(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
直列に接続された第１の発光ダイオード（ＬＥＤ）セグメントと少なくとも１つの他のＬＥＤセグメントとを含むＬＥＤ列を用いて空間の少なくとも一部分を照らす方法において、各ＬＥＤセグメントは少なくとも１つのＬＥＤを含み、前記ＬＥＤ列は整流された調光可能なＡＣ電圧によって給電される、方法であって、
前記第１のＬＥＤセグメントは、前記整流された調光可能なＡＣ電圧が第１の電圧レベルを上回ると給電され、前記第１のＬＥＤセグメント及び前記少なくとも１つの他のＬＥＤセグメントは、前記整流されたＡＣ電圧が前記第１の電圧レベルより高い第２の電圧レベルを上回ると給電され、
前記第１のＬＥＤセグメントは、第１の方向を有するビームで前記空間の第１のボリュームに向けて光を放射し、前記少なくとも１つの他のＬＥＤセグメントは、前記第１の方向とは反対方向である第２の方向を有するビームで前記空間の第２のボリュームに向けて光を放射し、前記第１のボリュームは、前記第２のボリュームと少なくとも部分的に異なり、
前記第１のＬＥＤセグメントによって生成される光の特性と前記少なくとも１つの他のＬＥＤセグメントによって生成される光の特性との比は、前記整流された調光可能なＡＣ電圧の調光レベルで変化する、方法。
【請求項２】
直列に接続された第１の発光ダイオード（ＬＥＤ）セグメントと少なくとも１つの他のＬＥＤセグメントとを含むＬＥＤ列が支持体に設けられて、該ＬＥＤ列を用いて空間の少なくとも一部分を照らす方法において、各ＬＥＤセグメントは少なくとも１つのＬＥＤを含み、前記ＬＥＤ列は整流された調光可能なＡＣ電圧によって給電される、方法であって、
前記第１のＬＥＤセグメントは、前記整流された調光可能なＡＣ電圧が第１の電圧レベルを上回ると給電され、前記第１のＬＥＤセグメント及び前記少なくとも１つの他のＬＥＤセグメントは、前記整流されたＡＣ電圧が前記第１の電圧レベルより高い第２の電圧レベルを上回ると給電され、
前記第１のＬＥＤセグメントは、前記空間の第１のボリュームに向けて第１のビームで光を放射し、前記少なくとも１つの他のＬＥＤセグメントは、前記空間の第２のボリュームに向けて第２のビーム光を放射し、前記第１のボリュームは、前記第２のボリュームと少なくとも部分的に異なり、
前記第２のビームは前記第１のビームより広く、前記第２のボリュームは前記第１のボリュームを含み、
第１のＬＥＤセグメントによって生成される光の特性と前記少なくとも１つの他のＬＥＤセグメントによって生成される光の特性との比は、前記整流された調光可能なＡＣ電圧の調光レベルで変化する、方法。
【請求項３】
前記第１のボリュームは、前記第２のボリュームと少なくとも部分的に重なる、請求項２に記載の方法。
【請求項４】
空間の少なくとも一部分を照らすＬＥＤモジュールであって、直列に接続された第１のＬＥＤセグメントと少なくとも１つの他のＬＥＤセグメントとを含み、各ＬＥＤセグメントは少なくとも１つのＬＥＤを含む、該ＬＥＤモジュールであって、
前記ＬＥＤ列は、整流された調光可能なＡＣ電圧によって給電され、
前記第１のＬＥＤセグメントは、前記整流されたＡＣ電圧が第１の電圧レベルを上回ると給電され、前記第１のＬＥＤセグメント及び前記少なくとも１つの他のＬＥＤセグメントは、前記整流されたＡＣ電圧が前記第１の電圧レベルより高い第２の電圧レベルを上回ると給電され、
前記第１のＬＥＤセグメントは、第１の方向を有するビームで前記空間の第１のボリュームに向けて光を放射し、前記少なくとも１つの他のＬＥＤセグメントは、前記第１の方向とは反対方向である第２の方向を有するビームで前記空間の第２のボリュームに向けて光を放射し、前記第１のボリュームは、前記第２のボリュームと少なくとも部分的に異なり、
前記第１のＬＥＤセグメントによって生成される光の特性と前記少なくとも１つの他のＬＥＤセグメントによって生成される光の特性との比は、前記整流された調光可能なＡＣ電圧の調光レベルで変化する、ＬＥＤモジュール。
【請求項５】
空間の少なくとも一部分を照らすＬＥＤモジュールであって、直列に接続された第１のＬＥＤセグメントと少なくとも１つの他のＬＥＤセグメントとを含み、各ＬＥＤセグメントは少なくとも１つのＬＥＤを含む、該ＬＥＤモジュールであって、
支持体を含み、
前記ＬＥＤ列は前記支持体に設けられて、整流された調光可能なＡＣ電圧によって給電され、
前記第１のＬＥＤセグメントは、前記整流されたＡＣ電圧が第１の電圧レベルを上回ると給電され、前記第１のＬＥＤセグメント及び前記少なくとも１つの他のＬＥＤセグメントは、前記整流されたＡＣ電圧が前記第１の電圧レベルより高い第２の電圧レベルを上回ると給電され、
前記第１のＬＥＤセグメントは、前記空間の第１のボリュームに向けて第１のビームで光を放射し、前記少なくとも１つの他のＬＥＤセグメントは、前記空間の第２のボリュームに向けて第２のビームで光を放射し、前記第１のボリュームは、前記第２のボリュームと少なくとも部分的に異なり、
前記第２のビームは前記第１のビームより広く、前記第２のボリュームは前記第１のボリュームを含み、
前記第１のＬＥＤセグメントによって生成される光の特性と前記少なくとも１つの他のＬＥＤセグメントによって生成される光の特性との比は、前記整流された調光可能なＡＣ電圧の調光レベルで変化する、ＬＥＤモジュール。
【請求項６】
前記第１のＬＥＤセグメント及び前記少なくとも１つの他のＬＥＤセグメントは、同じ放射方向を有するビームで光を放射する、請求項５に記載のＬＥＤモジュール。
【請求項７】
前記第１のＬＥＤセグメントによって放射された前記光の色温度は、前記少なくとも１つの他のＬＥＤセグメントによって放射された前記光の色温度とは異なる、請求項４又は５に記載のＬＥＤモジュール。
【請求項８】
請求項４又は５に記載のＬＥＤモジュールとＬＥＤ駆動回路とを含むＬＥＤ照明モジュールであって、
前記ＬＥＤ駆動回路は、
整流されたＡＣ電圧に接続されるＬＥＤ駆動入力端子と、
各他のＬＥＤセグメントに並列に接続されたスイッチングデバイスと、
前記ＬＥＤ駆動入力端子間に接続された電流制御デバイスと、
各スイッチングデバイスの開放状態又は閉鎖状態を制御する制御回路とを含み、前記制御回路は、前記整流されたＡＣ電圧が所定の電圧レベルを下回ると、各スイッチングデバイスを閉鎖状態になるように制御し、前記整流されたＡＣ電圧が前記所定の電圧レベルを上回ると、他のＬＥＤセグメントに接続された前記スイッチングデバイスを開放状態になるように制御する、
ＬＥＤ照明モジュール。
【請求項９】
請求項４又は５に記載のＬＥＤモジュールとＬＥＤ駆動回路とを含むＬＥＤ照明モジュールであって、
前記ＬＥＤ駆動回路は、
整流されたＡＣ電圧に接続されるＬＥＤ駆動入力端子と、
前記第１のＬＥＤセグメントに並列に接続されたスイッチングデバイスと、各他のＬＥＤセグメントに並列に接続されたスイッチングデバイスと、
前記ＬＥＤ駆動入力端子間に接続された電流制御デバイスと、
各スイッチングデバイスの開放状態又は閉鎖状態を制御する制御回路とを含み、前記制御回路は、前記整流されたＡＣ電圧が第１の電圧レベルを上回り、前記第１の電圧レベルより高い第２の電圧レベルを下回ると、前記第１のＬＥＤセグメントに並列に接続された前記スイッチングデバイスを開放状態となるように制御し、他のＬＥＤセグメントに並列に接続された前記スイッチングデバイスを閉鎖状態となるように制御し、また、前記整流されたＡＣ電圧が前記第２の電圧レベルを上回ると、他のＬＥＤセグメントに接続された前記スイッチングデバイスを開放状態となるように制御する、
ＬＥＤ照明モジュール。
【請求項１０】
請求項４又は５に記載のＬＥＤモジュールとＬＥＤ駆動回路とを含むＬＥＤ照明モジュールであって、
前記ＬＥＤ駆動回路は、
整流されたＡＣ電圧に接続されるＬＥＤ駆動入力端子と、
各ＬＥＤセグメントについて、前記ＬＥＤセグメントの１つの端子とＬＥＤ駆動入力端子との間に接続された電流制御デバイスと、
各電流制御デバイスにおける電流を制御する制御回路とを含み、前記制御回路は、前記整流されたＡＣ電圧が第１の電圧レベルを上回ると電流が流れ、前記整流されたＡＣ電圧が前記第１の電圧レベルより高い第２の電圧レベルを上回ると電流が流れないように前記第１のＬＥＤセグメントの前記電流制御デバイスを制御する、
ＬＥＤ照明モジュール。
【請求項１１】
前記電流制御デバイスのうち少なくとも１つは、前記電流制御デバイスのうち少なくとも１つを流れる電流をパルス幅変調する、請求項８乃至１０の何れか一項に記載のＬＥＤ照明モジュール。
【請求項１２】
請求項８乃至１１の何れか一項に記載のＬＥＤ照明モジュールと、整流器と、調光デバイスとを含む、調光可能なＬＥＤ照明モジュール。
