(57)【要約】  光発生装置１は、少なくとも可変電圧を受け取るように適合される電圧入力２１と、前記電圧入力２１に結合される少なくとも３つのＬＥＤ回路１０とを備え、各ＬＥＤ回路１０はＬＥＤユニット１４と、前記ＬＥＤ回路１０を通る電流を制御するための制御可能な電流調整器１５とを含む。光発生装置１は、複数のスイッチ２５、２６、２７を含む制御可能なスイッチマトリクス３０であって、少なくとも３つの異なるスイッチングモードで動作するように構成される、スイッチマトリクス３０と、少なくとも前記スイッチマトリクス３０に接続され、前記可変動作電圧を決定し、決定された動作電圧に応じて前記スイッチマトリクス３０のスイッチングモードを制御するように構成されるコントローラ５０とを更に含む。ＡＣ電圧などの可変動作電圧によるかかる装置１の効率的な動作を実現するために、第１のスイッチングモードでは前記ＬＥＤユニット１０が互いに並列接続され、第２のスイッチングモードでは前記ＬＥＤユニット１０のうちの少なくとも２つが直列接続され、第３のスイッチングモードでは前記ＬＥＤユニット１０が互いに直列接続される。
2014519197.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
可変動作電圧を受け取るための電圧入力と、
前記電圧入力に結合される少なくとも３つのＬＥＤ回路であって、各ＬＥＤ回路はＬＥＤユニットと、前記ＬＥＤユニットに接続され、前記ＬＥＤ回路内の電流を制御する制御可能な電流調整器とを含む、少なくとも３つのＬＥＤ回路と、
前記少なくとも３つのＬＥＤ回路に接続され、複数のスイッチを含む制御可能なスイッチマトリクスであって、少なくとも２つの異なるスイッチングモードで動作する、スイッチマトリクスと、
前記可変動作電圧を決定し、前記決定された動作電圧に応じて前記スイッチマトリクスの前記スイッチングモードを制御する、少なくとも前記スイッチマトリクスに接続されるコントローラと
を少なくとも有する、光発生装置であり、
前記ＬＥＤユニットの少なくとも２つが、
第１のスイッチングモードでは互いに並列接続され、
第２のスイッチングモードでは互いに直列接続される
、光発生装置。
【請求項２】
前記スイッチマトリクスが少なくとも３つの異なるスイッチングモードで動作し、
前記第１のスイッチングモードでは、前記ＬＥＤユニットの全てが互いに並列接続され、
前記第２のスイッチングモードでは、前記ＬＥＤユニットの少なくとも２つが直列接続され、
第３のスイッチングモードでは、前記ＬＥＤユニットの全てが互いに直列接続される
、請求項１に記載の光発生装置。
【請求項３】
前記コントローラが、前記ＬＥＤ回路内の電流を制御するために前記電流調整器の少なくとも１つに更に接続される、請求項１又は２に記載の光発生装置。
【請求項４】
前記電流調整器の少なくとも１つが、公称電流モード及びオフモードに少なくとも制御可能である、請求項１乃至３の何れか一項に記載の光発生装置。
【請求項５】
前記電流調整器の少なくとも１つが、前記ＬＥＤ回路内の電流が前記公称電流モードの電流よりも低い減電モードに更に制御可能である、請求項４に記載の光発生装置。
【請求項６】
前記コントローラが、前記ＬＥＤ回路の少なくとも１つの電圧を決定する電圧検出器を含み、前記コントローラが、前記決定された電圧に応じて前記スイッチングモードを更に制御する、請求項１乃至５の何れか一項に記載の光発生装置。
【請求項７】
前記コントローラが、前記ＬＥＤ回路の少なくとも１つの電流を決定する電流検出器を含み、前記コントローラが、前記決定された電流に応じて前記スイッチングモードを更に制御する、請求項１乃至６の何れか一項に記載の光発生装置。
【請求項８】
前記第２のスイッチングモードでは、前記ＬＥＤユニットの少なくとも２つが直列接続される一方で、前記ＬＥＤユニットの少なくとも２つが互いに並列接続される、請求項１乃至７の何れか一項に記載の光発生装置。
【請求項９】
少なくとも前記第１のスイッチングモードでは、各ＬＥＤ回路の前記ＬＥＤユニットが、前記ＬＥＤ回路の前記それぞれの電流調整器に直列接続される、請求項１乃至８の何れか一項に記載の光発生装置。
【請求項１０】
少なくとも４つのＬＥＤ回路が、ＬＥＤユニット及び対応する電流調整器を備える、請求項１乃至９の何れか一項に記載の光発生装置。
【請求項１１】
前記スイッチマトリクスは、少なくとも３つのＬＥＤユニットが直列接続される第４のスイッチングモードで少なくとも更に動作する、請求項１０に記載の光発生装置。
【請求項１２】
前記ＬＥＤ回路の少なくとも１つが、複数のＬＥＤユニット及び電圧水準の適合を行うための構成回路を含み、前記構成回路は前記ＬＥＤ回路内の前記複数のＬＥＤユニットの少なくとも２つを、第１の状態では互いに並列接続し、第２の状態では互いに直列接続する、請求項１乃至１１の何れか一項に記載の光発生装置。
【請求項１３】
可変動作電圧を受け取るための電圧入力と、
前記電圧入力に結合される２つのＬＥＤユニットと、
電圧水準の適合を行うために、前記ＬＥＤユニットの少なくとも２つを第１の状態では互いに並列接続し、第２の状態では互いに直列接続する構成回路と、
少なくとも前記第２の状態で低電圧モードを提供する少なくとも制御可能な分路であって、前記分路は少なくとも１つのＬＥＤユニットへのバイパスを提供する、分路と
を少なくとも有し、
前記動作電圧の瞬間的振幅に応じて前記バイパスが提供される、光発生装置。
【請求項１４】
前記第１の状態及び前記第２の状態の両方で、
第１のＬＥＤユニット及び第２のＬＥＤユニットが互いに直列接続され、
分路が前記第２のＬＥＤユニットへのバイパスを提供する、
少なくとも３つのＬＥＤユニットを含む、請求項１３に記載の光発生装置。
【請求項１５】
少なくとも前記第２の状態において、
第１の、第２の、及び第３のＬＥＤユニットが直列接続され、
第１の分路が前記第２のＬＥＤユニットへのバイパスを提供し、
第２の分路が前記第３のＬＥＤユニットへのバイパスを提供する、
少なくとも３つのＬＥＤユニット及び少なくとも２つの分路を含む、請求項１３又は１４に記載の光発生装置。
【請求項１６】
少なくとも前記可変動作電圧の実効値を繰返しでは無く決定し、前記実効値に応じて前記構成回路の状態を制御するコントローラを更に含む、請求項１３乃至１５の何れか一項に記載の光発生装置。
【請求項１７】
少なくとも可変動作電圧を受け取るための電圧入力、前記電圧入力に結合される少なくとも３つのＬＥＤ回路であって、各ＬＥＤ回路はＬＥＤユニットと、前記ＬＥＤユニットに接続され、前記ＬＥＤ回路内の電流を制御する制御可能な電流調整器とを含む、光発生装置を動作させる方法であって、前記光発生装置が、前記少なくとも３つのＬＥＤ回路に接続され、複数のスイッチを含む制御可能なスイッチマトリクスであって、前記可変動作電圧に応じて少なくとも２つの異なるスイッチングモードで動作する、スイッチマトリクスを更に含み、前記ＬＥＤユニットの少なくとも２つが、
第１のスイッチングモードでは並列接続され、
第２のスイッチングモードでは直列接続される、
方法。
【請求項１８】
少なくとも可変動作電圧を受け取るための電圧入力、前記電圧入力に結合される少なくとも２つのＬＥＤユニットを有する光発生装置を動作させる方法であって、前記光発生装置は、電圧水準の適合を行うために前記ＬＥＤユニットの少なくとも２つを第１の状態では互いに並列接続し、第２の状態では互いに直列接続する構成回路と、少なくとも前記第２の状態で低電圧モードを提供する制御可能な分路であって、前記低電圧モードでは、前記分路は少なくとも１つのＬＥＤユニットへのバイパスを提供する、分路とを更に含み、前記バイパスは前記動作電圧の瞬間的振幅に応じて提供される、方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、ＬＥＤ光発生装置及びＬＥＤ光発生装置を動作させる方法に関する。とりわけ本発明は、ＡＣ電圧などの可変電圧でＬＥＤ光発生装置を駆動することに関する。
【背景技術】
【０００２】
ＬＥＤを使用する光発生装置又は照明装置が当技術分野で知られており、今日では様々な照明用途に使われている。とりわけそのような装置は後付用途、例えば一般的な白熱電球を取り替えるために使用される。後者の場合、後付光発生装置を可変電圧、例えば電源電圧やＡＣ電圧で駆動することが多くの場合必要である。ＬＥＤは典型的には電源電圧では直接駆動され得ないので、電源回路が必要とされる。
【０００３】
ＬＥＤ光発生装置を電源電圧で駆動するための比較的安価な機構を提供するために、複数のＬＥＤを直列接続することが知られており、その結果そのように形成されたＬＥＤ列の全体的な電圧降下が電源電圧に一致する。しかし、電源電圧に固有の交流の性質により、そのようなＬＥＤ列はＡＣ波形のあらゆる位相の間動作させることはできず、即ち供給電圧がＬＥＤ列の全体的な順電圧よりも下がる場合光は生成されない。従って、かかる回路は光フリッカ及び比較的低い通電角度をしばしば示す。
【０００４】
２３０Ｖの電源システムと１２０Ｖの電源システムなど、ＬＥＤ光発生装置が異なる電源電圧水準のシステムで使用されることが意図される場合、更なる問題が起こり得る。
【０００５】
２３０Ｖの電源用に設計された装置が１２０Ｖで動作させられる場合、波形の最大部分の間、電圧は予め定められた全体的な順電圧よりも著しく低くなり、目に見えるフリッカ及び薄暗さを招く。
【０００６】
その一方で１２０Ｖ用に設計された装置が２３０Ｖの電源電圧で動作させられる場合、波形の大きい部分の間電圧が高くなり過ぎ、実際にフリッカは低減され得るが、余剰電圧が通常は線形レギュレータ又はブリーダ回路によって処理され大量のエネルギが散逸されることになる。何れにせよ、「誤った」電源電圧で装置を動作させることは非常に非効率である。
【０００７】
第１の問題に対する解決策が国際公開第２０１０／０１３１７２  Ａ１号に開示されており、そこでは複数のＬＥＤを含む照明装置が開示されている。その文献によれば、複数のＬＥＤが設けられ、スイッチマトリクスに接続される。スイッチマトリクスはコントローラに接続され、それによりＬＥＤが様々な電圧水準に適合される複数の異なる制御状態で接続され得る。スイッチマトリクスは、全てのＬＥＤを互いに直列に及び並列に接続できるようにする。更なる制御状態では、前記ＬＥＤの２個が並列接続され、前記ＬＥＤの少なくとも２個が互いに直列接続されるようにＬＥＤ群が接続される。コントローラは、供給ＡＣ電圧の瞬間値を示す信号に応じてスイッチマトリクスの制御状態を設定するために設けられる。
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００８】
従って国際公開第２０１０／０１３１７２  Ａ１号の機構は、瞬間的なＡＣ電圧に応じて装置の構成を適合させることを可能にする。選択された、即ち所謂「ビン化された」ＬＥＤが使用されるが、選択する又は「ビン化する」過程は全体的な製造費用を著しく高める。従って本発明の目的は、強化された光発生装置を提供することである。
