JP2016111018A - 光源の輝度および色温度の制御 - Google Patents

Abstract

【課題】光源の輝度および色温度を制御することができる駆動回路を提供すること。【解決手段】光源を駆動するための回路は、電源と光源の間に結合された電力コンバータおよび電力コンバータに結合されたコントローラを含む。電力コンバータは、電源から電力を受け取って、調節された電力を光源に供給する。コントローラは、電源と電力コンバータの間に結合された調光器の導通状態を示す導通状態信号を受け取り、導通状態信号に基づいて光源の輝度を調整する。また、コントローラは、調光器に結合されたオン/オフスイッチの動作を示す動作指示信号を受け取り、動作指示信号に基づいて光源の色温度を調整する。【選択図】図1A

Description

関連出願
本出願は、中華人民共和国の国家知的財産局に対して2014年12月4日に出願した中国特許出願第201410729730.5号の優先権を主張するものであり、また、本出願は、2013年12月4日に出願した「Circuits and Methods for Driving Light Sources」という名称の同時係属の米国特許出願第14/096,892号の一部継続出願でもあり、米国特許出願第14/096,892号自体が、2012年7月26日に出願した「Circuits and Methods for Driving Light Sources」という名称の同時係属の米国特許出願第13/559,451号の一部継続出願でもあり、米国特許出願第13/559,451号自体が、2011年5月4日に出願した「Circuits and Methods for Driving Light Sources」という名称の同時係属の米国特許出願第13/100,434号(現在は米国特許第8,339,067号)の一部継続出願でもあり、米国特許出願第13/100,434号自体が、2009年3月31日に出願した「Driving Circuit with Continuous Dimming Function for Driving Light Sources」という名称の米国特許出願第12/415,028号(現在は米国特許第8,076,867号)の一部継続出願でもあり、米国特許出願第12/415,028号自体が、2008年12月12日に出願した「Driving Circuit with Dimming Controller for Driving Light Sources」という名称の米国特許出願第12/316,480号(現在は米国特許第8,044,608号)の一部継続出願でもあり、これらの特許出願のすべてが参照によって本明細書に完全に組み込まれる。

近年、発光ダイオード(LED)などの光源は、材料および製造プロセスが技術的進歩によって改善されている。LEDは、比較的高い効率、長い寿命、および鮮明な色を有し、自動車産業、コンピュータ産業、遠距離通信産業、軍事産業、および消費財産業などを含む様々な産業において使用され得る。一例には、電気的フィラメントなどの従来の光源を置換するのにLEDを使用するLEDランプがある。

光源を調節するためのいくつかの従来のやり方がある。たとえば、電力コンバータは、電源から交流電圧を受け取って、LED光源に給電するための直流電圧を生成する。コントローラは、AC電源と電力コンバータの間に結合された調光器によって電力コンバータの出力を調節してLED光源の輝度を調節する。従来の調光器はTRIAC(三極管交流電流)調光器およびオン/オフ調光器を含む。しかしながら、これらの調光器は、光源の輝度を調整することはできるが、光源の色温度を調整することができない。

一実施形態では、光源を駆動するための回路は、電源と光源の間に結合された電力コンバータおよび電力コンバータに結合されたコントローラを含む。電力コンバータは、電源から電力を受け取って、調節された電力を光源に供給することができる。コントローラは、電源と電力コンバータの間に結合された調光器の導通状態を示す導通状態信号を受け取り、導通状態信号に基づいて光源の輝度を調整することができる。コントローラは、調光器に結合されたオン/オフスイッチの動作を示す動作指示信号を受け取り、動作指示信号に基づいて光源の色温度を調整することもできる。

別の実施形態では、光源の色温度を制御するためのコントローラは、信号発生器、調光器監視ユニット、駆動回路、および色温度制御ユニットを含む。信号発生器は、光源を流れる出力電流に比例した監視信号を生成することができる。調光器監視ユニットは、電源と電力コンバータの間に結合された調光器の導通状態を示す導通状態信号を受け取り、導通状態信号に基づいて、光源を流れる出力電流の目標レベルを示す基準信号を生成することができる。駆動回路は信号発生器および調光器監視ユニットに結合されており、電力コンバータを制御するための監視信号および基準信号に基づいて駆動信号を生成して、調節された電力を光源に供給することができる。色温度制御ユニットは、調光器に結合されたオン/オフスイッチの動作を示す動作指示信号を受け取ることができ、動作指示信号に基づいて光源の色温度を調整することができる。

図面を参照して以下の詳細な説明が進むのにつれて、特許請求される主題の実施形態の特徴および利点が明らかになり、同じ数字は同じ部品を示す。

本発明による一実施形態の光源駆動回路を示すブロック図である。 本発明による一実施形態の光源駆動回路を示すブロック図である。 本発明による一実施形態のトライアック調光器104に関連した信号の波形の例を示す図である。 本発明による一実施形態の電力スイッチの例を示す図である。 本発明による一実施形態の光源駆動回路の例を示す概略図である。 本発明による一実施形態の輝度および色温度のコントローラの構造の例を示す図である。 本発明による一実施形態の調光器監視ユニットの例を示す概略図である。 本発明による一実施形態の色温度制御モジュールの概略図の一例を示すものである。 本発明による一実施形態の、色温度コントローラを含んでいる光源駆動回路の信号波形の例を示す図である。 本発明による別の実施形態の、色温度コントローラを含んでいる光源駆動回路の信号波形の例を示す図である。 本発明による一実施形態の、光源の輝度および色温度を調整する方法を示す流れ図である。

次に、本発明の実施形態に詳細に言及する。これらの実施形態とともに本発明を説明するが、本発明をこれらの実施形態に限定するようには意図されていないことが理解されよう。それとは逆に、本発明は、添付の特許請求の範囲で定義される本発明の趣旨および範囲の範囲内に含まれ得る代替形態、修正形態および等価物を包含するように意図されている。

さらに、本発明の以下の詳細な説明では、本発明の十分な理解を提供するために多くの特定の詳細が説明される。しかしながら、本発明は、これら特定の詳細なしで実施され得ることが、当業者には理解されよう。他の例では、本発明の態様が不必要に不明瞭にならないように、周知の方法、手順、構成要素、および回路は詳細には説明されていない。

図1Aは、本発明による一実施形態の、光源140を駆動するための光源駆動回路100を示すブロック図である。一実施形態では、光源140は、第1の発光素子(たとえば第1のLED列120)および第2の発光素子(たとえば第2のLED列130)を含む。第2のLED列130は、第1のLED列120とは別の色温度を有し得る。たとえば、第1のLED列120は第1の色温度レベルを有し、第2のLED列130は第2の色温度レベルを有する。電力スイッチ101は、たとえばオン/オフスイッチ102(たとえばロッカスイッチ)および調光器104を含み、電源103と光源駆動回路100の間に結合され得、電源103を光源駆動回路100に対して選択的に結合するように動作可能である。調光器104はトライアック(三極管交流電流)調光器であり得る。オン/オフスイッチ102は、(たとえば図1Aに示されるように)電源103とトライアック調光器104の間に結合され得、または(たとえば図3に示されるように)トライアック調光器104を介して電源103に結合され得る。一実施形態では、図2に示されるように、電力スイッチ101はたとえば壁に取り付けられたスイッチデバイスであり得る。図2の例では、トライアック調光器104はスイッチデバイスの上部に配置されているが、そのように限定されるわけではなく、オン/オフスイッチ102はスイッチデバイスの下部に配置されているが、そのように限定されるわけではない。動作において、電力スイッチ101は、オン/オフスイッチ102をオン位置またはオフ位置へ切り換えることによってオンまたはオフにされ得る。光源140の色温度も、オン/オフスイッチ102を制御することにより、たとえばオン/オフスイッチ102をオフにすることによって調整され得る。加えて、ユーザは、たとえばノブ状のスイッチを回転させてトライアック調光器104を制御することにより、光源140の輝度を調整することができる。

