(57)【要約】【課題】ＬＥＤ点灯装置を提供する。【解決手段】ＬＥＤ点灯装置は、整流したＡＣ電圧により駆動される複数の発光素子を含む。複数の発光素子は、複数の電流制御器を使用するマルチステージ駆動スキームにおいて柔軟にターンオンされる。少なくとも１つの電荷蓄積ユニットが、少なくとも１つの発光素子に並列に連結される。整流したＡＣ電圧が少なくとも１つの発光素子をターンオンするにはまだ不十分である場合に、少なくとも１つの電荷蓄積ユニットは、発光素子に対してエネルギーを放電し、それにより少なくとも１つの発光素子をターンオンされた状態に保持するように構成される。【選択図】図１
2015213067.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
複数の駆動ステージを有する発光ダイオード（ＬＥＤ）点灯装置であって、
第１の電流に従って光を提供するために、整流した交流（ＡＣ）電圧により駆動される第１の発光素子、
第２の電流に従って光を提供するために、前記整流したＡＣ電圧により駆動される第２の発光素子、
前記第１の発光素子に直列に連結されて、前記第１の電流が第１の値を越えないように、前記第１の電流を制御するように構成された第１の電流制御器、
前記第２の発光素子に直列に連結されて、前記第２の電流が第２の値を越えないように、前記第２の電流を制御するように構成された第２の電流制御器、
少なくとも前記第１の発光素子に並列に連結されて、前記整流したＡＣ電圧が前記第１の発光素子をターンオンするには不十分である場合に、前記第１の発光素子に対してエネルギーを放電し、それにより前記第１の発光素子をターンオンされた状態に保持するように構成された第１の電荷蓄積ユニット、そして
第３の電流を伝導するように構成され、前記第１の発光素子と前記第１の電流制御器との間に連結された第１端及び第２の電流制御器に連結された第２端を有する第１の経路制御器を含む、
第１の駆動ステージと、
前記第１の駆動ステージに直列に連結されて、第４の電流を伝導し、そして前記第４の電流が第３の値を越えないように、前記第４の電流を制御するように構成された第３の電流制御器を含む第２の駆動ステージとを備える、ＬＥＤ点灯装置。
【請求項２】
前記第１の電荷蓄積ユニットが、前記整流したＡＣ電圧が前記第１の発光素子をターンオンするのに十分になると、前記第１の発光素子に対して前記エネルギーを放電するのを止めて、前記整流したＡＣ電圧によって充電され始めるように更に構成される、請求項１に記載のＬＥＤ点灯装置。
【請求項３】
前記第２の発光素子に並列に連結されて、前記整流したＡＣ電圧が前記第２の発光素子をターンオンするには不十分である場合に、前記第２の発光素子に対してエネルギーを放電し、それにより前記第２の発光素子をターンオンされた状態に保持するように構成された第２の電荷蓄積ユニットを更に備える、請求項１に記載のＬＥＤ点灯装置。
【請求項４】
前記整流したＡＣ電圧と前記第１の駆動ステージとの間に連結されるとともに、光を提供するために、前記整流したＡＣ電圧により駆動される第３の発光素子であって、前記第１の電荷蓄積ユニットが、前記第１の発光素子及び前記第３の発光素子に並列に連結されて、前記整流したＡＣ電圧が前記第１の発光素子及び前記第３の発光素子をターンオンするには不十分である場合に、前記第１の発光素子及び前記第３の発光素子に対してエネルギーを放電し、それにより前記第１の発光素子及び前記第３の発光素子をターンオンされた状態に保持するように構成される、前記第３の発光素子を含む第３の駆動ステージを更に備える、請求項１に記載のＬＥＤ点灯装置。
【請求項５】
前記第１の電荷蓄積ユニットが、前記整流したＡＣ電圧が前記第１の発光素子及び前記第３の発光素子をターンオンするのに十分になると、前記第１の発光素子及び前記第３の発光素子に対して前記エネルギーを放電するのを止めて、前記整流したＡＣ電圧によって充電され始めるように更に構成される、請求項４に記載のＬＥＤ点灯装置。
【請求項６】
前記第１の電流制御器を横断して確立された電圧が第１の電圧を越えない場合の前記整流したＡＣ電圧の上昇期間又は下降期間の間、前記第１の電流制御器が、前記第１の電流が前記第１の電流制御器を横断して確立された前記電圧とともに変化する第１のモードにおいて動作し、
前記第１の電流制御器を横断して確立された前記電圧が前記第１の電圧を越えるが、しかし第２の電圧を越えない場合の前記上昇期間の間、前記第１の電流制御器が、前記第１の電流が前記第１の値に維持される第２のモードにおいて動作し、
前記第１の電流制御器を横断して確立された前記電圧が前記第２の電圧を越える場合の前記上昇期間の間、前記第１の電流制御器が、前記第１の電流制御器がターンオフされる第３のモードで動作する、請求項１に記載のＬＥＤ点灯装置。
【請求項７】
前記第１の電流制御器を横断して確立された前記電圧が前記第２の電圧を越えるが、しかし第３の電圧を越えない場合の前記下降期間の間、前記第１の電流制御器が、前記第１の電流が前記第１の値に維持される前記第２のモードにおいて動作し、前記第３の電圧が前記第２の電圧より大きいか又は前記第２の電圧に等しい、請求項６に記載のＬＥＤ点灯装置。
【請求項８】
前記第２の電流制御器を横断して確立された電圧が第４の電圧を越えない場合の前記整流したＡＣ電圧の上昇期間又は下降期間の間、前記第２の電流制御器が、前記第２の電流が前記第２の電流制御器を横断して確立された前記電圧とともに変化する第１のモードにおいて動作し、
前記第３の電流が前記第２の値を越えない場合の前記上昇期間又は前記下降期間の間、前記第２の電流制御器が、前記第２の電流が前記第２の値に維持される第２のモードにおいて動作し、
前記第３の電流が前記第２の値を越える場合の前記上昇期間又は前記下降期間の間、前記第２の電流制御器が、前記第２の電流制御器がターンオフされる第３のモードで動作する、請求項１に記載のＬＥＤ点灯装置。
【請求項９】
前記第３の電流制御器を横断して確立された電圧が第６の電圧を越えない場合の前記整流したＡＣ電圧の上昇期間又は下降期間の間、前記第３の電流制御器が、前記第４の電流が前記第３の電流制御器を横断して確立された前記電圧とともに変化する第１のモードにおいて動作し、
