JP5786025B2

JP5786025B2 - 発光ダイオードを駆動するためのシステムおよび方法

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Publication number: JP5786025B2
Application number: JP2013519692A
Authority: JP
Inventors: マオ，サイジュン; リュ，ユンフェン; ユアン，シャオミン; チャン，インキー; ベッカー，チャールズ・エイドリアン; フェイ，ジュンフイ; ワン，チャン
Original assignee: General Electric Co
Current assignee: General Electric Co
Priority date: 2010-07-14
Filing date: 2011-06-14
Publication date: 2015-09-30
Anticipated expiration: 2031-06-14
Also published as: KR20130129178A; WO2012009086A1; CN102340904B; JP2013535767A; BR112013000569A2; CA2805039C; AU2011279619A1; MX2013000479A; CN102340904A; EP2594115A1; CA2805039A1; AU2011279619B2; KR102077129B1; US9516723B2; US20130119882A1

Description

本発明の諸実施形態は、一般に、発光ダイオードを駆動するためのシステムおよび方法に関する。

発光ダイオード（ＬＥＤ）は、それに供給される電流または電圧に応答して光を放出するように動作可能な光電変換デバイスである。一般に、ＬＥＤは、Ｎ型半導体およびＰ型半導体が一緒に接合されている。ＬＥＤは、電子と正孔の再結合によって光を放出する。そのようなＬＥＤは、その高い有効性、エネルギー節約、環境にやさしいこと、および長寿命のため、信号伝達、交通信号、バックライト、および一般的照明用に広く使用されている。

ＬＥＤがＡＣ電圧源に直接接続されている場合、ＬＥＤは、フルサイクルにおいて連続して光を放出することはできない。この問題を解決するために、ＡＣ電圧源に直接接続されている間使用することができるＬＥＤが、Ｓａｋａｉらによる「Ｌｉｇｈｔ−ｅｍｉｔｔｉｎｇｄｅｖｉｃｅｈａｖｉｎｇｌｉｇｈｔ−ｅｍｉｔｔｉｎｇｅｌｅｍｅｎｔｓ」という名称のＰＣＴ国際特許出願公開第２００４／０２３５６８Ａ１号公報に開示されている。Ｓａｋａｉらの開示によれば、２つのＬＥＤアレイが相互に逆並列に接続される。一方のＬＥＤアレイは、ＡＣ電圧源の第１の半サイクル（または正の半サイクル）において動作し、他方のＬＥＤアレイは、ＡＣ電圧源の第２の半サイクル（または負の半サイクル）において動作する。

Ｓａｋａｉらによって開示されたように、２つのＬＥＤアレイは、ＡＣ電圧源の位相変化に応答して、交互にオンとオフを繰り返す。これは、ＬＥＤに関するいくつかの動作問題を引き起こすことになる。第１の問題は、ＡＣ電圧源からのＡＣ電圧が変動すると、ＬＥＤを流れる電流はそれに応じて変化することである。したがって、ＬＥＤの安定した一定の輝度を得ることができない。第２の問題は、ＬＥＤはＡＣ電圧が閾値電圧を超えたときしか光を放出し始めないので、低い力率および全高調波ひずみ（ＴＨＤ）である。第３の問題は、用途によってはＬＥＤの調光制御を行うのが難しいことである。第４の問題は、裸眼では見えないが、ＬＥＤが長期間の照明のために使用された場合、目の疲労を引き起こすフリッカ現象に関する。

ＭＥＮＮＩＴＩＤＥＴＡＬ："Ａｃｏｓｔｅｆｆｅｃｔｉｖｅａｃｖｏｌｔａｇｅｒｅｇｕｌａｔｏｒｔｏｍｉｔｉｇａｔｅｖｏｌｔａｇｅｓａｇｓａｎｄｄｉｍｌａｍｐｓｉｎｓｔｒｅｅｔ−ｌｉｇｈｔｉｎｇａｐｐｌｉｃａｔｉｏｎｓ"，ＥＮＶＩＲＯＮＭＥＮＴＡＮＤＥＬＥＣＴＲＩＣＡＬＥＮＧＩＮＥＥＲＩＮＧ（ＥＥＥＩＣ），２０１０９ＴＨＩＮＴＥＲＮＡＴＩＯＮＡＬＣＯＮＦＥＲＥＮＣＥＯＮ，ＩＥＥＥ，ＰＩＳＣＡＴＡＷＡＹ，ＮＪ，ＵＳＡ，１６Ｍａｙ２０１０（２０１０−０５−１６），Ｐａｇｅｓ３９６−３９９，ＸＰ０３１６９３２１８，ＩＳＢＮ：９７８−１−４２４４−５３７０−２全文書

前述の問題に対処するための発光ダイオードを駆動するシステムおよび方法を提供することが望ましい。

本明細書で開示する一実施形態によれば、発光ダイオード（ＬＥＤ）を駆動するためのシステムが提供される。本システムは、ＡＣ駆動ＬＥＤユニット、ＡＣ電圧調整器、およびコントローラを含む。ＡＣ駆動ＬＥＤユニットは、第１のＬＥＤおよび第２のＬＥＤを含む。第１のＬＥＤおよび第２のＬＥＤは逆並列に結合される。ＡＣ電圧調整器は、ＡＣ駆動ＬＥＤユニットおよびコントローラに結合される。ＡＣ電圧調整器は、ＡＣ電圧源から生じるＡＣ電圧を受電するように動作可能である。コントローラは、ＡＣ電圧変動を監視し、監視結果に応じて制御信号をＡＣ電圧調整器に送信するように動作可能である。ＡＣ電圧調整器は、第１のＬＥＤおよび第２のＬＥＤが調整ＡＣ電圧によって光を放出することができるようにするために、制御信号に応答してＡＣ電圧源からのＡＣ電圧を調整し、調整ＡＣ電圧をＡＣ駆動ＬＥＤユニットに印加するようにさらに動作可能である。

本明細書で開示する他の実施形態によれば、交流（ＡＣ）駆動ＬＥＤユニットをＡＣ電圧源から生じるＡＣ電圧で駆動するためのシステムが提供される。ＡＣ駆動ＬＥＤユニットは、逆並列に配列された第１のＬＥＤおよび第２のＬＥＤを含む。本システムは、交流電圧調整器および位相カット調光回路を含む。ＡＣ電圧調整器は、ＡＣ電圧源から生じるＡＣ電圧を受電し、受電ＡＣ電圧をパルス信号で変調するように動作可能である。第１のＬＥＤおよび第２のＬＥＤの第１の調光制御を達成するために、変調されたＡＣ電圧の大きさをパルス信号のデューティサイクルを変えることによって調節することができる。位相カット調光回路は、ＡＣ電圧調整器に結合される。位相カット調光回路は、第１のＬＥＤおよび第２のＬＥＤの第２の調光制御を達成するために、受電ＡＣ電圧の伝導角を変更するように動作可能である。

本明細書で開示する一実施形態によれば、ＡＣ駆動ＬＥＤユニットを駆動するための方法が提供される。ＡＣ駆動ＬＥＤユニットは、第１のＬＥＤおよび第２のＬＥＤを含む。第１のＬＥＤおよび第２のＬＥＤは、逆並列に結合される。本方法は、少なくとも以下のステップ、すなわち、ＡＣ電圧源から生じるＡＣ電圧を受電するステップと、コントローラによって、受電ＡＣ電圧の変動を監視するステップと、ＡＣ電圧調整器によって、受電ＡＣ電圧の監視された変動に基づいて受電ＡＣ電圧を調整するステップと、光を放出するように第１のＬＥＤおよび第２のＬＥＤを駆動するために、調整ＡＣ電圧をＡＣ駆動ＬＥＤユニットに印加するステップとを含む。

