(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
時間変化入力電圧を受け取るよう適応される入力と、
少なくとも最初のＬＥＤセグメント及び最後のＬＥＤセグメントを含む複数のＬＥＤセグメントと、
前記複数のＬＥＤセグメントに結合され、前記複数のＬＥＤセグメントの時間変化セットであって、前記時間変化入力電圧の振幅に応じて選択される前記ＬＥＤセグメントのセットの総順方向電圧を持つ前記複数のＬＥＤセグメントの時間変化セットを、前記入力に直列接続に切り替えるよう適応されるスイッチネットワークとを有する照明回路であって、
前記スイッチネットワークが、
前記時間変化入力電圧の振幅が最初のしきい値を下回るときには、最初のセグメントのみを切り替え、
前記入力電圧の振幅が最後のしきい値を上回るときには、直列に前記最初のセグメント及び前記最後のセグメントを切り替えるよう適応され、
少なくとも、第１順方向電圧を持つ第１ＬＥＤタイプ、及び前記第１順方向電圧の少なくとも２倍の第２順方向電圧を持つ第２ＬＥＤタイプという２つのＬＥＤタイプが存在し、前記最初のセグメントが、前記第２ＬＥＤタイプのＬＥＤよりも前記第１ＬＥＤタイプのＬＥＤをより多く含み、前記最後のセグメントが、前記第１ＬＥＤタイプのＬＥＤよりも前記第２ＬＥＤタイプのＬＥＤをより多く含む照明回路。
【請求項２】
前記最初のセグメントが、前記第１ＬＥＤタイプのＬＥＤしか含まない請求項１に記載の照明回路。
【請求項３】
前記最後のセグメントが、前記第２ＬＥＤタイプのＬＥＤしか含まない請求項１又は２に記載の照明回路。
【請求項４】
前記時間変化入力電圧が主電源入力を含む請求項１乃至３のいずれか一項に記載の照明回路。
【請求項５】
前記第１ＬＥＤタイプが単一接合ＬＥＤであり、前記第２ＬＥＤタイプが多接合ＬＥＤである請求項１乃至４のいずれか一項に記載の照明回路。
【請求項６】
前記第１順方向電圧が、３Ｖ乃至６Ｖの範囲内にあり、前記第２順方向電圧が、１２Ｖ乃至４８Ｖの範囲内、例えば、２４Ｖ乃至４８Ｖの範囲内にある請求項１乃至５のいずれか一項に記載の照明回路。
【請求項７】
前記最初のセグメントの順方向電圧が、前記入力電圧のピーク振幅の０．５倍以上であり、例えば、前記ピーク振幅の０．５乃至０．７５倍の範囲内にある請求項１乃至６のいずれか一項に記載の照明回路。
【請求項８】
前記入力と前記複数のＬＥＤセグメントとの間にコンデンサ回路又は谷埋め回路を有する請求項７に記載の照明回路。
【請求項９】
使用中、前記コンデンサ回路又は前記谷埋め回路が、前記時間変化入力電圧が前記最初のしきい値未満であるとき、前記最初のしきい値以上の電圧を供給するよう適応され、前記最初のＬＥＤセグメントが、前記時間変化入力電圧の全期間を通して常時オンのままであるよう適応される請求項８に記載の照明回路。
【請求項１０】
前記最初のセグメントの出力ルーメンが、前記照明回路の総ルーメンの０．５倍以上、例えば、前記総ルーメンの０．７５倍以上である請求項１乃至９のいずれか一項に記載の照明回路。
【請求項１１】
前記最後のセグメントの順方向電圧が、前記入力電圧のピーク振幅の少なくとも０．２５倍、且つ前記入力電圧の前記ピーク振幅の多くて０．５倍である請求項１乃至１０のいずれか一項に記載の照明回路。
【請求項１２】
前記最後のセグメントの出力ルーメンが、前記照明回路の総ルーメンの０．２倍以下である請求項１乃至１１のいずれか一項に記載の照明回路。
【請求項１３】
前記第１ＬＥＤタイプのＬＥＤと、前記第２ＬＥＤタイプのＬＥＤとが、同じ出力色を有する請求項１乃至１２のいずれか一項に記載の照明回路。
【請求項１４】
照明回路を駆動する方法であり、
時間変化入力電圧を供給し、前記入力電圧をＬＥＤセグメントのセットに結合するステップと、
直列接続であって、前記直列接続の総順方向電圧が前記時間変化入力電圧の振幅に応じて選択されるような直列接続に、前記ＬＥＤセグメントのセットのうちのどのＬＥＤセグメントを含めるかを選択するステップとを有する方法であって、
前記選択するステップが、
前記時間変化入力電圧の振幅が最初のしきい値を下回るときには、前記ＬＥＤセグメントのセットのうちの最初のセグメントのみを切り替え、
