(57)【要約】  本発明は、整流された電源電圧によって給電されるＬＥＤ負荷のストリングを含むＬＥＤ光源に関する。電流を搬送するＬＥＤ負荷の数は、前記整流された電源電圧の瞬時振幅が増加するにつれて、増やされ、前記整流された電源電圧の瞬時振幅が減少するにつれて、減らされる。本発明によれば、前記ＬＥＤ負荷が電流の搬送を開始する順序及び前記ＬＥＤ負荷が電流の搬送を停止する順序が、電源の各周期の間、逆にされる。
2014514753.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
周波数fを持つ低周波ＡＣ供給電圧を供給する供給電圧源との接続のための第１の入力端子及び第２の入力端子と、
前記低周波ＡＣ供給電圧を整流するために前記入力端子に結合される整流器と、
Ｎ個のＬＥＤ負荷を含む直列回路であって、前記直列回路の第１の端部及び第２の端部が、各々、前記整流器の第１の出力端子及び第２の出力端子に結合されている直列回路と、
前記低周波ＡＣ電圧の半周期の間の第１動作状態においては、前記低周波ＡＣ供給電圧の瞬時振幅に依存して、前記振幅が増加するとき、続いて、第１順序で１つずつ、前記ＬＥＤ負荷に電流を搬送させ、前記低周波ＡＣ供給電圧の瞬時振幅に依存して、前記振幅が減少するとき、続いて、前記第１順序に対して逆である第２順序で１つずつ、前記ＬＥＤ負荷に電流の搬送を停止させ、前記低周波ＡＣ電圧の半周期の間の第２動作状態においては、前記低周波ＡＣ供給電圧の瞬時振幅に依存して、前記振幅が増加するとき、続いて、前記第２順序で１つずつ、前記ＬＥＤ負荷に電流を搬送させ、前記低周波ＡＣ供給電圧の瞬時振幅に依存して、前記振幅が減少するとき、続いて、前記第１順序で１つずつ、前記ＬＥＤ負荷に電流の搬送を停止させるための制御手段とを有するＬＥＤ光源であって、前記制御手段が、前記低周波ＡＣ供給電圧の零交差毎に前記動作状態を変えるための回路を更に備えているＬＥＤ光源。 
【請求項２】
前記制御手段が、
スイッチを含み、各々、第１乃至第Ｎ番目のＬＥＤ負荷に分路を置くＮ個の制御ストリングと、
前記制御ストリングに含まれる前記スイッチを制御するために前記Ｎ個の制御ストリングに結合される制御回路と、
前記第Ｎ番目のＬＥＤ負荷と前記整流器の前記第２の出力端子との間に結合される電流源とを有する請求項１に記載のＬＥＤ光源。
【請求項３】
前記制御手段が、 
切り替え可能な電流源を含み、ＬＥＤ負荷の陰極を前記整流器の前記第２の出力端子に接続するＮ個の制御ストリングと、  
各々がスイッチを含み、各々、第１乃至第（Ｎ−１）番目のＬＥＤ負荷に分路を置くＮ−１個の他の制御ストリングと、
前記制御ストリング内の前記切り替え可能な電流源及び前記他の制御ストリングに含まれる前記スイッチに結合される制御回路とを有する請求項１に記載のＬＥＤ光源。     
【請求項４】
前記ＬＥＤ負荷に分路を置く制御ストリングに含まれる前記スイッチが、インピーダンス及びスイッチング素子の直列回路によって前記整流器の前記第２の出力端子に接続されるベース電極を持つバイポーラトランジスタを有する請求項２又は３に記載のＬＥＤ光源。    
【請求項５】
前記ＬＥＤ光源が、
容量性素子及びスイッチSの直列回路と、
前記低周波ＡＣ供給電圧の瞬時振幅に依存して前記スイッチSを導通状態及び非導通状態にするために前記スイッチSに結合される第２の制御回路とを更に有する請求項１に記載のＬＥＤ光源。
【請求項６】
Ｎが、３と６との間である請求項１に記載のＬＥＤ光源。
【請求項７】
前記ＬＥＤ負荷の各々が、同じ順電圧を持つ請求項１に記載のＬＥＤ光源。 
【請求項８】
周波数fを持つ低周波ＡＣ供給電圧を供給する供給電圧源との接続のための第１の入力端子及び第２の入力端子と、
前記低周波ＡＣ供給電圧を整流するために前記入力端子に結合される整流器と、
Ｎ個のＬＥＤ負荷LED1乃至LEDNを含む直列回路であって、前記直列回路の第１の端部及び第２の端部が、各々、前記整流器の第１の出力端子及び第２の出力端子に結合されている直列回路と、 
