JP6207771B2 - 電流源により給電されるｌｅｄ照明回路 - Google Patents

Description

本発明は、光を生成するための照明回路に関する。本発明は、更に、上記照明回路を有すると共に供給電流を生成する電流源を更に有する装置にも関する。このような装置の例はランプである。

国際特許出願公開第WO2007/069200号は、図４に電圧源並びに第１及び第２電流源を介して給電される照明回路を開示している。該照明回路は、青色及び緑色ＬＥＤ並びに赤色及び琥珀色ＬＥＤを有している。青色及び緑色ＬＥＤは赤色及び琥珀色ＬＥＤより大きな電流振幅を必要とするという事実により、赤色ＬＥＤは第１電流源に直列に結合されると共に琥珀色ＬＥＤは第２電流源に直列に結合される一方、これら両方の結合は互いに並列に結合され、該並列結合は上記青色及び緑色ＬＥＤの直列結合に対して直列に結合されている。このようにして、赤色及び琥珀色ＬＥＤは各々３５０ｍＡを流す一方、青色及び緑色ＬＥＤは各々７００ｍＡを流す。これらＬＥＤの各々は、制御目的でスイッチに対して並列に結合される。全体の組み合わせは電圧源に結合される。

米国特許出願公開第2012/274228号は、ＬＥＤ負荷を駆動するための回路を開示しており、該回路は制御可能なコンバータ及び制御回路を有している。該制御回路は、上記コンバータをオフ又はオンするための２つのレベルを有するＰＷＭ信号に応答する。負荷切断スイッチは、ＬＥＤ負荷に直列に接続されており、上記ＰＷＭ信号に応答する。該負荷切断スイッチは上記コンバータがオフした場合に負荷電流経路を開き、これにより負荷電流の流れを終了させる。

本発明の目的は、改良された照明回路を提供することである。本発明の更なる目的は、装置を提供することである。

第１態様によれば、光を生成する照明回路が提供され、該照明回路は、
− ダイオード機能を持つエレメント、コンデンサ、第１発光ダイオード配列及び第１スイッチを有する第１回路であって、前記ダイオード機能を持つエレメントは並列枝路に直列に結合され、前記並列枝路における第１枝路は前記コンデンサを有し、前記並列枝路における第２枝路が、互いに直列に結合された前記第１発光ダイオード配列及び前記第１スイッチ１１を有している第１回路と、
前記第１回路に並列に結合された第２スイッチを有する第２回路と、
を有し、
当該照明回路は、更に、第４回路を有し、
前記第４回路は第２発光ダイオード配列及び第３スイッチを有し、
前記第２発光ダイオード配列及び前記第３スイッチは並列に結合され、
前記第２及び第４回路は直列に結合される。

当該照明回路は、第１及び第２回路の並列結合を有する。第１回路は、第１枝路に第１発光ダイオード配列と第１スイッチとの直列結合を有する一方、第２枝路にコンデンサを有する。第１及び第２枝路は並列枝路である。該並列枝路の結合は、当該第１回路におけるダイオード機能を持つエレメントに直列に結合される。第２回路は第２スイッチを有する。このようにして、照明回路には３つの可能性のある電流経路が形成される。第１電流経路は前記ダイオード機能を持つエレメント、前記第１発光ダイオード配列及び前記第１スイッチにより形成され、第２電流経路は前記ダイオード機能を持つエレメント及び前記コンデンサにより形成され、第３電流経路は前記第２スイッチにより形成される。第１スイッチを第１デューティサイクルにおいて導通及び非導通モードにし、且つ、第２スイッチを第２デューティサイクルにおいて導通及び非導通モードにすることにより、この照明回路は、上記特定の第１発光ダイオード配列に対して特別に最適化されていない振幅を持つ供給電流を生成するような１つの同一の電流源を介して給電することができる。本発明によれば、前記第２及び第４回路は互いに直列に結合される。この照明回路は、前記第２発光ダイオード配列に対して特別に最適化された電流振幅を持つ供給電流を生成するような１つの同一の電流源を介して給電することができる。例えば第１発光ダイオード配列は第２発光ダイオード配列とは異なる効率で光を放出しているという事実により、この場合における電流振幅が第１発光ダイオード配列に対しては特別に最適化されていないという事実は、第１及び第２スイッチ並びにこれらスイッチのデューティサイクルにより補償することができる。このことは非常に大きな改善である。

発光ダイオード配列は、任意の種類の及び任意の組み合わせの１以上の発光ダイオードを有する。

当該照明回路の一実施態様によれば、該照明回路は電流源からの供給電流に応答して光を生成し、前記第２スイッチは、該第２スイッチの導通モードにおいて前記供給電流を通過させ、これにより該供給電流が前記ダイオード機能を持つエレメントを介して流れることを防止するように構成される一方、前記第２スイッチは、該第２スイッチの非導通モードにおいて前記供給電流を通過させず、これにより該供給電流が前記ダイオード機能を持つエレメントを介して流されるように構成される。第２スイッチの非導通モードにおいて、電流源から発する供給電流は、前記コンデンサを充電するために使用され、及び／又は導通する第１スイッチを介して前記第１発光ダイオード配列に給電するために使用される。第２スイッチの導通モードにおいて、この供給電流は前記コンデンサ及び第１発光ダイオード配列には到達することはできない。

