(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
発光ダイオード（ＬＥＤ）を駆動するシステムであって、
入力電圧を供給するように構成された電圧源に対して接続されるＬＥＤの列にして、複数の別個のＬＥＤ群を備えるＬＥＤの列と、
コントローラ回路と、
複数のスイッチ回路にして、該スイッチ回路各々が、前記ＬＥＤ群の関連する一つと並列に接続されるスイッチを備え、スイッチは前記コントローラ回路からの制御信号に応じて該関連するＬＥＤ群を通る電流を制御する複数のスイッチ回路と、
前記スイッチの少なくとも一つと関連するスイッチ保護回路にして、前記関連するＬＥＤ群におけるあるＬＥＤに障害がある場合に前記スイッチの少なくとも一つを導通状態に置くように構成され、該障害が前記ＬＥＤを開状態にするスイッチ保護回路とを備え、
前記スイッチの少なくとも一つに関連するコントローラ保護回路を更に備え、該コントローラ保護回路は、該スイッチの少なくとも一つに対して印加される電圧から前記コントローラ回路を絶縁するように構成され、
前記コントローラ回路は、
電流を表す信号と入力電圧を表す基準電圧とを比較し、該比較に応じて前記制御信号を調整することにより、電流と入力電圧との間の平衡を維持するように構成される演算増幅回路と、
入力電圧から直流（ＤＣ）電圧を発生させ、演算増幅回路の電源入力部に前記ＤＣ電圧を供給するように構成される電源回路と、
前記電源入力部に入力電圧の一部分を投入するように構成される高調波ひずみ制御回路とを備えるシステム。
【請求項２】
前記スイッチの少なくとも一つは、金属酸化物電界効果トランジスタ（ＭＯＳＦＥＴ）を含み、前記スイッチ保護回路は、該ＭＯＳＦＥＴのドレインとゲートとの間に電気的に接続される抵抗を含む請求項１のシステム。
【請求項３】
前記ＬＥＤ群の少なくとも一つは、複数の直列接続されたＬＥＤを備える請求項１のシステム。
【請求項４】
前記ＬＥＤ群の第１の一つは第１の数のＬＥＤを備え、前記ＬＥＤ群の第２の一つは第２の数のＬＥＤを備え、第１の数と第２の数は異なる請求項１のシステム。
【請求項５】
前記コントローラ保護回路はダイオードを含む請求項１のシステム。
【請求項６】
前記スイッチの少なくとも一つは、金属酸化物電界効果トランジスタ（ＭＯＳＦＥＴ）であり、前記制御信号は、前記ダイオードを通じて該ＭＯＳＦＥＴのゲートに接続される請求項５のシステム。
【請求項７】
ＬＥＤを駆動する方法であって、
入力電圧を供給するように構成された電圧源に対してＬＥＤの列を接続する工程にして、該ＬＥＤの列が複数の別個のＬＥＤ群を備える該工程と、
複数のスイッチを構成する工程にして、該スイッチ各々が、前記ＬＥＤ群の関連する一つと並列に接続され、これは、コントローラ回路からの制御信号に応じて該関連するＬＥＤ群を通る電流を制御するためである該工程と、
前記スイッチの少なくとも一つにスイッチ保護回路を関連付ける工程にして、該スイッチ保護回路は、前記関連するＬＥＤ群におけるあるＬＥＤに障害がある場合に前記スイッチの少なくとも一つを導通状態に置くように構成され、該障害が前記ＬＥＤを開状態にする該工程とを含み、
前記方法は、前記スイッチの少なくとも一つにコントローラ保護回路を関連付ける工程を更に含み、該コントローラ保護回路は、該スイッチの少なくとも一つに対して印加される電圧から前記コントローラ回路を絶縁するように構成され、
前記コントローラ回路は、
電流を表す信号と入力電圧を表す基準電圧とを比較し、該比較に応じて前記制御信号を調整することにより、電流と入力電圧との間の平衡を維持するように構成される演算増幅回路と、
入力電圧から直流（ＤＣ）電圧を発生させ、演算増幅回路の電源入力部に前記ＤＣ電圧を供給するように構成される電源回路と、
前記電源入力部に入力電圧の一部分を投入するように構成される高調波ひずみ制御回路とを備える方法。
【請求項８】
前記関連付ける工程は、前記スイッチの少なくとも一つにスイッチ保護回路を関連付けることを含み、該スイッチ保護回路は、前記関連するＬＥＤ群におけるあるＬＥＤに障害がある場合に前記スイッチの少なくとも一つを導通状態に置くように構成され、該障害が前記ＬＥＤを開状態にし、前記スイッチの少なくとも一つは、金属酸化物電界効果トランジスタ（ＭＯＳＦＥＴ）を含み、前記スイッチ保護回路は、該ＭＯＳＦＥＴのドレインとゲートとの間に電気的に接続される抵抗を含む請求項７の方法。
【請求項９】
前記接続する工程は、入力電圧を供給するように構成された電圧源に対してＬＥＤの列を接続することを含み、該ＬＥＤの列は複数の別個のＬＥＤ群を備え、前記ＬＥＤ群の少なくとも一つは、複数の直列接続されたＬＥＤを備える請求項７の方法。
【請求項１０】
前記接続する工程は、入力電圧を供給するように構成された電圧源に対してＬＥＤの列を接続することを含み、該ＬＥＤの列は複数の別個のＬＥＤ群を備え、前記ＬＥＤ群の第１の一つは第１の数のＬＥＤを備え、前記ＬＥＤ群の第２の一つは第２の数のＬＥＤを備え、第１の数と第２の数は異なる請求項７の方法。
【請求項１１】
前記コントローラ保護回路はダイオードを含み、前記スイッチの少なくとも一つは、金属酸化物電界効果トランジスタ（ＭＯＳＦＥＴ）であり、前記制御信号は、前記ダイオードを通じて該ＭＯＳＦＥＴのゲートに接続される請求項７の方法。
【請求項１２】
前記接続する工程は、入力電圧を供給するように構成された電圧源に対してＬＥＤの列を接続することを含み、該ＬＥＤの列が複数の別個のＬＥＤ群を備え、
前記ＬＥＤ群の第１の一つは第１の数のＬＥＤを備え、前記ＬＥＤ群の第２の一つは第２の数のＬＥＤを備え、第１の数と第２の数は異なり、
当該方法は、前記スイッチの少なくとも一つにスイッチ保護回路を関連付ける工程を更に含み、該スイッチ保護回路は、該スイッチの少なくとも一つに対して印加される電圧から前記コントローラ回路を絶縁するように構成され、
前記コントローラ回路は、
電流を表す信号と入力電圧を表す基準電圧とを比較し、該比較に応じて前記制御信号を調整することにより、電流と入力電圧との間の平衡を維持するように構成される演算増幅回路と、
入力電圧から直流（ＤＣ）電圧を発生させ、演算増幅回路の電源入力部に前記ＤＣ電圧を供給するように構成される電源回路と、
前記電源入力部に入力電圧の一部分を投入するように構成される高調波ひずみ制御回路とを備える請求項７の方法。
【請求項１３】
発光ダイオード（ＬＥＤ）を駆動するシステムであって、
入力電圧を供給するように構成された電圧源に対して接続されるＬＥＤの列にして、複数の別個のＬＥＤ群を備えるＬＥＤの列と、
コントローラ回路と、
複数のスイッチ回路にして、該スイッチ回路各々が、前記ＬＥＤ群の関連する一つと並列に接続されるスイッチを備え、スイッチは前記コントローラ回路からの制御信号に応じて該関連するＬＥＤ群を通る電流を制御する複数のスイッチ回路と、
前記スイッチの少なくとも一つと関連するスイッチ保護回路にして、前記関連するＬＥＤ群におけるあるＬＥＤに障害がある場合に前記スイッチの少なくとも一つを導通状態に置くように構成され、該障害が前記ＬＥＤを開状態にするスイッチ保護回路とを備え、前記スイッチの少なくとも一つは、金属酸化物電界効果トランジスタ（ＭＯＳＦＥＴ）を含み、前記スイッチ保護回路は、該ＭＯＳＦＥＴのドレインとゲートとの間に電気的に接続される抵抗を含み、
前記コントローラ回路は、
