JP2013251537A - Ｌｅｄストリングのコントロールデバイス - Google Patents

Abstract

【課題】レイアウト過程を単純化し、生産コストを低下させられ、フリッカー現象を低下させられ、電気効率を高めることができるＬＥＤストリングのコントロールデバイスを提供する。
【解決手段】ＬＥＤストリングのコントロールデバイスは、高圧ＮチャンネルパーツＨＶ１−ＨＶ５と低圧電流制限スイッチ２１−２５、３１−３４、４１−４４ユニットとの直列接続結合を利用し、ルート上の電圧或いは電流を探知することで、設定値より大きい時には、低圧電流制限パーツに切換え、高圧ＮチャンネルパーツＨＶ１−ＨＶ５は間接的にコントロールされ、アース端に最も近い低圧電流制限スイッチ２１−２５、３１−３４、４１−４４ユニットはオンにされ、他の電流制限スイッチユニットはオフになり、これにより高圧 ＬＥＤをコントロールする効果を達成する。
【選択図】図３

Description

本発明はＬＥＤストリングのコントロールデバイスに関し、特に低圧電流制限スイッチと高圧Ｎチャンネル（Ｎ−ｃｈａｎｎｅｌ）パーツの組合せにより、高圧ＬＥＤをコントロールし、レイアウト過程を単純化でき、生産コストを低下させられ、伝統的高圧ＬＥＤが生じる１２０Ｈｚフリッカー現象を効果的に低下させられるばかりか、電気効率を高めることができるＬＥＤストリングのコントロールデバイスに関する。

ロングストリング高圧ＬＥＤの生産コストは、どんどん低廉になっており、既に広く市民に受け入れられるようになっている。

しかし、高圧コントロールの方法には、なお欠点が存在する。
例えば、特許文献１、２、３では、切換え時間点及び駆動電流が固定電流である等の問題が見られる。

上記した問題を解決するために、特許文献４は、高圧発光ダイオード電球を駆動する集積回路を開示する。
図１、２に示すように、その装置は、電流制限ユニット（ＮＭＯＳ）を備える。
電流制限ユニットをオン或いはオフにすることで、ＬＥＤスタックを切換え、力率改善を高め、全高調波歪を低下させることができる。
しかし、数個の高圧ＮＭＯＳの導通電圧の間には、製造工程上の差異性及び温度変化があるため、交替時間及び電流のコントロールが難しい。
その結果、ＬＥＤに導通した瞬間の電流が過度に大きくなり、或いは電流消失時間が長くなりすぎ、フリッカー（Ｆｌｉｃｋｅｒ）が発生する。
しかも、総電流を開くと、不連続及び瞬間的な電流過大の現象が発生する。

この他、伝統的な方法で、ロングストリングＬＥＤを駆動する時には、前端のＬＥＤは、平均導通時間が比較的長いため輝度が高いが、末端のＬＥＤは、導通時間が短いため輝度が低く、暗くなってしまう。
これがいわゆる１２０Ｈｚ光学リップルで、すなわち伝統的な方法による高圧ＬＥＤ駆動の効率は高くない。
もし、コントロールノードを増やし効率を高めるなら、生産コストを拡大してしまうという問題がある。
本発明は、従来のＬＥＤストリングのコントロールデバイスの上記した欠点に鑑み、出力ワット数を高め、フリッカーを低下させられるばかりか、電磁干渉とコストを低下させることができるＬＥＤストリングのコントロールデバイスを開発するものである。

米国特許第ＵＳＰ Ｎｏ．６９８９８０７号 米国特許第ＵＳＰ Ｎｏ．７４３９９４４号 米国特許第ＵＳＰ Ｎｏ．７０８１７２２号 中華民国特許公開第２０１１３４２９３号

本発明が解決しようとする課題は、生産コストを低下させ、切換えノイズ干渉を低下させ、コントロール回路レイアウトを単純化できるＬＥＤストリングのコントロールデバイスを提供することである。

