(57)【要約】  本発明は、ＬＥＥベースの照明システムにおいて駆動電流リップルにより引き起こされる明るさの変動を補償する手段を供給するリップル補償方法及び装置を提供する。前記リップル補償装置は、前記駆動電流の評価される変動に基づいてリップル補償係数を評価するよう構成されるリップル評価モジュールを有する。前記駆動電流の前記変動の前記評価は、前記ＬＥＥベースの照明システムの動作中に収集される情報に基づいて、及び／又は前記ＬＥＥベースの照明の所定の動作特性に基づいて、決定され得る。制御システムは、前記リップル評価モジュールを有し、１つ以上の発光素子に作動的に結合される。前記制御システムは、前記リップル補償係数に基づいて前記１つ以上の発光素子の動作ための制御信号を決定し、供給するよう構成される。
2010502162.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
１つ以上の発光素子を駆動するために電力変換機によって供給される変換機電流中のリップルを補償するための装置であって、
前記変換機電流中に存在する前記リップルを示す入力を取得し、前記入力に基づいてリップル補償係数を評価するよう構成されるリップル評価モジュールと、
前記リップル評価モジュールに作動的に結合される制御器であって、前記リップル補償係数を前記変換機電流に適用し、それによって、前記１つ以上の発光素子を駆動するための駆動電流であって、リップルを低減させた駆動電流を供給するよう構成される制御器とを有する装置。
【請求項２】
請求項１に記載の装置であって、制御システムが、前記リップル評価モジュールと、前記制御器とを有し、前記制御システムが、前記電力変換機及び前記１つ以上の発光素子に作動的に結合される装置。
【請求項３】
請求項２に記載の装置であって、前記制御システムが、前記リップル補償係数及び望ましい時間平均駆動電流レベルに基づいて前記１つ以上の発光素子の動作のための制御信号を決定するよう構成される装置。
【請求項４】
請求項１に記載の装置であって、前記リップル評価モジュールに、１つ以上の異なる電力変換機の動作特性に関する情報が事前設定される装置。
【請求項５】
請求項１に記載の装置であって、前記入力が、電力変換機データ、駆動電流データ、変換機電流データ、及び前記１つ以上の発光素子のうちの１つ以上に関する光出力データを有するグループから選択される装置。
【請求項６】
請求項１に記載の装置であって、前記リップル評価モジュールが、前記変換機電流中に存在する前記リップルを示す２つ以上の入力を取得し、前記２つ以上の入力に基づいて前記リップル補償係数を評価するよう構成される装置。
【請求項７】
請求項６に記載の装置であって、前記２つ以上の入力が、電力変換機データ、駆動電流データ、変換機電流データ、及び前記１つ以上の発光素子のうちの１つ以上に関する光出力データを有するグループから選択される装置。
【請求項８】
請求項１に記載の装置であって、前記制御器が、アナログ電流制御、パルス幅変調制御、及びパルス符号変調制御を有するグループから選択される制御信号方式において構成される制御信号に変更を加えることによって前記リップル補償係数を適用する装置。
【請求項９】
請求項１に記載の装置であって、前記リップル評価モジュールが、フィードフォワード構成、フィードバック構成、又はそれらの組み合わせを用いる装置。
【請求項１０】
光源であって、
１つ以上の発光素子と、
前記１つ以上の発光素子を駆動するための電力変換機と、
前記電力変換機によって供給される変換機電流中に存在するリップルを示す入力を取得し、前記入力に基づいてリップル補償係数を評価するよう構成されるリップル評価モジュールと、
前記リップル評価モジュールに作動的に結合される制御器であって、前記リップル補償係数を前記変換機電流に適用し、それによって、前記１つ以上の発光素子を駆動するための駆動電流であって、リップルを低減させた駆動電流を供給するよう構成される制御器とを有する光源。
【請求項１１】
請求項１０に記載の光源であって、制御システムが、前記リップル評価モジュールと、前記制御器とを有し、前記制御システムが、前記電力変換機及び前記１つ以上の発光素子に作動的に結合される光源。
【請求項１２】
請求項１１に記載の光源であって、前記制御システムが、前記リップル補償係数及び望ましい時間平均駆動電流レベルに基づいて前記１つ以上の発光素子の動作のための制御信号を決定するよう構成される光源。
