JP5514206B2 - 複数のｌｅｄを有する照明デバイス - Google Patents

Description

本発明は概して、複数のLEDを有する照明デバイスに関する。

一般に、照明目的に対するLEDの使用が知られている。LEDに伴う課題は電源である。LEDが光を発生するためには、電流が一方向へ（陽極から陰極へと）LEDを通過することを必要とし、反対方向の電流の流れはブロックされる。正しい方向をもつ電流で駆動された場合、LEDを流れる電流から実質的に独立した、LEDの電圧降下が発現する。マージン内でLED電流は変化することができ、光出力はこの電流と実質的に比例している。1個のLEDが生成できるよりも多くの光を作ることが望まれる場合、複数のLEDを組み合わせることが可能である。LEDは直列に配置されることができ、当該配置は同じ電流で、より大きな電圧降下を必要とするであろう。又は、LEDは並列に配置されることができ、当該配置は同じ電圧降下で、より多くの電流を必要とする。したがって電源のコストが増加する。直列配置と並列配置の組合せも可能である。

複数のLEDに電力を供給する比較的単純で安価な方法は、全てのLEDを直列に接続することであり、このLEDのストリングを、直列に限流抵抗器をもっているAC主電源へと接続することである。明らかにLEDは、AC電流が流れる期間の1/2の間にのみ光を生じることができる。AC電流期間の後半の間も光を生じるために、LEDの第2のストリングが反対方向に接続されてもよく、又は各々のLEDが電流の両方の半周期の間で光を生じるよう、完全なブリッジ整流器が使用されてもよい。

LED又はLEDのストリングにAC電源から電力を供給する場合の課題は、供給電圧が時間と共に変化することである。図1は、時間（水平軸）の関数として、電圧（垂直軸）を示しているグラフである。水平方向の点線11は、LEDのストリングが必要とする、順方向電圧としても示される電圧降下を表している。曲線12は、整流されたAC電圧を表す。時間t₁と時間t₂との間では供給電圧は、必要とする電圧降下よりも高く、LEDは電流（曲線13）を通過させ光が発生する。供給電圧と電圧降下の差が直列抵抗により吸収され、抵抗器の熱消散によるエネルギの損失を伴う。時間t₂と時間t₃との間では供給電圧は、必要とする電圧降下よりも低い。即ち、LEDは電流を通過させることが出来ず、光を発生することが出来ない。このように、LEDは連続してONなのではなく、実際にはAC周波数の2倍の、顕著な点滅に至る周波数で、且つ全てのLEDが必要とし、直列に配置されたLEDの数に依存する、電圧降下に対する電源の電圧振幅により影響されるデューティ・サイクル(t₂-t₁)/(t₃-t₁)でON/OFFに切り替えられる。電圧振幅を増すことによってデューティ・サイクルを増すことができることは明白であろうが、しかし抵抗器において消費される電力も増大することであろう。

本発明の目的は、上述の課題の解決案を提供することにある。

ドイツ国特許公開公報10.2006.024607は、直列接続されたLEDの2つのストリングと3つの制御可能なスイッチとを有する回路を開示している。同回路は、状況に応じて実電圧が変化できるDC電源から電力を供給されている。電源電圧が測定され、閾値と比較される。電源電圧が閾値を越えている場合、2本のLEDストリングが直列に接続されるようスイッチが制御される。電源電圧が閾値以下である場合、2本のLEDストリングが並列に接続されるようスイッチが制御される。LEDストリングが直列に接続されているか又は並列に接続されているかとは無関係にLEDを流れる電流が一定に留まることを保証するために、各LEDストリングは、直列に接続された専用の電流源をもたなければならない。更に、この既知の回路は2つの考え得る構成をもつに過ぎず、これゆえ、整流されたACからLEDに電力を供給する場合、上述の課題を解決するには依然として不十分である。

したがって、前記の従来技術を更に改善することが本発明の目的である。

第1の態様では本発明は、少なくとも3つの状態の内の何れかに切り替えられることが可能である制御可能なスイッチと共に接続された少なくとも3つのグループのLEDのシステムを提供する。即ち、
− 第1の状態では、全てのグループが直列に接続され、
− 第2の状態では、全てのグループが並列に接続され、
− 第3の状態では、少なくとも2つのグループが直列に接続され、少なくとも2つのグループが並列に接続される。

