特開 2023-41616 高い電力効率を提供するＬＥＤ駆動装置、及びそれを含む照明機器

(19)【発行国】日本国特許庁(JP)

(12)【公報種別】公開特許公報(A)

(11)【公開番号】P2023041616

(43)【公開日】2023-03-24

(54)【発明の名称】高い電力効率を提供するＬＥＤ駆動装置、及びそれを含む照明機器

(51)【国際特許分類】

   H05B 45/48 20200101AFI20230316BHJP

   H01L 33/00 20100101ALI20230316BHJP

   H05B 45/345 20200101ALI20230316BHJP

【ＦＩ】

H05B45/48

H01L33/00 J

H05B45/345

【審査請求】有

【請求項の数】11

【出願形態】ＯＬ

(21)【出願番号】P 2022109001

(22)【出願日】2022-07-06

(11)【特許番号】

(45)【特許公報発行日】2022-12-13

(31)【優先権主張番号】10-2021-0122075

(32)【優先日】2021-09-13

(33)【優先権主張国・地域又は機関】KR

(71)【出願人】

【識別番号】520051230

【氏名又は名称】ウェラング・カンパニー・リミテッド

(74)【代理人】

【識別番号】100108453

【弁理士】

【氏名又は名称】村山 靖彦

(74)【代理人】

【識別番号】100110364

【弁理士】

【氏名又は名称】実広 信哉

(74)【代理人】

【識別番号】100133400

【弁理士】

【氏名又は名称】阿部 達彦

(72)【発明者】

【氏名】▲黄▼ 鐘泰

【テーマコード（参考）】

3K273

5F241

【Ｆターム（参考）】

3K273AA10

3K273BA24

3K273CA02

3K273CA12

3K273EA06

3K273EA22

3K273EA36

3K273FA07

3K273FA14

3K273FA30

3K273GA02

3K273GA12

3K273GA28

3K273GA29

5F241AA03

5F241BB05

5F241BB12

5F241BB24

5F241BC03

5F241BD02

5F241FF11

(57)【要約】

【課題】高い電力効率を提供するＬＥＤ駆動装置、及びそれを含む照明機器を提供する。
【解決手段】少なくとも１つのＬＥＤ（light emitting diode）を含むＬＥＤアレイを駆動するためのＬＥＤ駆動装置は、交流電圧から整流された電圧をＬＥＤアレイに提供する整流器、ＬＥＤ駆動電流を、複数の第１ノードを介し、順次にＬＥＤアレイから引き出すＬＥＤドライバ、及び複数の第２ノードを介し、ＬＥＤアレイに連結される第１スイッチ回路を含み、該第１スイッチ回路は、複数の第１ノードのうち１つである第１共通ノードに共通して連結され、複数の第２ノードそれぞれに連結された、複数の第１スイッチ、及び複数の第１スイッチが順次にオンになり、順次にオフになるように、複数の第１スイッチを制御する第１コントローラを含むものでもある。
【選択図】図１

【特許請求の範囲】

【請求項1】

少なくとも１つのＬＥＤ（light emitting diode）を含むＬＥＤアレイを駆動するためのＬＥＤ駆動装置であり、
交流電圧から整流された電圧を前記ＬＥＤアレイに提供するように構成された整流器と、
ＬＥＤ駆動電流を、複数の第１ノードを介し、順次に前記ＬＥＤアレイから引き出すように構成されたＬＥＤドライバと、
複数の第２ノードを介し、前記ＬＥＤアレイに連結される第１スイッチ回路と、を含み、
前記第１スイッチ回路は、
前記複数の第２ノードそれぞれに連結された、複数の第１スイッチと、
前記ＬＥＤドライバが前記複数の第１ノードのうち１つである第１共通ノードを介し、前記ＬＥＤ駆動電流を引き出す間、前記複数の第１スイッチがオンになり、オフ）になるように、前記複数の第１スイッチを制御するように構成された第１コントローラと、を含み、
前記複数の第１スイッチそれぞれは、前記第１コントローラにより、オンになる場合、前記複数の第２ノードのうち、自体に連結された第２ノードから前記第１共通ノードに、前記ＬＥＤ駆動電流を通過させるように構成されたことを特徴とするＬＥＤ駆動装置。

【請求項2】

前記ＬＥＤドライバは、前記第１共通ノードを介し、最大サイズの前記ＬＥＤ駆動電流を引き出すように構成されたことを特徴とする請求項１に記載のＬＥＤ駆動装置。

【請求項3】

前記交流電圧のピークが基準値未満である場合、前記複数の第１スイッチのうち少なくとも一つは、常時オフになることを特徴とする請求項２に記載のＬＥＤ駆動装置。

【請求項4】

前記複数の第１スイッチは、
前記複数の第２ノードのうち一つ、及び前記第１共通ノードに連結された第１トランジスタと、
前記複数の第２ノードのうち他の一つ、及び前記第１共通ノードに連結された第２トランジスタと、を含み、
前記ＬＥＤ駆動電流は、前記第２トランジスタがオンになる場合、前記少なくとも１つのＬＥＤのうち、前記第１トランジスタ及び前記第２トランジスタがそれぞれ連結された第２ノード間の少なくとも１つのＬＥＤを通過し、
前記第１コントローラは、前記第１トランジスタに第１制御電圧を提供し、前記第２トランジスタに、前記第１制御電圧より高い第２制御電圧を提供するように構成されたことを特徴とする請求項１に記載のＬＥＤ駆動装置。

【請求項5】

前記第１制御電圧及び前記第２制御電圧それぞれは、直流電圧であることを特徴とする請求項４に記載のＬＥＤ駆動装置。

【請求項6】

前記第１コントローラは、
第１基準電圧に基づき、前記第１制御電圧を生成するように構成された第１増幅器と、
第２基準電圧に基づき、前記第２制御電圧を生成するように構成された第２増幅器と、を含むことを特徴とする請求項５に記載のＬＥＤ駆動装置。

【請求項7】

前記第１コントローラは、
前記ＬＥＤアレイに連結された抵抗と、
前記抵抗に直列連結された少なくとも１つのダイオードと、を含み、
前記第１制御電圧は、前記少なくとも１つのダイオードにより、前記第２制御電圧から降下された電圧であることを特徴とする請求項４に記載のＬＥＤ駆動装置。

【請求項8】

前記ＬＥＤドライバは、半導体パッケージに含まれ、
前記第１スイッチ回路は、前記半導体パッケージと共に、印刷回路基板に実装されることを特徴とする請求項１に記載のＬＥＤ駆動装置。

【請求項9】

複数の第３ノードを介し、前記ＬＥＤアレイに連結される第２スイッチ回路をさらに含み、
前記第２スイッチ回路は、
前記複数の第１ノードのうち１つである第２共通ノードに共通して連結され、前記複数の第３ノードにそれぞれ連結された複数の第２スイッチと、
前記複数の第２スイッチが順次にオンになり、順次にオフになるように、前記複数の第２スイッチを制御するように構成された第２コントローラと、を含むことを特徴とする請求項１に記載のＬＥＤ駆動装置。

【請求項10】

前記第１コントローラは、制御電圧を生成するように構成され、
前記複数の第１スイッチは、
前記第１共通ノードに連結されたカソードを有するダイオードと、
前記制御電圧を受信するゲート、及び前記ダイオードのアノードに連結されたソースを含む第１トランジスタと、
前記制御電圧を受信するゲート、及び前記第１共通ノードに連結されたソースを含む第２トランジスタと、を含むことを特徴とする請求項１に記載のＬＥＤ駆動装置。

【請求項11】

前記第１コントローラは、基準電圧、及び前記第１共通ノードの電圧に基づき、前記制御電圧を生成するように構成された増幅器を含むことを特徴とする請求項１０に記載のＬＥＤ駆動装置。

【発明の詳細な説明】

【技術分野】

【0001】

本発明は、ＬＥＤ（light emitting diode）に係り、詳細には、高い電力効率を提供するＬＥＤ駆動装置、及びそれを含む照明機器に関する。

【背景技術】

【0002】

発光素子の一例として、発光ダイオード（ＬＥＤ）は、良好な電力消耗及び小サイズにより、多様なアプリケーションに使用されている。通過するする電流の大きさによっり、ＬＥＤから放出される光の強度が左右され、交流（ＡＣ）電圧を電源にする照明機器は、交流電圧からＬＥＤに、適切な電流を提供するための構成要素を含むものでもある。それにより、交流電源から、ＬＥＤに効率的に電流を提供することが要求されている。また、環境によって異なって供給される交流電圧の大きさにもかかわらず、該照明機器は、光を安定して出力することが要求されている。

