(57)【要約】  本発明は、デバイス（１２、１４）の作動を制御するのにトランジスタスイッチ（４４、５４）を使用する、特に回路装置に対する電気デバイスの直列接続部内の制御スイッチおよびそれらスイッチを作動させる方法に関する。トランジスタスイッチはゲート−ソース間の電圧差を必要とするが、他方で、それらのソース（ｓ）およびドレイン（ｄ）がメイン回路の分岐路に接続されているので、この電圧差は、例えば抵抗器（４２、５２）を通して制御電流（Ｉ1、Ｉ2）を供給することによって発生する。この制御電流（Ｉ1、Ｉ2）はメイン電流（Ｉ）に加算されるので、これによってデバイス、例えばＬＥＤ（１２、１４）の作動に影響が及ぶ。これを補正するために例えばパルス幅変調におけるパルス幅を適応化することにより、上流側の１つ以上の制御電流（Ｉ1）の値に対して制御電流（Ｉ2）を補正する。【選択図】図２
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
回路装置（１）であって、
この回路装置に電流を供給する電源（１０）のための接続部と、
少なくとも１つの第１電気デバイス（１２、１４）およびこれと直列に接続された少なくとも１つの第２電気デバイス（１４、１６）と、
少なくともゲート（ｇ）、ソース（ｓ）およびドレイン（ｄ）を有し、ドレイン（ｄ）およびソース（ｓ）により前記第１電気デバイス（１２、１４）と並列に接続された、前記第１電気デバイス（１２、１４）を制御するための、少なくとも１つの半導体スイッチ（２２、２４）と、
半導体スイッチ（２２、２４）に第１制御信号を供給すると共に、第２電気デバイス（１４、１６）に第２制御信号を供給するように構成された制御ユニット（３０）と、を備え、
前記第２電気デバイス（１４、１６）は、回路装置を使用する際の電流の方向において、前記第１電気デバイス（１２、１４）および前記半導体スイッチ（２２、２４）の下流側に位置し、
少なくとも１つの電気部品（４０、４２、５０、５２）が、ゲート（ｇ）とソース（ｄ）との間に設けられており、この電気部品を通して電流（Ｉ1、Ｉ2）が送られるとき、この電気部品の両端間に電圧差が発生し、
更に第１制御信号は前記ゲート（ｇ）および前記電気部品（４０、４２、５０、５２）への制御電流信号を含み、
制御ユニット（３０）は、第１制御信号に応じて第２制御信号を適応させるように構成されている回路装置。
【請求項２】
半導体スイッチ（２２、２４、２６）が、絶縁ゲートトランジスタスイッチからなる、請求項１記載の回路装置。
【請求項３】
絶縁ゲートトランジスタ（２２、２４、２６；４４、５４）スイッチは、ＪＦＥＴまたはＭＯＳＦＥＴを含む、請求項２記載の回路装置。
【請求項４】
電気部品は、抵抗器（４２、５２）を含む、請求項１乃至３のいずれか１項に記載の回路装置。
【請求項５】
前記抵抗は、０.５〜５００ｋΩの値、好ましくは１〜１００ｋΩの値を有する、請求項４記載の回路装置。
【請求項６】
第２電気デバイス（１４、１６）は、前記第２電気デバイス（１４）を制御するための追加絶縁ゲート半導体スイッチ（５４）を備え、このスイッチは少なくともゲート（ｇ）、ソース（ｓ）およびドレイン（ｄ）を備え、ドレイン（ｄ）およびソース（ｓ）により前記第２電気デバイス（１４）と並列に接続されている、請求項１乃至５のいずれか１項に記載の回路装置。
【請求項７】
第１および／または第２電気デバイスは、ＬＥＤ（１２、１４）を備える、請求項１乃至６のいずれか１項に記載の回路装置。
【請求項８】
第１および／または第２制御信号は、あるデューティサイクルを有するパルス幅変調された電流信号からなる、請求項１乃至７のいずれか１項に記載の回路装置。
【請求項９】
第２制御信号のデューティサイクルは、第１制御信号に依存する、請求項８記載の回路装置。
【請求項１０】
直列に接続された複数の第１および第２電気デバイス（１２、１４、１６）と、複数の第１および第２電気デバイス（１２、１４、１６）のうちの１つ以上と各々並列に接続された複数の半導体スイッチ（２２、２４、２６）と、を備え、
制御ユニット（３０）は、半導体スイッチの各々にそれぞれ制御信号を供給するように構成されており、
制御ユニット（３０）は、個々の半導体スイッチ（２４、２６）の上流側にあるすべての半導体スイッチ（２２、２４）に対するそれぞれの制御信号のすべてに依存して、各個々の半導体スイッチ（２４、２６）のそれぞれの制御信号を適応させるように構成されている、請求項１乃至９のいずれか１項に記載の回路装置。
【請求項１１】
直列に接続された第１、第２および第３電気デバイス（１２、１４、１６）を備え、電気デバイスの各々は、これらデバイスに対して並列に接続されたそれぞれの半導体スイッチ（２２、２４、２６）を備え、前記半導体スイッチは、制御ユニット（３０）からそれぞれの制御信号を受け取り、個々の半導体スイッチ（２４、２６）に対する制御信号は、前記個々の半導体スイッチ（２４、２６）の上流側にあるすべての半導体スイッチ（２２、２４）に対するそれぞれの制御信号に依存する、請求項１乃至１０のいずれか１項に記載の回路装置。
