特表 2024-509607 電力変圧およびフォトニック照射のためのデバイス

(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】2024-03-04

(54)【発明の名称】電力変圧およびフォトニック照射のためのデバイス

(51)【国際特許分類】

   H02M 7/00 20060101AFI20240226BHJP

【ＦＩ】

H02M7/00 Z

【審査請求】未請求

【予備審査請求】未請求

(21)【出願番号】P 2023555713

(86)(22)【出願日】2022-03-11

(85)【翻訳文提出日】2023-10-31

(86)【国際出願番号】 AU2022050198

(87)【国際公開番号】W WO2022187902

(87)【国際公開日】2022-09-15

(31)【優先権主張番号】2021900707

(32)【優先日】2021-03-11

(33)【優先権主張国・地域又は機関】AU

(81)【指定国・地域】

(71)【出願人】

【識別番号】523345770

【氏名又は名称】スペクトラルワット プロプライエタリー リミテッド

【氏名又は名称原語表記】ＳＰＥＣＴＲＡＬＷＡＴＴ ＰＴＹ ＬＴＤ

【住所又は居所原語表記】Ｓｔｅｖｅｎ Ｊ Ｍｉｌｌｅｒ ＆ Ｃｏ， Ｓｕｉｔｅ １０１， １８－２０ Ｖｉｃｔｏｒｉａ Ｓｔｒｅｅｔ， Ｅｒｓｋｉｎｅｖｉｌｌｅ ＮＳＷ ２０４３ （ＡＵ）

(74)【代理人】

【識別番号】110003487

【氏名又は名称】弁理士法人東海特許事務所

(72)【発明者】

【氏名】ウィリアムズ，ドナルド

【テーマコード（参考）】

5H006

【Ｆターム（参考）】

5H006AA02

5H006DA04

(57)【要約】

本明細書に記載する革新は、さまざまな負荷に単一性に近い力率で最適な電力伝達を達成する。照明灯負荷の例示的な実施形態は、共振により構成される高電力の光フラックス放射輝度を放出する一方、高いレベルのパラメトリックな自動調整を示し、半導体部品が最小限であり、ＥＭＣ適合性が最適な向上した照明灯の信頼性を提供することができる。そのような自動調整の１つの用途は、例えば、可視光通信、園芸のための蛍光分析および日照模倣、ポリマー科学、または他の光化学のために異なる波長の列の間でゼロ電流切り替えを活用するためにゼロＬＥＤ電流の考案された暗色位相およびその結果としてのゼロ光フラックスを活用する。このように採用されるＬＥＤエミッタは、同じ熱放散のＤＣ駆動と比較して有利な高ピーク光フラックス密度を有する正弦電流波形により駆動され、Ｘ－Ｙアレイに配置されると、振幅を変調し、または素子故障後の故障カスケードを回避するために列電流の分配を正しく調整する。

【特許請求の範囲】

【請求項1】

高周波ＡＣ（ＨＦＡＣ）正弦電源により駆動される一次巻き線、およびそれぞれが二次回路を駆動する２つ以上の二次巻き線を含む変圧器を備える電力変圧アダプタデバイスであって、
それぞれの二次回路は、前記ＨＦＡＣ電源の周波数とは異なる連続的正弦周波数で共振する、直列接続されたインダクタおよびコンデンサの二次共振回路であり、
第１の二次回路は、顕在的放散素子を含まず、
前記二次回路の他のすべては、整流される放散負荷を備え、
前記二次回路の電流は、前記変圧器のコア、および前記変圧器の外部の前記二次共振回路内の無効分により相互変調され、
放散負荷素子の電力は、前記二次回路と前記ＨＦＡＣ源との間のパラメトリック相互作用により調整され、
前記二次回路および前記ＨＦＡＣ源は、共同で非縮退パラメトリック回路システムを形成する、電力変圧アダプタデバイス。

【請求項2】

１つ以上の共振二次巻き線回路は、列の電流が、ＬＥＤ素子の短絡故障または切り替え手段を用いないそのような列内での負荷掛けの機能的に適切な変更の後に、引き続き調整されるように、直列に接続されたＬＥＤまたは他の放散負荷の整流されるアレイ列への電力をパラメトリック手段により調整する、請求項１に記載のデバイス。

【請求項3】

切り替え手段を用いずに単一性に接近するためにＨＦＡＣバスからのエネルギー吸収の力率を自動的に調整して、分散された累積アダプタ負荷掛けに対する電力伝達効率を維持する電力アダプタデバイスのさらなる追加により任意のＨＦＡＣ配電バス拡張を可能にする、請求項１または２に記載のデバイス。

【請求項4】

切り替え手段の必要なしに電力の同時調整により変動する負荷掛けに対して単一の力率を保持し、前記ＨＦＡＣ配電バスの低い高調波ひずみを維持し、半導体部品要件を最小化し、生産コストを低減することにより調整された電力が面的に分散されたＭＴＴＦを延長することによって、ＨＦＡＣバスからアダプタ負荷放散への最適な電力伝達を提供する、請求項１～３のいずれか１項に記載のアダプタデバイス。

【請求項5】

１つ以上の電力放散二次回路の共振回路は、それぞれの列内の適切な半波整流ペアシリアルアレイにＬＥＤエミッタまたは類似の単極性エミッタを含み、結果としてＡＣ結合回路が単極性アレイの安全な動作調整された半波駆動を保ち、異なる順方向電圧を用いて、またはＬＥＤの短絡故障の結果として、あるいは列放射電力の設計要件の結果として、または製造部品使用の電流駆動構造を満たすために、混合波長エミッタにより差動列点火電圧が発生する、請求項４に記載のアダプタデバイス。

【請求項6】

適切な極性の直列接続されたＬＥＤの半波整流・調整されたＬＥＤ列のペアが全波整流により単一の単極調整されたＬＥＤ列に交換され、結果として生じる単一の単極性の電流駆動は、半正矢形態であり、ＬＥＤアレイの負荷に並列なキャパシタンスだけフィルタリングされて低いリップルＤＣ電流によるＬＥＤ駆動を達成してもよく、または達成しなくてもよい、請求項４または５に記載のアダプタデバイス。

【請求項7】

反対の極性のＨＦＡＣ周波数に対する起動の大きな時定数に受動的であるか、または無効である任意の性質の半波整流負荷が全波整流により、単一の列の一様な極性だけ交換され、結果として生じる単一の極性の電流駆動は、半正矢形態であり、任意の前記負荷に並列なキャパシタンス分だけフィルタリングされて単一の任意の単極性負荷の低いリップルＤＣ電流駆動を達成してもよく、または達成しなくてもよい、請求項６に記載のアダプタデバイス。

【請求項8】

前記部品はＬＥＤであり、前記部品の複数の線形アレイは、前記ＨＦＡＣ駆動周波数の２倍の周波数に等しい交番の最大周波数でのプログラム制御下で１つのアレイから別のアレイに、別のＬＥＤ輝度に対する静止相の間隔を横断するゼロ電流でパラメトリック調整を必要とする非線形性中に適切な位相の１つの列から別の列に電流を切り替えることにより制御される、請求項７に記載のデバイス。

【請求項9】

光化学反応に特有の時定数内で前記光化学反応に必要とされるスペクトルを時間的に逆アセンブルして完了または実質的に完了するために、異なるフォトニック波長の放出のＬＥＤ列交番が、一度繰り返されるプログラム可能なシーケンスまたは多重度で行われる、請求項８に記載のアダプタデバイス。

【請求項10】

切り替えられたアレイのシーケンス内で交互になっている１つのアレイは、非光発光ダイオードを備え、ＨＦＡＣ電力波形の暗色の１８０度の位相がそれにより生成される、請求項９に記載のアダプタデバイス。

【請求項11】

プログラムにより制御される一連の波長の光フラックス放出は、高い信号対ノイズ比、放射された信号間の最小限の干渉の結果として生じた結果的に高いビットレート、および放射された照明波長を有する光信号を受信するための信号伝達システムの受信と同期する、請求項８～１０のいずれか１項に記載のデバイス。

【請求項12】

受信された前記信号は、蛍光放出の結果である、請求項１１に記載のデバイス。

【請求項13】

ＨＵＥおよび個々に知覚される最適な白色照明を、人間の視覚のための閃光融合の時定数内でスペクトル線の高い周波数交番により生成することができる、請求項９に記載のデバイス。

【請求項14】

放出の同期が、瞬間的に不在のスペクトルで光信号の受信を決定し、受信された前記信号は、高い信号対ノイズ比を有する光データ信号を自由空間で送信するトランスポンダまたはエミッタを起点とする、請求項１１に記載のデバイス。

【請求項15】

単一の力率でのＨＦＡＣの整流により、全波整流器入力または力率制御器入力を用いて既存の５０／６０ＨｚのＬＦＡＣデバイスであるアクチュエータまたは機器に適切なＤＣ電圧を提供する、請求項４または６に記載のアダプタ電力変圧デバイス。

【発明の詳細な説明】

【技術分野】

【0001】

本明細書において開示する本発明の１つ以上の実施形態は、園芸光合成で要求されるより厳しい照射フォトニック電力および可制御性を含む一般的照明に適用される。本明細書で開示するデバイスのトポロジーおよびデバイスの実施形態は、電流または電圧の供給を調整する手段としてのより一般的な高周波交流（ＨＦＡＣ）配電回路網に適している電力変圧デバイスとして機能する。深ＵＶ－Ｃから遠赤外までの広い波長範囲にわたる本開示の光子生成は、硬化用プラスチックおよび炭化水素ポリマー合成、またはリサイクル用プラスチックの光化学もしくは溶解の他の操作、あるいはリサイクル材料の他のそのような任務における光化学用途のさまざまな要求に、またはガスもしくは流体中で細胞毒性をもたらす照射器工程として、あるいは生物反応器もしくは生物ろ過での機能にも適している。照射を必要とする細胞毒性、生合成、炭素還元、および他のろ過のシステムを実行するすべての工程が、この方式の光子生成により利益を得ており、ＤＣ広域スペクトル駆動により提供されるものよりも高い放射スペクトル線フラックス密度ピークの低減または供給を可能にするが、一方で低減されたデューティサイクルでより低い熱放散を招いてしまう。

【背景技術】

【0002】

現在の広域的配電は、５０Ｈｚの低周波交流（ＬＦＡＣ）またはとりわけ４４０Ｖｒｍｓ（４４０Ｖａｃ）、１１０Ｖｒｍｓ、２４０Ｖｒｍｓ等、さまざまな人間致死性電圧の他の致死性ＬＦＡＣ周波数に依存しており、構築環境においてはるかに低い電圧を必要とし、その結果として切り替え手段を用いる遍在するＡＣ／ＤＣ電源装置（ＰＳＵ）により行われる電圧・電流変圧が必要となる電気負荷を大規模に供給する。本明細書に開示する照明灯負荷は、切り替えに依存しない照明灯負荷等と結合しているＨＦＡＣマイクログリッド変圧デバイスを表す。そのような線形電力変圧デバイスは、９０％の電子部品を除去し、例えば低いコストおよびより高い信頼性という利点を可能にする一方、より大きな光子生成の柔軟性およびＥＭＣに適合した光パルス電力も提供する。

【0003】

ＨＦＡＣ配電は、多くの先行種を有し、ほぼ例外なく軍事および航空宇宙に応用されている。重機アクチュエータ用の海軍船上配電は、６００Ｈｚの中波（ＭＦＡＣ）を用い、民間航空では、重い航空機補助翼の制御に６００Ｈｚもほぼ例外なく用いられる一方、人工衛星およびロケットではより高い周波数が用いられ、最後は１００ＫＨｚのＨＦＡＣ配電周波数を用いる国際宇宙ステーションに至るであろう。軍事および宇宙でのＨＦＡＣの使用は、技術の信頼性および低重量特質の最も厳しい要求に適合するだけではなく、電圧・電流変圧に関連する容易さおよび経済性でも利点をもたらす。ＨＦＡＣの磁性部品がより小さくなることで、デバイスの重量および寸法を最小化し、エキゾチックなフェライト材料の使用により熱損失を低減する。より小さなデバイスにより、より小さなパッケージおよびより良好な遮蔽を可能にし、それにより臨界通信リンクの信号対ノイズ比（ＳＮＲ）を向上させる。

【0004】

地上のＬＦＡＣ配電、ならびに付随する現場のインフラストラクチャおよび専用の整合負荷は、歴史的にＬＦＡＣからＨＦＡＣへの「使用地点」における変圧にほとんど利点を提供してこなかったが、ＨＦＡＣ技術は、現在では太陽光、風力、および他の持続可能な源からエネルギーを得る「グリッドを利用しない」国内向け、村、または郊外の配電下位回路網におけるマイクログリッドとして、主要電力グリッドに対する相補的機能に見出される価値を有する。これらのマイクログリッドは、グリッド、太陽光、または電池からさまざまな形で電力を取り出し、ＨＦＡＣ配電に適するように負荷を変圧することは、回転モータのアクチュエータの速度制御を実行する効率性、ならびに効率性の獲得の観点からみて魅力的になるという利点を有する。これらの魅力的な特質の中でも優れているのは、国内の居住環境用のＨＦＡＣ配電は、人間が接触しても死を招かないことである。

【0005】

新たな配電トポロジーの現在の技術的機会に加えて、いずれの技術もモノのインターネット（ＩｏＴ）を構成する急成長中の大量の電子機器への電力供給および通信を同時に行う要件を提供するための明確な利点を欠いている。「照明」のために相互接続された配線インフラストラクチャが「遍在バス」として出現しており、産業、オフィス、および国内の居住環境においてこの多種多様なセンサ、アクチュエータ、および通信デバイスを接続する。本明細書で開示するそのようなトポロジーは、光子生成負荷としてこの役割を行うのに適しており、本配電方法は、主に、他のＩｏＴサービスの核生成の中心的応用としての役割を果たすことができる光子生成のための設備に基づくＩｏＴとの通信および電力供給の役割を提唱する。

【0006】

この光子生成の柔軟性の１つの具体的な応用は、生合成および他の光化学用途のための高ピーク光フラックス密度の光パルスの高周波シーケンスを提供する「時間的逆アセンブルスペクトル放射照度（ＴＤＳＩ）の放出である。この機能は、高度にプログラム可能であり、照明、園芸、通信、および他の用途で広範な技術的利点を促進する。本明細書で開示する革新は、電子回路トポロジーにより本来的に規定された革新的形態のパラメトリック調整に依存する。

