(57)【要約】  本発明は、発光ダイオード（ＬＥＤ）又はＬＥＤストリングを駆動及び制御するためのドライバ装置１０であって、制御ユニット１６と、直列に結合される少なくとも２つのスイッチングユニット１４であって、各々が、前記制御ユニット１６によって制御可能なスイッチ２２、及び少なくとも１つのＬＥＤを接続するための２つの接続点３０を有し、第１の前記接続点２８が、前記スイッチ２２の一方の端部と結合されるスイッチングユニット１４とを有するドライバ装置１０に関する。前記ドライバ装置は、各スイッチングユニット１４．１乃至１４．ｎが、前記スイッチ２２の他方の端部と第２の前記接続点３０との間に結合されるインダクタンスを有することを特徴とする。
2010528456.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
ＬＥＤ又は多数のＬＥＤを駆動及び制御するためのドライバ装置であり、
制御ユニットと、
直列に結合される少なくとも２つのスイッチングユニットであって、各々が、前記制御ユニットによって制御可能なスイッチ、及び少なくとも１つのＬＥＤを接続するための２つの接続点を有し、第１の前記接続点が、前記スイッチの一方の端部と結合されるスイッチングユニットとを有するドライバ装置であって、
各スイッチングユニットが、前記スイッチの他方の端部と第２の前記接続点との間に結合されるインダクタンスを有することを特徴とするドライバ装置。
【請求項２】
メインスイッチが、前記スイッチングユニットと直列に結合され、前記制御ユニットによって制御可能であることを特徴とする請求項１に記載のドライバ装置。
【請求項３】
前記制御ユニットが、前記ＬＥＤにおける平均電流を調節するために前記メインスイッチを制御するよう適合させられることを特徴とする請求項２に記載のドライバ装置。
【請求項４】
電源が、前記スイッチングユニットの前記直列接続部に対して並列に結合されることを特徴とする請求項１乃至３のいずれか一項に記載のドライバ装置。
【請求項５】
前記制御ユニットが、同時には１つのスイッチしか開けられないように前記スイッチを制御するよう適合させられることを特徴とする請求項１乃至４のいずれか一項に記載のドライバ装置。
【請求項６】
前記制御ユニットが、前記ＬＥＤにおける平均電流を調節するために各スイッチを個々に制御するよう適合させられることを特徴とする請求項５に記載のドライバ装置。
【請求項７】
請求項１に記載のドライバ装置と、混合光を放射するために前記ドライバ装置の前記第１の接続点及び前記第２の接続点に接続される少なくとも１つのＬＥＤとを有するエレクトロルミネッセント装置。
【請求項８】
前記インダクタンスが、前記ＬＥＤのちらつきがほとんどない駆動が達成可能であるような大きさにされることを特徴とする請求項７に記載のエレクトロルミネッセント装置。
【請求項９】
異なるスイッチングユニットの前記ＬＥＤは、異なる色の光を供給することができることを特徴とする請求項７又は８に記載のエレクトロルミネッセント装置。
【請求項１０】
前記制御ユニットが、前記混合光の色点を調節するために各スイッチを個々に制御するよう適合させられることを特徴とする請求項９に記載のエレクトロルミネッセント装置。
【請求項１１】
請求項７に記載のエレクトロルミネッセント装置を動作させるための方法であって、
−  各ＬＥＤ又は多数のＬＥＤの放射される光の明るさを調節するために、適合させられた制御ユニットを介して、各スイッチングユニットに接続される前記ＬＥＤ又は多数のＬＥＤの個々の平均電流を調節するステップを有する方法。
【請求項１２】
請求項１１に記載のエレクトロルミネッセント装置を動作させるための方法であって、
−  前記エレクトロルミネッセント装置の放射される混合光の色点を調節するために、各スイッチングユニットに接続され、異なる色の光を放射する前記ＬＥＤの個々の平均電流を調節するステップを更に有する方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、制御ユニットを有する、発光ダイオード（ＬＥＤ）又はＬＥＤストリング／アレイを駆動及び制御するためのドライバ装置、前記ドライバ装置と、混合光を放射するために前記ドライバ装置に接続されるＬＥＤ又はＬＥＤストリング／アレイとを有するエレクトロルミネッセント装置、並びに放射される前記混合光の明るさ及び／又は色点を調節するように前記エレクトロルミネッセント装置を動作させるための方法に関する。
【背景技術】
【０００２】
発光ダイオードを駆動するためのドライバ装置は、例えば米国特許出願公開公報第US 6,153,980号から一般に知られている。
【０００３】
