JP2020526876A

JP2020526876A - ２つの独立に制御される電流チャネルおよび３つのｃｃｔを用いる黒体線に沿った広範囲のｃｃｔ調整のための方法

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Publication number: JP2020526876A
Application number: JP2019572392A
Authority: JP
Inventors: チュー，イーフェン; エス．ダイアナ，フレデリック
Original assignee: ルミレッズリミテッドライアビリティカンパニー
Priority date: 2017-07-02
Filing date: 2018-06-29
Publication date: 2020-08-31
Anticipated expiration: 2038-06-29
Also published as: TW201918119A; KR102216534B1; CN110999539A; KR20200016394A; JP6903174B2; TWI756446B; WO2019010074A1; EP3649833A1; EP3649833B1; CN110999539B

Abstract

インタフェース電流チャネリング回路が、従来の２チャネルドライバの２つの電流チャネルを３つのＬＥＤストリングの３つの駆動電流に変換するために使用されることができる。このようにすることにより、単に２つのＬＥＤアレイだけでなく３つのＬＥＤアレイを必要とするアプリケーションにも、同じ２チャネルドライバを使用することができる。

Description

調整可能な白色照明は、商業用照明および家庭用照明における最大のトレンドの一つである。調整可能な白色照明器具は、通常、２つの独立した軸に沿ってその色および光出力レベルを変更することができる。

インタフェース電流チャネリング回路が、従来の２チャネルドライバの２つの電流チャネルを３つのＬＥＤアレイのための３つの駆動電流に変換するように使用され得る。そうすることによって、単に２つのＬＥＤアレイを必要とするアプリケーションにも、３つのＬＥＤアレイを必要とするアプリケーションにも、同じ２チャネルドライバが使用され得る。

より詳細な理解を、添付の図面と共に例示として与えられる以下の説明から得ることができる。

色空間を表す色度図である。異なる相関色温度（ＣＣＴ）および色度図上の黒体線（ＢＢＬ）とのそれらの関係を示す図である。対応する数の発光ダイオード（ＬＥＤ）アレイおよびドライバチャネルを有する調整可能な白色光エンジンで使用されるハードウェアを示すブロック図である。ドライバチャネルよりも多い数のＬＥＤアレイを有する調整可能な白色光エンジンで使用されるハードウェアを示すブロック図である。インタフェース電流チャネリング回路の回路図である。１つまたは複数のＬＥＤアレイにおいて２段の線形ＣＣＴ可同調性を提供するための方法を示すフローチャートである。

以下の説明では、本実施形態の完全な理解を提供するために、特定の構造、構成要素、材料、寸法、処理ステップ、および技術などの多数の特定の詳細が説明される。しかし、当業者であれば、実施形態はこれらの特定の詳細なしに実施され得ることが理解されるであろう。他の例では、実施形態を不明瞭にすることを避けるために、良く知られた構造または処理ステップは詳細に説明されていない。層、領域、または基板などの要素が、他の要素「の上に（on）」または「の上方に(over)」あると称される場合、それは、他の要素上に直接存在することができるか、または介在する要素も存在し得ることが理解されるであろう。対照的に、ある要素が他の要素「の直接上に」または「直接上方に」あると称される場合、介在する要素は存在しないことが理解されるであろう。また、ある要素が他の要素の「下に（beneath）」、「下方に（below）」、または「下で（under）」あると称される場合、それは、他の要素の真下または直ぐ下方にあることができるか、または介在する要素が存在し得ることが理解されるであろう。対照的に、要素が「真下」または「直ぐ下方」であると称される場合、介在する要素は存在しない。

以下の詳細な説明における実施形態の提示を不明瞭にしないために、当技術分野で知られているいくつかの処理ステップまたは動作は、提示および説明の目的で一緒に組み合わされることがあり、いくつかの例では詳細に説明されていないことがある。他の例では、当技術分野で知られているいくつかの処理ステップまたは動作は全く記載されないことがある。以下の説明はむしろ、本明細書に記載される種々の実施形態の特徴的な特徴または要素に焦点を当てていることが理解されるべきである。

図１を参照すると、色空間を表す色度図が示される。色空間とは、３次元空間のことである：すなわち、色は、特定の均一な視覚刺激の色および明るさ（brightness）を特定する３つの数のセットによって特定される。３つの数は、国際照明委員会（ＣＩＥ）座標ＸＹＺ、または色相（hue）、彩度（colorfulness）、および輝度（luminance）のような他の値であってもよい。人間の眼は３つの異なるタイプの色感受性錐体（color sensitive cones）があるという事実に基づいて、眼の反応はこれらの３つの「三刺激値（tristimulus values）」によって最もよく表現される。

色度図は、輝度を無視した２次元空間に投影された色である。例えば、標準ＣＩＥＸＹＺ色空間は、図１に示すように、ｘおよびｙとして知られる２つの色度座標によって指定される対応する色度空間に直接投影する。

色度は、その輝度に関係なく、色の品質の客観的仕様である。色度は２つの独立したパラメータからなり、しばしば色相および色彩度として指定され、後者は代替的には、彩度（saturation）、彩度（chroma）、強度、または刺激純度と呼ばれる。色度図は、人間の眼で知覚可能なすべての色を含み得る。色度図は、パラメータが着色された物体から放射された光のスペクトルパワー分布（ＳＰＤ）に基づいており、人間の眼に対して測定された感度曲線の因子にされる（factored）ので、高精度を提供し得る。任意の色は、２つの色座標ｘおよびｙに関して正確に表現され得る。

