 포함하고; 분홍/자줏빛 색들은 녹색의 매우 작은 부분들을 포함한다. 특정한 컬러의 듀티 사이클이 2% 미만일 때, 속 측정은 그 특정한 LED 소스가 오프인 후에 일어나고, 제어 시스템은 광속의 거짓 판독을 획득할 것이다.

현 세대의 LED 램프들에 대한 광속 측정 및 컬러 제어에서는 다수의 추가적인 문제들이 종종 발생한다:

각 LED 소스에 병렬인 션트 스위치들의 상승 및 하강 시간들이 전체 펄스의 상당한 분수(significant fraction)일 수 있다;

히스테리시스 기간이 PWM 펄스 폭과 비슷할 수 있고, 따라서 전체 기간들과 동일한 평균 전류를 갖지 않는, 분수 히스테리시스 기간이 각 PWM 펄스에 존재한다;

히스테리시스 전류 파형의 상승 또는 하강 시간들이 너무 짧아서 전류 파형 내의 오버슈트 또는 언더슈트가 상당할 수 있다.

PWM 기간과 히스테리틱 전류 파형 기간 사이에 위상 고정(phase locking)이 일어나서, 광속 측정이 히스테리틱 전류 파형의 고정된 위상에서 체계적으로 일어나게 할 수 있다.

낮은 광 레벨에서의 높은 신호 대 잡음, 센서의 온도 의존성 따위로부터 큰 광 센서 오류들이 일어날 수 있다.

포토다이오드 고장, 간섭 따위로부터 잘못된 광속 측정 판독들이 일어날 수 있다.

히스테리틱 벅 컨버터에 의해 야기되는 LED 전류의 진동들이 포토다이오드 필터링이 더 이상 효과적이지 않고 속 측정들이 평균 속을 나타내지 않는 정도의 저주파수일 수 있다.

LED 소스 컬러들 중 하나에서 지나치게 큰 LED 효율이 일어나서, 그 특정한 컬러에 대하여 짧은 듀티 사이클을 초래할 수 있다.

상기 불리한 점들을 극복할 LED 램프 컬러 제어 시스템 및 방법을 갖는 것이 바람직할 것이다.

본 발명의 하나의 양태는 LED 컨트롤러; 및 상기 LED 컨트롤러에 동작 가능하게 접속된 복수의 LED 채널들 ― 상기 복수의 LED 채널들 각각은 적어도 하나의 션트된(shunted) LED 회로와 직렬로 채널 스위치를 갖고, 상기 션트된 LED 회로는 LED 소스와 병렬로 션트 스위치를 가짐 ― 을 갖는 LED 램프를 제공한다. 상기 LED 컨트롤러는 상기 LED 소스가 피드백 제어 가능한 범위에 있는지를 결정하고, 상기 LED 소스가 상기 피드백 제어 가능한 범위에 있을 때는 상기 LED 소스에 대한 측정된 광속을 저장하고, 상기 LED 소스가 상기 피드백 제어 가능한 범위에 있지 않을 때는 상기 측정된 광속을 저장하는 것을 회피한다(bypass).

본 발명의 다른 양태는 복수의 LED 채널들을 갖는 LED 램프를 제공하는 단계 ― 상기 복수의 LED 채널들 각각은 적어도 하나의 션트된 LED 회로와 직렬로 채널 스위치를 갖고, 상기 션트된 LED 회로는 LED 소스와 병렬로 션트 스위치를 가짐 ―; 상기 LED 램프에 대한 LED 램프 설정들을 초기화하는 단계; 상기 LED 소스가 피드백 제어 가능한 범위에 있는지를 결정하는 단계; 상기 LED 소스가 상기 피드백 제어 가능한 범위에 있을 때는 상기 LED 소스에 대한 측정된 광속을 저장하는 단계; 및 상기 LED 소스가 상기 피드백 제어 가능한 범위에 있지 않을 때는 상기 측정된 광속의 저장을 회피하는 단계를 포함하는 LED 램프 컬러 제어의 방법을 제공한다.

본 발명의 다른 양태는 복수의 LED 채널들을 갖는 LED 램프 ― 상기 복수의 LED 채널들 각각은 적어도 하나의 션트된 LED 회로와 직렬로 채널 스위치를 갖고, 상기 션트된 LED 회로는 LED 소스와 병렬로 션트 스위치를 가짐 ―; 상기 LED 램프에 대한 LED 램프 설정들을 초기화하는 수단; 상기 LED 소스가 피드백 제어 가능한 범위에 있는지를 결정하는 수단; 상기 LED 소스가 상기 피드백 제어 가능한 범위에 있을 때는 상기 LED 소스에 대한 측정된 광속을 저장하는 수단; 및 상기 LED 소스가 상기 피드백 제어 가능한 범위에 있지 않을 때는 상기 측정된 광속의 저장을 회피하는 수단을 포함하는 LED 램프 컬러 제어의 시스템을 제공한다.

본 발명의 전술한 및 다른 특징들 및 이점들은 첨부 도면들과 관련하여 읽히는, 현재 바람직한 실시예들에 대한 이하의 상세한 설명으로부터 더욱 명백해질 것이다. 상세한 설명 및 도면들은 첨부된 청구항들 및 그의 등가물들에 의해 정의되는 발명의 범위를 제한하기보다는, 단지 본 발명의 예증이 되는 것이다.

도 1은 본 발명에 따른 LED 램프 컬러 제어 시스템의 개략도이다.
도 2a-2b는 본 발명에 따른 LED 램프 컬러 제어 방법들의 순서도들이다.
도 3은 본 발명에 따른 LED 램프 컬러 제어 시스템의 다른 실시예의 개략도이다.

도 1은 본 발명에 따른 LED 램프 컬러 제어 시스템의 개략도이다. 이 예에서, LED 램프는 이중 채널 회로, 이중 LED 회로 램프이다. 즉, LED 램프는 2개의 LED 채널을 갖고 LED 채널마다 2개의 션트된 LED 회로를 갖는다.