【0007】

本明細書で開示する、広範な用途にわたって有利に機能する革新の一般的性質に関連して、本特許明細書は、単一性の発明を表す独自のパラメトリックトポロジーにより規定されたデバイスを開示する。パラメトリック理論は２種類から構成され、これらは縮退型および非縮退型である。本明細書の実施形態は、ポンプ周波数、電力損失周波数、およびアイドラ周波数の３つの周波数の相互作用の利点に依存する非縮退形に分類される。通常のパラメトリック用途では、そのような回路が増幅または時間管理等の単一の利益を提供する。本明細書で開示する用途は、配電の調整およびポンプ周波数エネルギー源に対して単一の力率提示という同時の解決法を達成する。このように、設計のこの同時性により最適な電力伝達とともに共振負荷を提示することによりＨＦＡＣバスの適切な終端を提供する。持続可能エネルギーの配電の新たな複雑さにおいて、そのような回路網は、最低限の部品を用いつつ、新たなマイクログリッドトポロジーの単純な結合のために分散された電力、分散された負荷、および通信を提供する。通信の重要性は、付随的フェライト巻き線および終端を用いることによる信号搬送波の流れに対する、本明細書で説明する電力変圧の透過性に依存する。本明細書で開示する電力変圧デバイスは、高周波ＡＣバス配線の電力予測からあらゆる負荷の高周波摂動を分離するフィルタとして理解することもできる。そのようなフィルタ動作は、すべての共振回路がＨＦＡＣバス、または逆に負荷から共振周波数のエネルギーのみを吸収することを記憶することとして理解することができる。

【0008】

園芸の極端な放射ワット数の電力要件では、ＡＣ／ＤＣ変圧は太陽からの光線放射を用いる植物生合成の発展した有効性を模倣する努力において故障の主要な原因である。これにより、照明には１ＫＷ／ｍ^２のそのようなブロードバンド日照を交換することが要求されるが、執筆時点で、定電流駆動を用いるＬＥＤベースの照明灯の連続的な放射電力予測能力を超えており、具体的には電力供給コストを超えている。

【0009】

「照明」の現代の概念は、暖かさと照明のための火明かりの歴史的活用に由来しており、長期にわたって学習され扱いにくい性質になっている。同様に、ガス灯からさらには白熱灯および蛍光灯の登場に至るまで、そのような光子源は、信頼性に資する速度でオン／オフの切り替えを行うことができないので、そのような照明のスペクトル成分は、高周波動的シーケンシングまたは他のフォトニック操作を目的とする生成というレベルまでには至らなかった。植物および哺乳類生命体が電磁放射を用いる方法に関連するスペクトル構成成分の暴露および管理による照明の活用から利点が得られる可能性があるという非常に大きな期待を妨げてきたのは、おそらくはそのような扱いにくい光子生成の社会環境上の刷り込みである。すべての生命体は、直接または間接に全体として日照の定期的なフォトニック浴に依存して進化してきたのであり、ＬＥＤ半導体の接合点は広範な波長の光子を生成することができる一方で、生成されるそのような放射照度は、日照のなじみのある不変性を用いる一定のブロードバンド照射を習慣的に続けているために必ずしも最適に用いられていない。そのようなフォトニック浴により支えられる生物体は、長期にわたって全体的な波長感光性生体分子提示との多波長光子相互作用の総計に依存することが明らかになっており、そのような全体として連続的に光子の流れが感光性生体分子相互作用の大きな集団に加えられるときにのみ、光依存性がスペクトル成分にかかわらず一定であることが見て取れる。

【0010】

ほとんどの形態の合成技術により操作可能な光子生成はさまざまな形態のダイオード接合点によるものであり、そのような接合点により印加される電圧、結果としては電力に比例する光フラックス密度を生成する。従来の「光」源を模倣することができるスペクトルシーケンシングは、照射素子への面的配電に依存し、従来のＡＣ／ＤＣ電源装置（ＰＳＵ）により供給され得るような切り替えられた電荷のこれらのはるかに大きな面積が切り替えられたＤＣ信号のＲＦＩの原因である可能性が高い。本明細書では、通常は従来のＰＳＵの一部としての放射輝度を放出するＬＥＤアレイにより実行される整流機能を用いる。１つの方法では、本発明の主題のトポロジーにより駆動することができるようなＬＥＤアレイは、高電圧の一次側の共振磁性とのパラメトリックな相互作用により調整される切り替え二次側であり、当該調整は、例えば図１に示すように切り替え手段を用いることなく達成される。図面の中でもとくに、さらなる図４ａ、図４ｂ、図４ｃ、図４ｄ、図４ｅ、図４ｆ、図４ｇ、図４ｈ、図４ｉは本明細書に記載する電力変圧ポロジーの主題の革新のＥＭＣ調整能力を立証する。

【0011】

「パラメトリック」という用語は、当該調整デバイスへの電力入力から独立した程度での出力電力の調整等、所望の効果を達成するための戦略的な相互作用的補償を示す回路パラメータ間の依存性を指す。本明細書では、当該パラメトリック理論と協力するパラメトリック効果は、従来はＡＣ／ＤＣ ＰＳＵにより実行された電力変圧を目的として繰り替え部品の仕様を設計により顕在的に最小化するパラメータ「共振」および他の非線形性に依存する。あるいは、執筆時点での従来の実践法では、入力電圧および付随する電流を「切り取った」後、当該高周波形を変圧器に通し、次に整流およびフィルタリングする。電力の利用可能な電圧へのこの変圧および本明細書等で必要とされる光子出力デバイスは、大量の部品を必要とし、そのような高電圧切り替えは、結果として部品故障が生じる傾向がある高いエネルギー工程である。

【0012】

本明細書に記載する電力変圧手段は、図１、そして具体的には図５ｂに図示するように電力変圧トポロジー自体に高電力ＬＥＤデバイスを統合する。この場合、ＬＥＤアレイは、従来の切り替えＰＳＵの一次側と二次側との間に通常存在する絶縁ギャップ全体にあると解釈することができる。従来のＡＣ／ＤＣ電力変圧トポロジーのそのような変形は、本明細書に記載するような多くの利点を提供する。そのうちの１つは、所望でない電磁周波ノイズまたは別称で無線周波妨害を生成する切り替え技術の傾向を低減することである。

【0013】

現代のＬＥＤ部品は、照射のオン／オフ切り替えを迅速に行う機会を提供するのみならず、以前の照明手段の効率をはるかに超える量子効率の色または波長のアレイの形で入手可能である。このように特定の波長の光を利用可能にすることにより、速い速度で一連のスペクトルの過渡的成分に電力供給することを考慮することを可能にする。これは、その次に、電力供給装置または駆動方法、および例えば、過渡的に電源供給され、高い放射電力のプログラム可能な一連のスペクトル成分を放射するＬＥＤアレイの関連するトポロジーの固有の要件に対する注目を集めている。

【0014】

第１の考慮として、高い光フラックス密度を生成するために、ＬＥＤ部品が高い順方向電流を必要とする型であると想定する。なお、大きな集団のＬＥＤエミッタによる分散された放射輝度源による照明に予期される大きな面積のループ電流は、ＥＭＣ適合性を達成するには危険である。構築環境に対して必要とされる面的範囲を考慮する場合に、ＬＥＤ照明灯のための配電は、例えば高周波の使用の存在に困難さが比例する重要な設計上の問題である。過渡電力予測のためのそのようなトポロジーは、ゼロ電流切り替えおよびゼロ電圧切り替えの設計構造、ならびに最適な低いＲＦＩを有する正弦位相全体の予測を忠実に行う必要がある。スイッチング過渡現象を表すか、または高いスルーレートで電圧勾配にわたって大量の電荷を取って問題のある電磁スペクトル外乱を生成し、ＥＭＣ不適合を生じさせる大きな電流ループ面積は、回避する必要がある。

【0015】

本明細書に開示する正弦位相全体の相互作用により過渡電源を供給するそのような手段は、顕在的ＰＷＭ、周波数変調、または他の切り替え調整等の高周波ＤＣ電圧切り替えを回避することにより当然に利益を得る。本明細書に記載するパラメトリック技術は、「無線封止」のそのような程度で正弦位相全体の共振の相互作用のみに依存する。

【0016】

ＨＦＡＣ配電の応用は、生化学の用途に有利な特質を有する。図４ｊを参照すると、同じ放散でピーク電流平均が５８％の時間で同等のフラックス生成ＤＣ Ｉｆｒｗｄ電流よりも２１％高いことが注目される。Ｉｆｒｗｄ（ｄｃ）に等しいＩｆｒｗｄ（ａｖ）がより大きくなると、不均衡なより高い光合成活性フラックス密度を生成し、したがって半正矢光フラックス密度波形のゼロ交差付近でセロ放出の期間にわたり光線性部位との相互作用の損失を超える。本明細書の光フラックス波形をセリウムおよびユーロピウム（後者の物質は崩壊期間を延長するために添加される）で構成された蛍光体に適用すると、そのような兆候が見出される。そのような試験は、素粒子物理学の理論と一致し、２つの国際的フォトニック研究所が測定したところ、総二次放射線生成量において最低１４％の増加を明示した。本明細書に説明する光フラックス波形生成トポロジーおよびデバイスは、葉緑素の化学線放射照度が、同様に光子密度の産物である蛍光体ナノ粒子で明示される、ＣＯ２の代謝固定および蛍光分析による放射線生成の類似の二次的効果を有するという継続的期待に由来する。

【0017】

例えば図１に示す単極性の高電流ＬＥＤがこの例示的な実施形態に用いられると理解することは、全波整流半正矢の光子密度を生成するために全波整流にこのように２つのＬＥＤが必要とされ、付随する費用が増加することを意味する。しかし、本明細書の光フラックス強度を生成することを目的として、２つのＬＥＤパッケージのそれぞれのより低い熱放散を考慮し、ＬＥＤアレイにより駆動されるより大きなＩｆｒｗｄ（ｐｋ）によって、より長いＬＭ８０のより大きな期待を提供する。なお、電力コストは、ＬＥＤエミッタ部品により負担される、照明灯のサービス寿命にわたる初期資本支出によりもはるかに大きな費用であり、園芸用途において必要とされる電力は、最も大きなコスト課税である。より多くの二次放出を生成するためにより高いピーク励起光フラックスの利益を有するＨＦＡＣ ＬＥＤ電流駆動のこの観察は、蛍光体の切り替えレーザ励起を用いて光フラックスの不均衡な二次放出を生成する方法においてさらに明示される。

【0018】

一実施形態に関する時間的逆アセンブルスペクトル放射照度（ＴＤＳＩ）の動作原理についての冒頭の説明で図１０を参照する。図１０には、例示的な植物の光合成吸収スペクトルに一致する最適なＬＥＤ照明灯の照射強度プロファイルに近似する８波長エミッタの離散的ＬＥＤスペクトルを示す。なお、先行技術のほとんどの園芸照明灯は、そのような波長または色の一定の照射を植物に供給し、光合成反応（６ＣＯ_２＋６Ｈ_２Ｏ→Ｃ_６Ｈ_１２Ｏ_６＋６Ｏ_２）では、適切な波長の１つのみの光子、すなわちエネルギーが一方の葉緑素分子に近位のもう一つのそのような分子の光線性部位に衝突し、一方の分子から他方の分子に１つの電子を移動する必要があることが知られている。これは、植物の葉緑体内のチラコイド膜上に提示される隣接する葉緑素分子から適切な距離にある適切なエネルギーの光子と適切な軌道の電子の間の確率論的な接触である。すべての波長がこの光線性部位に同時に衝突するわけではないと考えるのは合理的であり、総照射の全体としての結果は、広範な波長を有するそのような膨大な量の光子に提示される膨大な集団の葉緑素分子に依存する平均的結果である。しかし、現在、園芸用の照射照明灯で指導的な光合成活性放射線（ＰＡＲ）スペクトル強度プロファイルを含む波長の経験的に理解される植物吸収は、図１０に表すＰＡＲプロファイル例に示すように、光合成の事象を生成するいくつかの波長に対してより大きな傾向があることを示す。

【0019】

一般論としては、Γが照射過程の何らかの時定数内で限定される時間間隔であり、光フラックス密度（ＰＦＤ）は、

【数1】

により表される光子供給放出速度である。

【0020】

【数2】

式中、

【数3】

は時間に基づく電力単位である放射ワットを表し、ｋは変換定数である。

【0021】

ｎ_（ｎ）が期間Γ中に供給される波長λ_（ｎ）における光子の量である場合、光フラックス密度供給速度

【数4】

は次式で表される。

【0022】

【数5】

【0023】

ＬＥＤエミッタ電流の光子放出により、それぞれのΓが量子効率を表す増分の放射ワット数電力を消費すると仮定すると、

【数6】

である。

【0024】

Γが光子のそれぞれの波長の量「ｎ」が放出されるすべての期間ｄΓの和とすると、任意の時間ｄΓに当該波長のみが放出の電力を必要とする。Γまでの時間積分で、必要とされる電力はそれぞれのｄΓに必要とされる平均のみに比例する。これは、電力が時間間隔に関係するからであり、Γである増分ｄΓの和が効果の持続性に関係し、またはセンサの何らかの飽和もしくはセンサ検出の限界により光フラックスの変化が最小の効果を有する時間的ウィンドウであることが考案されている。なお、ほとんどの光化学反応、そして光生化学反応も確実に光誘導反応に関係する時間成分を有する。一般的には、時間成分は神経生理学の代謝性変化または増分をもたらす周囲構造の関数である。一般に、これは光化学反応結果の積分時定数と呼ばれる。例えば、これは哺乳類の眼科学、そして植物の光合成でも明らかになっている。