第2の態様では当該システムは、全てのLEDに対して共通な、制御可能な電流源を有する。当該電流源の電流の設定は、スイッチの状態に連携して個々のLEDの電流を実質的に一定に保つよう補正される。

更なる特徴の詳細が、従属請求項に記載されている。

本発明のこれらの態様並びに他の態様、特徴、及び長所が、図面を引用した1つ以上の好ましい実施例である以下の記述によって更に説明されることであろう。ここで同一の引用番号は、同じ部品又は類似の部品を示している。

時間（水平軸）の関数として、従来技術による、LEDに流れる電流と関係がある整流されたAC電圧（垂直軸）を示しているグラフである。 本発明による照明デバイスを概観的に例示しているブロック線図である。 スイッチ・マトリクスのブロック線図である。 全てのLEDが並列に接続されている状態を示す。 並列接続された2組のLEDが直列に接続されている状態を示す。 ドループ効果に対応可能なLEDの接続を示す。 全てのLEDが直列に接続されている状態を示す。 本発明による照明デバイスの動作を例示しているグラフである。

図2は、本発明による照明デバイス20を概観的に例示しているブロック線図である。当該デバイス20は、AC主電圧の出力22との接続のための入力部21をもっている。整流器23が、AC主電圧を入力し且つ整流されたAC電圧を出力するために入力部21へと接続されている。

D1、D2...Dnは、それぞれのLEDのグループを示す。各グループは1個のLEDのみから成っていてもよい。各グループは、直列及び/又は並列に接続された複数のLEDを有してもよい。グループは相互に同一であることが好ましいが、しかし、これは不可欠ではない。説明を簡単にするために、これ以降各グループは、あたかも1個の単独のLEDと同一であるかのように説明されることであろう。

LED D1、D2、...Dnは、スイッチ・マトリクス30の出力端子A1並びにK1、A2並びにK2、及びAn並びにKnと接続している端子をもっている。当該スイッチ・マトリクス30は複数のN個のスイッチS1乃至SNを有し、これらについては後で説明されよう。スイッチ・マトリクス30は、整流されたAC電圧を入力するよう整流器23の出力部へと接続された入力部31をもっている。

デバイス20は、スイッチ・マトリクス30と直列に接続された制御可能な電流源40を更に備えている。

デバイス20は、整流されたAC電圧又は当該整流されたAC電圧に比例した測定電圧を入力するよう、整流器23の出力に接続された入力部51を有するコントローラ50を更に備えている。コントローラ50は、後で説明されるように、スイッチ・マトリクス30のスイッチの構成を制御するために、スイッチ・マトリクス30の制御入力部35へと接続された第1の出力部53をもっている。コントローラ50は、電流の大きさを制御するために制御可能な電流源40の制御入力部45へと接続された第2の出力部54をもっている。当業者には明白であろうが、個々のスイッチが個々の制御端子を備えているだろうこと、及び第1の出力部53が実際にはそれぞれのスイッチの制御端子のそれぞれ1つに各々が接続されている複数の出力端子（図示せず）を有するであろうことに留意されたい。このようにコントローラ50は、スイッチ・マトリクス中の個々のスイッチの状態を個別に制御できる。

図3は、4個のLED D1、D2、D3、D4を有するデバイス20の典型的な実施例用のスイッチ・マトリクス30の、考え得る実施例のブロック図である。説明を明快にするために、これらのLEDは図3にも示されている。本実施例では、スイッチ・マトリクス30は、9つの制御可能なスイッチS1乃至S9を有する。各スイッチは、バイポーラトランジスタ、FET、又は同等のもので組込まれることが出来るが、スイッチはリレーとして組込まれることも可能である。斯様なスイッチそれ自体が知られているので、より詳細な説明はここでは必要とされない。各々のスイッチが、コントローラ50によって個別にアドレス指定可能な個々の制御端子を備えているであろうことに留意されたい。しかし、コントローラ50につながっているこれらの個別の制御端子及び対応する制御線は、説明を簡単にするために示されていない。

