(57)【要約】  発光アレイが説明され、この発光アレイは、第１、第２及び第３発光素子、並びに第１及び第２電流源を含む。第１発光素子は第１端子及び第２端子を含み、第１動作電圧VOP1を特徴とし、この第１動作電圧以上において当該第１発光素子が光を発するように実質的に動作可能である。第２発光素子は、第１端子、及び前記第１発光素子の前記第２端子へ結合される第２端子を含み、第２発光素子は、第２動作電圧VOP2を特徴とし、この第２動作電圧以上において当該第２発光素子が光を発するように実質的に動作可能である。第３発光素子は、前記第１発光素子の前記第１端子へ結合される第１端子、及び第２端子を含み、第３発光素子は、第３動作電圧VOP3を特徴とし、この第３動作電圧以上において当該第３発光素子が光を発するように実質的に動作可能である。第１電流源は、第１発光素子の第１端子と第２発光素子の第１端子との間において結合され、第２電流源は、第１発光素子の第２端子と第３発光素子の第２端子との間において結合される。
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
第１端子及び第２端子を有する第１発光素子であって、第１動作電圧を特徴とし、この第１動作電圧以上において当該第１発光素子が光を発するように実質的に動作可能である、第１発光素子と、
第１端子、及び前記第１発光素子の前記第２端子へ結合される第２端子を有する第２発光素子であって、第２動作電圧を特徴とし、この第２動作電圧以上において当該第２発光素子が光を発するように実質的に動作可能である、第２発光素子と、
前記第１発光素子の前記第１端子へ結合される第１端子、及び第２端子を有する第３発光素子であって、第３動作電圧を特徴とし、この第３動作電圧以上において当該第３発光素子が光を発するように実質的に動作可能である、第３発光素子と、
前記第１発光素子の前記第１端子と前記第２発光素子の前記第１端子との間において結合される第１電流源と、
前記第１発光素子の前記第２端子と前記第３発光素子の前記第２端子との間において結合される第２電流源と、
を備える光素子アレイ。
【請求項２】
請求項１に記載の光素子アレイであって、更に、電源レールへ結合される第１端子、並びに(i)前記第１電流源の前記第１端子及び前記第２発光素子の前記第１端子の共通ノード、又は(ii)前記第２電流源の前記第２端子及び前記第３発光素子の前記第２端子の共通ノード、のいずれかへ結合される第２端子、を有する第４発光素子を含む、光素子アレイ。
【請求項３】
請求項１又は２に記載の光素子アレイであって、更に、前記第１、第２又は第３発光素子のうちの少なくとも１つへ結合されるエネルギ記憶要素を含む、光素子アレイ。
【請求項４】
請求項３に記載の光素子アレイであって、前記エネルギ記憶要素が、前記第１、第２又は第３発光素子のうちの少なくとも１つへ並列に結合されるコンデンサを含む、光素子アレイ。
【請求項５】
請求項１ないし４のいずれか一項に記載の光素子アレイであって、前記第１、第２及び第３発光素子のそれぞれが、発光ダイオード、有機発光ダイオード、交流発光ダイオード、レーザダイオード及び白熱灯からなる群から選択されている、光素子アレイ。
【請求項６】
請求項１ないし５のいずれか一項に記載の光素子アレイであって、前記第１発光素子が、少なくとも１つの発光ダイオードを含み、前記第２発光素子及び前記第３発光素子のそれぞれが、前記第１発光素子内に含まれるのと同様な少なくとも１つの追加的な発光ダイオードを含む、又は前記第１発光素子内に含まれる前記少なくとも１つの発光ダイオードとは異なる半導体材料からなる、光素子アレイ。
【請求項７】
請求項１ないし６に記載の光素子アレイであって、前記第１電流源が、第１電源レールへ結合されるポートを有する第１電流源トランジスタを有し、前記第２電流源が、第２電源レールへ結合されるポートを有する第２電流源トランジスタを有する、光素子アレイ。
【請求項８】
請求項７に記載の光素子アレイであって、前記第１電流源トランジスタが、第１抵抗器を介して前記第１電源レールへ結合され、前記第２電流源トランジスタが、第２抵抗器を介して前記第２電源レールへ結合される、光素子アレイ。
【請求項９】
請求項１ないし８のいずれか一項に記載の光素子アレイであって、前記第１発光素子の前記第１動作電圧が、前記第２発光素子の前記第２動作電圧及び前記第３発光素子の前記第３動作電圧のそれぞれよりも小さい、光素子アレイ。
【請求項１０】
発光装置であって、
請求項１ないし８のいずれか一項に記載の光素子アレイと、
第１電源レールへ結合される第１出力、及び第２電源レールへ結合される第２出力、を有する電源と、
前記第１電流源へ結合される第１出力、前記第２電流源へ結合される第２出力、を有する制御器であって、前記第１出力は、前記第１電流源の電流供給状態を制御するために第１制御信号を供給するように動作可能であり、前記第２出力は、前記第２電流源の電流供給状態を制御するために第２制御信号を供給するように動作可能である、制御器と、
を有する、発光装置。
【請求項１１】
光素子アレイを動作させる方法であって、前記光素子アレイは、第１端子及び第２端子を有する第１発光素子と、第１電源レールへ結合される第１端子及び前記第１発光素子の前記第２端子へ結合される第２端子を有する第２発光素子と、前記第１発光素子の前記第１端子へ結合される第１端子及び第２電源レールへ結合される第２端子を有する第３発光素子と、前記第１発光素子の前記第１端子と前記第２発光素子の前記第１端子との間において結合される第１電流源と、前記第１発光素子の前記第２端子と前記第３発光素子の前記第２端子との間において結合される第２電流源と、を含み、当該方法が、
前記第１発光素子を活性化させるステップであって、
第１電流を出力するように前記第１電流源を制御するステップと、
第２電流を出力するように前記第２電流源を制御するステップと、
を含むステップを含み、
前記第１及び第２電流源により出力される前記第１及び第２電流が、前記第１発光素子が光を発するように実質的に動作可能になる少なくとも第１動作電圧を達成するのに十分な電流を第１発光素子に供給する、
方法。
【請求項１２】
請求項１１に記載の方法であって、更に、
前記第２発光素子を活性化させるステップであって、
実質的に０の電流を出力するように前記第１電流源を制御するステップと、
第３電流を出力するように前記第２電流源を制御するステップと、
を含むステップを含み、
前記第３電流が、前記第２発光素子へ供給され、前記第３電流が、少なくとも第２動作電圧を達成するのに十分であり、前記第２動作電圧点において、前記第２発光素子が光を発するように実質的に動作可能になる、
方法。
【請求項１３】
請求項１１又は１２に記載の方法であって、更に、
前記第３発光素子を活性化させるステップであって、
第４電流を出力するように前記第１電流源を制御するステップと、
実質的に０の電流を出力するように前記第２電流源を制御するステップと、
を含むステップを含み、
前記第４電流が、前記第３発光素子へ供給され、前記第４電流が、少なくとも第３動作電圧を達成するのに十分であり、前記第３動作電圧点において、前記第３発光素子が光を発するように実質的に動作可能になる、
方法。
【請求項１４】
請求項１１ないし１３のいずれか一項に記載の方法であって、
前記第１電流源が、第１の所定の抵抗を介して第１電源レールへ結合される第１電流源トランジスタを有し、
前記第２電流源が、第２の所定の抵抗を介して第２電源レールへ結合される第２電流源トランジスタを有し、
前記第１電流を出力するように前記第１電流源を制御するステップが、第１電流を出力するために、前記第１電流源トランジスタの制御端子と前記第１電源レールとの間において電圧V1を印加させるステップを含み、
前記第２電流を出力するように前記第２電流源を制御するステップが、第２電流を出力するために、前記第２電流源トランジスタの制御端子と前記第２電源レールとの間において電圧V2を印加させるステップを含み、
