(57)【要約】  装置１は、給電モードにおいて給電信号を受信し、非給電モードにおいて給電信号を受信しない電気素子１１、２１と、給電モードにおいて電気素子１１、２１の機能不全を検出する回路１２、２２を備える。回路１２、２２は、検出結果に応答して何れのモードにおいても、すなわち、給電モード及び非給電モードにおいて電気素子１１、２１を動作させないようにするアクティブスイッチ１３、２３を有する。電気素子１１、２１は、例えば、発光ダイオード、白色ランプ、又はスピーカー等を有する。アクティブスイッチ１３、２３は、例えば、双安定マイクロリレー、又は一回限りプログラム可能なフラッシュパワーＭＯＳＦＥＴ等の不揮発性パワー半導体スイッチのような半導体スイッチを有する。好ましくは、装置１は一体化された集積装置である。
2009545115.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
給電モードにおいて給電信号を受信し、非給電モードにおいて前記給電信号を受信しない電気素子、及び
前記給電モードにおいて前記電気素子の機能不全を検出する回路であり、検出結果に応答して双方のモードの何れにおいても前記電気素子を非活性化させるアクティブスイッチを有する回路、
を有する装置。
【請求項２】
前記機能不全は、前記給電モードにおける前記電気素子の通常のインピーダンス及び／又は電圧の値の逸脱を有する、請求項１に記載の装置。
【請求項３】
前記電気素子の前記インピーダンス及び／又は電圧の値は、高い側の閾値より高く、前記アクティブスイッチは、前記検出結果に応答して前記電気素子を前記非活性化のために橋渡しするよう、前記電気素子に並列に結合される、請求項２に記載の装置。
【請求項４】
前記アクティブスイッチは、前記電気素子の端子に主電極が結合された半導体スイッチを有する、請求項３に記載の装置。
【請求項５】
前記回路は更に、前記電気素子の一方の端子に結合された電圧依存素子と、前記電気素子の他方の端子に結合された電圧非依存素子とを有し、前記電圧依存素子及び前記電圧非依存素子は更に、互いに結合されるとともに、前記半導体スイッチの制御電極に結合される、請求項４に記載の装置。
【請求項６】
前記電圧依存素子はツェナーダイオードであり、前記電圧非依存素子は抵抗である、請求項５に記載の装置。
【請求項７】
前記電気素子の前記インピーダンス及び／又は電圧の値は、低い側の閾値より低く、前記アクティブスイッチは、前記検出結果に応答して前記電気素子を通る経路を前記非活性化のために遮断するよう、前記電気素子に直列に結合される、請求項２に記載の装置。
【請求項８】
前記給電モードにおいて更なる給電信号を受信し、前記非給電モードにおいて前記更なる給電信号を受信しない更なる電気素子であり、前記電気素子に結合された更なる電気素子、及び
前記給電モードにおいて前記更なる電気素子の機能不全を検出する更なる回路であり、更なる検出結果に応答して双方のモードの何れにおいても前記更なる電気素子を非活性化させる更なるアクティブスイッチを有する更なる回路、
を更に有する請求項１に記載の装置。
【請求項９】
請求項１に記載の装置を有するデバイス。
【請求項１０】
給電モードにおいて給電信号を受信し、非給電モードにおいて前記給電信号を受信しない電気素子を非活性化させる方法であり、前記給電モードにおいて前記電気素子の機能不全を検出する段階、及び検出結果に応答して、アクティブスイッチによって、双方のモードの何れにおいても前記電気素子を非活性化させる段階、を有する方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、電気素子を有する装置に関し、また、装置を有するデバイス及び方法に関する。
【０００２】
そのような電気素子の例は発光ダイオードであり、そのようなデバイスの例は消費者製品及び非消費者製品である。
【背景技術】
【０００３】
