(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
スイッチ電流を導く第１のブランチと、フリーホイール電流を導く第２のブランチと、負荷電流を導く第３のブランチとを有するバックレギュレータ回路と、
前記バックレギュレータ回路の前記第１のブランチに配置される少なくとも１つの第１のＬＥＤと、
前記バックレギュレータ回路の前記第２のブランチに配置される少なくとも１つの第２のＬＥＤと
を有する照明装置。
【請求項２】
前記少なくとも１つの第１のＬＥＤは、第１のスペクトルを有する第１の放射を発生させるよう構成され、
前記少なくとも１つの第２のＬＥＤは、前記第１のスペクトルとは異なる第２のスペクトルを有する第２の放射を発生させるよう構成される、
請求項１に記載の照明装置。
【請求項３】
前記少なくとも１つの第１のＬＥＤ及び前記少なくとも１つの第２のＬＥＤのうちの一方は、少なくとも１つの赤色ＬＥＤを有し、
前記少なくとも１つの第１のＬＥＤ及び前記少なくとも１つの第２のＬＥＤのうちの他方は、少なくとも１つの青色ＬＥＤを有する、
請求項２に記載の照明装置。
【請求項４】
前記少なくとも１つの第１のＬＥＤは、少なくとも１つの第１の白色ＬＥＤを有し、
前記少なくとも１つの第２のＬＥＤは、少なくとも１つの第２の白色ＬＥＤを有する、
請求項２に記載の照明装置。
【請求項５】
前記バックレギュレータ回路は、ソース電圧を受け取り、更に、前記第３のブランチに配置される少なくとも１つの負荷と、調整された負荷電圧及び調整された負荷電流のうちの少なくとも一方を前記少なくとも１つの負荷へ供給する少なくとも１つのフィードバック制御回路とを有し、
当該照明装置は、更に、前記第１の放射の第１の強さ及び前記第２の放射の第２の強さを制御するように前記バックレギュレータ回路への前記ソース電圧を変化させる少なくとも１つのユーザインターフェースを有する、
請求項２に記載の照明装置。
【請求項６】
前記少なくとも１つの負荷は、第３の放射を発生させる少なくとも１つの第３のＬＥＤを有する、
請求項５に記載の照明装置。
【請求項７】
前記少なくとも１つの第１のＬＥＤ及び少なくとも１つの第２のＬＥＤのうちの一方は、少なくとも１つの赤色ＬＥＤを有し、
前記少なくとも１つの第１のＬＥＤ及び前記少なくとも１つの第２のＬＥＤのうちの他方は、少なくとも１つの青色ＬＥＤを有し、
前記少なくとも１つの第３のＬＥＤは、少なくとも１つの白色ＬＥＤを有する、
請求項６に記載の照明装置。
【請求項８】
前記フィードバック制御回路は、前記少なくとも１つの負荷への前記調整された負荷電圧又は前記調整された負荷電流の値を決定する基準電圧を有し、
前記少なくとも１つのユーザインターフェースは、前記第１の放射の前記第１の強さ、前記第２の放射の前記第２の強さ、及び前記第３の放射の第３の強さを制御するように前記バックレギュレータ回路への前記ソース電圧及び前記フィードバック制御回路の前記基準電圧を変化させるよう構成される、
請求項６に記載の照明装置。
【請求項９】
バックレギュレータ回路の第１の電流ブランチにおける少なくとも１つの第１のＬＥＤへ供給される第１の電流と、前記バックレギュレータ回路の第２の電流ブランチにおける少なくとも１つの第２のＬＥＤへ供給される第２の電流とを制御する方法であって：
前記少なくとも１つの第１のＬＥＤへ供給される前記第１の電流の第１の大きさを増大させ、同時に、前記少なくとも１つの第２のＬＥＤへ供給される前記第２の電流の第２の大きさを減少させるよう、前記バックレギュレータ回路のＤＣソース電圧を変化させるステップ
を有する方法。
【請求項１０】
前記少なくとも１つの第１のＬＥＤは第１のスペクトルの第１の放射を発し、前記少なくとも１つの第２のＬＥＤは第２のスペクトルの第２の放射を発し、
前記ＤＣソース電圧を変化させることで、前記第１の放射及び前記第２の放射の混合によって形成される複合放射の少なくとも１つの光学特性を変化させる
請求項９に記載の方法。
【請求項１１】
前記ＤＣソース電圧を変化させることで、前記複合放射の色及び色温度のうちの少なくとも一方を変化させる、
請求項１０に記載の方法。
【請求項１２】
前記バックレギュレータ回路は少なくとも１つの第３のＬＥＤを有し、
前記少なくとも１つの第３のＬＥＤは第３のスペクトルの第３の放射を発し、
前記第３の放射の大きさは、前記ＤＣソース電圧を変化させることに応答して変化しない、
請求項１０に記載の方法。
【請求項１３】
可変ＤＣ電源；
前記可変ＤＣ電源へ結合され、少なくとも１つのスイッチ及び少なくとも１つの第１のＬＥＤを有するスイッチブランチ；
フィルタリング回路；
負荷ブランチ；及び
フィードバック制御回路
を有し、
前記フィルタリング回路は：
前記少なくとも１つのスイッチへ結合される少なくとも１つのインダクタ；
前記少なくとも１つのインダクタへ結合される少なくとも１つのフィルタキャパシタ；及び
前記少なくとも１つのインダクタ及び前記少なくとも１つのフィルタキャパシタへ結合され、フリーホイールブランチを形成する少なくとも１つの第２のＬＥＤ
を有し、
前記フィードバック制御回路は、調整された電圧又は調整された電流を前記負荷ブランチへ供給するよう前記少なくとも１つのスイッチのデューティサイクルを変更し、該デューティサイクルの変更により、前記少なくとも１つの第１のＬＥＤにより発生した第１の光の第１の大きさと、前記少なくとも１つの第２のＬＥＤによって発生した第２の光の第２の大きさとが変わる、
装置。
【請求項１４】
前記少なくとも１つのスイッチの前記デューティサイクルの変更は、前記可変ＤＣ電源によって生成されるソース電圧出力の変化に応答して起こる、
請求項１３に記載の装置。
【請求項１５】
前記負荷ブランチにおいて接続される少なくとも１つの第３のＬＥＤを更に有し、
前記少なくとも１つの第３のＬＥＤは、実質的に白色の光として第３の光を発生させる、
請求項１３に記載の装置。
【請求項１６】
前記第１の光は実質的に赤色の光であり、前記第２の光は実質的に青色の光である、
請求項１５に記載の装置。
【請求項１７】
前記第１の光、前記第２の光、及び前記第３の光は、当該装置から発せられる複合の実質的に白色の光を形成するよう結合され、
前記少なくとも１つのスイッチの前記デューティサイクルを変更することで、前記複合の実質的に白色の光の色温度が変化する、
請求項１６に記載の装置。
【請求項１８】
前記可変ＤＣ電源の出力を変化させるよう構成される少なくとも１つのユーザインターフェースを更に有する、
請求項１３に記載の装置。
【請求項１９】
前記少なくとも１つのユーザインターフェースは、更に、前記フィードバック制御回路の少なくとも一部を変化させるよう構成される、
請求項１８に記載の装置。
【請求項２０】
前記少なくとも１つのユーザインターフェースの動作は、前記フィードバック制御回路の前記少なくとも一部及び前記可変ＤＣ電源の出力を同時に変化させる、
請求項１９に記載の装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、概して、１又はそれ以上の光源に供給される電力を制御することを対象とする。より具体的には、本願で開示される様々な発明の方法及び装置は、所望の照明効果（例えば、調光、可変色、及び／又は可変色温度制御）を生じさせるよう１又はそれ以上の発光ダイオード（ＬＥＤ）に電力を供給する改良されたスイッチングレギュレータ回路に関する。
【背景技術】
【０００２】
デジタル照明技術、すなわち、例えばＬＥＤ等の半導体光源に基づく照明は、従来の蛍光灯、ＨＩＤランプ、及び白熱灯の代替を提供する。ＬＥＤには、高いエネルギ変換及び光学効率や、より低い動作コスト等を含め多くの機能上の利点及び長所がある。ＬＥＤ技術における近年の進歩は、多くの用途で様々な照明効果を可能にする効率的且つロバストな広範囲の光源を提供している。これらの光源を具現する設備の一部は、例えば、参照により本願に援用される米国特許第６０１６０３８号明細書（特許文献１）及び米国特許第６２１１６２６号明細書（特許文献２）で詳細に論じられているように、異なる色（例えば、赤、緑及び青）を生成することができる１又はそれ以上のＬＥＤと、様々な色及び色変化照明効果を発生させるためにＬＥＤの出力を独立に制御するプロセッサとを有する照明モジュールを特色とする。
【０００３】
ＤＣ−ＤＣコンバータは、ＤＣ入力電圧を受け取って、ＤＣ出力電圧を負荷へ供給する従来の電気装置である。一般に、ＤＣ−ＤＣコンバータは、調整されたＤＣ出力電圧又は電流（負荷電圧又は負荷電流）を、幾つかの場合において出力電圧とは異なる調整されていないＤＣソース電圧に基づいて、負荷へ供給するよう構成される。例えば、バッテリが約１２ボルトの調整されていない電圧を有するＤＣ電源を供給する多くの自動車用途において、ＤＣ−ＤＣコンバータは、調整されていない１２ボルトＤＣをソースとして受けて、車内の様々な電子回路（計装アクセサリ、エンジン制御、照明、ラジオ／ステレオ等）を駆動するよう調整された出力電圧又は電流を供給するために用いられてよい。ＤＣ出力電圧は、バッテリからのソース電圧よりも低く若しくは高く、又は該ソース電圧と同じであってよい。
【０００４】
より一般的に、ＤＣ−ＤＣコンバータは、例えばバッテリ等の様々なＤＣ電源のいずれかによって供給される調整されていない電圧を、所与の負荷を駆動するためのより適切な調整された電圧へと変換するために用いられてよい。幾つかの場合において、調整されていないＤＣソース電圧は、ブリッジ整流器／フィルタ回路配置によって整流及びフィルタ処理を行われる、例えば１２０Ｖｒｍｓ／６０ＨｚＡＣライン電圧等のＡＣ電源から得られる。この場合に、関連する潜在的に危険な電圧を考えると、保護絶縁部品（例えば、変圧器）が、安全な動作を確かにするようＤＣ−ＤＣコンバータで用いられてよい。
【０００５】
図１は、ＤＣ負荷電圧１０２（Ｖｌｏａｄ）及び調整された負荷電流１０３（Ｉｌｏａｄ）を、より高い調整されていないＤＣソース電圧１１２（Ｖｓｏｕｒｃｅ）に基づいて供給するよう構成される従来のステップダウンＤＣ−ＤＣコンバータ１００の回路図を表す。例となる照明用途において、負荷１０４は、１又はそれ以上のＬＥＤ等の光源であってよい。調整されていないソース電圧Ｖｓｏｕｒｃｅは、公称値近くの比較的小さい範囲にわたってわずかに（且つランダムに）変化すると期待される。しかし、従来のＤＣ−ＤＣコンバータ構成において、ソース電圧Ｖｓｏｕｒｃｅは、意図的には変更されない。図１のステップダウンコンバータは、広くバック（buck）コンバータとも呼ばれる。
