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▶ ワンス イノヴェイションズ，インコーポレイテッドの特許一覧
(19)【発行国】日本国特許庁(JP)
(12)【公報種別】特許公報(B2)
(11)【特許番号】5936146
(24)【登録日】2016年5月20日
(45)【発行日】2016年6月15日
(54)【発明の名称】全高調波歪みが低減されたＬＥＤ照明用の駆動回路
(51)【国際特許分類】
H05B 37/02 20060101AFI20160602BHJP
H01L 33/00 20100101ALI20160602BHJP
【ＦＩ】
H05B37/02 J
H01L33/00 J
【請求項の数】14
【全頁数】21
(21)【出願番号】特願2013-550625(P2013-550625)
(86)(22)【出願日】2012年1月20日
(65)【公表番号】特表2014-516452(P2014-516452A)
(43)【公表日】2014年7月10日
(86)【国際出願番号】US2012022059
(87)【国際公開番号】WO2012100183
(87)【国際公開日】20120726
【審査請求日】2015年1月20日
(31)【優先権主張番号】61/435,258
(32)【優先日】2011年1月21日
(33)【優先権主張国】US
(73)【特許権者】
【識別番号】513183500
【氏名又は名称】ワンス イノヴェイションズ，インコーポレイテッド
【氏名又は名称原語表記】Ｏｎｃｅ Ｉｎｎｏｖａｔｉｏｎｓ，Ｉｎｃ．
(74)【代理人】
【識別番号】110001302
【氏名又は名称】特許業務法人北青山インターナショナル
(72)【発明者】
【氏名】クラジカー，ズデンコ
【審査官】
宮崎 光治
(56)【参考文献】
【文献】
特許第５５５０７１６（ＪＰ，Ｂ２）
【文献】
特開２００９−１８２０７４（ＪＰ，Ａ）
(58)【調査した分野】（Int.Cl.，ＤＢ名）
Ｈ０５Ｂ３７／００−３９／１０
Ｈ０１Ｌ３３／００
(57)【特許請求の範囲】
【請求項1】
第１の発光ダイオード（ＬＥＤ）グループ、第１のトランジスタおよび第１の抵抗器の第１の直列相互接続と、
第２のＬＥＤグループ、第２のトランジスタおよび第２の抵抗器の第２の直列相互接続とを備える回路において、
前記第２の直列相互接続が前記第１のトランジスタのドレイン端子とソース端子との間に接続され、
前記第１および第２のＬＥＤグループは、前記第１の直列相互接続の両端間に印加される可変電圧によって選択的に起動され、
前記回路が、１組の入力端子側でＡＣ駆動電圧を受信する整流器であって、前記受信したＡＣ駆動電圧を整流し、１組の出力ノード側で前記可変電圧として前記整流した電圧を出力する整流器をさらに備え、
前記第１のＬＥＤグループの陽極は、前記整流器の前記１組の出力ノードの一方と結合され、
前記第１のＬＥＤグループの陰極は、前記第１のトランジスタの前記ドレイン端子と結合され、
前記第１のトランジスタの前記ソース端子は、前記第１の抵抗器の第１の端子と結合され、
前記第１のトランジスタのゲート端子は、前記第１の抵抗器の第２の端子と、前記整流器の前記１組の出力ノードの他方とに結合される、
ことを特徴とする回路。
第２のＬＥＤグループ、第２のトランジスタおよび第２の抵抗器の第２の直列相互接続とを備える回路において、
前記第２の直列相互接続が前記第１のトランジスタのドレイン端子とソース端子との間に接続され、
前記第１および第２のＬＥＤグループは、前記第１の直列相互接続の両端間に印加される可変電圧によって選択的に起動され、
前記回路が、１組の入力端子側でＡＣ駆動電圧を受信する整流器であって、前記受信したＡＣ駆動電圧を整流し、１組の出力ノード側で前記可変電圧として前記整流した電圧を出力する整流器をさらに備え、
前記第１のＬＥＤグループの陽極は、前記整流器の前記１組の出力ノードの一方と結合され、
前記第１のＬＥＤグループの陰極は、前記第１のトランジスタの前記ドレイン端子と結合され、
前記第１のトランジスタの前記ソース端子は、前記第１の抵抗器の第１の端子と結合され、
前記第１のトランジスタのゲート端子は、前記第１の抵抗器の第２の端子と、前記整流器の前記１組の出力ノードの他方とに結合される、
ことを特徴とする回路。
【請求項2】
請求項１に記載の回路において、
前記第２のＬＥＤグループの陽極は、前記第１のトランジスタの前記ドレイン端子と結合され、
前記第２のＬＥＤグループの陰極は、前記第２のトランジスタのドレイン端子と結合され、
前記第２のトランジスタのソース端子は、前記第２の抵抗器の第１の端子と結合され、
前記第２のトランジスタのゲート端子は、前記第２の抵抗器の第２の端子と、前記第１のトランジスタの前記ソース端子とに結合される
ことを特徴とする回路。
前記第２のＬＥＤグループの陽極は、前記第１のトランジスタの前記ドレイン端子と結合され、
前記第２のＬＥＤグループの陰極は、前記第２のトランジスタのドレイン端子と結合され、
前記第２のトランジスタのソース端子は、前記第２の抵抗器の第１の端子と結合され、
前記第２のトランジスタのゲート端子は、前記第２の抵抗器の第２の端子と、前記第１のトランジスタの前記ソース端子とに結合される
ことを特徴とする回路。
【請求項3】
請求項１に記載の回路において、
第３のＬＥＤグループ、第３のトランジスタおよび第３の抵抗器の第３の直列相互接続をさらに備え、
前記第３の直列相互接続は前記第２のトランジスタのドレイン端子とソース端子との間に接続される、
ことを特徴とする回路。
第３のＬＥＤグループ、第３のトランジスタおよび第３の抵抗器の第３の直列相互接続をさらに備え、
前記第３の直列相互接続は前記第２のトランジスタのドレイン端子とソース端子との間に接続される、
ことを特徴とする回路。
【請求項4】
請求項１に記載の回路において、前記第１および第２のトランジスタは、空乏型ＭＯＳＦＥＴトランジスタであることを特徴とする回路。
【請求項5】
請求項４に記載の回路において、
前記第１の抵抗器は、前記第１のトランジスタの前記ソース端子とゲート端子との間に結合され、
前記第１のトランジスタは、前記可変電圧が第１の閾値を超える際に導電状態から非導電状態へと移行する
ことを特徴とする回路。
前記第１の抵抗器は、前記第１のトランジスタの前記ソース端子とゲート端子との間に結合され、
前記第１のトランジスタは、前記可変電圧が第１の閾値を超える際に導電状態から非導電状態へと移行する
ことを特徴とする回路。
【請求項6】
請求項５に記載の回路において、
前記第２のＬＥＤグループは、前記可変電圧が前記第１の閾値を超える際に選択的に起動される
ことを特徴とする回路。
前記第２のＬＥＤグループは、前記可変電圧が前記第１の閾値を超える際に選択的に起動される
ことを特徴とする回路。
【請求項7】
請求項５に記載の回路において、
前記第１および第２のＬＥＤグループは、それぞれの閾値電圧を有し、
前記第１のＬＥＤグループは、前記可変電圧が前記第１のＬＥＤグループの前記閾値電圧を超える際に起動され、
前記第２のＬＥＤグループは、前記可変電圧が前記第１および第２のＬＥＤグループの前記閾値電圧の合計を超える際に起動される
ことを特徴とする回路。
前記第１および第２のＬＥＤグループは、それぞれの閾値電圧を有し、
前記第１のＬＥＤグループは、前記可変電圧が前記第１のＬＥＤグループの前記閾値電圧を超える際に起動され、
前記第２のＬＥＤグループは、前記可変電圧が前記第１および第２のＬＥＤグループの前記閾値電圧の合計を超える際に起動される
ことを特徴とする回路。
【請求項8】
第１の発光ダイオード（ＬＥＤ）グループ、第１のトランジスタおよび第１の抵抗器の第１の直列相互接続と、
第２のＬＥＤグループ、第２のトランジスタおよび第２の抵抗器の第２の直列相互接続とを備える回路において、
前記第２の直列相互接続は、前記第１のＬＥＤグループの陽極と前記第１のトランジスタのソース端子との間に接続され、
前記第１および第２のＬＥＤグループは、前記第１の直列相互接続の両端間に印加される可変電圧によって選択的に起動され、
