(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
互いに直列に接続された第１発光デバイス（ＬＥＤ）の第１チャンネルと、
互いに直列に接続された第２ＬＥＤの第２チャンネルであって、前記第２ＬＥＤの少なくとも１つが、前記第１ＬＥＤの少なくとも１つとは異なる色及び異なる色温度の少なくとも一方を有する第２チャンネルと、
前記第１チャンネル及び第２チャンネルのＬＥＤを駆動するドライバと、
を有する装置であって、前記ドライバが、
第１ＤＣ電圧を入力し、第２ＤＣ電圧を出力するフライバックコンバータと、
前記第２ＤＣ電圧を入力し、前記第１チャンネルのＬＥＤを介して第１電流を流させると共に前記第２チャンネルのＬＥＤを介して第２電流を流させる出力電圧を発生するバックコンバータと、
前記第２チャンネルのＬＥＤを介して流れる前記第２電流を制御信号に応答して制御するパルス幅変調器であって、前記第２チャンネルのＬＥＤを介して流れる前記第２電流を制御するための前記制御信号が前記フライバックコンバータ及び前記バックコンバータの一方におけるインダクタ巻線から生成されるパルス幅変調器と、
前記第１電流及び前記第２電流の少なくとも一方をサンプリングし、これに応答して前記バックコンバータのスイッチング動作を制御するフィードバック装置と、
を含む装置。
【請求項２】
請求項１に記載の装置であって、前記制御信号が生成される前記インダクタ巻線が、前記フライバックコンバータにおけるトランスの一次巻線である装置。
【請求項３】
請求項１に記載の装置であって、前記制御信号が生成される前記インダクタ巻線が、前記フライバックコンバータにおけるトランスの二次巻線である装置。
【請求項４】
請求項１に記載の装置であって、前記制御信号が生成される前記インダクタ巻線が、前記バックコンバータのインダクタ巻線である装置。
【請求項５】
請求項１に記載の装置であって、前記第１ＬＥＤの少なくとも１つが白色光を放出し、前記第２ＬＥＤの少なくとも１つが非白色の有色光を放出する装置。
【請求項６】
請求項１に記載の装置であって、前記第１ＬＥＤの第１チャンネルが前記第２ＬＥＤの第２チャンネルと直列に接続される装置。
【請求項７】
請求項１に記載の装置であって、前記第１及び第２ＬＥＤの少なくとも１つの温度を感知し、これに応答して、前記出力電圧を調整するためのフィードバック信号を発生する温度センサを更に有する装置。
【請求項８】
請求項１に記載の装置であって、前記第１及び第２ＬＥＤにより生成される光を感知し、これに応答して、前記出力電圧を調整するためのフィードバック信号を発生する光センサを更に有する装置。
【請求項９】
互いに直列に接続された光源の第１グループと、
互いに直列に接続された光源の第２グループであって、前記第１グループの光源は、前記第２グループの光源と直列に接続され、前記第２グループの光源の少なくとも１つが、前記第１グループの光源の少なくとも１つとは異なる色及び異なる色温度の少なくとも一方を有する第２グループと、
前記第１グループ及び第２グループの光源を駆動するドライバと、
を有する装置であって、前記ドライバが、
第１ＤＣ電圧を入力し、前記第１グループの光源を介して第１電流を流させると共に前記第２グループの光源を介して第２電流を流させる出力電圧を出力するＤＣ／ＤＣコンバータと、
前記第２グループの光源を介して流れる前記第２電流を制御信号に応答して制御する制御装置と、
を含み、前記第２グループの光源を介して流れる前記第２電流を制御するための前記制御信号が前記ＤＣ／ＤＣコンバータにより生成される装置。
【請求項１０】
請求項９に記載の装置であって、前記制御装置が、前記第２グループの光源を介して流れる前記第２電流を前記制御信号に応答して前記第２グループの光源の１以上の間で前記第２電流を分路することにより制御するパルス幅変調器を有する装置。
【請求項１１】
請求項９に記載の装置であって、前記第２グループの光源が、前記第１グループの光源とは異なる色及び異なる色温度の一方を有する装置。
【請求項１２】
請求項９に記載の装置であって、前記ＤＣ／ＤＣコンバータがフライバックコンバータを含み、前記第２グループの光源を介して流れる前記第２電流を制御するための前記制御信号が前記フライバックコンバータにおけるトランスの巻線により生成される装置。
【請求項１３】
請求項９に記載の装置であって、前記ＤＣ／ＤＣコンバータがバックコンバータを含み、前記第２グループの光源を介して流れる前記第２電流を制御するための前記制御信号が前記バックコンバータにおけるインダクタ巻線により生成される装置。
【請求項１４】
請求項９に記載の装置であって、前記ドライバが、前記第１電流及び前記第２電流の少なくとも一方をサンプリングし、これに応答して前記ＤＣ／ＤＣコンバータのスイッチング動作を制御するフィードバック装置を更に有する装置。
【請求項１５】
請求項９に記載の装置であって、前記ドライバが、前記第１及び第２グループの光源の少なくとも１つにより放出される温度及び光の一方を感知し、これに応答して、前記ＤＣ／ＤＣコンバータの前記出力電圧を調整するためのフィードバック信号を発生するセンサを更に有する装置。
【請求項１６】
複数の光源に電流を供給するドライバであって、
第１ＤＣ電圧を入力し、前記光源を介して電流を流させる出力電圧を出力するＤＣ／ＤＣコンバータと、
前記光源の一部を介して流れる電流を制御信号に応答して制御する制御装置であって、前記光源の一部を介して流れる前記電流を、前記制御信号に応答して前記光源の１以上の間で前記電流を分路することにより制御するパルス幅変調器を有する制御装置と、
を含み、前記光源を介して流れる電流を制御するための前記制御信号が、前記ＤＣ／ＤＣコンバータにより生成されるドライバ。
