(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
各々が1以上の発光素子と、対応するユニット駆動制御信号に応答して前記1以上の発光素子の活性化を制御するユニット駆動モジュールとを有する2以上のＬＥＥユニットの直列接続と、前記ユニット駆動モジュールの各々に動作的に結合され、前記ＬＥＥユニット間の動作特性のばらつきを軽減するため、動作の間、前記1以上の発光素子の動作特性から評価される前記ＬＥＥユニット間の協同的関係に基づいて、前記対応するユニット駆動制御信号の各々を発生する制御モジュールと、動作の間、前記協同的関係が決定されるように前記ＬＥＥユニットの出力を検知するフィードバックシステムと、前記ＬＥＥユニットの直列接続に動作的に結合され、電源に接続して前記ＬＥＥユニットに駆動電流を供給する変換モジュールと、を有する発光素子制御システム。
【請求項２】
前記ＬＥＥユニットの直列接続及び前記制御モジュールに動作的に結合された駆動電流感知モジュールを更に有し、前記制御モジュールが、前記変換モジュールに動作的に結合されると共に、前記駆動電流を評価し該駆動電流を制御する請求項１に記載の発光素子制御システム。
【請求項３】
前記制御モジュールが、前記ユニット駆動モジュールの各々に動作的に結合されたユニット駆動制御モジュールと、該ユニット駆動制御モジュールとは別の、前記駆動電流感知モジュールと前記変換モジュールとの間に動作的に結合される駆動電流制御モジュールとを有する請求項２に記載の発光素子制御システム。
【請求項４】
前記駆動電流感知モジュールがオーム抵抗及びホールプローブの1以上を有する請求項２に記載の発光素子制御システム。
【請求項５】
前記制御モジュールに動作的に結合されると共に前記1以上の発光素子の1以上の光出力を感知する光出力感知モジュールを更に有し、前記制御モジュールが前記光出力を評価して該光出力を制御する請求項１に記載の発光素子制御システム。
【請求項６】
前記ＬＥＥユニットの1以上が、直列に接続された2以上の発光素子を有する請求項１に記載の発光素子制御システム。
【請求項７】
前記ＬＥＥユニットの1以上が、並列に接続された2以上の発光素子を有する請求項１に記載の発光素子制御システム。
【請求項８】
前記ＬＥＥユニットの1以上に関して、前記ユニット駆動モジュールが当該ＬＥＥユニットに関連する前記1以上の発光素子に並列に接続される請求項１に記載の発光素子制御システム。
【請求項９】
前記ユニット駆動モジュールの1以上がトランジスタを有する請求項３に記載の発光素子制御システム。
【請求項１０】
前記トランジスタが電界効果トランジスタである請求項９に記載の発光素子制御システム。
【請求項１１】
前記対応するユニット駆動制御信号の各々がＰＷＭ信号又はＰＣＭ信号を有する請求項１に記載の発光素子制御システム。
【請求項１２】
前記対応するユニット駆動制御信号の各々が互いに位相シフトされる請求項１に記載の発光素子制御システム。
【請求項１３】
各々が1以上の発光素子と、対応するユニット駆動制御信号に応答して前記1以上の発光素子の活性化を制御するユニット駆動モジュールとを有する、直列に接続された２以上のＬＥＥユニットと、
前記ユニット駆動モジュールの各々に動作的に結合され、前記ＬＥＥユニット間の動作特性のばらつきを軽減するため、動作の間、前記1以上の発光素子の動作特性から評価される前記ＬＥＥユニット間の協同的関係に基づいて、前記対応するユニット駆動制御信号の各々を発生する制御モジュールと、
動作の間、前記協同的関係が決定されるように前記ＬＥＥユニットの出力を検知するフィードバックシステムと、
前記ＬＥＥユニットの直列接続に動作的に結合され、電源に接続して前記ＬＥＥユニットに駆動電流を供給する変換モジュールと、
を有する照明システム。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、照明システムの分野に係り、特には発光素子制御システム及び斯かる発光素子制御システムを有する照明システムに関する。
【背景技術】
【０００２】
発光ダイオード（ＬＥＤ）は電気エネルギを光に効率的に変換することができる。しかしながら、公称的には等しいが異なるＬＥＤにより同一の動作条件下で放出される光の特性は、例えばデバイスの製造及びデバイスの組立におけるばらつき（variations）等に起因し得る多数の異なる要因によりばらつき得る。これらのばらつきは、２以上のＬＥＤにより放出される光が密に合致することを必要とし得るＬＥＤ照明用途により課される要件を超え得るものである。このことは、異なる出力強度のＬＥＤの使用が望ましくないような空間的に広がる照明器具にとり特に重要であり得る。個々の公称的に等しいＬＥＤを密に組み合わせ又は合致させることは、可能ではあるが、多くのＬＥＤ型汎用照明システムを相当に非費用効果的にさせ得る。
【０００３】
公称的に等しいＬＥＤの発光特性のばらつきの効果を軽減するために使用することが可能な代替的解決策が、米国特許第4,743,897号に記載されており、該特許は、複数の直列接続されたＬＥＤに対して一定の駆動電流を発生するための電流源と、上記ＬＥＤの所定のものを選択的に可能化及び不能化する回路と、上記ＬＥＤのいずれもが可能化されない場合に上記電流源を不能化する他の回路とを含むＬＥＤドライバ回路を記載している。該ＬＥＤドライバ回路は簡単な設計及び低コストのものであると共に他の解決策と比較して相対的に低電力消費であることを特徴とするが、このＬＥＤドライバ回路のエネルギ効率及び動作特性は限られたものであり得る。
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
従って、既知のシステムの欠点の幾つかを克服する新たな発光素子制御システム及び斯かる制御システムを有する照明システムに対する需要が存在する。
【０００５】
尚、上記背景技術情報は、出願人により本発明に関連があり得ると信じられた情報を開示するために示されたものである。従って、上記情報の何れかが本発明に対する先行技術を構成するということを必ずしも認めようとするものではなく、そのように見なされるべきでもない。
【課題を解決するための手段】
【０００６】
本発明の目的は、発光素子制御システム及び斯かる制御システムを有する照明システムを提供することにある。本発明の一態様によれば、2以上のＬＥＥユニットの直列接続であって、各ＬＥＥユニットが1以上のＬＥＥ及び対応するユニット駆動制御信号に応答して斯かるＬＥＥの活性化を制御すべく構成されたユニット駆動モジュールを有するような直列接続と、上記ユニット駆動モジュールの各々に動作的に結合されると共に前記ユニット駆動制御信号の各々を発生するように構成された制御モジュールと、上記ＬＥＥユニットの直列接続に動作的に結合され、電源に接続するように構成されると共に前記ＬＥＥユニットに駆動電流を供給するように構成された変換モジュールとを有する発光素子制御システムが提供される。
