特許 7210434 プリチャージ照明制御回路

(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】

(24)【登録日】2023-01-13

(45)【発行日】2023-01-23

(54)【発明の名称】プリチャージ照明制御回路

(51)【国際特許分類】

   H05B 45/30 20200101AFI20230116BHJP

   H05B 45/34 20200101ALI20230116BHJP

   H05B 45/345 20200101ALI20230116BHJP

   H05B 45/3725 20200101ALI20230116BHJP

   H05B 47/16 20200101ALI20230116BHJP

【ＦＩ】

H05B45/30

H05B45/34

H05B45/345

H05B45/3725

H05B47/16

【請求項の数】 19

(21)【出願番号】P 2019514247

(86)(22)【出願日】2017-09-20

(65)【公表番号】

(43)【公表日】2019-10-24

(86)【国際出願番号】 US2017052565

(87)【国際公開番号】W WO2018057653

(87)【国際公開日】2018-03-29

【審査請求日】2020-08-06

(31)【優先権主張番号】62/398,794

(32)【優先日】2016-09-23

(33)【優先権主張国・地域又は機関】US

(73)【特許権者】

【識別番号】512123938

【氏名又は名称】フォセオン テクノロジー， インコーポレイテッド

【氏名又は名称原語表記】ＰＨＯＳＥＯＮ ＴＥＣＨＮＯＬＯＧＹ， ＩＮＣ．

(74)【代理人】

【識別番号】100137095

【弁理士】

【氏名又は名称】江部 武史

(74)【代理人】

【識別番号】100091627

【弁理士】

【氏名又は名称】朝比 一夫

(72)【発明者】

【氏名】バッタグリア， サルバトーレ ティー．

【審査官】野木 新治

(56)【参考文献】

【文献】特開２０１４－１０８００４（ＪＰ，Ａ）

【文献】特開昭６３－０５６１７３（ＪＰ，Ａ）

【文献】特開２０１０－０６２１５０（ＪＰ，Ａ）

(58)【調査した分野】(Int.Cl.，ＤＢ名)

Ｈ０５Ｂ ４５／００、４７／００

(57)【特許請求の範囲】

【請求項1】

１つまたは複数の発光デバイスを動作させるためのシステムであって、
固体照明デバイスのアレイと、
導体によって前記固体照明デバイスの前記アレイに電気的に結合され、電圧レギュレータ入力を含む電圧レギュレータと、
前記電圧レギュレータ入力に電気的に結合されたプリチャージ回路出力を有するアナログプリチャージ回路と、を含み、
前記アナログプリチャージ回路は、前記固体照明デバイスの前記アレイに電気的に結合されたプリチャージ回路入力と、タイミング回路と、前記タイミング回路に電気的に結合された、第１のコンデンサと、第１の抵抗器と、を含み、
前記第１のコンデンサおよび前記第１の抵抗器の値は、前記第１のコンデンサおよび前記第１の抵抗器に基づく所定の時間が終了する前、高電圧から低電圧に遷移しない前記タイミング回路のＲＥＳＥＴバー入力に応答して、前記タイミング回路から出力される電圧パルスの継続時間を決定することを特徴とするシステム。

【請求項2】

前記タイミング回路に電気的に結合された、第２の抵抗器と、第３の抵抗器と、第２のコンデンサとをさらに含む請求項１に記載のシステム。

【請求項3】

前記第２のコンデンサおよび前記第３の抵抗器に電気的に結合されたトランジスタをさらに含む請求項２に記載のシステム。

【請求項4】

前記タイミング回路は、ＴＲＩＧバー入力と、前記ＲＥＳＥＴバー入力と、ＣＯＮＴバー入力と、ＴＨＲＥＳ入力と、ＤＩＳＣＨ出力と、ＯＵＴ出力とを含む請求項２に記載のシステム。

【請求項5】

前記第１の抵抗器および前記第１のコンデンサは、前記ＤＩＳＣＨ出力に電気的に結合され、
前記ＤＩＳＣＨ出力は、前記ＴＨＲＥＳ入力に電気的に結合される請求項４に記載のシステム。

【請求項6】

前記第２の抵抗器および前記第２のコンデンサは、前記ＴＲＩＧバー入力に電気的に結合されている請求項４に記載のシステム。

【請求項7】

第３のコンデンサをさらに含み、
前記第３のコンデンサは、前記ＣＯＮＴバー入力に電気的に結合されている請求項４に記載のシステム。

【請求項8】

前記ＯＵＴ出力は、前記電圧レギュレータの入力に電気的に結合されている請求項４に記載のシステム。

【請求項9】

１つまたは複数の発光デバイスを動作させるためのシステムであって、
固体照明デバイスのアレイと、
導体によって前記固体照明デバイスの前記アレイに電気的に結合され、電圧レギュレータ入力を含む電圧レギュレータと、
前記電圧レギュレータ入力に電気的に結合されたプリチャージ回路出力を有するアナログプリチャージ回路と、を含み、
前記アナログプリチャージ回路は、前記固体照明デバイスの前記アレイに電気的に結合された第１のプリチャージ回路と、タイミング回路と、前記タイミング回路および前記第１のプリチャージ回路入力に電気的に結合された電圧コンパレーターと、前記タイミング回路に電気的に結合された、第１のコンデンサと、第１の抵抗器と、を含み、
前記第１のコンデンサおよび前記第１の抵抗器の値は、前記第１のコンデンサおよび前記第１の抵抗器に基づく所定の時間が終了する前、高電圧から低電圧に遷移しない前記タイミング回路のＲＥＳＥＴバー入力に応答して、前記タイミング回路から出力される電圧パルスの継続時間を決定することを特徴とするシステム。

【請求項10】

前記アナログプリチャージ回路は、前記第１のプリチャージ回路に電気的に結合された第２のプリチャージ回路と、
前記第２のプリチャージ回路に電気的に結合されたトランジスタと、をさらに含む請求項９に記載のシステム。

【請求項11】

前記トランジスタは、第３の抵抗器と、第２のコンデンサとに電気的に結合され、
前記第２のコンデンサは、第２の抵抗器と、前記タイミング回路のＴＲＩＧバー入力とに電気的に結合される請求項１０に記載のシステム。

【請求項12】

前記タイミング回路は、ＴＲＩＧバー入力と、前記ＲＥＳＥＴバー入力と、ＣＯＮＴバー入力と、ＴＨＲＥＳ入力と、ＤＩＳＣＨ出力と、ＯＵＴ出力とを含む請求項９に記載のシステム。

【請求項13】

前記電圧コンパレーターに電気的に結合された分圧器をさらに含む請求項９に記載のシステム。

【請求項14】

１つまたは複数の発光デバイスを動作させる方法であって、
電圧パルスを電圧レギュレータの入力に供給する工程と、
前記電圧レギュレータを介して前記１つまたは複数の発光デバイスに電力を供給する工程と、を含み、
前記電圧パルスの継続時間は、前記１つまたは複数の発光デバイスで、タイミング回路
、抵抗器およびコンデンサのネットワークと、電圧とに応答して調整され、
前記電圧レギュレータは、導体によって固体照明デバイスのアレイに電気的に結合され、
前記コンデンサおよび前記抵抗器の値は、前記コンデンサおよび前記抵抗器に基づく所定の時間が終了する前、高電圧から低電圧に遷移しない前記タイミング回路のＲＥＳＥＴバー入力に応答して、前記タイミング回路から出力される前記電圧パルスの前記継続時間を決定することを特徴とする１つまたは複数の発光デバイスを動作させる方法。