前記低周波ＡＣ供給電圧の各半周期中、前記低周波ＡＣ供給電圧の振幅が増加するとき、続いて、第１順序で１つずつ、前記Ｎ個のＬＥＤ負荷に電流を搬送させ、前記低周波ＡＣ供給電圧の振幅が減少するとき、続いて、前記第１順序に対して逆である第２順序で１つずつ、前記Ｎ個のＬＥＤ負荷に電流の搬送を停止させるための制御手段とを有するＬＥＤ光源であって、前記低周波ＡＣ供給電圧のＮ個の後続半周期の各々において、電流を伝導させられる第ｎ番目のＬＥＤ負荷が、ｎが、整数であり、１≦ｎ≦Ｎであるｎの各値で、前記Ｎ個の後続半周期のあらゆる他の半周期において電流を伝導させられる第ｎ番目のＬＥＤ負荷と異なるＬＥＤ光源。
【請求項９】
Ｎ個のＬＥＤ負荷の直列回路を備えているＬＥＤ光源に電力を供給する方法であって、
周波数fを持つ低周波ＡＣ供給電圧を供給するステップと、
前記低周波ＡＣ供給電圧を整流するステップと、
Ｎ個のＬＥＤ負荷を含む前記直列回路に、整流された前記ＡＣ供給電圧を供給するステップと、 
前記低周波ＡＣ供給電圧の半周期の間の第１動作状態においては、前記低周波ＡＣ供給電圧の瞬時振幅に依存して、前記振幅が増加するとき、続いて、前記直列回路の第１の端部に最も近い第１のＬＥＤ負荷から１つずつ、前記ＬＥＤ負荷に電流を搬送させ、前記低周波ＡＣ供給電圧の瞬時振幅に依存して、前記振幅が減少するとき、続いて、第Ｎ番目のＬＥＤ負荷から１つずつ、前記ＬＥＤ負荷に電流の搬送を停止させるステップと、
前記低周波ＡＣ供給電圧の半周期の間の第２動作状態においては、前記低周波ＡＣ供給電圧の瞬時振幅に依存して、前記振幅が増加するとき、続いて、前記第Ｎ番目のＬＥＤ負荷から１つずつ、前記ＬＥＤ負荷に電流を搬送させ、前記低周波ＡＣ供給電圧の瞬時振幅に依存して、前記振幅が減少するとき、続いて、前記第１のＬＥＤ負荷から１つずつ、前記ＬＥＤ負荷に電流の搬送を停止させるステップと、
前記低周波ＡＣ供給電圧の零交差毎に前記動作状態を変えるステップとを有する方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、主電源(mains supply)などの低周波ＡＣ電圧を供給する供給源に直に接続可能であるＮ個のＬＥＤ負荷を有する安価で単純なＬＥＤ光源に関する。
【背景技術】
【０００２】
このようなＬＥＤ光源は、US 7,081,722から既知である。ＬＥＤ負荷は、個々のＬＥＤの直列回路、及び場合により並列回路を有するＬＥＤアレイである。動作中、整流器の出力端子間には、周波数２ｆ、及び０ボルトと最大振幅との間で変動する振幅を持つ周期的なＤＣ電圧が存在する。周期的なＤＣ電圧の振幅が０ボルトであるとき、ＬＥＤ負荷のいずれも電流を搬送しない。周期的なＤＣ電圧の振幅が増加するとき、第１のＬＥＤ負荷が電流の搬送を開始する電圧に到達する。同様に、周期的なＤＣ電圧の振幅が十分高い値まで更に増加するとき、第２のＬＥＤ負荷が導通し始める。
【０００３】
その後、周期的なＤＣ電圧の振幅の更なる増加は、残りのＬＥＤ負荷に、電流の搬送を開始させる。 
【０００４】
全てのＬＥＤ負荷が電流を搬送するとき、周期的なＤＣ電圧の振幅は、最大振幅に到達するまで更に増加する。その後、周期的なＤＣ電圧の振幅は、減少し始める。振幅が減少する間、ＬＥＤ負荷は、逆の順序で１つずつ電流伝導を停止する（まず、第Ｎ番目のＬＥＤ負荷が伝導を停止し、第１のＬＥＤ負荷が伝導を停止するのは最後である）。第１のＬＥＤ負荷が伝導を停止した後、周期的なＤＣ電流の振幅は、更に０まで減少し、次いで、上記のサイクルが繰り返される。 
【０００５】
既知のＬＥＤ光源は、非常にコンパクトであり、比較的単純である。更に、既知のＬＥＤ光源は、欧州又は米国の主電源のような低周波ＡＣ供給電圧源から直に供給されることができる。ＬＥＤ利用率は以下のように規定される。
【０００６】
ＬＥＤ利用率（Ｎ＝４の場合）= (I_LED1_AVG/I_LED1_AVG*Vseg1+I_LED2_AVG/I_LED1_AVG*Vseg2+I_LED3_AVG/I_LED1_AVG*Vseg3 + I_LED4_AVG/I_LED1_AVG*Vseg4) / Vstring_total
