(57)【要約】【課題】光源を駆動する回路および方法を提供すること。【解決手段】調光制御器は、光源の調光を制御するように第1のモードまたは第2のモードで動作する。電圧制御端子は、制御スイッチを制御するための駆動信号を供給する。前記調光制御器が前記第1のモードで動作するときに、前記駆動信号が、第1の状態および第2の状態で交互に前記制御スイッチを制御して、前記第1の光要素を通じて流れる第1の電流を目標レベルに調節する。前記調光制御器が前記第2のモードで動作するときに、前記駆動信号が、前記第2の状態で前記制御スイッチを制御して前記第1の電流を遮断する。前記調光制御器が前記第2のモードで動作するときに、高電圧端子は、前記制御回路および前記第2の光要素を通じて流れる電流を導通する。前記制御回路は、前記第2のモード中に前記第2の光要素を通じて流れる第2の電流を導通する。【選択図】図３
2014216320.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
調光制御器であって、
第1の光要素に結合する制御スイッチを制御するための駆動信号を供給するように構成される電圧制御端子であって、前記調光制御器が第1のモードで動作するときに、前記駆動信号が、第1の状態および第2の状態で交互に動作するように前記制御スイッチを制御して、前記第1の光要素を通じて流れる第1の電流を目標レベルに調節し、前記調光制御器が第2のモードで動作するときに、前記駆動信号が、前記第2の状態で動作するように前記制御スイッチを制御して、前記第1の電流を遮断する、電圧制御端子と、
制御回路を介して前記電圧制御端子に結合されると共に第2の光要素にも結合され、前記調光制御器が前記第2のモードで動作するときに前記制御回路および前記第2の光要素を通じて流れる電流を導通するように構成される高電圧端子と
を備え、
前記制御回路が、前記第2の光要素に結合し、前記第2のモードで動作中に前記第2の光要素を通じて流れる第2の電流を導通するように構成される調光制御器。
【請求項２】
前記調光制御器が前記第1のモードで動作するときに、前記第2の光要素を通じて流れる前記第2の電流が遮断され、前記第2の光要素が、前記制御回路によってオフにされる、請求項1に記載の調光制御器。
【請求項３】
前記制御回路が、前記第2の光要素に結合する抵抗器を含み、前記抵抗器の抵抗が、前記第2の電流によって決定される、請求項1に記載の調光制御器。
【請求項４】
前記制御回路が、前記抵抗器に結合するキャパシタをさらに含み、前記調光制御器が前記第1のモードで動作するときに、前記キャパシタが前記抵抗器を通じて放電し、前記キャパシタの静電容量が、前記第2の光要素を駆動させるように動作することができる閾値電圧によって決定される、請求項3に記載の調光制御器。
【請求項５】
前記制御回路が、前記第2の光要素に結合する抵抗器を含み、前記抵抗器が、前記高電圧端子を通じて流れる電流を制限するように構成される、請求項1に記載の調光制御器。
【請求項６】
前記電圧制御端子および前記高電圧端子に結合され、電源に結合する電源スイッチの動作を示すスイッチ監視信号を受け取るように構成される監視端子
をさらに備える、請求項1に記載の調光制御器。
【請求項７】
前記監視端子に結合され、前記スイッチ監視信号に応じて前記第1のモードおよび前記第2のモードから動作モードを選択するように構成される調光器と、
前記調光器に結合され、基準信号と前記第1の光要素を通る前記第1の電流を示す感知信号との比較によって誤差信号を発生させるように構成されると共に、前記調光器が前記第1のモードを選択するときに前記誤差信号と鋸歯状信号の比較の結果に基づいて前記駆動信号を発生させるようにさらに構成されるドライバと、
前記調光器に結合され、前記調光器が前記第2のモードを選択するときに前記第2の光要素をオンにし、前記調光器が前記第1のモードを選択するときに前記第2の光要素をオフにするように前記制御回路を制御するように構成される始動および低電圧ロックアウト(UVL)回路と
をさらに備える、請求項6に記載の調光制御器。
【請求項８】
前記第1のモードが選択されるときに、前記第1の光要素をオンにするために前記ドライバを有効にする第1の制御信号、および前記第2の光要素をオフにするために前記始動およびUVL回路を無効にする第2の制御信号が出力され、前記第2のモードが選択されるときに、前記第1の光要素をオフにするために前記ドライバを無効にする第1の制御信号、および前記第2の光要素をオンにするために前記始動およびUVL回路を有効にする第2の制御信号が出力される、請求項7に記載の調光制御器。
【請求項９】
前記調光器が、カウンタおよびモード選択ユニットをさらに備え、前記カウンタが、前記スイッチ監視信号に応じて変化する計数値を与えるように構成され、前記モード選択ユニットが、前記計数値に応じた前記動作モードを選択するように構成される、請求項7に記載の調光制御器。
【請求項１０】
前記スイッチ監視信号が、前記電源スイッチがオフ動作を行うことを示す場合、前記カウンタが、前記計数値を第1の値から第2の値へ変化させる、請求項9に記載の調光制御器。
【請求項１１】
前記第1の光要素および前記第2の光要素が、発光ダイオード(LED)列である、請求項1に記載の調光制御器。
【請求項１２】
電源スイッチの動作を示す調光要求信号を検出し、前記調光要求信号に応答して光源の調光を制御するように第1のモードおよび第2のモードから選択されるモードで動作するように構成される調光制御器であって、前記光源が第1の光要素および第2の光要素を含む調光制御器と、
前記調光制御器に結合され、前記調光制御器が前記第1のモードで動作するときに前記第1の光要素に電力を供給するように構成されるバックブースト電力変換器と、
前記調光制御器に結合され、前記調光制御器が前記第2のモードで動作するときに前記第2の光要素を電源オンするように制御するように構成される制御回路と
を備える電子システムであって、
前記第1のモードで動作中に、前記調光制御器が前記制御回路を制御して前記第2の光要素をオンにすると共に、前記第1の光要素を通じて流れる第1の電流を調節し、前記第2のモードで動作中に、前記調光制御器が、前記制御回路および前記第2の光要素を通じて流れる電流を導通して前記第2の光要素をオンにすると共に、前記第1の電流を遮断するように制御する電子システム。
【請求項１３】
前記制御回路が、前記第2の光要素に結合する抵抗器を含み、前記抵抗器の抵抗が、前記第2の光要素を通じて流れる第2の電流によって決定される、請求項12に記載の電子システム。
【請求項１４】
前記制御回路が、前記抵抗器に結合するキャパシタを含み、前記キャパシタの静電容量が、前記第2の光要素を駆動する閾値電圧によって決定される、請求項13に記載の電子システム。
【請求項１５】
前記第2の光要素の輝度が、前記第1の光要素の輝度とは異なる、請求項12に記載の電子システム。
【請求項１６】
前記第2の光要素の色が、前記第1の光要素の色とは異なる、請求項12に記載の電子システム。
【請求項１７】
前記制御回路が、前記第2の光要素に結合する抵抗器を含み、前記抵抗器が、前記調光制御器へ流れる電流を制限するように構成される、請求項12に記載の電子システム。
【請求項１８】
前記調光制御器が、
前記電源スイッチの導電状態を示すスイッチ監視信号を受け取るように構成されると共に、前記スイッチ監視信号に応じて前記調光要求信号を検出するようにさらに構成されるトリガ監視ユニットと、
前記トリガ監視ユニットに結合され、前記スイッチ監視信号に応じて前記第1のモードおよび前記第2のモードから前記調光制御器の動作モードを選択するように構成される調光器と、
前記調光器に結合され、前記調光器が前記第1のモードを選択するときに、第1の状態および第2の状態で交互に動作するように制御スイッチを制御して、前記第1の光要素を通じて流れる第1の電流を目標レベルに調節するように駆動信号を発生させるように構成されるドライバと、
前記調光器に結合され、前記調光器が前記第2のモードを選択するときに前記第2の光要素をオンにし、前記調光器が前記第1のモードを選択するときに前記第2の光要素をオフにするように構成される始動および低電圧ロックアウト(UVL)回路と
をさらに含む、請求項12に記載の電子システム。
【請求項１９】
前記調光器が、カウンタおよびモード選択ユニットをさらに含み、前記カウンタが、前記調光要求信号に応答して変化する計数値を与えるように構成され、前記モード選択ユニットが、前記計数値に応じて前記第1のモードおよび前記第2のモードから選択するように構成される、請求項18に記載の電子システム。
【請求項２０】
前記第1のモードを選択するとき、前記モード選択ユニットが、前記第1の光要素をオンにするように前記ドライバを有効にする第1の制御信号を出力すると共に、前記第2の光要素をオフにするために前記始動およびUVL回路を無効にする第2の制御信号も出力し、前記第2のモードを選択するときに、前記モード選択ユニットが、前記第1の光要素をオフにするために前記ドライバを無効にする第1の制御信号を出力すると共に、前記第2の光要素をオンにするために第2の制御信号も出力する、請求項19に記載の電子システム。
【請求項２１】
前記スイッチ監視信号が、前記電源スイッチがオフ動作を行うことを示す場合、前記トリガ監視ユニットが、前記調光要求信号を検出する、請求項18に記載の電子システム。
【請求項２２】
光源の電力を調節する方法であって、
電源に結合する電源スイッチの導電状態を示すスイッチ監視信号を受け取る段階と、
前記スイッチ監視信号に応じて、少なくとも第1のモードおよび第2のモードから動作モードを選択する段階と、
前記第1のモードが選択される場合、第1の状態および第2の状態で交互に動作するように制御スイッチを制御して、第1の光要素を通じて流れる第1の電流を目標電流に調節する段階と、
前記第1のモードが選択される場合、第2の光要素に結合する制御回路を動作させて前記第2の光要素を通じて流れる第2の電流を遮断する段階と、
前記第2のモードが選択される場合、前記第2の光要素を通じて流れる前記第2の電流を導通する段階と、
前記第2のモードが選択される場合、前記第1の光要素を通じて流れる前記第1の電流を遮断する段階と
を含む方法。
【請求項２３】
前記第1のモードが選択される場合、基準信号および前記第1の電流を示す感知信号を受け取る段階と、
前記第1のモードで動作して誤差信号を発生させるときに、前記感知信号および前記基準信号を比較する段階と、
前記第1のモードが選択される場合、前記誤差信号と鋸歯状信号を比較して、前記比較の結果に応じて駆動信号を発生させる段階と、
前記第1のモードが選択される場合、前記駆動信号を用いて前記第1の状態および前記第2の状態で交互に動作するように前記制御スイッチを制御する段階と、
前記第2のモードが前記第1の電流を遮断するように選択される場合、前記駆動信号を用いて前記第2の状態で動作するように前記制御スイッチを維持する段階と
をさらに含む、請求項22に記載の方法。
【請求項２４】
前記スイッチ監視信号が、前記電源スイッチがオフ動作を行うことを示す場合、計数値を第1の値から第2の値へ変化させる段階と、
前記計数値に応じて前記第1のモードおよび前記第2のモードから前記動作モードを選択する段階と
をさらに含む、請求項22に記載の方法。
【請求項２５】
前記第2のモードが選択されるときに、抵抗器を通じてキャパシタを放電して前記第2の光要素をオフにする段階をさらに含み、
前記キャパシタが、前記抵抗器および前記第2の光要素に並列に結合する、
請求項22に記載の方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
関連出願
本出願は、2012年7月26日に出願した「Circuits And Methods For Driving Light Sources」という名称の同時係属の米国特許出願13/559,451号の一部継続出願であり、それ自体は、2011年5月4日に出願した「Circuits And Methods For Driving Light Sources」という名称の同時係属の米国特許出願13/100,434号(現在、米国特許第8,339,067号)の一部継続出願であり、それ自体は、2009年3月31日に出願した「Driving Circuit with Continuous Dimming Function for Driving Light sources」という名称の米国特許出願12/415,028号(現在、米国特許第8,076,867号)一部継続出願であり、それ自体は、2008年12月12日に出願した「Driving Circuit with Dimming Controller for Driving Light Sources」という名称の米国特許出願12/316,480号の一部継続出願(現在、米国特許第8,044,608号)であり、参照により全体が完全に本明細書に組み込まれている。
【背景技術】
【０００２】
近年、発光ダイオード(LED)などの光源が、材料および製造プロセスの技術的進歩により改良されてきている。LEDは、比較的高い効率、長寿命、および鮮明な色を有し、自動車、コンピュータ、電気通信、軍事、および消費財などを含む様々な産業で使用することができる。一例は、電気フィラメントなどの従来の光源に代わるLEDを使用するLEDランプである。
【０００３】
図1は、従来のLED駆動回路100の概略図を示す。LED駆動回路100は、光源としてLED列106を利用する。LED列106は、直列に接続される一群のLEDを含む。電力変換器102は、LED列106に電力を供給するために、入力電圧Vinを所望の出力DC電圧Voutに変換する。LED駆動回路100に結合するスイッチ104は、LED列106への入力電圧Vinを有効または無効にすることができ、したがって、LEDランプの電源を投入または遮断することができる。電力変換器102は、電流検知抵抗器Rsenからフィードバック信号を受け取り、LED列106に所望の光出力を発生させるように出力電圧Voutを調節する。この解決法の欠点の1つは、所望の光出力が予め定められていることである。動作中、LED列106の光出力は、所定のレベルに設定され、ユーザにより調節することができない。
【０００４】
図2は、別の従来のLED駆動回路200の概略図を示す。電力変換器102は、LED列106に電力を供給するために、入力電圧Vinを所望の出力DC電圧Voutに変換する。LED駆動回路200に結合するスイッチ104は、LED列106への入力電圧Vinを有効または無効にすることができ、したがって、LEDランプの電源を投入または遮断することができる。LED列106は、線形LED電流調整器208に結合する。線形LED電流調整器208内の演算増幅器210は、基準信号REFと、電流検知抵抗器Rsenからの電流監視信号とを比較し、制御信号を発生させて、トランジスタQ1の抵抗値を線形モードで調節する。したがって、LED列106を通過するLED電流は、それに応じて調節することができる。この解決法では、LED列106の光出力を制御するために、ユーザは、遠隔制御信号を受け取ることができる、ボタンまたはスイッチを調節する特別設計のスイッチなどの専用の装置を使用して、基準信号REFを調節する必要がある可能性がある。
【発明の概要】
【課題を解決するための手段】
【０００５】
一実施形態では、調光制御器は、光源の調光を制御するように第1のモードまたは第2のモードで動作することができる。調光制御器は、電圧制御端子および高電圧端子を含むことができる。この電圧制御端子は、第1の光要素に結合する制御スイッチを制御するための駆動信号を供給し、調光制御器が第1のモードで動作するときに、駆動信号が、第1の状態および第2の状態で交互に動作するように制御スイッチを制御して第1の光要素を通じて流れる第1の電流を目標レベルに調節し、調光制御器が第2のモードで動作するときに、駆動信号が、第2の状態で動作するように制御スイッチを制御して第1の電流を遮断する。高電圧端子は、電圧制御端子に結合し、制御回路を介して第2の光要素にも結合し、調光制御器が第2のモードで動作するときに制御回路および第2の光要素を通じて流れる電流を導通し、制御回路は、第2の光要素に結合し、第2のモードで動作中に第2の光要素を通じて流れる第2の電流を導通する。
【０００６】
特許請求する対象の実施形態の特徴および利点は、同様の番号が同様の部品を示す図面を参照して、以下の詳細な説明を読み進めると、明らかになるであろう。
【図面の簡単な説明】
【０００７】
【図１】従来のLED駆動回路の概略図である。
【図２】別の従来のLED駆動回路の概略図である。
【図３】本発明の一実施形態による、光源駆動回路のブロック図である。
【図４】本発明の一実施形態による、光源駆動回路の概略図である。
【図５】本発明の一実施形態による、図4の調光制御器の構成を示す図である。
【図６】本発明の一実施形態による、アナログ調光モードにおける信号波形を示す図である。
【図７】本発明の一実施形態による、バースト調光モードにおける信号波形を示す図である。
【図８】本発明の一実施形態による、図5の調光制御器を含む光源駆動回路の動作を示す図である。
【図９】本発明の一実施形態による、光源の電力を調節する方法のフローチャートである。
【図１０】本発明の一実施形態による、光源駆動回路の概略図である。
【図１１】本発明の一実施形態による、図10の調光制御器の構成を示す図である。
【図１２】本発明の一実施形態による、図11の調光制御器を含む光源駆動回路の動作を示す図である。
【図１３】本発明の一実施形態による、光源の電力を調節する方法のフローチャートである。
【図１４Ａ】本発明の一実施形態による、光源駆動回路の概略図の例である。
【図１４Ｂ】本発明の一実施形態による、図14Aの電源スイッチの例である。
【図１５】本発明の一実施形態による、図14Aの調光制御器の構成の例である。
【図１６】本発明の一実施形態による、図15の調光制御器を含む光源駆動回路の動作を示す図の例である。
【図１７】本発明の一実施形態による、図15の調光制御器を含む光源駆動回路の動作を示す図の別の例である。
【図１８】本発明の一実施形態による、光源の電力を調節する方法のフローチャートである。
【図１９】本発明の一実施形態における、光源駆動回路の概略図の例である。
【図２０】本発明の一実施形態における、図19の調光制御器の構成の例である。
【図２１】本発明の一実施形態における、調光制御器を含む光源駆動回路の動作を示す図の例である。
【図２２】本発明の一実施形態における、光源の電力を調節する方法のフローチャートである。
