(57)【要約】低ＴＨＤ照明システムが開示されている。照明システムは、第１照明モジュールと、第１照明モジュールに並列接続された第２照明モジュールとを含む。各ＡＣサイクル中、第１照明モジュールはサイクルの第１部分に対する電流を導通し、第２照明モジュールはサイクルの第２部分に対する電流を導通する。それらを組み合わせると、電源から引き出される全電流は、印加されるＡＣ電圧の形状を実質的に辿る。したがって、歪みは最小限であり、かつ低い全高調波歪みレベルが達成される。【選択図】  図１１
2012502428.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
電力サイクルを有する交流（ＡＣ）電力を提供する電源に接続するように適合された照明システムであって、前記照明システムは、
少なくとも１つの発光素子を含む第１照明モジュールと、
少なくとも１つの発光素子を含む第２照明モジュールであって、前記第１照明モジュールに並列接続されている、第２照明モジュールと、
前記第１照明モジュールと直列接続された第１コンデンサであって、前記第２照明モジュールに並列接続されている、第１コンデンサと、
前記第１照明モジュールおよび前記第２照明モジュールの両方と直列接続された第２コンデンサとを含み、
前記照明システムに電力が加えられた場合、前記第１照明モジュールは各電力サイクル内の第１導電期間中に電流を導通し、前記第２照明モジュールは各電力サイクル内の第２導電期間中に電流を導通する、照明システム。
【請求項２】
前記第１導電期間の一部は前記第２導電期間の一部と重なる、請求項１に記載の照明システム。
【請求項３】
前記第１照明モジュールは、前記電源に接続されている場合、各電力サイクル内の第３導電期間中に導通し、
前記第２照明モジュールは、前記電源に接続されている場合、各電力サイクル内の第４導電期間中に導通する、請求項１に記載の照明システム。
【請求項４】
前記第３導電期間の一部は前記第４導電期間の一部と重なる、請求項３に記載の照明システム。
【請求項５】
前記第１照明モジュールは複数のＬＥＤ対を含んでおり、各ＬＥＤ対は、順方向に接続された第１ＬＥＤおよび逆方向に接続された第２ＬＥＤを含む、請求項１に記載の照明システム。
【請求項６】
前記第１照明モジュールは２組のＬＥＤを含んでおり、第１組のＬＥＤは順方向に直列接続された複数のＬＥＤを含み、第２組のＬＥＤは逆方向に直列接続された複数のＬＥＤを含む、請求項１に記載の照明システム。
【請求項７】
前記第１照明モジュールは第１所定数のＬＥＤを含み、前記第２照明モジュールは第２所定数のＬＥＤを含んでおり、前記第１所定数は前記第２所定数より少ない、請求項１に記載の照明システム。
【請求項８】
電力サイクルを有する交流（ＡＣ）電力を提供する電源に接続するように適合された照明システムであって、前記照明システムは、
少なくとも１つの発光素子を含む第１照明モジュールと、
前記第１照明モジュールに接続された第１整流器であって、第１整流信号を前記第１照明モジュールに提供するように接続されている、第１整流器と、
少なくとも１つの発光素子を含む第２照明モジュールと、
前記第２照明モジュールに接続された第２整流器であって、第２整流信号を前記第２照明モジュールに提供するように接続されている、第２整流器とを含み、
前記第１整流器および前記第１照明モジュールは、前記第２整流器および前記第２照明モジュールに並列接続され、
前記照明システムに電力が加えられた場合、前記第１照明モジュールは各電力サイクル内の第１導電期間中に電流を導通し、前記第２照明モジュールは各電力サイクル内の第２導電期間中に電流を導通する、照明システム。
【請求項９】
第１コンデンサは前記第１照明モジュールと直列接続されている、請求項８に記載の照明システム。
【請求項１０】
第２コンデンサは、前記第１照明モジュールと直列接続されており、さらに前記第２照明モジュールとも直列接続されている、請求項８に記載の照明システム。
【請求項１１】
第３コンデンサは前記第１照明モジュールに並列接続されている、請求項８に記載の照明システム。
【請求項１２】
第４コンデンサは前記第２照明モジュールに並列接続されている、請求項９に記載の照明システム。
【請求項１３】
前記第１導電期間の一部は前記第２導電期間の一部と重なる、請求項８に記載の照明システム。
【請求項１４】
前記第１照明モジュールは、前記電源に接続されている場合、各電力サイクル内の第３導電期間中に導通し、
前記第２照明モジュールは、前記電源に接続されている場合、各電力サイクル内の第４導電期間中に導通する、請求項１３に記載の照明システム。
【請求項１５】
前記第３導電期間の一部は前記第４導電期間の一部と重なる、請求項１４に記載の照明システム。
【請求項１６】
前記第１照明モジュールは第１所定数のＬＥＤを含み、前記第２照明モジュールは第２所定数のＬＥＤを含んでおり、前記第１所定数は前記第２所定数より少ない、請求項８に記載の照明システム。
【請求項１７】
電力サイクルを有する交流（ＡＣ）電力を提供する電源に接続するように適合された照明システムであって、前記照明システムは、
少なくとも１つの発光素子を含む第１電流路と、
少なくとも１つの発光素子を含む第２電流路であって、前記第１電流路に並列接続されている、第２電流路とを含み、
前記第１電流路は、各電力サイクル内の第１導電期間中に電流を導通するように適合され、
前記第２電流路は、各電力サイクル内の第２導電期間中に電流を導通するように適合されている、照明システム。
【請求項１８】
電力サイクルを有する交流（ＡＣ）電力を提供する電源に接続するように適合された照明システムであって、前記照明システムは、
複数の発光ダイオード（ＬＥＤ）対を含む第１照明モジュールと、
複数の発光ダイオード（ＬＥＤ）対を含む第２照明モジュールであって、前記第１照明モジュールの各々に並列接続されている、第２照明モジュールとを含み、
前記第１照明モジュールは、前記電源に接続されている場合、各電力サイクル内の第１導電期間中に導通し、それによって光を放出し、
前記第２照明モジュールは、前記電源に接続されている場合、各電力サイクル内の第２導電期間中に導通し、それによって光を放出する、照明システム。
【請求項１９】
電力サイクルを有する交流（ＡＣ）電力から光を生成する方法であって、前記方法は、
交流電源を提供することであって、前記交流は、実質的に正弦波流の特性を有し、かつ連続的電力サイクルを含む、ことと、
第１導電期間中に電流を導通することによって第１組の発光デバイス（ＬＥＤ）を用いて各電力サイクル中の前記第１導電期間中に光を生成することと、
第２導電期間中に電流を導通することによって第２組の発光デバイス（ＬＥＤ）を用いて各電力サイクル中の前記第２導電期間中に光を生成することとを含み、
前記第１導電期間および前記第２導電期間中に導通される前記電流は、実質的に正弦波流の特性を有する全導電電流の流れに統合される、方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
関連出願への相互参照
[0001]  本特許出願は、２００８年９月７日に出願した米国仮特許出願第６１／１９１，３０７号および２００８年１１月１６日に出願した米国仮特許出願第６１／１９９,４９３号の優先権を３５  ＵＳＣ  １１９条および１２０条をもとに主張する。特許出願第６１／１９１，３０７号および特許出願第６１／１９９,４９３号の両方の全体を本願に参考として組み込む。本出願人は、２００８年９月７日を最も早い優先日として主張する。
