(57)【要約】      （修正有）【課題】照明用途の複数の高出力ＬＥＤ群を駆動するためのエネルギー効率が良く、小型かつ費用効果の高い駆動手段を提供する。【解決手段】単独の切換式電源を、直列および／または並列に接続したＬＥＤおよび個々に制御可能なＬＥＤ群の両端に並列に接続したパルス幅制御スイッチと共に使用する。ＬＥＤ群のスイッチがオンであれば、ＬＥＤ群は点灯しない。スイッチがオフ位置にある場合、電源の全電流が対応するＬＥＤ群を流れる。駆動プロトコルを制限することであり、それによって特定の時間間隔において作動されるスイッチは１つのみとする。個々の作動と作動の間の時間間隔を最小にすることが可能となる。オンしているＬＥＤ群が無い状態では電源の出力レベルを下げる。全スイッチがオンの場合（全ＬＥＤ群がオフ）、電源の出力レベルを下げる（または切る）ことができる。電源の電流設定を高くすると同時にパルス幅変調によりオンのサイクルを制限する。【選択図】図２
2014139935.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
２つまたはそれ以上の群に分割され、群ごとに別個に通電可能な複数の高出力発光ダイオード（ＬＥＤ）を単独電源により駆動する方法であって、前記方法が、
（ａ）前記電源から第１のＬＥＤ群への供給電流の通電または遮断を行うステップと、
（ｂ）所定の待ち時間待機するステップと、
（ｃ）第２のＬＥＤ群に対して前記（ａ）と（ｂ）のステップを繰り返すステップとを含んで成る方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、照明用ＬＥＤを電子的に駆動する方法および装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
照明器具は光源として高出力ＬＥＤ技術を利用することが多い。ＬＥＤの光収率はＬＥＤを流れる電流と直接に関係するため、例えば温度依存型の光量を制御するためには定性的な電源が必要である。光収率の制御は、可変電源または固定された電源設定と併用してのパルス幅駆動によって行われる。単独電源から複数のＬＥＤを直列および／または並列に接続することができ、それに伴ってより高い供給電圧および／または供給電流が必要となるが、電源の追加によるコスト増は回避せねばならない。建築物のライトアップやディスコ等の特殊な照明用途では、所謂ＲＧＢ（Ｒは赤色、Ｇは緑色、Ｂは青色を示す）器具を使用しているが、近年では、カラーダイナミックスの幅を広げるために、白色（Ｗ）ＬＥＤも使用することが多くなっている。これらのＲＧＢおよびＲＧＢＷ器具は、特定の色を混合しての静止照明あるいはライトショー（ｌｉｇｈｔｓｈｏｗ）の制御技術を用いた動的照明と使用されている。
【０００３】
図１は、現在行われているＲＧＢの実施例を示す。図１では、各色のＬＥＤ群（赤・青・緑）のそれぞれに関して、パルス幅駆動スイッチＳ１〜Ｓ３とそれに関連する電源ＰＳ１〜ＰＳ３を示している。電源ＰＳ１〜ＰＳ３のスイッチＳ１〜Ｓ３がＯＮの位置にある場合、電源ＰＳ１〜ＰＳ３は対応するＬＥＤに規定電流を送る。一つの特徴として、各ＬＥＤは規定の順電圧降下を有することがある。すなわち、各電源ＰＳ１〜ＰＳ３は一つの回路において、通常は「触れても安全」という要件の対象となる供給電圧Ｖによって制限を受ける範囲内で最大限の数のＬＥＤを駆動することができる。光の設定に関してこのことが有効であるのは、特定の明度および色の設定について、各ＬＥＤ色に対するパルス幅ＰＷ１〜ＰＷ３を調整することにより所望の設定を達成することができる点である。
【０００４】
簡単な高出力ＬＥＤ照明製品は安価な線形電源を使用しており、簡単な抵抗器を備える場合もある。しかしながら、光度設定値が低い場合、線形電源では、電源内での熱放散によりエネルギー効率が悪くなる。また、エネルギーを消散する電源では光収率についても消散による損失を招くが、何れにしても光収率は、既に特に器具の冷却能力により器具からのＬＥＤ光が制限を受けるなど、消散量による制限を受けている。ソリューションとしては、エネルギー効率の良い製品に９０％以上のエネルギー効率を有する切換式電源を使用することがある。現在多くの用途で切換式電源が使用されているとは言え、このソリューションをより広い範囲で利用することを妨げたり制限する問題が数多く存在している。
【０００５】
エネルギー効率の良い切換式電源は、フィードバックとして通常の出力電圧ではなく出力電流の測定値を使用する切換式電圧源から構成される。切換式電源および電流フィードバック回路は、特に通電コイル、高周波キャパシタ、フライバックダイオード等の使用により比較的高いものとなる。その占有体積は、３５０ｍＡのＬＥＤ電流の場合、電源一台あたり約３〜４ｃｍ３となる。現在実施されているＲＧＢＷの場合、４台の電源が必要となる。照明駆動部の他の要素に必要な体積に加えてさらに電源の体積が必要となると、全体としての体積は非常に大きなものとなり、現在市販されている装置では、駆動部と照明器具とを別個のモジュールとする結果となっている。この構造の場合、天井用照明、コーブ照明、スタンド照明（”ｌｉｇｈｔ−ｏｎ−ａ−ｓｔｉｃｋ”）等より総合的なソリューションを必要とする多くの用途について、美観的な制限から駆動部を収容するスペースが不十分であるなど、様々な問題が生じる。
【０００６】
駆動部と照明器具を別モジュールとする場合、駆動部とＬＥＤ群との間の接点Ｃ１〜Ｃ４等の構成要素の配分を図１に示す。ＬＥＤのみが照明器具内に位置しており、駆動部のその他の部分は全て別モジュールに配置されている。このように区分する結果、ＬＥＤと駆動部との間の接続ケーブルのＲＦ変調を原因とする電磁干渉（ＥＭＩ）関連の問題が生じる。これは高い切換電流とそれに伴う電圧ピークから来るものであり、ケーブル長の関数として悪化する。新世代の高出力ＬＥＤの登場によりＬＥＤ電流が増加するに従って、この問題はさらに深刻なものとなっている。また、全てのＬＥＤ群を合わせたＬＥＤ電流の全部が共通の接点Ｃ１（図１）とそれに対応するケーブルから来るため、ＲＧＢＷ器具の場合、その単独接点におけるケーブル電流と構成要素の要件（例えばコネクタ）は４倍増となる。Ｉ２Ｒの結果として電流を４倍とした場合、電力関連の要件は１６倍増となる。
【０００７】
ＲＧＢ（Ｗ）器具の場合、電源の数が多くなると、電源そのもののコスト、マルチモジュール構造とそれに伴う高価なケーブル配線によるコスト増をもたらす。多くの用途では、このようなコスト増が照明源としてのＬＥＤの使用をさらに制限する要因となる。
【０００８】
別の用途分野（ディスプレー照明）では、低出力ＬＥＤに関して、各ＬＥＤについて一つの並列トランジスタと直列に接続して駆動する方法が知られている。ＬＥＤのトランジスタが導電状態（低抵抗）にある場合、電流はＬＥＤを流れず（ＬＥＤ電流が生成されるまでより高い最小電圧の供給を必要とするため）、トランジスタのみを流れる。従って、このＬＥＤは光を生じない。トランジスタが非導電状態（高抵抗）にある場合、事実上全ての電流がこのトランジスタのＬＥＤを流れるため、電源によって規定される量の光を生じる。
【０００９】
日本国特許第０９０８１２１１号公報（特許文献１）および米国特許第４０１７８４７号公報（特許文献２）に具体例が記載されている。これらの文献によると、全てのＬＥＤが直列に接続されると共に、トランジスタがＬＥＤに対して並列接続されている。直列接続されたＬＥＤには単独電源から電源供給される。全体的な消費電流（供給電圧を高くしたときの）が低くなるという利点が謳われている。米国特許第４７８３８９７号公報（特許文献３）に別の例が記載されている。この特許も、直列接続された各ＬＥＤに駆動トランジスタが並列接続されるという上記と同様の構造であるが、全てのＬＥＤがオフの場合、電源は作動されず、それによって線形電源に生じる消散を少なくするという利点を謳っている。
【００１０】
前述のように、照明用高出力ＬＥＤを駆動するための、エネルギー効率が良く、小型で費用効率の高いソリューションの場合、ＬＥＤ群毎のパルス幅駆動部と併せて切換式電源も必要となる。しかしながら、既存のディスプレー照明のソリューションでは、ディスプレーの背景照明やディスプレー・インジケータ照明といった単色で半静的な低出力ＬＥＤの用途を念頭においたものであるということが共通点としてある。このようなディスプレー照明のソリューションでは、高出力マルチＬＥＤ群照明用の動的パルス幅駆動部によって生じる諸問題を変更なくしては解決することはできない。これは下記のような実施上の問題によるものである。
【００１１】
高出力ＬＥＤは高い動作電圧（３．５〜４ボルト）と共に強力な電流（０．３５〜１アンペア）を使用するため、通電および遮断が行われると、その結果として、特にケーブル関連の寄生コイルおよびキャパシタの結果として、時間（ｄＶ／ｄｔ）の関数として電圧に比較的大きな変化、また時間（ｄＩ／ｄｔ）の関数として電流に比較的大きな変化が生じる。また、ＭＯＳＦＥＴスイッチ等における消散を避けるため、電流を高速に切り換えることにより、ＭＯＳＦＥＴが高いオーム抵抗を受ける時間をできるだけ短くするのが望ましい。この結果、消散はＩ２Ｒとなる。ＬＥＤが一つの群において直列および／または並列に接続された場合、必要とされる電圧および／または電流も大きくなるため、この効果はさらに高いものとなる。また、ＭＯＳＦＥＴスイッチも減結合された「浮遊式」駆動部を必要とするが、これがさらにＭＯＳＦＥＴ駆動部とＬＥＤとの間（Ｈブリッジのハイ側など）に寄生容量を生む結果となる。例えば，４つのＬＥＤ群駆動部を直列接続したものを用いた場合、ＬＥＤ群ごとに完全に独立したパルス幅駆動部とすると、電流の管理が複雑になる。原理上は、既存のディスプレー照明におけるＬＥＤ群は、それぞれを無作為の瞬間に作動することができる。従って、例えば７つのＬＥＤを同時に作動する場合、電圧および電流の１Ａと２８Ｖ（４Ｖ×７）程度の変化は数マイクロ秒で生じ得る。この問題は切換式電源の場合さらに深刻なものとなる。切換式電源の場合、原則的に作動に起因する高電圧および電流ピークに対する寄与が多くなるためである。高出力ＬＥＤの場合、ＲＧＢＷ向けのディスプレーソリューションでは、前述のような作用があるため、ＬＥＤ群ごとに質的に規定できる量の光を生成する安定した回路とすることにはならない。
【００１２】
全ての電流および電圧ピークの結果として、現存の部品では高電流および／または電圧ピークを処理できないことが多くなり、部品を追加するにはこれらのオーバドライブの問題を払拭することが必要になる。部品を追加すると、結果的に体積とコスト増となり、それによって単独電源の利点を無効にすることになりがちである。
【００１３】
パルス幅駆動の原理では、所望の動的な光のコントラストを得ることができるだけの駆動解像度を達成するには、電源の投入、切断を高速に行えることが必要である。この解像度は電源に対して比較的高い少なくとも数十ｋＨｚの帯域を要する。特定の実施例を考えた場合、高帯域切換式電源ではｄＶ／ｄｔは限られたもの（部品の制限に関して、また制御の安定性の点からも）となり、電源の応答速度は、同時に作動されるＬＥＤの数に応じて変ってくる。例えば、２つのＬＥＤをオンするために５μｓ要するのに対し、４つのＬＥＤをオンするには２０μｓを要する。これは、所要電流に達するまでに出力電圧の２倍を蓄積する必要があるためである。同時に作動されるＬＥＤの数と、これらのＬＥＤを流れる総有効電流との間に相互作用（すなわち光収率）が存在する結果、ＬＥＤ群の駆動部の間に望ましくないクロスリンクが生じる結果となり、振動が発生する場合もある。その結果、このようなディスプレーソリューションでは、正しく動作する回路を提供することはできない。