【0025】

眼科学の一例は人間の目である。「白色」という色の知覚は、簡単に言えば赤色、緑色、および青色の波長である主要なスペクトル成分の群に対する目の受容体感受性に依存することが知られている。人間の目は、閃光融合と呼ばれる現象により明らかにされた持続性を有することも知られている。閃光融合は、１００Ｈｚを超える光の閃光を区別しない。例えば、１００Ｈｚを超えると、目は一定な照射を知覚するが、知覚された白色の光フラックスを含む放出光子は、混合された赤色、緑色、および青色の波長の離散的な総体的光フラックスの束の中にある。閃光融合というこの現象は、目の感光性分子受容体の飽和の一形態と考えられており、応答の反応時間ベースは、閃光事象間の間隔よりも長い。本明細書に記載する革新により与えられるスペクトル分析において、それぞれの束の合成波長のスペクトル成分は、色相および強度について全体としての光子供給量に必要とされる同等の電力で照射の個別のスペクトル成分までさらに分析される。主題の革新の放出制御は、スペクトル成分および知覚された「明るさ」を均衡させることができるが、人間の眼の光反応の全体的反応時定数よりもはるかに小さい増分時間間隔で供給される高いスキャン速度で元の色または波長の組み合わせのそれぞれの一連の波長で放出される。

【0026】

この場合に、Γは、１／１００＝１０ミリ秒の積分時間間隔を表し、この積分時間間隔内に複合スペクトルを分析し、Γ=１０ミリ秒の合計に対する一連の時間増分ｄΓにおける白色の各スペクトル成分として目に提示することができる。スペクトル成分のこの分析、およびその後の目センサ系の反応時間を超える速度での眼の照射は、本明細書で時間的逆アセンブル照射（ＴＤＳＩ）の過程と呼ばれる。

【0027】

知覚された強度は、到来した光子量の速度であり、これは光化学反応および上記の１０ミリ秒の期間等の周囲の過程での限度に関係する変化率の基準点に従う一定の「過程」である。光フラックス密度は輝度強度を表し、この例の時間Γにわたる積分により、人の眼窩に衝突する「白色」エネルギーの光子の蓄積を積分する。

【数7】

【数8】

【0028】

考察を単純にするために、光子密度

【数9】

、つまり白色の知覚の光フラックス流は、例えば到来した赤色、緑色、および青色の光子波長の間で等しい割合と仮定すると、次式となる。

【数10】

【0029】

「閃光融合」の兆候により表される白色の知覚が持続性を知覚した場合、スペクトル成分波長のそれぞれもそうであると仮定することは有効である。この仮定は、１０ミリ秒の期間で検出した閃光融合を基準速度で区別しないことのみに依存している。任意の間隔Γ＜１０ミリ秒で、同じ光フラックスで知覚されたそのような強度は、分子受容体の応答限界よりも高い強度を有する。

【0030】

数値的例として、９ミリ秒毎で光度ε_ｒの９００個の「白色」光子が人間の窩に衝突し、目は一定の「白い」色を検知したと仮定する。したがって、当該９００個の「白色」光子は、実際には９００個の「赤色」光子、９００個の「緑色」光子、および９００個の「青色」光子から構成され、これらが人間の目の光化学的な赤色、緑色、および青色のセンサの分子光線性部位と同時に、具体的には時間的に順不同に相互作用する。

【0031】

即座の観察では、３ミリ秒間で必要とされる３００個の全赤色波長光子が同じ窩に放射され、次に３ミリ秒間で３００個の全青色光子が放出され、次に３ミリ秒間で緑色光子が放出され、同じ合計３×３００＝９００個の光子が「白色」として反応に蓄積するように時間順を確立すると、眼球に衝突し、「白色」を検知することになるというものである。同じ光子量子周波数領域成分の一連の供給による一定の時間領域供給のそのような模倣が目センサの応答時定数内で行われることが強調される。このより長い生物反応時定数、例えば１０ミリ秒の持続性限界内で、目は、時間的に順序付けられた受信を検出するのに十分な変化を検知することができない。

【0032】

即座の利益は、元の９００個の光子の「白色」光子流が必要とする電力のうちの３３％のみが必要だという指摘である。仮定したように、等しい赤色、青色、および緑色の光子が９ミリ秒の間隔で必要である場合、電力の３３％のみが３ミリ秒ごとに消費される。というのも、赤色、青色、および緑色である３つの連続的なそれぞれの波長が放射されるからである。放出に必要とされる平均電力は、元の「白色」光子流に必要とされるものの例えば３０％である。

【0033】

これが、他の「色」が知覚されると光子の波長均衡を変更する「白色」ビジョンの応用の第１の波長分析である。しかし、原色の強度であっても強い「白色」に対して確立された光子生成限度内に一貫して留まるべきである。

【0034】

本明細書に記載する革新の動作周波数を考慮すると、複合波長のさらなる時間的分析が可能であることが直ちに明白となる。３ミリ秒毎に各波長にさらに１ミリ秒の時間的割り当てをプログラムした場合、電力は元の光子強度からの低減（１／９）後、１ミリ秒毎に受信された赤色、青色、および緑色のそれぞれの１００個の光子はそれぞれの３つの波長成分で３回再送信され、応答時定数にわたってスキャンされ、１０ミリ秒の間隔で合計９００個の光子が到来し、したがって目ではやはり同じ強度を検知する。ただし、より短いボーラスの光フラックスに反応する感光性分子の受信率効率は、反応を維持するのに依然として十分である。

【0035】

上記で報告した蛍光体からの増加した二次放射線に従うさらなる説明は、そのような時間的に別々の波長に対する受容体の崩壊時定数に関係する。受信減衰の連続的強化は、正弦光フラックス密度波形のピーク波長の位相の光フラックス密度がより高くなることを条件とし、したがって単位時間当たりでより効率的であり、これは同じ平均ＬＥＤ放散に対するものである。蛍光体のナノ粒子が二次放射線を増加させることにより証明されたこの事実に、光化学効果の電力削減のさらなる利益が見出される。本明細書に記載する革新の制御可能性を考慮して、赤色＋緑色、緑色＋青色、青色＋赤色のシーケンスのそれぞれ９ミリ秒のスキャンを図９ｂに図示する組み合わせ法則に従って放射することができるように、ＲＧＢ波長による照射は、ペアでも放出され、このように必要とされる電力の「白色」が生成された後、３３％低減するが、他の診断を目的とする蛍光の検出等の他の利益のなかでもとりわけ色相生成の利点を示すことができる。この実践法により、例えば植物の葉緑体において可変な可変光センサ装置の応答時間を適合するスペクトル空間のボイドを残す重複スキャンを可能にする。

【0036】

化学的または生物学的光フラックスをもたらす総放射輝度のさらなる時間的波長分析を求めることは、電力低減の利益を求めることに限定されず、当該光フラックスを提供するために必要なＬＥＤ光子エミッタ部品の数を低減する。

【0037】

スペクトル分析の自然の限界は、哺乳類の窩もしくは植物の葉緑体、または他の光化学的受容体の周波数応答である。複合周波数の光子パルスのデューティサイクルが低下すると、生体分子応答は、十分な応答を提供することができず、強度の知覚が低下する。

【0038】

光子の変化速度に対する人間の眼のこの感度応答現象は新規ではない。西暦１４５年にローマの哲学者プトレマイオスは、回転する上面、ならびに上面の回転速度の変化の結果として生じる色変化を観察する間にこの時定数効果に気付いた。今日では、この現象は閃光融合という用語に関連付けられる。居住環境空間の照明または園芸に必要とされる放射電力を提供するために、ＬＥＤの周波数応答および放射電力が必要とされ、その結果としてその電力および周波数で駆動される適切な手段が必須の制御とともに必要とされる。

【0039】

哺乳類の眼窩は、電磁波エネルギーのスペクトル成分感受のための組織に進化した唯一の種類の受容体である。植物も異なる目的のために照射エネルギーを活用するが、それはＣＯ_２の固定であり、植物のＤＮＡに符号化された複製過程により決定される構造に応じて質量を蓄積し、閃光応答は、種の範囲にわたって異なる程度に限定される。

【0040】

植物の進化の結果としての他の反応時定数Γが１５０μ秒の短さまたはおそらくより短い反応時定数を有することが知られており、１００倍の強度の放射線で１．５μ秒のスペクトル線の閃光が１５０μ秒の合計期間中に同じの波長の１％というより低い強度で一定の照射として同じμｍｏｌ／ｃｍ２／秒の生長生成を有することが示される。そのような時間ベースは、本明細書に記載し、図５ａ、図５ｂ、および図６に示すように革新の機能的性能の範囲内である。本明細書に記載する革新のこれらの周波数におけるそのような機能的能力は、その場合に二次放射線を生じさせることに相当に成功することを意図して蛍光体の光線性部位に適用されている。その場合、時定数Γは、照射される蛍光体により長い崩壊期間を付加することにより考案された。

【0041】

光合成の光化学反応および上記の特定波長の選好を行う時定数の兆候は、図１０に示すＰＡＲプロファイルが確率的密度関数表現にもなることを示唆する。人間の眼に類似して、植物は、特定の植物に関してここに刊行された例として示し、産業で知られている感度プロファイルと、例えば１５０μ秒の感光性応答期間の限界とを有する。

【0042】

なお、１５０μ秒の時間Γの１％、１００倍の強度の１．５μ秒のスペクトル閃光は、日照がある明るい日で約２０００μｍｏｌ／ｃｍ^２／秒、または曇りの日で５００μｍｏｌ／ｃｍ^２／秒の自然の日照率に近づく産業強度の光照射を提供するＬＥＤ光子生成には問題のある強度を有する。

【0043】

主題の開示は、図５ｂの回路に由来する図５ｃに示すように同等のデューティサイクルで植物の生化学機構に高い放射電力スペクトル線の波長を放出するとともに、１５０μ秒の時定数スキャン期間内の１２回のスキャン期間に図１０に示す８つの波長を放射することを可能にする。これは、上記の例の単純な演算に従って実行され、人間の眼で色相を検知するために必要とされる電力の低減を達成する。植物は光フラックスを用いることにより炭素を固定し、哺乳類ははるかに長い反応時間で視覚神経に神経学的応答成分を誘導する。

【0044】

好ましい実施形態により行われる処理により、図１０の８つの波長のそれぞれが波長当たり１．５μ秒で切れ目ないシーケンスで連続的に放射されることを決定する。なお、人間の目はそのような短い光子パルスを知覚することができないが、植物のより単純な光子取り込み手段はこの形態の光子閃光を受容可能であることが明らかになっており、植物の葉緑体が光子を「取り込む」ことができることが当分野の専門家により確定されている。

【0045】

したがって、全部で８つの波長にわたるそれぞれのスキャンは８×１．５＝１２μ秒掛かり、したがって１５０μ秒のこの持続的感受性Γの期間内に可能な１２個のスキャンシーケンスが存在する。

【0046】

ＰＡＲプロファイルの確率的密度プロファイルを考慮して、それぞれの波長は、ＰＡＲプロファイルの振幅に比例する光合成を達成する確率を有し、１２回の一連のスキャンにより、当該比例の当該波長出力により必要とされ、１５０μ秒の期間の１％では高い強度であった強度を低減する。したがってその場合、例えば６８０ｎｍのある波長の強度は、同じ光子を供給するのに必要とされる元の波長強度の１／１２となり、１５０μ秒のΓ内の１２回のスキャンでこれらの光子を提供する。

【0047】

また、同じスキャン戦略に８つの波長すべてを含む際の植物種毎に異なる不均衡の利点があり、１％のデューティサイクルで１００倍の強度の１つの波長の放射により合計期間Γにわたる１％の強度と同じ生長を提供すると仮定すると、複数の波長により、１／８の係数で全体として強度も低減し、これにより電力低減係数は１／１２×１／８＝１／９６となり、ＴＤＳＩ法をすべての植物種にとってある程度までの日照模倣を提唱する。

【0048】

この波長分析処理では、自然の限界は主題の革新の高周波放射能力でははなく、哺乳類の目および植物の葉緑体分子構造のより低い強度でより短い持続時間の光子の爆発に反応する能力である。人間の視覚感覚に「白色」を生成するために、より低い強度でより短い光子の爆発は、より大きな範囲のスペクトル分析で全体的効果においてより低い強度の「白色」の知覚に急激に集束する。

【0049】

また、その逆は、より長い「持続性」または反応時定数では、より広いスペクトル要件を有する電力低減のより大きな利益が得られるということである。

【0050】

図９ｂに示す主題のパラメトリックに電力供給されるＬＥＤアレイは、図６と比較される照合演算を有し、図６のキャパシタンスＸｕＦ、ＹｕＦ、およびＺｕＦは図９ｂでは合計され、図５ｂに示すように切り替えることを意図する列間の変換を可能にする。切り替えは、図３に示す単一の波長列の便利な間隔で行われる。なお、図８ａではそのような列照合は、図８ａの調整され続ける短絡故障の数によって異なるＶｆｒｗｄの整合性を有する。

【0051】

なお、さまざまな理由によりゼロの放射輝度が必要であり、これは、壊滅的な断絶なくインダクタンス場エネルギーおよびコンデンサの電荷共振伝達を継続する励起システムの能力を保持する非放射単極性ダイオードペアの列または極性限定の半分のペアの列を含むことにより達成される。

【0052】

異なるＬＥＤ色に関連する異なるＶｆｒｗｄ ＬＥＤ部品の調整は、列のＶｆｒｗｄの点火電圧点を有し、駆動正弦波のそれぞれのサイクルは、Ｃｒｅｓ１、Ｃｒｅｓ２、Ｃｒｅｓ３のＡＣ結合に依存する。これは、図８ａに示す変調の範囲の主な要因である。しかし、図９ａに示すゼロ電流ペデスタルで切り替える場合、継続される円滑な調整がある。

【0053】

本明細書では、「オフ」になっている故障ＬＥＤが１００％の変調度を表すことを考慮する場合、故障復元力は変調と同等とみなされる。素子の導通変化に対するこの非感受性も通信の信頼性に影響を及ぼし、そのような故障復元力も通信機能に有利な結果を有し、障害を検出すると、部品素子のエミッタおよびレシーバのセットを再選択するのを可能にすることは本革新の特質である。本開示はＬＥＤの非線形性を用いて調整を実演する一方、パラメトリック効果の本質的な非線形性も図２ｄおよび図２ｅに示す性能の詳細とともに図２ｃに示す通常の全波整流により提供される。故障復元力の応答は、通信変調の要件と同等である。ＨＦＡＣ電力予測の利便性からこの最小限の電力変圧に適しているそのような用途は、電力需要に対して設計された電力制限内で動作する従来のＤＣ駆動回転モータである。しかし、園芸に必要とされ得るサービスにはＡＣモータが最も経済的であり、図５ｂにより示唆される位相の切り替えにより、ＰＣＢモータまたはステッピングモータ等のための二極位相の磁気ループを生成することができる。

