特許第6184450号(P6184450)IP Force 特許公報掲載プロジェクト 2022.1.31 β版

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(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】6184450
(24)【登録日】2017年8月4日
(45)【発行日】2017年8月23日
(54)【発明の名称】LED駆動回路及びその駆動方法
(51)【国際特許分類】
   H05B 37/02 20060101AFI20170814BHJP
【FI】
   H05B37/02 J
【請求項の数】7
【全頁数】18
(21)【出願番号】特願2015-173465(P2015-173465)
(22)【出願日】2015年9月3日
(65)【公開番号】特開2016-100331(P2016-100331A)
(43)【公開日】2016年5月30日
【審査請求日】2015年9月3日
(31)【優先権主張番号】201410658199.7
(32)【優先日】2014年11月18日
(33)【優先権主張国】CN
(73)【特許権者】
【識別番号】511268432
【氏名又は名称】台達電子企業管理(上海)有限公司
(74)【代理人】
【識別番号】100107766
【弁理士】
【氏名又は名称】伊東 忠重
(74)【代理人】
【識別番号】100070150
【弁理士】
【氏名又は名称】伊東 忠彦
(74)【代理人】
【識別番号】100091214
【弁理士】
【氏名又は名称】大貫 進介
(72)【発明者】
【氏名】▲陳▼ 林▲偉▼
(72)【発明者】
【氏名】章 ▲興▼▲華▼
【審査官】 杉浦 貴之
(56)【参考文献】
【文献】 特開2011−165394(JP,A)
【文献】 特開2004−327152(JP,A)
【文献】 特開2008−104274(JP,A)
【文献】 特開2014−130698(JP,A)
【文献】 特開2012−069506(JP,A)
(58)【調査した分野】(Int.Cl.,DB名)
H05B 37/02
(57)【特許請求の範囲】
【請求項1】
整流回路と、変換器と、制御器とを有するLED駆動回路であって、
前記整流回路は、導通角を含む位相制御調光信号を受信し、当該位相制御調光信号に対応する整流信号を出力し、
前記変換器は、制御可能なスイッチを含み、当該変換器の入力端が当該整流回路にカップリング接続され、当該変換器の出力端がLEDにカップリング接続され、
前記制御器は、第一演算増幅器と、信号伝送回路と、調節器と、乗算器と、スイッチ駆動回路とを有し、
前記第一演算増幅器は、当該LEDを流れた電流を反映する第一サンプリング信号及び第一電流基準を受信し、当該第一サンプリング信号と当該第一電流基準の大小関係を反映するフィードバック信号を出力し、
前記信号伝送回路は、前記第一演算増幅器にカップリング接続され、前記第一演算増幅器の出力した前記フィードバック信号を受信し、当該第一サンプリング信号が当該第一電流基準以上の場合、当該フィードバック信号の出力を許可し、当該第一サンプリング信号が当該第一電流基準よりも小さい場合、当該フィードバック信号の出力を禁止し、
前記調節器は、
信号伝送回路から当該フィードバック信号が出力されたとき、当該フィードバック信号及び参照信号を受信し、当該フィードバック信号に対応する第一調節信号を出力し、
信号伝送回路から当該フィードバック信号が出力されていないとき、当該参照信号を受信し、振幅が一定の第二調節信号を出力し、
前記乗算器は、当該整流信号、及び、当該第一調節信号もしくは当該第二調節信号を受信し、乗算係数によって第二電流基準を出力し、
前記スイッチ駆動回路は、当該制御可能なスイッチを流れたスイッチ電流を反映する第二サンプリング信号及び当該第二電流基準を受信し、制御信号を当該制御可能なスイッチに出力し、
当該制御可能なスイッチは、当該制御器からの当該制御信号を受信して導通と遮断の操作を実行することで、当該LEDに必要な電流を制御する
ことを特徴とするLED駆動回路。
【請求項2】
当該整流信号は、当該導通角を有し、
当該制御器は、
当該導通角の角度が設定角度以上の場合、当該第一サンプリング信号が前記第一電流基準に等しくなるように当該制御信号を出力し、
当該導通角の角度が当該設定角度よりも小さい場合、当該第一サンプリング信号を当該導通角と同じ傾向で変化させるように当該制御信号を出力する
ことを特徴とする請求項1に記載のLED駆動回路。
【請求項3】
当該調節器は、第二演算増幅器と、フィードバック比例部分と、フィードバック閉ループ補償回路とを有し、
前記第二演算増幅器は、第一入力端と、当該参照信号を受信する第二入力端と、当該調節信号を出力する出力端とを有し、
前記フィードバック比例部分は、当該第一入力端と当該出力端との間にカップリング接続されている第一電気抵抗と、当該第一入力端と基準接地との間に直列にカップリング接続されている第二電気抵抗および第三電気抵抗とを含み、さらに当該信号伝送回路の出力端は、当該第二電気抵抗と当該第三電気抵抗の共通ノードに電気的にカップリング接続され、
前記フィードバック閉ループ補償回路は、当該第一電気抵抗の両端に並列にカップリング接続されている第一コンデンサーと、直列してから当該第一電気抵抗の両端にカップリング接続されている第二コンデンサーおよび第四電気抵抗とを有する
ことを特徴とする請求項1に記載のLED駆動回路。
【請求項4】
当該スイッチ駆動回路は、電流サンプリングユニットと、第三演算増幅器と、駆動ユニットとを有し、
前記電流サンプリングユニットは、当該制御可能なスイッチを流れたスイッチ電流をサンプリングし、前記第二サンプリング信号を生成し、
前記第三演算増幅器は、当該第二サンプリング信号及び当該第二電流基準を受信し、当該制御信号を出力し、
前記駆動ユニットは、当該制御可能なスイッチの制御端及び当該第三演算増幅器にカップリング接続され、さらに当該制御信号によって当該制御可能なスイッチのデューティ比を制御することで、当該スイッチ電流の振幅を制御する
ことを特徴とする請求項1に記載のLED駆動回路。
【請求項5】
LEDを駆動するLED駆動回路であって、整流回路と、制御可能なスイッチを有する変換器と、制御器とを有し、当該変換器の入力端が当該整流回路にカップリング接続され、当該変換器の出力端が当該LEDにカップリング接続され、当該制御器が第一演算増幅器と、当該第一演算増幅器にカップリング接続される信号伝送回路と、調節器と、乗算器と、スイッチ駆動回路とを有するLED駆動方法において、
当該整流回路が導通角を含む位相制御調光信号を受信し、前記位相制御調光信号に対応する整流信号を出力するステップと、