【０００７】
ここで、I_LED#_AVGは、低周波ＡＣ供給電圧の１周期にわたって求められたＬＥＤ負荷を流れる平均電流であり、Vseg#は、ＬＥＤ負荷電圧であり、Vstring_totalは、４つのＬＥＤ負荷全ての全電圧である。
【０００８】
低いＬＥＤ利用率は、異なるＬＥＤ負荷は、周期的なＤＣ電圧の周期内の実質的に異なる継続時間の期間中に、電流を伝導するという事実に起因する。第Ｎ番目のＬＥＤ負荷は、第１のＬＥＤ負荷と比べてずっと短い時間間隔の間しか電流を搬送しない。結果として、第１のＬＥＤ負荷は、第Ｎ番目のＬＥＤ負荷より高い平均電流を搬送する。ＬＥＤ負荷は、一般に、多数のマルチジャンクションＬＥＤチップを有する１つ以上のＬＥＤパッケージによって形成される。製造プロセス中には、第１のＬＥＤ負荷において用いられるだろうパッケージは、他のＬＥＤ負荷のいずれかにおいて用いられるだろうパッケージと区別されないことから、全てのパッケージが、最悪のケースの要件を満たす必要がある同じチップサイズ及びパッケージ電力容量を持つ。この場合には、最悪のケースの要件は、（動作中、全てのＬＥＤ負荷の中で最も高い平均電流を搬送する）第１のＬＥＤ負荷におけるパッケージの使用に対応する。しかしながら、ＬＥＤ光源において用いられるＬＥＤパッケージのほとんどは、第１のＬＥＤ負荷において用いられない。
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００９】
本発明の目的は、比較的高いＬＥＤ利用率を持つＬＥＤ光源及び対応する方法を提供することにある。
【課題を解決するための手段】
【００１０】
本発明の或る態様によれば、
−  周波数fを持つ低周波ＡＣ供給電圧を供給する供給電圧源との接続のための第１の入力端子及び第２の入力端子と、
−  前記低周波ＡＣ供給電圧を整流するために前記入力端子に結合される整流器と、
−  Ｎ個のＬＥＤ負荷を含む直列回路であって、前記直列回路の第１の端部及び第２の端部が、各々、前記整流器の第１の出力端子及び第２の出力端子に結合されている直列回路と、
−  前記低周波ＡＣ電圧の半周期の間の第１動作状態においては、前記低周波ＡＣ供給電圧の瞬時振幅に依存して、前記振幅が増加するとき、続いて、第１順序で１つずつ、前記ＬＥＤ負荷に電流を搬送させ、前記低周波ＡＣ供給電圧の瞬時振幅に依存して、前記振幅が減少するとき、続いて、前記第１順序に対して逆である第２順序で１つずつ、前記ＬＥＤ負荷に電流の搬送を停止させ、前記低周波ＡＣ電圧の半周期の間の第２動作状態においては、前記低周波ＡＣ供給電圧の瞬時振幅に依存して、前記振幅が増加するとき、続いて、前記第２順序で１つずつ、前記ＬＥＤ負荷に電流を搬送させ、前記低周波ＡＣ供給電圧の瞬時振幅に依存して、前記振幅が減少するとき、続いて、前記第１順序で１つずつ、前記ＬＥＤ負荷に電流の搬送を停止させるための制御手段とを有するＬＥＤ光源であって、前記制御手段が、前記低周波ＡＣ供給電圧の零交差毎に前記動作状態を変えるための回路を更に備えているこのようなＬＥＤ光源が提供される。
【００１１】
本発明によるＬＥＤ光源においては、前記ＬＥＤ負荷が電流の搬送を開始する順序が、前記低周波ＡＣ供給電圧の各零交差時に、逆にされる。結果として、第Ｎ番目のＬＥＤ負荷及び第１のＬＥＤ負荷は、前記低周波ＡＣ供給電圧の各周期の間、同じ平均電流を搬送する。第２のＬＥＤ負荷及び第（Ｎ−１）番目のＬＥＤ負荷にも同じことが当てはまり、より広くは、第ｎ番目のＬＥＤ負荷及び第（Ｎ−ｎ＋１）番目のＬＥＤ負荷にも同じことが当てはまり、ここで、ｎは、０．５Ｎ未満の整数である。（Ｎが奇数である場合には、真ん中のＬＥＤ負荷は、前記低周波ＡＣ供給電圧の各半周期の間、同じ平均電流を搬送する。） 前記ＬＥＤ負荷を流れる平均電流が、従来技術の場合と比べてずっと異ならないことから、ＬＥＤ利用率が、従来技術の場合と比べてずっと高く、それ故、前記ＬＥＤ負荷において用いられるＬＥＤパッケージが、従来技術の場合と比べてずっと安価になり得る。
