JP2017525143A - ヘッドルーム制御を利用したシーケンシャルリニアｌｅｄドライバ - Google Patents

Abstract

ヘッドルーム制御手法を利用したシーケンシャルリニア発光ダイオード（ＬＥＤ）ドライバを開示する。ＬＥＤのマイクロタップされたセグメント（micro-tapped segment）を有するヘッドルーム制御回路は、直流電圧がメインＬＥＤストリングを発光させるほど十分に高くなる前に、前記ＬＥＤのうちの１個又は複数個を発光させる。【選択図】図２

Description

〔関連出願の相互参照〕
本出願は、参照により全体が本明細書に組み込まれる、２０１４年６月２８日出願の米国仮出願第６２／０１８，５３２号、表題「Ｓｅｑｕｅｎｔｉａｌ Ｌｉｎｅａｒ ＬＥＤ Ｄｒｉｖｅｒ Ｕｔｉｌｉｚｉｎｇ Ｈｅａｄｒｏｏｍ Ｃｏｎｔｒｏｌ」の優先権を主張するものである。

ヘッドルーム制御手法を利用したシーケンシャルリニア発光ダイオード（ＬＥＤ）ドライバを開示する。

図１を参照すると、先行技術のＬＥＤシステム１００が示されている。ＬＥＤシステム１００は、複数のＬＥＤストリングを備える。この例では、ＬＥＤシステム１００は、ＬＥＤストリング１１０、ＬＥＤストリング１２０、ＬＥＤストリング１３０、ＬＥＤストリング１４０、ＬＥＤストリング１５０、及びＬＥＤストリング１６０を備え、これらのそれぞれは複数のＬＥＤを備える。より少数のＬＥＤストリングが使用され得ることも、より多数のＬＥＤストリングが使用され得ることも理解されたい。ＬＥＤシステム１００はブリッジ整流器１０５を備え、これはＡＣ信号をＤＣ信号に変換する。各ＬＥＤストリングは、電流調整器と関連付けられる。この例では、電流調整器は、電流調整器１１５、電流調整器１２５、電流調整器１３５、電流調整器１４５、電流調整器１５５、及び電流調整器１６５を含む。

ＡＣサイクルの開始時、ブリッジ整流器１０５によって出力されるＤＣ電圧は０Ｖである。電流調整器１１５、１２５、１３５、１４５、１５５、及び１６５はそれぞれ、閉（導通）位置に置かれる。初期には、入力電圧の高さが不十分でどのＬＥＤも順方向バイアスされないため、ＬＥＤストリング１１０、１２０、１３０、１４０、及び１５０の中のどのＬＥＤも発光していない。ＡＣ周期が進むにつれ、ブリッジ整流器１０５によって出力される入力電圧が上昇し、ＬＥＤは順方向バイアスされた状態になる。ＬＥＤストリング１１０の中のＬＥＤが順方向バイアスされるほど入力電圧が十分に大きくなると、ＬＥＤストリング１１０は発光する。ＬＥＤストリング１１０及びＬＥＤストリング１２０の中の全てのＬＥＤが順方向バイアスされるほど入力電圧が十分に大きくなると、ＬＥＤストリング１１０とＬＥＤストリング１２０の両方が発光する。そのとき、電流調整器１２５によって電流調整器１１５は開になり（導通を停止し）、ＬＥＤストリング１１０及びＬＥＤストリング１２０を通して引き込まれた全ての電流が電流調整器１２５を流れるようになる。同様に、ＬＥＤストリング１３０の中の全てのＬＥＤが順方向バイアスされ、発光すると、電流調整器１３５によって電流調整器１２５は開になり、ＬＥＤストリング１４０の中の全てのＬＥＤが順方向バイアスされ、発光すると、電流調整器１４５によって電流調整器１３５は開になり、ＬＥＤストリング１５０の中の全てのＬＥＤが順方向バイアスされ、発光すると、電流調整器１５５によって電流調整器１４５は開になり、ＬＥＤストリング１６０の中の全てのＬＥＤが順方向バイアスされ、発光すると、電流調整器１６５によって電流調整器１５５は開になる。

図１の先行技術のＬＥＤシステム１００の上方に図示されているグラフを参照すると、ブリッジ整流器１０５からの入力電圧が上昇するに従い、各電流調整器によって引き込まれる電流の量は、その電流調整器が次の電流調整器によって開になるまで線形に増加する。したがって、ＬＥＤストリング１１０が最初に発光すると、電流調整器１１５の中を通過する電流が、それが遮断されるまで増加する。次いで、電流調整器１２５の中を通過する電流が、それが遮断されるまで増加し、その後も同様に続く。図１を見てもわかるように、相当量の電力が各電流調整器の中を通過して消散される。結局、電流調整器によって生じる熱の増加で終わり、ＬＥＤによって生じる光にはならないので、これは無駄な電力である。

必要とされているのは、より電力効率が高く、電流調整器の中を通過して消散される電力の量を低減する、改良されたＬＥＤシステムである。

本発明は、ヘッドルーム制御手法を用いることによって、電流調整器の中を通過して消散される電力の量が先行技術と比べて減少するシーケンシャルリニアＬＥＤドライバを構成する。

