(57)【要約】  抵抗性負荷を模擬し、動作電力を取り出すための複数の負荷の直列、並列及び／又は直列−並列接続を容易化する方法及び装置である。負荷の電流対電圧特性が所定の態様で変化されて、電源から電力を取り出す複数の負荷の予測可能な及び／又は所望の挙動を助ける。例示的負荷は、ＬＥＤ型光源及びＬＥＤ型照明ユニットを含む。変化された電流対電圧特性は、負荷を、少なくとも或る動作範囲にわたり上記電源に対して実質的に線形な又は抵抗性のエレメントとして見えるようにさせる。複数の斯様な負荷の接続において、各負荷の両端間の電圧は相対的に一層予測可能となる。一実施例において、変更された電流対電圧特性を持つ複数の負荷の直列接続は、トランスを要することなく、ライン電圧から動作させることができる。
2010515963.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
装置であって、
非線形な又は変化する電流対電圧特性を有する少なくとも１つの負荷と、
前記少なくとも１つの負荷に結合されると共に、前記装置が少なくとも或る動作範囲にわたり実質的に線形な電流対電圧特性を持つように構成されたコンバータ回路と、
を有し、
前記装置が電源から電力を取り出す場合に、該装置により流される第１電流が、前記負荷により流される第２電流とは独立である装置。
【請求項２】
前記コンバータ回路が、前記装置の前記実質的に線形な電流対電圧特性が零交点を持つように構成される請求項１に記載の装置。
【請求項３】
前記コンバータ回路が、前記装置の前記実質的に線形な電流対電圧特性が非零交点を持つように構成される請求項１に記載の装置。
【請求項４】
前記装置が端子電圧ＶＴを有すると共に、該装置が電源から電力を取り出す場合に端子電流ＩＴを流し、前記コンバータ回路が、前記装置が前記少なくとも或る動作範囲における少なくとも公称動作点ＶＴ＝Ｖnomにおいて約０.１(ＶＴ／ＩＴ)から１０.０(ＶＴ／ＩＴ)の間の実効抵抗を有するように構成される請求項１に記載の装置。
【請求項５】
前記コンバータ回路が、前記実効抵抗が前記公称動作点において約１.０(ＶＴ／ＩＴ)から４.０(ＶＴ／ＩＴ)の間となるように構成される請求項４に記載の装置。
【請求項６】
前記公称動作点が約５ボルトである請求項４に記載の装置。
【請求項７】
前記少なくとも或る動作範囲が、約４.５ボルトから９ボルトまでの範囲内の端子電圧を含む請求項６に記載の装置。
【請求項８】
前記公称動作点が約２４ボルトである請求項４に記載の装置。
【請求項９】
前記少なくとも或る動作範囲が、約２１ボルトから３０ボルトまでの範囲内の端子電圧を含む請求項８に記載の装置。
【請求項１０】
前記コンバータ回路が可変電流源を有する請求項１に記載の装置。
【請求項１１】
前記可変電流源が少なくとも１つの演算増幅器を含む請求項１０に記載の装置。
【請求項１２】
前記可変電流源が少なくとも１つのカレントミラーを含む請求項１０に記載の装置。
【請求項１３】
前記コンバータ回路が、前記少なくとも１つの負荷のための動作電圧を供給する電圧調整器を更に有する請求項１０に記載の装置。
【請求項１４】
前記電圧調整器がツェナーダイオードを有する請求項１３に記載の装置。
【請求項１５】
前記コンバータ回路が、前記可変電流源に結合された一定電圧源及び一定電流源の少なくとも一方を更に有する請求項１０に記載の装置。
【請求項１６】
前記コンバータ回路が単一の集積回路を有する請求項１０に記載の装置。
【請求項１７】
前記少なくとも１つの負荷が少なくとも１つのＬＥＤを有する請求項１に記載の装置。
【請求項１８】
前記少なくとも１つのＬＥＤが少なくとも１つの非白色ＬＥＤを含む請求項１７に記載の装置。
【請求項１９】
前記少なくとも１つのＬＥＤが少なくとも１つの白色ＬＥＤを含む請求項１７に記載の装置。
【請求項２０】
前記少なくとも１つの負荷が少なくとも１つのＬＥＤ型照明ユニットを有し、該少なくとも１つのＬＥＤ型照明ユニットが、
第１スペクトルを持つ第１放射を発生する少なくとも１つの第１のＬＥＤと、
前記第１スペクトルとは異なる第２スペクトルを持つ第２放射を発生する少なくとも１つの第２のＬＥＤと、
を有する請求項１に記載の装置。
【請求項２１】
前記少なくとも１つの第１のＬＥＤが少なくとも１つの非白色ＬＥＤを含む請求項２０に記載の装置。
【請求項２２】
前記少なくとも１つの第１のＬＥＤが少なくとも１つの白色ＬＥＤを含む請求項２０に記載の装置。
【請求項２３】
前記少なくとも１つの第２のＬＥＤが少なくとも１つの第２の白色ＬＥＤを含む請求項２２に記載の装置。
【請求項２４】
前記コンバータ回路が如何なるエネルギ蓄積デバイスも含まない請求項１に記載の装置。
【請求項２５】
前記少なくとも１つの負荷が少なくとも１つのＬＥＤを有し、前記装置が単一の集積回路を有する請求項２４に記載の装置。
【請求項２６】
前記少なくとも１つの負荷が少なくとも１つのＬＥＤ型照明ユニットを有し、該少なくとも１つのＬＥＤ型照明ユニットが少なくとも１つのＬＥＤと、該少なくとも１つのＬＥＤのための制御回路とを有し、前記コンバータ回路及び前記少なくとも１つのＬＥＤのための前記制御回路が、前記少なくとも１つのＬＥＤが結合される単一の集積回路として構成される請求項２４に記載の装置。
【請求項２７】
装置であって、
動作電圧ＶＬと動作電流ＩＬとを有し、該動作電圧ＶＬ及び動作電流ＩＬに基づく第１の電流対電圧特性が著しく非線形であるか又は変化する少なくとも１つの照明ユニットと、
前記少なくとも１つの照明ユニットに結合されて前記動作電圧ＶＬを供給する一方、前記装置が電源から電力を取り出す場合に該装置が端子電流ＩＴを流すと共に端子電圧ＶＴを有するように構成されたコンバータ回路と、
を有し
前記少なくとも１つの照明ユニットの動作電圧ＶＬが前記装置の端子電圧ＶＴより小さく、
前記装置の端子電流ＩＴが、前記少なくとも１つの照明ユニットの動作電流ＩＬ又は動作電圧ＶＬとは独立であり、
前記端子電圧ＶＴ及び端子電流ＩＴに基づく前記装置の第２の電流対電圧特性が、公称動作点ＶＴ＝Ｖnomの近傍の端子電圧の範囲にわたり実質的に線形である装置。
【請求項２８】
前記コンバータ回路が、前記装置が前記公称動作点において約０.１(ＶＴ／ＩＴ)から１０.０(ＶＴ／ＩＴ)の間の実効抵抗を有するように構成される請求項２７に記載の装置。
【請求項２９】
前記コンバータ回路が、前記実効抵抗が前記公称動作点において約１.０(ＶＴ／ＩＴ)から４.０(ＶＴ／ＩＴ)の間となるように構成される請求項２８に記載の装置。
【請求項３０】
前記コンバータ回路が可変電流源を有する請求項２８に記載の装置。
【請求項３１】
前記少なくとも１つの照明ユニットが、
第１スペクトルを持つ第１放射を発生する少なくとも１つの第１のＬＥＤと、
前記第１スペクトルとは異なる第２スペクトルを持つ第２放射を発生する少なくとも１つの第２のＬＥＤと、
を有する請求項３０に記載の装置。
【請求項３２】
少なくとも１つの負荷の非線形な又は変化する電流対電圧特性を、前記負荷により流される電流とは独立である実質的に線形な電流対電圧特性に変換するステップを有する方法。
【請求項３３】
前記実質的に線形な電流対電圧特性が零交点を有する請求項３２に記載の方法。
【請求項３４】
前記実質的に線形な電流対電圧特性が非零交点を有する請求項３２に記載の方法。
【請求項３５】
前記少なくとも１つの負荷に印加される電圧を調整するステップを更に有する請求項３２に記載の方法。
【請求項３６】
電源から電力を取り出すために直列に結合された複数の照明ノードを有する照明システムであって、前記複数の照明ノードにおける各照明ノードが、
著しく非線形であるか又は変化する電流対電圧特性を持つ少なくとも１つの照明ユニットと、
前記少なくとも１つの照明ユニットに結合されると共に、当該照明ノードが少なくとも或る動作範囲にわたり実質的に線形な電流対電圧特性を有するように構成されたコンバータ回路と、
を有する照明システム。
【請求項３７】
前記電源がＡＣ電源であり、前記照明システムが整流器及びフィルタを更に有し、前記複数の照明ノードが、前記整流器が前記ＡＣ電源に結合された場合に前記電力を取り出すために前記フィルタに結合された請求項３６に記載の照明システム。
【請求項３８】
前記照明システムが前記フィルタと前記複数の照明ノードとの間に電圧トランスを含まない請求項３７に記載の照明システム。
【請求項３９】
前記電源がＡＣ電源であり、前記照明システムが前記電源と前記複数の照明ノードとの間に如何なる電圧変換回路又は電圧変換部品も含まない請求項３６に記載の照明システム。
【請求項４０】
前記複数の照明ノードが直列データプロトコルに基づいてデータを受信するために直列に結合されている請求項３６に記載の照明システム。
【請求項４１】
各コンバータ回路が、前記複数の照明ノードが前記電源から電力を取り出す場合に、これら複数の照明ノードの各ノード電圧が前記少なくとも或る動作範囲にわたり実質的に同様となるように構成された請求項３６に記載の照明システム。
【請求項４２】
前記電源が端子電圧を有し、各コンバータ回路が、前記複数の照明ノードが前記各ノード電圧を供給するために前記端子電圧を実質的に等しい量で分担するように構成された請求項４１に記載の照明システム。
【請求項４３】
各照明ノードがノード電圧Ｖを有すると共に、前記複数の照明ノードが前記電源から電力を取り込む場合にノード電流Ｉを流し、各コンバータ回路が、各照明ノードが少なくとも公称ノード電圧Ｖ＝Ｖnomにおいて約０.１(Ｖ／Ｉ)から１０.０(Ｖ／Ｉ)の間の実効抵抗を有するように構成される請求項３６に記載の照明システム。
【請求項４４】
各コンバータ回路が、前記実効抵抗が少なくとも前記公称ノード電圧Ｖ＝Ｖnomにおいて約１.０(Ｖ／Ｉ)から４.０(Ｖ／Ｉ)の間となるように構成される請求項４３に記載の照明システム。
【請求項４５】
各コンバータ回路が可変電流源を有する請求項４３に記載の照明システム。
【請求項４６】
各コンバータ回路が前記少なくとも１つの照明ユニットのための動作電圧を供給するために電圧調整器を更に有する請求項４５に記載の照明システム。
【請求項４７】
各照明ノードに関し、前記少なくとも１つの照明ユニットが、
第１スペクトルを持つ第１放射を発生する少なくとも１つの第１のＬＥＤと、
前記第１スペクトルとは異なる第２スペクトルを持つ第２放射を発生する少なくとも１つの第２のＬＥＤと、
を有する請求項３６に記載の照明システム。
【請求項４８】
前記少なくとも１つの第１のＬＥＤが少なくとも１つの非白色ＬＥＤを含む請求項４７に記載の照明システム。
【請求項４９】
前記少なくとも１つの第１のＬＥＤが少なくとも１つの白色ＬＥＤを含む請求項４７に記載の照明システム。
【請求項５０】
前記少なくとも１つの第２のＬＥＤが少なくとも１つの第２の白色ＬＥＤを含む請求項４９に記載の照明システム。
【請求項５１】
各照明ノードに関し、
前記少なくとも１つの照明ユニットが、少なくとも１つのＬＥＤと、該少なくとも１つのＬＥＤのための制御回路とを有し、
前記コンバータ回路及び前記少なくとも１つのＬＥＤのための制御回路が、該少なくとも１つのＬＥＤが結合される単一の集積回路として構成される、
請求項３６に記載の照明システム。
【請求項５２】
Ａ）電源から電力を取り込むために、各々が少なくとも１つの照明ユニットを含む複数の照明ノードを直列に結合するステップと、
Ｂ）各照明ノードにおける前記少なくとも１つの照明ユニットの非線形な又は変化する電流対電圧特性を、実質的に線形な電流対電圧特性に変換するステップと、
を有する照明方法。
【請求項５３】
電源から電力を取り出すために直列に結合された複数の照明ノードを有する照明システムであって、前記複数の照明ノードにおける各照明ノードが、ノード電圧を有すると共に、
著しく非線形であるか又は変化する電流対電圧特性を持つ少なくとも１つの照明ユニットと、
前記少なくとも１つの照明ユニットに結合されて、該少なくとも１つの照明ユニットのための動作電圧を供給するコンバータ回路と、
を有し、
各コンバータ回路が、前記複数の照明ノードが前記電源から電力を取り出す場合に、これら複数の照明ノードの各ノード電圧が少なくとも或る動作範囲にわたり実質的に同様となるように構成される照明システム。
【請求項５４】
前記電源が端子電圧を有し、各コンバータ回路が、前記複数の照明ノードが前記各ノード電圧を供給するために前記端子電圧を実質的に等しい量で分担するように構成された請求項５３に記載の照明システム。
【請求項５５】
各コンバータ回路が、前記複数の照明ノードが前記少なくとも或る動作範囲にわたり同一の電流対電圧特性を持つように構成された請求項５３に記載の照明システム。
【請求項５６】
各コンバータ回路が、各照明ノードが前記少なくとも或る動作範囲にわたり実質的に線形な電流対電圧特性を持つように構成された請求項５３に記載の照明システム。
【請求項５７】
各コンバータ回路が、前記複数の照明ノードが前記少なくとも或る動作範囲にわたり同一の電流対電圧特性を持つように構成された請求項５６に記載の照明システム。
【請求項５８】
各照明ノードがノード電圧Ｖを有すると共に、前記複数の照明ノードが前記電源から電力を取り込む場合にノード電流Ｉを流し、各コンバータ回路が、各照明ノードが少なくとも公称ノード電圧Ｖ＝Ｖnomにおいて約０.１(Ｖ／Ｉ)から１０.０(Ｖ／Ｉ)の間の実効抵抗を有するように構成される請求項５３に記載の照明システム。
【請求項５９】
各コンバータ回路が、前記実効抵抗が少なくとも前記公称ノード電圧において約１.０(Ｖ／Ｉ)から４.０(Ｖ／Ｉ)の間となるように構成される請求項５８に記載の照明システム。
【請求項６０】
各コンバータ回路が可変電流源を有する請求項５８に記載の照明システム。
【請求項６１】
各コンバータ回路が前記少なくとも１つの照明ユニットのための動作電圧を供給するために電圧調整器を更に有する請求項６０に記載の照明システム。
【請求項６２】
各照明ノードに関し、前記少なくとも１つの照明ユニットが、
第１スペクトルを持つ第１放射を発生する少なくとも１つの第１のＬＥＤと、
前記第１スペクトルとは異なる第２スペクトルを持つ第２放射を発生する少なくとも１つの第２のＬＥＤと、
を有する請求項５３に記載の照明システム。
【請求項６３】
前記少なくとも１つの第１のＬＥＤが少なくとも１つの非白色ＬＥＤを含む請求項６２に記載の照明システム。
【請求項６４】
前記少なくとも１つの第１のＬＥＤが少なくとも１つの白色ＬＥＤを含む請求項６２に記載の照明システム。
【請求項６５】
前記少なくとも１つの第２のＬＥＤが少なくとも１つの第２の白色ＬＥＤを含む請求項６４に記載の照明システム。
【請求項６６】
各照明ノードに関し、
前記少なくとも１つの照明ユニットが、少なくとも１つのＬＥＤと、該少なくとも１つのＬＥＤのための制御回路とを有し、
前記コンバータ回路及び前記少なくとも１つのＬＥＤのための制御回路が、該少なくとも１つのＬＥＤが結合される単一の集積回路として構成される、
請求項５３に記載の照明システム。
【請求項６７】
Ａ）電源から電力を取り込むために、各々が少なくとも１つの照明ユニットを含む複数の照明ノードを直列に結合するステップと、
Ｂ）各照明ノードにおける前記少なくとも１つの照明ユニットの非線形な又は変化する電流対電圧特性を、前記複数の照明ノードが前記電源から電力を取り込む場合に、これら複数の照明ノードの各ノード電圧が少なくとも或る動作範囲にわたり実質的に同様となるように変換するステップと、
を有する照明方法。
【請求項６８】
第１の電流対電圧特性を有する少なくとも１つの負荷と、
前記少なくとも１つの負荷に結合されて、前記第１の電流対電圧特性を所定の態様で変化させ、これにより、電源から電力を取り込むために前記少なくとも１つの負荷が少なくとも１つの他の負荷と直列に接続される場合に、前記少なくとも１つの負荷の予測可能な挙動を助成するコンバータ回路と、
を有する装置であって、
前記装置が電源から電力を取り出す場合に、該装置により流される第１電流が、前記負荷により流される第２電流とは独立である装置。
【請求項６９】
前記コンバータ回路が、前記装置が少なくとも或る動作範囲にわたり実質的に線形な電流対電圧特性を有するように構成された請求項６８に記載の装置。
【請求項７０】
前記第１の電流対電圧特性が非線形であるか又は変化する請求項６９に記載の装置。
【請求項７１】
前記装置が端子電圧ＶＴを有すると共に、該装置が電源から電力を取り出す場合に端子電流ＩＴを流し、前記コンバータ回路が、前記装置が前記少なくとも或る動作範囲における少なくとも公称動作点ＶＴ＝Ｖnomにおいて約０.１(ＶＴ／ＩＴ)から１０.０(ＶＴ／ＩＴ)の間の実効抵抗を有するように構成される請求項６８に記載の装置。
【請求項７２】
前記コンバータ回路が、前記実効抵抗が前記少なくとも或る動作範囲における少なくとも前記公称動作点ＶＴ＝Ｖnomにおいて約１.０(ＶＴ／ＩＴ)から４.０(ＶＴ／ＩＴ)の間となるように構成される請求項７１に記載の装置。
【請求項７３】
前記コンバータ回路が可変電流源を有する請求項７１に記載の装置。
【請求項７４】
前記コンバータ回路が前記少なくとも１つの負荷のための動作電圧を供給する電圧調整器を更に有する請求項７３の装置。
【請求項７５】
前記コンバータ回路が、前記可変電流源に結合された一定電圧源及び一定電流源の少なくとも一方を更に有する請求項７３に記載の装置。
【請求項７６】
前記コンバータ回路が単一の集積回路を有する請求項７３に記載の装置。
【請求項７７】
前記少なくとも１つの負荷が少なくとも１つのＬＥＤを有する請求項６８に記載の装置。
【請求項７８】
前記少なくとも１つのＬＥＤが少なくとも１つの非白色ＬＥＤを含む請求項７７に記載の装置。
【請求項７９】
前記少なくとも１つのＬＥＤが少なくとも１つの白色ＬＥＤを含む請求項７７に記載の装置。
【請求項８０】
前記少なくとも１つの負荷が少なくとも１つのＬＥＤ型照明ユニットを有し、該少なくとも１つのＬＥＤ型照明ユニットが、
第１スペクトルを持つ第１放射を発生する少なくとも１つの第１のＬＥＤと、
前記第１スペクトルとは異なる第２スペクトルを持つ第２放射を発生する少なくとも１つの第２のＬＥＤと、
を有する請求項６８に記載の装置。
【請求項８１】
前記少なくとも１つの第１のＬＥＤが少なくとも１つの非白色ＬＥＤを含む請求項８０に記載の装置。
【請求項８２】
前記少なくとも１つの第１のＬＥＤが少なくとも１つの白色ＬＥＤを含む請求項８０に記載の装置。
【請求項８３】
前記少なくとも１つの第２のＬＥＤが少なくとも１つの第２の白色ＬＥＤを含む請求項８２に記載の装置。
【請求項８４】
前記コンバータ回路が如何なるエネルギ蓄積デバイスも含まない請求項６８に記載の装置。
【請求項８５】
前記少なくとも１つの負荷が少なくとも１つのＬＥＤを有し、前記装置が単一の集積回路を有する請求項８４に記載の装置。
【請求項８６】
前記少なくとも１つの負荷が少なくとも１つのＬＥＤ型照明ユニットを有し、該少なくとも１つのＬＥＤ型照明ユニットが少なくとも１つのＬＥＤと、該少なくとも１つのＬＥＤのための制御回路とを有し、前記コンバータ回路及び前記少なくとも１つのＬＥＤのための前記制御回路が、前記少なくとも１つのＬＥＤが結合される単一の集積回路として構成される請求項８４に記載の装置。
【請求項８７】
装置であって、
動作電圧ＶＬと、動作電流ＩＬと、これら動作電圧ＶＬ及び動作電流ＩＬに基づく第１の電流対電圧特性とを有する少なくとも１つの光源と、
前記少なくとも１つの光源に結合されて前記動作電圧ＶＬを供給する一方、前記装置が電源から電力を取り出す場合に該装置が端子電流ＩＴを流すと共に端子電圧ＶＴを有するように構成されたコンバータ回路と、
を有し
前記少なくとも１つの光源の動作電圧ＶＬが前記装置の端子電圧ＶＴより小さく、
前記装置の端子電流ＩＴが、前記少なくとも１つの光源の動作電流ＩＬ又は動作電圧ＶＬとは独立であり、
前記コンバータ回路は前記第１の電流対電圧特性を所定の態様で変化させて、前記端子電圧ＶＴ及び端子電流ＩＴに基づく、前記第１の電流対電圧特性とは大幅に異なる前記装置のための第２の電流対電圧特性を形成し、
前記第２の電流対電圧特性が、前記少なくとも１つの負荷が前記電源から電力を取り出すために少なくとも１つの他の負荷と直列に接続された場合に、前記少なくとも１つの負荷の予測可能な挙動を助成する、
装置。
【請求項８８】
前記負荷の前記第１の電流対電圧特性が非線形であるか又は変化し、前記装置の第２の電流対電圧特性が前記端子電圧ＶＴの上下の或る電圧範囲にわたり実質的に線形である請求項８７に記載の装置。
【請求項８９】
前記コンバータ回路が、前記装置が少なくとも公称動作点ＶＴ＝Ｖnomにおいて約０.１(ＶＴ／ＩＴ)から１０.０(ＶＴ／ＩＴ)の間の実効抵抗を有するように構成される請求項８７に記載の装置。
【請求項９０】
前記コンバータ回路が、前記実効抵抗が少なくとも前記公称動作点において約１.０(ＶＴ／ＩＴ)から４.０(ＶＴ／ＩＴ)の間となるように構成される請求項８７に記載の装置。
【請求項９１】
前記コンバータ回路が可変電流源を有する請求項８９に記載の装置。
【請求項９２】
前記少なくとも１つの照明ユニットが、