前記入力電圧の振幅が最後のしきい値を上回るときには、直列に前記ＬＥＤセグメントのセットのうちの前記最初のセグメント及び最後のセグメントを切り替えるステップを有し、
少なくとも、第１順方向電圧を持つ第１ＬＥＤタイプ、及び前記第１順方向電圧の少なくとも２倍の第２順方向電圧を持つ第２ＬＥＤタイプという２つのＬＥＤタイプが存在し、前記最初のセグメントが、前記第２ＬＥＤタイプのＬＥＤよりも前記第１ＬＥＤタイプのＬＥＤをより多く含み、前記最後のセグメントが、前記第１ＬＥＤタイプのＬＥＤよりも前記第２ＬＥＤタイプのＬＥＤをより多く含む方法。
【請求項１５】
使用中に前記最初のＬＥＤセグメントが常時オンのままであるように前記入力電圧を平滑化するステップを有する請求項１４に記載の方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、とりわけ、タップ付きリニアドライバアーキテクチャ（tapped linear driver architecture）を利用する、ＬＥＤ構成及びＬＥＤ駆動方法に関する。
【背景技術】
【０００２】
ＬＥＤドライバのために利用可能なスペースが、管状ＬＥＤランプのようなＬＥＤランプのための多くのレトロフィットアプリケーションを限定してきた。管状ＬＥＤのための従来のＬＥＤアーキテクチャ及びドライバトポロジは、既存の管寸法（例えば、Ｔ５管）が供給することができるスペースよりもはるかに大きいドライバスペースを必要とする。
【０００３】
それ故、タップ付きリニアドライバ設計は、はるかに小さな電力部品を必要とし、ドライバのサイズを最小化することを可能にすることから、スペースの制約があるアプリケーションのための優れた代替ソリューションと考えられている。タップ付きリニアドライバの基本原理は、比較的リアルタイムで順方向電圧が入力電圧に合うフレキシブルな数でＬＥＤを切り替えるというものである。
【０００４】
タップ付きリニアドライバは、とりわけ、（例えば、主電源からの）入力電圧が、駆動されているＬＥＤのストリング電圧を超えるときに、幾らかの電力損失を被る。これは、ドライバ効率の低下を引き起こし、従って、システム効率に影響を及ぼす。より高いドライバ効率及びより少ない電気損失を得るためには、達成可能な最大ＬＥＤ電圧は、入力電圧のピークに可能な限り近くなければならない。
【０００５】
例えば、入力電圧が２２０Ｖの場合は、３．１Ｖの順方向電圧（Ｖｆ）を持つ通常の白色ＬＥＤが選択される場合には、電圧整合を供給するために（システムの発光出力要件に関係なく）約７０個のＬＥＤが必要とされる。力率を改善するために、入力電圧がそのピーク値あたりにあるときのＬＥＤ電流制限は、入力電圧が低いときのＬＥＤ電流よりも大きく設定される。従って、ＬＥＤストリングへ流れる電流は、段階状形状を形成し、１つのＬＥＤストリングがオン又はオフにされるとき、ＬＥＤ電流は、新しい電流制限設定値に到達するよう、直ちに上昇又は下降する。これは、フリッカを生じさせる変調光出力を生じさせる。
【０００６】
タップ付きリニアドライバは、一般に、照明フリッカ、及び主電源入力のゼロ交差によるストロボ効果を低減するために１つ以上のエネルギ蓄積ユニットを必要とする。この目的のために、例えば、谷埋め回路（valley fill circuit）が使用される。
【０００７】
タップ付きリニアドライバは、非常に単純な回路、低コストドライバ、及び体積が小さいソリューションという利点を持つ。しかしながら、前記ドライバは照明用途のために非常に多くのＬＥＤ数を必要とする。例えば、タップ付きリニアドライバが、２２０Ｖ（ＲＭＳ）ＡＣ電源のためのものであり、通常の３．１ＶのＬＥＤを使用するものである場合には、８１個ものＬＥＤが必要とされるかもしれず、これは非常にコストがかかる。
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００８】
本発明の実施例の基本的なアイデアは、タップ付きリニアドライバアーキテクチャ内で、幾つかは他のものよりも高い順方向電圧を持つ複数のＬＥＤタイプを使用することによって、システム全体の効率に大きな影響を及ぼさずに、ＬＥＤ数は減らされることができ、ＬＥＤの順方向電圧は依然として入力電力のピーク電圧に合い得るというものである。
