JP2014146595A - 調光可能なｌｅｄ照明システムにおける色温度の調節 - Google Patents

Abstract

【課題】減光可能なＬＥＤランプなどのＬＥＤ照明システムは、白熱電球の性能を模擬することができる。
【解決手段】異なる色のＬＥＤ列は、ＬＥＤ照明システムによって生成される光の総合強度を調整する単一のＬＥＤドライバの出力に接続することができる。ＬＥＤ照明システムの色は、ＬＥＤ列の間で電流を割り振る、１または複数のスイッチなどの回路機構によって制御することができ、それによりＬＥＤ照明システムによって放出される光の色温度が光の強度の変化に応じて変化する。
【選択図】図１

Description

本明細書において開示される実施形態は、発光ダイオード（ＬＥＤ）照明システムに関し、より詳細には減光可能なＬＥＤランプの出力光強度および色温度の調整に関する。

ＬＥＤは、広範囲にわたる様々な電子工学アプリケーション、例えば建築照明、自動車ヘッドライトおよびテールライト、液晶表示装置のためのバックライト、フラッシュライト、等々に採用されている。白熱ランプおよび蛍光ランプなどの従来の照明源と比較すると、ＬＥＤは、より高い効率、より優れた方向性、より良好な色安定性、より高い信頼性、より長い寿命およびより小さいサイズを始めとする著しい利点を有している。

今日、白熱電球との直接置換として設計され、また、減光機スイッチによって減光することができる、ＬＥＤをベースとする利用可能な多くのランプが存在している。白熱電球が減光されると、フィラメントの温度が低くなってその色温度が白色から黄色に変化し、最終的には橙色に変化するため、放出される光がより暖かい色になる。一方、ＬＥＤは、それらが減光されて光の強度が低下しても同じ色の光（例えば白色光）を生成するため、通常、色温度は変化しない。いくつかの従来のＬＥＤランプでは、異なる色のＬＥＤを混合し、かつ、減光レベルが高くなると異なる色の輝度を調整することによって白熱電球の光出力を模倣しようと試みている。

しかしながら、これらの従来のＬＥＤランプは、異なるＬＥＤの色を制御するために複雑な回路機構を使用しており、そのために製造が高くつくＬＥＤランプが故障しやすく、また、商用的に発展性がない。

本明細書において開示される実施形態は、高いコストを必要とすることなく白熱電球の性能を模擬することができる、減光可能なＬＥＤランプなどのＬＥＤ照明システムを記述する。一実施形態では、ＬＥＤ照明システムはＬＥＤドライバを備えており、このＬＥＤドライバは、調整された電流（ｒｅｇｕｌａｔｅｄ ｃｕｒｒｅｎｔ）（以下、調整電流）をＬＥＤドライバの出力に生成するように構成されている。第１のＬＥＤ列は、ＬＥＤドライバの出力に結合されており、第１のＬＥＤ列を通って流れる調整電流の第１の部分に基づいて第１の色温度（例えば赤色）の光を放出するように構成されている。第２のＬＥＤ列は、ＬＥＤドライバの出力に結合されており、第２のＬＥＤ列を通って流れる調整電流の第２の部分に基づいて第２の色温度（例えば白色）の光を放出するように構成されており、第２の色温度は第１の色温度とは異なっている。また、ＬＥＤ照明システムは、所望の輝度レベルを表す信号（例えば減光機スイッチからの）に応答して、第１のＬＥＤ列を通って流れる調整電流の第１の部分と、第２のＬＥＤ列を通って流れる調整電流の第２の部分の間の調整電流の割振りを制御するように構成された回路機構を含む。

一実施形態では、回路機構は、所望の輝度レベルを表す信号を受け取り、かつ、所望の輝度レベルを表す信号に応答して少なくとも１つのスイッチ制御信号を生成するように構成されたコントローラ回路を含む。また、回路機構は、第１のＬＥＤ列と直列に結合された第１のスイッチを同じく含み、第１のスイッチのオン時間およびオフ時間のデューティサイクルは、少なくとも１つのスイッチ制御信号のうちの第１のスイッチ制御信号に応答する。第１のＬＥＤ列を通って流れる調整電流の第１の部分と、第２のＬＥＤ列を通って流れる調整電流の第２の部分の間の調整電流の割振りは、第１のスイッチのデューティサイクルに応答する。

一実施形態では、ＬＥＤ照明システムを動作させる方法が開示される。所望の輝度レベルを表す信号が受け取られる。調整電流がＬＥＤドライバの出力に生成され、第１のＬＥＤ列は、第１のＬＥＤ列を通って流れる調整電流の第１の部分に基づいて第１の色温度の光を放出するように構成されており、また、第２のＬＥＤ列は、第２のＬＥＤ列を通って流れる調整電流の第２の部分に基づいて第２の色温度の光を放出するように構成されており、第２の色温度は第１の色温度とは異なっている。所望の輝度レベルに応答して少なくとも１つの制御信号が生成される。調整電流は、少なくとも１つの制御信号に応答して、第１のＬＥＤ列を通って流れる調整電流の第１の部分と、第２のＬＥＤ列を通って流れる調整電流の第２の部分の間で割り振られる。

