(57)【要約】  光源（１０２）を駆動する装置（１０１）が開示される。この装置は、第１のスイッチ、第１のスイッチコントローラ及びコンパレータを含む第１のフライバックＡＣ／ＤＣコンバータ段（１０３）と、第２のスイッチ及び第２のスイッチコントローラを含む第２のフライバックＡＣ／ＤＣコンバータ段（１０４）とを有し、第２のフライバックＡＣ／ＤＣコンバータ段は、第１のフライバックＡＣ／ＤＣコンバータ段と並列に電気接続されている。
2013538425.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
光源を駆動する装置であって、前記装置は、
第１のスイッチ、第１のスイッチコントローラ及びコンパレータを含む第１のフライバック交流電流‐直流電流（ＡＣ／ＤＣ）コンバータ段と、
第２のスイッチ及び第２のスイッチコントローラを含む第２のフライバックＡＣ／ＤＣコンバータ段とを有し、前記第２のフライバックＡＣ／ＤＣコンバータ段は、前記第１のフライバックＡＣ／ＤＣコンバータ段と並列に電気接続されている、装置。
【請求項２】
前記第１のスイッチは、第１の金属酸化物半導体電界効果トランジスタ（ＭＯＳＦＥＴ）から成る、請求項１記載の装置。
【請求項３】
前記第２のスイッチは、第２のＭＯＳＦＥＴから成る、請求項１記載の装置。
【請求項４】
前記第１のスイッチコントローラは、力率制御器（ＰＦＣ）から成る、請求項１記載の装置。
【請求項５】
前記第２のスイッチコントローラは、ゲートコントローラから成る、請求項３記載の装置。
【請求項６】
前記ＰＦＣコントローラは、出力電力に関するしきい値制限データを備えたメモリを有する、請求項４記載の装置。
【請求項７】
第３のスイッチ及び第３のスイッチコントローラを含む第３のフライバックＡＣ／ＤＣコンバータ段を更に有し、前記第３のフライバックＡＣ／ＤＣコンバータ段は、前記第１のフライバックＡＣ／ＤＣコンバータ段及び前記第２のフライバックＡＣ／ＤＣコンバータ段と並列に電気接続されている、請求項１記載の装置。
【請求項８】
第４のスイッチ及び第４のスイッチコントローラを含む第４のフライバックＡＣ／ＤＣコンバータ段を更に有し、前記第４のフライバックＡＣ／ＤＣコンバータ段は、前記第１のフライバックＡＣ／ＤＣコンバータ段、前記第２のフライバックＡＣ／ＤＣコンバータ段及び前記第３のフライバックＡＣ／ＤＣコンバータ段と並列に電気接続されている、請求項７記載の装置。
【請求項９】
前記第３のスイッチは、第３のＭＯＳＦＥＴから成り、前記第３のスイッチコントローラは、ゲートコントローラから成る、請求項７記載の装置。
【請求項１０】
前記第４のスイッチは、第４のＭＯＳＦＥＴから成り、前記第４のスイッチコントローラは、ゲートコントローラから成る、請求項８記載の装置。
【請求項１１】
光源を駆動する方法であって、前記方法は、
第１のフライバックＡＣ／ＤＣコンバート段のセンス抵抗器にかかる電圧を検出するステップと、
前記電圧をしきい値電圧と比較するステップと、
前記電圧が前記しきい値電圧よりも高い場合、第２のフライバックＡＣ／ＤＣコンバータ段を使用可能にするステップとを有する、方法。
【請求項１２】
前記第２のＡＣ／ＤＣコンバータ段の使用可能後、前記電圧が前記しきい値電圧よりも高い場合、第３のフライバックＡＣ／ＤＣコンバータ段を使用可能にするステップを更に有する、請求項１１記載の方法。
【請求項１３】
前記第３のＡＣ／ＤＣコンバータ段の使用可能後、前記電圧が前記しきい値電圧よりも高い場合、第４のフライバックＡＣ／ＤＣコンバータ段を使用可能にするステップを更に有する、請求項１２記載の方法。
【請求項１４】
前記電圧が前記しきい値電圧よりも低い場合、前記第２のＡＣ／ＤＣコンバータ段を使用可能にしないステップを更に有する、請求項１１記載の方法。
【請求項１５】
前記第４のフライバックＡＣ／ＤＣコンバータ段を使用可能にした後、前記センス抵抗器にかかる電圧を検出し、前記電圧が前記しきい値電圧よりも低い場合、前記第４のフライバックＡＣ／ＤＣコンバータ段を使用不能にするステップを更に有する、請求項１３記載の方法。
【請求項１６】
前記第４のフライバックＡＣ／ＤＣコンバータ段を使用不能にした後、前記センス抵抗器にかかる電圧を検出し、前記電圧が前記しきい値電圧よりも低い場合、前記第３のフライバックＡＣ／ＤＣコンバータ段を使用不能にするステップを更に有する、請求項１５記載の方法。
【請求項１７】
前記第３のフライバックＡＣ／ＤＣコンバータ段を使用不能にした後、前記センス抵抗器にかかる電圧を検出し、前記電圧が前記しきい値電圧よりも低い場合、前記第２のフライバックＡＣ／ＤＣコンバータ段を使用不能にするステップを更に有する、請求項１５記載の方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、一般に、ＬＥＤを駆動する電力制御装置に関する。特に、本明細書において開示される種々の本発明の方法及び装置は、並列フライバックコンバータを有するＬＥＤ用のドライバ又は駆動回路に関する。
【背景技術】
【０００２】
ディジタル照明技術、即ち半導体光源を利用した照明、例えば発光ダイオード（ＬＥＤ）は、伝統的な蛍光灯、ＨＩＤランプ及び白熱灯の有効な代替手段を提供する。ＬＥＤの機能的な利点及び利点としては、エネルギー変換及び光学的効率が高いこと、耐久性があること、経常費が安いこと及びその他多くのことが挙げられる。ＬＥＤ技術の近年における技術進歩により、多くの用途において種々の照明効果を実現可能にする効率的で且つ頑丈なフルスペクトル光源が提供された。これら光源を具体化した照明器具の中には、例えば米国特許第６，０１６，０３８号明細書及び同第６，２１１，６２６号明細書に詳細に説明されているように、互いに異なる色、例えば赤色、緑色及び青色を生じさせることができる１つ又は２つ以上のＬＥＤ並びに種々の色及び変色照明効果を生じさせるためにＬＥＤの出力を別個独立に制御するプロセッサを含む照明モジュールを備えるものがある。
【０００３】
例えばＬＥＤのような光源を駆動する際に交流電流‐直流電流（ＡＣ／ＤＣ）変換を行うフライバックコンバータを用いるのが良い。公知のフライバックコンバータの１つは、フライバック変成器、金属酸化物半導体電界効果トランジスタ（ＭＯＳＦＥＴ）及びスナバ回路を含む。多大な出力電力要件のために、公知のフライバックコンバータは、電圧及び電流定格の高いＭＯＳＦＥＴを必要とする。高い電圧及び電流定格及びかくして高い電力定格の結果として、ゲートキャパシタンスの高いＭＯＳＦＥＴが必要になる。かかるトランジスタは、比較的費用が高くつく。さらに、大電流ＭＯＳＦＥＴは、これと釣り合って高い電力要件を有する回路によって駆動されなければならない。さらに、比較的高いゲートキャパシタンスは、駆動するのが困難である。他の実際の欠点のうちで取り立てて言えば、大電力ＭＯＳＦＥＴ及び所要のドライバは、かなり費用が高くつく。
【０００４】
さらに、フライバックコンバータのフライバック変成器は、比較的低い漏れインダクタンスを示すことが有益である。フライバックコンバータの電力要件が増すにつれて、フライバック変成器の全体的サイズが増大すると共に低い漏れインダクタンスを維持することが不可能ではないとしても困難になる。加うるに、他の欠点のうちで取り立てて言えば、増大した電力取り扱い能力を備えたフライバックコンバータ用のフライバック変成器は、比較的費用が高くつくと共に物理的に大きくなる。かくして、大電力フライバック変成器は、これらのコストに加えて、追加のスペースを必要とする。
【０００５】
最後に、比較的大きな電力用途に使用するための公知のフライバックコンバータの欠点に加えて、かかるフライバックコンバータに大電力ＭＯＳＦＥＴ及び比較的大型のフライバック変成器を用いると、その結果として、比較的低い電力要件において性能が貧弱になる。特に、かかる公知のフライバックコンバータの全体的性能、インプット力率（ＰＦ）、全高調波歪み（ＴＨＤ）及び効率が小電力／軽負荷要件において低下する。これは、主として、大電力ＭＯＳＦＥＴのところにおけるスイッチングロスの増大に起因している。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００６】
【特許文献１】米国特許第６，０１６，０３８号明細書
【特許文献２】米国特許第６，２１１，６２６号明細書
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００７】
かくして、当該技術分野において、少なくとも上述の公知のフライバックＡＣ／ＤＣコンバータの欠点を解決した上で比較的広い電力範囲にわたってＬＥＤにＤＣ電力を提供するフライバックＡＣ／ＤＣコンバータ回路を採用したドライバを提供することが要望されている。