当該照明回路の一実施態様によれば、前記第１スイッチは該第１スイッチの非導通モードにおいて前記第１発光ダイオード配列が光の少なくとも第１部分を生成することを防止するように構成される一方、前記第１スイッチは該第１スイッチの導通モードにおいて前記第１発光ダイオード配列が光の少なくとも前記第１部分を生成することを可能にするよう構成され、前記第１発光ダイオード配列に対する電力は、前記ダイオード機能を持つエレメントを介して流れる場合に前記供給電流を介して供給され、又は前記コンデンサにより供給されるコンデンサ電流を介して供給される。第１スイッチの非導通モードにおいて、第１発光ダイオード配列は如何なる電力も受けることができず、光の少なくとも第１部分を生成することはできない。第１スイッチの導通モードにおいて、第１発光ダイオード配列は電力を受けることができ、光の少なくとも第１部分を生成することができる。これにより、当該電力は、前記ダイオード機能を持つエレメントを介して流れる場合には前記電流源から発する供給電流を介して供給され、又は当該電力は前記コンデンサにより供給されるコンデンサ電流を介して供給される。前記ダイオード機能を持つエレメントは、このコンデンサ電流が、導通した第２スイッチを介して流れ得ることを防止する。

当該照明回路の一実施態様によれば、該照明回路は、
− 前記第１スイッチを制御するための第１制御信号を発生すると共に前記第２スイッチを制御するための第２制御信号を発生する第３回路であって、前記第１制御信号は前記第１スイッチを導通モード及び非導通モードにさせる第１の値及び第２の値を各々有し、前記第２制御信号が前記第２スイッチを導通モード及び非導通モードにさせる第３の値及び第４の値を各々有する第３回路、
を更に有する。

該第３回路は、前記第１及び第２スイッチを制御するための第１及び第２制御信号を発生する。通常、第１及び第２スイッチは二値制御信号を介してデジタル的に制御することができる。

当該照明回路の一実施態様によれば、該照明回路は光を電流源からの供給電流に応答して生成し、前記第３スイッチは該第３スイッチの導通モードにおいて前記供給電流を通過させ、これにより該供給電流が前記第２発光ダイオード配列を介して流れることを防止するように構成される一方、前記第３スイッチは該第３スイッチの非導通モードにおいて前記供給電流を通過させず、これにより、光の少なくとも第２部分を生成するために該供給電流が前記第２発光ダイオード配列を介して流されるように構成される。第２発光ダイオード配列と第３スイッチとの並列結合は、国際特許出願公開第WO2007/069200号に開示されたものと同様に機能する。

当該照明回路の一実施態様によれば、前記第３回路は前記第３スイッチを制御するための第３制御信号を発生するように構成され、該第３制御信号は前記第３スイッチを導通モード及び非導通モードにさせる第５の値及び第６の値を各々有する。

第３回路は前記第３スイッチを制御するための第３制御信号を発生する。通常、該第３スイッチは二値制御信号を介してデジタル的に制御することができる。

当該照明回路の一実施態様によれば、該照明回路は第３発光ダイオード配列及び第４スイッチを並列結合で有する第５回路を更に有し、前記第４及び第５回路は互いに直列に結合される。

第５回路は、互いに並列に結合された第３発光ダイオード配列及び第４スイッチを有する。第２、第４及び第５回路は互いに直列に結合される。この照明回路は、第２及び第３発光ダイオード配列に対して特別に最適化された電流振幅を持つ供給電流を生成するような１つの同一の電流源を介して給電することができる。例えば第１発光ダイオード配列は第２及び第３発光ダイオード配列とは異なる効率で光を放出しているという事実により、この場合における電流振幅が第１発光ダイオード配列に対しては特別に最適化されていないという事実は、第１及び第２スイッチ並びにこれらスイッチのデューティサイクルにより補償することができる。

当該照明回路の一実施態様によれば、該照明回路は光を電流源からの供給電流に応答して生成し、前記第４スイッチは該第４スイッチの導通モードにおいて前記供給電流を通過させ、これにより該供給電流が前記第３発光ダイオード配列を介して流れることを防止するように構成される一方、前記第４スイッチは該第４スイッチの非導通モードにおいて前記供給電流を通過させず、これにより、光の少なくとも第３部分を生成するために該供給電流が前記第３発光ダイオード配列を介して流されるように構成される。第３発光ダイオード配列と第４スイッチとの並列結合は、国際特許出願公開第WO2007/069200号に開示されたものと同様に機能する。

当該照明回路の一実施態様によれば、前記第３回路は前記第４スイッチを制御するための第４制御信号を発生するように構成され、該第４制御信号は前記第４スイッチを導通モード及び非導通モードにさせる第７の値及び第８の値を各々有する。

第３回路は前記第４スイッチを制御するための第４制御信号を発生する。通常、該第４スイッチは二値制御信号を介してデジタル的に制御することができる。

当該照明回路の一実施態様によれば、前記第１スイッチは第１トランジスタを有し、前記第２スイッチは第２トランジスタを有し、前記ダイオード機能を持つエレメントはダイオード、ツェナーダイオード、又は第３トランジスタ若しくは第４トランジスタの一部を有する。