【課題を解決するための手段】
【０００９】
この目的は、請求項１又は１３に記載の光発生装置、及び請求項１７又は１８に記載の光発生装置を動作させる方法によって解決される。従属請求項は本発明の好適な実施形態に関連する。
【００１０】
以下、本発明は第１の態様及び第２の態様に従って説明される。第１の態様による発明は「動的スイッチング概念」とも呼ばれるのに対し、第２の態様は「タップ線形概念（tapped linear concept）」と呼ばれる。
【００１１】
上記の第１の態様による本発明の基本概念は、少なくとも３つのＬＥＤ回路を含む光発生装置を提供することである。この光発生装置は、可変電圧を受け取るときに光出力を与えるための少なくとも２つのスイッチングモードに設定されるように適合される。各ＬＥＤ回路は、少なくとも１つのＬＥＤユニットと、ＬＥＤ回路内の電流を制御するために前記ＬＥＤユニットに接続される制御可能な電流調整器とを含む。本発明は、スイッチングモードとは独立にＬＥＤ回路それぞれの電流を正確に制御することを有利に可能にする。従って、例えＬＥＤユニットが僅かに異なる電気的特性を示しても、光出力の質を向上させる電流の正確な制御が可能である。
【００１２】
本発明による光発生装置は、例えば一般的なＡＣ電源電圧などの可変動作電圧を受け取るように適合される電圧入力を含む。前記電圧入力には少なくとも３つのＬＥＤ回路が結合され、各ＬＥＤ回路は少なくともＬＥＤユニットと、前記ＬＥＤ回路のそれぞれのＬＥＤユニットに接続され、前記ＬＥＤ回路内の電流を制御するように構成される制御可能な電流調整器とを含む。更に本発明の光発生装置は、前記ＬＥＤ回路に接続され、複数のスイッチを有する制御可能なスイッチマトリクスを含み、前記スイッチマトリクスは少なくとも２つの異なるスイッチングモードで動作するように構成される。コントローラが設けられ、少なくとも前記スイッチマトリクスに接続される。コントローラは、前記可変動作電圧を例えば前記電圧入力において決定し、決定された動作電圧に応じて前記スイッチマトリクスのスイッチングモードを制御するように構成される。
【００１３】
本発明のこの態様によれば、３つのＬＥＤ回路のＬＥＤユニットのうちの少なくとも２つが、第１のスイッチングモードでは互いに並列に接続され、第２のスイッチングモードでは互いに直列に接続される。例えば第１のスイッチングモードでは、直列の第３のユニットに対して２つのユニットが並列接続されても良く、一方で第２のスイッチングモードでは全てのユニットが直列接続される。或いは、第１のスイッチングモードでは、３つ全てのユニットが並列接続されても良く、一方で第２のスイッチングモードでは少なくとも２つのユニットが直列接続される。
【００１４】
従って、本発明による光発生装置は、動作中に電圧入力に印加される決定された電圧に応じて光発生装置の設定を適合できるようにし、それにより前記電圧入力に印加される瞬間的電圧に基づく「動的スイッチング」を可能にする。少なくとも２つのスイッチングモードは、光発生装置の全体的な順電圧の点で互いに異なる。この文脈では、光発生装置の「全体的な順電圧」という用語は、前記動作電圧が電圧入力に印加されるときのＬＥＤ回路にわたる全体的な電圧降下を指す。従って、装置の順電圧を可変動作電圧の瞬間値に適合させることが可能である。
【００１５】
概して、３つの異なる制御状態を有する光発生装置が、参照により本明細書に援用される出願人の以前の出願、国際公開第２０１０／０１３１７２  Ａ１号に開示されているが、本発明はＬＥＤユニットのそれぞれを通る、及びスイッチングモードとは独立に電流を制御することを更に可能にする。従って、「ビン化」とも呼ばれる製造中の専用の選択過程が有利に省略され得るように、ＬＥＤユニットの電気的特性における僅かな公差（tolerance）が効率的に補償され得る。従って、製造費用が減らされた状態で高品質の光出力が可能である。
【００１６】
上記で論じたように、本発明の光発生装置は可変動作電圧を受け取るように適合される電圧入力を含む。動作電圧は、例えばＡＣ電圧、即ち１２０Ｖ又は２３０Ｖの電源接続に相当し得る。従って、本発明の光発生装置はＡＣ動作に好ましく適合され得る。
【００１７】
本発明の文脈では、「可変動作電圧」という用語は経時変化する電圧を指す。可変動作電圧は周期的に変化する電圧とすることができ、但し及び最も好ましくは、可変動作電圧は例えば整流ＡＣ電圧などの単極電圧である。
【００１８】
本発明による電圧入力は任意の適切な種類のものとすることができ、例えばはんだパッド、ボンドワイヤーパッド、電力又は電源に接続するための他の任意の適切なコネクターやプラグなど、少なくとも２つの端子を含むことができる。電圧入力は、例えばＬＥＤ回路に単極可変電圧を与えるための整流器や受け取られる動作電圧を平滑化するためのフィルター装置など、更なる部品又は回路を確実に含むことができる。或いは、又はそれに加えて、電圧入力は更なる機械部品を含むことができ、例えば光発生装置が電源から取り外される可能性がある場合、対応する分離可能な電気コネクターを含むことができる。最も好ましくは、電圧入力が、例えばＥ２７やＥ１４型ソケットなどのランプソケットを含む。
【００１９】
上記で述べたように、本発明による光発生装置は、前記電圧入力に結合される少なくとも３つのＬＥＤ回路を含む。前記動作電圧が電圧入力に供給される場合にＬＥＤ回路に電圧が印加され得るように、少なくとも３つのＬＥＤ回路は、中間部品又は回路を介して電圧入力に直接若しくは間接的に結合されても良い。上記で述べたように、前記ＬＥＤ回路のそれぞれは、少なくともＬＥＤユニット及び制御可能な電流調整器を含む。電流調整器はそれぞれのＬＥＤ回路のＬＥＤユニットに接続され、前記ＬＥＤ回路内の電流を制御するように構成される。
【００２０】
ＬＥＤユニットは任意の適切な種類のものとすることができ、本発明に関しては無機ＬＥＤ、有機ＬＥＤ、固体レーザー、例えばレーザーダイオードなど、如何なる種類の固体光源でも良い少なくとも１個の発光ダイオード（ＬＥＤ）を含む。ＬＥＤユニットは、直列接続及び／又は並列接続される前述の部品の複数を確実に含むことができる。
【００２１】
一般的な照明用途では、ＬＥＤユニットが好ましくは少なくとも１個の高出力ＬＥＤ、即ち１ｌｍを超える光束を有するＬＥＤを含み得る。好ましくは、前記高出力ＬＥＤが２０ｌｍを超える、最も好ましくは５０ｌｍを超える光束を与える。
【００２２】
ＬＥＤユニットは、例えば輝度及び／若しくは色、平滑化ステージ、又はフィルターコンデンサを設定するための更なる電気部品、電子部品、又は機械部品を確実に含むことができる。
【００２３】
前述の制御可能な電流調整器は関連するＬＥＤ回路内の電流を制御するための、とりわけ対応するＬＥＤ回路のＬＥＤユニットを通る電流をスイッチングモードの少なくとも１つで制御するための任意の適した種類のものとすることができる。この説明の文脈では、「電流調整器」という用語は、電流を既定の電流水準に制御し且つ／又は制限することができる能動電気部品又は能動電子部品を指す。
【００２４】
電流調整器は、例えば一般的なトランジスター、ＦＥＴ、ＯＰ−ＡＭＰ電源など、適切な電源又は電流流出装置を含むことができる。適切な電源は、例えば“Halbleiterschaltungstechnik”, U. Tietze, Ch.Schenk, 10th edition, Springer Verlagの13.3章の中で見つけることができる。
【００２５】
既定の電流水準は、それぞれの電流調整器内に工場でプログラムされても良い。或いは、又はそれに加えて、既定の電流水準が外部から設定され得るように、電流調整器が電流制御入力を含むことも可能である。例えば電流制御入力は、例えば入力電圧により電流を増やして力率を改善するために、又は電流を例えば増加する入力電圧に比例して線形に減らしてシステムの全体的な入力電力を限定するために、入力電圧に対応する信号に応じて設定されても良い。
【００２６】
本発明の光発生装置は、複数のスイッチを有する制御可能なスイッチマトリクスを更に含む。上記で論じたように、スイッチマトリクスは前記少なくとも３つのＬＥＤ回路に接続され、少なくとも２つの異なるスイッチングモードに制御可能であり、前記ＬＥＤユニットの少なくとも２つが第１のスイッチングモードでは互いに並列に接続され、第２のスイッチングモードでは互いに直列に接続される。スイッチ及び対応する回路は、スイッチマトリクスが前述の少なくとも２つのスイッチングモードに制御可能であることを可能にする任意の適切な種類のものとすることができる。確実に及び特に４つ以上のＬＥＤ回路がある場合、スイッチマトリクスは３つ以上の異なるスイッチングモードに制御可能であり得る。好ましくは、スイッチはとりわけＭＯＳＦＥＴやバイポーラトランジスターなどの制御可能な半導体スイッチである。
【００２７】
本発明によれば、この光発生装置は、少なくとも前記制御可能なスイッチマトリクスに接続されるコントローラを更に含む。コントローラとスイッチマトリクス、即ち複数のスイッチとの間の接続は、スイッチングモードの制御を可能にする任意の有線又は無線の種類のものとすることができる。
【００２８】
コントローラは前記動作電圧を決定し、決定された動作電圧に応じてスイッチマトリクスの前記スイッチングモードを制御するように構成される。コントローラは任意の適切な種類のものとすることができ、とりわけコントローラは、マイクロコントローラ、計算装置、並びに／又は少なくとも論理ゲート、フリップフロップ、及び／若しくは比較器を含む非同期機を含むことができる。上記で論じたように、コントローラは前記動作電圧、即ち少なくとも光発生装置の動作中の可変動作電圧の瞬間的振幅に対応する値を決定するように構成される。従ってコントローラは、例えば前記電圧入力に適切に接続される少なくとも電圧検出器を含むことができる。かかる検出器は、例えば継続的に動作するように、又は可変動作電圧の瞬間的振幅に対応する標本値をコントローラに反復的に与えるように適合され得る。特に後者の場合、動作電圧を準連続的方法で評価するように標本化の頻度が好ましくは適合されるべきである。
【００２９】
本明細書では、コントローラが、前記可変動作電圧の瞬間的振幅を反復的に決定し、前記瞬間的振幅に応じて前記スイッチマトリクスのスイッチングモードを制御するように構成される。この文脈では、「反復的に」という用語は、前記振幅を連続的に又は準連続的に決定することも含む。
【００３０】
