JP5371764B2 - 照明素子のための電源装置及び照明素子に電力を供給するための方法 - Google Patents

Description

本発明は、照明素子のための電源装置であって、電源ユニットと、第１の色、好ましくは白色を持つ第１照明素子と、好ましくは前記第１照明素子の色を調整するための、第２及び第３の色を持つ第２及び第３照明素子と、前記第３照明素子に結合される制御可能なスイッチとを有する電源装置に関する。本発明は、好ましくは様々な色を持つ、前記照明素子に電力供給をするための方法にも関する。

上記のような電源装置は、例えば米国特許出願公開第2003/0112229 A1号から既知である。この文献は、カラー発光ダイオード（ＬＥＤ）のためのドライバを記載している。ドライバは、第１ＬＥＤ及びスイッチの直列接続部と、２つのＬＥＤの第２直列接続部とを有し、両直列接続部は、並列に接続される。更に、ドライバは、回路の入力線と出力線との間に配設される第３ＬＥＤを有する。最後に、インダクタンス及び両直列接続部が第３ＬＥＤに並列に設けられるように、２つの前述の直列接続部に直列にインダクタンスが設けられる。

このタイプの回路の不利な点のうちの１つは、スイッチが開いているとき、第１及び第２ＬＥＤは、静的に光を放射することが出来ないということである。第１及び第２ＬＥＤは、互いから独立して動作させられないかもしれず、故に、第１及び第２ＬＥＤの色を混合することによって達成可能な色の範囲は限られる。

一般に、照明機能が必要とされるさまざまな分野において、発光ダイオード（ＬＥＤ）の形態の照明素子はますます重要になっている。ＬＥＤは、様々な色、詳細には赤色、青色及び緑色において利用可能であることから、原色によって形成される色の三角形内のあらゆる色を達成することが可能であり、したがって、混合動作によって全色範囲の或る一定の部分をカバーすることが可能である。原色、例えば、赤色、青色及び緑色の各々からの望ましい光の寄与を設定するために、特定のドライバ回路又は電源が必要である。

更に、ＬＥＤ回路は、基調色（例えば白色）が或る一定の方向（寒色、暖色）に調整される必要があるアプリケーションに特に適している。ＬＥＤ照明市場の大部分は、色特徴が限られている白色ランプにあると思われる。

既知のドライバ回路は、必要な明るさを達成するために各々のＬＥＤに対して所望の電力を供給することが可能であるように、各ＬＥＤのために異なる電源ユニット又は電流源を使用する。

しかしながら、複数の電源を設けることは、コストを増大する。

効率のため、所謂スイッチモード電源（ＳＭＰＳ）が、ＬＥＤを駆動するのに広く用いられている。
通常、全てのＬＥＤが、個々のＬＥＤを流れる電流の制御を可能にするなんらかのドライバ手段（即ちスイッチ）に接続される。その結果、各ＬＥＤは、それ自身のスイッチを必要とする。更に、各ＬＥＤの電流を制御すること（即ち、前記電流を公称値に固定すること、又は前記電流を、時間変化値であり得る或る一定の値に設定すること）が可能でなければならない。

上記のことを鑑みると、ＬＥＤで所定の色を達成するのに必要な少なくとも３つのＬＥＤを制御するためのスイッチの数が減らされた電源装置及びドライバ回路を提供することが望ましい。

それ故、本発明の目的は、上記のような照明素子のための電源装置であって、達成可能な色範囲に関して何ら制限をしない最少数のスイッチを有する電源装置を提供することにある。

この目的は、例えば、前述の電源装置であって、前記電源ユニットが、第１及び第２出力部を持ち、前記第１照明素子が、前記第１出力部に結合され、前記第２及び第３照明素子が、前記第２出力部に結合され、制御可能なスイッチが、前記第３照明素子に結合され、前記電源ユニットが、前記第１出力部及び前記第２出力部において調節可能な出力信号を供給するよう適合され、前記第２及び第３照明素子並びに前記電源ユニットが、前記スイッチが閉じているときに前記第３照明素子が光を放射するように適合される電源装置によって解決される。好ましくは、前記出力信号は独立して調整され得る。他の例においては、前記出力信号は、互いに対して予め定められた関係において調整され得る。

本発明によれば、前記電源ユニットは、少なくとも３つの異なる照明素子を制御するために２つの調節可能な出力信号を供給する。３つの前記照明素子のうちの１つは、常に前記第１出力信号によって電力を供給され得るのに対して、前記第２及び第３照明素子は、前記第２出力信号によって電力を供給され得る。前記第２出力信号の電力は、単一のスイッチを使用することによって前記第２照明素子と前記第３照明素子との間で分配され得る。前記スイッチが開いているときには、前記第２照明素子に、前記第２出力信号の全電力が供給される。前記スイッチが閉じているときには、前記第２出力信号の電力は、一部又は全部、前記第３照明素子によって受け取られる。