【０００７】
本発明の他の態様によれば、直列に接続され、各々が1以上のＬＥＥ及び対応するユニット駆動制御信号に応答して斯かるＬＥＥの活性化を制御するように構成されたユニット駆動モジュールを有する2以上のＬＥＥユニットと、上記ユニット駆動モジュールの各々に動作的に結合されると共に前記ユニット駆動制御信号の各々を発生するように構成された制御モジュールと、上記ＬＥＥユニットに動作的に結合され、電源に接続するように構成されると共に前記ＬＥＥユニットに駆動電流を供給するように構成された変換モジュールとを有する照明システムが提供される。
【図面の簡単な説明】
【０００８】
【図１】図１は、本発明の一実施例による発光素子制御システムを示すブロック図である。
【図２】図２は、本発明の一実施例による、電流フィードバック制御を有する発光素子制御システムを示すブロック図である。
【図３】図３は、本発明の一実施例による、光及び電流フィードバック制御を有する発光素子制御システムを示すブロック図である。
【図４】図４は、本発明の一実施例による、電流フィードバック制御を有する発光素子制御システムを示すブロック図である。
【図５】図５は、本発明の異なる実施例による制御信号のタイミング図を示す。
【図６】図６は、本発明の一実施例によるユニット駆動制御モジュールの概略図である。
【図７】図７は、本発明の他の実施例によるユニット駆動制御モジュールの概略図である。
【発明を実施するための形態】
【０００９】
［定義］
「発光素子」（ＬＥＥ）なる用語は、例えば両端間に電位差を印加し又は電流を通過させることにより活性化された場合に、例えば可視領域、赤外及び／又は紫外領域等の電磁スペクトルの或る領域又は領域の組み合わせにおいて放射を発するデバイスを定義するために使用される。従って、発光素子は単色の、準単色の、多色の又は広帯域のスペクトル放出特性を有することができる。発光素子の例は、当業者により容易に理解されるように、半導体、有機若しくはポリマ／高分子発光ダイオード、光学的にポンピングされた蛍光被覆発光ダイオード、光学的にポンピングされたナノ結晶発光ダイオード又は他の同様なデバイスを含む。更に、発光素子なる用語は、例えばＬＥＤダイ等の放射を発する特定のデバイスを定義するために使用されると共に、放射を発する特定のデバイスと該特定のデバイス又は複数のデバイスが配置されるハウジング又はパッケージとの組み合わせを定義するためにも等しく使用することができる。
【００１０】
「動作特性」なる用語は、ＬＥＥユニット及び／又は該ＬＥＥユニットのＬＥＥ（又は複数のＬＥＥ）の特性を、これらの動作を記述するものとして定義するために使用される。このような特性は、公称的に等しいＬＥＥを動作させても、何れかの環境において或るＬＥＥから他のＬＥＥへ又は或るＬＥＥユニットから他のＬＥＥユニットへと相違し得る電気的、熱的及び／又は光学的特性を含み得る。動作特性の例は、これらに限定されるものではないが、ＬＥＥユニットの及び／又は斯かるＬＥＥユニットの1以上のＬＥＥのスペクトルパワー分布、演色インデックス、色品質、色温度、色度（chromaticity）、視感度効率（luminous efficacy）、動作温度、帯域幅、相対出力強度、ピーク輝度、ピーク波長、及び／又は当業者により容易に理解される他の斯様な特性を含むことができる。
【００１１】
「協同的関係」なる用語は、当該関係に従って動作された場合に所望の出力を供給するようなＬＥＥユニットの間の及び／又は斯かるＬＥＥユニットのＬＥＥの間の関係を定義するために使用される。例えば、ＬＥＥユニットの合成された出力（これらに限られるものではないが、合成されたスペクトルパワー分布、演色インデックス、色品質、色温度又は色度等を含み得る）により供給される所望の出力に基づいて、又は各々が公称的に同一の1以上のＬＥＥの組を有する異なるＬＥＥユニットの（先に定義した）動作特性の可能性のあるばらつき及び／又は差に拘わらず各ＬＥＥユニットに対して略同一又は類似した出力により供給される所望の出力に基づいて定義することができる。
【００１２】
本明細書で使用される場合、「約」なる用語は公称値からの+/-１０％のばらつきを指す。このようなばらつきは、特に言及するか否かに拘わらず、本明細書で示される如何なる所与の値にも常に含まれると理解されるべきである。
【００１３】
特に言及しない限り、本明細書で使用される全ての技術及び科学用語は、本発明が属する技術分野における当業者により普通に理解されるのと同じ意味を有する。
【００１４】
本発明は、例えばＬＥＥ型照明システムにおける1以上のＬＥＥユニットの個々の、合成された（組み合わされた）及び／又は相対的出力を制御するために、及び／又は斯様なシステムのＬＥＥユニット及び／又は斯かるユニットのＬＥＥの動作特性のばらつきの効果を軽減するために使用することが可能な発光素子（ＬＥＥ）制御システムを提供する。例えば、該制御システムは、ＬＥＥ型照明システムにおいて、該システムにおけるＬＥＥの公称発光特性のばらつきの効果を軽減するために、該ＬＥＥ型照明システムの輝度を制御するために、該ＬＥＥ型照明システムのスペクトル出力特性（例えば、演色インデックス、色品質、色度、色温度、スペクトルパワー分布等）を制御及び／又は改善するために、該ＬＥＥ型照明システムの駆動特性（例えば、電力消費、電源要件、視感度効率等）を制御及び／又は改善するために、及び／又は下記の解説的実施例の説明を読めば当業者により容易に理解されるような他の斯様な目的のために使用することができる。
【００１５】
特に、本発明の一実施例による発光素子制御システムは2以上のＬＥＥユニットの直列接続を有し、これらＬＥＥユニットの各々は1以上のＬＥＥと、対応するユニット駆動信号に応答して斯かるＬＥＥの活性化を制御するように構成されたユニット駆動モジュールとを有する。例えば、或るＬＥＥユニットに関連する駆動モジュールは、ユニット駆動制御信号に応答して、当該ユニット内の1以上のＬＥＥを制御可能に活性化及び／又は非活性化するように構成される。
【００１６】
当該システムは、更に、各ユニット駆動モジュールに動作的に結合されると共に、各ユニット駆動制御信号を各ＬＥＥユニットの間の、及び／又は斯かるＬＥＥユニットのＬＥＥの間の協同的関係に基づいて発生するように構成された制御モジュールを有し、上記協同的関係は例えば所望の協同的出力を供給するために予め定め、試験し及び／又は適応的に定めることができる。このような関係は、例えば及び先に定義したように、上記ＬＥＥユニットの合成された出力により供給されるべき、又は各々が1以上のＬＥＥの公称的に同じ組を持つ異なるＬＥＥユニットの動作特性の可能性のあるばらつき及び／又は差にも拘わらず各ＬＥＥユニットの実質的に同一の又は同様の出力により供給されるべき所望の協同的出力に基づくものとすることができる。
【００１７】
