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(19)【発行国】日本国特許庁(JP)
(12)【公報種別】公表特許公報(A)
(11)【公表番号】
(43)【公表日】2022-02-09
(54)【発明の名称】ＡＣ駆動型の発光ダイオードシステム
(51)【国際特許分類】
H05B 45/48 20200101AFI20220202BHJP
H05B 45/31 20200101ALI20220202BHJP
H05B 45/10 20200101ALI20220202BHJP
H05B 45/325 20200101ALI20220202BHJP
H05B 47/165 20200101ALI20220202BHJP
H05B 47/105 20200101ALI20220202BHJP
【ＦＩ】
H05B45/48
H05B45/31
H05B45/10
H05B45/325
H05B47/165
H05B47/105
【審査請求】未請求
【予備審査請求】有
(21)【出願番号】P 2021534638
(86)(22)【出願日】2019-12-17
(85)【翻訳文提出日】2021-08-16
(86)【国際出願番号】 US2019067004
(87)【国際公開番号】W WO2020131977
(87)【国際公開日】2020-06-25
(31)【優先権主張番号】62/791,014
(32)【優先日】2019-01-10
(33)【優先権主張国・地域又は機関】US
(31)【優先権主張番号】62/780,377
(32)【優先日】2018-12-17
(33)【優先権主張国・地域又は機関】US
(81)【指定国・地域】
(71)【出願人】
【識別番号】521148739
【氏名又は名称】インテレソール エルエルシー
(74)【代理人】
【識別番号】100094112
【弁理士】
【氏名又は名称】岡部 讓
(74)【代理人】
【識別番号】100106183
【弁理士】
【氏名又は名称】吉澤 弘司
(74)【代理人】
【識別番号】100114915
【弁理士】
【氏名又は名称】三村 治彦
(74)【代理人】
【識別番号】100125139
【弁理士】
【氏名又は名称】岡部 洋
(74)【代理人】
【識別番号】100209808
【弁理士】
【氏名又は名称】三宅 高志
(72)【発明者】
【氏名】テレフス，マーク，ディー．
(72)【発明者】
【氏名】ガーバー，スティーブン，シー．
【テーマコード（参考）】
3K273
【Ｆターム（参考）】
3K273AA09
3K273BA03
3K273BA24
3K273BA27
3K273CA02
3K273CA12
3K273CA23
3K273DA08
3K273EA06
3K273EA12
3K273EA14
3K273EA18
3K273EA22
3K273EA36
3K273FA03
3K273FA06
3K273FA14
3K273FA23
3K273FA26
3K273FA41
3K273GA02
3K273GA25
(57)【要約】
ＡＣ電源を使用してＬＥＤデバイス（例えば、ＬＥＤ照明）を駆動するための、ＡＣ駆動型の発光ダイオードシステム及び方法が提供される。例えば、集積回路は、ＡＣ電源に対して接続するように構成された第１電源ライン及び第２電源ラインと、複数のＬＥＤステージであり、各ＬＥＤステージが、直列接続された複数のＬＥＤデバイスを含む複数のＬＥＤステージと、ＬＥＤステージの入力及び出力に対して接続されたスイッチと、を含む。集積回路は、スイッチを制御することにより、１つまたは複数のＬＥＤステージを、第１電源ライン及び第２電源ラインに対して選択的に接続し、これにより、ＬＥＤステージにＡＣ電源を供給するように構成された、スイッチ制御回路を、さらに含む。
【選択図】図７
【選択図】図７
【特許請求の範囲】
【請求項1】
集積回路であって、交流（ＡＣ）電源に対して接続するように構成された第１電源ライン及び第２電源ラインと、
複数の発光ダイオード（ＬＥＤ）ステージであり、各ＬＥＤステージが、前記ＬＥＤステージの入力ノードと出力ノードとの間で直列接続された複数のＬＥＤデバイスを含む、複数のＬＥＤステージと、
前記ＬＥＤステージの前記入力ノードおよび前記出力ノード、ならびに前記第１電源ラインおよび前記第２電源ラインに対して接続された複数のスイッチであって、前記複数のＬＥＤステージの各ＬＥＤステージについて、（ｉ）前記ＬＥＤステージの前記入力ノードが、前記複数のスイッチのそれぞれの第１スイッチを介して前記第１電源ラインに接続され、（ｉｉ）前記ＬＥＤステージの前記入力ノードが、前記複数のスイッチのそれぞれの第２スイッチを介して前記第２電源ラインに接続され、（ｉｉｉ）前記ＬＥＤステージの前記出力ノードが、前記複数のスイッチのそれぞれの第３スイッチを介して前記第１電源ラインに接続され、（ｉｖ）前記ＬＥＤステージの前記出力ノードが、前記複数のスイッチのそれぞれの第４スイッチを介して前記第２電源ラインに接続される、複数のスイッチと、
前記複数のスイッチを制御することにより、１つまたは複数の前記ＬＥＤステージを、前記第１電源ライン及び第２電源ラインに対して選択的に接続し、これにより、１つまたは複数の前記ＬＥＤステージに対して前記ＡＣ電源を選択的に供給するように構成された、スイッチ制御回路と、を含み、
前記複数のスイッチを制御する際に、前記スイッチ制御回路は、
（ｉ）前記第１電源ラインおよび前記第２電源ラインに印加されるＡＣ電源の第１半周期の間に、前記複数のＬＥＤステージの所与のＬＥＤステージの前記入力ノードをそれぞれの前記第１スイッチの起動を介して前記第１電源ラインに選択的に接続し、前記所与のＬＥＤステージの前記出力ノードをそれぞれの前記第４スイッチの起動を介して前記第２電源ラインに選択的に接続し、
（ｉｉ）前記印加されるＡＣ電源の第２半周期の間に、前記所与のＬＥＤステージの前記入力ノードをそれぞれの前記第２スイッチの起動を介して前記第２電源ラインに選択的に接続し、前記所与のＬＥＤステージの前記出力ノードをそれぞれの前記第３スイッチの起動を介して前記第１電源ラインに接続する、集積回路。
【請求項2】
前記スイッチ制御回路は、前記第１電源ライン及び第２電源ラインの間において直列であるようにして少なくとも２つの前記ＬＥＤステージを選択的に接続するように、前記複数のスイッチを制御する、請求項１に記載の集積回路。
【請求項3】
前記スイッチ制御回路は、前記第１電源ライン及び第２電源ラインの間において並列であるようにして少なくとも２つの前記ＬＥＤステージを選択的に接続するように、前記複数のスイッチを制御する、請求項１に記載の集積回路。
【請求項4】
前記スイッチ制御回路は、前記ＡＣ電源のＡＣ電圧波形の電圧レベルに基づいて１つまたは複数の前記ＬＥＤステージに対して電力を供給するために、前記複数のスイッチの起動を同期させるためのスイッチタイミング制御プログラムを実行するように構成されたハードウェアプロセッサを含む、請求項１に記載の集積回路。
【請求項5】
前記第１電源ライン上へと及び前記第２電源ライン上へと印加されるＡＣ電圧波形のゼロ電圧交差を検出するように構成されるとともに、ゼロ交差事象を示す検出信号と、前記ＡＣ電圧波形の極性遷移方向を示す検出信号と、を出力するように構成された、ゼロ交差検出回路をさらに含み、前記スイッチ制御回路は、前記出力された前記検出信号を利用することにより、前記ＡＣ電圧波形の電圧レベルに基づいて１つ又は複数の前記ＬＥＤステージに対して電力を供給するように前記複数のスイッチの起動を同期させる、請求項１に記載の集積回路。
【請求項6】
各ＬＥＤステージは、直列接続された同数のＬＥＤデバイスを含む、請求項１に記載の集積回路。
【請求項7】
各ＬＥＤステージは、直列接続された１０個のＬＥＤデバイスを含み、各ＬＥＤデバイスは、約２．８Ｖ～約４．２Ｖという動作範囲を有している、請求項６に記載の集積回路。
【請求項8】
少なくとも２つの前記ＬＥＤステージは、直列接続された異なる数のＬＥＤデバイスを有している、請求項１に記載の集積回路。
【請求項9】
請求項１に記載の集積回路を含むＬＥＤ照明システム。
【請求項10】
方法であって、光生成デバイスの第１電源ライン及び第２電源ラインに対して、交流（ＡＣ）電力を印加することであって、
前記光生成デバイスは、複数の発光ダイオード（ＬＥＤ）ステージと複数のスイッチとを含み、
各ＬＥＤステージが、前記ＬＥＤステージの入力ノードと出力ノードとの間で直列接続された複数のＬＥＤデバイスを含み、