【請求項１３】
前記調光デバイスは、位相角カット調光器である、請求項１２に記載の調光可能なＬＥＤ照明モジュール。
【請求項１４】
前記調光デバイスは、電圧振幅を変化させる、請求項１２に記載の調光可能なＬＥＤ照明モジュール。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、ＬＥＤ（発光ダイオード）照明の分野に関する。より具体的には、本発明は、直列に接続されたＬＥＤセグメントからなるＬＥＤ列を用いて空間を照らす方法及びデバイスに関する。
【背景技術】
【０００２】
米国特許第７，０８１，７２２号は、ＬＥＤを多相駆動するための方法及び回路を開示する。互いに直列に接続されるグループに分割される一連のＬＥＤが提供される。各グループは、個別の導電路を通じて接地するように結合される。位相スイッチが各導電路に提供される。入力電圧を増加させることにより、この一連のＬＥＤは、列の下流への順序で、グループ毎にオンにされる。
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００３】
ＬＥＤ照明の分野では、照明機能性を更に高め、特定の空間分布照明を生成する必要がある。
【０００４】
空間分布された照明で空間を照らす方法及びデバイスを提供することが望ましい。単純かつ安価に空間分布照明を提供することが望ましい。
【課題を解決するための手段】
【０００５】
この検討事項をより良好に対処するために、本発明の第１の態様では、直列に接続された第１の発光ダイオード（ＬＥＤ）セグメントと少なくとも１つの他のＬＥＤセグメントとを含むＬＥＤ列を用いて空間の少なくとも一部分を照らす方法が提供される。各ＬＥＤセグメントは少なくとも１つのＬＥＤを含み、ＬＥＤ列は整流されたＡＣ電圧によって給電される。第１のＬＥＤセグメントは、整流されたＡＣ電圧が第１の電圧レベルを上回ると給電され、第１のＬＥＤセグメント及び他のＬＥＤセグメントは、整流されたＡＣ電圧が第１の電圧レベルより高い第２の電圧レベルを上回ると給電される。第１のＬＥＤセグメントは、空間の第１のボリュームに向けて光を放射し、他のＬＥＤセグメントは、空間の第２のボリュームに向けて光を放射し、第１のボリュームは、第２のボリュームと少なくとも部分的に異なる。第１のＬＥＤセグメントは、第１の光特性を有する光を放射し、他のＬＥＤセグメントは、第１のＬＥＤセグメントの光特性と同じか又は異なる第２の光特性を有する光を放射する。光特性は光の強度及び色を含む。
【０００６】
以下においてＬＥＤモジュールとも呼ばれるＬＥＤ列は、直列に接続された複数のＬＥＤセグメントを含む。各ＬＥＤセグメントは、好きなように相互に接続された１つ以上のＬＥＤを含む。各ＬＥＤセグメントの電圧は、残りのセグメントと同じでも異なってもよい。ＬＥＤ列におけるＬＥＤセグメントの数は様々に選択されてよいが少なくとも２つである。
【０００７】
ＬＥＤ列は、全部が同じ色の光を放射するＬＥＤセグメントを含んでもよい。
【０００８】
他の実施形態では、１つ以上の第１のＬＥＤセグメントが、第１の色温度を有する光を放射し、１つ以上の他のＬＥＤセグメントが、第２の色温度を有する光を放射する。１つの第１のＬＥＤセグメントによって放射された光の第１の色温度は、別の第１のＬＥＤセグメントによって放射された光の第１の色温度と異なってよく、また、１つの他のＬＥＤセグメントによって放射された光の第２の色温度は、別の他のＬＥＤセグメントによって放射された光の第２の色温度と異なってよい。第１のＬＥＤセグメントは、赤色、橙色、黄色又は琥珀色の光（それらの任意の組み合わせを含み、また、飽和した又はあまり飽和していない色を含む）を放射する。
【０００９】
ＡＣ電圧が調節（dim）されない場合、第１のＬＥＤセグメント及び他のＬＥＤセグメントの両方は、主電源電圧の半周期の間、給電される。主電源電圧は、第１の電圧レベル及び第２の電圧レベルの両方を超える。
【００１０】
上述したように、調節されていない整流されたＡＣ電圧で一連のＬＥＤセグメントを駆動する場合、ＬＥＤセグメントは、印加された電圧レベルに応じて動作する。主電源電圧の半周期において、瞬時電圧が上昇すると、最初に、光を放射するように第１のＬＥＤセグメントに第１の電圧レベルを上回って給電され、更に、瞬時電圧が更に上昇すると、光を放射するように他のＬＥＤセグメントに第２の電圧レベルを上回って給電される。その一方で、他のＬＥＤセグメント及び第１のＬＥＤセグメントは、次に、瞬時電圧が第２の電圧レベル及び第１の電圧レベル以下に降下すると、それぞれ、光を放射することをやめる。第１のＬＥＤセグメント及び他のＬＥＤセグメントが、それぞれ、互いに少なくとも部分的に異なる第１のボリューム及び第２のボリュームを照らす場合、一連のＬＥＤセグメントによって生成された光のある割合が当該第１のボリュームを照らし、別のある割合が当該第２のボリュームを照らす。
【００１１】
ＡＣ電圧が調節される場合、主電源電圧の半周期の間の第１のＬＥＤセグメントの給電継続時間及び他のＬＥＤセグメントの給電継続時間の両方が減少される。主電源電圧の半周期の間、第１の電圧レベルは超えるが第２の電圧レベルは超えないようにＡＣ電圧が調節される場合、当該半周期の間は第１のＬＥＤセグメントだけに給電される。したがって、調節量が多いほど、より多くの第１のＬＥＤセグメントが、ＬＥＤ列全体として放射される光の強度及び／又は色温度において優位になる。
【００１２】
一連のＬＥＤセグメントが、ＡＣ電圧の位相角カットによって、電圧振幅を減少することによって、又は、それらの組み合わせによって調光される場合、第１及び第２のボリュームのそれぞれを照らす一連のＬＥＤセグメントによって生成される光の割合比は、自動的に、つまり、ＬＥＤセグメントの固有特性（例えば順作動電圧）及び各自の駆動回路動作に応じて、変化する。この洞察によって、変化する比を用いて調光しつつ特定の目的に適した特定の空間光分布をデザインする本発明が導かれた。このデザインでは、ＬＥＤセグメントによって生成される光の強度及び色が考慮される。
【００１３】
ＬＥＤモジュールは、当該ＬＥＤモジュールのための公称電圧より低い平均電圧において動作する場合に調光される。電圧が減少されるにつれて、ＬＥＤモジュールの電力及び光出力もそれに応じて減少する。ＬＥＤモジュールを調光するための可変電圧は、ＡＣ電圧とＬＥＤモジュールとの間に結合された調光デバイスによって生成される。調光器は電圧振幅を変化させるデバイスであるが、通常は、主電源電圧周波数においてＡＣ電圧をオンとオフに切り替え、これにより、ＬＥＤモジュールに電力パルスを供給する固体スイッチングデバイスである。
【００１４】
調光器は、位相カット調光によって、即ち、電圧の半周期の第１の部分の間は電圧をオフに切替え、電圧の半周期の最後の部分の間は電圧をオンに切替えること（正相カット調光（forward phase-cut dimming）とも呼ばれる）によって、又は、電圧の半周期の第１の部分の間は電圧をオンに切替え、電圧の半周期の最後の部分の間は電圧をオフに切替えること（逆相カット調光（reverse phase-cut dimming）とも呼ばれる）によって動作する。正相カット調光は安価であり、ロバストな電子機器を使用する。逆相カット調光はより高価で、より複雑な電子機器を必要とするが、電子トランスといった一部の負荷はより良く動作し、このタイプの調光が用いられた場合にあまりノイズがない。
【００１５】
ユーザが調光器で調光レベルを設定する（入力）と、ある光レベルがもたらされる（出力）。多くの調光器では、調光器の出力は、入力に直接比例するわけではない。様々な調光器が、調光レベルと光レベルとの関係を定義する様々な調光器曲線を生成する。
【００１６】
本発明の方法の一実施形態において、第１のボリュームは、第２のボリュームと少なくとも部分的に重なる。重なる部分では、光強度は、第１のＬＥＤセグメントと他のＬＥＤセグメントとの両方が光を放射するように動作している場合に最も高く、その一方で重なる部分の外側では、光強度は低い。これにより、重なる部分から離れると光強度は徐々に減少する。これに加えて又はこれに代えて、重なる部分では、光の色は、第１のＬＥＤセグメントと他のＬＥＤセグメントとの両方が光を放射するように動作している場合、重なる部分の外側の光の色とは異なる（第１のＬＥＤセグメントによって放射された光の色が、他のＬＥＤセグメントによって放射された光の色と異なる場合）。
【００１７】