【００１４】
複数のＬＥＤを同時に作動する場合、時間あたりの供給負荷もピークを呈し、前述のようにケーブル遮蔽の面でも厳しい要件が加えられる。
【先行技術文献】
【特許文献】
【００１５】
【特許文献１】日本国特許第０９０８１２１１号公報
【特許文献２】米国特許第４０１７８４７号公報
【特許文献３】米国特許第４７８３８９７号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【００１６】
本発明の目的は、上記の欠点を少なくとも部分的に解消する改良されたＬＥＤ群駆動装置を提供することにある。
【課題を解決するための手段】
【００１７】
この目的は、２つまたはそれ以上の群に分割され、群ごとに別個に通電可能な複数の高出力発光ダイオード（ＬＥＤ）を単独電源により駆動する方法であって、前記電源から第１のＬＥＤ群への供給電流の通電または遮断を行うステップと、（ｂ）所定の待ち時間待機するステップと、（ｃ）第２のＬＥＤ群に対して前記（ａ）と（ｂ）のステップを繰り返すステップとを含んで成る方法によって達成される。
【００１８】
待ち時間（本願明細書では期間とも称する）待機することによって、電源が２つ以上の群の通電または遮断を同時に行う必要が回避される。本発明者らは、１つまたはそれ以上の群によって供給電流がオンまたはオフされた場合、変更された負荷の状態に電源を適応させる必要が生じることに気付いた。例えば、ＬＥＤ群が直列に接続されており、ＬＥＤ群に並列配置されているスイッチによって該ＬＥＤ群を短絡させることによってＬＥＤ群の遮断が生じたとする。この場合、ＬＥＤ群の遮断と同時に、ＬＥＤ群が通電されたときと同じように電源の出力電圧が変化する。２つ以上のＬＥＤ群を比較的短時間内に通電または遮断したとすると、電源は１つのＬＥＤ群が通電または遮断された場合に比較して何倍もの負荷の変化を制御する必要が生じる。電源は負荷の状況変化に対してはより高速に適応することができるため、電源の応答速度が速くなることによって通電および遮断時の解像度が高くなること、電源等の制御構造における不安定性を防止できること、寄生容量の影響や切換損失等を低減できると言った様々な利点が得られることになる。１つのＬＥＤ群を通電する場合、待ち時間を電源の立ち上がり時間または立ち下がり時間に対応させて、次のＬＥＤ群が先の群の作動後できるだけ短時間で作動できるようにするのが好ましい。
【００１９】
ＬＥＤ群の所望の強度を達成するためには、通電されている群の遮断を該通電されている群の所望の平均電流に従って行えば良い。ヒトの眼には慣性があるため、当該ＬＥＤ群がオンになっている時間を変調して、所望の強度に相当する所望の平均電流が当該ＬＥＤ群を通るように遮断の瞬間を選択できるようにすることによって、ＬＥＤ群の光度の変動を達成することができる。
【００２０】
本発明の方法はさらに、（ｄ）前記（ａ）のステップの前に、所望の平均立ち上がりまたは立ち下がり電流に基づいてＬＥＤ群を分類することにより順番を決定するステップをさらに含み、前記（ｃ）のステップが、（ｃ１）通電されるべきＬＥＤ群の各々について通電の順番にて前記（ａ）と（ｂ）のステップを実行するステップを含むことを特徴としても良い。通電と遮断は時間的に配分して行っても良い。その場合、一方ではＬＥＤ群の駆動部から発せられる干渉信号（例えば作動の結果）に良い影響が及ぼされる場合があり、また他方では、特にこの方法がマイクロプロセッサ、マイクロコントローラ等のプログラム可能な装置により実行される場合には、当該ＬＥＤ群の通電および遮断の各ステップの実施をできるだけ時間を空けて行えるようにすることにより、マイクロプロセッサ、マイクロコントローラ等に瞬間的にかかる負荷をできるだけ低く抑えることが可能となる。これによって、一方では処理速度の低い簡単なマイクロプロセッサ等の処理装置の使用を可能にすると共に、他方ではこのようなマイクロプロセッサ、マイクロコントローラ等を用いて他のタスクも行わせることができるようになる。
【００２１】
最後に記載した例では、前記（ｄ）のステップの前に、前記ＬＥＤ群の中で、複数群から成るサブセットをステップ（ｄ）とステップ（ｃ１）から除外し、（ｃ２）前記（ｃ１）に従って通電した後、（ｃ１）で通電されたＬＥＤ群の１つの次の遮断までの残りの時間が、前記サブセットから選択したＬＥＤ群の所望のパルス持続時間より少なくとも待ち時間の２倍分長いか否か判断し、（ｃ３）長いと判断した場合、前記サブセットの当該ＬＥＤ群の通電と、所望のパルス持続時間経過後にその遮断を行い、（ｃ４）前記所望のパルス持続時間に前記サブセットの全てのＬＥＤ群がオンされるまで前記（ｃ２）と（ｃ３）を反復する構成も可能である。サブセットは、例えばその所望のパルス持続時間がＬＥＤ群の総数に待ち時間を乗じた値より短いＬＥＤ群で構成することができるが、他の基準を適用することも可能である。一般に、パルス持続時間が比較的短いＬＥＤ群は除外される。これは、ごく短時間だけ点灯を要するＬＥＤ群が既に遮断されているべき時点で他の群が通電されるのを防止することができるためである。この結果、例えば上記のマイクロプロセッサ等の制御装置にかかる負荷が作動に支障を及ぼすほど高レベルになる場合がある。このほかにも、ＬＥＤ群の通電および遮断の結果として望ましくない作動効果が生じ、相互に望ましくない衝突を生じる恐れがある。通電持続時間、すなわち所望のパルス持続時間が短いＬＥＤ群は、先に通電されたＬＥＤ群の１つが次に作動するまでの残りの時間が十分に長く、１つ以上の「短い」パルスの関連パルスを「長い」群の１つの次の遮断に備えて丸めることができる瞬間に通電することができる。全ての「長い」群の遮断後、換言すれば（ｃ１）において全ての群の通電が行われた後、サブセットの１つまたはそれ以上の群が残っている場合、残りの群は（ａ）と（ｂ）のステップにより所望のパルス持続時間オンすれば良い。
【００２２】
本明細書に詳細に記載されているように、電源の供給電流の大きさは、ＬＥＤ群の各ＬＥＤの構成の最大ピーク電流より瞬間的に大きくなる場合があり（因みに、特定ピーク電流時間において、ＬＥＤメーカ等によって特定される平均最大ピーク電流を超えないことが好ましい）、定義された時間内および直列接続されたＬＥＤ群両端の定義された最大電圧内で、ＬＥＤの駆動によってより複数のＬＥＤ群が実際には順々に、特定の最大ピーク電流を超え得る電流を使いながら短時間ずつ動作させることができるようになる。
【００２３】
さらに、ＬＥＤ群の通電および／または遮断を行う時点を、パルス幅変調（ＰＷＭ）と周波数変調（ＦＭ）とパルスコード変調（ＰＣＭ）と時分割変調（ＴＤＭ）とから選択される１つ以上の変調技術を用いて決定することができる。これらの１つ以上の変調技術を使用することで、作動イベントをある期間にわたって有利に配分することが可能となり、それによって、例えば電源の安定性の強化、作動時にＬＥＤ群間に生じるクロストークの低減、無線周波数放射線（ＲＦ）の低減、作動時ひいては無線周波数放射を時間的により均等に配分すると言った結果が得られる。
【００２４】
通電または遮断を行った後に待ち時間だけ待機することを伴う上記の変形例に加えて、先に通電されたＬＥＤ群を次のＬＥＤ群が通電されるのと同時に遮断するようにすることも可能である。これは、通電された１つの群が通電されるべき別の群と置き換えられるため、実際には電源に負荷の変化が全く生じないかあるいはほとんど生じないことを意味する。つまり、全体としてのＬＥＤ群に対してより多くの作動を実施することが可能となり、特定の時間内により高い解像度を達成することが可能となる。これは、別個のＬＥＤ群の通電と遮断を組合せることにより、個々のＬＥＤ群が通電および遮断される時間に関しての自由度が高くなるためである。
【００２５】
この原理は、例えば下記を用いる実施形態に適用することができる。すなわち、
（ｅ）ＬＥＤ群の通電および遮断を行うサイクルをＬＥＤ群と同じ数の部分に等分に分割することと、
（ａ３）サイクル部分の１つの開始時に第１のＬＥＤ群に通電することとを含み、（ａ２）のステップが、
（ａ４）サイクルの別の部分の開始時に第２のＬＥＤ群に通電すると共に、第１のＬＥＤ群を第２のＬＥＤ群の通電と同時に遮断することを含む。こうすると、上述のようにＬＥＤ群の作動を同時に行うことができ、さらに１つ以上の上述の変調技術に基づいて当該ＬＥＤ群を例えば連続するサイクルにおいてオンに切り換えるかあるいはオンに切り換えないことによって、所望の強度を獲得することが可能となる。こうして例えば各々のＬＥＤ群に対してサイクルの１つ以上の部分を割当てることが可能となり、ＬＥＤ群は、選択した変調技術および所望の強度に応じて、割当てられたサイクル部分においてオンされたりオンされなかったりする。この実施形態は、各ＬＥＤ群に異なるサイクル部分を割当て、サイクルの一部分において（ａ）と（ｂ）のステップを行うことによりＬＥＤ群の１つ以上をオンおよびオフするステップを含めることでさらに改良することができる。このように各ＬＥＤ群にサイクルの一部分を割当て、当該サイクル部分においてオンおよびオフするようにすることにより、解像度をさらに高めると共に、等分されたサイクル部分の１つ以上の全期間においてＬＥＤ群をオンさせておくかあるいはオンさせておかないという動作が、あるＬＥＤ群に対して割当てられたサイクル部分の比較的短時間においてそのＬＥＤ群をオンさせておくという動作に補完される。この種の「きめ細かい制御」という目的でＬＥＤ群ごとに異なるサイクル部分が割当てられるため、ＬＥＤ群間の対立も回避することができる。
【００２６】
電源は切換式電源で構成しても良く、本明細書ではこれを切換え電源と称する場合もある。ＬＥＤ群の作動の結果としての負荷の変化に対して切換式電源を高速に調整するためには、切換式電源の制御構造をＬＥＤ群の作動と同期させることができる。
【００２７】
さらに、デジタル通信インタフェースを用いて所望のオン時間、強度、作動時間等のパラメータの送信を行うことも可能であり、こうすることで例えば単独の通信インタフェースにより複数のＬＥＤ群を駆動することができる。
【００２８】
ヒトの眼は一種の対数的挙動を示す感度を有するため、インタフェースを介して送信する強度については対数符号を含むのが有利である。こうすることで、例えば、ユーザによって観察可能な同じ解像度を通信インタフェースを介して送信する際、使用するデータ量が少量で済むようになる。
【００２９】
また、接続されたＬＥＤ群を通電するための作動要素にＬＥＤ群ごとに接続されるのが好ましく、各作動要素は制御装置に接続される。本発明の方法はさらに、上述のように、当該作動要素に接続されたＬＥＤ群の通電または遮断を行うための少なくとも１つの作動要素を制御することを含む。制御装置は時間制御要素を備えることができ、作動要素の制御は所定の待ち時間内に作動要素を１つだけ作動することを含むことができる。ＬＥＤ群の作動を既述のように行う場合、前記待ち時間は電源の立ち上がり時間または立ち下がり時間に相当する。
【００３０】
既述のように、切換式電源を使用するのが好ましい。切換式電源は、フィードバックとして出力電圧ではなく測定された出力電流を用いる切換式電圧源を含むことができる。この場合、線形電源を用いる場合に比べて消散が大幅に低減し、結果的に必要とされる冷却能力も低減できるという利点がある。照明器具により冷却能力に制限がある場合でも、これによって光収率を上げる能力を有効に増大することができる。
【００３１】