第１スペクトルを持つ第１放射を発生する少なくとも１つの第１のＬＥＤと、
前記第１スペクトルとは異なる第２スペクトルを持つ第２放射を発生する少なくとも１つの第２のＬＥＤと、
を有する請求項９１に記載の装置。
【請求項９３】
少なくとも１つの負荷の第１の電流対電圧特性を所定の態様で変化させて、前記少なくとも１つの負荷が電源から電力を取り出すために少なくとも１つの他の負荷と直列に接続された場合に、前記少なくとも１つの負荷の予測可能な挙動を助成するステップを有し、
前記電源から流される第１電流が前記少なくとも１つの負荷により流される第２電流とは独立となる方法。
【請求項９４】
前記第１の電流対電圧特性を変化させるステップが、該第１の電流対電圧特性を実質的に線形な電流対電圧特性に変換するステップを有する請求項９３に記載の方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、抵抗性負荷を模擬する方法及び装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
発光ダイオード（ＬＥＤ）は、低電力装置及び機器用途において指示目的のために伝統的に採用されている半導体型光源であり、製造に使用される材料のタイプに基づいて種々の色（例えば、赤、緑、黄、青、白）で利用可能である。このＬＥＤの色の多様性は、近年、新たな空間照明及び直接視覚用途のための十分な光出力を持つ新規なＬＥＤ型光源を作製するために利用されている。例えば米国特許第６，０１６，０３８号（参照により本明細書に組み込まれる）で議論されているように、複数の異なる色のＬＥＤを１以上の内部マイクロプロセッサを有する照明器具内で組み合わせることができ、その場合において、各々の異なる色のＬＥＤの輝度は独立に制御されると共に、複数の異なる色相を生成するために変化される。このような装置の一例においては、赤、緑及び青のＬＥＤが、単一の照明器具から文字通り数百の異なる色相を生成するために組み合わせで使用される。更に、上記赤、緑及び青のＬＥＤの相対輝度はコンピュータ制御することができ、これにより、如何なる色及び如何なる色のシーケンスも変化する輝度及び彩度で発生することができ、広範囲の人目を引く照明効果を可能にするようなプログラマブル多チャンネル光源を提供する。このようなＬＥＤ型光源は、近年、可変色照明効果が望まれる種々の照明用途及び種々の照明器具タイプに採用されている。
【０００３】
これらの照明システム及び斯かるシステムが発生する効果は、ネットワークを介して制御し及び協調させることができ、その場合において、情報のパケットを含むデータストリームが照明装置に伝達される。斯かる照明装置の各々は当該システムを介して通過される情報の全てのパケットを登録することができるが、当該特定の装置をアドレス指定するパケットのみに応答する。適切にアドレス指定された情報パケットが到来すると、当該照明装置は、そのコマンドを読み出し、実行することができる。このような構成は、照明装置の各々がアドレスを有し、これらアドレスが当該ネットワーク上の他の照明装置に対して固有であるべきことを必要とする。このようなアドレスは、通常、設置の間において各照明装置上でスイッチを設定することにより行われる。スイッチを設定することは、時間が掛かり、誤りを生じ易い傾向がある。
【０００４】
劇場、カジノ、テーマパーク、商店及びショッピングモール等の娯楽、販売及び建築的現場に対する照明システムは、照明を操作するために種々の入念な照明器具及び斯かる照明器具のための制御システムを必要とする。従来のネットワーク化照明装置は、これら装置のアドレスをダイヤル、ディップスイッチ又はボタン等の一連の物理的スイッチを介して設定している。これらの装置は特定のアドレスに個別に設定されねばならず、この処理は面倒である。事実、照明デザイナの最も面倒な作業の１つであるシステム構成（システムコンフィギュレーション）は、全ての照明装置が設置された後に生じる。この作業は、典型的には少なくとも２人を必要とし、各照明装置又は照明器具まで行き、該照明装置のためのネットワークアドレスをスイッチ又はダイヤルを使用して決定及び設定し、次いで該設定及び対応するエレメントを照明ボード又はコンピュータ上で決定する作業を含む。斯かる照明ネットワークの構成が、場所及び複雑さに依存して多くの時間を要し得ることは驚くことでもない。例えば、新しいアミューズメントパークの乗物道は数百のネットワーク化された照明器具を使用する可能性があり、これらは互いに又は如何なる単一の点に対しても視線上にない。各々は、識別されねばならず、照明制御ボード上の自身の設定にリンクされねばならない。この処理の間における混同及び混乱は普通である。十分な計画及び協調により、このアドレス選択及び設定は事前に実行することができるが、それでも依然として相当の時間及び努力を必要とする。
【０００５】
これらの欠点に対処して、米国特許第６，７７７，８９１号（参照により本明細書に組み込まれるものとし、以下、８９１特許と呼ぶ）は複数のＬＥＤ型照明ユニットをコンピュータ制御可能な"ライトストリング"として構成することを考察しており、その場合において各照明ユニットは当該ライトストリングの個別に制御可能な"ノード"を構成する。このようなライトストリングに適した用途は、装飾的及び娯楽指向の照明アプリケーション（例えば、クリスマスツリー灯、表示ライト、テーマパーク照明、ビデオ及び他のゲームアーケード照明等）を含む。コンピュータ制御により、１以上の斯様なライトストリングは種々の複雑な時間的に及び色が変化する照明効果を提供する。多くの実施化例において、照明データは、種々の異なるデータ伝送及び処理方式に従って所与のライトストリングの１以上のノードに直列態様で伝達される一方、電力は斯かるストリングの各照明ユニットに並列に供給される（例えば、整流された高電圧源から、幾つかの事例では相当のリップル電圧を伴って）。他の実施化例では、ライトストリングの個々の照明ユニットは種々の異なる導管（コンジット）構造を介して一緒に結合され、当該ライトストリングを構成する複数の照明ユニットの容易な結合及び配置を可能にする。また、ライトストリング構造内に配置することが可能な小さなＬＥＤ型照明ユニットも、しばしば、ＬＥＤ光源のためのデータ処理回路及び制御回路を含む集積回路として製造され、該ライトストリングの所与のノードは、複数のノードを接続するためのコンジットに結合するのに便利なようにＬＥＤと共にパッケージ化された１以上の集積回路を含むことができる。
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００６】
このように、８９１特許に開示された方法は、ＬＥＤノードにおける部品の数を最少化するようなＬＥＤ型ライトストリングのための柔軟性のある低電圧多色制御法を提供する。この方法の商業的成功に鑑み、照明産業は複雑な用途のための一層多いノードを持つ一層長いストリングを望むものである。
【０００７】
本出願の発明者は、動作電力を受けるために複数の照明ユニット又は光源及び他のタイプの負荷を並列というより直列に接続することを考えることが時には有効であることを認識及び理解した。複数の負荷の直列相互接続は、負荷に動作電力を供給するための高電圧の使用を可能にし得ると共に、電源（例えば、１２０ＶＡＣ又は２４０ＶＡＣ等の壁電源又はライン電圧）と負荷との間にトランスを必要とすることなしに複数の負荷の動作をも可能にし得る（即ち、複数の直列接続された負荷をライン電圧から"直接的に"動作させることができる）。
【課題を解決するための手段】
【０００８】
従って、本発明の種々の態様は、概して、電源から動作電力を取り出すための複数の負荷の直列接続を容易化する方法及び装置を目指すものである。本明細書で開示される本発明の実施例の幾つかは、負荷に関連した変化された電流対電圧（Ｉ−Ｖ）特性が結果として得られる構成、修正及び改善に関するものである。例えば、電流対電圧特性を所定の態様で変化させて、負荷が動作電力を取り出すために直列に接続された場合、及び並列又は直列−並列接続の場合に斯かる負荷の予測可能な及び／又は所望の挙動を促進させることができる。本発明の幾つかの例示的実施例では、負荷はＬＥＤ型光源（１以上のＬＥＤを含む）又はＬＥＤ型照明ユニットを含み、斯かるＬＥＤ型光源又は照明ユニットに関連する電流対電圧特性は所定の態様で変化されて、これらＬＥＤ型光源／照明ユニットが電源から動作電力を取り出すために種々の直列、並列又は直列−並列構成で接続された場合に斯かるＬＥＤ型光源／照明ユニットの予測可能な及び／又は所望の挙動を促進させる。
【０００９】
本出願の発明者は、特に、電源から電力を取り出す複数の負荷の種々の直列、並列及び直列−並列接続は一般的に抵抗性負荷を採用することにより容易化されることを認識及び理解した。従って、本発明の幾つかの実施例では、本明細書で開示された方法及び装置により変化された電流対電圧特性は、負荷が、該負荷が電力を取り出す電源に対して、少なくとも幾らかの動作範囲にわたっては、実質的に線形な又は"抵抗性の"素子（即ち、抵抗と同様に振る舞う）として見えるようにさせる。
【００１０】
特に、本発明の幾つかの実施例では、ＬＥＤ型光源又はＬＥＤ型照明ユニット等の非線形な及び／又は変化する電流対電圧特性を持つ負荷は、電源から電力を取り出す場合に、少なくとも幾らかの動作範囲にわたって、実質的に線形な又は抵抗性の素子を模擬するように修正される。これは、結果として、修正されたＬＥＤ型光源又は照明ユニットの直列電力接続を容易にし、修正された各光源／照明ユニットの両端間の電圧は相対的に一層予想可能的となる。言い換えると、当該直列接続が電力を取り出している電源の端子電圧は、該修正された光源／照明ユニットの間で一層予測可能な（例えば等しい）態様で分担される。抵抗性負荷を模擬することにより、斯かる修正された負荷は、端子電流及び電圧に対して予測可能な結果で、並列に又は種々の直列−並列の組み合わせで接続することができる。
【００１１】
例えば、一実施例は装置であって、非線形な又は変化する電流対電圧特性を持つ少なくとも１つの負荷と、該少なくとも１つの負荷に結合されると共に当該装置が少なくとも幾らかの動作範囲にわたり実質的に線形な電流対電圧特性を持つように構成されるコンバータ回路とを有する装置に関するものである。一態様において、当該装置が電源から電力を取り出す場合に該装置により導通される第１電流は負荷により導通される第２電流とは独立となる。
【００１２】
他の実施例は動作電圧ＶＬと動作電流ＩＬとを持つ少なくとも１つの照明ユニットに関するもので、該動作電圧ＶＬ及び動作電流ＩＬに基づく第１の電流対電圧特性は著しく非線形であるか又は変化し得る。該装置は、更に、上記少なくとも１つの照明ユニットに結合されて上記動作電圧ＶＬを供給するコンバータ回路を有し、該コンバータ回路は当該装置が電源から電力を取り出す場合に該装置が端子電流ＩＴを流すと共に端子電圧ＶＴを有するように構成される。種々の実施例において、上記少なくとも１つの照明ユニットの動作電圧ＶＬは当該装置の端子電圧ＶＴ未満であり、該装置の端子電流ＩＴは上記少なくとも１つの照明ユニット動作電流ＩＬ又は動作電圧ＶＬとは独立であり、上記端子電圧ＶＴ及び端子電流ＩＴに基づく該装置の第２の電流対電圧特性は、公称動作点ＶＴ＝Vnomの近傍の端子電圧の範囲にわたり実質的に線形である。
【００１３】
他の実施例は、少なくとも１つの負荷の非線形な又は変化する電流対電圧特性を実質的に線形な電流対電圧特性に変換するステップを有する方法であって、該実質的に線形な電流対電圧特性が上記負荷により流される電流とは独立な方法に関するものである。
【００１４】
他の実施例は、電源から電力を取り出すために直列に結合された複数の照明ノードを有する照明システムに関するものである。上記複数の照明ノードにおける各照明ノードは、著しく非線形な又は変化する電流対電圧特性を持つ少なくとも１つの照明ユニットと、該少なくとも１つの照明ユニットに結合されると共に当該照明ノードが少なくとも幾らかの動作範囲にわたり実質的に線形な電流対電圧特性を持つように構成されたコンバータ回路とを有する。
【００１５】
他の実施例は、電源から電力を取り出すために複数の照明ノードを直列に結合するステップであって、各照明ノードが少なくとも１つの照明ユニットを含むようなステップと、各照明ノードにおける少なくとも１つの照明ユニットの非線形な又は変化する電流対電圧特性を実質的に線形な電流対電圧特性に変換するステップとを有する照明方法に関するものである。
【００１６】
他の実施例は、電源から電力を取り出すために直列に結合された複数の照明ノードを有する照明システムに関するものである。上記複数の照明ノードにおける各照明ノードはノード電圧を持つと共に、著しく非線形な又は変化する電流対電圧特性を持つ少なくとも１つの照明ユニットと、この少なくとも１つの照明ユニットに結合されて該少なくとも１つの照明ユニットのための動作電圧を供給するコンバータ回路とを有する。各コンバータ回路は、上記複数の照明ノードが上記電源から電力を取り出す場合に、該複数の照明ノードの各ノード電圧が少なくとも幾らかの動作範囲にわたり実質的に同様となるように構成される。
【００１７】
他の実施例は、電源から電力を取り出すために複数の照明ノードを直列に結合するステップであって、各照明ノードが少なくとも１つの照明ユニットを含むようなステップと、各照明ノードにおける少なくとも１つの照明ユニットの非線形な又は変化する電流対電圧特性を、上記複数の照明ノードが上記電源から電力を取り出す場合に、該複数の照明ノードの各ノード電圧が少なくとも幾らかの動作範囲にわたり実質的に同様となるように変換するステップとを有する照明方法に関するものである。
【００１８】
他の実施例は、第１の電流対電圧特性を持つ少なくとも１つの負荷と、該少なくとも１つの負荷に結合されて上記第１の電流対電圧特性を所定の態様で変化させ、電源から電力を取り出すために上記少なくとも１つの負荷が少なくとも１つの他の負荷と直列に接続された場合に該少なくとも１つの負荷の予測可能な挙動を促進させるコンバータ回路とを有するような装置に関するものである。一態様において、当該装置が電源から電力を取り出す際に該装置により流される第１電流は、上記負荷により流される第２電流とは独立となる。
【００１９】
他の実施例は、動作電圧ＶＬと、動作電流ＩＬと、これら動作電圧ＶＬ及び動作電流ＩＬに基づく第１の電流対電圧特性とを持つ少なくとも１つの光源を有する装置に関するものである。該装置は、更に、上記少なくとも１つの光源に結合されて上記動作電圧ＶＬを供給するコンバータ回路を有し、該コンバータ回路は当該装置が電源から電力を取り出す場合に該装置が端子電流ＩＴを流すと共に端子電圧ＶＴを有するように構成される。種々の態様において、上記少なくとも１つの光源の動作電圧ＶＬは当該装置の端子電圧ＶＴより低く、該装置の端子電流ＩＴは上記少なくとも１つの照明ユニットの動作電流ＩＬ又は動作電圧ＶＬとは独立しており、上記コンバータ回路は前記第１の電流対電圧特性を上記端子電圧ＶＴ及び端子電流ＩＴに基づいて所定の態様で変化させて、該第１の電流対電圧特性とは著しく異なる当該装置の第２の電流対電圧特性を形成し、該第２の電流対電圧特性は上記少なくとも１つの負荷が電源から電力を取り出すために少なくとも１つの他の負荷と直列に接続された場合に該少なくとも１つの負荷の予測可能な挙動を助成する。
【００２０】
他の実施例は、少なくとも１つの負荷の第１の電流対電圧特性を所定の態様で変化させて、該少なくとも１つの負荷が電源から電力を取り出すために少なくとも１つの他の負荷と直列に接続された場合に該少なくとも１つの負荷の予測可能な挙動を助成するステップを有するような方法に関するもので、上記電源から流される第１電流は上記少なくとも１つの負荷により流される第２電流とは独立している。
【００２１】
他の実施例は装置であって、非線形な電流対電圧特性を有すると共に複数の動作状態を有する少なくとも１つの負荷と、該少なくとも１つの負荷に結合されると共に当該装置が電源から電力を取り出す場合に該装置により流される電流が上記負荷の複数の動作状態とは独立となるように構成されたコンバータ回路とを有する装置に関するものである。
【００２２】
本開示の目的で使用される場合、"ＬＥＤ"なる用語は、電気信号に応答して放射を発生することが可能な如何なるエレクトロルミネッセントダイオード又は他の形式のキャリア注入／接合型システムをも含むものと理解されるべきである。このように、ＬＥＤなる用語は、これらに限定されるものではないが、電流に応答して光を放出する種々の半導体型構造、発光ポリマ、有機発光ダイオード（ＯＬＥＤ）及びエレクトロルミネッセントストリップ等を含む。特に、ＬＥＤなる用語は、赤外スペクトル、紫外スペクトル及び可視スペクトルの種々の部分（一般的に、約４００ナノメートルから約７００ナノメートルの放射波長を含む）の1以上で放射を発生するように構成することができる全てのタイプの発光ダイオード（半導体及び有機発光ダイオードを含む）を指す。ＬＥＤの幾つかの例は、これらに限定されるものではないが、種々のタイプの赤外ＬＥＤ、紫外ＬＥＤ、赤色ＬＥＤ、青色ＬＥＤ、緑色ＬＥＤ、黄色ＬＥＤ、琥珀色ＬＥＤ、オレンジ色ＬＥＤ及び白色ＬＥＤを含む（以下で更に説明する）。ＬＥＤは、所与のスペクトル（例えば、狭い帯域幅、広い帯域幅）に対して種々の帯域幅（例えば、半値全幅又はＦＷＨＭ）を、且つ、所与の一般的色分類内で種々の支配的波長を持つ放射を発生するように構成及び／又は制御することができると理解されたい。
【００２３】
例えば、実質的に白色を発生するように構成されたＬＥＤ（例えば、白色ＬＥＤ）の一構成例は、組み合わせで混合して実質的に白色光を形成するような異なるスペクトルのエレクトロルミネッセンスを各々放出する複数のダイを含むことができる。他の構成例では、白色ＬＥＤは、第１スペクトルを持つエレクトロルミネッセンスを別の第２スペクトルに変換する蛍光材料に関連し得る。この構成の一例において、相対的に短い波長及び狭い帯域幅のスペクトルを持つエレクトロルミネッセンスが該蛍光材料を"ポンピング"し、該蛍光材料は幾分広いスペクトルを持つ一層長い波長の放射を放出する。
【００２４】
また、ＬＥＤなる用語は、ＬＥＤの物理的及び／又は電気的パッケージのタイプを限定するものではないと理解されたい。例えば、前述したように、ＬＥＤは異なるスペクトルの放射を各々放出するように構成された複数のダイ（例えば、個々に制御可能であるか又は可能でない）を有する単一の発光デバイスを指すことができる。また、ＬＥＤは当該ＬＥＤ（例えば、幾つかのタイプの白色ＬＥＤ）の一体部分と考えられる蛍光体に関連され得る。一般的に、ＬＥＤなる用語は、パッケージ化されたＬＥＤ、非パッケージ化ＬＥＤ、表面実装型ＬＥＤ、チップオンボード型ＬＥＤ、Ｔパッケージ実装型ＬＥＤ、放射パッケージ型ＬＥＤ、電力パッケージ型ＬＥＤ、何らかのタイプのケース及び／又は光学素子（例えば、拡散レンズ）を含むＬＥＤ等を指すことができる。
【００２５】
"光源"なる用語は、これらに限定されるものではないが、ＬＥＤ型光源（上で定義したような１以上のＬＥＤを含む）、白熱光源（例えば、フィラメント電球、ハロゲン電球等）、蛍光光源、燐光光源、高輝度放電光源（例えば、ナトリウム蒸気、水銀蒸気及びメタルハライド電球等）、レーザ、他のタイプのエレクトロルミネッセント光源、火ルミネッセント光源（例えば、炎）、キャンドルルミネッセント光源（例えば、ガスマントル、炭素アーク放射光源）、フォトルミネッセント光源（例えば、気体放電光源）、電子飽和（electronic satiation）を用いる陰極ルミネッセント光源、直流（galvano）ルミネッセント光源、結晶（crystallo）ルミネッセント光源、運動（kine）ルミネッセント光源、熱ルミネッセント光源、摩擦ルミネッセント光源、音ルミネッセント光源、電波ルミネッセント光源及びルミネッセントポリマを含む種々の放射源の何れかの１以上を指すと理解されたい。
【００２６】
或る光源は、可視スペクトル内、可視スペクトル外又は両者の組み合わせで電磁放射を発生するように構成することができる。従って、"光"及び"放射"なる用語は、ここでは入れ換え可能に使用される。更に、光源は、一体部品として、１以上のフィルタ（例えば、カラーフィルタ）、レンズ又は他の光学部品を含むことができる。また、光源は、これらに限定されるものではないが、指示、表示及び／又は照明を含む種々の用途のために構成することができる。"照明用光源"は、室内又は室外空間を効果的に照明するために十分な輝度を有する放射を発生するように特別に構成された光源である。このような前後状況において、"十分な輝度"とは、周囲照明（即ち、間接的に知覚され、且つ、例えば全体として若しくは部分的に知覚される前に種々の介在する表面の１以上から反射され得る光）を提供するために空間又は環境内で発生される可視スペクトル内での十分な放射パワー（放射パワー及び"光束"に関しては、光源から全方向への全光出力を表すために、しばしば、"ルーメン"なる単位が使用される）を指す。
【００２７】