当該照明回路の一実施態様によれば、前記第３スイッチは第５トランジスタを有する。

当該照明回路の一実施態様によれば、前記第４スイッチは第６トランジスタを有する。

当該照明回路の一実施態様によれば、前記第１スイッチの第１デューティサイクルの値は、前記第２スイッチの第２デューティサイクルの所与の値に対して前記第１発光ダイオード配列を介して流れる配列電流の振幅を定め、前記第２スイッチの前記第２デューティサイクルの値は前記配列電流の平均値を定める。通常、第２スイッチの導通時間の値は第１発光ダイオード配列を介して流れる配列電流の平均値（第２スイッチの当該導通時間と後続する非導通時間との和に等しい期間にわたる）を逆の態様（例えば、ａ及びｂが正として、y=-a・x+bのような負の線形態様）で定める。言い換えると、第２スイッチの第２デューティサイクルが増加された場合、第１発光ダイオード配列を介して流れる配列電流の（真の）平均値は減少される（例：１０％（４０％，７０％）の第２デューティサイクルに対して、配列電流の平均値は供給電流の平均値の９０％（６０％，３０％）となる）。通常、第１スイッチの導通時間の値は、第１発光ダイオード配列を介して流れる配列電流の平均値を逆の態様（例えば、ｃが正であるとして、y=c/xのように逆線形態様）で決定する。言い換えると、第１スイッチの第１デューティサイクルが減少された場合、第１発光ダイオード配列を介して流れる配列電流の振幅の（瞬時）値は、第２スイッチの第２デューティサイクルの所与の固定値に対して増加される（例：１００％（５０％，２５％）の第１デューティサイクルに対して、配列電流の振幅は第２デューティサイクルにより定まる平均値の１００％（２００％，４００％）となる）。第１スイッチの導通時間の持続時間と第１発光ダイオード配列を介して流れる配列電流の振幅との積は、第２スイッチの導通時間の持続時間の所与の固定値に対して実質的に一定となる。

第２態様によれば、上記照明回路を有すると共に、供給電流を生成する電流源を更に有する装置が提供される。

１つの照明回路において異なる効率で光を生成する異なる発光ダイオード配列は、従来技術の状況では、異なる振幅を有する異なる供給電流を必要とする。基本的思想は、照明回路の少なくとも１つの部分は、第１発光ダイオード配列及び第１スイッチの直列結合とコンデンサとの並列結合に直列に結合されたダイオード機能を持つエレメントを備える第１回路を有すべきであると共に、該第１回路に並列に結合された第２スイッチを備える第２回路を有すべきであり、当該照明回路の他の部分は発光ダイオード配列及びスイッチのみの並列結合を有すればよいというものである。

改善された発光回路を提供するという課題は解決された。他の利点は、当該照明回路に給電するための電流源は、発光ダイオード配列の挙動が該配列を介して流れる電流により定まるという事実により、電圧源よりも好まれるべきであるということである。

本発明の上記及び他の態様は、後述する実施態様から明らかとなり、斯かる実施態様を参照して解説されるであろう。

図１は、照明回路を示す。 図２は、第１波形を示す。 図３は、第３回路の第１実施態様を示す。 図４は、第２波形を示す。 図５は、第３回路の第２実施態様を示す。 図６は、第１及び第２制御信号を示す。 図７は、第１及び第２回路を示す。 図８は、電流を示す。 図９は、第１発光ダイオード配列を介して流れる配列電流の振幅及び平均値を、第２スイッチの第２デューティサイクルが固定されたとして、第１スイッチの第１デューティサイクルの関数として示す。 図１０は、第１発光ダイオード配列を介して流れる配列電流を、第２スイッチの第２デューティサイクルが固定されたとして、第１スイッチの異なる第１デューティサイクルに関し時間の関数として示す。 図１１は、第１発光ダイオード配列を介して流れる配列電流の振幅を、第１スイッチの第１デューティサイクルが固定されたとして、第２スイッチの第２デューティサイクルの関数として示す。 図１２は、第１発光ダイオード配列を介して流れる配列電流の平均値を、第１スイッチの第１デューティサイクルが固定されたとして、第２スイッチの第２デューティサイクルの関数として示す。 図１３は、第１発光ダイオード配列を介して流れる配列電流の振幅を、第１スイッチの第１デューティサイクルが固定されたとして、第２スイッチの異なる第２デューティサイクルに関し時間の関数として示す。 図１４は、第１発光ダイオード配列を介して流れる配列電流の振幅及び平均値を、第２スイッチの第２デューティサイクルが第１デューティサイクルから導出されるとして、第１スイッチの第１デューティサイクルの関数として示す。

図１には、照明回路が示されている。該照明回路は、光を生成するもので、ダイオード機能を持つエレメント３１、コンデンサ４１、第１発光ダイオード配列２１及び第１スイッチ１１を備えた第１回路１を有している。ダイオード、ツェナーダイオード又はトランジスタ（の一部）等のダイオード機能を持つエレメント３１は、第１及び第２の並列な枝路に対して直列に結合されている。第１枝路は、例えば任意の種類及び任意の組み合わせの１以上の容量等のコンデンサ４１を有している。第２枝路は、例えば任意の種類及び任意の組み合わせの１以上の発光ダイオード等の第１発光ダイオード配列と、例えばMOSFETの如きトランジスタ等の第１スイッチ１１との直列結合を有している。当該照明回路は、更に、例えば他のMOSFETの如き他のトランジスタ等の第２スイッチ１２を備えた第２回路２を有している。第１及び第２回路１及び２は、互いに並列に結合されている。

当該照明回路は、更に、第１スイッチ１１を制御するための第１制御信号５１を発生すると共に第２スイッチ１２を制御するための第２制御信号５２を発生する第３回路３を有することができる。第１制御信号５１は第１スイッチ１１を導通及び非導通モードにするための２つの値のうちの１つを有する一方、第２制御信号５２は第２スイッチ１２を導通及び非導通モードにするための２つの値のうちの１つを有する。

当該照明回路は、更に、例えば任意の種類及び任意の組み合わせの１以上の発光ダイオード等の第２発光ダイオード配列２２並びに例えばMOSFETの如きトランジスタ等の第３スイッチ１３を並列結合で備えた第４回路４を有することができる。第２及び第４回路２及び４は互いに直列に結合される。

