(57)【要約】  光素子アレイは、第１、第２及び第３発光素子、並びに第１及び第２スイッチを含む。第１発光素子は第１端子及び第２端子を含み、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端子を含む。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端子を含む。第１スイッチは、前記第１及び第３発光素子の前記第１端子のそれぞれへ結合される第１端子、及び前記第２発光素子の前記第１端子へ結合される第２端子を含む。第２スイッチは、前記第３発光素子の前記第２端子へ結合される第１端子、及び前記第１及び２発光素子の前記第２端子のそれぞれへ結合される第２端子を含む。
2010506396.tif 000002
【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発光素子と、
前記第１及び第３発光素子の前記第１端子のそれぞれへ結合される第１端子、及び前記第２発光素子の前記第１端子へ結合される第２端子を有する第１スイッチと、
前記第３発光素子の前記第２端子へ結合される第１端子、及び前記第１及び２発光素子の前記第２端子のそれぞれへ結合される第２端子を有する第２スイッチと、
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、
前記第１発光素子の前記第１端子は第１電源レールへ結合され、前記第１発光素子の前記第２端子は第２電源レールへ結合され、
前記第１、第２、及び第３発光素子が、対応する第１、第２、第３動作電圧を特徴とし、
前記第２発光素子が、前記第１スイッチが閉状態であり且つ前記第２スイッチが開状態である場合に、前記第１及び第２電源レールへ供給される電流の少なくとも一部を受け取るように構成され、
前記第３発光素子が、前記第１スイッチが開状態であり且つ前記第２スイッチが閉状態である場合に、前記光素子アレイへ供給される電流の少なくとも一部を受け取るように構成される、
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、前記第１、第２、及び第３発光素子が、対応する第１、第２、及び第３動作電圧を特徴とし、これらの電圧の対応する関係は式：
VOP1>VOP2、VOP3
によって規定される、光素子アレイ。
【請求項４】
請求項１ないし３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、更に、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記憶要素を含む、光素子アレイ。
【請求項６】
請求項５に記載の光素子アレイであって、前記記憶要素が、前記第１、第２及び第３発光素子のうちの１つ以上と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７】
請求項１ないし６のいずれか一項に記載の光素子アレイであって、更に、前記第１スイッチの前記第２端子へ結合される第１端子及び前記第２スイッチの前記第１端子へ結合される第２端子を有する第４発光素子を含み、前記第４発光素子が、第４動作電圧を特徴とし、この第４動作電圧以上において当該第４発光素子が光を発するように動作可能である、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発光素子の前記第１端子が第１電源レールへ結合され、前記第１発光素子の前記第２端子は第２電源レールへ結合され、
前記第４発光素子が、前記第１及び第２スイッチが閉状態である場合に、当該光素子アレイへ供給される電流の少なくとも一部を受け取るように構成される、
光素子アレイ。
【請求項９】
請求項７又は８に記載の光素子アレイであって、前記第１、第２、第３及び第４発光素子が、対応する第１、第２、第３及び第４動作電圧を特徴とし、これらの電圧の対応する関係は式：
VOP1>VOP2、VOP3>VOP4
によって規定される、光素子アレイ。
【請求項１０】
請求項７ないし９のいずれか一項に記載の光素子アレイであって、更に、前記第４発光素子へ結合される記憶要素を含む、光素子アレイ。
【請求項１１】
請求項１０に記載の光素子アレイであって、前記記憶要素が、前記第４発光素子と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１２】
請求項１に記載の光素子アレイであって、更に、前記第１スイッチの前記第２端子と前記第２スイッチの前記第１端子との間に結合される短絡回路を含む、光素子アレイ。
【請求項１３】
発光装置であって、
請求項１ないし１０のいずれか一項に記載の光素子アレイと、
制御入力、及び前記光素子アレイへ電流を供給するように結合される電力出力、を有する電源と、
前記電源の前記制御入力へ結合される第１出力、前記光素子アレイの前記第１スイッチへ結合される第２出力、及び前記光素子アレイの前記第２スイッチへ結合される第３出力を有する制御器であって、前記第１出力は、前記電源の出力レベル条件を設定するために前記電源へ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１スイッチの状態を制御するために制御信号を供給するように動作可能であり、前記第３出力は、前記第２スイッチの状態を制御するために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１４】
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電源レールへ結合される第１端子、及び第２電源レールへ結合される前記第２端子を有する第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発光素子と、前記第１及び第３発光素子の前記第１端子のそれぞれへ結合される第１端子、及び前記第２発光素子の前記第１端子へ結合される第２端子を有する第１スイッチと、前記第３発光素子の前記第２端子へ結合される第１端子、及び前記第１及び２発光素子の前記第２端子のそれぞれへ結合される第２端子を有する第２スイッチと、
を含み、当該方法が、
前記第１及び第２スイッチのそれぞれを開状態又は閉状態のいずれかへ制御するステップと、
前記光素子アレイの前記第１又は第２電源レールへ電流を供給するステップと、
を有し、
前記第１スイッチ及び前記第２スイッチのそれぞれが開状態である場合に、前記供給される電流の少なくとも一部が前記第１発光素子へ供給され、
前記第１スイッチが閉状態であり且つ前記第２スイッチが開状態である場合に、前記供給される電流の少なくとも一部が前記第２発光素子へ供給され、
前記第１スイッチが開状態であり且つ前記第２スイッチが閉状態である場合に、前記供給される電流の少なくとも一部が前記第３発光素子へ供給される、
方法。
【請求項１５】
請求項１４に記載の方法であって、
前記第１発光素子へ供給される電流が、平均値：
2010506396.tif 000022
を有し、
ここで、I1は前記第１発光素子へ供給される前記電流の振幅であり、Tは前記第１発光素子へ供給される前記電流の期間であり、t1は、前記第１発光素子へ電流I1を供給するために、前記第１及び第２スイッチのそれぞれが開状態である活性化期間である、
方法。
【請求項１６】
請求項１４に記載の方法であって、
前記第２発光素子へ供給される電流が、平均値：
2010506396.tif 000023