【請求項１７】
請求項１６に記載のドライバであって、前記ＤＣ／ＤＣコンバータがフライバックコンバータを含み、前記制御信号が前記フライバックコンバータにおけるトランスの巻線により生成されるドライバ。
【請求項１８】
請求項１６に記載のドライバであって、前記ＤＣ／ＤＣコンバータがバックコンバータを含み、前記制御信号が前記バックコンバータにおけるインダクタ巻線により生成されるドライバ。
【請求項１９】
請求項１６に記載のドライバであって、前記電流をサンプリングし、これに応答して前記ＤＣ／ＤＣコンバータのスイッチング動作を制御するフィードバック装置を更に有するドライバ。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、広くは、照明ユニット及び照明ユニットのためのドライバに関する。更に詳細には、ここに開示される種々の発明的方法及び装置は、複数の光源を有する照明ユニット及び斯様な照明ユニットのためのドライバに関する。
【背景技術】
【０００２】
発光ダイオード（ＬＥＤ）等の半導体光源に基づく照明装置は、伝統的な蛍光灯、ＨＩＤ及び白熱電球に対する発展可能な代替物を提供する。ＬＥＤの機能的利点及び有益性は、高いエネルギ変換及び光効率、耐久性、低運転費用及び他の多くのものを含む。ＬＥＤ技術における近年の進展は、多くの用途において種々の照明効果を可能にするような効率的且つ強固な全スペクトル光源を提供することになった。これらの光源を具現化する照明器具の幾つかは、例えば赤、緑及び青等の異なる色を生成することが可能な1以上のＬＥＤ、並びに種々の色及び色変化照明効果を発生するために上記ＬＥＤの出力を独立に制御するプロセッサを含む1以上の照明ユニットを特徴としている。これらの照明ユニットは、異なる色の光を生成する２以上の群又は"チャンネル"のＬＥＤを使用することができ、各チャンネルには、例えば米国特許第6,016,038号及び同第6,211,626号（参照により、本明細書に組み込まれる）に詳細に説明されているように、所望の照明効果を生成すべく光の発生及び混合を可能にするための適切な電流が供給される。
【０００３】
幾つかの照明ユニットにおいて、第１チャンネルは第１の複数の白色ＬＥＤ（例えば、４個のＬＥＤ）を互いに直列に含むことができる一方、第２チャンネルは第２の複数の赤色ＬＥＤ（例えば、２個のＬＥＤ）を互いに直列に含むことができる。当該照明ユニットの所望の色効果は、これら２つのチャンネルを経る電流を調整することにより制御することができる。幾つかの照明ユニットにおいて、上記複数のチャンネルは、全ＬＥＤを介して単一のストリーム又はチャンネルの電流が流れるように直列に接続され、所望の色効果を生じるために、選択されたＬＥＤ（例えば、第２チャンネルのＬＥＤ）の間には、これら選択されたＬＥＤから電流をそらすためにシャントが設けられる。
【０００４】
残念ながら、このような構成は典型的にはエネルギの損失及び／又は複雑な制御方法を伴う。例えば、上記シャントが線形なシャントである場合、斯かるシャントは付加的な望ましくない電力損失を生じる。スイッチング又はパルス幅変調（ＰＷＭ）されたシャントを採用することもできるが、既知の構成は複雑な駆動方法を必要とする。
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
このように、当業技術においては、所望の照明効果を達成するために効率的に駆動することが可能な複数のＬＥＤチャンネルを備える照明ユニットを提供したいという要望が存在する。
【課題を解決するための手段】
【０００６】
本開示は、照明ユニット及び照明ユニットのためのドライバに関するものである。例えば、本開示は、少なくとも２つのチャンネルの光源と、斯かる光源のためのドライバとを含む照明ユニットを説明する。上記ドライバは、ＤＣ／ＤＣコンバータと、該ＤＣ／ＤＣコンバータにより生成される制御信号に応答して上記２つのチャンネルのうちの少なくとも一方に供給される電流を制御するための制御装置とを含む。有利には、供給電圧及び負荷の変化にも拘わらず、上記光源により生成される光のレベルを所望のレベルに維持するために、フィードバックループが上記ＤＣ／ＤＣコンバータ内のスイッチングデバイスを制御する。
【０００７】
一般的にいうと、一態様において、装置は、互いに直列に接続された第１発光デバイス（ＬＥＤ）の第１チャンネルと、互いに直列に接続された第２ＬＥＤの第２チャンネルと、上記第１及び第２チャンネルのＬＥＤを駆動するためのドライバとを含む。上記第２ＬＥＤのうちの少なくとも１つは、上記第１ＬＥＤのうちの少なくとも１つとは異なる色又は色温度を有する。上記ドライバは、フライバックコンバータと、バックコンバータと、パルス幅変調器と、フィードバック装置とを含む。上記フライバックコンバータは、第１ＤＣ電圧を入力し、第２ＤＣ電圧を出力するように構成される。上記バックコンバータは、上記第２ＤＣ電圧を入力する一方、前記第１チャンネルのＬＥＤを介して第１電流を流させると共に前記第２チャンネルのＬＥＤを介して第２電流を流させるような出力電圧を発生するよう構成される。上記パルス幅変調器は、上記第２チャンネルのＬＥＤを介して流れる第２電流を、制御信号に応答して制御するように構成される。該制御信号は、上記フライバックコンバータ及びバックコンバータのうちの一方におけるインダクタ巻線から生成される。上記フィードバック装置は、上記第１電流及び第２電流の少なくとも一方をサンプリングすると共に、これに応答して上記バックコンバータのスイッチング動作を制御するように構成される。
【０００８】