先行技術のシーケンシャルリニアＬＥＤドライバ及び関連する電力損失特性を示す。 ヘッドルーム制御手法を利用したシーケンシャルリニアＬＥＤドライバの実施形態及び関連する電力損失特性を示す。 図１の先行技術のシステムの電力損失特性を示す。 図２のシステムの電力損失特性を示す。 図２及び６〜９のヘッドルーム制御サブシステムの制御システムを示す。 ヘッドルーム制御手法を利用したシーケンシャルリニアＬＥＤドライバの別の実施形態及び関連する電力損失特性を示す。 ヘッドルーム制御手法を利用したシーケンシャルリニアＬＥＤドライバの別の実施形態及び関連する電力損失特性を示す。 ヘッドルーム制御手法を利用したシーケンシャルリニアＬＥＤドライバの別の実施形態及び関連する電力損失特性を示す。 ヘッドルーム制御手法を利用したシーケンシャルリニアＬＥＤドライバの別の実施形態及び関連する電力損失特性を示す。

図２を参照すると、ＬＥＤシステム２００が示されている。先行技術のＬＥＤシステム１００と同様に、ＬＥＤシステム２００は、ブリッジ整流器１０５、ＬＥＤストリング１１０、１２０、１３０、１４０、及び１５０、並びに電流調整器１１５、１２５、１３５、１４５、及び１５５を備える。ＬＥＤストリング１１０、１２０、１３０、１４０、及び１５０のそれぞれは、１個のＬＥＤ又は直列、並列、若しくはそれらの任意の組み合わせで接続されている複数のＬＥＤをそれぞれ備え得る。より少数のＬＥＤストリングが使用され得ることも、より多数のＬＥＤストリングが使用され得ることも理解されたい。電流調整器１１５、１２５、１３５、１４５、及び１５５は、抵抗器１６０と連結され、次に接地される。したがって、電流調整器１１５、１２５、１３５、１４５、及び１５５は接地まで共通の経路を共有する。

ＬＥＤシステム２００はまた、ヘッドルーム制御ＬＥＤセグメント２１０及び電流調整器２１５も備える。この例では、ヘッドルーム制御ＬＥＤセグメントは、１−ＬＥＤセグメント２１１、２−ＬＥＤセグメント２１２、及び４−ＬＥＤセグメント２１３を備える。ただし、それぞれ他の数のＬＥＤを備える他の数のセグメント（例えば、１−ＬＥＤ、２−ＬＥＤ、３−ＬＥＤなど）もまた使用され得ることを理解されたい。スイッチ２２１は１−ＬＥＤセグメント２１１と並列に接続され、スイッチ２２２は２−ＬＥＤセグメント２１２と並列に接続され、スイッチ２２３は４−ＬＥＤセグメント２１３と並列に接続される。

動作中、ＬＥＤストリング１１０、１２０、１３０、１４０、及び１５０のそれぞれがオンになる前に、ヘッドルーム制御ＬＥＤセグメント２１０内のセグメントの様々な組み合わせがオンになる。

例えば、ＡＣサイクルの開始時において、ブリッジ整流器１０５からの入力電圧は０Ｖで始まる。スイッチ２２１、２２２、及び２２３は、初期には閉じられている。ＡＣサイクルが始まると、スイッチ２２１が開かれ、１−ＬＥＤセグメント２１１がオンになり、その結果、１個のＬＥＤが発光する。サイクルが進むと、スイッチ２２１が再び閉じられ、スイッチ２２２が開かれ、その結果、２−ＬＥＤセグメント２１２が発光する。次いで、スイッチ２２１が開かれ、スイッチ２２２は開いた状態を維持し、スイッチ２２３は閉じた状態を維持し、その結果、１−ＬＥＤセグメント２２１及び２−ＬＥＤセグメント２２２が発光する（３個のＬＥＤが発光している）。次いで、スイッチ２２３が開かれ、スイッチ２２１及び２２２が閉じられ、その結果、４−ＬＥＤセグメント２２３が発光する。このように、ヘッドルーム制御セグメント２１０を使用して１〜７個のＬＥＤが点灯され得る。

ＬＥＤストリング１１０がオンになるほど入力電圧が十分高くなると、スイッチ２２１、２２２、及び２２３は閉じられる。その後、ＬＥＤストリング１１０はオンの状態を維持し、ＬＥＤストリング１２０がオンになるまで上述の同じシーケンス（例えば、１−ＬＥＤセグメント２２１がオンにされ、次いで２−ＬＥＤセグメント２２２がオンにされるなど）が繰り返され、その後も同様に続く。ＬＥＤストリング１２０がオンになると、電流調整器１１５が閉鎖されて電力を節約し、その後に電流調整器１２５がＬＥＤストリング１１０及び１２０を駆動する。同様に、ＬＥＤストリング１３０がオンになると、電流調整器１２５が閉鎖され、ＬＥＤストリング１４０がオンになると、電流調整器１３５が閉鎖され、ＬＥＤストリング１５０がオンになると、電流調整器１４５が閉鎖される。