上述のように、ＬＥＤを直列および／または並列に配置し、パルス幅制御式スイッチを個々に制御可能なＬＥＤ群の両端に並列に配置した状態で、単独電源を使用することが可能である。スイッチがオン位置にある場合、ＬＥＤの最小電圧は例えばＭＯＳＦＥＴの電圧降下よりはるかに高いため、ＬＥＤ群は点灯されない。スイッチがオフ位置にある場合、電源からの全電流がＬＥＤ群を通過する。単独電源の態様によって、複数の（嵩高くかつ高価な）電源を使用する場合に比べて、全体的に費用効率の高い実施を実現することができる。また、低電流・高電圧の利点、Ｉ２Ｒの利点が得られる。このような構成では、装置を安定して動作させる上で、２つの制御ループ間で振動相互作用が生じるのを防止するために、切換え（非線形）電源が相当に高い制御周波数を有することが必要である。
【００３２】
これを達成するには、パルス幅変調に例えば１ｋＨｚを使用し、電源の切換周波数として２００ｋＨｚを使用すれば良い。これらの周波数は、先行技術によるＬＥＤと切換式電源構成要素の特性周波数である。
【００３３】
所定の時間間隔内に作動される時点で複数のＬＥＤ群が単独のスイッチしか有していない場合、駆動プロトコルに制限が加わることができる。この原理は、個々の作動動作の間に最小の時間間隔（Ｔｓｅｐｍｉｎ）を保証するという事実を伴うものである。Ｔｓｅｐｍｉｎは、無作為のＬＥＤ群が通電または遮断される場合、電源の立ち上がり時間および立ち下がり時間に足る最小の時間間隔と定義される（３５０ｍＡでＲＧＢＷのＬＥＤを７個使用する場合、Ｔｓｅｐｍｉｎは１０〜２０μｓ程度となる）。駆動プロトコルに「Ｔｓｅｐｍｉｎあたり作動動作１回」という制限を加えることにより、まず第１に切換式電源とＬＥＤ群のスイッチが作動による電圧および電流ピークを生じる回数が大きく減少し、複数のＬＥＤ群を直列に接続した状態での高出力ＬＥＤの作動が、ピーク値を２つ以上の群ではなく単独の群にのみ限定するだけで実際に達成可能となる。第２に、このような制限を加えることで、電源（したがって光収率）が他のスイッチの作動が行われる前に安定化されるため、異なるＬＥＤ群間の交差接続を防止することができる。第３に、電流または電圧ピークの許容範囲を大きくするための対策を必要としないため、コスト改善が得られる。第４に、作動時を時間的に配分することにより、電磁干渉が低減すると共に、照明部の給電ラインにおける電流ピークが低下する。最後に、この駆動原理では、計算の負荷が長時間に配分されるため、ソフトウェアに基づくパルス幅変調による駆動が単純化され、簡単で安価な中央処理装置を用いることが可能になる。
【００３４】
さらに、１つのＬＥＤ群もオン状態になっていない段階においては電源の出力レベルを下げる、またはオフすることも可能である。全てのスイッチが閉（全てのＬＥＤ群がオフ）の場合、電源はスイッチの（低）抵抗から完全な電流を形成しようとする。この部分的な消散を防止するためには、この段階で電源の出力レベルを下げれば良い。同時に、切換電源（通常は切換式電圧源用の集積回路に基づく）は低出力電圧での安定性という意味で制限を受けるが、電源の出力レベル低下（また場合によっては一時的な切断）によって安定性が改善する。
【００３５】
また、電源の電流設定値を高くすると同時に、例えばパルス幅変調等の変調技術を用いることによりオンサイクルを制限することも可能である。電源をＬＥＤの瞬間最大（ピーク）電流に設定すると共に、パルス幅制御を用いて平均電流がＬＥＤの最大平均電流を超えることがないようにする。最近のＬＥＤの場合、最大電流と平均電流の比率は、パルス幅周波数１ｋＨｚにおいて約１．４である。つまり、ＬＥＤの瞬間最大ピーク電流において１ｍｓあたり７００μｓのパルス幅が平均的に最大の平均電流を生み出し、残りの３００μｓを用いて同じ供給電圧でより多くのＬＥＤを駆動することができる。実際に、これによって、これまでは２４Ｖ（６×４＝２４ボルト）からの最大平均電流に基づき６個までのＬＥＤにしか供給できなかったものが、全部で８個のＬＥＤからなる４つの群に供給することが可能となる。
【００３６】
複数の短いパルスから成るサイクルからこれらの短いパルスに代わる１つの長いパルスからなるサイクルに移るなど、パルスに何らかの変化があった場合でも、観察者に対してできるだけ一定の強度を得るために、ＬＥＤ群の１つをサイクルの比較的長い時間通電状態に維持すると共に、ＬＥＤ群のいくつかは、当該ＬＥＤ群の［空白］を生じ得る比較的短い時間通電すれば良い。これは、長いパルスと短いパルスを組合せて使用する様々な好適実施形態と組合せたときに特に有利であり、この場合の長いパルスはＬＥＤの駆動に関して粗い解像度（粗い設定）を与えるのに対し、短いパルスは細かい調整を提供する。強度が複数の短いパルスによって与えられる低レベルから長いパルスが使用されるレベルに遷移した場合、ユーザには明滅、チラツキと言った形で見える不連続性が発生する場合があるが、上述の好適な実施形態によると、その大部分を回避することができる。
【００３７】
さらに別の好適な実施形態では、光センサにより光度を測定し、測定した光度を用いてフィードバックを提供して電源からの供給電流の大きさの調整、およびＬＥＤ群の作動時の調整を行うようにすることができる。光センサが主に外光の状態を測定する場合には、光センサを外光の状態の調整に使用することもできる。外光の状態には例えば、強度、色彩、光分布等が含まれる。センサはまた、１つ以上のＬＥＤから提供される照明の光度を測定することにより、提供される光度を安定化するフィードバックを得ることができるようにしても良い。センサはこのフィードバックを介して電源からの供給電流の大きさ、およびＬＥＤ群の作動時に作用する。単独のセンサで複数のＬＥＤ群にフィードバックを提供するためには、多くの実施形態において単独のＬＥＤ群のみ通電される時間が分かるという事実を利用することにより、別の群に対するフィードバック信号を提供することができる。センサとその読取りが十分に高速に行えれば、当該単独ＬＥＤ群のみ通電される時間に測定を行うことにより、これを活用することができる。
【００３８】
本明細書に記載した方法および装置は、１つまたはそれ以上のＬＥＤ群を作動することにより、情報を変調信号の関数として送信するために使用することもできる。ここで言う変調信号は、ＦＭ，ＰＷＭ、ＰＣＭ、ＡＭ等々の当業者に周知の多くの変調技術を用いて送信することのできる情報を表すものである。本発明の範囲において、照明と情報の送信とを組合せることもできる。このような構成の場合、変調がヒトの眼より高い速度で行われれば、観察者が不快感を覚えることもない。
【００３９】
本明細書の範囲において、「高出力ＬＥＤ」という用語は照明用途における任意の発光ダイオードまたは異なるタイプの発光半導体要素を意味するものである。また、ヒトの眼に可視のスペクトル外の波長領域（赤外波長や紫外波長など）において変調するＬＥＤも「高出力ＬＥＤ」という用語に含まれる。
【００４０】
以上に説明した本発明は、請求項２６〜２８に記載の電源、請求項２９に記載の照明装置、請求項３０に記載の照明システムに使用することができる。
【００４１】
上記の各技術は相互に独立して利用することができる。一実施形態において、上記技術の１つまたはそれ以上を組合せて各種技術に付随する利点を組合せたものを獲得することができる。
【図面の簡単な説明】
【００４２】
【図１】先行技術によるＬＥＤ群を動作するための回路を示す概略図である。
【図２】本発明によるＬＥＤ群を動作するための回路を示す概略図である。
【図３】本発明の一実施形態による方法の各ステップを示すブロック図である。
【図４ａ】本発明の一実施形態によるＬＥＤを動作するための制御表を示す図である。
【図４ｂ】図４ａの制御表による電源の電流および電圧を示すタイムチャートである。
【図５】本発明の一実施形態によるＬＥＤを動作するための制御表を示す図である。
【図６】本発明の一実施形態によるＬＥＤを動作するための制御表を示す図である。
【図７】本発明の各態様において使用するいくつかの変調技術を示す図である。
【図８】本発明の一実施形態によるＬＥＤを動作するための制御表を示す図である。
【図９】本発明の一実施形態によるＬＥＤを動作するための制御表を示す図である。
【図１０】本発明の一実施形態によるＬＥＤを動作するための制御表を示す図である。
【図１１ａ】ＬＥＤ駆動のためのタイムチャートである。
【図１１ｂ】ＬＥＤ駆動のためのタイムチャートである。
【図１２ａ】本発明の別の態様を示す図である。
【図１２ｂ】本発明の別の態様を示す図である。
【図１２ｃ】本発明の別の態様を示す図である。
【図１２ｄ】本発明の別の態様を示す図である。
【図１３】本発明のさらに別の態様を示すブロック図である。
【図１４】本発明の一態様によるデータストリームのタイムチャートである。
【図１５】本発明の各態様による作動図である。
【図１６】本発明によるさらに別の照明システムの態様を示すブロック図である。
【図１７】本発明によるさらに別の照明システムの態様を示すブロック図である。
【図１８】本発明の一態様による強度分布を示すタイムチャートである。
【発明を実施するための形態】
【００４３】
次に、添付図面を参照しながら本発明をさらに詳しく説明する。
【００４４】
図２は中央処理装置（ＣＰＵ）から個々に駆動されるＮ個のＬＥＤ群を含む単独電源ＰＳを示す。同時にＯＮできるＬＥＤの数は、供給電圧をＬＥＤの最大順電圧の合計で割ったものによって決定される。ＣＰＵは適切なパルス幅解像度において時間制御を行えるだけの精度のクロックを含んでいる（例えば１ｋＨｚにおいて１０ビット、つまり、１ｍｓを１０２４で割った値〜１μｓ）。本例のＣＰＵでは、ソフトウェアに基づくパルス幅生成部を用いてソフトウェアによりＭＯＳＦＥＴスイッチの制御を行っているが、ハードウェアに基づくパルス幅生成部を用いても良い。本例の電源ＰＳは、固定された電流設定値を２つ、すなわち、少なくとも一つのＬＥＤ群がアクティブである場合の設定値と、全てのＬＥＤ群がアクティブでない場合の低電流設定値（ＯＦＦも含む）とを有している。電源ＰＳはエネルギー効率の悪い線形（抵抗器または電流設定トランジスタ）としても良いし、エネルギー効率の良い切換式としても良い。切換式の場合、電源ＰＳは電流フィードバック電源から成り、この電流フィードバック電源は原則的にパルス幅駆動スイッチから構成される。パルス幅駆動スイッチは通常の場合集積回路に基づくもので、コイルと、フライバック・ダイオードと、記憶キャパシタとを含む。切換え電源ＰＳの場合、２つのループ間の有害な振動相互作用を回避するために、電源ＰＳにはパルス幅変調に比較して相当に高い調整周波数が必要となる。２種類の固定電流設定値を含む本例の他に、動的電流駆動部を備えたＣＰＵとして実施することもできる。
【００４５】
各スイッチの駆動部が個々のＬＥＤ群がアクティブであるかどうかを判断する。本例では、低オン抵抗（Ｒｄｓ−ｏｎ）かつ低作動速度であるＭＯＳＦＥＴでスイッチが形成されているが、原理的には、トランジスタに限らず（電子）リレーですら選択肢の中に入る。スイッチがオンの場合、電源からの電流はスイッチを流れるがＬＥＤ内を流れることはない。スイッチがオフの場合、全ての電流がＬＥＤを流れるため、ＬＥＤは発光する。電圧および電流のピークを回避するべく、ＬＥＤ群の駆動は（ハードウェアまたはソフトウェアの）アルゴリズムにより、各期間にスイッチ一つだけが作動されるように行われる。アルゴリズムの一例について以下に説明する。ＬＥＤの経時的な駆動プロトコルは静的、動的（ライトショー）のいずれでも良い。動的な駆動プロトコルでは、局部的ライトショーを駆動する自律ソフトウェアルーチンを含む場合がある。他方、駆動命令の駆動は通信インタフェースによって行うこともできる。さらに別の実施形態では、双方向通信インタフェースを介し、一組の照明器具の中の一つの器具を指定して、その他の照明器具に対する（マスターとスレイブの関係）ライトショーの調整を行わせることも可能である。通信インタフェース用のプロトコルは、各色・時間単位ごとの直接制御情報やパラメータ化命令等、様々な形態をとることができる。通信インタフェースはデータ送信用のガルバニックリンク、光学リンク、またはＲＦリンクで構成することができる。