幾つかの実施例において、前記第１チャンネルのＬＥＤは前記第２チャンネルのＬＥＤと直列に接続される。前記ドライバは、上記ＬＥＤのうちの少なくとも１つの温度を感知すると共に、これに応答して前記ＤＣ／ＤＣコンバータの出力電圧を調整するためのフィードバック信号を発生するように構成された温度センサを含むことができる。該ドライバは、上記ＬＥＤにより生成された光を感知すると共に、これに応答して上記ＤＣ／ＤＣコンバータの出力電圧を調整するためのフィードバック信号を発生するように構成された光センサを含むこともできる。
【０００９】
一般的に、他の態様において、装置は、互いに直列に接続された光源の第１グループと、互いに直列に接続された光源の第２グループと、上記第１及び第２グループの光源を駆動するためのドライバとを含む。第２グループの光源のうちの少なくとも１つは、第１グループの光源のうちの少なくとも１つとは異なる色又は色温度を有する。上記ドライバは、ＤＣ／ＤＣコンバータと、制御装置とを含む。該ＤＣ／ＤＣコンバータは、第１ＤＣ電圧を入力し、出力電圧を出力するように構成される。該出力電圧は、第１グループの光源を介して第１電流を流すと共に、第２グループの光源を介して第２電流を流す。上記制御装置は、第２グループの光源に供給される上記第２電流を制御信号に応答して制御するように構成される。上記ＤＣ／ＤＣコンバータが、該制御信号を生成する。
【００１０】
幾つかの実施例において、上記制御装置はパルス幅変調器を含み、該パルス幅変調器は第２グループの光源を介して流れる第２電流を、上記制御信号に応答して該第２電流を第２光源のうちの１以上に対して分路することにより制御する。また、第２光源は第１光源とは異なる色又は色温度を有することができる。
【００１１】
一実施例において、上記ＤＣ／ＤＣコンバータはフライバックコンバータを含む。第２グループの光源を介して流れる電流を制御するための上記制御信号は、該フライバックコンバータ内のトランスの巻線により生成される。他の実施例において、上記ＤＣ／ＤＣコンバータはバックコンバータを含む。第２グループの光源を介して流れる電流を制御するための上記制御信号は、該バックコンバータ内のインダクタ巻線により生成される。
【００１２】
更に、前記ドライバは、第１電流及び第２電流のうちの少なくとも一方をサンプリングし、これに応答して前記ＤＣ／ＤＣコンバータのスイッチング動作を制御するように構成されたフィードバック装置を含むことができる。加えて又は代わりに、該ドライバは、第１及び第２電源のうちの少なくとも１つにより放出される光又は温度を感知し、これに応答して前記ＤＣ／ＤＣコンバータの出力電圧を調整するためのフィードバック信号を発生するセンサを含むことができる。
【００１３】
一般的に、本発明の更に他の態様において、ドライバは複数の光源に電流を供給する。該ドライバは、ＤＣ／ＤＣコンバータ及び制御装置を含む。該ＤＣ／ＤＣコンバータは、第１ＤＣ電圧を入力し、出力電圧を出力するように構成される。上記出力電圧は、上記光源を介して電流を流させる。制御装置は、制御信号に応答して、上記光源の一部を介して流れる電流を制御するように構成される。該制御信号は、上記ＤＣ／ＤＣコンバータにより生成される。
【００１４】
多くの実施例において、上記制御装置はパルス幅変調器を含み、該パルス幅変調器は前記光源の一部を介して流れる電流を、上記制御信号に応答して該電流を斯かる光源のうちの１以上に対して分路することにより制御する。一実施例において、上記ＤＣ／ＤＣコンバータはフライバックコンバータを含む。上記制御信号は、該フライバックコンバータ内のトランスの巻線により生成される。他の実施例において、上記ＤＣ／ＤＣコンバータはバックコンバータを含む。上記制御信号は、該バックコンバータ内のインダクタ巻線により生成される。
【００１５】
前記ドライバは、上記電流をサンプリングし、これに応答して前記ＤＣ／ＤＣコンバータのスイッチング動作を制御するように構成されたフィードバック装置を含むことができる。
【００１６】
本開示の目的で本明細書において使用される場合、"ＬＥＤ"なる用語は、電気信号に応答して放射を発生することが可能な如何なるエレクトロルミネッセントダイオード又は他の形式のキャリア注入／接合型システムをも含むものと理解されるべきである。このように、ＬＥＤなる用語は、これらに限定されるものではないが、電流に応答して光を放出する種々の半導体型構造、発光ポリマ、有機発光ダイオード（ＯＬＥＤ）及びエレクトロルミネッセントストリップ等を含む。特に、ＬＥＤなる用語は、赤外スペクトル、紫外スペクトル及び可視スペクトルの種々の部分（一般的に、約４００ナノメートルから約７００ナノメートルの放射波長を含む）の1以上で放射を発生するように構成することができる全てのタイプの発光ダイオード（半導体及び有機発光ダイオードを含む）を指す。ＬＥＤの幾つかの例は、これらに限定されるものではないが、種々のタイプの赤外ＬＥＤ、紫外ＬＥＤ、赤色ＬＥＤ、青色ＬＥＤ、緑色ＬＥＤ、黄色ＬＥＤ、琥珀色ＬＥＤ、オレンジ色ＬＥＤ及び白色ＬＥＤを含む（以下で更に説明する）。また、ＬＥＤは、所与のスペクトル（例えば、狭い帯域幅、広い帯域幅）に対して種々の帯域幅（例えば、半値全幅又はＦＷＨＭ）を、且つ、所与の一般的色分類内で種々の支配的波長を持つ放射を発生するように構成及び／又は制御することができると理解されたい。
【００１７】
例えば、実質的に白色を発生するように構成されたＬＥＤ（例えば、白色ＬＥＤ）の一構成例は、組み合わせで混合して実質的に白色光を形成するような異なるスペクトルのエレクトロルミネッセンスを各々放出する複数のダイを含むことができる。他の構成例では、白色ＬＥＤは、第１スペクトルを持つエレクトロルミネッセンスを別の第２スペクトルに変換する蛍光材料に関連し得る。この構成の一例において、相対的に短い波長及び狭い帯域幅のスペクトルを持つエレクトロルミネッセンスが該蛍光材料を"ポンピング"し、該蛍光材料は幾分広いスペクトルを持つ一層長い波長の放射を放出する。