【課題を解決するための手段】
【０００９】
本発明は、請求項によって規定される。
【００１０】
本発明の或る態様による例によれば、
時間変化入力電圧を受け取るよう適応される入力と、
少なくとも最初のＬＥＤセグメント及び最後のＬＥＤセグメントを含む複数のＬＥＤセグメントと、
前記複数のＬＥＤセグメントに結合され、ＬＥＤセグメントの時間変化セットであって、前記時間変化入力電圧の振幅に応じて選択される前記ＬＥＤセグメントのセットの総順方向電圧を持つＬＥＤセグメントの時間変化セットを、前記入力に直列接続に切り替えるよう適応されるスイッチネットワークとを有する照明回路であって、
前記スイッチネットワークが、
前記時間変化入力電圧の振幅が最初のしきい値を下回るときには、最初のセグメントのみを切り替え、
前記入力電圧の振幅が最後のしきい値を上回るときには、直列に前記最初のセグメント及び前記最後のセグメントを切り替えるよう適応され、
少なくとも２つのＬＥＤタイプ、即ち、第１順方向電圧を持つ第１ＬＥＤタイプ、及び前記第１順方向電圧の少なくとも２倍の第２順方向電圧を持つ第２ＬＥＤタイプが存在し、前記最初のセグメントが、前記第２タイプのＬＥＤよりも前記第１タイプのＬＥＤをより多く含み、前記最後のセグメントが、前記第１タイプのＬＥＤよりも前記第２タイプのＬＥＤをより多く含む照明回路が提供される。
【００１１】
前記スイッチネットワークと前記ＬＥＤセグメントとが一緒にタップ付きリニアドライブアーキテクチャを規定する。このアーキテクチャにおいては、ＬＥＤのセグメントを組み合わせることによって、前記総順方向電圧は前記入力電圧の瞬時レベルに合わされることができる。本発明は、異なる順方向電圧を持つ少なくとも２つの異なるＬＥＤタイプを供給することに基づいている。より大きい順方向電圧を持つ前記第２ＬＥＤタイプは、前記第２ＬＥＤタイプの各ユニットがより大きい順方向電圧を追加することから、前記入力電圧に合わせるのに役立つ。前記第２ＬＥＤタイプは、少なくとも２倍、例えば、少なくとも３倍、又は少なくとも４倍若しくは更に少なくとも５倍の、順方向電圧を持つ。これは、タップ付きリニアドライバアーキテクチャは、一般に、前記順方向電圧特性を前記時間変化入力電圧に合わせることを可能にするために多くのＬＥＤを必要とするという問題に対処する。前記第１順方向電圧を持つＬＥＤは、一般に、前記第２順方向電圧を持つＬＥＤよりも大きい出力ルーメンを持ち、前記第２順方向電圧を持つＬＥＤよりも長い期間オンにされ、従って、前記照明回路の総出力はより滑らかであり、フリッカがよい少ない。
【００１２】
前記第１セグメント内のＬＥＤは、時間の最大部分にわたってオンであり、故に、主に前記第１タイプのより効率的な低電圧ＬＥＤが使用される。前記最後のセグメント内のＬＥＤは、最も少ない時間にわたってオンであり、故に、より低い効率のＬＥＤが使用され得る。利点は、これは、より大きい順方向電圧でより少ないＬＥＤが必要とされることから、ＬＥＤの総数を少なくすることを可能にするというものである。
【００１３】
「第１セグメントのみを切り替える」とは、前記時間変化入力電圧の振幅が最初のしきい値を下回るときに前記最初のセグメントが常にオンであること、あるいは、（例えば、前記入力が別のより低いしきい値を下回る場合に）前記最初のＬＥＤセグメントがオフである時間が存在し得ること含むよう意図されている。
【００１４】
好ましくは、前記最初のセグメントは、前記第１ＬＥＤタイプのＬＥＤのみを含み得る。前記第１タイプのＬＥＤは、例えば、より電力効率が高いので、時間の最大部分にわたって使用される前記最初のセグメントにおいてこのタイプを使用することによって、全体効率は高く保たれる。
【００１５】
前記最後のセグメントは、前記第２ＬＥＤタイプのＬＥＤのみを含み得る。これは、必要とされるＬＥＤの総数を減らす。
【００１６】
前記時間変化入力は、例えば、正弦波形を持つ主電源入力を含む。
【００１７】