【請求項15】

前記抵抗器および前記コンデンサは、アナログタイミング回路に電気的に結合されている請求項１４に記載の方法。

【請求項16】

前記電圧パルスは、アナログプリチャージ回路を介して提供され、
前記１つまたは複数の発光デバイスに電気的に結合される分圧器を介して前記アナログプリチャージ回路に電圧を供給する工程をさらに含む請求項１４に記載の方法。

【請求項17】

前記電圧パルスは、前記１つまたは複数の発光デバイスの光強度出力をゼロから閾値まで増加させる要求に応答してのみ出力される請求項１４に記載の方法。

【請求項18】

前記１つまたは複数の発光デバイスにおける前記電圧は、コンパレーター回路に入力される請求項１４に記載の方法。

【請求項19】

前記電圧パルスは、プリチャージ回路を介して提供され、
前記プリチャージ回路は、単安定モードに構成されたタイマーを含む請求項１８に記載の方法。

【発明の詳細な説明】

【関連出願】

【0001】

本出願は、２０１６年９月２３日に出願された、「プリチャージ照明制御回路」と題された米国仮特許出願第６２／３９８，７９４号の優先権を主張する。その出願の全ての内容はここに挿入される。

【背景技術】

【0002】

固体照明デバイス（solid-state lighting devices）は、様々なレベルの照明を提供するために様々な照明強度のレベルで動作させることができる。いくつかの場合において、照明デバイスの出力は、製造されているデバイスの硬化時間または他のプロセス変数に影響を与える。したがって、製品のばらつきを減らすために、一貫した既知のレベルの光強度を提供することが望ましい。しかしながら、電力は、電圧レギュレータによって照明アレイに供給される。電圧レギュレータの初期出力は、照明アレイからの照明の異なるレベル間で一貫性がない。例えば、利用可能な電圧レギュレータの４０％の出力が所望のレベルの光強度に対して要求される場合、電圧レギュレータが所望のレベルの光強度を提供するために十分な電圧を出力するのに１５ｍｓかかる。しかしながら、利用可能な電圧レギュレータの１００％の出力が所望のレベルの光強度に対して要求される場合、電圧レギュレータが所望のレベルの光強度を提供するために十分な電圧を出力するのに２ｍｓかかる。応答時間の遅れは、電圧レギュレータ内の抵抗器／コンデンサネットワークの充電に起因する。電圧レギュレータの出力は、照明アレイからの出力がより一貫性があるように、要求される照明強度の様々なレベル間で、より一貫した開始時間を提供するような方法で応答することが望ましい。

【発明の概要】

【課題を解決するための手段】

【0003】

本明細書の発明者は、上述の欠点を認識し、１つまたは複数の発光デバイスを動作させるためのシステムを開発した。このシステムは、固体照明デバイスのアレイと、電圧レギュレータ入力を含む電圧レギュレータと、プリチャージ回路出力を有するアナログプリチャージ回路とを含む。電圧レギュレータは、固体照明デバイスのアレイに電気的に結合されている。プリチャージ回路出力は、電圧レギュレータ入力に電気的に結合されている。アナログプリチャージ回路は、固体照明デバイスのアレイに電気的に結合されたプリチャージ回路入力を含む。アナログプリチャージ回路は、タイミング回路を含む。アナログプリチャージ回路は、タイミング回路に電気的に接続された第１のコンデンサと、第１の抵抗器とを含む。

【0004】

アナログプリチャージ回路から電圧レギュレータへ入力を提供することを制御することによって、照明アレイの起動状態の間に、照明アレイの光強度をより正確に制御することができる。アナログプリチャージ回路は、時間の関数として制御される継続時間（duration）を有する電圧パルス、または、固体照明デバイスで発生する電圧を出力する。より低いレベルの光強度が要求されたとき、アナログプリチャージ回路は、所定の継続時間の電圧を出力する。所定の継続時間の電圧パルスは、必要な光強度が提供されるように、電圧レギュレータ内の抵抗器／コンデンサネットワークを急速に充電するように作用する。アナログプリチャージ回路は、継続時間を有する電圧パルスを出力する。その継続時間は、要求された光強度のより高いレベルのための固体照明デバイスで発生する電圧によって制限される。照明デバイスの電圧に応じて、アナログプリチャージ回路の出力電圧を制限することにより、電圧レギュレータの出力を制御して、エネルギーを節約し、所望の光強度レベルを超える可能性を低減する。

【発明の効果】

【0005】

本説明は、いくつかの利点を提供する。特に、このアプローチは、照明システムの光度制御を改善する。さらに、このアプローチは、電力消費を改善する。さらにまた、このアプローチは、高度なデジタルコントローラを必要とせずに提供される。

【0006】

本明細書の上記の利点および他の利点、ならびに特徴は、単独でまたは添付の図面と関連して解釈されるとき、以下の詳細な説明から容易に明らかになる。

【0007】

上記の概要は、詳細な説明においてさらに説明される概念の選択を簡略化した形で紹介するために提供されることを理解されたい。特許請求の範囲に記載される主題の重要なまたは本質的な特徴を特定することを意図するものではなく、その範囲は詳細な説明に続く特許請求の範囲によって独自に特定される。さらに、特許請求の範囲に記載される主題は、上記または本開示のいずれかの部分において指摘されるあらゆる不都合を解決する実施形態に限定されない。

【図面の簡単な説明】

【0008】

【図1】図１は、照明システムの概略図を示す。

【0009】

【図2】図２は、例示的な照明アレイの電圧レギュレータの概略図を示す。

【0010】

【図3】図３は、例示的なアナログプリチャージ回路を示す。

【0011】

【図4】図４は、例示的な照明アレイの起動シーケンスを示す。

【0012】

【図5】図５は、光反応システムを制御するための例示的な方法を示す。

【発明を実施するための形態】

【0013】

本説明は、調整された電流を有する照明システムに関する。図１は、調整された電流制御が提供される照明システムの一例を示す。照明電流制御は、図２および図３に示されるような例示的な回路に従って提供される。しかしながら、記載された機能を提供するかまたは示された回路と同様に動作する代替回路もまた、本明細書の範囲内に含まれる。照明システムは、図４に示すプロフェティック（prophetic）シーケンスを提供する。回路は、図５の方法に従って動作する。様々な電気回路図において、コンポーネント間に示される電気的相互接続を表す線は、例示されているデバイス間の電流経路を表す。

【0014】

図１を参照すると、本明細書に記載のシステムおよび方法による光反応性システム１０のブロック図が示される。この例では、光反応性システム１０は、照明サブシステム１００と、コントローラ１０８と、電源１０２と、冷却サブシステム１８とを含む。

【0015】

照明サブシステム１００は、複数の発光デバイス１１０を含む。発光デバイス１１０は、例えば、ＬＥＤデバイスである。複数の発光デバイス１１０のうちの選択されたものは、放射出力２４を提供するように実装される。放射出力２４は、ワークピース２６に向けられる。戻ってきた放射線２８は、（例えば、放射出力２４の反射を介して）ワークピース２６から照明サブシステム１００に戻るように向けられる。