本発明の第２の態様では、空間の少なくとも一部分を照らすＬＥＤモジュールが提供される。当該ＬＥＤモジュールは、直列に接続された第１のＬＥＤセグメントと少なくとも１つの他のＬＥＤセグメントとを含み、各ＬＥＤセグメントは少なくとも１つのＬＥＤを含む。第１のＬＥＤセグメントは、整流されたＡＣ電圧が第１の電圧レベルを上回ると給電され、第１のＬＥＤセグメント及び他のＬＥＤセグメントは、整流されたＡＣ電圧が第１の電圧レベルより高い第２の電圧レベルを上回ると給電される。第１のＬＥＤセグメントは、空間の第１のボリュームに向けて光を放射し、他のＬＥＤセグメントは、空間の第２のボリュームに向けて光を放射し、第１のボリュームは、第２のボリュームとは少なくとも部分的に異なる。
【００１８】
ＬＥＤモジュールの一実施形態では、第１のＬＥＤセグメントは、第１の方向を有するビームで光を放射し、他のＬＥＤセグメントは、第１の方向とは異なる第２の方向を有するビームで光を放射する。ここでは、光のビームの方向は、関連のＬＥＤセグメントの中心から出発し、当該中心から離れるように向き、光のビームの中心に配置されたベクトルによって表されると理解する。
【００１９】
一実施形態では、第１の方向は、第２の方向とは反対である。ＬＥＤモジュールの特定の用途では、第１の方向は下方向で、第２の方向は上方向である。このような配置は、ＬＥＤモジュールを調光することによって、ＬＥＤモジュールによって下方向に放射される光の割合に対するＬＥＤモジュールによって上方向に放射される光の割合が減少するテーブルランプに用いられてよく、これにより、調光量を増加すると同時によりくつろいだ照明雰囲気が作られる。
【００２０】
ＬＥＤモジュールの一実施形態では、第１のＬＥＤセグメント及び他のＬＥＤセグメントは、同じ放射方向を有するビームで光を放射する。このような実施形態では、各ビームは異なるボリュームを照らす一方で、全部のビームは重なる。
【００２１】
本発明の更なる態様では、ＬＥＤ照明モジュールが提供される。当該ＬＥＤ照明モジュールは、本発明のＬＥＤモジュールを含む。ＬＥＤ照明モジュールはＬＥＤ駆動回路を更に含み、当該ＬＥＤ駆動回路は、整流されたＡＣ電圧に接続されるＬＥＤ駆動入力端子と、各他のＬＥＤセグメントに並列に接続されたスイッチングデバイスと、ＬＥＤ駆動入力端子間に接続された電流制御デバイスと、各スイッチングデバイスの開放状態又は閉鎖状態を制御する制御回路とを含む。当該制御回路は、整流されたＡＣ電圧が所定の電圧レベルを下回ると、閉鎖状態になるように各スイッチングデバイスを制御し、整流されたＡＣ電圧が所定の電圧レベルを上回ると、開放状態になるように他のＬＥＤセグメントに接続されたスイッチングデバイスを制御する。
【００２２】
本発明の更なる態様では、ＬＥＤ照明モジュールが提供される。当該ＬＥＤ照明モジュールは、本発明のＬＥＤモジュールを含む。ＬＥＤ照明モジュールはＬＥＤ駆動回路を更に含み、当該ＬＥＤ駆動回路は、整流されたＡＣ電圧に接続されるＬＥＤ駆動入力端子と、第１のＬＥＤセグメントに並列に接続されたスイッチングデバイスと、各他のＬＥＤセグメントに並列に接続されたスイッチングデバイスと、ＬＥＤ駆動入力端子間に接続された電流制御デバイスと、各スイッチングデバイスの開放状態又は閉鎖状態を制御する制御回路とを含む。当該制御回路は、整流されたＡＣ電圧が第１の電圧レベルを上回り、第１の電圧レベルより高い第２の電圧レベルを下回ると、開放状態となるように第１のＬＥＤセグメントに並列に接続されたスイッチングデバイスを、閉鎖状態となるように他のＬＥＤセグメントに並列に接続されたスイッチングデバイスをそれぞれ制御し、また、整流されたＡＣ電圧が第２の電圧レベルを上回ると、開放状態となるように他のＬＥＤセグメントに接続されたスイッチングデバイスを制御する。
【００２３】
本発明の更なる態様では、ＬＥＤ照明モジュールが提供される。当該ＬＥＤ照明モジュールは、本発明のＬＥＤモジュールを含む。ＬＥＤ照明モジュールはＬＥＤ駆動回路を更に含み、当該ＬＥＤ駆動回路は、整流されたＡＣ電圧に接続するＬＥＤ駆動入力端子と、各ＬＥＤセグメントについて、ＬＥＤセグメントの１つの端子とＬＥＤ駆動入力端子との間に接続された電流制御デバイスと、各電流制御デバイスにおける電流を制御する制御回路とを含む。当該制御回路は、整流されたＡＣ電圧が第１の電圧レベルを上回ると電流が流れ、整流されたＡＣ電圧が第１の電圧レベルより高い第２の電圧レベルを上回ると電流が流れないように第１のＬＥＤセグメントの電流制御デバイスを制御する。
【００２４】
ＬＥＤ照明モジュールのうち１つの一実施形態では、電流制御デバイスのうち少なくとも１つは、当該電流制御デバイスのうち少なくとも１つを流れる電流をパルス幅変調して、追加のＬＥＤセグメント光出力制御を提供する。
【００２５】
本発明の更なる態様では、本発明のＬＥＤ照明モジュールと、整流器と、調光デバイスとを含む、調光可能なＬＥＤ照明モジュールが提供される。
【００２６】
本発明のこれらの及び他の態様は、以下の詳細な説明を参照することによってより理解されかつ同様の参照符号が同様の部分を示す添付図面と共に検討されることで、より容易に理解できよう。
【図面の簡単な説明】
【００２７】
【図１ａ】図１ａは、様々なモジュールが一点鎖線によって示されるＬＥＤ照明回路の第１の実施形態の図を示す。
【図１ｂ】図１ｂは、様々なモジュールが一点鎖点によって示されるＬＥＤ照明回路の第２の実施形態の図を示す。
【図２】図２は、図１ａによるＬＥＤ照明回路における（整流された）ＡＣ電圧の半周期における位相角の関数として様々なＬＥＤセグメントにおける電流を示す。
【図３】図３は、図２に示される電流における図１ａによるＬＥＤ照明回路における（整流された）ＡＣ電圧の位相カット角αの変動における、すべてのＬＥＤセグメントの全光出力と比較された様々なＬＥＤセグメントの光出力の比と、平均電流とのシミュレーション結果を示す。
【図４】図４は、図３の詳細を示す。
【図５】図５は、図１ｂによるＬＥＤ照明回路における（整流された）ＡＣ電圧の半周期における位相角の関数として様々なＬＥＤセグメントにおける電流を示す。
【図６】図６は、図５に示される電流における図１ｂによるＬＥＤ照明回路における（整流された）ＡＣ電圧の位相カット角αの変動における、すべてのＬＥＤセグメントの全光出力と比較された様々なＬＥＤセグメントの光出力の比と、平均電流とのシミュレーション結果を示す。
【図７】図７は、図１ａによるＬＥＤ照明回路における（整流された）ＡＣ電圧の半周期における位相角の関数として様々なＬＥＤセグメントにおける電流を示す。
【図８】図８は、図７に示される電流における図１ａによるＬＥＤ照明回路における（整流された）ＡＣ電圧の位相カット角αの変動における、すべてのＬＥＤセグメントの全光出力と比較された様々なＬＥＤセグメントの光出力の比と、平均電流とのシミュレーション結果を示す。
【図９】図９は、ＬＥＤ列の一実施形態及びＧＬＳ（白熱灯）についての色温度対光強度の測定グラフを示す。
【図１０】図１０は、ＬＥＤ列の４つのＬＥＤセグメントを含む照明モジュール（の一部）を概略的に示す。
【図１１】図１１は、ＬＥＤ照明モジュールにおけるＡＣ電圧の位相カット角と、１つの方向に放射するＬＥＤセグメントからの放射線と別の方向に放射するＬＥＤセグメントからの放射線との比との関係を示す曲線を示す。
【図１２】図１２は、図１０の照明モジュールに同様の照明モジュールを含む照明デバイス、具体的にはテーブルランプの側面図を概略的に示す。
【図１３】図１３は、本発明のＬＥＤ照明モジュールの様々なＬＥＤセグメントから放射される放射ビームを概略的に示す。
【図１４】図１４は、図１３の照明モジュールの様々なＬＥＤセグメントによって照射される様々な領域を示す。
【図１５ａ】図１５ａは、一列に並べられた図１３の様々なＬＥＤ照明モジュールの様々なＬＥＤセグメントによって照射される様々な複合領域を示す。
【図１５ｂ】図１５ａは、一列に並べられた図１３の様々なＬＥＤ照明モジュールの様々なＬＥＤセグメントによって照射される様々な複合領域を示す。
【図１５ｃ】図１５ａは、一列に並べられた図１３の様々なＬＥＤ照明モジュールの様々なＬＥＤセグメントによって照射される様々な複合領域を示す。
【図１５ｄ】図１５ａは、一列に並べられた図１３の様々なＬＥＤ照明モジュールの様々なＬＥＤセグメントによって照射される様々な複合領域を示す。
【発明を実施するための形態】
【００２８】
図１ａは、ＬＥＤモジュール２を駆動するＬＥＤ駆動回路１の一実施形態を示す。ＬＥＤ駆動回路１は、整流器及び調光デバイス５に結合されたＡＣ電圧源４を含む電源３に結合される。
【００２９】