【請求項１３】
請求項１０に記載の光源であって、前記リップル評価モジュールに、１つ以上の異なる電力変換機の動作特性に関する情報が事前設定される光源。
【請求項１４】
請求項１０に記載の光源であって、前記入力が、電力変換機データ、駆動電流データ、変換機電流データ、及び前記１つ以上の発光素子のうちの１つ以上に関する光出力データを有するグループから選択される光源。
【請求項１５】
請求項１０に記載の光源であって、前記リップル評価モジュールが、前記変換機電流中に存在する前記リップルを示す２つ以上の入力を取得し、前記２つ以上の入力に基づいて前記リップル補償係数を評価するよう構成される光源。
【請求項１６】
請求項１５に記載の光源であって、前記２つ以上の入力が、電力変換機データ、駆動電流データ、変換機電流データ、及び前記１つ以上の発光素子のうちの１つ以上に関する光出力データを有するグループから選択される光源。
【請求項１７】
請求項１０に記載の光源であって、前記制御器が、アナログ電流制御、パルス幅変調制御、及びパルス符号変調制御を有するグループから選択される制御信号方式において構成される制御信号に変更を加えることによって前記リップル補償係数を適用する光源。
【請求項１８】
請求項１０に記載の光源であって、前記リップル評価モジュールが、フィードフォワード構成、フィードバック構成、又はそれらの組み合わせを用いる光源。
【請求項１９】
１つ以上の発光素子を駆動するために電力変換機によって供給される変換機電流中のリップルを補償するための方法であって、
前記変換機電流中に存在する前記リップルを示す入力を取得するステップと、
前記入力に基づいてリップル補償係数を評価するステップと、
前記リップル補償係数を前記変換機電流に適用するステップであって、それによって、前記１つ以上の発光素子を駆動するための駆動電流であって、リップルを低減させた駆動電流を供給するステップとを有する方法。
【請求項２０】
請求項１９に記載の方法であって、前記入力が、電力変換機データ、駆動電流データ、変換機電流データ、及び前記１つ以上の発光素子のうちの１つ以上に関する光出力データを有するグループから選択される方法。
【請求項２１】
請求項１９に記載の方法であって、前記取得するステップが、前記変換機電流中に存在する前記リップルを示す２つ以上の入力を取得するステップを有し、前記評価するステップが、前記２つ以上の入力に基づいて前記リップル補償係数を評価するステップを有する方法。
【請求項２２】
請求項２１に記載の方法であって、前記２つ以上の入力が、電力変換機データ、駆動電流データ、変換機電流データ、及び前記１つ以上の発光素子のうちの１つ以上に関する光出力データを有するグループから選択される方法。
【請求項２３】
請求項１９に記載の方法であって、前記適用するステップが、アナログ電流制御、パルス幅変調制御、及びパルス符号変調制御を有するグループから選択される制御信号方式において構成される制御信号に変更を加えることによって前記リップル補償係数を適用するステップを有する方法。
【請求項２４】
請求項１９に記載の方法であって、前記評価するステップが、フィードフォワード構成、フィードバック構成、又はそれらの組み合わせを用いる方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、照明システムに関し、詳細には、ＬＥＤタイプの照明システムのための駆動電流リップル補償に関する。
【背景技術】
【０００２】
無機及び有機の半導体発光ダイオード（ＬＥＤ）は、例えば、建築、エンターテイメント及び道路の照明を含む、照明アプリケーションにおいてうまく用いられている。発光ダイオードベースの照明器具は、多くの場合、特定の形の電力を必要とし、電力網によって供給される形の電気で直接動作させられることは出来ない。ＬＥＤによって放射される光の量は、ＬＥＤ駆動電流に依存する。ＬＥＤの明るさは、一般的に１０−７秒以下の遅延時間で、過渡的に、駆動電流の変化に追従する。対照的に、白熱光源のフィラメントの熱容量は、４乃至５桁ゆっくりな過渡ダイナミクスを持つ。従って、ＬＥＤ照明器具は、駆動電流変動の望ましくない影響の補償を必要とする。これは、場合により、単純で、コスト効率は良いが、望ましくない駆動電流変動をもたらしやすい或る一定のタイプの電力変換機の使用を除外する。例えば、駆動電流フィードバック制御を備える、モジュール式の高品質電力変換機は、ＬＥＤのフリッカを著しく減らすことは出来るが、一般に、ＬＥＤのユニークな特性を活用することはできず、通常、高価であり、照明システムの全体的なエネルギ効率を著しくは改善しない。