それ故、発明の電源装置は、３つの照明素子を制御するために１つのスイッチしか使用しない。これは、前記電源装置の全体的なコストを低減することを可能にする。更に、前記第１照明素子が、全光出力に最も寄与し、したがって、最も多い電力量を消費すると予想され得るものである場合には、切り換えが必要とされないことから、損失が低減され得る。前記第２及び第３照明素子は、前記電源ユニットの１つの第２出力部を共用し、たった１つのスイッチによって制御される。故に、コストも低減される。

好ましい実施例においては、前記第２及び第３照明素子は、前記スイッチが閉じているときには、前記第３照明素子だけが光を放射し、前記第２照明素子は光を放射しないように適合される。

即ち、換言すれば、前記電源ユニットの前記第２出力部によって供給される電力は、前記第２照明素子と前記第３照明素子との間で分けられず、全て前記第３照明素子に供給される。これは、例えば、異なる動作電圧を持つ照明素子によって、即ち、前記第３照明素子の動作電圧が前記第２照明素子の動作電圧より低いことによって実現され得る。

この方法は、前記第２及び第３照明素子が、たった１つのスイッチを使用することによって独立して制御され得るという利点を持つ。更に、両照明素子で可能な限りのあらゆる色を混合することが可能であり、故に、前記第２照明素子が、前記スイッチの状態（オンに切り換えられているか、又はオフ切り換えられているか）にかかわらず、常に、前記電力の少なくとも一部を受け取るソリューションと比較して、前記３つの照明素子で達成可能な全色範囲が更に拡張される。

他の好ましい実施例においては、前記照明素子のうちの少なくとも１つは、少なくとも１つの発光ダイオード（ＬＥＤ）を有する。

ＬＥＤの照明素子としての使用には、様々な用途がありうるという利点がある。とりわけ、前記第１照明素子が、主光源として白色ＬＥＤを有し、前記第２及び第３照明素子が、各々、赤色及び青色ＬＥＤを有する場合には、ユーザは、冷白色から暖白色まで前記装置の色点を設定し得る。しかしながら、本発明の電源装置はまた、赤色、緑色及び青色のＬＥＤを用いて、前記３つの照明素子を個々に制御することにより任意の色を達成するよう、動作させられてもよい。

更に、照明素子は、直列に接続される１つ以上の発光ダイオード（ＬＥＤ）若しくはもちろん有機発光ダイオード（ＯＬＥＤ）、又はそれらの組み合わせを有し得ることを理解されたい。更に、前記照明素子の各々のためのＬＥＤ又はＯＬＥＤの数は、独立して選択されてもよいが、前記第２照明素子のＬＥＤの数と前記第３照明素子のＬＥＤの数との関係の選択は、前記電源の前記第２出力部によって与えられる電流の配分になんらかの影響を及ぼすかもしれない。最後に、並列又は直列接続のＬＥＤ及び／又はＯＬＥＤの他のいかなる組み合わせもまた、照明素子として用いられ得る。

好ましい実施例においては、前記電源は、各々、前記第１及び第２出力部に割り当てられる第１及び第２電流源を有する。

この方法には、前記第２及び第３照明素子の制御が改善されるという利点がある。電流源の代わりに電流シンクも考えられることに注意されたい。一般に、前記電源は、前記出力部において制御可能な電流に供給するよう適合される。

他の好ましい実施例においては、前記第２出力部の出力レベルは、前記第２及び第３照明素子に様々な信号を供給するための切り換えに同期して調節される。

換言すれば、これは、前記第２出力部が、前記スイッチが閉じているときは、第１電力レベル（例えば第１レベルの電流）を供給し、前記スイッチが開いているときは、第２レベルの電力（第２レベルの電流）を供給することを意味する。したがって、前記電源ユニットは、前記スイッチの制御に応じて制御される。

この方法には、前記第２及び第３照明素子の制御範囲が拡張されるかもしれず、故に、前記装置の全体的な制御が改善されるという利点がある。

他の好ましい実施例においては、前記電源ユニットは、２つのスイッチモード電源サブユニットを有する。

この方法には、このタイプの電源ユニットは、とりわけ電力消費及び電力制御の点で有利であると判明しているという利点がある。

他の好ましい実施例においては、例えば、前記照明素子の光束、色、ピーク波長及び演色評価数であるが、これらに限定されない光の特性を測定し、前記照明素子の明るさを制御するよう適合される制御器に制御信号を送信するために、少なくとも１つの光学センサが設けられる。より好ましくは、システムを過熱から保護し、様々な温度における前記照明素子の光の特性の変化を補償するために他のセンサ（即ち、温度センサ）が設けられる。