上記課題を解決するため、本発明は下記のＬＥＤストリングのコントロールデバイスを提供する。
本発明のＬＥＤストリングのコントロールデバイスにおいて、ＬＥＤストリングはアースし、或いはアースせず、複数の直列接続のＬＥＤユニットにより組成し、該ＬＥＤユニットは、１個の或いは多数の、直列接続或いは並列接続のＬＥＤを備える。
本発明のＬＥＤストリングのコントロールデバイスは、複数の高圧Ｎチャンネルパーツ及び複数の低圧電流制限スイッチを備え、該各高圧Ｎチャンネルパーツは、対応するＬＥＤユニットの電流出力端に電気的に連接し、該各低圧電流制限スイッチは、低圧Ｎチャンネルパーツを備え、対応する高圧Ｎチャンネルパーツに電気的に連接し、対応するＬＥＤユニットと並列接続し、電流は、該高圧Ｎチャンネルパーツより対応する低圧電流制限スイッチへと流れ、いわゆる低圧及び高圧とは、それが相対するブレイクダウン電圧（Ｂｒｅａｋｄｏｗｎ Ｖｏｌｔａｇｅ）に基づきいう。
これにより、該低圧電流制限スイッチを流れる導通電流が増加或いは減少すると、対応する高圧Ｎチャンネルパーツを流れる導通電流もまた、これに従い増加或いは減少し、該高圧Ｎチャンネルパーツ或いは該低圧Ｎチャンネルパーツは、金属酸化物半導体（Ｍｅｔａｌ Ｏｘｉｄｅ Ｓｅｍｉｃｏｎｄｕｃｔｏｒ，ＭＯＳ）トランジスター或いは電子が多数のポーラのバイポーラ（Ｂｉ−ｐｏｌａｒ）トランジスターであるがこれに限定せず、他のスイッチパーツも適用可能である。
本発明のコントロールデバイスにより、該低圧電流制限スイッチの入力電流が増加すると、その内の電位が最低の低圧電流制限スイッチはオンとなり、電位が比較的高い他の低圧電流制限スイッチの導通電流は減らされ、しかも電位が比較的高い対応する高圧Ｎチャンネルパーツを流れる導通電流も、これに従い減少する。
或いは、比較的高い電位の低圧電流制限スイッチが、比較的低い電位の低圧電流制限スイッチの「電流を減少させるコントロール信号」を受信すると、比較的高い電位の低圧電流制限スイッチを流れる導通電流は減少し、対応する高圧Ｎチャンネルパーツを流れる導通電流もこれに従い減少し、上記した低圧電流制限スイッチのオン或いは電流が減少すると、外部或いは内蔵のマスター−スレーブコントローラーにより判定し、或いは信号を伝送し、他の適当な配線を経て設計が達成されるがこれに限定されるものではない。
これにより、比較的高い電位の低圧電流制限スイッチの導通電流は、比較的低い電位の低圧電流制限スイッチのコントロールを受け、本発明のコントロールデバイスは、少なくとも１個の電圧或いは電流ディテクション回路を備え、対応するＬＥＤユニットから対応する低圧電流制限スイッチまでのルート上の電圧或いは電流を探知する。
これにより、探知した電圧或いは電流が設定値より大きい時には、対応する低圧電流制限スイッチは、オフにされ、或いは、探知した電圧或いは電流が設定値より小さい時には、対応する低圧電流制限スイッチは、オンにされる。
この他、現在よく見られる高低圧モノリシックチップ（ｍｏｎｏｌｉｔｈｉｃ ｃｈｉｐ）は、すべての高低圧回路を単一チップ上に統合し、高圧Ｎチャンネルパーツ及び低圧Ｎチャンネルパーツの電流は共に水平式（ｌａｔｅｒａｌ）である。
しかし、モノリシックチップの高圧パーツの導通レジスターは、水平方向の平面空間制限を受けるため、導通レジスター比は、伝統的な垂直式（ｖｅｒｔｉｃａｌ）高圧パーツに比べ高く、よって、本発明が使用する高圧Ｎチャンネルパーツは、伝統的な垂直式アーキテクチャより優れ、垂直式パーツのドレイン極は背面で、ソース極とゲート極は正面で、電流は背面から正面に流れ入るため、導通レジスター比は水平式のパーツより低く、金属ワイヤーボンド（Ｗｉｒｅ ｂｏｎｄ）或いは他の方式により、垂直式高圧Ｎチャンネルアセンブリ及び水平式低圧コントロール集積回路を結合し、製造コストを低下させられる。
本発明でいう電気的に連接とは、電気的カップリング（ｃｏｕｐｌｉｎｇ）をいうこともでき、直接或いは間接連接に制限されるものではなく、本発明アーキテクチャの目的を達成できるものであるなら、それで良い。

本発明のＬＥＤストリングのコントロールデバイスは、以下の効果を備える。
１．高圧Ｎチャンネルパーツのソース極低圧を監視したところ、ドレイン極高圧或いはＬＥＤの出力電圧と等価であった。よって、高圧環境に監視ポイントを設立する必要がなく、構造を簡単にすることができる。
２．低圧電流制限スイッチの切換え機能を利用し、高圧ＬＥＤ電流をコントロールし、ＬＥＤを迅速にオン或いはオフできるため、システム電流がさらに安定し、入力電流は連続となり、ＥＭＩ干渉を大幅に低下させられ、全高調波歪を低くすることができる。
３．伝統式垂直式高圧Ｎチャンネルパーツをコントロールするゲート極及びソース極とコントローラー集積回路との接続を単純化でき、レイアウト過程を簡単にでき、従来の面倒で複雑だったレイアウトの問題を解決することができる。
４．コントロール集積回路がアースしない方式とロングストリングＬＥＤの並列接続を利用し、コントロール回路の消費電力を減らし、さらにロングストリング時のＬＥＤ位置が異なることで起きる１２０ＨＺのリップル点滅を減らすことができる。