図1Aに示されるように、電源103からの交流入力電圧V_INは、オン/オフスイッチ102およびトライアック調光器104によって交流電圧V_TRIACに変換される。光源駆動回路100は、交流電圧V_TRIACを整流された電圧V_RECに変換するための整流器106と、整流器106と光源140(たとえば第1のLED列120および第2のLED列130を含む)の間に結合された電力コンバータ108と、輝度および色温度のコントローラ112(以下コントローラ112)と、第1のスイッチ122と、第2のスイッチ132とを含む。電力コンバータ108は、整流された電圧V_RECを整流器106から受け取って、調節された出力電流I_OUTを光源140(たとえば第1のLED列120および第2のLED列130を含む)に供給するように動作可能である。一実施形態では、電力コンバータ108は、1次巻線および2次巻線を有する変圧器110を含む。コントローラ112は、変圧器110の1次巻線と光源140(たとえば第1のLED列120および第2のLED列130を含む)の間に結合され得る。コントローラ112は、オン/オフスイッチ102の動作(たとえばオフ動作)を示す動作指示信号TSを受け取り、動作指示信号TSに基づいて光源140(たとえば第1のLED列120および第2のLED列130を含む)の色温度を調整するように動作可能である。図1Aに示されるように、コントローラ112は、動作指示信号TSに基づいて第1の制御信号CTR1および第2の制御信号CTR2を生成して、第1のLED列120および第2のLED列130を制御する。

第1の制御信号CTR1は、コントローラ112と第1のLED列120の間に結合された第1の制御スイッチ122を選択的にオンにすることができ、その結果、光源140の色温度が第1の色温度レベルに調整される。同様に、第2の制御信号CTR2は、コントローラ112と第2のLED列130の間に結合された第2の制御スイッチ132を選択的にオンにすることができ、その結果、光源140の色温度が第2の色温度レベルに調整される。より具体的には、第1の制御信号CTR1が、コントローラ112と第1のLED列120の間に結合された第1の制御スイッチ122をオンにすると、第1のLED列120に電流I_LED1が流れ、光源140の色温度が第1の色温度レベルに調整される。第2の制御信号CTR2が、コントローラ112と第2のLED列130の間に結合された第2の制御スイッチ132をオンにすると、第2のLED列130に電流I_LED2が流れ、光源140の色温度が第2の色温度レベルに調整される。

その上、コントローラ112は、トライアック調光器104の導通状態(たとえば0度から180度の範囲の導通角)を示す導通状態信号TDを受け取り、導通状態信号TDに基づいて(たとえばI_LED1またはI_LED2の電流値を調整することにより)光源140の輝度を調整する。「導通角」は、図4と組み合わせて以下で説明する。輝度の調整の例を、図1Bおよび図1Cと組み合わせて説明する。図1Bは、本発明による一実施形態の、オン/オフスイッチ102およびトライアック調光器104を含む光源駆動回路100を示すブロック図である。図1Bに示されるように、トライアック調光器104は、オン/オフスイッチ102と整流器106の間に結合されたトライアック素子202を含む。トライアック素子202は主端子A1、主端子A2、およびゲート端子Gを含む。トライアック調光器104は、直列に結合された可調整抵抗器204およびキャパシタ206と、DIAC(交流電流用ダイオード)素子208とを含む。DIAC素子208の端子はキャパシタ206に結合されており、DIAC素子208の別の端子がトライアック素子202のゲート端子Gに結合されている。トライアック素子202は双方向であり、作動したとき、いずれの方向にも電流を導くことができる。トライアック素子202は、ゲート端子Gにおけるプラス電流またはマイナス電流のいずれかによって作動され得る。トライアック素子202は、作動しているとき、主端子A1とA2の間の電流が、(たとえばラッチ電流I_Hと称される)電流閾値未満に減少するまで導通状態を保つことができる。

図1Cは、本発明による一実施形態の、図1Bのトライアック調光器104に関連した信号の波形を示すものである。図1Cは図1Bと組み合わせて説明される。図1Cの例において、V_INは電源103からの前述の交流入力電圧を表し、V_A2-A1はトライアック素子202の主端子A1とA2の間の電圧差を表し、I_DIACはDIAC素子208を流れる電流を表し、V_TRIACは電力スイッチ101からの交流電圧出力を表し、V_RECは整流器106からの整流された電圧出力を表す。

図1Cの例では、交流入力電圧V_INは正弦波である。時間T₀から時間T₁でトライアック素子202がオフになり、交流入力電圧V_INが増加するとき、トライアック素子202の端子A1と端子A2の間の電圧差V_A2-A1が増加する。時間T₁から時間T₂でトライアック素子202がオンになる。したがって、交流電圧V_TRIACのここの波形は、交流入力電圧V_INと一致している。

たとえば交流入力電圧V_INの半サイクルの最後といった時間T₂において、トライアック素子202を流れる電流がトライアック素子202のラッチ電流I_H未満まで減少したとき、トライアック素子202はオフになる。交流入力電圧V_INの次の半サイクルの間に、たとえば時間T₃においてキャパシタ206の電圧(voltage cross)がDIAC素子208をオンにするとき、トライアック素子202は再びオンになる。同様に、交流電圧V_TRIACの波形は時間T₃から時間T₄の交流入力電圧V_INと一致している。

一実施形態では、ユーザは、可調整抵抗器204の抵抗を調整することができる。たとえばトライアック調光器104のノブを回転することにより、可調整抵抗器204の抵抗R₂₀₄を調整することができ、可調整抵抗器204の抵抗R₂₀₄が、交流入力電圧V_INの各半サイクルの間にトライアック素子202がオンになるときを決定することができる。より具体的には、一実施形態では、可調整抵抗器204の抵抗R₂₀₄が増加すると、キャパシタ206を充電する電流の平均レベルが低下し得る。したがって、キャパシタ206の電圧がDIAC素子208の閾値電圧まで上昇するのにより時間がかかって、トライアック素子202がオンになるのがたとえば時間T₁よりも遅延し得る。同様に、可調整抵抗器204の抵抗R₂₀₄が減少すると、トライアック素子202がオンになるのがたとえば時間T₁よりも前に進み得る。したがって、トライアック素子202が各半サイクルにおいてオンになる時間は、可調整抵抗器204の抵抗R₂₀₄を調整することによって、たとえば遅れたり進んだりするように調整することができる。

図1Bおよび図1Cの例では、可調整抵抗器204の抵抗R₂₀₄を調整することにより、トライアック素子202がオンになる時間を制御する。しかしながら、本発明はそのように限定されるものではない。別の実施形態では、トライアック調光器104は別の回路構造を有し得て、抵抗器の抵抗をたとえば可調整抵抗器204と同様に調整すると、トライアック素子202がオフになる時間を制御することができる。

