特許 7637666 ２チャンネルＣＣＴ調光のためのバランス制御の改善

(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】2025-02-19

(45)【発行日】2025-02-28

(54)【発明の名称】２チャンネルＣＣＴ調光のためのバランス制御の改善

(51)【国際特許分類】

   H05B 45/20 20200101AFI20250220BHJP

   H05B 45/325 20200101ALI20250220BHJP

   H05B 45/345 20200101ALI20250220BHJP

   H05B 45/375 20200101ALI20250220BHJP

   H05B 45/38 20200101ALI20250220BHJP

   H05B 45/382 20200101ALI20250220BHJP

   H05B 45/385 20200101ALI20250220BHJP

   H05B 45/46 20200101ALI20250220BHJP

【ＦＩ】

H05B45/20

H05B45/325

H05B45/345

H05B45/375

H05B45/38

H05B45/382

H05B45/385

H05B45/46

【請求項の数】 14

(21)【出願番号】P 2022502946

(86)(22)【出願日】2020-07-16

(65)【公表番号】

(43)【公表日】2022-09-22

(86)【国際出願番号】 EP2020070104

(87)【国際公開番号】W WO2021013677

(87)【国際公開日】2021-01-28

【審査請求日】2023-07-12

(31)【優先権主張番号】19187326.4

(32)【優先日】2019-07-19

(33)【優先権主張国・地域又は機関】EP

(73)【特許権者】

【識別番号】516043960

【氏名又は名称】シグニファイ ホールディング ビー ヴィ

【氏名又は名称原語表記】ＳＩＧＮＩＦＹ ＨＯＬＤＩＮＧ Ｂ．Ｖ．

【住所又は居所原語表記】Ｈｉｇｈ Ｔｅｃｈ Ｃａｍｐｕｓ ４８，５６５６ ＡＥ Ｅｉｎｄｈｏｖｅｎ，Ｔｈｅ Ｎｅｔｈｅｒｌａｎｄｓ

(74)【代理人】

【識別番号】100163821

【弁理士】

【氏名又は名称】柴田 沙希子

(72)【発明者】

【氏名】ザイルマン テオ ヘリット

(72)【発明者】

【氏名】デ モル ユージェン ヤコブ

(72)【発明者】

【氏名】カールマン ヘンリクス マリウス ヨセフ マリア

(72)【発明者】

【氏名】メン ツァオミン

(72)【発明者】

【氏名】マリナ ディミトロ ヴィクトロヴィッチ

(72)【発明者】

【氏名】バイ マルセル

(72)【発明者】

【氏名】ヴォッセン フランシスクス ヤコブス

【審査官】松本 泰典

(56)【参考文献】

【文献】特表２０１７－５２６１２４（ＪＰ，Ａ）

【文献】特開２０１２－２０４２５８（ＪＰ，Ａ）

【文献】米国特許出願公開第２０１０／０１６４４０３（ＵＳ，Ａ１）

(58)【調査した分野】(Int.Cl.，ＤＢ名)

Ｈ０５Ｂ ４５／００

(57)【特許請求の範囲】

【請求項1】

照明システムが、
負荷であって、
電圧を受けるための入力と、
並列構成であって、
第１順方向電圧を有する第１ＬＥＤ負荷、及び前記第１ＬＥＤ負荷と直列に結合される第１スイッチ、並びに
前記第１順方向電圧と異なる第２順方向電圧を有する第２ＬＥＤ負荷の並列構成とを含む負荷を有し、前記入力が、前記並列構成に結合され、前記照明システムが、
制御された電圧を前記負荷に供給するよう構成されるスイッチモード電源であって、
スイッチング要素、
インダクタ、
ダイオード、
前記負荷に結合するための一組の出力ピン、及び
前記一組の出力ピン間に結合されるコンデンサを含むスイッチモード電源を更に有し、
前記スイッチモード電源が、前記一組の出力ピン間に前記電圧を供給するよう構成され、
前記照明システムが、前記出力ピンのうちの１つと前記負荷の前記入力との間に結合される更なるインダクタを有する照明システム。

