特許 6339293 照明要素の駆動

(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】6339293

(24)【登録日】2018年5月18日

(45)【発行日】2018年6月6日

(54)【発明の名称】照明要素の駆動

(51)【国際特許分類】

   H05B 37/02 20060101AFI20180528BHJP

   H04B 10/116 20130101ALI20180528BHJP

【ＦＩ】

   H05B37/02 J

   H05B37/02 L

   H04B10/116

【請求項の数】15

【全頁数】20

(21)【出願番号】特願2017-525414(P2017-525414)

(86)(22)【出願日】2015年11月2日

(65)【公表番号】特表2017-536667(P2017-536667A)

(43)【公表日】2017年12月7日

(86)【国際出願番号】EP2015075402

(87)【国際公開番号】WO2016074961

(87)【国際公開日】20160519

【審査請求日】2017年5月10日

(31)【優先権主張番号】14192662.6

(32)【優先日】2014年11月11日

(33)【優先権主張国】EP

【早期審査対象出願】

(73)【特許権者】

【識別番号】516043960

【氏名又は名称】フィリップス ライティング ホールディング ビー ヴィ

(74)【代理人】

【識別番号】110001690

【氏名又は名称】特許業務法人Ｍ＆Ｓパートナーズ

(72)【発明者】

【氏名】ブルム マルティヌス ウィルヘルムス

(72)【発明者】

【氏名】ザイルマン セオ ゲリット

【審査官】 野木 新治

(56)【参考文献】

【文献】 特開２０１３−０２６６９０（ＪＰ，Ａ）

【文献】 特開２００６−１２０９１０（ＪＰ，Ａ）

【文献】 特開２０１４−１３５７１６（ＪＰ，Ａ）

【文献】 特開２００４−１２０１０１（ＪＰ，Ａ）

(58)【調査した分野】（Int.Cl.，ＤＢ名）

Ｈ０５Ｂ ３７／０２

Ｈ０４Ｂ １０／１１６

(57)【特許請求の範囲】

【請求項1】

符号化光を発生するようにＬＥＤ照明要素を駆動するためのアナログ調光器ドライバであって、前記アナログ調光器ドライバは、１次電流を提供する出力構成要素と、前記出力構成要素に接続されたキャパシタと、スイッチと、コントローラとを備え、
前記出力構成要素は、制御可能定電流源及び制御可能定電力源のうちの一方であり、前記ＬＥＤ照明要素は、前記スイッチを介して前記キャパシタと並列に前記出力構成要素に接続可能であり、それにより、前記スイッチが開放している時に、前記１次電流は前記キャパシタを充電し、前記スイッチが閉鎖している時に、前記キャパシタは放電して放電電流を発生し、そのため、前記ＬＥＤ照明要素は、放電電流と前記１次電流とを含む駆動電流によって駆動され、前記コントローラは、前記スイッチを周期的に開放及び閉鎖することによってスイッチングを遂行して、前記ＬＥＤ照明要素によって発生される光内に情報を符号化し、前記スイッチングは、前記スイッチが閉鎖する前記スイッチングのスイッチング期間の割合であるデューティサイクルで遂行され、前記コントローラは、所望の調光レベルが当該コントローラに送られる入力を有し、前記所望の調光レベルは、前記ＬＥＤ照明要素の公称電力又は公称電流の割合を表し、
前記出力構成要素は、前記所望の調光レベルに対応する調光信号を前記コントローラから受信する入力を有し、発生される光の平均パワーの増大が所望されることを指示する前記所望の調光レベルへの変更に応じて、
ｉ）前記１次電流が、発生される光の平均パワーを増大させるように増大され、
ｉｉ）前記駆動電流のピークレベルが所定のレベルを超えることを防止するため、前記スイッチングのデューティサイクルが、前記所望の調光レベル以上になるように増大されるように、
前記コントローラは、前記所望の調光レベルに応じて、前記デューティサイクルを制御し、前記調光信号を調整する、アナログ調光器ドライバ。

【請求項2】

前記変更前の前記駆動電流の前記ピークレベルは所定のレベルにあり、前記デューティサイクルが増大する量は、前記駆動電流のピークレベルが前記所定のレベルにとどまるようになる量である、請求項１に記載のアナログ調光器ドライバ。

【請求項3】

前記コントローラは、データを受信する入力を有し、前記データに依存して前記スイッチングの周波数を変更することによって、発生される光内に前記データを埋め込む、請求項１又は２に記載のアナログ調光器ドライバ。

【請求項4】

前記コントローラはデータを受信する入力を有し、前記スイッチングの前記デューティサイクルを変更することによって、発生される光内に前記データを埋め込む、請求項１又は２に記載のアナログ調光器ドライバ。

【請求項5】

前記スイッチングの周波数は５０Ｈｚを上回る、請求項１乃至４の何れか一項に記載のアナログ調光器ドライバ。

【請求項6】

前記出力構成要素は、前記１次電流、又は前記１次電流に関連する出力を制御ループの設定点に一致させる当該制御ループを備え、前記１次電流は、前記設定点を増大させることによって増大される、請求項１乃至５の何れか一項に記載のアナログ調光器ドライバ。

【請求項7】

前記１次電流に関連する出力は、前記出力構成要素によって提供される電力である、請求項６に記載のアナログ調光器ドライバ。

【請求項8】

前記設定点は５０Ｈｚ未満の周波数において調整される、請求項６又は７に記載のアナログ調光器ドライバ。

【請求項9】

前記アナログ調光器ドライバはローパスフィルタを備え、前記調光信号は、前記出力構成要素によって受信される前に前記ローパスフィルタによってフィルタリングされ、前記スイッチングは、前記ローパスフィルタによってフィルタリングされていない調光信号のバージョンを用いて遂行される、請求項６、７又は８に記載のアナログ調光器ドライバ。

【請求項10】

前記スイッチはトランジスタである、請求項１に記載のアナログ調光器ドライバ。

【請求項11】

前記照明要素の温度が増大して所定の限度を超えた時に、前記１次電流を低減させる温度保護回路を備える、請求項１乃至１０の何れか一項に記載のアナログ調光器ドライバ。

【請求項12】

請求項１乃至１１の何れか一項に記載のアナログ調光器ドライバと、前記ＬＥＤ照明要素とを備える、照明装置。

【請求項13】

前記所定のレベルは、前記照明要素に関連付けられた公称電流に一致する、請求項１２に記載の装置。

【請求項14】

符号化光を発生し、所望の調光レベルに達するようにＬＥＤ照明要素を制御するための方法であって、前記照明要素は、スイッチを介して、キャパシタと並列に出力構成要素に接続され、前記キャパシタも前記出力構成要素に接続され、前記出力構成要素は制御可能定電流源及び制御可能定電力源のうちの一方であり、前記出力構成要素は１次電流を提供し、それにより、前記スイッチが開放している時に、前記１次電流は前記キャパシタを充電し、前記スイッチが閉鎖している時に、前記キャパシタは放電して放電電流を発生し、そのため、前記ＬＥＤ照明要素は、放電電流と前記１次電流とを含む駆動電流によって駆動され、
前記方法は、
前記スイッチを周期的に開放及び閉鎖することによってスイッチングを遂行して、前記照明要素によって発生される光内に情報を符号化するステップであって、前記スイッチングは、前記スイッチが閉鎖する前記スイッチングのスイッチング期間の割合であるデューティサイクルで遂行されるステップと、
前記ＬＥＤ照明要素の公称電力又は公称電流の割合を表わす前記所望の調光レベルの指示を受信するステップと、
発生される光の平均パワーの増大が所望されると指示する前記所望の調光レベルへの変更に応じて、
ｉ）発生される光の平均パワーを増大するように前記１次電流を増大するステップと、
ｉｉ）駆動電流のピークレベルが所定のレベルを超えることを防止するため、前記所望の調光レベル以上になるように前記スイッチングのデューティサイクルを増大するステップとを有する、方法。