【発明の概要】

【発明が解決しようとする課題】

【0003】

本発明が解決しようとする課題は、多様な環境において、高い電力効率を提供するＬＥＤ駆動装置、及びそれを含む照明機器を提供することである。

【課題を解決するための手段】

【0004】

前述のような目的を達成するために、本開示の技術的思想の一態様により、少なくとも１つのＬＥＤ（light emitting diode）を含むＬＥＤアレイを駆動するためのＬＥＤ駆動装置は、交流電圧から整流された電圧をＬＥＤアレイに提供する整流器、ＬＥＤ駆動電流を、複数の第１ノードを介し、順次にＬＥＤアレイから引き出すＬＥＤドライバ、及び複数の第２ノードを介し、ＬＥＤアレイに連結される第１スイッチ回路を含み、該第１スイッチ回路は、複数の第１ノードのうち１つである第１共通ノードに共通して連結され、複数の第２ノードそれぞれに連結された複数の第１スイッチ、及び複数の第１スイッチが順次にオン（on）になり、順次にオフ（off）になるように、複数の第１スイッチを制御する第１コントローラを含むものでもある。

【0005】

本開示の例示的実施形態により、ＬＥＤドライバは、第１共通ノードを介し、最大サイズのＬＥＤ駆動電流を引き出すことができる。

【0006】

本開示の例示的実施形態により、交流電圧のピークが基準値未満である場合、複数の第１スイッチのうち少なくとも一つは、常時オフにもなる。

【0007】

本開示の例示的実施形態により、複数の第１スイッチは、複数の第２ノードのうち一つ、及び第１共通ノードに連結された第１トランジスタ、複数の第２ノードのうち他の一つ、及び第１共通ノードに連結された第２トランジスタを含み、ＬＥＤ駆動電流は、第２トランジスタがオンになる場合、少なくとも１つのＬＥＤのうち、第１トランジスタ及び第２トランジスタがそれぞれ連結された第２ノード間の少なくとも１つのＬＥＤを通過するすることができ、第１コントローラは、第１トランジスタに第１制御電圧を提供し、第２トランジスタに、第１制御電圧より高い第２制御電圧を提供することができる。

【0008】

本開示の例示的実施形態により、第１制御電圧及び第２制御電圧それぞれは、直流電圧でもある。

【0009】

本開示の例示的実施形態により、第１コントローラは、第１基準電圧に基づき、第１制御電圧を生成する第１増幅器、及び第２基準電圧に基づき、第２制御電圧を生成する第２増幅器を含むものでもある。

【0010】

本開示の例示的実施形態により、第１コントローラは、ＬＥＤアレイに連結された抵抗、及び該抵抗に直列連結された少なくとも１つのダイオードを含み、第１制御電圧は、少なくとも１つのダイオードにより、第２制御電圧から降下された電圧でもある。

【0011】

本開示の例示的実施形態により、ＬＥＤドライバは、半導体パッケージに含まれ、第１スイッチ回路は、半導体パッケージと共に、印刷回路基板に実装されうる。

【0012】

本開示の例示的実施形態により、ＬＥＤ駆動装置は、複数の第３ノードを介し、ＬＥＤアレイに連結される第２スイッチ回路をさらに含み、該第２スイッチ回路は、複数の第１ノードのうち１つである第２共通ノードに共通して連結され、複数の第３ノードにそれぞれ連結された、複数の第２スイッチ、及び複数の第２スイッチが順次にオンになり、順次にオフになるように、複数の第２スイッチを制御する第２コントローラを含むものでもある。

【発明の効果】

【0013】

本開示の例示的実施形態によるＬＥＤ駆動装置及び照明機器によれば、交流電圧からＬＥＤを駆動するのに使用される電力の損失が最小化され、それにより、高い効率の照明機器が達成されうる。
また、本開示の例示的実施形態によるＬＥＤ駆動装置及び照明機器によれば、交流電圧のピークが変動されても、最大限のＬＥＤが駆動され、それにより、高い電力効率が維持されうる。

【0014】

また、本開示の例示的実施形態によるＬＥＤ駆動装置及び照明機器によれば、さらなる電力効率を提供するスイッチ回路が、容易に追加されたり除去されたりし、それにより、多様な要件に対応する照明機器の生産が容易に可能となる。
本開示の例示的実施形態において得ることができる効果は、以上で言及された効果に制限されるものではなく、言及されていない他の効果は、以下の記載から、本開示の例示的実施形態が属する技術分野において当業者に、明確に導き出されて理解されうるであろう。すなわち、本開示の例示的実施形態の実施による意図されていない効果も、本開示の例示的実施形態から、当該技術分野の当業者により、導き出されるであろう。

【図面の簡単な説明】

【0015】

【図1】本開示の例示的実施形態による照明機器を示すブロック図である。

【図2】本開示の例示的実施形態による照明機器を示す回路図である。

【図3A】本開示の例示的実施形態による照明機器の動作例示を示すタイミング図である。

【図3B】本開示の例示的実施形態による照明機器の動作例示を示すタイミング図である。

【図4】本開示の例示的実施形態による照明機器を示す回路図である。

【図5A】本開示の例示的実施形態による照明機器の動作例示を示すタイミング図である。

【図5B】本開示の例示的実施形態による照明機器の動作例示を示すタイミング図である。

【図6】本開示の例示的実施形態によるスイッチ回路を示すブロック図である。

【図7A】本開示の例示的実施形態によるスイッチ回路の例示を示す回路図である。

【図7B】本開示の例示的実施形態によるスイッチ回路の例示を示す回路図である。

【図7C】本開示の例示的実施形態によるスイッチ回路の例示を示す回路図である。

【図7D】本開示の例示的実施形態によるスイッチ回路の例示を示す回路図である。

【図7E】本開示の例示的実施形態によるスイッチ回路の例示を示す回路図である。

【図8】本開示の例示的実施形態による照明機器を示すブロック図である。

【図9】本開示の例示的実施形態による照明機器の動作例示を示すタイミング図である。

【発明を実施するための形態】

【0016】

以下、添付図面を参照し、本発明の実施形態について詳細に説明する。本発明の実施形態は、当業界において当業者に、本発明についてさらに完全に説明するために提供されるものである。本発明は、多様な変更を加えることができ、さまざまな形態を有することができるが、特定実施形態を図面に例示し、詳細に説明する。しかしながら、それらは、本発明を特定の開示形態について限定するものではなく、本発明の思想及び技術範囲に含まれる全ての変更、均等物ないし代替物を含むと理解されなければならない。各図面について説明しながら、類似した参照符号を、類似した構成要素に使用する。添付図面において、構造物の寸法は、本発明の明確性を期するために、実際より拡大されたり縮小されたりして図示されている。

【0017】

本出願で使用された用語は、単に特定実施形態についても説明に使用されたものであり、本発明を限定する意図ではない。単数の表現は、文脈上明白に異なって意味しない限り、複数の表現を含む。本出願において、[含む]または「有する」というような用語は、明細書上に記載された特徴、数、段階、動作、構成要素、部分品、またはそれらの組み合わせが存在するということを指定するものであり、１またはそれ以上の他の特徴、数、段階、動作、構成要素、部分品、またはそれらの組み合わせの存在または付加の可能性を事前に排除するものではないと理解されなければならない。

【0018】

取り立てて定義正義されない限り、技術的であったり科学的であったりする用語を含め、ここで使用される全ての用語は、本発明が属する技術分野で当業者により、一般的に理解されるところと同一意味を有する。一般的に使用される事前に定義されているような用語は、関連技術の文脈上有する意味と一致する意味を有すると解釈されなければならず、本出願で明白に定義されない限り、理想的であったり、過度に形式的であったりする意味に解釈されるものではない。

【0019】

図１は、本開示の例示的実施形態による照明機器１０を示すブロック図である。具体的には、図１のブロック図は、照明機器１０に電力を提供する交流電圧源を、照明機器１０と共に図示する。照明機器１０は、交流電圧Ｖ_ＡＣから提供された電力に基づき、光を放出することができる。一部実施形態において、照明機器１０は、非制限的な例示として、室内照明、室外照明、携帯照明、車両照明などのためのランプに含まれるものでもある。一部実施形態において、照明機器１０は、独立して流通される単位として、ランプから除去可能な構造を有することもできる。

【0020】

図１を参照すれば、照明機器１０は、整流器１１、ＬＥＤ（light emitting diode）アレイ１２、ＬＥＤドライバ１３及びスイッチ回路１４を含むものでもある。一部実施形態において、照明機器１０に含まれた２以上の構成要素が、１つの半導体パッケージに含まれるものでもある。例えば、整流器１１、ＬＥＤドライバ１３及びスイッチ回路１４は、少なくとも１つの半導体パッケージに含まれるものでもある。一部実施形態において、照明機器１０は、印刷回路基板（ＰＯＣＢ：printed circuit board）を含み、少なくとも１つの半導体パッケージが印刷回路基板に実装されうる。

