JP6514320B2 - Ｌｅｄ駆動システムおよびｌｅｄ制御方法 - Google Patents

Ｌｅｄ駆動システムおよびｌｅｄ制御方法 Download PDF

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Description

本発明は、ＬＥＤ駆動システムおよびＬＥＤ制御方法に関する。
［関連出願の相互参照］
本願は、２０１４年９月４日出願の米国仮特許出願第６２／０４６，１０８号の優先権を主張するものであり、参照によってその全体が本明細書に援用される。
［政府／研究機関による資金援助］
本発明は、米国立科学財団（ＮＳＦ：National Science Foundation）契約番号第ＥＥＣ−０８１２０５６号に基づく政府援助、およびニューヨーク州科学・技術・学問研究局（ＮＹＳＴＡＲ：New York State Office of Science, Technology and Academic Research）契約番号第Ｃ０９０１４５号に基づく援助によってなされたものである。米国政府は、本発明に対して一定の権利を有する。
異なる色の発光ダイオード（ＬＥＤ）は、光出力を生成するために異なるレベルで励起される必要があるため、異なる順電圧を有する。したがって、異なる色のＬＥＤストリングは、単一の直流（ＤＣ）または交流（ＡＣ）バス電圧で駆動することができない。また、ＬＥＤは、非線形Ｉ−Ｖ（電流−電圧）特性およびＮＴＣ（negative temperature coefficient）のために、定電流源によって駆動しなければならない。
従来、ＬＥＤ照明システムは、１つまたは複数のストリングの蛍光体変換白色ＬＥＤを用いて所望のルーメン値を供給している。複数のＬＥＤストリングを有する蛍光体変換白色ＬＥＤ照明システムは、温度のばらつき、ＬＥＤの非線形特性、およびＬＥＤ製造時の不十分なビニングのために、異なる順電圧を有する場合がある。単一の電圧源または電流源によって複数のＬＥＤストリングを駆動するＬＥＤドライバは、ＬＥＤストリング毎に定電流に調整するために電流平衡機構を必要とする。ＬＥＤストリング間の電圧のミスマッチに対応し定電流を供給するために採用されてきた手法として、受動的な手法と能動的な手法とがある。
これらのうち、受動的な手法は、異なる構成においてキャパシタ、トランスフォーマ、およびインダクタ等の受動素子を用いる。キャパシタを用いる電流平衡機構は、ＬＥＤを十分に活用できず、その上、静電容量許容差に依存する。また、トランスフォーマおよびインダクタを用いる電流平衡機構は、嵩張る。
他方、能動的な平衡手法は、カレントミラー等の従来の線形電流レギュレータを用いるもの、または、個々の電力コンバータを用いてＬＥＤストリングをそれぞれ駆動するものである。線形電流レギュレータの場合、ＬＥＤストリング間の電圧ミスマッチが増大するにつれてコンバータの効率が低下する。ＬＥＤストリングに個別に定電流を供給する個別スイッチ式レギュレータの方が効率は良いが、部品点数が多いため、費用効果が低くなる。
国際公開第２０１０／１２２４６３号 米国特許出願公開第２０１３／１５４４８４号明細書 米国特許出願公開第２０１４／２１７９０９号明細書 韓国公開特許第１０−２０１２−００６４０８４号明細書 米国特許第８６３８０４５号明細書
このような状況に鑑みて、本発明は、異なる色の複数のＬＥＤの駆動システムを改善することを目的とする。
本発明の実施形態によれば、有利な発光ダイオード（ＬＥＤ）駆動システム、係るＬＥＤ駆動システムの作製方法、係るＬＥＤ駆動システムを用いてＬＥＤシステムを駆動する方法、およびＬＥＤシステムを制御するための制御方法が提供される。本発明のシステムは、スケーラブルであり、Ｎ色ＬＥＤシステム（Ｎは、例えば、１より大きい整数）に用いることができる。少なくとも２つのストリングが互いに異なる色のＬＥＤ用であるＮ個のＬＥＤストリングを有するＬＥＤシステムは、単一の電力源から延びる、ストリング毎の独立制御式定電流源によって、効率的に駆動することができる。例えば、ＬＥＤストリングは全て、互いに異なる色のものとすることができる。上記駆動システムは、ＡＣ−ＤＣコンバータまたはＤＣ−ＤＣコンバータ等の電力コンバータを有することができる。上記電力コンバータは、少なくとも１つのインダクタを有することができる。上記電力コンバータは、一実施形態では、インダクタを１つだけ有することができる。本発明のシステムによって、高効率且つ高出力密度のマルチカラーＬＥＤシステムを、費用を抑えて設計することができる。
一実施形態では、スケーラブルなＮ色ＬＥＤ駆動システムは、インダクタを有し、直流（ＤＣ）出力を供給するように構成される電力コンバータと、入力信号を受信し、出力制御信号を上記電力コンバータに供給するように構成される制御部と、上記電力コンバータに接続される負荷であって、第１の色の第１のＬＥＤ用の第１のＬＥＤストリングと、上記第１の色とは異なる第２の色の第２のＬＥＤ用の第２のＬＥＤストリングとを有する負荷とを具備する。上記第１のＬＥＤは、上記第２のＬＥＤよりも電圧が高いＬＥＤとすることができ、上記第２のＬＥＤストリングは、上記第２のＬＥＤに対して直列のスイッチを有することができる。
本発明の一実施形態に係る発光ダイオード（ＬＥＤ）駆動システムを示すブロック図である。 本発明の一実施形態に係るＬＥＤ駆動システムを示すブロック図である。 本発明の一実施形態に係る制御部を示す図である。 本発明の一実施形態に係る制御部を示す図である。 本発明の一実施形態に係るＬＥＤ駆動システムを示すブロック図である。 本発明の一実施形態に係るＬＥＤ駆動システムを示すブロック図である。 本発明の一実施形態に係るＬＥＤ駆動システムを示す回路図である。 本発明の一実施形態に係るシステムにおける、インダクタ電流およびスイッチ制御信号の定常状態の波形を示す図である。 本発明の一実施形態に係るシステムにおける、インダクタ電流および制御ロジック信号の波形を示す図である。 本発明の一実施形態に係るシステムにおける、変調器コントローラ電圧の波形を示す図である。 本発明の一実施形態に係るシステムにおける、ダイオード電流およびノード電圧の波形を示す図である。 本発明の一実施形態に係るシステムにおける、ＬＥＤストリング電圧の波形を示す図である。 本発明の一実施形態に係るシステムにおける、ＬＥＤストリング電流の波形を示す図である。 本発明の一実施形態に係るシステムにおける、インダクタ電流および制御信号の波形を示す図である。
本発明の実施形態によれば、有利な発光ダイオード（ＬＥＤ）駆動システム、係るＬＥＤ駆動システムの作製方法、係るＬＥＤ駆動システムを用いてＬＥＤシステムを駆動する方法、およびＬＥＤシステムを制御するための制御方法が提供される。本発明のシステムは、スケーラブルであり、Ｎ色ＬＥＤシステム（Ｎは、例えば、１より大きい整数）に用いることができる。少なくとも２つのストリングが互いに異なる色のＬＥＤ用であるＮ個のＬＥＤストリングを有するＬＥＤシステムは、単一の電力源から延びる、ストリング毎の独立制御式定電流源によって、効率的に駆動することができる。例えば、ＬＥＤストリングは全て、互いに異なる色のものとすることができる。上記駆動システムは、ＡＣ−ＤＣコンバータまたはＤＣ−ＤＣコンバータ等の電力コンバータを有することができる。上記電力コンバータは、少なくとも１つのインダクタを有することができる。上記電力コンバータは、一実施形態では、インダクタを１つだけ有することができる。本発明のシステムによって、高効率且つ高出力密度のマルチカラーＬＥＤシステムを、費用を抑えて設計することができる。当該制御方式は全体的に、その簡便さから、集積回路（ＩＣ）の実施態様に適する。