本発明の第一実施例における、低圧電流制限スイッチにより、高圧Ｎチャンネルパーツ及びＬＥＤをコントロールする定電流アーキテクチャ図である。 図１における高圧Ｎチャンネルパーツと低圧電流制限スイッチのアーキテクチャ図である。 本発明の第二実施例のアーキテクチャ図である。 図３における高圧Ｎチャンネルパーツと低圧電流制限スイッチのアーキテクチャ図である。 本発明の第三実施例のアーキテクチャ図である。 図５における高圧Ｎチャンネルパーツと低圧電流制限スイッチのアーキテクチャ図である。 テスト用の簡易アーキテクチャ図である。 テスト用の別種の簡易アーキテクチャ図である。 高圧Ｎチャンネルパーツ在異なるドレイン極電圧下のドレイン極電流値図である。

以下に図面を参照しながら本発明を実施するための最良の形態について詳細に説明する。

図１は、本発明高圧ＬＥＤのコントロールデバイスの第一実施例を示す。
ＬＥＤストリング７０は、５個のＬＥＤユニット７０１−７０５を備え、各ＬＥＤユニットは、数個のＬＥＤを備える。
コントロールデバイスは、高電位から低電位へと順番に、５個の対応する高圧Ｎチャンネルパーツ（ＨＶ ＮＭＯＳ）ＨＶ１−ＨＶ５、５個の低圧電流制限スイッチ（或いは定電流スイッチ）２１−２５、外部のマスター−スレーブコントローラー５１を備える。
本説明書でいう「外部」或いは「内蔵」とは、低圧電流制限スイッチに対していうものである。

ＬＥＤストリング７０の電流入力端は、ブリッジ整流器９０２に連接し、ブリッジ整流器９０２の入力端は、ＡＣ交流電源９０１に連接する。
ＬＥＤストリング７０は、ＬＥＤロングストリングの一部分とすることができ、コントロールデバイスもまた、対応するＬＥＤストリングに直列接続しコントロールすることができる。

ＬＥＤストリング７０中において、各ＬＥＤユニットの電流出力端は、対応する高圧Ｎチャンネルパーツのドレイン極に連接する。
高圧Ｎチャンネルパーツのソース極は、対応する低圧電流制限スイッチ２１−２５に連接し、ゲート極は、ツェナーダイオードＺ１に連接し、固定バイアスを提供する。
ツェナーダイオードＺ１は、レジスターＲ１を経由して、ブリッジ整流器９０２に連接し、キャパシターＣ１と並列接続する。
コントロールデバイスの電圧源は、ツェナーダイオードＺ１により電圧安定を提供される。

各低圧電流制限スイッチは、信号入力端Ｓ１及び信号出力端Ｓ２を備え、マスター−スレーブコントローラー（ｍａｓｔｅｒ−ｓｌａｖｅ）５１の対応する信号出力端及び信号入力端にそれぞれ連接する。
各低圧電流制限スイッチもまた、電圧出力端及び電流出力端を備え、コントロールデバイスの電圧出力接点Ｖｏｕｔ及び電流出力接点Ｉｏｕｔにそれぞれ連接する。
電圧出力接点Ｖｏｕｔは、レジスターＲ２を経由して、さらに電流出力接点Ｉｏｕｔに連接し、最後にＩｏｕｔはツェナーダイオードＺ１に連接する。

図２は図１における高圧Ｎチャンネルパーツと対応する低圧電流制限スイッチのアーキテクチャを説明するが、高圧ＮチャンネルパーツＨＶ２及び低圧電流制限スイッチ２２を例とする。
低圧電流制限スイッチ２２は、低圧Ｎチャンネルパーツ（ＬＶ ＮＭＯＳ）ＬＶ２、コンパレーターＫ２、高抵抗値レジスターＲ３を備える。

コンパレーターＫ２及び高抵抗値レジスターＲ３は、電圧ディテクション回路を形成し、電圧ディテクション回路、マスター−スレーブコントローラー、ＯＰアンプ（ＯＰＡＭＰ）Ｋ１、電気的連接配線はコントロールアーキテクチャを形成する。
低圧ＮチャンネルパーツＬＶ２のドレイン極は、対応する高圧ＮチャンネルパーツＨＶ２のソース極、コンパレーターＫ２の入力プラス端、レジスターＲ３に連接する。
ゲート極は、低圧電流制限スイッチの信号入力端Ｓ１に連接し、マスター−スレーブコントローラー５１の出力信号コントロールを受ける。
ソース極は、電圧出力接点Ｖｏｕｔに連接する。