LED D1乃至D4の陽極に接続するための陽極端子が、A1乃至A4でそれぞれ示されている。LED D1乃至D4の陰極に接続するための陰極端子が、K1乃至K4でそれぞれ示されている。入力部31に入力された整流された電圧が正であると看做された場合、電圧入力端子31は第1の陽極端子A1に接続される。

第1のスイッチS1が、第1の陽極端子A1と第2の陽極端子A2との間に接続されている。

第2のスイッチS2が、第1の陰極端子K1と第2の陽極端子A2との間に接続されている。第3のスイッチS3が、第1の陰極端子K1と第2の陰極端子K2との間に接続されている。

第4のスイッチS4が、第2の陽極端子A2と第3の陽極端子A3との間に接続されている。

第5のスイッチS5が、第2の陰極端子K2と第3の陽極端子A3との間に接続されている。

第6のスイッチS6が、第2の陰極端子K2と第3の陰極端子K3との間に接続されている。

第7のスイッチS7が、第3の陽極端子A3と第4の陽極端子A4との間に接続されている。

第8のスイッチS8が、第3の陰極端子K3と第4の陽極端子A4との間に接続されている。

第9のスイッチS9が、第3の陰極端子K3と第4の陰極端子K4との間に接続されている。

電流源40に接続されている電流入力端子34は、第4の陰極端子K4に接続されている。

以下の説明では、スイッチが導通状態にある場合は「閉じている」と表され、導通していない状態にある場合は「開いている」と表されることだろう。

コントローラ50は、少なくとも4つの異なる制御状態で動作できる。第1の制御状態ではコントローラ50は、スイッチS1、S4、S7、S3、S6、S9が閉じ、且つスイッチS2、S5、S8が開いているよう、スイッチS1乃至S9に対する制御信号を生成する。この状態では、図4Aに例示したように全てのLEDは並列に接続されている。

第2の制御状態ではコントローラ50は、スイッチS1、S3、S5、S7、S9が閉じ、且つスイッチS2、S4、S6、S8が開いているよう、スイッチS1乃至S9に対する制御信号を生成する。この状態では、図4Bに例示したようにLED D1とD2とが並列に接続され、LED D3とD4とが並列に接続され、これらの並列配置されたものが直列に接続されている。

第3の制御状態ではコントローラ50は、スイッチS2、S5、S9が閉じ、且つスイッチS1、S3、S4、S6、S8が開いているよう、スイッチS1乃至S9に対する制御信号を生成する。この状態では、図4Cに例示したように3個のLED D1、D2、D3が直列に接続されている。D4に関しては、2つの考え得るバリエーションがある。図4Cに例示したように、第1のバリエーションではS7が開いており、このバリエーションでは3個のLED D1、D2、D3は全て同じ電流が流れ、従って全て同じ光量を発するが、一方で、第4のLED D4はいかなる電力も受けとらない。第2のバリエーションでは、図4CにおいてD3及びD4の陽極間の点線によって例示したように、S7が閉じられ、この結果D3及びD4は並列に接続されている。この第2のバリエーションでは全てのLEDが光を発するが、しかしLED D3及びD4は各々、D1及びD2と比較して半分の電流が流れ、従ってD1及びD2の約半分の量の光を発する。しかしながら、LEDがいわゆるドループ効果を被る場合、第2のバリエーションが改善された全体の光出力を生じることに留意されたい。ドループ効果とは、光出力が電流と比例した量よりも少ないことを意味する。

