(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
ＡＣ電圧を受ける少なくとも第１及び第２枝路を備える発光ダイオード回路を有し、前記第１枝路は、第１発光ダイオード回路と、該第１発光ダイオード回路を介して流れる第１電流を前記ＡＣ電圧に対して位相シフトする第１回路装置とを有し、前記第２枝路は、第２発光ダイオード回路を有するが、該第２発光ダイオード回路を介して流れる第２電流を前記ＡＣ電圧に対して位相シフトする第２回路装置は有さない装置。
【請求項２】
前記第１回路装置が、前記第１発光ダイオード回路に直列に結合されたコンデンサを有する請求項１に記載の装置。
【請求項３】
前記コンデンサが制御可能である請求項２に記載の装置。
【請求項４】
前記第１及び第２枝路が、更に、前記第１及び第２発光ダイオード回路に直列に結合されるか又は前記第１及び第２発光ダイオード回路の一部を形成する第１及び第２抵抗を各々有する請求項２に記載の装置。
【請求項５】
前記第１及び第２抵抗のうちの１以上が制御可能である請求項４に記載の装置。
【請求項６】
前記第１及び第２発光ダイオード回路のうちの１以上が制御可能である請求項１に記載の装置。
【請求項７】
前記第１及び第２発光ダイオード回路のうちの少なくとも一方が、前記ＡＣ電圧の正の半部の少なくとも一部に応答して及び前記ＡＣ電圧の負の半部の少なくとも一部に応答して光を発生することができる請求項１に記載の装置。
【請求項８】
前記第１及び第２発光ダイオード回路の少なくとも一方が、前記ＡＣ電圧の両半部に対して実質的に同じインピーダンス値を有する請求項１に記載の装置。
【請求項９】
前記第１及び第２発光ダイオード回路の少なくとも一方が、各々が１以上の発光ダイオードからなる２つの逆並列な接続回路を有する請求項１に記載の装置。
【請求項１０】
前記第１及び第２発光ダイオード回路の少なくとも一方が、１以上の発光ダイオードの接続回路に直列に結合された整流器を有する請求項１に記載の装置。
【請求項１１】
当該装置が、前記第１及び第２発光ダイオード回路が一緒に構成する光源を備えたＡＣ電圧ランプである請求項１に記載の装置。
【請求項１２】
前記第１及び第２発光ダイオード回路が第１及び第２フリッカ指数を持つ光を各々発生し、前記光源が前記第１及び第２フリッカ指数の各々よりも小さな全体的フリッカ指数を持つ光を発生する請求項１１に記載の装置。
【請求項１３】
前記第１電流と前記第２電流との和が総電流であり、該総電流が前記第１及び第２電流の各々と比較して低減された三次高調波を有する請求項１に記載の装置。
【請求項１４】
各位相シフトが少なくとも５度の位相シフトの導入に対応する請求項１に記載の装置。
【請求項１５】
ＡＣ電圧を受ける少なくも第１及び第２枝路を備えた装置における発光ダイオード回路に給電する方法であって、前記第１枝路が第１発光ダイオード回路を有し、前記第２枝路が第２発光ダイオード回路を有し、当該方法が、前記第１枝路において、前記第１発光ダイオード回路を介して流れる第１電流を前記ＡＣ電圧に対して位相シフトするステップと、前記第２枝路において、前記第２発光ダイオード回路を介して流れる第２電流を前記ＡＣ電圧に対して位相シフトしないステップとを有する方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、発光ダイオード回路を備える装置、及び装置内の発光ダイオード回路を給電する方法に関する。
【０００２】
このような装置の例は、交流発光ダイオード、即ちＡＣＬＥＤを有するランプである。
【背景技術】
【０００３】
国際特許出願公開第WO2005/120134号は、第１枝路に２つの逆並列接続された発光ダイオードを有すると共に第２枝路に２つの逆並列接続された発光ダイオードを有する回路を開示している。上記第１及び第２枝路は、並列の枝路である。第１枝路は、コンデンサを更に有し、容量性枝路である。第２枝路は、コイルを更に有し、誘導性枝路である。結果として、上記の逆並列発光ダイオード対の光の変化は異なる時点で生じ、斯かる逆並列発光ダイオード対の個々のフリッカ指数と較べて、該回路の全体のフリッカ指数は低減される。