前記第３の電流制御器を横断して確立された前記電圧が第６の電圧を越える場合の前記上昇期間又は前記下降期間の間、前記第３の電流制御器が、前記第４の電流が前記第３の値に維持される第２のモードにおいて動作する、請求項１に記載のＬＥＤ点灯装置。
【請求項１０】
前記第１の電流制御器が、
第５の電流を伝導するように構成された第１の調整可能電流源と、
前記第１の調整可能電流源に並列に連結されて、前記第１の電流制御器を横断して確立された電圧に従って前記第５の電流を調整するように構成された第１の検出及び制御ユニットとを含む、請求項１に記載のＬＥＤ点灯装置。
【請求項１１】
前記第１の電流制御器が、
第５の電流を伝導するように構成され、前記第１の発光素子に連結された第１端及び前記第２の発光素子に連結された第２端を備える第１の調整可能電流源と、
前記第１の調整可能電流源に直列に連結されて、前記第１の電流及び前記第２の電流に従って前記第５の電流を調整するように構成された第１の検出及び制御ユニットとを含む、請求項１に記載のＬＥＤ点灯装置。
【請求項１２】
前記第２の電流制御器が、
第６の電流を伝導するように構成された第２の調整可能電流源と、
前記第２の電流又は前記第３の電流に従って前記第６の電流を調整するように構成され、前記第１の経路制御器の前記第２端及び前記第２の調整可能電流源に連結された第１端、そして前記第２の発光素子に連結された第２端を備える第２の検出及び制御ユニットとを含む、請求項１に記載のＬＥＤ点灯装置。
【請求項１３】
前記第１の電流制御器が、
第５の電流を伝導するように構成された第１の調整可能電流源と、
前記第１の調整可能電流源に並列に連結されて、前記第１の電流制御器を横断して確立された電圧に従って前記第５の電流を調整するように構成された第１の検出及び制御ユニットとを含み、
前記第２の電流制御器が、
第６の電流を伝導するように構成された第２の調整可能電流源と、
前記第２の電流又は前記第３の電流に従って前記第６の電流を調整するように構成され、前記第１の経路制御器の前記第２端及び前記第２の調整可能電流源に連結された第１端、そして前記第２の発光素子に連結された第２端を備える第２の検出及び制御ユニットとを含む、請求項１に記載のＬＥＤ点灯装置。
【請求項１４】
前記第１の電流制御器が、
第５の電流を伝導するように構成され、前記第１の発光素子に連結された第１端及び前記第２の発光素子に連結された第２端を備える第１の調整可能電流源と、
前記第１の調整可能電流源に直列に連結されて、前記第１の電流及び前記第２の電流に従って前記第５の電流を調整するように構成された第１の検出及び制御ユニットとを含み、
前記第２の電流制御器が、
第６の電流を伝導するように構成された第２の調整可能電流源と、
前記第２の電流又は前記第３の電流に従って前記第６の電流を調整するように構成され、前記第１の経路制御器の前記第２端及び前記第２の調整可能電流源に連結された第１端、そして前記第２の発光素子に連結された第２端を備える第２の検出及び制御ユニットとを含む、請求項１に記載のＬＥＤ点灯装置。
【請求項１５】
前記第３の電流制御器が、
前記第４の電流を伝導するように構成された第３の調整可能電流源と、
前記第３の調整可能電流源に直列に連結されて、前記第４の電流に従って前記第３の調整可能電流源を制御するように構成された第３の検出及び制御ユニットとを備える、請求項１に記載のＬＥＤ点灯装置。
【請求項１６】
前記第１の経路制御器が、ダイオード、ダイオード接続電界効果トランジスタ（ＦＥＴ）、又はダイオード接続バイポーラ接合トランジスタ（ＢＪＴ）を含む、請求項１に記載のＬＥＤ点灯装置。
【請求項１７】
前記第１の経路制御器がターンオフされる場合に、前記第１の発光素子が前記第２の発光素子に並列に連結され、
前記第１の経路制御器がターンオンされる場合に、前記第１の発光素子が前記第２の発光素子に直列に連結される、請求項１に記載のＬＥＤ点灯装置。
【請求項１８】
前記第１の経路制御器がターンオフされる場合に、前記第３の電流がゼロになるとともに、前記第４の電流が前記第１の電流及び前記第２の電流の和に等しくなり、
前記第１の経路制御器がターンオンされる場合に、前記第１の電流、前記第２の電流、前記第３の電流、及び前記第４の電流が等しくなる、請求項１に記載のＬＥＤ点灯装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、複数の駆動ステージを有する発光ダイオード（ＬＥＤ）点灯装置に関し、より詳細には、フリッカ（flicker：ちらつき）及び均一性（uniformity）の問題を引き起こさずに広く効率的な動作電圧範囲を提供するための複数の駆動ステージを有するＬＥＤ点灯装置に関する。
【０００２】
この出願は、２０１３年７月１０日に出願された米国仮特許出願第61/844,438号の利益を主張する２０１４年５月２日に出願された米国非仮特許出願第14/267,916号の一部の継続出願である。本出願は、２０１４年５月１２日に出願された米国仮特許出願第61/991,627号の利益を主張する。
【背景技術】
【０００３】
整流した交流（ＡＣ）電圧により直接的に駆動されるＬＥＤ点灯装置は、所要の輝度を提供するために、通常、直列に連結された複数のＬＥＤを採用する。ＬＥＤの数が増加するにつれて、ＬＥＤ点灯装置をターンオンする（turn  on）ために、より高い順方向バイアス電圧が必要とされ、それによりＬＥＤ点灯装置の効率的な動作電圧範囲を減少させる。ＬＥＤの数が減少するにつれて、整流した電圧がその最大のレベルにある場合の大きな駆動電流がＬＥＤの信頼性に影響を与え得る。
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
ＬＥＤ点灯装置は、光束及び光度を調節するように構成される。この時間変化は、一般にフリッカ（flicker：ちらつき）と呼ばれる。知覚できるか否かに拘らず、ＬＥＤフリッカは、注意散漫、穏やかな不快感から神経の問題へ変動する、ＬＥＤフリッカの潜在的な人間への影響のために、照明業界の懸案事項であった。したがって、効率的な動作電圧範囲、信頼性、及びフリッカ現象を改善することが可能であるＬＥＤ点灯装置の必要性がある。
【課題を解決するための手段】
【０００５】