【請求項15】

制御されるＬＥＤ照明要素上で請求項１４に記載の方法を実施する、コンピュータ可読記憶媒体上に記憶されたコードを備える、コンピュータプログラム。

【発明の詳細な説明】

【技術分野】

【0001】

本開示は、照明要素を駆動するための機構であって、調光及び符号化光の両方の機能を有する機構に関する。

【背景技術】

【0002】

符号化光は、日常の照明器具などの光源によって放射される光内にデータが埋め込まれる技法のことを呼んでいる。当該光は、典型的には、部屋などの目標環境を照明するための可視照明としての役割（通例、光の主目的）と、情報を環境内に提供するための埋め込み信号との両方を含む。これを行うために、光は、特定の変調周波数又は周波数群、好ましくは、人間の知覚を超え、ひいては、主たる照明機能に影響を与えないほど十分に高い周波数で変調される。いくつかの場合には、符号化光放射器は照明機能をまったく有しなくてもよいであろう。その場合には、可視光又は不可視赤外光が、情報を伝送するための媒体として用いられる。

【0003】

いくつかの最も単純な場合においては、信号は、所与の照明器具からの光内に変調された単一の波形、更には単一の色調を含んでもよい。複数の照明器具の各々によって放射される光は、それらの照明器具の間で一意的である異なるそれぞれの変調周波数を用いて変調されてもよく、このとき、変調周波数は照明器具又はその光の識別子の役割を果たすことができる。例えば、これは、使用開始段階において、各照明器具の強さを識別するために用いることができるか、又は動作中に、照明器具を（例えば、ＲＦ逆チャネルを介して）遠隔制御するべく照明器具を識別するために用いることができる。別の例では、識別子を照明器具の既知のロケーション、又はロケーションに関連付けられた情報に対応付けることによって、ナビゲーション又はその他のロケーションベースの機能のために、識別が用いられる。

【0004】

他の場合には、より複雑なデータを含む信号が光内に埋め込まれてもよい。例えば、振幅キーイングを用いて、光の振幅が、データをエンコードするために変更されてもよく、例えば、高レベル及び低レベルを用いて、ビットを表現するか、或いはより複雑な変調方式を用いて、異なる記号を表現する。或いは、周波数キーイングを用いて、所与の照明器具が、２つの（又は３つ以上の）異なる変調周波数上で放射し、異なる変調周波数の間のスイッチングによってデータビット（又はより一般的には記号）を伝送するように動作可能である。

【0005】

情報は、ＬＥＤ（「Ｌｉｇｈｔ Ｅｍｉｔｔｉｎｇ Ｄｉｏｄｅ（発光ダイオード）」）ランプ又はその他のＬＥＤ照明要素によって発生される光内に符号化されてもよい。ＬＥＤ照明要素は通例、複数の構成で接続可能な複数のＬＥＤを備える。最も単純な構成の１つは、構成要素のＬＥＤを直列に接続し、「ＬＥＤストリング」を形成することである。ただし、他のより複雑な構成（並列に接続された複数のストリングなど）も可能である。図１Ａは、電流ｉが流れる、ＬＥＤのストリング１を示す。

【0006】

欧州特許出願公開第２５４７１７４Ａ２号は、照明光の強度を変調することによって可視光通信を遂行する照明光通信デバイスであって、複数のＬＥＤが直列に配置されて、このようなＬＥＤストリングを形成する、照明光通信デバイスを開示している。

【0007】

ＬＥＤに電力を供給するために用いられる電気回路は、ＬＥＤを点灯させるために十分であるが、ＬＥＤに損傷を与えるか、又はＬＥＤの効率を減じるほど多くはない電流を提供しなければならない。電子デバイス上のインジケータとして用いられるものなどの低出力ＬＥＤにおいては、固定ＤＣ電圧源からＬＥＤに供給される電流を制限するために抵抗器を用いることができる。しかし、照明のために用いられる種類の高出力ＬＥＤを駆動する場合には、より複雑なドライバ回路（ドライバ）が、ＬＥＤの効率的な制御された動作を達成するために必要とされる。１つの形式のドライバ回路は、定電流源間の電圧に実質的に依存しないＤＣ電流を送出する定電流源を備える。これは、抵抗器を用いて、定電流源によって出力された電流を感知し、抵抗器からのフィードバックを用いて、出力電流を、基準レベルに一致するレベルに維持することによって達成可能である。

【0008】

照明のコンテキストでは、調光機構、即ち、ＬＥＤランプの平均光束（「光出力」）が異なる所望のレベルに変更可能な機構を提供することが時として望ましい。例えば、ルーメンで表される、光束又は光度パワーは、異なる波長に対する人間の眼の変化する感度を考慮して調整された、ランプによって放射される光のパワーの尺度である。このコンテキストにおける「平均」は、光内への情報の符号化から生じる振動などの、人間の知覚の限界を超えるのに足るほど高速であるランプの出力における任意の振動を均すために十分に長い時間の窓にわたる平均値を意味する。

【0009】

１つの形式の調光はパルス幅変調（ｐｕｌｓｅ ｗｉｄｔｈ ｍｏｄｕｌａｔｉｏｎ、ＰＷＭ）調光である。ＰＷＭ調光では、ＬＥＤストリング１が、周期Ｔで周期的に抑圧される一定の電流ｉ０によって駆動される。即ち、それにより、各周期Ｔにわたって、一定の電流ｉ０が周期Ｔの割合ｄｃ＊Ｔの間のみストリング１内を流れる。ここで、ｄｃはＰＷＭのデューティサイクルと呼ばれる。周期Ｔは、１／Ｔが人間の知覚閾値を上回るほど十分に小さく、そのため、人間の眼に対して、ストリング１の光出力はほぼｄｃ＊Ｌｍａｘになる。ここで、Ｌｍａｘは、電流ｉ０が抑圧されない場合の光出力である。図１Ｂにこれが示されている。同図は、デューティサイクルｄｃが、５０％及び２５％の調光レベルをそれぞれ提供するためにどのように変更可能であるのかを示す。抑圧されていない期間中にストリング１内を流れる電流量は、調光レベルにかかわらず、常にｉ０であり、変化するのはデューティサイクルのみであることに留意されたい。

【0010】

調光機構は、Ｐｈｉｌｉｐｓ（商標）Ｈｕｅ製品群などの、色調節可能ランプを提供するために用いられている。これらは、Ｚｉｇｂｅｅ Ｌｉｇｈｔ Ｌｉｎｋを通じて（及びブリッジを用いてＷｉＦｉを介して）制御可能なＬＥＤランプである。２段ドライバは、ｉ）商用電源から中間ＤＣ電圧へ変換する電圧源、及びｉｉ）定電流を有する電流源を備える。電流源は、比較的高い帯域幅を有する、即ち、高周波負荷変動の存在下においてさえ設定電流を維持する電流制御ループを用いて実施される。異なる色点のＬＥＤが直列に配置され、各色チャネルの強度が、ＰＷＭ信号によって制御されるバイパススイッチを用いることによって変更される。即ち、ＰＷＭ調光は、色バランスの制御を提供するために、各色チャネルに対して個々に用いられる。