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
本発明の目的は、改善された装置を提供することにある。本発明の更なる目的は、改善された方法を適用することである。
【課題を解決するための手段】
【０００５】
本発明の第１態様によれば、装置は、ＡＣ電圧を受ける少なくも第１及び第２枝路を備える発光ダイオード回路を有し、上記第１枝路は、第１発光ダイオード回路と、該第１発光ダイオード回路を介して流れる第１電流を上記ＡＣ電圧に対して位相シフトする第１回路装置（first arrangement）とを有し、上記第２枝路は、第２発光ダイオード回路を有するが、該第２発光ダイオード回路を介して流れる第２電流を上記ＡＣ電圧に対して位相シフトする第２回路装置（second arrangement）は有さない。
【０００６】
第１発光ダイオード回路を介して流れる第１電流をＡＣ電圧に対して位相シフトすることにより、及び第２発光ダイオード回路を介して流れる第２電流を上記ＡＣ電圧に対して位相シフトしないことにより、簡単且つ低コストで強固な装置が形成される。
【０００７】
発光ダイオード回路は、１以上の発光ダイオード、有機（若しくは無機）発光ダイオード及び／又はレーザ発光ダイオードを有する。
【０００８】
前記第１及び第２枝路は、並列な枝路及び／又はトランスの同一の二次巻線から若しくは異なる二次巻線から給電される枝路とすることができる。各枝路は、リレー、スイッチ、ヒューズ等の１以上の他の構成部品を更に有することができる。
【０００９】
本発明による装置の一実施例において、前記第１回路装置は、第１発光ダイオード回路に直列に接続されたコンデンサを有する。電流を位相シフトするためにコンデンサを使用することは、コンデンサが小さな寸法を有する故に、コイルを使用する場合に較べて有利である。更に、上記第１回路装置は、１以上の他のコンデンサ及び／又は１以上の抵抗を更に有することができる。
【００１０】
本発明による装置の他の実施例において、上記コンデンサは制御可能である。該制御可能性は、例えば当該コンデンサの寸法、距離等の物理的特性を変更することを含むことができ、及び／又は専用の制御入力、及び／又は異なる大きさの幾つかのコンデンサ及び選択手段（例えば、１以上の制御可能なスイッチにより上記第１コンデンサに並列に若しくは直列に接続することが可能な第２コンデンサ）を有することができ、及び／又は適切なデカップリングネットワークにより上記コンデンサの両端間に制御電圧を印加して、容量性電流の位相角を有利に調整する（例えば、全体のランプシステムの力率を最適化するために）ことを含むことができる。当該コンデンサの制御可能性は、例えば当該装置の製造の間に（例えば、当該コンデンサの寸法のレーザトリミング）、１上の装置からなる照明器具の製造の間に、又は所望の動作点を達成するための操作の間において利用することができる。
【００１１】
本発明による装置の他の実施例において、前記第１及び第２枝路は、更に、第１及び第２発光ダイオード回路に直列に結合され又は第１及び第２発光ダイオード回路の一部を形成する第１及び第２抵抗を各々有する。斯かる第１及び第２抵抗の各々は、第１及び第２発光ダイオード回路の外側に又は内側の何れかに配置することができる。第１及び第２発光ダイオード回路の外側に各々配置される場合、第１抵抗を前記コンデンサと前記第１発光ダイオード回路との間に配置することができ、又は前記コンデンサを第１抵抗と第１発光ダイオード回路との間に配置することができ、又は第１発光ダイオード回路を前記コンデンサと第１抵抗との間に配置することができる。第１及び第２発光ダイオード回路の内側に各々配置される場合、前記抵抗を、前記発光ダイオードを適切に選択し及び／又は前記発光ダイオードを結合することにより実現された外部又は内部抵抗とすることができる。加えて、各枝路は１以上の他の抵抗を更に有することができる。
【００１２】