を有し、
ここで、I2は前記第２発光素子へ供給される前記電流の振幅であり、Tは前記第２発光素子へ供給される前記電流の期間であり、t2は、電流I2を前記第２発光素子へ供給するために、前記第１スイッチが閉状態であり且つ前記第２スイッチが開状態である活性化期間である、
方法。
【請求項１７】
請求項１４に記載の方法であって、
前記第３発光素子へ供給される電流が、平均値：
2010506396.tif 000024
を有し、
ここで、I3は前記第３発光素子へ供給される前記電流の振幅であり、Tは前記第３発光素子へ供給される前記電流の期間であり、t3は、電流I3を前記第３発光素子へ供給するために、前記第１スイッチが開状態であり且つ前記第２スイッチが閉状態である活性化期間である、
方法。
【請求項１８】
請求項１４ないし１７のいずれか一項に記載の方法であって、前記光素子アレイが、更に、前記第１スイッチの前記第２端子へ結合される第１端子及び前記第２スイッチの前記第１端子へ結合される第２端子を有する第４発光素子を含み、前記制御するステップが、前記第１及び第２スイッチのそれぞれを閉状態へ制御するステップを含み、この場合に、前記供給される電流の少なくとも一部が前記第４発光素子へ供給される、
方法。
【請求項１９】
請求項１８に記載の方法であって、
前記第４発光素子へ供給される電流が、平均値：
2010506396.tif 000025
を有し、
ここで、I4は前記第４発光素子へ供給される前記電流の振幅であり、Tは前記第４発光素子へ供給される前記電流の期間であり、t4は、前記第４発光素子へ電流I4を供給するために、前記第１及び第２スイッチが閉状態である活性化期間である、
方法。
【請求項２０】
請求項１４ないし１７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、発光素子を用いる装置に関し、より具体的には、光素子、装置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条件は、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条件など、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素子の制御を提供し得、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、光素子アレイが表され、そして、第１、第２及び第３発光素子、並びに第１及び第２スイッチを含む。第１発光素子は第１端子及び第２端子を含み、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端子を含む。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端子を含む。第１スイッチは、前記第１及び第３発光素子の前記第１端子のそれぞれへ結合される第１端子、及び前記第２発光素子の前記第１端子へ結合される第２端子を含む。第２スイッチは、前記第３発光素子の前記第２端子へ結合される第１端子、及び前記第１及び２発光素子の前記第２端子のそれぞれへ結合される第２端子を含む。
【００１０】
本発明の別の実施例において、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、電源及び制御器を含む。電源は、制御入力、及び光要素アレイへ電流を供給するように結合される電源出力を含む。制御器は、電源の制御入力へ結合される第１出力、光素子アレイの第１スイッチへ結合される第２出力、光素子アレイの第２スイッチへ結合される第３出力を含み、前記第１出力は、前記電源の出力レベル条件を設定するために前記電源へ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１スイッチの状態を制御するために制御信号を供給するように動作可能であり、前記第３出力は、前記第２スイッチの状態を制御するために制御信号を供給するように動作可能である。
【００１１】
本発明の更なる実施例において、上述の及び以下に記載される光素子アレイを動作させる方法が表され、当該方法は、第１発光素子を選択する処理を含み、この動作は、開状態又は閉状態のいずれかに前記第１及び第２スイッチのそれぞれを制御するステップと、光素子アレイへ電流を供給するステップを含む。供給される電流の少なくとも一部は、(i)前記第１スイッチ及び前記第２スイッチのそれぞれが開状態である場合に、前記供給される電流の少なくとも一部が前記第１発光素子へ供給され、(ii)前記第１スイッチが閉状態であり且つ前記第２スイッチが開状態である場合に、前記供給される電流の少なくとも一部が前記第２発光素子へ供給され、(iii)前記第１スイッチが開状態であり且つ前記第２スイッチが閉状態である場合に、前記供給される電流の少なくとも一部が前記第３発光素子へ供給される。
【００１２】
スイッチの数を、例えば、２つの発光素子に対して１つのスイッチ、３つの発光素子に対して２つのスイッチ、又は４つの発光素子に対して２つのスイッチなどの、発光素子に対するスイッチの１：１の比率より下に低減するために、異なる動作電圧点（すなわち、ＬＥＤに関するフォワード電圧）を有する発光素子を実施化することは、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】
以下の説明は、光素子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、及び光素子アレイを動作させる方法にも適用され得る。一つの実施例において、第１光素子の第１及び第２端子は、第１及び第２電源レールへ結合される。更に、第１、第２及び第３発光素子は、対応する第１、第２、第３動作電圧VOP1、VOP2、VOP3を特徴とし、相対的な関係は、前記第１スイッチが閉状態であり且つ前記第２スイッチが開状態である場合に、前記第２発光素子が、前記第１及び第２電源レールへ供給される電流の少なくとも一部を受け取るように動作可能であるように規定する。前記関係は、更に、前記第１スイッチが開状態であり且つ前記第２スイッチが閉状態である場合に、前記第３発光素子が、電源レールへ供給される電流の少なくとも一部を受け取るように構成される。特定の実施例において、第１、第２及び第３動作電圧間の関係は、VOP1>VOP2、VOP3として規定される。このような動作電圧における構成は、様々な発光素子間における選択を可能にする。
【００１４】
更なる実施例において、光素子アレイは、前記第１スイッチの前記第２端子へ結合される第１端子及び前記第２スイッチの前記第１端子へ結合される第２端子を有する第４発光素子を含み、前記第４発光素子が、第４動作電圧VOP4を特徴とし、この第４動作電圧以上において当該第４発光素子が光を発するように動作可能である。具体的な実施例において、前記第４発光素子が、前記第１及び第２スイッチが閉状態である場合に、当該光素子アレイへ供給される電流の少なくとも一部を受け取るように構成される。より具体的には、第１、第２、第３及び第４動作電圧（VOP1、VOP2、VOP3、VOP4）は式：
VOP1>VOP2、VOP3>VOP4
によって規定される。
【００１５】