【０００６】
図１のバックコンバータのようなＤＣ−ＤＣコンバータは、選択的にエネルギがエネルギ蓄積デバイスに保存されることを可能にする飽和スイッチとして動作するよう構成されるトランジスタ又は同等のデバイスを用いる（例えば、図１におけるトランジスタスイッチ１２２及びインダクタ１２４を参照されたい。）。図１は、かかるトランジスタスイッチをバイポーラ接合トランジスタ（ＢＪＴ）として表しているが、電界効果トランジスタ（ＦＥＴ）も様々なＤＣ−ＤＣコンバータ実施においてスイッチとして用いられてよい。このようなトランジスタスイッチを用いるおかげで、ＤＣ−ＤＣコンバータは、広く、その一般的な機能により、スイッチングレギュレータとも呼ばれる。
【０００７】
具体的に、図１の回路におけるトランジスタスイッチ１２２は、比較短い期間インダクタ１２４の両端に調整されていないＤＣソース電圧１１２（Ｖｓｏｕｒｃｅ）を周期的に印加するよう動作する（図１及び後の図において、別なふうに示されない限り、単一のインダクタは、所望のインダクタンスを提供するよう様々な直列／並列構成のいずれかで配置される１又はそれ以上の実際のインダクタを図式的に表すよう描写される。）。トランジスタスイッチがオンである、すなわち、閉じられている（すなわち、ソース電圧Ｖｓｏｕｒｃｅをインダクタへ送る）期間の間、電流は印加電圧に基づいてインダクタを流れ、インダクタはその磁界においてエネルギを保持する。トランジスタスイッチが閉じられている場合にインダクタ電流ＩＬが負荷電流Ｉｌｏａｄを超えるならば、エネルギはフィルタキャパシタ１２６にも保持される。スイッチがオフされる、すなわち、開かれる（すなわち、ＤＣソース電圧がインダクタから取り除かれる）場合、インダクタに保持されているエネルギは、負荷１０２及びフィルタキャパシタ１２６に送られる。フィルタキャパシタ１２６は、インダクタ１２４とともに機能して、比較的滑らかなＤＣ電圧Ｖｌｏａｄを負荷１０２に供給する（すなわち、インダクタ電流ＩＬが負荷電流Ｉｌｏａｄよりも小さい場合に、キャパシタは、インダクタのエネルギ保持サイクル間の、負荷へ本質的に連続なエネルギを供給する差を供給する。）。連続モードにおいて、インダクタに保持されているエネルギの全てが負荷又はキャパシタのいずれかに送られるわけではない。
【０００８】
より具体的に、図１において、トランジスタスイッチ１２２がオンである場合に、電圧ＶＬ＝Ｖｌｏａｄ−Ｖｓｏｕｒｃｅがインダクタ１２４の両端に印加される。この印加電圧は、ＶＬ＝Ｌ・ｄＩＬ／ｄｔの関係に基づいて、線形に増大する電流ＩＬがインダクタを通って（そして、負荷及びキャパシタへ）流れるようにする。トランジスタスイッチ１２２がオフされる場合に、インダクタを通る電流ＩＬは同じ方向で流れ続け、このとき、フリーホイール（freewheeling）ダイオード１２０は、回路を完結するよう導通する。電流がフリーホイールダイオード１２８を流れている限り、インダクタ両端の電圧ＶＬはＶｌｏａｄ−ＶＸで一定であり、インダクタ電流ＩＬを、エネルギがインダクタの磁界からキャパシタ及び負荷へ供給されるにつれて、線形に減少させる。図２は、上述されるスイッチング動作の間の図１の回路の様々な信号波形を表す図である。
【０００９】
従来のＤＣ−ＤＣコンバータは、広く連続モード及び不連続モードと呼ばれる異なったモードで動作するよう構成されてよい。連続動作モードにおいて、インダクタ電流ＩＬは、トランジスタスイッチの一連のスイッチングサイクルの間、ゼロを上回ったままであり、一方、不連続モードにおいて、インダクタ電流は、所与のスイッチングサイクルの開始時にゼロから始まり、そのスイッチングサイクルの終了前にゼロに戻る。図１の回路の幾分単純化された更なる情報分析を提供するよう、以下の議論は、連続モード動作を考え、差し当たり、スイッチがオンである（導通している）場合にトランジスタスイッチでは電圧降下は存在せず、且つ、ダイオードが電流を導いている間フリーホイールダイオード１２８に存在する電圧降下は無視可能であるとする。これを考慮して、一連のスイッチングサイクルにわたるインダクタ電流の変化は、図３を用いて試験されてよい。
【００１０】
図３は、２つの連続するスイッチングサイクルにインダクタを通る電流ＩＬと、トランジスタスイッチ１２２の動作に基づく図１に示される点での電圧ＶＸ（先と同じく、フリーホイールダイオード１２８の両端での電圧降下は無視される。）とが重ね合わされているグラフである。図３において、水平軸は時間ｔを表し、完全なスイッチングサイクルは時間期間Ｔによって表されている。なお、トランジスタスイッチのオン時間はｔｏｎと示され、トランジスタスイッチのオフ時間はｔｏｆｆと示される（すなわち、Ｔ＝Ｔｏｎ＋ｔｏｆｆ）。
【００１１】
定常状態動作のために、当然、スイッチングサイクルの開始時及び終了時のおけるインダクタ電流ＩＬは、符号ＩＯによって図３において見られるように、本質的に同じである。従って、ＶＬ＝Ｌ・ｄＩＬ／ｄｔの関係から、１スイッチングサイクルにわたる電流の変化ｄＩＬはゼロであり、次の式によって与えられてよい：
【００１２】
【数１】
0005536075.tif 000002
この式は、次のように単純化する：
【００１３】
【数２】
0005536075.tif 000003
なお、Ｄは、トランジスタスイッチのデューティサイクル、すなわち、スイッチがオンしてエネルギがインダクタに蓄えられるのを可能にするスイッチングサイクル毎の時間の割合として定義される。上記から、ソース電圧に対する出力電圧の比はＤに比例することが分かる。すなわち、図１の回路におけるスイッチのデューティサイクルを変化させることによって、負荷電圧Ｖｌｏａｄは、ソース電圧Ｖｓｏｕｒｃｅに対して変化しうるが、最大デューティサイクルＤが１であるので、ソース電圧を超えることはできない。
【００１４】
装置１００において、負荷１０４は１又はそれ以上のＬＥＤであってよく、これらのＬＥＤが発生させる放射の強さ又は輝度は、所与の時間期間にわたってＬＥＤへ与えられる平均電力に比例する。従って、ＬＥＤが発生させる放射の強さを変化させるための技術の１つには、ＬＥＤへ供給される電力を変調することがある。電力は、所与の時間期間において伝送されるエネルギの量（すなわち、Ｐ＝ｄＷ／ｄｔ）として定義されるので、負荷に与えられる電力Ｐは、次のように表されてよい：
【００１５】
【数３】
0005536075.tif 000004
なお、ｆ＝１／Ｔは、トランジスタスイッチ１２２のスイッチング周波数である。上記から、負荷１０４に与えられる電力は、インダクタ１２４のインダクタンスＬを鑑み、スイッチング周波数ｆ及びピークインダクタ電流ＩＰの一方又は両方を変化させることによって変調されてよいことは明らかである。ピークインダクタ電流ＩＰは、トランジスタスイッチ１２２のデューティサイクルＤによって決定される。しかし、当然、実際には、周波数とＬＥＤ輝度との間の関係は、上記の式によって示されるように線形でなくともよい。むしろ、スイッチング周波数が増大する場合に、ＬＥＤへの平均電流は、リプルの量又はピーク・ツー・ピーク偏位が小さくなるにつれて、増大する。しかし、平均電流がピーク値に近づくにつれて、リプルの量は小さく、スイッチング周波数における更なる増大は収穫逓減（diminishing  returns）をもたらしうる。
【００１６】
従って、先に述べられているように、図１の従来のバックコンバータは、具体的に、ソース電圧Ｖｓｏｕｒｃｅよりも低い電圧Ｖｌｏａｄを負荷１０４へ供給するよう構成されている。図１に示される負荷電圧Ｖｌｏａｄ又は負荷電流Ｉｌｏａｄの安定性を確かにするよう、バックコンバータは、トランジスタスイッチ１２２の動作を制御するフィードバック制御回路１３０を用いて、負荷電圧又は負荷電流を調整する。一般に、フィードバック制御回路１３０の様々な構成要素のための電力は、ＤＣソース電圧Ｖｓｏｕｒｃｅから、又は、代替的に、他の独立した電源から、得られてよい。
【００１７】
負荷電圧及び負荷電流の一方又は両方が調整されてよく、一方、異なるタイプの負荷は、より容易に、電圧調整又は電流調整に役立つことができる。例えば、１つの例となる負荷としてＬＥＤを考えると、幾つかの用途において、（例えば、異なるタイプのＬＥＤのための異なる順方向電圧、及び／又は、負荷を構成するＬＥＤの異なる数及び配置のために）負荷電圧よりもむしろ負荷電流を調整することが好ましいことがある。従って、主として例示のために、図１に示されるフィードバック制御回路は、例となるＬＥＤに基づく負荷の電流調整のために構成されている。しかし、当然、ここで論じられているスイッチングレギュレータ回路のいずれについても、負荷電圧及び負荷電流の一方又は両方が、負荷電圧及び／又は負荷電流を表す１又はそれ以上の適切な値を導出することによって、フィードバック制御回路１３０を介して調整されてよい。
【００１８】
例えば、図１のフィードバック制御回路１３０において、負荷電流Ｉｌｏａｄは、比較的小さい抵抗を有する接地抵抗Ｒｓａｍｐｌｅを負荷１０４と直列に配置することによって、サンプリングされてよい。抵抗Ｒｓａｍｐｌｅの両端で測定される電圧Ｖｓａｍｐｌｅは、負荷電流を表すフィードバック制御回路１３０への入力として与えられてよい（代替的に、負荷電流Ｉｌｏａｄよりむしろ負荷電圧Ｖｌｏａｄが、負荷１０４と並列に配置されている分圧器（図示せず。）を介して電圧Ｖｓａｍｐｌｅを発生させることによって、サンプリングされてよい。）。サンプリング電圧Ｖｓａｍｐｌｅは、例えば演算増幅器１３２等の電圧コンパレータを用いて、フィードバック制御回路１３０において基準電圧Ｖｒｅｆと比較されてよい。基準電圧Ｖｒｅｆは、所望の調整された負荷電圧Ｖｌｏａｄ又は調整された負荷電流Ｉｌｏａｄの安定したスケーリング表現である。演算増幅器１３２は、Ｖｓａｍｐｌｅ及びＶｒｅｆの比較に基づいて誤差信号１３４を生成し、この誤差信号の大きさは、最終的に、トランジスタスイッチ１２２の動作を制御する。
【００１９】