ＭａｃＡｄａｍ楕円（ＭＡＥ）１０２として知られる特定の領域内のすべての色は、楕円の中心１０４における色と平均的な人間の眼に区別できない場合がある。色度図は複数のＭＡＥを有し得る。ＬＥＤ照明における標準偏差カラーマッチングは、光源の色精度を記述するためにＭＡＥに対する偏差を使用する。

色度図は、黒体軌跡（Planckian locus）または黒体線（ＢＢＬ）１０６を含む。ＢＢＬ１０６は、黒体の温度が変化するとき白熱した黒体の色が特定の色度空間をとる経路または軌跡である。それは低温における濃赤色からオレンジ、黄白色、白色を経て、最終的に非常に高温で青白色になる。一般に、人間の眼は、ＢＢＬ１０６からあまり離れていない白色点を好む。黒体線の上の色点は、緑過ぎる（too green）が、下の点はピンク過ぎる。

発光ダイオード（ＬＥＤ）を用いて白色光を生成する一つの方法は、赤色、緑色、および青色の光を相加的に混合することであり得る。しかし、この方法は、得られた色点がＢＢＬ１０６上またはその近くにあるように、混合比の正確な計算を必要とすることがある。別の方法は、異なる相関色温度（ＣＣＴ）の２つ以上の蛍光体変換白色ＬＥＤを混合することであり得る。この方法については、以下に詳細に説明する。

調整可能な白色光エンジンを作るために、所望の調整範囲の両端に２つの異なるＣＣＴを有するＬＥＤが使用され得る。例えば、第１のＬＥＤは、暖かい白色である２７００ＫのＣＣＴを有し、第２のＬＥＤは、昼白色である４０００Ｋの色温度を有し得る。２７００Ｋと４０００Ｋとの間の温度を有する白色は、ドライバの第１のチャネルを通して第１のＬＥＤに供給される電力と、ドライバの第２のチャネルを通して第２のＬＥＤに供給される電力との混合比を単純に変化させることによって得られ得る。

次に図２を参照すると、異なるＣＣＴおよびＢＢＬ１０６に対するそれらの関係を示す図が示されている。色度図にプロットすると、異なるＣＣＴを持つ２つのＬＥＤの混合で達成可能な色点は、第１の直線２０２を形成し得る。２７００Ｋおよび４０００Ｋの色点が正確にＢＢＬ１０６上にあると仮定すると、これらの２つのＣＣＴの間の色点は、ＢＢＬ１０６の下にあるであろう。これは、ＢＢＬ１０６からのこの線上の点の最大距離が比較的小さくなり得るので、問題ではないかもしれない。

しかし、実際には、例えば２７００Ｋと６５００Ｋとの間の色温度のより広い調整範囲を提供することが望ましく、これは冷たい白色または昼光であり得る。混合に２７００ＫのＬＥＤと６５００ＫのＬＥＤのみを使用する場合、２つの色の間の第１の直線２０２は、ＢＢＬ１０６のはるかに下であり得る。図２に示すように、４０００Ｋにおける色点は、ＢＢＬ１０６から非常に離れ得る。

これを改善するために、昼白色ＬＥＤの第３のチャネル（４０００Ｋ）が２つのＬＥＤの間に追加され、２段調整プロセス（2-step tuning process）が実行され得る。例えば、第１段線（first step line）２０４が、２７００Ｋと４０００Ｋとの間にあり得、第２段線（second step line）２０６が、４０００Ｋと６５００Ｋとの間にあり得る。これは、広範囲のＣＣＴにわたって、３段のＭＡＥＢＢＬ色温度可同調性（three-step MAE BBL CCT tunability）を提供し得る。暖かい白色（ＷＷ）ＣＣＴを有する第１のＬＥＤアレイ、昼白色（ＮＷ）ＣＣＴを有する第２のＬＥＤアレイ、および青みを帯びた白色（cool white）（ＣＷ）ＣＣＴを有する第３のＬＥＤアレイおよび２段調整プロセスが、広範囲のＣＣＴにわたる３段のＭＡＥＢＢＬＣＣＴ可同調性を達成するために使用され得る。

次に、図３を参照すると、対応する数のＬＥＤアレイおよびドライバチャネルを有する調整可能な白色光エンジンで使用されるハードウェアを示すブロック図が示されている。上述のように、２チャネルドライバ３０２が、所望の調整範囲の端部にＣＣＴを有する２つのＬＥＤアレイに電力を供給するために使用され得る。２チャネルドライバ３０２は、当技術分野で知られた従来のＬＥＤドライバであり得る。２つのＬＥＤアレイは、ＬＥＤボード３１８上に実装され得る。２チャネルドライバ３０２の第１のチャネル３０４は、第１のＣＣＴの第１のＬＥＤアレイ３０６に電力供給し得、２チャネルドライバ３０２の第２のチャネル３０８は、第２のＣＣＴの第２のＬＥＤアレイ３１０に電力供給し得る。２チャネルドライバ３０２は、ワイヤまたは直接ボード間接続などの１つまたは複数の電気接続部３１２を介して、ＬＥＤボード３１８に２つの駆動電流を提供し得る。１つまたは複数の電気接続部３１２は、１つまたは複数の半田ポイント３１６に接続され得る。

