JP2016535406A - 少なくとも1つの第1ledカスケードと、少なくとも1つの第2ledカスケードとを動作させるための回路装置 - Google Patents
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Abstract
本発明は、少なくとも1つの第1及び第2LEDカスケードを動作させるための回路装置に関する。各LEDカスケードはそれぞれ異なる個数のLEDを含む。各LEDカスケードは、適切な駆動ロジックによって、整流された交流供給電圧の目下の値に適合されて交番的に動作される。各LEDカスケードは、LEDユニットに割り当てられており,各LEDユニットは、各LEDカスケードを駆動するための駆動装置を含む。各LEDユニットは、整流器の出力側によって形成される2つの入力端子間に直列に結合されている。LEDカスケードに対して直列にリニアレギュレータが設けられており、該リニアレギュレータは、2つの入力端子間に結合された分圧器を介して駆動される。種々異なる交流供給電圧に適合させるために、少なくとも最上位のLEDカスケードにスイッチング装置が割り当てられており、該スイッチング装置は、第1状態では、当該LEDカスケードの全てのLEDを直列に接続し、第2状態では、当該LEDカスケードの第1半数のLEDを第2半数のLEDに並列に接続するように構成されている。
Description
本発明は、少なくとも1つの第1LEDカスケードと、少なくとも1つの第2LEDカスケードとを動作させるための回路装置であって、前記回路装置は、整流された交流供給電圧に結合される第1入力端子及び第2入力端子を備える入力側と、入力側を備えるリニアレギュレータと、上位の第1LEDユニットと、下位の第2LEDユニットとを含み、但し、前記第1LEDユニットは、複数のLEDからなる第1LEDカスケードを含み、前記第2LEDユニットは、複数のLEDからなる第2LEDカスケードを含む、回路装置に関する。
上位概念に記載された回路装置は、DE2925692A1から公知である。この文献では、それぞれに多数のLEDを含む複数のLEDカスケードに、交流電圧網から整流器を介して給電することが公知である。しかしながらこのことは、著しい光変調、すなわちいわゆる“フリッカー”を引き起こし、且つ、LEDの利用をエネルギ的に非効率的にしてしまう。このアプローチはさらに、電力クラスが比較的高い場合には、力率と高調波とに関して標準となる設定値との問題を引き起こす。
DE202013000064U1からはさらに、複数のLEDカスケードを半波の電圧に応じて連続的に橋絡することが公知であり、この場合には、LEDカスケードに対して直列に、正弦波電流制御を行うリニアレギュレータが接続されている。
EP2519080A2(図4)からは、複数のLEDカスケードを電流源に直列接続することが公知であり、この場合には、それぞれのLEDカスケード内の各LEDが、スイッチング装置によって半波の電圧に依存して直列又は並列に接続される。
DE102012006315A1(図4)からは、複数のLEDカスケードを電流源に直列接続することが公知であり、この場合には、これら複数のLEDカスケードが、半波の電圧に依存して、直列又は並列にスイッチング装置に接続され、橋絡される。
US2010/0134018A1(図4〜5B)からは、複数のLEDを半波の電圧に応じて連続的に橋絡することが公知であり、この場合には、LEDカスケードに対して直列に、正弦波電流制御を行うリニアレギュレータが接続されており、リニアレギュレータの制御入力側は、整流された交流電圧に分圧器を介して結合されている。
EP2645816A1(図6)からは、複数のLEDカスケードを半波の電圧に応じて連続的に橋絡することが公知であり、この場合には、LEDカスケードに対して直列にリニアレギュレータが接続されており、LEDに対して並列にコンデンサが接続されており、LEDに対して直列にデカップリングダイオードが設けられており、これによって、LEDの橋絡時にコンデンサが放電されないようになっている。
本発明の課題は、少なくとも1つの第1LEDカスケードと、少なくとも1つの第2LEDカスケードとを動作させるための上位概念に記載された回路装置を改良して、LEDの動作がより効率的になるような回路装置を提供することにある。
上記の課題は、請求項1に記載の特徴を有する回路装置によって解決される。
本発明は、前記第1入力端子と前記第2入力端子との間に結合された分圧器が設けられており、前記分圧器のタップが、前記LEDカスケードに直列に結合されたリニアレギュレータの入力側に結合されている場合に、上位概念に記載された回路装置の性能、ひいては効率を改善し、力率に関する設定値を満たすことが可能であるという発見に基づいている。上記の手段によって、回路装置の電流消費を、整流された交流供給電圧のその時々の位相に依存させることができる。
各前記LEDユニットは、各前記LEDカスケードに対して直列に結合された第1ダイオードを含む。この第1ダイオードは、ブロッキングダイオードとして使用される。前記第1ダイオードと、各前記LEDカスケードとの結合点は、第1ノードであり、前記LEDカスケードの、前記第1ダイオードに結合されていない端子は、第2ノードであり、前記第1ダイオードの、前記LEDカスケードに結合されていない端子は、第3ノードである。各前記LEDユニットはさらに、前記第3ノードと前記第2ノードとの間に結合された第2ダイオードと、第1コンデンサとの直列回路を含み、但し、前記第1コンデンサと前記第2ダイオードとの結合点は、第4ノードである。各前記LEDユニットはさらに、それぞれ1つの制御電極と基準電極と作用電極とを備える、第1電子スイッチ及び第2電子スイッチを含み、但し、前記第1電子スイッチの前記制御電極は、第5ノードに結合されており、前記第1電子スイッチの前記基準電極は、前記第4ノードに結合されており、前記第1電子スイッチの前記作用電極は、前記第2電子スイッチの前記制御電極に結合されており、前記第2電子スイッチの前記基準電極は、前記第3ノードに結合されており、前記第2電子スイッチの前記作用電極は、前記第2ノードに結合されている。後でより詳細に説明するが、このようにすると、複数の異なるLEDカスケードを、整流された交流供給電圧の目下の値に依存してスイッチオン・オフするための必要条件を得ることができる。この場合、ただ1つのLEDカスケードだけを動作させることも、又は、複数のLEDカスケードを同時に動作させることも可能である。この目的のために、最上位の前記LEDユニットの前記第3ノードは、前記第1入力端子に結合されており、最下位の前記LEDユニットの前記第2ノードは、前記リニアレギュレータが、当該最下位のLEDユニットの前記第2ノードと前記第2入力端子との間に直列に結合されるように、前記リニアレギュレータに結合されている。前記最上位のLEDユニットではない各LEDユニットの前記第3ノードは、その次に上位にあるLEDユニットの前記第2ノードに結合されている。
各第1電子スイッチは、基準電極の電位の変化によって切り換えられるので、これらの第1電子スイッチの制御電極には、適切に選択された直流電圧を印加しなければならない。従って、本発明によれば、全てのLEDユニットの前記第5ノードが、1つの直流電圧源に結合されている。
さらに、少なくとも前記最上位のLEDカスケードには、スイッチング装置が割り当てられており、前記スイッチング装置は、第1状態では、当該LEDカスケードの全てのLEDを直列に接続するように、且つ、第2状態では、当該LEDカスケードの第1半数のLEDを当該LEDカスケードの第2半数のLEDに対して並列に接続するように構成されている。上記の手段は、例えば200Vの交流供給電圧用に設計された上位概念に記載された回路装置が100Vの交流供給電圧において動作される場合に、さらなる手段が講じられなければ、電灯用電流が非常に小さい値まで減少してしまうという事態を考慮したものである。このような事態は、欧州市場を対象とした本発明に係る回路装置が、例えば日本のような別の標準的な定格電圧によって動作される場合に発生し得る。このような事態により、複数の異なるLEDカスケードのLEDの一部がもはや発光しなくなってしまう。この結果、照明密度の許容できない不均一性が発生することとなる。