当該変換器が当該整流信号を受信し、負荷電力を当該LEDに出力するステップと、
前記第一演算増幅器が当該LEDを流れた電流を反映する第一サンプリング信号及び第一電流基準を受信するステップと、
前記第一演算増幅器が第一サンプリング信号と第一電流基準を比較することで、当該第一サンプリング信号と当該第一電流基準の大小関係を反映するフィードバック信号を出力するステップと、
前記信号伝送回路が当該第一サンプリング信号が当該第一電流基準以上の場合、当該フィードバック信号の出力を許可し、当該第一サンプリング信号が当該第一電流基準よりも小さい場合、当該フィードバック信号の出力を禁止するステップと、
前記調節器が信号伝送回路から当該フィードバック信号が出力されたとき、当該フィードバック信号及び参照信号を受信し、当該フィードバック信号に対応する第一調節信号を出力し、信号伝送回路から当該フィードバック信号が出力されていないとき、当該参照信号を受信し、振幅が一定の第二調節信号を出力するステップと、
前記乗算器が当該整流信号、及び、当該第一調節信号もしくは当該第二調節信号を受信し、乗算係数によって第二電流基準を出力するステップと、
前記スイッチ駆動回路が当該制御可能なスイッチを流れたスイッチ電流を反映する第二サンプリング信号及び当該第二電流基準を受信し、制御信号を当該制御可能なスイッチに出力するステップと、
当該制御可能なスイッチが当該制御信号を受信して導通と遮断の操作を実行することで、当該LEDの電流を制御するステップと、を含む
ことを特徴とするLED駆動方法。
【請求項6】
当該制御器がさらに当該導通角を設定角度と比較し、当該導通角の角度が当該設定角度以上の場合、当該第一サンプリング信号が第一電流基準に等しくなるように当該制御信号を出力し、
当該導通角の角度が当該設定角度よりも小さい場合、当該第一サンプリング信号を当該導通角と同じ傾向で変化させるように当該制御信号を出力する
ことを特徴とする請求項5に記載のLED駆動方法。
【請求項7】
当該制御信号により、当該制御可能なスイッチのデューティ比を制御することで、当該スイッチ電流の振幅を制御する
ことを特徴とする請求項5に記載のLED駆動方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【0001】
本開示は、LED駆動技術分野に関し、特にLED調光に適用されるLED駆動回路及びその駆動方法に関する。
【背景技術】
【0002】
伝統的な調光方式は、双方向サイリスターを用いた位相制御調光器を利用して白熱灯に対して輝度を調節し、交流正弦波の導通角を変更することにより、ランプ電圧に印加された実効値を変更し、白熱灯の電流を変更して、これによって白熱灯の輝度を変更する。
【0003】
LEDは、新型の省エネルギー照明光源であり、同等の輝度の光を発するのに必要な電気エネルギーが白熱灯よりも遥かに少なくなり、また省エネランプ及び白熱灯と比較すると、小体積と長寿命などのメリットがある。LEDの輝度は当該LEDを流れた電流とは直接な関係があり、照明応用において、LEDを駆動するために、商用電気を定電流、または定電圧に変換して出力する駆動器が必要である。位相制御調光の場合、一般的に位相制御調光器とLED駆動回路を採用してLED調光回路を構成する。しかしながら、LEDと白熱灯が特性上本質的に異なるため、特別な設計もせずに白熱灯の代わりにLED(駆動器を含む)を直接用いると、LEDが正常に作動しないまたは以下の問題を発生し:LEDが点滅し、サイリスタ調光器のつまみを回す時、LEDの輝度は全調光範囲での線型性変化ができず、さらに調光できない場合もある。
【0004】
図1は常用の位相制御調光器の内部回路構成を示す模式図であり、図に示すように、位相制御調光器において、双方向サイリスターの導通には保持電流が必要であるため、LED調光を実現するために、多くのLED駆動器では固定負荷を1つ追加することが必要であり、デッドロードもしくはBleeder電気抵抗とも呼ばれ、導通期間で最小導通電流を保持するために用いられ、これによって位相角を正確に検出することが保証でき、さらに調光制御ができる。例えば、アメリカ国家半導体会社のLM3445方案、即ち、図2に示すLED調光回路である。しかしながら、定額以上の固定負荷を増やすと大きなロスが出るため、LED駆動器の効率の低減を招く。
【0005】
従来のLED駆動器にはPFC(力率補正)方案が採用されている。PFC制御技術により、位相制御調光器の導通期間において、駆動器の入力電流と入力電圧は同位相でありかつ振幅が比例し、このようなLED駆動器は、調光器の負荷として出力負荷を利用することができ、これによって双方向サイリスターの導通保持電流を供給するデッドロードは省略できる。その中で、PFC制御は定常導通時間または乗算器を用いて駆動器の入力電流の波形を制御することができ、これによってPFC機能を実現する。LED駆動器は、駆動器の入力電圧の導通角度をサンプリングし、フィルタリングを介して直流信号に転換し、この信号の大きさは位相制御調光器が出力した調光信号の導通角度の大きさに比例する。この信号を基準として出力電流サンプリング信号と比較し、フィードバック段階の誤差信号を出力し、出力電流の大きさを制御する。しかしながら、このような調光方式には、起動時の点滅現象および広範囲調光不可能という問題が存在する。具体的に、位相制御調光器導通角度が比較的に小さい時に起動すると、電圧位相角サンプリングがフィルタ処理を介して対応する基準に転換されるには、ある程度の遅延時間がある。その遅延時間内の基準がすぐに電圧位相角の変化を正確に反映することができないため、遅延時間内の電流基準は高めになり、出力電流は大きめになり、ゆえに点滅現象は起きる。一方、入力電圧の導通角度を基準としてサンプリングすると、基準サンプリング線路が複雑になり、部品数が多くなる問題も存在する。
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【0006】
本開示の実施例は、パワーを制限して調光するLED回路及びその駆動方法を提供することで、従来の位相制御調光方式の問題点を解決する。
【課題を解決するための手段】
【0007】