【図２３Ａ】本発明の一実施形態における、光源駆動回路ブロック図である。
【図２３Ｂ】本発明の一実施形態における、光源駆動回路の概略図の例である。
【図２４】本発明の一実施形態における、図23Bの調光制御器の構成の例である。
【図２５】本発明の一実施形態における、調光制御器を含む光源駆動回路の動作を示す図の一例である。
【図２６】本発明の一実施形態における、光源の電力を調節する方法のフローチャートである。
【発明を実施するための形態】
【０００８】
ここで、本発明の実施形態の詳細に言及する。本発明をこれらの実施形態に関して説明するとき、それらは、本発明をこれらの実施形態に限定することを目的とするものでないことが理解されよう。逆に、本発明は、添付の特許請求の範囲により規定される本発明の技術的思想および範囲内に含むことができる、代替形態、変更形態、および均等なものを保護することを目的とする。
【０００９】
さらに、本発明の以下の詳細な説明では、本発明の完全な理解をもたらすために、多くの具体的な詳細を説明する。しかし、これらの具体的な詳細がなくとも本発明を実施することができることが当業者には理解されよう。他の例では、周知の方法、手順、素子、および回路は、本発明の態様を不必要に不明瞭にしないように、詳細に説明しない。
【００１０】
図3は、本発明の一実施形態による、光源駆動回路300のブロック図の例を示す。一実施形態では、電源Vinと光源駆動回路300との間に結合する電源スイッチ304は、電源を光源駆動回路300に選択的に結合するように動作することができる。光源駆動回路300は、電源からのAC入力電圧VinをDC電圧Voutに変換するAC/DC変換器306と、LED列312に調整済電力を供給する、AC/DC変換器306に結合する電力変換器310と、電源スイッチ304の動作を示すスイッチ監視信号を受け取り、スイッチ監視信号に応じて電力変換器310からの調整済電力を調節する、電力変換器310に結合する調光制御器308と、LED列312を通過するLED電流を検知する電流センサ314とを含む。一実施形態では、電源スイッチ304は壁に取り付けられるオン／オフスイッチとすることができる。
【００１１】
動作中、AC/DC変換器306は、入力AC電圧Vinを出力DC電圧Voutに変換する。電力変換器310は、DC電圧Voutを受け取り、LED列312に調整済電力を供給する。電流センサ314は、LED列312を通過するLED電流のレベルを示す電流監視信号を発生させる。調光制御器308は、電源スイッチ304の動作を監視し、電流センサ314から電流監視信号を受け取り、電源スイッチ304の動作に応答して電力変換器310を制御し、LED列312の電力を調節するように動作することができる。一実施形態では、調光制御器308は、アナログ調光モードで動作し、LED電流のピーク値を示す基準信号を調節することにより、LED列312の電力を調節する。別の実施形態では、調光制御器308は、バースト調光モードで動作し、パルス幅変調(PWM)信号のデューティサイクルを調節することにより、LED列312の電力を調節する。LED列312の電力を調節することにより、LED列312の光出力は、それに応じて調節することができる。
【００１２】
図4は、本発明の一実施形態による、光源駆動回路400の概略図の例を示す。図4を図3と組み合わせて説明する。図3と同じ符号の要素は、同様の機能を有し、ここでは詳細に説明しない。
【００１３】
光源駆動回路400は、電源に結合し、電源から電力を受け取り、調整済電力をLED列312に供給するためにLED列312に結合する、電力変換器310(図3に示す)を含む。図4の例では、電力変換器310は、インダクタL1、ダイオードD4、および制御スイッチQ16を含むバック変換器とすることができる。図4に示す実施形態では、制御スイッチQ16は、調光制御器308の外側に実装される。別の実施形態では、制御スイッチQ16は、調光制御器308に内蔵することができる。
【００１４】
調光制御器308は、電源Vinと光源駆動回路400との間に結合する電源スイッチ304などの電源スイッチの動作を示すスイッチ監視信号を受け取り、スイッチ監視信号に応じてLED列312と直列に結合する制御スイッチQ16を制御することにより、電力変換器310(インダクタL1、ダイオードD4、および制御スイッチQ16を含む)からの調整済電力を調節するように動作することができる。光源駆動回路400は、AC入力電圧VinをDC出力電圧Voutに変換するAC/DC変換器306と、LED列312を通過するLED電流を検知する電流センサ314とをさらに含むことができる。図4の例では、AC/DC変換器306は、ダイオードD1、D2、D7、およびD8を含むブリッジ整流器とすることができる。電流センサ314は、電流検知抵抗器R5を含むことができる。
【００１５】
一実施形態では、調光制御器308の端子は、HV_GATE、SEL、CLK、RT、VDD、CTRL、MON、およびGNDを含むことができる。端子HV_GATEは、LED列312に結合するスイッチQ27のON/OFF状態などの導電状態を制御するために、抵抗器R15を通してスイッチQ27に結合する。コンデンサC11は、スイッチQ27のゲート電圧を調整するために、端子HV_GATEとグランドとの間に結合する。
【００１６】
ユーザは、端子SELを抵抗器R4を通してグランドに結合することにより(図4に示すように)、または端子SELをグランドに直接結合することにより、アナログ調光モードまたはバースト調光モードなどの調光モードを選択することができる。
【００１７】
端子CLKは、抵抗器R3を通してAC/DC変換器306に結合し、抵抗器R6を通してグランドに結合する。端子CLKは、電源スイッチ304の動作を示すスイッチ監視信号を受け取ることができる。一実施形態では、スイッチ監視信号は、抵抗器R3と抵抗器R6との間の共通ノードにおいて発生することができる。コンデンサC12は、不要なノイズをフィルタリングするために、抵抗器R6に並列に結合する。端子RTは、調光制御器308により発生するパルス信号の周波数を決定するために、抵抗器R7を通してグランドに結合する。
【００１８】
端子VDDは、電力を調光制御器308に供給するために、ダイオードD9を通してスイッチQ27に結合する。一実施形態では、端子VDDとグランドとの間に結合するコンデンサC10などのエネルギー貯蔵ユニットは、電源スイッチ304をオフにするとき、調光制御器308に電力を供給することができる。代替的実施形態では、エネルギー貯蔵ユニットは、調光制御器308に内蔵することができる。端子GNDは、グランドに結合する。
【００１９】
端子CTRLは、制御スイッチQ16に結合する。制御スイッチQ16は、LED列312およびスイッチQ27に直列に結合し、電流検知抵抗器R5を通してグランドに結合する。調光制御器308は、端子CTRLを介して制御信号を使用し、制御スイッチQ16のオンおよびオフ状態などの導電状態を制御することにより、電力変換器310からの調整済電力を調節するように動作することができる。端子MONは、LED列312を通過するLED電流を示す電流監視信号を受け取るために、電流検知抵抗器R5に結合する。スイッチQ27をオンにするとき、調光制御器308は、制御スイッチQ16を制御することにより、LED列312を通過してグランドに至るLED電流を調節することができる。
【００２０】
動作中、電源スイッチ304をオンにするとき、AC/DC変換器306は、入力AC電圧VinをDC電圧Voutに変換する。端子HV_GATEにおける所定の電圧が、抵抗器R15を通してスイッチQ27に供給され、その結果、スイッチQ27をオンにする。
【００２１】
調光制御器308が制御スイッチQ16をオンにするとき、DC電圧Voutは、LED列312に電力を供給し、インダクタL1を充電する。LED電流は、インダクタL1、LED列312、スイッチQ27、制御スイッチQ16、電流検知抵抗器R5を通過してグランドに至る。調光制御器308が制御スイッチQ16をオフにするとき、LED電流は、インダクタL1、LED列312、およびダイオードD4を通過する。インダクタL1は、LED列312に電力を供給するように放電する。したがって、調光制御器308は、制御スイッチQ16を制御することにより、電力変換器310からの調整済電力を調節することができる。
【００２２】
電源スイッチ304をオフにするとき、コンデンサC10は、調光制御器308に電力を供給するように放電する。抵抗器R6の両端の電圧は、零まで降下し、したがって、電源スイッチ304の電源遮断動作を示すスイッチ監視信号は、端子CLKを通して調光制御器308により検出することができる。同様に、電源スイッチ304をオンにするとき、抵抗器R6の両端の電圧は、所定の電圧まで上昇し、したがって、電源スイッチ304の電源投入動作を示すスイッチ監視信号は、端子CLKを通して調光制御器308により検出することができる。電源遮断動作が検出されると、調光制御器308は、端子HV_GATEにおける電圧を零まで引くことにより、スイッチQ27をオフにすることができ、インダクタL1が放電を完了した後、LED列312への電源を遮断するようにすることができる。電源遮断動作に応答して、調光制御器308は、LED列312の目標光出力を示す基準信号を調節することができる。したがって、次に、電源スイッチ304をオンにするとき、LED列312は、調節済目標光出力に応じて光出力を発生させることができる。言い換えれば、LED列312の光出力は、電源スイッチ304の電源遮断動作に応答して、調光制御器308により調節することができる。
【００２３】
図5は、本発明の一実施形態による、図4の調光制御器308の構成の例を示す。図5を図4と組み合わせて説明する。図4と同じ符号の要素は、同様の機能を有し、ここでは詳細に説明しない。
【００２４】
調光制御器308は、トリガ監視ユニット506、調光器502、およびパルス信号発生器504を含む。トリガ監視ユニット506は、ツェナダイオードZD1を通してグランドに結合する。トリガ監視ユニット506は、端子CLKを通して外部電源スイッチ304の動作を示すスイッチ監視信号を受け取ることができ、外部電源スイッチ304の動作が端子CLKにおいて検出されると、カウンタ526を駆動する駆動信号を発生させることができる。トリガ監視ユニット506は、スイッチQ27の導電状態を制御するようにさらに動作することができる。調光器502は、基準信号REFを発生させ、LED列312の電力をアナログ調光モードで調節するか、または制御信号538を発生させ、PWM信号PWM1のデューティサイクルを調節して、LED列312の電力を調節するように動作することができる。パルス信号発生器504は、制御スイッチQ16をオンにすることができるパルス信号を発生させるように動作することができる。調光制御器308は、異なる電力状態に応じて調光制御器308の1つまたは複数の素子に選択的に電源投入するために、端子VDDに結合する始動および低電圧ロックアウト(UVL)回路508をさらに含むことができる。
【００２５】
一実施形態では、始動および低電圧ロックアウト回路508は、端子VDDにおける電圧が第1の所定の電圧よりも大きいとき、調光制御器308の全ての素子に電源投入するように動作することができる。電源スイッチ304をオフにするとき、始動および低電圧ロックアウト回路508は、端子VDDにおける電圧が第2の所定の電圧よりも小さければ、エネルギーを節約するために、トリガ監視ユニット506および調光器502を除いて調光制御器308の他の素子を電源遮断するように動作することができる。始動および低電圧ロックアウト回路508は、端子VDDにおける電圧が第3の所定の電圧よりも小さいとき、トリガ監視ユニット506および調光器502を電源遮断するようにさらに動作することができる。一実施形態では、第1の所定の電圧は、第2の所定の電圧よりも大きく、第2の所定の電圧は、第3の所定の電圧よりも大きい。調光制御器308には、端子VDDを通してコンデンサC10により電力を供給することができるので、トリガ監視ユニット506および調光器502は、電源スイッチ304をオフにした後、依然として所定の時間の間動作することができる。
【００２６】
調光制御器308では、端子SELは、電流源532に結合する。ユーザは、端子SELを設定することにより、例えば、端子SELをグランドに直接結合するか、または抵抗器を介して端子SELをグランドに結合することにより、調光モードを選択することができる。一実施形態では、調光モードは、端子SELにおける電圧を測定することにより決定することができる。端子SELがグランドに直接結合するとき、端子SELにおける電圧は、ほぼ零に等しい。次に、制御回路は、スイッチ540をオンにし、スイッチ541をオフにし、スイッチ542をオフにすることができる。したがって、調光制御器308は、アナログ調光モードで動作することができ、基準信号REFを調節することにより、LED列312(図4に示す)の電力を調節することができる。一実施形態では、端子SELが、所定の抵抗値を有する抵抗器R4(図4に示す)を介してグランドに結合するとき、端子SELにおける電圧は、零よりも大きくすることができる。次に、制御回路は、スイッチ540をオフにし、スイッチ541をオンにし、スイッチ542をオンにすることができる。したがって、調光制御器308は、バースト調光モードで動作することができ、PWM信号PWM1のデューティサイクルを調節することにより、LED列312(図4に示す)の電力を調節することができる。言い換えれば、異なる調光モードは、スイッチ540、スイッチ541、およびスイッチ542のON/OFF状態を制御することにより、選択することができる。スイッチ540、スイッチ541、およびスイッチ542のON/OFF状態は、端子SELにおける電圧により決定することができる。
【００２７】
パルス信号発生器504は、制御スイッチQ16をオンにすることができるパルス信号536を発生させるために、端子RTおよび抵抗器R7を通してグランドに結合する。パルス信号発生器504は、異なる構成を有することができ、図5の例に示す構成に限定されない。
【００２８】
パルス信号発生器504では、演算増幅器510の非反転入力は、所定の電圧V1を受け取る。したがって、演算増幅器510の反転入力の電圧は、V1にすることができる。電流IRTは、端子RTおよび抵抗器R7を通過してグランドに至る。MOSFET514およびMOSFET515を通過する電流I1は、IRTに等しい。MOSFET514およびMOSFET512が電流ミラーを構成するので、MOSFET512を通過する電流I2も、IRTにほぼ等しい。比較器516の出力および比較器518の出力は、それぞれ、SRフリップフロップ520のS入力およびR入力に結合する。比較器516の反転入力は、所定の電圧V2を受け取る。比較器518の非反転入力は、所定の電圧V3を受け取る。一実施形態では、V2は、V3よりも大きく、V3は、零よりも大きい。コンデンサC4は、MOSFET512とグランドとの間に結合し、比較器516の非反転入力と比較器518の反転入力との間の共通ノードに結合する一方の側を有する。SRフリップフロップ520のQ出力は、スイッチQ15およびSRフリップフロップ522のS入力に結合する。スイッチQ15は、コンデンサC4に並列に結合する。スイッチQ15のON/OFF状態などの導電状態は、SRフリップフロップ520のQ出力により決定することができる。
【００２９】
最初に、コンデンサC4の両端の電圧は、V3よりも小さい零にほぼ等しい。したがって、SRフリップフロップ520のR入力は、比較器518の出力からデジタル1を受け取る。SRフリップフロップ520のQ出力が、デジタル0に設定され、それがスイッチQ15をオフにする。スイッチQ15をオフにするとき、コンデンサC4がI2により充電されるので、コンデンサC4の両端の電圧が増加する。C4の両端の電圧がV2よりも大きいとき、SRフリップフロップ520のS入力は、比較器516の出力からデジタル1を受け取る。SRフリップフロップ520のQ出力が、デジタル1に設定され、それがスイッチQ15をオンにする。スイッチQ15をオンにするとき、コンデンサC4がスイッチQ15を通して放電するので、C4の両端の電圧が減少する。コンデンサC4の両端の電圧がV3を下回るまで降下するとき、比較器518は、デジタル1を出力し、SRフリップフロップ520のQ出力は、デジタル0に設定され、それがスイッチQ15をオフにする。次に、コンデンサC4は、再びI2により充電される。したがって、上述のプロセスを通して、パルス信号発生器504は、SRフリップフロップ520のQ出力における一連のパルスを含むパルス信号536を発生させることができる。パルス信号536は、SRフリップフロップ522のS入力に送出される。
【００３０】
トリガ監視ユニット506は、端子CLKを通して電源スイッチ304の動作を監視するように動作することができ、電源スイッチ304の動作が端子CLKにおいて検出されるとき、カウンタ526を駆動する駆動信号を発生させるように動作することができる。一実施形態では、電源スイッチ304をオンにするとき、端子CLKにおける電圧は、抵抗器R6(図4に示す)の両端の電圧に等しいレベルまで上昇する。電源スイッチ304をオフにするとき、端子CLKにおける電圧は、零まで降下する。したがって、電源スイッチ304の動作を示すスイッチ監視信号は、端子CLKにおいて検出することができる。一実施形態では、トリガ監視ユニット506は、電源遮断動作が端子CLKにおいて検出されるとき、駆動信号を発生させる。
【００３１】
トリガ監視ユニット506は、端子HV_GATEを通してスイッチQ27の導電状態を制御するようにさらに動作することができる。電源スイッチ304をオンにするとき、ツェナダイオードZD1の両端のブレークダウン電圧が、抵抗器R3を通してスイッチQ27に印加される。したがって、スイッチQ27をオンにすることができる。トリガ監視ユニット506は、端子HV_GATEにおける電圧を零まで引くことにより、スイッチQ27をオフにすることができる。一実施形態では、トリガ監視ユニット506は、電源スイッチ304の電源遮断動作が端子CLKにおいて検出されるとき、スイッチQ27をオフにし、電源スイッチ304の電源投入動作が端子CLKにおいて検出されるとき、スイッチQ27をオンにする。
【００３２】