【課題を解決するための手段】
【０００８】
本明細書における開示内容は、光源（例えば、ＬＥＤ）を駆動する並列ＡＣ／ＤＣフライバックコンバータを有する本発明の方法及び装置に関する。例えば、本発明の方法及び装置は、有益には、比較的広い出力電力範囲にわたって比較的高い性能を提供しながら大きな出力電力を提供すると共に比較的小さい出力電力から比較的大きい出力電力に依然としてスケール変更可能である。有益には、これら方法及び装置では、比較的小電力ＭＯＳＦＥＴ及び比較的小型のフライバック変成器を必要とするに過ぎない。所望の出力電力は、出力電力の需要を満たすよう適当な数の並列フライバックＡＣ／ＤＣコンバータ段を選択的に使用可能にすることによって達成できる。
【０００９】
一般に、一観点では、光源を駆動する装置が開示される。この装置は、第１のスイッチ、第１のスイッチコントローラ及びコンパレータを含む第１のフライバック交流電流‐直流電流（ＡＣ／ＤＣ）コンバータ段と、第２のスイッチ及び第２のスイッチコントローラを含む第２のフライバックＡＣ／ＤＣコンバータ段とを有し、第２のフライバックＡＣ／ＤＣコンバータ段は、第１のフライバックＡＣ／ＤＣコンバータ段と並列に電気接続されている。
【００１０】
一般に、別の観点では、光源を駆動する方法が開示される。この方法は、第１のフライバックＡＣ／ＤＣコンバート段のセンス抵抗器にかかる電圧を検出するステップと、電圧をしきい値電圧と比較するステップと、電圧がしきい値電圧よりも高い場合、第２のフライバックＡＣ／ＤＣコンバータ段を使用可能にするステップとを有する。
【００１１】
幾つかの実施例では、この装置は、第３のスイッチ及び第３のスイッチコントローラを含む第３のフライバックＡＣ／ＤＣコンバータ段を更に有する。第３のフライバックＡＣ／ＤＣコンバータ段は、第１のフライバックＡＣ／ＤＣコンバータ段及び第２のフライバックＡＣ／ＤＣコンバータ段と並列に電気接続されている。この装置は、第４のスイッチ及び第４のスイッチコントローラを含む第４のフライバックＡＣ／ＤＣコンバータ段を更に有する。第４のフライバックＡＣ／ＤＣコンバータ段は、第１のフライバックＡＣ／ＤＣコンバータ段、第２のフライバックＡＣ／ＤＣコンバータ段及び第３のフライバックＡＣ／ＤＣコンバータ段と並列に電気接続されている。
【００１２】
一実施形態では、この方法は、第２のＡＣ／ＤＣコンバータ段の使用可能後、電圧がしきい値電圧よりも高い場合、第３のフライバックＡＣ／ＤＣコンバータ段を使用可能にするステップを有する。
【００１３】
一実施形態では、この方法は、第３のＡＣ／ＤＣコンバータ段の使用可能後、電圧がしきい値電圧よりも高い場合、第４のフライバックＡＣ／ＤＣコンバータ段を使用可能にするステップを有する。
【００１４】
一実施形態では、この方法は、電圧がしきい値電圧よりも低い場合、第２のＡＣ／ＤＣコンバータ段を使用可能にしないステップを有する。
【００１５】
一実施形態では、この方法は、第４のフライバックＡＣ／ＤＣコンバータ段を使用可能にした後、センス抵抗器にかかる電圧を検出するステップ及び電圧がしきい値電圧よりも低い場合、第４のフライバックＡＣ／ＤＣコンバータ段を使用不能にするステップを更に有する。
【００１６】
一実施形態では、この方法は、第４のフライバックＡＣ／ＤＣコンバータ段を使用不能にした後、センス抵抗器にかかる電圧を検出するステップ及び電圧がしきい値電圧よりも低い場合、第３のフライバックＡＣ／ＤＣコンバータ段を使用不能にするステップを更に有する。
【００１７】
一実施形態では、この方法は、第３のフライバックＡＣ／ＤＣコンバータ段を使用不能にした後、センス抵抗器にかかる電圧を検出するステップ及び電圧がしきい値電圧よりも低い場合、第２のフライバックＡＣ／ＤＣコンバータ段を使用不能にするステップを更に有する。
【００１８】
本発明の目的上、本明細書に用いられる“ＬＥＤ”という用語は、任意のエレクトロルミネッセンスダイオード又は電気信号に応答して放射線を発生させることができる他形式のキャリヤ注入／接合利用システムを含むものと理解されるべきである。かくして、ＬＥＤという用語は、電流に応答して光を放出する種々の半導体型構造体、光放出ポリマー、有機発光ダイオード（ＯＬＥＤ）、エレクトロルミネッセンスストリップ等を含むが、これらには限定されない。特に、ＬＥＤという用語は、赤外線スペクトル、紫外線スペクトル及び種々の可視光スペクトルの部分（一般に、約４００ナノメートルから約７００ナノメートルまでの放射線波長を含む）のうちの１つ又は２つ以上の放射線を発生させるよう構成されているあらゆる形式の発光ダイオード（半導体及び有機発光ダイオードを含む）を意味している。ＬＥＤの幾つかの例としては、種々の形式の赤外線ＬＥＤ、紫外線ＬＥＤ、赤色ＬＥＤ、青色ＬＥＤ、緑色ＬＥＤ、黄色ＬＥＤ、琥珀（アンバー）色ＬＥＤ、橙色ＬＥＤ及び白色ＬＥＤ（以下に更に説明する）が挙げられるが、これらには限定されない。また、ＬＥＤは、所与のスペクトルの場合（例えば、狭い帯域幅、広い帯域幅）種々の帯域幅（例えば、半値全幅、即ちＦＷＨＭ）及び所与の一般的色分類（general color categorization）内の様々な主波長を有する放射線を発生させるよう構成されると共に／或いは制御されるのが良いことが理解されるべきである。
【００１９】
例えば、本質的に白色光を発生させるよう構成されたＬＥＤ（例えば、ＬＥＤ白色照明器具）の一具体化例は、本質的に白色光生じさせるよう組み合わせ状態で混色するエレクトロルミネッセンスの種々のスペクトルをそれぞれ放出する多くのダイ（die）を含む場合がある。別の具体化例では、ＬＥＤ白色照明器具は、第１のスペクトルを有するエレクトロルミネッセンスを別の第２のスペクトルに変換する蛍光物質と関連する場合がある。
【００２０】
また、ＬＥＤという用語は、ＬＥＤの物理的及び／又は電気的パッケージのタイプを制限しないということは理解されるべきである。例えば、上述したように、ＬＥＤは、放射線の種々のスペクトルをそれぞれ放出するよう構成された多数のダイ（例えば、個々に制御可能であっても良く又はそうでなくても良い）を有する単一の発光デバイスを意味する場合がある。また、ＬＥＤは、ＬＥＤの一体部分と考えられる蛍光体と関連する場合がある（例えば、幾つかの形式の白色ＬＥＤ）。
【００２１】
「光源」という用語は、種々の放射線源のうちの任意の１つ又は２つ以上を意味するものと理解されるべきであり、かかる放射線源としては、ＬＥＤ型光源（上述のＬＥＤを１つ又は２つ以上含む）、白熱光源（例えば、フィラメントランプ、ハロゲンランプ）、蛍光源、燐光源、高輝度放電光源（例えば、ナトリウム蒸気、水銀蒸気及びメタルハライドランプ）、レーザ、他形式のエレクトロルミネッセンス源、パイロルミネッセンス源（例えば、火炎）、キャンドルルミネッセンス源（例えば、ガスマントル、炭素アーク放射線源）、フォトルミネッセンス源（例えば、気体放電光源）、エレクトロニックサチエーション（electronic satiation）を用いた陰極ルミネッセンス源、ガルバノルミネッセンス源、クリスタロルミネッセンス源、カイネルミネッセンス源、熱ルミネッセンス源、摩擦ルミネッセンス源、音ルミネッセンス源、放射線ルミネッセンス源及び発光ポリマーが挙げられるが、これらには限定されない。
【００２２】
所与の光源が可視スペクトルの範囲内、可視スペクトルの範囲外又はこれらの組み合わせの範囲にある電磁波又は電磁放射線を発生させるよう構成されているのが良い。それ故、「光」と「放射線」は、本明細書では区別なく用いられる。加うるに、光源は、一体形コンポーネントとして１つ又は２つ以上のフィルタ（例えば、カラーフィルタ）、レンズ又は他の光学部品を含むのが良い。また、理解されるべきこととして、光源は、種々の用途向きに構成されているのが良いことが理解されるべきであり、かかる用途としては、指示、表示及び／又は照明が挙げられるが、これらには限定されない。「照明源」は、特に、内部空間又は外部空間を効果的に照明するのに十分な強度を有する放射線を発生させるよう構成された光源である。本発明との関連において、「十分な強度」という表現は、周囲又は環境照明（即ち、間接的に知覚可能であり、例えば全体的に又は部分的に知覚される前に種々の介在する表面のうちの１つ又は２つ以上で反射される場合がある光）をもたらすのに十分な空間又は環境内で生じる可視スペクトルの放射パワーを意味している（単位「ルーメン」は、放射パワー又は「光束」の用語で光源からあらゆる方向に出力される全光を表すために採用されている場合が多い）。
【００２３】