電源３は、その地域で使用されている電圧振幅及び周波数に応じて整流されたＡＣ電圧を供給する出力端子６、７を有する。電源３によって供給される電圧は、自動的に又はユーザによって設定された整流器及び調光デバイス５におけるカット角に依存して出力端子における平均電圧を変化させることによって調光機能を提供するための正相カット電圧又は逆相カット電圧である。
【００３０】
ＬＥＤモジュール２は、直列に接続された複数のＬＥＤセグメント１１、１２、１３、１４を含む。各ＬＥＤセグメント１１、１２、１３、１４は、所望されるように相互に接続された１つ以上のＬＥＤを含む。各ＬＥＤセグメント１１、１２、１３、１４の電圧は、残りのセグメントと同じでも異なってもよく、例えば約３０Ｖ、約３６Ｖ又は約７０Ｖである。ＬＥＤモジュールにおけるＬＥＤセグメントの数は様々に選択されてよいが少なくとも２つである。ＬＥＤモジュール２は、端子２１、２２、２３、２４及び２５を含み、これにより各ＬＥＤセグメントは２つの端子によってアクセス可能である。ＬＥＤセグメント１１は端子２１及び２２を有し、セグメント１２は端子２２及び２３を有し、ＬＥＤセグメント１３は端子２３及び２４を有し、ＬＥＤセグメント１４は端子２４及び２５を有する。端子２１、２２、２３、２４及び２５のそれぞれは、ＬＥＤ駆動回路１に結合するために利用可能である。
【００３１】
ＬＥＤ駆動回路１は、複数の端子３０、３１、３２、３３、３４、３５及び３９を含む。端子３０及び３９は、電源３の出力端子６、７に結合される。端子３１、３２、３３、３４及び３５は、それぞれ、ＬＥＤモジュール２の端子２１、２２、２３、２４及び２５に結合される。ＬＥＤ駆動回路１は、端子３２と３３との間、端子３３と３４との間及び端子３４と３５との間にそれぞれ接続されるスイッチングデバイス４１、４２及び４３を含む。ＬＥＤ駆動回路１における使用に適したスイッチングデバイスの例としては電界効果トランジスタ又はバイポーラトランジスタといったスイッチ可能なトランジスタが挙げられる。ＬＥＤ駆動回路１の端子３５及び３９間に電流制御デバイス４５が接続される。ＬＥＤ駆動回路１は更に、使用時、所望のタイミングで、スイッチングデバイス４１、４２及び４３を開放状態（非導通状態）又は閉鎖状態（導通状態）にするために、スイッチングデバイス４１、４２及び４３に動作可能に接続された制御回路４６を含む。そのような時限動作の一例が以下に与えられる。制御回路４６は更に、任意選択的に、使用時、所望のタイミング（パルス幅変調であってもよい）で電流制御デバイス４５を流れる電流を制御するために電流制御デバイス４５に動作可能に接続されてもよい。
【００３２】
なお、代替実施形態では、整流器及び調光デバイス５は、ＬＥＤ駆動回路１の一部であることに留意されたい。
【００３３】
ＬＥＤ駆動回路１及びＬＥＤモジュール２の組み合わせを、以下、ＬＥＤ照明モジュールと呼ぶ。
【００３４】
図１ｂは、電源３からＬＥＤモジュール２を駆動するＬＥＤ駆動回路８の一実施形態を示す。ＬＥＤモジュール２及び電源３の構成は、図１ａを参照しながら説明した構成と同様又は同一であり、同じ参照符号を用いてそれらの構成要素を特定している。
【００３５】
ＬＥＤ駆動回路８は、複数の端子５０、５１、５２、５３、５４、５５及び５９を有する。端子５０及び５９は、電源３の出力端子６、７に結合される。端子５１、５２、５３、５４及び５５は、それぞれ、ＬＥＤモジュール２の端子２１、２２、２３、２４及び２５に結合される。ＬＥＤ駆動回路８は、端子５２と５９との間、端子５３と５９との間、端子５４と５９との間、端子５５と５９との間にそれぞれ接続される複数の電流制御デバイス６１、６２、６３及び６４を含む。ＬＥＤ駆動回路８は更に、任意選択的に、使用時、電流制御デバイス６１、６２、６３、６４のそれぞれを流れる電流を制御するように電流制御デバイス６１、６２、６３及び６４に動作可能に接続された制御回路６６を含む。このような動作の一例を以下に与える。
【００３６】
ＬＥＤセグメント１１、１２、１３、１４は、使用時、はっきりと異なる色の光を放射する。以下の色の光が区別される。
‐例えば約５０００Ｋの高い色温度を有する冷白色（ＣＷ）光
‐例えば約４０００Ｋの冷白色より低い色温度を有する昼白色又は通常白色（ＮＷ）光
‐例えばＮＷより低い色温度を有する黄色又は橙色光といった暖白色（ＷＷ）光
‐ＷＷより低い色温度を有する琥珀色（ＡＭ）光
‐ＡＭより低い色温度を有する赤色（ＲＤ）光。
【００３７】
ＬＥＤモジュール２では、すべてのＬＥＤセグメントが同じ色の光を放射する。他の実施形態では、ＬＥＤセグメントのうち少なくとも１つがＮＷ光、ＷＷ光、ＡＭ光及び／又はＲＤ光を放射し、また、（ＬＥＤセグメントのうち少なくとも１つがＮＷ光を放射しない場合）他のＬＥＤセグメントのうち少なくとも別の１つがＣＷ光、ＮＷ光を、及び／又は、（ＬＥＤセグメントのうち少なくとも１つがＮＷ又はＷＷ光を放射しない場合）ＷＷ光を放射してもよい。したがって、以下の表Ｉに従い、様々なＬＥＤセグメント１１、１２、１３及び１４によって放射される光の組み合わせには以下のものがある。ここでＸは同じ列と行における光の組み合わせを示す。
【表１】
0006029025.tif 000002
【００３８】
図２は、図１ａの回路の一実施形態の動作を説明する。ここではＬＥＤセグメント１１は、ＷＷ、ＲＤ、ＡＭ、又はＲＤ／ＡＭ光を放射し、残りのＬＥＤセグメント１２、１３及び１４のうち少なくとも１つは、ＬＥＤセグメント１１よりも高い色温度を有する光を放射する。他の実施形態では、ＬＥＤセグメント１１、１２、１３及び１４によって放射される光の色温度は同じである。動作モードは、電源３によって供給される一定電流である。この動作モードでは、ＬＥＤセグメントを通る電流は、オンにされたＬＥＤセグメントの数に応じては調節されない。
【００３９】
図２では、曲線Ｖは、整流された主電源電圧Ｖを示す。曲線Ｖによって示されるように、整流された主電源電圧の半周期（０から１８０度にわたる位相角）において、電圧Ｖの振幅は、０度におけるゼロ値から９０度における最高値に増加し、再び１８０度におけるゼロ値に減少する。
【００４０】
すべてのＬＥＤセグメント１１、１２、１３、１４は略同じオン電圧を有すると想定される。更に、０度では、すべてのスイッチングデバイス４１、４２及び４３は閉鎖状態にある、又は、スイッチングデバイス４１、４２及び４３のうち少なくとも１つは開放状態にあると想定される。
【００４１】
電圧Ｖが０度から増加すると、約１１度において、電圧Ｖは、電流Ｉ（電流制御デバイス４５によって振幅制御される）がＬＥＤセグメント１１内を流れるために十分な第１のレベルにある。この場合、すべてのスイッチングデバイス４１、４２及び４３は、閉鎖状態にあるか、又は、閉鎖状態にされるべきであり、電流Ｉは、ＬＥＤセグメント１１、閉鎖されたスイッチ４１、４２並びに４３及び電流制御デバイス４５を流れる。ＬＥＤセグメント１１を流れる電流Ｉの値はＩ１１と示される。
【００４２】
約２３度において、電圧Ｖは、ＬＥＤセグメント１１及び１２が導通状態となり、電流Ｉ（依然として電流制御デバイス４５によって振幅が制御される）が直列に接続されたＬＥＤセグメント１１及び１２内を流れるために十分な第２のレベルにある。この場合、ＬＥＤセグメント１１を既に流れている電流ＩがＬＥＤセグメント１２内も流れるように、スイッチングデバイス４１は開放状態にされる一方でスイッチングデバイス４２及び４３は閉鎖状態のままにされるべきである。ＬＥＤセグメント１２を流れる電流はＩ１２と示される。
【００４３】
約３６度において、電圧Ｖは、ＬＥＤセグメント１１、１２及び１３が導通状態となり、電流Ｉ（依然として電流制御デバイス４５によって振幅が制御される）が直列に接続されたＬＥＤセグメント１１、１２及び１３内を流れるために十分な第３のレベルにある。この場合、ＬＥＤセグメント１１及び１２を既に流れている電流ＩがＬＥＤセグメント１３内も流れるように、スイッチングデバイス４１は開放状態のままである一方でスイッチングデバイス４２は開放状態にされ、スイッチングデバイス４３は閉鎖状態のままにされるべきである。ＬＥＤセグメント１３を流れる電流はＩ１３と示される。
【００４４】
約５２度において、電圧Ｖは、ＬＥＤセグメント１１、１２、１３及び１４が導通状態となり、電流Ｉ（依然として電流制御デバイス４５によって振幅が制御される）が直列に接続されたＬＥＤセグメント１１、１２、１３及び１４内を流れるために十分な第４のレベルにある。この場合、ＬＥＤセグメント１１、１２及び１３を既に流れている電流ＩがＬＥＤセグメント１４内も流れるように、スイッチングデバイス４１及び４２は開放状態のままで、スイッチングデバイス４３は開放状態にされるべきである。ＬＥＤセグメント１４を流れる電流はＩ１４と示される。
【００４５】