上記の目的を実現するために、本公開の実施例はLED駆動回路を提供し、当該LED駆動回路は、整流回路と、変換器と、制御器とを有し、整流回路は、導通角を含む位相制御調光信号を受信し、当該位相制御調光信号に対応する整流信号を出力し、変換器は、制御可能なスイッチを含み、当該変換器の入力端が当該整流回路にカップリング接続され、当該変換器の出力端がLEDにカップリング接続され、制御器は、第一演算増幅器と、信号伝送回路と、調節器と、乗算器と、スイッチ駆動回路とを有し、前記第一演算増幅器は、当該LEDを流れた電流を反映する第一サンプリング信号及び第一電流基準を受信し、当該第一サンプリング信号と当該第一電流基準の大小関係を反映するフィードバック信号を出力し、前記信号伝送回路は、前記第一演算増幅器にカップリング接続され、前記第一演算増幅器の出力した前記フィードバック信号を受信し、当該第一サンプリング信号が当該第一電流基準以上の場合、当該フィードバック信号の出力を許可し、当該第一サンプリング信号が当該第一電流基準よりも小さい場合、当該フィードバック信号の出力を禁止し、前記調節器は、信号伝送回路から当該フィードバック信号が出力されたとき、当該フィードバック信号及び参照信号を受信し、当該フィードバック信号に対応する第一調節信号を出力し、信号伝送回路から当該フィードバック信号が出力されていないとき、当該参照信号を受信し、振幅が一定の第二調節信号を出力し、前記乗算器は、当該整流信号、及び、当該第一調節信号もしくは当該第二調節信号を受信し、乗算係数によって第二電流基準を出力し、前記スイッチ駆動回路は、当該制御可能なスイッチを流れたスイッチ電流を反映する第二サンプリング信号及び当該第二電流基準を受信し、当該制御信号を当該制御可能なスイッチに出力し、当該制御可能なスイッチは、当該制御器からの当該制御信号を受信して導通と遮断の操作を実行することで、当該LEDに必要な電流を制御する。
【0008】
本開示の実施例はLEDを駆動するLED駆動回路に適用されるLED駆動方法も提供し、当該LED駆動回路は、整流回路と、制御可能なスイッチを有する変換器と、制御器とを備え、当該変換器の入力端は当該整流回路にカップリング接続され、当該変換器の出力端は当該LEDにカップリング接続され、当該制御器は第一演算増幅器と、当該第一演算増幅器にカップリング接続される信号伝送回路と、調節器と、乗算器と、スイッチ駆動回路とを有し、当該LED駆動方法は、当該整流回路が導通角を含む位相制御調光信号を受信し、前記位相制御調光信号に対応する整流信号を出力するステップと、当該変換器が当該整流信号を受信し、負荷電力を当該LEDに出力するステップと、前記第一演算増幅器が当該LEDを流れた電流を反映する第一サンプリング信号及び第一電流基準を受信するステップと、前記第一演算増幅器が第一サンプリング信号と第一電流基準を比較することで、当該第一サンプリング信号と当該第一電流基準の大小関係を反映するフィードバック信号を出力するステップと、前記信号伝送回路が当該第一サンプリング信号が当該第一電流基準以上の場合、当該フィードバック信号の出力を許可し、当該第一サンプリング信号が当該第一電流基準よりも小さい場合、当該フィードバック信号の出力を禁止するステップと、前記調節器が信号伝送回路から当該フィードバック信号が出力されたとき、当該フィードバック信号及び参照信号を受信し、当該フィードバック信号に対応する第一調節信号を出力し、信号伝送回路から当該フィードバック信号が出力されていないとき、当該参照信号を受信し、振幅が一定の第二調節信号を出力するステップと、前記乗算器が当該整流信号、及び、当該第一調節信号もしくは当該第二調節信号を受信し、乗算係数によって第二電流基準を出力するステップと、前記スイッチ駆動回路が当該制御可能なスイッチを流れたスイッチ電流を反映する第二サンプリング信号及び当該第二電流基準を受信し、当該制御信号を当該制御可能なスイッチに出力するステップと、当該制御可能なスイッチが当該制御信号を受信して導通と遮断の操作を実行することで、当該LEDの電流を制御するステップと、を含む。
【発明の効果】
【0009】
上記の技術方案により、本開示の実施例は、少なくとも部分的に以下の有利な効果が実現できる。即ち、電力制限方式のLED駆動回路を採用するため、起動に伴う点滅がなく、LED負荷の広範囲の線型性調光が実現できるとともに、回路にはデッドロードが不要であるため、回路構成の簡易化が可能になり、回路部品の数を減らすこともできる。
【図面の簡単な説明】
【0010】
以下の図面は、明細書の一部として明細書全体を構成することにより、本開示に合致する実施例を例示するとともに、本開示の仕組みを解釈するためのものである。
図1】常用の位相制御調光器の内部回路構成を示す模式図である。
図2】LM3445調光器の内部回路構成を示す模式図である。
図3】本開示によるLED駆動回路のある実施例を示すブロック線図である。
図4】本開示によるLED駆動回路のある実施例を示す電気回路の模式図である。
図5】本開示によるLED駆動回路の別の実施例を示す電気回路の模式図である。
図6図11の実施例における調節器を示す電気回路の模式図である。
図7図11の実施例におけるゼロクロス検出回路を示す電気回路の模式図である。
図8】LEDのランプロードV-I特性の模式図である。
図9】本開示によるLED駆動回路のさらに別の実施例を示す電気回路の模式図である。
図10図9の実施例における調節器を示す電気回路の模式図である。
図11】本開示によるLED駆動方法のある実施例を示すフローチャートである。
図12図11の実施例におけるステップS1102の具体的な流れを示す模式図である。
図13】本開示によるLED駆動方法の別の実施例を示すフローチャートである。
図14図13の実施例におけるステップS1307の具体的な流れを示す模式図である。
図15図4の実施例における整流回路を示す模式図である。
図16図4の実施例における整流回路を示す模式図である。
【発明を実施するための形態】
【0011】
次に、上記の明細書の図面を参照して本開示に関する具体的な実施例を詳細に説明する。このような図面における類似な部品は、できるだけ同じ符号で示す。ここで説明する実施例はあくまで例示的なものであり、本開示を制限するものでないことは注意されるべきである。
【0012】
本実施例のLED駆動回路は、パワーを制限する方式で位相制御調光を実現するLED駆動案であり、単段PFC位相制御調光技術の不足を克服する。図8のように、LEDのV-I特性から見ると、LEDの電圧が電流の変化にしたがって変化することが基本的にないことが分かる。言い換えれば、LEDの電流が著しく変化してもLEDの電圧がほとんど変化しないため、ある程度の電流範囲においてLEDは定電圧で作動していると考えられる。したがって、LED負荷の調光に対し、本実施例のパワーを制限する調光方式は、電流制限調光でもあり、つまり、LEDを流れた電流を制御することによってLEDの調光を制御するものである。
【0013】