複数のストリングを用いる蛍光体変換白色ＬＥＤ照明システムと同様に、マルチカラーＬＥＤ照明システムは、異なる色の光を生成するのに異なる励起エネルギー値が必要であるため、異なる順電圧を有する。また、このマルチカラーＬＥＤシステムとは異なり、蛍光体変換白色ＬＥＤシステムは、所望の色温度（ＣＴ：colour temperature）を実現するために動的に制御されることができない。したがって、将来的な照明用途では、マルチカラーＬＥＤシステムの方が、蛍光体変換白色ＬＥＤ照明システムより優れている。これらのシステムに用いられるＬＥＤドライバは将来、各色のＬＥＤストリングに定電流を供給することが可能であると共に、ＣＩＥ色度図における所望の色点を実現するためのパルス幅変調（ＰＷＭ：pulse-width modulation）調光および／またはアナログ調光等の調光技術によって各ストリングの電流を独立制御する能力を有することが想定される。また、ＬＥＤドライバは、スケーラブルであり、且つ簡単な制御を行うモジュールとすることも想定される。マルチカラーＬＥＤドライバを実現するために、電流平衡と独立電流制御とを両立する技術を用いることができる。本発明の実施形態によれば、能動的な電流平衡方式が提供される。この能動的な電流平衡方式によって、簡便且つモジュール形態のスケーラブルな制御部を用いてＮ個のストリング（Ｎは、例えば、１より大きい整数）の各電流を独立制御する高出力密度のマルチカラーＬＥＤシステムが得られる。これは、電力コンバータを１つ用いることで達成することができる。
Ｎ色ＬＥＤストリング（Ｎは、例えば、１より大きい整数）は本質的に、異なるストリング電圧を有する。通常、１つの電流源／電圧源に対して並列接続された場合、電圧が最も低いストリングだけが、光出力を生成する。本発明の実施形態によれば、１つの供給源から生成される、Ｎ色ＬＥＤストリングに必要な電流の合計に相当する定電流源が提供される。交流−直流（ＡＣ−ＤＣ）または直流−直流（ＤＣ−ＤＣ）電力コンバータは、スイッチング周波数（ｆｓ）で使用および動作可能である。
上記Ｎ色ＬＥＤストリングは、上記ＡＣ−ＤＣまたはＤＣ−ＤＣ電力コンバータに対する負荷として並列接続され、単一の電流源から電力供給を受けることができる。制御を行わない場合、電圧が最も低いストリングだけが、光出力を生成する。しかし、これらのＬＥＤストリングの少なくとも１つは、スイッチを有することができる。一実施形態では、電圧が最も高いストリングを除く、各色ＬＥＤストリングがスイッチを有する。これらのスイッチは、ＬＥＤストリングに対してそれぞれ直列とすることができる。これらのスイッチ（例えば、Ｎ−１個のスイッチ、ここで、ＮはＬＥＤストリングの個数）は、スイッチング周期毎にオン／オフされる（或いは、状況によっては切り替えは行われない）。このような動作は、新規且つ有利なモジュール形態のフィードバック制御部を用いることで実現可能であり、これによって、Ｎ個の定電流源が得られる。
多くの実施形態では、上記スイッチを制御するのに用いられる制御方式または方法は、上記スイッチ（例えば、Ｎ−１個のスイッチ）の個別のスイッチ電流を測定し、これらをスイッチング周期（Ｔｓ）毎に積算する。スイッチング周期は、例えば、スイッチング周波数（Ｔｓ＝１／ｆｓ）の逆数とすることができる。積算したスイッチ電流は、１つのＬＥＤストリングにおける平均電流に等しくなり得るが、所望の定電流（すなわち、基準値）と比較することができる。係る比較は、例えば、コンパレータによって行うことができる。この比較（例えば、コンパレータの１つまたは複数の出力）に基づいて、上記スイッチ（例えば、Ｎ−１個のスイッチ）をオン／オフし（オンまたはオフし、或いは、状況によっては切り替えは行われない）、ストリング毎に定電流を生成することができる。ＰＷＭ調光および／またはアナログ調光等の調光技術によって基準電流を異ならせることで、各ストリングの電流を独立制御することができる。
一実施形態では、上記制御方式として、各スイッチング周期（Ｔｓ）の始めでは、全てのスイッチ（例えば、Ｎ−１個のスイッチ）をオン状態（すなわち、閉）に初期設定する。これらの全てのスイッチがオン状態にされている場合であっても、電流は、電圧が最も低いＬＥＤストリングのみに流れ、他のストリングの電流は、ゼロ（またはほぼゼロ）となる。電圧が最も低いＬＥＤストリングにおける積算電流が所望の基準値（例えば、所定の基準値）に達すると、各ＬＥＤストリングのスイッチをオフ（すなわち、開）にすることができる。次いで、このようなシーケンスを、存在する全てのスイッチ（例えば、電圧が最も高いＬＥＤストリングを除く全てのＬＥＤストリング、つまり、Ｎ−１個のＬＥＤストリングのスイッチ）に対して行うことができる。このようにして、所望の平均電流を各ＬＥＤストリング（例えば、電圧が最も高いＬＥＤストリングを除く全てのＬＥＤストリング、つまり、Ｎ−１個のＬＥＤストリング）に供給することができる。上記電力コンバータは、全てのストリング（例えば、Ｎ個のストリング）における所望の電流の合計に等しい定電流源を生成することができる。電圧が最も高いストリング以外のストリング（例えば、Ｎ−１個のＬＥＤストリング）の各電流が、上述したように個別に調整される場合、電圧が最も高いＬＥＤストリング（例えば、Ｎ番目のストリング）の電流は、所望の値に調整されてもよい。この値は、例えば、上記電力コンバータによって生成された定電流と、他のＬＥＤストリング（例えば、Ｎ−１個のＬＥＤストリング）の平均電流の合計との差に等しいものとすることができる。したがって、上記制御方式は、Ｎ色ＬＥＤシステムを駆動する簡便でモジュール形態のスケーラブルな制御部を開発することで、異なるストリング電圧を有するＮ色ＬＥＤストリングの従来の問題点を解消することができる。
図１Ａは、本発明の一実施形態に係るＬＥＤ駆動システムを示すブロック図である。本システムは、スケーラブルなＬＥＤ駆動システムとすることができ、異なる色のＬＥＤストリングに用いることができる（すなわち、スケーラブルなＮ色ＬＥＤ駆動システム（Ｎは、例えば、１より大きい整数））。図１Ａを参照すると、制御部によって、上記電力コンバータが定電流（ｉＬ）を生成するように制御される。それぞれの順電圧｛ｖ１，ｖ２…ｖＮ｝を有するＮ色ＬＥＤストリングは、上記コンバータに対する負荷として機能する。上記マルチカラーＬＥＤストリングは、ｖ１＜ｖ２＜…＜ｖＮが成り立つように配置される。これらのマルチカラーストリングが、制御を行わない単一の電圧源または電流源に接続される場合、電圧が最も低いＬＥＤストリングのみが光出力を生成することになる。いずれにせよ、これらのストリングは、本発明の駆動システムにおける制御部で制御される。