前記第３電流を出力するように前記第２電流源を制御するステップが、第３電流を出力するために、前記第２電流源トランジスタの制御端子と前記第２電源レールとの間において電圧V3を印加させるステップを含み、
前記第４電流を出力するように前記第１電流源を制御するステップが、第４電流を出力するために、前記第１電流源トランジスタの制御端子と前記第１電源レールとの間において電圧V4を印加させるステップを含む、
方法。
【請求項１５】
請求項１１ないし１３のいずれか一項に記載の方法であって、
前記第１電流源が、第１電源レールへ並びに前記第１及び第３発光素子へ結合される第１電流源トランジスタを有し、前記第１電流源トランジスタが第１電流ゲインβiを有し、
前記第２電流源が、第２電源レールへ並びに前記第１及び第２発光素子へ結合される第２電流源トランジスタを有し、前記第２電流源トランジスタが第２電流ゲインβjを有し、
第１電流I1を出力するように前記第１電流源を制御するステップが、前記第１電流I1を出力するために、前記第１電流源トランジスタの制御端子から電流I1/βi1をシンクするステップを含み、
第２電流I2を出力するように前記第２電流源を制御するステップが、前記第２電流I2を出力するために、前記第２電流源トランジスタの制御端子へ電流I2/βj2を供給するステップを含み、
第３電流I3を出力するように前記第２電流源を制御するステップが、前記第３電流I3を出力するために、前記第２電流源トランジスタの制御端子へ電流I3/βj3を供給するステップを含み、
第４電流I4を出力するように前記第１電流源を制御するステップが、前記第４電流I4を出力するために、前記第１電流源トランジスタの制御端子から電流I4/βi4をシンクするステップを含む、
方法。
【請求項１６】
請求項１０ないし１４のいずれか一項に記載の方法の動作を実行する命令コードを提供する、計算機読み取り可能媒体に記憶された計算機プログラム。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、発光素子のアレイに関し、より具体的には、制御可能な電流源を用いる発光アレイ、及びこれらを動作させる方法に関する。
【背景技術】
【０００２】
発光ダイオード（ＬＥＤ）などの発光素子は、広範囲の応用例においての増加する使用を享受し、いくつかの例は、液晶ディスプレイにおけるバックライト光源、電子結合素子カメラ用のフラッシュ、一般照明、及び他の応用例である。これらの応用例のおおくにおいて、様々な色点を生成させるために、例えば、アレイ状に配置される、異なる色のＬＥＤが使用される。ＬＥＤアレイに関する動作状況は、例えば、低電力、高動作温度、及び高速ＬＥＤ活性化及び非活性化時間などを必要とする動作状況など、アレイの応用例の多様性と同様であり得る。
【０００３】
通常、各ＬＥＤは、所望な光効果に依存して、いくつかの異なる駆動モードのうちの一つで動作可能な駆動装置回路によって電源供給される。ＬＥＤ駆動装置回路は、一定電流モードで駆動され得、これにより、ＬＥＤアレイは、一定強度で光を提供するように一定電流を供給される。ＬＥＤ駆動装置は、可変電流モードでも動作し得、この場合、ＬＥＤアレイは、可変の強度の光を提供するように、可変電流を供給される。ＬＥＤ駆動装置は、パルス幅変調（ＰＷＭ）モードでも動作し得、この場合、ＬＥＤアレイは、ＰＷＭ電流波形を用いて供給され、ＰＷＭ電流波形において、ＰＷＭ波形のオン期間は、ＬＥＤアレイが活性化される時間を決定し、したがって、光出力を、そしてＬＥＤアレイの色点を決定する。ＰＷＭモードは、これらの属性のそれぞれの組み合わせ、すなわち一定又は可変光強度を提供するために、一定電流モード又は可変電流モードのいずれかを用いて実施化され得る。
【０００４】
残念なことに、上述の機能性を提供するのに多数の回路コンポーネントが必要とされる。たとえば、一定電流ＰＷＭ動作モードが望まれる場合、ＬＥＤアレイに関して少なくとも１つの電流源、及びアレイにおける各ＬＥＤに関して１つのスイッチ、が通常必要とされる。可変電流動作モードが望まれる場合、素早く電流レベルを変化させるように動作可能な複雑な電流源が必要とされる。可変電流のＰＷＭ動作モードが望まれる場合、アレイ内において複雑な電流源及びＬＥＤ毎に１つのスイッチが通常必要とされる。
【０００５】
ＬＥＤアレイの動作及び制御に関する多部品点数（high  part  count）は、多くの点でＬＥＤ性能を低下させ、各コンポーネントは、ＬＥＤアレイの電力消費を増加させ、ＬＥＤの活性化及び非活性化時間を低減するように動作する寄生効果に寄与する。
【０００６】
更に、ＬＥＤアレイが高温度応用例において実施化される場合、各コンポーネントは、高い温度比率能力を必要とし、各所望なコンポーネントに関するコストを更に増加させる。多部品点数ＬＥＤ駆動装置と関連付けられる問題の認識は、１つの電流源が多数のＬＥＤストリングを制御するのに使用されるＰＷＭ・ＬＥＤ駆動装置及びＬＥＤアレイ構成を開示する、Ortizによる米国特許第5,736,881号において確認され得る。
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００７】
したがって、ＬＥＤアレイ内において個別の発光アレイの制御を提供し得、且つより少ない回路コンポーネントを必要とする光素子アレイ及び動作方法を提供することが所望であり得る。
【課題を解決するための手段】
【０００８】
本発明のこの及び他の態様は、本発明の独立請求項に従い実施され得る。
【０００９】
本発明の一つの実施例において、発光アレイが説明され、そして、第１、第２及び第３発光素子、並びに第１及び第２電流源を含む。第１発光素子は第１端子及び第２端子を含み、第１動作電圧VOP1を特徴とし、この第１動作電圧以上において当該第１発光素子が光を発するように実質的に動作可能である。第２発光素子は、第１端子、及び前記第１発光素子の前記第２端子へ結合される第２端子を含み、第２発光素子は、第２動作電圧VOP2を特徴とし、この第２動作電圧以上において当該第２発光素子が光を発するように実質的に動作可能である。第３発光素子は、前記第１発光素子の前記第１端子へ結合される第１端子、及び第２端子を含み、第３発光素子は、第３動作電圧VOP3を特徴とし、この第３動作電圧以上において当該第３発光素子が光を発するように実質的に動作可能である。第１電流源は、第１発光素子の第１端子と第２発光素子の第１端子との間において結合され、第２電流源は、第１発光素子の第２端子と第３発光素子の第２端子との間において結合される。
【００１０】
本発明の別の実施例において、光素子アレイを動作させる方法が表され、前記光素子アレイは、上述の第１、第２及び第３発光素子、第１及び第２電流源、第２発光素子の第１端子へ結合される第１電源レール、第３発光素子の第２端子へ結合される第２電源レール、を含む。当該方法は、第１発光素子を活性化させる動作を含み、この場合、第１電流源が第１電流I1を出力するように制御され、第２電流源が第２電流I2を出力するように制御される。第１及び第２電流源により出力される第１及び第２電流I1及びI2は、第１発光素子が光を発するように実質的に動作可能になる少なくとも第１動作電圧VOP1を達成するのに十分な電流を第１発光素子に供給する。
【００１１】
第３の実施例において、発光装置が表され、上述の及び以下に記載される光素子アレイ、並びに電源及び制御器を含む。電源は、第１電源レールへ結合される第１出力、及び第２電源レールへ結合される第２出力を含む。制御器は、第１電流源へ結合される第１出力、及び第２電流源へ結合される第２出力を含み、これにより、第１出力は、第１電流源の電流供給を制御する第１制御信号を提供し、第２出力は、第２電流源の電流供給を制御する第２制御信号を提供する。
