JP2013545238A5 - - Google Patents
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Description
本発明は、LED照明の分野に関する。より特定的には、本発明は、LEDストリングを駆動する方法、およびLED照明モジュールの異なる実施に関する。
LED照明の分野では、かさばるコンポーネントがなく、小さなフォームファクターであり、コストも安い、主コンセント電圧を共有できるドライバーソリューションを目指してきている。こうした開発のフレームワークの中で、伝統的に使用されてきた白熱灯や他の白熱灯モジュールは、LEDの改良によって置き換ることができる。
白熱灯が設計された通常の電圧よりも低い電圧で動作する場合には、白熱灯モジュールは薄暗くなる。電圧を減じると、ランプ電力とランプ出力は、それに応じて減少する。白熱灯モジュールに対する種々の電圧が、AC主電圧と照明モジュールとの間に接続された調光器によって生成される。調光器は、電圧のアンプ(amplitude)を変化させるためのデバイスである。しかしながら、それは半導体スイッチングデバイスであり、主コンセント電圧の周波数でAC主電圧をオンとオフにスイッチすることで、照明モジュールに対して電力パルスを供給している。白熱灯モジュールのフィラメントの熱質量とパーシスタント(persistence)の組合せは、電力パルスの効果をスムースにならし、人間の目は、照明モジュールによって引き起こされる照明の変動に対して比較的に鈍感である。その結果として、人間の目は、電圧オフの時間に対する電圧オンの時間の割合に従って明るさが多くも少なくもなっている、調光された光を知覚する。別の言葉で言えば、平均電圧を変化させることにより、照明モジュールの照明出力は変化するので、照明モジュールはこうした方法で調光され得る。
調光は位相カット調光によって動作する。電圧の半サイクルに係る最初の部分の間は電圧をスイッチオフし、電圧の半サイクルに係る最後の部分の間は電圧をスイッチオンする(フォワード位相カット調光として示される)か、または、電圧の半サイクルに係る最初の部分の間は電圧をスイッチオンし、電圧の半サイクルに係る最後の部分の間は電圧をスイッチオフする(リバース位相カット調光として示される)か、いずれかによる。フォワード位相カット調光は、安価であり、強健な電子部品を使用しており、大部分の照明負荷に対して好適である。照明負荷としては、白熱灯照明モジュールだけでなく、磁気トランスフォーマー(transformer)、ネオンランプ、冷陰極と他のタイプの蛍光灯、そしてLED電源がある。リバース位相カット調光は、より高価であり、より複雑な電子部品を要する。しかし、電気トランスフォーマーといった、いくつかの照明負荷は、このタイプの調光が使用される場合には、より良く動作し、発生する雑音がより少ない。
ユーザーが、調光器で調光レベルを設定すると(入力)、照明レベルが結果として変わる(出力)。大部分の調光器において、調光器の出力は、入力に対して直接的に比例するものではない。調光器が異なれば、調光レベルと照明レベルとの間の関係を定める調光曲線も異なる。調光は、ゼロより大きく、ランプが冷え過ぎてしまうことを防ぐ調光レベルである最小値、及び/又は、通常より小さく、ランプの老朽化を制限する調光レベルである最大値、を伴なう範囲を有し得る。
何十年もの間、人々は、異なる電力の白熱灯による照明に慣れてきている。白熱灯の照明は、幸福な状態の一般的な感覚を提供する。一般的には、白熱灯の電力が低いほど、ランプから放たれる光の色温度は低いものである。特徴として、人間の光の知覚は、色温度が低いときに、「より暖かい」ものである。一つそして同一の白熱灯について、ランプに供給される(平均)電力が低いほど、ランプが調光される場合に起きることだが、発光される光の色温度は低くなる。この振る舞いは、日の出(そして日の出)のパフォーマンスに似ている。太陽の照明輝度が夕方に減少すると(調光)、光はより赤く/オレンジ色になる。こうした色は、暖かい色として知覚される。
米国特許第7081722号明細書は、LEDをマルチフェイズで駆動する方法および回路を開示している。お互いに直列に接続され、グループ分けされたLEDストリング(string)が提供される。それのグループは、分離された導電パス(path)を通じてグラウンドに接続されている。
それぞれの導電パスには、位相スイッチが備えられている。入力電圧を増加させると、LEDストリングは、グループ毎にストリングの下方に向かって順番に電源オンされる。
LEDストリングの駆動方法を提供すること、そして、LED照明モジュールの異なる実施例を提供することが本発明の目的である。LED照明モジュールは、LEDストリングから成るランプおよび発光体を含んでおり、調光され得る整流されたAC主電圧に接続されるように適合されている。調光が適用されると、LEDストリングは、調光が適用されないときにLEDストリングによって放たれる光よりも低い色温度である光を発光する。ここでは、調光は、位相カット調光と電圧アンプ調光を含んでいる。
本発明の第1の態様において、この目的は、以下の方法によって達成される。すなわち、
直列に接続された第1のLEDセグメントおよび少なくとも一つのさらなるLEDセグメントを含むLEDストリングであって、整流され調光されるAC主電圧が電力供給されるLEDストリングを駆動する方法であって、
それぞれのLEDセグメントは、少なくとも一つの発光ダイオード(LED)を含み、
前記さらなるLEDセグメントのそれぞれにはスイッチデバイスが並列に接続され、
前記整流され調光されるAC主電圧が第1の電圧レベル以上で、かつ、前記第1の電圧レベルより高い第2の電圧レベル以下の場合に前記スイッチデバイスをクローズ状態にして前記第1のLEDセグメントが電力供給される段階と、前記整流され調光されるAC主電圧が前記第2の電圧レベル以上の場合に前記スイッチデバイスをオープン状態にすることによって前記第1のLEDセグメントと前記さらなるLEDセグメントが電力供給される段階とを含み、
前記第1のLEDセグメントは第1の色温度を有する光を発光し、前記さらなるLEDセグメントは前記第1の色温度よりも高い第2の色温度を有する光を発光し、前記第1のLEDセグメントが発光する光と前記さらなるLEDセグメントが発光する光とが重ねられる、LEDストリングの駆動方法である。
直列に接続された第1のLEDセグメントおよび少なくとも一つのさらなるLEDセグメントを含むLEDストリングであって、整流され調光されるAC主電圧が電力供給されるLEDストリングを駆動する方法であって、
それぞれのLEDセグメントは、少なくとも一つの発光ダイオード(LED)を含み、
前記さらなるLEDセグメントのそれぞれにはスイッチデバイスが並列に接続され、
前記整流され調光されるAC主電圧が第1の電圧レベル以上で、かつ、前記第1の電圧レベルより高い第2の電圧レベル以下の場合に前記スイッチデバイスをクローズ状態にして前記第1のLEDセグメントが電力供給される段階と、前記整流され調光されるAC主電圧が前記第2の電圧レベル以上の場合に前記スイッチデバイスをオープン状態にすることによって前記第1のLEDセグメントと前記さらなるLEDセグメントが電力供給される段階とを含み、
前記第1のLEDセグメントは第1の色温度を有する光を発光し、前記さらなるLEDセグメントは前記第1の色温度よりも高い第2の色温度を有する光を発光し、前記第1のLEDセグメントが発光する光と前記さらなるLEDセグメントが発光する光とが重ねられる、LEDストリングの駆動方法である。
LEDストリングは、これ以降LEDモジュールとしても参照されるが、直列に接続された複数のLEDセグメントを含んでいる。それぞれのLEDセグメントは、お互いに所望の通りに接続された一つまたはそれ以上のLEDを含み得る。それぞれのLEDセグメントの電圧は、他のセグメントの電圧と同一であるか、または異なってもよい。LEDストリングにおけるLEDセグメントの数量は異なるように選択されてよいが、少なくとも2つである。