【0021】

整流器１１は、正弦波のような交流電圧Ｖ_ＡＣを整流することによって整流された電圧Ｖ_ＲＥＣを生成することができる。例えば、整流器１１は、交流電圧Ｖ_ＡＣを全波（full-wave）整流することができ、整流された電圧Ｖ_ＲＥＣをＬＥＤアレイ１２に提供することができる。本明細書において、整流器１１は、全波整流器と仮定することができるが、本開示の例示的実施形態は、それに制限されるものではない点が留意される。

【0022】

ＬＥＤアレイ１２は、少なくとも１つのＬＥＤを含むものでもある。例えば、ＬＥＤアレイ１２は、単一ＬＥＤ、または直列連結された２以上のＬＥＤによって構成された少なくとも１つのＬＥＤストリングを含むものでもある。ＬＥＤアレイ１２は、一部実施形態において、実質的に同一色温度を有する複数のＬＥＤを含み、一部実施形態において、２以上の異なる色温度をそれぞれ有する複数のＬＥＤを含むものでもある。ＬＥＤアレイ１２に含まれたＬＥＤストリングそれぞれは、ＬＥＤ駆動電流Ｉ_ＬＥＤの少なくとも一部を受信することができ、自体を通過するする電流の大きさにより、決められた強度で光を放出することができる。

【0023】

ＬＥＤドライバ１３は、ＬＥＤアレイ１２から、ＬＥＤ駆動電流Ｉ_ＬＥＤを引き出す（drain）ことができる。例えば、図１に図示されているように、ＬＥＤドライバ１３は、複数の第１ノードＮ１０を介し、ＬＥＤ駆動電流Ｉ_ＬＥＤを引き出すことができ、それにより、整流器１１からＬＥＤアレイ１２に、ＬＥＤ駆動電流Ｉ_ＬＥＤが流れることができる。図３Ａなどを参照して後述されるように、ＬＥＤドライバ１３は、ＬＥＤ駆動電流Ｉ_ＬＥＤを複数の第１ノードＮ１０を介し、順次にＬＥＤアレイ１２から引き出すことができ、ＬＥＤ駆動電流Ｉ_ＬＥＤは、整流された電圧Ｖ_ＲＥＣに追従する大きさを有することができる。

【0024】

スイッチ回路１４は、ＬＥＤアレイ１２とＬＥＤドライバ１３との間に連結されうる。例えば、図１に図示されているように、スイッチ回路１４は、複数の第１ノードＮ１０のうち一つ（本明細書において、第１共通ノードとしても称される）を介し、ＬＥＤドライバ１３と連結され、複数の第２ノードＮ２０を介し、ＬＥＤアレイ１２と連結されうる。図４などを参照して後述されるように、ＬＥＤドライバ１３と連結された第１ノード（すなわち、第１共通ノード）を介して出力されるＬＥＤ駆動電流Ｉ_ＬＥＤは、スイッチ回路１４により、複数の第２ノードＮ２０のうち少なくとも一つを介し、ＬＥＤアレイ１２からも引き出される。それにより、照明機器１０は、図５Ａを参照して後述されるように、高い電力効率を有するだけではなく、図５Ｂを参照して後述されるように、交流電圧Ｖ_ＡＣのピークが変動されても、高い電力効率を維持することができる。

【0025】

一部実施形態において、スイッチ回路１４は、ＬＥＤドライバ１３に独立して具現されうる。例えば、ＬＥＤドライバ１３は、半導体パッケージに含まれ、スイッチ回路１４は、別途の半導体パッケージ、または２以上の半導体パッケージによって具現され、印刷回路基板上に、ＬＥＤドライバ１３の半導体パッケージと共に実装されうる。それにより、スイッチ回路１４は、ＬＥＤアレイ１２及びＬＥＤドライバ１３を含む照明機器１０に容易に追加されたり除去されたりし、照明機器１０の多様な要件（例えば、電力効率、コスト、体積など）により、スイッチ回路１４を選択的に含むものでもある。結果として、多様な種類の照明機器の生産が容易に可能となる。本明細書において、ＬＥＤアレイ１２を駆動するための構成要素、すなわち、整流器１１、ＬＥＤドライバ１３及びスイッチ回路１４は、ＬＥＤ駆動装置と総括的に称されうる。

【0026】

図２は、本開示の例示的実施形態による照明機器２０を示す回路図であり、図３Ａ及び図３Ｂは、本開示の例示的実施形態による照明機器２０の動作例示を示すタイミング図である。具体的には、図２の回路図は、１のスイッチ回路１４が省略された照明機器２０を示す。

【0027】

図２を参照すれば、照明機器２０は、整流器２１、ＬＥＤアレイ２２及びＬＥＤドライバ２３を含むものでもある。整流器２１は、交流電圧Ｖ_ＡＣから整流された電圧Ｖ_ＲＥＣを生成することができる。ＬＥＤアレイ２２は、整流された電圧Ｖ_ＲＥＣを受信することができ、相互直列連結された第１ＬＥＤストリングＳ１ないし第４ＬＥＤストリングＳ４を含むものでもある。ＬＥＤドライバ２３は、第１ＬＥＤストリングＳ１ないし第４ＬＥＤストリングＳ４にそれぞれ対応する４個の第１ノードＮ１１ないしＮ１４を介し、ＬＥＤアレイ２２と連結され、ＬＥＤ駆動電流Ｉ_ＬＥＤを引き出すことができる。そのために、ＬＥＤドライバ２３は、４個の第１ノードＮ１１ないしＮ１４にそれぞれ連結された第１電流源ＣＳ２１ないし第４電流源ＣＳ２４を含み、第１電流源ＣＳ２１ないし第４電流源ＣＳ２４は、イネーブル状態において、第１電流Ｉ_１ないし第４電流Ｉ_４をそれぞれ生成することができる。一部実施形態において、後述されるように、第１電流Ｉ_１ないし第４電流Ｉ_４は、順次に増大するか、あるいは同じ大きさを有することができる（Ｉ_１≦Ｉ_２≦Ｉ_３≦Ｉ_４）。

【0028】

第１電流源ＣＳ２１ないし第４電流源ＣＳ２４は、４個の第１ノードＮ１１ないしＮ１４の電圧により、相互排他的にそれぞれイネーブルされうる。例えば、整流された電圧Ｖ_ＲＥＣが増大することにより、第１電流源ＣＳ２１ないし第４電流源ＣＳ２４が順次にイネーブルされ、他の電流源がイネーブルされれば、既存にイネーブルされていた電流源は、ディセーブルされうる。一部実施形態において、ＬＥＤドライバ２３は、前述のところにより、第１電流源ＣＳ２１ないし第４電流源ＣＳ２４を制御する制御回路を含むものでもある。

【0029】

以下において、４個のＬＥＤストリングを含むＬＥＤアレイ、及び４個の第１ノードを介し、ＬＥＤアレイからＬＥＤ駆動電流Ｉ_ＬＥＤを引き出すＬＥＤドライバについて、主に説明されるが、本開示の例示的実施形態は、それらに制限されるものではない点が留意される。例えば、ＬＥＤアレイ２２は、図２に図示されているところと異なる個数のＬＥＤストリングを含み、ＬＥＤドライバ２３は、ＬＥＤストリングに対応する個数のノードを介し、ＬＥＤアレイ２２に連結されうる。また、一部実施形態において、ＬＥＤストリングは、図２に図示されているところと異なる個数の相互直列連結されたＬＥＤを含むものでもある。一部実施形態において、図２に図示された１つのＬＥＤは、相互並列連結された２以上のＬＥＤを含むものでもある。図３Ａ及び図３Ｂにおいて、ＬＥＤ電圧Ｖ_ＬＥＤは、ＬＥＤ駆動電流Ｉ_ＬＥＤが通過するするＬＥＤにかかる電圧に対応しうる。

【0030】

図３Ａを参照すれば、第１ピークＰＫ１を有する整流された電圧Ｖ_ＲＥＣがＬＥＤアレイ２２に提供され、第１ピークＰＫ１は、後述される図３Ｂの第２ピークＰＫ２よりも大きくなる（ＰＫ１＞ＰＫ２）。時間ｔ１１ないし時間ｔ１２の区間、及び時間ｔ１７ないし時間ｔ１８の区間において、第１電流源ＣＳ２１だけがイネーブルされ、ＬＥＤ駆動電流Ｉ_ＬＥＤは、第１電流Ｉ_１と一致し、それにより、図３Ａに図示されているように、第１ＬＥＤストリングＳ１が光を放出することができる。時間ｔ１２ないし時間ｔ１３の区間、及び時間ｔ１６ないし時間ｔ１７の区間において、第２電流源ＣＳ２２だけがイネーブルされ、ＬＥＤ駆動電流Ｉ_ＬＥＤは、第２電流Ｉ_２と一致し、それにより、図３Ａに図示されているように、第１ＬＥＤストリングＳ１及び第２ＬＥＤストリングＳ２が光を放出することができる。時間ｔ１３ないしｔ１４の区間、及び時間ｔ１５ないしｔ１６の区間において、第３電流源ＣＳ２３だけがイネーブルされ、ＬＥＤ駆動電流Ｉ_ＬＥＤは、第３電流Ｉ_３と一致し、それにより、図３Ａに図示されているように、第１ＬＥＤストリングＳ１ないし第３ＬＥＤストリングＳ３が光を放出することができる。時間ｔ１４ないし時間ｔ１５の区間において、第４電流源ＣＳ２４だけがイネーブルされ、ＬＥＤ駆動電流Ｉ_ＬＥＤは、第４電流Ｉ_４と一致し、それにより、図３Ａに図示されているように、第１ＬＥＤストリングＳ１ないし第４ＬＥＤストリングＳ４が光を放出することができる。