前記第１ＬＥＤタイプは単一接合ＬＥＤであってもよく、前記第２ＬＥＤタイプは多接合ＬＥＤであってもよい。例えば、前記第１順方向電圧は、３Ｖ乃至６Ｖの範囲内にあり、前記第２順方向電圧は、１２Ｖ乃至４８Ｖの範囲内にある。
【００１８】
前記最初のセグメントの順方向電圧は、前記入力電圧のピーク振幅の０．５倍以上であってもよく、例えば、前記ピーク振幅の０．５乃至０．７５倍の範囲内にあってもよい。最初のストリングの順方向電圧が高いほど、前記最初のストリングにおいて多くの前記第１ＬＥＤタイプのＬＥＤが使用されることができ、高い全体効率をもたらす。
【００１９】
前記入力と前記複数のＬＥＤセグメントとの間にはコンデンサ回路又は谷埋め回路が設けられ得る。
【００２０】
最初のＬＥＤストリングの高いストリング電圧は、通常、（オン時間は、瞬時入力電圧が前記ストリング電圧より高いときだけであることから）より短いオン時間を意味し、これは、ＬＥＤが駆動されない期間を必要とするだろう。谷埋め又はコンデンサ回路は、前記最初のＬＥＤセグメントがより長い時間にわたってオンにされたままであることができるように、電圧平滑化を供給する。前記最初のＬＥＤセグメントのストリング電圧が大きいほど、必要とされる平滑化は大きくなり、従って、発生する歪みは多くなる。従って、前記最初のセグメントの前記ストリング電圧には上限があり、前記上限は前記ピーク入力電圧を下回る。
【００２１】
使用中、前記コンデンサ回路又は前記谷埋め回路は、例えば、前記時間変化入力電圧が前記最初のしきい値未満であるとき、前記最初のしきい値以上の電圧を供給するよう適応され、前記最初のＬＥＤセグメントは、前記時間変化入力電圧の全期間を通して常時オンのままであるよう適応される。
【００２２】
これは、より高いＬＥＤストリングだけはオン及びオフされるが、光出力の大部分は入力電圧の全期間にわたって常時オンである前記最初のストリングから来ることができることから、フリッカは減らされることを意味する。
【００２３】
前記最初のセグメントの出力ルーメンは、前記回路の総ルーメンの０．５倍以上、例えば、前記総ルーメンの０．７５倍以上であってもよい。従って、前記光出力の大部分は、前記最初のセグメントがより長い期間にわたって又は絶え間なくオンであることができる場合にはフリッカなしに、より効率的なＬＥＤタイプによって供給される。
【００２４】
前記最後のセグメントの順方向電圧は、前記入力電圧のピーク振幅の少なくとも０．２５倍、且つ前記入力電圧の前記ピーク振幅の多くて０．５倍であってもよい。前記最後のセグメントの出力ルーメンは、前記回路の総ルーメンの０．２倍以下であってもよい。
【００２５】
前記第１及び第２タイプのＬＥＤは同じ出力色を有してもよい。これは、入力サイクルの様々なタイミングでの異なるＬＥＤタイプ間の切り替えがユーザに知覚されないことを意味する。したがって、異なる順方向電圧は、異なるセグメント内の異なる色のＬＥＤと関連はない。
【００２６】
本発明は、照明回路を駆動する方法であり、
時間変化入力電圧を供給し、前記入力電圧をＬＥＤセグメントのセットに結合するステップと、
直列接続であって、前記直列接続の総順方向電圧が前記時間変化入力電圧の振幅に応じて選択されるような直列接続に、どのＬＥＤセグメントを含めるかを選択するステップとを有する方法であって、
切り替えるステップが、
前記時間変化入力電圧の振幅が最初のしきい値を下回るときには、最初のセグメントのみを切り替え、
前記入力電圧の振幅が最後のしきい値を上回るときには、直列に前記最初のセグメント及び最後のセグメントを切り替えるステップを有し、
少なくとも２つのＬＥＤタイプ、即ち、第１順方向電圧を持つ第１ＬＥＤタイプ、及び前記第１順方向電圧の少なくとも２倍の第２順方向電圧を持つ第２ＬＥＤタイプが存在し、前記最初のセグメントが、前記第２タイプのＬＥＤよりも前記第１タイプのＬＥＤをより多く含み、前記最後のセグメントが、前記第１タイプのＬＥＤよりも前記第２タイプのＬＥＤをより多く含む方法も提供する。
【００２７】
前記方法は、使用中に前記最初のＬＥＤセグメントが常時オンのままであるように前記入力電圧を平滑化するステップを有してもよい。
【００２８】