"スペクトル"なる用語は、１以上の光源により生成された放射の何れかの１以上の周波数（又は波長）を指すものと理解されたい。従って、"スペクトル"なる用語は、可視範囲における周波数（又は波長）のみならず、赤外、紫外及び全体の電磁スペクトルの他の領域における周波数（又は波長）をも指す。また、或るスペクトルは、相対的に狭い帯域幅（例えば、実質的に僅かな周波数又は波長成分しか有さないＦＷＨＭ）又は相対的に広い帯域幅（種々の相対強度を持つ幾つかの周波数又は波長成分）を有することができる。或るスペクトルは２以上の他のスペクトルの混合（例えば、複数の光源から各々放出された放射の混合）の結果であり得ると理解されたい。
【００２８】
本開示の目的のため、"カラー（色）"なる用語は、"スペクトル"なる用語と互換可能に使用されている。しかしながら、"カラー"なる用語は、一般的に、観察者により知覚可能であるような放射の特性を主に指すように使用される（もっとも、この用い方は、この用語の範囲を限定する意図でない）。従って、"異なるカラー"なる用語は、異なる波長成分及び／又は帯域幅を持つ複数のスペクトルを黙示的に示す。また、"カラー"なる用語は、白色及び非白色光の両方との関連で使用することもできると理解されたい。
【００２９】
"色温度"なる用語は、通常、ここでは白色光との関連で使用されている。もっとも、このような使用は該用語の範囲を限定しようというものではない。色温度は、本質的に、白色光の特定の色含有量又は色合い（shade）を示す（例えば、赤みがかった、青みがかった等）。或る放射サンプルの色温度は、通常、実質的に当該放射サンプルと同一のスペクトルを放射する黒体放射体のケルビン度（Ｋ）での温度により特徴付けられる。黒体放射体の色温度は、通常、約７００度Ｋ（典型的には、人の目にとり最初に見えると考えられている）から１０,０００度Ｋを超えるまでの範囲内に入る。白色光は、通常、１５００〜２０００度Ｋより上の色温度で知覚される。
【００３０】
より低い色温度は、通常、一層顕著な赤成分又は"暖かい感じ"を持つ白色光を示す一方、より高い色温度は、通常、一層顕著な青成分又は"冷たい感じ"を持つ白色光を示す。例示として、火は約１,８００度Ｋの色温度を有し、通常の白熱電球は約２８４８度Ｋの色温度を有し、早朝の日光は約３,０００度Ｋの色温度を有し、曇った昼の空は約１０,０００度Ｋの色温度を有する。約３,０００度Ｋの色温度を持つ白色光の下で見られるカラー画像は相対的に赤みがかった色調を持つ一方、約１０,０００度Ｋの色温度を持つ白色光の下で見られる同じカラー画像は相対的に青みがかった色調を持つ。
【００３１】
"照明器具"なる用語は、ここでは、特定のフォームファクタ、アセンブリ又はパッケージ内での１以上の照明ユニットの実施化又は配置を示すために使用されている。"照明ユニット"なる用語は、ここでは、同一又は異なるタイプの１以上の光源を含む装置を示すために使用されている。或る照明ユニットは、種々の光源の取り付け装置、エンクロージャ／ハウジング装置及び形状、及び／又は電気的及び機械的接続構造の何れか１つを有し得る。更に、或る照明ユニットは、オプションとして、光源の動作に関連する種々の他の部品（例えば、制御回路）に関連し得る（例えば、含む、結合される、及び／又は一緒にパッケージ化される）。"ＬＥＤ型照明ユニット"とは、前述した１以上のＬＥＤ型光源を単独で又は他の非ＬＥＤ型光源との組み合わせで含むような照明ユニットを指す。"多チャンネル"照明ユニットとは、各々が異なる放射のスペクトルを発生するように構成された少なくとも２つの光源を含むようなＬＥＤ型又は非ＬＥＤ型の照明ユニットを指し、各々の異なる光源スペクトルを、当該多チャンネル照明ユニットの"チャンネル"と呼ぶことができる。
【００３２】
"コントローラ"なる用語は、ここでは、１以上の光源の動作に関係する種々の装置を広く記述するために使用されている。コントローラは、ここで述べる種々の機能を実行するために種々の態様で（例えば、専用のハードウェアによる等）実施化することができる。"プロセッサ"はコントローラの一例であり、ここで述べる種々の機能を果たすためにソフトウェア（例えば、マイクロコード）を用いてプログラムすることが可能な１以上のマイクロプロセッサを使用する。コントローラは、プロセッサを使用して又は使用しないで実施化することができ、幾つかの機能を実行する専用のハードウェアと他の機能を実行するためのプロセッサ（例えば、１以上のプログラムされたマイクロプロセッサ及び関連する回路）との組み合わせとして実施化することもできる。本開示の種々の実施例で使用することが可能なコントローラ部品の例は、これらに限定されるものではないが、通常のマイクロプロセッサ、特定用途向け集積回路（ＡＳＩＣ）及びフィールドプログラマブルゲートアレイ（ＦＰＧＡ）を含む。
【００３３】
種々の実施例において、プロセッサ又はコントローラは１以上の記憶媒体（ここでは、汎用的に"メモリ"と称し、例えばＲＡＭ、ＰＲＯＭ、ＥＰＲＯＭ及びEEPROM等の揮発性及び不揮発性コンピュータメモリ、フロッピーディスク、コンパクトディスク、光ディスク並びに磁気テープ等である）と関連させることができる。幾つかの実施例において、上記記憶媒体は、１以上のプロセッサ及び／又はコントローラ上で実行された場合に、ここで述べる機能の少なくとも幾つかを実行する１以上のプログラムによりコード化することができる。種々の記憶媒体は、プロセッサ又はコントローラ内に固定することができるか、又は該記憶媒体上に記憶された１以上のプログラムを、ここで述べる本開示の種々の態様を実施化すべくプロセッサ又はコントローラにロードすることができるように移送可能とすることもできる。"プログラム"又は"コンピュータプログラム"なる用語は、ここでは、汎用的意味で１以上のプロセッサ又はコントローラをプログラムするために使用することが可能な如何なるタイプのコンピュータコード（例えば、ソフトウェア又はマイクロコード）をも示す。
【００３４】
"アドレス指定可能"なる用語は、ここでは、自身を含む複数のデバイスに対する情報（例えば、データ）を受信すると共に当該デバイスに対する特定の情報に選択的に応答するように構成されたデバイス（例えば、光源一般、照明ユニット又は器具、１以上の光源又は照明ユニットに関連するコントローラ又はプロセッサ、他の非照明関連デバイス等）を示すために使用されている。"アドレス指定可能"なる用語は、しばしば、複数のデバイスが何らかの通信媒体又は複数の媒体を介して一緒に結合されるネットワーク化された環境（又は"ネットワーク"、後に更に説明する）との関連で使用される。
【００３５】
一ネットワーク構成例において、ネットワークに結合された１以上のデバイスは、該ネットワークに結合された他の１以上の他のデバイス（例えば、マスタ／スレーブ関係で）に対するコントローラとして働くことができる。他の構成例では、ネットワーク化された環境は、当該ネットワークに結合された装置の１以上を制御するように構成された１以上の専用のコントローラを含むことができる。一般的に、当該ネットワークに結合された複数の装置は、各々、通信媒体又は複数の媒体上に存在するデータにアクセスすることができるが、或る装置は、例えば該装置に割り当てられた１以上の特定の識別子（例えば、"アドレス"）に基づいて該ネットワークとデータを選択的に交換する（即ち、該ネットワークからデータを受信し、及び／又は該ネットワークへデータを送信する）ように構成される点で"アドレス指定可能"であり得る。
【００３６】
ここで使用される"ネットワーク"なる用語は、当該ネットワークに結合された何れか２以上の装置間での及び／又は複数の装置間での情報の移送（例えば、装置制御、データ記憶、データ交換等のための）を容易化する２以上の装置（コントローラ及びプロセッサを含む）の如何なる相互接続をも指す。容易に理解されるように、複数の装置を相互接続するのに適したネットワークの種々の構成は、種々のネットワークトポロジの何れかを含み得ると共に、種々の通信プロトコルの何れかを使用することができる。更に、本開示による種々のネットワークにおいて、２つの装置間の何れか１つの接続は、該２つの系の間の専用の接続を表すことができるか、又は代わりに非専用的接続を表すことができる。２つの装置のための情報を伝達することに加えて、斯様な非専用的接続は、必ずしも斯かる２つの装置の何れのためでもない情報を伝達することができる（例えば、オープンネットワーク接続）。更に、ここで述べる装置の種々のネットワークは、当該ネットワークを介しての情報移送を容易にするために１以上の無線、有線／ケーブル及び／又は光ファイバリンクを使用することができることが容易に理解される。
【００３７】
ここで使用される"ユーザインターフェース"なる用語は、人のユーザ又は操作者と１以上の装置との間の斯かるユーザ及び装置間の通信を可能にするインターフェースを指す。本開示の種々の構成で使用することができるユーザインターフェースの例は、これらに限定されるものではないが、スイッチ、ポテンショメータ、ボタン、ダイヤル、スライダ、マウス、キーボード、キーパッド、種々のタイプのゲームコントローラ（例えば、ジョイスティック）、トラックボール、表示スクリーン、種々のタイプのグラフィックユーザインターフェース（ＧＵＩ）、タッチスクリーン、マイクロフォン及び何らかの形態の人が発生する刺激を受け、これに応答して信号を発生することができる他のタイプのセンサを含む。
【００３８】
以下の特許及び特許出願が、参照により本明細書に組み込まれる：
・"多色ＬＥＤ照明方法及び装置"なる名称の２０００年１月１８日に発行された米国特許第6,016,038号；
・"照明部品"なる名称の２００１年４月３日に発行された米国特許第6,211,626号；
・"ネットワーク化された照明システムにおける装置を制御する方法及び装置"なる名称の２００３年８月１９日に発行された米国特許第6,608,453号；
・"ネットワーク化された照明システムにおける装置を制御する方法及び装置"なる名称の２００４年８月１７日に発行された米国特許第6,777,891号；
・"照明を制御する方法及び装置"なる名称の２００５年１１月２２日に発行された米国特許第6,967,448号；
・"照明源を制御するシステム及び方法"なる名称の２００５年１２月１３日に発行された米国特許第6,975,097号；
・"照明装置に電力を供給する方法及び装置"なる名称の２００６年５月２日に発行された米国特許第7,038,399号；
・"照明条件を発生及び変調するシステム及び方法"なる名称の２００６年３月２１日に発行された米国特許第7,014,336号；
・"照明装置をプログラムするシステム及び方法"なる名称の２００７年１月９日に発行された米国特許第7,161,556号；
・"発光ダイオード型製品"なる名称の２００７年３月６日に発行された米国特許第7,186,003号；
・"制御された照明方法及び装置"なる名称の２００７年４月１０日に発行された米国特許第7,202,613号；
・"ＬＥＤ型照明ネットワークの電力制御方法及び装置"なる名称の２００７年１月１９日に発行された米国特許第7,233,115号；
・"ライトシステムマネージャ"なる名称の２００４年１１月２２日に出願された米国特許出願第10/995,038号；
・"変化する負荷に対する電力制御方法及び装置"なる名称の２００５年９月１２日に出願された米国特許出願第11/225,377号；
・"ネットワークプロトコルに基づいて照明装置の電力サイクル制御を実施する方法及び装置"なる名称の２００６年６月６日に出願された米国特許出願第11/422,589号；
・"電力制御方法及び装置"なる名称の２００６年５月８日に出願された米国特許出願第11/429,715号；及び
・"複数の光源スペクトルを持つ照明装置に対する電力割り付け方法及び同方法を使用する装置"なる名称の２００６年１月３日に出願された米国特許出願第11/325,080号。
【００３９】
上述した技術思想及び以下に詳細に説明する更なる技術思想の全ての組み合わせは（斯かる技術思想が相互に矛盾しない限り）、ここに開示される発明的主題の一部であると見なされると理解されるべきである。特に、本開示の末尾に示す請求項の主題の全ての組み合わせは、ここに開示される発明的主題の一部であると見なされる。また、参照により組み込まれた如何なる開示内にも現れる、本明細書で明示的に使用される用語は、本明細書で開示される特定の概念と最も一貫性がある意味が付与されると理解されるべきである。
【図面の簡単な説明】
【００４０】
【図１】図１は、典型的な抵抗の電流対電圧特性のプロットを示す。
【図２】図２は、通常のＬＥＤの電流対電圧特性のプロットを示す。
【図３】図３は、通常のＬＥＤ型照明ユニットの電流対電圧特性のプロットを示す。
【図４】図４は、本発明の種々の実施例による複数の負荷の直列接続を助ける装置と一緒に使用するのに適したＬＥＤ型照明ユニットを示す一般化されたブロック図である。
【図５】図５は、図４のＬＥＤ型照明ユニットのネットワーク化された照明システムを示す一般化されたブロック図である。
【図６】図６は、本発明の幾つかの実施例による、負荷の電流対電圧特性を変化させる例示的装置の一般化されたブロック図である。
【図７】図７は、直列に接続された複数の図６の装置を含むシステムを示す。
【図８】図８は、図６及び図７の装置に対して考えられる例示的電流対電圧特性のプロットを示す。
【図９】図９は、本発明の一実施例による、図６の装置に適したコンバータ回路の回路図である。
【図１０】図１０は、図９の装置の電流対電圧特性のプロットを示す。
【図１１】図１１は、本発明の他の実施例による、図６の装置に適したコンバータ回路の回路図である。
【図１２】図１２は、図１１の装置の電流対電圧特性のプロットを示す。
【図１３】図１３は、本発明の他の実施例による、図６の装置に適したＦＥＴ型コンバータ回路の回路図である。
【図１４】図１４は、本発明の他の実施例による、図６の装置に適したＦＥＴ型コンバータ回路の回路図である。
【図１５】図１５は、本発明の一代替実施例による、電圧制限された負荷を含む負荷の電流対電圧特性を変化させる他の例示的装置の回路図である。
【図１６】図１６は、図１５の装置に基づく回路図であり、該装置は電圧制限された負荷を制御するための操作回路を更に含む。
【図１７】図１７は、図１６に示す操作回路の一例を示す回路図である。
【図１８】図１８は、本発明の代替実施例による、負荷の電流対電圧特性を変化させる装置の回路図である。
【図１９】図１９は、本発明の代替実施例による、負荷の電流対電圧特性を変化させる装置の回路図である。
【図２０】図２０は、本発明の代替実施例による、負荷の電流対電圧特性を変化させる装置の回路図である。
【図２１】図２１は、図２０の装置の電流対電圧特性のプロットを示す。
【図２２】図２２は、図６に示した装置のコンバータ回路の他の例を示す回路図で、或る公称動作点の周辺における当該装置の実効抵抗が本発明の他の実施例に従い所定の態様で変化される。
【図２３】図２３は、図６に示した装置のコンバータ回路の他の例を示す回路図で、或る公称動作点の周辺における当該装置の実効抵抗が本発明の他の実施例に従い所定の態様で変化される。
【図２４】図２４は、本発明の更に他の実施例による、複数の直列に又は直列−並列に接続された図６の装置を含む例示的照明システムを示す。
【図２５】図２５は、本発明の更に他の実施例による、複数の直列に又は直列−並列に接続された図６の装置を含む例示的照明システムを示す。
【図２６】図２６は、図２４及び２５に示したものと類似する照明システムを示し、本発明の特別な実施例に従い、ＡＣライン電圧から直接動作させるためにフィルタ及びブリッジ整流器を更に含んでいる。
【図２７】図２７は、図４のＬＥＤ型照明ユニットを含むと共に図２４、２５及び２６に示したノードを構成する装置を示す。
【発明を実施するための形態】
【００４１】
図面において、同様の符号は、異なる図を通して同様の構成部分を概ね示している。また、図面は、必ずしも寸法通りではなく、本発明の原理を示すに際して大体は代わりに強調がなされている。
【００４２】
以下、本発明の種々の態様及び実施例を、特にＬＥＤ型の光源に関係する特定の実施例を含み詳細に説明する。しかしながら、本発明は如何なる特定の実施化の態様に限定されるものではなく、ここで明示的に説明する種々の実施例は主に解説の目的のものであると理解されるべきである。例えば、ここで説明する種々の概念は、ＬＥＤ型光源及びＬＥＤを含まない他のタイプの光源を含む種々の環境、ＬＥＤ及び他のタイプの光源の両方を組み合わせで含む環境、及び非照明関係装置を単独で又は種々のタイプの光源との組み合わせで含む環境において適切に実施化することができる。
【００４３】
本発明は、広くは、抵抗性負荷を模擬する、及び電源から電力を取り出すための複数の負荷の直列、並列又は直列−並列接続を容易にする発明的方法及び装置に関するものである。本明細書で開示される幾つかの実施化例において、関心のあるものは、非線形な及び／又は変化する（変化しやすい：variable）電流対電圧特性を持つような負荷である。他の実施化例において、関心のある負荷は、これらに対する電力を変調することにより制御することができるような1以上の機能的態様又は構成要素を有し得る。このような機能的構成要素の例は、これらに限定されるものではないが、モータ又は他のアクチュエータ及び電動／可動部品（例えば、リレー、ソレノイド等）、温度制御部品（例えば、加熱／冷却エレメント）並びに少なくとも幾つかのタイプの光源を含むことができる。上記機能的構成要素を制御するために負荷に採用することができる電力変調制御技術の例は、これらに限定されるものではないが、パルス周波数変調、パルス幅変調及びパルス数変調（例えば、１ビットＤ／Ａ変換）を含む。
【００４４】
幾つかの実施例において、本発明の方法及び装置は、結果として負荷に関連する電流対電圧特性が変化されるような構成、修正及び改善に関するものである。電気分野で良く知られているように、電流対電圧（Ｉ−Ｖ）特性は、電子デバイスを経るＤＣ電流と該デバイスの端子間のＤＣ電圧との間の関係を示すグラフ上のプロットである。図１は抵抗の例示的なＩ−Ｖ特性のプロット３０２を示し、該図において印加される電圧値は水平軸（ｘ軸）に沿って示され、結果としての電流値は垂直軸（ｙ軸）に沿って示されている。Ｉ−Ｖ特性は、デバイスの基本パラメータを決定すると共に電気回路内での該デバイスの挙動をモデル化するために使用することができる。
【００４５】
恐らく、Ｉ−Ｖ特性の最も簡単な例は抵抗に関するプロットによりもたらされ、該特定は、オームの法則に従って、該抵抗の両端間に印加される電圧と該抵抗を介して流れる結果的電流との間の理論的に線形な関係となる。線形なＩ−Ｖ特性のプロットは、一般的に、Ｉ＝ｍＶ＋ｂなる関係により記述することができ、ここで、ｍは当該プロットの勾配であり、ｂは該プロットの垂直軸に沿う原点から交点までの距離である。図１に示されたプロット３０２におけるように、オームの法則により支配される抵抗の特別な場合、原点から交点までの距離ｂ＝０であり（当該プロットはグラフの原点を通過する）、抵抗値Ｒは勾配ｍの逆数により与えられる（即ち、吸収な勾配は低い抵抗を表し、小さな勾配は高い抵抗を表す）。
【００４６】
本発明の種々の態様において、負荷の電流対電圧特性は所定の態様で変化させることができ、これにより、斯かる抵抗が電源から動作電力を取り出すために直列に接続された場合に複数の負荷の予測可能な及び／又は所望の挙動を助成する。本明細書で開示される本発明の幾つかの例示的実施例では、負荷はＬＥＤ型光源（1以上のＬＥＤを含む）若しくはＬＥＤ型照明ユニットを含むか又は斯かる光源若しくは照明ユニットから本質的になり、斯かるＬＥＤ型光源又は照明ユニットに関連する電流対電圧特性は所定の態様で変化されて、これら光源又は照明ユニットが電源から動作電力を取り出すために直列、並列又は直列−並列に接続された場合に該ＬＥＤ型光源／照明ユニットの予測可能な及び／又は所望の挙動を助成する。
【００４７】
動作電力を得るための複数のＬＥＤ又はＬＥＤ型照明ユニットの接続を考える場合にしばしば生じる１つの問題は、これらＬＥＤ又はＬＥＤ型照明ユニットの電流対電圧特性が一般的に著しく非線形である又は変化する（即ち、これらが抵抗のものとは似ていない）ということである。例えば、通常のＬＥＤのＩ−Ｖ特性は、大凡、指数関数的である（即ち、ＬＥＤにより流される電流は、大凡、印加される電圧の指数関数である）。典型的には約１.６ボルトから３.５ボルトまでの範囲内である（ＬＥＤの色に依存する）小さな順方向バイアス電圧を超えると、印加される電圧の小さな変化は当該ＬＥＤを経る電流の大幅な変化を生じる。ＬＥＤ電圧はＬＥＤ電流に対して対数的に関係するから、電圧はＬＥＤの動作範囲にわたって実質的に一定に留まると考えることができる。このように、ＬＥＤは一般的に"一定電圧"のデバイスと見なされる。図２は、通常のＬＥＤの例示的な電流対電圧特性のプロット３０４を示し、該図には順方向バイアス電圧ＶLEDより僅かに上の公称動作点が示されている。図２は、小さな電圧範囲内において、ＬＥＤは、広範囲の電流を、公称動作点において極めて高い又は急峻な勾配を持つ略指数関数的な関係に従って導通することを示している。