前記複数のスイッチは、前記ＬＥＤステージの前記入力ノードおよび前記出力ノード、ならびに前記第１電源ラインおよび前記第２電源ラインに対して接続された複数のスイッチであって、前記複数のＬＥＤステージの各ＬＥＤステージについて、（ｉ）前記ＬＥＤステージの前記入力ノードが、前記複数のスイッチのそれぞれの第１スイッチを介して前記第１電源ラインに接続され、（ｉｉ）前記ＬＥＤステージの前記入力ノードが、前記複数のスイッチのそれぞれの第２スイッチを介して前記第２電源ラインに接続され、（ｉｉｉ）前記ＬＥＤステージの前記出力ノードが、前記複数のスイッチのそれぞれの第３スイッチを介して前記第１電源ラインに接続され、（ｉｖ）前記ＬＥＤステージの前記出力ノードが、前記複数のスイッチのそれぞれの第４スイッチを介して前記第２電源ラインに接続されることと、
複数のスイッチを制御することにより、前記複数のＬＥＤステージのうちの、１つまたはは複数のＬＥＤステージを、前記第１電源ライン及び前記第２電源ラインに対して選択的に接続し、これにより、前記１つまたは複数のＬＥＤステージに対して前記ＡＣ電源を選択的に供給することと、を含む方法であって、
前記複数のスイッチを制御することは、
（ｉ）前記印加されるＡＣ電源の第１半周期の間に、前記複数のＬＥＤステージの所与のＬＥＤステージの前記入力ノードをそれぞれの前記第１スイッチの起動を介して前記第１電源ラインに選択的に接続し、前記所与のＬＥＤステージの前記出力ノードをそれぞれの前記第４スイッチの起動を介して前記第２電源ラインに選択的に接続することと、
（ｉｉ）前記印加されるＡＣ電源の第２半周期の間に、前記所与のＬＥＤステージの前記入力ノードをそれぞれの前記第２スイッチの起動を介して前記第２電源ラインに選択的に接続し、前記所与のＬＥＤステージの前記出力ノードをそれぞれの前記第３スイッチの起動を介して前記第１電源ラインに接続すること、を含む方法。
【請求項11】
前記複数のスイッチを制御することは、前記第１電源ラインと前記第２電源ラインとの間に少なくとも２つのＬＥＤステージを直列に選択的に接続することを含む、請求項１０に記載の方法。
【請求項12】
前記複数のスイッチを制御することは、前記第１電源ラインと前記第２電源ラインとの間に少なくとも２つのＬＥＤステージを並列に選択的に接続することを含む、請求項１０に記載の方法。
【請求項13】
前記複数のスイッチを制御することは、前記複数のスイッチの起動を同期させて、ＡＣ電圧波形の電圧レベルに基づいて１つまたは複数のＬＥＤステージに電力を供給することを含む、請求項１０に記載の方法。
【請求項14】
光生成デバイスであって、モノリシック集積回路を含む半導体ウェハを含み、前記モノリシック集積回路は、
交流（ＡＣ）電源に対して接続するように構成されたＡＣ電源入力端子、並びに、前記ＡＣ電源入力端子のうちのそれぞれ対応する端子に対して接続された第１電源ライン及び第２電源ラインと、
複数の発光ダイオード（ＬＥＤ）ステージであり、各ＬＥＤステージが、前記ＬＥＤステージの入力ノードと出力ノードとの間で直列接続された複数のＬＥＤデバイスを含むＬＥＤステージと、
前記ＬＥＤステージの前記入力ノードおよび前記出力ノード、ならびに前記第１電源ラインおよび前記第２電源ラインに対して接続された複数のスイッチを含むスイッチ回路であって、前記複数のＬＥＤステージの各ＬＥＤステージについて、
（ｉ）前記ＬＥＤステージの前記入力ノードが、前記複数のスイッチのそれぞれの第１スイッチを介して前記第１電源ラインに接続され、（ｉｉ）前記ＬＥＤステージの前記入力ノードが、前記複数のスイッチのそれぞれの第２スイッチを介して前記第２電源ラインに接続され、（ｉｉｉ）前記ＬＥＤステージの前記出力ノードが、前記複数のスイッチのそれぞれの第３スイッチを介して前記第１電源ラインに接続され、（ｉｖ）前記ＬＥＤステージの前記出力ノードが、前記複数のスイッチのそれぞれの第４スイッチを介して前記第２電源ラインに接続される、スイッチ回路と、
前記複数のスイッチを制御することにより、１つまたは複数の前記ＬＥＤステージを、前記第１電源ライン及び第２電源ラインに対して選択的に接続し、これにより、１つまたは複数の前記ＬＥＤステージに対して前記ＡＣ電源を供給するように構成された、スイッチ制御回路と、を含み、
前記複数のスイッチを制御する際に、前記スイッチ制御回路は、
（ｉ）前記第１電源ラインおよび前記第２電源ラインに印加されるＡＣ電源の第１半周期の間に、前記複数のＬＥＤステージの所与のＬＥＤステージの前記入力ノードをそれぞれの前記第１スイッチの起動を介して前記第１電源ラインに選択的に接続し、前記所与のＬＥＤステージの前記出力ノードをそれぞれの前記第４スイッチの起動を介して前記第２電源ラインに選択的に接続し、
（ｉｉ）前記印加されるＡＣ電源の第２半周期の間に、前記所与のＬＥＤステージの前記入力ノードをそれぞれの前記第２スイッチの起動を介して前記第２電源ラインに選択的に接続し、前記所与のＬＥＤステージの前記出力ノードをそれぞれの前記第３スイッチの起動を介して前記第１電源ラインに接続する、光生成デバイス。
【請求項15】
前記スイッチ制御回路は、（ｉ）前記第１電源ライン及び第２電源ラインの間において直列であるようにして少なくとも２つの前記ＬＥＤステージを選択的に接続する、及び、（ｉｉ）前記第１電源ライン及び第２電源ラインの間において並列であるようにして少なくとも２つの前記ＬＥＤステージを選択的に接続する、のうちの少なくとも１つの態様で、前記複数のスイッチを制御する、請求項１４に記載の光生成デバイス。
【請求項16】
前記スイッチ制御回路は、ＡＣ電圧波形の電圧レベルに基づいて１つまたは複数の前記ＬＥＤステージに対して電力を供給するために、前記複数のスイッチの起動を同期させるためのスイッチタイミング制御プログラムを実行するように構成されたハードウェアプロセッサを含む、請求項１４に記載の光生成デバイス。
【請求項17】
各ＬＥＤステージは、直列接続された同数のＬＥＤデバイスを含む、請求項１４に記載の光生成デバイス。
【請求項18】
（ｉ）各ＬＥＤデバイス上に配置された光学フィルタと、（ｉｉ）各ＬＥＤデバイス上に配置されたレンズと、のうちの少なくとも１つをさらに含む、請求項１４に記載の光生成デバイス。
【請求項19】
前記スイッチ制御回路は、前記印加されたＡＣ電源の電圧レベルに基づいて前記複数のスイッチの起動を同期させて前記１つまたは複数のＬＥＤステージに電力を供給し、前記電力供給された１つまたは複数のＬＥＤステージの活性化されたＬＥＤデバイスによって放射される光の実質的に一定の輝度レベルを維持するように構成されるハードウェアプロセッサを備え、前記印加されたＡＣ電源の前記電圧レベルが前記印加されたＡＣ電源の前記第１半周期および前記第２半周期の間に増加すると、活性化されたＬＥＤデバイスの数が減少して前記実質的に一定の輝度レベルを維持し、前記印加されたＡＣ電源の前記第１半周期および前記第２半周期の間に前記印加されたＡＣ電源の前記電圧レベルが減少すると、前記活性化されたＬＥＤデバイスの前記数が増加して、前記実施的に一定の輝度レベルを維持する、請求項１に記載の集積回路。
【請求項20】
前記複数のスイッチを制御することは、前記印加されたＡＣ電源の電圧レベルに基づいて前記複数のスイッチの起動を同期させて前記１つまたは複数のＬＥＤステージに電力を供給し、前記電力供給された１つまたは複数のＬＥＤステージの活性化されたＬＥＤデバイスによって放射される光の実施的に一定の輝度レベルを維持することであって、前記印加されたＡＣ電源の電圧レベルが前記印加されたＡＣ電源の前記第１半周期および前記第２半周期の間に増加すると、活性化されたＬＥＤデバイスの数が減少して前記実質的に一定の輝度レベルを維持し、前記印加されたＡＣ電源の前記第１半周期および前記第２半周期の間に前記印加されたＡＣ電源の前記電圧レベルが減少すると、前記活性化されたＬＥＤデバイスの前記数が増加して、前記実施的に一定の輝度レベルを維持する、請求項１０に記載の方法。
【請求項21】
集積回路であって、交流（ＡＣ）電源に対して接続するように構成された第１電源ライン及び第２電源ラインと、
複数の発光ダイオード（ＬＥＤ）ステージであり、各ＬＥＤステージが、前記ＬＥＤステージの入力端子と出力端子との間で直列接続された複数のＬＥＤデバイスを含む、複数のＬＥＤステージと、
前記ＬＥＤステージの前記入力端子および前記出力端子、ならびに前記第１電源ラインおよび前記第２電源ラインに対して接続されたスイッチ回路と、
前記スイッチ回路を制御することにより、１つまたは複数の前記ＬＥＤステージを、前記第１電源ライン及び第２電源ラインに対して選択的に接続し、これにより、１つまたは複数の前記ＬＥＤステージに対して前記ＡＣ電源を選択的に供給するスイッチ制御回路と、を含み、
前記スイッチ制御回路は、前記スイッチ回路を制御して（ｉ）前記第１電源ラインおよび前記第２電源ラインに印加されるＡＣ電源の第１半周期の間に、少なくとも１つのＬＥＤステージの前記ＬＥＤ入力端子を前記第１電源ラインに選択的に接続し、（ｉｉ）前記第１電源ラインおよび前記第２電源ラインに印加される前記ＡＣ電源の第２半周期の間に、前記少なくとも１つのＬＥＤステージの前記入力端子を前記第２電源ラインに選択的に接続し、前記ＡＣ電源の前記第１半周期および前記第２半周期において、前記少なくとも１つのＬＥＤステージの前記複数のＬＥＤデバイスが順方向バイアスされる、集積回路。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【0001】