一実施形態では、調光器502は、電源スイッチ304の動作を計数する、トリガ監視ユニット506に結合するカウンタ526と、カウンタ526に結合するデジタルアナログ変換器(D/A変換器)528とを含む。調光器502は、D/A変換器528に結合するPWM発生器530をさらに含むことができる。カウンタ526は、トリガ監視ユニット506により発生する駆動信号によって駆動することができる。より具体的には、一実施形態では、電源スイッチ304をオフにするとき、トリガ監視ユニット506は、端子CLKにおける電圧の負のエッジを検出し、駆動信号を発生させる。カウンタ526の計数値は、駆動信号に応答して、例えば1だけ増加することができる。D/A変換器528は、カウンタ526からの計数値を読み、計数値に基づいて調光信号(例えば制御信号538または基準信号REF)を発生させる。調光信号は、電力変換器310の目標電力レベルを調節するのに使用することができ、次に、LED列312の光出力を調節することができる。
【００３３】
バースト調光モードでは、スイッチ540をオフにし、スイッチ541およびスイッチ542をオンにする。比較器534の反転入力は、所定のほぼ一定の電圧を有するDC信号とすることができる基準信号REF1を受け取る。電圧REF1は、LED電流のピーク値を決定することができ、次に、LED列312の最大光出力を決定することができる。調光信号は、PWM信号PWM1のデューティサイクルを調節するために、PWM発生器530に印加される制御信号538とすることができる。PWM1のデューティサイクルを調節することにより、LED列312の光出力は、REF1により決定される最大光出力と同程度の大きさに調節することができる。例えば、PWM1が100%のデューティサイクルを有するとき、LED列312は、最大光出力を有することができる。PWM1のデューティサイクルが100%未満であるとき、LED列312は、最大光出力よりも低い光出力を有することができる。
【００３４】
アナログ調光モードでは、スイッチ540をオンにし、スイッチ541およびスイッチ542をオフにし、調光信号は、調節可能な電圧を有するアナログ基準信号REFとすることができる。D/A変換器528は、カウンタ526の計数値に応じて、基準信号REFの電圧を調節することができる。REFの電圧は、LED電流のピーク値を決定することができ、次に、LED電流の平均値を決定することができる。したがって、LED列312の光出力は、基準信号REFを調節することにより、調節することができる。
【００３５】
一実施形態では、D/A変換器528は、計数値の増加に応答してREFの電圧を減少させることができる。例えば、計数値が0であるとき、D/A変換器528は、電圧V4を有するように基準信号REFを調節する。電源スイッチ304の電源遮断動作がトリガ監視ユニット506により端子CLKにおいて検出されるとき、計数値が1に増加すれば、D/A変換器528は、V4未満の電圧V5を有するように基準信号REFを調節する。さらに別の実施形態では、D/A変換器528は、計数値の増加に応答してREFの電圧を増加させることができる。
【００３６】
一実施形態では、カウンタ526がその最大計数値に達した後、計数値は、零にリセットされる。例えば、カウンタ526が2ビットカウンタであるとき、計数値は、0から1、2、3まで増加し、次に4つの電源遮断動作が検出された後、零に戻る。したがって、LED列312の光出力は、第1のレベルから第2のレベル、次に第3のレベル、次に第4のレベルまで調節され、次に第1のレベルに戻ることができる。
【００３７】
比較器534の反転入力は、基準信号REFおよび基準信号REF1を選択的に受け取ることができる。例えば、比較器534の反転入力は、アナログ調光モードではスイッチ540を通して基準信号REFを受け取り、バースト調光モードではスイッチ541を通して基準信号REF1を受け取る。比較器534の非反転入力は、電流検知抵抗器R5から電流監視信号SENを受け取るために、端子MONを通して抵抗器R5に結合する。電流監視信号SENの電圧は、スイッチQ27および制御スイッチQ16をオンにするとき、LED列312を通過するLED電流を示すことができる。
【００３８】
比較器534の出力は、SRフリップフロップ522のR入力に結合する。SRフリップフロップ522のQ出力は、ANDゲート524に結合する。PWM発生器530により発生するPWM信号PWM1が、ANDゲート524に印加される。ANDゲート524は、制御信号を出力し、端子CTRLを通して制御スイッチQ16を制御する。
【００３９】
アナログ調光モードが選択されるとき、スイッチ540をオンにし、スイッチ541および542をオフにする。制御スイッチQ16は、SRフリップフロップ522により制御される。動作中、電源スイッチ304をオンにするとき、ツェナダイオードZD1の両端のブレークダウン電圧は、スイッチQ27をオンにする。SRフリップフロップ522は、パルス発生器504により発生するパルス信号536に応答して、Q出力でデジタル1を発生させ、制御スイッチQ16をオンにする。LED電流は、インダクタL1、LED列312、スイッチQ27、制御スイッチQ16、電流検知抵抗器R5を通過してグランドに至る。インダクタがLED電流の急激な変化に抵抗するので、LED電流は、徐々に増加する。その結果、電流検知抵抗器R5の両端の電圧、すなわち、電流監視信号SENの電圧は、増加することができる。SENの電圧が基準信号REFの電圧よりも大きいとき、比較器534は、SRフリップフロップ522のR入力においてデジタル1を発生させ、その結果、SRフリップフロップ522がデジタル0を発生させて、制御スイッチQ16をオフにする。制御スイッチQ16をオフにした後、インダクタL1は、放電してLED列312に電力を供給する。インダクタL1、LED列312、およびダイオードD4を通過するLED電流は、徐々に減少する。SRフリップフロップ522がS入力において再びパルスを受け取るとき、制御スイッチQ16をオンにし、その際、LED電流は、再び電流検知抵抗器R5を通過してグランドに至る。電流監視信号SENの電圧が基準信号REFの電圧よりも大きいとき、SRフリップフロップ522により制御スイッチQ16をオフにする。上述のように、基準信号REFは、LED電流のピーク値を決定し、次に、LED列312の光出力を決定することができる。基準信号REFを調節することにより、LED列312の光出力を調節することができる。
【００４０】
アナログ調光モードでは、電源スイッチ304をオフにするとき、コンデンサC10(図4に示す)は、放電して調光制御器308に電力を供給する。トリガ監視ユニット506が端子CLKにおいて電源スイッチ304の電源遮断動作を検出するとき、カウンタ526の計数値は、1だけ増加することができる。トリガ監視ユニット506は、電源スイッチ304の電源遮断動作に応答してスイッチQ27をオフにすることができる。D/A変換器528は、計数値の変化に応答して基準信号REFの電圧を第1のレベルから第2のレベルに調節することができる。したがって、電源スイッチ304をオンにするとき、LED列312の光出力は、調節済基準信号REFに応じて調節することができる。
【００４１】
バースト調光モードが選択されるとき、スイッチ540をオフにし、スイッチ541および542をオンにする。比較器534の反転入力は、所定の電圧を有する基準信号REF1を受け取る。制御スイッチQ16は、ANDゲート524を通してSRフリップフロップ522およびPWM信号PWM1の両方により制御される。基準信号REF1は、LED電流のピーク値を決定し、次に、LED列312の最大光出力を決定することができる。PWM信号PWM1のデューティサイクルは、制御スイッチQ16のオン/オフ時間を決定することができる。PWM信号PWM1が論理1であるとき、制御スイッチQ16の導電状態は、SRフリップフロップ522のQ出力により決定される。PWM信号PWM1が論理0であるとき、制御スイッチQ16をオフにする。PWM信号PWM1のデューティサイクルを調節することにより、それに応じて、LED列312の電力を調節することができる。したがって、基準信号REF1とPWM信号PWM1との組合せは、LED列312の光出力を決定することができる。
【００４２】
バースト調光モードでは、電源スイッチ304をオフにするとき、電源スイッチ304の電源遮断動作は、端子CLKにおいてトリガ監視ユニット506により検出することができる。トリガ監視ユニット506は、スイッチQ27をオフにし、駆動信号を発生させる。カウンタ526の計数値は、駆動信号に応答して、例えば1だけ増加することができる。D/A変換器528は、制御信号538を発生させて、PWM信号PWM1のデューティサイクルを第1のレベルから第2のレベルに調節することができる。したがって、次に、電源スイッチ304をオンにするとき、LED列312の光出力は、基準信号REF1およびPWM信号PWM1により決定される目標光出力に追随するように調節することができる。
【００４３】
図6は、アナログ調光モードにおける、LED列312を通過するLED電流602の信号波形、パルス信号536の信号波形、SRフリップフロップ522の出力を示すV522の信号波形、ANDゲート524の出力を示すV524の信号波形、および制御スイッチQ16のON/OFF状態の例を示す。図6を図4および図5と組み合わせて説明する。
【００４４】
動作中、パルス信号発生器504は、パルス信号536を発生させる。SRフリップフロップ522は、パルス信号536の各パルスに応答してQ出力においてデジタル1を発生させる。SRフリップフロップ522のQ出力がデジタル1であるとき、制御スイッチQ16をオンにする。制御スイッチQ16をオンにするとき、インダクタL1はランプアップ(ramp up)し、LED電流602は増加する。LED電流602がピーク値Imaxに達するとき、それは、電流監視信号SENの電圧が基準信号REFの電圧にほぼ等しいことを意味し、比較器534が、SRフリップフロップ522のR入力においてデジタル1を発生させ、その結果、SRフリップフロップ522は、Q出力においてデジタル0を発生させる。SRフリップフロップ522のQ出力がデジタル0であるとき、制御スイッチQ16をオフにする。制御スイッチQ16をオフにするとき、インダクタL1は、放電してLED列312に電力を供給し、LED電流602は減少する。このアナログ調光モードでは、基準信号REFを調節することにより、それに応じて、平均LED電流を調節することができ、したがって、LED列312の光出力を調節することができる。
【００４５】
図7は、バースト調光モードにおける、LED列312を通過するLED電流602の信号波形、パルス信号536の信号波形、SRフリップフロップ522の出力を示すV522の信号波形、ANDゲート524の出力を示すV524の信号波形、制御スイッチQ16のON/OFF状態、およびPWM信号PWM1の信号波形の例を示す。図7を図4および図5と組み合わせて説明する。
【００４６】
PWM1がデジタル1であるとき、LED電流602、パルス信号536、V522、V524、およびスイッチQ1のON/OFF状態の間の関係は、図6に示す関係と同様である。PWM1がデジタル0であるとき、ANDゲート524の出力は、デジタル0に変化する。したがって、制御スイッチQ16をオフにし、LED電流602は減少する。PWM1が十分長くデジタル0を保持するとき、LED電流602は、零まで降下する可能性がある。バースト調光モードでは、PWM1のデューティサイクルを調節することにより、それに応じて、平均LED電流を調節することができ、したがって、LED列312の光出力を調節することができる。
【００４７】
図8は、本発明の一実施形態による、図5の調光制御器を含む光源駆動回路の動作を示す図の例を示す。図8を図5と組み合わせて説明する。
【００４８】
図8に示す例では、電源スイッチ304の電源遮断動作がトリガ監視ユニット506により検出されるたびに、カウンタ526の計数値は、1だけ増加する。カウンタ526は、最大計数値3を有する2ビットカウンタとすることができる。
【００４９】
アナログ調光モードでは、D/A変換器528は、カウンタ526から計数値を読み、計数値の増加に応答して基準信号REFの電圧を減少させる。REFの電圧は、LED電流のピーク値Imaxを決定することができ、次に、LED電流の平均値を決定することができる。バースト調光モードでは、D/A変換器528は、カウンタ526から計数値を読み、計数値の増加に応答してPWM信号PWM1のデューティサイクルを減少させる(例えば毎回25%減少させる)。カウンタ526は、その最大計数値(例えば3)に達した後、リセットされる。
【００５０】
図9は、本発明の一実施形態による、光源の出力を調節する方法のフローチャート900を示す。図9を図4および図5と組み合わせて説明する。
【００５１】
ブロック902では、LED列312などの光源は、電力変換器310などの電力変換器からの調整済電力により電力を供給される。ブロック904では、例えば調光制御器308により、スイッチ監視信号を受け取ることができる。スイッチ監視信号は、電源と電力変換器との間に結合する電源スイッチ304などの電源スイッチの動作を示すことができる。ブロック906では、スイッチ監視信号に応じて、調光信号が発生する。ブロック908では、制御スイッチQ16などの光源と直列に結合するスイッチは、電力変換器からの調整済電力を調節するように、調光信号に応じて制御される。一実施形態において、アナログ調光モードでは、電力変換器からの調整済電力は、調光信号と、光源からの光源電流を示すフィードバック電流監視信号とを比較することにより調節することができる。別の実施形態において、バースト調光モードでは、電力変換器からの調整済電力は、調光信号によりPWM信号のデューティサイクルを制御することによって調節することができる。
【００５２】
したがって、本発明による実施形態は、壁に取り付けられるオン/オフスイッチなどの電源スイッチの動作を示すスイッチ監視信号に応じて光源の電力を調節することができる光源駆動回路を提供する。電力変換器により供給される光源の電力は、調光制御器により、光源と直列に結合するスイッチを制御することによって調節することができる。有利なことに、上述のように、ユーザは、共通のオン/オフ電源スイッチの動作(例えば電源遮断動作)を通して光源の光出力を調節することができる。したがって、外部調光器または調節ボタン付の特別設計スイッチなどの調光用の追加装置を回避することができ、コストを低減することができる。
【００５３】
図10は、本発明の一実施形態による、光源駆動回路1000の概略図の例を示す。図10を図3と組み合わせて説明する。図3および図4と同じ符号の要素は、同様の機能を有する。
【００５４】
光源駆動回路1000は、電源から電力を受け取り、LED列312に調整済電力を供給する、電源およびLED列312に結合する電力変換器310を含む。調光制御器1008は、端子CLKにおける電圧を監視することにより、電源と光源駆動回路1000との間に結合する電源スイッチ304を監視するように動作することができる。調光制御器1008は、電源スイッチ304の第1の組の動作を示す調光要求信号を受け取り、電源スイッチ304の第2の組の動作を示す調光終了信号を受け取るように動作することができる。調光制御器1008は、端子CLKを介して調光要求信号および調光終了信号を受け取ることができる。調光制御器1008は、調光要求信号を受け取るとき、電力変換器310からの調整済電力を連続的に調節し、調光終了信号を受け取るとき、電力変換器310からの調整済電力の調節を中止するようにさらに動作することができる。言い換えれば、調光制御器1008は、電源スイッチ304の第1の組の動作を検出すると、電源スイッチ304の第2の組の動作を検出するまで、電力変換器310からの電力を連続的に調節することができる。一実施形態では、調光制御器1008は、LED列312と直列に結合する制御スイッチQ16を制御することにより、電力変換器310からの調整済電力を調節することができる。
【００５５】
図11は、本発明の一実施形態による、図10の調光制御器1008の構成の例を示す。図11を図10と組み合わせて説明する。図4、図5および図10と同じ符号の要素は、同様の機能を有する。
【００５６】
図11の例では、図11の調光制御器1008の構成は、調光器1102およびトリガ監視ユニット1106の構成を除いて、図5の調光制御器308の構成と同様である。図11では、トリガ監視ユニット1106は、端子CLKを介して調光要求信号および調光終了信号を受け取り、クロック発生器1104を有効または無効にするのに信号ENを発生させるように動作することができる。トリガ監視ユニット1106は、LED列312に結合するスイッチQ27の導電状態を制御するようにさらに動作することができる。
【００５７】
調光器1102は、アナログ調光モードでは、LED列312の電力を調節するのに基準信号REFを発生させ、または、バースト調光モードでは、LED列312の電力を調節するのにPWM信号PWM1のデューティサイクルを調節する制御信号538を発生させるように動作することができる。図11に示す例では、調光器1102は、クロック信号を発生させる、トリガ監視ユニット1106に結合するクロック発生器1104と、クロック信号により駆動されるカウンタ1126と、カウンタ1126に結合するデジタルアナログ(D/A)変換器528とを含むことができる。調光器1102は、D/A変換器528に結合するPWM発生器530をさらに含むことができる。
【００５８】
動作中、電源スイッチ304をオンまたはオフにするとき、トリガ監視ユニット1106は、端子CLKにおいて電圧の正のエッジまたは負のエッジを検出することができる。例えば、電源スイッチ304をオフにするとき、コンデンサC10は、放電し、調光制御器1008に電力を供給する。抵抗器R6の両端の電圧は、零まで降下する。したがって、端子CLKにおける電圧の負のエッジを、トリガ監視ユニット1106により検出することができる。同様に、電源スイッチ304をオンにするとき、抵抗器R6の両端の電圧は、所定の電圧まで上昇する。したがって、端子CLKにおける電圧の正のエッジを、トリガ監視ユニット1106により検出することができる。したがって、電源スイッチ304の電源投入動作または電源遮断動作などの動作は、トリガ監視ユニット1106により、端子CLKにおける電圧を監視することによって検出することができる。
【００５９】