本発明による装置の他の実施例において、前記第１及び第２抵抗の１以上は、制御可能である。該制御可能性は、例えば当該抵抗の長さ、幅等の物理的特性を変更することを含むことができ、及び／又は専用の制御入力、及び／又は異なる大きさの幾つかの抵抗及び選択手段（例えば、制御可能なスイッチ（又は複数のスイッチ）により上記第１又は第２抵抗に並列に又は直列に接続することが可能な第３抵抗）を有することができ、及び／又は適切なデカップリングネットワークにより上記抵抗の両端間に制御電圧を印加して、容量性電流の位相角を有利に調整する（例えば、全体のランプシステムの力率を最適化するために）ことを含むことができる。当該抵抗の制御可能性は、例えば当該装置の製造の間に（例えば、当該抵抗の幅のレーザトリミング）、１上の装置からなる照明器具の製造の間に、又は所望の動作点を達成するための操作の間において利用することができる。
【００１３】
本発明による装置の他の実施例において、前記第１及び第２発光ダイオード回路の１以上は制御可能である。該制御可能性は、例えば、レーザトリミング等による当該発光ダイオード回路の配線の調整を含むことができる。
【００１４】
本発明による装置の他の実施例において、前記発光ダイオード回路の少なくとも１つは、前記ＡＣ電圧の正の半部の少なくとも一部に応答して及び前記ＡＣ電圧の負の半部の少なくとも一部に応答して光を発生することができる。このような発光ダイオード回路は、好ましくは、ＡＣ電圧により給電される場合に使用されるべきである。
【００１５】
本発明による装置の他の実施例において、前記発光ダイオード回路の少なくとも１つは、前記ＡＣ電圧の両半部に対して実質的に同様のインピーダンス値を有する。このような発光ダイオード回路は、好ましくは、当該装置の全体のフリッカ指数が当該発光ダイオード回路の個々のフリッカ指数と較べて低減されるべき場合に使用されるべきである。斯かるフリッカ指数は、例えば、ＩＥＳＮＡ計算法に従う放出光の光学的フリッカ指数に係るものである。
【００１６】
本発明による装置の他の実施例において、前記発光ダイオード回路の少なくとも１つは、各々が１以上の発光ダイオードからなる２つの逆並列な接続回路（strings）を有する。
【００１７】
本発明による装置の他の実施例において、前記発光ダイオード回路の少なくとも１つは、１以上の発光ダイオードの接続回路に直列に結合された整流器を有する。
【００１８】
他の実施例において、当該装置は光源を有するＡＣ電圧ランプであり、前記第１及び第２発光ダイオード回路が一緒になって上記光源を構成する。
【００１９】
本発明による装置の他の実施例において、前記第１及び第２発光ダイオード回路は第１及び第２フリッカ指数の光を各々発生し、前記光源は、第１及び第２フリッカ指数の各々よりも小さな全体的フリッカ指数を持つ光を発生する。
【００２０】
本発明による装置の他の実施例において、前記第１及び第２電流の和は総電流（total current）であり、該総電流は前記第１及び第２電流の各々と比較して低減された第３高調波を有する。ＡＣ電圧源により供給される上記総電流の第３高調波の低減は、主電源高調波規則に準拠しようと努力する場合の大きな利点となる。
【００２１】
本発明による装置の他の実施例において、各位相シフトは、少なくとも５度の位相シフトの導入に対応する。第１枝路においては、第１発光ダイオード回路を介して流れる第１電流がＡＣ電圧に対して少なくとも５度（好ましくは、２０度以上のように、５度より多く）シフトされ、第２枝路においては、第２発光ダイオード回路を介して流れる第２電流がＡＣ電圧に対して最大で５度（好ましくは、１度以下のように、５度より少なく）シフトされる。
【００２２】
本発明の第２態様によれば、ＡＣ電圧を受ける少なくとも第１及び第２枝路を備えた装置における発光ダイオード回路に給電する方法が提供され、上記第１枝路は第１発光ダイオード回路を有し、上記第２枝路は第２発光ダイオード回路を有し、当該方法は第１枝路において第１発光ダイオード回路を介して流れる第１電流を上記ＡＣ電圧に対して位相シフトするステップと、第２枝路において第２発光ダイオード回路を介して流れる第２電流を上記ＡＣ電圧に対して位相シフトしないステップとを有する。
【００２３】
該方法の実施例は、前記装置の実施例に対応する。
【００２４】
本発明は、異なる枝路における電流は異なる位相シフトを有する必要があり、２つの枝路のうちの１つにおいてのみ、電流はＡＣ電圧に対して位相シフトされる必要があるという認識に基づいている。