【請求項１２】
回路装置（１）を駆動する方法であって、
回路装置が、少なくとも１つの第１電気デバイス（１２）およびこれと直列に接続された少なくとも１つの第２電気デバイス（１４、１６）を備えており、第１電気デバイス（１２）が半導体スイッチ（２２；４４）により制御され、半導体スイッチが、少なくともゲート（ｇ）、ソース（ｓ）およびドレイン（ｄ）を有し、ドレインおよびソースにより、前記第１電気デバイス（１２）と並列に接続され、回路装置を使用する際の電流の方向において、前記第２電気デバイス（１４、１６）が前記第１電気デバイス（１２）および前記半導体スイッチ（２２、２４）の下流側に位置するように構成されており、
前記方法は、
半導体スイッチ（２２；４４）を切り換える第１制御信号を前記ゲート（ｇ）と前記ソース（ｓ）との間に供給して、第１電気デバイス（１２）を制御するステップと、
第２制御信号を供給して、前記第２電気デバイス（１４、１６）を制御するステップと、を備え、
第２制御信号が、第１制御信号に応じて決定される、回路装置の駆動方法。
【請求項１３】
回路装置が、請求項１乃至１０のいずれか１項に記載の回路装置（１）である、請求項１２記載の方法。
【請求項１４】
第１制御信号（Ｉ1）を供給するステップは、ゲート（ｇ）とソース（ｓ）との間に抵抗要素（４２、５２）を設け、この抵抗要素（４２、５２）を通して電流信号を供給することを含み、
電流信号（Ｉ1）の値に応じて第２制御信号（Ｉ2）を決定する、請求項１２または１３記載の方法。
【請求項１５】
直列に接続された複数の第１および第２電気デバイスだけでなく、これら複数の第１および第２電気デバイスのうちの１つ以上と各々並列に接続されている複数の半導体スイッチが設けられており、各半導体スイッチはそれぞれの制御信号を受け取り、
各個々の半導体スイッチ（１４、１６）のそれぞれの制御信号（Ｉ2）は、前記個々の半導体スイッチ（１４、１６）の上流側のすべての半導体スイッチ（１２）に対するそれぞれの制御信号（Ｉ1）のすべてに応じて決定される、請求項１２乃至１４のいずれか１項に記載の方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は回路装置に関し、この回路装置は、回路装置に電流を供給する電源のための接続部と、互いに直列に接続された少なくとも１つの第１電気デバイスおよび少なくとも１つの第２電気デバイスと、少なくともゲート，ソースおよびドレインを有しており、ドレインおよびソースにより前記第１電気デバイスと並列に接続された、前記第１電気デバイスを制御するための少なくとも１つの半導体スイッチと、前記半導体スイッチに第１制御信号を供給すると共に、前記第２電気デバイスに第２制御信号を供給するようになっている制御ユニットとを備え、前記第２電気デバイスが、前記回路装置を使用する際の電流の方向において、前記第１電気デバイスおよび前記半導体スイッチの下流側に存在する。
【背景技術】
【０００２】
トランジスタで制御される電気デバイスを直列接続することは周知である。例えば米国特許第6,153,980号は、アクティブ分路スイッチ装置を有するＬＥＤアレイを開示しており、このスイッチ装置では、直列に接続された複数のＬＥＤの各々はＬＥＤの両端に接続されたパワーＭＯＳＦＥＴのようなアクティブ分路（短絡）を有する。各分路（短絡）スイッチにはデジタルロジックが接続されており、このデジタルロジックはアクティブ分路を順次に附勢するように働く。
【０００３】
電気デバイスを直列接続することは、各デバイスを通過する電流が同じとなるという点で有効である。多くのタイプの電気デバイスの性能は電流に依存しているので、このような直列接続はデバイスに対する電気作動条件を設定するための有効な特徴となっている。
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
電気デバイスの直列接続された回路装置内でアクティブ半導体スイッチを使用すると、次のような問題が生じる。すなわち、この半導体デバイスはソースおよびドレインで１つ又はそれ以上の電気デバイスと並列に接続されており、ゲートはそのように接続されていない。閉状態または開状態となるには（すなわち、電気デバイスを分路するかどうかを決定するためには）、スイッチは、そのゲートとソースとの間に所定の電圧差を必要とする。しかしながら、個々の半導体スイッチのソースの電圧は個々の半導体スイッチの上流側にある電気デバイスの状態、特に個々の半導体スイッチの上流部にある他の半導体スイッチの状態に応じて決まる。従って、単に特定の電圧をゲートに印加することに頼るだけでは、上記電圧差は良好に定められた値とはならず、このことが欠点となっている。例えば半導体スイッチの一部が導通状態となる場合もあり、このことはスイッチで望ましくないエネルギー損失があること、すなわち意図しない状況であることを意味する。
【０００５】
本発明の目的は、半導体スイッチで制御される電気デバイスの性能の制御を改良できる、冒頭記載のタイプの回路装置を提供することにある。