【０００３】
それ故、上記の不利な点の幾つかを解決することが出来る、且つ／又は少なくとも、人々に有用な選択肢を供給することが出来る、新しいリップル補償の方法及び装置が必要である。
【０００４】
この背景情報は、出願人が、本発明に関連する可能性があると考えた情報を明らかにするために供給されている。必ずしも、上記の情報のいずれもが本発明に対する従来技術を構成すると認めることを意図しておらず、そう解釈されるべきでもない。
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
本発明の目的は、リップル補償の方法及び装置を提供することにある。
【課題を解決するための手段】
【０００６】
本発明の或る態様によれば、１つ以上の発光素子を駆動するために電力変換機によって供給される変換機電流中のリップルを補償するための装置であって、前記変換機電流中に存在する前記リップルを示す入力を取得し、前記入力に基づいてリップル補償係数を評価するよう構成されるリップル評価モジュールと、前記リップル評価モジュールに作動的に結合される制御器であって、前記リップル補償係数を前記変換機電流に適用し、それによって、前記１つ以上の発光素子を駆動するための駆動電流であって、リップルを低減させた駆動電流を供給するよう構成される制御器とを有する装置が提供される。
【０００７】
本発明の別の態様によれば、光源であって、１つ以上の発光素子と、前記１つ以上の発光素子を駆動するための電力変換機と、前記電力変換機によって供給される変換機電流中に存在するリップルを示す入力を取得し、前記入力に基づいてリップル補償係数を評価するよう構成されるリップル評価モジュールと、前記リップル評価モジュールに作動的に結合される制御器であって、前記リップル補償係数を前記変換機電流に適用し、それによって、前記１つ以上の発光素子を駆動するための駆動電流であって、リップルを低減させた駆動電流を供給するよう構成される制御器とを有する光源が提供される。
【０００８】
本発明の別の態様によれば、１つ以上の発光素子を駆動するために電力変換機によって供給される変換機電流中のリップルを補償するための方法であって、前記変換機電流中に存在する前記リップルを示す入力を取得するステップと、前記入力に基づいてリップル補償係数を評価するステップと、前記リップル補償係数を前記変換機電流に適用するステップであって、それによって、前記１つ以上の発光素子を駆動するための駆動電流であって、リップルを低減させた駆動電流を供給するステップとを有する方法が提供される。
【図面の簡単な説明】
【０００９】
【図１】本発明によるリップル補償装置を含み、様々な実施例のための様々なオプションを示す照明システムを図示する。
【図２】電力変換機によって供給される電流ＩＰのリップルによる経時的な変化の例を図示する。
【図３】ＬＥＥドライバによって発光素子に供給される駆動電流ＩＤであって、本発明の一実施例によるリップル補償装置によって制御される駆動電流ＩＤを図示する。
【図４】本発明の一実施例によるフィードバック構成を用いるリップル補償のためのフローチャートを図示する。
【図５】本発明の一実施例によるフィードフォワード構成を用いるリップル補償のためのフローチャートを図示する。
【発明を実施するための形態】
【００１０】
定義
「リップル」という用語は、電力変換機の出力部における直流電圧又は直流電流信号の残留高調波分の形を定義するために用いられる。
【００１１】
「発光素子」（ＬＥＥ）という用語は、装置であって、例えば、前記装置の両端に電位差を加えることによって、又は前記装置に電流を流すことによって、作動させられる場合に、例えば、可視領域、赤外領域及び／又は紫外領域といった、電磁スペクトルの領域又は領域の組み合わせ内の放射線を放射する装置を定義するために用いられる。それ故、発光素子は、単色、準単色、多色又は広帯域のスペクトル放射特性を持ち得る。発光素子の例は、半導体、有機、若しくはポリマ／高分子の発光ダイオード、光励起蛍光体で被覆された発光ダイオード、光励起ナノ結晶発光ダイオード、又は当業者には容易に理解されるであろうような他の同様な装置を含む。更に、発光素子という用語は、放射線を放射する特定の装置、例えば、ＬＥＤチップを定義するために用いられ、同様に、放射線を放射する特定の装置と、ハウジング又はパッケージであって、前記ハウジング又はパッケージ内に１つ又は複数の前記特定の装置が配置されるハウジング又はパッケージの組み合わせを定義するために用いられ得る。