より具体的に、誤差信号１３４は、パルス幅変調器１３６の制御電圧として働く。パルス幅変調器１３６は、更に、発振器１３８によって供給される周波数ｆ＝１／Ｔを有するパルスストリームを受ける。従来のＤＣ−ＤＣコンバータにおいて、パルスストリームのための例となる周波数ｆは、約５０ｋＨｚから１００ｋＨｚまでの範囲を含むが、これに制限されない。負荷が１又はそれ以上のＬＥＤを有するところの実施に関して、ＬＥＤから発せられる光は、トランジスタスイッチ１２２のスイッチング周波数がヒトの目によって検出可能な周波数よりも大きい（例えば、約１００Ｈｚよりも大きい）限り、連続であると認識され得る。すなわち、ＬＥＤによって生成される光の観測者は、不連続なオン／オフサイクル（広くフリッカ効果と呼ばれる。）を認識せず、代わりに、目の積分機能は、本質的に連続した照明を認識する。パルス幅変調器１３６は、パルスストリーム及び誤差信号１３４の両方を用いて、トランジスタスイッチ１２２のデューティサイクルを制御するオン／オフ制御電圧信号１４０を供給するよう構成される。本質的に、パルスストリームのパルスは、パルス幅変調器１３６にトランジスタスイッチをオンさせるトリガとして働き、誤差信号１３４は、どれくらい長くトランジスタスイッチがオンのままであるか（すなわち、時間期間ｔｏｎの長さ、ひいては、デューティサイクルＤ）を決定する。
【００２０】
例えば、サンプリングされた出力電圧ＶｓａｍｐｌｅがＶｒｅｆよりも高いことを誤差信号１３４が示す（すなわち、誤差信号１３４が相対的に低い値を有する）場合は、パルス幅変調器１３６は、相対的に短い存続期間のオンパルス、すなわち、より低いデューティサイクルを制御信号１４０に与えて、トランジスタスイッチ１２２がオンである間、相対的に少ないエネルギをインダクタに供給するよう構成される。対照的に、ＶｓａｍｐｌｅがＶｒｅｆよりも低いことを誤差信号１３４が示す（すなわち、誤差信号１３４が相対的に高い値を有する）場合は、パルス幅変調器１３６は、相対的に長い存続期間のオンパルス、すなわち、より高いデューティサイクルを制御信号１４０に与えて、トランジスタスイッチ１２２がオンである間、相対的に多いエネルギをインダクタに供給するよう構成される。従って、誤差信号１３４を介して制御信号１４０のオンパルスの存続期間を変調することによって、負荷電圧Ｖｌｏａｄ又は負荷電流Ｉｌｏａｄは、フィードバック制御回路１３０によって、Ｖｒｅｆによって表される所望の負荷電圧又は電流に接近させるよう調整される。
【００２１】
図１に示されるもののような従来のバックコンバータにおいて、（負荷電圧及び／又は負荷電流に対する変化を介して）負荷に対する１又はそれ以上の動作特性を変更する／変化させるために、フィードバック制御回路１３０へのアクセスが、基準電圧Ｖｒｅｆを調整するために必要とされる。基準電圧Ｖｒｅｆの調整により、調整される負荷電流Ｉｌｏａｄ（又は、必要に応じて、負荷電圧Ｖｌｏａｄ）の変化が生ずる。Ｖｒｅｆの調整は、ユーザインターフェース１５０によって行われてよい。ユーザインターフェース１５０は、例えば、基準電圧Ｖｒｅｆを変化させるために用いられるポテンショメータ又はデジタル−アナログコンバータ（ＤＡＣ）等のアナログ又はデジタル装置であってよい。当然、結果として生じるＶｌｏａｄ又はＩｌｏａｄの如何なる変化も、複数の部品を有する負荷の全ての構成要素に同様に作用する。例えば、様々な直列／並列配置のいずれかで相互接続されている複数のＬＥＤを有するＬＥＤに基づく負荷において、各ＬＥＤの動作電圧及び電流は、バックレギュレータ回路の状態を変化させること（例えば、Ｖｒｅｆに対する変化）によって、同様に影響を及ぼされる。
【先行技術文献】
【特許文献】
【００２２】
【特許文献１】米国特許第６０１６０３８号明細書
【特許文献２】米国特許第６２１１６２６号明細書
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【００２３】
本出願人は、スイッチングレギュレータ回路を内蔵する照明装置の所望の光出力を調整することは、（Ｖｒｅｆを変更するために）必ずしもフィードバック制御ループへのアクセスを必要としないことを認識し理解している。より一般的に、本出願人は、ＬＥＤに基づく照明装置の部分として用いられるスイッチングレギュレータ回路（例えば、バックレギュレータ回路）の様々な電流経路が、夫々、かかる回路における負荷の従来の配置に加えて、又はその代替として、多用途の、更に簡単な可変色及び／又は色温度照明装置を提供するように、ＬＥＤに基づく負荷を実現するのに適していると考えられてよいことを認識し理解している。
【００２４】
上記を鑑み、本開示は、単一のスイッチングレギュレータ回路によって駆動される１又はそれ以上のＬＥＤによって発せられる可変な色又は可変な色温度の光を提供する発明の方法及び装置を対象とする。
【課題を解決するための手段】
【００２５】
ここで更に詳細に論じられるように、単一のスイッチングレギュレータ回路を介して複数の異なるスペクトルＬＥＤを制御することは、ＬＥＤドライバ回路の複雑さ、サイズ及び費用の低減を含むが、これらに限られない多くの利点を提供する。従来技術に従う色混合用途において、異なるスペクトルのＬＥＤは、一般に、複合スペクトルにより生ずる光の色又は色温度を変化させるよう別々に制御される必要がある。これを達成するために、通常は、異なるスペクトルを有するＬＥＤの夫々又はＬＥＤのグループの夫々を個別に変更するよう、従来の実施においては、１つのスイッチングレギュレータ回路が必要とされる。対照的に、ここで開示される様々な実施形態は、単一のスイッチングレギュレータ回路を用いて、異なるスペクトルを有する複数のＬＥＤのある程度の可変制御を可能にする。
【００２６】
１つの態様において、スイッチングレギュレータ回路を内蔵する照明装置からの光出力は、前記スイッチングレギュレータ回路に印加されるソース電圧を変化させることによって調整されてよい。このようなシステムは、光出力を調整するためにスイッチングレギュレータ回路のフィードバック制御回路と連動するよう別個のハードウェア又は制御配線に必要性を打ち消す。ここで開示される様々な実施形態に従う方法及び装置の幾つかの例となる実施において、異なるスペクトルのＬＥＤは、単に、スイッチングレギュレータ回路に供給されるＤＣソース電圧のレベルを調整することによって、ＬＥＤに供給される夫々の駆動電流、従って、複合スペクトルからの光の、結果として得られる色又は色温度の調整を助けるようバックレギュレータ回路の様々な電流ブランチに戦略的に配置されている。
【００２７】
幾つかに実施形態は、イッチ電流を導く第１のブランチと、フリーホイール電流を導く第２のブランチと、負荷電流を導く第３のブランチとを有するバックレギュレータ回路を用いる照明装置を対象とする。前記バックレギュレータ回路は、更に、当該バックレギュレータ回路の前記第１のブランチ及び／又は前記第２のブランチに配置される少なくとも１つの第１のＬＥＤを有する。
【００２８】
幾つかの実施形態は、バックレギュレータ回路の第１の電流ブランチにおける少なくとも１つの第１のＬＥＤへ供給される第１の電流と、前記バックレギュレータ回路の第２の電流ブランチにおける少なくとも１つの第２のＬＥＤへ供給される第２の電流とを制御する方法を対象とする。当該方法は、前記少なくとも１つの第１のＬＥＤへ供給される前記第１の電流の第１の大きさを増大させ、同時に、前記少なくとも１つの第２のＬＥＤへ供給される前記第２の電流の第２の大きさを減少させるよう、前記バックレギュレータ回路のＤＣソース電圧を変化させるステップを有する。
【００２９】
幾つかの実施形態は、可変ＤＣ電源と、前記可変ＤＣ電源へ結合されるスイッチブランチと、フィルタリング回路と、負荷ブランチと、フィードバック制御回路とを有する装置を対象とする。前記スイッチブランチは、少なくとも１つのスイッチ及び少なくとも１つの第１のＬＥＤを有する。前記フィルタリング回路は、前記少なくとも１つのスイッチへ結合される少なくとも１つのインダクタと、前記少なくとも１つのインダクタへ結合される少なくとも１つのフィルタキャパシタと、前記少なくとも１つのインダクタ及び前記少なくとも１つのフィルタキャパシタへ結合され、フリーホイールブランチを形成する少なくとも１つの第２のＬＥＤとを有する。前記フィードバック制御回路は、調整された電圧又は調整された電流を前記負荷ブランチへ供給するよう前記少なくとも１つのスイッチのデューティサイクルを変更し、該デューティサイクルの変更により、前記少なくとも１つの第１のＬＥＤにより発生した第１の光の第１の大きさと、前記少なくとも１つの第２のＬＥＤによって発生した第２の光の第２の大きさとが変わる。
【００３０】
本開示の目的のためにここで使用されるように、用語「ＬＥＤ」は、電気信号に応答して放射を発生させることができる何らかのエレクトロルミネセントダイオード又は他のタイプのキャリア注入／接合に基づくシステムを含むと理解されるべきである。このように、用語「ＬＥＤ」は、電流に応答して発光する様々な半導体に基づく構造体、発光ポリマ、有機発光ダイオード（ＯＬＥＤ）、エレクトロルミネセントストリップ等を含むが、これらに限られない。具体的に、用語「ＬＥＤ」は、赤外線スペクトル、紫外線スペクトル、及び可視スペクトル（一般に、約４００ナノメートルから約７００ナノメートルまでの放射は長を含む。）の様々な部分の１又はそれ以上において放射を発生させるよう構成されう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。）をいう。ＬＥＤの幾つかの例には、様々なタイプの赤外線ＬＥＤ、紫外線ＬＥＤ、赤色ＬＥＤ、青色ＬＥＤ、緑色ＬＥＤ、黄色ＬＥＤ、琥珀色ＬＥＤ、橙色ＬＥＤ、及び白色ＬＥＤ（以下で更に論じられる。）が含まれるが、これらに限られない。また、当然に、ＬＥＤは、所与のスペクトル（例えば、狭帯域幅、広帯域幅）のための様々な帯域幅（例えば、半値全幅）と、所与の一般職カテゴリ内の様々な主波長とを有する放射を発生させるよう構成及び／又は制御されてよい。
【００３１】
例えば、本質的に白色光を発生させるよう構成されるＬＥＤ（例えば、白色ＬＥＤ）の１つの実施は、本質的に白色光を形成するよう組み合わせて混合するエレクトロルミネセンスの異なるスペクトルを夫々発する多数のダイを有してよい。他の実施において、白色光ＬＥＤは、第１のスペクトルを有するエレクトロルミネセンスを異なる第２のスペクトルに変換するリン光体材料を伴ってよい。この実施の一例において、比較的短い波長及び狭いバンド幅スペクトルを有するエレクトロルミネセンスは、リン光体材料を励起して、幾分より幅が広いスペクトルを有するより長い波長の放射を発する。
【００３２】
また、当然に、用語「ＬＥＤ」は、ＬＥＤの物理的及び／又は電気的なパッケージタイプを制限しない。例えば、上述されたように、ＬＥＤは、様々な放射スペクトルを夫々発するよう構成されている複数のダイ（個々に制御可能であっても又は制御不可能であってもよい。）を有する単一の発光デバイスをいう。また、ＬＥＤは、ＬＥＤ（例えば、何らかのタイプの白色ＬＥＤ）の欠くことのできない部分と考えられるリン光体を伴ってよい。一般に、用語「ＬＥＤ」は、パッケージドＬＥＤ、非パッケージド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、ラジアルパッケージＬＥＤ、パワーパッケージＬＥＤ、何らかのタイプの包装及び／又は光学素子（例えば、拡散レンズ）を有するＬＥＤをいう。