広くは、ＬＥＤは、様々な異なる信号送信用途及び照明用途並びにＬＥＤベースの照明器具製品において現在普及している。ＬＥＤベースの照明器具製品の応用分野を拡大するため、異なる色（又は白色ＬＥＤの場合にはＣＣＴ）を持つＬＥＤが、所望の色の光を生成するために用いられ得る。これを達成するため、ＬＥＤの平均光出力は、全ＬＥＤの混合光が所望の色を持つように或る特定のレベルに設定される。
【０００４】
ＬＥＤに電力を供給するのに、所謂スイッチモード電源（ＳＭＰ）が広く用いられている。なぜなら、散逸電流制限抵抗器が純粋な効率をもたらすからである。しかしながら、異なるレベルの光出力を生成する幾つかのＬＥＤのために異なる電流を生成するために、ＬＥＤごとにＳＭＰを用いると、非常に高価になるであろう。幾つかのＬＥＤのために異なる電流を生成するための別の可能性は、ＬＥＤを一続きに接続し、他と比べてより低い光出力を持たなければならないこれらのＬＥＤを（或る特定の期間の間）短絡するというものである。各々の解決策は、例えば、米国特許出願公開公報第US 2006/0244396 A1号において開示されている。これは、ＰＷＭ変調（パルス幅変調）もされる光出力をもたらす。 
【０００５】
この変調光出力は、用途（例えば、車のブレーキライトのような移動光源）又はシステムの光出力を制御するのに用いられる検出技術によっては、ちらつき又は色分裂のような問題をもたらし得る。更に、ＬＥＤの効率は、ＲＭＳ電流の関数となり、ＬＥＤが、短い期間の間、高い電流で駆動される場合、より長期間のより低い電流での動作と比べて、より低い効率をもたらす。
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００６】
本発明の目的は、上記のことを鑑みて、発光ダイオード又はＬＥＤストリングを駆動及び制御するためのドライバ装置であって、従来技術のドライバ装置の欠陥を克服するドライバ装置を提供することにある。前記ドライバ装置は、特に、人間の眼に対してちらつき作用を持つべきではなく、平滑化された検出光出力を持つべきである。アプリケーションのための使用は、高い周囲温度又は長いライフサイクル要件に関して改善されなければならない。
【課題を解決するための手段】
【０００７】
これら及び他の目的は、上記のようなドライバ装置であって、各スイッチングユニットが、前記スイッチの他方の端部と第２の前記接続点との間に結合されるインダクタンスを有するドライバ装置によって解決される。
【０００８】
それは、換言すれば、本発明によるドライバ装置は、少なくとも２つのスイッチングユニットを有し、各スイッチングユニットは、前記制御ユニットによって制御されるスイッチ、及びＬＥＤとインダクタとの直列接続部を有し、前記直列接続部は、前記スイッチに対して並列であるということである。したがって、各ＬＥＤは、それ自身のインダクタ及びスイッチを有する。前記インダクタは、前記電流を平滑化する役立ち、前記スイッチは、前記ＬＥＤの平均順電流を設定するのに役立つ。そうすることで、各ＬＥＤの前記電流は、独立して制御され得る。本発明のドライバ装置は、タイムサイクルの選択及び構成要素の選択によって、平均電流とリップル電流との間の所望の関係をもたらすのに用いられ得る。適切な方法で駆動されると、前記ＬＥＤは、リップルが少ししかない直流電流で駆動される。故に、前記ＬＥＤの光出力もまた、歪みが非常に少なくなる。人間の眼に対するちらつき作用は、防止されることができ、ＬＥＤの光出力を測定するのにセンサが用いられる場合には、検出信号は、平滑化されることができる。前記回路は、コンデンサを必要としない。このことは、高い周囲温度又は長いライフサイクル要件を有する用途のための使用を容易にする。本発明のドライバ装置の他の利点は、多数の電流源の代わりに、前記制御ユニットを介して制御される直列スイッチを備える単一の電圧源しか必要とされないことである。
【０００９】
本発明のドライバ回路は、例えば、一般照明、建築照明又はＬＣＤバックライトにおいて、ＬＥＤを駆動するのに用いられ得る。ストリング内の各ＬＥＤの電流フローが変えられる必要があり、ＰＷＭ調光が適切ではない（ＰＷＭベースの光出力変調が望ましくない）用途に特に適している。
【００１０】
好ましい実施例においては、前記制御ユニットによって制御可能であり、前記スイッチングユニットと直列に接続されるメインスイッチが設けられる。この方策は、前記回路が、前記スイッチングユニットの制御なしに、容易にオン及びオフに切り換えられ得るという利点を持つ。他の実施例においては、前記制御ユニットは、前記ＬＥＤの平均電流を調節するために前記メインスイッチを制御するよう適合させられる。この場合、１つのスイッチだけで、全ＬＥＤの全光出力が調節され得る。