図1Aおよび図1Bを参照して、コントローラ112は、トライアック調光器104の導通状態(たとえば0度から180度の範囲の導通角)を示す導通状態信号TDを受け取り、導通状態信号TDに基づいて光源140の輝度(たとえば電流I_LED1またはI_LED2の値)を調整する。コントローラ112は、導通状態信号TDに基づいて駆動信号DRVを生成する。駆動信号DRVは、LED光源140を流れる平均電流(たとえば電流I_LED1および電流I_LED2)を調整するように、電力コンバータ108の制御スイッチ(たとえば図3のQ3)を第1の状態(たとえばオン状態)または第2の状態(たとえばオフ状態)で動作させるように選択的にオン/オフする。より具体的には、一実施形態では、コントローラ112は、各サイクルにおいて、トライアック素子202がオンになる時間を、導通状態信号TDに基づいて監視する。トライアック素子202がオンになる時間が延期されたことを導通状態信号TDが示す場合、コントローラ112は、制御スイッチQ3を制御することにより、LED光源140(たとえば第1のLED列120および第2のLED列130を含む)を流れる平均電流を減少させる。同様に、トライアック素子202がオンになる時間が早くなることを導通状態信号TDが示す場合、コントローラ112は、制御スイッチQ3を制御することにより、LED光源140(たとえば第1のLED列120および第2のLED列130を含む)を流れる平均電流を増加させる。一実施形態では、コントローラ112は、動作指示信号TSに基づいて第1の制御スイッチ122をオンにするための第1の制御信号CTR1を生成して光源140の色温度を第1の色温度レベルに調整する場合には、トライアック調光器104の動作によって、第1のLED光源120を流れる平均電流I_LED1を調整する。コントローラ112は、動作指示信号TSに基づいて第2の制御スイッチ132をオンにするための第2の制御信号CTR2を生成して光源140の色温度を第2の色温度レベルに調整する場合には、トライアック調光器104の動作によって、第2のLED光源130を流れる平均電流I_LED2を調整する。

有利には、コントローラ112は、調節ボタンを有する特別に設計されたスイッチなどの追加の機器を使用することなく、オン/オフスイッチ102およびトライアック調光器104を操作することによって、光源140(たとえば第1のLED列120および第2のLED列130を含む)の色温度および輝度を調整することができ、したがってコストが低減される。コントローラ112の動作が、図3と組み合わせてさらに説明される。

図3は、本発明による一実施形態の、光源駆動回路300の概略図の一例を示すものである。光源駆動回路300は、前述の光源駆動回路100の一例であり得る。話を簡単にするために、図3には入力電圧V_INおよびトライアック調光器104が示されていない。光源駆動回路300は、(たとえば図3には示されていない交流110/120ボルト、60Hzの)電源によって、オン/オフスイッチ102およびトライアック調光器104を介して給電される。交流電圧V_TRIACは、フィルタ302および整流器106(たとえばダイオードD1〜D4によって構成されたブリッジ整流器)によって、整流された電圧V_RECに変換される。電力コンバータ108は、整流器106から整流された電圧V_RECを受け取って、調節された出力電流I_OUTを光源140(たとえば第1のLED列120および第2のLED列130を含む)に供給する。

図3の例では、電力コンバータ108は、変圧器110、制御スイッチQ3、ダイオードD5、およびキャパシタC8を含む。変圧器110は、整流器106から整流された電圧V_RECを受け取るための1次巻線305と、第1のLED列120および第2のLED列130に出力電流I_OUTの供給するための2次巻線307と、磁気コア311と、コントローラ112に電力を供給するための補助巻線309とを含む。説明のために、図3の例では3つの巻線が示されている。しかしながら、別の実施形態では、変圧器110には別の数の巻線が含まれ得る。図3に示される実施形態では、1次巻線305に結合された制御スイッチQ3がコントローラ112の外部に配置されている。あるいは、制御スイッチQ3がコントローラ112と一体化されていてもよい。

コントローラ112は、変圧器110の1次巻線305および補助巻線309に電気的に結合されている。コントローラ112はフライバックPWMコントローラであり得、これは、1次巻線305と直列に結合された制御スイッチQ3を選択的にオンにするためのパルス幅変調方式(PWM)信号DRVを生成し、PWM信号DRVのデューティサイクルを調整することによって変圧器110の出力電流I_OUTを調整するように動作可能である。限定的でない例として、コントローラ112の端子は、HV、CLK、PWM、VDD、GND、COMP、CS、FB、SW1およびSW2を含む。

一実施形態では、コントローラ112は、端子HVにおいて整流された電圧V_RECから導通状態信号TDを受け取り、導通状態信号TDに基づいて光源140を流れる平均電流(たとえば電流I_LED1または電流I_LED2の値)を調整する。具体的には、導通状態信号TDは、トライアック調光器104のトライアック素子202の導通状態(たとえば0度から180度の範囲の導通角)を示すことができる。コントローラ112は、導通状態信号TDに基づいて、トライアック調光器104の導通角に対応する基準信号REF(図4および図5と組み合わせて以下で説明する)を供給することができる。コントローラ112は、基準信号REFに従って端子PWMにおける駆動信号DRVを生成することもでき、それによって、LED光源140を流れる平均電流(たとえば電流I_LED1または電流I_LED2の値)を調整する。

有利には、2次側回路の光源140(たとえば第1のLED列120および第2のLED列130を含む)の輝度は、1次側回路のトライアック調光器104を操作することによって、トライアック調光器104の導通角に対応する目標輝度レベル(たとえば最大限の輝度の25%、50%、75%、90%および100%)に調整され得る。

一実施形態では、コントローラ112は、たとえば端子CLKにおいて、オン/オフスイッチ102のオン/オフ状態といった導通状態を示す動作指示信号TSを受け取る。コントローラ112は、第1のLED列120および第2のLED列130を制御するために、動作指示信号TSに基づいて、端子SW1における第1の制御信号CTR1および端子SW2における第2の制御信号CTR2を生成ことができる。例として、オン/オフスイッチ102が初めてオンになることを動作指示信号TSが示す場合、第1の制御信号CTR1が第1の制御スイッチ122をオンにすることができ、第2の制御信号CTR2が第2の制御スイッチ132をオフにすることができる。したがって、第1のLED列120に電流I_LED1が流れ、第2のLED列130には電流が流れない。オン/オフスイッチ102が所定期間の範囲内でオフになってから再びオンになることを動作指示信号TSが示す場合、第1の制御信号CTR1が第1の制御スイッチ122をオフにすることができ、第2の制御信号CTR2が第2の制御スイッチ132をオンにすることができる。したがって、第1のLED列120には電流が流れず、第2のLED列130に電流I_LED2が流れる。第2のLED列130が第1のLED列120とは異なる色温度を有することができるので、コントローラ112は、動作指示信号TSに基づいて光源140の色温度を調整することができる。

端子FBは、変圧器110の補助巻線309に結合された分圧器から、2次巻線307を流れる電流I_Sのレベルを示す電流監視信号SENを受け取る。電流監視信号SENは、2次巻線307を流れる電流I_Sがゼロに減少する時間を示す。端子CSは、1次巻線305を流れる電流を示す感知信号LPSENを受け取る。コントローラ112は、電流監視信号SENおよび感知信号LPSENを受け取り、端子PWMにおける駆動信号DRVを生成して、制御スイッチQ3を制御する(たとえばスイッチをオンまたはオフにする)。たとえば、2次巻線307を流れる電流I_Sがゼロまで減少することを電流監視信号SENが示すとき、駆動信号DRVが制御スイッチQ3をオフ状態からオン状態に切り換える。より具体的には、電流監視信号SENの電圧が、光源を流れる目標の電流レベルI_TARGETを示す基準信号の電圧と比較され得、感知信号LPSENの電圧が、目標電流レベルI_TARGETを示す別の基準信号の電圧と比較され得る。比較結果の一方または両方が、光源140を流れる瞬時電流のレベルが目標電流レベルI_TARGETよりも大きいことを示す場合、コントローラ112は駆動信号DRVのデューティサイクルを低減する。一実施形態では、駆動信号DRVが第1の状態(たとえばロジック高レベル)であれば、制御スイッチQ3がオンになり、1次巻線305に電流I_Pが流れて、磁気コア311がエネルギーを蓄積する。駆動信号DRVが第2の状態(たとえばロジック低レベル)であれば、制御スイッチQ3がオフになって、2次巻線307に結合されたダイオードD5に順バイアスがかかり、その結果、磁気コア311に蓄積されたエネルギーが2次巻線307を通ってキャパシタC8および光源140に放出される。したがって、光源140(たとえば第1のLED列120および第2のLED列130)の電力が駆動信号DRVに基づいて調整される。