電流を表す信号と入力電圧を表す基準電圧とを比較し、該比較に応じて前記制御信号を調整することにより、電流と入力電圧との間の平衡を維持するように構成される演算増幅回路と、
入力電圧から直流（ＤＣ）電圧を発生させ、演算増幅回路の電源入力部に前記ＤＣ電圧を供給するように構成される電源回路と、
前記電源入力部に入力電圧の一部分を投入するように構成される高調波ひずみ制御回路とを備えるシステム。
【請求項１４】
前記ＬＥＤ群の少なくとも一つは、複数の直列接続されたＬＥＤを備える請求項１３のシステム。
【請求項１５】
前記ＬＥＤ群の第１の一つは第１の数のＬＥＤを備え、前記ＬＥＤ群の第２の一つは第２の数のＬＥＤを備え、第１の数と第２の数は異なる請求項１３のシステム。
【請求項１６】
前記ＬＥＤ群の第１の一つは第１の数のＬＥＤを備え、前記ＬＥＤ群の第２の一つは第２の数のＬＥＤを備え、第１の数と第２の数は異なり、
当該システムは、前記スイッチの少なくとも一つに関連するコントローラ保護回路を更に備え、該コントローラ保護回路は、前記スイッチの少なくとも一つに対して印加される電圧から前記コントローラ回路を絶縁するように構成される請求項１３のシステム。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
関連出願に対する相互参照
本出願は、２０１０年９月１０日付け出願の米国仮出願第６１／３８１，７９５号、及び２０１１年９月９日付け出願の米国出願第１３／２２９，６１１号に対する優先権を主張する。これら両出願の全内容は参照によりここに組み込まれる。
技術分野
本発明は照明に関し、更に詳しくは、直接駆動型高効率固体光源回路に関する。
【背景技術】
【０００２】
発光ダイオード、有機ＬＥＤ（ＯＬＥＤ）、高分子ＬＥＤ（ＰＬＥＤ）等を含むがこれらには限定されない固体光源の発達は、そのような素子を種々の照明器具で使用することにつながった。一般に、ＬＥＤは、電気駆動型素子であり、すなわち、ＬＥＤの光出力の輝度は、ＬＥＤに供給される電気に直接関連し得る。しかしながら、ＬＥＤを通る電流は、ＬＥＤの過電流障害もしくは故障を避けるために最大設計に限定されるべきである。典型的に、単一ＬＥＤの光源は、わずか２〜４ボルトで作動し、そのため、これらに電力を供給するのに低電圧電源を必要とする。更に、ＬＥＤを通る電流は、供給された電圧、及びＬＥＤの温度にも強く依存する。この理由により、ＬＥＤ光源には、主電圧を該ＬＥＤ光源で使用可能なレベルに変圧する回路によって電力が供給され、該回路はまた電流を制御する。該回路の追加の機能は、商用電源から引き込んだ電流を調整し、該電源に低い高調波ひずみを有する高力率負荷を与えることである。
【０００３】
一般に、より高い総光出力レベルを実現するためには、複数のＬＥＤを動作させることが望ましいであろう。この場合、ＬＥＤの列（連なり）が直列に接続され得、必要な電圧を供給し、かつ望ましい電流レベルを維持することができる回路によってＬＥＤの列に電源が供給され得る。そのような回路は、一般に、多くの構成部品を持つ複雑な１つの電子機器であり、複数のインダクター、パワートランジスター、大型電解コンデンサー、及び集積回路を含む。
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
複数のＬＥＤを駆動するための従前の回路は、種々の欠陥を被っている。必要な多数の構成部品がコストを上げる。構成部品のいくつか、特にコンデンサーは、上昇した温度に対し低い耐性を有し得る。従って、ＬＥＤ自体が故障する前に回路が障害を受け得、これがシステムの寿命を制限する。
【０００５】
簡易な直列抵抗の極めて簡易な回路が直列に連なるＬＥＤに電力を供給するための廉価な方法である一方、そのような回路を有することは、高い高調波ひずみをもたらし得る。更に、それは、抵抗がかなりの電力を放散し得るので、非効率な回路であるかもしれない。
【課題を解決するための手段】
【０００６】
本開示は、一般に、ＬＥＤの列（一連のＬＥＤ）を直接駆動するためのシステムに関する。ＬＥＤ列を通る電流は、変圧器、直流（ＤＣ）−ＤＣ変換器、発信器、又は、安定器構成に一般に見られ得るインダクター等の他のエネルギー貯蔵構成部品を使用することなく、スイッチ回路の使用を通じて制御される。ここに開示した実施形態に従うシステム及び方法は、位相カット調光器に適合し得る。
【０００７】
ＬＥＤ列は、電源に対して接続され得、単一のＬＥＤ又は直列接続されたＬＥＤの別個の群を含むように構成され得、単一ＬＥＤ又はＬＥＤ群各々は関連するスイッチ回路と並列に接続され得る。コントローラは、各スイッチ回路と関連するスイッチの導通状態を制御し、ＬＥＤ群を通る電流を管理し得る。各群には同数又は異なる数のＬＥＤが設けられ得る。ＬＥＤは、異なる色で光を出力するように構成され得、これにより、ＬＥＤからの光は混合して、望ましい色、品質及び／又は強度の光を提供する。スイッチ回路は、一つ又は複数のＬＥＤに障害が発生した場合に、該回路内のスイッチに対する障害を防ぐと共に、コントローラへの電源電圧の印加による障害からコントローラを保護するように構成され得る。加えて、コントローラは、ＬＥＤ列に供給される電流に低い高調波ひずみを確立する一つ又は複数の制御出力を供給するように構成され得る。
【０００８】
ここに開示した実施形態に従う直接駆動型システムは、安定器を含む構成に比べて、ＬＥＤ列のための動作電子機器回路を縮小し、複雑さ、コスト、部品数、大きさ、及びエネルギー貯蔵を低減する一方、高効率、高力率、低い高調波ひずみ、及び、列のＬＥＤの故障に対する保護を実現する。更に、列のＬＥＤは、一つ又は複数のＬＥＤからなる複数群において、各群で異なるＬＥＤ数で及び／又はＬＥＤの異なる発光分光（例えば色）で設けられ得る。これは、望ましい光出力、例えば、相関色温度、演色インデックス、ピーク波長、又はある他の光質パラメータ等を実現する。温度耐性、それ故信頼性も、典型的な回路を含む構成に比べて改善される。ここに記述した実施形態に従うシステム又は方法はまた、突入電流及び瞬時光の除去、及び慣用の「位相カット」調光回路で動作する能力の除去に対処する。
【０００９】
ある実施形態において、発光ダイオード（ＬＥＤ）を駆動するシステムが提供される。該システムは、入力電圧を供給するように構成された電圧源に対して（電圧源の両端に）接続されるＬＥＤの列にして、複数の別個のＬＥＤ群を備えるＬＥＤの列と、複数のスイッチ回路にして、該スイッチ回路各々が、前記ＬＥＤ群の関連する一つと並列に接続されるスイッチを備え、スイッチはコントローラ回路からの制御信号に応じて該関連するＬＥＤ群を通る電流を制御する複数のスイッチ回路と、前記スイッチの少なくとも一つと関連するスイッチ保護回路にして、前記関連するＬＥＤ群におけるあるＬＥＤに障害がある場合に前記スイッチの少なくとも一つを導通状態に置くように構成され、該障害が前記ＬＥＤを開状態にするスイッチ保護回路とを備える。
【００１０】
関連する実施形態において、前記スイッチの少なくとも一つは、金属酸化物電界効果トランジスタ（ＭＯＳＦＥＴ）を含み得、前記スイッチ保護回路は、該ＭＯＳＦＥＴのドレインとゲートとの間に電気的に接続される抵抗を含み得る。別の関連する実施形態において、前記ＬＥＤ群の少なくとも一つは、複数の直列接続されたＬＥＤを含み得る。更に別の実施形態において、前記ＬＥＤ群の第１の一つは第１の数のＬＥＤを含み得、前記ＬＥＤ群の第２の一つは第２の数のＬＥＤを含み得、第１の数と第２の数は異なる。