一実施形態では、調光要求信号は、電源スイッチ304の第1の組の動作を検出するとき、トリガ監視ユニット1106により端子CLKを介して受け取ることができる。調光終了信号は、電源スイッチ304の第2の組の動作を検出するとき、トリガ監視ユニット1106により端子CLKを介して受け取ることができる。一実施形態では、電源スイッチ304の第1の組の動作は、第1の電源遮断動作に続く第1の電源投入動作を含む。一実施形態では、電源スイッチ304の第2の組の動作は、第2の電源遮断動作に続く第2の電源投入動作を含む。
【００６０】
調光要求信号をトリガ監視ユニット1106が受け取るとき、調光制御器1008は、電力変換器310からの調整済電力を連続的に調節し始める。アナログ調光モードでは、調光制御器1008は、基準信号REFの電圧を調節し、電力変換器310からの調整済電力を調節する。バースト調光モードでは、調光制御器1008は、PWM信号PWM1のデューティサイクルを調節し、電力変換器310からの調整済電力を調節する。
【００６１】
調光終了信号をトリガ監視ユニット1106が受け取るとき、調光制御器1008は、電力変換器310からの調整済電力の調節を中止することができる。
【００６２】
図12は、本発明の一実施形態による、図11の調光制御器1008を含む光源駆動回路の動作を示す図の例を示す。図12を図10および図11と組み合わせて説明する。
【００６３】
最初に、電源スイッチ304がオフであると仮定されたい。一実施形態では、動作中、例えばユーザが電源スイッチ304をオンにするとき、LED列312は、電力変換器310からの調整済電力により電力を供給され、最初の光出力を発生させる。アナログ調光モードでは、最初の光出力は、基準信号REFの最初の電圧により決定することができる。バースト調光モードでは、最初の光出力は、PWM信号PWM1の最初のデューティサイクル(例えば100%)により決定することができる。一実施形態では、基準信号REFおよびPWM信号PWM1は、カウンタ1126の計数値に応じて、D/A変換器528により発生することができる。したがって、REFの最初の電圧およびPWM1の最初のデューティサイクルは、カウンタ1126により供給される最初の計数値(例えば0)によって決定することができる。
【００６４】
LED列312の光出力を調節するために、ユーザは、第1の組の動作を電源スイッチ304に施すことができる。電源スイッチ304の第1の組の動作を検出すると、調光要求信号が発生する。一実施形態では、第1の組の動作は、第1の電源遮断動作に続く第1の電源投入動作を含むことができる。その結果、トリガ監視ユニット1106は、端子CLKにおける電圧の負のエッジ1204に続く正のエッジ1206を含む調光要求信号を検出し、受け取ることができる。調光要求信号に応答して、トリガ監視ユニット1106は、高レベルの信号ENを発生させることができる。したがって、クロック発生器1104にクロック信号を発生させる。クロック信号により駆動されるカウンタ1126は、クロック信号の各クロックパルスに応答して計数値を変化させることができる。図12の例では、計数値は、クロック信号に応答して増加する。一実施形態では、カウンタ1126がその所定の最大計数値に達した後、計数値を零にリセットすることができる。別の実施形態では、計数値は、カウンタ1126がその所定の最大計数値に達するまで増加し、カウンタ1126がその所定の最小計数値に達するまで減少する。
【００６５】
一実施形態において、アナログ調光モードでは、D/A変換器528は、カウンタ1126から計数値を読み、計数値の増加に応答して基準信号REFの電圧を減少させる。一実施形態において、バースト調光モードでは、D/A変換器528は、カウンタ1126から計数値を読み、計数値の増加に応答してPWM信号PWM1のデューティサイクルを減少させる(例えば毎回10%減少させる)。したがって、基準信号REFの電圧(アナログ調光モードにおいて)、またはPWM信号PWM1のデューティサイクル(バースト調光モードにおいて)により、電力変換器310からの調整済電力を決定することができるので、LED列312の光出力を調節することができる。
【００６６】
所望の光出力に達すると、ユーザは、電源スイッチ304に第2の組の動作を施すことにより、調節プロセスを終了させることができる。電源スイッチ304の第2の組の動作を検出すると、調光終了信号が発生する。一実施形態では、第2の組の動作は、第2の電源遮断動作に続く第2の電源投入動作を含むことができる。その結果、トリガ監視ユニット1106は、端子CLKにおける電圧の負のエッジ1208に続く正のエッジ1210を含む調光終了信号を検出し、受け取ることができる。調光終了信号を検出すると、トリガ監視ユニット1106は、低レベルの信号ENを発生させることができる。したがって、クロック発生器1104を無効にし、カウンタ1126がその計数値を保持できるようにする。したがって、アナログ調光モードでは、基準信号REFの電圧を所望のレベルに保持することができる。バースト調光モードでは、PWM信号PWM1のデューティサイクルを所望の値に保持することができる。したがって、LED列312の光出力を所望の光出力に維持することができる。
【００６７】
図13は、本発明の一実施形態による、光源の電力を調節する方法のフローチャート1300を示す。図13を図10および図11と組み合わせて説明する。
【００６８】
ブロック1302では、LED列312などの光源は、電力変換器310などの電力変換器からの調整済電力により電力を供給される。
【００６９】
ブロック1304では、調光要求信号は、例えば調光制御器1008により受け取ることができる。調光要求信号は、電源と電力変換器との間に結合する電源スイッチ304などの電源スイッチの第1の組の動作を示すことができる。一実施形態では、電源スイッチの第1の組の動作は、第1の電源遮断動作に続く第1の電源投入動作を含む。
【００７０】
ブロック1306では、電力変換器からの調整済電力は、例えば調光制御器1008により、連続的に調節される。一実施形態では、クロック発生器1104にカウンタ1126を駆動させることができる。カウンタ1126の計数値に応じて、調光信号(例えば制御信号538または基準信号REF)を発生させることができる。アナログ調光モードでは、電力変換器からの調整済電力は、基準信号REFと、光源の光源電流を示すフィードバック電流監視信号とを比較することにより調節することができる。REFの電圧は、計数値により決定することができる。バースト調光モードでは、電力変換器からの調整済電力は、制御信号538によりPWM信号PWM1のデューティサイクルを変化させることによって調節することができる。PWM1のデューティサイクルも、計数値により決定することができる。
【００７１】
ブロック1308では、調光終了信号は、例えば調光制御器1008により受け取ることができる。調光終了信号は、電源と電力変換器との間に結合する電源スイッチ304などの電源スイッチの第2の組の動作を示すことができる。一実施形態では、電源スイッチの第2の組の動作は、第2の電源遮断動作に続く第2の電源投入動作を含む。
【００７２】
ブロック1310では、電力変換器からの調整済電力の調節は、調光終了信号を受け取るとき、終了する。一実施形態では、クロック発生器1104が無効になり、カウンタ1126がその計数値を保持することができるようにする。その結果、アナログ調光モードでは、REFの電圧を所望のレベルに保持することができる。バースト調光モードでは、PWM信号PWM1のデューティサイクルを所望の値に保持することができる。その結果、光源は、所望の光出力を維持することができる。
【００７３】
図14Aは、本発明の一実施形態による、光源駆動回路1400の概略図の例を示す。図3および図4と同じ符号の要素は、同様の機能を有する。図14Aは、図4と組み合わせて説明する。光源駆動回路1400は、電源スイッチ304を介して電源VIN(例えば110/120ボルトAC、60Hz)に結合し、LED光源312に結合する。図14Bを参照しながら、図14Aの電源スイッチ304の例を、本発明の一実施形態により示す。一実施形態では、電源スイッチ304は、壁に取り付けられるオン/オフスイッチである。要素1480をオン位置またはオフ位置に切り替えることにより、電源スイッチ304の導電状態は、例えばユーザによりオンまたはオフに制御される。
【００７４】
再び図14Aを参照すれば、光源駆動回路1400は、AC/DC変換器306、電力変換器310、および調光制御器1408を含む。AC/DC変換器306は、入力AC電圧VINを出力DC電圧VOUTに変換する。図14Aの例では、AC/DC変換器306は、ダイオードD1、D2、D7およびD8を含むブリッジ整流器を含む。AC/DC変換器306に結合する電力変換器310は、出力DC電圧VOUTを受け取り、LED光源312に出力電圧を供給する。AC/DC変換器306に結合し、電力変換器310に結合する調光制御器1408は、電源スイッチ304を監視し、LED光源312から放射される光の輝度を制御するように電源スイッチ304の動作に応じて電力変換器310の出力電力を調整するように動作することができる。
【００７５】
一実施形態では、電力変換器310は、インダクタL1、ダイオードD4、スイッチQ27、制御スイッチQ16、および電流センサR5を含む。調光制御器1408は、端子HV_GATE、端子CLK、端子VDD、端子GND、端子CTRL、端子RT、および端子MONなどの複数の端子を含む。調光制御器1408の端子は、図4において説明した調光制御器308の対応する端子と同様に動作する。
【００７６】
動作中に、調光制御器1408は、端子CLKにおけるスイッチ監視信号1450を受け取ることによって電源スイッチ304を監視する。スイッチ監視信号1450は、電源スイッチ304のON/OFF状態などの導電状態を示す。それに応じて、調光制御器1408は、LED光源312の調光を制御するように、端子HV_GATEを通してスイッチQ27を制御し、端子CTRLを通して制御スイッチQ16を制御する。
【００７７】
より具体的には、一実施形態では、電源スイッチ304をオンにするとき、調光制御器1408は、端子HV_GATEで論理高などの信号を発生させて、スイッチQ27をオンにし、端子CTRLにおいてスイッチ制御信号1452を発生させて、制御スイッチQ16をオンおよびオフにする。一実施形態では、制御スイッチQ16は、スイッチオン状態およびスイッチオフ状態で動作する。制御スイッチQ16のスイッチオン状態中、スイッチ制御信号1452は、交互に制御スイッチQ16をオンおよびオフにする。例えば、調光制御器1408は、周期的に制御スイッチQ16をオンにする。加えて、調光制御器1408は、端子MONを介してLED光源312を通る電流ILEDを示す感知信号1454を受け取り、感知信号1454が、電流ILEDが電流閾値ITHに達することを示すときに制御スイッチQ16をオフにする。したがって、制御スイッチQ16をオンにするときに、電流ILEDはランプアップ(ramp up)し、制御スイッチQ16をオフにするときに、電流ILEDはランプダウン(ramps down)する。このようにして、調光制御器1408は、電流ILEDの平均レベルIAVERAGEが制御されるように電流ILEDのピークレベルを決定する。制御スイッチQ16のスイッチオフ状態中、スイッチ制御信号1452は、制御スイッチQ16をオフに維持して電流ILEDを遮断する。一実施形態では、調光制御器1408は、スイッチオン状態とスイッチオフ状態の時間比を決定して、電流ILEDの平均レベルIAVERAGEを制御する。
【００７８】
一実施形態では、電源スイッチ304をオフにするときに、調光制御器1408は、端子HV_GATEにおいて論理低などの信号を発生させて、スイッチQ27をオフにする。したがって、LED光源312を通過する電流ILEDは、ほぼ零アンペアまで降下してLED光源312が遮断される。
【００７９】
一実施形態では、調光制御器1408は、端子CLKにおける電源スイッチ304の導通状態を示すスイッチ監視信号1450を受け取る。これに応じて、調光制御器1408は、電源スイッチ304の動作を識別し、電源スイッチ304の動作を示す調光要求信号を供給することができる。一実施形態では、電源スイッチ304の電源遮断動作を識別するときに、調光制御器1408は、調光要求信号を供給する。あるいは、電源スイッチ304の電源投入動作を識別するときに、調光制御器1408は、調光要求信号を供給する。一実施形態では、それに応じて、調光制御器1408は、アナログ調光モード、バースト調光モード、またはコンビネーションモードで動作して、制御スイッチQ16のON/OFF状態を調節してLED光源312の調光を制御する。例えば、アナログ調光モードでは、電流ILEDのピークレベルは、調光制御器1408によって決定され、一方、スイッチオン状態とスイッチオフ状態の時間比は、同じレベルのままである。バースト調光モードでは、スイッチオン状態とスイッチオフ状態の時間比は、調光制御器1408によって決定され、一方、電流ILEDのピークレベルは、同じレベルのままである。コンビネーションモードでは、電流ILEDのピークレベルおよびスイッチオン状態とスイッチオフ状態の時間比は共に、調光制御器1408によって決定される。したがって、(電源スイッチ304を再びオンにすることを示している)スイッチQ27を再びオンにするとき、電流ILEDのピークレベル、および/またはスイッチオン状態およびスイッチオフ状態の時間の持続時間が調節される。その結果、LED光源312を通過する平均電流IAVERAGEは、LED光源312の輝度を制御するように調節される。
【００８０】
有利なことに、電流ILEDのピークレベルとスイッチオン状態の持続時間およびスイッチオフ状態の持続時間との両方を調節することによって、調光制御器1408は、比較的幅広い範囲で平均電流IAVERAGEを調節することができる。例えば、IMAXが平均電流IAVERAGEの最大レベルであるとき、IAVERAGEは、従来技術の20%*IMAXから100%*IMAXの範囲と比較して、一実施形態によれば4%*IMAXから100%*IMAXの範囲で変わることができる。その結果、LED光源312のより幅広い範囲の調光が達成され、これは、夜間照明などのエネルギー効率の良い光応用にとって有益である。
【００８１】
図15は、本発明の一実施形態による、図14Aの調光制御器1408の構成の例を示す。図15を図5〜図7および図14Aと組み合わせて説明する。図5および図14Aと同じ符号の要素は、同様の機能を有する。
【００８２】
図15の例では、調光制御器1408は、始動およびUVL回路508、パルス信号発生器504、トリガ監視ユニット506、調光器1502、比較器534、SRフリップフロップ522、およびANDゲート524を含む。調光器1502は、基準信号REFを発生させる基準信号発生器1506を含むと共に、パルス幅変調信号PWM1を発生させるPWM発生器1508をさらに含む。図5において説明されるように、比較器534は、感知信号1454を基準信号REFと比較して、比較信号COMPを発生させる。パルス信号発生器504は、周期パルスの波形を有するパルス信号536を発生させる。一実施形態では、SRフリップフロップ522は、パルス信号536がデジタルワンであるときにパルス信号V522をデジタルワンにセットし、比較信号COMPがデジタルワンであるときに(例えば、感知信号1454が基準信号REFに達するときに)パルス信号V522をデジタル零にリセットする。ANDゲート524は、パルス信号V522およびパルス幅変調信号PWM1を受け取り、それに応じてスイッチ制御信号1452を発生させて制御スイッチQ16を制御する。
【００８３】
スイッチQ27をオンにすると仮定すると、調光制御器1408は、図6および図7において説明した調光制御器308と同様のやり方で電流ILEDを制御する。一実施形態では、パルス幅変調信号PWM1の第1の状態(例えば、PWM1がデジタルワン)中、ANDゲート524は、パルス信号V522に応じて制御スイッチQ16を交互にオンおよびオフにする。したがって、制御スイッチQ16は、スイッチオン状態で動作し、制御スイッチQ16をオンにするときに電流ILEDがランプアップし、制御スイッチQ16をオフにするときにランプダウンする。基準信号REFは、感知信号1454が基準信号REFに達するときに制御スイッチQ16をオフにすることによって電流ILEDのピークレベルを決定する。パルス幅変調信号PWM1の第2の状態(例えば、PWM1がデジタル零)中、ANDゲート524は、制御スイッチQ16をオフとなるように維持する。したがって、制御スイッチQ16は、スイッチオフ状態で動作して電流ILEDをオフにする。
【００８４】
したがって、基準信号REFを使用して電流ILEDのピークレベルを決定し、パルス幅変調信号のデューティサイクルPWM1を使用して制御スイッチQ16のスイッチオン状態とスイッチオフ状態の時間比を決定する。言い換えれば、LED光源312を通る平均電流IAVERAGEは、基準信号REFおよびPWM1のデューティサイクルに応じて変わる。例えば、IAVERAGEは、基準信号REFの電圧VREFが増加するときに増加し、VREFが減少するときに減少する。また、IAVERAGEは、PWM1のデューティサイクルDPWM1が増加するときに増加し、DPWM1が減少するときに減少する。
【００８５】
調光器1502は、計数値を与えるカウンタ1504をさらに含む。一実施形態では、カウンタ1504に結合する基準信号発生器1506は、カウンタ1504の計数値VALUE_1504に基づいて電圧レベルVREFを決定する。カウンタ1504に結合するPWM発生器1508は、計数値VALUE_1504に基づいてデューティサイクルDPWM1を決定する。
【００８６】
【表１】
2014216320.tif 000003
【００８７】
【表２】
2014216320.tif 000004
【００８８】
Table 1(表1)およびTable 2(表2)は、カウンタ1504の計数値VALUE_1504に対する電圧VREFおよびデューティサイクルDPWM1の例を示す。一実施形態では、カウンタ1504は2ビットカウンタであり、したがって計数値は、0、1、2または3とすることができる。VMAXは、基準信号REFの最大電圧レベルを表す。Table 1(表1)によれば、計数値VALUE_1504が0、1、2および3であるときに、基準信号REFは、レベルVMAX、50%*VMAX、20%*VMAXおよび20%*VMAXをそれぞれ有し、デューティサイクルDPWM1は、値100%、100%、100%および20%をそれぞれ有する。Table 2(表2)によれば、計数値VALUE_1504が0、1、2および3であるときに、基準信号REFは、レベルVMAX、50%*VMAX、30%*VMAXおよび20%*VMAXをそれぞれ有し、デューティサイクルDPMW1は、値100%、60%、40%および20%をそれぞれ有する。計数値、基準信号REF、およびPWM1のデューティサイクルは、他の関係を有してもよく、Table 1(表1)およびTable 2(表2)の例に限定されない。