端子VDDは補助巻線309に結合されている。一実施形態では、オン/オフスイッチ102がオフになったとき、端子VDDとグランドの間に結合されたエネルギー蓄積ユニット(たとえばキャパシタC5)がコントローラ112に給電することができる。端子COMPはキャパシタを介してグランドに結合されており、誤差信号を供給する。

有利には、1次側回路のオン/オフスイッチ102のターンオフ動作に応答して、オン/オフスイッチ102が所定期間の範囲内でターンオフ動作の後に再びオンになってから、2次側回路の光源140(たとえば第1のLED列120および第2のLED列130を含む)の色温度が、コントローラ112によって、目標レベル(たとえば第1の色温度または第2の色温度)に調整され得る。

図4は、本発明による一実施形態の、図3のコントローラ112の構造の一例を示すものである。図4は、図3と組み合わせて説明される。一実施形態では、コントローラ112は、たとえば図4の上部に示された輝度制御モジュールと、たとえば図4の下部に示された色温度制御モジュールとを含む。

輝度調節モジュールの動作の例は、以下のように説明される。輝度調節モジュールは、信号発生器410、調光器監視ユニット432、および駆動回路430を含む。信号発生器410は監視信号(たとえば矩形の信号412)を生成する。監視信号の平均電圧は、LED光源140(たとえば第1のLED列120および第2のLED列130を含む)を流れる平均出力電流I_OUT(たとえば電流I_LED1または電流I_LED2)に比例する。調光器監視ユニット432は、導通状態信号TDに基づいて基準信号REFを生成する。基準信号REFは、光源140(たとえば第1のLED列120および第2のLED列130を含む)を流れる平均電流の目標電流レベルI_TARGETを示すものである。したがって、駆動回路430は、矩形の信号412および基準信号REFに基づいて駆動信号を生成する。信号発生器410、駆動回路430、および変圧器110は負帰還ループ回路を構成することができる。負帰還ループ回路は、LED光源140(たとえば第1のLED列120および第2のLED列130)を流れる平均電流I_OUTを目標電流レベルI_TARGETに保つように、矩形の信号412の平均電圧を基準信号REFの電圧レベルに保つことができる。一実施形態では、ユーザは、たとえばノブを回転させてトライアック調光器104を操作することにより、トライアック調光器104の導通角を調整することができ、それによって基準信号REFを変化させる。したがって、トライアック調光器104を操作することによってLED光源140の輝度が調節され得る。

一実施形態では、信号発生器410は、サンプリング回路402、状態検出ユニット404、およびマルチプレクサ408を含む。サンプリング回路402は、端子CSを介して、1次巻線305を流れる電流を示す監視信号LPSENを受け取り/サンプリングし、監視信号LPSENに基づいて、1次巻線305を流れる電流のピークレベルに比例したピーク信号V_PKを生成することができる。一実施形態では、マルチプレクサ408には、第1の端子、第2の端子、および第3の端子を含んでいるスイッチが含まれる。マルチプレクサ408の第1の端子は、ピーク信号V_PKを受け取るようにサンプリング回路402の出力端子に結合されている。マルチプレクサ408の第2の端子は、たとえばゼロボルトといった所定の電圧信号V_PREを受け取るように、たとえばグランドGNDに結合されている。マルチプレクサ408の第3の端子は、矩形の信号412を供給するように、駆動回路430の入力端子に結合されている。別の実施形態では、マルチプレクサ408の第2の端子は、信号発生器に結合されて所定の不変基準電圧を受け取ることができる。

一実施形態では、状態検出ユニット404は、電流監視信号SENを受け取るように端子FBに結合されている。状態検出ユニット404は、電流監視信号SENに基づいて、変圧器110が所定条件で動作しているかどうか判断し、スイッチ制御信号406を生成してマルチプレクサ408を制御することができる。より具体的には、一実施形態では、電流監視信号SENが、変圧器110が所定条件で動作していることを示す第1の電圧レベルにあるとき、スイッチ制御信号406は第1の状態(たとえばロジック高レベル)にある。したがって、マルチプレクサ408の第1の端子と第3の端子が接続される。したがって、矩形の信号412はピーク信号V_PKと等しい。電流監視信号SENが、変圧器110が所定条件で動作していないことを示す第2の電圧レベルにあるとき、スイッチ制御信号406は第2の状態(たとえばロジック低レベル)にある。したがって、マルチプレクサ408の第2の端子と第3の端子が接続される。したがって、矩形の信号412は所定の電圧信号V_PREと等しい。

有利には、調光器監視ユニット432は、トライアック調光器104によって参照信号REFを調整することができる。より具体的には、一実施形態では、導通状態信号TDが、各サイクルにおいてたとえば導通角が増加してトライアック素子202がオンになるのが進んでいることを示す場合、調光器監視ユニット432は基準信号REFを増加させる。したがって、LED光源140(たとえば第1のLED列120および第2のLED列130を含む)を流れる平均電流が増加する。同様に、導通状態信号TDが、各サイクルにおいてたとえば導通角が減少してトライアック素子202がオンになるのが遅れていることを示す場合、調光器監視ユニット432は基準信号REFを低下させる。したがって、LED光源140(たとえば第1のLED列120および第2のLED列130を含む)を流れる平均電流が減少する。輝度調節モジュールは別の回路構造を有することができ、図4の例には限定されない。

図5は、本発明の一実施形態による、図4の調光器監視ユニット432の概略図の一例を示すものである。図5は、図4と組み合わせて説明される。図5に示されるように、調光器監視ユニット432は、分圧器502、比較器506、およびフィルタ510を含む。一実施形態では、分圧器502は、直列に結合された抵抗器R7および抵抗器R8を含む。分圧器502は、導通状態信号TDを受け取って、整流された電圧V_RECを示す分圧信号504を供給する。比較器506は、分圧信号504を閾値電圧V_THと比較し、得られた比較結果に基づいて矩形の信号508を生成する。フィルタ510は、矩形の信号508をフィルタリングして基準信号REFを生成することができる。

具体的には、一実施形態では、時間T₁から時間T₂へのON時間T_{TRI_ON}の間、分圧信号504がたとえばゼロボルトといった閾値電圧V_THよりも大きく、したがって矩形の信号508がロジック高レベルに切り換えられる。時間T₂から時間T₃のオフ時間T_{TRI_OFF}の間、分圧信号504が閾値電圧V_THよりも大きくなく、したがって矩形の信号508がロジック低レベルに切り換えられる。トライアック素子202用のON時間が変化すると、それに応じて矩形の信号508の平均電圧が変化する。フィルタ510は、矩形の信号508をフィルタリングして、矩形の信号508の平均電圧に比例する基準信号REFを供給する。したがって、LED光源140(たとえば第1のLED列120および第2のLED列130を含む)を流れる平均電流は、トライアック調光器104に基づいてLED光源140(たとえば第1のLED列120および第2のLED列130を含む)の輝度を制御するように基準信号REFを調節することによって調整され得る。調光器監視ユニット432は別の回路構造を有することができ、図5の例には限定されない。

図4を参照すると、駆動回路430は演算増幅器414、鋸歯状信号発生器420、比較器426、およびバッファ428を含むことができる。演算増幅器414は、OTA(演算相互コンダクタンス増幅器)418およびキャパシタ416を含む。OTA 418の非反転端子が矩形の信号412を受け取り、反転端子が基準信号REFを受け取る。基準信号REFは、出力電流I_LED1またはI_LED2の目標電流レベルI_TARGETを示すものである。OTA 418は、その出力端子において、矩形の信号412と基準信号REFの間の差に基づき、キャパシタ416を充電または放電するための電流I₄₁₈を生成して誤差信号422を生成する。キャパシタ416が誤差信号422のリップルをフィルタリングするので、誤差信号422は矩形の信号412の平均電圧と基準信号REFの間の差によって求められる。別の実施形態では、キャパシタ416はコントローラ112の外部に配置され、コントローラ112の端子を介してOTA 418に結合される。