他の好ましい実施例においては、少なくとも１つのエネルギ貯蔵素子が、設けられ、前記第２及び第３照明素子の少なくとも１つに割り当てられる。より好ましくは、第１エネルギ貯蔵素子、好ましくはコンデンサが、好ましくは前記第２照明素子に並列に、設けられ、前記第２照明素子に割り当てられ、第２エネルギ貯蔵素子、好ましくはコンデンサが、好ましくは前記第３照明素子に並列に、設けられ、前記第３照明素子に割り当てられ、減結合素子、好ましくはダイオードが、設けられ、前記第１及び第２エネルギ貯蔵素子に割り当てられる。好ましくは、前記減結合素子は、前記第１エネルギ貯蔵素子と前記第２照明素子との並列接続部に直列に設けられる。

この方法には、各々の前記照明素子が前記電源ユニットの前記第２出力部から電力を受け取らない期間中、前記照明素子が、貯蔵エネルギによって通電され得るという利点がある。例えば、前記スイッチが閉じているとき、前記第３照明素子に並列な前記コンデンサは、エネルギを貯蔵するために充電され、前記第２照明素子に並列な前記コンデンサは、前記照明素子を介して放電され、前記第２照明素子に光を放射させる。この動作モードは、所与の平均電流のために前記照明素子の実効電流を下げる特別な利点を持つ。今日のＬＥＤ又はＯＬＥＤベースの照明素子を用いれば、所与の照明素子のセットによってより多くの光出力が生成され得る、又は所与の所要光出力のための照明素子の数が減らされ得る。他の利点として、前記照明素子のちらつきが減らされる、これは、人間の知覚にとって重要である。

前記エネルギ貯蔵素子は、コンデンサ、インダクタ、他の貯蔵素子又はそれらのあらゆる組み合わせを有してもよいことに注意されたい。前記減結合素子のタイプ及び位置は、前記エネルギ貯蔵素子の選択に依存する。前記減結合素子は、例えば１つ以上のダイオードを有してもよいことに注意されたい。

本発明の目的は、好ましくは全体的な光の色を調整するために、好ましくは様々な色の、照明素子に電力を供給する方法であって、
第１の色を持つ第１照明素子を設け、前記第１照明素子に第１電力を供給するステップと、
両照明素子が、好ましくは主な色を調整するよう選択される、異なる色を持つ第２照明素子及び第３照明素子を設けるステップと、
前記第３照明素子に直列に、前記第３照明素子をオン及びオフに切り換えるためのスイッチを設けるステップであって、前記直列接続部と、前記第２照明素子とが、並列に配設されるステップと、
前記第２照明素子及び前記第３照明素子に第２電力を供給するステップであって、前記第１照明素子及び前記第２照明素子並びに前記第２電力が、前記スイッチが閉じている場合には、前記第３照明素子が光を放射し、前記スイッチが開いている場合には、前記第２照明素子が光を放射するように選択されるステップとを有する方法によっても解決される。

この方法の利点は、既に本発明の装置に関して記載したものと同じである。故に、ここで前記利点を繰り返すことは控える。

好ましい実施例においては、前記第２電力が、前記第１電力とは独立して調節される。しかしながら、前記第２電力はまた、前記第１電力に依存してもよく、即ち、前記第１電力と前記第２電力との間で一定の関係又は調節可能な関係を持つものであってもよいことに注意されたい。

好ましい実施例（静的動作モード）においては、前記スイッチが、或るスイッチング状態に維持され、前記第１照明素子に供給される電力振幅と、前記第２又は第３照明素子に供給される電力振幅の関係が、所望の全体的な色に達するよう変更される。

これは、前記第２又は第３照明素子の光出力は、前記第１照明素子の光出力を増すこと、したがって、前記装置の全体的な光出力は、前記第１照明素子の光の特性と、前記第２又は第３照明素子との間で調整され得ることを意味する。

他の好ましい実施例（動的動作モード）においては、前記スイッチが、前記第２及び第３照明素子の混ぜ合わされた色の光出力を達成するために或る一定のデューティサイクルで連続的にオン及びオフに切り換えられる。

これは、前記装置の全体的な光出力は、前記第１照明素子の出力と前記第２及び第３照明素子の混ぜ合わされた出力とに依存することを意味する。

好ましい実施例においては、前記第１照明素子に供給される電力振幅と、前記第２又は第３照明素子に供給される電力振幅の関係が、前記装置の所望の全体的な色に達するよう変更され、第１サブユニット及び第２サブユニットによって供給される電力振幅が、所望の明るさに達するよう変更される。