【００８９】
一実施形態では、例えば電源スイッチ304の電源遮断動作を示す調光要求信号を受け取るときに、トリガ監視ユニット506は、イネーブル信号1510を発生させる。カウンタ1504は、イネーブル信号1510を受け取り、それに応じて計数値を増減する。したがって、基準信号発生器1506は、例えばTable 1(表1)またはTable 2(表2)に応じて、基準信号REFを決定する。PWM発生器1508は、例えばTable 1(表1)またはTable 2(表2)に応じて、PWM1のデューティサイクルを決定する。
【００９０】
その結果、調光制御器1408は、アナログ調光モード、バースト調光モード、およびコンビネーションモードで選択的に動作する。アナログ調光モードでは、一実施形態では、基準信号REFのレベルは、平均電流IAVERAGEを調節するようにカウンタ1504の計数値によって決定され、一方、PWM1のデューティサイクルDPWM1は、同じレベルのままである。バースト調光モードでは、一実施形態では、PWM1のデューティサイクルDPWM1は、平均電流IAVERAGEを調節するようにカウンタ1504の計数値によって決定され、一方、基準信号REFは、同じレベルのままである。コンビネーションモードでは、基準信号REFのレベルとデューティサイクルDPWM1は共に、カウンタ1504の計数値に応じて決定される。したがって、LED光源302の輝度が調節される。調光制御器1408の動作は、図16および図17においてさらに説明される。調光制御器1408は、他の構成を有してもよく、図15に示される例に限定されない。
【００９１】
図16は、本発明の一実施形態による、図15の調光制御器1408を含む光源駆動回路の動作を示す図の例を示す。図16は、図14Aおよび図15と組み合わせて説明する。図16は、端子CLKにおける電圧VCLK、カウンタ1504の計数値VALUE_1504、パルス幅変調信号PWM1の電圧VPWM1、パルス幅変調信号PWM1のデューティサイクルDPWM1、基準信号REFの電圧VREF、感知信号1454の電圧VSENSE、および電流ILEDの平均レベルIAVERAGEを示す。図16の例では、Table 1(表1)に示した例に応じて、調光制御器1408は、電圧VREFおよびデューティサイクルDPWM1をセットする。
【００９２】
時間t0において、電源スイッチ304はオフである。計数値VALUE_1504は0である。Table 1(表1)に基づいて、デューティサイクルDPWM1は100%であり、電圧VREFは最大レベルVMAXを有する。電源スイッチ304およびスイッチQ27が共にオフにされるので、電流ILEDは遮断され、したがって、平均電流IAVERAGEは零である。
【００９３】
時間t1において、電圧VCLKは、電源スイッチ304の電源投入動作を示す立上りエッジを有する。調光制御器1408は、スイッチQ27をオンにし、したがって、電流ILEDは、制御スイッチQ16の導電状態に応じて制御される。t1とt2の間で、デューティサイクルDPWM1は100%であり、電圧VREFは、最大レベルVMAXを有する。制御スイッチQ16は、スイッチオン状態で動作して、交互にオンおよびオフになる。図16に示されるように、電圧VSENSEは、制御スイッチQ16をオンにするときにランプアップし、制御スイッチQ16をオフにするときにランプダウンする。電圧VSENSEのピークレベルは、基準信号REFの最大レベルVMAXに等しいので、平均電流IAVERAGEは、最大レベルIMAXを有する。
【００９４】
時間t2において、電圧VCLKは、電源スイッチ304の電源遮断動作を示す立下りエッジを有する。スイッチQ27をオフにして電流ILEDを遮断する。したがって、t2とt3の間に、電圧VSENSEは、ほぼ零ボルトまで降下し、平均電流IAVERAGEは、ほぼ零アンペアまで降下する。
【００９５】
一実施形態では、時間t2で電源スイッチ304の電源遮断動作を検出すると、調光要求信号が発生する。計数値VALUE_1504は、0から1まで増加する。Table 1(表1)の例に基づいて、調光制御器1408は、アナログ調光モードに切り替わって電圧VREFを50%*VMAXに調節し、デューティサイクルDPWM1を100%で維持する。
【００９６】
時間t3において、スイッチQ27を再びオンにする。したがって、t3とt4の間の時間間隔中、調光制御器1408は、基準信号REFおよびパルス幅変調信号PWM1に応じて、制御スイッチQ16をスイッチオンおよびスイッチオフにする。したがって、平均電流IAVERAGEは50%*IMAXに調節される。
【００９７】
時間t4において、電圧VCLKは、電源スイッチ304の電源遮断動作を示す立下りエッジを有する。計数値VALUE_1504は、1から2まで増加する。Table 1(表1)に基づいて、調光制御器1408は、アナログ調光モードで、電圧VREFを20%*VMAXに調節し、デューティサイクルDPWM1を100%で維持することになる。したがって、t5とt6の間に、平均電流IAVERAGEは、20%*IMAXに調節される。
【００９８】
時間t6において、電圧VCLKの立下りエッジは、電源スイッチ304の電源遮断動作を示す。それに応じて、計数値は、2から3まで増加する。Table 1(表1)に基づいて、調光制御器1408は、バースト調光モードに切り替わって電圧VREFを20%*VMAXで維持し、デューティサイクルDPWM1を20%まで減少させる。したがって、t7とt8の間の時間間隔中に電源スイッチ304をオンにするとき、電圧VPWM1が論理高などの第1の状態を有するときに、電圧VSENSEはランプアップおよびランプダウンし、電圧VPWM1が論理低などの第2の状態を有するときにほぼ零ボルトまで降下する。したがって、t7とt8の間で、平均電流IAVERAGEは、4%*IMAXに調節される。
【００９９】
したがって、図16の例では、調光制御器1408は、最初にアナログ調光モードで動作して100%*IMAXから20%*IMAXまでの平均電流IAVERAGEを調節し、次いでバースト調光モードで動作して20%*IMAXから4%*IMAXまでの平均電流IAVERAGEを調節する。有利なことに、デューティサイクルDPWM1と電圧VREFは共に、100%*IMAXから4%*IMAXの範囲で平均電流IAVERAGEを達成するように調節される。したがって、LED光源312の調光は、より幅広い範囲で達成される。また、比較的幅広い範囲の調光中、電圧VREFは、電圧閾値(例えば、15%*VMAX)より大きく維持され、デューティサイクルDPWM1は、デューティサイクル閾値(例えば、10%)より大きく維持される。したがって、基準信号REFおよびパルス幅変調信号PWM1の精度は、ノイズなどの望ましくない条件によって悪影響を受けず、これによって光源駆動回路1400の調光精度を改善する。
【０１００】
図17は、本発明の一実施形態による、図15の調光制御器1408を含む光源駆動回路の動作を示す図の別の例を示す。図17は、図14A〜図16と組み合わせて説明する。図17は、端子CLKにおける電圧VCLK、カウンタ1504の計数値VALUE_1504、パルス幅変調信号PWM1の電圧VPWM1、パルス幅変調信号PWM1のデューティサイクルDPWM1、基準信号REFの電圧VREF、感知信号1454の電圧VSENSE、および電流ILEDの平均レベルIAVERAGEを示す。図17の例では、調光制御器1408は、Table 2(表2)に示した例に応じて電圧VREFおよびデューティサイクルDPWM1を設定する。
【０１０１】
t0'とt2'の間に、調光制御器1408は、図16において説明したようなt0とt2の間の動作と同様に動作する。例えば、計数値VALUE_1504は、t0'とt2'の間で0である。Table 2(表2)に基づいて、デューティサイクルDPWM1は100%であり、電圧VREFは最大レベルVMAXを有する。したがって、t1'とt2'の間に、電圧VSENSEのピークレベルは、基準信号REFの最大レベルVMAXに等しく、平均電流IAVERAGEは最大レベルIMAXを有する。
【０１０２】
時間t2'において、電圧VCLKの立下りエッジは、電源スイッチ304の電源遮断動作を示す。スイッチQ2をオフにして電流ILEDを遮断する。したがって、t2'とt3'の間に、電圧VSENSEは、ほぼ零ボルトまで降下し、平均電流IAVERAGEは、ほぼ零アンペアまで降下する。
【０１０３】
一実施形態では、時間t2'で電源スイッチ304の電源遮断動作を検出すると、調光要求信号が発生する。計数値VALUE_1504は、0から1まで増加する。Table 2(表2)の例に基づいて、調光制御器1408は、コンビネーションモードで動作して、電圧VREFから50%*VMAXまでに調節し、デューティサイクルDPWM1を60%に調節する。したがって、t3'とt4'の間に、制御スイッチQ16は、スイッチオン状態で動作して、電圧VPWM1が論理高などの第1の状態を有するときに、パルス信号V522に応じて交互にオンおよびオフする。電圧VSENSEのピークレベルは、電圧VREF、すなわち50%*VMAXに等しい。また、制御スイッチQ16は、スイッチオフ状態で動作して、電圧VPWM1が論理低などの第2の状態を有するときに電流ILEDを遮断する。したがって、電流ILEDの平均レベルは、30%*IMAXに等しい。
【０１０４】
時間t4'において、電圧VCLKの立下りエッジは、電源スイッチ304の電源遮断動作を示し、したがって、調光要求信号が発生する。それに応じて、計数値VALUE_1504は、1から2まで増加する。Table 2(表2)の例に基づいて、調光制御器1408は、コンビネーションモードで動作して電圧VREFから30%*VMAXまで調節し、デューティサイクルDPWM1を40%に調節する。その結果、t5'とt6'の間で、電流ILEDの平均レベルは、12%*IMAXに等しい。
【０１０５】
時間t6'において、電圧VCLKの立下りエッジは、電源スイッチ304の電源遮断動作を示し、したがって、調光要求信号が発生する。それに応じて、計数値VALUE_1504は、2から3まで増加する。Table 2(表2)の例に基づいて、調光制御器1408は、コンビネーションモードで動作して、電圧VREFを20%*VMAXに調節し、デューティサイクルDPWM1を20%に調節する。その結果、t7'とt8'の間で、電流ILEDの平均レベルは、4%*IMAXに等しい。
【０１０６】
したがって、t1'とt7'の間に、調光制御器は、計数値VALUE_1504を変更するときにコンビネーションモードで動作する。有利なことに、デューティサイクルDPWM1と電圧VREFは共に、100%*IMAXから4%*IMAXの範囲で平均電流IAVERAGEを達成するように調節される。LED光源302の調光は、より幅広い調光範囲で達成される。また、比較的幅広い範囲の調光中、電圧VREFは、電圧閾値(例えば、15%*VMAX)より大きく維持され、デューティサイクルDPWM1は、デューティサイクル閾値(例えば、10%)より大きく維持される。したがって、基準信号REFおよびパルス幅変調信号PWM1の精度は、ノイズなどの望ましくない条件によって悪影響を受けず、これによって光源駆動回路1400の調光精度を改善する。
【０１０７】
図18は、本発明の一実施形態による、LED光源の調光を制御する方法のフローチャート1800を示す。図18は、図14A〜図17と組み合わせて説明する。図18に特定のステップを開示するが、そうしたステップは例である。すなわち、本発明は、他の様々なステップまたは図18に記載したステップの変形形態を実施するのに十分適している。
【０１０８】
ブロック1802では、ILEDなどのLED光源を通過する電流を示す感知信号1454などの感知信号は、基準信号REFなどの基準信号と比較されて、パルス信号V522などのパルス信号を供給する。ブロック1804では、LED光源を通る電流は、PWM1などのパルス幅変調信号の第1の状態中のパルス信号に応じて制御される。ブロック1806では、LED光源を通る電流は、パルス幅変調信号の第2の状態中、遮断される。
【０１０９】
ブロック1808では、基準信号のレベルとパルス幅変調信号のデューティサイクルは共に、調光要求信号に基づいて調節される。一実施形態では、カウンタの計数値は、調光要求信号に応じて調節される。基準信号のレベルおよびパルス幅変調信号のデューティサイクルは、この計数値に応じて決定される。計数値が第1の値から第2の値に変化するとき、第1のモード(例えば、アナログ調光モード)、第2のモード(例えば、バースト調光モード)、または第3のモード(例えば、コンビネーションモード)が選択される。第1のモードでは、基準信号のレベルが調節され、パルス幅変調信号のデューティサイクルが維持される。第2のモードでは、基準信号のレベルが維持され、パルス幅変調信号のデューティサイクルが調節される。第3のモードでは、基準信号のレベルおよびパルス幅変調信号のデューティサイクルが共に調節される。
【０１１０】
図19は、本発明の一実施形態における、光源駆動回路1900の概略図の例を示す。図3および図4と同じ符号の要素は、同様の機能を有する。図19は、図3および図4と組み合わせて説明する。光源駆動回路1900は、電源スイッチ304を介して電源VIN(例えば、110/120ボルトAC、60Hz)に結合し、LED光源312に結合する。図14Bにおいて説明したように、一実施形態では、電源スイッチ304は、壁に取り付けられるオン/オフスイッチであり、電源スイッチ304は、例えばユーザによりオンまたはオフに制御される。
【０１１１】
光源駆動回路1900は、AC/DC変換器306、電力変換器310、および調光制御器1908を含む。AC/DC変換器306は、入力AC電圧VINを出力DC電圧VOUTに変換する。図19の例では、AC/DC変換器306は、ダイオードD1、D2、D7およびD8を有するブリッジ整流器を含み、ダイオードD10およびコンデンサC9を有するフィルタを含む。電力変換器310は、AC/DC変換器306に結合し、出力DC電圧VOUTを受け取り、LED光源312に出力電圧を供給する。一実施形態では、電力変換器310は、インダクタL1、ダイオードD4、スイッチQ27、制御スイッチQ16、および電流センサR5を含む。調光制御器1908は、AC/DC変換器306および電力変換器310に結合する。調光制御器1908は、電源投入動作および/または電源遮断動作などの電源スイッチ304の動作を監視し、それに応じてLED光源312に供給される出力電力を制御して、LED光源312の調光を制御するように動作することができる。調光制御器1908は、端子HV_GATE、端子CLK、端子VDD、端子GND、電圧制御端子CTRL、端子RT、端子MON、および電流制御端子CSなどの複数の端子を含む。端子VDD、GND、RTおよびMONは、図14に示される調光制御器1408の対応する端子と同様に動作する。
【０１１２】
一実施形態では、調光制御器1908は、端子CLKにおける電源スイッチ304のON/OFF状態などの導電状態を示すスイッチ監視信号1450を受け取る。一実施形態では、調光制御器1908は、スイッチ監視信号1450に応じてスイッチQ27を制御する。より具体的には、スイッチ監視信号1450が、電源スイッチ304をオフにすることを示すとき、調光制御器1908は、端子HV_GATEにおいて論理低などの信号を発生させてスイッチQ27をオフにする。したがって、LED光源312を通過する電流ILEDは、ほぼ零アンペアまで降下してLED光源312が遮断される。スイッチ監視信号1450が、電源スイッチ304をオンにすることを示すとき、調光制御器1908は、端子HV_GATEにおいて論理高などの信号を発生させてスイッチQ27をオンにする。次いで、調光制御器1908は、端子CTRLおよび端子CSの信号に応じて、LED光源312を通過する電流ILEDを制御する。
【０１１３】
一実施形態では、調光制御器1908は、スイッチ監視信号1450に応じて電源スイッチ304の動作を示す調光要求信号を検出する。一実施形態では、調光制御器1908は、スイッチ監視信号1450が、電源スイッチ304が電源遮断動作を行うことを示すとき、調光要求信号を受け取る。電源スイッチ304を再びオンにするときに、調光制御器1908は、調光要求信号に応答してLED光源312を通過する平均電流を調節して、LED光源312の輝度を調節する。
【０１１４】
調光制御器1908は、LED光源312の平均電流を調節するように第1のモードおよび第2のモードで動作することができる。以下に説明されるように、電流ILEDは、LED光源312を通過する電流を表す。第1のモードで動作中に、電流ILEDは、電流ILED1として表される。第2のモードで動作中に、電流ILEDは、電流ILED2として表される。
【０１１５】
調光制御器1908が、第1のモードで動作するときに、調光制御器1908の電圧制御端子CTRLは、パルス信号1952を供給して、スイッチオン状態などの第1の状態、およびスイッチオフ状態などの第2の状態で制御スイッチQ16を交互に動作させる。したがって、電流ILED1は、LED光源312を通過し、制御スイッチQ16の状態に応じて変化する。一実施形態では、スイッチQ16のスイッチオン状態の間、電流ILED1は、LED光源312、スイッチQ16、抵抗器R5、およびグランドを通過する。したがって、電流ILED1は増加する。スイッチQ16のスイッチオフ状態の間、電流ILED1は、LED光源312およびダイオードD4を通過し、それによって減少する。したがって、一実施形態では、LED光源312を通過する平均電流は、制御スイッチQ16をアナログ調光モード、バースト調光モード、および/またはコンビネーション調光モードで制御することによって調節することができ、このことは、図20においてさらに説明される。
【０１１６】
調光制御器1908が第2のモードで動作するときに、調光制御器1908は、デジタル零信号などの電圧制御端子CTRLにおける制御信号1954を供給し、これによって制御スイッチQ16をスイッチオフ状態で維持する。したがって、電流ILED1は遮断される。また、調光制御器1908は、LED光源312および電流制御端子CSを通じて電流ILED2を伝導する。