上記で述べたように、コントローラは、決定された動作電圧に応じて前記スイッチマトリクスのスイッチングモードを制御するように適合される。様々な制御方法が可能だが、コントローラは、好ましくは光発生装置の全体的な順電圧が、印加される動作電圧の瞬間的振幅にほぼ一致するようにスイッチングモードを設定するように適合され得る。従って、印加される動作電圧に近くなり又はかかる動作電圧を近似する全体的な順電圧を与えるスイッチングモードが好ましくは選択される。例えば前記第１のスイッチングモードでは、全体的な順電圧が第２のスイッチングモードよりも低いように上記の２つのＬＥＤ回路が互いに並列接続され、２つのＬＥＤユニットが直列接続される。勿論、光発生装置の全体的な順電圧が瞬間的に印加される動作電圧以下であることを可能にするためにスイッチングモードが好ましく選択されるべきであるように、ＬＥＤユニットは、印加される動作電圧が個々の順電圧以上の場合にのみ動作され得ることに留意すべきである。
【００３１】
光発生装置は、１個又は複数の更なるＬＥＤ、ハウジング、１つ又は複数のソケット、平滑化ステージ、フリッカフィルター回路などの更なる部品、及び／又は例えば少なくとも１つのＲＧＢ  ＬＥＤユニットの場合、放射光の色を設定するための更なる制御回路を確実に含むことができる。好ましくは、光発生装置は、ランプなどの統合ユニットとして最も好ましくは後付用途に適合されて与えられる。
【００３２】
上記で論じたように、前記ＬＥＤ回路の電流調整器は、それぞれのＬＥＤ回路内の電流を、例えば既定の電流水準に制御するために設けられる。それぞれの電流水準は、内部的に設定されても良く且つ／又は経時的に変化しても良い。例えば電流水準は、調整器の適切なメモリー内に記憶されても良く、又は例えば前記既定の電流水準を外部から与えるための前記電流制御入力を用いて記憶されても良い。
【００３３】
本態様による動的スイッチング概念は上記の「タップ線形概念」の代わりに適用されても良いが、両方の概念を組み合わせることも本発明の範囲に含まれる。
【００３４】
好ましい実施形態では、スイッチマトリクスが少なくとも３つの異なるスイッチングモードで動作するように構成される。本明細書では、少なくとも２つのＬＥＤユニットが、第１のスイッチングモードでは並列接続され、第２のスイッチングモードでは直列接続されるようにスイッチマトリクスが構成される。
【００３５】
第１のスイッチングモードでは前記ＬＥＤユニットの全てが互いに並列接続され、第２のスイッチングモードでは前記ＬＥＤユニットの少なくとも２つが直列接続され、第３のスイッチングモードでは前記ＬＥＤユニットの全てが互いに直列接続されることが特に好ましい。
【００３６】
この実施形態は、全体的な順電圧のより正確な適合を可能にする。例えば前記第１のスイッチングモードでは、全体的な順電圧が第２のスイッチングモードよりも低いようにＬＥＤ回路が互いに並列に接続され、ＬＥＤユニットの少なくとも２つが直列接続される。それに対応して、第３のスイッチングモードの光発生装置の全体的な順電圧は、第２のスイッチングモードでの全体的な順電圧よりも高い。
【００３７】
上記の内容に加えて又はその代わりに、及び本発明の特に好ましい実施形態では、光発生装置が例えば一般的なＡＣ電源電圧などの可変動作電圧を受け取るように適合される電圧入力を含む。前記電圧入力には少なくとも３つのＬＥＤ回路が結合され、各ＬＥＤ回路は少なくともＬＥＤユニットと、前記ＬＥＤ回路のそれぞれのＬＥＤユニットに接続され、前記ＬＥＤ回路内の電流を制御するように構成される制御可能な電流調整器とを含む。更にこの光発生装置は、前記ＬＥＤ回路に接続され、複数のスイッチを有する制御可能なスイッチマトリクスを含み、前記スイッチマトリクスは少なくとも３つの異なるスイッチングモードで動作するように構成される。コントローラが設けられ、少なくとも前記スイッチマトリクスに接続される。コントローラは、前記可変動作電圧を例えば前記電圧入力において決定し、決定された動作電圧に応じて前記スイッチマトリクスのスイッチングモードを制御するように構成される。
【００３８】
この実施形態によれば、及びスイッチマトリクスの第１のスイッチングモードでは、前記少なくとも３つのＬＥＤ回路のＬＥＤユニットが互いに並列に接続される。第２のスイッチングモードでは、少なくとも２つのＬＥＤユニットが互いに直列に接続され、第３のスイッチングモードでは前記少なくとも３つのＬＥＤ回路ユニットのＬＥＤユニットが直列接続される。
【００３９】
本発明の発展形態によれば、コントローラが、それぞれのＬＥＤ回路内の電流を制御するために前記電流調整器の少なくとも１つに接続される。この接続は、コントローラによりそれぞれのＬＥＤ回路内の電流を制御することを可能にする任意の適切な有線又は無線タイプのものとすることができる。
【００４０】
好ましくは、コントローラが少なくとも３つのＬＥＤ回路内の電流調整器のそれぞれに接続される。後者の場合、コントローラが前記電流調整器のそれぞれを独立に制御するように適合されることが最も好ましい。この実施形態は、ＬＥＤユニットが異なる電気的特性を示す場合、決定された可変動作電圧及びそれに応じて選択されるスイッチングモードに応じて電流を設定することを有利に可能にし、装置の、特に前記ＬＥＤ回路内の電流の更に改善された制御を可能にする。
【００４１】
本発明の好ましい実施形態によれば、前記電流調整器の少なくとも１つが、少なくとも公称電流モード及びオフモードに制御可能である。前記公称モードでは、電流調整器を通る電流が既定の最大電流を超えないように電流調整器が制御される。前記オフモードでは、前記電流調整器に実質的な電流は流れない。それぞれのモードは、例えば上記の電流制御入力を用いて例えばコントローラによって設定されても良い。
【００４２】
好ましくは、前記公称モードにおける電流が、それぞれのＬＥＤ回路のＬＥＤユニットの公称電流に一致するように電流調整器が構成される。
【００４３】
本発明の発展形態によれば、前記電流調整器の少なくとも１つが減電モードに制御可能であり、減電モードでは動作中、前記電流調整器を通る電流が前記公称電流モードの電流よりも低い。減電モードでの対応する電流水準は用途によって、とりわけＬＥＤ回路の数及びスイッチマトリクスのそれぞれのスイッチングモードに応じて選択されても良い。例えば前記減電モードにおける電流調整器は、好ましくは公称電流モードの電流の１／２及び／又は１／３にほぼ一致する値に設定され得る。光出力の品質要件にもよるが、減電モードでの電流設定の公差は１／２及び／又は１／３の上記の値の±５０％、但し好ましくは±２０％を超えないものとすることができる。従って、「ほぼ」という用語に関する上記の値は偏差を含むように理解される。
【００４４】
ＬＥＤユニットそれぞれの光出力の一層強化された制御を可能にするために、及び本発明の好ましい実施形態では、コントローラが、前記ＬＥＤ回路の少なくとも１つの電圧を決定するように適合される電圧検出器を含む。コントローラは決定された電圧に応じてスイッチングモードを制御するように更に構成される。
【００４５】
上記で論じたように、ＬＥＤユニットのそれぞれの電気的特性が特にそれぞれの順電圧に関して製造上の公差によって異なる場合があるので、この実施形態はスイッチングモードの更に強化された選択を可能にする。従って、ＬＥＤ回路内の電圧を決定することは、異なる順電圧を効率的に補償できるようにする。
【００４６】
電圧検出器は、動作中の前記ＬＥＤ回路内の少なくとも電圧を決定するための任意の適切な種類のものとすることができる。検出器は、例えば動作中に存在するＬＥＤユニットにわたる電圧を決定するように適合され得る。しかし好ましくは、電圧検出器は、ＬＥＤ回路のそれぞれの電流調整器にわたる電圧を決定するように適合される。最も好ましくは、更に改善された制御を得るために、検出器が前記ＬＥＤ回路のそれぞれの電圧を決定するように適合される。或いは複数の電圧検出器が設けられる。
【００４７】
加えて、又は或いは、コントローラは、前記ＬＥＤ回路の少なくとも１つの電流を決定するように適合される少なくとも電流検出器を含むことができる。この場合のコントローラは、好ましくは決定された電流に応じて前記スイッチングモードを制御するように適合され得る。この実施形態は、上記で述べたＬＥＤユニットの電気的特性のあり得る差異のせいで、適切なスイッチングモードの特に有利な制御及び選択を可能にする。電流検出器は、動作中の前記ＬＥＤ回路内の少なくとも電流、例えば前記電流調整器を通る電流を決定するための任意の適切な種類のものとすることができる。好ましくは、電流検出器は、前記ＬＥＤ回路のそれぞれの電流を決定するように適合される。或いは複数の電流検出器が存在する。コントローラは、可変動作電圧及び前記少なくとも１つの電圧検出器によって決定された電圧に基づき、より低い全体的な順電圧を有するスイッチングモードからより高い全体的なスイッチング電圧を有するスイッチングモードに切り替えるように好ましくは適合される。他方のそれぞれの事例では、即ちより高い全体的な順電圧を有するスイッチングモードからより低い全体的な順電圧を有するスイッチングモードに切り替える場合、コントローラは、前記少なくとも１つの電流検出器によって決定される電流に基づいて切替えを行うように適合され得る。しかしコントローラは、前記少なくとも１つの電圧検出器によって決定された電圧が既定の閾値を下回る場合に、より高い全体的な順電圧を有するスイッチングモードからより低い全体的な順電圧を有するスイッチングモードに切り替えるように適合されることが好ましい。閾値は、好ましくは１つのＬＥＤユニットの全体的な順電圧の５％〜２０％の間、最も好ましくは３％〜１０％の間で選択され得る。
【００４８】
最も好ましくは、可変動作電圧に応じたスイッチングモードの更に改善された制御を得るために、コントローラが電流検出器及び電圧検出器を含む。
【００４９】
上記で論じたように、スイッチマトリクスは少なくとも３つの異なるスイッチングモードに制御可能とすることができ、３つのスイッチングモードのそれぞれにおける装置の全体的な順電圧は互いに異なる。第１のスイッチングモード及び第３のスイッチングモードは低い、及び高い全体的な順電圧をそれぞれ指すのに対し、第２のスイッチングモードは前記ＬＥＤユニットの少なくとも２つが直列接続される中間的な順電圧を提供する。
【００５０】
強化された光出力を実現するために、第２のスイッチングモードにおいて、前記ＬＥＤユニットの少なくとも２つが直列接続されるのと同時に、前記ＬＥＤユニットの少なくとも２つが互いに並列接続されることが好ましい。従って３つのＬＥＤ回路から成るこの例では、中間の全体的な順電圧を同時に提供しながら、ＬＥＤ回路の全てのＬＥＤユニットに前記第２のモードで動作電流が供給される。従って、光フリッカが有利に更に低減される。
【００５１】
前記ＬＥＤ回路それぞれの電流の制御を行うために、上記で論じたように対応する電流調整器が設けられ、それぞれのＬＥＤユニットに接続される。電流調整器は、前記ＬＥＤ回路内の電流の制御を少なくともスイッチングモードの１つで行う。更なる好ましい実施形態によれば、少なくとも前記第１のスイッチングモードにおいて、具体的には全てのＬＥＤユニットが並列接続される場合、各ＬＥＤ回路のＬＥＤユニットが前記ＬＥＤ回路のそれぞれの電流調整器に対して直列に接続されるようにＬＥＤ回路が構成される。従って本実施形態は、前記第１のスイッチングモードによってＬＥＤユニット及び／又はＬＥＤ回路が並列に接続される場合にさえ、各ＬＥＤ回路内の電流を有利に制御することを可能にする。