下記の実施例を参照して、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】
【００２９】
ここで、添付図面を参照して、本発明の例を詳細に説明する。
【図１】既知のタップ付きリニアＬＥＤドライバアーキテクチャを示す。
【図２】図１の回路の動作を示す。
【図３】入力と複数のＬＥＤセグメントとの間の谷埋め回路を示す。
【図４Ａ】谷埋め回路がＬＥＤセグメントの動作のタイミングに与える影響を示す。
【図４Ｂ】谷埋め回路がＬＥＤセグメントの動作のタイミングに与える影響を示す。
【図５】谷埋め回路がＬＥＤセグメントに印加される電圧に与える影響を示す。
【図６】低電圧ＬＥＤのみを備える構成及び本発明のハイブリッド構成の総ＬＥＤ電流を時間の関数として示す。
【発明を実施するための形態】
【００３０】
本発明は、少なくとも２つのＬＥＤタイプ、即ち、第１順方向電圧を持つ第１（高効率）ＬＥＤタイプと、第１順方向電圧の少なくとも２倍の第２順方向電圧を持つ第２（低効率）ＬＥＤタイプとがあるタップ付きリニアドライバアーキテクチャを使用する照明回路を提供する。タップ付きリニアドライバの最初のセグメントは、第２タイプのＬＥＤよりも第１タイプのＬＥＤをより多く含み、最後のセグメントは、第１タイプのＬＥＤよりも第２タイプのＬＥＤをより多く含む。この構成は、回路の効率に大きな影響を及ぼさずに、ＬＥＤの順方向電圧を入力電圧のピークに合わせるために必要とされるＬＥＤの数の低減を可能にする。
【００３１】
図1は、既知のタップ付きリニアＬＥＤドライバアーキテクチャを示している。
【００３２】
図１の回路は、ダイオードブリッジ整流器１２に供給される主電源入力１０を含む。整流出力Ｖｂは３つのＬＥＤセグメントに供給される。各ＬＥＤセグメントはＬＥＤのストリング（即ち、直列接続）を含む。しかしながら、各ＬＥＤセグメントは、必要に応じて直列及び並列ＬＥＤの組み合わせを含み得る。説明のために、各ＬＥＤセグメントはＬＥＤの単一の直列ストリングを含むと仮定する。
【００３３】
第１ストリング１４は、整流出力と、接地までシンク（sink）する第１電流源Ｉｃｓ１との間にある。第２ストリング１６は、整流出力と、接地までシンクする第２電流源Ｉｃｓ２との間で第１ストリング１４と直列になっている。従って、第１電流源Ｉｃｓ１は、第１ＬＥＤストリング１４と第２ＬＥＤストリング１６との間の接合部に接続する。第３ストリング１８は、整流出力と、接地までシンクする第３電流源Ｉｃｓ３との間で第１ストリング１４及び第２ストリング１６と直列になっている。従って、第２電流源Ｉｃｓ２は、第２ＬＥＤストリング１６と第３ＬＥＤストリング１８との間の接合部に接続する。
【００３４】
各電流源は、関連する直列制御スイッチＳ１、Ｓ２、Ｓ３を有する。
【００３５】
３つのスイッチＳ１、Ｓ２、Ｓ３は、コントローラによって主電源入力電圧に応じて制御される。整流主電源電圧Ｖｂが、ＬＥＤストリング１４の順方向電圧より高い第１しきい値より高いが、ＬＥＤストリング１４及び１６の順方向電圧の合計である第２しきい値より低いとき、Ｓ１は「オン」状態にあり、Ｓ２及びＳ３は「オフ」状態にある。ＬＥＤストリング１４しかオンにされない。
【００３６】
整流主電源電圧Ｖｂが、ＬＥＤストリング１６＋ＬＥＤストリング１４の順方向電圧より高いが、ＬＥＤストリング１４＋ＬＥＤストリング１６＋ＬＥＤストリング１８の電圧より低いとき、Ｓ１及びＳ３は「オフ」状態にあり、Ｓ２は「オン」状態にある。ＬＥＤストリング１４及び１６がオンにされる。
【００３７】
最後に、整流主電源電圧Ｖｂが、３つのＬＥＤストリング全ての順方向電圧の合計より高いとき、Ｓ３は「オン」状態にあり、Ｓ１及びＳ２は「オフ」状態にある。ＬＥＤストリング１４、１６１８がオンにされる。
【００３８】
従って、この場合には、ＬＥＤデバイス全体のＬＥＤパッケージが、タップ付きリニアドライバによって駆動される３つのグループに分けられる。
【００３９】
前記アーキテクチャは、４つ以上のグループに拡大されてもよく、２つのグループに縮小されてもよい。
【００４０】
時間が経つにつれて、ストリング１４はストリング１６よりも長い時間オンにされ、ストリング１６はストリング１８よりも長い時間オンにされることが分かるだろう。