一実施形態では、各色ＬＥＤストリングに対する独立した電流制御は、これらのストリング（例えば、Ｎ−１個のスイッチ（Ｎは、ＬＥＤストリングの合計数））｛Ｓ１，Ｓ２…ＳＮ−１｝に対してスイッチ（例えば、Ｎ−１個のスイッチ）をそれぞれ直列接続することによって実現される。本システムは、電圧が最も高いＬＥＤストリング（ｖＮ）が直列スイッチを有しないようにすることができる。これらのスイッチ｛Ｓ１，Ｓ２…ＳＮ−１｝は、存在する各スイッチがＬＥＤストリングに対して直列である限り、異なる位置に配置することができる。例えば、図１Ｂは、ＬＥＤ駆動システムを示すブロック図である。ここでは、スイッチは、図１Ａとは異なる位置に設けられている。システム内の互いに異なる位置に位置する複数の異なるＬＥＤストリングに１つのスイッチを設けることもできる（例えば、一部のスイッチは、図１Ａに示した位置と同様の位置に設け、他のスイッチは、図１Ｂに示した位置と同様の位置に設けられる）。また、図１Ａおよび図１Ｂに示されるスイッチの位置は、説明のためのものに過ぎず、スイッチは、ＬＥＤストリングに対して直列である限り、ＬＥＤストリング内の他の位置に配置することができる。
図２は、ＰＷＭ調光を採用する制御部の一実施態様を示す図である。この制御部は、スイッチング周波数ｆｓで動作する上記電力コンバータを制御して、Ｎ個のストリングにおける所望の電流の合計に等しい定電流ｉＬを実現させるのに用いられる。図２を参照すると、各ストリング電流制御は、Ｎ−１個の変調器コントローラを用いることで実現される。複数の照明制御信号｛ＤＩＭ１，ＤＩＭ２，…ＤＩＭＮ｝が、この変調器コントローラへの入力となる。適応性のあるまたは動的な照明システムにおいてこれらの照明制御信号｛ＤＩＭ１，ＤＩＭ２，…ＤＩＭＮ｝は、例えば、環境光またはカラーセンサから取得され、用いる制御アルゴリズムに依存し得る。これらの照明制御信号を用いて、本制御部によって、様々な調光技術のための制御信号｛ｖＣ１，ｖＣ２，…ｖＣＮ｝が生成される。これらの制御信号｛ｖＣ１，ｖＣ２，…ｖＣＮ｝の和によって、電力コンバータの電流（ｉＬ）を制御する所望の基準値が得られる。電流（ｉＬ）の制御基準は、各色ＬＥＤストリングの所望の照明レベルに基づく照明制御信号｛ＤＩＭ１，…ＤＩＭＮ−１，ＤＩＭＮ｝から導出することができる。照明制御は、例えば、ＰＷＭ調光またはアナログ調光によって実行可能である。アナログ調光による制御信号｛ｖＣ１，ｖＣ２，…ｖＣＮ｝の生成に関する制御部の一実施態様を図３に示す。
図４は、本発明の一実施形態に係るＡＣ−ＤＣ電力コンバータを有するＮ色ＬＥＤ駆動システムを示すブロック図であり、本システムは、入力がＡＣである場合に用いられる。また、図５は、本発明の一実施形態に係るＤＣ−ＤＣ電力コンバータを有するＮ色ＬＥＤ駆動システムを示すブロック図であり、本システムは、入力がＤＣである場合に用いられる。なお、図４および図５に示すこれらの電力コンバータの形態は、説明のためのものに過ぎないことに留意されたい。このＡＣ−ＤＣコンバータ（ＡＣ入力の場合）またはＤＣ−ＤＣコンバータ（ＤＣ入力の場合）は、定電流を供給することができる任意のトポロジーのコンバータとすることができる。
図６は、異なる色の３つのＬＥＤストリング（Ｎ＝３）のためのＬＥＤ駆動システムを示すブロック図である。本システムでは、ＰＷＭ調光を用いているが、これをアナログ調光に代えてもよい。上記電力コンバータの形態として、バックコンバータを用いているが、これは説明のためのものに過ぎない。上記電力コンバータは、（図６に示すような）平均電流モード制御で制御されると、定電流を生成することができる。上記電力コンバータによって生成された電流は、２個（Ｎ−１個）の変調器コントローラを用いる３個（Ｎ個）のストリングで共有することができる。これらのコントローラは、スイッチ｛Ｓ１，Ｓ２｝を流れる電流｛ｉＳ１，ｉＳ２｝を監視することができ、これらの電流を積算して電圧ｖＸ１，ｖＸ２を生成することができる。これらの電圧ｖＸ１，ｖＸ２が、上記制御信号｛ｖＣ１，ｖＣ２｝と比較されることで、２個（Ｎ−１個）のストリング（例えば、電圧が最も高いストリング以外のストリング）間で電流ｉＬを共有させるための信号｛Ｇ１，Ｇ２｝が生成される。定常状態では、キャパシタＣ１，Ｃ２の平均電流がゼロであるため、上記積算スイッチ電流は、ＬＥＤストリングの平均電流に等しくなる。各スイッチング周期（Ｔｓ）の始めでは、上記スイッチ｛Ｓ１，Ｓ２｝は、オンに維持される。このような動作は、例えば、２個（Ｎ−１個）の変調器コントローラのＤフリップフロップに対するクロックとして電力コンバータの制御信号'Ｇ'を用いることによって、簡単なロジックで行うことができる。上記スイッチ｛Ｓ１，Ｓ２｝は、スイッチング周期の始めにオンに維持されるが、当該スイッチング周期の最初では、電流（ｉＳ１）は、電圧が最も低いＬＥＤストリング（ｖ１）にのみ流れ、他のストリングの電流（ｉＳ２，ｉＳ３）は、ゼロ（またはほぼゼロ）となる。つまり、ｖ１＜ｖ２＜ｖ３となる。これによって、ダイオード｛Ｄ２，Ｄ３｝は、逆バイアスされる。電圧ｖＸ１が基準値ｖＣ１に達すると、当該ストリング内のスイッチＳ１は、オフに切り替えられ、電流が、当該ストリングに流入し始める。つまり、電圧ｖ２＜ｖ３となる。このような処理が、全てのストリングに対して続けて行われる。したがって、２個（Ｎ−１個）のストリング内の平均電流が制御される場合、第３の（Ｎ番目の）ストリング（例えば、電圧が最も高いストリング）内の平均電流は、ｖＣ３（ｖＣＮ）によって規定される所望の値に調整されてもよい。これは、電流ｉＬは、ｖＣ１＋ｖＣ２＋ｖＣ３（ΣｖＣＮ）によって決定されるためである。図６に示すシステムでは、本制御部が混合回路（アナログ＋デジタル）を用いて実現されている。しかし、これは説明のためのものに過ぎず、全体の制御は、マイクロコントローラ等のデジタルコントローラのみで、または、アナログコントローラのみで実施することができる。
図６には、３個のＬＥＤストリングを駆動するためのＬＥＤ駆動システムを示したが、これは説明のためのものに過ぎない。本発明のシステムおよび方法は、異なる色のＬＥＤに用いられる任意の数のＬＥＤストリングを駆動するのに用いることができる。例えば、Ｎは、２、３、４、５、６、７、８、９、１０、１１、１２、１３、１４、１５、１６、１７、１８、１９、および２０のうちのいずれかとすることができ、Ｎは少なくとも２であることが好ましい。しかし、Ｎは１でもよいし２１以上でもよい。
一実施形態では、Ｎ色ＬＥＤ駆動システムの作製方法は、上述の構成要素を用意し、これら構成要素を組み立て、本明細書に記載されるようなシステムを提供する。
別の実施形態では、異なる色のＮ個のストリングを有するＬＥＤシステムを駆動する方法は、本明細書に記載されるようなＮ色ＬＥＤ駆動システムを用意し、この駆動システムをその意図する目的に応じて用いる。この駆動システムは、本明細書に記載されるような制御方式を用いて上記ＬＥＤシステムを駆動することができる。
さらに別の実施形態では、異なる色のＮ個のストリングを有するＬＥＤシステムを制御する方法は、本明細書に記載されるような制御方式を実施する。当該制御方法はさらに、本明細書に記載されるようなＬＥＤ駆動システムを用いて上記制御方式を実施することを含む。
本発明のシステムおよび方法によって、高効率且つ高出力密度のマルチカラーＬＥＤシステムを、費用を抑えて設計することができる。本システムは、本発明の制御方式の簡便さから、ＩＣの実施態様に適する。
本発明のシステムおよび方法は、スマート照明システムにも活用することができる。本質的に適応性のあるスマート照明システムは、黒体曲線および調色型光と合わせて、複数の異なる相関関係にあるＣＴ（変流器）による高品質且つ調整可能な白色光を必要とする。高品質且つ調整可能な白色光は、スマートビルディングでのデイライト・ハーヴェスティング（daylight harvesting）のようなテクノロジーを採用する一般的な照明に求められるものである。また、調色型光は、例えば、アクセント照明および植物育成用照明等の多くの用途で用いられている。したがって、Ｎ色ＬＥＤストリングを有するマルチカラーＬＥＤ照明システムは、適応性のある照明に必要とされる。これらのＮ色ＬＥＤストリングは本来、本明細書で説明したように、異なる順電圧を有するため、本発明のシステムおよび方法は、これらのマルチカラーＬＥＤ照明システムを効率的且つ低費用で有利に駆動することができる。