【００１２】
本発明によるＬＥＤ光源の第１の好ましい実施例においては、前記制御手段は、
−  スイッチを含み、各々、第１乃至第Ｎ番目のＬＥＤ負荷に分路を置くＮ個の制御ストリングと、
−  前記制御ストリングに含まれる前記スイッチを制御するために前記Ｎ個の制御ストリングに結合される制御回路と、
−  前記第Ｎ番目のＬＥＤ負荷と前記整流器の前記第２の出力端子との間に結合される電流源とを有する。
【００１３】
前記ＬＥＤ負荷が電流の搬送を開始する順序、及び電流を搬送するＬＥＤ負荷の数は、どの時点においても、前記スイッチによって決定され、前記電流源は、前記ＬＥＤ負荷によって搬送される電流の振幅を制御する。
【００１４】
本発明によるＬＥＤ光源の第２の好ましい実施例においては、前記制御手段は、
−  切り替え可能な電流源を含み、ＬＥＤ負荷の陰極を前記整流器の前記第２の出力端子に接続するＮ個の制御ストリングと、
−  各々がスイッチを含み、各々、第１乃至第（Ｎ−１）番目のＬＥＤ負荷に分路を置くＮ−１個の他の制御ストリングと、
−  前記制御ストリング内の前記切り替え可能な電流源及び前記他の制御ストリングに含まれる前記スイッチに結合される制御回路とを有する。
【００１５】
この第２の好ましい実施例においても、どの時点においても、前記スイッチが、前記ＬＥＤ負荷が電流の搬送を開始する順序、及び何個のＬＥＤ負荷が電流を搬送するかを決定する。どの時点においても、前記電流源のうちの１つだけが、導通状態であり、前記ＬＥＤ負荷を流れる電流を制御する。
【００１６】
好ましくは、前記第１又は第２の好ましい実施例における前記ＬＥＤ負荷に分路を置く制御ストリングに含まれる前記スイッチは、インピーダンス及びスイッチング素子の直列回路によって前記整流器の前記第２の出力端子に接続されるベース電極を持つバイポーラトランジスタを有する。
【００１７】
従って、前記制御ストリングに含まれる前記スイッチの制御は、比較的簡単な信頼できる方法で行われ得る。
【００１８】
本発明によるＬＥＤ光源の他の好ましい実施例においては、前記ＬＥＤ光源は、
−  容量性素子及びスイッチSの直列回路と、
−  前記低周波ＡＣ供給電圧の瞬時振幅に依存して前記スイッチSを導通状態及び非導通状態にするために前記スイッチSに結合される第２の制御回路とを更に有する。前記スイッチSは、整流された前記低周波ＡＣ供給電圧の瞬時振幅に依存して、前記容量性素子が、前記低周波ＡＣ供給電圧の瞬時振幅が高いときに、充電され、前記振幅が低いときに、他の供給源として機能するように、制御される。この方法においては、前記ＬＥＤ負荷に供給される電流の総量が増やされる。
【００１９】
Ｎが３と６との間である、本発明によるＬＥＤ光源の場合は、良好な結果が得られた。
【００２０】
前記ＬＥＤ負荷の各々が同じ順電圧を持つ、本発明によるＬＥＤ光源の場合にも、良好な結果が得られた。
【００２１】
本発明の別の態様によれば、Ｎ個のＬＥＤ負荷の直列回路に給電する方法であって、
−  周波数fを持つ低周波ＡＣ供給電圧を供給するステップと、
−  前記低周波ＡＣ供給電圧を整流するステップと、
−  Ｎ個のＬＥＤ負荷を含む前記直列回路に、整流された前記ＡＣ供給電圧を供給するステップと、
−   前記低周波ＡＣ供給電圧の半周期の間の第１動作状態においては、前記低周波ＡＣ供給電圧の瞬時振幅に依存して、前記振幅が増加するとき、続いて、前記直列回路の第１の端部に最も近い第１のＬＥＤ負荷から１つずつ、前記ＬＥＤ負荷に電流を搬送させ、前記低周波ＡＣ供給電圧の瞬時振幅に依存して、前記振幅が減少するとき、続いて、第Ｎ番目のＬＥＤ負荷から１つずつ、前記ＬＥＤ負荷に電流の搬送を停止させるステップと、
−  前記低周波ＡＣ供給電圧の半周期の間の第２動作状態においては、前記低周波ＡＣ供給電圧の瞬時振幅に依存して、前記振幅が増加するとき、続いて、前記第Ｎ番目のＬＥＤ負荷から１つずつ、前記ＬＥＤ負荷に電流を搬送させ、前記低周波ＡＣ供給電圧の瞬時振幅に依存して、前記振幅が減少するとき、続いて、前記第１のＬＥＤ負荷から１つずつ、前記ＬＥＤ負荷に電流の搬送を停止させるステップと、