[関連出願の相互参照]
本出願は、２０１８年１２月１７日付けで出願された「ＡＣ－Ｄｉｒｅｃｔ ＬＥＤ Ｄｒｉｖｅｒ」と題する米国仮特許出願シリアル番号第６２／７８０，３７７号明細書、及び、２０１９年１月１０日付けで出願された「Ｍｏｎｏｌｉｔｈｉｃａｌｌｙ Ｐｒｏｃｅｓｓｅｄ Ｌｉｇｈｔ Ｇｅｎｅｒａｔｏｒ」と題する米国仮特許出願シリアル番号第６２／７９１，０１４号明細書、の優先権を主張するものであり、これらの開示内容は、参照により本明細書に完全に援用される。
本出願は、２０１８年１２月１７日付けで出願された「ＡＣ－Ｄｉｒｅｃｔ ＬＥＤ Ｄｒｉｖｅｒ」と題する米国仮特許出願シリアル番号第６２／７８０，３７７号明細書、及び、２０１９年１月１０日付けで出願された「Ｍｏｎｏｌｉｔｈｉｃａｌｌｙ Ｐｒｏｃｅｓｓｅｄ Ｌｉｇｈｔ Ｇｅｎｅｒａｔｏｒ」と題する米国仮特許出願シリアル番号第６２／７９１，０１４号明細書、の優先権を主張するものであり、これらの開示内容は、参照により本明細書に完全に援用される。
【0002】
本開示は、一般に、発光ダイオード（ＬＥＤ）照明システムに関し、特に、ＬＥＤ照明システムの複数のＬＥＤを駆動するための技術に関する。
【背景技術】
【0003】
ＬＥＤ照明システムは、効率の悪い白熱灯照明システム及び蛍光灯照明システムに代わる次世代の照明ソリューションとして、ビル及び家庭においてますます普及しつつある。しかしながら、ＬＥＤ照明は、エネルギー変換効率が悪く、調光器と一緒に使用した時には、ちらつきが気になるという問題がある。加えて、従来のＬＥＤ照明では、直流（ＤＣ）電源を使用して給電しているため、高価で嵩高く電磁ノイズの多い、ＡＣ主電源からＤＣ電源への変圧器ベースの電力変換を使用する必要がある。
【発明の概要】
【0004】
本開示の実施形態は、ＡＣ電源を使用してＬＥＤデバイス（例えば、ＬＥＤ照明）を駆動するための、ＡＣ駆動型のＬＥＤシステム及び方法を含む。
【0005】
例えば、本開示の一実施形態は、ＡＣ電源に対して接続するように構成された第１電源ライン及び第２電源ラインと、複数のＬＥＤステージであり、各ＬＥＤステージが、直列接続された複数のＬＥＤデバイスを含む、複数のＬＥＤステージと、ＬＥＤステージの入力及び出力に対して接続された複数のスイッチと、複数のスイッチを制御することにより、１つまたは複数のＬＥＤステージを、第１電源ライン及び第２電源ラインに対して選択的に接続し、これにより、ＬＥＤステージに対してＡＣ電源を供給するように構成された、スイッチ制御回路と、を含む、集積回路を含む。
【0006】
本開示の別の実施形態は、ＡＣ電力を使用して複数のＬＥＤを駆動するための方法を含む。この方法は、第１電源ライン及び第２電源ラインに対して、ＡＣ電力を印加することと、複数のスイッチを制御することにより、直列接続された複数のＬＥＤデバイスをそれぞれのＬＥＤステージが含んでいる複数のＬＥＤステージのうちの、１つ又は複数のＬＥＤステージを、第１電源ライン及び第２電源ラインに対して選択的に接続し、これにより、ＬＥＤステージに対してＡＣ電力を供給することと、を含む。
【0007】
別の実施形態は、光生成デバイスを含む。光生成デバイスは、モノリシック集積回路を含む半導体ウェハを含む。モノリシック集積回路は、ＡＣ電源に対して接続するように構成されたＡＣ電源入力端子、並びに、ＡＣ電源入力端子のうちのそれぞれ対応する端子に対して接続された第１電源ライン及び第２電源ラインと、複数のＬＥＤステージであり、各ＬＥＤステージが、直列接続された複数のＬＥＤデバイスを含む、複数のＬＥＤステージと、ＬＥＤステージの入力及び出力に対して接続された複数のスイッチを含むスイッチング回路と、複数のスイッチを制御することにより、少なくとも２つのＬＥＤステージを、第１電源ライン及び第２電源ラインに対して選択的に接続し、これにより、ＬＥＤステージに対してＡＣ電源からのＡＣ電力を供給するように構成された、スイッチ制御回路と、を含む。
【0008】
他の実施形態は、添付図面と併せて読まれることとなる以下の実施形態に関する詳細な説明において、説明する。
【図面の簡単な説明】
【0009】
【図3A】図３Ａは、図２Ａ～図２ＫのＬＥＤ回路に対して印加される例示的なＡＣ電圧波形を示しており、ＡＣ電圧波形は、本開示の例示的な実施形態に従って、ＡＣ波形の正の半周期及び負の半周期において複数のゾーンへと分割されて図示されている。
【発明を実施するための形態】
【0010】
以下においては、本開示の実施形態について、ＡＣ電源を使用してＬＥＤデバイス（例えば、ＬＥＤ照明）を駆動するためのＡＣ駆動型のＬＥＤシステム及び方法に関して、さらに詳細に説明する。複数の図面にわたって、同一の又は同様の特徴点又は構成要素又は構造を示すために、同一の又は同様の参照符号が使用されていること、そのため、同一の又は同様の特徴点又は構成要素又は構造に関する詳細な説明を、図面のそれぞれに関して繰り返さないことは、理解されよう。加えて、パーセンテージや範囲等に関して本明細書で使用する際には、「約」又は「実質的に」という用語は、近いこと又は近似していることを示すことを意味しており、厳密に同一ということではない。例えば、本明細書で使用する際には、「約」又は「実質的に」という用語は、記載された量と比較して、例えば１％以下などの、わずかな誤差範囲が存在することを意味する。本明細書で使用する際には、「例示的」という用語は、「例又は実例又は例示として機能する」ことを意味する。本明細書において「例示的」なものとして説明する任意の実施形態又は設計は、他の実施形態又は設計と比較して、より好ましいもの又はより有利なものであるとして解釈されるべきではない。
【0011】
図１は、ＬＥＤ照明を駆動するために使用される商用供給電力（本明細書では、ＡＣ主電源と称す）に関する例示的なＡＣ波形１００を概略的に示している。ＡＣ波形１００は、正の半周期１０１及び負の半周期１０２を有した正弦波を含む。ＡＣ波形は、正の半周期１０１内に正のピーク電圧ＶＰ＋を有し、負の半周期内負のピーク電圧ＶＰ－を有し、さらに、電圧ゼロ交差（０Ｖ）を有している。例えば、１２０Ｖｒｍｓの商用電源の場合、正のピーク電圧ＶＰ＋は、約１７０Ｖであり、負のピーク電圧ＶＰ－は、約－１７０Ｖである。例示的なＡＣ波形１００は、例示的に、約１６．６６ミリ秒という周期を有した６０Ｈｚの信号であり、各半周期１０１及び１０２は、約８．３３ミリ秒という持続時間を有している。
【0012】
さらに、図１は、ＡＣ波形１００の正の半周期１０１及び負の半周期１０２におけるピーク部分１０１－１及び１０２－１に関してのＡＣ－ＤＣ変換を使用してＬＥＤデバイスを駆動するための従来的方法を概略的に示している。より具体的には、従来のＬＥＤ照明システムでは、ＡＣ－ＤＣ ＬＥＤドライバを使用して、ＡＣ主電源信号１００のピーク部分から得られるＤＣ電圧によって、ＬＥＤデバイスを駆動する。その結果、見えるか見えないかの長く暗い期間が発生する。このため、従来的なＬＥＤ照明は、信頼性がなく高価で重い磁気部品及び変圧器及び嵩高くて信頼性がないコンデンサを使用して、高電圧のＡＣ主電源から、ＤＣへと、非効率的に変換しており、これにより、結果として、ＡＣ主電源周期の使用可能な部分は、比較的長く暗い期間によって制限され、ちらつきのない低レベルの調光を提供することがさらに困難となる。
【0013】
ＬＥＤは、ＤＣ電流源駆動のデバイスであり、１２０Ｖｒｍｓ及び２４０Ｖｒｍｓの商用電源などの高電圧ＡＣとは互換性がないように思われる。しかしながら、本開示の実施形態によれば、直列及び並列の、相応して変化する様々な長さのゼロ交差スイッチングされたＬＥＤストリングからの電圧レベル又は時間を、高電圧ＡＣ電源に対して直接的に互換性なものとすることができる。低電圧集積回路及びダイオードなどのＤＣデバイスは、動作可能な入力電圧範囲を有しており、許容可能な入力電圧範囲に対応した電圧ウィンドウの際には、高電圧ＡＣ電源に対しての接続に耐えることができる。例えば、照明に使用される典型的なＬＥＤの公称動作電圧は、３．５ボルトであり、許容可能な動作範囲は、２．８ボルト～４．２ボルトである。一例として、１０個のＬＥＤからなるストリングは、ＡＣ電源の２８ボルト～４２ボルトのレベルで動作することができる。継続的に直列に追加された複数のＬＥＤからなるストリングは、相応的により高い電圧を漸次的に支持する。これに代えて、スイッチング回路は、各ゾーン時にエネルギーを放出するように構成することができ、これにより、電流が一定であるように、そして、電圧の変化が、ＬＥＤに負担をかけずに、スイッチング電流源によって消費されるものとする。