ＬＥＤシステム２００の上方に図示されているグラフは、電流調整器１１５、１２５、１３５、１４５、１５５、及び２１５による電力損失を示す。先行技術のＬＥＤシステム１００と比べて、著しく小さい量の電力が電流調整器によって消散される。厳密に言えば、ヘッドルーム制御セグメント２１０の使用により、先行技術のＬＥＤシステム１００におけるよりも多くの電力がＬＥＤによって消散される（光になる）。

図３を参照すると、グラフ３１０及び３２０は、先行技術のＬＥＤシステム１００の場合であり、ＬＥＤによって消散される電力の量（矩形領域）及び電流調整器によって消散される電力の量（矩形領域と正弦波との間の領域）を示す。

これに対し、図４を参照すると、グラフ４１０、４２０、及び４３０は、ＬＥＤシステム２００の場合であり、ＬＥＤによって消散される電力の量（矩形領域）及び電流調整器によって消散される電力の量（矩形領域と正弦波との間の領域）を示す。見てもわかるように、ＬＥＤシステム２００は、先行技術のＬＥＤシステム１００よりはるかに電力効率が高い。

図５を参照すると、ヘッドルーム制御セグメント２１０の制御回路５００の実施形態が示されている。コントローラ５３０は、電流調整器５２０によって引き込まれる電流を制御し、それにより、ノード５４０での電圧に影響を及ぼす。ノード５４０での電圧は、スイッチ２３１、２３２、及び２３３を制御するために使用される。ノード５４０での電圧は、アナログデジタル変換器５１０に入力され、この変換器は、アナログ電圧を、スイッチ２３１、２３２、及び２３３を制御するために使用されるデジタル信号に変換する。この例では、Ａ／Ｄ変換器５１０は、３つのビットを出力する。第１のビット（最上位のビット）はスイッチ２３３を制御し、第２のビットはスイッチ２３２を制御し、第３のビット（最下位のビット）はスイッチ２３１を制御し、それぞれ「１」のときにスイッチが開いた状態になる。５４０での電圧が０Ｖから上昇するに従い、ビット値もまた増加し、その結果、上述の開いた状態のスイッチの組み合わせが変化することは理解されよう。ヘッドルーム制御セグメント２１０に他の制御メカニズムが使用されてもよいことは理解されるであろう。

図６を参照すると、ＬＥＤシステム６００が示されている。ＬＥＤシステム６００は、ＡＣ電源６０１、ブリッジ整流器６０２、ＬＥＤストリング６１１、６１２、６１３、及び６１４、並びに電流調整器６０４を備える。ＬＥＤストリング６１１、６１２、６１３、及び６１４のそれぞれは、１個のＬＥＤ又は直列、並列、若しくはそれらの任意の組み合わせで接続されている複数のＬＥＤをそれぞれ備え得る。より少数のＬＥＤストリングが使用され得ることも、より多数のＬＥＤストリングが使用され得ることも理解されたい。

ＬＥＤシステム６００はまた、ヘッドルーム制御ＬＥＤセグメント６０３も備える。この例では、ヘッドルーム制御ＬＥＤセグメント６０３は、１−ＬＥＤセグメント６４３、２−ＬＥＤセグメント６４２、及び４−ＬＥＤセグメント６４１を備える。ただし、それぞれ他の数のＬＥＤを備える他の数のセグメント（例えば、１−ＬＥＤ、２−ＬＥＤ、３−ＬＥＤなど）もまた使用され得ることを理解されたい。スイッチ６３３は１−ＬＥＤセグメント６４３と並列に接続され、スイッチ６３２は２−ＬＥＤセグメント６４２と並列に接続され、スイッチ６３１は４−ＬＥＤセグメント６４１と並列に接続される。

動作中、ＬＥＤストリング６１１、６１２、６１３、及び６１４のそれぞれがオンになる前に、ヘッドルーム制御ＬＥＤセグメント６０３内のセグメントの様々な組み合わせがオンになる。例えば、ＡＣサイクルの開始時において、ブリッジ整流器６０２からの入力電圧は０Ｖで始まる。スイッチ６３３、６３２、及び６３１は、初期には閉じられている。ＡＣサイクルが始まると、スイッチ６３３が開かれ、１−ＬＥＤセグメント６４３がオンになり、その結果、１個のＬＥＤが発光する。サイクルが進むと、スイッチ６３３が再び閉じられ、スイッチ６３２が開かれ、その結果、２−ＬＥＤセグメント６４２が発光する。次いで、スイッチ６３３が開かれ、スイッチ６３２は開いた状態を維持し、スイッチ６３１は閉じた状態を維持し、その結果、１−ＬＥＤセグメント６４３及び２−ＬＥＤセグメント６４２が発光する（３個のＬＥＤが発光している）。次いで、スイッチ６３１が開かれ、スイッチ６３３及び６３２が閉じられ、その結果、４−ＬＥＤセグメント６４１が発光する。スイッチ６３３及び６３１を開き、かつスイッチ６３２を閉じると、５個のＬＥＤが点灯し、スイッチ６３３及び６３２を開くと、６個のＬＥＤが点灯し、スイッチ６３３、６３２、及び６３１を開くと、７個のＬＥＤが点灯する。したがって、ヘッドルーム制御セグメント６０３を使用して１〜７個のＬＥＤが点灯され得る。