【００１１】
更に別の関連する実施形態において、前記スイッチの少なくとも一つに関連するコントローラ保護回路を更に含み得る。該コントローラ保護回路は、該スイッチの少なくとも一つに対して印加される電圧から前記コントローラ回路を絶縁するように構成される。更なる関連する実施形態において、前記コントローラ保護回路はダイオードを含み得る。更に関連する実施形態において、前記スイッチの少なくとも一つは、金属酸化物電界効果トランジスタ（ＭＯＳＦＥＴ）で得、前記制御信号は、前記ダイオードを通じて該ＭＯＳＦＥＴのゲートに接続され得る。
【００１２】
更に別の関連する実施形態において、前記コントローラ回路は、電流を表す信号と入力電圧を表す基準電圧とを比較し、該比較に応じて前記制御信号を調整することにより、電流と入力電圧との間の平衡を維持するように構成される演算増幅回路と、入力電圧から直流（ＤＣ）電圧を発生させ、演算増幅器回路の電源入力部に前記ＤＣ電圧を供給するように構成される電源回路と、前記電源入力部に入力電圧の一部分（もしくは小数部（fraction））を投入するように構成される高調波ひずみ制御回路とを含み得る。
【００１３】
更に別の関連する実施形態において、前記ＬＥＤ群の第１の一つは第１の数のＬＥＤを含み得、前記ＬＥＤ群の第２の一つは第２の数のＬＥＤを含み得、第１の数と第２の数は異なる。当該システムは、前記スイッチの少なくとも一つに関連するコントローラ保護回路を更に含み得る。該コントローラ保護回路は、前記スイッチの少なくとも一つに対して印加される電圧から前記コントローラ回路を絶縁するように構成される。前記コントローラ回路は、電流を表す信号と入力電圧を表す基準電圧とを比較し、該比較に応じて前記制御信号を調整することにより、電流と入力電圧との間の平衡を維持するように構成される演算増幅回路と、入力電圧から直流（ＤＣ）電圧を発生させ、演算増幅器回路の電源入力部に前記ＤＣ電圧を供給するように構成される電源回路と、前記電源入力部に入力電圧の一部分を投入するように構成される高調波ひずみ制御回路とを含み得る。
【００１４】
別の実施形態において、ＬＥＤを駆動する方法が提供される。該方法は、入力電圧を供給するように構成された電圧源に対してＬＥＤの列を接続する工程にして、該ＬＥＤの列が複数の別個のＬＥＤ群を備える該工程と、複数のスイッチを構成する工程にして、該スイッチ各々が、前記ＬＥＤ群の関連する一つと並列に接続され、これは、コントローラ回路からの制御信号に応じて該関連するＬＥＤ群を通る電流を制御するためである該工程と、前記スイッチの少なくとも一つにスイッチ保護回路を関連付ける工程にして、該スイッチ保護回路は、前記関連するＬＥＤ群におけるあるＬＥＤに障害がある場合に前記スイッチの少なくとも一つを導通状態に置くように構成され、該障害が前記ＬＥＤを開状態にする該工程とを含む。
【００１５】
関連する実施形態において、前記関連付ける工程は、前記スイッチの少なくとも一つにスイッチ保護回路を関連付けることを含み得る。該スイッチ保護回路は、前記関連するＬＥＤ群におけるあるＬＥＤに障害がある場合に前記スイッチの少なくとも一つを導通状態に置くように構成され、該障害が前記ＬＥＤを開状態にする。前記スイッチの少なくとも一つは、金属酸化物電界効果トランジスタ（ＭＯＳＦＥＴ）を含み得、前記スイッチ保護回路は、該ＭＯＳＦＥＴのドレインとゲートとの間に電気的に接続される抵抗を含み得る。
【００１６】
別の関連する実施形態において、前記接続する工程は、入力電圧を供給するように構成された電圧源に対してＬＥＤの列を接続することを含み得る。該ＬＥＤの列は複数の別個のＬＥＤ群を備える。前記ＬＥＤ群の少なくとも一つは、複数の直列接続されたＬＥＤを含み得る。更に別の関連する実施形態において、前記接続する工程は、入力電圧を供給するように構成された電圧源に対してＬＥＤの列を接続することを含み得、該ＬＥＤの列は複数の別個のＬＥＤ群を備え、前記ＬＥＤ群の第１の一つは第１の数のＬＥＤを含み得、前記ＬＥＤ群の第２の一つは第２の数のＬＥＤを含み得、第１の数と第２の数は異なる。
【００１７】
更に別の関連する実施形態において、当該方法は、前記スイッチの少なくとも一つにコントローラ保護回路を関連付ける工程を更に含み得る。該コントローラ保護回路は、該スイッチの少なくとも一つに対して印加される電圧から前記コントローラ回路を絶縁するように構成される。更に関連する実施形態において、コントローラ保護回路を関連付ける工程は、前記スイッチの少なくとも一つにコントローラ保護回路を関連付けることを含み得る。該コントローラ保護回路は、該スイッチの少なくとも一つに対して印加される電圧から前記コントローラ回路を絶縁するように構成され、前記コントローラ保護回路はダイオードを含み得る。更に関連する実施形態において、コントローラ保護回路を関連付ける工程は、前記スイッチの少なくとも一つにコントローラ保護回路を関連付けることを含み得る。該コントローラ保護回路は、該スイッチの少なくとも一つに対して印加される電圧から前記コントローラ回路を絶縁するように構成され、前記スイッチの少なくとも一つは、金属酸化物電界効果トランジスタ（ＭＯＳＦＥＴ）であり、前記制御信号は、前記ダイオードを通じて該ＭＯＳＦＥＴのゲートに接続される。
【００１８】
更に別の関連する実施形態において、前記構成する工程は、複数のスイッチを構成することを含み得、該スイッチ各々が、前記ＬＥＤ群の関連する一つと並列に接続され、これは、コントローラ回路からの制御信号に応じて該関連するＬＥＤ群を通る電流を制御するためである。前記コントローラ回路は、電流を表す信号と入力電圧を表す基準電圧とを比較し、該比較に応じて前記制御信号を調整することにより、電流と入力電圧との間の平衡を維持するように構成される演算増幅回路と、入力電圧から直流（ＤＣ）電圧を発生させ、演算増幅器回路の電源入力部に前記ＤＣ電圧を供給するように構成される電源回路と、  前記電源入力部に入力電圧の一部分を投入するように構成される高調波ひずみ制御回路とを含み得る。
【００１９】
更に別の関連する実施形態において、前記接続する工程は、入力電圧を供給するように構成された電圧源に対してＬＥＤの列を接続することを含み得、該ＬＥＤの列が複数の別個のＬＥＤ群を備え、前記ＬＥＤ群の第１の一つは第１の数のＬＥＤを含み得、前記ＬＥＤ群の第２の一つは第２の数のＬＥＤを含み得、第１の数と第２の数は異なる。当該方法は、前記スイッチの少なくとも一つにスイッチ保護回路を関連付ける工程を更に含み得、該スイッチ保護回路は、該スイッチの少なくとも一つに対して印加される電圧から前記コントローラ回路を絶縁するように構成される。前記コントローラ回路は、電流を表す信号と入力電圧を表す基準電圧とを比較し、該比較に応じて前記制御信号を調整することにより、電流と入力電圧との間の平衡を維持するように構成される演算増幅回路と、入力電圧から直流（ＤＣ）電圧を発生させ、演算増幅器回路の電源入力部に前記ＤＣ電圧を供給するように構成される電源回路と、前記電源入力部に入力電圧の一部分を投入するように構成される高調波ひずみ制御回路とを含み得る。
【００２０】
ここに開示した上述した目的及び他の目的、特徴及び利点は、ここに開示し、図面に例示した特定の実施形態の以下の記述から明らかとなるであろう。図面において、同じ数字は異なる図にわたって同じ部分を指す。図面は、必ずしも縮尺でも強調でもなく、ここに開示した原則を例示することに置かれている。