【0016】

放射出力２４は、カップリング光学系３０を介してワークピース２６に向けられる。カップリング光学系３０は、使用される場合、様々に実装される。一例として、カップリング光学系は、放射出力２４を提供する発光デバイス１１０と、ワークピース２６との間に挿入された１つ以上の層、材料または他の構造を含む。一例として、カップリング光学系３０は、収集、集光、視準（コリメーション）、または放射出力２４の品質または有効量を高めるために、マイクロレンズアレイを含んでいてもよい。別の例として、カップリング光学系３０は、マイクロリフレクタアレイを含んでいてもよい。このようなマイクロリフレクタアレイを使用する場合、放射出力２４を提供する各半導体デバイスは、１対１ベースで各マイクロリフレクタ内に配置される。

【0017】

層、材料または他の構造のそれぞれは、選択された屈折率を有する。各屈折率を適切に選択することによって、放射出力２４（および／または戻り放射２８）の経路内の層、材料および他の構造間の界面における反射を選択的に制御する。一例として、ワークピース２６に対して半導体デバイス間に配置された選択された界面でこのような屈折率の差を制御することによって、その界面での反射は低減、除去または最小化される。そして、ワークピース２６への最終的な送達のために、その界面で放射出力の伝達を増大させる。

【0018】

カップリング光学系３０は、様々な目的に使用される。例示的な目的は、とりわけ、発光デバイス１１０を保護すること、冷却サブシステム１８に関連する冷却流体を保持すること、放射出力２４を収集、集光および／またはコリメートすること、戻り放射２８を収集、方向付け、または拒絶することを含む。または、他の目的のために、それらを単独でまたは組み合わせで含む。さらなる例として、光反応性システム１０は、特に、ワークピース２６に供給されるような放射出力２４の有効品質または量を高めるように、カップリング光学系３０を使用してもよい。

【0019】

複数の発光デバイス１１０のうちの選択されたものは、コントローラ１０８にデータを提供するように、カップリング電子機器２２を介してコントローラ１０８に結合される。さらに後述するように、コントローラ１０８は、例えば、カップリング電子機器２２を介して、そのようなデータ提供半導体デバイスを制御するように実装されている。

【0020】

コントローラ１０８は、電源１０２および冷却サブシステム１８のそれぞれにも接続され、それらを制御するように実装されることが好ましい。さらに、コントローラ１０８は、電源１０２および冷却サブシステム１８からデータを受信する。

【0021】

電源１０２、冷却サブシステム１８、照明サブシステム１００のうちの１つまたは複数からコントローラ１０８によって受信されたデータは、様々なタイプのものである。一例として、データはそれぞれ、結合された半導体デバイス１１０に関連する１つまたは複数の特性の代表（representative）である。別の例として、データは、データを提供する各コンポーネント１２、１０２、１８に関連した１つまたは複数の特性の代表であってもよい。さらに別の例として、データは、ワークピース２６に関連する１つまたは複数の特性の代表（例えば、ワークピースに向けられた放射出力エネルギーまたはスペクトル成分の代表）であってもよい。さらに、データは、これらの特性のいくつかの組み合わせの代表であってもよい。

【0022】

コントローラ１０８は、そのようなデータを受信すると、そのデータに応答するように実行される。例えば、任意のそのようなコンポーネントからそのようなデータに応答して、コントローラ１０８は、電源１０２と、冷却サブシステム１８と、照明サブシステム１００（そのような結合半導体デバイスの１つまたは複数を含む）とのうちの１つまたは複数を制御するように実装される。一例として、照明サブシステム（光エネルギーがワークピースに関連する１つまたは複数の点で不十分であることを示す）からのデータに応答して、コントローラ１０８は、（ａ）１つまたは複数の半導体デバイス１１０に電源の電流供給および／または電圧供給を増大させること、（ｂ）冷却サブシステム１８によって照明サブシステムの冷却を増大させること（すなわち、冷却された場合、特定の発光デバイスはより大きな放射出力を提供する）、（ｃ）電力がそのようなデバイスに供給される間の時間を増大させること、または、（ｄ）上記の組み合わせを実行するように実装される。

【0023】

照明サブシステム１００の個々の半導体デバイス１１０（例えば、ＬＥＤデバイス）は、コントローラ１０８によって独立して制御される。例えば、コントローラ１０８は、第１の強度、波長などの光を放射するように１つ以上の個々のＬＥＤデバイスの第１のグループを制御する一方、異なる強度、波長などの光を放射するように、１つまたは複数の個々のＬＥＤデバイスの第２のグループを制御する。１つまたは複数の個々のＬＥＤデバイスの第１のグループは、半導体デバイス１１０の同じアレイ内にあってもよく、または、複数の半導体デバイス１１０の１つ以上のアレイからであってもよい。半導体デバイス１１０のアレイは、コントローラ１０８によって、照明サブシステム１００の半導体デバイス１１０の他のアレイからコントローラ１０８によって独立に制御される。例えば、第１のアレイの半導体デバイスは、第１の強度、波長などの光を放射するように制御される。一方、第２のアレイの半導体デバイスは、第２の強度、波長などの光を放射するように制御される。

【0024】

さらなる例として、（例えば、特定のワークピース、光反応、および／または動作条件のセットのための）第１のセットの条件下、コントローラ１０８は、第１の制御ストラテジーを実行するために光反応性システム１０を動作させる。（例えば、特定のワークピース、光反応、および／または動作条件のセットのための）第２のセットの条件下、コントローラ１０８は、第２の制御ストラテジーを実施するために光反応性システム１０を動作させる。上述のように、第１の制御ストラテジーは、第１の強度、波長などの光を放射する１つまたは複数の個々の半導体デバイス（例えば、ＬＥＤデバイス）の第１のグループを動作させることを含む。一方、第２の制御ストラテジーは、第２の強度、波長などの光を放射する１つまたは複数の個々のＬＥＤデバイスの第２のグループを動作させることを含む。第１のグループのＬＥＤデバイスは、第２のグループと同じグループのＬＥＤデバイスであり、ＬＥＤデバイスの１つまたは複数のアレイに及んでいる。または、第１のグループのＬＥＤデバイスは、第２のグループとは異なるグループのＬＥＤデバイスである。しかし、ＬＥＤデバイスの異なるグループは、第２のグループからの１つまたは複数のＬＥＤデバイスのサブセットを含んでいてもよい。

【0025】

冷却サブシステム１８は、照明サブシステム１００の熱的挙動を管理するように実装される。例えば、一般に、冷却サブシステム１８は、そのようなサブシステム１２（より具体的には、半導体デバイス１１０）の冷却を提供する。冷却サブシステム１８は、ワークピース２６および／またはワークピース２６と光反応性システム１０（例えば、特に、照明サブシステム１００）との間の空間を冷却するように実装される。例えば、冷却サブシステム１８は、空気または他の流体（例えば、水）冷却システムである。

【0026】

光反応性システム１０は様々な用途に使用される。例えば、インク印刷からＤＶＤの製造およびリソグラフィーまでの範囲にわたる硬化アプリケーションを含むが、これに限定されない。一般に、光反応性システム１０が使用される用途は、パラメータを関連付ける。すなわち、用途は、次のような関連する動作パラメータを含む。すなわち、１つまたは複数の期間にわたって適用される、１つまたは複数の波長で、１つまたは複数のレベルの放射強度の提供などである。用途に関連する光反応を適切に達成するために、屈折力は、１つまたは複数のこれらのパラメータ（および／または特定の時間、時間または時間の範囲）の１つまたは複数の所定のレベルでまたはそれより上で、ワークピースにまたはその近傍に送達される必要がある。