特許文献１は発光ダイオードアレイを開示しており、該発光ダイオードアレイは、発光ダイオードに並列接続されたアクティブ分路（シャント）、発光ダイオードの不具合を検知する検知手段、及び不具合が検知された各発光ダイオードのアクティブシャントを動作させるための制御手段を有している。
【０００４】
好ましくは、特許文献１の第６頁第３０行から第７頁第２行に開示されるように、不具合の発光ダイオードの識別子を記憶し、ホストデバイスの起動の都度、順次ポーリングプロセスを繰り返すことを不要とするよう、遠隔の検知・デジタル制御ロジックが設計される。このような遠隔の検知・デジタル制御ロジックにおける不具合発光ダイオードの識別子の記憶は、比較的複雑なものである。また、ロジックを動作状態に維持するためには、動作状態にされた電圧源が必要である。電圧源の動作が停止されると、アクティブシャントは通常、その初期状態に再び戻ることになる。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００５】
【特許文献１】国際公開第０１／３３９１２号パンフレット
【図面の簡単な説明】
【０００６】
【図１】本発明に従った装置を有する本発明に従ったデバイスを示す図である。
【図２】アクティブスイッチを示す図である。
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００７】
本発明は、とりわけ、比較的単純な装置を提供することを目的とする。
【０００８】
本発明は更に、とりわけ、比較的単純なデバイス及び方法を提供することを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【０００９】
本発明に従った装置は、
給電モードにおいて給電信号を受信し、非給電モードにおいて給電信号を受信しない電気素子、及び
給電モードにおいて電気素子の機能不全を検出する回路であり、検出結果に応答して双方のモードの何れにおいても電気素子を非活性化させるアクティブスイッチを有する回路、
を有する。
【００１０】
給電モードにおいて、例えば発光ダイオード、白色ランプ、又はスピーカー等である電気素子は動作状態にあり、給電信号を受信する。非給電モードにおいて、電気素子は動作状態になく、給電信号を受信しない。給電モードにおいて、上記回路は電気素子の機能不全、不具合条件又は不具合状態を検出する。検出結果に応答して、例えばマイクロリレー又は半導体スイッチ等であるアクティブスイッチは、双方のモードの何れにおいても電気素子を非活性化させる。言い換えると、アクティブスイッチは給電モード及び非給電モードにおいて電気素子を動作させないようにする。
【００１１】
従って、電気素子の非活性化の後、アクティブスイッチは、給電信号が供給される或いは供給されないに依存せず、電気素子を非活性状態に維持する。その結果、不具合の発光ダイオードの識別子を中央位置で記憶することが不要となり、本発明に従った装置は比較的単純なものになる。また、アクティブスイッチをその適切な状態に維持することに外部電圧源は必要でない。
【００１２】
装置の一実施形態が請求項２によって規定される。一般的に、機能不全は、前記給電モードにおける前記電気素子の通常のインピーダンス及び／又は電圧の値の逸脱を有する。より具体的には、機能不全は、給電モードにおける電気素子の正常なインピーダンス及び／又は電圧の値の最低限の逸脱を有する。複数の電気素子が直列に結合されている場合、１つの電気素子の過度に高いインピーダンス値は、それ以外の電気素子が適切に機能することを妨げる。複数の電気素子が並列に結合されている場合、１つの電気素子の過度に低いインピーダンス値は、それ以外の電気素子が適切に機能することを妨げる。
【００１３】