【0011】

米国特許出願公開第２０１３／０１５７８４号は、ＰＷＭが、調光制御を達成するために用いられ、４パルス点位置変調（ｆｏｕｒ ｐｕｌｓｅ ｐｏｉｎｔ ｐｏｓｉｔｉｏｎ ｍｏｄｕｌａｔｉｏｎ、４ＰＰＭ）方式を用いて照明光の光強度を変調することによって可視光通信が実行される機構を開示している。

【0012】

別の形式の調光は、ＬＥＤストリング１が、調光レベルを変更するために変化させる電流ｉによって駆動される、アナログ調光である。図１Ｃにこれが示されている。同図は、５０％及び２５％の調光レベルが、電流ｉをＬｍａｘ生成電流ｉ０の０．５及び０．２５に低減することによって、どのように達成可能であるのかを示す。

【0013】

アナログ調光及びＰＷＭ調光は、性能及びコストの両方の面でそれらの固有の利点及び欠点を各々有する。実際には、どちらが特定のドライバアーキテクチャのために選定されるのかを最終的に規定する、コストと性能との間のある程度のトレードオフが存在するであろう。

【発明の概要】

【発明が解決しようとする課題】

【0014】

ＰＷＭ調光は、最小限の追加の回路機構を用いて、又は追加の回路機構を用いることなく、光符号化機能をＰＷＭ調光機構内に組み込むことができるという点で、符号化光のための「自由な」実施をもたらす。（光の周波数を変調することによってデータが光内に埋め込まれ、周波数が復号のために検出される）周波数変調方式の場合、ＰＷＭ周波数は、符号化光の適用によって必要とされる周波数（通例、２００Ｈｚ〜８００Ｈｚ）に単純に設定される。周波数は、符号化を達成するために、デューティサイクルとは無関係に、及びそれゆえ、ランプの平均出力に影響を及ぼすことなく、所望に応じて設定及び変更可能である。

【0015】

しかし、いくつかの状況では、例えば、アナログ調光アーキテクチャは、より少数の回路構成要素を用い、それゆえ、より低コストで実施可能であるため、アナログ調光アーキテクチャがＰＷＭよりも妥当であり得る。例えば、単純な白色ＬＥＤランプのために調光機能を提供するには、アナログ調光アーキテクチャが、場合によっては、より妥当であり得る。しかし、アナログ調光は、符号化光機能の組み込みに同じほど直接に貢献しない。

【0016】

本開示は、アナログ調光及び符号化光の両方の機能を有する駆動機構を提供する。

【課題を解決するための手段】

【0017】

第１の態様は、符号化光を発生するようにＬＥＤ照明要素を駆動するためのアナログ調光器ドライバに関する。ドライバは、出力構成要素と、出力構成要素に接続されたキャパシタと、スイッチと、コントローラとを備え、出力構成要素は制御可能定電流源及び制御可能定電力源のうちの一方である。出力構成要素は、１次電流を提供するように構成されている。照明要素は、スイッチを介してキャパシタと並列に出力構成要素に接続可能であり、それにより、スイッチが開放している時に、１次電流はキャパシタを充電し、スイッチが閉鎖している時に、キャパシタは放電して放電電流を発生し、そのため、照明要素は、放電電流と１次電流とを含む駆動電流によって駆動される。コントローラは、スイッチを周期的に開放及び閉鎖することによってスイッチングを遂行し、照明要素によって発生される光内に情報を符号化するように構成されている。電流源は、調光レベル（ｄｌ）に対応する調光信号を受信するように構成された入力を有する。発生される光の平均パワーの増大が所望されることを指示する調光信号の変更に応じて：ｉ）１次電流が、発生される光の平均パワーを増大させるように増大され、ｉｉ）スイッチングのデューティサイクルが、調光レベル以上になるように増大され、これにより、駆動電流のピークレベルが所定のレベルを超えることを防止する。

【0018】

アナログ調光は、電流源によって出力される実際の電流（即ち、１次電流）を変更することによって達成され、その一方で、符号化はスイッチングによって達成される。キャパシタは、スイッチングが、感知できるほどの調光の影響をそれ自体で与えないこと、即ち、発生される光の平均パワーに対する感知できるほどの影響を与えないことを確実にし、そのため、調光レベルは１次電流のレベルによって（及びそれゆえ、その電流のレベルを規定する調光信号によって）完全に設定される。これは、スイッチが開放して照明要素を切断している時には、さもなければ電流源によって照明要素へ「直接」送出されるであろうエネルギーが、その代わりに、キャパシタへ送出され、キャパシタによって蓄積され、その後、続いてスイッチが閉鎖している時に、キャパシタを放電させることによって、照明要素へ「間接的に」送出される。それゆえ、所与の１次電流についての照明要素の平均パワー出力は、スイッチングを行う場合には、スイッチングを行わない場合（即ち、照明要素が単純に１次電流によって継続的に駆動されるとした場合）と実質的に同じであり、１次電流自体が変更された時にのみ、変化する。

【0019】

更に、ＰＷＭ調光（米国特許出願公開第２０１３／０１５７８４号のものなど）と対照的に、本開示のスイッチングのデューティサイクル（即ち、スイッチが閉鎖しているスイッチング周期の割合）の変更は、発生される光の平均パワーを、感知できるほどに変更しない。即ち、ＰＷＭ調光と対照的に、本開示のデューティサイクルの変更は、感知できるほどの調光の影響をそれ自体で与えない。これは、本開示のスイッチングのデューティサイクルがいかなるものであれ、所与の１次電流について、スイッチング周期にわたって、実質的に同じ量のエネルギーが照明要素へ送出されるためである。デューティサイクルがより短いこと（又はより長いこと）、即ち、スイッチング周期のうち、スイッチが閉鎖している割合がより小さいこと（又はより大きいこと）は、単に、このエネルギーのうち、キャパシタを介して「間接的に」送出されるよりも多くの量（又は少ない量）が電流源から「直接」送出されることを意味する。

【0020】

しかし、本発明者らは、たとえ、駆動電流の平均レベルはデューティサイクルに対して実質的に非依存性であっても、駆動電流のピークレベルはそうでないこと認識している。これは、より短いデューティサイクルの場合、スイッチング周期にわたって照明要素へ送出される必要がある総エネルギーは、（スイッチが閉鎖している時間がより短いため）したがって、より短い時間量内に送出される必要があり、より高いピーク電流を生じさせるためである。それゆえ、かりに、デューティサイクルが、例えば、固定されたままであれば、このピークレベルは、１次電流を増大させると必ず増大するであろう。このような固定デューティサイクルスイッチングは駆動電流のピークレベルの制御を提供しないであろう。これは照明要素に損傷を与えるか、又は少なくとも照明要素の効率を低下させ得るであろう。

【0021】

上述のようにして１次電流を制御する調光信号に依存してスイッチングデューティサイクルを変更することによって、本開示のドライバは、駆動電流のピークレベルが、それを所定のレベル以下に維持するように調節可能な機構を提供する。所定のレベルは、例えば、ＬＥＤ照明要素に関連付けられた公称電流に一致するように設定可能である（以下参照）。

【0022】

諸実施形態では、前記変更前の駆動電流のピークレベルは所定のレベルにあってもよく、デューティサイクルが増大する量は、駆動電流のピークレベルが所定のレベルにとどまるようになる量であってもよい。

【0023】

コントローラは、データを受信するように構成された入力を有してもよく、データに依存してスイッチングの周波数又はデューティサイクルを変更することによって、発生される光内にデータを埋め込むように構成されていてもよい。