컬러 제어 시스템을 채용하는 LED 램프(30)는 2개의 LED 채널(60)에의 전력을 제어하는, 특수 용도의 집적 회로(ASIC) 히스테리틱 컨트롤(40)에 동작 가능하게 접속된 마이크로컨트롤러(50)를 갖는, LED 컨트롤러(58)를 포함한다. 각 LED 채널(60)은 전압과 공통 사이에 직렬로 접속된 채널 스위치(62) 및 LED 회로(64)를 갖는다. 각 채널 스위치(62)는 ASIC 히스테리틱 컨트롤(40)로부터 채널 스위치 제어 신호(63)를 수신하여 LED 채널(60)을 통한 전류 흐름을 제어한다. 이 예에서, 각 LED 회로(64)는 2개의 션트된 LED 회로들(83) 및 저항(81)과 직렬로 된 인덕터(66)와 병렬로 된 다이오드(67)를 포함한다. 각 션트된 LED 회로(83)는 LED 소스(80)와 병렬로 션트 스위치(68)를 포함한다. LED 소스(80)는 소망의 컬러 또는 파장의 광을 생성하기 위해 서로에 직렬 및/또는 병렬로 접속된 하나 이상의 LED들을 포함한다. 션트 스위치들(68) 각각은 ASIC 히스테리틱 컨트롤(40)로부터 션트 스위치 제어 신호(69)를 수신한다. 션트 스위치(68)는 그것의 관련된 LED 소스 주위의 채널 전류를 단락시켜 그 관련된 LED 소스의 광 출력을 제어한다. 이 예에서, 기본적인 전자 토폴로지는 히스테리틱 벅 컨버터이다. LED 컨트롤러(58)는 LED 소스들(80)에 대한 측정된 광속과 같은 데이터를 저장하기 위한 데이터 저장 장치를 포함한다. 이 기술의 숙련자들은 LED 컨트롤러(58)는 단일 집적 회로 또는 소망의 기능을 제공하는 다수의 동작 가능하게 접속된 집적 회로들일 수 있다. 예를 들면, LED 컨트롤러(58)는 내장된 메모리(built-in memory)를 갖는 마이크로프로세서를 포함하는 단일 집적 회로일 수 있고, 또는 하나는 마이크로프로세서를 포함하고 다른 하나는 메모리를 포함하는 2개의 집적 회로일 수 있다.

각 LED 소스(80)의 컬러 출력은 특정한 목적을 위해 요구되는 LED 램프(30)로부터 광 출력을 생성하기 위해 선택될 수 있다. 하나의 실시예에서, LED 소스들은 적색-녹색-청색-호박색(RGBA)이다. 다른 실시예에서, LED 소스들은 적색-녹색-청색-백색(RGBW)이다. 하나의 실시예에서, 녹색 및 청색 광을 생성하는 LED 소스들(80)이 하나의 LED 채널(60)에 있을 수 있고 호박색 및 적색 광을 생성하는 LED 소스들(80)이 다른 LED 채널(60)에 있을 수 있다.

마이크로컨트롤러(50)는 컬러 명령 신호, 딤(dim) 명령 신호 따위와 같은 사용자 입력 신호들(42)을 수신한다. 마이크로컨트롤러(50)는 또한 특정한 응용을 위해 요구되는, 온도 센서 신호, 광 센서 신호 따위와 같은 마이크로컨트롤러 피드백 신호들(44)을 수신할 수 있다. 하나의 실시예에서, 피드백 신호들(44)은, 특정한 응용을 위해 요구되는, 온도 센서 신호, 광 센서 신호 따위와 같은 제어 피드백 신호들(52)로부터 ASIC 히스테리틱 컨트롤(40)에 의해 생성된다. 마이크로컨트롤러(50)는 하이 측(high side) 인에이블(HS enable) 신호(46) 및 로우 측(low side) 펄스 폭 변조(LS PWM) 신호(48)를 생성하고, 이 신호들은 사용자 입력 신호들(42), 및, 옵션으로, 마이크로컨트롤러 피드백 신호들(44)에 응답하여, ASIC 히스테리틱 컨트롤(40)에 제공된다.

ASIC 히스테리틱 컨트롤(40)은 또한 LED 채널들(60) 각각을 통한 전류를 나타내는 전류 피드백 신호들(54)을 수신하고 그 전류 피드백 신호들(54)에 응답하여 채널 스위치 제어 신호들(63)을 조정한다. ASIC 히스테리틱 컨트롤(40)은 HS 인에이블 신호들(46), LS PWM 신호들(48), 전류 피드백 신호들(54), 및, 옵션으로, 제어 피드백 신호들(52)에 응답하여 채널 스위치 제어 신호들(63) 및 션트 스위치 제어 신호들(69)을 생성한다.

동작 중에, 사용자는 사용자 입력 신호들(42)을 마이크로컨트롤러(50)에 제공하고, 마이크로컨트롤러(50)는 HS 인에이블 신호들(46) 및 LS PWM 신호들(48)을 생성한다. ASIC 히스테리틱 컨트롤(40)은 HS 인에이블 신호들(46) 및 LS PWM 신호들(48)을 수신하고 채널 스위치 제어 신호들(63) 및 션트 스위치 제어 신호들(69)을 생성한다. LED 컨트롤러(58)는 채널 스위치 제어 신호들(63) 및 션트 스위치 제어 신호들(69)을 생성할 때 아래 도 2와 관련하여 설명되는 LED 컬러 제어 방법을 구현할 수 있다. 도 1을 참조하면, 채널 스위치 제어 신호(63)는 LED 채널(60)을 통한 전류 흐름을 제어하기 위해 채널 스위치들(62) 각각에 제공되고 션트 스위치 제어 신호(69)는 관련된 LED 소스의 광 출력을 제어하기 위해 션트 스위치들(68) 각각에 제공된다. 하나의 실시예에서, ASIC 히스테리틱 컨트롤(40)은 LED 채널들(60)로부터 전류 피드백 신호들(54)을 수신하고 그 신호들에 응답한다. 다른 실시예에서, ASIC 히스테리틱 컨트롤(40)은 온도 센서(51)로부터의 온도 피드백 신호(53) 및/또는 하나 이상의 광속 센서들(optical flux sensors)(56)로부터의 광속 피드백 신호들(55)과 같은, 제어 피드백 신호들(52)을 수신하고 그 신호들에 응답한다. 광속 센서(56)는 상이한 LED 광 출력 레벨들에서의 광속 측정들을 위해 양호한 신호 대 잡음비를 허용하도록 포토다이오드 증폭기 이득의 몇 개의 개별 값들(discrete values)을 갖는, 증폭된 포토다이오드일 수 있다. 이 기술의 숙련자들은 LED 컨트롤러(58)가 특정한 조명 시스템 응용을 위해 요구되는 시스템 제어 신호들을 수신할 수 있다는 것을 이해할 것이다. 시스템 제어 신호들은 DALI 프로토콜, DMX 프로토콜 따위와 같은 유선 제어 스킴들, 또는 지그비(Zigbee) 프로토콜 따위와 같은 무선 제어 스킴들에 의해 및/또는 그러한 스킴들에 따라서 생성될 수 있다. 하나의 실시예에서, LED 컨트롤러(58)는 조명 시스템 내의 다른 램프들에게 발신 램프가 행한 것과 동일한 변경들을 행하도록 지시하기 위해 그 램프들에 시스템 제어 신호들을 송신할 수 있다. 예를 들면, LED 컨트롤러(58)는 방 안의 다른 램프들에게, 발신 램프에서의 전력 손실을 감소시키기 위해 요구될 수 있는, 발신 램프에서의 컬러 변경들과 조화하도록 광 컬러 출력을 변경하도록 지시하는 시스템 제어 신호를 송신할 수 있다.