本開示のこれらのおよび他の特徴、態様、および利点は、全図面にわたって同様の符号が同様の部分を表す添付の図面を参照しながら以下の詳細な説明を読めば、よりよく理解されるようになるであろう。

一実施形態による、発光ダイオードを駆動するためのシステムの概略回路図である。他の実施形態による、発光ダイオードを駆動するためのシステムの概略回路図である。一実施形態による、図２に示すシステムのスイッチの詳細な回路構造である。一実施形態による、図２に示すＡＣ電圧源から生じるＡＣ電圧の波形である。一実施形態による、図２に示すＡＣチョッパからの調整ＡＣ電圧の様々な波形を示す図である。他の実施形態による、発光ダイオードを駆動するためのシステムの概略回路図である。一実施形態による、図６に示すシステムのスイッチの詳細な回路構造である。他の実施形態による、発光ダイオードを駆動するためのシステムの概略回路図である。従来の発光ダイオードを駆動するための電圧波形および対応する電流波形を示す図である。一実施形態による、図８に示す発光ダイオードを駆動するための電圧波形および対応する電流波形を示す図である。他の実施形態による、発光ダイオードを駆動するためのシステムの概略回路図である。他の実施形態による、発光ダイオードを駆動するためのシステムの概略回路図である。他の実施形態による、発光ダイオードを駆動するためのシステムの概略回路図である。一実施形態による、発光ダイオードを駆動するための方法を示す流れ図である。他の実施形態による、発光ダイオードを駆動するための方法を示す流れ図である。

本開示の諸実施形態は、発光ダイオード（ＬＥＤ）を駆動するためのシステムおよび方法に関する。別途定義されない限り、本明細書で使用する技術的用語および科学的用語は、本発明が属する技術分野における当業者によって一般的に理解されるのと同じ意味を有する。用語「第１の」、「第２の」、および同種のものは、本明細書で使用する場合は、順序、数量、または重要性を示すのではなく、１つの要素を別の要素から区別するために使用される。さらに、「ａ」および「ａｎ」は、数量の限定を示すのではなく、少なくとも１つの言及されたアイテムの存在を示し、「前」、「後」、「底」、および／または「上」は、別途明記されない限り、説明の便宜のために使用されるだけであり、１つの位置または空間的方向に限定されない。本明細書における「含む」、「備える」または「有する」およびそれらの変形は、それらの前に掲載されるアイテムおよびそれらの同等物ならびに追加のアイテムを包含するものとする。用語「取り付けられる」、「接続される」および「結合される」は、広く使用され、直接にでも間接的にでも取り付けること、接続することおよび結合することを包含する。さらに、「接続される」および「結合される」は、物理的または機械的接続または結合に限定されず、直接でも間接的でも、電気的接続または結合を含んでよい。

本開示のために本明細書で使用する場合、用語「ＬＥＤ」は、任意のエレクトロルミネッセントダイオード、または電気信号に応答して放射線を生成することができる他のタイプのキャリア注入／接合ベースのシステムを含むと理解されるものとする。したがって、用語ＬＥＤは、電流、発光ポリマー、エレクトロルミネッセントストリップ、および同種のものに応答して光を放出する様々な半導体ベースの構造体を含むがそれらに限定されない。

具体的には、用語ＬＥＤは、赤外線スペクトル、紫外線スペクトル、および可視スペクトルの様々な部分のうちの１つまたは複数における放射線を生成するように構成することができる（半導体および有機発光ダイオードを含めて）すべてのタイプの発光ダイオードを指す。ＬＥＤのいくつかの例は、様々なタイプの赤外線ＬＥＤ、紫外線ＬＥＤ、赤色ＬＥＤ、青色ＬＥＤ、緑色ＬＥＤ、黄色ＬＥＤ、琥珀色ＬＥＤ、オレンジ色ＬＥＤ、および白色ＬＥＤを含むがそれらに限定されない。ＬＥＤは、所与のスペクトルのための様々な帯域幅（例えば、ナローバンド、ブロードバンド）を有する放射線を生成するように構成できることも理解されたい。

例えば、本質的に白色光を生成するように構成されたＬＥＤ（例えば白色ＬＥＤ）の一実装形態は、本質的に白色光を形成するように組み合わせて混合するエレクトロルミネッセンスの異なるスペクトルをそれぞれ放出するいくつかのダイを含んでよい。他の実施形態では、白色光ＬＥＤは、第１のスペクトルを有するエレクトロルミネッセンスを異なる第２のスペクトルに変換する燐光物質に関連してよい。この実施形態の一例では、比較的短い波長およびナローバンドスペクトルを有するエレクトロルミネッセンスは燐光物質を「ポンプし」、燐光物質は、幾分広いスペクトルを有するより長い波長の放射線を放射する。

用語ＬＥＤはＬＥＤの物理的および／または電気的パッケージタイプを限定しないことも理解されたい。例えば、上記で論じたように、ＬＥＤは、（例えば、個別に制御可能であってもなくてもよい）放射線の異なるスペクトルをそれぞれ放出するように構成された複数のダイを有する単一の発光デバイスを表してよい。さらに、ＬＥＤは、ＬＥＤ（例えば、いくつかのタイプの白色ＬＥＤ）の構成部分とみなされる燐光体に関連してよい。一般に、用語ＬＥＤは、パッケージ型ＬＥＤ、非パッケージ型ＬＥＤ、表面実装ＬＥＤ、チップオンボードＬＥＤ、Ｔパッケージ実装ＬＥＤ、放射状パッケージＬＥＤ、パワーパッケージＬＥＤ、いくつかのタイプの容器および／または光素子（例えば、拡散レンズ）を含むＬＥＤなどを表してよい。

図１は、一実施形態による、ＬＥＤを駆動するためのシステムを示す。図１を参照すると、システム１０は、ＡＣ電圧源１２、コントローラ１３、ＡＣ電圧調整器１４、およびＡＣ駆動ＬＥＤユニット１６を含む。例示された実施形態では、ＡＣ電圧調整器１４は、ＡＣ電圧源１２およびコントローラ１３に電気的に結合される。ＡＣ電圧調整器１４は、ＡＣ電圧源１２からＡＣ電圧１２２を受電するように構成される。ＡＣ電圧源１２からのＡＣ電圧１２２は、通常米国において見られるように、６０Ｈｚ、正弦１１０ＶＡＣから１２５ＶＡＣまでの信号でよい。他の実施形態では、供給されるＡＣ電圧１２２の周波数および大きさは、その地域の電力規格に応じて様々でよい。例えば、いくつかの実施形態では、ＡＣ電圧１２２は、通常中国で見られるように、５０Ｈｚ、正弦２２０ＶＡＣ信号でよい。

ＡＣ電圧調整器１４は、受電ＡＣ電圧１２２に関して直接ＡＣ−ＡＣ電力変換を実行し、調整ＡＣ電圧１４２を提供するようにさらに構成される。本明細書で使用する場合、「直接ＡＣ−ＡＣ変換」は、ＡＣ電圧源１２からの元のＡＣ電圧１２２が真の正弦信号である場合は、調整ＡＣ電圧１４２も正弦信号になるような状態を表す。ＡＣ電圧調整器１４は、いかなる形状のＡＣ電圧１２２の波形をも調整することができることが理解されるであろう。例えば、ＡＣ電圧１２２は、正弦波、三角波、方形波、またはステップ関数波を含んでよい。