ＬＥＤストリング６１１がオンになるほど入力電圧が十分高くなると、スイッチ６３３、６３２、及び６３１は閉じられる。その後、ＬＥＤストリング６１１はオンの状態を維持し、ＬＥＤストリング６１２がオンになるまで上述の同じシーケンス（例えば、１−ＬＥＤセグメント６３３がオンにされ、次いで２−ＬＥＤセグメント６３２がオンにされるなど）が繰り返され、その後も同様に続く。

任意追加的に、図５の制御回路５００は、ヘッドルーム制御セグメント６０３と共に使用することができる。

図７を参照すると、ＬＥＤシステム７００が示されている。ＬＥＤシステム７００は、ＡＣ電源７０１、ブリッジ整流器７０２、ＬＥＤストリング７１１、７１２、７１３、及び７１４、並びに電流調整器７２１、７２２、７２３、及び７２４を備える。ＬＥＤストリング７１１、７１２、７１３、及び７１４のそれぞれは、１個のＬＥＤ又は直列、並列、若しくはそれらの任意の組み合わせで接続されている複数のＬＥＤをそれぞれ備え得る。より少数のＬＥＤストリングが使用され得ることも、より多数のＬＥＤストリングが使用され得ることも理解されたい。

ＬＥＤシステム７００はまた、ヘッドルーム制御ＬＥＤセグメント７０３も備える。この例では、ヘッドルーム制御ＬＥＤセグメント７０３は、１−ＬＥＤセグメント７４３、２−ＬＥＤセグメント７４２、及び４−ＬＥＤセグメント７４１を備える。ただし、それぞれ他の数のＬＥＤを備える他の数のセグメント（例えば、１−ＬＥＤ、２−ＬＥＤ、３−ＬＥＤなど）もまた使用され得ることを理解されたい。スイッチ７３３は１−ＬＥＤセグメント７４３と並列に接続され、スイッチ７３２は２−ＬＥＤセグメント７４２と並列に接続され、スイッチ７３１は４−ＬＥＤセグメント７４１と並列に接続される。

動作中、ＬＥＤストリング７１１、７１２、７１３、及び７１４のそれぞれがオンになる前に、ヘッドルーム制御ＬＥＤセグメント７０３内のセグメントの様々な組み合わせがオンになる。

例えば、ＡＣサイクルの開始時において、ブリッジ整流器７０２からの入力電圧は０Ｖで始まる。スイッチ７３３、７３２、及び７３１は、初期には閉じられている。ＡＣサイクルが始まると、スイッチ７３３が開かれ、１−ＬＥＤセグメント７４３がオンになり、その結果、１個のＬＥＤが発光する。サイクルが進むと、スイッチ７３３が再び閉じられ、スイッチ７３２が開かれ、その結果、２−ＬＥＤセグメント７４２が発光する。次いで、スイッチ７３３が開かれ、スイッチ７３２は開いた状態を維持し、スイッチ７３１は閉じた状態を維持し、その結果、１−ＬＥＤセグメント７４３及び２−ＬＥＤセグメント７４２が発光する（３個のＬＥＤが発光している）。次いで、スイッチ７３１が開かれ、スイッチ７３３及び７３２が閉じられ、その結果、４−ＬＥＤセグメント７４１が発光する。スイッチ７３３及び７３１を開き、かつスイッチ７３２を閉じると、５個のＬＥＤが点灯し、スイッチ７３３及び７３２を開くと、６個のＬＥＤが点灯し、スイッチ７３３、７３２、及び７３１を開くと、７個のＬＥＤが点灯する。したがって、ヘッドルーム制御セグメント７０３を使用して１〜７個のＬＥＤが点灯され得る。

ＬＥＤストリング７１１がオンになるほど入力電圧が十分高くなると、スイッチ７３３、７３２、及び７３１は閉じられる。その後、ＬＥＤストリング７１１はオンの状態を維持し、ＬＥＤストリング７１２がオンになるまで上述の同じシーケンス（例えば、１−ＬＥＤセグメント７３３がオンにされ、次いで２−ＬＥＤセグメント７３２がオンにされるなど）が繰り返され、その後も同様に続く。ＬＥＤストリング７１２がオンになると、電流調整器７２１が閉鎖されて電力を節約し、その後に電流調整器７２２がＬＥＤストリング７１１及び７１２を駆動する。同様に、ＬＥＤストリング７１３がオンになると、電流調整器７２２が閉鎖され、ＬＥＤストリング７１４がオンになると、電流調整器７２３が閉鎖される。

任意追加的に、図５の制御回路５００は、ヘッドルーム制御セグメント７０３と共に使用することができる。

図８を参照すると、ＬＥＤシステム８００が示されている。ＬＥＤシステム８００は、ＡＣ電源８０１、ブリッジ整流器８０２、ＬＥＤストリング８１１、８１２、８１３、及び８１４、並びに電流調整器８２１、８２２、８２３、及び８２４を備える。ＬＥＤストリング８１１、８１２、８１３、及び８１４のそれぞれは、１個のＬＥＤ又は直列、並列、若しくはそれらの任意の組み合わせで接続されている複数のＬＥＤをそれぞれ備え得る。より少数のＬＥＤストリングが使用され得ることも、より多数のＬＥＤストリングが使用され得ることも理解されたい。