【0031】

図３Ａで整流された電圧Ｖ_ＲＥＣとＬＥＤ電圧Ｖ_ＬＥＤとの間ハッチングされた領域は、電力損失に対応し、ハッチングされた領域の面積が縮小されるほど、電力効率が上昇しうる。図３Ａに図示されているように、整流された電圧Ｖ_ＲＥＣの絶対傾きが相対的に緩やかな区間、すなわち、時間ｔ１３ないし時間ｔ１４の区間、及び時間ｔ１５ないしｔ１６の区間において、相対的に多くの電力損失が生じうる。以下において、図４及び図５Ａを参照して後述されるように、図１のスイッチ回路１４は、時間ｔ１３ないし時間ｔ１４の区間、及び時間ｔ１５ないしｔ１６の区間において生じる電力損失を減らすことができ、それにより、高い電力効率を可能にする。

【0032】

図３Ｂを参照すれば、図３Ａの第１ピークＰＫ１より小さい第２ピークＰＫ２を有する整流された電圧Ｖ_ＲＥＣがＬＥＤアレイ２２に提供されうる（ＰＫ２＜ＰＫ１）。多様な要因に起因し、照明機器２０に供給される交流電圧Ｖ_ＡＣの大きさ（例えば、ピーク）が変動され、それにより、ＬＥＤアレイ２２に提供される整流された電圧Ｖ_ＲＥＣの大きさも変動しうる。時間ｔ２１ないし時間ｔ２２の区間、及び時間ｔ２５ないし時間ｔ２６の区間において、第１電流源ＣＳ２１だけがイネーブルされ、ＬＥＤ駆動電流Ｉ_ＬＥＤは、第１電流Ｉ_１と一致し、それにより、図３Ｂに図示されているように、第１ＬＥＤストリングＳ１が光を放出することができる。時間ｔ２２ないし時間ｔ２３の区間、及び時間ｔ２４ないし時間ｔ２５の区間において、第２電流源ＣＳ２２だけがイネーブルされ、ＬＥＤ駆動電流Ｉ_ＬＥＤは、第２電流Ｉ_２と一致し、それにより、図３Ｂに図示されているように、第１ＬＥＤストリングＳ１及び第２ＬＥＤストリングＳ２が光を放出することができる。時間ｔ２３ないしｔ２４の区間において、第３電流源ＣＳ２３だけがイネーブルされ、ＬＥＤ駆動電流Ｉ_ＬＥＤは、第３電流Ｉ_３と一致し、それにより、図３Ｂに図示されているように、第１ＬＥＤストリングＳ１ないし第３ＬＥＤストリングＳ３が光を放出することができる。

【0033】

図３Ｂで整流された電圧Ｖ_ＲＥＣとＬＥＤ電圧Ｖ_ＬＥＤとの間ハッチングされた領域は、電力損失に対応し、ハッチングされた領域の面積が縮小されるほど、電力効率が上昇しうる。図３Ａの例示と異なり、図３Ｂにおいて、第４電流源ＣＳ２４は、イネーブルされず、それにより、第４ＬＥＤストリングＳ４は、光を放出しないのである。また、図３Ｂに図示されているように、時間ｔ２３ないし時間ｔ２４の区間において、電力損失が増大し、それにより、図３Ａの例示より低い電力効率が生じうる。以下において、図４及び図５Ｂを参照して後述されるように、図１のスイッチ回路１４は、時間ｔ２３ないしｔ２４の区間において生じる電力損失を減らすことができ、それにより、整流された電圧Ｖ_ＲＥＣの大きさが低減される状況においても、 高い電力効率を可能にすることができる。

【0034】

図４は、本開示の例示的実施形態による照明機器４０を示す回路図であり、図５Ａ及び図５Ｂは、本開示の例示的実施形態による照明機器４０の動作例示を示すタイミング図である。具体的には、図４の回路図は、スイッチ回路４４を含む照明機器４０を示す。以下において、図４、図５Ａ及び図５Ｂに係わる説明において、図２、図３Ａ及び図３Ｂを参照して説明された内容と重複される内容は、省略される。

【0035】

図４を参照すれば、照明機器４０は、整流器４１、ＬＥＤアレイ４２、ＬＥＤドライバ４３及びスイッチ回路４４を含むものでもある。スイッチ回路４４は、４個の第１ノードＮ１１ないしＮ１４のうち、第１ノード（すなわち、第１共通ノード）Ｎ１４に連結され、４個の第２ノードＮ２１ないしＮ２４を介し、ＬＥＤアレイ４２に連結されうる。例えば、図４に図示されているように、スイッチ回路４４は、第１ＬＥＤストリングＳ１ないし第４ＬＥＤストリングＳ４のうち、ＬＥＤ駆動電流Ｉ_ＬＥＤが最も後に通過するする第４ＬＥＤストリングＳ４と、４個の第２ノードＮ２１ないしＮ２４を介して連結され、第４ＬＥＤストリングＳ４は、相互直列連結された第１ＬＥＤ Ｄ４１ないし第４ＬＥＤ Ｄ４４を含むものでもある。図２を参照して説明したように、一部実施形態において、第４ＬＥＤストリングＳ４は、図４に図示されているところと異なる個数の相互直列連結されたＬＥＤを含み、スイッチ回路４４は、図４に図示されているところと異なる個数の第２ノードを介し、第４ＬＥＤストリングＳ４に連結されうる。図５Ａ及び図５Ｂにおいて、ＬＥＤ電圧Ｖ_ＬＥＤは、ＬＥＤ駆動電流Ｉ_ＬＥＤが通過するするＬＥＤにかかる電圧に対応しうる。

【0036】

図５Ａを参照すれば、第１ピークＰＫ１を有する整流された電圧Ｖ_ＲＥＣが、ＬＥＤアレイ４２に提供されうる。時間ｔ３１ないし時間ｔ３２の区間、及び時間ｔ４３ないし時間ｔ４４の区間において、第１電流源ＣＳ４１だけがイネーブルされ、ＬＥＤ駆動電流Ｉ_ＬＥＤは、第１電流Ｉ_１と一致し、それにより、図５Ａに図示されているように、第１ＬＥＤストリングＳ１が光を放出することができる。時間ｔ３２ないし時間ｔ３３の区間、及び時間ｔ４２ないし時間ｔ４３の区間において、第２電流源ＣＳ４２だけがイネーブルされ、ＬＥＤ駆動電流Ｉ_ＬＥＤは、第２電流Ｉ_２と一致し、それにより、図５Ａに図示されているように、第１ＬＥＤストリングＳ１及び第２ＬＥＤストリングＳ２が光を放出することができる。時間ｔ３３ないしｔ３４の区間、及び時間ｔ４１ないしｔ４２の区間において、第３電流源ＣＳ４３だけがイネーブルされ、ＬＥＤ駆動電流Ｉ_ＬＥＤは、第３電流Ｉ_３と一致し、それにより、図５Ａに図示されているように、第１ＬＥＤストリングＳ１ないし第３ＬＥＤストリングＳ３が光を放出することができる。