−  前記低周波ＡＣ供給電圧の零交差毎に前記動作状態を変えるステップとを有する方法が提供される。
【００２２】
図面を利用して、本発明によるＬＥＤ光源の実施例を更に説明する。
【図面の簡単な説明】
【００２３】
【図１】本発明によるＬＥＤ光源の実施例の概略図を示す。
【図２】本発明によるＬＥＤ光源の実施例の概略図を示す。
【図３】スイッチの制御電極に接続されるレベルシフタを備える制御ストリングに含まれるスイッチを示す。
【図４】従来技術のＬＥＤ負荷回路の異なるＬＥＤ負荷を流れる電流を時間の関数として示す。
【図５】図１に示されているようなＬＥＤ負荷回路の異なるＬＥＤ負荷を流れる電流を時間の関数として示す。
【図６】従来技術のＬＥＤ光源及び図１に示されているようなＬＥＤ光源のＬＥＤ負荷を流れる平均ＬＥＤ電流を示す。
【発明を実施するための形態】
【００２４】
図１において、K1及びK2は、各々、欧州又は米国の主電源のような低周波供給電圧源との接続のための第１及び第２の入力端子である。
【００２５】
参照符号Iは、低周波ＡＣ供給電圧を整流するために入力端子に結合される整流器である。整流器の出力端子は、容量性素子C1及びスイッチSの直列回路によって接続される。出力端子は、４つのＬＥＤ負荷LED1乃至LED4及び電流源CSの直列回路によっても接続される。ＬＥＤ負荷の各々に、スイッチを有する制御ストリングによって分路が置かれる。これらのスイッチは、S1乃至S4と呼ばれる。参照符号IIは、スイッチS1乃至S4及びスイッチSを制御するための制御回路である。スイッチS1乃至S4、電流源CS及び制御回路IIは、一緒に制御手段を形成する。
【００２６】
ＬＥＤ光源をフェーズカット調光機に対応させるブリーダによって整流器の出力端子を接続することは可能であることに注意されたい。 
【００２７】
動作中、容量性素子が、低周波ＡＣ供給電圧の瞬時振幅が高いときに、充電され、振幅が低いときに、付加的な供給源として機能するように、整流された低周波ＡＣ供給電圧の瞬時振幅に依存して、スイッチSが制御される。この付加的な供給源は、好ましいが、必須ではない。
【００２８】
ここで、ブリーダ及び付加的な供給源は両方とも省かれていると仮定して、図１に示されているＬＥＤ光源の動作を記載する。
【００２９】
入力端子K1及びK2が、周波数fを持つ低周波ＡＣ電圧を供給する供給電圧源に接続される場合には、整流器の出力端子間には、周波数2fを持つ周期的なＤＣ電圧が存在する。周期的なＤＣ電圧の第１周期中、制御手段が第１動作状態にあり、周期的なＤＣ電圧の瞬時振幅が低いときには、スイッチS1は、非導通状態である一方で、スイッチS2乃至S4は、導通状態に維持される。周期的なＤＣ電圧の瞬時振幅が、第１のＬＥＤ負荷LED1の順電圧まで増加したとき、ＬＥＤ負荷LED1は、電流の伝導を開始する。周期的なＤＣ電圧の瞬時振幅が、ＬＥＤ負荷LED1及びLED2の順電圧の合計と等しい値まで更に増加するとき、スイッチS2が非導通状態にされ、ＬＥＤ負荷LED2が電流を搬送し始める。同様に、周期的なＤＣ電圧の瞬時振幅が、ＬＥＤ負荷LED1、LED2及びLED3の順電圧の合計と等しいとき、スイッチS3が非導通状態にされ、ＬＥＤ負荷LED3が電流を搬送し始める。周期的なＤＣ電圧の瞬時振幅が、全てのＬＥＤ負荷の順電圧の合計と等しいとき、スイッチS4が非導通状態にされ、ＬＥＤ負荷LED4が電流の伝導を開始する。瞬時振幅は、次いで、その最大値まで増加し、後に、減少し始める。この減少中、ＬＥＤ負荷は、逆の順序で１つずつ非導通状態にされる。周期的なＤＣ電圧の瞬時振幅が、４つの順電圧の合計未満に低下するとき、スイッチS4が導通状態にされ、ＬＥＤ負荷LED4が電流の搬送を停止する。周期的なＤＣ電圧の瞬時振幅は、更に減少し、前記瞬時振幅が、ＬＥＤ負荷LED1、LED2及びLED3の順電圧の合計より低くなるとき、スイッチS3が導通状態にされ、ＬＥＤ負荷LED3が電流の搬送を停止する。