(57)【要約】  照明回路は、照明ユニット及び照明制御スイッチを有する固体照明装置を駆動するためにスイッチモード電力変換器を利用する。アクティブ化パルスであって、前記アクティブ化パルスの間、照明ユニットがアクティブにされるアクティブ化パルスでの調光制御のために、照明制御スイッチにはパルス幅変調制御信号が印加される。電力変換器は、三角電流波形を供給し、アクティブ化パルスは、三角電流波形内の所定のポイントまで遅延させられる。このことは、前記照明装置がオンにされている間、ＰＷＭパルスが、前記スイッチモード電力変換器のタイミングと同期されるタイミングを有することを確実にする。これは、目に見えるフリッカが防止されるように、ビート周波数を防止する。
2021502681.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
主制御スイッチを有するスイッチモード電力変換器と、
前記電力変換器の出力における、照明ユニット及び照明制御スイッチを有する固体照明装置と、
前記固体照明装置の調光を制御するために前記照明制御スイッチにパルス幅変調制御信号を供給するためのパルス幅変調コントローラであって、前記パルス幅変調制御信号が、所定の周波数及び周期を有し、且つパルスであって、前記パルスの間、前記照明ユニットがアクティブにされるパルスを有するパルス幅変調コントローラと、
前記パルス幅変調制御信号とは独立して前記主制御スイッチを制御するための電力変換器コントローラとを有する照明回路であって、
前記スイッチモード電力変換器が、上方しきい値電流と下方しきい値電流との間を循環する三角電流波形を供給するよう適合され、
前記パルス幅変調コントローラが、前記三角電流波形内の所定のポイントまで前記パルスの各々の開始を遅延させるよう適合される照明回路。
【請求項２】
前記パルスが、前記パルス幅変調制御信号の開始時にあり、前記パルス幅変調コントローラが、前記三角電流波形内の前記所定のポイントまで前記パルスの開始を遅延させるよう適合される請求項１に記載の照明回路。
【請求項３】
前記パルス幅変調コントローラが、前記三角電流波形が次の上方又は下方しきい値電流に到達するまで、前記パルスの開始を遅延させるよう適合される請求項１又は２に記載の照明回路。
【請求項４】
前記パルス幅変調コントローラが、前記三角電流波形が次の上方しきい値電流に到達するまで、前記パルスの開始を遅延させるよう適合される請求項３に記載の照明回路。
【請求項５】
前記電力変換器コントローラが、前記パルス幅変調制御信号の開始時に前記主制御スイッチを切り替えるよう適合される請求項１乃至４のいずれか一項に記載の照明回路。
【請求項６】
前記電力変換器コントローラが、少なくとも100kHzの周波数で動作し、前記パルス幅変調コントローラの前記所定の周波数が、最大でも25kHzである請求項１乃至５のいずれか一項に記載の照明回路。
【請求項７】
前記固体照明装置が、各々が各照明ユニットに並列に取り付けられるそれぞれの照明制御スイッチを備える複数の照明ユニットを直列に有する請求項１乃至６のいずれか一項に記載の照明回路。
【請求項８】
各照明ユニットが、異なる出力色又は色温度を有する請求項７に記載の照明回路。
【請求項９】
前記スイッチモード電力変換器が、バックコンバータを有する請求項１乃至８のいずれか一項に記載の照明回路。
【請求項１０】
照明回路を制御する方法であり、
照明ユニット及び並列の照明制御スイッチを有する固体照明装置に電力を供給するよう、主制御スイッチを有するスイッチモード電力変換器を動作させるステップであって、前記電力変換器が、上方しきい値電流と下方しきい値電流との間を循環する三角電流波形を供給するステップと、
前記固体照明装置の調光を制御するために前記照明制御スイッチにパルス幅変調制御信号を供給するためのパルス幅変調コントローラを動作させるステップであって、前記パルス幅変調制御信号が、所定の周波数及び周期を有し、且つパルスであって、前記パルスの間、前記照明ユニットがアクティブにされるパルスを有するステップとを有する方法であって、
前記スイッチモード電力変換器が、前記パルス幅変調制御信号とは独立してされ、前記方法が、
前記三角電流波形内の所定のポイントまで前記パルスの各々の開始を遅延させるステップを更に有する方法。