【０００２】
[0002]  本発明は、一般に、低い全高調波歪み特性を有する照明システムに関し、より詳細には、低い全高調波歪み特性を達成するために、例えばＬＥＤなどの発光デバイスの発明性のある構成を含む照明システムに関する。
【背景技術】
【０００３】
[0003]  照明システムおよび技術においては、多数の競合する目標、多くの場合、対立する目標を達成するための要望があり、この要望はさらに高まり続けている。例えば、これらの目標は、とりわけ、信頼性、最小コストおよび電気的干渉の最小化を含む。これは完全なリストではない。特に、電気的干渉の最小化の目標は、コスト増加および信頼性低下を伴わずに達成することは難しいと証明されている。
【０００４】
[0004]  一般的には、照明システムは、交流（ＡＣ）電源に接続され、ＡＣ電源から電流を引き出すことによって光を生成する。米国においては、ＡＣ電力は、およそプラス１７０ボルト（Ｖ）からおよそマイナス１７０ボルトの範囲のピーク電圧値を有するおよそ１２０ボルトＲＭＳ（二乗平均平方根）の周期的電圧を提供する。ヨーロッパおよび他の国においては、利用可能なＡＣ電力はおよそ２４０ボルトＲＭＳである。他の国は、例えば５０Ｈｚなどの異なる周波数を使用してもよい。他のプラットフォーム（例えば、航空電子機器）は４００Ｈｚなどの別の周波数を使用してもよい。印加される振動電圧または周波数に関わらず同じ原理が以下の説明に応用される。
【０００５】
[0005]  ＡＣ電力は、周期的であって例示的用途に対しておよそ６０ヘルツ（Ｈｚ）の振動周波数を有する。完全な電圧振動の各々は、完全な電力サイクルとみなされ、３６０度を含む。例示的ＡＣ電力サイクルは、図１に示すような正弦波グラフとして示されることが多い。ここで図１は、実線グラフ１２０ｖによって表されるようなＡＣ電圧の多数の振動を示す。図１では、水平軸は左から右へと流れる時間を表しており、実線グラフ１２０ｖに対する垂直軸は電圧振幅をボルトで表す。図示しているように、単一の電力サイクルは、この例では、１秒を６０サイクルで割ったおよそ１６．７ミリ秒（ｍｓ）持続する。
【０００６】
[0006]  電気的干渉は、入力ＡＣ電力と比較した全高調波歪み（ＴＨＤ）で測定されることが多い。この文脈においては、ＴＨＤは、ＡＣ電圧１２０ｖの正弦波形状と比較してＡＣ電力から引き出される電流の波形の歪みの程度または大きさの測定基準である。数字で表すと、ＴＨＤは、基本周波数より上の全ての高調波周波数の電力の合計の、基本周波数の電力に対する比率として計算される割合として示される。この例においては、ＡＣ電力の基本周波数は６０Ｈｚである。照明システムＴＨＤを最小限にすることによって照明システムによって生成される電気的干渉を最小限にすることが望ましい。
【０００７】
[0007]  多数の現行の照明システムは、特に産業および商業用途に対して蛍光灯を使用する。蛍光灯は白熱灯と比べてより効率的であるが、蛍光灯は雑音があることで有名である。つまり、蛍光灯は、望ましくない高レベルの全高調波歪み（ＴＨＤ）が生成されるようにＡＣ電源から電流を引き出す。これは図１Ａおよび図２Ａを用いて示している。
【０００８】
[0008]  図２Ａは、電気プラグ１２に接続された蛍光灯１０を含む照明システムを示している。プラグ１２は、上記の交流（ＡＣ）である電力１２０を提供するソケットに係合されるように適合される。図２Ａでは、提供されるＡＣ電力１２９に対する負荷は蛍光灯２０である。多くの場合、バルブ１０を通って流れる電流を制限するためにインダクタ１５がバルブ１０と直列接続される。表示の破線グラフ１０ｉは、バルブ１０を通る電流の形状の近似である。実際の導通時間、最大電流＋ＩＭＡＸおよび最小電流−ＩＭＩＮ、ならびに表示の破線グラフ１０ｉの正確な形状は、多数の要因に依存する。要因としては、単なる例として、バルブ１０のワット数定格、周辺温度、電圧１２０ｖの正確な波形および特性、インダクタ１５の特性、ここに挙げられていない多くの他のもの、あるいはこれらの要因の１つ以上の組み合わせが挙げられる。背景を説明する目的として、正確な数値およびこれらの曲線の正確な形状は重要ではないが、最大の正および負の電流、＋ＩＭＡＸおよび−ＩＭＡＸは、一般的には、プラス６７０ｍＡからマイナス６７０ｍＡ（ＡＣ波形のピーク）の範囲に及ぶ。図示した曲線１０ｉの形状は、単に可能な一例示的形状であり、既に上述したように幅広く変化し得る電流の流れのグラフの正確な形状を示していない場合がある。
【０００９】
[0009]  図１Ａは、図２Ａの照明システムの電気的特性を示すグラフである。図１Ａおよび図２Ａを参照すると、ＡＣ電圧１２０ｖは６０Ｈｚ振動を有する正弦波形状グラフ１２０ｖである。蛍光灯１０を通る電流は、表示の破線グラフ１０ｉで表される。加えられたＡＣ電力１２０は、電流を蛍光灯１０を介して流す（表示の破線グラフ１０ｉに示すように）。図１Ａに示すように、蛍光灯１０を通る電流１０ｉの形状は、ＡＣ電圧１２０ｖの正弦波形状とかなり異なる。実際には、電流１０ｉの形状は、ＡＣ電圧１２０ｖの形状と比較して非常に歪んでいる。これは、蛍光灯２０が、印加されるＡＣ電圧１２０ｖへの高い非線形負荷を示すからである。これは、単なる例として、蛍光灯の動作特性を含む多数の要因によって引き起こされる。電流１０ｉの高度の歪みは、全高調波歪みもそれに応じて高いことを意味する。
【００１０】
[0010]  ある実施形態においては、蛍光灯のＴＨＤ値は１００％を超える。つまり、基本周波数で引き出される電流より多くの電流が非基本周波数から引き出される。そのような高いＴＨＤ値は、例えば、電線、回路および同じＡＣ源１２０に接続された全ての他のシステムに対する応力などの多数の望ましくない影響へと繋がる。さらに、高いＴＨＤ値は、全ての周辺および普通に接続される回路および電気システムに対する望ましくないレベルの電気雑音という結果となる。ある管轄区域においては、その管轄区域内で動作できる様々な回路のＴＨＤ値を制限および調節する努力が成されている。
【００１１】
[0011]  ほとんどの蛍光灯ベースの照明システムにおいては、蛍光灯は、ＴＨＤを減少させるように動作する安定器回路によってＡＣ電力１２０から隔離されている。図２Ｂは、片側で蛍光灯１０に接続され、反対側で電気プラグ１２に接続された安定器１７を有する２Ａの照明システムを示している。安定器１７は蛍光灯１０を通って流れる電流を調節して電流の形状の歪みを減少させ、それによってＴＨＤを低下させる。しかしながら、安定器１７は追加の電気部品を導入する。これらの追加の電気部品は、コストを増加しかつ蛍光灯ベースの照明システムの信頼性を低下させる。
【００１２】
[0012]  新しくかつ増加する一般的な照明技術は発光ダイオード（ＬＥＤ）の使用を伴う。ＬＥＤは、白熱灯および蛍光灯と比較してコスト効率がよく、高い光源効率を有する。図３は、第１方向でプラグ１２に接続された第１発光ダイオード（ＬＥＤ）２１、および反対方向でプラグ１２に接続され、さらに並列にＬＥＤ２１に接続された第２発光ダイオード（ＬＥＤ）２２を含む。ＬＥＤ２１および２２をまとめて、本明細書においてＬＥＤ対２０と呼ぶ。図２Ａの照明システムと同様に、プラグ１２は、上記したように、電力１２０を提供するソケットに係合されるように適合される。図３では、電力１２０への負荷はＬＥＤ対２０である。ＬＥＤは電気を１つの方向に導通するダイオードである。交流電源１２０を利用するために、２つのＬＥＤが図示されるように構成されて光を生成する。ＬＥＤ対２０を通って流れる電流を制限するために、抵抗器２５がＬＥＤ対２０と直列接続されることが多い。