一実施形態では、ＡＣ電圧調整器１４は、ＡＣ電圧源１２からＡＣ電圧１２２を受電し、ＡＣ駆動ＬＥＤユニット１６を流れる必要電流に応じて、およびＡＣ駆動ＬＥＤユニット１６に印加される必要電圧に応じて、受電ＡＣ電圧１２２を調整するように構成することができる。必要電流および必要電圧は、コントローラ１３において予め設定しておいてよい。動作中、ＡＣ電圧調整器１４が必要電流または必要電圧に応じて予め定めたレベルの調整ＡＣ電圧１４２を提供することができるようにするために、コントローラ１３を対応する制御信号１３６をＡＣ電圧調整器１４に送信するようにプログラムすることができる。調整ＡＣ電圧１４２の予め定めたレベルは、ＡＣ電圧１２２のレベルと同じでも異なってもよい。

一実施形態では、図１に示す破線１３２によって示すように、コントローラ１３は、第１のやり方でフィードバック制御を提供するためにＡＣ電圧源側に結合することができる。コントローラ１３がＡＣ電圧源側に結合されている場合は、コントローラ１３は、ＡＣ電圧源１２からのＡＣ電圧１２２を監視するように構成される。ＡＣ電圧１２２が変動した場合は、コントローラ１３は、ＡＣ電圧１２２の変動を示す制御信号を提供する。それに応答して、ＡＣ電圧調整器１４は、調整ＡＣ電圧１４２を予め定めたレベルで維持するために、制御信号に応じてＡＣ電圧１２２を調整する。

他の実施形態では、図１に示す破線１３４によって示すように、コントローラ１３は、第２のやり方でフィードバック制御を提供するために、ＡＣ駆動ＬＥＤ側に結合することができる。コントローラ１３がＡＣ駆動ＬＥＤ側に結合されている場合は、コントローラ１３は、ＡＣ電圧調整器１４によって提供される調整ＡＣ電圧１４２を監視するように構成される。調整ＡＣ電圧１４２が変動した場合は、コントローラ１３は、調整ＡＣ電圧１４２の変動を示す制御信号を提供する。それに応答して、ＡＣ電圧調整器１４は、調整ＡＣ電圧１４２を予め定めたレベルで維持するために制御信号に応じてＡＣ電圧１２２を調整する。他の実施形態では、コントローラ１３は、ＡＣ電圧１２２および調整ＡＣ電圧１４２の両方を監視することによってフィードバック制御を提供するために、ＡＣ電圧源側およびＡＣ駆動ＬＥＤ側の両方に結合することができることに留意されたい。

システム１０の例示した実施形態では、ＡＣ駆動ＬＥＤユニット１６は第１のＬＥＤ１６２および第２のＬＥＤ１６４を含む。第１のＬＥＤ１６２および第２のＬＥＤ１６４は、第１のノード１６６と第２のノード１６８の間に逆並列に結合される。より具体的には、第１のＬＥＤ１６２が第１の経路に沿って第１のノード１６６と第２のノード１６８の間に配列され、第２のＬＥＤ１６４が第２の経路に沿って第１のノード１６６と第２のノード１６８の間に配列される。他の実施形態では、２つ以上の第１のＬＥＤ１６２が第１の経路に沿って第１のノード１６６と第２のノード１６８の間に直列に接続されてもよいことを理解されたい。他の実施形態では、２つ以上の第２のＬＥＤ１６４が第２の経路に沿って第１のノード１６６と第２のノード１６８との間に直列に接続されてもよい。これらの実施形態では、第１の経路および第２の経路は、ＬＥＤアレイで配列することができる。

システム１０の例示した実施形態では、ＡＣ電圧源１２を、システム１０の一部分として示す。他の実施形態では、ＡＣ電圧源１２は、システム１０の取外し可能な部分として構成できることに留意されたい。このような場合には、システム１０は、ＡＣ電圧源１２を含まないように構成することができる。

システム１０の例示した実施形態では、ＡＣ電圧源１２とＡＣ電圧調整器１４は、直接結合している。当業者には理解されるであろうように、様々な他の電気要素または構成要素をシステム１０に追加することができる。例えば、スイッチを制御することによってシステム１０をイネーブルまたはディセーブルにするために、ＡＣ電圧源１２とＡＣ電圧調整器１４の間にスイッチ（機械式または電気式のいずれか）を結合してよい。特定の要件に従ってＡＣ電圧源１２からのＡＣ電圧１２２をステップアップまたはステップダウンするために、ＡＣ電圧源１２の後に変圧器をさらに結合できることも理解されたい。

システム１０の例示した実施形態では、説明のためにコントローラ１３およびＡＣ電圧調整器１４を独立要素として示す。コントローラ１３およびＡＣ電圧調整器１４は単一の要素、例えば半導体チップとして一体化できることを理解されたい。ＡＣ電圧調整器１４およびコントローラ１３は、アナログまたはデジタルハードウェアもしくはソフトウェア、またはそれらの組合せ、ならびに当業者には知られている他の構造的に同等の形態でなど、様々なやり方で実装することができる。

システム１０の動作中、ＡＣ電圧源１２は、正弦波形を有するＡＣ電圧１２２を出力することができる。例えば、ＡＣ電圧１２２が変動すると、ＡＣ電圧１２２が増大する可能性がある。コントローラ１３は、ＡＣ電圧１２２の増大を検知し、その増大を反映する制御信号をＡＣ電圧調整器１４に提供することができる。ＡＣ電圧調整器１４は、調整ＡＣ電圧１４２の電圧レベルが予め定めたレベルで維持されるように、制御信号に応じて調整ＡＣ電圧１４２の大きさを低減するためにＡＣ電圧１２２を調整する。第１のＬＥＤ１６２および第２のＬＥＤ１６４は、調整ＡＣ電圧１４２に応じて交互に光を放出する。調整ＡＣ電圧１４２は事実上予め定めたレベルで維持されるので、第１のＬＥＤ１６２および第２のＬＥＤ１６４の一定の明るさを達成することができる。

図２は、他の実施形態によるシステムを示す。図２を参照すると、システム２０は、ＡＣ電圧源２２、コントローラ２３、ＡＣチョッパ２４、ＡＣ駆動ＬＥＤユニット２６を含む。コントローラ２３、ＡＣ電圧源２２、およびＡＣ駆動ＬＥＤユニット２６は、図１に示すものと事実上同じであり、したがって、簡単にするために、ここでは、ＡＣ電圧源２２、コントローラ２３、およびＡＣ駆動ＬＥＤユニット２６の詳細な説明は省略する。例えば、コントローラ２３は、フィードバック制御を提供するために、第１の電気的接続２３２によってＡＣ電圧源側に結合されてもよく、または第２の電気的接続２３４によってＡＣ駆動ＬＥＤ側に結合されてもよい。

システム２０の例示した実施形態では、ＡＣチョッパ２４はスイッチ２４２を含む。スイッチ２４２の第１の端子は、ＡＣ電圧源２２の１つの端子に電気的に結合され、スイッチ２４２の第２の端子は、ＡＣ駆動ＬＥＤユニット２６に電気的に結合され、スイッチ２４２の第３の端子は、コントローラ２３に電気的に結合される。スイッチ２４２は、ＡＣ電圧２２２を変調するためにコントローラ２３から送信された制御信号に応答してオンおよびオフにされる。具体的には、スイッチ２４２は、ＡＣ電圧源２２からのＡＣ電圧２２２の少なくとも一部分を遮断するように構成される。本明細書で使用する場合、「遮断すること」は、ＡＣ電圧２２２の大きさを調節するためのＡＣ電圧２２２に関する電気的動作を指す。そのような電気的動作によって、ＡＣ電圧２２２は、予め定めた時間間隔で、ＡＣ駆動ＬＥＤユニット２６に伝送されないようにされる。