【００５２】
先に論じたように、前記３つのスイッチングモードより多くのモードが、とりわけ光発生装置が４つ以上のＬＥＤ回路を含む場合は勿論可能である。上記で論じたように、好ましくは光発生装置に、それぞれが少なくともＬＥＤユニット及び対応する電流調整器を含む４つのＬＥＤ回路が設けられる。少なくとも４つのＬＥＤ回路の場合、スイッチマトリクスが第４のスイッチングモードで動作するように構成されることが好ましく、第４のスイッチングモードでは前記ＬＥＤユニットの少なくとも３つが直列接続される。最も好ましくは、前記第４のスイッチングモードで少なくとも３つのＬＥＤユニットが直列接続される一方で、前記ＬＥＤユニットの少なくとも２つが互いに並列接続される。
【００５３】
更なる好ましい実施形態によれば、ＬＥＤ回路が複数のＬＥＤユニット及び電圧水準の適合を行うための構成回路を含む。
【００５４】
構成回路は、（各）ＬＥＤ回路内の複数のＬＥＤユニットの少なくとも２つを、第１の状態では互いに並列に、第２の状態では互いに直列に接続するように適合される。
【００５５】
少なくとも２つの状態が光発生装置の全体的な順電圧の点で互いに異なるので、本実施形態による光発生装置は、このようにして（電源）電圧水準に応じて光発生装置の全般的又は基本的設定を適合させることを可能にする。従って少なくとも２つの状態により、本実施形態は装置の適合を可能にし、より詳細には電源電圧水準（例えば１２０Ｖ／２３０Ｖ）に対するＬＥＤ回路の適合を可能にする。
【００５６】
とりわけ構成回路の状態は、装置が電源に接続される前に又はそのときに一度設定されても良い。第１の（第２の）状態は、予期される、より低い（より高い）最大電圧に対応する。
【００５７】
或る好ましい実施形態では、構成回路の状態を機械的に変えることができる。構成状態は、とりわけ状態に応じて位置が変えられる少なくとも１つのジャンパーによって可変とすることができる。状態は工場内で、又は光発生装置が販売される前に店で設定されても良く、且つ／又は使用前に顧客によって設定されても良い。状態は、例えば手動で、又はねじ回しやピンセットなどの簡単な工具によって設定されても良い。
【００５８】
或る装置は既知の電源電圧を有する地域内での使用が多くの場合目的とされるので、構成回路の状態はコントローラが電圧を検出する必要なしに適合され得る。顧客が自身の自宅地域内でどの電源電圧が使用されているのかを知っている場合も状況は似ている。この実施形態は誤った状態が選択される可能性がある点で「フェールセーフ」ではないが、所要の制御回路を単純化することにより費用効率が高い場合がある。
【００５９】
或いは、又はそれに加えて、構成回路は例えば可変コネクターとして幾つかのＭＯＳＦＥＴを含むことができ、コントローラは、ＭＯＳＦＥＴの抵抗を制御するために各ＭＯＳＦＥＴの基部に接続され得る。従って、ここでは構成回路がスイッチマトリクスの一部を形成することができる。概して、コントローラと構成回路との間の接続は、任意の有線又は無線タイプのものとすることができる。
【００６０】
先の実施形態では、コントローラが構成回路を制御するように構成され、可変動作電圧の実効値を決定するように更に構成され、前記実効値に応じて前記構成回路及び／又はスイッチマトリクスのスイッチングモードを制御することが更に好ましい。
【００６１】
本明細書で「実効値」とは、或る期間にわたる電圧の平均マグニチュードの特徴を示す任意の値を指す。例えばかかる実効値は、電圧の二乗平均平方根値（即ち欧州の電源電圧では約２３０Ｖ）又は振幅（即ち欧州の電源電圧では約３２５Ｖ）を指すことができる。この実施形態では、コントローラが、好ましくは光発生装置が電源に接続された直後に又はオンにされた後で電圧源の種類を少なくとも１回更に検出する。検出は無作為の時点に開始するので、コントローラは、少なくともしばらくの間（例えば数周期）にわたって電圧の時間発展を監視しなければならない。例えば正弦波電圧では、第１のステップで電圧のゼロ交差を検出することにより周期長が決定され得るのに対し、第２のステップでは、ゼロ交差の半周期後に電圧を測定することにより振幅が決定される。
【００６２】
決定された実効値に基づき、コントローラは、それぞれの電圧水準に応じてスイッチングモードの基本構成、例えば全体的な並列設定又は直列設定を制御することができる。
【００６３】
ＬＥＤ回路のそれぞれが２つのＬＥＤユニットを含む場合、実効電圧が２３０Ｖの電力網の電圧に対応するときは、コントローラが２つのＬＥＤユニットを互いに直列接続することが特に好ましい。加えて、又は或いは、及び更に好ましくは、実効電圧が１２０Ｖの電力網の電圧に対応するときは、コントローラが２つのＬＥＤユニットを互いに並列接続する。
【００６４】
本発明のこの態様に従って光発生装置を動作させる本発明の方法によれば、光発生装置には、可変動作電圧を受け取るための少なくとも電圧入力と、前記電圧入力に結合される少なくとも３つのＬＥＤ回路とが設けられ、各ＬＥＤ回路は少なくとも１つのＬＥＤユニットと、前記ＬＥＤユニットに接続され、前記ＬＥＤ回路内の電流を制御するように構成される制御可能な電流調整器とを含む。前記光発生装置は、前記少なくとも３つのＬＥＤ回路に少なくとも接続され、複数のスイッチを含む制御可能なスイッチマトリクスを更に含み、前記スイッチマトリクスは前記可変動作電圧に応じて少なくとも２つの異なるスイッチングモードで動作するように構成される。前記ＬＥＤユニットのうちの少なくとも２つが、第１のスイッチングモードでは互いに並列に接続され、第２のスイッチングモードでは直列に接続される。
【００６５】
勿論、光発生装置は上記の実施形態の１つ又は複数に従って動作させられても良い。
【００６６】
本発明の第２の態様、即ち「タップ線形概念」による光発生装置は、例えば一般的なＡＣ電源電圧などの可変動作電圧を受け取るように適合される電圧入力を含む。前記電圧入力には少なくとも２つのＬＥＤユニットが結合される。更に光発生装置は、前記少なくとも２つのＬＥＤユニットに接続される構成回路を含み、前記構成回路は電圧水準の適合を行うために、前記ＬＥＤユニットの少なくとも２つを、第１の状態では互いに並列に、第２の状態では互いに直列に接続するように適合される。
【００６７】
本発明のこの態様による光発生装置は少なくとも１つの制御可能な分路も含み、この分路は少なくとも前記第２の状態において、前記分路が少なくとも１つのＬＥＤユニットへのバイパスを提供する低電圧モードを実現するように構成される。バイパスが前記動作電圧の瞬間的振幅に応じて提供されるように光発生装置が構成される。
【００６８】
上記で論じたように、構成回路は少なくとも２つのＬＥＤユニットを、第１の状態では互いに並列に、第２の状態では互いに直列に接続するように適合される。従って本発明による光発生装置は、動作中に電圧入力に印加される電圧に応じて光発生装置の設定を適合できるようにする。少なくとも２つの状態は、光発生装置の全体的な順電圧の点で互いに異なる。この文脈では、光発生装置の「全体的な順電圧」という用語は、前記動作電圧が電圧入力に印加されるときのＬＥＤユニットにわたる全体的な電圧降下を指す。
【００６９】
とりわけ以下で論じられるように、構成回路の状態は、装置が電源に接続される前に又はそのときに一度設定されても良い。第１の（第２の）状態は、予期される、より低い（より高い）最大電圧に対応する。
【００７０】
更に、供給電圧の（例えば整流正弦波電圧内の）瞬間的振幅の連続的変化が、少なくとも１つの分路によって対処される。瞬間的電圧が全てのＬＥＤユニットに給電するには低すぎる場合、全体的な（実効）順電圧が低減されるように、分路が少なくとも１つのＬＥＤユニットへのバイパスを提供することができる。
【００７１】
従って少なくとも２つの状態により、この第２の態様による本発明は電源電圧水準（例えば１２０Ｖ／２３０Ｖ）に対する装置の適合を可能にするのと同時に、可変動作電圧に対する装置の順電圧の「動的」適合も可能にする。
【００７２】
上記で論じたように、本発明の光発生装置は可変動作電圧を受け取るように適合される電圧入力を含む。動作電圧は、例えばＡＣ電圧、即ち１２０Ｖ又は２３０Ｖの電源接続からのＡＣ電圧に相当し得る。従って、本発明の光発生装置はＡＣ動作に好ましく適合され得る。
【００７３】
本発明の文脈では、「可変動作電圧」という用語は経時変化する電圧を指す。可変動作電圧は周期的に変化する電圧とすることができ、但し及び最も好ましくは、可変動作電圧は例えば整流ＡＣ電圧などの単極電圧である。
【００７４】
本発明による電圧入力は任意の適切な種類のものとすることができ、例えばはんだパッド、ボンドワイヤーパッド、電力又は電源に接続するための他の任意の適切なコネクターやプラグなど、少なくとも２つの端子を含むことができる。電圧入力は、例えばＬＥＤユニットに単極可変電圧を与えるための整流器や受け取られる動作電圧を平滑化するためのフィルター装置など、更なる部品又は回路を確実に含むことができる。或いは、又はそれに加えて、電圧入力は更なる機械部品を含むことができ、例えば光発生装置が電源から取り外される可能性がある場合、対応する分離可能な電気コネクターを含むことができる。最も好ましくは、電圧入力が、例えばＥ２７やＥ１４型ソケットなどのランプソケットを含む。
【００７５】
上記で述べたように、本発明のこの態様による光発生装置は、前記電圧入力に結合される少なくとも２つのＬＥＤユニットを更に含む。前記動作電圧が電圧入力に供給される場合にＬＥＤユニットに電圧が印加され得るように、少なくとも２つのＬＥＤユニットは、中間部品又は回路を介して電圧入力に直接若しくは間接的に結合されても良い。ＬＥＤユニットは任意の適切な種類のものとすることができ、本発明に関しては無機ＬＥＤ、有機ＬＥＤ、固体レーザー、例えばレーザーダイオードなど、如何なる種類の固体光源でも良い少なくとも１個の発光ダイオード（ＬＥＤ）を含む。ＬＥＤユニットは、直列接続及び／又は並列接続される前述の部品の複数を確実に含むことができる。
【００７６】
一般的な照明用途では、ＬＥＤユニットが好ましくは、ほぼ同じ順電圧（Ｖｆ）を有する少なくとも１個の多接合ＬＥＤ、好ましくは幾つかの多接合ＬＥＤを含み得る。２３０Ｖ電源用に構成される全ＬＥＤの列は、２００Ｖ〜３００Ｖの間の順電圧、好ましくは２５０Ｖと２９０Ｖとの間の順電圧、最も好ましくは２６０Ｖと２８５Ｖとの間の順電圧を有する。１２０Ｖの電源では、全ＬＥＤユニットの列が、好ましくは１００Ｖと１６０Ｖとの間の順電圧、好ましくは１２２Ｖと１４４Ｖとの間の順電圧、最も好ましくは１３０Ｖと１４０Ｖとの間の順電圧を示す。
【００７７】