【００１２】
２つの電流源が３つの発光素子の活性化を制御するように構成され、これにより、電流源の数を、それによって制御される発光素子に対する電流源の比率１：１より下に低減することが、本発明の例示的な実施例の要旨として認識され得る。このようにして、発光素子に対するコンポーネントの数は低減され得、より高速で、より電力効率の良く、より低い費用の発光装置を提供し得る。
【００１３】
以下では、発光アレイの例示的な特徴及び改良態様を説明するが、これらの特徴及び改良態様は、発光装置及び発光アレイを動作させる方法へも適用され得る。本発明の一つの実施例において、発光アレイは、電源レールへ結合される第１端子、並びに(i)前記第１電流源の前記第１端子及び前記第２発光素子の前記第１端子の共通ノード、又は(ii)前記第２電流源の前記第２端子及び前記第３発光素子の前記第２端子の共通ノード、のいずれかへ結合される第２端子、を有する第４発光素子を含む。第４発光素子は、第１、第２又は第３発光素子のいずれかの活性化の間において同時に活性化される。
【００１４】
別の実施例において、前記第１発光素子が、少なくとも１つの発光ダイオードを含み、前記第２発光素子及び前記第３発光素子のそれぞれが、前記第１発光素子内に含まれるのと同様な少なくとも１つの追加的な発光ダイオードを含む、及び／又は前記第１発光素子内に含まれる前記少なくとも１つの発光ダイオードとは異なる半導体材料からなる。これらの構成は、第２及び第３ＬＥＤ回路が本発明に従い第１ＬＥＤ回路よりも高いフォワード電圧を有するようにさせるように構成される。
【００１５】
更なる実施例において、光素子アレイは、１つ以上の発光素子へ結合されるエネルギ記憶要素、例えば、前記第１、第２、及び第３発光素子のうちの１つ以上へ結合されるシャントコンデンサなどを含む。割り当てられる記憶要素は、特定の発光素子の連続的な照明を提供するために、又は２つ以上の発光素子の同時照明を可能にさせるために、使用され得る。
【００１６】
更なる実施例において、前記第１、第２、及び第３発光素子のそれぞれが、発光ダイオード、有機発光ダイオード、交流発光ダイオード、レーザダイオード及び白熱灯からなる群から選択される。
【００１７】
更なる例示において、前記第１電流源が、抵抗器を介して第１電源レールへ結合されるポートを有する第１電流源トランジスタからなり、前記第２電流源が、抵抗器を介して第２電源レールへ結合されるポートを有する第２電流源トランジスタからなる。
【００１８】
より更なる例示において、前記第１電流源が、第１電源レールへ結合される専用電流増幅因数を有するトランジスタからなり、前記第２電流源が、第２電源レールへ結合される専用電流増幅因数を有するトランジスタからなる。
【００１９】
より更なる例示において、前記第１発光素子の前記第１動作電圧が、前記第２発光素子の前記第２動作電圧及び前記第３発光素子の前記第３動作電圧のそれぞれよりも小さい。
【００２０】
以下の説明は、光素子アレイを動作させる方法の例示的な特徴及び改良態様を説明しているが、これらの特徴及び改良態様は、光素子アレイ及び光素子装置にも適用され得る。特定の実施例において、発光アレイの動作が、前記第２発光素子を活性化させるステップを含み、これにより、前記第１電流源が実質的に０の電流を出力するように制御され、前記第２電流源が第３電流I3を出力するように制御される。この実施例において、前記第３電流I3は、前記第２発光素子へ供給され、前記第３電流が、前記第２発光素子が光を発するように実質的に動作可能になる少なくとも第２動作電圧VOP2を達成するのに十分である。
【００２１】
更なる例示において、発光アレイの動作が、前記第３発光素子を活性化させるステップを含み、これにより、前記第１電流源が第４電流を出力するように制御され、前記第２電流源が実質的に０の電流を出力するように制御される。この実施例において、前記第４電流I4は、前記第３発光素子へ供給され、前記第４電流が、前記第３発光素子が光を発するように実質的に動作可能になる少なくとも第３動作電圧VOP3を達成するのに十分である。
【００２２】
更なる例示において、発光アレイの動作が、何の発光素子も活性化させないステップを含み、これにより、前記第１電流源が実質的に０の電流を出力するように制御され、前記第２電流源が実質的に０の電流を出力するように制御される。この実施例において、何の電流も、前記発光素子のいずれかへも供給されず、何の光出力も生成されない。
【００２３】
発光アレイを動作させる方法の更なる例示において、前記第１電流源が、第１の所定の抵抗R1を介して第１電源レールへ結合される第１電流源トランジスタを有し、前記第２電流源が、第２の所定の抵抗R2を介して第２電源レールへ結合される第２電流源トランジスタを有する。このような構成において、上述の前記第１電流I1を出力するように前記第１電流源を制御するステップが、第１電流I1を出力するために、前記第１電流源トランジスタの制御端子と前記第１電源レールとの間において電圧V1を印加させるステップを含む。更に、上述の前記第２電流I2を出力するように前記第２電流源を制御するステップが、第２電流I2を出力するために、前記第２電流源トランジスタの制御端子と前記第２電源レールとの間において電圧V2を印加させるステップを含む。更なる例示において、前記第３電流I3を出力するように前記第２電流源を制御するステップが、第３電流I3を出力するために、前記第２電流源トランジスタの制御端子と前記第２電源レールとの間において電圧V3を印加させるステップを含む。加えて、前記第４電流I4を出力するように前記第１電流源を制御するステップが、第４電流I4を出力するために、前記第１電流源トランジスタの制御端子と前記第１電源レールとの間において電圧V4を印加させるステップを含む。
【００２４】
発光アレイを動作させる方法のより更なる例示において、前記第１電流源が、第１電流ゲインβiを有し且つ第１所定の抵抗を介して第１電源レールへ並びに前記第１及び第3発光素子へ結合される第１電流源トランジスタを有し、前記第２電流源が、第２電流ゲインβjを有し且つ第２所定の抵抗を介して第２電源レールへ並びに前記第１及び第２発光素子へ結合される第２電流源トランジスタを有する。このような構成において、前記第１電流を出力するように前記第１電流源を制御する上述のステップが、前記第１電流I1を出力するために、前記第１電流源トランジスタの制御端子から電流I1/βi1をシンクするステップを含む。更なる例示において、前記第２電流I2を出力するように前記第２電流源を制御するステップが、第２電流I2を出力するために、前記第２電流源トランジスタの制御端子へ電流I2/βj2を供給するステップを含む。前記第３電流I3を出力するように前記第２電流源を制御するステップが、第３電流I3を出力するために、前記第２電流源トランジスタの制御端子へ電流I3/βj3を供給するステップを含む。更なる例示において、前記第４電流I4を出力するように前記第１電流源を制御するステップが、第４電流I4を出力するために、前記第１電流源トランジスタの制御端子から電流I4/βi4をシンクするステップを含む。
【００２５】
上述の方法の動作は、計算機プログラムにより、すなわちソフトウェアにより、又は、１つ以上の特別電子最適化回路を用いることにより、すなわちハードウェアにおいて、又は、ハイブリッド／ファームウェアの形態で、すなわちソフトウェア要素及びハードウェア要素により、実現され得る。計算機プログラムは、例えば、ＶＨＤＬ、アセンブラ、ＪＡＶＡ及びＣ＋＋などのいかなる適したプログラミング言語における計算機読み取り可能命令コードとしても実施化され得、そして計算機読み取り可能媒体（リムーバブルディスク、揮発性又は不揮発性メモリ、埋め込み型メモリ／処理器など）において記憶され得、このような命令コードは、意図される機能を実行するために計算機又は他のこのようなプログラム可能な装置をプログラムするように動作可能である。計算機プログラムは、ダウンロードされ得るような、ＷＷＷなどのネットワークから利用可能であり得る。