前記回路が、１組の入力端子側でＡＣ駆動電圧を受信する整流器であって、前記受信したＡＣ駆動電圧を整流し、１組の出力ノード側で前記可変電圧として前記整流した電圧を出力する整流器をさらに備え、
前記第１のＬＥＤグループの前記陽極は、前記整流器の前記１組の出力ノードの一方と結合され、
前記第１のＬＥＤグループの陰極は、前記第１のトランジスタのドレイン端子と結合され、
前記第１のトランジスタの前記ソース端子は、前記第１の抵抗器の第１の端子と結合され、
前記第１のトランジスタのゲート端子は、前記第１の抵抗器の第２の端子と、前記整流器の前記１組の出力ノードの他方とに結合される、
ことを特徴とする回路。
第２のＬＥＤグループ、第２のトランジスタおよび第２の抵抗器の第２の直列相互接続とを備える回路において、
前記第２の直列相互接続は、前記第１のＬＥＤグループの陽極と前記第１のトランジスタのソース端子との間に接続され、
前記第１および第２のＬＥＤグループは、前記第１の直列相互接続の両端間に印加される可変電圧によって選択的に起動され、
前記回路が、１組の入力端子側でＡＣ駆動電圧を受信する整流器であって、前記受信したＡＣ駆動電圧を整流し、１組の出力ノード側で前記可変電圧として前記整流した電圧を出力する整流器をさらに備え、
前記第１のＬＥＤグループの前記陽極は、前記整流器の前記１組の出力ノードの一方と結合され、
前記第１のＬＥＤグループの陰極は、前記第１のトランジスタのドレイン端子と結合され、
前記第１のトランジスタの前記ソース端子は、前記第１の抵抗器の第１の端子と結合され、
前記第１のトランジスタのゲート端子は、前記第１の抵抗器の第２の端子と、前記整流器の前記１組の出力ノードの他方とに結合される、
ことを特徴とする回路。
【請求項9】
請求項８に記載の回路において、
前記第２のＬＥＤグループの陽極は、前記第１のＬＥＤグループの前記陽極と結合され、
前記第２のＬＥＤグループの陰極は、前記第２のトランジスタのドレイン端子と結合され、
前記第２のトランジスタのソース端子は、前記第２の抵抗器の第１の端子と結合され、
前記第２のトランジスタのゲート端子は、前記第２の抵抗器の第２の端子と、前記第１のトランジスタの前記ソース端子とに結合される
ことを特徴とする回路。
前記第２のＬＥＤグループの陽極は、前記第１のＬＥＤグループの前記陽極と結合され、
前記第２のＬＥＤグループの陰極は、前記第２のトランジスタのドレイン端子と結合され、
前記第２のトランジスタのソース端子は、前記第２の抵抗器の第１の端子と結合され、
前記第２のトランジスタのゲート端子は、前記第２の抵抗器の第２の端子と、前記第１のトランジスタの前記ソース端子とに結合される
ことを特徴とする回路。
【請求項10】
請求項８に記載の回路において、
第３のＬＥＤグループ、第３のトランジスタおよび第３の抵抗器の第３の直列相互接続をさらに備え、
前記第３の直列相互接続は、前記第１のＬＥＤグループの前記陽極と前記第２のトランジスタのソース端子との間に接続される、
ことを特徴とする回路。
第３のＬＥＤグループ、第３のトランジスタおよび第３の抵抗器の第３の直列相互接続をさらに備え、
前記第３の直列相互接続は、前記第１のＬＥＤグループの前記陽極と前記第２のトランジスタのソース端子との間に接続される、
ことを特徴とする回路。
【請求項11】
請求項８に記載の回路において、前記第１および第２のトランジスタは、空乏型ＭＯＳＦＥＴトランジスタであることを特徴とする回路。
【請求項12】
請求項１１に記載の回路において、
前記第１の抵抗器は、前記第１のトランジスタの前記ソース端子とゲート端子との間に結合され、
前記第１のトランジスタは、前記可変電圧が第１の閾値を超える際に導電状態から非導電状態へと移行する、
ことを特徴とする回路。
前記第１の抵抗器は、前記第１のトランジスタの前記ソース端子とゲート端子との間に結合され、
前記第１のトランジスタは、前記可変電圧が第１の閾値を超える際に導電状態から非導電状態へと移行する、
ことを特徴とする回路。
【請求項13】
請求項１２に記載の回路において、
前記第２のＬＥＤグループは、前記可変電圧が前記第１の閾値を超える際に起動される、
ことを特徴とする回路。
前記第２のＬＥＤグループは、前記可変電圧が前記第１の閾値を超える際に起動される、
ことを特徴とする回路。
【請求項14】
請求項１２に記載の回路において、
前記第１および第２のＬＥＤグループは、それぞれの閾値電圧を有し、
前記第１のＬＥＤグループは、前記可変電圧が前記第１のＬＥＤグループの前記閾値電圧を超え、かつ、前記第１の閾値を超えない際に起動され、
前記第２のＬＥＤグループは、前記可変電圧が前記第２のＬＥＤグループの前記閾値電圧を超える際に起動される、
ことを特徴とする回路。
前記第１および第２のＬＥＤグループは、それぞれの閾値電圧を有し、
前記第１のＬＥＤグループは、前記可変電圧が前記第１のＬＥＤグループの前記閾値電圧を超え、かつ、前記第１の閾値を超えない際に起動され、
前記第２のＬＥＤグループは、前記可変電圧が前記第２のＬＥＤグループの前記閾値電圧を超える際に起動される、
ことを特徴とする回路。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【0001】
関連出願の相互参照本願は、２０１１年１月２１日に出願された「ＣＵＲＲＥＮＴ ＣＯＮＤＩＴＩＯＮＥＲ ＷＩＴＨ ＲＥＤＵＣＥＤ ＴＯＴＡＬ ＨＡＲＭＯＮＩＣ ＤＩＳＴＯＲＴＩＯＮ」と称する米国仮特許出願第６１／４２３，２５８号明細書からの優先権の利益を主張し、同特許は、あらゆる目的において、その全体が参照により本明細書に組み込まれる。
【背景技術】
【0002】
照明を生み出すための発光ダイオード（ＬＥＤ）を使用した照明回路は、通常、同等の白熱電球、蛍光灯または他の照明源より高いエネルギー効率と長い耐用年数を有する。
【0003】
しかしながら、ＬＥＤは、一方向のみに電流を導通するため、直流（ＤＣ）を使用して機能する。交流（ＡＣ）電源によって給電される際に効率的に機能するため、ＬＥＤベースの照明回路は、正弦波ＡＣ入力電力信号を半波または全波整流ＤＣ電力信号に変換するための整流回路を含む。整流正弦波信号は、正弦波エンベロープに従う変数値を有する。ＬＥＤ（およびＬＥＤ照明回路）は、それを下回るとＬＥＤが電源遮断されて電流を導通することも発光することもなくなる閾値電圧を有するため、整流正弦波信号によって給電されるＬＥＤ（またはＬＥＤ照明回路）は、一般に、整流正弦波信号の瞬時値がＬＥＤの閾値電圧を超えるか否かに応じて、オンとオフを繰り返し行う。
【0004】
入力電力を効率的に使用するため、ＬＥＤ照明回路は、各サイクルの間、異なる時間に異なる数のＬＥＤへの給電が行われるように設計することができる。一般に、照明回路は、整流正弦波信号の瞬時値を測定するための電圧検知回路と、整流正弦波信号の測定値に基づいて、どのＬＥＤへの給電を行うべきかを決定するためのマイクロプロセッサとを含む。マイクロプロセッサは、マイクロプロセッサの制御に基づいてＬＥＤのさまざまな組合せを選択的に起動するためにデジタルスイッチのセットを制御する。例えば、マイクロプロセッサは、サイクルの開始時と終了時、整流正弦波信号の瞬時値が低い際にＬＥＤの第１のセットを起動することができ、マイクロプロセッサは、サイクルの中間時、整流正弦波信号の瞬時値が高い際にＬＥＤの２つ以上のセットの直列接続を起動することができる。
【0005】
しかしながら、デジタルスイッチによるＬＥＤのセットの起動と解除は、ＬＥＤ照明回路およびＡＣ駆動信号を提供する電力線における高調波歪みのレベルの上昇をもたらす。それに加えて、非線形ＬＥＤ負荷の駆動は、ＬＥＤ照明回路およびＡＣ駆動信号を提供する電力線における力率歪みを引き起こす。歪みが原因で高調波電流はＡＣ駆動信号を提供する電力線中を移動するため、高調波および力率歪みは両方とも、ＬＥＤ照明の全効率の低下の一因となる。
【0006】
したがって、最小限の全高調波歪みを生み出すＬＥＤ照明応用のための駆動回路の必要性が存在する。
【発明の概要】
【0007】