【００１２】
「制御システム」という用語は、中央演算処理装置（ＣＰＵ）を有し、オプションとして、制御システムに作動的に結合される周辺装置からのパラメータをモニタする（Ａ／Ｄ又はＤ／Ａ変換機などの）周辺入力／出力装置を有する計算装置又はマイクロコントローラを定義するために用いられる。これらの入力／出力装置はまた、ＣＰＵに、制御システムに作動的に結合される周辺装置と通信させ、前記周辺装置を制御させることが出来る。制御システムは、オプションとして、本願明細書では総称して「メモリ」と呼ばれる記憶媒体を１つ以上含み得る。メモリは、ＲＡＭ、ＰＲＯＭ、ＥＰＲＯＭ及びＥＥＰＲＯＭ、フロッピーディスク、コンパクトディスク、光ディスク、磁気テープなどのような、制御システムに結合される装置をモニタ又は制御するための（ソフトウェア、マイクロコード又はファームウェアなどの）制御プログラムが記憶され、ＣＰＵによって実行される揮発性及び不揮発性コンピュータメモリであり得る。制御システムは、オプションとして、ユーザ指定動作条件を、制御システムに結合される周辺装置を制御するための制御信号に変換する手段も供給する。制御システムは、ユーザインタフェース、例えば、キーボード、タッチパッド、タッチスクリーン、コンソール、当業者にはよく知られているような視覚又は音響入力装置を経由して、ユーザ指定コマンドを受け取ることが出来る。
【００１３】
本願明細書で用いられている「約」という用語は、公称値から＋／−１０％の偏差を指す。このような偏差は、特に言及されているか否かにかかわらず、本願明細書で与えられているあらゆる所与の値に常に含まれることを理解されたい。
【００１４】
本願明細書で用いられている全ての技術用語及び科学用語は、別途定義されない限り、本発明が属する業界の当業者に一般に理解されているのと同じ意味を持つ。
【００１５】
電力変換機の名目上一定の出力信号は、直流信号、重畳リップル及びノイズを有する。リップルの一般的に著しい高調波成分は、通常、電力変換機に電力を供給するのに用いられる交流電圧の周波数の２倍の周波数において生じる。電力変換機には、電力網から、例えば、名目上、北米では６０Ｈｚで１１０／１２０Ｖ、又は欧州では５０Ｈｚで２２０／２４０Ｖの電気が供給され得る。リップル信号と、ノイズ信号との区別は、ＬＥＥ制御のタイプを考慮に入れることによってなされ得る。照明システムに関連する実際的な用途では、ノイズは、実際には人間の観察者には分からない明るさの変動をもたらす駆動電流信号の一部であるとみなされ得る。それ故、ノイズは、実際には取るに足らない明るさの変動をもたらすとみなされ得る。
【００１６】
駆動電流リップルの重要な特徴は、振幅、周波数及び位相のシフトを含む。これらの特徴は、主に、電力変換機のタイプ、及び取り付けられるＬＥＥ回路と関連した動作条件によって決定される。更に、位相シフトは、電力変換機の交流入力信号及び出力信号における高調波の時間関係に関連する。
【００１７】
一般に、発光素子は、（例えば、アナログ制御を介して）駆動電流振幅を制御する、又は駆動電流パルス列の特性を制御するなどによる、多様な方法で望ましい光束出力の光を放射するよう制御され得る。この望ましい光束出力を達成するため、例えば、パルス幅変調（ＰＷＭ）駆動電流信号のデューティファクタ、又はパルス符号変調（ＰＣＭ）駆動電流信号のパルス密度が、変更され得る。ＬＥＥベースの照明器具のＰＷＭ、ＰＣＭ及びアナログ制御は、当業界ではよく知られている。
【００１８】
本発明は、ＬＥＥベースの照明システムにおける駆動電流のリップルによって引き起こされる明るさの変動の補償を可能にするリップル補償方法及び装置を提供する。リップル補償装置は、実質的にリップルに起因する駆動電流の変動の評価に基づいてリップル補償係数を評価するよう構成されるリップル評価モジュールを有する。駆動電流の変動の評価は、ＬＥＥベースの照明システムの動作中に検出される情報、並びに／又はＬＥＥベースの照明及び前記ＬＥＥベースの照明のための電源の所定の動作特性に基づいて決定され得る。制御システムは、リップル評価モジュールを有し、更に、１つ以上の発光素子に作動的に結合される。制御システムは、リップル補償係数に基づいて１つ以上の発光素子の動作のための制御信号を決定し、供給するよう構成される。