勿論、より多くのバリエーションがある。S2、S6、S8を閉じ、S1、S3、S4、S5、S7、S9を開くことによって、D1、D2、D4が直列に接続されることが可能であり、S4を閉じることによって、D3がD2と並列にオプションで接続される。又はS2、S5、S7を閉じ、S1、S3、S4、S6、S8、S9を開くことによって、D1、D2、D4が直列に接続されることが可能であり、オプションでS9を閉じることによって、D3がD4と並列に接続される。S3、S5、S8を閉じ、S1、S2、S4、S6、S7、S9を開くことによって、D1、D3、D4が直列に接続されることが可能であり、オプションでS1を閉じることによって、D2がD1と並列に接続される。又はS2、S4、S8を閉じ、S1、S3、S5、S6、S7、S9を開くことによって、D1、D3、D4が直列に接続されることが可能であり、オプションでS6を閉じることによって、D2がD3と並列に接続される。S1、S5、S8を閉じ、S2、S3、S4、S6、S7、S9を開くことによって、D2、D3、D4が直列に接続されることが可能であり、オプションでS3を閉じることによって、D1がD2と並列に接続される。LEDのアレイが一様に点灯していると観察者に見えることが望ましい場合、コントローラが迅速に斯様なバリエーションの間を、固定された順序か又はランダムな順序の何れかで行き来することが可能である。

第4の制御状態ではコントローラ50は、スイッチS2、S5、S8が閉じ、且つスイッチS1、S4、S7、S3、S6、S9が開いているよう、スイッチS1乃至S9に対する制御信号を生成する。この状態では図4Dに例示したように、全てのLEDが直列に接続されている。必要に応じてコントローラは、全てのLEDがOFFであるよう全てのスイッチが開いている第5の制御状態で動作できる。尚（例えば）この結果を、スイッチS1、S2、S3を開くことによって実現することも可能であり、この場合、残りのスイッチの状態は重要ではない。

コントローラ50の動作を説明するために、スイッチ・マトリクス30の電圧入力部31に入力された整流されたAC電圧Vinの半周期のみを示している、図1のグラフと類似する図5についての説明が成されよう。以下の説明では、コントローラ50は自身の電圧入力部51が同じ電圧Vinを入力すると看做されようが、しかしコントローラ50が、Vinと比例関係にある測定電圧Vmを入力した場合、明らかに変更を伴うものの、類似の説明があてはまることであろう。斯様な測定電圧VmはVinよりも高くてもよいが、当該測定電圧はVinよりも低く、Vm＝μ・Vin、として表されることができるのが好ましい。ここで、0＜μ＜1である。更に、全てのLEDがVfとして示される同じ順方向電圧をもっていると看做される。

Vinがちょうどゼロから上昇していると仮定しよう。最初は、VinはVfよりも低い。即ち、どのようなLEDを駆動するにも低過ぎる。LEDの個々の公差による不揃いな挙動が生じないことを保証するために、コントローラ50は例えば全てのスイッチS1乃至S9を開くことによって、全てのLEDがOFFである基底状態にあることが好ましい。

コントローラ50はメモリ60を具備しており、当該メモリは4つの閾値U1、U2、U3、U4を規定している情報を含んでいる。第1の閾値U1が、1個のLEDを駆動するために必要とされる電圧に相当する。この電圧は通常Vfよりも高いことに留意されたい。何故ならば例えば当該電圧は、何れかのLEDと常に直列に接続されている3個のスイッチの電圧降下、及び電流を測定するためのシャント抵抗（図示せず）の電圧降下を含むからである。同様に第2の閾値電圧U2は、2個のLEDを直列に駆動するために必要とされる、通常2・Vfよりも幾らか高い電圧に相当する。同様に第3の閾値電圧U3は、3個のLEDを直列に駆動するために必要とされる、通常3・Vfよりも幾らか高い電圧に相当する。同様に第4の閾値電圧U4は、4個のLEDを直列に駆動するために必要とされる、通常4・Vfよりも幾らか高い電圧に相当する。

概して、i番目の閾値電圧Uiは数1で近似されることができる。

上式はi=1乃至nに対して成立し、ここでnはLEDのグループの数を示し、γはγ=3・α＋β＋δで近似されることが出来る定数であり、
αは、スイッチの電圧降下を表し、
βは、シャント抵抗の電圧降下を表し、
δは、電流源が制御するのに必要とする最小電圧降下を表す。

メモリ60がVf、α、β、及びδを含むのみであり、コントローラがUiを算出できることも考えられる点に留意されたい。上記の説明を参照した当業者にとっては明らかなように、γはスイッチ・マトリクスの実際の構成に依存し、制御状態にさえ依存する点に更に留意されたい。