本発明は、第１の駆動ステージ及び第２の駆動ステージを有するＬＥＤ点灯装置を提供する。第１の駆動ステージは、第１の電流に従って光を提供するために、整流したＡＣ電圧により駆動される第１の発光素子、第２の電流に従って光を提供するために、整流したＡＣ電圧により駆動される第２の発光素子、第１の発光素子に直列に連結されて、第１の電流が第１の値を越えないように、第１の電流を制御するように構成された第１の電流制御器、第２の発光素子に直列に連結されて、第２の電流が第２の値を越えないように、第２の電流を制御するように構成された第２の電流制御器、少なくとも第１の発光素子に並列に連結されて、整流したＡＣ電圧が第１の発光素子をターンオンするには不十分である場合に、第１の発光素子に対してエネルギーを放電し、それにより第１の発光素子をターンオンされた状態に保持するように構成された第１の電荷蓄積ユニット、そして第３の電流を伝導するように構成され、第１の発光素子と第１の電流制御器との間に連結された第１端及び第２の電流制御器に連結された第２端を有する経路制御器を含む。第２の駆動ステージは、第１の駆動ステージに直列に連結されて、第４の電流を伝導し、そして第４の電流が第３の値を越えないように、第４の電流を制御するように構成された第３の電流制御器を含む。
【０００６】
本発明のこれらの目的及び他の目的は、様々な図表及び図面において例示される好ましい実施例の下記の詳細な説明を読んだあとで、当業者には確かに明白になるであろう。
【図面の簡単な説明】
【０００７】
【図１】本発明の実施例によるＬＥＤ点灯装置の図である。
【図２】本発明の実施例によるＬＥＤ点灯装置の図である。
【図３】本発明の実施例によるＬＥＤ点灯装置の図である。
【図４】本発明の実施例によるＬＥＤ点灯装置の図である。
【図５】本発明のＬＥＤ点灯装置における複数の駆動ステージの動作を例示する図である。
【図６】本発明のＬＥＤ点灯装置における複数の駆動ステージの動作を例示する図である。
【図７】本発明のＬＥＤ点灯装置における複数の駆動ステージの動作を例示する図である。
【図８】本発明のＬＥＤ点灯装置における複数の駆動ステージの動作を例示する図である。
【図９】本発明のＬＥＤ点灯装置における複数の駆動ステージの動作を例示する図である。
【図１０】本発明のＬＥＤ点灯装置における発光素子の電流−時間特性を例示する図である。
【図１１】本発明の実施例によるＬＥＤ点灯装置の全体の動作を例示する図である。
【図１２】ＬＥＤ点灯装置の全体の動作を例示する図である。
【図１３】本発明の他の実施例によるＬＥＤ点灯装置の図である。
【図１４】本発明の他の実施例によるＬＥＤ点灯装置の図である。
【図１５】本発明の他の実施例によるＬＥＤ点灯装置の図である。
【図１６】本発明の他の実施例によるＬＥＤ点灯装置の図である。
【発明を実施するための形態】
【０００８】
図１〜図４は、本発明の実施例によるＬＥＤ点灯装置１０１〜１０４の図である。ＬＥＤ点灯装置１０１〜１０４のそれぞれは、電源回路１１０、及び（Ｎ＋１）個の駆動ステージＳＴ１〜ＳＴＮ＋１を含む。電源回路１１０は、（Ｎ＋１）個の駆動ステージを駆動するために、正と負の期間を有するＡＣ電圧ＶＳを受け取り、ブリッジ整流器１１２を使用して負の期間におけるＡＣ電圧ＶＳの出力を変換し、それにより値が時間とともに周期的に変化する整流したＡＣ電圧ＶＡＣを提供するように構成される。別の実施例において、電源回路１１０は、あらゆるＡＣ電圧ＶＳを受け取り、ＡＣ−ＡＣコンバータを使用して電圧変換を行い、そしてブリッジ整流器１１２を使用して変換されたＡＣ電圧ＶＳを整流し、それにより値が時間とともに周期的に変化する整流したＡＣ電圧ＶＡＣを提供し得る。電源回路１１０の構成は、本発明の範囲を限定しない。
【０００９】
ＬＥＤ点灯装置１０１〜１０３において、１番目からＮ番目の駆動ステージＳＴ１〜ＳＴＮのそれぞれは、複数の発光素子、経路制御器、第１の種類の電流制御器、第２の種類の電流制御器、及びＭ個の電荷蓄積ユニットＣＨ１〜ＣＨＭを含み、ここで、Ｎは１より大きい正の整数であり、Ｍは２Ｎより小さいか又は２Ｎに等しい正の整数である。（Ｎ＋１）番目の駆動ステージＳＴＮ＋１は、第３の種類の電流制御器を含む。
【００１０】
ＬＥＤ点灯装置１０４において、１番目の駆動ステージＳＴ１は、複数の発光素子を含み、一方、２番目からＮ番目の駆動ステージＳＴ２〜ＳＴＮのそれぞれは、複数の発光素子、経路制御器、第１の種類の電流制御器、第２の種類の電流制御器、及びＭ個の電荷蓄積ユニットＣＨ１〜ＣＨＭを含み、ここで、Ｎは１より大きい正の整数であり、Ｍは２Ｎより小さいか又は２Ｎに等しい正の整数である。（Ｎ＋１）番目の駆動ステージＳＴＮ＋１は、第３の種類の電流制御器を含む。
【００１１】
各第１の種類の電流制御器は、調整可能な電流源、及び電流検出及び制御ユニットを含む。各第２の種類の電流制御器は、調整可能な電流源、及び電圧検出及び制御ユニットを含む。第３の種類の電流制御器は、調整可能な電流源、及び検出及び制御ユニットを含む。
【００１２】
実例となる目的のために、下記の記号が、明細書及び図面の至る所で、ＬＥＤ点灯装置１０１〜１０４における各素子を表すために使用される。Ａ１〜ＡＮ及びＢ１〜ＢＮは、それぞれ、対応する駆動ステージＳＴ１〜ＳＴＮにおける発光素子を表す。Ｄ１〜ＤＮは、それぞれ、対応する駆動ステージＳＴ１〜ＳＴＮにおける経路制御器を表す。ＣＣＡ１〜ＣＣＡＮは、それぞれ、対応する駆動ステージＳＴ１〜ＳＴＮにおける第１の種類の電流制御器を表す。ＣＣＢ１〜ＣＣＢＮは、それぞれ、対応する駆動ステージＳＴ１〜ＳＴＮにおける第２の種類の電流制御器を表す。ＣＣＮ＋１は、（Ｎ＋１）番目の駆動ステージＳＴＮ＋１における第３の種類の電流制御器を表す。ＩＳＡ１〜ＩＳＡＮは、それぞれ、対応する第１の種類の電流制御器ＣＣＡ１〜ＣＣＡＮにおける調整可能な電流源を表す。ＩＳＢ１〜ＩＳＢＮは、それぞれ、対応する第２の種類の電流制御器ＣＣＢ１〜ＣＣＢＮにおける調整可能な電流源を表す。ＩＳＮ＋１は、第３の種類の電流制御器ＣＣＮ＋１における調整可能な電流源を表す。ＵＮＡ１〜ＵＮＡＮは、それぞれ、対応する第１の種類の電流制御器ＣＣＡ１〜ＣＣＡＮにおける電流検出及び制御ユニットを表す。ＵＮＢ１〜ＵＮＢＮは、それぞれ、対応する第２の種類の電流制御器ＣＣＢ１〜ＣＣＢＮにおける電圧検出及び制御ユニットを表す。ＵＮＮ＋１は、（Ｎ＋１）番目の駆動ステージＳＴＮ＋１における検出及び制御ユニットを表す。