３チャネルドライバが、３つのＬＥＤアレイを同様の方法で制御するために使用され得る。しかし、３チャネルドライバは、従来の２チャネルドライバよりも複雑で高価であり得る。ドライバの出力を多重化して、ドライバのチャネル対ＬＥＤアレイの比が１：１を超えるように、チャネルよりも多数のＬＥＤアレイに電力を供給することが望ましい場合がある。

次に、図４を参照すると、ドライバチャネルよりも多数のＬＥＤアレイを有する調整可能な白色光エンジンで使用されるハードウェアを示すブロック図が示されている。インタフェース電流チャネリング回路が、２ピースの線形のＢＢＬ１０６に近い色温度可同調性を達成するために、２チャネルドライバ４０２の２つの電流チャネルを３つの駆動チャネルに変換するように使用され得る。

一実施形態では、インタフェース電流チャネリング回路は、２チャネルドライバ４０２とＬＥＤボード４０６との間のコンバータプリント回路基板（ＰＣＢ）４０４上に実装され得る。２チャネルドライバ３０２は、当技術分野で知られている従来のＬＥＤドライバであり得る。インタフェース電流チャネリング回路は、２チャネルドライバ４０２が、２つのＬＥＤアレイを必要とするアプリケーション、および３つのＬＥＤアレイを伴うアプリケーションに対して使用されることを可能にする。同じ２チャネルドライバ４０２が両方の場合に使用され得るので、回路の複雑さ、サイズ、およびコストが低減され得る。

図３は、２チャネルドライバを使用して３つのＬＥＤアレイに電力を供給するために使用され得るインタフェースチャネリング回路を示しているが、以下に記載される原理は、ドライバが出力チャネルの数よりも多い数のＬＥＤアレイに電力を供給するために使用される任意の構成に適用され得ることが留意されるべきである。加えて、以下の説明は、異なるＣＣＴを有するＬＥＤアレイの可同調性に関するが、当業者は、本明細書に記載の実施形態が、カラーの範囲（color ranges）、赤外（ＩＲ）の範囲、および紫外（ＵＶ）の範囲などの任意の所望の調整可能範囲に適用し得ることを理解するであろう。

以下にさらに詳細に説明するように、コンバータＰＣＢ４０４に実装されたインタフェース電流チャネリング回路は、２チャネルドライバ４０２が、所望の調整可能範囲の端部で２つのＬＥＤアレイに、および、所望の調整可能範囲のほぼ中央の追加のＬＥＤアレイに電力を供給することができる。第１のＣＣＴを有する第１のＬＥＤアレイ４０８、第２のＣＣＴを有する第２のＬＥＤアレイ４１０、および第３のＣＣＴを有する第３のＬＥＤアレイ４１２は、ＬＥＤボード３１８上に実装され得る。２チャネルドライバ４０２の第１のチャネル４１２および第２のチャネル４１４は、ワイヤまたは直接ボード間接続などの第１の接続部のセット４１６によってＰＣＢ４０４に接続され得る。第１のチャネル４１２および第２のチャネル４１４は、それぞれ、正および負の出力を有し得る。

コンバータＰＣＢ４０４は、ワイヤまたは直接ボード間接続などの第２の電気接続部のセット４１８でＬＥＤボード４０６に３つの駆動電流を供給し得る。第２の電気接続部のセット４１８は、ＬＥＤボード４０６上の１つまたは複数の半田ポイント４２０に接続され得る。第２の電気接続部のセット４１８は、第１のＬＥＤアレイ４０８、第２のＬＥＤアレイ４１０、および第３のＬＥＤアレイ４１２のための３つの別々の負の出力を含み得る。コンバータＰＣＢ４０４からのＬＥＤ＋出力は、２チャネルドライバ４０２の正の出力に接続され得る。ＬＥＤ＋出力は、第１のＬＥＤアレイ４０８、第２のＬＥＤアレイ４１０、および第３のＬＥＤアレイ４１２のアノード端に接続され得る。

ここでは、インタフェース電流チャネリング回路の入力と出力の数学的関係が本明細書に記載される。以下の式において、第１の入力電流はＩ１であり、第２の入力電流はＩ２とすることができる。出力電流は、暖かい白色（ＷＷ）ＬＥＤに対してＩ_ＷＷ、昼白色（ＮＷ）ＬＥＤに対してＩ_ＮＷ、青みを帯びた白色（ＣＷ）ＬＥＤに対してではＩ_ＣＷとすることができる。関係は以下のように定義される：
Ｉｌ＞Ｉ２の場合Ｉ_ＷＷ＝Ｉ１−Ｉ２、Ｉ_ＮＷ＝２×Ｉ２、Ｉ_ＣＷ＝０式（１）
他の場合Ｉ_ＷＷ＝０、Ｉ_ＮＷ＝２×Ｉ１、Ｉ_ＣＷ＝Ｉ２−Ｉ１式（２）