LEDストリングは、第1の色温度を有する光を発光する一つまたはそれ以上の第1のLEDセグメントと、第2の色温度を有する光を発光する一つまたはそれ以上のさらなるLEDセグメントとを含み得る。一つの第1のLEDセグメントが発光する光の第1の色温度は、他の第1のLEDセグメントが発光する光の第1の色温度と異なってもよい。そして、一つのさらなるLEDセグメントが発光する光の第2の色温度は、他のさらなるLEDセグメントが発光する光の第2の色温度と異なってもよい。
第1のLEDセグメントは、赤色、オレンジ色、黄色、またはアンバー色の光、これらのあらゆる組合せを含む、であり、飽和色または飽和以下の色を含んでいる。
LEDストリングの異なるLEDセグメントは、異なるLEDセグメントからの光の寄与が、光学的に重ねられる(superimposed)ように構成されている。例えば、光が混合されるのである。LEDセグメントは、例えば、混合チャンバーの中でお互いに隣り合って配置され得るし、または、散光器もしくは類似の装置を備えるスペースの中に配置され得る。
AC主電圧が調光されない場合には、第1のLEDセグメントとさらなるLEDセグメントは、主電圧の半サイクルの最中に電力が供給される。主電圧が、第1の電圧レベルと第2の電圧レベルの両方を超える場合である。AC主電圧が調光される場合には、主電圧の半サイクルの最中の、第1のLEDセグメントの電力供給継続時間およびさらなるLEDセグメントの電力供給継続時間の両方が削減される。AC主電圧が、主電圧の半サイクルの最中に、第1の電圧レベルを超えるが、第2の電圧レベルは超えないレベルであるように調光される場合は、第1のLEDセグメントだけが半サイクルの最中に電力供給される。従って、調光が低いほど、LEDストリングが発光する光の色温度について第1のLEDセグメントが、より支配的になる。第1のLEDセグメントが、さらなるLEDセグメントが発光する光の第2の色温度よりも低い第1の色温度である光を発光するので、主電圧が調光される場合には、LEDストリングは発光する光の知覚される色温度は低下する。これは、LEDストリングの望ましい振る舞いであり、調光された場合での白熱灯の色温度の振る舞いと類似している。
本発明の第2の態様において、上記の目的は、以下のLED照明モジュールによって達成される。すなわち、
直列に接続された第1のLEDセグメントおよび少なくとも一つのさらなるLEDセグメントを含むLEDモジュールであり、それぞれのLEDセグメントは少なくとも一つの発光ダイオード(LED)を含むLEDモジュールと;
LED駆動回路であり:
整流され調光されるAC主電圧に接続するように適合されたLED駆動回路の入力端子;
それぞれのさらなるLEDセグメントに並列に接続されたスイッチデバイス;
前記LED駆動回路の入力端子の間に接続された電流コントロールデバイス;
それぞれの前記スイッチデバイスのオープン状態またはクローズ状態をコントロールするためのコントロール回路;
を含むLED駆動回路と;を有し、
前記コントロール回路は、前記整流され調光されるAC主電圧が既定の電圧レベル以下の場合に、それぞれのスイッチデバイスがクローズ状態になるように、かつ、前記整流され調光されるAC主電圧が既定の電圧レベルより大きい場合に、さらなるLEDセグメントに接続された前記スイッチデバイスがオープン状態になるようにコントロールするよう適合され、
前記第1のLEDセグメントは第1の色温度を有する光を発光し、前記さらなるLEDセグメントは前記第1の色温度よりも高い第2の色温度を有する光を発光し、かつ、前記第1のLEDセグメントが発光する光と前記さらなるLEDセグメントが発光する光とが重ねられる、
ことを特徴とするLED照明モジュールである。
直列に接続された第1のLEDセグメントおよび少なくとも一つのさらなるLEDセグメントを含むLEDモジュールであり、それぞれのLEDセグメントは少なくとも一つの発光ダイオード(LED)を含むLEDモジュールと;
LED駆動回路であり:
整流され調光されるAC主電圧に接続するように適合されたLED駆動回路の入力端子;
それぞれのさらなるLEDセグメントに並列に接続されたスイッチデバイス;
前記LED駆動回路の入力端子の間に接続された電流コントロールデバイス;
それぞれの前記スイッチデバイスのオープン状態またはクローズ状態をコントロールするためのコントロール回路;
を含むLED駆動回路と;を有し、
前記コントロール回路は、前記整流され調光されるAC主電圧が既定の電圧レベル以下の場合に、それぞれのスイッチデバイスがクローズ状態になるように、かつ、前記整流され調光されるAC主電圧が既定の電圧レベルより大きい場合に、さらなるLEDセグメントに接続された前記スイッチデバイスがオープン状態になるようにコントロールするよう適合され、
前記第1のLEDセグメントは第1の色温度を有する光を発光し、前記さらなるLEDセグメントは前記第1の色温度よりも高い第2の色温度を有する光を発光し、かつ、前記第1のLEDセグメントが発光する光と前記さらなるLEDセグメントが発光する光とが重ねられる、
ことを特徴とするLED照明モジュールである。
本発明の第3の態様において、上記の目的は、以下のLED照明モジュールによって達成される。すなわち、
直列に接続された第1のLEDセグメントおよび少なくとも一つのさらなるLEDセグメントを含むLEDモジュールであり、それぞれのLEDセグメントは少なくとも一つの発光ダイオード(LED)を含むLEDモジュールと;
LED駆動回路であり:
整流され調光されるAC主電圧に接続するように適合されたLED駆動回路の入力端子;
前記第1のLEDセグメントに並列に接続されたスイッチデバイスおよびそれぞれのさらなるLEDセグメントに並列に接続されたスイッチデバイス;
前記LED駆動回路の入力端子の間に接続された電流コントロールデバイス;
それぞれの前記スイッチデバイスのオープン状態またはクローズ状態をコントロールするためのコントロール回路;
を含むLED駆動回路と;を有し、
前記コントロール回路は、前記整流され調光されるAC主電圧が第1の電圧レベル以上で、かつ、前記第1の電圧レベルより高い第2の電圧レベル以下の場合に、前記第1のLEDセグメントに並列に接続された前記スイッチデバイスがオープン状態であり、さらなるLEDセグメントに並列に接続された前記スイッチデバイスがクローズ状態になるように、かつ、前記整流され調光されるAC主電圧が前記第2の電圧レベル以上の場合に、さらなるLEDセグメントに接続された前記スイッチデバイスがオープン状態になるようにコントロールするよう適合され、
前記第1のLEDセグメントは第1の色温度を有する光を発光し、前記さらなるLEDセグメントは前記第1の色温度よりも高い第2の色温度を有する光を発光し、かつ、前記第1のLEDセグメントが発光する光と前記さらなるLEDセグメントが発光する光とが重ねられる、
ことを特徴とするLED照明モジュールである。
直列に接続された第1のLEDセグメントおよび少なくとも一つのさらなるLEDセグメントを含むLEDモジュールであり、それぞれのLEDセグメントは少なくとも一つの発光ダイオード(LED)を含むLEDモジュールと;
LED駆動回路であり:
整流され調光されるAC主電圧に接続するように適合されたLED駆動回路の入力端子;
前記第1のLEDセグメントに並列に接続されたスイッチデバイスおよびそれぞれのさらなるLEDセグメントに並列に接続されたスイッチデバイス;
前記LED駆動回路の入力端子の間に接続された電流コントロールデバイス;
それぞれの前記スイッチデバイスのオープン状態またはクローズ状態をコントロールするためのコントロール回路;
を含むLED駆動回路と;を有し、
前記コントロール回路は、前記整流され調光されるAC主電圧が第1の電圧レベル以上で、かつ、前記第1の電圧レベルより高い第2の電圧レベル以下の場合に、前記第1のLEDセグメントに並列に接続された前記スイッチデバイスがオープン状態であり、さらなるLEDセグメントに並列に接続された前記スイッチデバイスがクローズ状態になるように、かつ、前記整流され調光されるAC主電圧が前記第2の電圧レベル以上の場合に、さらなるLEDセグメントに接続された前記スイッチデバイスがオープン状態になるようにコントロールするよう適合され、
前記第1のLEDセグメントは第1の色温度を有する光を発光し、前記さらなるLEDセグメントは前記第1の色温度よりも高い第2の色温度を有する光を発光し、かつ、前記第1のLEDセグメントが発光する光と前記さらなるLEDセグメントが発光する光とが重ねられる、