ＬＥＤシステム８００はまた、ヘッドルーム制御ＬＥＤセグメント８０３も備える。この例では、ヘッドルーム制御ＬＥＤセグメント８０３は、１−ＬＥＤセグメント８４３、２−ＬＥＤセグメント８４２、及び４−ＬＥＤセグメント８４１を備える。ただし、それぞれ他の数のＬＥＤを備える他の数のセグメント（例えば、１−ＬＥＤ、２−ＬＥＤ、３−ＬＥＤなど）もまた使用され得ることを理解されたい。スイッチ８３３は１−ＬＥＤセグメント８４３と並列に接続され、スイッチ８３２は２−ＬＥＤセグメント８４２と並列に接続され、スイッチ８３１は４−ＬＥＤセグメント８４１と並列に接続される。

動作中、ＬＥＤストリング８１１、８１２、８１３、及び８１４のそれぞれがオンになる前に、ヘッドルーム制御ＬＥＤセグメント８０３内のセグメントの様々な組み合わせがオンになる。

例えば、ＡＣサイクルの開始時において、ブリッジ整流器８０２からの入力電圧は０Ｖで始まる。スイッチ８３３、８３２、及び８３１は、初期には閉じられている。ＡＣサイクルが始まり、電流が電流調整器８２１を貫流すると、スイッチ８３３が開かれ、１−ＬＥＤセグメント８４３がオンになり、その結果、１個のＬＥＤが発光する。サイクルが進むと、スイッチ８３３が再び閉じられ、スイッチ８３２が開かれ、その結果、２−ＬＥＤセグメント８４２が発光する。次いで、スイッチ８３３が開かれ、スイッチ８３２は開いた状態を維持し、スイッチ８３１は閉じた状態を維持し、その結果、１−ＬＥＤセグメント８４３及び２−ＬＥＤセグメント８４２が発光する（３個のＬＥＤが発光している）。次いで、スイッチ８３１が開かれ、スイッチ８３３及び８３２が閉じられ、その結果、４−ＬＥＤセグメント８４１が発光する。スイッチ８３３及び８３１を開き、かつスイッチ８３２を閉じると、５個のＬＥＤが点灯し、スイッチ８３３及び８３２を開くと、６個のＬＥＤが点灯し、スイッチ８３３、８３２、及び８３１を開くと、７個のＬＥＤが点灯する。したがって、ヘッドルーム制御セグメント８０３を使用して１〜７個のＬＥＤが点灯され得る。

ＬＥＤストリング８１１がオンになるほど入力電圧が十分高くなると、スイッチ８３３、８３２、及び８３１は閉じられる。その後、ＬＥＤストリング８１１はオンの状態を維持し、ＬＥＤストリング８１２がオンになるまで上述の同じシーケンス（例えば、１−ＬＥＤセグメント８３３がオンにされ、次いで２−ＬＥＤセグメント８３２がオンにされるなど）が繰り返され、その後も同様に続く。ＬＥＤストリング８１２がオンになると、電流調整器８２１が閉鎖されて電力を節約し、その後に電流調整器８２２がＬＥＤストリング８１１及び８１２を駆動する。同様に、ＬＥＤストリング８１３がオンになると、電流調整器８２２が閉鎖され、ＬＥＤストリング８１４がオンになると、電流調整器８２３が閉鎖される。

任意追加的に、図５の制御回路５００は、ヘッドルーム制御セグメント８０３と共に使用することができる。

図９を参照すると、ＬＥＤシステム９００が示されている。ＬＥＤシステム９００は、ＡＣ電源９０１、ブリッジ整流器９０２、ＬＥＤストリング９１１、９１２、９１３、及び９１４、スイッチ９２１、９２２、９２３、及び９２４、並びに電流調整器９０４を備える。ＬＥＤストリング９１１、９１２、９１３、及び９１４のそれぞれは、１個のＬＥＤ又は直列、並列、若しくはそれらの任意の組み合わせで接続されている複数のＬＥＤをそれぞれ備え得る。より少数のＬＥＤストリングが使用され得ることも、より多数のＬＥＤストリングが使用され得ることも理解されたい。

ＬＥＤシステム９００はまた、ヘッドルーム制御ＬＥＤセグメント９０３も備える。この例では、ヘッドルーム制御ＬＥＤセグメント９０３は、１−ＬＥＤセグメント９４３、２−ＬＥＤセグメント９４２、及び４−ＬＥＤセグメント９４１を備える。ただし、それぞれ他の数のＬＥＤを備える他の数のセグメント（例えば、１−ＬＥＤ、２−ＬＥＤ、３−ＬＥＤなど）もまた使用され得ることを理解されたい。スイッチ９３３は１−ＬＥＤセグメント９４３と並列に接続され、スイッチ９３２は２−ＬＥＤセグメント９４２と並列に接続され、スイッチ９３１は４−ＬＥＤセグメント９４１と並列に接続される。