本明細書で説明されている特徴および利点は、すべてを包含しているわけではなく、詳細には、図面および明細書に鑑みて多くの追加特徴および利点が当業者には明らかであろう。さらに、本明細書に使用されている言語は、主として読みやすさおよび実例による説明を目的として選択されたものであり、本発明の主題を正確に描写し、あるいは限定するために選択されたものではない場合があることに留意されたい。

本明細書において開示されている実施形態の教示は、添付の図面と共に以下の詳細な説明を考慮することによって容易に理解することができよう。

一実施形態によるＬＥＤ照明システムを示す図である。 一実施形態による、図１のＬＥＤ照明システムのＬＥＤ列間の調整電流の割振りを示すグラフである。 一実施形態による、図１のＬＥＤ照明システムの色度図である。 他の実施形態によるＬＥＤ照明システムを示す図である。 さらに他の実施形態によるＬＥＤ照明システムを示す図である。 さらに他の実施形態によるＬＥＤ照明システムを示す図である。

図および以下の説明は、単なる実例にすぎない様々な実施形態に関している。以下の考察から、本明細書において開示されている構造および方法の代替的実施形態は、本明細書において考察されている原理から逸脱することなく使用することができる発展性のある代替として容易に認識されるであろうことに留意されたい。

以下、いくつかの実施形態を詳細に参照するが、これらの実施形態の例は、添付の図に図解されている。実際的である場合、図には常に類似または同様の参照番号を使用することができ、また、これらの参照番号は、類似または同様の機能を示すことができることに留意されたい。図は、様々な実施形態を描写しているが、これらは実例による説明を目的としたものにすぎない。当業者は、以下の説明から、本明細書において説明されている原理から逸脱することなく、本明細書において図解されている構造および方法の代替的実施形態を使用することができることを容易に認識するであろう。

本明細書において開示されている実施形態は、高いコストを必要とすることなく白熱電球の色温度変化を模擬することができる、減光可能なＬＥＤランプなどのＬＥＤ照明システムを記述している。一実施形態では、異なる色のＬＥＤ列は、ＬＥＤ照明システムによって生成される光の総合強度を調整する単一のＬＥＤドライバの出力に結合することができる。ＬＥＤコントローラおよび１または複数のスイッチなどの回路機構を使用して、ＬＥＤドライバによって駆動される電流がＬＥＤ列の間で割り振られ、それによりＬＥＤ照明システムによって放出される光の総合色温度が光の強度の変化に応じて変化する。

図１は、一実施形態によるＬＥＤ照明システム図である。ＬＥＤ照明システムは、ＡＣ電圧源１０、減光機スイッチ１２およびＬＥＤランプ１６を含む。減光機スイッチ１２は、ＡＣ電圧源１０からＡＣ電圧を受け取り、かつ、ＡＣ電圧を調整してＬＥＤランプ１６のための入力電圧１４を生成する。減光機スイッチ１２は、調整可能な減光レベルを有している。減光機スイッチは、入力電圧１４の形状および／または大きさがＬＥＤランプ１６の所望の輝度レベルを表すよう、調整可能な減光レベルに従って入力電圧１４の形状および／または大きさを制御する。減光機スイッチ１２は、前縁または後縁位相角スイッチング、あるいは他の技法を使用して入力電圧１４を生成することができる。減光機スイッチのいくつかの例は、手動で制御される減光機スイッチ、および周辺光の変化の量に応じて減光レベルを自動的に調整する光センサである。

ＬＥＤランプ１６は、入力電圧１４を受け取り、かつ、入力電圧１４のエネルギーを可視光に変換する。白熱電球の性能を模倣するために、光の強度および色温度が所望の減光レベルの変化に応じて変化する。一実施形態では、ＬＥＤランプ１６は、白熱電球または蛍光光バルブに対する直接置換として使用することができる照明備品である。示されているように、ＬＥＤランプ１６は、ブリッジ整流器１０２、単一のＬＥＤドライバ１１０、ランプコントローラ１００、３つのＬＥＤ列１９０、１９２、１９４およびスイッチＳＷ１を含む。