装置の一実施形態が請求項３によって規定される。複数の電気素子が直列に結合されている場合、インピーダンス及び／又は電圧の値が、１つの電気素子の高い側の閾値より高くなることは、それ以外の電気素子が適切に機能することを妨げる。該１つの電気素子に並列にアクティブスイッチを結合することにより、該電気素子は非活性化されるように橋渡し（ブリッジ）される。言い換えると、この非活性化は、電気素子を橋渡しすることを有する。そのとき、それ以外の電気素子は適切に機能することができる。
【００１４】
装置の一実施形態が請求項４によって規定される。アクティブスイッチは、例えば一回限りプログラム可能なフラッシュパワーＭＯＳＦＥＴ等の不揮発性パワー半導体スイッチのような半導体スイッチを有する。
【００１５】
装置の一実施形態が請求項５によって規定される。上記回路は更に、互いに直列に結合された電圧依存素子と電圧非依存素子とを有し、回路は単純なものに維持される。
【００１６】
装置の一実施形態が請求項６によって規定される。電圧依存素子は単純なツェナーダイオードであり、電圧非依存素子は単純な抵抗である。
【００１７】
装置の一実施形態が請求項７によって規定される。複数の電気素子が並列に結合されている場合、１つの電気素子の低い側の閾値より低いインピーダンス及び／又は電圧の値は、それ以外の電気素子が適切に機能することを妨げる。該１つの電気素子に直列にアクティブスイッチを結合することにより、該電気素子を通る経路は非活性化されるように遮断される。言い換えると、この非活性化は、電気素子を通る経路を遮断することを有する。そのとき、それ以外の電気素子は適切に機能することができる。
【００１８】
好ましくは、電気素子は、ますます多くの用途でますます頻繁に使用される発光ダイオードを有し、装置は単純且つ低コストに製造される一体化装置である。
【００１９】
装置の一実施形態が請求項８によって規定される。通常、装置は１つ以上の更なる電気素子を有する。このような更なる電気素子は、給電モードにおいて更なる給電信号を受信し、非給電モードにおいて更なる給電信号を受信しない。更なる電気素子が上記の電気素子に直列に結合される場合、給電信号及び更なる給電信号は主給電電圧の相異なる部分であってもよいし、比較的等しい給電電流であってもよい。更なる電気素子が上記の電気素子に並列に結合される場合、給電信号及び更なる給電信号は主給電電流の相異なる部分であってもよいし、比較的等しい給電電圧であってもよい。給電モードにある更なる電気素子の機能不全が、更なる回路によって検出される。この更なる回路は、更なる電気素子の機能不全を検出するための、上記回路とは完全に別個のものとされ得る。代替的に、この更なる回路は上記回路と部分的に一致するものであってもよく、この場合、２つ以上の電気素子の機能不全を例えば時間多重的に検出する。この更なる回路は、更なる検出結果に応答して双方のモードの何れにおいても更なる電気素子を非活性化させる更なるアクティブスイッチを有する。複数の電気素子を個々に非活性化させることを可能にするためには、個々のアクティブスイッチが必要とされ得る。
【００２０】
本発明に従ったデバイスの実施形態、及び本発明に従った方法の実施形態は、上述の本発明に従った装置の実施形態に対応する。
【００２１】
見識によれば、とりわけ、不具合の発光ダイオードの識別子の中央位置での記憶はかなり複雑である。
【００２２】
基本概念によれば、とりわけ、何れのモードにおいても電気素子を動作させないよう、アクティブスイッチが使用されるべきである。
【００２３】
課題、とりわけ、比較的単純な装置、デバイス及び方法を提供することが解決される。
【００２４】
更なる利点は、とりわけ、単純さが増すことにより、装置の小型化が図られるとともに、装置内の電気素子の独立性が高められることである。
【００２５】
本発明のこれら及び更なる態様は、以下にて説明する実施形態を参照することにより明らかとなる。
【発明を実施するための形態】
【００２６】
図１に示す本発明に従ったデバイス２は、本発明に従った装置１を有する。装置１は、給電モードにおいて給電源３から給電信号を受信し、非給電モードにおいては給電信号を受信しない電気素子１１を有する。装置１は更に、給電モードにおいて電気素子１１の機能不全を検出する回路１２を有する。回路１２は、検出結果に応答して何れのモードにおいても電気素子１１を非活性化するアクティブスイッチ１３を有する。