本発明のシステムおよび方法は、液晶ディスプレイ（ＬＣＤ）バックライト、有機ＬＥＤ（ＯＬＥＤ）、太陽光発電式ＬＥＤ照明システム、および駆動およびＰｏＥ（Power over Ethernet）給電式ＬＥＤシステムを駆動するのに用いることもできる。さらに、本発明のシステムおよび方法は、単一の電力源および単一のインダクタを用いることによって、電池、燃料電池、スーパーキャパシタ、またはこれらの組み合わせを充電するのに用いることができる。
本明細書に記載のシステム、方法、および処理は、コードおよび／またはデータとして具現化することができる。本明細書に記載のソフトウェアコードおよびデータは、１つまたは複数のコンピュータ可読媒体に記憶することができ、当該１つまたは複数のコンピュータ可読媒体には、コンピュータシステムによって使用されるコードおよび／またはデータを記憶することができる任意のデバイスまたは媒体が含まれ得る。コンピュータシステムは、コンピュータ可読媒体に記憶された上記コードおよび／またはデータを読んで実行することで、このコンピュータ可読媒体に記憶されたデータ構造およびコードとして具現化された上記方法および処理を実行する。
当業者であれば理解されるように、コンピュータ可読媒体には、コンピューティングシステム／環境によって用いられるコンピュータ可読指令、データ構造、プログラムモジュール、および他のデータ等の情報を記憶するために用いることができる取外し可能または取外し不可能な構造体／デバイスが含まれる。コンピュータ可読媒体は、限定はしないが、各種ランダムアクセスメモリ（ＲＡＭ（Random Access Memory）、ＤＲＡＭ（Dynamic Random Access Memory）、ＳＲＡＭ（Static Random Access Memory））等の揮発性メモリ、フラッシュメモリ等の不揮発性メモリ、各種リードオンリーメモリ（ＲＯＭ（Read Only Memory）、ＰＲＯＭ（Programmable Read Only Memory）、ＥＰＲＯＭ（Erasable Programmable Read Only Memory）、ＥＥＰＲＯＭ（Electrically Erasable Programmable Read-Only Memory））、磁気メモリ（ＭＲＡＭ（Magnetoresistive Random Access Memory））および強磁性／強誘電体メモリ（ＦｅＲＡＭ（Ferroelectric Random Access Memory））、磁性および光記憶デバイス（ハードドライブ、磁気テープ、ＣＤ、ＤＶＤ）、ネットワークデバイス、ならびに、現在既知のまたは今後開発される、コンピュータ可読情報／データを記憶することができる他の媒体を含む。コンピュータ可読媒体は、任意の伝搬信号として解釈されるべきではない。
本発明は、限定はしないが、以下の例示の実施形態を含む。
［実施形態１］
発光ダイオード（ＬＥＤ）駆動システムであって、
インダクタを有し、直流（ＤＣ）出力を供給するように構成される電力コンバータと、
入力信号を受信し、出力制御信号を上記電力コンバータに供給するように構成される制御部と、
上記電力コンバータに接続される負荷であって、
第１の色の第１のＬＥＤ用の第１のＬＥＤストリングと、
上記第１の色とは異なる第２の色の第２のＬＥＤ用の第２のＬＥＤストリングと
を有する負荷と
を具備する
ＬＥＤ駆動システム。
［実施形態２］
実施形態１に記載のＬＥＤ駆動システムであって、
上記第１のＬＥＤは、上記第２のＬＥＤよりも電圧が高いＬＥＤである
ＬＥＤ駆動システム。
［実施形態３］
実施形態２に記載のＬＥＤ駆動システムであって、
上記第２のＬＥＤストリングは、上記第２のＬＥＤに対して直列の第１のスイッチを有する
ＬＥＤ駆動システム。
［実施形態４］
実施形態３に記載のＬＥＤ駆動システムであって、
上記負荷は、少なくとも１つの付加的なＬＥＤストリングをさらに有し、
各付加的なＬＥＤストリングは、他の全ての付加的なＬＥＤストリングのＬＥＤの色とは異なり、且つ上記第１の色および上記第２の色とも異なる色のＬＥＤを有し、
各付加的なＬＥＤストリングの上記ＬＥＤは、上記第１のＬＥＤよりも電圧が低いＬＥＤであり、
各付加的なＬＥＤストリングは、当該付加的なＬＥＤストリングの上記ＬＥＤに対して直列のスイッチをさらに有する
ＬＥＤ駆動システム。
［実施形態５］
実施形態３または４に記載のＬＥＤ駆動システムであって、
上記制御部は、以下のステップを含む制御方式を実施するように構成される（これらのステップは、記載した順に行うことができる）：
ｉ）（例えば、上記制御部によって）上記ＬＥＤストリング内の全てのスイッチ（すなわち、上記少なくとも１つの付加的なＬＥＤストリング（もしあれば）の各ＬＥＤストリングに存在する上記第１のスイッチおよび上記スイッチ）をオン（すなわち、閉）に設定し、
ｉｉ）（例えば、上記制御部によって）上記ＬＥＤストリング内の全てのスイッチ（すなわち、上記少なくとも１つの付加的なＬＥＤストリング（もしあれば）の各ＬＥＤストリングに存在する上記第１のスイッチおよび上記スイッチ）用の個別のスイッチ電流を測定し、
ｉｉｉ）（例えば、上記制御部によって）これらのスイッチ電流を積算し、
ｉｖ）オン状態にあるスイッチを有する、存在するすべての現在のＬＥＤストリングのうち、電圧が最も低いＬＥＤを有する上記ＬＥＤストリングにおける積算した電流が、当該ＬＥＤストリングの所定の基準値に達した場合、（例えば、上記制御部によって）当該ＬＥＤストリング内の上記スイッチをオフ（すなわち、開）に切り替え、
ｖ）上記ＬＥＤストリング内の全ての直列スイッチ（すなわち、上記少なくとも１つの付加的なＬＥＤストリング（もしあれば）の各ＬＥＤストリングにおける上記ＬＥＤに対して直列に存在する上記第１のスイッチおよび上記スイッチ）がオフ（すなわち、開）になるまで、ステップｉｖ）を繰り返す
ＬＥＤ駆動システム。
［実施形態６］
実施形態５に記載のＬＥＤ駆動システムであって、
上記所定の基準値は、ＬＥＤストリング毎に個別に設定される
ＬＥＤ駆動システム。
［実施形態７］
実施形態５または６に記載のＬＥＤ駆動システムであって、
上記第１のＬＥＤストリング（すなわち、全てのＬＥＤストリングのうち、電圧が最も高いＬＥＤを有するＬＥＤストリング）は、上記制御方式によって、上記第１のＬＥＤストリングに対する所定の基準値に調整される
ＬＥＤ駆動システム。
［実施形態８］
実施形態７に記載のＬＥＤ駆動システムであって、
上記第１のＬＥＤストリングに対する上記所定の基準値は、上記電力コンバータによって生成された定電流と、他の全てのＬＥＤストリング（すなわち、上記第２のＬＥＤストリングおよび上記他の少なくとも１つの付加的なＬＥＤストリング（もしあれば）の全て）における平均電流の合計との差に等しい
ＬＥＤ駆動システム。
［実施形態９］
実施形態３〜８のいずれかに記載のＬＥＤ駆動システムであって、
上記第１のＬＥＤストリングは、上記第１のＬＥＤに対して直列のスイッチを有しない
ＬＥＤ駆動システム。
［実施形態１０］
実施形態５〜９のいずれかに記載のＬＥＤ駆動システムであって、
上記制御方式はさらに、