【課題を解決するための手段】
【０００６】
前記目的は、本発明によれば、上述のタイプの回路装置によって達成され、ゲートとソースとの間に少なくとも１つの電気部品が設けられ、前記部品を通して電流が送られると、前記電気部品の両端に電圧差が発生し、更に前記第１制御信号は前記ゲートおよび前記電気部品への制御電流信号を含み、前記制御ユニットは、前記第１制御信号に応じて前記第２制御信号を適応させるようになっている。
【０００７】
通常、電気部品を横切って電流を供給することによって、良好に定められた電圧差を提供する方法は、直列接続内の各デバイスに対する電流が等しくなるという上記利点と対立する。その理由は、半導体スイッチのソース−ドレイン接続と電気デバイスとの並列接続部を通過する電流に、必ず電気部品の電流が加わるからである。本発明によれば、半導体スイッチの両端間に良好に定められた電圧差を発生させるローカルフローティング電圧を利用する一方で、制御ユニットに、当該スイッチの下流側にある各半導体スイッチに対する制御電流を適応させることによって、電気部品を通り且つ電気デバイスの直列接続内に流れる電流の効果を補正する。このフローティング電圧は、特に多数のデバイスが直列接続されている場合に有効である。その理由は、本発明を使用しない場合、上流側の制御信号に応じて絶対電圧が変化するので、ドランジスタのための良好に定められたソース電圧を供給することが次第に困難となるからである。
【０００８】
スイッチのソースまたはドレインに単に絶対的電圧を供給することは信頼性がないことに留意されたい。その理由は、多くの電気デバイスが直列に接続されている場合（例えば多くのマルチＬＥＤアプリケーションの場合）、前記電圧の絶対値は、ＬＥＤの数にＬＥＤの電圧を乗算した値となり、この値は数百ボルトにもなり得るからである。このことは、例えば仕様または安全基準の理由で、多くの半導体スイッチに対しては許容されない。
【０００９】
本発明によれば、下流側に直列接続されている電気デバイスでのこの余分な電流の効果が分かる。というのは、この効果は既知である電気部品の特性および電流信号だけに依存しているからである。従って、制御ユニットは、下流側の電流への上流側の電流信号の効果を予測することが可能である。下流側スイッチに対する制御電流は、ある知識（例えばルックアップテーブル）に依存して適応される。他の方法についても後述する。
【００１０】
電源への接続を提供すれば十分であるが、電源を設け、電源を含むようにすれば、より好ましい。この電源は実質的に一定の電流を供給する電流源を含むことが好ましい。
【００１１】
本発明では、原則として各タイプの半導体スイッチ、例えばバイポーラトランジスタ等を使用できる。しかしながら、本発明は半導体スイッチが絶縁ゲートトランジスタスイッチを含むような回路装置に対して極めて有利である。特に、この絶縁ゲートトランジスタスイッチはＪＦＥＴまたはＭＯＳＦＥＴを含む。これらの場合、トランジスタが非導通状態から導通状態（またはその逆）に切り替わるには、まずゲート−ソース間の容量を充電（または放電）しなければならないので、これらスイッチの立ち上がり時間がゲートとソースの間の電流に依存するという点で、これらの効果および利点がより明らかとなる。供給される電流が極めて小さいとき、このスイッチングには比較的長い時間がかかることがあるので、これは望ましくない。後述するように、所望するスイッチ特性が得られるように回路設計を適応させることができるようにすることによって、本発明はこの時間を良好に制御できる。ここでは当然ながら電流信号は、両端間に電圧を発生する電気部品と半導体スイッチのゲートとに分路されることに注目されたい。しかしながら、ほとんどすべてのケースでは、ゲート（リーク）電流は電気部品を通過する電流よりもかなり小さいので、特定のすべての実用的目的に対し、ゲート電流を無視できる。しかしながら、例えばバイポーラトランジスタの場合、ゲート電流を含めなければならないことが多い。全制御電流に対するゲート電流の寄与分の補正は、トランジスタの特性に応じて行うことができる。以下、好ましい実施形態の説明において、このことを詳述する。
【００１２】
前記少なくとも１つの電気部品とは、別の部品であることを意味し、物理的に別でない固有の部品、例えば浮遊容量ではないことに留意されたい。
【００１３】
特別な実施形態では、電気部品は抵抗器からなる。これは極めて簡単で，小型且つ安価な特徴的部品であり、（制御）電流が通過する際に両端間に電圧を発生するという義務を果たす。この電圧は他の受動的部品、例えばコンデンサ、インダクタンスと比較して極めて良好に制御できるが、これらの使用を排除するものではない。
【００１４】
特に抵抗器は０.５〜５００ＫΩの間の抵抗値、好ましくは１〜１００ＫΩの間の抵抗値を有する。このような値の抵抗の場合、スイッチが十分高速で開閉することを容易に補償できる。換言すれば、信頼できる作動をするのに立ち上がり時間を十分短くできる。
【００１５】