電流は、ＬＥＤユニット７０２の電流出力端より、高圧ＮチャンネルパーツＨＶ２を経由して、低圧電流制限スイッチ２２に至る。
レジスターＲ３はさらに、電流出力接点Ｉｏｕｔに連接する。
コンパレーターＫ２の入力マイナス端は、参考電位（Ｖｒｅｆ２）に連接し、電流制限ターニングポイント参考電位とする。
低圧電流制限スイッチ２２の信号出力端Ｓ２は、マスター−スレーブコントローラー５１の信号入力端に連接する。
図１において、マスター−スレーブコントローラー５１は、ＯＰアンプＫ１の出力端に連接し、ＯＰアンプＫ１の入力プラス端は、参考電位（Ｖｒｅｆ１）に連接し、そのマイナス端は、電圧出力接点Ｖｏｕｔに連接し、レジスターＲ２と相互に連結し、マスター−スレーブ式電流制限効果を形成する。

ＬＥＤストリング７０の入力電圧が増加すると、低圧電流制限スイッチ２１−２５は順番にオンになる。
低圧電流制限スイッチ２２の電圧が参考電位Ｖｒｅｆ２より大きいと、コンパレーターＫ２は、信号出力端Ｓ２を経由して、「Ｈ」信号をマスター−スレーブコントローラー５１に伝送する。
この時、マスター−スレーブコントローラー５１もまた「Ｈ」信号を、信号入力端Ｓ１に伝送し、低圧ＮチャンネルパーツＬＶ２は、オンとなる。
同時に、マスター−スレーブコントローラー５１は、低圧電流制限スイッチ２２の出力信号を反転後、信号を、比較的高い電位の低圧電流制限スイッチ２１に伝送し、これにより導通電流を減らし、或いはオフにする。
この過程において、高圧ＮチャンネルパーツＨＶ１−ＨＶ４及び低圧電流制限スイッチ２５の低圧Ｎチャンネルパーツのゲート極は、オープン状態を維持する。

同様に、低圧電流制限スイッチ２３の電圧が参考電位Ｖｒｅｆ２より大きい時には、コンパレーターＫ２は、「Ｈ」信号を、マスター−スレーブコントローラー５１に伝送する。
この時、マスター−スレーブコントローラー５１は、信号を低圧電流制限スイッチ２３に伝送し、それをオンにする。
同時に、信号を、比較的高い電位の低圧電流制限スイッチ２１、２２に伝送し、これにより導通電流を減らし、或いはオフにする。

反対に、ＬＥＤストリング７０の入力電圧が減少し、低圧電流制限スイッチ２５の電圧が参考電位Ｖｒｅｆ２より小さくなった時には、コンパレーターＫ２は、「Ｌ」信号を、マスター−スレーブコントローラー５１に伝送する。
この時、マスター−スレーブコントローラー５１は、低圧電流制限スイッチ２５の出力信号を反転後、信号を、低圧電流制限スイッチ２４に伝送し、導通電流を増加させる。

上記したアーキテクチャに明らかなように、本発明装置の特徴は、以下の通りである。
比較的高い電位の低圧Ｎチャンネルパーツ或いは低圧電流制限スイッチの導通電流は、比較的低い電位のコントロールを受ける。
この他、ＬＥＤユニットのオン或いはオフは、低圧電流制限スイッチによりコントロールされ、高圧Ｎチャンネルパーツではない。
低圧パーツのオン及びオフ速度は比較的速いため、切換え過程において、ＬＥＤストリング不連続電流の問題を減少させることができる。

図３は、本発明高圧ＬＥＤのコントロールデバイス第二実施例を示す。
本実施例のＬＥＤストリング８０は、５個のＬＥＤユニット８０１−８０５を備え、各ＬＥＤユニットは、数個の直列接続のＬＥＤを備える。
ＬＥＤユニット８０１−８０４は、対応する高圧ＮチャンネルパーツＨＶ１−ＨＶ４及び低圧電流制限スイッチ３１−３４にそれぞれ連接し、ＬＥＤユニット８０５はアースする。
上記した第一実施例とは異なり、本実施例は、外部のマスター−スレーブコントローラー５１の特定主体を備えず、分散式マスター−スレーブコントローラーを、各低圧電流制限スイッチ３１−３４中に内蔵する。

図４に示すように、低圧電流制限スイッチ３２を例とし、コンパレーターＫ２及び高抵抗値レジスターＲ３は、電圧ディテクション回路を形成する。
電圧ディテクション回路、分散式マスター−スレーブコントローラー５２、セレクターＳＥ１、ＯＰアンプＫ１、及び電気的連接配線は、コントロールアーキテクチャを形成する。
分散式マスター−スレーブコントローラー５２は、インバーター（ｉｎｖｅｒｔｅｒ）とロジックパーツＡＮＤを備える。