Ｉｌ＞Ｉ２の場合、ＷＷチャネルはＩ１とＩ２との間の差に等しい電流を受け取ることができ、ＮＷチャネルはＩ２の２倍の量の電流を受け取ることができる。Ｉ_ＷＷとＩ_ＮＷの合計は、依然としてＩ１＋Ｉ２である。総電流の一部が、インタフェース電流チャネリング回路に電力を供給するために使用されるので、実際の合計はＩ１＋Ｉ２よりもわずかに小さくなり得ることが留意されるべきである。

Ｉ１の電流が０且つＩ１がＷＷＬＥＤに対応する場合、Ｉ２の電流はすべてＣＷＬＥＤに流れ、ＷＷＬＥＤまたはＮＷＬＥＤには電流が流れない。同様に、Ｉ２の電流が０且つ１２がＣＷＬＥＤに対応する場合、Ｉ１の電流はすべてＷＷＬＥＤに流れ、ＣＷＬＥＤまたはＮＷＬＥＤには電流が流れない。

次に、図５を参照すると、インタフェース電流チャネリング回路の回路図が示されている。インタフェース電流チャネリング回路は、電圧センシング、ローパスフィルタ、アナログ信号減算などの種々のアナログ技術を利用する。図中の電圧はすべてグラウンドを参照している。コンバータＰＣＢは、電圧制御電流源を使用して、ＷＷＬＥＤおよびＣＷＬＥＤを流れる電流を制御し得る。加えて、コンバータＰＣＢは、ＮＷＬＥＤを流れる電流に対してオン／オフ制御のみを行い得る。ＷＷＬＥＤおよびＣＷＬＥＤは、所望の調整可能範囲の端部にあるＣＣＴを有し得る。ＮＷＬＥＤは、所望の調整可能範囲のほぼ中央に位置するＣＣＴを有し得る。

第１の入力電流Ｉ１は、第１のセンス抵抗（sense resistor）（Ｒ_ｓ）５０２に接続され得る。第２の入力電流Ｉ２は、第２のＲ_ｓ５０４に接続され得る。第１のＲ_ｓ５０２および第２のＲ_ｓ５０４は、同じ抵抗値を有し得る。第１のダイオードＤ１５０６は、第１の入力電流Ｉ１が第２の入力電流Ｉ２に注入されることを防ぎ得る。第２のダイオードＤ２５０８は、第２の入力電流Ｉ２が第１の入力電流Ｉ１に注入されることを防ぎ得る。第１のＲ_ｓ５０２および第２のＲ_ｓ５０４は、ＷＷＬＥＤを含む第１のＬＥＤストリング５１０、ＮＷＬＥＤを含む第２のＬＥＤストリング５１２、およびＣＷＬＥＤを含む第３のＬＥＤストリング５１４のアノードに接続され得る、１つの共通端子Ｖ_ｃを共有し得る。Ｖ_ａ及びＶ_ｂにおける電圧は、Ｖ_ｃにおける電圧である共通ノード構成要素を有する第１のＲ_ｓ５０２及び第２のＲ_ｓ５０４を流れる電流を表す。

第１の計算回路５６０に示されるように、Ｖ_ｂにおける電圧は、第１の抵抗（Ｒ１）５１６および第２の抵抗（Ｒ２）５１８を含む抵抗分割器によって減衰され得る。得られた信号は、低電圧領域においてＶ_ｂｂを生成するように、第１のローパスフィルタ（ＬＰＦ）５２０を通って送信され得る。Ｖ_ｂｂは以下のように定義され得る：
Ｖ_ｂｂ＝ＬＰＦ（Ｖ_ｂ×α）、式（３）
ここでαは減衰係数であり、これは以下のように定義され得る：
α＝Ｒ２／（Ｒ１＋Ｒ２）、式（４）。

第２の計算回路５６２に示されるように、Ｖ_ａにおける電圧は、第１の抵抗（Ｒ１）５２２および第２の抵抗（Ｒ２）５２４を含む抵抗分割器によって減衰され得る。実施形態において、第１の抵抗（Ｒ１）５２２は、第１の抵抗（Ｒ１）５１６と同じ値であり得、第２の抵抗（Ｒ２）は、第２の抵抗（Ｒ２）５１８と同じ値であり得る。得られた信号は、低電圧領域においてＶ_ａａを生成するように、第２のＬＰＦ５２６を通って送信され得る。一実施形態では、第２のＬＰＦ５２６は、第１のＬＰＦ５２０と同じ動作を行い得る。Ｖ_ａａは以下のように定義され得る：
Ｖ_ａａ＝ＬＰＦ（Ｖ_ａ×α）、式（５）
ここで、αは上の式（４）で定義された減衰係数である。

Ｖ_ｂｂは、Ｖ_ｂｂとＶ_ａａとの間の減算を行うように構成された第１の演算増幅器（オペアンプ）５２８に供給され得る。第１のオペアンプ５２８の出力は、Ｖ_ＷＷであり得る。Ｖ_ＷＷは以下のように定義される：
Ｖ_ＷＷ＝（Ｖ_ａａ−Ｖ_ｂｂ）×β、式（６）
ここで、β＝Ｒ４／Ｒ３、式（７）。