같은 엘리먼트들은 같은 참조 번호들을 공유하는, 도 2a-2b는 본 발명에 따른 LED 램프 컬러 제어 방법들의 순서도들이다. 도 2a는 일정한 LED 전류를 갖는 LED 램프에 대한 순서도이다. 도 2b는 가변적인 LED 전류를 갖는 LED 램프에 대한 순서도이다. 하나의 실시예에서, LED 램프는 도 1에서 도시된 이중 채널 회로, 이중 LED 회로 램프이다. 다른 실시예에서, LED 램프는 도 3에서 도시된 4중 채널 회로, 단일 LED 회로 램프이다. 이 기술의 숙련자들은 도 2a-2b의 LED 컬러 제어 방법들은 임의의 수의 독립적으로 제어되는 LED 소스들이 개별 컬러들을 생성하는 임의의 LED 램프 구성에서 이용될 수 있다는 것을 이해할 것이다. 하나의 실시예에서, LED 램프는 특수 용도의 집적 회로(ASIC)를 채용한다. 다른 실시예에서, LED 램프는 개별 컴포넌트들을 채용한다.

이 LED 컬러 제어 방법들은 램프 입력 파라미터들이 LED 컬러들 중 하나 이상의 속 측정이 더 이상 가능하지 않은 조건들로 변경될 때, 즉, LED 컬러에 대한 LED 소스가 피드백 제어 가능한 범위의 밖에 있을 때 컬러 제어의 손실을 막는다. LED 램프는 각 컬러에 대한 최신의 유효한 측정된 광속을 저장하고 조건들이 유효한 속 측정을 허용하는 때에만 그 저장된 값을 측정된 광속에 대한 새로운 값으로 리프레시한다. LED 램프 컨트롤러에서 실행하는 소프트웨어는 조건들을 모니터하여 유효한 광속 측정들이 행해질 수 있는 때를 결정한다. 광속 피드백은 주로 연장된 시간 동안의 LED 소스 성능 열화(degradation)를 보정하기 위해 이용되고 열화는 아마 최대한의 출력으로 구동되는 LED 소스들에 대한 것이므로, 낮은 출력으로 구동되는 LED 소스들에 대한 측정된 광속에 대한 저장된 값을 일시적으로 이용하는 것은 LED 램프 성능에 최소의 영향을 미친다.

도 2a를 참조하면, 방법(200)은 LED 소스가 피드백 제어 가능한 범위에 있는지를 결정하는(220) 하나 이상의 방법들을 포함한다. 여기에서 정의된 피드백 제어 가능한 범위는, 광속을 나타내는 광속 피드백 신호와 같은 피드백 신호가 LED 소스의 응답하는 동작(responsive operation)을 허용하는 유용한 피드백을 컨트롤러에 제공하는, LED 램프 내의 LED 소스의 동작의 범위이다. LED 소스가 피드백 제어 가능한 범위에 있는지를 결정하는 것(220)의 예들은 LED 소스에 대한 펄스 폭이 펄스 폭 한계보다 더 큰지를 결정하는 것(206), LED 소스에 대한 측정된 광속에 대한 강도가 강도 한계보다 더 큰지를 결정하는 것(210), LED 소스에 대한 측정된 광속에 대한 신호 대 잡음비가 신호 대 잡음비 한계보다 더 큰지를 결정하는 것(212) 따위를 포함한다. 이 예들은 단독으로, 조합으로, 또는 요망되는 임의의 순서로 이용될 수 있다. 이 기술의 숙련자들은 LED 소스가 피드백 제어 가능한 범위에 있는지를 결정하는(220) 특정한 방법들은 특정한 응용 및 LED 램프 구성에 대하여 요구되는 대로 선택될 수 있다는 것을 이해할 것이다.

방법(200)은 201에서 시작되고 LED 램프에 대한 LED 램프 설정들을 초기화하는 것(202) 및 n 초 후에 광 측정 루프를 시작하는 것(204)을 포함한다. 이 기술의 숙련자들은 광 측정 루프에 들어갈 때 제1 광 측정은 언제든지 수행될 수 있고 n 초의 지연은 요구되지 않고, 그 후에 광 측정은 주기적으로 n 초마다 수행될 수 있다는 것을 이해할 것이다. i번째 컬러에 대한 펄스 폭 PW(i)가 펄스 폭 한계 PW lim보다 더 큰지가 결정된다(206). i번째 컬러에 대한 펄스 폭 PW(i)가 펄스 폭 한계 PW lim보다 더 크지 않은 경우, i번째 컬러가 최종 i 컬러인지가 결정된다(216). i번째 컬러가 최종 i 컬러인 경우, 방법(200)은 n 초 후에 광 측정 루프를 시작하는 것(204)으로 되돌아간다. i번째 컬러가 최종 i 컬러가 아닌 경우, i번째 컬러는 i+1 컬러로 증가(increment)되고 광 측정 루프는 다음 컬러에 대하여 i번째 컬러에 대한 펄스 폭 PW(i)가 펄스 폭 한계 PW lim보다 더 큰지를 결정하는 것(206)으로 계속된다. 방법(200)은 LED 컨트롤러(58)가 복수의 LED 채널들(60) 내의 LED 소스들(80) 각각에 대하여 LED 소스(80)가 피드백 제어 가능한 범위에 있는지를 결정하는 것으로 계속될 수 있다.