【0024】

スイッチングの周波数は５０Ｈｚを上回ってもよい。

【0025】

出力構成要素は、１次電流、又は１次電流に関連する出力を制御ループの設定点に一致させる制御ループを備えてもよく、１次電流は、設定点を増大させることによって増大されてもよい。１次電流に関連する出力は、出力構成要素によって提供される電力であってもよい。設定点は５０Ｈｚ未満の周波数において調整されてもよい。

【0026】

ドライバはローパスフィルタを備えてもよく、調光信号は、出力構成要素によって受信される前にローパスフィルタによってフィルタリングされてもよく、スイッチングは、ローパスフィルタによってフィルタリングされていない調光信号のバージョンを用いて遂行されてもよい。

【0027】

スイッチはトランジスタであってもよい。

【0028】

ドライバは、照明要素の温度が増大して所定の限度を超えた時に、１次電流を低減させるように構成された温度保護回路を備えてもよい。

【0029】

第２の態様によれば、照明装置は、ＬＥＤ照明要素と、符号化光を発生するよう照明要素を駆動するように構成されたアナログ調光器ドライバとを備える。ドライバは、出力構成要素と、出力構成要素に接続されたキャパシタと、スイッチと、コントローラとを備え、出力構成要素は制御可能定電流源及び制御可能定電力源のうちの一方である。出力構成要素は、１次電流を提供するように構成されている。照明要素は、スイッチを介してキャパシタと並列に出力構成要素に接続可能であり、それにより、スイッチが開放している時に、１次電流はキャパシタを充電し、スイッチが閉鎖している時に、キャパシタは放電して放電電流を発生し、そのため、照明要素は、放電電流と１次電流とを含む駆動電流によって駆動される。コントローラは、スイッチを周期的に開放及び閉鎖することによってスイッチングを遂行し、照明要素によって発生される光内に情報を符号化するように構成されている。電流源は、調光レベルに対応する調光信号を受信するように構成された入力を有する。発生される光の平均パワーの増大が所望されることを指示する調光信号の変更に応じて：ｉ）１次電流が、発生される光の平均パワーを増大させるように増大され、ｉｉ）スイッチングのデューティサイクルが、調光レベル以上になるように増大され、これにより、駆動電流のピークレベルが所定のレベルを超えることを防止する。

【0030】

所定のレベルは、照明要素に関連付けられた公称電流に一致してもよい。

【0031】

第３の態様は、符号化光を発生するようにＬＥＤ照明要素を制御するための方法に関する。照明要素は、スイッチを介して、キャパシタと並列に出力構成要素に接続され、キャパシタも出力構成要素に接続され、出力構成要素は制御可能定電流源及び制御可能定電力源のうちの一方である。出力構成要素は、１次電流を提供するように構成され、それにより、スイッチが開放している時に、１次電流はキャパシタを充電し、スイッチが閉鎖している時に、キャパシタは放電して放電電流を発生し、そのため、照明要素は、放電電流と１次電流とを含む駆動電流によって駆動される。スイッチを周期的に開放及び閉鎖することによってスイッチングが遂行され、照明要素によって発生される光内に情報を符号化する。発生される光の平均パワーの増大が所望されるとの、調光レベルに対応する指示を受信したことに応じて：ｉ）１次電流が、発生される光の平均パワーを増大させるように増大され、ｉｉ）スイッチングのデューティサイクルが、調光レベル以上になるように増大され、これにより、駆動電流のピークレベルが所定のレベルを超えることを防止する。

【0032】

第４の態様によれば、コンピュータプログラム製品は、実行されると、第３の態様の方法を実施する、コンピュータ可読記憶媒体上に記憶されたコードを備える。

【0033】

本主題の理解を助けるため、及び諸実施形態がどのように実施され得るのかを示すために、これより、以下の図面が例として参照される。

【図面の簡単な説明】

【0034】

【図1A】ＬＥＤストリングを示す図である。

【図1B】ＰＷＭ調光機構の根底をなす原理を示す図である。

【図1C】アナログ調光機構の根底をなす原理を示す図である。

【図2】照明システム及びカメラを含む空間を概略的に示す図である。

【図3】符号化光を受光するためのカメラを有するデバイスの概略ブロック図である。

【図4A】照明要素がドライバから切断されている時、及びドライバに接続されている時の照明装置の一部をそれぞれ概略的に示す図である。

【図4B】照明要素がドライバから切断されている時、及びドライバに接続されている時の照明装置の一部をそれぞれ概略的に示す図である。

【図5】照明システムが制御される様態を概略的に示す図である。

【図6A】照明要素を駆動するために用いられる駆動電流が経時的にどのように変化するのかを示すグラフである。

【図6B】ドライバ間の電圧が経時的にどのように変化するのかを示すグラフである。

【図7】一実施形態のドライバについてのシミュレートされた結果を示すグラフである。

【図8】ＬＥＤ電流を調節するスイッチング方式を概略的に示す図である。

【発明を実施するための形態】

【0035】

図２は、本明細書において開示される諸実施形態が導入され得る例示的な環境２を示す。例えば、環境は、オフィス、自宅、学校、病院、博物館又はその他の屋内空間の１つ以上の部屋及び／又は廊下、或いは公園、街路、競技場又は同様のものなどの屋外空間、或いはガゼボ、又は車両の内部などの別の形式の空間を含んでもよい。環境２に、照明器具の形態の少なくとも１つの照明デバイス４を備える照明システムが設置されている。同様に環境２内に存在するのは、ユーザ端末６、好ましくは、スマートフォン又はタブレットなどのモバイルデバイスである。照明器具４は、ＬＥＤランプ（５４、図１に示されていないが、後の図に示されている）の形態のＬＥＤ照明要素を備える。ＬＥＤランプは、本実施形態ではＬＥＤのストリングであるが、他の実施形態では、単一のＬＥＤ、又は他の形式のＬＥＤアレイ（例えば、並列になった複数のストリング）であってもよい。１つ以上の照明器具の各々のランプによって放射される光は、人間の眼に知覚不能な周波数における符号化光成分を用いて変調される。

【0036】

図３はモバイルデバイス６のブロック図を与える。デバイス６は、ユーザインターフェース８（好ましくは、スクリーン又はタッチスクリーンなどのディスプレイ）と、２次元画像取り込み要素２０を有するカメラ１０と、画像取り込み要素２０及びユーザインターフェース８に結合された画像解析モジュール１２とを備える。画像解析モジュール１２は、画像取り込み要素によって取り込まれた画像を表現する信号を処理し、それに基づき、画像が取り込まれた光内の符号化光成分を復号するように動作可能である。画像解析モジュール１２は、コンピュータ可読記憶媒体又は媒体群上に記憶され、１つ以上の処理ユニットを備えるプロセッサ上で実行されるように構成されたコードの形態で実装されてもよい。代替的に、画像解析モジュール１２の一部又は全ては専用ハードウェア回路機構、又はＦＰＧＡなどの再構成可能な回路機構内に実装され得るであろうことは除外されない。携帯電話、タブレット、又は専用制御デバイスなどの、ポータブルデバイスにカメラが搭載可能であるが、符号化光を感知するための光感知ダイオードを用いることも可能であり得る。これは、制御の目的のために光源から識別情報及び／又はアクセス制御情報を得るために、光源による符号化光出力を受光することができる低コストの遠隔制御デバイスのために特に関心を引くものとなり得る。