【0014】
図２Ａは、複数のＬＥＤステージであるステージ１～ステージ１０と、複数のスイッチＳ１～Ｓ２２と、ＬＥＤ回路２００のＬＥＤデバイスを駆動するために使用されるＡＣ電力（例えば、図１の商用供給電力がなすＡＣ波形１００）に対して接続された、第１電源ライン１１０（「ラインホット」として示す）及び第２電源ライン１１２（「ラインニュートラル」として示す）と、を含むＬＥＤ回路２００を概略的に示している。図２Ａに示すように、各ＬＥＤステージ、すなわちステージ１～ステージ１０は、直列接続された複数のＬＥＤデバイスからなる各ブロック２０１～２１０を含む。例示の目的のために、図２Ａには、１０個のステージだけが図示されているけれども、いくつかの実施形態では、ＬＥＤ回路２００は、１０個よりも多数のステージを有することとなる。いくつかの実施形態では、図２Ａに示すように、各ＬＥＤステージであるステージ１～ステージ１０は、１０個の直列接続されたＬＥＤデバイスのブロック２０４を含む、ＬＥＤステージ４の分解図に示すように、例えば１０個のＬＥＤデバイスなどの、直列接続された同数のＬＥＤデバイスを含む。
【0015】
スイッチＳ１～Ｓ２２は、図２Ａに示すように、ＬＥＤステージ２０１～２１０に関するそれぞれ対応する入力及び出力に対して接続されている。各ＬＥＤステージ２０１～２１０は、（ｉ）第１スイッチ及び第２スイッチが、スイッチ制御回路の制御下で、ＬＥＤステージの入力を第１電源ライン１１０及び第２電源ライン１１２のそれぞれに対して選択的に接続するように構成されたものである場合に、そのような第１スイッチ及びそのような第２スイッチに対して接続された入力と、（ｉｉ）第３スイッチ及び第４スイッチが、ＬＥＤステージの出力を第１電源ライン１１０及び第２電源ライン１１２のそれぞれに対して選択的に接続するように構成されたものである場合に、そのような第３スイッチ及びそのような第４スイッチに対して接続された出力と、を含む。例えば、ステージ１内の、複数のＬＥＤからなる第１ブロック２０１は、スイッチＳ１及びＳ２に対して接続された入力と、スイッチＳ３及びＳ４に対して接続された出力と、を有している。その上、複数のＬＥＤからなる第２ブロック２０２は、スイッチＳ３及びＳ４に対して、さらに、複数のＬＥＤからなる第１ブロック２０１の出力に対して、接続された入力を有している、等々である。
【0016】
ＬＥＤ回路２００の構成により、ＡＣ電源１００の電圧レベル及び位相に同期したスイッチングプロトコルに従ってスイッチＳ１～Ｓ２２を選択的に作動させることにより、第１電源ライン１１０及び第２電源ライン１１２に対して印加されたＡＣ電源１００から、ＬＥＤデバイスを直接的に駆動することができる。スイッチング方式は、直列接続された複数のＬＥＤデバイスからなるブロック２０１～２１０のうちの１つまたは複数のブロックを、第１電源ライン１１０及び第２電源ライン１１２に対して選択的に接続して、ＬＥＤステージを（ＤＣ電力とは対照的に）ＡＣ電力によって駆動するように、構成されている。例えば、以下でさらに詳細に説明するように、図２Ｂ～図２Ｋは、図２ＡのＬＥＤ回路２００に関する異なるスイッチング状態を示しており、直列接続されたＬＥＤデバイスからなる２つ以上のブロック２０１～２１０が、第１電源ライン１１０及び第２電源ライン１１２の間において直列に及び／又は並列に接続される。
【0017】
例示の目的のために、図２Ｂ～図２Ｋは、図３Ａの文脈で説明され、図３Ａは、ＬＥＤ回路２００に対して印加される例示的なＡＣ電圧波形１００を示し、ＡＣ電圧波形１００は、ＡＣ波形１００の正の半周期において、複数のゾーン３００（例えば、ゾーン０、ゾーン１、ゾーン２、ゾーン４、ゾーン５）へと分割されて図示されているとともに、ＡＣ波形１００の負の半周期において、複数のゾーン３１０（例えば、ゾーン０、ゾーン６、ゾーン７、ゾーン８、ゾーン９、ゾーン１０）へと分割されて図示されている。図３Ａは、ＡＣ電圧波形１００の正の半周期及び負の半周期の際の様々な時間に複数のＬＥＤデバイスからなるブロック２０１～２１０を駆動して、ＡＣ電圧波形１００の正の周期及び／又は負の周期の一部の際にＬＥＤデバイスを発光させるための方法を示しており、ＡＣ電圧波形１００のうちの、複数のＬＥＤデバイスからなるブロック２０１～２１０のいずれかを駆動するだけの充分な電圧レベルが存在しないゼロ電圧交差の直前及び直後のゾーン０を除いて、暗い期間は存在しない。
【0018】
例えば、図２Ａは、ＡＣ電圧波形１００のゾーン０に関して、すべてのＬＥＤステージであるステージ１～ステージ１０が活性化されないように、ＬＥＤ回路２００についての、すべてのスイッチＳ１～Ｓ２２が開放されている（すなわち、作動させない）スイッチング状態を示している。特に、このスイッチング状態では、直列接続された複数のＬＥＤデバイスからなるブロック２０１～２１０のいずれもが、第１電源ライン１１０及び第２電源ライン１１２に対して接続されていない。図３Ａに示すように、ゾーン０は、ＡＣ電圧波形１００の正の半周期及び負の半周期のうちの、電圧が３０Ｖ未満である部分を表す。この実例では、３０Ｖが、直列制御された１０個のＬＥＤデバイスからなる各ブロック２０１～２１０のいずれかを適切に駆動するには不充分な電圧であること、そして、直列接続されていてそれぞれが３．５Ｖという公称順方向バイアス電圧を有した１０個のＬＥＤデバイスからなる所与のブロックを活性化するためには、少なくとも３５Ｖが必要であることを、仮定している。
【0019】
図２Ｂは、ＡＣ電圧波形１００の正のゾーン１に関して、ＬＥＤ回路２００についての、スイッチＳ１、Ｓ４、Ｓ５、Ｓ８、Ｓ９、Ｓ１２、Ｓ１３、Ｓ１６、Ｓ１７、及びＳ２０を作動させたスイッチング状態を示している。この状態では、ＬＥＤステージのうち、ステージ１、ステージ３、ステージ５、ステージ７、及びステージ９が、第１電源ライン１１０及び第２電源ライン１１２の間において、直列接続された複数のＬＥＤデバイスからなるブロック２０１、２０３、２０５、２０７、及び２０９が並列に接続されるようにして、活性化される。この状態では、ＡＣ電圧波形１００の正の半周期におけるゾーン１に関して、直列接続された１０個のＬＥＤデバイスからなるそれぞれのブロックを駆動するための充分な電圧（例えば、３０Ｖより大きい）が存在する。
【0020】
図２Ｃは、ＡＣ電圧波形１００の正の半周期におけるゾーン２に関して、ＬＥＤ回路２００についての、スイッチＳ１、Ｓ６、Ｓ７、Ｓ１２、Ｓ１３、及びＳ１８を作動させたスイッチング状態を示している。この状態では、ＬＥＤステージのうち、ステージ１、ステージ２、ステージ４、ステージ５、ステージ７、及びステージ８が活性化され、これにより、（ｉ）直列接続された複数のＬＥＤデバイスからなるブロック２０１及び２０２が連結されることにより、直列接続された２０個のＬＥＤデバイスからなるブロック第１連結ブロックが形成され、（ｉｉ）直列接続された複数のＬＥＤデバイスからなるブロック２０４及び２０５が連結されることにより、直列接続された２０個のＬＥＤデバイスからなる第２連結ブロックが形成され、（ｉｉｉ）直列接続された複数のＬＥＤデバイスからなるブロック２０７及び２０８が連結されることにより、直列接続された２０個のＬＥＤデバイスからなる第３連結ブロックが形成される。図２Ｃにさらに示すように、複数のＬＥＤデバイスからなる、第１連結ブロック、第２連結ブロック、及び第３連結ブロックは、第１電源ライン１１０及び第２電源ライン１１２の間において、並列に接続されている。この状態では、ＡＣ電圧波形１００の正の半周期におけるゾーン２に関して、直列接続された２０個のＬＥＤデバイスからなる、第１連結ブロック、第２連結ブロック、及び第３連結ブロック、のそれぞれを駆動するための充分な電圧（６０Ｖより大きい）が存在する。
【0021】
図２Ｄは、ＡＣ電圧波形１００の正の半周期におけるゾーン３に関して、ＬＥＤ回路２００についての、スイッチＳ１、Ｓ８、Ｓ９、及びＳ１６を作動させたスイッチング状態を示している。この状態では、ＬＥＤステージのうち、ステージ１、ステージ２、ステージ３、ステージ５、ステージ６、及びステージ７が活性化され、これにより、（ｉ）直列接続された複数のＬＥＤデバイスからなるブロック２０１、２０２、及び２０３が連結されることにより、直列接続された３０個のＬＥＤデバイスからなる第１連結ブロックが形成され、（ｉｉ）直列接続された複数のＬＥＤデバイスからなるブロック２０５、２０６、及び２０７が連結されることにより、直列接続された３０個のＬＥＤデバイスからなる第２連結ブロックが形成される。図２Ｄにさらに示すように、複数のＬＥＤデバイスからなる、第１連結ブロック及び第２連結ブロックは、第１電源ライン１１０及び第２電源ライン１１２の間において、並列に接続されている。この状態では、ＡＣ電圧波形１００の正の半周期におけるゾーン３に関して、直列接続された３０個のＬＥＤデバイスからなる、第１連結ブロック及び第２連結ブロックのそれぞれを駆動するための充分な電圧（９０Ｖより大きい）が存在する。