第３回路３は第３スイッチ１３を制御するための第３制御信号５３を発生するように構成することができる。該第３制御信号５３は第３スイッチ１３を導通及び非導通モードにするための２つの値のうちの１つを有する。

当該照明回路は、更に、例えば任意の種類及び任意の組み合わせの１以上の発光ダイオード等の第３発光ダイオード配列２３並びに例えばMOSFETの如きトランジスタ等の第４スイッチ１４を並列結合で備えた第５回路５を有することができる。第４及び第５回路４及び５は互いに直列に結合される。

第３回路３は第４スイッチ１４を制御するための第４制御信号５４を発生するように構成することができる。該第４制御信号５４は第４スイッチ１４を導通及び非導通モードにするための２つの値のうちの１つを有する。

第２、第４及び第５回路２、４及び５の直列結合は、供給電流を生成する電流源６に結合される。この供給電流に応答して、当該照明回路は以下のように機能する。

第１制御信号５１を介して、第１スイッチ１１の第１デューティサイクルが選択される。この第１デューティサイクルの間において、第１スイッチ１１は当該時間の一部で導通モードとなり、該時間の他の部分で非導通モードとなる。第２制御信号５２を介して、第２スイッチ１２の第２デューティサイクルが選択される。この第２デューティサイクルの間において、第２スイッチ１２は当該時間の一部で導通モードとなり、該時間の他の部分で非導通モードとなる。第１及び第２デューティサイクルは、例えば、これらデューティサイクルの一方が他方から導出されるという事実により互いに関係されたものとすることができる一方、第１及び第２デューティサイクルは、例えば、これらデューティサイクルの一方が固定値を得ている、又は両者が固定値を得ているという事実により互いに独立とすることができる。固定値を有していない各デューティサイクルは、例えば、測定結果に依存し得る。

第２スイッチ１２は、導通モードにおいて、電流源６からの供給電流を通過させ、これにより該供給電流がダイオード機能を持つエレメント３１を介して流れることを防止する。該第２スイッチ１２は、非導通モードにおいて、上記供給電流を阻止するように構成され、これにより該供給電流はダイオード機能を持つエレメント３１を介して流れるよう強いられる。ダイオード機能を持つエレメント３１を介して流れるよう強いられた場合、当該供給電流は、その後、コンデンサ４１へと及び該コンデンサを介して流れ、該コンデンサ４１を充電することができるか；第１発光ダイオード配列２１と第１スイッチ１１（該第１スイッチ１１が導通モードである場合）との直列結合へと及び該直列結合を介して流れ、第１発光ダイオード配列２１に給電することができるか；又は部分的にコンデンサ４１に及び部分的に第１発光ダイオード配列２１と第１スイッチ１１（該第１スイッチ１１が導通モードである場合）との直列結合に流れることができる。

第１スイッチ１１は、非導通モードにおいて、第１発光ダイオード配列２１が少なくとも当該光の第１部分を生成することを防止するように構成される。該第１スイッチ１１は、導通モードにおいて、第１発光ダイオード配列２１が少なくとも当該光の上記第１部分を生成することを可能にする。第１発光ダイオード配列２１のための電力は、ダイオード機能を持つエレメント３１を介して流れる場合に前記電流源６からの供給電流を介して供給することができるか、又は十分に充電されている場合はコンデンサ４１により供給されるコンデンサ電流を介して供給することができる。

充電されていないコンデンサ４１から開始して、第２スイッチ１２が導通モードである限り、コンデンサ４１は充電されず、第１発光ダイオード配列２１は光を放出することができない。第２スイッチ１２が非導通モードに移行するやいなや、コンデンサ４１は充電され、該コンデンサ４１の両端間に存在する電圧は上昇する。この電圧が第１発光ダイオード配列２１と第１スイッチ１１との直列結合が機能するのに要する最小閾値に到達するまで、第１スイッチ１１が導通モードであるか非導通モードであるかは問題にならない。この電圧が上記最小閾値に到達するやいなや、第１スイッチ１１が導通モードにされた場合、第１発光ダイオード配列２１は光を放出し始めることができる。この場合、第１発光ダイオード配列２１は、第２スイッチ１２が導通状態に移行するまで、電流源６により直接給電される。この時点以降、第１発光ダイオード配列２１は第１スイッチ１１を導通モードに維持することにより光を放出し続けることができ、この場合において、該第１発光ダイオード配列２１は、コンデンサ４１が十分に充電されている限り、このコンデンサ４１により直接給電される。

第４及び第５回路４及び５の機能は、国際特許出願公開第WO2007/069200号に開示された同様の回路の機能と同一である。

図２には、第５回路５が存在しない（又は短絡されている）と見なされた場合の、第１波形が時間の関数として示されている。波形Ａは、第３スイッチ１３を制御する第３制御信号５３を表している。波形Ｂは、第２スイッチ１２を制御する第２制御信号５２を表している。波形Ｃは、第１スイッチ１１を制御する第１制御信号５１を表している。

波形Ｄは、第２発光ダイオード配列２２を介して流れる電流を表している。明らかなことに、第３スイッチ１３及び第２発光ダイオード配列２２は並列結合の一部であるという事実により、第３スイッチ１３が非導通モードである場合にのみ、言い換えると第３制御信号５３（波形Ａ）がローの値を有する場合にのみ、電流は第２発光ダイオード配列２２を介して流れる。第３制御信号５３がハイの値を有する場合、第３スイッチ１３は導通モードであり、第２発光ダイオード配列２２を介して電流は流れない。該電流上に存在する高周波リップルは、この場合、４５０ｍＡの平均値の供給電流を生成するスイッチモード電源の形態の電流源６が使用されており、これにより４００ｍＡ（４５０ｍＡ−５０ｍＡ）と５００ｍＡ（４５０ｍＡ＋５０ｍＡ）との間の高周波リップルが存在するという事実から生じる。