特別な実施形態では、第２電気デバイスは、前記第２電気デバイスを制御するための追加絶縁ゲート半導体スイッチを備え、このスイッチは少なくともゲート、ソースおよびドレインを備え、ドレインおよびソースにより第２電気デバイスと並列に接続されている。このような回路構造は、同じ制御ユニットで、かつ第１電気デバイスと同じように、第２電気デバイスを制御できるという利点を有する。他の制御方法だけでなく、他の制御ユニットも使用が可能であることに留意されたい。更に、本明細書で使用する「制御ユニット」なる表現には、種々の電気デバイスを制御するための複数の別個の制御ユニットも含まれると見なすべきである。
【００１６】
特別な実施形態では、第１および／または第２電気デバイスはＬＥＤを含む。これらＬＥＤは多数使用されることが多く、更にＬＥＤを通る電流にかなり依存するような性能（すなわち、光出力）を有するので、直列接続で使用されることが多い。従って、ＬＥＤの出力をクリティカルに制御することが望ましく、このような制御は本発明に係る回路装置によって行うことができる。
【００１７】
特定の実施形態では、第１および／または第２制御信号は、あるデューティサイクルを有するパルス幅変調された（ＰＷＭ）電流信号からなる。当業者に知られているように、パルス幅変調信号とは、所定の周波数を有し、パルスの強度を決定する制御可能な幅を有する、規則的に発生されるパルスを含む制御信号のことである。この信号はノーマルハイでもよいし、ノーマルロウでもよい。このタイプの制御信号は、ランプを調光できるように使用され、常時同じオン電流を有する。このことは、電気デバイスの特性が、連続的範囲の（電流）条件となる代わりに、２つの状態になるだけでよいという点で好ましい。例えば常時同じオン電流にすることは、ゲート−ソース間の電圧差が他の上流側の制御電流から独立することを保証する。従って、これらスイッチは等しく高速でスイッチングされ、回路装置全体に対しても同じような見解が成り立つ。
【００１８】
特別な実施形態では、第２制御信号のデューティサイクルは、第１制御信号に応じて決まる。このことが本発明で苦心した点であり、ここでは、第２制御信号のデューティサイクルに適応するために、例えば、第１制御信号の瞬間値（第２制御信号の極めて高速の適応を行うため）、または第１制御信号の平均値またはデューティサイクル（第２制御信号のより低速の適応を行うため）を使用する。パルス幅変調では、信号の値が標準的な値でない時間の割合を示すのに、デューティサイクルが使用される。例えばノーマルロウ信号の場合、周波数が１００Ｈｚであると、パルス時間が１０ｍｓで、信号が各パルス中に２ｍｓの間ハイであると、デューティサイクルは０.２、すなわち２０％となる。これは、ＬＥＤをその公称強度の値の２０％で駆動したい場合に使用できる。ここで、当該ＬＥＤの上流側にある他の１つのＬＥＤが異なる強度の値に切り換えられ、そしてこの値が上流側の他のＬＥＤの異なる制御信号に対応すると仮定する。これは、順次に、異なる制御電流が直列接続内に送られ、従って当該ＬＥＤで検出される全電流が変化することを意味する。従って、当該ＬＥＤへの制御信号の補正が適応されなければならず、制御電流は（少なくとも平均として）大きくまたは小さくしなければならないか、または同じように当該ＬＥＤについてのデューティサイクルが適合されなければならない。
【００１９】
特定の制御信号を適応させるために別の上流側の制御信号を使用する方法は、制限されていない。しばしば、適当な制御信号を決定するのに、上流側の他の制御信号を処理できるコンピュータまたは同様な回路を設けることができる。それに加え、上流側のすべての制御信号を知り、特定のスイッチ／デバイスにどのような制御信号を供給すべきかを記述するような、ルックアップテーブルの形態での回路装置全体の知識を使用してもよい。変形例では、制御ユニットが適当な制御信号を決定できる根拠に基づいて、特定のデバイスについての電流の表示を提供するように構成されている電流センサデバイスを使用することが可能である。例えば上記ケースの各々において、特定のスイッチ／デバイスに対するＰＷＭ信号を適応させてもよい。
【００２０】
特定の実施形態では、本発明の回路装置は、直列に接続された複数の第１および第２電気デバイスと、前記複数の第１および第２電気デバイスのうちの１つ以上と各々が並列に接続された複数の半導体スイッチとを備え、制御ユニットが、前記半導体スイッチの各々にそれぞれの制御信号を供給するようになっており、前記制御ユニットは、前記個々の半導体スイッチの上流側にあるすべての半導体スイッチに対するすべての各制御信号に依存して、各個々の半導体スイッチのそれぞれの制御信号を適応させるようになっている。この実施形態では、より多数のデバイス、特に１０個以上または更に５０個以上の第１および／または第２デバイス、例えばＬＥＤを多数のトランジスタによって制御する、より複雑な設定で、本発明の利点を活用できる。特定の利点が、個々の半導体スイッチのゲート−ソース間の適当な電圧差を定めることが可能であることを繰り返す。
【００２１】
