(57)【要約】  高性能電流式複数段切換可能なＬＥＤコントローラは、入力整流部と、電圧サンプリング部と、論理制御部と、電流サンプリング部と、定電流制御部と、スイッチアレイと、コンデンサと、抵抗と、ＬＥＤユニットからなるＬＥＤストリングと、を含む。論理制御部は、電圧サンプリング部及び電流サンプリング部によりサンプリングされた電圧信号及び電流信号に基づいて、スイッチアレイに制御信号を送信することにより、ＬＥＤストリングを直列関係から並列関係に３段又は４段切換わるように制御するとともに、定電流制御部に制御信号を送信することにより、定電流制御部の電流値を調整する。本発明は、リップルがなく、低ＥＭＩ、高効率、単一電圧入力範囲を実現可能、ＰＦ値が比較的に高く、小型化、集積化及び低コストという効果がある。直列コンデンサによる分圧法は、入力電圧変動への適応性、及びシステムの効率を向上させるとともに、ＬＥＤに強力なフィルタリング、電力を提供することが可能である。革新的な電流モニタのセルフロックスイッチは、システムの効率を大幅に向上させるとともに、システムのサイズを小さくし、システムのコストを低減することができる。【選択図】図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
入力整流部と、電圧サンプリング部と、論理制御部と、電流サンプリング部と、定電流制御部と、スイッチアレイと、コンデンサと、抵抗と、ＬＥＤユニットからなるＬＥＤストリングと、を含み、
前記ＬＥＤストリングは、先頭部が前記入力整流部の出力端子に電気的に接続され、末尾部が前記定電流制御部に電気的に接続され、
前記定電流制御部の他端には、前記コンデンサと前記抵抗とが順に直列接続され、
前記抵抗の他端は、アースに接続され、
隣接する２つの前記ＬＥＤユニットの間、及び前記末尾部の前記ＬＥＤユニットには、ダイオードが直列接続され、
前記隣接する２つの前記ＬＥＤユニットの間に直列接続されるダイオードは、アノードが隣接するＬＥＤユニットのカソードに接続され、カソードが隣接するＬＥＤユニットのアノードに接続され、
前記末尾部の前記ＬＥＤユニットに直列接続されるダイオードのカソードと、先頭部のＬＥＤユニットのアノードとの間には、他のダイオードが直列接続され、当該ダイオードのカソードは、前記先頭部のＬＥＤユニットのアノードに接続され、
前記電流サンプリング部は、一端が前記論理制御部に電気的に接続され、他端が前記コンデンサのアースに近い一端に接続され、
前記ＬＥＤユニットは、単一のＬＥＤランプ、ＬＥＤストリング、又は直列と並列とを組み合わせたＬＥＤであり、
前記入力整流部の出力端子は、前記電圧サンプリング部に電気的に接続され、
前記電圧サンプリング部の出力は、前記論理制御部に電気的に接続され、
前記電圧サンプリング部は、前記入力整流部により整流された入力電圧をサンプリングし、
前記電流サンプリング部は、前記ＬＥＤストリングに流れる電流をサンプリングし、
前記スイッチアレイは、前記ＬＥＤストリングの直並列関係を制御し、
前記論理制御部は、
前記電圧サンプリング部によりサンプリングされた電圧信号と、前記電流サンプリング部によりサンプリングされた電流信号とに基づいて、前記スイッチアレイに制御信号を送信し、前記スイッチアレイにより、前記ＬＥＤストリングを直列関係から並列関係に３段又は４段切換わるように制御し、
前記電圧サンプリング部によりサンプリングされた電圧信号と、前記電流サンプリング部によりサンプリングされた電流信号とに基づいて、前記定電流制御部に制御信号を送信することにより、前記定電流制御部の電流値を調整することを特徴とする高性能電流式複数段切換可能なＬＥＤコントローラ。
【請求項２】
前記定電流制御部は、
オペアンプ、基準電圧源、ＭＯＳＦＥＴ又はトランジスタにより構成されるネガティブフィードバックからなり、或いは、単一の定電流ダイオード又は並列接続される定電流ダイオードからなり、
前記基準電圧源の電圧値を変更する、又は前記定電流ダイオードの並列個数をスイッチ切換することにより、電流値を変調することを特徴とする請求項１に記載の高性能電流式複数段切換可能なＬＥＤコントローラ。