波形Ｅは、第１発光ダイオード配列２１を介して流れる配列電流を表している。明らかなことに、該配列電流は、第１スイッチ１１が導通モードの場合にのみ、言い換えると第１制御信号５１（波形Ｃ）がハイの値を有する場合にのみ、第１発光ダイオード配列２１を介して流れる。ここで、コンデンサ４１は、前記高周波リップルをフィルタ処理し、該波形Ｅを整形する責務を負う。該コンデンサ４１は第２スイッチ１２が非導通モードである限り、言い換えると第２制御信号５２（波形Ｂ）がローの値を有する限り充電される。この期間において、第１発光ダイオード配列２１は電流源６により給電される。その後、コンデンサ４１は、第２スイッチ１２が導通モードに移行するやいなや、言い換えると第２制御信号５２がハイの値を得るやいなや、更に言い換えると第２制御信号５２がハイの値を有する更なる期間の間に放電される。この更なる期間の間において、第１発光ダイオード配列２１はコンデンサ４１により給電される。

第２発光ダイオード配列２２を介して流れる電流上の高周波リップルの周波数が一定でないという事実は、当該期間の第１部分の間において電流源６は第２発光ダイオード配列２２にのみ給電しているが、該期間の第２部分の間において電流源６は第１及び第２発光ダイオード配列２１及び２２の両方に給電しているという事実から生じる。第１及び第２発光ダイオード配列２１及び２２の一方のみの又は両方の給電の結果、第２及び第４回路２及び４の全直列結合の間に異なる電圧が存在することになる。

図３には、第３回路３の第１実施態様が示されている。この第３回路３はＤ型フリップフロップを有し、該フリップフロップは図示せぬ発生器から第１制御信号５１を入力するクロック入力端子と当該Ｄ型フリップフロップから反転出力を入力するためのＤ入力端子とを備えている。反転ＡＮＤゲートは、第１制御信号５１及び当該Ｄ型フリップフロップの出力信号を入力し、第２制御信号５２を生成する。従って、該第２制御信号５２は第１制御信号５１から導出される。

図４には、第５回路５が存在しないと見なされると共に、図３に示された第３回路３が使用される場合に関して、第２波形が時間の関数として示されている。波形Ａは第３スイッチ１３を制御するための第３制御信号５３を表している。波形Ｂは第２スイッチ１２を制御するための第２制御信号５２を表している。波形Ｃは第１スイッチ１１を制御するための第１制御信号５１を表している。

波形Ｄは、第２発光ダイオード配列２２を介して流れる電流を表している。明らかなことに、第３スイッチ１３及び第２発光ダイオード配列２２は並列結合の一部であるという事実により、第３スイッチ１３が非導通モードである場合にのみ、言い換えると第３制御信号５３（波形Ａ）がローの値を有する場合にのみ、電流は第２発光ダイオード配列２２を介して流れる。第３制御信号５３がハイの値を有する場合、第３スイッチ１３は導通モードであり、第２発光ダイオード配列２２を介して電流は流れない。この場合、綺麗な供給電流を生成する電流源が使用されているという事実により、又はこの供給電流上に存在するリップルが当該照明回路に到達する前にフィルタ処理されているという事実により、当該電流上には高周波リップルは存在しない。

波形Ｅは、第１発光ダイオード配列２１を介して流れる配列電流を表している。明らかなことに、該配列電流は、第１スイッチ１１が導通モードの場合にのみ、言い換えると第１制御信号５１（波形Ｃ）がハイの値を有する場合にのみ、第１発光ダイオード配列２１を介して流れる。コンデンサ４１は、この波形Ｅを整形する責務を負う。該コンデンサ４１は第２スイッチ１２が非導通モードである限り、言い換えると第２制御信号５２（波形Ｂ）がローの値を有する限り充電される。この期間において、第１発光ダイオード配列２１は電流源６により給電される。その後、コンデンサ４１は、第２スイッチ１２の導通モードの間において、言い換えると第２制御信号５２がハイの値を有する更なる期間の間において放電される。この更なる期間の間において、第１発光ダイオード配列２１はコンデンサ４１により給電される。

図５には、第３回路３の第２実施態様が示されている。この第３回路３はＪＫ型フリップフロップを有し、Ｊ入力端子及びＫ入力端子の両者はハイの値の信号を入力する一方、クロック入力端子は図示せぬ発生器から第１制御信号５１を入力する。ＯＲゲートは、第１制御信号５１及び当該ＪＫ型フリップフロップの出力信号を入力し、第２制御信号５２を生成する。従って、該第２制御信号５２は第１制御信号５１から導出される。

図６には、図５に示された第３回路３が使用される場合に関して、第１及び第２制御信号５１及び５２が時間の関数として示されている。

図７には、トランジスタにより実現される場合の第１及び第２回路１及び２が示されている。充電電流Ｉｃはダイオード機能を持つエレメント３１を介して流れる一方、放電電流Ｉｄはコンデンサ４１により供給されるもので、前記コンデンサ電流に対応し、第１発光ダイオード配列２１と導通モードにある第１スイッチ１１との直列結合を介して流れる。