【００２６】
本発明のこれら及び他の態様は、以下に説明される実施例から明らかであり、これらを参照にして説明される。
【図面の簡単な説明】
【００２７】
【図１】図１は、本発明に従う光素子アレイの例示的な実施例を示す。
【図２】図２は、本発明に従う、図１に示される光素子アレイの第１の例示的な実施態様を示す。
【図３】図３は、本発明に従う、図１に示される光素子アレイの第２の例示的な実施態様を示す。
【図４】図４は、図１に示される光素子アレイを動作させる方法、及び本発明に従う対応する状態テーブルを示す。
【図５】図５は、本発明に従う、図１に示される光素子アレイを組み込む光素子装置を示す。
【発明を実施するための形態】
【００２８】
図１は、本発明に従う光素子アレイ１００の例示的な実施例を示す。アレイ１００は、第１端子１１０ａ及び第２端子１１０ｂを有する第１発光素子（ＬＥＥ）１１０を含む。アレイ１００は、更に、（例示的にVCCと示される）第１電源レール１７２へ結合するように適合される第１端子１２０ａ及び第２端子１２０ｂを有する第２発光素子（ＬＥＥ）１２０を含む。アレイ１００は、更に、第１発光素子回路１１０の第１端子１１０ａへ結合される第１端子１３０ａ、及び、（例示的に接地電位と示される）第２電源レール１７４へ結合するように適合される第２端子１３０ｂを有する第３発光素子回路１３０を有する。ここで使用される場合、「発光素子」又は「ＬＥＥ」という用語は、発光ダイオード、有機発光ダイオード（ＯＬＥＤ）、交流ＬＥＤ、レーザダイオード、若しくは白熱灯などのいかなる他の発光素子など、いかなる発光素子、回路、装置、又はコンポーネントを含む。
【００２９】
アレイ１００は、第１及び第２電流源１４０・１５０を含み、第１電流源１４０は、第１発光素子１１０の第１端子１１０ａと第２発光素子１２０の第１端子１２０ａとの間に結合され、第２電流源１５０は、第１発光素子１１０の第２端子１１０ｂと第３発光素子１３０の第２端子１３０ｂとの間に結合される。確認され得るように、アレイ１００は、第１及び第２電流源１４０・１５０の間に結合される１つの発光素子を含む。発光素子１１０は、第１及び第２電流源１４０・１５０の間に結合され、発光素子１１０及び１３０のアノードは、第１電流源１４０の出力へ共通して結合され、発光素子１１０及び１２０のカソードは、電流源１５０の入力へ共通して結合される。
【００３０】
更に任意選択的には、アレイ１００は、発光素子１１０・１２０・１３０の１つ以上へエネルギを供給するように結合される記憶要素を含む。示される例示的な実施例において、コンデンサ１６０は、第２発光素子１２０の両端に結合され、コンデンサ１６０及び発光素子１２０の並列接続は、デカップリング要素１６２と直列に接続される。デカップリング要素は、低フォワード電圧低下を有するショットキーダイオードなどの、非発光ダイオードとして例示的に示される。代替的には、発光素子の使用も可能である。デカップリング要素の目的は、第１又は３発光素子１１０・１３０の活性化の間におけるコンデンサ１６０の放電を防止することである。コンデンサ１６０は、以下に説明されるように、電流源１４０又は１５０が第２発光素子１２０に電流を供給しない期間において、第２発光素子１２０への電力を供給するように動作可能である。別の実施例において、記憶要素１６０は、１つ以上の発光素子１１０、１２０及び１３０と直列に結合されるインダクタであり得る。
【００３１】
本発明の特定の実施例において、第１、第２及び第３発光素子１１０・１２０・１３０は、実質的に、例えば異なる動作電圧などの、異なるバイアス条件で動作可能である。具体的には、第１発光素子１１０は、第１電圧を特徴とし、第１電圧以上の電圧において、第１発光素子１１０が光を発するように実質的に動作可能である。同様に、第２発光素子１２０は、第２電圧を特徴とし、第２電圧以上の電圧において、第２発光素子１２０が光を発するように実質的に動作可能であり、第３発光素子１３０は、第３電圧を特徴とし、第３電圧以上の電圧において、第３発光素子１３０が光を発するように実質的に動作可能である。更に具体的には、第１動作電圧VOP1は、第２及び第３発光素子１２０・１３０に対応する第２及び第３フォワード電圧VOP2及びVOP3よりも低い。この構成は、以下により詳細に説明されるように、発光素子１１０・１２０・１３０を活性化させる動作において選択性を与える。
【００３２】
一つの例示的な実施例において、発光素子１１０、１２０及び１３０は、それぞれが少なくとも１つの発光ダイオードを含む回路である。このような実施例において、各発光素子１１０・１２０・１３０は、複数の（すなわち２、３、５、１０、若しくはそれ以上の）直列接続ダイオード、並列接続ダイオード、又は直列接続及び並列接続ダイオードの組み合わせを用い得る。より更には、異なる材料が、例えば、窒化ガリウム、リン化ガリウム、又は他の材料などが、発光ダイオードを加工するのに使用され得る。
【００３３】
本発明の一つの実施例において、第１発光素子１１０の第１動作電圧VOP1は、第２発光素子１２０の第２動作電圧VOP2及び第３発光素子１３０の第３動作電圧VOP3のそれぞれよりも小さい。発光素子間における動作電圧のこの差は、様々な手段により達成され得る。例えば、発光素子１１０・１２０・１３０がＬＥＤ回路である実施例において、第２及び第３ＬＥＤ回路１２０・１３０が第１ＬＥＤ回路１１０の発光ダイオードと比較して少なくとも１つ追加的な直列接続の発光ダイオードを含み得る。別の実施例において、第２及び第３ＬＥＤ回路１２０・１３０内における発光ダイオードのフォワード電圧と比較されてより低いフォワード電圧を有するために、異なる半導体材料及び／又は処理が、第１ＬＥＤ回路１１０において発光ダイオードを加工するのに使用され得る。別の実施例において、追加的な回路コンポーネント（抵抗分割器など）が、第１ＬＥＤ回路１１０と比較されてより高いフォワード電圧を有する第２及び第３ＬＥＤ回路１２０・１３０を提供するのに使用され得る。当業者は、様々な技法が、第１ＬＥＤ回路１１０と比較されてより高いフォワード電圧を第２及び第３ＬＥＤ回路１２０・１３０へ与えるのに使用され得ることを理解する。
【００３４】
対応するＬＥＤ回路１２０・１３０に関する第２及び第３フォワード電圧VFLED2及びVFLED3は、異なり得る、又は実質的に同一であり得る。フォワード電圧における差は、異なる数の発光ダイオード及び／又は異なる直列若しくは並列構成を用いる上述の手法、又は、例えば、異なる半導体材料を使用することによる手法により達成され得る。
【００３５】
更に、第１及び第２電源レール１７２・１７４間における電圧差は、一定値であり得る。更に代替的には、電源レール１７２・１７４は、時間可変電圧を与えられ得、例えば、整流電圧により直流導出される、又は主電源から変圧器を介して、又はパルス幅変調（ＰＷＭ）電圧波形である、又は以下に更に説明されるように、断続的ブースト電圧値などであり得る。
【００３６】
以下から、各制御信号CTLi及びCTLjは、第１及び第２電流源１４０・１５０の供給電流Ii及びIjを制御するように動作可能であることを理解され得る。各制御信号CTLi及びCTLjは、供給電流Ii及びIjの振幅を制御し得ることも理解され得る。供給電流の振幅は、ＬＥＤ回路１１０・１２０・１３０のうちの選択される一つを活性化させるように制御され得る。電流Ii及びIjの振幅は、選択されたＬＥＤ回路が活性化され光出力のレベルがＬＥＤ回路によって生成される持続時間を制御するために、経時的に変化し得る。経時的な供給電流の振幅の制御は、効果の組み合わせを提供するために適用され得る。
【００３７】
これらの実施例は、以下に更に説明される。
【００３８】