コントローラ50は、Vinを閾値Uiと比較する。Vin＞U1である場合、電圧は少なくとも1個のLEDを駆動するには十分に高い。Vin＞U2である場合、電圧は少なくとも2個のLEDを駆動するには十分に高い。Vin＞U3である場合、電圧は少なくとも3個のLEDを駆動するには十分に高い。Vin＞U4である場合、電圧は少なくとも4個のLEDを駆動するには十分に高い。一般に、Vin＞Uiである場合、電圧は少なくともi個の直列に繋がれたLEDを駆動するのには十分に高い。

コントローラが、時間間隔t₁からt₂及び時間間隔t₇からt₈の場合に相当するであろうU1≦Vin＜U2であることを知った場合、当該コントローラは図4Aに例示したように、全てのLEDを並列へと切替えるよう第1の制御状態に切り替える。更に、この第1の制御状態ではコントローラは、電流源40がI=4・I_LEDなる電流を提供するよう、制御可能な電流源40に対する制御信号を生成し、この結果、各々のLEDはI_LEDを流す。ここでI_LEDは公称LED電流を示している。

コントローラが、時間間隔t₂からt₃及び時間間隔t₆からt₇の場合に相当するであろうU2≦Vin＜U3であることを知った場合、当該コントローラは図4B に例示したようにLEDを、各々のグループが2個の並列なLEDを含んでいる2つのLEDのグループの直列配置へと切り替えるよう第2の状態に切り替える。これは、各LEDストリングが2個の直列のLEDを有する2つのLEDストリングの並列配置と等しい。更に、この第2の制御状態ではコントローラは、電流源40がI=2・I_LEDなる電流を提供するよう、制御可能な電流源40に対する制御信号を生成し、この結果、各々のLEDストリングはI_LEDを流す。

コントローラが、時間間隔t₃からt₄及び時間間隔t₅からt₆の場合に相当するであろうU3≦Vin＜U4であることを知った場合、当該コントローラは図4C に例示したようにLEDを、3個のLEDの直列配置へと切り替えるよう第3の制御状態に切り替える。更に、この第3の制御状態ではコントローラは、電流源40がI=I_LEDなる電流を提供するよう、制御可能な電流源40に対する制御信号を生成する。これまでに説明したように、第4のLED D4は、第3のLED D3と並列に接続されてもよい。

コントローラが、t₄からt₅への時間に相当するであろうU4≦Vinであることを知った場合、当該コントローラは図4Dに例示したように、全てのLEDを直列へと切り替えるよう第4の制御状態に切り替える。更に、この第4の制御状態ではコントローラは、電流源40がI=I_LEDなる電流を提供するよう、制御可能な電流源40に対する制御信号を生成する。

これまでにも言及したように第3の制御状態は、直列に接続された3個のLEDをもつ別のグループを有するバリエーションを含む。いずれのバリエーションでも、3個のLEDのみは常にONで、第4のLEDがOFFであるか、又は、第4のLEDは当該LEDの隣にあるLEDの内の1つと並列に接続され、両方とも半分の電流で動作し、基本的に前に説明したように（単品のLEDの）公称光出力の3倍までを加える。これは、全体の光出力の25％の減少に相当する。全体の光出力が実質的に一定のままであることが望ましい場合、図5において、時間間隔t₃からt₄及び時間間隔t₅からt₆の点線によって例示したように、コントローラがLEDの電流を33％だけ増すことが可能である。