周期的なＤＣ電圧の瞬時振幅の更なる減少は、後に、周期的なＤＣ電圧の瞬時振幅が、ＬＥＤ負荷LED1及びLED2の順電圧の合計未満に低下するとき、及び前記瞬時振幅が、ＬＥＤ負荷LED1の順電圧未満に低下するときに、各々、ＬＥＤ負荷LED2及びＬＥＤ負荷LED1に電流の搬送を停止させる。上記の実施例においては、周期的なＤＣ電圧の１つの周期の間、ＬＥＤ負荷（の一部）によって搬送される電流は一定値に維持される。周期的なＤＣ電圧の周期の間に、例えば、ちらつきを抑えるよう、電流の振幅を変えることも可能であることに注意されたい。
【００３０】
周期的なＤＣ電圧の第２周期中、制御手段は、瞬時振幅の増加中に、ＬＥＤ負荷が、第１動作状態に対して逆の順序で１つずつ電流の搬送を開始する第２動作状態にある。周期的なＤＣ電圧の瞬時振幅が非常に低いとき、スイッチS1乃至S3は導通状態であり、スイッチS4は非導通状態である。
【００３１】
周期的なＤＣ電圧の瞬時振幅が、ＬＥＤ負荷LED4の順電圧と等しいとき、ＬＥＤ負荷LED4は、電流の伝導を開始する。周期的なＤＣ電圧の瞬時振幅の更なる増加は、ＬＥＤ負荷LED3、LED2及びLED1に、１つずつ電流の搬送を開始させ、従って、各々、スイッチS3、S2及びS1を非導通状態にさせる。周期的なＤＣ電圧の瞬時振幅が減少するとき、ＬＥＤ負荷LED1、LED2、LED3及びLED4は、この順序で１つずつ電流の搬送を停止する。同様に、スイッチS1乃至S3は、この順序で導通状態にされる。瞬時振幅がＬＥＤ負荷LED4の順電圧未満に低下するときにスイッチS4を導通状態にすることは何の意味もない。なぜなら、これは、単に、ＬＥＤ負荷中を流れず、それ故、光を生成しない電流の流れをもたらすだけであるからである。 
【００３２】
周期的なＤＣ電圧の各周期中、スイッチSは、周期的なＤＣ電圧の瞬時振幅が比較的高い期間の間、導通状態にされる。結果として、この期間の間、容量性素子C1が充電される。スイッチSは、周期的なＤＣ電圧の振幅が比較的低い別の期間の間にも、導通状態にされる。この別の期間の間、容量性素子の両端の電圧は、周期的なＤＣ電圧の瞬時振幅より高く、容量性素子は、ＬＥＤ負荷（の一部）に電流を供給するための供給電圧源として機能する。周期的なＤＣ電圧の次の周期（＝低周波ＡＣ電圧の次の半周期）においては、制御手段は、再び、その第１動作状態にあり、上記の動作が繰り返される。
【００３３】
第１動作状態においてＬＥＤ負荷に電流を伝導させる順序は、LED1-LED2-LED3-LED4である必要はなく、第２動作状態の間にＬＥＤ負荷が逆の順序で導通状態にされる限り、如何なる順序であってもよく、例えば、LED1-LED4-LED2-LED3が、第１動作状態の第１順序であってもよく、LED3-LED2-LED4-LED1が、第２動作状態の第２順序であってもよいことに注意されたい。ＬＥＤ負荷が導通状態にされる順序に関係なく、同じＬＥＤ利用率が達成される。   
【００３４】
図２においては、図１に示されている構成要素及び回路部品と同様の構成要素及び回路部品には、同じ参照符号が付されている。図２においては、ＬＥＤ負荷の各々の陰極は、切り替え可能な電流源を有する制御ストリングによって、整流器の第２の出力端子に接続される。これらの電流源は、参照符号11乃至14を有する。図１に示されている実施例のような全てのＬＥＤ負荷ではなく、ＬＥＤ負荷LED1乃至LED3だけに、スイッチを有する制御ストリングによって分路が置かれる。図２に示されている実施例においては、スイッチS1乃至S3及びスイッチS並びに切り替え可能な電流源11乃至14は、制御回路IIによって制御される。
【００３５】
図２の実施例の場合にも、コンデンサC1及びスイッチSが省かれている状態の動作を記載する。  
【００３６】
図２に示されている実施例の動作は、以下の通りである。
【００３７】