図２は、本発明に従う図１に示される光素子アレイ１００の第１の例示的な実施態様を示し、上述の構成は、参照符号を維持されている。示されるように、第１及び第２電流源１４０・１５０は、電圧制御電流源として実施化され、各電流源は、エミッタ変性（emitter  degeneration）を有するトランジスタを含む。エミッタ抵抗は、トランジスタ構造自体の一部としてモノリシックに形成され得る、トランジスタ構造へ外部的に加えられ得る、又はエミッタ抵抗が外部結合抵抗器と組み合わせて使用される両方の対処法の組み合わせであり得る。
【００３９】
例示されるように、第１電流源１４０は、第１の所定の抵抗器R1を介して第１電源レール（Vcc）へ結合されるポート（エミッタ端子）を有するＰＮＰトランジスタ１４２を含む。第１制御信号CTLiは、第１電流源トランジスタ１４２の制御（ベース）端子及び第１電源レール１７２にわたって展開される電圧Viとして印加される。したがって、電流源１４０からの電流出力Iiは、電圧Viの関数：
2010506395.tif 000003
として決定され得、ここで、電流源トランジスタ１４２は0.7Vの特性ベース−エミッタジャンクション電圧低下を有し、R1は第１エミッタ抵抗１４４の値を表し、Viはトランジスタ１４２のベース端子及び第１電源レール１７２にわたって展開される電圧であり、Iiは電流源１４０の制御された電流出力である。第１抵抗器R1は電流感知要素として動作し、電圧Viは所望な電流Iiを提供するように調整可能である。このようにして、電流源１４０は、供給が非レギュレートであっても、所望な電流出力Iiを供給するように制御され得る。加えて、第１制御信号CTLiの電圧は、必要なVi電圧を提供するように動的に変化され得、これにより、所望なIiが維持される。
【００４０】
第２電流源１５０は、電流源１４０と同様に構成され、第２の所定の抵抗器R2を介して（接地電位として示される）第２電源レールへ結合されるポート（エミッタ端子）を有するＮＰＮトランジスタ１５２を含む。制御される出力電流Ijは、Iiと同様な手法で決定可能であり、これにより、第２制御信号CTLjは、第２電流源トランジスタ１５２のベース端子と第２電源レール１７４との間の電圧Vjとして印加される。電流源１５０からの電流出力Ijは、電圧Vjの関数：
2010506395.tif 000004
として決定され得、ここで、電流源トランジスタ１５２は0.7Vの特性ベース−エミッタジャンクション電圧低下を有し、R2はエミッタ抵抗１５４の値を表し、Vjはトランジスタ１５２のベース端子及び第２電源レール１７４にわたって展開される電圧であり、Ijは電流源１５０の制御された電流出力である。第２抵抗器R2は電流感知要素として動作し、電圧Vjは所望な電流Ijを提供するように調整可能である。Vjは、発光素子が熱くなる場合に暴走電流状況を防ぐために、動的に変化され得る。
【００４１】
上述のことから、異なるVi電圧が第１電流源１４０に関して異なる供給電流Iiを得るために提供され得、そして異なるVj電圧が第２電流源１５０に関して異なる供給電流Ijを得るために提供され得ることが理解され得る。供給される電流Ii及びIjの異なる組み合わせは、各発光素子の動作電圧に依存して、発光素子１１０・１２０・１３０のそれぞれを選択的に活性化させるために使用され得る。これらの処理の例示的な実施例は、更に以下に示される。
【００４２】
第１及び第２電流源１４０がＰＮＰ及びＮＰＮトランジスタとしてそれぞれ例示される一方で、当業者は、いずれの電流源も、ＰＮＰ又はＮＰＮトランジスタのいずれかとして、ＭＯＳＦＥＴトランジスタとして、ＪＦＥＴトランジスタとして、オペアンプとして、及び他の類似の構造として実施化され得ることを理解する。
【００４３】
図３は、本発明に従う光素子アレイ１００の第２の実施例を示すが、上述の特定された構成は、参照符号を維持されている。この実施例において、アレイ１００は、第１電源レール１７２及び第１電流源１４０の間に間置される第４発光素子１３５を含み、第４発光素子１３５は第４動作電圧VOP4を有し、この第４動作電圧以上において、第４発光素子１３５は、光を発するのに実質的に動作可能である。例示される実施例において、第４発光１３５は、第１電源レール１７２へ結合される第１端子１３５ａ、並びに前記第１電流源レール１７２と第１電流源トランジスタ１４２の前記第１（エミッタ）端子及び前記第２発光素子１２０の前記第１端子の共通ノードとの間で結合される第２端子１３５ｂ、を有する。第１、第２及び第３発光素子１１０・１２０・１３０との直列構成が原因により、第４発光素子１３５は、第１、第２及び第３発光素子１１０・１２０・１３０のいずれかの活性化状態において発光を提供し得る。このような構成は、２つの発光素子がこのような光出力を提供するのに必要とされる場合に、特定の光出力を提供することに関して有益であり得る。当業者は、第４発光素子１３５が、代替的に、第２電源レール１７４と前記第２電流源トランジスタ１５２の前記第２（エミッタ）端子及び前記第３発光素子１３０の前記第２端子の共通ノードとの間において結合され得ることを理解する。
【００４４】
示されるように、第１及び第２電流源１４０・１５０は、電流制御電流源である。この実施例の例において、第１及び第２電流源１４０・１５０は、第１及び第２電流源トランジスタ１４２・１５２をそれぞれ含み、第１及び第２電流源トランジスタ１４２・１５２は、ベース電流に対するトランジスタのコレクタ電流の比率を表す電流ゲイン因数βi及びβjを有する。第１電流源トランジスタ１４２は、第１電源レール１７２へ並びに第１及び第３発光素子１１０・１３０へ結合されるポート（エミッタ端子）を含み、第２電流源トランジスタ１５２は、第２電源レール１７４へ並びに第１及び第２発光素子１１０・１２０へ結合されるポート（エミッタ端子）を含む。
【００４５】
この実施例において、第１制御信号CTLiは、電流ゲイン因数βiを介してコレクタ端子から所望な電流Ii：
Ii=βi・Ib,i
を供給するためにトランジスタ１４２を制御／制限するように動作可能であるベース電流Ib,iである。
【００４６】
同様に、第２制御信号CTLjは、電流ゲイン因数βjを介してコレクタ端子から所望な電流Ij：
Ij=βj・Ib,j
を供給するためにトランジスタ１５２を制御／制限するように動作可能であるベース電流Ib,jである。
【００４７】
電流源に関して選択されるトランジスタの種類に依存して、電流ゲイン因数βi及びβjは、２つの電流源に関する差であり得、更に電流源の動作状況に依存し得る。
【００４８】
電流増幅器としての電流源の動作は、エミッタ抵抗器１４４及び１５４が低い電力損失及び低い供給電圧における回路動作を必ずしも生じさせないことにおいて有益をもたらす。この実施例は、電流源トランジスタ１４２・１５２のベースライン又は電源ラインに沿って存在する電圧エラー（おそらく、長いリード長及びオーミック損失などが原因である）が、防がれ得るということに関しても有利である。
【００４９】
本発明の特定の実施例において、例えば、同一の電流を供給することを期待されるのにもかかわらず第１及び第２電流源が同一の電流レベルを供給しない場合などに、抵抗器などのバイパス要素が、供給される電流の誤ったレベルを低減させるために、第２及び第３発光素子１２０・１３０と並列結合される。この場合、第２及び第３発光素子から何の光出力も望まれず、バイパス要素が、第２及び第３発光素子からの光出力を防ぐために使用され得る。これらのバイパス要素は、１つ以上の選択されない発光素子への現在の余分な電流を輸送させるために、選択的にスイッチされ得、これにより、選択されない発光素子は、光出力が生成されるレベルへと十分にはバイアスされ得ない。このような実施例において、バイパス要素によって生じられる第２及び第３発光素子１２０・１３０の意図される活性化状態におけるエラーが、システムを設計する際に考慮され得る。