約５２度と約１２８度との間では、電圧Ｖは、ＬＥＤセグメント１１、１２、１３及び１４が導通状態となり、電流Ｉ（依然として電流制御デバイス４５によって振幅が制御される）が直列に接続されたＬＥＤセグメント１１、１２、１３及び１４内を流れるために十分な第４のレベルより上に留まる。すべてのスイッチングデバイス４１、４２及び４３は開放されたままである。
【００４６】
約１２８度において、電圧Ｖは第４のレベル以下に減少し、ＬＥＤセグメント１４が導通状態となるには不十分となる。しかし、電圧Ｖは、ＬＥＤセグメント１１、１２及び１３が導通状態となり、電流Ｉ（依然として電流制御デバイス４５によって振幅が制御される）が直列に接続されたＬＥＤセグメント１１、１２及び１３内を流れるためには依然として十分である。この場合、電流Ｉが引き続きＬＥＤセグメント１１、１２及び１３内を流れるように、スイッチングデバイス４３は閉鎖状態にされる一方で、スイッチングデバイス４１及び４２は開放状態のままにされるべきである。電流Ｉ１４はゼロになる。
【００４７】
約１４４度において、電圧Ｖは第３のレベル以下に減少し、ＬＥＤセグメント１３が導通状態となるには不十分となる。しかし、電圧Ｖは、ＬＥＤセグメント１１及び１２が導通状態となり、電流Ｉ（依然として電流制御デバイス４５によって振幅が制御される）が直列に接続されたＬＥＤセグメント１１及び１２内を流れるためには依然として十分である。この場合、電流Ｉが引き続きＬＥＤセグメント１１及び１２内を流れるように、スイッチングデバイス４２は閉鎖状態にされる一方で、スイッチングデバイス４１は開放状態のままであり、スイッチングデバイス４３は閉鎖状態のままにされるべきである。電流Ｉ１３はゼロになる。
【００４８】
約１５７度において、電圧Ｖは第２のレベル以下に減少し、ＬＥＤセグメント１２が導通状態となるには不十分となる。しかし、電圧Ｖは、ＬＥＤセグメント１１が導通状態となり、電流Ｉ（依然として電流制御デバイス４５によって振幅が制御される）がＬＥＤセグメント１１内を流れるためには依然として十分である。この場合、電流Ｉが引き続きＬＥＤセグメント１１内を流れるように、スイッチングデバイス４１は閉鎖状態にされる一方でスイッチングデバイス４２及び４３は閉鎖状態のままにされるべきである。電流Ｉ１２はゼロになる。
【００４９】
約１６９度において、電圧Ｖは第１のレベル以下に減少し、ＬＥＤセグメント１１が導通状態となるには不十分となる。電流Ｉ１１はゼロになる。
【００５０】
約１６９度以降、各スイッチングデバイスは、開放又は閉鎖状態にある。電圧Ｖは、電流ＩがどのＬＥＤセグメント１１、１２、１３又は１４内で流れるにも不十分となる。
【００５１】
図３は、各ＬＥＤセグメント１１、１２、１３、１４について、整流器及び調光デバイス５におけるＡＣ電圧の位相カット角（phase-cutting angle）αの変動（水平軸）におけるＬＥＤモジュール２の全光出力と比較されたＬＥＤセグメント１１の光出力の比Ｒ（比Ｒ１１）、ＬＥＤセグメント１２の光出力の比Ｒ（比Ｒ１２）、ＬＥＤセグメント１３の光出力の比Ｒ（比Ｒ１３）、ＬＥＤセグメント１４の光出力の比Ｒ（比Ｒ１４）（垂直軸）を説明する。各位相カット角αにおいて、次の式が成立する：Ｒ１１＋Ｒ１２＋Ｒ１３＋Ｒ１４＝１００％。
【００５２】
位相カット角αが０度である場合（位相カットなし）、ＬＥＤモジュール２の全光出力に対するＬＥＤセグメント１１の光出力の比Ｒ１１は、ＡＣ電圧の半周期について見た場合、約３３％である。ＬＥＤセグメント１２、１３及び１４については、比Ｒ１２、Ｒ１３及びＲ１４は、それぞれ、約２８％、２３％及び１６％である。
【００５３】
図２から分かり且つ図３において見られるように、比Ｒ１１、Ｒ１２、Ｒ１３及びＲ１４は、位相カット角αが０度と１１度との間である場合は、位相カット角はどのＬＥＤセグメントの導通時間にも影響を与えないので、同じ状態のままである。図２から更に分かり且つ図３において見られるように、位相カット角αが１２８度を上回る場合、ＬＥＤセグメント１４は当該位相カット角αでは導通できないため、比Ｒ１４はゼロになる。位相カット角αが１４４度を上回る場合、ＬＥＤセグメント１３は当該位相カット角αでは導通できないため、比Ｒ１３はゼロになる。位相カット角αが１５７度を上回る場合、ＬＥＤセグメント１２は当該位相カット角αでは導通できないため、比Ｒ１２はゼロになる。位相カット角αが１５７度と１６９度との間である場合、ＬＥＤセグメント１１は電圧Ｖの半周期の間に導通状態となる唯一のセグメントであるため、比Ｒ１１は１００％となる。位相カット角αが１６９度を上回る場合、ＬＥＤセグメント１１は当該位相カット角αでは導通できないため、比Ｒ１１はゼロになる。実際には、位相カット角αが１６９度を上回る場合、どのＬＥＤセグメント１１、１２、１３又は１４も導通できない。
【００５４】
図３では、曲線Ｉａｖは、様々な位相カット角αにおけるＬＥＤセグメント１１、１２、１３、１４を流れる平均電流を示す。
【００５５】
図４は、図３の詳細、即ち、整流器及び調光デバイス５の代表的な作動範囲である３０度と１５０度との間の位相カット角についての曲線Ｒ１１を示す。図３によって示されるように、ＬＥＤセグメント１２、１３及び１４については、それぞれの比Ｒ１２、Ｒ１３及びＲ１４は、位相カット角αが図４の作動範囲内で増加しても実質的に同じ状態のままか又は減少する。しかし、比Ｒ１１は、位相カット角αが図４の作動範囲内で増加すると顕著に増加する。
【００５６】
ＬＥＤセグメント１１によって放射された光の色温度が、残りのＬＥＤセグメント１２、１３、１４のうち少なくとも１つの色温度よりも低い場合、ＬＥＤモジュール２のＬＥＤ列を調光することの効果は、位相カット角αが増加すると、ＬＥＤモジュール２のＬＥＤセグメント１１及び少なくともＬＥＤセグメント１２によって放射された光の色温度は減少することであり、これは、ＬＥＤセグメント１１が残りのＬＥＤセグメント１２、１３、１４のうち１つ以上より優位となること、つまり、比Ｒ１１がどの比Ｒ１２、Ｒ１３、Ｒ１４よりも多く増加することに起因する。結果として、ＬＥＤモジュール２を調光する場合、ＬＥＤセグメント１１と、ＬＥＤセグメント１２、１３及び１４のうち１つ以上とによって放射された光の（全体の）色温度は、白熱灯の減少に似た減少を示す。ＬＥＤモジュールのユーザは、ＢＢＬ（黒体線）挙動と似た色挙動を知覚する。
【００５７】
一例として、少なくとも、ＬＥＤセグメント１１は、ＲＤ光又はＲＤ／ＡＭ光を放射するのに対して、残りのＬＥＤセグメント１２、１３及び１４のうち少なくとも１つは、ＷＷ、ＮＷ及び／又はＣＷ光を放射する。
【００５８】
代替実施形態では、すべてのＬＥＤセグメントは同じ色温度を有する光を放射する。
【００５９】
図５は、図１ｂの回路の一実施形態の動作を説明する。ここではＬＥＤセグメント１１は、ＷＷ、ＲＤ、ＡＭ又はＲＤ／ＡＭ光を放射し、ＬＥＤセグメント１２、１３及び１４のうち少なくとも１つは、ＬＥＤセグメント１１より高い色温度を有する光を放射する。他の実施形態では、ＬＥＤセグメント１１、１２、１３及び１４によって放射される光の色温度は同じである。動作モードは、電源３によって供給される一定電力である。この動作モードでは、ＬＥＤセグメントを流れる電流は、オンにされたＬＥＤセグメントの数に応じて調節される。
【００６０】
図５では、曲線Ｖは、整流された主電源電圧Ｖの半周期（０から１８０度にわたる位相角）を表す。
【００６１】
すべてのＬＥＤセグメント１１、１２、１３、１４が略同じオン電圧を有すると想定される。
【００６２】
電圧Ｖが０度から増加すると、約１１度において、電圧Ｖは、値Ｉ１を有する電流Ｉ（電流制御デバイス６１によって振幅制御される）がＬＥＤセグメント１１内を流れるために十分な第１のレベルにある。残りのＬＥＤセグメント１２、１３、１４内には電流は流れない。
【００６３】
約２３度において、電圧Ｖは、ＬＥＤセグメント１１及び１２が導通状態となるために十分な第２のレベルにある。電流Ｉは、直列に接続されたＬＥＤセグメント１１及び１２内を流れるように、値Ｉ２を有するように調節され、電流制御デバイス６２によって振幅制御される。電流制御デバイス６１は、電流を導通しないように制御回路６６によって制御される。残りのＬＥＤセグメント１３及び１４内には電流は流れない。
【００６４】
約３６度において、電圧Ｖは、ＬＥＤセグメント１１、１２及び１３が導通状態となるために十分な第３のレベルにある。電流Ｉは、直列に接続されたＬＥＤセグメント１１、１２及び１３内を流れるように、値Ｉ３を有するように調節され、電流制御デバイス６３によって振幅制御される。電流制御デバイス６１及び６２は、電流を導通しないように制御回路６６によって制御される。ＬＥＤセグメント１４内には電流は流れない。