一態様では、整流ＡＣ入力電圧を使用して２つ以上のＬＥＤグループを駆動するための調整回路が提供される。回路は、第１の発光ダイオード（ＬＥＤ）グループ、第１のトランジスタおよび第１の抵抗器の第１の直列相互接続と、第２のＬＥＤグループ、第２のトランジスタおよび第２の抵抗器の第２の直列相互接続とを含む。第２の直列相互接続は、第１のトランジスタのドレイン端子とソース端子との間に接続され、第１および第２のＬＥＤグループは、第１の直列相互接続の両端間に印加される可変電圧によって選択的に起動される。第１の抵抗器は、第１のトランジスタのソース端子とゲート端子との間に結合される。その結果、第１のトランジスタは、可変電圧が第１の閾値を超える際に導電状態から非導電状態へと移行する。それに加えて、第１および第２のＬＥＤグループはそれぞれの閾値電圧を有し、その結果、第１のＬＥＤグループは、可変電圧が第１のＬＥＤグループの閾値電圧を超える際に起動され、第２のＬＥＤグループは、可変電圧が第１および第２のＬＥＤグループの閾値電圧の合計を超える際に起動される。
【0008】
別の態様では、整流ＡＣ入力電圧を使用して２つ以上のＬＥＤグループを駆動するための第２の調整回路が提供される。第２の回路は、ＬＥＤグループ、トランジスタおよび抵抗器の第１および第２の直列相互接続を含む。しかし、第２の回路では、第２の直列相互接続は、第１のＬＥＤグループの陽極と第１のトランジスタのソース端子との間に接続され、第１および第２のＬＥＤグループは、第１の直列相互接続の両端間に印加される可変電圧によって選択的に起動される。第１および第２のＬＥＤグループはそれぞれの閾値電圧を有し、その結果、第１のＬＥＤグループは、可変電圧が第１のＬＥＤグループの閾値電圧を超え、かつ、第１のトランジスタが非導電状態に移行する第１の閾値を超えない際に起動され、第２のＬＥＤグループは、可変電圧が第２のＬＥＤグループの閾値電圧を超える際に起動される。
【0009】
本開示から、対象技術のさまざまな構成が当業者に容易に明らかになることが理解され、対象技術のさまざまな構成は、例証として示され、説明される。当然のことながら、対象技術は他の異なる構成が可能であり、そのいくつかの細部はさまざまな他の点において変更が可能であり、そのすべては対象技術の範囲から逸脱することはない。それに従って、概要、図面および詳細な説明は、事実上例示的なものであって、限定的なものと見なされるべきではない。
【0010】
図面は、限定としてではなく、単なる例示として、本教示による１つまたは複数の実装形態を描写する。図面では、同様の参照番号は、同じまたは同様の要素を指す。
【図面の簡単な説明】
【0011】
【発明を実施するための形態】
【0012】
以下の詳細な説明では、関連教示の徹底的な理解を提供するため、多数の特定の詳細が例示として記載される。しかしながら、そのような詳細を省略して本教示を実践できることが当業者に明らかであるべきである。他の例では、周知の方法、手順、コンポーネントおよび／または回路は、本教示の態様を不必要に曖昧にすることを避けるため、詳細を省略して、比較的高いレベルで説明されている。
【0013】
発光ダイオード（ＬＥＤ）灯への給電を行うための駆動回路は、一般に、デジタル回路に依存して、測定値に基づいて起動するためのＬＥＤを識別するためにマイクロプロセッサ上で、および、識別されたＬＥＤを選択的に起動するためにデジタルスイッチ上で、駆動電圧の瞬時値を測定する。しかしながら、デジタル回路は、ＬＥＤ灯および関連電力線における高調波歪みおよび力率歪みを引き起こすことによって、ＬＥＤ照明の全体の効率を低下させる。デジタル回路に起因する高調波歪みおよび力率歪みを低減するため、ＬＥＤ灯のさまざまなＬＥＤグループに電流を選択的にルーティングするための電流調整回路が提示される。電流調整回路は、動作用のアナログコンポーネントおよび回路を使用し、最小限の高調波歪みおよび力率歪みを生成する。
【0014】
電流調整回路は、ＡＣ入力電圧の瞬時値に応じて、異なるＬＥＤグループに電流を選択的にルーティングするために提供される。好ましい実施形態では、調整回路は、アナログ回路コンポーネントのみを含み、動作用のデジタルコンポーネントもデジタルスイッチも含まない。
【0015】
回路は、動作用の空乏モード金属酸化膜半導体電界効果トランジスタ（ＭＯＳＦＥＴ）トランジスタに依存する。好ましい実施形態では、空乏型ＭＯＳＦＥＴトランジスタは、同トランジスタのドレイン端子とソース端子との間に高い抵抗を有し、導電状態と非導電状態を比較的ゆっくりと切り替える。ゲート端子とソース端子との間の電圧ＶＧＳがゼロまたは正であり、ＭＯＳＦＥＴトランジスタが飽和（またはアクティブ、または導電）モード（または領域、または状態）で動作している際、空乏モードＭＯＳＦＥＴトランジスタは、同トランジスタのドレイン端子とソース端子との間に電流を導通することができる。しかしながら、負のＶＧＳ電圧が端子間に印加され、ＭＯＳＦＥＴトランジスタがカットオフ（または非導電）モード（または領域、または状態）に入る場合、空乏モードＭＯＳＦＥＴトランジスタ中を通る電流は制限され得る。ＭＯＳＦＥＴトランジスタは、トランジスタ中（ドレイン端子とソース端子との間）を流れる電流の量がゲート端子とソース端子との間の電圧ＶＧＳに依存する、線形またはオームの法則に従うモードまたは領域で動作することによって、飽和モードとカットオフモードとの間を移行する。一例では、空乏型ＭＯＳＦＥＴトランジスタは、好ましくは、ドレインとソースとの間に上昇抵抗を有し（線形モードで動作する際）、その結果、トランジスタは、飽和モードとカットオフモードを比較的ゆっくりと切り替える。空乏型ＭＯＳＦＥＴトランジスタは、線形またはオームの法則に従う領域で動作することによって、飽和モードとカットオフモードを切り替え、それにより、飽和モードとカットオフモードとの間の滑らかな段階的移行を提供する。一例では、空乏モードＭＯＳＦＥＴトランジスタは、−２．６ボルトの閾値電圧を有し得、その結果、空乏モードＭＯＳＦＥＴトランジスタは、ゲートソース電圧ＶＧＳが−２．６ボルトを下回る際に、ドレイン端子とソース端子との間に実質的に全く電流を通さないようにすることができる。あるいは、閾値電圧の他の値を使用することができる。
【0016】
図１Ａは、整流ＡＣ入力電圧を使用して２つのＬＥＤグループを駆動するための調整回路１００を示す回路図である。調整回路１００は、アナログ回路を使用して、ＡＣ入力電圧の瞬時値に基づいてＬＥＤグループの一方または両方に電流を選択的にルーティングする。
【0017】
調整回路１００は、電源、ＡＣ線間電圧または同様のものなどのＡＣ電圧源１０１からＡＣ入力電圧を受信する。ＡＣ電圧源１０１は、ヒューズ１０３と直列に結合され、ＡＣ電圧源１０１およびヒューズ１０３の直列相互接続は、過渡電圧サプレッサ（ＴＶＳ）１０５または他のサージ防護回路と並列に結合される。ＡＣ電圧源１０１およびヒューズ１０３の直列相互接続は、さらに、電圧整流器１０７の２つの入力端子と並列に結合される。一例では、電圧整流器１０７は、入力正弦波ＡＣ電圧波形の全波整流を提供するダイオードブリッジ整流器を含み得る。他の例では、他のタイプの電圧整流回路を使用することができる。
【0018】
電圧整流器１０７は、可変ＤＣ電圧の供給源として機能し、その２つの出力端子Ｖ＋とＶ−との間に整流電圧Ｖｒｅｃｔを生成する。整流電圧Ｖｒｅｃｔは、ＡＣ駆動電圧の整流バージョンに相当する。一般に、整流電圧Ｖｒｅｃｔは、全波整流ＤＣ電圧である。整流電圧Ｖｒｅｃｔは、調整回路１００のＬＥＤグループ１０９および１１１を駆動するための入力ＤＣ電圧として使用される。具体的には、整流電圧Ｖｒｅｃｔは、ＬＥＤグループ、トランジスタおよび抵抗器の２つの直列相互接続を駆動するための入力電圧として使用される。
【0019】
第１のＬＥＤグループ１０９、第１のｎ型チャネル空乏型ＭＯＳＦＥＴトランジスタ１１３（ドレインおよびソース端子によって結合される）および第１の抵抗器１１７の第１の直列相互接続は、電圧整流器１０７の出力端子Ｖ＋と出力端子Ｖ−との間に結合される。第１のＬＥＤグループ１０９は、その陽極が端子Ｖ＋（ノードｎ１）と結合され、その陰極が第１の空乏型ＭＯＳＦＥＴトランジスタ１１３のドレイン端子（ノードｎ２）と結合される。トランジスタ１１３のソース端子は、抵抗器１１７の第１の端子（ノードｎ３）と結合され、トランジスタ１１３のゲート端子と抵抗器１１７の第２の端子は両方とも、電圧整流器１０７の端子Ｖ−（ノードｎ４）と結合され、その結果、第１の抵抗器１１７の両端間の電圧は、第１のトランジスタ１１３のゲート端子とソース端子との間のバイアス電圧ＶＧＳとしての役割を果たす。
