(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
受動素子の消費仕事量を安定化させる方法であって、
入力電圧の電圧レベルが所定電圧よりも低い電圧から増加することにより、前記所定電圧を上回っている第１期間内に、入力仕事量を実質的に一定にするように、ＡＣ電源により供給された前記入力仕事量と前記ＡＣ電源からの入力電圧の電圧レベルに応じて、前記ＡＣ電源により供給された入力電流を調整するステップを有し、
前記入力仕事量は、前記受動素子に入力される電力を前記受動素子の前記第１期間全体に渡って時間積分して得られる仕事量であり、前記入力電流の調整は、前記入力電圧の電圧レベルが前記所定電圧よりも高い臨界電圧を上回っている前記第２期間に渡って前記入力仕事量と所定の仕事量との間の差分を補償するような態様で実行されることを特徴とし、
前記入力電圧、前記入力電流及び前記入力仕事量は、前記ＡＣ電源により受動素子に入力される方法。
【請求項２】
前記入力電流を調整するステップは、前記入力仕事量及び前記入力電圧の前記電圧レベルに応じて、前記入力電流の減少量を計算するステップを有する、請求項１に記載の方法。
【請求項３】
前記受動素子は、抵抗又は発光ダイオードである請求項１に記載の方法。
【請求項４】
受動素子の消費仕事量を安定化させる方法であって、
入力電圧の電圧レベルが所定電圧よりも低い電圧から増加することにより、前記所定電圧を上回っている第１期間内に、出力仕事量を実質的に一定にするように、受動素子により出力された前記出力仕事量と前記ＡＣ電源からの入力電圧の電圧レベルに応じて、前記ＡＣ電源により供給された入力電流を調整するステップを有し、
前記出力仕事量は、前記受動素子から出力される電力を前記受動素子の前記第１期間全体に渡って時間積分して得られる仕事量であり、前記入力電流の調整は、前記入力電圧の電圧レベルが前記所定電圧よりも高い臨界電圧を上回っている前記第２期間に渡って前記出力仕事量と所定の仕事量との間の差分を補償するような態様で実行されることを特徴とし、
前記入力電圧、前記入力電流および前記入力仕事量は、前記ＡＣ電源により前記受動素子に入力される方法。
【請求項５】
前記入力電流を調整するステップは、前記出力仕事量及び前記入力電圧の前記電圧レベルに応じて、前記入力電流の減少量を計算するステップを有する、請求項４に記載の方法。
【請求項６】
前記受動素子は、抵抗又は発光ダイオードである請求項４に記載の方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、受動素子の消費仕事量（又は消費電力）を安定化させるために、時変電圧レベルを有するＡＣ電源に適用される方法に関し、特に、受動素子に供給される入力電流を調整することにより受動素子の消費仕事量（又は消費電力）を安定化させる方法に関する。
【背景技術】
【０００２】
受動素子を含む電子製品が家庭用ＡＣ電源に接続されている間、電子製品の動作はＡＣ電源の不安定な電圧レベルに容易に影響を受ける。電子製品が発光ダイオードを受動素子として含んでいるときに、発光ダイオードは、ＡＣ電源の電圧レベルが発光ダイオードのオン電圧よりも高いという条件下で動作するにすぎないので、発光ダイオードの安定性はＡＣ電源の安定性に大きく依存する。
【０００３】
図１及び図２を参照されたい。図１は、家庭用ＡＣ電源を利用する従来の電子製品に用いられる発光ダイオードの入力電圧／入力電流／入力電力をそれぞれ示す曲線図を例示している。図２は、図１で示される入力電圧が変化する間の図１の対応線図を例示している。
【０００４】