鋸歯状信号発生器420は鋸歯状信号SAWを生成する。比較器426は、誤差信号422を鋸歯状信号SAWと比較して比較結果を生成する。バッファ428は、比較結果を受け取って、たとえばパルス幅変調信号といった駆動信号DRVを生成する。図4に示されるように、矩形の信号412の平均電圧V_{SQ_AVG}が増加して基準信号REFを上回ると誤差信号422が増加し、その結果、鋸歯状信号SAWが誤差信号422まで増加するのに、より長い時間がかかる。したがって、駆動回路430が駆動信号DRVのデューティサイクルを減少させて出力電流I_LED1またはI_LED2の平均電流を減少させ、これによって矩形の信号412の平均電圧V_{SQ_AVG}が低下する。駆動回路430は、矩形の信号412の平均電圧V_{SQ_AVG}が基準信号REFへと低下するまで、駆動信号DRVのデューティサイクルを減少し続けることができる。同様に、矩形の信号412の平均電圧V_{SQ_AVG}が基準信号REF未満に低下すると、駆動回路430は、駆動信号DRVのデューティサイクルを増加させ、出力電流I_LED1またはI_LED2の平均電流を増加させて、矩形の信号412の平均電圧V_{SQ_AVG}を上昇させる。駆動回路430は、矩形の信号412の平均電圧V_{SQ_AVG}が基準信号REFへと上昇するまで、駆動信号DRVのデューティサイクルを増加させ続けることができる。このように、出力電流I_LED1またはI_LED2の平均電流が目標電流レベルI_TARGETへと調整され得、その結果、光源140(たとえば第1のLED列120および第2のLED列130を含む)の輝度が制御される。

色温度制御モジュールの動作の例は以下のように説明される。図6は、本発明による一実施形態の、図4の色温度制御モジュールの概略図の一例を示すものである。図6に示されるように、色温度制御モジュールは、判定ユニット434、NOTゲート436、始動および不足電圧ロックアウト(UVL)回路438、ならびに色温度制御ユニット440を含む。

UVL回路438は、様々な電力条件に基づいてコントローラ112の1つまたは複数の素子を選択的にオンにするように、端子VDDに結合され得る。

一実施形態では、端子VDDの電圧が第1の所定の電圧よりも高ければ、UVL回路438はコントローラ112のすべての素子を活性化する。オン/オフスイッチ102がオフになるとき、UVL回路438は、端子VDDの電圧が第2の所定の電圧よりも低ければ、電力を節約するためにコントローラ112の素子の一部分をオフにする。端子VDDの電圧が第3の所定の電圧よりも低ければ、UVL回路438は、コントローラ112のすべての素子をオフにする。一実施形態では、第1の所定の電圧は第2の所定の電圧よりも高く、第2の所定の電圧は第3の所定の電圧よりも高い。

判定ユニット434は、コントローラ112の電力状態を検出し、コントローラ112の電力状態に基づいて第1の判定信号VDD_Lおよび第2の判定信号VDD_Hを生成することができる。コントローラ112は、第1の判定信号VDD_L、第2の判定信号VDD_H、および動作指示信号TSに基づいて光源140の色温度を調整することができる、たとえば、コントローラ112の端子VDDの電圧がリセット閾値(たとえば4V)未満であれば、第1の判定信号VDD_Lは第1の状態(たとえばロジック高レベル)を有する。コントローラ112の端子VDDの電圧がリセット閾値(たとえば4V)よりも高ければ、第1の判定信号VDD_Lは第2の状態(たとえばロジック低レベル)を有する。コントローラ112の端子VDDの電圧がイネーブル閾値(たとえば10V)未満であれば、第2の判定信号VDD_Hは、たとえばロジック低レベルといった第1の状態を有する。端子VDDの電圧がイネーブル閾値(たとえば10V)よりも高ければ、第2の判定信号VDD_Hは、たとえばロジック高レベルといった第2の状態を有する。

色温度制御ユニット440は、動作指示信号TS、第1の判定信号VDD_L、および第2の判定信号VDD_Hに基づいて、第1のLED列120および第2のLED列130を制御するための第1の制御信号CTR1および第2の制御信号CTR2を生成するように動作可能である。一実施形態では、色温度制御ユニット440は、タイマ602、第1のDフリップフロップ604、第2のDフリップフロップ606、第1のANDゲート608、および第2のANDゲート610を含む。タイマ602は、動作指示信号TSを受け取り、動作指示信号TSに立下りエッジがあれば時間測定を開始する。タイマ602は、動作指示信号TSのそれぞれの立下りエッジに続く所定の時間間隔Δtの後に、パルス信号TS_DEをさらに生成する。パルス信号TS_DEは第1のDフリップフロップ604のCLK入力に結合され、動作指示信号TSは第2のDフリップフロップ606のCLK入力に結合される。第1のDフリップフロップ604のD1入力が第1のDフリップフロップ604の

出力に結合されており、第1のDフリップフロップ604のQ1出力が第2のDフリップフロップ606のD2入力に結合されている。

第1のDフリップフロップ604および第2のDフリップフロップ606のR入力は、どちらもNOTゲート436の出力端子に結合されており、NOTゲート436の入力端子は判定ユニット434に結合されている。(たとえば第1の判定信号VDD_Lがロジック高レベルであって)端子VDDの電圧がリセット閾値(たとえば4V)未満であると、第1のDフリップフロップ604および第2のDフリップフロップ606がNOTゲート436によってリセットされる。次いで、第1のDフリップフロップ604のQ1出力および第2のDフリップフロップ606のQ2出力が、どちらもロジック低レベルにリセットされ、第1のDフリップフロップ604の

出力および第2のDフリップフロップ606の

出力が、どちらもロジック高レベルにリセットされる。

第2の判定信号VDD_Hおよび第2のDフリップフロップ606の

出力は、第1のANDゲート608に結合される。したがって、第1のANDゲート608は、第1の制御スイッチ122を制御するための第1の制御信号CTR1および第1のLED列120を流れる電流I_LED1を生成する。第2の判定信号VDD_Hおよび第2のDフリップフロップ606のQ2出力は、第2のANDゲート610に結合される。したがって、第2のANDゲート610は、第2の制御スイッチ132を制御するための第2の制御信号CTR2および第2のLED列130を流れる電流I_LED2を生成する。このようにして、コントローラ112は、オン/オフスイッチ102のターンオフ動作に応答して光源140の色温度を調整することができる。

図7は、本発明の一実施形態による、図6の色温度コントローラを含んでいる光源駆動回路の信号波形の例を示すものである。図7では、動作指示信号TS、パルス信号TS_DE、第1の判定信号VDD_L、第2の判定信号VDD_H、D1入力の電圧、Q1出力の電圧、Q2出力の電圧、第1の制御信号CTR1、および第2の制御信号CTR2の信号波形の例が、本発明の一実施形態によって開示されている。図7は、図3および図6と組み合わせて説明される。