【００４８】
その一定電圧的性質により、ＬＥＤにより吸収される電力は、実質的に、導通される電流に比例する。ＬＥＤを経る平均電流（及びＬＥＤの消費電力）が増加するにつれて、該ＬＥＤにより発生される輝度は、該ＬＥＤの最大電流取扱能力点まで増加する。複数のＬＥＤの直列接続は、図２に示す電流対電圧特性の形状を変化させることはない。従って、電圧源から1以上のＬＥＤを動作させることは、一般的に、Ｉ−Ｖ特性を"平坦化させる"1以上の電流制限デバイス無しでは非現実的である。というのは、電圧の小さな変化が電流の大きな変化を伴うからである。
【００４９】
印加される電圧の変化（並びに製造的差、温度変化及び他の順方向電圧の変動の原因によるＬＥＤ間の物理的特性の変化）に対して、ＬＥＤの電流及び電力を相対的に予測可能なレベルに維持するために、しばしば、電流制限抵抗がＬＥＤと直列に配置され、電源に接続される。この構成は、効率の低下を犠牲にするものの（幾らかの電力が必然的に上記抵抗により消費され、熱として放散されるからである）、さもなければ図２に示すようなＩ−Ｖ特性の急峻な勾配を幾らか平坦にする効果を有する。十分な電圧が利用可能であるならば、複数のＬＥＤは単一の電流制限抵抗と直列に接続することができる。しかしながら、抵抗とＬＥＤ（又は複数のＬＥＤ）との直列接続を介して流れる電流は、斯かるＬＥＤの順方向電圧ＶLEDの関数である。言い換えると、抵抗／ＬＥＤの直列接続により電源から流される電流は、斯かるＬＥＤの動作パラメータ（電圧、電流）とは独立ではく、これらの動作パラメータは、斯かるＬＥＤの製造誤差、電源の変動性、及び上記直列抵抗に許される全電圧のパーセンテージに依存する。
【００５０】
通常動作において、多くの従来の電気／電子デバイスは共通のエネルギ源から変化する電流を取り出し、該共通のエネルギ源は典型的には上記デバイスの電力要求にとは無関係に実質的に一定且つ安定した電圧を供給する。これは、各々が特定の電流に関連付けられる複数の異なるＬＥＤ（又は複数の異なる組のＬＥＤ）の1以上を如何なる時も駆動するよう作動され得る従来のＬＥＤ型照明ユニットに確かに当てはまる（図４に関連して後述するように）。このように、当該電流対電圧特性は、デバイスが所与の電源電圧において変化する電流（例えば、複数の異なる電流）を流し得るという点で、"変化する"ものであると見なすことができる。
【００５１】
図３は、従来のＬＥＤ型照明ユニットに関する、３つのプロット３０６１、３０６２及び３０６３を含む例示的な変化する電流対電圧特性並びに例示的な公称動作点を示す。図３の例においては、所与の電圧において３つの異なる電流が可能であり、各プロットに対して、Ｉ−Ｖ特性を大幅に平坦化するために定電流源が使用される。該定電流源のお陰で、図３は、如何なる所与の動作モードに対しても（上記プロットの各々に対して）、広い範囲の印加電圧にわたり当該照明ユニットにより特別に小さな範囲の平均電流が流されることを示している。しかしながら、ここでも、如何なる所与の電圧においても複数の異なる電流が可能である。尚、図３に示された３つのプロットは主に解説の目的で示されたもので、複数の動作モードを持つ他のタイプの照明ユニット又は電子デバイスが、負の勾配、不連続点、ヒステリシス、時間変化的電力消費（全ての形態の変調を含む）等を有するものを含み、種々の軌跡を描く複数のプロットを有するようなＩ−Ｖ特性を有し得ると理解されたい。しかしながら、これらの可能性の全ては、それにも拘わらず、或る範囲の電圧に対して一群の最大電流により制限された、一連の有効な電圧／電流の組み合わせにより表すことができる。
【００５２】
図2及び３に示した顕著に非線形又は変化する電流対電圧特性は、一般的に、特に斯様な負荷の直列電力相互接続に対して助けとならない。というのは、このような非線形なＩ−Ｖ特性を持つ負荷の間での電圧分担が予測不可能であるからである。従って、本発明の種々の実施例においては、変化された電流対電圧特性が、負荷を、該負荷が電力を取り出す電源に対して少なくとも幾らかの動作範囲にわたって実質的に線形な又は"抵抗性の"エレメント（例えば、抵抗と同様に振る舞う）として見えるようにさせる。特に、ＬＥＤ型光源及び／又はＬＥＤ型照明ユニットを含む負荷は、これら負荷が電源から電力を取り出す場合に、少なくとも幾らかの動作範囲にわたり実質的に線形な又は抵抗性のエレメントとして機能するように修正することができる。すると、これは、該修正されたＬＥＤ型光源又は照明ユニットの直列電力接続を助け、その場合において、上記の修正された各ＬＥＤ型光源又は照明ユニットの両端間の電圧は相対的に一層予測可能的となる。即ち、当該直列接続が電力を取り出している電源の端子電圧は、上記の修正された光源／照明ユニットの間で一層予測可能な（例えば、等しい）態様で分担される。抵抗性負荷を模擬することにより、このような修正された負荷は、端子電流及び電圧に関して予測可能な結果を伴って、並列に又は種々の直列−並列構成でも接続することができる。
【００５３】
本開示の目的の場合、実質的に線形な又は"抵抗性の"エレメントとは、少なくとも指定された動作範囲（即ち、印加される電圧の範囲）にわたる電流対電圧特性が本質的に一定の勾配を持つエレメントである。言い換えると、該エレメントの"実効抵抗"Ｒeffは上記の指定された動作範囲にわたり実質的に一定のままであり、該実効抵抗は上記の指定された動作範囲にわたるＩ−Ｖ特性のプロットの勾配の逆数により与えられる。上記の指定された動作範囲内での該エレメントの"見かけの抵抗"Ｒappは、該エレメントに印加される特定の端子電圧ＶＴと該エレメントにより流される対応する端子電流ＩＴとの比、即ちＲapp＝ＶＴ／ＩＴにより与えられる。後述する種々の構成例によれば、非線形な又は変化するＩ−Ｖ特性を持つ負荷は、結果的な装置が何れかの公称動作点ＶＴ＝Ｖnomにおいて（又は或る動作範囲にわたり）約０.１（Ｒapp）〜１０.０（Ｒapp）の間の実効抵抗Ｒeffを持つように、修正することができる（例えば、付加的回路と組み合わせることができる）。更に他の構成例では、負荷は、結果的な装置が何れかの公称動作点において（又は或る動作範囲にわたり）約Ｒapp〜４（Ｒapp）の間の実効抵抗を持つように、修正することができる。幾つかの構成例では、所望の電流対電圧特性は、公称動作点の周辺の特定の動作範囲を大幅に超えて実質的に線形であるというものであり得るが、他の構成例では、電流対電圧特性が公称動作点の周辺で実質的に線形である電圧範囲は非常に大きいものである必要はない。
【００５４】
本発明の実施例による負荷に関連する変化された電流対電圧特性の説明を容易にするために、本発明により目論まれたように修正することが可能な通常のＬＥＤ型照明ユニットを有する負荷の特別な例、及び斯様な照明ユニットのシステム又はネットワークを図４及び５に関連して先ず説明する。次いで、該例示的なＬＥＤ型照明ユニット及び他のタイプの負荷電流対電圧特性を変化させる種々の方法及び装置を後続の図に関連して説明する。
【００５５】
図４は、ＬＥＤ型照明ユニット１００の一例を示す。図４に関連して以下に述べるものに類似したＬＥＤ型照明ユニットの種々の構成例は、例えば、米国特許第6,016,038号及び同第6,211,626号に見ることができ、両文献は参照により本明細書に組み込まれるものとする。
【００５６】
本発明の種々の実施例において、図４に示された照明ユニット１００は、単独で、又は他の同様の照明ユニットと共に照明ユニットのシステムにおいて使用することができる（例えば、図５に関連して後述するように）。単独で又は他の照明ユニットとの組み合わせで使用されて、照明ユニット１００は、これらに限定されるものではないが、直視型又は間接視型の内部又は外部空間（例えば、建築的）照明及びイルミネーション全般、物体又は空間の直接又は間接照明、劇場用又は他の娯楽用／特殊効果照明、装飾的照明、安全指向照明、車両照明、展示及び／又は商品の（又は、に関連する）照明（例えば、宣伝用及び／又は販売／消費者環境における）、組み合わせ照明又はイルミネーション及び通信システム等を含む種々の用途において、並びに種々の指示、表示及び情報的目的のために使用することができる。
【００５７】
更に、図４に関連して説明するものに類似した1以上の照明ユニットは、これらに限定されるものではないが、種々の形状及び電気的／機械的結合装置を持つ種々の形状の光モジュール若しくは電球（従来のソケット若しくは照明器具に使用するための交換若しくは"改良"モジュール若しくは電球を含む）、並びに種々の消費者用及び／又は家庭用製品（例えば、ナイトライト、おもちゃ、ゲーム若しくはゲーム部品、娯楽用部品若しくはシステム、器具、機器、台所補助具、清掃製品等）及び建築部品（例えば、壁、床、天井用の照明パネル、照明された飾り及び装飾部品等）を含む種々の製品で実施化することができる。
【００５８】
図４を参照すると、照明ユニット１００は1以上の光源１０４Ａ、１０４Ｂ、１０４Ｃ及び１０４Ｄ（集合的に１０４として示す）を含み、これら光源の1以上は、1以上のＬＥＤを含むＬＥＤ型光源とすることができる。上記光源の何れの2以上も、異なる色（例えば、赤、青）の放射を発生するように構成することができる。この点に関して言うと、前述したように、異なる色の光源の各々は、"多チャンネル"照明ユニットの異なるチャンネルを構成する異なる光源スペクトルを発生する。図４は４つの光源１０４Ａ、１０４Ｂ、１０４Ｃ及び１０４Ｄを示しているが、当該照明ユニットは、この点で限定されるものではないと理解されたい。というのは、実質的に白色光を含む種々の異なる色の放射を発生するように構成された異なる数の及び種々のタイプの光源（全てがＬＥＤ型の光源、ＬＥＤ型及び非ＬＥＤ型の光源の組み合わせ等）も、後述するように、照明ユニット１００に使用することができるからである。
【００５９】
更に図４を参照すると、照明ユニット１００は、1以上の制御信号を出力して上記光源を駆動し、これにより該光源から種々の輝度の光を発生させるように構成されたコントローラ１０５も含んでいる。例えば、一構成例において、コントローラ１０５は、各光源に対して少なくとも１つの制御信号を出力し、各光源により発生される光の輝度（例えば、ルーメンでの放射パワー）を独立に制御するように構成することができる。他の例として、該コントローラ１０５は、1以上の制御信号を出力して、2以上の光源のグループを同じに集合的に制御するよう構成することもできる。光源を制御するために該コントローラにより発生することが可能な制御信号の幾つかの例は、これらに限定されるものではないが、パルス変調信号、パルス幅変調信号（ＰＷＭ）、パルス振幅変調信号（ＰＡＭ）、パルスコード変調信号（ＰＣＭ）、アナログ制御信号（例えば、電流制御信号、電圧制御信号）、上記信号の組み合わせ及び／又は変調、又は他の制御信号を含む。特にＬＥＤ型光源に関連しての幾つかのバージョンでは、可変ＬＥＤ駆動電流が使用されたとしたら発生し得る潜在的なＬＥＤ出力の望ましくない又は予測不可能な変動を軽減するために、1以上の変調技術が、1以上のＬＥＤに供給される一定の電流レベルを用いた可変制御を提供する。他のバージョンでは、コントローラ１０５は他の専用の回路（図４には示されていない）を制御し、該専用の回路が上記光源を制御して、これら光源の各輝度を変化させる。
【００６０】
通常、１以上の光源により発生される放射の輝度（放射出力パワー）は、所与の期間にわたって該光源に供給される平均電力に比例する。従って、１以上の光源により発生される放射の輝度（強度）を変化させる１つの技術は、当該光源へ供給される電力（即ち、該光源の動作電力）を変調することを含む。ＬＥＤ型光源を含む幾つかのタイプの光源に関しては、これは、パルス幅変調（ＰＷＭ）技術を用いて効果的に達成することができる。
【００６１】
ＰＷＭ制御技術の１つの例示的構成においては、照明ユニットの各チャンネルに対して、該チャンネルを構成する或る光源の両端間に所定の一定電圧Ｖsourceが周期的に印加される。該電圧Ｖsourceの印加は、コントローラ１０５により制御される１以上のスイッチ（図４には示されていない）を介して達成することができる。電圧Ｖsourceが当該光源の両端間に印加されている間、所定の一定電流Ｉsource（例えば、図４には示されていない電流調整器により決定される）が該光源を介して流されようにされる。ここで
ＬＥＤ型光源は１以上のＬＥＤを含み得、従って上記電圧Ｖsourceは該光源を構成する一群のＬＥＤに供給され得、上記電流Ｉsourceは斯かるＬＥＤの群により流され得ることを想起されたい。駆動された場合の当該光源の両端間の一定電圧Ｖsource、及び駆動された場合の該光源により流される調整された電流Ｉsourceが、該光源の瞬時動作電力Ｐsourceの量を決定する（Ｐsource＝Ｖsource・Ｉsource）。前述したように、ＬＥＤ型光源は、調整された電流を用いて、可変ＬＥＤ駆動電流が採用されたとしたら生じるかも知れないＬＥＤ出力の可能性のある望ましくない又は予測不可能な変動を軽減する。
【００６２】
ＰＷＭ技術によれば、当該光源に電圧Ｖsourceを周期的に印加すると共に、所与のオンオフサイクルの間において該電圧が印加される時間を変化させることにより、時間にわたり該光源に供給される平均電力（平均動作電力）を変調することができる。特に、コントローラ１０５は上記電圧Ｖsourceを所与の光源にパルス状態様で（例えば、当該光源に電圧を印加する１以上のスイッチを作動させる制御信号を出力することにより）、好ましくは人の目により検出することが可能なものより高い（例えば、約１００Ｈｚより高い）周波数で印加するように構成することができる。この様にして、当該光源により発生される光の観察者は、離散的なオンオフサイクル（通常、"フリッカ効果"と呼ばれる）を知覚することがなく、代わりに、目の積分機能が実質的に連続した光の発生を知覚する。上記制御信号のオンオフサイクルのパルス幅（即ち、オン時間又は"デューティサイクル"）を調整することにより、該コントローラは如何なる所与の期間において当該光源が駆動される時間の平均量をも変化させ、かくして、該光源の平均動作電力を変化させる。この様にして、各チャンネルからの発生光の知覚される輝度を変化させることができる。
【００６３】
以下に詳述するように、コントローラ１０５は多チャンネル照明ユニットの各々別個の光源チャンネルを所定の平均動作電力に制御して、各チャンネルにより発生される光に関して対応する放射出力パワーを得るように構成することができる。他の例として、コントローラ１０５は、ユーザインターフェース１１８、信号源１２４又は１以上の通信ポート１２０等の種々の発生元から、１以上のチャンネルに対する所定の動作電力を、従って各チャンネルにより発生される光に関する対応する放射出力パワーを指定する命令（例えば"照明コマンド"）を入力することができる。１以上のチャンネルに対する所定の動作電力を変化させることにより（例えば、異なる命令又は照明コマンドに従って）、異なる知覚カラー及び輝度レベルの光を当該照明ユニットにより発生させることができる。
【００６４】
照明ユニット１００の一実施例においては、前述したように、図４に示した光源１０４Ａ、１０４Ｂ、１０４Ｃ及び１０４Ｄの１以上は、コントローラ１０５により一緒に制御される一群の複数のＬＥＤ又は他のタイプの光源（例えば、ＬＥＤ又は他のタイプの光源の種々の並列及び／又は直列接続）を含むことができる。更に、当該光源の１以上は、これらに限定されるものではないが、種々の可視カラー（実質的に白色の光を含む）、白色光の種々の色温度、紫外又は赤外を含む種々のスペクトル（即ち、波長又は波長帯域）のうちの何れかを持つ放射を発生するように構成された１以上のＬＥＤを含むことができると理解されるべきである。種々のスペクトル帯域幅（例えば、狭い帯域、広い帯域）を持つＬＥＤを、照明ユニット１００の種々の実施化例で使用することができる。
【００６５】
照明ユニット１００は、広い範囲の可変カラー放射を生成するように構成及び配置することができる。例えば、幾つかの実施例において、照明ユニット１００は、当該光源の２以上により発生される制御可能な可変輝度（即ち、可変放射パワー）の光が組み合わさって、混合色光（種々の色温度を持つ実質的に白色の光を含む）を生成するように特別に構成することができる。特に、上記混合色光の色（又は色温度）は、当該光源の各輝度（出力放射パワー）の１以上を変化させることにより（例えば、コントローラ１０５により出力される１以上の制御信号に応答して）、変化させることができる。更に、コントローラ１０５は、制御信号を当該光源の１以上に供給して、種々の静止的な又は時間と共に変化する（動的な）多色（又は多色温度）照明効果を発生させるように特別に構成することができる。この目的のために、本発明の種々の実施例においては、上記コントローラは斯様な制御信号を当該光源の１以上に供給するようプログラムされたプロセッサ１０２（例えば、マイクロプロセッサ）を含むことができる。該プロセッサ１０２は斯様な信号を自律的に、照明コマンドに応答して、又は種々のユーザ若しくは信号入力に応答して供給するようプログラムすることができる。
【００６６】
このように、照明ユニット１００は、色混合を生成するための赤色、緑色及び青色ＬＥＤの２以上、並びに様々なカラー及び白色光の色温度を生成するための１以上の他のＬＥＤを含み、広範囲の色のＬＥＤを種々の組み合わせで含むことができる。例えば、赤、緑及び青は、琥珀色、白色、ＵＶ、オレンジ、ＩＲ又は他の色のＬＥＤと混合することができる。更に、異なる色温度を持つ複数の白色ＬＥＤ（例えば、第１色温度に対応する第１スペクトルを発生する１以上の第１白色ＬＥＤ、及び第１色温度とは異なる第２色温度に対応する第２スペクトルを発生する１以上の第２白色ＬＥＤ）を、全て白色ＬＥＤの照明ユニットにおいて又は他の色のＬＥＤとの組み合わせで使用することができる。照明ユニット１００における異なる色のＬＥＤ及び／又は異なる色温度の白色ＬＥＤの斯様な組み合わせは、多くの所望のスペクトルの照明条件の正確な再生を容易化することができ、斯様な照明条件の例は、これらに限定されるものではないが、一日の異なる時間における種々の外部日光の同等条件、種々の屋内照明条件、及び複雑な多色背景をシミュレーションするための照明条件等を含む。他の望ましい照明条件は、特定の環境において特別に吸収され、減衰され又は反射され得るスペクトルの特定の部分を除去することにより生成することができる。例えば水は光の非青色及び非緑色を最も吸収及び減衰させる傾向が有るので、水面下の用途は、幾つかのスペクトル要素を他のものに対して強調又は減衰させるように仕立てられた照明条件の利益を受け得る。
【００６７】
図４に示されるように、種々の実施例において、照明ユニット１００は種々の項目の情報を記憶するためにメモリ１１４を含むことができる。例えば、メモリ１１４は、プロセッサ１０２により実行するための１以上の照明コマンド又はプログラム（例えば、当該光源に対する１以上の制御信号を発生するために）、及び可変色放射を発生するために有用な種々のタイプのデータ（例えば、後述するような校正情報）を記憶するために使用することができる。メモリ１１４は、当該照明ユニット１００を識別するためにローカルに又はシステムレベルで使用することが可能な１以上の特定の識別子（例えば、連続番号、アドレス等）も記憶することができる。このような識別子は、例えば製造者により予めプログラムすることができ、その後に変更可能又は変更不可能とすることができる（例えば、当該照明ユニット上に配置された何らかのタイプのユーザインターフェースを介して、又は当該照明ユニットにより受信される１以上のデータ若しくは制御信号を介して等）。他の例として、このような識別子は、当該照明ユニットのフィールドにおける最初の使用の時点で決定することができると共に、その後に変更可能であるか又は変更不可能とすることができる。
【００６８】
図４を依然として参照すると、照明ユニット１００は、複数のユーザにより選択可能な設定又は機能（例えば、照明ユニット１００の光出力を全般に制御する、当該照明ユニットにより発生されるべき種々の事前プログラムされた照明効果を変更及び／又は選択する、選択された照明効果の種々のパラメータを変更及び／又は選択する、当該照明ユニットに対するアドレス又は連続番号等の特定の識別子を設定する等）の何れかを補助するための１以上のユーザインターフェース１１８を含むことができる。種々の実施例において、ユーザインターフェース１１８と当該照明ユニットとの間の通信は、有線若しくはケーブル、又は無線伝送を介して達成することができる。
【００６９】
一構成例において、当該照明ユニットのコントローラ１０５は、ユーザインターフェース１１８をモニタし、光源１０４Ａ、１０４Ｂ、１０４Ｃ及び１０４Ｄのうちの１以上を、少なくとも部分的に該インターフェースのユーザによる操作に基づいて制御する。例えば、コントローラ１０５は、当該光源の１以上を制御するための１以上の制御信号を発生することにより、上記ユーザインターフェースの操作に応答するように構成することができる。他の例として、プロセッサ１０２は、メモリに記憶された１以上の事前にプログラムされた制御信号を選択し、照明プログラムを実行することにより発生される制御信号を修正し、メモリから新たな照明プログラムを選択及び実行し、又は当該光源の１以上により発生される放射にそれ以外で影響を与えることにより、応答するように構成することができる。