一実施例において、前記制御モジュールは前記駆動モジュールの各々に対してユニット駆動制御信号を決定及び供給するように構成されるが、これらの信号は例えば上記ＬＥＥユニットの各々の又は斯かるＬＥＥユニットの１以上のＬＥＥの相対的動作特性に基づいて相互依存的態様で決定され、これにより斯様な動作特性のばらつきを補償する手段を提供する。このような補償は、例えば、全てのＬＥＥユニットからの所望のレベルの光出力を保証するために、又は異なるＬＥＥユニットの相対的貢献度に依存する所望の色バランスを保証するために設けることができる。
【００１８】
また、上記直列接続に動作的に結合された変換モジュールも設けられ、該変換モジュールは電源に接続するように構成されると共に上記ＬＥＥユニットに対して駆動電流を供給するように構成される。
【００１９】
図１を参照すると、本発明の一実施例による制御システム１０が示され、該制御システムはユニット１２等のＮ個のＬＥＥユニットを有し、各ＬＥＥユニットは当該駆動モジュールにユニット駆動制御信号（点線）を供給するように構成された制御モジュール１６に動作的に結合された駆動モジュール１４を有し、また各駆動モジュールは１以上の対応するＬＥＥ１８に動作的に結合されて斯かるＬＥＥの活性化及び／又は非活性化を上記ユニット駆動制御信号に応答して制御する。該システムは、更に、電源２２に動作的に結合されてＬＥＥユニット１２に駆動電流を供給するように構成された変換モジュール２０を有している。
【００２０】
図２を参照すると、本発明の他の実施例による発光素子制御システム１１０が示されており、該システムはユニット１１２等のＮ個のＬＥＥユニットを有し、各ＬＥＥユニットは当該駆動モジュールにユニット駆動制御信号（点線）を供給するように構成された制御モジュール１１６に動作的に結合された駆動モジュール１１４を有し、また各駆動モジュールは１以上の対応するＬＥＥ１１８に動作的に結合されて斯かるＬＥＥの活性化及び／又は非活性化を上記ユニット駆動制御信号に応答して制御する。該システムは、この場合も、電源１２２に動作的に結合されてＬＥＥユニット１１２に駆動電流を供給するように構成された変換モジュール１２０を有している。この実施例において、システム１１０は、前記ＬＥＥユニット１１２の直列接続に供給される駆動電流を制御するための手段を形成し得るオプションとしてのフィードバック系を更に有している。例えば、該フィードバック系は、駆動電流感知モジュール１２４と、ここでは例えば信号調整機構（signal conditioning mechanism）を有する、統合された制御モジュール１１６の部分構成部品として図示された駆動電流制御モジュールとを有することができる。一般的に、駆動電流感知モジュール１２４は、ＬＥＥユニット１１２の直列接続に供給される駆動電流を検出すると共に該駆動電流を示す信号（一点鎖線）を制御モジュール１１６の上記信号調整機構に伝達するように構成することができる。この様に、制御モジュール１１６は変換モジュール１２０に駆動電流制御信号（一点鎖線）を供給することができ、これにより、動作中においてＬＥＥユニット１１２の直列接続に供給される駆動電流に対する適応的制御を可能にする。本発明の範囲及び趣旨から逸脱することなしに、ここに図示するような統合された制御モジュールの代わりに別個の駆動電流制御モジュールを設けることができることが分かるであろう。
【００２１】
図３を参照すると、本発明の他の実施例による発光素子制御システム２１０が示されており、該システムはユニット２１２等のＮ個のＬＥＥユニットを有し、各ＬＥＥユニットは当該駆動モジュールにユニット駆動制御信号（点線）を供給するように構成された制御モジュール２１６に動作的に結合された駆動モジュール２１４を有し、また各駆動モジュールは１以上の対応するＬＥＥ２１８に動作的に結合されて斯かるＬＥＥの活性化及び／又は非活性化を上記ユニット駆動制御信号に応答して制御する。該システムは、この場合も、電源２２２に動作的に結合されてＬＥＥユニット１１２に駆動電流を供給するように構成された変換モジュール２２０を有している。この実施例において、発光素子制御システム２１０は、前記ＬＥＥユニット２１２の直列接続に供給される駆動電流と、これらユニットの光出力との両方を制御するための手段を形成し得るオプションとしてのフィードバック系を更に有している。この実施例において、該フィードバック系は、ここでも、駆動電流感知モジュール２２４と、ここでは統合された制御モジュール２１６の部分構成要素として図示された駆動電流制御モジュールとを有している。該フィードバック系は、更に、前記ＬＥＥユニットの１以上の、又は斯かるユニットにおけるＬＥＥの１以上の光出力を感知するように構成された光感知モジュール２２６を有している。該光感知モジュールは、更に、ここでは前記統合された制御モジュール２１６の同一の又は別の部分構成要素として図示された光出力制御モジュールに動作的に結合されて、感知された光出力（２点鎖線）を示す信号を該光出力制御モジュールに伝達する。上記光出力制御モジュールは駆動モジュール２１４に動作的に結合されて、該駆動モジュールを上記感知モジュールの信号に応答して制御し、これら駆動モジュールに動作的に結合されたＬＥＥの光出力を調整する。この様にして、動作の間において、ＬＥＥユニット２１２の直列接続に供給される駆動電流及びＬＥＥ２１８の出力を制御するために供給されるユニット駆動制御信号の両方を適応的に変化させることができる。本発明の範囲及び趣旨から逸脱することなしに、ここに図示するような統合された制御モジュールの代わりに別個の駆動電流制御モジュール及び／又は光出力制御モジュールを設けることができることが分かるであろう。更に、同様のシステムを、光フィードバックのみを供給するように構成されたフィードバック系を含むように設計することもできることが分かるであろう。
【００２２】
また、当業者によれば、本発明の範囲及び趣旨から逸脱することなしに、熱的な及び／又は他の斯様なオプション的フィードバック機構等の他のフィードバック機構も考え得ることが明らかであろう。
【００２３】
［ＬＥＥユニット］
本発明の一実施例による発光素子制御システムは、通常は、２以上のＬＥＥユニットの直列接続を有し、これらＬＥＥユニットの各々は１以上のＬＥＥと、斯かるＬＥＥの活性化を対応するユニット駆動制御信号に応答して制御するように構成されたユニット駆動モジュールとを有している。例えば、或るＬＥＥユニットに関連する駆動モジュールは、通常は、当該ユニット内の１以上のＬＥＥをユニット駆動制御信号に応答して制御可能に活性化及び／又は非活性化するように構成される。
【００２４】
一実施例において、上記駆動モジュールは上記１以上のＬＥＥに対して電気的に並列に接続され（例えば、図４、６及び７のユニット駆動モジュールにより概略図示されたように）、これらＬＥＥは互いに直列に及び／又は並列に接続することができる。このように、上記ユニット駆動モジュールは動作状態の間において高抵抗構成と低抵抗構成との間で切り換えることができ、その場合において該ユニット駆動モジュールは特定のＬＥＥユニット内の１以上のＬＥＥを繰り返し非活性化するために使用することができる。例えば、特定のＬＥＥユニットの非活性化は、対応するユニット駆動モジュールを該モジュールが当該１以上のＬＥＥを経て流れる電流に対して低抵抗経路を形成するように駆動することによりなされる。この様にして、対応するユニット駆動モジュールが駆動された場合、電流は当該ユニットの１以上のＬＥＥをバイパスし又は該ＬＥＥに対して分路される。