各ケースにおいて、単一の第１または第２半導体スイッチにより、１つ以上の第１および／または第２電気デバイスを制御できるので、第１および／または第２半導体スイッチの数は第１および／または第２電気デバイスの数に対応していなくてもよいことに留意されたい。電気デバイスが複数のサブデバイスを含むような状況として、この状況で考慮することもできる。
【００２２】
特定の実施形態では、この回路装置は、直列に接続された第１、第２および第３電気デバイスを備え、前記電気デバイスの各々は、これらデバイスに対して並列に接続されたそれぞれの半導体スイッチを備え、前記半導体スイッチは、制御ユニットからそれぞれの制御信号を受信でき、個々の半導体スイッチに対する制御信号は、前記個々の半導体スイッチの上流側にあるすべての半導体スイッチに対するそれぞれの制御信号に依存する。好ましくは、第１、第２および第３電気デバイスは、各々異なる色のＬＥＤからなる。例えば、第１デバイスは赤色ＬＥＤであり、第２デバイスは緑色ＬＥＤであり、第３デバイスは青色ＬＥＤである。より好ましくは、この回路装置は第１ＬＥＤ、第２ＬＥＤおよび第３ＬＥＤと色が異なる色を有する第４ＬＥＤを更に含む。これら実施形態は、ＬＥＤ装置の良好な色および強度制御を提供するのに極めて有利である。例えば、赤色ＬＥＤ、緑色ＬＥＤおよび青色ＬＥＤを有する周知のＲＧＢシステムが使用されている。変形例では、カラーレンダリングを良好にするよう、第４の色を追加され、例えば、アンバーカラーのＬＥＤを追加したＲＧＢＡシステムとすることができる。第１〜第３または第４の電気デバイスの第１セットに直列および／または並列に接続された第１〜第３のまたは更に第４の電気デバイスの１つ以上の追加セットを追加することも可能であることに留意されたい。有利には、追加セットは、本発明に従って接続された半導体スイッチを含む。
【００２３】
本発明は、少なくとも１つの第１電気デバイスおよび直列に接続された少なくとも１つの第２電気デバイスを備えた回路装置を駆動する方法に関し、少なくともゲート、ソースおよびドレインとを備え、ドレインおよびソースにより前記第１電気デバイスと並列に接続された、第１電気デバイスを制御するための半導体スイッチによる方法であって、前記回路装置を使用する際における電流の方向において、前記第２電気デバイスは前記第１電気デバイスおよび前記半導体スイッチの下流側に位置し、この方法は、前記半導体スイッチを切り換えて前記第１電気デバイスを制御するための第１制御信号を前記ゲートと前記ソースとの間に供給するステップと、前記第２電気デバイスを制御するための第２制御信号を供給するステップを備え、前記第２制御信号は前記第１制御信号に応じて決定されるようになっている。従来の方法に対するこの方法の利点は、本発明の回路装置の利点に対応する。この説明については既に述べたとおりである。特に、この方法は本発明の回路装置に適用できる。
【００２４】
特定の実施形態では、第１制御信号を供給するステップは、前記ゲートと前記ソースとの間に抵抗要素を設け、この抵抗要素を通して電流信号を供給することを含み、この電流信号の値に応じて第２制御信号を決定する。かかる抵抗要素によって、良好に定められた電流で良好に定められた電圧を提供する、簡単でかつ安価な方法が可能となる。抵抗値を正しく選択することにより、半導体スイッチの立ち上がり時間を十分短くできる。適当な抵抗値は約５００Ω〜５００ＫΩの間、特に約１〜１００ＫΩの間にある。
【００２５】
特別な方法では、直列に接続された複数の第１および第２電気デバイスだけでなく、これら複数の第１および第２電気デバイスのうちの１つ以上と各々が並列に接続されている複数の半導体スイッチを設け、各々がそれぞれの制御信号を受け取り、各個々の半導体スイッチのそれぞれの制御信号は、前記個々の半導体スイッチの上流側のすべての半導体スイッチに対するすべての各制御信号に応じて決定される。この実施形態では、より複雑な状況において本発明の方法が実行され、本発明の方法によって上流側の制御信号によって影響を受けるすべてのデバイスに対し、個々に適応され、補正された制御信号を発生できるというすべての利点が得られる。
【００２６】
添付図面と共に、発明を限定しない実施形態の、次の詳細な説明を読めば、本発明の上記およびそれ以外の目的、特徴および利点がより明らかとなろう。
【発明を実施するための最良の形態】
【００２７】
本明細書において番号１０は矢印方向の電流Ｉのための電流源を示す。３つの電気デバイス１２、１４、１６だけでなく、３つのスイッチ２２、２４、２６および制御ユニット３０も示されている。ここに示されるように、電流源１０は回路装置１内に含まれているが、外部電流源への接続部だけを設けることも可能である。この電流源は特に限定されるものではなく、使用される電気デバイスの電流および電力条件に従って選択できる。
【００２８】