【００４６】
本例では、図示のＬＥＤ群の１つが単一のＬＥＤを含み、１つの群が並列接続された２つのＬＥＤを含み、１つのＬＥＤ群がＭ個のＬＥＤを含む。並列接続されたＬＥＤ群においては、この目的で特に選択されたＬＥＤの場合、当該ＬＥＤ群の各ＬＥＤに関して電流は２等分される（ＬＥＤ照明の通常の原理）。構成要素、電流および電圧の制限事項を考慮に入れた場合でも、この駆動原理は並列接続、直列接続を問わず任意のＬＥＤ群の組合せ、およびＬＥＤ群内のＬＥＤの組合せに利用することができる。
【００４７】
図３は、分離間隔Ｔｓｅｐｍｉｎごとに１つの作動ステップしか必要としないパルス幅に基づく駆動アルゴリズムを示すフローチャートである。Ｔｓｅｐｍｉｎは、無作為に選択したＬＥＤ群の通電または遮断時の電源の立ち上がり時間および立ち下がり時間を包含できる最小の時間間隔として定義することができる。つまり、Ｔｓｅｐｍｉｎは本質的に、電源に接続された中で最大のＬＥＤ群を通電または遮断する際の、それぞれの立ち上がり時間と立下り時間に相当するのである。これによって、最初のＬＥＤ群が作動されて、次のＬＥＤ群が作動されるまでに、電流と電源を安定化させることができるようになる。
【００４８】
図３は、Ｎ個のＬＥＤ群に対するアルゴリズムの一例を示すが、これ以外にも多くのアルゴリズムで同様の目的を達成することができる（間隔Ｔｓｅｐｍｉｎごとに最大で１回の作動）。また、このアルゴリズムの実施は、本例で行われているように低い方から高い方へ分類する代わりに、高い方から低い方へ分類するなど、いろいろな方法で行うことができる。このアルゴリズムの例は、１００％のＣＰＵ負荷を要求するように定義される。割込みベースでの実施を再定義することによって、外部通信などプロセッサの他のタスクに規定の待ち時間を再利用することができる。さらに、各パルス幅サイクルの中で、特定の設定に関して全ての結果の再計算が必要となるようなアルゴリズム策定もこれまで行われて来ているが、後のサイクルで再利用するように結果を記憶することによって、これを回避することができる。
【００４９】
Ｎ個のＬＥＤ群を駆動するアルゴリズムは、全てのＬＥＤ群がオフとなる時点を開始点として、パルス幅サイクルごとに下記のステップから成る。（具体的な駆動プロトコルの例については図４ａおよび図４ｂ参照）。
【００５０】
１．  各ＬＥＤ群に対して所望のパルス幅駆動プロトコルが「長い」か「短い」かを判断する。長いか短いかは、オンのパルス幅がＮ×Ｔｓｅｐｍｉｎより長いか短いかを各ＬＥＤ群について判断することで定義される。各ＬＥＤ群について所望のパルス幅が、静的な設定値から、あるいは時間の関数として動的に（ライトショーなど）獲得される。
【００５１】
２．  作動時間の間隔Ｔｓｅｐｍｉｎで「短い」から「長い」を分類したときに「長い」群を全てオンする。１つのＬＥＤ群をその群に対応するスイッチをオフにすることによってオンする。クロック源に応答してＴｓｅｐｍｉｎだけＣＰＵを待機させることにより、最小分離間隔が達成される。
【００５２】
３．  全ての「長い」群（「短い」から「長い」まで）に対してステップ４と５を実施する。
【００５３】
４．  「短い」群が残っている限りにおいて、また「長い」群の中に「短い」パルスに対する余地がある限りにおいて、次の「短い」パルスを変調する。パルスの前後にＴｓｅｐｍｉｎの間隔をおいて最大でもＮ×Ｔｓｅｐｍｉｎの「短い」パルスに対しては、スペース的に少なくとも（Ｎ＋２）×Ｔｓｅｐｍｉｎが必要である。左記のイベント（ＬＥＤ群をオンにする）に関して最小のＴｓｅｐｍｉｎで対応するＬＥＤ群スイッチをオフ位置にすることによって、「短い」パルスを変調する。次に「短い」パルス時間待機した後、スイッチをオン位置に戻す（ＬＥＤ群をオフ）。次にこの「短い」パルスを「短い」パルスのリストから削除する。
【００５４】
５．  現在の「長い」パルスの持続時間が経過するのを待ち、この群を遮断する。現在の「長い」群のパルス幅が終わるのを待ち、この群のスイッチをオン位置にする（ＬＥＤ群をオフ）。
【００５５】
６．  残る全ての「短い」群に関して、次の「短い」パルスを変調する。「長い」群が比較的短いために「短い」群の全部が「長い」群のパルス（少なくともＴｓｅｐｍｉｎの作動間隔を有する）に収まりきらない場合でも、それらの「短い」群は「長い」パルスに続く時間内に収まることになる。このステップにおいて、残りの「短い」パルス幅が、少なくともＴｓｅｐｍｉｎの間隔をあけて１つずつ変調される（例えば、ステップ４のパルスを参照）。
【００５６】
７．  サイクルの終了。「長い」パルスと「短い」パルスが終了しても、全サイクル（例えば１ｍｓ）が終わっていない場合があるが、このステップで待ち時間によりサイクル時間を丸めてしまう。
【００５７】
上述のアルゴリズムの正しい運用には、すなわち「短い」パルスを「長い」パルスの中または外に収めることができるようにするためには、下記の条件を満たすことが必要である。 
Ｎ×（Ｎ＋１）×Ｔｓｅｐｍｉｎ≦パルス幅サイクルの長さ
【００５８】
図４ａは、４つの（Ｎ＝４）群の間の駆動速度の一例を示すＬＥＤ群駆動タイムチャートである。この例のＬＥＤ群は、青色１００％、緑色３０％、赤色２５％、白色１０％の駆動率を有するＬＥＤを含む。図３に示したアルゴリズムを使用して間隔を１ｍｓとした場合、白色に関連する時間のみＴｓｅｐｍｉｎの４倍より短いため、白色のみ「短い」パルス幅である。図４ａの横軸は時間を、縦軸はパルス幅（ＰＷ）信号の数を時間に対してプロットして示している。本例では、赤色、緑色、青色が「長い」パルス幅を有し、白色は「短い」パルス幅を有すると判定されている。図の２箇所にＴｓｅｐｍｉｎのタイミング例が示されている。変調は短い方から長い方へと行われるため、赤色が最初に来て、緑色、青色と続き、白色は「長い」パルスの変調の間で最初の可能な時点に挿入される。この場合では、青色だけが残る部分に挿入される。図４ａはさらに、ｌｍｓのパルス幅サイクルを１つのみ示しているが、後に続くサイクルは全て、変調が一定である限り同じである。安定を図ると共に消散を少なくするため、オンのＬＥＤ群が無くなるとすぐに電流はローレベルに切り換えられる（同図下部のＰＷＣｕｒｒｅｎｔＬｏｗの信号参照）。
【００５９】
例示を目的として、図４ｂは図４ａに示す駆動プロトコルの場合に結果として得られる電源出力電圧・電流分布図（４ボルトの電圧を有する理想的なＬＥＤと仮定する）。図４ｂでも横軸は時間を示しており、図の上部に縦軸として電源出力電圧を示している。図の下部において、縦軸に電源を流れる電流を時間に対してプロットしている。同図の２箇所にＴｓｅｐｍｉｎの時間間隔が示されている。図の上部に示すように、時間の経過と共に、全てのＬＥＤがオンになった時点で最高電源電圧は変調される。”ＣｕｒｒｅｎｔＬｏｗ”信号がアクティブで全てのＬＥＤがオフのとき、電源はローに切り換えられる。
【００６０】
図５は、最大で３つのＬＥＤ群を同時にアクティブとし、かつ平均で４つのＬＥＤ群を最大容量まで駆動する方法を示している。平均電流は３５０ｍＡ（既存の例示的なＬＥＤ成分に基づき最大で）であり、電源は５００ｍＡ（既存の例示的なＬＥＤ成分の最大ピーク電流）に設定される。図において横軸に時間が示され、縦軸には４つのパルス幅駆動プロトコル（色ごとに１つずつ）が時間に対してプロットされている。同図から明確なように、４つ全てのパルス幅がサイクルにおいて同等に長い時間オンになっているが（緑色のパルス幅は２等分されている）、どの瞬間においても３つ以上の群が同時にオンになることはない。１つの群につき２つのＬＥＤとして、２４Ｖの供給電圧を用いた場合、通常の６つではなく８つまでのＬＥＤを最大容量まで変調することが可能となる。
【００６１】
実質的に同時に（時間差が電流源、すなわち電源の制御帯域以下、例えば５００ｋＨｚの電流源に対して０．５μｓ以下）、１つのＬＥＤ群を遮断し、１つのＬＥＤ群を通電（これら２つのイベントのみが結合を許される）した場合、作動イベントの間に少なくとも１つのＴｓｅｐｍｉｎを挟むという駆動原理のさらなる改良が達成される。図６はこの原理の一例を示したものである。時間を横軸に、２つのＬＥＤ群を縦軸にプロットしている。パルス幅サイクルは、実質的に同時に（＋／−０．５μｓ）、白色ＬＥＤがオフ、青色ＬＥＤがオンされることを示している。作動時間が電流源の調整周波数より短いため、これらのイベントはＬＥＤ群間のクロストークを生じることなくスムースに遷移している。このようにオンとオフを正確に前後させることによって、サイクル時間のより大きな部分を利用してＬＥＤ群をオンさせることが可能となる。このように上述の作動原理を拡張することで、各ＬＥＤ群を十分に変調することができ、この原理を使用しない場合に生じる駆動サイクル内の無駄時間を防止することができる。
【００６２】
パルス幅変調に加えて、またはこれに代える形で、周波数変調（ＦＭ）、パルス符号変調（ＰＣＭ）、および時分割変調（ＴＤＭ）を使用することもできる。これらの技術は下記のように、図７（横軸に時間をプロットし、縦方向に駆動原理を示す）に図示するＬＥＤ強度に関連する技術である。
【００６３】
−  ＰＷＭ：パルス幅変調を表す。ＬＥＤ強度はパルス幅サイクルの０％から１００％まで変化する。
【００６４】
−  ＦＭ：周波数変調を表す。可変周波数を有する固定パルス。ＬＥＤ強度はパルスのパルス幅および周波数と共に変化する。
【００６５】
−  ＰＣＭ：パルス符号変調を表す。特定のサイクル内で時間的な長さおよび位置に関して変化するパルス。ＬＥＤ強度はサイクル時間あたりの総パルス面積と共に変化する。
【００６６】
−  ＴＤＭ：時分割変調を表す。ＬＥＤ群ごとにＰＣＭ、ＦＭ、またはＰＷＭのそれ自身の時間間隔に割当てられる。
【００６７】
これらの駆動原理は、１回につき１つのスイッチのみ作動する（または同時に１つのＬＥＤをオンし、１つのＬＥＤをオフする）という（上述の）基本原理と様々な方法で組合せることにより（必ずしもそうする必要はないが）、上で既に述べた長所を向上させることができる。すなわち電源の安定性が向上し（従ってＬＥＤ群変調間のクロストークが低減され）、低いｄＩ／ｄｔを生じさせると同時にＲＦの発生を経時的により広範囲に分布させることにより、ＲＦの発生を低減することができる。
【００６８】
上記の駆動原理に基づき、多くの実施形態が可能である。ここに示した例は、２４Ｖから８個のＬＥＤを駆動する駆動部に関するものであり、１回の時間間隔ごとに最大で１回のスイッチ動作（または図６を参照して説明したように、同時に１つのＬＥＤをオンし、１つの群をオフすること）をＴＤＭ、ＦＭ、およびＰＣＭと組合せることで達成される。これによると、２４Ｖから８個のＬＥＤを駆動することができる（通常は６個のＬＥＤ）と同時に、パルス幅変調（ＰＷＭ）による場合に比べてクロストーク挙動が改善される。これは、ＴＤＭの場合、各ＬＥＤ群に対して作動イベント間の間隔を大きくすることができるためである。ＰＷＭを伴う実施方法が図５に示されているが、図８はＴＤＭ／ＦＭ／ＰＣＭを組合せた実施方法の例を示している（これについては「アルゴリズムに基づく変調」という用語があてはまるかもしれない）。図８では、縦方向にＬＥＤ群の変調率の数字に対して可能な駆動プロトコルを示し、横軸に時間をプロットしている。ＴＤＭによる態様は、赤色の時間帯には赤色ＬＥＤのみがオン・オフし、他の色についても同様となる態様である。ＰＣＭによる態様は、各時間帯に１つまたはそれ以上のパルスが存在するものとして表されている。ＦＭによる態様では、全てのパルス幅サイクルに１つ以上のパルスが含まれるわけではない（別個のパルス）。例えば、１ミリ秒のパルス幅サイクルごとに、短い赤色パルスは１６回に１回（１６ｍｓごとに１回）だけパルスを生成する場合がある。緑色ＬＥＤについては２つの短いパルスと１つの長いパルスが存在し、それぞれが任意にそれ自身のパルス周波数を有している。パルス幅、パルス数、パルス周波数を変化させることによって、何れのＬＥＤ駆動プロトコルも実施することが可能である。本例には、２４Ｖから８個のＬＥＤに供給する選択肢も含まれる。これは、平均電流に対して１．２５の係数を有するピーク電流と最大７５％の変調と組合せて同時にオンできるＬＥＤ群は最大で３つであるためである。図９は、過電流原理を使用することなく実質的に１００％の変調率を達成し、従って４つのＬＥＤを同時にオンする可能性を示している。図１０は、それぞれがそれ自身の周波数Ｆｉで動作する長短のパルスＰｉを組合せることによって、任意のＬＥＤ強度を達成できることを示している。