上記の実施例では、デバイス20は4つの（グループの）LED D1乃至D4を有する。しかしながら本発明は、どのような個数の（グループの）LED D1乃至Dnに対しても実施されることができる。より複雑なスイッチ・マトリクスのデザインが考え得るにもかかわらず、図3の、モジュラ形であるマトリックスのデザインを拡張することによって、より多数のLEDが容易に収容されることができる。数1に対応する変更が、当業者に明らかになっていることが望ましい。加えられるLEDごとに、3個の追加のスイッチが必要である。一般に、2に等しいか又は2よりも大きなnがLEDの（グループの）数を示し、3n-3に等しいNがスイッチの数を示しているとすると、2≦m≦nであるm番目のLEDに対して以下が適用する。
a) 制御可能なスイッチSxが、LED Dmの陽極AmをLED D(m-1)の陽極A(m-1)へと接続する。
b) 制御可能なスイッチSyが、LED Dmの陽極AmをLED D(m-1)の陰極K(m-1)へと接続する。
c) 制御可能なスイッチSzが、LED Dmの陰極KmをLED D(m-1)の陰極K(m-1)へと接続する。
ここで、x=3(m-2)+1、y=3(m-2)+2、z=3(m-2)+3である。

nの値に応じて、n個のLEDが並列な状態で（即ち、各々が1個のLEDを「直列に」もつn本の並列なストリングを）動作することが可能であり、n個のLEDが直列に配置された1本のストリング、(n-1)個のLEDが直列に配置された1本のストリング、(n-2)個のLEDが直列に配置された1本のストリング、n/2個（又はそれ未満）のLEDが直列に配置された2本のストリング、n/3個（又はそれ未満）のLEDが直列に配置された3本のストリングを有する、等々の状態で動作することが可能であろう。

例えばn=10の場合、並列な10個のLEDをもつことが可能であり、コントローラは10・I_LEDを提供するよう電流源をセットする。電圧が増すのであれば、直列な2個のLED（のグループを）を5つもつことが可能になり、コントローラは5・I_LEDを提供するよう電流源をセットする。電圧が更に増すのであれば、直列な3個のLED（のグループを）を3つもつことが可能になる。LEDの内の1個は動作しなくともよいが、しかしこれまでに説明したのと同様に、3個の並列なLEDのグループを2つと、4個の並列なLEDのグループを1つとを有することも可能である。コントローラは3・I_LEDを提供するよう電流源をセットするか、又はオプションで、全体の光出力を一定に保つために電流を10％だけ増してもよい。

電圧が更に増すのであれば、直列な4個のLED（のグループを）を2つもつことが可能になる。ここでまた、LEDのうちの2個は動作しなくともよいが、しかしこれまでに説明したのと同様に、2個の並列なLEDのグループを2つと、3個の並列なLEDのグループを2つとをもつことも可能である。コントローラは2・I_LEDを提供するよう電流源をセットするか、又はオプションで、全体の光出力を一定に保つために電流を20％だけ増してもよい。

電圧が更に増すのであれば、直列な5個のLED（のグループを）を2つもつことが可能になり、コントローラは2・I_LEDを提供するよう電流源をセットする。電圧が更に増すのであれば、直列な6個のLED（のグループを）を1つもつことが可能になり、コントローラは1・I_LEDを提供するよう電流源をセットする。これは更なる電圧上昇にも適用し、（3個、2個、1個、及び0個のLEDが不作動か又はオプションで並列に接続された）7個、8個、9個、及び10個のLEDが直列に接続されることができる。

全ての場合において、LEDストリングが直列なn_S個のLEDで形成されるよう、コントローラはスイッチ・マトリクスを制御することであろう。ここでn_Sは、入力電圧からみて考え得る最も大きな数値である。即ち、n_S・Vf≦Vin＜(n_S＋１)Vfである（ここではα、β、及びδは、説明を簡単にするために無視されている）。更に、斯様なストリングの本数n_Pは、できるだけ大きいことであろう。即ち、n_P・n_S≦n＜(n_P＋１)n_Sであり、コントローラは、電流I＝n_P・I_LEDを提供するよう電流源を制御することであろう。

要約すると本発明は、光の発生デバイス20を提供し、当該デバイスは、
− AC入力電圧を整流し、整流されたAC出力電圧Vinを提供する整流器23と、
− 制御可能な電流源40と、
− 複数の制御可能なスイッチS1乃至S9を有するスイッチ・マトリクス30と、
− スイッチ・マトリクス30の出力端子に接続されたn個の複数のLED D1、D2...Dnと、
− 前記スイッチを制御し、電流源によって、発生した電流を、整流された電圧Vinの瞬時値に応じて制御するコントローラ50と、を有する。