デバイス１２、１４、１６は、極めて一般的にしか示されておらず、これらのデバイスの数を２個、並びに４個、５個、およびそれ以上の個数とすることもできる。どの電気デバイス１２、１４、１６も、自らのスイッチ２２、２４、２６をそれぞれ有しており、これらスイッチは１つの電気デバイスだけに並列に接続されている。図示されている３つのデバイスに直列および／または並列に追加の電気デバイスを設けることも可能であることに留意されたい。また、これらスイッチ２２、２４、２６の各々は、１つ以上の電気デバイスを制御できる。ここに示されている実施形態は、例えばＲＧＢシステムのための３つの異なるカラーのＬＥＤを備える。
【００２９】
制御ユニット３０は、各スイッチ２２、２４、２６を制御するように示されているが、各々が複数のスイッチ２２、２４、２６のうちの１つ以上を制御する数個の制御サブユニットを有する制御ユニットを設けることもできる。この制御ユニット３０は、コンピュータまたは同様な制御回路であることが多い。
【００３０】
本発明は、スイッチ２２、２４を制御することが下流のスイッチ２４、２６の制御に与える効果、およびその制御の補正に関する。
【００３１】
図２は、本発明の回路装置の特定の実施形態を略図で示す。ここで、番号１２および１４はそれぞれ第１ＬＥＤおよび第２ＬＥＤであり第１および第２ＭＯＳＦＥＴスイッチは番号４４および５４でそれぞれ示されている。各スイッチは図示されるようにゲートｇ、ドレインｄおよびソースｓを有する。
【００３２】
２つのツェナーダイオードおよび２つの抵抗器は、番号４０、５０および４２、５２でそれぞれ示されている。
【００３３】
更に、それぞれの矢印が示すように、メイン電流Ｉ、第１制御電流Ｉ1および第２制御電流Ｉ2が注入される。
【００３４】
（図には示されていない）電流源が直列接続されたＬＥＤに電流Ｉを注入すると仮定し、更にＬＥＤ１２がオンとなっていると仮定すると、この場合、このことは、制御電流Ｉ1がゼロであることを意味する。すなわちＩ＋Ｉ1＝Ｉであり、第２ＬＥＤ１４は同じ電流を受け取る。
【００３５】
次に、ＬＥＤ１２をオフに切り替えたいと仮定する。この切り替えは、第１スイッチ４４内に制御電流Ｉ1を注入することによって達成できる。制御電流Ｉ1を注入することにより、抵抗器４２の両端間に電圧が発生し、この電圧は同じようにゲートｇとソースｓとの間に電圧を発生する。すると、スイッチ４４の立ち上がり時間後、スイッチ４４は導通状態を開始し、ＬＥＤ１２を分路（短絡）する。
【００３６】
この結果、電流ＩはＬＥＤを通過せず、その代わりに、少なくとも実質的にスイッチ４４を通過する。しかしながら、電流ＩにＩ1が追加されるので、Ｉ＋Ｉ1≒Ｉとなる。この増加した電流は第２ＬＥＤ１４を通して送られる。このことは、第１ＬＥＤ、すなわち上流側の電気デバイスのための制御信号がどの下流側ＬＥＤ（または電気デバイス）に対しても影響することの明らかな例である。しかしながら、本発明によれば、このことは次のように補正できる。まず、計算を簡単にするために制御電流Ｉ1は０.０２Ｉであると仮定し、更にＬＥＤ１２および１４の強度が電流に対して線形依存していると仮定する。換言すれば、ここでは第２ＬＥＤ１４は２％大きい光を発生する。このことは、２／１０２×１００％≒２％の時間の間、第２ＬＥＤ１４をオフに切り換えることによって補正できる。対応するＰＷＭ制御信号を、ＰＷＭの第２制御電流Ｉ2の形態で第２ＬＥＤ１４に供給してもよい。この第２制御電流Ｉ2は第１制御電流Ｉ1と同じように、第２スイッチ５４に供給できる。
【００３７】
概してこの結果として、第１ＬＥＤ１２はオフに切り換えられ、一方、第２ＬＥＤ１４は前と同じ強度の光を発光する。当然ながら、互いに完全に独立するように、各ＬＥＤ１２、１４を制御することも同じように可能である。注入される制御信号Ｉ1、Ｉ2などによる影響を補正するように、第２ＬＥＤ１４の下流側の別のデバイスも同じように制御できることにも留意されたい。更に、余分な制御電流は、制御ユニットへ戻す電気接続（図示せず）により、電流源に再び進入するメイン電流Ｉから分岐されることにも留意されたい。制御回路を閉じるこの接続を介して制御電流が流れる。
【００３８】
図３は、本発明にかかわる方法のフローチャートを示す。ここで、番号１００はカウンターを示し、番号１０２は幅レジスタを示し、番号１０４は減算器を示し、番号１０６はコンパレータを示し、番号１０８は加算器を示し、番号１１０は乗算器を示す。
【００３９】
簡単に説明すれば、カウンター１００は、カウントを０から２n−１まで繰り返す。この場合、ｎは使用するビット数、すなわち分解能である。パルス幅変調された信号ＰＷＭｍによって制御すべきスイッチｍに対して、所望するパルス幅が、クロック制御されたロードオンキャリー信号を介して（すなわちカウンター１００から幅レジスタ１０２への矢印）、幅レジスタ１０２へ入力される。また、このパルス幅はｎビットの幅を有していてもよく、この値はＬＥＤの所望する強度に基づいていてもよい。補正なしのシステムでは、所望するカウンター値でハイ値を発生するように、コンパレータ１０６は、カウンター１００の値が少なくとも所望するパルス幅に等しくなっているかどうかを判断する。換言すれば、部品１０４、当然ながら、部品１０８および１１０は存在しない。
【００４０】