【請求項2】

照明システムが、
負荷であって、
電圧を受けるための入力と、
並列構成であって、
第１順方向電圧を有する第１ＬＥＤ負荷、及び前記第１ＬＥＤ負荷と直列に結合される第１スイッチ、並びに
前記第１順方向電圧と異なる第２順方向電圧を有する第２ＬＥＤ負荷の並列構成とを含む負荷を有し、前記入力が、前記並列構成に結合され、前記照明システムが、
スイッチモード電源であって、
スイッチング要素、
インダクタ、
ダイオード、
前記負荷に結合するための一組の出力ピン、
コントローラ、及び
前記一組の出力ピン間に結合されるコンデンサを含むスイッチモード電源を更に有し、
前記スイッチモード電源が、前記一組の出力ピン間に前記電圧を供給するよう構成され、
前記照明システムが、前記出力ピンのうちの１つと前記負荷の前記入力との間に結合される更なるインダクタを有し、
前記スイッチモード電源が、前記更なるインダクタを通る電流が不連続になるように動作するよう構成され、前記コントローラが、
前記第１ＬＥＤ負荷を流れる電流と、前記第２ＬＥＤ負荷を流れる電流を比較し、
前記第１ＬＥＤ負荷を流れる電流と前記第２ＬＥＤ負荷を流れる電流との間の誤差を使用して前記第１スイッチのデューティサイクルを制御するよう構成される照明システム。

【請求項3】

前記負荷が、前記第２ＬＥＤ負荷と直列に結合される第２スイッチを有する請求項１又は２に記載の照明システム。

【請求項4】

前記第１スイッチが、前記第２スイッチと相補的にオンされる請求項３に記載の照明システム。

【請求項5】

前記照明システムが、１つのスイッチモード電源しか含まない請求項１乃至４のいずれ一項に記載の照明システム。

【請求項6】

前記第１スイッチが、パルス幅変調を使用して制御される請求項１に記載の照明システム。

【請求項7】

前記スイッチモード電源が、定電流を供給するよう構成される請求項１乃至６のいずれ一項に記載の照明システム。

【請求項8】

前記スイッチモード電源が、バックコンバータ、ブーストコンバータ、バックブーストコンバータ、フライバックコンバータ、ＬＬＣコンバータ、ＳＥＰＩＣコンバータ及びＣｕｋコンバータのうちのいずれか１つとして構成される請求項１乃至７のいずれ一項に記載の照明システム。

【請求項9】

前記負荷が、第３ＬＥＤ負荷、及び前記第３ＬＥＤ負荷と直列に結合される第３スイッチを有し、前記第３ＬＥＤ負荷及び前記第３スイッチが前記負荷と並列に結合される請求項１に記載の照明システム。

【請求項10】

前記第１ＬＥＤ負荷、前記第２ＬＥＤ負荷及び前記第３ＬＥＤ負荷の光色が、互いに異なる請求項９に記載の照明システム。

【請求項11】

前記コンデンサが、前記負荷を駆動するためのエネルギを蓄積するためのバッファコンデンサである請求項１乃至１０のいずれ一項に記載の照明システム。

【請求項12】

前記第１スイッチが、逆並列ダイオードを有する請求項１乃至１１のいずれ一項に記載の照明システム。

【請求項13】

前記並列構成が、
前記第１ＬＥＤ負荷と直列に結合される第１ダイオード、
前記第２ＬＥＤ負荷と直列に結合される第２ダイオード、
前記第１ＬＥＤ負荷と並列に結合される第１コンデンサ、及び
前記第２ＬＥＤ負荷と並列に結合される第２コンデンサを有する請求項１乃至１２のいずれ一項に記載の照明システム。

【請求項14】

前記第１ＬＥＤ負荷の順方向電圧が、前記第２ＬＥＤ負荷の順方向電圧より低い請求項１乃至１３のいずれ一項に記載の照明システム。

【発明の詳細な説明】

【技術分野】

【0001】

本発明は、照明システムに関する。

【背景技術】

【0002】

コネクテッドランプ、即ち、ランプが調光又は色の変更などの様々な動作を実施することができるような外部信号を介して制御されることができるランプにおいては、複数のＬＥＤストリングが使用される。各ストリングは、２つ以上のストリングが最適化されたやり方で制御されることができるように、独立したドライバによって駆動される。これは、追加されるストリングごとに追加のドライバを必要とし、コストがかかる。

【0003】

ＬＥＤストリングを駆動する別のやり方は、後にＤＣ／ＤＣ電流源が続くＡＣ／ＤＣ変換器を設けるものである。その場合、ＬＥＤストリングは、並列に配置され、各ストリングは、カラーポイントなど所望の光設定を達成するために直列スイッチで制御される。これは、追加のＬＥＤストリングが取り付けられる場合のドライバの設計により柔軟性を提供する。色の広がり（color spread）のない最適な駆動のためには、ＬＥＤストリングの長さ、又は少なくとも順方向電圧が等しくなければならない。ＬＥＤストリング間に電圧の広がり（voltage spread）がある場合、ＤＣ／ＤＣ変換器は大きなバッファコンデンサによってバッファされる１つの電圧レベルしか生成しないことから、ストリング間に不均衡があることから、カラーポイントはシフトする。この作用は望ましくない。