【0037】

図４Ａ及び図４Ｂは、上述した照明器具４内に組み込み可能な照明装置５０の一部を概略的に示す。照明装置５０は、キャパシタンスＣ_{ｂｕｆｆｅｒ}を有するキャパシタ５３に接続された制御可能電流源５２と、ＬＥＤのストリング５４であるＬＥＤランプと、ランプ５４と直列に接続されたスイッチＳ１とを備え、それにより、ランプ５４は、（スイッチＳ１を開放することによって）電流源５２から切断され、（スイッチＳ１を閉鎖することによって）キャパシタ５３と並列に電流源５２に再接続可能である。スイッチＳ１が開放及び閉鎖されるのに従い、０のレベルと０でないレベルとの間で変化する、電流Ｉ_ＬＥＤ（ＬＥＤ電流）がストリング５４内を流れる。

【0038】

電流源５２、キャパシタ５３及びスイッチＳ１は、ストリング５４を駆動するアナログ調光器ドライバ（即ち、アナログ調光機能を有するドライバ）を構成する。ドライバはまた符号化光機能を有し、それにより、（例えば、装置の単純な識別子を伝達するために）固定されているか、又は（より複雑な信号を符号化するために）可変であってもよい、符号化光周波数における変調（以下参照）によって、情報がストリング５４によって発生される光内に符号化される。

【0039】

電流源５２は、直流（ＤＣ）であり、電流源５２間の電圧に実質的に依存せず、それゆえ、キャパシタ５３、照明源５４及びスイッチＳ１によって形成される負荷回路に実質的に依存しない、１次電流ｉ_ｐｒを提供する。

【0040】

図４Ａ及び図４Ｂでは、電流源５２の一部のみ、この場合には、フライバックトポロジの２次巻線Ｌ１及び２次ダイオードＤ１のみが示されている。当然のことであるが、これらの図面は、単なる回路図の例にすぎず、本主題の原理は多くの定電流源（又は定電力源）トポロジに適用可能である。

【0041】

ドライバは、１次電流ｉ_ｐｒが商用電源電力から直接発生されるという点で、単段型である。ドライバの単段の特質はドライバのコストを低減させるが、他の実施形態では、ドライバは複数の段を有してもよい。

【0042】

ｉ_ｐｒの非依存性は、１次電流を、残りの回路機構の挙動にかかわらず、実質的に基準レベル（設定点）に維持する、電流制御ループ（図示されていない）によって達成される。このような電流制御ループは当技術分野において知られている。ストリング５４のアナログ調光は、電流源５２の電流設定を、１次電流ｉ_ｐｒを変更するように変調することによって行われる。具体的には、ストリング５４への電力は、電流制御ループの設定点を低減／増大させることによって低減／増大させる。設定点は調光信号ｄｉｍによって電流源５２へ伝達される。「設定点」は、１次電流の所望のレベルを意味すること、及び「設定点を増大させる（又は減少させる）」は、設定点が調光信号によって伝達される態様とは関係なく、１次電流のレベルの所望の増大（又は減少）を生じさせる設定点の任意の調整を意味することに留意されたい。

【0043】

他の実施形態では、定電力源（即ち、負荷回路に実質的に依存しない電力レベルを発生する電力源）を電流源５２の代わりに用いることができる。この場合には、電力源によって提供される電力を、好適な制御ループの変更可能設定点に一致させる。

【0044】

電流源又は電力源の実際の実施形態は非理想的であり、負荷回路へのいくらかの依存性を示すことになる。

【0045】

１次電流の変化が、高周波数（例えば、５０Ｈｚ超）で光内に符号化された情報を乱すことを防止するために、設定点が変更される周波数は（例えば、５０Ｈｚ未満となるように）上限を設けられている。

【0046】

同じ（ＰＷＭ）信号を、電流源の設定点及びスイッチＳ１のスイッチングを制御するために用いることができるが、この場合には、１次電流における高周波数の変化を防止するために、電流源の調光入力に対する（例えば、５０Ｈｚ又はその付近の閾値を有する）ローパスフィルタが存在する必要がある。調光信号ｄｉｍは、この信号のフィルタリングされた（即ち、ローパスフィルタによってフィルタリングされた）バージョンであり、スイッチング信号ｓｗは、この信号のフィルタリングされていない（即ち、ローパスフィルタによってフィルタリングされていない）バージョンである。

【0047】

電流（又は電力）制御ループはまた、低帯域幅、即ち、符号化変調周波数未満（例えば、５０Ｈｚ未満）のものであってもよい。ただし、制御ループの帯域幅は最重要パラメータではなく、たとえ、変調周波数に近い帯域幅を用いても、回路は、（機能同士が相互作用し始める可能性はあり得るものの）依然として動作することになる。

【0048】

公称電流ｉ_ｎｏｍは、ランプ５４が１００％の光レベルに達するために必要である電流として定義される。ランプ５４の公称電流において駆動された時のランプ５４のパワー出力は公称パワーと呼ばれる。ＬＥＤモジュールの効率は通例、温度及び電流レベルに依存する（それらが非線形挙動を呈するため）。公称電流を上回る電流はＬＥＤ効率の低下を生じさせることになる。更に、これが今度は、ＬＥＤの最大動作温度を上回る動作温度を生じさせることになり、これがＬＥＤ寿命を縮めることになる。

【0049】

出力を調光するために、１次電流ｉ_ｐｒは公称電流ｉ_ｎｏｍの割合「ｄｌ」に設定される。即ち、
ｉ_ｐｒ＝ｄｌ＊ｉ_ｎｏｍ
ここで、０≦ｄｌ≦１である。割合「ｄｌ」は調光レベルと呼ばれ、現在の調光レベルは、ランプ５４によって現在出力されている公称パワーの割合を表現する。電流制御ループの設定点を変更することによって、所望の調光レベルｄｌが達成可能である。

【0050】

符号化を達成するために、スイッチＳ１は符号化光周波数で開放及び閉鎖される。

【0051】

スイッチＳ１が開放されると（図４Ａ）、Ｉ_ＬＥＤ＝０になり、ＬＥＤストリングは電力を消費しなくなるが、コンバータは１次電流ｉ_ｐｒをキャパシタ５３へ依然として送出することになる。その結果、バッファキャパシタは電圧ｖ_ｐｒ＋ｖ_{ｏｆｆｓｅｔ}＋ｖ_ｍまで充電されることになる。ここで、

【数1】

であり、ｔ_ｏｆｆは、スイッチが開放したままになっている継続時間であり、ｖ_ｐｒ＝ｉ_ｐｒ＊Ｒである。ここで、Ｒは、（非常に単純化されて）Ｒ＝（Ｖｆ＋Ｉ＿ＬＥＤ＊Ｒ_ｓ）／Ｉ_ＬＥＤと定義可能なＬＥＤストリング５４の大信号抵抗である。ここで、ＶｆはＬＥＤストリングの順方向電圧であり、Ｒ_ｓはストリング５４の小信号抵抗である。ｖ_{ｏｆｆｓｅｔ}（オフセット電圧）は後述する様態で挙動する。