i번째 컬러에 대한 펄스 폭 PW(i)가 펄스 폭 한계 PW lim보다 더 큰 경우, i번째 컬러에 대한 광속이 측정되고(208) 그 광속에 대한 i번째 컬러에 대한 강도 Int(i)가 강도 한계 Int lim보다 더 큰지가 결정된다(210). 그 광속에 대한 i번째 컬러에 대한 강도 Int(i)가 강도 한계 Int lim보다 더 크지 않은 경우, i번째 컬러가 최종 i 컬러인지가 결정되고(216) 방법(200)은 계속된다. 그 광속에 대한 i번째 컬러에 대한 강도 Int(i)가 강도 한계 Int lim보다 더 큰 경우, 그 광속에 대한 i번째 컬러에 대한 신호 대 잡음비 S/N(i)가 신호 대 잡음비 한계 S/N lim보다 더 큰지가 결정된다(212). 그 광속에 대한 i번째 컬러에 대한 신호 대 잡음비 S/N(i)가 신호 대 잡음비 한계 S/N lim보다 더 크지 않은 경우, i번째 컬러가 최종 i 컬러인지가 결정되고(216) 방법(200)은 계속된다. 그 광속에 대한 i번째 컬러에 대한 신호 대 잡음비 S/N(i)가 신호 대 잡음비 한계 S/N lim보다 더 큰 경우, i번째 컬러에 대한 광속은 사용을 위해 저장된다(214). i번째 컬러가 최종 i 컬러인지가 결정되고(216) 방법(200)은 계속된다.

LED 램프에 대한 LED 램프 설정들을 초기화하는 것(202)은 컬러 설정, 딤 설정 등과 같은 LED 램프 설정들을 초기화하는 것을 포함할 수 있다. 초기 값들은 제조업자, 조명 설계자에 의해 미리 결정될 수 있고, 또는 이전의 사용으로부터의 저장된 사용자 입력들일 수 있다. 사용자 입력이 동작 중에 변경되는 경우, 방법(200)은 그 변경된 사용자 입력을 반영하기 위해 LED 램프에 대한 LED 램프 설정들을 초기화하는 것(202)에서 다시 시작할 수 있다.

n 초 후에 광 측정 루프를 시작하는 것(204)은 미리 결정된 수의 초 후에 광 측정 루프를 시작하는 것을 포함할 수 있다. 하나의 예에서, 측정 루프는 약 140 헤르츠의 주파수에 상당하는, 약 7 밀리초마다 광 측정 루프를 시작한다. 이 기술의 숙련자들은 그 시간은 컬러 아티팩트(color artifacts)(깜박임)의 지각을 막기 위해 선택될 수 있지만, 깜박임을 최소화하기 위해 다른 측정들이 취해진다면 수 분 정도의 더 느린 시간이 이용될 수 있다는 것을 이해할 것이다.

i번째 컬러에 대한 펄스 폭 PW(i)가 펄스 폭 한계 PW lim보다 더 큰지를 결정하는 것(206)은 그 펄스 폭이 펄스 폭 한계 미만인, 즉, 그 컬러에 대한 듀티 사이클이 2%와 같은 최대 듀티 사이클의 특정한 비율 미만인 경우에 임의의 컬러에 대한 새로운 광속 측정 및/또는 저장을 불능케 한다(disable). LED 소스에 대한 펄스 폭이 펄스 폭 한계보다 크지 않은 경우 그 LED 소스는 피드백 제어 가능한 범위에 있지 않다. 짧은 듀티 사이클에서도, 컬러 제어가 계속될 수 있도록, 가장 최근의 유효 속 측정은 유지된다. 저장된 광속 측정은 LED 램프가 새로운 유효 속 측정들이 행해질 수 있고 풀 컬러 제어가 다시 시작될 수 있는 피드백 제어 가능한 범위로 되돌아갈 때까지 이용된다. 비록 하나 이상의 컬러가 펄스 폭 한계 미만의 펄스 폭을 가질지라도, 펄스 폭 한계보다 높은 펄스를 갖는 컬러들에 대해서는 풀 컬러 제어가 유지될 수 있다. 피드백 제어 가능한 범위 밖에서, LED 소스들은 일반적으로, 낮은 듀티 사이클 및/또는 낮은 광 출력의 영역들과 같이, 하드하게 구동되지 않는다.

i번째 컬러에 대한 광속을 측정하는 것(208)은 광속 신호를 생성하는, 포토다이오드와 같은, 광 센서로 광속을 측정하는 것을 포함할 수 있다.

광속에 대한 i번째 컬러에 대한 강도 Int(i)가 강도 한계 Int lim보다 더 큰지를 결정하는 것(210)은 그 강도가 강도 한계보다 작을 때, 즉, 컬러/강도 선택이 LED 컬러들 중 하나 이상이 피드백 제어 가능한 범위 밖에 있게 할 때 임의의 컬러에 대한 새로운 광속 저장을 불능케 한다. LED 소스에 대한 측정된 광속에 대한 강도가 강도 한계보다 더 크지 않은 경우 LED 소스는 피드백 제어 가능한 범위에 있지 않다. 저장된 광속 측정은 새로운 속 측정들이 행해질 수 있고 풀 컬러 제어가 다시 시작될 수 있도록 LED 램프가 피드백 제어 가능한 범위로 복귀할 때까지 이용된다.

광속에 대한 i번째 컬러에 대한 신호 대 잡음비 S/N(i)이 신호 대 잡음비 한계 S/N lim보다 더 큰지를 결정하는 것(212)은 그 신호 대 잡음비가 신호 대 잡음비 한계보다 작을 때, 즉, 컬러/강도 선택이 LED 컬러들 중 하나 이상이 피드백 제어 가능한 범위 밖에 있게 할 때 임의의 컬러에 대한 새로운 광속 저장을 불능케 한다. LED 소스에 대한 측정된 광속에 대한 신호 대 잡음비가 신호 대 잡음비 한계보다 더 크지 않은 경우 LED 소스는 피드백 제어 가능한 범위에 있지 않다. 저장된 광속 측정은 새로운 속 측정들이 행해질 수 있고 풀 컬러 제어가 다시 시작될 수 있도록 LED 램프가 피드백 제어 가능한 범위로 복귀할 때까지 이용된다. 하나의 실시예에서, 상기 결정하는 것(212)은 광속 측정을 미리 결정된 횟수, 예를 들면 100회 행하는 것, 광속 측정들의 표준 편차를 계산하는 것, i번째 컬러에 대한 신호 대 잡음 비 S/N(i)으로서 그 표준 편차를 이용하는 것, 및 광속에 대한 i번째 컬러에 대한 신호 대 잡음 비 S/N(i)가 신호 대 잡음비 한계 S/N lim보다 더 큰지를 결정하는 것을 포함한다. 다수의 광속 측정들을 이용하는 것은 가짜 광속 측정들을 피하면서 신호 대 잡음비의 부식을 검출한다.