【００３３】
用語「光源」は、ＬＥＤに基づく光源（上記の１又はそれ以上のＬＥＤを含む。）、白熱光源（例えば、フィラメントランプ、ハロゲンランプ）、蛍光灯、リン光体光源、高輝度放電光源（例えば、ナトリウム灯、水銀灯、及びメタルハライドランプ）、レーザ、他のタイプのエレクトロルミネセント光源、ピロ−ルミネセント光源（例えば、フレーム）、キャンドル−ルミネセント光源（例えば、ガスマントル、カーボンアーク放射源）、フォト−ルミネセント光源（例えば、ガス放電光源）、電子飽和を用いる陰極線ルミネセント光源、ガルバノ−ルミネセント光源、結晶ルミネセント光源、カイン−ルミネセント光源、サーモ−ルミネセント光源、トリボルミネセント光源、音ルミネセント光源、放射線ルミネセント光源、及びルミネセントポリマを含むが、それらに限られない様々な放射線源のいずれか１つ又はそれ以上をいうと解されるべきである。
【００３４】
所与の光源は、可視スペクトル内の電磁放射、可視スペクトル外の電磁放射、又はそれらの組合せを発生させるよう構成されてよい。従って、用語「光」及び「放射」は、ここでは同義的に使用される。然るに、光源は、１又はそれ以上のフィルタ（例えば、色フィルタ）、レンズ、又は他の光学部品を不可欠の構成要素として有してよい。また、当然に、光源は、表示、ディスプレイ、及び／又は照明を含むが、これらに限られない様々な用途のために構成されてよい。「照明源」は、屋内又は屋外空間を有効に照らすのに十分な強さを有する放射を発生するよう具体的に構成される光源である。これに関連して、「十分な強さ」は、周辺照明（例えば、間接的に認識され、又は、全体的若しくは部分的に認識される前に様々な介在面の１又はそれ以上で反射される光）を提供するよう空間又は環境において生成される可視スペクトルにおける十分な放射電力をいう（しばしば、単位「ルーメン」が、放射電力又は「光束」に関して、全ての方向における光源からのトータルの光出力を表すために用いられる。）。
【００３５】
用語「スペクトル」は、１又はそれ以上の光源によって生成される放射の１又はそれ以上の何らかの周波数（又は波長）をいうと解されるべきである。然るに、用語「スペクトル」は、可視的な範囲における周波数（又は波長）のみならず、赤外線、紫外線、及び電磁スペクトル全体の他の領域における周波数（又は波長）にも言及する。また、所与のスペクトルは、比較的狭い帯域幅（例えば、本質的に数個の周波数又は波長成分しか有さないＦＷＨＭ）又は比較的広い帯域幅（例えば、様々な相対強さを有する複数の周波数又は波長成分）を有してよい。また、当然に、所与のスペクトルは、二以上の他のスペクトルの混合の結果（例えば、複数の光源から夫々発せられた放射の混合）であってよい。
【００３６】
本開示のために、用語「色」は、用語「スペクトル」と同義的に用いられる。しかし、用語「色」は、一般に、主として観測者によって認知可能である放射の特性に言及するために使用される（なお、この使用は、当該用語の適用範囲を限定するよう意図されない。）。然るに、用語「異なる色」は、異なる波長成分及び／又は帯域幅を有する複数のスペクトルを暗にいう。また、当然に、用語「色」は、白色及び非白色の光と関連して使用されてよい。
【００３７】
用語「色温度」は、一般に、白色光に関連してここでは使用されるが、この使用は、当該用語の適用範囲を限定するよう意図されない。色温度は、本質的に、白色光の特定の色成分又は陰影（例えば、赤色調、青色調）をいう。所与の放射サンプルの色温度は、通常、問題の放射サンプルと本質的に同じスペクトルを放射する黒体放射体のケルビン温度（Ｋ）に従って特徴付けられる。黒体放射体の色温度は、一般に、約７００Ｋ（通常、ヒトの目に最初に見えるものと考えられる。）から１０００Ｋ超の範囲内にあり、白色光は、一般に、約１５００〜２０００Ｋの色温度で認知される。
【００３８】
一般に、色温度が低ければ、白色光は、より顕著な赤色成分、すなわち、暖色（warmer  feel）を有し、一方、色温度が高ければ、白色光は、より顕著な青色成分、すなわち、寒色を有する。一例として、火は約１８００Ｋの色温度を有し、従来の白熱電球は約２８４８Ｋの色温度を有し、早朝の日光は約３０００Ｋの色温度を有し、曇った真昼の空は約１００００Ｋの色温度を有する。約３０００Ｋの色温度を有する白色光の下で見られるカラー画像は比較的赤みがかった色調を有し、一方、約１００００Ｋの色温度を有する白色光の下で見られる同じカラー画像は比較的青みがかった色調を有する。
【００３９】
用語「照明備品」は、ここでは、特定のフォームファクタ、アセンブリ、又はパッケージにおける１又はそれ以上の照明ユニットの実施又は配置に言及するために使用される。用語「照明ユニット」は、ここでは、同じ又は異なったタイプの１又はそれ以上の光源を有する装置に言及するために使用される。所与の照明ユニットは、光源のための様々な配置、筐体／ハウジングの配置及び形状、及び／又は、電気的及び機械的な接続構成のいずれか１つを有してよい。更に、所与の照明ユニットは、任意に、光源の動作に関連する様々な他のコンポーネント（例えば、制御回路）を伴ってよい（例えば、かかるコンポーネントを有し、かかるコンポーネントに結合され、及び／又は、かかるコンポーネントとともにパッケージ化される）。「ＬＥＤに基づく照明ユニット」は、単独で、又は他のＬＥＤに基づかない光源と組み合わせて、上記ＬＥＤに基づく光源を有する照明ユニットをいう。「マルチチャネル照明ユニット」は、異なる放射スペクトルを夫々発生させるよう構成される少なくとも２つの光源を有するＬＥＤに基づく又はＬＥＤに基づかない照明ユニットをいい、夫々の異なる光源スペクトルは、マルチチャネル照明ユニットの「チャネル」と呼ばれてよい。
【００４０】
用語「コントローラ」は、ここでは、一般に、１又はそれ以上の光源の動作に関連する様々な装置を記載するために使用される。コントローラは、ここで論じられる様々な機能を実行するよう様々な方法で（例えば、専用のハードウェアにより）実施されてよい。「プロセッサ」は、ここで論じられる様々な機能を実行するようソフトウェア（例えば、マイクロコード）を用いてプログラムされ得る１又はそれ以上のマイクロプロセッサを用いるコントローラの一例である。コントローラは、プロセッサを用いても、又は用いなくとも実施されてよく、また、一部の機能を実行する専用のハードウェア及び他の機能を実行するプロセッサ（例えば、１又はそれ以上のプログラムされたマイクロプロセッサ及び関連する回路）の組合せとして実施されてよい。本開示の様々な実施形態で用いられるコントローラ構成要素の例には、従来のマイクロプロセッサ、特定用途向け集積回路（ＡＳＩＣ）、及びフィールドプログラマブルゲートアレイ（ＦＰＧＡ）があるが、これらに限られない。
【００４１】
様々な実施において、プロセッサ又はコントローラは、１又はそれ以上の記憶媒体（一般にここでは「メモリ」と呼ばれる。例えば、ＲＡＭ、ＰＲＯＭ、ＥＰＲＯＭ及びＥＥＰＲＯＭ等の揮発性及び不揮発性のコンピュータメモリ、フロッピー（登録商標）ディスク、コンパクトディスク、光ディスク、磁気テープ等）を伴ってよい。幾つかの実施において、記憶媒体は、１又はそれ以上のプロセッサ及び／又はコントローラで実行される場合に、ここで論じられる機能の少なくとも一部を実行する１又はそれ以上のプログラムによりエンコードされてよい。様々な記憶媒体は、プロセッサ若しくはコントローラ内に固定されてよく、又は、それに記憶されている１又はそれ以上のプログラムがここで論じられる本発明の様々な態様を実施するようプロセッサ若しくはコントローラにロードされ得るように、可搬型であってよい。用語「プログラム」又は「コンピュータプログラム」は、ここでは、一般的に、１又はそれ以上のプロセッサ又はコントローラをプログラムするために用いられるあらゆる種類のコンピュータコード（例えば、ソフトウェア又はマイクロコード）に言及するために使用される。
【００４２】
用語「アドレス可能」は、自身を含む複数のデバイスを対象とする情報を受信し、そのデバイスを対象とした特定の情報に選択的に応答するよう構成されるデバイス（例えば、概して、光源、照明ユニット又は設備、１又はそれ以上の光源又は照明ユニットに付随するコントローラ又はプロセッサ、他の照明に関連しないデバイス等）に言及するために使用される。用語「アドレス可能」は、しばしば、複数のデバイスが幾つかの通信媒体を介して結合されているネットワーク環境（すなわち、後述する「ネットワーク」）に関連して用いられる。
【００４３】
１つのネットワーク実施において、ネットワークに結合されている１又はそれ以上のデバイスは、（例えば、マスタ／スレーブの関係で）ネットワークに結合されている１又はそれ以上のデバイスのためのコントローラとして働いてよい。他の実施において、ネットワーク環境は、ネットワークに結合されているデバイスの１又はそれ以上を制御するよう構成される１又はそれ以上の専用のコントローラを有してよい。一般に、ネットワークに結合されている複数のデバイスは、夫々、通信媒体上に存在するデータへのアクセスを有してよい。しかし、所与のデバイスは、例えば、そのデバイスに割り当てられている１又はそれ以上の特定の識別子（例えば、「アドレス」）に基づいて、ネットワークと選択的にデータを交換する（すなわち、ネットワークからデータを受信し、及び／又は、ネットワークへデータを送信する）よう構成される点で、「アドレス可能」であってよい。
【００４４】
用語「ネットワーク」は、ここでは、ネットワークに結合されているいずれかの２又はそれ以上のデバイスの間及び／又は複数のデバイス間の（例えば、デバイス制御、データ記憶、データ交換等のための）情報の伝送を助ける２又はそれ以上のデバイス（コントローラ又はプロセッサを有する。）のあらゆる相互接続に言及するために使用される。容易に理解されるように、複数のデバイスを相互接続するのに適したネットワークの様々な実施は、様々なネットワークトポロジのいずれかを含み、且つ、様々な通信プロトコルのいずれかを用いてよい。更に、本開示に従う様々なネットワークにおいて、２つのデバイスの間のいずれか１つの接続は、２つのシステム間の専用接続、又は、代替的に、非専用接続を表してよい。２つのデバイスを対象とする情報を伝送することに加えて、かかる非専用接続は、必ずしも２つのデバイスのどちらも対象としない情報を伝送してよい（例えば、オープンネットワーク接続）。