【0052】

Ｓ１が再び閉鎖されると（図４Ｂ）、キャパシタ５３は放電電流ｉ_ｄｉｓを提供し、それにより、ＬＥＤは、駆動電流Ｉ_ＬＥＤ＝ｉ_ｐｒ＋ｉ_ｄｉｓによって駆動される。ＬＥＤ電流はＩ_ＬＥＤ＝ｉ_ｐｒ＋ｉ_{ｏｆｆｓｅｔ}＋ｉ_ｍになる。ここで、ｉ_ｍはｖ_ｍ／Ｒ_ｓによって決定される。キャパシタ上のより高い電圧のために、ＬＥＤストリングは、コンバータ５２によって送出されるよりも多くの電力を消費することになる。その結果、バッファキャパシタは時間定数τ_ｍ＝Ｃ_{ｂｕｆｆｅｒ}＊Ｒ_ｓをもって放電を開始することになる。キャパシタは、スイッチＳ１が閉鎖したままになっている継続時間ｔ_{ｄｉｓｃｈａｒｇｅ}（ｔ_ｏｆｆ）の間、放電を維持することになり、それにより、ＬＥＤ電圧Ｖ_ＬＥＤ及び電流Ｉ_ＬＥＤはそれぞれ、ｖ_ｐｒ＋ｖ_{ｏｆｆｓｅｔ}及びｉ_ｐｒ＋ｉ_{ｏｆｆｓｅｔ}まで（即ち、ｖ_ｍ及びｉ_ｍだけ）減衰する。ｉ_{ｏｆｆｓｅｔ}は後述する様態で挙動する。

【0053】

図６Ａ及び図６Ｂにこれが示されている。両図は、スイッチを周期的に開放及び閉鎖するようにスイッチングが遂行されるのに従い、キャパシタ間のＬＥＤ電流Ｉ_ＬＥＤ及び電圧Ｖ_ＬＥＤが経時的に変化する様態を示すグラフを示す。これらの図面は、Ｓ１が常時閉鎖された状態、及びＳ１が変調されるその後の状態の概略図を示す。

【0054】

Ｓ１が常時閉鎖された時には、平衡に達すると、ＬＥＤ電圧及び電流はそれぞれ、ｖ_ｐｒ及びｉ_ｐｒにとどまる。

【0055】

Ｓ１が変調される状態への切り替えの後、ｖ_ｍは実質的に一定のままとどまり、ｉ_ｍは、電圧Ｖ_ＬＥＤが増大するのに従い、（ＬＥＤのＩ−Ｖ曲線のゆえに）若干増大することになり、ｉ_{ｏｆｆｓｅｔ}（オフセット電流）及びｖ_{ｏｆｆｓｅｔ}（オフセット電圧）は、ｔ_ｏｆｆの間にキャパシタ内に加えられるエネルギーが、周期ｔ_ｏｎの間にキャパシタから得られるエネルギーと等しくなると生じる、平衡に再び達するまで上昇することになる。低いキャパシタ電圧では、解放されるよりも多くのエネルギーが蓄積される。高いキャパシタ電圧では、加えられるよりも多くのエネルギーが解放される。したがって、ｖ_{ｏｆｆｓｅｔ}は、平衡に達するまで増大することになる。オフセット電流ｉ_{ｏｆｆｓｅｔ}はオフセット電圧ｖ_{ｏｆｆｓｅｔ}に直接関連する。平衡には、通例、Ｓ１の複数のスイッチングサイクルを経て達することになる。図６Ａ及び図６Ｂは平衡時におけるＩ_ＬＥＤ／Ｖ_ＬＥＤのみを示していることに留意されたい。

【0056】

定電流源５２の代わりに定電力源が用いられる実施形態では、ｖ_ｍは、平衡に達するまで減少する値を有することになる。

【0057】

スイッチングは、周期Ｔ（符号化光周波数は１／Ｔになる）、及びデューティサイクルｄｃ＜１によって行われる。デューティサイクルｄｃによるスイッチングは、スイッチがスイッチング周期Ｔの割合ｄｃの間、即ち、時間ｄｃ＊Ｔ＝ｔ_{ｄｉｓｃｈａｒｇｅ}の間、閉鎖し、スイッチング周期Ｔの残りの割合（１−ｄｃ）の間、即ち、時間（１−ｄｃ）＊Ｔ＝ｔ_ｏｆｆの間、開放することを意味する。

【0058】

回路へ送出される電力はスイッチＳ１のためのスイッチング方式に依存せず、スイッチング方式を変更することは、単に、電力がストリング５４へいつ送出されるのか、及び電流源５２から直接送出される量に対してどのぐらいがキャパシタ５３を介して間接的に送出されるのかを変更するだけである。

【0059】

唯一の損失は、キャパシタの直列抵抗に起因する最小限の寄生損失であり、システムは非常に効率が高くなる。

【0060】

図５は、上述した構成要素に加えてコントローラ５６を備えるように示された、照明装置５０の別の概略図である。図示のように、コントローラ５６は、所望の調光レベルｄｌがコントローラへ伝達される第１の入力、及び光内に変調されるべきデータがコントローラへ伝達される第２の入力を有する。コントローラは、調光信号ｄｉｍが電流源５２へ伝達される第１の出力、及びスイッチを開放及び閉鎖するためのスイッチング信号ｓｗがスイッチへ伝達される第２の出力を有する。スイッチＳ１はトランジスタによって実装されることができ、スイッチング信号はトランジスタのベース端子へ供給される。

【0061】

調光レベルｄｌは、現在所望されているストリング５４によって発生される光の平均パワーを（最大パワー出力の割合として）指示し、調光レベルの変更は、平均パワーの変更が所望されていることを指示する。調光信号ｄｉｍは電流源５２の設定点を制御する。調光レベルｄｌが変更されると、コントローラは、１次電流ｉ_ｐｒを新しい調光レベルに一致させるために設定点を調整する。それゆえ、調光信号が１次電流ｉ_ｐｒを設定する。この理由のために、ｉ_ｐｒは本明細書において時としてｉ_ｐｒ（ｄｌ）と表される。調光信号ｄｉｍの変更は所望の調光レベルｄｌの変更を指示し、それゆえ、また、ストリング５４によって発生される光の平均パワーの変更が所望されていることを指示する。

【0062】

本実施形態では、データは、スイッチＳ１が開放及び閉鎖される周波数を変更するようにスイッチング信号の周波数を変更することによって、ストリング５４によって発生される光内に変調される。

【0063】

コントローラは、ハードウェア回路機構、ソフトウェア（即ち、好適なプロセッサ上で実行されるコードによって）、又は両者の組み合わせの形態で実装可能である。調光レベルｄｌは、例えば、デジタル信号として入力されるか、又はアナログ的な態様で、例えば、ポテンショメータを同調させることによって入力されてもよい。

【0064】

後述する理由のために、コントローラはまた、調光レベルｄｌに依存してスイッチング信号のデューティサイクルを制御する。即ち、光は、スイッチＳ１を用いて所望の変調周波数でＬＥＤ回路を開放及び閉鎖することによって変調され、その一方で、同時に、スイッチング信号ｓｗは、必要とされる調光レベルｄｌと直接関係するデューティサイクルで動作する。このように、デューティサイクルは、調光レベルｄｌへのこの依存性により、調光信号ｄｉｍの変更に応じて（及びそれゆえ、１次電流ｉ_ｐｒの変更に応じて）変更される。

【0065】

ＬＥＤはシステムのシステムコストの非常に大きな部分である。固定デューティサイクルを用いる場合には、ピークＬＥＤ電流は公称電流を超え得るであろう。例えば、デューティサイクル５０％及び調光レベル９０％を用いると、ピーク電流は公称電流の１．８倍になるであろう。これは、同じ電力（公称の９０％）が時間のわずか５０％内に送出されることが必要であるためである。示されているように、電流がより高ければ、ＬＥＤ効率の低下を招くことになり、これは最大値を上回る動作温度を生じさせることになり、それにより、ＬＥＤの寿命を縮める。固定デューティサイクルを用いる場合には、これは、追加のＬＥＤモジュールを追加することによって補償されることが必要になるであろう（同じ総光束に関して、ＬＥＤがより多ければ、ＬＥＤ電流の低下をもたらし、これはより良好な効率をもたらし、これは温度の低下をもたらす）。これは追加のコストを生じさせることになる。