【００６５】
約５２度において、電圧Ｖは、ＬＥＤセグメント１１、１２、１３及び１４が導通状態となるために十分な第４のレベルにある。電流は、直列に接続されたＬＥＤセグメント１１、１２、１３及び１４内を流れるように、値Ｉ４を有するように調節され、電流制御デバイス６４によって振幅制御される。電流制御デバイス６１、６２及び６３は、電流を導通しないように制御回路６６によって制御される。
【００６６】
約５２度と約１２８度との間では、電圧Ｖは、ＬＥＤセグメント１１、１２、１３及び１４が導通状態となり、電流Ｉ（依然として電流制御デバイス６４によって振幅が制御される）が直列に接続されたＬＥＤセグメント１１、１２、１３及び１４内を流れるために十分な第４のレベルより上に留まる。すべての電流制御デバイス６１、６２及び６３は開放状態にある、即ち、電流を導通しない。
【００６７】
約１２８度において、電圧Ｖは第４のレベル以下に減少し、ＬＥＤセグメント１４が導通状態となるには不十分となる。しかし、電圧Ｖは、ＬＥＤセグメント１１、１２及び１３が導通状態となり、電流Ｉが直列に接続されたＬＥＤセグメント１１、１２及び１３内を流れるためには依然として十分である。この場合、電流制御デバイス６３は、値Ｉ３を有するように電流Ｉの振幅を調節する。電流制御デバイス６１及び６２は、電流を導通しないように制御回路６６によって制御される。
【００６８】
約１４４度において、電圧Ｖは第３のレベル以下に減少し、ＬＥＤセグメント１３及び１４が導通状態となるには不十分となる。しかし、電圧Ｖは、ＬＥＤセグメント１１及び１２が導通状態となり、電流Ｉが直列に接続されたＬＥＤセグメント１１及び１２内を流れるためには依然として十分である。この場合、電流制御デバイス６２は、電流Ｉの振幅を値Ｉ２に調節する。電流制御デバイス６１は、電流を導通しないように制御回路６６によって制御される。
【００６９】
約１５７度において、電圧Ｖは第２のレベル以下に減少し、ＬＥＤセグメント１２、１３及び１４が導通状態となるには不十分となる。しかし、電圧Ｖは、ＬＥＤセグメント１１が導通状態となり、電流ＩがＬＥＤセグメント１１内を流れるためには依然として十分である。この場合、電流制御デバイス６１は、電流Ｉの振幅を値Ｉ１に調節する。
【００７０】
約１６９度において、電圧Ｖは第１のレベル以下に減少し、ＬＥＤセグメント１１が導通状態となるには不十分となる。電流Ｉはゼロになる。
【００７１】
約１６９度を超えると、電圧Ｖは、電流ＩがどのＬＥＤセグメント１１、１２、１３又は１４内で流れるにも不十分となる。
【００７２】
図６は、各ＬＥＤセグメント１１、１２、１３、１４について、整流器及び調光デバイス５におけるＡＣ電圧の位相カット角αの変動（水平軸）におけるＬＥＤモジュール２の全光出力と比較されたＬＥＤセグメント１１の光出力の比Ｒ（比Ｒ１１）、ＬＥＤセグメント１２の光出力の比Ｒ（比Ｒ１２）、ＬＥＤセグメント１３の光出力の比Ｒ（比Ｒ１３）、ＬＥＤセグメント１４の光出力の比Ｒ（比Ｒ１４）（垂直軸）を示す。各位相カット角αにおいて、次の式が成立する：Ｒ１１＋Ｒ１２＋Ｒ１３＋Ｒ１４＝１００％。
【００７３】
位相カット角αが０度である場合（位相カットなし）、ＬＥＤモジュール２の全光出力に対するＬＥＤセグメント１１の光出力の比Ｒ１１は、ＡＣ電圧の半周期について見た場合、約４２％である。ＬＥＤセグメント１２、１３及び１４については、比Ｒ１２、Ｒ１３及びＲ１４は、それぞれ、約２７％、１９％及び１２％である。
【００７４】
図５から分かり且つ図６において見られるように、比Ｒ１１、Ｒ１２、Ｒ１３及びＲ１４は、位相カット角αが０度と１１度との間である場合、これらの値において位相カット角はどのＬＥＤセグメントの導通時間にも影響を与えないので、同じ状態のままである。図５から更に分かり且つ図６において見られるように、位相カット角αが１２８度を上回る場合、ＬＥＤセグメント１４は当該位相カット角αでは導通できないため、比Ｒ１４はゼロになる。位相カット角αが１４４度を上回る場合、ＬＥＤセグメント１３は当該位相カット角αでは導通できないため、比Ｒ１３はゼロになる。位相カット角αが１５７度を上回る場合、ＬＥＤセグメント１２は当該位相カット角αでは導通できないため、比Ｒ１２はゼロになる。位相カット角αが１５７度と１６９度との間である場合、ＬＥＤセグメント１１は電圧Ｖの半周期の間に導通状態となる唯一のセグメントであるため、比Ｒ１１は１００％となる。位相カット角αが１６９度を上回る場合、ＬＥＤセグメント１１は当該位相カット角αでは導通できないため、比Ｒ１１はゼロになる。実際には、位相カット角αが１６９度を上回る場合、どのＬＥＤセグメント１１、１２、１３又は１４も導通できない。
【００７５】
図６では、曲線Ｉａｖは、様々な位相カット角αにおけるＬＥＤセグメント１１、１２、１３、１４を流れる平均電流を示す。
【００７６】
図６から判断すると、ＬＥＤモジュール２のＬＥＤ列を調光することの効果は、位相カット角αが増加すると、ＬＥＤモジュール２によって放射された光の色温度は減少することであり、これは、ＬＥＤセグメント１１が残りのＬＥＤセグメント１２、１３、１４より優位となること、つまり、比Ｒ１１がどの比Ｒ１２、Ｒ１３、Ｒ１４よりも多く増加することに起因する。結果として、ＬＥＤモジュール２を調光する場合、ＬＥＤセグメント１１と、ＬＥＤセグメント１２、１３及び１４のうち１つ以上とによって放射された光の（全体の）色温度は、白熱灯と似た方法で減少する。
【００７７】
図７は、図１ａの回路の一実施形態の動作を説明する。ここではＬＥＤセグメント１１は、ＷＷ、ＲＤ、ＡＭ又はＲＤ／ＡＭ光を放射し、ＬＥＤセグメント１２、１３及び１４のうち少なくとも１つは、ＬＥＤセグメント１１より高い色温度を有する光を放射する。他の実施形態では、ＬＥＤセグメント１１、１２、１３及び１４によって放射される光の色温度は同じである。動作モードは、電源３によって５０％変調されたＬＥＤセグメント電流を供給する。この動作モードでは、ＬＥＤセグメントを流れる電流は、電圧Ｖの半周期にわたって変動する。
【００７８】
図７では、曲線Ｖは、整流された主電源電圧Ｖの半周期（０〜１８０度）を表す。
【００７９】
すべてのＬＥＤセグメント１１、１２、１３、１４が略同じオン電圧を有すると想定される。
【００８０】
図７に示される動作モードにおける図１ａの回路の説明のために、上記図３の説明を参照するが、電流ＩがＬＥＤセグメント内を流れると、当該電流は５０％がパルス幅変調されている点だけが異なる。
【００８１】
図８は、各ＬＥＤセグメント１１、１２、１３、１４について、整流器及び調光デバイス５におけるＡＣ電圧の位相カット角αの変動（水平軸）におけるＬＥＤモジュール２の全光出力と比較されたＬＥＤセグメント１１の光出力の比Ｒ（比Ｒ１１）、ＬＥＤセグメント１２の光出力の比Ｒ（比Ｒ１２）、ＬＥＤセグメント１３の光出力の比Ｒ（比Ｒ１３）、ＬＥＤセグメント１４の光出力の比Ｒ（比Ｒ１４）（垂直軸）を示す。各位相カット角αにおいて、次の式が成立する：Ｒ１１＋Ｒ１２＋Ｒ１３＋Ｒ１４＝１００％。
【００８２】
位相カット角αが０度である場合（位相カットなし）、ＬＥＤモジュール２の全光出力におけるＬＥＤセグメント１１の光出力の比Ｒ１１は、ＡＣ電圧の半周期について見た場合、約３３％である。ＬＥＤセグメント１２、１３及び１４については、比Ｒ１２、Ｒ１３及びＲ１４は、それぞれ、約２８％、２３％及び１６％である。
【００８３】
図７から分かり且つ図８において見られるように、比Ｒ１１、Ｒ１２、Ｒ１３及びＲ１４は、位相カット角αが０度と１１度との間である場合は、これらの値において位相カット角はどのＬＥＤセグメントの導通時間にも影響を与えないので、同じ状態のままである。図７から更に分かり且つ図８において見られるように、位相カット角αが１２８度を上回る場合、ＬＥＤセグメント１４は当該位相カット角αでは導通できないため、比Ｒ１４はゼロになる。位相カット角αが１４４度を上回る場合、ＬＥＤセグメント１３は当該位相カット角αでは導通できないため、比Ｒ１３はゼロになる。位相カット角αが１５７度を上回る場合、ＬＥＤセグメント１２は当該位相カット角αでは導通できないため、比Ｒ１２はゼロになる。位相カット角αが１５７度と１６９度との間である場合、ＬＥＤセグメント１１は電圧Ｖの半周期の間に導通状態となる唯一のセグメントであるため、比Ｒ１１は１００％となる。位相カット角αが１６９度を上回る場合、ＬＥＤセグメント１１は当該位相カット角αでは導通できないため、比Ｒ１１はゼロになる。実際には、位相カット角αが１６９度を上回る場合、どのＬＥＤセグメント１１、１２、１３又は１４も導通できない。
【００８４】