ブリッジ整流器１０２は、入力電圧１４を受け取り、かつ、入力電圧１４を整流して整流された入力電圧信号（ｒｅｃｔｉｆｉｅｄ ｉｎｐｕｔ ｖｏｌｔａｇｅ ｓｉｇｎａｌ）（以下、整流入力電圧信号）１０４を生成する。入力電圧１４と同様、整流入力電圧信号１０４の形状および／または大きさも、同じくＬＥＤランプ１６の所望の輝度レベルに関する情報を含み、この所望の輝度レベルは、減光機スイッチ１２によって設定される所望の減光レベルに対応している。

ＬＥＤドライバ１１０は、整流入力電圧信号１０４を受け取り、かつ、調整電流１１２をＬＥＤドライバ１１０の出力に生成する。ＬＥＤドライバ１１０は、ランプコントローラ１００によって生成されるドライバ制御信号１６０に従って調整電流１１２のレベルを制御する。一実施形態では、ＬＥＤドライバ１１０は、整流入力電圧信号１０２を調整電流１１２に変換するスイッチング電力調整器である。例えばＬＥＤドライバ１１０は、整流入力電圧信号１０２に接続された昇圧段、および昇圧段の出力に接続された、ＬＥＤ列を通る電流を調整するためのフライバック段を含むことができる。フライバック段内のスイッチのデューティサイクル（つまりオン時間およびオフ時間）は、ドライバ制御信号１６０によって制御され、それにより調整電流１１２を生成する。あるいはＬＥＤドライバ１１０は、昇圧段のないフライバック段のみを含むことも可能である。

ＬＥＤ列１９０、１９２および１９４は、すべてＬＥＤドライバ１１０の出力に結合されている。ＬＥＤ列１９４は、ＬＥＤドライバ１１０の出力と２つのＬＥＤ列１９０および１９２の間に結合されている。ＬＥＤ列１９０および１９２は、いずれもＬＥＤ列１９４を介してＬＥＤドライバ１１０の出力に結合されている。ＬＥＤ列１９０、１９２および１９４は、すべて単一のＬＥＤドライバ１１０の単一の出力に結合されており、かつ、単一のＬＥＤドライバ１１０の単一の出力によって駆動されるため、ＬＥＤランプ１６のコストを低減することができ、その一方で依然として、ＬＥＤランプ１６によって生成される色の強度および色を制御する能力を維持することができる。

示されているように、ＬＥＤ列１９０は１つのＬＥＤを含み、ＬＥＤ列１９２は２つのＬＥＤを含み、また、ＬＥＤ列１９４は１つのＬＥＤを含む。他の実施形態では、ＬＥＤ列は、図１に示されている数とは異なる数のＬＥＤを有することができる。

ＬＥＤ列１９２は、スイッチＳＷ１およびＬＥＤ列１９０と並列に接続されている。ＬＥＤ列１９０および１９２の分岐構成により、調整電流１１２の一部がＬＥＤ列１９２を通って流れ、また、調整電流１１２の残りの部分がＬＥＤ列１９０を通って流れるよう、ＬＥＤドライバ１１０から駆動される調整電流１１２が共有されることになる。一実施形態では、調整電流１１２は、スイッチＳＷ１によってＬＥＤ列１９０とＬＥＤ列１９２の間で交互に切り換えられ、また、調整電流１１２のうちの所与のＬＥＤ列を通る部分は、常にＬＥＤ列を介して切り換えられる調整電流１１２の平均量を表している。いくつかの実施形態では、調整電流１１２の一部は、調整電流１１２のすべてを含むことができ、あるいはすべての調整電流１１２のうちの一部を含むことも可能である。

スイッチＳＷ１は、ＬＥＤ列１９０と直列に接続されているが、ＬＥＤ列１９２とは直列に接続されていない。スイッチＳＷ１がオフに切り換えられると、すべての調整電流１１２がＬＥＤ列１９２を通って流れる。スイッチＳＷ１がオンに切り換えられると、実質的にすべての調整電流１１２がＬＥＤ列１９２から方向が変えられ、ＬＥＤ列１９０を通って流れる。これは、ＬＥＤ列１９２の両端間の電圧Ｖ２とＬＥＤ列１９０の単一のＬＥＤの両端間の順方向電圧降下Ｖ１が等しくなり（スイッチＳＷ１の両端間の電圧降下はないものとする）、この電圧は、ＬＥＤ列１９２のＬＥＤをターンオンさせるには不十分であることによるものである。

また、ＬＥＤ列は異なる色温度の光を放出する。ＬＥＤ列１９４および１９２は白色光を放出し、また、ＬＥＤ列１９０は赤色光を放出し、この赤色光は白色光より低い平均色温度を有している。また、ＬＥＤは、電流によって制御されるデバイスであり、スイッチＳＷ１のデューティサイクルを制御して、ＬＥＤ列１９０とＬＥＤ列１９２の間の調整電流１１２の割振りを調整することにより、ＬＥＤランプ１６によって生成される総合色温度を調整することができる。したがって直列スイッチＳＷ１を使用して、複数のＬＥＤドライバ１１０を必要とすることなくＬＥＤランプ１６の色温度の制御が維持され、したがってＬＥＤランプ１６のコストが低減される。他の実施形態では、ＬＥＤ列は、赤色および白色以外の温度色を有する光を放出することができる。