【0037】

時間ｔ３４ないし時間ｔ４１の区間において、第４電流源ＣＳ４４だけがイネーブルされ、ＬＥＤ駆動電流Ｉ_ＬＥＤは、第４電流Ｉ_４と一致することができる。具体的には、時間ｔ３４ないし時間ｔ３５、及び時間ｔ４０ないしｔ４１の区間において、スイッチ回路４４は、ＬＥＤ駆動電流Ｉ_ＬＥＤ（すなわち、第４電流Ｉ_４）が、４個の第２ノードＮ２１ないしＮ２４のうち、第１ＬＥＤ Ｄ４１のカソード（cathode）が連結された第２ノードＮ２１を介して流れるようにする。それにより、図５Ａに図示されているように、第１ＬＥＤストリングＳ１ないし第３ＬＥＤストリングＳ３、及び第１ＬＥＤ Ｄ４１が光を放出することができる。時間ｔ３５ないし時間ｔ３６、及び時間ｔ３９ないし時間ｔ４０の区間において、スイッチ回路４４は、ＬＥＤ駆動電流ＩＬＥＤが、４個の第２ノードＮ２１ないしＮ２４のうち、第２ＬＥＤ Ｄ４２のカソードが連結された第２ノードＮ２２を介して流れるようにする。それにより、図５Ａに図示されているように、第１ＬＥＤストリングＳ１ないし第３ＬＥＤストリングＳ３、第１ＬＥＤ Ｄ４１及び第２ＬＥＤ Ｄ４２が光を放出することができる。時間ｔ３６ないし時間ｔ３７、及び時間ｔ３８ないし時間ｔ３９の区間において、スイッチ回路４４は、ＬＥＤ駆動電流Ｉ_ＬＥＤが、４個の第２ノードＮ２１ないしＮ２４のうち、第３ＬＥＤ Ｄ４３のカソードが連結された第２ノードＮ２３を介して流れるようにする。それにより、図５Ａに図示されているように、第１ＬＥＤストリングＳ１ないし第３ＬＥＤストリングＳ３、第１ＬＥＤ Ｄ４１ないし第３ＬＥＤ Ｄ４３が光を放出することができる。時間ｔ３７ないし時間ｔ３８の区間において、スイッチ回路４４は、ＬＥＤ駆動電流Ｉ_ＬＥＤが、４個の第２ノードＮ２１ないしＮ２４のうち、第４ダイオードＮ４４のカソードが連結された第２ノードＮ２４を介して流れるようにする。それにより、図５Ａに図示されているように、第１ＬＥＤストリングＳ１ないし第３ＬＥＤストリングＳ３、第１ＬＥＤ Ｄ４１ないし第４ＬＥＤ Ｄ４４（すなわち、第４ＬＥＤストリングＳ４が光を放出することができる。

【0038】

図５Ａで整流された電圧Ｖ_ＲＥＣとＬＥＤ電圧Ｖ_ＬＥＤとの間のハッチングされた領域は、電力損失に対応し、ハッチングされた領域の面積が縮小されるほど、電力効率が上昇しうる。図３Ａにおいて、第３ＬＥＤストリングＳ３が光を放出する区間（すなわち、時間ｔ１３ないし時間ｔ１６の区間）より、図５Ａにおいて、第３ＬＥＤストリングＳ３が光を放出する区間（すなわち、時間ｔ３３ないし時間ｔ４２の区間）において、電力損失が顕著に低減され、それにより、電力効率が上昇しうる。

【0039】

図５Ｂを参照すれば、第２ピークＰＫ２を有する整流された電圧Ｖ_ＲＥＣが、ＬＥＤアレイ４２に提供されうる。時間ｔ５１ないし時間ｔ５２の区間、及び時間ｔ５９ないし時間ｔ６０の区間において、第１電流源ＣＳ４１だけがイネーブルされ、ＬＥＤ駆動電流Ｉ_ＬＥＤは、第１電流Ｉ_１と一致し、それにより、図５Ｂに図示されているように、第１ＬＥＤストリングＳ１が光を放出することができる。時間ｔ５２ないし時間ｔ５３の区間、及び時間ｔ５８ないし時間ｔ５９の区間において、第２電流源ＣＳ４２だけがイネーブルされ、ＬＥＤ駆動電流Ｉ_ＬＥＤは、第２電流Ｉ_２と一致し、それにより、図５Ｂに図示されているように、第１ＬＥＤストリングＳ１及び第２ＬＥＤストリングＳ２が光を放出することができる。時間ｔ５３ないしｔ５４の区間、及び時間ｔ５７ないしｔ５８の区間において、第３電流源ＣＳ４３だけがイネーブルされ、ＬＥＤ駆動電流Ｉ_ＬＥＤは、第３電流Ｉ_３と一致し、それにより、図５Ｂに図示されているように、第１ＬＥＤストリングＳ１ないし第３ＬＥＤストリングＳ３が光を放出することができる。

【0040】

時間ｔ５４ないし時間ｔ５７の区間において、第４電流源ＣＳ４４だけがイネーブルされ、ＬＥＤ駆動電流Ｉ_ＬＥＤは、第４電流Ｉ_４と一致することができる。具体的には、時間ｔ５４ないし時間ｔ５５、及び時間ｔ５６ないしｔ５７の区間において、スイッチ回路４４は、ＬＥＤ駆動電流Ｉ_ＬＥＤ（すなわち、第４電流Ｉ_４）が４個の第２ノードＮ２１ないしＮ２４のうち、第１ＬＥＤ Ｄ４１のカソードが連結された第２ノードＮ２１を介して流れるようにする。それにより、図５Ｂに図示されているように、第１ＬＥＤストリングＳ１ないし第３ＬＥＤストリングＳ３、及び第１ＬＥＤ Ｄ４１が光を放出することができる。時間ｔ５５ないし時間ｔ５６の区間において、スイッチ回路４４は、ＬＥＤ駆動電流Ｉ_ＬＥＤが、４個の第２ノードＮ２１ないしＮ２４のうち、第２ＬＥＤ Ｄ４２のカソードが連結された第２ノードＮ２２を介して流れるようにする。それにより、図５Ｂに図示されているように、第１ＬＥＤストリングＳ１ないし第３ＬＥＤストリングＳ３、第１ＬＥＤ Ｄ４１、及び第２ＬＥＤ Ｄ４２が光を放出することができる。

【0041】

図５Ｂで整流された電圧Ｖ_ＲＥＣとＬＥＤ電圧Ｖ_ＬＥＤとの間のハッチングされた領域は、電力損失に対応し、ハッチングされた領域の面積が縮小されるほど、電力効率が上昇しうる。図３Ｂにおいて、第３ＬＥＤストリングＳ３が光を放出する区間（すなわち、時間ｔ２３ないし時間ｔ２４区間）より、図５Ｂにおいて、第３ＬＥＤストリングＳ３が光を放出する区間（すなわち、時間ｔ５３ないし時間ｔ５８）において、電力損失が顕著に低減され、それにより、減衰された大きさの整流された電圧Ｖ_ＲＥＣにもかかわらず、電力効率が維持されるか、あるいは増大されうる。

【0042】

図６は、本開示の例示的実施形態によるスイッチ回路６０を示すブロック図である。具体的には、図６のブロック図は、図４のスイッチ回路４４の例示を示す。図６に図示されているように、スイッチ回路６０は、コントローラ６１、及び複数のスイッチ６２を含むものでもある。以下において、図６は、図４を参照して説明される。

【0043】

複数のスイッチ６２は、１つの第１ノードに共通して連結され、複数の第２ノードにそれぞれ連結されうる。例えば、図６に図示されているように、複数のスイッチ６２は、第１ノードＮ１４に連結され、４個の第２ノードＮ２１ないしＮ２４にそれぞれ連結された第１スイッチＳＷ１ないし第４スイッチＳＷ４を含むものでもある。第１スイッチＳＷ１ないし第４スイッチＳＷ４それぞれは、オン（on）（または、ターンオン）状態において、両端を電気的に接続（connection）することができ、オフ（off）（または、ターンオフ）状態において、両端を電気的に断線（disconnection）することができる。一部実施形態において、図７Ａないし図７Ｅを参照して後述されるように、第１スイッチＳＷ１ないし第４スイッチＳＷ４それぞれは、少なくとも１つのトランジスタを含むものでもある。図５Ｂを参照して説明したように、整流された電圧Ｖ_ＲＥＣ（または、交流電圧Ｖ_ＡＣ）のピークが基準値未満である場合、第１スイッチＳＷ１ないし第４スイッチＳＷ４のうち、第４スイッチＳＷ４を含む少なくとも１つのスイッチが常時オフにもなる。

【0044】

コントローラ６１は、複数のスイッチ６２を制御するための複数の制御信号を生成することができる。図５Ａ及び図５Ｂを参照して説明したように、第１ノードＮ１４に連結された第４電流源ＣＳ４４がイネーブルされる区間において、ＬＥＤ駆動電流Ｉ_ＬＥＤ（すなわち、第４電流Ｉ_４）は、整流された電圧Ｖ_ＲＥＣの大きさにより、４個の第２ノードＮ２１ないしＮ２４を介し、順次に流れることができる。そのために、コントローラ６１は、第１スイッチＳＷ１ないし第４スイッチＳＷ４が適切なタイミングにオンになり、オフになるように、第１制御信号ＣＴＲ１ないし第４制御信号ＣＴＲ４を生成することができる。一部実施形態において、図７Ｄ及び図７Ｅを参照して後述されるように、図６に図示されているところと異なり、第１スイッチＳＷ１ないし第４スイッチＳＷ４は、カスケードされ（cascade）、コントローラ６１は、１つの制御信号を生成することもできる。コントローラ６１の例示が、図７Ａないし図７Ｅを参照して後述される。