入力端子K1及びK2が、周波数fを持つ低周波ＡＣ電圧を供給する供給電圧源に接続される場合には、整流器の出力端子間には、周波数2fを持つ周期的なＤＣ電圧が存在する。周期的なＤＣ電圧の第１周期中、制御手段が第１動作状態にあるときには、スイッチS1乃至S3は、全て、非導通状態に維持される。 
【００３８】
周期的なＤＣ電圧の瞬時振幅が増加するとき、周期的なＤＣ電圧の瞬時振幅が第１のＬＥＤ負荷の順電圧と等しいときに、電流源11が起動され、第１のＬＥＤ負荷LED1が電流の伝導を開始する。周期的なＤＣ電圧の瞬時振幅が、更に増加し、ＬＥＤ負荷LED1及びLED2の順電圧の合計と等しいとき、電流源11がオフに切り替えられ、電流源12がオンに切り替えられ、第２のＬＥＤ負荷LED2が電流の伝導を開始する。周期的なＤＣ電圧の瞬時振幅が更に増加する場合に、瞬時振幅が、最初の３つのＬＥＤ負荷の順電圧の合計と等しいとき、電流源12がオフに切り替えられ、電流源13がオンに切り替えられ、第３のＬＥＤ負荷が電流の伝導を開始する。周期的なＤＣ電圧の瞬時振幅が、全てのＬＥＤ負荷LED1乃至LED4の順電圧の合計と等しいとき、電流源13がオフに切り替えられ、電流源14がオンに切り替えられ、第４のＬＥＤ負荷LED4が電流の搬送を開始する。瞬時振幅は、次いで、その最大値まで増加し、後に、減少し始める。この減少中、４つのＬＥＤ負荷LED1乃至LED4は、ＬＥＤ負荷LED4から逆の順序で１つずつ電流の搬送を停止する。周期的なＤＣ電圧の瞬時振幅が、４つのＬＥＤ負荷の順電圧の合計未満に低下するとき、電流源14がオフに切り替えられ、電流源13がオンに切り替えられ、ＬＥＤ負荷LED4が伝導を停止する。瞬時振幅が、第３のＬＥＤ負荷LED3の順電圧と等しい量だけ更に低下するとき、電流源13がオフに切り替えられ、電流源12がオンに切り替えられ、第３のＬＥＤ負荷LED3が電流の伝導を停止する。同様に、瞬時振幅が、第２のＬＥＤ負荷LED2の順電圧と等しい量だけ更に低下するとき、電流源12がオフに切り替えられ、電流源11がオンに切り替えられ、第２のＬＥＤ負荷LED2が電流の伝導を停止する。瞬時振幅が、第１のＬＥＤ負荷LED1の順電圧と等しい量だけ更に減少するとき、電流源11がオフに切り替えられ、第１のＬＥＤ負荷LED1が電流の搬送を停止する。周期的なＤＣ電圧の瞬時振幅は、更に０まで減少し、次いで、周期的なＤＣ電圧の次の周期が始まる。この次の周期の間、制御手段は、第２動作状態にある。結果として、この次の周期の開始時には、スイッチS1乃至S3は、全て、導通状態であり、全ての電流源がオフに切り替えられている。この次の周期の前半において、ＬＥＤ負荷は、第１周期中に電流の搬送を開始した順序とは逆である順序で、１つずつ電流の搬送を開始する。この次の周期においては、電流源14だけが起動され、電流源11、12及び13はオフにされる。
【００３９】
周期的なＤＣ電圧の瞬時振幅が増加し、前記瞬時振幅がＬＥＤ負荷LED4の順電圧と等しいとき、電流源14がオンに切り替えられ、ＬＥＤ負荷LED4が電流の搬送を開始する。周期的なＤＣ電圧の瞬時振幅が、ＬＥＤ負荷LED4及びLED3の順電圧の合計と等しいとき、スイッチS3が非導通状態にされ、ＬＥＤ負荷LED3が電流の伝導を開始する。同様に、周期的なＤＣ電圧の瞬時振幅が、ＬＥＤ負荷LED4、LED3及びLED2の順電圧の合計と等しいとき、スイッチS2が非導通状態にされ、ＬＥＤ負荷LED2が電流の伝導を開始する。瞬時振幅が、第１のＬＥＤ負荷LED1の順電圧と等しい量だけ更に増加するとき、スイッチS1が非導通状態にされ、第１のＬＥＤ負荷LED1が電流の搬送を開始する。
【００４０】