図3は本開示によるLED駆動回路のある実施例を示すブロック線図である。図に示すように、本実施例のLED駆動回路は、整流回路103、変換器104と制御器105を備える。その中で、整流回路103は、導通角を含む位相制御調光信号を受信し、当該位相制御調光信号に対応する整流信号を出力し、変換器104は、整流回路103にカップリング接続され、さらに制御可能なスイッチ106を有し、変換器104の出力端がLED107にカップリング接続され、制御器105は、第一入力端105a、第二入力端105bと出力端105cを備え、当該制御器105の当該第一入力端105aは当該整流信号を受信するためのものであり、当該制御器105の当該第二入力端105bは電気的に当該LED107にカップリング接続され、当該LEDからの第一サンプリング信号を受信するためのものであり、当該第一サンプリング信号は当該LEDを流れた電流を反映し、当該制御器105の出力端105cは当該導通角を含む整流信号と当該第一サンプリング信号とによって制御信号を出力し、ただし、当該制御可能なスイッチ106は当該制御器105からの制御信号を受信して導通と遮断の操作を実行することで、当該LED107に必要な電流を制御する。説明が必要なのは、図におけるブロック線図は単なる例示するためのものに過ぎず、決して電気回路部品の間の実際の配線ではない。
【0014】
具体的に、ある実施例において、導通角の角度がある設定角度以上の場合、制御器105は上記の第一サンプリング信号が第一電流基準に等しくなるように制御信号を出力し、導通角の角度が当該設定角度よりも小さい場合、制御器105は上記の第一サンプリング信号を導通角と同じ傾向で変化させるように制御信号を出力する。ここで、上記の同じ傾向での変化は、全体傾向において第一サンプリング信号を導通角の増大とともに増大させ、導通角の減小とともに減小させる。ここで、設定角度は、当該LEDを流れた電流が全負荷電流から減少し始める時に対応する位相制御調光信号の導通角であり、設定角度は一般的に位相制御調光器と製品の設計仕様によって決められ、全負荷電流はLEDとLED駆動回路とによって構成された回路システム全体の定格電流である。
【0015】
図4は本開示によるLED駆動回路のある実施例を示す電気回路の模式図である。図4に示すように、LED駆動回路は、整流回路103と、変換器104と、制御器105を備える。その中で、整流回路103は、導通角Φを含む位相制御調光信号Vdimを受信し、導通角Φを含む整流信号vrecを出力し、変換器104は、整流回路103にカップリング接続され、かつ制御可能なスイッチ106を有し、当該変換器104の出力端がLED107にカップリング接続され、しかも変換器104はLED107に出力電力を供給する。本実施例において、変換器104はフライバック回路であるが、これに限らず、フォワード回路、buck回路、boost回路及びbuck−boost回路などであってもよく、実際の状況によって決められてもいい。フライバック回路104の構成について、ここでは詳細な説明は繰返さない。整流回路103は、導通角を含む位相制御調光信号を受信入力し、導通角を含む整流信号を出力し、ある実施例において、整流回路は、図15に示す1つの整流ブリッジ、または図16に示す4つのダイオードからなる整流ブリッジであってもよいが、これに限らず、実際の状況によって決められてもよく、ここでは、説明を繰り返さない。
【0016】
LED107の調光を実現するために、制御器105の第一入力端105aは整流信号vrecを受信し、第二入力端105bは、当該LED107を流れた電流を反映する第一サンプリング信号を受信し、さらに出力端105cによって制御信号を変換器104の制御可能なスイッチ106に出力し、当該制御可能なスイッチ106の導通と遮断を制御し、これによって当該変換器104から当該LED107に出力する電流を制御し、調光の効果を達成する。本開示の実施例において、上記当該LEDを流れた電流を反映した第一サンプリング信号は出力電流iLEDの平均値Iloadであるが、これに限られるものではなく、実際の状況によって決められてもいい。また、本開示の実施例において、当該制御器105は整流信号vrecに含まれる導通角Φの大きさによって上記の制御信号を出力し、さらに当該制御信号によって出力電流iLEDの平均値Iloadを第一電流基準irefに等しくさせ、または出力電流iLEDの平均値Iloadを当該導通角Φと大体同じ傾向で変化させる。ここで、上記の同じ傾向での変化とは、出力電流iLEDは全体的な傾向において導通角の増大とともに増大し、導通角の減小とともに減小する。本開示の実施例において、上記の制御値は出力電流の平均値であるが、これに限られるものではなく、実際の状況によって決められてもよく、例えば出力電流の瞬間値であってもよい。
【0017】
具体的に、ある実施例において、導通角Φがある設定角度Φset以上の場合、制御器105は制御信号を出力して出力電流iLEDの平均値Iloadを第一電流基準irefに等しくさせ、導通角Φが当該設定角度Φsetよりも小さい場合、制御器105は制御信号を出力して出力電流iLEDの平均値Iloadを導通角Φと同じ傾向で変化させる。ある実施例において、第一電流基準irefがLEDとLED駆動回路とによって構成された回路システム全体の定格電流として設置される。設定角度Φsetは、出力電流iLEDの平均値Iloadが第一電流基準irefがら減少し始めるときに対応する位相制御調光信号Vdimの導通角度Φであり、設定角度Φsetは一般的に位相制御調光器と製品の設計仕様によって決められる。
【0018】
次に、図4に示すように、本実施例において、制御器105はさらに出力フィードバック108、調節器109、乗算器110とスイッチ駆動回路111を備える。その中で、出力フィードバック108は、出力電流iLEDの平均値Iloadと第一電流基準irefを受信し、かつ出力電流iLEDの平均値Iloadと第一電流基準irefによって選択的にフィードバック信号Vfbの出力を許可または禁止する。出力フィードバック108がフィードバック信号Vfbを出力するとき、調節器109は当該フィードバック信号Vfb及び参照信号Vrefを受信し、さらに当該フィードバック信号Vfbに対する調節信号Verrを出力し、出力フィードバック108がフィードバックVfbを出力しないとき、調節器109は当該参照信号Vrefのみを受信し、さらに一定の振幅を有する調節信号Verrを出力する。乗算器110は、サンプリングによって得られた整流電圧信号vrec、調節信号Verrと自分の係数Kに基づいて信号Aを出力し、当該信号Aは第二電流基準としてもいい。これに対し、スイッチ駆動回路111はサンプリングで得られたスイッチ電流iswを反映する第二サンプリング信号isamp_iswと乗算器110から出力された信号Aとによって制御信号を出力し、制御可能なスイッチ106のデューティ比を制御することにより、スイッチ電流の振幅を制御する目的を達成する。