【００１１】
好ましい実施例においては、前記制御ユニットは、同時には１つのスイッチしか開けられないように前記スイッチングユニットの前記スイッチを制御するよう適合させられる。前記制御ユニットが、前記スイッチを個々に制御して、前記ＬＥＤの平均電流を調節し、個々のＬＥＤの光出力を調節するよう適合させられることは更に好ましい。
【００１２】
更に、本発明は、請求項１に記載のドライバ装置と、混合光を放射するために前記ドライバ装置の前記第１の接続点及び前記第２の接続点に接続される少なくとも１つのＬＥＤとを有するエレクトロルミネッセント装置に関する。混合光は、全ＬＥＤの重畳光を意味する。 
【００１３】
前記エレクトロルミネッセント装置の実施例においては、前記ドライバ装置の前記インダクタンスは、前記ＬＥＤのちらつきがほとんどない駆動が達成可能であるような大きさにされる。ここで、前記インダクタンスの必要とされる値は、前記スイッチのスイッチング周波数ｆ及び前記ＬＥＤの直列抵抗ＲＬＥＤに依存する。ちらつきがほとんどない駆動は、Ｌ＞ＲＬＥＤ／ｆによって達成される。  
【００１４】
前記エレクトロルミネッセント装置の別の実施例においては、異なるスイッチングユニットの前記ＬＥＤは、異なる色の光を供給することができる。
【００１５】
前記エレクトロルミネッセント装置の他の実施例においては、前記制御ユニットは、前記混合光の色点を調節するために各スイッチを個々に制御するよう適合させられる。 
【００１６】
更に、本発明は、請求項７に記載のエレクトロルミネッセント装置を動作させるための方法であって、各ＬＥＤ又は多数のＬＥＤの放射される光の明るさを調節するために、適合させられた制御ユニットを介して、各スイッチングユニットに接続される前記ＬＥＤ又は多数のＬＥＤの個々の平均電流を調節するステップを有する方法に関する。
【００１７】
実施例においては、前記方法は、前記エレクトロルミネッセント装置の放射される混合光の色点を調節するために、各スイッチングユニットに接続され、異なる色の光を放射する前記ＬＥＤの個々の平均電流を調節するステップを更に有する。
【００１８】
他の特徴及び利点は、下記の説明及び添付図面から理解され得るであろう。
【００１９】
本願に関しては、「ＬＥＤ」は、有機ＬＥＤ（ＯＬＥＤ）又は任意の他のタイプの発光ダイオード及びレーザダイオードも含むことに注意されたい。多数のＬＥＤは、直列に又はアレイに接続されるＬＥＤを意味する。上記の特徴及び以下で説明する特徴は、本発明の範囲を外れずに、示されている各々の組み合わせでだけでなく、他の組み合わせでも、又は分離しても用いられ得ることを理解されたい。
【００２０】
図面及び下記の説明において、本発明をより詳細に説明する。 
【図面の簡単な説明】
【００２１】
【図１】本発明のエレクトロルミネッセント装置の一例の概略的なブロック図である。
【発明を実施するための形態】
【００２２】
図１には、発光ダイオードのためのドライバ装置１０が、概略的に示されており、参照符号１０で示されている。ドライバ装置１０は、メインスイッチ１２と、複数のスイッチングユニット１４．１乃至１４．ｎとを有する。メインスイッチ１２及びスイッチングユニット１４は、直列に接続され、直流電源１８と結合される。 
【００２３】
更に、ドライバ装置１０は、メインスイッチ１２及びスイッチングユニット１４を制御するよう適合させられており、電源１８から電力を受け取る制御ユニット１６を有する。別の方法としては、制御ユニットは、（図１には示されていない）ＬＥＤストリング内の幾つかの位置に対するタップから電力を受け取ることができる。
【００２４】
各スイッチングユニット１４．１乃至１４．ｎの構造は類似している。故に、以下では、１つのスイッチングユニット１４．１についてだけ、より詳細に説明する。
【００２５】
スイッチングユニット１４．１は、スイッチ２２、例えば、トランジスタのような電子スイッチ、又は任意の他の制御可能なスイッチを有し、前記スイッチ２２は、メインスイッチ１２（又は前のスイッチングユニット１４）に接続される第１端部２４と、後のスイッチングユニット１４．２に接続される第２端部２６とを持つ。電子スイッチのタイプによっては、フリーホイーリング素子が用いられなければならないかもしれない。
【００２６】
図１においては、メインスイッチ１２及びスイッチ２２は、機械的スイッチとして図示されている。しかしながら、トランジスタなどのような電子スイッチも用いられ得ることに注意されたい。
【００２７】
上で既に述べたように、スイッチ２２は、制御ユニット１６によって制御される。このことは、制御ユニット１６とスイッチ２２との間の制御線によって図示されている。
【００２８】