【００１３】
[0013]  図１Ｂは、図３の照明システムの電気的特性を示すグラフである。図１Ｂおよび図３を参照すると、各電力サイクルの正の部分１２１（「正のスイング」とも呼ぶ）中、ノード１２２はノード１２４と比較して正の電圧にある。正のスイング１２１中、第１ＬＥＤ３１は順バイアスであり、かつ第２ＬＥＤ３２は逆バイアスであり、よって電流は第２ＬＥＤ３２を通って流れない。しかしながら、閾値電圧（＋ＶＴＨ）に到達した後、電流は第１ＬＥＤ３１を通って流れて光を生成する。
【００１４】
[0014]  各電力サイクルの負の部分１２３（「負のスイング」とも呼ぶ）中、タブポイント１２４はタブポイント１２２と比較して正の電圧にある。負のスイング１２３中、第１ＬＥＤ３１は逆バイアスであり、かつ第２ＬＥＤ３２は順バイアスであり、よって電流は第１ＬＥＤ３１を通って流れない。しかしながら、閾値電圧（−ＶＴＨ）に到達した後、電流は第２ＬＥＤ３３を通って流れて光を生成する。
【００１５】
[0015]  図３の照明システムは、異なる電流波形を有する可能性が高いが図２Ａの照明システムと同様の電気的特性を有する。図１Ｂの表示の破線グラフ１６ｉは、ＬＥＤ対２０を通る電流の形状を近似する。表示の破線グラフ１６ｉは、ＬＥＤ対２０を通る電流の形状を近似する。実際の導通時間、最大電流＋ＩＭＡＸおよび最小電流−ＩＭＩＮ、ならびに表示の破線グラフ１６ｉの正確な形状は、多数の要因に依存する。要因としては、単なる例として、ＬＥＤ対２０のワット数定格、周辺温度、電圧１２０ｖの正確な形状および特性、抵抗器２５の特性、一覧にない多くの他のもの、あるいはこれらの要因の１つ以上の組み合わせが挙げられる。背景を説明する目的として、正確な数値およびこれらの曲線の正確な形状は重要ではない。一例においては、最大の正および負の電流、＋ＩＭＡＸおよび−ＩＭＡＸは、一般的には、いずれの方向におけるプラス８０ｍＡからマイナス８０ｍＡの範囲に及ぶ。
【００１６】
[0016]  閾値電圧（正および負）の値は、抵抗器２５の値およびＬＥＤ対２０の特性に依存する。電流の量は、ＬＥＤ２０のワット数定格および抵抗器２５の値を含む多数の要因に依存する。再び、本明細書中の目的のためにこれらの正確な数値は重要ではない。
【００１７】
[0017]  図１Ｂに示すように、ＬＥＤ対２０を通る電流の形状（破線グラフ１６ｉによって表される）は、ＡＣ電圧１２０ｖの正弦波形状と類似しておらず、実際には、ＡＣ電圧１２０ｖの形状と比較して非常に歪んでいる。これは、ＬＥＤ対２０が、印加されるＡＣ電圧１２０ｖへの高い非線形負荷を示すからである。これは、単なる例として、光を生成するためにＬＥＤが動作する方法を含む多数の要因によって引き起こされる。電流１６ｉの高度の歪みは、全高調波歪みもそれに応じて高いことを意味する。実際には、ＬＥＤ対に対するＴＨＤは１００％を超えることが多い。
【００１８】
[0018]  ＬＥＤベースの照明システムに対して更に低いＴＨＤ値を実現するために、ＬＥＤと電源との間における複雑なＬＥＤ駆動回路の使用が一部で提案されている。例えば、Ｊａｃｏｂｓによる米国特許第６，３０４，４６４号は、複雑な「フライバックコンバータ」の使用、とりわけ、ＴＨＤ低下を教示する。別の例においては、２００５年３月２２日の出願日を有し、かつ２００６年９月２８日の公開日を有する米国特許出願第１１／０８６,９５５号は、複雑な「ＬＥＤを駆動するためのデジタルパワーコンバータ」の使用を教示する。これらのＬＥＤ駆動回路の使用は追加の電気部品を導入する。これらの追加の電気部品は、複雑性およびコストを増加させ、これらのＬＥＤシステムの信頼性を低下させる。
【００１９】
[0019]  したがって、追加の回路および部品の必要性を削除および最小化する一方で、更なる低いレベルのＴＨＤ値を有する、ＬＥＤベースの照明システムの必要性が残る。
【発明の概要】
【００２０】
[0020]  この必要性は本発明によって満たされる。本発明の一実施形態においては、照明システムは、第１照明モジュールと、第２照明モジュールと、第１コンデンサと、第２コンデンサとを含む。第１照明モジュールは少なくとも１つの発光素子を含む。第２照明モジュールは少なくとも１つの発光素子を含む。第２照明モジュールは第１照明モジュールに並列接続されている。第１コンデンサは第１照明モジュールと直列接続されている。第１コンデンサは第２照明モジュールに並列接続されている。第２コンデンサは第１照明モジュールおよび第２照明モジュールの両方と直列接続されている。照明システムに電力が加えられた場合、第１照明モジュールは各電力サイクル内の第１導電期間中に電流を導通し、第２照明モジュールは各電力サイクル内の第２導電期間中に電流を導通する。
【００２１】
[0021]  照明システムにおいては、第１導電期間の一部は第２導電期間の一部と重なる。第１照明モジュールは、電源に接続されている場合、各電力サイクル内の第３導電期間中にも導通し、第２照明モジュールは、電源に接続されている場合、各電力サイクル内の第４導電期間中にも導通する。第３導電期間の一部は第４導電期間の一部と重なる。
【００２２】
[0022]  照明システムの第１照明モジュールおよび第２照明モジュールの各々は複数のＬＥＤ対を含んでもよく、各ＬＥＤ対は、順方向に接続された第１ＬＥＤおよび逆方向に接続された第２ＬＥＤを含む。
【００２３】
[0023]  あるいは、照明システムの第１照明モジュールおよび第２照明モジュールの各々は２組の並列ＬＥＤを含んでもよく、第１組の複数のＬＥＤは順方向に直列接続され、第２組の複数のＬＥＤは逆方向に直列接続されている。
【００２４】
[0024]  第１照明モジュールは第１所定数のＬＥＤを含み、第２照明モジュールは第２所定数のＬＥＤを含んでおり、第１所定数は第２所定数より少ない。
【００２５】
[0025]  本発明の第２実施形態においては、照明システムは、電力サイクルを有する交流（ＡＣ）電力を提供する電源に接続するように適合されている。照明システムは、第１照明モジュールと、第１整流器と、第２照明モジュールと、第２整流器とを含む。第１照明モジュールは少なくとも１つの発光素子を含む。第１整流器は第１整流信号を第１照明モジュールに提供するように第１照明モジュールに接続されている。第２照明モジュールは少なくとも１つの発光素子を含む。第２整流器は第２整流信号を第２照明モジュールに提供するように第２照明モジュールに接続されている。第１整流器および第１照明モジュールは、第２整流器および第２照明モジュールに並列接続されている。照明システムに電力が加えられた場合、第１照明モジュールは各電力サイクル内の第１導電期間中に電流を導通し、第２照明モジュールは各電力サイクル内の第２導電期間中に電流を導通する。
【００２６】
[0026]  照明システムは第１照明モジュールと直列接続された第１コンデンサを含んでもよい。照明システムは第２コンデンサを含んでもよい。第２コンデンサは、第１照明モジュールおよび第２照明モジュールの両方と直列接続されている。照明システムは第１照明モジュールに並列接続された第３コンデンサおよび第２照明モジュールに並列接続された第４コンデンサを含んでもよい。
【００２７】
[0027]  照明システムにおいては、第１導電期間の一部は第２導電期間の一部と重なる。照明システムにおいては、第１照明モジュールは、電源に接続されている場合、各電力サイクル内の第３導電期間中に導通し、第２照明モジュールは、電源に接続されている場合、各電力サイクル内の第４導電期間中に導通する。第３導電期間の一部は第４導電期間の一部と重なる。第１照明モジュールは第１所定数のＬＥＤを含み、第２照明モジュールは第２所定数のＬＥＤを含んでおり、第１所定数は第２所定数より少ない。