사용을 위해 i번째 컬러에 대한 광속을 저장하는 것(214)은 i번째 컬러에 대한 광속을 LED 컨트롤러에 저장하는 것을 포함할 수 있다. 저장된 광속은 LED 램프가 피드백 제어 가능한 범위 밖에서 동작하고 있을 때 피드백 신호로서 이용될 수 있다. 하나의 실시예에서, 저장된 광속은 미리 결정된 LED 전류에 대하여 시간에 걸쳐 추적될 수 있다. 저장된 광속이 저장된 광속 한계보다 작을 때, LED 컨트롤러는 사용자에게 LED 램프를 교체하도록 지시하는 LED 램프 EOF(end-of-life) 신호를 생성할 수 있다.

LED 램프는 컬러 제어에 영향을 줄 수 있는 LED 램프의 전자 회로들에서의 전력 소실(power dissipation)을 감소시키는 조치를 포함할 수 있다. 히스테리틱 한계들의 차이를 증가시키는 것에 의해 LED 전류 주파수가 감소될 수 있다. 보다 낮은 주파수는, 광속 신호 필터링이 그 보다 낮은 주파수를 필터링하기에 불충분할 때, 컬러 제어에 불리하게 영향을 줄 수 있다. 방법(200)은 LED 전류 주파수가 LED 전류 주파수 한계보다 작을 때 또는 히스테리시스 값들 사이의 차이가 히스테리시스 값 차이 한계보다 더 클 때 임의의 컬러에 대한 새로운 광속 저장을 불능케 하는 것을 포함할 수 있다.

방법(200)은 또한 LED 램프 동작을 피드백 제어 가능한 범위 내에서 유지하는 조치를 포함할 수 있다. LED 램프는 특정한 LED 컬러들의 보다 높은 강도를 유지하고 따라서 그 LED 컬러들의 컬러 피드백 제어를 유지하기 위해 연색 지수(CRI)를 감소시킬 수 있다. 적색-녹색-청색-호박색(RGBA) LED 램프의 예에서, 낮은 듀티 사이클을 갖는 LED 컬러는 CRI를 희생하여 오프될 수 있고 다른 컬러들은 정확한 컬러 좌표 및 피드백 제어를 유지하기 위해 리밸런싱된다(rebalanced). 유사하게, 컬러 피드백 제어를 유지하기 위해 컬러 온도가 듀티 사이클들과 트레이드 오프될 수 있다. 목표는 모든 LED 소스들에 대한 광속이 최대 시간량 동안 측정될 수 있도록, 모든 듀티 사이클들을 최소의 레벨 이상으로 유지하는 것이다.

도 2b는 가변적인 LED 전류를 갖는 LED 램프에 대한 순서도이다. i번째 컬러에 대한 펄스 폭 PW(i)가 펄스 폭 한계 PW lim보다 더 큰지가 결정된다(206). i번째 컬러에 대한 펄스 폭 PW(i)가 펄스 폭 한계 PW lim보다 더 크지 않은 경우, i번째 컬러에 대한 LED 전류 I(i)가 최소 LED 전류 I min보다 작은지가 결정된다(232). i번째 컬러에 대한 LED 전류 I(i)가 최소 LED 전류 I min보다 작은 경우, i번째 컬러가 최종 i 컬러인지가 결정되고(216) 방법(200)은 계속된다. i번째 컬러에 대한 LED 전류 I(i)가 최소 LED 전류 I min보다 작지 않은 경우, i번째 컬러에 대한 LED 전류 I(i)는 감소되고 i번째 컬러에 대한 펄스 폭 PW(i)는 증가된다(234). 방법(200)은 i번째 컬러에 대한 펄스 폭 PW(i)가 펄스 폭 한계 PW lim보다 더 큰지를 결정하는 것(206)으로 계속될 수 있다.

i번째 컬러에 대한 펄스 폭 PW(i)가 펄스 폭 한계 PW lim보다 더 큰지를 결정하는 것(206)은 전류가 이미 최소 LED 전류에 있지 않을 때 LED 전류의 조정을 허용한다. LED 전류를 감소시키고 펄스 폭을 증가시키는 것(234)은 보다 넓은 펄스 폭으로 인해 광속을 측정하는 능력을 향상시키면서 LED 소스로부터 동일한 광 출력을 유지한다. 하나의 실시예에서, 최소 LED 전류 I min은 LED 소스들의 스펙트럼 출력이 전류와 함께 변화하기 때문에 제조 동안에 개별 전류 레벨들(discrete current levels)에서 결정된다.

최소 LED 전류 I min은 LED 램프 설계에 의존할 수 있고 요청된 사용자 입력에 더 의존할 수 있다.

도 3에 의해 도시된 예에서와 같이, LED 램프 내의 각 LED 소스의 동작이 LED 램프 내의 다른 LED 소스들과 무관할 경우, 최소 LED 전류 I min은 LED 램프 설계에 의존한다. 이 경우, 최소 LED 전류 I min은 안정된 채널 전류들을 생성하는 LED 램프 전자 회로의 능력, 안정된 광 출력을 생성하는 LED 소스들의 능력, 안정된 광속들을 측정하는 포토다이오들의 능력, 특정한 전류들의 조정(calibration) 등과 같은 요인들에 의해 결정된다. 이러한 요인들은 또한 사용자 입력이 LED 채널 내의 LED 소스들 중 하나에 대한 최대 듀티 사이클을 요구하지 않는 한은, LED 램프 내의 각 LED 소스의 동작이 LED 램프 내의 다른 LED 소스들과 무관할 경우 최소 LED 전류 I min을 결정할 수 있다.