【００４５】
ここで使用される用語「ユーザインターフェース」は、ユーザとデバイスとの間の通信を可能にする１又はそれ以上のデバイスとユーザ又はオペレータとの間のインターフェースをいう。本開示の様々な実施において用いられるユーザインターフェースの例には、スイッチ、ポテンショメータ、ボタン、ダイアル、スライダ、マウス、キーボード、キーパッド、様々な種類のゲームコントローラ（例えば、ジョイスティック）、トラックボール、表示スクリーン、様々なタイプのグラフィカルユーザインターフェース（ＧＵＩ）、タッチスクリーン、マイクロフォン、及び、ヒトが生み出す何らかの形の刺激を受け取って、これに応答して信号を発生させる他のタイプのセンサがあるが、これらに限られない。
【００４６】
当然、以下でより詳細に論じられる前述の概念及び付加的な概念の全ての組合せ（このような概念は相互に矛盾しないとする。）は、ここで開示される発明の主題の一部として考えられる。具体的に、本開示の最後に現れる請求される主題の全ての組合せは、ここで開示される発明の主題の一部として考えられる。また、当然に、参照により援用される開示のいずれかに現れる、ここで明示的に用いられる用語は、ここで開示される具体的な概念と最も一致した意味を与えられるべきである。
【図面の簡単な説明】
【００４７】
【図１】従来のステップダウン又はバックタイプのＤＣ−ＤＣコンバータの回路図である。
【図２】図１のＤＣ−ＤＣコンバータに関連する様々な動作信号を表す図である。
【図３】図１のコンバータにおける２つの連続するスイッチング動作の間の、設置に対するインダクタの一方の端子への印加電圧及びインダクタ電流を具体的に表す図である。
【図４Ａ】本発明の幾つかの実施形態に従う、スイッチングレギュレータ回路の３つのブランチにおいてＬＥＤを有する照明装置の回路図である。
【図４Ｂ】本発明の幾つかの実施形態に従う、図４ＡのスイッチブランチにおけるＬＥＤが赤色ＬＥＤであり、フリーホイールブランチにおけるＬＥＤが青色ＬＥＤであり、負荷ブランチにおけるＬＥＤが白色ＬＥＤである場合のシミュレーション結果の図である。
【図４Ｃ】本発明の幾つかの実施形態に従う、図４ＡのスイッチブランチにおけるＬＥＤが青色ＬＥＤであり、フリーホイールブランチにおけるＬＥＤが赤色ＬＥＤであり、負荷ブランチにおけるＬＥＤが白色ＬＥＤである場合のシミュレーション結果の図である。
【図５】本発明の幾つかの実施形態に従う、スイッチングレギュレータ回路のスイッチブランチ及びフリーホイールブランチにおいてＬＥＤを有する照明装置の回路図である。
【図６Ａ】本発明の幾つかの実施形態に従う、スイッチングレギュレータ回路のスイッチブランチ及びフリーホイールブランチにおいてＬＥＤを有する照明装置の回路図である。
【図６Ｂ】本発明の幾つかの実施形態に従う、図６Ａのスイッチブランチが赤色ＬＥＤである場合のシミュレーション結果の図である。
【図７】本発明の幾つかの実施形態に従う、スイッチングレギュレータ回路のフリーホイールブランチ及び負荷ブランチにおいてＬＥＤを有する代替の照明装置の回路図である。
【図８】本発明の幾つかの実施形態に従う、スイッチングレギュレータ回路に供給されるソース電圧と、フィードバック制御回路における基準電圧とを同時に変更するためのユーザインターフェースを有する照明装置の回路図である。
【発明を実施するための形態】
【００４８】
図面において、全般的に、同じ参照符号は、異なる図の全てにわたって同じ部分を表している。また、図面は、必ずしも実寸ではなく、本発明の原理を例示するために強調されている。
【００４９】
従来のスイッチングレギュレータ回路は、本質的に安定した動作電力を供給するよう、調整された電圧又は電流を１又はそれ以上の負荷（例えば、１又はそれ以上のＬＥＤ）へ供給する。しかし、従来のスイッチングレギュレータ回路に組み込まれている照明装置は、可変な色又は色温度制御を含む可変な光出力の範囲を提供するよう、その能力が制限されていることがある。すなわち、通常、このような可変な色又は色温度制御は、単一のレギュレータ回路を用いて実現され得ない。更に、従来のスイッチングレギュレータ回路の負荷を構成する１又はそれ以上のＬＥＤによって発せられる光出力を変化させることは、（フィードバック制御回路の基準電圧、ひいては、スイッチングレギュレータ回路のデューティサイクルを調整するよう）レギュレータ回路のフィードバック制御回路へのアクセスを提供するために、一般に、追加的なハードウェア及び／又は制御配線を必要とする。
【００５０】
上記の制限に関わらず、本出願人は、従来のスイッチングレギュレータ回路が、レギュレータ回路の異なる電流経路又はブランチにおいて１又はそれ以上のＬＥＤを戦略的に挿入して、夫々の異なる電流ブランチにおけるＬＥＤへ供給される電流量に対してある程度多用な制御を提供するよう変更されてよいことを認識し理解している。一般的に言えば、ここで開示される概念に従って、１又はそれ以上のＬＥＤのような例となる負荷は、それでもなおＬＥＤに基づく照明装置に様々な利点を提供するよう、負荷へ電力を供給するために従来ならば使用されていないスイッチングレギュレータ回路の１又はそれ以上の電流ブランチに配置されてよい。
【００５１】
例えば、ここで開示される幾つかの実施形態及び実施は、単に、電力を回路に供給するＤＣソース電圧のレベルを変化させることによって、単一のスイッチングレギュレータ回路の異なるブランチに配置されている異なるスペクトルのＬＥＤに供給される駆動電流を変更する方法及び装置を対象とする。ＤＣソース電圧はＤＣ電源によって供給されてよく、又は、ＤＣソース電圧は、ＤＣ出力電圧からライン電圧を絶縁するよう整流器及びフィルタに結合されているＡＣライン電圧等の回路要素のその他適切な組合せによって供給されてよい。
【００５２】
図４Ａは、本発明の一実施形態に従う、バックタイプのスイッチングレギュレータ回路２０５を有するＬＥＤに基づく照明装置２００を表す。図４Ａに示されているバックレギュレータ回路２０５は、図１に示されている従来のバックレギュレータとは幾つかの顕著な点において異なるが、バックレギュレータ回路２０５の機能全般は、図１に関して上述された機能と同じである。図４Ａの装置において、バックレギュレータ回路２０５は少なくとも３つの電流ブランチを有する。本議論のために、「負荷ブランチ」は、負荷電圧Ｖｌｏａｄを印加され且つ負荷電流Ｉｌｏａｄが流れている作動負荷が通常配置されている第１のブランチ１６０をいう。「スイッチブランチ」は、トランジスタスイッチ１２２と、インダクタ１２４及びフィルタキャパシタ１２６を有するＬＣ回路との間の、回路２０５の第２のブランチ１７０をいう。トランジスタスイッチ１２２が閉じられる（導通している）場合に、電流ＩＳがスイッチブランチを通って流れる。「フリーホイールブランチ」は、フリーホイールダイオードが従来のバックレギュレータ（図１を参照されたい。）では通常配置される、回路２０５の第３のブランチ１８０をいう。
【００５３】
従来のスイッチングレギュレータにおいて通常負荷が配置される電流ブランチはここでは「負荷ブランチ」と呼ばれるが、本発明の様々な実施形態は、負荷ブランチ１６０における１又はそれ以上の負荷に加えて、又は該負荷に代えて、スイッチブランチ１７０及びフリーホイールブランチ１８０の一方又は両方におけるＬＥＤ等の１又はそれ以上の作動負荷の配置を考えている。
【００５４】
より具体的には、本出願人は、バックレギュレータ回路の負荷ブランチに配置されている負荷は、ソース電圧Ｖｓｏｕｒｃｅにおける比較的小さい変動によっては本質的に影響されない調整された電圧又は電流を供給されるが、回路の他の電流ブランチに配置されている負荷は、バックコンバータが連続モードで動作する場合に、ソース電圧のレベルに依存すると認識し理解している。例えば、スイッチブランチにおける時間平均電流＜＜ＩＳ＞＞はソース電圧Ｖｓｏｕｒｃｅに反比例し、一方、フリーホイールブランチにおける時間平均電流＜＜ＩＦ＞＞はソース電圧Ｖｓｏｕｒｃｅに比例する。このようなバックレギュレータの特性は、スイッチングレギュレータ回路のスイッチブランチ、負荷ブランチ及びフリーホイールブランチのうちの少なくとも２つにおける異なるスペクトルを有する複数のＬＥＤの戦略的な挿入によって、照明装置によって発せられる可変な色又は色温度の光を生成するよう照明装置において利用されてよい。
【００５５】
例えば、図４Ａの照明装置は、スイッチブランチ１７０における、第１の駆動電流ＩＳを供給される１又はそれ以上の第１のＬＥＤ２１０と、フリーホイールブランチ１８０における、第２の駆動電流ＩＦを供給される１又はそれ以上の第２のＬＥＤ２２０と、負荷ブランチ１６０における、第３の駆動電流Ｉｌｏａｄを供給される１又はそれ以上の第３のＬＥＤ２３０とを更に有する。簡単のために１つのＬＥＤしか図４Ａにおけるバックコンバータ回路の各ブランチには示されないが、当然、装置は、回路ブランチの一部又は全てにおいて複数のＬＥＤを有してよく、複数のＬＥＤは、所与のブランチにおける様々なＬＥＤに供給される駆動電流が所望の照明効果を提供するのに十分であるように、直列、並列、直並列の様々な配置のいずれかにおいて相互に接続されてよい。
【００５６】
１つの態様において、可変な光出力は、従来のバックレギュレータにおいて通常考えられる範囲を超えた範囲にわたってバックレギュレータ回路２０５に供給されるＤＣソース電圧Ｖｓｏｕｒｃｅを意図的に変化させることによって、図４Ａの照明装置により達成されてよい。様々な実施形態によって考えられるＶｓｏｕｒｃｅの電圧範囲は、負荷電圧Ｖｌｏａｄの約１．１１から１０倍であり、これは、１０から９０％のデューティサイクルを達成する。しかし、電圧範囲は、大部分は、選択される回路部品の電圧定格に基づいて制限され、インダクタのインダクタンス値は、何らかの所望の電圧範囲を許容するよう選択されてよい。様々な実施形態において、以下で更に論じられるように、ポテンショメータ又はＤＡＣ等のアナログ又はデジタルのユーザインターフェース（ＵＩ）６１０が、照明装置から発せられる光の色又は色温度における所望の変化を引き出すのに適した所定の動作範囲にわたってソース電圧Ｖｓｏｕｒｃｅを調整するために使用されてよい。
【００５７】