【００１９】
一実施例においては、制御システムは、望ましい照明条件を規定する望ましい時間平均駆動電流レベル及びリップル補償係数に基づいて、１つ以上の発光素子の動作のための制御信号を決定し、供給するよう構成される。
【００２０】
本発明の一実施例によるリップル補償装置を含む照明システムが図１に図示されている。照明システムは、制御システム２００と、１つ以上の発光素子５０に駆動電流を供給し、それによって、ＬＥＥに光を放射させるＬＥＥドライバ３０とを有する。制御システム２００は、制御器１０とリップル評価モジュール２０とを含み、リップル評価モジュール２０は、変換機電流中に存在するリップルを示す入力に基づいてリップル補償係数を決定するよう構成される。
【００２１】
本発明の実施例においては、リップル評価モジュールは、１つ以上の素子に作動的に結合されることができ、これらの素子は、電力変換機、発光素子の１つ以上、及び／又は光センサであり得る。リップル評価モジュールと、１つ以上の素子との間の作動的な接続は、変換機電流中に存在するリップルの決定のための入力を供給することが出来る。
【００２２】
リップル評価モジュール
一実施例においては、リップル評価モジュールは、電力変換機に作動的に結合され、電力変換機の所定の動作特性に基づいて、リップル補償係数を決定するよう構成される。リップル評価モジュールには、１つ以上の異なる電力変換機の動作特性に関する情報が事前設定され得る。この情報は、ルックアップテーブル又はアルゴリズムとして設定され得る。それ故、リップル評価モジュールによって電力変換機データ１００を受け取り次第、リップル評価モジュールは、評価された駆動電流リップルに基づいてリップル補償係数を評価することが出来る。
【００２３】
当業者には既知であろうように、電力変換機の動作特性に関する情報は、１つ以上のデータ表において設定され得る、又は所定のアルゴリズム若しくは他の手段に基づいて計算され得る。この情報は、当業者には容易に理解されるであろうように、ファームウェア、ハードウェア又はソフトウェアにおいて設定され得る。
【００２４】
本発明の実施例においては、図１に図示されているように、リップル評価モジュールは、１つ以上の発光素子に供給される駆動電流を表わす駆動電流信号８０を供給することが出来る駆動電流検出機構４０に作動的に結合される。駆動電流信号入力に基づくリップル評価モジュールは、それに基づいてリップル補償係数を評価するよう構成され得る。電流センサのような駆動電流検出機構は、固定抵抗器、可変抵抗器、インダクタ、ホール効果電流センサ、又は既知の電圧−電流関係を持ち、測定電圧信号に基づいて１つ以上の発光素子を流れる電流の測定を供給することが出来る、当業者には既知であろうような他の素子であり得る。
【００２５】
実施例においては、図１に図示されているように、リップル評価モジュール２０は、電力変換機７０によって供給される変換機電流内の決定されるリップルに基づいてリップル補償係数を決定するよう構成される。この実施例においては、リップル評価モジュールは、駆動電流検出機構１１０に作動的に結合される。駆動電流検出機構１１０は、電力変換機によって制御システムに供給される駆動電流を表わす駆動電流信号１２０を供給するよう電力変換機７０と制御システム２００との間の動作リンクに作動的に結合される。電流検出機構は、固定抵抗器、可変抵抗器、インダクタ、ホール効果電流センサ、又は既知の電圧−電流関係を持ち、測定電圧信号に基づいて１つ以上の発光素子を流れる電流の測定を供給することが出来る、当業者には既知であろうような他の素子であり得る。
【００２６】
本発明の実施例においては、図１に図示されているように、リップル評価モジュールは、光センサ６０に作動的に結合される。光センサ６０は、１つ以上の発光素子の光出力を表わす光信号９０を供給する。リップル評価モジュールは、１つ以上の発光素子の検出される光出力に基づいてリップル補償係数を評価するよう構成され得る。
【００２７】
一実施例においては、光センサは、１つ以上の発光素子からの平均分光放射束を表わす信号を生成する。別の実施例においては、光センサは、１つ以上の発光素子のうちの１つ以上からの分光放射束を表わす信号を生成する。光センサは、フォトダイオード、イナクティブな発光素子(inactivate light-emitting element)、光検出器、又は当業者には既知であろうような、１つ以上の発光素子によって放射される分光放射束に対して反応を示す他の光センサであり得る。  