【００１３】
実例となる目的のために、下記の記号が、明細書及び図面の至る所で、ＬＥＤ点灯装置１０１〜１０４における関連した電流／電圧を表すために使用される。ＶＩＮ１〜ＶＩＮＮは、それぞれ、１番目からＮ番目の駆動ステージＳＴ１〜ＳＴＮを横断して確立された電圧を表す。ＶＡＫ１〜ＶＡＫＮは、それぞれ、対応する第１の種類の電流制御器ＣＣＡ１〜ＣＣＡＮを横断して確立された電圧を表す。ＶＢＫ１〜ＶＢＫＮは、それぞれ、対応する第２の種類の電流制御器ＣＣＢ１〜ＣＣＢＮを横断して確立された電圧を表す。ＶＣＫは、第３の種類の電流制御器ＣＣＮ＋１を横断して確立された電圧を表す。ＩＡＫ１〜ＩＡＫＮは、それぞれ、対応する第１の種類の電流制御器ＣＣＡ１〜ＣＣＡＮを通って流れる電流を表す。ＩＢＫ１〜ＩＢＫＮは、それぞれ、対応する第２の種類の電流制御器ＣＣＢ１〜ＣＣＢＮを通って流れる電流を表す。ＩＡ１〜ＩＡＮは、それぞれ、対応する発光素子Ａ１〜ＡＮを通って流れる電流を表す。ＩＢ１〜ＩＢＮは、それぞれ、対応する発光素子Ｂ１〜ＢＮを通って流れる電流を表す。ＩＤ１〜ＩＤＮは、それぞれ、対応する経路制御器Ｄ１〜ＤＮを通って流れる電流を表す。ＩＳＵＭ１〜ＩＳＵＭＮは、それぞれ、対応する駆動ステージＳＴ１〜ＳＴＮを通って流れる電流を表す。ＬＥＤ点灯装置１０１〜１０４の全体の電流は、ＩＳＵＭ（Ｎ＋１）によって表され得る。
【００１４】
ＬＥＤ点灯装置１０１〜１０３の１番目からＮ番目の駆動ステージＳＴ１〜ＳＴＮにおいて、それぞれ対応する発光素子Ａ１〜ＡＮ及び対応する調整可能な電流源ＩＳＡ１〜ＩＳＡＮに直列に連結される電流検出及び制御ユニットＵＮＡ１〜ＵＮＡＮは、それぞれ、電流ＩＡＫ１〜ＩＡＫＮに従って調整可能な電流源ＩＳＡ１〜ＩＳＡＮの値を制御（regulate：調整）するように構成される。それぞれ対応する発光素子Ｂ１〜ＢＮに直列に、そして対応する調整可能な電流源ＩＳＢ１〜ＩＳＢＮに並列に連結される電圧検出及び制御ユニットＵＮＢ１〜ＵＮＢＮは、それぞれ、電圧ＶＢＫ１〜ＶＢＫＮに従って調整可能な電流源ＩＳＢ１〜ＩＳＢＮの値を制御するように構成される。
【００１５】
ＬＥＤ点灯装置１０４の２番目からＮ番目の駆動ステージＳＴ２〜ＳＴＮにおいて、それぞれ対応する発光素子Ａ２〜ＡＮ及び対応する調整可能な電流源ＩＳＡ２〜ＩＳＡＮに直列に連結される電流検出及び制御ユニットＵＮＡ２〜ＵＮＡＮは、それぞれ、電流ＩＡＫ２〜ＩＡＫＮに従って調整可能な電流源ＩＳＡ２〜ＩＳＡＮの値を制御するように構成される。それぞれ対応する発光素子Ｂ２〜ＢＮに直列に、そして対応する調整可能な電流源ＩＳＢ２〜ＩＳＢＮに並列に連結される電圧検出及び制御ユニットＵＮＢ２〜ＵＮＢＮは、それぞれ、電圧ＶＢＫ２〜ＶＢＫＮに従って調整可能な電流源ＩＳＢ２〜ＩＳＢＮの値を制御するように構成される。
【００１６】
ＬＥＤ点灯装置１０１〜１０４の（Ｎ＋１）番目の駆動ステージＳＴＮ＋１において、調整可能な電流源ＩＳＮ＋１は、１番目からＮ番目の駆動ステージＳＴ１〜ＳＴＮに直列に連結される。第１の構成において、第３の種類の電流制御器ＣＣＮ＋１の検出及び制御ユニットＵＮＮ＋１は、調整可能な電流源ＩＳＮ＋１に直列に連結され得るとともに、電流ＩＳＵＭＮに従って調整可能な電流源ＩＳＮ＋１の値を制御するように構成される。第２の構成において、第３の種類の電流制御器ＣＣＮ＋１の検出及び制御ユニットＵＮＮ＋１は、調整可能な電流源ＩＳＮ＋１に並列に連結され得るとともに、電圧ＶＣＫに従って調整可能な電流源ＩＳＮ＋１の値を制御するように構成される。図１〜図４は、第１の構成を採用する実施例を描写するが、しかし、本発明の範囲を限定しない。
【００１７】
本発明の実施例において、発光素子Ａ１〜ＡＮ及びＢ１〜ＢＮのそれぞれは、単一のＬＥＤ又は直列に連結された複数のＬＥＤを採用し得る。図１〜図４は、単一接合ＬＥＤ（single-junction  LED）、多重接合高電圧（ＨＶ）ＬＥＤ（multi-junction  high-voltage  (HV)  LED）、又は様々な種類のＬＥＤのあらゆる組み合わせを含み得る複数のＬＥＤを使用する実施例を描写する。しかしながら、発光素子Ａ１〜ＡＮ及びＢ１〜ＢＮの種類及び構成は、本発明の範囲を限定しない。特定の駆動ステージにおいて、対応する電流制御器をターンオンするためのドロップアウト電圧（drop-out  voltage）ＶＤＲＯＰは、対応する発光素子をターンオンするためのカットイン電圧（cut-in  voltage）ＶＣＵＴより小さい。特定の発光素子を横断して確立された電圧が発光素子のカットイン電圧ＶＣＵＴを越える場合に、特定の発光素子は、伝導するオン状態に置かれ得る。特定の発光素子を横断して確立された電圧が発光素子のカットイン電圧ＶＣＵＴを越えない場合に、特定の発光素子は、伝導しないオフ状態に置かれ得る。カットイン電圧ＶＣＵＴの値は、対応する発光素子におけるＬＥＤの数又は種類に関連しているとともに、異なるアプリケーションにおいては変化し得る。
【００１８】
本発明の実施例において、Ｍ個の電荷蓄積ユニットＣＨ１〜ＣＨＭのそれぞれは、キャパシタ、又は同様の機能を提供する１つ若しくは複数の素子を採用し得る。しかしながら、電荷蓄積ユニットＣＨ１〜ＣＨＭの種類及び構成は、本発明の範囲を限定しない。
【００１９】
本発明の実施例において、経路制御器Ｄ１〜ＤＮのそれぞれは、ダイオード、ダイオード接続電界効果トランジスタ（ＦＥＴ）、ダイオード接続バイポーラ接合トランジスタ（ＢＪＴ）、若しくは同様の機能を有する他の素子、又は、同様の機能を提供する１つ若しくは複数の素子を採用し得る。しかしながら、経路制御器Ｄ１〜ＤＮの種類及び構成は、本発明の範囲を限定しない。特定の経路制御器を横断して確立された電圧が経路制御器のターンオン電圧（turn-on  voltage）を越える場合に、特定の経路制御器は、順方向にバイアスされるとともに、短絡素子（short-circuited  device）として機能し、特定の経路制御器を横断して確立された電圧が経路制御器のターンオン電圧を越えない場合に、特定の経路制御器は、逆方向にバイアスされるとともに、開放素子（open-circuited  device）として機能する。