【００７０】
１つの特別な構成例において、ユーザインターフェース１１８は、コントローラ１０５に対する電力を遮断する１以上のスイッチ（例えば、標準の壁スイッチ）を構成することができる。この構成例の一態様において、コントローラ１０５は、上記ユーザインターフェースにより制御される電力をモニタし、当該光源の１以上を少なくとも部分的に上記ユーザインターフェースの操作により生じた電力の遮断の期間に基づいて制御するように構成される。前述したように、当該コントローラは、電力遮断の所定の期間に対して、例えばメモリに記憶された１以上の事前にプログラムされた制御信号を選択し、照明プログラムを実行することにより発生される制御信号を修正し、メモリから新たな照明プログラムを選択及び実行し、又は当該光源の１以上により発生される放射にそれ以外で影響を与えることにより、応答するように特別に構成することができる。
【００７１】
図４を依然として参照して、照明ユニット１００は、１以上の他の信号原１２４から１以上の信号１２２を入力するように構成することができる。当該照明ユニットのコントローラ１０５は、信号１２２を、単独で又は他の制御信号（例えば、照明プログラムを実行することにより発生される信号、ユーザインターフェースからの１以上の出力等）との組み合わせで使用して、光源１０４Ａ、１０４Ｂ、１０４Ｃ及び１０４Ｄのうちの１以上をユーザインターフェースに関連して上述したのと同様の態様で制御することができる。
【００７２】
コントローラ１０５により入力され且つ処理することが可能な信号１２２の例は、これらに限定されるものではないが、１以上のオーディオ信号、ビデオ信号、電力信号、種々のタイプのデータ信号、ネットワーク（例えば、インターネット）から得られた情報を表す信号、１以上の検出可能な／感知された条件を表す信号、照明ユニットからの信号、変調された光からなる信号等を含む。種々の構成例において、信号源１２４は、照明ユニット１００から遠くに隔てて配置することができるか、又は当該照明ユニットの構成部品として含まれ得る。一実施例において、１つの照明ユニット１００からの信号は、ネットワークを介して他の照明ユニット１００に送ることができる。
【００７３】
図４の照明ユニットに使用することができるか、又は該照明ユニットとの関連で使用することができる信号源１２４の幾つかの例は、何らかの刺激に応答して１以上の信号１２２を発生する種々のセンサ又はトランスジューサの何れかを含む。このようなセンサの例は、これらに限定されるものではないが、熱感知的（例えば、温度、赤外線）センサ、湿度センサ、動きセンサ、フォトセンサ／光センサ（例えば、フォトダイオード、分光放射計又は分光光度計等の電磁放射の１以上の特定のスペクトルに対して感知的なセンサ）、種々のタイプのカメラ、音若しくは振動センサ又は他の圧力／力トランスジューサ（例えば、マイクロフォン、圧電デバイス等）等の種々のタイプの環境条件センサを含む。
【００７４】
信号源１２４の更なる例は、電気的信号若しくは特性（例えば、電圧、電流、電力、抵抗、容量、インダクタンス等）又は化学的／生物学的特性（例えば、酸性度、１以上の特定の化学的又は生物学的物質の存在、細菌等）をモニタして、斯かる信号及び特性の測定値に基づいて１以上の信号１２２を供給する種々の測定／検出デバイスを含む。信号源１２４の更に他の例は、種々のタイプのスキャナ、画像認識システム、音声又は他のサウンドの認識システム、人工知能及びロボットシステム等を含む。また、信号源１２４は、照明ユニット１００、他のコントローラ若しくはプロセッサ、又は、媒体プレーヤ、ＭＰ３プレーヤ、コンピュータ、ＤＶＤプレーヤ、ＣＤプレーヤ、テレビジョン信号源、カメラ信号源、マイクロフォン、スピーカ、電話、携帯電話、インスタントメッセンジャ装置、ＳＭＳ装置、無線装置、パーソナルオーガナイザ装置及び多くの他のもの等の多くの利用可能な信号発生装置の何れか１つでもあり得る。
【００７５】
更に、図４に示される照明ユニット１００は、光源１０４Ａ、１０４Ｂ、１０４Ｃ及び１０４Ｄにより発生される放射を光学的に処理する１以上の光学エレメント又は設備１３０を含むこともできる。例えば、１以上の光学エレメントは、発生された放射の空間分布及び伝搬方向の一方又は両方を変更するように構成することができる。特に、１以上の光学エレメントは、発生された放射の拡散角度を変化させるように構成することができる。１以上の光学エレメント１３０は、発生された放射の空間分布及び伝搬方向の一方又は両方を可変的に変化させる（例えば、何らかの電気的及び／又は機械的刺激に応答して）ように特別に構成することができる。照明ユニット１００に含めることが可能な光学エレメントの例は、これらに限られるものではないが、反射性機材、屈折性機材、半透明機材、フィルタ、レンズ、鏡及び光ファイバを含む。光学エレメント１３０は、蛍光物質、発光物質、又は発生された放射に応答する又は相互に作用し合うことができる他の物質を含むこともできる。
【００７６】
また、図４に示されるように、照明ユニット１００は、該照明ユニット１００の、1以上の他の照明ユニットを含む種々の他の装置の何れかに対する結合を容易にするために１以上の通信ポート１２０を含むことができる。例えば、１以上の通信ポート１２０は、複数の照明ユニットをネットワーク化された照明システムとして一緒に結合するのを容易化することができ、該システムにおいて、これら照明ユニットの少なくとも幾つか又は全てはアドレス指定可能であり（例えば、特定の識別子又はアドレスを有する）、及び／又は当該ネットワークを介して伝送される特定のデータに応答する。１以上の通信ポート１２０は、有線又は無線伝送を介してデータを受信及び／又は送信するように構成することもできる。一実施例において、該通信ポートを介して受信される情報は、少なくとも部分的に、当該照明ユニットにより後に使用されるべきアドレス情報に関係することができ、該照明ユニットは該アドレス情報を受信すると共に、次いで、メモリ１１４に記憶するように構成することができる（例えば、該照明ユニットは、上記の記憶されたアドレスを、１以上の通信ポートを介して後続のデータを受信する際に使用する自身のアドレスとして使用するよう構成することができる）。
【００７７】
特に、ネットワーク化された照明システム環境においては、後に（例えば、図５に関連して）詳述するように、当該ネットワークを介してデータが通信されるので、該ネットワークに結合された各照明ユニットのコントローラ１０５は、自身に関係する特定のデータ（例えば、照明制御コマンド）に応答する（例えば、幾つかの場合においては、該ネットワーク化された照明ユニットの各識別子により指令されて）よう構成することができる。或るコントローラが自身を意図する特定のデータを識別すると、該コントローラは該データを読み込み、例えば、自身の光源により形成される照明条件を該受信されたデータに従って変化させることができる（例えば、これら光源に対して適切な制御信号を発生することにより）。当該ネットワークに結合された各照明ユニットのメモリ１１４には、例えば、当該コントローラのプロセッサ１０２が受信するデータに対応する照明制御信号のテーブルをロードすることができる。これらの構成例では、プロセッサ１０２が上記ネットワークからデータを受信すると、該プロセッサは上記テーブルを照会して、受信されたデータに対応する制御信号を選択し、当該照明ユニットの光源をそれに応じて制御することができる（例えば、前述した種々のパルス変調技術を含む種々のアナログ又はデジタル信号制御技術の何れか１つを用いて）。
【００７８】
多くの実施例において、或る照明ユニットのプロセッサ１０２は、ネットワークに結合されているか否かに拘わらず、ＤＭＸプロトコルで受信される照明命令／データを解釈するように構成することができ（例えば、米国特許第6,016,038号及び第6,211,626号で説明されているように）、該プロトコルは照明産業において幾つかのプログラム可能な照明用途に従来から使用されている照明コマンドプロトコルである。ＤＭＸプロトコルにおいて、照明命令は、照明ユニットに、５１２バイトのデータを含むパケットにフォーマッティングされた制御データとして送信され、各データバイトは零と２５５との間のデジタル値を表す８ビットにより構成される。これらの５１２のデータバイトには、"開始コード"バイトが先行する。５１３バイト（開始コードとデータ）を含む全体の"パケット"は、ＲＳ−４８５電圧レベル及び配線施工に従って２５０kbit/sで直列に送信され、その場合において、パケットの開始は少なくとも８８マイクロ秒の中断により通知される。
【００７９】
ＤＭＸプロトコルにおいては、或るパケットにおける５１２バイトの各データバイトは、多チャンネル照明ユニットの特定の"チャンネル"に対する照明コマンドとして意図されたもので、その場合において、零なるデジタル値は当該照明ユニットの所与のチャンネルに対する無の放射出力パワー（即ち、チャンネルオフ）を示し、２５５なるデジタル値は当該照明ユニットの該所与のチャンネルに対する全放射出力パワー（１００％の利用可能なパワー）を示す（即ち、チャンネルの完全なオン）。例えば、一態様において、当面、赤色、緑色及び青色ＬＥＤに基づく３チャンネル照明ユニット（即ち、"ＲＧＢ"照明ユニット）を考えると、ＤＭＸプロトコルにおける照明コマンドは、赤色チャンネルコマンド、緑色チャンネルコマンド及び青色チャンネルコマンドの各々を、０〜２５５の値を表す８ビットデータ（即ち、データバイト）として指定することができる。上記カラーチャンネルの何れか１つに対する２５５の最大値は、プロセッサ１０２に、該チャンネルに関して、対応する光源を最大の利用可能な電力（即ち、１００％）で動作するよう制御するように命令し、これにより、当該カラーに関して最大の利用可能な放射パワーを発生する（ＲＧＢ照明ユニットに対する斯様なコマンド構造は、通常、２４ビットカラー制御と呼ばれる）。従って、［Ｒ,Ｇ,Ｂ］＝［２５５,２５５,２５５］なるフォーマットのコマンドは、当該照明ユニットに、赤色、緑色及び青色光の各々に関して最大の放射パワーを発生させる（これにより、白色光を生成する）。
【００８０】
この様に、ＤＭＸプロトコルを使用する所与の通信リンクは、通常、５１２までの異なる照明ユニットチャンネルをサポートすることができる。ＤＭＸプロトコルでフォーマッティングされた通信を受信するように設計された所与の照明ユニットは、通常、当該パケット内の５１２データバイトの全体のシーケンスにおける所望のデータバイトの特定の位置に基づいて、該パケットにおける５１２バイトのうちの当該照明ユニットのチャンネル数に対応する１以上の特定のデータバイトのみに応答し（例えば、３チャンネル照明ユニットの例では、該照明ユニットにより３バイトが使用される）、他のバイトは無視するよう構成される。この目的のために、ＤＭＸ型照明ユニットには、所与のＤＭＸパケット内で該照明ユニットが応答するデータバイトの特定の位置を決定するためにユーザ／設置者により手動で設定することが可能なアドレス選択メカニズムを装備することができる。
【００８１】
しかしながら、本開示の目的に適した照明ユニットはＤＭＸコマンドフォーマットに限定されるものではないと理解されたい。というのは、種々の実施例による照明ユニットは、他のタイプの通信プロトコル／照明コマンドフォーマットに応答して、これら照明ユニットの対応する光源を制御するように構成することができるからである。一般的に、プロセッサ１０２は、各チャンネルに対する零から最大までの利用可能な動作電力を表す何らかのスケールに従って多チャンネル照明ユニットの各個のチャンネルに対する所定の動作電力を表す種々のフォーマットの照明コマンドに応答するよう構成することができる。
【００８２】
例えば、他の実施例において、所与の照明ユニットのプロセッサ１０２は、通常のイーサネットプロトコル（又は、イーサネット思想に基づく同様のプロトコル）で受信される照明命令／データを解釈するように構成することができる。イーサネットは、しばしば、ローカルエリアネットワーク（ＬＡＮ）のために採用される良く知られたコンピュータネットワーク化技術であり、ネットワークを形成する相互接続装置に対する配線及び信号通知要件、並びに該ネットワーク上で伝送されるデータのためのフレームフォーマット及びプロトコルを規定する。該ネットワークに結合される装置は対応する固有のアドレスを有し、該ネットワーク上の１以上のアドレス指定可能な装置に対するデータはパケットとして編成される。各イーサネットパケットは、宛先アドレス（当該パケットが行こうとしている）及び発信元アドレス（当該パケットが来た）を特定する"ヘッダ"を含み、幾つかのバイトのデータを含む"ペイロード"が後続する（例えば、タイプIIイーサネットフレームプロトコルにおいては、ペイロードは４６データバイトから１５００データバイトまでとすることができる）。パケットは、エラー訂正コード又は"チャックサム"で終了する。上述したＤＭＸプロトコルによる場合と同様に、イーサネットプロトコルで通信を受信するように構成された所与の照明ユニットを宛先とする連続するイーサネットパケットのペイロードは、該照明ユニットにより発生することが可能な異なる利用可能なスペクトルの光（例えば、異なるカラーのチャンネル）に対して所定の各放射パワーを表すような情報を含むことができる。
【００８３】
更に他の実施例において、所与の照明ユニットのプロセッサ１０２は、例えば米国特許第6,777,891号に記載されているように、直列型通信プロトコルで受信される照明命令／データを解釈するように構成することができる。特に、直列型通信プロトコルに基づく一実施例によれば、複数の照明ユニット１００が、これらユニットの通信ポート１２０を介して一緒に結合されて照明ユニットの直列接続（例えば、デイジーチェーン又はリング状トポロジ）を形成し、その場合において各照明ユニットは入力通信ポート及び出力通信ポートを有する。斯かる照明ユニットに送信される照明命令／データは、各照明ユニットの当該直列接続における相対位置に基づいて順番に配列される。照明ユニットの直列相互接続に基づく照明ネットワークが、特に直列型通信プロトコルを使用する実施例に関連して説明されるが、本開示は、この点において限定されるものではないと理解されたい。というのは、本開示により想定される照明ネットワークトポロジの他の例も、図５に関連して後述されるからである。
【００８４】
直列型通信プロトコルを採用する実施例の幾つかの構成例において、当該直列接続における各照明ユニットのプロセッサ１０２がデータを受信する際に、該プロセッサは当該照明ユニットに対するデータシーケンスの1以上の最初の部分を"分離"又は抽出し、該データシーケンスの残部を該直列接続における次の照明ユニットに送信する。例えば、複数の３チャンネル（例えば、"ＲＧＢ"）照明ユニットの直列相互接続を再び考察すると、３つの多ビット値（各チャンネルに対して１つの多ビット値）が各３チャンネル照明ユニットにより受信データシーケンスから抽出される。上記直列接続における各照明ユニットが、この手順、即ち受信データシーケンスの1以上の最初の部分（多ビット値）を分離又は抽出すると共に該シーケンスの残部を送信する処理、を繰り返す。各照明ユニットにより分離されるデータシーケンスの最初の部分は、当該照明ユニットにより発生することが可能な光の別々の利用可能なスペクトル（例えば、別々のカラーチャンネル）に対する所定の各放射パワーを含むことができる。ＤＭＸプロトコルに関連して前述したように、種々の構成例において、チャンネル毎の各多ビット値は、各チャンネルに対する所望の制御分解能に部分的に依存して、チャンネル当たり8ビット値、又は他のビット数（例えば、１２、１６、２４等）とすることができる。
【００８５】
直列型通信プロトコルの更に他の例示的構成例においては、受信されたデータシーケンスの最初の部分を分離するというよりは、データシーケンスにおける所与の照明ユニットの複数のチャンネルに対するデータを表す各部分にフラグが関連付けられ、複数の照明ユニットに対する全体のデータシーケンスが、当該直列接続において照明ユニットから照明ユニットへと完全に送信される。当該直列接続における或る照明ユニットが上記データシーケンスを受信する際に、該照明ユニットは、フラグが、所与の部分（１以上のチャンネルを表す）が如何なる照明ユニットによっても未だ読み取られていないことを示すような該データシーケンスの最初の部分を探索する。このような部分を見付けると、該照明ユニットは上記部分を読み取り及び処理して、対応する光出力を生成すると共に、対応するフラグを該部分が読み取られたことを示すように設定する。この場合も、全体のデータシーケンスが完全に照明ユニットから照明ユニットへと送信され、その場合において、上記フラグの状態が、読み取り及び処理に対して利用可能なデータシーケンスの次の部分を示す。
【００８６】
直列型通信プロトコルに関係する特別な一実施例において、直列型通信プロトコル用に構成された或る照明ユニットのコントローラ１０５は、照明命令／データの受信されたストリームを、上述した"データ分離／抽出"処理又は"フラグ変更"処理に従って特別に処理するように設計された特定用途向け集積回路（ＡＳＩＣ）として実施化することができる。更に詳細には、ネットワークを形成するように一緒に直列相互接続構成で結合された複数の照明ユニットの一例示的実施例において、各照明ユニットは、図４に示されるプロセッサ１０２、メモリ１１４及び通信ポート１２０の機能を有するＡＳＩＣとして実施化されたコントローラ１０５を含む（幾つかの実施化例では、オプション的なユーザインターフェース１１８及び信号源１２４は、勿論、含む必要はない）。このような実施化例は、米国特許第6,777,891号に詳細に述べられている。
【００８７】
図４の光源１０４は、1以上の電源１０８を含み、及び／又は斯かる電源に結合することができる。種々の態様において、電源１０８の例は、これらに限定されるものではないが、ＡＣ電源、ＤＣ電源、電池、太陽式電源、熱電気又は機械式電源等を含む。更に、電源１０８は、外部電源から入力される電力を照明ユニット１００の光源及び種々の内部回路部品の動作に適した形態に変換する1以上の電力変換装置又は電力変換回路（例えば、幾つかの場合には照明ユニット１００の内部の）を含み、又は斯かる変換装置又は変換回路に関連させることができる。
【００８８】
当該照明ユニット１００のコントローラ１０５は、米国特許第7,233,115号及び同時係属中の米国特許出願第11/429,715号に説明されているように、電源１０８から標準のＡＣライン電圧を受け、ＤＣ／ＤＣ変換に関係する思想又は"スイッチング"電源の思想に基づき当該照明ユニットの光源及び他の回路に対して適切なＤＣ動作電力を供給するように構成することができる。これらの構成例の幾つかのバージョンにおいては、コントローラ１０５は、標準のＡＣライン電圧を受けるのみならず、該ライン電圧から非常に高い力率で電力が引き出されるのを保証するための回路を含むことができる。
【００８９】
図４には明示的に示されていないが、照明ユニット１００は、本発明の種々の実施例に従って幾つかの異なる構造的構成のうちの何れかで実施化することができる。このような構成の例は、これらに限定されるものではないが、実質的に直線的な又は曲線的な構造、円形の構造、卵形の構造、長方形の構造、上述したものの組み合わせ、種々の他の幾何学形状の構造、種々の二次元又は三次元構造等を含む。
【００９０】
また、或る照明ユニットは、光源のための種々の取り付け装置、光源を部分的に又は完全に囲むエンクロージャ／ハウジング装置及び形状、及び／又は電気的及び機械的接続構造の何れかを有することができる。特に、幾つかの構成例では、照明ユニットは、従来のソケット又は固定具装置（例えば、エジソン型ネジソケット、ハロゲン固定具装置、蛍光固定具装置等）に電気的に及び機械的に係合するための交換品又は改良品として構成することもできる。
【００９１】
更に、上述した1以上の光学エレメントは、照明ユニットのエンクロージャ／ハウジング装置に部分的に又は完全に統合することができる。更に、上述した照明ユニットの種々の構成部品（例えば、プロセッサ、メモリ、電源、ユーザインターフェース等）及び別の構成例で当該照明ユニットと関連され得る他の構成部品（例えば、センサ／トランスジューサ、当該ユニットへの（からの）通信を容易化する他の部品等）は、種々の態様でパッケージ化することができる。例えば、種々の照明ユニットの部品及び該照明ユニットに関連し得る他の部品の全て又は何れかの部分群は、一緒にパッケージ化することができる。部品のパッケージ化された部分群は、種々の態様で電気的及び／又は機械的に一緒に結合することができる。
【００９２】