【請求項３】
前記論理制御部と、前記スイッチアレイとが１つのチップに集積されていることを特徴とする請求項１又は請求項２に記載の高性能電流式複数段切換可能なＬＥＤコントローラ。
【請求項４】
前記論理制御部と、前記スイッチアレイと、前記定電流制御部と、前記ＬＥＤストリングとが１つのチップに集積されていることを特徴とする請求項１又は請求項２に記載の高性能電流式複数段切換可能なＬＥＤコントローラ。
【請求項５】
前記論理制御部、前記スイッチアレイ、前記電圧サンプリング部、前記電流サンプリング部を特徴とする請求項１又は請求項２に記載の高性能電流式複数段切換可能なＬＥＤコントローラ。
【請求項６】
前記論理制御部と、前記スイッチアレイと、前記電圧サンプリング部と、前記電流サンプリング部と、前記定電流制御部と、前記ＬＥＤストリングとが１つのチップに集積されていることを特徴とする請求項１又は請求項２に記載の高性能電流式複数段切換可能なＬＥＤコントローラ。
【請求項７】
前記ＬＥＤユニットは、単一のＬＥＤランプ、ＬＥＤストリング、又は直列と並列とを組み合わせたＬＥＤであることを特徴とする請求項１又は請求項２に記載の高性能電流式複数段切換可能なＬＥＤコントローラ。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、ＬＥＤ駆動技術に関し、特に、高性能電流式複数段切換可能なＬＥＤコントローラに関する。
【背景技術】
【０００２】
従来のＬＥＤ駆動技術は、次の３つの技術がある。第１の技術は、ＲＣ回路であり、低コスト、９５％の高効率、適度なサイズを有している。しかし、定電流の精度が高くなく、５Ｗ以下にしか適用することができないという欠点がある。しかも、信頼性が低いので、マシン全体のバーンアウトが発生しやすいという問題があった。第２の技術は、スイッチング電源であり、定電流の精度が高く、広い範囲で動作可能、高効率を有している。しかし、高コスト、ＥＭＩの問題が深刻、リップルが大きく、サイズが大きいという問題があった。第３の技術は、区分線形であり、定電流の精度が高く、中程度のコスト、リップルが小さいものである。しかし、ＲＣ回路と同様に一定の電圧範囲内で動作するには適用することができず、低効率、ランプの利用率が低いという問題があった。
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００３】
要するに、従来技術は、複数段切換方式を採用していないため、低効率、ＰＦ値が低く、直列コンデンサを有しておらず、狭い入力電圧の変化に対応不能であり、リップルが大きいという問題があった。また、電圧法により判断するのは、入力電圧の変化に対応することができない。
【０００４】
本発明は、上記従来技術の欠点を解決するために為されたもので、リップルがなく、低ＥＭＩ、高効率、単一電圧入力範囲を実現することができ、ＰＦ値が比較的に高く、小型化、集積化、低コストの高性能電流式複数段切換可能なＬＥＤコントローラを提供することを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【０００５】
上記目的を達成するため、本発明に係る高性能電流式複数段切換可能なＬＥＤコントローラは、入力整流部と、電圧サンプリング部と、論理制御部と、電流サンプリング部と、定電流制御部と、スイッチアレイと、コンデンサと、抵抗と、ＬＥＤユニットからなるＬＥＤストリングと、を含み、前記ＬＥＤストリングは、先頭部が前記入力整流部の出力端子に電気的に接続され、前記末尾部が前記定電流制御部に電気的に接続され、前記定電流制御部の他端には、前記コンデンサと前記抵抗とが順に直列接続され、前記抵抗の他端は、アースに接続され、隣接する２つの前記ＬＥＤユニットの間、及び前記末尾部の前記ＬＥＤユニットには、ダイオードが直列接続され、隣接する２つの前記ＬＥＤユニットの間に直列接続される前記ダイオードは、アノードが隣接するＬＥＤユニットのカソードに接続され、カソードが隣