【図面の簡単な説明】

【0054】

【0055】

（定義）
文法上の名詞として本明細書で用いる発光ダイオードは、アノードからカソードへと自身を通って電流が流れるときに照明または他のフォトニック放射線を放出するダイオードを指す。レーザＬＥＤおよびＶＣＳＥＬ型等、本駆動技術に適した多くの種類のＬＥＤおよび他の発光デバイスがある。ＯＬＥＤ等、他の素子も適している。電力を必要とし、ダイオード効果全体にわたって電流を流すために組織化された任意の発光「アイランド」または離散領域デバイスが本明細書に記載する主題の駆動技術に適している場合がある。

【0056】

本明細書で用いるパラメトリックは、信号増幅または臨界時間管理等の単一の関数を作り出すために非線形性に適用される相互作用共振周波数の古典的処理に由来し、「閉鎖」系と考えられている。パラメトリック理論は、２種類から構成され、これらは縮退型および非縮退型である。本明細書の実施形態は、ポンプ周波数、電力損失周波数、およびアイドラ周波数の３つの周波数の相互作用の利点に依存する非縮退形に分類される。通常の用途では、そのような回路は増幅または時間管理等の単一の利益を提供し、配電への本応用では、電力調整およびポンプ周波数に対して単一の力率提示という同時の結果が達成される。このように、設計のこの同時性により最適な電力伝達とともに共振負荷を提示することによりＨＦＡＣバスの適切な終端を提供する。本開示は、「無制限のパラメトリックアレイ」の例を表すことができ、したがって本開示が「負荷」である回路網は、これらのパラメトリックな特質を保持することにより理論的には無限大まで拡張可能である。持続可能エネルギーの配電の新たな複雑さにおいて、そのような回路網は、最低限の部品を用いつつ、新たなマイクログリッドトポロジーの単純な結合のために分散された電力、分散された負荷、および通信を提供する。通信の重要性は、付随的フェライト巻き線および終端を用いることによる信号搬送波の流れに対する、本明細書で説明する電力変圧の透明性に依存する。主題の革新は、位相シフト変調（ＰＳＫ）に対して高透明性である。本明細書で開示する電力変圧デバイスは、高周波ＡＣバス配線の電力予測からあらゆる負荷の高周波摂動を分離するフィルタとして理解することもできる。そのようなフィルタ動作は、すべての共振回路がＨＦＡＣバス、または逆に負荷から共振周波数のエネルギーのみを吸収することを記憶することとして理解することができる。

【0057】

文法上の名詞として本明細書で用いるトポロジーは、単一の数学的伝達関数により記載される相互作用を有する回路関数の物理的形状および相互接続性を指す。「トポロジー」のような用語は、本革新の性質に本質的な空間的関係を示唆する。低ノイズ増幅および時間管理のパラメトリック系は「閉鎖」系であり、容量分析に包含されていることを意味する。本明細書で開示する本革新は、「無制限のパラメトリックアレイ」の例であり、そのような調整または自立制御される効果は、電力予測のためにそのようなトポロジーアセンブリの理論上終わりのない複写を電源手段の同じ複写に付けることにより拡張可能であること意味する。

【0058】

頭文字語として本明細書で用いるＰＳＵは、「電源ユニット（Ｐｏｗｅｒ Ｓｕｐｐｌｙ Ｕｎｉｔ）」を指し、「ＡＣ／ＤＣ」ＰＳＵのような文脈ではＡＣ電圧およびＡＣ電流を１つ以上のＤＣ電圧およびＤＣ電流に変換する電源ユニットを意味する。より広い言及では、ＡＣ電圧およびＡＣ電流を異なる周波数のＡＣ電圧およびＡＣ電流に変換するＰＳＵは、サイクロコンバータと呼ばれる。

【0059】

ＥＭＣは本明細書で用いる頭文字語であり、「電磁適合性（Ｅｌｅｃｔｒｏ Ｍａｇｎｅｔｉｃ Ｃｏｍｐｌｉａｎｃｅ）を意味する。無線周波妨害を引き起こし、ＷＩＦＩのようなサービスならびに他の無線およびＴＶのサービスに用いられる電磁スペクトルを乱す切り替え電流および切り替え電圧の副作用に対する規制当局によるさまざまな規則がある。そのような規格がＣＩＳＰＲ１１～ＣＩＳＰＲ３１、ＩＥＣ６１００シリーズ、および他の法域におけるさらに多くのものである。

【0060】

本明細書で用いるＰＬＣは、電力線通信（Ｐｏｗｅｒ Ｌｉｎｅ Ｃｏｍｍｕｎｉｃａｔｉｏｎｓ）を指す頭文字語である。これは、チップセットおよび最終製品モデムの注目を集めるいくつかの供給業者により確立された技術である。これは、構築環境の確立された現場の５０／６０Ｈｚの照明配線または電源ケーブルに高周波マルチメガヘルツ波形を挿入する手段である。物理層は、密に集まった周波数のベースバンド集合を直交する波長分離で振幅変調することにより実行され、この変調方法は、ＷｉＦｉ領域全体に見られる直交周波数領域変調と呼ばれる。本明細書で開示するパラメトリック配電回路網は、電力吸光度が３２．７６８ＫＨｚでないすべての信号に対する回路網全体のインピーダンスが高いために、この信号伝搬には理想的な信号分配ハードウェア層である。３２ＫＨｚの電力吸光度での例えば６０ｄＢのベースバンド周波数分離に対するこの高いインピーダンスにより、理想的には低い挿入損失を可能にし、その結果として高いビットレートのギガヘルツ送信スループットに変換される高い信号対ノイズ比を可能にする。

【0061】

ＭＴＴＦは、平均故障時間（Ｍｅａｎ Ｔｉｍｅ Ｔｏ Ｆａｉｌｕｒｅ）を指す頭文字語である。平均故障時間は、デバイスで故障が生じ得るまでの平均時間の推定である。この量は、時間、日、週、または年の時間単位で理解することができる。ＭＴＴＦを決定するための統計的方法は、当該デバイスのすべての構成部品の故障の確率分布を評価することと理解され、この評価は、１つの部品が故障しやすくなると、次に続く関連部品の故障に影響を及ぼすように部品間の共分散を含む。高い共分散のそのような例は、開放した１つのＬＥＤの故障により全列を失う単一のＤＣ駆動ＬＥＤ列であり、これは１００％の共分散を表す。例えば１０個のＬＥＤの２列のＤＣ ＬＥＤアレイでは、開放または短絡により１つの列が、特に高電力照明の主要な製造物責任であるＤＣ駆動「故障カスケード」を開始することにより定電流ＰＳＵの１００％の再分配を生じさせる。

【0062】

本明細書で頭文字語として用いるＶＬＣは、可視光通信（Ｖｉｓｕａｌ Ｌｉｇｈｔ Ｃｏｍｍｕｎｉｃａｔｉｏｎ）を指す。光の強度または複合スペクトル波長が、電気通信信号を規定するために変調される。ＶＬＣの波長はより短く、関連する高い周波数は、無線スペクトルの従来の電磁波長よりはるかに大きな単位時間当たり情報容量を有する。

【0063】

本明細書で用いるＲＧＢは、赤色、青色、および緑色の三原色、ならびに赤色、青色、および緑色である「白色」の波長を指す頭文字語である。

【0064】

本明細書で用いるＮＰＯおよびＭＬＣは、コンデンサ部品を指す頭文字語である。ＮＰＯは、温度変化に対してキャパシタンスの「正ゼロなし（Ｎｏ Ｐｏｓｉｔｉｖｅ ０（ゼロ）」の変化を指し、ＭＬＣは、同じキャパシタンスおよび電圧仕様でホイルコンデンサよりもはるかに小さい多層コンデンサを指す。

【0065】

文法上の名詞として本明細書で用いるアレイは、任意の寸法および複数のＬＥＤ部品等を有する複数の接続された素子の空間的配列を指す。Ｘ－Ｙアレイは、例えばＹ個の列にあるＸ個のＬＥＤを意味する。

【0066】

本明細書で用いる調整は、電圧、電流、または電力等、特定の電気的パラメータの制御を指す。調整は、パラメータがデバイスまたはシステムに破壊をもたらさないことを示唆する以外に当該調整の一切の程度を意図せず、予測可能に、かつ調整に何らかの関係がある他のパラメータよりも低い程度で行われる。調整の程度は、明示的状況に依存する。

【0067】

本明細書で用いるリンクコンバータは、ＨＦＡＣ周波数電力パルスの分割によりサブ周波数を生成するデジタル電力変圧デバイスに関連する用語であり、そのような低調波は、例えば三相または多相として一様に方向付けられ、電気モータまたは他の機械的アクチュエータを駆動する。そのようなモータは、園芸および他の産業で採用されるような空調コンプレッサモータ、ファン、またはポンプ等の速度制御に関連する大きなトルクという利点を有する。主題の革新の電力波形の切り替え自由度により、エネルギーを予測する有利な手段を提供する。ＴＤＳＩは、本明細書で用いられる頭文字語であり、完全表記は「時間的逆アセンブルスペクトル照射（Ｔｅｍｐｏｒａｌｌｙ Ｄｉｓａｓｓｅｍｂｌｅｄ Ｓｐｅｃｔｒｕｍ Ｉｒｒａｄｉａｔｉｏｎ）」であり、主題のトポロジーの実施形態における本明細書の革新の機能を規定する。本技術の開示する利点は、例えば、ＬＥＤまたは他の光エミッタによる園芸照射に必要とされる電力を低減する一方で、直線的なＤＣ定電流切り替えにより供給することができないスペクトル線幅の強度を提供することにある。ＤＣ切り替えによりそのような強いスペクトル線幅を提供することができないのは、従来の定電流または定電圧のシステムで採用される定電流の顕在的制御システムの応答時間のためである。本革新により、ＭＨｚレートのスキャンで瞬間的なゼロＬＥＤ電流から単一の波長の複数の列、または非常に高い強度の波長列の組み合わせを切り替えることができることを本明細書で示す。既知の反応時間内に光化学効果に必要であると決定された初期ブロードバンド放射照度を、反応の同じ時定数内の元のブロードバンド光フラックスの複合波長の高周波スキャンに置き換えることができることを示す。

【0068】

持続性は、文法上の名詞として本明細書で用いられ、「持続性」という用語は、フォトニック放射線の衝突後の時間依存の特質を有する材料および測定可能な効果を意味することを広く意図する。一般的な使用法において、「持続性」という用語は、崩壊二次放射線等のフォトニック放射線の衝突後に目視で観察可能な効果を付与する。主題の仕様が結果を有する周波数領域において、そのような「持続性」という用語は、目視で観察可能でない放射線のそのような衝突による照射後の神経への結果および／または代謝結果に拡張することを意図する。

【0069】

また、持続性は、上記のＴＤＳＩを用いる際に推測される反応時定数におおまかに関係するものとして本明細書で用いられる。他の使用法では、持続性という用語は、二次放射線の崩壊を伴う材料および著しい崩壊時定数を有しない他の材料の両方の「リン光」という現象に関する場合がある。ある二次放射線は照射とほぼ同時に材料により生成され、他の二次放射線はいくつかの波長により他の波長の二次放射線を同時に生成する複雑系で生成され、また他の二次放射線は暗色／明色の境界の特定の波長関係等の遅延効果により生成され、また他の二次放射線は植物の葉緑体への制御的照射で発生することが知られている明色／暗色の移行部で生成される。二次放射線の１つのそのような周知の生成は、セシウム系蛍光体に４５０ｎｍの青色ＬＥＤ放射線を当てることである。セシウム系蛍光体は、「ストークスシフト」によりＣＩＥフォトニック帯域幅にわたって総体的な二次放射線を生成し、人間の「白色」の知覚を生成する。本明細書で説明するそのような一連のスペクトル励起を採用して複合蛍光体からの二次放射線の放出を達成し、放射され、または知覚された強度に必要とされるワット数を最小化してもよい。

【0070】

本明細書で用いる蛍光分析は、植物または他の物質に対する照射の結果として生じる二次放射線、ならびにそのような二次放射線のスペクトル成分の解釈を意味する。また、そのような蛍光分析は、本明細書において何らかの形で二次放射線の放出、または植物もしくはポリマーの代謝機能、あるいは哺乳類の神経の刺激等の分子光化学的変質を伴う持続性効果の結果として生じたものとみなされる。

【0071】

ＳＮＲは本明細書において用いられる頭文字語であり、信号対ノイズ比を意味し、通信チャネルにおける信号レベルのノイズレベルに対する比を示す表現であり、これにより送信における信号成分の区別を測定する。

【0072】

頭文字語として本明細書で用いるＰＡＲは、光合成有効放射線（Ｐｈｏｔｏｓｙｎｔｈｅｔｉｃ Ａｃｔｉｖｅ Ｒａｄｉａｔｉｏｎ）を意味し、植物により光合成に用いられるフォトニックスペクトルの一部を指す。フォトニックスペクトルは、人間の視覚により用いられるＣＩＥスペクトルよりも広いスペクトルである。

【0073】

本明細書で用いるＰＦＤおよびＰＰＦＤは、それぞれ「光フラックス密度（Ｐｈｏｔｏ Ｆｌｕｘ Ｄｅｎｓｉｔｙ）」および「光合成光フラックス密度（Ｐｈｏｔｏｓｙｎｔｈｅｔｉｃ Ｐｈｏｔｏ Ｆｌｕｘ Ｄｅｎｓｉｔｙ）」の完全表記を意味する頭文字語である。ＰＦＤは、ＤＣである場合があり、または本明細書で開示する革新におけるようにＨＦＡＣにより供給される電流により駆動される半正矢である場合がある光フラックス密度波形に関連する一般的考察で用いられる。しかし、ＰＰＦＤは、具体的にはＰＡＲスペクトルに関連し、植物の光合成活動に全体として適するスペクトル部分の強度である。