【００５０】
図４は、本発明に従う発光アレイ１００の動作を説明する例示的な方法４００、及び対応する状態テーブル４８０を例示する。始めに、４１０において、アレイ１００がどの状態で動作するかに関しての決定がされる。アレイ１００が第１発光素子１１０が発光する状態「１」で動作するべき場合、処理は４１２で継続し、これにより、第１電流源１４０は、第１電流I1を供給するように制御され、４１４において、第２電流源１５０は第２電流I2を供給するように制御される。この動作は、第１発光素子１１０の両端において動作電圧VOP1を生成するレベルで第１発光素子１１０へ電流を提供し、これにより、第１発光素子１１０が光を発するように実質的に動作可能であるようにさせる。本発明の例示的な実施例において、第２及び第３発光素子へ印加される電圧は、それらの動作電圧VOP2・VOP3よりかなり下であり、実質的に何の電流も、第２及び第３発光素子を流れ得ず、したがって、何の光も第２及び第３発光素子により生成されない。特定の実施例において、第１及び第２電流I1及びI2は、ほぼ同一であり、この電流レベルが第１発光素子１１０により消費され、したがって、何の電流も、第２及び第３発光素子１２０・１３０のいずれへも供給されない。別の実施例において、例えば、第２及び第３発光素子１２０・１３０のいずれか又は両方が例えばリーク電流を引く場合、２つの供給電流I1及びI2は相違する。このような実施例において、第２及び／又は第３発光素子１２０・１３０のいずれか又は両方によって引かれる電流のレベルは、２つの電流源から供給される電流差に依存する。第２及び第３発光素子からの光が望ましくない特定の実施例において、上述のバイパス要素（例えば、図５参照、固定又は可変抵抗器５３０）が、この電流を消費するのに使用され得る。
【００５１】
別の実施例において、２つの電流源から供給される電流は異なる値に設定され、両方の値は０とは異なる。この場合、２つの以上の発光素子が同時に発光し得る。各発光素子により発される光出力のレベルは、電流の比率に依存する。
【００５２】
アレイ１００が、第２発光素子１２０が発光する状態「２」で動作するように選択される場合、処理は４２２で継続し、これにより、第１電流源１４０は、実質的に０の電流を供給する制御され、第２電流源１５０は第３電流I3を供給するように制御される（動作424）。出力電流I3は、第２発光素子１２０へ供給され、この出力電流I3は、第２発光素子１２０の両端において少なくとも動作電圧VOP2を生成するのに十分であり、これにより、第２発光素子１２０が光を発するように実質的に動作可能であるようにさせる。第１電流源１４０が実質的に０の電流を出力するように制御されるので、第１及び第３発光素子１１０・１３０は、概して非活性化される。
【００５３】
アレイ１００が、第３発光素子１３０が発光する状態「３」で動作するように選択される場合、処理は４３２で継続し、これにより、第１電流源１４０は、第４電流I4を供給するように制御され、第２電流源１５０は、実質的に０の電流を供給するように制御される（動作４３４）。出力電流I4は、第３発光素子１３０へ供給され、この出力電流I4は、第３発光素子１３０の両端において少なくとも動作電圧VOP3を生成するのに十分であり、これにより、第３発光素子１３０が光を発するように実質的に動作可能であるようにさせる。第２電流源１２０が実質的に０の電流を出力するように制御されるので、第１及び第２発光素子１１０・１２０は、概して非活性化される。
【００５４】
アレイ１００が、第１、第２及び第３発光素子１１０・１２０・１３０が実質的に非活性化される状態「４」で動作するように選択される場合、第１及び第２電流源１４０・１５０が、実質的に０の電流を出力するように制御される。第１、第２及び第３発光素子１１０・１２０・１３０のそれぞれへ最低の電流が供給される又は何も供給されず、したがって、何の発光素子もそれぞれ対応する動作電圧VOP1・VOP2・VOP3において又はそれ以上にバイアスされず、それぞれは概して非活性化される。
【００５５】
図２のアレイと一致する例示的な実施例において、動作４１２は、トランジスタ１４２のベース端子と第１電流源レール１７２との間において第１制御電圧V1を印加することによって実行され、電圧V1は、第１電流源トランジスタ１４２が、第１電流I1を生成するように制御する。動作４１４は、トランジスタ１５２のベース端子と第２電流源レール１７４との間において第２制御電圧V2を印加することによって同様に実行され、電圧V2は、第２電流源トランジスタ１５２が、第２電流I2を生成するように制御する。実質的に０の電流を供給するよう第１電流源１４０を制御する動作４２２は、電圧Viを０へ低下させることによって実行され得る。動作４２４は、トランジスタ１５２のベース端子と第２電流源レール１７４との間において第３制御電圧V3を印加することによって実行され得、電圧V3は、第２電流源トランジスタ１５２が、第３電流I3を生成するように制御する。実質的に０の電流を供給するよう第２電流源１５０を制御する動作４３４は、電圧Vjを０へ低下させることによって実行され得る。実質的に０の電流を供給するよう第１電流源１４０を制御する動作４４２は、電圧Viを０へ低下させることによって実行され得、実質的に０の電流を供給するよう第２電流源１５０を制御する動作４４４は、電圧Vjを０へ低下させることによって実行され得る。
【００５６】
図３のアレイと一致する例示的な実施例において、動作４１２は、第１電流源トランジスタ１４２のベースジャンクションから第１制御信号≒I1/βi1をシンクすることによって実行され、これにより、第１電流I1を生成する。動作４１４は、同様に、トランジスタ１５２のベースジャンクションへ第２制御信号≒I2/βj2を供給することによって実行され、これにより、第２電流I2を生成する。動作４２２は、第１電流源トランジスタ１５２のベースジャンクションへ実質的に０の電流を供給することによって実行され得る。動作４２４は、トランジスタ１５２のベースジャンクションへ第２制御信号≒I3/βj3を供給することによって実行され、これにより、第３電流I3を生成する。動作４３２は、第１電流源トランジスタ１４２のベースジャンクションから第４制御信号≒I4/βi4をシンクすることによって実行され、これにより、第４電流I4を生成する。動作４３４は、第２電流源トランジスタ１５２のベースジャンクションから実質的に０の電流をシンクすることによって実行され得る。動作４４２は、第１電流源トランジスタ１４２のベースジャンクションから実質的に０の電流をシンクすることによって実行され得る。動作４４４は、第２電流源トランジスタ１５２のベースジャンクションへ実質的に０の電流を供給することによって実行され得る。
【００５７】
以上のことから、第１、第２及び第３発光素子の以下の動作電圧関係：
VOP1<VOP2,VOP3
が確認され得る。
【００５８】
動作電圧の差は、好ましくは、供給電圧にも従い選択される。
【００５９】
第１発光素子１１０に対応する動作電圧は、第１、第２及び第３発光素子１１０・１２０・１３０のうちで最も低く、第１発光素子１１０は、電流源１４０・１５０の両方が出力電流を提供するように制御される場合に活性化される発光素子に対応する。第２及び第３発光素子１２０・１３０に対応する動作電圧は、より高い電圧レベルであり、第２及び第３発光素子１２０・１３０は、両方の電流源に関して実質的に異なる電流が設定される場合に、２つの電流源１４０・１５０のうちの１つ又は両方の電流源を用いて電流供給される発光素子に対応する。使用される場合、第４発光素子１３５は、特性動作電圧VOP4を有する。第４発光素子の動作電圧は、いずれかの所望な値を有し得る。
【００６０】