【００６９】
本願明細書において、以上の図面を参照して説明した駆動原理にさらに付け加えられる点は、短時間での強度変化に対するヒトの眼の感度を補償する点にある。周波数変調間隔（例えば１６ｍｓのサイクル）を通じて経時的な積分強度という点でパルスをより均等に区分することにより、強度が遷移する際にリップルが可視化するのを防止し、変調原理は複数の小さなパルスを１つの大きなパルスに置き換えることを伴うことになる。図１１ａは小さな強度遷移を示しており、３つの短いパルスが１つの長いパルスに置き換えられているが、このプロセスでは均等性の保証はない。同図では時間を横軸に取り、上から下へと、まず２種類の強度、次に１６ｍｓで平均したｍｓあたりの平均強度を示している。図１１ｂにおいては、ヒトの眼で遷移が検出できないように、１６ｍｓの時間間隔にパルスが配分されている。ここでも時間を横軸に取り、上から下へ、パルス分布を改善した２種類の強度、次に１６ｍｓで平均したｍｓあたりの平均強度を示している。
【００７０】
本願明細書に記載の駆動原理にさらに付け加えられる点として、光センサを利用し、センサ情報を使用して周辺光への適応を行ったり、温度（温度はＬＥＤの光収率に影響を及ぼす）等の変動に関わりなくランプ強度を一定レベルに維持するようにするという選択肢がある。
【００７１】
なお、本発明の適用範囲は照明目的だけに限定されるものではなく、本明細書に記載した方法および装置は、例えば高速電源を備えることにより、１つまたはそれ以上のＬＥＤ群を送信機として用いて、光変調通信信号を送信し、これを例えば光センサ等によって受信すると言った用途にも使用可能である。この情報は可視光を用いて処理することもできるし、あるいは赤外線ＬＥＤまたは紫外線ＬＥＤを用いて赤外光または紫外光で処理することもできる。
【００７２】
上記の実施例では、制御の点でＬＥＤ作動時と同期して流れる切換式電流源（電源）を備えても良い。これによって低い強度（短く低周波数のパルス）をより安定して駆動できるようになり、解像度が改善される。
【００７３】
ＬＥＤ群の駆動は１つまたはそれ以上の通信インタフェースによって行うことができるが、ＬＥＤ器具の通信インタフェースに関しては多くの選択肢が存在する。所謂ＤＭＸプロトコルが広く用いられているが、この他にも、電力線通信（通常は周波数または振幅変調法を使用して供給電圧の上にデータ送信を重ねる）や無線周波数インタフェースの使用などがある。
【００７４】
駆動原理にさらに付け加えられる点として、通信インタフェースを介して受信した変調レベルに関してＬＥＤ強度を対数的に定義するという選択肢がある。ヒトの眼は絶対的強度より比較的強度に対しての方が敏感である。つまり、１００ルーメンと１１０ルーメンの差も１０００ルーメンと１１００ルーメンの差も同じ様に見えるということである。この差を用いることで、対数変換により、最小変調から最大変調への遷移を、通信ネットワークを介して通信した場合より少ないビット数でスムースに行うことが可能となる。この態様を使用すると、例えば見かけ上は同品質を保ちながら、ＤＭＸネットワークのチャネル数を倍増する（例えばＬＥＤの各色につき１６ビットから８ビットにする）ことができる。
【００７５】
次に図１２ａ及び図１２ｂを参照して本発明のさらに別の態様について説明する。最近の照明設備では、ネットワーク規格としてＤＭＸが使用されることが多い。ＤＸＭは２線ケーブルを用いた差動デジタル通信をベースとするものである。各々のＤＭＸノード（照明器具）が前記２線バスを引き出す。このような構成においては、ＬＥＤ器具ごとに例えば９つのスイッチを用いて９ビットアドレスを設定するが、このアドレスは、５１２バイトのデータストリームのどのバイトからＬＥＤ群に関する電流チャネル情報を開始するかを特定するアドレス（所謂スタートアドレス）である。このスイッチを利用する構成技術によると、設置の際、各器具のスイッチは全て手作業によってしか正確な設定を行うことができず、しかも装置が故障して交換する場合にはこのプロセスを再び行う必要がある。２線バスの原理であるため、ノードごとにＤＭＸマスター出力に対するインピーダンス負荷を構成し、これが通常は最大３２個のノードとなり、この時点で所謂ＤＭＸバッファの使用が必要となる。多くの用途で３２個という限度に相当早く到達してしまう。
【００７６】
また、本例では３０ｍを上回る距離については、信号反射の理由から、バスを特性インピーダンスで終端する必要があるが、３０ｍという距離は、全ネットワークで見るとやはり多くの用途ですぐに到達してしまうる距離である。実際には、このような終端処理を忘れたり、適正に行われないことが多く、短時間で問題を生じてしまう結果となる。もう１つ考慮に上がる態様が所謂Ｔ分岐であるが、この観点から許可されるものではない。さらに、ＤＭＸ２線バスの場合、遠距離に亘る信号の保全性という面から、高品質でより効果なケーブル配線を必要とする。連続ループの原理（「デージーチェーン」）の目的は、上記のようなＤＭＸの欠点（のいくつか）を克服することにあるが、さらに同様のプロトコルを追加すると同時に新たな選択肢をいくつか追加することも含まれよう（図１２ａ参照）。
【００７７】
図１２ａは、開始点の器具（Ａ［１］）の後に続く、器具Ａ［ｎ］を含んでこの器具までの連続ループを示している。Ａ［ｎ−１］に示すように、各器具はＬＥＤ駆動用のＣＰＵ（これまでに記載したＰＷＭまたはアルゴリズムに基づく変調の原理）と、Ａ［ｎ−２］およびＡ［ｎ］と通信するための２つのネットワーク接点または２つの送受信機を有するネットワークのインタフェースとを備えている。例えばＤＭＸの場合、ＣＰＵには上流にある器具に関する全てのチャネル情報が備えられる。器具のＣＰＵは自器具のＬＥＤ群を駆動するのに必要なチャネル数だけ最初からこの情報をトリミング（「消費」）した後、次の器具に残りの情報を渡す。３チャネルの「消費」を伴う例における受信データについては図１２ｂのＢ１）を、送信データについては図１２ｂのＢ２）を参照されたい。
【００７８】
器具ごとにチャネルを「消費」することにより、チャネル情報は自動的に個々の器具のチャネルに必要に応じて分配される。例えば、白色ＬＥＤ器具が取り除くのは１チャネルのみであり、ＲＧＢ器具は３チャネルを取り除く。この消費の原理は、スタートアドレスのための構成の必要が無くなるため、部品コストが低減できる上、設置の手間も少なくなるという利点がある。器具ごとにチャネル情報を読み取り、それを記憶装置に記憶した後に次に伝達することから、リンクごとに２つのノードしか存在しないためＤＭＸバッファの必要が無くなる。通常の状況では、器具間の距離が２つの接続器具の間に許可される距離である３０ｍを超えることはまず無いと言えるため、終端抵抗器は実質的に余分なものとなる。
【００７９】
また、器具がローカルマスターとして作用することにより、一種のＴ分岐も可能である。信号の保全性は各器具において十分に回復されるため、ケーブルの仕様をより費用効果の高いものとすることができる。受信データストリームの速度は送信ストリームの速度と別個にビットにより生成されるため、原理的に２％の２倍のばらつきがＤＭＸの受信ビット速度と送信ビット速度の差として存在し得る（ＲＳ４８５規格による）。つまり、追加的に何らの措置も取らなければ、最悪の場合で約４９０チャネルが送信されるおそれがある。これは、単位時間内に送信可能なデータより多くのデータが受信されるためである（この時、送信機は＋２％の速度、受信機は−２％の送信速度を有し、５１２の９６％が４９０と等しくなる）。２２チャネル（５１２−４９０＝２２）の損失は、送信バス・プロトコルに関して、ＤＭＸ規格により採用された２つのストップビットのうち１つをドロップすることにより相殺することができる。従って、入力で受信するデータより約９％（１／１１）少ないデータを出力から送信すれ必要があるが、これはクロックのばらつきによる４％の差を解消するより大きい値である［図１２ｂのＢ３）参照］。
【００８０】
実際にはさらにストップビットをドロップする結果いくらかの自由容量が生まれることを考えた場合、さらに制御データを追加することも可能である［図１２ｂのＢ４）参照］。また、連続ループの原理は通常のバス型配線と容易に組合せることにより、一種の「ローカルマスター」を構築することができる（図１２ｃ参照）。回路内のある器具から次の器具へと追加的データを送信するという選択肢により、５０／６０Ｈｚの同期化（例えばビデオカメラとＬＥＤ作動時の間のわずかな周波数の相違による明滅効果を回避するため）をマスターにより集中的に制御することが可能となる。マスターは、次の器具に送るデータストリームに対して位相状態情報としてゼロのパッセージ情報も付け加える。器具において、５０／６０Ｈｚの周波数と変調位相との間に「ロック」が達成されるまでクロックをやや遅延または加速させることにより、ＬＥＤ変調の同期化が行われる。この他に興味深い送信情報としてＬＥＤ温度または周辺温度がある。図１２ｃに示すように、器具ＦＭ１とＦＭ２はマスターであり、「それらの」連続ループネットワーク用として、各ＦＭにデージーチェーンされたＬＥＤの設定値を生成する。また、同図に示すように、温度センサＴ１とＴ２は、マスターを用いて特定の周辺温度において最大の光の設定値（温度で制限されることが多い）を達成することができる。これによって、該マスターに連結されている器具に関しては、各器具の温度限度から個々にレベルダウンする必要が少なくなる。これには、明度差が生まれるおそれが少なくなるという利点があり、熱センサは単独で最初の器具に連結することができる。ローカルマスターから得られる別の利点として、例えばローカルマスターに連結されている器具の全てが同じ出力信号を有する必要のある場合、必要なＤＭＸチャネルの数を低減することができ、ローカルマスターはデージーチェーン接続された器具に対して色データの分配を確実に行うことができる。
【００８１】
本発明の上記態様は、１つまたはそれ以上のＬＥＤと、ＬＥＤに動力供給する電源と、ネットワークインタフェースとを備える照明装置であって、ネットワークインタフェースにネットワーク内の上流側照明装置と通信するための第１ネットワーク接続部と、ネットワーク内の下流側照明装置と通信するための第２ネットワーク接続部とを備えることを特徴とする照明装置として実施することができる。
【００８２】