【００２７】
装置１はまた、給電モードにおいて給電源３から更なる給電信号を受信し、非給電モードにおいては更なる給電信号を受信しない更なる電気素子２１を有する。この更なる電気素子２１は、電気素子１１に直列に結合されている。装置１は更に、給電モードにおいて更なる電気素子２１の機能不全を検出する更なる回路２２を有する。更なる回路２２は、更なる検出結果に応答して何れのモードにおいても更なる電気素子２１を非活性化する更なるアクティブスイッチ２３を有する。
【００２８】
アクティブスイッチ１３は、例えば、ＭＯＳＦＥＴ等の半導体スイッチを有する。その主電極は電気素子１１の端子に結合されている。更なるアクティブスイッチ２３は、例えば、更なるＭＯＳＦＥＴ等の更なる半導体スイッチを有する。その主電極は更なる電気素子２１の端子に結合されている。アクティブスイッチは、電圧制御されるスイッチ、及び／又は増幅スイッチ、及び／又は制御信号によって駆動されるスイッチとし得る。
【００２９】
回路１２は、例えば、電気素子１１の一方の端子に結合されたツェナーダイオード等の電圧依存素子１４、及び電気素子１１の他方の端子に結合された抵抗等の電圧非依存素子１５を有する。電圧依存素子１４及び電圧非依存素子１５は更に、互いに結合されるとともに、上記半導体スイッチの制御電極に結合されている。回路２２は、例えば、更なる電気素子２１の一方の端子に結合された更なるツェナーダイオード等の更なる電圧依存素子２４、及び電気素子２１の他方の端子に結合された更なる抵抗等の更なる電圧非依存素子２５を有する。更なる電圧依存素子２４及び更なる電圧非依存素子２５は更に、互いに結合されるとともに、上記更なる半導体スイッチの制御電極に結合されている。
【００３０】
通常、電気素子１１、２１の機能不全は、給電モードにおける電気素子１１、２１の通常のインピーダンス及び／又は電圧の値の逸脱を有する。より具体的には、機能不全の電気素子１１、２１は、通常より低いインピーダンス及び／又は電圧値を有する（“短絡（ショート）”となる）か、通常より高いインピーダンス及び／又は電圧値を有する（“開放（オープン）”となる）かの何れかとなり得る。
【００３１】
図１に示した直列の実施形態においては、電気素子１１、２１の一方が“短絡”となる場合、他方の電気素子は依然として適切に機能することができる。しかし、電気素子１１、２１の一方が“開放”となる場合、電流が流れることは不可能となり、他方の電気素子は適切に機能することができない。
【００３２】
この状況を回避するため、電気素子１１、２１に並列にアクティブスイッチ１３、２３が結合される。電気素子１１、２１の一方のインピーダンスの値が、高い側の閾値より高くなる場合、主給電電圧の形態の給電信号の大部分は、この電気素子１１、１２と、ツェナーダイオード及び抵抗を有する対応する分圧器とを横切って存在することになる。その結果、対応する回路１２、２２がこの電気素子１１、２１の機能不全を検出し、この検出結果に応答して、この電気素子１１、２１を動作させないように橋渡しするよう、対応するアクティブスイッチ１３、２３が切り替えられる。従って、この場合、機能不全の電気素子１１、２１が“開放”となったことは、“短絡”状態に切り替えられたアクティブスイッチ１３、２３によって封じられる。
【００３３】
給電信号が給電電流である場合、電気素子１１、２１の一方のインピーダンス値が、高い側の閾値より高くなることは、やはり、この電気素子１１、１２とツェナーダイオード及び抵抗等を有する対応する分圧器とを横切って、より大きい電圧を生じさせることになる。
【００３４】
図示しない並列の実施形態においては、並列電気素子の一方が“開放”となる場合、他方の電気素子は依然として適切に機能することができる。しかし、並列電気素子の一方が“短絡”となる場合、並列電気素子を横切る電圧はゼロとなり、他方の電気素子はもはや適切に機能することができない。