ＯＰアンプＫ１の入力プラス端は同様に、参考電位Ｖｒｅｆ１に連接し、入力マイナス端は、低圧ＮチャンネルパーツＬＶ２のソース極に連接し、出力端は、セレクターＳＥ１の「１」入力端に連接する。
セレクターＳＥ１は、比較的低い電位の低圧電流制限スイッチ内蔵の分散式マスター−スレーブロジック５２のコントロールを受ける。
もし、信号入力端Ｓ３が受信した信号が「Ｈ」なら、セレクターＳＥ１は、ＯＰアンプＫ１の出力端に切り換える。
もし、信号入力端Ｓ３の信号が「Ｌ」なら、セレクターＳＥ１は、低圧ＮチャンネルパーツＬＶ２のゲート極を、電流出力接点Ｉｏｕｔに連接し、低圧ＮチャンネルパーツＬＶ２をオフにする。

この実施例において、ＬＥＤストリング８０の入力電圧が増加すると、低圧電流制限スイッチ３１−３４は順番にオンになる。
低圧電流制限スイッチ３２を例とすると、低圧ＮチャンネルパーツＬＶ２のドレイン極電圧が参考電位Ｖｒｅｆ２より大きい時には、その中のコンパレーターＫ２は、「Ｈ」信号を、分散式マスター−スレーブロジック５２に伝送する。
この時、もし信号入力端Ｓ３も信号「Ｈ」を受信したなら、低圧ＮチャンネルパーツＬＶ２はオンになる。
同時に、リバースは、信号を「Ｌ」に転換し、ロジックパーツＡＮＤに伝送し、信号出力端Ｓ４の出力信号を「Ｌ」にする。
よって、比較的高い電位の低圧電流制限スイッチ３１が信号「Ｌ」を受信すると、導通電流は減少し、或いはオフとなる。
オンとオフのプロセス全体のコントロール過程において、高圧ＮチャンネルパーツＨＶ１−ＨＶ４及び低圧電流制限スイッチ３４の低圧Ｎチャンネルパーツのゲート極は、オープン状態を維持する。

図５は、本発明高圧ＬＥＤのコントロールデバイスの第三実施例を示す。
第一及び二実施例とは異なり、本実施例には外部のマスター−スレーブコントローラーがなく、低圧電流制限スイッチ４１−４４内にも、分散式マスター−スレーブコントローラーはない。

図６に示すように、低圧電流制限スイッチ４２を例とし、コンパレーターＫ２及び高抵抗値レジスターＲ３もまた、電圧ディテクション回路を形成する。
電圧ディテクション回路、セレクターＳＥ１、ＯＰアンプＫ１、及び電気的連接配線は、コントロールアーキテクチャを形成する。
コンパレーターＫ２の出力端は、内部配線により、セレクターＳＥ１に連接する。
セレクターＳＥ１の「０」入力端は、ＯＰアンプＫ１の出力端に連接し、「１」入力端は、電流出力接点Ｉｏｕｔに連接する。

ＬＥＤストリング８０の入力電圧が増加し、低圧ＮチャンネルパーツＬＶ２のドレイン極電圧が参考電位Ｖｒｅｆ２より大きくなると、コンパレーターＫ２は「Ｈ」信号を、セレクターＳＥ１のコントロール端に伝送し、ＳＥ１出力端は「１」入力端に連接する。
よって、低圧ＮチャンネルパーツＬＶ２のゲート極は、電流出力接点Ｉｏｕｔに連接し、導通電流を減少し、或いはそれをオフにする。
反対に、もし低圧ＮチャンネルパーツＬＶ２のドレイン極電圧が、参考電位Ｖｒｅｆ２より小さいなら、コンパレーターＫ２は「Ｌ」信号を、セレクターＳＥ１に伝送し、これにより低圧ＮチャンネルパーツＬＶ２のゲート極は、ＯＰアンプＫ１の出力端に連接し、低圧電流制限スイッチ４２をオンにする。
オンとオフのプロセス全体のコントロール過程において、高圧ＮチャンネルパーツＨＶ１−ＨＶ４及び低圧電流制限スイッチ４４の低圧Ｎチャンネルパーツのゲート極は、オープン状態を維持する。

測定と分析：
第二実施例のアーキテクチャを基礎とし、単一高圧Ｎチャンネルパーツと簡易な低圧電流制限スイッチの組合せを、図７に示すようにテストする。
レジスターＲ１は約２００ＫΩで、ツェナーダイオードＺ１のブレイクダウン電圧（Ｂｒｅａｋｄｏｗｎ Ｖｏｌｔａｇｅ）或いは耐圧は１２Ｖである。
高圧ＮチャンネルパーツＨＶ２のドレイン極のブレイクダウン電圧は約６００Ｖで、ドレイン極設定ＤＣ電圧は、１５０Ｖで、ゲート極はツェナーダイオードＺ１とレジスターＲ１の連接点に接続する。