関連データの「消費」に対する代替として、入力ＤＭＸバスの指数値を出力バスに「指数＋局所的に使用するチャネル数」として送信することもできる。これによって、各々のＤＭＸノードが、どのＤＭＸチャネルが自身のノードと関連しているか（電流チャネル・アドレスにおける指数値ポイント）判断できるようになり［図１２ｄのＤ１）および図１２ｄのＤ２）参照］、５という入力指数［図１２ｄのＤ１）］は、（例えば）３−チャネル器具がチャネル５，６，７を使用していることを示すことになる。出力データストリームに関しては、器具が受信データストリーム５に３（該器具の使用するチャネル数）を加算し、８が次のストリップに送信される［図１２ｄのＤ２）参照］。
【００８３】
デージーチェーンを簡単な操作インタフェース（単独スイッチやアナログ入力でもよい）、およびＣＰＵに一体化されて前記操作インタフェースを介して操作されるＤＭＸコントローラと組合せることも可能であり、こうすることでスイッチ１つで調光ライトショーの開始・停止を行う簡単な、例えば白色光用途に関して費用効果が高く丈夫なソリューションを提供することができる［図１３のＡ）参照］。図１３のＡ）では、例えばスイッチが、スイッチの位置に応じて、あるシーンと別のシーンとの間のセレクタとして機能する。スイッチはシーンの開始または停止を行う押しボタンとして機能しても良い。アナログ強度信号を配分するのが通例となっているが、遮蔽および接地上の問題から安定性およびばらつきの問題を伴うことが多い。一地点のみにアナログ信号を入力し、これをデジタル処理で送信することにより、配分の安定性が改善される［図１３のＢ）参照］。図１３のＢ）に示すアナログ信号は、デジタル処理によりＤＭＸチャネル値として伝達される。別の例としてのＲＧＢ器具は、ＲＧＢのカラースペースで変化するライトショーと連動する内蔵型ＤＭＸコントローラと、スイッチを用いてこのＤＭＸコントローラを始動および停止することにより色の選択を行う簡単なユーザインタフェースとを備える。さらに別の用途では、他のネットワークノードから受信したセンサ情報を用いるなどの方法により、センサまたはスイッチにライトショーの選択または操作を行わせる。
【００８４】
図１３を参照して上に説明した操作原理（一体型ＤＭＸコントローラとライトショーの操作）は、当然ながら連続ループの原理とは別に、すなわち通常のＤＭＸやその他のプロトコル状況において使用することも可能であり、その場合も上述の利点は確保される。
【００８５】
図１２および図１３を用いて説明したデージーチェーン法では、その電流値がＤＭＸ出力信号に関して負の補正係数（温度が高いほど調光が強くなる）を形成する周辺温度またはＬＥＤ温度センサを使用することにより、限界温度を超えた場合でも、それぞれの環境要因により熱的限界が異なる種々の器具がその最大光レベルで発光することのないように、集中的に調光することが可能となる。さらなる保護措置として前記集中調光を局所調光と組合せてもよい。また、集中調光により局所的な保護措置を不要にすることもできる。
【００８６】
時間補償機構を付加することにより、チャネルデータのＣＰＵへ読み込みおよび次の器具への送信に関連して生じる時間の損失を補償することも可能である。この補償により、デージーチェーン式器具を多数使用する場合および協調ライトショーの場合に、全器具の全ＬＥＤを同時に作動することが可能となる。図１４のＡ）は器具内のチャネルデータの「消費」原理の場合の時間補償の一例を示したものである。この例では、器具ごとに、その器具に関して受信したチャネルをデータ使用する前に、次の開始記号と受信チャネルデータ×ＤｅｌｔａＴを待つことが含まれる。この時、ＤｅｌｔａＴは各器具により生じる遅延を示す尺度であり、特定の器具において受信するチャネルデータの数が、全てのＬＥＤを同時に作動するために必要な補正係数を示す尺度となる。図１４のＢ）は、２の指数原理を用いた場合の時間補償の例を示したものである。同一の指数または追加の指数（同図では円を付して示している）が、各器具について次にＬＥＤを同じ瞬間Ｗに作動できるようにするための待ち時間を示す尺度となっている。
【００８７】
（図４〜図９を参照して説明したような）アルゴリズムに基づく変調（ＡＢＭ）のもつ上述の利点等は、単独電源を用いた複数のＬＥＤ色で実現することができるだけでなく、（部分的に）他の電源、ＬＥＤおよび／またはスイッチの構成と組合せても良い。いくつかの例を図１５のＡ）〜Ｆ）に示す。図１５のＡ）は、電源を供給電圧に接続し、上述の利点を有するＡＢＭによりオン、オフの切換え行う構成を示している。システムを複数の図１５のＡ）の回路で構成し、例えば、アルゴリズムに基づく変調のＴＤＭの態様により、全ての電源が必ずしも同時に作動されない、またおそらくは必ずしも同時にオンにならない結果として、ピーク電流が低くなるように構成することもできる。図１５のＢ）は接地した例を示しており、単独のシステムを複数の図１５のＢ）の回路から構成することもできる。図１５のＢ）の例でもやはりＴＤＭの利点が得られる。図１５のＣ）と図１５のＤ）は、電源制御および／またはＬＥＤを介してのスイッチを使用する選択肢を有する回路を示したものである。
【００８８】
図１５のＥ）と図１５のＦ）は、並列接続形式の単独電源によりスイッチＡＢＭｌ〜ＡＢＭｍを介して複数の回路に電源供給できるようにした構成を示している。並列接続していることにより、単独であってもより強力な電源が各種並列回路に対する時間配分によりＬＥＤを発光させることができる。これによって得られる利点として、電源が少なくて済むこと、単独電源であっても、白色光照明器具においても暖色系の白色光と寒色系の白色光を混ぜ合わせて（２つの並列回路に色の温度感の異なる白色ＬＥＤを用いることにより）特定の温度感の色を生成することができることが挙げられる。本発明のこの態様の特定実施形態として、１つまたはそれ以上の電源を用いて、各々別個に通電可能であり２つまたはそれ以上の群に区分されている複数の高出力発光ダイオード（ＬＥＤ）を動作する方法であって、先に通電されたが群が、次に通電された群と同時に遮断されることを特徴とする方法として実施することができる。
【００８９】
ここで使用する帰還電流測定センサは、電源を供給電圧に接続した状態で接地した抵抗器としてもよいし、電源を接地した状態で電源に設けた測定センサとしてもよい。
【００９０】
あるいはまた、帰還電流測定センサをＬＥＤ接続点間の所望の個所に設けた抵抗器として、ＬＥＤを通る電流を示すようにしてもよい。
【００９１】
より大規模な設備の場合、ＬＥＤのピーク電流は前述のアルゴリズムに基づく変調により中和されるとはいえ、かなりの問題と費用を生む。本発明の別の態様では、ＤＭＸ等のデータネットワークを時刻同期媒体として使用する。この場合、各種のＬＥＤ器具が器具ごとに異なる小さな時間ジッタをＬＥＤ駆動プロトコルに課す。異なるジッタは例えば二進擬似ランダム発生器により達成することができる。この方法では総発光量が小さくなるため、ピーク電流の問題の処理が簡単になる。これは、２つまたはそれ以上の群に分割され、群ごとに別個に通電可能であり複数の高出力発光ダイオード（ＬＥＤ）を１つまたはそれ以上の電源を用いて動作させる方法であって、１つまたはそれ以上の群が通電または遮断される瞬間に時間ジッタが付加されることを特徴とする方法として実施することができる。
【００９２】
多くの照明用途において、現存の１１０／２３０Ｖの電源設備を考慮に入れるのは当然である。その場合、データ通信用のケーブル配線をさらに使用すると、原価項目を増やすと共に、すっきりときれいに配線できない恐れもある。計器箱の読取りに関しては、電気主管を介しての無線周波数通信により遠隔読み取りするという費用効果の高い方法があるが、帯域幅に制限があることが多い。また、通信速度を高める選択肢（家庭用インターネット通信用などとして開発された）があるが、これらの方法は高価である上、多くの電気を消費する。従って、ＤＭＸ通信等を直接使用した場合、このプロトコルでは高帯域が必要であること、電気主管を通してのネットワーク通信は堅牢性に欠けることを考えると、費用高価が高いとは言えないのが普通である。
【００９３】
また、平均的な使用では、例えば雰囲気的な室内照明などの場合、多量のデータを連続的に交換する必要はまず生じない。この問題に対して、費用高価が高く、小型かつ電力効率の良いソリューションとして考えられるのは、低い通信帯域を使用すると共に、照明器具ごとに設けた中央処理装置によって実施される、ネットワークを介してショーの時刻同期を達成するショー・ジェネレータ（マスター）を用いる方法である（図１６参照）。時刻同期は一地点（ＣＰＵ１）から時刻電報を送信することによって達成することができる。これは、各器具で正しく受信する結果、バス通信のビット時間内で実質的に同時の受信となり、その場合の２４００ビット／秒の同期精度は１ｍｓを十分に下回るため、ヒトの眼には見えない範囲となる。この例のＣＰＵ２とＣＰＵ３は次にそれぞれが同一のライトショー（それぞれが自身の持分を）実施するが、この際に時々通信が落ちることがあっても、器具のクロックがスタートして相互に大きくずれるほど長く続かないかぎり問題になることはない。このようにして、データ通信に特定の誤り比率を生じることなく非常にダイナミックで複雑なライトショーを実施することが可能となる。
【００９４】
ここに記載した構想は、それぞれ１つまたはそれ以上のＬＥＤと、ＬＥＤを駆動するための中央処理装置とを備えた複数の照明装置から成る照明システムであって、前記中央処理装置の各々が、対応する照明装置のＬＥＤの通電・遮断の命令を記憶するメモリを備えており、照明システムはさらに、動作中に、各照明装置のＬＥＤの通電・遮断を時間的に一致させるために１つまたはそれ以上の処理装置に同期メッセージを送信するための通信ネットワークを含むことを特徴とする照明システムとして具現化することができる。
【００９５】
また、変圧器その他の無線周波数バリヤの下流において低電圧バスを介して通信を行うことにより、器具間の通信をローカルレベルに維持することもできる。
【００９６】
別の選択肢として、実施プログラムを中央マスターから全てのノードに送信することにより、新しいライトショーを選択できるようにする方法がある。
【００９７】
さらに別の選択肢として、例えば無線制御要素やＤＭＸネットワークに対して、器具または読取りセンサ要素（温度センサ、煙感知器等）用のＬＥＤ設定情報として「ブリッジ」を設ける方法がある。図１７を参照すると、ＤＭＸインタフェースがＣＰＵ１に連結されており、この場合ＣＰＵ１がＤＭＸチャネルと本例におけるＣＰＵ１およびＣＰＵ２の設定値との間の「ブリッジ」として作用している。
【００９８】
最も費用効果の高い照明器具では、制御要素が設けられないと思われる。電流トリミング機能、実施するショー、ＤＭＸスタートアドレス等、器具には多くの設定が必要である場合が多い。据付および使用期間中にこれらの設定をうまく実施するために、器具と特定の特性を有する据付制御要素との間のインタフェースに関して、制御要素と器具との間の通信が例えばパラメータ指数やパラメータ値ではなく、キー情報とディスプレー情報から成るようにするという選択肢がある。従ってこの意味でのキー情報は、スイッチが開か閉かに応じてゼロまたは１ビットであり、ディスプレー情報の場合は、ディスプレーセグメントまたはディスプレーポイントがオンかオフかに応じてゼロまたは１ビットとなる。実際には、これによって、照明器具も据付設備も、次々と登場とする様々なバージョンのソフトウェアに追い付いて行く負担から開放されるという利点がある。ここに記載した態様は、１つまたはそれ以上の照明装置を備える照明システムであって、照明装置の駆動が例えばネットワークを介して、スイッチの動作状態および／またはディスプレーセグメントまたはディスプレーポイントの動作状態を示す命令によって行われる照明システムとして実施することができる。
【００９９】
