(57)【要約】      （修正有）【課題】ＬＥＤの光度を熱増大なしに高める。【解決手段】ＬＥＤドライバ回路が、逐次的にかつ繰り返し複数のＬＥＤアレイを切替えて高周波での点滅に結びつく。ＰＷＭ発生器が、ｎ個の連続した高周波周期的ＰＷＭ信号を出力する。ＰＷＭ信号の各連続の周期（Ｔ）およびデューティーサイクル（ｄ）は、互いに同一であるが、ＰＷＭ信号のパルス部分は、時間とともに逐次的に続く、すなわちｄ＝１／ｎ。各ＰＷＭ信号がＬＥＤアレイの１つに対する入力ＰＷＭ信号と同じタイミングで駆動電力を別々に出力するための調光定電流源に送信され、その結果、ＬＥＤアレイが高周波点滅をする。各々のおよび全体のＬＥＤアレイの点滅周波数は、それぞれ、１／Ｔ  Ｈｚおよびｎ／Ｔ  Ｈｚである。それらが連続的に点灯されないので、ＬＥＤの駆動電流は定格平均順方向電流ＩＡＶＧをこえて増大、目の視覚の残存性によって視覚効果が達成される。【選択図】図１
2010016589.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
複数の発光ダイオード（ＬＥＤ）を駆動するための回路であって、各々、前記ＬＥＤが定格平均順方向電流ＩＡＶＥおよび定格ピークパルス駆動順方向電流ＩＰＫを有し、前記回路が、
周期およびデューティーサイクルが同じである複数の周期的ＰＷＭ信号を出力することが可能なパルス幅変調（ＰＷＭ）発生器であって、各々、前記デューティーサイクルが前記ＰＷＭ信号の数の逆数であり、および前記ＰＷＭ信号のパルス部分が時間とともに逐次的にかつ繰り返し続く、パルス幅変調発生器と、
各々が前記ＰＷＭ信号を受信するための前記ＰＷＭ発生器に接続するＰＷＭ信号入力端子を有する、複数の調光定電流源であって、前記調光定電流源によって出力される駆動電流が、前記ＰＷＭ信号によって制御されて同期した断続を引き起こし、かつ前記ＩＡＶＧより大きいが前記ＩＰＫより大きくない、調光定電流源と、を備え、
それによって、前記ＬＥＤが、前記断続的駆動電流によって別々に駆動されて点滅するために、前記調光定電流源の１つに別々に接続されることができる、ことを特徴とする回路。
【請求項２】
発光ダイオード（ＬＥＤ）ドライバ回路であって、
周期およびデューティーサイクルが同じである複数の周期的ＰＷＭ信号を出力することが可能なパルス幅変調（ＰＷＭ）発生器であって、前記デューティーサイクルが前記ＰＷＭ信号の数の逆数であり、および前記ＰＷＭ信号のパルス部分が時間とともに逐次的にかつ繰り返し続く、パルス幅変調発生器と、
各々が前記ＰＷＭ信号を受信するための前記ＰＷＭ発生器に接続するＰＷＭ信号入力端子を有する、複数の調光定電流源であって、前記調光定電流源によって出力される駆動電流が、前記ＰＷＭ信号によって制御されて同期した断続を引き起こす、調光定電流源と、
定格平均順方向電流ＩＡＶＧおよび定格ピークパルス駆動順方向電流ＩＰＫを有し、かつ前記調光定電流源の１つに別々に接続する複数のＬＥＤであって、前記駆動電流が、前記ＩＡＶＧより大きいが、前記ＩＰＫより大きくない、ＬＥＤと、を備えることを特徴とする回路。
【請求項３】
請求項２の回路であって、前記ＬＥＤの各々が、ＬＥＤアレイである、ことを特徴とする回路。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は発光ダイオード（ＬＥＤ）に関し、特に複数のＬＥＤを駆動するための回路に関する。
【背景技術】
【０００２】
近年において、発光ダイオード（ＬＥＤ）の製造および適用技術は、迅速にかつ高度に発達した。大きな耐久性および省エネルギの利点のため、ＬＥＤは、蛍光ランプ、白熱電球、ハロゲンランプ、交通信号灯およびさらに液晶表示パネルのバックライトのような従来の光源をますます置換してきた。近年、大部分のＬＥＤランプは全体的な明るさを高めるために複数のＬＥＤから成る一つ以上のＬＥＤアレイを使用する傾向がある。
【０００３】