【図面の簡単な説明】
【００２１】
【図１】図１は、ここに開示した実施形態に従うシステムのブロック図である。
【図２】図２は、ここに開示した実施形態に従うスイッチ回路のブロック図である。
【図３】図３は、ここに開示した実施形態に従うコントローラ回路のブロック図である。
【図４】図４は、ここに開示した実施形態に従うＬＥＤ回路を例示する概略回路図である。
【図５】図５は、図４に例示した回路に関連付けられた、商用電圧及びＬＥＤ電流対時間のグラフである。
【図６】図６は、ここに開示した実施形態に従うシステムを例示する。
【図７】図７は、ここに開示した実施形態に従う別のシステムを例示する。
【図８】図８は、ここに開示した実施形態に従う別のシステムを例示する。
【図９】図９は、ここに開示した実施形態に従う方法のブロックフロー図である。
【図１０】図１０は、ここに開示した実施形態に従う方法のブロックフロー図である。
【図１１】図１１は、ここに開示した実施形態に従う方法のブロックフロー図である。
【図１２】図１２は、ここに開示した実施形態に従う方法のブロックフロー図である。
【発明を実施するための形態】
【００２２】
ここに記述した実施形態は、一つ又は複数の固体光源を駆動する。一つ又は複数の固体光源は、一つ又は複数の発光ダイオード（ＬＥＤ）、有機発光ダイオード（ＯＬＥＤ）、高分子発光ダイオード（ＰＬＥＤ）等であり得るが、これらに限定はされない。実施形態はＬＥＤに関連してここに記述され得、あるケースではＬＥＤに関連してここに記述されるが、本発明の範囲を逸脱することなく、どのようなタイプの固体光源及び／又は源も使用され得る。
【００２３】
図１は、複数のＬＥＤ群１１０−１、１１０−２、…１１０−ｎ、及び複数のスイッチ回路１０８−１、１０８−２、…１０８ｎを含むシステム１００のブロック図である。スイッチ回路各々は、複数のＬＥＤ群１１０−１、１１０−２…１１０−ｎの関連する一つと並列に接続される。ここに用いられるように、（複数）ＬＥＤ「群」は、直列もしくは並列に接続された複数すなわち二つ以上のＬＥＤ、直列ＬＥＤの並列組合せ、又は単一のＬＥＤを含み得る。実施形態は「ｎ」ＬＥＤ群を引合いに出し、図面もそれを例示するが、任意の数すなわち一つ又は複数のＬＥＤ群が、本発明の範囲を逸脱することなくシステムに設けられ得る。
【００２４】
複数のＬＥＤ群１１０−１、１１０−２…１１０−ｎを駆動するための電流Ｉinは電圧源１０２により供給される。電圧源１０２は、商用電源（例えば１２０ＶＡＣ、６０Ｈｚ）、任意の他のタイプの交流（ＡＣ）電源、車両バッテリー等の直流（ＤＣ）電源、又は他の適切な電源として構成され得る。電圧源１０２が商用電源等のＡＣ電源である場合に、整流入力電圧Ｖinを供給するために、随意整流回路１０４が設けられ得る。整流回路１０４は、周知のブリッジ整流器等のどのようなタイプの整流構成要素又は構成要素群であってもよい。
【００２５】
電圧源１０２は、複数のスイッチ回路１０８−１、１０８−２…１０８−ｎに対して、及び、複数のＬＥＤ群１１０−１、１１０−２…１１０−ｎの全ＬＥＤに対して供給される。一般に、複数のスイッチ回路１０８−１、１０８−２…１０８−ｎの各スイッチ回路は、コントローラ回路１０６からの制御信号、及び、複数のＬＥＤ群１１０−１、１１０−２…１１０−ｎの関連する一つに対する電圧に応じた導通状態を有する。複数のスイッチ回路１０８−１、１０８−２…１０８−ｎにおけるスイッチ回路（例えば、スイッチ回路１０８−１）が非導通（すなわち開）状態である場合、複数のＬＥＤ群１１０−１、１１０−２…１１０−ｎにおける当該スイッチ回路と関連するＬＥＤ群（例えば、第１ＬＥＤ群１１０−１）を通って流れ、これは、当該群中のＬＥＤが発光するようにこれらＬＥＤに電圧を印加する。複数のスイッチ回路１０８−１、１０８−２…１０８−ｎにおけるあるスイッチ回路（例えばスイッチ回路１０８−１）が導通状態（すなわち閉）である場合、電流は、複数のＬＥＤ１１０−１、１１０−２…１１０−ｎにおける当該スイッチ回路と関連するＬＥＤ群（例えば、第１ＬＥＤ１１０−１群）に対し迂回／分路（分流）され、そのため、当該群中のＬＥＤは、電圧が印加されず、発光しない。種々の実施形態において、複数のスイッチ回路１０８−１、１０８−２…１０８−ｎにおけるスイッチ回路、及び／又は、同等の機能を実行するスイッチは、複数のＬＥＤ群１１０−１、１１０−２…１１０−ｎにおける上記関連するＬＥＤ群を電流が迂回するようにしたり、もしくは電流を帰線へと分路させ得、又は、これらのいかなる組み合わせをも行い得る。ある実施形態において、更に十分に後述するが、複数のスイッチ回路１０８−１、１０８−２、…１０８−ｎは、制御信号の変化を通じてコントローラ回路１０６が供給する電流に対する付加的な微調整により、関連する複数のＬＥＤ群１１０−１、１１０−２…１１０−ｎに対する変化する電圧に直に応じて開閉する。
【００２６】
随意電流監視回路１１２が電流感知入力をコントローラ回路１０６に供給するように使用され得る。これは、例えば、電圧源１０２にスパイクが発生した場合の損傷を防ぐため、コントローラ回路１０６が、複数のＬＥＤ群１１０−１、１１０−２…１１０−ｎにおけるＬＥＤを通る総電流を制限し得るようにされる。コントローラ回路１０６はまた、複数のＬＥＤ群１１０−１、１１０−２…１１０−ｎにおけるＬＥＤを通る電流を調整するため、アクティブフィードバックと組み合わせて上記電流感知入力を用いることができる。これは、例えば、電流が入力電圧をより緊密に追従するようにされる。これは、システム１００における高出力ファクター及び低減した調波歪みを保つ。コントローラ回路１０６は、制御信号の調整を通じて電流を調整し得る。
【００２７】
次に図２を参照して、スイッチ回路１０８のブロック図が提供される。スイッチ回路１０８は、例えば、図１に示す複数のスイッチ回路１０８−１、１０８−２、…１０８−ｎにおける全スイッチ回路のうちの一つであるが、これに限定されない。図２において、スイッチ回路１０８は、関連するＬＥＤ群（例えば、図１に示すＬＥＤ群１１０−ｎ）に対し接続するためのスイッチ２２６と、スイッチ２２６に接続された随意スイッチ保護回路２２２と、随意コントローラ保護回路２２４とを含む。スイッチ２２６は、コントローラ回路１０６からの制御信号等の制御入力に応じて導通状態を変更可能ないかなるタイプのスイッチングデバイス、例えば、バイポーラ接合トランジスタ（ＢＪＴ）、金属酸化物電界効果トランジスタ（ＭＯＳＦＥＴ）等であってもよい。例えば、スイッチ２２６がＭＯＳＦＥＴである実施形態において、制御信号は、ＭＯＳＦＥＴのゲートに接続され得、ソース及びドレインは、ＭＯＳＦＥＴと関連付けられたＬＥＤ群に対して接続され得る。
【００２８】
制御信号は、随意コントローラ保護回路２２４を通じてスイッチ２２６に接続され得る。コントローラ保護回路２２４は、スイッチ２２６からコントローラ回路１０６への高圧の印加がもたらす、コントローラ回路１０６に対する潜在的な損傷を防ぐように構成される。コントローラ保護回路２２４は、制御信号パスを通じてのコントローラ回路１０６に対する有害電圧の印加を防ぐであろういかなる構成要素もしくは構成要素の組み合わせを含み得る。ある実施形態において、例えば、コントローラ保護回路２２４は高電圧ダイオードであり得る。