【００１８】
また、ＬＥＤなる用語は、ＬＥＤの物理的及び／又は電気的パッケージのタイプを限定するものではないと理解されたい。例えば、前述したように、ＬＥＤは異なるスペクトルの放射を各々放出するように構成された複数のダイ（例えば、個々に制御可能であるか又は可能でない）を有する単一の発光デバイスを指すことができる。また、ＬＥＤは当該ＬＥＤ（例えば、幾つかのタイプの白色ＬＥＤ）の一体部分と考えられる蛍光体に関連され得る。一般的に、ＬＥＤなる用語は、パッケージ化されたＬＥＤ、非パッケージ化ＬＥＤ、表面実装型ＬＥＤ、チップオンボード型ＬＥＤ、Ｔパッケージ実装型ＬＥＤ、放射パッケージ型ＬＥＤ、電力パッケージ型ＬＥＤ、何らかのタイプのケース及び／又は光学素子（例えば、拡散レンズ）を含むＬＥＤ等を指すことができる。
【００１９】
"光源"なる用語は、これらに限定されるものではないが、ＬＥＤ型光源（上で定義したような１以上のＬＥＤを含む）、白熱光源（例えば、フィラメント電球、ハロゲン電球等）、蛍光光源、燐光光源、高輝度放電光源（例えば、ナトリウム蒸気、水銀蒸気及びメタルハライド電球等）、レーザ、他のタイプのエレクトロルミネッセント光源、火ルミネッセント光源（例えば、炎）、キャンドルルミネッセント光源（例えば、ガスマントル、炭素アーク放射光源）、フォトルミネッセント光源（例えば、気体放電光源）、電子飽和（electronic satiation）を用いる陰極ルミネッセント光源、直流（galvano）ルミネッセント光源、結晶（crystallo）ルミネッセント光源、運動（kine）ルミネッセント光源、熱ルミネッセント光源、摩擦ルミネッセント光源、音ルミネッセント光源、電波ルミネッセント光源及びルミネッセントポリマを含む種々の放射源の何れかの１以上を指すと理解されたい。
【００２０】
或る光源は、電磁放射を、可視スペクトル内、可視スペクトル外又は両者の組み合わせで発生するように構成することができる。従って、"光"及び"放射"なる用語は、ここでは入れ換え可能に使用される。更に、光源は、一体部品として、１以上のフィルタ（例えば、カラーフィルタ）、レンズ又は他の光学部品を含むことができる。また、光源は、これらに限定されるものではないが、指示、表示及び／又は照明を含む種々の用途のために構成することができる。"照明用光源"は、室内又は室外空間を効果的に照明するために十分な輝度を有する放射を発生するように特別に構成された光源である。このような前後状況において、"十分な輝度"とは、周囲照明（即ち、間接的に知覚され、且つ、例えば全体として若しくは部分的に知覚される前に種々の介在する表面の１以上から反射され得る光）を提供するために空間又は環境内で発生される可視スペクトル内での十分な放射パワー（放射パワー及び"光束"に関しては、光源から全方向への全光出力を表すために、しばしば、"ルーメン"なる単位が使用される）を指す。
【００２１】
"スペクトル"なる用語は、１以上の光源により生成された放射の何れかの１以上の周波数（又は波長）を指すものと理解されたい。従って、"スペクトル"なる用語は、可視範囲における周波数（又は波長）のみならず、赤外、紫外及び全体の電磁スペクトルの他の領域における周波数（又は波長）をも指す。また、或るスペクトルは、相対的に狭い帯域幅（例えば、実質的に僅かな周波数又は波長成分しか有さないＦＷＨＭ）又は相対的に広い帯域幅（種々の相対強度を持つ幾つかの周波数又は波長成分）を有することができる。また、或るスペクトルは２以上の他のスペクトルの混合（例えば、複数の光源から各々放出された放射の混合）の結果であり得ると理解されたい。
【００２２】
本開示の目的のため、"色（カラー）"なる用語は、"スペクトル"なる用語と互換可能に使用されている。しかしながら、"色（カラー）"なる用語は、一般的に、観察者により知覚可能であるような放射の特性を主に指すように使用される（もっとも、この用い方は、この用語の範囲を限定する意図でない）。従って、"異なる色"なる用語は、異なる波長成分及び／又は帯域幅を持つ複数のスペクトルを黙示的に示す。また、"色（カラー）"なる用語は、白色及び非白色光の両方との関連で使用することもできると理解されたい。"色温度"なる用語は、通常、ここでは白色光との関連で使用されている。もっとも、このような使用は該用語の範囲を限定しようというものではない。色温度は、本質的に、白色光の特定の色含有量又は色合い（shade）を示す（例えば、赤みがかった、青みがかった等）。或る放射サンプルの色温度は、通常、実質的に当該放射サンプルと同一のスペクトルを放射する黒体放射体のケルビン度（Ｋ）での温度により特徴付けられる。黒体放射体の色温度は、通常、約７００度Ｋ（典型的には、人の目にとり最初に見えると考えられている）から１０,０００度Ｋを超えるまでの範囲内に入る。白色光は、通常、１５００〜２０００度Ｋより上の色温度で知覚される。より低い色温度は、通常、一層顕著な赤成分又は"暖かい感じ"を持つ白色光を示す一方、より高い色温度は、通常、一層顕著な青成分又は"冷たい感じ"を持つ白色光を示す。例示として、火は約１,８００度Ｋの色温度を有し、通常の白熱電球は約２８４８度Ｋの色温度を有し、早朝の日光は約３,０００度Ｋの色温度を有し、曇った昼の空は約１０,０００度Ｋの色温度を有する。約３,０００度Ｋの色温度を持つ白色光の下で見られるカラー画像は相対的に赤みがかった色調を持つ一方、約１０,０００度Ｋの色温度を持つ白色光の下で見られる同じカラー画像は相対的に青みがかった色調を持つ。