図８では、曲線Ｉａｖは、様々な位相カット角αにおけるＬＥＤセグメント１１、１２、１３、１４を流れる平均電流を示す。
【００８５】
図８から判断すると、ＬＥＤモジュール２のＬＥＤ列を調光することの効果は、位相カット角αが増加すると、ＬＥＤモジュール２によって放射された光の色温度は減少することであり、これは、ＬＥＤセグメント１１が残りのＬＥＤセグメント１２、１３、１４より優位となること、つまり、比Ｒ１１がどの比Ｒ１２、Ｒ１３、Ｒ１４よりも多く増加することに起因する。結果として、ＬＥＤモジュール２を調光する場合、ＬＥＤセグメント１１と、ＬＥＤセグメント１２、１３及び１４のうち１つ以上とによって放射された光の（全体の）色温度は、白熱灯と似た方法で減少する。
【００８６】
（図４と併せて）図３、図６及び図８を比較すると、この３つのシナリオすべてにおいて、ＬＥＤセグメント１２、１３及び１４について、それぞれの比Ｒ１２、Ｒ１３及びＲ１４は、図４に示される作動範囲といった位相カット角αの代表的な作動範囲において実質的に同じ状態のままか又は減少するように見える。しかし、比Ｒ１１は、その作動範囲において位相カット角αが増加すると顕著に増加する。比Ｒ１１は、電流制御デバイス４５（図１ａ、２、３、４、７及び８）、又は、電流制御デバイス６２、６３及び／若しくは６４（図１ｂ、５及び６）の所定制御によって場合により補完される電流制御デバイス６１（図１ｂ、５及び６）の所定制御によってＬＥＤセグメント１１を流れる電流を調節することによって更に調節されてもよい。
【００８７】
なお、図１ａにおけるＬＥＤ駆動回路１は、それぞれのＬＥＤセグメント１２、１３及び１４に並列に接続されるスイッチングデバイス４１、４２及び４３を有する。ＬＥＤセグメント１１については個別のスイッチングデバイスがない。しかし、ＬＥＤ駆動回路１の代替実施形態では、スイッチングデバイスがＬＥＤセグメント１１に並列に接続され、制御された方法でスイッチングデバイスを開閉する制御回路４６に動作可能に接続される。このような状況において、電圧Ｖが第１のレベルにある場合、いずれかのＬＥＤセグメント１１、１２、１３、１４が、その個別のスイッチングデバイスを開放状態にすることによって電流Ｉを導通するように選択される。このことは、この場合、ＬＥＤセグメント１１が必ずしも導通状態となる最初のＬＥＤセグメントである必要がなく、また、残りのＬＥＤセグメントのうち少なくとも１つのセグメントの色温度よりも低い色温度を有する光を放射する必要がないことを意味する。ＬＥＤ駆動回路がＬＥＤセグメントのそれぞれに並列に接続されたスイッチングデバイスを有する場合、導通状態となり、残りのＬＥＤセグメントのうち少なくとも１つのセグメントの色温度よりも低い色温度を有する光を放射する最初のＬＥＤセグメントに、どのＬＥＤセグメント１１、１２、１３又は１４が選択されてもよい。他の実施形態では、すべてのＬＥＤセグメントの色温度は同じである。
【００８８】
図１ａ及び図１ｂにそれぞれ示されるＬＥＤ駆動回路１及び８の動作の上記説明では、すべてのＬＥＤセグメントが略同じオン電圧、即ち、ＬＥＤセグメントが電流を導通し始める電圧を有すると想定されている。しかし、様々なＬＥＤセグメントが様々なオン電圧を有してよく、このことは、関心のＬＥＤセグメントが導通又は光の放射を開始又は停止する位相角に影響を及ぼす。
【００８９】
図９は、調光範囲に亘ってＬＥＤモジュールの光強度ＬＩ（％）に対してプロットされた、それぞれ５０ＶのＬＥＤセグメントを６つ含むＬＥＤモジュールの一実施形態の色温度Ｔ（Ｋ）の測定結果の第１のグラフ（ＥＭＢと示す）を示し、ここで、第１のＬＥＤセグメントは琥珀色光を放射し、残りの５つのＬＥＤセグメントは白色光を放射する。同図において、比較のために、一般的なＧＬＳ（白熱灯）の色温度がその光強度に対してプロットされる。図から分かるように、ＬＥＤモジュールとＧＬＳとの両方について、放射光の色温度は、全体的に、同様に減少し、このことは、ＬＥＤモジュールが全体として、ＧＬＳと同様の放射光の色温度の挙動を示すことが明らかにする。
【００９０】
図１０は、４つのＬＥＤセグメント１１、１２、１３及び１４がその上に取付けられた支持体７０を有するＬＥＤモジュールを示す。ＬＥＤセグメント１１、１２、１３及び１４は、図１ａ又は図１ｂに示されたようにＬＥＤモジュール２の一部であってよい。ＬＥＤセグメント１１、１２、１３及び１４は、直列に接続され、それぞれ、好きなように相互に接続された（直列、並列、又は直列並列）１つ以上のＬＥＤを含む。各ＬＥＤセグメント１１、１２、１３、１４の作動電圧は、残りのセグメントと同じでも異なってもよく、例えば約３０Ｖ、約３６Ｖ又は約７０Ｖである。ＬＥＤモジュールにおけるＬＥＤセグメントの数は様々に選択されてよいが少なくとも２つである。図１０の配置では、通常の作動電圧においてＬＥＤセグメント１１、１２、１３及び１４のそれぞれによって放射される光の色及び／又は強度は、上で説明したとおり、残りのＬＥＤセグメントのうち１つ以上と同じでも、それらとは異なってもよい。
【００９１】
以下の説明では、図１０のＬＥＤモジュールの支持体７０上のＬＥＤセグメント１１及び１２が下方向に光を放射する一方で、図１０のＬＥＤモジュールのＬＥＤセグメント１３及び１４が上方向に光を放射すると想定される。
【００９２】
ＬＥＤセグメント１１、１２、１３及び１４が、図１ａ又は図１ｂに示されるようにＬＥＤ照明回路に含まれ、例えば図３又は図６を参照して説明されたように調光動作において位相カット電圧によってそれぞれ動作される場合、（ＬＥＤセグメント１１、１２によって）上方向に放射された光の強度に対する（ＬＥＤセグメント１３、１４によって）下方向に放射された光の強度の比Ｒｄｕは、導通角β（ただしβ＝１８０°−α、αは（立ち上がり）正相カット調光又は（立ち下がり）逆相カット調光における位相カット角）の関数として測定される。このような測定の結果は、図１１のグラフに示される。ここではＦＤと示される曲線は、正相カット調光について得られたものであり、ＲＤと示される曲線は、逆相カット調光について得られたものである。両曲線は、比較的少量の調光、即ち、大きい（例えば７０°より大きい）導通角β（例えば１１０°より小さい位相カット角に対応する）では、上方向に放射された光の割合と比較された下方向に放射された光の割合は比較的一定であることを示す。しかし、導通角βが減少する（位相カット角αの増加に対応する）と、上方向に放射された光に対する下方向に放射された光の比は、大部分の光は下方向に放射されるため、増加する。
【００９３】
図１２に示されるように、図１０のＬＥＤモジュールが、図１１に示されるように動作される場合、ＬＥＤセグメント１１、１２、１３、１４を担持する支持体７０を含むランプシェード７５を有するテーブルランプ７１は、下方向に光ビーム７２と上方向に光ビーム７３とを放射する。大きい導通角βでは、光はビーム７２で下方向に、ビーム７３で上方向に放射される。導通角βが減少するにつれて、ビーム７３で上方向に放射される光は減少する一方で、ビーム７２で下方向に放射される光も減少するがその度合はより少ない。導通角βが更に減少すると、もはや上方向に光は放射されない一方で、光は下方向には依然として放射される点に到達される。したがって、上で説明したように一連のＬＥＤセグメント１１、１２、１３及び１４を動作させることにより、ランプにおけるＬＥＤモジュールを調光するとテーブルランプ７１から上方向に放射される光と下方向に放射される光との両方が影響を受ける従来の調光に比べて、照明雰囲気の制御が向上される。様々なＬＥＤセグメント１１、１２、１３及び１４が同じ色の光を放射する場合、ビーム７３内で放射される光に対するビーム７２内で放射される光の強度比は、ランプ内のＬＥＤモジュールを調光することによって影響される。様々なＬＥＤセグメント１１、１２、１３及び１４が様々な色の光を放射する場合、ビーム７３で放射される光に対するビーム７２で放射される光の強度比だけでなく、各ビーム７２、７３における光の色も、ランプのＬＥＤモジュールを調光することによって影響される。
【００９４】
図１３は、ＬＥＤモジュールの支持体８０上のＬＥＤセグメント１１、１２、１３及び１４の別の構成を示す。すべてのＬＥＤセグメント１１、１２、１３及び１４が同じ方向に光を放射する。一例として、ＬＥＤセグメント１１はビームＢ１１で光を放射し、ＬＥＤセグメント１２はビームＢ１１より広いビームＢ１２で光を放射し、ＬＥＤセグメント１３はビームＢ１１及びＢ１２より広いビームＢ１３で光を放射し、ＬＥＤセグメント１４はビームＢ１１、Ｂ１２及びＢ１３より広いビームＢ１４で光を放射する。すべてのビームＢ１１、Ｂ１２、Ｂ１３及びＢ１４は重なりを示す。