前記第２及び第３照明素子に供給される電力振幅が、前記スイッチの前記デューティサイクルに関連して変更されることは、更に好ましい。最も好ましくは、前記スイッチは、少なくとも毎秒５０回、好ましくは、毎秒４００回、オン及びオフに切り換えられ、前記第１照明素子には、連続的な電力信号が供給される。一般に、スイッチングサイクルは、人間の目に対してちらつきが起こるのを防止するために十分に高いように選択される。

他の好ましい実施例においては、エネルギが電源から受け取られない期間中にエネルギを供給するために、前記第２及び第３照明素子の少なくとも１つのための少なくとも１つのエネルギ貯蔵素子が設けられ、前記スイッチの前記スイッチングサイクルが、人間の目に対してちらつきが起こるのを防止するために十分に高いように選択される。

エネルギ貯蔵素子の使用は、上記の実施例に反して、ちらつきを引き起こさずに、前記スイッチングサイクルを５０Ｈｚ未満に更に低減することを可能にする。なぜなら、前記スイッチが開いているときに、前記貯蔵素子がエネルギを供給するからである。最小スイッチングサイクルは、エネルギ貯蔵素子のタイプ及びその記憶容量で決定される。

他の特徴及び利点は、以下の説明及び同封の図面から理解され得る。

上記の特徴及びこれから下で説明される特徴は、本発明の範囲を外れずに、示されている各々の組み合わせだけでなく、他の組み合わせにおいても、又は分離して、用いられ得ることを理解されたい。

本発明の実施例を、図面に示し、下の説明において同じものに関してより詳細に説明する。

第１実施例による電源装置のブロック図を示す。 第２実施例による電源装置のブロック図を示す。 第１動作モードの本発明の電源装置で生成される調整色を図示するＣＩＥ色度図である。 第２動作モードの本発明の電源装置で生成される調整色を図示するＣＩＥ色度図である。

図１に、電源装置のブロック図が、示され、参照符号１０で示されている。このような電源装置１０は、ＬＥＤ又はＯＬＥＤなどのような照明素子を個々に制御するために用いられ得る。これは、とりわけ、照明素子が、様々な色、例えば赤色、緑色及び青色を持つ場合に有用である。照明素子を制御することによって、したがって、各々の赤色、緑色及び青色光の強度又は明るさを制御することによって、広い色範囲のあらゆる色を混合することが可能である。或る照明素子が、支配的であり、例えば、白色光を放射する場合には、他の照明素子は、色を調整するために、即ち、例えば暖白色と冷白色との間で、色点を変更するために用いられてもよい。

図１に示されている電源装置１０は、本線の電圧、バッテリ電圧又は任意の他のエネルギ源のような電源に接続される電源ユニット１２を有する。電源ユニット１２は、第１電源サブユニット１４と、第２電源サブユニット１６とを有する。第１サブユニットは、第１出力端子２０に接続され、第２サブユニットは、第２出力端子２２に接続される。

本実施例においては、両電源サブユニットは、電流源の挙動を示すスイッチモード電源ユニットとして設けられる。これは、出力端子２０、２２において供給される出力電流は、負荷電圧の弱関数だけであることを意味する。

電源装置１０は、出力端子２０とアース４４との間に結合される第１照明素子３０、及び第２出力端子２２とアース４４との間に結合される第２及び第３照明素子３４、３８を更に有する。各照明素子３０、３４、３８は、少なくとも１つの発光ダイオード３２、３６、４０を有する。前記発光ダイオードは、異なる色の発光ダイオードであってもよい。例えば、第１照明素子３０のＬＥＤ ３２は、白色ＬＥＤであり、第２照明素子３４は、青色ＬＥＤ３６を有し、第３照明素子３８は、赤色ＬＥＤ４０を有する。

本出願に関しては、ＬＥＤは、或る単一の発光ダイオードを意味するだけでなく、ＬＥＤ又は有機発光ダイオード（ＯＬＥＤ）のストリング接続部若しくは並列接続部又はストリング接続部と並列接続部とが混ぜ合わされたものも意味する。ただ簡単にするために、各照明素子のために１つのＬＥＤしか示されていない。

電源装置１０は、第３照明素子３８とアース４４との間に接続されるスイッチ４２を更に有する。スイッチは、制御信号によって制御可能である。したがって、トランジスタ、電界効果トランジスタなどのような半導体スイッチを用いることは好ましい。しかしながら、他のタイプのスイッチも考えられる。第３照明素子３８とスイッチ４２との直列接続部は、第２照明素子３４と並列に結合される。

スイッチ４２を制御するための制御信号５６は、制御器５０によって生成される。制御器５０は、ＡＳＩＣ、若しくは任意の他の半導体ＩＣ、若しくは様々な集積回路の組み合わせ、若しくはディスクリート部品の組み合わせ、又は前述のものの幾つかの組み合わせとして設けられ得る。