更なる実施例において、前記第１、第２、第３及び（実施される場合は）第４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。より更には、例えばコンデンサなどの記憶要素が、前記第１、第２、第３及び（実施される場合は）第４発光素子のうちの１つ以上へ任意選択的に結合され得る。記憶要素は、発光素子の１つ以上に関する照明の持続時間を増加させる、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、（実施される場合は）第４発光素子は少なくとも１つの発光ダイオードを含み、更に第１、第２及び第３発光素子のそれぞれは、第４発光素子内に含まれるのと同様に、少なくとも１つの追加的な発光ダイオードを含む、又は第４発光素子内に含まれる少なくとも１つの発光ダイオードとは異なる半導体材料からなる。このような構成は、より低い動作電圧を第４発光素子へ供給するのに使用され得る。
【００１７】
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、光素子アレイ及び発光装置にも適用され得る。更なる実施例において、第１、第２、第３及び第４発光素子へ供給される電流は、式：
2010506396.tif 000003
に従い決定される平均値であり、ここで、Iiは選択された第iの発光素子へ利用可能な電流の振幅であり、Tは第iの発光素子へ供給される電流の期間であり、tiは、第iの発光素子へ電流Iiを供給するように動作可能であるように、第１及び第２スイッチが対応する状態である活性化期間である。
【００１８】
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（登録商標）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。
【００１９】
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】
【００２０】
【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２Ａ】図２Ａは、本発明に従う光素子アレイの更なる例示的な実施例を示す。
【図２Ｂ】図２Ｂは、本発明に従う光素子アレイの更なる例示的な実施例を示す。
【図２Ｃ】図２Ｃは、本発明に従う光素子アレイの更なる例示的な実施例を示す。
【図３】図３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４Ａ】図４Ａは、図２Ａ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４Ｂ】図４Ｂは、図２Ｂ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、本発明に従う光素子アレイを組み込む発光装置を示す。
【発明を実施するための形態】
【００２１】
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、第１端子１２０ａ及び第２端子１２０ｂを有する第２発光素子（ＬＥＥ）１２０、並びに第１発光素子１１０の第１端子１１０ａへ結合される第１端子１３０ａ、及び第２発光素子１２０の第１端子１２０ａへ結合される第２端子１３０ｂを有する第１スイッチ１３０と、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参照する。
【００２２】
スイッチ１３０の第１端子及び第１発光素子１１０の第１端子は、共通して第１電源レール１７２へ結合され、第１及び第２発光素子の第２端子のそれぞれは、第２電源レール１７４へ結合される。本発明の特定の実施例において、更に以下に示されるように、電流Isupplyが、電源レールを介してアレイ１００へ供給される。
【００２３】
更に任意選択的には、アレイ１００は、電源レールからエネルギを受け取るともに、発光素子１１０及び１２０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有する。示される例示的な実施例において、コンデンサ１６０は、第１発光素子１１０の両端に結合され、コンデンサ１６０及び発光素子１１０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１６２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実施化され得る。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１６２の目的は、第２発光素子１２０の選択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、スイッチ１３０が閉じられる期間において、第１発光素子１１０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、発光素子１１０及び／又は１２０と直列に結合されるインダクタであり得る。
【００２４】
本発明の特定な実施例において、第１及び第２発光素子１１０及び１２０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第１電圧において又はそれ以上の電圧を特徴とする。同様に、第２発光素子１２０は、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第２電圧又はそれ以上の電圧を特徴とする。第１動作電圧VOP1及びVOP2間の関係は、発光素子１１０及び／又は発光素子１２０を動作することにおける選択性を提供するのに使用され得る。具体的には、第１動作電圧VOP1及びVOP2間の関係は、第２発光素子１２０が、第１スイッチ１３０が閉位置にある場合に、電源レール１７２・１７４を介してアレイ１００へ供給されるエネルギの少なくとも一部を受け取るように構成されるように、規定され得る。具体的な実施例において、第１動作電圧VOP1は、第２動作電圧VOP1より高い。
【００２５】
一つの例示的な実施例において、発光素子１１０及び１２０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。
【００２６】
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よりも大きい。動作電圧におけるこの差は、様々な手段により達成され得る。例えば、発光素子１１０及び１２０がＬＥＤ回路であり、発光素子１１０が発光素子１２０よりも高い動作電圧を呈する実施例において、第１ＬＥＤ回路１１０は、第２ＬＥＤ回路１２０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２ＬＥＤ回路１２０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高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、及びダイオードなど）が、第２ＬＥＤ回路１２０と比較されてより高いフォワード電圧を有する第１ＬＥＤ回路１１０を提供するのに使用され得る。当業者は、様々な技法が、第２ＬＥＤ回路１２０と比較されてより高いフォワード電圧を第１ＬＥＤ回路１１０へ与えるのに使用され得ることを理解する。
【００２７】
図２Ｂは、本発明に従う更なる例示的な光素子アレイ２００ａを示し、上述の構成は、参照符号を維持されている。この実施例において、アレイ２００ａは、第３発光素子２１０及び第２スイッチ２３０を含む。
【００２８】