図１において例示された入力電圧曲線ａｃ１及び入力電流曲線に観察されるように、入力電圧曲線ａｃ１で例示される入力電圧が発光ダイオードのＶＬＥＤ＿ＯＮのオン電圧よりも高いときのみ、発光ダイオードの入力電流がゼロから一定電流値Ｉ＿ＬＥＤに上昇する。入力電圧曲線ａｃ１の電圧レベルがオン電圧ＶＬＥＤ＿ＯＮよりも高い時の持続期間内に、即ち、図１に示される時点ｔ１とｔ２の間の持続期間に、図１の斜線領域で示されるように、入力電圧を供給する入力電源の消費仕事量（又は消費電力）は、入力電力曲線ＰＣ１と時点ｔ１とｔ２の間の時間差により囲まれた領域と等しい。ここで、入力電力曲線ＰＣ１は、ＡＣ電圧ａｃ１と一定電流値Ｉ＿ＬＥＤで示されたラインにより決定される。発光ダイオード出力電力Ｐはオン電圧ＶＬＥＤ＿ＯＮと一定電流Ｉ＿ＬＥＤの積に等しいことに注意されたい。図２は、ＡＣ電圧源のような、発光ダイオードの不安定な入力電圧の上昇のために、入力電圧曲線がａｃ１からａｃ２に変化する状態を例示している。このとき、持続期間は、入力電圧曲線ａｃ２により示される入力電圧がオン電圧ＶＬＥＤ＿ＯＮより高いときに、（ｔ１−△ｔ）から（ｔ２＋△ｔ）まで延ばされる。ここで、△ｔは、（ｔ２−ｔ１）との比較において無視できる持続期間を示す。時間差（ｔ２−ｔ１）と電力曲線ＰＣ１で囲まれる領域、そして時間差（ｔ２＋△ｔ）−（ｔ１−△ｔ）と電力曲線ＰＣ２で囲まれる領域から観察されるように、入力電圧源によりなされる入力仕事量は増加し、それは電力曲線ＰＣ１とＰＣ２の包囲領域間の差の包囲領域により示されてもよいし、又はＩ＿ＬＥＤ＊２△ｔに等しい時間毎の電流上昇により示されてもよい。なお、電力曲線ＰＣ１とＰＣ２の包囲領域間の差の包囲領域は、不安定な入力電圧に起因して増加した仕事、即ち、図２に示された上向きの矢印が移動している領域を示している。もし、入力電圧曲線ａｃ１とａｃ２間の差が大きくなってくると、入力電圧からの増加した仕事が発光ダイオードの輝度をより不安定なものにしてしまう。
【発明の概要】
【０００５】
クレームされた発明は、受動素子の消費仕事量（又は消費電力）を安定化させる方法を開示する。かかる方法は、入力仕事量（又は入力電力）を実質的に一定にするように、入力電圧の電圧レベルが所定電圧よりも低い電圧から前記所定電圧よりも高い電圧に変化する間に、ＡＣ電源により供給される入力電流を調整するステップを有する。前記入力電圧、前記入力電流及び前記入力仕事量（又は前記入力電力）は、ＡＣ電源により受動素子に入力される。
【０００６】
本発明のこれら及び他の目的は、以下の種々の図表及び図面において示された好ましい実施形態の詳細説明を読むことにより、当業者によって間違いなく明らかとなるであろう。
【図面の簡単な説明】
【０００７】
【図１】従来の家庭用ＡＣ電源を利用した電子製品による発光ダイオードの入力電圧／入力電流／入力電力を各々示す曲線図を示している。
【図２】図１で示された入力電圧が変化する間の図１の対応図を示している。
【図３】本発明の好ましい実施形態による入力電圧源からの受動素子の入力消費電力を安定化させるための入力電流の大きさの調整の概略図を示している。
【図４】受動素子を含む電子製品が試験されている間に、図３に示された入力電流の調整を実行した後の臨界電圧の固定値に対応する計算された入力電流曲線を示している。
【発明を実施するための形態】
【０００８】
本発明は、入力電圧に応じて入力電流を調整することにより、入力電圧源からの受動素子の消費仕事量（又は消費電力）を安定化させる方法を開示する。開示された方法を用いて、ＡＣ電源のような、不安定な入力電圧によりもたらされる、受動素子として働く発光ダイオードの不安定な輝度がこれにより解消される。
【０００９】
本発明において、少なくとも２つの実施形態が開示される。第１実施形態においては、入力電圧からの入力消費仕事量（又は入力消費電力）の大きさが安定に保たれているという条件下で、入力電圧源からの時変入力電圧に応じて入力電圧源からの入力電流の大きさが連続的に調整される。本発明の第２実施形態においては、受動素子の出力消費仕事量（又は出力消費電力）が安定に保たれているという条件下で、入力電圧源からの時変入力電圧に応じて、入力電圧源からの入力からの入力電流の大きさが連続的に調整される。入力電流の大きさの調整は、前記入力電流の大きさの減少を示し得ることに注意されたい。入力電流の調整値は、受動素子を含む電子製品の試験手続きで定められ、調整計算の詳細は後述する。
【００１０】