【００２０】
図５〜図８は、本発明の実施例によるＬＥＤ点灯装置１０１〜１０３における１番目からＮ番目の駆動ステージＳＴ１〜ＳＴＮの動作を例示する図である。ＬＥＤ点灯装置１０１〜１０３における駆動ステージＳＴ１は、実例となる目的のために使用され、ここで、図５は、第１の種類の電流制御器ＣＣＡ１の電流−電圧曲線（Ｉ−Ｖ曲線）を例示し、図６は、第２の種類の電流制御器ＣＣＢ１のＩ−Ｖ曲線を例示し、図７は、動作の異なる段階の間の１番目の駆動ステージＳＴ１の等価回路を例示し、図８は、１番目の駆動ステージＳＴ１のＩ−Ｖ曲線を例示し、図９は、ＬＥＤ点灯装置１０１〜１０４の（Ｎ＋１）番目の駆動ステージＳＴＮ＋１における電流制御器ＣＣＮ＋１の動作を例示する図である。ＶＤＲＯＰＡ、ＶＤＲＯＰＢ、及びＶＤＲＯＰＣは、第１の種類の電流制御器ＣＣＡ１、第２の種類の電流制御器ＣＣＢ１、及び第３の種類の電流制御器ＣＣＮ＋１をそれぞれターンオンするためのドロップアウト電圧を表す。ＶＯＦＦＡ、ＶＯＦＦＢ、及びＶＯＮＢはしきい値電圧を表し、第１の種類の電流制御器ＣＣＡ１又は第２の種類の電流制御器ＣＣＢ１は、当該しきい値電圧に基づいて動作モードを切り替える。ＩＳＥＴＡ１、ＩＳＥＴＢ１、及びＩＳＥＴＣは、それぞれ、第１の種類の電流制御器ＣＣＡ１、第２の種類の電流制御器ＣＣＢ１、及び第３の種類の電流制御器ＣＣＮ＋１の電流設定値を表す固定値である。矢印Ｒは、電圧ＶＡＫ１、電圧ＶＢＫ１、又は電圧ＶＣＫの上昇期間を示す。矢印Ｆは、電圧ＶＡＫ１、電圧ＶＢＫ１、又は電圧ＶＣＫの下降期間を示す。
【００２１】
図５において、０＜ＶＡＫ１＜ＶＤＲＯＰＡである場合の電圧ＶＡＫ１の上昇期間及び下降期間の間、第１の種類の電流制御器ＣＣＡ１は、完全にターンオンされず、そして電流ＩＡＫ１が電圧ＶＡＫ１とともに特定の方法で変化するリニアモードにおいて電圧制御型（voltage-controlled）素子として動作する。例えば、もし第１の種類の電流制御器ＣＣＡ１が金属酸化膜半導体（ＭＯＳ）トランジスタを用いて実施されるならば、電流ＩＡＫ１と電圧ＶＡＫ１との間の関係は、リニア領域で動作しているときのＭＯＳトランジスタのＩ−Ｖ特性に対応し得る。
【００２２】
ＶＡＫ１＞ＶＤＲＯＰＡである場合の電圧ＶＡＫ１の上昇期間及び下降期間の間、電流ＩＡＫ１はＩＳＥＴＡ１に到達し、そして第１の種類の電流制御器ＣＣＡ１は、定電流モードに切り替わり、電流制限器として機能する。電流検出及び制御ユニットＵＮＡ１は、電流ＩＡＫ１をＩＳＥＴＡ１にクランプするように構成される。例えば、電流ＩＤ１の増加に応答して、電流検出及び制御ユニットＵＮＡ１は、その結果、調整可能な電流源ＩＳＡ１の値を減少させ得る。同様に、電流ＩＤ１の減少に応答して、電流検出及び制御ユニットＵＮＡ１は、その結果、調整可能な電流源ＩＳＡ１の値を増加させ得る。したがって、１番目の駆動ステージＳＴ１を通って流れる電流ＩＡＫ１（＝ＩＤ１＋ＩＳＡ１）は、電圧ＶＡＫ１とともに変化する代りに、固定値ＩＳＥＴＡ１に維持され得る。
【００２３】
電流ＩＤ１がＩＳＥＴＡ１に到達する前の電圧ＶＡＫ１の上昇期間の間、電流検出及び制御ユニットＵＮＡ１は、調整可能な電流源ＩＳＡ１をターンオンするとともに、第１の種類の電流制御器ＣＣＡ１は、電流ＩＡＫ１（＝ＩＳＥＴＡ１＋ＩＤ１）がＩＳＥＴＡ１の固定値でクランプされる定電流モードにおいて、電流制限器として機能する。電流ＩＤ１がＩＳＥＴＡ１に到達する場合に、電流検出及び制御ユニットＵＮＡ１は、調整可能な電流源ＩＳＡ１をターンオフするとともに、第１の種類の電流制御器ＣＣＡ１は、電流ＩＡＫ１が電流ＩＤ１とともに増加するカットオフモードに切り替わる。
【００２４】
電流ＩＤ１がＩＳＥＴＡ１に減少する前の電圧ＶＡＫ１の下降期間の間、電流検出及び制御ユニットＵＮＡ１は、調整可能な電流源ＩＳＡ１をターンオフするとともに、第１の種類の電流制御器ＣＣＡ１は、電流ＩＡＫ１が電流ＩＤ１とともに減少するカットオフモードにおいて動作する。電流ＩＤ１がＩＳＥＴＡ１に減少する場合に、電流検出及び制御ユニットＵＮＡ１は、調整可能な電流源ＩＳＡ１をターンオンするとともに、第１の種類の電流制御器ＣＣＡ１は、電流ＩＡＫ１がＩＳＥＴＡ１の固定値でクランプされる定電流モードにおいて、電流制限器として機能する。
【００２５】
図６において、０＜ＶＢＫ１＜ＶＤＲＯＰＢである場合の電圧ＶＢＫ１の上昇期間及び下降期間の間、第２の種類の電流制御器ＣＣＢ１は、完全にターンオンされず、そして電流ＩＢＫ１が電圧ＶＢＫ１とともに特定の方法で変化するリニアモードにおいて電圧制御型素子として動作する。例えば、もし第２の種類の電流制御器ＣＣＢ１がＭＯＳトランジスタを用いて実施されるならば、電流ＩＢＫ１と電圧ＶＢＫ１との間の関係は、リニア領域で動作しているときのＭＯＳトランジスタのＩ−Ｖ特性に対応し得る。
【００２６】
ＶＢＫ１＞ＶＤＲＯＰＢである場合の電圧ＶＢＫ１の上昇期間の間、電流ＩＢＫ１はＩＳＥＴＢ１に到達し、そして第２の種類の電流制御器ＣＣＢ１は、定電流モードに切り替わり、電流制限器として機能する。電圧検出及び制御ユニットＵＮＢ１は、電流ＩＢＫ１をＩＳＥＴＢ１にクランプするように構成される。
【００２７】
ＶＢＫ１＞ＶＯＦＦＢである場合の電圧ＶＢＫ１の上昇期間の間、電圧検出及び制御ユニットＵＮＢ１は、調整可能な電流源ＩＳＢ１をターンオフするように構成されるとともに、第２の種類の電流制御器ＣＣＢ１は、カットオフモードに切り替わる。言い換えれば、第２の種類の電流制御器ＣＣＢ１は、開放素子として機能する。ＶＢＫ１＜ＶＯＮＢである場合の電圧ＶＢＫ１の下降期間の間、電圧検出及び制御ユニットＵＮＢ１は、調整可能な電流源ＩＳＢ１をターンオンするように構成されるとともに、第２の種類の電流制御器ＣＣＢ１は、定電流モードに切り替わり、電流制限器として機能し、それにより電流ＩＢＫ１をＩＳＥＴＢ１にクランプする。しきい値電圧ＶＯＮＢは、しきい値電圧ＶＯＦＦＢに等しいか、又はしきい値電圧ＶＯＦＦＢより大きい。実施例において、電圧ＶＢＫ１における変動に起因して第２の種類の電流制御器ＣＣＢ１が動作モードを頻繁に切り替えること防止するために、ゼロでないヒステリシス幅（ＶＯＮＢ−ＶＯＦＦＢ）が提供され得る。
【００２８】