動作中、ＬＥＤストリング９１１、９１２、９１３、及び９１４のそれぞれがオンになる前に、ヘッドルーム制御ＬＥＤセグメント９０３内のセグメントの様々な組み合わせがオンになる。

例えば、ＡＣサイクルの開始時において、ブリッジ整流器９０２からの入力電圧は０Ｖで始まる。スイッチ９３３、９３２、及び９３１は、初期には閉じられている。ＡＣサイクルが始まり、電流が電流調整器９２１を貫流すると、スイッチ９３３が開かれ、１−ＬＥＤセグメント９４３がオンになり、その結果、１個のＬＥＤが発光する。サイクルが進むと、スイッチ９３３が再び閉じられ、スイッチ９３２が開かれ、その結果、２−ＬＥＤセグメント９４２が発光する。次いで、スイッチ９３３が開かれ、スイッチ９３２は開いた状態を維持し、スイッチ９３１は閉じた状態を維持し、その結果、１−ＬＥＤセグメント９４３及び２−ＬＥＤセグメント９４２が発光する（３個のＬＥＤが発光している）。次いで、スイッチ９３１が開かれ、スイッチ９３３及び９３２が閉じられ、その結果、４−ＬＥＤセグメント９４１が発光する。スイッチ９３３及び９３１を開き、かつスイッチ９３２を閉じると、５個のＬＥＤが点灯し、スイッチ９３３及び９３２を開くと、６個のＬＥＤが点灯し、スイッチ９３３、９３２、及び９３１を開くと、７個のＬＥＤが点灯する。したがって、ヘッドルーム制御セグメント９０３を使用して１〜７個のＬＥＤが点灯され得る。

スイッチ９２１、９２２、９２３、及び９２４は、初期には閉じられている。ＬＥＤストリング９１１がオンになるほど入力電圧が十分高くなると、スイッチ９３３、９３２、及び９３１は閉じられる。その後、ＬＥＤストリング９１１はオンの状態を維持し、ＬＥＤストリング９１２がオンになるまで上述の同じシーケンス（例えば、１−ＬＥＤセグメント９３３がオンにされ、次いで２−ＬＥＤセグメント９３２がオンにされるなど）が繰り返され、その後も同様に続く。ＬＥＤストリング９１２がオンになると、スイッチ９２１が開かれる。同様に、ＬＥＤストリング９１３がオンになると、スイッチ９２２が開かれ、ＬＥＤストリング９１４がオンになると、スイッチ９２３が開かれる。

任意追加的に、図５の制御回路５００は、ヘッドルーム制御セグメント９０３と共に使用することができる。

Claims (28)