図４Ａの装置において、フィードバック制御回路１３０は、調整された負荷電流ＩｌｏａｄをＬＥＤ２３０に供給するようトランジスタスイッチ１２２の１又はそれ以上の動作特性を制御するために使用されてよい。例えば、ＬＥＤ２３０に供給される電流Ｉｌｏａｄは、図１に関連して上述されたように、負荷電流における変動が検出される場合にトランジスタスイッチ１２２のスイッチング周波数又はデューティサイクルを制御することによって調整されてよい。ここで開示される様々な照明装置は、サンプリングされた負荷電流Ｉｌｏａｄと比較されるフィードバック制御回路１３０における基準電圧Ｖｒｅｆの設定点を定めるよう較正されてよい。基準電圧Ｖｒｅｆを設定するための基準は、基準電圧の設定点がバックレギュレータ回路の様々なブランチにおけるＬＥＤの感度範囲を定義することができる場合に、特定の照明装置に依存してよい。
【００５８】
具体的に、基準電圧の接点の決定（最終的に、調整された負荷電流を定める。）に寄与する幾つかの要因は、バックレギュレータ回路の各ブランチにおけるＬＥＤの種類及び数を含むが、これらに限られない。例えば、２０ｍＡの駆動電流を用いると、赤色ＬＥＤの順方向電圧（例えば、１．８〜２．２Ｖ）は青色ＬＥＤの順方向電圧（例えば、３．６〜４Ｖ）のおおよそ半分である。このように、所望の照明効果の期待とともに、バックレギュレータ回路の様々なブランチにおける異なるタイプのＬＥＤの数及び配置の組合せは、どのようにフィードバック制御回路１３０が所望の照明効果を達成するよう構成されるかを定めることができる。
【００５９】
上述されたように、連続モードで動作するバックレギュレータ回路に関し、ソース電圧Ｖｓｏｕｒｃｅに対する負荷電圧Ｖｌｏａｄの比は、次の関係：
Ｖｌｏａｄ／Ｖｓｏｕｒｃｅ＝ｔｏｎ／Ｔ＝Ｄ
に従って、トランジスタスイッチのデューティサイクルに関連する。ここで、Ｄは、トランジスタスイッチのデューティサイクルであり、ｔｏｎは、スイッチが導通している時間量であり、Ｔは、１スイッチング周期の時間である（すなわち、Ｔ＝ｔｏｎ＋ｔｏｆｆ）。上記の関係及び図４Ａから明らかなように、フリーホイールブランチ１８０におけるＬＥＤに関し、フリーホイールＬＥＤ２２０に供給される時間平均電流＜＜ＩＦ＞＞は、トランジスタスイッチ１２２のデューティサイクルに依存する。より具体的に、ソース電圧Ｖｓｏｕｒｃｅが増大するにつれ、フィードバック制御回路１３０は制御信号１４０をトランジスタスイッチ１２２に送信して、（ｔｏｎを減少させることによって）そのデューティサイクルを増大させ、一定の負荷電流Ｉｌｏａｄを保つようにする。フリーホイールＬＥＤ２２０は、トランジスタスイッチが導通していないスイッチング周期の一部の間（すなわち、ｔｏｆｆの間）、アクティブにされるので、ソース電圧Ｖｓｏｕｒｃｅの増大はデューティサイクルの減少（すなわち、ｔｏｆｆの増大）を引き起こす。これにより、更なる電力がレギュレータ回路のフリーホイールブランチにおけるＬＥＤ２２０に供給されるようになる。
【００６０】
対照的に、スイッチブランチ１７０におけるＬＥＤに関し、スイッチＬＥＤ２１０に供給される電力はソース電圧Ｖｓｏｕｒｃｅに反比例する。すなわち、ソース電圧Ｖｓｏｕｒｃｅが増大すると、トランジスタスイッチ１２２のデューティサイクル、すなわち、導通時間（ｔｏｎ）が減少する。スイッチ導通時間ｔｏｎの減少は、スイッチＬＥＤ２１０に供給される時間平均電流＜＜ＩＳ＞＞の減少をもたらすとともに、スイッチＬＥＤ２１０への電力も減少させる。このように、ソース電圧Ｖｓｏｕｒｃｅを増大させることによって、スイッチブランチ１７０におけるＬＥＤへ供給される電力は減少し、フリーホイールブランチ１８０におけるＬＥＤへ供給される電力は増大し、負荷ブランチ１６０におけるＬＥＤへ供給される電力は、バックレギュレータ回路によって供給される調整された負荷電流Ｉｌｏａｄにより、比較的一定のままである。反対に、ソース電圧Ｖｓｏｕｒｃｅが減少する場合は、スイッチブランチ１７０におけるＬＥＤへ供給される電力は増大し、フリーホイールブランチ１８０におけるＬＥＤへ供給される電力は減少する。
【００６１】
ソース電圧とスイッチブランチ１７０及びフリーホイールブランチ１８０の夫々における時間平均駆動電流との間の上記関係は、連続モードで動作するバックレギュレータ回路に少なくとも部分的に依存する。上述されたように、従来のバックレギュレータ回路は、連続モード又は不連続モードのいずれで動作してもよい。図３において表されているように、連続モードの間、インダクタ１２４を通って流れる電流は、トランジスタスイッチ１２２のスイッチング周期間でゼロに下がらない。対照的に、トランジスタスイッチ１２２のデューティサイクルが極めて低く、それにより、ｔｏｆｆがｔｏｎよりもずっと長い場合は、トランジスタスイッチ１２２が閉じられる場合に少量のエネルギしかインダクタ１２４に保持されず、このエネルギは、トランジスタスイッチ１２２が開く場合に、直ちに消散し、インダクタ１２４を通って流れる電流が、スイッチング周期のオフ部分の間ゼロに下がることを可能にするとともに、レギュレータ回路が不連続モードで動作するようにする。スイッチングレギュレータ回路が不連続モードで動作する場合、フリーホイールブランチ１８０における電流は期間ｔｏｆｆの間ゼロになる。従って、スイッチング周期の一部の間フリーホイールＬＥＤ２２０へ供給される駆動電流がこのように十分でないことは、フリーホイールブランチ１８０におけるＬＥＤの予測不可能な又は好ましくない性能をもたらしうる。
【００６２】
図４Ａに示されるバックレギュレータ回路のスイッチブランチ１７０、フリーホイールブランチ１８０、及び負荷ブランチ１６０のうちの２又はそれ以上において、異なるスペクトルの放射を発生させるＬＥＤを配置することによって、可変な色及び／又は色温度の照明効果が、単一のレギュレータ回路を用いて達成され得る。例えば、１つの例となる実施形態において、負荷ブランチ１６０におけるＬＥＤ２３０は、本質的に白色の光を発してよく、スイッチブランチ１７０におけるＬＥＤ２１０は、本質的に赤色の光を発してよく、フリーホイールブランチ１８０におけるＬＥＤ２２０は、本質的に青色の光を発してよい。
【００６３】
より具体的には、１又はそれ以上の赤色ＬＥＤがスイッチブランチ１７０に配置され、且つ、１又はそれ以上の青色ＬＥＤがフリーホイールブランチ１８０に配置される場合に、ソース電圧Ｖｓｏｕｒｃｅの増大は、トランジスタスイッチ１２２のデューティサイクルにおける対応する減少をもたらす。このデューティサイクルの減少は、フリーホイールＬＥＤ２２０へ供給される電力の増大（より青色の光）と、スイッチＬＥＤ２１０へ供給される電力の減少（より赤色でない光）とを生じさせ、結果として、照明装置２００から出力される複合光の色温度における認知される増大をもたらす。すなわち、照明装置２００の複合光出力は、更なる青色スペクトル成分を有する更に冷たい温度を有すると認識されてよい。図４Ｂは、どのような相関色温度（ＣＣＴ）がソース電圧Ｖｓｏｕｒｃｅ（図４ＢにおけるＶｉｎ）の関数として変化するのかを実証することによって、この実施形態に対応するシミュレーションの結果を示す。平均スイッチ経路電流は入力電圧の増大と共に減少し、且つ、平均フリーホイールダイオード経路電流は入力電圧の増大と共に増大するので、照明装置からの光出力は、ソース電圧が増大するにつれて、より高いＣＣＴを有して、赤みが減っている、すなわち、より寒色であるよう現れる。
【００６４】
他の実施形態において、スイッチブランチ１７０及びフリーホイールブランチ１８０におけるＬＥＤの色が反対にされてよく、それにより、スイッチブランチ１７０におけるＬＥＤ２１０は、本質的に青色の光を発し、フリーホイールブランチ１８０におけるＬＥＤ２２０は、本質的に赤色の光を発生する。これらの実施形態のいずれにおいても、ソース電圧Ｖｓｏｕｒｃｅの変化は、存在する場合に夫々のブランチにおけるＬＥＤによって生成される複合スペクトルにより生ずる照明装置２００から発せられる概して白色の光の認知される色温度を変化させる効果を有してよい。
【００６５】
より具体的には、この実施形態において、この例におけるソース電圧Ｖｓｏｕｒｃｅの減少は、スイッチブランチ１７０における赤色ＬＥＤへ供給される電力が増大し、且つ、フリーホイールブランチ１８０における青色ＬＥＤへ供給される電力が減少するので、トランジスタスイッチ１２２のデューティサイクルの対応する増大と、照明装置２００から発せられる複合白色光の色温度の認知される低下とをもたらす。図４Ｃは、どのように相関色温度（ＣＣＴ）がソース電圧Ｖｓｏｕｒｃｅ（図４ＣにおけるＶｉｎ）の関数として変化するのかを実証することによって、この実施形態に対応するシミュレーションの結果を示す。平均スイッチ経路電流は入力電圧の増大と共に減少し、且つ、平均フリーホイールダイオード経路電流は入力電圧の増大と共に増大するので、照明装置からの光出力は、ソース電圧が増大するにつれて、より低いＣＣＴを有して、より赤みがかる、すなわち、より暖色であるよう現れる。
【００６６】
赤色、青色、又は白色の光を発するＬＥＤしか図４Ａの装置に関連して論じられていないが、様々な出力スペクトルを有するＬＥＤが装置の異なるブランチにおけるいずれかの組合せにおいて使用されてよく、発明実施形態の態様はこの点において限定されないと容易に理解されるべきである。例えば、負荷ブランチにおけるＬＥＤは赤色ＬＥＤ、青色ＬＥＤ及び緑色ＬＥＤの組合せを有してよく、負荷ＬＥＤの組合せが相前後してアクティブにされる場合に、負荷ＬＥＤは本質的に白色の光を発するように見える。
【００６７】
他の実施形態において、図５に示される照明装置３００は、スイッチブランチ１７０における少なくとも１つの第１の色を有するＬＥＤ２１０と、バックレギュレータ回路２０５のフリーホイールブランチ１８０における、少なくとも１つの第２の色を有するＬＥＤ２２０とを有する。この実施形態において、図４Ａに示されるＬＥＤ２３０に代えて、負荷抵抗３１０は又はその他適切な負荷要素が負荷ブランチ１６０に挿入されてよい。バックコンバータの適切な働きを確かにするために、抵抗性負荷は、インダクタ１２４が常に電流を伝える（すなわち、連続モードが保たれる）ことを確かにするよう公称値を有してよい。抵抗性負荷の公称値は、所望の入力電圧と、スイッチブランチ１７０及びフリーホイールブランチ１８０を通る電流とを考慮することによって、決定されてよい。例えば、１２Ｖの公称ＤＣソース電圧Ｖｓｏｕｒｃｅを用いてスイッチＬＥＤ２１０及びフリーホイールＬＥＤ２２０の夫々へ５００ｍＡの平均電流を供給することが望まれる実施形態において、フィードバック制御回路１３０は、（６ＶＤＣ出力を前提として）５０％デューティサイクルでトランジスタスイッチ１２２を動作させるよう構成されてよい。この例で、ＬＥＤに必要とされる出力電流は２×５００ｍＡ＝１Ａの出力電流であり、負荷抵抗３１０の公称値は６Ｖ／１Ａ＝６オームであってよく、負荷抵抗３１０は、たった６ワットの電力しか消散しない。インダクタ１２４を通る電流フローが連続的でない場合、負荷電圧Ｖｌｏａｄ又は負荷電流Ｉｌｏａｄの有効な調整は可能でなくなり、従って、幾つかの用途には受け入れられないことがある。