接するＬＥＤユニットのアノードに接続され、前記末尾部のＬＥＤユニットに直列接続される前記ダイオードのカソードと、先頭部のＬＥＤユニットのアノードとの間には、他のダイオードが直列接続され、当該ダイオードのカソードは、前記先頭部のＬＥＤユニットのアノードに接続され、前記電流サンプリング部は、一端が前記論理制御部に電気的に接続され、他端が前記コンデンサのアースに近い一端に接続され、前記ＬＥＤユニットは、単一のＬＥＤランプ、ＬＥＤストリング、又は直列と並列とを組み合わせたＬＥＤであり、前記入力整流部の出力端子は、前記電圧サンプリング部に電気的に接続され、前記電圧サンプリング部の出力は、前記論理制御部に電気的に接続され、前記電圧サンプリング部は、前記入力整流部により整流された入力電圧をサンプリングし、前記電流サンプリング部は、前記ＬＥＤストリングに流れる電流をサンプリングし、前記スイッチアレイは、前記ＬＥＤストリングの直並列関係を制御し、前記論理制御部は、前記電圧サンプリング部によりサンプリングされた電圧信号と、前記電流サンプリング部によりサンプリングされた電流信号とに基づいて、前記スイッチアレイに制御信号を送信し、前記スイッチアレイにより、前記ＬＥＤストリングを直列関係から並列関係に３段又は４段切換わるように制御し、前記電圧サンプリング部によりサンプリングされた電圧信号と、前記電流サンプリング部によりサンプリングされた電流信号とに基づいて、前記定電流制御部に制御信号を送信することにより、前記定電流制御部の電流値を調整する。
【０００６】
本発明の更なる特徴として、前記定電流制御部は、オペアンプ、基準電圧源、ＭＯＳＦＥＴ又はトランジスタにより構成されるネガティブフィードバックからなり、或いは、単一の定電流ダイオード又は並列接続される定電流ダイオードからなり、前記基準電圧源の電圧値を変更する、又は前記定電流ダイオードの並列個数をスイッチ切換することにより、電流値を変調する。
【０００７】
本発明の更なる特徴として、前記論理制御部と、前記スイッチアレイとが１つのチップに集積されている。
【０００８】
本発明の更なる特徴として、前記論理制御部と、前記スイッチアレイと、前記定電流制御部と、前記ＬＥＤストリングとが１つのチップに集積されている。
【０００９】
本発明の更なる特徴として、前記論理制御部、前記スイッチアレイ、前記電圧サンプリング部、前記電流サンプリング部。
【００１０】
本発明の更なる特徴として、前記論理制御部と、前記スイッチアレイと、前記電圧サンプリング部と、前記電流サンプリング部と、前記定電流制御部と、前記ＬＥＤストリングとが１つのチップに集積されている。
【００１１】
本発明の更なる特徴として、前記ＬＥＤユニットは、単一のＬＥＤランプ、ＬＥＤストリング、又は直列と並列とを組み合わせたＬＥＤである。
【発明の効果】
【００１２】
本発明は、直列関係から並列関係に切換可能とともに直列接続された１つのコンデンサを有し、複数段階の直列関係から並列関係に切換える方式の採用、及び電流検出手段の採用などといった３つの大きな改良を行うことにより、従来の技術常識を打破することに成功した。これにより、本発明の高性能電流式複数段切換可能なＬＥＤコントローラの性能を大幅に向上させることができ、また、リニアドライバの性能が良くないといったＬＥＤ業界の認識を一新することができる。直列コンデンサによる分圧法は、入力電圧変動への適応性、及びシステムの効率を向上させるとともに、ＬＥＤに強力なフィルタリング、電力を提供することが可能である。革新的な電流モニタのセルフロックスイッチは、システムの効率を大幅に向上させるとともに、システムのサイズを小さくし、システムのコストを低減することができる。本発明の高性能電流式複数段切換可能なＬＥＤコントローラは、産業界が求める、リップルがなく、低ＥＭＩ、高効率、単一電圧入力範囲を実現可能、ＰＦ値が比較的に高く、小型化、集積化、低コストという効果をすべて有することができる。
【図面の簡単な説明】
【００１３】
【図１】実施例１における３段切換を示す原理ブロック図である。