【発明の概要】

【発明が解決しようとする課題】

【0004】

ＬＥＤストリングと並列のコンデンサ間のエネルギ移動に起因する色ずれの作用を低減するための安価なソリューションを提供する改良された照明システムを提供することが、本発明の目的である。

【課題を解決するための手段】

【0005】

この課題を解決するために、本発明の第１態様においては、
－ 電圧を受けるための入力を含む負荷であって、前記入力が、
－ 第１順方向電圧を有する第１ＬＥＤ負荷、及び前記第１ＬＥＤ負荷と直列に結合される第１スイッチ、並びに
－ 前記第１順方向電圧と異なる第２順方向電圧を有する第２ＬＥＤ負荷の並列構成に結合される負荷と、
－ スイッチモード電源であって、
－ スイッチング要素、
－ インダクタ、
－ ダイオード、
－ 前記負荷に結合するための一組の出力ピン、及び
－ 前記一組の出力ピン間に結合されるコンデンサを含むスイッチモード電源とを有する照明システムであって、前記スイッチモード電源が、前記一組の出力ピン間に電圧を供給するよう構成され、前記照明システムが、前記出力ピンのうちの１つと前記負荷の前記入力との間に結合される更なるインダクタを有する照明システムが提供される。

【0006】

ＬＥＤストリングは、ＬＥＤ負荷として理解されることができる。

【0007】

ＬＥＤストリングのうちの少なくとも１つが直列スイッチに結合される並列の２つのＬＥＤストリングの大きな問題は、前記第１スイッチが開く又は閉じるときに前記スイッチモード電源の出力コンデンサの両端に電圧ステップ（voltage step）が生成されることである。これは、前記出力コンデンサが、前記スイッチモード電源の出力において、異なるストリング電圧を有する前記ＬＥＤストリングに接続されるからである。この電圧ステップは、或るストリングから別のストリングへの電流変化を電流ステップ（current step）と共に生じさせ、これは、光出力に悪影響を及ぼし、色の広がりをもたらす。この問題は、スイッチモード電力変換器の出力において、前記出力と前記ＬＥＤ負荷との間にインダクタを配置することによって解決される。このインダクタは、前記スイッチモード電力変換器が実際の電流源の役割を果たすことを可能にすることから、急激な電圧変化に影響されやすくない。前記負荷に対する前記スイッチモード電源の容量性挙動（capacitive behavior）は、低減される、又は打ち消される。負荷電圧における急激な変化は、前記インダクタの定電流挙動に影響を及ぼさない。それ故、前記光出力にマイナスの影響を及ぼす電流ステップは生成されない。

【0008】

本発明の更なる例においては、前記負荷は、前記第２ＬＥＤ負荷と直列に結合される第２スイッチを有する。

【0009】

これは、両方のＬＥＤストリングが独立して制御されることができることから、前記ＬＥＤストリングの改善された制御を可能にする。

【0010】

本発明の別の例においては、前記第１スイッチは、前記第２スイッチと相補的にオンされる。

【0011】

前記第１スイッチを前記第２スイッチと相補的にオンにすることは、ドライバから負荷への電流の流れが常に保証されるようにあらゆる時点において少なくとも１つのスイッチがオンであることを意味する。

【0012】

本発明の別の例においては、前記照明システムは、１つのスイッチモード電源しか含まない。

【0013】

記載されているような照明システムは、１つのスイッチモード電源のみで動作するように最適化されている。

【0014】

本発明の別の例においては、前記第１スイッチは、パルス幅変調を使用して制御される。

【0015】

前記第１スイッチを制御するためにパルス幅変調を使用することは、前記第１ストリングにおける光出力を制御するための効率的なやり方を提供する。

【0016】

本発明の別の例においては、前記スイッチモード電源は、定電流を供給するよう構成される。

【0017】

本発明の別の例においては、前記スイッチモード電源は、バックコンバータ、ブーストコンバータ、バックブーストコンバータ、フライバックコンバータ、ＬＬＣコンバータ、ＳＥＰＩＣコンバータ及びＣｕｋ（チューク）コンバータのうちのいずれか１つとして構成される。