図１に示されているように、制御器５０は、各々、制御線５２及び５４を介して送信される第１電源サブユニット１４及び第２電源サブユニット１６のための制御信号も生成する。制御信号は、各々の出力端子２０、２２に供給される電力を調節するのに用いられる。とりわけ、端子２０、２２に供給される電流が調節され、したがって、照明素子３０、３４、３８に供給される電流が調節される。電源サブユニットに２つの制御信号を送信し、スイッチに制御信号を送信するのに様々な本数の制御線を用いること、例えば、２つ以上の信号を送信するのに１本の線を共用すること、又は２つの信号のために３本以上の線、例えば、各信号のために２本の線を用いる送信方法を用いることが可能であることは当業者には明らかである。

電源装置１０は、センサに入射する光に基づいて線６２を介して制御器５０に供給される信号を生成する光学センサ６０を更に有する。光学センサ６０に加えて、温度センサ６４も、設けられ、線６６を介して制御器５０と電気的に結合される。温度センサ６４は、装置の温度を測定し、制御器５０によって確認される各々の信号を生成するために設けられる。

電源装置１０は、以下のように機能する。

両電源サブユニット１４、１６は、各々の端子２０、２２とアース４４との間に接続される負荷、即ち、照明素子に電流を供給する。電流のレベルは、サブユニットに送信される各々の制御信号を生成する制御器５０によって調節される。電流の振幅を決定する制御信号は、ユーザによって手動で、又は所与の情報若しくはセンサ信号に基づいて自動的に設定される。

第１電源サブユニット１４は、照明素子３０中を流れる連続的な電流を供給する。その結果、照明素子、ここでは発光ダイオードは、光を放射する。放射される光の強度（明るさ）は、サブユニット１４によって供給される電流の振幅を調節することによって制御され得る。

第２サブユニット１６も、負荷に電流に供給するが、この電流は、スイッチの状態に依存して、第２照明素子３４と第３照明素子３８との間で分けられる。スイッチ４２が開いている場合には、第３照明素子３８が光を放射しないように全電流が第２照明素子３４中を流れる。

スイッチ４２が閉じているときには、両照明素子が光を放射するように電流が両照明素子３４、３８の間で分けられる。放射される光の強度は、素子中を流れる各々の電流に依存する。

好ましい実施例においては、照明素子３４、３８は、スイッチ４２が閉じているときには電流がもっぱら第３照明素子３８中を流れるように選択される。この特徴は、第２照明素子３４より低い動作電圧を持つ照明素子３８を実装することによって実現され得る。この場合には、スイッチが閉じているときには、第３照明素子３８の両端間の動作電圧が、第２照明素子３４を起動させるために必要な動作電圧より低いという事実により、全電流が第３照明素子３８中を流れる。しかしながら、各々の照明素子３４、３８を選択するときには、動作電圧の他に、照明素子の一般的な特性、即ち、ダイオード特性も考慮されなければならない。

当業者は、照明素子の動作電圧を設定する方法を知っている。故に、ここに全ての可能性を記載する必要はない。この技術的効果を達成するための１つの可能性は、第２照明素子３４のために直列に接続されるＬＥＤを第３照明素子３８のためのものより多く用いるものである。しかしながら、ＬＥＤ材料も動作電圧に影響を及ぼす。

したがって、第２及び第３照明素子３４、３８の強度は、所定のデューティサイクルに従ってスイッチ４２をオン及びオフに切り換えることによって調節され得る。更に、第２及び第３照明素子の強度は、第２サブユニット１６によって供給される電流の選択される振幅によって調節され得る。

第２及び第３照明素子が異なる色（例えば青色及び赤色）を持つ場合には、スイッチを制御することによって、第２及び第３照明素子によって供給される調整色が選択され得る。サブユニット１６によって供給される電流の振幅を制御することによって、調整強度が選択され得る。第１照明素子の支配色と共に、色点及び全体的な強度が制御され得る。

他の好ましい動作モードにおいては、第２サブユニット１６の電流振幅が、スイッチの状態に依存して、２つの値の間で変えられる。即ち、電流振幅は、スイッチが閉じているときには、第１値を持ち、スイッチが開いているときには、第２値を持つ。これは、装置の調整力、即ち、第２及び第３照明素子の強度範囲を改善する。

図３に示されているＣＩＥ色度図に関して、電源装置の第１静的動作モードを説明する。第１照明素子は、ニュートラルホワイト（基調色）であり、第２及び第３照明素子は、各々、アンバー及びシアンであると仮定されている。更に、スイッチ４２は、オン又はオフであり、したがって、連続的にオン及びオフに切り換えられない。