図５は、本開示の種々の実施例によるネットワーク化された照明システム２００の一例を示し、該例において、ネットワーク化照明システムを形成するために、図４に関連して前述したものと同様の複数の照明ユニット１００が一緒に結合されている。しかしながら、図５に示す照明ユニットの特定の構成及び配置は解説の目的のみのものであって、本発明は図５に示す特定のシステムトポロジに限定されるものではないと理解されたい。
【００９３】
更に、図５には明示的に示されていないが、該ネットワーク化照明システム２００は、1以上のユーザインターフェース及びセンサ／トランスジューサ等の1以上の信号源を含むように柔軟に構成することができると理解されたい。例えば、1以上のユーザインターフェース及び／又はセンサ／トランスジューサ等の1以上の信号源（図４に関連して前述したような）を、該ネットワーク化照明システム２００の照明ユニットの何れか1以上に関連付けることができる。他の例として（又は上記に加えて）、1以上のユーザインターフェース及び／又は1以上の信号源は、該ネットワーク化照明システム２００内の"単独"部品として実施化することもできる。単独部品であるか又は1以上の照明ユニット１００に特別に関連付けられるかに拘わらず、これらの装置は該ネットワーク化照明システムの照明ユニットにより"共用"することができる。言い換えると、1以上のユーザインターフェース及び／又はセンサ／トランスジューサ等の1以上の信号源は、当該システムの照明ユニットの何れか1以上を制御することに関連して使用することができるような、該ネットワーク化照明システムにおける"共有資源"を構成することができる。
【００９４】
図５を参照すると、幾つかの実施例では、当該照明システム２００は、1以上の照明ユニットコントローラ（以下、"ＬＵＣ"と称す）２０８Ａ、２０８Ｂ、２０８Ｃ及び２０８Ｄを含み、その場合において、各ＬＵＣは、該ＬＵＣに結合された1以上の照明ユニット１００と通信すると共に該照明ユニットを広く制御する責任を負う。図５は２つの照明ユニット１００がＬＵＣ２０８Ａに結合され、１つの照明ユニット１００がＬＵＣ２０８Ｂ、２０８Ｃ及び２０８Ｄの各々に結合されるものを示しているが、本発明はこの点で限定されるものではないと理解されたい。というのは、違う数の照明ユニット１００を所与のＬＵＣに、種々の異なる通信媒体及びプロトコルを用いて種々の異なる構成（直列接続、並列接続、直列接続と並列接続との組み合わせ等）で結合することができるからである。
【００９５】
図５のシステムにおいて、各ＬＵＣは、1以上のＬＵＣと通信するように構成された中央コントローラ２０２に結合することができる。図５は４つのＬＵＣが汎用接続部２０４（種々の通常の結合、切換及び／又はネットワーク化装置のうちの如何なる数のものも含むことができる）を介して中央コントローラ２０２に結合されるのを示しているが、種々の実施例によれば、違う数のＬＵＣも中央コントローラ２０２に結合することができると理解されるべきである。更に、本発明の種々の実施例によれば、上記ＬＵＣ及び中央コントローラは、ネットワーク化された照明システム２００を形成するために種々の異なる通信媒体及びプロトコルを用いて種々の構成で一緒に結合することもできる。更に、ＬＵＣ及び中央コントローラの相互接続、並びに各ＬＵＣに対する照明ユニットの相互接続は、別の態様で（例えば、別の構成、通信媒体及びプロトコルを用いて）達成することもできると理解されたい。
【００９６】
例えば、図５に示す中央コントローラ２０２は、ＬＵＣとイーサネット型通信を実行するように構成することができ、ＬＵＣは照明ユニット１００とイーサネット型、ＤＭＸ型又は直列型プロトコル通信のうちの１つを実行するように構成することができる（前述したように、種々のネットワーク構成に適した例示的な直列型プロトコルは米国特許第6,777,891号に詳細に説明されている）。特に、１つの特別な実施例では、各ＬＵＣは、アドレス指定可能なイーサネット型コントローラとして構成することができ、従ってイーサネット型プロトコルを用い特定の固有のアドレス（又は固有のグループのアドレス及び／又は他の識別子）を介して中央コントローラ２０２に対し識別可能となる。この様にして、中央コントローラ２０２は、結合されたＬＵＣのネットワーク全体を介してイーサネット通信をサポートするように構成することができ、各ＬＵＣは自身に対する通信に応答することができる。一方、各ＬＵＣは、中央コントローラ２０２とのイーサネット通信に応答して、該ＬＵＣに結合された1以上の照明ユニットに対し照明制御情報を、例えばイーサネット、ＤＭＸ又は直列型プロトコルを介して通知することができる（この場合、照明ユニットはＬＵＣからイーサネット、ＤＭＸ又は直列型プロトコルで受信された情報を解釈するように適切に構成される）。
【００９７】
図５に示すＬＵＣ２０８Ａ、２０８Ｂ、及び２０８Ｃは、中央コントローラ２０２が、照明制御情報を照明ユニット１００に供給することができる前にＬＵＣにより解釈されることを要するような一層高いレベルのコマンドを該ＬＵＣに通知するように構成することができるという点で"知的"であるように構成することができる。例えば、照明ユニットの互いの特定の配置が与えられている場合に、照明システムの操作者が、伝搬する虹の色の見え方（"虹の追跡"）を生じるように、色を照明ユニットから照明ユニットへと変化させるような色変化効果を発生するように欲するかも知れない。この例の場合、操作者は、これを達成するためは中央コントローラ２０２に簡単な命令を供給すればよく、これに対して、該中央コントローラは1以上のＬＵＣに対しイーサネット型プロトコルを用いて"虹の追跡"を発生させる高いレベルのコマンドを通知することができる。該コマンドは、例えば、タイミング、輝度、色調、彩度又は他の関連する情報を含むことができる。或るＬＵＣが斯様なコマンドを受信した場合、このＬＵＣは該コマンドを解釈し、更なるコマンドを１以上の照明ユニットに種々のプロトコル（例えば、イーサネット、ＤＭＸ、直列型等）のうちの何れかを用いて通知することができ、これに応答して、これら照明ユニットの各電源は種々の信号処理技術の何れか（例えば、ＰＷＭ）を介して制御される。
【００９８】
更に、照明ネットワークの1以上のＬＵＣは、複数の照明ユニット１００の直列接続に結合することができる（例えば、２つの直列接続された照明ユニット１００に結合された図５のＬＵＣ２０８Ａ参照）。一実施例において、この様にして結合された各ＬＵＣは、複数の照明ユニットと、幾つかの例を先に説明した直列型通信プロトコルを用いて通信するように構成される。更に詳細には、一例示的構成例では、或るＬＵＣは、中央コントローラ２０２及び／又は１以上の他のＬＵＣとイーサネット型プロトコルを用いて通信すると共に、複数の照明ユニットと直列型通信プロトコルを用いて通信するように構成することができる。この様にして、ＬＵＣは、或る意味では、照明命令又はデータをイーサネット型プロトコルで受信すると共に、これら命令を複数の直列接続された照明ユニットに直列型プロトコルを用いて受け渡すプロトコル変換器と見ることができる。勿論、種々の可能なトポロジで配置されたＤＭＸ型照明ユニットを含む他のネットワーク構成例では、或るＬＵＣは、同様に、照明命令又はデータをイーサネット型プロトコルで受信すると共に、ＤＭＸプロトコルでフォーマッティングされた命令を受け渡すプロトコル変換器と見ることができると理解されたい。
【００９９】
ここでも、本発明の一実施例により照明システムにおいて複数の異なる通信構成（例えば、イーサネット／ＤＭＸ）を用いる上述した例は、解説の目的のみのものであり、本発明は該特定の例に限定されるものではないと理解されるべきである。
【０１００】
上記説明から、上述した１以上の照明ユニットは、広範囲の色にわたる高度に制御可能な可変色光、及び広範囲の色温度にわたる可変色温度白色光を発生することができることが分かるであろう。
【０１０１】
本発明の種々の実施例によれば、図４及び５に関連して上述した例示的照明ユニット１００に関連する電流対電圧（Ｉ−Ｖ）特性は、抵抗性負荷に類似するように変化させることができ、これにより、電源から電力を取り出すための斯様な照明ユニットの直列接続を特別に容易化する。前述したように、照明ユニット１００の典型的な電流対電圧特性は図３に示されており、如何なる所与の動作電圧においても、複数の電流が可能である（即ち、電流対電圧特性は可変である）ことが分かる。図３に示された顕著に変化する電流対電圧特性及び通常のＬＥＤに関する図２に示した非線形なＩ−Ｖ特性は、斯様な負荷の直列電力相互接続には役立たない。というのは、斯様な非線形なＩ−Ｖ特性の負荷の間で分担される電圧は予測不可能であるからである。
【０１０２】
従って、以下に述べるような幾つかの実施例による本発明の方法及び装置に従い、負荷の電流対電圧特性は、電源から動作電力を取り出すために斯かる負荷が直列、並列又は直列−並列構成で接続された場合に、これら負荷の予測可能な及び／又は所望の挙動を助けるために所定の態様で変化させることができる。例えば、変化された電流対電圧特性は、非線形な又は変化するＩ−Ｖ特性を持つ負荷を、該負荷が電力を取り出す電源に対して少なくとも幾らかの動作範囲にわたり実質的に線形な又は抵抗性のエレメントとして見えるように（例えば、抵抗と同様に振る舞うように）させる。ここに開示される本発明の幾つかの実施例では、ＬＥＤ型光源（例えば、ＬＥＤ１０４）等の非線形な負荷又はＬＥＤ型照明ユニット（例えば、照明ユニット１００）等の変化する負荷は、斯かる負荷が電源から電力を取り出す場合に、少なくとも幾らかの動作範囲にわたり実質的に線形な又は抵抗性のエレメントとして機能するように修正される。
【０１０３】
実質的に線形なＩ−Ｖ特性は、修正された負荷の直列電力接続を容易にし、修正された各負荷の両端間の端子電圧は相対的に一層予測可能となる。言い換えると、当該直列接続が電力を取り出している電源の全端子電圧は、各負荷の個々の端子電圧の間で一層予測可能に分割される（上記電源の全端子電圧を、修正された負荷の間で実質的に等しく分担することができる）。また、負荷の直列接続は、これら負荷に対して動作電力を供給するために一層高い電圧を使用することを可能にすると共に、電源（例えば、壁電源又は１２０ＶＡＣ若しくは２４０ＶＡＣ等のライン電圧）と斯かる負荷との間にトランスを必要とせずに負荷のグループの動作をも可能にする。以下に説明する種々の例において、ここに開示される技術思想に従って構成された複数の修正された負荷（例えば、ＬＥＤ型光源又はＬＥＤ型照明ユニット）の直列又は直列／並列相互接続は、電圧レベルの如何なる低減又は他の変換もなしに（即ち、整流器及びフィルタコンデンサの介在のみで）、ＡＣライン電圧又は主電源から直接動作させることができる。
【０１０４】
図５に関連して上述したように（ＬＵＣ２０８Ａに結合された照明ユニット１００参照）、ＬＥＤ型照明ユニットは動作電力の源（例えば、ＤＣ電圧）を他の照明ユニットと並列に受けるように構成することができると同時に、データを直列データ相互接続及びプロトコルに基づいて受信するように構成することができる（例えば、米国特許第6,777,891号に記載されているように）。以下に更に詳細に説明するように、種々の技術思想によれば、このような照明ユニットは、動作電力を取り出すために直列に相互接続することができるように修正することができる。しかしながら、以下の説明においては、開示される本発明の技術思想は、本明細書において並びに参照により本明細書に組み込まれる種々の特許及び特許出願において開示されたＬＥＤ型照明ユニットの特定の例を超える他のタイプの照明ユニット（及び他のタイプの非照明関連負荷）にも広く適用可能であると理解されたい。
【０１０５】
図６は、本発明の多くの実施例による、負荷５２０の電流対電圧特性を変化させる装置５００の一般化されたブロック図である。図６を参照すると、装置５００は負荷５２０を含み、この負荷は該負荷５２０の両端間に負荷電圧５３４（図ではＶＬとして示されている）が印加された場合に流される負荷電流５３６（図ではＩＬとして示されている）に基づく第１の電流対電圧特性を有している。この実施例の幾つかの変形例では、負荷５２０に関連する第１の電流対電圧特性は、著しく非線形であるか又は変化し得る（例えば、図２及び３に関連して前述したように）。負荷５２０は、ＬＥＤ型光源（例えば、１以上のＬＥＤ１０４）又はＬＥＤ型照明ユニット（例えば、図４に示した照明ユニット１００）を含むか又は本質的に斯かる光源又は照明ユニットからなり得る。
【０１０６】
図６の装置５００は、負荷５２０に結合された、負荷電圧ＶＬを供給するためのコンバータ回路５１０も含んでいる。コンバータ回路５１０（従って、装置５００）は、該装置が電源（図６には図示せず）から電力を取り込む場合に、端子電流５３２（ＩＴ）を取り込み、端子電圧５３０（ＶＴ）を有する。負荷電流ＩＬは何らかの態様で該コンバータ回路５１０を通過し、かくして、負荷５２０は上記電源から端子電圧ＶＴを介して電力を取り込む。該コンバータ回路５１０のお陰で、装置５００は、端子電流ＩＴ及び端子電圧ＶＴに基づく第２の電流対電圧特性を有し、該第２の電流対電圧特性は負荷５２０に関連する前記第１の電流対電圧特性とは大幅に相違する。多くの構成例において、負荷電圧ＶＬは一般的に端子電圧ＶＴよりも小さい。また、端子電流ＩＴは、負荷電流ＩＬ又は負荷電圧ＶＬとは独立とすることができる。更に、装置５００に関連する上記第２の電流対電圧特性は、公称動作点の周辺の少なくとも幾らかの動作範囲（例えば、公称端子電圧ＶＴ＝Ｖnomの周辺における端子電圧ＶＴの幾らかの範囲）にわたり、実質的に線形とすることができる。
【０１０７】
図７は、図６に示した装置５００と同様の負荷の電流対電圧特性を変化させる装置の複数の直列接続を含むシステム１０００を示す一般化されたブロック図である。図７のシステムは３つの装置５００Ａ、５００Ｂ及び５００Ｃを含むように図示されているが、該システムは斯かる点で限定されるものではなく、システム１０００を形成するために異なる数の装置を直列に接続することもできる。図６におけるのと同様に、種々の構成例において、図７に示す装置５００Ａ、５００Ｂ及び５００Ｃの各負荷は、図２４、２５及び２６に関連して後述もするように、ＬＥＤ型光源又はＬＥＤ型照明ユニットである。各装置５００Ａ、５００Ｂ及び５００Ｃは当該システム１０００のノードを構成し、これら複数のノードは、電源端子電圧ＶPSを持つ電源（図６には図示せず）から電力を取り出すために直列に結合される。各ノードに関連する個々の端子電圧（又は"ノード電圧"）は、図７ではＶT,A、ＶT,B及びＶT,Cとして示され、これら電圧は総和されると上記電源の端子電圧ＶPSと等しくなる。当該直列接続は端子電流ＩＴを流し、該電流は上記装置の各々を介して同様に流れる。幾つかの実施例では、各ノードのコンバータ回路は、当該システムが電源の端子電圧に結合された場合に、これら複数の照明ノードの各ノード電圧が少なくとも幾らかの動作範囲にわたり実質的に同様に又は本質的に同一となるように構成される。
【０１０８】
図６及び７を依然として参照して、上記装置又はノードの直列電力接続に対して３つの状況が仮定される。即ち、（ｉ）各ノードにより流される電流は当該ノードの負荷の電流、電圧又は動作状態とは独立でなければならない；（ii）各ノードにより流される電流は、或る関心の最小電圧より上では（及び或る予測される動作範囲にわたり）ノード電圧に少なくとも幾らか比例しなければならない；（iii）各ノードの電流対電圧特性は実質的に同様又は同一でなければならない。言い換えると、各ノード又は装置５００の電流対電圧特性は、ノード／装置が抵抗性のエレメントとして見えるように実質的に線形でなければならず、全てのノードの電流対電圧特性は実質的に同様でなければならない。
【０１０９】
上記に鑑みて、図８は、本発明の種々の実施例による図６及び７に示した装置５００に対して目論まれる例示的な電流対電圧特性のプロット３１０、３１２及び３１４を示す。図８のプロットには、公称動作点３１６が示され、該動作点の周辺では電流対電圧特性は実質的に線形に見える（即ち、所与の装置に対する或る端子電圧ＶＴ＝Ｖnomの周辺において、当該装置は本質的に"抵抗性"であるように見える）。幾つかの構成例では、装置５００に対して考えられる電流対電圧特性は、該特性が直列接続された装置に対して実質的に同様又は同一である限り、正確に線形である必要はないと理解されるべきである。例えば、図８におけるプロット３１２及び３１４は公称動作点の周辺において線形なＩ−Ｖ特性を示しているが、プロット３１０は幾らかの僅かな湾曲を持ったＩ−Ｖ特性を示している。しかしながら、本開示の目的の場合、プロット３１０は、斯かる特性が予測可能な挙動を（例えば、電圧分担）を保証するために複数の直列接続された装置により等しく分担される限り、公称動作点３１６の周辺において略線形なＩ−Ｖ特性を示すものである。
【０１１０】
図８に示すプロットを参照すると、これらプロットの何れか１つに関連する装置の"実効抵抗"は、当該装置に関する公称動作点ＶＴ＝Ｖnomの周辺での或る範囲の電圧にわたるプロットの勾配の逆数により与えられる。或る装置の実効抵抗は、上記電圧範囲上の何れかの所与の点における該装置の"見掛けの抵抗"Ｒappとは異なり得、その場合において、該見掛け抵抗は当該エレメントに印加される端子電圧ＶＴと、該エレメントにより流される対応する端子電流ＩＴとの比により与えられる（即ち、Ｒapp＝ＶＴ／ＩＴ）と理解されたい。以下に述べる種々の実施例によれば、装置５００は或る公称動作点ＶＴ＝Ｖnomにおいて（又は或る動作範囲にわたり）約０.１(Ｒapp)〜１０.０(Ｒapp)の間の実効抵抗Ｒeffを有するように構成することができる。更に他の構成例では、当該装置は或る公称動作点において（又は或る動作範囲にわたり）約Ｒapp〜４(Ｒapp)の間の実効抵抗を有するように構成することができる。
【０１１１】
図９は、本発明の一実施例による、図６に示した装置５００のコンバータ回路５１０の一例を示す回路図である。図９を参照して、コンバータ回路５１０は可変電流源として構成され、該電流源を介して流れる電流の制御は、端子電圧ＶＴに比例する制御電圧に基づくものである。更に詳細には、抵抗Ｒ５０及びＲ５１は分圧器を形成し、端子電圧ＶＴに基づいて制御電圧Ｖｘを供給する。該制御電圧ＶＸは演算増幅器Ｕ５０の非反転入力端子に供給され、該演算増幅器は抵抗Ｒ５３の両端間に制御電圧ＶＸを再生する。従って、該電流源を介して流れる電流ＩCSはＶＸ／Ｒ５３により与えられる。電流ＩVDも、Ｒ５０及びＲ５１により形成される分圧器を介して流れ、上記電流ＩCSに加わって当該装置５００により流される端子電流ＩＴとなる。
【０１１２】
上記電流ＩCSは、負荷５２０により流され得る最大電流ＩL,MAXより大きくなるように選定される。トランジスタＱ５０及び抵抗Ｒ５２により形成される電流経路は、電流ＩCSに到るために負荷電流ＩＬに加わる電流の釣り合い分（balance）ＩＢを供給する。負荷電圧ＶＬは、端子電圧ＶＴから制御電圧Ｖｘを引くことにより与えられる。印加される端子電圧ＶＴの変化に伴い、負荷電圧ＶＬも変化し、従って負荷電流ＩＬは該負荷の電流対電圧特性に基づいて変化する。更に、変化するＩ−Ｖ特性を持つ負荷の場合、負荷電流ＩＬは与えられたＶＬ及びＶＴで変化し得る。負荷電流ＩＬが変化すると、トランジスタＱ５０及び抵抗Ｒ５２を介して流れる電流も、当該電流源を介して流れる全電流ＩCS（Ｒ５３を介して）がＶＸに比例するように、変化する。この様にして、当該装置により流される端子電流ＩＴは端子電圧ＶＴに比例すると共に負荷電流ＩＬとは独立したままとなる（少なくとも、Ｑ５０が電流を導通している或る動作範囲にわたり）。特に、トランジスタＱ５０が導通している場合、電流ＩＴは、
【数１】
2010515963.tif 000003
により与えられる。
【０１１３】
図１０は、図９に示した装置の電流対電圧特性のプロット３１８を示す。図１０に示されるように、トランジスタＱ５０が導通を開始する或る閾電圧より上では、該プロットは実質的に線形である。上記式（１）によれば、該プロットの線形部分は縦軸上に零交差（zero intercept）を有し（即ち、ＩＴ＝ｍＶＴ＋ｂにおいてｂ＝０）、かくして、原点と交差するＩ−Ｖ特性を有するような抵抗性負荷を同一に模擬する。上記プロットの該領域における当該装置の実効抵抗Ｒeffは、
【数２】
2010515963.tif 000004
により与えられる、勾配の逆数である。図９に示された装置は、種々の可能な端子電圧ＶＴ及び公称負荷電圧ＶＬに基づいて動作するように構成することができる。図１０に示すＩ−Ｖ特性の延長線形部分の原点交差（又は"零交差"）により、当該装置の実効抵抗及び上記線形部分にわたる該装置の見掛け抵抗は同一である（即ち、Ｒeff＝Ｒapp）ことが分かる。
【０１１４】
一般的に言って、実用的な設計構成のためには、負荷が適切に機能することが可能な最小負荷電圧よりも大きな最小端子電圧が、該装置の公称動作点として選定される（ＶＴ＝Ｖnom＞ＶL,MIN）。この場合、この公称動作点における装置の見掛け抵抗は、負荷が該公称動作点において適切に動作するために要し得る最大負荷電流ＩL,MAXに対応する最大予測端子電流により支配される。このように、幾つかの例示的構成では、公称動作点における当該装置の見掛け抵抗に対する合理的な指針は、最大負荷電流により除算された最小負荷電圧により与えられる。図９の実施例において、これは、実効抵抗、従って種々の回路素子に関する部品の値の選定に対する指針も提供する。