【0019】
図5は本開示によるLED駆動回路の別の実施例を示す電気回路の模式図である。図4に示す実施例に基づき、本実施例のLED駆動回路は、さらに入力端101と位相制御調光器102を備え、その中で、入力端101は交流入力信号Vacを受信するためのものであり、位相制御調光器102は入力端101にカップリング接続され、導通角Φを含む位相制御調光信号Vdimを整流回路103に出力する。さらに、図4に示す実施例に基づき、本実施例の出力フィードバック108は、第一演算増幅器201と信号伝送回路206を含み、当該第一演算増幅器201は第一電流サンプリングユニット204にカップリング接続され、後者がサンプリングによって得られた出力電流iLEDの平均値Iloadと第一電流基準irefを受信し、さらに対応するフィードバック信号Vfbを出力する。信号伝送回路206は第一演算増幅器201にカップリング接続され、しかも信号伝送回路206は第一演算増幅器201が出力したフィードバック信号Vfbを受信し、出力電流iLEDの平均値Iloadが当該第一電流基準iref以上の場合、当該信号伝送回路206は当該フィードバック信号を出力し、出力電流iLEDの平均値Iloadが当該第一電流基準irefよりも小さい場合、当該信号伝送回路206は当該フィードバック信号の出力を禁止する。ある実施例において、信号伝送回路206はアイソレーション型にしてもよいが、あるアイソレーションが必要な場合(後述の図10に示す実施例を参照する)、信号伝送回路206はアイソレーション回路(光結合206)である。このとき、信号伝送回路206は、第一演算増幅器201から出力されたフィードバック信号Vfbを受信し、出力電流iLEDの平均値Iloadが当該第一電流基準iref以上の場合、アイソレーションのフィードバック信号Vfbiを生成して調節器109に出力し、出力電流iLEDの平均値Iloadが当該第一電流基準irefよりも小さい場合、フィードバック信号Vfbが負値であるため、信号伝送回路206は作動できず、フィードバック信号Vfbは調節器に伝達されず、即ち、当該フィードバック信号を出力することは禁止されている状態である。
【0020】
次に、当該実施例において、調節器109は第二演算増幅器202と、フィードバック比例部分207とフィードバック閉ループ補償回路208とを含み、そのある実施例の具体的な回路構成は図6に示される。その中で、第二演算増幅器202は、第一入力端202a、参照信号Vrefを受信する第二入力端202b、及び調節信号Verrを出力するために用いられる出力端202dを備え、フィードバック比例部分207は、第一入力端202aと出力端202dの間にカップリング接続されている第一電気抵抗R1と、第一入力端202aと基準接地の間に直列にカップリング接続されている第二電気抵抗R2および第三電気抵抗R3とを備え、その中で、信号伝送回路206の出力部は第二電気抵抗R2と第三電気抵抗R3の共通ノード202cにカップリング接続され、出力フィードバック108がフィードバック信号Vfbを出力するとき、フィードバック信号Vfbを上記の共通ノード202cに入力し、出力フィードバック108には出力するフィードバック信号がないとき、第二電気抵抗R2と第三電気抵抗R3は、フィードバック比例部分207における直列電気抵抗として用いられ、フィードバック閉ループ補償回路208は、第一電気抵抗R1の両端に並列にカップリング接続された第一コンデンサーC1及び直列してから第一電気抵抗R1の両端に並列にカップリング接続された第二コンデンサーC2と第四電気抵抗R4を含む。説明が必要なのは、後述の図10に示す実施例に対する説明を参照して分かるように、図6に示す構成の調節器109を採用するとき、図5に示す実施例の出力フィードバック108における信号伝送回路206は非アイソレーション型回路であってもよい。
【0021】
次に、乗算器110は、入力電圧サンプリングユニット209がサンプリングによって得た整流電圧信号vrecと調節器109が出力した調節信号Verrとを受信し、そして乗算器110自身の1つの係数Kを結びつけて信号Aを出力する。
【0022】
当該実施例において、スイッチ駆動回路111は、第二電流サンプリングユニット205と、第三演算増幅器203と、駆動ユニット210とを備える。その中で、第二電流サンプリングユニット205は、スイッチ電流iswに対してサンプリングし、これによってスイッチ電流iswを反映する第二サンプリング信号isamp_iswが得られ、第三演算増幅器203は、当該第二サンプリング信号isamp_isw及び乗算器110が出力した信号Aを受信し、さらにこれによって制御信号を出力し、駆動ユニット210は、制御可能なスイッチ106の制御端及び当該第三演算増幅器203にカップリング接続され、さらに第三演算増幅器203が出力した制御信号によって制御可能なスイッチ106のデューティ比を制御し、これによってスイッチ電流の振幅を制御する目的を達成する。
【0023】
また、スイッチ駆動回路111は、図5に示すように、さらに、駆動ユニット210にカップリング接続可能なゼロクロス検出ユニット211を含んでもよい。具体的に、ゼロクロス検出ユニット211のある実施例の具体的な回路構成は図7に示すように、補助巻線301とゼロクロス検出回路を備える。補助巻線301は変圧器Tの二次巻線Wsにカップリング接続されているが、ゼロクロス検出回路は補助巻線301の電圧を検出することにより、二次巻線Wsの電圧がゼロクロスするとき、駆動ユニット210に導通信号を出力して制御可能なスイッチ106を導通させ、これによって駆動回路を常にBCM(Boundary Conduction Mode 臨界伝導モード)状態のままで作動させる。図7に示すゼロクロス検出ユニットは、出力ダイオードD1が導通しているとき、エネルギーを出力コンデンサーCoとLED107に伝達し、二次巻線Wsの電圧は上が正、下が負の状態であり、補助巻線301にカップリング接続され、同じように上が正、下が負の状態であり、出力ダイオードD1がカットオフされたとき、二次巻線Wsの電圧はゼロになり、カップリング接続されている補助巻線301の電圧も同じゼロである。したがって、変圧器Tの二次巻線Wsの電圧は正からゼロになり、補助巻線301の電圧も正からゼロになり、立下りエッジが形成され、第四演算増幅器302は当該立下りエッジを検出し、駆動ユニット210に導通信号を出力し、これによって駆動ユニット210は制御可能なスイッチ106を導通させるように制御する。説明が必要なのは、ゼロクロス検出ユニット211によって制御可能なスイッチ106を導通させるように制御することは、駆動回路をBCM状態にさせ、ロスの減少を実現するためである。これに対し、第三演算増幅器203が出力する制御信号は、制御可能なスイッチ106のデューティ比を調節し、調光を実現するためのものである。この二つの部分を結びつけて制御可能なスイッチ106を制御し、調光とともにロスを減少する。