本発明によれば、この方法が補正される。この場合、上流側のスイッチのすべてのパルス幅変調信号、すなわちＰＷＭ０〜ＰＷＭ（ｍ−１）が使用される。これらのＰＷＭｍに対する信号の効果を組み込むために、加算器１０８でそれらの値を加算し、その後、乗算器１１０内で加算値に補正値ｃを乗算する。こうして得られた値を幅レジスタの値から減算する。
【００４１】
補正値ｃは、例えば、図２内のＬＥＤ電流Ｉのようなメイン電流に対する、図２におけるＩ1のようなそれぞれの平均制御電流の比に依存する。この比はＬＥＤの強度が電流にリニアに依存するとの仮定に基づく。当然ながら、別のデバイスを使用する場合、別の依存性が有利となる場合があり、異なる補正ファクターｃまたは異なる補正方式も使用することができる。しかしながら、この依存性が既知である限り、制御電流を最適に補正するよう、回路またはプログラムが組み込まれたコンピュータでこのことを実現してもよい。例えばバイポーラトランジスタの場合、このファクターｃは、制御電流の一部だけが抵抗要素を通過し、一方、別の部分がゲート電流としてトランジスタを通過するような状況に起因する、補正量を含むことができる。
【図面の簡単な説明】
【００４２】
【図１】本発明にかかわる回路装置を略図で示す。
【図２】本発明の回路装置の特定の実施形態の細部を略図で示す。
【図３】本発明にかかわる方法のフローチャートを示す。
【符号の説明】
【００４３】
１                  回路装置
１０                電流源
１２、１４、１６    電気デバイス
２２、２４、２６    スイッチ
３０                制御ユニット
４０、５０          ツェナーダイオード
４２、５２          抵抗器
４４、５４          ＭＯＳＦＥＴスイッチ
１００              カウンター
１０２              幅レジスタ
１０４              減算器
１０６              コンパレータ
１０８              加算器
１１０              乗算器
Ｉ                  メイン電流
Ｉ1、Ｉ2            制御電流
【図１】
2009515405.tif 000003
【図２】
2009515405.tif 000004
【図３】
2009515405.tif 000005
【手続補正書】
【提出日】平成20年5月13日(2008.5.13)
【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】
回路装置（１）であって、
この回路装置に電流（Ｉ）を供給する電源（１０）のための接続部と、
少なくとも１つの第１電気デバイス（１２、１４）およびこれと直列に接続された少なくとも１つの第２電気デバイス（１４、１６）と、
少なくともゲート（ｇ）、ソース（ｓ）およびドレイン（ｄ）を有し、ドレイン（ｄ）およびソース（ｓ）により前記第１電気デバイス（１２、１４）と並列に接続された、前記第１電気デバイス（１２、１４）を制御するための、少なくとも１つの半導体スイッチ（２２、２４）と、
半導体スイッチ（２２、２４）に第１制御信号を供給すると共に、第２電気デバイス（１４、１６）に第２制御信号を供給するように構成された制御ユニット（３０）と、を備え、
前記第２電気デバイス（１４、１６）は、回路装置を使用する際の電流の方向において、前記第１電気デバイス（１２、１４）および前記半導体スイッチ（２２、２４）の下流側に位置し、
少なくとも１つの電気部品（４０、４２、５０、５２）が、ゲート（ｇ）とソース（ｄ）との間に設けられており、この電気部品を通して電流（Ｉ1、Ｉ2）が送られるとき、この電気部品の両端間に電圧差が発生し、
更に第１制御信号は、前記ゲート（ｇ）および前記電気部品（４０、４２、５０、５２）への第１制御電流信号（Ｉ1）を含み、
第１制御電流信号（Ｉ1）は、実質的に前記電流（Ｉ）に付加され、増加した電流（Ｉ＋Ｉ1）を供給し、
制御ユニット（３０）は、付加された第１制御電流（Ｉ1）の影響を補正するように、第１制御信号に応じて第２制御信号を適応させるように構成されている回路装置。
【請求項２】
半導体スイッチ（２２、２４、２６）が、絶縁ゲートトランジスタスイッチからなる、請求項１記載の回路装置。
【請求項３】
絶縁ゲートトランジスタ（２２、２４、２６；４４、５４）スイッチは、ＪＦＥＴまたはＭＯＳＦＥＴを含む、請求項２記載の回路装置。
【請求項４】
電気部品は、抵抗器（４２、５２）を含む、請求項１乃至３のいずれか１項に記載の回路装置。
【請求項５】
前記抵抗は、０.５〜５００ｋΩの値、好ましくは１〜１００ｋΩの値を有する、請求項４記載の回路装置。
【請求項６】
第２電気デバイス（１４、１６）は、前記第２電気デバイス（１４）を制御するための追加絶縁ゲート半導体スイッチ（５４）を備え、このスイッチは少なくともゲート（ｇ）、ソース（ｓ）およびドレイン（ｄ）を備え、ドレイン（ｄ）およびソース（ｓ）により前記第２電気デバイス（１４）と並列に接続されている、請求項１乃至５のいずれか１項に記載の回路装置。