【０１１５】
例えば、図９の回路に基づく一構成例において、最小負荷電圧ＶＬは約４.５ボルトとされ、最大負荷電流ＩＬは約４５ミリアンペアとされる（負荷が図４の照明ユニットである場合、最大負荷電流は図３の一番上のプロット３０６３により与えられるであろう）。これは、約１００オームなる実効抵抗に対する指針を与える。これらの例示的パラメータに基づいて、公称端子電圧ＶＴ＝Ｖnom＝５ボルトが選択され、前記電流源を介して流れる電流ＩCSは、必要とされる場合の最大負荷電流の十分な供給を保証するために、約５０ミリアンペアに設定される。該電流ＩCSは、例えば制御電圧ＶＸを０.３ボルトに設定し、抵抗Ｒ５３が６オームであるように選択することにより供給することができる。式（２）及び約１００オームの目標実効抵抗に基づけば、この制御電圧ＶＸ＝０.３は、Ｒ５０が４７００オームであり、Ｒ５１が３００オームであるように選択することにより得ることができる。これらの抵抗値によれば、約１ミリアンペアの電流がＲ５０及びＲ５１により形成される分圧器を介して流れ、電流ＩCS＝５０ミリアンペアと加わって、５ボルトなる端子電圧において約５１ミリアンペアの端子電流ＩＴとなる。結果として、上記Ｉ−Ｖ特性のプロットの線形領域において９８オーム（即ち、約１００オーム）なる公称動作点での見掛け／実効抵抗が得られる。
【０１１６】
上述した例に固有のパラメータが解説目的で使用された図１０からは、図９の特定の構成が約２ボルトから約２０ボルトまでの端子電圧の範囲にわたり動作することができる一方、略線形な電流対電圧特性を提供することができ（即ち、Ｉ−Ｖ特性は１０：１の電圧範囲にわたり線形であり得る）、更に特定的には、約４.５ボルトから９ボルトまでの端子電圧の範囲にわたり動作することができることが分かる。幾つかの実施例では、演算増幅器の選択に依存して、上記回路は、該演算増幅器を動作させるのに必要とされる最小電圧から、他の回路デバイス及び負荷の電圧能力及び電力消費により制限される電圧までの範囲内の端子電圧において上述した実効抵抗を示すことができる。しかしながら、幾つかの応用例では、装置５００のＩ−Ｖ特性が実質的に線形に留まる端子電圧の範囲は大きい必要はないと理解されるできである。というのは、特定の構成における動作中の実際の端子電圧は、目立って変動しない可能性があるからである。更に他の構成例では、当該装置は、該装置により達成される線形性と効率とをバランスさせるために（即ち、負荷自体の電力消費を超えるような前記コンバータ回路による過剰な電力消費を低減するために）該装置の端子電圧が負荷電圧よりも大幅には大きくならないように、構成することができる（例えば、部品の値を選択することができる）。
【０１１７】
図９の回路において、抵抗Ｒ５２はオプションであり、必要なら、トランジスタＱ５０に対する適切なコレクタ／エミッタ電圧を保証するように選定することができる。本例では、４.５ボルトなる負荷電圧ＶＬにおいて、抵抗Ｒ５２は省略することができる。更に、図９においてトランジスタＱ５０はＢＪＴとして示されているが、図９の回路は集積回路の実施化を容易にするために、Ｑ５０に対して代わりにＦＥＴを採用することもできると理解されたい。また、図９のコンバータ回路は如何なるエネルギ蓄積部品も含まず、集積回路の実施化を更に容易にしていることに注意されたい。図9に基づく例示的構成例において、図４を参照すると、負荷５２０は図４に示される照明ユニット１００と類似したＬＥＤ型照明ユニットを有することができ、その場合において、該ＬＥＤ型照明ユニットは1以上のＬＥＤ１０４及び斯かるＬＥＤ用の制御回路（例えば、コントローラ１０５）を有する。この構成例の幾つかの変形例では、コンバータ回路５１０及びＬＥＤの制御回路（例えば、コントローラ１０５）は、当該ＬＥＤが結合される単一の集積回路として実施化することができる。
【０１１８】
図１１は、本発明の他の実施例による、図６に示した装置５００のコンバータ回路５１０の一例を示す回路図である。図１１において、コンバータ回路５１０はカレントミラーを使用し、該カレントミラーを介して流れる電流は端子電圧ＶＴに基づくものである。即ち、図１１において、トランジスタＱ１及びＱ２、並びに"プログラミング"抵抗Ｒ１はカレントミラーの一部を形成し、該カレントミラーは、端子電圧ＶＴ及び端子電流ＩＴに基づく当該装置の電流対電圧特性が、或る動作範囲にわたり上記プログラミング抵抗Ｒ１の電流対電圧特性を実質的に写すように（即ち、実質的に線形となるように）基本的に強制する。図１１の回路は上記カレントミラーにＰＮＰトランジスタを採用しているが、他の構成では該カレントミラーにＮＰＮトランジスタ又は他の半導体デバイスを使用することができると共に、該回路が図１１に示した回路と同一の機能を提供するように適切に再構成することができると理解されたい。また、図１１に示すコンバータ回路は、負荷電圧ＶＬを供給するために、上記カレントミラーの"負荷脚部"にツェナーダイオードＤ１等の電圧調整器を有する。該装置は、端子電圧ＶＴがツェナー電圧（即ち、負荷電圧ＶＬ）に上記カレントミラーのドロップアウト電圧を加えたものを超える場合に、実質的に抵抗性エレメントとして振る舞う。
【０１１９】
図１１を参照すると、上記カレントミラーはオプションとして抵抗Ｒ２及びＲ３を含むこともできる。図１１に示す回路の幾つかの構成例において、プログラミング抵抗Ｒ１により主に決定されるプログラミング電流ＩＰは大きい必要はなく、負荷に対して利用可能な電流のための倍率を設けるためにオプションとして抵抗Ｒ２及びＲ３を使用することができる（及び／又は、何らかの倍率を設けるためにＱ１及びＱ２の寸法を選択することもできる）。ダイオード接続されたトランジスタＱ１により、プログラミング電流ＩＰは(ＶＴ−０.７)/(Ｒ１＋Ｒ２)により与えられる（典型的なシリコンＢＪＴのベース／エミッタ電圧ＶBEは約０.７ボルトであると仮定し、ベース電流は無視する）。トランジスタＱ１及びＱ２が適切に寸法決めされると仮定すると、これらトランジスタのＶBEは同様となり、従って抵抗Ｒ２及びＲ３の両端間の電圧も同様となる。従って、該カレントミラー（このカレントミラーに対し、負荷５２０はツェナーダイオードＤ１の両端間に接続される）の"負荷脚部"を介して流れる電流は、ＩＰ＊(Ｒ２/Ｒ３)、従って抵抗Ｒ２及びＲ３により提供される倍率により決まる。電流ＩＰ＊(Ｒ２/Ｒ３)は、負荷５２０により流され得る最大電流ＩＬよりも大きく、且つ、最大負荷電流時にもツェナーダイオードを導通し続けるのに十分であるように選定される。何れの所与の時点においても負荷５２０により必要とされない如何なる電流も、ツェナーダイオードＤ１により分路され、従って、当該装置を介して流れる端子電流ＩＴは負荷電流とは独立となり、ＩＰ[１＋(Ｒ２＋Ｒ３)]により与えられる。
【０１２０】
図１２は、図１１に示す装置５００の電流対電圧特性のプロット３２０を示す。図１２に示すように、ツェナーダイオードＤ１及びカレントミラーが導通を開始する或る閾電圧より上では、該プロットは略線形である。この領域において、ＩＴとＶＴとの間の関係は、
【数３】
2010515963.tif 000005
により与えられる。上記から、ＩＴ＝ｍＶＴ＋ｂに従い、当該Ｉ−Ｖ特性の延長された線形部分は、縦軸に対し非零の（負の）交差を有する（これは、図１２に見られるように、横軸上の正の交差に対応する）ことが分かる。上記プロットの該領域における当該装置の実効抵抗Ｒeffは、
【数４】
2010515963.tif 000006
により与えられる。上記非零の交差により、所与の動作点における該装置の抵抗は実効抵抗Ｒeffには等しくならず、むしろ、該実効抵抗は負の交差により見掛け抵抗より一般的に低くなる。
【０１２１】
図９の装置と同様に、図１１に示す装置は種々の可能性のある端子電圧ＶＴに基づいて動作するように構成することができる。１つの例示的構成例において、公称負荷電圧ＶＬは約２０ボルトとされ（ツェナーダイオードＤ１は２０ボルトで調整するように指定される）、最大負荷電流ＩＬは約４５ミリアンペアとされる。これは、公称動作点における装置に対して約４４０オームの見掛け抵抗の指針を与える。これらの例示的パラメータに基づいて、電源の端子電圧ＶＴは約２４ボルトとされ、カレントミラー（負荷はツェナーダイオードＤ１の両端間に接続される）の"負荷脚部"を介して流れる電流は、ツェナーダイオードが全負荷電流でも十分にバイアスされた状態に留まるのを保証するために、約５５ミリアンペアに設定することができる。約１.１ミリアンペアのプログラミング電流ＩＰは、Ｒ１＝２１ｋΩ、Ｒ２＝１ｋΩ及びＲ３＝２０Ωと選定することにより（約５０の倍率を設けるために）選択することができる。一例示的構成において、ダイオード接続されたトランジスタＱ１は、２Ｎ３９０６とすることができ、"負荷脚部"の大電流を扱うトランジスタＱ２はＦＺＴ７９０とすることができる。
【０１２２】
図１１に示した回路の電流対電圧特性及び実効抵抗に関して先に示した式に基づけば、この例示的装置はＩ−Ｖ特性プロットの線形領域において約４３０Ωの実効抵抗を有し、これは、２４ボルトの公称端子電圧において約０.９８(ＶＴ/ＩＴ)となる。上記例に固有のパラメータが解説目的で使用される図１２からは、図１１の回路の該特定の構成例が約２１ボルトから約３０ボルトまでの端子電圧の範囲にわたり動作する一方、略線形な電流対電圧特性を提供することができることが分かる。
【０１２３】
図１１の回路はトランジスタＱ１及びＱ２に対してＢＪＴを採用したカレントミラーを示しているが、カレントミラーを含む他の構成例によれば、カレントミラーは、一層高い精度を達成し、より小さなプログラミング電流しか必要とせず、より低いドロップアウト電圧を達成し、集積回路構成を容易にするために、ＦＥＴ、演算増幅器、CASCODEデバイス又は他の部品を用いて実施化することもできると理解されたい。前記式（３）及び（４）で示された関係は、カレントミラーに基づく種々のコンバータ回路構成を示すために一般化することができる。例えば、カレントミラーの倍率をｇとして示し（例えば、式（３）及び（４）においてｇ＝Ｒ２／Ｒ３）、該カレントミラーの"プログラミング脚部"における抵抗値の和をｐとして示せば（例えば、式（３）及び（４）においてｐ＝(Ｒ１＋Ｒ２)）、式（３）は、
【数５】
2010515963.tif 000007
と書き換えることができ、ここで、式（５）における値ｂは、縦軸交差を表し、当該カレントミラーのプログラミング脚部におけるダイオード接続されたトランジスタ（例えば、図１１におけるＱ１）の両端間の電圧に関係する。同様に、式（４）は、
【数６】
2010515963.tif 000008
と書き換えることができる。式（５）からは、ｂの負の値に対して、実効抵抗は公称動作点における見掛け抵抗よりも一般的に小さく、ｂの正の値に対しては、実効抵抗は公称動作点における見掛け抵抗よりも一般的に大きいことが分かる。他の例のカレントミラー構成の幾つかの例が以下に説明される。
【０１２４】
図１３及び１４は、本発明の他の実施例による、図６に示したコンバータ回路の他のＦＥＴ型の例を示す回路図である。図１３及び１４に示す例においては、ＰチャンネルMOSFETが使用されているが、ＮチャンネルMOSFETも同様に使用することができ、回路を適切に再構成することができると理解されたい。図１３において、抵抗Ｒ５及びＲ６は、図１１に関連して上述したものと同様の態様で、プログラミング電流ＩＰと"負荷脚部"の電流との間の倍率を提供するために使用されている。更に詳細には、式（５）及び（６）におけるパラメータを図１３における構成部品に基づいて置き換えると、ｇ＝Ｒ５/Ｒ６、ｐ＝Ｒ４＋Ｒ５となり、ｂはMOSFETＱ５の両端間のドレイン／ソース電圧に関係する。Ｒ５及びＲ６を図１３に示すように使用することに加えて、又はその代わりに、斯かるＦＥＴの幅対長さ比（Ｗ／Ｌ）を、倍率ｇを実現するために選択することができる。一構成例において、これは、カレントミラーに使用されるＦＥＴの何れか１つに関して複数のＦＥＴを一緒に連結することにより集積回路設計で達成することができ、これにより所望の倍率を実現する。
【０１２５】
コンバータ回路５１０にMOSFETを採用することは、装置５００の集積回路構成を容易にする。また、図９に関連して前述したように、図１３及び１４のコンバータ回路は、如何なるエネルギ蓄積部品も含まず、集積回路構成を一層容易にする。図１３及び１４を参照すると、例示的構成において、負荷は図４に示した照明ユニット１００と同様のＬＥＤ型照明ユニットを含むか又は斯かる照明ユニットから本質的になることができ、その場合において、該ＬＥＤ型照明ユニットは１以上のＬＥＤ１０４及び斯かるＬＥＤのための制御回路（例えば、コントローラ１０５）を含む。これらの構成例の幾つかの変形例では、ＦＥＴを使用するコンバータ回路及びＬＥＤのための制御回路（例えば、コントローラ１０５）は、これらＬＥＤが結合される単一の集積回路として実施することができる。
【０１２６】
図１１を再び参照すると、負荷５２０が概ね電圧制限的電流対電圧特性（通常のＬＥＤに関して図２に示したような）を有する場合、他の実施例によれば、ツェナーダイオードを負荷自体により置換することにより、該負荷を図１１、１３及び１４に示すコンバータ回路の何れかのカレントミラー回路と"統合する"ことが更に可能となる。図１１に基づく例示的構成が図１５に示され、該構成においてツェナーダイオードは単一のＬＥＤ負荷により置換されている。結果としての装置５００は、図１２に示したようなＩ−Ｖ特性を有し、複数の斯かる装置は種々の直列、並列又は直列−並列構成で接続することができる（図１５に示す四角の端子を介して）。単一のＬＥＤを含む負荷に基づく図１５に示す装置は、複数のノードのシステムにおいて交換可能なＬＥＤノードを有するのが都合がよいような用途で有利であり得、その場合において、各ノードの端子電圧及び端子電流は予測可能となる。これは、特にＬＥＤの順方向電圧が異なり得る場合に、或るＬＥＤタイプで他のものを置換することを可能にするであろう。また、前述したように、ＦＥＴ構成は集積回路による統合を容易化し、その場合において、ＬＥＤはコンバータ回路の残りの部品を含む単一の集積回路に取り付け又は斯かる集積回路上に作製することができる。
【０１２７】
図１５に示す回路は、ＬＥＤ負荷５２０の動作パラメータ（例えば、オン／オフ状態又は輝度）が変化されるのを可能にするように更に修正することができる。例えば、図１６に示されるように、"点滅"ＬＥＤ装置５００を、ＬＥＤ負荷に対して電流を迂回させるように構成された操作回路５５０を追加することにより実施化することができる。ＬＥＤは、ＬＥＤ負荷の両端間の電圧を該ＬＥＤの順方向電圧より僅かに下まで減少させるのに十分な電流を流すことにより、又はＬＥＤ負荷に対してカレントミラーの負荷脚部の電流の全て又は大部分を実質的に迂回させるような低インピーダンスを切り換え投入することにより、操作回路５５０によってオン及びオフさせることができる。図７を再び参照すると、このような点滅ＬＥＤ装置５００は、直列に接続して（図１６に示される四角い端子を介して）、点滅ＬＥＤのストリングを提供するような照明システムを形成することができる。
【０１２８】
図１６に示す装置に使用することが可能な１つの例示的操作回路が、図１７に示されている。図１７において、マイクロコントローラＵ２（例えば、PIC12C509）はＬＥＤから電流を迂回させるように構成される。該マイクロコントローラは、種々のアナログ又はデジタル回路を含む、如何なる他の適切な種類のタイマと置換することができる。部品Ｄ１０及びＣ２は該マイクロコントローラに電力を供給し、トランジスタＱ１４は、ツェナーダイオードＤ９と共に、交互の電流経路を提供する。ツェナーダイオードＤ９の電圧は、該ツェナーダイオードの電圧にＱ１４のベース／エミッタ間電圧（約０.７Ｖ）を加えたものが、図１６におけるＬＥＤの順方向電圧（即ち、負荷電圧）より小さくなるように選定される。一構成例において、Ｄ９は、（１）この操作回路を駆動するために選択されたカレントミラーが十分な電力処理能力を有する場合、（２）ミラー出力インピーダンスが大きなミラーエラーを防止するほど十分に大きい場合、及び（３）コンデンサＣ２が、ＬＥＤがオフされている期間の間に上記マイクロコントローラの動作を可能にするほど十分に大きな寸法とされている場合には、省略することができる。ダイオードＤ１０は、特にＬＥＤの両端間の電圧が大きな場合には、当該タイマ回路に連続した電力を供給するために十分に大きな順方向電圧を有することができる。これは、Ｃ２に対して最小限の容量が使用されるのを可能にする。この場合、当該装置の端子電圧が上記マイクロコントローラの電圧要件と比較して大きくないなら、Ｄ１０を抵抗と置換することができる。
【０１２９】
他の実施例において、図１７に示すダイオードＤ９は低電圧ＬＥＤと置換することができ、かくして、2色閃光を形成することができる。このような２つのＬＥＤを用いた電圧制限性負荷及び斯かる負荷を制御する操作回路を含む装置が、図１８に示されている。図１８の回路において、２つのＬＥＤ Ｄ７及びＤ１１のうちの一方はオン状態に留まらなければならない。ＬＥＤ電流は外部的に設定され、何の追加の電流源も必要とされないことに注意されたい。しかしながら、当該装置の端子電圧ＶＴが変化すると、ＬＥＤ電流も変化する。図１９に示す更に他の実施例では、図１１に示したものと類似するツェナーダイオードＤ１３を用いたコンバータ回路５１０が負荷５２０に結合され、該コンバータ回路は２つのＬＥＤ Ｄ１４及びＤ１５と図１７及び１８に示したものと同様の操作回路とを含み、複数のＬＥＤを個々に且つ独立にオン及びオフさせる。図１９には２つの独立に制御されるＬＥＤが示されているが、種々の色の異なる数（例えば、３個又はそれ以上）のＬＥＤをマイクロコントローラＵ３により制御することもできると理解されたい。更に他の実施例においては、図１９に基づけば、負荷５２０は図４及び５に関連して前述したＬＥＤ型照明ユニット１００により置換することができ、その場合において、個々のＬＥＤ（又は同一又は同様のスペクトルを持つＬＥＤのグループ）に対する電流は、互いから独立に、且つ、当該装置の端子電圧ＶＴから独立に各々制御することができる。
【０１３０】
先に示したように、図１１〜１９に関連して上述した回路の概略機能は、本発明の範囲及び趣旨を逸脱することなく他の回路変形例を用いても実施することができる。ここで示したように、ＰＮＰ及びＮＰＮ型ＢＪＴ並びにＰＦＥＴ及びＮＦＥＴを、種々のカレントミラー構成で使用することができる。また、カレントミラーは、一層高い精度を達成し、一層小さなプログラミング電流しか必要とせず、一層低いドロップアウト電圧を有し、又は他の所望のフィーチャを有するために、演算増幅器、CASCODEデバイス又は他の部品を用いて実施化することができる。
【０１３１】
図１２に関連して述べたように、カレントミラーを使用する上述した回路は、一般的に、延長された場合にＩ−Ｖグラフの原点と交差するような線形部分を持つ電流対電圧特性は有さない。むしろ、ＢＪＴを使用した図１１に示す回路の場合、Ｉ−Ｖ特性プロットの延長された線形部分は、式（３）により示されるように、縦軸に沿って負の交点を有する。特に、横（電圧）軸に沿う交点は、零ボルトより少なくとも１つのダイオード接続されたトランジスタの電圧降下分（約、０.７ボルト）だけ高くなる。カレントミラーにＭＯＳデバイスを使用する回路では、電圧軸の交点は２ボルト又はそれ以上のオーダとなる。
【０１３２】
装置５００の電流対電圧特性がＩ−Ｖグラフ上で原点での交点を有することが望ましい構成例では、図９及び１０に関連して前述したような演算増幅器に基づく電流源を使用することができる。他の例として、コンバータ回路５１０にカレントミラーを使用する本発明の他の実施例によれば、図９に示したものと類似する演算増幅器電流源をカレントミラーと一緒に使用することができる。図２０は、コンバータ回路５１０の斯様な例を示す回路図であり、該例において、MOSFETのカレントミラー５６２は、演算増幅器Ｕ４Ａを含むプログラミング回路５６４に結合されている。
【０１３３】
図２０の回路において、抵抗Ｒ２７は当該カレントミラーのプログラミング抵抗として作用し、該プログラミング抵抗の両端間の制御電圧ＶＸは、Ｒ２８及びＲ２９により形成される分圧器を介して端子電圧ＶＴの或る割合に設定される。結果として、プログラミング電流ＩＰはダイオード接続されたMOSFET Ｑ２３の両端間の如何なる電圧降下の関数ともならず、結果としての装置は、例えば図２１に示されるように、延長された線形部分の交点をＩ−Ｖグラフの原点の近傍に又は該原点に持つようなＩ−Ｖ特性プロット３２２を有する。一態様において、これは、多数の装置が直列に接続されるのを可能にする。何故なら、該一層良好な精度の結果、図７に示すような装置の直列接続されたストリングにおいて端子電圧のバラツキが一般的に少なくなるからである。