【０１１７】
有利なことに、調光制御器1908は、少なくとも第1のモードおよび第2のモードから動作モードを選択することによって、比較的幅広い範囲の調光を達成する。例えば、IMAXが平均電流IAVERAGEの最大レベルを示すとき、調光制御器1908は、第1のモードで動作して、(例として)4%*IMAXから100%*IMAXの範囲の電流ILED1の平均レベルIAVERAGEを調節することができる。また、調光制御器1908は、第2のモードで動作することができて、平均電流IAVERAGEを低いレベルに調節する。例えば、調光制御器1908は、電流ILED2を一定のレベル1%*IMAXにセットする。言い換えれば、第2のモードのLED光源312は、第1のモードのLED光源312より暗いように調節される、例えば夜間照明などのエネルギー効率の良い光応用にとって有益である。加えて、第2のモードの電流ILED2は、ほぼ一定のレベルであり、これはスイッチQ16の電源投入動作および電源遮断動作に応じて変わらない。したがって、光LED光源312から放射される光は、スイッチQ16のスイッチングノイズによって干渉されず、これによってLED光源312の照明の安定性を強化する。
【０１１８】
図20は、本発明の一実施形態における、図19の調光制御器1908の構成の例を示す。図20は、図15と図19を組み合わせて説明する。図15および図19と同じ符号の要素は、同様の機能を有する。図20の例では、調光制御器1908は、始動およびUVL回路508、パルス信号発生器504、トリガ監視ユニット506、調光器2002、ドライバ2010、スイッチ2008、および電流源2006を含む。
【０１１９】
一実施形態では、スイッチ監視信号1450は、端子CLKを介してトリガ監視ユニット506によって受け取ることができる。トリガ監視ユニット506は、スイッチ監視信号1450に応じて電源遮断動作を示す調光要求信号を識別する。調光要求信号を受け取るときに、トリガ監視ユニット506は、イネーブル信号1510を発生させる。
【０１２０】
調光器2002は、カウンタ1504、基準信号発生器1506、PWM発生器1508、およびモード選択モジュール2004を含む。カウンタ1504は、イネーブル信号1510に応答して変わる計数値VALUE_1504を供給する。一実施形態では、カウンタ1504は、イネーブル信号1510に応答して計数値VALUE_1504を増加させる。あるいは、カウンタ1504は、イネーブル信号1510に応答して計数値VALUE_1504を減少させる。
【０１２１】
【表３】
2014216320.tif 000005
【０１２２】
【表４】
2014216320.tif 000006
【０１２３】
モード選択モジュール2004は、計数値VALUE_1504に応じて第1のモードおよび第2のモードから調光制御器1908の動作モードを選択する。一実施形態では、計数値VALUE_1504は、LED光源312の必要な輝度レベルを示す。必要な輝度レベルは、LED光源312の平均電流IAVERAGEの目標レベルITARGETに対応する。Table 3(表3)およびTable 4(表4)を参照しながら、カウンタ1504の計数値VALUE_1504に対する目標レベルITARGETおよび調光制御器1908の動作モードの例を示す。Table 3(表3)の例では、計数値VALUE_1504は、目標レベル100%*IMAX、30%*IMAXおよび1%*IMAXをそれぞれ示す0、1および2とすることができ、ただし、IMAXは、平均電流IAVERAGEの最大レベルを表す。Table 4(表4)の例では、計数値VALUE_1504は、目標レベル1%*IMAX、30%*IMAXおよび100%*IMAXをそれぞれ示す0、1および2とすることができる。
【０１２４】
モード選択モジュール2004は、計数値VALUE_1504を閾値と比較して動作モードの選択を決定する。例として、閾値は、Table 3(表3)およびTable 4(表4)の例に応じて1にセットされる。Table 3(表3)では、モード選択モジュール2004は、計数値VALUE_1504が1以下であるときに第1のモードを選択し、計数値VALUE_1504が1より大きいときに第2のモードを選択する。Table 4(表4)では、モード選択モジュール2004は、計数値VALUE_1504が1以下であるときに第1のモードを選択し、計数値VALUE_1504が1未満であるときに第2のモードを選択する。したがって、Table 3(表3)およびTable 4(表4)に示される実施形態では、第1のモードは、平均電流IAVERAGEの目標レベルが比較的高い、例えばITARGETが30%*IMAXおよび100*IMAXであるときに選択される。また、第2のモードは、平均電流IAVERAGEの目標レベルが比較的低い、例えばITARGETが1%*IMAXであるときに選択される。
【０１２５】
動作モードを検出すると、モード選択モジュール2004は、スイッチ2008、基準信号発生器1506、およびPWM発生器1508を制御して、平均電流IAVERAGEを調節する。より具体的には、一実施形態では、電流源2006は、ほぼ一定の電流ILED2を発生させる。第1のモードで動作中に、モード選択モジュール2004は、スイッチ2008をオフにして電流ILED2を遮断し、基準信号発生器1506を制御して基準信号REFを発生させ、PWM発生器1508を制御してパルス幅変調信号PWM1を発生させる。一実施形態では、ドライバ2010が、基準信号REFおよびパルス幅変調信号PWM1を使用して、パルス信号1952を発生させて、スイッチQ16を制御する。
【０１２６】
一実施形態では、ドライバ2010は、比較器534、SRフリップフロップ522、およびANDゲート524を含む。第1のモードが選択されるとき、ドライバ2010は、図15の調光制御器1408の対応する構成要素と同様に動作する。図15において説明されるように、比較器534は、感知信号1454を基準信号REFと比較して、比較信号COMPを発生させる。パルス信号発生器504は、周期パルスの波形を有するパルス信号536を発生させる。一実施形態では、SRフリップフロップ522は、パルス信号536がデジタルワンであるときにパルス信号V522をデジタルワンにセットし、比較信号COMPがデジタルワンであるときに(例えば、感知信号1454が、基準信号REFに達するときに)パルス信号V522をデジタル零にリセットする。ANDゲート524は、パルス信号V522およびパルス幅変調信号PWM1を受け取り、それに応じて端子CTRLにおいてパルス信号1952を発生させて、制御スイッチQ16を制御する。したがって、パルス幅変調信号PWM1が、デジタルワンなどの第1の状態であるとき、パルス信号1952は、パルス信号V522に等しく、これは、比較信号COMPの結果に応じてデジタルワンとデジタル零の間で切り替えられる。パルス幅変調信号PWM1がデジタル零などの第2の状態であるとき、パルス信号1952は、デジタル零のままである。図15において説明したように、基準信号REFは、電流ILED1のピークレベルを決定する。パルス幅変調信号のデューティサイクルPWM1は、スイッチQ16をオンにするときの時間と、スイッチQ16をオフにするときの時間との比を決定する。したがって、基準信号REFおよび/またはパルス幅変調信号のデューティサイクルPWM1を調節することによって、調光器2002は、アナログ調光モード、バースト調光モード、およびコンビネーション調光モードで動作して、平均電流IAVERAGEを調節することができる。
【０１２７】
Table 3(表3)の例によれば、計数値VALUE_1504が0であるとき、調光制御器1908は第1のモードで動作し、基準信号REFはレベルVREF0を有し、パルス幅変調信号のデューティサイクルPWM1は値DPWM0を有する。計数値VALUE_1504が0から1に変化するときに、調光制御器1908は第1のモードのままであり、平均電流IAVERAGEの目標レベルは、100%*IMAXから30%*IMAXに変化する。調光器2002が、アナログ調光モードで動作するとき、基準信号REFのレベルは、30%*VREF0に調節され、PWM1のデューティサイクルは、同じ値DPWM0のままである。調光器2002が、バースト調光モードで動作するとき、基準信号REFのレベルは、同じレベルVREF0のままであり、一方、PWM1のデューティサイクルは、30%*DPWM0に調節される。調光器2002が、コンビネーションモードで動作するとき、基準信号REFのレベルとPWM1のデューティサイクルは共に、変化し、例えば基準信号REFのレベルは50%*VREF0であり、PWM1のデューティサイクルは60%*DPWM0である。3つの全ての場合において、平均電流IAVERAGEは、100%*IMAXから30%*IMAXまで調節することができて、第1のモードのLED光源312の調光制御を達成する。
【０１２８】
調光制御器1908が第2のモードで動作するとき、例えば、Table 3(表3)に応じて、計数値VALUE_1504が1から2へ変化するとき、調光制御器1908は、電圧制御端子CTRLにおいて制御信号1954を発生させて、スイッチQ16をオフにする。より具体的には、モード選択モジュール2004は、PWM発生器1508を制御して、パルス幅変調信号PWM1をデジタル零などの第2の状態で維持する。ANDゲート524は、端子CTRLにおいて電圧を低電気レベルに維持して、デジタル零信号などの制御信号1954を発生させる。したがって、LED光源312を通過する電流ILED1は、遮断される。
【０１２９】
加えて、一実施形態では、電流源2006は、ほぼ一定の電流ILED2を発生させる。モード選択モジュール2004は、スイッチ制御信号2012を発生させて、スイッチ2008をオンにする。電流ILED2のための電流路は、電源スイッチ304の電源投入動作後に、例えばスイッチQ27をオンにするときに伝導される。したがって、電流ILED2は、LED光源312、電流制御端子CS、スイッチ2008、およびグランドを通過する。本明細書で用いられる場合、「ほぼ一定の電流ILED2」は、電流ILED2が変化し得るが、回路構成要素の非理想性によって引き起こされる電流リップルを無視することができるような範囲内であることを意味する。有利なことに、電流ILED2は、電源スイッチ304および/またはスイッチQ16などの1つまたは複数のスイッチのスイッチングノイズによって悪影響を受けないので、光源312のライン干渉を縮小または無くすことができる。したがって、光源駆動回路1900の照明の安定性をさらに改善する。調光制御器1908は、他の構成を有してもよく、図20に示される例に限定されない。
【０１３０】
図21は、本発明の一実施形態における、図19の調光制御器1908を含む光源駆動回路の動作を示す図の例を示す。図21は、図19および図20と組み合わせて説明する。図21は、端子CLKにおける電圧VCLK、カウンタ1504の計数値VALUE_1504、パルス幅変調信号PWM1の電圧VPWM1、パルス幅変調信号PWM1のデューティサイクルDPWM1、LED光源312を通過する電流ILED、および電流ILEDの平均レベルIAVERAGEを示す。図19の例では、調光制御器1908は、動作モードを決定し、Table 3(表3)に応じてLED光源312の平均電流を制御する。
【０１３１】
時間t0"において、電源スイッチ304はオフである。調光制御器1908が、スイッチQ27をオフにする。計数値VALUE_1504は0である。Table 3(表3)に基づいて、モード選択モジュール2004は、第1のモードを選択し、平均電流IAVERAGEの目標レベルは100%*IMAXである。したがって、PWM発生器1508は、デューティサイクルDPWM1を100%に調節し、基準信号発生器1506は、基準信号REFを制御して、電流ILEDのピーク値を、ピーク値の最大レベルなどのIピークに調節する。時間t1"において、CLK端子における電圧VCLKが電源スイッチ304の電源投入動作を示す立上りエッジを有するときに、その結果、平均電流IAVERAGEは、100%*IMAXに調節される。時間t1"とt2"の間に、平均電流IAVERAGEは、100%*IMAXで維持される。
【０１３２】
時間t2"において、電圧VCLKは、電源スイッチ304の電源遮断動作を示す立下りエッジを有する。スイッチQ27をオフにして電流ILEDを遮断する。したがって、t2"とt3"の間に、電流ILEDは、ほぼ零アンペアまで降下し、平均電流IAVERAGEは、ほぼ零アンペアまで降下する。
【０１３３】
一実施形態では、時間t2"で電源スイッチ304の電源遮断動作を検出すると、調光要求信号を受け取る。計数値VALUE_1504は、0から1まで増加する。Table 3(表3)によれば、モード選択モジュール2004は、時間t2"から時間t4"まで第1のモードのままであり、平均電流IAVERAGEの目標レベルは、30%*IMAXに調節される。図21の例では、調光器2002は、PWM発生器1508がデューティサイクルDPWM1を60%に調節するコンビネーションモードで動作し、基準信号発生器1506は、基準信号REFを制御して、電流ILEDのピーク値を50%*Iピークに等しくなるように調節する。CLK端子における電圧VCLKが、時間t3"で電源スイッチ304の電源投入動作を示す立上りエッジを有するときに、平均電流IAVERAGEは30%*IMAXに調節される。時間t3"とt4"の間で、平均電流IAVERAGEは30%*IMAXで維持される。
【０１３４】
時間t4"において、電圧VCLKの立下りエッジは、電源スイッチ304の電源遮断動作を示し、したがって、調光要求信号を受け取る。それに応じて、計数値VALUE_1504は、1から2まで増加する。Table 3(表3)によれば、平均電流IAVERAGEの目標レベルは、1%*IMAXに調節され、モード選択モジュール2004は、第2のモードを選択する。したがって、モード選択モジュール2004は、スイッチ制御信号2012を発生させて、スイッチ2008をオンにする。t4"とt5"の間で、電源スイッチ304およびスイッチQ27がオフであるので、電流ILEDと平均電流IAVERAGEは共に、零アンペアである。
【０１３５】
時間t5"において、電圧VCLKは、電源スイッチ304の電源投入動作を示す立上りエッジを有する。電源スイッチ304の電源投入動作後にスイッチQ27をオンにし、時間t4"でスイッチ2008もオンにするので、電流ILED2の電流路は伝導される。一実施形態では、電流ILED2は、1%*IMAXに等しい。したがって、t5"とt6"の間で、平均電流IAVERAGEは、1%*IMAXで維持される。
【０１３６】
したがって、t1"とt6"の間で、調光制御器1908は、計数値VALUE_1504に応じて、第1のモードおよび第2のモードから動作モードを選択する。有利なことに、調光制御器1908は、比較的幅広い調光範囲、例えば100%*IMAXから1%*IMAXの範囲を達成する。調光制御器1908の動作は、図21に示される例に限定されない。別の実施形態では、第2のモード中に、調光制御器1908は、例えばより小さい一定の電流レベル0.01*IMAXを有する別の電流を供給して、LED光源312および端子CSを通過するようにすることができる。したがって、LED光源312の輝度を低くすることができ、より幅広い調光範囲を達成する。加えて、電流ILED2は、ほぼ一定のレベルであり、電流ILED2は、スイッチQ16の電源投入動作および電源遮断動作に応じて変化しない。したがって、LED光源312によって放射される光は、スイッチQ16のスイッチングノイズによって干渉されず、これによりLED光源312の照明の安定性を増加させる。
【０１３７】
図22は、本発明の一実施形態における、調光制御器1908などのソース調光制御器によって行われる動作のフローチャート2200を示す。図22は、図19〜図21と組み合わせて説明する。図22に特定のステップを開示するが、そうしたステップは例である。すなわち、本発明は、他の様々なステップまたは図22に記載したステップの変形形態を実施するのに十分適している。
【０１３８】
ブロック2202では、LED光源312などの光源は、電力変換器310などの電力変換器からの調整済電圧により電力を供給される。
【０１３９】
ブロック2204では、スイッチ監視信号を受け取る。スイッチ監視信号は、電源と電力変換器の間に結合する電源スイッチ304などの電源スイッチの導電状態を示す。
【０１４０】
ブロック2206では、動作モードは、スイッチ監視信号に応じて少なくとも第1のモードおよび第2のモードから選択される。一実施形態では、電源スイッチの電源遮断動作を示すスイッチ監視信号を受け取るとき、カウンタの計数値は、それに応じて第1の値から第2の値に変化する。計数値は、1などの閾値と比較され、比較の結果に応じて動作モードが選択される。
【０１４１】
ブロック2208では、スイッチQ16などの制御スイッチは、第1のモードが選択されるときには、パルス信号1952などのパルス信号に応じて、スイッチオン状態などの第1の状態とスイッチオフ状態などの第2の状態の間で動作する。一実施形態では、ILED1などのLED光源を通過する第1の電流は、制御スイッチの第1の状態中に増加し、制御スイッチの第2の状態中に減少する。一実施形態では、第1のモードが選択されるとき、基準信号REFなどの基準信号、およびパルス幅変調信号PWM1などのパルス幅変調信号を受け取る。第1のモードが選択されるとき、LED光源を通過する第1の電流を含む感知信号は、基準信号と比較される。制御スイッチは、パルス幅変調信号の、デジタルワンなどの第1の状態中の比較の結果に応じてオンおよびオフになり、パルス幅変調信号の、デジタル零などの第2の状態中にオフになる。一実施形態では、計数値が、第3の値から第4の値へ変化し、一方、未だに第1のモードで動作するとき、基準信号のレベルおよびパルス幅信号のデューティサイクルは、LED光源の輝度を調節するように調節される。
【０１４２】
ブロック2210では、第2のモードが選択されるときに、電流ILED1などの第1の電流が、制御信号1954などの制御信号に応じて遮断される。一実施形態では、第2のモードでは、パルス幅変調信号は、デジタル零などの第2の状態に維持されて、デジタル零信号などの制御信号を発生させて第1の電流を遮断する。