「照明器具」という用語は、本明細書において、特定のフォームファクタ、組立体又はパッケージの状態で１つ又は２つ以上の照明ユニットの具体化例又は構成例を意味するために用いられている。「照明ユニット」という用語は、本明細書において、同一又は異なる形式の１つ又は２つ以上の光源を含む装置を意味するために用いられている。所与の照明ユニットは、光源のための種々の取り付け装置、エンクロージャ／ハウジング装置及び形状体及び／又は電気的及び機械的接続構成のうちの任意の１つを有することができる。加うるに、所与の照明ユニットは、オプションとして、光源の動作に関連した種々の他のコンポーネント（例えば、制御回路）と関連していても良い（例えば、かかる種々の他のコンポーネントを含み、これらに結合されると共に／或いはこれらと一緒に包装される）。「ＬＥＤ型照明ユニット」という用語は、上述した１つ又は２つ以上のＬＥＤ型光源を含む照明ユニットを単独で又は他の非ＬＥＤ型光源と組み合わせた状態を意味している。「マルチチャンネル」照明ユニットは、放射線の種々のスペクトルをそれぞれ発生させるよう構成された少なくとも２つの光源を含むＬＥＤ型又は非ＬＥＤ型照明ユニットを意味しており、この場合、異なる光源スペクトルは各々、マルチチャンネル照明ユニットの「チャンネル」と呼ばれる場合がある。
【００２４】
「コントローラ」という用語は、本明細書においては、一般に、１つ又は２つ以上の光源の動作に関連した種々の装置を説明するために用いられている。コントローラは、本明細書において説明する種々の機能を実行する多くの仕方で（例えば、専用ハードウェアによって）具体化可能である。「プロセッサ」は、本明細書において説明する種々の機能を実行するソフトウェア（例えば、マイクロコード）を用いてプログラム可能な１つ又は２つ以上のマイクロプロセッサを採用したコントローラの一例である。コントローラは、プロセッサを用いて又は用いないで具体化可能であり、コントローラは又、幾つかの機能を実行する専用ハードウェアと別の機能を実行するプロセッサ（例えば、１つ又は２つ以上のプログラムされたマイクロプロセッサ及び関連回路）の組み合わせとして具体化できる。本発明の種々の実施形態において採用できるコントローラコンポーネントの例としては、従来型マイクロプロセッサ、特定用途向け集積回路（ＡＳＩＣ）及びフィールドプログラマブルゲートアレイ（ＦＰＧＡ）が挙げられるがこれらには限定されない。或る特定の実施形態では、力率制御器（ＰＦＣ）は、複数個フライバックＡＣ／ＤＣコンバータ段を制御するよう実行される。
【００２５】
種々の具体化例では、プロセッサ及び／又はコントローラは、１つ又は２つ以上の記憶媒体（本明細書では、総称して「メモリ」と称し、例えば、揮発性及び不揮発性コンピュータメモリ、例えば読み取り書き込み記憶装置（ＲＡＭ）、読み取り専用記憶装置（ＲＯＭ）、プログラム可能読み取り専用記憶装置（ＰＲＯＭ）、電気的プログラム可能読み取り専用記憶装置（ＥＰＲＯＭ）、電気的消去及びプログラム可能読み取り専用記憶装置（ＥＥＰＲＯＭ）、ユニバーサルシリアルバス（ＵＳＢ）、ドライブ、フロッピー（登録商標）ディスク、コンパクトディスク、光ディスク、磁気テープ等）と関連可能である。幾つかの具体化例では、記憶媒体は、１つ又は２つ以上のプロセッサ及び／又はコントローラで、実行時に、本明細書において説明する機能のうちの少なくとも幾つかを実行する１つ又は２つ以上のプログラムでコード化可能である。種々の記憶媒体をプロセッサ又はコントローラ内に固定することができ又はこれら記憶媒体に記憶された１つ又は２つ以上のプログラムをプロセッサ又はコントローラにロードして本明細書において説明する本発明の種々の観点を実施するよう可搬式である。「プログラム」又は「コンピュータプログラム」は、本明細書においては、１つ又は２つ以上のプロセッサ又はコントローラをプログラムするよう採用可能な任意形式のコンピュータコード（例えば、ソフトウェア又はマイクロコード）を意味するよう一般的な意味で用いられている。
【００２６】
上述の技術的思想と以下に詳細に説明する追加の技術的思想（かかる技術的思想は、相互に整合性がない訳ではないということを条件とする）の組み合わせは、本明細書において開示する本発明の要部であると考えられることは理解されるべきである。特に、本明細書の最後に見える特許請求の範囲に記載された本発明の要旨の全ての組み合わせは、本明細書において開示する本発明の要旨の一部であると考えられる。また、参照により引用されて本発明の一部をなす任意の開示内容にも見える場合のある本明細書において明示して採用されている用語には、本明細書において開示された特定の技術的思想と最も一致した意味が与えられるべきであることは理解されるべきである。
【００２７】
図中、同一の参照符号は、一般に、種々の図全体を通じて同一又は類似の部分を示している。また、図面は、必ずしも、縮尺通りにはなっておらず、それどころか、一般に、本発明の原理を説明する際には強調がなされている。
【図面の簡単な説明】
【００２８】
【図１】例示の実施形態としての照明システムの単純化された概略ブロック図である。
【図２】例示の実施形態に従って所望の出力電力をもたらすようフライバックＡＣ／ＤＣコンバータ段を使用可能にしたり使用不能にしたりする概念図である。
【図３−Ｉ】例示の実施形態に従って並列フライバックコンバータ段を有するドライバの単純化された略図である。
【図３−ＩＩ】例示の実施形態に従って並列フライバックコンバータ段を有するドライバの単純化された略図である。
【図４】例示の実施形態に従って出力電力と時間との関係を表すグラフ図、フィードバック電圧と時間の関係を表すグラフ図、センス抵抗器にかかる平均センス（検出）電圧と時間の関係を表すグラフ図、第２のＭＯＳＦＥＴにかかるゲート‐ソース電圧（Ｖgs）と時間の関係を表すグラフ図、第３のＭＯＳＦＥＴにかかるＶgsと時間の関係を表すグラフ図及び第４のＭＯＳＦＥＴにかかるＶgsと時間の関係を表すグラフ図である。
【図５】例示の実施形態に従って出力電力と時間との関係を表すグラフ図、フィードバック電圧と時間の関係を表すグラフ図、センス抵抗器にかかる平均センス電圧と時間の関係を表すグラフ図、第２のＭＯＳＦＥＴにかかるゲート‐ソース電圧（Ｖgs）と時間の関係を表すグラフ図、第３のＭＯＳＦＥＴにかかるＶgsと時間の関係を表すグラフ図及び第４のＭＯＳＦＥＴにかかるＶgsと時間の関係を表すグラフ図である。
【図６】例示の実施形態に従って光源を駆動する方法の流れ図である。
【発明を実施するための形態】
【００２９】
本発明の教示の完全な理解が得られるようにするために以下の詳細に説明において、発明の目的上、本発明を制限しないで、特定の細部を示す例示の実施形態について説明する。しかしながら、本明細書において開示される特定の細部から逸脱した本発明の他の実施形態は、特許請求の範囲に記載された本発明の範囲に含まれたままであることは本発明の恩恵を受ける当業者には明らかであろう。さらに、例示の実施形態の説明を不明瞭にしないようにするために周知の装置及び方法の説明が省かれている場合がある。かかる方法及び装置は、明らかに、本発明の範囲に含まれる。
【００３０】
上述したように、欠点のうちでとりわけ、公知のドライバでは、比較的大電流ＭＯＳＦＥＴ及び大型フライバック変成器が必要である。
【００３１】
本出願人は、比較的小電力要件で済むドライバを提供すると有益であることを認識すると共に理解した。有益には、例示の実施形態としてのドライバは、比較的小電力のＭＯＳＦＥＴ及び比較的小型のフライバック変成器を有する。
【００３２】
上述の内容を考慮して、本発明の種々の実施形態及び具体化例は、電気的に並列に接続された複数のフライバックＡＣ／ＤＣコンバータを有する光源（例えば、ＬＥＤ）を駆動する方法及び装置に関する。所望の出力（ＤＣ）電力は、出力電力の需要を満たすよう適当な数の並列フライバックＡＣ／ＤＣコンバータ段を選択的に使用可能にすることによって達成できる。
【００３３】
図１を参照すると、一実施形態では、照明システム１００がドライバ１０１及び光源１０２を有している。ドライバ１０１は、第１のフライバックＡＣ／ＤＣコンバータ段１０３、第２のフライバックＡＣ／ＤＣコンバータ段１０４、第３のフライバックＡＣ／ＤＣコンバータ段１０５及び第４のフライバックＡＣ／ＤＣコンバータ段１０６を有する。ＡＣ入力１０７がドライバ１０１によってＤＣ出力１０８に変換され、ＤＣ出力１０８は、光源１０２に供給される。
【００３４】