ＬＥＤは、ＰＮ接合を備えた半導体素子であり、それは順方向電流が中を流れると光を発することができる。ＬＥＤは、重要な特性を有し、それは、光度と順方向電流との間の正比例関係である。換言すれば、順方向電流がより大きくなればなるほど、光度がより高くなる。しかしながら、より大きい順方向電流はまた、より高い熱を伴う。過剰な熱がＬＥＤの永続的な損傷または耐久性短縮に結びつくことはきわめて起こりうる。したがって、ＬＥＤ製品は常に連続動作の下のＬＥＤの各モデルに対する平均順方向電流ＩＡＶＧおよび瞬間的な動作の下のピークパルス駆動順方向電流ＩＰＫが評価される。後者は、前者より高くなければならない。ＬＥＤが高周波点滅を行う場合、ＩＡＶＧより大きくかつＩＰＫまでの順方向電流が、瞬間的な光度を達成するように印加されることができる。ＬＥＤが連続的に点灯する場合、ＩＡＶＧより大きくない順方向電流だけが印加されることができる。連続的順方向電流によって発生される光度は、連続的で一貫しているが、瞬間的な光度より低くなければならない。
【０００４】
従来のＬＥＤランプは、連続的に点灯するモードの下で常に働き、それは、印加されるＩＡＶＥより大きくない順方向電流を可能にすることができるだけである。ＩＡＶＥが発生させることができるものより高い光度が必要な場合、唯一の解決案は元のＬＥＤをより高い出力のもので置換することである。しかしながら、間違いなく、この解決案は購入の相当な費用を必要とする。さらに、より高出力のＬＥＤに伴う熱放散の問題もまた、解決するのがより難しい。向こう側に、ＬＥＤまたはその他の製品の開発は徐々に進行しなければならない。各期間は、常に技法の特定の限界を有する。市場内に全ての適用された要求を満たすことができる製品はない。例えば、これまでは、出力が１０Ｗより高い単一のＬＥＤが市場に出現するのはまれである。したがって、熱増加および耐久性短縮に結びつくことなく既存のＬＥＤ製品の光度を高めることができる技法が必然的に必要である。
【発明の開示】
【０００５】
人間の目は、視覚の残存性の特性を有し、それは、高周波点滅を備えた照明器を連続的点灯と見誤る、脳で作られた錯覚を生成することができる。例えば、通常の蛍光ランプ（真空管）が変圧器タイプの安定器によって駆動される場合、交流電流（ＡＣ）都市電気の周波数の倍の周波数を備えた点滅が出現する（１つの正弦波周期内に２つのゼロクロス点があるので）。つまり、６０Ｈｚの都市電気によって、１２０Ｈｚの点滅が生じる。この種の低周波の点滅は、それでも人間の目によって感知されることができ、さらに人間の目に不利な影響に結びつくかもしれない。したがって、市場では電子安定器を採用する、より高水準のランプがある。この種の安定器は、点滅周波数を２０−６０ｋＨｚに高められるようにするために、都市電気の周波数を１０−３０ｋＨｚの高周波範囲に変換する。この種の高周波点滅は人間の目による検知の範囲外であり、かつ、連続的照明の誤った視覚効果を引き起こすことができる。換言すれば、たとえＬＥＤが点滅するとしても、それらは人間の目に対して連続的に点灯することになる。
【０００６】
本発明はこの特性を活用して、複数のＬＥＤまたはＬＥＤアレイに、それらを逐次的に点滅させるために高周波スイッチングによって断続的な電流を印加する。印加電流は、定格平均順方向電流ＩＡＶＥより高く、かつ定格ピークパルス駆動順方向電流ＩＰＫまでであることができる。したがって、ＬＥＤの光度は熱増大なしに高められることができ、より高出力ＬＥＤを購入するための費用を節約し、および、熱放散の問題を伴う。
【発明を実施するための最良の形態】
【０００７】
図１は、本発明によるＬＥＤドライバ回路の好ましい実施態様のブロック図である。ドライバ回路は、パルス幅変調（ＰＷＭ）発生器１、複数の調光定電流源２ａ〜２ｆおよび複数のＬＥＤアレイ３ａ〜３ｆを含み、調光定電流源２ａ〜２ｆの数は、ＬＥＤアレイ３ａ〜３ｆのそれと同一であり、および、双方ともが１対１の配置の下にある。図１は６組の例を示すが、１以外のその他の数量が有効である。向こう側に、上述した説明は別々の６個のＬＥＤアレイを全体のより大きいアレイに結合する実施態様を指摘する。例えば、各ＬＥＤアレイ３ａ〜３ｆが１０個のＬＥＤから成る場合、６個のＬＥＤアレイ３ａ〜３ｆは６０個のＬＥＤを有するより大きいアレイを構成する。