Ｖ_ＷＷはまた、以下のように定義され得る：
Ｖ_ＷＷ＝（Ｉ１−Ｉ２）×Ｒ_ｓ×α×β、式（８）。

したがって、電流Ｉ_ＷＷは以下のように定義され得る：
Ｉ_ＷＷ＝Ｖ_ＷＷ／Ｒ＝（Ｉ１−Ｉ２）×α×β×Ｒ_ｓ／Ｒ式（９）。

α×β／Ｒが１／Ｒ_ｓの値に等しい場合、電流Ｉ_ＷＷはＩ１−Ｉ２と等しい。

Ｖ_ａａは、Ｖ_ａａとＶ_ｂｂとの間の減算を実行するように構成された第２のオペアンプ５３０に供給され得る。第２のオペアンプ５３０の出力は、Ｖ_ＣＷであり得る。Ｖ_ＣＷは以下のように定義され得る：
Ｖ_ＣＷ＝（Ｖ_ｂｂ−Ｖ_ａａ）×β、式（１０）
ここでβは式（７）で定義されている。一実施形態では、Ｒ３およびＲ４は、第１の計算回路５６０および第２の計算回路５６２において同じ値を有し得る。

Ｖ_ＣＷは以下のように定義することもできる：
Ｖ_ＣＷ＝（Ｉ_２−Ｉ_１）×Ｒ_ｓ×α×β 式（１１）。

したがって、電流Ｉ_ＷＷは以下のように定義され得る：
ｌ_ＣＷ＝Ｖ_ＣＷ／Ｒ＝（Ｉ_２−Ｉ_１）×α×β×Ｒ_ｓ／Ｒ式（１２）

α×β／Ｒが１／Ｒ_ｓの値に等しい場合、電流Ｉ_ＣＷはＩ_２−Ｉ_１と等しくなる。

Ｖ_ＷＷは、第１の増幅器（アンプ）５３６で実装され得る電圧制御電流源に供給され得る。第１のアンプ５３６は、電圧Ｖ_ｇ１を出力し得る。電圧Ｖ_ｇ１は、第１のＬＥＤストリング５１０のための駆動電流を提供するために使用される第１のトランジスタＭ１に入力され得る。第１のトランジスタＭ１は、従来の金属酸化物半導体電界効果トランジスタ（ＭＯＳＦＥＴ）であり得る。第１のトランジスタＭ１は、ｎ−チャネルＭＯＳＦＥＴであり得る。

第１のアンプ５３６は、第１のトランジスタＭ１を流れる電流がＶ_ＷＷ／Ｒ_Ｓに等しくなるように、閉ループの電圧Ｖ_ｇ１を調整し得る。第１のアンプ５３６への入力は、閉ループ制御において互いに非常に近接し得る。第１のアンプ５３６は、Ｖ_ＷＷの値を第１のトランジスタＭｌのソースにおけるＲ_ｓ５６４間の検知電圧と比較し得る。Ｒ_ｓ５６４は、第１のＲ_ｓ５０２および／または第２のＲ_ｓ５０４と同じ抵抗値を有し得る。検知電圧がＶ_ＷＷより低い場合、第１のアンプ５３６は、検知電圧がＶ_ＷＷにほぼ等しくなるまで、第１のトランジスタＭ１の電流を増加させ得る。同様に、検知電圧がＶ_ＷＷより高い場合は、第１のアンプ５３６は、Ｖ_ｇ１を減少させ得、これは第１のトランジスタＭ１の電流を減少させ得る。

Ｖ_ＣＷは、第２のアンプ５３８で実装され得る電圧制御電流源に供給され得る。第２のアンプ５３８は、電圧Ｖ_ｇ２を出力し得る。電圧Ｖ_ｇ２は、第３のＬＥＤストリング５１４のための駆動電流を提供するために使用される第３のトランジスタＭ３に入力され得る。第３のトランジスタＭ３は、従来の金属酸化物半導体電界効果トランジスタ（ＭＯＳＦＥＴ）であり得る。第３のトランジスタＭ３は、ｎ−チャネルＭＯＳＦＥＴであり得る。

第２のアンプ５３８は、第３のトランジスタＭ３を通って流れる電流がＶ_ＣＷ／Ｒ_ｓに等しくなるように、閉ループ内の電圧Ｖ_ｇ２を調節し（regulate）得る。第２のアンプ５３８への入力は、閉ループ制御（closed loop regulation）において互いに非常に近接し得る。第２のアンプ５３８は、Ｖ_ＣＷの値を、第３のトランジスタＭ３のソースにおけるＲ_ｓ５６６の両端間の検知電圧と比較し得る。Ｒ_ｓ５６６は、第１のＲ_ｓ５０２および／または第２のＲ_ｓ５０４と同じ抵抗値を有し得る。検知電圧がＶ_ＣＷより低い場合、第２のアンプ５３８は、検知電圧がＶ_ＣＷにほぼ等しくなるまで第３のトランジスタＭ３の電流を増加させるようにＶ_ｇ２を上昇させ得る。同様に、検知電圧がＶ_ＣＷより高い場合、第２のアンプ５３８は、Ｖ_ｇ２を減少させ得、これは、第３のトランジスタＭ３の電流を減少させ得る。