【0074】

（先行技術）
先行技術調査により、調整のために例えば、５００ＫＨｚでの５ＡｍｐのＬＥＤ駆動電流調整を提供し、かつ故障復元力を提供する切り替え技術に依存しないパラメトリック原理を活用する若干の先行者の設計が示されている。この場合、統計上のＷｅｉｂｕｌ分布の最も遠い外れ値のＭＴＴＦ領域内の延長期間中に製造者保証に違反しない程度に生存ＬＥＤ素子が調整を保持する。大きいＬＥＤ集団については、これは照明アレイの有用性の延長に等しいが、光度は１０分の１未満に大きく減少する。そのような形の有用性の増大は、特に照明の故障が突然停止するのではなく、むしろ線形の劣化である公共区域および他の重要なサービス用途では「照明」の重要な役割に適している。そのような重要なサービス機能は、「単一障害点がない」ものとして知られており、本来的に冗長設計である本明細書の革新の仕様のサービスに利益をもたらす。下記特許文献のいくつかのトポロジーは、次のように主題の革新と共通のいくつかの限定的特徴を有する。

【0075】

共振ＬＥＤ駆動技術の先行技術に関連する共通の特徴は、共振直列回路がブリッジ整流器を駆動することが示されている米国登録特許第８２３７３７４号等に描写されている。対照的に、本明細書に記載する革新では、本明細書の図１に示すように「制御器」（８）によるＰＷＭ電圧制御を用いず、かつ共振回路の出力を完全には波形整流しないが、照明の用途では引例のＬ１とＣ１との間のより単純な共振とは対照的に４つの共振部品を有する共振回路の出力を半波整流する。本明細書の主題の革新は、パラメトリック効果による調整を達成し、図１のインバータ制御回路の調整機能を除去する。図４に示す先行技術の単方向性ＤＣ電流のアレイ切り替えは、通信信号伝達が表向きの目的ではなく、限定的制御帯域幅を有するインバータの定電流調整機能から周波数応答を利用できる可能性は低いであろう。本明細書の仕様の革新の主題では、列の電流調整は、共振エネルギーのパラメトリック応答によるものである一方、引用する先行技術の応答は、負荷アレイ全体にわたって電流リップルを低減することを意図するコンデンサＣ２により大幅にフィルタリングされるが、信号伝達の高い挿入損失も示す。アレイ内部での切り替えおよび調整の形の両方の目的が本明細書に記載する革新とははっきりと異なっており、力率補正に対する思いがけない懸念が制御器手段の必須の特質であることが仮定される。

【0076】

わずかに異なるトポロジーの中では、米国登録特許第９，６２２，３００号は、コンデンサ３１８，３２８の類似の配置に依存する共振駆動を規定し、このトポロジーは、ＡＣ電圧により駆動されるＬＥＤ列への駆動電流を整流しない。この明細書にこれらのＬＥＤ列の自動調整に関する部分はなく、添付の図面の図１に示す３つのキャパシタンスＣｒｅｓ１，Ｃｒｅｓ２，Ｃｒｅｓ３を有する、本明細書の主題の革新の仕様に示すような複素インピーダンスはない。

【0077】

故障復元力を提案する１つの設計が国際特許第２０１３／１０２１８３号である。この場合、回路網のための最小限の切り替えおよびアレイ内部の無効コンデンサ部品の多重度によりもたらされるある程度の故障復元力が少なくともある。本明細書の主題の革新は、アレイのＬＥＤ素子が組み入れられたコンデンサを有しない。そのようなアレイは、素子の短絡および開放の両方の故障に対する故障復元力を有する一方、電流の調整をもたらすトポロジーを有する。拡張的回路網配置に対して多重度の高放射ワット数の照明のための主題の仕様の観点から、この先行技術の仕様の産業上の応用には深刻な限界がある。１つのそのような例示的な用途が園芸の分野であり、本明細書で開示する利点は、３Ａｐｋを必要とするＬＥＤから構成され、日照を模倣するために適用される５００ＫＨｚのＨＦＡＣ駆動周波数により励起される例えば１ＫＷの園芸照明灯を必要とする。

【0078】

第１の限界は、ＬＥＤの順方向電流の限界であり、合理的なコストで必要とされるリップル電流定格を有するそのようなコンデンサ部品の多重度は、それぞれＬＥＤエミッタ素子の合理的な密度の実用性を超える物理的容積を必要とする。コンデンサ部品のこの複雑さを図１Ａに示す。例えば５００ＫＨｚのリップルで３Ａｐｋを駆動するのに適した６８０ｎＦ等のそのようなコンデンサは、大きな体積の部品である。

【0079】

第２の限界は、そのような多重度での適切な大きさで信頼性のあるＮＰＯ ＭＬＣコンデンサのそのような高リップル電流コンデンサのコストがＬＥＤエミッタのコストを超えて商業上の不利益になることである。

【0080】

第３の限界は、高い電流を提供する主題の駆動周波数に適切な周波数で低減されたキャパシタンスの高価で信頼性のあるコンデンサを適切に適合すると、参照した国際特許第２０１３／１０２１８３号で規定されるそのようなアレイを駆動するために必要とされる電圧が過剰になることであり、例えば５００ＫＨｚまたは１Ｍｈｚでは、固有のキャパシタンス放散を必要とし、３２ＫＨｚでは、２Ａｒｍｓを流すためにキャパシタンス当たり１４Ｖｒｍｓを必要とする。これにより示しているアレイを駆動するために、図１Ａで示唆するように連続した列では約２００Ｖｒｍｓ超を必要とするであろう。適切な電力コンデンサのためには、３２ＫＨｚで１００ｎＦコンデンサを用いるそのような列でコンデンサを駆動するのに必要とされる過電圧は、１ＫＶの領域内である。本明細書の革新で必要とされるように、Ｃｒｅｓ１、Ｃｒｅｓ２、およびＣｒｅｓ３のキャパシタンスは、そのような共振用途のために意図される通常用いられるホイルコンデンサであり、本明細書の主題の仕様の信頼性を可能にし、磁性区画内に入れられ、記載したＬＥＤアレイの低いＥＭＣのために小型で最小限のループ電流経路を可能にする。

【0081】

引用する先行技術の特許の第４の限界、しかも最も重大な限界は、補償されない遅れ力率を不注意にも基準としていないことである。照明灯のそのような回路網化された高電力の大きい集団では、継続的に追加される遅れ力率の負荷を蓄積することは非実用的である。そのような実践法では、不安定性が生じ、未解決の故障のそのような兆候および効率性の喪失は、配電バスの高調波ひずみおよび電圧調整の困難さにより示される。駆動電圧と被駆動電流との間のそのような相損失も回路網に分配される追加の電力を採用する困難さを確かなものにしてしまい、当該照明灯負荷が共振することでＨＦＡＣバス配線からの最適で効率的な電力伝達により動作して光子を出力するために周囲から得る効率性の利点を奪う。回路網の多くの他の負荷の中で個別の負荷における力率を補償しなければ、当該受動回路網での共通の電力供給の品質次第では回路網の全体的効率性が損なわれる。

【0082】

このパラメトリック配電法の回路網の特質は、各負荷が電力消費の動態に応じて力率の交点を囲むように要求する。そのような機能は、本明細書で開示され、図１、図２に示すように、またより少ない電力については図２ａに示すように、無制限のアレイにおける非縮退パラメトリック効果に依存することによりもたらされる。自動力率調整の顕著な包含は、非縮退パラメトリック形態である主題の開示の成果であり、先行技術の引例は縮退形態である。これは、先行技術の引例が２つの相互作用する共振周波数Ｆｓ、電力周波数、およびポンプ周波数Ｆｐのみで動作可能であることにより明らかである。主題の明細書の開示がアイドラループの第３の周波数を有し、Ｆ_{ｉｄｉｅｒ}がポンプ周波数Ｆ_ｐに等しくないが、これは著しい電力を消費する負荷に適用されるパラメトリック理論の際立った特性である。

【0083】

第５の主要な限界は、主題の引例がＡＣ ＬＥＤ、または２つの高電力コンデンサ毎に交換した、つまり反対の極性に接続された２つのＬＥＤを用いることを要件としていることである。これに代えて、主題の明細書では、図１に図示する基本形態で示す全体として反対の極性に接続された２列全体に一般に入手可能なＬＥＤを用いる。

【0084】

主題の明細書により、電力およびＩｆｒｗｄにかからず高電力ＣＯＢ ＬＥＤアレイを採用することが可能になる。主題のアレイ駆動が半波整流された電流形態であるため、ＤＣ駆動ＬＥＤと比較して３１．８％の光子のみを提供すると見られる一方（Ｉｄｃ（連続的）はＩａｃ（ピーク）に等しい）、本明細書の革新では、高い強度の短いパルスを提供し、これを図２に示し、機能的には図５ａ、図５ｂに示す単方向性アレイで波長により切り替えることができる。

【0085】

先行技術の関連する引例の第６の限界は、単一・単方向性の列で展開することができる任意の１つの波長の変調度であり、図６に示すような変調度内での一般的な故障の状態は、ＬＥＤ素子の短絡故障に対する故障復元力を有する。高電流・高電力ＬＥＤの一般的な故障の状態は、８０％の例で短絡であることが認められている。主題の明細書は、図２に示す列当たり５個のＬＥＤの小さいアレイであっても故障した素子の８０％に対して複数の列のアレイで約２％の電流調整という最小限の電流調整を保持する。この程度の照射の持続のまたは波長強度の全体的な変調の大きな割合の操作は、引用する先行技術では可能でない。

【0086】

他のＬＥＤ素子が故障した後の生存素子のこの調整により、電流の再分配の結果として生じる故障カスケードシーケンスを回避する。このように、図８ｃ、図８ｄに示すように設計で可能にされるバイアスの形に応じて照明灯のサービス寿命は大幅に延長される。アレイは、生存ＬＥＤ素子間の一定の光度または一定のＬＥＤ電流を調整することができる。ＬＥＤの故障の結果として生じるこの電流再分配回避は、ＤＣ駆動により電源供給するＬＥＤの現在の様式の能力を超える特性であり、一連の故障全体での生存ＬＥＤの電流であって、１つの第１の列、次いで第２の列全体にわたる連続的短絡故障のシミュレーションを示す図４ａのグラフに図示される。２列のうちの１つが短絡した場合には、ＤＣ電流を再分配すれば、生存列における電流が倍になることが強調される。図８ｄに示すように２列の電流調整仕様中に１つのＬＥＤが残る場合であっても、図６、そして図８ａおよび図８ｂによりはっきりと示すように、壊滅的な故障はパラメトリック調整アレイにおいて回避され、結果として生じる列は、図４ａに示し、かつ図４ｅおよび図４ｆにさらに図示する調整を保持するように機能する図８ｃのパラメトリック効果により引き続き調整される。

【0087】

なお、本明細書に記載する主題の革新の図８ａおよび図８ｂに示す２５％の範囲の短絡故障後の調整のより大きな持続は、本デバイス革新の通信信号群または従来の照明用途のいずれにおいても信頼性のみの特質とは考えられない。そのような故障シミュレーションは、図６に示す１００％異なる信号変調および図７に示す結果として得られる波形を模倣する。

【0088】

本明細書の主題の革新において、２つの信号伝達手段がある。図６および図８ａ、図８ｂに示すＬＥＤの短絡および図５ｂに示す列切り替えの方法である。そのようなコンピュータにより選択される列切り替えおよび放射される関連波長により、照明用に放射されない波長の信号伝達を可能にし、したがって上記のさまざまな変調の選択肢と連携して考案される高い信号対ノイズ比から利益をもたらす。

【0089】

本明細書に記載し、引用した国際特許第２０１３／１０２１８３号の範囲を超える第５の主要な革新は、国際特許第２０１３／１０２１８３号に説明されるトポロジーが本明細書に記載する主題の革新とは対照的に多重化列の機会を一切提供せず、多重化列の機会を提供することを主張せず、図９ｂに示すＬＥＤの複数列における電流調整のためにＣｒｅｓ１の減衰適合に従うＣｒｅｓ２の定格とＣｒｅｓ３の定格との間の電荷蓄積のコンデンサ平衡に依存しないことである。

【0090】

（発明およびそれぞれの図面の詳細な説明）
本明細書に添付した図面は、主題のデバイスの革新のトポロジーの好ましい実施形態の機能を表す。重要な説明の詳細を革新の範囲を表すそれぞれの図面につき以下に提供する。
１．一般的照明
２．可視光通信の相補的容易化による高電力・高周波での波長スキャン光子生成のためのデバイス
３．拡張可能なＨＦＡＣ配電バスのための汎用性のある単一の力率負荷

【0091】

ポンプ周波数Ｆｐと呼ばれ、本明細書において記載される本革新の照明灯が電力を引き出すＨＦＡＣ回路網により駆動される動作周波数は、任意に選択される。しかし、中央配電周波数のそのような選択により、共振の設定、部品の寸法、および電力変圧の他の重要な設定が決定される。従来のＤＣ駆動照明交換の用途は３２．７６８ＫＨｚのＨＦＡＣに適しており、この場合、インピーダンスはＨＦＡＣバスにより認識される単一の力率で表示されるものと規定することができ、周波数は符号なし二進数である２^１５で割り切れるのが有用である。この周波数のＨＦＡＣバスは、表皮効果損失およびＩ^２Ｒの損失を被り、５０ｍにわたり５００Ｖｐｋ、＜２％の電圧損失で５ＫＷの予測と任意に指定される。これらの仕様は、部品および磁石の構成を標準化することを目的とする任意のものである。

【0092】

図１に本明細書の主題のパラメトリック調整照明灯の基本的形態を示す。非縮退パラメトリック系を規定する３つの周波数をエネルギー源ポンプ周波数の電流ループＦｐ、動作ループＦｓ１、アイドラループＦｓ２として示している。ここで電力ループの（ｆ_ｐ－Ｆ_ｓ１）およびアイドラループの（Ｆ_Ｐ＋Ｆ_Ｓ２）として指定されたパラメトリック周波数の差は、選択的に手配することができ、それにより、示すように電力ループはポンプ周波数Ｆ_ｐよりも大きな本来の共振を有することができることが強調される。式中、Ｆ_ｓ１は負荷光エミッタループの共振周波数であり、Ｆ_Ｓ２はアイドラループの共振周波数である。
Ｆ_ｓ１＜Ｆ_ｐ＜Ｆ_Ｓ２、あるいはＦ_Ｓ２＞Ｆ_ｐ＞Ｆ_ｓ１