ＬＥＤユニットは、ドライバーユニットなど、例えば輝度及び／若しくは色、平滑化ステージ、又はフィルターコンデンサを設定するための更なる電気部品、電子部品、又は機械部品を確実に含むことができる。
【００７８】
構成回路は、常時電気接続に加え、アナログスイッチやリレー、トランジスター、ＦＥＴなどのスイッチとすることができる少なくとも１つの可変コネクターを含む。先の事例では、構成回路はスイッチマトリクスに相当し得る。
【００７９】
或いは、可変コネクターは例えばジャンパーとすることができる。通常、構成回路は、第１の状態と第２の状態で異なる接続を提供するために必要とされる複数の可変コネクターを含む。
【００８０】
先に述べた少なくとも１つの制御可能な分路は、少なくとも前記第２の状態において、前記分路が少なくとも１つのＬＥＤユニットへのバイパスを提供する低電圧モードを実現するように構成される。本明細書で「バイパス」という用語は、分路を制御することにより、バイパスされるＬＥＤユニットを含まない導電接続又は電流路が開閉され得ること、又はこの経路を通る電流が変えられ得ることを意味する。例えば分路は、そのＬＥＤユニットに並列に接続されても良い。複数のＬＥＤユニットがバイパスされることも可能である。例えば全てのＬＥＤユニットが直列接続される場合、第１の（電圧入力に対して「第１の」）ＬＥＤユニットに関連する分路は、第２のＬＥＤユニットだけをバイパスするように、又は幾つかのＬＥＤユニット、とりわけその後の全てのＬＥＤユニットをバイパスするように構成され得る。これにより、例え瞬間的動作電圧が全体的な順電圧より低くても、１つ又は幾つかのＬＥＤユニットをバイパスすることにより全体的な順電圧が任意選択的に「低下」され得るので、１つ又は幾つかのＬＥＤユニットが点灯し得る。
【００８１】
この「タップ線形概念」によれば、動作電圧の瞬間的振幅に応じてバイパスが提供されるように光発生装置が構成される。このために、光発生装置は、好ましくは少なくとも１つの分路に接続され、分路の状態を制御するコントローラを含み得る。そしてまたこのコントローラは、動作電圧の瞬間的振幅を検出するために電圧検出器に接続され得る。或いは、特定のＬＥＤユニットにわたる電圧降下が検出されても良い。例えば電圧降下がこのＬＥＤユニットの順電圧を下回る場合、このＬＥＤユニットにバイパスが提供される。ここでは、及び以下では、「コントローラ」は単一の装置とすることができ、又は幾つかの非局在化された部品から成っても良いことが理解される。
【００８２】
コントローラは任意の適切な種類のものとすることができ、とりわけコントローラは、少なくとも論理ゲート、フリップフロップ、及び／又は比較器を含む、マイクロコントローラ、計算装置、及び／又は非同期機を含むことができる。
【００８３】
ＬＥＤユニットの一部がバイパスされるので幾らかの輝度変化があるが、ＬＥＤユニットの少なくとも一部は波形の最大部分の間は活性状態にある。タップ線形概念では、瞬間的供給電圧がＬＥＤユニットを活性化させるには低すぎる場合にのみこのＬＥＤユニットがバイパスされることを確実にするために、幾らかの制御が行われることが大いに好ましい。
【００８４】
タップ線形概念の或る好ましい実施形態によれば、分路の少なくとも１つが接地への直接接続を提供し、即ちこの分路がしかるべく制御される場合、「その後の」全てのＬＥＤユニットがバイパスされる。別の種類によれば、分路が低抵抗状態にある場合にＬＥＤユニットがバイパスされるように、少なくとも１つの分路がＬＥＤユニットに並列接続される。
【００８５】
分路は、少なくとも高抵抗状態及び低抵抗状態に制御可能である。好ましくはこの分路は、分路を流れている電流を少なくとも制限し又は制御するように更に構成される。後者の場合、分路は以下で更に言及される公称電流モード及びオフモードを有する電流調整器によって実現され得る。
【００８６】
分路は、例えば抵抗又は一般的なトランジスター、ＦＥＴ、ＯＰ−ＡＭＰ電源などの適切な電源若しくは電流流出装置に任意選択的に直列接続される、アナログスイッチやリレーなどのスイッチを含むことができる。適切な電源は、例えば“Halbleiterschaltungstechnik”, U. Tietze, Ch.Schenk, 10th edition, Springer Verlagの13.3章の中で見つけることができる。
【００８７】
光発生装置は、１個又は複数の更なるＬＥＤ、ハウジング、１つ又は複数のソケット、平滑化ステージ、フリッカフィルター回路などの更なる部品、及び／又は例えば少なくとも１つのＲＧＢ  ＬＥＤユニットの場合、放射光の色を設定するための更なる制御回路を確実に含むことができる。好ましくは、光発生装置は、ランプなどの統合ユニットとして最も好ましくは後付用途に適合されて与えられる。
【００８８】
この態様の或る好ましい実施形態では光発生装置が少なくとも３つのＬＥＤユニットを含み、前記第１の状態及び前記第２の状態の両方において、第１のＬＥＤユニットと第２のＬＥＤユニットとが互いに直列接続され、前記分路が前記第２のＬＥＤユニットへのバイパスを提供するように構成される。即ち構成回路の状態とは関係なく、第２のＬＥＤユニットをバイパスすることが可能である。この実施形態は、動作電圧の瞬間値に関してより優れた柔軟性を可能にする。
【００８９】
別の好ましい実施形態では、光発生装置が少なくとも３つのＬＥＤユニット及び少なくとも２つの分路を含む。本明細書では、少なくとも第２の状態において、第１のＬＥＤユニット、第２のＬＥＤユニット、及び第３のＬＥＤユニットが直列接続される。第１の分路が前記第２のＬＥＤユニットへのバイパスを提供するように構成され、第２の分路が前記第３のＬＥＤユニットへのバイパスを提供するように構成される。
【００９０】
これが、瞬間的動作電圧に応じた「多段階適合」の最も単純な形態である。例えば、この電圧が全３つのＬＥＤユニットの全体的な順電圧よりも高い場合、両方の分路が非活性化される。電圧が全３つのＬＥＤユニットに給電するには低過ぎるが、最初の２つを給電するには十分高い場合、第２の分路が活性化されて第３のＬＥＤユニットへのバイパスが提供される。電圧が最初のＬＥＤユニットに給電するのにしか十分高くない場合、第１の分路及び第２の分路が活性化されて、第２のＬＥＤユニット及び第３のＬＥＤユニットへのバイパスが提供される。
【００９１】
当然ながら上記の２つの実施形態は有利に組み合わせられても良く、それにより第１の状態及び第２の状態の両方で多段階適合が可能である。そうするには少なくとも４つのＬＥＤユニットが必要になる。例えば、第１の状態では６つのＬＥＤユニットがペアで並列接続されても良いのに対し、第２の状態では６つのユニット全てが直列接続される。
【００９２】
構成回路が３つ以上の状態に従ってＬＥＤユニットを接続できることは本発明の範囲に含まれる。
【００９３】
或る更なる好ましい実施形態によれば、光発生装置が上記で論じたコントローラを更に含む。最も好ましくは、コントローラは、可変動作電圧の実効値を（例えば繰返しでは無く）決定し、前記実効値に応じて構成回路の状態を制御するように構成される。本明細書で「実効値」とは、或る期間にわたる電圧の平均マグニチュードの特徴を示す任意の値を指す。例えばかかる実効値は、電圧の二乗平均平方根値（即ち欧州の電源電圧では約２３０Ｖ）又は振幅（即ち欧州の電源電圧では約３２５Ｖ）を指すことができる。この実施形態では、コントローラが、好ましくは光発生装置が電源に接続された直後に又はオンにされた後で電圧源の種類を少なくとも１回検出する。検出は無作為の時点に開始するので、コントローラは、少なくともしばらくの間（例えば数周期）にわたって電圧の時間発展を監視しなければならない。例えば正弦波電圧では、第１のステップで電圧のゼロ交差を検出することにより周期長が決定され得るのに対し、第２のステップでは、ゼロ交差の半周期後に電圧を測定することにより振幅が決定される。
【００９４】
この実施形態では、コントローラが少なくとも構成回路に接続される。構成回路は例えば可変コネクターとして幾つかのＭＯＳＦＥＴを含むことができ、コントローラは、ＭＯＳＦＥＴの抵抗を制御するために各ＭＯＳＦＥＴの基部に接続され得る。従って、ここでは構成回路が前記スイッチマトリクスに相当する。概して、コントローラと構成回路との間の接続は、任意の有線又は無線タイプのものとすることができる。
【００９５】
別の実施形態では、構成回路の状態を機械的に変えることができる。これは主として、コントローラが供給電圧の種類を検出する上記の実施形態の代替策だが、先の実施形態に加えて使用されても良い。構成状態は、とりわけ状態に応じて位置が変えられる少なくとも１つのジャンパーによって可変とすることができる。状態は工場内で、又は光発生装置が販売される前に店で設定されても良く、且つ／又は使用前に顧客によって設定されても良い。状態は、例えば手動で、又はねじ回しやピンセットなどの簡単な工具によって設定されても良い。
【００９６】
或る装置は既知の電源電圧を有する地域内での使用が多くの場合目的とされるので、構成回路の状態はコントローラが電圧を検出する必要なしに適合され得る。顧客が自身の自宅地域内でどの電源電圧が使用されているのかを知っている場合も状況は似ている。この実施形態は誤った状態が選択される可能性がある点で「フェールセーフ」ではないが、所要の制御回路を単純化することにより費用効率が高い場合がある。
【００９７】
上記で既に述べたように、タップ線形概念が動的スイッチング概念と組み合わせられることが考えられる。同様に、或る概念の有利な実施形態に関して上記に開示された如何なる特徴も、他のそれぞれの概念に関連して使用され得る。
【００９８】
本発明のこれらの及び他の態様が、以下に記載される実施形態から明らかになり、かかる実施形態を参照することで明らかにされる。
【図面の簡単な説明】
【００９９】
【図１】本発明の第１の態様による光発生装置の一実施形態を概略図で示すブロック図である。
【図２】図１の実施形態によるスイッチマトリクス及びＬＥＤ回路の詳細なブロック図を示す。
【図３】図１による実施形態の動作のタイミング図を示す。
【図４Ａ】図２によるスイッチマトリクスのスイッチングモードを略図で示す。
【図４Ｂ】図２によるスイッチマトリクスのスイッチングモードを略図で示す。
【図４Ｃ】図２によるスイッチマトリクスのスイッチングモードを略図で示す。
【図４Ｄ】図２によるスイッチマトリクスのスイッチングモードを略図で示す。
【図５】本発明の第２の態様による光発生装置の第２の実施形態の略図である。
【図６Ａ】図５による光発生装置のスイッチングモードを示す。
【図６Ｂ】図５による光発生装置のスイッチングモードを示す。
【図７】本発明の第２の態様による光発生装置の第３の実施形態の概略図を示す。
【図８Ａ】図７による光発生装置のスイッチングモードを示す。
【図８Ｂ】図７による光発生装置のスイッチングモードを示す。
【発明を実施するための形態】
【０１００】