【0020】
第２のＬＥＤグループ１１１、第２のｎ型チャネル空乏型ＭＯＳＦＥＴトランジスタ１１５（ドレインおよびソース端子によって結合される）および第２の抵抗器１１９の第２の直列相互接続は、第１のトランジスタ１１３のドレイン端子とソース端子との間に結合される。具体的には、第２のＬＥＤグループ１１１の陽極は、ノードｎ２と結合され、第２のＬＥＤグループ１１１の陰極は、ノードｎ５で、第２のトランジスタ１１５のドレイン端子と結合される。第２のトランジスタ１１５のソース端子は、ノードｎ６で、第２の抵抗器１１９の第１の端子と結合され、第２のトランジスタ１１５のゲート端子と第２の抵抗器１１９の第２の端子は両方とも、ノードｎ３および第１のトランジスタ１１３のソース端子と結合される。それにより、第２の抵抗器１１９の両端間の電圧は、第２のトランジスタ１１５のゲート端子とソース端子との間のバイアス電圧ＶＧＳとしての役割を果たす。
【0021】
第１のＬＥＤグループ１０９および第２のＬＥＤグループ１１１はそれぞれ、順電圧（または閾値電圧）を有する。順電圧は、一般に、ＬＥＤグループ中に電流を流すためおよび／またはＬＥＤグループによって発光するために、ＬＥＤグループの両端間で必要とされる最小電圧である。第１のＬＥＤグループ１０９および第２のＬＥＤグループ１１１が同じ順電圧（例えば、５０ボルト）を有することも、第１のＬＥＤグループ１０９および第２のＬＥＤグループ１１１が異なる順電圧（例えば、それぞれ、６０ボルトと４０ボルト）を有することもあり得る。
【0022】
動作の際、図１Ａの駆動回路１００では、ＬＥＤグループ１０９および１１１の一方または両方は、ＬＥＤグループ１０９および１１１の一方または両方の順電圧が満たされているかどうかに応じて、電流を導通することができる。図１ＡのＬＥＤ駆動回路１００の動作については、図１Ｂの電圧タイミング図を参照して説明される。
【0023】
図１Ｂは、一サイクルの間の整流電圧Ｖｒｅｃｔを示す電圧タイミング図である。図１Ａの駆動回路１００に示されるように、整流電圧Ｖｒｅｃｔは、電圧整流器１０７の出力側で、ＬＥＤグループ１０９および１１１に印加することができる。
【0024】
図１Ｂに示される整流電圧Ｖｒｅｃｔの例示的なサイクルは、整流電圧Ｖｒｅｃｔが０Ｖ（０ボルト）の値を有する時間ｔ０に始まる。整流電圧Ｖｒｅｃｔは、時間ｔ０とｔ５との間では、半正弦サイクルを起こす。時間ｔ０とｔ１との間では、整流電圧Ｖｒｅｃｔの値は、第１のＬＥＤグループ１０９の順電圧を下回る状態を維持し、第１のＬＥＤグループ１０９中には電流は流れない。整流電圧ＶｒｅｃｔがＶ１の値に達すると、第１のＬＥＤグループ１０９の順電圧に達し、第１のＬＥＤグループ１０９中を電流が徐々に流れ始める。この時点で、第１の空乏型ＭＯＳＦＥＴトランジスタ１１３は導電状態にあり、その結果、整流器１０７から第１のＬＥＤグループ１０９中を流れる電流は、ＭＯＳＦＥＴトランジスタ１１３（ドレイン端子からソース端子へ）および第１の抵抗器１１７中を流れる。
【0025】
整流電圧Ｖｒｅｃｔがその値をＶ１からＶ２まで増加すると、第１のＬＥＤグループ１０９、第１の空乏型ＭＯＳＦＥＴトランジスタ１１３および第１の抵抗器１１７中を流れる電流の値が増加する。第１の抵抗器１１７中を流れる電流の増加により、第１の抵抗器１１７の両端間の電圧が増加し、第１の空乏型ＭＯＳＦＥＴトランジスタ１１３のゲート端子とソース端子との間の対応する逆電圧が増加する。しかしながら、逆ゲートソース電圧が増加すると、第１の空乏型ＭＯＳＦＥＴトランジスタ１１３は、飽和範囲外および動作の「線形」または「オームの法則に従う」モードまたは領域に移行し始める。したがって、整流電圧Ｖｒｅｃｔの値が値Ｖ２に達すると、第１の空乏型ＭＯＳＦＥＴトランジスタ１１３は、遮断されて、より少ない電流が導通し始める。
【0026】
その間、整流電圧Ｖｒｅｃｔが値Ｖ２に達すると（時間ｔ２）、整流電圧Ｖｒｅｃｔは、第１のＬＥＤグループ１０９および第２のＬＥＤグループ１１１の順電圧の合計に達するかまたは超える。その結果、第２のＬＥＤグループ１１１は、電流を導通し始め、第１のＬＥＤグループ１０９中を流れる電流は、第２のＬＥＤグループ１１１、第２の空乏型ＭＯＳＦＥＴトランジスタ１１５ならびに第２の抵抗器１１９および第１の抵抗器１１７の直列相互接続中を流れ始める。ＶｒｅｃｔがＶ２を超えて、第１の空乏型ＭＯＳＦＥＴトランジスタ１０９がカットオフモードに入ると、第１のＬＥＤグループ１０９中を流れる電流の大部分またはすべては、第２のＬＥＤグループ１１１中を流れる。
【0027】
したがって、サイクル前半では、第１のＬＥＤグループ１０９中にも第２のＬＥＤグループ１１１中にも最初は電流は流れない（時間帯［ｔ０，ｔ１］）。しかしながら、Ｖｒｅｃｔの値がＶ１に達するかまたは超えると、第１のＬＥＤグループ１０９中を電流が流れ始め、これにより、発光し始める（時間帯［ｔ１，ｔ２］）一方で、第２のＬＥＤグループ１１１はオフ状態のままである。最終的に、Ｖｒｅｃｔの値がＶ２に達するかまたは超えると、第１のＬＥＤグループ１０９および第２のＬＥＤグループ１１１の両方の中を電流が流れ始め、これにより、両方とも発光する（ｔ２後の時間帯）。
【0028】
サイクル後半では、Ｖｒｅｃｔは、最大Ｖｍａｘから０ボルトまで減少する。この時間帯の間、第２のＬＥＤグループ１１１および第１のＬＥＤグループ１０９は、順次にオフになり、徐々に電流の導通を停止する。具体的には、Ｖｒｅｃｔの値がＶ２を上回る状態を維持する間、第１のＬＥＤグループ１０９および第２のＬＥＤグループ１１１は両方とも、導電状態を維持する。しかしながら、Ｖｒｅｃｔの値がＶ２に達するかまたは下回ると（時間ｔ３）、Ｖｒｅｃｔはもはや第１のＬＥＤグループ１０９および第２のＬＥＤグループ１１１の順電圧の合計に達することも超えることもなくなり、第２のＬＥＤグループ１１１は、オフになり、電流の導通を停止し始める。ほぼ同じ時間に、第１の抵抗器の両端間の電圧降下が第１の空乏型ＭＯＳＦＥＴトランジスタ１０９の閾値電圧未満まで降下し、第１の空乏型ＭＯＳＦＥＴトランジスタ１０９は、線形またはオームの法則に従う動作モードに入り、再度電流を導通し始める。その結果、第１のＬＥＤグループ１０９、第１の空乏型ＭＯＳＦＥＴトランジスタ１０９および第１の抵抗器１１７中を電流が流れ、したがって、第１のＬＥＤグループ１０９は発光し続ける。しかしながら、Ｖｒｅｃｔの値がＶ１に達するかまたは下回ると（時間ｔ４）、Ｖｒｅｃｔはもはや第１のＬＥＤグループ１０９の順電圧に達することも超えることもなくなり、第１のＬＥＤグループ１０９は、オフになり、電流の導通を停止し始める。その結果、第１のＬＥＤグループ１０９および第２のＬＥＤグループ１１１は両方とも、オフになり、時間帯［ｔ４，ｔ５］の間、発光を停止する。
【0029】
図１Ｃは、整流電圧Ｖｒｅｃｔの一サイクルの間に第１のＬＥＤグループ１０９および第２のＬＥＤグループ１１１中をそれぞれ流れる電流ＩＧ１およびＩＧ２を示す電流タイミング図である。
【0030】
図１Ｂに関連して説明されるように、第１のＬＥＤグループ１０９中を通る電流ＩＧ１は、時間ｔ１頃に流れ始め、第１の値Ｉ１まで増加する。電流ＩＧ１は、時間ｔ１頃から時間ｔ４頃まで第１のＬＥＤグループ１０９中を流れ続ける。時間ｔ２からｔ３までは、電流ＩＧ２が第２のＬＥＤグループ１１１中を流れ、第２の値Ｉ２に達する。時間帯［ｔ２，ｔ３］の間、電流ＩＧ１は、値Ｉ２まで増加する。
【0031】