図３は、図２に示すスイッチ２４２の一実施形態を示す。図３を参照すると、スイッチ２４２は双方向スイッチとして構成される。本明細書で使用する場合、「双方向の」は、スイッチ２４２がオンにされているときは、ＡＣ電圧２２２の正のサイクルおよび負のサイクルが両方ともスイッチ２４２を通過することができるような状態を指す。具体的には、スイッチ２４２は、製造および集積を容易にするために半導体スイッチでよい。スイッチ２４２は、スイッチング要素２４３０、保護ダイオード２４３２、および４つのダイオード２４２２、２４２４、２４２６、および２４２８を含む。図３に示すように、スイッチング要素２４３０は、金属酸化膜半導体電界効果トランジスタ（ＭＯＳＦＥＴ）である。本開示では、制御可能にオンおよびオフにすることができる任意の適切なスイッチング構成要素（例えば、ＩＧＢＴ、ＢＪＴなど）を利用することができることを理解されたい。スイッチング要素２４３０は、４つのダイオード２４２２、２４２４、２４２６、および２４２８によって構成されたブリッジダイオード回路の２つの向かい合ったノード間に結合される。保護ダイオード２４３２は、スイッチング要素２４３０を保護するためにスイッチング要素２４３０と並列に結合される。スイッチング要素２４３０（またはＭＯＳＦＥＴ）のゲート端子２４３１は、パルス信号２４３８を受信するように構成される。パルス信号２４３８は、単極信号（グラウンドに関して正）でよく、コントローラ２３によって提供することができる。スイッチング要素２４３０（またはＭＯＳＦＥＴ）は、パルス信号２４３８に応答してオンおよびオフにされる。本明細書では、スイッチング要素２４３０がオンにされている間の時間の割合を「デューティサイクル」と規定することができる。パルス信号２４３８のデューティサイクルを変えることによって、予め定めた要件に従って調整ＡＣ電圧２４６の電圧レベルを調節することができ、これは調光制御と呼ばれる。調光制御の詳細は以下で説明される。

図４を参照すると、ＡＣ電圧２２２の波形が示されている。ＡＣ電圧２２２は、Ｖ₀のピーク電圧値を有する正弦信号である。さらに図５を参照すると、デューティサイクルを変えることが異なる電圧レベルにどのように関係するかを示すために、調整ＡＣ電圧の様々な波形２４６ａ、２４６ｂ、および２４６ｃが示されている。例えば、図５に示すように、ＡＣ電圧２２２が、Ｄ₁のデューティサイクルを有するパルス信号２４３８に応じて調整される場合は、調整ＡＣ電圧２４６ａは、Ｖ₁のピーク電圧値を有し、この場合、Ｖ₁はＶ₀より小さい。ＡＣ電圧２２２がＤ₂のデューティサイクルを有するパルス信号２４３８に応じて調整される場合は、調整ＡＣ電圧２４６ｂはＶ₂のピーク電圧値を有し、この場合、Ｖ₂はＶ₁より大きく、Ｖ₀より小さい。ＡＣ電圧２２２がＤ₃のデューティサイクルを有するパルス信号２４３８に応じて調整される場合は、調整ＡＣ電圧２４６ｃはＶ₃のピーク電圧値を有し、この場合、Ｖ₃はＶ₂より大きく、Ｖ₀より小さい。したがって、調整ＡＣ電圧２４６ａ、２４６ｂ、および２４６ｃがＡＣ駆動ＬＥＤユニット２６に印加される場合は、ＡＣ駆動ＬＥＤユニット２６は明るさを変えながら光を放出する。したがって、パルス信号２４３８のデューティサイクルを変えることによって、予め定めた要件に従って調整ＡＣ電圧の電圧レベルを指定することができる。したがって、ＡＣ駆動ＬＥＤユニット２６の調光制御を達成することができる。

図６は、他の実施形態によるシステムを示す。図６を参照すると、システム３０は、ＡＣ電圧源３２、コントローラ３３、ＡＣチョッパ３４、フィルタ回路３６、およびＡＣ駆動ＬＥＤユニット３８を含む。ＡＣ電圧源３２、コントローラ３３、およびＡＣ駆動ＬＥＤユニット３８は、図１および図２に示すものと事実上同じであり、したがって、簡単にするために、ここでは、ＡＣ電圧源３２、コントローラ３３、およびＡＣ駆動ＬＥＤユニット３８の詳細な説明は省略する。例えば、コントローラ３３は、フィードバック制御を提供するために、第１の電気的接続３３２によってＡＣ電圧源側に結合されてもよく、または第２の電気的接続３３４によってＡＣ駆動ＬＥＤ側に結合されてもよい。

システム３０の例示した実施形態では、ＡＣチョッパ３４およびフィルタ回路３６はＡＣ電圧源３２とＡＣ駆動ＬＥＤユニット３８の間に直列に接続される。基本的には、ＡＣチョッパ３４は、図２のＡＣチョッパ２４と事実上同じように機能する。ＡＣチョッパ３４は、ＡＣ電圧源３２から受電ＡＣ電圧に関して直接ＡＣ−ＡＣ変換を実行するように構成され、ＡＣ電圧源３２から受電ＡＣ電圧の少なくとも一部分を遮断する。ＡＣチョッパ３４は、コントローラ３３から送信されたパルス信号に応答して、調節された電圧レベルを有する調整ＡＣ電圧を提供することができる。フィルタ回路３６は、システム３０のＡＣチョッパ３４によって生成された周波数雑音信号をフィルタリングするように構成される。

一実施形態では、ＡＣチョッパ３４は、第１のスイッチ３４２および第２のスイッチ３４４を含む。フィルタ回路３６は、インダクタ３６２およびキャパシタ３６４を含む。インダクタ３６２およびキャパシタ３６４は協働して、第１のスイッチ３４２および第２のスイッチ３４４のスイッチング動作によって生成された高周波雑音信号をフィルタリングする。第１のスイッチ３４２およびインダクタ３６２は、ＡＣ電圧源３２の一方の端子およびＡＣ駆動ＬＥＤユニット３８の第１のノード３８６に直列に接続される。第２のスイッチ３４４は、第１のノード３４６と第２のノード３４８の間に結合される。第１のノード３４６は、第１のスイッチ３４２の１つの端子およびインダクタ３６２の一方の端子の共通接続部である。第２のノード３４８は、ＡＣ電圧源３２の他方の端子およびキャパシタ３６４の一方の端子の共通接続部である。キャパシタ３６４の他方の端子は、インダクタ３６２の他方の端子に結合され、さらにＡＣ駆動ＬＥＤユニット３８の第１のノード３８６にも結合される。

図７は、図６の第１のスイッチ３４２および第２のスイッチ３４４としての使用に適した双方向スイッチの一実施形態を示す。例示した実施形態では、双方向スイッチ３４２、３４４はそれぞれ、第１のスイッチング要素３４２０および第２のスイッチング要素３４３０を含む。第１のスイッチング要素３４２０は、第１のダイオード３４２４と並列結合される。第２のスイッチング要素３４３０は、第２のダイオード３４２６と並列結合される。第１のダイオード３４２４および第２のダイオード３４２６は、それぞれ第１のスイッチング要素３４２０および第２のスイッチング要素３４３０を保護するように構成される。図７に示すように、第１のスイッチング要素３４２０および第２のスイッチング要素３４３０は、ＭＯＳＦＥＴデバイスである。しかし、本開示では、制御可能にオンおよびオフにすることができる任意の適切なスイッチング構成要素（例えば、ＩＧＢＴ、ＢＪＴなど）を利用してもよいことを理解されたい。