以下に詳細に説明するように、フライバックＡＣ／ＤＣコンバータ段１０３〜１０６は、互いに電気的に並列に接続されており、これらフライバックＡＣ／ＤＣコンバータ段は、光源１０１の電力／負荷要件に基づいて選択的に使用可能／使用不能にされる。光源１０２は、一例として、複数のＬＥＤを有し、これらＬＥＤは、比較的広い電力範囲にわたって動作可能である。一例を挙げると、光源１０２に供給される最小出力電力は、ほぼ０Ｗであり、光源に供給される最大出力電力は、約２００Ｗである。一般に、フライバックＡＣ／ＤＣコンバータ段１０３〜１０６は各々、約０Ｗ〜約５０Ｗの範囲の出力電力を供給するよう構成されている。本明細書において十分に説明するように、光源１０２によってより大きな電力が必要になると、より多くのフライバックＡＣ／ＤＣコンバータ段が光源１０２に、より大きな電力を供給するよう使用可能になる。同様に、光源の電力要件が減少した場合、実行可能にされるフライバックＡＣ／ＤＣコンバータ段の数を減少させる。各フライバックＡＣ／ＤＣコンバータ段の最大出力電力、出力電力範囲及びフライバックＡＣ／ＤＣコンバータ段の数は、例示であるに過ぎないことが強調される。各フライバックＡＣ／ＤＣコンバータ段の最大出力電力、出力電力範囲及びフライバックＡＣ／ＤＣコンバータ段の数は、各々、図１の例示の実施形態と関連して説明する例示の電力及び段の数よりも多くても良く、或いは少なくとも良い。
【００３５】
本明細書における説明が続くにつれてより明らかになるように、ドライバ１０１に具体化されるフライバックＡＣ／ＤＣコンバータ段の数は、光源１０２の動的動作電力範囲を定める。したがって、各フライバックＡＣ／ＤＣコンバータ段の出力電力範囲が所与の場合、電気的に並列に接続されるフライバックＡＣ／ＤＣコンバータ段の数を増減することにより最大出力電力を増減することができる。並列に接続された４つのフライバックＡＣ／ＤＣコンバータ段の具体化は、例示であるに過ぎず、ドライバ１０１は、並列に接続される４つよりも多い又は少ないフライバックＡＣ／ＤＣコンバータ段を有しても良いことが強調される。有益には、以下に十分に説明するように、複数のフライバックＡＣ／ＤＣコンバータ段を提供することにより、各フライバックＡＣ／ＤＣコンバータ段の幾つかのコンポーネント、例えばスイッチ（例えば、ＭＯＳＦＥＴ）及びフライバック変成器の電力要件が減少する。
【００３６】
図２は、例示の実施形態に従って所望の出力電力を光源に供給するようドライバ内のフライバックＡＣ／ＤＣコンバータ段を使用可能にしたり使用不能にしたりする概念図を示している。フライバックＡＣ／ＤＣコンバータ段、ドライバ及び光源は、図１の例示の実施形態と関連して上述したものであるのが良い。説明を簡単にするために、この実施例は、互いに並列に接続されたフライバックＡＣ／ＤＣコンバータ段１０３〜１０６を有し、電力を光源１０２に供給するドライバ１０１の機能を示している。この場合も又、ドライバにより駆動される光源の所望の動的電力範囲及び個々の各々のフライバックＡＣ／ＤＣコンバータ段の制限に応じて、これよりも多い又は少ない数のフライバックＡＣ／ＤＣコンバータ段を具体化できる。
【００３７】
光源１０２による電力に対する需要が増大すると、使用可能にされるフライバックＡＣ／ＤＣコンバータ段１０３〜１０６の数が増大する。フライバックＡＣ／ＤＣコンバータ段１０３〜１０６を使用可能にするプロセスが概念図の一方の側２０１のところに示されている。光源１０２による電力需要が減少すると、使用可能にされるフライバックＡＣ／ＤＣコンバータ段１０３〜１０６の数が減少する。フライバックＡＣ／ＤＣコンバータ段１０３〜１０６を使用不能にするプロセスが概念図の他方の側２０２のところに示されている。４つの段が存在するので、４つの出力電力動作レベルが存在する。上述の実施例と一致して、フライバックＡＣ／ＤＣコンバータ段１０３〜１０６の各々は、０Ｗ〜５０Ｗの出力電力を光源１０２に供給し、したがって、光源１０２に供給される動的電力範囲は、約０Ｗ〜約２００Ｗである。フライバックＡＣ／ＤＣコンバータ段１０３〜１０６は各々、所要の出力電力に基づいて稼働され、この所要の出力電力は、それぞれのしきい値によって定められる。以下に十分に説明するように、しきい値は、一例として、センス抵抗器にかかるしきい値電圧である。変形例として、センス抵抗器に流れるしきい電流をしきい値に用いても良い。この実施例では、出力電力レベルＬｅｖｅｌ１（２０３）、Ｌｅｖｅｌ２（２０４）、Ｌｅｖｅｌ３（２０５）に対応した３つのしきい値電圧レベルが存在し、これら出力電力レベルをドライバ１０１の出力電力は、比較される。
【００３８】
平均センス（検出）電圧が出力電力Ｌｅｖｅｌ１（２０３）と対応したしきい値電圧よりも低い場合、第１のフライバックＡＣ／ＤＣコンバータ段１０３だけが使用可能になり、第２、第３及び第４のフライバックＡＣ／ＤＣコンバータ１０４〜１０６は、使用不能にされる。この例示の実施例と一致して、光源１０２に供給される出力電力は、０Ｗ〜５０Ｗである。特に、所与の時点での光源の出力電力要件とは無関係に、第１のフライバックＡＣ／ＤＣコンバータ段１０３は、常時使用可能にされる。というのは、第１のフライバックＡＣ／ＤＣコンバータ段１０３は、電力を全ての出力電力レベルにわたって供給するだけでなく、電力をドライバ１０１の全てのフライバックＡＣ／ＤＣコンバータ段１０３〜１０６の動作のためのコントローラ（図１及び図２には示されていない）に供給するからである。
【００３９】
出力電力需要がＬｅｖｅｌ１（２０３）（例えば、この例示の実施例では、５０Ｗ）を超えた場合、平均センス電圧は、出力電力Ｌｅｖｅｌ１（２０３）と関連したしきい値電圧よりも高く、第１及び第２のフライバックＡＣ／ＤＣコンバータ段１０３，１０４は、使用可能にされる。第１のフライバックＡＣ／ＤＣコンバータ段１０３と第２のフライバックＡＣ／ＤＣコンバータ段１０４の両方が使用可能にされている状態で、この例示の実施例において光源１０２に供給される出力電力は、５０Ｗ〜１００Ｗである。
【００４０】
出力電力需要がＬｅｖｅｌ２（２０４）（例えば、この例示の実施例では、１００Ｗ）を超えた場合、平均センス電圧は、出力電力Ｌｅｖｅｌ２（２０４）と関連したしきい値電圧よりも高く、第１、第２及び第３のフライバックＡＣ／ＤＣコンバータ段１０３〜１０５は、使用可能にされる。第１、第２及び第３のフライバックＡＣ／ＤＣコンバータ段１０３，１０４，１０５が使用可能にされている状態では、この例示の実施例において光源１０２に供給される出力電力は、１００Ｗ〜１５０Ｗである。
【００４１】
出力電力需要がＬｅｖｅｌ３（２０５）（例えば、この例示の実施例では、１５０Ｗ）を超えた場合、平均センス電圧は、出力電力Ｌｅｖｅｌ３（２０５）と関連したしきい値電圧よりも高く、第１、第２、第３及び第４のフライバックＡＣ／ＤＣコンバータ段１０３〜１０６は、使用可能にされる。第１、第２、第３及び第４のフライバックＡＣ／ＤＣコンバータ段１０３，１０４，１０５，１０６が使用可能にされている状態では、この例示の実施例において光源１０２に供給される出力電力は、１５０Ｗ〜２００Ｗである。
【００４２】
出力電力レベル需要が減少した場合、使用可能にされるフライバックＡＣ／ＤＣコンバータ段１０３〜１０６の数は、それに対応して減少する。特に、出力電力需要がＬｅｖｅｌ３（２０５）を超えたままであれば、平均センサ電圧は、出力電力Ｌｅｖｅｌ３（２０５）と関連したしきい値電圧を超えたままであり、フライバックＡＣ／ＤＣコンバータ段１０３〜１０６のうちのどれも使用不能にされない。
【００４３】
出力電力需要がＬｅｖｅｌ３（２０５）（例えば、この例示の実施例では１５０Ｗ）未満に減少した場合、平均センス電圧は、Ｌｅｖｅｌ３（２０５）と関連したしきい値電圧よりも低く、第４のフライバックＡＣ／ＤＣコンバータ段１０６は、使用不能にされ、第１、第２及び第３のフライバックＡＣ／ＤＣコンバータ段１０３〜１０５は、使用可能な状態のままである。
【００４４】
出力電力需要がＬｅｖｅｌ２（２０４）（例えば、この例示の実施例では１００Ｗ）未満に減少した場合、平均センス電圧は、Ｌｅｖｅｌ２（２０４）と関連したしきい値電圧よりも低く、第３及び第４のフライバックＡＣ／ＤＣコンバータ段１０５，１０６は、使用不能にされ、第１及び第２のフライバックＡＣ／ＤＣコンバータ段１０３，１０４は、使用可能な状態のままである。
【００４５】
出力電力需要がＬｅｖｅｌ１（２０３）（例えば、この例示の実施例では５０Ｗ）未満に減少した場合、平均センス電圧は、Ｌｅｖｅｌ１（２０３）と関連したしきい値電圧よりも低く、第２、第３及び第４のフライバックＡＣ／ＤＣコンバータ段１０４，１０５，１０６は、使用不能にされ、第１のフライバックＡＣ／ＤＣコンバータ段１０３は、使用可能な状態のままである。上述したように、出力電力需要とは無関係に、第１のフライバックＡＣ／ＤＣコンバータ段１０３は、使用可能な状態のままである。
【００４６】