図３を参照されたい。図３は、本発明の好ましい実施形態による入力電圧源からの受動素子の入力消費仕事量（又は入力消費電力）を安定化させるための入力電流の大きさの調整の概略図を例示している。図３においては、オン電圧ＶＬＥＤ＿ＯＮ電圧よりも高い一定臨界電圧Ｖ＿ＦＯＬＤが設定されており、臨界電圧Ｖ＿ＦＯＬＤの設定方法は後述する。第１、第２実施形態間の主な相違は、入力電圧が臨界電圧Ｖ＿ＦＯＬＤより高い間の入力電流の調整量にあり、従って、以下の説明では本発明の第１、第２実施形態の両方に言及する。図３はまた、参考用に図１に示された入力電圧曲線ａｃ１を例示している。本発明によれば、図３から観察されるように、入力電圧曲線が実質的にａｃ１からａｃ２に変化している間であって、入力電圧曲線ａｃ２の電圧レベルが臨界電圧Ｖ＿ＦＯＬＤよりも高いときに、入力電流の大きさは、入力／出力消費仕事量（又は入力／出力電力）を安定化するように減少される。
【００１１】
時点ｔ１、ｔ２間において、入力電圧ａｃ１から生じた消費仕事量（又は消費電力）は、元々は電力曲線ａｃ１と時点ｔ１から時点ｔ２への変化量に囲まれた領域により示される。しかしながら、実際の入力電圧曲線は不安定な入力電圧のためにａｃ１からａｃ２に変化する。つまり、入力電圧曲線ａｃ１から入力電圧曲線ａｃ２への変化により増加した領域を補償するために、時点ｔ１’から時点ｔ２’の入力電流、即ち、入力電圧曲線ａｃ２の電圧レベルが臨界電圧Ｖ＿ＦＯＬＤよりも高い持続期間の入力電流が低減され、そして結果として、実際の電力曲線が図２に示された電力曲線ＰＣ２から図３に示された電力曲線ＰＣ３に変化する。電力曲線ＰＣ３は、時点（ｔ１−△ｔ）とｔ１’との間、及び時点ｔ２’と（ｔ２＋△ｔ）との間においては、電力曲線ＰＣ２と同一である。言い換えれば、入力電圧源によりなされる本来の仕事量、それは本来的には時点ｔ１、ｔ２間の入力電圧曲線ａｃ１を取得するのだが、その本来の仕事量が
【数１】
0005542641.tif 000002
に等しいと仮定し、入力電圧源によりなされた後の仕事量、それは入力電圧曲線ａｃ１の代わりに時点（ｔ１−△ｔ）、（ｔ２＋△ｔ）間の入力電圧曲線ａｃ２を得るのだが、その仕事量が
【数２】
0005542641.tif 000003
に等しいと仮定されたい。よって、本発明の第１実施形態において、入力電圧源による入力仕事量を連続的に一定にするためには、条件は以下に従わなければならない。
【数３】
0005542641.tif 000004
時点（ｔ１−△ｔ）、ｔ１”間と、時点ｔ２”、（ｔ２＋△ｔ）間とで増加した仕事量（又は電力）の面において、その仕事量（又は電力）は上向きの矢で満たされた領域で示されており、入力電流の大きさを減少させることにより導かれる時点ｔ１”、ｔ２”間で減少した仕事量（又は電力）の面において、時点ｔ１”及びｔ２”は電力曲線ＰＣ１とＰＣ３との間の交差点を示しており、時点ｔ１”は時点ｔ１’よりも遅く、時点ｔ２”は時点ｔ２’よりも早く、方程式（２）は以下のように与えられる。
【数４】
0005542641.tif 000005
方程式（２）の左側は、実質的な入力電圧曲線がａｃ１からａｃ２に変化する間に、入力電圧源による増加仕事量（又は増加電力）を示しており、方程式（２）の右側は、減少した入力電流により導かれた減少仕事量（減少電力）を示している。方程式（２）が成立する間は、時点（ｔ１−△ｔ）と（ｔ２＋△ｔ）間の入力電圧源により行われる入力仕事量（入力電力）は、一定の総計入力仕事量（又は総計入力電力）に達するように、時点ｔ１、ｔ２間の図１において示される電力曲線ＰＣ１により導入される入力仕事量（又は入力電力）に等しい。一定の総計入力仕事量（又は総計入力電力）に到達するために、時点ｔ１’、ｔ２’間の減少した入力電流の大きさは方程式（１）又は方程式（２）に従い計算されなければならない。電力曲線ＰＣ１は入力電圧曲線ａｃ１と一定電流Ｉ＿ＬＥＤに応じて決定され、電力曲線ＰＣ３は入力電圧曲線ａｃ２とその調整された（又は減少した）入力電流に応じて決定されるので、時点（ｔ１−△ｔ）と（ｔ２＋△ｔ）の間の入力電圧曲線ａｃ１、ａｃ２の入力値が既知である限り、減少した入力電流の大きさは既知の電流Ｉ＿ＬＥＤと方程式（１）及び（２）の両方を用いて、図３に示された時点ｔ１’、ｔ２’間の任意の時点で計算され得る。受動素子を含む電子製品を試験している間は、もはや両方の入力電圧曲線ａｃ１とａｃ２の既知の値は異なる正弦波の電圧源に設定されてもよい。