1. 発光ダイオード（ＬＥＤ）システムであって、
   交流電圧から直流電圧を生成するためのブリッジ整流器と、
   前記ブリッジ整流器と連結されているヘッドルーム制御回路であって、
   １つ又は複数の、１つ又は複数のＬＥＤからなるセットと、
   １つ又は複数のスイッチであって、各スイッチが前記１つ又は複数のＬＥＤセットのうちの１つと並列に連結されている、１つ又は複数のスイッチと、
   前記１つ又は複数のスイッチを制御するためのコントローラと、を備える、ヘッドルーム制御回路と、
   前記ヘッドルーム制御回路に連結されている複数のＬＥＤストリングであって、前記複数のＬＥＤストリングのそれぞれが１つ又は複数のＬＥＤを備える、複数のＬＥＤストリングと、
   複数の電流調整器であって、前記複数の電流調整器のそれぞれが前記複数のＬＥＤストリングのうちの１つに連結されて、そのＬＥＤストリングの中を通過する電流を制御する、複数の電流調整器と、を備え、
   前記直流電圧が前記複数のＬＥＤストリングのうちの１つ又は複数を発光させるほど十分に高くなる前に、前記コントローラが、前記複数のスイッチのうちの１つ又は複数を開いて前記１つ又は複数のＬＥＤセットのうちの１つ又は複数を発光させるように構成されている、システム。
2. 前記１つ又は複数のＬＥＤセットが、１個のＬＥＤを備えている第１のセット及び２個のＬＥＤを備えている第２のセットを含む、請求項１に記載のシステム。
3. 前記１つ又は複数のＬＥＤセットが、４個のＬＥＤを備えている第３のセットを更に含む、請求項２に記載のシステム。
4. 前記コントローラが、前記直流電圧を受け取り、複数のビットを出力するためのアナログデジタル変換器を備え、前記複数のビットのそれぞれが、前記１つ又は複数のスイッチのうちの１つを制御するために使用される、請求項１に記載のシステム。
5. 発光ダイオード（ＬＥＤ）システムであって、
   交流電圧から直流電圧を生成するためのブリッジ整流器と、
   前記ブリッジ整流器と連結されているヘッドルーム制御回路であって、
   複数のＬＥＤセットと、
   複数のスイッチであって、各スイッチが前記複数のＬＥＤセットのうちの１つと並列に連結されている、複数のスイッチと、
   前記複数のスイッチを制御するためのコントローラと、を備える、ヘッドルーム制御回路と、
   前記ヘッドルーム制御回路に連結されている複数のＬＥＤストリングであって、前記複数のＬＥＤストリングのそれぞれが１つ又は複数のＬＥＤを備える、複数のＬＥＤストリングと、
   複数の電流調整器であって、前記複数の電流調整器のそれぞれが前記複数のＬＥＤストリングのうちの１つに連結されてそのＬＥＤストリングの中を通過する電流を制御する、複数の電流調整器と、
   接地までの共通の経路を提供するために前記複数の電流調整器のそれぞれに連結されている抵抗器と、を備え、
   前記直流電圧が前記複数のＬＥＤストリングのうちの１つ又は複数を発光させるほど十分に高くなる前に、前記コントローラが、前記複数のスイッチのうちの１つ又は複数を開いて１つ又は複数の前記複数のＬＥＤセットを発光させるように構成されている、システム。
6. 前記複数のＬＥＤセットが、１個のＬＥＤを備えている第１のセット及び２個のＬＥＤを備えている第２のセットを含む、請求項５に記載のシステム。
7. 前記複数のＬＥＤセットが、４個のＬＥＤを備えている第３のセットを更に含む、請求項６に記載のシステム。
8. 前記コントローラが、前記直流電圧を受け取り、複数のビットを出力するためのアナログデジタル変換器を備え、前記複数のビットのそれぞれが、前記複数のスイッチのうちの１つを制御するために使用される、請求項５に記載のシステム。
9. 交流電圧から直流電圧を生成するためのブリッジ整流器と、前記ブリッジ整流器と連結されているヘッドルーム制御回路であって、複数のＬＥＤセットと、複数のスイッチと、を備え、各スイッチが前記複数のＬＥＤセットのうちの１つと並列に連結される、ヘッドルーム制御回路と、前記ヘッドルーム制御回路と連結されている複数のＬＥＤストリングと、を備え、前記複数のＬＥＤストリングのそれぞれが１つ又は複数のＬＥＤを備えている、発光ダイオード（ＬＥＤ）システム、を動作させる方法であって、
   前記直流電圧が前記複数のＬＥＤストリングのうちの１つ又は複数を発光させるほど十分に高くなる前に、前記複数のスイッチのうちの１つ又は複数を開いて前記１つ又は複数の前記複数のＬＥＤセットを発光させること、を含む、方法。
10. 前記複数のＬＥＤセットが、１個のＬＥＤを備えている第１のセット及び２個のＬＥＤを備えている第２のセットを含む、請求項９に記載の方法。
11. 前記複数のＬＥＤセットが、４個のＬＥＤを備えている第３のセットを更に含む、請求項１０に記載の方法。
12. アナログデジタル変換器による直流電圧を受け取ること、及び複数のビットを出力することを更に含み、前記複数のビットのそれぞれが、前記複数のスイッチのうちの１つを制御するために使用される、請求項９に記載の方法。
13. 交流電圧から直流電圧を生成するためのブリッジ整流器と、前記ブリッジ整流器と連結されているヘッドルーム制御回路であって、複数のＬＥＤセットと、複数のスイッチと、を備え、各スイッチが前記複数のＬＥＤセットのうちの１つと並列に連結される、ヘッドルーム制御回路と、前記ヘッドルーム制御回路と連結されている複数のＬＥＤストリングであって、前記複数のＬＥＤストリングのそれぞれが１つ又は複数のＬＥＤを備えている、複数のＬＥＤストリングと、複数の電流調整器であって、前記複数の電流調整器のそれぞれが前記複数のＬＥＤストリングのうちの１つに連結されてそのＬＥＤストリングの中を通過する電流を制御する、複数の電流調整器と、接地までの共通の経路を提供するために前記複数の電流調整器のそれぞれに連結されている抵抗器と、を備える、発光ダイオード（ＬＥＤ）システム、を動作させる方法であって、