【0027】

意図された用途（アプリケーション）のパラメータに従うために、放射出力２４を提供する半導体デバイス１１０は、アプリケーションのパラメータ（例えば、温度、スペクトル分布および放射強度）に関連する様々な特性に従って動作される。同時に、半導体デバイス１１０は、特定の動作仕様を有する。これは、半導体デバイスの製造に関連し、とりわけ、デバイスの破壊を起きないようにするために、および／またはデバイスの劣化を未然に防ぐために従われる。光反応性システム１０の他のコンポーネントもまた、動作仕様を関連付けた。これらの仕様は、他のパラメータ仕様の中でも、動作温度および印加電力についての範囲（例えば、最大および最小）を含む。

【0028】

したがって、光反応性システム１０は、アプリケーションのパラメータのモニタリングをサポートする。さらに、光反応性システム１０は、各特性および仕様を含む半導体デバイス１１０のモニタリングを提供する。さらに、光反応性システム１０はまた、光反応性システム１０の選択された他のコンポーネント（その特性および仕様を含む）のモニタリングを提供する。

【0029】

そのようなモニタリングを提供することは、光反応性システム１０の動作が確実に評価されるように、システムの適切な動作の検証を可能にすることができる。例えば、システム１０は、１つ以上のアプリケーションのパラメータ（例えば、温度、放射強度など）、そのようなパラメータに関連する任意のコンポーネントの特性、および／または任意のコンポーネントの各動作仕様に対して、不適切に動作するかもしれない。モニタリングの提供は、１つまたは複数のシステムのコンポーネントによってコントローラ１０８によって受信されたデータに従って、応答性があり、実行される。

【0030】

モニタリングはまた、システムの動作の制御をサポートする。例えば、制御ストラテジーは、コントローラ１０８によって実施されてもよい。コントローラ１０８は、１つまたは複数のシステムコンポーネントからデータを受信し、それに応答する。上述のように、この制御は、直接的（すなわち、コンポーネント動作に関するデータに基づいて、コンポーネントに向けられた制御信号を通じてコンポーネントを制御することによって）、または間接的に（すなわち、他のコンポーネントの動作を調整するために向けられた制御信号を介してコンポーネントの動作を制御することによって）実行される。一例として、半導体デバイスの放射出力は、電源１０２に向けられた制御信号（照明サブシステム１００に印加される電力を調整する）および／または冷却サブシステム１８に向けられた制御信号（照明サブシステム１００に適用される冷却を調整する）を介して、間接的に調整される。

【0031】

制御ストラテジーは、システムの適切な動作および／またはアプリケーションの性能を可能にする、および／または、高めるために使用される。より具体的な例では、コントローラは、アレイの放射出力とその動作温度との間のバランスを可能にする、および／または、高めるために使用される。例えば、アプリケーションの光反応を適切に完了させるために十分な放射エネルギーをワークピース２６に向けながら、その仕様を超えて半導体デバイス１１０または半導体デバイス１１０のアレイを加熱しないようにする。

【0032】

いくつかの用途では、高い放射強度をワークピース２６に供給することができる。したがって、サブシステム１２は、発光半導体デバイス１１０のアレイを使用して実行される。例えば、サブシステム１２は、高密度の発光ダイオード（ＬＥＤ）アレイを使用して実行される。ＬＥＤアレイが使用され、本明細書で詳細に説明されるが、半導体デバイス１１０およびそのアレイは、説明の原理から逸脱することなく、他の発光技術を使用して実行されることが理解される。他の発光技術の例として、有機ＬＥＤ、レーザーダイオード、他の半導体レーザーが挙げられるが、これらに限定されない。

【0033】

複数の半導体デバイス１１０は、アレイ２０、または複数のアレイのアレイの形態で提供される。アレイ２０は、半導体デバイス１１０のうちの１つまたは複数、またはそのほとんどが放射出力を提供するように構成されるように実装される。しかしながら、同時に、アレイの半導体デバイス１１０のうちの１つまたは複数は、アレイの特性の選択されたものをモニタリングするために、実装される。モニタリングデバイス３６は、アレイ２０内のデバイスの中から選択され、例えば、他の放出デバイスと同じ構造を有する。例えば、放射とモニタリングとの間の差は、特定の半導体デバイスに関連するカップリング電子機器２２によって決定される（例えば、基本形態で、ＬＥＤアレイは、カップリング電子機器が逆電流を提供するモニタリングＬＥＤを有し、カップリング電子機器が順方向電流を提供する放射ＬＥＤを有する。）。

【0034】

さらに、カップリング電子機器に基づいて、アレイ２０内の半導体デバイスのうちの選択されたものは、多機能デバイスおよび／または多モードデバイスのいずれか／両方である。（ａ）多機能デバイスは、１つより多い特性（例えば、放射出力、温度、磁場、振動、圧力、加速度、および他の機械的な力または変形）を検出することができ、アプリケーションパラメータまたは他の決定要因に従ってこれらの検出機能の間でスイッチされる。（ｂ）マルチモードデバイスは、放射、検出および他のいくつかのモード（例えばオフ）をすることができ、アプリケーションパラメータまたは他の決定要因に従ってモード間でスイッチされる。

【0035】

図２を参照すると、様々な量の電流を供給する第１の照明システム回路の概略図が示される。照明システム１００は、１つまたは複数の発光デバイス１１０を含む。この例では、発光デバイス１１０は、発光ダイオード（ＬＥＤ）である。各ＬＥＤ１１０は、アノード２０１と、カソード２０２とを含む。図１に示されるスイッチング電源１０２は、電圧レギュレータ２０４に４８ＶのＤＣ電力を供給する。電圧レギュレータ２０４は、導体または経路２２２を介して、ＬＥＤ１１０のアノード２０１にＤＣ電力を供給する。電圧レギュレータ２０４は、導体または経路２４０を介して、ＬＥＤ１１０のカソード２０２に電気的に結合されている。電圧レギュレータ２０４は、接地（グランド）２８５を基準にして示されており、一例では降圧レギュレータである。電圧レギュレータ２０４は、コントローラ１０８の一部である。電圧レギュレータ２０４は、調整可能な電圧をＬＥＤ１１０に供給する。

【0036】

デバイス２３０は、電界効果トランジスタ（ＦＥＴ）の形態の可変抵抗器である。それは、ポテンショメータまたは他のデバイス（図示せず）などのユーザ入力から強度信号電圧を受信する。あるいは、可変抵抗器は、ＬＥＤ１１０を起動させるために低抵抗を提供するように単に命令される。この例はＦＥＴとして可変抵抗器を説明するが、回路は他の形態の可変抵抗器を使用してもよいことに留意しなければならない。

【0037】

この例では、アレイ２０の少なくとも１つの素子は、光を生成する発光ダイオード（ＬＥＤ）またはレーザーダイオードなどの固体発光素子を含む。素子は、基板上の単一アレイ、基板上の複数アレイ、互いに接続された複数の基板上の単一または複数のいくつかのアレイなどのように構成される。一例では、発光素子のアレイは、フォセオン テクノロジー，インコーポレイテッドによって製造されたSilicon Light Matrix（商標）（ＳＬＭ）からなる。