第２及び第３照明素子は調整色（Ｃ及びＡ）として用いられる。前記調整色は基調色の異なる側にある。全照明素子によって生成される混合色は、図３において矢印として示されている２つの方向に調整され得る。出力色点ＣＰ１又はＣＰ２を作成するためには、同時には１つの調整色Ｃ又はＡしか用いられず、故に、スイッチは、開いているか、又は閉じている。調整は、第１サブユニット１４によって第１照明素子に供給される電力に関して、第２サブユニット１６によって供給される調整電力の振幅を変えるだけでなされる。

ユーザが所望の色点を基調色の一方の側から他方の側へ変更する場合、スイッチは一度動作させられるが、スイッチに供給されるパルス幅変調（ＰＷＭ）信号はない。

他のＣＩＥ色度図を示している図４に関して、第２動的動作モードはを説明する。この実施例においては、基調色（第１照明素子）は、暖白色（ＷＷ）であり、第２及び第３照明素子は、各々、青色（Ｂ）及び緑色（Ｇ）であると仮定される。更に、第２及び第３照明素子は、スイッチ４２が閉じているときには第２サブユニット１６の全電力が第３照明素子に送られるように適合されると仮定されている。

両調整色Ｂ及びＧは、基調色ＷＷの同じ側にある。或る一定の出力色点ＣＰ１又はＣＰ２に到達するためには、調整は、仮想調整色ＶＴＣ１の方向になされなければならない。この仮想調整色を作成するためには、パルス幅変調によって両調整色Ｂ、Ｇが用いられなければならない。即ち、スイッチ４２は、一定のデューティサイクルで連続的にオン及びオフに切り換えられる。調整方向が維持される限り、ＣＰ１又はＣＰ２に到達するためには調整電流の振幅しか変更される必要がない。デューティサイクルは、一定値に維持され得る。

一般に、スイッチ４２はＰＷＭを用いて動作させられる。デューティサイクルは、ユーザ入力に依存してもよいが、デューティサイクルを一定値に維持することも可能である。

図３及び図４に示されている実施例の他に、色及び本発明の電源装置の他の使用法及び本発明の電源装置を動作させる方法の他の選択は、可能である。

前記電源装置では、ほぼ同時に、第２及び第３照明素子の両調整色を用いることが可能である。これは、両調整色の光の寄与を平均するであろう人間の目の遅い反応のために可能である。スイッチ４２が、少なくとも毎秒５０回、好ましくはほぼ毎秒４００回以上の割合で、繰り返し開閉される場合、両照明素子３４、３８は、ほぼ一緒に調整色を生成する。連続的に駆動される支配色の第１照明素子３０が存在するため、可視色のちらつきなしにスイッチング周波数を低減することが可能であり得る。

要約すれば、電源装置１０によって供給される調整色制御は、幾つかの方法でなされ得る。

第１に、スイッチ４２は、所与の動作ポイントで、開いているか、又は閉じている。このモードは、第２及び第３照明素子の色点が、色空間においてそれらの色点を見る場合に第１照明素子の反対側に位置している、例えば、第２及び第３照明素子として、各々、アンバー及びシアンＬＥＤを、第１照明素子として白色ＬＥＤを用いる状態で特に有用である。装置が第１照明素子からの白色より「暖かい」色を生成しなければならない場合には、スイッチは、アンバーＬＥＤを起動させるよう設定される。第２サブユニット１６から送られる電力に対する第１電力サブユニット１４から送られる電力の関係が、第１照明素子からの白色と第２照明素子からのアンバーとの間に位置する全体的な色点を決定する。「より冷たい」色への調整は、第３照明素子３８、即ちシアンＬＥＤを起動させるようにスイッチ４２を設定することを必要とする。また、第１電力サブユニット１４から送られる電力と第２サブユニット１６から送られる電力との比率が、ここでは第１照明素子からの白色と第３照明素子からのシアンとの間に位置する結果として生じる色点を決定する。もちろん、他の色の選択も可能である。この動作モードにおいては、安定した出力色が選択される限り、スイッチの状態は安定している。スイッチに適用されるデューティサイクルはない。

第２に、スイッチ４２のデューティサイクルは一定である。そのため、このデューティサイクルを調節することは、新しい、仮想調整色をもたらす。調整色の影響力（強度）は、振幅によって決定される。この方法は、ユーザによって設定される色点に従ってスイッチのデューティサイクルを変えない。

第３に、電源サブユニット６０が、スイッチングサイクルに同期して変更するのに十分に迅速に制御され得る場合には、２つの時間間隔に対して異なる調整電流を設定することも可能である。この方法は、ユーザによって設定される色点に従ってスイッチのデューティサイクルを変えない。