【００２８】
[0028]  本発明の第３実施形態においては、照明システムは、電力サイクルを有する交流（ＡＣ）電力を提供する電源に接続するように適合されている。照明システムは、第１電流路と第２電流路とを含む。第１電流路は少なくとも１つの発光素子を含む。第２電流路は少なくとも１つの発光素子を含み、かつ第１電流路に並列接続されている。第１電流路は、各電力サイクル内の第１導電期間中に電流を導通するように適合され、第２電流路は、各電力サイクル内の第２導電期間中に電流を導通するように適合されている。
【００２９】
[0029]  本発明の第４実施形態においては、電力サイクルを有する交流（ＡＣ）電力から光を生成する方法であって、方法は以下のステップを含む。第一に、交流電源が提供され、交流は、実質的に正弦波流の特性を有しかつ連続的電力サイクルを含み、第１導電期間中に電流を導通することによって第１組の発光デバイス（ＬＥＤ）を用いて各電力サイクル中の第１導電期間中に光が生成され、第２導電期間中に電流を導通することによって第２組の発光デバイス（ＬＥＤ）を用いて各電力サイクル中の第２導電期間中に光が生成され、第１導電期間および第２導電期間中に導通される電流は、実質的に正弦波流れ特性を有する全導電電流の流れに統合される。
【図面の簡単な説明】
【００３０】
【図１Ａ】[0030]  図１Ａは、図２Ａの照明システムの電気的特性を示すグラフである。
【図１Ｂ】[0031]  図１Ｂは、図３の照明システムの電気的特性を示すグラフである。
【図２Ａ】[0032]  図２Ａは、蛍光灯を含む従来の照明システムの概略図である。
【図２Ｂ】[0033]  図２Ｂは、追加の構成要素を有する図２Ａで示す従来の照明システムの概略図である。
【図３】[0034]  図３は、発光ダイオードを含む従来の照明システムの概略図である。
【図４】[0035]  図４は、本発明の一実施形態による照明システムの概略図である。
【図５】[0036]  図５は、図４、図１０および図１１の照明システムの電気的特性を表すグラフを示す。
【図６】[0036]  図６は、図４、図１０および図１１の照明システムの電気的特性を表すグラフを示す。
【図７】[0036]  図７は、図４、図１０および図１１の照明システムの電気的特性を表すグラフを示す。
【図８】[0036]  図８は、図４、図１０および図１１の照明システムの電気的特性を表すグラフを示す。
【図９】[0036]  図９は、図４、図１０および図１１の照明システムの電気的特性を表すグラフを示す。
【図１０】[0037]  図１０は、本発明の別の実施形態による照明システムの概略図である。
【図１１】[0038]  図１１は、本発明の更なる別の実施形態による照明システムの概略図である。
【図１２ａ】[0039]  図１２ａは、図１１の照明システムの電気的特性を表すグラフを示す。
【図１２ｂ】[0039]  図１２ｂは、図１１の照明システムの電気的特性を表すグラフを示す。
【図１２ｃ】[0039]  図１２ｃは、図１１の照明システムの電気的特性を表すグラフを示す。
【図１２ｄ】[0039]  図１２ｄは、図１１の照明システムの電気的特性を表すグラフを示す。
【図１２ｅ】[0039]  図１２ｅは、図１１の照明システムの電気的特性を表すグラフを示す。
【図１３】[0040]  図１３は、本発明の更なる別の実施形態による照明システムの概略図である。
【発明を実施するための形態】
【００３１】
[0041]  本発明の照明システムは、全高調波歪みを最小限にする一方、個別および複雑な駆動回路を必要としない構成における発光ダイオード（ＬＥＤ）などの照明素子を含むがそれに限定されない。本明細書において、課題は、上述したように、交流（ＡＣ）電力（電力サイクルを有する電力）から光を生成する一方、以前から可能であったものより低い歪みレベル（ＴＨＤ、全高調波歪み）を生成することである。本発明においては、これは、少なくとも２つの並列の照明モジュールを有することによって達成され、各モジュールは、各電力期間の異なる期間中に導通する（電流を引き出し、それによって光を生成する）。これらの電流が組み合わされることにより、照明システムによって引き出される全電流の形状がＡＣ電力の正弦波形状により類似する。つまり、本発明の照明システム電流グラフは、従来の照明システムの電流グラフ歪みより、ＡＣ電力正弦波形状と比較してより少ない歪みを有する。
【００３２】
[0042]  図４は、本発明の照明システム１００の一実施形態を示している。本発明の照明システム１００は、第１照明モジュール３０および第２照明モジュール４０を含む。第１照明モジュールは、電気プラグ１２を介して電源１２０に接続するように適合される。電源１２０は、交流（ＡＣ）電力を提供し、この電力は電力サイクルを有する。米国においては、ＡＣ電力は、およそプラス１７０ボルトからおよそマイナス１７０ボルトの範囲のピーク電圧値を有するおよそ１２０ボルトＲＭＳ（二乗平均平方根）の周期的電圧を提供する。ヨーロッパおよび他の国においては、利用可能なＡＣ電力はおよそ２２０ボルトＲＭＳである。第１照明モジュール３０は第１電流路を画定し、第２照明モジュール４０は第２電流路を画定する。
【００３３】
[0043]  ＡＣ電力１２０は、ＡＣ電力がおよそ６０ヘルツ（Ｈｚ）の振動周波数を有するという点において周期的である。図５は、実線グラフ１２０ｖによって表されるＡＣ電圧の多数の振動を示している。電圧の完全な振動の各々は、完全な電力サイクルとみなされ、３６０度を含む。図５では、水平軸は左から右へと流れる時間を表しており、グラフ１２０ｖに対する垂直軸はボルトで電圧振幅を表す。図示されるように、この例では、単一の電力サイクルは、１秒を６０サイクルで割ったおよそ１６．７ミリ秒（ｍｓ）持続する。本明細書中の説明の便宜上、図４の照明システム１００の動作を説明するために単一の電力サイクル期間１２５が使用される。電力サイクル期間１２５の始まりおよび終わりに関しては、電力サイクル期間１２５が３６０度全体である完全な振動を含む限り、電力サイクルが始まりかつ終わるとされる場所は任意である。
【００３４】
[0044]  図４を引き続き参照すると、第１照明モジュール３０は少なくとも１つの発光素子を含む。図示した例示的実施形態では、第１照明モジュール３０は１２のＬＥＤ対（計２４個の個別のＬＥＤに対して）を含んでおり、各ＬＥＤ対は、１つの順バイアスＬＥＤおよび１つの逆バイアスＬＥＤを有する。図示した例示的実施形態では、第１照明モジュール３０のＬＥＤの各々は、見られるように、２．５ボルトターンオン（閾値）電圧を有して３．３ボルトの動作電圧を有する。そのようなＬＥＤは、例えば、Ｓｅｏｕｌ  Ｓｅｍｉｃｏｎｄｕｃｔｏｒ社によるＬＷ５４０として市場で入手できる。したがって、電気流の各方向に対して、第１照明モジュール３０は、３０．０ボルトのターンオン閾値電圧ＶＴＨＲＥＳＨＯＬＤを示す。この数字は、特定の方向において２．５ボルトを１２個のＬＥＤに掛けた数字である。再び、本発明は、図示した実施形態の範囲に限定されない。「順」または「逆」などの方向の選択は、本発明の目的に対して任意であるが、本明細書中の説明の目的のために、ノード１２６から始まってモジュール３０および４０を通ってノード１５０で終わる方向を「順」とみなす。ＬＥＤの数は、ＬＥＤの特性、所望の電流グラフなどに応じて１つから多数の範囲に及ぶことができる。