【００２９】
随意スイッチ保護回路２２２は、例えば、スイッチ２２６に関連するＬＥＤ群のＬＥＤの一つが開状態に失敗した場合等に、スイッチ２２６への高圧の印加がもたらす、スイッチ２２６に対する潜在的な損傷を防ぐため、スイッチ２２６に接続され得る。スイッチ保護回路２２２は、スイッチ２２６を導通状態に置いてスイッチ２２６に対する損傷を防ぐであろういかなる構成要素又は構成要素の組み合わせをも含み得る。例えば、ある実施形態において、スイッチ保護回路２２２は、ＬＥＤが開状態に失敗する場合、スイッチ２２６を強制的に導通状態にするように構成された一つ又は複数の抵抗器を含み得る。例えば、スイッチ２２６がＭＯＳＦＥＴの場合の実施形態において、スイッチ保護回路２２２は、ＭＯＳＦＥＴのゲートとドレインとの間に接続される抵抗器であり得る。
【００３０】
図３は、コントローラ回路１０６のブロック図である。コントローラ回路１０６は、演算増幅回路３３６と、演算増幅回路３３６に電力を供給する電源回路３０５と、随意高調波ひずみ制御回路３３２に接続される電圧基準３３０と、随意周波数安定化回路３３４とを含む。電源回路３０５は、既知のＤＣ電源回路構成であり得、ある実施形態において、電圧源１０２から直接又は間接的に電力を供給し得る。電圧基準３３０は、電圧源１０２から供給された電圧の一部分（もしくは小数部）に基づく電圧を供給するように構成される。ある実施形態において、この一部分は、調整可能であり得、そのため、システム１００の一連のＬＥＤを通る電流の変動、従って平均電力の変動を可能にする。この一部分電圧は、高調波ひずみ制御回路３３２に供給され、これは、その信号を演算増幅回路３３６の非反転入力部へと接続する。高調波ひずみ制御回路３３２はまた、電圧源１０２における圧力降下を補償するため、演算増幅回路３３６の正電力入力部に対し付加的なＤＣ構成要素を提供し得る。これは、システム１００の力率を高め、システム１００の高調波ひずみを低減し得る。
【００３１】
複数のＬＥＤ群１１０−１、１１０−２、…１１０−ｎにおけるＬＥＤを通る電流を監視する（図１に示す）電流監視回路１１２の出力部は、周波数安定化回路３３４を通じて演算増幅回路３３６の反転入力部に接続される。演算増幅回路３３６は、演算増幅回路３３６が図１に示す複数のスイッチ回路１０８−１、１０８−２、…１０８−ｎにおけるスイッチ回路に供給する制御信号を調整することにより、監視されたＬＥＤ電流と電圧源１０２からの入力電圧との間の平衡（バランス）を保つ。周波数安定化回路３３４は、望ましくない振動を避けるため、演算増幅回路３３６の周波数応答を調整する。ある実施形態において、周波数安定化回路３３４は、抵抗−容量（ＲＣ）ネットワークを含み得、電流監視回路３１２は、電流検出抵抗器を含み得る。
【００３２】
図４は、ＬＥＤ回路４００の実施形態の回路図である。ＬＥＤ回路４００は、電源４０２と、整流回路４０４と、コントローラ回路４０６と、抵抗Ｒ５０及びＲ５１を含む電流監視回路４１２と、複数のＬＥＤ群４１０−１、４１０−２、４１０−３…４１０−ｎを含む一連のＬＥＤと、複数のスイッチ回路４０８−１、４０８−２、４０８−３…４０８−ｎとを含む。複数のスイッチ回路４０８−１、４０８−２、４０８−３…４０８−ｎにおけるスイッチ回路各々は、複数のＬＥＤ群４１０−１、４１０−２、４１０−３…４１０−ｎの関連する一つのＬＥＤ群と並列に接続される。例えば、スイッチ回路４０８−１は、ＬＥＤ群４１０−１と並列に接続される。電源４０２は、整流回路４０４にＡＣ電圧、例えば６０Ｈｚで１２０ＶＡＣを供給するように構成された「商用」電源である。整流回路４０４は、周知のブリッジ整流器形態で配列されたコンデンサーＣ５２と共にダイオードＤ５２、Ｄ５３、Ｄ５４及びＤ５５を含む。整流回路４０４は、コンデンサーＣ５２の両端に整流された入力電圧Ｖinを供給する。
【００３３】
コントローラ回路４０６は、電源回路４０５と、抵抗Ｒ５２及びＲ５３を含む電圧基準４３０と、抵抗Ｒ５６を含む高調波ひずみ制御回路４３２と、演算増幅器Ｕ５０を含む演算増幅回路４３６と、抵抗Ｒ５５及びコンデンサーＣ５１を含む周波数安定化４３４とを含む。演算増幅回路４３６に対する供給電圧は電源回路４０５によって供給される。電源回路４０５は、抵抗Ｒ５４、ツェナーダイオードＤ５０、ダイオードＤ５１、コンデンサーＣ５０、及びＭＯＳＦＥＴ Ｍ５０を含む。ＭＯＳＦＥＴ Ｍ５０は、整流回路４０４の出力部に接続され、コンデンサーＣ５０の両端に低電圧、例えば５Ｖ、ＤＣ供給電圧を供給するために既知の構成で設けられる。コンデンサーＣ５０は、演算増幅器Ｕ５０の電源入力部に接続される。
【００３４】
電圧基準４３０は抵抗Ｒ５２及びＲ５３が分圧器構成で設けられ、抵抗Ｒ５２と抵抗Ｒ５３との間の接続部は、電圧基準信号として演算増幅器Ｕ５０の非反転入力部に接続される。電流監視回路４１２の出力、すなわち抵抗Ｒ５１の両端の電圧は、抵抗Ｒ５１を通じてサンプリングされる、複数のＬＥＤ群４１０−１、４１０−２、４１０−３…４１０−ｎを通る電流を表し、また、演算増幅器Ｕ５０の反転入力部に接続される。周波数安定化回路４３４の出力部も演算増幅器Ｕ５０の反転入力部に接続される。周波数安定化回路４３４は、コンデンサーＣ５１及び抵抗Ｒ５５を含み、抵抗Ｒ５５は演算増幅器Ｕ５０の出力部、コントローラ回路４０６の制御信号出力部に接続される。また、周波数安定化回路４３４は、制御信号出力における望ましくない振動を回避するように機能する。
【００３５】
回路４００の力率を高めるため、高調波ひずみ制御回路４３２の出力部が、電源回路４０５の出力部と共に演算増幅器Ｕ５０の電源入力部に接続される。高調波ひずみ制御回路４３２は抵抗Ｒ５６を含む。抵抗Ｒ５６は、演算増幅器Ｕ５０の電源入力部と、抵抗Ｒ５３及び抵抗Ｒ５２間の接続部と、演算増幅器Ｕ５０の非反転入力部との間に接続される。この構成は、整流回路４０４における電圧降下を補償し、力率を高める。向上した力率はまた、高調波ひずみを低減し得る。
【００３６】
図４において、演算増幅回路４３６は、電流検出回路４１２の抵抗Ｒ５１を通じてサンプリングされる、複数のＬＥＤ群４１０−１、４１０−２、４１０−３…４１０−ｎを通る電流と、電圧基準４３０が供給した電圧基準信号との間の平衡を保つ。複数のＬＥＤ群４１０−１、４１０−２、４１０−３…４１０−ｎを通る実効（二乗平均平方根）（ＲＭＳ）電流は、抵抗Ｒ５２の値を調整することにより調整され得る。
【００３７】
複数のスイッチ回路４０８−１、４０８−２、４０８−３…４０８−ｎにおけるスイッチ回路各々は、関連するスイッチ４２６−１、４２６−２、４２６−３…４２６−ｎを含み、これらは、図４の例示実施形態においてＭＯＳＦＥＴである。各ＭＯＳＦＥＴスイッチ４２６−１、４２６−２、４２６−３…４２６−ｎのソース及びドレインは、複数のＬＥＤ群４１０−１、４１０−２、４１０−３…４１０−ｎにおけるＬＥＤの両端に接続される。従って、ＭＯＳＦＥＴスイッチの一つが導通状態にある場合、複数のＬＥＤ群４１０−１、４１０−２、４１０−３…４１０−ｎにおける該一つのスイッチと関連するＬＥＤ群を通る電流は、当該ＬＥＤ群のＬＥＤが通電されずかつ発光しないように、当該スイッチを通じて分流（分路）される。ＭＯＳＦＥＴスイッチの一つが非導通状態である場合、電流は、複数のＬＥＤ群４１０−１、４１０−２、４１０−３…４１０−ｎにおける当該スイッチに関連するＬＥＤ群を流れ、当該ＬＥＤ群のＬＥＤに電圧を印加し、そのため、該ＬＥＤは発光する。