最後に、スイッチ４２のデューティサイクルは、各調整色のより多い又はより少ない寄与をもたらすために変えられる。この方法は、結果的に、スイッチのデューティサイクルを、ユーザによって設定される色点に関連させる。

全ての動作モードのために上記のように構成される３つの照明素子の色点を持つ必要はないが、当業者は、色点の構成が可能な混合色に影響を及ぼすことに気がつくであろう。

動作を改善するために、システムを過熱から保護し、様々な温度における照明素子の光の特性の変化を補償するために、温度センサが用いられてもよい。

直接、光の特性を測定し、第１及び第２電源サブユニット１４、１６に供給される制御信号を修正するために、光学センサ６０（例えば、光束検出器、フィルタ付きフォトダイオード、カラーセンサなど）が用いられ得る。

図２には、第２実施例による電源装置１０が示されている。構造は図１のものとかなり類似しているので、図１のものと同じ参照符号で示されている素子の説明をすることは控える。

図２による電源装置１０の相違点は、エネルギ貯蔵素子をとしての役割を果たす２つのコンデンサ７０、７２が、各々、第２照明素子３４及び第３照明素子３８に並列に設けられることである。更に、コンデンサ７０と直列にダイオード７４が接続される。

両コンデンサ７０、７２は、第２サブユニット１６によって照明素子にエネルギが供給されない期間中、照明素子にエネルギを供給するのに役立つ。

例えば、スイッチ４２が閉じられる場合、コンデンサ７２は充電される。スイッチ４２が開けられる場合、第３照明素子３８が光を放射し得るようにコンデンサ７２の貯蔵されたエネルギが第３照明素子３８中を流れる。第２照明素子３４に対しても同じことが起こる。ダイオード７４は、或るコンデンサが他のコンデンサに放電することを防止するために設けられる。

請求項において規定されているような本発明の範囲を逸脱しない上記の実施例の他の修正例及び変形例は考えられる。例えば、サブユニット１６は、更に、出力端子２２おいて電圧を検出し、それに応じて、記憶されている複数の設定のうちの１つを選択し、設定するよう適合されてもよい。

要約すれば、本発明は、色点を（例えば暖白色から冷白色まで）修正するために２つの付加的な色（例えば青色及び緑色）によって修正される支配色（例えば暖白色）を持つＬＥＤランプのためのドライバ・トポロジを実現することを可能にする。この支配色は、高い演色及び安定した色点を持つ蛍光体変換ＬＥＤであって、これらのＬＥＤを通るドライバ電流の振幅を変えることによって減光される蛍光体変換ＬＥＤによって生成される白色である。有利には、支配色は、パルス幅変調駆動と比べてより効率的なように駆動される。このことは、装置の全体的な効率の向上をもたらす。他方、支配色のためには付加的なスイッチは必要とされない。色点変更のための他のＬＥＤは、電源の１つの第２出力部を共用し、たった１つのスイッチによって制御される。また、コストも減らされる。１つの出力部を共用するＬＥＤの電流路及び電流レベルが独立して制御され得ることから、それらの光出力を調節することがより容易である。ＬＥＤのＰＷＭスイッチングなしに所望の色を設定することが可能であることに注意することが重要である。なぜなら、光出力が長期間連続的であるからである。

Claims (20)