【請求項１１】
前記パルスが、名目上、前記パルス幅変調制御信号の開始時にあり、前記方法が、前記三角電流波形内の前記所定のポイントまで前記パルスの開始を遅延させるステップを有する請求項１０に記載の方法。
【請求項１２】
前記三角電流波形が次の上方又は下方しきい値電流に到達するまで、前記パルスの開始を遅延させるステップを有する請求項１０又は１１に記載の方法。
【請求項１３】
前記三角電流波形が次の上方しきい値電流に到達するまで、前記パルスの開始を遅延させるステップを有する請求項１２に記載の方法。
【請求項１４】
前記パルス幅変調制御信号の開始時に前記電力変換器の前記主制御スイッチを切り替えるステップを有する請求項１０乃至１３のいずれか一項に記載の方法。
【請求項１５】
前記電力変換器コントローラを、少なくとも100kHzの周波数で動作させ、前記パルス幅変調コントローラを、最大でも25kHzの前記所定の周波数で動作させるステップを有する請求項１０乃至１４のいずれか一項に記載の方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、固体照明回路に関し、とりわけ、調光可能な照明回路に関する。
【背景技術】
【０００２】
固体照明ユニット、とりわけ、ＬＥＤベースの（レトロフィット）ランプは、住宅建物及びオフィスにおいてますます使用されるようになっている。それらはまた、それらの高い効率に加えて、新しい設計特性、様々な色温度、調光機能などにより、消費者を引き付ける。
【０００３】
ＬＥＤ照明を既存の主電源（mains）照明器具に適合させるため、各ＬＥＤ照明ユニットは、ＡＣ主電源をＤＣ駆動信号に変換し、電圧レベルを下げるために変換回路を使用する。
【０００４】
変換回路は、一般に、整流器と、バックコンバータのようなスイッチモード電力変換器とを有する。
【０００５】
スイッチモード電源のスイッチング特性は、一定ではない電力がＬＥＤに供給されることをもたらす。リップル電流は、ＬＥＤを通して供給され、変換器のトポロジ、制御方法、及び出力においてフィルタリングする量に依存する。
【０００６】
調光又は色制御は、平均電流の振幅を調節することによって、又はパルス幅変調（ＰＷＭ）の形態を適用することによって、達成され得る。例えば、ＬＥＤ又はＬＥＤストリングが、制御された時間にバイパスされ、それによって、デューティサイクル制御で光出力を供給するように、シャントスイッチにパルス幅変調を適用することが知られています。
【０００７】
一般に、ＰＷＭアプローチは、特に深い調光レベルが得られる必要がある場合には、振幅制御よりも一貫した結果をもたらす。
【０００８】
WO2016/142154及びUS2012/0104958は、光レベルを制御するために使用されるＰＷＭ信号に従ってオン及びオフに切り替えられる電力変換器の例を示している。このような回路は、単一のＬＥＤ分岐に対して１つの電力変換器を必要とする。数種類のＬＥＤ、ＲＧＢ、ＲＧＢＷ、又は異なる色温度を持つ２種類だけのＬＥＤを使用する色付き照明のためには、それは、高価であり、電球のような小さな光源には適用できない。別の不利な点は、電力変換器の起動が、高速でなければならず、光の幾らかの変動を防止するために制御されなければならないことである。
【０００９】
WO 2011/092606は、ＰＷＭ制御に依存しない電力変換器の例を示しているが、それは、パルス幅変調を遅延させる必要があり、パルス幅変調は、電力変換器の起動期間の終了まで遅延される必要がある。
【００１０】
或る既知の実施においては、平均値及びヒステリシスバンドを備える三角形の出力電流を有する、バックコンバータの形態の電力変換器が使用される。直列接続されたＬＥＤの明るさを制御するためにシャントスイッチングが適用され、その場合、出力平滑コンデンサは使用されない。これは、例えば、US2011/0109247において開示されている。
【００１１】
バックコンバータのスイッチング周波数は、バックコンバータ回路内のインダクタの値、入力電圧、及び出力電圧によって決定される。シャントスイッチングの動作により、瞬間出力電圧は、スイッチング動作に応じて変化し、このことは、スイッチモード変換器の異なるスイッチング周波数をもたらす。しかしながら、ＰＷＭシャント制御は一定の周波数で動作する。