図３は、例示の実施形態に従って並列フライバックコンバータ段を有するドライバ３００の単純化された略図である。一例を挙げると、ドライバ３００は、上述のドライバ１０１として具体化されるのが良い。ドライバ１０１と同様、ドライバ３００は、電気的に互いに並列に接続された４つのフライバックＡＣ／ＤＣコンバータ段を有する。この場合も又、４つよりも多い又は少ないフライバックＡＣ／ＤＣコンバータ段を並列に接続され且つドライバ３００内に具体化して本発明の教示に一致して多い又は少ない出力電力レベルを提供できることが強調される。また、フライバックＡＣ／ＤＣコンバータ段の各々の動的出力電力範囲は、一例として、０Ｗ〜５０Ｗであり、それにより、ドライバ３００について０Ｗ〜２００Ｗの動的出力電力範囲が提供される。フライバックＡＣ／ＤＣコンバータ段の各々の動的出力電力範囲は、例示の範囲よりも狭くても良く又は広くても良い。本明細書における説明が続くにつれてより明らかになるように、各フライバックＡＣ／ＤＣコンバータ段の出力電力範囲の上限は、一般に、その或る特定のコンポーネント、例えばスイッチ及びフライバック変成器の実際の機能的範囲を含む設計上の検討事項によって制限される。しかしながら、電気的に互いに並列に接続された追加のフライバックＡＣ／ＤＣコンバータ段を設けることによってドライバ３００の最大出力電力を増大させることができる。
【００４７】
ドライバ３００は、第１のフライバックＡＣ／ＤＣコンバータ段３０１、第２のフライバックＡＣ／ＤＣコンバータ段３０２、第３のフライバックＡＣ／ＤＣコンバータ段３０３及び第４のフライバックＡＣ／ＤＣコンバータ段３０４を有し、これら段は全て、電気的に互いに並列に接続される。第１のフライバックＡＣ／ＤＣコンバータ段３０１は、コントローラ３０５を有する。第１のフライバックＡＣ／ＤＣコンバータ段３０１は、例示的にＭＯＳＦＥＴスイッチである第１のスイッチ３０６及びスイッチ３０６に接続されたセンス抵抗器（Ｒs）３０７を更に有する。一例として、ＭＯＳＦＥＴは、ｎ型ＭＯＳＦＥＴであり、センス抵抗器（Ｒs）３０７は、ドレンに接続される。ＭＯＳＦＥＴがｐ型ＭＯＳＦＥＴである場合、センス抵抗器は、ソースに接続される。いずれの場合においても、センス電圧は、多数のＡＣサイクルにわたり第１のフライバックＡＣ／ＤＣコンバータ段３０１のＭＯＳＦＥＴの平均ゲート‐ソース電圧（Ｖgs‐avg）に等しい。上記において示唆したように、しきい値電圧ではなく、しきい電流をセンス電流と比較しても良い。この例示の実施例では、センス電流は、センス抵抗器を流れ、かくして、多数のＡＣサイクルにわたり第１のフライバックＡＣ／ＤＣコンバータ段３０１のＭＯＳＦＥＴを流れる平均電流（ＩMOSFET‐avg）に等しい。特に、センス抵抗器（Ｒs）３０７の使用は、例示に過ぎず、第１のフライバックＡＣ／ＤＣコンバータ段のスイッチにかかる電圧又はこれを流れる電流を検出する当業者の知識の範囲内にある他のコンポーネントが想定される。
【００４８】
有益には、ドライバ３００の複数のフライバックＡＣ／ＤＣコンバータ段の並列接続により、第１のスイッチ３０６の電力定格は、比較的低い。例えば、０Ｗ〜５０Ｗの出力電力範囲を有する第１のフライバックＡＣ／ＤＣコンバータ段３０１のためのＭＯＳＦＥＴの使用では、ＭＯＳＦＥＴの電力定格及びキャパシタンスは、比較的低いことが必要である。一例として、第１のフライバックＡＣ／ＤＣコンバータ段３０１のＭＯＳＦＥＴは、約５００Ｖの電力定格及び５Ａの電流定格を有する。有益には、かかるＭＯＳＦＥＴのための熱的管理構造が不要である。これとは対照的に、公知のフライバックＡＣ／ＤＣコンバータは、８００Ｖの電力定格、２０Ａの電力定格及びほぼ２００Ｗに等しい出力電力を提供するための熱的管理構造を備えたＭＯＳＦＥＴを必要とする。
【００４９】
第１のフライバックＡＣ／ＤＣコンバータ段３０１は、第１のメモリ３０８及び第２のメモリ３０９を更に有する。第１のメモリ３０８は、センス抵抗器（Ｒs）３０７からの検出された電圧レベル（一定の数のサイクルにわたって平均される）を記憶し、第２のメモリ３０９は、各動作レベルについてしきい値電圧レベルを記憶する。図２の例示の実施例に続き、第２のメモリ３０９は、出力電力についてのしきい値電圧レベルＬｅｖｅｌ１（２０３）〜Ｌｅｖｅｌ３（２０５）を記憶する。以下に十分に説明するように、第２のメモリ３０９に記憶されたしきい値電圧レベルを検出された電圧レベルと比較して第２のフライバックＡＣ／ＤＣコンバータ段３０２、第３のフライバックＡＣ／ＤＣコンバータ段３０３及び第４のフライバックＡＣ／ＤＣコンバータ段３０４のうちの１つ又は２つ以上を使用可能にするか使用不可にするかを決定する。
【００５０】
一例として、コントローラ３０５は、ＰＦＣコントローラ、例えばエステイ・マイクロエレクトロニクス（ST Microelectronics）社から市販されているＬ６５６１ＰＦＣコントローラ又はＬ６５６２ＰＦＣコントローラである。第１のメモリ３０８と第２のメモリ３０９は、例示の実施形態の説明を容易にするために別々のメモリ要素として示されている。当然のことながら、第１のメモリ３０８と第２のメモリ３０９は、コントローラ３０５内にインスタンス化されても良く、或いは、ドライバ３００の他のハードウェア又はファームウェア（図示せず）内にインスタンス化されても良い。
【００５１】
第１のフライバックＡＣ／ＤＣコンバータ段３０１は、抵抗器‐キャパシタ‐ダイオード（ＲＣＤ）スナバ回路３１０及びフライバック変成器３１１を更に有する。公知のように、ＲＣＤスナバ回路３１０は、第１のフライバックＡＣ／ＤＣコンバータ段３０１の第１のスイッチ３０６のドレンに加わる電圧の昇圧速度を制御する。有益には、ドライバ３００の複数のフライバックＡＣ／ＤＣコンバータ段の並列接続により、ＲＣＤスナバ回路３１０は、比較的低い電力定格を有し、フライバック変成器３１１は、比較的小型であり且つこれに対応して低漏れインダクタンス特性を示す公知のフライバック変成器である。特に、ＲＣＤスナバ回路３１０のキャパシタ及び抵抗器は、比較的小型である。さらに、ＲＣＤスナバ回路３１０には比較的低電圧整流ダイオードが設けられる。というのは、電圧「応力」が比較的小さいからである。これとは対照的に、公知のＲＣＤスナバ回路は、比較的高電圧ダイオード（例えば、高電圧ツェナーダイオード）を必要とする。
【００５２】
第２のフライバックＡＣ／ＤＣコンバータ段３０２は、第２のスイッチ３１２を有し、この第２のスイッチも又、一例として、ＭＯＳＦＥＴである。第２のフライバックＡＣ／ＤＣコンバータ段３０２は、ゲートコントローラ３１３を更に有する。ゲートコントローラ３１３は、第１のメモリ３０８に記憶されている検出された電圧レベルを第２のメモリ３０９に記憶されている第１のしきい値電圧レベル（例えば、出力電力Ｌｅｖｅｌ１（２０３）と関連したしきい値電圧）と比較するコンパレータを有する。第２のスイッチ３１２が導通状態ではなく且つセンス電圧レベルが第１のしきい値電圧よりも高い場合、ゲートコントローラ３１３は、第２のスイッチ３１２を「オン」にし、第２のフライバックＡＣ／ＤＣコンバータ段３０２が使用可能にされる。これとは対照的に、第２のスイッチ３１２が導通状態であり、かくして第２のフライバックＡＣ／ＤＣコンバータ段３０２が使用可能であり、しかもセンス電圧が第１のしきい値電圧を下回っている場合、ゲートコントローラ３１３は、第２のスイッチ３１２を「オフ」にし、第２のフライバックＡＣ／ＤＣコンバータ段３０２は、使用不能にされる。当然のことながら、第２のスイッチ３１２が導通状態ではなく、しかもセンス電圧レベルが第１のしきい値電圧よりも低い場合、ゲートコントローラ３１３は、第２のスイッチ３１２を「オン」にはせず、第２のフライバックＡＣ／ＤＣコンバータ段３０２は、使用不能状態のままである。
【００５３】
第２のフライバックＡＣ／ＤＣコンバータ段３０２も又、ＲＣＤスナバ回路３１４及びフライバック変成器３１５を有する。ＲＣＤスナバ回路３１４及びフライバック変成器３１５は、上述のＲＣＤスナバ回路３１０及びフライバック変成器３１１と実質的に同一である。
【００５４】
第３のフライバックＡＣ／ＤＣコンバータ段３０３は、第３のスイッチ３１６を有し、この第３のスイッチも又、一例として、ＭＯＳＦＥＴである。第３のフライバックＡＣ／ＤＣコンバータ段３０３も又、ゲートコントローラ３１７を有する。ゲートコントローラ３１７は、第１のメモリ３０８に記憶されているセンス電圧レベルを第２のメモリ３０９に記憶されている第２のしきい値電圧レベル（例えば、出力電力Ｌｅｖｅｌ２（２０４）と関連したしきい値電圧）と比較するコンパレータを有する。第３のスイッチ３１６が導通状態ではなく且つセンス電圧レベルが第２のしきい値電圧よりも高い場合、ゲートコントローラ３１７は、第３のスイッチ３１６を「オン」にし、第３のフライバックＡＣ／ＤＣコンバータ段３０３が使用可能にされる。これとは対照的に、第３のスイッチ３１６が導通状態であり、かくして第３のフライバックＡＣ／ＤＣコンバータ段３０３が使用可能であり、しかもセンス電圧が第２のしきい値電圧を下回っている場合、ゲートコントローラ３１７は、第３のスイッチ３１６を「オフ」にし、第３のフライバックＡＣ／ＤＣコンバータ段３０３は、使用不能にされる。当然のことながら、第３のスイッチ３１６が導通状態ではなく、しかもセンス電圧レベルが第２のしきい値電圧よりも低い場合、ゲートコントローラ３１７は、第３のスイッチ３１６を「オン」にはせず、第３のフライバックＡＣ／ＤＣコンバータ段３０３は、使用不能状態のままである。