これとは逆に、100Vの定格電圧からの給電用に設計された回路装置を、200Vの電源網において動作させることはできない。なぜなら、これによって入力電力が極めて著しく増加するからである。システム全体の効率(lm/W)は、非常に悪化してしまうだろう。さらには、とりわけLEDについて言えることであるが、回路装置の電子部品が非常に短期間で破壊されるおそれがある。
上記の課題に対処するために、上位概念に記載された従前の回路装置は、広範囲の入力側を備える外部の電子バラストを用いて動作させざるを得なかった。しかしながらこのような回路装置は、一方では高価であり、他方では照明のデザイン性を著しく制限することとなる。
本発明に係る手段によれば、LEDカスケードの両端で降下する電圧、いわゆるストリング電圧を、実際に手元にある交流供給電圧に適合させることが可能となる。これによって、照明密度の望ましくない不均一性、効率の悪化、回路装置の構成素子の破壊、又は早期の劣化を、確実に回避することが可能となる。
好ましい1つの実施形態では、少なくとも前記最上位のLEDカスケードの前記第1半数のLEDの下位の端部は、第6ノードであり、前記最上位のLEDカスケードの前記第2半数のLEDの上位の端部は、第7ノードであり、前記スイッチング装置は、第1スイッチと第2スイッチと第3スイッチとを含み、前記第1スイッチは、前記第6ノードと前記第7ノードとの間に結合されており、前記第2スイッチは、前記第1ノードと前記第7ノードとの間に結合されており、前記第3スイッチは、前記第6ノードと前記第2ノードとの間に結合されている。このことにより、入力電圧が2分の1になった場合に、ストリング電圧も相応にして2分の1にすることが特に簡単に可能になる。最上位のLEDカスケードの2つの部分ストリングは、スイッチング装置によって、入力電圧が比較的高い場合には直列に接続され、入力電圧が比較的低い場合には並列に接続される。
前記最上位のLEDカスケードだけにスイッチング装置を割り当てることが可能である。しかしながら、少なくとも1つの別のLEDカスケードに、好ましくは全てのLEDカスケードに、対応するスイッチング装置を割り当てることも可能である。
前記分圧器は、好ましくはスイッチと、少なくとも1つの第1オーミック抵抗及び少なくとも1つの第2オーミック抵抗とを含み、前記スイッチは、第1状態では、前記第2オーミック抵抗を前記第1オーミック抵抗から分離するように、且つ、第2状態では、前記第1オーミック抵抗と前記第2オーミック抵抗とを並列に接続するように構成及び配置されている。このスイッチは、交流供給電圧が2分の1になった場合にはLEDカスケード(単・複)を通って2倍の電流が流れるように、電流値を相応に適合させるために使用され、一定の光出力を実現している。
好ましい1つの発展形態では、前記回路装置はさらに、制御装置を含み、前記制御装置は、前記入力側に印加された電圧の振幅を検出するように構成及び配置されており、前記制御装置はさらに、少なくとも1つの前記スイッチング装置と前記分圧器の前記スイッチとを、前記入力側に印加された電圧の、検出された前記振幅に依存して駆動するように構成されている。このようにすると、ストリング間の切り換え又は電流目標値の切り換えを手動で行う必要がなくなる。従って、制御装置は、相応の自動切換装置を備える入力電圧識別装置を含む。これは、好ましくはシュミットトリガとMOSFET回路とを使用して実現される。
この関連において好ましくは、前記制御装置は、第1電圧範囲内にある前記入力側の電圧と相互に関連がある第1状態では、前記少なくとも1つのスイッチング装置を、対応するLED同士が直列に接続されるように駆動し、且つ、前記分圧器の前記スイッチを、前記第2オーミック抵抗が分離されるように駆動し、前記第1電圧範囲よりも低い電圧が割り当てられている第2電圧範囲内にある前記入力側の電圧と相互に関連がある第2状態では、前記少なくとも1つのスイッチング装置を、前記第1半数のLEDが前記第2半数のLEDに対して並列に接続されるように駆動し、且つ、前記分圧器の前記スイッチを、前記第2オーミック抵抗が前記第1オーミック抵抗に対して並列に接続されるように駆動する、ように構成されている。
好ましい1つの実施形態では、前記回路装置が前記第2状態で動作する場合には、前記第1状態における当該回路装置の全LED出力にほぼ相当する全LED出力を供給するために、各前記LEDカスケードのスイッチオン期間が短縮されている。このようにすると、ずっと後でより詳細に説明するが、LEDの過負荷を阻止することが可能となる。
各前記LEDユニットがそれぞれ異なる個数のLEDを含む場合には、有利であることが判明している。このようにすると基本的に、LEDのストリング電圧を、整流された交流供給電圧の目下の値に適合させることが可能となる。
この場合には、それぞれ上位のLEDユニットは、その直ぐ下位にあるLEDユニットの2倍の個数のLEDを含むことができる。このようにすると、整流された交流供給電圧への特に均一な適合が可能となる。
とりわけ、前記最上位のLEDカスケードだけにスイッチング装置が割り当てられている実施形態においては、各前記LEDユニットの個数がバイナリに構成されていない場合に有利であることが判明している。このようにすると、それでもなお適切な電力特性を実現することが可能であり、対応するスイッチング装置を省略した結果、最上位のLEDカスケードよりも下位にあるLEDカスケードのためのコスト及び取り付け費用が削減される。3個のLEDユニットを備える実施例では、第1LEDユニットは例えば26個のLEDを有し、第2LEDユニットは8個のLEDを有し、第3LEDユニットは4個のLEDを有する。
好ましくは、この関連において、最上位のLEDカスケードよりも下位にあるLEDのスイッチング期間が周期的に短縮される。このようにすると、当該下位にあるLEDカスケードの過負荷を確実に回避することが可能となる。
スイッチング装置が設けられたLEDユニットにおいては、好ましくは、前記第1半数のLEDには、第1コンデンサが並列に接続されており、前記第2半数のLEDには、第2コンデンサが並列に接続されている。このことは、本発明によれば、少なくとも最上位のLEDカスケードを有するLEDユニットに関連している。このようにすると、直列動作の場合にも光変調とフリッカーの発生とを低減することができる。特に好ましくは、それぞれ別のLEDユニットも、少なくとも1つの第2コンデンサを含み、前記第2コンデンサは、当該それぞれ別のLEDカスケードに対して並列に接続されている。このようにすると、整流された交流供給電圧が、当該それぞれ別のLEDカスケードの各順方向電圧の合計よりも小さいことにより、又は、他のLEDカスケードが活性化されていて、当該それぞれ別のLEDカスケードが短絡されていることにより、当該それぞれ別のLEDカスケードのLEDが、整流された交流供給電圧から直接的には給電されないような位相においても、当該それぞれ別のLEDカスケードのLEDを、それぞれの前記第2コンデンサから給電することが可能となる。この結果、光変調がさらに低減されるので、フリッカーの発生は、人の目には殆ど知覚され得なくなる。