もちろん、すべてのＬＥＤアレイ３ａ〜３ｆはまた、単一のＬＥＤであることができ、すなわち６個のＬＥＤを１個のＬＥＤアレイに結合することができる。その上、上述した調光定電流源２ａ〜２ｆはＰＷＭ信号入力端子を有する直流電流（ＤＣ）定電流源であり、その一定の電流出力は、同期した断続を引き起こすように入力ＰＷＭ信号によって制御されることができる。商品の好ましい具体例は、Ｍａｃｒｏｂｌｏｃｋ社によって製造される型番号ＭＢ１６６５０の直直流変換器集積回路であり、その調光制御端子のピン２（ＤＩＭ）を、ＰＷＭ信号入力端子とすることができる。
【０００８】
定電流源２ａ〜２ｆのＰＷＭ信号入力端子は、それぞれ、ＰＷＭ発生器１のＰＷＭ信号出力端子に接続する。ＰＷＭ発生器１は複数のＰＷＭ信号を別々に出力することが可能であり、その数は、調光定電流源３ａ〜３ｆと同一である。ＰＷＭ信号のタイミングが、図２に示される。ＰＷＭ信号の全ての連続は周期的であり、および、それらの周期（Ｔ）およびデューティーサイクル（ｄ）は互いに同一である。つまり、ＰＷＭ信号のパルス幅（τ）は同じである。駆動されたＬＥＤアレイ３ａ〜３ｆの数がｎである場合、デューティーサイクルｄはｎの逆数、すなわちｄ＝１／ｎである。およびＰＷＭ信号のパルス部分は時間とともに逐次的にかつ繰り返し続く。換言すれば、第１のＰＷＭ信号のパルス部分の後に接近して第２のＰＷＭ信号の別のパルス部分が続く。更に詳細に、第１のＰＷＭ信号の別のパルスが終わる瞬間に、第２のＰＷＭ信号のパルスが生じる。他のパルスのタイミングは、同じ様に類推により説明されることができる。パルス幅τ＝１ｍｓ、および、ｎ＝６、各ＰＷＭ信号の周期Ｔは６ｍｓ、およびデューティーサイクルｄ＝１／６≒１６．６７％であると想定する。
【０００９】
各ＰＷＭ信号は調光定電流源２ａ〜２ｆの１つに送信され、その結果、調光定電流源２ａ〜２ｆはＬＥＤアレイ３ａ〜３ｆの１つに入力対応ＰＷＭ信号と同じタイミングを有する一定の電流駆動出力を別々に出力することができる。したがって、ＬＥＤアレイはそのタイミングが図２と同一である高周波点滅を発生させることができる。つまり、各単一ＬＥＤアレイ３ａ〜３ｆは１／Ｔ  Ｈｚの別々の点滅周波数を有し、およびＬＥＤアレイ３ａ〜３ｆは全体としてｎ／Ｔ  Ｈｚの全体的な点滅周波数を有する。上述した具体例内の参照番号に従って、各単一ＬＥＤアレイ３ａ〜３ｆが１６６．７Ｈｚの別々の点滅周波数を有し、および、全体的な点滅周波数が１ｋＨｚである。各ＰＷＭ信号のパルス幅τが０．１ｍｓと設定される場合、全体的な点滅周波数は１０ｋＨｚまで上昇する。更に、τが０．０５ｍｓと設定されるならば、全体的な点滅周波数は２０ｋＨｚである。τが０．０２８６ｍｓと設定されるならば、全体的な点滅周波数は３５ｋＨｚである。
【００１０】
本発明は、複数のＬＥＤアレイ３ａ〜３ｆを高周波で逐次的にかつ繰り返し点滅させ、および定格平均順方向電流ＩＡＶＧより大きくかつ必ずしも定格ピークパルス駆動順方向電流ＩＰＫより大きくない駆動電流を印加する。結果として、ＬＥＤの瞬間的な光度が効果的に高められることができる。更に人間の目の視覚の残存性によって、高められた瞬間的な光度はほぼ連続的光度と等しい視覚効果を形成することができる。換言すれば、高められた全体的な明るさが達成される。
【００１１】
上記の発明の典型的な実施態様が説明のために記載されたとはいえ、上記の説明は本願明細書において本発明の限定とみなされてはならない。したがって、さまざまな変更態様、改作および変形例が本発明の趣旨および目的から逸脱することなく、当業者に生じることができる。
【図面の簡単な説明】
【００１２】
【図１】本発明による好ましい実施態様のブロック図である。
【図２】図１の実施態様のＰＷＭ発生器によって出力されるＰＷＭ信号のタイミングを示す。
【符号の説明】
【００１３】
１パルス幅変調（ＰＷＭ）発生器
２ａ〜２ｆ調光定電流源
３ａ〜３ｆＬＥＤアレイ
Ｔ周期
ｄデューティーサイクル
τパルス幅
【図１】
2010016589.tif 000003
【図２】
2010016589.tif 000004