【００５５】
第３のフライバックＡＣ／ＤＣコンバータ段３０３も又、ＲＣＤスナバ回路３１８及びフライバック変成器３１９を有する。ＲＣＤスナバ回路３１８及びフライバック変成器３１９は、上述のＲＣＤスナバ回路３１０及びフライバック変成器３１１と実質的に同一である。
【００５６】
第４のフライバックＡＣ／ＤＣコンバータ段３０４は、第４のスイッチ３２０を有し、この第４のスイッチも又、一例として、ＭＯＳＦＥＴである。第４のフライバックＡＣ／ＤＣコンバータ段３０４も又、ゲートコントローラ３２１を有する。ゲートコントローラ３２１は、第１のメモリ３０８に記憶されているセンス電圧レベルを第２のメモリ３０９に記憶されている第３のしきい値電圧レベル（例えば、出力電力Ｌｅｖｅｌ３（２０５）と関連したしきい値電圧）と比較するコンパレータを有する。第４のスイッチ３２０が導通状態ではなく且つセンス電圧レベルが第３のしきい値電圧よりも高い場合、ゲートコントローラ３２１は、第４のスイッチ３２０を「オン」にし、第４のフライバックＡＣ／ＤＣコンバータ段３０４が使用可能にされる。これとは対照的に、第４のスイッチ３２０が導通状態であり、かくして第４のフライバックＡＣ／ＤＣコンバータ段３０４が使用可能であり、しかもセンス電圧が第３のしきい値電圧を下回っている場合、ゲートコントローラ３２１は、第４のスイッチ３２０を「オフ」にし、第４のフライバックＡＣ／ＤＣコンバータ段３０４は、使用不能にされる。当然のことながら、第４のスイッチ３２０が導通状態ではなく、しかもセンス電圧レベルが第３のしきい値電圧よりも低い場合、ゲートコントローラ３２１は、第４のスイッチ３２０を「オン」にはせず、第４のフライバックＡＣ／ＤＣコンバータ段３０４は、使用不能状態のままである。
【００５７】
第４のフライバックＡＣ／ＤＣコンバータ段３０４も又、ＲＣＤスナバ回路３２２及びフライバック変成器３２３を有する。ＲＣＤスナバ回路３２２及びフライバック変成器３２３は、上述のＲＣＤスナバ回路３１０及びフライバック変成器３１１と実質的に同一である。
【００５８】
動作原理を説明すると、以下に十分に説明するように、信号３２４を第２のメモリ３０９からゲートコントローラ３１３に送る。信号３２４は、第２のメモリ３０９に記憶されているしきい値電圧及び第１のメモリ３０８に記憶されているセンス電圧レベルを含む。ゲートコントローラ３１３は、記憶されているしきい値電圧とセンス電圧レベルを比較するようになったコンパレータを有する。この比較に基づいて、ゲートコントローラ３１３は、第２のスイッチ３１２をオン若しくはオフにし又は第２のスイッチ３１２の現在の動作状態に変化を加えない。
【００５９】
同様に、信号３２５を第２のメモリ３０９からゲートコントローラ３１７に送る。信号３２５は、第２のメモリ３０９に記憶されているしきい値電圧及び第１のメモリ３０８に記憶されているセンス電圧レベルを含む。ゲートコントローラ３１７は、記憶されているしきい値電圧とセンス電圧レベルを比較するようになったコンパレータを有する。この比較に基づいて、ゲートコントローラ３１７は、第３のスイッチ３１６をオン若しくはオフにし又は第３のスイッチ３１６の現在の動作状態に変化を加えない。
【００６０】
同様に、信号３２６を第２のメモリ３０９からゲートコントローラ３２１に送る。信号３２６は、第２のメモリ３０９に記憶されているしきい値電圧及び第１のメモリ３０８に記憶されているセンス電圧レベルを含む。ゲートコントローラ３２１は、記憶されているしきい値電圧とセンス電圧レベルを比較するようになったコンパレータを有する。この比較に基づいて、ゲートコントローラ３２１は、第４のスイッチ３２０をオン若しくはオフにし又は第４のスイッチ３２０の現在の動作状態に変化を加えない。
【００６１】
第１〜第４のフライバックＡＣ／ＤＣコンバータ段３０１〜３０４の動作により、入力ＡＣ信号３２７がブリッジ整流器３２９による初期整流後、ＤＣ出力３２８として提供される。
【００６２】
図４は、例示の実施形態に従って出力電力と時間との関係を表すグラフ図（曲線４０１）、フィードバック電圧（Ｖfb）と時間の関係を表すグラフ図（曲線４０２）、センス抵抗器にかかる平均センス電圧と時間の関係を表すグラフ図（曲線４０３）、第２のＭＯＳＦＥＴにかかるゲート‐ソース電圧（Ｖgs）と時間の関係を表すグラフ図（曲線４０４）、第３のＭＯＳＦＥＴにかかるＶgsと時間の関係を表すグラフ図（曲線４０５）及び第４のＭＯＳＦＥＴにかかるＶgsと時間の関係を表すグラフ図（曲線４０６）である。
【００６３】
曲線４０１で示されているように、出力電力は、多数のＡＣサイクルにわたり経時的に増大する。この実施例では、本明細書における説明が続くにつれてより明らかになるように、しきい値Ｖth（曲線４０３で示されている）は、４つ全てのフライバックＡＣ／ＤＣコンバータ段３０１〜３０４を使用可能にするのに必要なレベルにある。したがって、ＤＣ出力３２８のところの電力需要は、その最も高いレベルにある（例えば、図２の実施例ではレベル３（２０５））。
【００６４】
符号４０７では、多数のＡＣサイクルについて平均されたセンス抵抗器（Ｒs）３０７にかかる（及びかくして第１のスイッチ３０６にかかる）電圧であるセンス電圧は、しきい値電圧よりも高い。この作動時点では、第１のフライバックＡＣ／ＤＣコンバータ段３０１だけを稼働させる。上述したように、符号４０７のところでのセンス電圧は、しきい値電圧よりも高いので、所望の出力電圧を提供するためには追加のフライバックＡＣ／ＤＣコンバータ段を使用可能にすることが必要である。この場合、第２のメモリ３０９に記憶されているしきい値電圧を、第２のフライバックＡＣ／ＤＣコンバータ段３０２のゲートコントローラ３１３によって、第１のメモリ３０８に記憶されているセンス電圧と比較する。センス電圧がしきい値電圧よりも高いので、ＤＣ出力電力需要は、第１のフライバックＡＣ／ＤＣコンバータ段３０１単独で供給されるＤＣ出力電力需要よりも高く、ゲートコントローラ３１３は、曲線４０４において符号４０９のところに示されているように第２のフライバックＡＣ／ＤＣコンバータ段３０２を使用可能にする。この結果、曲線４０３において符号４０８のところに示されているようにセンス電圧の減少が生じる。しかしながら、符号４０８のところのセンス電圧は、しきい値電圧よりも高いままであり、したがって、出力電力を増大させながら第１及び第２のフライバックＡＣ／ＤＣコンバータ段３０１，３０２を作動させても、その結果として、しきい値電圧は、満たされず、かくして、ＤＣ出力３２８のところでの適当な出力ＤＣ電力が得られない。
【００６５】
符号４０８ではセンス電圧がしきい値電圧よりも高いままなので、第２のメモリ３０９に記憶されているしきい値電圧を第３のフライバックＡＣ／ＤＣコンバータ段３０３のゲートコントローラ３１７によって第１のメモリ３０８に記憶されているセンス電圧と比較する。センス電圧がしきい値電圧よりも依然として高いので、ＤＣ出力電力需要は、第１のフライバックＡＣ／ＤＣコンバータ段３０１及び第２のフライバックＡＣ／ＤＣコンバータ段３０２で供給されるＤＣ出力電力需要よりも高く、ゲートコントローラ３１７は、曲線４０３において符号４１０のところに示されているように第３のフライバックＡＣ／ＤＣコンバータ段３０３を使用可能にする。この結果、曲線４０３において符号４１０のところに示されているようにセンス電圧の減少が生じる。しかしながら、符号４１０のところのセンス電圧は、しきい値電圧よりも高いままであり、したがって、出力電力を増大させながら第１、第２及び第３のフライバックＡＣ／ＤＣコンバータ段３０１，３０２，３０３を作動させても、その結果として、しきい値電圧は、満たされず、かくして、ＤＣ出力３２８のところでの適当な出力ＤＣ電力が得られない。
【００６６】