【図２】実施例１における３段切換のディスクリート回路の一部を集積化した回路を示す原理ブロック図である。
【図３】実施例１における３段切換の一部の回路とＬＥＤとが集積された回路を示す原理ブロック図である。
【図４】実施例１における３段切換のディスクリート回路を全集積化した回路を示す原理ブロック図である。
【図５】実施例１における３段切換の全回路とＬＥＤとが集積された回路を示す原理ブロック図である。
【図６】実施例２における４段切換を示す原理ブロック図である。
【図７】実施例２における４段切換のディスクリート回路の一部を集積化した回路を示す原理ブロック図である。
【図８】実施例２における４段切換の一部の回路とＬＥＤとが集積された回路を示す原理ブロック図である。
【図９】実施例２における４段切換のディスクリート回路を全集積化した回路を示す原理ブロック図である。
【図１０】実施例２における４段切換の全回路とＬＥＤとが集積された回路を示す原理ブロック図である。
【発明を実施するための形態】
【００１４】
以下、本発明の好ましい実施例について図面を参照して詳述する。
【００１５】
（実施例１）
図１に示すように、本発明の高性能電流式複数段切換可能なＬＥＤコントローラは、入力整流部と、電圧サンプリング部と、論理制御部と、電流サンプリング部と、定電流制御部と、スイッチアレイと、コンデンサと、抵抗と、ＬＥＤユニットからなるＬＥＤストリングと、を含んでいる。ＬＥＤストリングは、先頭部が入力整流部の出力端子に電気的に接続され、末尾部が定電流制御部に電気的に接続され、定電流制御部の他端には、コンデンサと抵抗とが順に直列接続されている。抵抗の他端は、アースに接続されている。隣接する２つのＬＥＤユニットの間、及び末尾部のＬＥＤユニットには、ダイオードが直列接続されている。隣接する２つのＬＥＤユニットの間に直列接続されるダイオードは、アノードが隣接するＬＥＤユニットのカソードに接続され、カソードが隣接するＬＥＤユニットのアノードに接続されている。末尾部のＬＥＤユニットに直列接続されるダイオードのカソードと、先頭部のＬＥＤユニットのアノードとの間には、他のダイオードが直列接続され、当該ダイオードのカソードは、先頭部のＬＥＤユニットのアノードに接続されている。電流サンプリング部は、一端が論理制御部に電気的に接続され、他端がコンデンサのアースに近い（アース側に位置する）一端に接続されている。ＬＥＤユニットは、単一のＬＥＤランプ、ＬＥＤストリング、又は直列と並列とを組み合わせたＬＥＤである。入力整流部の出力端子は、電圧サンプリング部に電気的に接続され、電圧サンプリング部の出力は、論理制御部に電気的に接続されている。電圧サンプリング部は、入力整流部により整流された入力電圧をサンプリングする。電流サンプリング部は、ＬＥＤストリングに流れる電流をサンプリングする。スイッチアレイは、ＬＥＤストリングの直並列関係を制御する。論理制御部は、電圧サンプリング部によりサンプリングされた電圧信号と、電流サンプリング部によりサンプリングされた電流信号とに基づいて、スイッチアレイに制御信号を送信し、スイッチアレイにより、ＬＥＤストリングを直列関係から並列関係に３段又は４段切換わるように制御し、電圧サンプリング部によりサンプリングされた電圧信号と、電流サンプリング部によりサンプリングされた電流信号とに基づいて、定電流制御部に制御信号を送信することにより、定電流制御部の電流値を調整する。また、スイッチアレイは、スイッチＫ１０１，Ｋ１０２，Ｋ２０１，Ｋ２０２，Ｋ２０３，Ｋ２０４，Ｋ４０１を含んでいる。
【００１６】
また、本発明において、定電流制御部は、オペアンプ、基準電圧源、ＭＯＳＦＥＴ又はトランジスタにより構成されるネガティブフィードバックからなり、或いは、単一の定電流ダイオード又は並列接続される定電流ダイオードからなるものであることが好ましい。定電流制御部は、基準電圧源の電圧値を変更する、又は定電流ダイオードの並列個数をスイッチ切換することにより、電流値を変調するように用いられている。
【００１７】