【００２５】
一実施例において、１つのＬＥＥユニット内の上記１以上のＬＥＥは概ね等しいＬＥＥ、例えば概ね等しい出力／入力特性を持つ１以上の青色ＬＥＥ、を有することができる。
【００２６】
他の実施例において、１つのＬＥＥユニットは１以上の異なるタイプのＬＥＥ、例えば赤色、青色及び／又は緑色ＬＥＥを、種々の組み合わせ、グループ及び／又は集団で有することができる。
【００２７】
他の実施例において、ＬＥＥユニットの直列接続における別々のＬＥＥユニットは概ね等しいＬＥＥ又は異なる色のＬＥＥを有することができる。
【００２８】
一実施例において、ＬＥＥユニットの直列接続におけるＬＥＥユニットの各々に関連する駆動モジュールは、同一のデバイス形式で構成される。しかしながら、ＬＥＥユニットの直列接続におけるＬＥＥユニットのいずれの１以上も、異なる駆動モジュールに関連づけることができる。
【００２９】
一実施例において、上記駆動モジュールは、例えば、バイポーラトランジスタ又は金属酸化膜電界効果トランジスタ（MOSFET）等の電界効果トランジスタ（ＦＥＴ）として構成することができる。当業者であれば、斯かるＬＥＥユニットに使用することが可能な種々のタイプの駆動モジュールを容易に理解することができるであろう。
【００３０】
幾つかの実施例において、各駆動モジュールは電界効果トランジスタ（ＦＥＴ）を有する。このような実施例において、Ｎ型及びＰ型の両方のＦＥＴの組み合わせを選択することが有利であり得る。この種の駆動モジュールの選択は、Ｐ型ＦＥＴが或るユニット直列接続における開始部（例えば、前記変換モジュールの近く）のＬＥＥユニットに対して使用される一方、Ｎ型ＦＥＴが該直列接続の終了部（例えば、接地点に近い）ＬＥＥユニットに対して使用される場合に、必要とされるゲート駆動電子回路を簡略化し得る。しかしながら、このような構成は、Ｐ型ＦＥＴを駆動するための信号レベルの極性がＮ型ＦＥＴに対する駆動信号のものとは反対でなければならないことを要する。
【００３１】
当業者により容易に理解されるように、使用される特定の駆動モジュール及び斯かる駆動モジュールを駆動するために使用される制御信号の電圧レベルは、例えば、当該ユニットにおけるＬＥＥの数に応じて適切に選択することができる。
【００３２】
一実施例において、上記駆動モジュールは、ユニット駆動制御モジュール等の制御モジュールに動作的に接続することができる制御入力端を有することができ、斯かる制御モジュールは例えばパルス幅変調された（ＰＷＭ）又はパルス符号変調された（ＰＣＭ）スイッチング信号を供給することができる。
【００３３】
一実施例において、上記駆動モジュールは、ＬＥＥユニットを望ましくないフリッカ効果、当該ＬＥＥにおける熱応力及び可聴ノイズを防止又は制限するほど十分に高い周波数で繰り返しスイッチングすることができるように構成される。ＬＥＥユニットに使用されるＬＥＥのタイプに応じて、スイッチング周波数は例えば１０３Ｈｚを超過し得る。
【００３４】
当業者により理解されるように、複数のＬＥＥ、又は複数のＬＥＥの群、列及び／又は集団が独立に駆動及び制御されるような典型的なシステムにおいては、各ＬＥＥ、又は斯かるＬＥＥの各群、列及び／又は集団は自身の変換モジュールを必要とし、従って多数の部品を必要とすると共に、これらに関連する一定の量の電力損失を生じる。しかしながら、本発明の種々の実施例では、各ＬＥＥ、又は斯かるＬＥＥの群、集団及び／又は列は、自身のユニット駆動モジュールを有するＬＥＥユニット（各々は直列に接続される）の一部として設けられ、これにより、必要とされる変換モジュールの数及び関連する電力損失の低減を可能にする。従って、幾つかの実施例においては、当該システムの所要の部品の数及び費用並びに全体としてのシステム効率を改善することができる一方、依然として複数のＬＥＥ、ＬＥＥ群、ＬＥＥ集団及び／又はＬＥＥ列の、即ち複数のＬＥＥユニットの独立した制御を可能にする。
【００３５】
当業者により理解されるように、ユニットの直列接続内で駆動される斯かるＬＥＥユニットの各々には同一のピーク電流が流れるであろうが、これらの駆動されるユニットのユニット駆動モジュールに適切な駆動信号を供給することにより、前述したように、これらにおけるＬＥＥを介しての平均電流は異なるレベルに制御することができ、これにより所望の協同的効果を得る。
【００３６】
［制御モジュール］
当該システムは、通常は、各ユニット駆動モジュールに動作的に結合されると共にＬＥＥユニットの各々における１以上のＬＥＥの間の協同的関係（予め定め、試験し及び／又は適応的に定めることができる）に基づいて、対応するユニット駆動制御信号を発生するように構成された制御モジュールを有する。例えば、該制御モジュールは上記駆動モジュールの各々に対してユニット駆動制御信号を決定及び供給するように構成することができ、これらの信号は例えば当該ＬＥＥユニットの各々の相対的動作特性に基づいて相互依存的態様で決定され、これにより、斯かる動作的特性のばらつきを補償する手段を提供すると共に、斯様な特性に基づいて上記ユニットの出力の間の所望のバランスを果たす手段を提供する。
【００３７】
一実施例において、上記制御モジュールは１以上の駆動制御信号を発生するように構成され、その場合において、特定の駆動制御信号は特定のＬＥＥユニットにおける１以上のＬＥＥの活性化を制御するために使用される。
【００３８】
上記制御モジュールは、中央処理ユニット（ＣＰＵ）を持つ計算装置又はマイクロコントローラとして構成することができる。上記制御モジュールは、該モジュールに動作的に結合された、ここでは集合的にメモリと称する１以上の記憶媒体を有する。該制御モジュールは上記メモリを含むように構成することができる。該メモリはＲＡＭ、ＰＲＯＭ、ＥＰＲＯＭ及びEEPROM等の揮発性及び非揮発性コンピュータメモリとすることができ、該メモリには当該制御モジュールに結合されたデバイスをモニタ及び制御するための制御プログラム（ソフトウェア、マイクロコード又はファームウエア等）が記憶され、上記ＣＰＵにより実行される。
【００３９】
一実施例において、上記制御モジュールは、ユーザ指定動作条件を該制御モジュールに結合されたデバイスを制御するための制御信号に変換する手段も提供する。該制御モジュールは、ユーザ指定コマンドを例えばキーボード、タッチパッド、タッチスクリーン、コンソール、視覚的若しくは音響的入力デバイス又は当業者により良く知られた他のユーザインターフェース等のユーザインターフェースにより入力することができる。
【００４０】