第１のアンプ５３６の出力および第２のアンプ５３８の出力は、入力間の差が負の場合、ゼロにクランプされ（clamped）得る。

第２のトランジスタＭ２は、第２のＬＥＤストリング５１２への電力を制御し得る。第２のトランジスタＭ２は、従来の金属酸化物半導体電界効果トランジスタ（ＭＯＳＦＥＴ）であり得る。第２のトランジスタＭ２は、ｎ−チャネルＭＯＳＦＥＴであり得る。第２のトランジスタＭ２は、第１の入力電流Ｉ１と第２の入力電流Ｉ２の両方が調節されているときにのみオンにされ得る。第２のトランジスタＭ２は、Ｖ_ｃに結び付けられたプルアップ抵抗（Ｒ７）５４４を有し得る。プルアップ抵抗（Ｒ７）５４４は、起動時に低電圧供給部ＶＤＤが利用できない可能性があるため、ノードＶ_ｃに結び付けられ得る。その結果、第１のトランジスタＭ１および第３のトランジスタＭ３は、オフ状態となる。第２のＬＥＤストリング５１２の駆動電流を供給する第２のトランジスタＭ２もオフである場合、回路全体は、電流源に対して開回路として現れる。これは、開回路保護をトリガし得、不起動状態につながり得る。Ｍ２のゲートをノードＶ_ｃに結び付けることにより、起動時に利用可能な電流パスを提供し得る。

第１のＬＥＤストリング５１０および第３のＬＥＤストリング５１４に対する電圧制御電流源によって生成される電流は、（Ｉ１−Ｉ２）の絶対値よりもわずかに大きい場合がある。これは、Ｉ１またはＩ２のいずれかがゼロ電流を運ぶとき、第２のＬＥＤストリング５１２がオフであることを確実にし得る。言い換えれば、所望の調整範囲のいずれかのエンドポイントにおけるＬＥＤの１つのストリングのみが一度にオンになり得る。

スイッチングトランジスタのＡＮＤロジックは、ゲート制御ブロック５３２によって実現され得る。ゲート制御ブロック５３２は、電圧制御電流源における第１のアンプ５３６の出力（Ｖ_ｇ１）及び第２のアンプ５３８の出力（Ｖ_ｇ２）が、調節（regulation）を維持することができない場合に、その電源レール（ＶＤＤ）に変動し（swing）得るという事実を利用する。ＶＤＤは、第１のアンプ５３６および第２のアンプ５３８が全ての動作条件下で調節されているときに、電圧Ｖ_ｇ１およびＶ_ｇ２がＶＤＤより著しく低いように選択され得る。

Ｖ_ｇ１は、第１の抵抗（Ｒ５）５４０および第２の抵抗（Ｒ６）５４２を含む抵抗分割器によって減衰され得、次いで第１のシャントレギュレータ５７０のＲＥＦ入力に供給され得る。Ｖ_ｇ２は、第１の抵抗（Ｒ５）５７４および第２の抵抗（Ｒ６）５７６を含む抵抗分割器によって減衰され得、次いで、第２のシャントレギュレータ５７２のＲＥＦ入力に供給され得る。一実施形態では、第１の抵抗（Ｒ５）５４０および第２の抵抗（Ｒ６）５４２は、Ｖ_ｇ２の第１の抵抗（Ｒ５）５７４および第２の抵抗（Ｒ６）５７６と同じ値であり得る。第１のシャントレギュレータ５７０および第２のシャントレギュレータ５７２は、２．５Ｖの内部基準電圧を有し得る。それらのＲＥＦノードに印加される電圧が２．５Ｖより高い場合、第１のシャントレギュレータ５７０および第２のシャントレギュレータ５７２は、大電流を流し得る。それらのＲＥＦノードに印加される電圧が２．５Ｖ未満である場合、第１のシャントレギュレータ５７０および第２のシャントレギュレータ５７２は、非常に小さい静止電流（quiescent current）を流し得る。

大きいシンク電流（sinking current）は、第２のトランジスタＭ２のゲート電圧をその閾値未満のレベルまで引き下げることができ、これは、第２のトランジスタＭ２をオフにし得る。第１のシャントレギュレータ５７０および第２のシャントレギュレータ５７２は、それらのＲＥＦノードの下のダイオードのＶ_ｆよりもそれらのカソードを引き出すことができない。従って、第２のトランジスタＭ２は、２Ｖよりも高い閾値電圧を有し得る。代替的には、１．５Ｖなどの、より低い内部基準電圧を有するシャントレギュレータが使用され得る。

Ｖ_ｇ１およびＶ_ｇ２が３Ｖ付近で最大となる場合、ＶＤＤは５Ｖであるように設定され得、減衰係数αは０．６に設定され得る。第１のアンプ５３６および第２のアンプ５３８が調節されるとき、シャントレギュレータのＲＥＦノードに現れる電圧は最大１．８Ｖとなり、シャントレギュレータは最小電流を引き出し、第２のトランジスタＭ２のゲートはＶＤＤに向かって高に引き上げられる。第１のアンプ５３６または第２のアンプ５３８のいずれかが調節の範囲外である場合、シャントレギュレータは、ＮＭＯＳをオフにし得る。

１つまたは複数の抵抗、ダイオード、およびキャパシタを含む、図５に示される良く知られた構造、および処理ステップは、本明細書に記載される実施形態を不明瞭にすることを避けるために、詳細には説明されていないことに留意されたい。