【００１２】
一般に、スイッチモード変換器の周波数は、ＰＷＭ周波数よりもはるかに高い。例えば、一般的なスイッチモード変換器の周波数は200kHzであり、一般的なＰＷＭ周波数は1kHzである。
【００１３】
非常に低い調光レベルにおいては、ＰＷＭパルス持続時間は、バックコンバータのスイッチングサイクル周期に近づく、又はバックコンバータのスイッチングサイクル周期を下回りさえする。これは、低周波数電流変動をもたらすおそれがあり、従って、とりわけビート周波数の形態で、目に見えるフリッカをもたらすおそれがあるバックコンバータ周波数のアンダーサンプリングをもたらす。
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【００１４】
それ故、目に見える照明のフリッカが結果として生じることなしに深い調光を可能にする照明ドライバ回路が必要である。
【課題を解決するための手段】
【００１５】
本発明は、請求項によって規定されている。
【００１６】
本発明の或る態様による例によれば、
主制御スイッチを有するスイッチモード電力変換器と、
前記電力変換器の出力における、照明ユニット及び照明制御スイッチを有する固体照明装置と、
前記固体照明装置の調光を制御するために前記照明制御スイッチにパルス幅変調制御信号を供給するためのパルス幅変調コントローラであって、前記パルス幅変調制御信号が、所定の周波数及び周期を有し、且つパルスであって、前記パルスの間、前記照明ユニットがアクティブにされるパルスを有するパルス幅変調コントローラと、
前記パルス幅変調制御信号とは独立して前記主制御スイッチを制御するための電力変換器コントローラとを有する照明回路であって、
前記スイッチモード電力変換器が、上方しきい値電流と下方しきい値電流との間を循環する三角電流波形を供給するよう適合され、
前記パルス幅変調コントローラが、前記三角電流波形内の所定のポイントまで前記パルスの各々の開始を遅延させるよう適合される照明回路が提供される。
【００１７】
この照明回路は、前記照明装置がオンにされている間、ＰＷＭパルスが、前記スイッチモード電力変換器の主制御スイッチのタイミングと同期されるタイミングを有することを確実にする。このやり方においては、パルスタイミングとスイッチング周波数との間の周波数差に起因するビート周波数が防止され、故に、目に見えるフリッカが防止される。
【００１８】
前記三角電流波形は、必ずしも、前記上方しきい値と前記下方しきい値との間で線形遷移を有する必要はないことに留意されたい。「三角」という用語は、前記下方しきい値から前記上方しきい値への上昇であって、前記上方しきい値において切り替えが行われ、故に、前記下方しきい値への低下が続き、前記下方しきい値において再び切り替えが行われる（以下同様）上昇を示すことしか意図されていない。
【００１９】
前記パルスは、例えば、前記パルス幅変調制御信号の開始時にあり、前記パルス幅変調コントローラは、前記三角電流波形内の前記所定のポイントまで前記パルスの開始を遅延させるよう適合される。前記ＰＷＭ信号は同じ周期を維持するが、前記パルスの開始のタイミングは変えられる。前記パルスは同じ持続時間で維持される。
【００２０】
代替アプローチは、特定のタイミングポイントに到達するまで前記ＰＷＭ信号全体の開始を遅延させるものであり、故に、前記パルスは、依然として、前記ＰＷＭ周期の開始時に供給されることに留意されたい。この場合には、前のＰＷＭ信号の全周期が遅延によって延長されたとみなされ得る。この後者の代替アプローチは、有効ＰＷＭ周期のわずかな変更を意味するが、前記変更の持続時間は、前記スイッチモード変換器のスイッチング信号の最大でも１周期であり、これは、ＰＷＭ周期に比べて非常に小さい。
【００２１】
前記パルス幅変調コントローラは、例えば、前記三角電流波形が次の上方又は下方しきい値電流に到達するまで、前記パルスの開始を遅延させるよう適合される。前記パルスの開始は、とりわけ、前記三角電流波形が次の上方しきい値電流に到達するまで、遅延させられ得る。これは、実施しやすい制御アプローチを提供する。
【００２２】