図１は、本発明による光発生装置１の一実施形態を概略図で示す。光発生装置１は、ＡＣ電源電圧などの可変動作電圧を受け取るように適合される電圧入力２１を有する。電圧入力２１は、可変電圧を受け取り、整流単極ＡＣ電圧ＵＩＮをスイッチマトリクス３０に与えるための典型的なブリッジ整流器２３に接続される。整流器２３の対応する出力信号１２が図３に示されている。
【０１０１】
前記整流電圧ＵＩＮをスイッチマトリクス３０に与えるために、整流器２３がスイッチマトリクス３０の電圧入力端子３１に接続される。スイッチマトリクス３０は、少なくとも３つのＬＥＤ回路１０に接続される。図１に示されているように、この実施形態によれば４つのＬＥＤ回路１０ａ、１０ｂ、１０ｃ、１０ｄが設けられる。図１は４つのＬＥＤ回路１０を示すが、異なる数のＬＥＤ回路１０が設けられてスイッチマトリクス３０に接続されることも勿論可能である。
【０１０２】
ＬＥＤ回路１０ａ〜１０ｄのそれぞれは、ＬＥＤユニット１４ａ〜１４ｄ及び制御可能な電流調整器１５ａ〜１５ｄを含む。この実施形態によれば、各ＬＥＤユニット１４が発光ダイオード（ＬＥＤ）を含むが、ＬＥＤユニット１４は、互いに直列接続及び／又は並列接続される複数のＬＥＤを勿論含んでも良い。それぞれのＬＥＤ回路１０内の電流を既定の電流水準に制御するために電流調整器１５が設けられ、この既定の電流水準は、対応する制御接続１６を用いて調整器１５のそれぞれについてコントローラ５０によって個々に設定される。
【０１０３】
この実施形態によれば、コントローラ５０は、そのメモリー内に適切なプログラミングを有するマイクロプロセッサー（不図示）を含む。電流調整器１５との接続に加え、添付図面を参照して詳しく説明されるように、スイッチマトリクス３０を複数の所与のスイッチングモードのうちの１つに設定するために、コントローラ５０がスイッチマトリクス３０の制御入力３５に更に接続される。それぞれのスイッチングモードを設定するために、コントローラ５０は、電圧入力２１に印加される可変動作電圧の瞬間的振幅に対応する値を受け取るように接続２４によって整流器２３に更に接続される。
【０１０４】
光発生装置１の動作中の機能が以下、図２に関して説明され、図２は、図１の実施形態によるＬＥＤ回路１０ａ〜１０ｄ及びスイッチマトリクス３０の詳細な回路図を示す。
【０１０５】
図２から見て取れるように、スイッチマトリクス３０は、それぞれのＬＥＤ回路１０ａ〜１０ｄのＬＥＤユニット１４ａ〜１４ｄの直列接続及び／又は並列接続を可能にするために設けられる３つのスイッチ２５、２６、２７を含む。この例によれば、スイッチ２５、２６、２７は、制御入力３５を介してコントローラ５０によってそれぞれ制御可能なバイポーラトランジスター又は電界効果トランジスターである。ＬＥＤユニット１４ａ〜１４ｄの少なくとも２つを直列接続できるようにするブリッジ回路２８が設けられる。ブリッジ回路２８のそれぞれにおいて、スイッチ２５、２６、２７の１つが開いている場合にその後のＬＥＤユニット１４ａ〜１４ｄの容易な直列接続を可能にするようにダイオード２９が構成される。図２から見て取れるように、少なくとも、スイッチ２５、２６、２７の全てが閉じている場合においては、電流調整器１５ａ〜１５ｄがＬＥＤ回路１０ａ〜１０ｄのそれぞれのＬＥＤユニット１４ａ〜１４ｄに直列接続され、結果として全てのＬＥＤユニット１４ａ〜１４ｄが並列接続されることになる。
【０１０６】
上記で論じたように、スイッチマトリクス３０のスイッチングモードを設定するために、接続２４上の可変動作電圧ＵＩＮを決定するようにコントローラ５０が設けられる。更にコントローラ５０は、電流調整器１５ａ〜１５ｄのそれぞれにわたる電圧を決定するための４つの電圧検出器２ａ〜２ｄと、電流調整器１５ａ〜１５ｄのそれぞれを流れる電流を決定するための電流検出器３ａ〜３ｄとを備える。
【０１０７】
コントローラ５０は、スイッチマトリクス３０、従ってスイッチ２５、２６、２７を複数のスイッチングモードに設定することを可能にする。最も関連性のあるスイッチングモードの４つが図４Ａ〜図４Ｄに関して以下で説明され、これらの図面は、スイッチマトリクス３０の電圧入力端子３１、従って電源に対するＬＥＤユニット１４ａ〜１４ｄ及び電流調整器１５ａ〜１５ｄの結果として生じる電気接続を示す。明瞭にするために、スイッチマトリクス３０、スイッチ２５、２６、２７、及び装置１の更なる部品が図４Ａ〜図４Ｄ内では省かれている。
【０１０８】
図４Ａ〜図４Ｄに示されているスイッチングモードは、全体的な順電圧Ｖｆ、即ち前記動作電圧が電圧入力２１に印加されるときのＬＥＤ回路１０ａ〜１０ｄにわたる全体的な電圧降下の点で互いに異なる。
【０１０９】
図４Ａは、第１のスイッチングモードを示す。この図面から見て取れるように、スイッチングマトリクス３０のスイッチ２５〜２７の全てが閉じた導電状態に設定されている。従って、ＬＥＤユニット１４ａ〜１４ｄが互いに並列に接続され、低い全体的な順電圧Ｖｆ１をもたらす。
【０１１０】
この第１のスイッチングモードでは、電流調整器１５ａ〜１５ｄが電流を、それぞれのＬＥＤユニット１４ａ〜１４ｄの公称電流ＩＮＯＭに対応する公称電流に制御するように設定される。そのように形成された、ＬＥＤ回路１０ａ〜１０ｄの関連するＬＥＤユニット１４ａ〜１４ｄのそれぞれに対する電流調整器１５ａ〜１５ｄのそれぞれの直列接続により、ＬＥＤ回路１０ａ〜１０ｄのそれぞれの電流が独立に制御されても良く、このことは所謂「非ビン化」ＬＥＤを使用することを有利に可能にし、結果として光出力の不連続性、例えばフリッカ効果やストロボ効果が回避される。
【０１１１】
第２のスイッチングモードが図４Ｂに示されている。第２のスイッチングモードによれば、スイッチ２５、２７が開いた非導電状態に設定されている。スイッチ２６はその閉位置に設定される。この第２のスイッチング状態によれば、図４Ｂの点線によって示されているように電流調整器１５ａ、１５ｃがオフモードに設定され、そのためこれらの電流調整器に実質的な電流は流れない。対応して残っている電流調整器１５ｂ、１５ｄは前述の公称電流モードに設定され、そのためどちらの並列経路を通る電流もＩＮＯＭに制御される。従ってこのスイッチング状態は、ＬＥＤユニット１４ａと１４ｂ並びに１４ｃと１４ｄが直列接続される一方で、全体的な２つの直列接続が互いに並列に接続されることを可能にする。従って第２のスイッチングモードは、図４Ａによる第１のスイッチングモードの全体的な順電圧Ｖｆ１よりも高い全体的な順電圧Ｖｆ２をもたらす。
【０１１２】
第３のスイッチングモードが図４Ｃに示されている。この図面から見て取れるように、ＬＥＤユニット１４ａ〜１４ｄの全てが直列接続されている。スイッチマトリクス３０を第３のスイッチングモードに設定するために、スイッチ２５〜２７の全てが開いた非導電状態に設定されている。電流調整器１５ａ〜１５ｃが対応して前述のオフモードに設定されるのに対し、電流調整器１５ｄは電流がＩＮＯＭに制御されるように公称電流モードに設定される。図示の第３のスイッチングモードは、他の全てのモードの順電圧Ｖｆ１，２，４よりも高い全体的な順電圧Ｖｆ３をもたらす。
【０１１３】
更なる及び任意選択的な第４のスイッチングモードが図４Ｄに示されている。この図面から見て取れるように、ＬＥＤユニット１４ａ〜１４ｃが互いに直列接続されている。スイッチングマトリクスをこの第４のスイッチングモードに設定するために、スイッチ２５、２６が開いた状態に設定される。電流調整器１５ａ、１５ｂがオフモードに設定される。第４のスイッチングモードは、第２のスイッチングモードによる順電圧Ｖｆ２よりも高いが第３のスイッチングモードの全体的な順電圧Ｖｆ３よりも低い、中間の全体的な順電圧Ｖｆ４をもたらす。
【０１１４】
図４Ｄに示されているように、ＬＥＤユニット１４ｄがＬＥＤユニット１４ｃに並列接続され、この接続はスイッチ２７を閉状態に設定することによって得られる。それに応じて電流がＬＥＤユニット１４ｃ及び１４ｄによって共有されるので、電流調整器１５ｃ及び１５ｄのそれぞれが、ＩＮＯＭの約２／３に相当する減電モードに設定される。但し第４のスイッチングモードでは、電流調整器１５ｄを、対応する中間の全体的な順電圧をもたらすオフモードに設定することが代わりに可能であることを指摘しておく。但し図４Ｄの動作モードには、４つのＬＥＤユニット１４ａ〜１４ｄの全てにこのモードの動作電流が与えられ、強化され且つ均質な光出力がもたらされる利点がある。
【０１１５】
それぞれのスイッチングモードは、接続２４を介して受け取られる動作電圧ＵＩＮの瞬間値に主に応じてコントローラ５０によって設定される。しかし、及び上記のように、ＬＥＤユニット１４ａ〜１４ｄの電気的特性は互いに異なる場合があるため、コントローラ５０は、電圧検出器２ａ〜２ｄ及び対応する電流検出器３ａ〜３ｄを用いてＬＥＤ回路１０ａ〜１０ｄのそれぞれの電圧及び対応する電流を監視する。コントローラ５０は、電圧及び／又は電流の変化が効率的に検出され得るように、動作電圧ＵＩＮの瞬間値、ＬＥＤ回路１０ａ〜１０ｄの電圧及び電流を準連続的方法で決定する。
【０１１６】
図３に示されているタイミング図の上部に整流器２３の出力信号１２が図示されている。上記で論じたように、整流器２３は単極可変電圧ＵＩＮを提供する。コントローラ５０は電圧１２の瞬間値を決定し、光発生装置１の全体的な順電圧が可変電圧の瞬間値、例えば出力信号１２に近くなるようにスイッチマトリクス３０を或るスイッチングモードに設定する。対応する全体的な順電圧Ｖｆが図３の下部に示されている。
【０１１７】
光発生装置１が電源に接続されるとき、スイッチマトリクス３０はまず第１のスイッチングモードに設定され、それは動作電圧の瞬間値とは関係なく第１のスイッチングモードが最も適合した動作モードだからである。コントローラ５０がそれに対応して全てのスイッチ２５、２６、２７を閉状態に設定し、電流調整器１５をＩＮＯＭに制御する。次いでコントローラ５０は、第２のスイッチングモードに切り替えるのに動作電圧Ｕｉｎが十分高いかどうかを判定するために、動作電圧Ｕｉｎが増加し、以下の等式に適合するかどうかを判定する。
Ｕａ＞Ｕｉｎ−Ｕｂ、及び  ［１］
Ｕｃ＞Ｕｉｎ−Ｕｄ  ［２］
以下、変数Ｕａ−ｄ及びＩａ−ｄは、電圧検出器２ａ〜２ｄ及び電流検出器３ａ〜３ｄによってそれぞれ決定される、それぞれのＬＥＤ回路１０ａ〜１０ｄ内の電圧及び電流を指す。
【０１１８】
動作電圧Ｕｉｎが上記の等式を満たすのに十分高い場合、スイッチマトリクス３０が図４Ｂに示される第２のスイッチングモードに設定される。ＬＥＤユニット１４ａ〜１４ｄの電気的特性が互いに極めて異なる場合、例えば電圧ＵｉｎがＬＥＤユニット１４ａ及び１４ｂを直列に駆動させるのに十分高い一方、その電圧がＬＥＤユニット１４ｃと１４ｄとの直列接続を認めないことがあり得る。この場合、上記の２つの等式のうち等式［１］だけが満たされ、従って２つのＬＥＤユニット１４ａ、１４ｂだけが直列接続されるのに対し、ＬＥＤユニット１４ｃ及び１４ｄは互いに及びＬＥＤユニット１４ａ、１４ｂの直列接続と並列接続されたままである。