ことを特徴とするLED照明モジュールである。
本発明の第4の態様において、上記の目的は、以下のLED照明モジュールによって達成される。すなわち、
直列に接続された第1のLEDセグメントおよび少なくとも一つのさらなるLEDセグメントを含むLEDモジュールであり、それぞれのLEDセグメントは少なくとも一つの発光ダイオード(LED)を含むLEDモジュールと;
LED駆動回路であり:
整流され調光されるAC主電圧に接続するように適合されたLED駆動回路の入力端子;
それぞれのLEDセグメントに対して、前記LEDセグメントの一つの端子とLED駆動回路の入力端子との間に接続された電流コントロールデバイス;
それぞれの前記電流コントロールデバイスのオープン状態またはクローズ状態をコントロールするためのコントロール回路;
を含むLED駆動回路と;を有し、
前記コントロール回路は、前記整流され調光されるAC主電圧が第1の電圧レベル以上の場合に、前記第1のLEDセグメントに電流が流れ、前記さらなるLEDセグメントに電流が流れないように、かつ、前記整流され調光されるAC主電圧が前記第1の電圧レベルより高い第2の電圧レベル以上の場合に、前記第1のLEDセグメントおよび前記さらなるLEDセグメントに電流が流れるように、前記電流コントロールデバイスをコントロールするよう適合され、
前記第1のLEDセグメントは第1の色温度を有する光を発光し、前記さらなるLEDセグメントは前記第1の色温度よりも高い第2の色温度を有する光を発光し、かつ、前記第1のLEDセグメントが発光する光と前記さらなるLEDセグメントが発光する光とが重ねられる、
ことを特徴とするLED照明モジュールである。
直列に接続された第1のLEDセグメントおよび少なくとも一つのさらなるLEDセグメントを含むLEDモジュールであり、それぞれのLEDセグメントは少なくとも一つの発光ダイオード(LED)を含むLEDモジュールと;
LED駆動回路であり:
整流され調光されるAC主電圧に接続するように適合されたLED駆動回路の入力端子;
それぞれのLEDセグメントに対して、前記LEDセグメントの一つの端子とLED駆動回路の入力端子との間に接続された電流コントロールデバイス;
それぞれの前記電流コントロールデバイスのオープン状態またはクローズ状態をコントロールするためのコントロール回路;
を含むLED駆動回路と;を有し、
前記コントロール回路は、前記整流され調光されるAC主電圧が第1の電圧レベル以上の場合に、前記第1のLEDセグメントに電流が流れ、前記さらなるLEDセグメントに電流が流れないように、かつ、前記整流され調光されるAC主電圧が前記第1の電圧レベルより高い第2の電圧レベル以上の場合に、前記第1のLEDセグメントおよび前記さらなるLEDセグメントに電流が流れるように、前記電流コントロールデバイスをコントロールするよう適合され、
前記第1のLEDセグメントは第1の色温度を有する光を発光し、前記さらなるLEDセグメントは前記第1の色温度よりも高い第2の色温度を有する光を発光し、かつ、前記第1のLEDセグメントが発光する光と前記さらなるLEDセグメントが発光する光とが重ねられる、
ことを特徴とするLED照明モジュールである。
本発明の全ての態様において、特別な技術的特徴は、第1のLEDセグメントは第1の色温度を有する光を発光し、さらなるLEDセグメントは第1の色温度よりも高い第2の色温度を有する光を発光し、かつ、第1のLEDセグメントが発光する光とさらなるLEDセグメントが発光する光が重ねられる、ことである。同様に、第1のLEDセグメントは、整流されたAC主電圧が第1の電圧レベル以上の場合に電力供給され、かつ、さらなるLEDセグメントは、整流されたAC主電圧が第1の電圧レベルより高い第2の電圧レベル以上の場合に電力供給される、ということである。
本発明の上記および他の態様は、以降に説明される実施例を参照することで、明らかになり、説明される。
図1aは、LED照明回路の第1の実施例に係るダイヤグラムであり、異なるモジュールが一点鎖線で示されている。
図1bは、LED照明回路の第2の実施例に係るダイヤグラムであり、異なるモジュールが一点鎖線で示されている。
図2は、異なるLEDセグメントにおける電流を表している。図1aに従ったLED照明回路において(整流された)AC主電圧の半サイクルでの位相角の関数として示されている。
図6は、図2に示した電流で、図1aに従ったLED照明回路における(整流された)AC主電圧の位相カット角αの変化に対する、全てのLEDセグメントの全体出力と、平均電流と比較した異なるLEDセグメントの照明出力の比率についてのシミュレーション結果を示している。
図4は、図3の詳細図である。
図5は、図1bに従ったLED照明回路での(整流された)AC主電圧の半サイクルにおける位相角の関数として、異なるLEDセグメントにおける電流を示している。
図6は、図5に示した電流で、図1bに従ったLED照明回路における(整流された)AC主電圧の位相カット角αの変化に対する、全てのLEDセグメントの全体出力と、平均電流と比較した異なるLEDセグメントの照明出力の比率についてのシミュレーション結果を示している。
図7は、図1aに従ったLED照明回路での(整流された)AC主電圧の半サイクルにおける位相角の関数として、異なるLEDセグメントにおける電流を示している。
図8は、図7に示した電流で、図1aに従ったLED照明回路における(整流された)AC主電圧の位相カット角αの変化に対する、全てのLEDセグメントの全体出力と、平均電流と比較した異なるLEDセグメントの照明出力の比率についてのシミュレーション結果を示している。
図9は、LEDストリングの実施例と、照明輝度とGLS(白熱灯)について、照明輝度に対する色温度の測定されたグラフを示している。
図1aは、LEDモジュール2を駆動するためのLED駆動回路の実施例を示している。LED駆動回路1は、整流器と調光器5に接続されているAC主電源4を含んだ電源3に接続するように適合されている。
電源3は、ローカルに使用される電圧のアンプ(amplitude)と周波数に従って整流されたAC電圧を供給するための出力端子6,7を有している。電源3によって供給される電圧は、出力端子における平均電圧を変化させることによって調光機能を提供するためのフォワード位相カット電圧、またはリバース位相カット電圧であり得る。自動的に、またはユーザーによって、整流器と調光器5において設定されたカットアングル(cutting angle)に従ったものである。
LEDモジュール2は、直列に接続された複数のLEDセグメント11、12、13、14を含んでいる。それぞれのLEDセグメント11、12、13、14は、所望通りにお互いが接続された一つまたはそれ以上のLEDを含んでいる。それぞれのLEDセグメント11、12、13、14の電圧は、他のセグメントの電圧と同一であるか、または異なるものであり、例えば、約30V、約36V、約70Vである。LEDモジュールにおけるLEDセグメントの数量は、異なる数を選定することができ、少なくとも2個以上である。LEDモジュール2は、端子21、22、23、24、そして25を有しており、それぞれのLEDセグメントは2つの端子によってアクセス可能である。LEDセグメント11は端子21と22を有しており、LEDセグメント12は端子22と23を有し、LEDセグメント13は端子23と24を有し、そして、LEDセグメント14は端子24と25を有している。それぞれの端子21、22、23、24、そして25は、LED駆動回路1と接続することができる。
LED駆動回路1は、複数の端子30、31、32、33、34、35、そして39を含んでいる。端子30と39は、電源3の出力端子6、7に接続するように適合されている。端子31、32、33、34、そして35は、それぞれ、LEDモジュール2の端子21、22、23、24、そして25に接続するように適合されている。LED駆動回路1は、端子32と33との間、端子33と34との間、および端子34と35との間に、それぞれ接続されたスイッチデバイス41、42そして43を含んでいる。LED駆動回路1における使用に好適なスイッチデバイスの例としては、フィールド効果トランジスターやバイポーラトランジスターといった、スイッチ可能なトランジスターがある。LED駆動回路1の端子35と39との間には、電流コントロールデバイス45が接続されている。LED駆動回路1は、さらに、スイッチデバイス41、42、そして43に動作可能に接続されたコントロール回路46を含んでおり、使用時には、スイッチデバイス41、42、そして43を所望のタイミングで、オープン状態(非導電)またはクローズ状態(導電)にさせる。こうしたオペレーションの時間割は、以下に説明される。コントロール回路46は、さらに、任意で、動作可能に電流コントロールデバイス45に接続され得る。動作時に、電流コントロールデバイス45を通じて流れる電流を所望のタイミングでコントロールするためであり、それはパルス幅変調でもあり得る。