【００３８】
複数のＬＥＤ群４１０−１、４１０−２、４１０−３…４１０−ｎにおけるあるＬＥＤ群の一つ又は複数のＬＥＤが開状態に失敗した場合に、非導通状態であるＭＯＳＦＥスイッチ４２６−１、４２６−２、４２６−３…４２６−ｎに印加される整流された商用電圧からもたらされる損傷を防ぐため、複数のスイッチ回路４０８−１、４０８−２、４０８−３…４０８−ｎにおける各スイッチ回路は、複数のスイッチ保護回路４２２−１、４２２−２、４２２−３…４２２−ｎにおいて関連するスイッチ保護回路を含む。図４において、複数のスイッチ保護回路４２２−１、４２２−２、４２２−３…４２２−ｎにおけるスイッチ保護回路は、関連するＭＯＳＦＥＴスイッチ４２６−１、４２６−２、４２６−３…４２６−ｎのドレインとゲート間に接続された、複数の抵抗Ｒ１ａ、Ｒ２ａ、Ｒ３ａ…Ｒｎａにおける関連する抵抗器を含み、これは、複数のＬＥＤ群４１０−１、４１０−２、４１０−３…４１０−ｎにおける当該ＬＥＤ群の一つ又は複数のＬＥＤが開に失敗した場合に当該スイッチを導通状態に置くためである。複数のスイッチ回路４０８−１、４０８−２、４０８−３…４０８−ｎの各スイッチ回路の更なる複数の抵抗Ｒ１、Ｒ２、Ｒ３…Ｒｎにおける追加の抵抗器が、各ＭＯＳＦＥＴスイッチ４２６−１、４２６−２、４２６−３…４２６−ｎのゲートとソース間に接続され、これは、ＭＯＳＦＥＴスイッチ４２６−１、４２６−２、４２６−３…４２６−ｎが非導通状態になることを保証する。
【００３９】
ＭＯＳＦＥＴスイッチ４２６−１、４２６−２、４２６−３…４２６−ｎ各々の導通状態はコントローラ回路４０６の制御信号出力によって制御され、該出力は、例示の実施形態において演算増幅器Ｕ５０の出力である。コントローラ回路４０６の制御信号出力は、関連するコントローラ保護回路４２４−１、４２４−２、４２４−３…４２４−ｎを通じてＭＯＳＦＥＴスイッチ４２６−１、４２６−２、４２６−３…４２６−ｎ各々のゲートに接続される。図４において、コントローラ保護回路４２４−１、４２４−２、４２４−３…４２４−ｎは、関連する高電圧ダイオＤ１、Ｄ２、Ｄ３…Ｄｎを含む。非導通状態にあるＭＯＳＦＥＴスイッチ４２６−１、４２６−２、４２６−３…４２６−ｎのいずれに対しても、関連する高電圧ダイオードＤ１、Ｄ２、Ｄ３…Ｄｎには逆バイアスがかけられ、これは、それら非導通ＭＯＳＦＥＴスイッチが複数のＬＥＤ群４１０−１、４１０−２、４１０−３…４１０−ｎにおける当該関連するＬＥＤ群よりも高い電圧へと浮動することを可能にし、これにより、前記より高い電圧からコントローラ回路４０６を保護する。該関連する高電圧ダイオードＤ１、Ｄ２、Ｄ３…Ｄｎは、必要な電圧を扱うように選択される。
【００４０】
図示のように、複数のＬＥＤ群４１０−１、４１０−２、４１０−３…４１０−ｎにおける各ＬＥＤ群各々は、望ましい光出力に応じて、単一のＬＥＤ、又は、直列、並列に接続され、もしくは直列ＬＥＤの並列組み合わせに接続された複数のＬＥＤを含み得る。しかしながら、一般に、効率のため、複数のＬＥＤ群４１０−１、４１０−２、４１０−３…４１０−ｎにおけるＬＥＤ群の組み合わされた順電圧降下が、これがピーク整流入力電圧、すなわち整流回路４０４の出力よりも大きくなるように選択され得る。換言すれば、複数のＬＥＤ群４１０−１、４１０−２、４１０−３…４１０−ｎにおけるＬＥＤ群に対し、それぞれ、関連する順電圧降下Ｖfi、及びピーク整流入力電圧Ｖinpkで、
0006002670.tif 000002
【００４１】
説明を簡単にするために、回路４００の操作は、図４の「左」又は「右」のスイッチ４２６又はＬＥＤ群に関してここで議論され得る。「左」及び「右」の指定は、便宜目的のみのためであり、回路構成について限定することを企図しない。
【００４２】
引き続き図４を参照して、任意の与えられた瞬時整流入力電圧Ｖinにおいて、特定のＭＯＳＦＥＴスイッチにして、該特定のＭＯＳＦＥＴスイッチの左のすべてのＭＯＳＦＥＴスイッチが非導通状態となりかつ右のすべてのＭＯＳＦＥＴスイッチが導通状態となる特定のＭＯＳＦＥＴスイッチが存在する。例えば、特定のＭＯＳＦＥＴスイッチを一例としてＭＯＳＦＥＴスイッチ４２６−２とすれば、この例ではＭＯＳＦＥＴスイッチ４２６−１が非導通状態となり、ＭＯＳＦＥＴスイッチ４２６−３から４２６−ｎが導通状態となる。その結果、ＭＯＳＦＥＴスイッチ４２６−２の左の全ＬＥＤ群、この例ではＬＥＤ群４１０−１のみが通電され、ＭＯＳＦＥＴスイッチ４２６−２の右の全ＬＥＤ群、この例ではＬＥＤ群４１０−３から４１０−ｎは通電されない。
【００４３】
通電されたＬＥＤ群、この例ではＬＥＤ群４１０−１のみの順電圧降下の組み合わせは、整流回路４０４から供給される整流入力電圧よりもわずかに小さくなり、残りの電圧降下は、ＭＯＳＦＥＴスイッチ４２６−２及びその関連するＬＥＤ群４１０−２に対して落ちる。この電圧降下は、関連するＬＥＤ群４１０−２を全電流で作動させるには不十分となり、そのため、電流のいくらかは、ＭＯＳＦＥＴスイッチ４２６−２によって伝導される。ＭＯＳＦＥＴスイッチ４２６−２に対する電圧降下があるので、その左のＭＯＳＦＥＴスイッチ、すなわちＭＯＳＦＥＴスイッチ４２６−１は、ＭＯＳＦＥＴスイッチ４２６−２のソース電圧よりも高いソース電圧を有する。全ＭＯＳＦＥＴスイッチ４２６−１、４２６−２、４２６−３…４２６−ｎのゲートは、関連する高電圧ダイオードＤ１、Ｄ２、Ｄ３…Ｄｎを介して共通制御線に接続されるので、ＭＯＳＦＥＴスイッチ４２６−１のゲート・ソース間電圧は、ＭＯＳＦＥＴスイッチ４２６−２のゲート・ソース間電圧よりも小さくなり、これは、わずかな電流を伝導するかもしくは全く電流を通さない。この例では存在しないが、同様の状況が、ＭＯＳＦＥＴスイッチ４２６−１の左のすべての他のＭＯＳＦＥＴスイッチに当てはまるであろう。付加的に、非導通ＭＯＳＦＥＴスイッチのゲートに接続される高電圧ダイオード、例えばＤ１には逆バイアスがかけられ、ゲート・ソース抵抗、例えばＲ１は、これらＭＯＳＦＥＴスイッチのゲート・ソース電圧をゼロまで引き下げ、これらが非導通であることを更に確実にする。
【００４４】
ＭＯＳＦＥＴスイッチ４２６−１、４２６−２、４２６−３…４２６−ｎは、複数のＬＥＤ４１０−１、４１０−２、４１０−３…４１０−ｎ群におけるＬＥＤ群を通る電流をある特定レベルに維持することを更に支援する。複数のＬＥＤ４１０−１、４１０−２、４１０−３…４１０−ｎ群におけるＬＥＤ群を通る電流が低い場合、ＭＯＳＦＥＴスイッチ４２６−２の右のＭＯＳＦＥＴスイッチ４２６−３は、その抵抗を高め始める。これは、ＭＯＳＦＥＴスイッチ４２６−２のソース電圧を高め、ＭＯＳＦＥＴスイッチ４２６−２は非導通に変わり始める。整流入力電圧Ｖinが上昇すると、ＬＥＤ群４１０−２を通る電流が増加し、その一方、関連するＭＯＳＦＥＴスイッチ４２６−２を通る電流が低減する。整流入力電圧Ｖinが上昇し続けるので、ある時点でＭＯＳＦＥＴスイッチ４２６−２を電流が流れなくなり、電流制御機能がＭＯＳＦＥＴスイッチ４２６−３に移る。既述したように、コントローラ回路４０６は、制御信号を調整することにより、複数のＬＥＤ群４１０−１、４１０−２、４１０−３…４１０−ｎにおけるＬＥＤ群を通る電流を特定レベルに維持することをも支援し得、これにより、電流監視回路４１２からのアクティブフィードバックを通じてのＭＯＳＦＥＴスイッチ４２６−１、４２６−２、４２６−３…４２６−ｎの導通状態を支援し得る。