時間t0において、オン/オフスイッチ102がオンになる。時間t1において、動作指示信号TSが第1の状態(たとえばロジック低レベル)から第2の状態(たとえばロジック高レベル)に変化する。端子VDDの電圧がリセット閾値(たとえば4V)まで上昇し、第1の判定信号VDD_Lが第1の状態(たとえばロジック高レベル)から第2の状態(たとえばロジック低レベル)へと変化する。時間t2において、端子VDDの電圧が、イネーブル閾値(たとえば10V)まで上昇し、第2の判定信号VDD_Hが、第1の状態(たとえばロジック低レベル)から第2の状態(たとえばロジック高レベル)へと変化する。t0からt2まで、第1のDフリップフロップ604のQ1出力および第2のDフリップフロップ606のQ2出力は、どちらもロジック低レベルである。第1のANDゲート608および第2のANDゲート610によって受け取られた第2の判定信号VDD_H(たとえばロジック低レベル)のために、第1の制御信号CTR1および第2の制御信号CTR2はどちらもロジック低レベルである。時間t2の後、第2の判定信号VDD_Hがロジック高レベルに変化するので、第1の制御信号CTR1もロジック高レベルに変化する。次いで、第1の制御スイッチ122がオンになって、第1のLED列120に電流I_LED1が流れ始める。時間t3において、オン/オフスイッチ102がオフになって、コントローラ112の端子VDDの電圧が低下し始める。前述のように、動作指示信号TSに一旦立下りエッジが生じると、所定の時間間隔Δtの後にパルス信号TS_DEが生成され得る。時間t4において、パルス信号TS_DEの立上りエッジに応答して、第1のDフリップフロップ604のD1入力がロジック高レベルからロジック低レベルへと変化し、第1のDフリップフロップ604のQ1出力がロジック低レベルからロジック高レベルへと変化する。時間t5において、端子VDDの電圧が、イネーブル閾値(たとえば10V)まで低下し、第2の判定信号VDD_Hが第2の状態(たとえばロジック高レベル)から第1の状態(たとえばロジック低レベル)へと変化する。次いで、第1のANDゲート608および第2のANDゲート610によって受け取られた第2の判定信号VDD_H(たとえばロジック低レベル)のために、第1の制御信号CTR1および第2の制御信号CTR2はどちらもロジック低レベルである。

時間t6においてオン/オフスイッチ102が再びオンになり、したがって動作指示信号TSには時間t6において立上りエッジが出現する。t3とt6の間の期間は所定の(指定された)期間よりも短く(たとえばt6-t3<3秒)、その結果、端子VDDの電圧はリセット閾値(たとえば4V)よりも高く保たれ、第1の判定信号VDD_Lはロジック低レベルに保たれる。動作指示信号TSの立上りエッジに応答して、第2のDフリップフロップ606は、Q2出力がロジック低レベルからロジック高レベルへと変化し、

出力がロジック高レベルからロジック低レベルへと変化する。t1とt2の間の期間に類似して、第1の制御信号CTR1および第2の制御信号CTR2は、t6からt7の期間においてどちらもロジック低レベルである。時間t7の後、端子VDDの電圧が上昇してイネーブル閾値を上回り(たとえば第2の判定信号VDD_Hがロジック高レベルに変化し)、第2の制御信号CTR2もロジック高レベルに変化する。第2の制御スイッチ132がオンになって第2のLED列2130に電流I_LED2が流れ始める。次いで、オン/オフスイッチ102が再びオフになり、時間t8において端子VDDの電圧はイネーブル閾値(たとえば10V)まで低下する。t8とt10の間の各波形はt0とt5の間の各波形に類似している。時間t9において、第1の制御スイッチ122がオンになって第1のLED列120に電流I_LED1が流れ始める。

したがって、コントローラ112は、オン/オフスイッチ102のターンオフ動作に応答して、第1の制御スイッチ122と第2の制御スイッチ132を交互にオンにする。第2のLED列130が第1のLED列120とは異なる色温度を有することができるので、コントローラ112は、オン/オフスイッチ102のターンオフ動作に応答して光源140の色温度を調整することができる。

一実施形態では、信号TS、VDD_LおよびVDD_Hのそれぞれが、第1の状態(たとえばロジック高レベルまたはロジック低レベル)および第2の状態(たとえばロジック低レベルまたはロジック高レベル)を有する。図7の例では、信号TSの第1の状態がロジック高レベルであって信号TSの第2の状態がロジック低レベルであり、信号VDD_Lの第1の状態がロジック高レベルであって信号VDD_Lの第2の状態がロジック低レベルであり、信号VDD_Hの第1の状態がロジック低レベルであって信号VDD_Hの第2の状態がロジック高レベルである。しかしながら、これらは説明の目的に限った例であり、本発明を限定するように意図されたものではない。

図8は、本発明による別の実施形態の、図6の色温度コントローラを含んでいる光源駆動回路の信号波形の例を示すものである。図8は、動作指示信号TS、パルス信号TS_DE、第1の判定信号VDD_L、第2の判定信号VDD_H、D1入力の電圧、Q1出力の電圧、Q2出力の電圧、第1の制御信号CTR1、および第2の制御信号CTR2の信号波形の例を、本発明の一実施形態に従って示すものである。図8は、図3、図6、および図7と組み合わせて説明される。

t0とt6'の間の各波形は、図7に示されたt0とt6の間の各波形に類似している。時間t7'においてオン/オフスイッチ102が再びオンになる。t3とt7'の間の期間は所定の期間よりも長い(たとえばt7'-t3>3秒)。したがって、時間t6'において、端子VDDの電圧がリセット閾値(たとえば4V)まで低下し、第1の判定信号VDD_Lがロジック低レベルからロジック高レベルへと変化する。Q1出力とQ2出力は、どちらもロジック低レベルにリセットされる。第1のANDゲート608および第2のANDゲート610によって受け取られた第2の判定信号VDD_H(たとえばロジック低レベル)のために、第1の制御信号CTR1および第2の制御信号CTR2はどちらもロジック低レベルである。

時間t8'において、動作指示信号TSが第1の状態(たとえばロジック低レベル)から第2の状態(たとえばロジック高レベル)へと変化する。端子VDDの電圧がリセット閾値(たとえば4V)まで上昇し、第1の判定信号VDD_Lが第1の状態(たとえばロジック高レベル)から第2の状態(たとえばロジック低レベル)へと変化する。時間t9'において、端子VDDの電圧が、イネーブル閾値(たとえば10V)まで上昇し、第2の判定信号VDD_Hが、第1の状態(たとえばロジック低レベル)から第2の状態(たとえばロジック高レベル)へと変化する。t7'とt9'の間の各波形はt0とt2の間の各波形に類似している。時間t9'の後、端子VDDの電圧が上昇してイネーブル閾値を上回り(たとえば第2の判定信号VDD_Hがロジック高レベルに変化し)、第1の制御信号CTR1もロジック高レベルに変化する。次いで、第1の制御スイッチ122がオンになって第1のLED列120に電流I_LED1が流れ始める。

図7に示されるように、オン/オフスイッチ102のターンオフ動作とそれに続くターンオン動作(次のターンオン動作)の間の期間が所定期間(たとえば3秒)未満であることを動作指示信号TSが示す場合には、コントローラ112は、オン/オフスイッチ102の次のターンオン動作に応答して、光源140(たとえば第1のLED列120および第2のLED列130を含む)の色温度を第1の色温度レベルから第2の色温度レベルへと変化させる。より具体的には、図7の例では、第1の期間(たとえばt2からt5)中、第1の制御信号CTR1はロジック高レベルであり、第1のLED列120がオンになって第2のLED列130がオフになり、光源140の色温度が第1の色温度レベルに調整される。次いで第2の期間中は第1の期間とは異なり、たとえばt7からt8で、第2の制御信号CTR2はロジック高レベルであり、第1のLED列120がオフになって第2のLED列130がオンになり、光源140の色温度が第2の色温度レベルに調整される。したがって、コントローラ112は、第1の制御スイッチ122と第2の制御スイッチ132を交互にオンにすることによって、光源140の色温度を、第1のLED列120の色温度レベルと第2のLED列130の色温度レベルの間で切り換えることができる。しかしながら、図8に示されるように、オン/オフスイッチ102のターンオフ動作とそれに続く(次の)ターンオン動作の間の期間が所定期間(たとえば3秒)よりも長いことを動作指示信号TSが示す場合には、コントローラ112は、オン/オフスイッチ102の次のターンオン動作に応答して、光源140の色温度をデフォルトの色温度にリセットする。図8の例では、デフォルトの色温度は、たとえば出荷時設定によって第1のLED列120の色温度に事前設定され得る。デフォルトの色温度は、任意の他の適切な値にも事前設定され得、図8の例に示されるような構成に限定されるものではない。