ローカル・ショーコントローラ（マスター）の器具において費用効果の高い実施を行うためには、ライトショーの効率的な記述を提供することが必要になる。ＤＭＸの使用の場合、通例２０ｍｓのショーに対して５１２バイトを要する。すなわち、照明器具のような簡単な用途に通常使用されるメモリおよびプロセッサに対しては負荷が余りにも高すぎるということになる。電気主管を介しての通信の場合も、帯域幅が高すぎる。照明器具の場合、より問題なのは、ゆっくりではあるが同期した雰囲気の変化と、ランニングライトのような制限付きのショーである。照明器具にロードできるショーを定義する上で考えられるのは、スクリプト化・パラメータ化シーケンス記述により定義する方法である。図１８は０秒から３０秒までのＲＧＢシーンの一例を示したものである。従来のＤＭＸの場合、３０秒で必要な帯域幅は、３０秒×３バイト（Ｒ＋Ｇ＋Ｂの値）×５０Ｈｚの更新周波数＝４５００バイトである。同じシーケンスをパラメータ・スクリプトを用いて下記のように定義することもできる。
【０１００】
Ｒ＝Ｏ、Ｂ＝Ｏ、Ｇ＝Ｏに設定
Ｔ＝１０でＲ＝５０、Ｂ＝３０、Ｇ＝２０に移行
Ｔ＝１０でＲ＝９０、Ｂ＝Ｏ、Ｇ＝２０に移行
Ｔ＝１０でＲ＝５０、Ｂ＝８０、Ｇ＝６０に移行
【０１０１】
このスクリプトのサイズに関して現実的な仮定としては、コマンドに１バイト必要であるため、ＤＭＸ規格では４５００バイト必要であるのに比較して上述のスクリプトに必要なのは約２０バイトである。シーンを反復する場合（ＲＥＰＥＡＴスクリプトコマンド）は、ゲインを乗算することになる。コンピュータプログラムを用いることにより、ライトショーをデザインする人はショーを定義した後、コンパイラとオプティマイザ（コンパクトな符号化）により、できるだけコンパクトなパラメータ記述およびスクリプト化記述とした後、これをコンピュータ・リンクを介して照明器具に送って実施させることができる。ここに記載した態様は、１つまたはそれ以上の照明装置を含む照明システムであって、照明装置の駆動を例えばネットワークを介してパラメータ記述の命令により行うことを特徴とする照明システムとして実施することができる。
【０１０２】
付記
［付記１］
２つまたはそれ以上の群に分割され、群ごとに別個に通電可能な複数の高出力発光ダイオード（ＬＥＤ）を単独電源により駆動する方法であって、前記方法が、
（ａ）前記電源から第１のＬＥＤ群への供給電流の通電または遮断を行うステップと、
（ｂ）所定の待ち時間待機するステップと、
（ｃ）第２のＬＥＤ群に対して前記（ａ）と（ｂ）のステップを繰り返すステップとを含んで成る方法。
【０１０３】
［付記２］
前記待ち時間が、単独のＬＥＤ群が通電される場合の電源の立ち上がり時間または立ち下がり時間に相当する付記１に記載の方法。
【０１０４】
［付記３］
通電されたＬＥＤ群の遮断は、該通電されたＬＥＤ群における所望の平均電流に従って行われる付記１または２に記載の方法。
【０１０５】
［付記４］
（ｄ）前記（ａ）のステップの前に、所望の平均立ち上がりまたは立ち下がり電流に基づいてＬＥＤ群を分類することにより順番を決定するステップをさらに含み、
前記（ｃ）のステップが、
（ｃ１）通電されるべきＬＥＤ群の各々について前記通電の順番にて前記（ａ）と（ｂ）のステップを実行するステップを含む付記１〜３のいずれかに記載の方法。
【０１０６】
［付記５］
前記（ｄ）のステップの前に、前記ＬＥＤ群の中で、複数群から成るサブセットをステップ（ｄ）とステップ（ｃ１）から除外し、
（ｃ２）前記（ｃ１）に従って通電した後、（ｃ１）で通電されたＬＥＤ群の１つの次の遮断までの残りの時間が、前記サブセットから選択したＬＥＤ群の所望のパルス持続時間より少なくとも待ち時間の２倍分長いか否か判断し、
（ｃ３）長いと判断した場合、前記サブセットの当該ＬＥＤ群の通電を行い、また所望のパルス持続時間経過後にその遮断を行い、
（ｃ４）前記所望のパルス持続時間の間に前記サブセットの全てのＬＥＤ群がオンされない限り、前記（ｃ２）と（ｃ３）を反復することを特徴とする付記４に記載の方法。
【０１０７】
［付記６］
前記サブセットは、その所望のパルス持続時間がＬＥＤ群の総数に待ち時間を乗じた値より短いＬＥＤ群から成ることを特徴とする付記５に記載の方法。
【０１０８】
［付記７］
（ｃ１）において通電された全てのＬＥＤ群が遮断された後前記サブセットの１つまたはそれ以上のＬＥＤ群が残った場合、残ったＬＥＤ群は前記（ａ）と（ｂ）のステップに従って所望のパルス持続時間オンされることを特徴とする付記５または６に記載の方法。
【０１０９】
［付記８］
前記電源の供給電流の大きさが、ＬＥＤ群のＬＥＤを組合せた場合の最大ピーク電流より大きいことを特徴とする付記１〜７のいずれかに記載の方法。
【０１１０】
［付記９］
ＬＥＤ群の通電および／または遮断を行う時点を、パルス幅変調（ＰＷＭ）と周波数変調（ＦＭ）とパルスコード変調（ＰＣＭ）と時分割変調（ＴＤＭ）とから選択される一つまたはそれ以上の変調技術を用いて行うことを特徴とする付記１〜８のいずれかに記載の方法。
【０１１１】
［付記１０］
（ａ２）前記（ａ）のステップにより先に通電されたＬＥＤ群の遮断を、前記（ａ）のステップによる次のＬＥＤ群の通電と同時に行うことを特徴とする付記１〜９のいずれかに記載の方法。
【０１１２】
［付記１１］
（ｅ）ＬＥＤ群を通電および遮断するサイクルをＬＥＤ群の数と等しい部分に等分し、
（ａ３）前記サイクル部分の１つの開始時に最初のＬＥＤ群の通電を行い、
前記（ａ２）のステップが、
（ａ４）前記サイクルの別の部分の開始時に第２のＬＥＤ群の通電を行うと共に、前記第１の群は第２の群の通電と同時に遮断することを含むことを特徴とする付記１０に記載の方法。
【０１１３】
［付記１２］
前記１つまたはそれ以上の変調技術により各サイクルにおける所望のオン時間を決定するステップと、
前記（ａ３）と（ａ４）のステップにより、前記サイクルの１つまたはそれ以上の部分の間に１つまたはそれ以上のＬＥＤ群をオンするステップ、とをさらに含む付記１１に記載の方法。
【０１１４】
［付記１３］
前記サイクルの１つの部分の間に前記（ａ）と（ｂ）のステップによりＬＥＤ群の１つまたはそれ以上をオンおよびオフするステップをさらに含み、前記ＬＥＤ群の各々に異なるサイクル部分が割当てられることを特徴とする付記１２に記載の方法。
【０１１５】
［付記１４］
ＬＥＤ群の１つについて、該ＬＥＤ群が比例的に短時間通電される可能性が低い期間において、該ＬＥＤ群を比例的に長い期間通電状態に維持することを特徴とする付記１〜１３のいずれかに記載の方法。
【０１１６】
［付記１５］
前記電源が切換式電源から成ることを特徴とする付記１〜１４のいずれかに記載の方法。
【０１１７】
［付記１６］
前記切換式電源の制御をＬＥＤ群の作動と同期させることを特徴とする付記１５に記載の方法。
【０１１８】
［付記１７］
所望のオン時間、強度または作動時間をデジタル通信インタフェースを介しえ送信することを特徴とする付記１〜１６のいずれかに記載の方法。
【０１１９】
［付記１８］
前記インタフェースを介して送信される強度が対数符号を含むことを特徴とする付記１７に記載の方法。
【０１２０】
［付記１９］
光センサにより光度を測定するステップと、
測定した光度を用いてフィードバックを提供し、電源の供給電流の調節またはＬＥＤ群の作動時間の調節を行うステップとをさらに含むことを特徴とする付記１〜１８のいずれかに記載の方法。
【０１２１】
［付記２０］
ＬＥＤ群の１つまたはそれ以上を変調信号の関数として作動するステップを特徴とする付記１〜１９のいずれかに記載の方法。
【０１２２】
［付記２１］
各ＬＥＤ群が、その接続されたＬＥＤ群を通電するための作動要素に接続されており、各作動要素が制御装置に接続されており、前記方法が、付記１〜２０のいずれかに従って、少なくとも１つの作動要素を、該作動要素に接続されているＬＥＤ群を通電または遮断するように制御するステップをさらに含むことを特徴とする付記１〜２０のいずれかに記載の方法。
【０１２３】
［付記２２］
前記制御装置が時間制御要素を設けられており、作動要素の制御は所定の待ち時間内に単独の作動要素のみ作動することから成ることを特徴とする付記２１に記載の方法。
【０１２４】
［付記２３］
前記待ち時間は、ＬＥＤ群が作動された場合の電源の立ち上がり時間または立ち下がり時間に相当することを特徴とする付記２２に記載の方法。
【０１２５】
［付記２４］
各ＬＥＤ群が遮断された場合に電源の出力レベルを下げるかスイッチオフして供給電流を提供しないようにすることを含むことを特徴とする付記１〜２３のいずれかに記載の方法。
【０１２６】
［付記２５］
ＬＥＤが第１の期間において該ＬＥＤの最大ピーク電流に相当する電流を供給され、前記第１期間は、前記第１期間を含む所定の第２期間の間の平均電流が該ＬＥＤの最大平均電流を超えないような最大持続期間を有することを特徴とする付記１〜２４のいずれかに記載の方法。
【０１２７】
［付記２６］
２つまたはそれ以上の群に分割されている複数の高出力ＬＥＤ用の電源装置であって、前記電源装置が、
前記ＬＥＤに供給するための電源と、
各ＬＥＤ群に関して所望の強度または作動時間を受信するための制御入力と、
各ＬＥＤ群に通電する目的でＬＥＤ群にそれぞれ連結されている作動要素と、
付記１〜２５のいずれかに記載の方法によりＬＥＤ群を駆動するための制御装置とを含んで成ることを特徴とする電源装置。
【０１２８】
［付記２７］
前記制御入力がデジタル通信インタフェースを含むことを特徴とする付記２６に記載の電源装置。
【０１２９】
［付記２８］
前記電源が切換式電源から成ることを特徴とする付記２６または２７に記載の電源装置。
【０１３０】
［付記２９］
複数の高出力ＬＥＤと、付記２６〜２８のいずれかに記載の電源装置とを含んで成る照明装置。
【０１３１】
［付記３０］
付記２９に記載の少なくとも２つの照明装置と、
前記照明装置を駆動するための中央駆動装置と、
前記中央駆動装置から前記照明装置の駆動を行うために、前記中央駆動装置および前記照明装置の各々と連結されている好ましくはデジタル式の通信インタフェースとを含んで成る照明システム。
【０１３２】
［付記３１］
１つまたはそれ以上のＬＥＤと、ＬＥＤに供給するための電源装置と、ネットワークインタフェースとを含んで成る照明装置であって、
前記ネットワークインタフェースが、ネットワーク内の上流側の照明装置と通信するための第１ネットワーク接続部と、ネットワーク内の下流側の照明装置と通信するための第２ネットワーク接続部とを備えていることを特徴とする照明装置。
【０１３３】
［付記３２］
２つまたはそれ以上の群に配分され、群ごとに別個に通電可能な複数の高出力発光ダイオード（ＬＥＤ）を１つまたはそれ以上の電源を用いて動作させる方法であって、
前記ＬＥＤ群の通電および／または遮断される時間が、パルス幅変調（ＰＷＭ）と周波数変調（ＦＭ）とパルスコード変調（ＰＣＭ）と時分割変調（ＴＤＭ）とから選択される１つまたはそれ以上の変調技術により決定されることを特徴とする方法。
【０１３４】
［付記３３］
２つまたはそれ以上の群に配分され、群ごとに別個に通電可能な複数の高出力発光ダイオード（ＬＥＤ）を１つまたはそれ以上の電源を用いて動作させる方法であって、
先に通電されたＬＥＤ群の遮断が、次のＬＥＤ群の通電と同時に行われることを特徴とする方法。
【０１３５】
［付記３４］
２つまたはそれ以上の群に配分され、群ごとに別個に通電可能な複数の高出力発光ダイオード（ＬＥＤ）を１つまたはそれ以上の電源を用いて動作させる方法であって、
前記ＬＥＤ群の１つまたはそれ以上が通電または遮断された瞬間に、時間ジッタを印加することを特徴とする方法。
【０１３６】
［付記３５］