【0024】
次に、図5に示すように、図4に示す実施例に基づき、当該LED調光回路はさらにEMIフィルター212と、フィルターコンデンサー213と、クランプ回路214とを備える。ある実施例において、EMIフィルター212は、位相制御調光器102から出力された調光信号Vdimをローパスフィルタリングためのものであり、フィルターコンデンサー213は、小さい容量値を採用してもよく、主に、フィルターコンデンサー213の両端電圧と交流入力電圧信号Vacとが一致するように高周波フィルタリングするためのものであり、クランプ回路214は、並列の抵抗器RsとコンデンサーCs及び直列のダイオードからなり、制御可能なスイッチ106の応力を減少するためのものである。
【0025】
上記実施例の模式的な回路構成の説明に基づき、次に図5の回路を例として当該実施例のLED駆動回路の作動仕組みを簡潔に紹介する。
【0026】
位相制御調光器102の導通角が比較的に大きいとき(即ち、導通角Φがある設定角度Φset以上の場合)、フィードバック比例部分207は作動せず、フィードバック閉ループ補償回路208のみは機能し、調節器109はフィードバック閉ループ調節器であり、制御器105の制御方式はフィードバック閉ループ制御である。設定された第一電流基準irefは出力電流の平均値Iloadとともに、第一演算増幅器201に入力され、比較した後でフィードバック信号Vfbが得られ、このとき、出力電流の平均値Iloadは第一電流基準iref以上であり、信号伝送回路206はフィードバック信号Vfbを調節器109に出力し、フィードバック信号Vfbが参照信号Vrefとともに調節器109に入力され、さらに調節信号Verrが出力される。入力電圧サンプリングユニット209でサンプリングによって得られた整流電圧信号vrec、第二演算増幅器202から出力された調節信号Verr、及び乗算器110自身の係数K、この三者を乗算器110に入力し、乗算器110によって信号Aを出力する。
【0027】
乗算器110の出力信号Aは、さらに第三演算増幅器203の第二電流基準とし、第二電流サンプリングユニット205は、スイッチ電流iswをサンプリングし、これによって第二サンプリング信号isamp_iswが得られた。本実施例において、ここの第二電流サンプリングユニット205は、抵抗値がRの抵抗器を採用して実施し、したがって本実施例における第二サンプリング信号isamp_iswはisw*Rである。第三演算増幅器203を利用して得られた出力制御信号を利用して、制御可能なスイッチ106のデューティ比Dを制御することで、LED駆動回路全体の出力電流を制御し、さらに出力電流iLEDの平均値Iloadを第一電流基準irefに等しくさせるように制御する。
【0028】
これによって理解できることは、位相制御調光器102の導通角Φが比較的に大きいとき、制御器のフィードバック閉ループの制御により、フィードバック閉ループ調節器109は出力調節信号Verrにより、出力電流iLEDの平均値Iloadを設定した第一電流基準irefに達させる。LED107にとって、LED電圧VLEDは定数であり、その出力電力Po=VLED*Iloadである。同時に乗算器110を採用したため、整流電圧信号vrecと調節信号Verrを相乗させ、入力電流の波形を制御し、PFCの機能を実現し、入力電流と入力電圧は同位相であり、振幅が比例する。こうして、LED駆動回路は出力負荷を位相制御調光器102の負荷として利用し、双方向サイリスターの導通維持電流を供給するデッドロードを省略する。
【0029】
実際の応用において、上記のフィードバック閉ループ制御において、出力電流iLEDにはリップルがあり、さらに第一電流基準よりも小さい場合もあり、第一演算増幅器201はフィードバック信号Vfbを出力し、このとき信号伝送回路206はフィードバック信号の出力を禁止し、調節器109は調節信号Verrを出力し、調節器の出力電圧Verrはだんだん大きくなるが、フィードバック閉ループ制御の上記調節過程が主導的な役割を果たしているため、最終的に出力電流iLEDの平均値Iloadを第一電流基準irefに等しくさせることは実現でき、これによって出力電力の調節を実現する。
【0030】
位相制御調光器102の導通角Φがだんだん減小していくことにつれて、vrecも減小し、フィードバック閉ループ制御により、出力電流iLEDの平均値Iloadが変化しないまま、調節器の出力電圧Verrはだんだん増大していく。しかしながら、導通角の角度はある臨界角度に減小した後(即ち、導通角Φはある設定角度Φsetよりも小さい)、調節器109によって調節信号Verrを調節して出力電流iLEDの平均値Iloadを恒常的にirefに保持することはできず、これにより、出力電流の平均値は減小し始め、このとき出力電流iLEDの平均値Iloadは第一電流基準irefよりも小さく、しかもフィードバック閉ループ補償回路208は機能しなくなり、これに対し、フィードバック比例部分207は機能する。当該臨界導通角度(即ち、設定角度Φset)は、整流電圧信号vrecと、第二電流サンプリングユニット205の電気抵抗値Rと、フィードバック比例部分207の電気抵抗比例によって調整できる。しかしながら、単段PFC回路の出力電流には低周波の大リップルがあり、出力電流のリップル波高値が設定された出力電流の平均値以上の場合でも、依然として機能するフィードバック閉ループがある。即ち、出力電流がリップル波高値においてもフィードバック閉ループ補償回路208は制御に関与し、調節器109の出力電圧Verrを減少させ、このとき駆動器は浅い程度パワー制限状態に遷移する。
【0031】
次に、位相制御調光器102の導通角は減少し続け、vrecは減少し続け、フィードバック閉ループ補償回路208はもはや制御に関与しないため、フィードバック比例部分207のみは制御機能し、制御器は開ループ制御に遷移する。このとき調節器109は最大値Verr.maxを出力し、この値は技術者が自由に設定することができ、例えば第二演算増幅器202の出力制限振幅を設定することによって実現でき、一般的にVerr.maxは、フィードバック閉ループの制御により、調節器が出力した調節信号の振幅によりも大きい。
【0032】