一実施形態では、第１のスイッチ３４２および第２のスイッチ３４４は、相補的に動作するように構成される。すなわち、第１のスイッチ３４２がオンにされるときは、第２のスイッチ３４４は事実上オフにされる。第１のスイッチ３４２がオフにされるときは、第２のスイッチ３４４は事実上オンにされる。ゼロ電圧スイッチングは、第１のスイッチ３４２および第２のスイッチ３４４を相補的に動作させることによって達成することができ、それによって、システム３０の高い効率を達成することができる。システム２０と同様に、第１のスイッチ３４２および第２のスイッチ３４４は、それらにパルス信号３４２５、３４２７を供給することによって、オンおよびオフにされる。したがって、第１のスイッチ３４２および第２のスイッチ３４４に供給されるパルス信号３４２５、３４２７のデューティサイクルを変えることによって、ＡＣ駆動ＬＥＤユニット３６の調光制御を実現することもできる。

図８は、他の実施形態によるシステムを示す。図８を参照すると、システム４０は、ＡＣ電圧源４２、コントローラ４３、昇圧回路４４、およびＡＣ駆動ＬＥＤユニット４６を含む。ＡＣ電圧源４２、コントローラ４３、およびＡＣ駆動ＬＥＤユニット４６は、図１、図２、および図６に示すものと事実上同じであり、したがって、簡単にするために、ここでは、ＡＣ電圧源４２、コントローラ４３、およびＡＣ駆動ＬＥＤユニット４６の詳細な説明は省略する。例えば、コントローラ４３は、フィードバック制御を提供するために、第１の電気的接続４３２によってＡＣ電圧源側に結合されてもよく、または第２の電気的接続４３４によってＡＣ駆動ＬＥＤ側に結合されてもよい。

システム４０の例示した実施形態では、昇圧回路４４は、ＡＣ電圧源４２、コントローラ４３、およびＡＣ駆動ＬＥＤユニット４６に結合される。一般に、ＡＣ電圧源４２からのＡＣ電圧に関して直接ＡＣ−ＡＣ変換を実行することに加えて、昇圧回路４４はまたＡＣ電圧をも上げる。すなわち、昇圧回路４４によって提供されるＡＣ電圧は、昇圧回路４４によって受電されたＡＣ電圧より大きい。

昇圧回路４４は、インダクタ４４２、第１のスイッチ４４４、第２のスイッチ４４６、およびキャパシタ４４８を含む。インダクタ４４２および第２のスイッチ４４６は、ＡＣ電圧源４２の一方の端子とＡＣ駆動ＬＥＤユニット４６の第１のノード４６６との間に直列に接続される。第１のスイッチ４４４は、第１のノード４４３と第２のノード４４５の間に結合される。第１のノード４４３は、インダクタ４４２の１つの端子および第２のスイッチ４４６の１つの端子の共通接続部である。第２のノード４４５は、キャパシタ４６４の一方の端子およびＡＣ電圧源４２の他方の端子の共通接続部である。キャパシタ４６４の他方の端子は、ＡＣ駆動ＬＥＤユニット４６の第１のノード４６６に結合される。

システム４０の例示した実施形態では、第１のスイッチ４４４および第２のスイッチ４４６は、図６のシステム３０に見られる双方向スイッチと同じように構成することができる。さらに、第１のスイッチ４４４および第２のスイッチ４４６は、相補的に動作するように構成される。システム３０と同様の第１のスイッチ４４４および第２のスイッチ４４６は、それらにパルス信号を供給することによってオンおよびオフにされる。したがって、第１のスイッチ４４４および第２のスイッチ４４６に供給されるパルス信号のデューティサイクルを変えることによって、ＡＣ駆動ＬＥＤユニット４６の調光制御を達成することもできる。

図９を参照すると、従来のＬＥＤにおける１つのフルサイクルの電圧波形９２２および対応する電流波形９２４がプロットされている。正の半サイクル中に、全ＬＥＤにわたる電圧は、時間ｔ₀におけるゼロボルトから時間ｔ₁における正の閾値Ｖ_thまで上がる。時間ｔ₀からｔ₁まで、全ＬＥＤにわたる電圧は閾値Ｖ_thより低いので、電流はゼロアンペアのままである。電圧が閾値Ｖ_thを超えた後は、電流はＬＥＤを流れ始める。

図１０を参照すると、システム４０の第２のＬＥＤ４６４における１つのフルサイクルの電圧波形４６３および対応する電流波形４６５がプロットされている。ＡＣ電圧源４２からのＡＣ電圧は、昇圧回路４４によって上げられるので、第２のＬＥＤ４６４全てにわたる電圧は、時間ｔ₂において閾値電圧Ｖ_thまで上がり、この場合、ｔ₂はｔ₁より小さい。従来のＬＥＤに比べると、ｔ₂はｔ₁より小さく、第２のＬＥＤ４６４が動作するのにかかる時間はより小さく、したがって、力率を改善することができ、電流の全高調波ひずみ（ＴＨＤ）を低減することができる。さらに、フルサイクル中に、第２のＬＥＤ４６４ならびに第１のＬＥＤ４６２の発光時間が延長されるので、その結果、第２のＬＥＤ４６４ならびに第１のＬＥＤ４６２のフリッカ現象を軽減することができる。他の実施形態では、昇圧回路４４は、ＡＣ電圧の各半サイクルにおいて電流の周波数を２倍にするように構成できることを理解されたい。したがって、第２のＬＥＤ４６４ならびに第１のＬＥＤ４６２のフリッカ現象をさらに軽減することができる。

図１１を参照すると、他の実施形態によるシステム５０が示されている。例示した実施形態では、システム５０は、ＡＣ電圧源５２、コントローラ５３、降圧−昇圧回路５４、およびＡＣ駆動ＬＥＤユニット５６を含む。ＡＣ電圧源５２、コントローラ５３、およびＡＣ駆動ＬＥＤユニット５６は、図１、図２、図６、および図８に示すものと事実上同じであり、したがって、簡単にするために、ここでは、ＡＣ電圧源５２、コントローラ５３、およびＡＣ駆動ＬＥＤユニット５６の詳細な説明は省略する。例えば、コントローラ５３は、フィードバック制御を提供するために、第１の電気的接続５３２によってＡＣ電圧源側に結合されてもよく、または第２の電気的接続５３４によってＡＣ駆動ＬＥＤ側に結合されてもよい。

システム５０の例示した実施形態では、降圧−昇圧回路５４は、ＡＣ電圧源５２とＡＣ駆動ＬＥＤユニット５６の間に結合される。降圧−昇圧回路５４は、ＡＣ電圧源５２からＡＣ電圧を受電し、ＡＣ電圧を降圧するかまたは昇圧するように構成される。すなわち、降圧−昇圧回路５４から出力されるＡＣ電圧は、降圧−昇圧回路が受電したＡＣ電圧より小さいかまたは大きい可能性がある。降圧−昇圧回路５４は、第１のスイッチ５４２、インダクタ５４４、第２のスイッチ５４６、およびキャパシタ５４８を含む。第１のスイッチ５４２および第２のスイッチ５４６は、ＡＣ電圧源５２の一方の端子とＡＣ駆動ＬＥＤユニット５６の第１のノード５６６との間に直列に接続される。インダクタ５４４は、第１のノード５４３と第２のノード５４５の間に結合される。第１のノード５４３は、第１のスイッチ５４２の１つの端子および第２のスイッチ５４６の１つの端子の共通接続部である。第２のノードは、ＡＣ電圧源５２の他方の端子およびキャパシタ５４８の一方の端子の共通接続部である。キャパシタ５４８の他方の端子は、ＡＣ駆動ＬＥＤユニット５６の第１のノード５６６に結合される。