次に、図６を参照すると、１つまたは複数のＬＥＤアレイにおいて２段線形ＣＣＴ可同調性を提供するための方法を示すフローチャートが示されている。ステップ６０２において、第１の入力電流Ｉ１は、２チャネルＬＥＤドライバ４０２の第１のチャネル４１２から受けられ得る。ステップ６０４において、第２の入力電流Ｉ２は、２チャネルＬＥＤドライバ４０２の第２のチャネル４１４から受けられ得る。ステップ６０６において、第２の入力電流Ｉ２に対する第１の入力電流Ｉ１の比が決定され得る。ステップ６０８において、第１の入力電流Ｉ１および第２の入力電流Ｉ２は、比に基づいて、第１の出力電流、第２の出力電流、および第３の出力電流に変換され得る。ステップ６１０において、第１の出力電流は、所望のＣＣＴ範囲のほぼ端部にＣＣＴを有する第１のＬＥＤアレイ５１０に供給され得、第２の出力電流は、所望のＣＣＴ範囲のほぼ反対側の端部にＣＣＴを有する第２のＬＥＤアレイ５１６に供給され得、第３の出力電流は、所望のＣＣＴ範囲のほぼ中央にＣＣＴを有する第３のＬＥＤアレイ５１４に供給され得る。

図６に示す方法は、インタフェース電流チャネリング回路によって実行され得る。インタフェース電流チャネリング回路は、２チャネルＬＥＤドライバ４０２の第１のチャネル４１２からの第１の入力電流Ｉ２から第１の入力電圧を感知するために第１のセンス抵抗５０２を含み得る。第２のセンス抵抗５０４は、２チャネルＬＥＤドライバ４０２の第２のチャネル４１４からの第２の入力電流Ｉ２の第２の入力電圧を感知し得る。第１のセンス抵抗５０２および第２のセンス抵抗５０４は、共通ノードＶ_ｃに結び付けられる。第１の計算回路５６０は、第１の入力電圧から第２の入力電圧を減算して、第１の出力電圧を生成して、所望のＣＣＴ範囲のほぼ端部にＣＣＴを有する第１のＬＥＤアレイ５１０に電力を供給するように構成され得る。第２の計算回路５６２は、第２の入力電圧から第１の入力電圧を減算して、第２の出力電圧を生成して、所望のＣＣＴ範囲のほぼ反対側の端部にＣＣＴを有する第２のＬＥＤアレイ５１２に電力を供給するように構成され得る。ゲート制御ブロック５３２は、第１の入力電流Ｉ１および第２の入力電流Ｉ２が両方とも調節されている場合、第３の出力電圧を生成して、所望のＣＣＴ範囲のほぼ中央にＣＣＴを有する第３のＬＥＤアレイ５１４に電力を供給するように構成され得る。

特徴および要素が特定の組み合わせで上述されているが、当業者は、各特徴または要素が単独で、または他の特徴および要素との任意の組み合わせで使用されることができることを理解するであろう。加えて、本明細書に記載の方法は、コンピュータまたはプロセッサによる実行のためのコンピュータ可読媒体に組み込まれたコンピュータプログラム、ソフトウェア、またはファームウェアに実装され得る。コンピュータ可読媒体の例は、電子信号（有線または無線接続を介して送信される）およびコンピュータ可読記憶媒体を含む。コンピュータ可読記憶媒体の例は、リードオンリメモリ（ＲＯＭ）、ランダムアクセスメモリ（ＲＡＭ）、レジスタ、キャッシュメモリ、半導体メモリデバイス、内部ハードディスクおよびリムーバブルディスクなどの磁気媒体、光磁気媒体、ならびに、ＣＤ−ＲＯＭディスク、およびデジタル多用途ディスクなどの光媒体を含むが、これらに限定されない。