本発明に係る回路装置の効率を特に向上させるために、前記直流電圧源は、前記回路装置の動作時に前記最下位のLEDユニットの前記第2ノードにおいて生じる交流電圧を、直流電圧を形成するために使用することによって実現されている。このようにすると、例えば整流器の出力側に結合されるバックコンバータを使用して、第5ノードの電位を形成するための別個の補助電圧を設ける必要がなくなる。本発明ではむしろ、回路装置内において、特に巧妙に選び抜かれた交流電圧信号が使用される。すなわち、本発明の発明者が発見したように、最下位のLEDユニットの第2ノードにおいて生じる交流電圧が、特に適しているのである。なぜなら、上記の交流電圧は、交流供給電圧の目下の値とは関係なくほぼ永続的に第2ノードに存在しているので、持続的に、すなわち交流供給電圧の目下の値とは関係なく、第5ノードに供給するために利用することが可能だからである。本発明において形成される補助電圧源は、小さい残留リップルしか有さないので、他の補助電圧供給部に比べて格段に小さいキャパシタンスを使用することができる。この補助電圧源は、非常に簡単に構築され、コンパクトに実現可能である。この補助電圧源はさらに、上記の理由から低コストでもある。そうでなければリニアレギュレータにおいて損失電力に変換されていたはずの電流を、補助電圧を供給するために取り出すという状況は、特に有利である。従って、補助電圧供給部によって付加的な損失電力が発生することがなくなり、これによって回路装置の効率が最適化される。この結果、本発明に係る回路装置のコストが縮小するのみならず、構造サイズも小さくなる。
好ましくは、各前記LEDユニットはさらに、第3ダイオードを含み、前記第3ダイオードは、前記第5ノードと、各前記第1電子スイッチの前記制御電極との間に結合されている。この第3ダイオードは、各第1電子スイッチの制御電極を保護するために使用される。第1電子スイッチが相応に耐電圧に設計されている場合には、この第3ダイオードを省略してもよい。
特に好ましくは、前記直流電圧源は、チャージポンプを含み、前記チャージポンプの入力側は、前記最下位のLEDユニットの前記第2ノードに結合されており、前記チャージポンプの出力側は、全ての前記LEDユニットの前記第5ノードに結合されている。チャージポンプを使用することによって、最下位のLEDユニットの第2ノードにおいて生じる交流電圧から、全てのLEDユニットの第5ノードに供給するための直流電圧を、特に簡単に獲得することが可能となる。前記チャージポンプは、好ましくは、半波整流器と電圧制限装置との直列回路を含む。このことにより、第5ノードのために、所定の閾値を確実に下回る電圧を供給することが可能となる。上記の手段によって、補助電圧のリップルを特に小さくすることが可能となる。
好ましい1つの実施形態では、前記直流電圧源は、抵抗と第4ダイオードとの直列回路を含み、前記直列回路は、前記最下位のLEDユニットの前記第2ノードと全ての前記LEDユニットの前記第5ノードとの間に結合されており、前記直流電圧源はさらに、第3コンデンサとツェナーダイオードとの並列回路を含み、前記並列回路は、全ての前記LEDユニットの前記第5ノードと前記第2入力端子との間に結合されている。
この関連において、前記第4ダイオードに対して直列に接続されている前記抵抗は、固定のオーミック抵抗として構成することができる。この形態は、回路装置を調光可能に構成する必要がない場合に好ましい。しかしながら、調光可能に構成する必要がある場合には、前記第4ダイオードに対して直列に接続されている前記抵抗は、前記チャージポンプの調整装置を実現するために可変抵抗として構成されている。この場合、前記チャージポンプの前記調整装置が、前記第5ノードの電圧を所定の値まで調整するように構成されていることが好ましい。このことは、リーディングエッジ調光及びトレーリングエッジ調光の場合には、リニアレギュレータの両端で降下する電圧、ここでは最下位のLEDユニットの第2ノードの電圧が、ドロップアウトを有する非対称の鋸歯状の信号に相当する、ということを考慮している。チャージポンプに調整装置を設けることによって、このような場合にも、全てのLEDユニットの第5ノードにほぼ一定の所定の電圧を供給するために充分な電流が、第3コンデンサに供給されることが保証される。
好ましくは、前記チャージポンプの前記調整装置は、反転型の電圧レギュレータとして構成されている。前記反転型の電圧レギュレータは、それぞれ1つの制御電極と作用電極と基準電極とを備える、第3電子スイッチ及び第4電子スイッチを含み、前記第3電子スイッチの前記制御電極は、前記ツェナーダイオードのアノードに結合されており、前記第3電子スイッチの前記基準電極は、前記第2入力端子に結合されており、前記第3電子スイッチの前記作用電極は、前記第4電子スイッチの前記制御電極に結合されており、前記第4電子スイッチの前記制御電極はさらに、オーミック抵抗を介して当該第4電子スイッチの前記作用電極に結合されており、前記第4電子スイッチの前記作用電極自体は、前記第4ダイオードのカソードに結合されており、前記第4電子スイッチの前記基準電極は、全ての前記LEDユニットの前記第5ノードに結合されている。上記の構成では、第3電子スイッチは、ツェナーダイオードを通る電流を測定する。従って、ツェナーダイオードを通る電流の流れが確認できない場合には、第3コンデンサの電圧が低すぎるということである。ツェナーダイオードを通る電流が欠如していることにより、第3電子スイッチは非導通状態に切り換えられ、またこれとは逆に、オーミック抵抗が、第4電子スイッチの作用電極と制御電極との間でプルアップ抵抗として機能することによって、この第3電子スイッチは導通状態に切り換えられる。このようにすると、最下位のLEDユニットの第2ノードから第3コンデンサへと、ひいては全てのLEDユニットの第5ノードへと、電流が流れることが可能となる。
好ましくは、前記第3電子スイッチ及び第4電子スイッチの各前記制御電極と、前記第2入力端子との間に、コンデンサが結合されている。このコンデンサは、ジャンプ、スパイク等をフィルタリングするために使用され、従って、回路装置の干渉脆弱性を低減する。
さらには、前記リニアレギュレータを通る電流を調整するための調整装置を設けることができ、前記調整装置の入力側は、前記第5ノードに結合されており、前記調整装置の出力側は、前記リニアレギュレータの前記入力側に結合されている。このような調整装置によって、例えば、少なくとも1つのLEDユニットを通る電流を、温度に依存して調整することが可能となる。
特に好ましくは、このような調整装置は、制御電極と基準電極と作用電極とを備える第5電子スイッチと、少なくとも1つのオーミック抵抗とNTC抵抗とを備える分圧器とを含み、但し、前記分圧器は、前記第5ノードと前記第2入力端子との間に結合されており、前記分圧器の前記タップは、前記第5電子スイッチの前記制御電極に結合されており、前記第5電子スイッチの前記基準電極は、前記第2入力端子に結合されており、前記第5電子スイッチの前記作用電極は、前記リニアレギュレータの前記入力側に結合されている。従って、回路装置が発熱すると、第3電子スイッチの制御電極の電圧が上昇し、これによって第3電子スイッチは、ますます導通状態に切り換えられる。このことによってリニアレギュレータの入力側の電圧は、これとは逆に、相応に減少する。このようにすると、リニアレギュレータを通る電流も同じく低減され、ひいてはLEDユニットによって変換される電力も低減される。上記の手段は、温度調整の他に、所定の最大温度を上回った場合にはサーマルシャットダウンも提供する。
さらなる好ましい実施形態は、従属請求項から明らかとなる。
図面の簡単な説明
以下、本発明の複数の実施例を、添付図面を参照しながらより詳細に説明する。
以下、本発明の複数の実施例を、添付図面を参照しながらより詳細に説明する。
図1は、本発明に係る回路装置の1つの実施例の概略図を示す。交流電源電圧701は、整流器702を介して2つのノード703及び704に接続されている。ノード703は、オーミック抵抗R1を介してノード759に接続されている。ノード759は、2つのダイオードD5,D6の直列回路と、オーミック抵抗R3とを介してノード704に結合されており、これらのダイオードD5,D6のカソードは、ノード704の方向に向いている。オーミック抵抗R1,R2と、ダイオードD5,D6と、オーミック抵抗R3とが、1つの分圧器を形成しており、この分圧器のタップがノード759となっている。オーミック抵抗R3には、スイッチS4を介してオーミック抵抗R2を並列に接続することが可能である。