【００４１】
図２において動作が見られ得る。一番上のプロットは、主電源入力電圧と、スイッチを制御するために使用される３つのしきい値電圧とを示している。ＶＬＥＤｓｔｒｉｎｇ１は、ストリング１４のみを通る電流を駆動するのに必要とされる電圧である。ＶＬＥＤｓｔｒｉｎｇ２は、ストリング１４及び１６の直列の組み合わせを通る電流を駆動するのに必要とされる電圧である。ＶＬＥＤｓｔｒｉｎｇ３は、３つのストリング全ての直列の組み合わせを通る電流を駆動するのに必要とされる電圧である。
【００４２】
３つのストリングを通る電流波形は、次の３つのプロットにおいてＩ（ＬＥＤ１）、Ｉ（ＬＥＤ２）及びＩ（ＬＥＤ３）として示されている。これは、低い全高調波歪みの表現を容易にするためにＩｃｓ３＞Ｉｃｓ２＞Ｉｃｓ１であると仮定するが、それらは、全高調波歪みが重大な問題ではない低出力ランプのような単純化された実施例においても同じであり得る。
【００４３】
例えば、異なるグループのＬＥＤは異なる色のＬＥＤであってもよく、又は全てが白色であってもよい。
【００４４】
図１の一般的なアーキテクチャは、異なるＬＥＤストリング内で使用されるＬＥＤのタイプを選択することによって、本発明の回路を実施するために使用されることができる。
【００４５】
多様なタイプのＬＥＤが存在する。説明のために、２つの異なるＬＥＤタイプ、即ち、低電圧ＬＥＤ及び高電圧ＬＥＤが考慮に入れられる。
【００４６】
以下の表１は、２つの一般的なＬＥＤタイプ（低電圧、ＬＶ及び高電圧、ＨＶ）の特性を示している。
【表１】
0006764543.tif 000002
【００４７】
示されているように、低電圧ＬＥＤは、はるかに低い順方向電圧を有する。しかしながら、同じルーメン出力を達成するためには、より高い電流が電流である。例えば、第１低電圧ＬＥＤタイプは単一接合ＬＥＤであってもよく、第２高電圧ＬＥＤタイプは多接合ＬＥＤであってもよい。
【００４８】
より一般的には、第１順方向電圧は、例えば、３Ｖ乃至６Ｖの範囲内にあり、第２順方向電圧は、例えば、１２Ｖ乃至４８Ｖの範囲内、例えば、２４Ｖ乃至４８Ｖの範囲内にある。
【００４９】
図１の回路が高電圧ＬＥＤのみを用いて実施される場合には、それらは、低電圧ＬＥＤのみを用いて実施される回路と比較してより低い効率／より低い出力を有する。従って、全てが高電圧ＬＥＤのソリューションは、使用されるＬＥＤの総数は減らされ得るとしても、低いシステム効率をもたらすだろう。これはまた、将来の設計のためのプラットフォームではなく、単一の設計のみを作成することを可能にする。例えば、（例えば、ＬＥＤ効率向上に従うようＬＥＤの数を減らしたいという要望がある場合に）ＬＥＤ基板設定に対して要求される如何なる修正も、ドライバの効率の大幅な低下をもたらし、ドライバにとって他の潜在的な熱問題を生じさせるだろう。
【００５０】
図１の回路が低電圧ＬＥＤのみを用いて実施される場合には、あまりにも多くのＬＥＤが必要とされ、それはかなりのＬＥＤコストをもたらすだろう。フリッカの問題も解決するのが困難である。
【００５１】
本発明は、両方のＬＥＤタイプが使用されるハイブリッドアプローチを提供する。このアプローチは、低電圧ＬＥＤのみを用いるシステムと同様の効率に達することができるが、総ＬＥＤ数の大幅な削減も可能にする。従って、ＬＥＤコストは、全てが低電圧ＬＥＤであるシステムと比較して減らされる。更に、１つのＬＥＤタイプしか備えない設計と比較して、フリッカの低減が可能になる。
【００５２】
図１を参照すると、最初のＬＥＤセグメント１４が、時間の最大部分にわたって、即ち、最大デューティサイクルで使用される。このため、最初のセグメント１４は、第１タイプのＬＥＤを第２タイプのＬＥＤより多く含む。これは、出力に最も寄与するＬＥＤがより効率的な低電圧ＬＥＤであることから、システム全体の効率が高く保たれることを意味する。最後のセグメント１８は、第２タイプのＬＥＤを第１タイプのＬＥＤより多く含む。これは、システム効率にあまり大きく影響を及ぼさずに、ＬＥＤ数の削減を可能にする。
【００５３】