符号４１０ではセンス電圧がしきい値電圧よりも高いままなので、第２のメモリ３０９に記憶されているしきい値電圧を第４のフライバックＡＣ／ＤＣコンバータ段３０４のゲートコントローラ３２１によって第１のメモリ３０８に記憶されているセンス電圧と比較する。センス電圧がしきい値電圧よりも依然として高いので、ＤＣ出力電力需要は、第１、第２及び第３のフライバックＡＣ／ＤＣコンバータ段３０１，３０２，３０３で供給されるＤＣ出力電力需要よりも高く、ゲートコントローラ３２１は、曲線４０６において符号４１２のところに示されているように第４のフライバックＡＣ／ＤＣコンバータ段３０４を使用可能にする。この結果、曲線４０３において符号４１２のところに示されているセンス電圧の減少が生じる。いまや、センス電圧は、しきい値電圧よりも僅かに低く、したがって、出力電力を増大させながら第１、第２、第３及び第４のＡＣ／ＤＣコンバータ段３０１，３０２，３０３，３０４を作動させると、その結果として、ＤＣ出力３２８のところにおけるＤＣ出力電力が需要に等しくなる。特に、符号４１４では、フィードバック電圧は、出力電力が需要に等しいことを指示するその作動点に達する。
【００６７】
図５は、例示の実施形態に従って出力電力と時間との関係を表すグラフ図（曲線５０１）、フィードバック電圧（Ｖfb）と時間の関係を表すグラフ図（曲線５０２）、センス抵抗器にかかる平均センス電圧と時間の関係を表すグラフ図（曲線５０３）、第２のＭＯＳＦＥＴにかかるゲート‐ソース電圧（Ｖgs）と時間の関係を表すグラフ図（曲線５０４）、第３のＭＯＳＦＥＴにかかるＶgsと時間の関係を表すグラフ図（曲線５０５）及び第５のＭＯＳＦＥＴにかかるＶgsと時間の関係を表すグラフ図（曲線５０６）である。
【００６８】
曲線５０１で示されているように、出力電力は、多数のＡＣサイクルにわたり経時的に減少する。この実施例では、本明細書における説明が続くにつれてより明らかになるように、しきい値Ｖth（曲線５０３で示されている）は、第１のフライバックＡＣ／ＤＣコンバータ段３０１しか使用可能にする必要のないレベルにある。したがって、ＤＣ出力３２８のところの電力需要は、その最も低いレベルにある（例えば、図２の実施例ではＬｅｖｅｌ１（２０３））。
【００６９】
符号５０７では、多数のＡＣサイクルについて平均されたセンス抵抗器（Ｒs）３０７にかかる（及びかくして第１のスイッチ３０６にかかる）電圧であるセンス電圧は、しきい値電圧よりも低い。この作動時点では、４つ全てのフライバックＡＣ／ＤＣコンバータ段３０１〜３０４は、曲線５０４〜５０６に示されているように稼働状態にある。かくして、ドライバ３００は、完全に稼働しており、図２のレベル３（２０５）を超えて動作している。上述したように、符号５０７のところでのセンス電圧は、しきい値電圧よりも低いので、所望の出力電圧を提供するためには使用可能にするフライバックＡＣ／ＤＣコンバータ段の数を少なくする必要がある。かくして、１つ又は２つ以上のフライバックＡＣ／ＤＣコンバータ段を使用不能にする必要があろう。
【００７０】
第２のメモリ３０９に記憶されているしきい値電圧を、第４のフライバックＡＣ／ＤＣコンバータ段３０４のゲートコントローラ３２１によって、第１のメモリ３０８に記憶されているセンス電圧と比較する。センス電圧は、しきい値電圧よりも低いので、ＤＣ出力電力需要は、第１〜第４のフライバックＡＣ／ＤＣコンバータ段３０１〜３０４により供給されるＤＣ出力電圧需要よりも低い。したがって、ゲートコントローラ３２１は、第４のスイッチ３２０を使用不能にし、その結果、曲線５０６において符号５０８のところに示されているように第４のフライバックＡＣ／ＤＣコンバータ段３０４を使用不能にする。この結果、曲線５０３において符号５０９のところに示されているセンス電圧の減少が生じる。しかしながら、符号５０９のところのセンス電圧は、しきい値電圧よりも低いままであり、したがって、ＤＣ出力３２８のところでの出力電力を減少させながら第４のフライバックＡＣ／ＤＣコンバータ段３０４を使用不能にしても、その結果として、しきい値電圧は満たされず、かくして、ＤＣ出力３２８のところにおける適当な出力ＤＣ電力が得られない。
【００７１】
センス電圧は、符号５０９ではしきい値電圧よりも低いままなので、第２のメモリ３０９に記憶されているしきい値電圧を、第３のフライバックＡＣ／ＤＣコンバータ段３０３のゲートコントローラ３１７によって、第１のメモリ３０８に記憶されているセンス電圧と比較する。センス電圧は、しきい値電圧よりも依然として低いので、ＤＣ出力電力需要は、第１、第２及び第３のフライバックＡＣ／ＤＣコンバータ段３０１〜３０３により供給されるＤＣ出力電圧需要よりも低く、ゲートコントローラ３１７は、第３のスイッチ３１６を使用不能にし、かくして、曲線５０５において符号５１０のところに示されているように第３のフライバックＡＣ／ＤＣコンバータ段３０３を使用不能にする。この結果、曲線５０３において符号５１１のところに示されているセンス電圧の増大が生じる。しかしながら、符号５１１のところのセンス電圧は、しきい値電圧よりも低いままであり、したがって、出力電力を減少させながら第３及び第４のフライバックＡＣ／ＤＣコンバータ段３０３，３０４を使用不能にしても、その結果として、しきい値電圧は満たされず、かくして、ＤＣ出力３２８のところにおける適当な出力ＤＣ電力が得られない。
【００７２】
センス電圧は、符号５１１ではしきい値電圧よりも低いままなので、第２のメモリ３０９に記憶されているしきい値電圧を、第３のフライバックＡＣ／ＤＣコンバータ段３０３のゲートコントローラ３１３によって、第１のメモリ３０８に記憶されているセンス電圧と比較する。センス電圧は、しきい値電圧よりも依然として低いので、ＤＣ出力電力需要は、第１及び第２のフライバックＡＣ／ＤＣコンバータ段３０１，３０２により供給されるＤＣ出力電圧需要よりも低く、ゲートコントローラ３１３は、第２のスイッチ３１２を使用不能にし、その結果、曲線５０４において符号５１２のところに示されているように第２のフライバックＡＣ／ＤＣコンバータ段３０２を使用不能にする。この結果、曲線５０３において符号５１３のところに示されているセンス電圧の減少が生じる。第２、第３及び第４のフライバックＡＣ／ＤＣコンバータ段３０２，３０３，３０４を使用不能にした結果として、センス電圧は、しきい値電圧よりも僅かに低い。したがって、ＤＣ出力３２８のところの出力ＤＣ電力は、光源の需要に適したレベルにある。特に、センス電圧は、しきい値電圧に正確に等しいと言え、これは、ＤＣ出力が光源による需要に正確に等しいことを指示している。
【００７３】
図６は、例示の実施形態に従って光源を駆動する方法６００の流れ図を示している。方法６００は、例えば図１〜図５の例示の実施形態を関連して説明したハードウェア及びソフトウェアで実施できる。図１〜図５の例示の実施形態と関連して説明した細部の多くは、ここで説明する方法に共通しており、これら細部の多くについては、一般に、例示の実施形態の説明を不明瞭にするのを避けるために繰り返さない。
【００７４】
方法６００は、符号６０１において、第１のフライバックＡＣ／ＤＣコンバータ段のセンス抵抗器にかかる電圧を検出するステップを有する。方法６００は、符号６０２のところにおいて、かかる電圧をしきい値電圧と比較するステップを有する。方法６００は、符号６０３のところにおいて、かかる電圧がしきい値電圧よりも高い場合、第２のフライバックＡＣ／ＤＣコンバータ段を使用可能にするステップを有する。
【００７５】
理解されるべきこととして、要求出力電力を提供するよう必要に応じてドライバ回路（例えばドライバ３００）のより多くのフライバックＡＣ／ＤＣコンバータ段を使用可能にするよう方法６００の実施を続行することができる。さらに、所望の出力電力を達成した後、ドライバ回路のフライバックＡＣ／ＤＣコンバータ段を使用不能にすることによって出力電力を減少させるよう方法６００を「逆に」実施することができる。
【００７６】
本発明の多くの実施形態を図示すると共に説明したが、当業者であれば、本明細書において説明した機能を実行すると共に／或いは結果及び／又は利点のうちの１つ又は２つ以上を得るための種々の他の手段及び／又は構造を容易に想到し、かかる変形例及び／又は改造例の各々は、本明細書に記載した本発明の実施形態と均等範囲に属すると考えられる。一般的に言えば、当業者であれば容易に理解されるように、本明細書において記載した全てのパラメータ、寸法、材料及び形態は、例示であり、実際のパラメータ、寸法、材料及び／又は形態は、本発明の教示が用いられる１つ又は複数の特定の用途で決まる。当業者であれば、本明細書において記載した特定の本発明の実施形態の多くの均等例を認識し又は日常的に行われる程度に過ぎない実験を用いて確かめることができよう。したがって、上述の実施形態は、例示として提供されており、本発明の実施形態は、特許請求の範囲に記載された本発明の範囲及びその均等範囲内で、具体的に説明すると共にクレーム請求した形態以外の形態で実施できることは理解されるべきである。本発明の実施形態は、本明細書において説明した個々の各々の特徴、システム、物品、材料、キット及び／又は方法に関する。加うるに、２つ又は３つ以上の特徴、システム、物品、材料、キット及び／又は方法の任意の組み合わせは、かかる特徴、システム、物品、材料、キット及び／又は方法が相互に矛盾しない限り、本発明の範囲に含まれる。
