LED 디밍: 필수 가이드

LED 소스 디밍의 필요성

LED 소스 디밍은 단순한 분위기 조절을 넘어 다음과 같은 다중 이점을 제공합니다:

• 추가적인 에너지 절감 LED 기술로 전환하여 달성한 수준을 넘어서는
• 시각 작업 성능 향상 특정 요구에 맞게 조명 수준 조정
• 향상된 분위기 및 공간 유연성
• 더 적은 광원 지정, 유지 및 비축
• 수요 반응 부하 차단 capabilities
• 잠재적으로 향상된 효율 및 수명 광원의

디밍 과제

이러한 장점에도 불구하고, LED 소스 디밍은 몇 가지 중요한 과제를 제기합니다:

• 광범위한 변동 LED 소스 및 디머 특성
• 가정할 수 있는 것은 거의 없다 백열등 조명에 관한 역사적 관행에 기반하여
• 모든 주장이 동등한 것은 아니다 표준화된 테스트 절차의 부재로 인해
• 예측하기 어렵다 실제 테스트 없이 성능을
• 회로 수준 상호작용 LED 드라이버와 디머 간의 회로 수준 상호작용이 호환성 문제를 발생시킴

LED 디밍 기초

이러한 기본 개념들을 이해하는 것은 성공적인 LED 디밍 구현에 매우 중요합니다:

LED 대 백열광원

LED Drivers

LED는 다음과 같은 이유로 구동기가 필요합니다:

• 교류 전압을 정류된 직류 전류로 변환합니다
• LED 순방향 전압(Vf)의 제조 공차 보상
• 디밍 기능 구현(CCR 또는 PWM)
• LED 과전류 및 과열 조건으로부터 보호

디밍 기술

본 보고서는 디밍 기술을 두 가지 주요 접근 방식으로 분류한다:

1. Coincident AC Power and Control Signal

• 위상 차단 AC 사인파 (정방향 또는 역방향 위상)
  • 2-와이어(전압선, 감광선)
  • 3선식(전압선, 감쇠 전압선, 중성선)
• 감쇠 교류 사인파

분리형 AC 전원 및 제어 신호

• 형광 3선식
• 0-10V
• DALI (디지털 어드레서블 라이팅 인터페이스)
• DMX512
• PWM (펄스 폭 변조)

디밍 방식

LED는 각각 독특한 특성을 가진 두 가지 주요 방식으로 디밍할 수 있습니다:

정전류 감소 (CCR/Analog)

• 방법: LED를 항상 켜진 상태로 유지하며 LED 전류를 가변
• 장점:
  • 긴 LED 수명(낮은 전류 및 온도)
  • 소음 발생 없음
  • 저조도 수준에서 잠재적으로 높은 효율
  • 플리커 현상 없음
• 단점:
  • 가능한 색상 편차
  • 저조도 수준에서의 조절 어려움

Pulse Width Modulation (PWM)

• 방법: 동일한 LED 전류 유지하지만 점멸 시간 가변
• 장점:
  • 더 긴 LED 수명 (점등 시간 단축, 온도 저하)
  • 심도 높은 디밍 수준에서 우수한 디밍 제어 성능
  • 색편차 없음
• 단점:
  • 잠재적 노이즈 발생
  • PWM 주파수는 원치 않는 플리커를 방지하기 위해 중요합니다
  • 최소 디밍 수준 제한

플리커 현상

플리커는 광 출력(광속)의 시간적 변조를 의미합니다. 교류 전원으로 구동되는 모든 기존 상용 전조명에 존재하지만 LED 광원에서는 더 문제가 될 수 있습니다.

플리커에 관심 있는 대상은?

• 빛의 변조에 민감한 모든 사람
• 전기 조명이 설치된 공간에서 인간의 건강, 웰빙 및/또는 성과에 책임이 있는 자
• 취약 계층:
  • 광과민성 뇌전증 환자 (4000명 중 1명)
  • 편두통 환자
  • 젊은 층
  • 자폐 스펙트럼 장애인

플리커 메트릭스

• 플리커 백분율: (최대값-최소값)/(최대값+최소값) × 100%
• Flicker Index: 평균 이상 면적 / 전체 면적

보고서의 시험 결과는 다양한 디밍 수준과 장비 조합에서 플리커 비율이 7.5%~16.3%, 플리커 지수가 0.02~0.06 범위로 나타났음을 보여줍니다.

전력 품질

LED 소스의 디밍은 드라이버의 동작을 변경하여 전력 품질에 영향을 미칠 수 있습니다:

전력 품질이란 무엇입니까?

전력 품질은 전압 및 전류 파형의 변위와 왜곡을 의미하며, 다음으로 측정됩니다:

• 역률(PF): 역률(PF)은 유효전력(P)과 피상전력(S)의 관계를 PF = P/S로 나타냅니다
• 총고조파왜곡(THD):
  • THD-V(전압)
  • THD-I(전류)

전력 품질, 누가 신경 쓰나?