上記制御モジュールは、前記ＬＥＥユニットの各々の光束出力に関するデータを有するように構成することができる。本発明の一実施例において、上記制御モジュールには、当該ＬＥＥユニットの光束出力が予め決められている場合、製造の間に斯かる光束出力のデータが予めロードされる。他の実施例において、このようなデータは例えば１以上のフィードバック機構を介して動的に更新される。
【００４１】
本発明の他の実施例において、上記制御モジュールは、この光束出力データを製造後に校正するように構成される。これは、例えば外部光感知デバイスを用いてデバイス校正により実行することができるか、又は当該制御モジュールに関連する光センサを用いて実行することができる。上記外部光感知デバイス又は光センサは、前記ＬＥＥユニットの各々の出力を独立に検出するように構成することができ、これにより、ＬＥＥユニットの各々に関する光束出力データを決定する手段を提供する。
【００４２】
本発明の一実施例においては、ＬＥＥユニット間の光束出力のばらつきを考慮するために、当該制御システムは前記駆動制御信号を最低の光束出力を持つＬＥＥユニットに基づいて決定することができる。制御モジュールは、最低の光束出力を持つＬＥＥユニットを全出力で動作させると共に、他のＬＥＥユニットを、これらＬＥＥユニットの光束出力の或る割合で動作させるように構成することができ、その場合において、特定のＬＥＥユニットに対する上記割合は、ＬＥＥユニットの上記最低の光束出力に対する当該ＬＥＥユニットの光束出力の比に基づいて決定することができる。このような形の駆動制御信号の発生は、例えば一連のＬＥＥユニットにおける光束出力のばらつきを軽減するための手段を提供することができる。
【００４３】
本発明の他の実施例において、上記制御モジュールは、上記駆動制御信号を本発明によるＬＥＥ制御システムを含む照明システムにより出力される所望の光に基づいて決定するように構成することができる。各ＬＥＥユニットに対する固有の駆動制御信号は、相互依存的に決定することができ、上記照明システムから出力される光の所要の色及び当該ＬＥＥユニット自体の相対光束出力に基づくものとすることができる。
【００４４】
上記制御モジュールは、パルス幅変調又はパルス符号変調に基づくものであり得る駆動制御信号を発生するように構成することができる。駆動制御信号の他の形式も、当業者により容易に理解されるであろう。
【００４５】
後にオプションとしてのフィードバック系を有する制御システムの一実施例に関連して説明するように、上記制御モジュールは、例えばユニット駆動制御用の部分構成部品、駆動電流制御用の部分構成部品、光出力制御用の部分構成部品及び／又は他の斯様な部分構成部品を有する単一の統合された制御モジュール；別個の制御モジュール；及び／又はこれらの組み合わせを有することができる。
【００４６】
［変換モジュール］
当該ＬＥＥ制御システムは、更に、入力端が電源に接続される変換モジュールを有している。上記変換モジュール（コンバータモジュール）の出力端はＬＥＥユニットの直列接続に接続することができ、該コンバータモジュールは該ＬＥＥユニットの直列接続に或る出力電圧で電力を供給することができる。
【００４７】
一実施例において、上記コンバータモジュールはＡＣ／ＤＣ型又はＤＣ／ＤＣ型のコンバータを有することができる。該コンバータモジュールは何れの形式のものとすることもできるが、該モジュールはＡＣ及びＤＣ入力電圧で良好に動作することができる。
【００４８】
一実施例において、上記コンバータモジュールは、例えば、通常のスイッチモード、バック、ブースト、バックブースト、フライバック及びクック（cuk）コンバータの１以上を有することができる。当業者により容易に理解されるように、例えばトランスと整流器との組み合わせ等の他の形態のコンバータモジュールも使用することができる。
【００４９】
コンバータモジュールの選定は、例えば、略一定の出力電流を維持しながら、急速に変化する負荷条件に対処するのに必要とされ得るような出力電圧要件等に基づくものとすることができる。例えば、各ユニットのユニット駆動モジュールが当該ユニットのＬＥＥに対して並列に接続されており、或るユニットの非活性化が当該ユニットのＬＥＥの電流を分路することによりなされるような実施例では、特定の電流に対する全列電圧の変化は、どれだけ多くのユニットが活性化／非活性化されるかに依存して現れるであろう。これは、一部は、この筋書きにおけるユニット駆動モジュールは低抵抗を有し、従って、活性化された場合に、これらの間には、当該ユニットに関連する１以上のＬＥＥが活性化される場合と比較して大幅に低い電圧降下が存在するという事実によるものである。従って、上記コンバータモジュールは、１以上のユニットが対応するユニット駆動モジュールにより高い周波数で非活性化されている場合においても、比較的に一定した電流を供給し続けるために電圧の急速な変化を補償することができなければならない。一般的に、コンバータモジュールが電圧の変化に順応することができる速度は、幾つかの実施例では、当該ユニットを非活性化することができる周波数を制限することになる。
【００５０】
一実施例において、電圧の大きな変化に順応するための上記コンバータモジュールに対する要件は、特定の駆動モジュールにより定められる分路内に一層高い抵抗性の素子を含めて該モジュールに関連する１以上のＬＥＥの電圧降下に大凡整合させることにより緩和することができる。しかしながら、この構成は或るユニットの非活性化の間において一層多くの電力を消費し、従って余り効率的でないと見なされる。
【００５１】
他の実施例において、ユニット駆動モジュールは、当該ユニットの電圧降下に大凡整合させ得るような一層高い抵抗を持ち得るように、飽和モードの代わりに線形モードで動作させることができる。この場合も、該構成は１以上のＬＥＥを不活性化する間に一層多くの電力を消費し、従って余り効率的でないと見なされる。
【００５２】
他の実施例において、上記コンバータモジュールは自身の出力電圧を即座に調整することができるように選定され、これにより、駆動モジュールが飽和状態まで駆動されるのを可能にしながら該コンバータモジュールが一定の電流を実質的に維持するのを可能にし、結果として、各ユニットの１以上のＬＥＥの電流を分路する場合に大幅に高い効率を得る。例えば、変換モジュールとして小さな出力容量を持つ履歴現象型バックコンバータを使用することができ、斯かるコンバータは一般的に出力負荷電圧の急激な変化に高速で応答することができると共に、このような変化の後に厳格な調整を即座に回復及び達成することができる。
【００５３】
一実施例において、上記コンバータモジュールはフィードバック系に接続することが可能な制御入力端を有している。一実施例において、例えば、上記コンバータモジュールは駆動電流制御モジュール又は信号調整器（例えば、別個の又は統合された制御モジュールを介して設けられる）の出力端に接続される。この構成において、上記コンバータモジュールは、動作条件下において自身の制御入力端に供給される駆動電流信号の強度に基づいて出力電圧を調整することができ、これにより、前記ＬＥＥユニットの直列接続を経る所望の駆動電流を維持するための手段を提供する。