【0022】
図２Ｅは、ＡＣ電圧波形１００の正の半周期におけるゾーン４に関して、ＬＥＤ回路２００についての、スイッチＳ１、Ｓ１０、Ｓ１１、及びＳ２０を作動させたスイッチング状態を示している。この状態では、ＬＥＤステージのうち、ステージ１～ステージ４、及びステージ６～ステージ９が活性化され、これにより、（ｉ）直列接続された複数のＬＥＤデバイスからなるブロック２０１、２０２、２０３、及び２０４が連結されることにより、直列接続された４０個のＬＥＤデバイスからなる第１連結ブロックが形成され、（ｉｉ）直列接続された複数のＬＥＤデバイスからなるブロック２０６、２０７、２０８、及び２０９が連結されることにより、直列接続された４０個のＬＥＤデバイスからなる第２連結ブロックが形成される。図２Ｅにさらに示すように、複数のＬＥＤデバイスからなる、第１連結ブロック及び第２連結ブロックは、第１電源ライン１１０及び第２電源ライン１１２の間において、並列に接続されている。この状態では、ＡＣ電圧波形１００の正の半周期におけるゾーン４内に、直列接続された４０個のＬＥＤデバイスからなる、第１連結ブロック及び第２連結ブロックのそれぞれを駆動するための充分な電圧（１２０Ｖより大きい）が存在する。
【0023】
図２Ｆは、ＡＣ電圧波形１００の正の半周期におけるゾーン５に関して、ＬＥＤ回路２００についての、スイッチＳ１及びＳ１２を作動させたスイッチング状態を示している。この状態では、ＬＥＤステージのうち、ステージ１～ステージ５が活性化され、これにより、直列接続された複数のＬＥＤデバイスからなるブロック２０１、２０２、２０３、２０４、及び２０５が連結されることにより、直列接続された５０個のＬＥＤデバイスからなる第１連結ブロックが形成され、この第１連結ブロックは、第１電源ライン１１０及び第２電源ライン１１２の間において接続されている。この状態では、ＡＣ電圧波形１００の正の半周期におけるゾーン５内に、直列接続された５０個のＬＥＤデバイスからなる第１連結ブロックを駆動するための充分な電圧（１５０Ｖより大きい）が存在する。
【0024】
図３Ａに示すように、正の半周期における立ち下がり部分では、ゾーンシーケンスＺ４、Ｚ３、Ｚ３、Ｚ１、及びＺ０は、図２Ａ～図２Ｅに示すスイッチング状態の繰り返し逆シーケンスをもたらす。図３Ａにさらに示すように、ＡＣ電圧波形１００の負の半周期では、波形は、ゾーン０、ゾーン６、ゾーン７、ゾーン８、ゾーン９、ゾーン１０、ゾーン９、ゾーン８、ゾーン７、ゾーン６、及びゾーン０からなるゾーンシーケンス内で移行する。図２Ｇ～図２Ｋは、ゾーン６からゾーン１０までのシーケンスにおいて、ＬＥＤ回路２００の異なるスイッチング状態を示している。図２Ｇ～図２Ｋは、図２Ｂ～図２Ｆに図示したものと同様のＬＥＤステージ活性化構成を示していけれども、ＬＥＤステージへの入力が、ＡＣ電圧波形１００の負の半周期内において第２電源ライン１１２に対して接続されていて、ＬＥＤデバイスを順方向ベースの状態としている。
【0025】
特に、図２Ｇは、ＡＣ電圧波形１００の負の半周期におけるゾーン６に関して、ＬＥＤ回路２００についての、スイッチＳ２、Ｓ３、Ｓ６、Ｓ７、Ｓ１０、Ｓ１１、Ｓ１４、Ｓ１５、Ｓ１８、及びＳ１９を作動させたスイッチング状態を示している。この状態では、ＬＥＤステージのうち、ステージ１、ステージ３、ステージ５、ステージ７、及びステージ９が、第１電源ライン１１０及び第２電源ライン１１２の間において、直列接続された複数のＬＥＤデバイスからなるブロック２０１、２０３、２０５、２０７、及び２０９が並列に接続されるようにして、活性化される。この状態では、ＡＣ電圧波形のゾーン６に関して、直列接続された１０個のＬＥＤデバイスからなるブロックを駆動するための充分な電圧（例えば、３０Ｖより大きい）が存在する。この構成では、図２Ｇに示すように、直列接続された複数のＬＥＤデバイスからなるブロック２０１、２０３、２０５、２０７、及び２０９の入力端子が、第２電源ライン１１２に対して接続され、直列接続されたＬＥＤデバイス２０１、２０３、２０５、２０７、２０９のブロックの出力端子は、第１電源ライン１１０に接続されており、これにより、ＡＣ電圧波形１００の負の半周期の際に、ＬＥＤデバイスを順方向バイアス状態としている。
【0026】
図２Ｈは、ＡＣ電圧波形１００の負の半周期におけるゾーン７に関して、ＬＥＤ回路２００についての、スイッチＳ２、Ｓ５、Ｓ８、Ｓ１１、Ｓ１４、及びＳ１７を作動させたスイッチング状態を示している。この状態では、ＬＥＤステージのうち、ステージ１、ステージ２、ステージ４、ステージ５、ステージ７、及びステージ８が活性化され、これにより、（ｉ）直列接続された複数のＬＥＤデバイスからなるブロック２０１及び２０２が連結されることにより、直列接続された２０個のＬＥＤデバイスからなる第１連結ブロックが形成され、（ｉｉ）直列接続された複数のＬＥＤデバイスからなるブロック２０４及び２０５が連結されることにより、直列接続された２０個のＬＥＤデバイスからなる第２連結ブロックが形成され、（ｉｉｉ）直列接続された複数のＬＥＤデバイスからなるブロック２０７及び２０８が連結されることにより、直列接続された２０個のＬＥＤデバイスからなる第３連結ブロックが形成される。図２Ｈにさらに示すように、複数のＬＥＤデバイスからなる、第１連結ブロック、第２連結ブロック、及び第３連結ブロックは、第１電源ライン１１０及び第２電源ライン１１２の間において、並列に接続されている。この状態では、ＡＣ電圧波形１００の負の半周期におけるゾーン７内に、直列接続された２０個のＬＥＤデバイスからなる、第１連結ブロック、第２連結ブロック、及び第３連結ブロック、のそれぞれを駆動するための充分な電圧（６０Ｖより大きい）が存在する。
【0027】
図２Ｉは、ＡＣ電圧波形１００の負の半周期におけるゾーン８に関して、ＬＥＤ回路２００についての、スイッチＳ２、Ｓ７、Ｓ１０、及びＳ１５を作動させたスイッチング状態を示している。この状態では、ＬＥＤステージのうち、ステージ１、ステージ２、ステージ３、ステージ５、ステージ６、及びステージ７が活性化され、これにより、（ｉ）直列接続された複数のＬＥＤデバイスからなるブロック２０１、２０２、及び２０３が連結されることにより、直列接続された３０個のＬＥＤデバイスからなる第１連結ブロックが形成され、（ｉｉ）直列接続された複数のＬＥＤデバイスからなるブロック２０５、２０６、及び２０７が連結されることにより、直列接続された３０個のＬＥＤデバイスからなる第２連結ブロックが形成される。図２Ｉにさらに示すように、複数のＬＥＤデバイスからなる、第１連結ブロック及び第２連結ブロックは、第１電源ライン１１０及び第２電源ライン１１２の間において、並列に接続されている。この状態では、ＡＣ電圧波形１００の負の半周期におけるゾーン８内に、直列接続された３０個のＬＥＤデバイスからなる、第１連結ブロック及び第２連結ブロックのそれぞれを駆動するための充分な電圧（９０Ｖより大きい）が存在する。
【0028】
図２Ｊは、ＡＣ電圧波形１００の負の半周期におけるゾーン９に関して、ＬＥＤ回路２００についての、スイッチＳ２、Ｓ９、Ｓ１２、及びＳ１９を作動させたスイッチング状態を示している。この状態では、ＬＥＤステージのうち、ステージ１～ステージ４、及びステージ６～ステージ９が活性化され、これにより、（ｉ）直列接続された複数のＬＥＤデバイスからなるブロック２０１、２０２、２０３、及び２０４が連結されることにより、直列接続された４０個のＬＥＤデバイスからなる第１連結ブロックが形成され、（ｉｉ）直列接続された複数のＬＥＤデバイスからなるブロック２０６、２０７、２０８、及び２０９が連結されることにより、直列接続された４０個のＬＥＤデバイスからなる第２連結ブロックが形成される。図２Ｊにさらに示すように、複数のＬＥＤデバイスからなる、第１連結ブロック及び第２連結ブロックは、第１電源ライン１１０及び第２電源ライン１１２の間において、並列に接続されている。この状態では、ＡＣ電圧波形１００の負の半周期におけるゾーン９内に、直列接続された４０個のＬＥＤデバイスからなる、第１連結ブロック及び第２連結ブロックのそれぞれを駆動するための充分な電圧（１２０Ｖより大きい）が存在する。
【0029】
図２Ｋは、ＡＣ電圧波形１００の負の半周期におけるゾーン１０に関して、ＬＥＤ回路２００についての、スイッチＳ２及びＳ１１を作動させたスイッチング状態を示している。この状態では、ＬＥＤステージのうち、ステージ１～ステージ５が活性化され、これにより、直列接続された複数のＬＥＤデバイスからなるブロック２０１、２０２、２０３、２０４、２０５が連結されることにより、直列接続された５０個のＬＥＤデバイスからなる第１連結ブロックが形成され、この第１連結ブロックは、第１電源ライン１１０及び第２電源ライン１１２の間において接続されている。この状態では、ＡＣ電圧波形１００の負の半周期におけるゾーン１０内に、直列接続された５０個のＬＥＤデバイスからなる第１連結ブロックを駆動するための充分な電圧（１５０Ｖより大きい）が存在する。