【0018】

本発明の別の例においては、前記負荷は、第３ＬＥＤ負荷、及び前記第３ＬＥＤ負荷と直列に結合される第３スイッチを有する。

【0019】

第３ストリングを他の負荷と並列に設けることは、色制御が実施される必要がある場合に、より多くの制御を提供する。その場合、ＬＥＤの３つのストリングは、赤色、緑色及び青色のＬＥＤを含み得る。

【0020】

本発明の別の例においては、前記第１ＬＥＤ負荷、前記第２ＬＥＤ負荷及び前記第３ＬＥＤ負荷の光色は、互いに異なる。

【0021】

別の例においては、前記コンデンサは、前記負荷を駆動するためのエネルギを蓄積するためのバッファコンデンサである。

【0022】

前記スイッチモード電源の前記出力にあるコンデンサが大きければ大きいほど、前記電流ステップの影響は深刻になる。それ故、静電容量がより大きい場合、並列インダクタは、静電容量が相対的に小さい場合に比べて更により良い結果を提供する。

【0023】

別の例においては、前記第１スイッチは、逆並列ダイオードを有する。

【0024】

逆並列ダイオードを有するスイッチの例は、ＭＯＳＦＥＴである。ＭＯＳＦＥＴは、オンにされているときに低抵抗経路を有し、それ故、回路において使用されるのに好ましい。

【0025】

別の例においては、前記並列構成は、
－ 前記第１ＬＥＤ負荷と直列に結合される第１ダイオード、
－ 前記第２ＬＥＤ負荷と直列に結合される第２ダイオード、
－ 前記第１ＬＥＤ負荷と並列に結合される第１コンデンサ、及び
－ 前記第２ＬＥＤ負荷と並列に結合される第２コンデンサを有する。

【0026】

前記ＬＥＤ負荷と並列にコンデンサを設けることは、前記ＬＥＤ負荷を流れる電流リップルを低減させる。前記コンデンサ間の望ましくない放電を防止するために、追加のダイオードが前記ＬＥＤ負荷及び前記コンデンサの前記並列構成と直列に配置される必要がある。

【図面の簡単な説明】

【0027】

ここで、添付図面を参照して本発明の例について説明する。

【図1】既知の照明システムの例を示す。

【図2A】色ずれのグラフ表示を示す。

【図2B】色ずれのグラフ表示を示す。

【図2C】色ずれのグラフ表示を示す。

【図2D】色ずれのグラフ表示を示す。

【図3】本発明の実施形態を示す。

【図4A】本発明の効果のグラフ表示を示す。

【図4B】本発明の効果のグラフ表示を示す。

【図4C】本発明の効果のグラフ表示を示す。

【図4D】本発明の効果のグラフ表示を示す。

【図5】３つのＬＥＤストリングを備える本発明の実施形態を示す。

【図6】リップル低減が改善された本発明の実施形態を示す。

【図7】不連続モードにおける照明システムの動作の例を示す。

【図8】前記不連続モードで動作するための補償が行われる本発明の実施形態の例を示す。

【発明を実施するための形態】

【0028】

図を参照して本発明について説明する。

【0029】

詳細な説明及び特定の例は、装置、システム及び方法の例示的な実施形態を示しているが、説明の目的のためのものでしかなく、本発明の範囲を限定しようとするものではないことは理解されたい。本発明の装置、システム及び方法のこれら及び他の特徴、態様及び利点は、以下の説明、添付の特許請求の範囲及び添付の図面からよりよく理解されるようになるだろう。図は、単に概略的なものに過ぎず、縮尺通りには描かれていないことは、理解されたい。図の全体を通して、同じ参照符号は、同じ又は同様のパーツを示すために使用されていることも、理解されたい。