【0038】

図２に示す回路は、閉ループ電流制御回路である。閉ループ回路では、可変抵抗器２０３は、導体または経路２１１を介して、強度電圧制御信号を受信する。可変抵抗器２０３と、アレイ２０との間の電圧は、電圧レギュレータ２０４によって決定されるように、所望の電圧に制御される。所望の電圧値は、ポテンショメータ２１８および抵抗器２１６を含む分圧器２１５によって供給される。分圧器２１５は、２１７で基準電圧Ｖ１から電圧を受信する。電圧レギュレータ２０４は、アレイ２０と、可変抵抗器２０３との間の電流経路において、所望の電圧を提供するレベルに電圧信号２２２を制御する。可変抵抗器２０３は、アレイ２０から電流検知抵抗器２５５への電流の流れを制御する。所望の電圧はまた、照明デバイスの種類、ワークピースの種類、硬化パラメータ、および他の様々な動作条件に応じて調整される。電流信号は、導体または経路２４０に沿って、電圧レギュレータ２０４にフィードバックされる。

【0039】

一例では、可変抵抗器２０３とアレイ２０との間の電圧が一定電圧に調整される場合、アレイ２０及び可変抵抗器２０３を流れる電流は、可変抵抗器２０３の抵抗を調整することによって調整される。したがって、可変抵抗器２２０から導体２４０に沿って運ばれる電圧信号は、この例では、アレイ２０に向かうことはない。代わりに、アレイ２０と可変抵抗器２２０との間の電圧フィードバックは、導体２４０をたどって、電圧レギュレータ２０４に進む。次に、電圧レギュレータ２０４は、導体２２２を介して、電圧信号をアレイ２０に出力する。結果として、電圧レギュレータ２０４は、アレイ２０の下流の電圧に応答して、その出力電圧を調整する。アレイ２０を流れる電流は、可変抵抗器２０３を介して調整される。導体２４０は、ＬＥＤ１１０のカソード２０２と、可変抵抗器２０３の入力２０５（例えば、ＮチャネルＭＯＳＦＥＴのドレイン）と、電圧レギュレータ２０４の電圧フィードバック入力２９３との間の電気通信を可能にする。したがって、ＬＥＤ１１０のカソード２０２、可変抵抗器２０３の入力側２０５、および電圧フィードバック入力２９３は、同じ電位にある。

【0040】

可変抵抗器は、ＦＥＴ、バイポーラトランジスタ、デジタルポテンショメータ、または任意の電気的に制御可能な電流制限デバイスの形態をとる。閉ループシステムは、出力電圧レギュレータ２０４がアレイ２０を動作させるための電圧より約０．５Ｖ高いままであるように動作する。レギュレータ出力電圧は、アレイ２０に印加される電圧を調整する。可変抵抗器は、アレイ２０を通る電流を所望のレベルに制御する。本回路は、他の手法と比較して、照明システムの効率を高め、照明システムによって発生する熱を低減する。図２の例では、可変抵抗器２０３は、典型的には、０．６Ｖの範囲の電圧降下を生じる。しかしながら、可変抵抗器２０３における電圧降下は、可変抵抗器の設計に応じて、０．６Ｖより小さくても大きくてもよい。

【0041】

このようにして、図２に示す回路は、アレイ２０にわたる電圧降下を制御するために、電圧レギュレータに電圧フィードバックを提供する。例えば、アレイ２０の動作はアレイ２０のいたる所で電圧降下をもたらすので、電圧レギュレータ２０４による電圧出力は、アレイ２０と可変抵抗器２０３との間の所望の電圧と、アレイ２０にわたる電圧降下とである。可変抵抗器２０３の抵抗がアレイ２０を流れる電流を減少させるために増加する場合、電圧レギュレータ出力は、アレイ２０と可変抵抗器２０３との間の所望の電圧を維持するように調整（例えば、減少）される。一方、可変抵抗器２０３の抵抗がアレイ２０を流れる電流を増加させるために減少する場合、電圧レギュレータ出力は、アレイ２０と可変抵抗器２０３との間の所望の電圧を維持するように調整される（例えば、増加される）。このように、アレイ２０にわたる電圧およびアレイ２０を通る電流は、アレイ２０から所望の光強度出力を提供するために同時に調整される。この例において、アレイ２０を通る電流は、アレイ２０の下流（例えば、電流の流れの方向において）および接地基準２８５の上流に配置または位置されたデバイス（例えば、可変抵抗器２０３）を介して調整される。

【0042】

いくつかの例では、デバイス２０３は、スイッチである。ＳＬＭ２９９は、電流検知抵抗器２５５を含む。しかしながら、必要に応じて、デバイス２０３と電流検知抵抗器２５５は、電圧レギュレータ２０４とともに含まれる。電圧レギュレータ２０４は、抵抗器２４４と、抵抗器２４５とで構成される分圧器２４６を含む。導体２４０は、ＬＥＤ１１０のカソード２０２およびデバイス２０３と分圧器２４６とを電気的に連通させる。したがって、ＬＥＤ１１０のカソード２０２、デバイス２０３の入力側２０５（例えば、ＮチャネルＭＯＳＦＥＴのドレイン）、および抵抗器２４４と２４５との間のノード２４３は、同じ電位にある。デバイスまたはスイッチ２０３は、開状態または閉状態のみで動作する。それは、線形または比例的に調整可能な抵抗を有する可変抵抗として動作しなくてもよい。さらに、一例では、スイッチ２０３は、前述の可変抵抗器の０．６Ｖ Ｖｄｓと比較して、０ＶのＶｄｓを有する。

【0043】

図２の照明システム回路は、入力２５９で電圧を受け取る誤差増幅器２６０を含む。その入力２５９は、電流検知抵抗器２５５によって測定されるように、導体２４０を介してアレイ２０を通過する電流を示す。誤差増幅器２６０はまた、導体２１９を介して分圧器２１５または他のデバイスから参照電圧を受信する。誤差増幅器２６０からの出力は、パルス幅変調器（ＰＷＭ）２６２の入力に供給される。ＰＷＭからの出力は、降圧段レギュレータ２６５に供給される。降圧段レギュレータ２６５は、アレイ２０の上流側の位置から、アレイ２０と、調整されたＤＣ電源（例えば、図１の１０２）との間に供給される電流を調整する。

【0044】

いくつかの例では、図２に示すように、アレイ２０の下流にある位置の代わりに、アレイ２０の上流または上流（例えば、電流の方向）に位置されたデバイスを介して、アレイに供給される電流を調整することは望ましい。図２の例示的な照明システムでは、導体２４０を介して供給されるフィードバック信号の電圧が直接電圧レギュレータ２０４に行く。ポテンショメータ２１８から導体２１９を介して供給される強度電圧制御信号は、基準信号Ｖｒｅｆとなり、それは誤差増幅器２６０に印加される。

【0045】

電圧レギュレータ２０４は、アレイ２０の上流の位置からＳＬＭ電流を直接制御する。特に、抵抗分割器ネットワーク２４６は、ＳＬＭがスイッチ２０３を開くことによって動作を停止すると、降圧レギュレータ段２６５の出力電圧をモニターする従来の降圧レギュレータとして降圧レギュレータ段２６５を動作させる。ＳＬＭは、スイッチ２０３を閉じて、光を供給するためにＳＬＭを作動させる、導体２１１からのイネーブル信号を選択的に受信する。降圧レギュレータ段２６５は、ＳＬＭイネーブル信号が導体２１１に印加されたとき、異なる動作をする。具体的には、より一般的な降圧レギュレータとは異なり、降圧レギュレータは、負荷電流、ＳＬＭへの電流、およびＳＬＭを流れる電流量を制御する。特に、スイッチ２０３が閉じているとき、アレイ２０を通る電流は、ノード２４３で発生する電圧に基づいて決定される。