【0030】
再び図３Ａを参照すると、ＡＣ電圧波形１００の負の半周期の立ち上がり部分では、ゾーンシーケンスＺ９、Ｚ８、Ｚ７、Ｚ６、及びＺ０は、図２Ｇ～図２Ｊに示すスイッチング状態の繰り返し逆シーケンスをもたらす。上記に示すように、図２Ａ～図２Ｋ及び図３Ａは、約２．８Ｖ～４．２Ｖという動作範囲を有したＬＥＤデバイスを含む直列接続された１０個のＬＥＤデバイスからなるＬＥＤブロックが、ＬＥＤブロックどうしを連結することによって、約３０Ｖ～約４０Ｖ及びそれ以上の電圧という動作範囲を支持することができ、これにより、ＡＣ主電源の正の半周期及び負の半周期の大部分において、ＬＥＤデバイスによって比較的安定したレベルの光を生成し得る、本開示の例示的な実施形態をまとめて示している。図２Ａ～図２Ｋに示すようにして様々なスイッチＳ１～Ｓ２２を作動させるタイミングは、例えば電圧レベル及び／又は位相及び／又は時間の検出に基づいて、例えばライン周波数に基づいて、及び／又は、１つまたは複数のゼロ交差検出器回路を使用したゼロ交差事象の検出に基づいて、あるいは、以下においてさらに詳細に説明する他の方式に基づいて、実装することができる。
【0031】
図３Ｂは、ＡＣ電圧波形１００の正の半周期及び負の半周期の両方の際に、図２Ｂ～図２ＫのＬＥＤ回路２００における活性化されたＬＥＤステージに関して直列接続された複数のＬＥＤデバイスからなるブロック２０１～２１０を通して正の電流が流れることを示すための、電流波形３２０を概略的に示している。このため、上述したように、ＬＥＤ回路２００、及び関連するスイッチ構造、及びスイッチング構成は、ＡＣ電圧波形１００の負の半周期の際には、直列接続された複数のＬＥＤデバイスからなるブロック２０１～２１０の正の端子を、第２電源ライン１１２（例えば、ラインニュートラル）に対して接続することの結果として、ＡＣ電圧波形１００の負の半周期を仮想的に整流することを可能とする。図６と関連して以下に説明するように、いくつかの実施形態では、各スイッチＳ１～Ｓ２２は、ＡＣ主電源波形１００の負の半周期が、ＡＣ主電源波形１００の正の半周期と実質的に同じ照明能力を有するように、一方向の電流の流れによって双方向に制御し得る双方向ソリッドステートスイッチとして実装される。
【0032】
本開示のいくつかの実施形態では、図２Ａ～図２Ｋの例示的な実施形態を非限定的に参照すると、ゾーン１～１０のそれぞれに関するＬＥＤステージのスイッチングシーケンス及び活性化は、ＡＣ電圧波形１００の正の半周期及び負の半周期における様々なゾーン１～５及び６～１０において、比較的一定の照明レベルを提供するように構成される。例えば、図３Ｃは、電流の大きさに反比例する態様で、各ゾーンにおいてＮ個という数のＬＥＤを活性化することによって、一定の明るさを達成するための例示的なプロセスを概略的に示している。特に、図３Ｃは、（図３Ｂの）電流波形３２０に対して、第１曲線３３０及び第２曲線３４０を重ね合わせて示している。
【0033】
第１曲線３３０は、ＬＥＤの数（Ｎ）を、以下の関数として表している。
（ＡＣ電圧波形１００の、例えば６０Ｈｚなどの周波数に基づく）。第２曲線３４０は、経験的に決定された明るさＬを表するものあり、これは、経験的に次のようにして決定される。
ここで、Ｉは、電流波形３２０の大きさを示し、Ｎは、活性化されるＬＥＤの数を示し、ｋは、経験的に決定された定数を示す。第１曲線３３０及び第２曲線３４０は、電流Ｉの大きさに基づいて、所与のゾーンに関して、所与の数であるＮ個のＬＥＤを活性化させるようにＬＥＤ回路のスイッチングを制御するために、プロセッサによって利用される関数を表している。この制御プロセスでは、ＡＣ電力が、正の半周期内のゾーン３００及び負の半周期内のゾーン３１０を通して遷移する際に、電流Ｉが増加するにつれて、活性化されるＬＥＤの数Ｎが減少することとなり、その逆もまた成立する。
【数1】
【数2】
【0034】
図３Ｃに概略的に示すように、所望の明るさ波形３４０は、すべてのゾーン１～１０において一定のＤＣ明るさレベルＬを提供するとともに、ＡＣ電力の正の半周期及び負の半周期における各ゾーン０に対して、短く暗い期間を提供する。しかしながら、Ｌ＝０である暗い期間が、非常に短い（例えば、ＡＣ波形の全周期における１０％未満）ことのために、そのような短く暗い期間に起因するちらつきは、人間の目には見えないであろう。
【0035】
例示的で非限定的な実施形態では、図２Ｂ～図２Ｋに示すＬＥＤ回路２００の様々なスイッチング状態は、ゾーン１～１０のそれぞれにおいて活性化される複数のＬＥＤによって比較的一定の明るさを達成するために、図３Ｃの原理に従ったスイッチング機能を実装することができる。例えば、図２Ｂでは、電圧が３０Ｖへと到達するゾーン１に関して、直列接続された１０個のＬＥＤからなるブロックがなす１５ステージを、並列に活性化することができ、これにより、１５０個のＬＥＤを点灯することができる。図２Ｃでは、電圧が約６０Ｖまで上昇するゾーン２に関して、活性化されるＬＥＤの総数Ｎは、約１００個となることとなる。図２Ｄでは、電圧が約９０まで上昇するゾーン３に関して、活性化されるＬＥＤの総数Ｎは、約９０個となることとなる。図２Ｅでは、電圧が約１２０Ｖまで上昇するゾーン４に関して、活性化されるＬＥＤの総数Ｎは、約８０個となることとなる。図２Ｆでは、電圧が約１５０Ｖまで上昇するゾーン５に関して、活性化されるＬＥＤの総数Ｎは、約５０個となることとなる。ゾーン６～１０のそれぞれに関しては、ＬＥＤの数は、ゾーン１～５と同数となることとなる。このようにして、順次的なゾーンにおいて電圧が上昇する（よって、電流Ｉが増加する、図３Ｂ）につれて、活性化されるＬＥＤの数Ｎが減少することで、複数のゾーンにわたって一定の明るさレベルが維持されることとなり、他方、順次的なゾーンにおいて電圧が下降すると、活性化されるＬＥＤの数Ｎが増加するで、複数のゾーンにわたって一定の明るさレベルが維持されることとなる。
【0036】
図４は、本開示の別の実施形態によるＬＥＤ回路４００を概略的に示している。ＬＥＤ回路４００は、複数のＬＥＤステージであるステージ１～ステージ７と、複数のスイッチＳ１～Ｓ１６と、ＬＥＤ回路４００の複数のＬＥＤのステージを駆動するために使用されるＡＣ電力（例えば、図１の商用供給電力のＡＣ波形１００）に対して接続された第１電源ライン１１０（「ラインホット」として示す）及び第２電源ライン１１２（「ラインニュートラル」として示す）と、を含む。図４に示すように、各ＬＥＤステージは、直列接続された複数のＬＥＤデバイスからなるブロック４０１～２０７のそれぞれを含む。例示の目的のために、図４には７個のステージのみが図示されているけれども、いくつかの実施形態では、ＬＥＤ回路４００は、７個以上のＬＥＤステージを有することとなる。
【0037】
図４の例示的な実施形態では、直列接続された複数のＬＥＤデバイスからなるブロック４０１～４０７は、直列接続された異なる数のＬＥＤデバイスを有している。例えば、第１ＬＥＤステージ（ステージ１）では、直列接続された複数のＬＥＤデバイスからなるブロック４０１は、１０個のＬＥＤデバイスを含む。第２ＬＥＤステージ（ステージ２）では、直列接続された複数のＬＥＤデバイスからなるブロック４０２は、３個のＬＥＤデバイスを含む。第３ＬＥＤステージ（ステージ３）では、直列接続された複数のＬＥＤデバイスからなるブロック４０３は、４個のＬＥＤデバイスを含む。第４ＬＥＤステージ（ステージ４）では、直列接続された複数のＬＥＤデバイスからなるブロック４０４は、５個のＬＥＤデバイスを含む。第５ＬＥＤステージ（ステージ５）では、直列接続された複数のＬＥＤデバイスからなるブロック４０５は、７個のＬＥＤデバイスを含む。第６ＬＥＤステージ（ステージ６）では、直列接続された複数のＬＥＤデバイスからなるブロック４０６は、９個のＬＥＤデバイスを含む。第７ＬＥＤステージ（ステージ７）では、直列接続された複数のＬＥＤデバイスからなるブロック４０７は、１２個のＬＥＤデバイスを含む。この構成では、各ＬＥＤステージにおける異なる数のＬＥＤデバイスが、多数のゾーンにおける電圧の小さな増減に基づいて、異なるゾーンのＡＣ電力周期時に活性化又は非活性化されるＬＥＤデバイスの数をより精細に調整することを提供する。
【0038】