도 1에 의해 도시된 예에서와 같이, LED 램프 내의 각 LED 소스의 동작이 LED 램프 내의 다른 LED 소스들과 무관하지 않은 경우, 최소 LED 전류 I min은 사용자 입력에, 즉, 사용자에 의해 요청된 컬러 및 딤 출력에 의존할 수 있다. 이 예에서, LED 램프는 각 LED 채널에 2개 이상의 LED 회로를 갖는 LED 채널들을 포함하고, 따라서 LED 채널 내의 각 LED 회로는 동일한 채널 전류를 수신한다. 각 LED 회로는 LED 소스를 포함한다. 광속을 측정하기 위하여, 각 LED 소스에 대한 최대 듀티 사이클은, 특정한 응용을 위해 요구되는 약 90 퍼센트 이상과 같은, 100 퍼센트 미만으로 제한된다. 요청되는 동작점에 대한 사용자 입력은 LED 채널 내의 LED 소스들 중 하나가 그 사용자 입력을 만족시키기 위해 요구되는 특정한 전류 진폭으로 최대 듀티 사이클에서 동작할 것을 요구할 수 있다. 전류 진폭은 최대 듀티 사이클 LED 소스로부터의 전체 광 출력을 감소시키지 않고는 감소될 수 없다. 비록 LED 채널 내의 다른 LED 소스는 사용자 입력에 대한 작은 광 출력만을 가질 수 있고, 그 작은 광 출력 LED 소스에 대하여 듀티 사이클을 증가시키고 전류 진폭을 증가시키는 것이 바람직할 것이라 할지라도, 최대 듀티 사이클에서 동작하는 다른 LED 소스의 요청된 광 출력을 유지하기 위해 채널 전류 진폭은 유지된다. 그러므로, LED 채널 내의 모든 LED 소스들에 대한 최소 LED 전류 I min은 동일하고 최대 듀티 사이클에서 동작하는 LED 소스에 의해 결정된다.

하나의 실시예에서, LED 전류를 감소시키고 펄스 폭을 증가시키는 것(234)은 광 센서의 이득을 조정하는 것을 더 포함한다. 광 센서의 이득은 광 센서 신호가 아날로그-디지털(A/D) 컨버터를 이용한 광속의 정확한 측정을 제공하기에 족할 만큼 큰 것을 보장하기 위해 변경된다. 광 센서의 이득은 LED 전류에 의존하는 LED 강도의 변화에 반비례하여 변경된다.

같은 엘리먼트들은 도 1과 같은 참조 번호들을 공유하는 도 3은 본 발명에 따른 LED 램프 컬러 제어 시스템의 다른 실시예의 개략도이다. 이 예에서, LED 램프는 4중 채널 회로, 단일 LED 회로 램프이다. 즉, LED 램프는 4개의 LED 채널을 갖고 LED 채널마다 하나의 션트된 LED 회로를 갖는다. LED 컬러들 각각에 대하여 전류가 제어될 수 있도록, LED 채널들 각각에 상이한 컬러 LED 소스가 제공될 수 있다. LED 채널을 통한 전류는 특정한 컬러가 요구되지 않을 때 그 LED 채널에 대한 채널 스위치를 이용해 오프될 수 있기 때문에 션트 스위치들에의 전력 손실들은 최소화될 수 있다.

컬러 제어 시스템을 채용하는 LED 램프(30)는 4개의 LED 채널(60)에의 전력을 제어하는, 특수 용도의 집적 회로(ASIC) 히스테리틱 컨트롤(40)에 동작 가능하게 접속된 마이크로컨트롤러(50)를 갖는, LED 컨트롤러(58)를 포함한다. 각 LED 채널(60)은 전압과 공통 사이에 직렬로 접속된 채널 스위치(62) 및 LED 회로(64)를 갖는다. 각 채널 스위치(62)는 ASIC 히스테리틱 컨트롤(40)로부터 채널 스위치 제어 신호(63)를 수신하여 LED 채널(60)을 통한 전류 흐름을 제어한다. 이 예에서, 각 LED 회로(64)는 션트된 스위치(68)와 직렬로 된 인덕터(66)와 병렬로 된 다이오드(67)를 포함한다. 션트 스위치들(68) 각각은 ASIC 히스테리틱 컨트롤(40)로부터 션트 스위치 제어 신호(69)를 수신하고 LED 소스(80)에 병렬로 접속된다. 션트 스위치(68)는 그것의 관련된 LED 소스 주위의 채널 전류를 단락시켜 그 관련된 LED 소스의 광 출력을 제어한다. 이 예에서, 기본적인 전자 토폴로지는 히스테리틱 벅 컨버터이다. 각 LED 채널(60)에 대한 인덕터(66)는 그 LED 채널(60) 내의 특정한 LED 소스(80)에 대한 소망의 스위칭 주파수를 제공하도록 사이즈가 정해질 수 있다. 하나의 실시예에서, LED 채널들(60) 각각의 LED 소스들(80)은 상이한 컬러들의 광을 생성할 수 있다.

동작 중에, 사용자는 사용자 입력 신호들(42)을 마이크로컨트롤러(50)에 제공하고, 마이크로컨트롤러(50)는 HS 인에이블 신호들(46) 및 LS PWM 신호들(48)을 생성한다. ASIC 히스테리틱 컨트롤(40)은 HS 인에이블 신호들(46) 및 LS PWM 신호들(48)을 수신하고 채널 스위치 제어 신호들(63) 및 션트 스위치 제어 신호들(69)을 생성한다. LED 컨트롤러(58)는 채널 스위치 제어 신호들(63) 및 션트 스위치 제어 신호들(69)을 생성할 때 도 2와 관련하여 설명된 LED 컬러 제어 방법을 구현할 수 있다. 도 3을 참조하면, 채널 스위치 제어 신호(63)는 LED 채널(60)을 통한 전류 흐름을 제어하기 위해 채널 스위치들(62) 각각에 제공되고 션트 스위치 제어 신호(69)는 관련된 LED 소스의 광 출력을 제어하기 위해 션트 스위치들(68) 각각에 제공된다.