【0030】

図１は、当技術分野においては知られているような照明システムを示している。照明システムは、ＡＣ入力電圧を整流出力電圧に整流するための整流回路を有する。この出力電圧は、制御された出力電圧及び／又は電流を供給するスイッチモード電源に供給される。スイッチモード電源の出力は、ＬＥＤ負荷に接続される。ＬＥＤ負荷は、ＬＥＤの第１ストリングを有し、第１スイッチと直列に結合される。別のＬＥＤ負荷は、第２スイッチと直列に接続され、この直列構成は、第１ＬＥＤ負荷及び第１スイッチと並列に接続される。この場合には、両ＬＥＤストリングの順方向電圧は互いに異なる。第１スイッチしか閉じられない場合には、電流は第１スイッチ及び対応するＬＥＤ負荷を流れる。第２スイッチが閉じ、第１スイッチが開けられる場合には、電流は第２ＬＥＤ負荷を流れる。しかしながら、ストリング電圧の違いのため、負荷への電流は急速に変化する。第１ＬＥＤストリングの順方向電圧が第２ストリングの順方向電圧より高い場合には、第２ＬＥＤストリングにとっては大きすぎる電圧が、ＬＥＤの第２ストリングに供給される。このことは、第２ＬＥＤストリングを通る望ましくない過電流をもたらす。第１ＬＥＤストリングの第１順方向電圧が第２ＬＥＤストリングの順方向電圧より低い場合には、第２ＬＥＤが電流を引き出し始める前に、スイッチモード電源の出力における電圧が増大する必要がある。このことは、第２ＬＥＤストリングが電流を引き出しているべきである期間であって、第２ＬＥＤストリングがオフのままである期間をもたらす。

【0031】

電流の増加と、電流が引き出されない期間との両方が、色の広がり又は所望の出力色の変化をもたらす。

【0032】

図２Ａは、本発明が実施されない状況において第１ＬＥＤストリング及び第２ＬＥＤストリングを流れる所望の電流のグラフを示している。図２Ｂにおいては、第１ＬＥＤストリングの順方向電圧が第２ＬＥＤストリングの順方向電圧と等しい状況におけるＬＥＤ電流が示されている。第１及び第２ＬＥＤストリングを通る電流は、所望の電流に非常によく従う。

【0033】

図２Ｃ及び２Ｄは、順方向電圧が互いに等しくない場合の第１及び第２ＬＥＤストリング電流の例を示している。第１及び第２ＬＥＤストリングを通る電流が所望の電流に対して変化することが観察され得る。この作用は、光出力の調光が適用される場合に特に顕著である。この電流の変化は、ユーザによって知覚される色ずれをもたらし、これは望ましくない。

【0034】

図３は、本発明による照明システムの例を示している。照明システムは、ダイオードＤ１、Ｄ２、Ｄ３及びＤ４を備える整流器ブリッジの形態のＡＣ／ＤＣ変換器１を有する。ラインワイヤＬ及びニュートラルワイヤＮを介して、ＡＣ電圧がＡＣ／ＤＣ変換器に供給される。ＡＣ／ＤＣ変換器は、その出力において整流電圧を供給する。整流電圧は、スイッチモード電源に供給される。この例においては、スイッチモード電源は、ブーストコンバータ２として設計されている。ブーストコンバータ２は、インダクタＬ１、ダイオードＤ５、コンデンサＣ１及びスイッチＭ１を有する。この例においては、ブーストコンバータ２が使用されているが、他のトポロジも使用され得ることに留意されたい。一般に知られている他のトポロジは、バックコンバータ、バックブーストコンバータ、フライバックコンバータ、ＬＬＣ（共振）コンバータ、ＳＥＰＩＣコンバータ及びチュークコンバータである。

【0035】

ブーストコンバータ２は、制御された出力電圧又は出力電流を供給することができる。図１において示されている例においては、ブーストコンバータ２は、その出力に定電圧を供給する。コンデンサＣ１は、ブーストコンバータ２の出力における電圧の安定性を向上させるためにブーストコンバータ２の出力においてエネルギバッファを設けるために使用される。

【0036】

この定電圧は負荷に供給される。負荷は、スイッチＭ２及び抵抗器Ｒ１と直列の第１ＬＥＤストリングＬＥＤ１を有する。この第１ＬＥＤストリングＬＥＤ１、抵抗器Ｒ１及びスイッチＭ２の直列接続に並列に、第２スイッチＭ３及び抵抗器Ｒ２と直列の第２ＬＥＤストリングＬＥＤ２が接続される。第１ＬＥＤストリングＬＥＤ１の順方向電圧は、第２ＬＥＤストリングＬＥＤ２の順方向電圧と異なる。コントローラ３は、第１スイッチＭ２及び第２スイッチＭ３に制御信号を供給する。この例においては、 第１スイッチＭ２及び第２スイッチＭ３は、相補的なやり方で制御される。これは、第１スイッチＭ２がオンにされるときは、第２スイッチＭ３はオフにされ、その逆も同じであること意味する。コントローラ３は、スイッチが重複しないやり方で制御される限り、即ち、両方のスイッチが同時にオンにされることができない限り、第１スイッチＭ２を第２スイッチＭ３から独立して制御することもできる。