【００２３】
"照明ユニット"なる用語は、ここでは、同一又は異なるタイプの１以上の光源を含む装置を示すために使用されている。或る照明ユニットは、種々の光源の取り付け装置、エンクロージャ／ハウジング装置及び形状、及び／又は電気的及び機械的接続構造の何れか１つを有し得る。更に、或る照明ユニットは、オプションとして、光源の動作に関連する種々の他の部品（例えば、制御回路）に関連し得る（例えば、含む、結合される、及び／又は一緒にパッケージ化される）。"ＬＥＤ型照明ユニット"とは、前述した１以上のＬＥＤ型光源を単独で又は他の非ＬＥＤ型光源との組み合わせで含むような照明ユニットを指す。"多チャンネル"照明ユニットとは、各々が異なる放射のスペクトルを発生するように構成された少なくとも２つの光源を含むようなＬＥＤ型又は非ＬＥＤ型の照明ユニットを指し、各々の異なる光源スペクトルを、当該多チャンネル照明ユニットの"チャンネル"と呼ぶことができる。
【００２４】
上述した技術思想及び以下に詳細に説明する更なる技術思想の全ての組み合わせは（斯かる技術思想が相互に矛盾しない限り）、ここに開示される発明的主題の一部であると見なされると理解されるべきである。特に、本開示の末尾に示す請求項の主題の全ての組み合わせは、ここに開示される発明的主題の一部であると見なされる。また、参照により組み込まれる何れかの開示内にも現れる、本明細書で明示的に使用される用語は、本明細書で開示される特定の概念と最も一貫性がある意味が付与されると理解されるべきである。
【図面の簡単な説明】
【００２５】
【図１】図１は、本発明の種々の実施例による照明ユニットの機能ブロック図を示す。
【図２】図２は、照明ユニットの第１実施例を示す。
【図３】図３は、バックコンバータの一実施例を示す。
【図４】図４は、照明ユニットの第２実施例を示す。
【図５】図５は、照明ユニットの第３実施例を示す。
【発明を実施するための形態】
【００２６】
図面において、同様の符号は、概ね、異なる図を通して同様の部分を示している。また、図面は必ずしも寸法通りには描かれておらず、代わりに、本発明の原理を解説するために強調がなされている。
【００２７】
出願人は、２チャンネルＬＥＤドライバの一方のチャンネルを経る電流を、調整されないチャンネルの電流を一定に維持しながら、独立且つ効率的に調整するのを可能にすることが有益であろうと認識及び理解した。上記に鑑み、本発明の種々の実施例及び構成例は、制御装置を備えるＤＣ／ＤＣコンバータであって、該制御装置が前記２つのチャンネルのうちの少なくとも一方に供給される電流を前記ＤＣ／ＤＣコンバータにより生成される制御信号に応答して制御するようなＤＣ／ＤＣコンバータを提供することを目指したものである。
【００２８】
図１は、照明ユニット１００の機能ブロック図を示す。照明ユニット１００は、ドライバ１１０と、第１〜第Ｎチャンネルの光源（例えば、発光ダイオード：ＬＥＤ）１２０−１〜１２０−Ｎとを含んでいる。一例示的構成例では、第１〜第Ｎチャンネルの光源１２０−１〜１２０−Ｎは、発光ダイオード（ＬＥＤ）である。
【００２９】
また、各チャンネルにおける光源の少なくとも１つは、他のチャンネルの各々における光源の少なくとも１つとは異なる色又は色温度を有している。幾つかの実施例において、各チャンネルにおける光源の全てが、他のチャンネルの各々における光源の全てとは異なる色又は色温度を有する。一例示的実施例においては、２つのチャンネルが存在し、第１チャンネルは"白色"光源（例えば、ＬＥＤ）を含むことができ、第２チャンネルは非白色の"有色"（例えば、赤色）光源（例えば、ＬＥＤ）を含むことができる。多くの斯様な実施例が可能である。一実施例においては、Ｎ＝２であり、第１及び第２チャンネルの光源１２０−１及び１２０−２は互いに直列に接続される。
【００３０】
ドライバ１１０は、ＡＣ／ＤＣコンバータ１３０、ＤＣ／ＤＣコンバータ１４０、電流制御装置１６０、センサ１７０、電流モニタ１８０及びフィードバックコントローラ１９０を含む。幾つかの実施例において、上記ドライバにはＤＣ電圧を供給することができ（例えば、外部ＡＣ／ＤＣコンバータから）、この場合、ＡＣ／ＤＣコンバータ１３０は省略することができる。幾つかの実施例においては、特別に、センサ１７０を省略することができる。
【００３１】
上記ＡＣ／ＤＣコンバータが含まれる実施例において、ＡＣ／ＤＣコンバータ１３０は１２０ＶＡＣ等のＡＣ電圧をＤＣ電圧に変換するものであり、入力フィルタ及び電圧整流器を含むことができる。
【００３２】
ＤＣ／ＤＣコンバータ１４０は、ＤＣ電圧（例えば、ＡＣ／ＤＣコンバータ１３０により出力された）を第１〜第Ｎチャンネルの光源１２０−１〜１２０−Ｎを駆動するための所望の電圧レベルに変換する。有利には、該ＤＣ／ＤＣコンバータは、第１ＤＣ電圧を第２ＤＣ電圧に変換する第１段又はフロントエンドとしてのフライバックコンバータと、上記第２ＤＣ電圧を出力ＤＣ電圧に変換する第２段又はバックエンドとしての"バックコンバータ"とを有する２つの段（ステージ）を含むことができる。
【００３３】
電流制御装置１６０は、ＤＣ／ＤＣコンバータ１４０の出力から第１〜第Ｎチャンネルの光源１２０−１〜１２０−Ｎに電流を供給すると共に該電流を制御する。特に、電流制御装置１６０は、ＤＣ／ＤＣコンバータ１４０から導出された電流制御信号１７５を入力し、該制御信号に応答して第１〜第Ｎチャンネルの光源１２０−１〜１２０−Ｎの１以上を経る電流を制御する。有利な構成例において、該電流制御装置は、当該照明ユニット１００のための所望の照明効果を達成するために必要な上記光源の選択部の間に設けられるパルス幅変調器（ＰＷＭ）タイプのスイッチを含む。