하나의 실시예에서, 각 LED 채널(60)에 대한 인덕터(66)는 2개 이상의 인덕터를 포함하고, 그 인덕터들 중 하나는 높은 전류에서 포화하도록 사이즈가 정해진다. 전류는 최적의 컬러 및 CRI에서 백색 광을 생성하는 설계 동작점에서의 통상의 동작 동안에 높고, 따라서 각 LED 채널(60) 내의 하나의 인덕터는 통상적으로 포화된다. 설계 동작점과 상이한 컬러 및/또는 CRI에서의 동작과 같은, LED 채널(60)에서의 전류가 낮은 경우, 각 LED 채널(60) 내의 상기 하나의 포화된 인덕터는 불포화 상태가 된다. 이것은 인덕터(66)의 총 인덕턴스를 증가시키고 LED 채널(60)에 대한 스위칭 주파수를 감소시킨다. 각 LED 채널(60)에 대한 인덕터(66)의 2개 이상의 인덕터들은, 스위칭 주파수가 감소하는 전류 레벨과 함께 매끄럽게 변화하도록, 히스테리시스 윈도우(hysterisis window)가 LED 채널(60)을 통한 전류 레벨의 일정한 비율이도록 선택될 수 있다. 하나의 실시예에서, 주파수에 대한 실제적인 상한은 약 2 MHz이다. 하위 주파수 한계는 PWM 주파수에 의존하고 PWM 주파수보다 훨씬 더 클 수 있고, 예를 들면 PWM 주파수보다 2개 이상의 크기 자리수 더 클 수 있다(two or more orders of magnitude greater).

여기에 개시된 발명의 실시예들은 현재 바람직한 것이라고 생각되지만, 본 발명의 범위에서 일탈하지 않고 다양한 변경들 및 수정들이 이루어질 수 있다. 본 발명의 범위는 첨부된 청구항들에서 나타내어지고, 등가물들의 의미 및 범위 내에 있는 모든 변경들은 거기에 포함되는 것으로 의도된다.