【0046】

ノード２４３での電圧は、電流検知抵抗器２５５を流れる電流および分圧器２４６を流れる電流に基づく。したがって、ノード２４３での電圧は、アレイ２０を流れる電流を表す。ＳＬＭ電流を表す電圧は、ＳＬＭを通る所望の電流を表す基準電圧と比較される。ＳＬＭ電流が所望のＳＬＭ電流と異なる場合、誤差電圧は、誤差増幅器２６０の出力に発生する。誤差電圧は、ＰＷＭ発生器２６２のデューティサイクルを調整する。ＰＷＭ発生器２６２からのパルス列は、降圧段２６５内のコイルの充電時間および放電時間を制御する。コイルの充電および放電のタイミングは、電圧レギュレータ２０４の出力電圧を調整する。アレイ２０の抵抗は一定であるので、アレイ２０を流れる電流は、電圧レギュレータ２０４からの電圧出力を調整することによって調整され、アレイ２０に供給される。追加のアレイ電流が望まれる場合、電圧レギュレータ２０４からの電圧出力は増加する。アレイ電流の低減が望まれる場合、電圧レギュレータ２０４からの電圧出力は低減する。

【0047】

電圧レギュレータ２０４はまた、図３のバブルＡで示されたように、第２の誤差増幅器入力２５８に、図３に示すプリチャージ回路を介して電圧パルスコマンドを受信する。プリチャージ回路は、図３のバブルＢで示すように、ＬＥＤ１１０のアノード２０１でＬＥＤ順方向電圧の指示を受け取る。当業者は、図２の実施態様がここで論じられた例に従ったただ１つの可能な回路を提示するということを理解する。

【0048】

図３を参照すると、プリチャージ回路３００の一例が示される。アナログプリチャージ回路の出力は、図２のバブルＡで示されるように、電圧レギュレータ２０４に向けられる。プリチャージ回路３００は、図２のバブルＢで示されるように、ＬＥＤ１１０のアノードに存在する電圧を受け取る。プリチャージ回路３００はまた、電圧ネットワーク３２０と同様の分圧器ネットワーク３５２を介して、第２のＳＬＭ３５０を含む追加のＳＬＭのＬＥＤから電圧を受け取る。

【0049】

プリチャージ回路３００は、タイマー回路３６０を含む。一例では、タイマー回路は、テキサスインスツルメンツ社のＴＬＣ５５５集積回路である。タイマー回路３６０は、入力ＴＲＩＧバー３６４と、ＲＥＳＥＴバー３６３と、ＣＯＮＴバー３６２と、ＴＨＲＥＳ３６１とを含む。タイマー回路３６０はまた、出力ＯＵＴ３６５と、ＤＩＳＣＨ３６６とを含む。図示のように、タイマー回路３６０は、単一安定モードで構成され、出力３６５で単一電圧パルスを出力する。トランジスタ３０１が、起動し、ＧＥＮＡＢＬＥ ＩＮＰＵＴで入力である高レベル電圧に応答してトランジスタ３０１に導通し始めた後、電圧パルスは、低電圧（接地）状態から高電圧状態（５ボルト）に立ち上がりエッジ（例えば、遷移）を有する。起動するトランジスタ３０１は、ＴＲＩＧバー入力を接地２８５近くに引く。トランジスタ３０１は、トランジスタ３０１が導通し始めると、接地２８５に電気経路を提供する。タイマー回路３６０は、経過時間に応じて、電圧パルスを遮断または切り捨てる。なぜなら、タイマー回路３６０から出力される電圧パルスは、低レベルから高レベルに遷移し、または、演算増幅器３２６を介してＲＥＳＥＴバー入力に低レベル電圧入力に応答して遷移したからである。タイマー回路３６０は、ＧＥＮＡＢＬＥ入力が再び低電圧レベルから高電圧レベルに遷移するまで、他の電圧パルスを出力しない。ＲＥＳＥＴバー入力は、第１の抵抗器および第１のコンデンサに基づく所定の時間が終了する前、高電圧から低電圧に遷移しない場合、第１の抵抗器３７０および第１のコンデンサ３４０の値は、ＯＵＴＰＵＴ３６５から出力される電圧パルスの継続時間を決定する。

【0050】

第３の抵抗器３０５と、第２の抵抗器３０６と、第２のコンデンサ３０３とは、ＴＲＩＧバー入力３６４への信号入力に対してデバウンス機能を提供する。コンデンサ３１１は、ＣＯＮＴバー入力または制御電圧入力に電気的に結合される。演算増幅器３２６は、コンパレーターとして構成されて示される。分圧器３３５からの電圧は、非反転入力３８１に印加される。分圧器３２０からの電圧は、反転入力３８２に印加される。最初、増幅器３２６の出力３８３は、ノード３３３の電圧がノード３２３の電圧より高いので、高レベルである。増幅器３２６の出力３８３は、反転入力３８２に印加された電圧が非反転入力３８１に印加された電圧を超えると、高電圧から低電圧に遷移する。ノード３２３に低電圧が存在するとき、抵抗器３２５は、反転入力３８２を接地２８５に引き下げる。分圧器３２０は、抵抗器３２１と、３２２とで構成される。分圧器３３５は、抵抗器３３２と、３３１とで構成される。コンデンサ３３０は、分圧器３３５の出力をフィルタリングする。

【0051】

このようにして、図１～図３のシステムは、１つまたは複数の発光デバイスを動作させるためのシステムを提供する。そのシステムは、固体照明デバイスのアレイと、電圧レギュレータ入力を含む電圧レギュレータとを含む。電圧レギュレータは、固体照明デバイスのアレイに電気的に結合されている。システムはまた、プリチャージ回路出力を有するアナログプリチャージ回路を有する。プリチャージ回路出力は、電圧レギュレータ入力に電気的に結合されている。アナログプリチャージ回路は、プリチャージ回路入力を含む。プリチャージ回路入力は、固体照明デバイスのアレイに電気的に接続されている。アナログプリチャージ回路は、タイミング回路を含む。アナログプリチャージ回路は、タイミング回路に電気的に接続された第１のコンデンサと、第１の抵抗器とを含む。

【0052】

いくつかの例では、システムは、タイミング回路に電気的に結合された、第２の抵抗器と、第３の抵抗器と、第２のコンデンサとをさらに含む。このシステムはさらに、第２のコンデンサおよび第３の抵抗器に電気的に結合されたトランジスタを含む。このシステムは、タイミング回路がＴＲＩＧバー入力、ＲＥＳＥＴバー入力、ＣＯＮＴバー入力、ＴＨＲＥＳ入力、ＤＩＳＣＨ出力、およびＯＵＴ出力を含む場合を含む。このシステムは、第１の抵抗器および第１のコンデンサがＤＩＳＣＨ出力に電気的に結合されている場合と、ＤＩＳＣＨ出力がＴＨＲＥＳ入力に電気的に結合されている場合とを含む。このシステムは、第２の抵抗器および第２のコンデンサがＴＲＩＧバー入力に電気的に結合されている場合を含む。システムはさらに、第３のコンデンサを含む。第３のコンデンサは、ＣＯＮＴバー入力に電気的に結合されている。このシステムは、ＯＵＴ出力が電圧レギュレータの入力に電気的に結合される場合を含む。