代替的な実施例においては、整流器と調光器5は、LED駆動回路1の一部であり得ることに留意すべきである。
LED駆動回路1とLEDモジュール2の組合せは、LED照明モジュールとして参照されることになる。
図1bは、電源3からLEDモジュール2を駆動するためのLED駆動回路8の実施例を示している。LEDモジュール2と電源3の構成は、図1aに関して説明した構成と類似または同一であり、コンポーネントを特定するのに同一の参照番号が使用されている。
LED駆動回路8は、複数の端子50、51、52、53、54、55、そして59を含んでいる。端子50と59は、電源3の出力端子6、7に接続するように適合されている。端子51、52、53、54、そして55は、それぞれ、LEDモジュール2の端子21、22、23、24、そして25に接続するように適合されている。LED駆動回路8は、端子52と59との間、端子53と59との間、端子54と59との間、および端子55と59との間にそれぞれ接続された複数の電流コントロールデバイス61、62、63、そして64を含んでいる。LED駆動回路8は、さらに、任意で電流コントロールデバイス61、62、63、そして64に接続されたコントロール回路66を含んでおり、動作時には、それぞれの電流コントロールデバイス61、62、63、そして64を通じて流れる電流をコントロールする。こうしたオペレーションの例が以降に示される。
LEDセグメント11、12、13、14は、動作時に、異なる色の光を発光する。以下の光の色が区別される。
−コールドホワイト(Cold White:CW)光は、高色温度を有しており、例えば5000K(ケルビン)である。
−ニュートラル(neutral)ホワイトまたはノーマルホワイト(normal white:NW)光は、コールドホワイトよりも低い色温度を有しており、例えば4000Kである。
−ウォームホワイト(warm white:WW)光は、黄色やオレンジ色といった光で、NWより低い色温度である。
−アンバー(amber:AM)光は、WWより色温度が低い。
−レッド(red:RD)光は、AMより色温度が低い。
−コールドホワイト(Cold White:CW)光は、高色温度を有しており、例えば5000K(ケルビン)である。
−ニュートラル(neutral)ホワイトまたはノーマルホワイト(normal white:NW)光は、コールドホワイトよりも低い色温度を有しており、例えば4000Kである。
−ウォームホワイト(warm white:WW)光は、黄色やオレンジ色といった光で、NWより低い色温度である。
−アンバー(amber:AM)光は、WWより色温度が低い。
−レッド(red:RD)光は、AMより色温度が低い。
LEDモジュール2において、少なくとも一つのLEDセグメントが、NW光、WW光、AM光、及び/又はRD光を発光し、別の少なくとも一つのLEDセグメントは、CW光、NW光(先の少なくとも一つのLEDセグメントがNW光を発光していない場合)、及び/又はWW光(先の少なくとも一つのLEDセグメントがNW光またはWW光を発光していない場合)発光する。このように、以下の表1に従って、異なるLEDセグメント11、12、13、そして14により、光の組合せが発光される。表1で、Xは、同一の列および行における光の組合せを示している。
表1:LEDモジュールにおける色の組合せ
表1:LEDモジュールにおける色の組合せ
図2は、図1aの回路に係る実施例のオペレーションを説明している。LEDセグメント11が、WW光またはAM光またはRD/AM光を発光しており、他の少なくとも一つのLEDセグメント12、13、そして14は、LEDセグメント11よりも高い色温度を有する光を発光している。オペレーションのモードは、電源3により一定電流を供給するものである。このオペレーションのモードにおいては、LEDセグメントを通じて流れる電流は、ターンオン(turn on)されたLEDセグメントの数量の関数として調整されてはいない。
図2において、曲線Vは、整流された主電圧Vを表している。曲線Vで示されるように、整流された主電圧の半サイクル(位相角が0から180度に渡るもの)において、電圧Vのアンプは、0度での0値から90度での最高値まで増加し、180度での0値にまで戻る。
LEDセグメント11、12、13、14は、ほぼ同一のオン電圧(on−voltage)を有するものと想定されている。さらに、0度において、全てのスイッチデバイス41、42、そして43がクローズ状態にあり、もしくは、スイッチデバイス41、42、そして43の少なくとも一つはオープン状態にあることが想定されている。
電圧Vが0度から先に向かって増加していくと、電圧Vは、約11度において、LEDセグメントを動作させるための電流I、電流コントロールデバイス45によってアンプがコントロールされたもの、として十分な第1のレベルにある。その時点では、全てのスイッチデバイス41、42、そして43はクローズ状態にあり、もしくは、クローズ状態にされる。そして、電流Iが、LEDセグメント11、クローズされたスイッチ41、42、そして43、および電流コントロールデバイス45を通じて流れることになる。
約23度において、電圧Vは、LEDセグメント11と12が導電性であるように、そして、電流Iが、電流コントロールデバイス45によって依然アンプがコントロールされたものであるが、LEDセグメント11と12の直列接続の中を流れるのに、十分な第2のレベルにある。その時点では、スイッチデバイス41がオープン状態にされ、一方、スイッチデバイス42と43はクローズ状態のままである。電流Iは、既にLEDセグメント11を通じて流れているが、LEDセグメント12の中にも流れる。LEDセグメント12を通じて流れる電流は、I12として示されている。
約36度において、電圧Vは、LEDセグメント11、12そして13が導電性であるように、そして、電流Iが、電流コントロールデバイス45によって依然アンプがコントロールされたものであるが、LEDセグメント11、12そして13の直列接続の中を流れるのに、十分な第3のレベルにある。その時点では、スイッチデバイス41はオープン状態のままであり、スイッチデバイス42はオープン状態にされ、スイッチデバイス43はクローズ状態のままである。電流Iは、既にLEDセグメント11と12を通じて流れているが、LEDセグメント13の中にも流れる。LEDセグメント13を通じて流れる電流は、I13として示されている。
約52度において、電圧Vは、LEDセグメント11、12、13そして14が導電性であるように、そして、電流Iが、電流コントロールデバイス45によって依然アンプがコントロールされたものであるが、LEDセグメント11、12、13そして14の直列接続の中を流れるのに、十分な第4のレベルにある。その時点では、スイッチデバイス41と42はオープン状態のままであり、スイッチデバイス43はオープン状態にされる。
電流Iは、既にLEDセグメント11、12と13を通じて流れているが、LEDセグメント14の中にも流れる。LEDセグメント14を通じて流れる電流は、I14として示されている。
電流Iは、既にLEDセグメント11、12と13を通じて流れているが、LEDセグメント14の中にも流れる。LEDセグメント14を通じて流れる電流は、I14として示されている。
約52度から約128度の間において、電圧Vは、LEDセグメント11、12、13そして14が導電性であるように、そして、電流Iが、電流コントロールデバイス45によって依然アンプがコントロールされたものであるが、LEDセグメント11、12、13そして14の直列接続の中を流れるのに、十分な第4のレベルより上にあるままである。全てのスイッチデバイス41、42、そして43はオープン状態のままである。