【００３５】
[0045]  図示した実施形態では、照明素子は発光ダイオード（ＬＥＤ）であるが、本発明は、発光素子としてＬＥＤに限定されておらず、単なる例として、有機発光ダイオード（ＯＬＥＤ）、発光ポリマー（ＬＥＰ）、および有機エレクトロルミネセンス（ＯＥＬ）または他の照明手段などの他の発光デバイスを含んでもよい。
【００３６】
[0046]  第２照明モジュール４０も、電気プラグ１２を介して電源１２０に接続するように適合される。第２照明モジュール４０は、少なくとも１つの発光素子を含む。図示した例示的実施形態では、第２照明モジュール４０は２１のＬＥＤ対（計４２個の個別のＬＥＤに対して）を含んでおり、各ＬＥＤ対は、１つの順バイアスＬＥＤおよび１つの逆バイアスＬＥＤを有する。第２照明モジュール４０は、第１照明モジュール３０に並列接続される。
【００３７】
[0047]  図示した例示的実施形態では、第１照明モジュール４０のＬＥＤの各々は、２．５ボルトターンオン（閾値）電圧を有する。したがって、電気流の各方向に対して、第１照明モジュール４０は、５２．５ボルトのターンオン閾値電圧ＶＴＨＲＥＳＨＯＬＤを示す。この数字は、特定の方向において２．５ボルトを２１個のＬＥＤに掛けた数字である。ＬＥＤの数は、ＬＥＤの特性、所望の電流グラフなどに応じて１つから多数の範囲に及ぶことができる。第２照明モジュール４０は、第１照明モジュール３０の照明素子の数と比較してより大きい数の照明素子を含む。
【００３８】
[0048]  第１コンデンサ５０は第１照明モジュール３０に直列接続される。第１コンデンサは第２照明モジュール４０に並列接続される。図示した実施形態では、第１コンデンサ５０はおよそ２．７マイクロファラド（μＦ）の値を有する。
【００３９】
[0049]  第２コンデンサ５２は、図示されるように、第１照明モジュール３０および第２照明モジュール４０の両方に直列接続される。さらに、第２コンデンサ５２は第１コンデンサに直列接続される。実際には、第２コンデンサ５２は、片側で電源１２０に接続され、その反対側で第１コンデンサ５０および第２照明モジュール４０に接続される。図示した実施形態では、第２コンデンサ５２はおよそ３．３μＦの値を有する。
【００４０】
[0050]  図４の照明システム１００の動作を、図５から図９を参照して以下に説明する。図５は、ＡＣ電力供給１２０をＡＣ供給電圧１２０ｖとして、ノード１３０におけるＡＣ電圧をＡＣ電圧１３０ｖとして、およびノード１４０におけるＡＣ電圧をＡＣ電圧１４０ｖとして、ＡＣ電圧を経時的に示すグラフである。図４のノード１３０および１４０、ならびに本発明の図の他の「ノード」は、単に参照番号およびその引き出し線によって示される（回路または装置の）場所またはポイントを示す。したがって、「ノード」という用語は構造または特殊な突起部を示すものではない。
【００４１】
[0051]  図４および図５を参照すると、ＡＣ電圧はおよそプラス１７０Ｖからおよそマイナス１７０Ｖの間で振動する。再び、これは、典型的なＡＣ電力出口が１２０ボルトＲＭＳのＡＣ電力を供給する米国においてのことである。ヨーロッパおよび他の国においては、利用可能なＡＣ電力はおよそ２２０ボルトＲＭＳである。ＡＣ電圧１２０ｖの単一のサイクルは、時間Ｔ１で始まり時間Ｔ２で終わる電力サイクル期間１２５として示されている。電力サイクル期間１２５の始まりおよび終わりに関しては、電力サイクル期間１２５が３６０度全体である完全な振動を含む限り、電力サイクルが始まりかつ終わるとされる場所は任意である。図５においては、説明の便宜上、電力サイクル期間１２５は、電圧がゼロのときにＴ１で始まり、その正のスイング期間１２１（１８０度）中を延在し、ゼロボルトを通過し、その負のスイング期間１２３（１８０度）を通過し、Ｔ２でゼロ電圧に戻り、よってその３６０度を完了するように示されている。この例においては、電力サイクル期間１２５はおよそ１６．７ミリ秒（ｍｓ）である。（図および本明細書中にも使用されている）時間基準は、概して、ＴＮなどとして表示されており、ＴＮでは、本明細書中に使用される下付き文字Ｎは時間軸上の様々なポイントを示し、よってこれらの基準がＮの数値に応じた順序で起こることを示していない。
【００４２】
[0052]  電圧１２０ｖは、接続されたプラグ１２を介して電力供給１２０から利用可能であり、第２コンデンサ５２によって動作される。第２コンデンサ５２は、入ってくる電圧への容量および容量性リアクタンスを示しており、それによって、ノード１４０において電力サイクル１２０ｖはおよそ１５．１ｍｓ遅延する。ノード１４０における遅延したＡＣ電圧１４０ｖを図５に示す。単一のＡＣ電圧サイクル１４０ｖは、Ｔ５で始まりＴ６で終わるサイクル期間１４５として示されている。サイクル期間１４５の始まりおよび終わりに関しては、サイクル期間１４５が３６０度全体である完全な振動を含む限り、サイクル期間が始まりかつ終わるとされる場所は任意である。
【００４３】
[0053]  図５においては、説明の便宜上、サイクル期間１４５は、電圧がゼロのときにＴ５で始まり、その正のスイング期間中を延在し、ゼロボルトを通過し、その負のスイング期間を通過し、Ｔ６でゼロ電圧に戻り、よってその３６０度を完了するように示されている。この例においては、サイクル期間１４５もおよそ１６．７ｍｓである。サイクル期間１４５は、電力サイクル期間１２５より正弦波曲線では約３３５度である約１５．０ｍｓ遅れる。この状態は、サイクル期間１４５が電力サイクル期間１２５を約１．６ｍｓまたは約２５度（３６０より３３５度少ない）リードしているのと動作的に等しい。そのような遅延状態（遅延が１８０度を超えている）は、通常、サイクル期間１４５が電力サイクル期間１２５をリードしていると言う。この慣例をこの文書中に使用している。電圧１２０ｖと比較した電圧１４０ｖのリードをギャップ１４９として示している。
【００４４】
[0054]  ノード１４０における電圧１４０ｖは第１コンデンサ５０によって動作される。第１コンデンサ５０は、電圧１４０ｖに対する容量および容量性リアクタンスを示しており、それによって、ノード１３０において電圧１３０ｖは電圧１４０ｖを約１．９ｍｓリードし、電圧１２０ｖをおよそ３．２ｍｓリードする。ノード１３０における遅延したＡＣ電圧１３０ｖを図５に示す。ＡＣ電圧１３０ｖの単一のサイクルは、Ｔ３で始まりＴ４で終わるサイクル期間１３５として示されている。サイクル期間１３５の始まりおよび終わりに関しては、サイクル期間１３５が３６０度全体である完全な振動を含む限り、サイクルが始まりかつ終わるとされる場所は任意である。ＡＣ電圧１４０ｖの実際のピーク（正および負の両方の）値ＶＰＥＡＫ−１４０、は電圧１２０ｖの実施形態およびピークによって変化し得る。図示した例示的実施形態では、正および負のピーク電圧ＶＰＥＡＫ−１４０は、およそプラスおよびマイナス９２ボルトである。電圧１２０ｖと比較した電圧１３０ｖのリードは、ギャップ１３９として示されている。
【００４５】
[0055]  図５においては、説明の便宜上、サイクル期間１３５は、電圧がゼロのときにＴ３で始まり、その正のスイング期間中を延在し、ゼロボルトを通過し、その負のスイング期間を通過し、Ｔ４でゼロ電圧に戻り、よってその３６０度を完了するように示されている。この例においては、サイクル期間１３５もおよそ１６．７ｍｓである。サイクル期間１３５は、電力サイクル期間１２５を約３．１ｍｓまたは約８６度リードする。第１照明モジュール３０はＡＣ電圧１３０ｖを受ける。ＡＣ電圧１３０ｖの実際のピーク（正および負の両方の）値ＶＰＥＡＫ−１３０、は、実施形態および電圧１２０ｖのピーク、ＶＰＥＡＫ−１４０またはその両方によって変化し得る。図示した例示的実施形態では、ＶＰＥＡＫ−１３０は、およそプラスおよびマイナス５２ボルトである。