【0053】

いくつかの例では、図１～図３のシステムは、１つまたは複数の発光デバイスを動作させるためのシステムを提供する。このシステムは、固体照明デバイスのアレイと、電圧レギュレータ入力を含む電圧レギュレータと、プリチャージ回路出力を有するアナログプリチャージ回路とを含む。電圧レギュレータは、固体照明デバイスのアレイに電気的に結合されている。プリチャージ回路出力は、電圧レギュレータ入力に電気的に結合されている。アナログプリチャージ回路は、第１のプリチャージ回路入力を含む。第１のプリチャージ回路入力は、固体照明デバイスのアレイに電気的に接続されている。アナログプリチャージ回路は、タイミング回路を含み、電圧コンパレーターを含む。電圧コンパレーターは、タイミング回路と、第１のプリチャージ回路入力とに電気的に接続されている。

【0054】

システムは、第２のプリチャージ回路入力をさらに含む。この第２のプリチャージ回路入力は、トランジスタに電気的に結合されている。このシステムは、トランジスタが第３の抵抗器および第２のコンデンサに電気的に結合される場合と、第２のコンデンサが第２の抵抗器およびタイミング回路のＴＲＩＧバー入力に電気的に結合され場合とを含む。このシステムは、タイミング回路がＴＲＩＧバー入力、ＲＥＳＥＴバー入力、ＣＯＮＴバー入力、ＴＨＲＥＳ入力、ＤＩＳＣＨ出力、およびＯＵＴ出力を含む場合を含む。このシステムは、アナログプリチャージ回路がタイミング回路に電気的に結合された第１のコンデンサおよび第１の抵抗器を含む場合を含む。システムは、電圧コンパレーターに電気的に結合された分圧器をさらに含む。

【0055】

図４を参照すると、例示的なプロフェティックな照明アレイの起動シーケンスが示されている。図４は、時間整列されて同時に発生する４つのプロットを示す。時間Ｔ０～Ｔ７における垂直方向のマーカは、関心のある時間を表す。図４のシーケンスは、図１～図３に示すシステムによって提供される。さらに、シーケンスは、図１～３のシステムによって実行されるように、図５の方法によって提供される。横軸に沿ったＳＳ表示は、時間内のブレーキ（brakes）を表す。時間内のブレーキは、長期間または短期間であってもよい。

【0056】

図４の上から１番目のプロットは、照明アレイイネーブルまたは起動要求（リクエスト）対時間のプロットである。照明アレイ起動要求は、図３に示されるＧＥＮＡＢＬＥ入力に提供される。垂直軸は、照明アレイイネーブル信号の電圧レベルを表し、電圧レベルは、水平軸ｉｎから増加する。照明アレイは、トレースがより高いレベルにあるとき、有効にされ、起動されることを要求される。照明アレイは、トレースが低いレベルにあると、オフを要求され、動作を停止する。横軸は時間を表し、時間は図の左側から図の右側に向かって増加する。

【0057】

図４の上から２番目のプロットは、ＬＥＤ順方向電圧またはＬＥＤのアノードにおける電圧対時間のプロットである。縦軸はＬＥＤ電圧を表し、ＬＥＤ電圧は縦軸矢印の方向に増加する。横軸は時間を表し、時間は図の左側から図の右側に向かって増加する。水平線４０２は、閾値電圧を表す。それを超えると、プリチャージ回路電圧パルスは、切り捨てられるか遮断され、ゼロボルトの値に遷移する。実線４０４は、プリチャージ回路出力電圧が印加されておらず、電圧レギュレータ出力が照明アレイ強度コマンドに基づく場合のＬＥＤ順方向電圧を表す。破線４０６は、プリチャージ回路出力電圧が電圧レギュレータに印加される場合のＬＥＤ順方向電圧を表す。実線４０４のみが見えるとき、プリチャージ回路出力電圧が電圧レギュレータに印加される場合のＬＥＤ順方向電圧は、プリチャージ回路出力電圧が電圧レギュレータに印加されない場合のＬＥＤ順方向電圧と同じである。

【0058】

図４の上から３番目のプロットは、照明アレイの強度要求対時間のプロットである。垂直軸は、照明アレイの強度要求を表し、照明アレイの強度要求は垂直軸の矢印の方向に増大する。横軸は時間を表し、時間は図の左側から図の右側に向かって増加する。照明アレイの強度要求は、ポテンショメータ（例えば、図２に示す２１８）または他のデバイスを介してなされてもよい。

【0059】

図４の上から４番目のプロットは、プリチャージ回路電圧出力（例えば、図３の３６５）対時間のプロットである。縦軸はプリチャージ回路電圧出力を表し、プリチャージ回路電圧出力は縦軸矢印の方向に増加する。横軸は時間を表し、時間は図の左側から図の右側に向かって増加する。

【0060】

時刻Ｔ０において、照明アレイは、より高いレベルにないまたはアサートされていない照明アレイイネーブルトレースによって示されるように、オフである。ＬＥＤの順方向電圧はゼロであり、強度要求はより高いレベルにある。プリチャージ回路出力は、ゼロである。

【0061】

時間Ｔ１において、照明アレイは、アサートされている照明アレイイネーブルトレースによって、およびより高いレベルで示されるように、オンに命令される。ＬＥＤの順方向電圧は、照明アレイイネーブルがアサートされるのに応答して増加し始める。照明アレイの強度要求は、依然として高いレベルのままである。プリチャージ回路出力は、照明アレイイネーブルがアサートされることに応答して、より高いレベルに遷移する。

【0062】

時間Ｔ２において、照明アレイは、アサートされる照明アレイイネーブルトレースによって、およびより高いレベルで示されるように、起動されたままである。ＬＥＤの順方向電圧は閾値４０２を超え、照明アレイの強度要求はより高いレベルのままである。プリチャージ回路の出力電圧は、ＬＥＤの順方向電圧がしきい値４０２を超えることに応答して、より低いレベルに遷移する。図２の電圧レギュレータ２０４に対する命令は、所望の光強度が照明アレイによって出力されるように、ポテンショメータまたは他の種類の制御を介して、ユーザによって要求された値に遷移する。したがって、要求された照明アレイ強度は、電圧レギュレータ出力が急速に増加する高レベルである場合、プリチャージ回路出力電圧は、ＬＥＤ電圧に応答して低減される。プリチャージ回路出力電圧は、所定の時間が経過する前に、ゼロに低減される。その結果、照明強度コマンドは、プリチャージ回路出力電圧要求に優先する。そうでなければ、プリチャージ回路出力電圧は、所定の時間が経過するのに応答して低減される。

【0063】

時間Ｔ３において、照明アレイイネーブル信号は、より低いレベルに遷移される。照明アレイ出力は、ユーザまたはコントローラのコマンドに応答して動作を停止される。ＬＥＤの順方向電圧は、照明アレイが動作を停止されるのに応答して減少する。照明アレイの強度要求は、より高いレベルのままである。プリチャージ回路の出力電圧は、低いレベルのままである。

【0064】

時刻Ｔ４において、照明アレイは、照明アレイイネーブルトレースがアサートされていないかまたはより高いレベルにないことによって示されるように、オフである。ＬＥＤ順方向電圧はゼロであり、強度要求はより低いレベルにある。プリチャージ回路出力は、ゼロである。