回路装置はさらに、リニアレギュレータ12を含む。リニアレギュレータ12は、ダーリントン接続された2つのNPNトランジスタQ1,Q2と、オーミック抵抗R5とを含む。オーミック抵抗R5は、上述したダーリントン段Q1,Q2に対して直列に結合されている。トランジスタQ2のベースは、リニアレギュレータ12の制御端子であり、ノード759に結合されている。
ノード703と704との間には、本実施例では3つのLEDユニットLE1,LE2,LE3と、リニアレギュレータ12とからなる直列回路が結合されている。以下に、LEDユニットLE3を例にしてLEDユニットの構造を示す。LEDユニットLE1及びLE2の構造は、ほぼ同一であり、それぞれのLEDの個数と、個数の違いに基づく構成素子の回路定数とが異なっているだけである。
LEDユニットLE3は、LED,LED43〜LED48、つまり6個のLEDを含み、これらのLEDは、互いに直列に接続されており、1つのLEDカスケードを形成している。このLEDカスケードに対して直列にダイオードD33が結合されており、ダイオードD33とLEDカスケードとの結合点は、ノードN31である。LEDカスケードの、ダイオードD33に結合されていない端子は、ノードN32である。ダイオードD33の、LEDカスケードに結合されていない端子は、第3ノードN33である。LEDカスケードに対して並列に、任意選択のコンデンサC33を結合してもよい。ノードN33とノードN32との間には、コンデンサC32とダイオードD32との直列回路が結合されており、コンデンサC32とダイオードD32の結合点は、ノードN34である。
LEDユニットLE3はさらに、2つの電子スイッチQ31及びB31を含み、スイッチQ31の制御電極は、ダイオードD31とオーミック抵抗R31との直列回路を介してノードN5に結合されている。スイッチQ31の基準電極は、ノードN34に結合されており、その一方で、スイッチQ31の作用電極は、オーミック抵抗R32を介してスイッチB31の制御電極に結合されている。スイッチB31の基準電極は、ノードN32に結合されており、その一方で、スイッチB31の作用電極は、ノードN33に結合されている。
スイッチB31は、本実施例ではダーリントン段として実現されており、トランジスタQ32,Q33と、オーミック抵抗R33及びR34とを含む。しかしながら、ダーリントン段の代わりにただ1つのトランジスタを設けてもよい。
LEDユニットLE2,LE1は同様に構成されているが、それぞれ異なる個数のLEDを含む。例えば、LEDユニットLE2は、LED,LED29〜LED42、すなわち14個のLEDを含む。LEDユニットLE1は、LED,LED1〜LED28、すなわち28個のLEDを含む。これらのLEDは、好ましくはそれぞれ2つのPN接合部を有するデュアルコアLEDとして構成されている。
最下位のLEDユニットの第2ノード、この場合にはノードN32は、リニアレギュレータ12の作用電極に結合されており、その一方で、最上位のLEDユニットLE1の第3ノードN13は、ノード703に結合されている。ノードN5とリニアレギュレータ12との間には、補助電圧源14が結合されている。この補助電圧源14については、ずっと後でより詳細に説明する。
図1に図示された回路装置は、例えば以下に挙げる構成素子又は回路定数を有する:R1 200kΩ、R2 1.5kΩ、R3 1.5kΩ、R5 10Ω、R11 100kΩ、R21 500kΩ、R31 10kΩ、R12 500kΩ、R22 20kΩ、R32 10kΩ、R13=R23=R33=R43 10kΩ、R14=R24=R34=R44 1kΩ、C12=470nf、C13=C14=47nf、C22=2μf、C32=4μf、C23=100μf、C33=220μf、R4=3kΩ、C2=10μf。
コンデンサC13,C14,C23,C33は、回路定数が比較的大きく設定されており、それぞれのLEDカスケードのLEDのためのバッファコンデンサとして使用される。この場合には、これらのコンデンサを、対応するLEDカスケードで降下する電圧用に設計するだけでよく、交流電源電圧V1の全域用に設計する必要がないということが利点である。従って、これらのコンデンサを小さく、ひいては省スペースに構成することが可能となる。
ダイオードD11,D21,D32は、任意選択であり、トランジスタQ11,Q21,Q31が相応に耐電圧に設計されている場合には省略することが可能である。
ダイオードD5及びD6は、分圧器内において、トランジスタQ1及びQ2のベース・エミッタ間電圧を補償するために使用される。従って、オーミック抵抗R3で降下する電圧は、オーミック抵抗R5の両端で降下する電圧にほぼ一致する。従って、抵抗R5を通る電流は、正弦半波形である。従って、回路装置を通る電流は入力電圧に追従し、これによって力率は良好になり、電磁妨害は小さくなる。
図1に図示された回路装置の回路定数の設定により、トランジスタB11を、約100Hzのスイッチング周波数で動作させることが可能となる。上述したスイッチング周波数に起因して場合により知覚され得るフリッカーは、割り当てられたバッファコンデンサC13及びC14によって阻止される。トランジスタB21は、約200Hzのスイッチング周波数で動作し、スイッチB31は、約400Hzのスイッチング周波数で動作する。
コンデンサC12とダイオードD12とからなる組み合わせは、LEDユニットLE1のためのピーク値検出回路を形成している。相応にして、コンデンサC22とダイオードD22は、LEDユニットLE2のためのピーク値検出回路を形成しており、コンデンサC32とダイオードD32は、LEDユニットLE3のためのピーク値検出回路を形成している。
トランジスタQ11,Q21,Q31は、比較器として機能する。機能方法については、以下、最下位のLEDユニットLE3に基づいて例示的に説明する。
抵抗R32は、コンデンサC32と組み合わされて、このコンデンサC32が、スイッチB31の予想される最も長いスイッチオンフェーズ中にもほんの僅かしか放電されないように構成されている。電圧源14は、最小電圧として例えば6Vの大きさの電圧オフセットを供給する。この6Vという大きさは、リニアレギュレータ12のスイッチQ1,Q2において下回るべきではない大きさである。トランジスタQ31は、この6Vの電圧と、ノードN34の電圧とを比較する。スイッチB31が導通状態に切り換わると、LED,LED43〜LED48が橋絡され、すなわち短絡される。このことにより、LEDユニットLE2及びLE1のLEDのための残りの駆動ユニットの動作点もシフトする。
機能方法に関して、まず、スイッチS12,S13,S22,S23,S32,S33が非導通状態に切り換えられており、その一方でスイッチS11,S21,S31が導通状態に切り換えられている状態における、図1に図示された回路装置が考慮される。スイッチS11,S12,S13は、1つのスイッチング装置SV1を形成し、スイッチS21,S22,S23は、1つのスイッチング装置SV2を形成し、スイッチS31,S32,S33は、1つのスイッチング装置SV3を形成する。制御装置20は、差し当たり考慮しないでおく。
以下では、交流電圧源701の半波の開始時を電源投入時点と仮定する。さらには、LEDユニットの全てのスイッチ、すなわちスイッチQ11,B11,Q21,B21,Q31,B31が導通状態であり、全てのコンデンサが充電されている(定常状態)と仮定する。1つのLEDの順方向電圧は、3Vであると仮定し、1つのダイオードの順方向電圧は、0.7Vであると仮定する。
各スイッチが導通状態に切り換えられていることにより、ノード703における整流器702の目下の出力電圧が、ポイントN32にも印加される。ノードN32とN33とは、同じ電位にある。なぜならスイッチQ32とB31とが導通状態であると仮定されているからである。補助電圧源14からノードN5に供給される電圧は、本実施例では6Vと仮定する。