【０１４３】
ブロック2212では、第2のモードが選択されるときに、電流ILED2などのほぼ一定の電流が、LED光源312を通過する。一実施形態では、電流ILED2は、電流源2006などの電流源によって供給される。第2のモードが選択されるとき、モード選択モジュール2004は、スイッチ制御信号2012を発生させて、電流源2006と直列に結合するスイッチ2008の電源を投入する。
【０１４４】
図23Aは、本発明の一実施形態における、光源駆動回路2300のブロック図を示す。一実施形態では、光源は、第1の光要素(例えば、第1のLED列2312)および第2の光要素(例えば、第2のLED列2311)を含む。一実施形態では、電源と光源駆動回路2300の間に結合する電源スイッチ304は、電源を光源駆動回路2300に選択的に結合するように動作することができる。光源駆動回路2300は、電源からのAC入力電圧VINをDC電圧VOUTへ変換するAC/DC変換器306と、第1のLED列2312に調整済電力を供給する、AC/DC変換器306に結合する電力変換器2310と、第2のLED列2311の状態を制御する、AC/DC変換器306に結合する制御回路2301と、電源スイッチ304の動作を示すスイッチ監視信号を受け取り、スイッチ監視信号に応じて電力変換器2310および制御回路2301を制御する、電力変換器2310および制御回路2301に結合する調光制御器2308と、第1のLED列2312を通じて流れる電流を検知する電流センサ2314とを含む。一実施形態では、電源スイッチ304は、壁に取り付けられるオン/オフスイッチとすることができる。
【０１４５】
図3と同じ符号の要素は、同様の機能を有する。例えば、動作中、AC/DC変換器306は、入力AC電圧VINを出力DC電圧VOUTに変換する。電力変換器2310は、DC電圧VOUTを受け取り、第1のLED列2312に調整済電力を供給する。図23Aの例に見られるように、AC/DC変換器306は、制御回路2301にも結合し、第2のLED列2311へ電力を供給するように動作する。電流センサ2314は、第1のLED列2312を通じて流れる電流のレベルを示す電流監視信号を発生させる。調光制御器2308は、スイッチ監視信号を受け取ることによって電源スイッチ304の動作を監視し、電流センサ2314から電流監視信号を受け取り、第1のLED列2312の輝度を調節するように電力変換器2310を制御すると共に、電源スイッチ304の動作に応じて第2のLED列2311をオンまたはオフにするように制御回路2301をさらに制御する。
【０１４６】
図23Bは、本発明の一実施形態における、光源駆動回路2300の概略図の例を示す。光源駆動回路2300は、電源スイッチ304を介して電源VIN(例えば、110/120ボルトAC、60Hz)によって電力が供給される。一実施形態では、AC/DC変換器306は、図4におけるものと同じ構成を有する。AC/DC変換器306は、電力変換器2310および制御回路2301に結合し、第1のLED列2312および第2のLED列2311に電力を供給する。一実施形態では、第2のLED列2311の輝度は、第1のLED列2312の輝度よりも小さい。一実施形態では、第2のLED列2311は、第1のLED列2312とは異なる色を有する。図14Bに関連して説明したように、一実施形態では、電源スイッチ304は、壁に取り付けられるオン/オフスイッチであり、電源スイッチ304は、例えばユーザによりオンまたはオフに制御される。
【０１４７】
図23Bの例では、電力変換器2310はバックブースト変換器であり、このバックブースト変換器は、インダクタL23、ダイオードD23、スイッチQ23、およびキャパシタC23を含む。電力変換器2310は、入力電圧を受け取り、入力電圧よりも大きいまたは小さいものとすることができる出力電圧を発生させる。有利なことに、バックブースト変換器を用いることによって、駆動回路2300は、様々な負荷要求に従って電力変換器2310からの出力電圧を調整するようにより柔軟になり得る。さらに、バックブースト変換器を備えた駆動回路2300は、比較的低い全高調波歪みおよび比較的高い力率を有する。
【０１４８】
制御回路2301は、AC/DC変換器306に結合し、出力DC電圧VOUTを受け取り、第2のLED列2311の状態を制御する。調光制御器2308は、AC/DC変換器306、電力変換器2310、および制御回路2301に結合する。調光制御器2308は、オン動作および/またはオフ動作などの電源スイッチ304の動作を監視し、電力変換器2310および制御回路2301を制御して、それぞれ第1のLED列2312および第2のLED列2311を駆動するように動作することができる。調光制御器2308は、高電圧端子HV、端子CLK、端子VDD、端子GND、電圧制御端子DRV、端子COMP、および端子CSなどの複数の端子を含む。端子VDD、GNDおよびCLKは、図19に示される調光制御器1908の対応する端子と同様に動作する。
【０１４９】
一実施形態では、調光制御器2308は、端子CLKにおける電源スイッチ304のオン/オフ状態などの導電状態を示すスイッチ監視信号1450を受け取る。一実施形態では、調光制御器2308は、スイッチ監視信号1450に応じて第1のLED列2312および第2のLED列2311を制御する。より具体的には、一実施形態では、スイッチ監視信号1450が電源スイッチ304がオフにされていることを示す場合、調光制御器2308は、電力変換器2310を制御して第1のLED列2312を通じて流れる電流を遮断し、制御回路2301を制御して第2のLED列2311を通じて流れる電流を遮断する。スイッチ監視信号1450がオフ動作後に電源スイッチ304がオンにされていることを示す場合、調光制御器2308は、電力変換器2310および制御回路2301を制御して、調光制御器2308の動作モードに応じて第1のLED列2312または第2のLED列2311をオンにする(以下参照)。
【０１５０】
一実施形態では、調光制御器2308は、スイッチ監視信号1450に応じて電源スイッチ304の動作を示す調光要求信号を検出する。一実施形態では、スイッチ監視信号1450が、電源スイッチ304がオフ動作を行っているまたは行ったことを示す場合、調光制御器2308は調光要求信号を受け取る。電源スイッチ304が再びオンにされるとき、調光制御器2308は、調光要求信号に応答して第1のLED列2312または第2のLED列2311をオンしてLED光源の輝度を調節する。第2のLED列2311は、第1のLED列2312の色とは異なる色を有することができるので、調光制御器2308は、LED光源の色をさらに調節することができる。
【０１５１】
調光制御器2308は、LED光源の輝度および色を調節するように第1のモードまたは第2のモードで動作することができる。一実施形態では、第1のLED列2312は、第1のモードでオンにされ、第2のLED列2311は、第2のモードでオンにされる。より具体的には、第1のモードで動作するときに、調光制御器2308は、第1のLED列2312をオンにするように電力変換器2310を制御すると共に、第2のLED列2311をオフにするように制御回路2301を制御する。第2のモードで動作するときに、調光制御器2308は、第2のLED列2311をオンにするように制御回路2301を制御すると共に、第1のLED列2312をオフにするように電力変換器2310を制御する。
【０１５２】
調光制御器2308が、第1のモードで動作するとき、ダイオードD23を通じて流れる電流I2およびインダクタL23を通じて流れる電流I1は、スイッチQ23の導電状態に応じて変化する。より具体的には、第1のモードで動作するときに、調光制御器2308は、PWM信号などの端子DRVを通じた駆動信号2352を発生させて、スイッチQ23をオン状態およびオフ状態に交互に切り替える。スイッチQ23がオンにされるとき、電流I1は、スイッチQ23、インダクタL23、ダイオードD3、およびキャパシタCDDを通じて駆動回路2300のグランドに流れる。一実施形態では、駆動回路2300のグランドは、制御器2308の基準グランドとは異なる。キャパシタCDDは、端子VDDと駆動回路2300のグランドの間に結合し、電流I1により充電される。ダイオードD23が逆バイアスされるので、電流I2は、ダイオードD23を通じて流れ、ほぼ零である。電流I1は、式(1)、
ΔI1=VOUT*TON/L23,   (1)
に従ってスイッチQ23のオン状態中に増加し、
ただし、TONはスイッチQ23がオンにされているときの持続時間を表し、ΔI1は電流I1の変化を表し、L23はインダクタL23のインダクタンスを表し、スイッチQ23間の電圧降下は無視される。一実施形態では、調光制御器2308は、スイッチQ23の各スイッチングサイクル中に駆動信号2352を制御して持続時間TONを一定に維持する。したがって、スイッチQ23の各スイッチングサイクルの時間TON中の電流I1の変化ΔI1は、整流したDC電圧VOUTに比例する。
【０１５３】
スイッチングサイクルごとに、スイッチQ23は、TONの期間オンにされた後にオフにされる。スイッチQ23がオフにされる場合、電流はインダクタL23、第1のLED列2312、ダイオードD23、および電流センサ2314を通じて流れる。一実施形態では、電流センサ2314は抵抗器であるが、電流センサ2314は別のタイプの要素であってもよく、抵抗器に限定されない。したがって、ダイオードD23を通じて流れる電流I2は、式(2)、
ΔI2=ΔI1=VLED1*TOFF/L23,   (2)
に従って減少し、
ただし、TOFFはスイッチQ23がオフにされているときの持続時間を表し、ΔI2は電流I2の変化を表し、VLED1は第1のLED列2312間の電圧降下、およびダイオードD23間の電圧降下を表し、電流センサ2314は無視される。式(1)および式(2)から、第1のLED列2312間の電圧降下VLED1は、式(3)、
VLED1=VOUT*TON/TOFF,   (3)
に従って計算することができ、
ただし、TON/TOFFは駆動信号2352のデューティサイクルを表す。したがって、第1のLED列2312に供給される電力は、駆動信号2352のデューティサイクルによって決定される。
【０１５４】
一実施形態では、電力変換器2310は、キャパシタC23をさらに含む。キャパシタC23は、比較的大きい静電容量を有するキャパシタであり得る。したがって、第1のLED列2312を通じて流れる電流ILED1は、電流I2の平均レベルを表す。端子CSは、抵抗器R10およびキャパシタC10を含むフィルタ2304を通じて電流センサ2314に結合し、第1のLED列2312を通じて流れる電流ILED1を示す感知信号を受け取るように動作することができる。一実施形態では、第1のモードで動作するときに、調光制御器2308は、感知信号を受け取り、第1のLED列2312を通じて流れる電流ILED1を目標レベルに調節するために駆動信号2352のデューティサイクルを調節し、したがって第1のLED列2312の輝度は、目標の輝度に調節される。
【０１５５】
調光制御器2308が第2のモードで動作するとき、制御回路2301、第2のLED列2311、および端子HVを通る電流路が導通される。一実施形態では、第2のLED列2311の輝度および/または色は、第1のLED列2312のものとは異なる。第2のモードでは、駆動信号2352は、論理0などの一定のレベルを維持してスイッチQ23を遮断し、したがって、第1のLED列2312は、電流I2が零に減少するときにオフにされる。一実施形態では、制御回路2301は、抵抗器R6、抵抗器R7、およびキャパシタC12を含む。抵抗器R6、キャパシタC12、および第2のLED列2311は、互いに平行に結合される。調光制御器2308が第2のモードで動作するとき、電流I4は、AC/DC変換器306から流れ、抵抗器R6を通じて流れる電流I3、および第2のLED列2311を通じて流れる電流ILED2に分割され、最終的に、抵抗器R7を通じて調光制御器2308の端子HVに流れる。抵抗器R7は、1.5ミリアンペアなどの所定のレベルで端子HVを通じて流れる電流I4を制限するように構成される。代替として、抵抗器R7は、電流を制限する他の任意の電流制限装置であってもよく、抵抗器に限定されない。第2のモード中、キャパシタC12は充電され、電流ILED2は第2のLED列2311を通じて流れ、キャパシタC12間の電圧は第2のLED列2311の電圧に等しい。しかし、調光制御器2308が第1のモードで動作するとき、端子HVを通じて流れる電流は遮断され、キャパシタC12は、抵抗器R6を通じて放電し、したがって第2のLED列2311および第2のLED列2311を通じて流れる電流はオフにされない。
【０１５６】
有利なことに、第1のLED列の輝度および/または色は、第2のLED列の輝度および/または色とは異なり得るので、使用者は、共通のオン/オフ電源スイッチの動作(例えば、オフ動作)によって光源の輝度と色の両方を調節することができる。例えば、共通の電源スイッチの動作が、調光制御器が第1のモードで動作することを示す場合、調光制御器は、第1のレベル輝度および/または第1の色でLED光源を制する。共通の電源スイッチの動作が、調光制御器が第2のモードで動作することを示す場合、調光制御器は、第2のレベル輝度および/または第2の色でLED光源を制御する。したがって、外部調光器または調節ボタン付の特別設計スイッチなどの調光用および色調節用の追加装置を回避することができ、コストを削減することができる。
【０１５７】
図24は、本発明の一実施形態における、図23Bの調光制御器2308の構成の例を示す。図24を図20および図23Bと組み合わせて説明する。図20および図23Bと同じ符号の要素は、同様の機能を有する。図24の例では、調光制御器2308は、始動および低電圧ロックアウト(UVL)回路2418と、トリガ監視ユニット506と、調光器2402と、ドライバ2410とを含む。
【０１５８】
一実施形態では、始動およびUVL回路2418は、端子HVおよび端子VDDに結合する。調光制御器2308が始動するとき、始動およびUVL回路2418は、端子HVを介して電力を受け取り、端子VDDおよび制御器2308の基準グランドに結合するキャパシタCDDを充電するように動作することができる。端子VDDの電圧が、調光制御器2308を駆動するのに十分である15ボルトなどの閾値VDDONに到達すると、始動およびUVL回路2418は、キャパシタCDDの充電をやめる。始動期間中、電流は、図23Bに示されるキャパシタC12(抵抗器R6を通じて流れる電流は無視できる)、端子HV、始動およびUVL回路2418、端子VDD、およびキャパシタCDDを通じて流れ、したがって、C12の全電荷量はCDDにほぼ等しく、したがって、式(4)、
C12V12=CDDVDD,   (4)
によって与えることができ、
ただし、V12はキャパシタC12の電圧を表し、C12はキャパシタC12の静電容量を表し、CDDはキャパシタCDDの静電容量を表し、VDDは端子VDDにおける電圧を表す。一実施形態では、始動期間中、電圧VDDは0ボルトから上昇しVDDONへ至り、キャパシタC12の電圧V12は電圧閾値VTHよりも小さくなり、この電圧閾値VTHは、例えば第2のLED列2311を駆動する最小電圧などの第2のLED列2311を照明する閾値電圧を表しており、したがって、第2のLED列2311は、始動期間中、照明されない。したがって、キャパシタC12の静電容量は、式(5)、
【０１５９】
【数１】
2014216320.tif 000007
【０１６０】
によって計算することができる。
【０１６１】
一実施形態では、始動されると、調光制御器2308は、LED源の輝度を調節するように動作モードを選択し始める。
【０１６２】
一実施形態では、図24のトリガ監視ユニット506は、図20のものと同様の機能を有する。スイッチ監視信号1450は、端子CLKを介してトリガ監視ユニット506によって受け取ることができる。トリガ監視ユニット506は、スイッチ監視信号1450に応じてスイッチ304のオフ動作を示す調光要求信号を識別する。調光要求信号を識別されるとき、トリガ監視ユニット506は、信号1510を発生させる。
【０１６３】
調光器2402は、信号1510を受け取り、それに応じて動作モードを選択する。一実施形態では、調光器2402は、カウンタ2421、およびモード選択ユニット2422を含む。カウンタ2421は、信号1510に応じて計数値を増減する。この計数値は、カウンタ2421がその最大計数値に達した後、零にリセットされる。一実施形態では、カウンタ2421は2つの値を有し、例えば、カウンタ2421は、1ビットカウンタであり、この1ビットカウンタは、0から1まで増加し、次いで2つのオフ動作が検出された後に零に戻る。計数値に応じて、モード選択ユニット2422は、第1のモードおよび第2のモードから動作モードを選択する。例えば、一実施形態では、計数値が1であるとき、モード選択ユニット2422は、第1のモードを選択し、ドライバ2410を有効にするように第1の制御信号2401を出力し、始動およびUVL回路2418を無効にするように第2の制御信号2409を出力する。一実施形態では、計数値が0であるとき、モード選択ユニット2422は、第2のモードを選択し、始動およびUVL回路2418を有効にするようにドライバ2410を無効にするように第1の制御信号2401出力し、制御イネーブル信号2409を出力する。
【０１６４】
ドライバ2410は、調光制御器2308の動作モードに応じて調光制御器2308の端子DRVで駆動信号2352を発生させるように構成される。例えば、調光制御器2308が第1のモードで動作するとき、駆動信号2352は、第1の状態(例えば、デジタルの1)および第2の状態(例えば、デジタルの0)を有するPWM信号であり、これは交互にスイッチオン状態およびスイッチオフ状態でスイッチQ23を動作させる。ドライバ2410は、駆動信号2352のデューティサイクルを調節して、第1のLED列2312を通じて流れる第1の電流ILED1を目標レベルに調節する。調光制御器2308が第2のモードで動作するとき、駆動信号2352は、第2の状態(例えば、デジタルの0)を維持し、したがってスイッチQ23は、スイッチオフ状態にとどまる。
【０１６５】