【０１３４】
図２０は原点での交点を持つ延長された線形部分を備えるＩ−Ｖ特性を有するような装置用のコンバータ回路の他の構成例を示しているが、これは種々の用途における装置の動作にとり決して必要な特性ではない、と理解されるべきである。もっと一般的には、ここで述べる本発明の種々の実施例による装置は、通常の動作中における或る範囲の予測される端子電圧にわたり、Ｉ−Ｖグラフの原点に交差するように延長され得るか又は延長され得ないような実質的に線形な又は準線形な電流対電圧特性を有することができる。また、必要とされる線形性の程度は、異なる用途に対して相違し得る。これは、部分的に、当該コンバータ回路における如何なる重大なエラー源（何らかのオフセット、非線形性、又は装置から装置への差につながる部品の不整合）をも分析し、２以上の装置間での結果としての実効端子電圧の不整合を判定することにより、決定することができる。これらのエラーは低減することはできるかも知れないが、エラー低減の如何なる必要とされる程度も、用途依存的であり得る。例えば、或る用途に対して十分に余分な電源電圧が利用可能である場合、及び或る装置における余分な電力消費が許容される場合、電源から電力を取り出すために一緒に接続される複数の装置に対し一層類似した電流対電圧特性を保証するための更なる対策は不必要であろう。
【０１３５】
本発明の更に他の実施例においては、図６に示した装置５００のコンバータ回路は、Ｉ−Ｖ特性の延長された線形部分に対して意図的に非零交差を強いて、結果として該装置の実効抵抗が公称動作点において見掛け抵抗とは大幅に相違するように構成することができる。特に、コンバータ回路は、公称動作点（ＶＴ＝Ｖnom）の周辺の範囲における装置の実効抵抗が、非零交差を強制することにより公称動作点における見掛け抵抗Ｒapp＝ＶＴ／ＩＴより大行くなり又は小さくなり得るように、構成することができる。
【０１３６】
例えば、当該装置の端子電流の電圧依存性を低減するために、ｎ＞１のような実効抵抗Ｒeff＝ｎＲappを使用することができる。公称動作点より上での電圧の行程を予測することができるような用途では、この一層大きな実効抵抗の結果、このような電圧行程に対してデバイスの電力消費が少なくなる。例えば、見掛け抵抗を単に２倍にする（即ち、Ｒeff＝２Ｒapp）だけで、公称動作点より高い電圧において５０％の電力節約を達成することができ、ｎ＝４では、７５％の電力の節約を達成することができる。ｎの一層大きな値に対しては、幾つかの場合において有効な電圧分担を達成することが一層困難となり得る。何故なら、小さな漂遊電流エラーが複数の直列接続された装置の各端子電圧に比例的に大きな変化を生じさせ得るからである。しかしながら、このような効果は多くの用途では重要ではない。代わりに、ｎ＜１であるような実効抵抗Ｒeff＝ｎＲappを、一層高い電源電圧における直列接続された装置のストリングの間での一層良好な電圧分担を実施するために、又は種々の他の動作的理由で採用することもできる。１以上の光源を負荷として有する複数の直列接続された装置及び電池を有する電源に関係する１つの斯様な理由は、一層高い電池電圧で光出力を最大化することである。理論的に倍数ｎは如何なる値も有することができるが、ここで述べる種々の実施例によれば、コンバータ回路は、倍数ｎが少なくとも０.１＜ｎ＜１０の範囲内の値を有し得るように構成することができる。更に特定的には、幾つかの例示的構成では、ｎは１＜ｎ＜４の範囲内の値を有することができる。
【０１３７】
倍数ｎを、従って図９のコンバータ回路に基づく所与の装置の実効抵抗を変化させるために、抵抗Ｒ５１と直列に正又は負の電圧を挿入し、制御電圧ＶＸに対してオフセットを設けることができる。代わりに、演算増幅器Ｕ５０の非反転入力端子に正又は負の電流を追加し、制御電圧ＶＸに対してオフセットを設けることもできる。入念なオフセットを導入する他の方法も使用することができる。同様の態様で、カレントミラーを使用するコンバータ回路において、プログラミング抵抗と直列に正もしくは負の電圧を挿入することができるか、又は、代わりに、正若しくは負の一定電流をプログラミング電流ＩＰと並列に加えて、これらの特性を達成することもできる。上記構成は多数の異なる方法で、種々の異なる回路を用いて実施化することができると共に、実効抵抗を変化させる他の方法も使用することができると理解されるべきである。
【０１３８】
例えば、図２２及び２３は、図６に示した装置のコンバータ回路５１０の他の例を示す回路図であり、該コンバータ回路においては、Ｉ−Ｖ特性の非零交差が所定の態様で課され、これにより、本発明の他の実施例により公称動作点における見掛け抵抗とは異なる実効抵抗を形成している。図２２では、カレントミラー構成が採用され、該カレントミラー構成においては追加の一定電流Ｉ２がプログラミング電流ＩＰと並列に流れる。抵抗Ｒ４０、Ｒ４１、ツェナーダイオードＤ４２、トランジスタＱ４０及び演算増幅器Ｕ６を有する、図２０に示したものと同様の電流源構成が、電流Ｉ２を発生するために採用されている。前記式（５）は上記一定電流Ｉ２を考慮に入れるよう変更することができ、
【数７】
2010515963.tif 000009
該式は、図２２の回路のＩ−Ｖ関係を示す。式（７）からは、上記一定電流を、縦軸交点ｂ（即ち、ダイオード接続されたトランジスタの影響）を相殺するか、又は縦軸交点に対して他の真の（net）正若しくは負の値を提供するように選定することができることが分かる。所与の公称動作点ＶＴ＝Vnom及び対応する電流ＩＴにおいて、Ｉ２に対する一層大きな正の値（真の正の交点）は一層高い実効抵抗を可能にし、逆に、Ｉ２に対する一層大きな負の値（真の負の交点）は一層低い実効抵抗を可能にする。図２３は、Ｉ−Ｖ特性の延長された線形部分の縦軸交点を、プログラミング抵抗に直列に一定電圧Ｖoffset（例えば、ツェナーダイオードＤ２０又は何らかの他のタイプの電圧基準により強制される）を追加することにより、如何にして下方に（即ち、より負の電流に向かって）移動させることができるかを示している。式（３）及び（５）を参照すると、電圧Ｖoffsetは、ダイオード接続されたトランジスタＱ２８の両端間の電圧Ｖtranに加算され、結果として、パラメータｂに対する負の値が増加する。これと同じ技術を、図２２に示したプログラミング抵抗Ｒ３２又は抵抗Ｒ４０に関連して使用することができる。
【０１３９】
もっと一般的には、種々の特性は、制御電圧ＶＸを発生するために複数の浮遊型の基準ダイオード及び抵抗を使用し、オプションとして精度又は便宜の目的で演算増幅器及び他の回路を追加することにより発生することができることが分かる。このような回路は、時には、これら回路が自身の機能に対して複数の実質的に線形な断片を有することにより、断片的線形と呼ばれる。このような機能を発生する回路の構成は一般に理解されている。所望の制御電圧ＶＸは端子電圧ＶＴから導出され、図２０又は２２に示されたもののような電圧／電流コンバータ回路構成（又は何らかの他の適切な回路）を、プログラミング電流と並列に電流を発生するために使用することができ、これを負荷に対する一層大きな電流を生成するために使用することができる。他の例として、そして図９の一実施例に示されるように、負荷が適切である状況ではカレントミラーを回避することができ、演算増幅器が、調整可能なシャントの制御により、既に流れている負荷電流を減じる追加の機能を担うことができる。
【０１４０】
図４及び５に関連して前述したように、制御可能なＬＥＤ型照明ユニット１００はデータを直列態様で受信、処理及び送信することができ、その場合において、処理されたデータは当該照明ユニットにより発生される光の種々の状態（例えば、色、輝度等）の制御を容易にする。このような照明ユニットの例示的な電流対電圧特性が、図３に関連して説明された。このような照明ユニットは、図６の実施例に示した装置５００における負荷５２０として、及び変化された電流対電圧特性を提供するように（例えば、照明ユニット１００を含む装置が、該装置が電力を取り出す電源に対して線形な又は抵抗性のエレメントとして見えるように）本明細書で述べた種々の他の実施例として作用することができる。図７に関連して前述したように、このような装置は、電源から電力を受けるべく種々の直列又は直列／並列の組み合わせで配置することができる。
【０１４１】
図７に示した装置の直列電力接続に基づいて、図２４及び２５は、各々が照明ユニット１００を含む複数の装置５００を有する幾つかの例示的照明システム２０００を示す。図７と同様に、図２４及び２５に示す各装置５００（小さな四角で示す）は、当該照明システム２０００の"照明ノード"を構成し、複数の照明ノードは、電源端子電圧ＶPSを持つ電源から電力を取り出すために直列に（図２４）又は直列−並列に（図２５）結合されている。
【０１４２】
図２４及び２５において、複数のノードは、直列態様で電力を受けるのみならず、各ノードにデータを直列態様で処理させるように構成されている。特に、該システムは、各ノードの通信ポート１２０（図４及び５参照）に直列に結合されたデータライン４００を含んでいる。１つの特別な実施例において、如何なるノードからのデータも次のノードへ容量結合を使用して接続することができる。複数の照明ユニットの一層大きなシステムは、図２５に示されるように、直列接続された照明ユニットの複数のストリングを一緒に並列に結合することにより形成することができる。このような直列−並列構成において、データラインの容量性結合のためのコンデンサを、Ｃｘで示すように同じ電圧のノード間で使用することができるか、又はＣｙが無いことで示されるように省略することができる。他の実施例において、データネットワーク及びノードの積み重ねは任意とすることができる。即ち、データが或るノードから次へと何らかの特定のパターンで流れるという要件は存在しない。図示の容量性結合は、データがノード間で任意のシーケンス又は順序で伝送されるのを可能にする。ノードの例示的な二次元配列（例えば、図２５に示されたものと同様のノードの直列−並列配列に基づく）において、データは行から行へと又は列から列へと流れることができるか、又は実質的に如何なる他の態様でも流れることができる。
【０１４３】
図２６は、図２４及び２５に示したものと同様の照明システム２０００が、更に、コンデンサ２０２０により形成されたフィルタ及びブリッジ整流器２０４０を有することができ、かくして、如何なる他の電圧低減回路（例えば、トランス）も要せずにＡＣ電源２０６０（例えば、１２０ＶRMS又は２４０ＶRMSのライン電圧を有する）から直接動作させることができることを示している。この実施例の一態様において、直列接続されたノードの数及び各ノード電圧は、整流され且つ濾波されたＡＣライン電圧（即ち、電圧ＶPS）が複数のノードに電力を供給するのに適するように、選定される。図９に関連して前述した一例示的構成において、ノードは５ボルト程度の公称端子電圧を有することができ、従って、１２０ＶRMSのライン電圧に基づく電圧ＶPSの間には３０個までの又はそれ以上のノードを直列に接続することができる。図１１に関連して前述した他の例示的構成において、ノードは２４ボルト程度の公称端子電圧を有することができ、従って、１２０ＶRMSのライン電圧に基づく電圧ＶPSの間には７個までのノードを直列に接続することができる。
【０１４４】
図２７は、本発明の一実施例による、図２４、２５及び２６に示したノードを構成する装置５００の一例を示し、ノードは、図４及び５に関連して前述したように３チャンネル（例えば、ＲＧＢ）のＬＥＤ型照明ユニット１００を有している。図示の目的で、照明ユニット１００は図１１の構成に基づくコンバータ回路５１０に結合されるように示されているが、ここで開示された思想に基づく如何なるコンバータ回路も当該装置に使用することができると理解されたい。
【０１４５】
図４に関連して前述したように、照明ユニット１００の３つの"チャンネル"は図２７では簡略化のために３つのＬＥＤ Ｄ２３、Ｄ２４及びＤ２５により図示されている。しかしながら、これらのＬＥＤは図４に示されたＬＥＤ型光源１０４Ａ、１０４Ｂ及び１０４Ｃを表し、各光源は所与のスペクトル持つ放射を発生するように構成された１以上のＬＥＤを含むことができ、所与の光源の複数のＬＥＤは、それら自体で、直列、並列又は直列−並列構成で一緒に結合することができる（一例示的構成において、緑のチャンネルは５つの直列接続された緑のＬＥＤを使用することができ、青のチャンネルは５つの直列接続された青のＬＥＤを使用することができ、赤のチャンネルは８つの直列接続された赤のＬＥＤを使用することができる）と理解されたい。図２４、２５及び２６に関連して前述したように、図２７に示す装置５００は、データライン４００及び当該照明ユニットのコントローラ１０５の通信ポート１２０を介しての直列データ相互接続用に構成することができる。
【０１４６】
ここに提示された抵抗性変換の実施例の全ては、連続時間回路であったが、負荷電圧の一層良好な制御、一層高い効率を可能にするため又は他の目的で、種々の形態のＤＣ／ＤＣ変換（該変換の例は、これらに限定されるものではないが、スイッチモード電源及びチャージポンプ回路を含む）を使用することができると理解されたい。更に、ここに提示された概念の集積化構成は、一般的にそうであるように、種々の目標を達成するために極めて多数のトランジスタを含む一層複雑な構成を有し得る。
【０１４７】
以上、ここでは幾つかの発明的実施例を説明及び図示したが、当業者であれば、ここでのべた機能を実行し、及び／又はここで述べた結果及び／又は利点の１以上を得るための種々の他の手段及び／又は構成を容易に思いつくであろう。そして、このような変形例及び／又は改変例の各々は、ここで述べた発明的実施例の範囲に入ると見なされるものである。もっと一般的には、当業者であれば、ここで述べた全てのパラメータ、寸法、材料及び構造は例示的なものを意味するもので、実際のパラメータ、寸法、材料及び／又は構造は本発明的教示が使用される特定の用途に依存することが分かるであろう。また、当業者であれば、通常の実験だけを用いて、ここで述べた固有の発明的実施例の多くの均等物を認識し、確認することができるであろう。従って、上述した実施例は例示としてのみ示されたもので、添付請求項の及びその均等物の範囲内において発明的実施例は、解説され及び請求項に記載されたもの以外で実施することができると理解されるべきである。本発明の種々の実施例は、ここで述べた個々のフィーチャ、システム、物品、材料、キット及び／又は方法に関するものである。更に、２以上の斯様なフィーチャ、システム、物品、材料、キット及び／又は方法の如何なる組み合わせも、これらのフィーチャ、システム、物品、材料、キット及び／又は方法が相互に矛盾しないなら、本発明の範囲内に含まれるものである。
【０１４８】
ここで規定及び使用された全ての定義は、辞書の定義、参照により本明細書に組み込まれた文献での定義、及び／又は定義された用語の通常の意味を規制すると理解されるべきである。
【０１４９】
明細書及び特許請求の範囲で使用された単数形の表現は、特に明示的に示されない限り、"少なくとも１つの"を意味すると理解されたい。
【０１５０】
明細書及び特許請求の範囲で使用された"及び／又は"なる表現は、そのように結合された要素の"何れか一方又は両方"（即ち、幾つかの場合には接続的に、他の場合には離接的に存在する要素）を意味すると理解されたい。"及び／又は"で掲げられた複数の要素は、同様に、その様に結合された要素の"１以上"と見なされるべきである。"及び／又は"なる表現により特に識別される要素以外に、他の要素も、上記特に識別された要素に関係があるか関係がないかに拘わらず、オプションとして存在し得る。このように、限定するものではない例として、"Ａ及び／又はＢ"なる言及は、"有する"等の非制限的表現と一緒に使用された場合、一実施例ではＡのみを示し（オプションとしてＢ以外の要素を含む）、他の実施例ではＢのみを示し（オプションとしてＡ以外の要素を含む）、更に他の実施例ではＡ及びＢの両方を示し（オプションとして他の要素を含む）、等々となる。
【０１５１】
明細書及び特許請求の範囲で使用された場合、"又は"は上述した"及び／又は"と同じ意味を有すると理解されたい。例えば、リスト内で項目を分ける場合、"又は"又は"及び／又は"は包括的であると、即ち複数の要素又は要素のリストにおける少なくとも１つを含むのみならず、２以上を含み、オプションとして追加の掲載されていない要素も含む、と解釈されるべきである。"のうちの１つのみ"若しくは"のうちの正確に１つ"又は請求項で使用された場合の"からなる"等の、明らかに反対に示される用語だけは、複数の要素又は要素のリストのうちの正確に１つの要素を含むことを示す。一般的に、ここで使用される"又は"なる用語は、"何れか"、"のうちの１つ"又は"のうちの正確に１つ"等の排他性の用語が先行した場合のみ、排他的代替物（即ち、"両方ではなく一方又は他方"）を示すと解釈されるべきである。"から本質的になる"は、請求項で使用された場合、特許法の分野で使用される通常の意味を有する。
【０１５２】
明細書及び特許請求の範囲で使用される場合、１以上の要素のリストに関連した"少なくとも１つ"なる表現は、該要素のリストにおける要素の何れか１以上から選択された少なくとも１つの要素を意味すると理解されるべきであり、必ずしも該要素のリスト内に特別に掲げられた各々の全ての要素の少なくとも１つを含むものではなく、該要素のリストにおける要素の如何なる組み合わせも排除するものではない。この定義は、該"少なくとも１つ"なる表現が参照する当該要素のリスト内で特別に識別される要素以外に要素が、特別に識別された要素に関係するか関係しないかに拘わらず、オプションとして存在することも許容する。この様に、限定しない例として、"Ａ及びＢの少なくとも１つ"（又は等価的に"Ａ又はＢの少なくとも一方"、又は等価的に"Ａ及び／又はＢの少なくとも１つ"）は、一実施例においては、Ｂは存在せず（オプションとして、Ｂ以外の要素を含む）に、少なくとも１つの（オプションとして２以上を含む）Ａを示すことができ、他の実施例では、Ａは存在せずに（オプションとして、Ａ以外の要素を含む）、少なくとも１つの（オプションとして２以上を含む）Ｂを示すことができ、更に他の実施例では、少なくとも１つの（オプションとして２以上を含む）Ａ及び少なくとも１つの（オプションとして２以上を含む）Ｂ（オプションとして他の要素を含む）を示すことができる。
【０１５３】
また、明瞭に反対に示さない限り、２以上のステップ又は作用を含む請求項の如何なる方法においても、該方法の上記ステップ又は作用の順序は、必ずしも、該方法のステップ又は作用が記載された順序に限定されるものではないと理解されるべきである。
【０１５４】
請求項及び明細書において、"有する"、"含む"、"担持する"、"持つ"、"含む"、"関わる"、"保持する"、"を含む"等の全ての移行句は、非制限的である、即ち含むが、限定されるものではない、ことを意味すると理解されるべきである。"からなる"及び"から本質的になる"なる移行句のみが、米国特許庁の特許審査手順マニュアル、セクション2111.03に記載されたように、各々、制限的又は準制限的な句である。
【図１】
2010515963.tif 000010
【図２】
2010515963.tif 000011
【図３】
2010515963.tif 000012
【図４】
2010515963.tif 000013
【図５】
2010515963.tif 000014
【図６】
2010515963.tif 000015
【図７】
2010515963.tif 000016
【図８】
2010515963.tif 000017
【図９】
2010515963.tif 000018
【図１０】
2010515963.tif 000019
【図１１】
2010515963.tif 000020
【図１２】
2010515963.tif 000021
【図１３】
2010515963.tif 000022
【図１４】
2010515963.tif 000023
【図１５】
2010515963.tif 000024
【図１６】
2010515963.tif 000025
【図１７】
2010515963.tif 000026
【図１８】
2010515963.tif 000027
【図１９】
2010515963.tif 000028
【図２０】
2010515963.tif 000029
【図２１】
2010515963.tif 000030
【図２２】
2010515963.tif 000031
【図２３】
2010515963.tif 000032
【図２４】
2010515963.tif 000033
【図２５】
2010515963.tif 000034
【図２６】
2010515963.tif 000035
【図２７】
2010515963.tif 000036
【国際調査報告】
2010515963.tif 000037
2010515963.tif 000038
2010515963.tif 000039