【００３４】
前記センサ１７０が含まれる実施例において、該センサ１７０は、第１〜第Ｎチャンネルの光源１２０−１〜１２０−Ｎにより発生される熱又は光を感知し、部品経年変化、環境条件等が変化した際に当該照明ユニット１００による所望の照明効果を維持するためにフィードバックコントローラ１９０に対しＤＣ／ＤＣコンバータ１４０により出力されるＤＣ電圧を調整するためのフィードバック信号１８５を供給する。
【００３５】
電流モニタ１８０は、第１〜第Ｎチャンネルの光源１２０−１〜１２０−Ｎを経る電流を監視（モニタ）又はサンプリングし、フィードバックコントローラ１９０に電流サンプル信号１９５を供給する。
【００３６】
フィードバックコントローラ１９０は、電流モニタ１８０から上記電流サンプル信号を入力し、該電流サンプル信号に応答してＤＣ／ＤＣコンバータ１４０に対しＤＣ／ＤＣコンバータ１４０の出力電圧を調整するための１以上の制御信号を供給する。有利には、フィードバックコントローラ１９０を備えるフィードバックループは、第１〜第Ｎチャンネルの光源１２０−１〜１２０−Ｎを経る電流、従って当該照明ユニット１００の光レベルを、入力電圧又は負荷の如何なる変化に対しても一定に維持する。
【００３７】
当該照明ユニット１００においては、所望の照明効果を達成するために複数の変数が利用可能である。即ち、光源の選択（即ち、第１〜第Ｎチャンネルの光源１２０−１〜１２０−Ｎにおける光源の数及び色温度）；電流制御装置１６０により制御される光源の選択及び数；ＤＣ／ＤＣコンバータ１４０の内部電圧及び出力電圧；並びにＤＣ／ＤＣコンバータ１４０における制御信号１７５を生成するためのメカニズム等であり、これら全ては第１〜第Ｎチャンネルの光源１２０−１〜１２０−Ｎに対して所要の駆動電流を供給するための、調整又は決定することが可能な手段を提供する。一旦決定され、設計されたなら、当該照明ユニット１００により達成される照明効果は、ＤＣ／ＤＣコンバータ１４０の内部電圧及び／又は出力電圧を変更し又は調整することにより変化させ又は微調整することができる。上記電圧（又は複数の電圧）は、特定のバッチ又はビンの光源（例えば、ＬＥＤ）の利用の間に工場において固定され得るか、又は環境及び経年条件における変化に対して所望の照明効果を維持するためにセンサ１７０を備えるフィードバックループにより調整することができるか、又はユーザにより調整することができる。
【００３８】
照明ユニット１００の更なる説明を、以下、特別な実施例を参照して行う。
【００３９】
図２は、照明ユニットの第１実施例２００を示す。該照明ユニット２００は、ドライバ２１０と、第１及び第２チャンネルの光源１２０−１及び１２０−２を含んでいる。
【００４０】
照明ユニット２００において、第１及び第２チャンネルの光源１２０−１及び１２０−２は互いに直列に接続されている。図１を参照して上述したように、一実施例において、上記光源はＬＥＤである。また、有利には、各チャンネルにおける光源の少なくとも１つは、他のチャンネルの各々における光源の少なくとも１つとは異なる色又は色温度を有している。幾つかの実施例において、各チャンネルにおける光源の全ては、他のチャンネルの各々における光源の全てと異なる色又は色温度を有する。例示的実施例において、第１チャンネル１２０−１における光源は"白色"光源（例えば、白色ＬＥＤ）であり、第２チャンネル１２０−２における光源は非白色の"有色"（例えば、赤色）光源（例えば、赤色ＬＥＤ）である。多くの斯様な実施例が可能である。
【００４１】
ドライバ２１０は、ＡＣ／ＤＣコンバータ２３０、フライバックコンバータ２４０、フライバック駆動ユニット２４４、フライバック制御ユニット２４６、フライバックフィードバックユニット２４８、バックコンバータ２４５、パルス幅変調器（ＰＷＭ）スイッチ２６０、電流サンプリング抵抗２８０及びバックコンバータフィードバック制御／駆動ユニット２９０を含んでいる。
【００４２】
ＡＣ／ＤＣコンバータ２３０は、ＡＣ入力２０５からＡＣ電圧を入力し、該ＡＣ電圧を第１ＤＣ電圧に変換する。該ＡＣ／ＤＣコンバータ２３０は、入力フィルタ及び整流器を含むことができる。
【００４３】
フライバックコンバータ２４０は、フライバックトランス２４２、スイッチングデバイス、ダイオード及びコンデンサを含んでいる。該フライバックコンバータ２４０は、当該ドライバ２１０におけるＤＣ／ＤＣコンバータの第１段又はフロントエンドを有している。該フライバックコンバータ２４０は、ＡＣ／ＤＣコンバータ２３０から第１ＤＣ電圧を入力し、第２ＤＣ電圧を出力する。該第２ＤＣ電圧は、フライバックトランス２４２における巻線比の適切な選択、並びにフライバック駆動ユニット２４４、フライバック制御ユニット２４６及びフライバックフィードバックユニット２４８のフィードバック及びスイッチング制御動作により調整することができる。幾つかの実施例において、フライバックコンバータ２４０は、入力ライン電流、即ちＡＣ入力２０５により見られる負荷に対して能動的力率補正を行うことができる。幾つかの実施例において、フィードバックコンバータ２４０は、ＡＣ入力２０５と、ユーザ又はチャンネル１２０−１及び１２０−２における光源との間の安全な隔離を行うこともできる。それ以外では、フライバックコンバータの構成及び動作は、良く知られているので、ここでは説明を繰り返さない。
【００４４】
バックコンバータ２４５は、当該ドライバ２１０におけるＤＣ／ＤＣコンバータの第２段又はバックエンドを有している。バックコンバータ２４５は、フライバックコンバータ２４０から第２ＤＣ電圧を入力し、第１及び第２チャンネルの光源１２０−１及び１２０−２を介して電流を流させるような出力電圧を生成する。