約128度において、電圧Vは第4のレベルより下まで減少し、LEDセグメント14が導電性であるには不十分となる。しかし、LEDセグメント11、12、そして13が導電性であるには依然として十分であり、電流Iは、電流コントロールデバイス45によって依然アンプがコントロールされたものであるが、LEDセグメント11、12、そして13の直列接続の中を流れるのに十分である。その時点では、スイッチデバイス43がクローズ状態にされ、一方、スイッチデバイス41と42はオープン状態のままである。
電流Iは、LEDセグメント11、12と13の中を流れ続けている。電流I14は0(ゼロ)になる。
電流Iは、LEDセグメント11、12と13の中を流れ続けている。電流I14は0(ゼロ)になる。
約144度において、電圧Vは第3のレベルより下まで減少し、LEDセグメント13が導電性であるには不十分となる。しかし、LEDセグメント11と12が導電性であるには依然として十分であり、電流Iは、電流コントロールデバイス45によって依然アンプがコントロールされたものであるが、LEDセグメント11と12の直列接続の中を流れるのに十分である。その時点では、スイッチデバイス42がクローズ状態にされ、一方、スイッチデバイス41はオープン状態のままであり、スイッチデバイス43はクローズ状態のままである。電流Iは、LEDセグメント11と12の中を流れ続けている。電流I13は0(ゼロ)になる。
約157度において、電圧Vは第2のレベルより下まで減少し、LEDセグメント12が導電性であるには不十分となる。しかし、LEDセグメント11が導電性であるには依然として十分であり、電流Iは、電流コントロールデバイス45によって依然アンプがコントロールされたものであるが、LEDセグメント11の中を流れるのに十分である。その時点では、スイッチデバイス41がクローズ状態にされ、一方、スイッチデバイス42と43はクローズ状態のままであり、スイッチデバイス43はクローズ状態のままである。電流Iは、LEDセグメント11の中を流れ続けている。電流I12は0(ゼロ)になる。
約169度において、電圧Vは第1のレベルより下まで減少し、LEDセグメント11が導電性であるには不十分となる。電流I11は0(ゼロ)になる。
約169度を越えると、それぞれのスイッチデバイスは、オープン状態かクローズ状態にある。電圧Vは、電流IがLEDセグメント11、12、13そして14のいずれかの中を流れるには、不十分である。
図3は、LEDモジュール2の全体照明出力と比較したLEDセグメントの照明出力の比率R(LEDセグメント11(比率R11)、LEDセグメント12(比率R12)、LEDセグメント13(比率R13)、そしてLEDセグメント14(比率R14))を示している(縦軸)。それぞれのLEDセグメント11、12、13、そして14について、整流器と調光器5におけるAC主電圧に係る位相カット角α(横軸)に対するものである。全ての位相カット角において、次の式が成立している。R11+R12+R13+R14=100%
位相カット角αが0度(位相カットなし)の場合に、LEDモジュール2の全体照明出力におけるLEDセグメント11の照明出力の比率R11は、AC主電圧の半サイクルに渡って見られるように、約33%である。LEDセグメント12、13、そして14について、比率R12、R13,そしてR14は、それぞれ約28%、23%、そして16%である。
図2からわかるように、そして図3に見られるように、比率R11、R12、R13,そしてR14は、位相カット角αが0度から11度の間は同じままである。あらゆるLEDセグメントの導電回数に影響しないからである。さらに、図2からわかるように、そして図3に見られるように、比率R14は、位相カット角αが128度以上の場合に、0(ゼロ)になる。そうした位相カット角αにおいてLEDセグメント14は、導電性がないからである。位相カット角αが144度以上の場合には、比率R13が0(ゼロ)になる。そうした位相カット角αにおいてLEDセグメント13は、導電性がないからである。
位相カット角αが157度以上の場合には、比率R12が0(ゼロ)になる。そうした位相カット角αにおいてLEDセグメント12は、導電性がないからである。位相カット角αが157度から169度の間の場合には、比率R11は100%になる。LEDセグメント11は、電圧Vの半サイクルの最中に導電状態になる唯一のものだからである。位相カット角αが169度以上の場合には、比率R11は0(ゼロ)になる。そうした位相カット角αにおいてLEDセグメント11は、導電性がないからである。事実上、位相カット角αが169度以上の場合には、LEDセグメント11、12、13、または14のいずれも導電性がない。
位相カット角αが157度以上の場合には、比率R12が0(ゼロ)になる。そうした位相カット角αにおいてLEDセグメント12は、導電性がないからである。位相カット角αが157度から169度の間の場合には、比率R11は100%になる。LEDセグメント11は、電圧Vの半サイクルの最中に導電状態になる唯一のものだからである。位相カット角αが169度以上の場合には、比率R11は0(ゼロ)になる。そうした位相カット角αにおいてLEDセグメント11は、導電性がないからである。事実上、位相カット角αが169度以上の場合には、LEDセグメント11、12、13、または14のいずれも導電性がない。
図3において、曲線Iavは、異なる位相カット角αにおける、LEDセグメント11、12、13、14を通じて流れる平均電流を示している。
図4は、図3の詳細を示している。例えば、整流器と調光器5の典型的な動作範囲である、位相カット角αが30度から150度の間の曲線R11を示している。図3で説明したように、位相カット角αが図4に係る動作範囲の中で増加する場合には、LEDセグメント12、13、そして14に対する、それぞれの比率R12、R13そしてR14は、実質的に同じであるか、減少する。しかしながら、位相カット角αが図4に係る動作範囲の中で増加すると、比率R11は著しく増加する。
LEDセグメント11の発光した光の色温度が、LEDセグメント12、13、14の少なくとも一つの色温度よりも低い場合LEDモジュール2のLEDストリングを調光する効果は、位相カット角αが増加するときLEDモジュール2が発光する光の色温度が減少することである。LEDセグメント11が、他のLEDセグメント12、13、14に対して支配的になるためであり、別の言葉で言えば、比率R11が、他のいずれの比率R12、R13、R14よりも増大するからである。結果として、LEDモジュール2を調光すると、発光される光の(全体)色温度は、白熱灯と同じように減少する。この効果は好ましいものである。LEDモジュールのユーザーは、BBL(ブラックボディライン(black body line))作用に似た色作用を知覚する。
例えば、少なくともLEDセグメント11は、RD光、またはRD/AM光を発光し、一方、他のLEDセグメント12、13、そして14の少なくとも一つがWW光、NW光、及び/又はCW光を発光する。
図5は、図1bの回路に係る実施例のオペレーションを説明している。LEDセグメント11は、WW光、RD光、AM光、またはRD/AM光を発光し、LEDセグメント12、13、そして14の少なくとも一つがLEDセグメント11よりも高い色温度の光を発光する。オペレーションのモードは、電源3により一定電流を供給するものである。このオペレーションのモードにおいては、LEDセグメントを通じて流れる電流は、ターンオンされたLEDセグメントの数量の関数として調整されている。
図5において、曲線Vは、整流された主電圧Vの半サイクル(位相角が0から180度)を示している。
全てのLEDセグメント11、12、13、14は、ほぼ同一のオン電圧を有するものと想定されている。
電圧Vが0度から先に向かって増加していくと、電圧Vは、約11度において、LEDセグメントを動作させるための電流I、電流コントロールデバイス61によってアンプがコントロールされたもの、として十分な第1のレベルにある。他のLEDセグメント12、13、14の中に電流は流れていない。