図８には、図７に示す充電電流Ｉｃ及び放電電流Ｉｄである電流が時間の関数として示されている。明らかなことに、この場合、第２スイッチ１２の第２デューティサイクルにおける最初の四分の一の間に充電電流Ｉｃがコンデンサ４１を充電するために存在し、第２スイッチ１２の第２デューティサイクルにおける２番目及び３番目の四分の一の間に放電電流Ｉｄがコンデンサ４１を放電させると共に第１発光ダイオード配列２１を給電するために存在する。コンデンサ４１における（無視可能な）損失が無視される場合、該コンデンサ４１を介して流れる電流の平均値は、通常、零に等しく、結果として、コンデンサ４１に入るエネルギの量は、通常、該コンデンサ４１から出るエネルギの量と同一となり、従って、充電電流Ｉｃの振幅は放電電流Ｉｄの振幅より２倍大きく、該放電電流Ｉｄの持続時間は充電電流Ｉｃの２倍長い。図８に図示された電流は概略的に示されており、例えば、放電電流Ｉｄは、より実際的には、例えば第１発光ダイオード配列２１を介して流れる配列電流（図４における波形Ｅ）のように、低下する傾斜を有する。

図９〜図１４に関しては、一層実際的な（非理想的な）状況に対し、電流の振幅は、この電流が零に等しくない期間における、この電流の平均値を意味している。電流の平均値は、この電流が最初には零に等しくなく、次いで零に等しくなる期間の和における、この電流の平均値を意味する。

図９には、第２スイッチ１２の第２デューティサイクルが０.７５（当該期間の７５％が導通、該期間の２５％が非導通）に固定されたとして、第１スイッチ１１の第１デューティサイクルの関数（横軸）として、第１発光ダイオード配列２１を介して流れる配列電流（縦軸）の振幅（曲線）及び平均値（直線）が示されている。明らかなように、第２スイッチ１２の第２デューティサイクルが固定されている場合、第１発光ダイオード配列２１を介して流れる当該配列電流の平均値（直線）は一定値を有する一方、該配列電流の振幅（曲線）の値は、第１スイッチ１１の第１デューティサイクルの値を選択することにより選定することができる。

図１０には、第２スイッチ１２の第２デューティサイクルが０.７５（当該期間の７５％が導通、該期間の２５％が非導通）に固定されたとして、第１スイッチ１１の異なる第１デューティサイクルに関し時間の関数（横軸）として、第１発光ダイオード配列２１を介して流れる配列電流（縦軸）が示されている。第１スイッチ１１の第１デューティサイクルの値は、０.１０（当該期間の１０％が導通、該期間の９０％が非導通）から０.９０（当該期間の９０％が導通、該期間の１０％が非導通）まで０.１０のステップでステップ状に増加されている。明らかなように、最小の第１デューティサイクル０.１０（第１スイッチ１１の最短の導通持続時間）に対して、当該配列電流は最短の持続時間で最大の振幅を有する一方、最大の第１デューティサイクル０.９０（第１スイッチ１１の最長の導通持続時間）に対して、当該配列電流は最長の持続時間で最小の振幅を有する。

図１１には、第１スイッチ１１の第１デューティサイクルが０.５０（当該期間の５０％が導通、該期間の５０％が非導通）に固定されたとして、第２スイッチ１２の第２デューティサイクルの関数（横軸）として、第１発光ダイオード配列２１を介して流れる配列電流の振幅（縦軸）が示されている。明らかなように、第１スイッチ１１の固定された第１デューティサイクルに対して、当該配列電流の振幅は第２スイッチ１２の第２デューティサイクルの値を選択することにより選定することができる。

図１２には、第１スイッチ１１の第１デューティサイクルが０.５０（当該期間の５０％が導通、該期間の５０％が非導通）に固定されたとして、第２スイッチ１２の第２デューティサイクルの関数（横軸）として、第１発光ダイオード配列２１を介して流れる配列電流の平均値（縦軸）が示されている。明らかなように、第１スイッチ１１の固定された第１デューティサイクルに対して、当該配列電流の平均値は第２スイッチ１２の第２デューティサイクルの値を選択することにより選定することができる。

図１３には、第１スイッチ１１の第１デューティサイクルが０.５０（当該期間の５０％が導通、該期間の５０％が非導通）に固定されたとして、第２スイッチ１２の異なる第２デューティサイクルに関し時間の関数（横軸）として、第１発光ダイオード配列２１を介して流れる配列電流の振幅（縦軸）が示されている。第２スイッチ１２の第２デューティサイクルの値は、０.１０（当該期間の１０％が導通、該期間の９０％が非導通）から０.９０（当該期間の９０％が導通、該期間の１０％が非導通）まで０.１０のステップでステップ状に増加されており、明らかなように、最小の第２デューティサイクル０.１０（第２スイッチ１２の最短の導通持続時間）に対して、当該配列電流は固定された持続時間で最大の振幅を有する一方、最大の第２デューティサイクル０.９０（第２スイッチ１２の最長の導通持続時間）に対して、当該配列電流は固定された持続時間で最小の振幅を有する。

図１４には、第２スイッチ１２の第２デューティサイクルが図３に示された第３回路３により第１デューティサイクルから導出されるとして、第１スイッチ１１の第１デューティサイクルの関数（横軸）として、第１発光ダイオード配列２１を介して流れる配列電流の振幅（水平ライン）及び平均値（上昇するライン）が示されている。明らかなように、当該配列電流の振幅（水平ライン）は０.３５なる固定された値を有する一方、該配列電流の平均値（上昇するライン）は第１スイッチ１１の第１デューティサイクルの値を選択することにより選定することができる。