第３発光素子は、第１及び第２端子２１０ａ及び２１０ｂを含み、第１端子２１０ａは、第１発光素子１１０の第１端子１１０ａ及び第１スイッチ１３０の第１端子１３０ａを含む共通ノードへ結合される。第２スイッチ２３０は、第３発光素子２１０の第２端子へ結合される第１端子２３０ａ、及び第１及び第２発光素子１１０・１２０の第２端子並びに第２電源レール１７４へ結合される第２端子２３０ｂを含む。
【００２９】
第３発光素子２１０は、第３発光素子２１０が光を発するように実質的に動作可能である第３電圧(VOP3)において又はそれ以上の電圧を特徴とする。第１、２及び３動作電圧VOP1・VOP2・VOP3間の関係は、発光素子１１０、１２０及び／又は２１０を動作することにおける選択性を提供するのに使用され得る。具体的には、第１、第２、第３動作電圧VOP1・VOP2・VOP3間の関係は、第２発光素子１２０が、第１スイッチ１３０が閉位置にあり且つ第２スイッチ２３０が開状態にある場合に、電源レール１７２・１７４を介してアレイ２００ａへ供給されるエネルギの少なくとも特定の分量を受け取るように構成されるように、そして、第３発光素子２１０が、第１スイッチ１３０が開位置にあり且つ第２スイッチ２３０が閉状態にある場合に、電源レール１７２・１７４を介して光素子アレイ２００ａへ供給されるエネルギの少なくとも特定の分量を受け取るように構成されるように、規定され得る。
【００３０】
更に具体的には、第１、第２及び第３動作電圧間の関係は、第２及び第３発光素子１２０及び２１０が、第１及び第２スイッチの上述の設定による対応する選択において、アレイへ供給される電流のほぼ全てを受け取るように動作可能であるように、規定され得る。
【００３１】
上述の動作電圧関係の特定な実施例において、第１発光素子１１０に対応する動作電圧VOP1は、最も高い動作電圧を呈し、以下の関係：
VOP1>VOP2、VOP3
を生じさせる。
【００３２】
上述されるように、第１及び第２発光素子の動作電圧VOP1・VOP2は、前記第１スイッチが閉状態であり且つ前記第２スイッチが開状態である場合に、前記第２発光素子１２０が、少なくとも特定の電流(この場合における供給電流は、第１発光素子１１０と共有される)を、そして特定な実施例において、例えばVOP2<<VOP1などの場合において、ほぼ全ての電流Isupplyを、受け取るように選択され得る。更なる例示として、第１及び第３動作電圧VOP1及びVOP3の関係は、第１スイッチが開状態であり且つ前記第２スイッチが閉状態である場合に、前記第３発光素子２１０が、供給される電流の少なくとも一部（供給電流は、可能であれば、第１発光素子１１０と共有される）を受け取り、そして特定な実施例において、第３発光素子２１０は、例えばVOP3<<VOP1などの場合において、電流のほぼ全てを、受け取るように構成され得る。
【００３３】
上述の実施例において、４つの可能なスイッチング状態のうちの３つが使用される。アレイ２００ａの制御は、第１及び第２スイッチ１３０・２３０の両方が閉状態にあるような第４状態における動作を除外するように、提供され得る。代替的には、第４スイッチング状態は任意選択的に用いられ得、この場合、第１、第２及び第３発光素子１１０・１２０・２１０のそれぞれへ供給される電流は、発光素子の対応する動作電圧によって決定される。例えば、３つの発光素子のそれぞれは、３つの動作電圧がほぼ同一である場合に、ほぼ同一の電流の分量を受け得る。更に、VOP1>>VOP2、VOP3である上述の条件の例において、第１発光素子１１０は、最も少ない（もし存在すれば）供給電流を受け、第２及び第３発光素子１２０・２１０へ供給される電流の分量は、それらに対応する動作電圧間の関係に依存する。例えば、VOP1>>VOP2≒VOP3である場合、第２及び第３発光素子１２０・２１０のそれぞれは、ほぼ同一の供給電流の分量を受け、第１発光素子１１０は、供給電流のいずれかの分量が存在する場合、少ししか受け取らない。更なる例として、VOP1>>VOP2>VOP3である場合、第３発光素子２１０は、最も多い（おそらくは全ての）供給電流を受け、第２発光素子１２０は供給電流のより少ない分量（おそらく受け取らない）を受け、第１発光素子１１０は供給電流の最も少ない分量（おそらくは受け取らない）を受け取る。したがって、電流は、対応する手法で動作電圧を構成することによって特定の量でいずれかの１つ以上の発光素子へ供給され得る。
【００３４】
図１のアレイ１００と同様に、アレイ２００ａは、電源レールからエネルギを受けるため、且つ発光素子１１０・１２０・２１０のうちの１つ以上へエネルギを供給するために結合される１つ以上の記憶要素を任意選択的に含み得る。示される例示的な実施例において、コンデンサ１６０は、第１発光素子１１０の両端に結合され、コンデンサ１６０及び発光素子１１０の並列接続は、デカップリング要素１６２と直列に結合される。デカップリング要素１６２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実施化され得る。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１６２の目的は、発光素子１２０・２１０の選択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、スイッチ１３０・２３０が閉じられる期間において、第１発光素子１１０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、発光素子１１０、１２０及び／又は１２０と直列に結合されるインダクタであり得る。
【００３５】
図２Ｂは、本発明に従う更なる例示的な光素子アレイ２００ｂを示し、上述の構成は、参照符号を維持されている。第１、第２及び第３発光素子１１０・１２０・２１０並びにスイッチ１３０・２３０は結合され且つ図２Ａにおいて上述されており、第４発光２２０は、第１スイッチ１３０の第２端子と第２スイッチ２３０との間において結合され、第４発光２２０は、光を発するように実質的に動作可能であるような動作電圧及びそれ以上の電圧を特徴とする。
【００３６】
（第１及び第２スイッチが閉位置にある）第４スイッチング状態にある第４発光２２０へ供給される電流は、他の３つの動作電圧VOP1、VOP2及びVOP3との関係に依存する。第１電圧VOP1が最も高い上述の例、VOP1>>VOP4を継続する場合、第４スイッチング状態にある第４発光素子へ供給される電流は、VOP2及びVOP3に対するVOP4の関係に依存する。例えば、VOP1>>VOP2≒VOP3≒VOP4である場合、第２、第３及び第４発光素子１２０・２１０・２２０のそれぞれは、供給電流のほぼ同一の分量を受け、一方で、第１発光素子１１０は、供給電流のいずれかの分量がある場合は、ほんのわずかを受け取る。例えばVOP1>>VOP2、VOP3>>VOP4である場合、動作電圧は、第４発光素子が、供給電流の全てではない場合は、最も多く受け取るように、構成され得る。このようにして、動作電圧の構成は、第１、第２、第３及び第４発光素子１１０・１２０・２１０及び２２０のそれぞれへの所望な量で供給電流の経路指定を可能にするように、行われ得る。
【００３７】
当業者は、発光素子が、上述の図２Ａと関連されて説明される特徴を含み得ることを理解する。例えば、図２Ａに例示される１つ以上の発光素子１１０・１２０・２１０・２２０のうちのいずれかは、一つの実施例において、説明され上述されるように、並列結合コンデンサ（及びそれに伴うデカップリング要素１６２）として記憶要素へ結合され得る。