一般に、駆動回路１００のコンポーネントの電気パラメータは、回路１００の機能を調整するように選択することができる。例えば、第１のＬＥＤグループ１０９および第２のＬＥＤグループ１１１の順電圧は、第１および第２のＬＥＤグループが起動される電圧Ｖ１およびＶ２の値を決定することができる。具体的には、電圧Ｖ１は、第１のＬＥＤグループの順電圧と実質的に等しくあり得、電圧Ｖ２は、第１および第２のＬＥＤグループの順電圧の合計と実質的に等しくあり得る。一例では、例えば、第１のＬＥＤグループの順電圧は、６０Ｖの値に設定することができ、第２のＬＥＤグループの順電圧は、４０Ｖの値に設定することができ、その結果、電圧Ｖ１は６０Ｖにほぼ等しく、電圧Ｖ２は１００Ｖにほぼ等しい。それに加えて、第１の抵抗器１１７の値は、電圧ＶｒｅｃｔがＶ２の値に達する際に第１の空乏型ＭＯＳＦＥＴトランジスタ１１３が非導電状態に入るように設定することができる。そのため、第１の抵抗器１１７の値は、第１の空乏型ＭＯＳＦＥＴトランジスタ１１３の閾値電圧、第１の空乏型ＭＯＳＦＥＴトランジスタのドレインソース抵抗、ならびに、電圧Ｖ１およびＶ２に基づいて設定することができる。一例では、第１の抵抗器は、約３１．６オームの値を有し得る。
【0032】
図１Ａの調整回路１００を使用して、第１のＬＥＤグループ１０９および第２のＬＥＤグループ１１１を使用した調光可能な照明を提供することができる。調整回路は、具体的に、整流駆動電圧Ｖｒｅｃｔの振幅に基づいて、可変照明強度を提供することができる。図１Ｄは、ＬＥＤ照明回路１００上の低減された駆動電圧振幅の効果を示す電圧タイミング図である。
【0033】
図１Ｄに示されるように、駆動電圧Ｖｒｅｃｔの振幅は、１５１の時点で、Ｖｍａｘの値からＶｍａｘ’の値まで低減されている。駆動電圧Ｖｒｅｃｔの振幅は、電位差計、調光スイッチまたは他の適切な手段の起動を通じて低減されている場合がある。駆動電圧の振幅は低減されているが、閾値電圧は回路１００のコンポーネントのパラメータによって設定されるため、閾値電圧Ｖ１およびＶ２は一定のままである。
【0034】
駆動電圧Ｖｒｅｃｔはより低い振幅を有するため、駆動電圧は、各サイクルの前半において、第１の閾値電圧Ｖ１に達するのに時間［ｔ０，ｔ１’］を要し、この時間は、時間［ｔ０，ｔ１］よりも長い。同様に、駆動電圧は、第２の閾値電圧Ｖ２に達するのに時間［ｔ０，ｔ２’］を要し、この時間は、時間［ｔ０，ｔ２］よりも長い。それに加えて、より低い振幅の駆動電圧は、各サイクルの後半において、より早く第２の閾値に達し（時間ｔ３’。この時間は、時間ｔ３より早く起こる）、同様に、各サイクルの後半において、より早く第１の閾値に達する（時間ｔ４’。この時間は、時間ｔ４より早く起こる）。その結果、第１のＬＥＤグループ１０９中を電流が流れる時間帯［ｔ１’，ｔ４’］は、入力電圧が全振幅を有する際の対応する時間帯［ｔ１，ｔ４］に対して実質的に低減される。同様に、第２のＬＥＤグループ１１１中を電流が流れる時間帯［ｔ２’，ｔ３’］は、入力電圧が全振幅を有する際の対応する時間帯［ｔ２，ｔ３］に対して実質的に低減される。第１のＬＥＤグループ１０９および第２のＬＥＤグループ１１１のそれぞれによって生成される照明強度はＬＥＤグループ中を流れる電流の総量に依存するため、各ＬＥＤグループ中を電流が流れる時間帯の短縮は、ＬＥＤグループのそれぞれによって生成される照明強度の低減をもたらす。
【0035】
調光可能な照明の提供に加えて、図１Ａの調整回路１００を使用して、色依存の調光可能な照明を提供することができる。色依存の調光可能な照明を提供するため、第１および第２のＬＥＤグループは、異なる色のＬＥＤまたは異なる色を有するＬＥＤの異なる組合せを含み得る。全振幅電圧Ｖｒｅｃｔが提供される際、調整回路１００の光出力は、第１および第２のＬＥＤグループの両方によって提供され、光出力の色は、ＬＥＤグループのそれぞれによって提供される相対光強度およびそれぞれの着色光に基づいて決定される。しかしながら、電圧Ｖｒｅｃｔの振幅が低減されると、第２のＬＥＤグループによって提供される光強度は、第１のＬＥＤグループによって提供される光強度よりも急速に低減される。その結果、調整回路１００の光出力は、第１のＬＥＤグループによって生成される光出力（および光の色）によって徐々に支配される。
【0036】
図１Ａに示される調整回路１００は、第１のＬＥＤグループ１０９と、第２のＬＥＤグループ１１１とを含む。各ＬＥＤグループは、１つもしくは複数のＬＥＤまたは１つもしくは複数の高電圧ＬＥＤで形成することができる。ＬＥＤグループが２つ以上のＬＥＤ（または２つ以上の高電圧ＬＥＤ）を含む例では、ＬＥＤは、直列および／または並列に結合することができる。
【0037】
図２Ａおよび２Ｂは、ＬＥＤグループ１０９および１１１として使用することができるＬＥＤの相互接続の例を示す。図２Ａの例では、例示的なＬＥＤグループ（図１ＡのＬＥＤグループ１０９など、ノードｎ１とｎ２との間に結合される）は、直列に結合された４つのＬＥＤのサブグループで形成され、各サブグループは、３つのＬＥＤの並列相互接続である。図２Ｂの例では、例示的なＬＥＤグループ（図１ＡのＬＥＤグループ１１１など、ノードｎ２とｎ５との間に結合される）は、直列に結合された３つのＬＥＤのサブグループで形成され、各サブグループは、２つのＬＥＤの並列相互接続である。
【0038】
さまざまな他のＬＥＤの相互接続を使用することができる。別の例では、第１のＬＥＤグループは、直列に結合された２２個のＬＥＤのサブグループで形成することができ、各サブグループは、３つのＬＥＤの並列相互接続であり、第２のＬＥＤグループは、直列に結合された２５個のＬＥＤのサブグループで形成することができ、各サブグループは、２つのＬＥＤの並列相互接続である。単一のグループ内のＬＥＤは、単一の半導体ダイまたは相互接続された複数の半導体ダイにワイヤボンディングすることができる。
【0039】
一般に、ＬＥＤグループの構造は、特定の電気パラメータをＬＥＤグループに提供するように選択することができる。例えば、ＬＥＤグループの閾値電圧は、より多くのＬＥＤサブグループを直列に結合することによって増加することができ、ＬＥＤグループの最大電力（または最大電流）定格は、各サブグループ内でより多くのＬＥＤを並列に結合することによって増加することができる。そのため、ＬＥＤグループは、４０Ｖ、５０Ｖ、６０Ｖ、７０Ｖ、１２０Ｖまたは他の適切な電圧レベルの閾値電圧を有するようになど、特定の電気パラメータを有するように設計することができる。同様に、ＬＥＤグループは、２、７、１２．５または１６ワットの電力定格など、特定の電力定格を有するように設計することができる。
【0040】
さらに、各ＬＥＤグループは、同じまたは異なる色を発光するＬＥＤで形成することができる。例えば、赤色光を発光するＬＥＤのみを含むＬＥＤグループは、実質的に赤色の光を発光することができ、赤色光と白色光を発光するＬＥＤの混合物を含むＬＥＤグループは、赤みがかった光を発光することができる。
【0041】
図１Ｃの例示的な電流タイミングに示されるように、第１のＬＥＤグループ１０９および第２のＬＥＤグループ１１１中を通る電流ＩＧ１およびＩＧ２の最大振幅は、ほぼ同じである。しかしながら、第１のＬＥＤグループ１０９はより長い時間帯の間電流を導通するため、第１のＬＥＤグループ１０９による総電力出力は、一般に、第２のＬＥＤグループ１１１による総電力出力よりも高い。第１のＬＥＤグループ１０９の過度な駆動を避けるため、第１のＬＥＤグループ１０９および第２のＬＥＤグループ１１１は、上記の図２Ａおよび２Ｂに関連して説明されるように、ＬＥＤの異なる相互接続を含み得る。一例では、第１のＬＥＤグループ１０９は、第２のＬＥＤグループ１１１よりも多くの並列に結合されたＬＥＤを含み得、第１のＬＥＤグループ１０９の各ＬＥＤ中を流れる電流の最大振幅を低減し、それにより、第１のＬＥＤグループ１０９の過度な駆動の可能性を減らすことができる。
【0042】
あるいは、調整回路１００において異なる数のＬＥＤグループを使用することができる。図２Ｃおよび２Ｄは、調整回路１００がさまざまな数のＬＥＤグループを含むように修正されている２つの例を示す。
【0043】