【００４６】
[0056]  図６は、ノード１３０におけるＡＣ電圧をＡＣ電圧１３０ｖとして、および、第１照明モジュール３０を通って導通する電流を破線を有するグラフ１３０ｉとして示すグラフである。時間Ｔ３で始まる照明システム１００の一部の動作は、図４および図６を参照して本明細書中に記載されている。ＡＣ電圧１３０ｖの正のスイング１３１中、電圧１３０ｖはゼロから時間Ｔ３Ａにおいてある閾値ターンオン電圧（順方向）に増加する。Ｔ３Ａで始まり、第１照明モジュール３０の順バイアスＬＥＤ３２は、電流を導通し始めて光を生成する。正のスイング１３１中、逆バイアスＬＥＤ３４は電気を導通しない。順バイアスＬＥＤ３２は、ＡＣ電圧１３０ｖが閾値電圧より下に低下する時間Ｔ３Ｂまで電流を導通し続ける。Ｔ３ＡとＴ３Ｂとの間の時間間隔を第１導電期間１３６と呼ぶ。閾値電圧の実際値ＶＴＨＲＥＳＨＯＬＤは、実施形態に依存する。図示した実施形態では、＋ＶＴＨＲＥＨＯＬＤは、およそ３４ボルトである。電流１３０ｉの実際のピーク（正および負の両方の）値ＩＰＥＡＫ−１３０は、実施形態によって変化し得る。図示した例示的実施形態では、正および負のピーク電流ＩＰＥＡＫ−１３０は、およそプラスおよびマイナス８０ｍＡである。
【００４７】
[0057]  ＡＣ電圧１３０ｖの負のスイング１３３中、電圧１３０ｖはゼロから時間Ｔ３Ｃにおいてある閾値ターンオン電圧（逆方向）に減少する。第１照明モジュール３０の逆バイアスＬＥＤ３４は、Ｔ３Ｃで電流を導通し始めて光を生成する。負のスイング１３３中、順バイアスＬＥＤ３４は電気を導通しない。逆バイアスＬＥＤ３４は、ＡＣ電圧１３０ｖが閾値電圧より上に増加する時間Ｔ３Ｄまで電流を導通し続ける（逆方向に）。Ｔ３ＣとＴ３Ｄとの間の時間間隔を、本明細書中、第３導電期間１３８と呼ぶ。
【００４８】
[0058]  図７は、ノード１４０におけるＡＣ電圧をＡＣ電圧１４０ｖとして、および、第２照明モジュール４０を通って導通する電流を一点鎖線を有するグラフ１４０ｉとして示すグラフである。時間Ｔ５で始まる照明システム１００の一部の動作は、図４および図７を参照して本明細書中に記載されている。ＡＣ電圧１３４ｖの正のスイング１４１中、電圧１４０ｖはゼロから時間Ｔ５Ａにおいてある閾値ターンオン電圧（順方向）に増加する。第２照明モジュール４０の順バイアスＬＥＤ４２は、Ｔ５Ａで電流を導通し始めて光を生成する。正のスイング１４１中、逆バイアスＬＥＤ４４は電気を導通しない。順バイアスＬＥＤ４２は、ＡＣ電圧１４０ｖが閾値電圧より下に低下する時間Ｔ５Ｂまで電流を導通し続ける。Ｔ５ＡとＴ５Ｂとの間の時間間隔を第２導電期間１４６と呼ぶ。閾値電圧の実際値ＶＴＨＲＥＳＨＯＬＤは、実施形態に依存する。図示した実施形態では、＋ＶＴＨＲＥＨＯＬＤは、およそ５５ボルトである。電流１４０ｉの実際のピーク（正および負の両方の）値、ＩＰＥＡＫ−１４０は、実施形態によって変化し得る。図示した例示的実施形態では、正および負のピーク電流ＩＰＥＡＫ−１４０は、およそプラスおよびマイナス８０ｍＡである。
【００４９】
[0059]  ＡＣ電圧１４０ｖの負のスイング１４３中、電圧１４０ｖはゼロから時間Ｔ５Ｃにおいてある閾値ターンオン電圧（逆方向）に減少する。第２照明モジュール４０の逆バイアスＬＥＤ４４は、Ｔ５Ｃで電流を導通し始めて光を生成する。負のスイング１４３中、順バイアスＬＥＤ４４は電気を導通しない。逆バイアスＬＥＤ４４は、ＡＣ電圧１４０ｖが閾値電圧より上に増加する時間Ｔ５Ｄまで電流を導通し続ける（逆方向に）。Ｔ５ＣとＴ５Ｄとの間の時間間隔を、本明細書中、第４導電期間１４８と呼ぶ。
【００５０】
[0060]  図８は、図５から図７までの部分を含むグラフを示している。図８は、第１モジュール電流１３０ｉ（破線、図６の１３０ｉと同じ）および第２モジュール電流１４０ｉ（一点鎖線、図７の１４０ｉと同じ）を有する実線グラフ１２０ｖによって表されるＡＣ電圧をオーバレイする。図８を参照すると、ＡＣ電力サイクル１５５が図示されており、この電力サイクル期間１５５は時間Ｔ７から時間Ｔ８までの３６０度全体である完全な振動に及ぶ。電力サイクル期間１５５は、電力サイクル１２５の開始時間Ｔ１と比べて異なる時間Ｔ７で始まるということを除いては前の図の電力サイクル期間１２５と同じであるが、これは関係がない。再び、電力サイクル期間が３６０度全体である完全な振動を含む限り、サイクルが始まりかつ終わるとされる場所は任意である。図８においては、説明の便宜上、電力サイクル期間１５５は、第１導電期間１３６の始まりＴ３Ａの前であるＴ７で始まり第４導電期間１３８の終わりＴ５Ｄの後であるように図示されている。
【００５１】
[0061]  図４および図８を参照すると、電力サイクル１５５を照明システム１００に適用している間、第１照明モジュール３０は、第１導電期間１３６および第３導電期間１３８中に電流を（順方向に）導通する。これを第１モジュール電流１３０ｉによって示している。加えて、電力サイクル１５５を照明システム１００に適用している間、第２照明モジュール４０は、第２導電期間１４６および第４導電期間１４８中に電流を（逆方向に）導通する。これを第２モジュール電流１４０ｉによって示している。図示しているように、照明モジュール３０および４０はお互いに並列接続されている。したがって、これらの電流を合計して照明システム１００に対する全電流を決定する。照明システム１００によって引き出される全電流は、電流１３０ｉ（第１照明モジュール３０によって引き出される）および１４０ｉ（第２照明モジュール４０によって引き出される）の合計であり、本明細書中では光システム電流と呼ぶ。
【００５２】
[0062]  図９は、全電流（光システム電流）としてノード１２６で測定された破線グラフ１２６ｉ、およびＴ７からＴ８までの電力サイクル１５５を示している。図９から明らかであるように、光システム電流１２６ｉの形状は電力供給電圧１２０ｖの形状と類似している。つまり、光システム電流１２６ｉの形状は、電力供給電圧１２０ｖの形状と比較して僅かに歪んでいるだけである。したがって、ＡＣ電力１２０に接続されたときの図４の照明システム１００によって生成される全高調波歪み（ＴＨＤ）は低い。実際には、一部の試験では、本発明の照明システム１００によって生成されるＴＨＤは１０％未満の範囲内であった。
【００５３】
[0063]  図１０は、本発明の別の実施形態を示している。図４および図１０を参照すると、照明システム２００は、図４の照明システム１００および補助回路１９０を含んでいる。補助回路１９０は、照明システム１００を保護するか、照明システム１００の動作を補助するか、またはその両方を行う１つ以上の構成要素を含む。例えば、補助回路１９０を使用してターンオンにおける突入電流を制限する。突入電流が制限されない場合、突入電流はコンデンサ５０および５２を充電するのが急速すぎて照明システムを起動するために使用される電力スイッチにダメージを与える可能性がある。
【００５４】