さらに、図２に示すように、論理制御部と、スイッチアレイとが１つのチップに集積されてもよい。図３に示すように、論理制御部と、スイッチアレイと、定電流制御部と、ＬＥＤストリングとが１つのチップに集積されてもよい。図４に示すように、論理制御部と、スイッチアレイと、電圧サンプリング部と、電流サンプリング部とが１つのチップに集積されてもよい。或いは、図５に示すように、論理制御部と、スイッチアレイと、電圧サンプリング部と、電流サンプリング部と、定電流制御部と、ＬＥＤストリングとが１つのチップに集積されてもよい。なお、スイッチの切換速度を遅くすることにより、ＥＭＩの問題を軽減することが可能である。ＬＥＤの両端にコンデンサを並列接続することにより、切換時に出力電流が短時間で降下することに起因する低周波数のちらつきを補償することができる。さらに、コンデンサの電圧をサンプリングすることにより、切換点をより正確に制御することができる。また、ＬＥＤユニットは、単一のＬＥＤランプ、ＬＥＤストリング、又は直列と並列とを組み合わせたＬＥＤであってよい。
【００１８】
本実施例における３段切換の原理について、以下のように説明する。入力電圧Ｖｉｎのピーク電圧をＶｐとし、ＬＥＤ電圧ＶＬＥＤを４／５×Ｖｐとし、コンデンサの定常状態の初期電圧をＶａとし、単一なＬＥＤストリングが出力された電流をＩとする。制御は、入力電圧Ｖｉｎがピーク電圧Ｖｐから０まで降下する第１段階と、入力電圧Ｖｉｎが０からピーク電圧Ｖｐまで上昇する第２段階の２段階に分けられている。
【００１９】
＜第１段階＞
ステップＡ：入力電圧Ｖｉｎが降下すると同時に、ＬＥＤストリング全体を介してコンデンサに充電する。コンデンサ電圧Ｖｂ＋ＬＥＤ電圧４／５×Ｖｐ＝Ｖｉｎｔ１である場合、電流が０まで降下し、１回目の充電が終了する。電流信号を検出し、単一のＬＥＤストリングから並列接続された２つのＬＥＤストリングになるとともに、定電流部がＩｏから２×Ｉｏになるように制御する。
【００２０】
ステップＢ：入力電圧Ｖｉｎが降下し続けると同時に、並列接続された２つのＬＥＤストリングを介してコンデンサに充電する。コンデンサ電圧Ｖｃ＋ＬＥＤ電圧２／５×Ｖｐ＝Ｖｉｎｔ２である場合、電流が再び０まで降下し、２回目の充電が終了する。電流信号を検出し、並列接続された２つのＬＥＤストリングから並列接続された４つのＬＥＤストリングになるとともに、定電流部が２×Ｉｏから４×Ｉｏになるように制御する。
【００２１】
ステップＣ：入力電圧Ｖｉｎが降下し続けると同時に、並列接続された４つのＬＥＤストリングを介してコンデンサに充電する。コンデンサ電圧Ｖｄ＋ＬＥＤ電圧１／５×Ｖｐ＝Ｖｉｎｔ３である場合、電流が０まで３回目降下し、３回目の充電が終了する。電流信号を検出し、スイッチＫ４０１がオンするように制御し、コンデンサにより電力を供給することに切換えるとともに、定電流部を４×Ｉｏに維持し、その後、入力がエネルギーを提供しなくなる。この時、コンデンサ電圧とＬＥＤ電圧の差及びＬＥＤランプの個数に応じて、並列接続された３つのＬＥＤストリング及び３×Ｉｏに切換えることを選択してもよく、又は他のより適切な直並列及び電流関係を選択してもよい。
【００２２】
＜第２段階＞
ステップＡ：入力電圧Ｖｉｎが０から上昇し、入力がエネルギーを提供せず、コンデンサによりＬＥＤに電力を供給し、コンデンサ電圧が降下する。この時、第１段階における最後の直並列及び電流関係を維持する。
【００２３】
ステップＢ：入力電圧Ｖｉｎがコンデンサ電圧Ｖｅ（Ｖｅが１／５×Ｖｐより大きい）よりも大きく上昇すると、入力により電力が供給されるように自動的に変更する。ここで、コンデンサの容量が比較的に小さい場合、コンデンサ電圧の上昇勾配が入力電圧Ｖｉｎの上昇勾配より大きくなり、その後、出力状態は、スイッチＫ４０１がオフし、入力電圧Ｖｉｎにより充電→電流が０まで降下し、スイッチＫ４０１がオン→電圧検出、スイッチＫ４０１がオフで循環し続ける。出力の構成は、第１段階における最後の直並列及び電流関係を常時維持する。
【００２４】