前記電力変換器コントローラは、前記パルス幅変調制御信号の開始時に前記主制御スイッチを切り替えるよう適合され得る。これは、出力電流をすぐに上昇させ、従って、次に前記上方しきい値電流に到達するまでの遅延を短縮する。このやり方においては、ＰＷＭパルスがアクティブになる前に導入される遅延が減らされ、それによって、光出力の明るさへの影響を減らす。
【００２３】
前記電力変換器コントローラは、少なくとも100kHz（例えば、200kHz乃至500kHz）の周波数で動作することができ、前記パルス幅変調コントローラの前記所定の周波数が、最大でも25kHz（例えば、1kHz）であり得る。
【００２４】
前記固体照明装置は、各々が各照明ユニットに並列に取り付けられるそれぞれの照明制御スイッチを備える複数の照明ユニットを直列に有してもよい。これは、シャント制御アプローチを提供する。各照明ユニットは、例えば、異なる出力色を有する。従って、ＰＷＭ制御は、色及び／又は調光制御を実施することができる。
【００２５】
代替アプローチは、複数の照明ユニットが並列であり、各並列分岐がそれ自体のそれぞれの直列スイッチによって制御される直列スイッチングアプローチを利用してもよい。これは、電圧制御変換器に適している。
【００２６】
前記スイッチモード電力変換器は、バックコンバータを有してもよい。
【００２７】
本発明は、照明回路を制御する方法であり、
照明ユニット及び照明制御スイッチを有する固体照明装置に電力を供給するよう、主制御スイッチを有するスイッチモード電力変換器を動作させるステップであって、前記電力変換器が、上方しきい値電流と下方しきい値電流との間を循環する三角電流波形を供給するステップと、
前記固体照明装置の調光を制御するために前記照明制御スイッチにパルス幅変調制御信号を供給するためのパルス幅変調コントローラを動作させるステップであって、前記パルス幅変調制御信号が、所定の周波数及び周期を有し、且つパルスであって、前記パルスの間、前記照明ユニットがアクティブにされるパルスを有するステップとを有する方法であって、
前記スイッチモード電力変換器が、前記パルス幅変調制御信号とは独立してされ、前記方法が、前記三角電流波形内の所定のポイントまで前記パルスの各々の開始を遅延させるステップを更に有する方法も提供する。
【００２８】
この方法は、短いアクティブ化パルスで、深い調光が実施されるときでも、フリッカを発生させることなく、調光が実施されることを可能にする。
【００２９】
複数のチャネルを持つ照明装置の場合は、それらの異なるチャネルのための前記パルスの開始時間は異なるかもしれず、故に、それらはＰＷＭ周期と異なる位相関係を有することに留意されたい。
【００３０】
（複数チャネルシステムの全てのチャネルのための又は１つのチャネルための）前記パルスは、前記パルス幅変調制御信号の開始時にあってもよく、その場合、前記方法は、前記三角電流波形内の前記所定のポイントまで前記パルスの開始を遅延させるステップを有し、前記所定のポイントは、例えば、次の上方又は下方のしきい値電流であり、好ましくは、次の上方しきい値電流である。
【００３１】
前記方法は、前記パルス幅変調制御信号の開始時に前記電力変換器の前記主制御スイッチを切り替えるステップを有してもよい。これは、前記三角電流波形内の前記所定のポイントまでの遅延を減らす。
【００３２】
前記方法は、例えば、前記電力変換器コントローラを、少なくとも100kHzの周波数で動作させ、前記パルス幅変調コントローラを、より低い周波数で動作させるステップを有する。このより低い周波数は、25kHz未満のような（20kHzの）可聴範囲より高くてもよく、又は可聴範囲内のより低い周波数、従って、20kHz未満、例えば、5kHz未満であってもよい。
【００３３】
下記の実施形態を参照して、本発明のこれら及び他の態様を説明し、明らかにする。
【図面の簡単な説明】
【００３４】
ここで、添付図面を参照して本発明の例について詳細に説明する。
【図１】既知の照明回路を示す。
【図２】図１の回路のためのタイミング図を示す。
【図３】本発明の例による照明回路を示す。
【図４】図１の回路のためのタイミング図を示す。
【図５】図１の回路のための修正されたタイミング図を示す。
【図６】照明制御方法を示す。
【発明を実施するための形態】
【００３５】
図を参照して本発明について説明する。
【００３６】