２つのセグメントしかなくてもよい。しかしながら、１つ以上の中間セグメントがある場合、それらは、全てが或るタイプ又は他のタイプであるものを含むＬＥＤタイプの異なる混合したものを含み得る。
【００５４】
限界においては、最初のセグメント１４は、第１低電圧ＬＥＤタイプのＬＥＤしか含まなくてもよい。同様に、最後のセグメント１８は、第２高電圧ＬＥＤタイプのＬＥＤしか含まなくてもよい。これは、必要とされるＬＥＤの総数を減らす。
【００５５】
前述のように、フリッカはタップ付きリニアドライバに関する問題である。この問題を解決するための１つのアプローチは、入力波形を平坦化するためにエネルギ蓄積要素を使用するものである。
【００５６】
図３は、入力と複数のＬＥＤセグメントとの間の谷埋め回路３０を示している。他のコンデンサ回路が使用されてもよい。
【００５７】
図３はまた、２つのタイプのＬＥＤを示しており、従って、本発明のハイブリッドアプローチを示している。低電圧タイプ３２は、白色ダイオード記号で示されており、高電圧タイプ３４は、黒色ダイオード記号で示されている。示されているように、最初のセグメント１４においては低電圧ＬＥＤが使用され、最後のセグメント１８においては高電圧ＬＥＤが使用され、中間セグメント１６においては混合したものが使用される。図に示されてはいないが、高電圧タイプ３４は、低電圧ＬＥＤの電流と高電圧ＬＥＤの電流とを合わせるために、２つの高電圧ＬＥＤのような複数のダイオードの並列接続であってもよいことは十分理解されるだろう。
【００５８】
図４は、谷埋め回路がＬＥＤセグメントの動作のタイミングに与える影響を示している。図４は、電流対時間を示している。
【００５９】
図４Ａは、図２に対応するタイミングを示しており、３つのセグメント１４、１６、１８のオン時間を示している。
【００６０】
図４Ｂは、その代わりに、第１セグメント１４がずっとオンにされ得ることを示している。なぜなら、谷埋め回路が、ＬＥＤに供給される電圧を常に第１セグメント１４のストリング電圧より上に保つことを可能にするからである。
【００６１】
図５は、谷埋め回路３０がＬＥＤセグメントに印加される電圧に与える影響を示している。プロット５０は主電源入力であり、プロット５２は（整流後に谷埋め動作が続く）谷埋め回路の出力である。グラフは、図４Ｂと同様に３つのＬＥＤセグメント１４、１６、１８の動作のタイミングも示している。
【００６２】
第１ストリング１４を常時にオンにさせることによって、フリッカは減らされる。
【００６３】
フリッカは、以下のように規定され得る。
【００６４】
Ｆ＝（最大電流―最小電流）／平均電流。
【００６５】
ハイブリッドアプローチはまた、谷埋め回路の単純な使用より更にもっとフリッカを減らす。
【００６６】
図６は、低電圧ＬＥＤのみを備える構成及び本発明のハイブリッド構成の総ＬＥＤ電流を時間の関数として示している。
【００６７】
図６は、図４Ｂのタイミングを点線プロット６０として示している。ハイブリッドアプローチで同じルーメン出力に達するためのタイミングは、第１セグメント１４内は低電圧ＬＥＤのみ、第２及び第３セグメント１６、１８内は高電圧ＬＥＤのみと仮定して、実線プロット６２として示されている。高電圧ＬＥＤは、ピーク電流が減らされるように低電圧ＬＥＤより低い最大電流を有する。最小電流は、第１ＬＥＤセグメント１４を通る電流であることから、同じままである。各サイクル内の平均電流は低下するが、上記のフリッカの式においては最大電流の減少がより大きな影響を与え、従って、フリッカの量は減らされる。
【００６８】
従って、ハイブリッドアプローチは、ＬＥＤ数の削減を可能にするだけでなく、フリッカを改善する。
【００６９】
最初のセグメント１４の順方向電圧は、好ましくは、入力電圧のピーク振幅の０．５倍以上であり、例えば、ピーク振幅の０．５乃至０．７５倍の範囲内にある。最初のストリングの順方向電圧が高いほど、最初のストリングにおいて多くの第１ＬＥＤタイプのＬＥＤが使用されることができ、高い全体効率をもたらす。しかしながら、ストリング電圧が高いほど、谷埋め（又はコンデンサ）回路によって必要とされる信号の再整形が多くなる。従って、谷埋め回路によって導入される歪みと、最初のストリングの低電圧ＬＥＤによって供給されるルーメン出力のより多くを有することによる効率の向上との間に妥協点が見出される。