調節器109の出力電圧が最大値Verr.maxであるため、出力電流iLEDの平均値Iloadは、位相制御調光器102の導通角Φが減少し続けることにつれて、加速的に減少し始める。このとき出力電流はリップル波高値においても第一電流基準よりも小さいから、完全にフィードバック開ループに入り、駆動器は深い程度パワー制限状態に遷移する。
【0033】
深い程度パワー制限状態において、出力電流の平均値Iloadは、位相制御調光器102の導通角Φの線型性変化に伴って線型性変化し、したがって、出力電力はパワー制限状態においても位相制御調光器の導通角の線型性変化に伴って線型性変化する。上記のLEDの駆動回路とその制御仕組みを結びつけ、上記のLED駆動回路は、閉ループ制御、浅い程度パワー制限及び深い程度パワー制限状態で作動でき、LEDの広範囲の線型性調光を実現し、起動する時の点滅の問題を解決したことに加え、回路にデッドロードは不要で、回路構成は簡易化でき、回路部品の数を減らすこともできる。
【0034】
当該実施例において、上記のように、整流電圧信号vrec、調節信号Verr及び乗算器110自身の係数K、この三者を乗算器110の入力内容とし、第二電流基準信号Aが得られたが、本開示はこれに限られるものではなく、他の方式で類似な基準パラメータも得られる。
【0035】
ある実施例において、当該基準パラメータは入力電圧の位相角に関連があるべきで、導通角度は比較的に大きいとき、当該パラメータはフィードバック閉ループ信号によって相応しい調整をすることができ、導通角はある角度に減少した後で、当該パラメータは入力電圧の導通角に伴って大体同じ傾向で変化し、このような条件に該当するパラメータであれば、上記基準パラメータとして用いられる。
【0036】
図5における変換器104はフライバック・トポロジーの構成を例として本開示のLED駆動回路を説明したが、本開示はこれに限られるものではない。ある実施例において、図3に示す実施例における変換器104は、下記のグループからいずれ一項を選んでもよく、すなわち、フライバック変換器、昇降圧変換器、昇圧変換器、または降圧変換器である。図9に示すように、即ち、非アイソレーション型昇降圧(buckboost)トポロジー構成を採用したLED駆動回路であり、当該実施例において、インダクタンスLはアイソレーションが不要で、しかもクランプ回路によって制御可能なスイッチ106の応力を減少する必要はない。他に、図9に示すLED駆動回路は図5に示すのとは全部同じから、ここでは、再び贅言することはしない。同じように、本開示の思想と範囲内で、ここのLED駆動回路は、他の適切な回路トポロジーに適用してもいい。
【0037】
図10図9の実施例における調節器109を示す電気回路の模式図であり、当該回路と図6における回路の違いは、図6に示す回路構成において、第一演算増幅器201が出力したフィードバック信号と第二演算増幅器202の第二入力端202bの基準接地は同じであるため、フィードバック信号が第二入力端202bに入力されるときにアイソレーションは不要で、これに対し、図10に示す回路構成において、第一演算増幅器201が出力したフィードバック信号と第二演算増幅器202の第二入力端202bの基準接地は異なるため、フィードバック信号が第二入力端202bに入力される前に、アイソレーション型の信号伝送回路206を使ってアイソレーションする。図10に示す実施例において、第一演算増幅器201は、上記の出力電流iLEDの平均値Iload及び第一電流基準irefを受信し、さらに信号を信号伝送回路206に出力し、当該信号伝送回路206は当該信号を受信し、また、出力電流iLEDの平均値Iloadが第一電流基準iref以上の場合、信号伝送回路206は当該フィードバック信号を第二演算増幅器202に出力し、出力電流iLEDの平均値Iloadが第一電流基準irefよりも小さい場合、信号伝送回路206はフィードバック信号を出力せず、ここの作動仕組みは、図6における信号伝送回路206(図示しない)が非アイソレーション型回路の回路構成と似ているから、ここでは再び贅言はしない。
【0038】
ある実施例において、アイソレーション型の信号伝送回路206は光結合器を使用して実施してもいい。説明が必要な図6図10は、それぞれ図5図9を結び付けて説明したが、当業者は以下のことが理解できる。即ち、ここの調節器109の回路構成は、特定の種類の回路トポロジーに限られるものではなく、必要に応じて自由に使われるべきであり、例えば、図6に示す調節器は、図9に示すLED駆動回路に適用してもよく、同じように、図10に示す調節器は、図5に示す駆動回路に適用してもいい。
【0039】
図11は本開示によるLED駆動方法のある実施例を示すフローチャートである。図に示すように、本実施例のLED駆動方法は、参考図3ないし図9が説明したLED駆動回路を駆動することに用いられ、これによってパワー制限の調光を実現し、上記のLED駆動方法は、以下のステップS1101ないしS1106を含む。
【0040】
ステップS1101において、LED駆動回路を提供することによってLEDを駆動する。
【0041】
ある実施例において、上記のLED駆動回路は、図3に示すブロック線図を使い、整流回路103、変換器104と制御器105を備える。その中で、整流回路103は、導通角を含む位相制御調光信号を受信し、当該位相制御調光信号に対応する整流信号を出力し、変換器104は、整流回路103にカップリング接続され、また制御可能なスイッチ106を有し、変換器104の出力端がLED107にカップリング接続され、制御器105は、第一入力端105a、第二入力端105bと出力端105cを備え、当該制御器105の当該第一入力端105aは当該整流信号を受信するためのものであり、当該制御器105の当該第二入力端105bは電気的に当該LED107にカップリング接続される。
【0042】
ある実施例において、上記のLED駆動回路はさらに入力端101と位相制御調光回路102を備え、これに対し、当該LED駆動方法はステップS1101の後で以下のステップも含み、即ち、交流入力信号を受信し、当該交流入力信号により、導通角を含む当該位相制御調光信号を出力する。さらに、ある実施例において、入力端101によって当該交流入力信号を受信し、そして位相制御調光器102は当該交流入力信号によって導通角を含む位相制御調光信号を出力する。
【0043】
ステップS1102において、当該整流回路は導通角を含む位相制御調光信号を受信し、当該位相制御調光信号に対応する整流信号を出力する。
【0044】
ステップS1103において、当該変換器は当該整流信号を受信し、負荷電力を当該LEDに出力する。
【0045】