【００２５】
本発明は、簡単且つ低コストで強固な改善された装置を提供する。
【００２６】
本発明の上記及び他の態様は、後述する実施例から明らかとなり、斯かる実施例を参照して解説されるであろう。
【図面の簡単な説明】
【００２７】
【図１】図１は、２つの枝路を備える装置を示す。
【図２】図２は、３つの枝路を備える装置を示す。
【図３】図３は、電流波形を示す。
【図４】図４は、光束対電圧の関数を示す。
【図５】図５は、通常の動作の下での発光ダイオード回路の光束及び測定された波形を示す。
【図６】図６は、通常の動作の下での図５の発光ダイオード回路の高調波を示す。
【図７】図７は、電流を位相シフトする回路装置を有する装置の高調波を示す。
【図８】図８は、試験装置の２つの電流波形及び光束を示す。
【図９】図９は、ランプを示す。
【図１０】図１０は、発光ダイオード回路の可能性のある構成例を示す。
【発明を実施するための形態】
【００２８】
図１は、２つの枝路２０、３０を備える装置１を示す。第１枝路２０は、第１発光ダイオード回路２１と、該第１発光ダイオード回路２１に直列に結合されたコンデンサ２２とを有している。第２枝路３０は、第２発光ダイオード回路３１を有している。両枝路２０、３０は電圧源１０からＡＣ電圧を受ける。コンデンサ２２は、第１発光ダイオード回路２１を介して流れる第１電流を上記ＡＣ電圧に対して位相シフトするための第１回路装置（first arrangement）の一例である。第２枝路３０は、第２発光ダイオード回路３１を介して流れる第２電流を上記ＡＣ電圧に対して位相シフトするための第２回路装置（second arrangement）は有していない。結果として、電圧源１０により供給される全体の電流は滑らかにされる。
【００２９】
図２は、３つの枝路２０、３０、４０を備える装置１を示している。第１枝路２０は、第１発光ダイオード回路２１と、コンデンサ２２と、第１抵抗２３との直列接続を有している。第２枝路３０は、第２発光ダイオード回路３１と、他の発光ダイオード回路３５と、第２抵抗３３と、他の抵抗３４との直列接続を有している。第３枝路４０は、第３発光ダイオード回路４１と、他のコンデンサ４２と、第３抵抗４３との直列接続を有している。
【００３０】
図３は、電流波形Ｉ〜IVを示している（図２における電流対時間）。波形II〜IVは、提案された装置に基づく結果を示している。電流波形IIIは、第２枝路３０を介して流れる電流を表している。電流波形IVは、第１又は第３枝路２０又は４０を介して流れる電流を表している。電流波形IIは、全体の電流の絶対値を表している。一次近似として、当該装置により放出される全光束は、この電流に比例する。従って、波形IIは光束も示す。参照例として、提案された該装置に基づかないような、可能性のあるランプにおける状況が波形Ｉとして示されている。ここで、全ての発光ダイオード回路は位相がシフトされていない電流により駆動されるものとする。供給電圧の零交差の間において、全発光ダイオード回路が完全にオフされる長い期間が存在する。これとは対照的に、提案された当該装置に対する波形IIは、より短い暗期間（光束が零である）を有する一方、波形Ｉに対するのと同様の全光束を有している。明らかに、提案された当該装置における全体の電流及び光束（波形II）は、一層滑らかである。従って、該装置は、より少ないフリッカしか発生しない。
【００３１】
図４は、光束対電圧の関数（相対光束対電圧、交点：相対光束"１"及び公称供給電圧）を示す。グラフＶは通常の動作（位相シフトされた電流なし）を示し、グラフVIは装置１へのコンデンサ２２の導入の結果として得られる一層安定した動作を示す。提案された当該装置は、フリッカを低減するのみならず、全光束対供給電圧の変化の安定性も改善する。当該ランプが主電源グリッドから動作される場合、主電源電圧の変化は該ランプにより放出される全光束に対して余り顕著な影響は有さないであろう。
【００３２】
図５は、通常の動作（位相シフトされた電流なし）の下での発光ダイオード回路の測定波形VII及び光束VIIIを示している。光束VIIIは、図３における波形Ｉと略同様の形状を有している。従って、該測定は、図３の説明でなされた仮定を証明している。結果的なフリッカ指数は０.４８（電流及び光束の両者対時間）である。