スイッチの導通モードにおいて、該スイッチは最大で１００Ω、好ましくは最大で１０Ω、より好ましくは最大で１Ω、最も好ましくは最大で０.１Ωの抵抗値を示すものとする。スイッチの非導通モードにおいて、該スイッチは少なくとも１０ｋΩ、好ましくは少なくとも１００ｋΩ、より好ましくは少なくとも１ＭΩ、最も好ましくは少なくとも１０ＭΩの抵抗値を示すものとする。トランジスタの組み合わせ及びリレー等の、トランジスタのみ以外の他の種類のスイッチも排除されるべきではない。

好ましくは、当該光の良好な品質を得るために、電流源６は実質的に一定な平均値を有する供給電流を生成するものとする。実質的に一定な平均値を有する供給電流とは、スイッチのデューティサイクルの期間毎の平均値であって、該平均値が第１期間から第２期間へ、最大で２０％、好ましくは最大で１０％、より好ましくは最大で５％、最も好ましくは最大で２％しか変動しない電流である。この場合、工場測定／校正から１〜２％内で、デューティサイクルの制御によりカラー制御の一貫性が達成される。特に、白色の近傍において、人の目はカラー変動に対して相対的に敏感である。当該平均値が実質的に一定であり、仕様制限内である限り、電流源６からの当該供給電流の瞬間的振幅は、もっと変動することができる（例えば、３０％まで）。このような変動は高周波リップルから生じ得るが、斯かるリップルの周波数はスイッチのデューティサイクルの周波数よりも大きいものとし、好ましくは少なくとも２倍大きく、より好ましくは少なくとも５倍大きいものとする。完全なデューティサイクルの持続時間（期間）は、例えば、他の値を除外するものではないが、０.１０msec又は０.２０msecとすることができる。第１スイッチ１１の第１デューティサイクル、第２スイッチ１２の第２デューティサイクル及び第３スイッチ１３の第３デューティサイクル等のうちの２以上は、同一の持続時間（導通時間＋非導通時間）を有すると共に同期させ若しくは同期させないことができ、又はこれらは異なる持続時間を有することができる。従って、デューティサイクルの使用は、第１（第２、第３）スイッチ１１（１２，１３）を導通モードにするための第１（第２、第３）の自由な持続時間を持つ第１（第２、第３）のハイ信号、及び、これに続く、第１（第２、第３）スイッチ１１（１２，１３）を後続の非導通モードにするための第４（第５、第６）の固定された持続時間を持つ後続の第４（第５、第６）のロー信号の使用も含む。

第１及び第２構成部品の並列結合は、斯かる第１及び第２構成部品の１以上に並列に結合され又は斯かる第１及び第２構成部品の１以上に直列に結合される第３構成部品の存在を排除するものではなく、含むことができる。第１及び第２構成部品の直列結合は、斯かる第１及び第２構成部品の１以上に並列に結合され又は斯かる第１及び第２構成部品の１以上に直列に結合される第３構成部品の存在を排除するものではなく、含むことができる。各回路及び各枝路は、既に掲載されたものに加えて１以上の更なる構成部品を有することができる。

従って、もっと多くの構成部品が存在することができる。例えば、発光ダイオード配列に対して並列に、フィルタ処理目的で相対的に小さな容量及び／又は逆並列ダイオードが存在することができ、スイッチの主接点に対して並列にフィルタ処理目的で相対的に小さな容量及び／又は逆並列ダイオードが存在することができる。例えば、或る構成部品に対して直列結合で相対的に小さな抵抗が存在することができ、或る構成部品に対して並列結合で相対的に大きな抵抗が存在することができる。

前記第１及び第２回路は当該照明回路の第１部分を形成する一方、前記第４及び第５回路は当該照明回路の第２及び第３部分を形成する。最小限の状況では、上記第１部分が存在する。より進んだ状況では、上記第１部分、並びに上記第２及び第３部分の１以上が存在する。各々の状況において、例えば上記第１部分と同様の第４部分が更に存在することができ、排除されるべきではない。前記第３回路は、代わりに、プロセッサにより実現することもできる。前記第１ないし第４制御信号は、互いから完全に独立に発生することができ、又は１以上の依存性を示すことができる。通常、各制御信号は２つの値のうちの１つを示すが、一層進んだ制御のために３以上の値を導入することもできる。図面の記載においては、ハイ及びローの論理値が用いられたが、他の及び／又は一層多くの値を導入することもできる。

２つの構成部品は第３の構成部品を介在させずに直接結合することができ、第３の構成部品を介して間接的に結合することもできる。

要約すると、照明回路は、第１ＬＥＤ２１及び第１スイッチ１１の直列結合とコンデンサ４１との並列結合に直列に結合されたダイオード機能を持つエレメント３１を備える第１回路１を有すると共に、第２スイッチ１２を備える第２回路２を有する。これら回路１，２は並列回路である。当該照明回路は電流源６からの供給電流に応答して光を生成する。第２スイッチ１２は、導通する場合、上記供給電流を通過させると共に該供給電流がエレメント３１を介して流れることを防止する一方、導通しない場合は、上記供給電流を阻止し、該供給電流はエレメント３１を介して流れる。第１スイッチ１１は、導通しない場合、第１ＬＥＤ２１が当該光の幾らかを生成することを防止し、導通する場合は、第１ＬＥＤ２１が当該光の幾らかを生成することを可能にする。第１ＬＥＤ２１のための電力は、エレメント３１を介して流れる場合に上記供給電流を介して供給されるか、又はコンデンサ４１により供給されるコンデンサ電流を介して供給される。