【0093】

この単純な仕掛けにより、伝達関数全体に無損失の進む極または遅れる極を足して光子生成により減衰される電力ループの負荷力率を相殺することにより単一の力率を達成する。なお、ＨＦＡＣバスにより提供されるポンプ周波数Ｆ_ｐは、適切な電力ループ共振およびアイドラループ共振を決定し、電力ループおよびアイドラループのすべては異なる状況で異なる共振を有し、３つの周波数Ｆｐ、Ｆｓ１、およびＦｓ２の間に共有高調波がないことが必須である。もう１つの設計課題は、変圧器に適切な巻き数比を決定することである。巻き数比の２乗だけインダクタンスの値が増幅され、かつキャパシタンスの値が減少する逓降二次側の無効分が主要な効果を有し、個々の巻き数比により共振部品の寸法および回路で必要とされる共振のＱを決定することができる。

【0094】

異なる共振周波数のすべてが図４ｅおよび図４ｆに図示する有利な自動調整機能により予想される。これらのグラフは、所望の調整効果を達成するための共振周波数ダイバーシティの要件を明示する。本明細書で開示する調整効果をさらに線形化するために共振どうしの他の複雑な関係を採用することができることが当技術分野で既知であり、この説明で促されるが、単一の力率および二次側の調整を同時に解決しようとすると、解決の分野が限られてしまう。非縮退パラメトリック現象において、解となる場は任意の１つの解を与えられる非単一のスカラー場またはスカラーセットである。

【0095】

このように、複数のそのような照明灯負荷がバスに取り付けられ、Ｑが≫１であり、その結果として生じる最適な電力伝達効率を有する共振負荷を表す単一の力率を表すことができる。

【0096】

本明細書に記載するデバイスでは、力率を維持する重要性は、電力予測要件の対象とする広範な性質に関係する。遅れ力率は誘導負荷を駆動する必要があるためほとんどの配電回路網の特性となっているが、５０Ｈｚ等のＬＦＡＣでは、力率を１まで低減することにコストの観点からの実際的利益はほとんどない。ＨＦＡＣ回路網を用いると、単一の力率の維持は、あまり費用が掛からず、リンクコンバータによるデジタルモータの速度制御がエネルギー利用において高効率である限り有益である。単一の力率の利益は、エネルギー消費量のみならず、分散された電源により本明細書において記載する回路網にエネルギーを追加することにも見出される。

【0097】

なお、そのような共振は次式で表される共振エネルギーに従うエネルギーも含む。

【数11】

【0098】

式中、アイドラループ共振および電力ループ共振の両方が共振エネルギーを含むことが明らかである。上記の式のそのような単純化としては、共振に近いが、ＨＦＡＣにより駆動される入力ポートから見た単一の力率により決定される両方のループ電流の和に累算される両者の近似を含む。

【0099】

図４ｈおよび図４ｉに示すように、ループのＱはｒｍｓ値に比例するピーク値として取られている

【数12】

【数13】

ＬＥＤアレイである同じ減衰負荷

【数14】

が等しく共有される場合、

【数15】

であり、かつ

【数16】

である。

【0100】

このように解決することでＬＥＤアレイが２３Ｗを放散する場合、約９．１２Ｗの共振エネルギーが蓄積され、またはエネルギー消費量の４０％が共振中にとどまるという固有の結果に至る。そのような照明灯の１００個の照明灯回路網には、ほぼ１キロワットの蓄積エネルギーが存在する。

【0101】

この蓄積エネルギーは、そのような回路網に固有である。この蓄積エネルギーは、致死性ではなく、瞬時に利用可能で照明灯のオン／オフ切り替え等の過渡負荷に対する安定した応答および電力を低減する上で有益であり得る照明灯全部の閃光を達成し、照明灯の列内部の電流切り替えを確実に適合する。アレイ内部または回路網のインパルスによる照明灯の過渡摂動中のそのような調整持続は、パラメトリック増幅器または時間管理のためのこれらの負荷のパラメトリック設計の成果であり、これらは低いノイズおよび安定性が認知されている。

【0102】

ＨＦＡＣポンプ周波数の３つの周波数および、ＨＦＡＣポンプ周波数の電力ループ共振周波数およびアイドラループ周波数との相互作用により、２本配線のＨＦＡＣバスに依存する拡張可能な回路網を可能にする単一の力率を提供する。

【0103】

図１ａに先行技術として引用する国際特許第２０１３／１０２１８３号等の先行技術の例を示す。コンデンサ部品の多重度が明らかにされ、１ＭＨｚで３Ａｒｍｓを搬送することができるキャパシタンスのそのような多重度は、大きな物理的寸法の高電力ホイルコンデンサであり、本明細書における主題の革新での高電力の使用法では実用的でないことが指摘される。

【0104】

図２にそれぞれが半正矢光フラックスの単方向性位相である２つの色の間の色区別を強調する主題の発明を示す。ＬＥＤにより駆動される電流波形を図３に示す。電圧源「Ｖ３」は、高周波ＡＣ回路網バスのエネルギー源を表す。なお、「ゼロ位相」の信号マーカへの参照は、図４では信号としてグラフに示す。この信号は駆動される照明灯の電流波形の「暗色位相（ｄａｒｋ ｐｈａｓｅ）」とも呼ばれるゼロの電流位相を示し、アクチュエータ駆動の磁気の多相生成または回転モータの位相の複数の列の電流切り替えを同期するために用いられる。「暗色位相」は、光通信および等化の必要性に重要であり、ＶＬＣ信号伝達のための最適な信号対ノイズ比（ＳＮＲ）を決定することができる一方、照明からの類似の周波数照射または局所的フォトニック環境と競合しない。アイドラ回路および電力回路の変圧器の巻き数比は「暗色位相」の程度を主として決定するＣｒｅｓ２の値のように戦略的に選択されることが強調される。アイドラループを考慮して、インダクタンスに逓降変圧器電圧の一次側から見た巻き数比の２乗を掛けるか、あるいはキャパシタンスを逓降巻き数比の２乗で割る。この電力変圧デバイスの多くの高電力用途では、巻き数比は、感度を負担して変圧デバイスの負荷掛けの期待範囲の単一の力率を保持するために用いられる。「暗色位相」は等化を行うことができる唯一の期間ではないことが強調される。光通信の波長は高反射性であり、ｍｍ波長の５Ｇ ＷｉＦｉよりもわずかに反射性である。図３から分かるように、特定の波長が放出されない任意の時に、波長毎の反射性の性質を決定することができる。図３では、赤色波長または他の波長をより実用的な多列Ｘ－Ｙ照明灯に用いることなく、青色波長が放射輝度の位相にある間に青色波長の反射性を評価できることを観察することができる。類似の構成が明色／暗色の移行または暗色／明色の移行のいずれかで蛍光またはリン光の評価に実用的である。

【0105】

図２ａにより低いＨＦＡＣ電圧エネルギー源に適するパラメトリック電力変圧を示す。正しい電圧およびエネルギーをノード「ＡｒｒａｙＤｒｖ」に提供する共振を達成するための逓降巻き数比は通常、大きすぎてＣｉｄｌｅｒに適切な大きさのキャパシタンス値を可能にしない。逓降巻き数比により、変圧器の一次側でＬｉｄｌｅｒと共振するためにＣｉｄｌｅｒにより提供される有効キャパシタンスを低減する。Ｎｐｒｉ／Ｎｓｅｃ比が大きい場合、アレイ駆動電圧が通常はＨＦＡＣバス電圧より低くても、キャパシタンスＣｉｄｌｅｒは大きすぎる。

【0106】

なお、図２により明確に示すものと同様に動作可能な２つの共振周波数がある。動作共振は、Ｌｒｅｓ、Ｃｒｅｓ１、Ｃｒｅｓ２、およびＣｒｅｓ３である。アイドラ共振はＬｉｄｌｅｒおよびＣｉｄｌｅｒであり、変圧器は、巻き数比に応じて無効分変圧および電圧変圧を提供する。しかし、より低いコストでは、この変形例のより低い電力およびより少ない供給源のエネルギー電圧の能力は利点を有し、変圧器の漏れインダクタンスがＬｉｄｌｅｒと積分され、変圧器の一次側に反射されるキャパシタンス下では非感受性である。キャパシタンスＣ３はパラメトリックの機能に非感受性の素子であり、回路が５０／６０Ｈｚのシステムに不注意な接続をしないようにする安全ブロックとして機能する。システムは、高周波および低周波の摂動の両方に対して高い復元力を有する一方、非常に狭い帯域の周波数からのエネルギーを吸収し、これにより例えば３２．７６８ＫＨｚのエネルギー吸光度よりはるかに高い周波数で電力線通信（ＰＬＣ）の非常に低い挿入損失を可能にする。

【0107】

図２ｂにアイドラ周波数の顕在的な第３の電流ループを示す。図２ａと同様に、アイドラ共振インダクタンスが一次巻き線の漏れインダクタンスと合成される。しかし、巻き数比Ｎｐ／Ｎｓ２は動作周波数ループに依存しない。これにより、考案された独立の巻き数比に従うコンデンサＣｉｄｌｅｒの選択を可能にする。磁気回路により、複数の周波数に対する調整効果の環境を提供する。この回路は、高電力調整サービスに適しており、図４ｇおよび図４ｇ－２のグラフを生成するために用いられるハードウェア回路の概略である。

【0108】

図２ｂのこの構成のさらなる有利な特質は、共通の「Ｃ」コアに、組み合わされたＣコア磁気回路の一方の半分および他方の半分の一次側に二次巻き線を巻くことができるように、Ｎｓ２およびＮｓ１の二次側の共振電流巻き線により駆動されるコアからＮｐにより駆動されるコア間の磁気的結合を分割することができることである。そして、これはＨＦＡＣバスからデバイスへの電力伝達のための「電気的接続」に取って代わる接触「板」を表す。園芸の湿潤環境において別の恒久的磁気回路、例えば配電されるデバイスを接触板に単純に取り付けることが相当な安全性の利益になる。これが、電気自動車充電ステーションの電気電力供給対誘導電力供給の論争の中心となる安全性・信頼性の問題である。同様に、ＨＦＡＣの２つの配線による電力伝達は、「クリップ留め式」電力がＨＦＡＣが伝搬する任意の位置で利用可能になるようにフェライトＥコア配列を有する。これにより、監視が葉の間で必要とされる場合に、高いレベルで温室内全体でセンサおよび監視装置の配置を容易にする。図２ｂのトポロジーは、非常に高い一次巻き線インダクタンスを有し、この一次巻き線インダクタンスがさらにＬｉｄｌｅｒインダクタンスにより補完される。

【0109】

図２ｃ、図２ｄ、および図２ｅにＤＣ電圧の変形例および試験結果を示す。全波ブリッジ調整の非線形性により、変圧デバイスの低電力出力の性質に対する障害は一切生じない。電圧および電流の出力は、図２ｄおよび図２ｅに示す。図２ｄに５００％の負荷範囲の変動にわたって単一性に近い高い力率を維持することを示す。図２ｅは、電力が負荷インピーダンスに比例する５００％の負荷変動にわたって４５°の傾きにより示すパラメトリックデバイスの定電流の性質を明示する。

【0110】

図３にそれぞれの二列式ＬＥＤに共通な半整流正弦電流波形を示す。また、これらの波形はこの照明方法の光フラックス・光子密度（放射強度）波形である。ＲＥＤ光子エミッタンス正弦パルス間に示すＦｐ＝３２．７６８ＫＨｚの結果として生じる１６μ秒のギャップにより、同じ極性の列に別の色の交換および挿入を可能にすることを観察することができる。これは、図９ｂに示すように、負荷回路の無効インピーダンス全体を変化させない列照合演算が順守される限り、ゼロ電流の切り替え時に駆動誘導素子が挿入される交換列を検出しないことを想起すれば可能である。しかし、列の交換時に行われるシステムの減衰変化は、図８ａおよび図８ｅに図示するシステムの変調および故障復元力と瞬時に類似するように適合される。

【0111】

ＬＥＤデバイスは、非常に低い無効インピーダンスを表し、したがって純粋に熱放散に適した素子、およびこのトポロジーのためのエネルギー光子生成シンクを表すことが理解される。

【0112】

図４にゼロ光フラックス放出にも対応するＬＥＤ駆動のゼロ電流位相の境界を画定するマーカパルスを示す。このパルスは、コンデンサＣｒｅｓ２の充電により生じるより短いゼロ電流期間中の列交換、およびこの期間中に必要な等化等の任意の通信サービスを調整する。この暗色位相中は、図６に示す、等化の決定または植物バイオマスの照射後の蛍光分析信号もしくはポリマー硬化工程の他の二次放射線の決定等、何らかの他の検知機能で稼働中の変調器のさまざまな手段により、波長を放出することができる。そのような植物蛍光分析は、λ青色、例えば完全暗色の延長期間中のλ赤色の後に得られる蛍光分析信号を許容するスペクトル制御が同時に行われない限り診断上有用でない。そのように延長される多相期間は、光子の放出がゼロの切り替えに利用可能な列間でＳｉＣ電流整流ダイオードを用いることにより制御設備内で達成することができる。そのような構成は、長い期間および短い期間にさまざまな葉緑体から供給される蛍光分析および他の植物の二次放射線を適合する複数の波長の暗色時期の提供を可能にする。

【0113】

図４ａに単なる故障のみならず、２つの単極列のそれぞれに必要とされる極端な非対称性の電力での変調度も表す連続的故障の最悪の場合を表すために調整を測定する方法を図示する。そのようなシミュレータ実験により、調整の正確度を試験し、Ｆ_ｐ、Ｆ_ｓ１、Ｆ_Ｓ２、Ｃ_ｒｅｓ１、Ｃ_ｒｅｓ２、およびＣ_ｒｅｓ３の設定を検証し、Ｌ_ｒｅｓおよびＬ_{ｉｄｉｅｒ}は、設計伝達関数により決定される。示しているように、１つの列の１つのＬＥＤ以外を最初にすべて短絡した後、２列のうちの第２の列のみの故障シミュレーションを開始する。実施形態のこれらの実証では、５つのＬＥＤに限定すると、故障間でステップ変化がより大きなＬＥＤ集団についてよりも大きい調整の最悪の場合を明示する。しかし、より従来型の集団を図６および図８ａに示し、列間の配電の性質を示す。