例えば、図５Ａは、１４個の異なるオーバーラップするゾーンにわたって、図４のＬＥＤ回路４００におけるスイッチＳ１～Ｓ１６の様々なスイッチング状態を示す表である。図５Ａでは、図４のＬＥＤデバイスが３．５Ｖという公称動作電圧を有すること、及び、ＡＣ電圧波形１００が１２０Ｖｒｍｓの波形を含むことを、仮定している。図５Ａに示すように、ゾーン１～７及びゾーン８～１４に関して、活性化されたＬＥＤデバイスの数は、１０個のＬＥＤデバイス、１３個のＬＥＤデバイス、１７個のＬＥＤデバイス、２２個のＬＥＤデバイス、２９個のＬＥＤデバイス、３８個のＬＥＤデバイス、５０個のＬＥＤデバイスとしてそれぞれ示されており、ゾーンどうしは、ゾーンどうしの間における潜在的な短く暗い期間を排除するために、オーバーラップするように構成されている。この構成では、ＬＥＤ回路４００は、（図２Ａ～図２Ｋに示す１０個のＬＥＤステージに関しての）３０Ｖではなく、９Ｖで活性化されるＬＥＤステージを有することができる。特に、図４の例示的な実施形態では、以下のＬＥＤステージを、以下の電圧レベルで活性化することができる、すなわち、（ｉ）ＬＥＤが３個のステージ４０２は、９Ｖ～１２Ｖで、ＡＣ主電源によって有効とすることができ、（ｉｉ）ＬＥＤが４個のステージ４０３は、１２Ｖ～１５Ｖで、ＡＣ主電源によって有効とすることができ、（ｉｉｉ）ＬＥＤが５個のステージ４０４は、１５Ｖ～２０Ｖで、ＡＣ主電源によって有効とすることができ、（ｉｖ）ＬＥＤが７個のステージ４０５は、２１Ｖ～２７Ｖ（又はそれより大きい）で、ＡＣ主電源によって有効とすることができ、（ｖ）ＬＥＤが９個のステージ４０６のゾーンは、２７Ｖ～３０Ｖ（又はそれより大きい）で、ＡＣ主電源によって有効とすることができ、（ｖｉ）ＬＥＤが１０個のステージは、３５Ｖ（又はそれより大きい）程度で、ＡＣ主電源によって有効とすることができる、等である。
【0039】
図５Ｂは、ＡＣ電圧波形１００の正の半周期５００内においてゾーン１～７がオーバーラップしている状態で、及び、ＡＣ電圧波形１００の負の半周期５１０内においてゾーン８～１４がオーバーラップしている状態で、ＡＣ電圧波形１００の１つの全周期を示している。図５Ｂは、様々なゾーンにおいて状態をスイッチングする際にオーバーラップする時間を提供するための例示的な実施形態を示しており、これにより、隣り合うゾーンどうしの間の潜在的な短く暗い期間を排除することができる。
【0040】
図６は、図２ＡのＬＥＤ回路２００及び図４のＬＥＤ回路４００に示すスイッチを実装するために使用し得るソリッドステート双方向スイッチ６００を概略的に示している。ソリッドステート双方向スイッチ６００は、第１入力／出力端子６０１と、第２入力／出力端子６０２と、制御端子６０３と、を含む。ソリッドステート双方向スイッチ６００は、制御端子６０３に対して印加された制御信号の操作により、ソリッドステート双方向スイッチ６００が「スイッチオン状態」にある時には、電流の双方向の流れを可能とするように構成されている。
【0041】
ソリッドステート双方向スイッチ６００は、背中合わせで直列接続された第１ＭＯＳＦＥＴスイッチ６１０及び第２ＭＯＳＦＥＴスイッチ６２０を含む。いくつかの実施形態では、第１ＭＯＳＦＥＴスイッチ６１０及び第２ＭＯＳＦＥＴスイッチ６２０は、図示のようにゲート端子（Ｇ）とドレイン端子（Ｄ）とソース端子（Ｓ）とを有した、パワーＭＯＳＦＥＴデバイスを含み、特にＮ型エンハンスメントＭＯＳＦＥＴデバイスを含む。図６の例示的な実施形態では、ソリッドステート双方向スイッチ６００は、ソース端子どうしが共通して接続された２つのＮチャネル型ＭＯＳＦＥＴスイッチ６１０及び６２０を使用して実装される。第１ＭＯＳＦＥＴスイッチ６１０及び第２ＭＯＳＦＥＴスイッチ６２０は、それぞれ固有のボディダイオード６１０－１及び６２０－１を含み、これらは、ＭＯＳＦＥＴデバイスのＰ型基板ボディとＮ型ドーピングドレイン領域との間のＰ－Ｎ接合を表す。ボディダイオード６１０－１及び６２０－１は、ＭＯＳＦＥＴスイッチ６１０及び６２０の固有要素であり（すなわち、離散的な要素ではない）、よって、破線の接続によって図示されている。なお、ＭＯＳＦＥＴスイッチ６１０及び６２０の固有ボディ・ソース間ダイオードは、ソース領域と基板ボディとの間の接続によって短絡される（例えば、Ｎ＋型ソースとＰ型ボディとの接合部は、ソースのメタライゼーションにより短絡される）ため、図示されていないことに留意されたい。ソリッドステート双方向スイッチ６００の動作は、当業者には周知である。
【0042】
図７は、本開示の例示的な実施形態による光生成回路７００を概略的に示している。光生成回路７００は、本明細書において説明する技法を使用してＬＥＤデバイスを駆動するために、光生成回路７００によって利用される商用ＡＣ電源１００に対して接続される。光生成回路７００は、ＡＣ主電源１００のホット相１１０（「ラインホット」と称す）と、ＡＣ主電源１００のニュートラル相１１２（「ラインニュートラル」と称す）と、に対して接続される。図７にさらに示すように、ラインニュートラル１１２は、アースグランド１１４（ＧＮＤ）に対して結合されて図示されており、このことは、当該技術分野で公知なように追加的な保護を提供する。
【0043】
光生成回路７００は、ＡＣ－ＤＣコンバータ回路７１０と、ゼロ交差検出回路７２０と、スイッチ制御回路７３０と、ＬＥＤ回路ステージ及びスイッチからなる構成７４０と、を含む。いくつかの実施形態では、ＬＥＤ回路ステージ及びスイッチ７４０の配置は、図２Ａに示すＬＥＤ回路２００又は図４に示すＬＥＤ回路４００と同一の又は同様のＬＥＤ回路を実装する。スイッチ制御回路７３０は、ＬＥＤ回路ステージ及びスイッチ７４０からなるブロック内のスイッチを選択的に作動させることにより、直列接続された複数のＬＥＤデバイスからなる個々のブロック及び／又は連結されたブロックを、ＡＣ電源ラインに対して選択的に接続し、これにより、ＡＣ電力を使用してＬＥＤスイッチを駆動するためのスイッチングプロトコルを実装する。スイッチ制御回路７３０は、ＬＥＤステージ７４０内の直列接続された複数のＬＥＤデバイスからなる個々の及び／又は連結されたブロックをＡＣ電源ラインに対して選択的に接続するために利用されるスイッチング構造内の対応するスイッチの制御端子に対して接続される複数の（ｎ個の）スイッチ制御ラインＳＣＬ１、ＳＣＬ２、ＳＣＬｎ上にスイッチ制御信号を生成して出力する。
【0044】
ＡＣ－ＤＣコンバータ回路７１０は、ゼロ交差検出回路７２０及びスイッチ制御回路７３０を含む光生成回路７００における様々な回路及び様々な構成要素に対してＤＣ供給電力を提供するように構成される。しかしながら、ＡＣ－ＤＣコンバータ回路７１０は、ＬＥＤデバイスを駆動するためのＤＣ供給電圧を提供するようには構成されていない。いくつかの実施形態では、ＡＣ－ＤＣコンバータ回路７１０は、以下の同時係属出願に開示されているものと同一の又は同様のＤＣ電力変換技法を使用して実装することができる、すなわち、（１）２０１８年１０月９日付けで出願された「Ｈｉｇｈ－Ｅｆｆｉｃｉｅｎｃｙ ＡＣ ｔｏ ＤＣ Ｃｏｎｖｅｒｔｅｒ ａｎｄ Ｍｅｔｈｏｄｓ」と題する米国特許出願番号第１６／０９２，２６３号明細書（米国特許出願公開第２０１９／０１６５６９１号明細書）、及び、（２）２０１９年４月９日付けで出願された「Ｈｉｇｈ－Ｅｆｆｉｃｉｅｎｃｙ ＡＣ Ｄｉｒｅｃｔ ｔｏ ＤＣ Ｅｘｔｒａｃｔｉｏｎ Ｃｏｎｖｅｒｔｅｒ ａｎｄ Ｍｅｔｈｏｄｓ」と題する米国特許出願番号第１６／３４０，６７２号明細書（米国特許出願公開第２０１９／０２３８０６０号明細書）であり、これらの開示内容のすべては、参照により本明細書に完全に援用される。
【0045】
ゼロ交差検出回路７２０は、複数のＬＥＤを駆動するＡＣ電圧波形のゼロ電圧公差を検出するように構成される。ゼロ交差検出回路７２０は、ＡＣ電源波形の電圧のゼロ交差を感知するように構成されるとともに、ゼロ交差事象を示す検出信号と、電圧波形のゼロ交差事象に関連した遷移方向（例えば、ＡＣ波形は、負から正へと遷移する（「正の遷移方向」と称す）、あるいは、ＡＣ波形は、正から負へと遷移する（「負の遷移方向」と称す））を示す検出信号と、を生成するように構成された、任意の適切なタイプの電圧ゼロ交差検出回路を使用して実装することができる。いくつかの実施形態では、ゼロ交差検出回路７２０は、ホットライン上のＡＣ電圧を、ゼロ基準電圧（例えば、ラインニュートラル電圧）と比較することにより、ホットライン経路上のＡＣ波形の極性を決定して、ゼロ交差事象を検出するとともに、ＡＣ波形のゼロ交差に関連した遷移方向を検出する。いくつかの実施形態では、比較は、ホットラインパスに対して接続された非反転入力と、基準電圧を受領する反転入力と、を有した電圧比較器コンパレータを使用して実行される。電圧比較器の出力は、（ｉ）入力電圧が正から負へと遷移した時には、論理１から論理０へとスイッチングされ、（ｉｉ）入力電圧が負から正へと変位した時には、論理０から論理１へとスイッチングされる。この実例では、ゼロ交差検出回路７２０の出力は、ＡＣ電圧波形のゼロ交差が検出されるたびごとに、論理「１」出力と論理「０」出力との間で遷移することとなる。スイッチ制御回路７３０は、検出されたゼロ電圧交差のタイミング及び極性遷移方向を利用することにより、上述したように、ＬＥＤ回路ステージ及びスイッチからなるブロックでスイッチを作動させるタイミング及びシーケンスを制御することにより、ＬＥＤデバイスをＡＣ電源ラインに対して接続し、これにより、ＬＥＤステージを駆動する。