約23度において、電圧Vは、LEDセグメント11と12が導電性であるために十分な第2のレベルにある。電流Iは、直列接続のLEDセグメント11と12の中を流れるために値I2、電流コントロールデバイス62によってアンプがコントロールされたもの、を持つように調整される。電流コントロールデバイス61は、コントロール回路66によって、電流を導電しないようにコントロールされる。他のLEDセグメント13と14には電流が流れない。
約36度において、電圧Vは、LEDセグメント11、12、そして13が導電性であるために十分な第3のレベルにある。電流Iは、直列接続のLEDセグメント11、12、そして13の中を流れるために値I3、電流コントロールデバイス63によってアンプがコントロールされたもの、を持つように調整される。電流コントロールデバイス61と62は、コントロール回路66によって、電流を導電しないようにコントロールされる。
LEDセグメント14には電流が流れない。
LEDセグメント14には電流が流れない。
約52度において、電圧Vは、LEDセグメント11、12、13そして14が導電性であるために十分な第4のレベルにある。電流Iは、直列接続のLEDセグメント11、12、13そして14の中を流れるために値I4、電流コントロールデバイス64によってアンプがコントロールされたもの、を持つように調整される。電流コントロールデバイス61、62、そして63は、コントロール回路66によって、電流を導電しないようにコントロールされる。
約52度から約128度の間において、電圧Vは、LEDセグメント11、12、13そして14が導電性であるように、そして、電流Iが、電流コントロールデバイス64によって依然アンプがコントロールされたものであるが、LEDセグメント11、12、13そして14の直列接続の中を流れるのに、十分な第4のレベルより上にあるままである。全ての電流コントロールデバイス61、62、そして63はオープン状態のままであり、例えば、電流を導電しない。
約128度において、電圧Vは第4のレベルより下まで減少し、LEDセグメント14が導電性であるには不十分となる。しかし、LEDセグメント11、12、そして13が導電性であるには依然として十分であり、電流Iが、LEDセグメント11、12、そして13の直列接続の中を流れるのに十分である。その時点では、電流コントロールデバイス63は、電流Iのアンプを値I3に調整する。電流コントロールデバイス61と62は、コントロール回路66によって、電流を導電しないようにコントロールされる。
約144度において、電圧Vは第3のレベルより下まで減少し、LEDセグメント13と14が導電性であるには不十分となる。しかし、LEDセグメント11と12が導電性であるには依然として十分であり、電流Iが、LEDセグメント11と12の直列接続の中を流れるのに十分である。その時点では、電流コントロールデバイス62は、電流Iのアンプを値I2に調整する。電流コントロールデバイス61は、コントロール回路66によって、電流を導電しないようにコントロールされる。
約157度において、電圧Vは第2のレベルより下まで減少し、LEDセグメント12、13、そして14が導電性であるには不十分となる。しかし、LEDセグメント11が導電性であるには依然として十分であり、電流Iが、LEDセグメント11の中を流れるのに十分である。その時点では、電流コントロールデバイス61は、電流Iのアンプを値I1に調整する。
約169度において、電圧Vは第1のレベルより下まで減少し、LEDセグメント11が導電性であるには不十分となる。電流Iは0(ゼロ)になる。
約169度を越えると、電圧Vは、電流IがLEDセグメント11、12、13または14のいずれかの中を流れるには、不十分である。
図6は、LEDモジュール2の全体照明出力と比較したLEDセグメントの照明出力の比率R(LEDセグメント11(比率R11)、LEDセグメント12(比率R12)、LEDセグメント13(比率R13)、そしてLEDセグメント14(比率R14))を示している(縦軸)。それぞれのLEDセグメント11、12、13、そして14について、整流器と調光器5におけるAC主電圧に係る位相カット角α(横軸)に対するものである。全ての位相カット角において、次の式が成立している。R11+R12+R13+R14=100%
位相カット角αが0度(位相カットなし)の場合に、LEDモジュール2の全体照明出力におけるLEDセグメント11の照明出力の比率R11は、AC主電圧の半サイクルに渡って見られるように、約42%である。LEDセグメント12、13、そして14について、比率R12、R13,そしてR14は、それぞれ約27%、19%、そして12%である。
図5からわかるように、そして図6に見られるように、比率R11、R12、R13,そしてR14は、位相カット角αが0度から11度の間は同じままである。あらゆるLEDセグメントの導電回数に影響しないからである。さらに、図5からわかるように、そして図6に見られるように、比率R14は、位相カット角αが128度以上の場合に、0(ゼロ)になる。そうした位相カット角αにおいてLEDセグメント14は、導電性がないからである。位相カット角αが144度以上の場合には、比率R13が0(ゼロ)になる。そうした位相カット角αにおいてLEDセグメント13は、導電性がないからである。
位相カット角αが157度以上の場合には、比率R12が0(ゼロ)になる。そうした位相カット角αにおいてLEDセグメント12は、導電性がないからである。位相カット角αが157度から169度の間の場合には、比率R11は100%になる。LEDセグメント11は、電圧Vの半サイクルの最中に導電状態になる唯一のものだからである。位相カット角αが169度以上の場合には、比率R11は0(ゼロ)になる。そうした位相カット角αにおいてLEDセグメント11は、導電性がないからである。事実上、位相カット角αが169度以上の場合には、LEDセグメント11、12、13、または14のいずれも導電性がない。
位相カット角αが157度以上の場合には、比率R12が0(ゼロ)になる。そうした位相カット角αにおいてLEDセグメント12は、導電性がないからである。位相カット角αが157度から169度の間の場合には、比率R11は100%になる。LEDセグメント11は、電圧Vの半サイクルの最中に導電状態になる唯一のものだからである。位相カット角αが169度以上の場合には、比率R11は0(ゼロ)になる。そうした位相カット角αにおいてLEDセグメント11は、導電性がないからである。事実上、位相カット角αが169度以上の場合には、LEDセグメント11、12、13、または14のいずれも導電性がない。
図6において、曲線Iavは、異なる位相カット角αにおける、LEDセグメント11、12、13、14を通じて流れる平均電流を示している。
図6から以下のことがわかる。LEDモジュール2のLEDストリングを調光する効果は、位相カット角αが増加するときLEDモジュール2が発光する光の色温度が減少することである。LEDセグメント11が、他のLEDセグメント12、13、14に対して支配的になるためであり、別の言葉で言えば、比率R11が、他のいずれの比率R12、R13、R14よりも増大するからである。結果として、LEDモジュール2を調光すると、発光される光の(全体)色温度は、白熱灯と同じように減少する。
図7は、図1aの回路に係る実施例のオペレーションを説明している。LEDセグメント11が、WW光、RD光、AM光、またはRD/AM光を発光しており、他の少なくとも一つのLEDセグメント12、13、そして14は、LEDセグメント11よりも高い色温度を有する光を発光している。オペレーションのモードは、電源3より50%変調されたLEDセグメント電流を供給するものである。このオペレーションのモードにおいては、LEDセグメントを通じて流れる電流は、電圧Vの半サイクルに渡って変化する。
図7において、曲線Vは、整流された主電圧Vの半サイクル(位相角が0から180度)を表している。
LEDセグメント11、12、13、14は、ほぼ同一のオン電圧を有することが想定されている。
図7に示されたオペレーションのモードにおける図1aに係る回路の説明のために、前出の図3の説明が参照される。唯一の違いは、LEDセグメントを通じて流れる電流Iは、50%のパルス幅変調がされていることである。