【００５４】
［オプションのフィードバック系］
本発明の一実施例において、当該ＬＥＥ制御システムは、該システムの１以上の動作特性を制御するための手段を提供することが可能なフィードバック系を更に有する。
【００５５】
例えば、一実施例において、フィードバック系は、前記ＬＥＥユニットの直列接続（例えば、図２ないし４、６及び７参照）を介する比較的一定な駆動電流を実質的に維持するために設けられる。該フィードバック系は、上記ＬＥＥ直列接続に動作的に接続することが可能な駆動電流感知モジュールを有することができる。動作条件下において、上記駆動電流感知モジュールは上記ＬＥＥ直列接続を経る駆動電流を感知すると共に、この電流を示す駆動電流信号を供給することができる。該駆動電流感知モジュールは、上記ＬＥＥユニットの直列接続を経る駆動電流の目安を示す駆動電流信号を供給するように構成することができる。
【００５６】
一実施例において、上記駆動電流感知モジュールは、例えば前記１以上のＬＥＥユニットと直列に接続されたホール（Hall）プローブ又はオーム抵抗等として構成された駆動電流センサとすることができる。駆動電流の所望の検出を行うことが可能な他の駆動電流センサも、当業者により容易に理解されるであろう。
【００５７】
上記フィードバック系は、フィードバックループの一部として構成されると共に上記駆動電流感知モジュールに動作的に接続された信号調整機構等の駆動電流制御モジュールを更に有することができる。上記信号調整機構は、前記駆動電流信号を処理して、該信号調整機構の出力端に駆動電流制御信号を供給することができ、該駆動電流制御信号は前記コンバータモジュールにより該コンバータモジュールによって発生される出力電圧を制御するために使用することができる。
【００５８】
一実施例において、上記信号調整機構は信号調整器であり、該信号調整器は比例（Ｐ）、積分（Ｉ）及び／又は微分（Ｄ）のアナログ若しくはデジタルフィルタエレメントの組み合わせを有することができる。デジタルフィルタ処理は追加のアナログ／デジタル及びデジタル／アナログ変換器を必要とし得るが、これら変換器は上記信号調整器内に統合することができる。当業者により理解されるように、上記フィードバックループの動的さを大きく改善するために、適切なフィルタ特性を備えるＰ、Ｉ及びＤフィルタエレメントの種々の組み合わせを使用することができる。
【００５９】
一実施例において、上記信号調整器はデジタル形態で実施化されるが、その構成は当業者により容易に理解されるであろう。デジタル形式信号調整器は、当業者により理解されるように、自身の入力／出力又はフィルタ特性の設計において大きな柔軟性を提供することができる。
【００６０】
一実施例において、上記フィードバック系は、前記駆動電流を所定の限界内に維持することが可能となるフィードバックループを実現するように構成することができる。これらの限界は、当業者により理解されるように、当該ＬＥＥ制御システムにおける当該フィードバックループの一部である構成部品の特定の特性に依存し得る。
【００６１】
当該システムは、更に又は代わりに、所望の出力を達成又は維持するために照明システムの光出力を制御する光フィードバック系を有することができる。例えば、所望の調光及び／又はスペクトル特性を、必要な場合に斯様な特性をモニタ及び調整することができるように、フィードバック機構を用いて達成及び維持することができる。
【００６２】
単色又は固定色の照明器具に対して適用可能であるのと同様に、本発明は、例えば色が変化するストリップ（細条）照明器具等の可変カラー照明器具において実施化することができる。全体の輝度は、ＬＥＥユニットの直列接続を経る電流を制御することにより独立に制御することができることに注意されたい。
【００６３】
本発明の一実施例において、当該ＬＥＥ制御システムは前記ＬＥＥにより放出される光の量を検出する光検出器を有することができる。この構成は、前記ＬＥＥユニットの出力の初期的若しくは周期的校正を提供することができるか、又はオプションとしての光フィードバック制御を提供することができる（例えば、図３参照）。
【００６４】
更に他の実施例において、光感知モジュールは周囲光を、一体的に又は個別に、のいずれかで検出するように構成することができ、これをＬＥＥの活性化を制御するための一種の負帰還として使用することができる。例えば、このような実施例において、周囲光の測定値は、例えば、より高い周囲光レベルにおいては当該照明システムから一層低い全体的出力レベルが望ましいとされ、ＬＥＥに対する駆動信号を減少させるように使用することができる。更に、当該照明システムのＬＥＥが（例えば、混合光照明器具システムにおけるように）異なる色のＬＥＥを含むような実施例では、上記光感知モジュールは、当該システムが例えば設定された輝度及び所望の色バランスの両方を維持するために対応するＬＥＥの色の出力を減少させる如くに作用することができるように、周囲光の波長情報に対して感知的となるように選定することができる。
【００６５】
熱的フィードバック機構等のフィードバック機構及び系の他の例は、当業者にとり明らかであり、従って本開示の範囲及び趣旨から逸脱するものではない。
【００６６】
以下、本発明を特定の実施例を参照して説明する。下記の実施例は本発明の具体例を記載しようとするものであって、如何なる形でも本発明を限定しようとするものではないと理解されたい。
【実施例１】
【００６７】
図４は、本発明一実施例によるＬＥＥ制御システム３１０を有する照明システムのブロック図を示す。該ＬＥＥ制御システムは、電源３２２と、ＤＣ／ＤＣ電圧変換器３２０の形態の変換モジュールと、駆動電流制御モジュール又は信号調整器３１７と、抵抗３２４として構成された電流感知モジュールと、Ｎ個のＬＥＥユニット３１１、３１２〜３１３の直列接続とを有している。Ｎ個のＬＥＥユニット３１１、３１２〜３１３の各々は電界効果トランジスタとして構成された駆動モジュールを有し、該モジュールは対応するＬＥＥユニット内の１以上のＬＥＥに電気的に並列に接続されている。各電界効果トランジスタのゲート電極は、上記ＬＥＥユニットの各々にスイッチング又は駆動信号を供給するためのユニット駆動制御モジュール３１６（この実施例では、上記駆動電流制御モジュール３１７とは別個のものとして図示されている）に接続することができ、これにより、上記ＬＥＥユニットの各々を個別に動作的に制御する手段を提供する。図４には、ＬＥＥユニット３１１及び３１２〜３１３における電界効果トランジスタに対するゲート電圧ＶG1及びＶG2〜ＶGNの例示的時間分解波形（profile）も各々示されている。
【００６８】