コントローラは、少なくとも3つの異なる制御状態で動作できる。第1の制御状態では、全てのLEDは並列に接続される。第2の制御状態では、全てのLEDは直列に接続される。第3の制御状態では、前記LEDのうちの少なくとも2個が並列に接続されると共に、当該LEDのうちの少なくとも2個が直列にも接続される。

本発明が図面及び前述の説明にて詳細に例示され、説明された一方、斯様な例示及び説明は例示目的又は典型例であるとみなされ、拘束するものではないことが当業者に明らかであることが望ましい。本発明は、開示された実施例に限定されることはなく、それよりむしろ、複数のバリエーション及び変更が、従属請求項中に規定された本発明の保護範囲内で考え得る。

例えば、整流された電圧が負極性でもよい。

図面、開示物、及び添付の請求項の学習から、開示された実施例に対する他のバリエーションが、請求された本発明を実施する際に、当業者により理解されることができ、遂行されることができる。請求項において、単語「有する」が他のエレメント又はステップを除外することはなく、不定冠詞「a」又は「an」が複数を除外することはない。単一のプロセッサ又は他のユニットが、請求項で詳述された複数の項目の機能を果たすことができる。特定の手段が相互に異なる従属請求項において詳述されているという単なる事実は、これらの手段の組合せが有効に使われ得ないことを示してはいない。コンピュータ・プログラムは、他のハードウェアと共に又は他のハードウェアの一部として供給される光記憶媒体又は半導体媒体などの適切な媒体上に記憶/配布されてもよいが、しかし、インターネット又は他の有線若しくは無線の通信システムを介してなど、他の形で配布されてもよい。請求項中のいかなる引用符号も、本発明の範囲を限定するものとして解釈されてはならない。

上記において、本発明によるデバイスの機能ブロックを例示しているブロック線図を引用して本発明が説明された。これらの機能ブロックの1つ以上のものがハードウェアにて実行されることができる点を理解されたい。ここで、斯様な機能ブロックの機能は個々のハードウェア・コンポーネントにより実行されるが、しかし、これらの機能ブロックの1つ以上のものがソフトウェアで実行されることも可能であり、この結果、斯様な機能ブロックの機能はコンピュータ・プログラム、又はマイクロプロセッサ、マイクロコントローラ、デジタル信号処理装置等などのプログラム可能なデバイスの1行以上のプログラム行により実行されることを理解されたい。

Claims (8)

1. 光の発生デバイスであって、
   − AC電圧源に接続するための入力部と、
   − AC入力電圧を整流し、整流されたAC出力電圧Vinを提供するための整流器と、
   − 制御可能な電流源と、
   − 複数の制御可能なスイッチS1乃至SNを有するスイッチ・マトリクスであって、
   前記整流されたAC出力電圧Vinを入力するために前記整流器の出力へと接続された電圧入力端子、及び前記電流源へと接続された電流入力端子をもつスイッチ・マトリックスと、
   − グループ数がnである複数のLEDのグループであって、各グループが、直列及び/又は並列に接続された複数のLEDを有し、各LEDのグループが前記スイッチ・マトリクスの出力端子に接続されている複数のLEDのグループと、
   − コントローラであって、前記整流されたAC出力電圧Vinの瞬時値を示す信号を入力するために、前記整流器へと接続されている入力部をもち、前記スイッチS1乃至SNのスイッチの状態を制御するために、前記スイッチ・マトリクスのスイッチS1乃至SNへと接続された第1の制御出力部をもち、前記電流源によって発生した電流を制御するために、前記制御可能な電流源へと接続された第2の制御出力部をもつコントローラと、
   を有し、
   前記コントローラは、前記複数のスイッチS1乃至SNのスイッチ状態と、前記電流源により生成された電流とを、前記整流されたAC出力電圧Vinの瞬時値に応じて制御するよう適応され、
   前記コントローラは、少なくとも3つの異なる制御状態で動作することが出来、前記制御状態の第1の状態では前記スイッチS1乃至SNは、全てのLEDのグループが相互に並列に接続されるように設定され、前記制御状態の第2の状態では前記スイッチS1乃至SNは、全てのLEDのグループが相互に直列に接続されるように設定され、前記制御状態の第3の状態では前記スイッチS1乃至SNは、前記LEDのグループの内の少なくとも2つが相互に並列に接続されるように設定され、前記LEDのグループの内の少なくとも2つが相互に直列にも接続されることを特徴とする、光の発生デバイス。
2. n個の閾値Uを規定している情報を含んでいるメモリを更に有する請求項１に記載のデバイスであって、
   前記コントローラは、前記整流されたAC出力電圧Vinの瞬時値を前記閾値と比較するよう適応され、
   前記コントローラは、ストリングの各々がn_S個の相互に直列に接続されたLEDのグループを含む、n_P本の当該ストリングが相互に並列に接続された構成へとn個のLEDのグループが常に切り替えられるよう、前記スイッチを制御するよう適応されており、ここでn_Sは、n_S番目の閾値Un_Sが、前記整流されたAC出力電圧Vinの瞬時値よりも低いように選択され、一方、(n_S＋1)番目の閾値Un_Sが、前記整流されたAC出力電圧Vinの瞬時値よりも高いように選択された整数、即ち、
   U(n_S)≦Vin＜U(n_S+1) であり、
   ここでn_Pは、n_P・n_S≦n＜(n_P＋１)・n_Sが適用するよう選択された整数であることを特徴とする、デバイス。
3. 各LEDのグループが順方向電圧Vfをもち、ここで、i番目の閾値電圧Uiが
   