例えば、図２Ｃは、調整回路１００と実質的に同様な調整回路２００を示す。しかしながら、図２Ｃの調整回路２００では、第１のＬＥＤ照明グループは、２つのＬＥＤグループ１０９ａおよび１０９ｂの並列相互接続によって置き換えられている。並列に結合された２つのＬＥＤグループ１０９ａおよび１０９ｂを提供することによって、ＬＥＤグループ１０９ａおよび１０９ｂ中にそれぞれ、電流ＩＧ１の半分ずつが流れるようになる。したがって、２つのＬＥＤグループ１０９ａおよび１０９ｂの並列相互接続は、各ＬＥＤグループ中を流れる総電流を低減し、各ＬＥＤグループによる総電力出力を低減することができる。したがって、並列相互接続は、ＬＥＤグループ１０９ａおよび１０９ｂの何れかが過度に駆動される可能性を最小限に抑えることができる。
【0044】
図２Ｄは、調整回路１００と実質的に同様な別の例示的な調整回路２５０を示す。しかしながら、調整回路２５０では、第１のＬＥＤ照明グループは、３つのＬＥＤグループ１０９ｃ、１０９ｄおよび１０９ｅの並列相互接続によって置き換えられている。それに加えて、第２のＬＥＤ照明グループ１１１は、２つのＬＥＤグループ１１１ａおよび１１１ｂの並列相互接続によって置き換えられている。図２Ｃに関連して説明されるように、２つ以上のＬＥＤグループの並列の並列相互接続は、各ＬＥＤグループ中を流れる総電流を低減し、ＬＥＤグループの何れかが過度に駆動される可能性を低減することができる。
【0045】
図３Ａは、整流ＡＣ入力電圧を使用して２つのＬＥＤグループを駆動するための修正された調整回路３００の回路図を示す。修正された調整回路３００は、図１Ａの調整回路１００と実質的に同様である。しかしながら、修正された回路３００は、回路１００の第２の空乏型ＭＯＳＦＥＴトランジスタ１１５を含まない。代わりに、第２のＬＥＤグループ１１１の陰極は、第２の抵抗器１１９と直接結合される。
【0046】
回路３００は、回路１００と実質的に同様に機能する。図１Ｂおよび１Ｃに関連して説明されるように、回路３００の第１のＬＥＤグループ１０９は、第１の時間帯［ｔ１，ｔ４］の間に電流を導通し、回路３００の第２のＬＥＤグループ１１１は、第２の時間帯［ｔ２，ｔ３］の間に電流を導通する。しかしながら、回路３００は空乏型ＭＯＳＦＥＴトランジスタ１１５を含まないため、時間帯［ｔ２，ｔ３］の間に第１および第２のＬＥＤグループ中を流れるピーク電流は、空乏型ＭＯＳＦＥＴトランジスタ１１５のコンダクタンスによって制限されない。その結果、回路３００の第１および第２のＬＥＤグループ中を流れる電流は、回路１００より高い値でピークとなり得る。しかしながら、第２の抵抗器１１９によってより多くの電力が消費されるため、回路３００は、回路１００より低い照明効率を有し得る。
【0047】
図３Ｂは、一サイクルの間に回路３００の第１のＬＥＤグループ１０９および第２のＬＥＤグループ１１１中をそれぞれ流れる電流ＩＧ１およびＩＧ２を示す電流タイミングである。図３Ｂに示されるように、回路３００中を流れる電流は、一般に、図１Ｃに示される、回路１００中を流れる電流と同様である。しかしながら、回路３００において電流ＩＧ１およびＩＧ２によって達せられるピーク振幅（図３Ｂに示されるような）は、回路１００において達せられるピーク振幅（図１Ｃに示されるような）よりも高い。
【0048】
図４Ａは、整流ＡＣ入力電圧を使用して３つのＬＥＤグループを駆動するための修正された回路４００の回路図を示す。修正された回路４００は、図１Ａの調整回路１００と実質的に同様である。しかしながら、修正された回路４００は、第２のＬＥＤグループ１１１の陰極と第２の空乏型ＭＯＳＦＥＴトランジスタ１１５のソースとの間に結合された、第３のＬＥＤグループ１１２、第３の空乏型ＭＯＳＦＥＴトランジスタ１１６および第３の抵抗器１２０の直列相互接続を含む。
【0049】
修正された回路４００は、ＬＥＤ照明回路１００と同様に機能する。しかしながら、修正された回路４００は、整流駆動電圧Ｖｒｅｃｔの瞬時値に応じて、ＬＥＤグループの０、１、２または３つのすべてに電流を選択的にルーティングする。修正された回路４００は、異なるＬＥＤグループが起動される３つの電圧閾値Ｖ１、Ｖ２およびＶ３を有し得る。具体的には、第１のＬＥＤグループ１０９は、駆動電圧Ｖｒｅｃｔが第１の電圧閾値Ｖ１を超える時間帯［ｔ１，ｔ４］の間に起動することができ、第２のＬＥＤグループ１１１は、駆動電圧Ｖｒｅｃｔが第２の電圧閾値Ｖ２を超える時間帯［ｔ２，ｔ３］の間に起動することができ、第３のＬＥＤグループ１１２は、駆動電圧Ｖｒｅｃｔが第３の電圧閾値Ｖ３を超える時間帯［ｔ２１，ｔ２２］の間に起動することができる。電圧閾値は、Ｖ１＜Ｖ２＜Ｖ３となるようなものであり得、時間帯は、［ｔ２１，ｔ２２］が［ｔ２，ｔ３］の一部を形成し、［ｔ２，ｔ３］が［ｔ１，ｔ４］の一部を形成するようなものであり得る。
【0050】
図４Ｂは、回路４００の動作の一サイクルの間に第１のＬＥＤグループ１０９、第２のＬＥＤグループ１１１および第３のＬＥＤグループ１１２中をそれぞれ流れる電流ＩＧ１、ＩＧ２およびＩＧ３を示す電流タイミング図である。図４Ｂに示されるように、第１および第２のＬＥＤグループは、図１Ｃに示されるものと実質的に同様に機能する。具体的には、図４Ｂのタイミング図によれば、電流ＩＧ１は、時間帯［ｔ１，ｔ４］の間に第１のＬＥＤグループ１０９中を流れ、電流ＩＧ２は、時間帯［ｔ２，ｔ３］の間に第２のＬＥＤグループ１１１中を流れる。しかしながら、回路４００では、それに加えて、電流ＩＧ３が、時間帯［ｔ２１，ｔ２２］の間に第３のＬＥＤグループ１１２中を流れる。
【0051】
回路４００では、コンポーネントの電気パラメータは、回路１００の機能を調整するように選択することができる。例えば、電圧Ｖ１は、第１のＬＥＤグループの順電圧と実質的に等しくあり得、電圧Ｖ２は、第１および第２のＬＥＤグループの順電圧の合計と実質的に等しくあり得、電圧Ｖ３は、第１、第２および第３のＬＥＤグループの順電圧の合計と実質的に等しくあり得る。一例では、例えば、第１のＬＥＤグループの順電圧は、４０Ｖの値に設定することができ、第２および第３のＬＥＤグループの順電圧はそれぞれ、３０Ｖの値に設定することができ、その結果、電圧Ｖ１、Ｖ２およびＶ３はそれぞれ、４０Ｖ、７０Ｖおよび１００Ｖにほぼ等しい。それに加えて、第１の抵抗器１１７の値は、電圧ＶｒｅｃｔがＶ２の値に達する際に第１の空乏型ＭＯＳＦＥＴトランジスタ１１３が非導電状態に入るように設定することができ、第２の抵抗器１１９の値は、電圧ＶｒｅｃｔがＶ３の値に達する際に第２の空乏型ＭＯＳＦＥＴトランジスタ１１５が非導電状態に入るように設定することができる。
【0052】
ＬＥＤ照明回路は、２つのＬＥＤグループ１０９および１１１（図１Ａの回路１００を参照）を選択的に駆動し、３つのＬＥＤグループ１０９、１１１および１１２（図４Ａの回路４００を参照）を選択的に駆動するように提示されてきたが、本明細書に含まれる教示は、より一般に、４つ以上のＬＥＤグループを駆動する回路の設計に使用することができる。例えば、４つのＬＥＤグループを駆動する回路は、回路４００と実質的に同様であり得るが、第３のＬＥＤグループ１１２の陰極と第３の空乏型ＭＯＳＦＥＴトランジスタ１１６のソースとの間に結合された、第４のＬＥＤグループ、第４の空乏型ＭＯＳＦＥＴトランジスタおよび第４の抵抗器の追加の直列相互接続を含み得る。同様に、５つのＬＥＤグループを駆動する回路は、４つのＬＥＤグループを駆動する回路と実質的に同様であり得るが、第４のＬＥＤグループの陰極と第４の空乏型ＭＯＳＦＥＴトランジスタのソースとの間に結合された、第５のＬＥＤグループ、第５の空乏型ＭＯＳＦＥＴトランジスタおよび第５の抵抗器の追加の相互接続を含み得る。
【0053】
図５Ａは、整流ＡＣ入力電圧を使用して２つのＬＥＤグループを駆動するための修正された回路５００の回路図を示す。修正された回路５００は、図１Ａの調整回路１００と同様である。しかしながら、修正された回路５００では、第１のＬＥＤグループ５０９および第２のＬＥＤグループ５１１は、並列に結合され、したがって、実質的に交互に駆動電流が提供され得る（回路１００でのように、実質的に同時に駆動電流が提供される代わりに）。
【0054】