【００４５】
図３は、照明ユニット２００に採用することが可能なバックコンバータ３００の一実施例の機能ブロック図である。バックコンバータ３００は、スイッチングデバイス（例えば、スイッチング電界効果トランジスタ（ＦＥＴ）等のトランジスタ）３１０、ダイオード３２０、インダクタ３３０、及び、オプションとしての、上記インダクタ３３０に誘導的に結合される第２インダクタ５２０を含む。スイッチングデバイス３１０のデューティサイクルは、バックコンバータ制御信号２５５により制御されるが、該制御信号は後に更に詳細に説明するようにバックコンバータフィードバック制御／駆動ユニット２９０により生成される。オプションとしての第２インダクタ５２０の説明は、図５を参照して後述されるであろう。それ以外に関しては、バックコンバータの構成及び動作は良く知られているので、ここでは繰り返し説明しない。
【００４６】
電流サンプリング抵抗２８０は、第１チャンネルの光源１２０−１を経る全電流をサンプリングし、電流サンプリング信号をバックコンバータフィードバック制御／駆動ユニット２９０に供給する。上記電流サンプリング信号に応答して、バックコンバータフィードバック制御／駆動ユニット２９０は、バックコンバータ制御信号２５５を発生する。該バックコンバータ制御信号は、例えば、バックコンバータ２４５内のスイッチングデバイス３１０のデューティサイクルを制御する。これが、第１チャンネルの光源１２０−１を経る電流を制御する。例えば、上記フィードバック制御／駆動ユニット２９０は、上記電流サンプリング信号を所望の値と比較し、これに応答してバックコンバータ制御信号２５５を調整するような演算増幅器又は比較器を含むことができる。幾つかの実施例において、上記電流サンプリング抵抗は、上記光源と戻り電圧（例えば、グランド）との間というより、バックコンバータ２４５の出力電圧と上記光源との間の"高電圧側"に接続することもできる。幾つかの実施例においては、上記の直列電流サンプリング抵抗２８０の代わりに、他の電流サンプリング構成を設けることもできる。
【００４７】
公称的には、バック調節器２４５のデューティサイクルは、上記出力電圧／第２ＤＣ電圧の比を設定する。有利な構成において、サンプリング抵抗２８０、バックコンバータフィードバック制御／駆動ユニット２９０及びバックコンバータ２４５を含む制御ループは、第１チャンネルの光源１２０−１を経る総電流を、第１ＤＣ電圧又は負荷の如何なる変化に対しても一定に維持する。有利には、この構成は、相対的に広い範囲の第１ＤＣ電圧にわたって、上記光源を経る調整された電流を供給することができる。
【００４８】
照明ユニット２００において、ＰＷＭスイッチ２６０はバイポーラトランジスタであるが、幾つかの実施例では、異なるスイッチングデバイスを使用することができる。ＰＷＭスイッチ２６０は、第２チャンネルの光源１２０−２における光源の両端間に接続され、制御信号２７５に応答して、さもなければ該第２チャンネルの光源１２０−２を介して流れる電流を周期的に分路又はバイパスする。ＰＷＭスイッチ２６０のデューティサイクルを変化させることにより、第２チャンネルの光源１２０−２を介して流れる平均電流が調整される。このことが、該第２チャンネルの光源１２０―２により生成される平均光を調整し、その結果、照明ユニット２００により生成される光の全体の輝度及び色の調整がなされる。幾つかの実施例において、前記ＰＷＭスイッチは、第２チャンネルの光源の代わりに、前記直列接続構成の高電圧側に、即ち第１チャンネルの光源１２０−１の両端間に接続することもできる。一般的に、ＰＷＭスイッチ２６０は、所望の照明効果を達成するために必要に応じて、上記光源のうちの如何なる選択部の間にも接続することができる。
【００４９】
一つの特別な構成例では、照明ユニット２００において、ＰＷＭスイッチ２６０を制御するための制御信号２７５を供給するためにフライバックトランス２４２の二次巻線を利用することができる。所望の照明効果を達成するために、照明ユニット２００の複数の変数又はパラメータを調整することができる。即ち、光源の選択（例えば、第１チャンネル１２０−１の"白色"光源（例えば、ＬＥＤ）、並びに異なる色又は色温度を持つ第２チャンネル１２０−２の光源の数及び色温度）、ＰＷＭスイッチ２６０の配置、第２ＤＣ電圧のレベル、並びにフライバックトランス２４２の巻線比は、全て、ＰＷＭスイッチ２６０のための上記制御信号を供給するために調整又は決定することが可能な手段を提供する。一旦決定及び設計された場合、第２ＤＣ電圧のレベルを変更又は調整することにより照明効果を変化させ又は微調整することができる。上記第２ＤＣ電圧レベルは、特定のバッチ又はビンの光源（例えば、ＬＥＤ）を用いる間に工場において固定することができる。
【００５０】
図２には示されていないが、環境的及び経年条件の変化に対して所望の照明効果を維持するために、上記第２ＤＣ電圧レベルは温度及び／又は光センサ（例えば、図１のセンサ１７０）を備えるフィードバックループにより調整することができるか、又はユーザにより調整することができる。このフィードバック調整は、フライバックトランス２４２の一次側又は二次側（隔離された）の何れにおいても行われ得る。
【００５１】
図４は、ドライバ４１０を含む、照明ユニットの第２実施例４００を示す。この照明ユニット４００は、該照明ユニット４００におけるＰＷＭスイッチ２６０がフライバックトランス２４２の一次巻線から生成される制御信号４７５により制御される点を除き、照明ユニット２００と同一である。
【００５２】
図５は、ドライバ５１０を含む、照明ユニットの第３実施例５００を示す。この照明ユニット５００は、該照明ユニット５００におけるＰＷＭスイッチ２６０がバックコンバータ２４５の巻線（例えば、図３に示された巻線５２０）から生成される制御信号５７５により制御される点を除き、照明ユニット２００と同一である。