周期的なＤＣ電圧の瞬時振幅は、その最大値まで更に増加し、次いで、減少し始める。この減少中、４つのＬＥＤ負荷LED1乃至LED4は、ＬＥＤ負荷LED1から逆の順序で１つずつ電流の搬送を停止する。周期的なＤＣ電圧の瞬時振幅が、４つのＬＥＤ負荷の順電圧の合計未満に低下するとき、スイッチS1が導通状態にされ、第１のＬＥＤ負荷LED1が電流の搬送を停止する。瞬時振幅が、更に低下し、ＬＥＤ負荷LED2、LED3及びLED4の順電圧の合計より低くなるとき、スイッチS2が導通状態にされ、第２のＬＥＤ負荷LED2が電流の伝導を停止する。同様に、瞬時振幅が、更に低下し、ＬＥＤ負荷LED3及びLED4の順電圧の合計より低くなるとき、スイッチS3が導通状態にされ、第３のＬＥＤ負荷LED3が電流の伝導を停止する。瞬時振幅が、更に減少し、ＬＥＤ負荷LED4の順電圧より低くなるとき、電流源14がオフに切り替えられ、第４のＬＥＤ負荷LED4が電流の搬送を停止する。周期的なＤＣ電圧の瞬時振幅は、更に０まで減少し、次いで、周期的なＤＣ電圧の次の周期が始まる。
【００４１】
この次の周期において、制御手段は、再び第１動作状態にあり、上記の動作がもう一度始まる。
【００４２】
図３は、図１及び図２に示されている実施例におけるスイッチS1のうちの１つの実施例を示している。S1は、バイポーラトランジスタである。バイポーラスイッチS1のベース電極は、抵抗器R1によって他のバイポーラスイッチFSのコレクタに接続される。他のバイポーラスイッチのエミッタは、接地電位にある整流器の第２の出力端子に接続される（図１及び２も参照）。スイッチS1は、他のスイッチFSを導通状態又は非導通状態に制御することによって、各々、導通状態又は非導通状態に制御されることができる。他のスイッチFSのエミッタが、接地電位にあることから、他のスイッチFSを制御するための制御信号は、比較的容易に生成されることができる。結果として、図３に示されている制御部は、制御ストリングに含まれるスイッチの比較的簡単な制御を可能にする。
【００４３】
図４は、欧州の主電源で給電されている、４つのＬＥＤ負荷を有する従来技術のＬＥＤ光源における電圧及び電流の形状を示している。整流された電源電圧の２つの周期が示されている。
【００４４】
図４は、更に、ＬＥＤ負荷の各々を流れる電流の形状を示している。このような従来技術のＬＥＤ光源の制御手段は、常に同じ動作状態にある。結果として、ＬＥＤ負荷を流れる電流の形状は、周期的なＤＣ電圧の各周期において同じである。従って、ＬＥＤ負荷の各々を流れる平均電流は異なり、ＬＥＤ負荷LED4を流れる平均電流は、ＬＥＤ負荷LED1を流れる平均電流よりずっと小さい。
【００４５】
図５は、欧州の主電源で給電されている、４つのＬＥＤ負荷を有する本発明によるＬＥＤ光源における対応する電圧及び電流の形状を示している。
【００４６】
周期的なＤＣ電圧の２つの周期にわたって平均した第１のＬＥＤ負荷LED1を流れる電流は、周期的なＤＣ電圧の２つの周期にわたって平均したＬＥＤ負荷LED4を流れる電流と等しいことが、見て分かる。同様に、第２のＬＥＤ負荷LED2及び第３のＬＥＤ負荷LED3を流れる平均電流も、互いに等しい。更に、本発明によるＬＥＤ光源の第１のＬＥＤ負荷LED1及び第２のＬＥＤ負荷LED2を流れる平均電流は、従来技術のＬＥＤ光源における第１のＬＥＤ負荷LED1を流れる平均電流及び第４のＬＥＤ負荷LED4を流れる平均電流より異ならない。  
【００４７】
これは、図６において更に図示されている。図６において、第１の柱は、常に同じ動作状態で動作する従来技術のＬＥＤ光源（第１頁の最初の段落において言及されている光源）の４つのＬＥＤ負荷の各々を流れる平均電流を示している。第２の柱は、本発明によるＬＥＤ光源の４つのＬＥＤ負荷の各々を流れる平均電流を示している。本発明によるＬＥＤ光源の場合には、ＬＥＤ負荷を流れる平均電流の間の差はずっと小さいことが、見て分かる。これは、ＬＥＤ利用率がずっと高く、それ故、ＬＥＤ負荷を形成するために用いられるＬＥＤパッケージがずっと安価になり得ることを意味する。 
【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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【国際調査報告】
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