具体的には、回路５００では、第１のＬＥＤグループ５０９、第１の空乏型ＭＯＳＦＥＴトランジスタ５１３（ドレインおよびソース端子によって結合される）および第１の抵抗器５１７の第１の直列相互接続は、電圧整流器１０７の出力ノードＶ＋と出力ノードＶ−との間に結合される。第１の空乏型ＭＯＳＦＥＴトランジスタ５１３のゲート端子は、ノードＶ−と結合される。しかしながら、第２のＬＥＤグループ５１１、第２の空乏型ＭＯＳＦＥＴトランジスタ５１５（ドレインおよびソース端子によって結合される）および第２の抵抗器５１９の第２の直列相互接続は、電圧整流器１０７の出力ノードＶ＋と第１の空乏型ＭＯＳＦＥＴトランジスタ５１３のソース端子との間に結合される。第２の空乏型ＭＯＳＦＥＴトランジスタ５１５のゲート端子は、第１の空乏型ＭＯＳＦＥＴトランジスタ５１３のソース端子と結合される。
【0055】
回路５００の機能については、図５Ｂの電流タイミング図を参照して説明される。調整回路１００の場合のように、調整回路５００は、第１および第２の電圧閾値Ｖ１およびＶ２を有し、整流駆動電圧Ｖｒｅｃｔはそれぞれ、各サイクルの時間帯［ｔ１，ｔ４］および［ｔ２，ｔ３］の間に第１および第２の閾値を超える。
【0056】
しかしながら、第１のＬＥＤグループ５０９と第２のＬＥＤグループ５１１は直列に結合されていないため、第１のＬＥＤグループ５０９中を流れる電流ＩＧ１は、第２のＬＥＤグループ５１１中には流れず、第２のＬＥＤグループ５１１中を流れる電流ＩＧ２は、第１のＬＥＤグループ５０９中には流れない。その結果、第１のＭＯＳＦＥＴ空乏型トランジスタ５１３が非導電状態に入り動作すると（時間帯［ｔ２，ｔ３］）、第１のＬＥＤグループ５０９中を流れる電流ＩＧ１は、低減されるかまたはカットオフされる。その結果、第１のＬＥＤグループ５０９は、時間帯［ｔ２，ｔ３］の間、実質的にオフになる（発光を停止する）。その間、回路５００の第２のＬＥＤグループ５１１は、実質的に回路１００の場合のように機能する。具体的には、第２のＬＥＤグループ５１１は、時間帯［ｔ２，ｔ３］の間、電流を導通する（発光する）。
【0057】
回路５００用の電気パラメータは、回路の機能を調整するように選択することができる。例えば、第１のＬＥＤグループ５０９および第２のＬＥＤグループ５１１の順電圧は、第１および第２のＬＥＤグループが起動される電圧Ｖ１およびＶ２の値を決定することができる。具体的には、電圧Ｖ１は、第１のＬＥＤグループの順電圧と実質的に等しくあり得、電圧Ｖ２は、第２のＬＥＤグループの順電圧の合計と実質的に等しくあり得る。一例では、例えば、第１のＬＥＤグループの順電圧は、６０Ｖの値に設定することができ、第２のＬＥＤグループの順電圧は、１００Ｖの値に設定することができ、その結果、電圧Ｖ１は６０Ｖにほぼ等しく、電圧Ｖ２は１００Ｖにほぼ等しい。それに加えて、第１の抵抗器１１７の値は、電圧ＶｒｅｃｔがＶ２の値に達する際に第１の空乏型ＭＯＳＦＥＴトランジスタ１１３が非導電状態に入るように設定することができる。そのため、第１の抵抗器１１７の値は、第１の空乏型ＭＯＳＦＥＴトランジスタ５１３の閾値電圧、第１の空乏型ＭＯＳＦＥＴトランジスタ５１３のドレインソース抵抗、ならびに、電圧Ｖ１およびＶ２に基づいて設定することができる。
【0058】
ＬＥＤ照明回路５００の機能は、駆動電圧振幅が変動するという状況においても一定の照明強度を提供するという観点から利点を提示することができる。図１Ｄに関連して説明されるように、整流電圧Ｖｒｅｃｔの振幅が低減すると、第１および第２のＬＥＤグループが発光する時間帯［ｔ１，ｔ４］および［ｔ２，ｔ３］の長さは、それに応じて減少する。その結果、ＬＥＤグループによって生成される総照明強度が低減される。しかしながら、整流電圧Ｖｒｅｃｔの振幅がわずかに変動するにもかかわらず、ＬＥＤ照明回路５００は、比較的一定の照明強度を提供することができる。
【0059】
図５Ｃは、駆動電圧Ｖｒｅｃｔの振幅による、第１および第２のＬＥＤグループの相対照明強度Ｇ１およびＧ２を示す第１の図を示す。照明強度は、各ＬＥＤグループに対して、駆動電圧振幅が１２０Ｖの１００％の値に正規化される。駆動電圧の振幅が１２０Ｖ未満まで低減すると、第２のＬＥＤグループの照明強度Ｇ２は、１００％未満まで徐々に低減する。しかしながら、駆動電圧の振幅が１２０Ｖ未満まで低減すると、第１のＬＥＤグループの照明強度Ｇ１は、最初は増加し、その後、低駆動電圧振幅のために低減する。その結果、ＬＥＤ回路によって生成された総照明強度（すなわち、第１および第２のＬＥＤグループの組合せによって提供された総照明強度Ｇ１＋Ｇ２）は、低駆動電圧振幅のために低減する前は、入力電圧の振幅範囲（例えば、図５Ｃの例では、振幅範囲［１２０Ｖ，１００Ｖ］）において比較的一定のままである。したがって、ＬＥＤ照明回路５００を有利には使用して、可変電力供給振幅にもかかわらず、一定の照明強度を提供することができる一方で、それでもなお、低電力供給振幅での照明強度の調光を可能にする。例えば、ＬＥＤ照明回路５００は、電力線上の過渡電流に起因する供給振幅の変動が起こる場合でも、一定の照明強度を提供することができる。
【0060】
本明細書に記載される調整回路１００のさまざまな変更形態は、調整回路５００に適用することができる。例えば、調整回路５００は、図２Ａ〜２Ｄに関連して本明細書に記載されるＬＥＤおよびＬＥＤグループの直列および並列相互接続など、ＬＥＤおよびＬＥＤグループのさまざまな相互接続を含み得る。別の例では、第２のトランジスタ５１５は、任意選択で、調整回路５００から取り外して、第２のＬＥＤグループ５１１の陰極を抵抗器５１９の第１の端子と結合することができる。さらに別の例では、ＬＥＤグループ、空乏型ＭＯＳＦＥＴトランジスタおよび抵抗器の追加の直列相互接続を調整回路５００に含めることができる。例えば、第３のＬＥＤグループ、第３の空乏型ＭＯＳＦＥＴトランジスタおよび第３の抵抗器の第３の直列相互接続は、第１のＬＥＤグループ５０９の陽極と第２の空乏型ＭＯＳＦＥＴトランジスタ５１５のソースとの間に結合することができる。次いで、第３の空乏型ＭＯＳＦＥＴトランジスタのゲート端子は、第２の空乏型ＭＯＳＦＥＴトランジスタ５１５のソースと結合されることになる。同様に、第４のＬＥＤグループ、第４の空乏型ＭＯＳＦＥＴトランジスタおよび第４の抵抗器の第４の直列相互接続は、第１のＬＥＤグループ５０９の陽極と第３の空乏型ＭＯＳＦＥＴトランジスタのソースとの間に結合することができる。次いで、第４の空乏型ＭＯＳＦＥＴトランジスタのゲート端子は、第３の空乏型ＭＯＳＦＥＴトランジスタのソースと結合されることになる。
【0061】
図面に示される調整回路１００、２００、２５０、３００、４００および５００を含む、本願で示され、説明される調整回路ならびに本願で説明される調整回路のさまざまな変更形態は、全高調波歪みが低減または最小化されたＬＥＤ照明回路を駆動するよう構成される。さまざまなＬＥＤグループに電流を徐々におよび選択的にルーティングするアナログ回路を使用することによって、調整回路は、駆動電圧の瞬時値に基づいて、１つ、２つまたはそれを超えるＬＥＤグループを駆動することによって、高い照明効率を提供する。
【0062】
その上、ドレインソース抵抗ｒｄｓが上昇された空乏型ＭＯＳＦＥＴトランジスタを使用することによって、空乏型ＭＯＳＦＥＴトランジスタは、飽和モードとカットオフモードとの間を比較的ゆっくりと移行する。そのため、トランジスタが導電状態と非導電状態を徐々に切り替えることを保証することによって、ＬＥＤグループおよびトランジスタのオンとオフの切り替えは、実質的に正弦波曲線をたどる。その結果、ＬＥＤグループは徐々に起動および解除されるため、回路は、高調波歪みをほとんど生成しない。それに加えて、第１および第２（またはそれを超える）のＬＥＤグループは、互いを通じて電流を制御する。すなわち、第２のＬＥＤグループの順電圧レベルは、第１のＬＥＤグループ中を流れる電流に影響を及ぼし、第１のＬＥＤグループの順電圧レベルは、第２のＬＥＤグループ中を流れる電流に影響を及ぼす。その結果、回路は、複数のＬＥＤグループと複数のＭＯＳＦＥＴトランジスタとの相互作用を通じて自己制御される。
【0063】