コンデンサC32は、半波の開始時には、前回のサイクルから+18Vまで充電されているものとする。この21Vは、ダイオードLED43〜LED48の順方向電圧の6倍から導かれ、但し、それぞれの順方向電圧は、上述したように3Vと仮定される。従って、ノードN34において、−18Vの電位が生じる。
ノードN5は、補助電圧源14によって6Vまで充電されている。これによって、ダイオードD31と、抵抗R31と、トランジスタQ31とを通る電流の流れが生じる。トランジスタQ31は、導通状態である。なぜなら、トランジスタQ31のベースには、約6Vの電位が印加されており、トランジスタQ31のエミッタには、約−18Vの電位が印加されているからである。トランジスタQ31が導通状態であることによって、スイッチB31も導通状態となっている。従って、電流は、LEDユニットLE3のLEDカスケードを通り過ぎて流れる。すなわち、LEDカスケードは短絡されており、通電されていない。取り決めたとおり、スイッチB21及びB11も導通状態であるので、LEDユニットLE1及びLE2の各LEDカスケードも通電されていない。この状況が、整流された交流電源電圧V1の半波の出発点である。
半波がさらに推移すると、半波の電位が上昇する。これによりノード759の電位が上昇することによって、リニアレギュレータ12が次第に導通し始める。
スイッチQ31及びB31が導通状態である間は、ノードN33の電位は、ノードN32の電位と同じである。半波がさらに推移すると、ノードN34の電位が約5.3V(ノードN5の電位から、ダイオードD31の順方向電圧を減算した値)になるまでの間、ノードN33の電位が上昇する。この時点に、トランジスタQ31のベース・エミッタ間電圧は0Vになる。コンデンサC32の両端では18Vが降下するので、これは、ノードN32の電位が26.3Vである場合に該当する。この時点に、スイッチQ31及びB31は遮断状態へと移行し、すなわちノードN33の電位とノードN32の電位とがデカップリングされている。ノードN33の電位は、26.3Vのままである。
リニアレギュレータ12は、オーミック抵抗R5を通る電流を分圧器による相応の駆動に基づいて分圧器の設定値に合わせて維持しようとするので、リニアレギュレータ12は、ますます導通状態に切り換えられ、これによってノードN32の電位は、目標電流がセットされるまでの間、降下する。これは、ノードN32の電圧が4.6Vまで降下している場合に該当する。この値は、スイッチQ31及びB31が遮断状態に切り換えられた後には上述したように26.3VであったノードN33の電位から、ダイオードの順方向電圧である3Vに7を乗算した値を減算して、さらにダイオードD33の順方向電圧である0.7Vを減算した値である。これによって、LEDユニットLE3のLEDカスケードを通って電流が流れるための必要条件が得られ、従って、この時点からこのカスケードが発光する(但し、任意選択のコンデンサC33が欠如している場合であり、コンデンサC33が存在する場合には、このコンデンサC33の充電を考慮しなければならない。)
さらに推移すると半波がさらに上昇し、これによってノードN33の電位がさらに上昇する。これにより、導通状態のLED,LED43〜LED48を介してノードN32の電位も上昇する。ノードN33の電位とノードN32の電位との間の電圧差は、26.3V−4.6V=21.7Vとなる。コンデンサC22は、14×3V=42Vまで充電されている(14×ダイオードLED29〜LED42の順方向電圧)。
半波が26.7Vまで上昇すると、この26.7VがノードN23に印加される。なぜなら、より上位にある全てのスイッチQ11及びB11が導通状態に切り換えられているからである。従って、ノードN24の電圧は、26.7V−42V=−15.3Vである。ノードN5の電圧は、依然として6Vであるので、スイッチQ21及びB21は、導通状態である。半波がさらに上昇すると、ノードN23の電位と、ひいてはノードN24の電位とが上昇する。ノードN24の電位が5.3V(ノードN5の電位である6Vから、スイッチQ21のベース・エミッタ間電圧を減算した値)に到達すると、スイッチQ21と、ひいてはスイッチB21とが、遮断状態へと移行する。入力電圧がさらに増加すると、ノードN23の電位はさらに増加して47.3Vに到達する(ノードN24の5.3Vに、14×3Vを加算した値)。この時点を過ぎると、LEDユニットLE2のLEDカスケードのLED29〜LED42を通って電流が流れ始める。従って、入力電圧が47.3Vである場合には、14に3Vを乗算して0.7Vを加算した値(14に、LED,LED29〜LED42の順方向電圧と、ダイオードD23の順方向電圧とを乗算)が降下し、従って、ノードN22の電位は、たった4.6Vに過ぎなくなる。ノードN22はノードN23に一致するので、ノードN23の電位もたった4.6Vのみとなる。従って、ノードN24の電位は、4.6Vから21.0V(ノードN23の電位から、コンデンサC22の両端で降下した電圧を減算した値に相当する)を減算した値となり、すなわち−16.4Vとなる。これによってノードN5とノードN24との間の電圧差は−22.4Vとなり、これによってトランジスタQ21と、ひいてはスイッチB21とが再び導通状態になる。このようにすると、LEDユニットLE3のLEDカスケードLED43〜LED48は再び短絡され、すなわちもはや通電されなくなる。
半波が自身の最大値を上回った場合には、逆の効果が生じる。すなわち、LEDユニットLE1,LE2,LE3の各LEDカスケードが、上述した順序に即して連続的に切り換えられていき、やがて位相角が180°になると、再び全てのLEDカスケードが橋絡され(B11〜B31は導通状態)、新しい半波が開始する。
以下の説明は、ノードN5における電位の供給のための特に有利な実施形態に関する。
一般的に、補助電圧を供給するためには、整流器の出力側に結合されたバックコンバータが使用される。しかしながら本発明によれば、ノードN5のための補助電圧を形成するために、リニアレギュレータ12における電圧降下、すなわちノードN32の電圧が利用される。LEDカスケードのバイナリ構成に基づき、リニアレギュレータ12において鋸歯状の電圧が取り出し可能となり、この鋸歯状の電圧は、全てのLEDカスケードがスイッチオンされるまで0〜26.7Vの間で変動する。全てのLEDカスケードが活性化されると、それぞれのLEDカスケードの両端で降下した電圧の合計と、入力電圧との差から導かれる電圧が、リニアレギュレータ12において降下する。この鋸歯状の電圧の電圧ピークは1つの半波内において時間的に良好に分布しているので、この鋸歯状の電圧を、RC素子R4,C2と、整流ダイオード及びツェナーダイオードD3,D2とを用いて補助電圧を形成するために利用することができる。この補助電圧は、小さい残留リップルしか有さないので、他の補助電圧供給部に比べて格段に小さいキャパシタンスを使用することができる。この補助電圧源は、非常に簡単に構築され、コンパクトに実現可能である。この補助電圧源はさらに、上記の理由から低コストでもある。そうでなければリニアレギュレータ12において損失電力に変換されていたはずの電流を、補助電圧を供給するために取り出すという状況は、特に有利である。本発明によればつまり、ノードN5における補助電圧の形成のために寄生電力が利用される。従って、補助電圧供給部によって付加的な損失電力が発生することがなくなり、回路装置の効率が最適化される。
回路装置のさらなる機能方法に関して、スイッチング装置SV1,SV2,SV3及び制御装置20が考慮される:
制御装置20は、端子703と704との間に結合されており、整流された交流供給電圧の振幅を検出するように構成されている。