ランプコントローラ１００は、ＬＥＤランプ１６の動作を制御する論理を含み、また、例えばＬＥＤランプ１６内の他の構成要素に接続するためのピンを備えた集積回路（ＩＣ）であってもよい。ランプコントローラ１００は、減光検出モジュール１５４、強度制御モジュール１５２および色制御モジュール１５６を含む。モジュール１５２、１５４、１５６の各々は、ハードウェア回路機構によって、プロセッサまたはマイクロコントローラによる実行が可能なソフトウェア命令によって、あるいはハードウェア回路機構とソフトウェア命令の混合によって実施することができる。

減光検出モジュール１５４は、整流入力電圧信号１０４を受け取り、かつ、整流入力電圧１０４の大きさおよび／または形状から所望の輝度レベルを検出する。所望の輝度レベルは、減光機スイッチ１２の減光レベルを表している。減光検出モジュール１５４は、次に、目標電流レベルを表す目標電流信号１５０を生成する。所望の輝度レベルが高いほど目標電流レベルが高くなり、また、光出力が明るくなる。所望の輝度レベルが低いほど目標電流レベルが低くなり、また、光出力が暗くなる。

強度制御モジュール１５２は、目標電流信号１５０を受け取り、かつ、ＬＥＤドライバ１１０が使用してＬＥＤドライバ１１０の出力の電流１１２のレベルを調整するドライバ制御信号１６０を生成する。電流１１２のレベルは、ＬＥＤランプ１６によって放出される光の総合強度に直接影響を及ぼす。ＬＥＤドライバ１１０がスイッチング電力調整器である実施形態では、強度制御モジュール１５２は、パルス幅変調（ＰＷＭ）またはパルス周波数変調（ＰＦＭ）、あるいはＰＷＭとＰＦＭの組合せを使用してドライバ制御信号１６０のデューティサイクルを変更し、それによりＬＥＤドライバ１１０によって出力される電流１１２の量を調整することができる。

色制御モジュール１５６は、目標電流信号１５０を受け取り、かつ、目標電流レベルを使用して、ＬＥＤランプ１６によって放出される光の色温度を制御する。より詳細には、色制御モジュール１５０は、スイッチＳＷ１がターンオンしている時間の長さ、またはスイッチＳＷ１がターンオフしている時間の長さのデューティサイクルを制御し、延いてはそれぞれＬＥＤ列１９０と１９２の間の調整電流１１２の割振りを制御するスイッチ制御信号１７０を生成する。色制御モジュール１５０は、ＰＷＭまたはＰＦＭ、あるいはＰＷＭとＰＦＭの組合せを使用してスイッチＳＷ１のデューティサイクルを制御することができる。

目標電流レベルが高い場合、色制御モジュール１５６は、スイッチＳＷ１のデューティサイクルを短くして、白色ＬＥＤ列１９２に供給される調整電流１１２の百分率を大きくする。したがってＬＥＤランプ１６は、調整電流１１２の大部分が白色ＬＥＤ列１９２を通過するため、白色がかった光を生成する。目標電流レベルが低い場合、減光色コントローラ１００は、スイッチＳＷ１のデューティサイクルを長くして、赤色ＬＥＤ列１９０の方へ向けられる調整電流１１２の百分率を大きくする。したがってＬＥＤランプ１６は、調整電流１１２の大部分が赤色ＬＥＤ列１９０を通過するため、赤色がかった色合いの光を生成する。

言い換えると、スイッチＳＷ１のデューティサイクルを制御することにより、色制御モジュール１５６およびスイッチＳＷ１は、第１のＬＥＤ列と第２のＬＥＤ列の間の調整電流１１２の割振り、つまりＬＥＤ列１９２を通って流れる調整電流１１２の量に対する、ＬＥＤ列１９０を通って流れる調整電流１１２の量を制御する。所望の輝度レベルが低くなり、また、調整電流１１２が小さくなってＬＥＤランプ１６が減光すると、色制御モジュール１５６も、より多くの電流をＬＥＤ列１９０に導くことによってＬＥＤランプ１６の色温度を調整し、それにより白熱電球の色を模擬する。

他の実施形態では、ＬＥＤ列１９０および１９２内のＬＥＤの色を逆にすることができ、したがって色温度を低くする代わりに、所望の輝度レベルが低くなるとＬＥＤランプ１６の色温度が高くなる。