【００９５】
図１４は、ビームＢ１１、Ｂ１２、Ｂ１３及びＢ１４によってそれぞれ照射される例示的な領域Ａ１１、Ａ１２、Ａ１３及びＡ１４を示す。したがって、領域Ａ１１、Ａ１２、Ａ１３及びＡ１４はそれぞれビームＢ１１、Ｂ１２、Ｂ１３及びＢ１４の断面として見ることができ、各ビームは少なくとも部分的にボリュームを画定する。領域Ａ１１、Ａ１２、Ａ１３及びＡ１４は、１つの方向において同じ寸法を有し、当該方向に直角な方向では、領域Ａ１４は領域Ａ１３より広く、領域１３は領域Ａ１２より広く、領域Ａ１２は領域Ａ１１より広いことが見て取れる。
【００９６】
一連のＬＥＤセグメント１１、１２、１３及び１４が調光されない場合、領域Ａ１４は、領域Ａ１１における光の強度及び／又は光の色は領域Ａ１１の外側の領域Ａ１２における光の強度及び／又は光の色とは異なるように、照射される。これは、すべてのＬＥＤセグメント１１、１２、１３及び１４が（同じ又は異なる強度及び／又は色を有する）光を提供するからである。領域Ａ１２の外側の領域Ａ１３及び領域Ａ１３の外側の領域Ａ１４についても同様である。一連のＬＥＤセグメント１１、１２、１３及び１４を、例えば位相カット調光及び／又は電圧振幅調光によって調光する場合、領域Ａ１１だけに光が提供される点が到達されるまで、領域Ａ１３の外側の領域Ａ１４、領域Ａ１２の外側の領域Ａ１３及び領域Ａ１１の外側の領域Ａ１２に提供される光が徐々に少なくされる。したがって、調光が増加されると照射される領域は狭くなる。
【００９７】
それぞれＬＥＤセグメント１１、１２、１３及び１４を含む複数のＬＥＤモジュールからなるチェーンが、例えばある長さと幅を有する廊下を照射するように線に沿って離間された構成で配置され、当該線は、廊下の長さ方向において廊下の上部において延在し、光は廊下の床に向けられる場合、廊下は、図１５ａ、１５ｂ、１５ｃ及び１５ｄに示されるように照射される。すべて（非限定的な例では４つ）のＬＥＤモジュールが同様に調光される場合、非調光状態では、一連の領域Ａ１４−１、Ａ１４−２、Ａ１４−３及びＡ１４−４が照射され、その結果、領域Ａ１１−１、Ａ１１−２、Ａ１１−３及びＡ１１−４における光の強度及び／又は光の色は、領域Ａ１１−１、Ａ１１−２、Ａ１１−３及びＡ１１−４の外側の領域Ａ１２−１、Ａ１２−２、Ａ１２−３及びＡ１２−４における光の強度及び／又は光の色とは異なる。これは、すべてのＬＥＤモジュールのすべてのＬＥＤセグメント１１、１２、１３及び１４が（同じ又は異なる強度及び／若しくは色を有する）光を提供するからである。領域Ａ１２−１、Ａ１２−２、Ａ１２−３及びＡ１２−４の外側の領域Ａ１３−１、Ａ１３−２、Ａ１３−３及びＡ１３−４、及び、領域Ａ１３−１、Ａ１３−２、Ａ１３−３及びＡ１３−４の外側の領域Ａ１４−１、Ａ１４−２、Ａ１４−３及びＡ１４−４についても同様である。このことは図１５ｄに示される。ＬＥＤモジュールの一連のＬＥＤセグメント１１、１２、１３及び１４を、例えば位相カット調光及び／又は電圧振幅調光によって調光する場合、（図１５ｃに示されるように）領域Ａ１３−１、Ａ１３−２、Ａ１３−３及びＡ１３−４の外側の領域Ａ１４−１、Ａ１４−２、Ａ１４−３及びＡ１４−４がもはや照射されなくなるまで領域Ａ１３−１、Ａ１３−２、Ａ１３−３及びＡ１３−４の外側の領域Ａ１４−１、Ａ１４−２、Ａ１４−３及びＡ１４−４に提供される光が徐々に少なくされ、（図１５ｂに示されるように）領域Ａ１２−１、Ａ１２−２、Ａ１２−３及びＡ１２−４の外側の領域Ａ１３−１、Ａ１３−２、Ａ１３−３及びＡ１３−４がもはや照射されなくなるまで領域Ａ１２−１、Ａ１２−２、Ａ１２−３及びＡ１２−４の外側の領域Ａ１３−１、Ａ１３−２、Ａ１３−３及びＡ１３−４に提供される光が徐々に少なくされ、さらに、（図１５ａに示されるように）領域Ａ１１−１、Ａ１１−２、Ａ１１−３及びＡ１１−４だけに光が提供される点が到達されるまで、領域Ａ１１−１、Ａ１１−２、Ａ１１−３及びＡ１１−４の外側の領域Ａ１２−１、Ａ１２−２、Ａ１２−３及びＡ１２−４に提供される光が徐々に少なくされる。したがって、調光が増加されると照射される細長い領域は狭くなる。このようなＬＥＤの調光は、廊下を照らすには、照明の幅を廊下の使用条件に適応させるのに有用であり、例えば、通常使用時には調光なしで、したがって全幅であり、利用が少なくなる時間には適応された調光をする一方で、廊下の中心領域では安全照明レベルを維持し、同時にＬＥＤモジュールの消費電力を下げる。
【００９８】
上で例示しかつ説明した発明は、一般に、様々な主電源電圧及び主電源周波数（例えば欧州では２３０Ｖ及び５０Ｈｚ、又は、米国では１１０Ｖ及び６０Ｈｚ）において適用可能である。５０Ｈｚでは、主電源電圧の半周期（０〜１８０度）は１０ミリ秒かかる。６０Ｈｚでは、主電源電圧の半周期は０．８３ミリ秒かかる。
【００９９】
上で説明したように、空間の少なくとも一部分を照らす方法において、発光ダイオード（ＬＥＤ）列が用いられる。ＬＥＤ列は、第１のＬＥＤセグメントと、直列に接続された少なくとも１つの他のＬＥＤセグメントとを含み、各ＬＥＤセグメントは、少なくとも１つのＬＥＤを含む。ＬＥＤ列は、整流されたＡＣ電圧によって給電される。第１のＬＥＤセグメントは、整流されたＡＣ電圧が第１の電圧レベルを上回る場合に給電され、第１のＬＥＤセグメント及び他のＬＥＤセグメントは、整流されたＡＣ電圧が第１の電圧レベルより高い第２の電圧レベルを上回ると給電される。第１のＬＥＤセグメントは、空間の第１のボリュームに向けて光を放射し、他のＬＥＤセグメントは、空間の第２のボリュームに向けて光を放射し、第１のボリュームは、第２のボリュームと少なくとも部分的に異なる。第１のボリュームは、第２のボリュームに少なくとも部分的に重なる。
【０１００】
本発明は、図面及び上記説明において詳細に例示かつ説明されたが、このような例示及び説明は、例示であって限定と考えられるべきではない。本発明は、開示された実施形態に限定されない。開示された実施形態への他の変更は、図面、開示内容及び添付の特許請求の範囲の検討からクレームされた発明を実施する際に、当業者によって理解かつ実現される。請求項において、「含む」との用語は、他の要素又はステップを排除するものではなく、また、不定冠詞「ａ」又は「ａｎ」は複数形を排除するものではない。特定の手段が相互に異なる従属項に記載されるからと言って、それらの手段の組み合わせが有利に使用できないことを示すものではない。請求項における任意の参照符号は、その範囲を限定するものと解釈されるべきではない。
【図１ａ】
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【図１ｂ】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
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【図６】
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【図７】
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【図８】
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【図９】
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【図１０】
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【図１１】
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【図１２】
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【図１３】
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【図１４】
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【図１５ａ】
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【図１５ｂ】
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【図１５ｃ】
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【図１５ｄ】
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