【００１２】
図３に示された臨界電圧Ｖ＿ＦＯＬＤの設定もまた、電子製品のリセット手続き中に行われる。例えば、電子製品の製造者は、臨界電圧Ｖ＿ＦＯＬＤの異なる一定値に対応して、減少した入力電流の異なる大きさを決定することができる。図４を参照されたい。図４は、受動素子を含む電子製品が試験されている間に、図３に示された入力電流の調整を行った後の臨界電圧Ｖ＿ＦＯＬＤの固定値に対応する計算入力電流曲線を概略的に例示している。図４に示されるように、臨界電圧Ｖ＿ＦＯＬＤの固定値を設定した後であって、入力電圧が設定臨界電圧Ｖ＿ＦＯＬＤよりも高くなる前では、入力電流の大きさはＩ＿ＬＥＤに保たれる。しかしながら、入力電圧が設定臨界電圧Ｖ＿ＦＯＬＤよりも高くなった後は、入力電流の大きさは下降し始め、入力電流の減少量は、一定入力電圧からの一定入力仕事量（又は一定入力電力）、又は受動素子からの一定出力仕事量（又は一定出力電力）に従って、即ち、方程式（１）又は（２）に従って計算される。それ故、電子製品を試験している間、又は含まれた受動素子を試験している間でさえ、入力電流の異なる値に対応する異なる入力電流曲線を決定するように、臨界電圧Ｖ＿ＦＯＬＤの異なる値が設定され得る。ユーザが試験された電子製品を使用している間に、その電子製品は入力電圧を検出する。入力電圧が設定臨界電圧Ｖ＿ＦＯＬＤよりも高く検出されたときには、図４に示された入力電流曲線は、電子製品で消費される入力／出力仕事量（又は入力／出力電力）を安定化させるように、入力電流の大きさの調整に利用される。入力電圧源からの入力仕事量（又は入力電力）を安定化する本発明の第１実施形態において、含まれている受動素子が発光ダイオードである間は（ときには）、臨界電圧Ｖ＿ＦＯＬＤは異なる入力電流を決定するために直接利用されてもよい。受動素子、即ち、発光ダイオードから生じた出力仕事量（又は出力電力）を安定化させる本発明の第２実施形態において、発光ダイオードのオン電圧は一定であるので、臨界電圧Ｖ＿ＦＯＬＤの値は発光ダイオードのオン電圧と等しくそのまま設定されてよい。それ故、時点ｔ１とｔ２の間の電力曲線ＰＣ１に囲まれた領域は、発光ダイオードにより生じた出力仕事量（又は出力電力）をそのまま示し、入力電流曲線は、発光ダイオードからの出力仕事量（又は出力電力）は一定で安定しているという条件下で、設定臨界電圧Ｖ＿ＦＯＬＤ、即ち、発光ダイオードのオン電圧に応じて定められる。従って、目的が入力電圧源からの入力仕事量（又は入力電力）の安定化であれ、発光ダイオードからの出力仕事量（又は出力電力）の安定化であれ、発光ダイオードの輝度はなお安定に保たれる。
【００１３】
発光ダイオードに加えて、本発明で示された受動素子はまた、抵抗のような異なる仕様を有する受動素子であってもよい。従って、本発明の開示された方法を発光ダイオード以外の受動素子に活用することは、なお本発明の実施形態を構成する。
【００１４】
本発明は、受動素子の消費仕事量（又は消費電力）を安定化させる方法を開示している。かかる開示された方法は、一定の入力／出力仕事量（又は入力／出力電力）及び入力電圧曲線に従い、入力電流の減少量を計算する。それ故、受動素子を含む電子製品は、ＡＣ電圧源のような、異なる仕様又は規格を有するか、不安定である入力電圧源に対処するために、異なる減少入力電流を用いることができる。従って、たとえ電子製品が不安定な電圧源に接続されているとしても、入力／出力仕事量消費（又は入力／出力消費電力）を安定化させる目的は達成され得る。
【００１５】
当業者は、本発明の教示を保ちつつ、多くの変更と置換がなされ得ることは容易に気付くであろう。
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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