ｖｉ）スイッチング周期（Ｔｓ）毎に上記ステップｉ）〜ｖ）を繰り返す
ＬＥＤ駆動システム。
［実施形態１１］
実施形態１０に記載のＬＥＤ駆動システムであって、
上記スイッチング周期（Ｔｓ）は、上記電力コンバータのスイッチング周波数（ｆｓ）の逆数に等しい時間長である
ＬＥＤ駆動システム。
［実施形態１２］
実施形態１〜１１のいずれかに記載のＬＥＤ駆動システムであって、
上記制御部によって受信される上記入力信号は、照明制御信号である
ＬＥＤ駆動システム。
［実施形態１３］
実施形態１２に記載のＬＥＤ駆動システムであって、
上記照明制御信号は、環境光若しくは少なくとも１つのカラーセンサまたはその両方から取得される
ＬＥＤ駆動システム。
［実施形態１４］
実施形態１２に記載のＬＥＤ駆動システムであって、
上記照明制御信号は、環境光から取得される
ＬＥＤ駆動システム。
［実施形態１５］
実施形態１２に記載のＬＥＤ駆動システムであって、
上記照明制御信号は、少なくとも１つのカラーセンサから取得される
ＬＥＤ駆動システム。
［実施形態１６］
実施形態１２に記載のＬＥＤ駆動システムであって、
上記照明制御信号は、環境光および少なくとも１つのカラーセンサから取得される
ＬＥＤ駆動システム。
［実施形態１７］
実施形態１２〜１６のいずれかに記載のＬＥＤ駆動システムであって、
上記電力コンバータによって生成された定電流に対する基準値は、存在する各ＬＥＤストリング（すなわち、上記第１のＬＥＤストリングおよび上記第２のＬＥＤストリングならびに上記少なくとも１つの付加的なＬＥＤストリング（もしあれば））の所望の照明レベルに基づいて上記照明制御信号から導出される
ＬＥＤ駆動システム。
［実施形態１８］
実施形態１７に記載のＬＥＤ駆動システムであって、
上記制御部における照明制御は、パルス幅変調（ＰＷＭ：pulse-width modulation）調光によって行われる
ＬＥＤ駆動システム。
［実施形態１９］
実施形態１７に記載のＬＥＤ駆動システムであって、
上記制御部における照明制御は、アナログ調光によって行われる
ＬＥＤ駆動システム。
［実施形態２０］
実施形態１７に記載のＬＥＤ駆動システムであって、
上記制御部における照明制御は、アナログ調光またはＰＷＭ調光によって行われる。
ＬＥＤ駆動システム。
［実施形態２１］
実施形態１７に記載のＬＥＤ駆動システムであって、
上記制御部における照明制御は、アナログ調光およびＰＷＭ調光によって行われる
ＬＥＤ駆動システム。
［実施形態２２］
実施形態１〜２１のいずれかに記載のＬＥＤ駆動システムであって、
上記電力コンバータによって生成された定電流に対する基準値は、上記制御部からの上記出力制御信号の和に基づく
ＬＥＤ駆動システム。
［実施形態２３］
実施形態１〜２２のいずれかに記載のＬＥＤ駆動システムであって、
上記負荷は、上記電力コンバータに対して並列接続される
ＬＥＤ駆動システム。
［実施形態２４］
実施形態１〜２３のいずれかに記載のＬＥＤ駆動システムであって、
上記電力コンバータは、ＡＣ入力を受け取るように構成される交流−ＤＣ（ＡＣ−ＤＣ）電力コンバータである
ＬＥＤ駆動システム。
［実施形態２５］
実施形態１〜２３のいずれかに記載のＬＥＤ駆動システムであって、
上記電力コンバータは、ＤＣ入力を受け取るように構成されるＤＣ−ＤＣ電力コンバータである
ＬＥＤ駆動システム。
［実施形態２６］
実施形態１〜２３のいずれかに記載のＬＥＤ駆動システムであって、
上記電力コンバータは、バックコンバータである
ＬＥＤ駆動システム。
［実施形態２７］
実施形態１〜３および１２〜２６のいずれかに記載の上記ＬＥＤ駆動システムであって、
上記負荷は、少なくとも１つの付加的なＬＥＤストリングをさらに有し、
各付加的なＬＥＤストリングは、他の全ての付加的なＬＥＤストリングのＬＥＤの色とは異なり、且つ上記第１の色および上記第２の色とも異なる色のＬＥＤを有する
ＬＥＤ駆動システム。
［実施形態２８］
ＬＥＤ駆動システムを用いる複数のＬＥＤを制御する方法であって、
上記ＬＥＤ駆動システムは、実施形態１〜２７のいずれかに記載の上記システムであり、
上記ＬＥＤ制御方法は、以下のステップを含む（これらのステップは、記載した順に行うことができる）：
ｉ）（例えば、上記制御部によって）上記ＬＥＤストリング内の全てのスイッチ（すなわち、上記少なくとも１つの付加的なＬＥＤストリング（もしあれば）の各ＬＥＤストリングに存在する上記第１のスイッチおよび上記スイッチ）をオン（すなわち、閉）に設定し、
ｉｉ）（例えば、上記制御部によって）上記ストリング内の全てのスイッチ（すなわち、上記少なくとも１つの付加的なＬＥＤストリング（もしあれば）の各ＬＥＤストリングに存在する上記第１のスイッチおよび上記スイッチ）用の個別のスイッチ電流を測定し、
ｉｉｉ）（例えば、上記制御部によって）これらのスイッチ電流を積算し、
ｉｖ）オン状態にあるスイッチを有する、存在するすべての現在のＬＥＤストリングのうち、電圧が最も低いＬＥＤを有する上記ＬＥＤストリングにおける積算した電流が、当該ＬＥＤストリングの所定の基準値に達した場合、（例えば、上記制御部によって）当該ＬＥＤストリング内の上記スイッチをオフ（すなわち、開）に切り替え、
ｖ）上記ＬＥＤストリング内の全てのスイッチ（すなわち、上記少なくとも１つの付加的なＬＥＤストリング（もしあれば）の各ＬＥＤストリングにおける上記ＬＥＤに対して直列に存在する上記第１のスイッチおよび上記スイッチ）がオフ（すなわち、開）になるまで、ステップｉｖ）を繰り返す
ＬＥＤ制御方法。
［実施形態２９］
実施形態２８に記載のＬＥＤ制御方法であって、
上記所定の基準値は、ＬＥＤストリング毎に個別に設定される
ＬＥＤ制御方法。
［実施形態３０］
実施形態２８または２９に記載のＬＥＤ制御方法であって、
上記第１のＬＥＤストリング（すなわち、全てのＬＥＤストリングのうち、電圧が最も高いＬＥＤを有するＬＥＤストリング）は、上記制御方式によって、上記第１のＬＥＤストリングに対する所定の基準値に調整される
ＬＥＤ制御方法。
［実施形態３１］
実施形態３０に記載のＬＥＤ制御方法であって、
上記第１のＬＥＤストリングに対する上記所定の基準値上記電力コンバータによって生成された定電流と、他の全てのＬＥＤストリング（すなわち、上記第２のＬＥＤストリングおよび上記他の少なくとも１つの付加的なＬＥＤストリング（もしあれば）の全て）における平均電流の合計との差に等しい
ＬＥＤ制御方法。
［実施形態３２］
実施形態２８〜３１のいずれかに記載のＬＥＤ制御方法であって、
上記第１のＬＥＤストリングは、上記第１のＬＥＤに対して直列のスイッチを有しない
ＬＥＤ制御方法。
［実施形態３３］
実施形態２８〜３２のいずれかに記載のＬＥＤ制御方法であって、さらに、
ｖｉ）スイッチング周期（Ｔｓ）毎に上記ステップｉ）〜ｖ）を繰り返す
ＬＥＤ制御方法。
［実施形態３４］
実施形態３３に記載のＬＥＤ制御方法であって、
上記スイッチング周期（Ｔｓ）は、上記電力コンバータのスイッチング周波数（ｆｓ）の逆数に等しい時間長である
ＬＥＤ制御方法。
［実施形態３５］
実施形態２８〜３４のいずれかに記載のＬＥＤ制御方法であって、
上記制御部によって受信される上記入力信号は、照明制御信号である
ＬＥＤ制御方法。
［実施形態３６］
実施形態３５に記載のＬＥＤ制御方法であって、
上記照明制御信号は、環境光若しくは少なくとも１つのカラーセンサまたはその両方から取得される
ＬＥＤ制御方法。
［実施形態３７］