【0066】

本ドライバは、（スイッチを閉鎖した後の）最大ＬＥＤ電流ｍａｘ Ｉ_ＬＥＤが１００％の強度における電流を超えないように、即ち、最大ＬＥＤ電流ｍａｘ Ｉ_ＬＥＤがストリング５４の公称電流ｉ_ｎｏｍを超えないように、調光レベルが変化するのに従い、スイッチングのデューティサイクルを調光レベルに一致させた状態に維持するスイッチング方式を実施することによって、これを回避する。それゆえ、本スイッチング方式を用いれば、符号化光の特徴の追加がシステムの最大ＬＥＤ電流を増大させることはない。その結果、本照明装置５０は熱的に抑制される。ＬＥＤモジュール内を流れる電流はストリング５４の公称電流を決して超えないため、ＬＥＤモジュールはそれらの最大動作温度の直下にとどまる。

【0067】

最も単純な実施形態は、デューティサイクルが調光レベルと等しいことである（例えば、ランプをその公称光出力の８０％で動作させる場合には、デューティサイクルは０．８によって動作させるべきである）。したがって、例えば、ｄｌ＝０．９である場合には、Ｓ１は０．９ｘ符号化光周期Ｔの間、閉鎖し、Ｓ１は０．１ｘ符号化光周期Ｔの間、開放している。キャパシタ上の電圧スイング、及び寄生損を無視すると、直接的な電力解析によって、

【数2】

であることが示され得る。それゆえ、デューティサイクルが、調光レベルと等しいように選定されると、ピーク電流ｍａｘ Ｉ_ＬＥＤは全ての調光レベルについてストリングの公称電流において一定にとどまることになる。

【0068】

図８にこれが示されている。同図は、調光レベルｄｌが２５％にあり、その後、５０％に変更される時の、１次電流、ＬＥＤ電流及びスイッチング信号ｓｗのグラフを示す。デューティサイクルを調光レベルに一致させることによって、ｉ_ｐｒが、アナログ調光を達成するために０．２５＊ｉ_ｎｏｍから０．５＊ｉ_ｎｏｍへ変化するのに従い、ピークＬＥＤ電流はｉ_ｎｏｍに維持される。

【0069】

当然のことであるが、デューティサイクルと調光レベルとの間の他の関係、即ち、いずれの関係についてもｄｃ≧ｄｌであるように満足される、ピークＬＥＤ電流をストリング５４の公称電流以下に維持するデューティサイクルと調光レベルとの間の任意の関係が可能である。図７は、スイッチングが２００Ｈｚから８００Ｈｚへの周波数の変更を受ける、１０個のＬＥＤのストリングの場合の装置５０のシミュレートされた挙動のグラフを示す。グラフは、ＬＥＤ電流Ｉ_ＬＥＤ（アンペア単位）、キャパシタ５４間の電圧ＶＬＥＤ（ボルト単位）、及びスイッチング信号ＳＷが経時的にどのように変化するのかを示す（横軸は任意の単位で測られる）。調光レベルは、図７のグラフが跨がる継続時間全体を通じて３０％において一定に保持される。図７における上昇／降下は以下のことによるものである：シミュレーションにおいて用いられるＬＥＤモデルはＬＥＤの電流対電圧関係内に（小さな）非線形性も組み込んでいる。そのため、電流は周波数によってわずかに異なることになる。

【0070】

公称電流ｉ_ｎｏｍは、ストリング５４へ送出可能な最大「安全」電流を表現する。公称電流の決定には一般的に、２つの検討事項が関わる。第１の検討事項は、照明要素又はＬＥＤの製造業者によって「安全」として指定された、照明要素又はその構成要素ＬＥＤの任意の公称定格である。ここで、公称定格は、設計における制約因子であり、所定のレベルは、公称定格に一致するように設定されてもよい。第２の検討事項は、ピーク電流は、特定の最小限のＬＥＤ効率を得るように制限される必要があることである。ＬＥＤの効率は（ピーク）電流とともに変化する。概して、ピーク電流が増大すると、ＬＥＤの効率は減少する。熱設計の観点から、ＬＥＤによって発生される熱は特定の設計要件を超えることができない。したがって、効率は制御される必要があり、それが今度は、ピーク電流を制御する必要を生じさせる。換言すれば、効率が設計における制約因子である場合には、ＬＥＤの最大許容ピーク電流は、ＬＥＤの製造業者によって指定されたとおりの最大電流未満であることになる。

【0071】

電球のような製品の熱平衡はＬＥＤ効率の変化に非常に敏感であり、ＬＥＤ効率が今度は駆動電流ｉ_ｐｒ＋ｉ_ｄｉｓに敏感である。実際には、照明要素の温度が増大して所定の限度を上回った時には、ＬＥＤの駆動電流を低減させるために１次電流を低減することによって、温度をＬＥＤ寿命に関する許容限度内に維持するための温度（過）保護回路が用いられてもよい。（ＬＥＤ製造業者によって指定されたとおりの最大駆動電流ではなく）ランプシステムの熱特性によってＬＥＤのピーク電流が制限される場合には（即ち、その熱特性によって公称電流ｉ_ｎｏｍが設定される場合には）、ｉ_ｎｏｍを上回るピーク電流でＬＥＤを駆動すると、実際に、公称を上回る温度の増大を生じさせることになる。したがって、回路を、例えば、１０２％で（即ち、そのため、ｍａｘ Ｉ_ＬＥＤ＝１．０２＊ｉ_ｎｏｍ）長期間駆動すると、ＬＥＤ寿命に影響を与えることはないが、その代わりに、温度保護回路にランプの出力光束を低減させることになる。

【0072】

ＬＥＤをｉ_ｎｏｍ超によって駆動することによって生じる、ＬＥＤ寿命の短縮（温度保護が用いられない場合）、又は光束の減少（温度保護が用いられる場合）が許容可能であるか否かは、ランプのＬＥＤ構成及び熱設計に依存し、上限として、ＬＥＤを、ピーク駆動電流がｉ_ｎｏｍの１１０％となるように駆動することは、ほとんどの設計にとって許容可能ではない。

【0073】

実際には、照明装置の設計は、ＬＥＤの製造ばらつき、及び異なる環境状況（例えば、ランプが自由大気内にあるのか、それとも照明器具内に密閉されているのか）を考慮に入れる必要がある。

【0074】

最悪の場合の環境における最悪の場合のサンプルについては、ＬＥＤを、例えば、ｉ_ｍｏｎの１００．５％のピーク駆動電流で駆動することでさえ、ＬＥＤの寿命が若干短縮するか（過温度保護回路が用いられない場合）、又は符号化光を単時間用いた時に光束が若干減少することになる（温度保護が用いられる場合）レベルまで温度を増大させることになる。換言すれば、１００％の標点（即ち、ｍａｘ Ｉ_ＬＥＤ＝ｉ_ｎｏｍ）はハード限界ではないが、この点から先で、寿命（過温度保護を用いない場合）又は光束出力（過温度保護を用いる場合）のいずれかにおいて、（必ずしも個々の製品全てではないものの）製品母集団が徐々に劣化していくのを見ることが予想されるであろう。特定のこのような劣化が許容可能であるか否かは、正確な製品設計、及び製品がどれほど限界近くで設計されているのかに依存する。