システム５０の例示した実施形態では、第１のスイッチ５４２および第２のスイッチ５４６は、図６のシステム３０に見られるものと同様の双方向スイッチと同じように構成することができる。さらに、第１のスイッチ５４２および第２のスイッチ５４６は、相補的に動作するように構成される。システム３０と同様に、第１のスイッチ５４２および第２のスイッチ５４６は、それらにパルス信号を供給することによってオンおよびオフにされる。したがって、第１のスイッチ５４２および第２のスイッチ５４６に供給されるパルス信号のデューティサイクルを変えることによって、ＡＣ駆動ＬＥＤユニット５６の調光制御を達成することもできる。

図１２を参照すると、他の実施形態によるシステム６０が示されている。例示した実施形態では、システム６０は、ＡＣ電圧源６２、コントローラ６３、瞬時電圧低下補償装置（ＤＶＲ）６４、およびＡＣ駆動ＬＥＤユニット６６を含む。ＡＣ電圧源６２、コントローラ６３、およびＡＣ駆動ＬＥＤユニット６６は、図１、図２、図６、図８、および図１１に示すものと事実上同じであり、したがって、簡単にするために、ここでは、ＡＣ電圧源６２、コントローラ６３、およびＡＣ駆動ＬＥＤユニット６６の詳細は省略する。例えば、コントローラ６３は、フィードバック制御を提供するために、第１の電気的接続６３２によってＡＣ電圧源側に結合されてもよく、または第２の電気的接続６３４によってＡＣ駆動ＬＥＤ側に結合されてもよい。

システム６０の例示した実施形態では、ＤＶＲ６４は、整流ダイオード６４２および６４４の対、キャパシタ６４６および６４８の対、スイッチング要素６５０および６５２の対、ならびに保護ダイオード６５４および６５６の対を含む。整流ダイオード６４２、６４４の対は、ＡＣ電圧源６２の一方の端子に一緒に結合される。キャパシタ６４６、６４８の対はＡＣ電圧源６２の他方の端子に一緒に結合される。保護ダイオード６５４、６５６の対は、それぞれスイッチング要素６５０、６５２の対と並列に結合される。さらに、ＤＶＲ６４は、キャパシタ６５７およびインダクタ６５９を含む。キャパシタ６５７およびインダクタ６５９は、システム６０のスイッチング要素６５０および６５２の対によって生成された高周波雑音信号をフィルタリングするためのローパスフィルタとして機能する。他の実施形態では、キャパシタ６５７およびインダクタ６５９は、システム６０から省略されてもよい。

スイッチング要素６５０、６５２の対のゲート端子６５３、６５５の対は、コントローラ６３からパルス信号を受信するためにコントローラ６３に結合される。具体的には、スイッチング要素６５０、６５２の対を相補的にオンおよびオフにすることができるようにするために、パルス信号がスイッチング要素６５０、６５２の対のゲート端子６５３、６５５の対に供給される。さらに、パルス信号のデューティサイクルを変えることによって、システム６０をＡＣ駆動ＬＥＤユニット６６に印加されるＡＣ電圧の調整を提供するように作動させることができる。したがって、ＡＣ駆動ＬＥＤユニット６６の調光制御を実現することもできる。

図１３を参照すると、他の実施形態によるシステム７０が示されている。例示した実施形態では、システム７０は、ＡＣ電圧源７２、コントローラ７３、位相カット調光回路７４、ＡＣチョッパ７６、およびＡＣ駆動ＬＥＤユニット７８を含む。ＡＣ電圧源７２、コントローラ７３、およびＡＣ駆動ＬＥＤユニット７８は、図１、図２、図６、図８、図１１、および図１２に示すものと事実上同じであり、したがって、簡単にするために、ここでは、ＡＣ電圧源７２、コントローラ７３、およびＡＣ駆動ＬＥＤユニット７８の詳細は省略する。例えば、コントローラ７３は、フィードバック制御を提供するために、第１の電気的接続７３２によってＡＣ電圧源側に結合されてもよく、または第２の電気的接続７３４によってＡＣ駆動ＬＥＤ側に結合されてもよい。

システム７０の例示した実施形態では、位相カット調光回路７４およびＡＣチョッパ７６は、ＡＣ電圧源７２とＡＣ駆動ＬＥＤユニット７８の間に直列に接続される。ＡＣチョッパ７４は、単一の制御可能スイッチング要素を有する図２〜３に示すＡＣチョッパ２４と同様に構成することができる。ＡＣチョッパ７４はまた、２つの制御可能スイッチング要素を有する図６〜７に示すＡＣチョッパ３４と同様に構成することができる。ＡＣ駆動ＬＥＤユニット７８の第１の調光制御を提供するために、位相カット調光回路７８をＡＣ電圧源７２から出力されるＡＣ電圧の伝導角を変更するように作動させることができる。具体的には、ＡＣチョッパ７４は、コントローラ７３からパルス信号を受信することができる。パルス信号のデューティサイクルを変えることによって、ＡＣ駆動ＬＥＤユニット７８の第２の調光制御を提供することができる。

図１４を参照すると、一実施形態による、発光ダイオードを駆動するための方法１０００の流れ図が示されている。方法１０００の実施のために、以下で説明するように、方法１０００の様々なステップを上記で説明したような様々なシステムの様々な構成要素に関係付けることができる。

方法１０００は、ステップ１００２において、ＡＣ電圧源から生じるＡＣ電圧を受電することから始まる。一実施形態では、ステップ１００２は、図１に示すシステム１０のＡＣ調整器１４に関係付けられる。具体的には、ＡＣ調整器１４は、ＡＣ電圧源１２からＡＣ電圧１２２を受電する。

ステップ１００４において、方法１０００は続いて電圧変動を監視する。一実施形態では、図１に示すように、コントローラ１３は、ＡＣ電圧源１２からのＡＣ電圧の変動を監視するためにＡＣ電圧源側に結合することができる。他の実施形態では、コントローラ１３は、ＡＣ駆動ＬＥＤユニット１６に印加されるＡＣ電圧の変動を監視するためにＡＣ駆動ＬＥＤ側に結合することができる。

ステップ１００６において、方法１０００は続いて受電ＡＣ電圧を調整する。一実施形態では、方法１０００のステップ１００６はまた、システム１０のＡＣ調整器１４に関係付けられる。具体的には、ＡＣ調整器１４は、受電ＡＣ電圧に対して直接ＡＣ−ＡＣ変換を実行することによって、ＡＣ電圧源１２から受電したＡＣ電圧を調整する。さらに、システム１０のＡＣ調整器１４は、ＡＣ駆動ＬＥＤユニット１６から放出された光を予め定めたレベルで維持するために、システム１０のコントローラ１３から送信された制御信号に応じて、予め定めた電圧レベルを有するようにＡＣ電圧を変換することができる。さらに、ＡＣ駆動ＬＥＤユニット１６の調光制御を達成するために、制御信号のデューティサイクルを調整ＡＣ電圧の電圧レベルを調節するように変えることができる。