図8は、LEDモジュール2の全体照明出力と比較したLEDセグメントの照明出力の比率R(LEDセグメント11(比率R11)、LEDセグメント12(比率R12)、LEDセグメント13(比率R13)、そしてLEDセグメント14(比率R14))を示している(縦軸)。それぞれのLEDセグメント11、12、13、そして14について、整流器と調光器5におけるAC主電圧に係る位相カット角α(横軸)に対するものである。全ての位相カット角において、次の式が成立している。R11+R12+R13+R14=100%
位相カット角αが0度(位相カットなし)の場合に、LEDモジュール2の全体照明出力におけるLEDセグメント11の照明出力の比率R11は、AC主電圧の半サイクルに渡って見られるように、約33%である。LEDセグメント12、13、そして14について、比率R12、R13,そしてR14は、それぞれ約28%、23%、そして16%である。
図7からわかるように、そして図8に見られるように、比率R11、R12、R13,そしてR14は、位相カット角αが0度から11度の間は同じままである。あらゆるLEDセグメントの導電回数に影響しないからである。さらに、図7からわかるように、そして図8に見られるように、比率R14は、位相カット角αが128度以上の場合に、0(ゼロ)になる。そうした位相カット角αにおいてLEDセグメント14は、導電性がないからである。位相カット角αが144度以上の場合には、比率R13が0(ゼロ)になる。そうした位相カット角αにおいてLEDセグメント13は、導電性がないからである。
位相カット角αが157度以上の場合には、比率R12が0(ゼロ)になる。そうした位相カット角αにおいてLEDセグメント12は、導電性がないからである。位相カット角αが157度から169度の間の場合には、比率R11は100%になる。LEDセグメント11は、電圧Vの半サイクルの最中に導電状態になる唯一のものだからである。位相カット角αが169度以上の場合には、比率R11は0(ゼロ)になる。そうした位相カット角αにおいてLEDセグメント11は、導電性がないからである。事実上、位相カット角αが169度以上の場合には、LEDセグメント11、12、13、または14のいずれも導電性がない。
位相カット角αが157度以上の場合には、比率R12が0(ゼロ)になる。そうした位相カット角αにおいてLEDセグメント12は、導電性がないからである。位相カット角αが157度から169度の間の場合には、比率R11は100%になる。LEDセグメント11は、電圧Vの半サイクルの最中に導電状態になる唯一のものだからである。位相カット角αが169度以上の場合には、比率R11は0(ゼロ)になる。そうした位相カット角αにおいてLEDセグメント11は、導電性がないからである。事実上、位相カット角αが169度以上の場合には、LEDセグメント11、12、13、または14のいずれも導電性がない。
図8において、曲線Iavは、異なる位相カット角αにおける、LEDセグメント11、12、13、14を通じて流れる平均電流を示している。
図8から以下のことがわかる。LEDモジュール2のLEDストリングを調光する効果は、位相カット角αが増加するときLEDモジュール2が発光する光の色温度が減少することである。LEDセグメント11が、他のLEDセグメント12、13、14に対して支配的になるためであり、別の言葉で言えば、比率R11が、他のいずれの比率R12、R13、R14よりも増大するからである。結果として、LEDモジュール2を調光すると、発光される光の(全体)色温度は、白熱灯と同じように減少する。
図3(図4と併せて)、図6、図8と比較すると、これら3つのシナリオにおいて、LEDセグメント12、13、そして14に対する、それぞれの比率R12、R13、そしてR14は、図4で示された動作範囲といった、位相カット角αの代表的な動作範囲では、実質的に同じであるか、減少することがわかる。しかしながら、位相カット角αが動作範囲の中で増加すると、比率R11は著しく増加する。比率R11は、電流コントロールデバイス45(図1a、図2、図3、図4、図7、そして図8)または61(図1b、図5、そして図6)に係る既定のそれぞれのコントロールによってLEDセグメント11を通じて流れる電流を調整することにより、追加的に調整され、おそらく、電流コントロールデバイス62、63、及び/又は64(図1b、図5、そして図6)に係るコントロールによって補完される。
図1におけるLED駆動回路1は、LEDセグメント12、13、そして14にそれぞれ並列に接続されるように適合されたスイッチデバイス41、42、そして43を有することに留意すべきである。LEDセグメント11に対して、スイッチデバイスは存在しない。しかしながら、LED駆動回路1の代替的な実施例において、LEDセグメント11も、また、並列に接続され、スイッチをオープンまたはクローズするコントロールのためのコントロール回路46に動作可能に接続されたスイッチデバイスを有し得る。そうした状況において、電圧Vが第1のレベルにある場合には、LEDセグメント11、12、13、そして14のいずれが電流Iを流すように選択されてもよく、対応するスイッチデバイスがオープン状態にされる。このことは、そうした場合において、LEDセグメント11が第1のLEDセグメントである必要はなく、他のLEDセグメントの少なくとも一つの色温度よりも低い色温度の光を発光する必要もないことを意味している。導電性があり、他のLEDセグメントの少なくとも一つの色温度よりも低い色温度の光を発光する第1のLEDセグメントは、LED駆動回路がそれぞれ一つのLEDセグメントに並列に接続されるように適合されたスイッチデバイスを有する場合には、LEDセグメント11、12、13、または14のいずれかであるように選択され得る。
図1aおよび図1bにおいて、それぞれ示したように、LED駆動回路1および8のオペレーションに係る前出の記載においては、全てのLEDセグメントがほぼ同じオン電圧、例えば、LEDセグメントが電流を流し始める電圧、を有するものと想定されている。
しかしながら、異なるLEDセグメントは異なるオン電圧を有することがあり、関連のLEDセグメントが導電性であり光を発光することを開始または終了する位相角に影響する。
しかしながら、異なるLEDセグメントは異なるオン電圧を有することがあり、関連のLEDセグメントが導電性であり光を発光することを開始または終了する位相角に影響する。
図9は、EMBと記された、第1のグラフを示している。それぞれ50Vである6つのLEDセグメントを含んでいるLEDモジュールの実施例に係る色温度T(K)の測定値であり、調光範囲に渡ってLEDモジュールの照明輝度L1(%)がプロットされている。比較のために、同じグラフの中に、照明輝度に対する共通GLS(白熱灯)の色温度がプロットされている。見てわかるように、LEDモジュールとGLSの両方にとって、発光された光の色温度は同じように減少しており、LEDモジュールの発光する光の色温度は、GLSと類似の振る舞いをすることを示している。
上記に説明され記述された本発明は、ヨーロッパにおける230V,50Hz、USAにおける110V,60Hzといった、異なる主コンセント電圧および周波数に対しても一般的に適用可能である。50Hzにおいては、主電圧の半サイクル(0から180度)は10msかかる。60Hzにおいては、主電圧の半サイクルは8.3msかかる。
LEDモジュール2は、少なくとも2つのLEDセグメントを含み得る。
上記に説明したように、本発明は、直列に接続された第1のLEDセグメントおよび少なくとも一つのさらなるLEDセグメントを駆動するための方法またはデバイスに関するものである。それぞれのLEDセグメントは、少なくとも一つの発光ダイオード、LEDを有している。LEDストリングは、整流されたAC主電圧によって電力供給される。第1のLEDセグメントは、整流されたAC主電圧が第1の電圧レベル以上の場合に電力供給される。そして、第1のLEDセグメントとさらなるLEDセグメントは、整流されたAC主電圧が第1の電圧レベルより高い第2の電圧レベル以上の場合に電力供給される。
第1のLEDセグメントは、第1の色温度を有する光を発光し、さらなるLEDセグメントは、第1の色温度よりも高い第2の色温度を有する光を発光する。調光されるときの、LEDストリングによって発光される光の色温度の変化は、白熱灯の色温度の変化に類似している。