    前記直流電圧が前記複数のＬＥＤストリングのうちの１つ又は複数を発光させるほど十分に高くなる前に、前記複数のスイッチのうちの１つ又は複数を開いて前記１つ又は複数の前記複数のＬＥＤセットを発光させること、を含む、方法。
14. 前記複数のＬＥＤセットが、１個のＬＥＤを備えている第１のセット及び２個のＬＥＤを備えている第２のセットを含む、請求項１３に記載の方法。
15. 前記複数のＬＥＤセットが、４個のＬＥＤを備えている第３のセットを更に含む、請求項１４に記載の方法。
16. アナログデジタル変換器による直流電圧を受け取ること、及び複数のビットを出力することを更に含み、前記複数のビットのそれぞれが、前記複数のスイッチのうちの１つを制御するために使用される、請求項１３に記載の方法。
17. 発光ダイオード（ＬＥＤ）システムであって、
    交流電圧から直流電圧を生成するためのブリッジ整流器と、
    前記ブリッジ整流器と連結されているヘッドルーム制御回路であって、
    複数のＬＥＤセットと、
    複数のスイッチであって、各スイッチが前記複数のＬＥＤセットのうちの１つと並列に連結されている、複数のスイッチと、
    前記複数のスイッチを制御するためのコントローラと、を備える、ヘッドルーム制御回路と、
    前記ヘッドルーム制御回路に連結されている複数のＬＥＤストリングであって、前記複数のＬＥＤストリングのそれぞれが１つ又は複数のＬＥＤを備える、複数のＬＥＤストリングと、
    前記複数のＬＥＤストリングのうちの１つに連結されて前記複数のＬＥＤストリングの中を通過する電流を制御する電流調整器と、を備え、
    前記直流電圧が前記複数のＬＥＤストリングのうちの１つ又は複数を発光させるほど十分に高くなる前に、前記コントローラが、前記複数のスイッチのうちの１つ又は複数を開いて１つ又は複数の前記複数のＬＥＤセットを発光させるように構成されている、システム。
18. 前記複数のＬＥＤセットが、１個のＬＥＤを備えている第１のセット及び２個のＬＥＤを備えている第２のセットを含む、請求項１７に記載のシステム。
19. 前記複数のＬＥＤセットが、４個のＬＥＤを備えている第３のセットを更に含む、請求項１８に記載のシステム。
20. 前記コントローラが、前記直流電圧を受け取り、複数のビットを出力するためのアナログデジタル変換器を備え、前記複数のビットのそれぞれが、前記複数のスイッチのうちの１つを制御するために使用される、請求項１７に記載のシステム。
21. 発光ダイオード（ＬＥＤ）システムであって、
    交流電圧から直流電圧を生成するためのブリッジ整流器と、
    ブリッジ整流器と連結されている複数のＬＥＤストリングであって、前記複数のＬＥＤストリングのそれぞれが１つ又は複数のＬＥＤを備える、複数のＬＥＤストリングと、
    複数の電流調整器であって、前記複数の電流調整器のそれぞれが前記複数のＬＥＤストリングのうちの１つに連結されてそのＬＥＤストリングの中を通過する電流を制御する、複数の電流調整器と、
    前記複数の電流調整器と連結されているヘッドルーム制御回路であって、
    複数のＬＥＤセットと、
    複数のスイッチであって、各スイッチが前記複数のＬＥＤセットのうちの１つと並列に連結されている、複数のスイッチと、
    前記複数のスイッチを制御するためのコントローラと、を備える、ヘッドルーム制御回路と、を備え、
    前記直流電圧が前記複数のＬＥＤストリングのうちの１つ又は複数を発光させるほど十分に高くなる前に、前記コントローラが、前記複数のスイッチのうちの１つ又は複数を開いて１つ又は複数の前記複数のＬＥＤセットを発光させるように構成されている、システム。
22. 前記複数のＬＥＤセットが、１個のＬＥＤを備えている第１のセット及び２個のＬＥＤを備えている第２のセットを含む、請求項２１に記載のシステム。
23. 前記複数のＬＥＤセットが、４個のＬＥＤを備えている第３のセットを更に含む、請求項２２に記載のシステム。
24. 前記コントローラが、前記直流電圧を受け取り、複数のビットを出力するためのアナログデジタル変換器を備え、前記複数のビットのそれぞれが、前記複数のスイッチのうちの１つを制御するために使用される、請求項２１に記載のシステム。
25. 発光ダイオード（ＬＥＤ）システムであって、
    交流電圧から直流電圧を生成するためのブリッジ整流器と、
    ブリッジ整流器と連結されている複数のＬＥＤストリングであって、前記複数のＬＥＤストリングのそれぞれが１つ又は複数のＬＥＤを備える、複数のＬＥＤストリングと、
    複数のメインスイッチであって、前記複数のメインスイッチのそれぞれが前記複数のＬＥＤストリングのうちの１つと連結されている、複数のメインスイッチと、
    前記複数の電流調整器と連結されているヘッドルーム制御回路であって、
    複数のＬＥＤセットと、
    複数のヘッドルームスイッチであって、各ヘッドルームスイッチが前記複数のＬＥＤセットのうちの１つと並列に連結されている、複数のヘッドルームスイッチと、
    前記複数のヘッドルームスイッチを制御するためのコントローラと、を備える、ヘッドルーム制御回路と、を備え、
    前記直流電圧が前記複数のＬＥＤストリングのうちの１つ又は複数を発光させるほど十分に高くなる前に、前記コントローラが、前記複数のヘッドルームスイッチのうちの１つ又は複数を開いて１つ又は複数の前記複数のＬＥＤセットを発光させるように構成されている、システム。
26. 前記複数のＬＥＤセットが、１個のＬＥＤを備えている第１のセット及び２個のＬＥＤを備えている第２のセットを含む、請求項２５に記載のシステム。
27. 前記複数のＬＥＤセットが、４個のＬＥＤを備えている第３のセットを更に含む、請求項２６に記載のシステム。
28. 前記コントローラが、前記直流電圧を受け取り、複数のビットを出力するためのアナログデジタル変換器を備え、前記複数のビットのそれぞれが、前記複数のヘッドルームスイッチのうちの１つを制御するために使用される、請求項２５に記載のシステム。