【００６８】
図５の実施例において、スイッチＬＥＤ２１０は第１の色を有してよく、フリーホイールＬＥＤ２２０は第２の色を有してよい。例えば、共通陰極二色（緑−赤）ＬＥＤに関し、赤色ＬＥＤは、ＬＥＤ２１０として、スイッチブランチ１７０で接続されてよく、緑色ＬＥＤは、ＬＥＤ２２０として、フリーホイールブランチ１８０において接続されてよい。上述されたように、スイッチブランチ１７０及びフリーホイールブランチ１８０におけるＬＥＤの夫々に供給される電力は、トランジスタスイッチ１２２のデューティサイクルが、調整された電流Ｉｌｏａｄを負荷Ｒ１に供給するようフィードバック制御回路１３０によって自動的に調整される場合に、回路に供給されるソース電圧Ｖｓｏｕｒｃｅの関数である。
【００６９】
図５における回路の動作の一例において、ソース電圧Ｖｓｏｕｒｃｅが負荷電圧Ｖｌｏａｄの２倍である場合、トランジスタスイッチのデューティサイクルは５０％であり、スイッチブランチ１７０及びフリーホイールブランチ１８０におけるＬＥＤの夫々に供給される電力はおおよそ等しい（なぜなら、ｔｏｎ＝ｔｏｆｆ）。この場合に、照明装置３００からの認知される複合光は、略等しい電力がスイッチブランチ１７０における赤色ＬＥＤ及びフリーホイールブランチ１８０における緑色ＬＥＤに供給されるので、橙色である。しかし、ソース電圧Ｖｓｏｕｒｃｅが増大するにつれ、フィードバック制御回路１３０は、安定した負荷電圧Ｖｌｏａｄ又は負荷電流Ｉｌｏａｄを保つようトランジスタスイッチ１２２のデューティサイクルを減じる（すなわち、ｔｏｎを減じる）ように、トランジスタスイッチ１２２の制御信号を供給する。トランジスタスイッチ１２２のデューティサイクルの減少は、スイッチブランチ１７０及びフリーホイールブランチ１８０におけるＬＥＤに対して相対する効果を有する。スイッチＬＥＤ２１０へ供給される電力は、ｔｏｎが減少するにつれて減少し、結果として、スイッチＬＥＤ２１０から発せられる赤色光の強さは弱まる。対照的に、フリーホイールＬＥＤ２２０へ供給される電力は、ｔｏｎが減少する（ｔｏｆｆが増大する）につれて増大し、結果として、フリーホイールＬＥＤ２２０から発せられる緑色光の強さは強まる。このように、ソース電圧の増大時に照明装置３００から発せられる認知される複合光は、存在する場合にスイッチブランチ１７０及びフリーホイールブランチ１８０におけるＬＥＤによって発せられる光の混合スペクトルにより、圧倒的に緑色として現れる。対照的に、ソース電圧Ｖｓｏｕｒｃｅの減少は、複合光出力が圧倒的に赤色として現れる認知される色変化をもたらす。
【００７０】
容易に理解されるように、如何なる適切なカラーＬＥＤも、所望の照明効果に依存して、照明装置３００におけるスイッチＬＥＤ２１０及びフリーホイールＬＥＤ２２０に使用されてよく、二色（赤−緑）ＬＥＤに係る上記の例は、単に例示のために与えられている。例えば、スイッチブランチ１７０及びフリーホイールブランチ１８０の両方における１又はそれ以上のＬＥＤは、本質的に白色の光として認知される光を発してよい。しかし、スイッチブランチ１７０及びフリーホイールブランチ１８０の一方のブランチにおけるＬＥＤは、認知される“より暖かな”色温度を有してよく、他方のブランチにおけるＬＥＤは、認知される“より冷たい”色温度を有してよい（例えば、ＬＥＤ２１０は、“暖かい”白色光に対応する第１のスペクトルを有する第１の放射を発生させる１又はそれ以上の第１の白色ＬＥＤを有してよく、ＬＥＤ２２０は、“冷たい”白色に対応する第２のスペクトルを有する第２の放射を発生させる１又はそれ以上の第２の白色ＬＥＤを有してよい。あるいは、その逆の場合も考えられる。）。この例となる構成において、ソース電圧Ｖｓｏｕｒｃｅに対する変化は、照明装置におけるＬＥＤによって生成される光の複合スペクトルの認知される色温度を増大又は低減してよい。
【００７１】
更なる他の実施形態は、１又はそれ以上のＬＥＤが、必ずしもスイッチブランチ１７０及びフリーホイールブランチ１８０の両方においてではなく、スイッチブランチ１７０又はフリーホイールブランチ１８０において接続されてよい照明装置を対象とする。図６Ａに示されるように、照明装置４００は、第１のＬＥＤ２１０がスイッチブランチ１７０において接続され、第２のＬＥＤ２３０が負荷ブランチ１６０において接続されるバックレギュレータ回路２０５を有する。フリーホイールダイオード１２８は、従来のバックコンバータにおいて通常使用されている、高速な回復時間を有するダイオードであってよい。図６Ａに基づく１つの例となる実施において、スイッチブランチ１７０におけるＬＥＤ２１０は緑色ＬＥＤであってよく、負荷ブランチ１６０におけるＬＥＤ２３０は黄色ＬＥＤであってよい。ソース電圧Ｖｓｏｕｒｃｅの変更は、フィードバック制御回路１３０に、調整された負荷電流Ｉｌｏａｄを負荷ブランチ１６０におけるＬＥＤ２３０へ供給するようトランジスタスイッチ１２２のデューティサイクルを然るべく変化させる。この構成における照明装置４００から発せられる認知される複合光は、ソース電圧Ｖｓｏｕｒｃｅが変化すると、黄色から緑色の連続スペクトルに沿って然るべく変化しうる。
【００７２】
図６Ａに表される回路の少なくとも１つの利点は、スイッチブランチ１７０におけるＬＥＤを通る最大電力の到達が、ソース電圧Ｖｓｏｕｒｃｅを、回路の電力消費を制限しながら、依然としてバックレギュレータ回路が連続モードで動作するのに十分な電圧を供給し、且つ、負荷ブランチ１６０におけるＬＥＤへ適切な電力を供給することができる小さい値まで減少させることによって、実現されることである。このような低電力実施形態は、様々な照明環境において有用であり、かかる実施形態の実施は、あらゆる点で限定されない。
【００７３】
図６Ｂは、図６Ａに示される照明装置４００のスイッチブランチ１７０におけるＬＥＤが赤色ＬＥＤである場合に、相関色温度に対するソース電圧の影響を実証するシミュレーションの結果を表す。図６Ｂに示されるように、ソース電圧Ｖｓｏｕｒｃｅ（図６ＢにおけるＶｉｎ）が増大するにつれて、平均スイッチ経路電流は減少する。このように、照明装置による光出力は、ソース電圧が高いほどより高いＣＣＴを有して、より赤色でない、すなわち、寒色であるよう現れる。
【００７４】
照明装置の上記実施形態における回路部品は、如何なる適切な値を有してもよい。例えば、図４Ｂ、図４Ｃ及び図６Ｂのシミュレーションにおいて、回路部品は次の値を有する：Ｒｓａｍｐｌｅ＝０．５Ω、インダクタ１２４＝２２０μＨ、キャパシタ１２６＝１μＦ、及び制御ＩＣはＬ４９７６Ｄであった。当然、これらの値は単なる例示であり、ここで記載される照明装置の回路部品は他の適切な値を有してもよい。
【００７５】
他の実施形態において、図１に示される従来のバックコンバータのフリーホイールダイオード１２８は、図７に表されるように、ＬＥＤ２２０により置換されてよい。照明装置５００のこのような構成は、同様の照明効果が、回路のスイッチブランチにおいて追加のＬＥＤを接続して複雑さを増すことなく、図６Ａに示される照明装置４００に関連して上述されたように生じることを可能にしてよい。すなわち、照明装置５００は、照明装置４００に関して上述されたように、単一の色次元に沿って変化するよう照明装置から発せられる認知される複合光の発生を助ける。例えば、フリーホイールＬＥＤ２２０に供給される電力はソース電圧Ｖｓｏｕｒｃｅに比例するので、ソース電圧の増大は、所望の照明効果を生成するようフリーホイールＬＥＤ２２０に供給される電力の増大をもたらす。
【００７６】
ここまでで論じられた例となる実施形態は、バックレギュレータ回路２０５の２又はそれ以上のブランチにおいて１又はそれ以上のＬＥＤを有するが、更なる他の実施形態において、ＬＥＤはスイッチブランチ１７０又はフリーホイールブランチ１８０のいずれか一方において接続されてよく、何らかの適切な値を有する負荷抵抗又は他の適切な抵抗デバイスはバックレギュレータ回路の負荷ブランチにおいて接続されてよい。負荷抵抗又は他の抵抗デバイスの目的は光を発生することではなく、むしろ、（例えば、連続モードにおける）バックレギュレータ回路の適切な動作を可能にし、且つ、所望のデューティサイクルを設定するのに役立つことである。かかる実施形態において、ソース電圧Ｖｓｏｕｒｃｅの変動は、存在する場合にＬＥＤへ供給される電力を、上記の原理に従って然るべく増大又は減少させる。そのようなものとして、ソース電圧Ｖｓｏｕｒｃｅの変動は、必ずしもスイッチブランチ１７０及びフリーホイールブランチ１８０の両方でなくとも、スイッチブランチ１７０又はフリーホイールブランチ１８０のいずれか一方において１又はそれ以上のＬＥＤを有する照明装置から発せられる光について、認知される調光効果をもたらす。
【００７７】
印加されるソース電圧Ｖｓｏｕｒｃｅの変動に基づいて変更される可変な色及び／又は色温度特性を有する複合光を発生させるようここで記載される少なくとも一部の発明実施形態は、所望の照明効果を生じるようソース電圧が意図的に変更されることを必要とする。そのようなものとして、上述されるように、幾つかの実施形態は、図４〜７に表されるように、ソース電圧を変化させるよう少なくとも１つのユーザインターフェース（ＵＩ）６１０を有してよい。１つの適切なユーザインターフェース６１０は、制御可能な電圧源２１２に接続されている可変抵抗又はポテンショメータ等のアナログデバイスを有してよい。ポテンショメータの値を調整することによって、トランジスタスイッチ１２２に印加されるソース電圧は、然るべく調整されてよい。代替的に、ユーザインターフェース６１０は、デジタル−アナログコンバータ（ＤＡＣ）及び／又はマイクロプロセッサを含むがこれらに限られないデジタルデバイスを有してよく、更に、ユーザインターフェース６１０は、ソース電圧Ｖｓｏｕｒｃｅを可変的に接御するよう、何らかの適切な方法で様々な実施形態の照明装置へ接続されてよい。
【００７８】