【００７０】
最初のセグメント１４の出力ルーメンは、回路の総ルーメンの０．５倍以上、例えば、総ルーメンの０．７５倍以上であってもよい。従って、光出力の大部分は、より効率的な低電圧ＬＥＤタイプによって供給される。また、最初のストリングがずっとオンにされる場合には、このＬＥＤセグメントからのフリッカへの寄与はない。
【００７１】
最後のセグメントの順方向電圧は、入力電圧のピーク振幅の少なくとも０．２５倍、且つ入力電圧のピーク振幅の多くて０．５倍であってもよい。最後のセグメントの出力ルーメンは、例えば、回路の総ルーメンの０．２倍以下である。従って、最後のセグメントの光の寄与は、電力消費の増加を避けるために低く保たれる。
【００７２】
ここで、効率上の利点を実証するための例を提示する。
【００７３】
システムが２４０Ｖのメインバス電圧から２０００ｌｍのルーメン出力を必要とすると仮定する。低電圧ＬＥＤチップは、３Ｖの順方向電圧を持つと共に、１４０ｌｍ／Ｗの効率で、１個当たり５０ルーメン出力を持つ。高電圧ＬＥＤチップは、４８Ｖの順方向電圧を持つと共に、１１０ｌｍ／Ｗの効率で、１個当たり５０ルーメンの出力を持つ。
【００７４】
全て低電圧ＬＥＤチップが使用される場合には、ＬＥＤ数は約７０個になり、高コストをもたらすが、全体効率は１４０ｌｍ／Ｗになる。全て高電圧ＬＥＤチップが使用される場合には、ＬＥＤ数は約４０個になるが、システムは１１０ｌｍ／Ｗという低い効率を有する。
【００７５】
この例におけるハイブリッドアプローチは、１３５ｌｍ／Ｗの全体効率と共に４４個のＬＥＤ数をもたらす。ハイブリッドアプローチは、同じ総ストリング電圧及び同じ平均ルーメン出力に達することに基づいている。
【００７６】
計算結果は、ハイブリッドアプローチは、ＬＥＤ数を大幅に削減し、従って、コストを大幅に削減するが、完全に低電圧のシステムの効率に迫ることを示している。
【００７７】
第１及び第２タイプのＬＥＤは同じ出力色を有してもよい。これは、入力サイクルの様々なタイミングでの異なるＬＥＤタイプ間の切り替えがユーザに知覚されないことを意味する。フリッカの低減は、色の許容差がより緩和され得ることも意味する。例えば、色制約は、＋／−５ＳＤＣＭ（standard deviations of color matching）という標準から＋／−１０ＳＤＣＭまで緩和され得る。
【００７８】
本発明は２つのＬＥＤタイプに関して説明した。しかしながら、設計は、第３ＬＥＤタイプ又は更なるＬＥＤタイプを含んでもよい。最初のストリングは、（個数で）少なくとも７５％若しくは少なくとも９０％の第１タイプのＬＥＤ、又は実際には全て第１タイプのＬＥＤを含んでもよい。最後のストリングは、（個数で）少なくとも７５％若しくは少なくとも９０％の第２タイプのＬＥＤ、又は実際には全て第２タイプのＬＥＤを含んでもよい。ＬＥＤタイプのハイブリッド組み合わせは、例えば、所望の総ストリング電圧に達するために、及び効率とコストとの間の所望の妥協点を供給するために、使用され得る。
【００７９】
当業者は、請求項に記載の発明を実施する際に、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、達成し得る。請求項において、「有する」という用語は、他の要素又はステップを除外せず、単数形表記は、複数の存在を除外しない。単に、或る特定の手段が、互い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】
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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５】
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【図６】
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