詳細な説明及び特定の例は、装置、システム及び方法の例示的な実施形態を示しているが、説明の目的のためのものでしかなく、本発明の範囲を限定しようとするものではないことは理解されたい。本発明の装置、システム及び方法のこれら及び他の特徴、態様、及び利点は、以下の説明、添付の請求項及び添付の図面からよりよく理解されるようになるだろう。図は、単に概略的なものに過ぎず、縮尺通りには描かれていないことは、理解されたい。図の全体を通して、同じ参照符号は、同じ又は同様のパーツを示すために使用されていることも、理解されるたい。
【００３７】
本発明は、照明ユニット及び照明制御スイッチを有する固体照明装置を駆動するためにスイッチモード電力変換器を利用する照明回路を提供する。アクティブ化パルスであって、前記アクティブ化パルスの間、照明ユニットがアクティブにされるアクティブ化パルスでの調光制御のために、照明制御スイッチにはパルス幅変調制御信号が印加される。電力変換器は、三角電流波形を供給し、アクティブ化パルスは、三角電流波形内の所定のポイントまで遅延させられる。これは、照明装置がオンにされている間、ＰＷＭパルスが、スイッチモード電力変換器のスイッチングタイミングと同期されるタイミングを有することを確実にする。これは、目に見えるフリッカが防止されるように、ビート周波数を防止する。
【００３８】
照明制御は、例えば、並列シャントスイッチである。
【００３９】
図１は、既知の照明回路を示している。この回路は、ＤＣ電源、ＶＢＵＳによって駆動される。ＤＣ電源、ＶＢＵＳそれ自体は、整流された主電源信号であり得る。
【００４０】
ヒステリシスコンバータのようなスイッチモード電力変換器は、主制御（電力）スイッチＭ１と、インダクタＬ１の形態のエネルギ蓄積デバイスと、フライバックダイオードＤ１とを有する。これらの構成要素は、一緒に、バックコンバータアーキテクチャを規定する。他の例においては、同期バックコンバータを実施するよう、ダイオードＤ１が第２主制御スイッチに置き換えられてもよい。
【００４１】
バックコンバータの出力は、青色ＬＥＤ１０、緑色ＬＥＤ１２及び赤色ＬＥＤ１４の直列接続を有する照明ユニットを含む固体照明装置を駆動する。示されている例においては、各ＬＥＤが、並列シャントスイッチＭ２、Ｍ３、Ｍ４を有する。当然、示されているような各ＬＥＤは、実際には、ＬＥＤの直列ストリングを有してもよい。簡単にするために、図１において示されている各ＬＥＤを、単一のＬＥＤと呼ぶ。
【００４２】
シャントスイッチは、ＰＷＭ信号ＰＷＭ２、ＰＷＭ３及びＰＷＭ４によって制御され、これらは、パルス幅変調コントローラ２０によって供給される。ＰＷＭ信号が、関連するシャントスイッチをオンに切り替えるとき、ＬＥＤは、バイパスされ、従って、オフにされる。従って、ＬＥＤのオン・オフデューティサイクルが、各ＬＥＤの調光制御を供給するよう、従って、ＬＥＤのセット全体のための色制御を供給するよう、ＰＷＭ信号によって制御される。
【００４３】
色制御は、一般に白色の出力の色温度を調節するために使用されてもよく、又は異なる色の出力を供給するために使用されてもよい。色制御は、例えば、従来の白熱電球の調光性能を再現するために、又は他の効果を供給するために、インテリジェント調光を供給するよう調光レベルに応じて変化し得る。
【００４４】
前記回路は、当然、調光制御しか供給しない単色システムにも適用され得る。パルス幅変調制御信号は、所定の周波数及び周期を有する。
【００４５】
主制御スイッチＭ１を制御するために、電力変換器コントローラ２２が設けられる。電力変換器コントローラ２２は、電流検出抵抗器ＲＳＥＮＳＥの両端の電圧に基づく電流フィードバック信号と、ＤＣバス電圧ＶＢＵＳの電圧フィードバックとを受け取る。
【００４６】
電力変換器コントローラ２２は、例えば、定電流を照明負荷に供給するよう、主制御スイッチＭ１の動作のタイミングを制御する。出力電流を制御することによって、ＬＥＤは、出力負荷回路の中又は外へ切り替えられ得る。
【００４７】
（深い）調光中、ＰＷＭスイッチは、ほとんどの時間（又は全ての時間）の間、導通状態になるだろう。バックコンバータは、依然として、公称ＬＥＤ電流を供給しているだろうが、出力電圧は、ゼロに近くなるだろう。スイッチモード電力変換器アーキテクチャが使用されていることから、この状態中の過度の損失はない。