Claims

LED 램프로서,
LED 컨트롤러(58); 및
상기 LED 컨트롤러(58)에 동작 가능하게 접속된 복수의 LED 채널들(60) ― 상기 복수의 LED 채널들(60) 각각은 적어도 하나의 션트된(shunted) LED 회로(83)와 직렬로 채널 스위치(62)를 갖고, 상기 션트된 LED 회로(83)는 LED 소스(80)와 병렬로 션트 스위치(68)를 가짐 ― 을 포함하고,
상기 LED 컨트롤러(58)는 상기 LED 소스(80)가 피드백 제어 가능한 범위에 있는지를 결정하고, 상기 LED 소스(80)가 상기 피드백 제어 가능한 범위에 있을 때는 상기 LED 소스(80)에 대한 측정된 광속(optical flux)을 저장하고, 상기 LED 소스(80)가 상기 피드백 제어 가능한 범위에 있지 않을 때는 상기 측정된 광속을 저장하는 것을 회피(bypass)하는 LED 램프.
제1항에 있어서, 상기 LED 컨트롤러(58)는 상기 LED 소스(80)에 대한 펄스 폭이 펄스 폭 한계보다 더 큰지를 결정하는 것에 의해 상기 LED 소스(80)가 상기 피드백 제어 가능한 범위에 있는지를 결정하고, 상기 LED 소스(80)에 대한 펄스 폭이 상기 펄스 폭 한계보다 더 클 때는 상기 LED 소스(80)는 상기 피드백 제어 가능한 범위에 있고, 상기 LED 소스(80)에 대한 펄스 폭이 상기 펄스 폭 한계보다 더 크지 않을 때는 상기 LED 소스(80)는 상기 피드백 제어 가능한 범위에 있지 않은 LED 램프.
제1항에 있어서, 상기 LED 컨트롤러(58)는 상기 LED 소스에 대한 펄스 폭이 펄스 폭 한계보다 더 크지 않고 상기 LED 소스(80)에 대한 LED 전류가 최소 LED 전류보다 작을 때는 상기 측정된 광속을 저장하는 것을 회피하는 LED 램프.
제1항에 있어서, 상기 LED 컨트롤러(58)는 상기 LED 소스(80)에 대한 펄스 폭이 펄스 폭 한계보다 더 크지 않고 상기 LED 소스(80)에 대한 LED 전류가 최소 LED 전류보다 작지 않을 때는 상기 LED 소스(80)에 대한 LED 전류를 감소시키고 상기 LED 소스(80)에 대한 펄스 폭을 증가시키는 LED 램프.
제4항에 있어서, 상기 LED 소스(80)에 대한 광속을 측정하기 위해 동작 가능하게 접속된 광 센서(56)를 더 포함하고, 상기 LED 컨트롤러(58)는 상기 LED 컨트롤러(58)가 상기 LED 소스(80)에 대한 LED 전류를 감소시킬 때 상기 광 센서(56)의 이득을 증가시키는 LED 램프.
제1항에 있어서, 상기 LED 컨트롤러(58)는 상기 LED 소스(80)에 대한 상기 측정된 광속에 대한 강도가 강도 한계보다 더 큰지를 결정하는 것에 의해 상기 LED 소스(80)가 상기 피드백 제어 가능한 범위에 있는지를 결정하고, 상기 LED 소스(80)에 대한 상기 측정된 광속에 대한 강도가 상기 강도 한계보다 더 클 때는 상기 LED 소스(80)는 상기 피드백 제어 가능한 범위에 있고, 상기 LED 소스(80)에 대한 상기 측정된 광속에 대한 강도가 상기 강도 한계보다 더 크지 않을 때는 상기 LED 소스(80)는 상기 피드백 제어 가능한 범위에 있지 않은 LED 램프.
제1항에 있어서, 상기 LED 컨트롤러(58)는 상기 LED 소스(80)에 대한 상기 측정된 광속에 대한 신호 대 잡음비가 신호 대 잡음비 한계보다 더 큰지를 결정하는 것에 의해 상기 LED 소스(80)가 상기 피드백 제어 가능한 범위에 있는지를 결정하고, 상기 LED 소스(80)에 대한 상기 측정된 광속에 대한 신호 대 잡음비가 상기 신호 대 잡음비 한계보다 더 클 때는 상기 LED 소스(80)는 상기 피드백 제어 가능한 범위에 있고, 상기 LED 소스(80)에 대한 상기 측정된 광속에 대한 신호 대 잡음비가 상기 신호 대 잡음비 한계보다 더 크지 않을 때는 상기 LED 소스(80)는 상기 피드백 제어 가능한 범위에 있지 않은 LED 램프.
제7항에 있어서, 상기 신호 대 잡음비는 미리 결정된 수의 광속 측정들의 표준 편차인 LED 램프.
제1항에 있어서, 상기 복수의 LED 채널들(60) 내의 상기 LED 소스들(80) 각각은 상이한 컬러의 광을 생성하는 LED 램프.
제1항에 있어서, 상기 LED 컨트롤러(58)는 상기 복수의 LED 채널들(60) 내의 상기 LED 소스들(80) 각각에 대하여 상기 LED 소스(80)가 상기 피드백 제어 가능한 범위에 있는지를 결정하는 LED 램프.
LED 램프 컬러 제어의 방법으로서,
복수의 LED 채널들을 갖는 LED 램프를 제공하는 단계 ― 상기 복수의 LED 채널들 각각은 적어도 하나의 션트된 LED 회로와 직렬로 채널 스위치를 갖고, 상기 션트된 LED 회로는 LED 소스와 병렬로 션트 스위치를 가짐 ―;
상기 LED 램프에 대한 LED 램프 설정들을 초기화하는 단계(202);
상기 LED 소스가 피드백 제어 가능한 범위에 있는지를 결정하는 단계(220);
상기 LED 소스가 상기 피드백 제어 가능한 범위에 있을 때는 상기 LED 소스에 대한 측정된 광속을 저장하는 단계(214); 및
상기 LED 소스가 상기 피드백 제어 가능한 범위에 있지 않을 때는 상기 측정된 광속의 저장을 회피하는 단계
를 포함하는 방법.
제11항에 있어서, 상기 결정하는 단계(220)는 상기 LED 소스에 대한 펄스 폭이 펄스 폭 한계보다 더 큰지를 결정하는 단계(206)를 포함하고, 상기 LED 소스에 대한 펄스 폭이 상기 펄스 폭 한계보다 더 클 때는 상기 LED 소스는 상기 피드백 제어 가능한 범위에 있고, 상기 LED 소스에 대한 펄스 폭이 상기 펄스 폭 한계보다 더 크지 않을 때는 상기 LED 소스는 상기 피드백 제어 가능한 범위에 있지 않은 방법.
제11항에 있어서,
상기 LED 소스에 대한 펄스 폭이 펄스 폭 한계보다 더 큰지를 결정하는 단계(206);
상기 LED 소스에 대한 LED 전류가 최소 LED 전류보다 작은지를 결정하는 단계(232); 및
상기 LED 소스에 대한 펄스 폭이 상기 펄스 폭 한계보다 더 크지 않고 상기 LED 소스에 대한 LED 전류가 상기 최소 LED 전류보다 작을 때는 상기 측정된 광속의 저장을 회피하는 단계
를 더 포함하는 방법.
제11항에 있어서,
상기 LED 소스에 대한 펄스 폭이 펄스 폭 한계보다 더 큰지를 결정하는 단계(206);
상기 LED 소스에 대한 LED 전류가 최소 LED 전류보다 작은지를 결정하는 단계(232); 및
상기 LED 소스에 대한 펄스 폭이 상기 펄스 폭 한계보다 더 크지 않고 상기 LED 소스에 대한 LED 전류가 상기 최소 LED 전류보다 작지 않을 때는 상기 LED 소스에 대한 LED 전류를 감소시키고 상기 LED 소스에 대한 펄스 폭을 증가시키는 단계(234)
를 더 포함하는 방법.
제14항에 있어서, 상기 LED 램프는 상기 LED 소스에 대한 광속을 측정하기 위해 동작 가능하게 접속된 광 센서를 갖고, 상기 LED 소스에 대한 LED 전류를 감소시키는 것에 응답하여 상기 광 센서의 이득을 증가시키는 단계를 더 포함하는 방법.
제11항에 있어서, 상기 결정하는 단계(220)는 상기 LED 소스에 대한 상기 측정된 광속에 대한 강도가 강도 한계보다 더 큰지를 결정하는 단계(210)를 포함하고, 상기 LED 소스에 대한 상기 측정된 광속에 대한 강도가 상기 강도 한계보다 더 클 때는 상기 LED 소스는 상기 피드백 제어 가능한 범위에 있고, 상기 LED 소스에 대한 상기 측정된 광속에 대한 강도가 상기 강도 한계보다 더 크지 않을 때는 상기 LED 소스는 상기 피드백 제어 가능한 범위에 있지 않은 방법.
제11항에 있어서, 상기 결정하는 단계(220)는 상기 LED 소스에 대한 상기 측정된 광속에 대한 신호 대 잡음비가 신호 대 잡음비 한계보다 더 큰지를 결정하는 단계(212)를 포함하고, 상기 LED 소스에 대한 상기 측정된 광속에 대한 신호 대 잡음비가 상기 신호 대 잡음비 한계보다 더 클 때는 상기 LED 소스는 상기 피드백 제어 가능한 범위에 있고, 상기 LED 소스에 대한 상기 측정된 광속에 대한 신호 대 잡음비가 상기 신호 대 잡음비 한계보다 더 크지 않을 때는 상기 LED 소스는 상기 피드백 제어 가능한 범위에 있지 않은 방법.
제17항에 있어서, 상기 신호 대 잡음비는 미리 결정된 수의 광속 측정들의 표준 편차인 방법.
제11항에 있어서, 상기 복수의 LED 채널들 내의 상기 LED 소스들 각각에 대하여 상기 LED 소스가 상기 피드백 제어 가능한 범위에 있는지를 결정하는 단계를 더 포함하는 방법.
LED 램프 컬러 제어의 시스템으로서,
복수의 LED 채널들을 갖는 LED 램프 ― 상기 복수의 LED 채널들 각각은 적어도 하나의 션트된 LED 회로와 직렬로 채널 스위치를 갖고, 상기 션트된 LED 회로는 LED 소스와 병렬로 션트 스위치를 가짐 ―;
상기 LED 램프에 대한 LED 램프 설정들을 초기화하는 수단;
상기 LED 소스가 피드백 제어 가능한 범위에 있는지를 결정하는 수단;
상기 LED 소스가 상기 피드백 제어 가능한 범위에 있을 때는 상기 LED 소스에 대한 측정된 광속을 저장하는 수단; 및
상기 LED 소스가 상기 피드백 제어 가능한 범위에 있지 않을 때는 상기 측정된 광속의 저장을 회피하는 수단
을 포함하는 시스템.