【0114】

この形態の調整により列電流調整が正確に行われることが強調される。従来の定電流ＡＣ／ＤＣ ＰＳＵは、本開示に一般的に示すように２列を調整することができない。従来の定電流ＬＥＤ駆動部では、動作可能なＬＥＤの数がよい多い列との順方向電圧の差により、１つのＬＥＤが動作可能な列が全電流を取り出してしまう。従来のＬＥＤ照明灯がＬＥＤの信頼性に依存して整合性を維持する方法は、代替的トポロジーの限られた知識およびＬＥＤ製造に対する圧力（幸いなことに必要とされる信頼性をもたらしたが）により引き起こされてしまったインテリジェントな設計の全体としての失敗である。

【0115】

図４ｂに総体的な観点からの調整を達成するためのパラメトリックギャップの効果を図示する。これがトポロジーとして調整値を有するパラメトリック効果の本質である。［Ｆｐ－Ｆｓ］の値は絶対的で符号なしの大きさであり、Ｆｐはポンプ周波数であり、ＦｓはＬＥＤエミッタを駆動する電力ループ共振周波数である。図４ｅで下記にグラフ化するように、ＬＥＤ電流調整の偏位は正および負の両方であり、図４ｆに示すように公称ではゼロであってもよく、１０個から２個のＬＥＤが駆動範囲にわたって駆動され、この駆動範囲にわたって電流変化がゼロである公称ＬＥＤ電流からの調整が完璧であるか、偏位がゼロであることを意味する。製造公差は、理想の調整に近づくように改善することができる。

【0116】

図４ｃは本明細書に記載する、周波数領域分析から分る主題の革新の固有の性質を図示するものであり、より深い理解が得られる。調整が達成される場合には、３つのループ電流は、パラメトリックにまとまって所望の結果を達成するように相互に動作する必要がある。この場合は、負荷の変化または変調に対する調整および素早い応答である。パラメトリックの同時性により、最終的な応答時定数を提供するが、反復的なシミュレーションおよび動作の解決法が困難になる。パラメトリックな負荷調整とパラメトリックな電力予測との間で交換される周波数が入力電圧波形に２つの主要な極を有することを示す。その１つを４６ＫＨｚに示し、より低いものを２１．２ＫＨｚに示す。この周波数領域分析は、相補的性質の回路網電源と連動して行われることが強調される。

【0117】

周波数に対する電圧軌跡は、本明細書に記載する負荷の回路網全体を支配する極を有する。図４ｃに示す周波数分析は、回路網全体の電力供給の出力インピーダンスを含み、回路網配電バスの高調波純度への洞察を与える。

【0118】

共振回路により電力挿入および電力抽出の両方を制限されているが、負荷の複素インピーダンスが変化すると、電圧の周波数応答から分るように、暴走共振（ｒｕｎａｗａｙ ｒｅｓｏｎａｎｃｅ）等、安定を脅かす任意のインピーダンス変化がより大きなエネルギー放散という否定的な結果を招く。

【0119】

周波数Ｆｐは、応答の振幅が負荷変化の補償で変化するように、これらの２つの主要な極の間に配置される。このエネルギーのやり取りは、位相変化の固有の性質に従って進行する（回路網の２つの主要な極の間の周波数帯全体でゼロの位相変化に近似する）ことが強調される。負荷の無効インピーダンスが変化するので、バスから見た単一の力率を維持し、その結果として分散された電源により電力を追加するための拡張可能なバスが当該相補的電源のインピーダンスで正しく機能し、本明細書に記載する当該単一の力率の負荷により電力を抽出することを可能にする。単純な形態のこの例示的な実施形態は、本明細書で説明する他の例の中でも図６および図８ａに図示する例のような照明灯の継続的追加によってより実際的に例示される。

【0120】

図４ｃに示すこの位相管理および極の移行は、Ｌｒｅｓ、Ｌｉｄｌｅｒ、Ｃｉｄｌｅｒ、Ｃｒｅｓ１、Ｃｒｅｓ２、およびＣｒｅｓ３の関数であり、そのすべてが図４ｅのボード線図に示す負荷の変化に対する調整応答、または変調を構成する。この理由から、高速応答のシステムにおいてアクティブな分散されたエネルギー、低ノイズ、および関連する安定性から利益を得る他の増幅戦略に従って、本明細書に記載するシステムは、他のパラメトリック系の機能的利点を享受する。

【0121】

図４ｄに単一の力率の単純な時間領域の例を明示する。この場合、照明灯は回路網の純粋な抵抗負荷として表示され、無効電力は複素共役により打ち消されるため、ＨＦＡＣ回路網からは観察できない。しかし、上記のように、本明細書で説明するパラメトリック回路網は、負荷の共振に含まれる大きなエネルギーを展開するが、エネルギーは、照明灯の内部の共振ループ回路に存在する。採用される構築環境全体に分散され、非致死性のエネルギーを必要とするのは、本明細書で説明する照明灯または他の負荷の固有の特徴である。構築環境全体で予測されるＨＦＡＣ電力周波数は、単純な亜急性のしゃく熱感以外に喚起する神経応答はゼロである。

【0122】

図４ｅにパラメータ［Ｆｐ－Ｆｓ］の成果としてのグラフを示し、負荷の変化は、図２に示すアレイのＬＥＤ短絡により表される。これにより、当該アレイの理想的動作点がＦｐ－Ｆｓ＝４５００Ｈｚであることを明示するが、他の回路部品の選択されたパラメータ設定についてのＦｐ－Ｆｓの異なる設定での調整の性質を示す。なお、Ｃｒｅｓ１～Ｃｒｅｓ２等、他の決定要因が、故障後もしくは変調の結果としてのＬＥＤ電流の増加による光度の調整、または生存ＬＥＤのＬＥＤ電流維持によるＬＥＤ寿命の最適化等、異なる性質の調整を表す。

【0123】

図４ｆに軸量が図２に示すように「遅れている」ことを記載する横座標により示される公称３２．７６８ＫＨｚのポンプ周波数より低い２．５００ＫＨｚ～６．０００ＫＨｚのパラメトリックギャップに対する百分率の調整エラーのグラフを図示し、他のパラメータは図４ｅにグラフ化したのと同じと仮定する。

【0124】

このグラフに負荷回路のループ共振の最適な設定がポンプ周波数の３２．７６８ＫＨｚより低い約４．４００ＫＨｚであることを示し、負荷のループ共振周波数が２８．３６８ＫＨｚであることを意味する。あるいは、例示的な３つの周波数の相互関係は、上記のように部品の値に適切な変更を加えて進み力率についてミラー化されたものとして構成されてもよく、このグラフのＦｓ１＜Ｆｐ＜Ｆｓ２の例では、Ｆｓ１は動作ループ共振周波数であり、Ｆｐはエネルギーを供給するポンプ周波数であり、Ｆｓ２はアイドラ周波数である。記載したように、代替的ミラー機能がＦｓ２＜Ｆｐ＜Ｆｓ１として存在するように設定および部品の値を再構成することが可能である。

【0125】

図４ｇに図４ｄの概略図における負荷掛けの変化が力率に対して有する効果を示す。この応答は、図４ｃに示した回路網の主要な極の周波数と境を接するゼロ位相に注目した後の期待値と等しい。本明細書の革新の範囲を調整する電流出力にわたる横ばいの位相変化により、本革新が機能するためのエネルギー源に単一の力率を提供するデバイスの能力に関する必要かつ完全な条件を提供する。共振周波数の変化を反映する負荷インピーダンスの変化に対して、振幅変調は、例えば電流の調整をもたらすように動き、位相変化はゼロに近くなり、ＨＦＡＣ電源から見た負荷の力率は、図４ｇに示す負荷インピーダンスの変化の程度にわたって一定であり続けることを示す。しかし、単一の力率では、単一の力率の大きいワット数および小さいワット数の両方の補償を設定すると、ＰＦＣ＝１の地点付近を「びびり振動する」。これらの低周波びびり振動の変化は、ＰＦＣ電流変調には表れず、力率測定に一切の外乱を示さず、Ｆｐの電源の電源インピーダンスおよび回路網内の共振配電の確率的平衡により安定化されている調整された負荷の一切の不安定性を生成しない。これは、古典的な非縮退パラメトリック現象におけるアイドラ電流ループと、電力を放散する動作ループとの間のエネルギー交換により予期される。積分期間の計器調節を測定するＰＦＣは、びびり振動が統計的に１に平均されるという理由により力率が１に平均されることを示す。より高い負荷で、アイドラループは安定化し、電力ループとアイドラループとの間のループエネルギーを周期的に伝達することを停止し、図２ｂの回路が高い負荷電力で最も高い安定性、したがってより高い電力変圧能力を有することを示す。

【0126】

なお、調整の「ドループ」と力率の「ドループ」は拮抗している。負荷が変化するにつれて、調整に対する正のドループが力率に対する負のドループをもたらす。これにより、パラメトリック成分値の集合が存在することを予想する。パラメトリック成分値の集合は、理論に従って調整エラーおよび力率の両方のゼロドループを提供するが、値設定の決定は、材料の品質および製造公差、特に磁気巻き線の量子化された性質を考えれば漸近的なものになるであろう。力率は、負荷ワット数の範囲にわたって１％の調整エラーと並行して０．００３内の単一性で駆動されるものとして示している。多くのそのような負荷インタフェースの大きな回路網については、力率は、確率論的値となり、最小の総バイアスを示すことになるであろう。

【0127】

図４ｈに分散された負荷のそのようなＨＦＡＣ回路網の共振の正のエネルギー蓄積の証拠として上記で考察した共振品質係数「Ｑ」を図示する。この特質は多くの利益を有し、その第１は、摂動の範囲にわたって普遍的応答を有する回路網の能力であり、例えば上記の回路網の４０％のエネルギー蓄積を利用する。このようなＱの数値を上記の考察で表している。

【0128】

図４ｉに図４ｈの波形を生成する回路概略図を示す。注目すべきは、エネルギー伝達Ｆ_ｓ１＝２＊Ｆ_ｐの縮退パラメトリック周波数のＶ（ｒｅｓｎｏｄｅ）の波形から現れる特性形状である。この特性波形は、非縮退において予期されるミュートバージョンでもある。この特性は、キャパシタンスが誘導場エネルギーを使い尽くしたピーク電圧直後の勾配変曲点であり、インダクタンスがその全体にわたって最大電圧を有し、同時にＬＥＤのＩｆｒｗｄ電流がＬＥＤを短絡しているとみなして、ＬＥＤ電流に負荷を掛けて遅延させるためにより小さいキャパシタンスのＣｒｅｓ２を提供する点を表す。パラメトリック理論の分析においてＨＦＡＣサイクル中の負荷インピーダンスのこの変更は、「パラメトリックゲイン」と呼ばれ、被る放散減衰の程度にかかわらず、ある程度はＬＥＤを駆動する共振の高いＱの主要因となる。

【0129】

図４ｊに同じ熱放散におけるＩｆｒｗｄ（ｄｃ）とＩｆｒｗｄ（ｈｆａｃ）との間の光フラックス密度の関係を図示する。図６に示すそのような回路は、試験および相互評価により少なくとも２．５ＭＨｚまで機能することが知られており、ユーロピウムを加えたセリウム蛍光体の光線性部位と不均衡な相互作用を生成することを示す。前者の材料は、蛍光体アマルガムの「持続性」または減衰時定数を延長させる。２つの国際的試験機関は、非塩化セリウムと、ユーロピウム蛍光体を加えたセリウムとの間の同等のＩｆｒｗｄ（ｒｍｓ）電流での二次放射線で１４％および５％のゲインを報告した。これは、光線性部位と相互作用するより高い能力であるより大きなピーク光フラックス密度に起因する。Ｉｆｒｗｄ（ｄｃ）を超える主題のアレイの平均ＬＥＤ電流は、図４ｊに示すように２１％大きい。この利点は、人間の居住環境の照明および植物の光合成にとって戦略的に重要と考えられる。この利点は、スペクトル素子から構成される「白色」が単一の４５０ｎｍの蛍光体励起からの変換の効率性の損失を回避し、上記のスペクトル成分の未加工のシーケンスではより高い強度で知覚される波形の性質により加えられた能力を有することである。蛍光体の二次放射照度を用いるのに代えて、本明細書に記載する革新は、蛍光体をより良くポンプするので、同じルーメン放射照度を達成することができる。さらには、本明細書で説明したＴＤＳＩのような機能が、蛍光体の二次放出による「ストークスシフト」現象の使用を除去し、同じ照明効果でより良い色彩制御およびより低い電力要件を達成する場合がある。

【0130】

図５ａは、基本的な形態の列の時間分割多重化の単純さを図示する。図５ａおよび図５ｂに結果として生じた波形と、シミュレーションで関連する回路を示す。この図面は、回路内のＬＥＤ光子エミッタ素子を物理的に多重化し、全出力にある間、誘導性回路において電流を切り替えることなく結果としてデバイスの複合放射照度におけるそれぞれの波長の時間分割多重化を行う能力を明示する。これは、回路起動および回路起動解除に切り替えられるＬＥＤアレイ列にゼロ電流が存在する場合に図２、図４のゼロ位相信号により管理されるＬＥＤアレイの「静止相」中に列を切り替えるときにのみ実用的である。別の極性の列が導電している任意の時に２つの同じ極性の列を交換することができることを理解する必要がある。これは、より長い期間内に蛍光分析検知および測定等、他の機能を実行するはるかに容易な切り替え移行である。

【0131】

通常の切り替えタイミングは同じ極性のＬＥＤ放出の間であるが、ここでは図２、図４の「ゼロ位相スイッチ」信号により提供される５００ＫＨｚでの静止相タイミング中に双方向性の列を切り替える能力を示す。Ｉｆｒｗｄ（ＨＦＡＣ）のぞれぞれの１８０°の位相は、１μ秒の閃光の光フラックスを表す。

【0132】

図５ｃに５００ＫＨｚで駆動されるアレイの列当たり１．５Ａｐｋのパルス電流により駆動されるＬＥＤの図５ｂの回路から放たれた１μ秒の光フラックスのエミッタンスを示す。図５ｂに示すＬＥＤ Ｄ２５からの光インパルスが示されるが、１０個の１．５Ａｐｋを下回るＬＥＤの列全体からの１μ秒の光パルスを表す。複数列のアレイで、追加の列を選択すると、１μ秒のパルスで発火する可能性がある。これは極端な放射輝度であるが、植物の葉緑体がそのように強い光フラックスの爆発に応答し、異なる種に対して異なる期間に与えられた異なる波長に異なる度合いで応答することが報告されている。図５ｂの単純な形態で例示する切り替え構成は、プログラミングに従って放出するべき色／波長が選択される列に適切なシステムの瞬時位相の信号伝達を用いてプロセッサにより制御することができる。スイッチマトリクスは、位相およびゼロ位相信号の入力部を有する非揮発性構成のプログラマブル論理デバイスにプログラムされる。次に、放射照度に対して確立するべき一連のさまざまなパターンを複合波長アレイに切り替える。これは自明なことに、植物生長ライブラリ等からの知識により適切に決定される蛍光透視法、温度等、そしてさらには生長段階などからのバイオフィードバックに応答する動的工程となることができる。