【００３３】
図６は、通常の動作（位相シフトされた電流なし）の下での図５の発光ダイオード回路に対する高調波を示す。暗いブロックで示された限界値に関して、当該ランプは主電源電圧により直接的に動作される（１つの可能性のある実施例である）と仮定されている。三次高調波に関して、通常の動作（位相シフトされた電流なし）の下での発光ダイオード回路の該三次高調波の振幅（明るいブロック）は、主電源により動作される光源に対する高調波制限による該三次高調波の許容される振幅（暗いブロック）よりも明らかに大きい。従って、該発光ダイオード回路は、２５ワットを超える電力を持つ場合、例えばヨーロッパにおいて現在有効な主電源高調波規則に準拠していない。
【００３４】
図７は、電流を位相シフトするための回路装置を有する装置の高調波を示す。三次高調波に関して、追加されたコンデンサ又は複数のコンデンサと組み合わされた発光ダイオード回路の該三次高調波の振幅（明るいブロック）は、この場合、この三次高調波に対して許容される振幅（暗いブロック）よりも明らかに小さい。従って、追加されたコンデンサ又は複数のコンデンサとの組み合わせによる発光ダイオード回路は、例えばヨーロッパにおいて現在有効な主電源高調波規則に準拠している。
【００３５】
図８は、試験装置の２つの電流波形及び光束を示している。該試験装置は２０個の発光ダイオードを有し、１０個は抵抗性バラストを備え、１０個は抵抗性及び容量性バラストを備えている。波形IXは、抵抗性バラストを備える発光ダイオードを介して流れる電流を表す。波形Ｘは、抵抗性及び容量性バラストを備える発光ダイオードを介して流れる電流を示す。グラフXIは、結果としての光束（フリッカ指数は０.２０であり、通常の装置における０.４８なる値に対して２.４倍改善されている）を示している。ここでも、光束の測定結果は、図３に波形IIとして示したシミュレーション結果に充分良好に合致している。勿論、実際の装置及びシミュレーションの電力レベルは同一ではないが、これは軸の異なるスケーリングとなるだけである。
【００３６】
図９は、ランプを示す。このランプは、例えば、光源を有するＡＣ電圧置換ランプである。図１に示した装置１は、拡散キャップの下に存在し、図２に示したような幾つかの抵抗を備える。当該発光ダイオード回路が一緒になって上記光源を構成する。各発光ダイオード回路は、通常の動作の下でのフリッカ指数を有する。斯かる発光ダイオード回路の幾つかのみに回路装置を追加し、該回路装置を含む発光ダイオード回路の各々を介して流れる電流をシフトすることにより、当該光源は、通常の動作の下での発光ダイオード回路のフリッカ指数よりも小さい全体的フリッカ指数を有するようになる。２以上のランプが存在する場合、これらランプは同様の第１（第２）枝路又は異なる第１（第２）枝路、及び同様又は異なる数の枝路を有することができる。
【００３７】
図１０は、１つの発光ダイオード回路の可能性のある構成例を示す。該図の左側の部分は、１２個の発光ダイオードを有する発光ダイオード回路の第１の可能性のある構成例を示す。１つの対は２つの逆並列発光ダイオードを有し、６個の対が互いに直列に結合されている。該図の真ん中の部分は、１２個の発光ダイオードを有する発光ダイオード回路の第２の可能性のある構成例を示す。１つの列（接続回路）は６個の直列に結合された発光ダイオードを有し、２つの列が逆並列態様で結合されている。該図の右側の部分は、６個の発光ダイオードを有する発光ダイオード回路の第３の可能性のある構成例を示す。１つの列は６個の直列に結合された発光ダイオードを有し、該列が４個のダイオードの整流器ブリッジに結合されている。
【００３８】
装置１の１以上の部分は、半導体材料又は他のタイプの材料の１以上の部分上にモノリシックに集積化することができ、異なる数の接合部が１つのパッケージ内に又は異なるパッケージ内に存在することができ、多くの他の異なる実施例及び構成例が排除されるべきではない。装置１の１以上の部分は、該装置１の１以上の他の部分と統合することができる。装置１の１以上の部分は、１以上の寄生的要素を有することができ、及び／又は、これら１以上の寄生的要素の存在に基づくものとすることができる。前記ＡＣ電圧は、１１０ボルト、２２０ボルト、１２ボルト又は如何なる他のタイプのＡＣ電圧とすることもできる。