【0065】

時間Ｔ５において、照明アレイは、照明アレイイネーブルトレースがアサートされていることおよびより高いレベルにあることによって示されているように、オンに命令される。プリチャージ回路出力は、照明アレイイネーブルがアサートされることに応答して、より高いレベルに遷移する。プリチャージ回路出力電圧が電圧レギュレータ４０６に印加されたときのＬＥＤ順方向電圧は、より速い速度で増加し始める。プリチャージ回路の出力電圧が電圧レギュレータ４０４に印加されていないときのＬＥＤ順方向電圧は、より遅い速度で増加する。ＬＥＤ順方向電圧の低下は、照明強度要求がより低いレベルにあることに関連する。

【0066】

時間Ｔ５と時間Ｔ６との間で、プリチャージ回路出力電圧が電圧レギュレータ４０４に印加されていないときのＬＥＤ順方向電圧は、プリチャージ回路出力電圧４０４が時間Ｔ１と時間Ｔ２との間に示されるように電圧レギュレータに印加されないときのＬＥＤ順方向電圧よりも低い速度で増加する。低い変化率は、低レベルの光強度が指令されたとき、電圧レギュレータ内の抵抗器／コンデンサネットワークを充電するための追加の時間に起因する。しかし、プリチャージ回路出力電圧が電圧レギュレータ４０６に印加されたＬＥＤ順方向電圧は、プリチャージ回路出力電圧４０４が電圧レギュレータに印加されていないときのＬＥＤ順方向電圧よりも速い速度で増加する。

【0067】

時間Ｔ６において、照明アレイは、照明アレイイネーブルトレースがアサートされていることおよびより高いレベルにあることによって示されているように、起動されたままである。プリチャージ回路の出力電圧が電圧レギュレータに印加されたときのＬＥＤ順方向電圧は、閾値４０２を超えないが、閾値時間が経過した。閾値時間は、時間Ｔ５の始めから時間Ｔ６の終わりまで測定される。したがって、プリチャージ回路の出力電圧は、ゼロに低減される。プリチャージ回路出力電圧が印加されていないときのＬＥＤ順方向電圧は、時間Ｔ７で最終的に閾値４０２を超えることに留意されたい。そのようなＬＥＤ順方向電圧は、一貫性が低い照明強度をもたらす。したがって、プリチャージ回路出力電圧は、より低い光強度の要求が照明システムに要求されるとき、照明システムの光強度の一貫性を改善することができる。このようにして、プリチャージ回路の出力電圧は、所定の時間が経過したことに応答して、低減される。

【0068】

図５を参照すると、照明システムを動作させるための方法が示される。この方法は、図１～３に示すアナログ回路によって実行される。あるいは、方法は、同様の機能を提供する他の回路によって実行されてもよい。

【0069】

５０２で、方法５００は、照明アレイ出力のための要求（例えば、領域または物体を照らすための要求）があるかどうかを判断する。要求は、ボタン、コントローラを押す人間のオペレータによって、または、照明アレイ出力が要求されることを示す位置にあるスイッチによって行われる。方法５００が照明アレイ出力のための要求があると判断した場合、答えはイエスであり、方法５００は５０４に進む。そうでない場合、答えはノーであり、方法５００は５１０に進む。

【0070】

５１０において、方法５００は、照明アレイの動作を停止させ、ＬＥＤを消灯する。ＬＥＤは、ゼロボルトを出力するように電圧レギュレータに命令すること、および／または、ＬＥＤに電力を供給する電源の動作を停止させることによって、切れる。方法５００は、照明アレイの動作を停止して、ＬＥＤを消した後、終了する。

【0071】

５０４において、方法５００は、所定の照明強度または電圧レギュレータ出力を要求する。所定の照明強度は、フルスケール照明強度または定格（rated）電圧レギュレータ出力の７５％を超える値である。一例では、所定の照明強度または電圧レギュレータ出力は、図３に示すようにタイミング回路を介して命令される。さらに、要求は、電圧レギュレータの入力に適用される。方法５００は、５０６に進む。

【0072】

５０６において、方法５００は、照明アレイ内のＬＥＤのＬＥＤ順方向電圧が閾値電圧よりも大きい（Ｇ．Ｔ．）かどうかを判断する。順方向電圧は、照明アレイ内のＬＥＤのアノードにおける電圧を介して、測定または決定される。一例では、判断は、図３に示すように、演算増幅器またはコンパレーターを介して実行される。ＬＥＤ順方向電圧が閾値電圧よりも大きい場合、答えはイエスであり、方法５００は５１２に進む。そうでない場合、答えはノーであり、方法５００は５０８に進む。

【0073】

５０８において、方法５００は、要求された所定の光強度が電圧レギュレータに印加される時間が閾値時間より大きいかどうかを判断する。例えば、方法４００は、電圧レギュレータが所定の時間を超えて閾値レベルに命令されたかどうかを判断する。方法５００は、タイミング回路のパルス幅出力が閾値継続時間よりも長い時間に基づいて判断を下す。一例では、図３に示すタイマーは、そのような決定を行い、所定の時間は、抵抗値および容量値の選択に基づく。方法５００が、５０４から要求された所定の光強度が所定の時間を超えて要求された時間であると判断した場合、答えはイエスであり、方法５００は５１２に進む。そうでない場合、答えはノーであり、方法５００は５０４に戻る。

【0074】

５１２において、方法５００は、光強度要求をユーザ要求レベルまで低減させる。ユーザ要求レベルは、ポテンショメータまたは他の制御デバイスを介した人間の入力に基づいている。一例では、方法４００は、より高いレベルからより低いレベルに電圧パルスを遷移させることによって、光強度要求を低減する。方法５００は終了する。

【0075】

このようにして、図５の方法は、１つまたは複数の発光デバイスを動作させる方法を提供する。この方法は、電圧パルスを電圧レギュレータ入力に供給する工程と、電圧レギュレータによって１つまたは複数の発光デバイスに電力を供給する工程と、を含む。電圧パルスの継続時間は、１つまたは複数の発光デバイスの電圧と、抵抗器およびコンデンサネットワークとに応答して調整される。この方法は、抵抗器とコンデンサがアナログタイミング回路に電気的に結合される場合を含む。この方法は、電圧パルスがアナログプリチャージ回路を介して提供される場合を含む。この方法はさらに、分圧器を介してアナログプリチャージ回路に電圧を供給する工程を含む。分圧器は、１つまたは複数の発光デバイスに電気的に結合される。この方法は、電圧パルスが１つまたは複数の発光デバイスの光強度出力をゼロから閾値まで増加させる要求に応答してのみ出力される場合を含む。この方法は、１つまたは複数の発光デバイスにおける電圧がコンパレーター回路に入力される場合を含む。この方法は、電圧パルスがプリチャージ回路によって提供される場合と、プリチャージ回路が単安定モードに構成されたタイマーを含む場合とを含む。

【0076】

当業者には理解されるように、図５に記載された方法は、本明細書に記載の回路によって実行される。したがって、示されたさまざまな工程または機能は、示されたシーケンスで、並行して、または場合によっては省略して実行される。同様に、プロセスの順序は、本明細書に記載の目的、特徴、および利点を達成するために必ずしも必要ではないが、例示および説明を容易にするために提供される。明示的に示されていないが、当業者は、使用されている特定の回路に応じて、示されている工程または機能のうちの１つまたは複数が繰り返し実行されることを認識する。

【0077】

以上で、説明を終了する。当業者が本明細書を読むと、説明の精神および範囲から逸脱することなく、多くの変更および修正を想起する。例えば、異なる波長の光を生成する光源は、本説明に利用することができる。

【図1】

【図2】

【図3】

【図4】

【図5】