【００４５】
ある実施形態において、スイッチ４２６は、複数のＬＥＤ４１０−１、４１０−２、４１０−３…４１０−ｎ群における非作動ＬＥＤ群を短絡させること、及び電流を制御することの二重の役割を果たし得る。他の実施形態において、これらの機能は、スイッチ４２６を完全にオン又はオフのいずれかで作動させることにより、及び、ＬＥＤ列と直列に取り付けられた別個の直列要素を通じての電流制御を実行することにより、分離され得る。
【００４６】
いくつかの実施形態において、複数のＬＥＤ４１０−１、４１０−２、４１０−３…４１０−ｎ群の組み合わされた順電圧降下は、ピーク整流入力電圧、すなわち例示された実施形態における整流回路４０４の出力、以上ではないであろう。これらの状況下で、回路４００は、複数のＬＥＤ４１０−１、４１０−２、４１０−３…４１０−ｎ群におけるＬＥＤ群を通る電流を制御することができないであろうし、損傷が生じ得る。この問題に対する一つの解決策は、電圧源４０２における不定期のピークをバッファリングする目的で、複数のＬＥＤ群４１０−１、４１０−２、４１０−３…４１０−ｎにおけるＬＥＤ群の右端部に追加のＬＥＤ（又は他の抵抗素子）を含ませることであり、これは、めったに作動しなか又は決して作動しない。しかしながら、この解決策は、審美的に又は経済的に望ましくないかもしれない。
【００４７】
発光しないＬＥＤの使用を避け得る別の実施形態は、スイッチ回路４０８−ｎに関連するＬＥＤ群４１０−ｎを省く。残りのスイッチ回路４０８−１、４０８−２、４０８−３…４０８−ｎ−１に関連するＬＥＤ群４１０−１、４１０−２、４１０−３…４１０−ｎ−１におけるＬＥＤの数は、時折の過度電圧を含まない通常のピーク整流入力電圧Ｖinに対して選択され得る。スイッチ回路４０８−ｎは、ＬＥＤ群４１０−ｎにあったＬＥＤの制限アクションがなく、その電圧が今では自由に上昇するため、いかなる過渡事象又はサージをも吸収し得る。電圧制限を取り除くために、スイッチ回路４０８−ｎのドレイン・ゲート間抵抗Ｒｎも省かれる（又は値が高められる）べきである。過度事象及びサージが高い電圧を含み得るため、最後のスイッチ４２６−ｎに対するより高い電圧定格スイッチを選ぶ必要があり得る。この動作モードに関連する電力損失は、適切な順電圧降下を持つＬＥＤを選択することにより、低減され得る。部分オームチャネル抵抗を持つＭＯＳＦＥＴスイッチ４２６−１、４２６−２、４２６−３…４２６−ｎの使用はまた、効率への影響を低減する。
【００４８】
既に説明したように、複数のスイッチ回路４０８−１、４０８−２、４０８−３…４０８−ｎにおける各スイッチ回路に関連するＬＥＤ群４１０−１、４１０−２、４１０−３…４１０−ｎにおける各群のＬＥＤの数は変化し得る。ある実施形態において、これは、ＬＥＤの列の一端から他端までのより均一な輝度を実現するために行われ得る。スイッチ回路４０８ごとに固定された数のＬＥＤが存在する場合、輝度は、最も長い時間「オンにされる」それらＬＥＤに対し、すなわちスイッチ回路４０８−１に関連するＬＥＤ群４１０−１等の列のより高い電圧端でのＬＥＤに対し、最高となる。最高のスイッチ回路電圧４０８−１でのＬＥＤ群４１０−１から最低のスイッチ回路電圧４０８−ｎでのＬＥＤ群４１０−ｎまでの各ＬＥＤ群におけるＬＥＤの数を増やすことにより、より均一な輝度が実現し得る。
【００４９】
ＬＥＤは、ＭＯＳＦＥＴスイッチ４２６のスイッチング速度とコントローラ回路４０６の演算増幅回路４３６の応答時間とにより課される限界までの周波数で駆動され得、商用電源４０２の線周波数に制限されない。
【００５０】
ここに記述した実施形態に従う回路は、種々の回路構成要素の適切な選択に基づく種々の入力電圧での動作に対して構成され得る。次の表１は、図４に例示の実施形態を、作動のために構成するのに有益な回路構成要素の一例を特定する（抵抗値  オーム）。
【００５１】
【表１】
0006002670.tif 000003
【００５２】
図４に例示した回路４００が構成されテストされた。図５は、テストされたこの回路に対する、商用電圧５１０及び商用電流５２０の対時間のグラフ５００である。該回路は、９０〜１００％の範囲、商用力率９９．９％、及び総高調波ひずみ（ＴＨＤ）３％未満の電気効率で動作する。電流波形は、電圧波形の変化をぴったりと追跡し、当該システムがトライアックベースの位相カット調光器により機能することを示す。
【００５３】
図６〜８は、ここに記述した実施形態に従うスイッチ回路構成のための可能性のあるトポロジの異なる実施形態を例示する。図６〜８に例示される実施形態６００、７００及び８００それぞれは、図１に関連して上述したように、電圧源１０２、整流回路１０４、コントローラ回路１０６、及び電流監視回路１１２を含む。
【００５４】
図６の実施形態６００は、一連のＬＥＤ群６１０−１、６１０−２…６１０−ｎと、一連のスイッチ回路６０８−１、６０８−２…６０８−ｎとを含む。実施形態６００において、スイッチ回路６０８−１、６０８−２…６０８−ｎはすべて、電流をアースに分流する共通リターンパスに接続される。この実行は、より高い電圧定格を持つスイッチを必要とし得る。図７の実施形態７００は、一連のＬＥＤ群７１０−１、７１０−２…７１０−ｎと、一連のスイッチ回路７０８−１、７０８−２…７０８−ｎとを含む。実施形態７００において、コントローラ回路１０６からの制御信号は、一つのスイッチ回路７０８−１から次のスイッチ回路７０８−２等へとデージーチェーン接続で送られる。図８の実施形態８００は、一連のＬＥＤ群８１０−１、８１０−２…８１０−ｎと、デージーチェーンリターンパス構成を有する一連のスイッチ回路８０８−１、８０８−２…８０８−ｎとを含む。
【００５５】
図９〜１２は、ここに記述した実施形態に従う方法９００、１０００、１１００、及び１２００それぞれのブロックフロー図である。例示したブロックフロー図は、ステップの特定のシーケンスを含むように示され記述され得る。しかしながら、ステップの該シーケンスは、単に、ここに記述した一般的な機能がどのように実行され得るかの例を提供することが理解されるべきである。該ステップは、別に指示されない限り、提示された順で実行される必要はない。
【００５６】
入力電圧を供給するように構成された電圧源に対し一連のＬＥＤが接続される（ステップ９０１／１００１／１１０１／１２０１）。ＬＥＤの列は、複数の別個のＬＥＤ群を備える。ある実施形態において、入力電源を供給するように構成された電圧源に対し一連のＬＥＤが接続され、該ＬＥＤの列は、複数の別個のＬＥＤ群を備え、ここで、該別個のＬＥＤ群のうちの少なくとも一つは、ＬＥＤが接続された複数の列（直列）を含む（ステップ９０５）。ある実施形態において、一連のＬＥＤは、入力電圧を供給するように構成された電圧源に対し接続され、該ＬＥＤの列は、複数の別個のＬＥＤ群を備え、ここで、ＬＥＤ群の第１の一つが、第１の数のＬＥＤを含み、ＬＥＤ群の第２の一つが第２の数のＬＥＤを含む。第１の数は第２の数とは異なる（ステップ９０６）。
【００５７】