制御装置20は、検出した電圧に基づいて、スイッチS11,S12,S13,S21,S22,S23,S31,S32,S33を制御する。制御装置が、入力側において例えば200Vの電圧を確認すると、該制御装置は、各スイッチを以下のように、すなわちS12,S13,S22,S23,S32,S33が非導通状態になるように、且つ、S11,S21,S31が導通状態になるように制御する。制御装置20はさらにスイッチS4を駆動して、このスイッチS4が、上述した電圧範囲にある場合には非導通状態となるようにする。上述した回路手段によれば、LEDユニットLE1の全てのLEDは、直列に接続されている。同じことが、LEDユニットLE2及びLEDユニットLE3のLEDにも当てはまる。
整流器の出力側の電圧が第1電圧範囲よりも低い第2電圧範囲内にあること、すなわち整流器の出力側の電圧が例えば100Vであることを、制御装置20が確認すると、該制御装置20は、各スイッチを以下のように、すなわちS12,S13,S22,S23,S32,S33が導通状態になるように、且つ、S11,S21,S31が非導通状態になるように制御する。さらには、スイッチS4が導通状態に切り換えられる。
さてこのとき、上記の制御によって、LEDユニットLE1の、LED,LED1〜LED14を含む第1半数のLEDは、当該LEDユニットLE1の、LED,LED15〜LED28を含む残りの第2半数のLEDに対して並列に接続されている。同じことがLEDユニットLE2にも当てはまる。すなわち、LEDユニットLE2の場合には、上述したスイッチ切り換えによって、LED,LED29〜LED35が、LED,LED36〜LED42に対して並列に接続されている。LEDユニットLE3の場合には、LED,LED43〜LED45の直列回路は、LED,LED46〜LED48の直列回路に対して並列に接続されている。
今や、スイッチS4が導通状態に切り換えられていることにより、活性化されているそれぞれのLEDユニットLE1,LE2,及び/又はLE3を通って2倍の電流が流れることができる(スイッチS4が非導通状態に切り換えられている状態と比較して)。
本発明に係る回路装置の図2に図示された実施形態では、LEDユニットLE1だけがスイッチング装置SV1を有する。さらには、各LEDユニットにおけるLEDの個数が、図1とは異なるように変化されている。つまり、LEDユニットLE1は、LED,LED1〜LED26、すなわち26個のLEDを有し、LEDユニットLE2は、LED,LED27〜LED34、すなわち8個のLEDを有し、LEDユニットLE3は、LED,LED35〜LED38、すなわち4個のLEDを有する。図示されているようにLEDユニットLE1だけがスイッチング装置SV1を有する場合であっても、図示された各LEDユニットLE1,LE2,LE3のLEDによる非バイナリ実装によって、適切な電力特性を実現することが可能である。
図3は、この関連において、200Vの入力交流供給電圧によって動作する場合における、ノード703,N12,N22,N32における各電圧の時間推移を示す。既に述べたように本実施例では、LEDユニットLE1の各LEDは、スイッチング装置SV1の相応の駆動によって直列に接続されている。図3では、それぞれの電圧降下に関してどのLEDユニットが関係しているか、すなわちどのLEDユニットがスイッチオンされているかが、それぞれの線で囲まれた面の中に記入されている。
これに対して図4は、図2の回路装置が100Vの交流供給電圧によって動作する場合における、それぞれ対応するパラメータの時間推移を示す。
従って、図2に図示された実施例に関して、デュアルコアLEDとしてLEDが実現されている場合には、以下の状況が発生する:
LEDユニットLE1は、200Vでの動作時には、52個の直列接続されたPN接合部を有し、100Vでの動作時には、それぞれに26個の直列接続されたPN接合部からなる並列接続された2つのストリングを有する。ストリング2は、16個の直列接続されたPN接合部を有し、ストリング3は、8個の直列接続されたPN接合部を有する。
100Vの動作モードでは、リニアレギュレータ12のスイッチS4の相応の切り換えによって2倍の電流に切り換えられており、従って、ストリング1のそれぞれ26個のLEDからなる二重の並列回路のために適切な定格電流がセットされている。しかしながらこれによって、ストリング2及び3に過負荷が加わるおそれがある。従って、これらのストリングの周期的に繰り返されるスイッチオン期間を、相応に短縮することを企図することができる。
これによって、200Vの動作モードにおいて測定された、全LED出力が、100Vの動作モードにおいても一定に維持される。
ストリング1及び2の順方向電圧は、第3ストリングが定格電圧最大値(90°)においてもはやスイッチオンされないように、LEDの適切な個数によって意図して選択されている。上記の表の状態8及び9は、実現されない。これにより、第3ストリングにおけるLEDの過負荷が阻止される。
100Vの動作モードの場合には、ストリング1を、200Vの動作モードの場合よりも早期に開放してより長く活性化された状態に留めるという手段によって、且つ、ストリング2のスイッチオンフェーズを、定格電圧最大値の近傍では200Vの動作モードの場合よりも格段に短く選択するという手段によって、ストリング2のスイッチオン期間の短縮を達成することができる。これら2つの手段は、結果的に生じるストリング1の順方向電圧を、LEDの相応の実装によってストリング2の順方向電圧の2倍よりも低くなるように選択することによって達成される。
図5は、補助電圧供給部14の択一的な実施形態を示す。この補助電圧供給部14はさらに、リニアレギュレータ12を通る電流を調整するための調整装置16を含む。調整装置16の入力側は、ノードN5に接続されており、出力側は、スイッチQ2の制御電極に接続されている。調整装置16は、トランジスタQ3と分圧器とを含み、この分圧器は、オーミック抵抗R7及びR9とNTC抵抗とを含む。分圧器のタップは、トランジスタQ3の制御電極に結合されている。トランジスタQ3のコレクタは、スイッチQ2の制御電極に結合されている。
回路装置の温度が上昇すると直ぐに、トランジスタQ3は、ますます導通状態に切り換えられ、これによってスイッチQ1は、ますます遮断状態へと移行する。これによって抵抗R5を通る電流が減少し、従って、LEDにおいて変換される電力が低減される。スイッチQ3が完全に導通状態に切り換えられるほど温度が高くなると、回路装置のサーマルシャットダウンが実現される。調整装置16は、ノードN5における補助電圧によって動作される。
図5にはさらに、コンデンサC7とオーミック抵抗R6との並列回路と、ダイオードD8とを含む突入電流遅延装置を図示している。これによってトランジスタQ2のベースの電圧は、最初は、コンデンサC7が自身のピーク値まで充電されるまで緩慢に上昇する。このことから、電源投入時点にトランジスタQ1において許容できないほど高い損失電力は発生しなくなるという利点が得られる。これによってまた、電源投入時に家庭用ヒューズが作動されることなく、該家庭用ヒューズにおける複数のモジュールを動作させることも可能となる。
好ましい1つの実施形態では、R9は500Ωであり、NTC抵抗は47kΩであり、R7は500Ωであり、R4は10kΩであり、C2は10μfであり、C7は10μfであり、R6は200kΩである。
図6は、図1に図示された本発明に係る回路装置の1つの部分領域の別の択一的形態を示す概略図である。本実施例では、オーミック抵抗R4(図1参照)が可変抵抗として構成されており、これによってノードN5の電圧を調整する機能が提供される。従ってこの回路装置を、調光動作のために使用することが可能となる。つまり、リーディングエッジ調光器及びトレーリングエッジ調光器の場合であれば、リニアレギュレータ12において利用可能な電圧が、ノードN5における補助電圧を維持するために部分的にもはや充分ではないことがある。これを阻止するためには、補助電圧を供給するためのオーミック抵抗R4を、比較的小さく選択する必要があろう。これによって、回路効率及び電磁両立性に対して悪影響が及ぼされることとなるだろう。