図７において、１番目の駆動ステージＳＴ１がＶ１＜ＶＩＮ１＜Ｖ２である第１の段階において動作する場合に、図７の左側において描写されるように、発光素子Ａ１は発光素子Ｂ１に並列に連結される。１番目の駆動ステージＳＴ１がＶＩＮ１＞Ｖ３である第２の段階において動作する場合に、図７の右側において描写されるように、発光素子Ａ１は発光素子Ｂ１に直列に連結される。
【００２９】
図８において、電圧ＶＩＮ１が低い場合の上昇期間の間、発光素子Ａ１、発光素子Ｂ１、及び経路制御器Ｄ１は、オフである状態を維持する。電圧ＶＩＮ１が、発光素子Ａ１をターンオンするためのカットイン電圧及び第１の種類の電流制御器ＣＣＡ１をターンオンするためのカットイン電圧の和であるターンオン電圧ＶＡ１に到達する上昇期間の間、第１の種類の電流制御器ＣＣＡ１及び発光素子Ａ１はターンオンされ、電流ＩＡ１が、ＩＳＥＴＡ１に到達するまで電圧ＶＩＮ１とともに徐々に増加することを可能にし、電圧ＶＩＮ１が、発光素子Ｂ１をターンオンするためのカットイン電圧及び第２の種類の電流制御器ＣＣＢ１をターンオンするためのカットイン電圧の和であるターンオン電圧ＶＢ１に到達する上昇期間の間、第２の種類の電流制御器ＣＣＢ１及び発光素子Ｂ１はターンオンされ、電流ＩＢ１が、ＩＳＥＴＢ１に到達するまで電圧ＶＩＮ１とともに徐々に増加することを可能にする。経路制御器Ｄ１がまだオフである状態で、電流ＩＳＵＭ１は、電流ＩＡ１と電流ＩＢ１の和に等しく、電流ＩＡ１は第１の種類の電流制御器ＣＣＡ１によって制御され、電流ＩＢ１は第２の種類の電流制御器ＣＣＢ１によって制御される。ターンオン電圧ＶＡ１の値は、ターンオン電圧ＶＢ１の値に等しくなり得るか、又はターンオン電圧ＶＢ１の値と異なり得る。言い換えれば、電流ＩＳＵＭ１は、ターンオン電圧ＶＡ１とターンオン電圧ＶＢ１のうちでより小さい方に等しい電圧Ｖ１において増加し始める。
【００３０】
電圧ＶＩＮ１がＶ２に到達しＶＢＫ１＝ＶＯＦＦＢである場合の上昇期間の間、第２の種類の電流制御器ＣＣＢ１は、電流ＩＢ１が経路制御器Ｄ１の方へ導かれ、それにより経路制御器Ｄ１をターンオンするカットオフモードに切り替わる。電流ＩＳＵＭ１は、電流ＩＢ１及び電流ＩＡ１に等しく、電流ＩＡ１と電流ＩＢ１の両方は、第１の種類の電流制御器ＣＣＡ１によって制御される。電流ＩＢ１が経路制御器Ｄ１を通って流れるので、電流ＩＤ１は、電圧ＶＩＮ１とともに徐々に増加する。それに応じて、第１の種類の電流制御器ＣＣＡ１は、その結果、全体の電流ＩＡＫ１がそれでも固定値ＩＳＥＴＡ１に維持されるように、調整可能な電流源ＩＳＡ１の値を減少させる。電流源ＩＳＡ１の値がＶＩＮ１＝Ｖ３においてゼロに減少する場合に、第１の種類の電流制御器ＣＣＡ１は、カットオフモードに切り替わる。電流ＩＳＵＭ１は、次に、後段の駆動ステージにより制御される。
【００３１】
図９において、０＜ＶＣＫ＜ＶＤＲＯＰＣである場合の電圧ＶＣＫの上昇期間及び下降期間の間、第３の種類の電流制御器ＣＣＮ＋１は、完全にターンオンされず、そして電流ＩＣＫが電圧ＶＣＫとともに特定の方法で変化するリニアモードにおいて電圧制御型素子として動作する。例えば、もし第３種類の電流制御器ＣＣＮ＋１がＭＯＳトランジスタを用いて実施されるならば、電流ＩＣＫと電圧ＶＣＫとの間の関係は、リニア領域で動作しているときのＭＯＳトランジスタのＩ−Ｖ特性に対応し得る。ＶＣＫ＞ＶＤＲＯＰＣである場合の電圧ＶＣＫの上昇期間及び下降期間の間、電流ＩＣＫはＩＳＥＴＣに到達し、そして第３の種類の電流制御器ＣＣＮ＋１は、定電流モードに切り替わり、電流制限器として機能する。
【００３２】
同様に、ＬＥＤ点灯装置１０４における２番目からＮ番目の駆動ステージＳＴ２〜ＳＴＮの動作は、図５〜図８において同様に例示されることができ、一方、ＬＥＤ点灯装置１０４の（Ｎ＋１）番目の駆動ステージＳＴＮ＋１における電流制御器ＣＣＮ＋１の動作は、図９において同様に例示されることができる。
【００３３】
本発明において、電荷蓄積ユニットＣＨ１〜ＣＨＭは、それぞれ、発光素子Ａ１〜ＡＮ及びＢ１〜ＢＮのうちの１つ又は複数の発光素子に並列に連結され得る。電荷蓄積ユニットＣＨ１〜ＣＨＭは、ＬＥＤ点灯装置１０１〜１０４のフリッカを減少させることができ、ここで、Ｍは２Ｎより小さいか又は２Ｎに等しい。
【００３４】
Ｍ＝２Ｎである場合の実施例において、発光素子Ａ１〜ＡＮ及びＢ１〜ＢＮのそれぞれは、対応する電荷蓄積ユニットに並列に連結される。実例となる目的のために、図１は、ＬＥＤ点灯装置１０１が電荷蓄積ユニットＣＨ１〜ＣＨ４に並列にそれぞれ連結される４個の発光素子Ａ１〜Ａ２及びＢ１〜Ｂ２を含む、Ｎ＝２及びＭ＝４の上記の実施例を描写する。しかしながら、電荷蓄積ユニットの数及び構成は、本発明の範囲を限定しない。
【００３５】
Ｍ＜２Ｎである場合の実施例において、発光素子Ｂ１〜ＢＮのそれぞれは、対応する電荷蓄積ユニットに並列に連結される。実例となる目的のために、図２は、ＬＥＤ点灯装置１０２が４個の発光素子Ａ１〜Ａ２及びＢ１〜Ｂ２を含み、そのうちの発光素子Ｂ１〜Ｂ２が、電荷蓄積ユニットＣＨ１〜ＣＨ２に並列にそれぞれ連結される、Ｎ＝２及びＭ＝２の上記の実施例を描写する。しかしながら、電荷蓄積ユニットの数及び構成は、本発明の範囲を限定しない。
【００３６】
Ｍ＜２Ｎである場合の実施例において、Ｍ個の電荷蓄積ユニットＣＨ１〜ＣＨＭは、発光素子Ａ１〜ＡＮ及びＢ１〜ＢＮのうちで最も長いターンオン時間を有する発光素子に並列に連結され得る。実例となる目的のために、図３は、ＬＥＤ点灯装置１０３が４個の発光素子Ａ１〜Ａ２及びＢ１〜Ｂ２を含み、そのうちの発光素子Ａ１及びＢ１が、電荷蓄積ユニットＣＨ１〜ＣＨ２に並列にそれぞれ連結される、Ｎ＝２及びＭ＝２の上記の実施例を描写する。しかしながら、電荷蓄積ユニットの数及び構成は、本発明の範囲を限定しない。
【００３７】
Ｍ＝１＜２Ｎである場合の実施例において、電荷蓄積ユニットＣＨ１は、発光素子Ａ１〜ＡＮ及びＢ１〜ＢＮのうちで最も長いターンオン時間を有する複数の発光素子に並列に連結され得る。実例となる目的のために、図４は、ＬＥＤ点灯装置１０４が３個の発光素子Ａ２及びＢ１〜Ｂ２を含み、そのうちの発光素子Ｂ１〜Ｂ２が、電荷蓄積ユニットＣＨ１に並列に連結される、Ｎ＝２及びＭ＝１の上記の実施例を描写する。しかしながら、電荷蓄積ユニットの数及び構成は、本発明の範囲を限定しない。