【００３８】
第１、第２、第３及び第４発光素子１１０・１２０・２１０・２２０を有するアレイ２００ｂは、第２、第３及び第４発光素子１２０・２１０又は２２０のいずれかを省略することによって、例えば３つの発光素子など、より少ない数の発光素子を有するように修正され得る。特定の実施例において、第４発光素子２２０は省略され、図２Ａにおいて例示されるアレイ２００ａになる。
【００３９】
図２Ｃは、本発明に従う更なる例示的な光素子アレイ２００ｃを示し、この場合、上述される参照符号は維持される。第１、第２及び第３発光素子１１０・１２０・２１０並びにスイッチ１３０・２３０は図２Ａにおいて上述されるように結合され、短絡回路が、第１スイッチ１３０の第２端子と第２スイッチ２３０の第１端子との間において結合される。この構成は、３つの素子アレイ（例えば、図２Ａにおける）を提供するように使用され得、この場合、第４スイッチ状態がアレイ２００に関する非活性状態として使用される。
【００４０】
図３は、図１に示される光素子を動作させる例示的な方法、及び本発明に従う対応する状態テーブル３５０を示し、並列結合コンデンサ１６０などのエネルギ記憶要素がないものを示す。方法３００は、供給電流Isupplyが設定される動作３１２を含み、そして３１４において、光を発するようにさせるために、電流が第２発光素子１２０へ供給されるべきかを決定するかに関する決定がされる。３１６において、スイッチ１３０の状態が、発光素子１２０が光を発するかに依存して、開又は閉状態のいずれかに設定され、スイッチ１３０は、発光素子１２０が何の供給電流も受けない場合開状態に制御され、スイッチ１３０は、発光素子１２０が光を発するために少なくとも一部の電流を受ける場合は閉状態に制御される。
【００４１】
動作３１２において設定された電流Isupplyは、一定電流レベル、又は変調される時間可変レベルを提供し得る。アレイ１００が、第１発光素子１１０が光を発する状態「０」で動作するべき場合、スイッチ１３０は、開位置に制御される。電流Isupplyは、第１発光素子１１０へ供給され、これにより、意図される強度で光を発する。スイッチ１３０が開であるので、何の電流も第２発光素子１２０へ供給されず、したがって、これにより何の光も生成されない。
【００４２】
アレイ１００が、第２発光素子１２０が光を発するために少なくとも一部の電流を受ける状態「１」で動作するべき場合、スイッチは、閉位置に制御される。第１及び第２発光素子１１０・１２０の動作電圧に依存して、電流は、発光素子１１０・１２０のうちの１つ又は両方によって伝導され得る。本発明の特別な実施例において、発光素子１１０・１２０の動作電圧は、発光素子１２０が供給電流Isupplyの少なくとも一部を伝導させるように、規定される。このような構成は、例えば、第２発光素子１２０が、第１発光素子１１０の動作電圧よりも低い又は等しい動作電圧を有するように構成することによって、実現され得る。
【００４３】
別の実施例において、動作３１２−３１６は、アレイへ供給される供給電流Isupplyのほぼ全てが第２発光素子１２０へ供給されるように、実施される。このような構成は、例えば、大幅に低い動作電圧を有するように第２発光素子１２０を構成する上述の技法、及び／又は供給電流Isupplyを制限する電圧を用いることにより、実現され得、前記制限される電圧は、第２発光素子１２０の動作電圧よりも十分に上であり、且つ第１発光素子１１０の動作電圧よりも十分に下である。
【００４４】
発光素子へ供給される平均電流は、スイッチ１３０の周期的なオン−オフ・シーケンスに対して計算もされ得る。具体的には、発光素子１１０・１２０へ供給される電流I1及びI2は、
2010506396.tif 000004
として決定され得、ここで、
2010506396.tif 000005
は、発光素子の意図される光レベルを到達させるために第iの発光素子へ供給されるべき平均電流であり、
Iiは、第iの発光素子へ利用可能な電流の振幅であり、
Tは、第iの発光素子へ供給される電流の期間であり、
tiは、第iの発光素子へ電流Iを供給する周期Tにおける期間である。
【００４５】
図１の特定の実施例において、状態「１」に関するt1は、スイッチ１３０が閉状態に維持される時間であり、意図されるレベルにおいて第２発光素子１２０を動作させるために、第２発光素子１２０へ供給される平均電流を生じさせる。スイッチング状態持続時間に基づき電流の平均値を提供するこの対処法は、更に、図２Ａ及び２Ｂのアレイ実施例に関して、以下の図４Ａ及び４Ｂにおいて説明される。
【００４６】
電流振幅Iiは、活性化時間t1において選択された発光素子へ供給するのに利用可能である電流レベルである。選択された発光素子のみが電流をアレイへ伝導する一つの実施例において、電流振幅Iiは、アレイ１００へ供給されるIsupplyのほぼ完全な振幅を表す。選択されない１つ以上の発光素子が電流を伝導する別の実施例において、供給振幅Iiは分割され、選択された発光素子による伝導に関して利用可能なIsupplyよりも少ない電流を生じさせる。したがって、上述の式における電流振幅Iiは、アレイスイッチによる選択がされる時に発光素子へ利用可能である電流振幅を表す。当業者は、選択されない場合にエネルギを受け取る発光素子に関して、平均電流は、選択された期間及び選択されない期間において受信される全ての電流の合計である。
【００４７】
代替的に、電流Isupply自体は、所望な発光素子１１０又は１２０へ特定の量の電流を供給するために、例えばパルス幅変調（ＰＷＭ）波形などの可変電流であり得、スイッチ１３０は、発光素子１１０又は１２０のどちらへ電流が供給されるかを選択するように動作可能である。例えば、スイッチ１３０が開状態である場合、電流は、第１発光素子１１０のみへ供給され得る。スイッチ１３０が閉状態である場合、電流は、第１及び第２発光素子１１０・１２０の両方へ供給され得る。
【００４８】
発光素子１１０・１２０の両方が非活性にされるべき場合、ＬＥＤアレイ１００を給電する電流は中断される。このことは、動作３１２において電流を０へ設定することによって実行され得る。この状態において、発光素子１１０・１２０は、何の光も発さない。代替的な実施例において、第２ＬＥＤ回路１２０は、短絡回路で置換され得、これにより、状態「１」が、ＬＥＤアレイ１００に対して何の光出力も提供しないように選択される。当業者は、動作３１２、３１４及び３１６がいかなる順序でも実行され得る、及び／又は１つ以上の動作が同時に実行され得ることも理解し得る。
【００４９】
状態テーブル３５０は、本発明の一つの特定の実施例に従う、選択状態、スイッチ状態及び選択される発光素子を例示し、この場合、動作電圧は、スイッチ１３０が閉状態である場合に発光素子１２０が電源レールへ伝達されるほぼ全ての電流を担持するように構成され、且つ、何の記憶要素も使用されない。例示されるように、状態「０」において、スイッチ１３０は開状態であり、第１発光素子１１０は電流を受けるように選択され、前記電流は一つの実施例において供給電流Isupplyである。状態「１」において、スイッチ１３０は閉位置にあり、示される特定の実施例において、発光素子１２０は電流を受けるように選択され、例示的な実施例において、この電流は、供給電流Isupplyのほぼ全てを表す。上述されるように、動作電圧VOP1及びVOP2は、発光素子１１０及び発光素子１２０が特定のオン／オフ履歴を提供するように提供され得、状態１の例示される実施例は、VOP2がVOP1よりも大幅に低い上述の場合を表し、及び／又は供給電流Isupplyは、VOP2より十分上でありVOP1よりも十分下であるように電圧制限される。代替的に、電圧動作点は、例えば、第１及び第２発光素子１１０・１２０を類似の動作電圧VOP1及びVOP2とともに提供することなどによって、状態１において発光素子１１０・１２０の両方からの同時選択／発光を許可するように変更され得る。