実施形態３５に記載のＬＥＤ制御方法であって、
上記照明制御信号は、環境光から取得される
ＬＥＤ制御方法。
［実施形態３８］
実施形態３５に記載のＬＥＤ制御方法であって、
上記照明制御信号は、少なくとも１つのカラーセンサから取得される
ＬＥＤ制御方法。
［実施形態３９］
実施形態３５に記載のＬＥＤ制御方法であって、
上記照明制御信号は、環境光および少なくとも１つのカラーセンサから取得される
ＬＥＤ制御方法。
［実施形態４０］
実施形態３５〜３９のいずれかに記載のＬＥＤ制御方法であって、
上記電力コンバータによって生成された定電流に対する基準値は、存在する各ＬＥＤストリング（すなわち、上記第１のＬＥＤストリングおよび上記第２のＬＥＤストリングならびに上記少なくとも１つの付加的なＬＥＤストリング（もしあれば））の所望の照明レベルに基づいて上記照明制御信号から導出される
ＬＥＤ制御方法。
［実施形態４１］
実施形態４０に記載のＬＥＤ制御方法であって、
上記制御部における照明制御は、パルス幅変調（ＰＷＭ：pulse-width modulation）調光によって行われる
ＬＥＤ制御方法。
［実施形態４２］
実施形態４０に記載のＬＥＤ制御方法であって、
上記制御部における照明制御は、アナログ調光によって行われる
ＬＥＤ制御方法。
［実施形態４３］
実施形態４０に記載のＬＥＤ制御方法であって、
上記制御部における照明制御は、アナログ調光またはＰＷＭ調光によって行われる。
ＬＥＤ制御方法。
［実施形態４４］
実施形態４０に記載のＬＥＤ制御方法であって、
上記制御部における照明制御は、アナログ調光およびＰＷＭ調光によって行われる
ＬＥＤ制御方法。
［実施形態４５］
実施形態２８〜４４のいずれかに記載のＬＥＤ制御方法であって、
上記電力コンバータによって生成された定電流に対する基準値は、上記制御部からの上記出力制御信号の和に基づく
ＬＥＤ制御方法。
［実施形態４６］
実施形態１〜２７のいずれかに記載のＬＥＤ駆動システムまたは実施形態２８〜４５のいずれかに記載のＬＥＤ制御方法であって、
上記電力コンバータは、インダクタを１つだけ有する
ＬＥＤ駆動システムまたはＬＥＤ制御方法。
本発明およびその多くの利点は、例示として与えられる以下の実施例からより深く理解されるであろう。以下の実施例は、本発明の方法、適用例、実施形態、および変形例のいくつかを例示するものである。無論、これらを、本発明を限定するものとして解釈してはならない。本発明について数値の変更および修正が可能である。
［実施例１］
ＬＥＤ駆動システムを、異なる色の３個（Ｎ＝３）のＬＥＤストリングを駆動するために作製した。作製したＬＥＤ駆動システムを図６のブロック図に示す。このＬＥＤ駆動システムは、ＰＷＭ調光を採用するように設定し、電力コンバータの形態は、バックコンバータとした。電力コンバータによって生成される電流は、２個（Ｎ−１個）の変調器コントローラを用いる３（Ｎ）個のストリング間で共有させた。これらの制御部に、上記スイッチ｛Ｓ１，Ｓ２｝を流れる電流｛ｉＳ１，ｉＳ２｝を監視させ、これらの電流を積算して、電圧ｖＸ１，ｖＸ２を生成させた。これらの電圧ｖＸ１，ｖＸ２を、上記制御信号｛ｖＣ１，ｖＣ２｝と比較し、２個（Ｎ−１個）のストリング（電圧が最も高いストリング以外のストリング）間で電流ｉＬを共有させるための信号｛Ｇ１，Ｇ２｝を生成した。定常状態では、積算したスイッチ電流は、キャパシタＣ１，Ｃ２における平均電流が０に等しいため、ＬＥＤストリングにおける平均電流に等しかった。各スイッチング周期（Ｔｓ）の始めは、スイッチ｛Ｓ１，Ｓ２｝はオンに維持した。このような動作は、２個（Ｎ−１個）の変調器コントローラのＤフリップフロップに対するクロックとして電力コンバータの制御信号'Ｇ'を用いることによって行うことができる。上記スイッチ｛Ｓ１，Ｓ２｝は、スイッチング周期の始めにオンに維持されるが、当該スイッチング周期の最初では、電流（ｉＳ１）は、電圧が最も低いＬＥＤストリング（ｖ１）にのみ流れ、他のストリングの電流（ｉＳ２，ｉＳ３）は、ゼロ（またはほぼゼロ）となった。つまり、ｖ１＜ｖ２＜ｖ３となった。これによって、ダイオード｛Ｄ２，Ｄ３｝は、逆バイアスされた。電圧ｖＸ１が基準値ｖＣ１に達すると、当該ストリング内のスイッチＳ１は、オフに切り替え、電流の当該ストリングへの流入を開始した。つまり、電圧ｖ２＜ｖ３とした。このような処理を、第２のストリングに対して続けて行った。また、２個（Ｎ−１個）のストリング内の平均電流を制御し、第３の（Ｎ番目の）ストリング（電圧が最も高いストリング）内の平均電流を、ｖＣ３（ｖＣＮ）によって規定される所望の値に調整した。これは、電流ｉＬは、ｖＣ１＋ｖＣ２＋ｖＣ３（ΣｖＣＮ）によって決定されるためである。図６に示すように、制御部は、混合回路（アナログ＋デジタル）を用いて実現した。
この（Ｎ＝３）色のＬＥＤ駆動システムを試験して、上記システムのパラメータを算出した。図７は、本システムに関する定常状態の波形を示す。図８は、試験結果としての、インダクタ電流（ｉＬ）の波形と、それぞれＳ１，Ｓ２，Ｓ用の制御ロジック信号Ｇ１，Ｇ２，Ｇの波形とを示す。図９は、試験結果としての、これらの制御信号Ｇ１およびＧ２に対する変調器コントローラ電圧ｖＸ１、ｖＸ２の波形を示す。図１０は、試験結果としての、ノード電圧ｖｙの波形と、それぞれダイオードＤ１，Ｄ２，Ｄ３内の電流ｉＳ１，ｉＳ２，ｉＳ３の波形とを示す。図１１は、試験結果としての、ＬＥＤストリング電圧ｖ１，ｖ２，ｖ３の波形を示す。図１２は、試験結果としての、ＬＥＤストリング電流ｉ１，ｉ２，ｉ３の波形を示す。図１３は、試験結果としての、インダクタ電流（ｉＬ）の波形と、それぞれ３３％、６６％および１００％のＰＷＭ調光の場合のストリング１、ストリング２、およびストリング３への制御信号ｖｐ１，ｖｐ２，ｖｐ３の波形を示す。
上述の実施例および実施形態は、例示に過ぎず、当業者には本明細書を鑑みて種々の修正または変更が想定されるであろうこと、また、これらが、本願の精神および範囲に包含されるものであることを理解されたい。
本明細書で参照または引用される全ての特許、特許出願、仮出願、および刊行物（以下の「参考文献」のものも含む）は、本明細書の明示的な教示と矛盾しない限り、全ての図表も含め、参照によってそれらの全体が援用される。
［参考文献］
Chen Hu、Yuanjun Zhang、Xinke Wu著『State-of-the-art multiple outputs high brightness(HB) LED driving technology』（Applied Power Electronics Conference and Exposition(APEC), 2014 Twenty-Ninth Annual IEEE, vol., no., pp.3284,3289, 16-20 March 2014.）
Xiaohui QU 『Current sharing techniques in LED Drivers』（Industrial Electronics Society, IECON 2013 - 39th Annual Conference of the IEEE, 10-13 Nov.2013（http://www.iecon 2013.org/files/IECON2013_IF7_05_Qu.pdf.より入手可能））