1. 照明素子のための電源装置であり、
   電源ユニットと、
   第１の色を持つ第１照明素子と、
   第２及び第３の色を持つ第２及び第３照明素子と、
   前記第３照明素子に直列に結合される制御可能なスイッチとを有し、前記第３照明素子と前記スイッチとの前記直列接続部が、前記第２照明素子に並列に配設される電源装置であって、
   前記電源ユニットが、第１及び第２出力部を持ち、前記第１照明素子が、前記第１出力部に結合され、前記第２及び第３照明素子が、前記第２出力部に結合され、
   前記電源ユニットが、前記第１出力部及び前記第２出力部において調節可能な出力信号を供給するよう適合され、
   前記第２及び第３照明素子並びに前記電源ユニットが、前記スイッチが閉じているときに前記第３照明素子が光を放射するように適合されることを特徴とする電源装置。
2. 請求項１に記載の電源装置であって、前記電源ユニットが、前記第１出力部及び前記第２出力部において、独立して調節可能な出力信号を供給するよう適合されることを特徴とする電源装置。
3. 請求項１に記載の電源装置であって、前記電源ユニットが、前記第１出力部及び前記第２出力部において、互いに対する所定の関係において調節可能である出力信号を供給するよう適合されることを特徴とする電源装置。
4. 請求項１乃至３のいずれか一項に記載の電源装置であって、前記第２及び第３照明素子が、前記スイッチが閉じているときに、前記第３照明素子だけが光を放射し、前記第２照明素子は光を放射しないように適合されることを特徴とする電源装置。
5. 請求項１乃至４のいずれか一項に記載の電源装置であって、前記照明素子の少なくとも１つが、少なくとも１つの発光ダイオードを有することを特徴とする電源装置。
6. 請求項１乃至５のいずれか一項に記載の電源装置であって、前記電源ユニットが、各々、前記第１及び第２出力部に割り当てられる第１及び第２電流源を有することを特徴とする電源装置。
7. 請求項１乃至６のいずれか一項に記載の電源装置であって、前記第２及び第３照明素子に様々な信号を供給するために、前記スイッチに同期して、前記第２出力部の出力レベルが調節されることを特徴とする電源装置。
8. 請求項１乃至７のいずれか一項に記載の電源装置であって、前記電源ユニットが、２つのスイッチモード電源サブユニットを有することを特徴とする電源装置。
9. 請求項１乃至８のいずれか一項に記載の電源装置であって、前記照明素子の光の特性を測定し、照明素子に供給される電力を制御するよう適合される制御器に制御信号を送信するために、少なくとも１つの光学センサが設けられることを特徴とする電源装置。
10. 請求項１乃至９のいずれか一項に記載の電源装置であって、システムを過熱から保護し、様々な温度における前記照明素子の光の変動を補償するために、温度センサが設けられることを特徴とする電源装置。
11. 請求項１乃至１０のいずれか一項に記載の電源装置であって、少なくとも１つのエネルギ貯蔵素子が、設けられ、前記第２及び第３照明素子の少なくとも１つに割り当てられることを特徴とする電源装置。
12. 請求項１乃至１１のいずれか一項に記載の電源装置であって、
    第１エネルギ貯蔵素子が、設けられ、前記第２照明素子に割り当てられ、
    第２エネルギ貯蔵素子が、設けられ、前記第３照明素子に割り当てられ、
    減結合素子が、設けられ、前記第１エネルギ貯蔵素子又は前記第２エネルギ貯蔵素子に割り当てられることを特徴とする電源装置。
13. 請求項１１又は１２に記載の電源装置であって、前記エネルギ貯蔵素子の少なくとも１つが、コンデンサとして設けられることを特徴とする電源装置。
14. 様々な色の照明素子に電力を供給する方法であって、
    第１の色を持つ第１照明素子を設け、前記第１照明素子に第１電力を供給するステップと、
    両照明素子が、前記第１照明素子と共に或る一定の色範囲をカバーするよう選択される、異なる色を持つ、第２照明素子及び第３照明素子を並列に設けるステップと、
    前記第３照明素子に直列に、前記第３照明素子をオン及びオフに切り換えるためのスイッチを設けるステップであって、前記直列接続部と、前記第２照明素子とが、並列に配設されるステップと、
    前記第２照明素子及び前記第３照明素子に第２電力を供給するステップであって、前記第１照明素子及び前記第２照明素子並びに前記第２電力が、前記スイッチが閉じている場合には、前記第３照明素子が光を放射し、前記スイッチが開いている場合には、前記第２照明素子が光を放射するように選択されるステップとを有する方法。
15. 請求項１４に記載の方法であって、静的動作モードにおいて、前記スイッチが、或るスイッチング状態に維持され、前記照明素子に供給される電力振幅に対する前記第２又は第３照明素子に供給される電力振幅の関係が、所望の全体的な色に到達するよう変えられることを特徴とする方法。
16. 請求項１４に記載の方法であって、動的動作モードにおいて、前記スイッチが、全体的な色を調整するための混合色を得るために或る一定のデューティサイクルで連続的にオン及びオフに切り換えられることを特徴とする方法。
17. 請求項１６に記載の方法であって、前記第２及び第３照明素子に供給される電力振幅が、前記スイッチのスイッチング状態に関連して変えられることを特徴とする方法。
18. 請求項１６又は１７に記載の方法であって、前記スイッチが、少なくとも毎秒５０回オン及びオフに切り換えられることを特徴とする方法。
19. 請求項１５乃至１８のいずれか一項に記載の方法であって、前記第１照明素子に供給される電力振幅に対する前記第２又は第３照明素子に供給される電力振幅の関係が、前記所望の全体的な色に到達するよう変えられ、前記第１サブユニット及び前記第２サブユニットによって供給される電力振幅が、所望の明るさに到達するよう変えられることを特徴とする方法。
20. 請求項１４乃至１８のいずれか一項に記載の方法であって、電源からエネルギが受け取られない期間中にエネルギを供給するために、前記第２及び第３照明素子の少なくとも１つに、少なくとも１つのエネルギ貯蔵素子を設け、前記スイッチのスイッチングサイクルが、人間の目に対してちらつきが起こるのを防止するのに十分に高いように選択されることを特徴とする方法。

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