簡易な低圧電流制限スイッチは、高圧ＮチャンネルパーツＨＶ２のソース極に接続し、定電流設定はＩ＝５６Ｍａで、しかも低圧パーツのドレイン極ブレイクダウン電圧は、４０Ｖである。
簡易な低圧電流制限スイッチの信号入力端Ｓ３は、固定ＰＷＭ信号（方形波周波数＝２０ＫＨｚ，Ｄｕｔｙ ｃｙｃｌｅ＝５０％）を入力する。
ＰＷＭ信号が「Ｈ」である時、低圧電流制限スイッチはオン状態で、ＰＷＭ信号が「Ｌ」である時、低圧電流制限スイッチはオフ状態である。

切換え過程において、高圧Ｎチャンネルパーツのドレイン極電圧と寄生インダクタンスは、ノイズを生じる。
しかし、測定結果に明らかなように、高圧Ｎチャンネルパーツのソース極ノイズ電圧はわずか１１．５Ｖに制限され、しかもゲート極電位１２Ｖより常に小さい。
高圧ＮチャンネルパーツＨＶ２のドレイン極が、１５０Ｖ電圧に瞬間的に切換える時、パーツソース極直列接続の低圧電流制限スイッチに対して、保護作用を備える。

図８は、図７の簡易組合せアーキテクチャを示すが、高圧ＮチャンネルパーツＨＶ２のドレイン極が直列接続するレジスターＲ５は約３０ Ｏｈｍで、しかもＤＣ＝２０Ｖ電圧に接続し、ゲート極の固定電圧は、１２Ｖである。
測定結果に示すように、切換え時間が約１４ｕｓである時、予め設定する定電流値（５６ｍＡ）を達成し、定電流状態を保持する。
オフ時間は、約２ｕｓより短いため、高圧パーツ切換えと等価効果を完成させることができる。

低圧電流制限スイッチを、２個の定電流値（５６ｍＡと１５６ｍＡ）に設定する。
図９は、高圧Ｎチャンネルパーツの、異なるドレイン極電圧下でのドレイン極電流値を示す。
高圧Ｎチャンネルパーツのドレイン極電圧がターニングポイント電圧（Ｖ_Knee-Point）０．６Ｖ及び１．３Ｖより高い時には、電流は定電流区で、しかも低圧Ｎチャンネルパーツのドレイン極電圧も高圧Ｎチャンネルパーツのドレイン極電圧の上昇に従い上昇し、両者の差異はわずかに〜０．４Ｖである。

図３に示す実施例のアーキテクチャを使用し、ＬＥＤユニット８０１を６個のＬＥＤとする。
ＬＥＤユニット８０２−８０４はそれぞれ１３個のＬＥＤを備え、ＬＥＤユニット８０５は７個のＬＥＤを備え、合計５２個のＬＥＤを備える。
各ＬＥＤのＶｆは約３Ｖで、ＡＣ端の入力電圧は１１０Ｖで、ピーク電圧は１５５Ｖである。

４個の高圧ＮチャンネルパーツＨＶ１−ＨＶ４のゲート極がみな、ツェナーダイオードＺ１の陰極に連接すると、固定直流電圧３６Ｖを生じる。
各Ｎチャンネル高圧パーツのソース極は、１個の低圧電流制限スイッチに対応する。
コントロール回路全体の最低電位は、最後１個のＬＥＤユニット８０５の電流入力端に連接し、エネルギー利用率を向上させられる。

電流は、入力電圧の直線的上昇に従い、ＰＦ値を高く調整し、最大出力電流を８０ｍＡに設定し、出力ワット数は約６．２３Ｗ（＝１１０Ｖ×８０／√２ｍＡ）である。
入力電圧は４２Ｖより大きい時には、ＬＥＤユニット８０１の６個のＬＥＤとＬＥＤユニット８０５の７個のＬＥＤは「最も先に」しかも「同時に」オンとなり点灯され、ランプの全体的発光の均一度を高めることができる。
測定数値データにより、以下が分かる。
力率改善（Ｐｏｗｅｒ Ｆａｃｔｏｒ Ｃｏｒｒｅｃｔｉｏｎ，ＰＦＣ）＝０．９８
全高調波歪（Ｔｏｔａｌ Ｈａｒｍｏｎｉｃ Ｄｉｓｔｏｒｔｉｏｎ，ＴＨＤ）＝１２％
光束＝１２０ｌｍ／Ｗ

上記した実施例アーキテクチャ及びテスト結果により、本発明は以下の効果を備えることが証明される。
１．高圧Ｎチャンネルパーツのソース極低圧を監視したところ、ドレイン極高圧或いはＬＥＤの出力電圧と等価であった。よって、高圧環境に監視ポイントを設立する必要がなく、構造を簡単にすることができる。
２．低圧電流制限スイッチの切換え機能を利用し、高圧ＬＥＤ電流をコントロールし、ＬＥＤを迅速にオン或いはオフできるため、システム電流がさらに安定し、入力電流は連続となり、ＥＭＩ干渉を大幅に低下させられ、全高調波歪を低くすることができる。
３．伝統式垂直式高圧Ｎチャンネルパーツをコントロールするゲート極及びソース極とコントローラー集積回路との接続を単純化でき、レイアウト過程を簡単にでき、従来の面倒で複雑だったレイアウトの問題を解決することができる。
４．コントロール集積回路がアースしない方式とロングストリングＬＥＤの並列接続を利用し、コントロール回路の消費電力を減らし、さらにロングストリング時のＬＥＤ位置が異なることで起きる１２０ＨＺのリップル点滅を減らすことができる。