幾つかの実施形態において、ユーザインターフェース６１０は、図８に示されるように、可変電圧源２１２及びフィードバック制御回路１３０の両方と連動するよう構成されてよい。このような配置は、ＬＥＤを内蔵する照明システムを介して、多数の他の照明効果とともに、白熱光源のシミュレーションを助けることができる。例えば、白熱光源が減光される場合に、一般に、放射光の認知される色温度も低下し、それにより、光は、より赤みがかった、すなわち暖色特性を有するように見える。幾つかの実施において、フィードバック制御回路１３０における設定点（基準電圧Ｖｒｅｆ）及びソース電圧Ｖｓｏｕｒｃｅの両方を制御することは、スイッチングレギュレータ回路の負荷ブランチに配置されているＬＥＤの減光と、スイッチングレギュレータ回路のスイッチブランチ及びフリーホイールブランチにおけるＬＥＤの動作により照明装置から発せられる複合光の色温度の同時の増大／低下とを可能にする。
【００７９】
具体的に、本質的に白色の光を発するＬＥＤが負荷ブランチ１６０に挿入され、赤色ＬＥＤがスイッチブランチ１７０に挿入され、青色ＬＥＤがフリーホイールブランチ１８０に挿入されている図４Ａに表される上記例を考える。ユーザインターフェース６１０は、フィードバック制御回路１３０における設定点（例えば、Ｖｒｅｆ）を調整するよう構成されてよく、かかる設定の調整により、負荷ブランチにおけるＬＥＤに供給される電力は減少し、負荷ＬＥＤによって発せられる白色光の認知される輝度を低減させる（すなわち、減光を生じさせる）。同時に、ソース電圧は低減されてよく、それによって、スイッチブランチにおける赤色ＬＥＤへ供給される時間平均駆動電流＜＜ＩＳ＞＞は増え、フリーホイールブランチにおける青色ＬＥＤに供給される時間平均駆動電流＜＜ＩＦ＞＞は減る。結果として得られる複合光出力は、光出力の総体的な輝度が減少するにつれて、より赤色のスペクトル特性を有する更に暖かな色温度を伴う本質的に白色の光であってよい。反対に、設定点は、負荷ブランチにおけるＬＥＤに供給される電力を増大させて、それらの強さを強めるようユーザインターフェース６１０を介して調整されてよく、同時に、ソース電圧は、照明装置の複合光出力が、より青色のスペクトル特性を有する更に冷たい色温度を有すると認識される白色光であるように、増大してよい。ユーザインターフェース内の回路は、スイッチングレギュレータ回路の動作を連続モードで保つように、フィードバック制御回路１３０における設定点及び／又はソース電圧が調整され得る程度に対して制限を課してよい。このような概念は、（スイッチブランチ及びフリーホイールブランチの一方のみに配置される）１又はそれ以上のＬＥＤによって生成される赤色スペクトル及び青色スペクトルの一方のみを用いて用いられてよい。
【００８０】
幾つかの実施形態において、ここで開示される１又はそれ以上の照明装置のユーザインターフェース６１０は、ネットワーク構成における１又はそれ以上の照明装置の相互接続を助けるようアドレス可能なプロセッサを更に有してよい。ネットワーク接続において、所与の照明装置に印加されるソース電圧Ｖｓｏｕｒｃｅ（及び任意に基準電圧Ｖｒｅｆ）は、その所与の照明装置を特別に対象としたアドレッシングされた照明コマンドに応答して、個別的に制御可能であってよい。かかる照明コマンドは、様々な方法においてネットワーク上で送信されてよく、幾つかの場合では、ネットワークを形成するよう結合されている複数のこのような照明装置を制御する中央コントローラから生じてよい。より具体的に、ネットワーク環境において、制御コマンドは、１又はそれ以上の照明装置を含む多種多様なデバイスに与えられてよく、制御コマンドは、アドレス可能な照明装置ごとに、所望のソース電圧（及び／又は基準電圧）に関する情報を含んでよい。所与の装置のプロセッサは、そのプロセッサを対象とした特定の情報／データを識別してよく、該プロセッサは、（例えば、ユーザインターフェース６１０の部分としてのＤＡＣの調整を介して）然るべく照明装置のソース電圧（又は任意に基準電圧）を制御するよう情報／データを処理してよい。当然、本開示の様々な実施形態に従い且つネットワーク環境のために構成される照明装置は、ＤＭＸ、ＲＳ−２３２、Ｘ１０及びＤＡＬＩを含むがこれらに限られない様々な通信プロトコルのいずれかに応答してよい。
【００８１】
幾つかの発明実施形態がここで記載及び図示されてきたが、当業者は、ここで記載される利点の１若しくはそれ以上及び／又は結果を得ること及び／又は機能を実行すること等のための様々な他の手段及び／又は構造に容易に想到可能であり、このような変形及び／又は改良の夫々は、ここで記載される発明に係る実施形態の適用範囲内にあると見なされる。より一般的には、ここで記載される全てのパラメータ、寸法、材料、及び構成は例示であるよう意図され、実際のパラメータ、寸法、材料、及び／又は構成が、発明に係る技術が使用される具体的な用途に依存することは、当業者にとって明らかである。当業者は、ここで記載される具体的な実施形態と等価な多数のものを認識し、又は、ただの決まり切った実験によって確かめることができる。従って、当然、上記の実施形態は、単なる一例として提示され、添付の特許請求の範囲及びそれと等価なものの適用範囲内で、発明の実施形態は、具体的に記載及び請求されているものとは違うふうに行われてよい。本開示の実施形態は、ここで記載される夫々の個々の機能、システム、項目、材料、キット、及び方法を対象とする。更に、２又はそれ以上のこのような機能、システム、項目、材料、キット、及び／又は方法の如何なる組合せも、このような特徴、システム、項目、材料、キット、及び／又は方法が相互に矛盾していない場合は、本開示の発明範囲内に含まれる。
【００８２】
ここで定義され、使用される全ての定義は、辞書の定義、参照により援用される文献における定義、及び／又は定義される用語の当たり前の定義を含むと理解されるべきである。
【００８３】
明細書及び特許請求の範囲で使用されている不定冠詞「１つの（a又はan）」は、別段明示されない限り、「少なくとも１つ」を意味すると解されるべきである。
【００８４】
明細書及び特許請求の範囲で使用される「及び／又は」という表現は、そのように結合されている要素、すなわち、幾つかの場合において接続詞的に存在し且つ他の場合において選言的に存在する要素のいずれか一方又は両方を意味すると解されるべきである。「及び／又は」を有して挙げられている複数の要素は、同じように、すなわち、そのように結合されている要素の「１又はそれ以上」と、解されるべきである。任意に、他の要素が、「１又はそれ以上」によって具体的に特定されている要素以外に、これらの具体的に特定されている要素に関連しようとしなかろうと、存在してよい。このように、限定されない例として、「Ａ及び／又はＢ」との言及は、例えば「有する（comprising）」等の制約のない語とともに使用される場合に、一実施形態ではＡのみ（任意にＢ以外の要素を含む。）、他の実施形態ではＢのみ（任意にＡ以外の要素を含む。）、更なる他の実施形態ではＡ及びＢの両方（任意に他の要素を含む。）等を表すことができる。
【００８５】
明細書及び特許請求の範囲で用いられるように、「又は（若しくは）」は、上記の「及び／又は」と同じ意味を有すると解されるべきである。例えば、列挙される事項を分ける場合に、「又は」又は「及び／又は」は、包含的である、すなわち、多数の要素及び任意に更なる挙げられていない事項の少なくとも１以上の包含と解釈されるべきである。「ただ１つ」又は「まさに１つ」、あるいは、特許請求の範囲で使用される場合に、「から成る」といったような明らかに正反対を示す語は、多数のリストのうちのまさに１つの要素の包含を表す。一般に、ここで使用される語「又は（若しくは）」は、「いずれか一方」、「一方」、「ただ１つ」又は「まさに１つ」といった排他的な用語が負荷される場合に、排他的な代替（すなわち、「両方ではなく一方又は他方」）を示すとだけ解されるべきである。
【００８６】
明細書及び特許請求の範囲で用いられるように、「少なくとも１つの」という表現は、１又はそれ以上の要素のリストに関連して、このリストに含まれるいずれの要素の１又はそれ以上から選択される少なくとも１つを意味するが、必ずしもリスト内で具体的に挙げられているありとあらゆる要素のうちの少なくとも１つを含むとは限らず、かつ、リストに含まれる要素の何らかの組合せを排除しない。この定義は、また、「少なくとも１つの」という表現によって言及される要素のリスト内で具体的に特定されている以外の要素が、具体的に特定されているそれらの要素に関連があろうとなかろうと、任意に存在してよいことを可能にする。このように、制限されない例として、「Ａ及びＢのうちの少なくとも１つ」（又は、同等に「Ａ又はＢの少なくとも１つ」、又は、同等に「Ａ及び／又はＢの少なくとも１つ」）は、一実施形態において、任意に、Ｂが存在せず（任意に、Ｂ以外の要素を含んでよい。）１よりも多いＡを含む少なくとも１つ、他の実施形態で、任意に、Ａが存在せず（任意に、Ａ以外の要素を含んでよい。）１よりも多いＢを含む少なくとも１つ、更なる他の実施形態で、任意に、１よりも多いＡを含む少なくとも１つ、及び、任意に、１よりも多いＢを含む（任意に他の要素を含んでよい。）少なくとも１つ等を表すことができる。
【００８７】
また、当然に、別段明示されない限り、１よりも多いステップ又は動作を含む本願で請求される如何なる方法においても、方法の他のステップ又は動作は、必ずしも、方法のステップ又は動作が挙げられている順序に制限されない。
【００８８】
特許請求の範囲及び上記明細書中記載において、「有する、含む、保持する、伴う、備える、持つ、から成る（comprising、including、carrying、having、containing、involving、holding、composed  of）」等の全ての移行句は、制限がない、すなわち、「含む」を意味するが、それに限定されないと解されるべきである。移行句「から成る（composed  of）」及び「本質的に〜から成る（consisting  essentially  of）」のみは、夫々、閉鎖的又は半閉鎖的な移行句である。
【図１】
0005536075.tif 000005
【図２】
0005536075.tif 000006
【図３】
0005536075.tif 000007
【図４Ａ】
0005536075.tif 000008
【図４Ｂ】
0005536075.tif 000009
【図４Ｃ】
0005536075.tif 000010
【図５】
0005536075.tif 000011
【図６Ａ】
0005536075.tif 000012
【図６Ｂ】
0005536075.tif 000013
【図７】
0005536075.tif 000014
【図８】
0005536075.tif 000015