他の実施形態では、方法１０００のステップ１００６は、システム４０の昇圧回路４４に関係付けることができる。昇圧回路４４は、ＡＣ電圧源４２からの受電ＡＣ電圧を昇圧して、力率を改善し、ＴＨＤを低減し、フリッカ現象を軽減する。他の実施形態では、昇圧回路４４はＡＣ電圧の各半サイクルにおける電流の周波数を２倍にするように構成できることを理解されたい。したがって、第２のＬＥＤ４６４ならびに第１のＬＥＤ４６２のフリッカ現象をさらに軽減することができる。

他の実施形態では、方法１０００のステップ１００６は、システム６０のＤＶＲ６４に関係付けることができる。ＤＶＲ６４は、ＡＣ駆動ＬＥＤユニット６６から放出された光を予め定めたレベルで維持するために受電ＡＣ電圧に電圧調整を提供する。

ステップ１０１０において、方法１０００はさらに続いてＡＣ駆動ＬＥＤユニットに調整ＡＣ電圧を印加する。一実施形態では、方法１０００のステップ１０１０はまた、ＡＣ調整器１４に関係付けることができる。ＡＣ調整器は、ＡＣ駆動ＬＥＤユニット１６が光を放出することができるように、ＡＣ駆動ＬＥＤユニット１６に調整ＡＣ電圧を印加する。

方法１０００の例示した実施形態では、４つのステップ１００２、１００４、１００６、および１０１０が上記で説明されている。１つまたは複数のステップを代替実施形態に含むことができることを理解されたい。

例えば、一実施形態では、図１５に示すように、方法１０００はステップ１００７をさらに含む。ステップ１００７は、システム７０の位相カット調光回路７６に関係付けることができる。位相カット調光回路７６は、ＡＣ駆動ＬＥＤユニット７８の調光制御を提供するためにＡＣ電圧の伝導角を変更するように作動する。

他の実施例では、図１５に示すように、方法１０００はステップ１００９をさらに含んでよい。本方法は、調整ＡＣ電圧をフィルタリングするためにステップ１００９に移る。一実施形態では、ステップ１００９は、システム３０のフィルタ回路３６に関係付けることができる。フィルタ回路３６は、ＡＣチョッパ３４のスイッチング要素３４２、３４４のスイッチング動作による高周波雑音をフィルタリングする。

本発明は例示的実施形態を参照しながら説明されてきたが、本発明の範囲から逸脱することなく、様々な変更が加えられてもよく、それらの要素の代わりに同等物を使用してもよいことを当業者は理解するであろう。さらに、特定の状況または材料に適応するために、本発明の本質的な範囲から逸脱することなく本発明の教示に対して多くの修正が加えられてもよい。したがって、本発明は、本発明を実行するために考えられたベストモードとして開示された特定の実施形態に限定されるのではなく、本発明は、添付の特許請求の範囲の範囲内に入るすべての実施形態を含むものとする。

必ずしも前述のそのような目的または利点がすべて任意の特定の実施形態によって達成されるわけではないことを理解されたい。したがって、例えば、本明細書に記載のシステムおよび技法は、本明細書に教示または示唆されている可能性がある他の目的または利点を必ずしも達成することなく、本明細書に教示されている１つの利点または利点の集まりを達成するまたは最適化するように実施または実行できることを当業者は理解するであろう。

さらに、様々な特徴の様々な実施形態からの互換性を当業者は理解するであろう。当業者は、本開示の原理によって追加のシステムおよび技法を構成するために、記載された様々な特徴ならびに各特徴の他の知られている同等物を混合し調和させることができる。

１０システム
１２ＡＣ電圧源
１３コントローラ
１４ＡＣ電圧調整器
１６ＡＣ駆動ＬＥＤユニット
２０システム
２２ＡＣ電圧源
２３コントローラ
２４ＡＣチョッパ
２６ＡＣ駆動ＬＥＤユニット２６
３０システム
３２ＡＣ電圧源
３３コントローラ
３４ＡＣチョッパ
３６フィルタ回路
３８ＡＣ駆動ＬＥＤユニット
４０システム
４２ＡＣ電圧源
４３コントローラ
４４昇圧回路
４６ＡＣ駆動ＬＥＤユニット
５０システム
５２ＡＣ電圧源
５３コントローラ
５４降圧−昇圧回路
５６ＡＣ駆動ＬＥＤユニット
６０システム
６２ＡＣ電圧源
６３コントローラ
６４瞬時電圧低下補償装置（ＤＶＲ）
６６ＡＣ駆動ＬＥＤユニット
７０システム
７２ＡＣ電圧源
７３コントローラ
７４位相カット調光回路
７６ＡＣチョッパ
７８ＡＣ駆動ＬＥＤユニット
１２２ＡＣ電圧
１３２破線
１３４破線
１３６制御信号
１４２調整ＡＣ電圧
１６２第１のＬＥＤ
１６４第２のＬＥＤ
１６６第１のノード
１６８第２のノード
２２２ＡＣ電圧
２３２第１の電気的接続
２３４第２の電気的接続
２４２スイッチ
２４６調整ＡＣ電圧
２４６ａ波形
２４６ｂ波形
２４６ｃ波形
３３２第１の電気的接続
３３４第２の電気的接続
３４２第１のスイッチ
３４４第２のスイッチ
３４６第１のノード
３４８第２のノード
３６２インダクタ
３６４キャパシタ
４３２第１の電気的接続
４３４第２の電気的接続
４４２インダクタ
４４３第１のノード
４４４第１のスイッチ
４４５第２のノード
４４６第２のスイッチ
４４８キャパシタ
４６２第１のＬＥＤ
４６３フルサイクルの電圧波形
４６４第２のＬＥＤ
４６５電流波形
４６６第１のノード
５３２第１の電気的接続
５３４第２の電気的接続
５４２第１のスイッチ
５４３第１のノード
５４４インダクタ
５４５第２のノード
５４６第２のスイッチ
５４８キャパシタ
５６６第１のノード
６３２第１の電気的接続
６３４第２の電気的接続
６４２整流ダイオード
６４４整流ダイオード
６４６キャパシタ
６４８キャパシタ
６５０スイッチング要素
６５２スイッチング要素
６５３ゲート端子
６５４保護ダイオード
６５５ゲート端子
６５６保護ダイオード
６５７キャパシタ
６５８保護ダイオード
６５９インダクタ
７３２第１の電気的接続
７３４第２の電気的接続
９２２フルサイクルの電圧波形
９２４電流波形
１０００方法
１００２ＡＣ電圧源から生じるＡＣ電圧を受電する
１００４電圧変動を監視する
１００６受電ＡＣ電圧を調整する
１００７位相カット調光回路によって、調整ＡＣ電圧の伝導角を変更する
１００９調整ＡＣ電圧をフィルタリングする
１０１０ＡＣ駆動ＬＥＤユニットに調整ＡＣ電圧を印加する
２４２２ダイオード
２４２４ダイオード
２４２６ダイオード
２４２８ダイオード
２４３０スイッチング要素
２４３１ゲート端子
２４３２保護ダイオード
２４３８パルス信号
３４２０第１のスイッチング要素
３４２４第１のダイオード
３４２５パルス信号
３４２６第２のダイオード
３４２７パルス信号
３４３０第２のスイッチング要素