一実施形態では、ドライバ2410は、誤差増幅器2405と、比較器2406と、鋸歯状信号発生器2407と、リセット信号発生器2403と、パルス幅変調信号発生器2408とを含む。誤差増幅器2405は、基準信号REFおよび信号IAVGに基づいて誤差信号VEAを発生させる。基準信号REFは、第1のLED列2312を通じて流れる電流の目標電流レベルを示す。信号IAVGは、端子CSで受け取られ、第1のLED列2312を通じて流れる電流ILED1を示す。誤差信号VEAは、第1のLED列2312を通じて流れる電流ILED1を目標電流レベルに調節するように使用される。鋸歯状信号発生器2407は、鋸歯状信号SAWを発生させる。比較器2406は、誤差増幅器2405および鋸歯状信号発生器2407に結合し、誤差信号VEAと鋸歯状信号SAWを比較し、パルス幅変調信号発生器2408への出力を発生させる。リセット信号発生器2403は、鋸歯状信号発生器2407およびパルス幅変調信号発生器2408に加えられるリセット信号RESETを発生させる。スイッチQ23は、リセット信号RESETに応じてオンにすることができる。一実施形態では、リセット信号RESETは、一定の周波数を有するパルス信号である。パルス幅変調信号発生器2408は、比較器2406およびリセット信号発生器2403に結合し、比較器2406の出力およびリセット信号RESETに基づいて駆動信号2352を発生させて、スイッチQ23の状態を制御する。
【０１６６】
一実施形態では、調光制御器2308が第1のモードにあるとき、モード選択ユニット2422は、ドライバ2410を有効にする制御信号2401、および始動およびUVL回路2418を無効にする制御信号2409を発生させる。したがって、制御回路2301および端子HVの電流路は遮断される。キャパシタC12は、抵抗器R6を通じて放電し、電流は第2のLED列2311を通じて流れず、したがって第2のLED列2311はオフにされる。ドライバ2410は有効にされ、パルス幅変調信号発生器2408は、パルス幅変調(PWM)信号を駆動信号2352として発生させて、リセット信号RESETに応じてスイッチQ23を制御する。一実施形態では、駆動信号2352のデューティサイクルは、誤差信号VEAによって決定される。例えば、信号IAVGの電圧が信号REFの電圧よりも大きいとき、誤差増幅器2405は、駆動信号のデューティサイクルを減少させるように誤差信号VEAの電圧を減少させる。したがって、第1のLED列2312を通じて流れる電流は、信号IAVGの電圧がREFの電圧まで降下するまで減少する。信号IAVGの電圧が信号REFの電圧よりも小さいとき、誤差増幅器2405は、駆動信号のデューティサイクルを増大させるように誤差信号VEAの電圧を増大させる。したがって、第1のLED列2312を通じて流れる電流は、信号IAVGの電圧がREFの電圧に達するまで増加する。
【０１６７】
一実施形態では、調光制御器2308が第2のモードで動作するとき、ドライバ2410は、制御信号2401によって無効にされ、駆動信号2352は、スイッチQ23をオフにするように第2の状態(例えば、デジタルの0)にある。始動およびUVL回路2418は、制御信号2409によって有効にされ、したがって、制御回路2301、第2のLED列2311、および端子HVを通る電流路は、電流I4が、抵抗器R6を通じて流れる電流I3および第2のLED列2311を通じて流れる電流ILED2に分割されるので導通される。一実施形態では、電流ILED2は、1ミリアンペアなどの比較的小さい値を有し、したがって第2のLED列2311間の電圧は、閾値電圧VTHにほぼ等しい。抵抗器R6の抵抗は、式(6)、
【０１６８】
【数２】
2014216320.tif 000008
【０１６９】
によって評価することができる。
ただし、ILED2は、調光制御器2308が第2のモードで動作するときの第2のLED列2311を通じて流れる電流を表す。したがって、抵抗器R6の抵抗は、第2の電流ILED2によって決定されているプリセット値を有する。一実施形態では、第2のLED列2311を通じて流れる電流ILED2は、抵抗器R6の抵抗を調節することによって他の値に調節されてもよい。
【０１７０】
図25は、本発明の一実施形態による、図24の調光制御器2308に関連した信号の波形を示す。図25は、図23Bおよび図24と組み合わせて説明する。
【０１７１】
時間t0において、電源スイッチ304はオフである。カウンタ2421の計数値は0である。したがって、モード選択ユニット2422は、第2のモードを選択する。例えば、モード選択ユニット2422は、第1の制御信号2401を出力してドライバ2410を無効にすると共に、第2の制御信号2409を出力して始動およびUVL回路2418を有効にする。
【０１７２】
時間t1において、電圧VCLKは、電源スイッチ304のオン動作を示す立上りエッジを有し、したがって、始動およびUVL回路2418は、制御回路2301および第2のLED列2311を通じて調光制御器2308へ流れる電流、つまり第2のLED列2311を通じて流れる電流ILED2を導通するように電力が供給される。したがって、調光制御器2308は、第2のモードで動作する。駆動信号2352は、スイッチQ23をオフにする第2の状態にあり、第1のLED列2312を通じて流れる電流は、徐々に零に減少し、最終的に遮断される。
【０１７３】
時間t2において、電圧VCLKは、電源スイッチ304のオフ動作を示す立下りエッジを有する。一実施形態では、時間t2で電源スイッチ304のオフ動作を検出すると、カウンタ2421の計数値は、0から1まで増加する。したがって、モード選択ユニット2422は、第1のモードを選択する。例えば、モード選択ユニット2422は、第1の制御信号2401を出力してドライバ2410を有効にすると共に、第2の制御信号2409を出力して始動およびUVL回路2418を無効にする。
【０１７４】
時間t3において、電圧VCLKは、電源スイッチ304のオン動作を示す立上りエッジを有する。始動およびUVL回路2418が無効にされるので、制御回路2301を通じて端子HVへ至る電流路は遮断され、キャパシタC12は抵抗器R6を通じて放電し、したがって第2のLED列2311を通じて流れる電流は、ほぼ零であり、第2のLED列2311はオフにされる。t3とt7の間の時間間隔中、調光制御器2308は第1のモードで動作し、端子DRVにおける駆動信号2352に応じて、交互に制御スイッチQ23をスイッチオンおよびスイッチオフにする。
【０１７５】
具体的には、t3とt7の間の時間間隔中、パルス幅変調信号発生器2408は、リセット信号RESETのパルスに応答して、第1のレベル(例えば、論理1)を有する駆動信号2352を発生させてスイッチQ23をオンにする。鋸歯状信号発生器2407が発生した鋸歯状信号SAWは、リセット信号RESETのパルスに応答して、初期レベルから増加し始める。鋸歯状信号SAWの電圧が誤差信号VEAの電圧まで増加すると、パルス幅変調信号発生器2408は、第2のレベル(例えば、論理0)を有する駆動信号2352を発生させてスイッチQ23をオフにする。リセット信号RESETの次のパルスが鋸歯状信号発生器2407によって受け取られるまで、鋸歯状信号SAWは、初期レベルにリセットされる。次のパルスに応答して、鋸歯状信号SAWは、再び初期レベルから増加し始める。
【０１７６】
一実施形態では、駆動信号2352のデューティサイクルは、誤差信号VEAによって決定される。信号IAVGの電圧が、信号REFの電圧よりも小さい場合、誤差増幅器2405は、駆動信号2352のデューティサイクルを増加させるように誤差信号VEAの電圧を増加させる。したがって、第1のLED列2312を通じて流れる電流ILED1は、信号IAVGの電圧が信号REFの電圧に達するまで増加する。信号IAVGの電圧が信号REFの電圧よりも大きい場合、誤差増幅器2405は、駆動信号2352のデューティサイクルを減少させるように誤差信号VEAの電圧を減少させる。したがって、第1のLED列2312を通じて流れる電流ILED1は、信号IAVGの電圧が信号REFの電圧まで降下するまで減少する。したがって、調光制御器2308が第1のモードで動作するとき、第1のLED列2312を通じて流れる電流ILED1は、目標電流レベルにほぼ等しいように維持することができる。
【０１７７】
図26は、本発明の一実施形態における、調光制御器2308などの光源調光制御器によって行われる動作のフローチャート2600を示す。図26を図23A〜図25と組み合わせて説明する。図26に特定のステップを開示するが、そうしたステップは例である。すなわち、本発明は、他の様々なステップまたは図26に記載したステップの変形形態を実施するのに十分適している。
【０１７８】
ブロック2604では、スイッチ監視信号は、端子CLKを介して調光制御器2308によって受け取られる。スイッチ監視信号は、AC電源VINなどの電源に結合する電源スイッチ304などの電源スイッチの導電状態を示す。
【０１７９】
ブロック2606では、動作モードは、スイッチ監視信号に応じて少なくとも第1のモードおよび第2のモードから選択される。一実施形態では、電源スイッチ304のオフ動作を示すスイッチ監視信号が受け取られるとき、調光制御器2308中のカウンタ2422の計数値は、第1の値から第2の値へ変化し、したがって、例えば、第1の値から第2の値まで増加する。動作モードは、計数値に応じて選択される。
【０１８０】
ブロック2608では、第1のモードが選択される場合、スイッチQ23などの制御スイッチは、駆動信号2352などの駆動信号に応じて、スイッチオン状態などの第1の状態およびスイッチオフ状態などの第2の状態で交互に動作する。駆動信号2532は、調光制御器2308が第1のモードで動作するときに有効にされるドライバ2410が発生する。第1のLED列2312などの第1の光要素を通じて流れる電流ILED1などの第1の電流は、駆動信号のデューティサイクルを調節することによって目標レベルに調節される。
【０１８１】
ブロック2610では、第1のモードが選択される場合、第2のLED列2311などの第2の光要素を通じて流れる第2の電流は、制御回路2301によって遮断される。一実施形態では、第2のLED列2311は、制御回路2301を介して高電圧端子HVに結合する。制御回路2301は、抵抗器R6と、この抵抗器R6と並列に結合するキャパシタC12と、抵抗器R7とを含む。調光制御器2308が第1のモードで動作するとき、高電圧端子HVに結合している調光制御器2308中の始動およびUVL回路2418は無効にされ、制御回路と調光制御器の間の電流路は遮断され、例えば、抵抗器R7を通じて調光制御器2308へ流れる電流は遮断され、キャパシタC12は抵抗器R6を介して放電し、電流は第2のLED列2311を通じて流れない。したがって、第2のLED列2311を通じて流れる電流は遮断され、第2のLED列2311はオフにされる。
【０１８２】
ブロック2612では、2のモードが選択される場合、第2のLED列2311を通じて流れる第2の電流は、制御回路2301によって導通される。より具体的には、第2のモードで動作するときに、調光制御器2308は、始動およびUVL回路2418を有効にし、電流は、高電圧端子HVを介して抵抗器R6および抵抗器R7を通じて調光制御器2308へ流れる。また、第2のLED列2311を通じて流れる第2の電流が導通され、したがって、調光制御器2308が第2のモードで動作するときに、第2のLED列2311はオンにされる。
【０１８３】
ブロック2614では、第2のモードにおいて、駆動信号は、論理0などの第2の状態に維持されて第1のLED列2312を通じて流れる第1の電流を遮断する。例えば、制御スイッチQ23は、第2の状態において駆動信号の制御下でオフであり、第1のLED列2312を通じて流れる電流は徐々に減少し、最終的に零に到達し、したがって、第1のLED列2312を通じて流れる第1の電流は遮断される。
【０１８４】
(図23A、図23B、および図24〜図26に関連した)上記の説明は、LED列を利用する例示的な実施形態に基づいている。しかし、本発明による実施形態は、他のタイプの光を用いて実施することもでき、すなわち、本発明による実施形態は、必ずしもLEDに限定されない。そのような他のタイプの光は本明細書では、光要素と呼ばれ得る。
【０１８５】
上述の説明および図面は本発明の実施形態を表すが、添付の特許請求の範囲に規定する本発明の原理の技術的思想および範囲から逸脱することなく、その中で様々な追加、変更および取り換えを行うことができることが理解されよう。本発明は、本発明の原理から逸脱することなく特定の環境および動作要件に特に合わせた、本発明の実施に使用する形態、構造、構成、比率、材料、要素、素子、およびその他の多くの変更と共に使用することができることを、当業者には理解されよう。したがって、本明細書に開示した実施形態は、全ての点において例示的なものであるが限定的でないものとみなすべきであり、本発明の範囲は、添付の特許請求の範囲およびその法的に均等なものにより示され、上述の説明に限定されるものではない。
【符号の説明】
【０１８６】
100  従来のLED駆動回路
102  電力変換器
104  スイッチ
106  LED列
200  従来のLED駆動回路
208  線形LED電流調整器
210  演算増幅器
300  光源駆動回路
302  LED光源
304  電源スイッチ
306  AC/DC変換器
308  調光制御器
310  電力変換器
312  LED列、LED光源
314  電流センサ
400  光源駆動回路
502  調光器
504  パルス信号発生器
506  トリガ監視ユニット
508  始動および低電圧ロックアウト(UVL)回路
510  演算増幅器
512  MOSFET
514  MOSFET
515  MOSFET
516  比較器
518  比較器
520  SRフリップフロップ
522  SRフリップフロップ
524  ANDゲート
526  カウンタ
528  D/A変換器
530  PWM発生器
532  電流源
534  比較器
536  パルス信号
538  制御信号
540  スイッチ
541  スイッチ
542  スイッチ
602  LED列を通過するLED電流
900  光源の出力を調節する方法のフローチャート
1000  光源駆動回路
1008  調光制御器
1102  調光器
1104  クロック発生器
1106  トリガ監視ユニット
1126  カウンタ
1204  負のエッジ
1206  正のエッジ
1208  負のエッジ
1210  正のエッジ
1300  光源の電力を調節する方法のフローチャート
1400  光源駆動回路
1408  調光制御器
1450  スイッチ監視信号
1452  スイッチ制御信号
1454  感知信号
1480  要素
1502  調光器
1504  カウンタ
1506  基準信号発生器
1508  PWM発生器
1510  イネーブル信号
1800  フローチャート
1900  光源駆動回路
1908  調光制御器
1952  パルス信号
1954  制御信号
2002  調光器
2004  モード選択モジュール
2006  電流源
2008  スイッチ
2010  ドライバ
2012  スイッチ制御信号
2200  フローチャート
2300  光源駆動回路、駆動回路
2301  制御回路
2304  フィルタ
2308  調光制御器
2310  電力変換器
2311  第2のLED列
2312  第1のLED列
2314  電流センサ
2352  駆動信号
2401  第1の制御信号
2402  調光器
2403  リセット信号発生器、鋸歯状信号発生器
2405  誤差増幅器
2406  比較器
2407  鋸歯状信号発生器
2408  パルス幅変調信号発生器
2409  第2の制御信号、制御イネーブル信号
2410  ドライバ
2418  始動および低電圧ロックアウト(UVL)回路
2421  カウンタ
2422  モード選択ユニット
【図１】
2014216320.tif 000009
【図２】
2014216320.tif 000010
【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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【図１１】
2014216320.tif 000019
【図１２】
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【図１３】
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【図１４Ａ】
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【図１４Ｂ】
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【図１５】
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【図１６】
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【図１７】
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【図１８】
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【図１９】
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【図２０】
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【図２１】
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【図２２】
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【図２３Ａ】
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【図２３Ｂ】
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【図２４】
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【図２５】
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【図２６】
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【外国語明細書】
2014216320000001.pdf