この実施例において、信号調整器３１７は、電流センサとして作用する抵抗３２４の両端間の電圧降下を探知する。信号調整器３１７は、先に概説したように、ＤＣ／ＤＣ変換器３２０にフィードバック信号を供給する。１つのＬＥＥユニットを経る電流は、実質的に、ＬＥＥ（又は複数のＬＥＥ）を介して又は電界効果トランジスタを介してのいずれかで流れる。従って、１つのＬＥＥユニットにおけるＬＥＥ（又は複数のＬＥＥ）は、当該電界効果トランジスタが高ドレイン／ソース抵抗構成を呈するようにスイッチングされるか又は低ドレイン／ソース抵抗構成を呈するようにスイッチングされるかに依存して、適切な電流で駆動されるか又はオフされ得る。
【００６９】
［動作モード］
前記駆動モジュール、即ち本例実施例における電界効果トランジスタは、複数の異なる態様で動作させることができる。例えば、全てのＬＥＥユニットが同数の公称的に等しいＬＥＥを有する場合、該駆動モジュールを動作させる１つの方法は、最も少ない量の光を放出するＬＥＥユニット（本実施例ではＬＥＥユニット３１３）を常にオンのままとする一方、他のＬＥＥユニット３１１及び３１２は、これらユニットの全光放出を最も輝度の少ないＬＥＥユニット３１３のレベルまで減少させるために適切にパルス駆動されるようにすることである。これは、当該ＬＥＥ制御システムが、例えば全ＬＥＥが同じ量の光を発することを必要とするような照明用途に使用される場合に有効であり得る。
【００７０】
本発明の一実施例において、当該ＬＥＥ制御システムがＬＥＥユニット当たり2以上のＬＥＥのものに対して実施化されることを意図する場合、公称的に等しいＬＥＥは、製造の間において、これらＬＥＥを密に合致する発光特性を持つ等しい数のＬＥＥの群に仕分けすることにより、グループ化又は付加的にビン化することができる。次いで、このような各群は１つのＬＥＥユニットを構成するために使用されるＬＥＥを供給するために使用することができる。
【００７１】
一実施例において、例えば当該ＬＥＥ制御システムの設置後の校正処理は、動作条件の間に該制御システムを構成し、該システムがＬＥＥユニットに対して駆動制御信号を発生する態様を適応化する助けとなり得る。ＬＥＥユニットの直列接続を経る電流は、例えばＬＥＥにより放出される光の全体量を変化させるために前記駆動モジュールとは独立に制御することができることに注意されたい。
【００７２】
前記ＬＥＥユニットの１つにおけるＬＥＥにより放出される光の量は、対応する駆動モジュールを用いて制御することができる。適切に混合されるなら、適切な色の光を放出するＬＥＥを有するようなＬＥＥユニットを用いることにより如何なる色の光も発生することができることに注意されたい。前記駆動モジュールはパルス的態様で制御することができる。例えば、これら駆動モジュールはＰＷＭ又はＰＣＭ方式に従って活性化及び非活性化することができる。パルス変調の間にＬＥＥユニットの直列接続の両端間の電圧を調整して、狭い範囲内で所望の駆動電流を生じさせることが望ましいことに注意されたい。これは、動作条件下で前記変換モジュール（例えば、電圧変換器３２０）の出力電流の安定性を効果的に改善することができる。
【００７３】
本発明の一実施例において、電圧変換器３２０は、各駆動モジュールの制御入力端における駆動制御信号により支配されるような上記ＬＥＥユニットの直列接続の両端間の出力電圧を供給することを要する。
【００７４】
他の実施例において、変換モジュール３２０は、電流感知モジュール３２４又は該変換モジュール自体内の内部（例えば、高い側の）電流センサの何れかにより上記ＬＥＥユニットの直列接続を介して一定の電流を供給する。このような実施例において、上記ＬＥＥの直列接続全体を介する一定電流を維持するために特定のＬＥＥユニットが活性化された場合、該変換モジュールは、通常、この活性化されたユニットにおけるＬＥＥ（又は複数のＬＥＥ）により必要とされる電圧降下に略等しい量だけ自身の出力電圧を増加させ、従って一層多くの電力を電源３２２から引き出さなければならない。同様に、一定電流を維持するために特定のＬＥＥユニットが、該ＬＥＥユニットにおけるＬＥＥ（又は複数のＬＥＥ）の電流を分流すべく例えば側路又は分路スイッチにより非活性化された（例えば、適切なユニット駆動モジュールにより）場合、上記変換モジュールは、通常、自身の出力電圧を減少させなければならず、さもなければ、他の活性化されているＬＥＥユニットの両端間に余分な電圧が現れ、それらの電流を急増（spike）させる。従って、上記電圧を減少させ、一定電流を維持することにより、上記電源からは、より少ない電力が引き出されるようになる。
【００７５】
全てのＬＥＥユニットが非活性化された場合、上記変換モジュールは一定の電流を供給し続けることはできるが、該モジュールの出力電圧は必然的に略零に低下し、電源から引き出される電力も同様に略零に減少する。両端間に何らかの電圧降下を持つ唯一のエレメントは、各ＬＥＥユニットにおける駆動モジュール及び電流感知モジュール３２４における電流感知素子（例えば、図４の抵抗）であろう。
【００７６】
従って、一実施例においては、高いシステム効率を維持するために、ここでは分路スイッチとして図示される駆動モジュールは、オプションとして、ＬＥＥユニットが非活性化された場合に引き出される電力を最少化するために低いオン抵抗を有するタイプのものであるように選択される。例えば、このような改善を得るためにＢＪＴトランジスタよりはＦＥＴスイッチを選択することができる。同様に、上記電流感知モジュールの抵抗値も、オプションとして、低電圧降下、従って低電力損失を促しながら、前記制御モジュール及びコンバータモジュールに信頼性のある制御信号を戻すべく当該電流の十分に正確な測定値を供給するように低下させることができる。
【実施例２】
【００７７】
図６は、各ユニットの駆動モジュールがＦＥＴスイッチを有するようなシステムと一緒に使用するのに適したユニット駆動制御モジュールの一例を示す。この実施例において、或るＬＥＥユニットの活性化又は非活性化が全体の電圧レベルにおいて当該直列接続における隣接するＬＥＥユニット内のＦＥＴスイッチの活性化又は非活性化を妨害し得るような影響を低減すべく、ゲートとソースとの間の適切な電圧差を維持するようにＦＥＴスイッチを適切に駆動することに注意が払われている。
【００７８】
この実施例において、システム４１０は２つのＬＥＥユニット、即ちＬＥＥユニット１（４１２）及びＬＥＥユニット２（４１３）を有し、各ＬＥＥユニットは、ユニット４１２及び４１３の単一ＮチャンネルMOSFETスイッチ４１４（Ｑ１）及び４１５（Ｑ２）等のユニット駆動モジュールと並列に、２以上のＬＥＥ（ＬＥＥ４１８等）を有している。ＤＣ／ＤＣ変換器４２０は一定の電流と、電流感知モジュール４２４の両端間の電圧降下を加えた当該直列接続における全ＬＥＥの総電圧降下に等しい高さの出力電圧とを供給する。
【００７９】