Claims

発光ダイオード（ＬＥＤ）を駆動するためのシステムであって、
逆並列に結合された第１のＬＥＤおよび第２のＬＥＤを備える交流（ＡＣ）駆動ＬＥＤユニットと、
前記ＡＣ駆動ＬＥＤユニットに結合されたＡＣ電圧調整器と、
前記ＡＣ電圧調整器とＡＣ電圧源の間に結合された位相カット調光回路と、
ＡＣ電圧変動を監視し、監視結果によって前記ＡＣ電圧調整器および前記位相カット調光回路に制御信号を送信するための前記ＡＣ電圧調整器および前記位相カット調光回路に結合されたコントローラと、
を含み、
前記ＡＣ電圧調整器が、ＡＣ電圧源から生じるＡＣ電圧を受電するように動作可能であり、前記コントローラから送信された前記制御信号に応答して前記ＡＣ電圧源からの前記ＡＣ電圧を調整し、前記ＡＣ駆動ＬＥＤユニットに調整ＡＣ電圧を印加するように動作可能であり、前記第１のＬＥＤおよび前記第２のＬＥＤが前記調整ＡＣ電圧に応じて光を放出することができるようにし、
前記ＡＣ電圧調整器が、前記ＡＣ駆動ＬＥＤユニットを駆動するための所望のＡＣ電圧に応じて前記ＡＣ電圧源からの前記ＡＣ電圧の少なくとも一部分を選択的に遮断するように動作可能なＡＣチョッパを含む、
システム。
前記ＡＣチョッパがスイッチを含み、前記コントローラから送信される前記制御信号がパルス信号を含み、前記スイッチがそれに供給される前記パルス信号に応答して前記ＡＣ電圧源からの前記ＡＣ電圧を調整するためにオンおよびオフにされることが可能である、請求項１に記載のシステム。
前記ＡＣ駆動ＬＥＤユニットに印加される前記調整ＡＣ電圧の電圧レベルが、前記第１のＬＥＤおよび前記第２のＬＥＤの調光制御を達成するために、前記スイッチに供給される前記パルス信号のデューティサイクルを変えることによって調節可能である、請求項２に記載のシステム。
前記ＡＣチョッパが、第１のスイッチおよび第２のスイッチを含み、前記第１のスイッチが前記ＡＣ電圧源と前記ＡＣ駆動ＬＥＤユニットの間に直列に結合され、前記第２のスイッチが前記ＡＣ駆動ＬＥＤユニットと並列に結合され、前記コントローラから送信された前記制御信号がパルス信号を含み、前記第１のスイッチおよび前記第２のスイッチが、それに供給された前記パルス信号に応答して事実上相補的にオンおよびオフにされる、請求項１に記載のシステム。
前記第１のスイッチおよび前記第２のスイッチのスイッチング動作に起因して発生した高周波雑音信号をフィルタリングするように動作可能であるフィルタ回路をさらに含む、請求項４に記載のシステム。
前記ＡＣチョッパが、前記ＡＣ電圧源からの前記ＡＣ電圧を昇圧するように動作可能な昇圧回路を含み、前記調整ＡＣ電圧を前記ＡＣ電圧より大きくすることができるようにするので、その結果、前記第１のＬＥＤおよび前記第２のＬＥＤの発光時間を延長し、全高調波ひずみを低減し、フリッカ現象を軽減する、請求項１に記載のシステム。
前記ＡＣチョッパが、前記ＡＣ電圧源からの前記ＡＣ電圧を降圧または昇圧するように動作可能な降圧−昇圧回路を含み、前記調整ＡＣ電圧を前記ＡＣ電圧源からの前記ＡＣ電圧より小さくまたは大きくすることができるようする、請求項１に記載のシステム。
前記ＡＣ電圧調整器が瞬時電圧低下補償装置（ＤＶＲ）を含み、前記ＤＶＲが前記ＡＣ電圧源から前記ＡＣ電圧を受電し、前記第１のＬＥＤおよび前記第２のＬＥＤに印加される前記ＡＣ電圧の調整を提供するように動作可能である、請求項１から７のいずれかに記載のシステム。
逆並列に配列された第１のＬＥＤおよび第２のＬＥＤを有する交流（ＡＣ）駆動ＬＥＤユニットをＡＣ電圧源から生じるＡＣ電圧で駆動するためのシステムであって、
前記ＡＣ電圧源から生じる前記ＡＣ電圧を受電し、前記受電ＡＣ電圧をパルス信号で変調するように動作可能であり、前記変調されたＡＣ電圧が、前記第１のＬＥＤおよび前記第２のＬＥＤの第１の調光制御を達成するために前記パルス信号のデューティサイクルを変えることによって調節される、ＡＣ電圧調整器と、
前記第１のＬＥＤおよび前記第２のＬＥＤの第２の調光制御を達成するために前記受電ＡＣ電圧の伝導角を変更するように動作可能な、前記ＡＣ電圧調整器に結合された位相カット調光回路と、
を含むシステム。
前記ＡＣ電圧源からの前記ＡＣ電圧を昇圧するように動作可能な昇圧回路をさらに含み、前記変調されたＡＣ電圧を前記ＡＣ電圧源からの前記ＡＣ電圧より大きくことができるので、その結果、前記第１のＬＥＤおよび前記第２のＬＥＤの発光時間を延長し、全高調波ひずみを低減し、フリッカ現象を軽減する、請求項９に記載のシステム。
逆並列に結合された第１のＬＥＤおよび第２のＬＥＤを含む交流（ＡＣ）駆動発光ダイオード（ＬＥＤ）ユニットを駆動するための方法であって、
ＡＣ電圧源から生じるＡＣ電圧を受電するステップと、
コントローラによって受電ＡＣ電圧の変動を監視するステップと、
前記第１のＬＥＤおよび前記第２のＬＥＤの第１の調光制御を達成するために、位相カット調光回路によって前記ＡＣ電圧源から生じる前記受電ＡＣ電圧の伝導角を変更するステップと、
ＡＣ電圧調整器によって前記受電ＡＣ電圧の前記監視された変動に基づいて伝導角を変更されたＡＣ電圧を調整するステップと、
光を放出するように前記第１のＬＥＤおよび前記第２のＬＥＤを駆動するために、前記ＡＣ駆動ＬＥＤユニットに調整ＡＣ電圧を印加するステップと、
を含み、
前記ＡＣ電圧を調整するステップが、ＡＣチョッパを使用して前記受電ＡＣ電圧の少なくとも一部分を選択的に遮断するステップを含む、
方法。
前記ＡＣチョッパがスイッチを含み、前記受電ＡＣ電圧の少なくとも一部分を遮断する前記ステップが、前記スイッチに供給されたパルス信号に応答して前記受電ＡＣ電圧を調整するために前記スイッチをオンおよびオフにするステップを含む、請求項１１に記載の方法。
前記第１のＬＥＤおよび前記第２のＬＥＤの第２の調光制御を達成するために、前記ＡＣ駆動ＬＥＤユニットに印加される前記調整ＡＣ電圧の電圧レベルを調節するために前記スイッチに供給される前記パルス信号のデューティサイクルを変えるステップをさらに含む、請求項１２に記載の方法。
前記調整ＡＣ電圧を前記ＡＣ電圧源から受電した前記ＡＣ電圧より大きくすることができるようにするために昇圧回路によって前記受電ＡＣ電圧を昇圧するステップをさらに含む、請求項１１に記載の方法。
前記ＡＣ電圧調整器が瞬時電圧低下補償装置を含み、前記瞬時電圧低下補償装置によって前記ＡＣ駆動ＬＥＤユニットに印加される前記ＡＣ電圧の調整を提供するステップをさらに含む、請求項１１から１４のいずれかに記載の方法。