複数のスイッチが構成され（ステップ９０２／１００２／１１０２／１２０２）、各スイッチは、ＬＥＤ群の関連する一つと並列に接続される。これは、コントローラ回路からの制御信号に応答して関連するＬＥＤ群を通る電流を制御するためである。ある実施形態では、複数のスイッチが構成され、各スイッチは、ＬＥＤ群の関連する一つと並列に接続される。これは、コントローラ回路からの制御信号に応答して関連するＬＥＤ群を通る電流を制御するためであり、ここで、該コントローラ回路は、電流を表す信号と入力電圧を表す基準電圧とを比較し、この比較に応じて制御信号を調整することにより、電流と入力電圧間の平衡を維持する演算増幅回路と、入力電圧から直流（ＤＣ）電圧を発生させ、演算増幅器回路の電源入力部に前記ＤＣ電圧を供給するように構成された電源回路と、入力電圧の一部分（小数部）を入力部に投入するように構成された高調波ひずみ制御回路とを備える（ステップ１１１０）。
【００５８】
スイッチ保護回路は、スイッチの少なくとも一つに関連付けられる（ステップ９０３／１００３／１１０３／１２０３）。スイッチ保護回路は、該関連するＬＥＤ群におけるＬＥＤに障害（故障）がある場合に、該スイッチの少なくとも一つを導通状態に置くように構成される。該障害は、該ＬＥＤを開状態にする。ある実施形態において、スイッチ保護回路は、スイッチの少なくとも一つに関連付けられる。該スイッチ保護回路は、該関連するＬＥＤ群におけるＬＥＤに障害がある場合に、該スイッチの少なくとも一つを導通状態に置くように構成される。該障害は、該ＬＥＤを開状態にする。また、該スイッチの少なくとも一つは、金属酸化物電界効果トランジスタ（ＭＯＳＦＥＴ）を含み、該スイッチ保護回路は、ＭＯＳＦＥＴのドレインとゲートとの間に電気的に接続される抵抗器を含む（ステップ９０４）。
【００５９】
ある実施形態において、コントローラ保護回路は、スイッチの少なくとも一つに関連付けられる。該コントローラ保護回路は、該スイッチの少なくとも一つに対して供給される電圧からコントローラ回路を絶縁するように構成される（ステップ１００７）。代替的に又は付加的に、ある実施形態において、コントローラ保護回路は、スイッチの少なくとも一つに関連付けられる。該コントローラ保護回路は、該スイッチの少なくとも一つに対して供給される電圧からコントローラ回路を絶縁するように構成される。ここで、該コントローラ保護回路はダイオードを含む（ステップ１００８）。代替的に又は付加的に、ある実施形態において、コントローラ保護回路は、スイッチの少なくとも一つに関連付けられる。該コントローラ保護回路は、該スイッチの少なくとも一つに対して供給される電圧からコントローラ回路を絶縁するように構成される。ここで、該スイッチの少なくとも一つは、金属酸化物電界効果トランジスタ（ＭＯＳＦＥＴ）であり、制御信号は、ダイオードは、ダイオードを通じて該ＭＯＳＦＥＴゲートに送られる（ステップ１００９）。
【００６０】
ある実施形態において、一連のＬＥＤは、入力電圧を供給するように構成された電圧源（の両端部）に対し接続される。該ＬＥＤの列は、複数の別個のＬＥＤ群を備える。ここで、ＬＥＤ群の第１の一つは、第１の数のＬＥＤを備え、また、ＬＥＤ群の第２の一つは、第２の数のＬＥＤを備える。第１の数は第２の数とは異なる（ステップ１２１１）。更に、コントローラ保護回路は、該スイッチの少なくとも一つに関連付けられる（ステップ１２１２）。該コントローラ保護回路は、該スイッチの少なくとも一つに対して供給される電圧からコントローラ回路を絶縁するように構成される。ここで、コントローラ回路は、電流を表す信号と入力電圧を表す基準電圧とを比較し、この比較に応じて制御信号を調整することにより、電流と入力電圧間の平衡を維持する演算増幅回路と、入力電圧から直流（ＤＣ）電圧を発生させ、演算増幅器回路の電源入力部に前記ＤＣ電圧を供給するように構成された電源回路と、入力電圧の一部分（小数部）を入力部に投入するように構成された高調波ひずみ制御回路とを備える。
【００６１】
ここで用いられる用語「回路構成」は、例えば、ハードウェア回路構成、プログラム可能回路構成、状態機械回路構成、及び／又は、プログラム可能回路構成によって実行される命令を格納するファームウェア回路構成を単独で又は任意の組み合わせで含み得る。
【００６２】
ここで用いられる用語「公称」又は「名目上」は、ある量について言及する場合、実際の量から変化し得る指定された量もしくは理論上の量を意味する。
【００６３】
ここで用いられる用語「接続され」は、一つのシステム構成要素によって運ばれる信号が「接続され」た構成要素へと伝えられる、結合、リンクその他のいかなる接続をも意味する。そのような「接続され」たデバイス、又は信号及びデバイスは、必ずしも相互に直接接続される必要はなく、そのような信号を処理又は修正し得る中間の部品もしくはデバイスによって分離され得る。同様に、機械的もしくは物理的接続もしくは結合に関してここで用いられる用語「連結され」又は「接続され」は、相対語であり、直接物理接続を必要としない。
【００６４】
特に指定のない限り、単語「実質的」の使用は、当業者によって理解されるように、正確な関係、状態、配置、向き及び／又は他の特性、及びそれらの許容差（偏差）を含むように解釈され得る（そのような許容差が開示された方法及びシステムに著しく影響を与えない程度まで）。
【００６５】
本開示全体にわたって、名詞を修飾する冠詞「ａ」及び／又は「ａｎ」及び／又は「ｔｈｅ」の使用は、特に指定のない限り、便宜的に用いられること、及びその修飾された名詞の一つ又は二つ以上を含むことが理解され得る。用語「備える」、「含む」及び「有する」は、包含的であることを企図し、列記された要素以外の追加の要素が存在し得ることを意味する。
【００６６】
何か他のものと連通し、関連し、及び／又それに基づくように記述された又は図面を通じて他の方法で表現された要素、構成要素（部品）、モジュール及び／又はそれらの部分は、ここに別途明記されない限り、直接的な及び／又は間接的な態様でそのように連通し、関連し、基づくように理解され得る。
【００６７】
本方法及びシステムは、特定の実施形態に対して記述されたが、そのようには限定されなない。上記教示に照らして、明らかに多くの変更及び変形が明らかになり得る。ここに記述及び例示した部品の細部、材料及び配置構成における多くの付加的変更が当業者によってなされ得る。
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
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【図６】
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【図７】
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【図８】
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【図９】
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【図１０】
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【図１１】
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【図１２】
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