一態様では、「電界効果トランジスタ（ＦＥＴ）」という用語は、電界を制御して、半導体材料における一タイプの電荷キャリアのチャネルの形状ひいては導電性を制御する支配者上で一般に動作するさまざまな多端子トランジスタの何れも指し得、これらに限定されないが、金属酸化膜半導体電界効果トランジスタ（ＭＯＳＦＥＴ）、接合ＦＥＴ（ＪＦＥＴ）、金属半導体ＦＥＴ（ＭＥＳＦＥＴ）、高電子移動度トランジスタ（ＨＥＭＴ）、変調ドープＦＥＴ（ＭＯＤＦＥＴ）、絶縁ゲートバイポーラトランジスタ（ＩＧＢＴ）、ファーストリバースエピタキシャルダイオードＦＥＴ（ＦＲＥＤＦＥＴ）およびイオン感受性ＦＥＴ（ＩＳＦＥＴ）を含む。
【0064】
一態様では、「ベース」、「エミッタ」および「コレクタ」という用語は、トランジスタの３つの端子を指し得、バイポーラ接合トランジスタのベース、エミッタおよびコレクタを指すことも、電界効果トランジスタのゲート、ソースおよびドレインを指すこともそれぞれあり得、その逆もあり得る。別の態様では、「ゲート」、「ソース」および「ドレイン」という用語は、トランジスタの「ベース」、「エミッタ」および「コレクタ」をそれぞれ指し得、その逆もあり得る。
【0065】
別段の言及がない限り、本開示で説明されるさまざまな構成は、シリコン、シリコンゲルマニウム（ＳｉＧｅ）、ガリウムヒ素（ＧａＡｓ）、リン化インジウム（ＩｎＰ）もしくはリン化インジウムガリウム（ＩｎＧａＰ）基板または他の任意の適切な基板上で実装することができる。
【0066】
単数形の要素に対する言及は、そのように明示されていない限り、「唯一の」を意味することを意図せず、むしろ、「１つまたは複数の」を意味することを意図する。例えば、抵抗器は、１つまたは複数の抵抗器を指し得、電圧は、１つまたは複数の電圧を指し得、電流は、１つまたは複数の電流を指し得、信号は、差動電圧信号を指し得る。
【0067】
「例示的な」という単語は、本明細書では、「例示または例証としての役割を果たすもの」を意味するために使用される。「例示的な」ものとして本明細書に記載されるいかなる態様または設計も、必ずしも他の態様または設計より好ましいまたは有利なものとして解釈されなければならないわけではない。一態様では、本明細書に記載されるさまざまな代替の構成および動作は、少なくとも均等なものであると見なすことができる。
【0068】
「例」または「態様」などの語句は、そのような例または態様が対象技術に不可欠であることも、そのような態様が対象技術のすべての構成に適用されることも含意しない。例または態様に関連する開示は、すべての構成に適用することも、１つまたは複数の構成に適用することもできる。態様は、１つまたは複数の例を提供することができる。態様などの語句は、１つまたは複数の態様を指し得、その逆もあり得る。「実施形態」などの語句は、そのような実施形態が対象技術に不可欠であることも、そのような実施形態が対象技術のすべての構成に適用されることも含意しない。実施形態に関連する開示は、すべての実施形態に適用することも、１つまたは複数の実施形態に適用することもできる。実施形態は、１つまたは複数の例を提供することができる。実施形態などの語句は、１つまたは複数の実施形態を指し得、その逆もあり得る。「構成」などの語句は、そのような構成が対象技術に不可欠であることも、そのような構成が対象技術のすべての構成に適用されることも含意しない。構成に関連する開示は、すべての構成に適用することも、１つまたは複数の構成に適用することもできる。構成は、１つまたは複数の例を提供することができる。構成などの語句は、１つまたは複数の構成を指し得、その逆もあり得る。
【0069】
本開示の一態様では、動作または機能（例えば、ルーティングすること、点灯すること、放出すること、駆動すること、流すこと、生成すること、起動すること、オンまたはオフにすること、選択すること、制御すること、伝送すること、送信すること、または、他の任意の動作もしくは機能）がアイテムによって実行されるものとして説明される場合は、そのような動作または機能は直接的または間接的にアイテムによって実行できることが理解される。一態様では、モジュールが動作を実行するものとして説明される場合、モジュールは直接的に動作を実行するものとして理解することができる。一態様では、モジュールが動作を実行するものとして説明される場合、モジュールは間接的に（例えば、そのような動作を容易にする、可能にするまたは引き起こすことによって）動作を実行するものとして理解することができる。
【0070】
一態様では、特に明記しない限り、本明細書（以下に続く特許請求の範囲を含む）に記載されるすべての測定値、値、定格、位置、大きさ、サイズおよび他の仕様は、近似値であり、厳密値ではない。一態様では、それらの数値は、それらの数値が関連する機能およびそれらの数値が関係する当技術分野で通例のものと一致する合理的な範囲を有することを意図する。
【0071】
一態様では、「結合された」、「接続された」、「相互接続された」という用語または同様の用語は、直接的に結合、接続または相互接続されている（例えば、直接的に、電気的に結合、接続または相互接続されている）ことを指し得る。別の態様では、「結合された」、「接続された」、「相互接続された」という用語または同様の用語は、間接的に結合、接続または相互接続されている（例えば、間接的に、電気的に結合、接続または相互接続されている）ことを指し得る。
【0072】
本開示は、当業者が本明細書に記載されるさまざまな態様を実践できるように提供される。本開示は、対象技術のさまざまな例を提供し、対象技術は、これらの例に限定されない。これらの態様のさまざまな変更形態は、当業者であれば容易に明らかになり、本明細書で定義される一般原理を他の態様に適用することができる。
【0073】
当業者に知られているかまたは後に知られることになる、本開示全体にわたって説明されるさまざまな態様の要素に対する構造上および機能上のすべての均等物は、参照により本明細書に明らかに組み込まれ、特許請求の範囲によって包含されることを意図する。その上、本明細書で開示されるものは何れも、そのような開示が特許請求の範囲で明示的に列挙されるかどうかにかかわらず、公に捧げることを意図しない。「〜するための手段」と言う語句を使用して要素が明示的に列挙されない限り、または、方法クレームの場合は、「〜するためのステップ」と言う語句を使用して要素が列挙されない限り、いかなる請求要素も、米国特許法第１１２条第６段落の規定の下で解釈されてはならない。その上、「含む」、「有する」という用語または同様の用語が使用される限り、そのような用語は、「備える」が特許請求の範囲で転換語として使用される場合に解釈されるように、「備える」という用語と同様の形で、包括的であることを意図する。
【0074】
本開示の発明の名称、背景技術、発明の概要、図面の簡単な説明および要約は、本明細書により本開示に組み込まれ、本開示の限定的な説明としてではなく、例示的実例として提供される。本開示は、それらが請求項の範囲または意味を限定するのに使用されないことを理解の上、提出される。それに加えて、発明を実施するための形態では、本開示の合理化を目的として、説明は例示的実例を提供し、さまざまな特徴はさまざまな実施形態でグループ化されることが分かる。本開示のこの方法は、特許請求される主題が各請求項で明示的に列挙されるよりも多くの特徴を必要とするという意図を反映するものと解釈してはならない。むしろ、以下の請求項が反映するように、発明の主題は、単一の開示される構成または動作のすべての特徴にあるわけではない。以下の請求項は、本明細書により発明を実施するための形態に組み込まれ、各請求項は、個別に特許請求される主題のように、それ自体で独立している。
【0075】
請求項は、本明細書に記載される態様に限定されることを意図しないが、言語による特許請求の範囲（ｌａｎｇｕａｇｅ ｃｌａｉｍｓ）と一致するすべての範囲に従い、すべての法的均等物を包含することを意図する。それにもかかわらず、何れの請求項も、米国特許法第１０１、１０２または１０３条の要件を満たさない主題を包含することを意図することも、それらの請求項をそのように解釈することもしてはならない。そのような主題の意図しない包含は何れも、本明細書により排除される。