【００４８】
電力変換器は、図２において示されているような、それぞれ、上方しきい値電流ＩＨと下方しきい値電流ＩＬとの間を循環する三角波電流波形を供給する。図２は、平均電流ＩＡＶも示している。
【００４９】
一般に、200kHzのようなバックコンバータ周波数は、1kHzのようなＰＷＭ周波数よりもはるかに高い。しかしながら、非常に深い調光レベルにおいては、ＰＷＭパルス持続時間は、バックコンバータのスイッチング周期に近づく、又はバックコンバータのスイッチング周期を下回りさえする。このことは、低周波電流変動をもたらし、従って、目に見えるフリッカをもたらす。結局のところ、目に見えるフリッカをまねくのは、三角形のバックコンバータの出力電流のサンプリングである。
【００５０】
本発明は、バックコンバータ電流波形とＰＷＭ制御との間の相対タイミングの制御がフリッカを抑制するために使用され得るという認識に基づいている。フリッカアーティファクトを減らす３つの可能なやり方がある。
【００５１】
第１アプローチは、ＰＷＭ信号を、一定のバックコンバータ出力状態又は位相に同期させるものである。第２アプローチは、バックコンバータを、一定のＰＷＭ開始位相に同期させるものである。第３アプローチは、所定の（短い）タイムスロット中のリップル電流を最小化するものである。
【００５２】
本発明は、上記の第１アプローチに基づいている。それは、パルス幅変調コントローラ２０のアクティブ化パルスの開始を電力変換器コントローラ２２の三角電流波形内の所定のポイントまで遅延させることによって、達成される。
【００５３】
図３は、図１のシステムの修正例として、本発明による照明システムの一例を示している。同じ構成要素には同じ参照符号が使用されている。
【００５４】
この回路は、追加の同期回路３０を有する。これは、同期信号「ＳＹＮＣ」を生成する。回路３０は、主制御スイッチＭ１の両端間の抵抗分割器Ｒ１、Ｒ２と、抵抗器Ｒ１、Ｒ２の間のノードからの出力抵抗器Ｒ３とを有する。主制御スイッチＭ１がオンにされるときは、抵抗分割器Ｒ１、Ｒ２が短絡されるので、信号ＳＹＮＣはゼロになる。主制御スイッチＭ１がオフにされるときは、主制御スイッチの両端の電圧に依存する電流が抵抗分割器に流れ、正の同期電圧を与える。
【００５５】
主制御スイッチＭ１のドレインノードが、ＶＢＵＳと接地との間を行ったり来たりすることから、同期電圧は一定である。
【００５６】
抵抗器Ｒ１乃至Ｒ３は必須ではないことに留意されたい。それらは、必要に応じて、適正なＰＷＭ生成のためにドレインノード電圧を同期入力に適合させるために設けられる。
【００５７】
同期電圧は、パルス幅変調コントローラ２０へのトリガーとして使用される。
【００５８】
バックコンバータとスイッチング動作との組み合わせにより、変換器周波数は、固定されず、入力電圧、ＬＥＤ電圧及び選ばれる色点に依存する。
【００５９】
バック周波数（buck frequency）（200kHz乃至500kHz）は、一般に、ＰＷＭ周波数（25kHz未満、例えば1kHz）よりもはるかに高いことから、バックコンバータ出力と次のＰＷＭサイクルの開始との間の正確な位相関係は、容易には予測できず、外乱を受ける。
【００６０】
同期信号は、パルス幅変調コントローラ２０によって生成される光生成パルスを再同期させるために使用される。コントローラは、ＰＷＭ信号のタイミングを規定するカウンタを含む。最大ＰＷＭカウント値に到達した後には、光生成パルスが開始する前に付加される遅延の形態で再同期が行われる。
【００６１】
同期信号は、上述のように三角電流波形内の所定のポイントを識別するために使用され、カウンタ自動リロードメカニズムを使用する代わりに、これが外部トリガメカニズムとして使用される。
【００６２】
下記の例においては、ＰＷＭパルスが、ＰＷＭ周期の開始時にあるが、三角波電流波形の特定の位相まで遅延させられる。しかしながら、遅延パルスは、ＰＷＭカウンタの任意の位相において供給され得る。パルスの持続時間は、任意の位相まで遅延させられる開始があるとしても、所望のレベルに設定されたままである。
【００６３】