【0075】

符号化光の実施形態はいずれも、それをランププラットフォーム内における実装のために実施可能にするために、いくつかの要件を遵守しなければならない。
１．符号化光を使用している時に光レベルの視認可能な変化及び／又はちらつきがないこと、
２．コストが非常に低いこと、
３．許容限度内で変調度が良好であること、
４．最大パワー出力における（即ち、公称パワーで動作している時の）ランプ効率（ルーメン毎ワット）の劣化がないこと。

【0076】

出力キャパシタ５４と組み合わせられた直列スイッチＳ１の使用は、（さもなければ、ランプ効率を低減させるであろう）いかなる追加の損失をも生じさせず、許容限度内の良好な変調度を提供するという、他のドライバ回路をしのぐ利点を有する。それより下／上では周波数が検出されることができない、デューティサイクルのための最小値及び最大値が存在する。ｄｃ≧ｄｌの関係が厳格に守られる場合には、１００％に近い調光レベルに対しては、（その場合には、ｄｃは１に近くなければならないため）符号化光変調は検出されることができない。しかし、最大ピーク電流が熱的要件によって制限される場合には（上記参照）、これが生じる継続時間がランプの熱時定数（通例、分オーダー）よりもはるかに小さい限り、最大値を一時的に超えることが許容可能である。これは、光が１００％の光出力（ｄｌ＝１）において変調されることを可能にする。その場合には、ピーク電流は公称電流を超えることになる。これは、（変調信号が検出されるまでの）短い時間量（例えば、１分未満）の間のみであるという前提で許容可能である。符号化光信号の典型的な利用時間は通例、いかなる場合でも１分未満であるため、これは一般的に符号化光の性能に影響を与えることにならない。

【0077】

以上において示されたように、ほとんどのランプ／環境の組み合わせについては、ＬＥＤの寿命を短縮するか、又は（用いられる場合には）過温度保護回路をトリガすることなく、ｉ_ｎｏｍの限界の１００％を（例えば、１００．５％まで）わずかな時間量（例えば、１分未満）の間だけ超えることが可能である。最悪の場合のランプ／環境の組み合わせでは、ＬＥＤ寿命の若干の短縮（温度保護を用いない場合）、又はｄｌ＝１における符号化の間の光束の若干の減少（温度保護を用いる場合）が生じ得るが、上述したように、これは、正確な製品設計、及び製品がどれほど限界近くで設計されているのかに基づいて、許容可能であり得る。

【0078】

本主題はまた、実装が安価である。例えば、いくつかの既存のアナログ調光器ドライバは、ＬＥＤストリングと並列の出力キャパシタをもとから有し、更に、ＲＦチャネルを用いて制御可能な既存のランプは、（本開示のコントローラを実装するための）存在するマイクロプロセッサをもとから有する。それゆえ、本教示を実施するために必要なことは、スイッチを実装するための単一のトランジスタの追加のみである。加えて、デューティサイクルが調光レベルに一致する諸実施形態の場合、いくつかの既存のアナログ調光器ドライバにおいては、調光レベル信号がもとから提供されており、この調光レベル信号を、別個のスイッチ及びアナログ調光を制御するように目的を変えて使用することができる（即ち、新たな信号を発生させる必要がない）。

【0079】

更に、本スイッチング方式は、符号化光機能の導入の結果、ランプ効率が最大パワー出力において低下しないことを確実にする。

【0080】

それゆえ、本開示は、上述の実施可能性要件の全てを満たす単段型ドライバとの組み合わせによる符号化光動作を提供する。

【0081】

本教示は、ＬＥＤストリングと並列の出力キャパシタを有し、（符号化光のために必要とされる変調周波数よりも低い）低速制御帯域幅を有する全てのドライバ形式に適用可能である。

【0082】

以上において、スイッチングの周波数を変更することによって、データが、ＬＥＤストリング５４によって発生される光内に埋め込まれる周波数変調方式を提示した。

【0083】

代替実施形態では、データは、スイッチングのデューティサイクルを変調することによって、発生される光内に埋め込まれる。周波数は、この場合には、所望の記号周波数と等しいように選定され、固定されてもよい。

【0084】

デューティサイクルは、国際特許出願公開第２０１２／０５２９３５号に記載されている、３値マンチェスター符号化を用いて変調されてもよい。３値マンチェスター符号化はＤＣがなく、３値マンチェスター符号化は、データビットが値を変化させる時に従来のマンチェスター符号よりも滑らかな移行を提供し、ハム音などの干渉が生じ得る低周波数の周りでより大きく抑圧された周波数領域のスペクトルを生じさせるため、有利になり得る。

【0085】

当技術分野において知られているように、３値マンチェスター符号化では、信号特性（この場合には、スイッチングのデューティサイクル）が、通例、−１、０及び＋１と標識される、３つの値の間で変調され、本例では、−１、０及び＋１の各々は異なるデューティサイクルによって表現される。

【0086】

信号は以下のようにして変調可能である。即ち、ｄｃ_ｄが、調光レベルに関して、ピーク電流を公称電流未満に維持するために所望されるデューティサイクルである場合には、−１、０及び１はそれぞれ、ｄｃ_ｄ、ｄｃ−及びｄｃ＋によって表現可能である。ここで、ｄｃ−及びｄｃ＋はそれぞれ、例えば、ｄｃ_ｄ−ｄｃ_０及びｄｃ_ｄ＋ｄｃ_０であり、ｄｃ_０は、例えば、０．１である。単一の周期内において、スイッチングの実際のデューティサイクルは、ｄｃ_ｄ、ｄｃ−、又はｄｃ＋であることになる。しかし、実際のピーク電流ｍａｘ Ｉ_ＬＥＤは、符号化のＤＣのない特性のゆえにｄｃ_ｄと等しい、平均デューティサイクルに関連することになる（実際には、キャパシタが小さすぎる場合には、これは必ずしも成り立たないことがあり、ピーク電流は若干高くなりすぎることがある。しかし、この場合には、ピーク電流を公称電流のレベル以下に再び下げるために、ｄｃ_ｄに対する多少の調整を行うことができるであろう）。それゆえ、関係ｄｃ_ｄ≧ｄｌが維持される場合には、これは、ピーク電流が公称電流を超えることを防止することになる（例えば、関係ｄｃ_ｄ＝ｄｌを維持することによって、ピーク電流を実質的に一定のレベルに維持することができる）。

【0087】

特許請求されている発明の実施においては、図面、開示、及び添付の請求項の検討から、本開示の諸実施形態に対する他の変更が当業者によって理解され、実施されることが可能である。請求項において、単語「〜を備える（ｃｏｍｐｒｉｓｉｎｇ）」は他の要素又はステップを除外せず、不定冠詞「ａ」又は「ａｎ」は複数を除外しない。単一のプロセッサ又はその他のユニットが、請求項に記載されているいくつかの項目の機能を果たし得る。特定の方策は、相互に異なる従属請求項に記載されているという事実のみをもって、これらの方策の組み合わせを有利に用いることができないことが指示されるわけではない。コンピュータプログラムは、他のハードウェアとともに、又はその一部として提供される、光学記憶媒体又は固体媒体などの、好適な媒体上に記憶され／配付されてもよいが、また、インターネット又はその他の有線若しくは無線電気通信システムを介するなど、他の形態で配付されてもよい。請求項内の参照符号はいずれも、範囲を限定するものと解釈されるべきではない。

【図1A】

【図1B】

【図1C】

【図2】

【図3】

【図4A】

【図4B】

【図5】

【図6A】

【図6B】

【図7】

【図8】