Xinke Wu、Chen Hu、Junming Zhang、Chen Zhao著『Series-Parallel Autoregulated Charge-Balancing Rectifier for Multioutput Light-Emitting Diode Driver』（IEEE Transactions on Industrial Electronics, vol.61, no.3, pp.1262,1268, March 2014.）
Junming Zhang、Jianfeng Wang、Xinke Wu著『A Capacitor-Isolated LED Driver With Inherent Current Balance Capability』（IEEE Transactions on Industrial Electronics, vol.59, no.4, pp.1708,1716, April 2012.）
Yijie Yu、Fanghua Zhang、Jianjun Ni著『Capacitor Clamped Current-Sharing Circuit for Multistring LEDs』（IEEE Transactions on Industrial Electronics, vol.61, no.5, pp.2423,2431, May 2014.）
Sungjin Choi、TaeHoon Kim著『Symmetric Current-Balancing Circuit for LED Backlight With Dimming』（IEEE Transactions on Industrial Electronics, vol.59, no.4, pp.1698,1707, April 2012.）
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Ruihong Zhang、Chung, H.S.-H.著『Transformer-Isolated Resonant Driver for Parallel Strings With Robust Balancing and Stabilization of Individual LED Current』（Power Electronics, IEEE Transactions on, vol.29, no.7, pp.3694,3708, July 2014.）
Zhang, R.、Chung, H.S.-H.著『Use of Daisy-Chained Transformers for Current-Balancing Multiple LED Strings』（Power Electronics, IEEE Transactions on, vol.29, no.3, pp.1418,1433, March 2014.）
Xinke Wu、Zhaohui Wang、Junming Zhang著『Design Considerations for Dual-Output Quasi-Resonant Flyback LED Driver With Current-Sharing Transformer』（Power Electronics, IEEE Transactions on, vol.28, no.10, pp.4820,4830, Oct. 2013.）
Yuequan Hu、Jovanovic, M.M.著『A new current-balancing method for paralleled LED strings』（Applied Power Electronics Conference and Exposition(APEC), 2011 Twenty-Sixth Annual IEEE, vol., no., pp.705,712, 6-11 March 2011.）
Huang-Jen Chiu、Shih-Jen Cheng著『LED Backlight Driving System for Large-Scale LCD Panels』（IEEE Transactions on Industrial Electronics, vol.54, no.5, pp.2751,2760, Oct. 2007.）
Si Nan Li、Zhong, W.X.、Wu Chen、Hui, S.S.Y.著『Novel Self-Configurable Current-Mirror Techniques for Reducing Current Imbalance in Parallel Light-Emitting Diode(LED) Strings』（Power Electronics, IEEE Transactions on, vol.27, no.4, pp.2153,2162, April 2012.）
Yuequan Hu、Jovanovic, M.M.著『LED Driver With Self-Adaptive Drive Voltage』（Power Electronics, IEEE Transactions on, vol.23, no.6, pp.3116,3125, Nov. 2008.）
Hwu, K. I.、Yau, Y.T.著『Applying One-Comparator Counter-Based Sampling to Current Sharing Control of Multichannel LED Strings』（Industry Applications, IEEE Transactions on, vol.47, no.6, pp.2413,2421, Nov.-Dec. 2011.）
Dietrich, S.、Strache, S.、Lohaus, L.、Wunderlich, R.、Heinen, S.著『A capacitor-free single-inductor multiple-output LED driver』（Industrial Electronics Society, IECON 2013 - 39th Annual Conference of the IEEE, vol., no., pp.6034,6039, 10-13 Nov. 2013.）
Hai Chen、Yi Zhang、Dongsheng Ma著『A SIMO Parallel-String Driver ＩＣ for Dimmable LED Backlighting With Local Bus Voltage Optimization and Single Time-Shared Regulation Loop』（Power Electronics, IEEE Transactions on, vol.27, no.1, pp.452,462, Jan. 2012.）

Claims (19)

  1. 発光ダイオード（ＬＥＤ）駆動システムであって、
    インダクタを有し、直流（ＤＣ）出力を供給するように構成される電力コンバータと、
    入力信号を受信し、出力制御信号を前記電力コンバータに供給するように構成される制御部と、
    前記電力コンバータに接続され、前記電力コンバータから前記ＤＣ出力を受け取る負荷であって、
    第１の色を有する第１のＬＥＤ用の第１のＬＥＤストリングと、
    前記第１の色とは異なる第２の色を有し、前記第１のＬＥＤストリングに対して並列の第２のＬＥＤ用の第２のＬＥＤストリングと
    を有する負荷と、を具備し、
    前記第１のＬＥＤは、前記第２のＬＥＤよりも電圧が高いＬＥＤであり、