入力電圧Ｖｉｎがピーク電圧Ｖｐまで上昇すると、上記循環が終了する。この時、コンデンサの残った電圧は、Ｖａであり、１／５×Ｖｐより小さいはずである。しかし、コンデンサが小さすぎる場合、コンデンサの残った電圧はＶａより大きくなると、第１段階のバランスが破壊され、全体の効率が低下してしまう。
【００２５】
一方、コンデンサの容量が比較的に大きい場合、コンデンサ電圧の上昇勾配が入力電圧Ｖｉｎの上昇勾配より小さくなると、以下のステップを実行する。
【００２６】
ステップＣ：入力電圧Ｖｉｎが２／５×Ｖｐ＋Ｖｆまで上昇する場合、検出電圧信号により並列接続された４つのＬＥＤストリングから並列接続された２つのＬＥＤストリングになるとともに、定電流部が４×Ｉｏから２×Ｉｏになるように制御する。
【００２７】
ステップＤ：入力電圧Ｖｉｎが４／５×Ｖｐ＋Ｖｇまで上昇する場合、検出電圧信号により並列接続された２つのＬＥＤストリングから単一のＬＥＤストリングになるとともに、定電流部が２×ＩｏからＩｏになるように制御する。
【００２８】
ステップＥ：入力電圧ＶｉｎがＶｐまで上昇する場合、コンデンサ電圧はＶａである。ちなみに、Ｖａに１回目に充電された電圧を足しても、その電圧は、１／５×Ｖｐよりも小さくなければならない。これは、コンデンサの容量値を選択する際に考慮すべき要素の１つでる。
【００２９】
（実施例２）
図６を参照する。実施例１との相違点は、実施例２においてスイッチアレイを介して８つのＬＥＤユニットを制御することにより、４段切換を実現することができる。スイッチアレイは、スイッチＫ１０３，Ｋ１０４，Ｋ２０５，Ｋ２０６，Ｋ２０７，Ｋ２０８，Ｋ３０１をさらに含んでいる。本実施例２の他の部分は、実施例１と同じであるため、その説明を省略する。
【００３０】
本実施例２における４段切換の原理について、図７、図８、図９及び図１０を参照しながら、以下のように説明する。入力電圧Ｖｉｎのピーク電圧をＶｐとし、ＬＥＤ電圧ＶＬＥＤを４／５×Ｖｐとし、コンデンサの定常状態の初期電圧をＶａとし、単一なＬＥＤストリングが出力された電流をＩとする。制御は、入力電圧Ｖｉｎがピーク電圧Ｖｐから０まで降下する第１段階と、入力電圧Ｖｉｎが０からピーク電圧Ｖｐまで上昇する第２段階の２段階に分けられている。
【００３１】
＜第１段階＞
ステップＡ：入力電圧Ｖｉｎが降下すると同時に、ＬＥＤストリング全体を介してコンデンサに充電する。コンデンサ電圧Ｖｂ＋ＬＥＤ電圧８／９×Ｖｐ＝Ｖｉｎｔ１である場合、電流が０まで降下し、１回目の充電が終了する。電流信号を検出し、単一のＬＥＤストリングから並列接続された２つのＬＥＤストリングになるとともに、定電流部がＩｏから２×Ｉｏになるように制御する。
【００３２】
ステップＢ：入力電圧Ｖｉｎが降下し続けると同時に、並列接続された２つのＬＥＤストリングを介してコンデンサに充電する。コンデンサ電圧Ｖｃ＋ＬＥＤ電圧４／９×Ｖｐ＝Ｖｉｎｔ２である場合、電流が再び０まで降下し、２回目の充電が終了する。電流信号を検出し、並列接続された２つのＬＥＤストリングから並列接続された４つのＬＥＤストリングになるとともに、定電流部が２×Ｉｏから４×Ｉｏになるように制御する。
【００３３】
ステップＣ：入力電圧Ｖｉｎが降下し続けると同時に、並列接続された４つのＬＥＤストリングを介してコンデンサに充電する。コンデンサ電圧Ｖｄ＋ＬＥＤ電圧２／９×Ｖｐ＝Ｖｉｎｔ２である場合、電流が０まで３回目降下し、３回目の充電が終了する。電流信号を検出し、並列接続された４つのＬＥＤストリングから並列接続された８つのＬＥＤストリングになるとともに、定電流部が４×Ｉｏから８×Ｉｏになるように制御する。
【００３４】
ステップＤ：入力電圧Ｖｉｎが降下し続けると同時に、並列接続された８つのＬＥＤストリングを介してコンデンサに充電する。コンデンサ電圧Ｖｅ＋ＬＥＤ電圧１／９×Ｖｐ＝Ｖｉｎｔ３である場合、電流が０まで４回目降下し、４回目の充電が終了する。電流信号を検出し、によりスイッチＫ４０１がオンするように制御し、コンデンサにより電力を供給することに切換えるとともに、定電流部を８×Ｉｏに維持し、その後、入力がエネルギーを提供しなくなる。この時、コンデンサ電圧とＬＥＤ電圧の差及びＬＥＤランプの個数に応じて、並列接続された７つ又は６つのＬＥＤストリング及び７×Ｉｏ又は６×Ｉｏに切換えることを選択してもよく、又は他のより適切な直並列及び電流関係を選択してもよい。