【００３８】
図１０は、ＬＥＤ点灯装置１０１〜１０４における発光素子の電流−時間特性を例示する図である。図１０の中央部の図は、第１の構成を採用する発光素子の電流−時間特性を表し、図１０の下部の図は、第２の構成を採用する発光素子の電流−時間特性を表す。図１０において、ＩＬＥＤは、第１の構成を採用する発光素子を通って流れる電流を表し、ＩＬＥＤ’は、第２の構成を採用する発光素子を通って流れる電流を表す。ＬＥＤ点灯装置１０１における発光素子Ａ１、Ａ２、Ｂ１、若しくはＢ２、ＬＥＤ点灯装置１０２における発光素子Ｂ１若しくはＢ２、ＬＥＤ点灯装置１０３における発光素子Ａ１若しくはＢ１、又はＬＥＤ点灯装置１０４における発光素子Ｂ１若しくはＢ２のような、第１の構成を採用する発光素子は、対応する電荷蓄積ユニットに並列に連結される。ＬＥＤ点灯装置１０２における発光素子Ａ１若しくはＡ２、ＬＥＤ点灯装置１０３における発光素子Ａ２若しくはＢ２、又はＬＥＤ点灯装置１０４における発光素子Ａ２のような、第２の構成を採用する発光素子は、少しも電荷蓄積ユニットに並列に連結されない。
【００３９】
整流したＡＣ電圧ＶＡＣが発光素子をターンオンするために十分に大きくなる前の上昇期間の間、第２の構成を採用する発光素子は、オフ状態に留まり、一方、第１の構成を採用する発光素子は、対応する電荷蓄積ユニットから放電されたエネルギーによってオン状態に維持され得る。対応する経路制御器は、対応する電荷蓄積ユニットに保存されるエネルギーが対応する電流制御器を通って放電されることを防止するように配置される。
【００４０】
整流したＡＣ電圧ＶＡＣが十分に大きくなる場合の上昇期間又は下降期間の間、第１の構成を採用する発光素子又は第２の構成を採用する発光素子は、このとき対応する電荷蓄積ユニットを充電している整流したＡＣ電圧ＶＡＣによってオン状態に維持され得る。
【００４１】
整流したＡＣ電圧ＶＡＣが発光素子をターンオンするためにもはや十分に大きくなくなったあとの下降期間の間、第２の構成を採用する発光素子は、オフ状態に留まり、一方、第１の構成を採用する発光素子は、それでも、対応する電荷蓄積ユニットから放電されたエネルギーによってオン状態に維持され得る。対応する経路制御器は、対応する電荷蓄積ユニットに保存されるエネルギーが対応する電流制御器を通って放電されることを防止するように配置される。
【００４２】
図１０において描写されるように、電荷蓄積ユニットの導入は、第１の構成を採用する発光素子が、第２の構成を採用する発光素子より長いターンオン時間を有することを可能にする。
【００４３】
図１１は、４つの発光素子Ａ１〜Ａ２及びＢ１〜Ｂ２（Ｎ＝２及びＭ＝２）のうちの２つが、それぞれの電荷蓄積ユニットＣＨ１〜ＣＨ２に並列に連結されるか、又は１つの共用の電荷蓄積ユニットＣＨ１に並列に連結される場合のＬＥＤ点灯装置１０３の全体の動作を例示する図である。図１２は、電荷蓄積ユニットが採用されない場合のＬＥＤ点灯装置１０３の全体の動作を例示する図である。Ｅ１〜Ｅ３は、考慮中のＬＥＤ点灯装置１０３の全体の光度／光束（intensity/flux）を表す。図１２は、図１〜図４で描写される考慮中の電荷蓄積ユニットを用いてフリッカがどの程度改善されることができるかを例示するために、図１１との比較として使用されるが、図１２は、決して本発明の意図した動作ではない、ということに留意すべきである。
【００４４】
電圧ＶＡＫ１〜ＶＡＫ２及びＶＢＫ１〜ＶＢＫ２が、値が時間に伴って周期的に変化する整流したＡＣ電圧ＶＡＣと関連しているので、ｔ０〜ｔ７の駆動周期が説明のために使用され、ここで、ｔ０〜ｔ３の間の期間は、整流したＡＣ電圧ＶＡＣの上昇期間に属し、ｔ４〜ｔ７の間の期間は、整流したＡＣ電圧ＶＡＣの下降期間に属する。下記のテーブル１は、図１１において描写される構成に従った発光素子Ａ１〜Ａ２及びＢ１〜Ｂ２の動作モードを表にする。下記のテーブル２は、図１２において描写される構成に従った発光素子Ａ１〜Ａ２及びＢ１〜Ｂ２の動作モードを表にする。
【００４５】
【表１】
2015213067.tif 000003
【００４６】
【表２】
2015213067.tif 000004
【００４７】
図１２及びテーブル２では、上昇期間の始まりにおいて、及び下降期間の終りにおいて、整流したＡＣ電圧ＶＡＣは、発光素子Ａ１〜Ａ２及びＢ１〜Ｂ２をターンオンするには不十分である。考慮中の電荷蓄積ユニットなしでは、発光素子Ａ１〜Ａ２及びＢ１〜Ｂ２は、ｔ０〜ｔ１の間、及びｔ６〜ｔ７の間、オフ状態に留まる。ｔ１〜ｔ６の間では、整流したＡＣ電圧ＶＡＣが増加又は減少するので、発光素子Ａ１〜Ａ２及びＢ１〜Ｂ２は、順次にターンオンされるとともに、１番目の駆動ステージＳＴ１及び２番目の駆動ステージＳＴ２は、図７の左側において描写されるように、２つのターンオンされた発光素子が並列に連結される（テーブル１及びテーブル２において“Ｐ”によって示される）第１の段階において、又は図７の右側において描写されるように、２つのターンオンされた発光素子が直列に連結される（テーブル１及びテーブル２において“Ｓ”によって示される）第２の段階において、動作し得る。より具体的には、ＬＥＤ点灯装置１０３の全体の光度／光束は、段階的に変化し、そして全ての発光素子Ａ１〜Ａ２及びＢ１〜Ｂ２が直列構成においてオン状態で動作する場合に、ｔ３〜ｔ４の間でＥ３に到達する。
【００４８】
図１１及びテーブル１では、上昇期間の始まりにおいて、及び下降期間の終りにおいて、整流したＡＣ電圧ＶＡＣは、発光素子Ａ１〜Ａ２及びＢ１〜Ｂ２をターンオンするには不十分である。考慮中の電荷蓄積ユニットによって、発光素子Ａ１及びＢ１は、整流したＡＣ電圧ＶＡＣに関係なく、ｔ０〜ｔ７の間の全体の駆動期間の間、オン状態に保持され得る。より具体的には、整流したＡＣ電圧ＶＡＣがまだ小さい場合に、考慮中のＬＥＤ点灯装置１０３の全体の光度／光束は、ｔ０〜ｔ１の間、及びｔ６〜ｔ７の間、Ｅ１に維持され得る。
【００４９】
当業者に良く知られているように、ＬＥＤフリッカは、振幅、平均レベル、周期的な周波数、形状、及び／又はデューティサイクルにおける変化によって特徴付けられる波形のせいで周期的である。下記の式で表されるように、フリッカ率（Percent  Flicker）及びフリッカインデックス（Flicker  Index）は、フリッカを定量化するために歴史的に使用される評価指標である。