【００５３】
以上、ここでは幾つかの本発明実施例を説明及び図示したが、当業者であれば、ここでのべた機能を実行し、及び／又はここで述べた結果及び／又は利点の１以上を得るための種々の他の手段及び／又は構成を容易に思いつくであろう。そして、このような変形例及び／又は改変例の各々は、ここで述べた本発明実施例の範囲に入ると見なされるものである。もっと一般的には、当業者であれば、ここで述べた全てのパラメータ、寸法、材料及び構造は例示的なものを意味するもので、実際のパラメータ、寸法、材料及び／又は構造は本発明の教示が使用される特定の用途に依存することが容易に分かるであろう。また、当業者であれば、通常の実験だけを用いて、ここで述べた固有の本発明実施例の多くの均等物を認識し、又は確認することができるであろう。従って、上述した実施例は例示としてのみ示されたもので、添付請求項の及びその均等物の範囲内において本発明実施例は、解説され及び請求項に記載されたもの以外で実施することができると理解されるべきである。本開示の発明的実施例は、ここで述べた個々のフィーチャ、システム、物品、材料、キット及び／又は方法に関するものである。更に、２以上の斯様なフィーチャ、システム、物品、材料、キット及び／又は方法の如何なる組み合わせも、これらのフィーチャ、システム、物品、材料、キット及び／又は方法が相互に矛盾しないなら、本開示の発明的範囲内に含まれるものである。
【００５４】
ここで規定及び使用された全ての定義は、辞書の定義、参照により本明細書に組み込まれた文献での定義、及び／又は定義された用語の通常の意味を規制すると理解されるべきである。
【００５５】
明細書及び特許請求の範囲で使用された単数形の表現は、特にそうでないと明示的に示されない限り、"少なくとも１つの"を意味すると理解されたい。
【００５６】
明細書及び特許請求の範囲で使用された"及び／又は"なる表現は、そのように結合された要素の"何れか一方又は両方"（即ち、幾つかの場合には接続的に、他の場合には離接的に存在する要素）を意味すると理解されたい。"及び／又は"で掲げられた複数の要素も、同様に、その様に結合された要素の"１以上"と見なされるべきである。"及び／又は"なる表現により特に識別される要素以外に、他の要素も、上記特に識別された要素に関係があるか関係がないかに拘わらず、オプションとして存在し得る。このように、限定するものではない例として、"Ａ及び／又はＢ"なる言及は、"有する"等の非制限的表現と一緒に使用された場合、一実施例ではＡのみを示し（オプションとしてＢ以外の要素を含む）、他の実施例ではＢのみを示し（オプションとしてＡ以外の要素を含む）、更に他の実施例ではＡ及びＢの両方を示し（オプションとして他の要素を含む）、等々となる。
【００５７】
明細書及び特許請求の範囲で使用された場合、"又は"は上述した"及び／又は"と同じ意味を有すると理解されたい。例えば、リスト内で項目を分ける場合、"又は"又は"及び／又は"は包含的であると、即ち複数の要素又は要素のリストにおける少なくとも１つを含むのみならず、２以上を含み、オプションとして追加の掲載されていない要素も含む、と解釈されるべきである。"のうちの１つのみ"若しくは"のうちの正確に１つ"又は請求項で使用された場合の"からなる"等の、明らかに相容れないと示される用語だけは、複数の要素又は要素のリストのうちの正確に１つの要素を含むことを示す。一般的に、ここで使用される"又は"なる用語は、"何れか"、"のうちの１つ"、"のうちの１つのみ"又は"のうちの正確に１つ"等の排他性の用語が先行した場合のみ、排他的代替物（即ち、"両方ではなく一方又は他方"）を示すと解釈されるべきである。"から本質的になる"は、請求項で使用された場合、特許法の分野で使用される通常の意味を有する。
【００５８】
明細書及び特許請求の範囲で使用される場合、１以上の要素のリストに関連した"少なくとも１つ"なる表現は、該要素のリストにおける要素の何れか１以上から選択された少なくとも１つの要素を意味すると理解されるべきであり、必ずしも該要素のリスト内に特別に掲げられた各々の全ての要素の少なくとも１つを含むものではなく、該要素のリストにおける要素の如何なる組み合わせも排除するものではない。この定義は、該"少なくとも１つ"なる表現が参照する当該要素のリスト内で特別に識別される要素以外に要素が、特別に識別された要素に関係するか関係しないかに拘わらず、オプションとして存在することも許容する。
【００５９】
請求項における括弧の間に現れる如何なる符号又は他の文字も、便宜のためにのみ設けられたもので、当該請求項を如何なる形でも限定使用するものではない。
【００６０】
また、明瞭に反対に示さない限り、２以上のステップ又は作用を含む請求項の如何なる方法においても、該方法の上記ステップ又は作用の順序は、必ずしも、該方法のステップ又は作用が記載された順序に限定されるものではないと理解されるべきである。
【００６１】
請求項及び明細書において、"有する"、"含む"、"担持する"、"持つ"、"含む"、"関わる"、"保持する"、"からなる"等の全ての移行句は、非制限的である、即ち含むが、限定されるものではない、ことを意味すると理解されるべきである。"からなる"及び"から本質的になる"なる移行句のみが、各々、制限的又は準制限的な句である。
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
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