【００３５】
＜第２段階＞
ステップＡ：入力電圧Ｖｉｎが０から上昇し、入力がエネルギーを提供せず、コンデンサによりＬＥＤに電力を供給し、コンデンサ電圧が降下する。この時、第１段階における最後の直並列及び電流関係を維持する。
【００３６】
ステップＢ：入力電圧Ｖｉｎがコンデンサ電圧Ｖｆ（Ｖｆが１／９×Ｖｐより大きい）よりも大きく上昇すると、入力により電力が供給されるように自動的に変更する。ここで、コンデンサの容量が比較的に小さい場合、コンデンサ電圧の上昇勾配が入力電圧Ｖｉｎの上昇勾配より大きくなり、その後、出力状態は、スイッチＫ４０１がオフし、入力電圧Ｖｉｎにより充電→電流が０まで降下し、スイッチＫ４０１がオン→電圧検出、スイッチＫ４０１がオフで循環し続ける。出力の構成は、第１段階における最後の直並列及び電流関係を常時維持する。
【００３７】
入力電圧Ｖｉｎがピーク電圧Ｖｐまで上昇すると、上記循環が終了する。この時、コンデンサの残った電圧は、Ｖａであり、１／９×Ｖｐより小さいはずである。しかし、コンデンサが小さすぎる場合、コンデンサの残った電圧はＶａより大きくなると、第１段階のバランスが破壊され、全体の効率が低下してしまう。
【００３８】
一方、コンデンサの容量が比較的に大きい場合、コンデンサ電圧の上昇勾配が入力電圧Ｖｉｎの上昇勾配より小さくなると、以下のステップを実行する。
【００３９】
ステップＣ：入力電圧Ｖｉｎが２／９×Ｖｐ＋Ｖｇまで上昇する場合、検出電圧信号により並列接続された８つのＬＥＤストリングから並列接続された４つのＬＥＤストリングになるとともに、定電流部が８×Ｉｏから４×Ｉｏになるように制御する。
【００４０】
ステップＤ：入力電圧Ｖｉｎが４／９×Ｖｐ＋Ｖｈまで上昇する場合、検出電圧信号により並列接続された４つのＬＥＤストリングから並列接続された２つのＬＥＤストリングになるとともに、定電流部が４×Ｉｏから２×Ｉｏになるように制御する。
【００４１】
ステップＥ：入力電圧Ｖｉｎが８／９×Ｖｐ＋Ｖｉまで上昇する場合、検出電圧信号により並列接続された２つのＬＥＤストリングから単一のＬＥＤストリングになるとともに、定電流部が２×ＩｏからＩｏになるように制御する。
【００４２】
ステップＦ：入力電圧ＶｉｎがＶｐまで上昇する場合、コンデンサ電圧はＶａである。ちなみに、Ｖａに１回目に充電された電圧を足しても、その電圧は、１／９×Ｖｐよりも小さくなければならない。これは、コンデンサの容量値を選択する際に考慮すべき要素の１つでる。
【符号の説明】
【００４３】
Ｋ１０１〜Ｋ１０４，Ｋ２０１〜Ｋ２０８，Ｋ３０１，Ｋ４０１  スイッチ
【図１】
2017504173.tif 000003
【図２】
2017504173.tif 000004
【図３】
2017504173.tif 000005
【図４】
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【図５】
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【図６】
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【図７】
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【図８】
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【図９】
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【図１０】
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【国際調査報告】
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