    前記第２のＬＥＤストリングは、前記第２のＬＥＤに対して直列の第１のスイッチを有し、
    前記制御部は、以下のステップを含む制御方式を実施するように構成される：
    ｉ）前記ＬＥＤストリング内の全てのスイッチをオンに設定し、
    ｉｉ）前記ＬＥＤストリング内の全てのスイッチ用の個別のスイッチ電流を測定し、
    ｉｉｉ）前記スイッチ電流を積算し、
    ｉｖ）オン状態のスイッチを有する存在する全ての現在のＬＥＤストリングのうち、電圧が最も低いＬＥＤを有するＬＥＤストリングにおける積算した電流が、当該ＬＥＤストリングに対する所定の基準値に達した場合、当該ＬＥＤストリング内の前記スイッチをオフに切り替え、
    ｖ）前記ＬＥＤストリング内の全ての直列スイッチがオフになるまでステップｉｖ）を繰り返す
    ＬＥＤ駆動システム。
  2. 請求項１に記載のＬＥＤ駆動システムであって、
    前記負荷は、少なくとも１つの付加的なＬＥＤストリングをさらに有し、
    各付加的なＬＥＤストリングは、他の全ての付加的なＬＥＤストリングのＬＥＤとは異なる色であり、且つ前記第１の色および前記第２の色とも異なる色のＬＥＤを有し、
    各付加的なＬＥＤストリングの前記ＬＥＤは、前記第１のＬＥＤよりも電圧が低いＬＥＤであり、
    各付加的なＬＥＤストリングは、そのそれぞれのＬＥＤに対して直列のスイッチをさらに有する
    ＬＥＤ駆動システム。
  3. 請求項１に記載のＬＥＤ駆動システムであって、
    前記所定の基準値は、ＬＥＤストリング毎に個別に設定される
    ＬＥＤ駆動システム。
  4. 請求項１〜３のいずれかに記載のＬＥＤ駆動システムであって、
    前記第１のＬＥＤストリングは、前記制御方式によって、前記第１のＬＥＤストリングに対する所定の基準値に調整され、
    前記第１のＬＥＤストリングに対する前記所定の基準値は、前記電力コンバータによって生成された定電流と、他の全てのＬＥＤストリングにおける平均電流の合計との差に等しい
    ＬＥＤ駆動システム。
  5. 請求項１〜４のいずれかに一項に記載のＬＥＤ駆動システムであって、
    前記第１のＬＥＤストリングは、前記第１のＬＥＤに対して直列のスイッチを有しない
    ＬＥＤ駆動システム。
  6. 請求項１〜５のいずれかに記載のＬＥＤ駆動システムであって、
    前記制御方式はさらに、
    ｖｉ）スイッチング周期（Ｔｓ）毎に前記ステップｉ）〜ｖ）を繰り返し、
    前記スイッチング周期（Ｔｓ）は、前記電力コンバータのスイッチング周波数（ｆｓ）の逆数に等しい時間長である
    ＬＥＤ駆動システム。
  7. 請求項１〜６のいずれかに一項に記載のＬＥＤ駆動システムであって、
    前記制御部によって受信される前記入力信号は、照明制御信号であり、
    前記照明制御信号は、環境光若しくは少なくとも１つのカラーセンサまたはその両方から取得され、
    前記電力コンバータによって生成された定電流に対する基準値は、存在する各ＬＥＤストリングの所望の照明レベルに基づいて前記照明制御信号から導出され、
    前記制御部における照明制御は、パルス幅変調（ＰＷＭ：pulse-width modulation）調光またはアナログ調光によって行われる
    ＬＥＤ駆動システム。
  8. 請求項７に記載のＬＥＤ駆動システムであって、
    前記電力コンバータによって生成された定電流に対する前記基準値は、前記制御部からの前記出力制御信号の和に基づく
    ＬＥＤ駆動システム。
  9. 請求項１〜８のいずれかに一項に記載のＬＥＤ駆動システムであって、
    前記電力コンバータは、交流（ＡＣ）入力を受け取るように構成されるＡＣ−ＤＣ電力コンバータである
    ＬＥＤ駆動システム。
  10. 請求項１〜９のいずれかに一項に記載のＬＥＤ駆動システムであって、
    前記電力コンバータは、ＤＣ入力を受け取るように構成されるＤＣ−ＤＣ電力コンバータである
    ＬＥＤ駆動システム。
  11. 請求項１〜１０のいずれかに一項に記載のＬＥＤ駆動システムであって、
    前記電力コンバータは、バックコンバータである
    ＬＥＤ駆動システム。
  12. 請求項１〜１１のいずれかに一項に記載のＬＥＤ駆動システムであって、
    前記電力コンバータは、インダクタを１つだけ有する
    ＬＥＤ駆動システム。
  13. 請求項１〜１２のいずれかに一項に記載のＬＥＤ駆動システムを用いて複数のＬＥＤを制御する、ＬＥＤ制御方法であって、
    ｉ）前記ＬＥＤストリング内の全てのスイッチをオンに設定し、
    ｉｉ）前記制御部によって、前記ＬＥＤストリング内の全てのスイッチ用の個別のスイッチ電流を測定し、
    ｉｉｉ）前記制御部によって、前記スイッチ電流を積算し、
    ｉｖ）オン状態のスイッチを有する存在する全ての現在のＬＥＤストリングのうち、電圧が最も低いＬＥＤを有する前記ＬＥＤストリングにおける積算した電流が、当該ＬＥＤストリングに対する所定の基準値に達した場合、当該ＬＥＤストリング内の前記スイッチをオフに切り替え、
    ｖ）前記ＬＥＤストリング内の全ての直列スイッチがオフになるまでステップｉｖ）を繰り返す
    ＬＥＤ制御方法。
  14. 請求項１３に記載のＬＥＤ制御方法であって、
    前記所定の基準値は、ＬＥＤストリング毎に個別に設定される
    ＬＥＤ制御方法。
  15. 請求項１３または１４に記載のＬＥＤ制御方法であって、
    前記第１のＬＥＤストリングは、前記制御方式によって、前記第１のＬＥＤストリングに対する所定の基準値に調整され、
    前記第１のＬＥＤストリングに対する前記所定の基準値は、前記電力コンバータによって生成された定電流と、他の全てのＬＥＤストリングにおける平均電流の合計との差に等しい
    ＬＥＤ制御方法。
  16. 請求項１３〜１５のいずれかに一項に記載のＬＥＤ制御方法であって、
    前記第１のＬＥＤストリングは、前記第１のＬＥＤに対して直列のスイッチを有しない
    ＬＥＤ制御方法。
  17. 請求項１３〜１６のいずれかに一項に記載のＬＥＤ制御方法であって、
    前記制御方式はさらに、
    ｖｉ）スイッチング周期（Ｔｓ）毎に前記ステップｉ）〜ｖ）を繰り返し、
    前記スイッチング周期（Ｔｓ）は、前記電力コンバータのスイッチング周波数（ｆｓ）の逆数に等しい時間長である
    ＬＥＤ制御方法。
  18. 請求項１３〜１７のいずれかに一項に記載のＬＥＤ制御方法であって、
    前記制御部によって受信される前記入力信号は、照明制御信号であり、
    前記照明制御信号は、環境光若しくは少なくとも１つのカラーセンサまたはその両方から取得され、
    前記電力コンバータによって生成された定電流に対する基準値は、存在する各ＬＥＤストリングの所望の照明レベルに基づいて前記照明制御信号から導出され、
    前記制御部における照明制御は、パルス幅変調（ＰＷＭ：pulse-width modulation）調光またはアナログ調光によって行われる
    ＬＥＤ制御方法。
  19. 請求項１３〜１８のいずれかに一項に記載のＬＥＤ制御方法であって、
    前記電力コンバータによって生成された定電流に対する基準値は、前記制御部からの前記出力制御信号の和に基づく
    ＬＥＤ制御方法。
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