【0037】

最も単純な制御方法を提供するために、第２スイッチＭ３は省略されることができる。負荷を正しく動作させるために、第１ＬＥＤストリングＬＥＤ１が第２ＬＥＤストリングＬＥＤ２よりも低い電圧を有することが要求される。第１スイッチＭ２が閉じられるとき、最も低い順方向電圧を備えるＬＥＤストリングが導通を開始する。この場合には、第１ＬＥＤストリングＬＥＤ１が導通する。前記スイッチが開いているときは、第２ＬＥＤストリングＬＥＤ２だけが導通することができ、故に、その場合、最も高いストリング電圧を備えるＬＥＤストリングが導通する。１つのスイッチで両方のＬＥＤストリングをオフにすることは可能ではない。これは、ブーストコンバータ２をオフにすることによってしか行われることができない。

【0038】

コントローラ３は、スイッチＭ１に制御信号を供給することもできる。

【0039】

ブーストコンバータ２によって生成される電圧は、ＬＥＤストリングに電力を供給することができるように、少なくとも、２つのＬＥＤストリングの最も大きい順方向電圧と同じ大きさである必要がある。その場合、最も低い順方向電圧を備えるストリングは、少なくとも短い期間にわたって、より高い順方向電圧を備えるストリングを駆動するために使用される電圧と同じ高電圧で駆動される。これは、ＬＥＤストリングを流れる電流の短期間の増加をもたらし、望ましくない色の広がりをもたらす。

【0040】

この問題は、スイッチモード電源の出力と負荷との間に直列にインダクタＬ２を導入することによって解決される。

【0041】

インダクタＬ２は、２０μＨという好ましい値を持ち得るが、設計上の選択及び電力要件に基づいて、他の値も可能である。

【0042】

インダクタの電流は、第１スイッチＭ２がオン又はオフにされる場合に生じる瞬時電圧変化により迅速に変化することができないことから、インダクタＬ２は、電流安定化を提供する。その代わり、インダクタにわたる電圧変化は、インダクタンス値と、インダクタＬ２にわたる電圧降下量とに依存する電流スロープを生じさせる。

【0043】

スイッチＭ２又はＭ３のいずれかのスイッチングのために負荷側で急激な電圧変化があっても、スイッチモード電源２はこの電圧変化を見ない。その代わり、出力電流の急激な変化ではなく、出力電流の相対的に緩やかな傾斜のみが観測され得る。スイッチモード電源が定出力電流源である場合、インダクタＬ２によってもたらされる緩やかな電流変動のため、電流は、容易に一定の量の電流に調整されることができる。

【0044】

インダクタＬ２の導入は、出力電圧又は電流の制御を非常に簡単にするので、第１ＬＥＤストリングＬＥＤ１及び第２ＬＥＤストリングＬＥＤ２に電力を供給するのに１つのスイッチモード電源２しか使用しないことが好ましい。

【0045】

記載されているような本発明は、２つのＬＥＤ負荷を有する。より多くのＬＥＤ負荷が、追加のスイッチと一緒に、他のＬＥＤ負荷と並列に接続されてもよい。

【0046】

抵抗器Ｒ１及びＲ２は、ＬＥＤ負荷ＬＥＤ１及びＬＥＤ２を通る電流を制限するために使用される。スイッチモード電源２が定電流源である場合、電流はスイッチモード電源２によって制限されるので、抵抗器は省略されることができる。

【0047】

第１スイッチＭ２及び第２スイッチＭ３は、コントローラ３によって制御されることができる。第１ＬＥＤストリングＬＥＤ１と第２ＬＥＤストリングＬＥＤ２とは、異なる色温度を有することができる。第１スイッチＭ２及び第２スイッチＭ３の制御は、照明システムによって生成される全体の色温度の制御を可能にする。遠隔制御装置、モバイルデバイス又は制御ボタンなどのユーザインターフェースを介して外部信号が供給されることができる。それにより、ユーザは、コントローラ３によって使用される所望の照明効果を選択することができる。この例においては、照明効果を生成するために第１スイッチＭ２しか使用されないこともできる。

【0048】

３つ以上の並列ＬＥＤストリングが使用される場合、所望の色効果が生成されることができる。その場合、コントローラ３は、３つのＬＥＤストリング全てを制御することができる。