【０１１９】
電圧ＵｉｎがＬＥＤユニット１４ａ〜１４ｄの３つを直列に駆動させるのに十分高い場合、即ち次式
Ｕｂ＞Ｕｉｎ−Ｕｃ、及び
Ｕｂ＞Ｕｃ−Ｕｄ
が成立する場合、スイッチマトリクスはコントローラ５０によって第４のスイッチングモードに設定され、この第４のスイッチングモードでは、先に述べたようにスイッチ２５、２６が開かれ、スイッチ２７が閉じられる。電流調整器１５ａ、１５ｂがオフモードに設定されるのに対し、電流調整器１５ｃ及び１５ｄはそれぞれ２／３＊ＩＮＯＭに設定される。
【０１２０】
電圧Ｕｉｎが更に増加する場合、即ち動作電圧Ｕｉｎが４つのＬＥＤユニット１４ａ〜１４ｄを直列に駆動させるのに十分高い場合、スイッチマトリクス３０は、最も高い順電圧Ｖｆを示す第３のスイッチングモードに設定される。それに応じてコントローラ５０が以下の等式、つまり
Ｕｃ＞Ｕｂ−Ｕｄ
が満たされるかどうかを判定し、そのようにしてスイッチマトリクス３０を第４のスイッチングモードから第３のスイッチングモードに設定する。
【０１２１】
動作電圧Ｕｉｎが低下する場合、ＬＥＤユニット１４ａ〜１４ｄが引き続き動作され得るように、スイッチマトリクス３０がそれに対応してより低い全体的な順電圧Ｖｆを有する最適なスイッチングモードに設定される。
【０１２２】
上記では、即ちより低い順電圧Ｖｆを有するモードからより高い順電圧Ｖｆを示すモードに切り替える場合、スイッチング回路１０ａ〜１０ｄのそれぞれの電圧及び動作電圧Ｕｉｎを決定すれば十分だが、動作電圧Ｕｉｎが低下する場合、ＬＥＤ回路１０ａ〜１０ｄのそれぞれの電流に基づいて最適なスイッチングモードを決定することが有利である。それによる動作は、対応するスイッチングモードにおいてＬＥＤユニット１４ａ〜１４ｄを駆動するのに必要な順電圧未満に電圧Ｕｉｎが既に降下している動作状態を有利に回避する。従って、電流検出器３ａ〜３ｄによって決定される電流の実質的減少を突き止めるためにコントローラ５０が設けられる。
【０１２３】
従ってコントローラ５０は、以下の等式
Ｉｄ＜０．９５＊ＩＮＯＭ
が満たされる場合にスイッチマトリクス３０を第３のスイッチングモードから第４のスイッチングモードに設定する。
【０１２４】
従ってコントローラ５０は、以下の条件
Ｉｃ＋Ｉｄ＜１．３３３＊０．９５＊ＩＮＯＭ
が満たされる場合にスイッチマトリクス３０を第４のスイッチングモードから第２のスイッチングモードに設定する。
【０１２５】
コントローラ５０が、
Ｉｂ＜０．９５＊ＩＮＯＭ及び／又は
Ｉｄ＜０．９５＊ＩＮＯＭ
が成立することを見出す場合、スイッチマトリクスは第２のスイッチングモードから第１のスイッチングモードに設定され、上記で論じたように、ＬＥＤユニット１４ａと１４ｂ、及びＬＥＤユニット１４ｃと１４ｄが第１のスイッチングモードに独立に切り替えられることも可能である。
【０１２６】
何れにせよ、コントローラ５０は、フリッカ効果及びストロボ効果なしに連続的な光出力をもたらす最適なスイッチングモードを適宜決定する。
【０１２７】
上記の内容から、瞬間電圧に最も近いスイッチングモードを光発生装置１が選択することが明らかになる。加えて、装置１は異なる電源電圧システム、例えば１２０Ｖ及び２４０Ｖで更に使用され得る。例えば、装置１が２４０Ｖの電力網向けに設計され１２０Ｖで動作させられる場合、ここでも最適なスイッチングモードが使用される。勿論このシナリオでは、特定の設定に応じてスイッチングモードの一部が使われないままでも良い。
【０１２８】
次に図５を参照し、本発明による光発生装置１０１の別の実施形態が示されている。この実施形態はタップ線形概念に準拠する。光発生装置１０１は、それぞれが本実施形態では約４８ＶのＬＥＤパッケージから成る６つのＬＥＤユニット１１４ａ〜１１４ｆを含む。ＬＥＤユニット１１４は、５つのスイッチ１２５〜１２９の組を含む構成回路１３０によって接続可能である。ここでもやはり、スイッチ１２５〜１２９はバイポーラトランジスター又は電界効果トランジスターとすることができる。
【０１２９】
第１の、第２の、及び第３のＬＥＤユニット１１４ａ〜１１４ｃが直列接続され、第４の、第５の、及び第６のＬＥＤユニット１１４ｄ〜１１４ｆも直列接続される。第３のＬＥＤユニット１１４ｃと第４のＬＥＤユニット１１４ｄとは、第１のスイッチ１２５を介して接続可能である。第３のＬＥＤユニット１１４ｃ及び第６のＬＥＤユニット１１４ｆの負極が第２のスイッチ１２６によって接続可能である。第３のＬＥＤユニット１１４ｃ及び第６のＬＥＤユニット１１４ｆの正極が第３のスイッチ１２７によって接続可能である。第２のＬＥＤユニット１１４ｂ及び第５のＬＥＤユニット１１４ｅの正極が第４のスイッチ１２８によって接続可能である。第１のＬＥＤユニット１１４ａ及び第４のＬＥＤユニット１１４ｄの正極が第５のスイッチ１２９によって接続可能である。
【０１３０】
更に、第２のＬＥＤユニット１１４ｂの負極が、電流調整器１１５ａを含む第１の分路１１０ａによって接地に接続される。同様に、第４のＬＥＤユニット１１４ｄの負極が、第２の電流調整器１１５ｂを有する第２の分路１１０ｂによって接地に接続され、第５のＬＥＤユニット１１４ｅの負極が、電流調整器１１５ｃを有する第３の分路１１０ｃによって接地に接続され、第６のＬＥＤユニット１１４ｆの負極が、第４の電流調整器１１５ｄによって接地に接続される。第１のＬＥＤユニット１１４ａの正極が、電源電圧を整流することによって生じる整流供給電圧Ｖ＿ＲＥＣＴを供給端子１２１を介して受け取る。
【０１３１】
光発生装置１０１は、構成回路１３０の状態に応じてスイッチ１２５〜１２９を制御するコントローラ１５０も含む。更に、コントローラ１５０は電流調整器１１５も制御する。
【０１３２】
この実施形態では、構成回路１３０の状態が供給電圧の実効値に依存する。実効値を決定するために、整流電圧Ｖ＿ＲＥＣＴが、接地に接続され抵抗Ｒ及びコンデンサＣから成る低域通過フィルターに印加される。こうして整流電圧Ｖ＿ＲＥＣＴは平滑化され、この整流電圧Ｖ＿ＲＥＣＴは経時的に完全に一定ではないが、常に供給電圧の振幅の例えば６０％〜７０％の範囲内にある。従って、２３０Ｖの電源電圧と１２０Ｖの電源電圧とを区別することが可能である。この区別は、平滑化された電圧がその後入力される２つの比較器Ｋ１、Ｋ２によって行われる。各比較器Ｋ１、Ｋ２は、第１の基準電圧及び第２の基準電圧を更にそれぞれ受け取る。第１の比較器Ｋ１は、第１の基準電圧Ｖ＿ＲＥＦ１、例えば２３０Ｖの電源電圧の振幅の約５５％に相当するが、１２０Ｖの電源電圧の振幅を上回る１８０Ｖを受け取る。平滑化された電圧が基準電圧Ｖ＿ＲＥＦ１を上回る場合、これは電源電圧が２３０Ｖだということを示す。それに応じて、第１の比較器Ｋ１が信号をコントローラ１５０内に出力する。
【０１３３】
同様に、第２の比較器Ｋ２が、第２の基準電圧Ｖ＿ＲＥＦ２、例えば１２０Ｖの電源電圧の振幅の約５５％に相当する９５Ｖを受け取る。平滑化された電圧が基準電圧Ｖ＿ＲＥＦ２を上回る場合、これは電源電圧が少なくとも１２０Ｖだということを示す。それに応じて、第２の比較器Ｋ２が信号をコントローラ１５０内に出力する。
【０１３４】
コントローラ１５０が第２の比較器Ｋ２から信号を受け取るが、第１の比較器Ｋ１からは信号を受け取らない場合、コントローラ１５０はスイッチ１２６〜１２９を第１の状態に設定し、第１のスイッチ１２５が開かれ、他の全てのスイッチ１２６〜１２９が閉じられる。この状態では、第１のＬＥＤユニット１１４ａと第４のＬＥＤユニット１１４ｄ、第２のＬＥＤユニット１１４ｂと第５のＬＥＤユニット１１４ｅ、及び第３のＬＥＤユニット１１４ｃと第６のＬＥＤユニット１１４ｆとがそれぞれペアで並列接続される。更に、コントローラ１５０は第１の電流調整器１１５ａをオフモードに設定する。
【０１３５】
コントローラ１５０が第１の比較器から信号を受け取る場合、コントローラ１５０はスイッチ１２５〜１２９を第２の状態に従って設定する。この第２の状態では、第１のスイッチ１２５が閉じているのに対し、他の全てのスイッチ１２６〜１２９は開いている。従って、全てのＬＥＤユニット１１４が直列接続される。その結果、光発生装置１０１の全体的な順電圧は最大値にある。この検出及びスイッチングは、光発生装置１０１が活性化されるときに１回だけ行われ、電源電圧の種類が動作中に変わることはないので１回で十分である。
【０１３６】
次に図６Ａ及び図６Ｂに関して２つの異なるスイッチングモードが説明され、これらの図面はＬＥＤユニット１１４、電流調整器１１５、及び構成回路１３０によって提供される接続だけを示す。図６Ａから見て取れるように、第１の状態では、ＬＥＤユニット１１４ａ、１１４ｄの第１のペア、ＬＥＤユニット１１４ｂ、１１４ｅの第２のペア、及びＬＥＤユニット１１４ｃ、１１４ｆの第３のペアが互いに直列接続されているのに対し、各ペアのＬＥＤユニットは互いに並列接続される。従って、装置の全体的な順電圧は１４４Ｖに減らされる。この状態では、第１の電流調整器１１５ａが永続的にオフモードに設定される。電源電圧の振幅は約１７０Ｖしかないので、動作電圧の瞬間値は波形の大部分の間全体的な順電圧を下回り、全てのＬＥＤユニット１１４を不活性にする。しかし、電流調整器１１５が後続のＬＥＤユニットをバイパスするために接続されている。例えば第２の電流調整器１１５ｂは、第２のＬＥＤユニット１１４ｂ、第３のＬＥＤユニット１１４ｃ、第５のＬＥＤユニット１１４ｅ、及び第６のＬＥＤユニット１１４ｆに関してバイパスを提供する。その一方で、今は並列接続されている第１のＬＥＤユニット１１４ａ及び第４のＬＥＤユニット１１４ｄの組み合わさった順電圧は４８Ｖしかない。従って、瞬間的供給電圧がこの値を超えるや否や、第２の電流調整器１１５ｂが低抵抗状態にあるという条件で、前述のユニット１１４ａ、１１４ｄに電流が流れる。とりわけ第２の電流調整器１１５ｂは、電流をＬＥＤユニット１１４の公称電流に制御するように設定される。但し、電流調整器１１５は、単一のＬＥＤユニットの２倍に上る電流を提供するように設定されなければならず、それはその電流量が並列接続される２つのＬＥＤユニットの公称電流に相当するからである。
【０１３７】
供給電圧が９６Ｖより高くなる場合、第２のＬＥＤユニット１１４ｂ及び第５のＬＥＤユニット１１４ｅにわたる電圧が、電圧検出器（不図示）によって検出され得るそれらのＬＥＤユニットそれぞれの順電圧を上回る。今度は第１のＬＥＤユニット１１４ａ、第２のＬＥＤユニット１１４ｂ、第４のＬＥＤユニット１１４ｄ、及び第５のＬＥＤユニット１１４ｅが活性化され得る。従って、電圧検出器に接続されるコントローラ１５０が、第２の電流調整器１１５ｂをオフ状態に設定するのに対し、電流をＬＥＤユニット１１４ａ、１１４ｂ、１１４ｄ、１１４ｅの公称電流（単一のＬＥＤユニットの公称電流の２倍に相当する）に制御するように第３の電流調整器１１５ｃを設定する。