【0045】

図７Ａないし図７Ｅは、本開示の例示的実施形態によるスイッチ回路の例示を示す回路図である。具体的には、図７Ａないし図７Ｅの回路図は、図４のスイッチ回路４４の例示を示す。以下において、図７Ａないし図７Ｅは、図４を参照して説明され、図７Ａないし図７Ｅに係わる説明において、相互重複される内容は、省略される。

【0046】

図７Ａを参照すれば、スイッチ回路７０ａは、コントローラ７１ａ、及び複数のスイッチ７２ａを含むものでもある。複数のスイッチ７２ａは、第１ノードＮ１４に共通して連結され、４個の第２ノードＮ２１ないしＮ２４にそれぞれ連結された第１トランジスタＭ１ないし第４トランジスタＭ４を含むものでもある。たとえ図７Ａにおいて、第１トランジスタＭ１ないし第４トランジスタＭ４が、ＮＦＥＴ（ｎ－channel field effect transistor）であるように図示されているにしても、本開示の例示的実施形態は、それに制限されるものではなく、複数のスイッチ７２ａは、任意類型のトランジスタを含むものでもある。例えば、複数のスイッチ７２ａは、接合型（bipolar junction）トランジスタを含むものでもある。一部実施形態において、第１トランジスタＭ１ないし第４トランジスタＭ４は、同一構造を有することができる。一部実施形態において、第１トランジスタＭ１ないし第４トランジスタＭ４は、異なる構造を有することができる。例えば、第１トランジスタＭ１は、第２トランジスタＭ２ないし第４トランジスタＭ４より小サイズを有することができる。

【0047】

コントローラ７１ａは、第１電圧源ＶＳ１ないし第４電圧源ＶＳ４を含み、図６の第１制御信号ＣＴＲ１ないし第４制御信号ＣＴＲ４にそれぞれ対応する第１制御電圧Ｖ_ＣＴＲ１ないし第４制御電圧Ｖ_ＣＴＲ４を生成することができる。第１電圧源ＶＳ１ないし第４電圧源ＶＳ４それぞれは、正の直流電圧を生成する任意の構造を有することができる。それにより、第１制御電圧Ｖ_ＣＴＲ１ないし第４制御電圧Ｖ_ＣＴＲ４は、順次に増大し（Ｖ_ＣＴＲ１＜Ｖ_ＣＴＲ２＜Ｖ_ＣＴＲ３＜Ｖ_ＣＴＲ４）、第１トランジスタＭ１ないし第４トランジスタＭ４の制御電極（または、ゲート）にそれぞれ提供されうる。

【0048】

下記の［数式１］が充足される場合、第１トランジスタＭ１がターンオンされ、ＬＥＤ駆動電流Ｉ_ＬＥＤが、第１トランジスタＭ１を介して流れることができる。

【0049】

【数1】

【0050】

［数式１］において、Ｖ_Ｎ１３は、図４の第１ノードＮ１３の電圧であり、Ｖ_Ｄ４１は、第１ＬＥＤ Ｄ４１のフォワード電圧であり、Ｖ_ＴＨは、第１トランジスタＭ１の閾値電圧である。
整流された電圧Ｖ_ＲＥＣが増大することにより、下記の［数式２］が充足される場合、第２トランジスタＭ２がターンオンされ、ＬＥＤ駆動電流Ｉ_ＬＥＤが、第２トランジスタＭ２を介して流れることができる。

【0051】

【数2】

【0052】

［数式２］において、Ｖ_Ｄ４２は、第２ＬＥＤ Ｄ４２のフォワード電圧である。このとき、第１トランジスタＭ１も、ターンオンされうるが、第１トランジスタＭ１のゲート・ソース電圧Ｖ_ＧＳ１は、第２トランジスタＭ２のゲート・ソース電圧Ｖ_ＧＳ２よりも小さく（Ｖ_ＧＳ１＜Ｖ_ＧＳ２）、それにより、ＬＥＤ駆動電流Ｉ_ＬＥＤのほとんどは、第２トランジスタＭ２を介して流れることができる。

【0053】

整流された電圧Ｖ_ＲＥＣが増大することにより、下記の［数式３］が充足される場合、第３トランジスタＭ３がターンオンされ、ＬＥＤ駆動電流Ｉ_ＬＥＤが、第３トランジスタＭ３を介して流れることができる。

【0054】

【数3】

【0055】

［数式３］において、Ｖ_Ｄ４３は、第３ＬＥＤ Ｄ４３のフォワード電圧である。このとき、第１トランジスタＭ１及び第２トランジスタＭ２も、ターンオンされうるが、第１トランジスタＭ１及び第２トランジスタＭ２のゲート・ソース電圧Ｖ_ＧＳ１、Ｖ_ＧＳ２は、第３トランジスタＭ３のゲート・ソース電圧Ｖ_ＧＳ３よりも小さく（Ｖ_ＧＳ１＜Ｖ_ＧＳ２＜Ｖ_ＧＳ３）、それにより、ＬＥＤ駆動電流Ｉ_ＬＥＤのほとんどは、第３トランジスタＭ３を介して流れることができる。

【0056】

整流された電圧Ｖ_ＲＥＣが増大することにより、下記の［数式４］が充足される場合、第４トランジスタＭ４がターンオンされ、ＬＥＤ駆動電流Ｉ_ＬＥＤが、第４トランジスタＭ４を介して流れることができる。

【0057】

【数4】

【0058】

［数式４］において、Ｖ_Ｄ４４は、第４ＬＥＤ Ｄ４４のフォワード電圧である。このとき、第１トランジスタＭ１ないし第３トランジスタＭ３も、ターンオンされうるが、第１トランジスタＭ１ないし第３トランジスタＭ３のゲート・ソース電圧Ｖ_ＧＳ１、Ｖ_ＧＳ２、Ｖ_ＧＳ３は、第４トランジスタＭ４のゲート・ソース電圧Ｖ_ＧＳ４よりも小さく（Ｖ_ＧＳ１＜Ｖ_ＧＳ２＜Ｖ_ＧＳ３＜Ｖ_ＧＳ４）、それにより、ＬＥＤ駆動電流Ｉ_ＬＥＤのほとんどは、第４トランジスタＭ４を介して流れることができる。

【0059】

図７Ｂを参照すれば、スイッチ回路７０ｂは、コントローラ７１ｂ、及び複数のスイッチ７２ｂを含むものでもある。複数のスイッチ７２ｂは、第１ノードＮ１４に共通して連結され、４個の第２ノードＮ２１ないしＮ２４にそれぞれ連結された第１トランジスタＭ１ないし第４トランジスタＭ４を含むものでもある。

【0060】

コントローラ７１ｂは、図７Ａのコントローラ７１ａと類似して、第１電圧源ＶＳ１ないし第４電圧源ＶＳ４を含み、第１増幅器Ａ１ないし第４増幅器Ａ４をさらに含むものでもある。第１増幅器Ａ１ないし第４増幅器Ａ４は、演算（operational）増幅器でもあり、第１電圧源ＶＳ１ないし第４電圧源ＶＳ４にそれぞれ連結された非反転（non-inverting）入力をそれぞれ含み、第１ノードＮ１４に連結された反転（inverting）入力をそれぞれ含むものでもある。それにより、図７Ａのコントローラ７１ａと比較するとき、図７Ｂのコントローラ７１ｂは、第１トランジスタＭ１ないし第４トランジスタＭ４をさらに敏感に制御することができ、第１トランジスタＭ１ないし第４トランジスタＭ４は、さらに確実にターンオンされたりターンオフされたりもする。

【0061】

図７Ｃを参照すれば、スイッチ回路７０ｃは、コントローラ７１ｃ、及び複数のスイッチ７２ｃを含むものでもある。複数のスイッチ７２ｃは、第１ノードＮ１４に共通して連結され、４個の第２ノードＮ２１ないしＮ２４にそれぞれ連結された第１トランジスタＭ１ないし第４トランジスタＭ４を含むものでもある。

【0062】

コントローラ７１ｃは、抵抗Ｒ、第１ダイオードＤ１ないし第３ダイオードＤ３、及びツェナー（Zener）ダイオードＤＺを含むものでもある。図７Ｃに図示されているように、抵抗Ｒは、第１ノードＮ１３に連結され、第１ダイオードＤ１ないし第３ダイオードＤ３は、抵抗ＲとツェナーダイオードＤＺとの間で相互直列連結されうる。一部実施形態において、図７Ｃの図示にもかかわらず、第１ダイオードＤ１ないし第３ダイオードＤ３それぞれは、相互に直列連結及び／または並列連結された２以上のダイオードを含み、ツェナーダイオードＤＺも、相互に直列連結及び／または並列連結された２以上のツェナーダイオードを含むものでもある。該ダイオード及び該ツェナーダイオードの個数及び配置は、要求される第１制御電圧Ｖ_ＣＴＲ１ないし第４制御電圧Ｖ_ＣＴＲ４に基づいても決定される。