【００５０】
図４Ａは、図２Ａにおいて示される光素子アレイ２００ａを動作させる方法及び本発明に従う対応する状態４２０を示す。初めに４１１において、光素子アレイへ印加されるべき電流Isupplyのレベルが設定される。４１２において、どの発光素子１１０、１２０及び２１０が選択されるべきかに関する決定がされる。発光素子１１０が光を発するように選択されるべき場合、４１３において処理は継続し、これにより、スイッチ１３０及び２３０の両方が開状態へ制御される（又は現在そうである場合は開状態を維持する）。電流は第１発光素子１１０へ伝達され、この第１発光素子１１０は、意図される光レベルで光を発することを開始する。
【００５１】
アレイ２００ａが、第３発光素子２１０が光を発する状態「０１」で動作するべき場合、処理は４１４で継続され、この場合、第１スイッチ１３０は開状態へ制御され、第２スイッチ２３０は閉状態へ制御される。電流は第３発光素子２１０へ伝達され、この第３発光素子２１０は、意図される光レベルで光を発することを開始する。
【００５２】
アレイ２００ａが、第２発光素子１２０が光を発する状態「１０」で動作するべき場合、処理は４１５で継続され、この場合、第１スイッチ１３０は閉状態へ制御され、第２スイッチ２３０は開状態へ制御される。電流は第２発光素子１２０へ伝達され、この第２発光素子１２０は、意図される光レベルで光を発することを開始する。
【００５３】
供給電流Isupplyは、一定電流又は変調電流として提供され得る。後者の例において、供給電流Isupplyは、所望な発光素子１１０、１２０及び２１０へ特定の量の電流を供給するように動作可能であるパルス幅変調（ＰＷＭ）波形の形態であり得、この場合、スイッチ１３０・２３０は、発光素子１１０・１２０・２１０のどれへ電流が供給されるべきかを選択するように動作可能である。発光素子１１０・１２０・２１０の動作電圧は、発光素子間における選択が上述のスイッチング状態を設定することによって達成され得るように規定される。
【００５４】
更なる例示的な実施例において、電流は、上記の図３において説明される平均電流として対応する発光素子へ提供される。特に、第１発光素子１１０への電流を供給する４１３の動作は、第１発光素子１１０へ平均電流：
2010506396.tif 000006
を供給する動作を含み得、ここで、I1は前記第１発光素子１１０へ供給される前記電流の振幅であり、Tは前記第１発光素子１１０へ供給される前記電流の期間であり、t1は、前記第１発光素子へ電流I1を供給するために、前記第１及び第２スイッチ１３０・２３０のそれぞれが開状態である活性化期間である。電流振幅Iiは、例えば、１つ以上の選択されない発光素子が電流を伝導する場合に、供給電流Isupplyの振幅とは異なり得る（が必ずしもそうとは限らない）。したがって、上述の式における電流振幅Iiは、アレイスイッチにより選択されるときに第１発光素子１１０に対して利用可能である電流である。
【００５５】
同様に、第２発光素子１２０への電流を供給する４１４の動作は、第２発光素子１２０へ平均電流：
2010506396.tif 000007
を供給する動作を含み得、ここで、I2は前記第２発光素子１２０へ供給される前記電流の振幅であり、Tは前記第２発光素子１２０へ供給される前記電流の期間であり、t2は、電流I2を前記第２発光素子１２０へ供給するために、前記第１スイッチ１３０が閉状態であり且つ前記第２スイッチ２３０が開状態である活性化期間である。
【００５６】
同様に、第３発光素子２１０への電流を供給する４１５の動作は、第３発光素子２１０へ平均電流：
2010506396.tif 000008
を供給する動作を含み得、ここで、I3は前記第３発光素子２１０へ供給される前記電流の振幅であり、Tは前記第３発光素子２１０へ供給される前記電流の期間であり、t3は、電流I3を前記第３発光素子２１０へ供給するために、前記第１スイッチ１３０が開状態であり且つ前記第２スイッチ２３０が閉状態である活性化期間である。
【００５７】
状態テーブル４２０は、本発明の一つの特定の実施例に従う、選択状態、スイッチ状態及び選択される発光素子を例示し、この場合、発光素子１１０、発光素子１２０又は発光素子２１０が給電され、且つ、何の記憶要素１６０も使用されない。例示されるように、状態「００」において、スイッチ１３０及び２３０は開状態であり、第１発光素子１１０は電流を受けるように結合される。状態「０１」において、スイッチ１３０は開位置にあり、第２スイッチ２３０は閉状態にあり、これにより、第３発光素子２１０は、意図される光レベルでの動作に関する電流を受ける。状態「１０」において、スイッチ１３０は閉位置にあり、第２スイッチ２３０は開状態にあり、これにより、第２発光素子１２０は、意図される光レベルでの動作に関する電流を受ける。
【００５８】
上述されるように、動作電圧VOP1、VOP2及びVOP3は、発光素子１１０、発光素子１２０及び発光素子２１０が特定のオン／オフ履歴を提供するように提供され得る。状態「０１」が供給電流Isupplyのほぼ全てが第３発光素子２１０へ供給されるようにさせる実施例において、VOP3は、VOP1よりも大幅に低く、及び／又は供給電流Isupplyは、VOP3より十分上でありVOP1よりも十分下であるように電圧制限される。同様に、状態「１０」が供給電流Isupplyのほぼ全てが第２発光素子１２０へ供給されるようにさせる実施例において、VOP2は、VOP1よりも大幅に低く、及び／又は供給電流Isupplyは、VOP2より十分上でありVOP1よりも十分下であるように電圧制限される。
【００５９】
代替的に、電圧動作点VOP1、VOP2及びVOP3は、発光素子１１０及び発光素子１２０又は発光素子１１０及び発光素子２１０からの同時選択／発光を許可するように変更され得る。例えば、第１及び第３発光素子１１０及び２１０の両方は、状態「０１」における動作において、対応する動作電圧VOP1及びVOP3が同様である場合、通常同一の比率で、又はこれら動作電圧間の関係に対応して決定される別の比率でなどで、電流を供給され得る。同様に、第１及び第２発光素子１１０及び１２０の両方は、状態「１０」における動作において、例えば、対応する動作電圧VOP1及びVOP2が同様である場合、通常同一の比率で、又はこれら動作電圧間の関係に対応して決定される別の比率などで、電流を供給され得る。
【００６０】
上述されるように、第１及び第３スイッチ１３０・２３０が閉状態にある第４の可能な状態におけるアレイの動作は、（示されない）アレイ制御器によって除外され得る。更に別の実施例において、アレイへ供給電流Isupplyは、アレイが第４スイッチング状態で動作される場合、切断され得る。
【００６１】