【００５０】
【数１】
2015213067.tif 000005
【００５１】
【数２】
2015213067.tif 000006
【００５２】
式（１）において、ＭＡＸは、ＬＥＤ点灯装置１０１〜１０４の最大の光度／光束を表し、一方ＭＩＮは、ＬＥＤ点灯装置１０１〜１０４の最小の光度／光束を表す。式（２）において、ＡＲＥＡ１は、ＬＥＤ点灯装置１０１〜１０４の光度／光束がその平均値を越えている場合の駆動周期の持続時間内の光度／光束の総和を表し、一方ＡＲＥＡ２は、ＬＥＤ点灯装置１０１〜１０４の光度／光束がその平均値より低い場合の駆動周期の持続時間内の光度／光束の総和を表す。
【００５３】
図１１において示すように、電荷蓄積ユニットの導入は、式（１）におけるＭＩＮ、及び式（２）におけるＡＲＥＡ２を増大させることができ、それによりＬＥＤ点灯装置１０１〜１０４のフリッカ率及びフリッカインデックスを下げることができる。
【００５４】
図１３〜図１６は、本発明の他の実施例によるＬＥＤ点灯装置１０５〜１０８の図である。図１〜図４で描写されたＬＥＤ点灯装置１０１〜１０４と同様に、ＬＥＤ点灯装置１０５〜１０８のそれぞれは、同様に、電源回路１１０、及び（Ｎ＋１）個の駆動ステージＳＴ１〜ＳＴＮ＋１（Ｎは正の整数である。）を含む。しかしながら、ＬＥＤ点灯装置１０５〜１０７は、１番目からＮ番目の駆動ステージＳＴ１〜ＳＴＮのそれぞれが、複数の発光素子、経路制御器、及び２つの第１の種類の電流制御器を含むという点で、ＬＥＤ点灯装置１０１〜１０３と異なる。ＬＥＤ点灯装置１０８は、２番目からＮ番目の駆動ステージＳＴ２〜ＳＴＮのそれぞれが、複数の発光素子、経路制御器、及び２つの第１の種類の電流制御器を含むという点で、ＬＥＤ点灯装置１０４と異なる。
【００５５】
ＬＥＤ点灯装置１０５〜１０８における各第１の種類の電流制御器は、調整可能な電流源と、電流検出及び制御ユニットとを含み、そのＩ−Ｖ曲線は、同様に、図５において示され得る。ＣＣＡ１〜ＣＣＡＮにより表された第１の種類の電流制御器において、それぞれ対応する発光素子Ａ１〜ＡＮ、及び対応する調整可能な電流源ＩＳＡ１〜ＩＳＡＮに直列に連結される電流検出及び制御ユニットＵＮＡ１〜ＵＮＡＮは、それぞれ、電流ＩＡＫ１〜ＩＡＫＮに従って調整可能な電流源ＩＳＡ１〜ＩＳＡＮの値を制御するように構成される。ＣＣＡ１’〜ＣＣＡＮ’により表された第１の種類の電流制御器において、それぞれ対応する発光素子Ｂ１〜ＢＮ、及び対応する調整可能な電流源ＩＳＡ１’〜ＩＳＡＮ’に直列に連結される電流検出及び制御ユニットＵＮＡ１’〜ＵＮＡＮ’は、それぞれ、電流ＩＡＫ１’〜ＩＡＫＮ’に従って調整可能な電流源ＩＳＡ１’〜ＩＳＡＮ’の値を制御するように構成される。
【００５６】
上記のマルチステージの駆動スキームによって、本発明は、複数の電流制御ユニットを使用して、複数の発光素子を柔軟にターンオンすることができる。上記の電荷蓄積ユニットによって、本発明は、ＬＥＤ点灯装置の光度変化を減少させることができる。したがって、本発明は、効率的な動作電圧範囲、信頼性、及びフリッカ現象を改善することが可能であるＬＥＤ点灯装置を提供することができる。
【００５７】
当業者は、本発明の教示を保持しながら装置及び方法の多数の修正及び変更が実行され得るということに容易に気付くことになる。したがって、上記の開示は、添付された特許請求の範囲の境界及び範囲によってのみ限定されると解釈されるべきである。
【符号の説明】
【００５８】
１０１    ＬＥＤ点灯装置
１０２    ＬＥＤ点灯装置
１０３    ＬＥＤ点灯装置
１０４    ＬＥＤ点灯装置
１０５    ＬＥＤ点灯装置
１０６    ＬＥＤ点灯装置
１０７    ＬＥＤ点灯装置
１０８    ＬＥＤ点灯装置
１１０    電源回路
１１２    ブリッジ整流器
Ａ１〜ＡＮ    発光素子
Ｂ１〜ＢＮ    発光素子
ＣＨ１〜ＣＨＭ    電荷蓄積ユニット
Ｄ１〜ＤＮ    経路制御器
ＣＣＡ１〜ＣＣＡＮ    第１の種類の電流制御器
ＣＣＡ１’〜ＣＣＡＮ’    第１の種類の電流制御器
ＣＣＢ１〜ＣＣＢＮ    第２の種類の電流制御器
ＣＣＮ＋１    第３の種類の電流制御器
ＩＳＡ１〜ＩＳＡＮ    調整可能な電流源
ＩＳＡ１’〜ＩＳＡＮ’    調整可能な電流源
ＩＳＢ１〜ＩＳＢＮ    調整可能な電流源
ＩＳＮ＋１    調整可能な電流源
ＵＮＡ１〜ＵＮＡＮ    電流検出及び制御ユニット
ＵＮＡ１’〜ＵＮＡＮ’    電流検出及び制御ユニット
ＵＮＢ１〜ＵＮＢＮ    電圧検出及び制御ユニット
ＵＮＮ＋１    検出及び制御ユニット
ＶＡＣ    整流したＡＣ電圧
ＶＩＮ１〜ＶＩＮＮ    駆動ステージＳＴ１〜ＳＴＮを横断して確立された電圧
ＶＡＫ１〜ＶＡＫＮ    電流制御器ＣＣＡ１〜ＣＣＡＮを横断して確立された電圧
ＶＢＫ１〜ＶＢＫＮ    電流制御器ＣＣＢ１〜ＣＣＢＮを横断して確立された電圧
ＶＣＫ    電流制御器ＣＣＮ＋１を横断して確立された電圧
ＩＡＫ１〜ＩＡＫＮ    電流制御器ＣＣＡ１〜ＣＣＡＮを通って流れる電流
ＩＢＫ１〜ＩＢＫＮ    電流制御器ＣＣＢ１〜ＣＣＢＮを通って流れる電流
ＩＡ１〜ＩＡＮ    発光素子Ａ１〜ＡＮを通って流れる電流
ＩＢ１〜ＩＢＮ    発光素子Ｂ１〜ＢＮを通って流れる電流
ＩＤ１〜ＩＤＮ    経路制御器Ｄ１〜ＤＮを通って流れる電流
ＩＳＵＭ１〜ＩＳＵＭＮ    駆動ステージＳＴ１〜ＳＴＮを通って流れる電流
ＩＳＵＭ（Ｎ＋１）    ＬＥＤ点灯装置の全体の電流
【図１】
2015213067.tif 000007
【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１５】
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【図１６】
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【外国語明細書】
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