【0063】

整流された電圧Ｖ_ＲＥＣが増大することにより、第１ノードＮ１３の電圧が増大し、それにより、順次に増大する第１制御電圧Ｖ_ＣＴＲ１ないし第４制御電圧Ｖ_ＣＴＲ４が生成されうる。抵抗Ｒにより、ツェナーダイオードＤＺ、及び第１ダイオードＤ１ないし第３ダイオードＤ３を駆動するための電流が調節されうる。一部実施形態において、図７Ｃに図示されているところと異なり、抵抗Ｒは、図４の第１ノードＮ１２、または第３ＬＥＤストリングＳ３の内部ノードのように、第１ノードＮ１３より高い電圧を提供するノードにも連結される。

【0064】

図７Ｄを参照すれば、スイッチ回路７０ｄは、コントローラ７１ｄ、及び複数のスイッチ７２ｄを含むものでもある。複数のスイッチ７２ｄは、第１トランジスタＭ１ないし第４トランジスタＭ４、及び第１ダイオードＤ１ないし第３ダイオードＤ３を含むものでもある。図７Ｄに図示されているように、第１トランジスタＭ１ないし第４トランジスタＭ４は、４個の第２ノードＮ２１ないしＮ２４にそれぞれ連結され、第１ダイオードＤ１ないし第３ダイオードＤ３は、第１トランジスタＭ１ないし第３トランジスタＭ３にそれぞれ連結されうる。例えば、第３ダイオードＤ３は、第３トランジスタＭ３のソースに連結されたアノード（anode）、及び第４トランジスタＭ４のソースに連結されたカソードを有することができる。

【0065】

図６を参照して説明したように、複数のスイッチ７２ｄは、カスケードされた第１スイッチないし第４スイッチを含むものでもある。例えば、第１トランジスタＭ１及び第１ダイオードＤ１が第１スイッチに対応し、第２トランジスタＭ２及び第２ダイオードＤ２が第２スイッチに対応し、第３トランジスタＭ３及び第３ダイオードＤ３が第３スイッチに対応し、第４トランジスタＭ４が第４スイッチに対応しうる。それにより、図７Ｄに図示されているように、カスケードされた第１スイッチないし第４スイッチは、１つの制御信号、すなわち、制御電圧Ｖ_ＣＴＲによって制御されうる。

【0066】

コントローラ７１ｄは、抵抗Ｒ及びツェナーダイオードＤＺを含むものでもある。図７Ｄに図示されているように、抵抗Ｒは、第１ノードＮ１３に連結され、制御電圧Ｖ_ＣＴＲは、抵抗Ｒ及びツェナーダイオードＤＺが連結されたノードの電圧に対応しうる。それにより、制御電圧Ｖ_ＣＴＲは、ツェナーダイオードＤＺの逆方向（backward）電圧に対応し、一定サイズを有することができる。一部実施形態において、図７Ｄに図示されているところと異なり、適切な大きさの制御電圧Ｖ_ＣＴＲのために、ツェナーダイオードＤＺは、相互に直列連結及び／または並列連結された２以上のツェナーダイオードを含むものでもある。

【0067】

第１トランジスタＭ１ないし第４トランジスタＭ４は、一定制御電圧Ｖ_ＣＴＲをゲート電圧として共通に受信することができる一方、第１ダイオードＤ１ないし第３ダイオードＤ３によって順次に増大するゲート・ソース電圧をそれぞれ有することができる。それにより、図７Ａを参照して説明したように、整流された電圧Ｖ_ＲＥＣが漸進的に増大する場合、第１トランジスタＭ１ないし第４トランジスタＭ４が、順次に相互排他的にターンオンされ、その後、整流された電圧Ｖ_ＲＥＣが漸進的に低減される場合、第４トランジスタＭ４ないし第１トランジスタＭ１が順次に相互排他的にターンオンされうる。

【0068】

図７Ｅを参照すれば、スイッチ回路７０ｅは、コントローラ７１ｅ、及び複数のスイッチ７２ｅを含むものでもある。複数のスイッチ７２ｅは、図７Ｄの複数のスイッチ７２ｄと類似して、第１トランジスタＭ１ないし第４トランジスタＭ４、及び第１ダイオードＤ１ないし第３ダイオードＤ３を含むものでもある。

【0069】

コントローラ７１ｅは、図７Ｄのコントローラ７１ｄと類似して、抵抗Ｒ及びツェナーダイオードＤＺを含み、増幅器Ａをさらに含むものでもある。増幅器Ａは、演算増幅器でもあり、抵抗Ｒ及びツェナーダイオードＤＺに連結された非反転入力、及び第１ノードＮ１４に連結された反転入力を含むものでもある。本明細書において、抵抗Ｒ及びツェナーダイオードＤＺが連結されたノード、すなわち、増幅器Ａの非反転入力の電圧は、基準電圧とも称される。図７Ｄのコントローラ７１ｄと比較するとき、図７Ｅのコントローラ７１ｅは、第１トランジスタＭ１ないし第４トランジスタＭ４をさらに敏感に制御することができ、第１トランジスタＭ１ないし第４トランジスタＭ４は、さらに確実にターンオンされたりターンオフされたりもする。

【0070】

図８は、本開示の例示的実施形態による照明機器８０を示すブロック図である。具体的には、図８のブロック図は、複数のスイッチ回路を含む照明機器８０を示す。以下において、図８に係わる説明において、図４に係わる説明と重複される内容は、省略される。

【0071】

図８を参照すれば、照明機器８０は、図４の照明機器４０と類似して、整流器８１、ＬＥＤアレイ８２、ＬＥＤドライバ８３及び第１スイッチ回路８４を含み、第２スイッチ回路８５をさらに含むものでもある。ＬＥＤドライバ８３は、４個の第１ノードＮ１１ないしＮ１４を介し、ＬＥＤアレイ８２から、ＬＥＤ駆動電流Ｉ_ＬＥＤを引き出すことができる。第１スイッチ回路８４は、４個の第１ノードＮ１１ないしＮ１４のうち、第１ノードＮ１４（すなわち、第１共通ノード）に連結され、４個の第２ノードＮ２１ないしＮ２４を介し、ＬＥＤアレイ８２に連結されうる。図面を参照して説明したように、第１スイッチ回路８４は、電力損失を減らすことにより、電力効率を上昇させることができ、交流電圧Ｖ_ＡＣの大きさが変動しても、電力効率を維持するか、あるいは増大させることができる。

【0072】

照明機器８０は、電力損失をさらに低減させるために、第２スイッチ回路８５をさらに含むものでもある。第２スイッチ回路８５は、４個の第１ノードＮ１１ないしＮ１４のうち、第１ノードＮ１３（本明細書において、第２共通ノードとも称される）に連結され、４個の第３ノードＮ３１ないしＮ３４を介し、ＬＥＤアレイ８２に連結されうる。第２スイッチ回路８５は、第１スイッチ回路８４と同一構造を有することができ、それにより、第１ノードＮ１３を介して引き出されるＬＥＤ駆動電流Ｉ_ＬＥＤが４個の第３ノードＮ３１ないしＮ３４のうち一つを介して流れるようにする。一部実施形態において、照明機器８０は、第１スイッチ回路８４及び第２スイッチ回路８５と類似して、ＬＥＤドライバ８３とＬＥＤアレイ８２との間に連結された少なくとも１つのさらなるスイッチ回路をさらに含むものでもある。第２スイッチ回路８５により、電力効率が上昇する動作の例示が、図９を参照して後述される。

【0073】

図９は、本開示の例示的実施形態による照明機器の動作例示を示すタイミング図である。具体的には、図９のタイミング図は、図８の照明機器８０の動作例示を示す。以下において、図９は、図８を参照して説明される。図９において、ＬＥＤ電圧Ｖ_ＬＥＤは、ＬＥＤ駆動電流Ｉ_ＬＥＤが通過するするＬＥＤにかかる電圧に対応しうる。

【0074】

図９を参照すれば、第１ピークＰＫ１を有する整流された電圧Ｖ_ＲＥＣが、ＬＥＤアレイ８２に提供されうる。時間ｔ７１ないし時間ｔ７２の区間、及び時間ｔ７７ないし時間ｔ７８の区間において、第１電流源ＣＳ８１だけがイネーブルされ、ＬＥＤ駆動電流Ｉ_ＬＥＤは、第１電流Ｉ_１と一致し、それにより、図９に図示されているように、第１ＬＥＤストリングＳ１が光を放出することができる。時間ｔ７２ないし時間ｔ７３の区間、及び時間ｔ７６ないし時間ｔ７７の区間において、第２電流源ＣＳ８２だけがイネーブルされ、ＬＥＤ駆動電流Ｉ_ＬＥＤは、第２電流Ｉ_２と一致し、それにより、図９に図示されているように、第１ＬＥＤストリングＳ１及び第２ＬＥＤストリングＳ２が光を放出することができる。