更なる例として、第４スイッチング状態が用いられ得、この場合、第１、第２及び第３発光素子１１０、１２０及び２１０のそれぞれへ供給される電流は発光素子の対応する動作電圧によって決定される。例えば、３つの発光素子のそれぞれは、３つの動作電圧がほぼ同一である場合、電流のほぼ同一の分量を受け得る。VOP1>>VOP2、VOP3である上述の条件の例において、第１発光素子１１０は、最も少ない（もし存在すれば）供給電流を受け、第２及び第３発光素子１２０・２１０へ供給される電流の分量は、それらに対応する動作電圧間の関係に依存する。例えば、VOP1>>VOP2≒VOP3である場合、第２及び第３発光素子１２０・２１０のそれぞれは、ほぼ同一の供給電流の分量を受け、第１発光素子１１０は、供給電流のいずれかの分量が存在する場合、少ししか受け取らない。更なる例として、VOP1>>VOP2>VOP3である場合、第３発光素子２１０は、最も多い（おそらくは全ての）供給電流を受け、第２発光素子１２０は供給電流のより少ない分量（おそらく受け取らない）を受け、第１発光素子１１０は供給電流の最も少ない分量（おそらくは受け取らない）を受け取る。したがって、電流は、対応する手法で動作電圧を構成することによって特定の量でいずれかの１つ以上の発光素子へ供給され得る。
【００６２】
図４Ｂは、図２Ｂに示される第４発光素子２２０を有する光素子アレイ２００ｂ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４５０を示し、並列結合コンデンサ１６０などのエネルギ記憶要素がないものを示し、上述の構成は、参照符号を維持されている。方法の図４３０において例示されるように、第１、第２及び第３発光素子１１０・１２０・２１０へ電流を供給する先立つ動作は、上述されるように提供される。この実施例において、動作の方法は、４３２において更なる動作を含み、この場合、第４発光素子２２０が選択されるべき場合、第４状態「１１」が選択され、この場合、第１スイッチ１３０及び第２スイッチ２３０は、閉状態で設けられる。電流は第４発光素子２２０へ伝達され、第４発光素子２２０は、意図される光レベルで光を発し始める。
【００６３】
第４発光素子２２０へ電流を供給する動作４４２は、第１４光素子２２０へ平均電流：
2010506396.tif 000009
を供給する動作を含み得、I4は前記第４発光素子２２０へ供給される前記電流の振幅であり、Tは前記第４発光素子２２０へ供給される前記電流の期間であり、t4は、前記第４発光素子２２０へ電流I4を供給するために、前記第１及び第２スイッチ１３０・２３０が閉状態である活性化期間である。
【００６４】
前述されるように、図２Ｂに例示されるアレイの第４スイッチング状態における第４発光素子２２０へ供給される電流は、他の３つの動作電圧VOP1、VOP2及びVOP3に対する関係に依存する。第１電圧VOP1が最も高い上述の例、VOP1>>VOP4を参照する場合、第４スイッチング状態にある第４発光素子へ供給される電流は、VOP2及びVOP3に対するVOP4の関係に依存する。例えば、VOP1>>VOP2≒VOP3≒VOP4である場合、第２、第３及び第４発光素子１２０・２１０・２２０のそれぞれは、供給電流のほぼ同一の分量を受け、一方で、第１発光素子１１０は、供給電流のいずれかの分量がある場合は、ほんのわずかを受け取る。例えばVOP1>>VOP2、VOP3>>VOP4である場合、動作電圧は、第４発光素子２２０が、供給電流の全てではない場合は、最も多くを受け取るように、構成され得る。このようにして、動作電圧の構成は、アレイが第４スイッチング状態で動作する場合、第４発光素子２２０へほぼ全ての供給電流Isupplyの経路指定を可能にするように、行われ得る。
【００６５】
図５は、本発明に従い、図１、２Ａ、２Ｂ又は２Ｃに示される光素子アレイ１００、２００ａ、２００ｂ又は２００ｃ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。図５は、図２Ｂのアレイ２００ｂを実施するように示されるが、当業者は、図１に示されるアレイ１００、又は図２Ａ及び２Ｃにおけるアレイ２００ａ又は２００ｃが、それぞれ、発光装置５００において代替で用いられ得ることを理解する。
【００６６】
アレイ２００ｂに加えて、発光装置５００は、更に電源５１０を含む。電源５１０は、電源入力５１０ａ、制御入力５１０ｂ、及びアレイ２００ｂへ（直接又はスイッチを介して）結合される電流出力５１０ｃを含む。電源入力５１０ａは、アレイ２００ｂへ供給されるべき（レギュレートされた又はレギュレートされない）電力を受けるように動作可能である。制御入力５１０ｂは、以下に説明され得るように、出力レベル条件を設定するように動作可能である。電流出力５１０ｃは、アレイ２００へ電源供給電流Isupplyを供給するように動作可能である。特定の実施例において、電源５１０は、一定電流源として動作可能であり、これにより、伝達される供給電流Isupplyは、負荷条件に実質的に独立している。
【００６７】
ＬＥＤ装置５００は、更に、制御信号を電源５１０へ供給するように動作可能である制御器５２０、並びに第１及び第２スイッチ１３０・２３０を含む。制御器５２０は、電源５１０の制御入力５１０ｂへ結合される第１出力５２０ａ、及びスイッチ１３０へ結合される第２出力５２０ｂを含む。第１出力５２０ａは、電源の出力レベル条件を設定するために、電源へ制御信号５２２を供給するように動作可能である。第２出力５２０ｂは、第１スイッチ１３０の状態を制御するために制御信号５２４を供給するように動作可能である。図２Ｂのアレイ２００ｂが実施化される例示される実施例において、制御器５２０は、更に、第２スイッチ２３０へ結合される第３出力５２０ｃを含み、第３出力５２０ｃは、第２スイッチ２３０の状態を制御するために制御信号５２６を供給するように動作可能である。制御器は、マイクロプロセッサ又は別のシステムからの命令を受けるように動作可能である入力ポートを５２０ｄにおいて含む。代替的に、制御器５２０自体は、本文書で述べられる動作を実行するように動作可能であるプログラミングを用いてロードされ得る。
【００６８】
当業者は理解し得るように、電流／電源５１０は、発光素子１１０、１２０、２１０及び２２０を選択及び／又は非活性化させるために様々な異なる出力信号を供給するように制御され得る。例えば、発光素子回路の一定の照明を得るために、制御器５２０は、電源５１０が、照らされるべき発光素子回路に対するレベルで一定電流を出力するように命令する制御信号５２２を提供するように動作可能であるようにされ得、制御器５２０は、更に、上述されるようにテーブル３５０又は４５０に従い所望な発光素子へ一定電流を結合させるためにスイッチ１３０及び２３０を設定する制御信号５２４及び５２６を提供する。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、出力電流Isupplyのレベルを変化させるように制御され得る。
【００６９】
別の実施例において、発光素子１１０、１２０、２１０及び２２０のそれぞれへ供給される電流は、上記の図３、４Ａ及び４Ｂにおいて説明される平均電流
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の形態である。このような実施例の一つの例において、期間Ｔは10msであり、活性化時間t1、t2、t3及びt4はそれぞれ5ms、2ms、2ms及び1msである。このような構成は、選択された発光素子に対して利用可能である電流Iiと供給電流Isupplyとの間に実質的に何の差もない（すなわち、選択されない発光素子による実質的な伝導は発生しない）ということを仮定すると、供給電流レベルIsupplyの50%、20%、20%及び10%である第１、第２、第３及び第４発光素子の平均電流