図２は、一実施形態による、図１のＬＥＤ照明システムのＬＥＤ列間の調整電流の割振りを示すグラフである。グラフのＸ軸は、減光機スイッチ１２の所望の輝度レベルを表している。Ｙ軸は、ＬＥＤ列間の調整電流の割振りを表している。

所望の輝度レベルが１００％である場合、調整電流１１２の９０％が白色ＬＥＤ列１９２を通って流れ、また、電流の１０％が赤色ＬＥＤ列１９０を通って流れる。所望の輝度レベルが１％に向かって低下すると、赤色ＬＥＤ列１９０に対する調整電流１１２の割振りが増加し、一方、白色ＬＥＤ列１９２に対する調整電流１１２の割振りが減少する。調整電流１１２のこの割振りにより、光出力は、所望の輝度レベルの低下に応じて徐々に赤色がかった色になる。

図３は、一実施形態による、図１のＬＥＤ照明システムの色度図である。色度図は、従来の白熱ランプおよびＬＥＤランプ１６の両方に対する色応答を含む。白熱ランプは、減光すると色温度Ａから色温度Ｂに変化する。白熱ランプの効果を模倣するために、減光するとＬＥＤランプ１６の色温度が同じく色温度Ａから色温度Ｂに変化するよう、ＬＥＤ列１９２と１９４の間の電流の割振りを調整することができる。これは、減光しても色温度Ａを維持する従来のＬＥＤランプとは対照的である。

図３に示されているように、ＬＥＤランプ１６の色応答はほぼ線形であり、場合によっては白熱ランプの非線形色応答を厳密に追従していない。他の実施形態では、異なる色（例えば赤色、緑色および青色）の３つの並列ＬＥＤ列を使用し、かつ、個々のＬＥＤ列を通る電流を、異なるスイッチを使用して、白熱ランプの色応答をより緊密に模倣する非線形方式で制御することにより、ＬＥＤランプ１６の色応答を白熱ランプの色応答により緊密に整合させることができる。

図４は、他の実施形態によるＬＥＤ照明システムである。図４のＬＥＤ照明システムは、実質的に図１のＬＥＤ照明システムに類似しているが、この場合、ＬＥＤランプ１６は、３つのコンデンサＣ１、Ｃ２およびＣ３を含む。コンデンサＣ１はＬＥＤ列１９０と並列に接続されている。コンデンサＣ２はＬＥＤ列１９２と並列に接続されている。コンデンサＣ３はＬＥＤ列１９４と並列に接続されている。コンデンサＣ１、Ｃ２およびＣ３は、バイパス経路を提供して電圧の過渡状態をフィルタ除去することにより、スイッチＳＷ１がオン状態からオフ状態へ移行する際、ならびにオフ状態からオン状態へ移行する際に生じる電圧の過渡状態を最小化する。また、ＬＥＤランプ１６は、同じく、ＬＥＤ列１９２と直列に接続されたダイオードＤ１を含む。ダイオードＤ１の陽極はＬＥＤ列１９４に接続されており、また、ダイオードＤ１の陰極はＬＥＤ列１９２に接続されている。ダイオードＤ１は、スイッチＳＷ１がオンに切り換えられる際に、Ｃ２に蓄積されている電荷のＬＥＤ列１９０を介した放電を防止する。

図５は、さらに他の実施形態によるＬＥＤ照明システムである。図５のＬＥＤ照明システムは、ＬＥＤ列１９２が単一のＬＥＤのみを含む点を除き、実質的に図１のＬＥＤ照明システムに類似している。したがってスイッチＳＷ１がターンオンされると、ＬＥＤ列１９０および１９２は調整電流１１２を分割し、これは、スイッチＳＷ１がオンである場合、ＬＥＤ列１９２がターンオフされる図１の実施形態とは異なる。調整電流１１２の半分がＬＥＤ列１９０を通って流れ、また、調整電流１１２の他の半分がＬＥＤ列１９２を通って流れる。これは、電圧Ｖ１およびＶ２の両方が単一のＬＥＤの両端間の順方向電圧降下に等しく、ＬＥＤ列１９０および１９２の両方を同時にターンオンさせることができることによるものである。他の実施形態では、ＬＥＤ列１９０および１９２は、両方の列１９０および１９２内のＬＥＤの数が同じ数を維持する限り、それぞれ複数のＬＥＤを有することができる。

色制御モジュール１５６は、依然としてスイッチ制御信号１７０およびスイッチＳＷ１のデューティサイクルを制御し、それにより赤色ＬＥＤ列１９０と白色ＬＥＤ列１９２の間の電流の割振りを制御している。しかしながら図５のＬＥＤランプ１６の色応答は、場合によっては図１のＬＥＤランプ１６の色応答とは異なっている。スイッチＳＷ１がオンである場合、ＬＥＤ列１９０および１９２の両方が調整電流を共有するため、図５のＬＥＤランプ１６の総合色温度の低下は、必ずしも図１のＬＥＤランプ１６の場合ほどには速くない。