図9は、本発明による一実施形態の、輝度および色温度のコントローラ(たとえばコントローラ112)の動作の流れ図900を示すものである。図9は図1A〜図8と組み合わせて説明される。図9には特定のステップが開示されているが、そのようなステップは例示である。すなわち、本発明は、様々な他のステップまたは図9に列挙されたステップの変形形態を実行するのに十分に適するものである。

ブロック902において、駆動回路(たとえば光源駆動回路100または300)は、電源から電力を受け取り、電力コンバータ(たとえば電力コンバータ108)を使用して調節された電力を光源140(たとえば第1のLED列120および第2のLED列130を含む)に供給する。ブロック904において、輝度および色の温度コントローラは、光源140を流れる出力電流の目標電流レベルを示す基準信号を導通状態信号に基づいて調整し、光源140を流れる平均電流を調整して光源140の輝度を調節する。一実施形態では、コントローラ112は、電源と電力コンバータ間に結合されたトライアック調光器104の導通状態を示す導通状態信号TDを受け取り、導通状態信号TDに基づいて、光源140を流れる出力電流の目標電流レベルを示す基準信号を調整する。具体的には、導通状態信号TDは、トライアック調光器104のトライアック素子202の導通状態(たとえば0度から180度の範囲の導通角)を示す。コントローラ112は、導通状態信号TDに基づいて、トライアック調光器104の導通角に対応する基準信号REFを(図4および図5に関連して説明されたように)供給し、LED光源140を流れる平均電流(たとえば電流I_LED1または電流I_LED2の値)を調整するように、基準信号REFに基づいて端子PWMにおける駆動信号DRVを生成する。

ブロック906において動作指示信号TSが受け取られる。動作指示信号TSは、たとえばスイッチ102といった、電源と電力コンバータの間に結合されているオン/オフスイッチの動作を示すものである。

ブロック908において、光源140の色温度が、動作指示信号TSに基づいて調整される。たとえば第1の期間(図7のたとえばt2からt5)中に、コントローラ112は、第1の制御信号CTR1および第2の制御信号CTR2を生成して、第1の色温度レベルを有する第1のLED列120をオンにし、第2の色温度レベルを有する第2のLED列130をオフにすることができ、その結果、光源140の色温度が第1の色温度レベルに調整される。第1の期間とは異なる第2の期間(たとえば図7のt7からt8)中に、コントローラ112は、第1の制御信号CTR1および第2の制御信号CTR2を生成して、第1のLED列120をオフにし、第2のLED列130をオンにすることができ、その結果、光源140の色温度が第2の色温度レベルに調整される。

有利には、コントローラ112は、調節ボタンを有する特別に設計されたスイッチなどの追加の装置を使用することなく、オン/オフスイッチ102の動作によって光源140(たとえば第1のLED列120および第2のLED列130を含む)の色温度を調整する上に、トライアック調光器104の動作によってLED光源140(たとえば第1のLED列120および第2のLED列130を含む)の輝度も調整し、したがってコストを低減することができる。

上記の議論は、LED列を利用する例示的実施形態に基づくものである。しかしながら、本発明による実施形態は他のタイプの照明を使用して実施されてよく、すなわち、本発明による実施形態は必ずしもLEDに限定されるものではない。そのような他のタイプの照明は、本明細書では発光素子と称され得る。

前述の説明および図面は本発明の実施形態を表しているが、添付の特許請求の範囲で定義された本発明の原理の趣旨および範囲から逸脱することなく、様々な追加、修正および置換がその中になされ得ることが理解されよう。本発明が、本発明の原理から逸脱することなく、特定の環境および有効な要件に特に適合された、本発明を実施するのに用いられる形状、構造、配置、割合、材料、要素、および構成要素、その他多くの変更形態とともに用いられ得ることを、当業者なら理解するであろう。したがって、ここで開示された実施形態は、すべての点において例示であって限定ではなく、本発明の範囲は、添付の特許請求の範囲およびそれらの法律上の等価物によって示され、前述の説明に限定されないものと見なされるべきである。

100 光源駆動回路
101 電力スイッチ
102 オン/オフスイッチ
103 電源
104 トライアック調光器
106 整流器
108 電力コンバータ
110 変圧器
112 輝度および色温度のコントローラ
120 第1のLED列
122 第1の制御スイッチ
130 第2のLED列130
132 第2の制御スイッチ
140 光源
202 トライアック素子
204 可調整抵抗器
206 キャパシタ
208 交流電流用ダイオード素子
300 光源駆動回路
302 フィルタ
305 変圧器の1次巻線
307 変圧器の2次巻線
309 変圧器の補助巻線
402 サンプリング回路
404 状態検出ユニット
406 スイッチ制御信号
408 マルチプレクサ
410 信号発生器
412 矩形の信号
414 演算増幅器
416 キャパシタ
418 演算相互コンダクタンス増幅器
420 鋸歯状信号発生器
422 誤差信号
426 比較器
428 バッファ
430 駆動回路
432 調光器監視ユニット
434 判定ユニット
436 NOTゲート
438 不足電圧ロックアウト(UVL)回路
440 色温度制御ユニット
502 分圧器
504 分圧信号
506 比較器
508 矩形の信号
510 フィルタ
602 タイマ
604 第1のDフリップフロップ
606 第2のDフリップフロップ
608 第1のANDゲート
610 第2のANDゲート

Claims (20)

