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초록
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기존의 고출력 LED의 디밍(Dimming) 제어 방법에는 펄스폭변조, 주파수변조, 아날로그 제어 방법이 있으며, 아날로그 디밍은 순방향 고출력 LED 전류를 조정하는 방법으로 0%~100%의 전 범위에서 선형 밝기 조절이 가능하나 순방향 전류를 변화시킴으로써 파장의 변화가 존재하고, 펄스폭변조 디밍 제어는 고출력 LED에 흐르는 정격 전류의 듀티를 가변하여 조도를 제어하는 방식으로 저 레벨(0%~10%)에서 선형 밝기 조정이 어렵다. 그리고 주파수변조 디밍 또한 저 레벨의 디밍에서 빛이 깜박거리는 문제를 내포하고 있다. 본 논문은 이러한 디밍 방식의 단점을 보완하고자 저 레벨 디밍 제어 시 아날로그 방식을 적용하고, 10%~100%의 디밍 제어 시에 펄스폭변조 방식을 적용하는 효율적인 디밍 제어 회로의 설계 및 구현을 제안한다. 전 범위에 걸쳐 선형 밝기 조절이 가능하고, 다양한 디밍 레벨에서 일정한 파장의 출력이 가능한 디밍 제어 회로를 구현하였으며, 실험 결과는 제안한 방법의 우수성을 보여주고 있다.

Abstract AI-Helper 아이콘AI-Helper

The conventional dimming control methods of LED (Light-emitting dioades) include Analog, PWM (Pulse Width Modulation), and FM (Frequency Modulation) Control. Analog dimming is controlled by adjusting forward current of Power LED. Although Analog dimming is possible to control linearly the brightness...

주제어

AI 본문요약
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문제 정의

  • 본 논문에서는 고출력 LED 디밍 제어 방법으로 쓰이고 있는 기존의 아날로그, 주파수변조, 펄스폭변조 방법의 고출력 LED 정 전류 구동을 위한 빅 컨버터와 제어 회로를 설계하고 실험하여 각각의 디밍 제어 방법의 장단점을 파악하고 위의 두 가지 문제를 해결할 수 있는 마이크로 컨트롤러에 의한 고출력 LED 디밍 제어 방법을 제안하였다. 아날로그 디밍 제어방법은 파장 변화의 문제를 갖고 있으나 선형적인 디밍 제어가 가능하고, 주파수 변조와 펄스폭변조 디밍 제어 방법은 파장 변화의 문제는 없으나 선형적인 디밍 제어를 할 수 없었다.
  • 본 논문은 특수 조명 중에서 Display와 Architectural lighting용으로 활용되는 고출력 LED의 디밍 제어 방법을 제시하여 기존의 디밍 제어 방법[1-3]인 펄스폭변조(PWM, Pulse Width Modulation) 제어와 주파수변조(FM, Frequency Modulation) 그리고 아날로그 제어 방법의 문제점을 파악하고, 디밍 조절을 통한 다양한 색상의 연출이 가능하도록 전류 피드백 컨버터와 디밍 제어 회로를 설계하고 구현한다.
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질의응답

핵심어 질문 논문에서 추출한 답변
펄스폭변조 디밍 제어는 무엇인가? 펄스폭변조 디밍 제어는 고출력 LED에 흐르는 구형파 형태의 전류 듀티를 가변하여 디밍을 제어하는 방식을 의미한다. 고출력 LED 디밍 제어 시 인간의 눈이 감지하는 깜박임(Flickering)이 발생하지 않게 하기 위해서 300Hz 이상을 사용한다[4,5].
주파수변조 제어 방법은 무엇이며 왜 사용되는가? 주파수변조 제어 방법은 EMI 노이즈 개선을 위해 고안된 방법으로 펄스폭변조 디밍 제어와 같은 단일 주파수에 의한 방법이 아니라 여러 주파수의 펄스 파형이 혼합된 형태로 특정 주파수의 EMI 노이즈를 완화하기 위해 사용된다[6]. 단일 주파수를 사용하는 펄스폭변조 디밍 제어 방법은 주파수 스펙트럼에서 기본 주파수의 홀수 배 주파수에서 높은 진폭의 스펙트럼을 보여준다.
고출력 LED 조명은 특수 조명과 일반 조명으로 나뉘는데, 각각은 또 어떻게 나누어 지는가? 고출력 LED 조명의 응용에는 특수 조명과 일반 조명 두 가지로 나뉠 수 있다. 특수 조명 분야는 Architectural lighting, Display lighting, Sign lighting, Emergency lighting 등으로 나눌 수 있고, 일반 조명은 Indoor lighting으로 나타 낼 수 있다.
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참고문헌 (10)

  1. N. Prathyusha, D. S. Zinger, "An effective LED dimming approach," in Industry Applications Conference, vol. 3, pp. 1671-1676, 2004. 

  2. X. Xu, X. Wu, M. Zhao, and X. Yan, "Design and implementation of a high dimming ratio LED drive controller," Journal of Semiconductors, vol. 30, no. 2, pp 025010-1-025010-6, Feb. 2009. 

  3. L. Svilainis, "Considerations of the Driving Electronics of LED Video Display Information Technology Interfaces," in Proceeding of the 29th International Conference on Information Technology Interfaces, pp. 431-436, 2007. 

  4. A. Gulati. Modulation Techniques for LED Dimming. Cypress Application Note [Online]. AN49262, Document No. 001-49262 Rev. Oct. 2008. Available: http://www.cypress.com/ 

  5. L. Svilainis, "LED PWM dimming linearity investigation," International Journal of Display, vol. 29, issue 3, pp. 243-249, July 2008. 

  6. T. K. Kim, M. Rylander, E. J. Powers, W. M. Grady, and A. Arapostathis, "LED Lamp Flicker Caused by Interharmonics," in Proceeding of Instrumentation and Measurement Technology Conference, Victoria, BC, pp. 1920 - 1925, 2008. 

  7. A. Polydoros and C. L. Weber, "A Unified Approach to Serial Search Spread-Spectrum code acquisition--PART I: General Theory," IEEE Transaction on Communications, vol. 32, issue 5, pp. 542-549, May. 1984. 

  8. R. Rosen. DimmingTechniques for Switched-Mode LED Drivers. Power Designer-Texas Instrument [Online]. Literature Number: SNVA605, pp. 1-6, 2011. Available: http://www.ti.com/general/docs/lit/getliterature.tsp 

  9. M. Dyble, N. Narendran, A. Bierman, and T. Klein, "Impact of dimming white LEDs: chromaticity shifts due to different dimming methods," in Proceedings of the SPIE, vol. 5941, pp. 291-299, 2005. 

  10. S. H. Lee, "LED and DC power supply technology for LED lighting systems," The Korean Institute of Power Electronics, vol.14, no. 3, pp. 29-35, 2009. 

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