• 전력 생산자와 소비자:
  • 증가된 전류 요구 사항
  • 전력 수송(I²R) 손실
  • 전선, 차단기, 변압기 선정
  • 잠재적 장비 손상 또는 성능 저하
• 조명 장비 제조업체:
  • ANSI C82.77-2002의 자발적 요구사항
  • 시스템 설계 트레이드오프
  • 비용 및 크기 제약

위상차 차단 방식 디밍

Phase-cut dimming is the most commonly deployed dimming technology, with a large installed base in the U.S. (NEMA estimates >150 million units).

위상차 차단(Phase-Cut) 대 정현파(Sine-Wave) 디밍

• 위상차 차단(Phase-Cut): AC 사인파의 일부를 차단
  • 순방향 위상 (리딩 에지)
  • 역방향 위상 (트레일링 에지)
• 사인파(Sine-Wave): 전체 사인파의 진폭 감소

백열등 소스용으로 설계됨

위상차 차단 디머는 원래 백열등을 위해 설계되었으며, 이는:

• 단순한 저항 부하처럼 동작합니다
• 실질적으로 Vrms만을 고려하면 됩니다
• 양방향 특성 보유 (양전압 및 음전압 모두에서 작동)
• 열 지속성 보유 (전류 차단 후에도 발광 지속)

호환성 문제

보고서는 LED 소스의 위상차 감광 시 발생할 수 있는 다양한 호환성 문제를 지적합니다:

• Dead travel: 조광기 설정 변경에 따른 조도 변화 없음
• 팝-온: 점등 시 광출력을 얻기 위해 기존 설정보다 조광기 값을 상향 조정 필요
• 드롭아웃: 감광 범위 하단에서 광 출력 없음
• 팝콘: 디밍 회로에서 다른 광원의 서로 다른 턴온 시간
• 플래싱: 꺼져야 할 때 광원이 간헐적으로 켜짐
• 고스팅: 소등 상태일 때 저전압 수준에서 점등되는 광원
• 가청 노이즈(Audible noise) 디머(dimmer) 또는 LED 드라이버에서 발생
• 운용 불능 또는 조기 고장

호환성 문제의 원인

• LED 부하가 디머에서 나타나는 Vrms 및/또는 전도 각도를 측정할 수 없음
• LED 부하가 디머 스위칭 소자를 닫힌 상태로 유지하기에 충분한 전류를 흡수하지 못함
• LED 부하가 디머 타이밍 소자를 방해하는 직렬 임피던스를 생성함
• LED 부하가 꺼진 상태에서는 디머 전류가 고급 기능을 유지하는 방식으로 흐르지 않음
• LED 부하가 디머 정격 와트수로 표시된 범위를 초과하는 스트레스를 생성하는 전류를 소비함

권장사항

보고서는 성공적인 LED 디밍 구현을 위한 몇 가지 권장사항을 제공합니다:

옵션 파악하기

• LED 제품이 램프인지 조명기구인지 확인
  • 램프: 일반적으로 표준 베이스로 교체 가능, 위상 제어 방식으로 한정됨
  • 조명기구: 종종 다양한 제어 옵션을 제공하는 드라이버 옵션을 갖춤
• 교류 전원과 제어 신호를 분리하는 제어 기술 고려
• 가능하면 중성선이 있는 위상차 조광기를 사용하십시오
• LED 광원용으로 특별히 설계된 디밍 제어 장치 사용을 고려하십시오

활용 가능한 정보를 최대한 활용하십시오

• LED 소스의 설계 및 주장된 디밍 성능을 연구하십시오
• 권장 디밍 제어 선택 가이드라인을 찾으십시오
• 특정 제조사/모델 권장사항에 주의하십시오
• 디머 부하 요구사항 확인 (제어당 LED 소스 최대/최소 개수)

올바른 질문하기

• 디밍 전달 함수란 무엇인가?
• LED 드라이버는 CCR과 PWM 중 어떤 방식을 구현하는가?
• PWM 디밍 주파수란 무엇인가?
• 입력 전압에 따라 디밍 성능이 달라지나요?
• LED 소스의 디밍 범위 전체에 걸쳐 플리커와 전력 품질을 평가했나요?
• 디머에 중성선 또는 트림 조정이 필요합니까?

트레이드오프 비교 검토

• 애플리케이션 요구사항 vs 희망사항
  • 플리커가 얼마나 중요한가?
  • 전력 품질이 얼마나 중요한가?
• 옵션 1: 정의된 호환성을 갖춘 LED 소스와 위상차 조광기만 사용
• 옵션 2: 모든 예정 구성요소를 활용한 모의 설치 수행

리스크 분석

• 호환성 문제에 대한 일반적인 "해결책":
  • LED 소스, 구동기 또는 디밍 제어 장치 교체
  • 백열등 또는 더미 부하 추가
  • 중성선 추가
• 제품이 설치된 후에는 대체로 좋은 해결책이 없는 경우가 많다
• 제품 주문 및 설치 전에 계획을 수립하십시오