制限的ではない例として、第１、第２及び第３発光素子１１０・１２０・１３０は、発光ダイオード回路として形成され、第１ＬＥＤ回路１１０が赤色光を発するように動作可能である。いくつかの赤色ＬＥＤの直列接続により、第１ＬＥＤ回路１１０定格フォワード電圧は、350mAの定格電流において、5.7Vである。第２ＬＥＤ回路１２０のＬＥＤは、緑色光を発する。いくつかの緑色ＬＥＤの混合された直列及び並列接続により、第２ＬＥＤ回路１２０定格フォワード電圧は、700mAの定格電流において、20.5Vである。第３ＬＥＤ回路１３０が青色光を発する。いくつかの青色ＬＥＤの直列接続により、第３ＬＥＤ回路１３０定格フォワード電圧は、350mAの定格電流において、20.5Vである。
【００６１】
装置に関する供給電圧は、この特定の実施例において、23Vに選択され得る。定格光学出力の約半分へ第１ＬＥＤ回路１１０を活性化させるために、第１電流源１４０は175mAの電流を伝達するように設定され、第２電流源１５０は175mAの電流を伝達するように設定される。この電流は、第１ＬＥＤ回路１１０を通じて流れ、発光するために第１発光素子１１０を活性化させる。この特定の電流値における第１ＬＥＤ回路１１０の動作（すなわちフォワード）電圧は、5Vの範囲にあり得る。第１及び第２電流源１４０・１５０に関する同一の特性が仮定される場合、第１電流源１４０の両端の電圧は9Vである。同一の9Vの値が、第２電流源１５０の両端に存在し得る。したがって、第２及び第３ＬＥＤ回路１２０・１３０の両方の両端に印加される電圧は、14Vになる。この電圧レベルにおいて、第２及び第３ＬＥＤ回路１２０・１３０は、これらの定格電圧が20.5Vであるので、何の有意な電流も引かない。したがって、第２及び第３ＬＥＤ回路１２０・１３０からの光は存在し得ず、第１ＬＥＤ回路１１０における赤色ＬＥＤのみが、この動作モードにおいて発光する。
【００６２】
第２ＬＥＤ回路１２０を定格光学出力を生成するように活性化させるために、第１電流源１４０は、何の出力電流もしないように設定され、第２電流源１５０は、700mAの出力電流を伝達するように設定される。この700mAの電流は、第２ＬＥＤ回路１２０を流れ、これにより、第２ＬＥＤ回路１２０が発光するように活性化させる。第１又は第３ＬＥＤ回路１１０・１３０へ供給される電流は存在せず、したがって、いかなる光出力も提供され得ない。したがって、第２ＬＥＤ回路１２０における緑色ＬＥＤのみが、この動作モードにおいて発光する。
【００６３】
第３ＬＥＤ回路が定格光学出力の約60%を生成するべき場合、第１電流源１４０は210mAの出力電流を伝達するよう設定され、第２電流源１５０は何の出力電流も伝達しないように設定される。210mAの出力電流は、第３ＬＥＤ回路１３０を流れ、これにより、第３ＬＥＤ回路が発光するように活性化させる。第１又は第３ＬＥＤ回路１１０・１３０へ供給される電流は存在せず、したがって、いかなる光出力も提供され得ない。したがって、第３ＬＥＤ回路１３０における青色ＬＥＤのみが、この動作モードにおいて発光する。以上の例は、本発明において含まれる実施態様の一つの例のみを表し、当業者は、異なる動作状況においてバイアスされる他の発光素子が本発明の他の実施例において代替的に用いられ得ることを理解する。
【００６４】
図５は、本発明に従う光素子アレイ１００を組み込む発光装置５００を例示するが、上述の構成は、参照符号を維持されている。発光アレイ１００に加えて、発光装置５００は、更に、第１電源レール１７２・第２電源レール１７４へ電力を供給するように動作可能である電源５１０、並びに電流源制御器５２０、を含む。
【００６５】
示される例示的な実施例において、電源５１０は、VCC及び接地電位として示されるハイ及びローのレール出力を含むが、他の実施例においてハイ及びローのレール出力は、上述されるものとは異なり得る。任意選択的に、電源５１０は、以下により詳細に説明されるように、VCC出力において電圧レベル出力を修正するために、信号５２８を受けるように動作可能である入力ポートＩＮを含む。更に任意選択的に、電源５１０は、制御器５２０へフィードバック信号５１５を供給するための出力ポートＯＵＴを含み、制御器５２０の使用は、以下に更に説明されるように、発光素子の活性化を制御するように動作可能であり得る。上述されるように、電源５１０は、第１及び第２電流源１４０・１５０が所望な電流レベルを提供するように、又は供給される電流を制限するように制御可能であるので、レギュレートされた又はレギュレートされていない電圧のいずれかを提供するように動作可能であり得る。例示的な実施例において、第１電源レール１７２は、23V直流を与えられ、第２電源レール１７４は接地電位であるが、他の電圧レベルも異なる実施例において使用され得る。第１及び第２電流源の電流制御特徴が原因により、供給電圧は、レギュレートされる又はレギュレートされていない電圧であり得る。例えば、電源は、以下に更に説明されるように、電流源１４０・１５０の動作と同期されるＰＷＭ電圧波形などの、時間可変電圧を与えるように動作可能であり得る。
【００６６】
発光装置５００は、更に、上述の図４に示される処理の動作を実行するように動作可能である電流源制御器５２０を含む。制御器５２０は、第１制御信号５２４（CTLi）を提供するための第１電流源１４０へ結合される第１出力５２０ａ、及び第２制御信号５２６（CTLj）を提供するための第２電流源１５０へ結合される第２出力５２０ｂを含む。第１制御信号５２４は、上述されるように、第１電流源１４０の電流供給を制御するように動作可能であり、第２制御信号５２６は、第２電流源１５０の電流供給を制御するように動作可能である。制御器５２０は、更に、発光素子活性化命令５２２を受けるように結合される入力５２０ｃを含む。代替的に、制御器は、事前規定／事前ロード済の設定に基づき動作され得る。更に任意選択的に、制御器は、制御信号５２８を電源５１０へ供給するように動作可能である出力ポート５２０ｄを含み、電圧制御信号５２８は、例えばアレイ１００の負荷の増加など、特定の規準に基づき電源５１０の出力電圧レベルを変更（例えば増加）させるように動作可能である。更に任意選択的に、制御器は、フィードバック信号５１５を受けるための入力５２０ｅを含み、例えば、フィードバック信号５１５は、電源５１０の現在の電圧出力状態に関する情報を提供し、これにより、制御器５２０は、どの発光素子が動作され得るかを知的に選択し得る。この動作の詳細は、更に以下に説明される。
【００６７】
電流源制御器５２０は、様々な形態で第１及び第２制御信号５２４及び５２６を提供するように動作可能にされ得る。例えば、図２に示される第１発光素子１１０の一定照明を得るために、制御器５２０は、第１電源レール１７２と第１電流源トランジスタ１４２のベース端子との間においてViを展開するようにさせる電圧として第１制御信号５２４を提供するように動作可能され得、制御器５２０は、上述されるように、更に、第２電源レール１７４と第２電流源トランジスタ１５２のベース端子との間においてVjを展開するようにさせる電圧として第２制御信号５２６を提供するように動作可能され得る。同様な手法で、電源５１０は、発光素子の強度すなわち照度における変化を生じさせるために、制御信号５２４・５２６のうちの１つ又は両方のレベルを変化させるように制御され得る。別の実施例において、制御信号５２４・５２６のうちの１つ又は両方が、パルス幅変調（ＰＷＭ）信号の形態であり、ＰＷＭ電流波形を発光素子へ供給するよう電流源１４０・１５０のそれぞれを制御するように動作可能である。当業分野において知られるように、ＰＷＭ電流波形は、発光素子の活性化期間を制御するのに使用され得、このような活性化期間の長さは、発光素子の光出力の量を決定する。
【００６８】