ステップS1104において、当該LEDを流れた電流を反映する信号に対してサンプリングをし、第一サンプリング信号を生成する。
【0046】
ステップS1105において、当該制御器は当該整流信号と当該第一サンプリング信号を受信し、制御信号を出力する。
【0047】
ステップS1106において、当該制御可能なスイッチは当該制御信号を受信して導通と遮断の操作を実行することで、当該負荷電力を制御する。
【0048】
図12図11の実施例方法におけるステップS1105を示す模式図である。図に示すように、ある実施例において、当該制御器は当該整流信号と当該第一サンプリング信号を受信し、制御信号を出力するステップは、ステップ1201ないしS1203を含む。
【0049】
ステップS1201において、当該導通角とある設定角度を比較し、
ステップS1202において、当該導通角の角度が当該設定角度以上の場合、当該第一サンプリング信号を第一電流基準に等しくさせるように当該制御信号を出力し、また、
ステップS1203において、当該導通角の角度が当該設定角度よりも小さい場合、当該第一サンプリング信号を当該導通角と同じ傾向で変化させるように当該制御信号を出力する。
【0050】
図13は本開示によるLED駆動方法の別の実施例を示すフローチャートであり、図に示すように、本実施例のLED駆動方法は以下のステップS1301ないしS1307を含む。
【0051】
ステップS1301において、LED駆動回路を提供することによってLEDを駆動する。
【0052】
ある実施例において、上記のLED駆動回路は図3ないし図9に示す回路構成を採用し、具体的な内容については上記の図3ないし図9に対する説明が参考でき、ここでは再び贅言はしない。
【0053】
ステップS1302において、当該LEDを流れた電流をサンプリングし、第一サンプリング信号を生成する。
【0054】
ある実施例において、図5に示す第一電流サンプリングユニット204がサンプリングによって当該第一サンプリング信号を取得する。
【0055】
ステップS1303において、当該第一サンプリング信号と当該第一電流基準を比較し、さらに比較結果によってフィードバック信号の出力を許可または禁止する。
【0056】
ある実施例において、当該第一サンプリング信号が当該第一電流基準以上の場合、当該フィードバック信号の出力を許可し、当該第一サンプリング信号が当該第一電流基準よりも小さい場合、当該フィードバック信号の出力を禁止する。
【0057】
さらに、ある実施例において、第一演算増幅器201によって当該第一サンプリング信号を受信し、そして当該第一電流基準と比較し、さらに信号伝送回路206によって当該フィードバック信号を出力し、または出力を禁止する。具体的に、第一演算増幅器201が受信した当該第一サンプリング信号が当該第一電流基準よりも小さい場合、当該信号伝送回路206に当該フィードバック信号の出力を禁止させる。
【0058】
ステップS1304において、当該フィードバック信号の出力を許可したとき、当該フィードバック信号及び参照信号により、当該フィードバック信号に対応する第一調節信号を出力する。
ある実施例において、調節器109によって当該フィードバック信号及び参照信号を受信し、当該第一調節信号を出力する。
【0059】
ステップS1305において、当該フィードバック信号の出力を禁止するとき、当該参照信号によって振幅の一定の第二調節信号を出力する。
【0060】
ある実施例において、信号伝送回路206が当該フィードバック信号の出力を禁止したとき、調節器109は振幅が一定の第二調節信号のみを出力する。
【0061】
ステップS1306において、当該整流信号、乗算係数及び当該第一調節信号または当該第二調節信号により、第二電流基準を出力し、
ある実施例において、乗算器110によって整流回路103からの当該整流信号、調節器109からの当該調節信号を受信し、かつ当該整流電圧信号、調節信号と当該乗算器110の係数によって信号Aを出力する。
【0062】
ステップS1307において、当該制御可能なスイッチを流れたスイッチ電流及び当該第二電流基準により、当該制御信号を当該制御可能なスイッチに出力し、
ある実施例において、スイッチ駆動回路111によって当該制御信号を受信し、かつ当該制御可能なスイッチ106のデューティ比を制御し、スイッチ電流iswの振幅を制御することによってLEDに必要なパワーを制御する。
【0063】
図14図13の実施例方法におけるステップS1307の流れを示す模式図であり、図に示すように、ある実施例において、ステップS1307はステップS1401ないしS1403を含む。
【0064】
ステップS1401において、当該制御可能なスイッチを流れた当該スイッチ電流をサンプリングして、当該スイッチ電流を反映する第二サンプリング信号を生成し、
ある実施例において、図5に示す第二電流サンプリングユニット205により、制御可能なスイッチ106を流れたスイッチ電流iswをサンプリングし、第二サンプリング信号isamp_iswを得る。
【0065】
ステップS1402において、当該第二サンプリング信号及び当該第二電流基準により、当該制御信号を出力し、
ある実施例において、第三演算増幅器203により、第二サンプリング信号isamp_isw及び乗算器110から出力された信号Aを受信し、これによって制御信号を出力する。
【0066】
ステップS1403において、当該制御信号によって当該制御可能なスイッチのデューティ比を制御し、これによって当該スイッチ電流の振幅を制御する。
【0067】
ある実施例において、駆動ユニット210は、制御可能なスイッチ106の制御端にカップリング接続され、さらに第三演算増幅器203から出力された制御信号によって制御可能なスイッチ106のデューティ比を制御し、これによってスイッチ電流iswの振幅を制御する目的を達成する。
【0068】
本開示のLED駆動方法の実施例は、上記のLED駆動回路の動作仕組み部分の説明を参照してもよく、ここでは再び贅言はしない。
【0069】
幾つかの典型的な実施例を参照して本開示を説明したが、使用された用語が説明的および例示的なものであり、制限的なものでないことは理解されるべきである。本開示がいろんな態様で具体的に実行されても本願の趣旨または本質から逸脱しないことが可能であるため、上記の実施例が上記の如何なる詳細にも限らなく、添付される請求の範囲により制限された思想と範囲内で広く解釈されることは理解されるべきである。したがって、請求の範囲と均等な意味及び範囲内の全部の変化と修正は請求の範囲に含まれるべきである。
図1
図2
図3
図4
図5
図6
図7
図8
図9
図10
図11
図12
図13
図14
図15
図16