【００２８】
本発明の実施例においては、リップル評価モジュールは、電力変換機の動作特性、１つ以上の検出駆動電流信号、検出変換機電流信号、及び１つ以上の検出光信号の２つ以上に基づく情報に基づいて、リップル補償係数を評価するよう構成される。
【００２９】
本発明の一実施例においては、リップル評価モジュールは、変換機電流中に存在するリップルを示す入力情報に基づいてリップル補償係数を決定するよう構成される、専用の計算装置、例えば、マイクロプロセッサ又は中央演算処理装置を有する。  
【００３０】
リップル補償
リップル補償は、ＰＷＭ又はＰＣＭなどのようなパルス状の駆動電流の制御と組み合わせて多様な方法で実施され得る。例えば、ＰＷＭ制御システムにおいては、デューティサイクルのオン期間中の駆動電流の各々の減少又は増加を補償するために、必要に応じて、デューティファクタが、増加又は減少させられ、それによって、１つ以上の発光素子に望ましい時間平均駆動電流を供給する。別の実施例において、ＰＣＭ制御システムにおいては、駆動電流リップルに起因する駆動電流変動を補償するために、パルス密度が、増加又は減少させられる。 
【００３１】
図２は、電力変換機によって供給される電流の経時的な変化の例を図示している。前記変化は、主にリップルに起因するものであり得る。図示されているように、電力変換機によって供給される電流は、期間３００の繰り返しであり得る。
【００３２】
図３は、本発明の実施例によるリップル補償装置によって供給され得るＰＷＭ制御によるリップル補償を図示している。図３に図示されているように、１つ以上の発光素子に供給される駆動電流ＩＤのデューティファクタは、この例においては期間３１０に相当する各リップルの期間にわたって徐々に増加させられる。この方式のリップル補償は、ほぼ一定の明るさ又は光束出力を維持するための手段を供給することが出来る。例えば、制御が、ＰＣＭを用いて行われる場合には、リップル補償を達成するため、ＰＣＭ制御信号のパルス密度が、経時的に増加させられ得る。
【００３３】
リップル補償を実施するためにアナログ電流制御が用いられる本発明の実施例においては、リップル評価モジュールは、供給される電流内のリップルを補償するため、各反復期間にわたって駆動電流の振幅を調節するために、補償波形、時間依存補償関数などの１つ以上を含み得るリップル補償係数を評価することが出来る。このようにして、駆動電流内に存在するリップルの補償を可能にする。
【００３４】
本発明の実施例によれば、リップル補償方法は、フィードフォワード及び／又はフィードバック構成を用いて実施され得る。リップル評価モジュールの複雑さは、リップル評価モジュールによってどの構成が利用されるかに依存し得る。フィードバック構成は、より多様な電力変換機に適合され得る。フィードフォワード構成は、通常、電力変換機の要求条件に合わせるための幾らかの改造を必要とし得る。フィードフォワード構成の特定の例は、特定のタイプの電力変換機にとって望ましい結果を持つようにしか動作しないかもしれない。
【００３５】
本発明の実施例によれば、駆動電流リップルの大きさは、実質的に、電力変換機にかかる負荷に依存して異なり得る。例えば、電力変換機にかかる負荷は、照明システムのための制御システムを設計する際の重要な考慮すべき要素であり得る。照明装置と作動的に結合される電力変換機にかかる負荷は、場合によっては、実質的に、例えば、照明の色、色度、減光などを変更する際の照明装置と関連する発光素子の電流要求の変化に起因して、変化し得る。例えば、駆動電流の高調波分の振幅は、望ましい動作条件下では、電力変換機のダイナミックレンジによって変化し得る。フィードフォワードのリップル評価モジュールの設計は、一般的に、リップル補償装置のフィードフォワード動作を可能にするために、動作条件の範囲をシミュレーションするので、電力変換機の安定性に依存して、フィードバックの設計より複雑になり得る。
【００３６】
フィードバックリップル補償
本発明の一実施例においては、フィードバックリップル補償は、例えば、パルス列のオン期間中の駆動電流又は変換機電流をモニタ及び積分することによって、実施され得る。
【００３７】