図３は、スイッチの両端の電圧を外部からモニタすることによってスイッチＭ１のオン・オフ状態を検出する回路を示している。しかしながら、主制御スイッチＭ１のゲート駆動信号、主制御スイッチＭ１のドレイン電圧、又はコントローラ２２からの別の内部コントローラ信号などの、他の信号が使用されてもよい。他の代替案は、出力電流をモニタするものである。従って、スイッチへの入力制御、又はスイッチの出力状態若しくは出力電流がモニタされ得る。
【００６４】
これらの例における同期信号は、基本的に、出力電流に、下限又は上限ヒステリシスレベル（the lower or upper hysteresis level）が存在するタイミングを示すために使用されるが、電流波形の周期内の任意の一定の基準点、即ち、制御スイッチのスイッチングサイクル内の任意の一定のポイントが使用されてもよい。
【００６５】
ＰＷＭ周期内の選ばれた基準点に到達するとすぐに、所定の持続時間を備えるパルスが生成される。
【００６６】
図４は、図３の回路の動作のタイミングを示しており、検出抵抗器ＲＳＥＮＳＥによって測定されるような出力電流Ｉｏｕｔと、同期信号ＳＹＮＣと、ＰＷＭ信号「ＰＷＭ」とを示している。
【００６７】
この例におけるＰＷＭ信号は、ＬＥＤがオンにされるべきであるとき、ハイであり、即ち、ＬＥＤは、ローのＰＷＭ信号によって短絡され、オフにされる。当然、制御はその逆であってもよい。
【００６８】
図４における時点４０は、ＰＷＭ周期が終了するタイミング、即ち、ＰＷＭカウンタが、最大カウントに到達し、次のＰＷＭサイクルが開始するタイミングである。
【００６９】
ＰＷＭパルスをすぐに開始する代わりに、パルスの開始のタイミングは、矢印４２によって表されているように可変であり、遅延４４が導入される。ＰＷＭパルスは、ｔ＝０として示されている時間以降にしか開始しない。このやり方においては、ＰＷＭパルスは、三角波形に対して一定のタイミングを有する。
【００７０】
ＰＷＭ周辺回路と外部制御信号との対話は、コントローラＩＣ全体のＰＷＭコントローラ部内の専用ハードウェア設備によって処理されるが、制御は、ソフトウェア制御によっても処理され得る。
【００７１】
遅延４４は、光出力パルスのタイミングをわずかに変える。図５は、光出力パルスのタイミングの変更が及ぼし得るあらゆる影響を最小化するよう遅延を最小化するやり方を示している。
【００７２】
ＰＷＭ発生器がパルスの所望の開始に到達するとすぐに、バックコンバータは、強制的にオン状態に切り替わらされ得る。これは、図５にける時点４０である。この時点において、出力電流の遅い下り勾配は速い上り勾配４６に変換される。これは、ＰＷＭ信号のこの位相においてはオンであるＬＥＤがなく、このことは、バックコンバータのインダクタの両端に最大電圧をもたらすからである。これは、（この例においては、また、上方しきい値電流ＩHに到達するときである）所定の時点が、より早くなり、時点５０にあることを意味する。これは、時点５２として示されている、前記時点があっただろう時点よりも早い。
【００７３】
このやり方においては、バックコンバータのスイッチをオンにした後すぐに上限ヒステリシスレベルに到達し、この上限ヒステリシスレベルは、シャントスイッチをオフにすることによって、ＬＥＤの実際のスイッチオン時点として再び選択され得る。
【００７４】
或るアプローチにおいては、複数チャネルシステムにおける異なるチャネルに対するパルスの開始は、位相＝０において（ＰＷＭ周期の開始時に）そろえられる。その代わりに、ＰＷＭ周期のパルスを分散させ、各チャネルに異なる位相をもたらすことは可能である。これは、バックコンバータの強制「オン」（時点４０）、及び（周期ごとに複数回の）チャネルの各々の遅延パルスをまねき得る。
【００７５】
図６は、照明回路を制御する方法を示している。
【００７６】
スイッチモード電力変換器は、ステップ６０において動作され、上方しきい値電流と下方しきい値電流との間を循環する三角電流波形を供給する。
【００７７】
ステップ６２においては、三角波電流波形内の所定のポイントまで、ＰＷＭ信号のパルスの開始に遅延が供給される。
【００７８】
次いで、ステップ６４において、調光を制御するために照明制御スイッチにパルス幅変調制御信号を供給するために、パルス幅変調コントローラが動作される。
【００７９】