【0046】
スイッチ制御回路７３０は、中央処理ユニット、マイクロプロセッサ、マイクロコントローラ、特定用途向け集積回路（ＡＳＩＣ）、フィールドプログラマブルゲートアレイ（ＦＰＧＡ）、及び他のタイプのプロセッサ、ならびに、これらプロセッサのうちの、ハードウェア制御やソフトウェア／ファームウェア制御やこれらの組合せを使用してスイッチ制御機能を実行し得る一部又は組合せ、を含んでもよい。
【0047】
他の実施形態では、スイッチ制御回路７３０は、本明細書において説明したＡＣダイレクトＬＥＤ駆動方法と完全に互換性があってちらつきがない調光を実装するために、パルス幅変調（ＰＷＭ）などの変調方式を実装することにより、異なるゾーン内のＬＥＤステージの活性化を変調してもよい。この変調は、複数のＬＥＤデバイスからなるストリングが追加又は削除された時には、状態どうしの間の遷移を緩和するように構成することができる。また、ＣＰＵコア、マイクロコントローラ、又は他のデジタル／アナログデバイス、などのコンピューティングデバイスの実装は、例えば、製造時に及び／又は現場での運用使用時に、ＡＣ主電源の過渡現象を軽減するために、全体的な又は局所的なシステム再構成に関するサポートを容易とすることができる。
【0048】
ＬＥＤストリングどうしの様々な組合せ、ＬＥＤの数、直列であるか又は並列であるか、及び／又は、スイッチング構成及びＬＥＤ動作電圧の変更が、様々な設計上の制約及び／又は様々なコスト的な制約に基づいて決定され得る線形及び／又は非線形の最適化問題であり得ることは、理解されよう。
【0049】
例えば、スイッチ制御回路７３０によって実装されるスイッチ制御方法は、上述したように、ＡＣ電圧波形を離散的なゾーンへと分割するために、ＡＣ電圧波形と時間的に同期させてもよい。スイッチ制御プロセスは、ゼロ交差検出回路７２０によって検出された際のゼロ電圧スイッチング及びゼロ交差事象から増分状態が始まるようにして、ライン周波数に同期させてもよい。ＬＥＤスイッチングゾーンは、初期電源投入時の０時間／０Ｖｓから決定することができ、任意選択的に、スライド変動を伴う等しい持続時間によって複数のゾーン（例えば、５個のゾーン）へと均等に分割することができる。
【0050】
いくつかの実施形態では、各スイッチングゾーンは、ゾーンオーバーラップ時に各ゾーンで照明を均衡化させるために、及び調光制御のために、パルス幅変調（あるいは、他の変調技法）されてもよい。また、アルゴリズム制御の下で自動的に電流を制御するように操縦することにより、ゾーンごとの光出力を増加させるために、追加的なＬＥＤを並列に追加してもよく、ゾーンの数は、設計により調整可能としてもよく、及び／又は、工場で初期的に構成してもよく、あるいは、現場で後から構成してもよい。
【0051】
他の実施形態では、ＬＥＤ間の各ゾーン内における例えば抵抗－キャパシタ時定数を使用して、状態変化を計時してもよい。さらに、ＡＣ主電源波形の立ち上がり部分及び立ち下がり部分の際に一定の照明レベルを維持するために、後続の各ゾーン（すなわち、最初のゾーンの後）は、前のゾーンを無効化する操作を可能とするＰＷＭ方式によって制御されてもよく、これにより、ＰＷＭは、前のゾーンが無効となるまでＡＣ主電源波形の立ち上がり部分で増大するデューティサイクルによって開始され、ＡＣ主電源波形が上昇し続ける間に徐々に減少する。したがって、ＰＷＭは、ＡＣ主電源波形の下降勾配時にはデューティサイクルが徐々に増大し、電圧レベルが低下しても強度を維持し、このため、グランドに対しての中間接続によって実装される後続ゾーンでのＰＷＭが可能となる。
【0052】
図８は、本開示の例示的な実施形態による、モノリシックウェハ形態で実装された光生成デバイス８００を概略的に示している。光生成デバイス８００は、モノリシック集積回路を含む半導体ウェハ基板８０２（例えば、シリコン基板）を含む。モノリシック集積回路は、ＬＥＤアレイ８０４と、スイッチ回路８０６と、ＡＣ電源入力端子８０８と、制御回路８１０と、を含む。いくつかの実施形態では、図８は、図７の光生成回路７００に関してのモノリシックウェハ実装を示している。
【0053】
ＡＣ電源入力端子８０８は、ＡＣ電源に対して接続するように構成されている。ＡＣ電源入力端子８０８は、ＡＣ電源をウェハ８０２の様々な領域に対して分岐させて分配するために使用されるメタライゼーションを含む第１電源ライン及び第２電源ラインに対して結合される。ＬＥＤアレイ８０４は、複数のＬＥＤステージを形成するように接続された複数のＬＥＤデバイス８２０を含み、各ＬＥＤステージは、例えば図２Ａ及び図４に概略的に示すように、直列接続された複数のＬＥＤデバイス８２０を含む。スイッチ回路８０６は、配線ネットワークを使用してＬＥＤアレイ８０４に対して結合された複数のスイッチ（例えば、ソリッドステート双方向スイッチ）を含み、これらスイッチを、ＬＥＤステージの入力及び出力に対して接続する。スイッチ制御回路８１０は、スイッチ回路８０６の複数のスイッチを制御することにより、ＬＥＤステージを、第１電源ライン及び第２電源ラインに対して選択的に接続し、これにより、ＡＣ入力端子８０８に対して接続されたＡＣ電源からのＡＣ電力によって、ＬＥＤステージに対して電力供給するように、構成されている。スイッチ回路８０６内のスイッチは、マイクロセル配列で、あるいは、明確に定義されたタブ位置を有した機能セル配列で、構成することができる。
【0054】
図８にさらに示すように、いくつかの実施形態では、各ＬＥＤデバイス８２０は、ＬＥＤデバイス８２０上に配置された光学フィルタ８２２と、ＬＥＤデバイス８２０上に配置されたレンズ部材８２４と、を含む。いくつかの実施形態では、光学フィルタ８２２は、ＬＥＤデバイス８２０によって放出される光をフィルタリングするための蛍光体層を含む。レンズ部材８２４は、ＬＥＤデバイス８２０によって放出される光を、方向付けたり、焦点合わせしたり、コリメートしたり、等を行うように、あるいは、所望の指向性を実現するように、構成されている。
【0055】
図８は、モノリシックウェハ形態で実装された光生成デバイス８００が、異なるフォームファクタで再パッケージ化するためのウェハ分割を必要とすることなく、ＬＥＤ照明デバイス又はシステムを実装するために使用され得る例示的な実施形態を示している。ウェハ基板８０２は、所望の光出力レベルを達成するように、より大きな又はより小さなＬＥＤアレイを収容するための様々な標準ウェハサイズを使用して実装することができる。より大きなウェハは、より小さなダイへと分割することができ、各ダイは、統合された光生成モノリシック回路を含む。
【0056】
図９は、本開示の別の例示的な実施形態による、モノリシックウェハ形態で実装された光生成デバイス９００を概略的に示している。光生成デバイス９００は、モノリシック集積回路を含む半導体ウェハ基板９０２（例えば、シリコン基板）を含む。モノリシック集積回路は、ＬＥＤアレイ９０４と、スイッチ回路９０６と、ＡＣ電源入力端子９０８と、制御回路９１０と、を含む。いくつかの実施形態では、図９は、図７の光生成回路７００のモノリシックウェハ実装を示している。光生成デバイス９００は、光生成デバイス９００が、ＬＥＤアレイ９０４内においてＬＥＤデバイスの異なる配置を有している点を除いては、図８の光生成デバイス８００と同様のものであって、ＬＥＤアレイ９０４は、円形フットプリント領域に配置された複数のＬＥＤデバイスを含み、各円形フットプリント領域は、スイッチ回路９０６によって囲まれており、このスイッチ回路９０６は、ＬＥＤデバイスを、あるいは、直列接続された複数のＬＥＤデバイスからなるブロックを、電源ラインに対して接続するために利用されるスイッチ配列を含む、あるいはそうでなければ、直列接続された複数のＬＥＤデバイスからなるブロックどうしを連結することにより、上述したような直列接続されたＬＥＤデバイスからなるより大きなストリングを形成するために利用されるスイッチ配列を含む。
【0057】
本明細書では、添付図面を参照して例示的な実施形態について説明したけれども、本開示が、それらの厳密な実施形態に限定されるものではないこと、また、添付の請求項の範囲から逸脱することなく、当業者であればそれらに様々な他の変更及び改変を行い得ることは、理解されよう。
【図1】
【図2A】
【図2B】
【図2C】
【図2D】
【図2E】
【図2F】
【図2G】
【図2H】
【図2I】
【図2J】
【図2K】
【図3A】
【図3B】
【図3C】
【図4】
【図5A】
【図5B】
【図6】
【図7】
【図8】
【図9】
【国際調査報告】