【００３５】
この状況を回避するため、互いに並列に結合される２つの直列ブランチを生成するよう、電気素子に直列にアクティブスイッチが結合され、更なる電気素子に直列に更なるアクティブスイッチが結合される。電気素子の一方のインピーダンス及び／又は電圧の値が、低い側の閾値より低くなる場合、主給電電流の形態の給電信号の大部分は、この電気素子と、例えばこの電気素子とそのアクティブスイッチとの間の直列インピーダンスとを流れることになる。より大きい、この直列インピーダンスを流れる電流は、この直列インピーダンスを横切って、より大きい電圧を生じさせる。その結果、対応する回路がこの電気素子の機能不全を検出し、この検出結果に応答して、この電気素子を通る経路を動作させないように遮断するよう、対応するアクティブスイッチが切り替えられる。従って、この場合、機能不全の電気素子１１、２１が“短絡”となったことは、“開放”状態に切り替えられたアクティブスイッチによって封じられる。
【００３６】
給電信号が給電電圧である場合、電気素子の一方のインピーダンス及び／又は電圧の値が、低い側の閾値より低くなることは、やはり、この電気素子等を流れる電流を増大させることになる。
【００３７】
アクティブスイッチは、一回限りプログラム可能なスイッチであってもよい。一回限りプログラム可能なスイッチは、或る状態に一度切り替えられると、給電電源がオフにされてもその状態に留まるスイッチを意味する。このようなアクティブスイッチは、例えば、双安定マイクロリレーである。他の１つのアクティブスイッチは、図２に示すようなフラッシュパワーＭＯＳＦＥＴ等の不揮発性パワー半導体スイッチである。
【００３８】
図２の上側には、ＭＯＳＦＥＴのホットエレクトロン注入によるプログラミングが示されている。ソースＳＲＣは０Ｖ（ゼロボルト）に接続され、ドレインＤＲＮは１２Ｖに接続され、ゲートは１２Ｖに接続され、そして、フローティングゲートＦＬＧはドレインＤＲＮから約２００Åにある。図２の下側には、ＭＯＳＦＥＴのトンネリングによる消去が示されている。ソースＳＲＣはＯＰで指し示される開放状態にあり、ドレインＤＲＮは１２Ｖに接続され、ゲートは０Ｖに接続され、そして、フローティングゲートＦＬＧはドレインＤＲＮから約２００Åにある。
【００３９】
内側のフローティングゲートＦＬＧの目的は、ラッチ機能を構築することである。外側のゲートの電圧に応じて、電子がゲートに移動（“注入”）されるか、ゲートから除去（“消去”）されるかする（これには、ドレインＤＲＮとフローティングゲートＦＬＧとの間の距離が、例えば２００Åなど、比較的短いことを必要とする）。これは、“ホットエレクトロン注入”及び“トンネリングによる消去”であると見なし得る。フローティングゲートＦＬＧの良好な絶縁により、電荷は何年も残存することができる。これにより、このＭＯＳＦＥＴは、外部電圧源を必要とすることなく、ＯＮ状態に留まることが可能である。
【００４０】
図１には標準的なＭＯＳＦＥＴが示されている。比較的高いインピーダンスのゲート抵抗Ｒを選択することにより、外部電圧源を必要としないＯＮ時間が既に増大されているとすることができる。このとき、外部電圧源を必要としないＯＮ時間は、ＭＯＳＦＥＴ（電圧制御されるスイッチ）の入力ゲート容量をＣとして、ＲＣ時定数によって決定される。
【００４１】
従って、図１においてＯＮ時間が例えば何秒又は何分というものから何年又は何十年というものまで増大されるべき場合、１つの考えは図２に示すフローティングゲートＦＬＧを導入することとなり得る。
【００４２】
電気素子１１、２１は、例えば、各々が１つ以上の発光ダイオードを有する。他の例では、１つの電気素子は白色ランプ又はスピーカー等を有してもよい。当然ながら、給電信号がＤＣ給電信号ではなくＡＣ給電信号である場合。回路１２、２２にダイオード及び／又は整流器が付加される必要があり、且つ／或いは既に存在する上記半導体スイッチ等に逆並列に半導体スイッチが結合される必要がある。