図６は、さらに他の実施形態によるＬＥＤ照明システムである。図６のＬＥＤ照明システムは、この場合、互いに並列に接続された３つのＬＥＤ列１９０、１９２および６９０が存在している点を除き、図１のＬＥＤ照明システムに類似している。ＬＥＤ列１９０、１９２および６９０の各々は、異なる色の光を放出することができる。例えばＬＥＤ列１９０は赤色光を放出することができ、ＬＥＤ列１９２は緑色光を放出することができ、また、ＬＥＤ列６９０は青色光を放出することができる。

ＬＥＤ列の各々は、ＬＥＤ列を通過する調整電流１１２の一部を制御する異なるスイッチＳＷと直列に接続されている。スイッチＳＷ１はＬＥＤ列１９０に直列に結合されており、スイッチＳＷ２はＬＥＤ列１９２に直列に結合されており、また、スイッチＳＷ３はＬＥＤ列６９０に直列に結合されている。また、スイッチＳＷ１、ＳＷ２、ＳＷ３の各々は、同じくＬＥＤドライバ１１０の出力に直接結合されている。

色制御モジュール１５６は、同じく異なるスイッチ制御信号１７０、６７０、６７２を生成し、それによりそれぞれスイッチＳＷ１、ＳＷ２、ＳＷ３のデューティサイクルを制御している。スイッチ制御信号１７０は、スイッチＳＷ１のオン／オフデューティサイクルを制御し、スイッチ制御信号６７０は、スイッチＳＷ２のオン／オフデューティサイクルを制御し、また、スイッチ制御信号６７２は、スイッチＳＷ３のオン／オフデューティサイクルを制御している。

３つの異なる色のＬＥＤ列を使用し、かつ、ＬＥＤ列１７０、６７０、６７２の各々を通る電流をスイッチＳＷ１、ＳＷ２、ＳＷ３を使用して独立して制御することにより、白熱ランプを模倣するために生成しなければならないＬＥＤランプ１６の総合色に応じて３つの異なる色の光（例えば赤色、緑色および青色）の量を調整することができるため、ＬＥＤランプ１６によって放出される光の色をより多様に制御することができる。例えば所望の輝度が高い場合、出力光が白色になるよう、３つのすべてのスイッチＳＷのデューティサイクルを等しくすることができる。所望の輝度レベルが低くなると、色制御モジュール１５６は、図３に示されているようにＬＥＤランプ１６の色応答と白熱電球の色応答が整合するよう、スイッチＳＷのデューティサイクルを調整することができる。

一実施形態では、スイッチＳＷ１、ＳＷ２および／またはＳＷ３は、それらが、それらの個々のＬＥＤ列１９０、１９２および６９０を通って流れる電流を阻止し、あるいは許容することによってＬＥＤ列１９０、１９２および６９０の個々の分岐を通って流れる電流の量を制御するため、電流割振り制御回路と呼ぶことができる。

本開示を読めば、当業者は、減光可能なＬＥＤ照明システムにおける色出力を調整するためのさらに他の追加代替設計を理解するであろう。したがって特定の実施形態およびアプリケーションが図解され、かつ、説明されているが、本明細書において考察されている実施形態は、本明細書において開示されている正確な構造および構成要素に限定されないこと、また、本明細書において開示されている方法および装置の配置、動作および詳細には、本開示の精神および範囲を逸脱することなく、当業者には明らかであろう様々な修正、変更および変化を加えることができることを理解されたい。

Claims (27)