【0075】

時間ｔ７３ないし時間ｔ７４の区間において、第２スイッチ回路８５により、第３ＬＥＤストリングＳ３の第１ＬＥＤ Ｄ３１ないし第４ＬＥＤ Ｄ３４に順次にＬＥＤ駆動電流Ｉ_ＬＥＤが通過するすることができる。また、時間ｔ７５ないし時間ｔ７６の区間において、第２スイッチ回路８５により、第３ＬＥＤストリングＳ３の第４ＬＥＤ Ｄ３４ないし第１ＬＥＤ Ｄ３１に順次にＬＥＤ駆動電流Ｉ_ＬＥＤが遮断されうる。類似して、時間ｔ７４ないしｔ７５の区間において、第１スイッチ回路８４により、第４ＬＥＤストリングＳ４の第１ＬＥＤ Ｄ４１ないし第４ＬＥＤ Ｄ４４に順次にＬＥＤ駆動電流Ｉ_ＬＥＤが通過し、その後、第４ＬＥＤストリングＳ４の第４ＬＥＤ Ｄ４４ないし第１ＬＥＤ Ｄ４１に順次にＬＥＤ駆動電流Ｉ_ＬＥＤが遮断されうる。

【0076】

図５Ａにおいて、第２ＬＥＤストリングＳ２が光を放出し始めた時間から、第４ＬＥＤストリングＳ４（すなわち、第１ＬＥＤ Ｄ４１）が光を放出し始めた時間までの区間（すなわち、時間ｔ３２ないし時間ｔ３３の区間、及び時間ｔ４２ないし時間ｔ４３区間）における電力損失より、図９において、第２ＬＥＤストリングＳ２が光を放出し始めた時間から、第４ＬＥＤストリングＳ４（すなわち、第１ＬＥＤ Ｄ４１）が光を放出し始めた時間までの区間（すなわち、時間ｔ７２ないし時間ｔ７４の区間、及び時間ｔ７５ないし時間ｔ７７区間）において、電力損失が低減され、それにより、第２スイッチ回路８５により、電力効率が上昇しうる。

【0077】

以上のように、図面と明細書とによって例示的な実施形態が開示された。本明細書において、特定の用語を使用し、本実施形態について説明されたが、それらは、単に本開示の技術的思想について説明するための目的で使用されたものであり、意味を限定したり、特許請求の範囲に記載された本開示の範囲を制限したりするために使用されたものではない。従って、本技術分野の当業者であるならば、それらから、多様な変形、及び均等な他の実施形態が可能であるという点を理解するであろう。従って、本開示の真の技術的保護範囲は、特許請求の範囲の技術的思想によって定められるものである。

【符号の説明】

【0078】

１０ 照明機器
１１ 整流器
１２ ＬＥＤアレイ
１３ ＬＥＤドライバ
１４ スイッチ回路
Ｎ１０ 第１ノード
Ｎ２０ 第２ノード

【図1】

【図2】

【図3A】

【図3B】

【図4】

【図5A】

【図5B】

【図6】

【図7A】

【図7B】

【図7C】

【図7D】

【図7E】

【図8】

【図9】

【手続補正書】

【提出日】2022-10-13

【手続補正1】

【補正対象書類名】特許請求の範囲

【補正対象項目名】全文

【補正方法】変更

【補正の内容】

【特許請求の範囲】

【請求項1】

少なくとも１つのＬＥＤ（light emitting diode）を含むＬＥＤアレイを駆動するためのＬＥＤ駆動装置であり、
交流電圧から整流された電圧を前記ＬＥＤアレイに提供するように構成された整流器と、
ＬＥＤ駆動電流を、複数の第１ノードを介し、順次に前記ＬＥＤアレイから引き出すように構成されたＬＥＤドライバと、
複数の第２ノードを介し、前記ＬＥＤアレイに連結される第１スイッチ回路と、を含み、
前記ＬＥＤドライバは、前記複数の第１ノードにそれぞれ連結されイネーブル状態で前記ＬＥＤ駆動電流をそれぞれ生成するように構成された複数の電流源を含み、
前記複数の電流源は、相互排他的にそれぞれイネーブルされるように構成され、
前記第１スイッチ回路は、
前記複数の第２ノードそれぞれに連結された、複数の第１スイッチと、
前記ＬＥＤドライバが前記複数の第１ノードのうち１つである第１共通ノードを介して引き出す前記ＬＥＤ駆動電流が前記複数の第２ノードを介して順次に前記ＬＥＤアレイから引き出されるように、前記複数の第１スイッチを制御するように構成された第１コントローラと、を含み、
前記複数の第１スイッチそれぞれは、前記第１コントローラにより、オンになる場合、前記複数の第２ノードのうち、自体に連結された第２ノードから前記第１共通ノードに、前記ＬＥＤ駆動電流を通過させるように構成されたことを特徴とするＬＥＤ駆動装置。

【請求項2】

前記ＬＥＤドライバは、前記第１共通ノードを介し、最大サイズの前記ＬＥＤ駆動電流を引き出すように構成されたことを特徴とする請求項１に記載のＬＥＤ駆動装置。

【請求項3】

前記交流電圧のピークが基準値未満である場合、前記複数の第１スイッチのうち少なくとも一つは、常時オフになることを特徴とする請求項２に記載のＬＥＤ駆動装置。

【請求項4】

前記複数の第１スイッチは、
前記複数の第２ノードのうち一つ、及び前記第１共通ノードに連結された第１トランジスタと、
前記複数の第２ノードのうち他の一つ、及び前記第１共通ノードに連結された第２トランジスタと、を含み、
前記ＬＥＤ駆動電流は、前記第２トランジスタがオンになる場合、前記少なくとも１つのＬＥＤのうち、前記第１トランジスタ及び前記第２トランジスタがそれぞれ連結された第２ノード間の少なくとも１つのＬＥＤを通過し、
前記第１コントローラは、前記第１トランジスタに第１制御電圧を提供し、前記第２トランジスタに、前記第１制御電圧より高い第２制御電圧を提供するように構成されたことを特徴とする請求項１に記載のＬＥＤ駆動装置。

【請求項5】

前記第１制御電圧及び前記第２制御電圧それぞれは、直流電圧であることを特徴とする請求項４に記載のＬＥＤ駆動装置。

【請求項6】

前記第１コントローラは、
第１基準電圧に基づき、前記第１制御電圧を生成するように構成された第１増幅器と、
第２基準電圧に基づき、前記第２制御電圧を生成するように構成された第２増幅器と、を含むことを特徴とする請求項５に記載のＬＥＤ駆動装置。

【請求項7】

前記第１コントローラは、
前記ＬＥＤアレイに連結された抵抗と、
前記抵抗に直列連結された少なくとも１つのダイオードと、を含み、
前記第１制御電圧は、前記少なくとも１つのダイオードにより、前記第２制御電圧から降下された電圧であることを特徴とする請求項４に記載のＬＥＤ駆動装置。

【請求項8】

前記ＬＥＤドライバは、半導体パッケージに含まれ、
前記第１スイッチ回路は、前記半導体パッケージと共に、印刷回路基板に実装されることを特徴とする請求項１に記載のＬＥＤ駆動装置。

【請求項9】

複数の第３ノードを介し、前記ＬＥＤアレイに連結される第２スイッチ回路をさらに含み、
前記第２スイッチ回路は、
前記複数の第１ノードのうち１つである第２共通ノードに共通して連結され、前記複数の第３ノードにそれぞれ連結された複数の第２スイッチと、
前記複数の第２スイッチが順次にオンになり、順次にオフになるように、前記複数の第２スイッチを制御するように構成された第２コントローラと、を含むことを特徴とする請求項１に記載のＬＥＤ駆動装置。

【請求項10】

前記第１コントローラは、制御電圧を生成するように構成され、
前記複数の第１スイッチは、
前記第１共通ノードに連結されたカソードを有するダイオードと、
前記制御電圧を受信するゲート、及び前記ダイオードのアノードに連結されたソースを含む第１トランジスタと、
前記制御電圧を受信するゲート、及び前記第１共通ノードに連結されたソースを含む第２トランジスタと、を含むことを特徴とする請求項１に記載のＬＥＤ駆動装置。

【請求項11】

前記第１コントローラは、基準電圧、及び前記第１共通ノードの電圧に基づき、前記制御電圧を生成するように構成された増幅器を含むことを特徴とする請求項１０に記載のＬＥＤ駆動装置。