【００７７】
本明細書において定められると共に用いられている全ての定義的記載は、辞書的定義、参照により引用した文献に記載されている定義及び／又は指定用語の通常の意味に優先して用いられているものと理解されるべきである。
【００７８】
原文明細書及び原文特許請求の範囲において用いられている不定冠詞“ａ”及び“ａｎ”は、明示の別段の指定がなければ、“at least one（少なくとも１つ）”を意味するものと理解されるべきである。
【００７９】
原文明細書及び原文特許請求の範囲において用いられている“and/or”（翻訳文では、「及び／又は」としている）という語句は、このようにして結合された要素の「いずれか一方又は両方」、即ち、場合によっては連言的（conjunctively ）に存在し、場合によっては選言的（disjunctively ）に存在する要素を意味するものと理解されるべきである。「及び／又は」という語句で表された多数の要素は、同一の仕方で、即ち、このようにして結合された要素の「１つ又は２つ以上」であると解されるべきである。具体的に示されている要素と関連しているにせよ関連していないにせよいずれにせよ、他の要素がオプションとして「及び／又は」という語句により具体的に示された要素以外に存在する場合がある。かくして、非限定的な例を挙げると、例えば“comprising”（翻訳文では、「〜を有する」としている場合が多い）のような非限定的用語と関連して用いられた場合に「Ａ及び／又はＢ」という記載は、一実施形態では、Ａのみ（オプションとして、Ｂ以外の要素を含む）を意味し、別の実施形態では、Ｂのみ（オプションとして、Ａ以外の要素を含む）を意味し、更に別の実施形態では、ＡとＢの両方（オプションとして、他の要素を含む）等を意味する場合がある。
【００８０】
また、理解されるべきこととして、明示の別段の指定がなければ、２つ以上のステップ又は行為を含む特許請求の範囲に記載された任意の方法において、この方法のステップ又は行為の順序は、必ずしも、方法のステップ又は行為を記載している順序には限定されない。
【００８１】
原文特許請求の範囲並びに原文明細書において、全ての移行語句、例えば“comprising”（翻訳文では、「〜を有する」としている場合が多い）、“including”（翻訳文では、「〜を含む」としている場合が多い）、“carrying”（翻訳文では、「〜を支持している」としている場合が多い）、“having”（翻訳文では、「〜を備えている」としている場合が多い）、“containing”（翻訳文では、「〜を収容する」としている場合が多い）、“involving”（翻訳文では、「〜を包含する」としている場合が多い）、“holding”（翻訳文では、「〜を保持する」としている場合が多い）、“composed of”（翻訳文では、「〜で構成されている」としている場合が多い）等は、非限定的な意味、即ち、“including but not limited to”（翻訳文では、「〜が含まれる（挙げられる）が、これらには限定されない」としている場合が多い）という意味に理解されるべきである。
【００８２】
特許請求の範囲に括弧に入れた状態の参照番号又は他の符号は、便宜上提供されているに過ぎず、特許請求の範囲の記載された本発明を何ら制限するものではない。
【図１】
2013538425.tif 000003
【図２】
2013538425.tif 000004
【図３−Ｉ】
2013538425.tif 000005
【図３−ＩＩ】
2013538425.tif 000006
【図４】
2013538425.tif 000007
【図５】
2013538425.tif 000008
【図６】
2013538425.tif 000009
【手続補正書】
【提出日】平成25年2月26日(2013.2.26)
【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】
光源を駆動するために出力電力を供給する装置であって、前記装置は、
第１のフライバック交流電流‐直流電流（ＡＣ／ＤＣ）コンバータ段を有し、前記第１のフライバックＡＣ／ＤＣコンバータ段は、第１のスイッチ及び前記第１のフライバックＡＣ／ＤＣコンバータ段を選択的に使用可能にするために前記第１のスイッチを制御する第１のスイッチコントローラを含み、
第２のフライバックＡＣ／ＤＣコンバータ段を有し、前記第２のフライバックＡＣ／ＤＣコンバータ段は、前記出力電力の測定値をしきい値と比較するコンパレータ、第２のスイッチ及び前記コンパレータの出力に応答して前記第２のフライバックＡＣ／ＤＣコンバータ段を選択的に使用可能にするために前記第２のスイッチを制御する第２のスイッチコントローラを含み、前記第２のフライバックＡＣ／ＤＣコンバータ段は、前記第１のフライバックＡＣ／ＤＣコンバータ段と並列に電気接続されている、装置。
【請求項２】
前記第１のスイッチは、第１の金属酸化物半導体電界効果トランジスタ（ＭＯＳＦＥＴ）から成る、請求項１記載の装置。
【請求項３】
前記第２のスイッチは、第２のＭＯＳＦＥＴから成る、請求項１記載の装置。
【請求項４】
前記第１のスイッチコントローラは、力率制御器（ＰＦＣ）から成る、請求項１記載の装置。
【請求項５】
前記第２のスイッチコントローラは、ゲートコントローラから成る、請求項３記載の装置。
【請求項６】
前記ＰＦＣコントローラは、出力電力に関するしきい値制限データを備えたメモリを有する、請求項４記載の装置。
【請求項７】
第３のフライバックＡＣ／ＤＣコンバータ段を更に有し、前記第３のフライバックＡＣ／ＤＣコンバータ段は、第３のスイッチ及び前記第３のフライバックＡＣ／ＤＣコンバータ段を選択的に使用可能にするために前記第３のスイッチを制御する第３のスイッチコントローラを含み、前記第３のフライバックＡＣ／ＤＣコンバータ段は、前記第１のフライバックＡＣ／ＤＣコンバータ段及び前記第２のフライバックＡＣ／ＤＣコンバータ段と並列に電気接続されている、請求項１記載の装置。
【請求項８】
第４のフライバックＡＣ／ＤＣコンバータ段を更に有し、前記第４のフライバックＡＣ／ＤＣコンバータ段は、第４のスイッチ及び前記第４のフライバックＡＣ／ＤＣコンバータ段を選択的に使用可能にするために前記第４のスイッチを制御する第４のスイッチコントローラを含み、第４のフライバックＡＣ／ＤＣコンバータ段は、前記第１のフライバックＡＣ／ＤＣコンバータ段、前記第２のフライバックＡＣ／ＤＣコンバータ段及び前記第３のフライバックＡＣ／ＤＣコンバータ段と並列に電気接続されている、請求項７記載の装置。
【請求項９】
前記第３のスイッチは、第３のＭＯＳＦＥＴから成り、前記第３のスイッチコントローラは、ゲートコントローラから成る、請求項７記載の装置。
【請求項１０】
前記第４のスイッチは、第４のＭＯＳＦＥＴから成り、前記第４のスイッチコントローラは、ゲートコントローラから成る、請求項８記載の装置。
【請求項１１】
光源を駆動する方法であって、前記方法は、
第１のフライバックＡＣ／ＤＣコンバート段のセンス抵抗器にかかる電圧を検出するステップを有し、前記電圧は、前記光源によって要求される出力電力に対応し、
前記電圧をしきい値電圧と比較するステップを有し、
前記電圧が前記しきい値電圧よりも高い場合、第２のフライバックＡＣ／ＤＣコンバータ段を使用可能にするステップを有する、方法。
【請求項１２】
前記第２のＡＣ／ＤＣコンバータ段の使用可能後、前記電圧が前記しきい値電圧よりも高い場合、第３のフライバックＡＣ／ＤＣコンバータ段を使用可能にするステップを更に有する、請求項１１記載の方法。
【請求項１３】
前記第３のＡＣ／ＤＣコンバータ段の使用可能後、前記電圧が前記しきい値電圧よりも高い場合、第４のフライバックＡＣ／ＤＣコンバータ段を使用可能にするステップを更に有する、請求項１２記載の方法。
【請求項１４】
前記電圧が前記しきい値電圧よりも低い場合、前記第２のＡＣ／ＤＣコンバータ段を使用可能にしないステップを更に有する、請求項１１記載の方法。
【請求項１５】
前記第４のフライバックＡＣ／ＤＣコンバータ段を使用可能にした後、前記センス抵抗器にかかる電圧を検出し、前記電圧が前記しきい値電圧よりも低い場合、前記第４のフライバックＡＣ／ＤＣコンバータ段を使用不能にするステップを更に有する、請求項１３記載の方法。
【国際調査報告】
2013538425.tif 000010
2013538425.tif 000011
2013538425.tif 000012