上記のタイミングアプローチは、完全なオンを含むランプの全ての調光レベルの間、適用されてもよく、又は調光の間だけ、若しくはより詳細には、深い調光の間だけ、適用されてもよい。
【００８０】
本発明は、バックコンバータ及びシャントスイッチングの組み合わせを使用する全てのランプ及び照明器具にとってとりわけ興味深い。より広くは、本発明は、境界モード（上方電流レベル及びゼロ電流）で動作している、又は（オン時間制御のような）他の制御方法を使用している変換器にとって興味深い。本発明は、直列スイッチを使用する装置にも適用され得る。
【００８１】
本発明は、ＬＥＤの単一のストリングに適用されてもよく、又は（示されているような）直列の複数のＬＥＤストリングに適用されてもよい。
【００８２】
上記の例は、各照明ユニットが並列バイパススイッチを有するシャントスイッチングアプローチに基づいている。これは、カラーシステムのための単一電流源ソリューションが可能であるという利点を有する。上述のように、代替案は、開回路を供給し、それぞれの照明ユニットに電流が流れるのを防止するために、開いたスイッチが使用される直列スイッチングアプローチである。この場合には、各々が自身の直列制御スイッチを備える異なる照明ユニットが並列になっている。その場合、スイッチモード電力変換器によって電圧制御出力が供給される。
【００８３】
上記のアプローチは、一定のＰＷＭ周期内でＰＷＭ（光アクティブ化）パルスの開始を遅延させることに基づいている。上述のように、代替案は、ＰＷＭ信号の生成のための自動リロード機能を有する代わりに、ＰＷＭ信号自体の開始を遅延させるものである。この場合には、ＰＷＭカウンタのリセットは、電流信号における基準時点に次に到達するときにだけ行われ、これは、上記の例においては、ＳＹＮＣ信号の次の立ち上がりエッジにおける上方電流しきい値である。従って、パルスの所望の開始のタイミングは、ＰＷＭ周期のタイミングを変更することによって変更でき、遅延が導入される。
【００８４】
この代替再同期メカニズムは、パルスが開始する前の（予測不可能な）遅延により、ＰＷＭ周波数において幾らかのジッタをもたらす。遅延の絶対的な大きさは、最大で１バック制御周期（buck control period）（即ち、約5μs）である。ＰＷＭ周期におけるこのジッタにより、実際の平均光出力は、同様に幾らかの変化を有するが、フリッカの大きさは、公称ＰＷＭ周期に対する遅延の比率によって概算され、これは約0.5%である。
【００８５】
この遅延は、図５を参照して説明したアプローチを使用して最小化され得る。
【００８６】
従って、メインコントローラのスイッチングサイクルに対して一定の位相関係を有することを確実にするよう、ＰＷＭ制御の発光パルスのタイミングを変更するための様々な異なる選択肢があることは理解されるだろう。上記の全ての例において、メインコントローラのスイッチングサイクルが所望の位相に到達するまで、ＰＷＭパルスに遅延が適用されるが、この遅延は、一定のＰＷＭ周期内のＰＷＭパルスに対するものであってもよく、又はＰＷＭ周期全体に対するものであってもよい。
【００８７】
当業者は、請求項記載の発明の実施において、図面、明細及び添付の請求項の研究から、開示されている実施例に対する他の変形を、理解し、達成することができる。請求項において、「有する」という単語は、他の要素を除外せず、単数形表記は、複数性を除外しない。単に、或る特定の手段が、相互に異なる従属請求項において挙げられているという事実は、これらの手段の組み合わせは有利になるようには使用されることができないことを示すものではない。請求項における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てはならない。
【図１】
2021502681.tif 000003
【図２】
2021502681.tif 000004
【図３】
2021502681.tif 000005
【図４】
2021502681.tif 000006
【図５】
2021502681.tif 000007
【図６】
2021502681.tif 000008
【国際調査報告】
2021502681.tif 000009
2021502681.tif 000010
2021502681.tif 000011