[0064]  図示した実施形態においては、サーミスタ１９８は、特に、回路に最初に電力を加えるときの突入電流制限を提供する。最初に回路に適用されたときに本線電圧がその波形のピークにあった場合、容量性素子にわたって比較的速い電圧サージがあり、ＬＥＤまたは他の構成要素を損ない得る大きい突入またはサージ電流へと繋がる。冷たい場合、サーミスタ１９８はサージ電流を最小化するために抵抗器としての機能を果たす。加熱された場合（システム２００の動作によって）、サーミスタ１９８は、システム２００を通る電流の流れに対する抵抗の影響を最小限にするように減少された抵抗を提供する。さらに、ヒューズ１９４は、少しの間大きな電流を受けて回路が開くが、サーミスタ１９８ではこのようなことは起こらない。
【００５５】
[0065]  補助ヒューズ１９４は照明システム１００と直列接続される。ヒューズ１９４は、過電流の流れの場合に回路を開く（それによって照明システム１００と電源１２０との接続を断つ）ことによって照明システム１００を保護する。ヒューズ１９４の定格は実施形態によって変化し得る。図示した実施形態においては、単なる例として、ヒューズ１９４は１または２アンペア程度の定格を有してもよい。
【００５６】
[0066]  別の保護デバイスは、照明システム１００を過度の入力電圧から保護するスパークギャップ１９６である。過度の電圧が照明システム１００に印加された場合、電流は照明システム１００に誘導されずにスパークギャップ１９６をジャンプし、それによって照明システム１００を過度の電圧から保護する。スパークギャップ１９６の定格は実施形態によって変化する。図示した実施形態では、単なる例として、スパークギャップ１９６は１キロボルト程度の定格を有してもよい。
【００５７】
[0067]  図示した実施形態では、補助回路１９０は、例えば、過渡電圧サージが電源１２０で発生したときに照明システム１００に対する電圧スパイクを防ぐための金属酸化物可変（ＭＯＶ）抵抗器１９２などの過渡電圧抑制器１８２を含む。ＭＯＶ抵抗器１９２は、例えば、市場ではＶＥ１３Ｍ００１５１Ｋ部品として知られているＭＯＶ抵抗器であってもよい。ＭＯＶ抵抗器１９２は、ヒューズ１９４を介して照明システム１００と並列接続されている。
【００５８】
[0068]  補助回路１９０は、図１０に示されている全ての構成要素を含む必要はない。例えば、補助回路１９０は、ＭＯＶ抵抗器１９２のみを含みつつ依然として本発明の範囲内にあるように単純であってもよい。補助回路１９０は、示されている構成要素のあらゆる組み合わせを含んでもよい。さらに、補助回路１９０は、本明細書中に示されていない追加の構成要素を含みつつ依然として本発明の範囲内にあってもよい。
【００５９】
[0069]  図１１は、本発明のさらなる別の実施形態を示している。図１１を参照すると、照明システム３００は、少なくとも１つの発光素子を含む第１照明モジュール３３０を含む。図示した実施形態では、第１照明モジュール３３０は、順方向に直列接続された複数の発光ダイオードを含む。再び、順または逆の指定は任意である。第１整流器３３２は第１照明モジュール３３０に接続されている。第１コンデンサ５０は第１整流器３３２に接続されている。第１照明モジュール３３０に対して、各発光素子は、例えば、通常３から４順ボルトの間で動作するＬＥＤモデルＬＷ５４０Ａなどの発光ダイオード（ＬＥＤ）であってもよい。ＬＷ５４０Ａおよび同様のＬＥＤが市場で入手できる。図示した実施形態では、第１照明モジュール３３０は１２個の直列接続されたＬＥＤを含む。第１整流器３３２はあらゆる周知の整流器構成を有してよい。図示した実施形態では、第１整流器３３２は図示した構成を有するダイオードブリッジ型整流器であり、各ダイオードは、例えば、市場で入手できる１Ｎ４００４整流器ダイオードである。第１コンデンサ５０は、例えば、１．４７μＦ１００Ｖポリエステル型コンデンサであってもよい。これらのダイオードおよびコンデンサ部品の実際のモデル、値およびタイプ、ならびに第１照明モジュール３３０におけるＬＥＤの数は、用途によって変化し得る。
【００６０】
[0070]  図示した実施形態では、第２照明モジュール３４０は、順方向に接続された複数の発光ダイオードを含む。再び、順または逆の指定は任意である。第２整流器３４２は第２照明モジュール３４０に接続されている。第２照明モジュール３４０に対しては、各発光素子は、例えば、上述したＬＷ５４０Ａタイプなどの発光ダイオード（ＬＥＤ）であってもよい。図示した実施形態では、第２照明モジュール３４０は２３個の直列接続されたＬＥＤを含む。第２整流器３４２はあらゆる周知の整流器構成を有してよい。図示した実施形態では、第２整流器３４２は、第１整流器３３２と同じ構成および構成要素を有するダイオードブリッジ型整流器である。これらのダイオードおよびコンデンサ部品の実際のモデル、値およびタイプ、ならびに第２照明モジュール３４０におけるＬＥＤの数は、用途によって変化し得る。第２照明モジュール３４０および第２整流器３４２は、第１照明モジュール３３０および第１整流器３３２に並列接続されている。図１１を引き続き参照すると、第２コンデンサ５２は、第１整流器３３２および第２整流器３４２の両方に直列接続されている。第２コンデンサは、例えば、３．７５μＦ２５０ｖポリエステル型コンデンサであってもよい。照明システム３００は、図１０により詳細に示されて上述された補助回路１９０を含んでもよいが必ずしも含む必要はない。
【００６１】
[0071]  照明システム３００の動作は、わずかな違いはあるが、図４の照明システム１００の動作および図４から図９（両図を含む）を用いて上述された動作とほとんど同じである。ＡＣ電源１２０は、ノード１２６で現れ得る図５、図８および図９に示されるＡＣ電圧１２０ｖを提供する。ＡＣ電圧は、ノード１４０における電圧が図５および図７に示されかつ上述されたグラフ１４０ｖとして現れるように図６に示されかつ上述された第２コンデンサ５２によって動作される。ノード１４０における電圧１４０ｖは第１コンデンサ５０によって動作されており、結果的に図５および図６に示されかつ上述されたノード１３０における電圧１３０ｖとなる。
【００６２】
[0072]  図５から図９および図１１を参照すると、照明システム３００においては、ノード１３０における電圧１３０ｖは、ノード３３１においてパルスＤＣ（直流）電圧が存在するように第１整流器３３２によって整流される。ノード３３１におけるパルスＤＣ電圧は、電流が第１照明モジュール３３０のＬＥＤを通って流れるようにする。ノード３３１におけるパルスＤＣ電圧は、図１２ａのグラフ３３１ｖによって図示されている。図５から図９、図１１および図１２ａを参照すると、図示したパルスＤＣ電圧グラフ３３１ｖは、ノード３３１ａとノード３３１ｂとの間の測定された波形である。図１２ａは、ノード１２６とノード１２７との間を測定した電圧として近似の正弦波１２６ｖも示している。
【００６３】
[0073]  グラフ３３１ｖが示すように、第１整流器３３２は、入力電圧をパルスＤＣ電圧波形へと整流する。３３１ｖにおけるパルスＤＣ電圧は、第１照明モジュール３３０と並列に配置された第３コンデンサ５４によって調整または平滑化されてよい。第３コンデンサ５４は、単なる例として、１．０μＦ２００Ｖ電解型コンデンサであってもよい。第３コンデンサ５４は、３３１におけるパルスＤＣ電圧のリップルを減少させる。そのようなリップル減少は、一部のタイプの発光素子に有用であり得る。
【００６４】