【００３９】
発光ダイオード回路の実際の波形、従って光束は、当該発光ダイオード回路の選択、前記ＡＣ電圧の電圧周波数若しくは波形の選択、及び／又は該発光ダイオード回路に結合されるコンデンサ及び／又は抵抗の選択により決定される。これらの選択は、当該装置により発生される高調波を決定し、従って、主電源高調波規則に準拠すべき装置を設計する際には、これらの全てを考慮に入れなければならない。
【００４０】
装置において、回路装置は所望の位相シフトの度合いに調整可能とすることができ、コンデンサは所望の容量値に調整可能とすることができ、抵抗は所望の抵抗値に調整可能とすることができ、発光ダイオード回路は所望の発光ダイオード回路値に調整可能とすることができる。方法において、ステップは、製造／組み立ての間において及び／又は動作の間において、所望の動作点を達成すべく、当該装置の制御可能な要素（回路装置、コンデンサ、抵抗、発光ダイオード回路）の調整を含むことができる。
【００４１】
要約すると、装置１はＡＣ電圧を受ける枝路２０、３０を有する。第１枝路２０は、第１発光ダイオード回路２１と、該第１発光ダイオード回路２１を介して流れる第１電流を上記ＡＣ電圧に対して位相シフトするための第１回路装置とを有している。第２枝路３０は、第２発光ダイオード回路３１を有しているが、該第２発光ダイオード回路３１を介して流れる第２電流を上記ＡＣ電圧に対して位相シフトするための第２回路装置は有していない。結果として、装置１の全体のフリッカ指数は、発光ダイオード回路２１、３１の個々のフリッカ指数よりも小さくなるであろう。第１回路装置は、発光ダイオード回路２１に直列に結合されたコンデンサ２２を有することができる。枝路２０、３０は、発光ダイオード回路２１、３１に直列に結合された又は発光ダイオード回路２１、３１の一部を形成する抵抗２３、３３を更に有することができる。発光ダイオード回路２１、３１は、上記ＡＣ電圧の正及び負の半部に応答して光を発生する。
【００４２】
以上、本発明を図面及び上記記載において詳細に図示及び説明したが、このような図示及び説明は図説的及び例示的なものであり、限定するものではないと見なされるべきである。即ち、本発明は開示された実施例に限定されるものではない。例えば、本発明を、開示された異なる実施例の異なる部品を新たな実施例に組み合わされたような実施例で動作させることもできる。
【００４３】
開示された実施例の他の変形例は、当業者によれば、請求項に記載された発明を実施する際に、図面、開示及び添付請求項の精査から理解することができ、実施化することができる。請求項において、"有する"なる動詞及びその活用形は、他の構成要素及びステップを排除するものではなく、単数形は複数を排除するものではない。また、特定の手段が相互に異なる従属請求項に記載されているという単なる事実は、これら手段の組み合わせを有利に使用することができないということを示すものではない。また、請求項における如何なる符号も、当該範囲を限定するものと見なしてはならない。
【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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【図６】
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【図７】
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【図８】
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【図９】
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【図１０】
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