1. 発光ダイオード（ＬＥＤ）照明システムであって、
   ＬＥＤドライバであって、調整電流を前記ＬＥＤドライバの出力に生成するように構成されたＬＥＤドライバと、
   前記ＬＥＤドライバの前記出力に結合された第１のＬＥＤ列であって、前記第１のＬＥＤ列を通って流れる前記調整電流の第１の部分に基づいて第１の色温度の光を放出するように構成された第１のＬＥＤ列と、
   前記ＬＥＤドライバの前記出力に結合された第２のＬＥＤ列であって、前記第２のＬＥＤ列を通って流れる前記調整電流の第２の部分に基づいて第２の色温度の光を放出するように構成され、前記第２の色温度は前記第１の色温度とは異なる第２のＬＥＤ列と、
   所望の輝度レベルを表す信号に応答して、前記第１のＬＥＤ列を通って流れる前記調整電流の前記第１の部分と、前記第２のＬＥＤ列を通って流れる前記調整電流の前記第２の部分の間の前記調整電流の割振りを制御するように構成された回路機構と
   を備えることを特徴とするＬＥＤ照明システム。
2. 前記回路機構は、前記所望の輝度レベルを表す前記信号に応答してドライバ制御信号を生成するように構成され、前記ＬＥＤドライバは、前記ドライバ制御信号に応答して前記調整電流のレベルを調整することを特徴とする請求項１に記載のＬＥＤシステム。
3. 前記ＬＥＤドライバは、前記調整電流の前記レベルを調整するスイッチを含んだスイッチング電力調整器を備え、前記スイッチのオン時間およびオフ時間のデューティサイクルは、前記ドライバ制御信号によって制御されることを特徴とする請求項２に記載のＬＥＤシステム。
4. 前記所望の輝度レベルを表す前記信号は、減光機スイッチによって設定される減光レベルによって制御されることを特徴とする請求項１に記載のＬＥＤ照明システム。
5. 前記第１のＬＥＤ列によって放出される前記光の前記第１の色温度は、前記第２のＬＥＤ列によって放出される前記光の前記第２の色温度より低いことを特徴とする請求項１に記載のＬＥＤ照明システム。
6. 前記第１のＬＥＤ列によって放出される前記光の前記第１の色温度は実質的に赤色であり、前記第２のＬＥＤ列によって放出される前記光の前記第２の色温度は実質的に白色であることを特徴とする請求項１に記載のＬＥＤ照明システム。
7. 前記回路機構は、
   前記所望の輝度レベルを表す前記信号を受け取り、かつ、前記所望の輝度レベルを表す前記信号に応答して少なくとも１つのスイッチ制御信号を生成するように構成されたコントローラ回路と、
   前記第１のＬＥＤ列と直列に結合された第１のスイッチであって、前記第１のスイッチのオン時間およびオフ時間のデューティサイクルは、前記少なくとも１つのスイッチ制御信号のうちの第１のスイッチ制御信号に応答する第１のスイッチと
   を備え、前記第１のＬＥＤ列を通って流れる前記調整電流の前記第１の部分と、前記第２のＬＥＤ列を通って流れる前記調整電流の前記第２の部分の間の前記調整電流の前記割振りは、前記第１のスイッチの前記デューティサイクルに応答することを特徴とする請求項１に記載のＬＥＤ照明システム。
8. 前記回路機構は、
   前記第１のＬＥＤ列と直列に結合された第２のスイッチであって、前記第２のスイッチのオン時間およびオフ時間のデューティサイクルは、前記少なくとも１つのスイッチ制御信号のうちの第２のスイッチ制御信号に応答する第２のスイッチ
   を備え、前記第１のＬＥＤ列を通って流れる前記調整電流の前記第１の部分と、前記第２のＬＥＤ列を通って流れる前記調整電流の前記第２の部分の間の前記調整電流の前記割振りは、前記第２のスイッチの前記デューティサイクルに応答することを特徴とする請求項７に記載のＬＥＤ照明システム。
9. 前記第２のＬＥＤ列は、前記第１のＬＥＤ列と前記第１のスイッチの組合せと並列であることを特徴とする請求項７に記載のＬＥＤ照明システム。
10. 前記第１のＬＥＤ列内のＬＥＤの数は、前記第２のＬＥＤ列内のＬＥＤの数と異なり、前記第１のスイッチがオンである場合、前記調整電流の実質的にすべてが前記第１のＬＥＤ列を通って流れることを特徴とする請求項７に記載のＬＥＤ照明システム。
11. 前記第１のＬＥＤ列内のＬＥＤの数は、前記第２のＬＥＤ列内のＬＥＤの数と等しく、前記第１のスイッチがオンである場合、前記調整電流は、前記第１のＬＥＤ列と前記第２のＬＥＤ列の間で分割されることを特徴とする請求項７に記載のＬＥＤ照明システム。
12. 前記ＬＥＤドライバの前記出力と、前記第１のＬＥＤ列および前記第２のＬＥＤ列の両方の間に結合された第３のＬＥＤ列
    をさらに備えることを特徴とする請求項７に記載のＬＥＤ照明システム。
13. 前記第１のＬＥＤ列と並列に結合された第１のコンデンサと、
    前記第２のＬＥＤ列と並列に結合された第２のコンデンサと
    をさらに備えることを特徴とする請求項１に記載のＬＥＤ照明システム。
14. 前記所望の輝度レベルが低くなると、前記第１の列によって放出される前記光および前記第２のＬＥＤ列によって放出される前記光の総合色温度が低くなることを特徴とする請求項１に記載のＬＥＤ照明システム。