上記の本発明名称と内容は、本発明技術内容の説明に用いたのみで、本発明を限定するものではない。本発明の精神に基づく等価応用或いは部品（構造）の転換、置換、数量の増減はすべて、本発明の保護範囲に含むものとする。

本発明は特許登録の要件である新規性を備え、従来の同類製品に比べ十分な進歩を有し、実用性が高く、社会のニーズに合致しており、産業上の利用価値は非常に大きい。

２１−２５、３１−３４、４１−４４ 低圧電流制限スイッチ
５１ 外部のマスター−スレーブコントローラー
５２ 内蔵の分散式マスター−スレーブコントローラー
７０、８０ ＬＥＤストリング
７０１−７０５、８０１−８０５ ＬＥＤユニット
９０１ ＡＣ交流電源
９０２ ブリッジ整流器
Ｃ１ キャパシター
ＨＶ１−ＨＶ５ 高圧Ｎチャンネルパーツ
Ｉｏｕｔ 電流出力接点
Ｋ１ ＯＰアンプ
Ｋ２ コンパレーター
ＬＶ２ 低圧Ｎチャンネルパーツ
Ｒ１、Ｒ２、Ｒ４、Ｒ５ レジスター
Ｒ３ 高抵抗値レジスター
Ｓ１、Ｓ３ 信号入力端
Ｓ２、Ｓ４ 信号出力端
ＳＥ１ セレクター
Ｖｏｕｔ 電圧出力接点
Ｚ１ ツェナーダイオード

Claims (15)