第1のLEDセグメントは、第1の色温度を有する光を発光し、さらなるLEDセグメントは、第1の色温度よりも高い第2の色温度を有する光を発光する。調光されるときの、LEDストリングによって発光される光の色温度の変化は、白熱灯の色温度の変化に類似している。
本発明は、図面または前出の記載において、その詳細が説明され記述されてきたが、そうした説明および記載は、説明的または例示的なものであり、限定的なものではないと考えられるべきである。つまり、本発明は、開示された実施例に限定されるものではない。
図面、明細書、および添付の特許請求の範囲を研究すれば、クレームされた本発明の実施において、当業者によって、開示された実施例に対する他の変形が理解され、もたらされ得る。請求項において、用語「含む(“comprising“」は、他のエレメントまたはステップの存在を排除するものではなく、不定冠詞「一つの(”a“または”an“)」は、複数を排除するものではない。異なる独立請求項がお互いに特定のエレメントを引用しているという事実だけでは、これらのエレメントが組合せにおいて使用され得ないことを示すものではない。請求項におけるいかなる参照番号も、発明の範囲を限定するものと解釈されるべきではない。
図面、明細書、および添付の特許請求の範囲を研究すれば、クレームされた本発明の実施において、当業者によって、開示された実施例に対する他の変形が理解され、もたらされ得る。請求項において、用語「含む(“comprising“」は、他のエレメントまたはステップの存在を排除するものではなく、不定冠詞「一つの(”a“または”an“)」は、複数を排除するものではない。異なる独立請求項がお互いに特定のエレメントを引用しているという事実だけでは、これらのエレメントが組合せにおいて使用され得ないことを示すものではない。請求項におけるいかなる参照番号も、発明の範囲を限定するものと解釈されるべきではない。
Claims (8)
- 直列に接続された第1のLEDセグメントおよび少なくとも一つのさらなるLEDセグメントを含むLEDストリングであって、整流され調光されるAC主電圧が電力供給されるLEDストリングを駆動する方法であって、
それぞれのLEDセグメントは、少なくとも一つの発光ダイオード(LED)を含み、
前記さらなるLEDセグメントのそれぞれにはスイッチデバイスが並列に接続され、
前記整流され調光されるAC主電圧が第1の電圧レベル以上で、かつ、前記第1の電圧レベルより高い第2の電圧レベル以下の場合に前記スイッチデバイスをクローズ状態にして前記第1のLEDセグメントが電力供給される段階と、前記整流され調光されるAC主電圧が前記第2の電圧レベル以上の場合に前記スイッチデバイスをオープン状態にすることによって前記第1のLEDセグメントと前記さらなるLEDセグメントが電力供給される段階とを含み、
前記第1のLEDセグメントは第1の色温度を有する光を発光し、前記さらなるLEDセグメントは前記第1の色温度よりも高い第2の色温度を有する光を発光し、前記第1のLEDセグメントが発光する光と前記さらなるLEDセグメントが発光する光とが重ねられる、
LEDストリングを駆動する方法。 - 前記第1のLEDセグメントは、赤色、オレンジ色、黄色、またはアンバー色の光を発光する、
請求項1に記載の方法。 - 前記AC主電圧は、位相カット調光または電圧振幅調光されている、
請求項1に記載の方法。 - 直列に接続された第1のLEDセグメントおよび少なくとも一つのさらなるLEDセグメントを含むLEDモジュールであり、それぞれのLEDセグメントは少なくとも一つの発光ダイオード(LED)を含むLEDモジュールと;
LED駆動回路であり:
整流され調光されるAC主電圧に接続するように適合されたLED駆動回路の入力端子;
それぞれのさらなるLEDセグメントに並列に接続されたスイッチデバイス;
前記LED駆動回路の入力端子の間に接続された電流コントロールデバイス;
それぞれの前記スイッチデバイスのオープン状態またはクローズ状態をコントロールするためのコントロール回路;
を含むLED駆動回路と;を有し、
前記コントロール回路は、前記整流され調光されるAC主電圧が既定の電圧レベル以下の場合に、それぞれのスイッチデバイスがクローズ状態になるように、かつ、前記整流され調光されるAC主電圧が既定の電圧レベルより大きい場合に、さらなるLEDセグメントに接続された前記スイッチデバイスがオープン状態になるようにコントロールするよう適合され、
前記第1のLEDセグメントは第1の色温度を有する光を発光し、前記さらなるLEDセグメントは前記第1の色温度よりも高い第2の色温度を有する光を発光し、かつ、前記第1のLEDセグメントが発光する光と前記さらなるLEDセグメントが発光する光とが重ねられる、
ことを特徴とするLED照明モジュール。 - 直列に接続された第1のLEDセグメントおよび少なくとも一つのさらなるLEDセグメントを含むLEDモジュールであり、それぞれのLEDセグメントは少なくとも一つの発光ダイオード(LED)を含むLEDモジュールと;
LED駆動回路であり:
整流され調光されるAC主電圧に接続するように適合されたLED駆動回路の入力端子;
前記第1のLEDセグメントに並列に接続されたスイッチデバイスおよびそれぞれのさらなるLEDセグメントに並列に接続されたスイッチデバイス;
前記LED駆動回路の入力端子の間に接続された電流コントロールデバイス;
それぞれの前記スイッチデバイスのオープン状態またはクローズ状態をコントロールするためのコントロール回路;
を含むLED駆動回路と;を有し、
前記コントロール回路は、前記整流され調光されるAC主電圧が第1の電圧レベル以上で、かつ、前記第1の電圧レベルより高い第2の電圧レベル以下の場合に、前記第1のLEDセグメントに並列に接続された前記スイッチデバイスがオープン状態であり、さらなるLEDセグメントに並列に接続された前記スイッチデバイスがクローズ状態になるように、かつ、前記整流され調光されるAC主電圧が前記第2の電圧レベル以上の場合に、さらなるLEDセグメントに接続された前記スイッチデバイスがオープン状態になるようにコントロールするよう適合され、
前記第1のLEDセグメントは第1の色温度を有する光を発光し、前記さらなるLEDセグメントは前記第1の色温度よりも高い第2の色温度を有する光を発光し、かつ、前記第1のLEDセグメントが発光する光と前記さらなるLEDセグメントが発光する光とが重ねられる、
ことを特徴とするLED照明モジュール。 - 直列に接続された第1のLEDセグメントおよび少なくとも一つのさらなるLEDセグメントを含むLEDモジュールであり、それぞれのLEDセグメントは少なくとも一つの発光ダイオード(LED)を含むLEDモジュールと;
LED駆動回路であり:
整流され調光されるAC主電圧に接続するように適合されたLED駆動回路の入力端子;
それぞれのLEDセグメントに対して、前記LEDセグメントの一つの端子とLED駆動回路の入力端子との間に接続された電流コントロールデバイス;
それぞれの前記電流コントロールデバイスのオープン状態またはクローズ状態をコントロールするためのコントロール回路;
を含むLED駆動回路と;を有し、
前記コントロール回路は、前記整流され調光されるAC主電圧が第1の電圧レベル以上の場合に、前記第1のLEDセグメントに電流が流れ、前記さらなるLEDセグメントに電流が流れないように、かつ、前記整流され調光されるAC主電圧が前記第1の電圧レベルより高い第2の電圧レベル以上の場合に、前記第1のLEDセグメントおよび前記さらなるLEDセグメントに電流が流れるように、前記電流コントロールデバイスをコントロールするよう適合され、
前記第1のLEDセグメントは第1の色温度を有する光を発光し、前記さらなるLEDセグメントは前記第1の色温度よりも高い第2の色温度を有する光を発光し、かつ、前記第1のLEDセグメントが発光する光と前記さらなるLEDセグメントが発光する光とが重ねられる、
ことを特徴とするLED照明モジュール。 - 前記電流コントロールデバイスの少なくとも一つは、流れる電流をパルス幅変調するように適合されている、
請求項4乃至6のいずれか一項に記載のLED照明モジュール。 - 請求項4乃至7のいずれか一項に記載のLED照明モジュールと、整流器と、調光器とを含む、調光可能なLED照明モジュール。
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