別の実施例においては、フィードバックリップル補償は、１つ以上の発光素子の光束出力を示す光センサを用いることによって可能にされ得る。光センサは、例えば、事実上、瞬間光束出力に比例する信号を供給するよう構成され得る光センサ、若しくは検出光束出力の或る一定の期間にわたる積分を供給するよう構成され得る光センサ、又は既知であろうような他の構成を含む、様々な異なる方式で構成され得る。光センサの方式に依存して、リップル評価モジュール及び／又は制御システムの構成を変えることは、実現され得る。
【００３８】
本発明の一実施例においては、駆動電流パルスのオン期間の始めから放射される光の積分量を決定するために、駆動電流、変換機電流又は光束出力の時間積分が利用され得る。この収集データは、後に、リップル補償係数を評価するために用いられ得る。 
【００３９】
一実施例においては、リップル評価モジュールは、オン期間の始めから放射される光の積分量をモニタし、その積分量を望ましい値と比較する。望ましい値に達している場合には、リップル評価モジュールは、１つ以上の発光素子をオフにし得る。更に、新しいパルスが始まる前に、リップル評価モジュール若しくは光センサ又は両方がリセットされ得る。
【００４０】
本発明の一実施例においては、非ゼロリップル状態下でのオン期間の継続期間が、無リップル状態下での継続期間からずれる程度が、リップル評価モジュールによって、駆動電流を時間積分することにより、自動的に決定され得る。更に、この収集データは、リップル補償モジュールによって、リップル補償係数を評価するために用いられ得る。
【００４１】
別の実施例においては、オン期間について上で規定したのと同様にして、オフ期間の継続期間が制御され得る。
【００４２】
図４は、本発明の一実施例によるフィードバック構成を用いるリップル補償のためのフローチャートを図示している。この例においては、１つ以上の発光素子の動作の制御が、パルス幅変調によって供給される。最初に、リップル補償モジュールは、１つ以上の検出装置から入力を受け取る（４００）。検出装置は、電流センサ、光センサ、又は１つ以上の発光素子及び／若しくは電力変換機の動作パラメータをサンプリングするための他の検出装置であり得る。リップル補償モジュールは、受け取った入力に基づいて駆動電流リップルを決定する（４０５）。決定分岐点(decision junction)４１０においては、駆動電流リップルが存在する場合には、新しいＰＷＭパルス幅にリップルをプラスしたものが、望ましいＰＷＭパルス幅と等しい（４２０）ように、新しいＰＷＭパルス幅が決定される（４１５）。１つ以上の発光素子が、駆動電流リップルを補償するようにして適切に制御されるように、新しいパルス幅に基づくＰＷＭ制御信号が、制御器に供給される（４２５）。容易に理解されるであろうように、望ましいパルス幅は、１つ以上の発光素子に供給される時間平均電流が、それらからの望ましい光束出力をもたらすように選択される。その後、１つ以上の検出装置からの新しい入力の受け取りから、前記プロセスがやり直される。しかしながら、駆動電流リップルが実質的に存在しない場合には、１つ以上の検出装置からの新しい入力の受け取りから、前記ステップのシーケンスが再始動する。
【００４３】
フィードフォワードリップル補償
本発明の一実施例においては、フィードフォワードリップル補償が、用いられることができ、実施されることが出来る。フィードフォワードリップル評価モジュールによってオフ期間が開始される時間は、駆動電流、又は放射される光の量を検出する必要なしに決定される。各々のフィードフォワード構成においては、駆動電流パルスは、例えば、最も低いリップル高調波の周波数の整数倍の周波数において生成され得る。フィードフォワードリップル補償を備えるリップル評価モジュールの設計は、高調波の振幅及び周波数が、事実上、負荷の切り替えでは変化しない場合、又は電力変換機の動作状態が、瞬間駆動電流にしか依存しない場合、及びリップル評価モジュールが、リップルの振幅、周波数、及び駆動電流信号のオン期間中の位相シフトを決定する方法がある場合に、実現され得る。この方式は、リップル評価モジュールが、駆動電流パルスの生成を、リップルの位相と同期させ、駆動電流振幅のリップル、及び電力変換機の負荷変動のためにもたらされ得る駆動電流の変動、又は瞬間駆動電流によってもたらされる電力における他の変動を、所定の先行方式(predetermined anticipatory fashion)で補償することを必要とし得る。適切に構成されるリップル評価モジュールは、瞬間駆動電流の状態だけでなく、過去の駆動電流の状態にも依存するリップルを補償することが出来るかもしれないが、この構成においては、リップル評価モジュールは、より複雑になり得る。