[0074]  図５から図９および図１１を引き続き参照するとともに図１２ｂも参照すると、照明システム３００においては、ノード１４０における電圧１４０ｖは、ノード３４１においてパルスＤＣ（直流）電圧が存在するように第２整流器３４２によって整流される。ノード３４１におけるパルスＤＣ電圧は、電流が第２照明モジュール３４０のＬＥＤを通って流れるようにする。ノード３４１におけるパルスＤＣ電圧は、図１２ｂのグラフ３３１ｖによって図示されている。図１２ｂにおいては、図示したパルスＤＣ電圧グラフ３４１ｖは、ノード３４１ａとノード３４１ｂとの間の測定された波形である。図１２ａは、ノード１２６とノード１２７との間を測定した電圧として近似正弦波１２６ｖも示している。
【００６５】
[0075]  グラフ３４１ｖが示すように、第２整流器３４２は、入力電圧をパルスＤＣ波形へと整流する。３４１におけるパルスＤＣ電圧は、第２照明モジュール３４０と並列に配置された第４コンデンサ５６によって調整または平滑化されてよい。第４コンデンサ５６は、単なる例示として、１．０μＦ２００Ｖ電解型コンデンサであってもよい。第４コンデンサ５６は、３４１におけるパルスＤＣ電圧のリップルを減少させる。そのようなリップル減少は、一部のタイプの発光素子に有用であり得る。
【００６６】
[0076]  図１１の照明システム３００は、ノード１３０およびノード１４０における内部ＡＣ電圧が光を生成するために照明モジュールに適用される前に整流されるという点について図４の照明システム１００とは異なる。しかしながら、図１１の照明システム３００の電流特性は、図４の照明システム１００のものと実質的に同様である。
【００６７】
[0077]  第１照明モジュール３３０によって引き出される電流は、図１２ｃにおいてグラフ３３０ｉとして図示されている。電流グラフ３３０ｉは、ノード３３１ａにおいてオシロスコープ・プローブを１０オーム抵抗器にわたって直列に配置することによって測定された。図１２ｃは、ノード１２６における測定された入力電流として電流グラフ１２６ｉも図示している。電流グラフ１２６ｉは、１０オーム抵抗器にわたってフローティングプローブを用いて測定された。フローティングプローブの使用はその信号トレース上に雑音を導入し、それによって測定された電流グラフ１２６ｉは平滑ではないが鋸状として現れることに留意されたい。第２照明モジュール３４０よって引き出される電流は、図１２ｄにグラフ３４０ｉとして図示されている。電流グラフ３４０ｉは、ノード３４１ａにおいてオシロスコープ・プローブを１０オーム抵抗器にわたって直列に配置することによって測定された。図１２ｄは、ノード１２６における測定された入力電流として電流グラフ１２６ｉも図示している。
【００６８】
[0078]  ノード３３１ａおよびノード３４１ａにおける電流を組み合わせると、電流グラフ１２６ｉとなる。ノード１２６とノード１２７との間で測定された電流グラフ１２６ｉは、図１２ｅで電流グラフ１２６ｉとして図示されている。これは図１２ｃおよび図１２ｄの電流グラフ１２６ｉであるが、ここで使用されるプローブは浮遊しておらず、測定に雑音が導入されていない。
【００６９】
[0079]  図１２ｅの電流グラフ１２６ｉによって表されている全体のシステム電流は図９の１２６ｉと同様であることに留意されたい。図９を図４のシステム１００と比較すると、（図９の）光システム電流１２６ｉの形状が電力供給電圧１２０ｖの形状と同様であることは明らかである。つまり、（図９の）光システム電流１２６ｉの形状は、電力供給電圧１２０ｖの形状と比較して僅かに歪んでいるだけである。したがって、ＡＣ電力１２０に接続されたときの図４の照明システム１００によって生成される全高調波歪み（ＴＨＤ）は低い。同様に、図９を図１１のシステム３００と比較すると、（図１２ｅの）光システム電流１２６ｉの形状が（図１２ａおよび図１２ｂの）電力供給電圧１２６ｖの形状と同様であることは明らかである。つまり、（図１２ｅの）光システム電流１２６ｉの形状は、（図１２ａおよび図１２ｂの）電力供給電圧１２６ｖの形状と比較して僅かに歪んでいるだけである。したがって、ＡＣ電力１２０に接続されたときの図１１の照明システム３００によって生成される全高調波歪み（ＴＨＤ）は低い。
【００７０】
[0080]  図１３は、本発明の照明システム１００ａの代替の実施形態を示している。図１３の照明システム１００ａは、図４の照明システム１００と実質的に同様であるが、図１３の照明システム１００ａでは、第１照明モジュールは２組のＬＥＤ３２ａおよび３４ａを含む。第１組のＬＥＤ３２ａは、順方向に直列接続された複数のＬＥＤを含み、第２組のＬＥＤ３４ａは、逆方向に直列接続された複数のＬＥＤを含む。同様に、第２照明モジュールは、２組のＬＥＤ４２ａおよび４４ａを含む。第１組のＬＥＤ４２ａは順方向に直列接続された複数のＬＥＤを含み、第２組のＬＥＤ４４ａは、逆方向に直列接続された複数のＬＥＤを含む。
【００７１】
[0081]  本発明はＬＥＤに関して記載されてきたが、本明細書中に記載する発明および実施形態は、ＬＥＤに限定されず、単なる例として、有機発光ダイオード（ＯＬＥＤ）、発光ポリマー（ＬＥＰ）、および有機エレクトロルミネセンス（ＯＥＬ）、または、所望のレベルより高いレベルの全高調波歪みを生成または引き起こす他のあらゆる照明素子などの他の発光デバイスを用いて使用されてもよいことに留意されたい。本発明は、供給されるＡＣ電力がヨーロッパまたは世界の他の地域のように２４０ボルトである地域で適用できかつその地域を含む。本発明は、供給されるＡＣ電力がヨーロッパのように５０Ｈｚであるかまたは飛行機内のように４００Ｈｚである地域に適用できかつその地域を含む。本発明は、本発明を開示する目的のみのために使用された例示の整流器以外の整流器の使用に適用できかつその使用を含む。本発明の照明システムは、例えば、白熱電球、発光面、光り壁、投影システム、および、ＬＥＤなどの複数の発光素子を含むその他同類のものであってもよい。
【図１Ａ】
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【図１Ｂ】
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【図２Ａ】
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【図２Ｂ】
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【図３】
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【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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【図１１】
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【図１２ａ】
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【図１２ｂ】
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【図１２ｃ】
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【図１２ｄ】
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【図１３】
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【国際調査報告】
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