各々が１つまたはそれ以上のＬＥＤと、前記ＬＥＤを駆動するための中央処理装置とを備える複数の照明装置を含んで成る照明システムであって、
前記中央処理装置の各々が、対応する照明装置のＬＥＤの通電および遮断を行うための命令を記憶するメモリを備えており、前記照明システムが、動作中に、照明装置の各ＬＥＤの通電および遮断を時間的に一致させる目的で、１つまたはそれ以上の処理装置に同期メッセージを送信するための通信ネットワークを含むことを特徴とする照明システム。
【０１３７】
［付記３６］
１つまたはそれ以上の照明装置を含んで成る照明システムであって、前記照明装置の例えばネットワークを介しての駆動を、スイッチの動作状態および／またはディスプレーセグメントまたはディスプレーポイントの動作状態を表す命令を介して行うことを特徴とする照明システム。
【０１３８】
［付記３７］
１つまたはそれ以上の照明装置を含んで成る照明システムであって、
前記照明装置のネットワークを介しての駆動を、パラメータ・スクリプトを用いて行うことを特徴とする照明システム。
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４ａ】
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【図４ｂ】
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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１１ａ】
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【図１１ｂ】
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【図１２ａ】
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【図１２ｂ】
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【図１２ｃ】
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【図１２ｄ】
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【図１３】
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【図１４】
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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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【手続補正書】
【提出日】平成26年4月8日(2014.4.8)
【手続補正１】
【補正対象書類名】特許請求の範囲
【補正対象項目名】全文
【補正方法】変更
【補正の内容】
【特許請求の範囲】
【請求項１】
２つまたはそれ以上の群に分割され、群ごとに別個に通電可能な複数の発光ダイオード（ＬＥＤ）を単独電源により駆動する方法であって、前記方法が、
（ａ）前記電源から第１のＬＥＤ群への供給電流の通電または遮断を行うステップと、
（ｂ）所定の待ち時間待機するステップと、
（ｃ）第２のＬＥＤ群に対して前記（ａ）と（ｂ）のステップを繰り返すステップとを含んで成り、
前記電源は電流原であり、
前記２つまたはそれ以上の群は、直列に接続されており、
スイッチが各群にわたって並列に備えられており、
前記電源から前記群の各々への供給電流の通電は、前記群の各々のスイッチをオンからオフに作動させることにより行われ、
前記電源から前記群の各々への供給電流の遮断は、前記群の各々のスイッチをオフからオンに作動させることにより行われ、
各群の各作動動作は、前記待ち時間により時間内に分離されており、
各作動動作の際に、前記電源の出力電圧は変化し、
前記待ち時間は、前記電源の出力電圧を前記作動動作の結果に応じて変化させ、
前記待ち時間は、次の作動前に前記電源を変化後の負荷状況に調整させる方法。
【請求項２】
前記待ち時間が、単独のＬＥＤ群が通電される場合の電源の立ち上がり時間または立ち下がり時間に相当する請求項１に記載の方法。
【請求項３】
前記群は、１サイクルタイム内に通電及び遮断され、
少なくとも前記待ち時間は、前記１サイクルタイム内の各作動動作の間維持される請求項１又は２に記載の方法。
【請求項４】
通電されたＬＥＤ群の遮断は、該通電されたＬＥＤ群における所望の平均電流に従って行われる請求項１〜３のいずれかに記載の方法。
【請求項５】
（ｄ）前記（ａ）のステップの前に、１タイムサイクルにおける所望の平均立ち上がりまたは立ち下がり電流に基づいてＬＥＤ群を分類することにより順番を決定するステップをさらに含み、
前記（ｃ）のステップが、
（ｃ１）通電されるべきＬＥＤ群の各々について前記通電の順番にて前記（ａ）と（ｂ）のステップを実行するステップを含む請求項１〜４のいずれかに記載の方法。
【請求項６】
前記（ｄ）のステップの前に、前記ＬＥＤ群の中で、複数群から成るサブセットをステップ（ｄ）とステップ（ｃ１）から除外し、
（ｃ２）前記（ｃ１）に従って通電した後、（ｃ１）で通電されたＬＥＤ群の１つの次の遮断までの残りの時間が、前記サブセットから選択したＬＥＤ群の所望のパルス持続時間より少なくとも待ち時間の２倍分長いか否か判断し、
（ｃ３）長いと判断した場合、前記サブセットの当該ＬＥＤ群の通電を行い、また所望のパルス持続時間経過後にその遮断を行い、
（ｃ４）前記所望のパルス持続時間の間に前記サブセットの全てのＬＥＤ群がオンされない限り、前記（ｃ２）と（ｃ３）を反復することを特徴とする請求項５に記載の方法。
【請求項７】
前記サブセットは、その所望のパルス持続時間がＬＥＤ群の総数に待ち時間を乗じた値より短いＬＥＤ群から成ることを特徴とする請求項６に記載の方法。
【請求項８】
（ｃ１）において通電された全てのＬＥＤ群が遮断された後前記サブセットの１つまたはそれ以上のＬＥＤ群が残った場合、残ったＬＥＤ群は前記（ａ）と（ｂ）のステップに従って所望のパルス持続時間オンされることを特徴とする請求項６または７に記載の方法。
【請求項９】
前記電源の供給電流の大きさが、ＬＥＤ群のＬＥＤを組合せた場合の最大ピーク電流より大きいことを特徴とする請求項１〜８のいずれかに記載の方法。
【請求項１０】
ＬＥＤ群の通電および／または遮断を行う時点を、パルス幅変調（ＰＷＭ）と周波数変調（ＦＭ）とパルスコード変調（ＰＣＭ）と時分割変調（ＴＤＭ）とから選択される一つまたはそれ以上の変調技術を用いて行うことを特徴とする請求項１〜９のいずれかに記載の方法。
【請求項１１】
（ａ２）前記（ａ）のステップにより先に通電されたＬＥＤ群の遮断を、前記（ａ）のステップによる次のＬＥＤ群の通電と同時に行うことを特徴とする請求項１〜１０のいずれかに記載の方法。
【請求項１２】
（ｅ）ＬＥＤ群を通電および遮断するサイクルをＬＥＤ群の数と等しい部分に等分し、
（ａ３）前記サイクル部分の１つの開始時に最初のＬＥＤ群の通電を行い、
前記（ａ２）のステップが、
（ａ４）前記サイクルの別の部分の開始時に第２のＬＥＤ群の通電を行うと共に、前記第１の群は第２の群の通電と同時に遮断することを含むことを特徴とする請求項１１に記載の方法。
【請求項１３】
前記１つまたはそれ以上の変調技術により各サイクルにおける所望のオン時間を決定するステップと、
前記（ａ３）と（ａ４）のステップにより、前記サイクルの１つまたはそれ以上の部分の間に１つまたはそれ以上のＬＥＤ群をオンするステップ、とをさらに含む請求項１２に記載の方法。
【請求項１４】
前記サイクルの１つの部分の間に前記（ａ）と（ｂ）のステップによりＬＥＤ群の１つまたはそれ以上をオンおよびオフするステップをさらに含み、前記ＬＥＤ群の各々に異なるサイクル部分が割当てられることを特徴とする請求項１３に記載の方法。
【請求項１５】
ＬＥＤ群の１つについて、他のＬＥＤ群のいくつかが比例的に短時間通電される期間において、該ＬＥＤ群を比例的に長い期間通電状態に維持することを特徴とする請求項１〜１４のいずれかに記載の方法。
【請求項１６】
前記電源が切換式電源から成ることを特徴とする請求項１〜１５のいずれかに記載の方法。
【請求項１７】
前記切換式電源の制御をＬＥＤ群の作動と同期させることを特徴とする請求項１６に記載の方法。
【請求項１８】
所望のオン時間、強度または作動時間をデジタル通信インタフェースを介して送信することを特徴とする請求項１〜１７のいずれかに記載の方法。
【請求項１９】
前記インタフェースを介して送信される強度が対数符号を含むことを特徴とする請求項１８に記載の方法。
【請求項２０】
光センサにより光度を測定するステップと、
測定した光度を用いてフィードバックを提供し、電源の供給電流の調節またはＬＥＤ群の作動時間の調節を行うステップとをさらに含むことを特徴とする請求項１〜１９のいずれかに記載の方法。
【請求項２１】
ＬＥＤ群の１つまたはそれ以上を変調信号の関数として作動するステップを特徴とする請求項１〜２０のいずれかに記載の方法。
【請求項２２】
各ＬＥＤ群が、その接続されたＬＥＤ群を通電するための作動要素に接続されており、各作動要素が制御装置に接続されており、前記方法が、請求項１〜２０のいずれかに従って、少なくとも１つの作動要素を、該作動要素に接続されているＬＥＤ群を通電または遮断するように制御するステップをさらに含むことを特徴とする請求項１〜２１のいずれかに記載の方法。
【請求項２３】
前記制御装置に時間制御要素が設けられており、作動要素の制御は所定の待ち時間内に単独の作動要素のみ作動することから成ることを特徴とする請求項２２に記載の方法。
【請求項２４】
前記待ち時間は、ＬＥＤ群が作動された場合の電源の立ち上がり時間または立ち下がり時間に相当することを特徴とする請求項２３に記載の方法。
【請求項２５】
各ＬＥＤ群が遮断された場合に電源の出力レベルを下げるかスイッチオフして供給電流を提供しないようにすることを含むことを特徴とする請求項１〜２４のいずれかに記載の方法。
【請求項２６】
ＬＥＤが第１の期間において該ＬＥＤの最大ピーク電流に相当する電流を供給され、前記第１期間は、前記第１期間を含む所定の第２期間の間の平均電流が該ＬＥＤの最大平均電流を超えないような最大持続期間を有することを特徴とする請求項１〜２５のいずれかに記載の方法。
【請求項２７】
２つまたはそれ以上の群に分割されている複数の高出力ＬＥＤ用の電源装置であって、前記電源装置が、
前記ＬＥＤに供給するための電源と、
各ＬＥＤ群に関して所望の強度または作動時間を受信するための制御入力と、
各ＬＥＤ群に通電する目的でＬＥＤ群にそれぞれ連結されている作動要素と、
請求項１〜２６のいずれかに記載の方法によりＬＥＤ群を駆動するための制御装置とを含んで成ることを特徴とする電源装置。
【請求項２８】
前記制御入力がデジタル通信インタフェースを含むことを特徴とする請求項２７に記載の電源装置。
【請求項２９】
前記電源が切換式電源から成ることを特徴とする請求項２７または２８に記載の電源装置。
【請求項３０】
複数のＬＥＤと、請求項２７〜２９のいずれかに記載の電源装置とを含んで成る照明装置。
【請求項３１】
請求項３０に記載の少なくとも２つの照明装置と、
前記照明装置を駆動するための中央駆動装置と、
前記中央駆動装置から前記照明装置の駆動を行うために、前記中央駆動装置および前記照明装置の各々と連結されているデジタル式の通信インタフェースとを含んで成る照明システム。