【００４４】
図５は、本発明の一実施例によるフィードフォワード構成を用いるリップル補償のためのフローチャートを図示している。この例においては、１つ以上の発光素子の動作の制御は、パルス幅変調によって供給される。最初に、リップル補償モジュールは、パルス生成を、リップル周波数と同期させる（５００）。第１時点において、リップル補償モジュールは、駆動電流において予想されるリップルを、例えばルックアップテーブルにおいて調べる、又はアルゴリズムを用いて計算する（５０５）。決定分岐点５１０においては、駆動電流リップルが存在する場合には、新しいＰＷＭパルス幅にリップルをプラスしたものが、望ましいＰＷＭパルス幅と等しい（５２０）ように、新しいＰＷＭパルス幅が決定される（５１５）。１つ以上の発光素子が、駆動電流リップルを補償するようにして適切に制御されるように、新しいパルス幅に基づくＰＷＭ制御信号が、制御器に供給される（５２５）。容易に理解されるであろうように、望ましいパルス幅は、１つ以上の発光素子に供給される時間平均電流が、それらからの望ましい光束出力をもたらすように選択される。時間ステップは第２時点にされ、リップル補償モジュールが駆動電流における関連リップルを調べる又は計算することから、前記プロセスが繰り返す。しかしながら、駆動電流リップルが実質的に存在しない場合には、時間ステップは第２時点にされ、リップル補償モジュールが、駆動電流におけるリップルを調べる又は計算することから、前記ステップのシーケンスが再始動する。  
【００４５】
リップル補償を実施するためにアナログ電流制御が用いられる、本発明の実施例においては、リップル評価モジュールは、電流リップルの各反復期間中の駆動電流の振幅を調節するためのリップル補償係数を評価することが出来る。この期間は、図２において図示されており、３００として識別されるように規定され得る。本発明の一実施例においては、アナログ電流制御は、パルス幅を変更するステップが、ＬＥＤ駆動回路内の抵抗を変更するステップに置き換えられるであろうことを除き、図４及び５において図示されているフローチャートにおいて規定されているのと基本的に同じプロセスをたどるであろう。駆動電流ＩＤをほぼ一定のレベルに維持することを可能にするために、電力供給リップルと同期するように 多様な抵抗調節が行われ得る。例えば、ＬＥＤ駆動回路の抵抗の変更は、金属酸化膜半導体電界効果トランジスタ（ＭＯＳＦＥＴ）若しくは絶縁ゲートバイポーラトランジスタ（ＩＧＢＴ）、又は当業者には容易に理解されるであろうような他の適切な装置を用いて可能にされ得る。更に、本発明のこの実施例においては、図１に図示されている電流センサ４０及び１１０は、適切な電圧センサに置き換えられ得る。この方法においては、例えば、リップルによる電圧の周期的な増加は、抵抗の適切な増加によって補償されることができ、それによって、ほぼ一定の駆動電流の供給を可能にする。
【００４６】
リップル補償は、照明システムと関連する制御システムの設計に依存する多様な方法で、例えば、各々のＰＷＭ又はＰＣＭパルス生成器に変更を加えることによって、又はアナログ電流制御を介して電流振幅に変更を加えることによって、又はスイッチング装置でＬＥＥをバイパスすることによって、実現され得る。各々の制御システムは、純然たるアナログ、純然たるデジタル、又は組み合わされた形態で、実施され得る。
【００４７】
本発明の上記の実施例は、例示的なものであって、様々に変更され得ることは明らかである。このような本バリエーション又は他のバリエーションは、本発明の精神及び範囲から逸脱するものとみなされるべきではなく、当業者には明らかであろうようなこのような修正例は、全て、以下の請求項の範囲内に含まれるよう意図されている。
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
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【国際調査報告】
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