従って、図6に図示された実施例では、チャージポンプ14において、調光を可能にするのみならず回路装置の効率の向上も可能にする、反転型の電圧レギュレータが実現されている。電圧レギュレータは、それぞれ1つの制御電極と作用電極と基準電極とを備える2つの電子スイッチQ4,Q5を含む。スイッチQ4の制御電極は、ツェナーダイオードD2のアノードに結合されており、スイッチQ4の基準電極は、基準電位に、本実施例では第2入力端子704に結合されており、スイッチQ4の作用電極は、スイッチQ5の制御電極に結合されている。スイッチQ5の制御電極は、プルアップ抵抗R10を介して当該スイッチQ5の作用電極に結合されており、スイッチQ5の作用電極自体は、ダイオードD3のカソードに結合されている。スイッチQ5の基準電極は、ノードN5に結合されている。回路装置の干渉脆弱性を改善するために、コンデンサC1が設けられており、このコンデンサC1は、スイッチQ4及びQ5の制御電極と基準電位との間に結合されている。
機能方法に関して:スイッチQ4は、ツェナーダイオードD2を通る電流を測定する。この場合に、ツェナーダイオードD2が導通しなければ、コンデンサC2の電圧が低すぎるということである。ツェナーダイオードD2を通って電流が流れないことによって、スイッチQ4は非導通状態になる。スイッチQ5は、自身のコレクタ電圧がエミッタ電圧よりも高い場合にはプルアップ抵抗R4によって導通状態に切り換えられ、これによってコンデンサC2に電荷担体を供給する。従って、スイッチQ5は、リニアレギュレータ12における電圧が、ダイオードD3の順方向電圧と、スイッチQ5のベース・エミッタ間電圧と、コンデンサC2の電圧とからなる合計よりも大きい場合にスイッチオンされる。
コンデンサC2の電圧が充分に高い場合には、スイッチQ4は、導通可能となり、これによってスイッチQ5のベースから電荷担体を引き抜く。
このようにすると、リーディングエッジ調光及びトレーリングエッジ調光の場合に該当するように、リニアレギュレータ12において非対称の鋸歯状の電圧が存在する場合であっても、ノードN5に一定の電圧が提供される。
好ましい1つの実施例では、R10は1kΩであり、C1は200nFである。
当業者には明らかであるように、本発明は、別の個数のLEDユニットを用いて構成してもよく、又は、別の個数のLEDを用いて構成してもよく、又は、別の交流供給電圧用に構成してもよい。
Claims (24)
- 少なくとも1つの第1LEDカスケードと、少なくとも1つの第2LEDカスケードとを動作させるための回路装置であって、
前記回路装置は、
・整流された交流供給電圧に結合される第1入力端子(703)及び第2入力端子(704)を備える入力側と、
・入力側を備えるリニアレギュレータ(12)と、
・少なくとも1つの上位の第1LEDユニット(LE2)と、少なくとも1つの下位の第2LEDユニット(LE3)と、
を含み、但し、前記第1LEDユニット(LE2)は、複数のLEDからなる第1LEDカスケード(LED29〜LED42)を含み、前記第2LEDユニット(LE3)は、複数のLEDからなる第2LEDカスケード(LED43〜LED48)を含み、
・前記回路装置はさらに、前記第1入力端子(703)と前記第2入力端子(704)との間に結合された分圧器(R1,R2,R3,D5,D6)を含み、但し、前記分圧器(R1,R2,R3,D5,D6)のタップ(759)は、前記リニアレギュレータ(12)の前記入力側に結合されており、
・・各前記LEDユニット(LE3,LE2)はさらに、各前記LEDカスケード(LED29〜LED42,LED43〜LED48)に対して直列に結合された第1ダイオード(D33,D23)を含み、但し、前記第1ダイオード(D33,D23)と、各前記LEDカスケード(LED29〜LED42,LED43〜LED48)との結合点は、第1ノード(N31,N21)であり、前記LEDカスケード(LED29〜LED42,LED43〜LED48)の、前記第1ダイオード(D33,D23)に結合されていない端子は、第2ノード(N32,N22)であり、前記第1ダイオード(D33,D23)の、前記LEDカスケード(LED29〜LED42,LED43〜LED48)に結合されていない端子は、第3ノード(N33,N23)であり、
・・各前記LEDユニット(LE3,LE2)はさらに、前記第3ノード(N33,N23)と前記第2ノード(N32,N22)との間に結合された第2ダイオード(D32,D22)と、第1コンデンサ(C32,C22)との直列回路を含み、但し、前記第1コンデンサ(C32,C22)と前記第2ダイオード(D32,D22)との結合点は、第4ノード(N34,N24)であり、
・・各前記LEDユニット(LE3,LE2)はさらに、それぞれ1つの制御電極と基準電極と作用電極とを備える、第1電子スイッチ(Q31,Q21)及び第2電子スイッチ(B31,B21)を含み、但し、前記第1電子スイッチ(Q31,Q21)の前記制御電極は、第5ノード(N5)に結合されており、前記第1電子スイッチ(Q31,Q21)の前記基準電極は、前記第4ノード(N34,N24)に結合されており、前記第1電子スイッチ(Q31,Q21)の前記作用電極は、前記第2電子スイッチ(B31,B21)の前記制御電極に結合されており、前記第2電子スイッチ(B31,B21)の前記基準電極は、前記第3ノード(N33,N23)に結合されており、前記第2電子スイッチ(B31,B21)の前記作用電極は、前記第2ノード(N32,N22)に結合されており、
・最上位の前記LEDユニット(LE2)の前記第3ノード(N23)は、前記第1入力端子(703)に結合されており、最下位の前記LEDユニット(LE3)の前記第2ノード(N32)は、前記リニアレギュレータ(12)が、当該最下位のLEDユニット(LE3)の前記第2ノード(N32)と前記第2入力端子(704)との間に直列に結合されるように、前記リニアレギュレータ(12)に結合されており、
・前記最上位のLEDユニットではない各LEDユニット(LE3)の前記第3ノード(N33)は、その次に上位にあるLEDユニットの前記第2ノードに結合されており、
・全てのLEDユニット(LE3,LE2)の前記第5ノード(N5)は、1つの直流電圧源(14)に結合されており、
・少なくとも前記最上位のLEDカスケードには、スイッチング装置(SV2)が割り当てられており、前記スイッチング装置(SV2)は、第1状態では、当該LEDカスケードの全てのLEDを直列に接続するように、且つ、第2状態では、当該LEDカスケードの第1半数のLEDを当該LEDカスケードの第2半数のLEDに対して並列に接続するように構成されている、
ことを特徴とする回路装置。 - 少なくとも前記最上位のLEDカスケード(LE2)の前記第1半数のLEDの下位の端部は、第6ノード(N26)であり、前記最上位のLEDカスケードの前記第2半数のLEDの上位の端部は、第7ノード(N27)であり、
前記スイッチング装置(SV2)は、第1スイッチ(S21)と第2スイッチ(S22)と第3スイッチ(S23)とを含み、
前記第1スイッチ(S21)は、前記第6ノード(N26)と前記第7ノード(N27)との間に結合されており、前記第2スイッチ(S22)は、前記第1ノード(N21)と前記第7ノード(N27)との間に結合されており、前記第3スイッチ(S23)は、前記第6ノード(N26)と前記第2ノード(N22)との間に結合されている、
請求項1記載の回路装置。 - 少なくとも1つの別のLEDカスケード(LE2,LE3)に、好ましくは全てのLEDカスケード(LE2,LE3)に、対応するスイッチング装置(SV1,SV3)が割り当てられている、
請求項1又は2記載の回路装置。 - 前記分圧器(R1,R2,R3,D5,D6)は、スイッチ(S4)と、少なくとも1つの第1オーミック抵抗(R3)及び少なくとも1つの第2オーミック抵抗(R2)とを含み、