Claims

発光ダイオード（ＬＥＤ）デバイスにおいて２段の線形スペクトル可同調性を提供する方法であって：
２チャネルＬＥＤドライバの第１のチャネルから第１の入力電流を受けるステップと；
前記２チャネルＬＥＤドライバの第２のチャネルから第２の入力電流を受けるステップと；
比を決定するために前記第１の入力電流を前記第２の入力電流と比較するステップと；
前記比に基づいて、前記第１の入力電流および前記第２の入力電流を、第１の出力電流、第２の出力電流、および第３の出力電流に変換するステップと；
前記第１の出力電流を所望の調整可能なスペクトル範囲の略端部にある第１のＬＥＤアレイに供給し、前記第２の出力電流を前記所望の調整可能なスペクトル範囲の略反対側の端部にある第２のＬＥＤアレイに供給し、前記第３の出力電流を前記所望の調整可能なスペクトル範囲の略中央にある第３のＬＥＤアレイに供給するステップと；
を含む、
方法。
前記比を決定するために前記第１の入力電流を前記第２の入力電流と比較するステップは、前記第１の入力電流が前記第２の入力電流より大きい又は前記第２の入力電流に略等しいことを検出するステップを含む、
請求項１に記載の方法。
前記第１の出力電流は、前記第１の入力電流と前記第２の入力電流との間の差であり、前記第２の出力電流は、略ゼロであり、前記第３の出力電流は、前記第２の入力電流の略２倍である、
請求項２に記載の方法。
前記比を決定するために前記第１の入力電流を前記第２の入力電流と比較するステップは、前記第２の入力電流が前記第１の入力電流より大きい又は前記第１の入力電流に略等しいことを検出するステップを含む、
請求項１に記載の方法。
前記第１の出力電流は、略ゼロであり、前記第２の出力電流は、前記第２の入力電流と前記第１の入力電流との間の差であり、前記第３の出力電流は、前記第１の入力電流の略２倍である、
請求項４に記載の方法。
前記第１のＬＥＤアレイは、前記所望の調整可能なスペクトル範囲の略前記端部にある相関色温度（ＣＣＴ）を有し、前記第２のＬＥＤアレイは、前記所望の調整可能なスペクトル範囲の略前記反対側の端部にあるＣＣＴを有し、前記第３のＬＥＤアレイは、前記所望の調整可能なスペクトル範囲の略前記中央にあるＣＣＴを有する、
請求項１に記載の方法。
前記第１のＬＥＤアレイの前記ＣＣＴ、前記第２のＬＥＤアレイの前記ＣＣＴ、および前記第３のＬＥＤアレイの前記ＣＣＴは、それぞれ、黒体線（ＢＢＬ）上に位置する、
請求項６に記載の方法。
前記第１のＬＥＤアレイ、前記第２のＬＥＤアレイ、および前記第３のＬＥＤアレイのアノード端に前記２チャネルＬＥＤドライバの正の出力を供給するステップをさらに含む、
請求項１に記載の方法。
前記第３の出力電流は、前記第１の入力電流および前記第２の入力電流が調節されているとき、前記第３のＬＥＤアレイに供給される、
請求項１に記載の方法。
前記第１の入力電流及び前記第２の入力電流は、プリント回路基板（ＰＣＢ）上の１つまたは複数の回路によって受けられる、
請求項１に記載の方法。
２段の線形スペクトル可同調性を提供する発光ダイオード（ＬＥＤ）デバイスであって：
２チャネルＬＥＤドライバの第１のチャネルからの第１の入力電流から第１の入力電圧を感知する第１のセンス抵抗と；
前記２チャネルＬＥＤドライバの第２のチャネルからの第２の入力電流から第２の入力電圧を感知する第２のセンス抵抗であって、前記第１のセンス抵抗および前記第２のセンス抵抗は、共通ノードに結び付けられている、第２のセンス抵抗と；
所望の調整可能なスペクトル範囲の略端部にある第１のＬＥＤアレイに電力を供給するように第１の出力電圧を生成するために前記第１の入力電圧から前記第２の入力電圧を減算するように構成される第１の計算回路と；
前記所望の調整可能なスペクトル範囲の略反対側の端部にある第２のＬＥＤアレイに電力を供給するように第２の出力電圧を生成するために前記第２の入力電圧から前記第１の入力電圧を減算するように構成される第２の計算回路と；
前記第１の入力電流および前記第２の入力電流が両方とも調節されている場合、前記所望の調整可能なスペクトル範囲の略中央にある第３のＬＥＤアレイに電力を供給するよう第３の出力電圧を生成するように構成されるゲート制御回路と；
を有する、
デバイス。
第１のトランジスタに第１のゲート電圧を供給するように構成される前記第１の出力電圧に結合される第１のアンプと；
第２のトランジスタに第２のゲート電圧を供給するように構成される前記第２の出力電圧に結合される第２のアンプと；
をさらに有する、
請求項１１に記載のデバイス。
前記第１のゲート電圧に結合される前記ゲート制御回路内の第１のシャントレギュレータと；
前記第２のゲート電圧に結合される前記ゲート制御回路内の第２のシャントレギュレータと；
をさらに有する、
請求項１３に記載のデバイス。
前記共通ノードおよび前記ゲート制御回路に結合されるプルアップ抵抗をさらに有する、
請求項１１に記載のデバイス。
前記ゲート制御回路は、前記共通ノード、前記第１のゲート電圧、前記第２のゲート電圧、および第３のトランジスタに結合される、
請求項１１に記載のデバイス。
前記第１の計算回路は：
前記第１の入力電圧を減衰させる第１の分割抵抗と；
減衰された前記第１の入力電圧をフィルタリングする第１のローパスフィルタと；
第１のオペアンプと；
を有する、
請求項１１に記載のデバイス。
前記第２の計算回路は：
前記第１の入力電圧を減衰させる第２の分割抵抗と；
減衰された前記第１の入力電圧をフィルタリングする第２のローパスフィルタと；
第２のオペアンプと；
を有する、
請求項１１に記載のデバイス。
前記第１の計算回路は、前記第１の入力電圧と前記第２の入力電圧との間の差が負である場合、前記第１の出力電圧を略ゼロにクランプする、
請求項１１に記載のデバイス。
前記第２の計算回路は、前記第２の入力電圧と前記第１の入力電圧との間の差が負である場合、前記第２の出力電圧を略ゼロにクランプする、
請求項１１に記載のデバイス。
前記第１のＬＥＤアレイは、前記所望の調整可能なスペクトル範囲の略前記端部にある相関色温度（ＣＣＴ）を有し、前記第２のＬＥＤアレイは、前記所望の調整可能なスペクトル範囲の略前記反対側の端部にあるＣＣＴを有し、前記第３のＬＥＤアレイは、前記所望の調整可能なスペクトル範囲の略前記中央にあるＣＣＴを有する、
請求項１１に記載のデバイス。