1. 可調色温度を有する光源を駆動するための回路であって、
   電源と光源の間に結合され、前記電源から電力を受け取って、調節された電力を前記光源に供給するように動作可能な電力コンバータと、
   前記電力コンバータに結合されたコントローラであって、前記電源と前記電力コンバータの間に結合された調光器の導通状態を示す導通状態信号を受け取り、前記導通状態信号に基づいて前記光源の輝度を調整するように動作可能であり、前記調光器に結合され、前記動作指示信号に基づいて前記光源の色温度を調整するオン/オフスイッチの動作を示す動作指示信号を受け取るようにさらに動作可能であるコントローラとを備える駆動回路。
2. 前記コントローラが、
   前記光源を流れる出力電流に比例した監視信号を生成するように動作可能な信号発生器と、
   前記導通状態信号を受け取り、前記導通状態信号に基づいて、前記光源を流れる前記出力電流の目標レベルを示す基準信号を生成するように動作可能な調光器監視ユニットと、
   前記信号発生器および前記調光器監視ユニットに結合され、前記電力コンバータを制御するための前記監視信号および前記基準信号に基づいて駆動信号を生成して、調節された前記電力を前記光源に供給するように動作可能な駆動回路とを含む請求項1に記載の回路。
3. 前記電力コンバータの前記信号発生器、前記駆動回路、および変圧器が、前記光源を流れる前記出力電流を前記目標レベルに保つ負帰還ループ回路を構成する請求項2に記載の回路。
4. 前記導通状態信号が前記調光器の導通角を示し、前記導通状態信号が、前記導通角が増加したことを示すとき、前記調光器監視ユニットが前記基準信号を増加させ、前記駆動回路が、前記光源を流れる前記出力電流が増加するように前記駆動信号を調整し、前記導通状態信号が、前記導通角が減少したことを示すとき、前記調光器監視ユニットが前記基準信号を減少させ、前記駆動回路が、前記光源を流れる前記出力電流が減少するように前記駆動信号を調整する請求項2に記載の回路。
5. 前記光源が、第1の色温度レベルを有する第1の発光素子と、第2の色温度レベルを有する第2の発光素子とを備え、前記コントローラが、前記動作指示信号に基づいて第1の制御信号および第2の制御信号を生成するための色温度制御ユニットを備え、前記第1の制御信号が、前記コントローラと前記第1の発光素子の間に結合された第1の制御スイッチを選択的にオンにし、その結果、前記光源の前記色温度が前記第1の色温度レベルに調整され、前記第2の制御信号が、前記コントローラと前記第2の発光素子の間に結合された第2の制御スイッチを選択的にオンにし、その結果、前記光源の前記色温度が前記第2の色温度レベルに調整される請求項1に記載の回路。
6. 前記色温度制御ユニットが、
   前記動作指示信号を受け取り、前記動作指示信号の立下りエッジが検出されたとき時間測定を開始して、所定の時間間隔の後にパルス信号を生成するように動作可能なタイマと、
   前記パルス信号を受け取るように動作可能な第1のDフリップフロップと、
   前記第1のDフリップフロップに結合され、前記動作指示信号を受け取るように動作可能な第2のDフリップフロップとを備え、
   前記第1の制御信号および前記第2の制御信号が、前記第2のDフリップフロップの出力に基づいて生成される請求項5に記載の回路。
7. 前記コントローラが、前記コントローラの電力状態を検出し、前記コントローラの前記電力状態に基づいて第1の判定信号および第2の判定信号を生成するように動作可能な判定ユニットを備え、前記コントローラが、前記第1の判定信号、前記第2の判定信号、および前記動作指示信号に基づいて前記光源の前記色温度を調整する請求項1に記載の回路。
8. 前記オン/オフスイッチの、ターンオン動作に続く、ターンオフ動作と次のターンオン動作の間の期間が所定期間よりも短いことを前記動作指示信号が示すとき、前記コントローラが、前記オン/オフスイッチの前記次のターンオン動作に応答して、前記光源の前記色温度を第1の色温度レベルから第2の色温度レベルへと変化させる請求項1に記載の回路。
9. 前記オン/オフスイッチの、ターンオン動作に続く、ターンオフ動作と次のターンオン動作の間の期間が所定期間よりも長いことを前記動作指示信号が示すとき、前記コントローラが、前記オン/オフスイッチの前記次のターンオン動作に応答して、前記光源の前記色温度をデフォルトの色温度レベルにリセットする請求項1に記載の回路。
10. 前記回路が整流器を含み、前記電力コンバータが変圧器を含み、前記変圧器が1次巻線、2次巻線、および補助巻線を有し、前記1次巻線が、前記整流器に結合されており、前記電源から前記整流器を介して電力を受け取るように動作可能であり、前記2次巻線が、前記光源に前記調節された電力を供給するように動作可能であり、前記補助巻線が、前記コントローラに電力を供給するように動作可能であり、前記オン/オフスイッチおよび前記調光器が前記電源と前記整流器の間に結合されている請求項1に記載の回路。
11. 前記コントローラが、前記光源を流れる電流のレベル示す電流監視信号を受け取るように動作可能であり、前記電流監視信号に基づいて、前記光源に供給される前記調節された電力を制御するように動作可能である請求項1に記載の回路。
12. 光源の色温度を制御するためのコントローラであって、
    前記光源を流れる出力電流に比例した監視信号を生成するように動作可能な信号発生器と、
    電源と電力コンバータの間に結合された調光器の導通状態を示す導通状態信号を受け取り、前記導通状態信号に基づいて、前記光源を流れる前記出力電流の目標レベルを示す基準信号を生成するように動作可能な調光器監視ユニットと、
    前記信号発生器および前記調光器監視ユニットに結合され、前記電力コンバータを制御するための前記監視信号および前記基準信号に基づいて駆動信号を生成して、調節された電力を前記光源に供給するように動作可能な駆動回路と、
    前記調光器に結合されたオン/オフスイッチの動作を示す動作指示信号を受け取り、前記動作指示信号に基づいて前記光源の前記色温度を調整するように動作可能な色温度制御ユニットとを備えるコントローラ。
13. 前記電力コンバータの前記信号発生器、前記駆動回路、および変圧器が、前記光源を流れる前記出力電流を前記目標レベルに保つ負帰還ループ回路を構成する請求項12に記載のコントローラ。
14. 前記導通状態信号が前記調光器の導通角を示し、前記導通状態信号が、前記導通角が増加したことを示すとき、前記調光器監視ユニットが前記基準信号を増加させ、前記駆動回路が、前記光源を流れる前記出力電流が増加するように前記駆動信号を調整し、前記導通状態信号が、前記導通角が減少したことを示すとき、前記調光器監視ユニットが前記基準信号を減少させ、前記駆動回路が、前記光源を流れる前記出力電流が減少するように前記駆動信号を調整する請求項12に記載のコントローラ。
15. 前記光源が、第1の色温度レベルを有する第1の発光素子と、第2の色温度レベルを有する第2の発光素子とを備え、前記色温度制御ユニットが、前記動作指示信号に基づいて第1の制御信号および第2の制御信号を生成し、前記第1の制御信号が、前記コントローラと前記第1の発光素子の間に結合された第1の制御スイッチを選択的にオンにし、その結果、前記光源の前記色温度が前記第1の色温度レベルに調整され、前記第2の制御信号が、前記コントローラと前記第2の発光素子の間に結合された第2の制御スイッチを選択的にオンにし、その結果、前記光源の前記色温度が前記第2の色温度レベルに調整される請求項12に記載のコントローラ。
16. 前記色温度制御ユニットが、
    前記動作指示信号を受け取り、前記動作指示信号が立下りエッジを有するとき時間測定を開始して、所定の時間間隔の後にパルス信号を生成するように動作可能なタイマと、
    前記パルス信号を受け取るように動作可能な第1のDフリップフロップと、
    前記第1のDフリップフロップに結合され、前記動作指示信号を受け取るように動作可能な第2のDフリップフロップとを備え、
    前記第1の制御信号および前記第2の制御信号が、前記第2のDフリップフロップの出力に基づいて生成される請求項15に記載のコントローラ。
17. 前記コントローラの電力状態を検出し、前記電力状態に基づいて第1の判定信号および第2の判定信号を生成するように動作可能な判定ユニットを備え、前記第1の判定信号、前記第2の判定信号、および前記動作指示信号に基づいて前記光源の前記色温度を調整する請求項12に記載のコントローラ。
18. 前記オン/オフスイッチの、ターンオン動作に続く、ターンオフ動作と次のターンオン動作の間の期間が所定期間よりも短いことを前記動作指示信号が示すとき、前記オン/オフスイッチの前記次のターンオン動作に応答して、前記光源の前記色温度を第1の色温度レベルから第2の色温度レベルへと変化させる請求項12に記載のコントローラ。
19. 前記光源が、前記第1の色温度レベルを有する第1の発光素子と、前記第2の色温度レベルを有する第2の発光素子とを備え、前記コントローラが、前記動作指示信号に基づいて第1の制御信号および第2の制御信号を生成して前記光源の前記色温度を調整し、前記第1の制御信号が、前記コントローラと前記第1の発光素子の間に結合された第1の制御スイッチを選択的にオンにし、その結果、前記光源を流れる電流および前記光源の前記色温度が前記第1の色温度レベルに調整され、前記第2の制御信号が、前記コントローラと前記第2の発光素子の間に結合された第2の制御スイッチを選択的にオンにし、その結果、前記光源を流れる電流および前記光源の前記色温度が前記第2の色温度レベルに調整される請求項18に記載のコントローラ。
20. 前記オン/オフスイッチの、ターンオン動作に続く、ターンオフ動作と次のターンオン動作の間の期間が所定期間よりも長いことを前記動作指示信号が示すとき、前記オン/オフスイッチの前記次のターンオン動作に応答して、前記光源の前記色温度をデフォルトの色温度レベルにリセットする請求項12に記載のコントローラ。