以上、本発明を図面及び上記記載において詳細に図示及び説明したが、このような図示及び説明は解説的又は例示的なもので限定するものではないと見なされるべきである。即ち、本発明は開示された実施態様に限定されるものではない。開示された実施態様に対する他の変形例は、当業者によれば、請求項に記載された本発明を実施するに際して図面、本開示及び添付請求項の精査から理解し実施することができるものである。尚、請求項において“有する”なる文言は他の構成要素又はステップを排除するものではなく、単数形は複数を排除するものではない。また、特定の手段が相互に異なる従属請求項に記載されているという単なる事実は、これら手段の組み合わせを有利に使用することができないということを示すものではない。また、請求項における如何なる符号も、当該範囲を限定するものと見なされるべきではない。

Claims (14)

1. 光を生成する照明回路であって、
   ダイオード機能を持つエレメント、コンデンサ、第１発光ダイオード配列及び第１スイッチを有する第１回路であって、前記ダイオード機能を持つエレメントは並列枝路に直列に結合され、前記並列枝路における第１枝路は前記コンデンサを有し、前記並列枝路における第２枝路が、互いに直列に結合された前記第１発光ダイオード配列及び前記第１スイッチを有している第１回路と、
   前記第１回路に並列に結合された第２スイッチを有する第２回路と、
   を有し、
   当該照明回路は、更に、第４回路を有し、
   前記第４回路は第２発光ダイオード配列及び第３スイッチを有し、
   前記第２発光ダイオード配列及び前記第３スイッチは並列に結合され、
   前記第２及び第４回路は直列に結合される、
   照明回路。
2. 当該照明回路は電流源からの供給電流に応答して光を生成し、前記第２スイッチは前記ダイオード機能を持つエレメントに対して並列であり、該ダイオード機能を持つエレメントが、前記第２スイッチの導通モードにおいて前記供給電流が前記ダイオード機能を持つエレメントを介して流れることを防止され、前記第２スイッチの非導通モードにおいて前記供給電流が前記ダイオード機能を持つエレメントを介して流されるようなダイオード順方向を有する、請求項１に記載の照明回路。
3. 前記第１スイッチは該第１スイッチの非導通モードにおいて前記第１発光ダイオード配列が光の少なくとも第１部分を生成することを防止し、前記第１スイッチは該第１スイッチの導通モードにおいて前記第１発光ダイオード配列が光の少なくとも前記第１部分を生成することを可能にし、前記第１発光ダイオード配列に対する電力が、前記ダイオード機能を持つエレメントを介して流れる場合に前記供給電流を介して供給されるか、又は前記コンデンサにより供給されるコンデンサ電流を介して供給される、請求項２に記載の照明回路。
4. 前記第１スイッチを制御するための第１制御信号を発生すると共に前記第２スイッチを制御するための第２制御信号を発生する第３回路であって、前記第１制御信号は前記第１スイッチを導通モード及び非導通モードにさせる第１の値及び第２の値を各々有し、前記第２制御信号が前記第２スイッチを導通モード及び非導通モードにさせる第３の値及び第４の値を各々有する第３回路、
   を更に有する、請求項１に記載の照明回路。
5. 当該照明回路は光を電流源からの供給電流に応答して生成し、前記第３スイッチは該第３スイッチの導通モードにおいて前記供給電流を通過させ、これにより該供給電流が前記第２発光ダイオード配列を介して流れることを防止し、前記第３スイッチは該第３スイッチの非導通モードにおいて前記供給電流を通過させず、これにより、光の少なくとも第２部分を生成するために該供給電流が前記第２発光ダイオード配列を介して流れるようにされる、請求項１に記載の照明回路。
6. 前記第３回路は前記第３スイッチを制御するための第３制御信号を発生し、該第３制御信号は前記第３スイッチを導通モード及び非導通モードにさせる第５の値及び第６の値を各々有する、請求項４に記載の照明回路。
7. 更に、第５回路を有し、
   前記第５回路は第３発光ダイオード配列及び第４スイッチを有し、
   前記第３発光ダイオード配列及び前記第４スイッチは並列に結合され、
   前記第４及び第５回路は直列に結合される、請求項４に記載の照明回路。
8. 当該照明回路は光を電流源からの供給電流に応答して生成し、前記第４スイッチは該第４スイッチの導通モードにおいて前記供給電流を通過させ、これにより該供給電流が前記第３発光ダイオード配列を介して流れることを防止し、前記第４スイッチは該第４スイッチの非導通モードにおいて前記供給電流を通過させず、これにより、光の少なくとも第３部分を生成するために該供給電流が前記第３発光ダイオード配列を介して流れるようにされる、請求項７に記載の照明回路。
9. 前記第３回路は前記第４スイッチを制御するための第４制御信号を発生し、該第４制御信号は前記第４スイッチを導通モード及び非導通モードにさせる第７の値及び第８の値を各々有する、請求項７に記載の照明回路。
10. 前記第１スイッチは第１トランジスタを有し、前記第２スイッチは第２トランジスタを有し、前記ダイオード機能を持つエレメントはダイオード、ツェナーダイオード又は第３トランジスタ若しくは第４トランジスタの一部を有する、請求項１に記載の照明回路。
11. 前記第３スイッチが第５トランジスタを有する、請求項１に記載の照明回路。
12. 前記第４スイッチが第６トランジスタを有する、請求項７に記載の照明回路。
13. 前記第１スイッチの第１デューティサイクルの値は、前記第２スイッチの第２デューティサイクルの所与の値に対して前記第１発光ダイオード配列を介して流れる配列電流の振幅を定め、前記第２スイッチの前記第２デューティサイクルの値は前記配列電流の平均値を定める、請求項１に記載の照明回路。
14. 請求項１に記載の照明回路を有すると共に、供給電流を生成する電流源を更に有する、装置。
    

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