   

   で近似されることが出来、γが、前記複数のLEDと直列な前記スイッチの電圧降下に加え、シャント抵抗及び前記電流源の電圧降下を表す定数であることを特徴とする、請求項２に記載のデバイス。
4. 各々のLEDのグループが公称LED電流I_LEDをもち、前記電流源により提供される電流Iが常にI＝n_P・I_LEDなる関係を満たすよう、前記コントローラが当該電流源を制御するよう適応されている、請求項２に記載のデバイス。
5. 各々のLEDのグループが公称LED電流I_LEDをもち、前記電流源により提供される電流Iが常にI＝n_P・I_LED x n/(n_P・n_S)なる関係を満たすよう、前記コントローラが当該電流源を制御するよう適応されている、請求項２に記載のデバイス。
6. 前記ストリングのいずれにも属していない（n-n_P・n_S）個のLEDのグループが不作動である、請求項２に記載のデバイス。
7. 前記ストリングの何れにも属していない (n-n_P・n_S)個のLEDのグループの少なくとも1つが、前記ストリングの内の1つの前記n_P・n_S個のLEDのグループの内の1つと並列に接続されるよう、前記コントローラが前記スイッチ・マトリクスを制御するよう適応されていることを特徴とする、請求項２に記載のデバイス。
8. 前記スイッチ・マトリクスが、グループ数がnである前記複数のLEDのグループに接続される、ペア数がnである複数の陽極端子Aiと陰極端子Kiとのペアを有し、前記電圧入力端子と前記電流入力端子との間に接続され、且つ前記陽極端子Aiと陰極端子Kiとに接続されている、スイッチ数が3(n-1)である複数の個々に制御可能なスイッチS1乃至S3(n-1)を有し、
   前記第1のLEDの陽極端子A1が、前記電圧入力端子へと接続され、
   n番目のLEDの前記陰極端子Knが、前記電流入力端子へと接続され、
   制御可能なスイッチS(3m-5)がm番目のLED の前記陽極端子Amと、(m-1)番目のLED の前記陽極端子A(m-1)との間に配置され、
   制御可能なスイッチS(3m-4)がm番目のLED の前記陽極端子Amと(m-1)番目のLEDの前記陰極端子K(m-1)との間に配置され、
   制御可能なスイッチS(3m-3)がm番目のLED の前記陰極端子Kmと(m-1)番目のLEDの前記陰極端子K(m-1)との間に配置され、
   上記の全てで、mの値が2及びnの間であることを特徴とする、請求項１乃至７のいずれか一項に記載のデバイス。

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