【０１３８】
供給電圧が更に上昇すると、第３の電流調整器１１５ｃをオフモードに同様に設定し、公称電流を与えるように第４の電流調整器１１５ｄを設定することにより、残りのＬＥＤユニット１１４ｃ、１１４ｆも活性化される。
【０１３９】
波形により電圧が再度降下するとき、この過程が逆にされても良い。６番目のＬＥＤユニット１１４ｆ（及び／又は３番目のＬＥＤユニット１１４ｃ）にわたる電圧を測定することにより、コントローラ１５０は、供給電圧がＬＥＤユニット１１４の全体的な順電圧よりも下がるときを検出する。従ってコントローラ１５０は、公称電流を与えるように第３の電流調整器１１５ｃを設定する。第４の電流調整器１１５ｄをオフモードに設定することは可能だが、必要ではない。供給電圧が更に降下するとき、第２の電流調整器１１５ｂを使ってこの過程が繰り返される。
【０１４０】
次に図６Ｂを参照し、第２の状態が示されている。見て取れるように、今度は全てのＬＥＤユニット１１４が直列接続されている。従って、この装置の全体的な順電圧は６ｘ４８Ｖ＝２８８Ｖである。電源電圧の振幅は約３２５Ｖしかないので、動作電圧の瞬間値は波形の大部分の間全体的な順電圧を下回り、全てのＬＥＤユニット１１４を不活性にする。しかし、電流調整器１１５が後続のＬＥＤユニットをバイパスするために接続されている。例えば第１の電流調整器１１５ａは、第３のＬＥＤユニット１１４ｃ〜第６のＬＥＤユニット１１４ｆに関してバイパスを提供する。その一方で、第１のＬＥＤユニット１１４ａ及び第２のＬＥＤユニット１１４ｂの組み合わさった順電圧は９６Ｖしかない。従って、瞬間的供給電圧がこの値を超えるや否や、第１の電流調整器１１５ａが低抵抗状態にあるという条件で前述のユニットに電流が流れる。とりわけ第１の電流調整器１１５ａは、電流をＬＥＤユニットの公称電流に制御するように設定される。
【０１４１】
供給電圧が１９２Ｖより高くなる場合、第３のＬＥＤユニット１１４ｃ及び第４のＬＥＤユニット１１４ｄにわたる電圧が、電圧検出器（不図示）によって検出され得るそれらの組み合わさった順電圧を上回る。今度は最初の４つのＬＥＤユニット１１４ａ〜１１４ｄが活性化される。従って、電圧検出器に接続されるコントローラ１５０が、第１の電流調整器１１５ａをオフ状態に設定するのに対し、電流をＬＥＤユニットの公称電流に制御するように第２の電流調整器１１５ｂを設定する。
【０１４２】
供給電圧が更に上昇すると、第２の電流調整器１１５ｂ（第３の電流調整器１１５ｃ）をオフモードに同様に設定し、公称電流を与えるように第３の電流調整器１１５ｃ（第４の電流調整器１１５ｄ）を設定することにより、残りのＬＥＤユニット１１４ｅ、１１４ｆも活性化される。
【０１４３】
波形により電圧が再度降下するとき、この過程が逆にされても良い。６番目のＬＥＤユニット１１４ｆにわたる電圧を測定することにより、コントローラ１５０は、供給電圧がＬＥＤユニット１１４の全体的な順電圧よりも下がるときを検出する。従ってコントローラ１５０は、公称電流を与えるように第３の電流調整器１１５ｃを設定する。第４の電流調整器１１５ｄをオフモードに設定することは可能だが、必要ではない。供給電圧が更に降下するとき、他の電流調整器１１５ａ、１１５ｂを使ってこの過程が繰り返される。
【０１４４】
上記の実施形態では電源電圧が検出され、コントローラ１５０がスイッチを対応する状態に設定するが、図７は、構成回路２３０のコネクターが機械的に操作され得る別の実施形態を示す。
【０１４５】
ここでもやはり、光発生装置２０１は、それぞれが並列接続された２つのＬＥＤから成る６つのＬＥＤユニット２１４ａ〜２１４ｆを含む。第１のＬＥＤユニット２１４ａの正極は、供給電圧Ｖ＿ＲＥＣＴを受け取るために供給端子２２１に接続される。
【０１４６】
構成回路２３０は、取るに足らない抵抗値を有する抵抗によって実現される２組のジャンパーＲ１ａ〜Ｒ１ｆ、Ｒ２ａ〜Ｒ２ｃを含む。１組の第１のジャンパーＲ１ａ〜Ｒ１ｆは、装置が１２０Ｖの電源電圧で使用されることが意図される場合にのみ接続される。１組の第２のジャンパーＲ２ａ〜Ｒ２ｃは、装置が２３０Ｖの電源電圧で使用されることが意図される場合にのみ接続される。先の実施形態に従って分路２１０ａ〜２１０ｃが設けられる。
【０１４７】
第４のＬＥＤユニット２１４ｄの負極と第５のＬＥＤユニット２１４ｅの正極と同様に、第２のＬＥＤユニット２１４ｂの負極と第３のＬＥＤユニット２１４ｃの正極とが永続的に接続される。第２のＬＥＤユニット２１４ｂの負極が、第１の電流調整器２１５ａに永続的に接続される。第４のＬＥＤユニット２１４ｄの負極が、第２の電流調整器２１５ｂに永続的に接続され、第６のＬＥＤユニット２１４ｆの正極が、第３の電流調整器２１５ｃに永続的に接続され、第６のＬＥＤユニット２１４ｆの負極が、第４の電流調整器２１５ｄに永続的に接続される。
【０１４８】
光発生装置２０１は、電流調整器２１５を制御するコントローラ２５０も含む。この実施形態ではコントローラ２５０が供給電圧Ｖ＿ＲＥＣＴの実効値を検出せず、そのため部品の数及び／又は複雑さが図５〜図６Ｂに示される実施形態に関して減らされ得る。
【０１４９】
１組の第１のジャンパーＲ１ａ〜Ｒ１ｆが配置済みの場合、第１のＬＥＤユニット２１４ａ及び第２のＬＥＤユニット２１４ｂの正極と負極とが接続され、第３のＬＥＤユニット２１４ｃ及び第４のＬＥＤユニット２１４ｄの正極と負極とが接続され、第５のＬＥＤユニット２１４ｅ及び第６のＬＥＤユニット２１４ｆの正極と負極とが接続される。従って、ＬＥＤユニットがペアで並列接続され、更に３つのペアが直列接続される。図８Ａにこの構成が示されている。この構成では第３の電流調整器２１５ｃが第２の電流調整器２１５ｂと短絡するので、第３の電流調整器２１５ｃが永続的にオフモードに設定される。或いは、第２の電流調整器２１５ｂがオフモードに設定されても良い。
【０１５０】
１組の第２のジャンパーＲ２ａ〜Ｒ２ｃが配置済みの場合、図８Ｂに示されているように、第１のＬＥＤユニット２１４ａの負極が第２のＬＥＤユニット２１４ｂの正極に接続され、第３のＬＥＤユニット２１４ｃの負極が第４のＬＥＤユニット２１４ｄの正極に接続され、第５のＬＥＤユニット２１４ｅの負極が第６のＬＥＤユニット２１４ｆの正極に接続される。従って全てのＬＥＤユニットが直列接続される。
【０１５１】
従って、２つの状態におけるＬＥＤユニットの全体的な配置は上記の実施形態と異ならないが、各ペアが異なる組合せで配置される。但し第１の状態では、第２の電流調整器２１５ｂ又は第３の電流調整器２１５ｃが永続的にオフモードに設定されても良く、それは第１の状態ではこの２つの電流調整器が短絡するからである。
【０１５２】
電流調整器２１５の動作原理、及び電流調整器２１５がコントローラ２５０によって制御される方法は上記の例と異ならず、再び説明される必要もない。
【０１５３】
この実施形態では、ジャンパーＲ１ａ〜Ｒ１ｆ、Ｒ２ａ〜Ｒ２ｃが、手動で又は簡単な工具により取り付けられ且つ／又は外され得る。この実施形態ではジャンパーの総数が比較的多いので、そうすることは顧客が行うにはむしろ複雑な作業である。しかし製造工程では、米国市場及び欧州市場の両方について同じ方法で、ジャンパーを除く構成回路２３０がプリント回路基板として製造され得る。その後、対応するジャンパーが、例えば光発生装置２０１が販売される国内の別の工場内で設置されても良い。但し、再配置が顧客によっても行われ得るように、何れの組のジャンパーも１つのハンドル等で操作されても良いことが考えられる。
【０１５４】
後者の２つの実施形態はＬＥＤユニット１１４、２１４に関して説明されてきたが、それぞれは個々のＬＥＤユニット内の電流を制御するためのそれぞれの又は「専用の」電流調整器と共にＬＥＤ回路の一部を形成することも可能であることが理解される。
【０１５５】
本発明が図面及び上記の説明の中で例示され詳細に説明されてきたが、かかる図面及び説明は制限的ではなく説明的又は例示的と見なされるべきであり、本発明は開示された実施形態に限定されない。
【０１５６】
例えば本発明は、
−コントローラ５０が、マイクロコントローラを有するのではなく、例えば少なくとも論理ゲート、フリップフロップ、及び／又は比較器を含む非同期機などの更なる制御装置を含み、且つ／又は
−或るモードに対してより高い全体的な順電圧を有する、より低い全体的な順電圧を有するモードから切り替えるときに、コントローラ５０が、ＬＥＤ回路１０ａ〜１０ｄのそれぞれの電流に基づいて最適なスイッチングモードを決定するように適合されるのではなく、スイッチング回路１０ａ〜１０ｄのそれぞれの電圧に基づいて最適なスイッチングモードを決定するように適合される、実施形態で本発明を動作させることも可能であり得る。
【０１５７】
開示された実施形態に対する他の改変形態が、図面、本開示、及び添付の特許請求の範囲を検討することにより、特許請求の範囲に記載の本発明を実施する際に当業者によって理解され、果たされ得る。特許請求の範囲では、「含む」という語は他の要素又はステップを排除せず、不定冠詞「a」又は「an」は複数形を排除しない。或る手段が互いに異なる従属請求項の中で列挙されているという単なる事実は、これらの手段の組合せが有利に使用されてはならないことを示すものではない。特許請求の範囲の中の如何なる参照符号も、範囲を限定するものとして解釈されるべきでない。
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４Ａ】
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【図４Ｂ】
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【図４Ｃ】
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【図４Ｄ】
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【図５】
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【図６Ａ】
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【図６Ｂ】
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【図７】
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【図８Ａ】
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【図８Ｂ】
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【国際調査報告】
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