更なる例示的な実施例において、アレイ１００は、発光素子回路１１０・１２０・１３０のうちの１つ以上の両端に結合されるシャントコンデンサを使用して動作可能である（発光素子回路１２０は図５におけるシャントコンデンサ１６０を例示するが、いくつかの又は全ての発光素子がシャントコンデンサ１６０を使用し得る）。このような構成は、ある期間に関して特定の発光素子の連続的な照明を提供するために、又は２つ以上の発光素子の同時照明を可能にするために、使用され得、後者の状況が生じるのは、例えば、以前に不活性であった発光素子がＰＷＭ電流波形を受けることを開始し、別の発光素子への電流が切断される場合であり、デカップルされた発光素子のシャントコンデンサは、継続される活性化に関してその発光素子を駆動させるための電流を供給する。
【００６９】
１つ以上の発光素子へ結合されるコンデンサ１６０のサイズ（それぞれが同一のキャパシタンス値又は異なる値であり得る）は、いくつかの要因に基づき、それらの要因は、ＰＷＭ電流波形の期間T、結合される発光素子へ伝達されるリップルの許容される大きさ、及び「オフ状態動作」の持続時間を含み、「オフ状態動作」は、シャントコンデンサ１６０の記憶された電荷が、発光素子が切断された後に、対応する発光素子を活性化させる状況を記す。理解され得るように、より小さいコンデンサが、印加されるＰＷＭ電流波形がより短い期間Tを含む場合、及び／又はオフ状態活性化時間がより短い場合、及び／又はより大きい大きさのリップルが所望である若しくは許容可能である場合、に使用され得る。より大きいコンデンサは、印加されるＰＷＭ電流波形により、より長い期間Tが提供される場合、及び／又はより長いオフ状態活性化時間が求められる場合、及び／又は
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においてより小さいリップルの大きさが所望である若しくは許容可能である場合、に使用され得る。
【００７０】
コンデンサ１６０に関するサイズ選択に影響をあたえる別の要因は、シャントコンデンサ１６０を使用するＬＥＤ回路を活性化又は不活性化させることにおける許容可能な遅延である。具体的には、コンデンサ１６０のサイズは、以前に不活性であったＬＥＤ回路が動作電圧VOPに到達し得る速度、又は以前に活性であったＬＥＤ回路が不活性化され得る速度、を抑制し得る。このような状況において、ＰＷＭ電流波形の不活性及び活性状態間の上昇及び下降時間の遷移は、許容可能な制限を超えると劣化され得、これにより、特定の状況において光の誤った放射（発光素子の遅延された不活性化）、及び／又は他の状況において光の抜け落ち（発光素子の遅延された活性化）を生じさせる。
【００７１】
遅延された選択／不活性化効果を最小化させる一つの例示的な対処法は、上昇及び下降時間の遷移を加速させるために、断続的な補償効果を提供することである。例えば、以前に不活性であった発光素子の活性状態への上昇時間遷移は、短期間に、より高い電流レベルを発光素子へ供給させることによって、加速され得、これにより、所望な電流レベルIが特定の発光素子が活性状態である時間tにおいて一定に適用される場合よりも、シャントコンデンサ１６０をより高速に充電し、より早くフォワード電圧を達成する。
【００７２】
より低いフォワード電圧を有する発光素子の特定の電圧−電流特性が原因により、電流が低下する。エネルギをＬＥＤへ伝達することによりコンデンサを放電することは、非常にわずかのみであるが気付き得る光がＬＥＤにより生成される長い期間を生じさせ得る。適切な特性を有する追加的な負荷（例えば、抵抗器５３０又は抵抗器及びツェナーダイオードの直列接続）を接続することは、発光素子の最後のオフ状態を加速させるのに使用され得る。加えて、制御器５２０は、シャントコンデンサ１６０を用いてＬＥＤから、失った又は追加的な光出力を補償するようにプログラムされ得、時間平均された光出力に関してこれを補償し得る。
【００７３】
追加的な処理も、電源の負荷を緩和させるために実行され得る。たとえば、特定の発光素子の活性化は、電源５１０の負荷状況と同期され得、これにより、高フォワード電圧を有する及び／又は大シャントコンデンサに結合される発光素子の活性化が、可能である場合、電源５１０の低い負荷状況と一致するように時間調整されるようにされる。これらの文脈において、電源５１０は、第１及び／又は第２レール１７２・１７４へ時間可変電圧を与えるように動作可能にされ得、これにより、増加された出力電圧（例えば、一時的にブーストされる電圧、又はＰＷＭ電圧波形）が、高負荷状況と同期して与えられる。このような実施例において、電源５１０は、制御器５２０が高負荷状況を感知する場合に制御信号５２８を受けるポートを含み得る。
【００７４】
追加的に、活性化周期自体は、電源５１０の利用可能な電圧出力にもスケジュールされ得る。例えば、電源５１０の出力電圧を表す、フィードバック信号５１５を用いて、適切な発光素子が、活性化に関して選択され得る。例えば、主電源ライン電圧を整流することにより導出されるレギュレートされていない電源を用いる場合、特定のリップルが供給電圧に存在し得る。フィードバック信号５１５は、供給電圧を表し得る。最低供給電圧を必要とする発光素子の活性化は、最低供給電圧が電源５１０から伝達される時間周期に同期化され得る。この方法を使用すると、システムの全体効率は増加され、費用は低減される。
【００７５】
要約すると、２つの電流源が３つの発光素子の活性化を制御するように構成され得、これにより、電流源の数を、それによって制御される発光素子に対する電流源の比率１：１より下に低減することが、本発明の例示的な実施例の一つの観点として認識され得る。このようにして、発光素子に対するコンポーネントの数は低減され得、より高速で、より電力効率の良く、より低い費用の発光装置を提供し得る。
【００７６】
当業者に直ちに理解され得るように、記載される処理は、ハードウェア、ソフトウェア、ファームウェア又はこれらの実施例の組み合わせにおいて適切に実施化され得る。加えて、特定の又は全ての記載される処理は、計算機読み取り可能媒体（リムーバブルディスク、揮発性又は不揮発性メモリ、埋め込み型メモリ／処理器など）に存在する計算機読み取り可能命令コードとして実施化され得、このような命令コードは、意図される機能を実行するために他のこのようなプログラム可能な装置をプログラムするように動作可能である。
【００７７】
「有する」という用語は他の特徴を除外せず、単数の要素は、明示されている場合を除いて複数の要素を除外しないことを特記されるべきである。異なる実施例と関連付けられて説明される要素は組み合わせられ得ることを更に特記されるべきである。請求項における参照符号は請求項の範囲を制限するように解釈されるべきではないことも特記される。「結合(coupling)」という用語は、２つの項目間の直接接続、又は２つの項目間において介在する構造を介する間接接続のいずれかを示すのに使用され得る。フロー図において例示される動作は、本発明に従うと、示される特定の順序に制限されず、また後方の序数の動作が、前方の数の動作と同時に、又は先だって実行され得る。
【００７８】
上述の説明は、例示及び説明の目的に関して提示されている。これらは、排他的であるように、又は開示されるのと厳格な形式に本発明は制限するように意図されておらず、明らかなように、多くの修正態様及び変形態様が開示される教示を鑑みて可能である。説明される実施例は、当業者が、様々な実施例で且つ考慮される特定の使用に適される様々な修正態様を用いて本発明を最良に活用させるように、本発明の原理及びその実用的な応用例を最良に説明するために選択されている。本発明の範囲は添付される請求項によってのみ規定されるように意図される。
【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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【国際調査報告】
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