前記スイッチは、第1状態では、前記第2オーミック抵抗を前記第1オーミック抵抗から分離するように、且つ、第2状態では、前記第1オーミック抵抗と前記第2オーミック抵抗とを並列に接続するように構成及び配置されている、
請求項1から3のいずれか1項記載の回路装置。 - 前記回路装置はさらに、制御装置(20)を含み、
前記制御装置(20)は、前記入力側に印加された電圧の振幅を検出するように構成及び配置されており、
前記制御装置(20)はさらに、少なくとも1つの前記スイッチング装置と前記分圧器(R1,R2,R3,D5,D6)の前記スイッチとを、前記入力側に印加された電圧の、検出された前記振幅に依存して駆動するように構成されている、
請求項1から4のいずれか1項記載の回路装置。 - 前記制御装置(20)は、
第1電圧範囲内にある前記入力側の電圧と相互に関連がある第1状態では、前記少なくとも1つのスイッチング装置を、対応するLED同士が直列に接続されるように駆動し、且つ、前記分圧器(R1,R2,R3,D5,D6)の前記スイッチを、前記第2オーミック抵抗が分離されるように駆動し、
前記第1電圧範囲よりも低い電圧が割り当てられている第2電圧範囲内にある前記入力側の電圧と相互に関連がある第2状態では、前記少なくとも1つのスイッチング装置を、前記第1半数のLEDが前記第2半数のLEDに対して並列に接続されるように駆動し、且つ、前記分圧器(R1,R2,R3,D5,D6)の前記スイッチを、前記第2オーミック抵抗が前記第1オーミック抵抗に対して並列に接続されるように駆動する
ように構成されている、
請求項5記載の回路装置。 - 前記回路装置が前記第2状態で動作する場合には、前記第1状態における当該回路装置の全LED出力にほぼ相当する全LED出力を供給するために、各前記LEDカスケードのスイッチオン期間が短縮されている、
請求項6記載の回路装置。 - 各前記LEDユニット(LE3,LE2)は、それぞれ異なる個数のLED(LED43〜LED48,LED29〜LED42)を含む、
請求項1から7のいずれか1項記載の回路装置。 - それぞれ上位のLEDユニット(LE2)は、その直ぐ下位にあるLEDユニット(LE3)の2倍の個数のLED(LED29〜LED42)を含む、
請求項8記載の回路装置。 - 前記最上位のLEDカスケード(LE1)だけにスイッチング装置(SV1)が割り当てられており、
各前記LEDユニット(LE1,LE2,LE3)のLEDの個数は、バイナリに構成されていない、
請求項1又は2並びに4から7のいずれか1項を引用した請求項8記載の回路装置。 - 前記直流電圧源(14)は、前記回路装置の動作時に前記最下位のLEDユニット(LE3)の前記第2ノード(N32)において生じる交流電圧を、直流電圧を形成するために使用することによって実現されている、
請求項1から10のいずれか1項記載の回路装置。 - 少なくとも前記最上位のLEDカスケードの前記第1半数のLEDには、第1コンデンサ(C13)が並列に接続されており、
少なくとも前記最上位のLEDカスケードの前記第2半数のLEDには、第2コンデンサ(C14)が並列に接続されている、
請求項1から11のいずれか1項記載の回路装置。 - 各前記LEDユニット(LE3,LE2)はさらに、第3ダイオード(D31,D21)を含み、
前記第3ダイオード(D31,D21)は、前記第5ノード(N5)と、各前記第1電子スイッチ(Q31,Q21)の前記制御電極との間に結合されている、
請求項1から12のいずれか1項記載の回路装置。 - 前記直流電圧源(14)は、チャージポンプを含み、
前記チャージポンプの入力側は、前記最下位のLEDユニット(LE3)の前記第2ノード(N32)に結合されており、前記チャージポンプの出力側は、全ての前記LEDユニット(LE3,LE2)の前記第5ノード(N5)に結合されている、
請求項1から13のいずれか1項記載の回路装置。 - 前記チャージポンプは、半波整流器(D3)と電圧制限装置(D2)との直列回路を含む、
請求項14記載の回路装置。 - 前記直流電圧源(14)は、オーミック抵抗(R4)と第4ダイオード(D3)との直列回路を含み、前記直列回路は、前記最下位のLEDユニット(LE3)の前記第2ノード(N32)と全ての前記LEDユニット(LE3,LE2)の前記第5ノード(N5)との間に結合されており、
前記直流電圧源(14)はさらに、第3コンデンサ(C2)とツェナーダイオード(D2)との並列回路を含み、前記並列回路は、全ての前記LEDユニット(LE3,LE2)の前記第5ノード(N5)と前記第2入力端子(704)との間に結合されている、
請求項1から15のいずれか1項記載の回路装置。 - 前記第4ダイオード(D3)に対して直列に接続されている前記抵抗は、固定のオーミック抵抗(R4)として構成されている、
請求項16記載の回路装置。 - 前記第4ダイオード(D3)に対して直列に接続されている前記抵抗は、前記チャージポンプの調整装置を実現するために可変抵抗として構成されている、
請求項16記載の回路装置。 - 前記チャージポンプの前記調整装置は、前記第5ノード(N5)の電圧を所定の値まで調整するように構成されている、
請求項18記載の回路装置。 - 前記チャージポンプの前記調整装置は、反転型の電圧レギュレータとして構成されている、
請求項18又は19記載の回路装置。 - 前記チャージポンプの前記調整装置は、それぞれ1つの制御電極と作用電極と基準電極とを備える、第3電子スイッチ(Q4)及び第4電子スイッチ(Q5)を含み、
前記第3電子スイッチ(Q4)の前記制御電極は、前記ツェナーダイオード(D2)のアノードに結合されており、前記第3電子スイッチ(Q4)の前記基準電極は、前記第2入力端子(704)に結合されており、前記第3電子スイッチ(Q4)の前記作用電極は、前記第4電子スイッチ(Q5)の前記制御電極に結合されており、
前記第4電子スイッチ(Q5)の前記制御電極はさらに、オーミック抵抗(R10)を介して当該第4電子スイッチ(Q5)の前記作用電極に結合されており、前記第4電子スイッチ(Q5)の前記作用電極自体は、前記第4ダイオード(D3)のカソードに結合されており、前記第4電子スイッチ(Q5)の前記基準電極は、全ての前記LEDユニット(LE3,LE2)の前記第5ノード(N5)に結合されている、
請求項18から20のいずれか1項記載の回路装置。 - 前記第3電子スイッチ(Q4)及び前記第4電子スイッチ(Q5)の各前記制御電極と、前記第2入力端子(704)との間に、コンデンサ(C1)が結合されている、
請求項21記載の回路装置。 - 前記リニアレギュレータ(12)を通る電流を調整するための調整装置(16)がさらに設けられており、
前記調整装置(16)の入力側は、前記第5ノード(N5)に結合されており、前記調整装置(16)の出力側は、前記リニアレギュレータ(12)の前記入力側に結合されている、
請求項1から22のいずれか1項記載の回路装置。 - 前記調整装置(16)は、
・制御電極と基準電極と作用電極とを備える第5電子スイッチ(Q3)と、
・少なくとも1つのオーミック抵抗(R7,R9)とNTC抵抗(NTC)とを備える分圧器(R1,R2,R3,D5,D6)と
を含み、但し、前記分圧器(R1,R2,R3,D5,D6)は、前記第5ノード(N5)と前記第2入力端子(704)との間に結合されており、
前記分圧器(R1,R2,R3,D5,D6)の前記タップは、前記第5電子スイッチ(Q3)の前記制御電極に結合されており、前記第5電子スイッチ(Q3)の前記基準電極は、前記第2入力端子(704)に結合されており、前記第5電子スイッチ(Q3)の前記作用電極は、前記リニアレギュレータ(12)の前記入力側に結合されている、
請求項23記載の回路装置。
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