スイッチングユニット１４．１は、第１端部２４に電気的に接続される第１接続点２８と、第２接続点３０とを有する。両接続点２８、３０の間には、発光ダイオード（ＬＥＤ）２０が接続され得る。ここで、ＬＥＤ２０は、直列及び／又は並列に接続され、ＬＥＤストリング又はＬＥＤアレイを形成する１つ以上のＬＥＤ２０であることに注意されたい。簡潔に説明するために、図１においてはＬＥＤは１つしか示されていない。
【００２９】
第２接続点３０と、スイッチ２２の第２端部２６との間には、インダクタ３２が接続される。したがって、ＬＥＤ２０とインダクタ３２との直列接続部があり、前記直列接続部は、スイッチ２２に対して並列である。したがって、スイッチ２２は、シャントスイッチ又はバイパススイッチとして動作する。 
【００３０】
ドライバ装置１０は、以下のように動作する。
【００３１】
まず、スイッチングユニット１４．１乃至１４．ｎの直列接続部が電源１８と結合されるように、メインスイッチ１２がオンにされなければならない。
【００３２】
スイッチングユニット１４のスイッチ２２が閉じられているときは、インダクタ３２に蓄えられているエネルギが、閉じられているスイッチ及びＬＥＤ２０を通って惰性で流れる電流をもたらす。この電流は、電力損失により減少していく。スイッチが開いているときは、ＬＥＤ２０とインダクタ３２との直列接続部に外部からの供給電圧が存在する。電流は、現在の電圧、ＬＥＤ２０の順電圧及びインダクタ３２のインダクタンスによって決定される割合で増加していく。スイッチ２２を制御することによって、即ち、前記スイッチ２２をオフ及びオンにするタイミングを制御することによって、ＬＥＤ２０を流れる平均電流は制御され得る。
【００３３】
ＬＥＤ２０を流れる平均電流の制御は、前記ＬＥＤ２０の光出力の制御を可能にする。スイッチ２２のタイミングは、制御ユニット１６によって制御される。
【００３４】
或る特定の色及び或る特定の明るさの混合光５を放射するためのエレクトロルミネッセント装置１は、ドライバ装置１０と、ドライバ装置１０の各スイッチングユニット１４．１、１４．２、…、１４．ｎの第１及び第２接続点２８及び３０に接続されるＬＥＤ２０とを有する。混合光５は、各ＬＥＤ２０によって放射される光５１、５２、５３の重畳よって得られる全体光を意味する。各時点の間、対応するインダクタ３２にエネルギを供給して、対応するＬＥＤ２０の電流を増加させるために、スイッチングユニット１４．１乃至１４．ｎの１つのスイッチ２２だけが開けられる。各時点において１つのスイッチ２２しか開けられない限り、異なるスイッチングユニット１４．１、１４．２、…、１４．ｎのＬＥＤ２０間の良好なデカップリングがあるので、各ＬＥＤ２０を流れる電流は個々に制御され得る。異なるスイッチングユニットのＬＥＤが異なる色の光５１、５２、５３を放射する場合には、異なるスイッチングユニット１４．１乃至１４．ｎのＬＥＤ２０が異なる色を持つ場合に、これは、所望の色の光を生成することを可能にする。ＬＥＤ２０の平均光出力は、全ＬＥＤ２０の混合光５が所望の色を持つように或る特定のレベルに設定され得る。 
【００３５】
別の実施例においては、スイッチングユニット１４．１、１４．２、…、１４．ｎに接続される前記ＬＥＤ２０は、直列に接続される多数のＬＥＤ（ＬＥＤストリング）、又は並列に接続される多数のＬＥＤ（ＬＥＤアレイ）であってもよい。前記多数のＬＥＤは、基本的に同じ色の光を放射してもよく、又は異なる色の光を放射してもよい。 
【００３６】
各ＬＥＤを流れる平均電流を調節することによって、色の制御と同時に、０％の光出力から１００％の光出力までの各ＬＥＤの個々の調光又は全ＬＥＤの全体的な調光が可能である。
【００３７】
電源１８は、ＬＥＤスイッチ２２の状態に応じて、オン及びオフに切り換えられる。これは、エネルギが必要な場合にだけ、１つのスイッチ２２が開いているときに、供給電圧が回路に供給されることを意味する。
【００３８】
本発明のドライバ回路１０は、前記回路が、スイッチ２２のタイミングサイクルの選択及び構成要素の選択によって、平均電流とリップル電流との間の所望の関係をもたらすのに用いられ得るという利点を持つ。適切な方法で駆動されると、ＬＥＤ２０は、リップルが少ししかない直流電流で駆動される。故に、ＬＥＤ２０の光出力５１、５２、５３もまた、歪みが非常に少なくなる。人間の眼に対するちらつき作用は、防止されることができ、検出光出力は、平滑化されることができる。更に、コンデンサは必要とされない。 
【図１】
2010528456.tif 000003
【国際調査報告】
2010528456.tif 000004
2010528456.tif 000005
2010528456.tif 000006