駆動制御モジュール４１６は通常はレベルシフタ（Ｕ１）４５０を有し、該シフタはユニット４１２及び４１３に各々対応する制御１（４５２）及び制御２（４５３）等の論理レベルの入力駆動制御信号を受ける。この実施例において、スイッチ４１５に対するレベルシフタ４５０のＬＯ出力端は、このスイッチのゲートに０〜１０ボルトの信号を供給することが可能な緩衝された信号基準値を供給する。レベルシフタ４５０のＨＯ出力端は、スイッチ４１４のゲートに対して昇圧（boost）され且つ緩衝された信号を供給する。コンデンサＣ１はレベルシフタ４５０の内部回路と共に、スイッチ４１４のソースに対して昇圧された基準電圧を供給し、これは、スイッチ４１５が活性化されるか否かにより影響を受ける劇的な電圧変化を低減する。ダイオードＤ１及びＤ２は抵抗Ｒ１、Ｒ２、Ｒ３及びＲ４と共に、ゲート信号の立ち上がり及び／又は立ち下がり時間を最適なシステム動作にとり望まれるように修正するためにオプションとして含まれる。
【００８０】
当業者により理解されるように、図６に示された固有のレベルシフタ４５０は、例示のみとして示されたもので、ＮチャンネルMOSFETに適切な駆動信号を供給するために本趣旨で使用することが可能な、同様の統合されたＩＣレベルシフタ、ＦＥＴドライバ及び／又は個別部品の同等の構成等の多くの斯様なデバイスのうちの１つを含むのみである。従って、これら、及び例えば演算増幅器、プッシュプル構成のＢＪＴ等の他の斯様なデバイスの使用は、本開示の範囲及び趣旨から逸脱するものではない。
【実施例３】
【００８１】
図７は、各ユニット駆動モジュールがＦＥＴスイッチを有するようなシステムと共に使用するのに適したユニット駆動制御モジュールの他の例を示している。この実施例においても、或るＬＥＥユニットの活性化又は非活性化が全体の電圧レベルにおいて当該直列接続における隣接するＬＥＥユニット内のＦＥＴスイッチの活性化又は非活性化を妨害し得るような影響を低減すべく、ゲートとソースとの間の適切な電圧差を維持するようにＦＥＴスイッチを適切に駆動することに注意が払われている。
【００８２】
この実施例において、システム５１０は２つのＬＥＥユニット、即ちＬＥＥユニット１（５１２）及びＬＥＥユニット２（５１３）を有し、各ＬＥＥユニットは、ユニット５１２及び５１３の単一ＮチャンネルMOSFETスイッチ５１４（Ｑ１）及び５１５（Ｑ２）等のユニット駆動モジュールと並列に、２以上のＬＥＥ（ＬＥＥ５１８等）を有している。ＤＣ／ＤＣ変換器５２０は一定の電流と、電流感知モジュール５２４の両端間の電圧降下を加えた当該直列接続における全ＬＥＥの総電圧降下に等しい高さの出力電圧とを供給する。
【００８３】
この実施例において、駆動制御モジュール５１６は、ユニット５１２及び５１３に各々対応する制御１（５５２）及び制御２（５５３）等の論理レベルの入力駆動制御信号を受けるように構成された比較器５５０（Ｕ１）及び５５１（Ｕ２）を有している。MOSFETをオンするために上記制御信号が超えねばならない安定した基準点を保証するために、比較器５５０及び５５１の負側入力端には基準電圧５５４が供給される。通常、全ての当てはまり得る状況に対してＤＣ／ＤＣ変換器５２０の出力電圧より高くなるように設定される高電圧（Ｖ++）が、前記論理レベルの入力信号５５２及び５５３に応答してMOSFET５１４、５１５のゲートにも供給される。MOSFET５１４、５１５のゲート／ソース降服電圧が超過されないことを保証するために、ツェナーダイオードＤ１（５５６）及びＤ２（５５７）も含まれている。最後に、ゲート駆動電流を制限するために、又は最適なシステム動作に必要とされるようにMOSFET５１４、５１５のスイッチング特性を変化させるために、抵抗Ｒ１及びＲ２がオプションとして含まれている。
【００８４】
ここでも、必要な駆動信号を発生させると同時に、MOSFET５１４、５１５を、これらMOSFETを損傷しかねない過度のゲート／ソース電圧から保護するために、演算増幅器、プッシュプル構成のＢＪＴ等の他の集積又は個別部品を種々の組み合わせで使用することができ、これらも、本開示の範囲及び趣旨から逸脱するものではない。
【実施例４】
【００８５】
例えば図６及び７の実施例で示した２以上のＬＥＥユニットを有するような他の実施例によれば、第１ＬＥＥユニットにおけるＮチャンネルMOSFET（例えば、図６及び７に各々示すMOSFET４１４及びMOSFET５１４）の代わりに、ＰチャンネルMOSFETを使用することができる。このような実施例において、上述した実施例で記載したような昇圧され且つレベルシフトされたゲート駆動信号の必要性は除去され得る。何故なら、該MOSFETのソースはＤＣ／ＤＣ変換器の高レベル出力電圧に接続することができ、これにより、ゲート駆動要件及び該要件のために使用されるゲート駆動回路が大幅に簡略化されるからである。しかしながら、このような実施例は、図６及び７を参照して上述したゲート駆動解決策を用いる後続のユニット用に依然としてＮチャンネルMOSFETの使用が必要となることが理解されよう。
【実施例５】
【００８６】
２以上のＬＥＥユニットを有するような照明システムの他の実施例において、該システムの変換モジュールにより電源から引き出される電力は、ユニット駆動制御信号を相互に適切に位相シフトすることにより、所定の限界内に維持される。
【００８７】
図５は、一実施例に従い、位相シフトされたユニット駆動制御信号が供給された場合に３つのＬＥＥユニットの両端間の電圧がどの様に変化するかの例を、同期的なユニット駆動制御信号に対して示している。図５に示されるように、３つの駆動制御信号ＶG1６３１、ＶG2６３２及びＶG3６３３は互いに位相がシフトされており、これらが印加されると、時間にわたり全負荷電圧（ＶLEE1＋ＶLEE2＋ＶLEE3）６３９を生じる。また、図５には同じ形状及び同じ期間のものであるが、同期的に供給されたユニット駆動制御信号もＶ'G1６４１、Ｖ'G2６４２及びＶ'G3６４３として示されている。これらの同期的信号の印加に対応する時間にわたる全負荷電圧は、合計すると（Ｖ'LEE1＋Ｖ'LEE2＋Ｖ'LEE3）６４９となる。この例により分かるように、時間にわたる全負荷電圧６３９及び６４９は、ユニット駆動制御信号の位相シフト処理により、時間にわたる負荷電圧の変化（従って、電源から引き出される電力の変化）を如何にして低減することができるかを示している。従って、このような駆動方法は一層小さな電源の選択を可能にする。というのは、駆動信号が同期的であるより互いに位相シフトされている場合、必要とされるピーク電力は一層少なくなり得るからである。加えて、相対的な電圧変化が小さくなるので、急速に変化する負荷を考慮した場合、前記変換モジュールの出力要件が緩和され、これにより、所望の駆動電流の維持を該変換モジュールにとり一層容易な処理とさせる。
【００８８】
本発明の上述した実施例は例示的なもので、多くの態様で変形することができることは明らかである。このような現在及び将来の変形は本発明の趣旨及び範囲からの逸脱と見なされてはならず、全ての斯様な変形は当業者にとり自明であって、下記請求項の範囲内に含まれるものである。
【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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