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を生じさせる。当業者は、異なる電流比率が、特定の発光素子へ供給されるべき所望な量の電流に依存して、獲得され得ることを理解する。例えば、期間Tは、フリッカの人間による知覚を更に防ぐように選択され得、この場合、より短い期間（例えば、2.5ms）が選択され得る。更に、活性化時間tiも、電流レベルIsupplyの百分率を維持するために対応して変化され得る。
【００７０】
供給電流レベルIsupplyは、一定レベルに、又は代替的には可変レベルで、提供され得ることを更に特記される。発光素子を選択する様々な状態を、供給電流レベルを可変させる可能性と組み合わせることにより、発光素子を制御することにおける２つの実質的に独立した自由度を可能にされる。
【００７１】
更なる例示的な実施例において、アレイ２００ｂは、発光素子回路１１０・１２０・２１０・２２０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（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を使用し得る）、アレイ２００ｂは、平均電流
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を、平均電流
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が10msの期間においてそれぞれ5ms、2ms、2ms及び1msで提供される上述の例のように、対応する発光素子１１０・１２０・２１０・２２０へ提供するように動作可能である。並列接続コンデンサを１つ以上の発光素子へ設けることは、ある期間に関して特定の発光素子回路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連続的な同時照明を可能にするために、使用され得、後者の条件が生じるのは、例えば、以前に不活性であった発光素子が対応する電流
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を受けるためにスイッチされ、第２発光素子が電源からデカップルされ、第２発光素子のシャントコンデンサが、継続される動作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場合である。
【００７２】
コンデンサ１６０のサイズ（それぞれが同一又は異なり得る）は、いくつかの要因に基づき、それらの要因は、電流
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の期間T、結合される発光素子へ伝達される電流
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内におけ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、結合されるコンデンサ１６０の記憶された電荷が、スイッチ１３０・２３０が発光素子を電源からスイッチアウトした後に、対応する発光素子を動作させる条件を参照する。理解され得るように、より小さいコンデンサが、電流
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がより短い期間を含む場合、及び／又はオフ状態活性化時間がより短い場合、及び／又は電流
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における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、電流
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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／又は電流
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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。
【００７３】
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回路を選択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、供給される平均電流
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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（ＬＥＤ回路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選択）を生じさせる。
【００７４】
シャントコンデンサ１６０がシャントコンデンサ１６０に結合される発光素子に有する遅延された選択／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Iiが特定の発光素子回路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。例えば、より低いフォワード電圧を有する発光素子として用いられ得るＬＥＤなどの、特定の発光素子の特定の電圧−電流特性が原因により、フォワード電流が低下し得る。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、ダイオード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。
【００７５】
要約すると、スイッチの数を、例えば、２つの発光素子に対して１つのスイッチ、３つの発光素子に対して２つのスイッチ、又は４つの発光素子に対して２つのスイッチなどの、発光素子に対するスイッチの１：１の比率より下に低減するために、異なる動作電圧点（すなわち、ターンオン電圧）を有する発光素子が用いられることが、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、光素子アレイ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２Ａ】
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【図２Ｂ】
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【図２Ｃ】
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【図３】
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【図４Ａ】
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【図４Ｂ】
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【図５】
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【国際調査報告】
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