15. 前記調整電流のレベルが低くなると、前記第１のＬＥＤ列を通って流れる前記調整電流の前記第１の部分は、前記第２のＬＥＤ列を通って流れる前記調整電流の前記第２の部分に対して大きくなることを特徴とする請求項１に記載のＬＥＤ照明システム。
16. 発光ダイオード（ＬＥＤ）照明システムにおける動作の方法であって、
    所望の輝度レベルを表す信号を受け取るステップと、
    調整電流をＬＥＤドライバの出力に生成するステップであって、第１のＬＥＤ列は、前記第１のＬＥＤ列を通って流れる前記調整電流の第１の部分に基づいて第１の色温度の光を放出するように構成され、前記第２のＬＥＤ列は、前記第２のＬＥＤ列を通って流れる前記調整電流の第２の部分に基づいて第２の色温度の光を放出するように構成され、前記第２の色温度は前記第１の色温度とは異なるステップと、
    前記所望の輝度レベルを表す前記信号に応答して、前記第１のＬＥＤ列を通って流れる前記調整電流の前記第１の部分と、前記第２のＬＥＤ列を通って流れる前記調整電流の前記第２の部分の間の前記調整電流の割振りを制御するステップと
    を含むことを特徴とする方法。
17. 前記所望の輝度レベルを表す前記信号に応答してドライバ制御信号を生成するステップ
    をさらに含み、前記調整電流のレベルは、前記ドライバ制御信号に応答して調整されることを特徴とする請求項１６に記載の方法。
18. 前記ＬＥＤドライバは、前記調整電流の前記レベルを調整するスイッチを含んだスイッチング電力調整器を備え、前記スイッチのオン時間およびオフ時間のデューティサイクルは、前記ドライバ制御信号によって制御されることを特徴とする請求項１７に記載の方法。
19. 所望の輝度レベルを表す前記信号は、減光機スイッチによって設定される減光レベルによって制御されることを特徴とする請求項１６に記載の方法。
20. 前記第１のＬＥＤ列によって放出される光の前記第１の色温度は、前記第２のＬＥＤ列によって放出される光の前記第２の色温度より低いことを特徴とする請求項１６に記載の方法。
21. 前記第１のＬＥＤ列によって放出される前記第１の色温度は実質的に赤色であり、前記第２のＬＥＤ列によって放出される光の前記第２の色温度は実質的に白色であることを特徴とする請求項２０に記載の方法。
22. 前記調整電流の割振りを制御するステップは、
    前記所望の輝度レベルを表す前記信号に応答して少なくとも１つのスイッチ制御信号を生成するステップと、
    前記第１のＬＥＤ列と直列に結合された第１のスイッチのオン時間およびオフ時間のデューティサイクルを制御するステップであって、前記第１のスイッチの前記オン時間およびオフ時間は、前記少なくとも１つの制御信号のうちの第１の制御信号に応答するステップと
    を含み、前記第１のＬＥＤ列を通って流れる前記調整電流の前記第１の部分と、前記第２のＬＥＤ列を通って流れる前記調整電流の前記第２の部分の間の前記調整電流の前記割振りは、前記第１のスイッチの前記デューティサイクルに応答することを特徴とする請求項１６に記載の方法。
23. 前記調整電流の割振りを制御するステップは、
    前記第２のＬＥＤ列と直列に結合された第２のスイッチのオン時間およびオフ時間のデューティサイクルを制御するステップであって、前記第１のスイッチの前記オン時間およびオフ時間は、前記少なくとも１つの制御信号のうちの第２の制御信号に応答するステップ
    を含み、前記第１のＬＥＤ列を通って流れる前記調整電流の前記第１の部分と、前記第２のＬＥＤ列を通って流れる前記調整電流の前記第２の部分の間の前記調整電流の前記割振りは、前記第２のスイッチの前記デューティサイクルに応答することを特徴とする請求項２２に記載の方法。
24. 前記第１のＬＥＤ列内のＬＥＤの数は、前記第２のＬＥＤ列内のＬＥＤの数と異なり、前記第１のスイッチがオンである場合、前記調整電流の実質的にすべてが前記第１のＬＥＤ列を通って流れることを特徴とする請求項２２に記載の方法。
25. 前記第１のＬＥＤ列内のＬＥＤの数は、前記第２のＬＥＤ列内のＬＥＤの数と等しく、前記第１のスイッチがオンである場合、前記調整電流は、前記第１のＬＥＤ列と前記第２のＬＥＤ列の間で分割されることを特徴とする請求項２２に記載の方法。
26. 前記所望の輝度レベルが低くなると、前記第１の列によって放出される前記光および前記第２のＬＥＤ列によって放出される前記光の総合色温度が低くなることを特徴とする請求項１６に記載の方法。
27. 前記調整電流のレベルが低くなると、前記第１のＬＥＤ列を通って流れる前記調整電流の前記第１の部分は、前記第２のＬＥＤ列を通って流れる前記調整電流の前記第２の部分に対して大きくなることを特徴とする請求項１６に記載の方法。

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