【0133】

図６に１ＭＨｚでポンプされるパラメトリックに調整される照明Ｘ－Ｙアレイのより実用的でより大きなＸ－ＹアレイのＬＥＤを示す。従来の定電流ＤＣ駆動照明灯が例えばＸ個の列ＬＥＤの複数列のアレイを有し、そのそれぞれにＹ個のＬＥＤがあり、おそらくは合計で数百個のＬＥＤになることは通常である。任意の短絡または開放による故障の後に電流を再分配する従来の定電流駆動ＤＣ ＬＥＤアレイとは対照的に、故障カスケードが無制御に開始する。しかし、主題のパラメトリックに調整されるＸ－Ｙアレイは、短絡しているＤ１５、Ｄ１７、およびＤ１９として完全に示しているスイッチにより列内部のＬＥＤ群の１００％の変調を容易にする程度まで、この単純なＬＥＤ駆動部により瞬時に調整される列電流を有する。スイッチは１つの波長によるものであり、別の波長と交換し、したがって半分の差動振幅変調技術をもたらす。この１００％の変調の結果として生じるこれらの波形は、次の図７に示している。

【0134】

この概略図にＶ２スイッチ制御により例示される差動変調システムにより変調されるＬＥＤ Ｄ２１を含む単方向性列を示す。示しているように、この回路で、ＬＥＤ Ｄ１５、１７、および１９がＬＥＤ Ｄ１３、Ｄ１、Ｄ３を用いて選択的に起動される。

【0135】

なお、光フラックスパルスエミッタンスの２つの方法がある。一方は列内部式ということができ、列全体の起動に関する他方は、列相互式ということができる。列相互式の起動を用いることにより、より多くの数のＬＥＤを光パルスに用いることを可能にする。

【0136】

なお、そのような総変調度は通常必要とされず、図６のＳ１は、可視光通信用のＯＦＤＭベースバンド変調チップとしての役割を行う複合変調チップであってもよい。これは、どのような放射輝度が必要とされるかを決定するための単純化であり、これは、必要とされる高周波に適したミニＬＥＤの数により決定されてもよい。既存の高電力ＬＥＤは大きな接合点を有し、２０ＭＨｚ変調が実用的な限度である。この回路により、必要とされる高周波の放射輝度を放出することができるようにアレイの拡張および包摂において変調度を実行するために、列または列の区間としてより大きな数のより小さなＬＥＤを選択することが可能になる。そうすると、「照明」の役割は、等化による自己較正を用いてＩｏＴデバイスと全面的に通信し、また、ＲＦＩがより少なく、かつ電力変圧がより小さくてより信頼できる電力を供給することになり得る。直前で考察したそのような変調が常に考慮に含まれており、変調された波長が本明細書に規定するＴＤＳＩの波長シーケンシングと同期し、信号および生成された照明の照射が同じ波長で同時に競合しない、上記で考察した高い信号対ノイズ比から利益を得る。

【0137】

図７に図６の「ｓｗｓｉｇ」という信号により制御される交換ＬＥＤ電流を示す。時間調整に関するＴＤＳＩシーケンシングから利益を得るために列を賢明に交換することができる場合、例えば図６の「ｓｗｓｉｇ」により実行される列内部の変調は、誘導応答に十分な配慮を払って位相を考慮することなく行うことができることが強調される。そのようなＬＥＤの変調は、ＴＤＳＩの色彩と同期した放射輝度の位相中に実行するために時間調整することができ、ＯＦＤＭのベースバンド信号を模倣する適切な相補的色を変調することができる。本明細書のパラメトリックデバイスの位相シフト（ＰＳＫ）変調に対する透明性は魅力的であり、そのような既知の変調技術により、構築環境のための巨大なＭＩＭＯシステムを適切に容易にする。

【0138】

図８ａに、１μ秒の光フラックスパルスを提供する５００ＫＨｚで駆動される場合であっても本明細書の主題の革新の調整応答能力により適合されるＬＥＤ素子の任意の短絡を程度を示す。なお、各列においてすべてのＬＥＤスタイルの接合点の異なるＶｆｒｗｄに対する十分な調整および許容量により、ＬＥＤの異なる色／波長が放出される。故障復元力の程度は、可視光通信（ＶＬＣ）のために変調することができる放射輝度強度の程度の例である。またなお、波長に従ったＬＥＤの可変Ｖｆｒｗｄのこの程度の理解、そして少なくとも振幅変調の高いレベルの適合は、列ペアのそれぞれの端部がコンデンサであり、図８ｄに示すように２つのそのような列の一方でＬＥＤ群の２０％のみが使用可能となる程度にまで、図８ｃに図示する２つのＡＣ負荷の間の差により各列を駆動することができるという理由による。

【0139】

図８ｂに図８ａの概略図の各列において調整され続ける波形を示す。なお、これは、ＤＣ駆動ＬＥＤの正しい列調整および類似のＸ－Ｙ寸法が電流を正しく調整しているものとして示されず、いくつかの列の結果としてすぐに故障し、例えばＬＥＤ Ｄ４５を含む列が、ＬＥＤ Ｄ６５を含み１０個のＬＥＤのための電流を必要とする列と比較して３つのアクティブなＬＥＤにより不均衡な電流を取り出しており、したがって電流を通すためにＶｆｒｗｄの１０倍＝３．２×１０＝３２ボルト未満の一切の電圧を保留することを表す。ＬＥＤ Ｄ４５を含み、３つのアクティブなＬＥＤのみを有する列は、３×３．２＝９．６ボルトのみの順方向電圧を有する電流経路を提供し、これにより、従来の定電流ＤＣ ＰＳＵにより駆動される場合、アレイ全体からのそのような電流が３つのアクティブなＬＥＤのみの列に再分配されれば瞬時の壊滅的な故障を発生させることになるであろう。

【0140】

対照的に、概略的な図８ａに示すパラメトリック調整は、図８ａに示す極端な短絡素子の下であってもＬＥＤの安全な動作面積内での調整を保ち、これにより当該照明灯の寿命および使用可能性をもっとも信頼できるＬＥＤ部品の寿命まで保つが、同じＬＥＤ部品のＤＣ駆動照明灯は、あまり信頼性がないＬＥＤ素子の寿命と同じ長さしか持ちこたえない。統計学的分析により、照明灯の使用可能寿命は、定電流駆動ＬＥＤ照明灯のＭＴＴＦの少なくとも１０倍であることが明示されている。

【0141】

図８ｃに図８ｄのパラメトリックＬＥＤアレイの故障による非対称性が調整される方法を示す。図８ｃの波形は、ノード「アレイＤｒｖ」とノード「アレイＥｎｄ」との間のＬＥＤアレイ全体にわたる瞬時電圧の図示である。ＬＥＤ負荷回路は、ＡＣ結合された負荷に予期される振る舞いをする。それぞれの方向に等しい電流を駆動するＶｆｒｗｄ電圧の非対称性は、図８ｃの波形に見られるように、Ｃｒｅｓ２とＣｒｅｓ３との間のバイアスにより調整される。なお、ＬＥＤ Ｄ１２のみが駆動される短絡側は、選択された公称Ｉｆｒｗｄに対する３．５ボルトのピークのみにより順方向バイアスされる。５つのＬＥＤを含む列は、１７ボルトのＶｆｒｗｄで自動的にバイアスされるので、それぞれの列の極性が短絡したＬＥＤの数にかかわらず等しい電流で駆動されることを確保する。このＡＣ結合は、このトポロジーのパラメトリック調整に含まれる１つの調整機能である。

【0142】

図８ｄに図８ｃの波形を生成する回路の概略図を示す。なお、２つの単極性列の逆バイアスを回避するためにダイオードＤ１およびＤ２が必要とされる。２つの列のうちの一方の８０％が短絡している非対称性が見られるが、それぞれの列の電流が等しく、減衰がこの多共振型・非縮退パラメトリック補償回路で急激に変化する状況であっても調整されることが注目される。

【0143】

図８ｅに図８ｂの概略図の減衰応答の制御に役立つ第２のパラメトリック効果を示す。コンデンサＣｒｅｓ２の存在により、ＬＥＤ Ｄ１２の順方向バイアスに必要とされるより低いＶｆｒｗｄと比較して順方向電圧位相当たりでより高いＶｆｒｗｄへの上昇速度が抑制される。Ｃｒｅｓ２をより高い電圧に充電するためのこの延長期間中に、インダクタＬｒｅｓは、ＬＥＤ Ｄ１３の列により高い電力を駆動する電流および蓄積される場のエネルギーを増加させる。電圧を理由として２つの単方向性列間の電流が等しいにもかかわらず電力差が存在することに注目する必要がある。実際には、それぞれの単極性列で駆動される等しい電流に対して電力比は５：１である。列当たりのＬＥＤの数により決定されるさまざまな長さの列の設計は、共振に関わるすべての部品の相対値を決定する際にこの電力比を把握する必要があるが、電圧は、単極性列のペアの通常動作に用いられる平衡電圧を決して超えない。

【0144】

調整を決定する第３の重要なパラメータは、図４ｃに示す振幅の周波数領域における変化である。共振周波数が変化するので位相変化は最小であるが、ＬＥＤは、短絡したときに変化する、Ｃｒｅｓ２が回路内にある場合の２つの固有周波数、ならびに両者が回路内にあるときの第２の固有周波数における変化を表す実際のインピーダンスを表す。ＬＥＤ電流を駆動するアレイ全体の電圧は、Ｃｒｅｓ２およびＣｒｅｓ３の充電の間の充電遅延速度を表し、したがってＬＥＤ部品の電流の限界を決定するために取られるのは１つのパラメータである。２つの固有周波数は、図４ｃの振幅のボード線図に応じて異なるゲイン応答を有する。というのも、列のＬＥＤ数量が設計、または故障、あるいは補償的な変調により変化するからである。

【0145】

図９ａ、図９ｂに列を組み合わせることに成功する演算を示す。これは列の切り替えに成功するために必要なステップである。図６を参照すると、共振コンデンサＸｕｆ、ＹｕＦ、そして遠位端の共振コンデンサＺｕＦは、ＬＥＤアレイにより示される同一の減衰を駆動する無効分を保つために４つの列が１つのアレイに連結される場合に予期され得るように、図９の組み合わされた列のアレイに必要な１／４の値である。図５ｂに示す列の切り替えを可能にするゼロ電流位相を、図２に図示するようにＩ（４×Ｃｒ２）のゼロ電流マーカから検出できることが波形図で観察される。

【0146】

なお、ゼロ電流スイッチペデスタルは、コンデンサＣｒｅｓ３でゼロ電圧の変化があり、一般的用途の意味では通常、未使用の列は列スイッチの駆動部により、または減光、あるいはエネルギー変調によりＣｒｅｓ３の電圧に関連付けられる地点でもある。

【0147】

図１０に植物の吸収スペクトルのグラフ描写を示し、そしてこの吸収プロファイルの下には例示的な植物の示している吸収プロファイルを植物の傾向と一致する振幅と一致させて当該波長での光合成使用により利益を得るために、本明細書に開示するデバイスにプログラムされた提案の照射を表す。植物の葉緑体に対するそれぞれの波長の可変的な利益は、放射スペクトルのμＭｏｌ／ワット生長支援能力を差別化するために園芸産業で広く用いられている「光合成有効放射線」（Ｐｈｏｔｏｓｙｎｔｈｅｔｉｃ Ａｃｔｉｖｅ Ｒａｄｉａｔｉｏｎ、ＰＡＲ）吸収プロファイルにより表される。図１０の例では、放出されるそれぞれの波長は、重畳される「ｄＴ（ｎ）」の時間増分条件を有する。この条件は、上記の考察に関係する。植物の葉緑体に光子が最適に供給される既知の期間があり、この期間は植物毎に実験により見出され、水分補給、栄養素、環境上重要な気体のＣＯ_２、温度、およびこれらのパラメータの履歴を含む他の要因に関係する。例示的な場合において、この期間は１５０μ秒であることが見出される。この場合、６６８ｎｍの波長で１％のデューティサイクルの単一の光子フラックスは、１％のデューティサイクルパルスで用いられる１％の放射強度で１５０μ秒と同じ生長効果を有する。

【0148】

上記のように、これらのｄＴ時間増分は、波長毎に１．５μ秒の持続時間になり得るものであり、それにより８波長のこのスキャンを１５０μ秒のこの期間内に１２回繰り返して植物の葉緑体に同じ光子量を放射することができる。この利益は、１．５μ秒の最小のパルス期間が分っており、また、植物の葉緑体内での光子補充のための１５０μ秒の時定数が分っていることを前提としてすべての波長の光効果が偏角に等しいと仮定すると、平均光子減少要件は、元の６６８ｎｍで１％の閃光ＰＦＤの（１／８×１／１２）となることである。

【0149】

そのような単純な演算は、１秒間に消費されるエネルギーのワット電力の積分時間単位（ジュールである）に従う必要があり、任意のＬＥＤについて記載される量子効率は左右されない。本明細書における革新の利点は、ＴＤＳＩ法で示唆されるそのようなスペクトル分析が高いピークフラックス密度の明示される不均衡な効率性により向上し、化学組成物の光線性部位を活性化するとともに、広範な光化学用途に適合することができるバイオフィードバックにおいてそのようなスペクトル成分を変更することができる能力によりさらに向上することである。

【図1】

【図1a】

【図2】

【図2a】

【図2b】

【図2c】

【図2d】

【図2e】

【図3】

【図4】

【図4a】

【図4b】

【図4c】

【図4d】

【図4e】

【図4f】

【図4g】

【図4g-2】

【図4h-i】

【図4j】

【図5a-b】

【図5c】

【図6】

【図7】

【図8a-b】

【図8c-d】

【図8e】

【図9a-b】

【図10】

【国際調査報告】