1. ＬＥＤストリングのコントロールデバイスにおいて、ＬＥＤストリングは、複数の直列接続のＬＥＤユニットにより組成し、
   前記コントロールデバイスは、複数の高圧Ｎチャンネルパーツ、複数の低圧電流制限スイッチを備え、
   前記各高圧Ｎチャンネルパーツは、対応するＬＥＤユニットの電流出力端に電気的に連接し、
   前記複数の低圧電流制限スイッチは、対応する高圧Ｎチャンネルパーツに電気的に連接し、対応するＬＥＤユニットと並列接続し、
   電流は、前記高圧Ｎチャンネルパーツより、対応する低圧電流制限スイッチへと流れ、ここで、低圧及び高圧とは、それが相対するブレイクダウン電圧（Ｂｒｅａｋｄｏｗｎ Ｖｏｌｔａｇｅ）に基づきいうことを特徴とする、
   ＬＥＤストリングのコントロールデバイス。
2. 前記ＬＥＤストリングは、アースし、或いはアースしないことを特徴とする請求項１に記載のＬＥＤストリングのコントロールデバイス。
3. 前記高圧Ｎチャンネルパーツは、金属酸化物半導体（ＭＯＳ）トランジスター或いはバイポーラ（Ｂｉ−ｐｏｌａｒ）トランジスターであることを特徴とする請求項１に記載のＬＥＤストリングのコントロールデバイス。
4. 前記コントロールデバイスは、前記低圧電流制限スイッチを流れる導通電流が増加或いは減少すると、対応する高圧Ｎチャンネルパーツを流れる導通電流もまた、これに従い増加或いは減少することを特徴とする請求項１に記載のＬＥＤストリングのコントロールデバイス。
5. ＬＥＤストリングのコントロールデバイスにおいて、ＬＥＤストリングは、複数の直列接続のＬＥＤユニットにより組成し、
   前記コントロールデバイスは、複数の高圧Ｎチャンネルパーツ、複数の低圧電流制限スイッチを備え、
   前記複数の高圧Ｎチャンネルパーツは、対応するＬＥＤユニットの電流出力端に電気的に連接し、
   前記複数の低圧電流制限スイッチは、対応する高圧Ｎチャンネルパーツに電気的に連接し、対応するＬＥＤユニットと並列接続し、
   電流は、前記高圧Ｎチャンネルパーツより対応する低圧電流制限スイッチへと流れ、ここで、低圧及び高圧とは、それが相対するブレイクダウン電圧（Ｂｒｅａｋｄｏｗｎ Ｖｏｌｔａｇｅ）に基づきいい、
   これにより、前記低圧電流制限スイッチの入力電流が増加すると、その内の電位が最低の低圧電流制限スイッチはオンとなり、電位が比較的高い他の低圧電流制限スイッチの導通電流は減らされ、しかも電位が比較的高い対応する高圧Ｎチャンネルパーツを流れる導通電流も、これに従い減少することを特徴とするＬＥＤストリングのコントロールデバイス。
6. 前記ＬＥＤストリングは、アースし、或いはアースしないことを特徴とする請求項５に記載のＬＥＤストリングのコントロールデバイス。
7. 前記高圧Ｎチャンネルパーツは、金属酸化物半導体（ＭＯＳ）トランジスター或いはバイポーラ（Ｂｉ−ｐｏｌａｒ）トランジスターであることを特徴とする請求項５に記載のＬＥＤストリングのコントロールデバイス。
8. 前記低圧電流制限スイッチのオン或いは電流減少は、外部或いは内蔵のマスター−スレーブコントローラーにより判定することを特徴とする請求項５に記載のＬＥＤストリングのコントロールデバイス。
9. ＬＥＤストリングのコントロールデバイスにおいて、ＬＥＤストリングは、複数の直列接続のＬＥＤユニットにより組成し、
   前記コントロールデバイスは、複数の高圧Ｎチャンネルパーツ、複数の低圧電流制限スイッチを備え、
   前記複数の高圧Ｎチャンネルパーツは、対応するＬＥＤユニットの電流出力端に電気的に連接し、
   前記複数の低圧電流制限スイッチは、対応する高圧Ｎチャンネルパーツに電気的に連接し、対応するＬＥＤユニットと並列接続し、
   電流は、該高圧Ｎチャンネルパーツより対応する低圧電流制限スイッチへと流れ、ここで、低圧及び高圧とは、それが相対するブレイクダウン電圧（Ｂｒｅａｋｄｏｗｎ Ｖｏｌｔａｇｅ）に基づきいい、
   これにより、比較的高い電位の低圧電流制限スイッチが、比較的低い電位の低圧電流制限スイッチの「電流を減少させるコントロール信号」を受信すると、比較的高い電位の低圧電流制限スイッチを流れる導通電流は減少し、対応する高圧Ｎチャンネルパーツを流れる導通電流もこれに従い減少することを特徴とするＬＥＤストリングのコントロールデバイス。
10. 前記ＬＥＤストリングは、アースし、或いはアースしないことを特徴とする請求項９に記載のＬＥＤストリングのコントロールデバイス。
11. 前記高圧Ｎチャンネルパーツは、金属酸化物半導体（ＭＯＳ）トランジスター或いはバイポーラ（Ｂｉ−ｐｏｌａｒ）トランジスターであることを特徴とする請求項９に記載のＬＥＤストリングのコントロールデバイス。
12. 前記比較的高い電位の低圧電流制限スイッチは、マスター−スレーブコントローラーを経由し、比較的低い電位の低圧電流制限スイッチの「電流を減少させるコントロール信号」を受信することを特徴とする請求項９に記載のＬＥＤストリングのコントロールデバイス。
13. ＬＥＤストリングのコントロールデバイスにおいて、ＬＥＤストリングは、複数の直列接続のＬＥＤユニットにより組成し、
    前記コントロールデバイスは、少なくとも１個の高圧Ｎチャンネルパーツ、少なくとも１個の低圧電流制限スイッチ、少なくとも１個の電圧或いは電流ディテクション回路を備え、
    前記少なくとも１個の高圧Ｎチャンネルパーツは、対応するＬＥＤユニットの電流出力端に電気的に連接し、
    前記少なくとも１個の低圧電流制限スイッチは、対応する高圧Ｎチャンネルパーツに電気的に連接し、対応するＬＥＤユニットと並列接続し、
    電流は、該高圧Ｎチャンネルパーツより対応する低圧電流制限スイッチへと流れ、ここで、低圧及び高圧とは、それが相対するブレイクダウン電圧（Ｂｒｅａｋｄｏｗｎ Ｖｏｌｔａｇｅ）に基づきいい、
    前記少なくとも１個の電圧或いは電流ディテクション回路は、対応するＬＥＤユニットから対応する低圧電流制限スイッチまでのルート上の電圧或いは電流を探知し、
    これにより、探知した電圧或いは電流が設定値より大きい時には、対応する低圧電流制限スイッチはオフにされ、或いは探知した電圧或いは電流が設定値より小さい時には、対応する低圧電流制限スイッチをオンにすることを特徴とするＬＥＤストリングのコントロールデバイス。
14. 前記ＬＥＤストリングは、アースし、或いはアースしないことを特徴とする請求項１３に記載のＬＥＤストリングのコントロールデバイス。
15. 前記高圧Ｎチャンネルパーツは、金属酸化物半導体（ＭＯＳ）トランジスター或いはバイポーラ（Ｂｉ−ｐｏｌａｒ）トランジスターであることを特徴とする請求項１３に記載のＬＥＤストリングのコントロールデバイス。

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