【請求項７】
第１および／または第２電気デバイスは、ＬＥＤ（１２、１４）を備える、請求項１乃至６のいずれか１項に記載の回路装置。
【請求項８】
第１および／または第２制御信号は、あるデューティサイクルを有するパルス幅変調された電流信号からなる、請求項１乃至７のいずれか１項に記載の回路装置。
【請求項９】
第２制御信号のデューティサイクルは、第１制御信号に依存する、請求項８記載の回路装置。
【請求項１０】
直列に接続された複数の第１および第２電気デバイス（１２、１４、１６）と、複数の第１および第２電気デバイス（１２、１４、１６）のうちの１つ以上と各々並列に接続された複数の半導体スイッチ（２２、２４、２６）と、を備え、
制御ユニット（３０）は、半導体スイッチの各々にそれぞれ制御信号を供給するように構成されており、各制御信号は、前記電流（Ｉ）に付加される制御電流信号を含み、
制御ユニット（３０）は、個々の半導体スイッチ（２４、２６）の上流側にあるすべての半導体スイッチ（２２、２４）に対するそれぞれの制御信号のすべてに依存して、付加された制御電流信号の影響を補正するように、各個々の半導体スイッチ（２４、２６）のそれぞれの制御信号を適応させるように構成されている、請求項１乃至９のいずれか１項に記載の回路装置。
【請求項１１】
直列に接続された第１、第２および第３電気デバイス（１２、１４、１６）を備え、電気デバイスの各々は、それぞれこれらデバイスに対して並列に接続された第１、第２および第３半導体スイッチ（２２、２４、２６）を備え、前記第１、第２および第３半導体スイッチは、制御ユニット（３０）からそれぞれの第１、第２および第３制御信号を受け取り、
第１制御信号は、第１制御電流信号（Ｉ1）を含み、この第１制御電流信号（Ｉ1）は実質的に前記電流（Ｉ）に付加され、増加した電流（Ｉ＋Ｉ1）を供給し、
第２制御信号は、第２制御電流信号（Ｉ2）を含み、この第２制御電流信号（Ｉ2）は実質的に前記電流（Ｉ）に付加され、増加した電流（Ｉ＋Ｉ2）を供給し、
制御ユニット（３０）は、付加された第１制御電流（Ｉ1）の影響を補正するように、第１制御信号に応じて第２制御信号を適応させるように構成され、
制御ユニット（３０）は、付加された第２制御電流（Ｉ2）の影響を補正するように、第２制御信号に応じて第３制御信号を適応させるように構成されている、請求項１乃至１０のいずれか１項に記載の回路装置。
【請求項１２】
回路装置（１）を駆動する方法であって、
回路装置が、少なくとも１つの第１電気デバイス（１２）およびこれと直列に接続された少なくとも１つの第２電気デバイス（１４、１６）を備えており、第１電気デバイス（１２）が半導体スイッチ（２２；４４）により制御され、半導体スイッチが、少なくともゲート（ｇ）、ソース（ｓ）およびドレイン（ｄ）を有し、ドレインおよびソースにより、前記第１電気デバイス（１２）と並列に接続され、回路装置を使用する際の電流（Ｉ）の方向において、前記第２電気デバイス（１４、１６）が前記第１電気デバイス（１２）および前記半導体スイッチ（２２、２４）の下流側に位置するように構成されており、
前記方法は、
半導体スイッチ（２２；４４）を切り換える第１制御信号を前記ゲート（ｇ）と前記ソース（ｓ）との間に供給して、第１電気デバイス（１２）を制御するステップを備え、
第１制御信号は、第１制御電流信号（Ｉ1）を含み、第１制御電流信号（Ｉ1）は、実質的に前記電流（Ｉ）に付加され、増加した電流（Ｉ＋Ｉ1）を供給し、
更に、第２制御信号を供給して、前記第２電気デバイス（１４、１６）を制御するステップを備え、
第２制御信号は、付加された第１制御電流（Ｉ1）の影響を補正するように、第１制御信号に応じて決定される、回路装置の駆動方法。
【請求項１３】
回路装置が、請求項１乃至１０のいずれか１項に記載の回路装置（１）である、請求項１２記載の方法。
【請求項１４】
第１制御信号（Ｉ1）を供給するステップは、ゲート（ｇ）とソース（ｓ）との間に抵抗要素（４２、５２）を設けて、この抵抗要素（４２、５２）を通して電流信号を供給することを含み、
電流信号（Ｉ1）の値に応じて第２制御信号（Ｉ2）を決定する、請求項１２または１３記載の方法。
【請求項１５】
直列に接続された複数の第１および第２電気デバイスだけでなく、これら複数の第１および第２電気デバイスのうちの１つ以上と各々並列に接続されている複数の半導体スイッチが設けられており、各半導体スイッチはそれぞれの制御信号を受け取り、各制御信号は、前記電流（Ｉ）に付加される制御電流信号を含み、
各個々の半導体スイッチ（１４、１６）のそれぞれの制御信号は、付加された制御電流信号の影響を補正するように、前記個々の半導体スイッチ（１４、１６）の上流側のすべての半導体スイッチ（１２）に対するそれぞれの制御信号のすべてに応じて決定される、請求項１２乃至１４のいずれか１項に記載の方法。
【国際調査報告】
2009515405.tif 000006
2009515405.tif 000007
2009515405.tif 000008