【００４３】
好ましくは、装置１は一体化された装置である。そのような一体化装置は単純、低コスト、且つ堅牢であり、デバイスとは別に製造且つ／或いは販売されてもよい。デバイスは２つ以上の装置を直列接続及び／又は並列接続で有してもよい。
【００４４】
利点は、耐故障性の向上が達成されることによる信頼性の向上、一体化が容易であること、低コストで実現できること、追加の端子が必要でないこと、追加の（ローカルな）電圧源が必要でないこと、非常に低い導電損失が可能であること、及び有利な不揮発性技術を使用できることである。
【００４５】
更なる代替的な実施形態も排除されるべきでない。例えば、３つ以上の電気素子が直列及び／又は並列に存在してもよく、各電気素子は直列接続及び／又は並列接続された２つ以上のダイオード、電球又はスピーカーを有してもよい。分圧器は単なる一実施形態であり、例えば、１つ以上の電圧依存素子及び／又は１つ以上の電圧非依存素子を有する他の実施形態も排除されるべきではない。給電源はデバイス２の部分を形成してもよいし、装置１の部分を形成してもよいし、デバイス２の外部に置かれてもよい。
【００４６】
例えば動作モード及び非動作モード等、その他のモード及び／又は更なるモードも排除されるべきではない。動作モードにおいては、上記装置が使用され且つ／或いは上記デバイスが使用され、非動作モードにおいては、上記装置は使用されず且つ／或いは上記デバイスは使用されない。動作モードにおいては、電気素子は給電モードにされてもよく、非給電モードにされなくてもよい。そうであるとき、動作モードは給電モード及び非給電モードを有し、非動作モードは、給電モード及び非給電モード等とは異なる更なるモードである。
【００４７】
要約すると、装置１には、給電モードにおいて給電信号を受信し、非給電モードにおいて給電信号を受信しない電気素子１１、２１と、給電モードにおいて電気素子１１、２１の機能不全を検出する回路１２、２２が備えられる。回路１２、２２は、検出結果に応答して何れのモードにおいても、すなわち、給電モード及び非給電モードにおいて電気素子１１、２１を動作させないようにするアクティブスイッチ１３、２３を有する（基本概念）。これらの装置１は比較的単純である。電気素子１１、２１は、例えば、発光ダイオード、白色ランプ、又はスピーカー等を有する。アクティブスイッチ１３、２３は、例えば、双安定マイクロリレー、又は一回限りプログラム可能なフラッシュパワーＭＯＳＦＥＴ等の不揮発性パワー半導体スイッチのような半導体スイッチを有する。好ましくは、装置１は一体化された集積装置である。
【００４８】
図面及び以上の説明にて本発明を図示し、詳細に説明してきたが、これらの図示及び説明は、例示的あるいは典型的なものであり、限定的なものと見なされるべきではない。すなわち、本発明は開示の実施形態に限定されない。図面、この開示、及び添付の請求項の教示から請求項記載の発明を実施するに当たり、当業者は、開示の実施形態へのその他の変更を理解し実現することができる。請求項において、用語“有する”はその他の要素又は段階を排除するものではなく、不定冠詞“ａ又はａｎ”は複数であることを排除するものではない。単一のプロセッサ又はその他のデバイスが、請求項に記載された複数の項目の機能を果たしてもよい。特定の複数の手段が互いに異なる従属請求項に記載されているという単なる事実は、それらの手段の組み合わせが有利に用いられないということを指し示すものではない。さらに、請求項中の如何なる参照符号も、請求項の範囲を限定するものとして解釈されるべきではない。
【図１】
2009545115.tif 000003
【図２】
2009545115.tif 000004
【国際調査報告】
2009545115.tif 000005
2009545115.tif 000006