【0049】

図４Ａは、本発明が実施されない状況においてＬＥＤの第１ストリング及びＬＥＤの第２ストリングを流れる所望の電流のグラフを示している。図４Ｂにおいては、ＬＥＤの第１ストリングの順方向電圧がＬＥＤの第２ストリングの順方向電圧と等しい状況におけるＬＥＤ電流が示されている。ＬＥＤの第１及び第２ストリングを通る電流は、所望の電流に非常によく従う。

【0050】

図４Ｃ及び４Ｄは、順方向電圧が互いに等しくない場合の第１及び第２ＬＥＤストリング電流の例を示している。ＬＥＤの第１及び第２ストリングを通る電流が所望の電流レベルに非常に近いままであることが観察され得る。それ故、実質的に色ずれがない。

【0051】

図５は、改良された色混合をもたらすために３つのＬＥＤストリングが使用される照明回路の例を示している。追加のＬＥＤストリングＬＥＤ３は、追加のスイッチＭ３と直列に結合される。アプリケーションによって電流の制限が必要とされる場合には、直列抵抗器Ｒ３が電流を制限するために追加されることができる。

【0052】

図６は、更なるリップル低減が達成される本発明による照明回路の例を示している。

【0053】

図６の主な特徴は、図３の主な特徴と同様である。第１ＬＥＤトリングＬＥＤ１と並列に、コンデンサＣ２が配置される。第２ＬＥＤトリングＬＥＤ２と並列に、コンデンサＣ３が配置される。これらのコンデンサは、スイッチトモード電源２から供給される電流内に存在する高周波成分を除去する。２つのＬＥＤストリングのストリング電圧が等しくないことから、或るコンデンサが別のコンデンサに放電することがある。高い順方向電圧を持つＬＥＤストリングから低い順方向電圧を持つＬＥＤストリングへの切り替え時、最も高いストリング電圧を持つＬＥＤストリングに接続されるコンデンサは、より低いストリング電圧を持つＬＥＤストリングに接続されるコンデンサに放電する。これが生じるのを防止するために、ＬＥＤ負荷及び対応するコンデンサの並列構成と直列にダイオードが配置される。第１ダイオードＤ６は、第１ＬＥＤ負荷ＬＥＤ１及び第１コンデンサＣ２の並列組み合わせと直列に結合される。第２ダイオードＤ７は、第２ＬＥＤ負荷ＬＥＤ２及び第２コンデンサＣ３の並列組み合わせと直列に結合される。

【0054】

図７は、インダクタＬ２を通る電流が連続的に流れていない例示的な動作モードを示している。これは、ブーストコンバータが、インダクタＬ２を通る電流が不連続になるように動作されることから、ブーストコンバータによって引き起こされる。これは、非常に低い電力が必要とされるように負荷が減光されるときに行われ得る。他の例においては、インダクタＬ２のインダクタンスが、インダクタＬ２を通る電流が不連続になるように、より小さく選ばれ得る。スイッチＭ２の制御信号Ｖ_{ｂｙｐａｓｓ}は、図７の一番上のグラフに示されている。この制御信号は、反転され、スイッチＭ３に供給される。この例においては、第１ＬＥＤストリングＬＥＤ１は、第２ＬＥＤストリングＬＥＤ２の順方向電圧より低い順方向電圧を持つと仮定されている。ＬＥＤストリングの電圧は、インダクタＬ２の右側に存在する。左側の電圧は、スイッチモード電源２によって供給される電力の総量に基づいている。スイッチモード電源２は定電流を供給するので、インダクタＬ２の左側の電圧は、総供給電力をスイッチモード電源２によって供給される電流で割ったものに等しい。この電圧レベルは、第１ＬＥＤストリングの順方向電圧レベルと第２ＬＥＤストリングの順方向電圧レベルとの間に位置する。第１ＬＥＤストリングＬＥＤ１がオンにされるとき、インダクタＬ２にわたって正の電圧が存在し、インダクタＬ２を通る電流の増加、即ち、正のｄｉ／ｄｔをもたらす。第２ＬＥＤストリングＬＥＤ２がオンにされるとき、負の電圧がインダクタＬ２の両端に存在し、インダクタＬ２を通る電流の減少、即ち、負のｄｉ／ｄｔをもたらす。インダクタＬ２を通る電流は、電流Ｉ_Ｌ２を示している中央のグラフに示されている。図７において示されている例においては、第１ＬＥＤストリングＬＥＤ１の光出力と第２ＬＥＤストリングＬＥＤ２の光出力との間の５０／５０の関係（fifty/fifty relation）が望ましい。しかしながら、インダクタＬ２を通る不連続な電流のため、第１ＬＥＤストリングＬＥＤ１は第２ＬＥＤストリングＬＥＤ２よりも多くの光を発することから、この関係は乱れる。一番下のグラフにおいて、連続線は、電流ＩＬＥＤ１を表しており、電流ＩＬＥＤ１は第１ストリングＬＥＤ１を流れる電流である。破線は、電流ＩＬＥＤ２を表しており、電流ＩＬＥＤ２は第２ストリングＬＥＤ２を流れる電流である。

【0055】

図８は、第１ＬＥＤストリングＬＥＤ１と第２ＬＥＤストリングＬＥＤ２との間の光出力の関係がどのように補正され得るかを示している。図７と同様に、スイッチＭ２の制御信号Ｖｂｙｐａｓｓは、一番上のグラフに示されている。スイッチＭ２のデューティサイクルは下げられている。これは、インダクタＬ２において電流が増大することができる期間が短くなることをもたらす。これは、電流が時点的により早くゼロに戻ることから、インダクタＬ２を通る電流がゼロである期間が長くなることももたらす。これは、スイッチモード電源から供給される電流が、インダクタＬ２を流れる代わりに、コンデンサＣ１のみを流れることから、インダクタＬ２の左側の電圧がコンデンサＣ１にわたって増大することを可能にする。この電圧の増大のため、

【数1】

という式により、正のｄｉ／ｄｔもより高くなり、ここで、Ｖは、インダクタにわたる電圧であり、Ｌは、インダクタのインダクタンスであり、ｄｉ／ｄｔは経時的な電流の変化である。スイッチＭ２のデューティサイクルの低減は、第１ＬＥＤストリングＬＥＤ１を流れる平均電流の低減をもたらす。示されている例においては、スイッチＭ３のデューティサイクルは、スイッチＭ２のデューティサイクルの逆である。図７と同様に、中央のグラフは、インダクタＬ２を通る電流を表している。一番下のグラフにおいて、連続線は、電流ＩＬＥＤ１を表しており、電流ＩＬＥＤ１は第１ストリングＬＥＤ１を流れる電流である。破線は、電流ＩＬＥＤ２を表しており、電流ＩＬＥＤ２は第２ストリングＬＥＤ２を流れる電流である。それ故、スイッチＭ２のデューティサイクルの制御は、第２ＬＥＤストリングＬＥＤ２を流れる電流も制御する。補正は、インダクタＬ２を流れる電流の総量又は第１及び第２ＬＥＤストリングの各個別電流を検出することにより、第１ＬＥＤストリングＬＥＤ１及び第２ＬＥＤストリングＬＥＤ２を流れる電流を測定することによって、行われることができる。第１ＬＥＤストリングＬＥＤ１を流れる電流は、第２ＬＥＤストリングＬＥＤ２を流れる電流と比較されることができる。これらの電流の間の誤差は、コントローラ３によって、誤差が低減されるようにスイッチＭ２のデューティサイクルを制御するために使用されることができる。

【0056】

この例においては、５０／５０の関係が望ましい。しかしながら、３０／７０又は２０／８０の関係などであるが、これらに限定されない他の関係も使用され得ることは明らかである。

【0057】

示されている例においては、第１ＬＥＤストリングＬＥＤ１と第２ＬＥＤストリングＬＥＤ２とが、各々、直列に結合されるスイッチを有する。本発明が機能するためには、ＬＥＤストリングのうちの１つだけが、直列に結合されるスイッチを有していれば十分である。色の可制御性を更に向上させるために、他のＬＥＤストリングに追加のスイッチが導入されてもよい。

【0058】

示されている例においては、第１ＬＥＤストリングＬＥＤ１は、第２ＬＥＤストリングＬＥＤ２よりも低い総順方向電圧を有し得る。

【0059】

ＬＥＤの各ストリングが直列に結合されるスイッチを有する状況における制御を単純化するために、スイッチは、相補的なやり方で制御されることができる。これは、一方のスイッチがオンにされるときは、他方のスイッチはオフにされ、その逆も同じであること意味する。

【0060】

これは、スイッチモード電源２が、定電流を供給するよう構成される状況においては、更に有益であり得る。この制御方法では、スイッチのうちの１つが常にオンにされることから、電流が常に電流経路を有する。

【図1】

【図2A】

【図2B】

【図2C】

【図2D】

【図3】

【図4A】

【図4B】

【図4C】

【図4D】

【図5】

【図6】

【図7】

【図8】